光终端部。
[0045]图2是将图1的入射Y分支放大图示的图，在作为第一分支部的入射Y分支之后，在各分支波导连接有副MZ结构的Y分支部(第二及第三分支部)，但是在图2中省略。如图2那样，在采用分支角度大的Y分支部时，从Y分支部的分岔部分容易发生漏光。因此，在本发明中，通过放射光引导波导来抑制漏光的扩散，将漏光向光终端部引导，将放射光吸收或向基板外放出。由此，抑制发生如下等不良情况:漏光向副MZ结构的光波导等混入，副MZ结构中的On/Off消光比劣化，进一步光波导元件的光学特性劣化。
[0046]如图3所示，在本发明中使用的“分支角度(Y分支角度)”是指通过Y分支而分支的光波导所形成的曲线的切线(虚线)形成的角度中最大的角度。在分支波导的形状在图3的上下不同的情况下(不是线对称的情况下)，在对于各个分支波导的曲线的切线中，选定在附图的作为上半部分的一半中切线形成的角度最大的组合，该角度的值成为“分支角
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[0047]另外，图3所示的“Y分支分离间隔”是指通过Y分支而相互分离的2个分支波导间的最大距离。在本发明的光波导元件中，当假设构成副MZ结构的各马赫-曾德尔型光波导的相互最接近的距离为200 μm以上的情况时，作为入射Y分支分离间隔而需要200 μπι以上。在入射Y分支部的长度(从分支起到成为2个分支波导相互平行的状态为止的长度)为7000 μπι的情况下，Y分支角度成为约2/35rad。
[0048]将在入射Y分支长为3500 μ m下以入射Y分支间隔为参数估算了副MZ的消光比的结果示于图4。商用的调制器(例如，4值PSK调制器)的消光比需要25dB以上，但是如从图4读取的那样，在Y分支角度为1.6/35rad以上时消光比为25dB以下，在Y分支角度为2.4/35rad以上时消光比为20dB以下。如此，当扩大Y分支间隔时，可知副MZ的消光比劣化。
[0049]基板可以利用铌酸锂或钽酸锂等的具有电光学效果的基板。另外，包含进行光调制的光波导部分的基板和包含除此以外的光波导、例如Y分支部或Y合波部等的波导的基板也可以由不同的材料的基板构成。
[0050]作为光波导的形成方法，例如通过在LiNbO3基板(LN基板)上使钛(Ti)等高折射率物质热扩散而形成。另外，也可以如脊型波导那样在基板上形成凹凸而形成。
[0051]本发明的光波导元件优选为使用基板的厚度为20 μm以下的铌酸锂或钽酸锂的基板。例如，将形成有Ti扩散波导的LN晶圆研磨至20 μπι以下，并经由粘接剂而固定于保持基板来使用。Ti扩散工序可以使用非专利文献3记载的已知的技术，薄板调制器形成方法可以使用非专利文献4记载的已知的技术。需要说明的是，基板的薄板化也可以在电极形成后进行。
[0052]调制用电极或相位偏移用电极等的电极形成中，将籽晶层通过蒸镀?溅射*CVD等而形成为约10nm的厚度，而且通过电镀并利用半加法来形成。在使用导电性构件(膜体)作为本发明的光终端部的情况下，也可以与电极形成同时地进行导电性构件的配置，也可以通过其他制造工艺进行该构件的配置。另外，也可以作为光终端部使构成电极的接地电极的一部分担任其功能。
[0053]在本发明的光波导元件中，在第一分支部中Y分支角度大，因此光波的波面与波导传播方向不一致。其结果是，不一致的光波的成分向Y分支中央部漏出，给副MZ结构造成影响。尤其是在基板为薄板的情况下，漏光在薄板结构的基板、尤其是基板的垂直方向上光被封闭。因此，漏光仅沿水平方向扩展，容易混入到副MZ结构的Y分支部(光波导)。由此，使副MZ的Y分支部的分支比劣化，On/Off消光比劣化。
[0054]在将来自第一分支部的漏光以避免扩散的方式引导的目的下，在Y分支部的分岔部分形成宽幅的波导(放射光引导波导)，将光封闭。放射光引导波导与分支波导进行光耦合，可能会产生过度的光损失，因此如图2所示，将放射光引导波导与分支波导的最短距离设定为1ym以上。这是分支波导的光分布的大小(Ι/e2值)程度。
[0055]为了将漏光向放射光引导波导进行导波，存在如下必要条件:(I)传播方向为漏光方向(在对称Y分支的情况下为对称轴的方向)；(2)波导宽度相对于传播方向的微分比Y分支角度小；(3)放射光引导波导宽度的开始宽度尽可能宽。在图2中，将直线平板波导设为放射光引导波导。放射光引导波导可以与包含MZ结构的光波导同时形成。另外，根据需要，也可以通过与通常的光波导的形成不同的工序来形成。
[0056]在本发明中，为了使在放射光引导波导上传播的光形成终端，而在主MZ结构的中侧设置光终端部。在图2中，作为光终端部，利用接地电极(GND电极)，通过放射光引导波导将漏光引导至该电极。通过GND电极下部的薄板LN的光波由上部的金属(GND电极)吸收、衰减。如此，GND电极兼具光的终端功能。
[0057]以往的LN调制器通过形成在基板与电极之间的缓冲层(BF)而未吸收光，但是当缓冲层的厚度成为0.2 μπι以下时，发挥吸收光的功能。其结果是，能够插入0.2 μπι以下的缓冲层，仅通过光波导和电极的光掩模的变更，就能够改善特性。
[0058]图5是将具有图2所示的结构的光波导元件与以往的光波导元件的特性进行比较的坐标图。容易理解本发明的光波导元件在测定到的波长域整体上改善了副MZ结构中的On/Off消光比。
[0059]作为本发明的光波导元件所使用的光终端部，除了图2所示的结构以外，也可以如图6那样，在基板的一部分形成槽(不仅包括基板的凹处，也包括贯通基板的孔)。图6(b)是图6(a)的单点划线a-a的剖视图。
[0060]槽的形成可以利用干刻、准分子激光器等。通过这样的槽，使在放射光引导波导上传播的光向空间中放射，从而实现光终端功能。根据槽的宽度(放射光的传播方向上的长度)的大小而使放射的光再次向薄板内部入射。当使用光束扩展角(Θ?λ/D)来考虑放射的光时，在想要使向薄板的再次入射为1/5以下时，优选将槽的宽度(附图的横向的长度)设定为约80 μπι以上。实际上，在放射光引导波导的中途，使用准分子激光器实施了200 ym的长度的孔加工。其结果是，确认到副MZ结构中的On/Off消光比的改善。
[0061]此外，如图7所示，对放射光引导波导开始位置实施了 80μπι的孔加工。其结果是，虽然看到些许的光学特性的改善，但是由于形成孔的侧面上的光波的散射等影响，反之也存在特性劣化的情况，与图5的结构相比，元件间的特性的偏差变大。从该情况也能理解放射光引导波导与光终端部的组合较大地有助于光学特性的改善。
[0062]产业实用性
[0063]如以上说明的那样，根据本发明，能够提供即使在光波导的Y分支部中的分支角度大的情况下光学特性的劣化也少的光波导元件。
【主权项】
1.一种光波导元件，在基板上形成有光波导，其特征在于， 该光波导具有分支角度为l/35rad以上且将光分成两个分支的第一分支部， 在从该第一分支部分支的2个分支波导分别连接配置有第二分支部和第三分支部， 所述光波导元件具备配置在该第一分支部分支成的2个分支波导之间并对从该第一分支部的分岔部分向该光波导外放射的放射光进行引导的放射光引导波导， 在该放射光引导波导的终端部配置有吸收被引导的放射光或将被引导的放射光向基板外放出的光终端部。
2.根据权利要求1所述的光波导元件，其特征在于， 该光终端部是配置在该基板上的导电性构件。
3.根据权利要求2所述的光波导元件，其特征在于， 该导电性构件是用于对在该光波导传播的光进行调制的电极的一部分。
4.根据权利要求1所述的光波导元件，其特征在于， 该光终端部是在该放射光的主要的传播方向上的宽度为80 μ m以上的槽。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的光波导元件，其特征在于， 所述第二分支部和所述第三分支部分别形成马赫-曾德尔型光波导，且彼此的马赫-曾德尔型光波导的最接近的距离为200 μm以上。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的光波导元件，其特征在于， 该基板由厚度为20 μm以下的铌酸锂或钽酸锂构成。
【专利摘要】本发明目的在于提供即使在光波导的Y分支部中的分支角度大的情况下光学特性的劣化也少的光波导元件。光波导元件在基板上形成有光波导，其特征在于，该光波导具有分支角度为1/35rad以上且将光分成两个分支的第一分支部，在从该第一分支部分支的2个分支波导分别连接配置有第二分支部(未图示)和第三分支部(未图示)，所述光波导元件具备配置在该第一分支部分支成的2个分支波导之间并对从该第一分支部的分岔部分向该光波导外放射的放射光进行引导的放射光引导波导，在该放射光引导波导的终端部配置有吸收被引导的放射光或将被引导的放射光向基板外放出的光终端部(电极)。
【IPC分类】G02B6-12, G02F1-035
【公开号】CN104520758
【申请号】CN201380041588
【发明人】近藤胜利
【申请人】住友大阪水泥股份有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2013年8月8日
【公告号】US20150205181, WO2014024957A1