[发明专利]光控制元件

说明书

技术领域

本发明涉及光控制元件，特别涉及在厚度为10μm以下的具有电光效应的薄板上形成光波导以及控制电极，并且在同一薄板上设置有多个光控制部的光控制元件。

背景技术

在长距离光纤通信或特殊光测量、光控制等技术领域，使用光开关(光路切换、切断型)，特别是使用利用了铌酸锂(LN)等电光效应的光开关。作为光开关等光控制元件，与机械式开关相比，多使用电子式的波导型光开关，这是因为波导型光开关没有可动部，所以适合于高速切换(切换速度ns以下)以及集成化。此外，目前，提出了多种利用了铌酸锂(LN)等电光(EO)效应的光波导型光开关。关于使用铌酸锂的光开关的历史，在非专利文献1和2中进行了详细的记载。

在使用EO晶体材料中的介电常数最低，适合于高速工作的LN的超高速光开关的开发中，是可以进行数字开关，有利于小型化的类型。已经提出了内部反射(Total Internal Refection：TIR)型、Y分支(Y-Branch)型、非对称X公差(Asymmetric X-branch)型的光开关。此外，在非专利文献3中公开了原理上尺寸变大的平衡桥(balanced bridge)型。

例如，图1(a)是内部反射型开关，通过在交叉点25配置的控制电极3对在基板1上形成的交叉的光波导21～24进行开关。图1(b)是平衡桥型开关，设置接近2条光波导41、42的部分43和44，通过对控制电极31、32施加的电压，调整在光波导中传播的光波的相位，控制由于接近部分44的光波引起的光波导的改换。在图1中，省略了构成控制电极的接地电极的记载。

并且，图2是Y分支型开关，(a)是平面图，(b)是(a)的X-X的剖面图。在基板1上形成了脊型光波导51～53，构成Y分支型的光波导。在分支的光波导52以及53中，经由缓冲层71以及72形成了信号电极33以及34。此外，以包围光波导的方式形成了接地电极61以及62。通过调整对信号电极33以及34施加的电压，从光波导51入射的光波中，向光波导52以及53分支的光波的强度变化，实现了光开关的功能。

作为全体的开发趋势，光开关的技术开发趋于停滞，其原因在于，在使用现有的以LN作为材料的光波导结构或电极结构时，为了得到足够的消光比使驱动电压过高，无法通过实用级别的高速驱动电路的输出电压得到足够的消光比。在此所说的“消光比高”与“串扰低”为相同含义。

此外，作为EO效应大于LN的材料，具有KTN(钽铌酸钾)、PLZT(锆钛酸铅镧)、BT(钛酸钡)等，这些材料由于在GHz频带中的介电常数非常大，所以无论具有怎样的电极结构，都会由于电极容量导致的工作带宽限制，难以进行GHz频带或其以上速度下的工作。

另一方面，本申请人在专利文献1中，公开了用于划时代地降低LN光调制器的驱动电压的结构。该发明在用于LN基板上的光调制器中，能够实现微波与光波的速度匹配以及微波的阻抗匹配，并且，能够大幅降低驱动电压。驱动电压的降低有利于光波导元件自身的小型化，具有能够使用成本更低的低电压型驱动装置等优点。

【专利文献1】国际公开WO2007/114367号

【专利文献2】美国专利公开2009-263068号

【专利文献3】日本特开平6-289341号公报

【非专利文献1】Optical Switching、Springer US、2006、ISBN978-0-387-26141-6Chapter2

【非专利文献2】Electro-optic Switch for Photonic Network，H.Nakajima，Technical Report of IEICE，PS2002-15，2005

【非专利文献3】信学技報，vol.109、No.159、OPE2009-63，pp.181-184、2009年7月

发明内容

本发明要解决的课题在于解决上述问题，提供一种能够进行高速驱动且能够进一步降低驱动电压的光控制元件。