JP5711287B2 - 光制御デバイス - Google Patents

Description

本発明は、光制御デバイスに関する。

下記特許文献１には、光変調器等に応用される光導波路素子が記載されている。当該文献に記載された光導波路素子は、基板上に互いに近接して平行に配置された複数の光導波路部分と、当該光導波路部分の各々に対して独立した変調信号に基づく電界を印加するための複数の変調用電極を有している。

特開２００９−５３４４４号公報 特開２０１０−２３７５９３号公報

基板上に互いに近接して平行に配置された複数の光導波路部分と、当該光導波路部分の各々に対して独立した変調信号を印加するための複数の変調用電極とを有する光変調器などの光制御デバイスにおいては、複数の光導波路部分は互いに近接しているため、複数の変調用電極のうちの当該複数の光導波路部分に電界を印加する部分（作用電極部）間の離間距離が短くなる。そのため、複数の変調用電極のうちの各作用電極部間のクロストーク（一方の作用電極部内を伝達する変調信号の一部が、他方の作用電極部内に移る現象）が問題となる。

上記特許文献１に記載の光導波路素子においては、基板の主面のうち、各作用電極部間の領域に溝を形成することにより、複数の変調用電極のうちの各作用電極部間のクロストークを抑制している。

一般に、複数の変調用電極が設けられた光制御デバイスにおいては、各変調用電極は、上述のような作用電極部と、外部から入力される変調信号を作用電極部まで伝達させる入力側信号電極と、を有している。そして、一般に、複数の変調用電極のうちの各入力側信号電極間の距離は、各作用電極部間の離間距離よりも、大きくすることが容易である。そのため、各変調用電極間のクロストークは、離間距離の短い各作用電極部間において生じる現象であることが当業者間で認識されている。そして、例えば上記特許文献１に記載の方法のような、各作用電極部間のクロストークを抑制する様々な方法が提案されている。

しかしながら、本発明者らは、各変調用電極間のクロストークは、各作用電極部間の離間距離よりも大きく離間させた各入力側信号電極間においても問題となり得る場合があることを見出した。上記特許文献１には、各入力側信号電極間でクロストークが生じること、及び、各入力側信号電極間のクロストークを抑制する方法については、何ら記載されていない。上記特許文献２には、配線が折り返す屈曲部を有する入力側信号電極間のクロストークを抑制する方法が開示されているが、光変調器に用いる基板の厚さを３０μｍ〜１００μｍまで極めて薄くする必要がある。

また、複数の制御信号電極を有する集積型光制御デバイスの場合、入力側信号電極に信号遅延回路やインピーダンス変換回路を取り入れることが一般的である。このようなデバイスにおいては、各入力側信号電極の長さを長くする必要がある上に、各入力側信号電極が屈曲部、蛇行部、信号電極幅の変更部、信号電極-接地電極間隔の変更部などの構造変更部を含むことが多い。そのため、このようなデバイスにおいては、制御信号の伝搬が不安定なため、各入力側信号電極間における制御信号のクロストークが特に起こりやすいことを本発明者らは見出した。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、複数の変調用電極を有する光制御デバイスであって、基板の厚さを薄くせずとも各変調用電極の入力側信号電極間のクロストークが抑制された光制御デバイスを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る光制御デバイスは、基板と、基板に設けられた当該基板の主面に沿って延びる第１及び第２光導波路と、外部から供給される第１電気信号に基づいて第１光導波路内を伝搬する光の屈折率を変化させるために基板の主面上に設けられた第１制御用信号電極であって、第１光導波路に電界を印加可能なように当該第１光導波路に沿って延びる第１作用電極部と、第１作用電極部まで第１電気信号を伝達するように基板の主面に沿って延びる第１入力側信号電極と、を有する第１制御用信号電極と、外部から供給される第２電気信号に基づいて第２光導波路内を伝搬する光の屈折率を変化させるために基板の主面上に設けられた第２制御用信号電極であって、第２光導波路に電界を印加可能なように当該第２光導波路に沿って延びる第２作用電極部と、第２作用電極部まで第２電気信号を伝達するように基板の主面に沿って延びる第２入力側信号電極と、を有する第２制御用信号電極と、平面視で第１入力側信号電極と第２入力側信号電極との間にこれらと離間して位置するように基板の主面に設けられた信号電極間接地電極と、平面視で第１入力側信号電極を挟んで信号電極間接地電極側とは反対側に当該第１入力側信号電極と離間して位置するように基板の主面に設けられた第１接地電極と、平面視で第２入力側信号電極を挟んで信号電極間接地電極側とは反対側に当該第２入力側信号電極と離間して位置するように基板の前記主面に設けられた第２接地電極と、を備え、基板は、平面視で、第１入力側信号電極と信号電極間接地電極との間に設けられた第１溝部、第１入力側信号電極と第１接地電極との間に設けられた第２溝部、第２入力側信号電極と信号電極間接地電極との間に設けられた第３溝部、及び、第２入力側信号電極と第２接地電極との間に設けられた第４溝部を有する。

本発明に係る光制御デバイスにおいては、基板が第１溝部と第２溝部を有するため、基板がこれらの溝部を有していない場合と比較して、第１接地電極の一端と、信号電極間接地電極の一端との第１方向に沿った離間距離を小さくすることができる。当該離間距離が小さい場合、第１入力側信号電極と第１接地電極、信号電極間接地電極間の離間距離も小さくすることができる。これにより、第１入力側信号電極と第１接地電極、信号電極間接地電極間における電気力線の広がりを小さくすることができるため、第１入力側信号電極から第１接地電極及び信号電極間接地電極へ向かう電気力線をより効果的に終端させることができる。即ち、第１入力側信号電極と第２入力側信号電極間の離間距離が大きくなくても、基板が第１溝部と第２溝部を有することにより、第１入力側信号電極から発生する電気力線がより効果的に終端されるため、基板の厚さを薄くせずとも第２入力側信号電極への制御信号のクロストークを低減することができる。

同様に、基板が第３溝部と第４溝部を有するため、基板がこれらの溝部を有していない場合と比較して、第２接地電極の一端と、信号電極間接地電極の一端との第１方向に沿った離間距離を小さくすることができる。当該離間距離が小さい場合、第２入力側信号電極と第２接地電極、信号電極間接地電極間の離間距離も小さくすることができる。これにより、第２入力側信号電極と第２接地電極、信号電極間接地電極間における電気力線の広がりを小さくすることができるため、第２入力側信号電極から第２接地電極及び信号電極間接地電極へ向かう電気力線をより効果的に終端させることができる。即ち、第１入力側信号電極と第２入力側信号電極間の離間距離が大きくなくても、基板が第３溝部と第４溝部を有することにより、第２入力側信号電極から発生する電気力線がより効果的に終端されるため、基板の厚さを薄くせずとも第１入力側信号電極への制御信号のクロストークを低減することができる。これらの結果、本発明に係る光制御デバイスによれば、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極間のクロストークを抑制することができる。

さらに、本発明に係る光制御デバイスにおいては、前記第１溝部、前記第２溝部、前記第３溝部、及び、前記第４溝部の深さは、２μｍ以上であることが好ましい。これにより、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極間のクロストークを特に抑制することができる。

さらに、本発明に係る光制御デバイスにおいては、信号電極間接地電極は、主部と、当該主部よりも前記第１溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第１薄厚部、及び／又は、当該主部よりも第３溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第２薄厚部、とを有する、及び／又は、第１接地電極は、主部と、当該主部よりも前記第２溝部側に設けられた当該主部よりも薄い薄厚部と、を有する、及び／又は、第２接地電極は、主部と、当該主部よりも前記第４溝部側に設けられた当該主部よりも薄い薄厚部と、を有する、ことが好ましい。

この場合、信号電極間接地電極は、主部と第１薄厚部との間に段差を有することになり、及び／又は、第１接地電極は、主部と薄厚部との間に段差を有することになるため、信号電極間接地電極及び／又は第１接地電極の第１入力側信号電極と対向する表面積が増加する。これにより、第１入力側信号電極から放射される電気力線は、信号電極間接地電極及び／又は第１接地電極で終端し易くなるため、当該電気力線が第２入力側信号電極に到達することが抑制される。同様に、信号電極間接地電極は、主部と第２薄厚部との間に段差を有することになり、及び／又は、第２接地電極は、主部と薄厚部との間に段差を有することになるため、信号電極間接地電極及び／又は第２接地電極の第２入力側信号電極と対向する表面積が増加する。これにより、第２入力側信号電極から放射される電気力線は、信号電極間接地電極及び／又は第２接地電極で終端し易くなるため、当該電気力線が第１入力側信号電極に到達することが抑制される。その結果、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極間のクロストークをさらに抑制することができる。

さらに、本発明に係る光制御デバイスにおいては、第１制御用信号電極は、主部と、当該主部よりも第１溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第１薄厚部、及び／又は、当該主部よりも第２溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第２薄厚部、とを有する、及び／又は、第２制御用信号電極は、主部と、当該主部よりも第３溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第１薄厚部、及び／又は、当該主部よりも第４溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第２薄厚部、とを有することが好ましい。

この場合、第１制御用信号電極の第１入力側信号電極に外部から第１電気信号が印加された際、厚さの薄い第１薄厚部及び／又は第２薄厚部に電界が集中するため、当該第１薄厚部及び／又は第２薄厚部から主として電気力線が放射される。そして、第１入力側信号電極の第１薄厚部及び／又は第２薄厚部は、主部よりも基板に近く低い位置から電気力線を発するため、これらから放射された電気力線が基板の主面の上方を経由して第２入力側信号電極に到達することが抑制される。同様に、第２制御用信号電極の第２入力側信号電極に外部から第２電気信号が印加された際、厚さの薄い第１薄厚部及び／又は第２薄厚部に電界が集中するため、当該第１薄厚部及び／又は第２薄厚部から主として電気力線が放射される。そして、第２入力側信号電極の第１薄厚部及び／又は第２薄厚部は、主部よりも基板に近く低い位置から電気力線を発するため、これらから放射された電気力線が基板の主面の上方を経由して第１入力側信号電極に到達することが抑制される。その結果、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極間のクロストークをさらに抑制することができる。

さらに、本発明に係る光制御デバイスにおいては、信号電極間接地電極、第１接地電極、及び、第２接地電極の少なくとも１つは、貫通孔を有していることが好ましい。これにより、信号電極間接地電極、第１接地電極、及び、第２接地電極の少なくとも１つの表面積が増加するため、第１入力側信号電極から放射される電気力線は、信号電極間接地電極及び第１接地電極で終端し易くなり、第２入力側信号電極から放射される電気力線は、信号電極間接地電極及び第２接地電極で終端し易くなる。その結果、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極間のクロストークをさらに抑制することができる。

さらに、本発明に係る光制御デバイスは、第１溝部内に設けられ、信号電極間接地電極と電気的に接続された第１溝部内接地電極、及び／又は、第２溝部内に設けられ、第１接地電極と電気的に接続された第２溝部内接地電極、及び／又は、第３溝部内に設けられ、信号電極間接地電極と電気的に接続された第３溝部内接地電極、及び／又は、第４溝部内に設けられ、第２接地電極と電気的に接続された第４溝部内接地電極、をさらに備えることが好ましい。

この場合、第１入力側信号電極から放射される電気力線の一部は、第１溝部内接地電極及び／又は第２溝部内接地電極で終端する、及び／又は、第２入力側信号電極から放射される電気力線の一部は、第３溝部内接地電極及び／又は第４溝部内接地電極で終端する。その結果、第１入力側信号電極から放射される電気力線及び第２入力側信号電極から放射される電気力線が、より近い場所において終端され易くなるため、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極間のクロストークをさらに抑制することができる。

さらに、本発明に係る光制御デバイスにおいては、第１溝部内接地電極、第２溝部内接地電極、第３溝部内接地電極、及び、第４溝部内接地電極の少なくとも１つは、貫通孔を有していることが好ましい。これにより、第１溝部内接地電極、第２溝部内接地電極、第３溝部内接地電極、及び、第４溝部内接地電極の表面積が増加するため、第１入力側信号電極から放射される電気力線は第１溝部内接地電極及び第２溝部内接地電極でより終端し易くなると共に、第２入力側信号電極から放射される電気力線は第３溝部内接地電極及び第４溝部内接地電極でより終端し易くなる。その結果、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極間のクロストークをさらに抑制することができる。

また、本発明に係る光制御デバイスにおいては、信号電極間接地電極、第１接地電極、及び、第２接地電極は、それぞれ凹部を有していることが好ましい。これにより、信号電極間接地電極、第１接地電極、及び、第２接地電極の表面積が増加するため、第１入力側信号電極から放射される電気力線は、信号電極間接地電極及び第１接地電極で終端し易くなり、第２入力側信号電極から放射される電気力線は、信号電極間接地電極及び第２接地電極で終端し易くなる。その結果、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極間のクロストークをさらに抑制することができる。

さらに、本発明に係る光制御デバイスにおいては、第１接地電極の一端、前記第２溝部の一端、第１入力側信号電極の一端、前記第１溝部の一端、信号電極間接地電極の一端、前記第３溝部の一端、第２入力側信号電極の一端、前記第４溝部の一端、及び、第２接地電極の一端は、基板の主面に沿った第１方向に沿ってこの順に並んで配置されており、第１入力側信号電極の上記一端と、第２入力側信号電極の上記一端との第１方向に沿った離間距離をＤとし、第１接地電極の上記一端と、信号電極間接地電極の上記一端との前記第１方向に沿った離間距離、又は、第２接地電極の上記一端と、信号電極間接地電極の上記一端との前記第１方向に沿った離間距離をＫとしたとき、Ｄ／Ｋの値は、３．０以下である。Ｄの値が大きいほど、クロストークの防止に有利であることは明らかであるが、本発明者らは、Ｋの値が大きい場合はクロストーク特性が悪化しやすいこと、およびＤ／Ｋの値がクロストーク特性の判別式として有効であり、Ｄ／Ｋの値がこの条件を満たすような従来の光制御デバイスにおいては、第１入力側信号電極に相当する要素及び第２入力側信号電極に相当する要素間のクロストークが特に発生し易いことを見出した。そのため、Ｄ／Ｋの値がこの条件を満たすような光制御デバイスに本発明を適用することにより、本発明の効果が特に有効に発揮される。

本発明によれば、複数の変調用電極を有する光制御デバイスであって、各変調用電極の入力側信号電極間のクロストークが抑制された光制御デバイスが提供される。

第１実施形態に係る光制御デバイスの構成を示す平面図である。 図１に示す光制御デバイスの第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った光制御デバイスの端面図である。 図１に示す光制御デバイスの第１入力側信号電極及び第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す斜視図である。 第２実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った光制御デバイスの端面図である。 第３実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った光制御デバイスの端面図である。 第４実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図である。 図９のＸ−Ｘ線に沿った光制御デバイスの端面図である。 第５実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った光制御デバイスの端面図である。 第６実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図である。 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った光制御デバイスの端面図である。

以下、実施の形態に係る光制御デバイスについて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る光制御デバイスの構成を示す平面図である。図１に示すように、本実施形態の光制御デバイス１００は、光ファイバ等によって導入される連続光である入力光ＣＬを制御して（例えば変調して）、外部に変調光ＭＬを出力する装置である。光制御デバイス１００は、例えば、光変調器、光スイッチ、偏波コントローラ等の入力光ＣＬを制御するデバイスである。例えば光制御デバイス１００が光変調器である場合、外部から供給される電気信号に基づいて変調された変調光ＭＬを出力する。

光制御デバイス１００は、基板１と、基板１に設けられた光導波路構造３と、第１制御用信号電極５と、第２制御用信号電極７と、第１接地電極１１と、第２接地電極１２と、信号電極間接地電極１３と、を備え得る。なお、図１においては、光導波路構造３は破線で示されており、第１接地電極１１、第２接地電極１２、及び、信号電極間接地電極１３にはハッチングが付されている。

基板１は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等の電気光学効果を奏する誘電体材料から構成される板状の部材である。基板１は、Ｙ軸方向（第１方向）に沿って延びる長手形状を有している。基板１は、略平坦な主面１Ｓを有する。図１には、直交座標系ＲＣを示しており、主面１Ｓと平行な方向にＸ軸及びＹ軸を設定し、主面１Ｓと直交する方向にＺ軸を設定している。図２以降の各図面においても、必要に応じて図１と対応するように直交座標系ＲＣを示している。基板１の主面１Ｓの平面視（Ｚ軸方向から見た場合）の形状は、本実施形態では、Ｘ軸及びＹ軸に沿った外縁を有する矩形状である。

光導波路構造３は、基板１に設けられている。光導波路構造３は、光制御デバイス１００の光制御方式に応じた構造を成す複数の光導波路からなり、当該複数の光導波路のそれぞれは、基板１の主面１Ｓに沿って延びる。光導波路構造３は、例えばチタン（Ｔｉ）等の金属を拡散させたニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等の電気光学効果を奏する誘電体材料から構成される。光導波路構造３を構成する材料の屈折率は、基板１を構成する材料の屈折率よりも大きい。そのため、光導波路構造３は基板１に対してコアとして機能し、基板１は光導波路構造３に対してクラッドとして機能する。

上述のような基板１と基板１に設けられた光導波路構造３とからなる構造体は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等の誘電体材料から構成される板状の初期基板を準備し、当該初期基板の光導波路構造３となるべき領域にチタン（Ｔｉ）等の金属を拡散させることによって基板１の他の領域より屈折率の高い領域を形成することにより、得ることができる。或いは、当該構造体は、基板１を準備した後に、基板１の主面１Ｓ上に光導波路構造３を形成することによっても、得ることができる。

本実施形態では、光導波路構造３は、マッハツェンダ型光導波路からなる。具体的には、光導波路構造３は、Ｙ分岐型光導波路である入力光導波路３Ｄ１と、第１光導波路としての第１アーム光導波路３１と、第２光導波路としての第２アーム光導波路３２と、Ｙ結合型光導波路である出力光導波路３Ｄ２と、からなる。本実施形態では入力光導波路３Ｄ１、第１アーム光導波路３１、第２アーム光導波路３２、及び、出力光導波路３Ｄ２が同一の基板１に配置されてマッハツェンダ型光導波路を構成しているが、例えば、入力光導波路３Ｄ１及び出力光導波路３Ｄ２の一方又は両方が基板１とは別の基板に配置され、第１アーム光導波路３１及び第２アーム光導波路３２と光学的に接続されることにより、マッハツェンダ型光導波路を構成していても良い。

入力光導波路３Ｄ１は基板１のＹ軸方向の一端１ａに設けられた光入力端を有し、当該光入力端からＹ軸方向に沿って延び、分岐して第１アーム光導波路３１の入力端及び第２アーム光導波路３２にそれぞれ接続されている。第１アーム光導波路３１及び第２アーム光導波路３２は、それぞれ、基板１の主面１Ｓに沿った方向であるＹ軸方向に沿って延びる。第１アーム光導波路３１の出力端及び第２アーム光導波路３２の出力端は、出力光導波路３Ｄ２の２つの入力端にそれぞれ接続されている。出力光導波路３Ｄ２は、当該入力端からＹ軸方向に沿って延び、結合して基板１のＹ軸方向の他端１ｂに位置する光出力端まで延びる。

第１制御用信号電極５は、外部から供給される第１電気信号Ｓ１に基づいて第１アーム光導波路３１の屈折率を変化させるために基板１の主面１Ｓ上に設けられた電極である。第１制御用信号電極５は、第１作用電極部５１と、第１入力側信号電極５３と、第１出力側信号電極５９と、からなる。

第１作用電極部５１は、第１アーム光導波路３１に電界を印加可能なように当該第１アーム光導波路３１に沿って、即ち、Ｙ軸方向に沿って延びる。第１入力側信号電極５３の一端は、基板１のＸ方向の一端１ｃの近傍に位置しており、第１入力側信号電極５３の当該一端には、外部から第１電気信号Ｓ１が入力される。

第１入力側信号電極５３は、当該第１入力側信号電極５３の一端に入力された第１電気信号Ｓ１が、当該第１入力側信号電極５３の他端に接続された第１作用電極部５１の一端まで伝達するように、基板１の主面１Ｓに沿って延びる。第１作用電極部５１の他端は、第１出力側信号電極５９の一端に接続されている。第１出力側信号電極５９は、第１作用電極部５１内を伝達した第１電気信号Ｓ１を、当該第１出力側信号電極５９の他端まで伝達する。第１出力側信号電極５９の当該他端は、基板１の一端１ｃの近傍に位置している。第１出力側信号電極５９の当該他端は、電気的終端である終端部（図示せず）が有する抵抗器に電気的に接続されていてもよい。

同様に、第２制御用信号電極７は、外部から供給される第２電気信号Ｓ２に基づいて第２アーム光導波路３２の屈折率を変化させるために基板１の主面１Ｓ上に設けられた電極である。第２制御用信号電極７は、第２作用電極部７１と、第２入力側信号電極７３と、第１出力側信号電極７９と、からなる。

第２作用電極部７１は、第２アーム光導波路３２に電界を印加可能なように当該第２アーム光導波路３２に沿って、即ち、Ｙ軸方向に沿って延びる。第２入力側信号電極７３の一端は、基板１のＸ方向の一端１ｃの近傍に位置しており、第２入力側信号電極７３の当該一端には、外部から第２電気信号Ｓ２が入力される。

第２入力側信号電極７３は、当該第２入力側信号電極７３の一端に入力された第２電気信号Ｓ２が、当該第２入力側信号電極７３の他端に接続された第２作用電極部７１の一端まで伝達するように、基板１の主面１Ｓに沿って延びる。第２作用電極部７１の他端は、第１出力側信号電極７９の一端に接続されている。第１出力側信号電極７９は、第２作用電極部７１内を伝達した第２電気信号Ｓ２を、当該第１出力側信号電極７９の他端まで伝達する。第１出力側信号電極７９の当該他端は、基板１の一端１ｃの近傍に位置している。第１出力側信号電極７９の当該他端は、電気的終端である終端部（図示せず）が有する抵抗器に電気的に接続されていてもよい。

入力光ＣＬは、入力光導波路３Ｄ１の光入力端から入力し、入力光導波路３Ｄ１によって２つに分岐された後に、第１アーム光導波路３１及び第２アーム光導波路３２内を伝搬する。そして、第１入力側信号電極５３に第１電気信号Ｓ１が供給されると、第１作用電極部５１は第１電気信号Ｓ１に応じた電界を第１アーム光導波路３１に印加し、第１アーム光導波路３１の屈折率を第１電気信号Ｓ１に応じて変化させる。これにより、第１アーム光導波路３１内を導波する入力光ＣＬの分岐光の位相が変化する。同様に、第２入力側信号電極７３に第２電気信号Ｓ２が供給されると、第２作用電極部７１は第２電気信号Ｓ２に応じた電界を第２アーム光導波路３２に印加し、第２アーム光導波路３２の屈折率を第２電気信号Ｓ２に応じて変化させる。これにより、第２アーム光導波路３２内を導波する入力光ＣＬの分岐光の位相が変化する。その後、位相が変化した２つの分岐光は、出力光導波路３Ｄ２によって所定の態様で結合され、出力光導波路３Ｄ２の出力端から制御光ＭＬとして外部に出力する。例えば光制御デバイス１００が光変調器である場合、第１電気信号Ｓ１及び第２電気信号Ｓ２は変調信号であり、制御光ＭＬは変調光となる。

第１制御用信号電極５及び第２制御用信号電極７は、それぞれ例えば金（Ａｕ）等の金属から構成される。例えば光制御デバイス１００が光変調器である場合、第１電気信号Ｓ１及び第２電気信号Ｓ２は、それぞれ例えば１０ＧＨｚ以上の高周波電気信号が含まれた変調信号である。

第１接地電極１１、第２接地電極１２、及び、信号電極間接地電極１３は、それぞれ接地電位に接続される電極であり、それぞれ例えば金（Ａｕ）等の金属から構成される。第１接地電極１１、第２接地電極１２、及び、信号電極間接地電極１３は、それぞれ、基板１の主面１Ｓ上に設けられている。第１接地電極１１、第２接地電極１２、及び、信号電極間接地電極１３は、それぞれ例えば層状の電極であり、それぞれの厚さは、例えば１０μｍ以上、８０μｍ以下とすることができる。

信号電極間接地電極１３は、平面視で、少なくとも第１制御用信号電極５の第１入力側信号電極５３と、第２制御用信号電極７の第２入力側信号電極７３との間に、当該第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３と離間して位置している。本実施形態では、信号電極間接地電極１３は、平面視で、第１制御用信号電極５全体と第２制御用信号電極７全体との間に、当該第１制御用信号電極５及び第２制御用信号電極７と離間して位置している。

第１接地電極１１は、平面視で、少なくとも第１制御用信号電極５の第１入力側信号電極５３を挟んで信号電極間接地電極１３側とは反対側に当該第１入力側信号電極５３と離間して位置している。本実施形態では、第１接地電極１１は、平面視で、第１制御用信号電極５全体の信号電極間接地電極１３側とは反対側に当該第１制御用信号電極５と離間して位置している。

第２接地電極１２は、平面視で、少なくとも第２制御用信号電極７の第２入力側信号電極７３を挟んで信号電極間接地電極１３側とは反対側に当該第２入力側信号電極７３と離間して位置している。本実施形態では、第２接地電極１２は、平面視で、第２制御用信号電極７全体の信号電極間接地電極１３側とは反対側に当該第２制御用信号電極７と離間して位置している。

なお、第１制御用信号電極５、第２制御用信号電極７、第１接地電極１１、第２接地電極１２、及び、信号電極間接地電極１３は、基板１の主面１Ｓと直接接するように設けられていてもよいし、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の誘電体材料からなるバッファ層を介して基板１の主面１Ｓ上に設けられていてもよい。

図２は、図１に示す光制御デバイスの第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った光制御デバイスの端面図であり、図４は、図１に示す光制御デバイスの第１入力側信号電極及び第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す斜視図である。

図２〜図４に示すように、第１制御用信号電極５の第１入力側信号電極５３は、入力パッド５５と、信号伝達部５７と、からなる。入力パッド５５は、第１入力側信号電極５３の一端５３Ｅを規定する要素であり、第１電気信号Ｓ１（図１参照）が入力される電気信号入力部として機能する。信号伝達部５７は、入力パッド５５に入力された第１電気信号Ｓ１を第１作用電極部５１（図１参照）まで伝達する。第１入力側信号電極５３は、平面視で略一定の幅で基板１の主面１Ｓに沿って延びており、基板１の一端１ｃの近傍では、Ｘ軸方向に沿って延びている。第１入力側信号電極５３の平面視での幅は、制御信号５１と入力パッド５５間の特性インピーダンスの連続性や信号遅延時間などを考慮して適宜設計することができるが、例えば、５μｍ以上、５０μｍ以下とすることができる。第１入力側信号電極５３の厚さは、例えば、１０μｍ以上、８０μｍ以下とすることができる。入力パッド５５の幅及び厚さは、信号伝達部５７の幅及び厚さよりも大きくすることができる。

同様に、第２制御用信号電極７の第２入力側信号電極７３は、入力パッド７５と、信号伝達部７７と、からなる。入力パッド７５は、第２入力側信号電極７３の一端７３Ｅを規定する要素であり、第２電気信号Ｓ２（図１参照）が入力される電気信号入力部として機能する。信号伝達部７７は、入力パッド７５に入力された第２電気信号Ｓ２を第２作用電極部７１（図１参照）まで伝達する。第２入力側信号電極７３は、平面視で略一定の幅で基板１の主面１Ｓに沿って延びており、基板１の一端１ｃの近傍では、Ｘ軸方向に沿って延びている。第２入力側信号電極７３の平面視での幅は、制御信号５１と入力パッド５５間の特性インピーダンスの連続性や信号遅延時間などを考慮して適宜設計することができるが、例えば、５μｍ以上、５０μｍ以下とすることができる。第２入力側信号電極７３の厚さは、例えば、１０μｍ以上、８０μｍ以下とすることができる。入力パッド７５の幅及び厚さは、信号伝達部７７の幅及び厚さよりも大きくすることができる。

また、本実施形態では、第１接地電極１１の一端１１Ｅ、第１制御用信号電極５の第１入力側信号電極５３の一端５３Ｅ、信号電極間接地電極１３の一端１３Ｅ、第２制御用信号電極７の第２入力側信号電極７３の一端７３Ｅ、及び、第２接地電極１２の一端１２Ｅは、基板１の主面１Ｓに沿った第１方向（本実施形態ではＹ軸方向）に沿ってこの順に並んで配置されている。一端１１Ｅ、５３Ｅ、１３Ｅ、７３Ｅ、１２Ｅは、平面視で基板１の一端１ｃと重複していてもよいし、基板１の一端１ｃと離間していてもよい。

第１接地電極１１の一端１１Ｅと、信号電極間接地電極１３の一端１３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｋ１は、接続部材を入力パッド部５５に接続する方法や当該接続部材に適した入力パッド部５５の幅、形成する第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２の幅及び深さ並びに第１制御用信号電極５の特性インピーダンスなどに応じて適宜設計することができるが、ニオブ酸リチウムからなる基板１を用いて光制御デバイス１００を５０Ω系の回路として設計する場合、例えば、３０μｍ以上、１００μｍ以下、とすることができる。第２接地電極１２の一端１２Ｅと、信号電極間接地電極１３の一端１３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｋ２も同様に、例えば、３０μｍ以上、１００μｍ以下とすることができる。

第１入力側信号電極５３の一端５３Ｅと、第２入力側信号電極７３の一端７３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｄは、小さいほど第１入力側信号電極５３と第２入力側信号電極７３間のクロストーク特性は悪化するため、Ｄの値をＫ１及び／又はＫ２の５倍以上の大きさとすることが望ましい。しかし、本実施形態の光制御デバイス１００によれば、後述のように第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークを抑制することができるため、上記離間距離Ｄの値を例えばＫ１及び／又はＫ２の３倍以下とすることができる。

また、基板１は、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４を有している。第１溝部Ｄ１は、平面視で第１制御用信号電極５の第１入力側信号電極５３と信号電極間接地電極１３との間に設けられており、第２溝部Ｄ２は、平面視で第１制御用信号電極５の第１入力側信号電極５３と第１接地電極１１との間に設けられており、第３溝部Ｄ３は、平面視で、第２制御用信号電極７の第２入力側信号電極７３と信号電極間接地電極１３との間に設けられており、第４溝部Ｄ４は、平面視で、第２制御用信号電極７の第２入力側信号電極７３と第２接地電極１２との間に設けられている。

第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４は、それぞれ、基板１の主面１Ｓに設けられたＺ軸方向を深さ方向とする溝である。第１溝部Ｄ１及び第２溝部Ｄ２は、それぞれ、平面視で第１入力側信号電極５３の少なくとも一部に沿って延びており、本実施形態では、平面視で基板１の一端１ｃから第１入力側信号電極５３の一部に沿って延びている。より具体的には、第１溝部Ｄ１及び第２溝部Ｄ２は、それぞれ、平面視で基板１の一端１ｃから第１入力側信号電極５３の一部に沿って略一定の幅で延びた後に、幅が漸次小さくなりながらさらに第１入力側信号電極５３の一部に沿って延びて終端している。

第１溝部Ｄ１及び第２溝部Ｄ２の平面視での幅は、全体に亘って略一定でもよいし、延び方向に沿って例えば漸次的又は段階的に変化する部分があってもよい。当該幅を漸次的又は段階的に変化させることにより、第１溝部Ｄ１及び第２溝部Ｄ２の各部での特性インピーダンスの急激な変化による制御信号の反射や損失を防ぐことができる。また、第１溝部Ｄ１及び第２溝部Ｄ２は、平面視で、第１入力側信号電極５３の全体に沿って延びていてもよいし、第１制御用信号電極５の全体に沿って延びていてもよい。この場合、光導波路構造３の第１アーム光導波路３１をリッジ型導波路とすることもでき、光制御デバイス１００の広帯域化や低駆動電圧化に有利となる。

同様に、第３溝部Ｄ３及び第４溝部Ｄ４は、それぞれ、平面視で第２入力側信号電極７３の少なくとも一部に沿って延びており、本実施形態では、平面視で基板１の一端１ｃから第２入力側信号電極７３の一部に沿って延びている。より具体的には、第３溝部Ｄ３及び第４溝部Ｄ４は、それぞれ、平面視で基板１の一端１ｃから第２入力側信号電極７３の一部に沿って略一定の幅で延びた後に、幅が漸次小さくなりながらさらに第２入力側信号電極７３の一部に沿って延びて終端している。

第３溝部Ｄ３及び第４溝部Ｄ４の平面視での幅は、全体に亘って略一定でもよいし、延び方向に沿って例えば漸次的又は段階的に変化する部分があってもよい。当該幅を漸次的又は段階的に変化させることにより、第３溝部Ｄ３及び第４溝部Ｄ４の各部での特性インピーダンスの急激な変化による制御信号の反射や損失を防ぐことができる。また、第３溝部Ｄ３及び第４溝部Ｄ４は、平面視で、第２入力側信号電極７３の全体に沿って延びていてもよいし、第２制御用信号電極７の全体に沿って延びていてもよい。この場合、光導波路構造３の第２アーム光導波路３２をリッジ型導波路とすることもでき、光制御デバイス１００の広帯域化や低駆動電圧化に有利となる。

第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４の延び方向と直交する断面における形状は、本実施形態では、矩形状（例えば、これらの延び方向と直交する方向に沿った長辺を有する）であるが、楕円形状（例えば、これらの延び方向と直交する方向に沿った長辺を有する）、円形状、台形状（例えば、これらの延び方向と直交する方向に沿った底辺を有する）、逆台形状（例えば、これらの延び方向と直交する方向に沿った底辺を有する）、菱形形状（例えば、これらの延び方向と直交する方向に沿った辺を有する）等の他の形状であってもよい。

第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４の平面視での幅は、入力パッド部５５、７５の幅、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び第４溝部Ｄ４の深さ並びに第１制御用信号電極５及び第２制御用信号電極７の特性インピーダンスなどに応じて適宜設計することができるが、入力パッド部５５、７５の幅をワイヤボンディングに適した５０〜１００μｍ程度とし、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び第４溝部Ｄ４の深さがニオブ酸リチウムからなる基板を用いたリッジ導波路型デバイスの作成で多用される深さである５〜１０μｍ程度として光制御デバイス１００を５０Ω系の回路として設計した場合、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４の平面視での幅は、例えば１００μｍ以上、２００μｍ以下とすることができ、この場合、上述の離間距離Ｋ１、Ｋ２を１５０μｍ以上、３００μｍ以下と小さくすることができる。一方、同様の条件において第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４のような溝部が基板に形成されていない場合には、光制御デバイスを５０Ω系で設計すると上述の離間距離Ｋ１、Ｋ２が３１０μｍ以上、６２０μｍ以下となる。

そのため、基板１が第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４のような溝部を有していない場合には、本実施形態の光制御デバイス１００のように基板１がこれらの溝部を有する場合と比較して、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間の上記離間距離Ｄが同じであっても、Ｄ／Ｋの値はほぼ２倍の大きさとなる。このように、本実施形態の光制御デバイス１００においては、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４が基板１に形成されているため、従来の光制御デバイスにおける場合と比較して、第１接地電極１１の上記一端１１Ｅと、信号電極間接地電極１３の上記一端１３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｋ１、及び、第２接地電極１２の上記一端１２Ｅと、信号電極間接地電極１３の上記一端１３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｋ２を小さくすることができる。

上述のような本実施形態に係る光制御デバイス１００においては、基板１が第１溝部Ｄ１と第２溝部Ｄ２を有するため、基板１がこれらの溝部を有していない場合と比較して、第１接地電極１１の上記一端１１Ｅと、信号電極間接地電極１３の上記一端１３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｋ１を小さくすることができる（図４参照）。当該離間距離Ｋ１が小さい場合、例えばコプレーナー型である第１入力側信号電極５３と第１接地電極１１、信号電極間接地電極１３間の離間距離も小さくすることができる。これにより、第１入力側信号電極５３と第１接地電極１１との間、及び、第１入力側信号電極５３と信号電極間接地電極１３との間における電気力線の広がりを小さくすることができるため、第１入力側信号電極５３から第１接地電極１１及び第２設置電極１３へ向かう電気力線をより効果的に終端させることができる。即ち、第１入力側信号電極５３と第２入力側信号電極７３間の離間距離Ｄが大きくなくても、基板１が第１溝部Ｄ１と第２溝部Ｄ２を有することにより、第１入力側信号電極５３から発生する電気力線がより効果的に終端されるため、第２入力側信号電極７３への制御信号のクロストークを低減することができる（図２〜図４参照）。

同様に、基板１が第３溝部Ｄ３と第４溝部Ｄ４を有するため、基板１がこれらの溝部を有していない場合と比較して、第２接地電極１２の上記一端１２Ｅと、信号電極間接地電極１３の上記一端１３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｋ２を小さくすることができる（図４参照）。当該離間距離Ｋ２が小さい場合、例えばコプレーナー型である第２入力側信号電極７３と第２接地電極１２、信号電極間接地電極１３間の離間距離も小さくすることができる。これにより、第２入力側信号電極７３と第２接地電極１２との間、及び、第２入力側信号電極７３と信号電極間接地電極１３との間における電気力線の広がりを小さくすることができるため、第２入力側信号電極７３から第２接地電極１２及び第２設置電極１３へ向かう電気力線をより効果的に終端させることができる。即ち、第１入力側信号電極５３と第２入力側信号電極７３間の離間距離Ｄが同じであっても、基板１が第３溝部Ｄ３と第４溝部Ｄ４を有することにより、第２入力側信号電極７３から発生する電気力線がより効果的に終端されるため、第１入力側信号電極５３への制御信号のクロストークを低減することができる（図２〜図４参照）。これらの結果、本実施形態に係る光制御デバイス１００によれば、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークを抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る光制御デバイス１００においては、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４のＺ軸方向に沿った深さは、深い方が第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークの低減効果が高く、特に２μｍ以上であることが好ましく、４μｍ以上であることがさらに好ましく、６μｍ以上であることがさらに好ましい。ニオブ酸リチウムのような高い誘電率を持つ材料からなる基板１を用いて５０Ω系の信号入出力部を有する光制御デバイス１００を作製する場合には、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び第４溝部Ｄ４の形成による上記離間距離Ｋ１、Ｋ２の低減の効果が高く、例えば、これらの溝部の深さが２μｍ、４μｍ、及び、６μｍである場合、それぞれ上記離間距離Ｋ１、Ｋ２を１割強、約３割、４割弱低減させることが可能である。そのため、これらの溝部の深さが２μｍであれば、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークの低減効果が特に高くなり、当該深さが４μｍ以上、及び６μｍ以上である場合には、当該低減効果がさらに顕著となる。

また、本実施形態に係る光制御デバイス１００においては、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４のＺ軸方向に沿った深さは、１０μｍ以上の深さとしても良く、深い方が第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストーク低減の効果は高い。しかしながら、ニオブ酸リチウムのような加工が難しい脆性材料からなる基板１を用いる場合には、基板１の破損や信頼性の低下の回避および加工コストの上昇などに起因して、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４の加工深さは制限される場合がある。

本実施形態においては、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４の断面形状（これらの溝部の延び方向と直交する面における断面形状）は矩形状であるが、他の形状、例えば、台形状、逆台形状、Ｕ字状、又はＶ字状であってもよい。また、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４の上記断面形状及び幅は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

ニオブ酸リチウムからなる基板１を用いた光制御デバイス１００の製造では、基板１への溝加工に反応性イオンエッチング法、化学的エッチング法、レーザーによるアブレーション加工、砥粒や超硬材による機械的加工などが用いられているが、溝は開口部が広く底部が狭い、逆台形状、Ｕ字状、Ｖ字状を呈することが一般的である。本実施形態においても、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４の上記断面形状がこれらのいずれかの形状であってもかまわない。しかしながら、特性の解析計算の規模が小さくて済むよう、矩形や台形状の断面形状、同じ形状の溝の対称的な配置が望ましい。同じ形状の溝の対称的な配置は、基板の応力・歪みの分散、基板の実用強度の維持の点でも、望ましい。

さらに、上述の本実施形態に係る光制御デバイス１００においては、第１接地電極１１の一端１１Ｅ、第１入力側信号電極５３の一端５３Ｅ、信号電極間接地電極１３の一端１３Ｅ、第２入力側信号電極７３の一端７３Ｅ、及び、第２接地電極１２の一端１２Ｅは、基板１の主面１Ｓに沿った第１方向（Ｙ軸方向）に沿ってこの順に並んで配置されている（図２〜図４参照）。この場合、第１入力側信号電極５３の上記一端５３Ｅと、第２入力側信号電極７３の上記一端７３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｄと、第１接地電極１１の上記一端１１Ｅと、信号電極間接地電極１３の上記一端１３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｋ１と、第２接地電極１２の上記一端１２Ｅと、信号電極間接地電極１３の上記一端１３Ｅとの第１方向に沿った離間距離Ｋ２と、の関係において、Ｄ／Ｋ１の値及びＤ／Ｋ２の値は、クロストーク低減のためには大きくすることが望ましいが、本実施形態の光制御デバイス１００によれば、上述のように第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークを抑制することができるため、Ｄ／Ｋ１の値及びＤ／Ｋ２の値をそれぞれ３．０以下とすることもできる。

本発明者らは、Ｄ／Ｋ１及び／又はＤ／Ｋ２の値がこの条件を満たすような従来の光制御デバイスにおいては、第１入力側信号電極５３に相当する要素及び第２入力側信号電極７３に相当する要素間のクロストークが特に発生し易いことを見出した。そのため、Ｄ／Ｋ１及び／又はＤ／Ｋ２の値がこの条件を満たすような光制御デバイスに本実施形態の発明を適用することにより、本実施形態の効果が特に有効に発揮される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態以降の各実施形態については、他の実施形態との相違点について主として説明し、他の実施形態の要素と同一の要素については、同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する場合がある。

図５は、第２実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図であり、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った光制御デバイスの端面図である。

第２実施形態の光制御デバイスは、第１接地電極、第２接地電極、及び、信号電極間接地電極の構成において、第１実施形態の光制御デバイス１００と異なる。

具体的には、本実施形態の第１接地電極２１１は、主部１１Ｍと、主部１１Ｍよりも第２溝部Ｄ２側に設けられた薄厚部１１Ａと、を有する点において、第１実施形態の第１接地電極１１（図２〜図４参照）と異なる。薄厚部１１Ａの厚さは、主部１１Ｍよりも薄く、例えば、１μｍ以上、３μｍ以下とすることができる。主部１１Ｍの厚さは、第１実施形態の第１接地電極１１と同様である。

また、本実施形態の第２接地電極２１２は、主部１２Ｍと、主部１２Ｍよりも第４溝部Ｄ４側に設けられた薄厚部１２Ａと、を有する点において、第１実施形態の第２接地電極１２（図２〜図４参照）と異なる。薄厚部１２Ａの厚さは、主部１２Ｍよりも薄く、例えば、１μｍ以上、３μｍ以下とすることができる。主部１２Ｍの厚さは、第１実施形態の第２接地電極１２と同様である。

また、本実施形態の信号電極間接地電極２１３は、主部１３Ｍと、主部１３Ｍよりも第１溝部Ｄ１側に設けられた第１薄厚部１３Ａと、主部１３Ｍよりも第３溝部Ｄ３側に設けられた第２薄厚部１３Ｂと、を有する。第１薄厚部１３Ａ及び第２薄厚部１３Ｂの厚さは、主部１３Ｍよりも薄く、例えば、それぞれ１μｍ以上、３μｍ以下とすることができる。主部１３Ｍの厚さは、第１実施形態の信号電極間接地電極１３と同様である。

第１接地電極２１１の薄厚部１１Ａ及び信号電極間接地電極２１３の第１薄厚部１３Ａは、それぞれ、平面視で第１入力側信号電極５３の一部に沿って第１接地電極２１１の一端１１Ｅ及び信号電極間接地電極２１３の一端１３Ｅから延びているが、平面視で第１入力側信号電極５３全体又は第１制御用信号電極５全体に沿って一端１１Ｅ及び一端１３Ｅから延びていてもよい。第２接地電極２１２の薄厚部１２Ａ及び信号電極間接地電極２１３の第２薄厚部１３Ｂは、それぞれ、平面視で第２入力側信号電極７３の一部に沿って第２接地電極２１２の一端１２Ｅ及び信号電極間接地電極２１３の一端１３Ｅから延びているが、平面視で第２入力側信号電極７３全体又は第２制御用信号電極７全体に沿って一端１２Ｅ及び一端１３Ｅから延びていてもよい。

上述のような本実施形態の光制御デバイスによれば、第１実施形態の光制御デバイス１００と同様に、第１入力側信号電極５３と第１接地電極２１１、信号電極間接地電極２１３間における電気力線の広がりを小さくする効果、及び、第２入力側信号電極７３と第２接地電極２１２、信号電極間接地電極２１３間における電気力線の広がりを小さくする効果により、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークを抑制することができる。

上述のような本実施形態の光制御デバイスによれば、信号電極間接地電極２１３は、主部１３Ｍと第１薄厚部１３Ａとの間に段差を有することになり、第１接地電極２１１は、主部１１Ｍと薄厚部１１Ａとの間に段差を有することになるため（図６参照）、信号電極間接地電極２１３及び第１接地電極２１１の第１入力側信号電極５３と対向する表面積が増加する。これにより、第１入力側信号電極５３から放射される電気力線は、信号電極間接地電極２１３及び第１接地電極２１１で終端し易くなるため、当該電気力線が第２入力側信号電極７３に到達することが抑制される。

同様に、信号電極間接地電極２１３は、主部１３Ｍと第２薄厚部１３Ｂとの間に段差を有することになり、第２接地電極２１２は、主部１２Ｍと薄厚部１２Ａとの間に段差を有することになるため、信号電極間接地電極２１３及び第２接地電極２１２の第２入力側信号電極７３と対向する表面積が増加する（図６参照）。これにより、第２入力側信号電極７３から放射される電気力線は、信号電極間接地電極２１３及び第２接地電極２１２で終端し易くなるため、当該電気力線が第１入力側信号電極５３に到達することが抑制される。その結果、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークをさらに抑制することができる。

第２実施形態において溝部の形成と併用した、第１接地電極２１１、第２接地電極２１２、信号電極間接地電極２１３の第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３と対向する表面積を増やす手段は、単独で用いてもクロストークの低減に有効な策であるが、本質的に特性インピーダンスの低下を伴う手段である。また、ニオブ酸リチウムのような誘電率の高い材料からなる基板上のコプレーナー型電極においては、特性インピーダンスを高める手段として、溝部の形成が特に有効である。そのため、これらを併用する第２実施形態の光制御デバイスによれば、相性のよいクロストークの低減の改善と設計の自由度の改善を同時に行うため、格段の相乗効果を発揮する。

本実施形態においては、第１接地電極２１１の薄厚部１１Ａと信号電極間接地電極２１３の第１薄厚部１３Ａとは、平面視で第１入力側信号電極５３の延び方向に対して略対称に配置されているが、これらは平面視で第１入力側信号電極５３の延び方向に対して非対称に配置されていてもよい。また、薄厚部１１Ａと第１薄厚部１３Ａの厚さは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。同様に、信号電極間接地電極２１３の第２薄厚部１３Ｂと第２接地電極２１２の薄厚部１２Ａとは、平面視で第２入力側信号電極７３の延び方向に対して略対称に配置されているが、これらは平面視で第２入力側信号電極７３の延び方向に対して非対称に配置されていてもよい。また、第２薄厚部１３Ｂと薄厚部１２Ａの厚さは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

制御用信号電極が２つの場合、この２つの制御用信号電極よりも信号電極間接地電極２１３側に形成した第１薄厚部１３Ａ及び第２薄厚部１３Ｂと、第１接地電極２１１及び第２接地電極２１２側に形成した薄厚部１１Ａ及び薄厚部１２Ａとでは、クロストークの抑制効果への寄与の割合は異なるが、設計の都合上、特性の解析計算の規模が小さくて済むように、薄厚部１１Ａと第１薄厚部１３Ａは第１入力側信号電極５３の延び方向に対して対称的に配置されていることが好ましく、第２薄厚部１３Ｂと薄厚部１２Ａは第２入力側信号電極７３の延び方向に対して対称的に配置されていることが好ましい。対称的な配置は、基板の応力・歪みの分散の点でも、望ましい。また、本実施形態では、接地電極に４つの薄厚部が存在する（即ち、第１接地電極２１１の薄厚部１１Ａ、第２接地電極２１２の薄厚部１２Ａ、信号電極間接地電極２１３の第１薄厚部１３Ａ、及び、信号電極間接地電極２１３の第２薄厚部１３Ｂが存在する）が、本実施形態では、これらの４つの薄厚部のうち、少なくとも１つが存在してもよく、選択的に複数が存在してもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図であり、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った光制御デバイスの端面図である。

第３実施形態の光制御デバイスは、第１制御用信号電極の第１入力側信号電極、及び、第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の構成において、第１実施形態の光制御デバイス１００と異なる。

具体的には、本実施形態の第１制御用信号電極５の第１入力側信号電極３５５は、主部５５Ｍと、主部５５Ｍよりも第２溝部Ｄ２側に設けられた第１薄厚部５５Ａと、主部５５Ｍよりも第１溝部Ｄ１側に設けられた第２薄厚部５５Ｂと、を有する点において、第２実施形態の入力パッド５５（図５及び図６参照）と異なる。第１薄厚部５５Ａ及び第２薄厚部５５Ｂの厚さは、それぞれ主部５５Ｍよりも薄く、例えば、２μｍ以上、５μｍ以下とすることができる。主部５５Ｍ厚さは、第２実施形態の入力パッド５５と同様である。

また、本実施形態の第２制御用信号電極７の第１入力側信号電極の第２入力側信号電極３７５は、主部７５Ｍと、主部７５Ｍよりも第３溝部Ｄ３側に設けられた第１薄厚部７５Ａと、主部７５Ｍよりも第４溝部Ｄ４側に設けられた第２薄厚部７５Ｂと、を有する点において、第２実施形態の入力パッド７５（図５及び図６参照）と異なる。第１薄厚部７５Ａ及び第２薄厚部７５Ｂの厚さは、それぞれ主部７５Ｍよりも薄く、例えば、２μｍ以上、５μｍ以下とすることができる。主部７５Ｍ厚さは、第２実施形態の入力パッド７５と同様である。

第１薄厚部５５Ａ及び第２薄厚部５５Ｂは、第１制御用信号電極５の第１入力側信号電極５３の入力パッドの部分に設けられているが、このような薄層部は、入力パッドの部分に加えて又は代えて、第１制御用信号電極５の信号伝達部５７の延び方向の全部又は一部に設けられていてもよいし、第１制御用信号電極５の延び方向の全部又は一部に設けられていてもよい。また、第１薄厚部７５Ａ及び第２薄厚部７５Ｂは、第２制御用信号電極７の第２入力側信号電極７３の入力パッドの部分に設けられているが、このような薄層部は、入力パッドの部分に加えて又は代えて、第２制御用信号電極７の信号伝達部７７の延び方向の全部又は一部に設けられていてもよいし、第２制御用信号電極７の延び方向の全部又は一部に設けられていてもよい。

上述のような本実施形態の光制御デバイスによれば、第１及び第２実施形態の光制御デバイス１００と同様に、第１入力側信号電極３５５と第１接地電極２１１との間、及び、第１入力側信号電極３５５と信号電極間接地電極２１３との間における電気力線の広がりを小さくする効果、及び、第２入力側信号電極３７５と第２接地電極２１２との間、及び、第２入力側信号電極３７５と信号電極間接地電極２１３との間における電気力線の広がりを小さくする効果により、第１入力側信号電極３５５及び第２入力側信号電極３７５間のクロストークを抑制することができる。

上述のような本実施形態の光制御デバイスにおいては、第１入力側信号電極３５５に外部から第１電気信号Ｓ１が印加された際、厚さの薄い第１薄厚部５５Ａ及び第２薄厚部５５Ｂに電界が集中するため、当該第１薄厚部５５Ａ及び第２薄厚部５５Ｂから主として電気力線が放射される。そして、第１入力側信号電極３５５の第１薄厚部５５Ａ及び第２薄厚部５５Ｂは、主部５５Ｍよりも基板１に近く低い位置から電気力線を発するため、これらから放射された電気力線が基板１の主面１Ｓの上方を経由して第２入力側信号電極３７５に到達することが抑制される。

同様に、第２入力側信号電極３７５に外部から第２電気信号Ｓ２が印加された際、厚さの薄い第１薄厚部７５Ａ及び第２薄厚部７５Ｂに電界が集中するため、当該第１薄厚部７５Ａ及び第２薄厚部７５Ｂから主として電気力線が放射される。そして、第２入力側信号電極３７５の第１薄厚部７５Ａ及び第２薄厚部７５Ｂは、主部７５Ｍよりも基板１に近く低い位置から電気力線を発するため、これらから放射された電気力線が基板１の主面１Ｓの上方を経由して第１入力側信号電極３５５に到達することが抑制される。その結果、第１入力側信号電極３５５及び第２入力側信号電極３７５間のクロストークをさらに抑制することができる。

第３実施形態において溝部の形成と併用した、第１入力側信号電極３５５及び第２入力側信号電極３７５を多段化する手段は、単独で用いてもクロストークの低減に有効な策であるが、これらの電極の第１接地電極２１１、第２接地電極２１２、及び、信号電極間接地電極２１３と対向する表面積を増やす手法であり本質的に特性インピーダンスの低下を伴う。従って、特性インピーダンスを高める手段として効果の高い、溝部の形成が特に有効である。そのため、これらを併用する第３実施形態の光制御デバイスによれば、相性の良いクロストークの低減の改善と設計の自由度の改善を同時に行うことができるため、高い相乗効果を発揮する。

本実施形態においては、第１薄厚部５５Ａと第２薄厚部５５Ｂは、平面視で第１入力側信号電極の延び方向に対して略対称に配置されているが、これらは平面視で第１入力側信号電極の延び方向に対して非対称に配置されていてもよい。また、第１薄厚部５５Ａと第２薄厚部５５Ｂの厚さは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。同様に、第１薄厚部７５Ａと第２薄厚部７５Ｂは、平面視で第２入力側信号電極の延び方向に対して略対称に配置されているが、これらは平面視で第２入力側信号電極の延び方向に対して非対称に配置されていてもよい。また、第１薄厚部７５Ａと第２薄厚部７５Ｂの厚さは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

制御用信号電極が２つの場合、この２つの制御用信号電極よりも信号電極間接地電極２１３側に設けた第２薄厚部５５Ｂ及び第１薄厚部７５Ａと、第１接地電極２１１及び第２接地電極２１２側に設けた第１薄厚部５５Ａ及び第２薄厚部７５Ｂとでは、クロストークの抑制効果への寄与の割合は異なるが、設計の都合上、特性の解析計算の規模が小さくて済むように、第１薄厚部５５Ａと第２薄厚部５５Ｂは第１入力側信号電極３５５の延び方向に対して対称的に配置されていることが好ましく、第１薄厚部７５Ａと第２薄厚部７５Ｂは第２入力側信号電極３７５の延び方向に対して対称的に配置されていることが好ましい。そのような対称的な配置は、基板の応力・歪みの分散の点でも、望ましい。また、本実施形態では、信号電極に４つの薄厚部が存在する（即ち、第１入力側信号電極３５５の第１薄厚部５５Ａ、第１入力側信号電極３５５の第２薄厚部５５Ｂ、第２入力側信号電極３７５の第１薄厚部７５Ａ、第２入力側信号電極３７５の第２薄厚部７５Ｂが存在する）が、本実施形態では、これらの４つの薄厚部のうち、少なくとも１つが存在してもよく、選択的に複数が存在してもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図９は、第４実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図であり、図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った光制御デバイスの端面図である。

第４実施形態の光制御デバイスは、第１接地電極、第２接地電極、及び、信号電極間接地電極の構成において、第３実施形態の光制御デバイスと異なる。

具体的には、本実施形態の第１接地電極４１１は、第３実施形態の薄厚部１１Ａ（図７及び図８参照）に代えて、薄厚部１１Ｃを有する点で、第３実施形態の第１接地電極２１１と異なる。そして、薄厚部１１Ｃは、複数の貫通孔１１ＣＰを有する点で、第３実施形態の薄厚部１１Ａと異なる。貫通孔１１ＣＰは、薄厚部１１Ｃを厚さ方向に貫通する孔である。なお、薄厚部１１Ｃは、貫通孔１１ＣＰを１個のみ有していてもよい。

また、本実施形態の第２接地電極４１２は、第３実施形態の薄厚部１２Ａ（図７及び図８参照）に代えて、薄厚部１２Ｃを有する点で、第３実施形態の第２接地電極２１２と異なる。そして、薄厚部１２Ｃは、複数の貫通孔１２ＣＰを有する点で、第３実施形態の薄厚部１２Ａと異なる。貫通孔１２ＣＰは、薄厚部１２Ｃを厚さ方向に貫通する孔である。なお、薄厚部１２Ｃは、貫通孔１２ＣＰを１個のみ有していてもよい。

また、本実施形態の信号電極間接地電極４１３は、第３実施形態の第１薄厚部１３Ａ及び第２薄厚部１３Ｂ（図７及び図８参照）に代えて、第１薄厚部１３Ｃ及び第２薄厚部１３Ｄを有する点で、第３実施形態の信号電極間接地電極２１３と異なる。そして、第１薄厚部１３Ｃは、複数の貫通孔１３ＣＰを有する点で、第３実施形態の第１薄厚部１３Ａと異なり、第２薄厚部１３Ｄは、複数の貫通孔１３ＤＰを有する点で、第３実施形態の第２薄厚部１３Ｂと異なる。貫通孔１３ＣＰは、第１薄厚部１３Ｃを厚さ方向に貫通する孔であり、貫通孔１３ＤＰは、第２薄厚部１３Ｄを厚さ方向に貫通する孔である。なお、第１薄厚部１３Ｃは、貫通孔１３ＣＰを１個のみ有していてもよく、第２薄厚部１３Ｄは、貫通孔１３ＤＰを１個のみ有していてもよい。

第１接地電極４１１の薄厚部１１Ｃ及び信号電極間接地電極４１３の第１薄厚部１３Ｃが、平面視で第１入力側信号電極３５５全体又は第１制御用信号電極５全体に沿って一端１１Ｅ及び一端１３Ｅから延びている場合は、薄厚部１１Ｃ、第１薄厚部１３Ｃの全体にわたって、あるいはその一部に１個又は複数の貫通穴１１ＣＰ、１３ＣＰが設けられていても良い。第２接地電極４１２の薄厚部１２Ｃ及び信号電極間接地電極４１３の第２薄厚部１３Ｄが、平面視で第２入力側信号電極３７５全体又は第２制御用信号電極７全体に沿って一端１２Ｅ及び一端１３Ｅから延びている場合も同様に、薄厚部１２Ｃ、第２薄厚部１３Ｄの全体にわたって、あるいはその一部に１個又は複数の貫通穴１２ＣＰ、１３ＤＰが設けられていても良い。クロストーク特性を改善したい区間に、適宜、貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰを配置することができる。

貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰの平面視での形状は、例えば矩形状であるが、円形状、楕円形状等の他の形状であってもよい。また、貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰの平面視での形状は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰは離散的に分布していてもよいし、第１入力側信号電極５３又は第２入力側信号電極７３の延び方向に沿って所定の周期で形成されていてもよい。貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰを離散的に配置したり、互いに平面視での形状の異なる貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰを設けたりするよりも、互いに同じ平面視での形状の貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰを第１入力側信号電極３５５又は第２入力側信号電極３７５の延び方向に沿って周期的に配置した方が、第１制御用信号電極５及び第２制御用信号電極７の特性シミュレーションの規模が小さくて済むため設計をし易い上に、意図しないインピーダンスの不連続による伝搬信号の損失などを防ぎやすい。

なお、貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰが第１入力側信号電極３５５又は第２入力側信号電極３７５の延び方向に沿って周期的に配置されている場合には、その構造が特定の周波数に対応したバンドパスフィルター回路として作用する。そのため、特定の周波数信号がそのバンドパスフィルター回路に結合し、第１制御用信号電極５及び第２制御用信号電極７内を伝搬する変調信号が劣化するおそれがある。その変調信号の劣化は、貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰが設けられた周期を変調信号の主要周波数成分の波長（バンドバスフィルター回路における、その周波数成分の波長）の１／４以下にすることで、回避することができる。

本実施形態においては、貫通孔１１ＣＰと貫通孔１３ＣＰは、平面視で第１入力側信号電極３５５の延び方向に対して略対称に配置されているが、これらは平面視で第１入力側信号電極３５５の延び方向に対して非対称に配置されていてもよい。また、貫通孔１２ＣＰと貫通孔１３ＤＰは、平面視で第２入力側信号電極３７５の延び方向に対して略対称に配置されているが、これらは平面視で第２入力側信号電極３７５の延び方向に対して非対称に配置されていてもよい。

制御用信号電極が２つの場合、この２つの制御用信号電極よりも信号電極間接地電極４１３側に形成した貫通孔１３ＣＰ及び１３ＤＰと、第１接地電極４１１及び第２接地電極４１２側に形成した貫通孔１１ＣＰ及び１２ＣＰとでは、クロストークの抑制効果への寄与の割合は異なるが、設計の都合上、特性の解析計算の規模が小さくて済むように、貫通孔１１ＣＰと貫通孔１３ＣＰは、平面視で第１入力側信号電極３５５の延び方向に対して対称的に配置されていることが好ましく、貫通孔１２ＣＰと貫通孔１３ＤＰは、平面視で第２入力側信号電極３７５の延び方向に対して対称的に配置されていることが好ましい。そのような対称的な配置は、基板の応力・歪みの分散の点でも、望ましい。

また、薄厚部１１Ｃに代えて主部１１Ｍが貫通孔１１ＣＰと同様の単数又は複数の貫通孔を有していてもよく、第１薄厚部１３Ｃに代えて主部１３Ｍが貫通孔１３ＣＰと同様の単数又は複数の貫通孔を有していてもよく、第２薄厚部１３Ｄに代えて主部１３Ｍが貫通孔１３ＤＰと同様の単数又は複数の貫通孔を有していてもよく、薄厚部１２Ｃに代えて主部１２Ｍが貫通孔１２ＣＰと同様の単数又は複数の貫通孔を有していてもよい。

上述のような本実施形態の光制御デバイスによれば、第１〜第３実施形態の光制御デバイス１００と同様に、第１入力側信号電極３５５と第１接地電極４１１との間、及び、第１入力側信号電極３５５と信号電極間接地電極４１３との間における電気力線の広がりを小さくする効果、及び、第２入力側信号電極３７５と第２接地電極４１２との間、及び、第２入力側信号電極３７５と信号電極間接地電極４１３との間における電気力線の広がりを小さくする効果により、第１入力側信号電極３５５及び第２入力側信号電極３７５間のクロストークを抑制することができる。

上述のような本実施形態に係る光制御デバイスにおいては、信号電極間接地電極４１３、第１接地電極４１１、及び、第２接地電極４１２は、それぞれ貫通孔を有している。これにより、信号電極間接地電極４１３、第１接地電極４１１、及び、第２接地電極４１２の表面積が増加するため、第１入力側信号電極から放射される電気力線は、信号電極間接地電極４１３及び第１接地電極４１１で終端し易くなり、第２入力側信号電極から放射される電気力線は、信号電極間接地電極４１３及び第２接地電極４１２で終端し易くなる。その結果、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極間のクロストークをさらに抑制することができる。

第４実施形態において溝部の形成と併用した、第１入力側信号電極及び第２入力側信号電極を多段化する手段は、単独で用いてもクロストークの低減に有効な策である。第２実施形態および第３実施形態では、主に各電極の隣接する電極と対向する表面積を増やすことによって第１入力側信号電極と第１接地電極、信号電極間接地電極間における電気力線の広がり、及び、第２入力側信号電極と第２接地電極、信号電極間接地電極間における電気力線の広がりを抑える効果を得ているのに対して、第４実施形態では、いわゆるエッジ効果によって、第１入力側信号電極と第１接地電極、信号電極間接地電極間における電気力線の広がり、及び、第２入力側信号電極と第２接地電極、信号電極間接地電極間における電気力線の広がりを抑える効果が大きい。

特性インピーダンスへの影響は、薄厚部１１Ｃ、第１薄厚部１３Ｃ、薄厚部１２Ｃ、第２薄厚部１３Ｄの厚さや、貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰの大きさ、設置数などに依存し、設計によっては、薄厚部１１Ｃ、第１薄厚部１３Ｃ、薄厚部１２Ｃ、第２薄厚部１３Ｄの導入による特性インピーダンスの低下を補うこともできる。これらを併用する第４実施形態の光制御デバイスによれば、クロストークの低減の改善と設計の自由度の改善を同時に行うことができるため、非常に高い相乗効果を発揮する。また、本実施形態では、薄厚部に４種類の貫通孔が存在する（即ち、貫通孔１１ＣＰ、貫通孔１３ＣＰ、貫通孔１３ＤＰ、及び、貫通孔１２ＣＰが存在する）が、本実施形態では、これらの４種類の貫通孔のうち、少なくとも１つが存在してもよく、選択的に複数が存在してもよい。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１１は、第５実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図であり、図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った光制御デバイスの端面図である。

第５実施形態の光制御デバイスは、第１溝部Ｄ１内に設けられた第１溝部内接地電極２１と、第２溝部Ｄ２内に設けられた第２溝部内接地電極２２と、第３溝部Ｄ３内に設けられた第３溝部内接地電極２３と、第４溝部Ｄ４内に設けられた第４溝部内接地電極２４とをさらに備える点において、第１実施形態の光制御デバイスと異なる。

第１溝部内接地電極２１は、第１溝部Ｄ１の側面を介して信号電極間接地電極１３と電気的に接続され、第２溝部内接地電極２２は、第２溝部Ｄ２の側面を介して第１接地電極１１と電気的に接続され、第３溝部内接地電極２３は、第３溝部Ｄ３の側面を介して信号電極間接地電極１３と電気的に接続され、第４溝部内接地電極２４は、第４溝部Ｄ４の側面を介して第２接地電極１２と電気的に接続されている。

第１溝部内接地電極２１、第２溝部内接地電極２２、第３溝部内接地電極２３、及び、第４溝部内接地電極２４は、それぞれ第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、及び、第４溝部Ｄ４の深さよりも小さい厚さを有することができる。

第１溝部内接地電極２１及び第２溝部内接地電極２２は、それぞれ第１入力側信号電極５３と離間しており、平面視で第１入力側信号電極５３の一部に沿って第１溝部Ｄ１及び第２溝部Ｄ２内で延びていてもよいし、第１入力側信号電極５３の全体に沿って第１溝部Ｄ１及び第２溝部Ｄ２内で延びていてもよいし、第１制御用信号電極５の一部又は全部に沿って第１溝部Ｄ１及び第２溝部Ｄ２内で延びていてもよい。

同様に、第３溝部内接地電極２３及び第４溝部内接地電極２４は、それぞれ第２入力側信号電極７３と離間しており、平面視で第２入力側信号電極７３の一部に沿って第３溝部Ｄ３及び第４溝部Ｄ４内で延びていてもよいし、第２入力側信号電極７３の全体に沿って第３溝部Ｄ３及び第４溝部Ｄ４内で延びていてもよいし、第２制御用信号電極７の一部又は全部に沿って第３溝部Ｄ３及び第４溝部Ｄ４内で延びていてもよい。

また、第１溝部内接地電極２１は、複数の貫通孔２１Ｐを有し、第２溝部内接地電極２２は、複数の貫通孔２２Ｐを有し、第３溝部内接地電極２３は、複数の貫通孔２３Ｐを有し、第４溝部内接地電極２４は、複数の貫通孔２４Ｐを有している。貫通孔２１Ｐ、貫通孔２２Ｐ、貫通孔２３Ｐ、及び、貫通孔２４Ｐは、それぞれ第１溝部内接地電極２１、第２溝部内接地電極２２、第３溝部内接地電極２３、及び、第４溝部内接地電極２４を厚さ方向に貫通する孔である。なお、第１溝部内接地電極２１、第２溝部内接地電極２２、第３溝部内接地電極２３、及び、第４溝部内接地電極２４は、それぞれ、１個のみの貫通孔２１Ｐ、貫通孔２２Ｐ、貫通孔２３Ｐ、及び貫通孔２４Ｐを有していてもよく、また、それぞれ貫通孔を有していなくてもよい。

貫通孔２１Ｐ、貫通孔２２Ｐ、貫通孔２３Ｐ、及び、貫通孔２４Ｐの平面視での形状は、例えば矩形状であるが、円形状、楕円形状等の他の形状であってもよい。これらの貫通孔の形状、配置位置や周期性、対称性などについての設計上の留意点は、実施形態４における場合と同様である。

上述のような本実施形態の光制御デバイスによれば、第１〜第４実施形態の光制御デバイス１００と同様に、第１入力側信号電極５３と第１接地電極１１との間、及び、第１入力側信号電極５３と信号電極間接地電極１３との間における電気力線の広がりを小さくする効果、及び、第２入力側信号電極７３と第２接地電極１２との間、及び、第２入力側信号電極７３と信号電極間接地電極１３との間における電気力線の広がりを小さくする効果により、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークを抑制することができる。

さらに、上述のような本実施形態の光制御デバイスによれば、第１溝部内接地電極２１、第２溝部内接地電極２２、第３溝部内接地電極２３、及び、第４溝部内接地電極２４を備えているため、第１入力側信号電極５３から放射される電気力線の一部は、第１溝部内接地電極２１及び第２溝部内接地電極２２で終端すると共に、第２入力側信号電極７３から放射される電気力線の一部は、第３溝部内接地電極２３及び第４溝部内接地電極２４で終端する。その結果、第１入力側信号電極５３から放射される電気力線及び第２入力側信号電極７３から放射される電気力線が、より近い場所において終端され易くなるため、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークをさらに抑制することができる。

さらに、上述のような本実施形態の光制御デバイスによれば、第１溝部内接地電極２１、第２溝部内接地電極２２、第３溝部内接地電極２３、及び、第４溝部内接地電極２４は、それぞれ貫通孔（貫通孔２１Ｐ、２２Ｐ、２３Ｐ、２４Ｐ）を有している。これにより、第１溝部内接地電極２１、第２溝部内接地電極２２、第３溝部内接地電極２３、及び、第４溝部内接地電極２４におけるエッジ効果が高くなるため、第１入力側信号電極５３から放射される電気力線は第１溝部内接地電極２１及び第２溝部内接地電極２２でより終端し易くなると共に、第２入力側信号電極７３から放射される電気力線は第３溝部内接地電極２３及び第４溝部内接地電極２４でより終端し易くなる。その結果、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークをさらに抑制することができる。効能や設計上の留意点は、実施形態４における場合と同様である。

また、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、第４溝部Ｄ４内への第１溝部内接地電極２１、第２溝部内接地電極２２、第３溝部内接地電極２３、第４溝部内接地電極２４の配置は、作製上の難易度が若干上がるものの、第１溝部Ｄ１、第２溝部Ｄ２、第３溝部Ｄ３、第４溝部Ｄ４の幅が上記離間距離Ｋ１、Ｋ２との関係における制約から開放され、構造設計、特性設計の自由度が実施形態４における場合と比べて飛躍的に改善する。また、本実施形態では、溝部内接地電極に４種類の貫通孔が存在する（即ち、貫通孔２２Ｐ、貫通孔２１Ｐ、貫通孔２３Ｐ、及び、貫通孔２４Ｐが存在する）が、本実施形態では、これらの４種類の貫通孔のうち、少なくとも１つが存在すればよく、又は、これらの貫通孔が存在しなくてもよい。また、本実施形態では、４つの溝部内接地電極、即ち、第１溝部内接地電極２１、第２溝部内接地電極２２、第３溝部内接地電極２３、及び、第４溝部内接地電極２４が存在するが、本実施形態では、これらの４つの溝部内接地電極のうち、少なくとも１つが存在してもよく、選択的に複数が存在してもよい。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図１３は、第６実施形態の第１制御用信号電極の第１入力側信号電極及び第２制御用信号電極の第１入力側信号電極の一端近傍の構成を示す平面図であり、図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った光制御デバイスの端面図である。

第６実施形態の光制御デバイスは、第１接地電極、第２接地電極、及び、信号電極間接地電極の構成において、第１実施形態の光制御デバイスと異なる。

具体的には、本実施形態の第１接地電極６１１は、複数の凹部６１１Ｄを有している点で、第１実施形態の第１接地電極１１（図２〜図４参照）と異なり、本実施形態の第２接地電極６１２は、複数の凹部６１２Ｄを有している点で第１実施形態の第２接地電極１２（図２〜図４参照）と異なり、本実施形態の信号電極間接地電極６１３は、複数の凹部６１３Ｄ１及び複数の凹部６１３Ｄ２を有している点で第１実施形態の信号電極間接地電極１３（図２〜図４参照）と異なる。

各凹部６１１Ｄは、第１接地電極６１１を厚さ方向に貫通せず、平面視で第１接地電極６１１の第１入力側信号電極５３側の側面に沿って順に設けられている。各凹部６１２Ｄは、第２接地電極６１２を厚さ方向に貫通せず、平面視で第２接地電極６１２の第２入力側信号電極７３側の側面に沿って順に設けられている。各凹部６１３Ｄ１は、信号電極間接地電極６１３を厚さ方向に貫通せず、平面視で信号電極間接地電極６１３の第１入力側信号電極５３側の側面に沿って順に設けられており、各凹部６１３Ｄ２は、信号電極間接地電極６１３を厚さ方向に貫通せず、平面視で信号電極間接地電極６１３の信号伝達部５７側の側面に沿って順に設けられている。

なお、第１接地電極６１１は、凹部６１１Ｄを１個のみ有していてもよく、第２接地電極６１２は、凹部６１２Ｄを１個のみ有していてもよく、信号電極間接地電極６１３は、凹部６１３Ｄ１を１個のみ有していてもよく、信号電極間接地電極６１３は、凹部６１３Ｄ２を１個のみ有していてもよい。

各凹部６１１Ｄ、凹部６１２Ｄ、凹部６１３Ｄ１、及び、凹部６１３Ｄ２の平面視での形状は、例えば矩形状であるが、円形状、楕円形状等の他の形状であってもよい。凹部６１１Ｄ、６１２Ｄ、６１３Ｄ１、６１３Ｄ２の形状や配置、周期性についての設計上の留意点は、第４実施形態における貫通孔１１ＣＰ、１２ＣＰ、１３ＣＰ、１３ＤＰ（図９及び図１０参照）の場合と同様である。

上述のような本実施形態の光制御デバイスによれば、第１〜第５実施形態の光制御デバイス１００と同様に、第１入力側信号電極５３と第１接地電極６１１、信号電極間接地電極６１３間における電気力線の広がりを小さくする効果、及び、第２入力側信号電極７３と第２接地電極６１２、信号電極間接地電極６１３間における電気力線の広がりを小さくする効果により、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークを抑制することができる。

上述のような本実施形態の光制御デバイスにおいては、信号電極間接地電極１３、第１接地電極１１、及び、第２接地電極１２は、それぞれ凹部（第１溝部内接地電極２１Ｄ、第２溝部内接地電極２２Ｄ、第３溝部内接地電極２３Ｄ、第４溝部内接地電極２４Ｄ）を有している。これにより、信号電極間接地電極１３、第１接地電極１１、及び、第２接地電極１２の表面積が増加するため、第１入力側信号電極５３から放射される電気力線は、信号電極間接地電極１３及び第１接地電極１１で終端し易くなり、第２入力側信号電極７３から放射される電気力線は、信号電極間接地電極１３及び第２接地電極１２で終端し易くなる。その結果、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークをさらに抑制することができる。

第６実施形態において、基板への溝部の形成と併用した信号電極間接地電極１３、第１接地電極１１、及び、第２接地電極１２に凹部（第１溝部内接地電極２１Ｄ、第２溝部内接地電極２２Ｄ、第３溝部内接地電極２３Ｄ、第４溝部内接地電極２４Ｄ）を形成する手法は、単独で用いてもクロストークの低減に有効な策であるが、第２実施形態、第３実施形態における場合と同様に、信号電極間接地電極１３、第１接地電極１１、及び、第２接地電極１２の表面積を増やす手法であり本質的に特性インピーダンスの低下を伴う。従って、特性インピーダンスを高める手段として効果の高い、溝部の形成が特に有効である。これらを併用する第３実施形態の光制御デバイスによれば、クロストークの低減の改善と設計の自由度の改善を同時に行うことができるため、高い相乗効果を発揮する。

本実施形態においては、凹部６１１Ｄと凹部６１３Ｄ１は、平面視で第１入力側信号電極５３の延び方向に対して略対称に配置されているが、これらは第１入力側信号電極５３の延び方向に対して非対称に配置されていてもよい。また、凹部６１３Ｄ２と凹部６１２Ｄは、平面視で第２入力側信号電極７３の延び方向に対して略対称に配置されているが、これらは第２入力側信号電極７３の延び方向に対して非対称に配置されていてもよい。

制御用信号電極が２つの場合、信号電極間接地電極６１３側に形成した凹部６１３Ｄ１、６１３Ｄ２と、第１接地電極６１１、第２接地電極６１２側に形成した凹部６１１Ｄ、６１２Ｄとでは、クロストークの抑制効果への寄与の割合は異なるが、設計の都合上、特性の解析計算の規模が小さくて済むように、凹部６１１Ｄと凹部６１３Ｄ１は、平面視で第１入力側信号電極５３の延び方向に対して対称的に配置されていることが好ましく、凹部６１３Ｄ２と凹部６１２Ｄは、平面視で第２入力側信号電極７３の延び方向に対して対称的に配置されていることが好ましい。そのような対称的な配置は、基板の応力・歪みの分散の点でも、望ましい。また、本実施形態では、接地電極に４種類の凹部が存在する（即ち、凹部６１１Ｄ、凹部６１２Ｄ、凹部６１３Ｄ１、及び、凹部６１３Ｄ２が存在する）が、本実施形態では、これらの４種類の凹部のうち、少なくとも１つが存在してもよく、選択的に複数が存在してもよい。

本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。

例えば、第１実施形態の光制御デバイス１００において、第１接地電極１１は、第４実施形態の貫通孔１１ＣＰに対応する単数又は複数の貫通孔であって、平面視で第１入力側信号電極５３の延び方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に当該第１入力側信号電極５３と対向する単数又は複数の貫通孔を有していてもよい。また、第１実施形態の光制御デバイス１００において、第２接地電極１２は、第４実施形態の貫通孔１２ＣＰに対応する単数又は複数の貫通孔であって、平面視で第２入力側信号電極７３の延び方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に当該第２入力側信号電極７３と対向する単数又は複数の貫通孔を有していてもよい。

また、第１実施形態の光制御デバイス１００において、信号電極間接地電極１３は、第４実施形態の貫通孔１３ＣＰに対応する単数又は複数の貫通孔であって、平面視で第１入力側信号電極５３の延び方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に当該第１入力側信号電極５３と対向する単数又は複数の貫通孔を有していてもよく、第４実施形態の貫通孔１３ＤＰに対応する単数又は複数の貫通孔であって、平面視で第２入力側信号電極７３の延び方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に当該第２入力側信号電極７３と対向する単数又は複数の貫通孔を有していてもよい。

また、上述の各実施形態の光制御デバイスにおいて、基板１は、基板１の主面１Ｓのうち平面視で第１アーム光導波路３１と第２アーム光導波路３２との間の領域に設けられた、第１アーム光導波路３１及び第２アーム光導波路３２の延び方向に沿って延びる溝部を有していてもよい。

また、上述の各実施形態の光制御デバイス１００は、光導波路構造３としてマッハツェンダ型光導波路を備えているが、本発明は第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３間のクロストークを低減する技術であり、他の種類の光導波路構造を備える光制御デバイスに適用することも当然可能である。例えば、複数の直線導波路、交差導波路、多分岐導波路、リング型導波路共振器などからなる光導波路構造を備える光制御デバイスに対しても本発明が適用可能であることは言うまでもない。

上述の各実施形態における光制御デバイスは、制御用信号電を２つ備えるが、３つ以上の制御用信号電極を備える光制御デバイスに対しても、本発明が適用可能であることは言うまでもない。

上述の各実施形態においては、各変調用電極の入力側信号電極間のクロストークの抑制方法について説明してきたが、当該抑制方法は、各変調用電極の作用部電極間におけるクロストークおよび各変調用電極の作用部電極から終端抵抗に至る出力側信号電極間のクロストークの抑制にも有効である。

また、上述の各実施形態においては、特に入力パッド部におけるクロストークの抑制方法を中心に説明してきたが、上記抑制方法を第１制御用信号電極５及び第２制御用信号電極７全体に取り入れても良いし、第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３全体に取り入れても良いし、入力パッド５５及び入力パッド７５だけに取り入れも良いし、入力パッド５５及び入力パッド７５を除く第１入力側信号電極５３及び第２入力側信号電極７３に取り入れても良い。導入する方法は、同じ構成である必要は無く、設計、製造しやすい構成を適宜選べば良い。

入力パッド５５及び入力パッド７５の長さは、第１制御用信号電極５及び第２制御用信号電極７全体に占める長さの割合は小さいものの、入力パッド５５及び入力パッド７５近傍における第１接地電極と信号電極間接地電極間の離間距離及び第２接地電極と信号電極間接地電極間の離間距離が大きいため、入力パッド５５と入力パッド７５間において特にクロストークが生じやすい。そのため、入力パッド５５及び入力パッド７５への上記抑制方法の適用は有効である。複数の制御用信号電極を有する集積型デバイスの場合、各入力側信号電極部は、各入力パッドに比べて長く、クロストークが発生しやすい屈曲部、蛇行部、信号電極幅の変更部、信号電極-接地電極間隔の変更部などの構造変更部を含むことが多いため、各入力側信号電極部への上記抑制方法の適用は有効である。所用のクロストーク特性に合わせて、上記抑制方法の適用部位と，適用方法を適宜選べば良い。

出力側信号電極部への上記抑制方法の適用の効能について、簡単に説明する。広帯域型の進行波型電極型の光制御デバイスの場合、一般的には、制御信号は出力側信号電極部に伝わったあとは終端抵抗によって終端され、光に作用することがない。よって、出力側信号電極部への上記抑制方法を適用しても、肝心の変調出力光の特性の改善には結びかない。しかしながら、光制御デバイスの製造において、ネットワークアナライザーにより制御用信号電極の伝搬特性（Ｓ２１）などを評価する際に、上記抑制方法を適用していれば、出力側信号電極部におけるクロストークによる伝搬特性の不当評価を抑制することができる。一方、制御信号を完全に終端させずに反射させて、再び光に作用させる構成の光制御デバイスにおいては、出力側信号電極部が入力側信号電極部としても機能するため、出力側信号電極部への上記抑制方法の適用が光出力信号の特性改善にも有効であることは、言うまでもない。

また、上述の各実施形態においては、基板１の厚さを限定せずに説明してきたが、本発明による入力側信号電極間のクロストーク抑制効果は、いずれの厚さの基板１を用いても有効に発揮される。本発明による上記効果は、ニオブ酸リチウム光変調器の製造に一般に用いられる厚さが０．４ｍｍ〜１．００ｍｍの基板を用いた場合にも有効に発揮されるし、上記特許文献２に記載の発明における場合のように厚さが３０μｍ〜１００μｍの基板を用いた場合であっても、有効に発揮される。

１・・・基板、１Ｓ・・・基板の主面、３・・・光導波路構造、３１・・・第１アーム光導波路（第１光導波路）、３２・・・第２アーム光導波路（第２光導波路）、５・・・第１制御用信号電極、７・・・第２制御用信号電極、１１・・・第１接地電極、１２・・・第２接地電極、１３・・・信号電極間接地電極、５３・・・第１入力側信号電極、７３・・・第２入力側信号電極、Ｄ１・・・第１溝部、Ｄ２・・・第２溝部、Ｄ３・・・第３溝部、Ｄ４・・・第４溝部。

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板に設けられた当該基板の主面に沿って延びる第１及び第２光導波路と、
   外部から供給される第１電気信号に基づいて前記第１光導波路内を伝搬する光の屈折率を変化させるために前記基板の前記主面上に設けられた第１制御用信号電極であって、
   前記第１光導波路に電界を印加可能なように当該第１光導波路に沿って延びる第１作用電極部と、前記第１作用電極部まで前記第１電気信号を伝達するように前記基板の前記主面に沿って延びる第１入力側信号電極と、を有する第１制御用信号電極と、
   外部から供給される第２電気信号に基づいて前記第２光導波路内を伝搬する光の屈折率を変化させるために前記基板の前記主面上に設けられた第２制御用信号電極であって、
   前記第２光導波路に電界を印加可能なように当該第２光導波路に沿って延びる第２作用電極部と、前記第２作用電極部まで前記第２電気信号を伝達するように前記基板の前記主面に沿って延びる第２入力側信号電極と、を有する第２制御用信号電極と、
   平面視で前記第１入力側信号電極と前記第２入力側信号電極との間にこれらと離間して位置するように前記基板の前記主面に設けられた信号電極間接地電極と、
   平面視で前記第１入力側信号電極を挟んで前記信号電極間接地電極側とは反対側に当該第１入力側信号電極と離間して位置するように前記基板の前記主面に設けられた第１接地電極と、
   平面視で前記第２入力側信号電極を挟んで前記信号電極間接地電極側とは反対側に当該第２入力側信号電極と離間して位置するように前記基板の前記主面に設けられた第２接地電極と、
   を備え、
   前記基板は、平面視で、前記第１入力側信号電極と前記信号電極間接地電極との間に設けられた第１溝部、前記第１入力側信号電極と前記第１接地電極との間に設けられた第２溝部、前記第２入力側信号電極と前記信号電極間接地電極との間に設けられた第３溝部、及び、前記第２入力側信号電極と前記第２接地電極との間に設けられた第４溝部を有し、
   前記第１接地電極の一端、前記第２溝部の一端、前記第１入力側信号電極の前記一端、前記第１溝部の一端、前記信号電極間接地電極の一端、前記第３溝部の一端、前記第２入力側信号電極の前記一端、前記第４溝部の一端、及び、前記第２接地電極の一端は、前記基板の前記主面に沿った第１方向に沿ってこの順に並んで配置されており、
   前記第１入力側信号電極の前記一端と、前記第２入力側信号電極の前記一端との前記第１方向に沿った離間距離をＤとし、前記第１接地電極の前記一端と、前記信号電極間接地電極の前記一端との前記第１方向に沿った離間距離、又は、前記第２接地電極の前記一端と、前記信号電極間接地電極の前記一端との前記第１方向に沿った離間距離をＫとしたとき、Ｄ／Ｋの値は、３．０以下である、光制御デバイス。
2. 前記第１溝部、前記第２溝部、前記第３溝部、及び、前記第４溝部の深さは、２μｍ以上である、請求項１に記載の光制御デバイス。
3. 前記信号電極間接地電極は、主部と、当該主部よりも前記第１溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第１薄厚部、及び／又は、当該主部よりも前記第３溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第２薄厚部、とを有する、及び／又は、
   前記第１接地電極は、主部と、当該主部よりも前記第２溝部側に設けられた当該主部よりも薄い薄厚部と、を有する、及び／又は、
   前記第２接地電極は、主部と、当該主部よりも前記第４溝部側に設けられた当該主部よりも薄い薄厚部と、を有する、請求項１又は２に記載の光制御デバイス。
4. 前記第１制御用信号電極は、主部と、当該主部よりも前記第１溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第１薄厚部、及び／又は、当該主部よりも前記第２溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第２薄厚部、とを有する、及び／又は、
   前記第２制御用信号電極は、主部と、当該主部よりも前記第３溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第１薄厚部、及び／又は、当該主部よりも前記第４溝部側に設けられた当該主部よりも薄い第２薄厚部、とを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光制御デバイス。
5. 前記信号電極間接地電極、前記第１接地電極、及び、前記第２接地電極の少なくとも１つは、貫通孔を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の光制御デバイス。
6. 前記第１溝部内に設けられ、前記信号電極間接地電極と電気的に接続された第１溝部内接地電極、及び／又は、前記第２溝部内に設けられ、前記第１接地電極と電気的に接続された第２溝部内接地電極、及び／又は、前記第３溝部内に設けられ、前記信号電極間接地電極と電気的に接続された第３溝部内接地電極、及び／又は、前記第４溝部内に設けられ、前記第２接地電極と電気的に接続された第４溝部内接地電極、をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の光制御デバイス。
7. 前記第１溝部内接地電極、前記第２溝部内接地電極、前記第３溝部内接地電極、及び、前記第４溝部内接地電極の少なくとも１つは、貫通孔を有している請求項６に記載の光制御デバイス。
8. 前記信号電極間接地電極、前記第１接地電極、及び、前記第２接地電極の少なくとも１つは、凹部を有している請求項１〜７のいずれか一項に記載の光制御デバイス。

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