[发明专利]光波导元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种光波导元件，尤其涉及一种在基板上形成了马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)型波导的光调制器或光开关等光波导元件。

背景技术

在光通信领域、光测量领域中，在铌酸锂（LN）、半导体材料等的基板上具有构成了马赫-曾德尔型（MZ型）构造的光波导的强度调制器、光开关被广泛使用。

MZ型构造的光调制器具有沿着MZ型波导配置的调制电极，通过施加到该调制电压的施加电压，改变MZ型波导的分支波导（臂部）间的光相位，通过射出侧的合波部中的干扰现象，控制光的导通/关断（ON/OFF）。

作为合波部构造最简单、制造最容易的MZ型构造，列举在合波部具有Y分支构造的情况。在Y分支构造的波导中，输入到合波部的光的相位在各臂部之间相等时，光被引导到输出波导，当相位为相反相位时，从Y构造放射光，从而进行导通/关断动作。

此时，由LN、半导体材料等构成的基板的厚度为在光波导中传播的光波的波长的15倍以下、例如20μm以下时，基板的厚度的尺寸和光波导的尺寸成为相同程度，从Y分支构造放射出的光将基板自身视为平板波导而在输出波导附近传播。因此，作为关断光（OFF光）的放射模式光混入到输出波导而发生串扰现象，从而产生光波导元件的导通/关断消光比特性劣化的问题。

为解决该问题，在专利文献1中公开了下述技术：如图1所示，MZ型波导的合波部使用XY耦合器，从而防止基板的平板波导化，提高光波导元件的特性。在图1中，MZ型构造由输入波导1、分支波导2（6）、3（7）及输出波导8构成。在分支波导的一部分设置调制部4、5。在专利文献1中，用于导出放射模式光的波导9及10设置在合波部。此外，虚线箭头表示光波的传播方向。

专利文献1所示的现有技术，如图2所示，构成为波导交叉以使合波部的束腰（A）为单模。在该构造中，交叉部中的弯折性较大，从而在合波部中输入光会激发不需要的高次模，在合波后光产生晃动。结果使输出的消光比劣化、导通光输出和关断光输出的互补性消失。这样一来，例如在将关断光成分用于MZ型调制器的直流偏压监控控制时，即使使用关断光（放射模式光）设定了适当的偏压点，在导通光输出侧也变为不适当的偏压状态，存在无法获得作为调制器的最佳输出特性的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利说明书第5,627,929号

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供一种光波导元件，其能够解决上述问题，抑制MZ型波导的合波部中的不需要的高次模的激发、实现输出光的稳定化，并高效地导出放射模式光。

用于解决课题的手段

为解决上述课题，技术方案1的发明是一种光波导元件，在基板上形成有马赫-曾德尔型波导，其特征在于，向该马赫-曾德尔型波导的射出侧的合波部输入的2个波导的倾角是0度，该合波部合波后的波导是多模波导，从该合波部输出的波导由3分支波导构成，该3分支波导由输出主波导和夹着该输出主波导的2个输出副波导构成。

技术方案2的发明的特征是，在技术方案1所述的光波导元件中，该基板的厚度为在波导中传播的光波的波长的15倍以下。

技术方案3的发明的特征是，在技术方案1或2所述的光波导元件中，输出的该3分支波导中，该输出副波导的宽度小于该输出主波导的宽度。

技术方案4的发明的特征是，在技术方案1至3的任意一项所述的光波导元件中，在同一基板上形成多个该马赫-曾德尔型波导，从该马赫-曾德尔型波导输出的至少一个该输出副波导与其他波导交叉时，相对于其他波导以3度以上的角度倾斜。

发明效果

根据技术方案1的发明，在基板上形成有马赫-曾德尔型波导的光波导元件中，向该马赫-曾德尔型波导的射出侧的合波部输入的2个波导的倾角是0度，该合波部合波后的波导是多模波导，从该合波部输出的波导由3分支波导构成，该3分支波导由输出主波导和夹着该输出主波导的2个输出副波导构成，因此，可抑制合波部中产生不需要的高次模光，可抑制该高次模光进入到输出主波导、输出光晃动等问题。并且，通过输出副波导，还能够稳定地仅导出放射模式光。

根据技术方案2的发明，基板的厚度为在波导中传播的光波的波长的15倍以下，因此，基板作为平板波导发挥作用，从而放射到基板内的光波会在基板内传播而容易与光波导再耦合。但是，通过将技术方案1所述的发明适用于该基板，就可以提供一种能够抑制光波、尤其是高次模光从光波导向基板内的放射、输出特性稳定的光波导元件。