光控制元件制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)的目的在于提供一種光控制元件，即使在需要具有70Ω以 上的高阻抗的信號線路時，也能夠?qū)崿F(xiàn)微波與光波的速度匹配以及微 波的阻抗匹配，而且能夠降低驅(qū)動電壓。上述光控制元件包括具有電 光效應(yīng)且厚度為10μm以下的薄板(1)、形成于該薄板的光波導(dǎo)(2) 和用于控制通過該光波導(dǎo)的光的控制電極，其特征在于，該控制電極 包括夾著該薄板而配置的第1電極和第2電極，該第1電極具有至少 由信號電極(4)和接地電極(5、51)構(gòu)成的共面式電極構(gòu)造，該第2 電極至少具有接地電極(54)，并且與第1電極的信號電極協(xié)作而向 該光波導(dǎo)施加電場，而且該第1電極的信號電極具有至少一個信號線 路在中途被分支為兩個以上的線路的分支信號線路。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種光控制元件，尤其涉及如下光控制元件包括具 有電光效應(yīng)且厚度為10|im以下的薄板、形成于該薄板的光波導(dǎo)和用于 控制通過該光波導(dǎo)的光的控制電極，并且控制電極中的信號電極所形成的信號線路的至少一部分為達(dá)到70Q以上的高阻抗。
技術(shù)介紹
以往，在光通信領(lǐng)域和光測量領(lǐng)域中，多采用在具有電光效應(yīng)的 基板上形成有光波導(dǎo)和控制電極的波導(dǎo)式光調(diào)制器和波導(dǎo)式光開關(guān)等 各種光控制元件。目前利用的光控制元件的方式大多在圖1 (a)所示的厚度0.5 lmm左右的光電晶體基板1上，形成光波導(dǎo)2、信號電極4和接地電 極5。另外，圖1 (a)表示使用Z切基板的光調(diào)制器的示例，標(biāo)號3表示Si02膜等緩沖層。尤其在波導(dǎo)式光調(diào)制器中，為了對在光波導(dǎo)中傳播的光波進(jìn)行調(diào) 制控制，向控制電極施加微波信號。因此，為了使微波在控制電極中 有效傳播，需要實(shí)現(xiàn)將微波導(dǎo)入光調(diào)制器中的同軸線纜等信號線路與 光調(diào)制器內(nèi)的控制電極的阻抗匹配。因此，如圖1 (a)所示，采用由接地電極5夾持帶狀信號電極4 的形狀、即所謂共面式控制電極。但是，在共面式控制電極中，由于外部電場不能有效作用于基板1 的電光效應(yīng)的效率較高的方向(在圖1 (a)所示的Z切基板中指上下方向)，所以為了獲得必要的光調(diào)制度，需要更大的電壓。具體地講，在利用LiNb03 (以下稱為LN)基板，而且沿光波導(dǎo)的電極長度為 lcm時，需要約10 15V左右的半波長電壓。并且，如圖l (b)所示，專利文獻(xiàn)1提出了如下結(jié)構(gòu)，為了改善 光波導(dǎo)對光波的封閉，且將控制電極所生成的電場更有效地施加到光 波導(dǎo)，把光波導(dǎo)設(shè)為脊型波導(dǎo)20，并將接地電極5、 51、 52配置得更 靠近信號電極4和41。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，雖然可以實(shí)現(xiàn)某種程度上的驅(qū) 動電壓的降低，但是尤其在實(shí)現(xiàn)高頻波段的高速調(diào)制時，進(jìn)一步降低 驅(qū)動電壓是必不可缺的。專利文獻(xiàn)l:美國專利說明書第6580843號此外，專利文獻(xiàn)2提出了如下方案如圖1 (c)所示，由控制電 極夾持基板，沿電光效應(yīng)的效率較高的方向(在圖1 (c)所示的Z切 基板中指上下方向)施加電場。而且，圖1 (c)所示的光調(diào)制器，使 具有電光效應(yīng)的基板極化反轉(zhuǎn)，形成自發(fā)極化的方向(圖中的箭頭方 向)不同的基板區(qū)域10和11，并且在各個基板區(qū)域形成有光波導(dǎo)2， 在利用共用的信號電極42和接地電極53對各個光波導(dǎo)施加電場時， 可以使在各個光波導(dǎo)中傳播的光波產(chǎn)生相反方向的相位變化。通過上 述差分驅(qū)動，可以進(jìn)一步降低驅(qū)動電壓。專利文獻(xiàn)2:日本專利第3638300號公報但是，在圖1 (c)所示的電極構(gòu)造中，微波的折射率提高，難以 實(shí)現(xiàn)在光波導(dǎo)中傳播的光波與調(diào)制信號即微波的速度匹配。而且，由 于阻抗反向降低，所以具有難以實(shí)現(xiàn)與微波的信號線路的阻抗匹配的缺點(diǎn)。并且，作為利用了極化反轉(zhuǎn)的光控制元件，專利文獻(xiàn)3提出了將構(gòu)成控制電極的信號電極在中途分支為兩個以上、對多個光波導(dǎo)施加 相同信號電場的方案。專利文獻(xiàn)3:日本特開2003-202530號公報在專利文獻(xiàn)3中，如圖2 (a)所示，使Z切基板的一部分極化反 轉(zhuǎn)，在該基板上形成馬赫-增德爾(Mach-Zehnder)式光波導(dǎo)(100、 101、 102)，再配置信號電極103、 104、 105和接地電極106、 107、 108。 信號電極在中途被分支為兩部分，形成兩個分支信號線路(信號電極 104、 105)。并且，圖2 (b)是沿圖2 (a)的單點(diǎn)劃線A的剖視圖，各個分支 波導(dǎo)IOI、 102分別配置在Z切基板的不同極化區(qū)域(110、 111)。這樣，在中途將信號線路分支為多個的情況下，盡管是同一光控 制元件內(nèi)的信號線路，也需要將信號線路的阻抗設(shè)定為不同的阻抗， 例如在信號電極103的信號線路中設(shè)定為50Q，在分支信號電極104、 105的分支信號線路中設(shè)定為IOOQ等，并且要求調(diào)整為在分支信號線 路中具有70Q以上的非常高的阻抗。因此，在進(jìn)行上述阻抗調(diào)整的同時，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電壓的降低以及微 波與光波的速度匹配是極其困難的問題。另一方面，在以下專利文獻(xiàn)4或5中，在具有厚度為30|im以下 的非常薄的薄板上裝配光波導(dǎo)和調(diào)制電極，接合介電常數(shù)比該薄板低 的其他基板，降低對微波的有效折射率，實(shí)現(xiàn)微波與光波的速度匹配。專利文獻(xiàn)4:日本特開昭64-018121號公報 專利文獻(xiàn)5:日本特開2003-215519號公報但是，即使在使用上述薄板的光調(diào)制器中形成有圖1 (a) (C) 所示結(jié)構(gòu)的控制電極的情況下，依舊不能從根本上解決上述問題。在 利用圖1 (C)所示的控制電極夾持基板時，在使基板的厚度變薄時， 具有微波折射率下降的趨勢，但是難以實(shí)現(xiàn)光波與微波的速度匹配。雖然也依賴于電極的寬度，但是例如在使用LN薄板時，有效折射率為 約5左右，達(dá)不到最佳值2.14。另一方面，阻抗具有隨著基板變薄而 下降的趨勢，這成為加大阻抗不匹配的原因。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的課題是解決上述問題，并提供一種光控制元件， 即使在需要具有70Q以上的高阻抗的信號線路時，也能夠?qū)崿F(xiàn)微波與 光波的速度匹配以及微波的阻抗匹配，而且能夠降低驅(qū)動電壓。并且，提供一種通過降低驅(qū)動電壓能夠抑制光控制元件的溫度上 升并能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定動作的光控制元件，進(jìn)一步提供一種能夠利用成本 更低的低驅(qū)動電壓式驅(qū)動裝置的光控制元件。為了解決上述問題，技術(shù)方案1涉及的專利技術(shù)的光控制元件，包括 具有電光效應(yīng)且厚度為10pm以下的薄板、形成于該薄板的光波導(dǎo)和用 于控制通過該光波導(dǎo)的光的控制電極，其特征在于，該控制電極包括 夾著該薄板而配置的第1電極和第2電極，該第1電極具有至少由信 號電極和接地電極構(gòu)成的共面式電極構(gòu)造，該第2電極至少具有接地 電極，并且與第1電極的信號電極協(xié)作而向該光波導(dǎo)施加電場，而且 該第1電極的信號電極具有至少一個信號線路在中途被分支為兩個以 上的線路的分支信號線路。本專利技術(shù)中的共面式電極指由接地電極夾持帶狀的信號電極， 例如包括由多個帶狀線形成信號電極并利用接地電極夾持這些多個帶 狀線的結(jié)構(gòu)，還包括在多個帶狀線之間增設(shè)接地電極的結(jié)構(gòu)等。技術(shù)方案2涉及的專利技術(shù)的特征在于，在技術(shù)方案1所述的光控制 元件中，在該分支信號線路的電場作用于該薄板的作用區(qū)域的至少一 部分，該薄板極化反轉(zhuǎn)。技術(shù)方案3涉及的專利技術(shù)的特征在于，在技術(shù)方案1或2所述的光 控制元件中，該光波導(dǎo)是脊型光波導(dǎo)。技術(shù)方案4涉及的專利技術(shù)的特征在于，在技術(shù)方案1 3中任一項所 述的光控制元件中，在該薄板與該第1電極或該第2電極之間形成有 緩沖層。技術(shù)方案5涉及的專利技術(shù)的特征在于，在技術(shù)方案1 4中任一項所 述的光控制元件中，該信號電極或該接地電極由透明電極或在薄板一 側(cè)配置有透明電極的電極中的任一種構(gòu)成。技術(shù)方案6涉及的專利技術(shù)的特征在于，在技術(shù)方案3 5中任一項所 述的光控制元件中，在至少配置于該脊型波導(dǎo)兩側(cè)的槽中填充有低介 電常數(shù)膜。技術(shù)方案7涉及的專利技術(shù)的特征在于，在技術(shù)方案6所述的光控制 元件中，向該信號電極供電的信號線被配置成為跨越或者埋入該第1 電極的接地電極，在該信號線與該接地電極之間配置有該低介電常數(shù)膜。技術(shù)方案8涉及的專利技術(shù)的特征在于，在技術(shù)方案1 7中任一項所 述的光控制元件中，該第2電極是具有與該光波導(dǎo)的形狀對應(yīng)的形狀 的圖形電本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光控制元件，包括具有電光效應(yīng)且厚度為１０μｍ以下的薄板、形成于該薄板的光波導(dǎo)和用于控制通過該光波導(dǎo)的光的控制電極，所述光控制元件的特征在于，　該控制電極包括夾著該薄板而配置的第１電極和第２電極，　該第１電極具有至少由信號電極和接地電極構(gòu)成的共面式電極構(gòu)造，　該第２電極至少具有接地電極，并且與第１電極的信號電極協(xié)作而向該光波導(dǎo)施加電場，　而且該第１電極的信號電極具有至少一個信號線路在中途被分支為兩個以上的線路的分支信號線路。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2006.9.30 JP 270181/20061. 一種光控制元件，包括具有電光效應(yīng)且厚度為10μm以下的薄板、形成于該薄板的光波導(dǎo)和用于控制通過該光波導(dǎo)的光的控制電極，所述光控制元件的特征在于，該控制電極包括夾著該薄板而配置的第1電極和第2電極，該第1電極具有至少由信號電極和接地電極構(gòu)成的共面式電極構(gòu)造，該第2電極至少具有接地電極，并且與第1電極的信號電極協(xié)作而向該光波導(dǎo)施加電場，而且該第1電極的信號電極具有至少一個信號線路在中途被分支為兩個以上的線路的分支信號線路。2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光控制元件，其特征在于， 在該分支信號線路的電場作用于該薄板的作用區(qū)域的至少一部分，該薄板極化反轉(zhuǎn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光控制元件，其特征在于， 該光波導(dǎo)是脊型光波導(dǎo)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的光控制元件，其特征在于， 在該薄板與該第1電極或該第2電極之間形成有緩沖層。5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的光控制元件，其特征在于， 該信號電極或該接地電極由透明電極或在薄板一側(cè)配置有透明電極的電極中的任一種構(gòu)成。6. 根據(jù)權(quán)利要求3 5中任一項所述的光控制元件，其特征在于， 在至少配置于該脊型波導(dǎo)兩側(cè)的槽中填充有低介電常數(shù)膜。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光控制元件，其特征在于， 向該信號電極供電的信號線被配置成跨...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金原勇貴，市川潤一郎，及川哲，
申請(專利權(quán))人：住友大阪水泥股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：JP