JP2006276577A - Optical waveguide element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光導波路素子に関する。 The present invention relates to an optical waveguide device.
例えば、電気光学効果や熱光学効果を有する基板上に、マッハツェンダー型光導波路が設けられた光強度変調器や可変減衰器、光スイッチ等の光導波路素子は、各分岐導波路をそれぞれ伝搬した光が合波される合波部における光の干渉状態が、印加電圧によって変化し、それによって出力光の強度が変化する。
このような光導波路素子にあっては、印加される信号電圧がゼロのときに所定の光出力状態にあることが要求される。以下、このような信号電圧がゼロの状態における光出力状態をゼロ点とよぶ。
ゼロ点は、要求される機能や特性に応じて設定される。例えば光強度変調器の場合、信号電圧がゼロのときに出力光の強度が(1)最大となるように設定する、(2)最小となるように設定する、(3)最大と最小の中間点となるように設定するなどの方法がある。
そのためには、マッハツェンダー型光導波路の合波部において、各分岐導波路間における光の位相差を、それぞれ(1)2nπ、(2)(2n+1)π、(3)1/2(2n+1)πとなるように設定する必要がある。
For example, an optical waveguide device such as a light intensity modulator, variable attenuator, or optical switch in which a Mach-Zehnder type optical waveguide is provided on a substrate having an electro-optic effect or a thermo-optic effect propagates through each branched waveguide. The light interference state at the multiplexing part where the light is multiplexed is changed by the applied voltage, and the intensity of the output light is thereby changed.
Such an optical waveguide element is required to be in a predetermined light output state when the applied signal voltage is zero. Hereinafter, such a light output state when the signal voltage is zero is referred to as a zero point.
The zero point is set according to the required function and characteristics. For example, in the case of a light intensity modulator, when the signal voltage is zero, the output light intensity is set to be (1) maximum, (2) set to be minimum, and (3) between the maximum and minimum There are methods such as setting to be dots.
For that purpose, in the multiplexing part of the Mach-Zehnder type optical waveguide, the phase difference of the light between the branched waveguides is (1) 2nπ, (2) (2n + 1) π, and (3) 1/2 (2n + 1), respectively. It is necessary to set so as to be π.
しかし、同じ製造条件で複数個の光導波路素子を製造しても、実際には、製造時の誤差や、成膜時の内部応力等の影響により、信号電圧がゼロの状態における光出力状態、すなわちゼロ点が個々の素子ごとに若干異なっており、設計値に対するばらつきが生じてしまう。
そこで、このようなばらつきを調整するために、信号電圧とは別に、外部からバイアス電圧(DC電圧)を印加することによりゼロ点の補正を行う方法が知られている。
However, even if a plurality of optical waveguide elements are manufactured under the same manufacturing conditions, in reality, the light output state when the signal voltage is zero, due to the influence of manufacturing error, internal stress during film formation, That is, the zero point is slightly different for each element, resulting in variations with respect to the design value.
Therefore, in order to adjust such variation, a method of correcting the zero point by applying a bias voltage (DC voltage) from the outside separately from the signal voltage is known.
しかしながら、ゼロ点は各種の要因により変動するため、実際の使用時には、常にゼロ点をモニターしながらDC電圧の制御を行う制御回路を設けることが必要であり、装置の複雑化をまねく。
特に基板としてLiNbO3(LN)基板を用いた場合には、光強度変調器におけるゼロ点をDC電圧を印加することによって調整しようとすると、印加したDC電圧に起因するDCドリフトと呼ばれるゼロ点変動を誘発し、素子の動作寿命に大きく影響する。
そこで、DC電圧を印加する以外の方法で、ゼロ点、すなわち信号電圧がゼロの状態における光出力状態を制御できる技術が望まれる。
However, since the zero point varies depending on various factors, it is necessary to provide a control circuit for controlling the DC voltage while always monitoring the zero point in actual use, resulting in a complicated apparatus.
In particular, when a LiNbO 3 (LN) substrate is used as the substrate, if the zero point in the light intensity modulator is adjusted by applying a DC voltage, the zero point variation called DC drift caused by the applied DC voltage And greatly affects the operating life of the device.
Therefore, a technique is desired that can control the light output state at a zero point, that is, a state where the signal voltage is zero, by a method other than applying a DC voltage.
一方、方向性結合器型光導波路を用いる光スイッチなどの光素子においては、印加電圧により複数の光導波路間における光の結合状態が変化し、分岐後の光の強度比(分岐比)が変化する。
このような光素子においても、ゼロ点における光の分岐比を特定の値に設定する必要があり、そのためには各光導波路の実効屈折率と、各光導波路間の伝搬光の結合状態、すなわち各光導波路が互いに近接している近接部(結合部)における導波路間の距離と、近接部長さを精度良く制御する必要がある。
しかし、同じ製造条件で複数個の光導波路素子を製造しても、実際には、製造時の寸法誤差、屈折率制御成分量の微妙なばらつきや成膜時の内部応力に起因する屈折率変化により、ゼロ点のばらつき、すなわち分岐比のばらつきが生じる。このような素子においては、電極の形態によってはDC電圧を印加しても分岐比のばらつきを補正できない場合があり、さらに電極を設けない構造の素子もあることから、DC電圧を印加する以外の方法で、ゼロ点における分岐比の調整を行うための技術が望まれる。
On the other hand, in an optical device such as an optical switch using a directional coupler type optical waveguide, the light coupling state between a plurality of optical waveguides changes depending on the applied voltage, and the intensity ratio (branching ratio) of the branched light changes. To do.
Even in such an optical element, it is necessary to set the light branching ratio at the zero point to a specific value. For that purpose, the effective refractive index of each optical waveguide and the coupling state of the propagation light between each optical waveguide, that is, It is necessary to accurately control the distance between the waveguides and the length of the proximity part in the proximity part (coupling part) where the optical waveguides are close to each other.
However, even if a plurality of optical waveguide elements are manufactured under the same manufacturing conditions, in reality, the refractive index changes due to dimensional errors during manufacturing, subtle variations in the refractive index control component amount, and internal stress during film formation. As a result, variations in the zero point, that is, variations in the branching ratio occur. In such an element, depending on the form of the electrode, even if a DC voltage is applied, the variation in the branching ratio may not be corrected, and there is also an element having a structure in which no electrode is provided. A technique for adjusting the branching ratio at the zero point is desired.
電圧を印加することなくゼロ点の調整を行なう方法としては、これまでいくつかの方法が提案されており、例えば下記特許文献1には、光導波路の直上のバッファ層に開口部を設け、該開口部内に適当な屈折率の位相調整物質を塗布することによって位相を調整する方法が記載されている。この方法では、開口部内に塗布された位相調整物質と光導波路とが接触している部位が、位相の調整すなわちゼロ点の調整に寄与する。また位相調整物質の屈折率によってもゼロ点の変化量は変わる。
上記の方法では、位相調整物質と光導波路とが接触している部位の面積の制御が重要であり、そのために位相調整物質の塗布範囲を開口部で規制し、開口部の寸法によって、位相調整物質と光導波路との接触面積を制御するようにしている。
しかしながら、バッファ層に開口部を設けるためには、一旦、基板の全面上にバッファ層を形成した後に、フォトリソグラフィ法によりパターンを形成して、エッチングによりバッファ層に開口部を設ける工程が必要である。このことは工程を複雑化させるだけでなく、エッチング等によるバッファ層の劣化を招く場合がある。またリフトオフ法により開口部を備えたバッファ層パターンを形成する方法もあるが、この場合にはバッファ層と基板との付着強度が低下し易く、品質上の問題もある。
In the above method, it is important to control the area of the portion where the phase adjusting material and the optical waveguide are in contact. For this reason, the application range of the phase adjusting material is regulated by the opening, and the phase adjustment is performed according to the size of the opening. The contact area between the substance and the optical waveguide is controlled.
However, in order to provide an opening in the buffer layer, it is necessary to form a buffer layer on the entire surface of the substrate, then form a pattern by photolithography, and provide an opening in the buffer layer by etching. is there. This not only complicates the process, but may cause deterioration of the buffer layer due to etching or the like. There is also a method of forming a buffer layer pattern having an opening by a lift-off method, but in this case, the adhesion strength between the buffer layer and the substrate is likely to be lowered, and there is a problem in quality.
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、バッファ層に開口部を設けることなく、光導波路に位相調整物質を接触させるとともに該位相調整物質と光導波路との接触面積を制御して、光導波路素子における光導波路の実効屈折率を調整し、干渉系の光導波路素子におけるゼロ点の調整や、方向性結合器型光導波路における結合比の調整を行うことを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and without providing an opening in a buffer layer, a phase adjusting substance is brought into contact with an optical waveguide, and a contact area between the phase adjusting substance and the optical waveguide is controlled, thereby providing an optical waveguide. The object is to adjust the effective refractive index of the optical waveguide in the waveguide element, to adjust the zero point in the interference type optical waveguide element, and to adjust the coupling ratio in the directional coupler type optical waveguide.
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち本発明の光導波路素子は、基板上に複数の光導波路が形成されており、該複数の光導波路のそれぞれの伝搬光どうしが干渉または結合される構成を有する光導波路素子であって、前記光導波路の一部の上に屈折率調整物質が装荷されており、該屈折率調整物質の外縁の一部が、前記基板上に設けられた流動制御部材に接触していることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
That is, the optical waveguide element of the present invention is an optical waveguide element having a configuration in which a plurality of optical waveguides are formed on a substrate, and propagating light of each of the plurality of optical waveguides interferes or is coupled, A refractive index adjusting substance is loaded on a part of the optical waveguide, and a part of an outer edge of the refractive index adjusting substance is in contact with a flow control member provided on the substrate. .
本発明によれば、光導波路の上に装荷される屈折率調整物質と光導波路との接触面積を流動制御部材によって制御することができる。したがって、バッファ層に開口部を設ける方法によらずに、干渉系の光導波路素子におけるゼロ点の調整や、方向性結合器型光導波路における結合比の調整を行うことができる。 According to the present invention, the contact area between the refractive index adjusting substance loaded on the optical waveguide and the optical waveguide can be controlled by the flow control member. Therefore, adjustment of the zero point in the interference type optical waveguide device and adjustment of the coupling ratio in the directional coupler type optical waveguide can be performed without depending on the method of providing the opening in the buffer layer.
〔第1の実施形態〕
図1は本発明の第1の実施形態の光導波路素子を模式的に示した平面図である。
本実施形態の光導波路素子は、LiNbO3(LN)基板10の上面にマッハツェンダー型光導波路2(以下、単に光導波路2ということもある)が形成され、さらにLN基板10上にバッファ層3を介して信号電極4およびグランド電極5が設けられて概略構成されている。なお本実施形態ではLNのXカット基板を使用している。
本実施形態において、マッハツェンダー型光導波路2に対して図中左右のどちらを入射側とするかは任意であるが、説明の便宜上左側を入射側、右側を出射側とする。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view schematically showing an optical waveguide device according to a first embodiment of the present invention.
In the optical waveguide device of this embodiment, a Mach-Zehnder type optical waveguide 2 (hereinafter sometimes simply referred to as an optical waveguide 2) is formed on the upper surface of a LiNbO 3 (LN)
In the present embodiment, it is arbitrary which of the left and right in the figure is the incident side with respect to the Mach-Zehnder type
マッハツェンダー型光導波路2は、複数の光導波路としての第1の光導波路2a、および第2の光導波路2bと、該第1、第2の光導波路2a、2bの入射側に接続されている分岐型光導波路2cと、第1、第2の光導波路2a、2bの出射側に接続されている合波型光導波路2dとから構成されている。また、本実施形態においては、第1、第2の光導波路2a、2bの長さ方向中央部分は互いに平行である。
The Mach-Zehnder type
バッファ層3は、光導波路を伝播する導波光の一部が、電極によって吸収されるのを防止する目的や、進行波型電極における電気信号の進行速度を調整する等の目的で設けられるもので、一般にSiO2を主成分とする厚さ0.5〜2μm程度の層である。
本実施形態において、バッファ層3は第1、第2の光導波路2a、2bの長さ方向中央よりも入射側を覆うように設けられている。これよりも出射側にはバッファ層3は設けられていない。
信号電極4は、金(Au)等の導電性材料で形成されている。本実施形態における信号電極4の中央部4bは、第1の光導波路2aおよび第2の光導波路2bの間に、該第1、第2の光導波路2a、2bの中央部分と平行に延びている。信号電極4の両端部4a、4cは、それぞれ第1の光導波路2aおよび第2の光導波路2bを横切って、前記中央部4bに対して垂直に延びている。
グランド電極5は、信号電極4を挟む入射側および出射側の両側に、信号電極4と所定の間隔を介して設けられおり、図示していないが接地されている。
The
In the present embodiment, the
The
The
バッファ層3よりも出射側の領域において、第1の光導波路2aの一部の上に、屈折率調整物質11が装荷されている。また同じ領域において、基板10上の第1の光導波路2aに近接する位置に、ブロック状の流動制御部材12が設けられている。流動制御部材12は、基板10からの立ち上がり面(ブロックの側面)のうち、第1の光導波路2aに近接する面が、少なくとも2つの凸部を備えた凹凸面となっており、前記屈折率調整物質11の外縁の一部が該凹凸面に接触している。図中符号12aは凹凸面における凸部の頂部を示し、符号12bは、隣り合う凸部の間に形成される凹部の内面を示している。
流動制御部材12は、光導波路が形成されていない領域上、すなわち上方から見たときにいずれの光導波路2とも重ならない位置に設けることが好ましい。本実施形態では、第1の光導波路2aおよび第2の光導波路2bの間に設けられている。
The refractive
The
前記屈折率調整物質11は、その屈折率が、空気の屈折率および光導波路2の屈折率のいずれとも異なる材料で構成される。屈折率調整物質11の屈折率は、光導波路2の屈折率よりも小さいことが好ましい。また屈折率調整物質11の屈折率は、空気の屈折率よりも大きいことがより好ましい。
また屈折率調整物質11は、基板10上に装荷させるときは液状であり、かつ装荷後に固化可能な物質が用いられる。特に、装荷時から固化されて流動性を失うまでの間で粘度が低下しない材料が好ましく、例えば光硬化性材料を用い、光照射によって短時間で固化させる方法が好ましい。また硬化時における収縮が小さい材料が望ましい。
かかる材料としては、エポキシ系またはアクリル系の紫外線(UV)硬化型接着剤等が挙げられる。
The refractive
The refractive
Such materials include epoxy or acrylic ultraviolet (UV) curable adhesives and the like.
屈折率調整物質11は以下の方法で装荷される。まず、液状の屈折率調整物質11を、流動制御部材12の凹部内面12bで囲まれた領域に滴下すると、該物質が該凹部内を満たし、さらに第1の光導波路2a上へ広がるとともに、滴下された凹部の両側に隣接する凸部の頂部12aと基板10との界面をつたう形でも広がり、該頂部12aの端(次の凹部に達する位置)で停止する。こうして屈折率調整物質11は図1に示すように、1つの凹部を満たし、第1の光導波路2aの長さ方向においては、該凹部の両側に隣接する凸部の頂部の端まで広がり、第1の光導波路2aの幅方向においては、第1の光導波路2aを超えて広がる形状に装荷され、この状態で固化される。
第1の光導波路2aのうち屈折率調整物質11で覆われている長さL(以下、屈折率調整長さLということもある)は、第1の光導波路2aの長さ方向における頂部12aの幅W1および凹部の開口幅W2によって制御できる。第1の光導波路2aの幅方向における屈折率調整物質11の広がり幅は、滴下時の屈折率調整物質11の粘度および滴下量によって制御することができる。
The refractive
The length L of the first
流動制御部材12の凹凸面における凸部の数は2以上であればよいが、3以上であれば、凹部内面12bで囲まれた領域の2以上に、屈折率調整物質11を滴下することにより、屈折率調整長さLを所望の長さに拡大することができるので好ましい。
凸部の頂部12aは、第1の光導波路2aに平行な平面からなっている。凸部の頂部12aをなす面と、凹部の内面12bとがなす角度θ1は120°以下であることが好ましく、90°以下がより好ましく、80°以下がさらに好ましい。この角度θ1が120°以下であると、屈折率調整物質11の広がりを、頂部12aの端(角度θ1の角)で停止させることができる。屈折率調整物質11の広がりの制御性を良くするには、該角度θ1が90°程度であることが好ましく、90°未満であることがより好ましい。該角度θ1の下限値は、特に制限されずゼロより大きければよいが、凹凸面のパターン形成の点では10°以上が好ましい。
凹部の形状は上記θ1が好適な範囲になる形状であればよく、特に限定されない。本実施形態では、上記θ1は90°であり、凹部の平面形状は矩形である。
The number of convex portions on the uneven surface of the
The top 12a of the convex portion is a plane parallel to the first
The shape of the recess is not particularly limited as long as the above θ1 is in a suitable range. In the present embodiment, θ1 is 90 °, and the planar shape of the recess is a rectangle.
第1の光導波路2aの長さ方向における、隣り合う凸部どうしの間隔(凹部の開口幅)W2は、小さすぎると凹部内に所定量の屈折率調整物質11を滴下するのが困難となり、大きいほど微調整が難しくなるので、これらの不都合が生じないように設定される。W2の好ましい範囲は10〜50μm程度である。
第1の光導波路2aの長さ方向における、凸部の頂部12aの幅W1は、小さすぎると凸部の頂部12aの端部で屈折率調整物質11の広がりを停止させることが難しくなり、大きいほど微調整が難しくなるので、これらの不都合が生じないように設定される。W1の好ましい範囲は、得ようとする屈折率調整長さLにもよるが、10〜50μm程度でありる。
第1の光導波路2aの幅方向における凹部の深さDは、小さすぎると凹部内に所定量の屈折率調整物質11を滴下するのが困難となり、大きいほど微調整が難しくなるなので、これらの不都合が生じないように設定される。Dは30μm以上が好ましい。
If the distance between adjacent convex portions (opening width of the concave portion) W2 in the length direction of the first
If the width W1 of the
If the depth D of the concave portion in the width direction of the first
凸部の頂部12aをなす面と基板10の表面とのなす角度(空間側)は特に制限されないが、90°±15°程度が好ましい。本実施形態では約90°である。凹部の内面12bと基板10の表面とのなす角度(空間側)も同様である。
基板10表面の垂線方向における、流動制御部材12の厚さは、屈折率調整物質11の流動を制御できる厚さであればよいが、薄すぎると十分に流動制御できない。屈折率調整物質11の滴下量にもよるが、1μm以上であることが好ましく、4μm以上がより好ましい。
The angle (space side) formed by the surface forming the top 12a of the convex portion and the surface of the
The thickness of the
本実施形態において、第1の光導波路2aの幅方向の中点から流動制御部材12までの距離d1は、流動制御部材12の存在が、第1の光導波路2aを伝搬する光に影響を与えない程度の距離を確保する必要があり、第1の光導波路2aの幅の1/2より大きくなるように設定される。
流動制御部材12の材質は、特に制限されず任意に選ぶことができる。
In the present embodiment, the distance d1 from the midpoint in the width direction of the first
The material of the
かかる構成の光導波路素子によれば、第1の光導波路2aの所定の長さ(屈折率調整長さL)を覆うように屈折率調整物質11を装荷することにより、装荷前に比べて第1の光導波路2aの実効屈折率が変化する。
すなわち、第1の光導波路2aの外周部が空気層と接していた部位において、該第1の光導波路2a上に、該第1の光導波路2aの屈折率とも空気の屈折率とも異なる屈折率を有する屈折率調整物質11を装荷することにより、第1の光導波路2aと空気層との界面の一部が、第1の光導波路2aと屈折率調整物質11との界面に変わるため、該第1の光導波路2aの実効屈折率が変化する。該実効屈折率の変化量は、屈折率調整物質11の屈折率によって制御することができる。
そして、例えば、光強度変調器、光アッテネータ、光波長フィルタなどに用いられるマッハツェンダー型光導波路は、一入力の光を複数に分岐し、分岐光導波路(第1、第2の光導波路2a、2b)中において各導波光の位相を制御した後、合波させる構造を有するが、本実施形態のようにして第1の光導波路2aの特定部分(屈折率調整長さL)における実効屈折率を変化させることで、第1の光導波路2aの実効的な全長(光路長)を変化させることができ、これによって合波部における位相の調整を行うことができる。
実効的な全長(光路長)の変化量は、屈折率調整物質11の屈折率と屈折率調整長さLによって制御することができる。
こうして合波部における各分岐光導波路(第1、第2の光導波路2a、2b)からの光の位相を制御することにより、ゼロ点の調整を図ることができる。
According to the optical waveguide element having such a configuration, the refractive
That is, at the portion where the outer peripheral portion of the first
For example, a Mach-Zehnder type optical waveguide used for an optical intensity modulator, an optical attenuator, an optical wavelength filter, etc. branches one input light into a plurality of branched optical waveguides (first and second
The amount of change in the effective total length (optical path length) can be controlled by the refractive index and refractive index adjustment length L of the refractive
Thus, the zero point can be adjusted by controlling the phase of the light from each branch optical waveguide (first and second
かかる方法でゼロ点を調整する場合には、屈折率調整物質11と第1の光導波路2aとが接触している部位の面積の制御が重要であるが、本実施形態にあっては、第1の光導波路2a上に液状の屈折率調整物質11を装荷し、該屈折率調整物質11の広がる範囲を、流動制御部材12を用い、屈折率調整物質11自身の表面張力を利用して制御した後に固化させるため、従来のようなバッファ層に開口部を設ける方法によらずに、屈折率調整長さLを制御してゼロ点の調整を行うことができる。
よって第1の光導波路2a上には、屈折率調整物質11が装荷されるだけで、それ以外の加工は施されないため、従来のようなバッファ層に開口部を設ける方法に比べて第1の光導波路2aにおける光学的特性への影響が小さくて済む。また製造工程も簡単である。
When the zero point is adjusted by such a method, it is important to control the area of the portion where the refractive
Therefore, since the refractive
本実施形態において、流動制御部材12は光導波路2に重ならないように設けられるため、該流動制御部材12を設けることによる導波光への影響は生じず、光導波路素子の特性劣化を抑えつつゼロ点の調整を行うことができる。
また、流動制御部材12の材質による影響が無いため、流動制御部材12の設計の自由度が高い。
In the present embodiment, since the
Moreover, since there is no influence by the material of the
〔第2の実施形態〕
図2は本発明の第2の実施形態の光導波路素子を模式的に示した平面図である。本実施形態において、上記第1の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態が第1の実施形態と大きく異なる点は、基板10上に、第1の光導波路2aを挟んで2つの流動制御部材22、23が設けられており、第1の光導波路2aの一部の上に装荷されている屈折率調整物質21の外縁が、両方の流動制御部材22,23と接触している点である。
屈折率調整物質21は第1の実施形態と同じ材料を用いることができる。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a plan view schematically showing an optical waveguide device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The present embodiment is greatly different from the first embodiment in that two
The refractive
本実施形態における2つの流動制御部材22,23のうち、第1の光導波路2aの外側に設けられている流動制御部材を第1の流動制御部材22、第1の光導波路2aと第2の光導波路2bの間に設けられている流動制御部材を第2の流動制御部材23と称する。
第1の流動制御部材22は、第1の実施形態における流動制御部材12と同様の形状とすることができる。
第2の流動制御部材23は、凹凸面を有さないブロック状で、第1の光導波路2aに近接する側面23aは、第1の光導波路2aに平行な平面からなっている。第1の光導波路2aの長さ方向における第2の流動制御部材23の長さは、第1の流動制御部材22の長さと同じ長さあればよい。基板10表面の垂線方向における、第2の流動制御部材23の厚さは第1の流動制御部材22の厚さと同じであることが好ましい。
Of the two
The first
The second
本実施形態において、屈折率調整物質21は以下の方法で装荷される。まず、液状の屈折率調整物質21を、第1の流動制御部材22の凹部内面12bで囲まれた領域に滴下すると、該物質が該凹部内を満たし、さらに第1の光導波路2a上へ広がり、滴下された凹部の両側に隣接する凸部の頂部12aと基板10との界面をつたう形で広がるとともに、第2の流動制御部材23と基板10との界面をつたう形でも広がる。屈折率調整物質21が第2の流動制御部材23と基板10との界面をつたって長さ方向へ広がるのは、第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材23との間隙における毛細管現象によると考えられる。
そして、屈折率調整物質21は、第1の流動制御部材22の凸部の頂部12aの端(次の凹部に達する位置)まで広がって停止し、この状態で固化される。
In this embodiment, the refractive
Then, the refractive
本実施形態において、屈折率調整物質21が、第1の流動制御部材22の凸部の頂部12aの端まで流動して、ここで停止するように制御するためには、第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材23との間の距離d2が、ここで毛細管現象が生じる範囲とし、かつ該d2と第1の流動制御部材22の凹部の深さDとを合わせた距離d3を毛細管現象が生じない範囲とすることが好ましい。
また、隣り合う凸部どうしの間隔(凹部の開口幅)W2が、d2に対して小さすぎると、凹部での毛細管現象が、第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材23との間隙における毛細管現象よりも強く作用して、長さ方向へ広がる屈折率調整物質21の量が少なくなる場合もある。屈折率調整物質21の滴下量がより少なくて済むようにするためには、W2はd2の1/2の値以上であることが好ましく、d2<W2としてもよい。
In this embodiment, in order to control the refractive
In addition, when the interval between adjacent convex portions (opening width of the concave portion) W2 is too small with respect to d2, the capillary phenomenon in the concave portion is caused between the first
また、第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材23との間の距離d2は、第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材23の存在が、第1の光導波路2aを伝搬する光に影響を与えない程度の距離を確保する必要があり、その点からはd2は第1の光導波路2aの幅よりも大きくなっていればよい。
第1の光導波路2aの幅方向における凹部の深さDは、第1の実施形態における設定条件に加えて、d3が毛細管現象が生じない距離となるように設定される。例えば、Dは30μm以上が好ましい。
凹部の開口幅W2は、第1の実施形態における設定条件に加えて、凹部での毛細管現象が強さを考慮して設定される。例えば、W2は10〜50μmの範囲が好ましい。
Further, the distance d2 between the first
The depth D of the recess in the width direction of the first
The opening width W2 of the recess is set in consideration of the strength of the capillary phenomenon in the recess in addition to the setting conditions in the first embodiment. For example, W2 is preferably in the range of 10 to 50 μm.
本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用効果が得られるほか、特に、第1の光導波路2aの両側に屈折率調整物質21の広がりを規制する流動制御部材(第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材23)を設けたことにより、屈折率調整物質21が広がる範囲の制御性が向上する。
According to the present embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained, and in particular, the flow control member (the first control member that regulates the spread of the refractive
また特に本実施形態では、第1の光導波路2aと第2の光導波路2bとの間に設ける第2の流動制御部材23が、凹凸面を有さないブロック状であるので、比較的小さい領域にも設けることができる。したがって第1の光導波路2aと第2の光導波路2bとの間隔が狭い場合などに有効である。
Particularly in this embodiment, since the second
〔第3の実施形態〕
図3は本発明の第3の実施形態の光導波路素子を模式的に示した平面図である。本実施形態において、上記第2の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態が第2の実施形態と大きく異なる点は、第1の光導波路2aおよび第2の光導波路2bの間に設けられている第2の流動制御部材53が、第1の光導波路2aの外側に設けられている第1の流動制御部材22と同じ形状である点である。第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材53とは、凹凸面が対向するように、かつ凸部の頂部12aどうしも対向するように設けられている。
屈折率調整物質51は第1の実施形態と同じ材料を用いることができる。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a plan view schematically showing an optical waveguide device according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The present embodiment is greatly different from the second embodiment in that the second
The refractive
本実施形態において、屈折率調整物質51は以下の方法で装荷される。まず、液状の屈折率調整物質51を、第1の流動制御部材22の凹部内面12bで囲まれた領域および第2の流動制御部材53の凹部内面12bで囲まれた領域に滴下すると、屈折率調整物質51が凹部内を満たし、さらに第1の光導波路2a上へと広がって、滴下された凹部の両側に隣接する凸部の頂部12aと基板10との界面をつたう形で広がる。屈折率調整物質51が第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材53の間を長さ方向へ広がるのは毛細管現象によると考えられる。
そして、屈折率調整物質51は、第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53の凸部の頂部12aの端(次の凹部に達する位置)まで広がって停止し、この状態で固化される。
あるいは、液状の屈折率調整物質51を、第1の流動制御部材22の凹部開口部と、これに対向する第2の流動制御部材53の凹部開口部との間に滴下してもよい。この場合も、屈折率調整物質51は第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材53の間を長さ方向へ広がって、第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53の凸部の頂部12aの端(次の凹部に達する位置)まで広がって停止し、この状態で固化される。
In the present embodiment, the refractive
The refractive
Alternatively, the liquid refractive
本実施形態において、屈折率調整物質51が、第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53の凸部の頂部12aの端まで流動して、ここで停止するように制御するためには、第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材23との間の距離d2が、ここで毛細管現象が生じる範囲とし、かつ該d2と第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53の凹部の深さDとを合わせた距離d4を毛細管現象が生じない範囲とすることが好ましい。
隣り合う凸部どうしの間隔(凹部の開口幅)W2と、d2との関係は第2の実施形態と同様である。
In the present embodiment, in order to control the refractive
The relationship between the distance between adjacent convex portions (opening width of the concave portion) W2 and d2 is the same as in the second embodiment.
本実施形態における第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53の位置、ならびに第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53における各寸法は第2の実施形態における設定条件と同様の条件を考慮して設定される。
The positions of the first
本実施形態によれば、第2の実施形態と同様の作用効果が得られるほか、特に、第1の光導波路2aの両側に凹凸面を有する第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53を設けたことにより、d2(毛細管現象が生じる大きさ)と、d4(毛細管現象が生じない大きさ)との差を、第2の実施形態より大きくすることができるので、屈折率調整物質51が広がる範囲の制御性がさらに向上する。
According to the present embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and in particular, the first
〔第4の実施形態〕
図4は本発明の第4の実施形態の光導波路素子を模式的に示した平面図である。本実施形態において、上記第2の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態が第2の実施形態と大きく異なる点は、第1の光導波路2aおよび第2の光導波路2bの間に設けられている第2の流動制御部材63が、第1の光導波路2aの外側に設けられている第1の流動制御部材22とは異なるピッチの凹凸面を有している点である。第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材63とは、凹凸面が対向するよう設けられている。
すなわち、第1の光導波路2aおよび第2の光導波路2bの間に設けられている第2の流動制御部材63の、第1の光導波路2aの長さ方向における頂部63aの幅W3は、第1の流動制御部材22のW1よりも小さい。
また第2の流動制御部材63の、第1の光導波路2aの長さ方向における凹部の開口幅W4は、第1の流動制御部材22のW2よりも小さい。
第1の光導波路2aの長さ方向における第2の流動制御部材63の長さは、第1の流動制御部材22の長さと同じ長さあればよい。基板10表面の垂線方向における第2の流動制御部材63の厚さは第1の流動制御部材22の厚さと同じであることが好ましい。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a plan view schematically showing an optical waveguide device according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The present embodiment is greatly different from the second embodiment in that the second
That is, the width W3 of the top 63a of the second
Further, the opening width W4 of the concave portion in the length direction of the first
The length of the second
本実施形態において、屈折率調整物質61は以下の方法で装荷される。まず、液状の屈折率調整物質61を、第1の流動制御部材22の凹部内面12bで囲まれた領域および第2の流動制御部材63の凹部内面63bで囲まれた領域に滴下すると、各屈折率調整物質61がそれぞれ凹部内を満たし、さらに第1の光導波路2a上へと広がって両者一体となり、滴下された凹部の両側に隣接する凸部の頂部12a、63aと基板10との界面をつたう形で広がる。屈折率調整物質61が第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材63の間を長さ方向へ広がるのは毛細管現象によると考えられる。
そして、屈折率調整物質61は、第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材63それぞれの凸部の頂部12a、63aの端(次の凹部に達する位置)まで広がって停止し、この状態で固化される。
In this embodiment, the refractive
Then, the refractive
本実施形態において、屈折率調整物質61が、第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材63の凸部の頂部12a、63aの端まで流動して、ここで停止するように制御するためには、第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材63との間の距離d2が、ここで毛細管現象が生じる範囲とし、かつ該d2と第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材63の凹部の深さDとを合わせた距離d4を毛細管現象が生じない範囲とすることが好ましい。
隣り合う凸部どうしの間隔(凹部の開口幅)W2、W4と、d2との関係は第2の実施形態と同様である。
In the present embodiment, the refractive
The relationship between the intervals between adjacent convex portions (opening width of the concave portions) W2, W4 and d2 is the same as in the second embodiment.
第2の流動制御部材63におけるW3、W4は、第2の実施形態における第1の流動制御部材22のW1、W2と同様の条件を考慮して設定される。
第2の流動制御部材63の位置、および第2の流動制御部材63におけるW3、W4以外の各寸法は、それぞれ第2の実施形態における第1の流動制御部材22の設定条件と同様の条件を考慮して設定される。
W3 and W4 in the second
The position of the second
本実施形態によれば、第2の実施形態と同様の作用効果が得られるほか、特に、第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材63とは、凹凸面における凹凸のピッチが互いに異なっているので、屈折率調整物質11を装荷する範囲(屈折率調整長さL)を小刻みに調整することができる。例えば、第2の流動制御部材63の隣り合う2つの凹部内に屈折率調整物質11を滴下するとともに、これらに対向する1つの凹部内に屈折率調整物質11を滴下して屈折率調整物質11を装荷することにより、屈折率調整長さLを図4よりも長くすることができる。
According to the present embodiment, the same operational effects as those of the second embodiment can be obtained. In particular, the first
〔第5の実施形態〕
図5は本発明の第5の実施形態の光導波路素子を模式的に示した平面図である。本実施形態において、上記第2の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態が第2の実施形態と大きく異なる点は、グランド電極5よりも出射側の領域内であって、光導波路2が設けられていない領域において、基板10上に遮光膜71,72,73が設けられている点である。
すなわち本実施形態において、第1の光導波路2aの外側に第1の遮光膜71が設けられており、その上に第1の流動制御部材22が設けられている。また第1の光導波路2aと第2の光導波路2bの間に、第2の遮光膜72が設けられており、その上に第2の流動制御部材23が設けられている。また第2の光導波路2bの外側に第3の遮光膜73が設けられている。ここには流動制御部材は設けられていない。
本実施形態において、屈折率調整物質21は光硬化性材料からなっており、光照射により固化される。
[Fifth Embodiment]
FIG. 5 is a plan view schematically showing an optical waveguide device according to the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
This embodiment differs greatly from the second embodiment in the region on the emission side from the
That is, in the present embodiment, the first
In this embodiment, the refractive
第1〜第3の遮光膜71,72,73は、屈折率調整物質21を固化する際に照射される光が基板10に達するのを防止するために設けられるもので、光吸収性の材料や光反射性の材料を用いて構成される。
The first to third
基板10の法線方向における第1〜第3の遮光膜71,72,73の厚さは、基板10への光照射を防止するのに十分な厚さであることが必要であるが、遮光膜上に流動制御部材が設けられる場合は、厚いほど、流動性制御部材による屈折率調整物質21の流動制御性が低下してしまう。また同一の基板10上に設けられる第1〜第3の遮光膜71,72,73は、製造工程上、一括的に形成することが好ましく、互いに同じ厚さであることが好ましい。
したがって、本実施形態における第1〜第3の遮光膜71,72,73の厚さは、基板10の法線方向における第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材23の厚さよりも薄いことが好ましく、第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材23の厚さの1/4以下であることがより好ましく、1/10以下であることがさらに好ましい。第1〜第3の遮光膜71,72,73の厚さの下限値は材料によっても異なり、特に限定されないが、例えば0.2〜0.3μm程度である。
The thickness of the first to third
Therefore, the thickness of the first to third
第1〜第3の遮光膜71,72,73が形成される領域は特に限定されないが、屈折率調整物質21が装荷される第1の光導波路2aに近接する領域を含むように形成することが好ましい。
Although the region where the first to third
本実施形態によれば、屈折率調整物質21を固化する際の光照射による基板への影響を低減させることができる。
すなわち、屈折率調整物質21を固化するために照射される光(例えば紫外光)は、通常、屈折率調整物質21が装荷される部位だけではなく、その周囲の広い範囲に照射される。このため、基板や光導波路に光が照射されることによって屈折率変化が誘発される場合がある。本実施形態によれば、照射光による基板への影響を抑制することができる。
According to the present embodiment, the influence on the substrate due to light irradiation when the refractive
That is, the light (for example, ultraviolet light) irradiated to solidify the refractive
〔第6の実施形態〕
図6は本発明の第6の実施形態の光導波路素子を模式的に示した平面図であり、図7は図6中のA−A線に沿う断面図である。本実施形態において、上記第2の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態が第2の実施形態と大きく異なる点は、第1の流動制御部材22および第2の流制御部材23に加えて、第2の光導波路2bの外側に第3の流動制御部材84が設けられている点である。
第3の流動制御部材84の形状は第1の流動制御部材22と同じである。
[Sixth Embodiment]
FIG. 6 is a plan view schematically showing an optical waveguide device according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the present embodiment, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
This embodiment differs greatly from the second embodiment in that, in addition to the first
The shape of the third
図7に示すように、これら第1の流動制御部材22、第2の流制御部材23、および第3の流動制御部材84は、第1の光導波路2aと第2の光導波路2bの対称面Pについて対称に設けられている。
すなわち、第1の光導波路2aから見た第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材23の形状および位置と、第2の光導波路2bから見た第2の流動制御部材23および第3の流動制御部材84の形状および位置とは互いに等しい。
As shown in FIG. 7, the first
That is, the shape and position of the first
本実施形態によれば、第2の実施形態と同様の作用効果が得られるほか、第1の流動制御部材22、第2の流制御部材23、および第3の流動制御部材84が対称面Pについて対称に設けられているので、温度変化等の外的変化に対する特性の安定性が向上する。
すなわち、ゼロ点を調整するには、一方の光導波路(第1の光導波路2a)の近傍に流動制御部材(第1の流動制御部材22および第2の流制御部材23)が設けられていて、当該光導波路上に屈折率調整物質21を装荷できるようになっていればよい。しかし、第1の光導波路2aの近傍の構造と、第2の光導波路2bの近傍の構造とが異なっていると、例えば温度変化などの外的変化による光学特性への影響が、第1の光導波路2aと第2の光導波路2bとで異なり、その結果ゼロ点が変動してしまう場合がある。
本実施形態によれば、第2の光導波路2bの近傍に第3の流動制御部材84を設け、第1の光導波路2aの近傍の構造と第2の光導波路2bの近傍の構造とが互いに対称形となるように構成したことにより、かかる外的変化によるゼロ点の変動を低減させることができる。
According to the present embodiment, the same operational effects as those of the second embodiment can be obtained, and the first
That is, in order to adjust the zero point, flow control members (first
According to the present embodiment, the third
なお本実施形態において、図の例では第1の光導波路2a上に屈折率調整物質21が装荷されているが、第2の光導波路2b上に屈折率調整物質21を装荷させてもよい。または両方の光導波路(第1、2の光導波路2a、2b)上に屈折率調整物質21をそれぞれ装荷してもよい。
ここで、第1の光導波路2a上に屈折率調整物質21を装荷する場合と、第2の光導波路2b上に屈折率調整物質21を装荷する場合とでは、ゼロ点の変化方向が互いに逆になるので、本実施形態では、所望のゼロ点の変化方向に応じて、第1、2の光導波路2a、2bのどちらに屈折率調整物質21を装荷するかを選択することができる。また例えば第1の光導波路2a上に屈折率調整物質21を装荷したときにゼロ点の変化量が大き過ぎたときに、第2の光導波路2b上に屈折率調整物質21を装荷させてゼロ点を逆向きに変化させることによって、ゼロ点調整の補正を行うこともできる。
さらに、第1の流動制御部材22と第3の流動制御部材84とが、凹凸面のピッチが互いに異なる構成とすることもでき、かかる構成によれば、ピッチが大きい方の流動制御部材を用いてゼロ点の粗調整を行い、ピッチが小さい方の流動制御部材を用いてゼロ点の微調整を行うことができる。
In the present embodiment, the refractive
Here, when the refractive
Further, the first
〔第7の実施形態〕
図8は本発明の第7の実施形態の光導波路素子を模式的に示した平面図である。
本実施形態の光導波路素子は、LiNbO3(LN)基板10の上面に方向性結合器型光導波路92が形成されている。
方向性結合器型光導波路92は、第1の光導波路92aと第2の光導波路92bとからなっており、該2本の光導波路92a、92bは、基板10の一端部から内方に向かって漸次互いに近接し、基板10の中央部付近では互いに近接した平行状態の結合部90を形成し、基板10の他端部では外方に向かって互いに漸次離間している。なお本実施形態ではLNのXカット基板を使用している。
結合部90の外側の領域において、結合部90を挟んで互いに対向する電極94,95が、第1の光導波路92aおよび第2の光導波路92bそれぞれに近接して設けられている。電極94,95は、金(Au)等の導電性材料で形成されている。
本実施形態において、方向性結合器型光導波路92に対して図中左右のどちらを入射側とするかは任意であるが、説明の便宜上左側を入射側、右側を出射側とする。
[Seventh Embodiment]
FIG. 8 is a plan view schematically showing an optical waveguide device according to the seventh embodiment of the present invention.
In the optical waveguide element of this embodiment, a directional coupler type
The directional coupler type
In a region outside the
In the present embodiment, it is arbitrary which of the left and right in the figure is the incident side with respect to the directional coupler type
結合部90の一部において、第1の光導波路92aおよび第2の光導波路92bの上に、一括的に、屈折率調整物質91が装荷されている。該屈折率調整物質91の近傍には、結合部90を挟んで2つの第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53が、凹凸面が対向するように、かつ凸部の頂部12aどうしも対向するように設けられている。
第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53は前記第3の実施形態と同様の構成とすることができる。
屈折率調整物質91は第1の実施形態と同じ材料を用いることができる。
In a part of the
The first
The refractive
屈折率調整物質91は前記第3の実施形態と同様の方法で装荷される。
本実施形態における第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53の配置、ならびに第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53における各寸法の設定に際しては、第3の実施形態と同様の条件が考慮されるほか、特に第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53の存在が、結合部90の光学的特性に影響を与えない程度に、第1の流動制御部材22と第2の流動制御部材53との距離d5を大きくする必要がある。d5の好ましい範囲は、結合部90における第1の光導波路92aと第2の光導波路92bとの間隔(距離)にもよるが、例えばd5=「第1の光導波路92aの幅」+「第2の光導波路92bの幅」+「第1の光導波路92aと第2の光導波路92bとの間隔」の値か、これよりも大きい値に設定される。
The refractive
In the arrangement of the first
かかる構成の光導波路素子によれば、結合部90における第1の光導波路92aおよび第2の光導波路92bを、互いに同じ長さ(屈折率調整長さL)だけ覆うように屈折率調整物質91を装荷することにより、装荷前に比べて第1の光導波路92aおよび第2の光導波路92bの実効屈折率が等量ずつ変化する。該実効屈折率の変化量は、屈折率調整長さLによって制御することができる。
方向性結合器型光導波路92にあっては、結合部90において、2本の光導波路(第1、第2の光導波路92a、92b)をそれぞれ伝搬する光のパワーが互いに移行し、第1、第2の光導波路92a、92bのそれぞれに分配される。2本の光導波路(第1、第2の光導波路92a、92b)間における光パワーの移行状態は結合部90における光路長によって制御することができる。したがって、本実施形態のようにして第1の光導波路92aおよび第2の光導波路92bの実効屈折率を互いに同量変化させることで、第1の光導波路92aおよび第2の光導波路92bの実効的な全長(光路長)を互いに同量変化させることができ、これによって結合部90における結合状態を制御して分岐比の調整を行うことができる。
According to the optical waveguide element having such a configuration, the refractive
In the directional coupler type
〔第8の実施形態〕
図9は本発明の第8の実施形態の光導波路素子を模式的に示した平面図である。
本実施形態において、上記第6および第7の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態が第6の実施形態と大きく異なる点は、マッハツェンダー型光導波路の干渉系を構成する第1の光導波路2aおよび第2の光導波路2bの出射側が、合波型光導波路2dではなくて、方向性結合器型光導波路を構成する第1の光導波路92aおよび第2の光導波路92bにそれぞれ接続されている点である。
本実施形態における方向性結合器型光導波路は、結合部90において、2本の光導波路(第1、第2の光導波路92a、92b)をそれぞれ伝搬する光のパワーが互いに移行し、第1、第2の光導波路92a、92bのそれぞれに特定の比率で分配されて出射されるように構成されている。
該方向性結合器型光導波路の結合部90の一部において、第1の光導波路92aおよび第2の光導波路92bの上には、屈折率調整物質91が一括的に装荷されており、該屈折率調整物質91の近傍には、結合部90を挟んで2つの第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53が、凹凸面が対向するように、かつ凸部の頂部12aどうしも対向するように設けられている。そして屈折率調整物質91の外縁の一部が第1の流動制御部材22および第2の流動制御部材53に接触している。
[Eighth Embodiment]
FIG. 9 is a plan view schematically showing an optical waveguide device according to the eighth embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the same components as those in the sixth and seventh embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
This embodiment differs greatly from the sixth embodiment in that the output side of the first
In the directional coupler type optical waveguide according to the present embodiment, the powers of the light propagating through the two optical waveguides (first and second
In a part of the
本実施形態によれば、干渉系を構成する第1の光導波路2aおよび第2の光導波路2bについて第6の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、方向性結合器型光導波路を構成する第1の光導波路92aおよび第2の光導波路92bについて、第7の実施形態と同様の作用効果が得られる。
According to the present embodiment, the first
〔変形例(1)〕
第1〜第8の実施形態において、流動制御部材を導電性材料で形成してもよい。
流動制御部材を導電性材料で形成する場合、同一基板上に設けられている他の電極、例えば信号電極4、グランド電極5、第7の実施形態における電極94,95と同一の材料を用いることができ、そうすると、他の電極を形成する工程で、流動制御部材も同時に形成することができるので、製造工程数の削減に寄与できる。
[Modification (1)]
In the first to eighth embodiments, the flow control member may be formed of a conductive material.
When the flow control member is formed of a conductive material, use the same material as other electrodes provided on the same substrate, for example, the
また第2〜第8の実施形態のように、第1の光導波路2aの両側にそれぞれ流動制御部材を設ける場合に、該流動制御部材を導電性材料で形成し、かつ該流動制御部材に電圧を印加する手段を設けることにより、該流動制御部材が電極を兼ねる構成とすることができる。かかる構成にあっては、第1の光導波路2aの両側の流動制御部材の一方に制御電圧を印加するとともに、他方の流動制御部材を接地することにより、第1の光導波路2aに対して電界を印加させることができる。
また第1の実施形態のように、第1の光導波路2aの片側にのみ流動制御部材12を設ける場合には、これとは別に第1の光導波路2aを挟んで該流動制御部材12と対向する位置に電極を設け、該電極および流動制御部材12の一方に制御電圧を印加させるとともに、他方を接地する構成としてもよい。
このように流動制御部材が電極を兼ねる構成とすれば、同一基板上に設けられている他の電極、例えば信号電極4、グランド電極5や、第7の実施形態における電極94,95との組み合わせにより、光導電素子の駆動電圧の低減を図ることも可能である。
When the flow control members are provided on both sides of the first
When the
When the flow control member also serves as an electrode in this way, a combination with other electrodes provided on the same substrate, for example, the
〔変形例(2)〕
また第5、第6の実施形態において、遮光膜71,72,73を導電性材料で形成してもよい。
遮光膜71,72,73を導電性材料で形成する場合、同一基板上に設けられている他の電極(信号電極4、グランド電極5)と同一材料を用いることができ、そうすると、信号電極4、グランド電極5を形成する工程で、遮光膜71,72,73も同時に形成することができるので、製造工程数の削減に寄与できる。
[Modification (2)]
In the fifth and sixth embodiments, the
When the
また遮光膜71,72,73を導電性材料で形成するとともに、その上に接触して形成される流動制御部材(第1、第2、第3の流動制御部材22、23、73も導電性材料で形成することが好ましい。この場合、隣り合う流動制御部材の一方または両方に電圧を印加する手段を設けることにより、流動制御部材とその下の遮光膜との一体物が電極を兼ねる構成とすることができる。例えば、第1の光導波路2aの両側の第1、第2の流動制御部材22、23の一方に制御電圧を印加するとともに、他方を接地することにより、第1の光導波路2aに対して電界を印加させることができる。
かかる構成によれば、遮光膜を、流動制御部材よりも光導波路に近接して設けることができるので、流動制御部材のみを電極として作用させる場合よりも、流動制御部材と遮光膜との一体物を電極として作用させることにより、印加された制御電圧による電界が光導波路に対して集中的に発生するため、駆動電圧の低減が期待できる。
Further, the
According to such a configuration, since the light shielding film can be provided closer to the optical waveguide than the flow control member, the flow control member and the light shielding film are integrated as compared with the case where only the flow control member acts as an electrode. By acting as an electrode, an electric field due to the applied control voltage is intensively generated with respect to the optical waveguide, so that a reduction in driving voltage can be expected.
〔変形例(3)〕
上記各実施形態および変形例において、流動制御部材における凹部の平面形状は矩形に限らず、適宜変更が可能である。
図10は、第2の実施形態の変形例として、第1の流動制御部材32における、凸部の頂部32aをなす面と、凹部の内面32bとがなす角度θ1を90°〜120°の範囲とした例を示すものである。本例において、第1の流動制御部材32の凹部の平面形状は、第1の光導波路2aの長さ方向における開口幅が、底部に向かって漸次縮小する略台形となっている。
屈折率調整物質31は第1の実施形態と同じ材料を用いることができる。
本例において、上記第2の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
[Modification (3)]
In each of the above embodiments and modifications, the planar shape of the recess in the flow control member is not limited to a rectangle, and can be changed as appropriate.
FIG. 10 shows a variation of the second embodiment in which the angle θ1 formed by the surface forming the top 32a of the convex portion and the
The refractive
In this example, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
〔変形例(4)〕
図11は、第2の実施形態の変形例として、第1の流動制御部材42における、凹部の平面形状が、開口部よりも内方で幅広になっている例を示すものである。
本例における第1の流動制御部材42の凹部は、第1の光導波路2aの長さ方向における開口幅が開口部の内方で拡大しており、隣り合う凹部の間の仕切り壁部42cの平面形状が略T字状となっている。
屈折率調整物質41は第1の実施形態と同じ材料を用いることができる。
本例において、上記第2の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
かかる構成によれば、凹部の内方が広くなっているので、屈折率調整物質41を滴下する際の滴下位置の許容範囲が広がり、製造性が向上する。
[Modification (4)]
FIG. 11 shows an example in which the planar shape of the recess in the first
In the concave portion of the first
The refractive
In this example, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
According to such a configuration, since the inside of the concave portion is widened, the allowable range of the dropping position when dropping the refractive
〔変形例(5)〕
上記各実施形態および変形例において、1つの流動制御部材の凹凸面における凹凸のピッチは均一でなくてもよく、ピッチが大きい部分と、ピッチが小さい部分とが一つの凹凸面に混在していてもよい。
図12は、第2の実施形態の変形例として、第1の流動制御部材102の凹凸面に、
凹凸のピッチが小さい微調整部102aと、これよりも凹凸のピッチが大きい粗調整部102bが設けられている例を示すものである。
本例において、頂部12aの幅W1、および隣り合う凸部どうしの間隔(凹部の開口幅)W2は、屈折率調整物質21の装荷量が制御できる範囲内で適宜設定することができる。
本例において、上記第2の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
かかる構成によれば、屈折率調整物質21を滴下する位置を適宜選択することにより、屈折率調整長さLをより微細に調整することができる。
[Modification (5)]
In the above embodiments and modifications, the uneven pitch on the uneven surface of one flow control member may not be uniform, and a portion with a large pitch and a portion with a small pitch are mixed on one uneven surface. Also good.
FIG. 12 shows an uneven surface of the first
An example in which a
In this example, the width W1 of the
In this example, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
According to such a configuration, the refractive index adjustment length L can be finely adjusted by appropriately selecting the position where the refractive
なお、上記の各実施形態および変形例における光導波路の構成は適宜変更可能である。例えば、マッハツェンダー型光導波路の複数の光導波路(第1の光導波路2a、第2の光導波路2b)は、互いに平行でなくてもよい。また、複数の光導波路(第1の光導波路2a、第2の光導波路2b)の長さは互いに等しくなくてもよい。すなわち、第1の光導波路2aと第2の光導波路2bの平面形状が互いに対称でなくてもよく、設計時から第1の光導波路2aと第2の光導波路2bとの長さに差を設けて、所望の初期位相差を設けてもよい。さらに、複数の光導波路(第1の光導波路2a、第2の光導波路2b)において、各光導波路幅や屈折率制御成分の濃度を互いに異ならせるなど、複数の光導波路の構造に差を設けることにより、複数の光導波路間の実効屈折率に差を設けることで、所望の初期位相差を設けてもよい。
It should be noted that the configuration of the optical waveguide in each of the above embodiments and modifications can be changed as appropriate. For example, the plurality of optical waveguides of the Mach-Zehnder type optical waveguide (the first
(実施例1)
図6に示す構成を用いて光変調器のゼロ点の調整を行った。
基板10としてはLN基板を用い、マッハツェンダー型光導波路2はチタン(Ti)拡散法にて形成した。
バッファ層3はSiO2で形成し、厚さは約1μmとした。
信号電極4、グランド電極5、第1の流動制御部材22、第2の流動制御部材23、第3の流動制御部材84、および遮光膜71,72,73の材料としては金(Au)を用い、これらはメッキにより形成した。
遮光膜71,72,73の厚さは0.2μmとした。第1の流動制御部材22、第2の流動制御部材23、および第3の流動制御部材84の基板表面からの厚さは5μmとした。
第1の流動制御部材22および第3の流動制御部材84の形状は図6に示すような櫛歯状とし、凸部の数は10とした。凹凸面と基板10とのなす角度(立ち上がり角度)は約90°である。各寸法は以下の通りとした。
W1=50μm、
W2=50μm、
D=40μm、
d2=40μm、
d3=90μm、
θ1=90°
Example 1
The zero point of the optical modulator was adjusted using the configuration shown in FIG.
An LN substrate was used as the
The
Gold (Au) is used as a material for the
The thickness of the
The shapes of the first
W1 = 50 μm,
W2 = 50 μm,
D = 40 μm,
d2 = 40 μm,
d3 = 90 μm,
θ1 = 90 °
屈折率調整物質21としては、アクリル系紫外線硬化型接着剤を用いた。
液状の屈折率調整物質21を、流動制御部材22の凹部内面で囲まれた領域に滴下した。滴下された屈折率調整物質21は凹部を満たし、さらに図6のように第1の光導波路2aの長さ方向および幅方向に広がり、凸部の頂部の端(次の凹部に達する位置)まで広がって停止した。
停止したところで、屈折率調整物質21に対して、紫外線ランプからの紫外線を照射して固化させた。
第1の光導波路2aのうち屈折率調整物質21で覆われている長さL(屈折率調整長さL)は数mm程度であり、設計通りの長さであった。
As the refractive
The liquid refractive
When stopped, the refractive
The length L (refractive index adjustment length L) covered with the refractive
滴下する箇所の数や滴下位置を変更して屈折率制御物質21を装荷し、屈折率制御物質21の装荷領域、すなわち屈折率調整長さLを設計通りに制御できることを確認した。また、屈折率調整長さLに比例してゼロ点が変化することも確認した。
3個の光変調器について、同じ条件で屈折率調整物質21を装荷し、装荷前と装荷後にそれぞれゼロ点および透過損失を測定し、屈折率調整物質21の装荷前後での変化量を求めた。ゼロ点変化量は、位相差に換算すると屈折率調整長さL=1mm当たり22°程度であった。
屈折率調整物質21の装荷に伴う光透過損失の増大は見られなかった。
It was confirmed that the refractive
The three optical modulators were loaded with the refractive
No increase in light transmission loss due to loading of the refractive
(実施例2)
実施例1において、θ1=60°に変更した他は同様とした。すなわち、第1の流動制御部材22および第3の流動制御部材84の形状を、図10に示すように、凹部の平面形状が略台形に変更した。第1の流動制御部材22および第3の流動制御部材84における、その他の寸法は実施例1と同じである。
本実施例においても、実施例1と同様に、屈折率調整長さLを設計通りに制御できることを確認した。
(Example 2)
In Example 1, it was the same except that it was changed to θ1 = 60 °. That is, in the shapes of the first
Also in this example, as in Example 1, it was confirmed that the refractive index adjustment length L could be controlled as designed.
2…マッハツェンダー型光導波路(光導波路)
2a、92a…第1の光導波路
2b、92b…第2の光導波路
3…バッファ層
4…信号電極
5…グランド電極
10…基板
11、21、31、41、51、61、91…屈折率調整物質
12…流動制御部材
12a、32a、42a、63a…凸部の頂部
12b、32b、42b、63b…凹部の内面
22、32、42、102…第1の流動制御部材
23、53、63…第2の流動制御部材
71…第1の遮光膜
72…第2の遮光膜
73…第3の遮光膜
84…第3の流動制御部材
90…結合部
92…方向性結合器型光導波路
94、95…電極
2. Mach-Zehnder type optical waveguide (optical waveguide)
2a, 92a ... 1st
Claims (19)
The flow control member is provided in the vicinity of all of the plurality of optical waveguides, and the flow control members are symmetric with respect to the symmetry plane of the plurality of optical waveguides. The optical waveguide device according to any one of the above.
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