[发明专利]光控制元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种光控制元件，尤其涉及包括具有电光效应且厚度 为10μm以下的薄板、形成于所述薄板的光波导、用于控制通过所述光 波导的光的控制电极的光控制元件。

背景技术

以往，在光通信领域和光测量领域中，多采用在具有电光效应的 基板上形成有光波导和控制电极的波导式光调制器和波导式光开关等 各种光控制元件。目前利用的光控制元件的方式大多在图1所示的厚 度0.5～1mm左右的光电晶体基板1上，形成光波导2、信号电极4和 接地电极5。另外，图1表示使用Z切LiNbO₃基板的光调制器的示例， 标号3表示SiO₂膜等缓冲层。

尤其在波导式光调制器中，为了对在光波导中传播的光波进行调 制控制，向控制电极施加微波信号。因此，为了使微波在控制电极中 有效传播，需要实现将微波导入光调制器中的同轴线缆等信号线路与 光调制器内的控制电极的阻抗匹配。因此，如图1所示，采用由接地 电极5夹持信号电极4的形状、即所谓共面式控制电极。

但是，在共面式控制电极中，由于外部电场不能有效作用于基板 1的电光效应的效率较高的方向(在图1所示的Z切LiNbO₃基板中指 上下方向)，所以为了获得必要的光调制度，需要更大的电压。具体 地讲，在利用LiNbO₃(以下称为“LN”)基板，而且沿光波导的电极 长度为1cm时，需要约10～15V左右的半波长电压。

并且，如图2所示，专利文献1提出了如下结构，为了改善光波 导对光波的封闭，且将控制电极所生成的电场更有效地施加到光波导， 把光波导设为脊型波导20，并将接地电极5、51、52配置得更靠近信 号电极4和41。根据这种结构，虽然可以实现某种程度上的驱动电压 的降低，但是尤其在实现高频波段的高速调制时，进一步降低驱动电 压是必不可缺的。

此外，专利文献2提出了如下方案：如图3所示，由控制电极夹 持基板，沿电光效应的效率较高的方向(在图3所示的Z切LiNbO₃基 板中指上下方向)施加电场。而且，图3所示的光调制器，使具有电 光效应的基板极化反转，形成自发极化的方向(图中的箭头方向)不 同的基板区域10A和10B，并且在各基板区域形成有光波导2，在利用 共用的信号电极42和接地电极53对各光波导施加电场时，可以使在 各光波导中传播的光波产生相反方向的相位变化。通过上述差分驱动， 可以进一步降低驱动电压。

但是，在图3所示的电极构造中，微波的折射率提高，难以实现 在光波导中传播的光波与调制信号即微波的速度匹配。而且，由于阻 抗反而降低，所以具有难以实现与微波的信号线路的阻抗匹配的缺点。

另一方面，在以下专利文献3或4中，在具有厚度为30μm以下 的非常薄的基板(以下称为“薄板”)上装配光波导和调制电极，接 合介电常数比该薄板低的其他基板，降低对微波的有效折射率，实现 微波与光波的速度匹配。

但是，即使在使用上述薄板的光调制器中形成有图1～图3所示 结构的控制电极的情况下，依旧不能从根本上解决上述问题。在利用 图3所示的控制电极夹持基板的情况下，在使基板的厚度变薄时，具 有微波折射率下降的趋势，但是难以实现光波与微波的速度匹配。虽 然也依赖于电极的宽度，但是例如在使用LN薄板时，有效折射率为约 5左右，达不到最佳值2.14。另一方面，阻抗具有随着基板变薄而下降 的趋势，这成为加大阻抗不匹配的原因。

专利文献1：美国专利说明书第6580843号

专利文献2：日本专利注册第3638300号说明书

专利文献3：日本特开昭64-018121号公报

专利文献4：日本特开2003-215519号公报

专利文献5：日本特开平6-289341号公报

发明内容

本发明要解决的课题是提供一种光控制元件，能够实现微波与光 波的速度匹配及微波的阻抗匹配，尤其能够实现将微波导入光调制器 中的同轴线缆等信号线路与光调制器内的控制电极的阻抗匹配，能够 降低驱动电压。

并且，本发明提供一种光控制元件，通过降低驱动电压，能够抑 制光控制元件的温度上升，并能够实现稳定动作，本发明还提供一种 能够使用成本更低的低驱动电压型驱动装置的光控制元件。