[发明专利]光学装置和光学通信设备

说明书

本公开涉及光学装置和光学通信设备。光学装置包括调制器和抽头耦合器。调制器包括：光波导，该光波导由薄膜铌酸锂(LN)基板形成，并且光穿过该光波导；以及电极，该电极向光波导施加电压，并且该调制器根据光波导中的电场来调制穿过光波导的光的相位，其中，该电场对应于该电压。抽头耦合器包括由薄膜LN基板形成的至少一部分，并且分离穿过光波导的内部的光的一部分。抽头耦合器包括延迟干涉仪，该延迟干涉仪以与从光波导穿过抽头耦合器的内部的光的相位差相对应的分离比分离穿过光波导的光的一部分。

技术领域

本文所讨论的实施方式涉及光学装置和光学通信设备。

背景技术

传统的光调制器包括例如布置在基板上的光波导和布置在光波导附近的调制单元。调制单元包括信号电极和接地电极，并且如果电压被施加到信号电极，则在光波导中产生电场，光波导的折射率通过光波导中的电场而改变，并且光的相位改变。光波导构成马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪，并且光输出由于光波导之间的光的相位差而改变。

在光调制器中，例如，集成有用于四个通道的马赫-曾德尔调制器。马赫-曾德尔调制器中的每一个包括射频(RF)调制单元和直流(DC)调制单元。将具有例如几十GHz的带宽的高频信号输入到RF调制单元的电极，并且执行高速调制。此外，向DC调制单元的电极施加偏置电压，并且偏置电压被调节成使得电信号的开/关对应于光信号的开/关。

光调制器的光波导例如构成马赫-曾德尔干涉仪，并且输出例如由于并行布置的多个光波导之中的光的相位差而被x偏振和y偏振的IQ信号。另外，四个通道中的每两个的输出被多路传输成使得形成两个IQ信号，并且两个IQ信号中的一个经受偏振旋转，进一步通过偏振射束组合器经受双偏振，然后输出。

相比之下，作为光波导，例如已知通过使诸如钛的金属从基板的表面扩散而形成在不与信号电极重叠的位置处的扩散光波导。图9是示出传统DC调制单元100的示例的示意性截面图。图9所示的DC调制单元100包括作为LN晶体的铌酸锂(LN：LiNbO₃)基板101、和在LN基板101的表面上形成的扩散光波导102。此外，DC调制单元100包括覆盖LN基板101上的扩散光波导102的缓冲层103，以及层压在缓冲层103上的电极104。电极104包括信号电极104A和一对接地电极104B。

扩散光波导102被布置在不与信号电极104A和一对接地电极104B重叠的位置处。缓冲层103的组成和膜厚被确定为使得电阻值被减小以防止DC漂移(由施加的偏置电压引起的发射光的暂时改变)。

然而，扩散光波导102中的光限制较低，使得电场施加效率降低并且驱动电压增加。为了应对这个问题，已经提出了薄膜光波导，其中在不与信号电极重叠的位置处形成使用由LN晶体制成的薄膜的光波导。在薄膜光波导中，与其中金属被扩散的扩散光波导相比，可以增加光限制，从而可以提高电场施加效率并降低驱动电压。

图10是示出传统DC调制单元200的示例的示意性截面图。图10所示的DC调制单元200包括由硅(Si)等制成的支撑基板201和层压在支撑基板201上的中间层202。另外，DC调制单元200包括层压在中间层202上的薄膜LN基板203以及层压在薄膜LN基板203上的由SiO₂制成的缓冲层204。

薄膜LN基板203用作向上突出的凸形的薄膜光波导206。薄膜光波导206中的每一个是包括肋206A和形成在肋206A两侧的板206B的肋波导。此外，肋206A和板206B被缓冲层204覆盖，并且具有共面波导(CPW)结构的信号电极205A(205)和一对接地电极205B(205)被布置在缓冲层204的表面上。换句话说，信号电极205A和夹着信号电极205A的一对接地电极205B布置在缓冲层204上。同时，缓冲层204能够防止传播穿过薄膜光波导206的光被信号电极205A和接地电极205B吸收。