具体实施方式

以下，对本发明的实施方式的光调制器进行说明。

图1是用于说明在本发明的实施方式中构成光调制器的形成于基板上的光波导的一例的俯视图。此外，在附图中，将光调制器的宽度方向定义为X轴，将光调制器的长度方向定义为Y轴，将光调制器的厚度方向定义为Z轴。

图1所示的光调制器1是集成了多个马赫-曾德尔型光波导的光调制器1，也被称为嵌套型光调制器。集成了多个马赫-曾德尔型光波导的光调制器1能够生成与各种调制方式对应的光信号。在图1中，作为一例，图示了集成了多个马赫-曾德尔型光波导的光调制器1，但本发明不限于该结构，例如也可以是具有单一的马赫-曾德尔型光波导的光调制器1。

如图1所示，本发明的实施方式的光调制器1具备在由具有电光效应的材料形成的基板5上形成的光波导10。图1所示的光调制器1具备将从外部导入光信号的入射波导分支的第一分支部2a、将由第一分支部2a分支的光波导10进一步分支的第二分支部2b及将由第二分支部2b分支的光波导10进一步分支的第三分支部2c，经过3个阶段的分支，合计形成8条并列波导。第一～第三分支部2a～2c由光耦合器等实现。在各并列波导中传播的光波的相位例如通过使用配置于各并列波导附近的金属制的调制电极(在图1中未图示)施加于各并列波导的电场11来进行调整。

另外，在各并列波导中传播的光波在分别与上述的第一～第三分支部2a～2c对应的第一～第三合成部3a～3c被合波后，从出射波导向外部输出。具体而言，图1所示的光调制器1具备将由第三分支部2c分支的并列波导合成的第三合成部3c、将由第二分支部2b分支的光波导10合成的第二合成部3b及将由第一分支部2a分支的光波导10合成的第一合成部3a，经过3个阶段的合成，光信号从出射波导输出。与第一～第三分支部2a～2c同样地，第一～第三合成部3a～3c也由光耦合器等实现。

图2A是表示本发明的实施方式的光调制器1的截面结构的一例的图，是图1的线段P-P的向视剖视图。图3是示意性地表示本发明的实施方式的光调制器1的一例的俯视图，是示意性地表示图1的区域R中的树脂8的配置图案的图。

如图2A的截面结构所示，光调制器1具有在加强基板7之上设置有基板5且进一步在基板5之上设置有调制电极的结构。

基板5由具有电光效应的材料形成。相对于以往的基板的厚度为8～10μm左右，本发明的实施方式的基板5例如可以使用厚度为1.0～2.0μm左右的极薄的薄板。基板5例如可以使用LN作为具有电光效应的材料，但也可以使用钽酸锂(LiTaO₃)、锆钛酸铅镧(PLZT)等。在图2A中，作为一例，图示了光调制器1的截面结构，该光调制器1是使用在作用部(调制部)在调制电极间配置光波导10的X切割的基板5的LN调制器。但是，可以是在作用部在调制电极间配置光波导10的X切割的基板5的LN调制器，也可以是在调制电极下配置光波导10的Z切割的基板5的LN调制器。

如图2A所示，在基板5上设置有肋部6。肋部6相对于基板5的表面突出设置，具有封闭光波的作用，因此被用作光波导10。在图2A中，作为一例，图示了具有在基板5上形成有肋部6的肋型基板的光调制器1，但不限于该结构，也可以是如图2B那样例如通过金属的热扩散而在基板5内形成有光波导10的光调制器1。

相对于以往的基板5的厚度为8.0～10.0μm，能够使肋型基板的厚度极薄为1.0～2.0μm，能够实现微波与光波的速度匹配、驱动电源的降低。但是，在这样极薄的基板5中，来自配置在基板5上的调制电极的压缩应力的影响较大地显现，存在基板5受到损伤而产生裂纹等的问题，本发明能够应对该问题。

在本发明的实施方式的光调制器1中，例如，包含肋部6的基板5的厚度A的最大值为4.0μm，肋部6的宽度B的最大值为4.0μm，肋部6的高度C的最大值为2.0μm，厚度A与宽度B的比率为1：1。由于肋部、基板等在设计上越小越好，因此上述的厚度A、宽度B、高度C的最小值成为制造工艺中的最小化的极限值。另外，从封闭光的观点出发，如果是维持光的单模条件的范围内的尺寸，则厚度A及宽度B各自的尺寸越小，光越被封闭，故而优选。

调制电极包括信号电极S及接地电极G。调制电极例如通过在基板5上蒸镀Ti/Au后，利用光刻工艺进行电极的图案化来形成。此外，调制电极只要是适当的金属即可，在基板5上形成调制电极的方法也没有特别限定。调制电极的厚度例如为20μm以上。

信号电极S例如如图5所示，是用于向光波导10施加电场11的电极，例如，以与光波导10并行地延伸的方式配置。虽然未图示，但信号电极S与信号源及终端电阻连接，从信号源供给高频电信号而由终端电阻终端。接地电极G是与基准电位点连接的电极，例如，与信号电极S同样地，以与光波导10并行地延伸的方式配置。信号电极S与接地电极G隔离设置，在信号电极S与接地电极G之间形成电场11。信号电极S及接地电极G例如构成共面线路。

加强基板7是补充极薄的基板5的强度，能够稳定地支承基板5及基板5上的调制电极等的构件。加强基板7直接接合在基板5的背面侧，或通过粘接剂等贴合在基板5的背面侧。在将基板5和加强基板7直接接合的情况下，加强基板7例如可以使用介电常数比基板5的材料(例如LN)低的材料。另一方面，在用粘接剂将基板5和加强基板7贴合的情况下，加强基板7例如可以使用与基板5相同的材料(例如LN)。在该情况下，使用介电常数及折射率比基板5的材料(例如LN)低的粘接剂，基板5与加强基板7之间的粘接剂层的厚度例如为30μm以上。

如图2A所示，在调制电极与基板5之间，树脂8局部地配置。另外，如图3的配置图案所示，树脂8以例如沿着光波的传播方向即光波导10延伸的方向在调制电极与基板5之间延伸的方式配置。树脂8通过其粘弹性特性起到作为在调制电极与基板5之间缓和应力的缓冲材料的作用。与一般用于缓冲层的SiO₂等的刚性高的材料(SiO₂的杨氏模量：72～74GPa)相比，树脂8是刚性低的材料(树脂的杨氏模量：大致1～2GPa)，能够起到作为缓和由调制电极与基板5之间的线膨胀率差产生的应力的缓冲材料的作用。

此外，在图2A所示的一例中，在信号电极S与基板5之间以及接地电极G与基板5之间的双方配置有树脂8，但也可以仅在信号电极S与基板5之间以及接地电极G与基板5之间的任一方配置树脂8。

通过在调制电极与基板5之间局部地配置树脂8，产生调制电极与树脂8之间的接触面、调制电极与基板5之间的接触面、基板5与树脂8之间的接触面，能够与配置树脂8的量相应地，降低调制电极与基板5的接触面积。由此，能够降低由调制电极在基板5产生的应力。

树脂8是热塑性树脂或热固性树脂等的树脂，作为一例，包括聚酰胺系树脂、三聚氰胺系树脂、酚系树脂、氨基系树脂、环氧系树脂等。

另外，树脂8例如是永久抗蚀剂，是以热固化型的树脂为材料的光致抗蚀剂。在光波导元件的制造工序中，通过旋涂在基板5上涂布树脂8，通过通常的一般的光刻工艺进行图案化后进行热固化，由此能够在调制电极与基板5之间配置树脂8。利用光刻工艺的图案化与以往的溅射成膜相比，能够以高精度形成微细的图案形状，适合于本发明的实施方式的基板5上的树脂形成。另外，利用以往的溅射成膜形成的缓冲层的膜厚较薄，另一方面，在通过旋涂涂布树脂8的情况下，只要是1μm以上的膜厚，就能够自由地控制膜厚，适合于本发明的实施方式的基板5上的树脂形成。此外，在基板5上形成树脂8后，通过以埋设树脂8的方式形成电极，能够在调制电极与基板5之间容易且可靠地局部地配置树脂8。

此外，在图3中，作为树脂8的配置图案，示出了树脂8以沿着光波导10的延伸方向在调制电极与基板5之间延伸的方式配置的示例，但例如也可以采用图4A～图4C所示的配置图案。

图4A～图4C是示意性地表示本发明的实施方式的光调制器1的一例的俯视图，是示意性地表示图1的区域R中的树脂8的配置图案的派生例的图。

在图4A所示的配置图案中，树脂8的多个树脂8的单元(在图4A中为4个树脂8的单元)沿着光波导10的延伸方向排列。在图4B所示的配置图案中，在1个调制电极内，多个树脂8沿宽度方向配置，并且这些树脂8沿着光波导10的延伸方向配置。在图4C所示的配置图案中，在1个调制电极内，多个树脂8沿着宽度方向配置，并且这些树脂8沿着光波导10的延伸方向断续地配置。

此外，在本实施方式中说明的宽度方向及光波导10的延伸方向上的树脂8的配置图案只不过是一例，只要达到作为本发明的目的的缓和由调制电极在基板5产生的应力，就可以采用任意的配置图案。

另一方面，根据剥离试验的结果可以得到调制电极与树脂8的密合强度AS1、调制电极与基板5的密合强度AS2、树脂8与基板5的密合强度AS3的关系为AS1<AS2≤AS3。即，调制电极与树脂8的密合强度AS1比调制电极与基板5的密合强度AS2及树脂8与基板5的密合强度AS3小。因此，通过采用降低调制电极与树脂8的接触面积的图案，能够抑制因密合性的脆弱化而导致的调制电极从基板5的剥离。

如上所述，在降低了调制电极与基板5的接触面积的情况下，能够降低在基板5产生的应力，在降低了调制电极与树脂8的接触面积的情况下，能够抑制调制电极的剥离。但是，调制电极与基板5的接触面积的降低和调制电极与树脂8的接触面积的降低存在相反关系。即，当增大树脂8的宽度时，能够降低调制电极与基板5的接触面积，另一方面，调制电极与树脂8的接触面积增大。另外，当减小树脂8的宽度时，能够降低调制电极与树脂8的接触面积，另一方面，调制电极与基板5的接触面积增大。

电场11从信号电极S朝向接地电极G而从信号电极S的表面垂直地出射，从而垂直地入射到接地电极G的表面。另外，在比较介电常数的情况下，例如作为基板5的材料使用的LN的介电常数(ε₁₁＝43，ε₃₃＝28)比树脂8的介电常数(ε＝3～4)高。由于电场11集中到介电常数高的材料，所以在配置有树脂8的情况下，从信号电极S朝向接地电极G的电场集中在基板5侧，调制电极与基板5之间的接触面成为施加于光波导10的电场11的出入口面。若树脂8的宽度相对于调制电极的宽度过大，则有可能不能对光波导10适当地施加电场11。另外，优选将电场11出射的信号电极S与基板5之间的接触面设定得比入射电场11的接地电极G与基板5之间的接触面大。此外，在本说明书中，电场11的方向是从信号电极S朝向接地电极G的方向，因此将信号电极S与基板5之间的接触面表现为电场11的入口面，将接地电极G与基板5之间的接触面表现为电场11的出口面。

从以上的观点出发，在本发明的实施方式中，配置于信号电极S与基板5之间的树脂8的宽度设定为相对于信号电极S的宽度为1/3以下。另外，配置于接地电极G与基板5之间的树脂8的宽度设定为相对于接地电极G的宽度为1/2以下。通过如上所述地设定树脂8的宽度与调制电极的宽度的比率，能够向光波导10施加有效的电场，并且能够实现抑制了调制电极从基板5剥离的结构。此外，在相对于1个调制电极在宽度方向上配置多个树脂8的情况下(例如，参照表示在1个信号电极S配置有多个树脂8的情况的图8)，将多个树脂8的宽度的总和视为树脂8的宽度。

在本说明书中，“在调制电极与基板5之间局部地配置树脂8”是指在调制电极的底面的一部分和与调制电极的底面的一部分相对的基板5之间配置树脂8。更具体而言，意味着例如按照上述的比率将树脂8的宽度设定得比调制电极的宽度小，通过树脂8的配置，产生调制电极与树脂8之间的接触面、调制电极与基板5之间的接触面、基板5与树脂8之间的接触面这3个接触面。

调制电极与基板5之间配置的树脂8的配置位置没有特别限定，以下，列举几个示例，对树脂8的配置位置和在该树脂8的配置位置形成在信号电极S与接地电极G之间的电场11的状态进行说明。

图5是表示本发明的实施方式的光调制器1的截面结构的第一例的图。图5的截面结构与图1的线段P-P的向视剖视图中图示的截面结构相同，但进而在图5中，示出了在信号电极S与接地电极G之间形成的电场11的状态及光波导10。

在图5中，示出了在LN调制器中在作用部中调制电极之间配置有光波导10的X切割的基板5上设置有信号电极S及接地电极G，将基板5的肋部6用作光波导10的光调制器1的截面结构。形成于信号电极S与接地电极G之间的电场11施加到形成在肋部6内的光波导10，通过控制从信号源供给的电信号来调整电场强度，对在光波导10内传播的光波进行适当地调制。

在信号电极S与接地电极G之间形成电场11时，由于树脂8的存在，电场11的出入口面被缩小到调制电极与基板5之间的接触面。例如如图5所示，树脂8配置于信号电极S及接地电极G的宽度方向中央部，形成在信号电极S的宽度方向端部，信号电极S与基板5接触，且在接地电极G的宽度方向端部，接地电极G与基板5接触的结构。通过该结构，通过树脂8来缩小电场11的出入口面，且能够使电场11的出入口面偏向光波导10的近端侧配置。其结果是，能够使电场11相对于光波导10高效地集中，能够提高光波导10中的光波的调制效率。

图6是表示本发明的实施方式的光调制器1的截面结构的第二例的图。在图6中，与光调制器1的截面结构一起，示出了形成于信号电极S与接地电极G之间的电场11的状态及光波导10。

在图6中，示出了在LN调制器中在调制电极下配置有光波导10的Z切割的基板5上设置有信号电极S及接地电极G，且将基板5的肋部6用作光波导10的光调制器1的截面结构。如图6所示，在基板5为Z切割的情况下，信号电极S设置在肋部6之上，但为了抑制信号电极S的光的吸收，有时在光波导10与信号电极S之间配置有缓冲层或透明电极层等没有光的吸收的层。

在图6中，作为一例，示出了在信号电极S与基板5的肋部6之间没有配置树脂8而仅在接地电极G与基板5之间配置有树脂8的情况。在接地电极G，在宽度方向中央部配置有树脂8。在该情况下，由于树脂8的存在，成为在接地电极G的宽度方向端部，接地电极G与基板5接触的结构。通过该结构，能够通过树脂8使电场11的出口面缩小且使电场11的出口面偏向光波导10的近端侧配置。其结果是，能够使电场11相对于光波导10高效地集中，能够提高光波导10中的光波的调制效率。

图7是表示本发明的实施方式的光调制器1的截面结构的第三例的图。在图7中，与光调制器1的截面结构一起，示出了在信号电极S与接地电极G1、G2之间形成的电场11的状态及光波导10。

在图7中，示出了在LN调制器中在调制电极下配置有光波导10的Z切割的基板5上设置有信号电极S及接地电极G1、G2，且将基板5的肋部6用作光波导10的光调制器1的截面结构。如图7所示，在基板5为Z切割的情况下，信号电极S设置于肋部6之上，但为了抑制信号电极S的光的吸收，有时在光波导10与信号电极S之间配置缓冲层或透明电极层等没有光的吸收的层。

在将图6的截面结构与图7的截面结构进行比较的情况下，在图6的截面结构中，为在中央附近配置有1个接地电极G的结构，另一方面，在图7的截面结构中，为在中央附近配置有分割为2个的接地电极G2的结构。图6的中央附近的接地电极G的宽度方向的尺寸有时会根据2个光波导10的宽度方向的尺寸而变大。与此相对，在图7的截面结构中，通过在图6的中央附近的接地电极G插入狭缝，分为2个接地电极G2。图7的2个接地电极G2与基板5的接触面积比图6的接地电极G与基板5的接触面积小，所以图7所示的结构与图6所示的结构相比，成为通过调制电极在基板5产生的应力得到缓和的结构。

在图7中，作为一例，示出了在信号电极S与基板5的肋部6之间没有配置树脂8而仅在接地电极G1、G2与基板5之间配置有树脂8的情况。在接地电极G1，在宽度方向中央部配置有树脂8。另一方面，在接地电极G2，在宽度方向端部且光波导10的远端侧配置有树脂8。通过该结构，能够通过树脂8使电场11的出口面缩小且使电场11的出口面偏向光波导10的近端侧配置。其结果是，能够使电场11相对于光波导10高效地集中，能够提高光波导10中的光波的调制效率。

图8是表示本发明的实施方式的光调制器1的截面结构的第四例的图。在图8中，与光调制器1的截面结构一起，示出了在信号电极S与接地电极G之间形成的电场11的状态及光波导10。

在图8中，示出了在LN调制器，在调制电极下配置有光波导10的Z切割的基板5上设置有信号电极S及接地电极G，且将基板5的肋部6用作光波导10的光调制器1的截面结构。如图8所示，在基板5为Z切割的情况下，信号电极S设置在肋部6之上，但为了抑制信号电极S的光的吸收，有时在光波导10与信号电极S之间配置缓冲层或透明电极层等没有光的吸收的层。

在图8中，作为一例，示出了在信号电极S与基板5的肋部6之间以及在接地电极G与基板5之间配置有树脂8的情况。在信号电极S，在宽度方向端部配置有树脂8。在接地电极G，在宽度方向中央部，配置有树脂8。例如如图8所示，形成在信号电极S的宽度方向中央部信号电极S与基板5接触，且在接地电极G的宽度方向端部接地电极G与基板5接触的结构。通过该结构，通过树脂8使电场11的出入口面缩小，能够使电场11集中在信号电极S下方的光波导10，并且使电场11的出口面偏向光波导10的近端侧配置。其结果是，能够使电场11相对于光波导10高效地集中，能够提高光波导10中的光波的调制效率。

图9是表示本发明的实施方式的光调制器1的截面结构的第五例的图。图9的截面结构与图5的截面结构类似，但在如下方面不同，在图5的截面结构中，树脂8配置在调制电极内，与此相对，在图9的截面结构中，树脂8配置在基板5内。

如图9所示，在树脂8配置在基板5内的情况下，也起到与树脂8配置在调制电极内的图5的截面结构相同的作用效果。在图9的截面结构中，通过树脂8的配置，能够使电场11的出入口面偏向光波导10的近端侧配置。其结果是，能够使电场11相对于光波导10高效地集中，能够提高光波导10中的光波的调制效率。

图10是表示本发明的实施方式的光调制器1的截面结构的第六例的图。图10的截面结构与图5的截面结构类似，但在如下方面不同，在图5的截面结构中，树脂8配置在调制电极内，与此相对，在图10的截面结构中，树脂8跨调制电极及基板5的双方配置。

如图10所示，在树脂8跨调制电极及基板5的双方配置的情况下，也起到与树脂8配置在调制电极内的图5的截面结构相同的作用效果。在图10的截面结构中，也能够通过树脂8的配置使电场11的出入口面偏向光波导10的近端侧配置。其结果是，能够使电场11相对于光波导10高效地集中，能够提高光波导10中的光波的调制效率。

在此，一边对图5的截面结构与图9及图10的截面结构进行比较，一边对树脂8配置在基板5内或跨调制电极及基板5的双方配置的情况进行说明，但例如在图6～图8的截面结构或其他任意的截面结构中，树脂8也可以配置在基板5内或跨调制电极及基板5的双方配置。

另外，在图5～图10的截面结构中，以使信号电极S、接地电极G与基板5之间的接触面相对于光波导10左右对称的方式，配置有树脂8。通过这样配置树脂8，能够对光波导10高效地施加电场。而且，在图5～图10的截面结构中，以使对例如马赫-曾德尔型波导等中的一对并列波导施加的电场为左右对称的方式，配置有树脂8。通过这样配置树脂8，能够对一对并列波导施加左右对称的电场11。其结果是，能够抑制由于电场11的非对称性而可能产生的调制效率的非均一性、调制效率的非对称性所引起的啁啾(チャーピング)的发生等。

另外，图5～图10的截面结构能够应用于图3及图4A～图4C的配置图案或任意的配置图案。图5～图10的截面结构除了缓和由调制电极在基板5产生的应力的效果之外，还具有使电场11高效地集中在光波导10而提高光波导10中的光波的调制效率的效果。即，本发明通过在调制电极与基板5之间局部地配置树脂8，能够降低由调制电极在基板5产生的应力，此外，通过适当设计具有应力缓和效果的树脂8的配置位置，能够使电场11高效地集中在光波导10而提高光波导10中的光波的调制效率。

另外，在本实施方式中，将在基板5上形成有肋部6的肋型基板作为一例进行了说明。但是，如上所述，本发明不限于肋型基板，例如也适用于通过金属的热扩散在基板5内形成有光波导10的通常的基板(参照图2B)。在图2B所示的通常的基板中，也同样地，能够以图3及图4A～图4C的配置图案或任意的配置图案配置树脂8。另外，在图2B所示的通常的基板中，也同样地，能够在图9及图10所示的位置配置树脂8。

另外，在本实施方式中，将在1个信号电极S的两侧各配置一个接地电极G的共面线路结构作为一例进行了说明。但是，本发明不限于这样的共面线路结构，例如，也可以采用在并列的2个信号电极S的两侧各配置一个接地电极G的具有差动线路的共面线路结构。

本发明不限定于上述的实施方式、变形例，在不脱离本发明的技术思想的范围内的各种变形例及设计变更等也包含在其技术范围内。

工业实用性

本发明提供通过降低由调制电极产生的基板的应力，能够防止对基板的损伤并且防止调制器的特性劣化的光调制器，能够应用于光通信领域、光测量领域等。

标号说明

1 光调制器

2a～2c 分支部

3a～3c 合成部

5 基板

6 肋部

7 加强基板

8 树脂

10 光波导

11 电场

G、G1、G2 接地电极

S 信号电极