(57)【要約】【課題】  導波路型光素子において、基板への損傷を生ずることなく、隣接して形成された制御電極間のクロストークを効果的に防止する。【解決手段】  基板（１００）と、前記基板の表面に形成された複数の光導波路（１０８〜１１４）と、前記光導波路を伝搬する光波を制御する電気信号が伝搬する複数の作用部電極（１１８ａ，１２０ａ）と、前記基板の表面に沿って一の前記作用部電極と他の一の前記作用部電極とに挟まれたグランド電極（１２６ｓ等）と、を備え、前記グランド電極は、前記作用部電極の長さ方向に沿って周期的又は非周期的にその構造が変化するよう形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に形成された複数の光導波路と、
前記光導波路を伝搬する光波を制御する電気信号が伝搬する複数の作用部電極と、
前記基板の表面に沿って一の前記作用部電極と他の一の前記作用部電極とに挟まれた第１のグランド電極と、
を備え、
前記第１のグランド電極は、前記作用部電極の長さ方向に沿って周期的又は非周期的にその構造が変化するよう形成されている、
導波路型光素子。
【請求項２】
前記構造の変化は、前記第１のグランド電極の、前記一の作用部電極と対向する面及び前記他の一の作用部電極と対向する面に、前記作用部電極の長さ方向に沿ってそれぞれ設けられた周期的な又は非周期的な凹凸形状である、
請求項１に記載の導波路型光素子。
【請求項３】
前記凹凸形状は、波型形状である、請求項２に記載の導波路型光素子。
【請求項４】
前記第１のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面及び前記他の一の作用部電極と対向する面にそれぞれ設けられた前記凹凸形状である前記波型形状は、互いに、同一の周期、同一の振幅、同一の位相を持つように形成されている、
請求項３に記載の導波路型光素子。
【請求項５】
前記一の作用部電極を挟んで前記第１のグランド電極と対向する側に設けられた第２のグランド電極と、
前記他の一の作用部電極を挟んで前記第１のグランド電極と対向する側に設けられた第３のグランド電極と、
を備え、
前記第２のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面の形状は、前記第２のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面の形状に対し前記一の作用部電極の長さ方向に沿って対称な形状であり、
前記第３のグランド電極の前記他の一の作用部電極と対向する面の形状は、前記第１のグランド電極の前記他の一の作用部電極と対向する面の形状に対し前記他の一の作用部電極の長さ方向に沿って対称な形状である、
請求項２ないし４のいずれか一項に記載の導波路型光素子。
【請求項６】
前記構造の変化は、前記作用部電極の長さ方向に沿って前記第１のグランド電極に周期的に配置された複数の矩形中空部である、
請求項１に記載の導波路型光素子。
【請求項７】
前記第１のグランド電極は、前記一の作用部電極に対向する部分と、前記他の一の作用部電極に対向する部分とに分割されており、
前記構造の変化は、前記一の作用部電極に対向する部分と前記他の一の作用部電極に対向する部分とが、互いに対向する面のそれぞれに、前記作用部電極の長さ方向に沿って設けられた周期的又は非周期的な凹凸形状である、
請求項１に記載の導波路型光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路型光素子に関し、特に、基板上に形成された光導波路と、当該光導波路を伝搬する光波を制御するための制御電極とを複数組備えた導波路型光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信や光計測の分野においては、電気光学効果を有する基板上に光導波路を形成した光変調器などの導波路型光素子が多く用いられている。導波路型光素子は、一般に、上記光導波路と、当該光導波路内を伝搬する光波を制御するための制御電極を備える。
【０００３】
このような導波路型光素子として、例えば強誘電体結晶であるニオブ酸リチウム（LiNbO3）（「ＬＮ」とも称する）を基板に用いたマッハツェンダ型光変調器が広く用いられている。マッハツェンダ型光変調器は、外部から光を導入するための入射導波路と、当該入射導波路により導入された光を２つの経路に分けて伝搬させるための分岐部と、分岐部の後段に分岐されたそれぞれの光を伝搬させる２本の並行導波路と、当該２本の並行導波路を伝搬した光を合波して外部へ出力するための出射導波路とにより構成されるマッハツェンダ型光導波路を備える。また、マッハツェンダ型光変調器は、電圧を印加することで、電気光学効果を利用して、上記並行導波路内を伝搬する光波の位相を変化させて制御するための制御電極を備える。当該制御電極は、一般に、上記並行導波路の上部又はその近傍に形成されたＲＦ（高周波）信号電極（以下、「ＲＦ電極」と称する）と、当該ＲＦ電極に離間して配置された接地電極とで構成されている。
【０００４】
ところで、近年、光通信分野では、大容量高速光伝送のニーズに応えるべく、位相変調を用いた多値変調方式が検討され、一部商用化している。例えば、ＱＰＳＫ（四位相偏移変調、Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（直角位相振幅変調、Quadrature Amplitude Modulation）と称される光変調方式では、複数のマッハツェンダ型光変調器で構成されるネスト型光変調器が用いられている。
【０００５】
このようなネスト型光変調器のサイズを小さくするための方法としては、複数のマッハツェンダ型光変調器を同一基板上に集積することが考えられる。しかしながら、同一基板上において、複数のマッハツェンダ型光変調器が近接すると、マッハツェンダ型光変調器の制御電極が互いに近接することとなり、隣接するマッハツェンダ型光変調器の制御電極間において電気信号同士のクロストーク（漏話）が生じやすくなる。広帯域光変調器における電極構造としては、ＣＰＷ（Coplanar Waveguide）が用いられることが一般的である。しかしニオブ酸リチウムなどのような高誘電率材料を基板に用いて広帯域動作を実現するためには、信号電極（センターストリップライン）とその両側の接地電極の間隔を広くし、光と制御電気信号の速度を合わせる必要がある。そのようなＣＰＷでは、信号電極（センターストリップライン）と接地電極との電磁界の結合(閉じ込め)が弱く、電磁界がＣＰＷ上方の空間やＣＰＷ下部の基板に大きく浸みだしているため、隣接する信号電極間でクロストークが特に発生しやすい。ＣＰＷの上方の空間も基板も導体で仕切る等の構造を採らない限り、クロストークを完全に抑えることはできない。また、クロストークの大きさは電気信号の周波数に依存し、特定の周波数で顕著となりやすい。
【０００６】
そのようなクロストークを防止する技術として、例えば隣接する２つのマッハツェンダ型光変調器の間に形成されたグランド電極上にボンディングワイヤを、連続するブリッジ状の形状に立てて設けることで、当該隣接する光変調器間に設けられた上記グランド電極の高さを等価的に高くする、構成が知られている（特許文献１）。このような構成の光変調器では、上記のようにグランド電極の高さを等価的に高くすることにより、隣接する一方の光変調器の制御電極から生ずる放射電界に対し他方の光変調器の制御電極をシールドして、これら隣接する２つの光変調器の制御電極間のクロストークを防止する。
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術では、グランド電極上に多数のワイヤボンディングを施した場合、光変調器が形成されている基板に歪や割れを生じさせやすい。特に、制御電極を伝搬する高周波信号の伝搬速度と光導波路内を伝搬する光の速度とを一致させて変調帯域を広帯域化するため、基板厚さを１０μｍ程度まで薄くして（薄板化して）用いる場合には、上記ボンディングによる基板の歪や割れにより、製造歩留りは大きく低下し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１６３８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、導波路型光素子において、薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることなく、隣接して形成された制御電極間のクロストークを効果的に防止し得る構成の導波路型光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の態様は、基板と、前記基板の表面に形成された複数の光導波路と、前記光導波路を伝搬する光波を制御する電気信号が伝搬する複数の作用部電極と、前記基板の表面に沿って形成され一の前記作用部電極と他の一の前記作用部電極とに挟まれた第１のグランド電極と、を備える導波路型光素子であり、前記第１のグランド電極は、前記作用部電極の長さ方向に沿って周期的又は非周期的にその構造が変化するよう形成されている。
本発明の他の態様によると、前記構造の変化は、前記第１のグランド電極の、前記一の作用部電極と対向する面及び前記他の一の作用部電極と対向する面に、前記作用部電極の長さ方向に沿ってそれぞれ設けられた周期的な又は非周期的な凹凸形状である。
本発明の他の態様によると、前記凹凸形状は、波型形状である。
本発明の他の態様によると、前記第１のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面及び前記他の一の作用部電極と対向する面にそれぞれ設けられた前記凹凸形状である前記波型形状は、互いに、同一の周期、同一の振幅、同一の位相を持つように形成されている。
本発明の他の態様によると、前記一の作用部電極を挟んで前記第１のグランド電極と対向する側に設けられた第２のグランド電極と、前記他の一の作用部電極を挟んで前記第１のグランド電極と対向する側に設けられた第３のグランド電極と、を備え、前記第２のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面の形状は、前記第２のグランド電極の前記一の作用部電極と対向する面の形状に対し前記一の作用部電極の長さ方向に沿って対称な形状であり、前記第３のグランド電極の前記他の一の作用部電極と対向する面の形状は、前記第１のグランド電極の前記他の一の作用部電極と対向する面の形状に対し前記他の一の作用部電極の長さ方向に沿って対称な形状である。
本発明の他の態様によると、前記構造の変化は、前記作用部電極の長さ方向に沿って前記第１のグランド電極に周期的に配置された複数の矩形中空部である。
本発明の他の態様によると、前記第１のグランド電極は、前記一の作用部電極に対向する部分と、前記他の一の作用部電極に対向する部分とに分割されており、前記構造の変化は、前記一の作用部電極に対向する部分と前記他の一の作用部電極に対向する部分の、互いに対向する面のそれぞれに、前記作用部電極の長さ方向に沿って設けられた周期的又は非周期的な凹凸形状である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。
【図２】図１に示す導波路型光素子のＡＡ矢視断面の斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。
【図６】図５に示す導波路型光素子のＢＢ矢視断面の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、導波路型光素子において、光導波路を伝搬する光波を制御する２つの制御電極（例えば、高周波（ＲＦ）電極）の作用部（当該制御電極が光導波路に作用する部分）によって挟まれたグランド電極（中間ＧＮＤ電極）に、これら作用部の長さ方向に沿って周期的又は非周期的な構造変化（側面の形状変化、中空部分等）を設けることにより、作用部を伝搬する高周波信号の周波数における、上記長さ方向にそった各作用部と中間ＧＮＤ電極との間の電磁的結合を局所的に乱すことにより、及び又は各作用部を伝搬する高周波信号によって中間ＧＮＤ電極の各側方エッジに生ずる電位変動の当該エッジ部間での電磁的結合を局所的に乱すことにより、上記２つの作用部をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークを防止又は抑制するものである。また作用部の長手方向の場所によって、クロストークが発生しやすい周波数が異なるため、特定の周波数においてクロストークが顕著に発生することはなくなる。
【００１３】
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態に係る導波路型光素子について説明する。第１の実施形態における、中間ＧＮＤ電極の上記構造変化は、当該中間ＧＮＤ電極の側面に設けられた周期的な波型の凹凸である。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。
導波路型光素子１０は、例えばＱＰＳＫ光変調器（９０°位相シフト用電極は不図示）であり、ＬＮ基板１００上に形成された２つのＭＺ導波路１０２、１０４で構成されるネスト型ＭＺ導波路１０６により構成されている。ＭＺ導波路１０２及び１０４は、それぞれ並行導波路１０８、１１０及び１１２、１１４を備えている。
【００１５】
ＬＮ基板１００上には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）あるいはそれらを含む合金等の導電性の高い金属から成る制御電極である高周波（ＲＦ）電極１１８、１２０が形成され、当該ＲＦ電極１１８、１２０をそれぞれ基板面方向に沿って挟むようにグランド（ＧＮＤ）電極１２２、１２４、１２６が形成されている。これにより、ＲＦ電極１１８は、ＧＮＤ電極１２２、１２４に挟まれて一のＣＰＷ（Coplanar Waveguide）電極を構成し、ＲＦ電極１２０は、ＧＮＤ電極１２４、１２６に挟まれて他のＣＰＷ電極を構成する。
【００１６】
ここで、ネスト型ＭＺ導波路１０６は、例えば基板１００に金属チタン（Ｔｉ）を熱拡散する方法等、既知の種々の方法を用いて作製することができる。また、基板１００は、例えばＸカットのＬＮ基板であり、したがって、印加電界に対して最大の屈折率変化を得るべく、並行導波路１０８〜１１４内において基板１００の基板面に平行に電界が印加されるよう、ＲＦ電極１１８、１２０がそれぞれ並行導波路１０８、１１０の間及び並行導波路１１２、１１４の間に形成されており、且つ、ＲＦ電極１１８とＧＮＤ電極１２２及び１２４との間に並行導波路１０８、１１０が、ＲＦ電極１２０とＧＮＤ電極１２４及び１２６との間に並行導波路１１２、１１４が配されるように、ＧＮＤ電極１２２、１２４、１２６が配されている。
【００１７】
ＲＦ電極１１８は、並行導波路１０８、１１０に沿って略平行に形成された作用部１１８ａ（斜線部）を有し、同様に、ＲＦ電極１２０は、並行導波路１１２、１１４に沿って略平行に形成された作用部１２０ａ（斜線部）を有する。
【００１８】
また、ＲＦ電極１１８の作用部１１８ａの図示右側端部１１８ａＲは、基板１００端部まで延在し、当該端部部分が信号出力端１１８ｃを構成する。当該信号出力端１１８ｃは、基板１００の外部に設けられた終端抵抗（不図示）に接続されており、これにより、ＲＦ電極１１８の信号入力端１１８ｂから入力された高周波信号は、作用部１１８ａを通り、信号出力端１１８ｃから上記終端抵抗に至って無反射終端される。
【００１９】
同様に、ＲＦ電極１２０の作用部１２０ａの図示右側端部１２０ａＲは、基板１００端部まで延在し、当該端部部分が信号出力端１２０ｃを構成する。当該信号出力端１２０ｃは、基板１００の外部に設けられた終端抵抗（不図示）に接続されており、これにより、ＲＦ電極１２０の信号入力端１２０ｂから入力された高周波信号は、作用部１２０ａを通って信号出力端１２０ｃから上記終端抵抗に至って無反射終端される。
【００２０】
本実施形態の導波路型光素子１０では、ＲＦ電極１１８、１２０を伝搬する高周波信号の伝搬速度と並行導波路１０８〜１１４を伝搬する光波の伝搬速度を整合しつつ、ＲＦ電極１１８、１２０の導体損失を低減すべく、ＲＦ電極１１８、１２０の厚さを、上記伝搬速度整合の制約から決定される電極厚さに加えて、導体損失の低減のための所定の厚さを加えた厚さとしている。これに対応し、ＧＮＤ電極１２２〜１２６を、それぞれ、上記伝搬速度整合の制約から決定される厚さの層（下部ＧＮＤ層）１２２ａ、１２４ａ、１２６ａと、当該下部ＧＮＤ層１２２ａ、１２４ａ、１２６ａの上の一部分に形成された上記導体損失を低減するための所定の厚さの層（上部ＧＮＤ層）１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂと、で構成される２段構成の電極としている。
【００２１】
上部ＧＮＤ層１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂ、から作用部１１８ａ、１２０ａまでの距離は、一般に、下部ＧＮＤ層１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂから作用部１１８ａ、１２０ａまでの距離よりも大きく設定される（例えば、特開平８−１２２７２２号公報参照）。
【００２２】
特に、本実施形態の導波路型光素子１０は、ＧＮＤ電極１２６のうち作用部１１８ａと１２０ａとに挟まれた部分１２６ｓ（図１において点線で示された部分。以下、中間ＧＮＤ電極部１２６ｓという）の上部ＧＮＤ層１２６ｂが、平面視において波型形状を呈するように形成されている。また、上部ＧＮＤ層１２６ｂは、作用部１１８ａ、１２０の長さ方向に沿って当該作用部１１８ａ及び１２０ａと当該上部ＧＮＤ層１２６ｂとの間の距離をそれぞれ平均化した値（平均距離）が、互いに等しくなるように形成されている。なお、図１においては、中間ＧＮＤ電極部１２６ｓ以外のＧＮＤ電極１２６においても、上部ＧＮＤ層１２６ｂが同様の波型形状を呈しているが、二つの作用部１１８ａ、１２０ａを伝搬する高周波信号間のクロストークを防止又は抑制する目的においては、上記波型形状は、少なくとも作用部１１８ａ、１２０ａに挟まれた中間ＧＮＤ電極部１２６ｓにおける上部ＧＮＤ層１２６ｂの形状が波形形状を呈していればよい。
【００２３】
図２は、図１に示す導波路型光素子１０のＡＡ矢視断面の斜視図であり、ＡＡ断面と共に当該ＡＡ断面に繋がる基板１００の上面の一部が示されている。上述のように、ＲＦ電極１１８、１２０（より詳細には、それらの作用部１１８ａ、１２０ａ）が、伝搬速度整合の制約から決定される厚さに対し、導体損失の低減のための所定の厚さを加えた厚さで形成されており、ＧＮＤ電極１２２は、伝搬速度整合の制約から決定される電極厚さを有する下部ＧＮＤ層１２２ａのみの部分と、当該下部ＧＮＤ層１２２ａ上に導体損失の低減のための所定の厚さ有する上部電極層１２２ｂが形成された部分とで構成される２段構成の電極となっている。
【００２４】
同様に、ＧＮＤ電極１２４は、伝搬速度整合の制約から決定される電極厚さを有する下部ＧＮＤ層１２４ａのみの部分と、当該下部ＧＮＤ層１２４ａ上に導体損失の低減のための所定の厚さ有する上部ＧＮＤ層１２４ｂが形成された部分とで構成される２段構成の電極となっており、ＧＮＤ電極１２６は、伝搬速度整合の制約から決定される電極厚さを有する下部ＧＮＤ層１２６ａのみの部分と、当該下部ＧＮＤ層１２６ａ上に導体損失の低減のための所定の厚さ有する上部ＧＮＤ層１２６ｂが形成された部分とで構成される２段構成の電極となっている。
【００２５】
上記の構成を有する導波路型光素子１０は、隣接する２つのマッハツェンダ型光導波路１０２、１０４をそれぞれ制御するＲＦ電極１１８、１２０の作用部１１８ａ、１２０ａによって挟まれた中間ＧＮＤ電極部１２６ｓにおける上部ＧＮＤ層１２６ｂの両側面に、これら作用部１１８ａ、１２０ａの長さ方向に沿って周期的な波型の凹凸が設けられているため、作用部１１８ａ、１２０ａを伝搬する高周波信号の周波数における、上記長さ方向にそった各作用部１１８ａ、１２０ａと中間ＧＮＤ電極部１２６ｓとの間の電磁的結合が局所的に乱されることとなり、作用部１１８ａ、１２０ａをそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークが防止又は抑制される。また、当該クロストークの防止又は抑制の効果は、基板１００に対する多数のワイヤボンディングや基板加工を伴うことなく、中間ＧＮＤ電極部１２６ｓにおけるＧＮＤ電極の構造によってのみもたらされるため、例えば１０μｍ程度の厚さまで薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることがない。
【００２６】
なお、本実施形態では、作用部１１８ａ、１２０ａに挟まれた中間ＧＮＤ電極部１２６ｓの上部ＧＮＤ層１２６ｂは、その平面視が波型形状として構成されている。すなわち、上部ＧＮＤ層１２６ｂの作用部１１８ａ側の側面、及び上部ＧＮＤ層１２６ｂの１２０ａ側の側面の両側面に、同じ周期、同じ位相、及び同じ振幅を持つ波型形状の凹凸が形成されている。尚、本発明は、これに限らず、中間ＧＮＤ電極部１２６ｓの上部ＧＮＤ層１２６ｂの各側面に、互いに異なる周期的又は非周期的な任意の形状の凹凸を設ける構成としても、上記と同様に、作用部１１８ａ、１２０ａ間における高周波信号のクロストークの、防止又は抑制の効果を得ることができる。例えば、上記凹凸は、各側面において、同一又は互いに異なるランダムな周期、及び又はランダムな振幅を持ち、及び又は同じ位相又は互いに異なる位相を持つ波型の凹凸として形成されるものとすることができる。また、波型形状に代えて、方形の凹凸等とすることもできる。
【００２７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る導波路型光素子について説明する。
上述した第１の実施形態では、図１に示すように、上部ＧＮＤ層１２２ｂ、１２４ｂについては波型の平面視形状を有さず、それらのエッジは作用部１１８ａ、１２０ａに沿って直線で構成されている。この場合、例えば作用部１１８ａと共にＣＰＷ電極を構成するＧＮＤ電極１２２、１２６は、ＣＰＷ電極の中心導体を為す作用部１１８ａを挟んだ対称性が局所的に崩れることとなり、作用部１１８ａを伝搬する高周波信号のＣＰＷモードが局所的に崩れる結果となり得る（作用部１２０ａについても同様である）。以下に示す第２の実施形態の導波路型光素子は、上述したようなＣＰＷモードの局所的な崩れを回避しつつ、第１の実施形態と同様に、作用部１１８ａ、１２０ａをそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークを防止又は抑制するものである。
【００２８】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。なお、図３において、図１と同じ構成要素については、同じ符号を用いるものとし、上述した図１における説明を援用するものとする。
【００２９】
本導波路型光素子３０は、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様の構成を有するが、上部ＧＮＤ層１２２ｂ、１２４ｂを備えるＧＮＤ電極１２２、１２４に代えて、上部ＧＮＤ層３２２ｂ、３２４ｂを備えるＧＮＤ電極３２２、３２４を備える。上部ＧＮＤ層３２２ｂの作用部１１８ａに隣接する面の形状は、上部ＧＮＤ層１２６ｂの作用部１１８ａに隣接する面の形状と、作用部１１８ａの長手方向に対して対称な形状に形成されている。また上部ＧＮＤ層３２４ｂの作用部１２０ａに隣接する面の形状は、上部ＧＮＤ層１２６ｂの作用部１２０ａに隣接する面の形状と、作用部１２０ａの長手方向に対して対称な形状に形成されている。
【００３０】
上記の構成を有する導波路型光素子３０は、ＣＰＷ電極の中心導体を為す作用部１１８ａ、１２０ａから見た各ＧＮＤ電極１２６、３２２、３２４のエッジ部の形状が、当該作用部１１８ａ、１２０ａを挟んで対称である。このため作用部１１８ａ、１２０の長さ方向にそった任意の局所部においても作用部１１８ａ、１２０ａを挟んだ各ＧＮＤ電極１２６、３２２、３２４の対称性は崩れず、ＣＰＷモードの局所的な崩れが防止される。
【００３１】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る導波路型光素子について説明する。第３の実施形態における、ＲＦ電極作用部の長さ方向に沿った中間ＧＮＤ電極部の構造変化は、当該中間ＧＮＤ電極部の上部ＧＮＤ層に上記長さ方向に沿って周期的に設けられた多数の矩形中空部（平面視が梯子状の構造変化）である。
【００３２】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。なお、図４において、図１と同じ構成要素については、同じ符号を用いるものとし、上述した図１における説明を援用するものとする。
【００３３】
本導波路型光素子４０は、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様の構成を有するが、ＧＮＤ電極１２６に代えて、ＧＮＤ電極４２６を有する。当該ＧＮＤ電極４２６は、作用部１１８ａ、１２０ａに挟まれた中間ＧＮＤ電極部４２６ｓに設けられた上部ＧＮＤ層４２６ｂが梯子状の平面視形状を有する。すなわち、上部ＧＮＤ層４２６ｂに、作用部１１８ａ、１２０ａの長さ方向に沿って周期的に配された矩形の中空部分を有する。
【００３４】
これにより、導波路型光素子４０では、作用部１１８ａ，１２０ａを伝搬する高周波信号によって中間ＧＮＤ電極部４２６ｓの上部ＧＮＤ層４２６ｂの各側方エッジに生ずる電位変動の当該エッジ部間での電磁的結合が、当該上部ＧＮＤ層４２６ｂに設けられた周期的な中空部分により局所的に乱される結果、作用部１１８ａ、１２０をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークが防止又は抑制される。また、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様に、当該クロストークの防止又は抑制の効果は、基板１００に対する多数のワイヤボンディングや基板加工を伴うことなく、中間ＧＮＤ電極部４２６ｓにおけるＧＮＤ電極の構造によってのみもたらされるため、例えば１０μｍ程度の厚さまで薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることがない。
【００３５】
なお、本実施形態では、上部ＧＮＤ層４２６ｂに形成される中空部が矩形であって且つ周期的に配されるものとしたが、これに限らず、任意の形状の中空部を周期的又は非周期的に配するものとしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、上部ＧＮＤ層４２６ｂの作用部１１８ａ，１２０ａに対向する面が平坦に形成されているが、これに限らず、これらの面に、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０のように、周期的又は非周期的な任意の形状の凹凸を形成するものとしてもよい。これにより、作用部１１８ａ、１２０をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークは、更に防止又は抑制される。
【００３７】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る導波路型光素子について説明する。第４の実施形態では、中間ＧＮＤ電極部が、一方の作用部と対向する部分と、他方の作用部と対向する部分とに分割されており、これら２つの部分が互いに対向する面に、上記長さ方向に沿って周期的な方形の凹凸が形成されている。
【００３８】
図５は、本発明の第４の実施形態に係る導波路型光素子の構成を示す図である。なお、図５において、図１と同じ構成要素については、同じ符号を用いるものとし、上述した図１における説明を援用するものとする。
【００３９】
本導波路型光素子５０は、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様の構成を有するが、ＧＮＤ電極１２６に代えて、下部ＧＮＤ層５２６ａと上部ＧＮＤ層５２６ｂ、５２６ｃとにより構成されるＧＮＤ電極５２６を有する。ＧＮＤ電極５２６のうちの、作用部１１８ａ、１２０ａに挟まれた中間ＧＮＤ電極部５２６ｓにおいて、ＧＮＤ電極５２６は、作用部１１８ａに対向する部分と、作用部１２０ａに対向する部分とに分割されている。作用部１１８ａに対向する部分に上部ＧＮＤ層５２６ｂが形成され、作用部１２０ａに対向する部分に上部ＧＮＤ層５２６ｃが形成されている。そして、中間ＧＮＤ電極部５２６ｓの、作用部１１８ａに対向する部分である上部ＧＮＤ層５２６ｂと作用部１２０ａに対向する部分である上部ＧＮＤ層５２６ｃは、互いに対向する面に、作用部１１８ａ、１２０ａの長さ方向に沿って周期的な方形の凹凸が形成されている。
【００４０】
図６は、図５に示す導波路型光素子５０のＢＢ矢視断面の斜視図である。図６には、ＢＢ断面と、当該ＢＢ断面に繋がる基板１００の上面の一部とが示されている。下部ＧＮＤ層５２６ａは、作用部１１８ａに対向する部分と作用部１２０ａに対向する部分とに分割され、当該分割された下部ＧＮＤ層５２６ａの上部に、それぞれ上部ＧＮＤ層５２６ｂと５２６ｃとが設けられている。また、上記分割された下部ＧＮＤ層５２６ａが互いに対向する面及び上部ＧＮＤ層５２６ｂ、５２６ｃが互いに対向する面に、方形の凹凸が形成されている。
【００４１】
導波路型光素子５０では、中間ＧＮＤ電極部５２６ｓが分割されていることにより、当該中間ＧＮＤ電極部５２６ｓにおける、作用部１１８ａに対向する部分と作用部１２０ａに対向する部分との間の電磁的結合が弱められるので、作用部１１８ａ、１２０ａをそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークが防止又は抑制される。また、これらの部分の互いに対向する面に設けられた方形の凹凸により、当該電磁的結合が局所的に乱されるので、上記クロストークが更に防止又は抑制される。また、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０と同様に、当該クロストークの防止又は抑制の効果は、基板１００に対する多数のワイヤボンディングや基板加工を伴うことなく、中間ＧＮＤ電極部４２６ｓにおけるＧＮＤ電極の構造によってのみもたらされるため、例えば１０μｍ程度の厚さまで薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることがない。
【００４２】
なお、本実施形態では、中間ＧＮＤ電極５２６ｓのうち作用部１１８ａに対向する部分と、作用部１２０ａに対向する部分とが互いに対向する面に、周期的な凹凸を互いに対称に設けるものとしたが（図５）、これに限らず、これらの面に形成する凹凸は、方形以外の任意の形状とすることができ、且つ、互いに非対称でも良いし、非周期的であってもよい。
【００４３】
また、本実施形態では下部ＧＮＤ層５２６ａは、作用部１１８ａに対向する部分と作用部１２０ａに対向する部分とに分割される構成として説明したが、下部ＧＮＤ層５２６ａを分割せず、分割されない下部ＧＮＤ層５２６ａの上部に、それぞれ上部ＧＮＤ層５２６ｂと５２６ｃとを設け、上部ＧＮＤ層５２６ｂと５２６ｃが互いに対向する面に、周期的又は非周期的な凹凸形状を形成してもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、上部ＧＮＤ層５２６ｂの作用部１１８ａ側の面、及び上部ＧＮＤ層５２６ｃの作用部１２０ａ側の面は、平坦に形成されているが、これに限らず、これらの面に、第１の実施形態に係る導波路型光素子１０のように、周期的又は非周期的な任意の形状の凹凸を形成するものとしてもよい。これにより、作用部１１８ａ、１２０をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークは、更に防止又は抑制される。
【００４５】
以上、説明したように、本実施形態の導波路型光素子は、光導波路（１０８〜１１４）を伝搬する光波を制御する２つのＲＦ電極（１１８、１２０）の作用部（１１８ａ、１２０ａ）によって挟まれた中間ＧＮＤ電極部（１２６ｓ等）に、これら作用部の長さ方向に沿って周期的又は非周期的な構造変化（側面の形状変化、中空部分等）を設けることにより、作用部を伝搬する高周波信号の周波数における、上記長さ方向にそった各作用部と中間ＧＮＤ電極部との電磁的結合を局所的に乱すことにより、及び又は各作用部を伝搬する高周波信号によって中間ＧＮＤ電極部の各側方エッジに生ずる電位変動の当該エッジ部間での電磁的結合を局所的に乱すことにより、上記２つの作用部をそれぞれ伝搬する高周波信号間のクロストークを防止又は抑制することができる。また、当該クロストークの防止又は抑制の効果は、基板に対する多数のワイヤボンディングや基板加工を伴うことなく、中間ＧＮＤ電極部におけるＧＮＤ電極の構造によってのみもたらされるため、例えば１０μｍ程度の厚さまで薄板化された基板を用いる場合でも、基板への損傷を生ずることがない。なお、特許文献１に示されるように、ＣＰＷの信号電極よりも接地電極の一部を高くして（嵩上げして）ＣＰＷの信号電極間を仕切ることは、クロストーク低減に有効である。本件の構造においても、上部ＧＮＤ層をＲＦ電極より高くすれば、さらに高いクロストーク抑制作用があることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４６】
１０、３０、４０、５０・・・導波路型光素子、１００・・・ＬＮ基板、１０２、１０４・・・ＭＺ導波路、１０６・・・ネスト型ＭＺ導波路、１０８、１２０・・・ＲＦ電極、１１８ａ、１２０ａ・・・作用部、１１８ｂ、１２０ｂ・・・信号入力端、１１８ｃ、１２０ｃ・・・信号出力端、１２２、１２４、１２６、４２６、５２６・・・ＧＮＤ電極、１２２ａ、１２４ａ、１２６ａ、５２６ａ・・・下部ＧＮＤ層、１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂ、４２６ｂ、５２６ｂ、５２６ｃ・・・上部ＧＮＤ層、１２６ｓ、４２６ｓ、５２６ｓ・・・中間ＧＮＤ電極部。
【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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