| 研究概要 |
筆者は「光波と変調波の速度を完全に一致させることにより、超高速・広帯域光変調器が実現可能であること」を見出し、理論的・実験的検討を進めてきている。提案した光変調器の理論的特性は、波長1.3μmにおいて変調帯域幅209GHz,半波長電圧4.8V,性能指数1.1mW/GHzである。今回、科研費補助金を得て、ニオブ酸リチュウムを用いた素子の「解析・試作」を中心に、原理確認のための基礎的実験を行なった。
<研究の概要>___ー素子はリッジ型光導波路とその上部に形成された低屈折率部、およびリッジを狭むように配置された進行波電極から構成されている。本素子では変調波が低屈折率部に電界をリ-クしながら光導波路部分を伝搬するので速度が上昇し、光波と変調波が等速度(速度整合)で伝搬するので帯域幅は理論上無限大となる。実際には、分散と電極損失により制限され、電極損失としては表皮効果の影響がもっとも大きい。Cu電極の解析・計算例では、素子長5mmでは帯域幅1THzであるが、分散による帯域幅の上限は350GHz程度と見積もられ、特性限界としては素子長1cmで209GHzである。その作製には、結晶や電極に対して段差数ミクロン程度、垂直かつ平滑な側壁をもった立体加工が必要である。これまでにECRエッチング装置を用いてTiマスク使用リッジ型光導波路、および金メッキ法と厚膜レジストを用いて電極の部分試作を行なった。
<基礎的実験>___ー上述の技術を用いて光変調器を試作した。LN結晶X板上に形成した分岐干渉型強度変調器の例では、波長1.3μmで半波長電圧2.1V,消光比20dB,帯域幅18GHz、光挿入損失6dBが得られている。この素子の電極厚さは6μmで速度整合条件を満たす厚さ(18μm)ではないが、特性はこの膜厚における計算値と一致しており、高能率であること、変調波の速度が光波の速度に近ずくことを確認できた。
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