光波导元件

摘要

本发明提供一种光波导元件，其抑制偏压电极拾取电气噪声而向光波导施加的DC偏压变得不稳定的现象，从而使其动作特性稳定。光波导元件具备：具有电光效应的基板；在该基板形成的光波导；用于向该光波导施加与调制信号对应的电场的调制电极；及用于向该光波导施加与DC偏压对应的电场的偏压电极，其中，为了抑制偏压电极捕捉电气噪声，关于偏压电极的至少一部分，一对电极的至少一方(B1)将一条电气线路折回而形成多个电极部分(b11、b12)。

权利要求

1.一种光波导元件，具备：

具有电光效应的基板；

在该基板形成的光波导；

用于向该光波导施加与调制信号对应的电场的调制电极；及用于向该光波导施加与DC偏压对应的电场的偏压电极，所述光波导元件的特征在于，

为了抑制该偏压电极捕捉电气噪声，

该偏压电极具有构成差动偏压电极的至少一对电极即第一电极(A1)及第二电极(B1)，该第一电极(A1)是从一条电气线路分支的多个第一电极部分(a1)并列而成的梳齿状结构，该第二电极(B1)是将一条电气线路折回而并列配置多个第二电极部分(b1)而成的不具有分支部分的折回结构，在并列的该第一电极部分(a1)之间配置有该第二电极部分(b1)的一部分，与向该光波导施加DC偏压相关的该第一电极部分(a1)与该第二电极部分(b1)之间的间隔和与向该光波导施加DC偏压无关的该第一电极部分(a1)与该第二电极部分(b1)之间的间隔设定为互不相同。

2.根据权利要求1所述的光波导元件，其特征在于，与向该光波导施加DC偏压相关的所述多个第一电极部分及所述多个第二电极部分包括一个电极部分的宽度比另一个电极部分的宽度窄的结构。

3.根据权利要求1或2所述的光波导元件，其特征在于，构成该偏压电极的所述一对电极在与向该光波导施加DC偏压相关的电极部分以外的位置设置比与向该光波导施加DC偏压相关的该电极部分之间容易放电的结构。

说明书

光波导元件

技术领域

[0001] 本发明涉及光波导元件，尤其是涉及为了向光波导施加与调制信号及DC偏压对应的电场而分别具备调制电极和偏压电极的光波导元件。

背景技术

[0002] 在光通信领域或光计测领域中，光调制器多使用光波导元件。图1是专利文献1公开的光波导元件的一例。图1在铌酸锂等的具有电光效应的基板1上形成光波导2。光波导2成为具备分支波导(211、212)的马赫-曾德尔型波导。沿着光波导形成有用于向光波导施加与调制信号对应的电场的调制电极3和用于向光波导施加与DC偏压对应的电场的偏压电极4。

[0003] 偏压电极沿着波导的长度方向与调制电极并列形成，因此如果为了降低调制动作所需的半波长电压(Vπ)而延长调制电极，则偏压电极的长度缩短。因此，偏压电极必须形成为向光波导的作用效果更强的电极结构。

[0004] 调制电极3由信号电极(311、312)和接地电极(321～323)构成。偏压电极具备一对电极(41、42)，构成向各电极施加直流(DC)偏压(V1、V2)的所谓“差动偏压电极”。

[0005] 在构成偏压电极的各电极形成有沿着光波导的多个电极部分(411～413、421～423)。例如，电极41呈从一条电气线路分支的多个电极部分(411～413)并列而成的梳齿状结构。电极42也同样呈梳齿状结构。

[0006] 图2是另一光波导元件的例子，形成于基板1的光波导成为将多个马赫-曾德尔型波导呈嵌套状地配置而成的嵌套型光波导。在图2的光波导元件中，偏压电极4由成为两对的电极(43与44、45与46)构成，在向光波导施加与DC偏压对应的电场的部分，多个电极部分呈梳齿状地配置。为了提高对光波导的作用效果而电极的间隔窄。

[0007] 为了实现高速/大容量的光纤通信，适用于光波导元件的调制方式中，从以往的强度调制(On-Off keying)等开始，使用了相位调制的QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)或DP-QPSK(Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying)等多值调制或向多值调制取入了极化复用的传送制式成为主流。因此，向一个基板装入的调制部的个数也增加，伴随于此，施加DC偏压的部位也增多。结果是，在基板上，图1或图2所示那样的呈梳齿状结构的电极配置得较多。

[0008] 如果呈梳齿状结构的2个电极以相互啮合的方式配置，则差动偏压电极在梳齿状结构部分作为基于电容耦合或电场结合等的天线或槽线路发挥功能。因此，在作为天线发挥功能的情况下，容易拾取外来的电磁波(微波)作为噪声，在作为槽线路发挥功能的情况下，容易拾取在偏压电极中传播的电气噪声。其结果是，产生向光波导施加的DC偏压变得不稳定的现象。

[0009] 此外，如果拾取的噪声增大，则在呈梳齿状结构的电极间也产生放电，担心电极自身也会损伤。

[0010] 在先技术文献

[0011] 专利文献

[0012] 专利文献1：日本特开2003-233042号公报

发明内容

[0013] 发明要解决的课题

[0014] 本发明要解决的课题在于解决上述的问题，而提供一种光波导元件，其抑制偏压电极拾取电气噪声而向光波导施加的DC偏压变得不稳定的现象，从而使其动作特性稳定。

[0015] 用于解决课题的方案

[0016] 为了解决上述课题，本发明的光波导元件具有以下的技术的特征。

[0017] (1)一种光波导元件，具备：具有电光效应的基板；在该基板形成的光波导；用于向该光波导施加与调制信号对应的电场的调制电极；及用于向该光波导施加与DC偏压对应的电场的偏压电极，所述光波导元件的特征在于，为了抑制该偏压电极捕捉电气噪声，该偏压电极具有构成差动偏压电极的至少一对电极A1及B1，该电极A1是从一条电气线路分支的多个电极部分a1并列而成的梳齿状结构，该电极B1是将一条电气线路折回而并列地配置多个电极部分b1而成的折回结构，在并列的该电极部分a1之间配置有该电极部分b1的一部分。

[0018] (2)一种光波导元件，具备：具有电光效应的基板；在该基板形成的光波导；用于向该光波导施加与调制信号对应的电场的调制电极；及用于向该光波导施加与DC偏压对应的电场的偏压电极，所述光波导元件的特征在于，为了抑制该偏压电极捕捉电气噪声，该偏压电极具有构成差动偏压电极的至少一对电极A2及B2，该电极A2是将一条电气线路折回而并列配置多个电极部分a2而成的折回结构，该电极B2是将一条电气线路折回而并列配置多个电极部分b2而成的折回结构，在并列的该电极部分a2之间配置有该电极部分b2的一部分。

[0019] (3)在上述(1)或(2)记载的光波导元件中，其特征在于，与向该光波导施加DC偏压相关的电极部分中的至少一个电极部分的宽度比其他电极部分的宽度窄。

[0020] (4)在上述(1)至(3)中任一记载的光波导元件中，其特征在于，与向该光波导施加DC偏压无关的电极部分的间隔比与向该光波导施加DC偏压相关的电极部分的间隔窄。

[0021] (5)在上述(1)至(4)中任一记载的光波导元件中，其特征在于，构成该偏压电极的所述一对电极在与向该光波导施加DC偏压相关的电极部分以外的位置设置比与向该光波导施加DC偏压相关的该电极部分之间容易放电的结构。

[0022] 发明效果

[0023] 根据本发明，通过呈梳齿状结构的电极与呈折回结构的电极的组合来构成偏压电极，或者通过2个呈折回结构的电极来构成偏压电极。通过该结构，能够排除以往那样的呈梳齿状结构的2个电极相互啮合地配置的结构。其结果是，能够提供一种光波导元件，其抑制偏压电极拾取电气噪声而向光波导施加的DC偏压变得不稳定的现象，从而使其动作稳定。

附图说明

[0024] 图1是表示以往的光波导元件的一例的俯视图。

[0025] 图2是表示以往的光波导元件的另一例的俯视图。

[0026] 图3是表示本发明的光波导元件的第一实施例的俯视图。

[0027] 图4是表示本发明的光波导元件的第二实施例的俯视图。

[0028] 图5是表示本发明的光波导元件的第三实施例的俯视图。

[0029] 图6是表示本发明的光波导元件的第四实施例的俯视图。

[0030] 图7是表示本发明的光波导元件的第五实施例的俯视图。

[0031] 图8是表示本发明的光波导元件的第六实施例的俯视图。

[0032] 图9是表示本发明的光波导元件的第七实施例的俯视图。

[0033] 图10是表示本发明的光波导元件的第八实施例的俯视图。

[0034] 图11是表示本发明的光波导元件的第九实施例的俯视图。

[0035] 图12是表示本发明的光波导元件的第十实施例的俯视图。

[0036] 图13是表示本发明的光波导元件的第十一实施例的俯视图。

具体实施方式

[0037] 以下，关于本发明的光波导元件，使用图3至13进行详细说明。

[0038] 与图1及图2所示的现有例同样，本发明的一方式的光波导元件以如下的光波导元件为对象，该光波导元件具备：具有电光效应的基板1；形成于该基板的光波导2；用于向该光波导施加与调制信号对应的电场的调制电极3；及用于向该光波导施加与DC偏压对应的电场的偏压电极4。

[0039] 尤其是作为用于抑制偏压电极4捕捉电气噪声的结构而具备图3至12。

[0040] 作为具有电光效应的基板1，存在采用LiNbO3或LiTaO3等电介质、或者InP或Si等半导体的结构等。在本发明的光波导元件中，该基板的材料也没有特别限定，可以使用以往公知的电介质或半导体的基板。而且，在光波导2的形成时，也可以使用使Ti向LiNbO3的电介质基板进行热扩散来形成光波导的方法或脊型光波导等公知的技术。

[0041] 下面说明本发明的光波导元件的特征即用于抑制偏压电极4捕捉电气噪声的结构。在本发明的光波导元件中，关于偏压电极的至少一部分，一对电极中的至少一方将一条电气线路折回而形成多个电极部分。由此，即使在多个电极部分捕捉到电气噪声时，噪声电流流动的方向在一条电气线路内也成为互不相同的方向。因此，能够抑制电气噪声的捕捉效果。

[0042] 作为偏压电极的具体的结构，例示以下的2个结构。

[0043] 作为第一结构，偏压电极具有构成差动偏压电极的至少一对电极A1及B1，该电极A1是从一条电气线路分支的多个电极部分a1并列而成的梳齿状结构，该电极B1是将一条电气线路折回而并列配置多个电极部分b1而成的折回结构，在并列的该电极部分a1之间配置有该电极部分b1的一部分。

[0044] 作为第二结构，偏压电极具有构成差动偏压电极的至少一对电极A2及B2，该电极A2是将一条电气线路折回而并列配置多个电极部分a2而成的折回结构，该电极B2是将一条电气线路折回而并列配置多个电极部分b2而成的折回结构，在并列的该电极部分a2之间配置有该电极部分b2的一部分。

[0045] 说明上述的第一结构的实施例。

[0046] 图3是例示偏压电极的结构的一部分的图。关于以下的图4至图13也同样。

[0047] 图3示出在Z截止型基板设有光波导23的情况的例子(第一实施例)。一对偏压电极中的一方的电极A1是梳齿状结构，形成电极部分a11及a12。相对于此，另一方的电极B1通过将一条电气线路折回而构成多个电极部分b11及b12。

[0048] 图3的电极部分(a11、a12、b11、b12)中显示的箭头是电气噪声的电流流动的方向，在梳齿状结构的电极A1中相互成为相同方向的电流。然而，在电极B1中，在看作一条电气线路的情况下，相互成为反方向而相互抵消。因此，能抑制基于偏压电极的电气噪声的捕捉。

[0049] 图4是第二实施例，示出向Z截止型基板上的2条光波导(231、232)施加DC偏压的结构。电极A1具有梳齿状结构，形成多个电极部分(a13、a14)。电极B1是折回结构，形成多个电极部分(b13、b14)。在电极B1中电气噪声的电流流动的方向不同，因此与第一实施例同样，能够抑制电气噪声的捕捉。

[0050] 图5是第三实施例，构成为在X截止型基板上设有2条光波导(231、232)，并施加DC偏压。电极的结构与第一实施例相同，因此省略说明。

[0051] 图6是第四实施例，与第三实施例同样，向X截止型基板上的2条光波导施加DC偏压。电极的结构与第二实施例相同，但是省略表示电极A1的梳齿状结构的一部分。

[0052] 接下来，说明上述的第二结构的实施例。

[0053] 图7是第五实施例，形成构成偏压电极的一对电极(A2、B2)，并分别通过将一条电气线路折回的结构来构成多个电极部分(a21、a22及b21)。在图7中，示出向Z截止型基板上的1条光波导23施加DC偏压的结构。

[0054] 在本发明中，在1条电气线路上形成多个电极部分的结构不仅可以如图3的电极B1那样通过连续的1个电极构成，也可以如图7的电极A2那样通过Au线等的引线接合L1来构成电气线路的一部分。

[0055] 如图7的第五实施例所示，在电极A2中，一条电气线路被折回配置，因此由电气噪声产生的电流流动的方向在1条电气线路的内部成为相互不同的方向。由此，能够抑制电气噪声的捕捉。

[0056] 图8示出第六实施例。示出了用于向X截止型基板上的2条光波导(231、232)施加DC偏压的结构。关于偏压电极，由于与第五实施例相同，因此省略说明。

[0057] 图9是第七实施例，示出用于向Z截止型基板上的2条光波导(231、232)施加DC偏压的结构。关于2个电极A2及B2，分别在电气线路的中途设置引线接合(L1、L2)，成为折回结构的电极。

[0058] 此外，除了上述第一或第二结构之外，可以使与向光波导施加DC偏压相关的电极部分中的至少一条电极部分的宽度比其他电极部分的宽度窄。通过该结构，使因电气噪声而流向电极部分的电流的大小不同，电极能够抑制电气噪声的捕捉。

[0059] 作为具体例，图10所示的第八实施例或图11所示的第九实施例相当于这种结构。图10的第八实施例是对图3的第一实施例进行了变形的例子，尤其是构成为使一方的电极(例如，呈梳齿状结构的电极A1)的电极部分(a11、a12)的电极的宽度(W11、W13)比另一方的电极(B1)的电极部分(b11、b12)的宽度(W12、W14)粗。当然，在形成于相同电极的不同的电极部分，也可以使电极宽度互不相同。

[0060] 图11所示的第九实施例是图4的第二实施例的变形例。在形成于相同电极(例如，A1)的多个电极部分(a13和a14)，电极宽度形成为互不相同。需要说明的是，在使用Z截止型基板的情况下，在光波导的上侧配置一部分的电极部分(a13、b14)，因此使电极宽度变粗的结构也可以适用于在光波导的上侧配置的电极部分以外。

[0061] 另外，可以是与向光波导施加DC偏压无关的电极部分的间隔比与向该光波导施加DC偏压相关的电极部分的间隔窄。通过该结构，在各电极部分之间，电容量不同，能够抑制由电容耦合等产生的电气噪声的捕捉。

[0062] 作为具体例，图12所示的第十实施例相当于这种结构。各电极部分(a11与b11、b11与a12、a12与b12)间的间隔(G1、G2、G3)中的至少一个设定得与其他电极部分的间隔不同。由于DC偏压的电场强度也取决于电极部分的间隔，因此对于与向光波导施加DC偏压相关的电极部分以外的电极部分，将间隔设定得不同。

[0063] 被设定为不同间隔的电极部分的间隔可以比与DC偏压的施加相关的电极部分(a11与b11、或b11与a12)的间隔宽，也可以比该电极部分(a11与b11、或b11与a12)的间隔窄。但是，从设置后述的放电部位的观点出发，可以构成得窄。

[0064] 在捕捉到电气噪声的情况下，在电极间产生放电现象，担心用于向光波导施加电场的电极会损伤。因此，即便在偏压电极捕捉到电气噪声的情况下，也能够使其在不会妨碍电场的施加的部位产生放电，而抑制对必要的电极的损伤。

[0065] 关于该放电对策，如图13的第十一实施例所示，构成偏压电极的一对电极中，能够通过在与向光波导施加DC偏压相关的电极部分以外的位置设置结构Y而应对，该结构Y是比与向该光波导施加DC偏压相关的该电极部分(a16、a17、b15)之间容易放电的结构。

[0066] 容易放电的部位能够通过使一对电极局部性地接近而容易地形成，如图12那样，缩窄与DC偏压的施加无关的电极部分的宽度。可以采用例如缩窄一对电极(例如，A1与B1)的供电焊盘部分的电极间隔的结构等各种方式。

[0067] 另外，即使发生放电，为了减少对于向DC偏压施加电场的电极部分的损伤，也可以增加产生放电的电极部分的宽度。例如如图10所示，即使在电极部分a12与b12之间产生放电，也能够通过增加电极部分a12或电极部分b12的宽度，而抑制对于与DC偏压的施加相关的电极部分间(例如，b11与a12之间)的损伤。

[0068] 产业上的可利用性

[0069] 如以上说明所述，根据本发明，能够提供一种光波导元件，其抑制偏压电极拾取电气噪声而向光波导施加的DC偏压变得不稳定的现象，从而使其动作特性稳定。

[0070] 标号说明

[0071] 1 具有电光效应的基板

[0072] 2 光波导

[0073] 211、212、221～224 光波导(分支波导)

[0074] 3 调制电极

[0075] 311～314 信号电极

[0076] 321～326 接地电极

[0077] 4 偏压电极

[0078] a11～a25、b11～25 电极部分