光调制器的制作方法

1.本发明涉及光调制器，尤其涉及马赫曾德尔型光调制器的波导结构。


背景技术：

2.伴随因特网的普及，通信量飞速增大，光纤通信的重要性变得非常高。光纤通信是将电信号转换为光信号，通过光纤传输光信号的通信方式，具有带宽大、损耗低、抗噪性强的特征。
3.作为将电信号转换为光信号的方式，已知基于半导体激光器的直接调制方式和使用光调制器的外部调制方式。直接调制无需光调制器且成本低，但在高速调制方面存在极限，在高速、长距离的用途中使用的是外部调制方式。
4.作为光调制器，在铌酸锂单晶基板的表面附近通过ti(钛)扩散而形成光波导的马赫曾德尔型光调制器已得到实用化(例如参照专利文献1)。马赫曾德尔型光调制器是使用了具有马赫曾德尔干涉仪——其使从一个光源发出的光分成两束通过不同的路径后再次重合而产生干涉——结构的光波导(马赫曾德尔光波导)的光调制器，40gb/s以上的高速光调制器已经商用，但存在全长长达10cm左右的较大缺点。
5.对此，专利文献2公开了一种使用c轴取向的铌酸锂膜的马赫曾德尔型光调制器。与使用铌酸锂单晶基板的光调制器相比，使用铌酸锂膜的光调制器能实现大幅度的小型化和低驱动电压化。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本专利第5488226号公报
9.专利文献2：日本专利第6456662号公报


技术实现要素：

10.发明要解决的技术问题
11.构成马赫曾德尔光波导的彼此平行的两根光波导的线宽因例如制造工艺的原因，有时具有非对称性。此时，两根光波导间有效折射率不同，因此光的传播特性会产生波长依赖性。在光的传播特性产生了波长依赖性的情况下，即使输入输出光的工作波长处于消光状态，混合在输入输出光中的工作波长以外的背景光也会为导光状态，因此，off状态(关断状态)时的光强度变大，消光比发生恶化。
12.因此，本发明的目的在于提供一种光调制器，其能够改善因一对光波导的非对称性导致的消光比的恶化。
13.解决问题的技术手段
14.本技术发明人对用于改善因一对光波导间有效折射率不同而导致的消光比的恶化的方法进行了细致研究，其结果发现，通过使一个光波导的线宽宽的区间的长度和另一个光波导的线宽宽的区间的长度实质上相等，能够使一对光波导间有效折射率相等，由此
能够改善消光比。
15.本发明是基于这种技术发现而作出的，本发明的光调制器的特征在于，包括：马赫曾德尔光波导，其包括：输入波导、将在所述输入波导中传播的光分束的分束部、从所述分束部延伸且彼此平行地设置的第一和第二波导、将在所述第一和第二波导中传播的光合束的合束部、和传播从所述合束部输出的光的输出波导；和信号电极，其控制在所述马赫曾德尔光波导中传播的光的相位，其中，所述第一和第二波导具有：所述第二波导的线宽比所述第一波导的线宽窄的第一区间；和所述第一波导的线宽比所述第二波导的线宽窄的第二区间，所述第一区间和所述第二区间在弯曲部发生切换。
16.采用本发明，能够改善因构成一对光波导的第一和第二波导的非对称性导致的消光比的恶化。
17.本发明优选的是，所述第一和第二波导具有将直线部和弯曲部交替组合的折返结构，所述第一区间和所述第二区间在所述弯曲部切换。通过使构成马赫曾德尔光波导的第一和第二波导的线宽的大小关系的互换部形成为折返形状，能够使线宽连续变化，由此能够防止光损耗以及实现光调制器的小型化。
18.本发明优选的是，所述第一和第二波导具有偶数个所述弯曲部。由此，能够使构成马赫曾德尔光波导的第一和第二波导的弯曲部的长度彼此相等。
19.本发明优选的是，所述第一和第二波导具有：彼此平行地设置的第一～第三直线部；将所述第一直线部和所述第二直线部连接的第一弯曲部；和将所述第二直线部和所述第三直线部连接的第二弯曲部，其中，所述第一区间设置于所述第一直线部和所述第三直线部，所述第二区间设置于所述第二直线部，所述第一区间和所述第二区间在所述第一弯曲部和所述第二弯曲部发生切换。由此，能够实现提高了第一和第二波导的对称性的光调制器。
20.本发明优选的是，所述波导是将形成在基板上的铌酸锂膜成形为脊状得到的脊形波导。通过使光波导为铌酸锂膜的脊形波导，能够以较大的曲率形成弯曲部，能够将光调制器小型化。
21.优选的是，本发明的光调制器具备覆盖所述第一和第二波导的至少上表面的缓冲层，所述信号电极隔着所述缓冲层与所述第一波导的上表面对置。由此，能够实现驱动电压低且电光特性良好的光调制器。
22.发明效果
23.采用本发明能够提供一种光调制器，其能够改善因一对光波导的非对称性导致的消光比的恶化。
附图说明
24.图1是表示本发明的第一实施方式的光调制器的结构的概略平面图，仅图示了光波导。
25.图2是表示本发明的第一实施方式的光调制器的结构的概略平面图，图示了包含行波电极的整个光调制器。
26.图3中(a)和(b)是用于说明一对光波导的非对称性的改善的示意图。
27.图4中(a)～(c)是图1和图2所示的光调制器的概略截面图，其中(a)是沿图1和图2
的xa-xa线的截面图，(b)是沿图1和图2的xb-xb线的截面图，(c)是沿图1和图2的xc-xc线的截面图。
28.图5中(a)和(b)是表示本发明的第二实施方式的光调制器的结构的概略平面图，(a)仅图示了光波导，(b)图示了包含行波电极的整个光调制器。
29.图6中(a)和(b)是图5中(a)和(b)所示的光调制器的概略截面图，(a)是沿图5中(a)的(b)的xa-xa线的截面图，(b)是沿图5中(a)和(b)的xb-xb线的截面图。
30.图7是表示第二线宽恒定区间z
a2
的长度l
a2
相对于第一线宽恒定区间z
a1
的长度l
a1
之比与光调制器的消光比之间的关系的坐标图，横轴表示l
a2
/l
a1
，纵轴表示工作波长1550nm下的消光比。
具体实施方式
31.下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
32.图1和图2是表示本发明的第一实施方式的光调制器的结构的概略平面图，图1仅图示了光波导，图2图示了包含行波电极的整个光调制器。
33.如图1和图2所示，本实施方式的光调制器1包括：马赫曾德尔光波导2，其形成于基板10上，包括彼此平行地设置的第一和第二波导5a、5b；信号电极21，其以俯视时与第一波导5a重叠的方式设置；第一接地电极22，其以俯视时与第二波导5b重叠的方式设置；和第二接地电极23，其被设置在从信号电极21看来与第一接地电极22相反的一侧。
34.马赫曾德尔光波导2是具有马赫曾德尔干涉仪结构的光波导，从光输入端口1i去往光输出端口1o依次具有由一根光波导构成的输入波导3、将在输入波导3中传播的光分束的分束部4、由从分束部4延伸的第一和第二波导5a、5b构成的一对平行波导5、将在第一和第二波导5a、5b中传播的光合束的合束部6、以及用于传播从合束部6输出的光的由一根光波导构成的输出波导7。
35.从光输入端口1i延伸的输入波导3经由分束部4与第一和第二波导5a、5b的一端分别连接，第一和第二波导5a、5b的另一端经由合束部6与输出波导7连接。输入到光输入端口1i的输入光s
in
通过输入波导3而被输入到分束部4，由分束部4分束，并在第一和第二波导5a、5b中行进后由合束部6合束，再通过输出波导7而从光输出端口1o作为调制光s
out
被输出。
36.在本实施方式中，马赫曾德尔光波导2由直线部和弯曲部的组合构成。具体而言，马赫曾德尔光波导2的第一和第二波导5a、5b具有彼此平行地配置的第一～第三直线部5s1～5s3、将第一直线部5s1和第二直线部5s2连接的第一弯曲部5c1、以及将第二直线部5s2和第三直线部5s3连接的第二弯曲部5c2。第一和第二弯曲部5c1、5c2具有使光波导的行进方向转换180度的折返形状，形成为同心半圆状。像这样，第一和第二波导5a、5b具有由直线部和弯曲部交替组合得到的折返结构。
37.马赫曾德尔光波导2的第一和第二波导5a、5b的第一～第三直线部5s1～5s3沿基板10的长边方向(y方向)延伸，光输入端口1i设置于基板10的长边方向的一端侧，光输出端口1o设置于基板10的长边方向的另一端侧。在本实施方式中，第一和第二波导5a、5b优选具有偶数个弯曲部5c。即，第一和第二波导5a、5b优选具有2n+1个(其中n为正整数)直线部5s和2n个弯曲部5c。由此，能够使多个弯曲部5c中的第一波导5a的全长与第二波导5b的全长相
等，能够提高第一波导5a和第二波导5b的对称性。
38.在以上结构中，输入到光输入端口1i的输入光s
in
被输入至第一直线部5s1的一端，从第一直线部5s1的一端向另一端行进，在第一弯曲部5c1折返后从第二直线部5s2的一端向另一端沿与第一直线部5s1相反的方向行进，进而在第二弯曲部5c2折返后从第三直线部5s3的一端向另一端沿与第一直线部5s1相同的方向行进。调制光s
out
从光输出端口1o被输出。
39.信号电极21(第一控制电极)沿第一波导5a的一部分设置，俯视时位于第一接地电极22与第二接地电极23之间。第一接地电极22(第二控制电极)沿第二波导5b的一部分设置。信号电极21的一端为rf信号输入端口，信号电极21的另一端经由终端电阻24与第一和第二接地电极22、23分别连接。由此，信号电极21和第一、第二接地电极22、23作为共面型行波电极发挥作用。
40.电信号(调制信号)被输入到信号电极21的rf信号输入端口。第一和第二波导5a、5b由以铌酸锂为代表的电光材料构成，因此通过对第一和第二波导5a、5b施加电场，第一和第二波导5a、5b的折射率分别按照+δn、-δn那样变化，一对光波导间的相位差发生变化。通过该相位差的变化调制后的信号光从光输出端口1o被输出。在第一和第二波导5a、5b中分别传播的两束光的相位差大的情况下，两束光相互抵消而成为off状态，在相位差小的情况下，两束光的强度增强而成为on状态(接通状态)。消光比是光调制器1为on状态时的光强度与off状态时的光强度之比，如果on状态时亮且off状态时暗，则消光比大，如果on状态时暗而off状态时亮，则消光比小。
41.为了施加dc偏置，也可以在俯视时与第一和第二波导5a、5b重叠的位置设置一对偏置电极(未图示)。一对偏置电极的一端为dc偏置的输入端口。一对偏置电极的形成区域可以设置在比信号电极21的形成区域靠马赫曾德尔光波导2的光输入端口1i一侧，也可以设置在靠光输出端口1o一侧。另外，也可以省略偏置电极，而是将预先叠加了dc偏置的调制信号输入到rf信号输入端口。
42.本实施方式的马赫曾德尔光波导2的特征在于，从输入波导3分支且彼此平行地设置的第一和第二波导5a、5b的线宽根据其长边方向的位置而不同。
43.在由第一和第二波导5a、5b的组合构成的平行波导5中，从光输入端口1i侧去往光输出端口1o侧，依次设置有第一线宽恒定区间z
a1
、第一线宽过渡区间z
b1
、第二线宽恒定区间z
a2
、第二线宽过渡区间z
b2
和第一线宽恒定区间z
a1
。尤其是，第一直线部5s1和第三直线部5s3构成第一线宽恒定区间z
a1
，第二直线部5s2构成第二线宽恒定区间z
a2
。另外，第一弯曲部5c1构成第一线宽过渡区间z
b1
，第二弯曲部5c2构成第二线宽过渡区间z
b2
。
44.在此，第一线宽恒定区间z
a1
(第一区间)是第一和第二波导5a、5b的线宽恒定并且第二波导5b的线宽比第一波导5a的线宽窄的区间。另外，第二线宽恒定区间z
a2
(第二区间)是第一和第二波导5a、5b的线宽恒定并且第一波导5a的线宽比第二波导5b的线宽窄的区间。第一线宽过渡区间z
b1
是第一波导5a和第二波导5b的线宽发生变化的区间。另外，第二线宽过渡区间z
b2
是第一波导5a和第二波导5b的线宽发生变化的区间。此外，线宽恒定区间并不需要线宽完全恒定，包括线宽的变化与线宽过渡区间相比较为微小的情况。
45.对于第一线宽恒定区间z
a1
中的第一波导5a的线宽w
a1
、w
a3
来说，只要在与第二波导5b的关系中满足线宽相对较宽即可(w
a1
＜w
b1
、w
a3
＜w
b3
)，无需在与第二线宽恒定区间z
a2
中的第一波导5a的线宽w
a2
的关系中相对较宽。即，第一波导5a的第一线宽恒定区间z
a1
中的线
宽w
a1
和第二线宽恒定区间z
a2
中的线宽w
a2
之间，即使有w
a1
＜w
a2
的关系成立也无妨。这种关系对于第二波导5b也适用。
46.第一线宽恒定区间z
a1
的全长(l1+l5)优选与第二线宽恒定区间z
a2
的全长(l3)相等。即，优选的是，第一波导5a中与第二波导5b相比线宽相对较宽的部分的长度(l1+l5)和线宽相对较窄的部分的长度(l3)相等，第二波导5b中与第一波导5a相比线宽相对较宽的部分的长度(l3)和线宽相对较窄的部分的长度(l1+l5)相等。更优选的是，第一和第二线宽过渡区间z
b1
、z
b2
中的第一波导5a的全长和第二波导5b的全长也相等。其中，根据光调制器所要求的消光比的水平，第一线宽恒定区间z
a1
和第二线宽恒定区间z
a2
的长度无需完全相同，也可以稍有不同。
47.图3中(a)和(b)是用于说明一对光波导的非对称性的改善的示意图。
48.在将基板10上的波导层11加工成脊状而形成沿y方向延伸的彼此平行的多根直线波导的情况下，直线波导的线宽会因制造工艺而产生偏差，例如，如图3中(a)所示，在沿y方向延伸的六根直线波导sl1～sl6中，有的情况下，距x方向的一端侧(原点p0)最近的直线波导sl1的线宽w
sl1
最宽，距x方向的一端侧越远，线宽越窄。即，六根直线波导sl1～sl6的线宽w
sl1
～w
sl6
满足w
sl1
＞w
sl2
＞w
sl3
＞w
sl4
＞w
sl5
＞w
sl6
。该情况下，由于从这些直线波导中选择的在x方向上相邻的两根直线波导的线宽始终不同，所以双方的有效折射率也不同，由此光调制元件的消光比恶化。
49.但是，如图3中(b)所示，将直线波导sl1的一端e
11
与直线波导sl4的一端e
14
通过弯曲波导cl1连接，将直线波导sl2的一端e
12
与直线波导sl3的一端e
13
通过弯曲波导cl2连接，将直线波导sl3的另一端e
23
与直线波导sl6的另一端e
26
通过弯曲波导cl3连接，将直线波导sl4的另一端e
24
与直线波导sl5的另一端e
25
通过弯曲波导cl4连接，在该情况下，能够使一根光波导上混合存在线宽相对较宽的区间和相对较窄的区间。而且，如图3所示，通过在第一和第二波导5a、5b之各波导上，使得与对方的波导相比线宽相对较宽的区间的全长和线宽相对较窄的区间的全长实质上相等，能够抵消第一和第二波导5a、5b的非对称性。因此，能够使一对光波导间有效折射率一致，由此能够改善光调制器1的消光比。
50.图4中(a)～(c)是图1和图2所示的光调制器1的概略截面图，其中(a)是沿图1和图2的xa-xa线的截面图，(b)是沿图1和图2的xb-xb线的截面图，(c)是沿图1和图2的xc-xc线的截面图。
51.如图4中(a)～(c)所示，本实施方式的光调制器1具有由基板10、波导层11、保护层12、缓冲层13、绝缘层14和电极层15依次层叠而得的多层结构。
52.基板10例如为蓝宝石基板，在基板10的表面形成有由铌酸锂膜构成的波导层11。波导层11具有由脊部11r构成的第一和第二波导5a、5b(脊形波导)。第一和第二波导5a、5b的宽度可以为例如1μm左右。作为波导层11只要是电光材料即可，没有特别限定，但优选由铌酸锂(linbo3)构成。铌酸锂具有较大的电光常数，因此优选作为光调制器等光学器件的构成材料。此外，在脊部11r的宽度在z轴方向上不均匀的情况下，使用其宽度的平均值作为线宽。
53.保护层12形成于在俯视时不与第一和第二波导5a、5b重叠的区域。保护层12覆盖波导层11的上表面中未形成脊部11r的区域的整个面，脊部11r的侧面也被保护层12覆盖，因此能够防止因脊部11r的侧面的粗糙而产生的散射损耗。保护层12的厚度与波导层11的
脊部11r的高度大致相同。保护层12的材料没有特别限定，能够使用例如氧化硅(sio2)。
54.为了防止在第一和第二波导5a、5b中传播的光被信号电极21或第一接地电极22吸收，以覆盖构成第一和第二波导5a、5b的脊部11r的上表面的方式形成有缓冲层13。缓冲层13优选由折射率比波导层11低且透明性高的材料构成。脊部11r正上方的缓冲层13的厚度优选为0.3μm以上3μm以下。为了减少电极的光吸收，缓冲层13的膜厚越厚越好，为了对第一和第二波导5a、5b施加较高的电场，缓冲层13的膜厚越薄越好。由于电极的光吸收和电极的施加电压具有取舍(trade-off)关系，所以考虑到两者的平衡，选择介电常数高且折射率低的材料是很重要的。
55.在本实施方式中，缓冲层13不仅覆盖第一和第二波导5a、5b的上表面，也覆盖包括保护层12的上表面在内的整个基底面，但也可以是，以仅选择性地覆盖第一和第二波导5a、5b的上表面附近的方式进行图案化。另外，也可以省略保护层12，在波导层11的整个上表面直接形成缓冲层13。
56.绝缘层14是为了在行波电极的下表面形成台阶而设置的。在绝缘层14的与第一和第二波导5a、5b重叠的区域形成开口(缝隙)，使缓冲层13的上表面露出。通过将电极层15的一部分埋入该开口内，在信号电极21和第一接地电极22的下表面形成台阶。绝缘层14的厚度优选为1μm以上。只要绝缘层14的厚度为1μm以上，就能得到在信号电极21和第一接地电极22的下表面设置台阶的效果。
57.电极层15中设置有信号电极21、第一接地电极22和第二接地电极23。信号电极21(第一控制电极)是为了对第一波导5a内行进的光进行调制而与对应于第一波导5a的脊部11r重叠设置的，其隔着缓冲层13与第一波导5a对置。第一接地电极22(第二控制电极)是为了对第二波导5b内行进的光进行调制而与对应于第二波导5b的脊部11r重叠设置的，其隔着缓冲层13与第二波导5b对置。第二接地电极23隔着信号电极21设置于与第一接地电极22相反的一侧。
58.信号电极21为双层结构，具有形成于电极层15的上层部21a和埋入在贯通于绝缘层14的开口内的下层部21b。信号电极21的下层部21b设置在信号电极21的上层部21a的靠近第一接地电极22的端部。因此，信号电极21的下层部21b的下表面设置得比上层部21a的下表面更靠近第一接地电极22。通过这种结构，信号电极21的下层部21b的下表面在第一波导5a的上方与缓冲层13的上表面接触，隔着缓冲层13覆盖第一波导5a。信号电极21的上层部21a的下表面位于比下层部21b的下表面靠上方，与缓冲层13不接触。
59.第一接地电极22也为双层结构，具有形成于电极层15的上层部22a和埋入在贯通于绝缘层14的开口内的下层部22b。第一接地电极22的下层部22b设置在第一接地电极22的上层部22a的靠近信号电极21的端部。因此，第一接地电极22的上层部22a的下表面设置得比下层部22b的下表面更靠近信号电极21。通过这种结构，第一接地电极22的下层部22b的下表面在第二波导5b的上方与缓冲层13的上表面接触，隔着缓冲层13覆盖第二波导5b。第一接地电极22的上层部22a的下表面位于比下层部22b的下表面靠上方，与缓冲层13不接触。
60.第二接地电极23隔着信号电极21设置于与第一接地电极22相反的一侧。第二接地电极23为仅由设置于电极层15的导体构成的单层结构，但也可以与信号电极21或第一接地电极22同样地为双层结构。
61.如上所述，一对光波导的线宽会因制造工艺而产生非对称性，由此导致消光比可能恶化。但是，由于在第一线宽恒定区间z
a1
如图4中(a)和图4中(c)所示使第一波导5a的线宽w
a1
、w
a3
比第二波导5b的线宽w
b1
、w
b3
宽，并且相反地在第二线宽恒定区间z
a2
如图4中(b)所示使第二波导5b的线宽w
b2
比第一波导5a的线宽w
a2
宽，并使第一线宽恒定区间z
a1
的长度与第二线宽恒定区间z
a2
的长度实质上相同，所以能够提高一对波导的线宽的对称性，来改善消光比。
62.接下来，对波导层11采用铌酸锂膜的情况下的光调制器1的结构进行详细说明。
63.基板10没有特别的限定，只要折射率比铌酸锂膜低即可，优选为能够形成铌酸锂膜作为外延膜的基板，尤其优选蓝宝石单晶基板或硅单晶基板。单晶基板的晶向没有特别限定。铌酸锂膜具有对于各种晶向的单晶基板容易作为c轴取向的外延膜形成的性质。c轴取向的铌酸锂膜具有三次对称的对称性，因此理想的是基底的单晶基板也具有相同的对称性，在蓝宝石单晶基板的情况下优选c面的基板，在硅单晶基板的情况下优选(111)面的基板。
64.在此，外延膜是指相对于基底的基板或基底膜的晶向一致取向的膜。在令膜面内为x-y面、膜厚方向为z轴时，结晶沿x轴、y轴和z轴方向均一致取向。例如，第一步通过θ-2θ型x射线衍射进行取向位置处的峰强度的确认，第二步进行极点的确认，能够证明是外延膜。
65.具体而言，在第一步进行θ-2θ型x射线衍射测量时，作为目标的面(目标面)以外的全部的峰强度需要为目标面的最大峰强度的10％以下，优选为5％以下。例如，在铌酸锂的c轴取向外延膜中，(00l)面以外的峰强度为(00l)面的最大峰强度的10％以下，优选为5％以下。(00l)用于表述(001)或(002)等等价的面的统称。
66.在第二步的极点测量中，需要能观察到极点。在上述第一步的确认取向位置处的峰强度的条件下，仅能够表示一个方向上的取向性，即使得到上述第一步的条件，在结晶取向于面内不一致的情况下，x射线的强度在特定角度位置也不会变高，不能观察到极点。linbo3为三方晶系的结晶结构，因此单晶中的linbo3(014)的极点为三个。已知在铌酸锂膜的情况下，在所谓的双晶——由以c轴为中心旋转180
°
的结晶对称结合而得——的状态下进行外延生长。在该情况下，由于是三个极点对称地二者结合的状态，因此极点为六个。另外，在铌酸锂膜形成于(100)面的硅单晶基板上的情况下，由于基板为四次对称，因此可观测到4
×
3＝12个极点。此外，在本发明中，双晶的状态下外延生长的铌酸锂膜也包含在外延膜中。
67.铌酸锂膜的组成为lixnbayoz。a表示li、nb、o以外的元素。x为0.5～1.2，优选为0.9～1.05。y为0～0.5。z为1.5～4，优选为2.5～3.5。作为a的元素，有k、na、rb、cs、be、mg、ca、sr、ba、ti、zr、hf、v、cr、mo、w、fe、co、ni、zn、sc、ce等，也可以为两种以上的组合。
68.理想的是，铌酸锂膜的膜厚为2μm以下。其原因在于，如果膜厚大于2μm将难以形成高质量的膜。另一方面，在铌酸锂膜的膜厚过薄的情况下，铌酸锂膜对光的束缚变弱，光会泄露到基板10或缓冲层13。另外，施加电场时的光波导的有效折射率的变化可能减小。因此，理想的是，铌酸锂膜的膜厚为所使用的光的波长的1/10程度以上。
69.电场施加区域内的铌酸锂膜的膜厚优选为1μm以上，尤其优选为1.4μm以上。其原因在于，在光的波长λ为光通信系统中使用的1550nm的情况下，如果铌酸锂膜的膜厚低于1μ
m，则半波电压vπ急剧升高，难以使半波电压vπ为实用的电压值即3v以下。这是因为，如果膜厚薄，则光在铌酸锂膜中的束缚变弱，电光效应实质上变小。另一方面，如果膜厚为1.5μm以上，则光的束缚变得足够强，因此，即使膜厚进一步变厚，vπ也几乎不变。如上所述，在铌酸锂膜的膜厚为1μm以上的情况下，能够降低驱动电压或传播损耗。
70.作为铌酸锂膜的形成方法，理想的是利用溅射法、cvd法、溶胶凝胶法等膜形成方法。铌酸锂的c轴垂直于基板10的主面取向，通过与c轴平行地施加电场，光学折射率与电场成比例地变化。在使用蓝宝石作为单晶基板的情况下，能够使铌酸锂膜直接在蓝宝石单晶基板上外延生长。在使用硅作为单晶基板的情况下，隔着包覆层(未图示)通过外延生长来形成铌酸锂膜。作为包覆层，使用折射率比铌酸锂膜低且适于外延生长的材料。例如，使用y2o3作为包覆层(未图示)时能够形成高质量的铌酸锂膜。
71.此外，作为铌酸锂膜的形成方法，也已知将铌酸锂单晶基板减薄研磨的方法或将铌酸锂单晶基板切片的方法。该方法具有可得到与单晶相同的特性的优点，能够应用于本发明中。
72.如以上说明的那样，本实施方式的光调制器1包括：马赫曾德尔光波导2，其包括从一根输入波导3分支且彼此平行地设置的第一和第二波导5a、5b；和行波电极，其对第一和第二波导5a、5b施加电场，其中，第一和第二波导5a、5b的配线区间具有：第二波导5b的线宽比第一波导5a的线宽宽的第一线宽恒定区间z
a1
、第一波导5a的线宽比第二波导5b的线宽宽的第二线宽恒定区间z
a2
、以及设置于第一线宽恒定区间z
a1
和第二线宽恒定区间z
a2
之间且波导的线宽发生变化的线宽过渡区间z
b1
、z
b2
，第一线宽恒定区间z
a1
的长度与第二线宽恒定区间z
a2
的长度相等，因此能够抵消因制造工艺导致的一对光波导的非对称性。由此，能够改善在输入输出光的工作波长处于消光状态时因工作波长以外的背景光为导光状态所导致的消光比的恶化。
73.图5中(a)和(b)是表示本发明的第二实施方式的光调制器的结构的概略平面图，其中(a)仅图示了光波导，(b)图示了包含行波电极的整个光调制器。另外，图6中(a)和(b)是图5中(a)和(b)所示的光调制器1的概略截面图，其中(a)是沿图5中(a)和(b)的xa-xa线的截面图，(b)是沿图5中(a)和(b)的xb-xb线的截面图。
74.如图5中(a)和(b)所示，本实施方式的光调制器1的特征在于，马赫曾德尔光波导2的第一和第二波导5a、5b仅由直线部构成。另外，如图6中(a)和(b)所示，光调制器1具有由基板10、波导层11、保护层12、缓冲层13、绝缘层14和电极层15依次层叠而得的多层结构，该结构与第一实施方式同样。
75.在本实施方式中，第一线宽恒定区间z
a1
是第一和第二波导5a、5b的线宽恒定并且第二波导5b的线宽比第一波导5a的线宽窄的区间。另外，第二线宽恒定区间z
a2
是第一和第二波导5a、5b的线宽恒定并且第一波导5a的线宽比第二波导5b的线宽窄的区间。第一线宽过渡区间z
b1
是第一波导5a和第二波导5b的线宽发生变化的区间。另外，第二线宽过渡区间z
b2
是第一波导5a和第二波导5b的线宽发生变化的区间。
76.与第一实施方式同样，优选的是，第一线宽恒定区间z
a1
的全长(l1+l5)与第二线宽恒定区间z
a2
的全长(l3)相等。即，优选的是，第一波导5a中与第二波导5b相比线宽相对较宽的部分的长度(l1+l5)和线宽相对较窄的部分的长度(l3)相等，第二波导5b中与第一波导5a相比线宽相对较宽的部分的长度(l3)和线宽相对较窄的部分的长度(l1+l5)相等。更优选的
是，第一和第二线宽过渡区间z
b1
、z
b2
中的第一波导5a的全长和第二波导5b的全长也相等。其中，根据光调制器所要求的消光比的水平，第一线宽恒定区间z
a1
和第二线宽恒定区间z
a2
的长度无需完全相同，也可以稍有不同。采用本实施方式，能够提高第一波导5a和第二波导5b的对称性而改善消光比。
77.在以往的光调制器中，构成马赫曾德尔光波导2的第一和第二波导5a、5b中某一者的线宽有时遍及其全长比另一者的线宽略宽，消光比会因光波导的线宽的长边方向上不均匀的分布(非对称性)而恶化。但是，在本实施方式中，由于在第一和第二波导5a、5b之各波导上，使得与对方的波导相比线宽相对较宽的部分的长度和线宽相对较窄的部分的长度相等，所以能够在第一和第二波导5a、5b间提高对称性而改善消光比。
78.以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更，它们当然也包含在本发明的范围内。
79.例如，上述实施方式举出了单驱动型的光调制器的例子，但也可以是所谓的双驱动型的光调制器，对电极结构没有特别限定。另外，上述实施方式中采用了在基板10上设置单个马赫曾德尔光调制元件的单通道结构，但也可以具有由多个马赫曾德尔光调制元件排列得到的多通道阵列结构。
80.实施例
81.求取构成马赫曾德尔光波导2的第一和第二波导5a、5b中第一线宽恒定区间z
a1
和第二线宽恒定区间z
a2
的长度的不同对消光比的影响。
82.当第一线宽恒定区间z
a1
的长度为l
a1
时的光程差δnd1＝5000nm、第二线宽恒定区间z
a2
的长度为l
a2
时的光程差δnd2＝5000nm
×
l
a2
/l
a1
时，将马赫曾德尔光波导整体的光程差为δnd
12
＝δnd
1-δnd2且工作波长1550nm下的消光比(ext ratio)与l
a2
/l
a1
的关系示于图7的坐标图中。
83.根据图7可知，在光调制器的消光比的规格为28db以上的情况下，l
a2
/l
a1
＞0.5时满足规格。即，可知在线宽恒定区间内的光程差δnd＝5000nm时，只要l
a2
/l
a1
＞0.5就能得到希望的消光比，可以不满足l
a1
＝l
a2
。
84.附图标记说明
85.1 光调制器
86.1i 光输入端口
87.1o 光输出端口
88.2 马赫曾德尔光波导
89.3 输入波导
90.4 分束部
91.5 平行波导
92.5a 第一波导
93.5b 第二波导
94.5c
1 第一弯曲部
95.5c
2 第二弯曲部
96.5s
1 第一直线部
97.5s
2 第二直线部
98.5s
3 第三直线部
99.6 合束部
100.7 输出波导
101.10 基板
102.11 波导层
103.11r 脊部
104.12 保护层
105.13 缓冲层
106.14 绝缘层
107.15 电极层
108.21 信号电极(第一控制电极)
109.21a 信号电极的上层部
110.21b 信号电极的下层部
111.22 第一接地电极(第二控制电极)
112.22a 第一接地电极的上层部
113.22b 第一接地电极的下层部
114.23 第二接地电极
115.24 终端电阻
116.cl1～cl
4 弯曲波导
117.sl1～sl
6 直线波导
118.s
in 输入光
119.s
out 调制光(输出光)
120.z
a1 第一线宽恒定区间(第一区间)
121.z
a2 第二线宽恒定区间(第二区间)
122.z
b1 第一线宽过渡区间
123.z
b2 第二线宽过渡区间