JP2000180802A - 光導波路型変調器の製造方法及び光導波路型変調器 - Google Patents

光導波路型変調器の製造方法及び光導波路型変調器

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JP2000180802A
JP2000180802A JP10354919A JP35491998A JP2000180802A JP 2000180802 A JP2000180802 A JP 2000180802A JP 10354919 A JP10354919 A JP 10354919A JP 35491998 A JP35491998 A JP 35491998A JP 2000180802 A JP2000180802 A JP 2000180802A
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optical waveguide
electrode
polarizer
modulator
substrate
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Toru Sugamata
徹 菅又
Yasuyuki Miyama
靖之 深山
Hirotoshi Nagata
裕俊 永田
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程数が少ない光導波路型変調器の製造方法
および光導波路型変調器を提供する。 【解決手段】 Cr膜20とAu膜とによって、電極の
中間層を構成する層と偏光子を構成する層とを同時に形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路型変調器
の製造方法及び光導波路型変調器に関し、特に、光通信
やセンサーなどに用いられる光導波路型変調器に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年の光通信システム等において使用さ
れる光導波路型変調器として、ニオブ酸リチウム(以
下、LNと称す。)などの基板にTi等を拡散して光導
波路を形成し、この光導波路に進行波型電極を組み合わ
せた構成の光導波路型変調器が知られている。
【0003】そのようなLN基板を使用して製造される
LN光導波路型変調器は、LN結晶の持つ大きな異方性
によって入射光に対して大きな偏光依存性を持つ。この
ため、LN光導波路型変調器には偏光子を組み込んで変
調器特性を安定し、特性を改善するいくつかの技術が提
案されている。この中で金属膜を光導波路に直接形成
し、金属膜の光の偏波方向に対する吸収効率の差を利用
した金属装荷型偏光子がよく知られている(末松他、A
ppl.Phys.Lett.,vol.21,No
6,pp.291−293,Sept.1972)。
【0004】図12は、従来の金属装荷型偏光子を導入
した、高速LN光導波路型変調器の平面図である。この
高速LN光導波路型変調器は、図13に示した工程で製
造される。
【0005】まず、基板上にTiを直線状に熱拡散して
光導波路12を形成したLN基板10上の進行波型電極
を形成する領域に0.3〜0.5μm程度の膜厚のSi
2から成るバッファ層14を成膜する(バッファ層の
形成300)。
【0006】このバッファ層14の膜厚は、進行波型電
極の特性インピーダンスを50Ωに整合させるように、
かつ、進行波型電極に印加されるマイクロ波の実効屈折
率に近づけるように設定される。
【0007】バッファ層14形成後、LN基板10表面
に電極用のレジストを塗布(電極用のレジスト塗布30
2)し、リソグラフィ技術により進行波型電極のパター
ンを形成する(電極のパターンニング304)。その
後、中間層用のCr膜を成膜(Cr膜の形成306)し
てから、Au膜24を成膜(Au膜の形成308)し、
レジストを除去することにより(レジスト除去31
0)、バッファ層14上に進行波型電極を形成する。
【0008】電極材料として使用したAuは、高い導電
率を持ち且つ経時変化が極めて少ないので、マイクロ波
伝播損失を低く抑えられるという利点がある。尚、Au
は付着力が弱いため、中間層としてバッファ層とAu層
との間に、Cr層を形成してAu層の付着力を高めてい
る。
【0009】進行波型電極形成後、偏光子用のレジスト
を塗布し(偏光子用のレジスト塗布312)、フォトリ
ソグラフィ技術等によりバッファ層が形成されていない
導波路上に偏光子パターンを形成した後(偏光子のパタ
ーンニング314)、例えば、真空蒸着等によりAl膜
等の金属膜を成膜し(Al膜の形成316)、リフトオ
フまたはエッチングによってレジストを除去して(レジ
スト除去318)、偏光子30を形成する。この偏光子
30の光導波路に沿った長さは、用いる材料や偏光子に
求める性能によって変わるが、大体1mm〜10mm程度で
ある。
【0010】また、偏光子30を形成する材料として
は、導波光に対して吸収損失として作用するが、偏光子
を形成する金属膜に平行な偏光成分(TE光)より垂直
な偏光成分(TM光)の方を大きく吸収する性質を持つ
Alが一般に使用されている。そのため、偏光子30は
TEパスの偏光子として作用する。なお、偏光子30に
吸収されたTM光は金属膜部分で熱として消費されるこ
ととなる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の金属
装荷型偏光子を備えた光導波路型変調器では、変調用の
進行波型電極と偏光子の材料が異なり、また、電極を形
成する工程と偏光子とを形成する工程とが別々であるの
で工程数が多い。そのため、コストがかかり、製造効率
も悪いという難点がある。
【0012】また、光導波路型変調器の小型化のため、
偏光子用の導波路部分のスペースが多く取れない場合で
は、偏光子を形成することができないので、金属装荷型
偏光子を備えた光導波路型変調器を製造することができ
ないという問題が生じている。
【0013】以上のことから本発明は、工程数が少ない
光導波路型変調器の製造方法を提供することを第1の目
的とする。また、小型化により基板に形成される光導波
路長が短くなっても偏光子を形成できる光導波路型変調
器を提供することを第2の目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達する為に、
請求項1の発明の光導波路型変調器の製造方法は、基板
表面に形成された光導波路上に形成する進行波型電極の
形成予定領域にバッファ層を形成した後、前記バッファ
層上に電極パターンを形成すると共に、基板表面の前記
バッファ層が形成されていない領域の光導波路が露出す
る位置に偏光子パターンを形成し、前記電極パターンと
前記偏光子パターンとが形成された面に金属材料を成膜
することにより、少なくとも電極の一部分を構成する層
と偏光子を構成する層とを同時に形成して光導波路型変
調器を製造する請求項1の発明では、少なくとも電極の
一部を構成する層と偏光子を構成する層とを同時に形成
するため、工程数が減り、その分コストが押えられると
共に製造効率及び信頼性が向上する。
【0015】なお、請求項1において述べた「少なくと
も電極の一部を構成する層」とは、例えば、電極部をA
uで構成する場合に基板に対する付着力を高めるために
使用される中間層等のように電極の一部を構成する層
と、電極全体を構成する層とを含んでいる。
【0016】また、請求項2の発明の光導波路型変調器
の製造方法は、基板表面に形成された光導波路上に形成
する進行波型電極の形成予定領域に光導波路が露出する
ように電極パターンを形成し、前記電極パターンが形成
された面に金属材料を成膜することにより、少なくとも
電極の一部が光導波路に直接接触し、進行波型電極自体
が偏光子としても作用する電極を備えた光導波路型変調
器を製造する。
【0017】すなわち、請求項2の発明では、少なくと
も進行波型電極の一部を光導波路に直接接触するように
形成して偏光子としても作用するように構成しているた
め、電極の形成領域と別の領域に偏光子を形成する必要
がなくなるので、その分、光導波路型変調器全体として
小型化できる。
【0018】さらに、請求項3の光導波路型変調器は、
基板表面に光導波路が形成された基板上に、少なくとも
電極の一部が前記光導波路と直接接触して偏光子として
も作用する進行波型電極を備えている。
【0019】すなわち、請求項3の発明は、少なくとも
進行波電極の一部を光導波路に直接接触させる構成とす
ることで、進行波型電極を偏光子としても作用させてい
る。これにより、電極の形成領域とは別の領域に偏光子
を形成する必要がなくなるので、その分基板を小さくす
ることが可能となり、より小型な光導波路型変調器とな
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態と
第2の実施形態とを図1から図11を参照しながら説明
する。
【0021】(第1の実施の形態)図1は、第1の実施
の形態における光導波路型変調器の製造工程を示すフロ
ーチャートである。以下、図1を参照しながら第1の実
施の形態を説明する。
【0022】まず、Tiを熱拡散させて基板表面に光導
波路12を形成したニオブ酸リチウム基板(以後、LN
基板と称す。)10の表面に、進行波型電極を形成する
予定の領域が露出するようにマスクを形成し、膜厚1μ
mのSiO2膜を形成した後、マスクを除去して、図2
に示すように、進行波型電極を形成する予定の領域にS
iO2よりなるバッファ層14を形成する(バッファ層
の形成100)。
【0023】次に、図3に示すように、バッファ層14
を形成したLN基板10の全面にレジスト16を塗布す
る(レジスト塗布102)。その後、フォトリソグラフ
ィ技術によって、バッファ層14が形成された領域のレ
ジスト16には電極長が40mmの進行波型電極のパタ
ーンをパターン露光し、バッファ層14が形成されてい
ない領域のレジスト16には光導波路に沿った長さが5
mmの偏光子パターンを光導波路にかかる位置にパター
ン露光する。
【0024】その後、現像により露光された部分のレジ
スト16を除去して、図4に示すように、進行波型電極
のパターンと偏光子パターンとをレジストが取り除かれ
た凹状部分により形成したレジストパターン18をLN
基板10表面に形成する(電極および偏光子のパターン
ニング104)。
【0025】その後、図5に示すように、全面にCr膜
20を200nm蒸着し(Cr膜の形成106)、さら
にその全面にAu膜22を150nm蒸着して(Au膜
の形成108)、二層構造の金属膜を形成する。さら
に、電解メッキにより進行波型電極を構成する金属膜の
表面にAu膜24を形成し、全体として厚さ10μmの
進行波型電極とする。
【0026】その後、レジストパターン18を除去して
(レジスト除去110)、図6に示す構成の光導波路型
変調器を得る。
【0027】得られた光導波路型変調器は、進行波型電
極の一部を構成する中間層部分と偏光子とが同じ材質の
金属層により構成されると共に、その特性も偏波消光比
が20dB以上で良好なものとなった。
【0028】以上のように本第1の実施の形態では、少
ない工程数で光導波路型変調器を製造することが可能で
あるので、製造コストが低く抑えられると共に、製造効
率及び信頼性が向上する。
【0029】(第2の実施の形態)図7は、第2の実施
の形態における光導波路型変調器の製造工程を示すフロ
ーチャートである。以下、図7を参照しながら第2の実
施の形態を説明する。
【0030】まず、Tiを熱拡散させて基板表面に光導
波路12を形成したLN基板10の全表面に、図8に示
すように、レジスト16を塗布する(レジスト塗布20
0)。
【0031】その後、フォトリソグラフィ技術によっ
て、電極長が40mmの進行波型電極のパターンを露光
する。パターン露光後、レジスト16を除去して、図9
に示すように、進行波型電極のパターンをレジストが取
り除かれた凹状部分により形成したレジストパターン1
8をLN基板10表面に形成する(電極のパターンニン
グ202)。この進行波型電極のパターンは、光導波路
の入射側と出射側とのそれぞれにおいて基板表面の光導
波路が2.5mmずつ露出するように形成される。
【0032】なお、ここでは、光導波路の入射側と出射
側とにおいて同じ長さ分、光導波路が露出するようにし
ているが、最終的に得る光導波路型変調器は、光導波路
の入射側と接触する電極部分の光導波路の長さと光導波
路の出射側と接触する電極部分の光導波路の長さとが同
じである必要はなく、光導波路の入射側と接触する電極
部分の光導波路の長さが光導波路の出射側と接触する電
極部分の光導波路の長さより長くても、また、その逆で
もかまわない。
【0033】次に、図10に示すように、全面にAl膜
26を厚さ10μmとなるように形成した後(Al膜の
形成204)、レジストパターン18を除去して(レジ
スト除去206)、図11に示す構成の光導波路型変調
器を得る。
【0034】得られた光導波路型変調器は、進行波型電
極を構成するAl膜26が直接光導波路に接触した構成
であり、この光導波路と直接接触するAl膜26の長さ
部分(すなわち、電極の一部)が偏光子として作用し、
進行波型電極とは別に偏光子を形成する必要がない。し
たがって、偏光子を形成しない分だけ小型な光導波路型
変調器となる。
【0035】さらに、バッファ層を形成せず、直接基板
に電極が接触するように構成しているため、従来よりも
格段に少ない工程数で製造することができるので、製造
コストを低く抑えられるとともに効率よく製造できる。
【0036】本第2の実施の形態では、進行波型電極を
Alにより形成したが、電極として使用できる金属であ
れば使用することができる。もちろん、上述した第1の
実施形態のように、中間層を備えた二層以上の膜より進
行波型電極を構成することもできる。
【0037】また、第2の実施の形態では、バッファ層
を備えない構成の光導波路型変調器としたが、進行波型
電極が直接光導波路に接触していればバッファ層を備え
た構成の光導波路型変調器とすることもできる。
【0038】なお、上記第1の実施の形態及び第2の実
施の形態においてはLN基板を使用した光導波路型変調
器を説明しているが、本発明はLN基板を使用する光導
波路型変調器に限らず、例えば、Siや、石英、リチウ
ムタンタルなどからなる基板を用いた光導波路型変調器
とすることもできる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、少ない工程数で光導波路型変調器を製造でき、
製造コストが低く抑えられるとともに、製造効率及び信
頼性が向上する、という効果が得られる。
【0040】また、請求項2及び請求項3の発明によれ
ば、少ない工程数で製造できると共に、従来よりも小型
な光導波路型変調器が得られる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる光導波路型
変調器の製造工程の概略を示すフローチャートである。
【図2】(a)はLN基板上にバッファ層を形成した状
態を示す平面図であり、(b)は(a)のA−A線断面
図である。
【図3】(a)は図2に示した基板の全面にレジストを
塗布した状態を示す平面図であり、(b)は(a)のA
−A線断面図である。
【図4】(a)は図3に示した基板をパターン露光・現
像して電極パターンと偏光子パターンとを形成した状態
を示す平面図であり、(b)は(a)のA−A線断面図
である。
【図5】(a)は図4に示した基板の全面にCr膜とA
u膜とを順に成膜した状態を示す平面図であり、(b)
は(a)のA−A線断面図である。
【図6】(a)は最終的に得られた光導波路型変調器を
示す平面図であり、(b)は(a)のA−A線断面図で
ある。
【図7】本発明の第2の実施の形態にかかる光導波路型
変調器の製造工程の概略を示すフローチャートである。
【図8】(a)はLN基板の全面にレジストを塗布した
状態を示す平面図であり、(b)は(a)のB−B線断
面図である。
【図9】(a)は図8に示した基板をパターン露光・現
像して電極パターンを形成した状態を示す平面図であ
り、(b)は(a)のB−B線断面図である。
【図10】(a)は図9に示した基板の全面にAl膜を
成膜した状態を示す平面図であり、(b)は(a)のB
−B線断面図である。
【図11】(a)は図10に示した基板からレジストパ
ターンを取り除いて最終的に得られた光導波路型変調器
を示す平面図であり、(b)は(a)のB−B線断面図
である。
【図12】従来の光導波路型変調器の平面図である。
【図13】従来の光導波路型変調器の製造工程の概略を
示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 LN基板 12 光導波路 14 バッファ層 16 レジスト 18 レジストパターン 20 Cr膜 22、24 Au膜 26 Al膜
フロントページの続き (72)発明者 永田 裕俊 千葉県船橋市豊富町585番地 住友大阪セ メント株式会社新規技術研究所内 Fターム(参考) 2H079 AA02 BA02 CA04 CA05 CA08 DA03 DA22 EA03 EB04 EB05 KA05 KA20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板表面に形成された光導波路上に形成
    する進行波型電極の形成予定領域にバッファ層を形成し
    た後、 前記バッファ層上に電極パターンを形成すると共に、基
    板表面の前記バッファ層が形成されていない領域の光導
    波路が露出する位置に偏光子パターンを形成し、 前記電極パターンと前記偏光子パターンとが形成された
    面に金属材料を成膜することにより、 少なくとも電極の一部分を構成する層と偏光子を構成す
    る層とを同時に形成して光導波路型変調器を製造する光
    導波路型変調器の製造方法。
  2. 【請求項2】 基板表面に形成された光導波路上に形成
    する進行波型電極の形成予定領域に光導波路が露出する
    ように電極パターンを形成し、 前記電極パターンが形成された面に金属材料を成膜する
    ことにより、 少なくとも電極の一部が光導波路に直接接触し、進行波
    型電極自体が偏光子としても作用する電極を備えた光導
    波路型変調器を製造する光導波路型変調器の製造方法。
  3. 【請求項3】 基板表面に光導波路が形成された基板上
    に、 少なくとも電極の一部が前記光導波路と直接接触して偏
    光子としても作用する電極を備えた光導波路型変調器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001061401A1 (fr) * 2000-02-18 2001-08-23 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd Guide d'ondes optiques et procede de realisation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001061401A1 (fr) * 2000-02-18 2001-08-23 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd Guide d'ondes optiques et procede de realisation
US6806113B2 (en) 2000-02-18 2004-10-19 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical waveguide device and method for forming optical waveguide device

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