JP2006276519A - Waveguide type optical device - Google Patents

Waveguide type optical device Download PDF

Info

Publication number
JP2006276519A
JP2006276519A JP2005096448A JP2005096448A JP2006276519A JP 2006276519 A JP2006276519 A JP 2006276519A JP 2005096448 A JP2005096448 A JP 2005096448A JP 2005096448 A JP2005096448 A JP 2005096448A JP 2006276519 A JP2006276519 A JP 2006276519A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
optical device
type optical
reinforcing plate
waveguide type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005096448A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4671335B2 (en
Inventor
Takashi Jinriki
孝 神力
Masanao Kurihara
雅尚 栗原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Osaka Cement Co Ltd filed Critical Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority to JP2005096448A priority Critical patent/JP4671335B2/en
Publication of JP2006276519A publication Critical patent/JP2006276519A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4671335B2 publication Critical patent/JP4671335B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waveguide type optical device, using a substrate including a part of ≤20 μm in thickness, which is free of breakage of the substrate and peeling of a polarizing means, such as a metal film breaking off the substrate and has a high yield and high productivity. <P>SOLUTION: The optical waveguide type optical device, which has the substrate 1 of ≤20 μm in thickness having electro-optical effects, an optical waveguide 2 formed on the top surface of the substrate, and a control electrode (not illustrated) for controlling light waves to be propagated in the optical waveguide 3 and also has a reinforcing plate 11 jointed to the reverse surface of the substrate 1 is characterized in that the polarizing means 10, formed of a metal film or high-refractive-index film, is provided between the substrate 1 and reinforcing plate 11. Preferably, the polarizing means 10 is jointed to only the reinforcing plate 11. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、導波路型光デバイスに関し、特に、電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが20μm以下の部分を有する基板と、該基板の裏面に接着され、該基板より厚みの大きい補強板とを含む導波路型光デバイスに関する。   The present invention relates to a waveguide-type optical device, and in particular, a substrate formed of a material having an electro-optic effect and having a portion with a thickness of 20 μm or less, and a reinforcing plate bonded to the back surface of the substrate and having a thickness larger than that of the substrate The present invention relates to a waveguide type optical device including:

従来、光通信分野や光測定分野において、電気光学効果を有する基板上に光導波路や変調電極を形成した導波路型光変調器などの導波路型光デバイスが多用されている。
特に、マルチメディアの発展に伴い情報伝達量も増加傾向にあり、光変調周波数の広帯域化を実現する必要がある。これらを実現する手段の一つとしてLiNbO(以下、「LN」という。)変調器等による外部変調方式がある。しかし、LN変調器の広帯域の実現には、変調信号であるマイクロ波と光波との速度整合、及び駆動電圧の低減を図る必要がある。
Conventionally, in the optical communication field and the optical measurement field, a waveguide type optical device such as a waveguide type optical modulator in which an optical waveguide or a modulation electrode is formed on a substrate having an electrooptic effect has been widely used.
In particular, with the development of multimedia, the amount of information transmission is also increasing, and it is necessary to realize a broadband optical modulation frequency. As one of means for realizing these, there is an external modulation system using a LiNbO 3 (hereinafter referred to as “LN”) modulator or the like. However, in order to realize a wide band of the LN modulator, it is necessary to achieve speed matching between the microwave and the light wave that are the modulation signals and to reduce the driving voltage.

前記課題の解決手段として、従来より基板の厚みを薄くすることにより、マイクロ波と光波の速度との速度整合条件を満足させ、且つ駆動電圧の低減を同時に図ることが知られている。
以下の特許文献1乃至3においては、30μm以下の厚みを有する薄い基板(以下、「第1基板」という。)に、光導波路並びに変調電極を組み込み、第1基板より誘電率の低い他の基板を接合し、マイクロ波に対する実効屈折率を下げ、マイクロ波と光波との速度整合を図り且つ基板の機械強度を維持することが行われている。
特開昭64−18121号公報 特開2003−215519号公報 特開平10−133159号公報
As means for solving the above-described problems, it has been conventionally known that, by reducing the thickness of the substrate, the speed matching condition between the microwave and the speed of the light wave is satisfied and the driving voltage is simultaneously reduced.
In the following Patent Documents 1 to 3, an optical waveguide and a modulation electrode are incorporated in a thin substrate (hereinafter referred to as a “first substrate”) having a thickness of 30 μm or less, and another substrate having a lower dielectric constant than the first substrate. The effective refractive index with respect to the microwave is lowered, the speed matching between the microwave and the light wave is achieved, and the mechanical strength of the substrate is maintained.
JP-A 64-18121 JP 2003-215519 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-133159

他方、導波路型光デバイスには、光強度変調器、光スイッチ、可変光減衰器(VOA)、位相変調器などが開発され、実用に供されている。例えば、VOA素子では、マッハツェンダー干渉計を構成する片アームの分岐導波路において、該導波路の屈折率を電気光学効果、熱光学効果などで変化させ、出力光強度を調整するものである。
しかしながら、光学的異方性を持った基板を用いた場合には、入射光偏波により、印加電圧や加熱量が異なることとなる。このため、特定の偏波のみを導波させることが行われている。
On the other hand, optical intensity modulators, optical switches, variable optical attenuators (VOA), phase modulators and the like have been developed and put into practical use as waveguide type optical devices. For example, in a VOA element, in a single-arm branching waveguide constituting a Mach-Zehnder interferometer, the refractive index of the waveguide is changed by the electro-optic effect, the thermo-optic effect, etc., and the output light intensity is adjusted.
However, when a substrate having optical anisotropy is used, the applied voltage and the heating amount differ depending on the incident light polarization. For this reason, only specific polarization is guided.

特定の偏波を選択する方法としては、以下の特許文献4に示すように、図1(a)に示すように導波路型光デバイスの基板1の入口端面に偏光子2を貼り付ける方法や、LN基板を用いた場合には、Xカット板では光導波路3上に金属膜4を貼付ける方法(図1(b)参照)、また、Zカット板では光導波路の側面にスラブを付与する方法などがある。
特開2000−266951号公報
As a method of selecting a specific polarization, as shown in Patent Document 4 below, as shown in FIG. 1A, a method of attaching the polarizer 2 to the entrance end face of the substrate 1 of the waveguide type optical device, When an LN substrate is used, a method of attaching the metal film 4 on the optical waveguide 3 in the X-cut plate (see FIG. 1B), and a slab is applied to the side surface of the optical waveguide in the Z-cut plate. There are methods.
JP 2000-266951 A

しかしながら、基板の厚みが20μm以下となる薄板を使用する場合には、図1(a)のように、基板端面に精度良く偏光子を貼り付けることは困難を伴い、また、図1(b)のように金属膜4を薄板の表面に貼り付ける場合には、基板と金属膜との熱膨張率の差により基板が破損する危険性が増す上、そもそも光導波路3上に金属膜を設置した場合には、特定の偏波を吸収するだけでなく他の偏波面の光波まで減衰させてしまう不具合を生じる。   However, when a thin plate having a thickness of 20 μm or less is used, it is difficult to attach a polarizer to the end face of the substrate with high accuracy as shown in FIG. 1A, and FIG. When the metal film 4 is attached to the surface of the thin plate as described above, there is an increased risk of the substrate being damaged due to the difference in coefficient of thermal expansion between the substrate and the metal film, and the metal film is installed on the optical waveguide 3 in the first place. In such a case, there arises a problem that not only the specific polarized wave is absorbed but also the light wave of another polarization plane is attenuated.

また、金属膜4と基板との付着強度を上げるため、スパッタリングや真空蒸着などの真空成膜法に際し、基板を加熱しながら成膜を行うことが行われており、基板の厚みが薄い薄板においては、上述した熱膨張率差による熱応力により、容易に破損すると言う問題を生じていた。   In addition, in order to increase the adhesion strength between the metal film 4 and the substrate, film formation is performed while heating the substrate in the vacuum film formation method such as sputtering or vacuum evaporation. Has a problem that it easily breaks due to the thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient described above.

本発明が解決しようとする課題は、上述した問題を解決し、厚みが20μm以下の部分を含む基板を使用した導波路型光デバイスにおいて、基板の破損や金属膜などの偏光手段が基板から剥離することがなく、しかも歩留まりが良く生産性の高い導波路型光デバイスを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems, and in a waveguide type optical device using a substrate including a part having a thickness of 20 μm or less, polarizing means such as substrate breakage and metal film are peeled off from the substrate. It is another object of the present invention to provide a waveguide type optical device that has a high yield and high productivity.

上述した課題を解決するため、請求項1に係る発明では、電気光学効果を有する厚みが20μm以下の基板と、該基板の表面上に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を制御するための制御用電極とを有し、該基板の裏面には補強板が接合された導波路型光デバイスにおいて、該基板と該補強板との間の少なくとも一部分に、金属膜又は高屈折率膜による偏光手段を設けることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, in the invention according to claim 1, a substrate having an electrooptic effect with a thickness of 20 μm or less, an optical waveguide formed on the surface of the substrate, and a light wave propagating through the optical waveguide In a waveguide type optical device having a control electrode for controlling and having a reinforcing plate bonded to the back surface of the substrate, at least a portion between the substrate and the reinforcing plate has a metal film or a high refractive index. A polarizing means using an index film is provided.

請求項2に係る発明では、請求項1に記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段は、該補強板にのみ接合されていること特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the waveguide type optical device according to claim 1, the polarizing means is bonded only to the reinforcing plate.

請求項3に係る発明では、請求項1に記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段は、補強板上に成膜処理により形成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the waveguide type optical device according to the first aspect, the polarizing means is formed on the reinforcing plate by a film forming process.

請求項4に係る発明では、請求項1乃至3のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段の厚みは、50〜1000nmであることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the waveguide type optical device according to any one of claims 1 to 3, wherein the polarizing means has a thickness of 50 to 1000 nm.

請求項5に係る発明では、請求項1乃至4のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段が形成される位置は、該光導波路が形成された部分の基板裏面に位置する領域であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the waveguide type optical device according to any one of the first to fourth aspects, the position where the polarizing means is formed is located on the back surface of the substrate where the optical waveguide is formed. It is a region.

請求項6に係る発明では、請求項1乃至5のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段は、該基板の裏面に直接接触していることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the waveguide optical device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the polarizing means is in direct contact with the back surface of the substrate.

請求項7に係る発明では、請求項1乃至6のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該基板と該補強板との接合は、ダイレクトボインディングであることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the waveguide optical device according to any one of claims 1 to 6, wherein the bonding between the substrate and the reinforcing plate is direct bonding.

請求項8に係る発明では、請求項1乃至7のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該基板と該補強板との接合は、該偏光手段が形成された部分を除く領域に接合層を形成して行われていることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the waveguide type optical device according to any one of the first to seventh aspects, the substrate and the reinforcing plate are bonded to a region excluding a portion where the polarizing means is formed. It is characterized by being carried out by forming a layer.

請求項9に係る発明では、請求項8に記載の導波路型光デバイスにおいて、該接合層の厚みは該偏光手段の厚みと略同一であることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the waveguide type optical device according to claim 8, wherein the thickness of the bonding layer is substantially the same as the thickness of the polarizing means.

請求項10に係る発明では、請求項1乃至9のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該基板と該補強板との間には、該偏光手段が形成された部分を除く領域に、該偏光手段の厚みに対応したスペーサが配置されていることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the waveguide type optical device according to any one of the first to ninth aspects, the region between the substrate and the reinforcing plate is a region excluding the portion where the polarizing means is formed. A spacer corresponding to the thickness of the polarizing means is arranged.

請求項11に係る発明では、請求項10に記載の導波路型光デバイスにおいて、該スペーサは、該補強板の表面で、該偏光手段が形成される部分を含む領域に凹部を設けることにより形成されるものであることを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the waveguide type optical device according to the tenth aspect, the spacer is formed by providing a recess in a region including a portion where the polarizing means is formed on the surface of the reinforcing plate. It is characterized by being.

請求項12に係る発明では、請求項1乃至11に記載の導波路型光デバイスにおいて、該補強板の少なくとも該偏光手段が形成されている側の表面部分は、該基板より低い屈折率を有する材料で構成されていることを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the waveguide type optical device according to the first to eleventh aspects, at least the surface portion of the reinforcing plate on the side where the polarizing means is formed has a lower refractive index than the substrate. It is composed of a material.

請求項1に係る発明により、基板と補強板との間の少なくとも一部分に、金属膜又は高屈折率膜による偏光手段を設けるため、偏光手段の剥離が無く、また、基板表面に形成された制御用電極などの構成に影響されずに、必要な場所に偏光手段を配置できるなど、導波路型光デバイスに係る設計の自由度を高くすることが可能となる。しかも該基板の厚みが20μm以下であるため、該基板の表面から形成された光導波路が基板裏面近傍あるいは基板裏面まで達しており、該基板の裏面に配置した偏光手段により、該光導波路を伝搬する光波の特定偏波を効果的に除去することできる。   According to the first aspect of the present invention, since the polarizing means by the metal film or the high refractive index film is provided in at least a part between the substrate and the reinforcing plate, there is no peeling of the polarizing means and the control formed on the surface of the substrate. It is possible to increase the degree of freedom of design related to the waveguide type optical device, for example, the polarizing means can be arranged at a required place without being affected by the configuration of the electrode for the use. Moreover, since the thickness of the substrate is 20 μm or less, the optical waveguide formed from the front surface of the substrate reaches the vicinity of the back surface of the substrate or reaches the back surface of the substrate, and propagates through the optical waveguide by the polarization means disposed on the back surface of the substrate. It is possible to effectively remove the specific polarization of the light wave.

請求項2に係る発明により、偏光手段は補強板にのみ接合されているため、厚みが20μm以下の基板に偏光手段を接合する必要が無く、真空蒸着などの加熱処理により基板を破損することも無く、また該基板に導波路等を設けた後に実施する熱処理による偏光手段の熱による変質も回避できる。   According to the invention of claim 2, since the polarizing means is bonded only to the reinforcing plate, there is no need to bond the polarizing means to a substrate having a thickness of 20 μm or less, and the substrate may be damaged by heat treatment such as vacuum evaporation. Further, it is possible to avoid alteration of the polarizing means due to heat by heat treatment performed after providing a waveguide or the like on the substrate.

請求項3に係る発明により、偏光手段は、補強板上に成膜処理により形成されているため、偏光手段の形状・厚み・組成を自由に制御することができ、また、偏光手段と補強板との接着強度を高めることの可能となり、偏光機能や耐久性に優れた偏光手段を有する導波路型光デバイスを提供することができる。   According to the invention of claim 3, since the polarizing means is formed on the reinforcing plate by film formation, the shape, thickness and composition of the polarizing means can be freely controlled, and the polarizing means and the reinforcing plate Thus, it is possible to provide a waveguide type optical device having a polarizing means with excellent polarization function and durability.

請求項4に係る発明により、偏光手段の厚みは、50〜1000nmであるため、基板と補強板を近接配置することが可能となり、補強板が基板に形成された光導波路のアンダークラッド機能を持つなど、補強板の多様な特性を発揮することができる。   According to the invention of claim 4, since the thickness of the polarizing means is 50 to 1000 nm, the substrate and the reinforcing plate can be disposed close to each other, and the under cladding function of the optical waveguide in which the reinforcing plate is formed on the substrate is provided. Various characteristics of the reinforcing plate can be exhibited.

請求項5に係る発明により、偏光手段が形成される位置は、光導波路が形成された部分の基板裏面に位置する領域であるため、該光導波路を伝搬する光波から特定の偏波を効率良く除去することが可能となる。   According to the invention of claim 5, since the position where the polarization means is formed is a region located on the back surface of the substrate where the optical waveguide is formed, the specific polarization is efficiently generated from the light wave propagating through the optical waveguide. It can be removed.

請求項6に係る発明により、偏光手段は、基板の裏面に直接接触しているため、偏光手段による偏光効率を高くすることが可能となる。   According to the invention of claim 6, since the polarizing means is in direct contact with the back surface of the substrate, it is possible to increase the polarization efficiency of the polarizing means.

請求項7に係る発明により、基板と補強板との接合は、ダイレクトボインディングであるため、両者の接合強度を高くできると共に、基板と補強板を密着させるため、補強板が基板に形成された光導波路のアンダークラッド機能を持つなど、補強板が基板にもたらす多様な特性を、効果的に発揮することが可能となる。   According to the invention of claim 7, since the bonding between the substrate and the reinforcing plate is direct bonding, the bonding strength between the two can be increased and the reinforcing plate is formed on the substrate in order to bring the substrate and the reinforcing plate into close contact with each other. Various properties brought about by the reinforcing plate on the substrate, such as having an underclad function of the optical waveguide, can be effectively exhibited.

請求項8に係る発明により、基板と補強板との接合は、偏光手段が形成された部分を除く領域に接合層を形成して行われているため、基板と偏光手段とは接触しているが接合せず、両者の線膨張係数の差などによる熱応力が、基板と偏光手段との間に発生せず、温度特性の安定した導波路型光デバイスを提供することが可能となる。   According to the invention of claim 8, since the bonding between the substrate and the reinforcing plate is performed by forming a bonding layer in a region excluding the portion where the polarizing means is formed, the substrate and the polarizing means are in contact with each other. Therefore, it is possible to provide a waveguide type optical device having a stable temperature characteristic without causing thermal stress due to a difference in linear expansion coefficient between the substrates and the polarizing means.

請求項9に係る発明により、上述した接合層の厚みは該偏光手段の厚みと略同一であるため、基板と補強板との間隔が一定に保持され、補強板が基板に与える各種の特性の効果が、基板全体に渡り均一とすることが可能となる。また、基板と補強板との間に偏光手段を配置しても、基板と補強板との接合において、機械的応力歪を発生することを抑制することができる。   According to the invention of claim 9, since the thickness of the bonding layer described above is substantially the same as the thickness of the polarizing means, the distance between the substrate and the reinforcing plate is kept constant, and the various properties that the reinforcing plate gives to the substrate. The effect can be made uniform over the entire substrate. Moreover, even if the polarizing means is disposed between the substrate and the reinforcing plate, it is possible to suppress the occurrence of mechanical stress strain in the bonding between the substrate and the reinforcing plate.

請求項10に係る発明により、基板と補強板との間には、偏光手段が形成された部分を除く領域に、該偏光手段の厚みに対応したスペーサが配置されているため、偏光手段の厚みが厚くなった場合でも、基板と補強板との間隔を一定に保持することが可能となる。   According to the invention of claim 10, since the spacer corresponding to the thickness of the polarizing means is disposed between the substrate and the reinforcing plate in the region excluding the portion where the polarizing means is formed, the thickness of the polarizing means Even when becomes thicker, the distance between the substrate and the reinforcing plate can be kept constant.

請求項11に係る発明により、上述したスペーサは、補強板の表面で、該偏光手段が形成される部分を含む領域に凹部を設けることにより形成されるものであるため、別途、スペーサに係る部品を用意する必要が無く、補強板の表面を基板の裏面により近接させることも可能となる。また、該凹部の深さを偏光手段の厚みと略同一にすることにより、偏光手段も基板裏面に近接させることが可能となる。   According to the eleventh aspect of the present invention, the spacer described above is formed by providing a recess in a region including the portion where the polarizing means is formed on the surface of the reinforcing plate. It is possible to make the surface of the reinforcing plate closer to the back surface of the substrate. Further, by making the depth of the recess substantially the same as the thickness of the polarizing means, the polarizing means can be brought close to the back surface of the substrate.

請求項12に係る発明により、補強板の少なくとも該偏光手段が形成されている側の表面部分は、基板より低い屈折率を有する材料で構成されているため、補強板が基板に形成された光導波路のアンダークラッド機能を果たすことが可能となる。   According to the twelfth aspect of the present invention, at least the surface portion of the reinforcing plate on the side where the polarizing means is formed is made of a material having a refractive index lower than that of the substrate. It becomes possible to fulfill the under-cladding function of the waveguide.

以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
本発明に係る導波路型光デバイスは、図2に示すように、電気光学効果を有する厚みが20μm以下の基板1と、該基板の表面上に形成された光導波路2と、該光導波路3を伝搬する光波を制御するための制御用電極(不図示)とを有し、該基板1の裏面には補強11板が接合された導波路型光デバイスにおいて、該基板1と該補強板11との間の少なくとも一部分に、金属膜又は高屈折率膜による偏光手段10を設けることを特徴とする。特に、偏光手段10は、補強板11にのみ接合されていること特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail using preferred examples.
As shown in FIG. 2, the waveguide type optical device according to the present invention has a substrate 1 having a thickness of 20 μm or less having an electrooptic effect, an optical waveguide 2 formed on the surface of the substrate, and the optical waveguide 3. In a waveguide type optical device having a control electrode (not shown) for controlling a light wave propagating through the substrate 1 and having a reinforcing 11 plate bonded to the back surface of the substrate 1, the substrate 1 and the reinforcing plate 11. The polarizing means 10 made of a metal film or a high refractive index film is provided at least at a part between the two. In particular, the polarizing means 10 is characterized by being bonded only to the reinforcing plate 11.

図2の基板1と補強板11とを接合した状態では、偏光手段10は、光導波路3が形成された部分の基板1の裏面に位置する領域に配置されることとなり、該光導波路3を伝搬する光波から特定の偏波を効率良く除去することが可能となる。しかも、該偏光手段10は、基板1の裏面に直接接触することとなるため、偏光手段による偏光効率をより一層高くすることも可能となる。   In the state where the substrate 1 and the reinforcing plate 11 of FIG. 2 are joined, the polarization means 10 is disposed in a region located on the back surface of the substrate 1 in the portion where the optical waveguide 3 is formed. It is possible to efficiently remove a specific polarization from the propagating light wave. Moreover, since the polarizing means 10 is in direct contact with the back surface of the substrate 1, the polarization efficiency by the polarizing means can be further increased.

本発明においては、20μm以下の厚みを有する基板1を使用するため、基板表面に形成された光導波路を伝搬する光波に対し、基板の裏面からでも該光波の特定偏波(特に、基板表面に垂直な方向に偏波面を有する光波)を、効率良く除去することが可能となる。   In the present invention, since the substrate 1 having a thickness of 20 μm or less is used, a specific polarization of the light wave (especially on the substrate surface) can be obtained from the back surface of the substrate with respect to the light wave propagating through the optical waveguide formed on the substrate surface. It is possible to efficiently remove a light wave having a polarization plane in a vertical direction.

基板1を構成する電気光学効果を有する材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)、及び石英系の材料及びこれらの組み合わせが利用可能である。特に、電気光学効果の高いニオブ酸リチウム(LN)結晶が好適に利用される。また、基板1としてはXカット板又はYカット板が好適に使用可能である。   As a material having an electro-optic effect constituting the substrate 1, for example, lithium niobate, lithium tantalate, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), quartz-based materials, and combinations thereof can be used. In particular, a lithium niobate (LN) crystal having a high electro-optic effect is preferably used. Further, as the substrate 1, an X cut plate or a Y cut plate can be suitably used.

補強板11に使用される材料としては、種々のものが利用可能であり、例えば、基板1と同様の材料を使用する他に、石英、ガラス、アルミナなどのように基板1より低誘電率の材料を使用したり、基板1と異なる結晶方位を有する材料を使用することも可能である。ただし、線膨張係数が基板1と同等である材料を選定することが、温度変化に対する導波路型光デバイスの温度特性を安定させる上で好ましい。仮に、同等の材料の選定が困難である場合には、特許文献2のように基板と補強板とを接合する接着剤に、基板と同等な線膨張係数を有する材料を選定する。   Various materials can be used as the reinforcing plate 11. For example, in addition to using the same material as that of the substrate 1, a lower dielectric constant than that of the substrate 1 such as quartz, glass, alumina, etc. It is also possible to use a material or a material having a crystal orientation different from that of the substrate 1. However, it is preferable to select a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the substrate 1 in order to stabilize the temperature characteristics of the waveguide type optical device against temperature changes. If it is difficult to select an equivalent material, a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the substrate is selected as an adhesive for joining the substrate and the reinforcing plate as in Patent Document 2.

基板1と補強板11との接合には、接着層として、エポキシ系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、半田ガラス、熱硬化性、光硬化性あるいは光増粘性の樹脂接着剤シートなど、種々の接着材料を使用することが可能である。基板1と補強板11とを密着させるに加圧しながらのダイレクトボインディング(直接接合法)により、接着剤を使用せず、基板1と補強板11とを直接貼り合わせることも可能である。   For bonding the substrate 1 and the reinforcing plate 11, an epoxy adhesive, a thermosetting adhesive, an ultraviolet curable adhesive, solder glass, a thermosetting, photocurable or photothickening resin adhesive is used as an adhesive layer. Various adhesive materials such as agent sheets can be used. It is also possible to directly bond the substrate 1 and the reinforcing plate 11 without using an adhesive by direct bonding (direct bonding method) while applying pressure to bring the substrate 1 and the reinforcing plate 11 into close contact with each other.

偏光手段としては、Al,Znなどの金属膜(導電性物質膜)やTa2O5、Nb2O5などの高屈折率膜を使用して形成することが可能である。金属膜を使用する場合には、予めフォトレジスト膜により所定のパターンの開口を形成し、該開口に蒸着する方法や、基板表面全体に蒸着後に所定領域を残して他の蒸着膜を除去する方法がある。偏光手段の厚みは、50〜1000nmの範囲で設定することが好ましく、厚みが薄い場合には基板1と補強板11とをダイレクトボインディングにより接合することも可能となる。また、厚みが厚い場合には、後述する接着層やスペーサを、偏光手段以外の補強板の表面に配置し、基板1と補強板11とを接合することが好ましい。   The polarizing means can be formed using a metal film (conductive material film) such as Al or Zn, or a high refractive index film such as Ta2O5 or Nb2O5. In the case of using a metal film, a method of forming an opening of a predetermined pattern with a photoresist film in advance and vapor-depositing on the opening, or a method of removing other vapor-deposited film leaving a predetermined region on the entire substrate surface after vapor deposition There is. The thickness of the polarizing means is preferably set in the range of 50 to 1000 nm. When the thickness is small, the substrate 1 and the reinforcing plate 11 can be joined by direct bonding. In addition, when the thickness is large, it is preferable that an adhesive layer or a spacer, which will be described later, be disposed on the surface of the reinforcing plate other than the polarizing means, and the substrate 1 and the reinforcing plate 11 are joined.

なお、導波路型光デバイスの光導波路の形成方法としては、従来のようにTiなどを熱拡散法などで基板表面に拡散させることにより形成することができる。
また、信号電極や接地電極などの制御用電極は、Ti・Auの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより形成することが可能である。さらに必要に応じ、基板表面に誘電体SiO等のバッファ層を設けることも可能である。
As a method for forming the optical waveguide of the waveguide type optical device, it can be formed by diffusing Ti or the like on the substrate surface by a thermal diffusion method or the like as in the prior art.
Control electrodes such as a signal electrode and a ground electrode can be formed by forming a Ti / Au electrode pattern, a gold plating method, or the like. Further, if necessary, a buffer layer such as a dielectric SiO 2 can be provided on the substrate surface.

導波路型光デバイスの製造方法の一例としては、数百μmの厚さを有する基板に上述した光導波路を形成し、基板の裏面を研磨して、20μm以下の厚みを有する薄板を作成する。その後薄板の表面に変調電極を作り込む。また、光導波路や変調電極などの作り込みを行った後に、基板の裏面を研磨することがも可能である。なお、光導波路形成時の熱的衝撃や各種処理時の薄膜の取り扱いによる機械的衝撃などが加わると、薄板が破損する危険性もあるため、これらの熱的又は機械的衝撃が加わり易い工程は、基板を研磨して薄板化する前に行うことが好ましい。
他方、補強板11の表面に真空蒸着などにより偏光手段を形成し、上記基板1と該補強板11とを直接接合法により接合する。
As an example of a method for manufacturing a waveguide type optical device, the above-described optical waveguide is formed on a substrate having a thickness of several hundreds μm, and the back surface of the substrate is polished to produce a thin plate having a thickness of 20 μm or less. Then, a modulation electrode is formed on the surface of the thin plate. It is also possible to polish the back surface of the substrate after making the optical waveguide, the modulation electrode, and the like. In addition, there is a risk that the thin plate may be damaged when a thermal shock during the formation of the optical waveguide or a mechanical shock due to the handling of the thin film during various treatments. It is preferably performed before the substrate is polished and thinned.
On the other hand, a polarizing means is formed on the surface of the reinforcing plate 11 by vacuum deposition or the like, and the substrate 1 and the reinforcing plate 11 are bonded by a direct bonding method.

図3は、本発明に係る導波路型光デバイスの他の実施例である。
図3では、ガラスなどのベース膜13上に、金属膜又は高屈折率膜などの偏光手段10を形成した例を示しているが、このように偏光手段の厚みが厚くなる場合には、基板1と補強板11とを直接接合することが困難である。このため、偏光手段部分(10及び13)の厚みとほぼ同じ厚みを有する接着層12を介して両者を接合することが好ましい。
FIG. 3 shows another embodiment of the waveguide type optical device according to the present invention.
FIG. 3 shows an example in which the polarizing means 10 such as a metal film or a high refractive index film is formed on the base film 13 such as glass. However, when the thickness of the polarizing means is increased in this way, the substrate It is difficult to directly join 1 and the reinforcing plate 11. For this reason, it is preferable to join both through the adhesive layer 12 which has substantially the same thickness as the thickness of the polarizing means portions (10 and 13).

また、接着層12に替えて、スペーサを配置し、基板1と補強板11との間隔を所定の距離に保つことも可能である。
さらに、該スペーサは必ずしも補強板11と別部材とする必要は無く、補強板11の表面において、偏光手段を配置する部分に凹部を形成し、該凹部以外の表面の凸部をスペーサとすることも可能である。
Further, instead of the adhesive layer 12, a spacer can be arranged to keep the distance between the substrate 1 and the reinforcing plate 11 at a predetermined distance.
Furthermore, the spacer does not necessarily need to be a separate member from the reinforcing plate 11, and a concave portion is formed on the surface of the reinforcing plate 11 where the polarizing means is disposed, and a convex portion on the surface other than the concave portion is used as the spacer. Is also possible.

本発明に係る導波路型光デバイスにおいては、偏光手段を基板と補強板との間に配置するため、図4に示すように、基板表面に形成された光導波路や制御用電極などの構成に影響されずに、必要な場所(A乃至C)に偏光手段を配置でき、導波路型光デバイスに係る設計の自由度を高くすることが可能となる。
図4のようなマッハツェンダー型光導波路3を使用する場合には、入射側光導波路部分A、分岐導波路部分B、又は出射側光導波路部分Cのいずれに偏光手段を配置しても良いが、分岐導波路が合波する部分では、モード変換が発生する場合があり、偏波光のみを出力する場合には、Cの部分に配置することが、最も効率が良い。
In the waveguide type optical device according to the present invention, since the polarization means is disposed between the substrate and the reinforcing plate, as shown in FIG. Without being affected, the polarizing means can be arranged at the necessary locations (A to C), and the degree of freedom in designing the waveguide type optical device can be increased.
When the Mach-Zehnder type optical waveguide 3 as shown in FIG. 4 is used, the polarization means may be arranged in any of the incident side optical waveguide portion A, the branching waveguide portion B, or the emission side optical waveguide portion C. In the portion where the branching waveguides are combined, mode conversion may occur. When only polarized light is output, it is most efficient to place it in the portion C.

次に、本発明の光変調器に係る具体的な実施例及びその試験について説明する。
(実施例)
薄板の光変調素子は、基板に厚み500μmのXカット型のLN基板を使用し、Ti拡散プロセスなどにより、基板表面に直線状の光導波路(幅7μm)を形成する。基板の裏面を、研磨機で基板の厚さが10μmとなるまで研磨した。
次に、同じ基板(厚み500μmのXカット型のLN基板)を使用し、該基板表面にし、Alを厚み200nm、光導波路に沿った長さ1mmで偏光手段を形成し、偏光手段付の補強板を得た。研磨した基板と補強板とを加圧してダイレクトボインディングし、導波路型光デバイスを作成した。
Next, specific examples and tests related to the optical modulator of the present invention will be described.
(Example)
The thin plate light modulation element uses an X-cut LN substrate having a thickness of 500 μm for the substrate, and forms a linear optical waveguide (width 7 μm) on the substrate surface by a Ti diffusion process or the like. The back surface of the substrate was polished with a polishing machine until the thickness of the substrate reached 10 μm.
Next, using the same substrate (X-cut LN substrate having a thickness of 500 μm), forming polarizing means on the surface of the substrate, forming Al with a thickness of 200 nm and a length of 1 mm along the optical waveguide, and reinforcing with polarizing means I got a plate. The polished substrate and the reinforcing plate were pressed and directly bonded to produce a waveguide type optical device.

(比較例)
実施例の偏光手段を形成しない以外は、実施例と同様に導波路型光デバイスを作成した。
(Comparative example)
A waveguide type optical device was prepared in the same manner as in the example except that the polarizing means of the example was not formed.

実施例と比較例における偏波消光比を測定したところ、実施例においては10〜15dB、比較例においては0.5〜3dBであった。
このことから、本発明の偏光手段が、縦方向の偏波面のモード光を効果的に減衰させていることが理解される。
When the polarization extinction ratio in the example and the comparative example was measured, it was 10 to 15 dB in the example and 0.5 to 3 dB in the comparative example.
From this, it is understood that the polarization means of the present invention effectively attenuates the mode light of the longitudinal polarization plane.

以上説明したように、本発明によれば、厚みが20μm以下の部分を含む基板を使用した導波路型光デバイスにおいて、基板の破損や金属膜などの偏光手段が基板から剥離することがなく、しかも歩留まりが良く生産性の高い導波路型光デバイスを提供することができる。   As described above, according to the present invention, in the waveguide type optical device using the substrate including a portion having a thickness of 20 μm or less, the polarizing means such as the substrate damage or the metal film is not peeled off from the substrate, In addition, it is possible to provide a waveguide type optical device with a high yield and high productivity.

従来の導波路型光デバイスの偏光手段を示す図である。It is a figure which shows the polarization means of the conventional waveguide type optical device. 本発明に係る導波路型光デバイスの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the waveguide type optical device which concerns on this invention. 本発明に係る導波路型光デバイスの他の実施例を示す図である。It is a figure which shows the other Example of the waveguide type optical device which concerns on this invention. 本発明に係る導波路型光デバイスにおける偏光手段の配置位置を示す図である。It is a figure which shows the arrangement position of the polarization means in the waveguide type optical device which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 偏光子
3 光導波路
4 金属膜
10 偏光手段
11 補強板
12 接着層
13 ベース膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Polarizer 3 Optical waveguide 4 Metal film 10 Polarizing means 11 Reinforcing plate 12 Adhesive layer 13 Base film

Claims (12)

電気光学効果を有する厚みが20μm以下の基板と、該基板の表面上に形成された光導波路と、該光導波路を伝搬する光波を制御するための制御用電極とを有し、該基板の裏面には補強板が接合された導波路型光デバイスにおいて、
該基板と該補強板との間の少なくとも一部分に、金属膜又は高屈折率膜による偏光手段を設けることを特徴とする導波路型光デバイス。
A substrate having an electro-optic effect with a thickness of 20 μm or less; an optical waveguide formed on the surface of the substrate; and a control electrode for controlling a light wave propagating through the optical waveguide; In the waveguide type optical device to which the reinforcing plate is joined,
A waveguide type optical device comprising a polarizing means comprising a metal film or a high refractive index film at least partially between the substrate and the reinforcing plate.
請求項1に記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段は、該補強板にのみ接合されていること特徴とする導波路型光デバイス。   2. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein the polarization means is bonded only to the reinforcing plate. 請求項1に記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段は、補強板上に成膜処理により形成されていることを特徴とする導波路型光デバイス。   2. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein the polarizing means is formed on a reinforcing plate by a film forming process. 請求項1乃至3のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段の厚みは、50〜1000nmであることを特徴とする導波路型光デバイス。   4. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein the polarizing means has a thickness of 50 to 1000 nm. 請求項1乃至4のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段が形成される位置は、該光導波路が形成された部分の基板裏面に位置する領域であることを特徴とする導波路型光デバイス。   5. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein a position where the polarization means is formed is a region located on a back surface of the substrate where the optical waveguide is formed. Waveguide type optical device. 請求項1乃至5のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該偏光手段は、該基板の裏面に直接接触していることを特徴とする導波路型光デバイス。   6. The waveguide optical device according to claim 1, wherein the polarization means is in direct contact with the back surface of the substrate. 請求項1乃至6のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該基板と該補強板との接合は、ダイレクトボインディングであることを特徴とする導波路型光デバイス。   7. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein the bonding between the substrate and the reinforcing plate is direct bonding. 請求項1乃至7のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該基板と該補強板との接合は、該偏光手段が形成された部分を除く領域に接合層を形成して行われていることを特徴とする導波路型光デバイス。   8. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein the substrate and the reinforcing plate are bonded by forming a bonding layer in a region excluding a portion where the polarizing means is formed. A waveguide type optical device. 請求項8に記載の導波路型光デバイスにおいて、該接合層の厚みは該偏光手段の厚みと略同一であることを特徴とする導波路型光デバイス。   9. The waveguide optical device according to claim 8, wherein the thickness of the bonding layer is substantially the same as the thickness of the polarizing means. 請求項1乃至9のいずれかに記載の導波路型光デバイスにおいて、該基板と該補強板との間には、該偏光手段が形成された部分を除く領域に、該偏光手段の厚みに対応したスペーサが配置されていることを特徴とする導波路型光デバイス。   10. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein a region between the substrate and the reinforcing plate except for a portion where the polarizing means is formed corresponds to a thickness of the polarizing means. A waveguide type optical device characterized in that a spacer is arranged. 請求項10に記載の導波路型光デバイスにおいて、該スペーサは、該補強板の表面で、該偏光手段が形成される部分を含む領域に凹部を設けることにより形成されるものであることを特徴とする導波路型光デバイス。   11. The waveguide type optical device according to claim 10, wherein the spacer is formed by providing a recess in a region including a portion where the polarizing means is formed on the surface of the reinforcing plate. A waveguide type optical device. 請求項1乃至11に記載の導波路型光デバイスにおいて、該補強板の少なくとも該偏光手段が形成されている側の表面部分は、該基板より低い屈折率を有する材料で構成されていることを特徴とする導波路型光デバイス。
12. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein at least a surface portion of the reinforcing plate on the side where the polarizing means is formed is made of a material having a refractive index lower than that of the substrate. A waveguide-type optical device.
JP2005096448A 2005-03-29 2005-03-29 Waveguide type optical device Expired - Fee Related JP4671335B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005096448A JP4671335B2 (en) 2005-03-29 2005-03-29 Waveguide type optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005096448A JP4671335B2 (en) 2005-03-29 2005-03-29 Waveguide type optical device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006276519A true JP2006276519A (en) 2006-10-12
JP4671335B2 JP4671335B2 (en) 2011-04-13

Family

ID=37211339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005096448A Expired - Fee Related JP4671335B2 (en) 2005-03-29 2005-03-29 Waveguide type optical device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4671335B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008197500A (en) * 2007-02-14 2008-08-28 Nec Corp Optical module

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04350826A (en) * 1991-05-29 1992-12-04 Nec Corp Waveguide type optical device
JPH06289347A (en) * 1993-04-02 1994-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical waveguide element and its manufacture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04350826A (en) * 1991-05-29 1992-12-04 Nec Corp Waveguide type optical device
JPH06289347A (en) * 1993-04-02 1994-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical waveguide element and its manufacture

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008197500A (en) * 2007-02-14 2008-08-28 Nec Corp Optical module

Also Published As

Publication number Publication date
JP4671335B2 (en) 2011-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4658658B2 (en) Light modulator
US7502530B2 (en) Optical waveguide devices and traveling wave type optical modulators
JP4874685B2 (en) Light modulator
JP5278986B2 (en) Light modulator
JP5454547B2 (en) Light modulator
US8923658B2 (en) Optical waveguide device
JP4745432B2 (en) Optical waveguide device
WO2007122877A1 (en) Optical modulation element
US20120020607A1 (en) Optical waveguide device
JP4907574B2 (en) Light modulator
WO2007058366A1 (en) Optical waveguide device
JP2001235714A (en) Traveling-wave optical modulator and its manufacturing method
JP6398551B2 (en) Light modulator
JP2006309124A (en) Optical modulator
JP4544474B2 (en) Light modulator
US7974501B2 (en) Optical modulators
JP4671335B2 (en) Waveguide type optical device
US7409114B2 (en) Optical modulator
JP2004341147A (en) Optical waveguide device and traveling waveform optical modulator
JP2010230741A (en) Optical modulator
JP2009086336A (en) Optical waveguide type device
JP2005077987A (en) Optical modulator
WO2024069952A1 (en) Optical waveguide element, optical modulation device using same, and optical transmission device
WO2023145090A1 (en) Optical waveguide element, and optical modulation device and optical transmission apparatus which use same
JP2003057459A (en) Integrated optical waveguide device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070808

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100427

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100625

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100831

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101130

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20101206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110111

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110114

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4671335

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140128

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees