JP2006243376A - Organic waveguide type optical modulator - Google Patents

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Yasuhiro Azuma
康弘 東
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic waveguide type optical modulator which is small-sized and driven with a low voltage and has high reliability. <P>SOLUTION: The organic waveguide type optical modulator 100 includes: an optical waveguide 3 having a core layer 4 which makes light incidence and emitting possible and which modulates the phase or intensity of the light with an externally controlled electric field and is made of organic crystal, and clad layers 8 and 12 which enclose the core layer 4, and a control electrode modulating the phase or intensity of the light by applying the electric field to the core layer 4. The modulator 100 has a stress relaxing layer 10 formed in the circumference of the core layer 4 between the core layer 4 and clad layers 8 and 12. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、有機材料の電気光学効果を応用し、電気信号により光の強度変調を行う有機導波路型光変調器に関するものである。   The present invention relates to an organic waveguide type optical modulator that applies the electro-optic effect of an organic material and modulates the intensity of light by an electric signal.

近年のマルチメディア社会の急速な発展に伴い、より多くの情報を送受信するための大容量高速光通信の要求は高まっている。現在は家庭やオフィス等の情報発振源から、電話回線を通じて送られた電気信号は、長距離通信用の中継局に集まり、電気信号から光信号に変換される。多数の光信号が光ファイバを介して中継局に送られ、そこで再び電気信号に変換され、目的の情報受信源に送られる。   With the rapid development of the multimedia society in recent years, the demand for high-capacity high-speed optical communication for transmitting and receiving more information is increasing. At present, electrical signals transmitted from information oscillation sources such as homes and offices via telephone lines are gathered at a relay station for long-distance communication and converted from electrical signals to optical signals. A large number of optical signals are sent to a relay station through optical fibers, where they are converted again into electrical signals and sent to a target information receiving source.

このような光通信を利用する情報は発信源の数的な増加だけではなく、送られる情報がコンピュータのデータファイルや画像ファイル、動画ファイルのようにさらに大容量化し、それらをより高速に送受信することが求められている。また、より高速化のために情報発信源からの電気信号が、光信号化されてきており、より短い光パルスを用いて単位時間辺りの信号量を増加させている。   Such information using optical communication is not only a numerical increase in the number of transmission sources, but also the information to be sent becomes larger like computer data files, image files, and video files, and these are transmitted and received at higher speeds. It is demanded. In addition, an electrical signal from an information transmission source has been converted into an optical signal for higher speed, and a signal amount per unit time is increased by using a shorter optical pulse.

大容量高速光通信の要求の高まりにより、近年、幹線系のネットワークばかりでなく、LAN、ネットワーク端末や電子機器間、ボード間、LSIチップ間にも光を用いた情報伝達が提案されている。特に、機器間やボード間、LSIチップ間を結ぶ光インタコネクションにおいて、搭載されているLSIチップの電源電圧は、低電圧化への傾向になってきている。またそのためLSIチップにノイズを与えないように光インタコネクションに用いられるデバイスは低電圧化が必要となっている。また、電気信号に応じて光を変調するSiGeなどに代表されるドライバも、高速駆動に伴う耐圧の問題から駆動電圧は低電圧化する方向にあり、システム全体の低消費電力の要求とも重なり低電圧化の要求は強くなっている。   Due to the increasing demand for large-capacity high-speed optical communication, in recent years, information transmission using light has been proposed not only for trunk networks but also between LANs, network terminals and electronic devices, between boards, and between LSI chips. In particular, in the optical interconnection connecting between devices, between boards, and between LSI chips, the power supply voltage of the mounted LSI chips tends to be lowered. For this reason, a device used for optical interconnection is required to have a low voltage so as not to give noise to the LSI chip. Drivers such as SiGe that modulates light in response to electrical signals are also in the direction of lowering the drive voltage due to the problem of withstand voltage associated with high-speed driving, and this is low due to the low power consumption requirements of the entire system. There is an increasing demand for voltage.

この光インタコネクションにおいて、電気信号を光信号に変換するためには、レーザダイオードの直接変調によるものとレーザダイオードからのCW光を導波路型光変調器で外部変調する方法がある。しかし、レーザダイオードの直接変調では10Gbps程度の高速変調は困難であり、より高速な信号には、主として外部変調方式が用いられる。   In this optical interconnection, in order to convert an electric signal into an optical signal, there are a method by direct modulation of a laser diode and a method of externally modulating CW light from the laser diode by a waveguide type optical modulator. However, high-speed modulation of about 10 Gbps is difficult with direct modulation of a laser diode, and external modulation is mainly used for higher-speed signals.

外部変調方式の光変調のひとつに、電気光学効果を用いたものがある。電気光学効果は、光学媒体に電界を印加した場合、この媒体の屈折率が変化する現象であり、二次の非線形性に起因する線形電気光学効果(ポッケルス効果)と、三次の非線形性に起因する二次電気光学効果(カー効果)とがある。実用的には二次の非線形定数の方が、三次の非線形定数に比べ数桁大きいため二次の非線形性を利用した電気光学効果(ポッケルス効果)が多く用いられている。   One of the external modulation optical modulations uses an electro-optic effect. The electro-optic effect is a phenomenon in which the refractive index of the medium changes when an electric field is applied to the optical medium. It is caused by the linear electro-optic effect (Pockels effect) due to the second-order nonlinearity and the third-order nonlinearity. Secondary electro-optic effect (Kerr effect). Practically, the second-order nonlinear constant is several orders of magnitude larger than the third-order nonlinear constant, and therefore an electro-optic effect (Pockels effect) using the second-order nonlinearity is often used.

図7は電気光学効果を用いた変調器の例として、無機強誘電性結晶LiNbO3(以下、LN)を用いたマッハツェンダ型の光変調器を示す上面図である。光変調器80は、光導波路83、制御用電極85、終端抵抗86および高周波電源87を有している。光導波路83の部分は、適当な方位で切り出されたLN結晶に、Tiイオンなどを拡散させることで、屈折率の大きな領域をコア層とし、Tiの拡散のないLN結晶やシリコン酸化膜のバッファ層をクラッド層としている。また、外部からの電場は、AuやCuなどの金属からなる進行波電極で、対称あるいは非対称平面ストリップラインの変調用電極(制御用電極85)に印加される。入射光は、入口側のY分岐で2つのポートに分岐され、ポートを伝搬する光は、電極に印加されたマイクロ波と相互作用して位相変調を起こす。この位相変調を生じた光は、他方を伝搬してきた光と出口側のY分岐でプラスに合成され、合成波は位相変調に起因して強度変調光となる。 FIG. 7 is a top view showing a Mach-Zehnder type optical modulator using an inorganic ferroelectric crystal LiNbO 3 (hereinafter, LN) as an example of a modulator using the electro-optic effect. The optical modulator 80 includes an optical waveguide 83, a control electrode 85, a termination resistor 86, and a high frequency power source 87. The portion of the optical waveguide 83 is formed by diffusing Ti ions or the like into an LN crystal cut out in an appropriate orientation, thereby forming a region having a large refractive index as a core layer, and a buffer of an LN crystal or silicon oxide film without Ti diffusion. The layer is a cladding layer. The electric field from the outside is a traveling wave electrode made of a metal such as Au or Cu, and is applied to the modulation electrode (control electrode 85) of a symmetric or asymmetric planar stripline. Incident light is branched into two ports at the Y branch on the entrance side, and light propagating through the ports interacts with microwaves applied to the electrodes to cause phase modulation. The light that has undergone this phase modulation is combined positively with the light propagating through the other and the Y branch on the exit side, and the combined wave becomes intensity-modulated light due to the phase modulation.

このような進行波形電極においては、理想的には、電気回路的帯域の制限はないが、実際には、変調信号と光伝搬速度に差があると、この電極構成をとっても、帯域の制限を受ける。例えば、LN結晶の誘電率が約ε1=43、ε3=28、と大きいために、マイクロ波の実効屈折率nmが光の屈折率n0=2.15(波長1.3μm)に対して大きくなり、マイクロ波と光波の速度不整合により帯域制限を受ける。したがって、より高帯域化、すなわち高速変調するには、電極長さを小さくして、マイクロ波と光波の相互作用長を小さくする必要がある。 In such a traveling waveform electrode, there is ideally no limitation on the electric circuit band, but in reality, if there is a difference between the modulation signal and the light propagation speed, the band limitation is imposed even if this electrode configuration is adopted. receive. For example, the dielectric constant of LN crystal about epsilon 1 = 43, in order epsilon 3 = 28, a large refractive index effective refractive index n m of the microwave light n 0 = 2.15 in (wavelength 1.3 .mu.m) On the other hand, it becomes large and is subject to band limitation due to the speed mismatch between the microwave and the light wave. Therefore, to increase the bandwidth, that is, to perform high-speed modulation, it is necessary to reduce the electrode length and the interaction length between the microwave and the light wave.

しかし、電極の長さを小さくした場合、変調のための駆動電圧が高くなり、高速化と低電圧化の両立が困難になる。現状のLN変調器の一例では10Gbpsで5V駆動と、LSIチップの電源電圧に比べて、2〜3倍の大きさとなっている。   However, when the length of the electrode is reduced, the drive voltage for modulation increases, making it difficult to achieve both high speed and low voltage. In an example of a current LN modulator, 5V drive at 10 Gbps is performed, and the size is two to three times as large as the power supply voltage of the LSI chip.

これに対し、有機結晶や有機高分子材料は、誘電率が無機材料に比べて小さく、上記の速度不整合を改善することが期待できる。また、薄膜化などの加工も比較的容易である。また、大きな電気光学定数を持ち、変調部の作用長を短くすることができる。このため小型、低電圧かつ高速な光変調器を実現できる可能性がある。   In contrast, organic crystals and organic polymer materials have a smaller dielectric constant than inorganic materials, and can be expected to improve the speed mismatch. Also, processing such as thinning is relatively easy. In addition, it has a large electro-optic constant, and the working length of the modulation section can be shortened. Therefore, there is a possibility that a small, low voltage and high speed optical modulator can be realized.

なかでも、有機結晶の場合は、有機高分子のような分極処理を必要とせず、さらに分極緩和のような特性の経時劣化はなく、安定であることが知られている。   In particular, in the case of organic crystals, it is known that a polarization treatment like an organic polymer is not required, and further, there is no deterioration with time of characteristics such as polarization relaxation and it is stable.

図8に分子構造式を示す、4−ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムトシレート(4−Dimethylamino−N−methyl−4−stilbazolium tosylate:以下DAST)は東北大学中西研究室において開発され、極めて大きな非線形光学定数と電気光学定数(d11=1010pm/V(λ=1.3μm))と電気光学定数(r11=75pm/V(λ=820nm))を有し、有機結晶特有の低誘電率(ε1=5.2)であることから、低電圧、高速の光変調や検波、ミリ波発生など関心を集めている。そこで、例えば、特許文献1〜3等では、下層クラッド部にコア溝を形成し、そこに、電気光学効果を示す有機結晶DASTを埋め込み、DASTの特性を劣化しない溶媒を用いて、化学的機械研磨し、溝部以外のDASTを除去によりコア部分にDASTを形成することによって、低電圧、高速駆動のできる導波路型光変調器を提案している。 4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate (hereinafter DAST), whose molecular structural formula is shown in FIG. It has been developed and has an extremely large nonlinear optical constant, electro-optic constant (d 11 = 1010 pm / V (λ = 1.3 μm)) and electro-optic constant (r 11 = 75 pm / V (λ = 820 nm)), and an organic crystal Because of its unique low dielectric constant (ε 1 = 5.2), it has attracted attention such as low voltage, high-speed optical modulation and detection, and generation of millimeter waves. Therefore, for example, in Patent Documents 1 to 3 and the like, a core groove is formed in a lower clad portion, an organic crystal DAST showing an electro-optic effect is embedded therein, and a solvent that does not deteriorate the characteristics of DAST is used. A waveguide type optical modulator that can be driven at a low voltage and at a high speed is proposed by polishing and forming DAST in the core portion by removing DAST other than the groove.

特開2004−109457号公報JP 2004-109457 A 特開2004−45891号公報JP 2004-45891 A 特開2003−202533号公報JP 2003-202533 A

このように、DASTをはじめ、LNより電気光学定数の大きな有機材料を用いることで、光の位相を変化させる変調部(電気信号を光信号に変える)の作用長を小さくすることができ、変調器の小型化が可能となる。   In this way, by using an organic material having an electro-optic constant larger than that of LN, including DAST, the action length of the modulation unit (changing the electric signal into an optical signal) that changes the phase of light can be reduced. The size of the vessel can be reduced.

しかしその一方で、DASTをはじめとする有機結晶は湿度や熱変化により体積変化が発生するという特質があり、特に連続的に光を入射する光変調器においては、使用時間が長時間にわたる場合に熱による影響が大きくなる。そして、このときクラッド層などの隣接する材料との体積変化率(膨張率)の差が大きい場合には、結晶自身のクラックの発生や、結晶部とクラッド層との剥離が発生してしまい、デバイスの特性に悪影響を及ぼす。   However, on the other hand, organic crystals such as DAST have the characteristic that volume changes occur due to changes in humidity and heat, especially in light modulators that continuously enter light, when the usage time is long. The effect of heat increases. And when the difference in volume change rate (expansion coefficient) with the adjacent material such as the cladding layer is large at this time, the generation of cracks in the crystal itself or the separation between the crystal part and the cladding layer occurs. It adversely affects device characteristics.

このようなことからDASTを始めとする有機結晶を導波路部分(コア層)に用いる場合には、クラッド層との体積変化率(熱膨張率)による問題を解消し、有機材料の利点を生かした、より小型、低電圧、高速駆動とすることが可能で、さらに信頼性の優れた有機導波路型光変調器が必要となっている。   For this reason, when organic crystals such as DAST are used in the waveguide part (core layer), the problem of volume change rate (thermal expansion coefficient) with the clad layer is solved and the advantages of organic materials are utilized. Further, there is a need for an organic waveguide type optical modulator that can be made smaller, low voltage, and driven at high speed, and that is more reliable.

また、このような有機導波路に関しては、屈折率制御性や、作製の容易さの点からクラッド層に、ポリイミド樹脂などの高分子樹脂を用いることが多い。しかしながら、一般に高分子樹脂は熱伝導率(熱伝導率:0.1から4Wm-1-1)が低く、コア層や電極から発生した熱が放熱されにくい。なかでも、連続的に光を入射する光変調器においては、使用時間が長時間にわたる場合にその影響が特に大きくなる。このときクラッド層とコア層の材料の熱膨張係数が異なるため、材料間に異なる応力が発生し、コア層を形成する結晶自身のクラックの発生や、コア層とクラッド層との剥離の発生など、デバイスの特性に悪影響を及ぼす現象が見られる。 For such an organic waveguide, a polymer resin such as a polyimide resin is often used for the clad layer in terms of refractive index controllability and ease of manufacture. However, in general, a polymer resin has a low thermal conductivity (thermal conductivity: 0.1 to 4 Wm −1 K −1 ), and heat generated from the core layer and the electrode is hardly radiated. In particular, in an optical modulator that continuously receives light, the influence becomes particularly large when the usage time is long. At this time, since the thermal expansion coefficients of the clad layer and the core layer are different, different stresses are generated between the materials, the crystal itself forming the core layer is cracked, and the core layer and the clad layer are separated. There is a phenomenon that adversely affects device characteristics.

このようなことから、DASTを始めとする有機結晶をコア層に適用する場合では、発熱による影響を考慮し、有機材料の利点を生かした、より小型、低電圧、高速駆動が可能で、さらに信頼性の優れた有機導波路型光変調器とする必要がある。   For this reason, when organic crystals such as DAST are applied to the core layer, it is possible to achieve smaller size, lower voltage, and higher speed driving by taking advantage of organic materials in consideration of the effects of heat generation. It is necessary to provide an organic waveguide type optical modulator with excellent reliability.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で低電圧駆動であり、高信頼性である有機導波路型光変調器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an organic waveguide type optical modulator that is small, low-voltage driven, and highly reliable.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、光の入射および出射を可能として、外部から制御された電場によって、光の位相または強度を変調する、有機結晶でなるコア層、および該コア層を取り囲むクラッド層を持つ光導波路と、前記コア層に電界を印加して光の位相または強度を変調する制御電極とを有する有機導波路型光変調器において、前記コア層とクラッド層の間の前記コア層の周囲に応力緩和層が形成されていることを特徴としている。
請求項2にかかる発明は、光の入射および出射を可能として、外部から制御された電場によって、光の位相または強度を変調する、有機結晶でなるコア層、および該コア層を取り囲むクラッド層を持つ光導波路と、前記コア層に電界を印加して光の位相または強度を変調する制御電極とを有する有機導波路型光変調器において、前記クラッド層に当該クラッド層より熱伝導性のよい放熱層が形成されていることを特徴としている。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the invention according to claim 1 is an organic crystal that enables the incidence and emission of light and modulates the phase or intensity of light by an externally controlled electric field. In an organic waveguide type optical modulator having an optical waveguide having a core layer and a clad layer surrounding the core layer, and a control electrode that modulates the phase or intensity of light by applying an electric field to the core layer, A stress relaxation layer is formed around the core layer between the core layer and the clad layer.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a core layer made of an organic crystal and a clad layer surrounding the core layer, which allows light to enter and exit and modulates the phase or intensity of light by an externally controlled electric field. In an organic waveguide type optical modulator having an optical waveguide having a control electrode that modulates the phase or intensity of light by applying an electric field to the core layer, the cladding layer radiates heat with better thermal conductivity than the cladding layer. It is characterized in that a layer is formed.

請求項3にかかる発明は、光の入射および出射を可能として、外部から制御された電場によって、光の位相または強度を変調する、有機結晶でなるコア層、および該コア層を取り囲むクラッド層を持つ光導波路と、前記コア層に電界を印加して光の位相または強度を変調する制御電極とを有する有機導波路型光変調器において、前記コア層とクラッド層の間の前記コア層の周囲に応力緩和層が形成されて、前記クラッド層に当該クラッド層より熱伝導性のよい放熱層が形成されていることを特徴としている。
請求項4にかかる発明は、請求項1または3に記載の有機導波路型光変調器において、前記応力緩和層は、前記コア層の周囲に全周にわたって形成されていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a core layer made of an organic crystal and a clad layer surrounding the core layer, which allows the incidence and emission of light and modulates the phase or intensity of light by an externally controlled electric field. An organic waveguide type optical modulator having an optical waveguide having a control electrode that modulates the phase or intensity of light by applying an electric field to the core layer, and the periphery of the core layer between the core layer and the cladding layer In addition, a stress relaxation layer is formed, and a heat dissipation layer having better thermal conductivity than the cladding layer is formed in the cladding layer.
According to a fourth aspect of the present invention, in the organic waveguide type optical modulator according to the first or third aspect, the stress relaxation layer is formed around the core layer over the entire circumference.

請求項5にかかる発明は、請求項1,3および4のいずれか1項に記載の有機導波路型光変調器において、前記応力緩和層が前記クラッド層を兼ねることを特徴としている。
請求項6にかかる発明は、請求項1,3から5のいずれか1項に記載の有機導波路型光変調器において、前記応力緩和層が複数形成されていることを特徴としている。
請求項7にかかる発明は、請求項1,3から6のいずれか1項に記載の有機導波路型光変調器において、少なくとも1層のポリイミド系樹脂からなる前記応力緩和層を有することを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the organic waveguide type optical modulator according to any one of the first, third, and fourth aspects, the stress relaxation layer also serves as the cladding layer.
The invention according to claim 6 is the organic waveguide type optical modulator according to any one of claims 1, 3 to 5, wherein a plurality of the stress relaxation layers are formed.
The invention according to claim 7 is the organic waveguide type optical modulator according to any one of claims 1, 3 to 6, wherein the stress relaxation layer made of at least one polyimide resin is provided. It is said.

請求項8にかかる発明は、請求項2または3に記載の有機導波路型光変調器において、前記放熱層が、高熱伝導率材料が分散された高分子樹脂からなることを特徴としている。
請求項9にかかる発明は、請求項2または3に記載の有機導波路型光変調器において、前記放熱層が、炭素材料からなることを特徴としている。
請求項10にかかる発明は、請求項2または3に記載の有機導波路型光変調器において、前記放熱層が、金属または金属酸化物のいずれか一方からなることを特徴としている。 請求項11にかかる発明は、請求項1から10のいずれか1項に記載の有機導波路型光変調器において、前記コア層の有機結晶が4−ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムトシレートであることを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the organic waveguide type optical modulator according to the second or third aspect, the heat dissipation layer is made of a polymer resin in which a high thermal conductivity material is dispersed.
The invention according to claim 9 is the organic waveguide optical modulator according to claim 2 or 3, characterized in that the heat dissipation layer is made of a carbon material.
According to a tenth aspect of the present invention, in the organic waveguide optical modulator according to the second or third aspect, the heat dissipation layer is made of one of a metal and a metal oxide. The invention according to claim 11 is the organic waveguide optical modulator according to any one of claims 1 to 10, wherein the organic crystal of the core layer is 4-dimethylamino-N-methyl-4-stilba. It is characterized by being zolium tosylate.

請求項1にかかる発明によれば、光の入射、出射が可能で、外部から制御された電場により光の光学特性(屈折率)の変調が可能であり、電気光学効果の媒体として有機材料をコア層に持つ有機導波路型光変調器において、コア層とクラッド層の間のコア層の周囲に応力緩和層が形成されていることで、温度や湿度等の環境変化によるコア層に発生するクラック等の劣化を抑制し、信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, light can be incident and emitted, and optical characteristics (refractive index) of light can be modulated by an externally controlled electric field, and an organic material can be used as a medium for the electro-optic effect. In the organic waveguide type optical modulator in the core layer, the stress relaxation layer is formed around the core layer between the core layer and the clad layer, which occurs in the core layer due to environmental changes such as temperature and humidity. It is possible to provide an organic waveguide type optical modulator that suppresses deterioration such as cracks and is excellent in reliability.

請求項2にかかる発明によれば、光の入射、出射が可能で、外部から制御された電場により光の光学特性(屈折率)の変調が可能であり、電気光学効果の媒体として有機材料をコア層に持つ有機導波路型光変調器において、クラッド層に熱伝導性のよい放熱層が形成されていることにより、コア層で発生する熱が効率よく放熱され、コア層部分における温度上昇が抑制される。従って、熱によりコア層に発生するクラック等の劣化を抑制し、信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。
請求項3にかかる発明によれば、光の入射、出射が可能で、外部から制御された電場により光の光学特性(屈折率)の変調が可能であり、電気光学効果の媒体として有機材料をコア層に持つ有機導波路型光変調器において、温度や湿度等の環境変化によるコア層に発生するクラック等の劣化を抑制するとともに、熱によりコア層に発生するクラック等の劣化を抑制することができ、信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。
According to the second aspect of the present invention, light can be incident and emitted, and optical characteristics (refractive index) of light can be modulated by an externally controlled electric field, and an organic material is used as a medium for the electro-optic effect. In the organic waveguide type optical modulator in the core layer, the heat dissipation layer with good thermal conductivity is formed in the cladding layer, so that the heat generated in the core layer is efficiently dissipated, and the temperature rise in the core layer portion. It is suppressed. Therefore, it is possible to provide an organic waveguide type optical modulator that suppresses deterioration such as cracks generated in the core layer due to heat and is excellent in reliability.
According to the third aspect of the present invention, light can be incident and emitted, and optical characteristics (refractive index) of light can be modulated by an externally controlled electric field, and an organic material is used as a medium for the electro-optic effect. In the organic waveguide type optical modulator in the core layer, it suppresses deterioration of cracks and the like generated in the core layer due to environmental changes such as temperature and humidity, and also suppresses deterioration of cracks and the like generated in the core layer due to heat. Thus, an organic waveguide type optical modulator excellent in reliability can be provided.

請求項4にかかる発明によれば、前記応力緩和層は、前記コア層の周囲に全周にわたって形成されていることで、温度や湿度等の環境変化によるコア層に発生するクラック等の劣化を全周にわたってどの方向にも抑制することができ、信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。   According to the invention of claim 4, the stress relaxation layer is formed over the entire circumference around the core layer, so that deterioration such as cracks generated in the core layer due to environmental changes such as temperature and humidity can be prevented. An organic waveguide type optical modulator that can be suppressed in any direction over the entire circumference and has excellent reliability can be provided.

請求項5にかかる発明によれば、前記応力緩和層が前記クラッド層を兼ねることで、コア層に発生する応力を緩和し、かつ信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。
請求項6にかかる発明によれば、応力緩和層が複数形成されていることで、コア層に加わる応力を低減する効果を高めることが可能となり、より信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。
請求項7にかかる発明によれば、少なくとも1層のポリイミド系樹脂からなる前記応力緩和層を有することで、優れた耐熱性とともに柔軟性の高い応力緩和層を構成することができ、信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。
According to the invention of claim 5, the stress relaxation layer also serves as the cladding layer, so that the stress generated in the core layer is relaxed and an organic waveguide type optical modulator excellent in reliability is provided. Can do.
According to the invention of claim 6, since a plurality of stress relaxation layers are formed, the effect of reducing the stress applied to the core layer can be enhanced, and the organic waveguide type optical modulation with higher reliability can be achieved. Can be provided.
According to the invention concerning claim 7, by having the stress relaxation layer made of at least one layer of polyimide resin, it is possible to constitute a highly flexible stress relaxation layer with excellent heat resistance, and to improve reliability. An excellent organic waveguide type optical modulator can be provided.

請求項8にかかる発明によれば、放熱層が、高熱伝導率材料が分散された高分子樹脂からなるので、作製が容易かつ信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。
請求項9にかかる発明によれば、放熱層が、炭素材料からなるので、信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。
請求項10にかかる発明によれば、放熱層が、金属または金属酸化物のいずれか一方からなるので、より信頼性に優れた有機導波路型光変調器を提供することができる。
請求項11にかかる発明によれば、電気光学定数(EO定数)が大きく、誘電率が小さく、かつ耐熱性にも優れた4−ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムトシレート(DAST)を電気光学効果の媒体に用いることで、低電圧で高速かつ信頼性の高い有機導波路型光変調器を提供することができる。
According to the invention of claim 8, since the heat dissipation layer is made of a polymer resin in which a high thermal conductivity material is dispersed, it is possible to provide an organic waveguide type optical modulator that is easy to manufacture and excellent in reliability. it can.
According to the ninth aspect of the invention, since the heat dissipation layer is made of a carbon material, it is possible to provide an organic waveguide type optical modulator having excellent reliability.
According to the invention of claim 10, since the heat dissipation layer is made of either metal or metal oxide, it is possible to provide an organic waveguide type optical modulator with higher reliability.
According to the invention of claim 11, 4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate having a large electro-optic constant (EO constant), a low dielectric constant, and excellent heat resistance ( By using DAST as an electro-optic effect medium, it is possible to provide a low-voltage, high-speed and high-reliability organic waveguide optical modulator.

以下に、本発明にかかる有機導波路型光変調器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of an organic waveguide type optical modulator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
本実施の形態の有機導波路型光変調器は、有機結晶をコア層に持つ導波路型光変調器において、コア層とクラッド層の間の一部または全領域において、応力緩和層を介在させるものである。応力緩和層を構成する材料としては、光変調器の機能を損なうことなく形成することができ、かつ、弾力性を有し、熱膨張係数がコア層とクラッド層の間に設けることができるものであればよく、例えばポリイミド樹脂、アクリル系樹脂のような高分子材料や、シリコンゴム、各種合成ゴム系樹脂等がそれである。
Embodiment 1 FIG.
The organic waveguide type optical modulator of the present embodiment is a waveguide type optical modulator having an organic crystal as a core layer, and a stress relaxation layer is interposed in a part or all of the region between the core layer and the cladding layer. Is. The material constituting the stress relaxation layer can be formed without impairing the function of the optical modulator, has elasticity, and can be provided between the core layer and the cladding layer with a thermal expansion coefficient. For example, polymer materials such as polyimide resin and acrylic resin, silicon rubber, various synthetic rubber resins, and the like are available.

応力緩和層の厚みは、0.1μm〜20μmが好ましく、中でも0.5μm〜5μm程度がより好ましい。薄過ぎると応力緩和層を形成したことによる十分な応力緩和効果を得ることができない。一方、厚過ぎると応力緩和層厚さを均一に形成することが困難となり好ましくない。   The thickness of the stress relaxation layer is preferably 0.1 μm to 20 μm, and more preferably about 0.5 μm to 5 μm. If it is too thin, a sufficient stress relaxation effect due to the formation of the stress relaxation layer cannot be obtained. On the other hand, if it is too thick, it is difficult to form a uniform thickness of the stress relaxation layer.

この応力緩和層は、スプレーコーティング法、ウエット法、スピンコーティング法などの方法で形成することができる。例えば、ポリイミド樹脂の場合は溶剤を含有するポリイミド樹脂組成物を任意の厚みで塗布し、常圧または減圧下で過熱処理して溶剤を除去する方法などで形成することができる。   This stress relaxation layer can be formed by a method such as a spray coating method, a wet method, or a spin coating method. For example, in the case of a polyimide resin, it can be formed by a method of applying a polyimide resin composition containing a solvent at an arbitrary thickness and removing the solvent by overheating under normal pressure or reduced pressure.

そして、応力緩和層は、単層で形成しても、或いは多層で形成されてもよい。例えば、溶液法によりコア層となる有機結晶を作製する場合には、使用する溶媒への耐性により応力緩和層に使用される材料が制約をうけるが、この場合にはコア層に接触する層の材料を選定することで、容易に耐溶媒性と応力緩和効果を両立することが可能となる。   The stress relaxation layer may be formed as a single layer or a multilayer. For example, when an organic crystal to be a core layer is produced by a solution method, the material used for the stress relaxation layer is restricted by the resistance to the solvent used, but in this case, the layer in contact with the core layer By selecting the material, it is possible to easily achieve both the solvent resistance and the stress relaxation effect.

有機結晶としては、従来より用いられ、KH2PO4、LiNbO3などに代表される無機材料に比べ、非線形光学定数が大きい有機材料であれば用いることができ、例えば、4−ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムトシレート(4−Dimethylamino−N−methyl−4−stilbazolium tosylate:DAST)、2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)、メタニトロアニリン(mNA)、3−メチル−4−ニトロピリジン−1−オキサイド(POM)、尿素、2−シアノ−3−(2−メトキシフェニル)−2−プロペン酸メチル(CMPメチル)、L−アルギニンフォスフェイトモノハイドレイト(LAP)、4−(N,Nジメチルアミノ)−3−アセトアミドニトロベンゼン(DAN)、3、5−ジメチル−1−(4−ニトロフェニル)ピラゾール(DMNP)、4’−ニトロベンジリデン−3−アセトアミノ−4−メトキシアニリン(MNBA)等が挙げられる。ここで、極めて大きな非線形光学定数と電気光学定数を有し、有機結晶特有の低い誘電率であることから、4−ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムトシレートであることが好ましい。 As the organic crystal, any organic material that has been used conventionally and has a large nonlinear optical constant compared to inorganic materials represented by KH 2 PO 4 , LiNbO 3 and the like can be used. For example, 4-dimethylamino-N -Methyl-4-stilbazolium tosylate (4-dimethyl-4-stilbazolium tosylate: DAST), 2-methyl-4-nitroaniline (MNA), metanitroaniline (mNA), 3-methyl -4-nitropyridine-1-oxide (POM), urea, methyl 2-cyano-3- (2-methoxyphenyl) -2-propenoate (CMP methyl), L-arginine phosphate monohydrate (LAP), 4- (N, N dimethylamino) -3-acetamidonitrobenzene (D N), 3,5-dimethyl-1- (4-nitrophenyl) pyrazole (DMNP), 4'-nitrobenzylidene-3-acetamino-4-methoxyaniline (MNBA), and the like. Here, 4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate is preferable because it has a very large nonlinear optical constant and electro-optical constant and has a low dielectric constant specific to organic crystals. .

実施の形態2.
本実施の形態の有機導波路型光変調器は、有機結晶をコア層に持つ導波路型光変調器において、高熱伝導率材料を含有する放熱層を設けたものである。この放熱層は、光変調器の機能を損なうことなく形成でき、クラッド層を構成する高分子樹脂(熱伝導率:0.1〜4Wm-1-1)よりも熱伝導性が高ければよく、構成する高熱伝導性材料としては、フラーレン、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド、炭素繊維等の炭素材料(熱伝導率:1000〜2000Wm-1-1)や、Au、Ag、Al、Cu等の金属等(熱伝導率:80〜400Wm-1-1)や、ZnO、MgO、Al23などの金属酸化物(熱伝導率:20〜40Wm-1-1)を用いることができる。また、このような高熱伝導性材料を分散(均一な割合で混入)する高分子樹脂としては例えばポリイミ樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂等を挙げることができる。
Embodiment 2. FIG.
The organic waveguide type optical modulator of the present embodiment is a waveguide type optical modulator having an organic crystal as a core layer, and is provided with a heat dissipation layer containing a high thermal conductivity material. This heat dissipation layer can be formed without impairing the function of the optical modulator, and has only to have higher thermal conductivity than the polymer resin (thermal conductivity: 0.1 to 4 Wm −1 K −1 ) constituting the cladding layer. The high heat conductive material to be configured includes carbon materials such as fullerene, carbon nanotube, diamond, and carbon fiber (thermal conductivity: 1000 to 2000 Wm −1 K −1 ), metals such as Au, Ag, Al, and Cu. (Thermal conductivity: 80 to 400 Wm −1 K −1 ) or metal oxides (thermal conductivity: 20 to 40 Wm −1 K −1 ) such as ZnO, MgO, and Al 2 O 3 can be used. Examples of the polymer resin that disperses (mixes at a uniform rate) such a high thermal conductive material include polyimi resins, epoxy resins, acrylic resins, and silicon resins.

また、放熱層は高熱伝導性材料を分散させた高分子樹脂を、スプレーコーティング法、ウエット法、スピンコーティング法などの方法で形成することができる。例えばポリイミド樹脂の場合は溶剤を含有するポリイミド樹脂組成物をスピンコート法などで任意の厚みで塗布し、常圧または減圧下で過熱処理して溶剤を除去する方法などが挙げられる。
また、放熱層は、単層で形成しても、或いは多層で形成されてもよい。
The heat dissipation layer can be formed of a polymer resin in which a high thermal conductivity material is dispersed by a method such as a spray coating method, a wet method, or a spin coating method. For example, in the case of a polyimide resin, there may be mentioned a method in which a polyimide resin composition containing a solvent is applied at an arbitrary thickness by a spin coating method, and the solvent is removed by overheating under normal pressure or reduced pressure.
Further, the heat dissipation layer may be formed of a single layer or a multilayer.

以下、実施例をもとに本発明の構成および作製方法について説明する。
[実施例1]
図1は本発明にかかる実施例1の有機導波路型光変調器の概略の上面図である。図2は図1のA−A線に沿う矢視楯断面図である。光変調器100は、光導波路3、制御電極5(信号電極5a、接地電極5b)、基板2、終端抵抗6および高周波電源7を有している。本実施例においては、平行に形成した2本の光導波路3の変調部分にDASTを選択的に配置し、この2本のDASTの光路長は等しくされている。
Hereinafter, a configuration and a manufacturing method of the present invention will be described based on examples.
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic top view of an organic waveguide type optical modulator according to a first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The optical modulator 100 includes an optical waveguide 3, a control electrode 5 (signal electrode 5 a and ground electrode 5 b), a substrate 2, a termination resistor 6, and a high frequency power source 7. In this embodiment, DAST is selectively arranged in the modulation part of two optical waveguides 3 formed in parallel, and the optical path lengths of the two DASTs are made equal.

DASTのバルク結晶は、a、b軸方向に大きく、c軸方向に小さい菱形平板状の形状をしている。また、Appl.Phys.Lett.,Vol.74(1999)635にあるように、DAST薄膜結晶の場合も膜面内にa、b軸があり、c軸は膜に垂直方向となる。このような幾何学的な構造をもつDASTは、基板平行面内にa、b軸を形成しやすい。一方、DASTのもっとも大きな電気光学定数r11を使うために、光はb軸伝播させ、a軸方向に電界が印加され、入射光の偏波面もa軸に平行となるように入射させるのがよい。このため、進行波方信号電極と接地電極によって形成される電界も基板に対して平行面となるように図1および図2に示したな配置とする。 The bulk crystal of DAST has a rhomboid plate shape that is large in the a and b axis directions and small in the c axis direction. Appl. Phys. Lett. , Vol. 74 (1999) 635, the DAST thin film crystal also has a and b axes in the film plane, and the c axis is perpendicular to the film. DAST having such a geometric structure can easily form a and b axes in the plane parallel to the substrate. On the other hand, in order to use the largest electro-optic constant r 11 of DAST, the light is propagated in the b-axis, an electric field is applied in the a-axis direction, and the polarization plane of incident light is incident so as to be parallel to the a-axis. Good. Therefore, the electric field formed by the traveling wave signal electrode and the ground electrode is arranged as shown in FIGS. 1 and 2 so that the electric field is parallel to the substrate.

さらに、各々の分岐光導波路3の中央に進行波信号電極5aを配置して、分岐光導波路3の外側に接地電極5bを配置することで、対をなすDASTの夫々に逆向きの電界を印加することができる。このとき分岐したそれぞれの導波路3に選択的に配置された電気光学効果媒体である有機結晶DASTは、互いに反対の方向に屈折率が変化する。すなわち、一方の光導波路3では屈折率が大きくなり、他方の光導波路3では屈折率が小さくなることとなる。   Further, a traveling wave signal electrode 5a is disposed at the center of each branch optical waveguide 3, and a ground electrode 5b is disposed outside the branch optical waveguide 3, thereby applying a reverse electric field to each pair of DASTs. can do. At this time, the refractive index of the organic crystal DAST, which is an electro-optic effect medium selectively disposed in each of the branched waveguides 3, changes in the opposite direction. That is, the refractive index is increased in one optical waveguide 3 and the refractive index is decreased in the other optical waveguide 3.

この結果、2本に分岐した光導波路3,3を伝搬する信号光は、一方では位相が進み、他方では位相が遅れる。このため、プッシュプル動作により2倍の位相変化を生じさせることができるため、より低電圧での駆動を可能にしている。また、本実施例のように分岐部分を構成とすることで有機材料からなるコア層4の長さを短くすることができ、作製時間の短縮、および高品質化が可能となる。また、電極5を50Ωの終端抵抗を付与した進行波型電極とし、高速な光変調に対応できる電極構造としている。   As a result, the phase of the signal light propagating through the optical waveguides 3 and 3 branched into two is advanced on the one hand and the phase is delayed on the other hand. For this reason, a double phase change can be caused by the push-pull operation, which enables driving at a lower voltage. Moreover, the length of the core layer 4 made of an organic material can be shortened by configuring the branch portion as in this embodiment, so that the manufacturing time can be shortened and the quality can be improved. Further, the electrode 5 is a traveling wave electrode provided with a terminal resistance of 50Ω, and has an electrode structure that can cope with high-speed light modulation.

図3は本実施例の有機導波路型光変調器の製造工程の概略の工程図である。図3に沿って有機導波路型光変調器100の製造方法を説明する。
・クラッド層の形成
まず、本実施例においては、図3(a)に示すように基礎基板2としてシリコン基板を用いた。そして、この基礎基板2上に、アクリル樹脂をスピンコートして、基板側クラッド層8を形成した。尚、本実施例では基板側クラッド層8の材料にアクリル樹脂を用いているが、基板側クラッド層8の材料としては、後述するコア層の有機材料よりも屈折率が小さいものであれば特に限定するものではなく、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコン系樹脂等の高分子樹脂、シリコン、石英、なども使用することができる。
FIG. 3 is a schematic process diagram of the manufacturing process of the organic waveguide type optical modulator of this embodiment. A method of manufacturing the organic waveguide type optical modulator 100 will be described with reference to FIG.
Formation of Cladding Layer First, in this example, a silicon substrate was used as the base substrate 2 as shown in FIG. Then, an acrylic resin was spin coated on the basic substrate 2 to form the substrate-side clad layer 8. In this embodiment, acrylic resin is used as the material for the substrate-side cladding layer 8, but the material for the substrate-side cladding layer 8 is particularly suitable if it has a lower refractive index than the organic material for the core layer described later. For example, epoxy resin, polyimide resin, high molecular resin such as silicon resin, silicon, quartz, and the like can be used.

・コア溝の形成
次いで、図3(b)に示すように、基板側クラッド層8に対して、導波路パターンマスクを用いて、フォトリソグラフィーと酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、幅10μm、深さ10μmのコア溝8aを作製した。
Formation of Core Groove Next, as shown in FIG. 3B, the substrate-side cladding layer 8 is subjected to reactive ion etching using photolithography and oxygen gas using a waveguide pattern mask to obtain a width. A core groove 8a having a thickness of 10 μm and a depth of 10 μm was produced.

・応力緩和層の形成
次いで、図3(c)に示すように、溝内応力緩和層10を形成するために、コア溝8aが形成された基板側クラッド層8上に、スプレーコーティング法により、コア層よりも屈折率が大きいポリイミド樹脂層を、約2μmの厚さでコーティングして形成した。このようにして、底面と内側面がポリイミド樹脂層で覆われたコア溝8aとした。このように、コア層4に対して屈折率が大きいポリイミド樹脂によりコア層4を囲むことにより、コア層4とクラッド層8との間の応力を緩和することができるとともに、低損失な光導波路を形成することができる。
-Formation of Stress Relaxation Layer Next, as shown in FIG. 3C, in order to form the in-groove stress relaxation layer 10, the substrate-side clad layer 8 in which the core groove 8a is formed is formed by spray coating. A polyimide resin layer having a refractive index larger than that of the core layer was formed by coating with a thickness of about 2 μm. In this way, the core groove 8a having the bottom surface and the inner surface covered with the polyimide resin layer was obtained. Thus, by enclosing the core layer 4 with the polyimide resin having a higher refractive index than the core layer 4, the stress between the core layer 4 and the cladding layer 8 can be relieved, and a low-loss optical waveguide Can be formed.

・コア層の形成
次いで、リソグラフィーとエッチングを用いて、コア溝8a以外の部分に形成されたポリイミド樹脂を除去した。その後、メタノールを溶媒に用いた徐冷法によって、図3(d)に示すように、コア溝8a内にコア層4を構成するDASTを結晶成長させた。このとき、結晶方位については種結晶により、導波路方向をb軸、同じく基板2に平行な面内にa軸及び基板2に垂直方向がc軸となるように設置し、240時間かけてDAST単結晶を成長させた。このとき、DAST単結晶はコア溝8a内で約10mm成長した。そして、コア溝8a以外の部分にも、結晶成長したDASTが存在するので、研磨により不要部分のDASTの除去を行った。このようにして、2本のDASTが並列に配置されてなるコア層4を形成した。なお、本作製方法では基板に複数個の種結晶を用いることで、同時に複数個のコア層の作製することが容易であり、生産性を向上させることができる。
-Formation of a core layer Next, the polyimide resin formed in parts other than the core groove 8a was removed using lithography and etching. Thereafter, as shown in FIG. 3D, DAST constituting the core layer 4 was crystal-grown in the core groove 8a by a slow cooling method using methanol as a solvent. At this time, the crystal orientation is set by the seed crystal so that the waveguide direction is the b-axis, and in the same plane parallel to the substrate 2, the a-axis and the vertical direction to the substrate 2 are the c-axis. Single crystals were grown. At this time, the DAST single crystal grew about 10 mm in the core groove 8a. Further, since DAST having grown crystals exists also in portions other than the core groove 8a, unnecessary portions of DAST were removed by polishing. In this way, a core layer 4 in which two DASTs are arranged in parallel was formed. Note that in this manufacturing method, by using a plurality of seed crystals for the substrate, a plurality of core layers can be easily manufactured at the same time, and productivity can be improved.

また、上述の研磨方法の一例として、発泡ウレタンパッドSupreme RN−H(ロデール製)を用いて、シリカの研磨粒子を用いて研磨を行う方法がある。この方法により、コア溝8a以外のDASTを除去してコア溝8a内にのみ容易に残すことができる。   Moreover, as an example of the above-described polishing method, there is a method of polishing using silica abrasive particles using a foamed urethane pad Supreme RN-H (Rodel). By this method, DAST other than the core groove 8a can be removed and easily left only in the core groove 8a.

また、本実施例では、種結晶を用いた徐冷法によりDASTでなるコア層4を形成したが、Appl. Phys.Lett.,Vol.74(1999)635にあるような改良シェア法によってコア層4を形成してもよい。   Further, in this example, the core layer 4 made of DAST was formed by a slow cooling method using a seed crystal. Phys. Lett. , Vol. 74 (1999) 635, the core layer 4 may be formed by an improved shear method.

・応力緩和層の形成
次いで、ポリイミド樹脂を、コア層4を覆うようにスプレーコーティングして、約2μmの厚さの電極側応力緩和層11を形成した。その後、電極側応力緩和層11のさらに上層に、基板側クラッド層8と同じアクリル樹脂をスピンコートして形成し、10μm厚さの電極側クラッド層12を形成した。
Formation of Stress Relaxation Layer Next, polyimide resin was spray coated so as to cover the core layer 4 to form an electrode-side stress relaxation layer 11 having a thickness of about 2 μm. Thereafter, the same acrylic resin as that of the substrate-side clad layer 8 was spin-coated on the upper layer of the electrode-side stress relaxation layer 11 to form an electrode-side clad layer 12 having a thickness of 10 μm.

溝内応力緩和層10および電極側応力緩和層11を形成するポリイミド樹脂の熱膨張係数は、コア層4を形成するDAST結晶より大きく、電極側クラッド層12および基板側クラッド層8を形成するアクリル樹脂よりも小さいため、熱変化で発生する層間の応力を緩和することが可能となる。   The thermal expansion coefficient of the polyimide resin forming the in-groove stress relaxation layer 10 and the electrode side stress relaxation layer 11 is larger than that of the DAST crystal forming the core layer 4, and the acrylic forming the electrode side cladding layer 12 and the substrate side cladding layer 8. Since it is smaller than the resin, it is possible to relieve the stress between layers caused by thermal changes.

・制御電極の形成
次いで、メッキ法によりAu電極を作製し、制御電極5を構成する、厚さ5μmの進行波型信号電極5(5a)および接地電極5(5b)の一部を作製した。次いで、分岐光導波路3と交わる部分の引き出し部分も信号電極および接地電極を形成して、終端に50Ωの終端抵抗6を取り付けて、進行波型電極とした。以上のようにして、図1および図3に示す有機導波路型光変調器100を作製した。
Formation of control electrode Next, an Au electrode was prepared by plating, and a part of the traveling wave type signal electrode 5 (5a) and the ground electrode 5 (5b) having a thickness of 5 μm constituting the control electrode 5 were prepared. Next, a signal electrode and a ground electrode were also formed at the lead-out portion that intersected with the branched optical waveguide 3, and a 50Ω termination resistor 6 was attached to the end to form a traveling wave electrode. As described above, the organic waveguide type optical modulator 100 shown in FIGS. 1 and 3 was produced.

このようにして作製した有機導波路型光変調器100に対して、波長1.3μmのレーザー光を入射しながら、同軸ケーブルを介して電極間に変調信号を入力したところ、約1.2Vと低い駆動電圧で、高速かつ消光比の高い光強度変調を提供することができた。また、200時間の長時間の連続使用においてもコア層4部分にクラック等の発生は見られず、高信頼性な有機導波路型光変調器を実現することができた。   When a modulation signal is input between the electrodes through the coaxial cable while the laser light having a wavelength of 1.3 μm is incident on the organic waveguide type optical modulator 100 thus manufactured, the voltage is about 1.2V. It was possible to provide high-speed and high extinction ratio light intensity modulation with a low driving voltage. In addition, cracks and the like were not observed in the core layer 4 portion even after 200 hours of continuous use, and a highly reliable organic waveguide type optical modulator could be realized.

なお、本実施例においては、熱変化で発生する層間の応力を緩和する手段として、溝内応力緩和層10および電極側応力緩和層11が設けられているが、いずれか一方のみが設けられている場合であっても、所定の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the in-groove stress relaxation layer 10 and the electrode-side stress relaxation layer 11 are provided as means for relaxing the stress between layers generated by thermal change, but only one of them is provided. Even if it is, a predetermined effect can be obtained.

[実施例2]
図4は実施例2の有機導波路型光変調器の製造工程の概略の工程図であり、図4(e)は完成した有機導波路型光変調器の縦断面を示している。図4(e)において、本実施例の有機導波路型光変調器110は、シリコン樹脂で作製された基礎基板13にコア溝13aが形成され、このコア溝13a内にアクリル樹脂でなり、基板側クラッド層を兼ねる第1溝内応力緩和層18が形成され、さらにその内側にポリイミド系樹脂でなる第2溝内応力緩和層20が形成され、この第2溝内応力緩和層20の内側にDASTでなるコア層4が形成されている。その他の構成は実施例1と同様である。
[Example 2]
FIG. 4 is a schematic process diagram of the manufacturing process of the organic waveguide type optical modulator of Example 2, and FIG. 4E shows a longitudinal section of the completed organic waveguide type optical modulator. In FIG. 4E, the organic waveguide type optical modulator 110 of this embodiment has a core groove 13a formed on a base substrate 13 made of silicon resin, and is made of acrylic resin in the core groove 13a. A first in-groove stress relieving layer 18 also serving as a side cladding layer is formed, and a second in-groove stress relieving layer 20 made of polyimide resin is further formed on the inside thereof. A core layer 4 made of DAST is formed. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図4に沿って有機導波路型光変調器110の製造方法を説明する。
・コア溝の形成
図4(a)に示すように、本実施例においては、基礎基板13として、シリコン基板を用いた。そして、その基礎基板13上に、図4(b)に示すように、導波路パターンマスクを用いたフォトリソグラフィーとCF4ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、2本が平行に並ぶ夫々幅24μm、深さ17μmのコア溝13aを形成した。
A method of manufacturing the organic waveguide type optical modulator 110 will be described with reference to FIG.
Formation of Core Groove As shown in FIG. 4A, a silicon substrate was used as the base substrate 13 in this example. Then, as shown in FIG. 4B, photolithography using a waveguide pattern mask and reactive ion etching using CF 4 gas are performed on the basic substrate 13, and the two are arranged in parallel. A core groove 13a having a thickness of 24 μm and a depth of 17 μm was formed.

・応力緩和層の形成
次いで、第1溝内応力緩和層18を形成するため、スプレーコーティング法によりアクリル樹脂を基礎基板13上に約5μmの厚さでコーティングした。次いで、第2溝内応力緩和層20を形成するため、ポリイミド系樹脂を約2μmの厚さでコーティングした。アクリル系樹脂は選択幅が広く、緩和層に適切な弾力性のものを選択することが容易であり、かつ屈折率の調整が容易なためクラッド層としての機能も容易に両立することができる。そのため熱変化に伴いコア層に発生する応力を緩和することが可能となる。しかし、結晶作製に使用するメタノールに対する耐溶剤性は良好ではないため、耐溶剤性に優れているポリイミド樹脂を2つめの応力緩和層10として構成した。
Formation of Stress Relaxation Layer Next, in order to form the first in-groove stress relaxation layer 18, acrylic resin was coated on the base substrate 13 with a thickness of about 5 μm by a spray coating method. Next, in order to form the second in-groove stress relaxation layer 20, a polyimide resin was coated with a thickness of about 2 μm. Since the acrylic resin has a wide selection range, it is easy to select an appropriate elasticity for the relaxation layer, and since the refractive index can be easily adjusted, the function as a cladding layer can be easily achieved. Therefore, it is possible to relieve the stress generated in the core layer as the heat changes. However, since the solvent resistance to methanol used for crystal production is not good, a polyimide resin excellent in solvent resistance is configured as the second stress relaxation layer 10.

・コア層の形成
次いで、リソグラフィーとエッチングを用いて、コア溝13a以外の部分に形成されたアクリル樹脂層、およびポリイミド樹脂層を除去した。このようにして、クラッド層を兼ねる第1溝内応力緩和層18と、第2溝内応力緩和層20とを形成した。その後、実施例1と同様の方法で、第2溝内応力緩和層20の内側にDASTでなるコア層4を形成した。
-Formation of a core layer Next, the acrylic resin layer and polyimide resin layer which were formed in parts other than the core groove 13a were removed using lithography and etching. In this way, the first in-groove stress relaxation layer 18 also serving as the cladding layer and the second in-groove stress relaxation layer 20 were formed. Then, the core layer 4 made of DAST was formed inside the second in-groove stress relaxation layer 20 by the same method as in Example 1.

・応力緩和層の形成
次いで、スプレーコーティング法により、アクリル系樹脂を基板上に約10μmの厚さでコーティングし、電極側クラッド層を兼ねる電極側応力緩和層22を形成した。
Formation of Stress Relaxation Layer Next, an acrylic resin was coated on the substrate with a thickness of about 10 μm by spray coating to form an electrode side stress relaxation layer 22 that also serves as an electrode side cladding layer.

・制御電極の形成
次いで、実施例1と同様な方法により、制御電極5を形成した。以上のようにして、有機導波路型光変調器110を作製した。
-Formation of control electrode Next, the control electrode 5 was formed by the same method as in Example 1. The organic waveguide type optical modulator 110 was produced as described above.

このように作製した有機導波路型光変調器110に対して、波長1.3μmのレーザー光を入射しながら、同軸ケーブルを介して電極間に変調信号を入力したところ、約1.2Vと低い駆動電圧で、高速かつ消光比の高い光強度変調を提供することができた。また、300時間の長時間の連続使用においてもDASTにクラック等の発生は見られず、高信頼性な有機導波路型光変調器を実現することができた。   When a modulation signal is input between the electrodes through the coaxial cable while the laser light having a wavelength of 1.3 μm is incident on the organic waveguide type optical modulator 110 thus manufactured, the voltage is as low as about 1.2V. It was possible to provide high-speed and high extinction ratio light intensity modulation with the driving voltage. In addition, cracks and the like were not observed in DAST even after 300 hours of continuous use, and a highly reliable organic waveguide type optical modulator could be realized.

[比較例]
実施例1と同様の作製方法で、基板として、シリコン基板を用い、その基板上に、光導波路のクラッド層として働くポリスチレン樹脂をスピンコートした。さらに、マッハツェンダの導波路パターンマスクを用いて、フォトリソグラフィーと酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、コア溝を形成した。
[Comparative example]
In the same production method as in Example 1, a silicon substrate was used as a substrate, and a polystyrene resin serving as a cladding layer of an optical waveguide was spin-coated on the substrate. Furthermore, using a Mach-Zehnder waveguide pattern mask, reactive ion etching using photolithography and oxygen gas was performed to form a core groove.

次いで、コア層となる屈折率の大きなポリイミド樹脂を溝部に形成し、低損失な光導波路を形成する。更にリソグラフィーとエッチングを用いて、DASTを選択的に形成する部分となるポリイミド樹脂を除去し、コア溝を再度形成した。ここに、実施例1と同様にメタノールを溶媒に用いた徐冷法によって、DASTを結晶成長させ、コア溝以外のDASTを除去し、分岐光導波路に厚さ6μm、幅6μm、長さ10mmのDASTコア部を配した分岐光導波路を作製した。   Next, a polyimide resin having a large refractive index to be a core layer is formed in the groove portion to form a low-loss optical waveguide. Further, using lithography and etching, the polyimide resin that becomes a portion for selectively forming DAST was removed, and the core groove was formed again. Here, DAST is crystal-grown by slow cooling using methanol as a solvent in the same manner as in Example 1, DAST other than the core groove is removed, and a DAST core having a thickness of 6 μm, a width of 6 μm, and a length of 10 mm is formed on the branched optical waveguide. A branched optical waveguide with a portion was prepared.

このようにして、実施例1と同様に、ポリスチレン樹脂による電極側クラッド層、進行波形信号電極と接地電極の形成、50Ωの終端抵抗、を順に形成し、マッハツェンダ型の有機導波路型光変調器を作製した。波長1.3μmのレーザー光を入射しながら、同軸ケーブルを介して電極間に変調信号を入力したところ、約1.2Vと低い駆動電圧で、進行波型電極を用いているため高速の光強度変調を確認できたが、約150時間の長時間の使用によりDAST結晶にクラックが発生し、光損失が大きくなった。   In this manner, as in Example 1, an electrode side cladding layer made of polystyrene resin, formation of a traveling waveform signal electrode and a ground electrode, and a terminal resistance of 50Ω are formed in this order, and a Mach-Zehnder type organic waveguide optical modulator is formed. Was made. When a modulation signal is input between electrodes via a coaxial cable while a laser beam having a wavelength of 1.3 μm is incident, a traveling wave electrode is used at a driving voltage as low as about 1.2 V, so that high-speed light intensity is obtained. Although the modulation could be confirmed, cracks occurred in the DAST crystal due to long-term use for about 150 hours, and the optical loss increased.

[実施例3]
図5は実施例3の有機導波路型光変調器の製造工程の概略の工程図であり、図5(d)は完成した有機導波路型光変調器の縦断面を示している。
図5(d)において、本実施例の有機導波路型光変調器120は、シリコン樹脂で作製された基礎基板23上に、炭素繊維含有ポリイミド樹脂でなる放熱層21が形成され、さらにこの放熱層21上に、ポリイミド系樹脂でなる厚さ13μmのクラッド層27が形成され、このクラッド層27に深さ10μmのコア溝27aが形成され、このコア溝27a内にDASTでなるコア層4が形成されて、コア層4の上方にもさらにポリイミド系樹脂でなるクラッド層32が形成されている。その他の構成は実施例1と同様である。
[Example 3]
FIG. 5 is a schematic process diagram of the manufacturing process of the organic waveguide type optical modulator of Example 3, and FIG. 5D shows a longitudinal section of the completed organic waveguide type optical modulator.
5D, in the organic waveguide type optical modulator 120 of this embodiment, a heat dissipation layer 21 made of carbon fiber-containing polyimide resin is formed on a base substrate 23 made of silicon resin, and this heat dissipation is further performed. A clad layer 27 made of polyimide resin and having a thickness of 13 μm is formed on the layer 21, a core groove 27 a having a depth of 10 μm is formed in the clad layer 27, and the core layer 4 made of DAST is formed in the core groove 27 a. The clad layer 32 made of polyimide resin is further formed above the core layer 4. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図5に沿って有機導波路型光変調器120の製造方法を説明する。
・放熱層、クラッド層の形成
まず、本実施例3においては、(a)に示すように、基礎基板23としてシリコン基板を用いる。そして、その基礎基板23上に、炭素繊維含有ポリイミド樹脂をスピンコート法により10μm厚さに形成して放熱層21を形成した。次いで、この放熱層21上に、基板側クラッド層27として働くポリイミド樹脂をスピンコート法により13μmの厚さに形成する。
A method for manufacturing the organic waveguide type optical modulator 120 will be described with reference to FIG.
Formation of heat dissipation layer and cladding layer First, in Example 3, a silicon substrate is used as the base substrate 23 as shown in FIG. Then, on the base substrate 23, a carbon fiber-containing polyimide resin was formed to a thickness of 10 μm by a spin coating method to form a heat dissipation layer 21. Next, a polyimide resin serving as the substrate-side cladding layer 27 is formed on the heat dissipation layer 21 to a thickness of 13 μm by spin coating.

・コア溝の形成
次いで、(b)に示すように、基板側クラッド層27に対して、導波路パターンマスクを用いて、フォトリソグラフィーと酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、幅10μm、深さ10μmのコア溝27aを作製した。
-Formation of Core Groove Next, as shown in (b), the substrate-side cladding layer 27 is subjected to reactive ion etching using photolithography and oxygen gas using a waveguide pattern mask to obtain a width of 10 μm, A core groove 27a having a depth of 10 μm was produced.

・コア層の形成
次いで、(c)に示すように、その後、メタノールを溶媒に用いた徐冷法によって、コア溝27a内にコア層4を構成するDASTを結晶成長させた。このとき、結晶方位については種結晶により、導波路方向をb軸、同じく基板23に平行な面内にa軸、及び基板23に垂直方向がc軸となるように設置し、240時間かけてDAST単結晶を成長させた。このとき、DAST単結晶はコア溝27a内で約10mm成長した。そして、コア溝27a以外の部分にも、結晶成長したDASTが存在するので、研磨により不要部分のDASTの除去を行った。このようにして、2本のDASTが並列に配置されてなるコア層4を形成した。
-Formation of core layer Next, as shown in (c), the DAST constituting the core layer 4 was crystal-grown in the core groove 27a by a slow cooling method using methanol as a solvent. At this time, the crystal orientation is set by the seed crystal so that the waveguide direction is the b-axis, the a-axis is in a plane parallel to the substrate 23, and the c-axis is the vertical direction to the substrate 23. DAST single crystals were grown. At this time, the DAST single crystal grew about 10 mm in the core groove 27a. Further, since DAST having crystal growth exists also in the portion other than the core groove 27a, unnecessary portions of DAST were removed by polishing. In this way, a core layer 4 in which two DASTs are arranged in parallel was formed.

・クラッド層の形成
次いで、コア層4の上層に先に形成した基板側クラッド層27と同じポリイミド樹脂をスピンコートして形成し、10μm厚さの電極側クラッド層32とした。次いで、電極側クラッド層32の上層に、実施例1と同様な方法により、制御電極5を形成した。以上のようにして、有機導波路型光変調器120を作製した。
Formation of Cladding Layer Next, the same polyimide resin as the substrate-side cladding layer 27 previously formed is spin-coated on the upper layer of the core layer 4 to form an electrode-side cladding layer 32 having a thickness of 10 μm. Next, the control electrode 5 was formed on the electrode-side cladding layer 32 by the same method as in Example 1. The organic waveguide type optical modulator 120 was produced as described above.

このようにして作製した有機導波路型光変調器120に対して、波長1.3μmのレーザー光を入射しながら、同軸ケーブルを介して電極間に変調信号を入力したところ、約1.2Vと低い駆動電圧で、高速かつ消光比の高い光強度変調を提供することができた。また、200時間の長時間の連続使用においてもDASTにクラック等の発生は見られず、高信頼性な有機導波路型光変調器を実現できた。   When a modulation signal is input between the electrodes via the coaxial cable while the laser light having a wavelength of 1.3 μm is incident on the organic waveguide type optical modulator 120 thus manufactured, the voltage is about 1.2 V. It was possible to provide high-speed and high extinction ratio light intensity modulation with a low driving voltage. In addition, cracks and the like were not observed in DAST even after continuous use for 200 hours, and a highly reliable organic waveguide type optical modulator could be realized.

[実施例4]
図6は実施例4の有機導波路型光変調器の製造工程の概略の工程図であり、図6(d)は完成した有機導波路型光変調器の縦断面を示している。
図6(d)において、本実施例の有機導波路型光変調器130は、シリコン樹脂で作製された基礎基板23上に、アルミナ含有ポリイミド樹脂でなる放熱層31が形成され、さらにこの放熱層31上に、厚さ10μmのポリイミド系樹脂でなるクラッド層27が形成され、このクラッド層27に深さ10μmのコア溝27aが形成され、このコア溝27a内にDASTでなるコア層4が形成されて、コア層4の上方にもさらにポリイミド系樹脂でなるクラッド層32が形成されている。その他の構成は実施例3と同様である。
[Example 4]
FIG. 6 is a schematic process diagram of the manufacturing process of the organic waveguide type optical modulator of Example 4, and FIG. 6D shows a longitudinal section of the completed organic waveguide type optical modulator.
In FIG. 6D, in the organic waveguide type optical modulator 130 of the present embodiment, a heat dissipation layer 31 made of alumina-containing polyimide resin is formed on a base substrate 23 made of silicon resin. A clad layer 27 made of polyimide resin having a thickness of 10 μm is formed on 31, a core groove 27 a having a depth of 10 μm is formed in the clad layer 27, and a core layer 4 made of DAST is formed in the core groove 27 a. In addition, a clad layer 32 made of polyimide resin is further formed above the core layer 4. Other configurations are the same as those of the third embodiment.

図6に沿って有機導波路型光変調器130の製造方法を説明する。
・放熱層、クラッド層の形成
まず、本実施例4においては、(a)に示すように、基礎基板23としてシリコン基板を用いる。そして、その基礎基板23上に、アルミナ含有ポリイミド樹脂をスピンコート法により10μm厚さに形成して放熱層31を形成した。次いで、この放熱層21上に、基板側クラッド層27として働くポリイミド樹脂をスピンコート法により10μmの厚さに形成する。
A method of manufacturing the organic waveguide type optical modulator 130 will be described with reference to FIG.
Formation of heat dissipation layer and cladding layer First, in Example 4, a silicon substrate is used as the base substrate 23 as shown in FIG. Then, an alumina-containing polyimide resin was formed to a thickness of 10 μm on the base substrate 23 by a spin coating method to form a heat dissipation layer 31. Next, a polyimide resin serving as the substrate-side clad layer 27 is formed on the heat dissipation layer 21 to a thickness of 10 μm by spin coating.

・コア溝の形成
次いで、(b)に示すように、基板側クラッド層27に対して、導波路パターンマスクを用いて、フォトリソグラフィーと酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、幅10μm、深さ10μmのコア溝27aを作製した。
・コア層の形成
次いで、実施例1と同様な方法で、(c)に示すように、コア層4を構成するDASTを結晶成長させ、その上層に先に形成した基板側クラッド層27と同じポリイミド樹脂をスピンコートして形成し、10μm厚さの電極側クラッド層32とした。次いで、電極側クラッド層32の上層に、実施例1と同様な方法により、制御電極5を形成した。以上のようにして、有機導波路型光変調器130を作製した。
-Formation of Core Groove Next, as shown in (b), the substrate-side cladding layer 27 is subjected to reactive ion etching using photolithography and oxygen gas using a waveguide pattern mask to obtain a width of 10 μm, A core groove 27a having a depth of 10 μm was produced.
Formation of core layer Next, as shown in (c), the DAST constituting the core layer 4 is crystal-grown by the same method as in Example 1, and the same as the substrate-side clad layer 27 previously formed thereon. A polyimide resin was spin-coated to form an electrode-side cladding layer 32 having a thickness of 10 μm. Next, the control electrode 5 was formed on the electrode-side cladding layer 32 by the same method as in Example 1. The organic waveguide type optical modulator 130 was produced as described above.

このようにして作製した有機導波路型光変調器130に対して、波長1.3μmのレーザー光を入射しながら、同軸ケーブルを介して電極間に変調信号を入力したところ、約1.2Vと低い駆動電圧で、高速かつ消光比の高い光強度変調を提供することができた。また、200時間の長時間の連続使用においてもDASTにクラック等の発生は見られず、高信頼性な有機導波路型光変調器を実現できた。   When a modulation signal is input between the electrodes via the coaxial cable while the laser light having a wavelength of 1.3 μm is incident on the organic waveguide type optical modulator 130 thus manufactured, the voltage is about 1.2 V. It was possible to provide high-speed and high extinction ratio light intensity modulation with a low driving voltage. In addition, cracks and the like were not observed in DAST even after continuous use for 200 hours, and a highly reliable organic waveguide type optical modulator could be realized.

[比較例]
実施例3と同様の作製方法で、基板として、ポリイミド基板を用い、その基板上に、光導波路のクラッド層として働くポリイミド樹脂をスピンコートする。さらに、マッハツェンダの導波路パターンマスクを用いて、フォトリソグラフィーと酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、コア溝を形成した。
[Comparative example]
In the same manufacturing method as in Example 3, a polyimide substrate is used as a substrate, and a polyimide resin serving as a cladding layer of an optical waveguide is spin-coated on the substrate. Furthermore, using a Mach-Zehnder waveguide pattern mask, reactive ion etching using photolithography and oxygen gas was performed to form a core groove.

次いで、コア層となる屈折率の大きなポリイミド樹脂を溝部に形成し、低損失な光導波路を形成する。更にリソグラフィーとエッチングを用いて、DASTを選択的に形成する部分となるポリイミド樹脂を除去し、コア溝を再度形成した。   Next, a polyimide resin having a large refractive index to be a core layer is formed in the groove portion to form a low-loss optical waveguide. Further, using lithography and etching, the polyimide resin that becomes a portion for selectively forming DAST was removed, and the core groove was formed again.

ここに、実施例3と同様にメタノールを溶媒に用いた徐冷法によって、DASTを結晶成長させ、コア溝以外のDASTを除去し、分岐光導波路に厚さ10μm、幅10μm、長さ10mmのDASTコア部を配した分岐光導波路を作製し、にポリイミド樹脂による上部クラッド層、進行波形信号電極と接地電極の形成、50Ωの終端抵抗、を順に形成し、マッハツェンダ型の有機導波路型光変調器を作製した。この有機導波路型光変調器に対して、波長1.3μmのレーザー光を入射しながら、同軸ケーブルを介して電極間に変調信号を入力したところ、約1.2Vと低い駆動電圧で、進行波型電極を用いているため高速の光強度変調を確認できたが、約150時間の長時間の使用によりDAST結晶にクラックが発生し、光損失が大きくなった。   Here, as in Example 3, DAST was crystal-grown by a slow cooling method using methanol as a solvent to remove DAST other than the core groove, and a DAST core having a thickness of 10 μm, a width of 10 μm, and a length of 10 mm was formed on the branched optical waveguide. A branched optical waveguide having a portion disposed thereon is formed, and an upper clad layer made of polyimide resin, formation of a traveling waveform signal electrode and a ground electrode, and a termination resistance of 50Ω are formed in this order, and a Mach-Zehnder type organic waveguide optical modulator is formed. Produced. When a modulation signal is input between the electrodes via a coaxial cable while a laser beam having a wavelength of 1.3 μm is incident on the organic waveguide type optical modulator, it proceeds at a driving voltage as low as about 1.2V. Although a high-speed light intensity modulation could be confirmed because of using a wave electrode, cracks occurred in the DAST crystal after a long time of use for about 150 hours, and the light loss increased.

機器間、ボード間、LSIチップ間を結ぶ光インタコネクションにおいて用いられる有機導波路型光変調器に好適なものである。   This is suitable for an organic waveguide type optical modulator used in an optical interconnection connecting between devices, between boards, and between LSI chips.

本発明にかかる実施例1の有機導波路型光変調器の概略の上面図である。1 is a schematic top view of an organic waveguide type optical modulator of Example 1 according to the present invention. 図1のA−A線に沿う矢視楯断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1. 実施例1の有機導波路型光変調器の製造工程の概略の工程図である。6 is a schematic process diagram of a manufacturing process of the organic waveguide type optical modulator of Example 1. FIG. 実施例2の有機導波路型光変調器の製造工程の概略の工程図である。6 is a schematic process diagram of a manufacturing process of an organic waveguide type optical modulator of Example 2. FIG. 実施例3の有機導波路型光変調器の製造工程の概略の工程図である。12 is a schematic process diagram of a manufacturing process of the organic waveguide type optical modulator of Example 3. FIG. 実施例4の有機導波路型光変調器の製造工程の概略の工程図である。6 is a schematic process diagram of a manufacturing process of an organic waveguide type optical modulator of Example 4. FIG. 無機強誘電性結晶LNを用いたマッハツェンダ型の光変調器を示す上面図である。It is a top view showing a Mach-Zehnder type optical modulator using an inorganic ferroelectric crystal LN. 有機結晶DASTの構造式を示す図である。It is a figure which shows the structural formula of the organic crystal DAST.

符号の説明Explanation of symbols

2、13,23 基板(基礎基板)
3 分岐光導波路
4 コア層
5 制御電極
6 終端抵抗
7 高周波電源
8,27 基板側クラッド層(クラッド層)
10 溝内応力緩和層(応力緩和層)
11 電極側応力緩和層(応力緩和層)
12 電極側クラッド層(クラッド層)
18 第1溝内応力緩和層(応力緩和層:基板側クラッド層兼用)
20 第2溝内応力緩和層(応力緩和層)
21,31 放熱層
22 電極側応力緩和層(応力緩和層:電極側クラッド層兼用)




2, 13, 23 Substrate (basic substrate)
3 Branch optical waveguide 4 Core layer 5 Control electrode 6 Termination resistor 7 High frequency power supply 8, 27 Substrate side clad layer (clad layer)
10 In-groove stress relaxation layer (stress relaxation layer)
11 Electrode side stress relaxation layer (stress relaxation layer)
12 Electrode side cladding layer (cladding layer)
18 First groove stress relaxation layer (stress relaxation layer: also used as substrate side cladding layer)
20 Second groove stress relaxation layer (stress relaxation layer)
21, 31 Heat dissipation layer 22 Electrode side stress relaxation layer (stress relaxation layer: electrode side cladding layer)




Claims (11)

光の入射および出射を可能として、外部から制御された電場によって、光の位相または強度を変調する、有機結晶でなるコア層、および該コア層を取り囲むクラッド層を持つ光導波路と、前記コア層に電界を印加して光の位相または強度を変調する制御電極とを有する有機導波路型光変調器において、
前記コア層とクラッド層との間の前記コア層の周囲に応力緩和層が形成されている
ことを特徴とする有機導波路型光変調器。
An optical waveguide having a core layer made of an organic crystal and capable of modulating the phase or intensity of light by an externally controlled electric field and allowing the light to enter and exit, and a cladding layer surrounding the core layer, and the core layer An organic waveguide type optical modulator having a control electrode that modulates the phase or intensity of light by applying an electric field to
An organic waveguide type optical modulator, wherein a stress relaxation layer is formed around the core layer between the core layer and the clad layer.
光の入射および出射を可能として、外部から制御された電場によって、光の位相または強度を変調する、有機結晶でなるコア層、および該コア層を取り囲むクラッド層を持つ光導波路と、前記コア層に電界を印加して光の位相または強度を変調する制御電極とを有する有機導波路型光変調器において、
前記クラッド層に当該クラッド層より熱伝導性のよい放熱層が形成されている
ことを特徴とする有機導波路型光変調器。
An optical waveguide having a core layer made of an organic crystal and capable of modulating the phase or intensity of light by an externally controlled electric field and allowing the light to enter and exit, and a cladding layer surrounding the core layer, and the core layer An organic waveguide type optical modulator having a control electrode that modulates the phase or intensity of light by applying an electric field to
An organic waveguide type optical modulator, wherein a heat dissipation layer having better thermal conductivity than the cladding layer is formed on the cladding layer.
光の入射および出射を可能として、外部から制御された電場によって、光の位相または強度を変調する、有機結晶でなるコア層、および該コア層を取り囲むクラッド層を持つ光導波路と、前記コア層に電界を印加して光の位相または強度を変調する制御電極とを有する有機導波路型光変調器において、
前記コア層とクラッド層との間の前記コア層の周囲に応力緩和層が形成されて、
前記クラッド層に当該クラッド層より熱伝導性のよい放熱層が形成されている
ことを特徴とする有機導波路型光変調器。
An optical waveguide having a core layer made of an organic crystal and capable of modulating the phase or intensity of light by an externally controlled electric field and allowing the light to enter and exit, and a cladding layer surrounding the core layer, and the core layer An organic waveguide type optical modulator having a control electrode that modulates the phase or intensity of light by applying an electric field to
A stress relaxation layer is formed around the core layer between the core layer and the cladding layer,
An organic waveguide type optical modulator, wherein a heat dissipation layer having better thermal conductivity than the cladding layer is formed on the cladding layer.
前記応力緩和層は、前記コア層の周囲に全周にわたって形成されている
ことを特徴とする請求項1または3に記載の有機導波路型光変調器。
The organic waveguide type optical modulator according to claim 1, wherein the stress relaxation layer is formed around the entire circumference of the core layer.
前記応力緩和層が前記クラッド層を兼ねる
ことを特長とする請求項1,3および4のいずれか1項に記載の有機導波路型光変調器。
The organic waveguide type optical modulator according to any one of claims 1, 3, and 4, wherein the stress relaxation layer also serves as the cladding layer.
前記応力緩和層が複数形成されている
ことを特徴とする請求項1,3から5のいずれか1項に記載の有機導波路型光変調器。
The organic waveguide type optical modulator according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the stress relaxation layers are formed.
少なくとも1層のポリイミド系樹脂からなる前記応力緩和層を有する
ことを特徴とする請求項1,3から6のいずれか1項に記載の有機導波路型光変調器。
The organic waveguide type optical modulator according to claim 1, wherein the stress relaxation layer is made of at least one layer of polyimide resin.
前記放熱層が、高熱伝導率材料が分散された高分子樹脂からなる
ことを特徴とする請求項2または3に記載の有機導波路型光変調器。
The organic waveguide optical modulator according to claim 2, wherein the heat dissipation layer is made of a polymer resin in which a high thermal conductivity material is dispersed.
前記放熱層が、炭素材料からなる
ことを特徴とする請求項2または3に記載の有機導波路型光変調器。
The organic waveguide optical modulator according to claim 2, wherein the heat dissipation layer is made of a carbon material.
前記放熱層が、金属または金属酸化物のいずれか一方からなる
ことを特徴とする請求項2または3に記載の有機導波路型光変調器。
The organic waveguide type optical modulator according to claim 2 or 3, wherein the heat dissipation layer is made of either metal or metal oxide.
前記コア層の有機結晶が4−ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムトシレートである
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の有機導波路型光変調器。
The organic waveguide type optical modulation according to any one of claims 1 to 10, wherein the organic crystal of the core layer is 4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate. vessel.
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