JP2001004967A - Optical waveguide element - Google Patents

Optical waveguide element

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JP2001004967A
JP2001004967A JP11174103A JP17410399A JP2001004967A JP 2001004967 A JP2001004967 A JP 2001004967A JP 11174103 A JP11174103 A JP 11174103A JP 17410399 A JP17410399 A JP 17410399A JP 2001004967 A JP2001004967 A JP 2001004967A
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徹 菅又
Yasuyuki Miyama
靖之 深山
Yoshihiro Hashimoto
義浩 橋本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide element having high reliability and high stability without the occurrence of an operating point shift. SOLUTION: This element 30 has a substrate 21 consisting of material having an electro-optic effect, a Mach-Zehnder type waveguide 27 formed on the main surface of this substrate 21, a signal electrode 24 and grounding electrodes 25-1 and 25-2 for controlling the light waves guided in this optical waveguide. The grounding electrode 25-2 is parted in a longitudinal direction of the Mach- Zehnder type waveguide 27 in such a manner the parting width d1 is equal to a gap g1 of the signal electrode 24 and the grounding electrode 25-1, by which the signal electrode 24 as well as the grounding electrodes 25-1 and 25-2 in the modulation region W1 of the Mach-Zehnder type waveguide 27 are made symmetrical with respect to the center of the branch optical waveguides 23-1 and 23-2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光導波路素子に関
し、さらに詳しくは、高速・大容量光ファイバ通信シス
テムにおける高速光変調器などに好適に用いることので
きる光導波路素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide device, and more particularly, to an optical waveguide device which can be suitably used for a high-speed optical modulator in a high-speed and large-capacity optical fiber communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高速・大容量光ファイバ通信シス
テムの進歩に伴い、外部変調器に代表されるように、光
導波路素子を用いた高速光変調器が実用化され、広く用
いられるようになってきている。このような光導波路素
子は一般に以下に示すような構成を有する。図1は、従
来の高速光変調器に用いられる光導波素子の一例の概略
を示す断面図である。図2は、同じく従来の高速光変調
器に用いられる光導波素子の他の例の概略を示す断面図
である。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of high-speed, large-capacity optical fiber communication systems, high-speed optical modulators using optical waveguide elements, such as external modulators, have been put to practical use and widely used. It has become to. Such an optical waveguide device generally has the following configuration. FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of an optical waveguide element used in a conventional high-speed optical modulator. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing another example of the optical waveguide element used in the conventional high-speed optical modulator.

【0003】図1に示す光導波路素子10は、電気光学
効果を有する材料のZカット板からなる基板1と、その
上に形成されたバッファ層2とを有している。さらに、
基板1内にチタン内拡散法などにより形成された光導波
路3−1及び3−2を有している。この光導波路3−1
及び3−2は対をなし、マッハツエンダー型光導波路を
構成している。
The optical waveguide device 10 shown in FIG. 1 has a substrate 1 made of a Z-cut plate made of a material having an electro-optic effect, and a buffer layer 2 formed thereon. further,
The substrate 1 has optical waveguides 3-1 and 3-2 formed by a titanium diffusion method or the like. This optical waveguide 3-1
And 3-2 form a pair, and constitute a Mach-Zehnder type optical waveguide.

【0004】また、バッファ層2上においては、光導波
路3−1中を導波する光波に変調信号を印加するための
信号電極4と、接地電極5−1及び5−2とを有してい
る。そして、基板1にZカット板を使用する場合は、図
1に示すように信号電極4は光導波路3−1上に位置す
るように形成する。接地電極5−1及び5−2は信号電
極4に対して対向電極の役割を果たし、これらによって
形成される電極インピーダンスが外部インピーダンスで
ある50Ωにマッチングし、かつ駆動電圧を低減できる
ように可能な限り接近させて形成する。
On the buffer layer 2, a signal electrode 4 for applying a modulation signal to a light wave guided in the optical waveguide 3-1 and ground electrodes 5-1 and 5-2 are provided. I have. When a Z-cut plate is used for the substrate 1, the signal electrode 4 is formed so as to be located on the optical waveguide 3-1 as shown in FIG. The ground electrodes 5-1 and 5-2 serve as counter electrodes to the signal electrode 4, and the electrode impedance formed by them can be matched to the external impedance of 50Ω and the driving voltage can be reduced. Form as close as possible.

【0005】図2に示す光導波路素子20は、電気光学
効果を有する材料のXカット板からなる基板11と、そ
の上に形成されたバッファ層12とを有している。さら
に、図1と同様に、マッハツエンダー型光導波路を構成
する光導波路13−1及び13−2を基板11内に有し
ている。さらに、バッファ層12上において、前記同様
に信号電極14並びに接地電極15−1及び15−2を
有している。なお、基板11にXカット板を使用する場
合、信号電極14は光導波路13−1の側面側に位置す
るように形成して、チャープタイプとなるようにする。
また、接地電極15−1及び15−2は前記同様に対向
電極としての作用を果たす。
The optical waveguide device 20 shown in FIG. 2 has a substrate 11 made of an X-cut plate made of a material having an electro-optical effect, and a buffer layer 12 formed thereon. Further, similarly to FIG. 1, the substrate 11 has optical waveguides 13-1 and 13-2 that constitute a Mach-Zehnder type optical waveguide. Further, on the buffer layer 12, the signal electrode 14 and the ground electrodes 15-1 and 15-2 are provided in the same manner as described above. When an X-cut plate is used for the substrate 11, the signal electrode 14 is formed so as to be located on the side surface of the optical waveguide 13-1, so as to be a chirp type.
In addition, the ground electrodes 15-1 and 15-2 function as counter electrodes as described above.

【0006】図1及び2に示す光導波路素子10及び2
0においては、信号電極4及び14に所定の半波長電圧
を印加し、光導波路3−1及び13−1中を導波する光
波の位相を、光導波路3−2及び13−2中を導波する
光波の位相に対してπシフトさせることによって、光信
号のオン/オフを行う。上記半波長電圧は、光強度変調
曲線上において予め所定の動作点を設定しておき、この
動作点を基準として上記位相がπシフトする電圧から算
出する。
The optical waveguide devices 10 and 2 shown in FIGS.
At 0, a predetermined half-wave voltage is applied to the signal electrodes 4 and 14, and the phase of the light wave guided in the optical waveguides 3-1 and 13-1 is changed to the phase in the optical waveguides 3-2 and 13-2. The optical signal is turned on / off by shifting the phase of the wave by π. The half-wave voltage is calculated in advance by setting a predetermined operating point on the light intensity modulation curve, and from the voltage at which the phase shifts by π based on the operating point.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図1及
び2に示すような従来の光導波路素子においては、これ
らの素子を光変調器として長時間使用した場合に、上記
動作点がシフトしてしまうという問題が生じていた。こ
のため、光信号をオン/オフするために印加していた半
波長電圧が当初に設定した値からずれてしまい、前記光
信号のオン/オフを良好に行うことができない場合があ
った。したがって、これらの光導波路素子を高速・大容
量の光ファイバ通信システムの光変調器として使用した
場合に、これらのシステムに要求される高信頼性と高安
定性という条件を満足できない場合があった。
However, in the conventional optical waveguide elements as shown in FIGS. 1 and 2, when these elements are used for a long time as an optical modulator, the above operating point shifts. The problem had arisen. For this reason, the half-wavelength voltage applied to turn on / off the optical signal is deviated from the initially set value, and the optical signal cannot be turned on / off satisfactorily in some cases. Therefore, when these optical waveguide devices are used as an optical modulator for a high-speed, large-capacity optical fiber communication system, there are cases where the conditions of high reliability and high stability required for these systems cannot be satisfied. .

【0008】本発明は、動作点シフトを生じることのな
い、高い信頼性を有する新たな光導波路素子を提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to provide a new optical waveguide device having high reliability without causing an operating point shift.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の光導波路素子
は、電気光学効果を有する材料からなる基板と、この基
板の主面に形成されたマッハツエンダー型光導波路と、
この光導波路中を導波する光波を制御するための変調用
電極とを具える。そして、前記変調用電極は前記マッハ
ツエンダー型光導波路を構成する2本の分岐光導波路の
一方を導波する光波を変調するための信号電極と、この
信号電極に対して対向電極の役割を有する接地電極とか
らなる。さらに、前記変調用電極の前記基板側の下地面
が、前記マッハツエンダー型光導波路の変調領域におい
て、前記2本の分岐光導波路間の中心に対して実質的に
左右対称であることを特徴とする。
An optical waveguide device according to the present invention comprises: a substrate made of a material having an electro-optic effect; a Mach-Zehnder type optical waveguide formed on a main surface of the substrate;
A modulation electrode for controlling a light wave guided through the optical waveguide. The modulation electrode serves as a signal electrode for modulating a light wave guided through one of the two branch optical waveguides constituting the Mach-Zehnder type optical waveguide, and has a role of a counter electrode with respect to the signal electrode. And a ground electrode. Further, a lower ground surface of the modulation electrode on the substrate side is substantially symmetric with respect to a center between the two branch optical waveguides in a modulation region of the Mach-Zehnder optical waveguide. And

【0010】本発明者らは、上記した動作点シフトの原
因見出すべく鋭意検討を行った。そして、動作点のシフ
ト生じさせる主要因としてDCドリフトと温度ドリフト
との2種類が存在することに着目し、これらの観点から
詳細な検討を行った。その結果、DCバイアスを印加し
ない場合においても、上記したような動作点シフトが生
じることを発見し、上記動作点シフトにDCドリフトは
関係しないことを見出した。そこで、本発明者らは温度
ドリフトの観点からさらに詳細な検討を行った。そし
て、図1及び2に示す光導波路素子10及び20におけ
る光導波路3−1及び3−2、並びに光導波路13−1
及び13−2の周辺形状の相違に着目した。
The present inventors have conducted intensive studies in order to find out the cause of the operating point shift. Then, attention was paid to the fact that there are two types of DC drift and temperature drift as main factors that cause the shift of the operating point, and a detailed study was performed from these viewpoints. As a result, it has been found that the above-mentioned operating point shift occurs even when no DC bias is applied, and that the DC drift is not related to the above operating point shift. Then, the present inventors conducted further detailed studies from the viewpoint of temperature drift. Then, the optical waveguides 3-1 and 3-2 and the optical waveguide 13-1 in the optical waveguide devices 10 and 20 shown in FIGS.
And 13-2.

【0011】その結果、本発明者らは、基板1及び11
の上に形成された信号電極4及び14、並びに接地電極
5−1及び5−2、15−1及び15−2の形状、大き
さを変化させることにより、動作点シフトが顕著に変化
することを見出した。すなわち、信号電極及び接地電極
の形状及び大きさが変化することにより、光導波路素子
の動作中における温度上昇によって、これら電極の基板
に及ぼす応力が変化する。その結果、光導波路周辺の屈
折率が変化し、この屈折率変化が光導波路へも影響する
ために前記のような動作点シフトを生じさせるものであ
る。
As a result, the inventors of the present invention have made the substrates 1 and 11
The operating point shift is significantly changed by changing the shape and size of the signal electrodes 4 and 14 and the ground electrodes 5-1 and 5-2, 15-1 and 15-2 formed thereon. Was found. That is, as the shape and size of the signal electrode and the ground electrode change, the stress applied to the substrate of these electrodes changes due to the temperature rise during the operation of the optical waveguide element. As a result, the refractive index around the optical waveguide changes, and this change in the refractive index also affects the optical waveguide, thereby causing the operating point shift as described above.

【0012】例えば、図1に示す光導波路素子10の場
合においては、信号電極4並びに接地電極5−1及び5
−2は形状及び大きさともに異なるため、温度上昇によ
ってこれらが基板1に対して及ぼす応力もそれぞれ異な
ってくる。したがって、信号電極4近傍の屈折率変化と
接地電極5−1及び5−2近傍の屈折率変化は互いに異
なるようになり、これによって光導波路3−1及び3−
2が受ける屈折率変化の影響が異なってくる。このた
め、光導波路素子10において温度ドリフトに起因した
動作点シフトが生じるものである。
For example, in the case of the optical waveguide device 10 shown in FIG. 1, the signal electrode 4 and the ground electrodes 5-1 and 5
Since -2 differs in both shape and size, the stress exerted on the substrate 1 by the temperature rise also differs. Therefore, the change in the refractive index near the signal electrode 4 and the change in the refractive index near the ground electrodes 5-1 and 5-2 are different from each other.
The effect of the change in the refractive index on the lens 2 differs. Therefore, an operating point shift occurs in the optical waveguide element 10 due to a temperature drift.

【0013】本発明は、上記のような長年の検討の結果
によってなされたものである。本発明においては、マッ
ハツエンダー型の光導波路を具える光導波路素子におい
て、信号電極や接地電極からなる変調用電極の基板との
接触面を、前記マッハツエンダー型光導波路を構成する
2本の分岐光導波路、例えば、図1に示す光導波路3−
1及び3−2間の中心I−Iに対して左右対称になるよ
うにしている。したがって、温度上昇時における前記変
調用電極から基板に負荷される応力が、前記2本の分岐
光導波路の中心に対して左右対称となるために、前記2
本の分岐光導波路のそれぞれに対する屈折率変化の影響
が同一となる。その結果、光導波路素子全体として、温
度ドリフトによる動作点シフトを防止することができる
ものである。
The present invention has been made based on the results of many years of study as described above. According to the present invention, in an optical waveguide device having a Mach-Zehnder type optical waveguide, a contact surface of a modulation electrode composed of a signal electrode and a ground electrode with a substrate is formed by two of the Mach-Zehnder type optical waveguide. , For example, the optical waveguide 3- shown in FIG.
It is designed to be symmetrical about the center II between 1 and 3-2. Therefore, the stress applied to the substrate from the modulation electrode when the temperature rises becomes symmetrical with respect to the center of the two branch optical waveguides.
The influence of the change in the refractive index on each of the branch optical waveguides is the same. As a result, it is possible to prevent an operating point shift due to a temperature drift in the entire optical waveguide element.

【0014】このように本発明の光導波路素子は、高い
信頼性と高い安定性を有するために、高速・大容量の光
ファイバ通信システムなどの高速光変調器として好適に
使用することができる。
As described above, the optical waveguide device of the present invention has high reliability and high stability, and therefore can be suitably used as a high-speed optical modulator for a high-speed and large-capacity optical fiber communication system.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。図3は、本発明の光導波路
素子の好ましい態様の一例を示す平面概略図である。図
4は、図3に示す光導波路素子をA−A面に沿って切っ
た場合の断面図である。なお、図3及び4並びに以下に
示す図においては、本発明の特徴を明確に説明すべく、
各部の大きさ及び縮尺などについては実際のものとは異
なって描いている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the present invention. FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of a preferred embodiment of the optical waveguide device of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of the optical waveguide device shown in FIG. 3 taken along the plane AA. 3 and 4 and the figures shown below, in order to clearly explain the features of the present invention,
The size and scale of each part are drawn differently from the actual ones.

【0016】図3及び4に示す光導波路素子30は、電
気光学効果を有する材料のZカット板からなる基板21
と、この基板21の上に形成されたバッファ層22とを
具えている。そして、基板21内にはチタン内拡散法な
どによって形成された光導波路23−1及び23−2を
具えている。この光導波路23−1及び23−2は互い
に対をなし、マッハツエンダー型光導波路27を構成し
ている。
The optical waveguide element 30 shown in FIGS. 3 and 4 is a substrate 21 made of a Z-cut plate made of a material having an electro-optical effect.
And a buffer layer 22 formed on the substrate 21. The substrate 21 has optical waveguides 23-1 and 23-2 formed by a titanium diffusion method or the like. The optical waveguides 23-1 and 23-2 form a pair with each other and constitute a Mach-Zehnder type optical waveguide 27.

【0017】また、バッファ層22上において、光導波
路23−1上に位置するようにして形成された信号電極
24と、この信号電気24に対して対向電極としての作
用を有する接地電極25−1及び25−2とを有してい
る。さらに、接地電極25−2は、マッハツエンダー型
光導波路27の変調領域において、前記マッハツエンダ
ー型光導波路27の長さ方向において分断されている。
この分断部分は、その幅d1が信号電極24と接地電極
25−1とのギャップg1と等しくなるように形成す
る。そして、その分断された部分にAlなどの導電性材
料からなる薄膜26が形成されている。なお、図中W1
で示される領域は、マッハツエンダー型光導波路27の
変調領域を示す。
A signal electrode 24 formed on the buffer layer 22 so as to be located on the optical waveguide 23-1 and a ground electrode 25-1 acting as a counter electrode to the signal electricity 24. And 25-2. Further, the ground electrode 25-2 is divided in the modulation region of the Mach-Zehnder type optical waveguide 27 in the length direction of the Mach-Zehnder type optical waveguide 27.
The cut portion is formed such that its width d1 is equal to the gap g1 between the signal electrode 24 and the ground electrode 25-1. Then, a thin film 26 made of a conductive material such as Al is formed on the divided portion. In the figure, W1
The region indicated by is the modulation region of the Mach-Zehnder type optical waveguide 27.

【0018】このように図3及び4に示す光導波路素子
30は、接地電極25−2をマッハツエンダー型光導波
路27の長さ方向において分断している。そして、その
分断部分の幅d1が信号電極24と接地電極25−1と
のギャップg1とに等しくなっている。このため、図4
に示すように、信号電極24と接地電極25−1及び2
5−2は、マッハツエンダー型光導波路27の変調領域
W1において、このマッハツエンダー型光導波路27を
構成する2本の分岐光導波路である光導波路23−1及
び23−2の中心II―IIに対して左右対称になってい
る。したがって、温度上昇により信号電極24などの基
板に対する応力によって生じる屈折率変化が、光導波路
23−1及び23−2において同一となるため、動作点
シフトが生じる事なく高い信頼性の元に光導波路素子3
0を使用することができる。
As described above, in the optical waveguide device 30 shown in FIGS. 3 and 4, the ground electrode 25-2 is divided in the longitudinal direction of the Mach-Zehnder type optical waveguide 27. The width d1 of the divided portion is equal to the gap g1 between the signal electrode 24 and the ground electrode 25-1. For this reason, FIG.
As shown in FIG. 3, the signal electrode 24 and the ground electrodes 25-1 and 25-2
5-2 is the center II- of the optical waveguides 23-1 and 23-2 as two branch optical waveguides constituting the Mach-Ender optical waveguide 27 in the modulation region W1 of the Mach-Ender optical waveguide 27. It is symmetric with respect to II. Therefore, since the change in the refractive index caused by the stress on the substrate such as the signal electrode 24 due to the temperature rise becomes the same in the optical waveguides 23-1 and 23-2, the optical waveguide can be highly reliable without operating point shift. Element 3
0 can be used.

【0019】なお、図3及び4に示す光導波路素子30
においては、接地電極25−2の分断した箇所に導電性
材料からなる薄膜26を形成している。これにより、分
断したことによって生じる接地電極25−2の導通性の
劣化を補うことができ、高周波特性の劣化を抑圧するこ
とができる。しかしながら、薄膜26を形成しない場合
においても本発明の目的を十分に達成することができ
る。また、薄膜26は信号電極24などと比べると厚さ
が薄く、剛性的にも十分低いために、薄膜26を形成す
ることによって本発明の目的が阻害されることはない。
薄膜26を構成する導電性材料としては、上記Alの他
にCu、Ni−Cr、Au、及びTiを例示することが
できる。
The optical waveguide device 30 shown in FIGS.
5, a thin film 26 made of a conductive material is formed at a portion where the ground electrode 25-2 is divided. This makes it possible to compensate for the deterioration of the conductivity of the ground electrode 25-2 caused by the division, and to suppress the deterioration of the high-frequency characteristics. However, even when the thin film 26 is not formed, the object of the present invention can be sufficiently achieved. Further, since the thin film 26 is thinner than the signal electrode 24 and the like and has sufficiently low rigidity, the purpose of the present invention is not hindered by forming the thin film 26.
Examples of the conductive material that forms the thin film 26 include Cu, Ni—Cr, Au, and Ti in addition to Al.

【0020】また、図3及び4においては、基板21上
にバッファ層22を設けているが、本発明においてバッ
ファ層を設けることは必ずしも必要とされない。但し、
バッファ層を形成することにより、前記したような導波
光の伝搬損失を低減することができる。
Although the buffer layer 22 is provided on the substrate 21 in FIGS. 3 and 4, it is not always necessary to provide the buffer layer in the present invention. However,
By forming the buffer layer, it is possible to reduce the propagation loss of the guided light as described above.

【0021】図5は、本発明の光導波路素子の好ましい
態様の他の例を示す平面概略図である。図6は、図5に
示す光導波路素子をB−B面に沿って切った場合の断面
図である。図5及び6に示す光導波路素子40は、電気
光学効果を有する材料のXカット板からなる基板31
と、この基板31の上に形成されたバッファ層32とを
具えている。そして、前記同様に、基板31内にはマッ
ハツエンダー型光導波路37を構成する光導波路33−
1及び33−2を具えている。
FIG. 5 is a schematic plan view showing another preferred embodiment of the optical waveguide device of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view when the optical waveguide element shown in FIG. 5 is cut along the BB plane. The optical waveguide element 40 shown in FIGS. 5 and 6 has a substrate 31 made of an X-cut plate made of a material having an electro-optic effect.
And a buffer layer 32 formed on the substrate 31. Then, similarly to the above, the optical waveguides 33-constituting the Mach-Zehnder type optical waveguide 37 are provided in the substrate 31.
1 and 33-2.

【0022】また、バッファ層32上において、光導波
路33−1の側面側に位置するようにして形成された信
号電極34と、この信号電極34に対して対向電極とし
ての作用を有する接地電極35−1及び35−2とを有
している。さらに、接地電極35−2は、マッハツエン
ダー型光導波路37の変調領域において、前記マッハツ
エンダー型光導波路37の長さ方向において分断されて
いる。この際、分断部分は、その幅d2が信号電極34
と接地電極35−1とのギャップg2と等しくなるよう
に形成されている。そして、その分断された部分に前記
同様に導電性材料からなる薄膜36が形成されている。
なお、図中W2で示される領域は、マッハツエンダー型
光導波路37の変調領域を示す。
A signal electrode 34 formed on the buffer layer 32 so as to be located on the side of the optical waveguide 33-1 and a ground electrode 35 acting as a counter electrode to the signal electrode 34. -1 and 35-2. Further, the ground electrode 35-2 is divided in the length direction of the Mach-Zehnder optical waveguide 37 in the modulation region of the Mach-Zehnder optical waveguide 37. At this time, the width d2 of the divided portion has the signal electrode 34.
And the ground electrode 35-1 is formed to be equal to the gap g2. Then, a thin film 36 made of a conductive material is formed on the divided portion in the same manner as described above.
Note that a region indicated by W2 in the drawing indicates a modulation region of the Mach-Zehnder type optical waveguide 37.

【0023】図5及び6に示す光導波路素子40は、図
3及び4に示す光導波路素子30と基板を構成する材料
のカット面、及びこれに伴う信号電極などの配置が若干
異なる点で相違している。
The optical waveguide device 40 shown in FIGS. 5 and 6 differs from the optical waveguide device 30 shown in FIGS. 3 and 4 in that the cut surface of the material constituting the substrate and the arrangement of the signal electrodes and the like are slightly different. are doing.

【0024】図5及び6に示す光導波路素子40におい
ても、接地電極35−2をマッハツエンダー型光導波路
37の長さ方向において分断し、その幅d2が信号電極
34と接地電極35−1とのギャップg2と等しくなる
ように形成されている。したがって、図6に示すよう
に、マッハツエンダー型光導波路37の変調領域W2に
おいて、信号電極34と接地電極35−1及び35−2
が、このマッハツエンダー型光導波路37を構成する2
本の分岐光導波路である光導波路33−1及び33−2
の中心III ―III に対して左右対称になっている。この
ため、温度上昇により信号電極34などの基板に対する
応力によって生じる屈折率変化が、光導波路33−1及
び33−2において同一となるため、動作点シフトが生
じる事なく高い信頼性の元に光導波路素子40を使用す
ることができる。
Also in the optical waveguide device 40 shown in FIGS. 5 and 6, the ground electrode 35-2 is divided in the longitudinal direction of the Mach-Zehnder type optical waveguide 37, and its width d2 is determined by the signal electrode 34 and the ground electrode 35-1. Is formed to be equal to the gap g2 between Therefore, as shown in FIG. 6, in the modulation region W2 of the Mach-Zehnder type optical waveguide 37, the signal electrode 34 and the ground electrodes 35-1 and 35-2.
Are the two components constituting the Mach-Zehnder type optical waveguide 37.
Optical waveguides 33-1 and 33-2, which are two branch optical waveguides
Is symmetrical with respect to the center III-III. For this reason, the change in the refractive index caused by the stress on the substrate such as the signal electrode 34 due to the temperature rise becomes the same in the optical waveguides 33-1 and 33-2. A waveguide element 40 can be used.

【0025】なお、薄膜36を設けることにより、前記
同様の効果を得ることができるが、本発明においては必
須の要素ではない。また、薄膜36についても薄膜26
と同様の導電性材料から構成することができる。さら
に、上記したように薄膜36を設けた場合においても本
発明の目的が阻害されることはない。また、前記同様に
バッファ層32は本発明において必須の要素ではなく、
バッファ層32を設けない場合においても、本発明の目
的を十分に達成することができる。
Although the same effect as described above can be obtained by providing the thin film 36, it is not an essential element in the present invention. Also, regarding the thin film 36, the thin film 26
And the same conductive material. Further, even when the thin film 36 is provided as described above, the object of the present invention is not hindered. Also, as described above, the buffer layer 32 is not an essential element in the present invention,
Even when the buffer layer 32 is not provided, the object of the present invention can be sufficiently achieved.

【0026】以上図3〜6においては、マッハツエンダ
ー型光導波路の変調領域において、信号電極及び接地電
極からなる変調用電極が、マッハツエンダー型光導波路
を構成する2本の分岐光導波路間の中心に対して左右対
称である場合について説明した。しかしながら、変調用
電極自体、すなわち変調用電極形状及び大きさが分岐光
導波路間の中心に対して対称である必要はなく、変調用
電極の基板と接する面、あるいは変調用電極のバッファ
層と接する面が、前記中心に対して対称であればよい。
In FIGS. 3 to 6, in the modulation region of the Mach-Zehnder optical waveguide, the modulation electrode including the signal electrode and the ground electrode is provided between the two branch optical waveguides constituting the Mach-Zehnder optical waveguide. Has been described as being symmetrical about the center. However, the modulation electrode itself, that is, the shape and size of the modulation electrode do not need to be symmetrical with respect to the center between the branch optical waveguides, and are in contact with the surface of the modulation electrode that is in contact with the substrate or the buffer layer of the modulation electrode. The plane only has to be symmetric with respect to the center.

【0027】[0027]

【実施例】以下、実施例において本発明を具体的に説明
する。 実施例1 本実施例においては、図3及び4に示すような光導波路
素子30を作製した。ニオブ酸リチウム単結晶のZカッ
ト板を基板21として用い、この基板上にフォトレジス
トによってマッハツエンダー型の光導波路パターンを作
製した。次いで、このパターン上に蒸着法によってチタ
ンを堆積させた。その後、基板全体を950〜1050
℃で10〜20時間加熱することによって、前記チタン
を基板21内部へ拡散し、マッハツエンダー型光導波路
27を作製した。次いで、基板21上に酸化シリコンか
らなるバッファ層22を厚さ0.5μmに形成した。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example 1 In this example, an optical waveguide device 30 as shown in FIGS. 3 and 4 was manufactured. Using a Z-cut plate of lithium niobate single crystal as the substrate 21, a Mach-Zehnder type optical waveguide pattern was formed on the substrate by using a photoresist. Next, titanium was deposited on this pattern by an evaporation method. Then, the entire substrate is 950 to 1050
By heating at 10 ° C. for 10 to 20 hours, the titanium was diffused into the inside of the substrate 21 to produce the Mach-Zehnder optical waveguide 27. Next, a buffer layer 22 made of silicon oxide was formed on the substrate 21 to a thickness of 0.5 μm.

【0028】その後、接地電極の分断部分を形成すべき
箇所に開口部を形成したマスクを用い、蒸着法及びメッ
キ法を併用することによって金(Au)からなる信号電
極24と、接地電極25−1及び25−2とを厚さ15
μmに形成した。次いで、この分断された部分に、蒸着
法によってAlからなる薄膜26を厚さ2000Åに形
成した。なお、前記分断部分の幅d1は、信号電極24
と接地電極25−1とのギャップg1と等しく25μm
に形成した。その後、このようにして作製した光導波路
素子30のマッハツエンダー型光導波路27の入出力口
に光ファイバを接続し、温度を0〜70℃に変化させた
時の動作点シフトを調べた。その結果、前記動作点シフ
トは0.3Vであった。
Thereafter, a signal electrode 24 made of gold (Au) and a ground electrode 25-are formed by using both a vapor deposition method and a plating method using a mask having an opening formed at a portion where a divided portion of the ground electrode is to be formed. 1 and 25-2 to a thickness of 15
It was formed to a thickness of μm. Next, a thin film 26 made of Al was formed to a thickness of 2000 ° on the divided portion by an evaporation method. Note that the width d1 of the divided portion is equal to the width of the signal electrode 24.
25 μm equal to the gap g1 between the ground electrode 25-1
Formed. Thereafter, an optical fiber was connected to the input / output port of the Mach-Zehnder type optical waveguide 27 of the optical waveguide device 30 manufactured in this way, and the operating point shift when the temperature was changed to 0 to 70 ° C. was examined. As a result, the operating point shift was 0.3V.

【0029】実施例2 本実施例においては、図5及び6に示すような光導波路
素子40を作製した。基板31としてニオブ酸リチウム
単結晶のXカット板を用いた以外は、実施例1と同様に
して光導波路素子40を作製した。この光導波路素子4
0の動作点シフトを実施例1と同様にして調べた結果、
0.2Vであった。
Example 2 In this example, an optical waveguide device 40 as shown in FIGS. 5 and 6 was manufactured. An optical waveguide element 40 was produced in the same manner as in Example 1, except that an X-cut plate of lithium niobate single crystal was used as the substrate 31. This optical waveguide element 4
As a result of examining the operating point shift of 0 in the same manner as in Example 1,
0.2 V.

【0030】比較例1 本比較例においては、図1に示すような光導波路素子1
0を作製した。この光導波路素子10の作製において
は、接地電極を分断して導電性材料からなる薄膜を形成
しなかった以外は、実施例1と同様にして実施した。ま
た、得られた光導波路素子10に対して実施例1と同様
にして動作点シフトを調べた。その結果、動作点シフト
は1.8Vであった。
Comparative Example 1 In this comparative example, an optical waveguide device 1 as shown in FIG.
0 was produced. The fabrication of the optical waveguide device 10 was performed in the same manner as in Example 1 except that the ground electrode was cut off to form no thin film made of a conductive material. The operating point shift of the obtained optical waveguide device 10 was examined in the same manner as in Example 1. As a result, the operating point shift was 1.8 V.

【0031】比較例2 本比較例においては、図2に示すような光導波路素子2
0を作製した。この光導波路素子20の作製において
は、接地電極を分断して導電性材料からなる薄膜を形成
しなかった以外は、実施例2と同様にして実施した。ま
た、得られた光導波路素子20に対して実施例1と同様
にして動作点シフトを調べた。その結果、動作点シフト
は1.0Vであった。
Comparative Example 2 In this comparative example, an optical waveguide device 2 as shown in FIG.
0 was produced. The fabrication of the optical waveguide device 20 was performed in the same manner as in Example 2 except that the ground electrode was not divided to form a thin film made of a conductive material. Further, the operating point shift of the obtained optical waveguide device 20 was examined in the same manner as in Example 1. As a result, the operating point shift was 1.0 V.

【0032】以上実施例及び比較例から明らかなよう
に、本発明にしたがって得た光導波路素子は動作点シフ
トが小さく、温度上昇による変調用電極が基板に対して
及ぼす応力がほぼ一定であり、屈折率変化がほぼ一定で
あることが分かる。したがって、本発明の光導波路素子
は、高い信頼性と安定性とを有することが分かる。
As is clear from the above Examples and Comparative Examples, the optical waveguide device obtained according to the present invention has a small operating point shift, and the stress exerted on the substrate by the modulation electrode due to a rise in temperature is substantially constant. It can be seen that the change in the refractive index is almost constant. Therefore, it is understood that the optical waveguide device of the present invention has high reliability and stability.

【0033】以上、本発明について具体例を挙げながら
発明の実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明
は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を
逸脱しない範囲においてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention with specific examples, but the present invention is not limited to the above-described contents, and may be any form within the scope of the present invention. Deformation and modification are possible.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
素子は、長時間使用した場合においても温度ドリフトに
よる動作点シフトがほとんど生じない。そのため、長期
信頼性及び安定性が要求される高速・大容量の光ファイ
バ通信システムなどに好適に使用することができる。
As described above, the optical waveguide element of the present invention hardly causes an operating point shift due to a temperature drift even when used for a long time. Therefore, it can be suitably used for a high-speed and large-capacity optical fiber communication system requiring long-term reliability and stability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 従来の光導波路素子の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a conventional optical waveguide device.

【図2】 従来の光導波路素子の他の例を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of a conventional optical waveguide device.

【図3】 本発明の光導波路素子の一例を示す平面概略
図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the optical waveguide device of the present invention.

【図4】 図3に示す光導波路素子をA−A線に沿って
切った断面図である。
4 is a cross-sectional view of the optical waveguide device shown in FIG. 3 taken along line AA.

【図5】 本発明の光導波路素子の他の例を示す平面概
略図である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing another example of the optical waveguide device of the present invention.

【図6】 図5に示す光導波路素子をB−B線に沿って
切った断面図である。
6 is a cross-sectional view of the optical waveguide device shown in FIG. 5 taken along line BB.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、21、31 基板 2、12、22、32 バッファ層 3―1、3−2、13−1、13−2、23−1、23
−2、33−1、33−2 (分岐)光導波路 4、14、24、34 信号電極 5−1、5−2、15−1、15−2、25−1、25
−2、35−1、35−2 接地電極 10、20、30、40 光導波路素子 26、36 薄膜
1, 11, 21, 31 Substrate 2, 12, 22, 32 Buffer layer 3-1, 3-2, 13-1, 13-2, 23-1, 23
-2, 33-1, 33-2 (branch) optical waveguides 4, 14, 24, 34 Signal electrodes 5-1, 5-2, 15-1, 15-2, 25-1, 25
-2, 35-1, 35-2 Ground electrode 10, 20, 30, 40 Optical waveguide element 26, 36 Thin film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 義浩 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) 2H047 KA04 LA12 NA02 QA03 RA08 2H079 AA02 AA12 BA01 BA03 CA05 DA03 EA05 EB05 EB12 HA23 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yoshihiro Hashimoto 585 Tomicho, Funabashi-shi, Chiba F-term in the New Technology Research Laboratories, Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. 2H047 KA04 LA12 NA02 QA03 RA08 2H079 AA02 AA12 BA01 BA03 CA05 DA03 EA05 EB05 EB12 HA23

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気光学効果を有する材料からなる基板
と、この基板の主面に形成されたマッハツエンダー型光
導波路と、この光導波路中を導波する光波を制御するた
めの変調用電極とを具え、前記変調用電極は前記マッハ
ツエンダー型光導波路を構成する2本の分岐光導波路の
一方を導波する光波を変調するための信号電極と、この
信号電極に対して実質的に対向電極の役割を有する接地
電極とからなる光導波路素子であって、 前記変調用電極の前記基板側の下面が、前記マッハツエ
ンダー型光導波路の変調領域において、前記2本の分岐
光導波路間の中心に対して実質的に左右対称であること
を特徴とする、光導波路素子。
1. A substrate made of a material having an electro-optical effect, a Mach-Zehnder optical waveguide formed on a main surface of the substrate, and a modulation electrode for controlling a light wave guided in the optical waveguide. The modulation electrode is a signal electrode for modulating a light wave guided through one of the two branch optical waveguides constituting the Mach-Zehnder type optical waveguide, and substantially with respect to the signal electrode. An optical waveguide element comprising a ground electrode having a role of a counter electrode, wherein a lower surface of the modulation electrode on the substrate side is provided between the two branch optical waveguides in a modulation region of the Mach-Zehnder optical waveguide. An optical waveguide element, which is substantially symmetrical with respect to the center of the optical waveguide.
【請求項2】前記接地電極は、前記マッハツエンダー型
光導波路の変調領域において、前記マッハツエンダー型
光導波路の長さ方向において分断されていることを特徴
とする、請求項1に記載の光導波路素子。
2. The Mach-Zehnder optical waveguide according to claim 1, wherein the ground electrode is divided in a length direction of the Mach-Zehnder optical waveguide in a modulation region of the Mach-Zehnder optical waveguide. Optical waveguide device.
【請求項3】 前記接地電極の前記マッハツエンダー型
光導波路の長さ方向において分断された部分に、導電性
材料からなる薄膜を形成したことを特徴とする、請求項
1又は2に記載の光導波路素子。
3. The thin film made of a conductive material is formed on a portion of the ground electrode which is divided in a length direction of the Mach-Zehnder optical waveguide. Optical waveguide device.
【請求項4】 前記変調用電極は、前記マッハツエンダ
ー型光導波路の変調領域において、前記マッハツエンダ
ー型光導波路を構成する2本の分岐光導波路間の中心に
対して実質的に左右対称に形成されていることを特徴と
する、請求項1〜3のいずれか一に記載の光導波路素
子。
4. The modulation electrode is substantially symmetrical in a modulation region of the Mach-Zehnder type optical waveguide with respect to a center between two branch optical waveguides constituting the Mach-Zehnder type optical waveguide. The optical waveguide device according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical waveguide device is formed.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001067168A1 (en) * 2000-03-09 2001-09-13 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd Optical waveguide
JP2002107682A (en) * 2000-09-29 2002-04-10 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Method for controlling chirp of optical modulation element
JP2009098640A (en) * 2007-09-12 2009-05-07 Anritsu Corp Optical modulator
WO2009057740A1 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator
CN104122680A (en) * 2013-04-29 2014-10-29 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Electrooptical modulator
JP2017083607A (en) * 2015-10-27 2017-05-18 住友大阪セメント株式会社 Optical modulator
CN107077016A (en) * 2015-03-31 2017-08-18 住友大阪水泥股份有限公司 Optical modulator

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7035488B2 (en) 2000-03-09 2006-04-25 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical waveguide element
WO2001067168A1 (en) * 2000-03-09 2001-09-13 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd Optical waveguide
JP4495326B2 (en) * 2000-09-29 2010-07-07 住友大阪セメント株式会社 Chirp control method of light modulation element
JP2002107682A (en) * 2000-09-29 2002-04-10 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Method for controlling chirp of optical modulation element
JP2009098640A (en) * 2007-09-12 2009-05-07 Anritsu Corp Optical modulator
JP2012141634A (en) * 2007-09-12 2012-07-26 Anritsu Corp Optical modulator
JP2009109929A (en) * 2007-11-01 2009-05-21 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Optical modulator
WO2009057740A1 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator
JP4544541B2 (en) * 2007-11-01 2010-09-15 住友大阪セメント株式会社 Light modulator
US8270777B2 (en) 2007-11-01 2012-09-18 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator
CN104122680A (en) * 2013-04-29 2014-10-29 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Electrooptical modulator
CN107077016A (en) * 2015-03-31 2017-08-18 住友大阪水泥股份有限公司 Optical modulator
US10078253B2 (en) 2015-03-31 2018-09-18 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator
CN107077016B (en) * 2015-03-31 2020-09-18 住友大阪水泥股份有限公司 Optical modulator
JP2017083607A (en) * 2015-10-27 2017-05-18 住友大阪セメント株式会社 Optical modulator

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