专利名称：光控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光控制设备，尤其涉及一种使用介电常数各向异性基板的光控制设备。
背景技术：
下述光控制设备被普遍应用在由介电常数各向异性的材质所构成的基板上形成 有信号电极和接地电极，向信号电极施加高频信号，沿着信号电极传播高频信号。例如包 括光调制器，以LiNb03晶体的X轴为法线矢量的面所切断的晶片基板上，形成有以Y轴为 光传播方向的马赫_曾德尔型波导，在基板上形成有用于调制在该波导中传播的光波的信 号电极及接地电极；和通过光波和电场的相互作用进行调制、光路切换的光控制设备。作为 参考，在光波导中进行信号的线路切换的光控制设备的例子包括专利文献2中所记载的 使用定向耦合器的光控制设备；专利文献3中所记载的设置较大的折射率差，使光集中到 折射率高的臂的光控制设备；专利文献4中所记载的利用全反射的光控制设备；以及专利 文献5中所记载的使用马赫_曾德尔干扰系统的光控制设备等。在这种光控制设备中，在光传播方向(Y轴)和与其垂直的方向(Z轴)上，介电常 数不同，因此在沿着Y轴方向的信号电极和沿着Z轴的信号电极中，当电极结构相同时发生 阻抗不匹配。阻抗不匹配在高频区域中产生电反射现象，成为高频信号的透过率恶化的重 要原因。为了应对这一问题，专利文献1公开了 在弯曲为直角的信号电极的中间，形成具 有弯曲前后的阻抗值的中间值的电极结构。但在专利文献1的电极结构中，阻抗阶跃变化，虽然具有一定的降低电反射现象 的效果，但阻抗在局部仍然剧烈变化，仍产生电反射现象，没有足够的降低损失的效果。并 且，用于调整阻抗的电极结构中，为了进行阶跃性调整，信号电极或接地电极中的至少 电极与另一个电极相对的面具有角。这种具有角的结构是导致高频特性恶化的原因。专利文献1 日本特开2005-037547号公报专利文献2 日本专利第3139009号专利文献3 日本专利第2746216号专利文献4 日本专利第2583480号专利文献5 日本特开平7-049511号公报
发明内容
本发明用于解决上述问题，提供一种光控制设备，即使在使用介电常数各向异性 基板时也能够抑制高频信号的电反射现象，且电损失较少。为了解决上述课题，技术方案1涉及的发明的光控制设备，其特征在于，具有形 成在介电常数各向异性基板上的信号电极；和被配置为夹持该信号电极的接地电极，该信 号电极具有配置在上述基板的介电常数不同的方向上的至少两个信号电极部；和连接上述两个信号电极部的曲线形状的连接部，上述连接部构成为在与上述两个信号电极部连 接的部分，特性阻抗与各信号电极部的特性阻抗一致，且在上述两个信号电极间的上述连 接部内，特性阻抗连续变化。技术方案2涉及的发明的光控制设备，其特征在于，具有形成在介电常数各向异 性基板上的信号电极；和被配置为夹持该信号电极的接地电极，该信号电极具有配置在 上述基板的介电常数不同的方向上的至少两个信号电极部；和连接上述两个信号电极部的 曲线形状的连接部，上述两个信号电极部的特性阻抗一致，上述连接部构成为在与上述两 个信号电极部连接的部分，特性阻抗与各信号电极部的特性阻抗一致。技术方案3涉及的发明的特征在于，在技术方案1或2所述的光控制设备中，上述 信号电极的曲线形状部分对应于相对上述两个信号电极部的角度而形状变化。技术方案4涉及的发明的特征在于，在技术方案1至3中任一项所述的光控制设 备中，上述介电常数各向异性基板是具有电光效应的基板，在该基板上形成有光波导，上述 信号电极和上述接地电极构成调制电极，用于调制在上述光波导中传播的光波。技术方案5涉及的发明的特征在于，在技术方案1至3中任一项所述的光控制设 备中，上述介电常数各向异性基板是具有电光效应的基板，在该基板上形成有光波导，上述 信号电极和上述接地电极构成光路切换电极，用于通过在上述光波导中传播的光波与在上 述信号电极中传播的电信号的相互作用来切换光路。根据技术方案1涉及的发明的光控制设备，其特征在于，具有形成在介电常数各 向异性基板上的信号电极；和被配置为夹持该信号电极的接地电极，该信号电极具有配 置在上述基板的介电常数不同的方向上的至少两个信号电极部；和连接上述两个信号电极 部的曲线形状的连接部，上述连接部构成为在与上述两个信号电极部连接的部分，特性阻 抗与各信号电极部的特性阻抗一致，且在上述两个信号电极间的上述连接部内，特性阻抗 连续变化，因此不再存在局部的特性阻抗不连续变化的情况，抑制了高频信号的电反射现 象。结果，能够获得电损失较少的光控制设备。根据技术方案2涉及的发明的光控制设备，其特征在于，具有形成在介电常数各 向异性基板上的信号电极；和被配置为夹持该信号电极的接地电极，该信号电极具有配 置在上述基板的介电常数不同的方向上的至少两个信号电极部；和连接上述两个信号电极 部的曲线形状的连接部，上述两个信号电极部的特性阻抗一致，上述连接部构成为在与上 述两个信号电极部连接的部分，特性阻抗与各信号电极部的特性阻抗一致，因此与信号电 极的布线方向的变化无关，特性阻抗是恒定的，所以不会发生特性阻抗不匹配造成的电反 射现象。结果，能够获得电损失较少的光控制设备。根据技术方案3涉及的发明，信号电极的曲线形状部分对应于相对上述两个信号 电极部的角度而形状变化，因此信号电极的连接部的一部分上不会形成角部，抑制了高频 信号的电反射现象。结果，能够获得电损失更少的光控制设备。根据技术方案4涉及的发明，介电常数各向异性基板是具有电光效应的基板，在 该基板上形成有光波导，信号电极和接地电极构成调制电极，用于调制在上述光波导中传 播的光波，因此能够将光控制设备作为光调制器来使用，抑制了施加到该光调制器的高频 信号的电反射现象，能够获得电损失较少的光调制器。根据技术方案5涉及的发明，其特征在于，介电常数各向异性基板是具有电光效应的基板，在该基板上形成有光波导，信号电极和接地电极构成光路切换电极，用于通过在 上述光波导中传播的光波与在上述信号电极中传播的电信号的相互作用来切换光路，因此 能够将光控制设备作为具有光路切换功能的光控制设备来使用，抑制了施加到该光控制设 备的高频信号的电反射现象，能够获得电损失较少的具有光路切换功能的光控制设备。
图1是表示本发明的光控制设备中使用的高频信号用的电极结构的俯视图。图2是测定了本发明的光控制设备中使用的高频信号用的电极结构的电反射衰 减量的图表。
具体实施例方式以下详细说明本发明的光控制设备。本发明的光控制设备，其特征在于，具有形成在介电常数各向异性基板上的信号 电极；和被配置为夹持该信号电极的接地电极，该信号电极具有配置在上述基板的介电 常数不同的方向上的至少两个信号电极部；和连接上述两个信号电极部的曲线形状的连接 部，上述连接部构成为在与上述两个信号电极部连接的部分，特性阻抗与各信号电极部的 特性阻抗一致，且在上述两个信号电极间的上述连接部内，特性阻抗连续变化。作为使特性阻抗一致的手段包括信号电极的材质、信号电极的宽度及高度、信号 电极和接地电极的间隔、信号电极和接地电极之间的空间中填充的材料的种类、具有电光 效应的基板的物理常数(介电常数、介电损耗角正切)及形状(厚度、剖面形状)等。作为 连接部的实施例，说明以信号电极和接地电极的间隔为参数的特性阻抗一致机构。作为介电常数各向异性基板，示例与基板表面平行的各正交方向上介电常数不同 的介电常数各向异性基板。具体而言，是以LiNb03晶体的X轴为法线矢量的面所切断的基 板(X切基板)，在这种基板中，Y轴和Z轴为与基板表面平行的正交方向，Y轴和Z轴上，介 电常数彼此不同。图1表示连接两个信号电极部的曲线形状的连接部，在X切的LiNb03晶体基板上 形成了信号电极1及接地电极2、3，图1是将信号电极弯曲90度的例子。在该连接部的下 侧存在沿着Z轴方向向下方延伸的信号电极部(未图示)，在该连接部的左侧存在沿着Y轴 方向向左方延伸的信号电极部。当然接地电极被配置为夹持各信号电极部的信号电极。使各电极的厚度为27 u m、信号电极1的宽度s为7 μm、信号电极1和接地电极2、 3的间隔为25 y m时，Y轴方向的信号电极部的特性阻抗为39. 3Ω ，Z轴方向的信号电极部 的特性阻抗为37. 4Q。因此，为了使Z轴方向的信号电极部的特性阻抗与Y轴方向的信号 电极部的特性阻抗(39. 3 Ω ) 一致，需要使Z轴方向的信号电极和接地电极的间隔为29 u m。 艮随图 1 中，a = b = 29μm，a，= b，= 25 μ m。使Y轴方向的信号电极部和Z轴方向的信号电极部连接的连接部如图1所示，采 用反射少的圆弧形状的结构。圆弧部中，信号电极1和接地电极2、3的间隔GAP(e)从a =b = 29 u m锥形变化至a’ = b’ = 25 μ m。表示该锥形的公式如下述数学式1所示。(数学式1)GAP ( 6 ) = a- (a-a，)X ( 0 /90 度)
其中，e的单位是度。如图1所示，在调整阻抗的连接部中，信号电极和接地电极的间隔连续变化，因此 阻抗不会阶跃变化，进一步抑制了高频信号的电反射现象。即，连接部的形状优选如图1所 示的曲线形状，并且信号电极的曲线形状部分对应于相对两个信号电极部的角度而形状变 化，从而在信号电极的连接部的一部分上不形成角部，抑制了高频信号的电反射现象。其结 果，可获得电损失更少的光控制设备。并且，作为本发明的光控制设备的其他特征，具有形成在介电常数各向异性基板 上的信号电极；和被配置为夹持该信号电极的接地电极，该信号电极具有配置在上述基 板的介电常数不同的方向上的至少两个信号电极部(例如上述Y轴方向的信号电极部和Z 轴方向的信号电极部)；和连接上述两个信号电极部的曲线形状的连接部(图1所示的连 接部)，上述两个信号电极部的特性阻抗一致时(即，预先调整信号电极的材质、信号电极 的宽度及高度、信号电极和接地电极的间隔、信号电极和接地电极之间的空间中填充的材 料的种类、具有电光效应的基板的物理常数(介电常数、介电损耗角正切)及形状(厚度、 剖面形状)等，使得Y轴方向的信号电极部和Z轴方向的信号电极部的特性阻抗一致)， 在上述连接部与上述两个信号电极部连接的部分，特性阻抗与各信号电极部的特性阻抗一 致。即，参照图1，当Y轴方向的信号电极部和Z轴方向的信号电极部的特性阻抗相同时，优 选调整信号电极和接地电极的间隔，使得即使图1的角度9变化时特性阻抗也始终为恒定 的值。接着，为了分析本发明的光控制设备中使用的、作为连接部的高频信号用电极结 构的效果，对图1所示的电极结构(a = b = 29iim，a，= b，= 25 y m)、及a = b = a，= b’ = 25i!m且圆弧部的间隔恒定的电极结构(比较例)，测定0 70GHz的高频信号的电 反射衰减量。测定结果如图2所示。从图2的结果可知，本发明的光控制设备中使用的连接部和比较例相比，改善了约 2dB。在本发明中，在上述光控制设备中，介电常数各向异性基板为具有电光效应的基 板，在该基板上形成光波导，信号电极和接地电极构成调制电极，用于调制在该光波导中传 播的光波，从而可将光控制设备作为光调制器来使用。这样一来，由于降低了高频反射损 失，因此可获得数10GHz及100GHz这样所需的高速、宽带的光控制设备。并且，在本发明中，在上述光控制设备中，介电常数各向异性基板为具有电光效应 的基板，在该基板上形成光波导，信号电极和接地电极构成光路切换电极，用于通过在该光 波导中传播的光波与在该信号电极中传播的电信号的相互作用来切换光路，从而可将光控 制设备作为具有光路切换功能的光控制设备来使用。这样一来，抑制了施加到光控制设备 的高频信号的电反射现象，可获得电损失较少的具有光路切换功能的光控制设备。如上所述，根据本发明，可提供一种光控制设备，即使在使用介电常数各向异性基 板时也能够抑制高频信号的电反射现象，且电损失较少。
权利要求
一种光控制设备，其特征在于，具有形成在介电常数各向异性基板上的信号电极；和被配置为夹持该信号电极的接地电极，该信号电极具有配置在上述基板的介电常数不同的方向上的至少两个信号电极部；和连接上述两个信号电极部的曲线形状的连接部，上述连接部构成为在与上述两个信号电极部连接的部分，特性阻抗与各信号电极部的特性阻抗一致，且在上述两个信号电极间的上述连接部内，特性阻抗连续变化。
2.一种光控制设备，其特征在于，具有形成在介电常数各向异性基板上的信号电极；和被配置为夹持该信号电极的接地电极，该信号电极具有配置在上述基板的介电常数不同的方向上的至少两个信号电极部； 和连接上述两个信号电极部的曲线形状的连接部，上述两个信号电极部的特性阻抗一致，上述连接部构成为在与上述两个信号电极部连接的部分，特性阻抗与各信号电极部 的特性阻抗一致。
3.根据权利要求1或2所述的光控制设备，其特征在于，上述信号电极的曲线形状部分对应于相对上述两个信号电极部的角度而形状变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光控制设备，其特征在于，上述介电常数各向异性基板是具有电光效应的基板，在该基板上形成有光波导，上述 信号电极和上述接地电极构成调制电极，用于调制在上述光波导中传播的光波。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光控制设备，其特征在于，上述介电常数各向异性基板是具有电光效应的基板，在该基板上形成有光波导，上述 信号电极和上述接地电极构成光路切换电极，用于通过在上述光波导中传播的光波与在上 述信号电极中传播的电信号的相互作用来切换光路。
全文摘要
提供一种光控制设备，即使在使用介电常数各向异性基板时也能够抑制高频信号的电反射现象，且电损失较少。该光控制设备的特征在于，具有形成在介电常数各向异性基板上的信号电极(1)；和被配置为夹持该信号电极的接地电极(2、3)，该信号电极具有配置在上述基板的介电常数不同的方向上的至少两个信号电极部；和连接上述两个信号电极部的曲线形状的连接部，上述连接部构成为在与上述两个信号电极部连接的部分，特性阻抗与各信号电极部的特性阻抗一致，且在上述两个信号电极间的上述连接部内，特性阻抗连续变化。
文档编号G02F1/295GK101852967SQ20101014482
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月29日 优先权日2009年3月31日
发明者及川哲, 市冈雅之, 市川润一郎, 石川泰弘, 金原勇贵 申请人:住友大阪水泥股份有限公司