本發(fā)明涉及一種具備光波導(dǎo)和用于控制在該光波導(dǎo)中傳播的光波的控制電極的波導(dǎo)型光學(xué)元件，尤其涉及一種能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行動(dòng)作的寬頻帶波導(dǎo)型光學(xué)元件。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，在光通信或光測(cè)量領(lǐng)域中，多使用在具有電光效應(yīng)的基板上形成有光波導(dǎo)的光調(diào)制器等波導(dǎo)型光學(xué)元件。波導(dǎo)型光學(xué)元件一般具備上述光波導(dǎo)和用于控制在該光波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的控制電極。

作為這種波導(dǎo)型光學(xué)元件，例如廣泛使用將作為強(qiáng)電介質(zhì)結(jié)晶的鈮酸鋰(LiNbO₃)(也稱為“LN”)用于基板的馬赫-曾德?tīng)栃凸庹{(diào)制器。馬赫-曾德?tīng)栃凸庹{(diào)制器具備馬赫-曾德?tīng)栃凸獠▽?dǎo)，所述馬赫-曾德?tīng)栃凸獠▽?dǎo)由如下部件構(gòu)成：入射波導(dǎo)，用于從外部導(dǎo)入光；分支部，用于將通過(guò)該入射波導(dǎo)導(dǎo)入的光分為2個(gè)路徑而進(jìn)行傳播；2根并行波導(dǎo)，傳播在分支部的后段分路的各束光；及出射波導(dǎo)，用于對(duì)在該2根并行波導(dǎo)中傳播的光進(jìn)行合波并向外部輸出。

并且，馬赫-曾德?tīng)栃凸庹{(diào)制器具備控制電極，所述控制電極用于通過(guò)施加電壓而利用電光效應(yīng)使在上述并行波導(dǎo)內(nèi)傳播的光波的相位變化來(lái)進(jìn)行控制。該控制電極一般構(gòu)成為CPW(Coplanar Waveguide)型電極，所述CPW型電極具有：中心電極，沿著上述并行波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向形成于其上部或其附近；及接地電極，以與該中心電極分離的方式配置。

尤其，以更高的頻率控制在并行波導(dǎo)中傳播的光波的寬頻帶(微波頻帶)的馬赫-曾德?tīng)栃凸庹{(diào)制器的設(shè)計(jì)中，需要使在并行波導(dǎo)中傳播的光的傳播速度與在中心電極中傳播的傳播速度的速度匹配(以下，簡(jiǎn)稱為“速度匹配”)、中心電極的輸入阻抗相對(duì)于驅(qū)動(dòng)回路的輸出阻抗的匹配(以下，簡(jiǎn)稱為阻抗匹配)、光波與微波的重合(調(diào)制效率)保持平衡。

即，馬赫-曾德?tīng)栃凸庹{(diào)制器中，以進(jìn)行速度匹配和阻抗匹配作為必要條件，需要盡量降低驅(qū)動(dòng)電壓。另外，為了寬頻帶化，還需要降低在電極中傳播的高頻信號(hào)的損失(微波損失)。然而，驅(qū)動(dòng)電壓的降低與寬頻帶化成相反的關(guān)系，在不伴有驅(qū)動(dòng)電壓的增加的情況下難以實(shí)現(xiàn)寬頻帶化。

以往，已知有為了兼顧速度匹配和阻抗匹配，將基板的表面加工成脊形狀來(lái)抑制驅(qū)動(dòng)電壓的上升，同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬頻帶化(非專利文獻(xiàn)1)。并且，為了更寬的寬頻帶化，通過(guò)將接地電極和/或中心電極設(shè)為2級(jí)結(jié)構(gòu)(即，使這些電極的厚度以2個(gè)階段變化的結(jié)構(gòu))來(lái)在不改變阻抗的情況下加厚滿足速度匹配的電極的厚度，由此降低微波的導(dǎo)體損失(專利文獻(xiàn)1)。

上述現(xiàn)有的波導(dǎo)型光學(xué)元件中，通過(guò)基板厚度或電極厚度等來(lái)實(shí)現(xiàn)速度匹配，同時(shí)降低微波損失，從而能夠在一定程度上進(jìn)行寬頻帶的動(dòng)作。然而，實(shí)際上可形成的電極的厚度上限為50μm左右，通過(guò)加厚電極厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)寬頻帶化是存在極限的。即，在形成電極時(shí)，電極的圖案形成中所使用的抗蝕劑也需要根據(jù)應(yīng)形成的電極的厚度而較厚地形成。但是，隨著抗蝕劑厚度變厚，抗蝕劑內(nèi)部的應(yīng)力提高，抗蝕劑與基板之間的附著力下降，從而在電極形成中途抗蝕劑剝離的概率提高。并且，根據(jù)厚度，形成電極的時(shí)間也延長(zhǎng)，生產(chǎn)率下降。在此，電極的形成方法如非專利文獻(xiàn)1、2中所記載那樣利用使用了光阻劑及電鍍的半加成法(semi-additive)。

以往技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第2606674號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：“Broadband Optical Modulators”、ISBN978-1-4398-2506-8

非專利文獻(xiàn)2：“A review of lithium niobate modulators for fiber-optic communications systems”、Selected Topics in Quantum Electronics，IEEE Journal of，2000，Vol.6.No.1：pp 69-82

發(fā)明的概要

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

根據(jù)上述背景，在波導(dǎo)型光學(xué)元件中期待實(shí)現(xiàn)用于能夠進(jìn)行更寬的頻帶的動(dòng)作的結(jié)構(gòu)。

用于解決技術(shù)課題的手段

本發(fā)明的一方式為波導(dǎo)型光學(xué)元件，其具備：光波導(dǎo)，形成于具有電光效應(yīng)的基板上；及控制電極，控制在該光波導(dǎo)中傳播的光波，其中，所述控制電極由中心電極和接地電極構(gòu)成，所述中心電極沿著所述光波導(dǎo)形成，所述接地電極以與該中心電極隔著規(guī)定的距離而在所述基板的面方向上夾持該中心電極的方式形成，所述中心電極或所述接地電極中，沿著在該中心電極及該接地電極中傳播的高頻信號(hào)的傳播方向形成有分別由相面對(duì)的2個(gè)界面構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述多個(gè)界面對(duì)沿著所述高頻信號(hào)的傳播方向以規(guī)定的間隔周期性地形成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述接地電極中，沿著所述中心電極與該中心電極對(duì)置的部分相比于其他部分厚度較薄地形成，所述多個(gè)界面對(duì)形成于所述厚度較薄地形成的所述接地電極的部分以外的部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述多個(gè)界面對(duì)形成為矩形的狹縫，所述矩形的狹縫朝向與朝所述中心電極的方向相反的方向具有開(kāi)口。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述多個(gè)界面對(duì)形成為矩形的狹縫，所述矩形的狹縫在朝向所述中心電極的方向上具有開(kāi)口。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述接地電極中，沿著所述中心電極與該中心電極對(duì)置的部分相比于其他部分厚度較薄地形成，所述多個(gè)界面對(duì)形成于所述厚度較薄地形成的所述接地電極的部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述多個(gè)界面對(duì)形成為矩形的狹縫，所述矩形的狹縫朝向所述中心電極的方向具有開(kāi)口。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述矩形的狹縫在從所述接地電極的靠近所述中心電極的一側(cè)的邊緣起沿遠(yuǎn)離該中心電極的方向處于規(guī)定的距離以內(nèi)的范圍上，形成為寬度窄于該范圍以外的部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述多個(gè)界面對(duì)形成為沿所述接地電極的深度方向設(shè)置的矩形孔。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述多個(gè)界面對(duì)形成為沿所述中心電極的深度方向設(shè)置的狹縫。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述基板由鈮酸鋰構(gòu)成，所述厚度較薄地形成的所述接地電極的部分的厚度為5μm以下。

根據(jù)本發(fā)明的另一方式，所述基板由鈮酸鋰構(gòu)成，所述基板的厚度為4μm以下。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是圖1所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件的沿箭頭AA的剖面的立體圖。

圖3是圖1所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件中由中心電極和接地電極構(gòu)成的分布常數(shù)線路的等效電路。

圖4是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。

圖5是圖4所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件的沿箭頭BB的剖面的立體圖。

圖6表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。

圖7是圖6所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件的沿箭頭CC的剖面的立體圖。

圖8是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。

圖9是圖8所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件的沿箭頭DD的剖面的立體圖。

圖10是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。

圖11是圖10所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件的沿箭頭EE的剖面的立體圖。

圖12是表示本發(fā)明的第6實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。

圖13是圖12所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件的沿箭頭FF的剖面的立體圖。

圖14是圖12所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件中由中心電極和接地電極構(gòu)成的分布常數(shù)線路的等效電路。

具體實(shí)施方式

以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。以下所示的實(shí)施方式為由馬赫-曾德?tīng)栃凸獠▽?dǎo)構(gòu)成的光調(diào)制器。但是，本發(fā)明所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件并不限于此，一般可以應(yīng)用于由通過(guò)構(gòu)成CPW型電極的控制電極進(jìn)行動(dòng)作的馬赫-曾德?tīng)栃凸獠▽?dǎo)、定向耦合器型光波導(dǎo)、Y分支型光波導(dǎo)、其他類型的光波導(dǎo)構(gòu)成的光調(diào)制器、光開(kāi)關(guān)、具有其他功能的波導(dǎo)型光學(xué)元件。

〔第1實(shí)施方式〕

首先，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。

本波導(dǎo)型光學(xué)元件10為馬赫-曾德?tīng)栃凸庹{(diào)制器，具有形成于基板100上的馬赫-曾德?tīng)?MZ、Mach-Zehnder)型光波導(dǎo)102及構(gòu)成CPW型電極的中心電極104及2個(gè)接地電極106、108。

基板100為由作為電光材料的鈮酸鋰(LN)構(gòu)成的基板，例如為X切割的LN基板。MZ型光波導(dǎo)102具有并行波導(dǎo)110、112，在被并行波導(dǎo)110、112夾著的基板100面上的區(qū)域，與該并行波導(dǎo)110、112平行地形成有中心電極104。并且，在夾著并行波導(dǎo)110、112與中心電極104對(duì)置的一側(cè)，分別在遠(yuǎn)離中心電極104規(guī)定距離的位置形成有接地電極106、108。這些中心電極104、接地電極106、108構(gòu)成控制在并行波導(dǎo)110、112中傳播的光波的控制電極。更詳細(xì)而言，中心電極104和接地電極106構(gòu)成控制在并行波導(dǎo)110中傳播的光波的控制電極，中心電極104和接地電極108構(gòu)成控制在并行波導(dǎo)112中傳播的光波的控制電極。

高頻信號(hào)從中心電極104的圖示左下側(cè)的端部輸入，朝向圖示右下側(cè)端部傳播，例如通過(guò)連接于該端部的終端電阻(未圖示)被終止。

接地電極106由沿著中心電極104與該中心電極104對(duì)置的部分(以下為對(duì)置部分)106a和其以外的部分(以下為后背部分)106b構(gòu)成，對(duì)置部分106a的厚度薄于后背部分106b的厚度。同樣地，接地電極108由沿著中心電極104與該中心電極104對(duì)置的部分(以下為對(duì)置部分)108a和其以外的部分(以下為后背部分)108b構(gòu)成，對(duì)置部分108a的厚度薄于后背部分108b的厚度。

尤其，本實(shí)施方式中，在接地電極106的后背部分106b和接地電極108的后背部分108b分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向(即，中心電極104、接地電極106、108的長(zhǎng)度方向)設(shè)有朝向與朝中心電極104的方向相反的方向具有開(kāi)口的俯視為矩形的狹縫116a～116k、118a～118k。通過(guò)這些矩形的狹縫116a～116k、118a～118k，在接地電極106的后背部分106b和接地電極108的后背部分108b分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面(即，對(duì)應(yīng)的接地電極106或108的電極材料的表面)構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。

圖2是圖1所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件10的沿箭頭AA的剖面的立體圖，與AA剖面一同示有與該AA剖面相連的基板100的上表面的一部分。接地電極106及108分別由沿著中心電極104與該中心電極104對(duì)置的對(duì)置部分106a、108a和后背部分106b、108b構(gòu)成，對(duì)置部分106a、108a相比于該后背部分106b、108b厚度較薄地形成。由此，中心電極104和接地電極106、108的阻抗與連接于該中心電極104、接地電極106、108的驅(qū)動(dòng)回路(未圖示)的輸出阻抗匹配。當(dāng)將上述阻抗匹配成30～50Ω時(shí)，對(duì)置部分106a、108a例如以5μm以下的厚度形成。并且，在后背部分106b、108b的圖示部分設(shè)有狹縫116h、116i及118h、118i。

具有上述結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)型光學(xué)元件10中，由沿著高頻信號(hào)的傳播方向分別設(shè)置于接地電極106的后背部分106b和接地電極108的后背部分108b的矩形的狹縫116a～116k、118a～118k形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。這些界面對(duì)分別作為電容器發(fā)揮功能。因此，附加的電容成分被追加到由中心電極104和接地電極106、108構(gòu)成的分布常數(shù)線路的特性阻抗中，從而在該線路的S21特性中產(chǎn)生共振點(diǎn)而能夠進(jìn)行寬頻帶動(dòng)作。

圖3是圖1所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件10中由中心電極104和接地電極106、108構(gòu)成的分布常數(shù)線路的等效電路。L300、R302分別是沒(méi)有狹縫116a～116k、118a～118k時(shí)的中心電極104、接地電極106、108的電感成分及直流電阻成分。C304、R306分別是中心電極104與接地電極106、108之間的電容成分及絕緣電阻成分。本實(shí)施方式的波導(dǎo)型光學(xué)元件10中，通過(guò)狹縫116a～116k、118a～118k的存在，由這些狹縫構(gòu)成的相面對(duì)的2個(gè)界面作為電容器發(fā)揮功能，從而附加的電容C308并聯(lián)追加到接地電極106、108上。由此，如上所述，在由中心電極104和接地電極106、108構(gòu)成的分布常數(shù)線路的S21特性中產(chǎn)生共振點(diǎn)而能夠進(jìn)行寬頻帶動(dòng)作。

另外，狹縫116a～116k、118a～118k優(yōu)選以等間隔周期性地配置，但也可以以不等間隔非周期性地配置。并且，這種電極結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)基板100產(chǎn)生附加的應(yīng)力，因此即使在為了光波與高頻信號(hào)之間的速度匹配而將基板100的厚度設(shè)為例如4μm以下的情況下也能夠有效地應(yīng)用。

〔第2實(shí)施方式〕

接著，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖4是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。另外，圖4及后述的圖5中，對(duì)與圖1及圖2所示的第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的構(gòu)成要件使用與圖1及圖2相同的標(biāo)號(hào)，并援用上述第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10中的說(shuō)明。

本波導(dǎo)型光學(xué)元件40具有與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的結(jié)構(gòu)，但代替接地電極106、108而具備接地電極406、408。接地電極406、408具有與接地電極106、108相同的結(jié)構(gòu)，但不同點(diǎn)在于代替對(duì)置部分106a、108a及后背部分106b、108b而具有對(duì)置部分406a、408a及后背部分406b、408b。對(duì)置部分406a、408a及后背部分406b、408b具有與對(duì)置部分106a、108a及后背部分106b、108b相同的結(jié)構(gòu)。但是，在后背部分406b、408b未設(shè)有狹縫，在對(duì)置部分406a、408a分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向(即，中心電極104、接地電極406、408的長(zhǎng)度方向)設(shè)有朝向朝中心電極104的方向具有開(kāi)口的俯視為矩形的狹縫416a～416k、418a～418k。

通過(guò)這些矩形的狹縫416a～416k、418a～418k，在接地電極406的對(duì)置部分406a和接地電極408的對(duì)置部分408a分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面(即，對(duì)應(yīng)的接地電極406或408的電極材料的表面)構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。

圖5是圖4所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件40的沿箭頭BB的剖面的立體圖，與BB剖面一同示有與該BB剖面相連的基板100的上表面的一部分。接地電極406及408分別由沿著中心電極104與該中心電極104對(duì)置的對(duì)置部分406a、408a和后背部分406b、408b構(gòu)成，對(duì)置部分406a、408a相比于該后背部分406b、408b厚度較薄地形成。由此，中心電極104和接地電極406、408的阻抗與連接于該中心電極104、接地電極406、408的驅(qū)動(dòng)回路(未圖示)的輸出阻抗匹配。當(dāng)將上述阻抗匹配成30～50Ω時(shí)，對(duì)置部分406a、408a例如以5μm以下的厚度形成。并且，在對(duì)置部分408a的圖示部分設(shè)有狹縫418g、418h、418i。

具有上述結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)型光學(xué)元件40中，由沿著高頻信號(hào)的傳播方向分別設(shè)置于接地電極406的對(duì)置部分406a和接地電極408的對(duì)置部分408a的矩形的狹縫416a～416k、418a～418k形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。這些界面對(duì)分別作為電容器發(fā)揮功能。因此，與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10同樣地，附加的電容成分追加到由中心電極104和接地電極406、408構(gòu)成的分布常數(shù)線路的特性阻抗中，在該線路的S21特性中產(chǎn)生共振點(diǎn)而能夠進(jìn)行寬頻帶動(dòng)作。

另外，狹縫416a～416k、418a～418k優(yōu)選以等間隔周期性地配置，但也可以以不等間隔非周期性地配置。并且，這種電極結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)基板100產(chǎn)生附加的應(yīng)力，因此即使在為了光波與高頻信號(hào)之間的速度匹配而將基板100的厚度設(shè)為例如4μm以下的情況下也能夠有效地應(yīng)用。

〔第3實(shí)施方式〕

接著，對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖6是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。另外，圖6及后述的圖7中，對(duì)與圖1及圖2所示的第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的構(gòu)成要件使用與圖1及圖2相同的標(biāo)號(hào)，并援用上述第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10中的說(shuō)明。

本波導(dǎo)型光學(xué)元件60具有與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的結(jié)構(gòu)，但代替接地電極106、108而具備接地電極606、608。接地電極606、608具有與接地電極106、108相同的結(jié)構(gòu)，但是，不同點(diǎn)在于代替對(duì)置部分106a、108a及后背部分106b、108b而具有對(duì)置部分606a、608a及后背部分606b、608b。對(duì)置部分606a、608a及后背部分606b、608b具有與對(duì)置部分106a、108a及后背部分106b、108b相同的結(jié)構(gòu)，但是，在后背部分606b、608b分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向(即，中心電極104、接地電極606、608的長(zhǎng)度方向)設(shè)有朝向朝中心電極104的方向具有開(kāi)口的俯視為矩形的狹縫616a～616k、618a～618k。

通過(guò)這些矩形的狹縫616a～616k、618a～618k，在接地電極606的后背部分606b和接地電極608的后背部分608b分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面(即，對(duì)應(yīng)的接地電極606或608的電極材料的表面)構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。

圖7是圖6所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件60的沿箭頭CC的剖面的立體圖，與CC剖面一同示有與該CC剖面相連的基板100的上表面的一部分。接地電極606及608分別由沿著中心電極104與該中心電極104對(duì)置的對(duì)置部分606a、608a和后背部分606b、608b構(gòu)成，對(duì)置部分606a、608a相比于該后背部分606b、608b厚度較薄地形成。由此，中心電極104和接地電極606、608的阻抗與連接于該中心電極104、接地電極606、608的驅(qū)動(dòng)回路(未圖示)的輸出阻抗匹配。當(dāng)將上述阻抗匹配成30～50Ω時(shí)，對(duì)置部分606a、608a例如以5μm以下的厚度形成。并且，在后背部分606b、608b的圖示部分設(shè)有狹縫616g、616h、616i及618g、618h、618i。

具有上述結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)型光學(xué)元件60中，由沿著高頻信號(hào)的傳播方向分別設(shè)置于接地電極606的后背部分606b和接地電極608的后背部分608b的矩形的狹縫616a～616k、618a～618k形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)，這些界面對(duì)分別作為電容器發(fā)揮功能。因此，與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10同樣地，附加的電容成分追加到由中心電極104和接地電極606、608構(gòu)成的分布常數(shù)線路的特性阻抗中，在該線路的S21特性中產(chǎn)生共振點(diǎn)而能夠進(jìn)行寬頻帶動(dòng)作。

另外，狹縫616a～616k、618a～618k優(yōu)選以等間隔周期性地配置，但也可以以不等間隔非周期性地配置。并且，這種電極結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)基板100產(chǎn)生附加的應(yīng)力，因此即使在為了光波與高頻信號(hào)之間的速度匹配而將基板100的厚度設(shè)為例如4μm以下的情況下也能夠有效地應(yīng)用。

〔第4實(shí)施方式〕

接著，對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖8是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。另外，圖8及后述的圖9中，對(duì)與圖1及圖2所示的第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的構(gòu)成要件使用與圖1及圖2相同的標(biāo)號(hào)，并援用上述第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10中的說(shuō)明。

本波導(dǎo)型光學(xué)元件80具有與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的結(jié)構(gòu)，但代替接地電極106、108而具備具有一定的統(tǒng)一厚度的接地電極806、808。在接地電極806、808分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向(即，中心電極104、接地電極806、808的長(zhǎng)度方向)朝接地電極806、808的深度方向(厚度方向)設(shè)有矩形的溝槽816a～816k、818a～818k。

通過(guò)這些矩形的溝槽816a～816k、818a～818k，在接地電極806、808分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面(即，對(duì)應(yīng)的接地電極806或808的電極材料的表面)構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。

圖9是圖8所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件80的沿箭頭DD的剖面的立體圖，與DD剖面一同示有與該DD剖面相連的基板100的上表面的一部分。在接地電極806及808的圖示部分設(shè)有溝槽816g、816h、816i及818g、818h、818i。

具有上述結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)型光學(xué)元件80中，由沿著高頻信號(hào)的傳播方向分別設(shè)置于接地電極806、808的矩形的溝槽816a～816k、818a～818k形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。這些界面對(duì)分別作為電容器發(fā)揮功能。因此，與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10同樣地，附加的電容成分追加到由中心電極104和接地電極806、808構(gòu)成的分布常數(shù)線路的特性阻抗中，從而在該線路的S21特性中產(chǎn)生共振點(diǎn)而能夠進(jìn)行寬頻帶動(dòng)作。

另外，溝槽816a～816k、818a～818k優(yōu)選以等間隔周期性地配置，但也可以以不等間隔非周期性地配置。并且，這種電極結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)基板100產(chǎn)生附加的應(yīng)力，因此即使在為了光波與高頻信號(hào)之間的速度匹配而將基板100的厚度設(shè)為例如4μm以下的情況下也能夠有效地應(yīng)用。

〔第5實(shí)施方式〕

接著，對(duì)本發(fā)明的第5實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖10是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。另外，圖10及后述的圖11中，對(duì)與圖1及圖2所示的第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的構(gòu)成要件使用與圖1及圖2相同的標(biāo)號(hào)，并援用上述第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10中的說(shuō)明。

本波導(dǎo)型光學(xué)元件1000具有與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的結(jié)構(gòu)，但代替接地電極106、108而具備具有一定的統(tǒng)一厚度的接地電極1006、1008，且代替中心電極104而具備中心電極1004。在中心電極1004沿著高頻信號(hào)的傳播方向(即，中心電極1004、接地電極1006、1008的長(zhǎng)度方向)設(shè)有朝中心電極1004的上方(遠(yuǎn)離基板100的方向。即，圖10的紙面跟前方向)開(kāi)口的矩形的狹縫1014a～1014k。

通過(guò)這些矩形的狹縫1014a～1014k，在中心電極1004沿著高頻信號(hào)的傳播方向形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面(即，中心電極1004的電極材料的表面)構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。

圖11是圖10所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件1000的沿箭頭EE的剖面的立體圖，與EE剖面一同示有與該EE剖面相連的基板100的上表面的一部分。設(shè)有具有一定的統(tǒng)一厚度的接地電極1006、1008和中心電極1004，在中心電極1004的圖示部分設(shè)有狹縫1014g、1014h、1014i。

具有上述結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)型光學(xué)元件1000中，由沿著高頻信號(hào)的傳播方向設(shè)置于中心電極1004的矩形的狹縫1014a～1014k形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。這些界面對(duì)分別作為電容器發(fā)揮功能。因此，與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10同樣地，附加的電容成分追加到由中心電極1004和接地電極1006、1008構(gòu)成的分布常數(shù)線路的特性阻抗中，從而在該線路的S21特性中產(chǎn)生共振點(diǎn)而能夠進(jìn)行寬頻帶動(dòng)作。

另外，狹縫1014a～1014k優(yōu)選以等間隔周期性地配置，但也可以以不等間隔非周期性地配置。并且，這種電極結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)基板100產(chǎn)生附加的應(yīng)力，因此即使在為了光波與高頻信號(hào)之間的速度匹配而將基板100的厚度設(shè)為例如4μm以下的情況下也能夠有效地應(yīng)用。

〔第6實(shí)施方式〕

接著，對(duì)本發(fā)明的第6實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖12是表示本發(fā)明的第6實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的圖。另外，圖12及后述的圖13中，對(duì)與圖1及圖2所示的第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的構(gòu)成要件使用與圖1及圖2相同的標(biāo)號(hào)，并援用上述第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10中的說(shuō)明。

本波導(dǎo)型光學(xué)元件1200具有與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10相同的結(jié)構(gòu)，但代替接地電極106、108而具備接地電極1206、1208。

接地電極1206、1208具有與接地電極106、108相同的結(jié)構(gòu)，但不同點(diǎn)在于代替對(duì)置部分106a、108a及后背部分106b、108b而具有對(duì)置部分1206a、1208a及后背部分1206b、1208b。對(duì)置部分1206a、1208a及后背部分1206b、1208b具有與對(duì)置部分106a、108a及后背部分106b、108b相同的結(jié)構(gòu)。但是，在后背部分1206b、1208b未設(shè)有狹縫，在對(duì)置部分1206a、1208a分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向(即，中心電極104、接地電極1206、1208的長(zhǎng)度方向)設(shè)有朝向中心電極104具有開(kāi)口的狹縫1216a～1216k、1218a～1218k。

并且，狹縫1216a～1216k、1218a～1218k分別在從接地電極1206、1208的對(duì)置部分1206a、1208a的靠近中心電極104的一側(cè)的邊緣起沿遠(yuǎn)離該中心電極104的方向處于規(guī)定的距離以內(nèi)的范圍的開(kāi)口部，形成為寬度窄于該范圍以外的部分。

通過(guò)這些矩形的狹縫1216a～1216k、1218a～1218k，在接地電極1206的對(duì)置部分1206a和接地電極1208的對(duì)置部分1208a分別沿著高頻信號(hào)的傳播方向形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面(即，對(duì)應(yīng)的接地電極1206或1208的電極材料的表面)構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。

圖13是圖12所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件1200的沿箭頭FF的剖面的立體圖，與FF剖面一同示有與該FF剖面相連的基板100的上表面的一部分。接地電極1206及1208分別由沿著中心電極104與該中心電極104對(duì)置的對(duì)置部分1206a、1208a和后背部分1206b、1208b構(gòu)成。對(duì)置部分1206a、1208a相比于該后背部分1206b、1208b厚度較薄地形成。由此，中心電極104和接地電極1206、1208的阻抗與連接于該中心電極104、接地電極1206、1208的驅(qū)動(dòng)回路(未圖示)的輸出阻抗匹配。當(dāng)將上述阻抗匹配成30～50Ω時(shí)，對(duì)置部分1206a、1208a例如以5μm以下的厚度形成。并且，在對(duì)置部分1208a的圖示部分設(shè)有狹縫1218h、1218i。

具有上述結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)型光學(xué)元件1200中，由沿著高頻信號(hào)的傳播方向分別設(shè)置于接地電極1206的對(duì)置部分1206a和接地電極1208的對(duì)置部分1208a的矩形的狹縫1216a～1216k、1218a～1218k形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。這些界面對(duì)分別作為電容器發(fā)揮功能。因此，與第1實(shí)施方式所涉及的波導(dǎo)型光學(xué)元件10同樣地，附加的電容成分追加到由中心電極104和接地電極1206、1208構(gòu)成的分布常數(shù)線路的特性阻抗中，從而在該線路的S21特性中產(chǎn)生共振點(diǎn)而能夠進(jìn)行寬頻帶動(dòng)作。

另外，波導(dǎo)型光學(xué)元件1200中，狹縫1216a～1216k、1218a～1218k分別在從接地電極1206、1208的對(duì)置部分1206a、1208a的靠近中心電極104的一側(cè)的邊緣起沿遠(yuǎn)離該中心電極104的方向處于規(guī)定的距離以內(nèi)的范圍的開(kāi)口部，形成為寬度窄于該范圍以外的部分，因此，各狹縫1216a～1216k、1218a～1218k構(gòu)成分別將對(duì)應(yīng)的后背部分1206b、1208b作為背部的C字狀環(huán)(loop)。該C字狀環(huán)分別作為線圈(電感)發(fā)揮功能，附加的電感成分附加于由中心電極104和接地電極1206、1208構(gòu)成的分布常數(shù)線路的特性阻抗中，從而減慢在該線路中傳播的高頻信號(hào)的傳播速度。

圖14是圖12所示的波導(dǎo)型光學(xué)元件1200中由中心電極104和接地電極1206、1208構(gòu)成的分布常數(shù)線路的等效電路。L1400、R1402分別是沒(méi)有狹縫1216a～1216k、1218a～1218k時(shí)的中心電極104、接地電極1206、1208的電感成分及電阻成分。C1404、R1406分別是中心電極104與接地電極1206、1208之間的電容成分及電阻成分。本實(shí)施方式的波導(dǎo)型元件1200中，通過(guò)狹縫1216a～1216k、1218a～1218k的存在，由這些狹縫構(gòu)成的相面對(duì)的2個(gè)界面作為電容器發(fā)揮功能，附加的電容C1408并聯(lián)追加到接地電極1206、1208。

并且，各狹縫1216a～1216k、1218a～1218k分別通過(guò)C字形的形狀而作為線圈發(fā)揮功能，從而附加的電感L1410串聯(lián)追加到接地電極1206、1208。因此，如上所述，在由中心電極104和接地電極1206、1208構(gòu)成的分布常數(shù)線路中傳播的高頻信號(hào)的傳播速度變慢。由此，能夠如以往那樣將基板100減薄而進(jìn)行加快高頻信號(hào)的傳播速度的調(diào)整，同時(shí)與其抗衡地調(diào)整接地電極(1206、1208)的形狀尺寸，由此進(jìn)行減慢高頻信號(hào)的傳播速度的方向的調(diào)整，因此作為波導(dǎo)型光學(xué)元件整體的設(shè)計(jì)自由度得到提高。由此，如上所述，通過(guò)由中心電極104和接地電極106、108構(gòu)成的分布常數(shù)線路變化，能夠?qū)崿F(xiàn)S21特性的寬頻帶化。

另外，狹縫1216a～1216k、1218a～1218k優(yōu)選以等間隔周期性地配置，但也可以以不等間隔非周期性地配置。并且，這種電極結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)基板100產(chǎn)生附加的應(yīng)力，因此即使在為了光波與高頻信號(hào)之間的速度匹配而將基板100的厚度設(shè)為例如4μm以下的情況下也能夠有效地應(yīng)用。

如以上說(shuō)明，上述實(shí)施方式1至6中所記載的波導(dǎo)型光學(xué)元件(10等)中，通過(guò)在中心電極(104等)或接地電極(106等)上沿高頻信號(hào)的傳播方向形成狹縫(116a等)或溝槽(816a等)而形成分別由相面對(duì)的2個(gè)界面構(gòu)成的多個(gè)界面對(duì)。這些界面對(duì)分別作為電容器發(fā)揮功能，因此在由上述中心電極和上述接地電極構(gòu)成的分布常數(shù)線路的S21特性中產(chǎn)生共振點(diǎn)，其結(jié)果是能夠進(jìn)行上述波導(dǎo)型光學(xué)元件的更寬的頻帶的動(dòng)作。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

10、40、60、80、1000、1200-波導(dǎo)型光學(xué)元件，100-基板，102-MZ型光波導(dǎo)，104、1004-中心電極，106、108、406、408、606、608、806、808、1006、1008、1206、1208-接地電極，106a、108a、406a、408a、606a、608a、1206a、1208a-對(duì)置部分，106b、108b、406b、408b、606b、608b、1206b、1208b-后背部分，110、112-并行波導(dǎo)，116a～116k、118a～118k、416a～416k、418a～418k、616a～616k、618a～618k、1014a～1014k、1216a～1216k、1218a～1218k-狹縫，816a～816k、818a～818k-溝槽。