CN116888515A - 光波导元件、使用光波导元件的光调制器件及光发送装置 - Google Patents
光波导元件、使用光波导元件的光调制器件及光发送装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116888515A CN116888515A CN202180094740.4A CN202180094740A CN116888515A CN 116888515 A CN116888515 A CN 116888515A CN 202180094740 A CN202180094740 A CN 202180094740A CN 116888515 A CN116888515 A CN 116888515A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical waveguide
- optical
- substrate
- reinforcing member
- waveguide element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 334
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 86
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 52
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 32
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 10
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003180 amino resin Polymers 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12097—Ridge, rib or the like
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本发明提供一种光波导元件，即使在光波导基板上形成有肋型光波导或模斑转换部等凸状部分的情况下，也能从光波导等的附近除去将加强构件接合的粘接层内的气泡，减少光损失。光波导元件具备光波导基板(1、2)和加强构件(3)，光波导基板(1、2)具备光波导(10、12)，加强构件(3)配置在该光波导(10、12)的端部附近且该光波导(10、12)的上侧，该光波导基板(1、2)与该加强构件(3)经由粘接层(4)接合，所述光波导元件的特征在于，在位于该加强构件(3)的下侧的该光波导(10、12)设置覆盖该光波导(10、12)的保护层(13)，该粘接层(4)配置在该保护层(13)的外侧。
Description
技术领域
本发明涉及光波导元件及使用光波导元件的光调制器件及光发送装置，特别是涉及具备光波导基板、加强构件并将该光波导基板与该加强构件经由粘接层接合的光波导元件，该光波导基板具备光波导，该加强构件配置在该光波导的端部附近且该光波导的上侧。
背景技术
在光计测技术领域、光通信技术领域中，多采用光调制器等使用了形成有光波导的基板的光波导元件。例如，在铌酸锂(LN)等具有电光效应的基板上将Ti等进行热扩散而形成光波导。对于形成有光波导的光波导基板，进行从外部导入输入光或者向外部导出输出光的动作。为了向基板上的光波导导入来自外部的输入光，在形成有光波导的输入部的基板的端面连接光纤或透镜等光学块。而且，为了适当地导出输出光，在形成有光波导的输出部的基板的端面也连接光纤、透镜、偏振波合成单元、反射单元等光学块。
在向光波导基板连接光学块时，为了将光学块更牢固地固定，而沿着光波导基板的端面在该基板上通过粘接剂(粘接层)固定加强构件。由此，光学块接合于光波导基板和加强构件的两个端面。
在通过粘接剂将光波导基板与加强构件接合时，存在包含于粘接层的气泡即使在接合后也未跑掉，在光波导基板上，特别是光波导上或其附近留有气泡的情况。这样的情况成为在光波导中传播的光波在通过气泡的附近时发生散射等，从而产生光损失的原因。而且，在将Ti等进行了热扩散的光波导中，由于在光波导基板上形成50nm左右的凸状部分，因此该凸状部分成为原因而会产生气泡难以跑掉这样的现象。
另一方面，伴随着近年来的信息通信量的增大，期望在长距离的城市间、数据中心间使用的光通信的高速化、大容量化。而且，也存在基站的空间的封入，需要光调制器的高速化、小型化。
为了光调制器的小型化，通过实施将光波导的宽度缩窄的微细化，能够增大光的封入效应，结果是减小光波导的弯曲半径，能够小型化。例如，铌酸锂(LN)在将电气信号转换为光信号时，应变少，光损失少，因此作为面向长距离的光调制器使用。在LN光调制器的以往的光波导，例如，基于Ti的热扩散的光波导中，模场直径(MFD)为10μm左右，光波导的弯曲半径为几十mm较大，因此难以小型化。
作为增强光波导的光波的封入的方法，如图1至3所示，进行在基板(1)表面形成凸状部分的肋型光波导10的处理。然而，如上所述在基于Ti的热扩散的光波导中，形成于基板表面的凸状部分的高度为50nm左右，但是肋型光波导的凸状部分也成为1～几μm左右。图1是俯视观察光波导元件的端部附近的图，图2是图1的单点划线A-A’处的剖视图，图3是图1的单点划线C-C’的剖视图。标号1是形成光波导10的基板(薄板或薄膜)，标号2是保持该基板的保持基板。需要说明的是，在图1中，仅将肋型波导的凸状部分涂黑显示。
近年来，基板的研磨技术、基板的贴合技术提高，能够实现LN基板的薄板化，光波导的MFD也研究开发至3μm以下，甚至1μm左右。随着MFD减小，光的封入效应也增大，因此光波导的弯曲半径也能够进一步减小。
然而，在使用具有比作为光纤的MFD的10μmφ小的MFD(例如4μm以下)的光波导的情况下，如果将设置于光波导元件的光波导的端部(元件端面)与光纤直接接合，则会产生大的耦合损失。
为了消除这样的不良情况，可考虑在光波导的端部配置模斑转换部(模斑转换器,SSC)的情况。一般的SSC是设有二维或三维地扩展光波导的楔形形状的光波导部分的结构。作为参考，专利文献1至3示出楔形波导的例子。
通过逐渐扩大光波导的芯部而扩大光斑尺寸的楔形光波导由于适合于光斑尺寸的芯部和包层部的折射率调整的难度高，容易诱发多模，因此作为光波导元件的SSC，可使用的设计存在限制。此外，为了转换成所需的光斑尺寸而需要比较长地形成楔形部分，存在光波导元件难以小型化这样的问题。
本申请人提出了图4至6所示那样的SSC的方案，将肋型的光波导10的前端形成为宽度变窄的楔形形状(区域a部分)，以将其包围的方式配置成为芯部的块部12。块部12的折射率设定得比光波导10的折射率低。在块部12的周围配置折射率比块部12低0.01～0.03左右的粘接剂。该SSC在由块部12覆盖的状态下将光波导10的前端设为楔形形状，由此光波导10的楔形形状的部分的有效折射率下降，光的封入减弱。由此，光的模式向块部12转移，块部12作为光波导的芯部发挥功能，实现比光波导10大的MFD。需要说明的是，在图4中，将肋型光波导的凸状部分且未由块部12覆盖的部分涂黑显示。
此外，在光波导基板的端面(图1或4的附图的下侧、或者图3或6的附图的右侧)连接光纤、透镜等光学块。在它们的连接时，为了对基板侧进行加强而设置加强构件3。光波导基板1与加强构件3由粘接剂(粘接层)4接合。在图1中，标号30作为参考而表示加强构件3的另一方的端面的位置，但是端面的配置位置没有限定于此。
如上所述，在基于Ti的热扩散的光波导的情况下，在光波导基板与加强构件3之间存在粘接层含有的气泡难以跑掉这样的问题。与之同样，在与加强构件3接合的接合面存在图2的肋型光波导10或图5的SSC的块部12的构造那样的较高地突出的凸状部分的情况下，粘接层含有的气泡B的移动被该突起物拦阻，容易留在粘接层4之中。特别是与以往的基于Ti的热扩散的光波导(高度50nm左右)相比，图3的肋型光波导的高度H为例如2.5μm的情况下，高出约50倍。此外，图5的SSC的高度H为例如3μm以上的情况下，比以往的肋型光波导也升高，因此该问题变得更加显著。而且，粘接剂(粘接层)4与气泡B的折射率不同，因此由于气泡B存在于光波导10的附近而传播的光波受到散射等的影响，也成为光损失的原因。
在专利文献4中，为了消除这样的不良情况，提出了在加强构件3的与光波导基板1相对的面上形成槽的方案。通过该槽收集气泡B，从光波导(10、12)附近积极地除去气泡B。
另外，如图2或图5所示，在经由粘接层(粘接层)4将加强构件3接合于光波导基板1时，存在加强构件3错误地与光波导10或块部12接触而使这些各种构件破损的危险性。特别是通过树脂材料构成块部12时，由于刚性低，因此破损的危险性进一步升高。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-284961号公报
专利文献2：日本特开2007-264487号公报
专利文献3：国际公开WO2012/042708号
专利文献4：日本特愿2021-058675号(申请日2021年3月30日)
发明内容
发明的概要
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于提供一种解决上述那样的问题，即使在光波导基板上形成有Ti等的扩散波导、肋型光波导以及模斑转换部等凸状部分的情况下，也能从光波导等的附近除去将加强构件接合的粘接层内的气泡，降低光损失的光波导元件。此外，提供一种抑制了加强构件使凸状部分破损的情况的光波导元件。而且，提供一种使用了该光波导元件的光调制器件和光发送装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的光波导元件及使用光波导元件的光调制器件以及光发送装置具有以下的技术特征。
(1)一种光波导元件，具备光波导基板和加强构件，并将该光波导基板与该加强构件经由粘接层接合，所述光波导基板具备光波导，所述加强构件配置在该光波导的端部附近且该光波导的上侧，所述光波导元件的特征在于，在位于该加强构件的下侧的该光波导设置覆盖该光波导的保护层，该粘接层配置在该保护层的外侧。
(2)在上述(1)记载的光波导元件中，其特征在于，该光波导是肋型的光波导。
(3)在上述(1)或(2)记载的光波导元件中，其特征在于，该保护层的宽度设定为该光波导的宽度的2倍以上。
(4)在上述(1)至(3)的任一记载的光波导元件中，其特征在于，在该光波导的端部配置有模斑转换部作为该光波导的一部分，该模斑转换部使在该光波导中传播的光波的模场直径变化。
(5)在上述(4)记载的光波导元件中，其特征在于，与该模斑转换部连接的光波导部分具备低折射率层，该低折射率层覆盖该光波导部分，该低折射率层形成该模斑转换部的芯部分的一部分，位于该模斑转换部的该保护层形成包层部分，该包层部分覆盖该低折射率层。
(6)在上述(5)记载的光波导元件中，其特征在于，覆盖该光波导部分的该低折射率层承担该模斑转换部以外的保护层的作用。
(7)在上述(5)或(6)记载的光波导元件中，其特征在于，形成该模斑转换部的该包层部的该保护层的宽度为形成该芯部的该低折射率层的宽度的1.4倍以上。
(8)在上述(4)至(7)记载的光波导元件中，其特征在于，与该模斑转换部连接的光波导部分具备伸长部分，该伸长部分向该模斑转换部内伸长，该伸长部分的宽度具有变化为楔形状的楔形部分。
(9)在上述(8)记载的光波导元件中，其特征在于，该楔形部分沿光波导的高度方向具有多个台阶形状。
(10)在上述(1)至(9)的任一记载的光波导元件中，其特征在于，在该光波导基板与该加强构件之间具有支承构件，该支承构件以夹着该光波导的方式配置。
(11)一种光调制器件，其特征在于，在壳体内收容上述(1)至(10)中任一项记载的光波导元件，所述光调制器件具备光纤，该光纤相对于该光波导输入或输出光波。
(12)在上述(11)记载的光调制器件中，其特征在于，该光波导元件具备调制电极，该调制电极用于对在该光波导中传播的光波进行调制，在该壳体的内部具有电子电路，该电子电路对向该光波导元件的调制电极输入的调制信号进行放大。
(13)一种光发送装置，其特征在于，所述光发送装置具有上述(11)或(12)记载的光调制器件及电子电路，该电子电路输出使该光调制器件进行调制动作的调制信号。
发明效果
本发明涉及光波导元件，具备光波导基板和加强构件，并将该光波导基板与该加强构件经由粘接层接合，所述光波导基板具备光波导，所述加强构件配置在该光波导的端部附近且该光波导的上侧，其中，在位于该加强构件的下侧的该光波导设置覆盖该光波导的保护层，该粘接层配置在该保护层的外侧，因此该保护层能够抑制该粘接层内的气泡与该光波导接触或存在于附近的情况，减少在光波导中传播的光波的光损失。此外，能够提供通过具有以夹着光波导的方式配置的支承构件而抑制了加强构件使光波导等凸状部分破损的情况的光波导元件。而且，也能够提供使用了这样的光波导元件的光调制器件和光发送装置。
附图说明
图1是使用了以往的肋型光波导的光波导元件的俯视图。
图2是图1的单点划线A-A’处的剖视图。
图3是图1的单点划线C-C’处的剖视图。
图4是使用了模斑转换部的光波导元件的俯视图。
图5是图4的单点划线A-A’处的剖视图。
图6是图4的单点划线C-C’处的剖视图。
图7是表示本发明的光波导元件的实施例的俯视图。
图8是图7的单点划线D-D’处的剖视图。
图9是图7的单点划线A-A’处的剖视图。
图10是说明本发明的光波导元件使用的肋型光波导的楔形形状的另一例的图。
图11是图10的单点划线C-C’处的剖视图。
图12是说明使用了本发明的光波导元件的光调制器件及光发送装置的俯视图。
具体实施方式
以下，关于本发明的光波导元件，使用优选例进行详细说明。
如图7至9所示，本发明的光波导元件具备光波导基板1、加强构件3，并将该光波导基板与该加强构件经由粘接层4接合，该光波导基板1具备光波导10(12)，该加强构件3配置在该光波导的端部附近且该光波导的上侧，所述光波导元件的特征在于，在位于该加强构件的下侧的该光波导设置覆盖该光波导的保护层(IL、13)，该粘接层4配置在该保护层的外侧。
作为本发明的光波导元件使用的光波导基板1，具有电光效应的材料1能够利用铌酸锂(LN)或钽酸锂(LT)、PLZT(锆钛酸铅镧)等的基板、基于这些材料的气相生长膜等。
另外，也可以利用半导体材料或有机材料等各种材料作为光波导。
此外，本发明中的“光波导基板”是不仅包括具有电光效应的基板，而且也包括后述那样的“保持基板”的概念。
作为光波导10的形成方法，可以利用在LN基板上将Ti等进行热扩散而形成的方法、对光波导以外的基板1进行蚀刻或在光波导的两侧形成槽等而在基板上将与光波导对应的部分形成为凸状的肋型的光波导。此外，也可以对应于肋型的光波导，利用热扩散法或质子交换法等使Ti等向基板表面扩散，由此进一步提高折射率。以下的说明以肋型光波导、SSC为中心进行说明，但是这些考虑方法也适用于Ti扩散波导等具有凸状部分的其他的光波导。
为了实现调制信号的微波与光波的速度匹配，形成有光波导10的基板(薄板)的厚度设定为10μm以下，更优选为5μm以下，进一步优选为1μm以下。而且，肋型光波导的高度设定为4μm以下，更优选为3μm以下，进一步优选为1μm以下或0.4μm以下。而且，也可以在保持基板2之上形成气相生长膜，将该膜加工成光波导的形状。
形成有光波导的基板1为了提高机械强度而直接接合于保持基板2或者经由树脂等的粘接层来粘结固定于保持基板2。作为直接接合的保持基板2，优选利用包含折射率比光波导或形成有光波导的基板低且热膨胀率与光波导等接近的材料例如水晶、玻璃、蓝宝石等氧化物层的基板。也可以利用简称为SOI、LNOI的在硅基板上形成有氧化硅层或在LN基板上形成有氧化硅层的复合基板。
需要说明的是，本发明中的“光波导基板”是不仅包含“光波导”、“形成有光波导的基板”，而且也包含该“保持基板”的概念。
在光波导10的高度为1μm以下的情况下，如图7及9所示，形成与图4及5同样的模斑转换部(SSC)的块体12。本发明没有限定于此，可以是专利文献1至3所示那样的楔形形状的模斑转换部。需要说明的是，在此，说明模斑转换部将肋型的光波导的前端形成为宽度缩窄的楔形形状并以将其包围的方式配置成为芯部的块部12的结构，但是没有限定于此，可以设为不使用块部而将肋型的光波导的前端的宽度逐渐扩大的形状。
如图1至6说明的那样，在本发明的光波导元件中，在光波导(肋型光波导10)或模斑转换部(SSC)的上侧配置加强构件3。加强构件3利用具有与保持基板2相同程度的折射率、线膨胀系数的材料。如果线膨胀系数一致，则能够减少加强构件(上部基板)因热应力而脱落等不良情况，得到耐热性优异的光波导元件。将加强构件3与光波导基板1或保持基板2接合的粘接剂(粘接层)4可以使用由UV固化树脂、丙烯酸系或环氧系等的树脂等形成的粘接剂。
本发明的光波导元件的特征在于，在将光波导基板与加强基板经由粘接层接合的部分，在光波导(包含SSC)形成保护层，粘接层内的气泡与光波导接触或存在于附近，抑制光波导的光损失的增加。
图7是表示本发明的光波导元件的一例的俯视图，图8示出图7的单点划线D-D’处的剖视图，图9示出图7的单点划线A-A’处的剖视图。
图8的光波导10由低折射率层IL作为保护层覆盖。由于该保护层(IL)的存在，能够抑制粘接层4内的气泡B接近光波导10的情况。
如图7所示，该低折射率层IL也可以作为构成SSC的块部12的材料使用。
作为构成保护层的低折射率层IL，优选为折射率比1大的电介质，设定为比光波导10的折射率低的折射率，具体而言，设定为光波导10的折射率的0.5倍以上且0.75倍以下。而且，低折射率层是绝缘层，对于配置在光波导10的附近的电极具有绝缘性。
保护层(低折射率层IL)的宽度w1优选设定为光波导10的宽度的2倍以上。作为参考，在图7中，图示出宽度最窄的位置处的低折射率层IL的宽度w1。
低折射率层IL可以使用SiO2等无机材料通过溅射法或CVD法形成，但是也可以使用树脂等有机材料。在树脂中，可以利用包含耦联剂(交联剂)的光致抗蚀剂，可以利用通过热量而交联反应进展并固化的所谓感光性绝缘膜(永久抗蚀剂)。需要说明的是，作为树脂，也可以使用聚酰胺系树脂、密胺系树脂、酚醛系树脂、氨基系树脂、环氧系树脂等其他的材料。
接下来，说明SSC使用的保护层。如图9所示，以覆盖构成SSC的光波导的构成芯部分的块部12的方式配置保护层13。在图7至9中，与模斑转换部(SSC)连接的光波导部分10具备覆盖该光波导部分的低折射率层IL，该低折射率层IL形成该模斑转换部的芯部分的一部分(块部12)，处于该模斑转换部的该保护层13形成覆盖该低折射率层(12、IL)的包层部分。
作为保护层13使用的材料，可以使用上述的低折射率层IL的材料，但是更优选感光性绝缘膜(永久抗蚀剂)等。
在图7及图8中，如上所述，覆盖光波导部分10的低折射率层IL承担模斑转换部以外的保护层的作用。
图7至9所示的低折射率层IL(12)的折射率n1、保护层13的折射率n2、粘接层4的折射率n3、以及光波导10的折射率n0的关系可以由以下的式子表示。
(式)n0>n1>n2≥n3
这是因为低折射率层IL作为光波导部分10的包层部分发挥功能的缘故。而且，也是因为保护层13作为包含块部12的SSC的包层部分发挥功能的缘故。并且，在SSC中，以MFD从光波导部分10(1)向块部12(IL)逐渐扩大的方式设定。
另外，为了将MFD从1μm转换成3～5μm，低折射率层IL的折射率与保护层13的折射率之差(n1-n2)优选为0.01～0.05，进一步设定为0.02～0.04。
SSC中的保护层13的宽度w2优选设定为构成光波导的芯部分的块部12的宽度的1.4倍以上。关于保护层13的高度(厚度)也同样。
在图7中，与模斑转换部(SSC)连接的光波导部分10(1)具备向该模斑转换部内伸长的伸长部分，该伸长部分的宽度具有变化为楔形状的楔形部分(区域a部分)。本发明并不局限于此，也可以如图10及图11(图10的单点划线C-C’的剖视图)所示，将凸状部分10和位于该凸状部分10的下侧的基板1一起形成为楔形状，并通过调整楔形状的位置、形状，能够将楔形部分的形状沿着光波导的高度方向形成为多个台阶形状。
另外，图7及10中，使光波导(凸状部分10)、基板1的宽度逐渐变化为楔形状，但是并不局限于此，可以逐渐减薄光波导10、基板1的厚度，也可以将两者组合。
本发明的光波导元件的另一个特征在于，在光波导基板1(2)与加强构件3之间具有支承构件14，该支承构件14以夹着光波导的方式配置。通过该支承构件14，能够抑制加强构件3与光波导10、SSC接触，而使它们破损的情况。
另外，在支承构件14存在的情况下，粘接层(4)内的气泡更难以跑掉，因此设置本发明的保护层13的优点大。
支承构件14也可以通过与低折射率层IL、保护层13等相同的材料、相同工艺形成，但是优选由硬度更高的材料形成。而且，在俯视观察加强构件3时，支承构件14相对于加强构件3的面积而占据的面积优选设定为10～60％的范围。
本发明的光波导元件在光波导基板1设置对在光波导10中传播的光波进行调制的调制电极，如图12那样收容于壳体CA内。此外，通过在光波导设置输入输出光波的光纤(F)，能够构成光调制器件MD。在图12中，光纤经由贯通壳体的侧壁的贯通孔向壳体内导入，直接接合于光波导元件。光波导元件与光纤也可以经由空间光学系统进行光学连接。
将输出使光调制器件MD进行调制动作的调制信号S0的电子电路(数字信号处理器DSP)连接于光调制器件MD，由此能够构成光发送装置OTA。向光波导元件施加的调制信号S需要放大，因此使用驱动电路DRV。驱动电路DRV、数字信号处理器DSP既可以配置在壳体CA的外部，也可以配置在壳体CA内。特别是通过将驱动电路DRV配置在壳体内，能够进一步减少来自驱动电路的调制信号的传播损失。
产业上的可利用性
如以上说明所述，根据本发明，能够提供一种即使在将Ti等的扩散波导、肋型光波导、以及模斑转换部等凸状部分形成于光波导基板的情况下，也能从光波导等的附近除去将加强构件接合的粘接层内的气泡，减少光损失的光波导元件。此外，能够提供抑制了加强构件使凸状部分破损的情况的光波导元件。而且，能够提供使用了该光波导元件的光调制器件和光发送装置。
标号说明
1 形成光波导的基板(薄板、膜体)
2 保持基板(光波导基板的一部分)
3 加强构件
4 粘接剂(粘接层)
10 肋型光波导
12 块体(SSC的一部分)
13 保护层
IL 低折射率层(保护层)
Claims (13)
1.一种光波导元件，具备光波导基板和加强构件，并将该光波导基板与该加强构件经由粘接层接合，所述光波导基板具备光波导，所述加强构件配置在该光波导的端部附近且该光波导的上侧，所述光波导元件的特征在于，
在位于该加强构件的下侧的该光波导设置覆盖该光波导的保护层，
该粘接层配置在该保护层的外侧。
2.根据权利要求1所述的光波导元件，其特征在于，
该光波导是肋型的光波导。
3.根据权利要求1或2所述的光波导元件，其特征在于，
该保护层的宽度设定为该光波导的宽度的2倍以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光波导元件，其特征在于，
在该光波导的端部配置有模斑转换部作为该光波导的一部分，该模斑转换部使在该光波导中传播的光波的模场直径变化。
5.根据权利要求4所述的光波导元件，其特征在于，
与该模斑转换部连接的光波导部分具备低折射率层，该低折射率层覆盖该光波导部分，该低折射率层形成该模斑转换部的芯部分的一部分，位于该模斑转换部的该保护层形成包层部分，该包层部分覆盖该低折射率层。
6.根据权利要求5所述的光波导元件，其特征在于，
覆盖该光波导部分的该低折射率层承担该模斑转换部以外的保护层的作用。
7.根据权利要求5或6所述的光波导元件，其特征在于，
形成该模斑转换部的该包层部的该保护层的宽度为形成该芯部的该低折射率层的宽度的1.4倍以上。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的光波导元件，其特征在于，
与该模斑转换部连接的光波导部分具备伸长部分，该伸长部分向该模斑转换部内伸长，该伸长部分的宽度具有变化为楔形状的楔形部分。
9.根据权利要求8所述的光波导元件，其特征在于，
该楔形部分沿光波导的高度方向具有多个台阶形状。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的光波导元件，其特征在于，
在该光波导基板与该加强构件之间具有支承构件，该支承构件以夹着该光波导的方式配置。
11.一种光调制器件，其特征在于，
在壳体内收容权利要求1～10中任一项所述的光波导元件，所述光调制器件具备光纤，该光纤相对于该光波导输入或输出光波。
12.根据权利要求11所述的光调制器件，其特征在于，
该光波导元件具备调制电极，该调制电极用于对在该光波导中传播的光波进行调制，在该壳体的内部具有电子电路，该电子电路对向该光波导元件的调制电极输入的调制信号进行放大。
13.一种光发送装置，其特征在于，
所述光发送装置具有权利要求11或12所述的光调制器件及电子电路，该电子电路输出使该光调制器件进行调制动作的调制信号。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2021/036276 WO2023053403A1 (ja) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116888515A true CN116888515A (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=85782081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180094740.4A Pending CN116888515A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 光波导元件、使用光波导元件的光调制器件及光发送装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240134117A1 (zh) |
| CN (1) | CN116888515A (zh) |
| WO (1) | WO2023053403A1 (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05249331A (ja) * | 1992-01-09 | 1993-09-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路形ビームスポット変換素子およびその製造方法 |
| US9874688B2 (en) * | 2012-04-26 | 2018-01-23 | Acacia Communications, Inc. | Co-packaging photonic integrated circuits and application specific integrated circuits |
| JP2015191110A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路結合構造および光導波路結合構造の製造方法 |
| JP7172184B2 (ja) * | 2018-06-29 | 2022-11-16 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器、及びこれを用いた光モジュール |
| JP7152761B2 (ja) * | 2018-11-26 | 2022-10-13 | 株式会社Xtia | 光コム発生装置 |
-
2021
- 2021-09-29 US US18/279,021 patent/US20240134117A1/en active Pending
- 2021-09-30 WO PCT/JP2021/036276 patent/WO2023053403A1/ja active Application Filing
- 2021-09-30 CN CN202180094740.4A patent/CN116888515A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240134117A1 (en) | 2024-04-25 |
| WO2023053403A1 (ja) | 2023-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5012624B2 (ja) | 光導波路素子 | |
| EP3889655B1 (en) | Optical waveguide device | |
| CN214846116U (zh) | 光波导元件、使用光波导元件的光调制器件及光发送装置 | |
| CN214795475U (zh) | 光波导元件、使用光波导元件的光调制器件及光发送装置 | |
| EP3978993A1 (en) | Optical waveguide element, and optical modulation device and optical transmission apparatus using optical waveguide element | |
| US11333909B2 (en) | Optical waveguide element, optical modulator, optical modulation module, and optical transmission device | |
| WO2022071381A1 (ja) | 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置 | |
| CN116888515A (zh) | 光波导元件、使用光波导元件的光调制器件及光发送装置 | |
| JP4453894B2 (ja) | 光導波路デバイスおよび進行波形光変調器 | |
| JP4265806B2 (ja) | 光変調器 | |
| CN113646678B (zh) | 光波导元件 | |
| WO2023188311A1 (ja) | 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置 | |
| WO2023053404A1 (ja) | 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置 | |
| EP4343395A1 (en) | Optical waveguide element, and optical transmission apparatus and optical modulation device using same | |
| WO2022210853A1 (ja) | 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置 | |
| US20230314732A1 (en) | Optical waveguide element, and optical modulation device and optical transmission apparatus using same | |
| WO2023162259A1 (ja) | 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置 | |
| CN115097567B (zh) | 一种基于相变材料的紧凑型双模等离子体波导调制器 | |
| WO2024069952A1 (ja) | 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置 | |
| CN116569098A (zh) | 光波导元件、使用该光波导元件的光调制器件及光发送装置 | |
| CN118119878A (zh) | 光波导元件及使用了该光波导元件的光调制器件、以及光发送装置 | |
| CN117295999A (zh) | 光波导元件、使用光波导元件的光调制器件及光发送装置 | |
| JP2001013338A (ja) | 光導波路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |