JP2001059951A - Optical waveguide element - Google Patents

Optical waveguide element

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JP2001059951A
JP2001059951A JP2000055834A JP2000055834A JP2001059951A JP 2001059951 A JP2001059951 A JP 2001059951A JP 2000055834 A JP2000055834 A JP 2000055834A JP 2000055834 A JP2000055834 A JP 2000055834A JP 2001059951 A JP2001059951 A JP 2001059951A
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Japan
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optical waveguide
substrate
electrode
waveguide device
conductive
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Japanese (ja)
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Jungo Kondo
順悟 近藤
Yoshinari Kozuka
義成 小塚
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent cracking of the substrate of an optical waveguide element which has a thin part formed by relatively lessening the thickness of the part where at least an electrode is formed. SOLUTION: A first substrate electrode 7-1 and a second substrate electrode 7-2 are respectively formed on side surfaces 1C, 1D of the substrate 1 which is provided with the optical waveguide 2, the electrode 3, a buffer layer and the thin part 5 which is formed by a recessed part 4. Further, a first recessed part electrode 8-1 and a second recessed part electrode 8-2 are respectively formed on side surfaces 4A, 4B of the recessed part 4. Therein, the first substrate electrode 7-1 and the first recessed part electrode 8-1 are electrically connected by a lead wire 9-1, the second substrate electrode 7-2 and the second recessed part electrode 8-2 are electrically connected by a lead wire 9-2, and, thereby, the pyroelectric charges which are revealed in the side surfaces 1C, 1D of the substrate 1 and the side surfaces 4A, 4B of the recessed part 4 are negated.

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、特に、高速変調が可能な進行波型光導波路デバイス
として好適に使用す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 as a traveling wave type optical waveguide device capable of high-speed modulation.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高速・大容量の光ファイバ通信シ
ステムの進歩に伴う外部変調器として光導波路デバイス
が用いられている。このような外部変調器は高速スイッ
チの条件下において使用されるため、前記のような外部
変調器に使用する光導波路デバイスには高速変調特性が
要求される。このため、光導波路デバイスを構成する光
導波路素子の変調信号印加用の電極の形状を特殊な形状
としたり、前記電極と光導波路素子を構成する基板との
間に二酸化ケイ素などのバッファ層を形成したりする試
みがなされていた。
2. Description of the Related Art In recent years, optical waveguide devices have been used as external modulators with the progress of high-speed, large-capacity optical fiber communication systems. Since such an external modulator is used under the condition of a high-speed switch, a high-speed modulation characteristic is required for an optical waveguide device used for the above-mentioned external modulator. For this reason, the shape of the electrode for applying the modulation signal of the optical waveguide device constituting the optical waveguide device is made a special shape, or a buffer layer such as silicon dioxide is formed between the electrode and the substrate constituting the optical waveguide device. Or attempts were made to do so.

【0003】しかしながら、このような光導波路素子に
は前記電極の作製工程の複雑さに伴うコスト高や、バッ
ファ層を形成することになり駆動電圧が高くなるという
問題があった。かかる観点より、本出願人は特願平9−
85579号において、光導波路素子の基板の少なくと
も電極が形成されている部分の厚さを相対的に小さくし
た薄肉部分を形成することによって、上記問題を解決で
きることを見いだし、この光導波路素子について出願を
行っている。
[0003] However, such an optical waveguide device has problems that the cost is high due to the complexity of the manufacturing process of the electrodes, and that the formation of the buffer layer increases the driving voltage. From this point of view, the present applicant has filed Japanese Patent Application No.
No. 85579, it has been found that the above problem can be solved by forming a thin portion in which at least the portion of the substrate of the optical waveguide element where the electrodes are formed is made relatively thin, and an application for this optical waveguide element is made. Is going.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光導波路素子を実際に駆動させて使用した場合に、
前記薄肉部分の厚さを100μm程度まで薄くすると、
この薄肉部分において基板自体が割れてしまう場合があ
った。このため、かかる光導波路素子による高速変調に
はある程度の制限が課せられていた。
However, when such an optical waveguide device is actually driven and used,
When the thickness of the thin portion is reduced to about 100 μm,
In some cases, the substrate itself was broken at the thin portion. For this reason, some restrictions have been imposed on high-speed modulation by such an optical waveguide element.

【0005】本発明は、相対向する一対の主面を具えた
電気光学効果を有する基板と、この一方の主面に形成さ
れた光導波路と、この光導波路を導波する光波に変調信
号を印加するための電極とを具え、前記基板の少なくと
も前記電極が位置する部分に相対的に厚さが小さい薄肉
部分を形成した光導波路素子であって、前記のような基
板の割れを防止し、高速変調の制限を極めて拡大した光
導波路素子を提供することを目的とする。
According to the present invention, there is provided a substrate having a pair of opposing main surfaces and having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on one of the main surfaces, and a modulation signal applied to a light wave guided through the optical waveguide. An electrode for applying, an optical waveguide element having a thin portion having a relatively small thickness formed at least in a portion of the substrate where the electrode is located, preventing the substrate from cracking as described above, It is an object of the present invention to provide an optical waveguide device in which the limitation of high-speed modulation is extremely widened.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、相対向する一
対の主面及び相対向する一対の側面を具えた電気光学効
果を有する基板と、この基板の一方の主面に形成された
光導波路と、この光導波路を導波する光波に変調信号を
印加するための電極とを具え、前記基板の少なくとも前
記電極が位置する部分に相対的に厚さが小さい薄肉部分
が設けられるとともに、この薄肉部分と前記基板の他方
の主面との間に凹部が形成された光導波路素子であっ
て、前記相対向する一対の側面のそれぞれに第1の導電
部が形成され、前記凹部内に第2の導電部が形成される
とともに、前記第1の導電部及び前記第2の導電部を電
気的に接続する接続手段を具えていることを特徴とす
る、光導波路素子である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a substrate having an electro-optical effect, comprising a pair of opposing main surfaces and a pair of opposing side surfaces, and a light guide formed on one main surface of the substrate. A waveguide, comprising an electrode for applying a modulation signal to a light wave guided through the optical waveguide, a thin portion having a relatively small thickness is provided at least in a portion of the substrate where the electrode is located, An optical waveguide device in which a concave portion is formed between a thin portion and the other main surface of the substrate, wherein a first conductive portion is formed on each of the pair of opposed side surfaces, and a first conductive portion is formed in the concave portion. An optical waveguide device, wherein two conductive portions are formed, and a connecting means for electrically connecting the first conductive portion and the second conductive portion is provided.

【0007】図1は、本出願人らによって発明された、
基板の少なくとも電極が形成されている部分の厚さを相
対的に小さくした薄肉部分を形成して、高速変調を可能
とした光導波路素子の一例を示す断面図である。なお、
以下の図面においては本発明の特徴を明確に説明すべ
く、実際のものとは異なる形態に描いている。
FIG. 1 is an inventor of the present invention,
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of an optical waveguide device that enables a high-speed modulation by forming a thin portion in which at least a portion of a substrate where electrodes are formed is relatively thin. In addition,
In the following drawings, in order to clarify the features of the present invention, they are drawn in forms different from actual ones.

【0008】図1に示す光導波路素子においては、電気
光学効果を有する基板1の主面1Aに光導波路2及び電
極3が形成されている。また、基板1の主面1Aと反対
側の主面1Bにおいて、電極3が位置する部分に凹部4
が形成され、これにより光導波路素子10の薄肉部分5
を構成するようにしている。
In the optical waveguide device shown in FIG. 1, an optical waveguide 2 and an electrode 3 are formed on a main surface 1A of a substrate 1 having an electro-optic effect. In the main surface 1B of the substrate 1 opposite to the main surface 1A, a concave portion 4 is formed in a portion where the electrode 3 is located.
Is formed, whereby the thin portion 5 of the optical waveguide element 10 is formed.
Is configured.

【0009】本発明者らは、図1に示す構成の光導波路
素子において、薄肉部分5での割れを防止すべく鋭意検
討を行い、その原因探索を行った。従来、光導波路デバ
イスに用いられる光導波路素子の基板材料としては、一
般にニオブ酸リチウム(LiNbO3 :以下、LNと
略す場合がある)が用いられている。また、一般的に
は、そのXカット板又はZカット板が使用されている。
これらのカット面は一長一短があるため、設計者のコン
セプトにより使い分けされている。
The present inventors have conducted intensive studies to prevent cracks in the thin portion 5 of the optical waveguide device having the structure shown in FIG. 1 and searched for the cause. Conventionally, as a substrate material of an optical waveguide element used for an optical waveguide device, generally, lithium niobate (LiNbO 3 : may be abbreviated as LN) is generally used. Generally, the X-cut plate or the Z-cut plate is used.
Since these cut surfaces have advantages and disadvantages, they are used properly according to the concept of the designer.

【0010】LNのXカット板を基板に使用して光導波
路素子を作製すると、この光導波路素子を駆動させた場
合に、焦電作用によって基板側面に焦電電荷が誘起され
てしまう場合があった。この焦電電荷は温度ドリフトの
原因となるため、従来、基板の両側面に電極を形成する
とともに、これらの電極を電気的に接続して焦電電荷を
除去していた。
When an optical waveguide device is manufactured by using an LN X-cut plate as a substrate, when the optical waveguide device is driven, pyroelectric charges may be induced on the side surface of the substrate by a pyroelectric action. Was. Since this pyroelectric charge causes a temperature drift, conventionally, electrodes were formed on both side surfaces of the substrate, and these electrodes were electrically connected to remove the pyroelectric charge.

【0011】しかしながら、図1に示すような構成の光
導波路素子においては、基板1の側面1C及び1Dに加
えて、凹部4の側面4A及び4Bにも焦電電荷が発生し
ていることを突き止めた。さらに、凹部4の深さDを大
きくして薄肉部分5の厚さtを小さくすると、側面4A
及び4Bの面積が大きくなるために焦電電荷の電荷量が
極めて大きくなることを見出した。そして焦電電荷量が
極めて大きくなると、焦電電荷によって引き起こされる
圧電効果の作用も大きくなり、薄肉部分5に内部応力が
集中して破壊に至ってしまうことを見出した。本発明は
かかる事実の発見に基づいてなされたものである。
However, in the optical waveguide device having the structure shown in FIG. 1, it is found that pyroelectric charges are generated not only on the side surfaces 1C and 1D of the substrate 1 but also on the side surfaces 4A and 4B of the concave portion 4. Was. Further, when the depth D of the concave portion 4 is increased and the thickness t of the thin portion 5 is reduced, the side surface 4A
And that the amount of pyroelectric charge becomes extremely large because the area of 4B becomes large. When the amount of the pyroelectric charge becomes extremely large, the effect of the piezoelectric effect caused by the pyroelectric charge also increases, and it is found that the internal stress is concentrated on the thin portion 5 and the thin portion 5 is broken. The present invention has been made based on the discovery of this fact.

【0012】図2は、本発明の光導波路素子の一例を示
す断面図である。なお、図2において図1と同じ部分に
ついては同一の符号を用いて表している。図2に示す光
導波路素子20は、図1に示す光導波路素子に対して、
基板1の側面1C及び1Dにおいて第1の導電部として
カーボンペーストからなる第1の基板電極7−1及び第
2の基板電極7−2を有している。さらに、凹部4の側
面4A及び4Bにおいて、第2の導電部としてカーボン
ペーストからなる第1の凹部電極8−1及び第2の凹部
電極8−2を有している。そして、第1の基板電極7−
1と第1の凹部電極8−1、及び第2の基板電極7−2
と第2の凹部電極8−2は、それぞれ導線9−1及び9
−2によって電気的に接続されている。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of the optical waveguide device of the present invention. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The optical waveguide device 20 shown in FIG. 2 is different from the optical waveguide device shown in FIG.
On the side surfaces 1C and 1D of the substrate 1, a first substrate electrode 7-1 and a second substrate electrode 7-2 made of carbon paste are provided as first conductive portions. Further, on the side surfaces 4A and 4B of the concave portion 4, a first concave electrode 8-1 and a second concave electrode 8-2 made of carbon paste are provided as second conductive portions. Then, the first substrate electrode 7-
1, the first concave electrode 8-1, and the second substrate electrode 7-2
And the second concave electrode 8-2 are connected to the conductive wires 9-1 and 9 respectively.
-2 are electrically connected.

【0013】したがって、基板1の側面1Cに誘起され
る焦電電荷と凹部4の側面4Aに誘起される焦電電荷、
並びに基板1の側面1Dに誘起される焦電電荷と凹部4
の側面4Bに誘起される焦電電荷とは互いに打ち消され
る。このために圧電効果の発現が抑制され、薄肉部分5
に応力が集中して破壊に至ることがなくなる。
Therefore, the pyroelectric charge induced on the side surface 1C of the substrate 1 and the pyroelectric charge induced on the side surface 4A of the concave portion 4;
Pyroelectric charge induced on the side surface 1D of the substrate 1 and the concave portion 4
And the pyroelectric charges induced on the side surface 4B are canceled each other. Therefore, the development of the piezoelectric effect is suppressed, and the thin portion 5
The stress is not concentrated on the substrate and it does not lead to destruction.

【0014】さらに、第1の凹部電極8−1と第2の凹
部電極8−2は導線11によって電気的に接続されてい
る。これによって、基板1内の電位が一定に保たれるた
め、焦電電荷の打ち消し効果が助長される。
Further, the first concave electrode 8-1 and the second concave electrode 8-2 are electrically connected by a conductive wire 11. Thereby, the potential in the substrate 1 is kept constant, and the effect of canceling the pyroelectric charge is promoted.

【0015】本発明によれば、薄肉部分の厚さを極めて
薄くした場合においても、焦電電荷に起因した圧電効果
によって発生する内部応力で基板が割れることがないた
め、光導波路を導波する光波と変調信号である高周波電
界との速度整合を広範囲に取ることができる。したがっ
て、より高い高速変調を行うことができる。
According to the present invention, even when the thickness of the thin portion is extremely thin, the substrate is not broken by the internal stress generated by the piezoelectric effect caused by the pyroelectric charge, so that the light is guided through the optical waveguide. The speed matching between the light wave and the high-frequency electric field which is a modulation signal can be performed in a wide range. Therefore, higher high-speed modulation can be performed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に則して詳細に説明する。図2に示す光導波路素子20
では、第2の導電部をカーボンペーストからなる凹部電
極8−1及び8−2から構成している。これによって、
第2の導電部と凹部4の側面4A及び4Bとの電気的接
触を強固に行うことができるため、基板1の側面1Cと
凹部4の側面4Aなどとに発現した焦電電荷をより効果
的に打ち消すことができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the present invention. Optical waveguide device 20 shown in FIG.
In this embodiment, the second conductive portion is constituted by concave electrodes 8-1 and 8-2 made of carbon paste. by this,
Since the electrical contact between the second conductive portion and the side surfaces 4A and 4B of the concave portion 4 can be made firmly, the pyroelectric charges generated on the side surface 1C of the substrate 1 and the side surface 4A of the concave portion 4 can be more effectively used. Can be countered.

【0017】凹部電極8−1及び8−2には上述のカー
ボンペーストの他、金、アルミニウム、銅及び銀ペース
トなどの導電性材料から形成することもできる。また、
導線9−1及び9−2の代わりに第1の基板電極などと
同じ形態の導通用の電極を基板1の主面1Bに形成する
こともできる。
The recessed electrodes 8-1 and 8-2 can be formed of a conductive material such as gold, aluminum, copper, and silver paste in addition to the above-mentioned carbon paste. Also,
Instead of the conductive wires 9-1 and 9-2, a conductive electrode having the same form as the first substrate electrode or the like can be formed on the main surface 1B of the substrate 1.

【0018】なお、図2において第1の凹部電極8−1
と第2の凹部電極8−2は導線11によって電気的に接
続されているが、かかる電気的な接続は必ずしも必要と
されるものではない。但し、これらを電気的に接続する
ことにより、基板1内の電位が一定に保たれるため、焦
電電荷の打ち消し効果が助長され、本発明の目的をより
効果的に達成することができる。
In FIG. 2, the first concave electrode 8-1 is shown.
The second concave electrode 8-2 is electrically connected to the second concave electrode 8-2 by the conductive wire 11, but such an electrical connection is not always required. However, by electrically connecting them, the potential in the substrate 1 is kept constant, so that the effect of canceling the pyroelectric charge is promoted and the object of the present invention can be achieved more effectively.

【0019】図3は、本発明の光導波路素子の他の例を
示す断面図である。なお、図3においても図1及び2と
同じ部分については同一の符号を用いて表している。
FIG. 3 is a sectional view showing another example of the optical waveguide device of the present invention. In FIG. 3, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

【0020】図3に示す光導波路素子30は、図1に示
す光導波路素子の凹部4内にカーボンが充填されること
によって形成された、第2の導電部である導電性樹脂部
18を有している。また、凹部4上部の薄肉部分5と接
触するようにして空気層17が形成されている。そし
て、基板の主面1Bにカーボンペーストからなる第1の
導通電極19−1及び第2の導通電極19−2が、それ
ぞれ第1の基板電極7−1及び導電性樹脂部18、並び
に第2の基板電極7−2及び導電性樹脂部18と接触す
るようにして形成されている。
The optical waveguide device 30 shown in FIG. 3 has a conductive resin portion 18 as a second conductive portion formed by filling the concave portion 4 of the optical waveguide device shown in FIG. 1 with carbon. are doing. The air layer 17 is formed so as to be in contact with the thin portion 5 above the concave portion 4. Then, a first conductive electrode 19-1 and a second conductive electrode 19-2 made of carbon paste are formed on the main surface 1B of the substrate, respectively, with the first substrate electrode 7-1, the conductive resin portion 18, and the second conductive electrode 19-2. Is formed so as to contact the substrate electrode 7-2 and the conductive resin portion 18.

【0021】図3に示す構成を採ることによって、凹部
4内が相当程度埋められるため、基板の強度が増加す
る。したがって、光導波路素子のハンドリングが容易に
なるという利点がある。
By employing the structure shown in FIG. 3, the inside of the concave portion 4 is filled to a considerable extent, so that the strength of the substrate is increased. Therefore, there is an advantage that handling of the optical waveguide element is facilitated.

【0022】また、空気層17を形成することによっ
て、電極3に印加される高周波電界が屈折率の低い空気
層17に漏洩するようになる。したがって、高周波電界
の実行屈折率が低減され、光導波路2を導波する光波と
高周波電界との速度整合を高めることができる。このた
め、薄肉部分5を形成した本来的な目的である高速変調
を損なうことなく、本発明の目的を達成することができ
る。
Further, by forming the air layer 17, a high-frequency electric field applied to the electrode 3 leaks to the air layer 17 having a low refractive index. Therefore, the effective refractive index of the high-frequency electric field is reduced, and the speed matching between the light wave guided through the optical waveguide 2 and the high-frequency electric field can be increased. Therefore, the object of the present invention can be achieved without impairing the high-speed modulation, which is the original purpose of forming the thin portion 5.

【0023】空気層17の厚さdについては、本発明の
目的を達成するとともに所定の速度整合によって高速変
調を可能ならしめるものであれば、特に限定されない。
しかしながら、一般には凹部4の深さDに対して、d/
Dが1/50〜3/4、好ましくは1/10〜1/2
となるように形成する。
The thickness d of the air layer 17 is not particularly limited as long as it achieves the object of the present invention and enables high-speed modulation by predetermined speed matching.
However, in general, for the depth D of the concave portion 4, d /
D is 1/50 to 3/4, preferably 1/10 to 1/2
It is formed so that

【0024】また、空気層17に代えて、低誘電率であ
る酸化シリコン、酸化チタン、ボリイミド、SOG、レ
ジスト及びエポキシから選ばれる少なくとも1種の材料
からなる、低誘電率層を凹部4内の薄肉部分5と接する
側に形成することもできる。これによっても上記同様の
効果を達成することができる。
Further, instead of the air layer 17, a low dielectric constant layer made of at least one material selected from silicon oxide, titanium oxide, polyimide, SOG, resist and epoxy having a low dielectric constant is formed in the concave portion 4. It can be formed on the side in contact with the thin portion 5. This also achieves the same effect as described above.

【0025】また、図3においては、第1の導通電極1
9−1及び第2の導通電極19−2によって、導電性樹
脂部18と第1の基板電極7−1及び第2の基板電極7
−2とを電気的に接続している。しかしながら、このよ
うな電極を設けることなく、図1に示すような導線やカ
ーボンペーストによって両者を電気的に接続することも
できる。
In FIG. 3, the first conductive electrode 1
The conductive resin portion 18 and the first substrate electrode 7-1 and the second substrate electrode 7 are formed by the 9-1 and the second conductive electrode 19-2.
-2 is electrically connected. However, without providing such an electrode, both can be electrically connected by a conductive wire or carbon paste as shown in FIG.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 実施例1 本実施例では、図2に示すような構成の光導波路素子を
作製した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on embodiments. Example 1 In this example, an optical waveguide device having a configuration as shown in FIG. 2 was manufactured.

【0027】(光導波路素子の作製)厚さ1mmのニオ
ブ酸リチウムのXカット板を基板1として用い、この基
板1の主面1A側にフォトリソグラフィによって導波路
パターンマスクを形成した。次いで、この基板上に前記
導波路パターンマスクを介してチタン薄膜を蒸着法によ
って形成した。その後、有機溶剤によって前記導波路パ
ターンマスクを取り除き、チタンからなる導波路パター
ンを形成した。次いで、基板1を高温電気炉に設置して
加熱処理し、前記導波路パターンを構成するチタンを基
板1中に熱拡散させて、チタンからなる光導波路2を形
成した。次いで、蒸着法及びメッキ法を併用することに
よって金からなる厚さ10μmの電極3を形成した。
(Preparation of Optical Waveguide Element) An X-cut plate of lithium niobate having a thickness of 1 mm was used as the substrate 1, and a waveguide pattern mask was formed on the main surface 1 A side of the substrate 1 by photolithography. Next, a titanium thin film was formed on the substrate via the waveguide pattern mask by an evaporation method. Thereafter, the waveguide pattern mask was removed with an organic solvent to form a waveguide pattern made of titanium. Next, the substrate 1 was placed in a high-temperature electric furnace and subjected to heat treatment, and the titanium constituting the waveguide pattern was thermally diffused into the substrate 1 to form an optical waveguide 2 made of titanium. Next, a 10 μm-thick electrode 3 made of gold was formed by using both an evaporation method and a plating method.

【0028】その後、電極3の表面にレジストを塗布し
た後、エキシマレーザによるレーザアブレーション加工
によって、深さDが0.9mm、幅Wが150μmの凹
部4を基板1の長手方向の全体に亘って形成した。次い
で、ダイシングによって基板1を2×10×1tmmの
チップに切断し、チップ洗浄を行うことにより、厚さt
が10μmの薄肉部分5を基板1に形成した。次いで、
1.5μmシングルモードファイバを使用した単芯ファ
イバアレイを作製し、光導波路2及び電極3が形成され
た基板1を調芯した後、前記単芯ファイバアレイと基板
1とを紫外線硬化性樹脂で接着した。
Then, after a resist is applied to the surface of the electrode 3, a concave portion 4 having a depth D of 0.9 mm and a width W of 150 μm is formed over the entire length of the substrate 1 by laser ablation using an excimer laser. Formed. Next, the substrate 1 is cut into chips of 2 × 10 × 1 tmm by dicing, and the chips are cleaned to obtain a thickness t.
A thin portion 5 having a thickness of 10 μm was formed on the substrate 1. Then
After preparing a single-core fiber array using 1.5 μm single-mode fiber and aligning the substrate 1 on which the optical waveguide 2 and the electrode 3 are formed, the single-core fiber array and the substrate 1 are made of an ultraviolet curable resin. Glued.

【0029】その後、カーボンペーストを基板1の側面
1C及び1Dと、凹部4の側面4A及び4Bとに厚さ1
5μmに塗布した。次いで、60℃で1時間ベーキング
を行ってカーボンペーストを乾燥させ、第1の基板電極
7−1及び第2の基板電極7―2、並びに第1の凹部電
極8−1及び第2の凹部電極8−2を形成した。
Thereafter, the carbon paste is applied to the side surfaces 1C and 1D of the substrate 1 and the side surfaces 4A and 4B of
5 μm was applied. Next, the carbon paste is dried by baking at 60 ° C. for 1 hour, and the first substrate electrode 7-1 and the second substrate electrode 7-2, and the first concave electrode 8-1 and the second concave electrode are formed. 8-2 was formed.

【0030】また、基板1の長手方向における両端部に
おいて、基板1の主面1B上に、第1の基板電極7−1
及び第1の凹部電極8−1、並びに第2の基板電極7−
2及び第2の凹部電極8−2を互いに電気的に接続する
ための導通電極(図示せず)を形成し、これら電極間の
導通を取るようにした。さらに、この導通電極によって
第1の凹部電極8−1と第2の凹部電極8−2とを電気
的に接続し、図2に示すような光導波路素子を作製し
た。
The first substrate electrode 7-1 is provided on the main surface 1B of the substrate 1 at both ends in the longitudinal direction of the substrate 1.
And the first concave electrode 8-1 and the second substrate electrode 7-
A conductive electrode (not shown) for electrically connecting the second and second recessed electrodes 8-2 to each other was formed, and conduction between these electrodes was established. Further, the first recessed electrode 8-1 and the second recessed electrode 8-2 were electrically connected by the conductive electrode, and an optical waveguide device as shown in FIG. 2 was manufactured.

【0031】(光導波路素子の特性評価)上記のように
して作製した光導波路素子を高温層内に設置し、―40
〜85℃の温度サイクル試験を実施した。そして、温度
サイクル試験による光導波路素子から出力される光量の
変動(ロス変動)を測定した。また、光導波路素子の変
調帯域については、光応答特性を測定し光強度が3dB
減少する帯域(3dB帯域)から求めた。結果を表1に
示す。
(Evaluation of Characteristics of Optical Waveguide Element) The optical waveguide element produced as described above was placed in a high-temperature layer,
A temperature cycle test of の 85 ° C. was performed. Then, the fluctuation (loss fluctuation) of the amount of light output from the optical waveguide element by the temperature cycle test was measured. For the modulation band of the optical waveguide device, the optical response characteristics were measured and the light intensity was 3 dB.
It was determined from the decreasing band (3 dB band). Table 1 shows the results.

【0032】実施例2 本実施例では、実施例1で作製した光導波路素子の基板
と電極との間に、図3に示すようなバッファ層6を形成
した。バッファ層6は、光導波路2を形成した後、基板
1の主面1A上に蒸着法によって酸化シリコンを均一に
成膜した後、フォトリソグラフィによって厚さ1.1μ
mに形成した。また、得られた光導波路素子は実施例1
と同様にして、光量の変動及び光応答特性を測定し評価
した。結果を表1に示す。
Example 2 In this example, a buffer layer 6 as shown in FIG. 3 was formed between the substrate and the electrode of the optical waveguide device manufactured in Example 1. After forming the optical waveguide 2, the buffer layer 6 is formed by uniformly depositing silicon oxide on the main surface 1 </ b> A of the substrate 1 by a vapor deposition method, and then by photolithography to a thickness of 1.1 μm.
m. The obtained optical waveguide device is the same as that of the first embodiment.
In the same manner as described above, the fluctuation of the light amount and the light response characteristics were measured and evaluated. Table 1 shows the results.

【0033】実施例3 本実施例では、図3に示すような光導波路素子30を作
製した。 (光導波路素子の作製)実施例2と同様にして光導波路
2、バッファ層6、及び電極3を基板1に形成した後、
基板1に凹部4を形成し、チップ状に切断した。次い
で、実施例2同様に単芯ファイバアレイを基板1と接続
した。
Example 3 In this example, an optical waveguide device 30 as shown in FIG. 3 was manufactured. (Preparation of Optical Waveguide Element) After forming the optical waveguide 2, the buffer layer 6, and the electrode 3 on the substrate 1 in the same manner as in Example 2,
The recess 4 was formed in the substrate 1 and cut into chips. Next, the single-core fiber array was connected to the substrate 1 in the same manner as in Example 2.

【0034】その後、粘性を高くしたカーボンペースト
を凹部4内に充填し、導電性樹脂部18を構成するよう
にした。但し、厚さdが100μmの空気層17が凹部
4内の上部の薄肉部分5と接する部分に残存するように
した。その後、90℃で30分ベーキングを行い、カー
ボンペーストを乾燥させることによって、導電性樹脂部
18を作製した。次いで、カーボンペーストを基板1の
側面1C及び1Dに厚さ15μmに塗布し、60℃で1
時間ベーキングを行ってカーボンペーストを乾燥させる
ことにより、第1の基板電極7−1及び第2の基板電極
7―2を形成した。
Thereafter, the concave portion 4 was filled with a carbon paste having a high viscosity, so that the conductive resin portion 18 was formed. However, the air layer 17 having a thickness d of 100 μm was made to remain in a portion in contact with the upper thin portion 5 in the concave portion 4. Thereafter, baking was performed at 90 ° C. for 30 minutes, and the carbon paste was dried to form the conductive resin portion 18. Next, a carbon paste is applied to the side surfaces 1C and 1D of the substrate 1 to a thickness of 15 μm,
The first substrate electrode 7-1 and the second substrate electrode 7-2 were formed by performing baking for a time and drying the carbon paste.

【0035】また、これら電極間は実施例1と同様な図
示しない導通電極を形成することにより、電気的な接続
を取った。これによって、図3に示すような光導波路素
子30を作製した。
Electrical connection was established between these electrodes by forming conductive electrodes (not shown) similar to those in the first embodiment. Thus, an optical waveguide device 30 as shown in FIG. 3 was manufactured.

【0036】(光導波路素子の特性評価)以上のように
して形成した光導波路素子に対して、実施例1と同様な
温度サイクル試験による光量の変動及び3dB帯域の光
応答特性を測定した。結果を表1に示す。
(Evaluation of Characteristics of Optical Waveguide Device) With respect to the optical waveguide device formed as described above, the fluctuation of the light amount and the optical response characteristics in the 3 dB band were measured by the same temperature cycle test as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0037】実施例4 本実施例では実施例3に示す光導波路素子の空気層を、
低誘電率層に代えた光導波路素子30を作製した。 (光導波路素子の作製)本実施例では、導電性樹脂を凹
部4内に充填するに先立って、レジスト(誘電率:2.
5)を厚さdが100μmとなるように凹部4内に充填
した。次いで、レジストを90℃で30分間ベーキング
することによって乾燥させ、低誘電率層17を形成し
た。
Embodiment 4 In this embodiment, the air layer of the optical waveguide device shown in Embodiment 3 is
An optical waveguide element 30 was manufactured in place of the low dielectric constant layer. (Preparation of Optical Waveguide Element) In this embodiment, before filling the recess 4 with the conductive resin, a resist (dielectric constant: 2.
5) was filled in the recess 4 so that the thickness d became 100 μm. Next, the resist was dried by baking at 90 ° C. for 30 minutes to form a low dielectric constant layer 17.

【0038】次いで、実施例3と同様にして粘性を高く
したカーボンペーストを凹部4内に充填した後、60℃
で60分間ベーキングを行い、導電性樹脂部18を形成
した。また、上記実施例と同様にして第1の基板電極7
−1及び第2の基板電極7−2を形成した後、導通電極
を形成することによって電気的な接続を取り、光導波路
素子30を作製した。
Next, after filling the concave portion 4 with a carbon paste having a high viscosity in the same manner as in Example 3,
Was performed for 60 minutes to form a conductive resin portion 18. Further, the first substrate electrode 7 is formed in the same manner as in the above embodiment.
After forming the first substrate electrode 7-2 and the second substrate electrode 7-2, an electrical connection was established by forming a conductive electrode, and the optical waveguide element 30 was manufactured.

【0039】(光導波路素子の特性評価)以上のように
して形成した光導波路素子に対して、実施例1と同様な
温度サイクル試験による光量の変動及び3dB帯域の光
応答特性を測定した。結果を表1に示す。
(Evaluation of Characteristics of Optical Waveguide Device) With respect to the optical waveguide device formed as described above, the fluctuation of the light quantity and the optical response characteristics in the 3 dB band were measured by the same temperature cycle test as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0040】実施例5 本実施例においては、図4に示すような光導波路素子4
0を作製した。図4に示す光導波路素子40は、図3に
示す光導波路素子30の変形例である。すなわち、バッ
ファ層6を有せず、第1の基板電極17−1及び第2の
基板電極17−2が基板1の側面1C及び1Dに沿って
上方へ延在し、電極3の側面と接触するように形成され
ているものである。
Embodiment 5 In this embodiment, an optical waveguide device 4 as shown in FIG.
0 was produced. The optical waveguide device 40 shown in FIG. 4 is a modified example of the optical waveguide device 30 shown in FIG. That is, without the buffer layer 6, the first substrate electrode 17-1 and the second substrate electrode 17-2 extend upward along the side surfaces 1C and 1D of the substrate 1 and come into contact with the side surface of the electrode 3. It is formed so that it does.

【0041】光導波路素子40の構成材料は実施例3と
同様のものを用い、また、その作製についても実施例3
と同様にして実施した。
The constituent material of the optical waveguide element 40 is the same as that used in the third embodiment.
It carried out similarly to.

【0042】次いで、実施例1と同様にして、上記のよ
うにして作製した光導波路素子を高温層内に設置し、―
40〜85℃の温度サイクル試験を実施した。そして、
温度サイクル試験による光導波路素子から出力される光
量の変動(ロス変動)を、上記実施例と同様にして測定
した。結果を表1に示す。
Next, in the same manner as in Example 1, the optical waveguide device manufactured as described above was placed in a high-temperature layer, and
A temperature cycle test of 40 to 85 ° C was performed. And
The fluctuation (loss fluctuation) of the light amount output from the optical waveguide element by the temperature cycle test was measured in the same manner as in the above-described example. Table 1 shows the results.

【0043】比較例 本比較例においては、第1の基板電極などの第1の導電
部及び第2の導電部を形成することなく、図1に示すよ
うな従来構成の光導波路素子を作製した。光導波路素子
の形態は、カーボンペーストなどの塗布工程が省略され
て第1の基板電極などを有しない他は、実施例1と同じ
である。以上のようにして形成した光導波路素子に対し
て、実施例1と同様な温度サイクル試験前後の光量の変
動及び3dB帯域の光応答特性を測定した。結果を表1
に示す。
Comparative Example In this comparative example, an optical waveguide device having a conventional configuration as shown in FIG. 1 was fabricated without forming a first conductive portion such as a first substrate electrode and a second conductive portion. . The form of the optical waveguide element is the same as that of the first embodiment except that the step of applying a carbon paste or the like is omitted and the first substrate electrode and the like are not provided. With respect to the optical waveguide device formed as described above, the fluctuation of the light amount before and after the temperature cycle test and the optical response characteristics in the 3 dB band were measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results
Shown in

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】以上、表1から明らかなように、本発明に
したがって第1の基板電極などの第1の導電部及び第1
の凹部電極などの第2の導電部を形成した光導波路素子
は、これら導電部を有しない光導波路素子よりも温度サ
イクル試験前後の光量変動の大きいことが分かる。光量
変動が大きいということは、光導波路の実効屈折率を変
化させる内部電界の発生要因である焦電電荷量の多いこ
とを示している。したがって、本発明の光導波路素子は
基板の側面に誘起された焦電電荷と、凹部の側面に誘起
された焦電電荷とがほぼ完全に打ち消されていることが
分かる。
As is clear from Table 1, the first conductive portion such as the first substrate electrode and the first conductive portion according to the present invention are provided.
It can be seen that the optical waveguide device formed with the second conductive portion such as the concave electrode has a larger light quantity fluctuation before and after the temperature cycle test than the optical waveguide device having no conductive portion. A large variation in the amount of light indicates a large amount of pyroelectric charge, which is a factor of generating an internal electric field that changes the effective refractive index of the optical waveguide. Therefore, it can be seen that the pyroelectric charge induced on the side surface of the substrate and the pyroelectric charge induced on the side surface of the concave portion are almost completely canceled out in the optical waveguide device of the present invention.

【0046】また、実施例3〜5と実施例1及び2、並
びに比較例とから明らかなように、第2の導電部を凹部
内に導電性樹脂を充填することによって形成した導電性
樹脂部から構成した場合においても、光応答特性が劣化
しないことが分かる。
As is apparent from Examples 3 to 5, Examples 1 and 2, and Comparative Example, the conductive resin portion formed by filling the concave portion with the conductive resin in the second conductive portion. It can be seen that the optical response characteristics do not deteriorate even in the case of

【0047】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に則して本発明を具体的に説明してきたが、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
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
As described above, the present invention has been specifically described based on the embodiments of the present invention with specific examples, but the present invention is not limited to the above contents and does not depart from the scope of the present invention. All modifications and changes are possible.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明によれば、高速変調を可能にする
ために形成した基板における薄肉部分の焦電電荷を高い
割合で取り除くことができるので、圧電作用に基づいた
薄肉部分における基板の割れを防止することができる。
その結果、薄肉部分を相当程度薄くすることができるた
め、光導波路を導波する光波と変調信号である高周波電
界との速度整合を十分広い範囲でとることができる。こ
のため、さらなる高速変調が可能な光導波路素子を提供
することができる。
According to the present invention, pyroelectric charges in a thin portion of a substrate formed to enable high-speed modulation can be removed at a high rate. Can be prevented.
As a result, since the thin portion can be considerably thinned, the speed matching between the light wave guided through the optical waveguide and the high-frequency electric field as the modulation signal can be achieved in a sufficiently wide range. Therefore, it is possible to provide an optical waveguide device capable of further high-speed modulation.

【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 cross-sectional view showing an example of a conventional optical waveguide device.

【図2】本発明の光導波路素子の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing one example of the optical waveguide device of the present invention.

【図3】本発明の光導波路素子の他の例を示す断面図で
ある。
FIG. 3 is a sectional view showing another example of the optical waveguide device of the present invention.

【図4】本発明の光導波路素子のさらに他の例を示す断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing still another example of the optical waveguide device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板、2 光導波路、3 電極、4 凹部、5 薄
肉部分、6 バッファ層、7−1,17−1 第1の基
板電極、7−2,17−2 第2の基板電極、8−1
第1の凹部電極、8−2 第2の凹部電極、9−1,9
−2,11 導線、10,20,30,40 光導波路
素子、17 空気層(低誘電率層)、18 導電性樹脂
部、19−1 第1の導通電極、19−2 第2の導通
電極、1C,1D 基板の側面、4A,4B 凹部の側
Reference Signs List 1 substrate, 2 optical waveguides, 3 electrodes, 4 recesses, 5 thin portions, 6 buffer layer, 7-1, 17-1 first substrate electrode, 7-2, 17-2 second substrate electrode, 8-1
First concave electrode, 8-2 Second concave electrode, 9-1, 9
−2, 11 conductor, 10, 20, 30, 40 optical waveguide element, 17 air layer (low dielectric layer), 18 conductive resin section, 19-1 first conductive electrode, 19-2 second conductive electrode , 1C, 1D Side view of substrate, 4A, 4B Side view of recess

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】相対向する一対の主面及び相対向する一対
の側面を具えた電気光学効果を有する基板と、この基板
の一方の主面に形成された光導波路と、この光導波路を
導波する光波に変調信号を印加するための電極とを具
え、前記基板の少なくとも前記電極が位置する部分に相
対的に厚さが小さい薄肉部分が設けられるとともに、こ
の薄肉部分と前記基板の他方の主面との間に凹部が形成
された光導波路素子であって、前記相対向する一対の側
面のそれぞれに第1の導電部が形成され、前記凹部内に
第2の導電部が形成されるとともに、前記第1の導電部
及び前記第2の導電部を電気的に接続する接続手段を具
えていることを特徴とする、光導波路素子。
1. A substrate having an electro-optic effect having a pair of main surfaces facing each other and a pair of side surfaces facing each other, an optical waveguide formed on one main surface of the substrate, and a waveguide for guiding the optical waveguide. An electrode for applying a modulation signal to the wave of the wave, a thin portion having a relatively small thickness is provided at least in a portion of the substrate where the electrode is located, and the thin portion and the other of the substrate. An optical waveguide device having a concave portion formed between the optical waveguide device and a main surface, wherein a first conductive portion is formed on each of the pair of opposed side surfaces, and a second conductive portion is formed in the concave portion. An optical waveguide device, further comprising a connecting means for electrically connecting the first conductive portion and the second conductive portion.
【請求項2】前記第2の導電部は、金、アルミニウム、
銅、カーボン、銀ペースト及びカーボンペーストから選
ばれる少なくとも1種の導電性材料からなる電極である
ことを特徴とする、請求項1に記載の光導波路素子。
2. The method according to claim 1, wherein the second conductive portion is made of gold, aluminum,
The optical waveguide device according to claim 1, wherein the electrode is an electrode made of at least one conductive material selected from copper, carbon, silver paste, and carbon paste.
【請求項3】前記第2の導電部は、電気的に接続された
複数の電極から構成されることを特徴とする、請求項2
に記載の光導波路素子。
3. The device according to claim 2, wherein the second conductive portion is composed of a plurality of electrodes that are electrically connected.
3. The optical waveguide device according to claim 1.
【請求項4】前記第2の導電部は、前記凹部内に充填さ
れた導電性樹脂からなり、前記凹部の、前記薄肉部分と
接する側に空気層を有することを特徴とする、請求項1
に記載の光導波路素子。
4. The method according to claim 1, wherein the second conductive portion is made of a conductive resin filled in the concave portion, and has an air layer on a side of the concave portion in contact with the thin portion.
3. The optical waveguide device according to claim 1.
【請求項5】前記第2の導電部は、前記凹部内に充填さ
れた導電性樹脂からなり、前記凹部の、前記薄肉部分と
接する側に低誘電率材料からなる低誘電率層を具えるこ
とを特徴とする、請求項1に記載の光導波路素子。
5. The second conductive portion is made of a conductive resin filled in the concave portion, and has a low dielectric constant layer made of a low dielectric constant material on a side of the concave portion in contact with the thin portion. The optical waveguide device according to claim 1, wherein:
【請求項6】前記導電性樹脂は、カーボンペースト及び
銀ペーストの少なくとも一方であることを特徴とする、
請求項4又は5に記載の光導波路素子。
6. The conductive resin is at least one of a carbon paste and a silver paste.
The optical waveguide device according to claim 4.
【請求項7】前記低誘電率材料は、酸化シリコン、酸化
チタン、ポリイミド、SOG、レジスト及びエポキシか
ら選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする、請
求項5又は6に記載の光導波路素子。
7. The optical waveguide device according to claim 5, wherein the low dielectric constant material is at least one selected from silicon oxide, titanium oxide, polyimide, SOG, resist, and epoxy. .
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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