(57)【要約】【課題】マイクロストリップ伝送線路を用いた光変調器と、前記光変調器に変調信号を入力する高周波同軸線路との接続において、信号線と接地線との、距離を概略一定に保ち、よってインピーダンスの不一致を低減することで効率の良い変調信号を入力可能にすること。【解決手段】本発明の光変調システムは、電気光学効果を有する基板１と、前記基板上に形成された光導波路２と、前記基板表面に形成され前記光導波路に電界を印加する電界印加電極１３と、前記基板の裏面に形成された接地電極４を有する光変調器と、前記光変調器を固定する保持筐体３と、前記電界印加電極と接続される高周波コネクタ６と、前記高周波コネクタを固定するコネクタ筐体５と、前記保持筐体３と前記コネクタ筐体５との接触面に介在する導電体７を有する。【選択図】  図１
2004334098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する基板と、前記基板上に形成された光導波路と、前記基板表面に形成され前記光導波路に電界を印加する電界印加電極と、
前記基板の裏面に形成された接地電極を有する光変調器と、
前記光変調器を固定する保持筐体と、
前記電界印加電極と接続される高周波コネクタと、
前記高周波コネクタを固定するコネクタ筐体と、
前記保持筐体と前記コネクタ筐体との接触面に介在する導電体とを有する光変調システム。
【請求項２】
前記導電体は、前記接触面の一部にのみ介在し、前記高周波コネクタの接地部分近傍にのみ介在する請求項１に記載の光変調素子。
【請求項３】
電気光学効果を有する基板と、前記基板上に形成された光導波路と、前記基板表面に形成され前記光導波路に電界を印加する電界印加電極と、
前記基板の裏面に形成された接地電極を有する光変調器と、
前記光変調器を固定する保持筐体と、
前記電界印加電極と接続される高周波コネクタと、
前記高周波コネクタを固定するコネクタ筐体と、
前記接地電極と前記保持筐体との接触面に介在する導電体とを有する光変調システム。
【請求項４】
前記導電体は、前記接触面の一部にのみ介在し、前記電界印加電極直下の前記接地電極近傍にのみ介在する請求項３に記載の光変調素子。
【請求項５】
前記電界印加電極を含まない前記基板表面上に、少なくとも１箇所以上で接地電位と等電位である導体を接触させた請求項１から４のいずれかに記載の光変調システム。
【請求項６】
前記光導波路は、２つの分枝導波路に分岐する光入力部と、前記２つの分枝導波路を結合する光出力部とを有しており、前記光導波路のうち、前記電界が印加される部分は、前記２つの分枝導波路の各々であり、前記電界印加電極は、前記光導波路の２つの分枝導波路の各々に対して極性の異なる電界を及ぼすように配置されている請求項１から５のいずれかに記載の光変調システム。
【請求項７】
前記電界印加電極は、第１導体線路と第２導体線路とを有する共振型電極である請求項１から６のいずれかに記載の光変調システム。
【請求項８】
前記第１および第２導体線路は、両端部が短絡された平行結合線路である請求項７に記載の光変調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムや光信号処理システムを初めとした、光信号を扱うシステムに用いられる光変調器に関する。特に、光ファイバを用いた光情報通信のための光変調器や、ファイバ無線システムなどの超高周波の変調信号で光変調を行うシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光信号を用いて通信や情報処理を行うシステムでは、電気信号（例えばマイクロ波やミリ波のような高周波信号）で光の位相や強度を変調することが必要である。このような光の変調方法には、直接変調と外部変調がある。
【０００３】
直接変調は、図５（ａ）に示すように、半導体レーザなどの光源を駆動する電流を直接変調することにより、光源から出力される光そのものの強度を変調する方式である。直接変調は、光源の外部に変調器を設ける必要がないため、システムの小型化に適しているが、数ＧＨｚ以上の高周波になると、半導体レーザの持つチャーピングにより、伝送速度が制限される。
【０００４】
これに対し、外部変調は、図５（ｂ）に示すように、半導体レーザなどの光源から出力された光（出力の安定した光）を光変調器に入力し、光変調器によって光の位相や強度を変調する。光の変調は、電気光学効果、音響光学効果、磁気光学効果等を用いて行うことが可能である。
【０００５】
上述のように、半導体レーザを直接的に変調する方法によっては、超高速光変調を達成することが困難であるため、高速動作の可能な外部変調型の素子開発が急がれている。外部変調型の素子の中でも、ポッケルス効果を有する誘電体結晶を用いた電気光学光変調器は、超高速での動作が可能であり、また、変調に伴う位相の乱れも少ないという利点を有している。このため、この電気光学光変調器は、高速情報伝送や長距離光ファイバ通信などに非常に有効である。また、電気光学光変調器を用いて光導波路構造を作製すれば、素子の小型化と効率化とを一挙に実現できる可能性がある。
【０００６】
一般に、電気光学光変調器は、電気光学結晶上に変調電極（信号電極）として変調信号を伝搬させる伝送線路と、この伝送線路の近傍に形成された光導波路とによって構成されている。そして、変調電極の周辺に誘起される電界によって光導波路部分の屈折率を変化させ、それによって光導波路中を伝搬する光波の位相を変化させる。
【０００７】
電気光学光変調器に用いられる通常の結晶では、電気光学係数が比較的小さい。電気光学係数は、光変調の基本となるパラメータである。従って、電気光学光変調器では、電界を光導波路に効率良く印加することが重要となる。
【０００８】
図６は、電気光学光変調器の基本構造を示す断面図である。電気光学効果を有する結晶（電気光学結晶）の基板表面領域に光導波路が形成されており、光導波路の上には変調用電極が形成されている。
【０００９】
電気光学結晶は光学的異方性を有しており、印加される電界の大きさに略比例して屈折率が変化する（ポッケルス効果）。このため、変調電極に与える電位Ｖを調節することにより、光導波路の屈折率ｎを変化させることができる。光導波路の屈折率変化量Δｎは、光導波路に印加される電位Ｅに比例する。光導波路の屈折率がΔｎだけ変化すると、図６に示すように、出力光の位相がΔφだけ変化する。位相の変化量Δφは、一般に、電界強度Ｅと光導波路の長さＬの積に比例する。
【００１０】
変調電極に入力された変調信号の、電気光学結晶上の変調電極上での伝播について、図７を用いて説明する。
【００１１】
従来の光変調器が、特許文献１に示されている。図７は従来の光変調器を示す概略図である。図７（ａ）は基板の平面図、図７（ｂ）は光変調器全体の斜視図である。この導波路型光デバイス２００は、いわゆるマッハツェンダー型の変調器である。基板２０２はニオブ酸リチウム等の電気光学単結晶からなっている。基板２０２の主面には、例えばチタン拡散光導波路２１２が形成されている。この光導波路２１２は、入力側の端面２０２ｃと出力側の端面２０２ｄとの間に延びており、基板２０２の中央付近で光導波路２１４と２１６とに分岐している。また、基板２０２の主面に、特定形状の接地電極２１８、２２０と、信号電極２２２とが設けられている。２２４、２２６は、各接地電極２１８、２２０と接地電極２２２とを絶縁している絶縁領域である。この変調器においては、いわゆるコプレナーウエーブガイド型（ＣＰＷ）の形態を有する接地電極および信号電極を使用している。
【００１２】
こうした光変調器は、適切な筺体に対して機械的に固定し、電気的に接続する必要がある。２２８は筺体の壁であり、筺体２２８の対向面２２８ａに基板２０２の一方の端面２０２ａが所定間隔を置いて対向している。２０２ｂは他方の端面である。この対向面２２８ａと端面２０２ａとの間隔は、通常０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍである。筐体２２８の壁のうち対向面２２８ａ側の表面は好ましくは金メッキされており、グランドとして機能するように構成されている。外側の接地電極２１８の端面２０２ａ側が金属箔２３４によって対向面２２８ａに対して電気的に接続されており、内側の接地電極２２０の端面２０２ａ側の端部が金属箔２３６によって対向面２２８ａに対して電気的に接続されている。
【００１３】
この変調器２００を動作させる際には、図示しない信号発生器からのマイクロ波信号電圧を高周波コネクタ２３８を介して信号電極２２２に印加し、図示しない終端抵抗によって終端処理する。具体的には、信号発生器からの信号を同軸ケーブルによって取り出し、基板接続用導体２３２を介して信号電極２２２に印加する。このマイクロ波信号電圧によって、信号電極２２２と接地電極２１８、２２０との間に電界が発生する。基板２０２は電気光学効果を有しているので、信号電極と接地電極との間の電界によって、光導波路２１４と２１６との間に屈折率の差が発生し、この結果、光導波路２１４と２１６とをそれぞれ伝搬する光波の位相にずれが発生する。この位相差が２ｍπラジアン（ｍは整数）になった場合には、光導波路１０３の合波部で導波モードが励起され、光出力が「ＯＮ」状態になる。一方、光導波路２１４と２１６とをそれぞれ伝搬する光波の位相差が（２ｍ−１）πラジアンになった場合には、光導波路２１２の合波部で高次モードが励起され、光出力が「ＯＦＦ」状態になる。
【００１４】
こうした光変調器においては、コプレナーウエーブガイド型の信号電極２２２および接地電極２１８、２２０を、変調用のマイクロ波信号電圧を供給するための変調電極として構成している。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１０−１２３４７２号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイクロストリップ伝送線路を変調電極として用いた場合、伝送線路の形状が先のコプレーナ伝送線路と大きく異なる。図８（ａ）はコプレーナ伝送線路の断面図であり、図８（ｂ）はマイクロストリップ伝送線路の断面図である。
【００１７】
コプレーナ伝送線路においては変調信号が伝播する信号電極と接地電極が、基板の同一面にあり、図示しない変調信号を入力する高周波同軸線路と各々同一面内で接続される。他方マイクロストリップ伝送線路では、変調信号が伝播する信号電極のある面と対向する裏面に接地電極がある。各々の伝送線路での電極間に発生する電界は図８のように大きく異なる。
【００１８】
コプレーナ伝送線路では、信号電極と接地電極が同一面上にあるため高周波同軸線路との接続は容易であるが、マイクロストリップ伝送線路では、両面との接続を行わなければならない。また、本発明者らはマイクロストリップ伝送線路で高周波の変調信号を伝播させる際に、高周波同軸線路と信号電極、設置電極間の伝播距離が異なると、インピーダンスの不一致が発生し、効率の良い変調信号の入力が行われないことを見出した。
【００１９】
本発明は、マイクロストリップ伝送線路を用いた光変調器において、変調信号を入力する高周波同軸線路と信号電極、接地電極の接続に関し、両電極間での伝播距離の差を低減し、よってインピーダンスの不一致を低減することで効率の良い変調信号を入力可能にすることを目的とする。
【００２０】
さらに、強誘電体であり焦電効果を有する電気光学結晶基板を光変調器に用いる際、変調信号電力の入力ならびに外部環境温度の変化により基板温度の変化で発生する表面電荷の除去を行うことを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光変調システムは、電気光学効果を有する基板と、前記基板上に形成された光導波路と、前記基板表面に形成され前記光導波路に電界を印加する電界印加電極と、前記基板の裏面に形成された接地電極を有する光変調器と、
前記光変調器を固定する保持筐体と、
前記電界印加電極と接続される高周波コネクタと、
前記高周波コネクタを固定するコネクタ筐体と、
前記保持筐体と前記コネクタ筐体との接触面に介在する導電体とを有するものである。
【００２２】
あるいは、電気光学効果を有する基板と、前記基板上に形成された光導波路と、前記基板表面に形成され前記光導波路に電界を印加する電界印加電極と、前記基板の裏面に形成された接地電極を有する光変調器と、
前記光変調器を固定する保持筐体と、
前記電界印加電極と接続される高周波コネクタと、
前記高周波コネクタを固定するコネクタ筐体と、
前記接地電極と前記保持筐体との接触面に介在する導電体とを有するものである。
【００２３】
好ましくは、前記導電体は、前記接触面の一部にのみ介在し、前記高周波コネクタの接地部分近傍、あるいは前記電界印加電極直下の前記接地電極近傍にのみ介在するようにしたものである。
【００２４】
さらに、前記電界印加電極を含まない前記基板表面上に、少なくとも１箇所以上で接地電位と等電位である導体を接触させるようにしたものである。
【００２５】
好ましくは、前記光導波路は、２つの分枝導波路に分岐する光入力部と、前記２つの分枝導波路を結合する光出力部とを有しており、前記光導波路のうち、前記電界が印加される部分は、前記２つの分枝導波路の各々であり、前記電界印加電極は、前記光導波路の２つの分枝導波路の各々に対して極性の異なる電界を及ぼすように配置するようにしたものである。
【００２６】
好ましくは、前記電界印加電極は、第１導体線路と第２導体線路とを有する共振型電極としたものである。
【００２７】
好ましくは、前記第１および第２導体線路は、両端部が短絡された平行結合線路であるとしたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光変調システムについて、図面を用いて説明する。なお、便宜上、異なる図面において同じ記号を用いて説明している場合があるが、必ずしも完全に同一のものを示しているわけではない。
【００２９】
（実施形態１）
図１に実施形態１の光変調システムの構成を例示する。図１において、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ０−Ａ１断面図、（ｃ）はＢ０−Ｂ１断面図である。
【００３０】
本実施形態の光変調システムは、光変調器１００と、光変調器１００を固定する保持筐体３と、高周波コネクタ６と、高周波コネクタ６を固定するコネクタ筐体５と、保持筐体３とコネクタ筐体５との接触面に介在する導電体７を有する。
【００３１】
本実施形態において、光変調器１００は、基板１と、基板１の表面に形成された光導波路２及び平行結合線路１３と、基板１の裏面に形成された接地電極４とを有する。
【００３２】
光変調器１００の基板１は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶などの電気光学効果を有する材料（電気光学結晶）から形成されている。基板１の表面には、マッハツェンダ干渉計型の光導波路２が形成されている。光導波路２は、基板１の所定領域に対して例えば安息香酸を用いたプロトン交換処理を行うことによって作製される。
【００３３】
本実施形態における光導波路２は、図１（ａ）に示すように、分岐部分１０ａ、１０ｂにおいて分離した２つの分枝導波路２ａおよび２ｂを有している。所定の長さを有する分枝導波路２ａおよび分枝導波路２ｂの主要部は、基板１の表面において略平行に延びている。分岐した２つの分枝導波路２ａおよび２ｂの屈折率をそれぞれ変化させることにより、分枝導波路２ａおよび２ｂを伝搬する光に位相差を形成し、干渉を生じさせることができる。
【００３４】
本実施形態では、光導波路２の分枝導波路２ａおよび２ｂの屈折率を変化させるための変調電極（信号電極又は電界印加電極とも言う。）として、図１（ａ）に示すように、共振型構造を有する平行結合線路１３を基板１の光導波路２上に設けている。平行結合線路１３は、２つの線路１３ａ、１３ｂと、線路１３ａ、１３ｂの両端を結合する接続線路部１３ｃとを有している。２つの線路１３ａ、１３ｂは、２つの分枝導波路２ａおよび２ｂの上に配置されている。
【００３５】
平行結合線路１３に共振を起こさせるための変調信号を印加する入力線路１４が、平行結合線路１３に、接続されている。入力線路１４は、基板１の上面に形成されている。一方、基板１の裏面には、接地電極４が形成されている。平行結合線路１３および入力線路１４は、誘電体の基板１を挟んで接地電極４に対向しており、マイクロストリップ伝送線路を構成している。
【００３６】
平行結合線路１３や入力線路１４は、金属薄膜から形成されるのが良い。この金属として、好ましくは、アルミニウムや金などが良い。この金属薄膜は、真空蒸着法やスパッタ法などの薄膜加工技術によって基板１の表面に堆積され、フォトリソグラフィおよびエッチングなどの公知の加工技術によって所定形状にパターニングされる。接地電極４は、クロム、ニッケル、パラジウム、アルミニウムなどの単層または複数層の膜から形成されている。接地電極４は、蒸着法やメッキ法によって基板１の裏面全体に形成されることが好ましい。
【００３７】
光変調器１００は保持筐体３に固定される。保持筐体３は、高周波コネクタ６を具備するコネクタ筐体５と接続固定される。高周波コネクタ６は円柱状であり、中心に変調信号が乗せられる中心導体６ａと、接地状態である外周導体６ｃと、中心導体６ａと外周導体６ｃ間を絶縁する封入樹脂６ｂとを有する。外周導体６ｃとコネクタ筐体５は同電位で接地状態となっている。高周波コネクタ６の中心導体６ａが光変調器１００の入力線路１４と接続するように保持筐体３とコネクタ筐体５が固定される。
【００３８】
保持筐体３とコネクタ筐体５の構成材料としては、金属が良く、望ましくは真鍮が良い。より望ましくは、真鍮の酸化を抑制するため、外部を金メッキされている真鍮が良い。
【００３９】
保持筐体３とコネクタ筐体５の接触面において、接地状態を改善することが重要である。本実施形態においては、この接触面に側面導電体７が介在するようになっている。側面導電体７は、箔状やペースト状等の容易に変形可能な金属である。厚さは、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下が適当である。適切な例としては、インジウムシートである。
【００４０】
基板１裏面の接地電極４は保持筐体３と接触して、電気的に接続する。本実施形態においては、接触状態を改善するために、接触面に、底面導電体８を介在させる。底面導電体８は、例えば金属箔や金属ペースト、あるいは容易に変形可能な金属体である。望ましい例としては、銀ペーストである。
【００４１】
前述のように、マイクロストリップ伝送線路を用いる場合、表面の信号電極と裏面の接地電極間で電磁界を形成して信号が伝搬する。伝播性能すなわち透過・反射は電極構成に依存する。線路としては反射することなく透過することが望ましいが、これをインピーダンスという形式で表現し、接続される線路間でインピーダンスの不一致があるとこの部分で信号の反射が発生する。通常の高周波コネクタは５０Ωであるので、マイクロストリップ線路として５０Ωとなるように設計する。マイクロストリップ伝送線路のインピーダンスは、信号電極と接地電極間の誘電体である基板の誘電率と厚さ、各電極の材質とその厚さと、信号電極幅とによって決定される。
【００４２】
従来の側面導電体８がない場合のコネクタ筐体５と保持筐体３間の接地接続は、両者の接触面となるが、両者の接触面が平坦であっても微視的には表面の凹凸があるため接触は微小点間となる。さらに両者の平面度に差がある場合には接触は一部の面でかつ微小点での接触となる。すなわち、高周波コネクタ６から入力線路１４への信号線路と、コネクタ筐体５から保持筐体３への接地線路の距離が最短に保たれない。このため線路間のインピーダンス不一致が発生し、信号の反射が起こり、変調電極への効率的な信号の入力が出来ない。
【００４３】
また、これと同様な現象が、光変調器１００の裏面の接地電極４と保持筐体３間でも発生する。従来の底面導電体８がない場合には、接地電極４と保持筐体３間の接地接続は、両者の接触面となる。両者の接触面が平坦であっても微視的には表面の凹凸があるため接触は微小点間となる。さらに両者の平面度に差がある場合には接触は一部でかつ微小点での接触となる。このため、接地電極４と保持筐体３間の接地線路は、高周波コネクタ６の線路と入力線路１４間で最短距離ではないこととなる。このため線路間のインピーダンス不一致が発生し、信号の反射が起こり、変調電極への効率的な信号の入力が出来ない。
【００４４】
本実施形態においては、接地接触面に、接地面の凹凸や平行度を補償する形で側面導電体７と底面導電体８が作用する。
【００４５】
さらに、望ましい光変調システムにおいては、基板１主面と保持筐体３間が主面導電体９によって接続されている。主面導電体９が配置されるのは、基板１主面の光導波路２ならびに各線路がない部分である。主面導電体９は、例えば金属箔や金属板、あるいは容易に変形可能な金属体であり、望ましくはバネ性のある厚さ０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下のリン青銅からなる金属板や絶縁体内に一部露出するように埋設された直径０．１ｍｍ以上から１ｍｍ以下のインジウム棒である。
【００４６】
基板１が電気光学効果をもつ強誘電体材料、すなわちニオブ酸タンタルやニオブ酸リチウムなどである場合、強誘電体の焦電効果により接地電極のない基板１表面に電荷が発生する。これは、マイクロストリップラインの伝送損失による発熱、変調信号電力の基板１での消費発熱、光変調器環境温度変化などによって発生する。この表面電荷は信号電極下での不要電界の発生や、接地電位との短絡現象による基板破壊や、マッハツェンダ光導波路の初期状態変化を誘起する。
【００４７】
本実施形態においては、主面導電帯９によってあらかじめ保持筐体３と基板１表面が接地短絡されているので表面電荷の発生が抑制でき、さらに基板１の保持筐体３への仮止めや固定手段としても利用できる。
【００４８】
（光変調システムの動作説明）
以下、上記構成を有する光変調器の動作を説明する。
【００４９】
変調対象となる光は、光導波路２の一方の端から入力され、第１分岐部１０ａで２つの分枝導波路２ａ、２ｂに分かれる。分枝導波路２ａおよび２ｂを伝搬した光は、第２分岐部分１０ｂで１つに重畳され、光導波路２の他の端から出力光として出力される。入力光は、例えば直線偏光を有する半導体レーザ光などの光源から放射されたあと、偏光保持光ファイバなどを伝播してきた光であり、レンズ結合法や光ファイバ端面での直接結合法などによって光導波路２に結合される。出力光は、同様な手法によって例えばシングルモード光ファイバなどに結合される。
【００５０】
変調信号によって平行結合線路１３に共振が生じると、間隙部１６に電界が生じ、電気光学効果を有する光導波路２の屈折率が変化する。より詳細には、入力線路１４に与えられた変調信号は、線路１３ａ、１３ｂと接地電極４との間に電界を形成しながら伝搬する。このとき、線路１３ａ、１３ｂで共振が生じると、線路１３ａと線路１３ｂとの間に位置する間隙部１６には、周期的に振動する電界（共振電界）が発生する。このような共振が生じると、線路１３ａと線路１３ｂとの間に位置する間隙部１６に形成される電界の向きは周期的に反転し、電界強度の振幅は正弦波状に変化する。本実施形態では、線路１３ａ、１３ｂの下方に分枝導波路２ａ、２ｂが存在しているため、各分枝導波路２ａ、２ｂには、上下逆方向の共振電界が形成される。このため、基板１が例えばｚカットのタンタル酸リチウム結晶から形成されている場合、分枝導波路２ａ、２ｂを通る光には互いに逆の位相変化が与えられる。適切なモードで共振が生じると、分枝導波路２ａ、２ｂを伝搬してきた光は、分岐部分１０ｂで干渉し、出力光の強度が変化する。
【００５１】
線路１３ａ、１３ｂの間隙部１６に共振電界を形成しているとき、分枝導波路２ａ、２ｂを伝搬してきた２つの光の位相が完全に相互反転させると、２つの光は打ち消しあうため、出力光の強度は略ゼロとなる。一方、線路１３ａ、１３ｂの間隙部１６に共振電界を形成しないとき、長さの等しい分枝導波路２ａ、２ｂを伝搬してきた２つの光の位相は略一致するため、出力光の強度は入力光の強度から少し減衰したレベルを示す。以上のように、共振電界を形成するか否かにより、入力光１１の強度を変調することができる。また、共振電界の形成は、入力線路１４に与える電気信号によって制御される。
【００５２】
なお、平行結合線路１３には、通常、偶対称モードと奇対称モードの２種類の伝搬モードが存在する。奇対称モードでは、平行結合線路を構成する２本の線路１３ａ、１３ｂの電位が互いに反転することとなるため、間隙部１６に大きな電界が誘起される。そのため、平行結合線路１３に奇対称モードを励振させることによって高い効率の光変調が可能となる。
【００５３】
本実施形態では、平行結合線路１３の両端が接続線路１３ｃによって接続されているので、線路１３ａと１３ｂの間に生じる電圧は、図２に示すように、平行結合線路１３の両端で０、中央で最大となる三角関数の電圧分布を示し、線路１３ａと線路１３ｂの間の電圧符号はどの分でも同一である。したがって、入力光１１が平行結合線路１３の下の光導波路２ａ、２ｂを伝播している間、常に位相変化が足し合わされ続けるので、高い変調効率が得られる。
【００５４】
実際の動作には、変調信号によって平行結合線路１３に奇対称モードによる共振を効率良く起こさせる必要がある。そのため、入力インピーダンス整合が行える位置に入力線路１４を接続することにより、容易に実現できる。具体的には、入力線路１４の特性インピーダンスが例えば５０Ωとなるようにその幅を決定し、平行結合線路１３が変調信号の周波数で奇対称モード共振し、かつ、その周波数で入力線路に入力した信号の反射が最小になるように設計する。
【００５５】
（光変調システムの特性評価）
図３に、光変調システムの反射特性の周波数依存性を示す。図３（ａ）は本実施形態の光変調システムの場合、すなわち、側面導電体７及び底面伝導体８を有する場合であり、（ｂ）は、従来例で、側面導電体７、底面伝導体８がともに無い場合の特性である。図３において横軸は周波数で、縦軸は反射比でデシベル単位となっている。０デシベルでは信号が全て反射し、デシベル値がマイナス側で絶対値が大きい値であるほど変調電極に信号が効率よく入力されていることを示している。図３の反射特性は、高周波コネクタ６の位置で測定したものである。図３では共振型構造の変調電極として２６ＧＨｚ帯で共振するよう設計されている。
【００５６】
図３の（ａ），（ｂ）を比較すると、導電体の有無によって、設計周波数である２６ＧＨｚ帯での反射特性は、大きな差異がある事がわかった。図３（ｂ）の導電体がない場合には反射比が−７デシベルであるのに対して、（ａ）の導電体がある場合には、反射比が−２９デシベルと、変調信号の入力効率の大幅な改善が見られた。
【００５７】
（実施形態２）
図４は、実施形態２の光変調システムの構成図である。図４（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ０−Ｃ１断面図、（ｃ）は（ｂ）のＤ０−Ｄ１断面図である。実施形態１と実施形態２の構成の差異は、側面導電体７及び底面導電体８の部分だけであり、その他は、全く同様である。図４において図１と同一番号は同一部分を示す。
【００５８】
図４の側面導電体７は、高周波コネクタ６の直下のみに介在するようにしたものである。また、底面導電体８は入力線路１４直下にのみ介在するようにしたものである。側面導電体７は、望ましくは保持筐体３ないしコネクタ筐体５に切り込み溝かザグリ面を形成し、ここに側面導電体７を埋設する。同様に、底面導電体８も望ましくは保持筐体３に切り込み溝かザグリ面を形成し、ここに底面導電体８を埋設する。
【００５９】
本実施形態においては、接地電極間の接続位置を、より限定かつ明瞭に出来るためインピーダンス不一致をさらに抑制することが可能となる。
【００６０】
なお、実施形態１，２では、電気光学効果を有する基板中に光導波路を形成しているが、本発明は、このような構成に限定されない。基板の表面領域に周囲よりも屈性率の高いコア部を形成し、コア部の上にクラッド部として電気光学効果を有する材料からなる膜を形成する構成を採用してもよい。この場合、コア部を伝搬する光の一部がクラッド部に染み出すため、クラッド部の屈性率を変化させることにより、コア部を伝播する光の位相を変調することができる。コア部は電気光学効果を有する材料から形成されている必要は無い。
【００６１】
また、実施形態１，２における光導波路は、分岐された少なくとも２つの分枝導波路と、２つの分枝導波路を結合する光入力部と、２つの分枝導波路を結合する光出力部とを有するマッハツェンダ干渉計型の構成を有しているが、本発明の光変調器は、このような構成を有する光強度変調素子に限定されない。本発明による光変調器の光導波路が単一の導波路を有する場合であっても、伝搬する光の位相を効率的に変調することができる。この意味では、本発明の光変調器は、光の位相を変調する点に本質的な機能を有しており、位相の変調された光を干渉させることによって光強度をも変調させることが可能である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、保持筐体とコネクタ筐体間や基板裏面接地電極と保持筐体間に、導電体を介在させて接地電位を接続することにより、接続線路間での等価接地電極距離を短距離化でき、線路間でのインピーダンス不一致を抑制することで変調信号を効率よく入力可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の光変調システムを表す構成図であり、
（ａ）は平面図
（ｂ）は（ａ）のＡ０−Ａ１断面図
（ｃ）はＢ０−Ｂ１断面図
【図２】（ａ）は、コプレーナ伝送線路の断面図
（ｂ）は、マイクロストリップ伝送線路の断面図
【図３】反射特性の周波数依存性を示す図であり、
（ａ）は本実施形態の場合の図
（ｂ）は従来例の場合の図
【図４】導電体の介在状況の異なる形態を表す構成図であり、
（ａ）は平面図
（ｂ）は（ａ）のＣ０−Ｃ１断面図
（ｃ）は（ｂ）のＤ０−Ｄ１断面図
【図５】（ａ）は、光の直接変調を説明するための図
（ｂ）は光の外部変調を説明するための図
【図６】電気光学効果を利用した光の外部変調動作原理を示す断面図
【図７】（ａ）は、従来の光変調器の基板部分の平面図
（ｂ）は、光変調器の概略全体図
【図８】間隙部１６の電界分布を模式的に示す図
【符号の説明】
１  基板
２  光導波路
２ａ  分岐導波路ａ
２ｂ  分岐導波路ｂ
３  保持筐体
４  設置電極
５  コネクタ筐体
６  高周波コネクタ
６ａ  中心導体
６ｂ  封入樹脂
６ｃ  外周導体
７  側面導電体
８  底面導電体
９  主面導電体
１０ａ  分岐部ａ
１０ｂ  分岐部ｂ
１３  平行結合線路
１３ａ  線路ａ
１３ｂ  線路ｂ
１３ｃ  接続線路部
１４  入力線路
１６  間隙部
２００  導波路型光デバイス
２０２  基板
２０４ａ  基板主面
２０４ｂ  基板主面と対向する面
２０４ｃ  入力側端面
２０４ｄ  出力側端面
２１２  光導波路
２１４  分岐光導波路
２１６  分岐光導波路
２１８  接地電極
２２０  接地電極
２２２  信号電極
２２４  絶縁領域
２２６  絶縁領域
２２８  筐体
２３０  筐体の対向面
２３２  基板接続用導体
２３４  金属箔
２３６  金属箔
２３８  高周波コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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