JP2003215519A - 光導波路デバイスおよび進行波形光変調器 - Google Patents
光導波路デバイスおよび進行波形光変調器Info
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- G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof
Abstract
(57)【要約】
【課題】光導波路デバイスにおいて、熱衝撃試験や温度
サイクル試験などの信頼性試験で特に負荷を加えたとき
に、温度ドリフトやＤＣドリフトの点での信頼性を一層
向上させる。 【解決手段】光導波路デバイス１は、光導波路基板１
９、光導波路基板１９を保持する保持基体２、および基
板１９と保持基体２とを接着する接着層３を備えてい
る。光導波路基板１９が、電気光学材料からなり、相対
向する一方の主面４ａと他方の主面４ｂとを備えている
厚さ３０μｍ以下の平板状の基板本体４、基板本体４の
一方の主面４ａ側に設けられている光導波路５ｂ、５
ｃ、および基板本体４の一方の主面４ａ側に設けられた
電極７Ａ〜７Ｃを備えている。接着層３によって保持基
体２と基板本体４の他方の主面４ｄとが接着されてい
る。保持基体２の接着面２ａが略平坦である。あるいは
接着層３の厚さが２００μｍ以下である。
サイクル試験などの信頼性試験で特に負荷を加えたとき
に、温度ドリフトやＤＣドリフトの点での信頼性を一層
向上させる。 【解決手段】光導波路デバイス１は、光導波路基板１
９、光導波路基板１９を保持する保持基体２、および基
板１９と保持基体２とを接着する接着層３を備えてい
る。光導波路基板１９が、電気光学材料からなり、相対
向する一方の主面４ａと他方の主面４ｂとを備えている
厚さ３０μｍ以下の平板状の基板本体４、基板本体４の
一方の主面４ａ側に設けられている光導波路５ｂ、５
ｃ、および基板本体４の一方の主面４ａ側に設けられた
電極７Ａ〜７Ｃを備えている。接着層３によって保持基
体２と基板本体４の他方の主面４ｄとが接着されてい
る。保持基体２の接着面２ａが略平坦である。あるいは
接着層３の厚さが２００μｍ以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路デバイス
およびこれを利用した進行波形光変調器に関するもので
ある。
およびこれを利用した進行波形光変調器に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】マルチメディアの発展に伴い、通信のブ
ロードバンド化の需要が高まり１0Gｂ/sを超える光伝送
システムが実用化され、さらに高速化が期待されてい
る。１0Gｂ/s以上の電気信号（マイクロ波信号）を光に
変調するデバイスとしてＬＮ光変調器が使用されてい
る。
ロードバンド化の需要が高まり１0Gｂ/sを超える光伝送
システムが実用化され、さらに高速化が期待されてい
る。１0Gｂ/s以上の電気信号（マイクロ波信号）を光に
変調するデバイスとしてＬＮ光変調器が使用されてい
る。
【０００３】光変調器の変調帯域を広帯域化するため
に、光導波路基板を薄くすることによりマイクロ波と光
波の速度整合をとる構造が発明されている。特許文献１
および特許文献２には、光導波路基板に裏溝構造を形成
することが記載されている。
に、光導波路基板を薄くすることによりマイクロ波と光
波の速度整合をとる構造が発明されている。特許文献１
および特許文献２には、光導波路基板に裏溝構造を形成
することが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−０８２９２１号公報
【特許文献２】特開２００１−０６６５１号公報
【０００４】また、光導波路基板を薄くする構造におい
て、速度整合条件を満足するためには光導波路部周辺の
基板厚みを１０μｍ程度にする必要があり、光モードフ
ィールドパターンの偏平化を防止し、基板薄型および溝
加工による表面ラフネス、ダメージの影響で発生する光
の伝搬損失を抑制するために２段裏溝構造を特許文献３
で出願した。さらに、２段裏溝構造の作製においては、
基板を均一に薄くした後に溝構造を形成することも可能
であり、この場合にデバイスの機械的強度を保持するた
めに補強基板を設ける構造を特許文献４で出願した。
て、速度整合条件を満足するためには光導波路部周辺の
基板厚みを１０μｍ程度にする必要があり、光モードフ
ィールドパターンの偏平化を防止し、基板薄型および溝
加工による表面ラフネス、ダメージの影響で発生する光
の伝搬損失を抑制するために２段裏溝構造を特許文献３
で出願した。さらに、２段裏溝構造の作製においては、
基板を均一に薄くした後に溝構造を形成することも可能
であり、この場合にデバイスの機械的強度を保持するた
めに補強基板を設ける構造を特許文献４で出願した。
【特許文献３】特開２００２−１０９１３３号公報
【特許文献４】特願２００１−１０１７２９号
【０００５】特許文献５に記載のデバイスにおいては、
補強基板に空気層を設けることで速度整合条件を満たす
構造になっている。また、特許文献６に記載のデバイス
においては、光導波路が保持基体との接着面上にある。
補強基板に空気層を設けることで速度整合条件を満たす
構造になっている。また、特許文献６に記載のデバイス
においては、光導波路が保持基体との接着面上にある。
【特許文献５】特開平９−２１１４０２号公報
【特許文献６】特開２００１−２３５７１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特許文献１〜
４に記載のデバイスにおいては、変調器基板の裏面側に
溝を設け、この変調器基板と補強基板とを、低誘電率材
料で形成される接着層により接合している。このような
構造は、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性試
験で過大な負荷を加えたときに、温度ドリフトやＤＣド
リフトが大きくなることがあることが判明してきた。
４に記載のデバイスにおいては、変調器基板の裏面側に
溝を設け、この変調器基板と補強基板とを、低誘電率材
料で形成される接着層により接合している。このような
構造は、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性試
験で過大な負荷を加えたときに、温度ドリフトやＤＣド
リフトが大きくなることがあることが判明してきた。
【０００７】本発明の課題は、光導波路基板、この光導
波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保
持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイ
スにおいて、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼
性試験で特に負荷を加えたときに、温度ドリフトやＤＣ
ドリフトの点での信頼性を一層向上させることである。
波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保
持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイ
スにおいて、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼
性試験で特に負荷を加えたときに、温度ドリフトやＤＣ
ドリフトの点での信頼性を一層向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第一の発明は、光導波路
基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および光
導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている
光導波路デバイスであって、光導波路基板が、電気光学
材料からなり、相対向する一方の主面と他方の主面とを
備えている厚さ３０μｍ以下の平板状の基板本体、この
基板本体の一方の主面側に設けられている光導波路、お
よび基板本体の一方の主面側に設けられた電極を備えて
おり、接着層によって保持基体と基板本体の他方の主面
とが接着されており、保持基体の接着面が略平坦である
ことを特徴とする。
基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および光
導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている
光導波路デバイスであって、光導波路基板が、電気光学
材料からなり、相対向する一方の主面と他方の主面とを
備えている厚さ３０μｍ以下の平板状の基板本体、この
基板本体の一方の主面側に設けられている光導波路、お
よび基板本体の一方の主面側に設けられた電極を備えて
おり、接着層によって保持基体と基板本体の他方の主面
とが接着されており、保持基体の接着面が略平坦である
ことを特徴とする。
【０００９】本発明者は、厚さ３０μｍ以下の平板状の
基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体
とを接着し、かつ保持基体の接着面を略平坦面とするこ
とを想到した。即ち、変調器用の基板本体の裏面に裏溝
構造を形成することなく、厚さ３０μｍ以下の平板状と
した。つまり、裏面に溝が形成された変調器用光導波路
基板を保持基体と接着した場合には、光導波路基板と電
極材料および接着剤の熱膨張差によって、裏溝形成部に
応力が集中することが、有限要素法による熱応力解析で
わかった。さらに、光導波路基板の裏面側に溝を形成す
る工程は、エキシマレーザ、マイクログラインダおよび
サンドブラストで行うが、上記の方法では現状加工ダメ
ージを完全に取除くことは不可能であり、マイクロクラ
ックの影響でこの部分の破壊強度が通常よりも３０％以
上低下することがわかった。したがって、変調器用光導
波路基板での応力集中により、基板内の抵抗率に分布が
生じ、CR時定数の差異がDCドリフトあるいは温度ドリフ
トを発生させたと考えられる。
基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体
とを接着し、かつ保持基体の接着面を略平坦面とするこ
とを想到した。即ち、変調器用の基板本体の裏面に裏溝
構造を形成することなく、厚さ３０μｍ以下の平板状と
した。つまり、裏面に溝が形成された変調器用光導波路
基板を保持基体と接着した場合には、光導波路基板と電
極材料および接着剤の熱膨張差によって、裏溝形成部に
応力が集中することが、有限要素法による熱応力解析で
わかった。さらに、光導波路基板の裏面側に溝を形成す
る工程は、エキシマレーザ、マイクログラインダおよび
サンドブラストで行うが、上記の方法では現状加工ダメ
ージを完全に取除くことは不可能であり、マイクロクラ
ックの影響でこの部分の破壊強度が通常よりも３０％以
上低下することがわかった。したがって、変調器用光導
波路基板での応力集中により、基板内の抵抗率に分布が
生じ、CR時定数の差異がDCドリフトあるいは温度ドリフ
トを発生させたと考えられる。
【００１０】これに対し、第一の発明では、厚さ３０μ
ｍ以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保
持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着面を
略平坦面とした。これによって接着層の厚さが略一定と
なり、光導波路基板において応力集中個所がなくなるた
め、応力が分散され、光導波路基板に加わる最大応力を
低減できることがわかった。更に、基板薄型加工に研磨
を使用することができるため、適切な方法により加工ダ
メージを飛躍的に除去でき、同時に破壊強度の劣化を防
止することが可能である。
ｍ以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保
持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着面を
略平坦面とした。これによって接着層の厚さが略一定と
なり、光導波路基板において応力集中個所がなくなるた
め、応力が分散され、光導波路基板に加わる最大応力を
低減できることがわかった。更に、基板薄型加工に研磨
を使用することができるため、適切な方法により加工ダ
メージを飛躍的に除去でき、同時に破壊強度の劣化を防
止することが可能である。
【００１１】また，第二の発明は、光導波路基板、この
光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板
と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デ
バイスであって、光導波路基板が、電気光学材料からな
り、相対向する一方の主面と他方の主面とを備えている
厚さ３０μｍ以下の平板状の基板本体、この基板本体の
一方の主面側に設けられている光導波路、および基板本
体の一方の主面側に設けられた電極を備えており、接着
層によって保持基体と基板本体の他方の主面とが接着さ
れており、接着層の厚さが２００μｍ以下であることを
特徴とする。
光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板
と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デ
バイスであって、光導波路基板が、電気光学材料からな
り、相対向する一方の主面と他方の主面とを備えている
厚さ３０μｍ以下の平板状の基板本体、この基板本体の
一方の主面側に設けられている光導波路、および基板本
体の一方の主面側に設けられた電極を備えており、接着
層によって保持基体と基板本体の他方の主面とが接着さ
れており、接着層の厚さが２００μｍ以下であることを
特徴とする。
【００１２】第二の発明では、厚さ３０μｍ以下の平板
状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板
本体とを接着すると共に、接着層の厚さを２００μｍ以
下とした。これによって、光導波路基板における応力の
分散を促進し、光導波路基板に加わる最大応力を低減で
きる。
状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板
本体とを接着すると共に、接着層の厚さを２００μｍ以
下とした。これによって、光導波路基板における応力の
分散を促進し、光導波路基板に加わる最大応力を低減で
きる。
【００１３】また、本発明は、前記光導波路デバイスを
備えている進行波形光変調器であって、光導波路中を伝
搬する光を変調するための電圧を前記電極によって印加
することを特徴とする、進行波形光変調器に係るもので
ある。
備えている進行波形光変調器であって、光導波路中を伝
搬する光を変調するための電圧を前記電極によって印加
することを特徴とする、進行波形光変調器に係るもので
ある。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ、本
発明を更に詳細に説明する。図１は、主として第一の発
明の実施形態に係る光変調器１を概略的に示す断面図で
ある。図１においては、進行波形光変調器における光の
進行方向に対して略垂直な横断面を示す。
発明を更に詳細に説明する。図１は、主として第一の発
明の実施形態に係る光変調器１を概略的に示す断面図で
ある。図１においては、進行波形光変調器における光の
進行方向に対して略垂直な横断面を示す。
【００１５】光変調器１は、光導波路基板１９と保持基
体２とを備えている。基板本体４、基体２は共に平板形
状をしている。基板本体４の厚さは３０μｍ以下であ
る。基板本体４の一方の主面４ａの上には所定の電極７
Ａ、７Ｂ、７Ｃが形成されている。本例では、いわゆる
コプレーナ型（Coplanar waveguide：ＣＰＷ電極) の電
極配置を採用しているが、電極の配置形態は特に限定さ
れない。例えばACPSタイプであってよい。本例では、隣
接する電極の間に一対の光導波路５ｂ、５ｃが形成され
ており，各光導波路５ｂ、５ｃに対して略水平方向に信
号電圧を印加するようになっている。この光導波路は、
平面的に見るといわゆるマッハツェンダー型の光導波路
を構成しているが、この平面的パターンそれ自体は周知
である（後述）。基板本体４の他方の主面４ｄと保持基
体２の接着面２ａとの間に、厚さが略一定の接着層３が
介在し、基板本体４と保持基体２とを接着している。
体２とを備えている。基板本体４、基体２は共に平板形
状をしている。基板本体４の厚さは３０μｍ以下であ
る。基板本体４の一方の主面４ａの上には所定の電極７
Ａ、７Ｂ、７Ｃが形成されている。本例では、いわゆる
コプレーナ型（Coplanar waveguide：ＣＰＷ電極) の電
極配置を採用しているが、電極の配置形態は特に限定さ
れない。例えばACPSタイプであってよい。本例では、隣
接する電極の間に一対の光導波路５ｂ、５ｃが形成され
ており，各光導波路５ｂ、５ｃに対して略水平方向に信
号電圧を印加するようになっている。この光導波路は、
平面的に見るといわゆるマッハツェンダー型の光導波路
を構成しているが、この平面的パターンそれ自体は周知
である（後述）。基板本体４の他方の主面４ｄと保持基
体２の接着面２ａとの間に、厚さが略一定の接着層３が
介在し、基板本体４と保持基体２とを接着している。
【００１６】本光導波路デバイス１においては、厚さ３
０μｍ以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によっ
て保持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着
面２ａを略平坦面とした。これによって接着層３の厚さ
が略一定となり、光導波路基板１９において応力集中個
所がなくなるため、応力が分散され、光導波路基板１９
に加わる最大応力を低減できる。更に、基板本体４を厚
さ３０μｍ以下に薄型加工する際に、平面研磨を使用す
ることができるため、適切な方法により加工ダメージを
飛躍的に除去でき、同時に破壊強度の劣化を防止するこ
とが可能である。
０μｍ以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によっ
て保持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着
面２ａを略平坦面とした。これによって接着層３の厚さ
が略一定となり、光導波路基板１９において応力集中個
所がなくなるため、応力が分散され、光導波路基板１９
に加わる最大応力を低減できる。更に、基板本体４を厚
さ３０μｍ以下に薄型加工する際に、平面研磨を使用す
ることができるため、適切な方法により加工ダメージを
飛躍的に除去でき、同時に破壊強度の劣化を防止するこ
とが可能である。
【００１７】第一および第二の発明において、基板本体
４は厚さ３０μｍ以下の平板からなる。ここで言う平板
とは、主面４ｄに凹部や溝が形成されていない平板を意
味しており、つまり他方の主面４ｄ（接着面）は略平坦
である。ただし、主面４ｄが略平坦であるとは、加工に
伴い表面に残留する表面粗さは許容する趣旨であり、ま
た、加工に伴う湾曲や反りも許容する趣旨である。
４は厚さ３０μｍ以下の平板からなる。ここで言う平板
とは、主面４ｄに凹部や溝が形成されていない平板を意
味しており、つまり他方の主面４ｄ（接着面）は略平坦
である。ただし、主面４ｄが略平坦であるとは、加工に
伴い表面に残留する表面粗さは許容する趣旨であり、ま
た、加工に伴う湾曲や反りも許容する趣旨である。
【００１８】第一および第二の発明においては、基板本
体４の一方の主面４ａ側に光導波路５ｂ、５ｃを設け
る。光導波路は、基板本体の一方の主面に直接形成され
たリッジ型の光導波路であってよく、基板本体の一方の
主面の上に他の層を介して形成されたリッジ型の光導波
路であってよく、また基板本体の内部に内拡散法やイオ
ン交換法によって形成された光導波路、例えばチタン拡
散光導波路、プロトン交換光導波路であってよい。具体
的には、光導波路が、主面４ａから突出するリッジ型光
導波路であってよい。リッジ型の光導波路は、レーザー
加工、機械加工によって形成可能である。あるいは、高
屈折率膜を基板本体４上に形成し、この高屈折率膜を機
械加工やレーザーアブレーション加工することによっ
て、リッジ型の三次元光導波路を形成できる。高屈折率
膜は、例えば化学的気相成長法、物理的気相成長法、有
機金属化学的気相成長法、スパッタリング法、液相エピ
タキシャル法によって形成できる。
体４の一方の主面４ａ側に光導波路５ｂ、５ｃを設け
る。光導波路は、基板本体の一方の主面に直接形成され
たリッジ型の光導波路であってよく、基板本体の一方の
主面の上に他の層を介して形成されたリッジ型の光導波
路であってよく、また基板本体の内部に内拡散法やイオ
ン交換法によって形成された光導波路、例えばチタン拡
散光導波路、プロトン交換光導波路であってよい。具体
的には、光導波路が、主面４ａから突出するリッジ型光
導波路であってよい。リッジ型の光導波路は、レーザー
加工、機械加工によって形成可能である。あるいは、高
屈折率膜を基板本体４上に形成し、この高屈折率膜を機
械加工やレーザーアブレーション加工することによっ
て、リッジ型の三次元光導波路を形成できる。高屈折率
膜は、例えば化学的気相成長法、物理的気相成長法、有
機金属化学的気相成長法、スパッタリング法、液相エピ
タキシャル法によって形成できる。
【００１９】電極は、基板本体の一方の主面側に設けら
れているが、基板本体の一方の主面に直接形成されてい
てよく、低誘電率層ないしバッファ層の上に形成されて
いてよい。低誘電率層は、酸化シリコン、弗化マグネシ
ウム、窒化珪素、及びアルミナなどの公知の材料を使用
することができる。ここで言う低誘電率層とは、基板本
体を構成する材質の誘電率よりも低い誘電率を有する材
料からなる層を言う。この低誘電率層がない場合には、
基板本体の厚さは２０μｍ以下であることが更に好まし
い。
れているが、基板本体の一方の主面に直接形成されてい
てよく、低誘電率層ないしバッファ層の上に形成されて
いてよい。低誘電率層は、酸化シリコン、弗化マグネシ
ウム、窒化珪素、及びアルミナなどの公知の材料を使用
することができる。ここで言う低誘電率層とは、基板本
体を構成する材質の誘電率よりも低い誘電率を有する材
料からなる層を言う。この低誘電率層がない場合には、
基板本体の厚さは２０μｍ以下であることが更に好まし
い。
【００２０】第一の発明においては、保持基体２の接着
面２ａが略平坦である。ただし、接着面２ａが略平坦で
あるとは、加工に伴い表面に残留する表面粗さは許容す
る趣旨であり、また、加工に伴う湾曲や反りも許容する
趣旨である。
面２ａが略平坦である。ただし、接着面２ａが略平坦で
あるとは、加工に伴い表面に残留する表面粗さは許容す
る趣旨であり、また、加工に伴う湾曲や反りも許容する
趣旨である。
【００２１】第一の発明の観点からは、接着層３の厚さ
Ｔ１は１０００μｍ以下であることが好ましく、３００
μｍ以下であることが更に好ましく、１００μｍ以下で
あることが最も好ましい。また、接着層３の厚さＴ１の
下限は特にないが、マイクロ波実効屈折率の低減という
観点からは、１０μｍ以上であってもよい。
Ｔ１は１０００μｍ以下であることが好ましく、３００
μｍ以下であることが更に好ましく、１００μｍ以下で
あることが最も好ましい。また、接着層３の厚さＴ１の
下限は特にないが、マイクロ波実効屈折率の低減という
観点からは、１０μｍ以上であってもよい。
【００２２】図２は、主として第二の発明の実施形態に
係る光導波路デバイス１Ａを概略的に示す断面図であ
る。図２においては、進行波形光変調器における光の進
行方向に対して略垂直な横断面を示す。
係る光導波路デバイス１Ａを概略的に示す断面図であ
る。図２においては、進行波形光変調器における光の進
行方向に対して略垂直な横断面を示す。
【００２３】光変調器１Ａは、光導波路基板１９と保持
基体２２とを備えている。基板本体４は平板形状をして
おり、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。光導波
路基板１９の構成は、図１に示した光導波路基板１９の
構成と同様である。基板本体２２の接着面２２ａ側には
凹部ないし溝２２ｂが形成されている。溝２２ｂは、光
の進行方向（紙面に垂直な方向）へと向かって延びてい
る。
基体２２とを備えている。基板本体４は平板形状をして
おり、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。光導波
路基板１９の構成は、図１に示した光導波路基板１９の
構成と同様である。基板本体２２の接着面２２ａ側には
凹部ないし溝２２ｂが形成されている。溝２２ｂは、光
の進行方向（紙面に垂直な方向）へと向かって延びてい
る。
【００２４】本例においては、基板本体４の他方の主面
４ｄと保持基体２２の接着面２２ａとの間に接着層２３
が介在し、基板本体４と保持基体２２とを接着してい
る。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領域におい
ては、主面４ｄ下に溝２２ｂが形成されており、溝２２
ｂ内には、接着剤からなる低誘電率部分２６が充填され
ている。
４ｄと保持基体２２の接着面２２ａとの間に接着層２３
が介在し、基板本体４と保持基体２２とを接着してい
る。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領域におい
ては、主面４ｄ下に溝２２ｂが形成されており、溝２２
ｂ内には、接着剤からなる低誘電率部分２６が充填され
ている。
【００２５】本光導波路デバイス１Ａにおいては、厚さ
３０μｍ以下の平板状の基板本体４を使用し、接着層２
３によって保持基体２２と基板本体４とを接着し、かつ
接着層２３の厚さＴ１を２００μｍ以下とした。これに
よって光導波路基板１９において応力の分散が促進さ
れ、光導波路基板１９に加わる最大応力を低減できる。
３０μｍ以下の平板状の基板本体４を使用し、接着層２
３によって保持基体２２と基板本体４とを接着し、かつ
接着層２３の厚さＴ１を２００μｍ以下とした。これに
よって光導波路基板１９において応力の分散が促進さ
れ、光導波路基板１９に加わる最大応力を低減できる。
【００２６】ただし、本実施形態においては、接着層２
３の厚さＴ１に比べて、接着剤からなる低誘電率部分２
６の厚さＴ２が大きくなっており、このために接着剤の
厚さに（Ｔ２−Ｔ１）の段差が生ずる。このため、接着
層の厚さが全体に略一定の場合とは異なり、段差の周辺
において基板本体４へと応力の集中が生じ易い形態にな
る。このような応力集中によるＤＣドリフトや温度ドリ
フトを低減するためには、接着層２３の厚さＴ１を２０
０μｍ以下とすることが必要である。
３の厚さＴ１に比べて、接着剤からなる低誘電率部分２
６の厚さＴ２が大きくなっており、このために接着剤の
厚さに（Ｔ２−Ｔ１）の段差が生ずる。このため、接着
層の厚さが全体に略一定の場合とは異なり、段差の周辺
において基板本体４へと応力の集中が生じ易い形態にな
る。このような応力集中によるＤＣドリフトや温度ドリ
フトを低減するためには、接着層２３の厚さＴ１を２０
０μｍ以下とすることが必要である。
【００２７】第二の発明の観点からは、接着層３の厚さ
Ｔ１は２００μｍ以下であることが必要であるが、１５
０μｍ以下であることが更に好ましく、１１０μｍ以下
であることが最も好ましい。また、接着層３の厚さＴ１
の下限は特にないが、基板本体４に加わる応力を低減す
るという観点からは、０．１μｍ以上であってもよい。
Ｔ１は２００μｍ以下であることが必要であるが、１５
０μｍ以下であることが更に好ましく、１１０μｍ以下
であることが最も好ましい。また、接着層３の厚さＴ１
の下限は特にないが、基板本体４に加わる応力を低減す
るという観点からは、０．１μｍ以上であってもよい。
【００２８】第一および第二の発明においては、接着層
が、光導波路の形成領域において他方の主面と保持基体
とを接着していてよい。例えば図１、図２の光導波路デ
バイス１、１Ａはこの実施形態に係るものである。この
場合には、図１に示すように、接着層の厚さが略一定で
あることが特に好ましい。ただし、接着層の厚さが略一
定とは、製造上の誤差は許容する趣旨である。
が、光導波路の形成領域において他方の主面と保持基体
とを接着していてよい。例えば図１、図２の光導波路デ
バイス１、１Ａはこの実施形態に係るものである。この
場合には、図１に示すように、接着層の厚さが略一定で
あることが特に好ましい。ただし、接着層の厚さが略一
定とは、製造上の誤差は許容する趣旨である。
【００２９】また、第一の発明および第二の発明におい
ては、光導波路の形成領域において他方の主面と保持基
体との間に、基板本体を構成する電気光学材料の誘電率
よりも低い誘電率を有する低誘電率部分を設けることが
好ましい。これによって、前述のような速度整合を実現
することが容易になる。
ては、光導波路の形成領域において他方の主面と保持基
体との間に、基板本体を構成する電気光学材料の誘電率
よりも低い誘電率を有する低誘電率部分を設けることが
好ましい。これによって、前述のような速度整合を実現
することが容易になる。
【００３０】低誘電率部分の種類は特に限定されない。
好適な実施形態においては、低誘電率部分が空気層であ
る。また、他の実施形態においては、低誘電率部分が接
着剤からなる（図１、図２の例）。この場合には、前記
電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を有する接着剤
を使用する必要がある。
好適な実施形態においては、低誘電率部分が空気層であ
る。また、他の実施形態においては、低誘電率部分が接
着剤からなる（図１、図２の例）。この場合には、前記
電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を有する接着剤
を使用する必要がある。
【００３１】また、他の実施形態においては、低誘電率
部分が、前記電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を
有する低誘電率材料からなっており、この低誘電率材料
が接着剤に属していない。
部分が、前記電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を
有する低誘電率材料からなっており、この低誘電率材料
が接着剤に属していない。
【００３２】図３は、光導波路デバイス１Ｂを概略的に
示す断面図である。光変調器１Ｂは、光導波路基板１９
と保持基体２２とを備えている。基板本体４は平板形状
をしており、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。
基板本体２２の接着面２２ａ側には凹部ないし溝２２ｂ
が形成されている。溝２２ｂは、光の進行方向（紙面に
垂直な方向）へと向かって延びている。
示す断面図である。光変調器１Ｂは、光導波路基板１９
と保持基体２２とを備えている。基板本体４は平板形状
をしており、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。
基板本体２２の接着面２２ａ側には凹部ないし溝２２ｂ
が形成されている。溝２２ｂは、光の進行方向（紙面に
垂直な方向）へと向かって延びている。
【００３３】本例においては、基板本体４の他方の主面
４ｄと保持基体２２の接着面２２ａとの間に接着層３３
Ａ、３３Ｂが介在し、基板本体４と保持基体２２とを接
着している。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領
域においては、主面４ｄ下に溝２２ｂが形成されてお
り、低誘電率部分２０が設けられている。本例の低誘電
率部分２０は、接着剤３３Ａ、３３Ｂとは異質の低誘電
率材料からなる。
４ｄと保持基体２２の接着面２２ａとの間に接着層３３
Ａ、３３Ｂが介在し、基板本体４と保持基体２２とを接
着している。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領
域においては、主面４ｄ下に溝２２ｂが形成されてお
り、低誘電率部分２０が設けられている。本例の低誘電
率部分２０は、接着剤３３Ａ、３３Ｂとは異質の低誘電
率材料からなる。
【００３４】図４は、光導波路デバイス１Ｃを概略的に
示す断面図である。光変調器１Ｃは、光導波路基板１９
と保持基体２とを備えている。基板本体４は平板形状を
しており、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。保
持基体２の接着面２ａは略平坦である。
示す断面図である。光変調器１Ｃは、光導波路基板１９
と保持基体２とを備えている。基板本体４は平板形状を
しており、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。保
持基体２の接着面２ａは略平坦である。
【００３５】本例においては、基板本体４の他方の主面
４ｄと保持基体２の接着面２ａとの間に接着層３３Ａ、
３３Ｂが介在し、基板本体４と保持基体２とを接着して
いる。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領域にお
いては、主面４ｄ下に空気層２１が形成されている。空
気層２１は低誘電率部分として機能している。
４ｄと保持基体２の接着面２ａとの間に接着層３３Ａ、
３３Ｂが介在し、基板本体４と保持基体２とを接着して
いる。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領域にお
いては、主面４ｄ下に空気層２１が形成されている。空
気層２１は低誘電率部分として機能している。
【００３６】図５は、光導波路デバイス１Ｄを概略的に
示す断面図である。光変調器１Ｄは、光導波路基板１９
と保持基体２２とを備えている。基板本体４は平板形状
をしており、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。
基板本体２２の接着面２２ａ側には凹部ないし溝２２ｂ
が形成されている。
示す断面図である。光変調器１Ｄは、光導波路基板１９
と保持基体２２とを備えている。基板本体４は平板形状
をしており、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。
基板本体２２の接着面２２ａ側には凹部ないし溝２２ｂ
が形成されている。
【００３７】本例においては、基板本体４の他方の主面
４ｄと保持基体２２の接着面２２ａとの間に接着層３３
Ａ、３３Ｂが介在し、基板本体４と保持基体２２とを接
着している。接着層３３Ａ、３３Ｂの厚さＴ１は２００
μｍ以下である。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形
成領域においては、主面４ｄ下に空気層２５が形成され
ている。空気層２５は低誘電率部分として機能してい
る。
４ｄと保持基体２２の接着面２２ａとの間に接着層３３
Ａ、３３Ｂが介在し、基板本体４と保持基体２２とを接
着している。接着層３３Ａ、３３Ｂの厚さＴ１は２００
μｍ以下である。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形
成領域においては、主面４ｄ下に空気層２５が形成され
ている。空気層２５は低誘電率部分として機能してい
る。
【００３８】速度整合の観点からは、低誘電率部分２
０、２５、２６の厚さＴ２は１０μｍ以上であることが
好ましく、３０μｍ以上であることが更に好ましい。光
導波路基板への応力集中を抑制するという観点からは、
低誘電率部分２０、２５、２６の厚さＴ２は０．５μｍ
以下であることが好ましく、１０００μｍ以下であるこ
とが更に好ましい。
０、２５、２６の厚さＴ２は１０μｍ以上であることが
好ましく、３０μｍ以上であることが更に好ましい。光
導波路基板への応力集中を抑制するという観点からは、
低誘電率部分２０、２５、２６の厚さＴ２は０．５μｍ
以下であることが好ましく、１０００μｍ以下であるこ
とが更に好ましい。
【００３９】図６は、参考例に係る光導波路デバイス３
０を示す。本例の保持基体２２は、図５に示した保持基
体と同様である。本例では、光導波路基板を構成する基
板本体３６の主面３６ｂ側に溝２７が形成されており、
溝２７が空気層２５につながっている。
０を示す。本例の保持基体２２は、図５に示した保持基
体と同様である。本例では、光導波路基板を構成する基
板本体３６の主面３６ｂ側に溝２７が形成されており、
溝２７が空気層２５につながっている。
【００４０】本発明は、いわゆる独立変調型の進行波形
光変調器に対しても適用できる。
光変調器に対しても適用できる。
【００４１】光導波路基板を構成する基板本体は、強誘
電性の電気光学材料、好ましくは単結晶からなる。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、タンタル酸リチウム、ニオブ酸
リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウ
ムリチウム、ＫＴＰ、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、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム
固溶体単結晶が、特に好ましい。
電性の電気光学材料、好ましくは単結晶からなる。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、タンタル酸リチウム、ニオブ酸
リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウ
ムリチウム、ＫＴＰ、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、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム
固溶体単結晶が、特に好ましい。
【００４２】電極は、低抵抗でインピーダンス特性に優
れる材料であれば特に限定されるものではなく、金、
銀、銅などの材料から構成することができる。
れる材料であれば特に限定されるものではなく、金、
銀、銅などの材料から構成することができる。
【００４３】保持基体によるマイクロ波の伝搬速度への
影響を最小限とするという観点からは、保持基体の材質
は、電気光学単結晶の誘電率よりも低い誘電率を有する
材質であることが好ましい。こうした材質としては、石
英ガラス等のガラスがある。
影響を最小限とするという観点からは、保持基体の材質
は、電気光学単結晶の誘電率よりも低い誘電率を有する
材質であることが好ましい。こうした材質としては、石
英ガラス等のガラスがある。
【００４４】基板本体においては、特に好ましくは結晶
の分極軸が基板の一方の主面（表面）と略水平である。
この場合には、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リ
チウム単結晶、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Ｘ板あるいはＹ板が好ましい。図
１〜図５には、本発明をＸ板あるいはＹ板に適用した例
について示した。
の分極軸が基板の一方の主面（表面）と略水平である。
この場合には、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リ
チウム単結晶、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Ｘ板あるいはＹ板が好ましい。図
１〜図５には、本発明をＸ板あるいはＹ板に適用した例
について示した。
【００４５】また、他の好適な実施形態においては、結
晶の分極軸が基板の一方の主面（表面）と略垂直であ
る。この場合には、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル
酸リチウム単結晶、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Ｚ板が好ましい。Ｚ板を使用
した場合には、光導波路は電極の直下に設ける必要があ
り、光の伝搬損失を低減するために、基板の表面と電極
との間にはバッファ層を設けることが好ましい。
晶の分極軸が基板の一方の主面（表面）と略垂直であ
る。この場合には、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル
酸リチウム単結晶、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Ｚ板が好ましい。Ｚ板を使用
した場合には、光導波路は電極の直下に設ける必要があ
り、光の伝搬損失を低減するために、基板の表面と電極
との間にはバッファ層を設けることが好ましい。
【００４６】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。
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。
【００４７】また接着用ガラスとしては、低誘電率で接
着温度（作業温度）が約６００℃以下のものが好まし
い。また、加工の際に十分な接着強度が得られるものが
好ましい。具体的には、酸化珪素、酸化鉛、酸化アルミ
ニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ
素等の組成を複数組み合わせた、いわゆるはんだガラス
が好ましい。
着温度（作業温度）が約６００℃以下のものが好まし
い。また、加工の際に十分な接着強度が得られるものが
好ましい。具体的には、酸化珪素、酸化鉛、酸化アルミ
ニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ
素等の組成を複数組み合わせた、いわゆるはんだガラス
が好ましい。
【００４８】また、基板本体４の裏面と保持基板との間
に接着剤のシートを介在させ、接合することができる。
好ましくは、熱硬化性、光硬化性あるいは光増粘性の樹
脂接着剤からなるシートを、基板本体４の裏面と保持基
板との間に介在させ、シートを硬化させる。このような
シートとしては、以下を例示できる。３００μｍ以下の
フィルム樹脂が適当であり、具体的に日立化成製のＴ−
２０００、日清紡製カルボジライトフィルム、ナガセケ
ムテック製Ａ−１４００，Ａ−１５００、Ａ−１６００
がある。
に接着剤のシートを介在させ、接合することができる。
好ましくは、熱硬化性、光硬化性あるいは光増粘性の樹
脂接着剤からなるシートを、基板本体４の裏面と保持基
板との間に介在させ、シートを硬化させる。このような
シートとしては、以下を例示できる。３００μｍ以下の
フィルム樹脂が適当であり、具体的に日立化成製のＴ−
２０００、日清紡製カルボジライトフィルム、ナガセケ
ムテック製Ａ−１４００，Ａ−１５００、Ａ−１６００
がある。
【００４９】図７〜図１０は、本発明の光導波路デバイ
スを使用した制御方式を説明するための図である。本実
施形態の光変調素子１は、図１に示したものを利用可能
である。支持基板２の表面２ａに接着剤層３を介して基
板本体４の他方の主面４ｄが接着されている。本例で
は、基板本体４が、接着層３の屈折率よりも高い屈折率
を有する材料からなっており、この結果、基板本体４が
スラブ型光導波路として機能する。基板本体４の表面４
ａ側には、マッハツェンダー型の三次元光導波路５と、
変調用電極７Ａ、７Ｂ、７Ｃとが形成されている。光導
波路５は、入射部５ａ、一対の分岐光導波路５ｂ、５ｃ
および出射部５ｄを備えている。５ｅは分岐点であり、
５ｆは合波点である。光変調器５を伝搬する光の制御方
法や変調用電極の構成は周知であるので、説明を省略す
る。
スを使用した制御方式を説明するための図である。本実
施形態の光変調素子１は、図１に示したものを利用可能
である。支持基板２の表面２ａに接着剤層３を介して基
板本体４の他方の主面４ｄが接着されている。本例で
は、基板本体４が、接着層３の屈折率よりも高い屈折率
を有する材料からなっており、この結果、基板本体４が
スラブ型光導波路として機能する。基板本体４の表面４
ａ側には、マッハツェンダー型の三次元光導波路５と、
変調用電極７Ａ、７Ｂ、７Ｃとが形成されている。光導
波路５は、入射部５ａ、一対の分岐光導波路５ｂ、５ｃ
および出射部５ｄを備えている。５ｅは分岐点であり、
５ｆは合波点である。光変調器５を伝搬する光の制御方
法や変調用電極の構成は周知であるので、説明を省略す
る。
【００５０】オンモードの際には、図７、図９に示すよ
うに、三次元光導波路の出射部５ｄの端面５ｇから信号
光が６のように出射する。この光６を光ファイバー２３
によって伝送し、光ファイバー２３から矢印１１のよう
に出射した光を光検知器１２によって検知する。
うに、三次元光導波路の出射部５ｄの端面５ｇから信号
光が６のように出射する。この光６を光ファイバー２３
によって伝送し、光ファイバー２３から矢印１１のよう
に出射した光を光検知器１２によって検知する。
【００５１】オフモードの際には、三次元光導波路から
は光は出射しない。その代わりに、図８に示すように、
合波点５ｆ付近からの光が矢印９のように平板４内を伝
搬する。この際、平板４の厚さを適切に調節することに
よって、平板４がスラブ型光導波路として作用し、光９
はスラブモード伝搬する。この光は、スラブ型光導波路
４の端面４ｃから１０のように出射する。
は光は出射しない。その代わりに、図８に示すように、
合波点５ｆ付近からの光が矢印９のように平板４内を伝
搬する。この際、平板４の厚さを適切に調節することに
よって、平板４がスラブ型光導波路として作用し、光９
はスラブモード伝搬する。この光は、スラブ型光導波路
４の端面４ｃから１０のように出射する。
【００５２】スラブ型光導波路４の端面４ｃには光検知
器１３が取り付けられており、スラブ型光導波路４内を
伝搬してきた光９を受光する。光検知器１３において
は、受光した光を電気信号に変換し、電線１４を通して
矢印Ａのように制御装置１５へと伝送する。制御装置１
５においては、オフモードの光の情報から、適切な直流
バイアス値を算出し、制御信号を矢印Ｂのように電源制
御装置１６へと伝送し、必要に応じて直流バイアス値を
変更する。
器１３が取り付けられており、スラブ型光導波路４内を
伝搬してきた光９を受光する。光検知器１３において
は、受光した光を電気信号に変換し、電線１４を通して
矢印Ａのように制御装置１５へと伝送する。制御装置１
５においては、オフモードの光の情報から、適切な直流
バイアス値を算出し、制御信号を矢印Ｂのように電源制
御装置１６へと伝送し、必要に応じて直流バイアス値を
変更する。
【００５３】スラブ型光導波路ないし二次元光導波路と
は、光の伝搬する方向に対して垂直断面で見た場合に、
特定方向に光の閉じ込め機能を持つ、ある厚み以上の導
波路のことをいい、１つ以上の導波モードを伝搬させる
機能を持つものである。スラブモード伝搬光とは、この
スラブ型光導波路ないし二次元光導波路内で、特定方向
に閉じ込められた状態で伝搬している光を言う。スラブ
モード伝搬光は、通常は複数の導波モードで伝搬するマ
ルチモード伝搬光である。
は、光の伝搬する方向に対して垂直断面で見た場合に、
特定方向に光の閉じ込め機能を持つ、ある厚み以上の導
波路のことをいい、１つ以上の導波モードを伝搬させる
機能を持つものである。スラブモード伝搬光とは、この
スラブ型光導波路ないし二次元光導波路内で、特定方向
に閉じ込められた状態で伝搬している光を言う。スラブ
モード伝搬光は、通常は複数の導波モードで伝搬するマ
ルチモード伝搬光である。
【００５４】スラブ型光導波路の厚さは特に限定されな
いが、使用する光の波長、光検知器の種類、光検知器の
取り付け方向及びスラブ導波路を伝搬する光の集光性よ
り、最適の効率になるように設定することが好ましい。
具体例として、スラブ導波路としてニオブ酸リチウムを
用い、下部クラッド層に低誘電率の接着層を用い、１.
５５μｍの通信用波長帯を用いる場合には、スラブ導波
路厚さが３０μｍ以下であることが好ましい。ただし、
スラブ導波路部分が薄すぎる場合にはカットオフとな
り、オフモードの光が接着層にしみだしてしまい、集光
できなくなるので、スラブ導波路部分の厚さは３μｍ以
上であることが必要である。
いが、使用する光の波長、光検知器の種類、光検知器の
取り付け方向及びスラブ導波路を伝搬する光の集光性よ
り、最適の効率になるように設定することが好ましい。
具体例として、スラブ導波路としてニオブ酸リチウムを
用い、下部クラッド層に低誘電率の接着層を用い、１.
５５μｍの通信用波長帯を用いる場合には、スラブ導波
路厚さが３０μｍ以下であることが好ましい。ただし、
スラブ導波路部分が薄すぎる場合にはカットオフとな
り、オフモードの光が接着層にしみだしてしまい、集光
できなくなるので、スラブ導波路部分の厚さは３μｍ以
上であることが必要である。
【００５５】好適な実施形態においては、図９に示すよ
うに、スラブ型光導波路の端面に光検知器を取り付け
る。これによって、光変調器の基板と別体の光検知器を
外部に設ける必要がなく、また光変調器から出射したオ
フモードの光を光検知器へと伝送する光伝送部材が不要
となる。
うに、スラブ型光導波路の端面に光検知器を取り付け
る。これによって、光変調器の基板と別体の光検知器を
外部に設ける必要がなく、また光変調器から出射したオ
フモードの光を光検知器へと伝送する光伝送部材が不要
となる。
【００５６】例えば、図７−図９に示すような構成にお
いて、スラブ型光導波路４や支持基板の材質としてニオ
ブ酸リチウムを使用した場合、通常の光検知器における
規格化感度は０．４Ａ／Ｗを安定して充分に上回る。こ
れに対して、従来のように基板放射モードの光を受光す
ると、光検知器における規格化感度は高々０．４Ａ／Ｗ
程度であり、かつ不安定である。
いて、スラブ型光導波路４や支持基板の材質としてニオ
ブ酸リチウムを使用した場合、通常の光検知器における
規格化感度は０．４Ａ／Ｗを安定して充分に上回る。こ
れに対して、従来のように基板放射モードの光を受光す
ると、光検知器における規格化感度は高々０．４Ａ／Ｗ
程度であり、かつ不安定である。
【００５７】また、好適な実施形態においては、オフモ
ードの光を受光するための光伝送部材を設け、この光伝
送部材からの出射光を光検知器によって受光する。こう
した光伝送部材としては、光ファイバーが好ましいが、
フェルールなどでもよい。光検知器は、光変調器を収容
するパッケージの壁面に取り付けることが好ましい。
ードの光を受光するための光伝送部材を設け、この光伝
送部材からの出射光を光検知器によって受光する。こう
した光伝送部材としては、光ファイバーが好ましいが、
フェルールなどでもよい。光検知器は、光変調器を収容
するパッケージの壁面に取り付けることが好ましい。
【００５８】光検知器においては、光強度を測定するこ
とが好ましいが、光の位相や波長を測定することもでき
る。また、光検知器の種類は限定されないが、例えば、
１０Ｇｂ／ｓの電気信号で光の変調を行う場合には、検
出するのに充分なバンド幅を持つ応答速度の速いＩｎＧ
ａＡｓ系の光検知器等が用いられる。
とが好ましいが、光の位相や波長を測定することもでき
る。また、光検知器の種類は限定されないが、例えば、
１０Ｇｂ／ｓの電気信号で光の変調を行う場合には、検
出するのに充分なバンド幅を持つ応答速度の速いＩｎＧ
ａＡｓ系の光検知器等が用いられる。
【００５９】合波点の形態は限定されない。各分岐光導
波路は、合波点において交わっていてもよいが、空間的
に離れていても良い。ただし、合波点において、各分岐
光導波路を伝搬してきた光エネルギーが合流可能なこと
が必要である。
波路は、合波点において交わっていてもよいが、空間的
に離れていても良い。ただし、合波点において、各分岐
光導波路を伝搬してきた光エネルギーが合流可能なこと
が必要である。
【００６０】また、分岐光導波路は、一対は必要である
が、複数対存在していてもよい。いわゆるカスケード型
の光導波路であってよい。
が、複数対存在していてもよい。いわゆるカスケード型
の光導波路であってよい。
【００６１】図１０に示す光変調器の光変調素子１は、
図９のものと同様である。図１０においては、素子１の
スラブ型光導波路４の出射側端面４ｃから離れた位置に
光検知器１３を設置している。そして、光伝送部材２１
を端面４ｃに対向するように取り付ける。スラブモード
の伝搬光９は、端面４ｃから放射され、光伝送部材２１
を矢印Ｄのように伝搬し、光検知器１３に入射する。
図９のものと同様である。図１０においては、素子１の
スラブ型光導波路４の出射側端面４ｃから離れた位置に
光検知器１３を設置している。そして、光伝送部材２１
を端面４ｃに対向するように取り付ける。スラブモード
の伝搬光９は、端面４ｃから放射され、光伝送部材２１
を矢印Ｄのように伝搬し、光検知器１３に入射する。
【００６２】
【実施例】（実施例１のデバイスの製造）図１の光変調
器１を製造する。具体的には、Ｘカットした３インチウ
エハー（ＬｉＮｂＯ3 単結晶）からなる基板を使用し、
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、ウエハーの表面にマッハツェンダー型の光導波路３
を形成する。光導波路３のサイズは、例えば１／ｅ2で
１０μｍとできる。次いで、メッキプロセスにより、Ｃ
ＰＷ電極を形成する。中心電極７Ｂと接地電極７Ａ、７
Ｃとのギャップを４０μｍとし、電極厚みを２８μｍと
し、電極長を４０ｍｍとした。次に薄型研磨のために研
磨定盤に研磨ダミー基板を貼り付け、その上に変調器基
板を電極面を下にして熱可塑性樹脂で貼り付ける。さら
に、横型研磨およびポリッシング（ＣＭＰ）にて１０μ
ｍ厚みまで基板本体４を薄型加工する。その後、平板状
の保持基体２を基板本体４に接着固定し、光ファイバの
接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ切断する。
接着固定用の樹脂は、樹脂厚５０μｍのフィルム樹脂を
使用した。チップの幅および補強基板を含めたトータル
の厚みは、それぞれ４．４ｍｍと１ｍｍとした。１．５
μｍ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、これを進行波形光変調器チップ１
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する。
器１を製造する。具体的には、Ｘカットした３インチウ
エハー（ＬｉＮｂＯ3 単結晶）からなる基板を使用し、
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、ウエハーの表面にマッハツェンダー型の光導波路３
を形成する。光導波路３のサイズは、例えば１／ｅ2で
１０μｍとできる。次いで、メッキプロセスにより、Ｃ
ＰＷ電極を形成する。中心電極７Ｂと接地電極７Ａ、７
Ｃとのギャップを４０μｍとし、電極厚みを２８μｍと
し、電極長を４０ｍｍとした。次に薄型研磨のために研
磨定盤に研磨ダミー基板を貼り付け、その上に変調器基
板を電極面を下にして熱可塑性樹脂で貼り付ける。さら
に、横型研磨およびポリッシング（ＣＭＰ）にて１０μ
ｍ厚みまで基板本体４を薄型加工する。その後、平板状
の保持基体２を基板本体４に接着固定し、光ファイバの
接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ切断する。
接着固定用の樹脂は、樹脂厚５０μｍのフィルム樹脂を
使用した。チップの幅および補強基板を含めたトータル
の厚みは、それぞれ４．４ｍｍと１ｍｍとした。１．５
μｍ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、これを進行波形光変調器チップ１
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する。
【００６３】（実施例２のデバイスの製造）図４のデバ
イス１Ｃを製造した。具体的には、実施例１と同様にし
て光導波路基板１９を製造した。基板本体４の厚さｔは
１２μｍとした。また、ただし、図４に示すように空気
層２１を設けた。
イス１Ｃを製造した。具体的には、実施例１と同様にし
て光導波路基板１９を製造した。基板本体４の厚さｔは
１２μｍとした。また、ただし、図４に示すように空気
層２１を設けた。
【００６４】（実施例３のデバイスの製造）図２のデバ
イス１Ａを製造した。具体的には、実施例１と同様にし
て光導波路基板１９を製造した。その後、幅０．３ｍｍ
および深さ０．２ｍｍの溝２２ｂが形成されている保持
基体２２に光導波路基板１９を接着固定し、光ファイバ
の接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ化切断し
た。この際、保持基体２２の溝２２ｂ内には接着樹脂２
６を充填した。従って、Ｔ１は５０μｍであり、Ｔ２は
２５０μｍである。
イス１Ａを製造した。具体的には、実施例１と同様にし
て光導波路基板１９を製造した。その後、幅０．３ｍｍ
および深さ０．２ｍｍの溝２２ｂが形成されている保持
基体２２に光導波路基板１９を接着固定し、光ファイバ
の接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ化切断し
た。この際、保持基体２２の溝２２ｂ内には接着樹脂２
６を充填した。従って、Ｔ１は５０μｍであり、Ｔ２は
２５０μｍである。
【００６５】（実施例４のデバイスの製造）図５のデバ
イス１Ｄを製造した。具体的には、実施例１と同様にし
て光導波路基板１９を製造した。基板本体４の厚さは１
２μｍとした。その後、幅０．３ｍｍおよび深さ０．２
ｍｍの溝２２ｂが形成されている保持基体２２に光導波
路基板１９を接着固定し、光ファイバの接続部を端面研
磨し、ダイシングにてチップ化切断した。この際、保持
基体２２の溝２２ｂ内は空気層２５とした。Ｔ１は５０
μｍであり、Ｔ２は２５０μｍである。
イス１Ｄを製造した。具体的には、実施例１と同様にし
て光導波路基板１９を製造した。基板本体４の厚さは１
２μｍとした。その後、幅０．３ｍｍおよび深さ０．２
ｍｍの溝２２ｂが形成されている保持基体２２に光導波
路基板１９を接着固定し、光ファイバの接続部を端面研
磨し、ダイシングにてチップ化切断した。この際、保持
基体２２の溝２２ｂ内は空気層２５とした。Ｔ１は５０
μｍであり、Ｔ２は２５０μｍである。
【００６６】（比較例１のデバイスの製造）図６に示す
デバイス３０を製造した。具体的には、実施例１と同様
にして光導波路基板３６を製造した。基板本体４の厚さ
は１５μｍとした。さらに、エキシマレーザによりグラ
ンド電極近傍の基板厚みを１０μｍになるように、溝２
７を形成した。溝２７の深さは約５μｍである。その
後、幅０．３ｍｍおよび深さ０．２ｍｍの溝２２ｂが形
成されている保持基体２２に保持基体３６を接着固定
し、光ファイバの接続部を端面研磨し、ダイシングにて
チップ化切断した。接着固定用の樹脂は、樹脂厚１００
μｍのフィルム樹脂を使用した。この際、保持基体２２
の溝２２ｂ内は空気層２５とした。Ｔ１は１００μｍで
あり、Ｔ２は３００μｍである。
デバイス３０を製造した。具体的には、実施例１と同様
にして光導波路基板３６を製造した。基板本体４の厚さ
は１５μｍとした。さらに、エキシマレーザによりグラ
ンド電極近傍の基板厚みを１０μｍになるように、溝２
７を形成した。溝２７の深さは約５μｍである。その
後、幅０．３ｍｍおよび深さ０．２ｍｍの溝２２ｂが形
成されている保持基体２２に保持基体３６を接着固定
し、光ファイバの接続部を端面研磨し、ダイシングにて
チップ化切断した。接着固定用の樹脂は、樹脂厚１００
μｍのフィルム樹脂を使用した。この際、保持基体２２
の溝２２ｂ内は空気層２５とした。Ｔ１は１００μｍで
あり、Ｔ２は３００μｍである。
【００６７】（比較例２のデバイスの製造）図２に示す
形状のデバイスを製造した。具体的には、実施例１と同
様にして光導波路基板１９を製造した。基板本体４の厚
さは１０μｍとした。その後、幅０．３ｍｍおよび深さ
０．２ｍｍの溝２２ｂが形成されている保持基体２２に
基板本体４を接着固定し、光ファイバの接続部を端面研
磨し、ダイシングにてチップ化切断した。この場合、保
持基体２２の溝２２ｂ内には接着樹脂２６を充填した。
接着層２３の厚さｔは３００μｍとした。
形状のデバイスを製造した。具体的には、実施例１と同
様にして光導波路基板１９を製造した。基板本体４の厚
さは１０μｍとした。その後、幅０．３ｍｍおよび深さ
０．２ｍｍの溝２２ｂが形成されている保持基体２２に
基板本体４を接着固定し、光ファイバの接続部を端面研
磨し、ダイシングにてチップ化切断した。この場合、保
持基体２２の溝２２ｂ内には接着樹脂２６を充填した。
接着層２３の厚さｔは３００μｍとした。
【００６８】（信頼性試験結果）信頼性試験として、―
４０℃／８５℃で熱衝撃試験を行った。また、―２０℃
／８５℃での温度ドリフト測定を行った。その結果を表
１に示す。
４０℃／８５℃で熱衝撃試験を行った。また、―２０℃
／８５℃での温度ドリフト測定を行った。その結果を表
１に示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】また、実施例１のデバイス１の−２０℃〜
プラス８５℃間のＤＣバイアスの変動を図１１に示し、
比較例２のデバイスの−２０℃〜＋８５℃間のＤＣバイ
アスの変動を図１２に示す。
プラス８５℃間のＤＣバイアスの変動を図１１に示し、
比較例２のデバイスの−２０℃〜＋８５℃間のＤＣバイ
アスの変動を図１２に示す。
【００７１】これらの結果から分かるように、本発明実
施例１〜４の熱衝撃試験結果はいずれも良好であり、バ
イアス変動もほとんどないものであった。これに対し
て、比較例１では、溝付きの光導波路基板３６（図６参
照）を使用しているが、熱衝撃試験、温度ドリフト試験
ともに実施例よりも劣っている。また、比較例２では、
図２の形態のデバイスにおいて接着層の厚さＴ１を３０
０μｍとしたものであるが、熱衝撃試験、温度ドリフト
試験ともに実施例よりも劣っている。
施例１〜４の熱衝撃試験結果はいずれも良好であり、バ
イアス変動もほとんどないものであった。これに対し
て、比較例１では、溝付きの光導波路基板３６（図６参
照）を使用しているが、熱衝撃試験、温度ドリフト試験
ともに実施例よりも劣っている。また、比較例２では、
図２の形態のデバイスにおいて接着層の厚さＴ１を３０
０μｍとしたものであるが、熱衝撃試験、温度ドリフト
試験ともに実施例よりも劣っている。
【００７２】
【発明の効果】本発明によれば、光導波路基板、光導波
路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持
基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイス
において、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性
試験で特に負荷を加えたときに、温度ドリフトやＤＣド
リフトの点での信頼性を一層向上させることができる。
路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持
基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイス
において、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性
試験で特に負荷を加えたときに、温度ドリフトやＤＣド
リフトの点での信頼性を一層向上させることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るデバイス１を概略的
に示す断面図である。
に示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るデバイス１Ａを概
略的に示す断面図である。
略的に示す断面図である。
【図３】本発明の更に他の実施形態に係るデバイス１Ｂ
を概略的に示す断面図である。
を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係るデバイス１Ｃ
を概略的に示す断面図である。
を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態に係るデバイス１Ｄ
を概略的に示す断面図である。
を概略的に示す断面図である。
【図６】参考例に係るデバイス３０を概略的に示す断面
図である。
図である。
【図７】光変調素子１から信号光６が出射されている状
態を概略的に示す斜視図である。
態を概略的に示す斜視図である。
【図８】光変調素子１からオフモードの参照光１０が出
射されている状態を概略的に示す斜視図である。
射されている状態を概略的に示す斜視図である。
【図９】光変調素子１、光検知器１３、制御装置１５、
電源制御装置１６を備えた光変調器を示すブロック図で
ある。
電源制御装置１６を備えた光変調器を示すブロック図で
ある。
【図１０】他の光変調器を示すブロック図である。
【図１１】実施例１のデバイス１の−２０℃〜＋８５℃
間のＤＣバイアスの変動を示すグラフである。
間のＤＣバイアスの変動を示すグラフである。
【図１２】比較例２のデバイスの−２０℃〜＋８５℃間
のＤＣバイアスの変動を示すグラフである。
のＤＣバイアスの変動を示すグラフである。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 光導波路デバイス（光変
調素子） ２ 接着面が平坦な保持基体 ２ａ 保持基体２
の接着面 ３ 接着層 ４ 基板本体（スラブ型光導波路）
４ａ 基板本体の一方の主面 ４ｃ 基
板本体の端面 ４ｄ 平板の他方の主面 ５ 三次元光導波路 ５ｂ、５ｃ 一対の
分岐光導波路 ５ｆ 分岐光導波路の合波点 ６、１１ 信号光
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ 変調用電極 １０
合波点から放射される光 １３ 合波点からの放
射光に対する光検知器 １５ 制御装置
１９ 光導波路基板 ２２ 凹部２２ｂが設けら
れた保持基体 ２２ｂ 保持基体２２の凹部
２０、２６ 低誘電率材料 ２１、２５ 空
気層 Ａ 光検知器１３からの信号 Ｂ 制御装置１５
からの制御信号 Ｔ１ 接着層の厚さ Ｔ２ 低誘電率部分の厚さ
ｔ 基板本体４の厚さ
調素子） ２ 接着面が平坦な保持基体 ２ａ 保持基体２
の接着面 ３ 接着層 ４ 基板本体（スラブ型光導波路）
４ａ 基板本体の一方の主面 ４ｃ 基
板本体の端面 ４ｄ 平板の他方の主面 ５ 三次元光導波路 ５ｂ、５ｃ 一対の
分岐光導波路 ５ｆ 分岐光導波路の合波点 ６、１１ 信号光
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ 変調用電極 １０
合波点から放射される光 １３ 合波点からの放
射光に対する光検知器 １５ 制御装置
１９ 光導波路基板 ２２ 凹部２２ｂが設けら
れた保持基体 ２２ｂ 保持基体２２の凹部
２０、２６ 低誘電率材料 ２１、２５ 空
気層 Ａ 光検知器１３からの信号 Ｂ 制御装置１５
からの制御信号 Ｔ１ 接着層の厚さ Ｔ２ 低誘電率部分の厚さ
ｔ 基板本体４の厚さ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 青木 謙治
愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日
本碍子株式会社内
(72)発明者 三冨 修
愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日
本碍子株式会社内
Ｆターム(参考） 2H047 KA04 LA12 MA05 NA02 PA12
QA03 RA08
2H079 AA02 AA12 BA03 CA05 DA03
DA22 EA02 EA05 EA33 FA01
HA13 HA23
Claims (15)
- 【請求項１】光導波路基板、この光導波路基板を保持す
る保持基体、および前記光導波路基板と前記保持基体と
を接着する接着層を備えている光導波路デバイスであっ
て、 前記光導波路基板が、電気光学材料からなり、相対向す
る一方の主面と他方の主面とを備えている厚さ３０μｍ
以下の平板状の基板本体、この基板本体の一方の主面側
に設けられている光導波路、および前記基板本体の前記
一方の主面側に設けられた電極を備えており、前記接着
層によって前記保持基体と前記基板本体の前記他方の主
面とが接着されており、前記保持基体の接着面が略平坦
であることを特徴とする、光導波路デバイス。 - 【請求項２】前記接着層が、前記光導波路の形成領域に
おいて前記他方の主面と前記保持基体とを接着すること
を特徴とする、請求項１記載の光導波路デバイス。 - 【請求項３】前記接着層の厚さが略一定であることを特
徴とする、請求項１または２記載の光導波路デバイス。 - 【請求項４】前記光導波路の形成領域において前記他方
の主面と前記保持基体との間に、前記電気光学材料の誘
電率よりも低い誘電率を有する低誘電率部分が設けられ
ていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つ
の請求項に記載の光導波路デバイス。 - 【請求項５】前記低誘電率部分が空気層であることを特
徴とする、請求項４記載の光導波路デバイス。 - 【請求項６】前記接着層の厚さが１０００μｍ以下であ
ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請
求項に記載の光導波路デバイス。 - 【請求項７】光導波路基板、この光導波路基板を保持す
る保持基体、および前記光導波路基板と前記保持基体と
を接着する接着層を備えている光導波路デバイスであっ
て、 前記光導波路基板が、電気光学材料からなり、相対向す
る一方の主面と他方の主面とを備えている厚さ３０μｍ
以下の平板状の基板本体、この基板本体の一方の主面側
に設けられている光導波路、および前記基板本体の前記
一方の主面側に設けられた電極を備えており、前記接着
層によって前記保持基体と前記基板本体の前記他方の主
面とが接着されており、前記接着層の厚さが２００μｍ
以下であることを特徴とする、光導波路デバイス。 - 【請求項８】前記接着層が、前記光導波路の形成領域に
おいて前記他方の主面と前記保持基体とを接着すること
を特徴とする、請求項７記載の光導波路デバイス。 - 【請求項９】前記光導波路の形成領域において前記他方
の主面と前記保持基体との間に、前記電気光学材料の誘
電率よりも低い誘電率を有する低誘電率部分が設けられ
ていることを特徴とする、請求項７または８記載の光導
波路デバイス。 - 【請求項１０】前記低誘電率部分が空気層であることを
特徴とする、請求項９記載の光導波路デバイス。 - 【請求項１１】前記低誘電率部分に、前記電気光学材料
の誘電率よりも低い誘電率を有する低誘電率材料が設置
されていることを特徴とする、請求項９または１０記載
の光導波路デバイス。 - 【請求項１２】前記接着層が、樹脂接着剤のシートから
なることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つ
の請求項に記載の光導波路デバイス。 - 【請求項１３】前記光導波路基板の前記一方の主面と前
記電極との間に低誘電率層が形成されていることを特徴
とする、請求項１〜１２のいずれか一つの請求項に記載
の光導波路デバイス。 - 【請求項１４】前記低誘電率層の厚みが1ミクロン以下
であることを特徴とする、請求項１３記載の光導波路デ
バイス。 - 【請求項１５】請求項１〜１４のいずれか一つの請求項
に記載の光導波路デバイスを備えている進行波形光変調
器であって、前記光導波路中を伝搬する光を変調するた
めの電圧を前記電極によって印加することを特徴とす
る、進行波形光変調器。
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