JP2015111193A - Method for manufacturing optical waveguide device - Google Patents
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Description
本発明は、光導波路デバイスの製造方法に関するものであり、特に、焦電効果を有する基板上に、金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱し該金属を熱拡散処理することにより、光導波路パターンを形成する光導波路デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide device, and in particular, by forming a metal conductor pattern on a substrate having a pyroelectric effect, heating the substrate, and subjecting the metal to thermal diffusion treatment, thereby producing an optical waveguide. The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide device for forming a waveguide pattern.
光通信分野や光計測分野において、光変調器などの光導波路デバイスが多用されている。光導波路デバイスの中には、ニオブ酸リチウムなどの焦電効果を有する基板上に、Ｔｉなどの金属を熱拡散して光導波路を形成するものがある。 Optical waveguide devices such as optical modulators are frequently used in the optical communication field and the optical measurement field. Some optical waveguide devices form an optical waveguide by thermally diffusing a metal such as Ti on a substrate having a pyroelectric effect such as lithium niobate.
特許文献１又は２に示すように、このような光導波路を形成する際には、熱拡散処理時に基板上に焦電現象が発生し、焦電した電荷が放電し、光導波路に損傷を与えることが指摘されている。 As shown in Patent Document 1 or 2, when such an optical waveguide is formed, a pyroelectric phenomenon occurs on the substrate during the thermal diffusion process, and the pyroelectric charge is discharged to damage the optical waveguide. It has been pointed out.
他方、光導波路デバイスでは、伝送特性などの光学特性の向上のため、光導波路から漏れた漏れ光を処理することが重要な課題となっている。特に、複数のマッハツェンダー型導波路を並列又は入れ子状に配置した光導波路デバイスでは、多くの漏れ光が発生し易く、光学特性に大きな影響を与えている。 On the other hand, in an optical waveguide device, in order to improve optical characteristics such as transmission characteristics, it is an important issue to process leaked light leaking from the optical waveguide. In particular, in an optical waveguide device in which a plurality of Mach-Zehnder type waveguides are arranged in parallel or in a nested manner, a large amount of leakage light is likely to occur, which greatly affects optical characteristics.
図１に示すように、このような漏れ光が光導波路と結合しないようにするため、漏れ光をガイドするスラブ型導波路（ＳＧ）を、信号光などの光波を伝搬する光導波路（ＷＧ）とは別に設けることが行われている。 As shown in FIG. 1, in order to prevent such leakage light from being coupled to the optical waveguide, a slab waveguide (SG) for guiding the leakage light is used as an optical waveguide (WG) for propagating light waves such as signal light. It is made separately.
しかしながら、このようなスラブ型導波路を設けることにより、熱拡散処理時の焦電効果で生ずる電荷量も増大し、例えば、点線Ａの部分などで、スラブ型導波路とマッハツェンダー型導波路との間で放電が生ずる危険性が増大している。 However, the provision of such a slab type waveguide also increases the amount of charge generated by the pyroelectric effect during the thermal diffusion process. For example, in the portion indicated by the dotted line A, the slab type waveguide and the Mach-Zehnder type waveguide There is an increased risk of electrical discharge between the two.
しかも、マッハツェンダー型導波路（ＷＧ）の内部領域にスラブ型導波路（ＳＧ）を配置する場合には、スラブ型導波路が孤立した状態となり、焦電効果で生じた電荷を逃がすことがより難しくなる。 Moreover, when the slab type waveguide (SG) is disposed in the inner region of the Mach-Zehnder type waveguide (WG), the slab type waveguide is in an isolated state, and the charge generated by the pyroelectric effect may be released. It becomes difficult.
本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、マッハツェンダー型導波路の内部領域にスラブ型導波路を配置する場合でも、光導波路を形成する際の熱拡散処理において、焦電効果による放電で光導波路が損傷することを抑制することが可能な光導波路デバイスの製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to solve the problems as described above, even in the case of disposing a slab type waveguide in the inner region of the Mach-Zehnder type waveguide, in the thermal diffusion process when forming the optical waveguide, An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical waveguide device capable of suppressing damage to the optical waveguide due to discharge due to the pyroelectric effect.
上記課題を解決するため、本発明の光学素子モジュールは、以下のような技術的特徴を有する。
（１） 焦電効果を有する基板上に、金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱し該金属を熱拡散処理することにより、光導波路パターンを形成する光導波路デバイスの製造方法において、該光導波路パターンが、少なくとも一つのマッハツェンダー型導波路と、該マッハツェンダー型導波路を構成する分岐部と２つの分岐導波路及び合波部で囲まれた領域内に形成されるスラブ型導波路とを備え、該マッハツェンダー型導波路と該スラブ型導波路との距離が、該スラブ導波路の全周に渡ってほぼ等距離になるように設定されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the optical element module of the present invention has the following technical features.
(1) In a method of manufacturing an optical waveguide device in which an optical waveguide pattern is formed by forming a metal conductor pattern on a substrate having a pyroelectric effect, heating the substrate, and thermally diffusing the metal. An optical waveguide pattern includes at least one Mach-Zehnder type waveguide, and a slab type waveguide formed in a region surrounded by the branching portion, the two branching waveguides, and the multiplexing portion constituting the Mach-Zehnder type waveguide. The distance between the Mach-Zehnder type waveguide and the slab type waveguide is set so as to be substantially equidistant over the entire circumference of the slab waveguide.
（２） 上記（１）に記載の光導波路デバイスの製造方法において、該マッハツェンダー型導波路と該スラブ型導波路との距離は、１０μｍ以上であることを特徴とする。 (2) In the method for manufacturing an optical waveguide device according to (1), a distance between the Mach-Zehnder type waveguide and the slab type waveguide is 10 μm or more.
（３） 焦電効果を有する基板上に、金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱し該金属を熱拡散処理することにより、光導波路パターンを形成する光導波路デバイスの製造方法において、該光導波路パターンが、少なくとも一つのマッハツェンダー型導波路と、該マッハツェンダー型導波路を構成する分岐部と２つの分岐導波路及び合波部で囲まれた領域内に形成されるスラブ型導波路と、該スラブ型導波路に近接して配置される放電誘発用パターンとを備えることを特徴とする。 (3) In a method of manufacturing an optical waveguide device in which an optical waveguide pattern is formed by forming a metal conductor pattern on a substrate having a pyroelectric effect, heating the substrate, and thermally diffusing the metal. An optical waveguide pattern includes at least one Mach-Zehnder type waveguide, and a slab type waveguide formed in a region surrounded by the branching portion, the two branching waveguides, and the multiplexing portion constituting the Mach-Zehnder type waveguide. And a discharge inducing pattern disposed in the vicinity of the slab type waveguide.
（４） 上記（３）に記載の光導波路デバイスの製造方法において、該スラブ導波路の面積が１ｍｍ２以上であることを特徴とする。 (4) In the method for manufacturing an optical waveguide device according to (3), the area of the slab waveguide is 1 mm 2 or more.
（５） 上記（３）又は（４）に記載の光導波路デバイスの製造方法において、該放電誘発用パターンと該スラブ型導波路とが最も近接した距離は、該マッハツェンダー型導波路と該スラブ導波路とが最も近接した距離よりも短いことを特徴とする。 (5) In the method for manufacturing an optical waveguide device according to the above (3) or (4), the distance between the discharge inducing pattern and the slab waveguide is the closest to the Mach-Zehnder waveguide and the slab It is characterized by being shorter than the closest distance to the waveguide.
本発明により、焦電効果を有する基板上に、金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱し該金属を熱拡散処理することにより、光導波路パターンを形成する光導波路デバイスの製造方法において、該光導波路パターンが、少なくとも一つのマッハツェンダー型導波路と、該マッハツェンダー型導波路を構成する分岐部と２つの分岐導波路及び合波部で囲まれた領域内に形成されるスラブ型導波路とを備え、該マッハツェンダー型導波路と該スラブ型導波路との距離が、該スラブ導波路の全周に渡ってほぼ等距離になるように設定されているため、光導波路を形成する際の熱拡散処理時に、マッハツェンダー型導波路とスラブ型導波路との間で放電を生じることを効果的に抑制することが可能となる。 According to the present invention, in a method of manufacturing an optical waveguide device, an optical waveguide pattern is formed by forming a metal conductor pattern on a substrate having a pyroelectric effect, heating the substrate, and thermally diffusing the metal. The optical waveguide pattern is a slab type waveguide formed in an area surrounded by at least one Mach-Zehnder type waveguide, a branching part constituting the Mach-Zehnder type waveguide, two branching waveguides, and a multiplexing part. An optical waveguide is formed since the distance between the Mach-Zehnder type waveguide and the slab waveguide is set to be substantially equal over the entire circumference of the slab waveguide. It is possible to effectively suppress the occurrence of discharge between the Mach-Zehnder type waveguide and the slab type waveguide during the thermal diffusion process.
さらに、本発明により、焦電効果を有する基板上に、金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱し該金属を熱拡散処理することにより、光導波路パターンを形成する光導波路デバイスの製造方法において、該光導波路パターンが、少なくとも一つのマッハツェンダー型導波路と、該マッハツェンダー型導波路を構成する分岐部と２つの分岐導波路及び合波部で囲まれた領域内に形成されるスラブ型導波路と、該スラブ型導波路に近接して配置される放電誘発用パターンとを備えるため、光導波路を形成する際の熱拡散処理時に、スラブ型導波路と放電誘発用パターンとの間で放電を発生し易くすることで、マッハツェンダー型導波路とスラブ型導波路との間で放電を生じることを効果的に抑制することが可能となる。 Furthermore, according to the present invention, an optical waveguide device manufacturing method for forming an optical waveguide pattern by forming a metal conductor pattern on a substrate having a pyroelectric effect, heating the substrate, and subjecting the metal to thermal diffusion treatment The optical waveguide pattern is formed in an area surrounded by at least one Mach-Zehnder type waveguide, a branch part constituting the Mach-Zehnder type waveguide, the two branch waveguides, and the multiplexing part. Between the slab type waveguide and the discharge inducing pattern during the thermal diffusion process when forming the optical waveguide. It is possible to effectively suppress the occurrence of a discharge between the Mach-Zehnder type waveguide and the slab type waveguide by facilitating the generation of the discharge.
以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の特徴は、光導波路を形成する際の熱拡散処理時に、マッハツェンダー型導波路と、該マッハツェンダー型導波路を構成する分岐部と２つの分岐導波路及び合波部で囲まれた領域（内部領域）内に形成されるスラブ型導波路との間で、放電が発生するのを抑制するため、次の２つの方法の少なくともいずれか採用している。
（１）マッハツェンダー型導波路とスラブ型導波路との間の距離が局所的に短くなっている部分を排除すること。
（２）スラブ型導波路に蓄積した電荷を放出するため、放電誘発用のパターンを追加すること。
Hereinafter, the present invention will be described in detail using preferred examples.
The feature of the present invention is that the thermal diffusion process at the time of forming the optical waveguide is surrounded by the Mach-Zehnder type waveguide, the branching part constituting the Mach-Zehnder type waveguide, the two branching waveguides, and the multiplexing part. At least one of the following two methods is employed in order to suppress the occurrence of discharge between the slab type waveguide formed in the region (inner region).
(1) Eliminating a portion where the distance between the Mach-Zehnder type waveguide and the slab type waveguide is locally shortened.
(2) A discharge inducing pattern is added to discharge the charge accumulated in the slab waveguide.
図２及び図３は、本発明の光導波路デバイスの製造方法に係る第１及び第２の実施例を説明する図である。この実施例では、焦電効果を有する基板上に、金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱し該金属を熱拡散処理することにより、光導波路パターンを形成する光導波路デバイスの製造方法において、該光導波路パターンが、少なくとも一つのマッハツェンダー型導波路（ＷＧ）と、該マッハツェンダー型導波路を構成する分岐部と２つの分岐導波路及び合波部で囲まれた領域内に形成されるスラブ型導波路（ＳＧ）とを備え、該マッハツェンダー型導波路と該スラブ型導波路との距離（Ｇ）が、該スラブ導波路の全周に渡ってほぼ等距離になるように設定されていることを特徴とする。 2 and 3 are diagrams for explaining first and second embodiments according to the method of manufacturing an optical waveguide device of the present invention. In this embodiment, in a method for manufacturing an optical waveguide device, an optical waveguide pattern is formed by forming a metal conductor pattern on a substrate having a pyroelectric effect, heating the substrate, and subjecting the metal to thermal diffusion treatment. The optical waveguide pattern is formed in a region surrounded by at least one Mach-Zehnder type waveguide (WG), a branch part constituting the Mach-Zehnder type waveguide, two branch waveguides, and a multiplexing part. Slab waveguide (SG), and the distance (G) between the Mach-Zehnder waveguide and the slab waveguide is set to be substantially equal over the entire circumference of the slab waveguide. It is characterized by being.
本発明における「ほぼ等距離」の意味は、本発明の効果である焦電効果による放電が発生しない範囲であれば、特に制限されるものではないが、例えば、マッハツェンダー型導波路とスラブ型導波路との距離（Ｇ）の変動幅が、４５μｍ以下となる場合には、局所的に発生する放電が効果的に抑制される。なお、当該変動幅は、より好ましくは３０μｍ以下、更に好ましくは１５μｍ以下とすることで、より高い効果が期待できる。 The meaning of “substantially equidistant” in the present invention is not particularly limited as long as the discharge due to the pyroelectric effect which is the effect of the present invention is not generated. For example, a Mach-Zehnder type waveguide and a slab type When the fluctuation range of the distance (G) from the waveguide is 45 μm or less, the locally generated discharge is effectively suppressed. In addition, a higher effect can be expected when the fluctuation range is more preferably 30 μm or less, and further preferably 15 μm or less.
焦電効果を有する基板としては、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）等の単結晶材料やこれらの固溶体結晶材料が該当する。 Examples of the substrate having a pyroelectric effect include single crystal materials such as lithium niobate, lithium tantalate, and PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), and solid solution crystal materials thereof.
光導波路パターンを形成する金属としては、Ｔｉなどが好適に利用可能である。 Ti or the like can be suitably used as the metal for forming the optical waveguide pattern.
図２の実施例では、マッハツェンダー型導波路（ＷＧ）とスラブ型導波路（ＳＧ）との距離（Ｇ）を、スラブ導波路の全周に渡ってほぼ等距離になるように設定しており、図１に示すように、局所的に両者が近接する部分が形成されないようにしている。特に、当該距離（Ｇ）は、１０μｍ以上を確保することで、基板材料や熱拡散処理条件（処理温度、処理時間）等にも依存するが、両者間の放電をほぼ完全に抑制することが可能となる。 In the embodiment of FIG. 2, the distance (G) between the Mach-Zehnder type waveguide (WG) and the slab type waveguide (SG) is set so as to be substantially equidistant over the entire circumference of the slab waveguide. Therefore, as shown in FIG. 1, a portion where both are close to each other is not formed locally. In particular, the distance (G) is 10 μm or more, and depending on the substrate material and thermal diffusion processing conditions (processing temperature, processing time), etc., the discharge between the two can be suppressed almost completely. It becomes possible.
図３の実施例では、図２の実施例をさらに改善したものであり、矢印Ｂで示す位置のように、スラブ型導波路の角部を丸く形成することで、スラブ型導波路からマッハツェンダー型導波路に向かって放電が発生するのを、一層抑制することが可能となる。 In the embodiment of FIG. 3, the embodiment of FIG. 2 is further improved, and the corner of the slab waveguide is rounded as indicated by the arrow B, so that the Mach-Zehnder is formed from the slab waveguide. It is possible to further suppress the occurrence of discharge toward the mold waveguide.
次に、図４及び図５を用いて、本発明の光導波路デバイスの製造方法に係る第３及び第４の実施例について説明する。この実施例では、焦電効果を有する基板上に、金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱し該金属を熱拡散処理することにより、光導波路パターンを形成する光導波路デバイスの製造方法において、該光導波路パターンが、少なくとも一つのマッハツェンダー型導波路（ＷＧ）と、該マッハツェンダー型導波路を構成する分岐部と２つの分岐導波路及び合波部で囲まれた領域内に形成されるスラブ型導波路（ＳＧ）と、該スラブ型導波路に近接して配置される放電誘発用パターン（ＤＰ）とを備えることを特徴とする。 Next, with reference to FIGS. 4 and 5, third and fourth embodiments relating to the method for manufacturing an optical waveguide device of the present invention will be described. In this embodiment, in a method for manufacturing an optical waveguide device, an optical waveguide pattern is formed by forming a metal conductor pattern on a substrate having a pyroelectric effect, heating the substrate, and subjecting the metal to thermal diffusion treatment. The optical waveguide pattern is formed in a region surrounded by at least one Mach-Zehnder type waveguide (WG), a branch part constituting the Mach-Zehnder type waveguide, two branch waveguides, and a multiplexing part. Slab type waveguide (SG), and a discharge inducing pattern (DP) disposed in proximity to the slab type waveguide.
本発明における「放電誘発用パターン」とは、図４に示すように、スラブ型導波路（ＳＧ）とは別に設けるだけでなく、図５に示すように、放電誘発用パターン（ＤＰ）をスラブ型導波路の一部（ＳＧ１）とを兼用させることも可能である。図４では点線Ｃで示した部分で、図５では点線Ｄで示した部分で放電が発生し易くなっている。 The “discharge-inducing pattern” in the present invention is not only provided separately from the slab type waveguide (SG) as shown in FIG. 4, but also the discharge-inducing pattern (DP) as shown in FIG. It is also possible to share a part of the type waveguide (SG1). In FIG. 4, a discharge is easily generated at a portion indicated by a dotted line C, and at a portion indicated by a dotted line D in FIG.
また、図５の放電誘発用パターンがスラブ型導波路全体（ＳＧ１，ＳＧ２）の内部の方に配置されているように、放電誘発用パターンは、マッハツェンダー型導波路から離して配置することが好ましい。これは、仮に放電が発生した場合にでも、マッハツェンダー型導波路への損傷を抑制するためである。 Further, the discharge inducing pattern may be arranged away from the Mach-Zehnder type waveguide so that the discharge inducing pattern in FIG. 5 is arranged toward the inside of the entire slab type waveguide (SG1, SG2). preferable. This is to prevent damage to the Mach-Zehnder type waveguide even if a discharge occurs.
スラブ導波路（ＳＧ，ＳＧ１又はＳＧ２）の面積が１ｍｍ２以上である場合には、特に、蓄積された電荷量が多く、放電が発生し易くなるため、本発明のような放電誘発用パターンを設けることが効果的である。 When the area of the slab waveguide (SG, SG1, or SG2) is 1 mm 2 or more, the accumulated charge amount is large and discharge is likely to occur. It is effective to provide.
また、放電誘発用パターンとスラブ型導波路とが最も近接した距離は、マッハツェンダー型導波路とスラブ導波路とが最も近接した距離よりも短いことが好ましい。これにより、マッハツェンダー型導波路とスラブ型導波路との間に放電が発生する前に、放電誘発用パターンとスラブ型導波路との間で放電を発生させることができ、マッハツェンダー型導波路への損傷を抑制することが可能となる。 Moreover, it is preferable that the distance that the discharge inducing pattern and the slab waveguide are closest to each other is shorter than the distance that the Mach-Zehnder waveguide and slab waveguide are closest to each other. As a result, before a discharge is generated between the Mach-Zehnder type waveguide and the slab type waveguide, a discharge can be generated between the discharge inducing pattern and the slab type waveguide. It becomes possible to suppress damage to the skin.
図５に示すように、図２又は図３で説明した、マッハツェンダー型導波路と該スラブ型導波路との距離が、スラブ導波路の全周に渡ってほぼ等距離になるように設定されている構成と、図４で説明した、スラブ型導波路に近接して配置される放電誘発用パターンとを備える構成とを、共に用いることも可能である。 As shown in FIG. 5, the distance between the Mach-Zehnder type waveguide described in FIG. 2 or FIG. 3 and the slab type waveguide is set so as to be substantially equidistant over the entire circumference of the slab waveguide. It is also possible to use both the configuration including the above-described configuration and the configuration including the discharge inducing pattern disposed in proximity to the slab type waveguide described in FIG.
本発明は、図２乃至図５に示すように、一つのマッハツェンダー型導波路を用いて説明したが、これに限られるものでは無く、複数のマッハツェンダー型導波路を配置したものや、入れ子型にマッハツェンダー型導波路を組み込んだものなど、種々の形態の光導波路デバイスに適用可能であることは言うまでも無い。 Although the present invention has been described using one Mach-Zehnder type waveguide as shown in FIGS. 2 to 5, the present invention is not limited to this, and a structure in which a plurality of Mach-Zehnder type waveguides are arranged, Needless to say, the present invention can be applied to various types of optical waveguide devices such as a mold incorporating a Mach-Zehnder type waveguide.
以上のように、本発明に係る光導波路デバイスの製造方法によれば、マッハツェンダー型導波路の内部領域にスラブ型導波路を配置する場合でも、光導波路を形成する際の熱拡散処理において、焦電効果による放電で光導波路が損傷することを抑制することが可能な光導波路デバイスの製造方法を提供することが可能となる。 As described above, according to the method for manufacturing an optical waveguide device according to the present invention, even when the slab type waveguide is disposed in the inner region of the Mach-Zehnder type waveguide, in the thermal diffusion process when forming the optical waveguide, It is possible to provide a method for manufacturing an optical waveguide device capable of suppressing the optical waveguide from being damaged by the discharge due to the pyroelectric effect.
ＷＧ 光導波路（信号光等の光波を伝搬する導波路，マッハツェンダー型導波路）
ＳＧ 光導波路（漏れ光などを案内する導波路，スラブ型導波路）
ＤＰ 放電誘発用パターン
WG optical waveguide (waveguide that propagates light waves such as signal light, Mach-Zehnder type waveguide)
SG optical waveguide (waveguide that guides leaked light, slab waveguide)
DP discharge trigger pattern
Claims (5)
該光導波路パターンが、少なくとも一つのマッハツェンダー型導波路と、該マッハツェンダー型導波路を構成する分岐部と２つの分岐導波路及び合波部で囲まれた領域内に形成されるスラブ型導波路とを備え、
該マッハツェンダー型導波路と該スラブ型導波路との距離が、該スラブ導波路の全周に渡ってほぼ等距離になるように設定されていることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。 In a method of manufacturing an optical waveguide device that forms an optical waveguide pattern by forming a metal conductor pattern on a substrate having a pyroelectric effect, heating the substrate, and thermally diffusing the metal,
The optical waveguide pattern is a slab type waveguide formed in an area surrounded by at least one Mach-Zehnder type waveguide, a branching part constituting the Mach-Zehnder type waveguide, two branching waveguides, and a multiplexing part. With a waveguide,
A method of manufacturing an optical waveguide device, characterized in that the distance between the Mach-Zehnder type waveguide and the slab type waveguide is set to be substantially equal over the entire circumference of the slab waveguide.
該光導波路パターンが、少なくとも一つのマッハツェンダー型導波路と、該マッハツェンダー型導波路を構成する分岐部と２つの分岐導波路及び合波部で囲まれた領域内に形成されるスラブ型導波路と、該スラブ型導波路に近接して配置される放電誘発用パターンとを備えることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。 In a method of manufacturing an optical waveguide device that forms an optical waveguide pattern by forming a metal conductor pattern on a substrate having a pyroelectric effect, heating the substrate, and thermally diffusing the metal,
The optical waveguide pattern is a slab type waveguide formed in an area surrounded by at least one Mach-Zehnder type waveguide, a branching part constituting the Mach-Zehnder type waveguide, two branching waveguides, and a multiplexing part. A method of manufacturing an optical waveguide device, comprising: a waveguide; and a discharge inducing pattern disposed in proximity to the slab waveguide.
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