JP2001235714A - Traveling-wave optical modulator and its manufacturing method - Google Patents
Traveling-wave optical modulator and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、進行波形光変調器
およびその製造方法に関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a traveling waveform optical modulator and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】特開平９−２１１４０２号公報において
は、光導波路基板を下地の固定用基板に対して接着し、
固定用基板に対して光導波路を対向させる。この際、固
定用基板に溝を設け、溝の中の空気に対して光導波路を
露出させる。そして、光導波路基板の厚さを研磨加工に
よって小さくすることによって、マイクロ波の実効屈折
率を低減することを試みている。2. Description of the Related Art In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-211402, an optical waveguide substrate is bonded to an underlying fixing substrate,
The optical waveguide is opposed to the fixing substrate. At this time, a groove is provided in the fixing substrate, and the optical waveguide is exposed to air in the groove. Attempts have been made to reduce the effective refractive index of microwaves by reducing the thickness of the optical waveguide substrate by polishing.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平９−２
１１４０２号公報記載の技術においては、変調器を実際
に製造する場合、基板の厚さを小さくすることが、加工
上、困難であった。特に、基板の厚さが２０μｍ以下、
特に１０μｍ以下になると、光導波路の周辺において、
基板内にクラックが発生し、あるいは加工歪みが基板内
に残留するおそれがあった。また、基板の厚さを２０μ
ｍ以下にしていくと、光導波路の垂直方向の光の閉じ込
め効果が強くなり、光導波路モードのパターンが偏平に
変形する。このため、外部の光導波路や外部の光ファイ
バーにおける光導波モードとの間で、モードミスマッチ
が大きくなり、このために結合損失が増大する。このよ
うに、従来方法では、基板の厚さを小さくすることによ
る問題点があった。SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-2
In the technique described in Japanese Patent Application Publication No. 11402, it is difficult to reduce the thickness of the substrate when manufacturing the modulator. In particular, the thickness of the substrate is 20 μm or less,
In particular, when the thickness is 10 μm or less, around the optical waveguide,
Cracks may occur in the substrate, or processing strain may remain in the substrate. In addition, the thickness of the substrate is 20μ.
When the distance is smaller than m, the effect of confining light in the vertical direction of the optical waveguide becomes stronger, and the pattern of the optical waveguide mode is deformed flat. For this reason, the mode mismatch between the external optical waveguide and the optical waveguide mode in the external optical fiber becomes large, and the coupling loss increases. As described above, the conventional method has a problem caused by reducing the thickness of the substrate.
【０００４】本発明の課題は、強誘電性の電気光学単結
晶からなる光導波路基板中の光導波路中を伝搬する光を
変調する進行波形光変調器において、高速変調を可能と
し、基板内におけるクラックの発生や歪みの残留を防止
し、光導波路モードのパターンの変形を防止できるよう
にすることである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a traveling waveform optical modulator for modulating light propagating in an optical waveguide in an optical waveguide substrate made of a ferroelectric electro-optic single crystal, capable of high-speed modulation, An object of the present invention is to prevent generation of cracks and residual distortion, and prevent deformation of the optical waveguide mode pattern.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る進行波形光
変調器は、強誘電性の電気光学単結晶からなり、相対向
する一対の主面を備えている光導波路基板、この光導波
路基板の一方の主面側に形成されている光導波路、光導
波路中を伝搬する光を変調する電圧を印加するための少
なくとも一対の電極であって、光導波路基板の他方の主
面上に設けられている電極、光導波路基板の一方の主面
に対して接着されている固定用基板および光導波路基板
の一方の主面と固定用基板とを接着し、光導波路を被覆
し、かつ電気光学単結晶よりも低い屈折率を有する接着
剤からなる接着層を備えていることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a traveling wave optical modulator comprising a ferroelectric electro-optic single crystal and having a pair of main surfaces opposed to each other. An optical waveguide formed on one main surface side of the optical waveguide, at least one pair of electrodes for applying a voltage for modulating light propagating in the optical waveguide, provided on the other main surface of the optical waveguide substrate. The electrode, the fixing substrate bonded to one main surface of the optical waveguide substrate, and one main surface of the optical waveguide substrate are bonded to the fixing substrate to cover the optical waveguide, It is characterized by having an adhesive layer made of an adhesive having a lower refractive index than the crystal.
【０００６】また、本発明に係る進行波形光変調器の製
造方法は、強誘電性の電気光学単結晶からなり、相対向
する一対の主面を備えている基板材料の一方の主面側に
光導波路を形成する工程、基板材料の一方の主面に対し
て、電気光学単結晶よりも低い屈折率を有する接着剤か
らなる接着層を介して固定用基板を接着し、この際接着
層によって光導波路を被覆する工程、基板材料の他方の
主面を加工することによってこの基板材料の厚さを小さ
くし、光導波路基板を形成する工程、および光導波路基
板の他方の主面上に、光導波路中を伝搬する光を変調す
る電圧を印加するための少なくとも一対の電極を形成す
る工程を備えていることを特徴とする。Further, a method of manufacturing a traveling-wave optical modulator according to the present invention is directed to a method for manufacturing a traveling waveform optical modulator, which comprises a ferroelectric electro-optic single crystal and has a pair of main surfaces opposed to each other. Step of forming an optical waveguide, a fixing substrate is bonded to one main surface of the substrate material via an adhesive layer made of an adhesive having a lower refractive index than the electro-optic single crystal, and at this time, the adhesive layer Covering the optical waveguide, reducing the thickness of the substrate material by processing the other main surface of the substrate material, forming the optical waveguide substrate, and forming an optical waveguide on the other main surface of the optical waveguide substrate. A step of forming at least one pair of electrodes for applying a voltage for modulating light propagating in the wave path.
【０００７】以下、図面を参照しつつ、本発明について
更に説明する。Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the drawings.
【０００８】図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る
進行波形光変調器１を概略的に示す平面図であり、図１
（ｂ）は、変調器１を概略的に示すＩｂ−Ｉｂ線断面図
である。FIG. 1A is a plan view schematically showing a traveling waveform optical modulator 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a cross-sectional view schematically showing the modulator 1 along the line Ib-Ib.
【０００９】基板２は、強誘電性の電気光学単結晶から
なる。こうした結晶は、光の変調が可能であれば特に限
定されないが、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウムリ
チウム、タンタル酸リチウム、ＫＴＰ、ガラス、シリコ
ン、ＧａＡｓ及び水晶などを例示することができる。ニ
オブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶およ
びニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶
からなる群より選ばれた一種以上の単結晶が、特に好ま
しい。The substrate 2 is made of a ferroelectric electro-optic single crystal. Such a crystal is not particularly limited as long as light can be modulated, and examples thereof include lithium niobate, potassium lithium niobate, lithium tantalate, KTP, glass, silicon, GaAs, and quartz. One or more single crystals selected from the group consisting of lithium niobate single crystal, lithium tantalate single crystal and lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal are particularly preferred.
【００１０】基板２は、一方の主面２ａおよび他方の主
面２ｂを備えている。一方の主面２ａには、所定形状、
例えばマッハツェンダー型の光導波路４が形成されてい
る。本例の光導波路４は、入り口部分４ａ、分岐部分４
ｂ、４ｃ、および結合部分４ｄを備えている。The substrate 2 has one main surface 2a and the other main surface 2b. On one main surface 2a, a predetermined shape,
For example, a Mach-Zehnder optical waveguide 4 is formed. The optical waveguide 4 of the present example has an entrance portion 4a, a branch portion 4
b, 4c, and a coupling portion 4d.
【００１１】基板２の他方の主面２ｂ上には、所定形状
の電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃが形成されている。本例におい
ては、基板２として、例えばニオブ酸リチウムのＸ板、
Ｙ板を使用しており、このため光導波路内にＴＥモード
の光を伝搬させる。そして、光導波路の分岐部分４ｂ、
４ｃを、電極３Ａ−３Ｃの間のギャップ領域に設ける。On the other main surface 2b of the substrate 2, electrodes 3A, 3B and 3C having a predetermined shape are formed. In this example, as the substrate 2, for example, an X plate of lithium niobate,
Since a Y plate is used, light of the TE mode is propagated in the optical waveguide. And the branch part 4b of the optical waveguide,
4c is provided in the gap region between the electrodes 3A-3C.
【００１２】基板２の他方の主面２ｂは空気層に面して
いる。基板２の一方の主面２ａは、接着層５を介して、
固定用基板６の主面６ａに対して接着されている。６ｂ
は固定用基板６の底面である。接着層５は、光導波路４
ｂ、４ｃを被覆している。The other main surface 2b of the substrate 2 faces the air layer. One main surface 2a of the substrate 2 is provided with an adhesive layer 5 interposed therebetween.
It is bonded to the main surface 6a of the fixing substrate 6. 6b
Is a bottom surface of the fixing substrate 6. The adhesive layer 5 is formed of the optical waveguide 4
b, 4c.
【００１３】接着剤の屈折率は、基板２の電気光学単結
晶よりも低いことが必要である。これに加えて、接着剤
の誘電率は、基板２の電気光学単結晶の誘電率よりも低
いことが望ましい。The refractive index of the adhesive needs to be lower than that of the electro-optical single crystal of the substrate 2. In addition, the dielectric constant of the adhesive is desirably lower than the dielectric constant of the electro-optic single crystal of the substrate 2.
【００１４】接着剤の具体例は、前記の条件を満足する
限り特に限定されないが、エポキシ系接着剤、熱硬化型
接着剤、紫外線硬化性接着剤、ニオブ酸リチウムなどの
電気光学効果を有する材料と比較的近い熱膨張係数を有
するアロンセラミックスＣ（商品名、東亜合成社製）
（熱膨張係数１３×１０-6／Ｋ）を例示できる。Specific examples of the adhesive are not particularly limited as long as the above conditions are satisfied, but materials having an electro-optical effect such as an epoxy-based adhesive, a thermosetting adhesive, an ultraviolet-curable adhesive, and lithium niobate. Aron Ceramics C having a coefficient of thermal expansion relatively close to that of Toa Gosei Co., Ltd.
(Coefficient of thermal expansion 13 × 10 −6 / K).
【００１５】こうした基板の製造プロセスの概要につい
て、図２（ａ）−（ｃ）を参照しつつ、説明する。An outline of such a substrate manufacturing process will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (c).
【００１６】強誘電性の電気光学単結晶からなり、相対
向する一対の主面２ａ、２ｃを備えている基板材料２Ａ
を準備し、これを洗浄する。そして、基板材料２Ａの一
方の主面２ａ側に光導波路４を形成する（図２
（ａ））。この際は、チタン拡散法、プロトン交換法な
どの公知の方法を採用できる。次いで、基板材料２Ａの
一方の主面２ａに対して、基板材料を構成する電気光学
単結晶よりも低い屈折率を有する接着剤からなる接着層
５を介して、固定用基板６を接着する。この際、接着層
５によって光導波路を被覆する（図２（ｂ））。A substrate material 2A made of a ferroelectric electro-optic single crystal and having a pair of main surfaces 2a and 2c opposed to each other.
Prepare and wash it. Then, the optical waveguide 4 is formed on the one main surface 2a side of the substrate material 2A (FIG. 2).
(A)). In this case, a known method such as a titanium diffusion method or a proton exchange method can be employed. Next, the fixing substrate 6 is adhered to one main surface 2a of the substrate material 2A via an adhesive layer 5 made of an adhesive having a lower refractive index than the electro-optic single crystal constituting the substrate material. At this time, the optical waveguide is covered with the adhesive layer 5 (FIG. 2B).
【００１７】次いで、基板材料２Ａの他方の主面２ｃを
加工することによって、基板材料６の厚さを小さくし、
光導波路基板２を形成する（図２（ｃ））。次いで、光
導波路基板２の他方の主面２ｂ上に、光導波路４中を伝
搬する光を変調する電圧を印加するための少なくとも一
対の電極３Ａ−３Ｃを、蒸着法やメッキ法によって形成
する（図１（ａ）、図１（ｂ））。Next, by processing the other main surface 2c of the substrate material 2A, the thickness of the substrate material 6 is reduced,
The optical waveguide substrate 2 is formed (FIG. 2C). Next, on the other main surface 2b of the optical waveguide substrate 2, at least one pair of electrodes 3A-3C for applying a voltage for modulating light propagating in the optical waveguide 4 is formed by a vapor deposition method or a plating method ( 1 (a) and 1 (b).
【００１８】こうした進行波形光変調器１は、基板２の
厚さを非常に小さくできることから、高速変調を可能と
できる。また、光導波路４ｂ、４ｃの部分（電極３Ａ−
３Ｃのギャップ領域）において、基板の研磨面２ｂと反
対側が接着層５によって被覆され、保持されているの
で、研磨時の衝撃を吸収し、基板２内において、歪みの
残留を防止できる。しかも、光導波路４ｂ、４ｃを接着
層によって被覆することで、光導波路モードのパターン
が、垂直方向に向かって過度に偏平となるのを防止し、
外部の光導波路や光ファイバーとの結合損失が増大する
のを防止できる。In such a traveling-wave optical modulator 1, the thickness of the substrate 2 can be made extremely small, so that high-speed modulation can be performed. Also, the portions of the optical waveguides 4b and 4c (the electrodes 3A-
In the gap region of 3C), the side opposite to the polished surface 2b of the substrate is covered and held by the adhesive layer 5, so that the impact at the time of polishing can be absorbed and the distortion inside the substrate 2 can be prevented. Moreover, by covering the optical waveguides 4b and 4c with an adhesive layer, the pattern of the optical waveguide mode is prevented from becoming excessively flat in the vertical direction,
An increase in coupling loss with an external optical waveguide or an optical fiber can be prevented.
【００１９】本発明においては、光導波路基板の厚さが
２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であ
ることが一層好ましい。これによって、マイクロ波の実
効屈折率ｎｍｗを顕著に低減できる。また、光導波路基
板の厚さは、加工上、３００μｍ以上であることが好ま
しい。In the present invention, the thickness of the optical waveguide substrate is preferably 20 μm or less, and more preferably 10 μm or less. Thereby, the effective refractive index nmw of the microwave can be significantly reduced. The thickness of the optical waveguide substrate is preferably 300 μm or more in terms of processing.
【００２０】接着層の厚さは、基板材料の研磨時の機械
的応力や振動を吸収するためには、５μｍ以上であるこ
とが好ましい。また、製造上の観点からは、１００μｍ
以下であることが好ましい。The thickness of the adhesive layer is preferably at least 5 μm in order to absorb mechanical stress and vibration during polishing of the substrate material. Further, from the viewpoint of manufacturing, 100 μm
The following is preferred.
【００２１】固定用基板の材質は、電気光学単結晶の誘
電率よりも低い誘電率を有することが好ましい。こうし
た材質としては、石英ガラス等のガラスがある。このよ
うな材質によって固定用基板を製造した場合には、接着
層の厚さが２０μｍ以下、更には１０μｍ以下である場
合にも、固定用基板によるマイクロ波の伝搬速度への悪
影響を防止できる。The material of the fixing substrate preferably has a dielectric constant lower than that of the electro-optic single crystal. Such materials include glass such as quartz glass. When the fixing substrate is manufactured from such a material, even when the thickness of the adhesive layer is 20 μm or less, or even 10 μm or less, it is possible to prevent the fixing substrate from adversely affecting the microwave propagation speed.
【００２２】また、固定用基板を、光導波路基板２の電
気光学単結晶の誘電率以上の誘電率を有する材質によっ
て形成することができる。この場合には、固定用基板
を、光導波路基板２を構成する単結晶と同種の単結晶に
よって形成することが特に好ましい。ただし、この場合
には、マイクロ波の伝搬への悪影響を防止するために、
接着層の厚さを２０μｍ以上とすることが特に好まし
い。Further, the fixing substrate can be formed of a material having a dielectric constant higher than that of the electro-optic single crystal of the optical waveguide substrate 2. In this case, it is particularly preferable that the fixing substrate is formed of a single crystal of the same kind as the single crystal constituting the optical waveguide substrate 2. However, in this case, in order to prevent adverse effects on microwave propagation,
It is particularly preferable that the thickness of the adhesive layer be 20 μm or more.
【００２３】図３の進行波形光変調器１Ａは、図１の変
調器１と類似しているので、図１において既に図示した
構成部分については説明を省略する。Since the traveling waveform optical modulator 1A of FIG. 3 is similar to the modulator 1 of FIG. 1, the description of the components already shown in FIG. 1 will be omitted.
【００２４】変調器１Ａにおいては、基板２の一方の主
面２ａ上に、リッジ型の光導波路１４ｂ、１４ｃが突出
するように形成されている。そして、各光導波路１４
ｂ、１４ｃは、接着層５の中に突出し、埋設されてい
る。In the modulator 1A, ridge type optical waveguides 14b and 14c are formed on one main surface 2a of the substrate 2 so as to protrude. Then, each optical waveguide 14
b and 14c protrude into the adhesive layer 5 and are buried.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、更に具体的な実験結果を説明する。 （本発明例の進行波形光変調器の製造）ＸカットしたＬ
ｉＮｂＯ3 単結晶からなる基板材料の主面を削り、基板
材料の厚さを３００μｍとした。次いで、図２（ａ）−
（ｃ）を参照しつつ説明した手順に従って、図１
（ａ）、（ｂ）の進行波形光変調器１を作製した。具体
的には、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィー法
とによって、基板材料の一方の主面２ａに、マッハツェ
ンダー型の光導波路４を形成した。この基板材料を低誘
電率の接着剤によって、石英ガラスからなる固定用基板
６に対して接着した。次いで、汎用的な研磨装置によっ
てウエハーの主面２ｂ側を研磨加工し、光導波路基板の
厚さを１０μｍとした。次いで光導波路の端面を光学研
磨した。次いで、ホトリソグラフィー法によって、金か
らなる電極３Ａ−３Ｃを主面２ｂ上に形成した。EXAMPLES Hereinafter, more specific experimental results will be described. (Manufacture of Traveling Waveform Optical Modulator of Example of Present Invention) X-cut L
The main surface of the substrate material made of iNbO 3 single crystal was shaved, and the thickness of the substrate material was set to 300 μm. Next, FIG.
According to the procedure described with reference to FIG.
The traveling waveform optical modulator 1 of (a) and (b) was manufactured. Specifically, a Mach-Zehnder optical waveguide 4 was formed on one main surface 2a of the substrate material by a titanium diffusion process and a photolithography method. This substrate material was adhered to a fixing substrate 6 made of quartz glass with an adhesive having a low dielectric constant. Next, the main surface 2b side of the wafer was polished by a general-purpose polishing apparatus, and the thickness of the optical waveguide substrate was set to 10 μm. Next, the end face of the optical waveguide was optically polished. Next, gold electrodes 3A to 3C were formed on main surface 2b by photolithography.
【００２６】固定用基板６の厚さは５００μｍであり、
電極のギャップの大きさは２６μｍであり、中央電極３
Ｂの幅は１０μｍである。接着層の厚さは２０μｍであ
る。The thickness of the fixing substrate 6 is 500 μm,
The size of the electrode gap is 26 μm, and the center electrode 3
The width of B is 10 μm. The thickness of the adhesive layer is 20 μm.
【００２７】ただし、チタン拡散プロセスにおいて、基
板材料上に形成したチタンパターンの幅は、５．５、
６．０または６．５μｍに変更した。However, in the titanium diffusion process, the width of the titanium pattern formed on the substrate material is 5.5,
It was changed to 6.0 or 6.5 μm.
【００２８】（比較例の進行波形光変調器の製造）比較
例として、図９に示す形態の進行波形光変調器１１を作
製した。基板材料の固定用基板への接着は行わず、また
光導波路基板１２の厚さは５００μｍであった。光導波
路基板１２の一方の主面１２ａ側には光導波路４、電極
３Ａ−３Ｃが形成されている。１２ｂは他方の主面であ
る。光導波路基板の材質、光導波路の材質、電極の材
質、電極の寸法等は、前述した本発明例と同じである。(Manufacture of Traveling Waveform Optical Modulator of Comparative Example) As a comparative example, a traveling waveform light modulator 11 having the form shown in FIG. 9 was manufactured. The substrate material was not bonded to the fixing substrate, and the thickness of the optical waveguide substrate 12 was 500 μm. On one main surface 12a side of the optical waveguide substrate 12, the optical waveguide 4 and the electrodes 3A to 3C are formed. 12b is the other main surface. The material of the optical waveguide substrate, the material of the optical waveguide, the material of the electrodes, the dimensions of the electrodes, and the like are the same as those of the above-described embodiment of the present invention.
【００２９】（測定）１．５μｍシングルモード光ファ
イバーを保持した単芯ファイバーアレイを作製し、これ
を変調器に結合し、光ファイバーと光導波路とを調芯
し、紫外線硬化型樹脂によって接着した。本発明例と比
較例との各変調器について、挿入損失を測定し、その結
果を図４に示す。本発明例においては、光導波路基板の
厚さが１０μｍになるまで研磨を続けた後も、比較例の
非研磨品に比べて挿入損失は遜色ない。特にチタンパタ
ーンの幅が５．５μｍの場合には、本発明品の方が、は
るかに挿入損失が小さく、安定している。これは、チタ
ンパターンの幅が５．５μｍである場合には、比較例の
変調器は、カットオフ領域に近くなるためと考えられ
る。(Measurement) A single-core fiber array holding a 1.5 μm single-mode optical fiber was prepared, this was connected to a modulator, the optical fiber and the optical waveguide were aligned, and bonded with an ultraviolet curing resin. The insertion loss was measured for each of the modulators of the present invention and the comparative example, and the results are shown in FIG. In the example of the present invention, even after the polishing is continued until the thickness of the optical waveguide substrate becomes 10 μm, the insertion loss is inferior to the non-polished product of the comparative example. In particular, when the width of the titanium pattern is 5.5 μm, the product of the present invention has much smaller insertion loss and is more stable. This is considered because the modulator of the comparative example is close to the cutoff region when the width of the titanium pattern is 5.5 μm.
【００３０】図５は、本発明例および比較例の変調器か
らの出射光について、水平方向のモード幅とチタンパタ
ーンの幅との関係を示すグラフであり、図６は、同じく
垂直方向のモードの幅とチタンパターンの幅との関係を
示すグラフである。チタンパターンの幅が５．５−６．
５μｍの範囲内において、本発明例の変調器は、比較例
の変調器と比べても、水平モードの幅と垂直モードの幅
との相対比率が安定していることが分かる。また、水平
方向モードの幅は、本発明例の変調器の方が、比較例の
変調器よりも若干大きくなる傾向があるが、その偏差は
さほど大きなものではない。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the mode width in the horizontal direction and the width of the titanium pattern for the light emitted from the modulators of the present invention and the comparative example, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the width of a titanium pattern and the width of a titanium pattern. The width of the titanium pattern is 5.5-6.
Within the range of 5 μm, the relative ratio between the width of the horizontal mode and the width of the vertical mode is stable in the modulator of the present invention as compared with the modulator of the comparative example. The width of the horizontal mode tends to be slightly larger in the modulator of the present invention than in the modulator of the comparative example, but the deviation is not so large.
【００３１】図７は、チタンパターンの幅５．５μｍの
場合について、本発明例の変調器からの出射光のパター
ンを示す写真である。この写真から明らかなように、カ
ットオフ領域に近い場合（チタンパターン幅５．５μｍ
の場合）にも、良好な導波モードが確認できた。FIG. 7 is a photograph showing the pattern of light emitted from the modulator of the present invention when the width of the titanium pattern is 5.5 μm. As is clear from this photograph, when the titanium pattern width is close to the cutoff region (5.5 μm in titanium pattern width).
), A good waveguide mode was confirmed.
【００３２】また、本発明例の変調器と、比較例の変調
器とについて、ＴＤＲ測定を行い、その結果を図８に示
す。この結果から分かるように、本発明例の変調器は、
反射に必要な時間が短くなっており、電極を伝搬するマ
イクロ波の速度が早くなっていることが分かる。Further, TDR measurement was performed on the modulator of the present invention and the modulator of the comparative example, and the results are shown in FIG. As can be seen from this result, the modulator of the present invention is
It can be seen that the time required for reflection is shorter, and the speed of the microwave propagating through the electrode is faster.
【００３３】[0033]
【発明の効果】このように、本発明例の変調器は、出射
光の導波モードが良好であり、安定しており、特に歪み
に起因する挿入損失の増大もない上、極めて高いマイク
ロ波伝搬速度を達成できるものであった。As described above, the modulator of the present invention has a good and stable waveguide mode of the emitted light, has no increase in insertion loss due to distortion, and has a very high microwave. The propagation speed could be achieved.
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る進行波形
光変調器１を概略的に示す平面図であり、（ｂ）は変調
器１を概略的に示す断面図である。FIG. 1A is a plan view schematically showing a traveling waveform optical modulator 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing the modulator 1.
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１の変調器１の
作製プロセスを模式的に示すための断面図である。FIGS. 2A, 2B, and 2C are cross-sectional views schematically showing a manufacturing process of the modulator 1 of FIG.
【図３】本発明の他の実施形態に係る進行波形光変調器
１Ａを概略的に示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a traveling waveform optical modulator 1A according to another embodiment of the present invention.
【図４】本発明例および比較例（図９）の各変調器につ
いて、挿入損失の比較を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a comparison of insertion loss for each modulator of the present invention example and a comparative example (FIG. 9).
【図５】本発明例および比較例の各変調器について、水
平方向モードの幅とチタンパターンの幅との関係を示す
グラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the width of the horizontal mode and the width of the titanium pattern for each of the modulators of the present invention and the comparative example.
【図６】本発明例および比較例の各変調器について、垂
直方向モードの幅とチタンパターンの幅との関係を示す
グラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the width of the vertical mode and the width of the titanium pattern for each of the modulators of the present invention and the comparative example.
【図７】本発明例の変調器について、出射光のパターン
を示す写真である。FIG. 7 is a photograph showing a pattern of emitted light with respect to the modulator of the example of the present invention.
【図８】本発明例および比較例の進行波形光変調器につ
いて、特性インピーダンスと反射時間との関係を示すグ
ラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the characteristic impedance and the reflection time for the traveling waveform optical modulators of the present invention and the comparative example.
【図９】比較例の進行波形光変調器を概略的に示す断面
図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a traveling waveform optical modulator of a comparative example.
１、１Ａ 進行波形光変調器 ２、１２ 光導波
路基板２ａ 一方の主面 ２ｂ、２ｃ 他方の主
面 ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 電極 ４ 光導波
路 ４ｂ、４ｃ、１４ｂ、１４ｃ 光導波路の分
岐部分 ５ 接着層 ６ 固定用基板
１１ 比較例の進行波形光変調器1, 1A Traveling waveform optical modulator 2, 12 Optical waveguide substrate 2a One main surface 2b, 2c The other main surface 3A, 3B, 3C Electrode 4 Optical waveguide 4b, 4c, 14b, 14c Branch of optical waveguide 5 Adhesive layer 6 Fixing board
11 Traveling Waveform Optical Modulator of Comparative Example
Claims (8)
向する一対の主面を備えている光導波路基板、この光導
波路基板の一方の主面側に形成されている光導波路、前
記光導波路中を伝搬する光を変調する電圧を印加するた
めの少なくとも一対の電極であって、前記光導波路基板
の他方の主面上に設けられている電極、前記光導波路基
板の前記一方の主面に対して接着されている固定用基板
および前記光導波路基板の前記一方の主面と前記固定用
基板とを接着し、前記光導波路を被覆し、かつ前記電気
光学単結晶よりも低い屈折率を有する接着剤からなる接
着層を備えていることを特徴とする、進行波形光変調
器。An optical waveguide substrate made of a ferroelectric electro-optic single crystal and having a pair of main surfaces opposed to each other; an optical waveguide formed on one main surface side of the optical waveguide substrate; At least one pair of electrodes for applying a voltage that modulates light propagating in the optical waveguide, the electrodes being provided on the other main surface of the optical waveguide substrate, and the one main electrode of the optical waveguide substrate; A fixing substrate adhered to a surface and the one main surface of the optical waveguide substrate and the fixing substrate are adhered to each other to cover the optical waveguide, and have a lower refractive index than the electro-optic single crystal. A traveling waveform optical modulator comprising an adhesive layer made of an adhesive having the following.
ることを特徴とする、請求項１記載の進行波形光変調
器。2. The traveling waveform optical modulator according to claim 1, wherein TE mode light is propagated through said optical waveguide.
あることを特徴とする、請求項１または２記載の進行波
形光変調器。3. The traveling waveform optical modulator according to claim 1, wherein the thickness of the optical waveguide substrate is 20 μm or less.
誘電率よりも低い誘電率を有する材質からなることを特
徴とする、請求項１−３のいずれか一つの請求項に記載
の進行波形光変調器。4. The fixing substrate according to claim 1, wherein the fixing substrate is made of a material having a dielectric constant lower than that of the electro-optic single crystal. Traveling waveform light modulator.
前記固定用基板が、前記電気光学単結晶の誘電率以上の
誘電率を有する材質からなることを特徴とする、請求項
１−３のいずれか一つの請求項に記載の進行波形光変調
器。5. The method according to claim 1, wherein the thickness of the adhesive layer is at least 20 μm.
The traveling waveform optical modulator according to any one of claims 1 to 3, wherein the fixing substrate is made of a material having a dielectric constant equal to or higher than a dielectric constant of the electro-optic single crystal.
単結晶、タンタル酸リチウム単結晶およびニオブ酸リチ
ウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなる群より
選ばれた一種以上の単結晶であることを特徴とする、請
求項１−５のいずれか一つの請求項に記載の進行波形光
変調器。6. The method according to claim 1, wherein the electro-optic single crystal is at least one single crystal selected from the group consisting of lithium niobate single crystal, lithium tantalate single crystal and lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal. The traveling waveform optical modulator according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
向する一対の主面を備えている基板材料の一方の主面側
に光導波路を形成する工程、 前記基板材料の前記一方の主面に対して、前記電気光学
単結晶よりも低い屈折率を有する接着剤からなる接着層
を介して固定用基板を接着し、この際前記接着層によっ
て前記光導波路を被覆する工程、 前記基板材料の他方の主面を加工することによってこの
基板材料の厚さを小さくし、光導波路基板を形成する工
程、およびこの光導波路基板の他方の主面上に、前記光
導波路中を伝搬する光を変調する電圧を印加するための
少なくとも一対の電極を形成する工程を備えていること
を特徴とする、進行波形光変調器の製造方法。7. A step of forming an optical waveguide on one main surface side of a substrate material made of a ferroelectric electro-optic single crystal and having a pair of main surfaces opposed to each other; Bonding the fixing substrate to the main surface via an adhesive layer made of an adhesive having a lower refractive index than the electro-optic single crystal, and at this time, covering the optical waveguide with the adhesive layer; Forming the optical waveguide substrate by processing the other main surface of the material to reduce the thickness of the substrate material; and forming the light propagating through the optical waveguide on the other main surface of the optical waveguide substrate. Forming at least a pair of electrodes for applying a voltage that modulates the light.
なるまで前記加工を継続することを特徴とする、請求項
７記載の進行波形光変調器の製造方法。8. The method of manufacturing a traveling waveform optical modulator according to claim 7, wherein said processing is continued until the thickness of said optical waveguide substrate becomes 20 μm or less.
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