JP2005331885A - 音響光学デバイスおよび音響光学デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 弾性表面波を導波するSAWガイド2と光波を導波する光導波路11c,11dとを設けた基板10を有する音響光学デバイス1であって、SAWガイド2を避けた領域に設けられ基板10の表皮面に発生する分極電荷を中和する導電性の焦電対策用配線パターン14をそなえて構成する。
【選択図】 図1
Description
これにより、音響光学チューナブルフィルタ89は、帯域阻止フィルタ又は帯域透過フィルタを行なう波長可変フィルタとして機能する。また、この機能が1チップで実現しており、コスト面からも注目されている。
そして、TE(Transverse Electric)波およびTM(Transverse Magnetic)波が基板の表面および表面から若干離れた内部を伝搬することにより、TE波はTM波に変換され、TM波はTE波に変換される。
特許文献1記載の導波路型光素子は、電気光学効果を有する基板,光導波路,その上の誘電体層,電極および誘電体層の露出表面を被覆する導電性膜層を有し、隣接電極間に配置された導電性膜層による電気的接続が少なくとも導波路の方向に沿って分断され、この分断部に、誘電体層の一部が露出したものである。これにより、導波路型光素子の電極特性を安定化し、その信頼性が高まる。
また、自発分極によって発生した電荷が弾性表面波を励振する電極(くし形電極)に蓄積し、電極間で放電することによって、電極又は基板を損傷することもある。
また、前記基板は、前記弾性表面波伝搬領域と前記光導波路との組を複数有し、前記中和配線パターンは、前記弾性表面波伝搬領域の各々を囲むように形成されるとともに、前記弾性表面波伝搬領域間に形成されるパターンは1のラインで共用化を図ったように構成することもできる。
そして、本発明の音響光学デバイスの製造方法は、弾性表面波を導波する弾性表面波伝搬領域と光波を導波する光導波路とを設けた基板を有する音響光学デバイスをウェハに形成する音響光学デバイスの製造方法であって、弾性表面波を励振するための励振電極をウェハの基板に形成する励振電極形成工程と、弾性表面波伝搬領域を避けた領域に設けられ基板の表面に発生する分極電荷を中和する導電性の中和配線パターンを形成する中和配線パターン形成工程とをそなえたことを特徴としている。
(A)本発明の一実施形態の説明
図1は本発明が適用される音響光学チューナブルフィルタ(AOTF)の上面図である。この図1に示す音響光学チューナブルフィルタ1は、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)を導波するSAWガイド(弾性表面波伝搬領域)2と光波(例えば入力されたWDM光)を導波する光導波路11a,11b,11c,11d,11e,11fとを設けた基板10を有する音響光学デバイスにおいて、弾性表面波と光波との音響光学効果を用いて所望の波長の光波をフィルタする波長選択フィルタとして機能するものである。
(1)基板10
基板10は、光の複屈折性を有するLiNbO3基板上にチタンTiが熱拡散されることによって得られる。なお、LiNbO3以外の圧電効果を有する材料の基板を用いることもできる。
図2(a)に示す基板10の上面には、光導波路11a〜11fと、入力側偏光ビームスプリッタ12aと、出力側偏光ビームスプリッタ12bとが形成されている。
(2−1)光導波路11a〜11f
(i)光導波路11a,11bは、それぞれ、入力側偏光ビームスプリッタ12aにて
分離された2本の光波が各々伝搬するものであり、WDM光の入力用の入力ポート88aと、アド光(WDM光にアドするための光)の入力用のアドポート88bとに接続されている。
(iii)光導波路11e,11fは、それぞれ、非選択ポート88c,選択ポート88dに接続され、入力されたWDM光のうちの選択された信号光と選択されない信号光とを出力するものである。選択ポート88dは、入力ポート88aから入力されたWDM光に含まれるn波の波長のうちの1以上の単波長光を選択して出力するものである。非選択ポート88cは、選択ポート88dにて選択されない1以上の単波長光を出力するものである。
入力側偏光ビームスプリッタ12aは、n波の波長が多重されたWDM光を偏光面が異なる2本の光波に分離し、分離した各光波を光導波路11c,11d側に分岐するものである。また、出力側偏光ビームスプリッタ12bは、光導波路11c,11dを伝搬した各光波の偏光面に基づいて光導波路11c,11dの両方又は光導波路11c,11dのうちの一方の光波を選択するものである。これにより、TE波,TM波の2本の光波は、光導波路11c,11dを伝搬し、モード変換領域(特定波長を有する光波と弾性表面波とが相互作用する領域)において、TE波,TM波の各偏光面が回転し、モード変換される。モード変換された光波のうちの透過光が選択され、選択光と非選択光とは、それぞれ、非選択ポート88c,選択ポート88dから分岐出力される。
図3は本発明の一実施形態に係るくし形電極13を説明するための図である。この図3に示すもので上述したものと同一符号を有するものは同一のものを表す。
ここで、RF信号発振器50は、例えば約1.5μmの信号光について約170MHzの制御用の高周波数信号(例えばRF信号,正弦波又はsin波)を発振するものであり、また、発振周波数の変化により、フィルタリングする信号光の波長が選択される。
くし形電極13は、RF信号発振器50が発振した制御用のRF信号によって弾性表面波を励振するためのものであって、電極形状の一例として、RF信号入出力用の電極13a,13bと、励振する弾性表面波の波長にほぼ等しい周期を有する電極指13c〜13fとを有する。そして、くし形電極13は、RF信号をくし形電極13に入力又は切断を切り替えるスイッチ69に接続されており、入出力電極13a,13b間に、RF信号が印加されると、基板10内部の圧電効果によって結晶歪みが発生し、この結晶歪みが弾性表面波となって、基板10の長手方向(図1等)に伝搬する。
図4(a)は本発明の一実施形態に係る波長選択された場合の入出力特性を説明するための図であって、これらの図4(a),図4(b)に示すもので上述したものと同一符号を有するものは同一のものを表す。また、信号光の強度特性(入力特性)は、例えば1530nm〜1610nmの範囲において一定強度である。ここで、図4(a)に示すスイッチ69がオンの場合は、光導波路11c,11dにおいて、例えば波長1545nmの信号光のTE波およびTM波が回転してそれぞれTM波およびTE波に変換される。また、出力側偏光ビームスプリッタ(図示省略)において、TE波およびTM波の各々に含まれる1545nmの波長光が選択され、この選択光は、選択ポート88dから出力され、また、回転した信号光以外の非選択光は非選択ポート88c(図1)から出力される。これにより、信号光の強度特性(出力特性)に示すように、帯域透過フィルタとして機能する。
このように、波長多重されたn波の信号光を選択光と非選択光とに分離できる。
(2−6)変形例
なお、図5は本発明の一実施形態に係る音響光学チューナブルフィルタの変形構成例を示す図である。この図5に示す音響光学チューナブルフィルタ21は、くし形電極13が、基板10の長手方向の中心線に対して傾斜するように設けられ、また、SAWガイド2aが、くし形電極13から励振される弾性表面波の進行方向と同一方向に形成されている。
焦電対策用配線パターン14は、基板10の上面のうちのz方向(分極方向)の両端部間を接続するように形成されており、さらに、基板10の表面のうちのSAWガイド2を設けた上面の外周に沿って音響光学効果の生じる領域を囲むように形成されている。また、焦電対策用配線パターン14は、電気的に閉じているので、基板10の上面に発生した電荷が中和される。
(4)本音響光学チューナブルフィルタ1の製造工程
以下、本音響光学チューナブルフィルタ1の製造方法について図6(a)〜図6(j)を参照して詳述する。
(ii)続く工程は、チタンTiを基板10の内部に拡散させる(図6(g))。
(iii)次の工程は、インジウムInがドープされたシリカ(シリコンダイオキサイド)SiO2をモード変換領域となる部分に堆積させて、弾性表面波を導波するためのSAWガイド2のパターニングを行なう(図6(c),図6(h))。
従って、本音響光学チューナブルフィルタ1の製造方法は、基板10とくし形電極13との間に、くし形電極13における光波の伝搬損失を抑止するバッファ層のパターンを形成する(バッファ層形成工程)。
このように、くし形電極13と焦電対策用配線パターン14とが形成される。ここで、図6(j)において、L1,L2は、それぞれ、蒸着されたAu層,InドープされたシリカSiO2が堆積されたSAWガイド2であり、基板10内に光導波路11c,11dが形成されている。
最初に、弾性表面波を励振するためのくし形電極13をウェハの基板10に形成する(励振電極形成工程)
そして、SAWガイド2を避けた領域に設けられ、基板10の表面に発生する分極電荷を中和する導電性の焦電対策用配線パターン14を形成する(中和配線パターン形成工程)。
このように、くし形電極13と焦電対策用配線パターン14とが形成される。
次に、同一のウェハ上に、複数(例えば3個)の焦電対策用配線パターン14を形成して複数のチップを集積化したデバイスの製造方法について説明する。ここで、以下に示す図8の音響光学チューナブルフィルタが基本的なものであり、図7(a)〜図7(f)および図9(a)〜図9(d)は、それぞれ、弾性表面波の漏洩対策として、音響光学チューナブルフィルタ間に溝を設けた場合の一例である。
(ii)続く工程は、カッティングソー又はエッチングを用いて基板10aに溝G1,G2を形成する(図7(b),図7(e))。もちろん、ここで、溝G1,G2を設けずに製造することもできる。
また、図7(a)〜図7(f)においては、2個又は4個以上の焦電対策用配線パターン14を形成することもできる。2個又は4個以上の焦電対策用配線パターン14の製造工程についても、3個のそれを作成する製造工程と同一であるので重複した説明を省略する。
このように、焦電対策用配線パターン形成工程は、3枚の基板10のそれぞれについてSAWガイド2を避けた領域に焦電対策用配線パターン14を形成するようになっている(第2中和配線パターン形成工程)。
(i)最初の工程は、金Auの蒸着により、くし形電極13と焦電対策用配線パターン14との両配線についてパターニングを行なう(図9(a))。ここで、金Auは基板10aの上面に残る(図9(c))。
また、図9(a)〜図9(d)においては、SAWガイド2と光導波路11a,11b,11c,11d,11e,11fとの組の数は、2組又は4組以上にすることもできる。すなわち、2個又は4個以上の焦電対策用配線パターン14を形成することができる。2個又は4個以上の焦電対策用配線パターン14についても、3個のそれを作成する工程と同一であるので重複した説明を省略する。
次に、図10は本発明の一実施形態に係る第3の配線パターンを示す図である。この図10に示す基板10bは、電気的に閉じた焦電対策用配線パターン14が形成されるとともに、焦電対策用配線パターン14が接地されたものである。この図10に示す基板10bの製造方法は、以下の(i)〜(iii)に示す工程からなる。
(ii)くし形電極13の配線パターン形成工程と同一工程により、焦電対策用配線パターン14を形成する。
(iii)上記(ii)の中和配線パターン形成工程にて形成された焦電対策用配線パターン14を接地する(中和配線パターン接地工程)。
次に、図11は本発明の一実施形態に係る第4の配線パターンを示す図である。この図11に示す基板10cにおいて、焦電対策用配線パターン14は、接地され、かつ、弾性表面波の生成用のくし形電極13の一方と接続されている。図11に示す音響光学チューナブルフィルタの製造方法は、以下の(i)〜(iv)に示す工程からなる。
(ii)くし形電極13の配線パターン形成工程と同一工程により、焦電対策用配線パターン14を形成する。
(iii)上記の焦電対策用配線パターン14を接地する。
これにより、くし形電極13のボンディング工数が削減される。
次に、焦電対策用配線パターン14は、基板10〜10dの裏側の面(裏面)に形成することもできる。
(ii)くし形電極13の配線パターン形成工程と同一工程により焦電対策用配線パターン14を形成する。
(iii)裏面に焦電対策用配線パターン14を形成する。
また、図13は本発明の一実施形態に係る第6の配線パターンを示す図である。この図13に示す裏面の焦電対策用配線パターン14は、基板10eの外周に沿ったものではない。従って、裏面に焦電対策用配線パターン14を形成する場合は、デバイス領域の位置にかかわらず、所望の場所又は部分に焦電対策用配線パターン14を形成できる。この図13に示す音響光学チューナブルフィルタの製造方法は、図12に示すものと同一であり、重複説明を省略する。
(ii)くし形電極13の配線パターン形成工程と同一工程により、焦電対策用配線パターン14を形成する。
(iii)裏面に焦電対策用配線パターン14を形成する。
従って、図14(a),図14(b)に示す工程は、基板10fの表面のうちのSAWガイド2を設けた上面と異なる側面に焦電対策用配線パターン14を形成する(第2中和配線パターン形成工程)。
これにより、一層高い中和効果が得られる。
(ii)くし形電極13の配線パターン形成工程と同一工程により形成する。
(iii)裏面に焦電対策用配線パターン14を形成する。
(iv)裏面を導電性薄膜19で被う。すなわち、基板10gの表面のうちのSAWガイド2を設けた面(上面)と異なる面(裏面)に導電性薄膜19を形成する(薄膜形成工程)。
これにより、裏面まで導電性膜薄膜19で被われることにより、基板10gの表面の分極電荷が導電性薄膜19を通って中和され、一層高い中和効果が得られる。
次に、図16(a)は本発明の一実施形態に係る第9の配線パターンを示す図であり、図16(b)は図16(a)に示す基板10hのAA′についての断面図である。この図16(b)に示す基板10hの側面にまで導電性薄膜19で被うことも可能である。この図16に示す音響光学チューナブルフィルタの製造方法は、以下の(i)〜(vi)に示す工程からなる。
(ii)くし形電極13の配線パターン形成工程と同一工程により、焦電対策用配線パターン14を形成する。
(iii)裏面に焦電対策用配線パターン14を形成する。
(v)側面に焦電対策用配線パターン14を形成する。
(vi)側面を導電性薄膜19で被う。
従って、図16(a),図16(b)に示す工程は、基板10hの表面のうちのSAWガイド2を設けた上面と異なる側面又は裏面の一方あるいは側面および裏面の両方に焦電対策用配線パターン14を形成している(第2中和配線パターン形成工程)。さらに、この工程は、基板10hの表面のうちのSAWガイド2を設けた上面と異なる側面又は裏面の一方あるいは側面および裏面の両方に導電性薄膜19を形成している(薄膜形成工程)。
このように、本音響光学チューナブルフィルタの製造方法は、温度変化、圧力変化により発生した分極電荷を基板10a〜10hの表面に形成した焦電対策用配線パターン14により中和し、デバイスの特性劣化を抑制することができる。
(B)その他
本発明は上述した実施態様及びその変形態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
(C)付記
(付記1) 弾性表面波を導波する弾性表面波伝搬領域と光波を導波する光導波路とを設けた基板を有する音響光学デバイスにおいて、
該弾性表面波伝搬領域を避けた領域に設けられ、該基板の表面に発生する分極電荷を中和する導電性の中和配線パターン、
をそなえたことを特徴とする、音響光学デバイス。
前記中和配線パターンは、前記弾性表面波伝搬領域の各々を囲むように形成されるとともに、前記弾性表面波伝搬領域間に形成されるパターンは1のラインで共用化を図ったことを特徴とする、付記1記載の音響光学デバイス。
(付記3) 該中和配線パターンが、
該基板の表面のうちの分極方向の両端部間を接続するように形成されたことを特徴とする、付記1又は付記2記載の音響光学デバイス。
該基板の表面のうちの該弾性表面波伝搬領域を設けた面の外周に沿って音響光学効果の生じる領域を囲むように形成されたことを特徴とする、付記1〜付記3のいずれか一に記載の音響光学デバイス。
(付記5) 該中和配線パターンが、
各基板を囲むように形成されたことを特徴とする、付記2記載の音響光学デバイス。
(付記7) 該基板が、
複数の波長が多重された波長多重光を偏光面が異なる複数の光波に分離する第1の偏光ビームスプリッタと、
該第1の偏光ビームスプリッタにて分離された該複数の光波が各々伝搬する複数の光導波路と、
該複数の光導波路を伝搬した該複数の光波の偏光面に基づいて所望の波長の光波を選択する第2の偏光ビームスプリッタとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記1〜付記6のいずれか一に記載の音響光学デバイス。
該弾性表面波を励振するための励振電極をさらにそなえて構成されたことを特徴とする、付記1〜付記7のいずれか一に記載の音響光学デバイス。
(付記9) 該基板と該励振電極との間に、該励振電極における該光波の伝搬損失を抑止するバッファ層が形成されたことを特徴とする、付記1〜付記8のいずれか一に記載の音響光学デバイス。
該弾性表面波伝搬領域を伝搬した該弾性表面波を吸収する吸収体をさらにそなえて構成されたことを特徴とする、付記1〜付記9のいずれか一に記載の音響光学デバイス。
(付記11) 該基板が、
複数の単波長光が多重された波長多重光を入力される入力ポートと、
該入力ポートから入力された該波長多重光に含まれる該複数の波長のうちの1以上の単波長光を選択して出力する選択ポートと、
該選択ポートにて選択されない1以上の単波長光を出力する非選択ポートとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記1〜付記10のいずれか一に記載の音響光学デバイス。
該弾性表面波を励振するための励振電極を該ウェハの基板に形成する励振電極形成工程と、
該弾性表面波伝搬領域を避けた領域に設けられ該基板の表面に発生する分極電荷を中和する導電性の中和配線パターンを形成する中和配線パターン形成工程とをそなえたことを特徴とする、音響光学デバイスの製造方法。
複数の該基板のそれぞれについて該弾性表面波伝搬領域を避けた領域に該中和配線パターンを形成する第2中和配線パターン形成工程をそなえたことを特徴とする、付記12記載の音響光学デバイスの製造方法。
(付記14) 該基板の表面に導電性物質を蒸着する蒸着工程と、
該蒸着工程にて蒸着された該導電性物質を該基板の内部に拡散させる拡散工程とをさらにそなえたことを特徴とする、付記11〜付記13のいずれか一に記載の音響光学デバイスの製造方法。
(付記16) 該弾性表面波伝搬領域を形成する弾性表面波伝搬領域形成工程をさらにそなえたことを特徴とする、付記11〜付記13のいずれか一に記載の音響光学デバイスの製造方法。
(付記18) 該中和配線パターン接地工程にて接地された該中和配線パターンと該励振電極形成工程にて形成された該励振電極とを接続する接続工程をさらにそなえたことを特徴とする、付記17記載の音響光学デバイスの製造方法。
(付記20) 該基板の表面のうちの該弾性表面波伝搬領域を設けた面と異なる面に導電性薄膜を形成する薄膜形成工程をさらにそなえたことを特徴とする、付記11記載の音響光学デバイス。
2,2a SAWガイド
10,10a〜10h 基板
11a〜11f 光導波路
12a 入力側偏光ビームスプリッタ
12b 出力側偏光ビームスプリッタ
13 くし形電極
13a,13b RF信号入出力用の電極
13c〜13f 電極指
14 焦電対策用配線パターン(中和配線パターン)
19 導線性薄膜
50 RF信号発振器(高周波数信号発振器)
69 スイッチ
88a 入力ポート
88b アドポート
88c 非選択ポート
88d 選択ポート
Claims (5)
- 弾性表面波を導波する弾性表面波伝搬領域と光波を導波する光導波路とを設けた基板を有する音響光学デバイスにおいて、
該弾性表面波伝搬領域を避けた領域に設けられ、該基板の表面に発生する分極電荷を中和する導電性の中和配線パターン、
をそなえたことを特徴とする、音響光学デバイス。 - 前記基板は、前記弾性表面波伝搬領域と前記光導波路との組を複数有し、
前記中和配線パターンは、前記弾性表面波伝搬領域の各々を囲むように形成されるとともに、前記弾性表面波伝搬領域間に形成されるパターンは1のラインで共用化を図ったことを特徴とする、請求項1記載の音響光学デバイス。 - 前記中和配線パターンは、接地され、かつ、前記弾性表面波の生成用の電極の一方と接続されたことを特徴とする、請求項1又は請求項2記載の音響光学デバイス。
- 弾性表面波を導波する弾性表面波伝搬領域と光波を導波する光導波路とを設けた基板を有する音響光学デバイスをウェハに形成する音響光学デバイスの製造方法であって、
該弾性表面波を励振するための励振電極を該ウェハの基板に形成する励振電極形成工程と、
該弾性表面波伝搬領域を避けた領域に設けられ該基板の表面に発生する分極電荷を中和する導電性の中和配線パターンを形成する中和配線パターン形成工程とをそなえたことを特徴とする、音響光学デバイスの製造方法。 - 該中和配線パターン形成工程が、
該複数の基板のそれぞれについて該弾性表面波伝搬領域を避けた領域に該中和配線パターンを形成する第2中和配線パターン形成工程をそなえたことを特徴とする、請求項4記載の音響光学デバイスの製造方法。
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