(57)【要約】電気光学効果を有する基板１と、基板１に形成された光を導波するための光導波路１２と、基板１の一方の面側に形成され、光を変調するための高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体４ａ及び複数の接地導体４ｂ、４ｃからなる進行波電極４を有し、光導波路１２には進行波電極４に高周波電気信号を印加することにより光の位相を変調するための複数の相互作用光導波路１２ａ、１２ｂを有するマッハツェンダ光導波路を具備する光変調器において、複数の相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅の少なくとも一部が互いに異なるとともに、高周波電気信号と複数の相互作用光導波路１２ａ、１２ｂを伝搬する光の相互作用の効率がほぼ等しくなるように、中心導体４ａ及び接地導体４ｂ、４ｃを配置する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調するための高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び複数の接地導体からなる進行波電極を有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための複数の相互作用光導波路を有するマッハツェンダ光導波路を具備する光変調器において、
前記複数の相互作用光導波路の幅の少なくとも一部が互いに異なるとともに、前記高周波電気信号と前記複数の相互作用光導波路を伝搬する前記光の相互作用の効率がほぼ等しくなるように、前記中心導体及び前記接地導体を配置したことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記複数の相互作用光導波路の前記幅の大小関係が入れ替わらないことを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記複数の相互作用光導波路の前記幅の大小関係が入れ替わることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
前記複数の相互作用光導波路の前記幅の異なる２つの領域の長さが互いにほぼ等しいことを特徴とする請求項３に記載の光変調器。
【請求項５】
前記中心導体の中心線と前記複数の相互作用光導波路のそれぞれの中心線との距離が、前記中心導体と前記複数の接地導体の間で異なることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の光変調器。
【請求項６】
前記複数の相互作用光導波路が有する導波路ギャップの中心と前記中心導体の中心線とが、前記基板表面方向に互いにずれて配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の光変調器。
【請求項７】
前記中心導体が前記複数の接地導体となすギャップの少なくとも２つが異なることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は高速でアルファパラメータが小さく、かつ消光比が大きく、また駆動電圧とＤＣバイアス電圧が小さい光変調器の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】  リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）のように電界を印加することにより屈折率が変化する、いわゆる電気光学効果を有する基板（以下、リチウムナイオベート基板をＬＮ基板と略す）に光導波路と進行波電極を形成した進行波電極型リチウムナイオベート光変調器（以下、ＬＮ光変調器と略す）は、その優れたチャーピング特性から２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／ｓの大容量光伝送システムに適用されている。最近はさらに４０Ｇｂｉｔ／ｓの超大容量光伝送システムにも適用が検討されており、キーデバイスとして期待されている。【０００３】  ［第１の従来技術］
このＬＮ光変調器にはｚ−カット基板を使用するタイプとｘ−カット基板（あるいはｙ−カット基板）を使用するタイプがある。ここでは、第１の従来技術としてｘ−カットＬＮ基板とコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）進行波電極を使用したｘ−カット基板ＬＮ光変調器をとり上げ、その斜視図を図１３に示す。図１４は図１３のＡ−Ａ’における断面図である。【０００４】  ＬＮ光変調器は、図１３に示すように、ｘ−カットＬＮ基板１と、１．３μｍ、あるいは１．５５μｍなど光通信において使用する波長領域では透明な２００ｎｍから１μｍ程度の厚みのＳｉＯ２バッファ層２と、ｘ−カットＬＮ基板１にＴｉを蒸着後、１０５０℃で約１０時間熱拡散して形成した光導波路３とを有しており、光導波路３はマッハツェンダ干渉系（あるいは、マッハツェンダ光導波路）を構成している。なお、３ａ、３ｂは電気信号と光が相互作用する部位（相互作用部と言う）における光導波路（あるいは、相互作用光導波路）、つまりマッハツェンダ光導波路の２本のアームである。さらに、ＬＮ光変調器は、中心導体４ａおよび接地導体４ｂ、４ｃにより構成されるＣＰＷ進行波電極４を有している。【０００５】  図１４において、ＷａとＷｂは相互作用光導波路３ａと３ｂの幅で、この第１の従来技術では２本の相互作用光導波路３ａと３ｂの幅は等しいものとする（つまり、Ｗａ＝Ｗｂで、例えばＷａ、Ｗｂとも９μｍ）。Ｇｗｇは相互作用光導波路３ａと３ｂの間の距離（導波路ギャップとも言う）であり、例えば１６μｍである。また、Δは中心導体４ａの接地導体４ｃに対向するエッジと、相互作用光導波路３ｂの中心（あるいは中心線）との水平方向における距離であるが、通常、中心導体４ａ、接地導体４ｂ、４ｃと相互作用光導波路３ａ、３ｂとの位置関係は対称であるので、中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路３ａの中心との水平方向における距離（あるいは中心線）もΔとなる。【０００６】  ここで、図１４には、中心導体４ａの幅方向における中心を表わす中心線１８と、相互作用光導波路３ａ、３ｂの幅方向における中心を表わす中心線１９ａ、１９ｂが示されている。【０００７】  図１５には光導波路３についてのみの上面図を示している。ここで、相互作用光導波路３ａ、３ｂの長さをＬとする。なお、この図１５は光導波路のみではあるが、図１３の斜視図におけるＡ−Ａ’に対応する位置にＡ−Ａ’と記している。【０００８】  この第１の従来技術では、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ間にバイアス電圧（通常はＤＣバイアス電圧）と高周波電気信号（ＲＦ電気信号とも言う）を重畳して印加するので、相互作用光導波路３ａ、３ｂにおいてはＲＦ電気信号のみならず、ＤＣバイアス電圧も光の位相を変える。また、バッファ層２は電気信号のマイクロ波実効屈折率ｎｍを相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光の実効屈折率ｎｏに近づけることにより、光変調帯域を拡大するという重要な働きをしている。【０００９】  次に、このように構成されるＬＮ光変調器の動作について説明する。このＬＮ光変調器を動作させるには、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ間にＤＣバイアス電圧とＲＦ電気信号とを印加する必要がある。【００１０】  図１６に示す電圧−光出力特性は��る状態でのＬＮ光変調器の電圧−光出力特性であり、Ｖｂはその際のＤＣバイアス電圧である。この図１６に示すように、通常、ＤＣバイアス電圧Ｖｂは光出力特性の山と底の中点に設定される。【００１１】  図１７には、半波長電圧Ｖπと相互作用光導波路の長さＬとの積（Ｖπ・Ｌと呼ばれ、駆動電圧を考える上で尺度となる）と中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路３ｂの中心１９ｂとの距離Δとの関係を示す。この計算では、相互作用光導波路３ａ、３ｂ間のギャップＧｗｇを変化させることによりΔの値を決定している。図１７から、中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路３ｂの中心１９ｂとの距離Δはある程度小さいほうが良く、さらには最適値が存在することがわかる。【００１２】  そこで、駆動電圧を低くするために、中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路３ｂ（及び３ａ）の中心１９ｂ（及び１９ａ）との距離Δを小さくしようとすると、相互作用光導波路３ａ、３ｂ間のギャップＧｗｇが小さくなる。ところが、図１８に示すように、相互作用光導波路３ａ、３ｂ間のギャップＧｗｇが小さくなると、相互作用光導波路３ａ、３ｂ間の結合度が著しく大きくなり、光をＯＮ／ＯＦＦした際のパワーの比、即ち消光比の劣化を生じるという問題があった。【００１３】  ［第２の従来技術］
一般に、２本の光導波路の間における結合度を小さくするためには、２本の光導波路間の距離Ｇｗｇを大きくすることにより各光導波路を伝搬する光を互いに遠ざけるか、２本の光導波路の幅を互いに異ならしめて、２本の光導波路を伝搬する光の等価屈折率（あるいは伝搬定数）を変えることにより、互いの結合を抑圧するという方法がある。【００１４】  ところが、２本の光導波路間の距離Ｇｗｇを大きくすると図１７において説明したようにＶπ・Ｌが大きくなり、結果的に高い駆動電圧が必要となる。そのため、図１９に断面図として示す第２の従来技術では、２本の相互作用光導波路５ａ、５ｂの幅Ｗａ’、Ｗｂ’を異ならしめている。図２０にはこの第２の従来技術の光導波路５のみの上面図を示している。図１９では図２０のＢ−Ｂ’における断面図にｘ−カットＬＮ基板１、中心導体４ａ、接地導体４ｂ、４ｃ及びバッファ層２を含めている。【００１５】  また、Δ’は中心導体４ａの接地導体４ｃに対向するエッジと相互作用光導波路５ｂの中心との水平方向における距離である。ここで、図１９において、相互作用光導波路５ａ、５ｂの幅方向における中心を表わす中心線２０ａ、２０ｂが示されている。【００１６】  ところがこの第２の従来技術にはいくつかの問題点がある。まず、図２０に示すように、この第２の従来技術では相互作用光導波路５ａ、５ｂの幅Ｗａ’、Ｗｂ’を部分的に変えている。相互作用光導波路５ａ、５ｂにおいて長さＬ１の領域を第１領域、長さＬ２の領域を第２領域とする。【００１７】  図２０に示すように、相互作用光導波路５ａ、５ｂは、幅が変化するテーパ領域６、７、８、９、１０、１１を有しており、各相互作用光導波路５ａ、５ｂには各々３箇所ずつ設ける必要がある。よく知られているように、このように光導波路の幅を変えると、その領域において放射損失が生じる。さらに、光導波路の幅が広がるテーパと光導波路の幅が狭くなるテーパでは放射損失が異なる。そのため、相互作用光導波路５ａ、５ｂを伝搬する光のパワーが互いに異なってしまい、光変調器としての消光比が劣化してしまう。【００１８】  さて、ここで第２の従来技術の最も大きな問題、つまりチャーピングについて考える。チャーピングの度合いを表すアルファパラメータ（あるいは、αパラメータ）はこの光変調器から出力される光信号パルスが有する位相φと強度（振幅）Ｅとを用いて（１）式のように表現できる（非特許文献１）。【００１９】  α＝［ｄφ／ｄｔ］／［（１／Ｅ）（ｄＥ／ｄｔ）］    …（１）
このように、αパラメータは、出力される光信号パルスが有する位相変化量と強度変化量を用いて表現できる。【００２０】  さらに、具体的には、αパラメータは、（１）式を発展させた（２）式で表現できる。【００２１】  α＝（Γ１─Γ２）／（Γ１＋Γ２）                  …（２）
Γ１；電気信号（振幅）と相互作用光導波路５ａを伝搬する光（パワー）との１で規格化した重なり積分で示した相互作用の効率
Γ２；電気信号（振幅）と相互作用光導波路５ｂを伝搬する光（パワー）との１で規格化した重なり積分で示した相互作用の効率
長さＬ１の第１領域における相互作用光導波路５ａの幅Ｗａ’を長さＬ２の第２領域における相互作用光導波路５ｂの幅Ｗｂ’に等しくし、かつ第１領域における相互作用光導波路５ｂの幅Ｗｂ’を第２領域における相互作用光導波路５ａの幅Ｗａ’に等しくしておけば、第１領域の相互作用光導波路５ａを伝搬する光のΓ１は第２領域の相互作用光導波路５ｂを伝搬する光のΓ２に等しく、第１領域の相互作用光導波路５ｂを伝搬する光のΓ２は第２領域の相互作用光導波路５ａを伝搬する光のΓ１に等しくなる。但し、第１領域の長さＬ１と第２領域の長さＬ２を等しくすることによりチャーピングゼロ、つまりα＝０とできるかというとそうではない。【００２２】  つまり、図２０において不図示の中心導体４ａ、接地導体４ｂ、４ｃからなる進行波電極４を伝搬する高周波電気信号は大きな伝搬損失を持っており、高周波電気信号は進行波電極４を伝搬するに従って減衰する。そのため、（２）式で与えられるアルファパラメータαをゼロとするためには、高周波電気信号の減衰を考慮して
Ｌ１＜Ｌ２                        …（３）
とすることが不可欠となる。【００２３】  図２０において、チャーピングゼロ、つまりα＝０を実現するために必要な第１領域の長さＬ１と第２領域の長さＬ２に課すべき条件をさらに詳しく考察する。高周波電気信号を中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃから構成される進行波電極４に印加した状態において、進行波電極４を伝搬する高周波電気信号の周波数ｆにおけるマイクロ波伝搬損失をβｍ（ｆ）とし、中心導体４ａにおける長さＬ１の第１領域と、長さＬ２の第２領域において、相互作用光導波路５ａ、５ｂを伝搬する光と電気信号との相互作用の効率についての長さに関する積分値（あるいは簡単に変調の効率とも言う）をそれぞれＩ１（ｆ）、Ｉ２（ｆ）と表す。【００２４】  光及び電気信号の伝搬方向をｚとすると、各変調の効率Ｉ１（ｆ）、Ｉ２（ｆ）は周波数ｆに依存し、（４）、（５）式で記述できる。【００２５】Ｉ１（ｆ）＝∫０Ｌ１ｅｘｐ（−βｍ（ｆ）・ｚ）ｄｚ
＝（１−ｅｘｐ（−βｍ（ｆ）・Ｌ１））／βｍ（ｆ）    …（４）
Ｉ２（ｆ）＝∫Ｌ１Ｌ２ｅｘｐ（−βｍ（ｆ）・ｚ）ｄｚ
＝ｅｘｐ（−βｍ（ｆ）・Ｌ１）・（１−ｅｘｐ（−βｍ（ｆ）・Ｌ２））／βｍ（ｆ）
…（５）
そこで、両者の変調の効率Ｉ１（ｆ）、Ｉ２（ｆ）が等しくなる（６）式の条件
Ｉ１（ｆ）＝Ｉ２（ｆ）                              …（６）
を満たす第１領域の長さＬ１と、第２領域の長さＬ２を選択することにより、任意に指定された周波数ｆにおいてチャーピングをゼロとできる。つまり、（６）式が成立する場合にはαパラメータがゼロとなる。【００２６】  なお、計算によれば第１領域の長さＬ１と、第２領域の長さＬ２の間には
Ｌ１／Ｌ２≒０．９                                …（７）
が成り立つことがわかっている。【００２７】  ところが、通常、進行波電極４は２０μｍあるいはそれ以上の厚い金メッキで形成するので、特に中心導体４ａの幅や厚み、さらに台形、逆台形などの形状や中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃの間のギャップなどには製造のばらつきが生じる。そのため、進行波電極４の高周波電気信号の周波数ｆにおけるマイクロ波伝搬損失βｍ（ｆ）は図２０には不図示のｚ−カットＬＮ基板１のウェーハ内でもばらつくし、製造のＲｕｎ−ｔｏ−ｒｕｎでもそのばらつきが生じ、結果的にα＝０の実現には歩留まりを覚悟しなければいけないのが現状である。
【非特許文献１】Ｎａｄｅｇｅ  Ｃｏｕｒｊａｌ  ｅｔ  ａｌ“Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｏｗ  Ｃｈｉｒｐ  ＬｉＮｂ  Ｏ３  Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ  Ｗｉｔｈ  ａｎ  Ｉｎｖｅｒｔｅｄ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｓｅｃｔｉｏｎ”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｖｏｌ．２２  Ｎｏ．５  Ｍａｙ  ２００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】  以上のように、駆動電圧を下げるために、第１の従来技術のように２本の相互作用光導波路を中心導体に近づけると、２本の相互作用光導波路が互いに近づく。そのため、光が結合するので、結果的に消光比やパルス形状、あるいはチャーピング等の高周波変調特性の劣化を生じてしまう。また、第２の従来技術のように、２本の相互作用光導波路の幅を異ならしめると、進行波電極に起因する高周波電気信号の伝搬損失のために、チャーピングゼロを実現する際の歩留まりがばらつく、あるいは光変調器の消光比が劣化してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２９】  上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調するための高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び複数の接地導体からなる進行波電極を有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための複数の相互作用光導波路を有するマッハツェンダ光導波路を具備する光変調器において、前記複数の相互作用光導波路の幅の少なくとも一部が互いに異なるとともに、前記高周波電気信号と前記複数の相互作用光導波路を伝搬する前記光の相互作用の効率がほぼ等しくなるように、前記中心導体及び前記接地導体を配置したことを特徴とする。【００３０】  本発明の請求項２の光変調器は、請求項１に記載の光変調器において、前記複数の相互作用光導波路の前記幅の大小関係が入れ替わらないことを特徴とする。【００３１】  本発明の請求項３の光変調器は、請求項１に記載の光変調器において、前記複数の相互作用光導波路の前記幅の大小関係が入れ替わることを特徴とする。【００３２】  本発明の請求項４の光変調器は、請求項３に記載の光変調器において、前記複数の相互作用光導波路の前記幅の異なる２つの領域の長さが互いにほぼ等しいことを特徴とする。【００３３】  本発明の請求項５の光変調器は、請求項１乃至請求項４に記載の光変調器において、前記中心導体の中心線と前記複数の相互作用光導波路のそれぞれの中心線との距離が、前記中心導体と前記複数の接地導体の間で異なることを特徴とする。【００３４】  本発明の請求項６の光変調器は、請求項１乃至請求項４に記載の光変調器において、前記複数の相互作用光導波路が有する導波路ギャップの中心と前記中心導体の中心線とが、前記基板表面方向に互いにずれて配置されることを特徴とする。【００３５】  本発明の請求項７の光変調器は、請求項１乃至請求項６に記載の光変調器において、前記中心導体が前記複数の接地導体となすギャップの少なくとも２つが異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】  請求項１から３と請求項５及び６の発明では、マッハツェンダ光導波路を構成する２本の相互作用光導波路の幅を互いに変えることにより、２本の相互作用光導波路の間における光結合を抑圧できるので消光比を改善できる。また、中心導体及び接地導体を最適に配置することにより、高周波電気信号とそれぞれの相互作用光導波路を伝搬する光の相互作用の効率をほぼ等しくできるのでチャーピングゼロを実現可能である。【００３７】  請求項４の発明では、マッハツェンダ干渉系を構成する各相互作用光導波路の光路長が等しいので、波長に対するフィルター特性が生じないという利点がある。【００３８】  請求項７の発明では、中心導体と接地導体の間における高周波電気信号の電界強度は中心導体と接地導体の間のギャップが狭い方が大きくなるので、中心導体と接地導体となすギャップの２つを異ならしめることにより、高周波電気信号とそれぞれの相互作用光導波路を伝搬する光の相互作用の効率をより効果的にほぼ等しくすることが可能である。【００３９】  なお、本発明によれば、２本の相互作用光導波路の間のギャップが小さくなってもそれらを伝搬する光の結合が抑圧されるので、この光の結合に起因するその他の高周波変調特性の劣化も改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は本発明における第１の実施形態の光変調器のＣ−Ｃ’での断面図である。
【図２】図２は本発明における第１の実施形態が有する光導波路の上面図である。
【図３】図３は光導波路の幅とスポットサイズの関係を示す図である。
【図４】図４は中心導体と光導波路との距離と変調の効率との関係を示す図である。
【図５】図５は光導波路の幅とスポットサイズの関係を示す図である。
【図６】図６は中心導体と光導波路との距離と変調の効率との関係を示す図である。
【図７】図７は本発明の第３の実施形態の光変調器の断面図である。
【図８】図８は本発明における第４の実施形態が有する光導波路の上面図である。
【図９】図９は本発明における第４の実施形態の光変調器のＤ−Ｄ’での断面図である。
【図１０】図１０は本発明における第４の実施形態の光変調器のＥ−Ｅ’での断面図である。
【図１１】図１１は本発明における第５の実施形態の光変調器のＤ−Ｄ’での断面図である。
【図１２】図１２は本発明における第５の実施形態の光変調器のＥ−Ｅ’での断面図である。
【図１３】図１３は第１の従来技術の光変調器の斜視図である。
【図１４】図１４は第１の従来技術の光変調器のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図１５】図１５は第１の従来技術が有する光導波路の上面図である。
【図１６】図１６は第１の従来技術の動作を説明する図である。
【図１７】図１７はＶπ・ＬとΔとの関係を示す図である。
【図１８】図１８は光の結合度とＧｗｇとの関係を示す図である。
【図１９】図１９は第２の従来技術の光変調器の断面図である。
【図２０】図２０は第２の従来技術の光導波路の上面図である。
【符号の説明】
【００４１】  １：１：ｘ−カットＬＮ基板（基板）
２：ＳｉＯ２バッファ層（バッファ層）
３、５、１２、２３：光導波路
３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ、１２ａ、１２ｂ、２３ａ、２３ｂ：相互作用光導波路
４、１７、２４：進行波電極（ＣＰＷ進行波電極）
４ａ、１７ａ、２４ａ、２７ａ：中心導体
４ｂ、４ｃ、１７ｂ、１７ｃ、２４ｂ、２４ｃ、２７ｂ、２７ｃ：接地導体
６、７、８、９、１０、１１、１３、１４、１５、１６：テーパ領域
１８、２２、２６、２８：中心導体の中心（中心線）
１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ、２５ａ、２５ｂ：相互作用光導波路の中心線（中心線、中心）
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】  以下、本発明の実施形態について説明するが、図１３から図２０に示した従来技術と同一番号は同一機能部に対応しているため、ここでは同一番号を持つ機能部の説明を省略する。【００４３】  ［第１の実施形態］
図１に本発明における第１の実施形態の光変調器についてその断面図を示す。また、図２には光導波路１２についての上面図を示している。ここで、光導波路１２は、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂにより構成されており、Ｗａ’’、Ｗｂ’’は相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅である。Ｇｗｇ’’は相互作用光導波路１２ａ、１２ｂのエッジ間の距離（ギャップ）である。なお、図１には図２の中のＣ−Ｃ’における断面図に中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ、及びｘ−カットＬＮ基板１、ＳｉＯ２バッファ層２を書き加えている。また、図１には、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅方向における中心（あるいは中心線）２１ａ、２１ｂが示されている。【００４４】  ここで、Δ１’’は中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ａの中心２１ａとの水平方向における距離を表し、Δ２’’は中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ｂの中心２１ｂとの水平方向における距離を表している。【００４５】  図２に示すように、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂは、幅が変化するテーパ領域１３、１４、１５、１６を有しており、各相互作用光導波路１２ａ、１２ｂに各々２箇所ずつ設けられている。本実施形態では図２０に示した第２の従来技術よりもテーパの数が少なく、かつ相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅が狭くなる場合と広くなる場合のテーパの数が等しいので、光変調器としての消光比の観点から有利である。【００４６】  次に、光変調器の特性として最も重要なチャーピングについて考える。図３には相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅Ｗａ’’、Ｗｂ’’を変数とした場合に相互作用光導波路１２ａ、１２ｂを伝搬する光のスポットサイズを示す。図からわかるように、この第１の実施形態では相互作用光導波路１２ｂの幅（例えば１１μｍ）と比較して相互作用光導波路１２ａの幅を例えば６μｍと極めて細くしているので、相互作用光導波路１２ａを伝搬する光のスポットサイズは相互作用光導波路１２ｂを伝搬する光のスポットサイズよりも大きくなっている。【００４７】  なお、ここでは相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅Ｗａ’’、Ｗｂ’’を各々６μｍと１１μｍとするとしたが、これらの数値はあくまで１例であり、例えば３μｍから１５μｍ程度であれば各種の幅の組み合わせについて本発明は適用可能であることは言うまでもない。【００４８】  相互作用光導波路１２ａを伝搬する光のスポットサイズが相互作用光導波路１２ｂを伝搬する光のスポットサイズよりも大きいということは、電気信号（振幅）と相互作用光導波路１２ａを伝搬する光（パワー）との規格化した重なり積分で表した相互作用の効率Γ１’’が、電気信号（振幅）と相互作用光導波路１２ｂを伝搬する光（パワー）との規格化した重なり積分で表した相互作用の効率Γ２’’よりも小さいことを意味している。【００４９】  そのため、中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ａの中心２１ａとの距離Δ１’’と中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ｂの中心２１ｂとの距離Δ２’’を変数とした場合の相互作用光導波路１２ａについての相互作用の効率Γ１’’と相互作用光導波路１２ｂについての相互作用の効率Γ２’’は図４に示すように、全体的に相互作用の効率Γ１’’の方が相互作用の効率Γ２’’よりも小さくなる。【００５０】  本発明では、相互作用光導波路１２ａについての相互作用の効率Γ１’’と相互作用光導波路１２ｂについての相互作用の効率Γ２’’が等しくなるように、中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ａの中心（あるいは中心線）２１ａとの距離Δ１’’と中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ｂの中心（あるいは中心線）２１ｂとの距離Δ２’’を設定することにより、チャーピングゼロ（α＝０）を実現する。なお、中心導体４ａの中心線１８は中心導体４ａの左右のエッジの中心にあるとする。【００５１】  つまり、本発明の第１の実施形態では中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ａの中心２１ａは中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ｂの中心２１ｂよりも近いことになる（Δ１’’＜Δ２’’）。【００５２】  このように、本発明の実施形態では、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅を互いに異ならしめることにより、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂ間の光の結合を抑圧するとともに、中心導体４ａ、接地導体４ｂ、４ｃの位置関係を非対称としてチャーピングゼロ（α＝０）を実現している。【００５３】  なお、上記の説明において、中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ａの中心２１ａとの距離Δ１’’と中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ｂの中心２１ｂとの距離Δ２’’がΔ１’’≠Δ２’’の関係にあると言うことは、換言すると相互作用光導波路１２ａの中心２１ａと、相互作用光導波路１２ｂの中心２１ｂの間の中点と中心導体４ａの中心１８とがずれて配置されているとも言える。この場合、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂのギャップの中心と中心導体４ａの中心１８については、互いにずれている場合もあるし、ほぼ一致している場合もある。【００５４】  また、説明をわかりやすくするために、以上の説明における光のスポットサイズとは基板表面に対して水平な方向のスポットサイズを想定して説明したが、実際には基板表面に対して垂直な方向のスポットサイズも同時に考慮することにより、より精度の高い設計を行うことができる。なお、基板表面に対して垂直な方向のスポットサイズは相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅が狭くなると大きくなる傾向にある。【００５５】  以上においては、中心導体４ａのエッジと２本の相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの中心２１ａ、２１ｂとの距離Δ１’’、Δ２’’について議論したが、Δ１’’とΔ２’’との大小関係は、中心導体４ａの中心１８と２本の相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの中心２１ａ、２１ｂとの距離の大小関係と同じである。また、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅が変化するテーパ領域１３、１４、１５、１６の長さは光の損失が生じない程度になるべく短くすることにより、よりチャーピングを抑圧できる。なお、このことは本発明の全ての実施形態について言える。【００５６】  以上のように本発明の全ての実施形態において、第２の従来技術のような長さに依存する要因はないので、高周波電気信号の伝搬損失のばらつきに依存することなく極めて歩留まりよくチャーピングゼロの光変調器を実現できるという利点がある。【００５７】  ［第２の実施形態］
図３に示した第１の実施形態では相互作用光導波路１２ａの幅を極めて狭くしたので相互作用光導波路１２ａを伝搬する光のスポットサイズは相互作用光導波路１２ｂを伝搬する光のスポットサイズよりも大きくなり、その結果、相互作用光導波路１２ａについての相互作用の効率Γ１’’は相互作用光導波路１２ｂについての相互作用の効率Γ２’’よりも小さくなった。【００５８】  本発明の第２の実施形態では、相互作用光導波路１２ａを伝搬する光のスポットサイズが相互作用光導波路１２ｂを伝搬する光のスポットサイズよりも小さくなるように、相互作用光導波路１２ａの幅を例えば７μｍと設定する。【００５９】  すると、中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ａの中心２１ａとの距離Δ１’’と中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ｂの中心２１ｂとの距離Δ２’’を変数とした場合の相互作用光導波路１２ａについての相互作用の効率Γ１’’と相互作用光導波路１２ｂについての相互作用の効率Γ２’’は図６に示すように全体的に効率Γ１’’の方が大きくなる。【００６０】  従って、中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ｂの中心２１ｂとの距離Δ２’’を中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ａの中心２１ａとの距離Δ１’’よりも小さくすることにより、この第２の実施形態においても、Γ１’’＝Γ２’’、即ちチャーピングゼロを実現できる。【００６１】  なお、本発明では相互作用光導波路１２ａ、１２ｂと、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃからなる進行波電極４とを対称な位置関係から互いにずらして配置することを特徴としている。そこで、第１の実施形態と第２の実施形態において説明したように、中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ａの中心２１ａとの距離Δ１’’と中心導体４ａのエッジと相互作用光導波路１２ｂの中心２１ｂとの距離Δ２’’についてΔ１’’≠Δ２’’とした。【００６２】  この場合、前述のように、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂのギャップの中心と中心導体４ａの中心１８については、互いにずれている場合もあるし、ほぼ一致している場合もある。【００６３】  なお、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅やそれらの形成条件いかんによっては、Δ１’’＝Δ２’’とし、その代わりに相互作用光導波路のギャップの中心と中心導体４ａの中心１８を異ならしめても２本の相互作用光導波路１２ａ、１２ｂにおける高周波電気信号と光との相互作用の効率を等しくすることができる。これらのことは第１の実施形態と第２の実施形態のみならず、本発明の全ての実施形態について言える。【００６４】  ［第３の実施形態］
図７に本発明における第３の実施形態の光変調器についてその断面図を示す。本実施形態では、ＣＰＷ進行波電極１７の中心導体１７ａと接地導体１７ｂ、１７ｃの間に発生する高周波電気信号の電界強度は、ＣＰＷ電極のギャップが狭い方が大きくなることを利用し、図１から図４に示した第１の実施形態を発展させた構造としている。【００６５】  ここで、図７には、中心導体１７ａの幅方向における中心（あるいは中心線）２２が示されている。【００６６】  つまり、ＣＰＷ進行波電極１７の中心導体１７ａと相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの位置が対称でない（ＣＰＷ進行波電極の中心導体１７ａの中心２２が相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの中心には配置していない）ばかりでなく、ＣＰＷ進行波電極の中心導体１７ａと接地導体１７ｂ、１７ｃのギャップＧ１、Ｇ２も互いに異ならしめる（Ｇ１≠Ｇ２）ことにより、Γ１’’＝Γ２’’、即ちチャーピングゼロをより効果的に実現している（この図ではＧ１＜Ｇ２）。【００６７】  なお、ＣＰＷ進行波電極１７の中心導体１７ａと相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの位置が対称（Δ１’’＝Δ２’’。あるいは相互作用光導波路１２ａ、１２ｂのギャップの中心に配置でも良い）でも、Ｇ１≠Ｇ２とすることにより、Γ１’’＝Γ２’’とできる場合は、そのようにしても良い。このＧ１≠Ｇ２とする考え方は本発明の第１の実施形態、第２の実施形態を含め全ての実施形態に適用できる。【００６８】  ［第４の実施形態］
図８に本発明における第４の実施形態の光変調器が有する光導波路２３についての上面図を示す。ここで、光導波路２３は、相互作用光導波路２３ａ、２３ｂにより構成される。Ｗａ’’、Ｗｂ’’は相互作用光導波路２３ａ、２３ｂの幅であり、２本の相互作用光導波路２３ａ、２３ｂの間における光の結合を抑圧するためにＷａ’’とＷｂ’’を異ならしめている。なおＧｗｇ’’は相互作用光導波路２３ａ、２３ｂのエッジ間の距離（ギャップ）である。【００６９】  図８に示すように、この第４の実施形態では相互作用光導波路２３ａ、２３ｂの幅Ｗａ’’、Ｗｂ’’の大小関係を長さＬ１’’の第１領域と長さＬ２’’の第２領域において入れ替えている。【００７０】  また、図９と図１０には図８の中のＤ−Ｄ’とＥ−Ｅ’における光変調器としての断面図を示している。ここで、図９と図１０には図８の中のＤ−Ｄ’とＥ−Ｅ’における断面図に進行波電極２４の中心導体２４ａと接地導体２４ｂ、２４ｃ、及びｘ−カットＬＮ基板１、ＳｉＯ２バッファ層２を書き加えている。また、図９と図１０には、中心導体２４ａの幅方向における中心（あるいは中心線）２６と、相互作用光導波路２３ａ、２３ｂの幅方向における中心（あるいは中心線）２５ａ、２５ｂが示されている。【００７１】  また、Δ１’’は中心導体２４ａのエッジと相互作用光導波路２３ａの中心２５ａとの距離を表し、Δ２’’は中心導体２４ａのエッジと相互作用光導波路２３ｂの中心２５ｂとの距離を表している。【００７２】  図９と図１０において、例えば中心導体２４ａの中心２６はｘ−カットＬＮ基板１の表面に水平な方向に互いにずれているが、このずれ量のオーダーはミクロンもしくはサブミクロンと小さい。従って、第１領域と第２領域の境界において所定の長さ（例えば５０μｍ程度）を設けて、第１領域と第２領域の中心導体２４ａと接地導体２４ｂ、２４ｃを直線的もしくはなだらかに互いに接合することにより、電気的特性の劣化を避けることができる。【００７３】  図８に示すように、この第４の実施形態における相互作用光導波路２３ａ、２３ｂの幅Ｗａ’’とＷｂ’’との関係は長さＬ１’’の第１領域においてはＷａ’’＜Ｗｂ’’である。そのため、この第１領域では図９に示すように、図１に示した本発明の第１の実施形態と同じくΔ１’’＜Δ２’’とすることにより、高周波電気信号と相互作用光導波路２３ａ、２３ｂを伝搬する光の相互作用の効率（前述のΓ１’’とΓ２’’）を等しくしている。【００７４】  一方、長さＬ２’’の第２領域においてはＷａ’’＞Ｗｂ’’である。そこで、第２領域では図１０に示すようにΔ１’’＞Δ２’’とすることにより、高周波電気信号と相互作用光導波路２３ａ、２３ｂを伝搬する光の相互作用の効率（同じく前述のΓ１’’とΓ２’’）を等しくしている。【００７５】  なお、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの幅が入れ替わらない第１の実施形態や第２の実施形態などと同様に、相互作用光導波路２３ａ、２３ｂのギャップの中心と中心導体４ａの中心１８については、互いにずれている場合もあるし、ほぼ一致している場合もある。【００７６】  本発明では相互作用光導波路２３ａ、２３ｂと、中心導体２４ａと接地導体２４ｂ、２４ｃか���なる進行波電極２４とを対称な配置から互いにずらすことを特徴としている。【００７７】  従って、第２の実施形態の項で説明したように、この第４の実施形態においても中心導体２４ａのエッジと相互作用光導波路２３ａの中心２５ａとの距離Δ１’’と中心導体２４ａのエッジと相互作用光導波路２３ｂの中心２５ｂとの距離Δ２’’についてΔ１’’≠Δ２’’としたが、相互作用光導波路２３ａ、２３ｂの幅や形成条件いかんによっては、Δ１’’＝Δ２’’とし、その代わりに相互作用光導波路２３ａ、２３ｂのギャップの中心と中心導体２４ａの中心２６を異ならしめても良いことは言うまでもない。【００７８】  本発明では高周波電気信号と相互作用光導波路２３ａ、２３ｂを伝搬する光の相互作用の効率を等しくしている。つまり、相互作用光導波路２３ａ、２３ｂを伝搬する光の相互作用の効率を各々Γ１’’、Γ２’’とすると、第１領域と第２領域のそれぞれにおいてΓ１’’＝Γ２’’となる。従って、電極の伝搬損失に起因する第１領域と第２領域における位相変化量の違いを考慮する必要はなく、第１領域の長さＬ１’’と第２領域の長さＬ２’’とを自由に設定できる。そこで、第１領域の長さＬ１’’と第２領域の長さＬ２’’とを等しくする（Ｌ１’’＝Ｌ２’’）ことも可能である。【００７９】  一般に、幅の広い光導波路の等価屈折率は幅の狭い光導波路の等価屈折率よりも高い。つまり、第４の実施形態において、第１領域の長さＬ１’’と第２領域の長さＬ２’’が等しい（Ｌ１’’＝Ｌ２’’）ということは、マッハツェンダ干渉系の２本のアームに相当する相互作用光導波路２３ａ、２３ｂの全体としての光路長が等しいことを意味している。その結果、波長に対するフィルター特性を生じることがないので、各波長においてＤＣバイアスを設定し直す必要がない。従って、ＷＤＭやＤＷＤＭのような広い波長帯域を使用する光伝送方式にＬＮ光変調器を適用する上で大きなメリットを得ることができる。【００８０】  ［第５の実施形態］
また、図８に示した本発明における第４の実施形態の相互作用光導波路２３ａ、２３ｂに、図７に示した本発明における第３の実施形態のようにＣＰＷ進行波電極１７のギャップを異ならしめる構造を適用しても良い。これを第５の実施形態とし、図８のＤ−Ｄ’とＥ−Ｅ’における断面図を各々図１１と図１２に示す。【００８１】  これらの図には、ＣＰＷ進行波電極の中心導体２７ａの中心（あるいは中心線）２８が示されている。なお、Δ１’’は中心導体２７ａのエッジと相互作用光導波路２３ａの中心２５ａとの距離を表し、Δ２’’は中心導体２７ａのエッジと相互作用光導波路２３ｂの中心２５ｂとの距離を表している。【００８２】  これらの図に示すように、ＣＰＷ進行波電極２７の中心導体２７ａと接地導体２７ｂ、２７ｃとのギャップＧ１、Ｇ２の大小関係を長さＬ１’’の第１領域、長さＬ２’’の第２領域において入れ替えている（図１１の第１領域ではＧ１＜Ｇ２かつΔ１’’＜Δ２’’、図１２の第２領域ではＧ１＞Ｇ２かつΔ１’’＞Δ２’’）。但し、本実施形態ではＧ１≠Ｇ２であることが重要である。そのため、ここで示したΔ１’’とΔ２’’との関係は一例であり、この限りではない。また、相互作用光導波路２３ａ、２３ｂのギャップの中心と中心導体２７ａの中心２８についても、互いにずれている場合もあるし、ほぼ一致している場合もある。【００８３】  本実施形態においても、第１領域と第２領域においては高周波電気信号と相互作用光導波路２３ａ、２３ｂを伝搬する光の相互作用の効率は等しいので、第１領域の長さＬ１’’と第２領域の長さＬ２’’の設定は自由である。そこでＬ１’’＝Ｌ２’’とすることにより、本発明の第４の実施形態と同様に波長に対するフィルター特性をなくすことが可能となる。【００８４】  また、本発明の第４の実施形態や第５の実施形態のように、相互作用光導波路２３ａ、２３ｂの幅が入れ替わる領域がある場合には、その領域の数は３つ以上でも良い。なお、その際に、各相互作用光導波路について幅の広い領域の長さの和と幅の狭い領域の長さの和を等しくしておけば波長に対するフィルター特性をなくすことができるという利点がある。【００８５】  なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。【００８６】  ［各実施形態について］
以上においては、進行波電極としてはＣＰＷ電極を例にとり説明したが、その他の各種進行波電極、あるいは集中定数型の電極でも良いことは言うまでもない。また、ＣＰＷ電極のギャップを２つとして説明したが、さらに多くのギャップがあっても良い。【００８７】  なお、相互作用光導波路１２ａ、１２ｂの一部にその幅の大小関係を入れ替える箇所を設けても、それらの長さの比が（７）式から大きく外れている場合には第２の従来技術の考え方が使用されていないので、本願の発明に属すると考えられる。【００８８】  さらに、以上では２本の相互作用光導波路の幅を互いに変えることについてはスポットサイズを通して議論したが、２本の相互作用光導波路の幅を互いに変えることは光導波路としての等価屈折率を変えることに対応している。従って、等価屈折率が高い方の相互作用光導波路の上にはＳｉＯ２やＳｉＯｘなどのバッファ層を残しておき、等価屈折率が低い方の相互作用光導波路の上にはバッファ層をなるべく残さないようにエッチオフしておけば、２本の相互作用光導波路を伝搬する光の等価屈折率の差が大きくなるので、２本の相互作用光導波路を近づけても結合しにくくなる。この考えを本発明の構造に取り入れることも容易である。【００８９】  また、以上の実施形態においては、ｘ−カット、ｙ−カットもしくはｚ−カットの面方位、即ち、基板表面（カット面）に対して垂直な方向に結晶のｘ軸、ｙ軸もしくはｚ軸を持つ基板でも良いし、以上に述べた各実施形態での面方位を主たる面方位とし、これらに他の面方位が副たる面方位として混在しても良いし、ＬＮ基板のみでなく、リチウムタンタレートや半導体などその他の基板でも良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９０】  以上のように、本発明に係る光変調器は、高速でアルファパラメータが小さく、かつ消光比が大きく、また駆動電圧とＤＣバイアス電圧が小さい光変調器として有用である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月10日(2008.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調するための高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び複数の接地導体からなる進行波電極を有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための２本の相互作用光導波路を有するマッハツェンダ光導波路を具備し、前記中心導体の中心線と前記２本の相互作用光導波路のそれぞれの中心線とが一致していない光変調器において、
前記２本の相互作用光導波路は、相対向する位置にて一方に導波される光と他方に導波される光のスポットサイズが互いに異なる幅に形成され、
前記高周波電気信号と前記２本の相互作用光導波路を伝搬する光の相互作用の効率がほぼ等しくなるように、前記中心導体は、前記２本の相互作用光導波路が相対向する位置において、スポットサイズが大きい方の相互作用光導波路の中心線と当該相互作用光導波路側の前記中心導体のエッジとの距離が、スポットサイズが小さい方の相互作用光導波路の中心線と当該相互作用光導波路側の前記中心導体のエッジとの距離よりも小さく構成されていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記２本の相互作用光導波路の相対向する位置にて、前記スポットサイズが大きい方の相互作用光導波路側における前記接地導体と前記中心導体との向かい合うエッジ間の距離が、前記スポットサイズが小さい方の相互作用光導波路側における前記接地導体と前記中心導体との向かい合うエッジ間の距離よりも小さく構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記スポットサイズが小さい方の相互作用光導波路の幅及び前記スポットサイズが大きい方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って各々一定であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項４】
前記２本の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って変化することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記２本の相互作用光導波路のうちの一方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿ってスポットサイズが大きい幅でなる第１領域とスポットサイズが小さい幅でなる第２領域とでなるとともに、他方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って前記第１領域に相対向する領域でスポットサイズが小さい幅でなり、前記第２領域に相対向する領域でスポットサイズが大きい幅でなっており、また前記第１領域と前記第２領域の光の導波方向の長さがほぼ等しいことを特徴とする請求項４に記載の光変調器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調するための高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び複数の接地導体からなる進行波電極を有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための２本の相互作用光導波路を有するマッハツェンダ光導波路を具備し、前記中心導体の中心線と前記２本の相互作用光導波路のそれぞれの中心線とが一致していない光変調器において、前記２本の相互作用光導波路は、相対向する位置にて一方に導波される光と他方に導波される光のスポットサイズが互いに異なる幅に形成され、前記高周波電気信号と前記２本の相互作用光導波路を伝搬する光の相互作用の効率がほぼ等しくなるように、前記中心導体は、前記２本の相互作用光導波路が相対向する位置において、スポットサイズが大きい方の相互作用光導波路の中心線と当該相互作用光導波路側の前記中心導体のエッジとの距離が、スポットサイズが小さい方の相互作用光導波路の中心線と当該相互作用光導波路側の前記中心導体のエッジとの距離よりも小さく構成されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明の請求項２の光変調器は、請求項１に記載の光変調器において、前記２本の相互作用光導波路の相対向する位置にて、前記スポットサイズが大きい方の相互作用光導波路側における前記接地導体と前記中心導体との向かい合うエッジ間の距離が、前記スポットサイズが小さい方の相互作用光導波路側における前記接地導体と前記中心導体との向かい合うエッジ間の距離よりも小さく構成されていることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明の請求項３の光変調器は、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の光変調器において、前記スポットサイズが小さい方の相互作用光導波路の幅及び前記スポットサイズが大きい方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って各々一定であることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明の請求項４の光変調器は、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の光変調器において、前記２本の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って変化することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明の請求項５の光変調器は、請求項４に記載の光変調器において、前記２本の相互作用光導波路のうちの一方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿ってスポットサイズが大きい幅でなる第１領域とスポットサイズが小さい幅でなる第２領域とでなるとともに、他方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って前記第１領域に相対向する領域でスポットサイズが小さい幅でなり、前記第２領域に相対向する領域でスポットサイズが大きい幅でなっており、また前記第１領域と前記第２領域の光の導波方向の長さがほぼ等しいことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本発明では、マッハツェンダ光導波路を構成する２本の相互作用光導波路の幅を互いに変えることにより、２本の相互作用光導波路の間における光結合を抑圧できるので消光比を改善できる。また、中心導体及び接地導体を最適に配置することにより、高周波電気信号とそれぞれの相互作用光導波路を伝搬する光の相互作用の効率をほぼ等しくできるのでチャーピングゼロを実現可能である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明では、マッハツェンダ干渉系を構成する各相互作用光導波路の光路長が等しいので、波長に対するフィルター特性が生じないという利点がある。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本発明では、中心導体と接地導体の間における高周波電気信号の電界強度は中心導体と接地導体の間のギャップが狭い方が大きくなるので、中心導体と接地導体とがなすギャップの２つを異ならしめることにより、高周波電気信号とそれぞれの相互作用光導波路を伝搬する光の相互作用の効率をより効果的にほぼ等しくすることが可能である。
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月28日(2008.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調するための高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び当該中心導体に相対向した２つの接地導体からなる進行波電極を有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための２本の相互作用光導波路を有するマッハツェンダ光導波路を具備し、前記中心導体の中心線と前記２本の相互作用光導波路のそれぞれの中心線とが一致していない光変調器において、
前記２本の相互作用光導波路は、相対向する位置にて一方が他方よりも幅が太く構成され、
前記高周波電気信号と前記２本の相互作用光導波路を伝搬する光の相互作用の効率がほぼ等しくなるように、前記中心導体は、前記２本の相互作用光導波路が相対向する位置において、導波される光のスポットサイズが大きい方の相互作用光導波路の中心線と当該相互作用光導波路側の前記中心導体のエッジとの距離が、導波される光のスポットサイズが小さい方の相互作用光導波路の中心線と当該相互作用光導波路側の前記中心導体のエッジとの距離よりも小さく構成されていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記２本の相互作用光導波路の相対向する位置にて、前記スポットサイズが大きい方の相互作用光導波路側における前記接地導体と前記中心導体との向かい合うエッジ間の距離が、前記スポットサイズが小さい方の相互作用光導波路側における前記接地導体と前記中心導体との向かい合うエッジ間の距離よりも小さく構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記２本の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って各々一定であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項４】
前記２本の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って変化することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記２本の相互作用光導波路のうちの一方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って細い幅でなる第１領域と太い幅でなる第２領域とでなるとともに、他方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って前記第１領域に相対向する領域で太い幅でなり、前記第２領域に相対向する領域で細い幅でなっており、また前記第１領域と前記第２領域の光の導波方向の長さがほぼ等しいことを特徴とする請求項４に記載の光変調器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記基板の一方の面側に形成され、前記光を変調するための高周波電気信号を印加するための高周波電気信号用の中心導体及び当該中心導体に相対向した２つの接地導体からなる進行波電極を有し、前記光導波路には前記進行波電極に前記高周波電気信号を印加することにより前記光の位相を変調するための２本の相互作用光導波路を有するマッハツェンダ光導波路を具備し、前記中心導体の中心線と前記２本の相互作用光導波路のそれぞれの中心線とが一致していない光変調器において、前記２本の相互作用光導波路は、相対向する位置にて一方が他方よりも幅が太く構成され、前記高周波電気信号と前記２本の相互作用光導波路を伝搬する光の相互作用の効率がほぼ等しくなるように、前記中心導体は、前記２本の相互作用光導波路が相対向する位置において、導波される光のスポットサイズが大きい方の相互作用光導波路の中心線と当該相互作用光導波路側の前記中心導体のエッジとの距離が、導波される光のスポットサイズが小さい方の相互作用光導波路の中心線と当該相互作用光導波路側の前記中心導体のエッジとの距離よりも小さく構成されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明の請求項２の光変調器は、請求項１に記載の光変調器において、前記２本の相互作用光導波路の相対向する位置にて、前記スポットサイズが大きい方の相互作用光導波路側における前記接地導体と前記中心導体との向かい合うエッジ間の距離が、前記スポットサイズが小さい方の相互作用光導波路側における前記接地導体と前記中心導体との向かい合うエッジ間の距離よりも小さく構成されていることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明の請求項３の光変調器は、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の光変調器において、前記２本の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って各々一定であることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明の請求項４の光変調器は、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の光変調器において、前記２本の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って変化することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明の請求項５の光変調器は、請求項４に記載の光変調器において、前記２本の相互作用光導波路のうちの一方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って細い幅でなる第１領域と太い幅でなる第２領域とでなるとともに、他方の相互作用光導波路の幅が、光の導波方向に沿って前記第１領域に相対向する領域で太い幅でなり、前記第２領域に相対向する領域で細い幅でなっており、また前記第１領域と前記第２領域の光の導波方向の長さがほぼ等しいことを特徴とする。
【国際調査報告】
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