光控制设备的制造方法_2

文档序号:9355048阅读:来源:国知局
制设备的端面图。
[0034]图4是示出图1所示的光控制设备的第一输入侧信号电极和第一输入侧信号电极的一端附近的结构的立体图。
[0035]图5是示出第二实施方式的第一控制用信号电极的第一输入侧信号电极和第二控制用信号电极的第一输入侧信号电极的一端附近的结构的俯视图。
[0036]图6是沿着图5的V1-VI线的光控制设备的端面图。
[0037]图7是示出第三实施方式的第一控制用信号电极的第一输入侧信号电极和第二控制用信号电极的第一输入侧信号电极的一端附近的结构的俯视图。
[0038]图8是沿着图7的VII1-VIII线的光控制设备的端面图。
[0039]图9是示出第四实施方式的第一控制用信号电极的第一输入侧信号电极和第二控制用信号电极的第一输入侧信号电极的一端附近的结构的俯视图。
[0040]图10是沿着图9的X-X线的光控制设备的端面图。
[0041]图11是示出第五实施方式的第一控制用信号电极的第一输入侧信号电极和第二控制用信号电极的第一输入侧信号电极的一端附近的结构的俯视图。
[0042]图12是沿着图11的XI1-XII线的光控制设备的端面图。
[0043]图13是示出第六实施方式的第一控制用信号电极的第一输入侧信号电极和第二控制用信号电极的第一输入侧信号电极的一端附近的结构的俯视图。
[0044]图14是沿着图13的XIV-XIV线的光控制设备的端面图。
【具体实施方式】
[0045]以下,参照附图对实施方式的光控制设备详细地进行说明。另外,在各附图中,在可能的情况下对相同要素使用相同标号。另外,关于附图中的构成要素内和构成要素间的尺寸比,为了易于查看附图而分别任意设置。
[0046](第一实施方式)
[0047]图1是示出第一实施方式的光控制设备的结构的俯视图。如图1所示,本实施方式的光控制设备100是对由光纤等导入的连续光即输入光CL进行控制(例如调制)并向外部输出调制光ML的装置。光控制设备100是例如光调制器、光开关、偏振控制器等对输入光CL进行控制的设备。在例如光控制设备100为光调制器时,光控制设备100输出根据从外部供给的电信号而调制过的调制光ML。
[0048]光控制设备100能够包括基板1、设置在基板I上的光波导结构3、第一控制用信号电极5、第二控制用信号电极7、第一接地电极11、第二接地电极12以及信号电极间接地电极13。另外,在图1中,以虚线示出光波导结构3,在第一接地电极11、第二接地电极12以及信号电极间接地电极13附有剖面线。
[0049]基板I是由例如铌酸锂(LiNbO3)等产生电光效应的电介体材料构成的板状的部件。基板I具有沿Y轴方向(第一方向)延伸的长形状。基板I具有大致平坦的主面1S。在图1中示出正交坐标系RC,在与主面IS平行的方向上设定X轴和Y轴,在与主面IS正交的方向上设定Z轴。在图2之后的各附图中,也根据需要以与图1对应的方式示出正交坐标系RC。基板I的主面IS的俯视(从Z轴方向观察时)的形状,在本实施方式中为具有沿着X轴和Y轴的外缘的矩形形状。
[0050]光波导结构3设置在基板I上。光波导结构3由形成为与光控制设备100的光控制方式对应的结构的多个光波导构成,该多个光波导各自沿基板I的主面IS延伸。光波导结构3例如由使钛(Ti)等金属扩散的铌酸锂(LiNbO3)等产生电光效应的电介体材料构成。构成光波导结构3的材料的折射率比构成基板I的材料的折射率大。因此,光波导结构3相对于基板I作为芯体来发挥功能,基板I相对于光波导结构3作为包层来发挥功能。
[0051]由如上所述的基板I和设置在基板I上的光波导结构3构成的结构体能够通过如下方式得到:准备例如由铌酸锂(LiNbO3)等电介体材料构成的板状的初始基板,在该初始基板的应成为光波导结构3的区域中使钛(Ti)等金属扩散,从而形成基板I的折射率比其他区域高的区域。或者,该结构体也能够通过如下方式得到:在准备好基板I之后,在基板I的主面IS上形成光波导结构3。
[0052]在本实施方式中,光波导结构3由马赫-曾德尔型光波导构成。具体地讲,光波导结构3由作为Y分支型光波导的输入光波导3D1、作为第一光波导的第一臂光波导31、作为第二光波导的第二臂光波导32以及作为Y结合型光波导的输出光波导3D2构成。在本实施方式中输入光波导3D1、第一臂光波导31、第二臂光波导32以及输出光波导3D2配置在相同的基板I上而构成马赫-曾德尔型光波导。但是,也可以是,例如将输入光波导3D1和输出光波导3D2的一方或双方配置在与基板I分体设置的基板,其一方或双方与第一臂光波导31和第二臂光波导32光学地连接,从而构成马赫-曾德尔型光波导。
[0053]输入光波导3D1具有设置在基板I的Y轴方向的一端Ia的光输入端,从该光输入端沿Y轴方向延伸并分支而与第一臂光波导31的输入端和第二臂光波导32分别连接。第一臂光波导31和第二臂光波导32分别沿着作为沿着基板I的主面IS的方向的Y轴方向延伸。第一臂光波导31的输出端和第二臂光波导32的输出端分别与输出光波导3D2的两个输入端连接。输出光波导3D2从该输入端沿Y轴方向延伸而结合,并延伸到位于基板I的Y轴方向的另一端Ib的光输出端。
[0054]第一控制用信号电极5是为了根据从外部供给的第一电信号SI使第一臂光波导31的折射率变化而设置在基板I的主面IS上的电极。第一控制用信号电极5由第一作用电极部51、第一输入侧信号电极53以及第一输出侧信号电极59构成。
[0055]第一作用电极部51以能够对第一臂光波导31施加电场的方式沿着该第一臂光波导31即沿着Y轴方向延伸。第一输入侧信号电极53的一端位于基板I的X方向的一端Ic的附近,从外部向第一输入侧信号电极53的该一端输入第一电信号SI。
[0056]第一输入侧信号电极53沿着基板I的主面IS延伸,以将输入到该第一输入侧信号电极53的一端的第一电信号SI传递到与该第一输入侧信号电极53的另一端连接的第一作用电极部51的一端。第一作用电极部51的另一端与第一输出侧信号电极59的一端连接。第一输出侧信号电极59将在第一作用电极部51内传递的第一电信号SI传递到该第一输出侧信号电极59的另一端。第一输出侧信号电极59的该另一端位于基板I的一端Ic的附近。第一输出侧信号电极59的该另一端也可以电连接到作为电终端的终端部(未图示)所具有的电阻器。
[0057]同样地,第二控制用信号电极7是为了根据从外部供给的第二电信号S2使第二臂光波导32的折射率变化而设置在基板I的主面IS上的电极。第二控制用信号电极7由第二作用电极部71、第二输入侧信号电极73以及第一输出侧信号电极79构成。
[0058]第二作用电极部71以能够对第二臂光波导32施加电场的方式沿着该第二臂光波导32即沿着Y轴方向延伸。第二输入侧信号电极73的一端位于基板I的X方向的一端Ic的附近,从外部向第二输入侧信号电极73的该一端输入第二电信号S2。
[0059]第二输入侧信号电极73沿着基板I的主面IS延伸,以将输入到该第二输入侧信号电极73的一端的第二电信号S2传递到与该第二输入侧信号电极73的另一端连接的第二作用电极部71的一端。第二作用电极部71的另一端与第一输出侧信号电极79的一端连接。第一输出侧信号电极79将在第二作用电极部71内传递的第二电信号S2传递到该第一输出侧信号电极79的另一端。第一输出侧信号电极79的该另一端位于基板I的一端Ic的附近。第一输出侧信号电极79的该另一端也可以电连接到作为电终端的终端部(未图示)所具有的电阻器。
[0060]输入光CL从输入光波导3D1的光输入端输入,在通过输入光波导3D1而被分支为两个之后,在第一臂光波导31和第二臂光波导32内传播。并且,当对第一输入侧信号电极53供给第一电信号SI时,第一作用电极部51将与第一电信号SI对应的电场施加到第一臂光波导31,使第一臂光波导31的折射率根据第一电信号SI而变化。由此,在第一臂光波导31内导波的输入光CL的分支光的相位发生变化。同样地,当对第二输入侧信号电极73供给第二电信号S2时,第二作用电极部71将与第二电信号S2对应的电场施加到第二臂光波导32,使第二臂光波导32的折射率根据第二电信号S2而变化。由此,在第二臂光波导32内导波的输入光CL的分支光的相位发生变化。之后,相位变化后的两个分支光通过输出光波导3D2而以预定的方式结合,并作为控制光ML从输出光波导3D2的输出端输出到外部。例如在光控制设备100为光调制器时,第一电信号SI和第二电信号S2为调制信号(控制信号),控制光ML成为调制光。
[0061]第一控制用信号电极5和第二控制用信号电极7例如分别由金(Au)等金属构成。例如在光控制设备100为光调制器时,第一电信号SI和第二电信号S2例如分别为包含1GHz以上的高频电信号的调制信号。
[0062]第一接地电极11、第二接地电极12以及信号电极间接地电极13各自是与接地电位连接的电极,例如分别由金(Au)等金属构成。第一接地电极11、第二接地电极12以及信号电极间接地电极13分别设置在基板I的主面IS上。第一接地电极11、第二接地电极12以及信号电极间接地电极13分别为例如层状的电极,各自的厚度例如可以是10 μπι以上、80 μm以下。
[0063]信号电极间接地电极13在俯视视角中至少在第一控制用信号电极5的第一输入侧信号电极53与第二控制用信号电极7的第二输入侧信号电极73之间,位于与该第一输入侧信号电极53和第二输入侧信号电极73分隔的位置。在本实施方式中,在俯视视角中,信号电极间接地电极13在第一控制用信号电极5整体与第二控制用信号电极7整体之间位于与该第一控制用信号电极5和第二控制用信号电极7分隔的位置。
[0064]第一接地电极11在俯视视角中至少在隔着第一控制用信号电极5的第一输入侧信号电极53而与信号电极间接地电极13侧相反的一侧,位于与该第一输入侧信号电极53分隔的位置。在本实施方式中,第一接地电极11在俯视视角中在与第一控制用信号电极5整体的信号电极间接地电极13侧相反的一侧,位于与该第一控制用信号电极5分隔的位置。
[0065]第二接地电极12在俯视视角中至少在隔着第二控制用信号电极7的第二输入侧信号电极73而与信号电极间接地电极13侧相反的一侧,位于与该第二输入侧信号电极73分隔的位置。在本实施方式中,在俯视视角中,第二接地电极12在与第二控制用信号电极7整体的信号电极间接地电极13侧相反的一侧,位于与该第二控制用信号电极7分隔的位置。
[0066]另外,第一控制用信号电极5、第二控制用信号电极7、第一接地电极11、第二接地电极12以及信号电极间接地电极13既可以设置为与基板I的主面IS直接接触,也可以隔着例如由二氧化硅(S12)等电介体材料构成的缓冲层而设置在基板I的主面IS上。
[0067]图2是示出图1所示的光控制设备的第一控制用信号电极的第一输入侧信号电极和第二控制用信号电极的第一输入侧信号电极的一端附近的结构的俯视图,图3是沿着图2的II1-1II线的光控制设备的端面图,图4是示出图1所示的光控制设备的第一输入侧信号电极和第一输入侧信号电极的一端附近的结构的立体图。
[0068]如图2?图4所不,第一控制用信号电极5的第一输入侧信号电极53由输入垫55和信号传递部57构成。输入垫55是规定第一输入侧信号电极53的一端53E的要素,作为输入第一电信号SI (参照图1)的电信号输入部来发挥功能。信号传递部57将输入到输入垫55的第一电信号SI传递到第一作用电极部51 (参照图1)。第一输入侧信号电极53在俯视视角中以大致恒定的宽度沿基板I的主面IS延伸,并在基板I的一端Ic的附近沿X轴方向延伸。关于第一输入侧信号电极53的俯视时的宽度,虽然能够考虑第一作用电极部51与输入垫55间的特性阻抗的连续性和信号延迟时间等而适当设计,但是例如能够成为5 μ m以上、50 μ m以下。第一输入侧信号电极53的厚度例如能够成为10 μ m以上、80 μ m以下。能够使输入垫55的宽度和厚度比信号传递部57的宽度和厚度大。
[0069]同样地,第二控制用信号电极7的第二输入侧信号电极73由输入垫75和信号传递部77构成。输入垫75是规定第二输入侧信号电极73的一端73E的要素,并作为输入第二电信号S2(参照图1)的电信号输入部来发挥功能。信号传递部77将输入到输入垫75的第二电信号S2传递到第二作用电极部71(参照图1)。第二输入侧信号电极73在俯视视角中以大致恒定的宽度沿基板I的主面IS延伸,并在基板I的一端Ic的附近沿X轴方向而延伸。关于第二输入侧信号电极73的俯视时的宽度,虽然能够考虑第一作用电极部51与输入垫55间的特性阻抗的连续性和信号延迟时间等而适当设计,但是例如能够成为5 μπι以上、50 μπι以下。第二输入侧信号电极73的厚度例如能够成为10 μm以上、80 μπι以下。能够使输入垫75的宽度和厚度比信号传递部77的宽度和厚度大。
[0070]另外,在本实施方式中,第一接地电极11的一端11Ε、第一控制用信号电极5的第一输入侧信号电极53的一端53Ε、信号电极间接地电极13的一端13Ε、第二控制用信号电极7的第二输入侧信号电极73的一端73Ε以及第二接地电极12的一端12Ε按照该顺序沿第一方向(本实施方式中为Y轴方向)排列配置,该第一方向沿着基板I的主面is。一端11Ε、53Ε、13Ε、73Ε、12Ε可以在俯视视角中与基板I的一端Ic重复,也可以与基板I的一端Ic分隔。
[0071]关于第一接地电极11的一端IlE与信号电极间接地电极13的一端13Ε的沿着第一方向的分隔距离Kl,能够根据将连接部件连接到输入垫55的方法、适合该连接部件的输入垫55的宽度、所形成的第一槽部Dl、第二槽部D2的宽度和深度以及第一控制用信号电极5的特性阻抗等而适当设计。在使用由铌酸锂构成的基板I将光控制设备100设计为50 Ω类的电路的情况下,分隔距离Kl例如能够成为30 μ m以上、100
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