JP2006337583A - Organic waveguide type optical modulator and manufacturing method of organic waveguide type optical modulator - Google Patents
Organic waveguide type optical modulator and manufacturing method of organic waveguide type optical modulator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006337583A JP2006337583A JP2005160324A JP2005160324A JP2006337583A JP 2006337583 A JP2006337583 A JP 2006337583A JP 2005160324 A JP2005160324 A JP 2005160324A JP 2005160324 A JP2005160324 A JP 2005160324A JP 2006337583 A JP2006337583 A JP 2006337583A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic
- optical modulator
- waveguide
- modulation
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
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および有機導波路型光変調器の作製方法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 electrical signal, and a method for manufacturing the organic waveguide type optical modulator.
従来、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(連続光)を導波路型光変調器で外部変調する方法がある。レーザダイオードの直接変調に関しては、10Gbps程度の高速変調は困難であり、より高速の信号には、外部変調方式が用いられる。 Conventionally, in order to convert an electrical signal into an optical signal in an optical interconnection, there are two methods of externally modulating a CW light (continuous light) from a laser diode by a waveguide type optical modulator and a method using direct modulation of a laser diode. is there. Regarding direct modulation of a laser diode, high-speed modulation of about 10 Gbps is difficult, and an external modulation method is used for higher-speed signals.
上記外部変調方式の光変調のひとつに、電気光学効果(electro−optic effect)を用いたものがある。この電気光学効果は、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 light modulations of the external modulation method is one that uses an electro-optic effect. This 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. The electro-optic effect is caused by the linear electro-optic effect (Pockels effect) due to the second-order nonlinearity and the third-order nonlinearity. There is a 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6に、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(LN;ニオブ酸リチウム)を用いたマッハツェンダ型の光変調器を示す。光導波路部分は、適当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、平面ストリップラインの信号電極に印加される。入射光は、入口側のY分岐で2つの光導波路に分岐され、光導波路を伝搬する光は、電極に印加されたマイクロ波と相互作用して位相変化を起こす。この位相変化を生じた光は、他方を伝搬してきた光と出口側のY分岐で重ね合わさり、合成波は位相変化に起因して強度変化を引き起こし、電気信号に対応した光信号に変換される。 FIG. 6 shows a Mach-Zehnder type optical modulator using an inorganic ferroelectric crystal LiNbO 3 (LN; lithium niobate) as an example of a modulator using the electro-optic effect. The optical waveguide part diffuses Ti ions and the like into LN crystal cut out in an appropriate orientation, thereby making a region having a large refractive index a core layer and cladding a buffer layer of LN crystal or silicon oxide film without Ti diffusion. It is a layer. An electric field from the outside is a traveling wave electrode made of a metal such as Au or Cu, and is applied to the signal electrode of the planar stripline. Incident light is branched into two optical waveguides at the Y branch on the entrance side, and the light propagating through the optical waveguide interacts with the microwave applied to the electrodes to cause a phase change. The light causing this phase change is superimposed on the light propagating on the other side at the Y branch on the exit side, and the combined wave causes an intensity change due to the phase change and is converted into an optical signal corresponding to the electrical signal. .
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。たとえば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。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変調器の一例を示すと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。 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, since the dielectric constant of the LN crystal is as large as about ε1 = 43 and ε3 = 28, the effective refractive index nm of the microwave is larger than the refractive index of light n0 = 2.15 (wavelength 1.3 μm), Band limited due to velocity mismatch between wave and 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. 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. An example of a current LN modulator is 5 V drive at 10 Gbps, and is 2 to 3 times larger than 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、薄膜化などの加工が比較的容易である。また、大きな電気光学定数を持つため、変調部の作用長を短くすることができるため、より小型、低電圧、高速な光変調器を実現できる可能性がある。なかでも、有機結晶は、有機高分子のような分極処理を必要とせず、分極緩和のような経時変化はなく安定である。 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, since it has a large electro-optic constant, the action length of the modulation section can be shortened, so that there is a possibility that a smaller, lower voltage, and higher speed optical modulator can be realized. In particular, the organic crystal does not require a polarization treatment like an organic polymer, and is stable with no change over time such as polarization relaxation.
図7に有機結晶であるDASTの構造式を示す、4−N,N−dimethylamino−4'―N−methyl−stilbazolium tosylate(以下、DASTと記述する)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(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(ε=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。 FIG. 7 shows the structural formula of DAST, which is an organic crystal. 4-N, N-dimethylamino-4′-N-methyl-stilbazolium tosylate (hereinafter referred to as DAST) was developed at the Tohoku University Nakanishi Laboratory. It has a large nonlinear optical constant (d11 = 1010 pm / v (λ = 1.3 μm)) and an electro-optic constant (r11 = 75 pm / V (λ = 820 nm)), and has a low dielectric constant (ε = 5. 2), it has attracted attention such as low voltage, high speed optical modulation and detection, and millimeter wave generation.
DASTは、イオン性結晶のため、トルエンやヘキサンなどの一部の無極性有機溶媒を除いて、水やメタノール、エタノール、プロパノール、アセトンなどの溶媒に可溶であるために、フォトリソグラフィーを用いたパターニングが困難で導波路形成が課題となっていた。そこで、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、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が提案されている(たとえば特許文献1参照)。 Since DAST is an ionic crystal and is soluble in water, methanol, ethanol, propanol, acetone and other solvents except for some non-polar organic solvents such as toluene and hexane, photolithography was used. Patterning is difficult and waveguide formation has been an issue. Therefore, a core groove is formed in the lower clad portion, and an organic crystal DAST showing an electro-optic effect is embedded therein, and chemical mechanical polishing is performed using a solvent that does not deteriorate the characteristics of the DAST to remove DAST other than the groove portion. A waveguide type optical modulator that can be driven at a low voltage and at a high speed by forming DAST in the core portion has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
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、電気信号を光信号に変えるために、光の位相を変化させる変調部の作用長を小さくでき、変調器の小型化が達成できる。また、その一方で、DASTの結晶成長速度は、結晶成長速度が遅いほど、結晶の光学的均一性が優れていることが知られている。 Thus, by using an organic material having an electro-optic constant larger than that of LN, including DAST, the action length of the modulator that changes the phase of light can be reduced in order to change the electric signal to an optical signal. Miniaturization can be achieved. On the other hand, as for the crystal growth rate of DAST, it is known that the lower the crystal growth rate, the better the optical uniformity of the crystal.
そこで、有機材料の利点を生かし、より小型で、低電圧、高速駆動ができ、より生産性および信頼性の高い有機導波路型光変調器が必要となっている。 Therefore, taking advantage of the organic material, an organic waveguide type optical modulator that is smaller, can be driven at a low voltage and at a high speed, and has higher productivity and reliability is required.
しかしながら、上記に示されるように、DASTの結晶成長速度は、結晶成長速度が遅いほど、結晶の光学的均一性が優れているため、高品質のDAST結晶を導波路部分に光変調に必要な大きさ(約10mm)に成長させる場合、結晶成長には膨大な時間がかかり生産性が悪化し、高コスト化を招来させることになる。また、10nm程度まで成長した場合においても、結晶の大型化に伴って結晶の内部応力が大きくなり、温度変化や衝撃などによりクラックが発生しやすくなる。 However, as shown above, since the crystal growth rate of DAST is higher as the crystal growth rate is lower, the optical uniformity of the crystal is better. Therefore, a high-quality DAST crystal is necessary for light modulation in the waveguide portion. When growing to a size (about 10 mm), the crystal growth takes an enormous amount of time, and the productivity deteriorates, leading to an increase in cost. Even when the crystal grows to about 10 nm, the internal stress of the crystal increases as the size of the crystal increases, and cracks are likely to occur due to temperature changes or impacts.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より生産性、信頼性に優れた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 more excellent in productivity and reliability.
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、入射光を外部からの電界の強さに応じて出射光の位相または強度を変調し、有機材料をコア層にもつ光導波路の一部または全領域を外部からの電界により制御する有機導波路型光変調器であって、前記入射光を分岐する分岐部と、分岐された前記入射光を変調する変調部と、この変調された光を合成し出力する合成部と、を有し、前記変調部は、光の進行方向に対して複数の前記コア層を備えていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the invention according to
この請求項1の発明によれば、分岐部と変調部と合成部とで有機導波路型光変調器を構成させ、この変調部にのみコア層を形成することにより、少量の有機材料による生産性の向上や、有機結晶性による高品質および信頼性の向上を図ることが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, an organic waveguide type optical modulator is constituted by the branching unit, the modulating unit, and the synthesizing unit, and the core layer is formed only on the modulating unit. It is possible to improve the quality and improve the quality and reliability due to organic crystallinity.
また、請求項2にかかる発明は、前記分岐部は、1本の導波路が2本の導波路に分岐され、さらに当該分岐された導波路がそれぞれ2本に分岐され、前記変調部は、この分岐された導波路における光の進行方向に対して4本の導波路が並列に形成され、前記合波部は、前記4本の導波路を2本ずつ合波し、さらにこの2本の導波路を1本の導波路で合波され、前記4本の導波路にそれぞれ前記コア層を形成したことを特徴とする。
In the invention according to
この請求項2の発明によれば、請求項1において、分岐部は1本の導波路が2本の導波路に分岐され、さらにその分岐した導波路がそれぞれ2本に分岐する構成であり、変調部は有機材料をコア層に持ち、光の進行方向に対し4本の導波路が並列になる構成であり、合波部は2本がそれぞれ1本に合波され、されにその各々が1本に合波される構成にすることにより、生産性、信頼性に優れ、高品質な有機導波路型光変調器が実現可能になる。 According to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the branching portion is configured such that one waveguide is branched into two waveguides, and each of the branched waveguides is branched into two. The modulation unit has an organic material in the core layer, and four waveguides are arranged in parallel with respect to the light traveling direction. The multiplexing unit is combined into two, and each of them is combined. By adopting a configuration in which they are combined into one, it is possible to realize a high-quality organic waveguide type optical modulator that is excellent in productivity and reliability.
また、請求項3にかかる発明は、前記コア層は、それぞれ1つの有機単結晶で構成されていることを特徴とする。
The invention according to
この請求項3の発明によれば、請求項1または2において、コア層として、電気光学定数が大きく、誘電率が小さい有機単結晶を電気光学効果の媒体に用い、1つの単結晶から構成することで、さらに信頼性に優れ、高品質であり、低電圧で高速な有機導波路型光変調器が実現可能になる。 According to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, an organic single crystal having a large electro-optic constant and a low dielectric constant is used as the core layer for the medium having the electro-optic effect, and the core layer is constituted by one single crystal. As a result, it is possible to realize an organic waveguide type optical modulator that is further excellent in reliability, high quality, and low voltage and high speed.
また、請求項4にかかる発明は前記有機材料は、4−N,N−dimethylamino−4'―N−methyl−stilbazolium tosylate(DAST)であることを特徴とする。
The invention according to
この請求項4の発明によれば、請求項1、2または3において、電気光学定数が大きく、誘電率が小さく、かつ熱的に安定な4−N,N−dimethylamino−4'―N−methyl−stilbazolium tosylate(DAST)を電気光学効果の媒体に用いることで、さらに低電圧で高速かつ信頼性の高い有機導波路型光変調器が実現可能になる。
According to the invention of
また、請求項5にかかる発明は、前記有機材料は、有機導波路型光変調器がマッハツェンダ型であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the organic material is characterized in that the organic waveguide type optical modulator is a Mach-Zehnder type.
この請求項5の発明によれば、請求項1〜4のいずれか一つにおいて、マッハツェンダ型の有機導波路光変調器とすることにより、小型で、低電圧での駆動が可能であり、低コスト、高信頼性かつ消光比の高い有機導波路型光変調器が実現可能になる。 According to the fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the Mach-Zehnder type organic waveguide optical modulator is small and can be driven at a low voltage. An organic waveguide type optical modulator with high cost, high reliability, and high extinction ratio can be realized.
また、請求項6にかかる発明は、前記変調部は、前記コア層上に積層されたクラッド層の上方に変調信号が印加される信号電極と、前記コア層に接地電圧を印加する接地電極と、を備えること特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, the modulating unit includes a signal electrode to which a modulation signal is applied above a cladding layer stacked on the core layer, and a ground electrode for applying a ground voltage to the core layer. It is characterized by providing these.
この請求項6の発明によれば、請求項1〜5のいずれか一つにおいて、コア層上に積層されたクラッド層の上方に変調信号が印加される信号電極と、コア層に接地電圧を印加する接地電極と、を備えることにより、電気信号による光の強度変調が可能になる。
According to the invention of claim 6, in any one of
また、請求項7にかかる発明は、分岐された光導波路の中央に進行波信号電極を配置し、前記光導波路の外側に設置電極を配置したことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is characterized in that a traveling wave signal electrode is arranged at the center of the branched optical waveguide, and an installation electrode is arranged outside the optical waveguide.
この請求項7の発明によれば、請求項6において、分岐された光導波路中央に進行波信号電極に配置し、光導波路の外側に接地電極を配置することで、それぞれのDASTに逆向きの電界を印加することが可能になる。その結果、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可能になる。 According to the seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the traveling wave signal electrode is arranged at the center of the branched optical waveguide, and the ground electrode is arranged outside the optical waveguide, so that each DAST has a reverse direction. An electric field can be applied. As a result, it becomes possible to cause a double phase change by the push-pull operation.
また、請求項8にかかる発明は、前記入射を分岐する分岐部と、分岐された前記入射光を変調する複数個の変調部と、この変調された光を合成し出力する合成部と、を有し、前記分岐部と前記合波部と複前記数個の変調部を別々に作製し、組み合わせて作製する有機導波路型光変調器の作製方法であって、前記変調部のコア層に有機材料を形成する第一の工程と、前記分岐部と前記合波部と前記複数個の変調部とを支持基板上に配置し、各光導波路部分が光学的に接続するように張り合わせる第二の工程と、を含むことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a branching unit that branches the incident, a plurality of modulation units that modulate the branched incident light, and a combining unit that combines and outputs the modulated light. The branching unit, the combining unit, and the plurality of modulation units are separately manufactured and combined to manufacture a method of manufacturing an organic waveguide optical modulator, the core layer of the modulation unit A first step of forming an organic material, the branching section, the combining section, and the plurality of modulating sections are arranged on a support substrate, and are bonded together so that each optical waveguide section is optically connected. And a second step.
この請求項8の発明によれば、分岐部と合波部と複数個の変調部を別々に作製し、組み合わせて作製する光変調器の作製方法において、変調部のコア層に有機材料を形成する工程と、分岐部と合波部と複数個の変調部を支持基板上に配置して光導波路部分を光学的に張り合わせる工程とにより、生産性、信頼性に優れた有機導波路型光変調器の作製方法が実現可能になる。 According to the eighth aspect of the invention, in the method of manufacturing an optical modulator in which the branching unit, the combining unit, and the plurality of modulating units are separately manufactured and combined, the organic material is formed on the core layer of the modulating unit. Organic waveguide type light with excellent productivity and reliability by the step of arranging the branching portion, the combining portion, and the plurality of modulating portions on the support substrate and optically bonding the optical waveguide portions. A method for manufacturing the modulator can be realized.
また、請求項9にかかる発明は、前記分岐部と前記合波部と前記複数個の変調部とのそれそれの接合面となる面を平滑にする第三の工程を含むことを特徴とする。 The invention according to claim 9 is characterized in that it includes a third step of smoothing a surface to be a joint surface of each of the branching portion, the combining portion, and the plurality of modulating portions. .
この請求項9の発明によれば、請求項8において、分岐部および合波部と複数個の変調部のそれそれの接合面となる面を平滑にする工程を設けることにより、信頼性に優れ、かつ高品質な有機導波路型光変調器の作製方法が実現可能になる。 According to the ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the step of smoothing the junction surface between the branching section, the combining section, and the plurality of modulating sections is excellent in reliability. In addition, a method for manufacturing a high-quality organic waveguide optical modulator can be realized.
本発明(請求項1)にかかる有機導波路型光変調器は、分岐部と変調部と合成部とで有機導波路型光変調器を構成させ、この変調部にのみコア層を形成することにより、少量の有機材料による生産性の向上や、有機結晶性による高品質および信頼性の向上を図ることができるという効果を奏する。 An organic waveguide type optical modulator according to the present invention (Claim 1) comprises an organic waveguide type optical modulator composed of a branching unit, a modulating unit, and a combining unit, and a core layer is formed only on the modulating unit. As a result, it is possible to improve productivity with a small amount of organic material and to improve high quality and reliability due to organic crystallinity.
また、本発明(請求項2)にかかる有機導波路型光変調器は、請求項1において、分岐部は1本の導波路が2本の導波路に分岐され、さらにその分岐した導波路がそれぞれ2本に分岐する構成であり、変調部は有機材料をコア層に持ち、光の進行方向に対し4本の導波路が並列になる構成であり、合波部は2本がそれぞれ1本に合波され、されにその各々が1本に合波される構成にすることにより、生産性、信頼性に優れ、高品質な有機導波路型光変調器を提供することができるという効果を奏する。
An organic waveguide type optical modulator according to the present invention (Claim 2) is the organic waveguide type optical modulator according to
また、本発明(請求項3)にかかる有機導波路型光変調器は、請求項1または2において、コア層として、電気光学定数が大きく、誘電率が小さい有機単結晶を電気光学効果の媒体に用い、1つの単結晶から構成することで、さらに信頼性に優れ、高品質であり、低電圧で高速な有機導波路型光変調器を提供することができるという効果を奏する。
The organic waveguide type optical modulator according to the present invention (Claim 3) is the medium according to
また、本発明(請求項4)にかかる有機導波路型光変調器は、請求項1、2または3において、電気光学定数が大きく、誘電率が小さく、かつ熱的に安定な4−N,N−dimethylamino−4'―N−methyl−stilbazolium tosylate(DAST)を電気光学効果の媒体に用いることで、さらに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という効果を奏する。
An organic waveguide type optical modulator according to the present invention (Claim 4) is characterized in that, in
また、本発明(請求項5)にかかる有機導波路型光変調器は、請求項1〜4のいずれか一つにおいて、マッハツェンダ型の有機導波路光変調器とすることにより、小型で低電圧での駆動が実現し、低コスト、高信頼性かつ消光比の高い有機導波路型光変調器を提供することができるという効果を奏する。
An organic waveguide type optical modulator according to the present invention (Claim 5) is a Mach-Zehnder type organic waveguide optical modulator according to any one of
また、本発明(請求項6)にかかる有機導波路型光変調器は、請求項1〜5のいずれか一つにおいて、コア層上に積層されたクラッド層の上方に変調信号が印加される信号電極と、コア層に接地電圧を印加する接地電極と、を備えることにより、電気信号による光の強度変調ができるという効果を奏する。
An organic waveguide type optical modulator according to the present invention (Claim 6) is that the modulation signal is applied above the clad layer laminated on the core layer according to any one of
また、本発明(請求項7)にかかる有機導波路型光変調器は、請求項6において、分岐された光導波路中央に進行波信号電極に配置し、光導波路の外側に接地電極を配置することで、それぞれのDASTに逆向きの電界を印加することが可能になる。その結果、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、より低電圧で駆動することができるという効果を奏する。 An organic waveguide type optical modulator according to the present invention (Claim 7) is characterized in that, in Claim 6, the traveling wave signal electrode is arranged at the center of the branched optical waveguide, and the ground electrode is arranged outside the optical waveguide. This makes it possible to apply a reverse electric field to each DAST. As a result, a double phase change can be caused by the push-pull operation, and it is possible to drive at a lower voltage.
また、本発明(請求項8)にかかる有機導波路型光変調器の作製方法は、分岐部と合波部と複数個の変調部を別々に作製し、組み合わせて作製する光変調器の作製方法において、変調部のコア層に有機材料を形成する工程と、分岐部と合波部と複数個の変調部を支持基板上に配置して光導波路部分を光学的に張り合わせる工程とにより、生産性、信頼性に優れた有機導波路型光変調器の作製方法を提供することができるという効果を奏する。 In addition, in the method for manufacturing an organic waveguide type optical modulator according to the present invention (claim 8), a branching unit, a combining unit, and a plurality of modulating units are separately manufactured, and an optical modulator manufactured by combining them is manufactured. In the method, the step of forming an organic material in the core layer of the modulation portion, and the step of optically bonding the optical waveguide portion by arranging the branching portion, the combining portion, and the plurality of modulation portions on the support substrate, There is an effect that it is possible to provide a method for manufacturing an organic waveguide type optical modulator excellent in productivity and reliability.
また、本発明(請求項9)にかかる有機導波路型光変調器の作製方法は、請求項8において分岐部および合波部と複数個の変調部のそれそれの接合面となる面を平滑にする工程を設けることにより、信頼性に優れ、かつ高品質な有機導波路型光変調器の作製方法を提供することができるという効果を奏する。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for producing an organic waveguide type optical modulator according to the eighth aspect of the present invention. By providing the step, it is possible to provide a method for manufacturing an organic waveguide type optical modulator having excellent reliability and high quality.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる有機導波路型光変調器および有機導波路型光変調器の作製方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of an organic waveguide type optical modulator and a method for manufacturing the organic waveguide type optical modulator according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施の形態)
図1−1、図1−2は、本発明の第1の実施の形態にかかる有機導波路型光変調器の構成を示す説明図である。ここで図1−1は平面図、図1−2は図1−1における光の位相変化を行うDAST部分におけるA−A’の断面図である。ここではマッハツェンダ(Mach−Zehnder)型の光変調器の両分岐光導波路にDASTを選択的に配置し、その光路長は等しいものとした。すなわち、この有機導波路型光変調器10は、Y分岐により2つの光路に分けて変調部を並列に配置してその後合成する、いわゆるマッハツェンダ型の構成をとっている。
(First embodiment)
FIGS. 1-1 and 1-2 are explanatory diagrams illustrating the configuration of the organic waveguide type optical modulator according to the first embodiment of the present invention. Here, FIG. 1-1 is a plan view, and FIG. 1-2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in the DAST portion for changing the phase of light in FIG. Here, DAST is selectively disposed in both branch optical waveguides of a Mach-Zehnder type optical modulator, and the optical path lengths thereof are equal. That is, the organic waveguide type
なお、DASTは、先に述べたように4−N,N−dimethylamino−4'―N−methyl−stilbazolium tosylateを意味するものである。また、DASTは、4−dimethylamino−N−methyl 4 stilbazolium tosylateとも記述される。あるいはtrans−4−[4−(dimethylamino)]stbazolium p−toluenesulfonateとも記述される。
Note that DAST means 4-N, N-dimethylamino-4′-N-methyl-stilbazolium tosylate as described above. DAST is also described as 4-dimethylamino-N-
これらの図において、符号10aは分岐部分、符号10bは変調部分、符号10cは合波部分、符号11は支持基板、符号12は基板、符号13はクラッド層、符号14はDAST、符号15は接地電極、符号16は進行波信号電極、符号17は電源、符号18は終端抵抗、符号19は光導波路である。以下、これらの構成要素について詳述する。
In these figures,
DAST14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、DAST薄膜結晶の場合も膜面内にa、b軸があり、c軸は膜面に垂直方向となる。このような幾何学的な構造をもつDAST14は、基板に平行面内に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、光はb軸に伝播し、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するのがよい。このため、進行波信号電極16と接地電極15によって形成される電界も基板12と平行面になるように図1−1、図1−2に示すような配置とする。
The bulk crystal of
さらに、分岐光導波路16の中央に進行波信号電極16を配置し、分岐光導波路の外側に接地電極15を配置することで、それぞれのDAST14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光導波路19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のDAST14で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19では屈折率が大きくなり、他方の光導波路19では屈折率が小さくなることとなる。この結果、光導波路19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、電極には50Ωの終端抵抗18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。
Furthermore, by arranging the traveling
すなわち、分岐光導波路中央に進行波信号電極16を配置し、分岐光導波路の外側に接地電極を配置することで、それぞれのDAST14に逆向きの電界を印加することができる。その結果、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する。
That is, the traveling
つぎに、上記有機導波路型光変調器の作製方法について図2を参照し説明する。まず、変調部分10bの作製方法を説明する。変調部分10bを作製する基板12は、ポリイミド基板を用い、その基板12上に、光導波路のクラッド層13として働くポリイミド樹脂をスピンコートする(工程1)。この実施の形態ではクラッド層にポリイミド樹脂を用いているが、コア層を構成する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、たとえば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂を挙げることができる。
Next, a manufacturing method of the organic waveguide type optical modulator will be described with reference to FIG. First, a method for manufacturing the
続いて、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、コア溝を形成した変調部分10bの基板を作製する(工程2)。ここに、メタノールを溶媒に用いた徐冷法によって、DAST14を結晶成長させる(工程3)。結晶方位については種結晶により、導波路方向をb軸、同じく基板に平行な面内にa軸、および基板に垂直方向がc軸となるように設置し、240時間かけてDAST単結晶を作製する。
Subsequently, using the waveguide pattern mask, reactive ion etching using photolithography and oxygen gas is performed to produce a substrate of the
このときコア部分には約5nm成長した。コア溝以外の部分にも、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の除去を行った後、ワイヤーソーにより変調部分に適したサイズに切り出しを行い、厚さ6μm、長さ5mmのDASTコア部を配した変調部分[1]、[2]を作製する(工程4)。本作製方法では基板に複数個の種結晶を用いることで、同時に複数個作製することが容易であり、生産性がよい。 At this time, the core portion grew about 5 nm. Since there is DAST that has grown in crystal other than the core groove, after removing unnecessary portion of DAST by polishing, it is cut out to a size suitable for the modulation portion by wire saw, thickness 6μm, length Modulating portions [1] and [2] having a 5 mm DAST core portion are prepared (step 4). In this manufacturing method, by using a plurality of seed crystals for the substrate, it is easy to manufacture a plurality of seed crystals at the same time, and productivity is good.
上記研磨の一例は、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い、コア溝以外のDAST14を除去し、DAST14を特定のコア溝にのみ残すことができる。
As an example of the above polishing, polishing is performed using silica abrasive particles using a foamed urethane pad Supreme RN-H (manufactured by Rodel),
また、この実施の形態では、ワイヤーソーによる切り出しを行ったが、レーザー加工、エッチング加工等の各種精密加工技術も用いることができる。 In this embodiment, the wire saw is used for cutting, but various precision processing techniques such as laser processing and etching processing can also be used.
また、この実施の形態では、種結晶を用いた徐冷法でDASTコア部を形成したが、改良シェア法によってDAST薄膜を形成してもよい。 In this embodiment, the DAST core part is formed by a slow cooling method using a seed crystal, but a DAST thin film may be formed by an improved shear method.
続いて分岐部分10aおよび合波部分10cの作製方法について説明する。ポリイミド基板上に分岐部分10aおよび合波部分10cを作製する(工程5)。すなわち、クラッド層としてポリイミド樹脂をスピンコートし、ついで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。ついで、コア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し、分岐部分10a、合波部分10cとする。
Next, a manufacturing method of the branching
これら分岐部分10a、合波部分10cと変調部分10b[1]、[2]の切断面(端面)はさらに研磨により端面を平滑に加工処理する。このように端面を平滑にすることで接合面での光損失を小さくすることができる。ここでの研磨条件は上述した条件を適用することができる。
The cut surfaces (end surfaces) of the
続いて、分岐部分10a、合波部分10cと変調部分10b[1]、[2]を支持基板11上に図1のように配置した後に、上層に下層のクラッド層と同じポリイミドをスピンコートして形成し、2μm厚さの上部クラッド層とした。ついでメッキ法によりAu電極を作製し、厚さ5μmの進行波信号電極16および接地電極15の一部を作成した。ついで、分岐された光導波路19と交わる部分の引き出し部分に進行波信号電極16および接地電極15を形成し、終端に50Ωの終端抵抗18を取り付け、進行波型電極とした。こうしてマッハツェンダ型の有機導波路型光変調器10を作製する(図1−1、図1−2参照)。
Subsequently, after the branching
このように作製した有機導波路型光変調器10に、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できた。また、作製時間も短くなることで作製コストも低くなることが確認できた。また、長時間の継続使用においてもDAST14部分にクラックなどの発生は見られず、高信頼性な有機導波路型光変調器10が得られることが検証された。
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
(第2の実施の形態)
つぎに、上述の有機導波路型光変調器10とは異なる第2の実施の形態にかかる有機導波路型光変調器20の構成および作製方法について図3に示す。この有機導波路型光変調器20は図1−1の有機導波路型光変調器10に対し、変調部分20bを[1]、[2]、[3]の3つとしたものである。ここでは、前述と同様の作製方法で、変調部分20bの作製基板は、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し、続い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、コア溝を形成し、変調部分20bの基板を作製する。
(Second Embodiment)
Next, FIG. 3 shows a configuration and a manufacturing method of an organic waveguide type
ここに、メタノールを溶媒に用いた徐冷法によって、DAST14を結晶成長させる。結晶方位については種結晶により、導波路方向をb軸、同じく基板に平行な面内にa軸、および基板に垂直方向がc軸となるように設置し、120時間かけてDAST単結晶を作製する。このときコア部分には約3μm成長した。コア溝以外のDAST14は研磨により除去を行った後、ワイヤーソーにより変調部分20bの切り出しを行い、厚さ6μm、長さ3mmのDAST14のコア部を配した変調部分20b[1]、[2]、[3]を作製する。
Here,
続いて、分岐部分20aおよび合波部分20cを作製する。ポリイミド基板上に分岐部分20aおよび合波部分20cを作製する。クラッド層としてポリイミド樹脂をスピンコートし、ついで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。ついで、コア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19を形成し、分岐部分20a、合波部分20cとする。
Subsequently, the branching
これら分岐部分20a、合波部分20cと変調部分20b[1]、[2]、[3]の切断面(端面)はさらに研磨により端面を平滑に加工する。
The cut surfaces (end surfaces) of the branching
ついで、分岐部分20a、合波部分20cと変調部分20b[1]、[2]、[3]を支持基板上に図3に示すように配置した後に、上層に下層のクラッド層と同じポリイミドをスピンコートして形成し、2μm厚さの上部クラッド層とした。ついで進行波信号電極16および接地電極15を形成した。メッキ法によりAu電極を作製し、厚さ5μmの進行波信号電極16、および接地電極15の一部を作成した。ついで、分岐光導波路と交わる部分の引き出し部分に進行波信号電極16および接地電極15を形成し、終端に50Ωの終端抵抗18を取り付け、進行波型電極とした。こうしてマッハツェンダ型の有機導波路型光変調器20を作製する(図3参照)。
Next, after the branching
上記の有機導波路型光変調器20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有機導波路型光変調器20が得られることが検証された。また、作製時間も短くなることで作製コストも低くなる。また、長時間の継続使用においてもDAST14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20が実現する。
When a modulation signal is input between the electrodes via the coaxial cable while a laser beam having a wavelength of 1.3 μm is incident on the organic waveguide type
(比較例)
第1の実施の形態と同様の作製方法で、基板12として、ポリイミド基板を用い、その基板12上に、光導波路19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。ついでコア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。さらにリソグラフィーとエッチングを用いて、DAST14を選択的に形成する部分となるポリイミドを除去し、コア溝を再度形成する。
(Comparative example)
In the same manufacturing method as in the first embodiment, a polyimide substrate is used as the
ここに、第1の実施の形態と同様にメタノールを溶媒に用いた徐冷法によって、DAST14を結晶成長させた。結晶方位については種結晶によって、導波路方向をb軸、同じく基板12に平行な面内にa軸、および基板に垂直方向がc軸となるように、720時間かけてDAST単結晶を作製する。このときコア部分には約10mm成長することが確認できた。コア溝以外のDAST14は第1の実施の形態と同様に除去し、分岐光導波路に厚さ6μm、長さ10mmのDAST14のコア部を配した分岐光導波路部を作製する。
Here, DAST14 was crystal-grown by the slow cooling method using methanol as a solvent in the same manner as in the first embodiment. With respect to crystal orientation, a DAST single crystal is produced by using a seed crystal over 720 hours so that the waveguide direction is the b-axis, the a-axis is in a plane parallel to the
第1の実施の形態と同様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18、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20を作製する。
As in the first embodiment, a Mach-Zehnder type organic waveguide
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、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。また、この場合、作製時間も第1の実施の形態にくらべ約3倍かかるなど生産性も良好ではない。 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 after a long period of use, and the optical loss increased. In this case, the production time is about three times that of the first embodiment, and the productivity is not good.
(第3の実施の形態)
図4−1、図4−2は、本発明の第3の実施の形態にかかる有機導波路型光変調器30の構成を示す説明図である。ここで図4−1は平面図、図4−2は図1−1における光の位相変化を行うDAST部分A−A'の断面図である。ここではマッハツェンダ(Mach−Zehnder)型の光変調器の両分岐光導波路にDAST14を選択的に配置し、その光路長は等しいものとした。すなわち、この有機導波路型光変調器10は、Y分岐により2つの光路に分けて変調部を並列に配置してその後合成する、いわゆるマッハツェンダ型の構成をとっている。
(Third embodiment)
FIGS. 4-1 and FIGS. 4-2 are explanatory drawings which show the structure of the organic waveguide type
ここでは並列に構成された変調部分の分岐光導波路にDAST14を選択的に配置し、その光路長は等しいものとした。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、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DAST14は、基板平行面内にa、b軸を形成しやすい。一方、DAST14のもっとも大きな電気光学定数r11を使うため、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するのがよい。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12と平行面になるように図4−1、図4−2に示すような配置とする。
Here, it is assumed that the
さらに、それぞれの分岐光導波路中央に進行波信号電極16を配置し、分岐光導波路の外側に接地電極15を配置することで、それぞれ対となるDAST14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光導波路19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のDAST14で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19では屈折率が大きくなり、他方の光導波路19では屈折率が小さくなることとなる。この結果、光導波路19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、本発明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、電極には50Ωの終端抵抗18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。
Furthermore, by arranging the traveling
つぎに、有機導波路型光変調器30の作製方法について図5を参照し、説明する。先に変調部分30bの作製方法を記す。変調部分30bの作製基板は、ポリイミド基板を用い、その基板12上に、光導波路19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(工程1)。この実施の形態ではクラッド層にポリイミド樹脂を用いているが、コア層を構成する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、たとえば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂を挙げることができる。
Next, a method for manufacturing the organic waveguide type
ついで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、並列に構成されたコア溝を形成した変調部分30bの基板を作製する(工程2)。
Next, using the waveguide pattern mask, reactive ion etching using photolithography and oxygen gas is performed to produce a substrate of the
ここに、メタノールを溶媒に用いた徐冷法によって、DAST14を結晶成長させる。結晶方位については種結晶により、導波路方向をb軸、同じく基板に平行な面内にa軸、および基板に垂直方向がc軸となるように設置し、240時間かけてDAST単結晶を作製した。このときコア部分には約5mm成長することが確認できた。コア溝以外の部分にも、結晶成長したDAST14が存在するので、研磨により不要部分のDAST14の除去を行った後、ワイヤーソーにより変調部分に適したサイズに切り出しを行い、厚さ10μm、長さ5mmからなる4個の全く同じ結晶方位を持つDASTコア部が並列に配置された変調部分を作製した(工程4、5)。本作製方法では基板に複数個の種結晶を用いることで、同時に複数個作製することが容易であり、生産性が向上する。
Here,
上記研磨の一例は、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い、コア溝以外のDAST14を除去し、DAST14を特定のコア溝にのみ残すことができる。 An example of the above polishing is to perform polishing using silica abrasive particles using a urethane foam pad, Supreme RN-H Rodale, to remove DAST14 other than the core groove and leave DAST14 only in a specific core groove Can do.
また、本例では、ワイヤーソーによる切り出しを行ったが、レーザー加工、エッチング加工等の各種精密加工技術も用いることができる。また、本例では、種結晶を用いた徐冷法でDASTコア部を形成したが、改良シェア法によってDAST薄膜を形成してもよい。 In this example, the wire saw is used for cutting, but various precision processing techniques such as laser processing and etching processing can also be used. In this example, the DAST core portion is formed by the slow cooling method using the seed crystal, but the DAST thin film may be formed by the improved shear method.
続いて、分岐部分30aおよび合波部分30cの作製方法について説明する。ポリイミド基板上に分岐部分30aおよび合波部分30cを作製した。クラッド層としてポリイミド樹脂をスピンコートし、ついで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。ついで、コア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19を形成し、分岐部分30a、合波部分30cとした(工程5)。
Subsequently, a manufacturing method of the
これら分岐部分30a、合波部分30cと変調部分30bの切断面(端面)はさらに研磨により端面を平滑にした。端面を平滑にすることで接合面での光損失を小さくすることができる。ここでの研磨条件は上述した条件を適用することができる。
The cut surfaces (end surfaces) of the
ついで分岐部分30a、合波部分30cと変調部分30bを支持基板上に図4−1のように配置した後に、上層に下層のクラッド層と同じポリイミドをスピンコートして形成し、2μm厚さの上部クラッド層とした。ついでメッキ法によりAu電極を作製し、厚さ5μmの進行波信号電極16、および、接地電極15の一部を作成した。ついで、分岐光導波路と交わる部分の引き出し部分に進行波信号電極16および接地電極15を形成し、終端に50Ωの終端電極18を取り付け、進行波型電極とした。こうして図4−1、図4−2に示す有機導波路型光変調器30を作製した。
Next, after the branching
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、作製時間も短くなり、分岐部分30a、変調部分30b、合波部分30cの接合面も簡略化できることで作製コストも低くなる。また、長時間の継続使用においてもDAST部分にクラックなどの発生は見られず、高信頼性な有機導波路型光変調器30を実現できた。
Providing high-speed and high extinction ratio light intensity modulation at a low drive voltage of about 1.2 V 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. I was able to. In addition, the manufacturing time is shortened, and the manufacturing cost can be reduced by simplifying the joint surfaces of the
(比較例)
前述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。ついでコア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、DAST14を選択的に形成する部分となるポリイミドを除去し、コア溝を再度形成した。ここに、前述と同様にメタノールを溶媒に用いた徐冷法によって、DAST14を結晶成長させた。結晶方位については種結晶によって、導波路方向をb軸、同じく基板に平行な面内にa軸、及び基板に垂直方向がc軸となるように、720時間かけてDAST単結晶を作製した。このときコア部分には約10mm成長した。コア溝以外のDAST14は前述と同様に除去し、分岐光導波路に厚さ6μm、長さ10nmのDASTコア部を配した分岐光導波路部を作製した。
(Comparative example)
In the same manufacturing method as described above, 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. Next, a polyimide resin having a large refractive index as a core is formed in the groove to form a low-loss optical waveguide. Further, using polyimide and etching, polyimide that becomes a portion for selectively forming
前述と同様にポリイミド樹脂による上部クラッド層、進行波信号電極16と接地電極15の形成、50Ωの終端抵抗18、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30を作製する。
In the same manner as described above, an upper clad layer made of polyimide resin, formation of traveling
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、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。また作製時間も前述の実施の形態にくらべ約3倍かかるなど生産性も良好ではない。 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 after a long period of use, and the optical loss increased. Further, the production time is about three times as long as that of the above-described embodiment, and the productivity is not good.
以上のように、本発明にかかる有機導波路型光変調器および有機導波路型光変調器の作製方法は、光インタコネクションなどに有用であり、特に、情報処理、光計測、光ファイバ通信システムにおける変調器に適している。 As described above, the organic waveguide optical modulator and the method for manufacturing the organic waveguide optical modulator according to the present invention are useful for optical interconnection and the like, and in particular, information processing, optical measurement, and optical fiber communication systems. Suitable for modulators in
10,20,30 有機導波路型光変調器
10a,20a 分岐部分
10b,20b 変調部分
10c,20c 合波部分
11 支持基板
12 基板
13 クラッド層
14 DAST
15 接地電極
16 信号電極
17 電源
18 終端抵抗
19 光導波路
10, 20, 30 Organic waveguide type
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記入射光を分岐する分岐部と、分岐された前記入射光を変調する変調部と、この変調された光を合成し出力する合成部と、を有し、
前記変調部は、光の進行方向に対して複数の前記コア層を備えていることを特徴とする有機導波路型光変調器。 Organic waveguide type that modulates the phase or intensity of outgoing light according to the strength of the electric field from the outside, and controls part or all of the optical waveguide with an organic material as a core layer by the electric field from the outside An optical modulator,
A branching unit that branches the incident light, a modulation unit that modulates the branched incident light, and a combining unit that combines and outputs the modulated light,
The said modulation | alteration part is equipped with the said several core layer with respect to the advancing direction of light, The organic waveguide type optical modulator characterized by the above-mentioned.
前記変調部は、この分岐された導波路における光の進行方向に対して4本の導波路が並列に形成され、
前記合波部は、前記4本の導波路を2本ずつ合波し、さらにこの2本の導波路を1本の導波路で合波され、
前記4本の導波路にそれぞれ前記コア層を形成したことを特徴とする請求項1に記載の有機導波路型光変調器。 In the branch portion, one waveguide is branched into two waveguides, and each of the branched waveguides is branched into two,
In the modulation unit, four waveguides are formed in parallel with respect to the traveling direction of light in the branched waveguide,
The multiplexing unit combines the four waveguides two by two, and further combines the two waveguides by one waveguide.
The organic waveguide type optical modulator according to claim 1, wherein the core layer is formed on each of the four waveguides.
前記コア層上に積層されたクラッド層の上方に変調信号が印加される信号電極と、
前記コア層に接地電圧を印加する接地電極と、
を備えること特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の有機導波路型光変調器。 The modulator is
A signal electrode to which a modulation signal is applied above a cladding layer laminated on the core layer;
A ground electrode for applying a ground voltage to the core layer;
The organic waveguide type optical modulator according to claim 1, further comprising:
前記変調部のコア層に有機材料を形成する第一の工程と、
前記分岐部と前記合波部と前記複数個の変調部とを支持基板上に配置し、各光導波路部分が光学的に接続するように張り合わせる第二の工程と、
を含むことを特徴とする有機導波路型光変調器の作製方法。 A branching unit that branches the incident; a plurality of modulation units that modulate the branched incident light; and a combining unit that combines and outputs the modulated light, and the branching unit and the multiplexing unit A method for producing an organic waveguide type optical modulator in which a part and a plurality of modulation parts are separately produced and combined,
A first step of forming an organic material in the core layer of the modulator;
A second step of arranging the branching unit, the combining unit and the plurality of modulating units on a support substrate, and bonding the optical waveguide portions so as to be optically connected;
A method for producing an organic waveguide type optical modulator, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005160324A JP2006337583A (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Organic waveguide type optical modulator and manufacturing method of organic waveguide type optical modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005160324A JP2006337583A (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Organic waveguide type optical modulator and manufacturing method of organic waveguide type optical modulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006337583A true JP2006337583A (en) | 2006-12-14 |
Family
ID=37558206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005160324A Pending JP2006337583A (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Organic waveguide type optical modulator and manufacturing method of organic waveguide type optical modulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006337583A (en) |
-
2005
- 2005-05-31 JP JP2005160324A patent/JP2006337583A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4703627B2 (en) | 1 × 2 polarization splitter and 1 × 2 polarization independent optical switch | |
CN106468835A (en) | Optical waveguide components and use its photomodulator | |
US8737773B2 (en) | Optical control element | |
JP2007052328A (en) | Composite optical waveguide | |
WO2007023857A1 (en) | Light fsk/ssb modulator having intensity balance function | |
JPH11231358A (en) | Optical circuit and its production | |
WO2014157456A1 (en) | Optical modulator | |
JP3200629B2 (en) | Optical modulator using photonic bandgap structure and optical modulation method | |
JP2012203339A (en) | Optical waveguide device | |
US20230007949A1 (en) | Optical Device | |
JP2004070136A (en) | Optical waveguide device and traveling waveform light modulator | |
JP2006251090A (en) | Optical modulator, method for manufacturing the same, and optical communication system | |
JP2006337583A (en) | Organic waveguide type optical modulator and manufacturing method of organic waveguide type optical modulator | |
JP2004219600A (en) | Electrode for optical modulation and optical modulator | |
JP5467414B2 (en) | Optical functional waveguide | |
JP2006243376A (en) | Organic waveguide type optical modulator | |
JP2023522152A (en) | optical modulator | |
JP2007025370A (en) | Organic waveguide type optical modulator and optical communications system | |
JP2006003583A (en) | Organic waveguide type optical modulator and optical communication system | |
JP2022047597A (en) | Optical device and light transmitter-receiver | |
JP2003202533A (en) | Organic waveguide type optical modulator and method of manufacturing organic waveguide type optical modulator | |
JP2008009314A (en) | Optical waveguide element, optical modulator, and optical communication device | |
JP2004109457A (en) | Organic waveguide type optical modulator and optical integrated circuit | |
CN115857199A (en) | Lithium niobate light emitter and forming method thereof | |
JPH05224245A (en) | Hybrid optical circuit and matrix optical switch |