JP2004341147A - 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 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】デバイス1は、光導波路基板19、基板19を保持する保持基体2および接着層3を備える。基板1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4dとを備える厚さ30μm以下の平板状の基板本体4、基板本体4に設けられる光導波路5b、5c、および基板本体4に設けられた電極7A〜7Cを備える。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とが接着される。保持基体2における熱膨張係数の最小値が本体1における熱膨張係数の最小値の1/5倍以上でありかつ基体2における熱膨張係数の最大値が本体1における熱膨張係数の5倍以下である。
【選択図】 図1
Description
【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。
【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。
【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。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1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2で出願した。
【特許文献1】
特開2002−109133号公報
【特許文献2】
特願2001−101729号
【0004】特許文献3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4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3】
特開平9−211402号公報
【特許文献4】
特開2001−235714号公報
【0005】しかし、特許文献1、2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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】こうした問題を解決するために、本出願人は、特許文献5において、厚さ30μm以下の薄い光導波路基板の背面側に、厚さが略一定の接着層を設けて保持基体を接着することを想到した。
【特許文献5】
特願2002−330325号
【0007】しかし、光導波路基板と保持基板との熱膨張差による応力が原因でDCドリフトが発生し、消光比カーブにヒステリシスが現れることがあった。図7に光導波路基板としてLN基板を使用し、熱膨張差が大きい石英ガラスを保持基板とした場合の消光比カーブを示す。1KHz、ピーク電圧10Vの正弦波信号を印加したときの光パワーには、図7に示すようなヒステリシスが現れることがあった。図6はヒステリシスのほとんどない状態を示す。
【0008】光変調器を駆動させる場合には、一般的に、オートバイアスコントロール回路にて光パワーの最大値と最小値の中間点(V(π/2))にバイアス点を移動して駆動する。しかし、図7のようなヒステリシス現象があると、この中間点にバイアスを移動することができなくなり、光変調器を動作させることができなくなる。
【0009】更に、長期DCドリフトが発生し、上記のバイアス点がドリフトし、オートバイアスコントロール回路で追随できなくなる場合があった。
【0010】本発明の課題は、光導波路デバイスにおいて、信号電圧を印加したときの光パワーにおけるヒステリシス現象を防止し、かつ長期DCドリフトを抑制することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、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、基板本体に設けられている光導波路、および基板本体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、保持基体における熱膨張係数の最小値が基板本体における熱膨張係数の最小値の1/5倍以上であり、かつ保持基体における熱膨張係数の最大値が基板本体における熱膨張係数の5倍以下であることを特徴とする。
【0012】本発明では、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した。これによ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。
【0013】これと共に、保持基体における熱膨張係数の最小値を光導波路基板における熱膨張係数の最小値の1/5倍以上とし、かつ保持基体における熱膨張係数の最大値を光導波路基板における熱膨張係数の最大値の5倍以下とすることによって、信号電圧を印加したときの光パワーにおけるヒステリシス現象を防止し、かつ長期DCドリフトを抑制することができる。
【0014】このような作用効果が得られた理由は明確ではない。しかし、NTT 宮沢、三冨ら「1994年電子情報通信学会SA−9−3」においては、歪みとDCドリフトの相関を指摘している。したがって、本構造の場合に、基板本体と光導波路基板との間の熱膨張差による内部歪みにより、DCドリフトが発生していたものと考えられる。
【0015】
【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。
【0016】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7A、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。
【0017】本光導波路デバイス1においては、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。
【0018】本発明において、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。
【0019】本発明においては、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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】本発明においては、保持基体における熱膨張係数の最小値が光導波路基板における熱膨張係数の最小値の1/5倍以上であり、かつ保持基体における熱膨張係数の最大値が光導波路基板における熱膨張係数の最大値の5倍以下である。
【0024】ここで、基板本体、保持基体をそれぞれ構成する各電気光学材料に熱膨張係数の異方性がない場合には、基板本体、保持基体において最小の熱膨張係数と最大の熱膨張係数とは一致する。基板本体、保持基体を構成する各電気光学材料に熱膨張係数の異方性がある場合には、各軸ごとに熱膨張係数が変化する場合がある。例えば、基板本体を構成する各電気光学材料がニオブ酸リチウムである場合には、X軸方向、Y軸方向の熱膨張係数が16×10−6/℃であり、これが最大値となる。Z軸方向の熱膨張係数が5×10−6/℃であり、これが最小値となる。従って、保持基体の熱膨張係数の最小値は1×10−6/℃以上とし、保持基体の熱膨張係数の最大値は80×10−6/℃以下とする。なお、例えば石英ガラスの熱膨張係数は0.5×10− 6/℃であり、例えば1×10−6/℃未満である。
【0025】本発明の作用効果の観点からは、保持基体の熱膨張係数の最小値を、基板本体における熱膨張係数の最小値の1/2倍以上とすることが更に好ましい。また、保持基体の熱膨張係数の最大値を、光導波路基板の基板本体の熱膨張係数の最大値の2倍以下とすることが更に好ましい。
【0026】保持基体の具体的材質は、上記の条件を満足する限り、特に限定されない。基板本体にニオブ酸リチウム単結晶を使用する場合には、保持基体は、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などを例示することができる。この場合、熱膨張差の観点では、基板本体と同じニオブ酸リチウム単結晶が特に好ましい。
【0027】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い、光とマイクロ波の速度整合条件を満たすという観点では誘電率が低い材料ほど好ましい。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。
【0028】好適な実施形態においては、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。
【0029】本発明の観点からは、接着層3の厚さT1は1000μm以下であることが好ましく、300μm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。
さらに、速度整合の観点からは、接着層は基板本体である電気光学材料の誘電率よりも低い必要があり、誘電率5以下が好ましい。
【0030】図2は、本発明の他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。
【0031】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。
【0032】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22b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。
【0033】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23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。
【0034】ただし、本実施形態においては、接着層23の厚さT1に比べて、接着剤からなる低誘電率部分26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200μm以下とすることが好ましい。この観点からは、接着層23の厚さT1は200μm以下であることが必要であるが、150μm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。
【0035】本発明においては、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。
【0036】また、本発明においては、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。
【0037】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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】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33A、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。
【0041】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。
【0042】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。
【0043】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。
【0044】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33A、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200μm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。
【0045】速度整合の観点からは、低誘電率部分20、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。
【0046】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。
【0047】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。
【0048】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。
【0049】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。
【0050】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。
【0051】
【実施例】(実施例1:図1のデバイス1)
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、CPW電極を形成する。中心電極7Bと接地電極7A、7C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10μm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のエポキシ樹脂フィルムを使用した。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。入力側には1.55μm帯パンダファイバを保持した単芯ファイバーアレイを、出力側にはシングルモードファイバを保持した単芯ファイバアレイ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。
【0052】本例においては、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た。このX軸方向、Y軸方向の熱膨張係数が16×10−6/℃であり、Z軸方向の熱膨張係数が5×10−6/℃である。保持基体2の材質は、Xカットしたニオブ酸リチウム単結晶とした。
【0053】1KHzの信号に対する消光比カーブを図6に示す。この結果から分かるように、光パワーにヒステリシスが現れなかった。また、100℃にてDCドリフト特性を評価した結果、DCバイアスのシフト量は初期印加電圧に対し50%以内の変動であった。
【0054】(実施例2 :図4のデバイス1C)
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。ただし、図4に示すように空気層21を設けた。本例においては、XカットしたLiNbO3単結晶からなる基板本体を使用した。保持基体2の材質は、Xカットしたニオブ酸リチウム単結晶とした。
【0055】1KHzの信号に対する消光比カーブはヒステリシスが現れなかった。また、100℃にてDCドリフト特性を評価した結果、DCバイアスのシフト量は初期印加電圧に対し50%以内の変動であった。
【0056】(実施例3:図2のデバイス1A)
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26を充填した。従って、T1は50μmであり、T2は250μmである。本例においては、XカットしたLiNbO3単結晶からなる基板本体を使用した。保持基体2の材質は、Xカットしたニオブ酸リチウム単結晶とした。
【0057】1KHzの信号に対する消光比カーブはヒステリシスが現れなかった。また、100℃にてDCドリフト特性を評価した結果、DCバイアスのシフト量は初期印加電圧に対し50%以内の変動であった。
【0058】(実施例4:図5のデバイス1D)
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12μm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50μmであり、T2は250μmである。本例においては、XカットしたLiNbO3単結晶からなる基板本体を使用した。保持基体2の材質は、Xカットしたニオブ酸リチウム単結晶とした。
【0059】1KHzの信号に対する消光比カーブはヒステリシスが現れなかった。また、100℃にてDCドリフト特性を評価した結果、DCバイアスのシフト量は初期印加電圧に対し50%以内の変動であった。
【0060】(実施例5:図1のデバイス1)
図1と同様な構造において、保持基板2の材質をタンタル酸リチウム単結晶とした。本例においては、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た。このX軸方向、Y軸方向の熱膨張係数が16×10−6/℃であり、Z軸方向の熱膨張係数が5×10−6/℃である。保持基体2を構成するタンタル酸リチウム単結晶のX軸方向、Y軸方向の熱膨張係数は、15×10−6/℃であり、Z軸方向の熱膨張係数が1.2×10−6/℃である。
【0061】1KHzの信号に対する消光比カーブはヒステリシスが現れなかった。また、100℃にてDCドリフト特性を評価した結果、DCバイアスのシフト量は初期印加電圧に対し50%以内の変動であった。
【0062】(比較例1:図1のデバイス1)
本例においては、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た。このX軸方向、Y軸方向の熱膨張係数が16×10−6/℃であり、Z軸方向の熱膨張係数が5×10−6/℃である。保持基体2の材質は石英ガラスとした。石英ガラスの熱膨張係数は、50×10−6/℃である。
【0063】この結果、1KHzの信号に対する消光比カーブはヒステリシスが現れた(図7参照)。また、100℃にてDCドリフト特性を評価した結果、DCバイアスのシフト量は初期印加電圧に対し50%以上の変動であった。
【0064】
【発明の効果】本発明によれば、光導波路デバイスにおいて、信号電圧を印加したときの光パワーにおけるヒステリシス現象を防止し、かつ長期DCドリフトを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図6】本発明の実施例のデバイスにおける光パワーと電圧との関係を示すグラフである。
【図7】比較例のデバイスにおける光パワーと電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】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 4a 基板本体の一方の主面
4c 基板本体の端面 4d 基板本体の他方の主面 5 三次元光導波路 5b、5c 一対の分岐光導波路 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
Claims (8)
- 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、この基板本体に設けられている光導波路、および前記基板本体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、前記保持基体における熱膨張係数の最小値が、前記基板本体における熱膨張係数の最小値の1/5倍以上であり、かつ前記保持基体における熱膨張係数の最大値が前記基板本体における熱膨張係数の最大値の5倍以下であることを特徴とする、光導波路デバイス。 - 前記保持基体の接着面が略平坦であり、前記接着層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ことを特徴とする、請求項1記載の光導波路デバイス。
- 前記接着層の厚さが200μm以下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。
- 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1〜3のいずれか一つの請求項に記載の光導波路デバイス。
- 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1〜4のいずれか一つの請求項に記載の光導波路デバイス。
- 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1〜5のいずれか一つの請求項に記載の光導波路デバイス。
- 前記保持基体が電気光学材料からなることを特徴とする、請求項1〜6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1〜7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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