DE2443129A1

DE2443129A1 - Anordnung zur modulation von optischen wellen

Info

Publication number: DE2443129A1
Application number: DE19742443129
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Baues
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-09-09
Filing date: 1974-09-09
Publication date: 1976-03-25
Also published as: NL7509963A; BE833227A; FR2284130A1; JPS5194976A; IT1042263B

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den -f. L~?197h Berlin und München Witteisbacherplatz 2

74/7159

Anordnung zur Modulation von optischen Wellen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Modulation von in einem Wellenleiter geführten optischen Wellen.

Zur Nachrichtenverarbeitung mit den Mitteln der integrierten Optik sind Modulatoren für die geführten optischen Wellen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Modulation von in einem Wellenleiter geführten optischen Wellen anzugeben, durch die mit Hilfe des transversalen elektrooptischen Effektes die Lichtwellenführungseigenschaften des Wellenleiters gesteuert verändert oder ganz aufgehoben werden können, so daß die geführten Lichtwellen entsprechend der Amplitude des modulierenden Feldes in die Strahlungs- und Leckwellenmoden des Wellenleiters gestreut werden können.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist gekennzeichnet durch ein Substrat, auf dem der Wellenleiter streifenförmig aufgebracht ist, eine erste, auf der dem Wellenleiter abgewandten Seite des Substrates angeordnete Elektrode, eine dielektrische Zwischenschicht auf dem Wellenleiter, eine zweite auf der dielektrischen Zwischenschicht angeordneten Elektrode und eine Spannungsquelle.

Vorteilhafterweise bestehen Substrat und Wellenleiter aus dem gleichen elektrooptischen Material, wobei der Brechungsindex des Wellenleiters infolge einer angelegten Spannung . und/oder geeigneter Kristallorientierung geringfügig größer als der Brechungsindex des Substrates ist.

VPA 9/710/4083 UH/Kow -2-

609813/0441

Der Wellenleiter und das Substrat können aus LiNbO, bestehen, wobei die Orientierung der Kristallachsen im Substrat unterschiedlich zur Orientierung der Kristallachsen im Wellenleiter ist.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird also die Modulation der eintreffenden geführten Wellen durch gesteuerte Streuung erzielt, da das zur Ausbreitungsrichtung der geführten Wellen •senkrechte elektrische Modulationsfeld zwischen den beiden Elektroden in der Lage ist, geeignete elektrooptische Brechungsindexänderungen des Wellenleiters zu erzeugen, so daß die weiterlaufende geführte Welle moduliert ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren beispielsweise erläutert; es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Modulator, Figur 2 ein Diagramm der Kristallachsenorientierung des Wsllen-

leiters und
Figur 3 ein Diagramm der Kristallachsenorientierung des Substrates,

In der in Figur 1 schematisch dargestellten Anordnung ist mit 1 ein Substrat bezeichnet, das aus einem Kristall oder Glas bestehen kann und auf dem nach einer der bekannten Methoden wie Sputtern, Aufsprengen, apitaktisches Aufwachsei, Aufdampfen, ein streifenförmiger Wellenleiter 5 aus einem elektrooptischen Material aufgebracht ist. Auf den Wellenleiter 5 wird eine dielektrische Zwischenschicht 3 aufgedampft und auf der dielektrischen Zwischenschicht sowie unterhalb des Substrates befinden sich je eine Elektrode 4, 2. Vorteilhafterweise ist der Brechungsindex des Wellenleiters 5 infolge der Vorspannung und/oder geeigneter Kristallorientierung geringfügig größer als der Brechungsindex des Substrates 1.

Das Substrat 1 und der Wellenleiter 5 können z.B. aus LiNbO-, bestehen. Die Orientierung der Kristallachsen im Substrat 1

VPA 9/710/4083 , -3-

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unterscheidet sich jedoch von der Orientierung der Kristallachsen im Wellenleiter 5. In den Figuren 2 und 3 sind die Kristallachsenorientierungen im Wellenleiter und in Substrat dargestellt.

Wie Figur 2 zeigt, ist die χ,,-Achse des Wellenleiters senkrecht zur Zeichenebene angeordnet, die Xp-Achse zeigt nach rechts und die χ-,-Achse nach oben. In Figur 3 ist die x-.-Achse des Substrats

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senkrecht zur Zeichenebene angeordnet, die x.-Achse zeigt nach rechts und die x₉-Achse nach oben. Die X₁-AChSe entspricht dabei der kristallografischen a-Achse, die x,-Achse entspricht der kristallografischen c-Achse, wobei in beiden Fällen,die Xp-Achse senkrecht auf der a- und c-Achse steht.

Die dielektrische Zwischenschicht 3 dient dazu, den direkten Kontkat der.aufgedampften Elektrode 4 mit dem Wellenleiter 5 zu verhindern. Die Elektroden 2, 4 können aus Metall oder halbleitender Substanz bestehen.

Im Wellenleiter 5 und im Substrat 2 soll sich eine elektromagnetische Welle ausbreiten, deren elektrische Feldstärke Ε, in der Zeichenebene liegt und parallel zur Grenzfläche zwischen Wellenleiter und Substrat gerichtet ist. Zwischen der Wellenleiterelektrode 4 und der Substratelektrode 2 wird eine von einer Spannungsquelle 6 stammende Spannung gelegt. Wenn das positive Potential an der Elektrode 4 und das negative Potential an der Elektrode 2 liegen, so erhöht sich der Brechungsindex im Wellenleiter 5 bei gleichzeitiger Verringerung des Brechungsindex im Substrat 1. Bei dieser Wahl der Spannung ist die Anordnung daher in der Lage, eine elektromagnetische Welle verlustfrei zu führen. Wenn keine Spannung zwischen der Elektrode, 4 und der Elektrode 2 liegt, dann unterscheiden sich die Brechungsindices im Wellenleiter 5 und im Substrat 1 nicht, so daß Abstrahlungsverluste auftreten. Bei Umkehrung der Spannung gegenüber der oben angegebenen Polung ergibt sich ein Leck*-

VPA 9/710/4083 -4-

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wellenleiter, bei dem ebenfalls Abstrahlungsverluste auftreten.

Durch die an den Elektroden 2, 4 liegende Spannung können die Verluste der eintreffenden Welle gesteuert werden. Die weiterlaufende Welle ist daher in ihrer Intensität moduliert. Der Modulationsspannung kann eine von einer Spannungsquelle 7 stammende Vorspannung überlagert werden, wobei die Vorspannung so einzustellen ist, daß die Änderung der Lichttransmission als Funktion der Spannungsänderung an den Elektroden möglichst groß wird. In diesem Fall kann die zugeführte Modulationsspannung von der Spannungsquelle 6 den größten Effekt erzielen.

Bei Vertauschung der Achsenrichtungen von Wellenleiter und Substrat entsteht ebenfalls eine brauchbare Modulationsanordnung, wobei eine elektromagnetische Welle dann verlustfrei geführt werden kann, wenn das positive Potential der angelegten Spannung an der Substratelektrode 2 liegt.

3 Patentansprüche
3 Figuren

VPA 9/710/4083 -5-

6üSS 1 3/0441

Claims

Patentansprüche

(hyAnordnung zur Modulation von in einem Wellenleiter geführten optischen Wellen gekennzeichnet durch ein Substrat, auf dem der Wellenleiter streifenförmig aufgebracht ist, eine erste, auf der dem Wellenleiter abgewandten Seite des Substrats angeordnete Elektrode, eine dielektrische Zwischenschicht auf dem Wellenleiter, eine zweite auf der dielektrischen Zwischenschicht angeordnete Elektrode und eine Spannungsquelle.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Substrat und Wellenleiter aus dem gleichen elektrooptischen Material bestehen und daß der Brechungsindex des Wellenleiters geringfügig größer als der Brechungsindex des Substrates ist.

3* Anordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η nz ei c h net , daß Wellenleiter und Substrat aus LiNbO, bestehen und daß die Orientierung der Kristallachsen im Substrat unterschiedlich zur Orientierung der Kristallachsen im Wellenleiter ist.

VPA 9/710/4083

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