JP2674535B2 - 光制御デバイス - Google Patents
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- JP2674535B2 JP2674535B2 JP6311695A JP31169594A JP2674535B2 JP 2674535 B2 JP2674535 B2 JP 2674535B2 JP 6311695 A JP6311695 A JP 6311695A JP 31169594 A JP31169594 A JP 31169594A JP 2674535 B2 JP2674535 B2 JP 2674535B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光波の変調、光路切り
替え、光波長のフィルタリングを行う光制御デバイスに
関し、特に電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 またはＬ
ｉＴａＯ3 基板に形成された光導波路を用いて制御を行
う導波型光制御デバイスに関するものである。
替え、光波長のフィルタリングを行う光制御デバイスに
関し、特に電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 またはＬ
ｉＴａＯ3 基板に形成された光導波路を用いて制御を行
う導波型光制御デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムの実用化に伴い、更に大
容量で多機能の光度なシステムが求められており、より
高速な光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換等の新
たな機能の付加が必要とされている。
容量で多機能の光度なシステムが求められており、より
高速な光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換等の新
たな機能の付加が必要とされている。
【０００３】光伝送路の切り替えやネットワークの交換
機能を得る手段としては、光スイッチが使用されてい
る。現在実用化されている光スイッチは、プリズム、ミ
ラー、ファイバ等を機械的に移動させて光路を切り替え
るものであり、低速であること、形状が大きくマトリク
ス化に不適であること等の欠点がある。これを解決する
手段として光導波路を用いた導波型の光スイッチの開発
が進められており、高速、多素子の集積化が可能、高信
頼等の特徴がある。特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
3 ）結晶等の強誘電体材料を用いたものは、光吸収が小
さく低損失であること、大きな電気光学効果を有してい
るため高効率であること等の特徴があり、方向性結合器
型光スイッチ、マッハツェンダ型やバランスブリッジ型
光スイッチ、全反射型光スイッチ等の種々の方式の光制
御デバイスが報告されている。
機能を得る手段としては、光スイッチが使用されてい
る。現在実用化されている光スイッチは、プリズム、ミ
ラー、ファイバ等を機械的に移動させて光路を切り替え
るものであり、低速であること、形状が大きくマトリク
ス化に不適であること等の欠点がある。これを解決する
手段として光導波路を用いた導波型の光スイッチの開発
が進められており、高速、多素子の集積化が可能、高信
頼等の特徴がある。特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
3 ）結晶等の強誘電体材料を用いたものは、光吸収が小
さく低損失であること、大きな電気光学効果を有してい
るため高効率であること等の特徴があり、方向性結合器
型光スイッチ、マッハツェンダ型やバランスブリッジ型
光スイッチ、全反射型光スイッチ等の種々の方式の光制
御デバイスが報告されている。
【０００４】近年、ＬｉＮｂＯ3 電気光学結晶基板中に
形成された方向性結合器を用いた導波路型光スイッチの
高密度集積化の研究開発が盛んに行われており、西本裕
らの文献、電子情報通信学会ＯＱＥ８８−１４７によれ
ば、Ｚ板のＬｉＮｂＯ3 基板を用いて方向性結合器型光
スイッチを６４素子集積した８×８マトリクス光スイッ
チを得ている。
形成された方向性結合器を用いた導波路型光スイッチの
高密度集積化の研究開発が盛んに行われており、西本裕
らの文献、電子情報通信学会ＯＱＥ８８−１４７によれ
ば、Ｚ板のＬｉＮｂＯ3 基板を用いて方向性結合器型光
スイッチを６４素子集積した８×８マトリクス光スイッ
チを得ている。
【０００５】一方、外部光変調器のような単一の光スイ
ッチ素子からなるデバイスの研究開発も盛んに進められ
ている。
ッチ素子からなるデバイスの研究開発も盛んに進められ
ている。
【０００６】このような光導波路デバイスの特性項目に
は、動作の安定性、スイッチング電圧（電力）、クロス
トーク、消光比、損失、切り替え速度などがある。
は、動作の安定性、スイッチング電圧（電力）、クロス
トーク、消光比、損失、切り替え速度などがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した特性項目の中
でも動作の安定性、すなわちＤＣドリフトの抑圧や温度
ドリフトの抑圧、スイッチング電圧の低減、２０ＧＨｚ
を越える高速切り替え動作は、最も重要な課題である。
でも動作の安定性、すなわちＤＣドリフトの抑圧や温度
ドリフトの抑圧、スイッチング電圧の低減、２０ＧＨｚ
を越える高速切り替え動作は、最も重要な課題である。
【０００８】ここで、従来の技術を図面を用いて説明す
る。図５は、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 やＬｉ
ＴａＯ3 基板１に形成された２本の光導波路２ａ，２ｂ
からなる方向性結合器５を用いた導波型光制御デバイス
の構造を示す断面図である。バッファ層３の役割には、
光学的に透明で、基板より屈折率が低い材料を用いるこ
とで電極４ａ，４ｂ，４ｃによる導波光の吸収を防ぐ役
割、また電極４ａ，４ｂ，４ｃにマイクロ波を印加する
場合に、バッファ層３の誘電率や厚さなどを利用して電
極４ａ，４ｂ，４ｃを伝搬するマイクロ波の速度の調整
を行う役割などがある。この２つの役割を果たす材料と
しては、主にＳｉＯ2 系材料が用いられる。これは、Ｓ
ｉＯ2 が光をほとんど吸収しないことや、ＬｉＮｂＯ3
基板やＬｉＴａＯ3 基板に比べて屈折率が十分に小さい
こと、また誘電率が約４と小さいことによる。電極４
ａ，４ｂ，４ｃは、通常は高速動作が行えるように、体
積抵抗率が小さい金属などが用いられ、光導波路２ａ，
２ｂを挟む配置で光導波路２ａ，２ｂの間と外側に電極
４ａ，４ｂ，４ｃが配置される。このような構成を有し
た光スイッチ、光変調器などさまざまな光導波路型光制
御デバイスの検討が進められているが、ＤＣ電圧を連続
印加した場合に光出力−印加電圧特性がシフトしていく
というＤＣドリフトと呼ばれる信頼性問題が解決されて
いないために、実用化が進まないのが現状である。
る。図５は、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 やＬｉ
ＴａＯ3 基板１に形成された２本の光導波路２ａ，２ｂ
からなる方向性結合器５を用いた導波型光制御デバイス
の構造を示す断面図である。バッファ層３の役割には、
光学的に透明で、基板より屈折率が低い材料を用いるこ
とで電極４ａ，４ｂ，４ｃによる導波光の吸収を防ぐ役
割、また電極４ａ，４ｂ，４ｃにマイクロ波を印加する
場合に、バッファ層３の誘電率や厚さなどを利用して電
極４ａ，４ｂ，４ｃを伝搬するマイクロ波の速度の調整
を行う役割などがある。この２つの役割を果たす材料と
しては、主にＳｉＯ2 系材料が用いられる。これは、Ｓ
ｉＯ2 が光をほとんど吸収しないことや、ＬｉＮｂＯ3
基板やＬｉＴａＯ3 基板に比べて屈折率が十分に小さい
こと、また誘電率が約４と小さいことによる。電極４
ａ，４ｂ，４ｃは、通常は高速動作が行えるように、体
積抵抗率が小さい金属などが用いられ、光導波路２ａ，
２ｂを挟む配置で光導波路２ａ，２ｂの間と外側に電極
４ａ，４ｂ，４ｃが配置される。このような構成を有し
た光スイッチ、光変調器などさまざまな光導波路型光制
御デバイスの検討が進められているが、ＤＣ電圧を連続
印加した場合に光出力−印加電圧特性がシフトしていく
というＤＣドリフトと呼ばれる信頼性問題が解決されて
いないために、実用化が進まないのが現状である。
【０００９】ＤＣドリフトの原因は、ＬｉＮｂＯ3 やＬ
ｉＴａＯ3 基板１上にＣＶＤ法やスパッタリング法など
で堆積するＳｉＯ2 バッファ層３に含まれる不純物イオ
ンが、大きく関与している。つまり、外部から電極４
ａ，４ｂ，４ｃに印加される電圧により発生するＳｉＯ
2 バッファ層３中の電界のために、不純物イオンは、そ
のイオンの極性に従って移動する。このイオン移動によ
り、電極４ａ，４ｂ，４ｃに印加される電圧により発生
するＳｉＯ2 バッファ層３中の電界を打ち消す反電界が
形成される。この現象がＤＣドリフトの一因である。Ｄ
Ｃドリフトの発生に大きく寄与する不純物イオンは、自
然界から混入してくるＮａ，Ｋなどの他に、ＬｉＮｂＯ
3 基板やＬｉＴａＯ3 基板から、ＳｉＯ2 バッファ層３
の熱処理やＳｉＯ2 バッファ層３の成膜の際に混入する
Ｌｉがある。
ｉＴａＯ3 基板１上にＣＶＤ法やスパッタリング法など
で堆積するＳｉＯ2 バッファ層３に含まれる不純物イオ
ンが、大きく関与している。つまり、外部から電極４
ａ，４ｂ，４ｃに印加される電圧により発生するＳｉＯ
2 バッファ層３中の電界のために、不純物イオンは、そ
のイオンの極性に従って移動する。このイオン移動によ
り、電極４ａ，４ｂ，４ｃに印加される電圧により発生
するＳｉＯ2 バッファ層３中の電界を打ち消す反電界が
形成される。この現象がＤＣドリフトの一因である。Ｄ
Ｃドリフトの発生に大きく寄与する不純物イオンは、自
然界から混入してくるＮａ，Ｋなどの他に、ＬｉＮｂＯ
3 基板やＬｉＴａＯ3 基板から、ＳｉＯ2 バッファ層３
の熱処理やＳｉＯ2 バッファ層３の成膜の際に混入する
Ｌｉがある。
【００１０】駆動電圧を低減することも望まれている
が、通常、バッファ層３には、ＳｉＯ2 などの、ＬｉＮ
ｂＯ3 基板やＬｉＴａＯ3 基板と比較して誘電率の小さ
なものを用いるため、外部印加電圧に対してバッファ層
での電圧降下が大きく、低電圧駆動化に対してはバッフ
ァ層を使用しないことが有効である。しかし、バッファ
層３は、光学的に透明で、基板より屈折率が低い材料を
用いることで電極４ａ，４ｂ，４ｃによる導波光の吸収
を防ぐ役割がある点、および高速切り替え動作の点から
も使用が不可欠である。２０ＧＨｚを越える高速動作の
ためには電極４ａ，４ｂ，４ｃにマイクロ波を印加する
が、このときバッファ層３の誘電率や厚さなどを利用し
て電極４ａ，４ｂ，４ｃを伝搬するマイクロ波の速度の
調整を行う。従って、バッファ層３の使用は必須となる
ため、低電圧駆動と高速切り替え動作を同時に得ること
は困難であるのが現状である。
が、通常、バッファ層３には、ＳｉＯ2 などの、ＬｉＮ
ｂＯ3 基板やＬｉＴａＯ3 基板と比較して誘電率の小さ
なものを用いるため、外部印加電圧に対してバッファ層
での電圧降下が大きく、低電圧駆動化に対してはバッフ
ァ層を使用しないことが有効である。しかし、バッファ
層３は、光学的に透明で、基板より屈折率が低い材料を
用いることで電極４ａ，４ｂ，４ｃによる導波光の吸収
を防ぐ役割がある点、および高速切り替え動作の点から
も使用が不可欠である。２０ＧＨｚを越える高速動作の
ためには電極４ａ，４ｂ，４ｃにマイクロ波を印加する
が、このときバッファ層３の誘電率や厚さなどを利用し
て電極４ａ，４ｂ，４ｃを伝搬するマイクロ波の速度の
調整を行う。従って、バッファ層３の使用は必須となる
ため、低電圧駆動と高速切り替え動作を同時に得ること
は困難であるのが現状である。
【００１１】さらに、ＬｉＮｂＯ3 基板やＬｉＴａＯ3
基板は、焦電効果を有するために、温度変動があると電
荷を発生し、その電荷が局在するため、動作点電圧が変
動する温度ドリフトという信頼性問題がある。
基板は、焦電効果を有するために、温度変動があると電
荷を発生し、その電荷が局在するため、動作点電圧が変
動する温度ドリフトという信頼性問題がある。
【００１２】本発明の目的は、ＤＣドリフトを抑圧し、
低い駆動電圧が得られ、また２０ＧＨｚを越える高速動
作が得られ、さらに温度ドリフトを抑圧することのでき
る光制御デバイスを提供することにある。
低い駆動電圧が得られ、また２０ＧＨｚを越える高速動
作が得られ、さらに温度ドリフトを抑圧することのでき
る光制御デバイスを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による光制御デバ
イスは、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 またはＬｉ
ＴａＯ3 基板に形成された２本の近接した光導波路から
なる光回路と、前記２本の近接した光導波路の間に形成
された第１の電極と、前記２本の近接した光導波路の外
側に形成された１つまたは複数の第２の電極と、前記第
１の電極および第２の電極と前記基板との間に形成され
た誘電率が１５以下である膜体とを備え、前記第２の電
極の前記２本の近接した光導波路近傍の一部分の下に前
記膜体が形成されていない部分を有し、かつ前記第１の
電極と前記基板との間に形成されている前記膜体と、前
記第２の電極と前記基板との間に形成されている前記膜
体とが空間的に分離され、前記第２の電極の前記２本の
近接した光導波路近傍の一部分の下に前記膜体が形成さ
れていない部分が、前記第２の電極の前記光導波路に最
も近い端から離れた地点から始まることを特徴としてい
る。
イスは、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 またはＬｉ
ＴａＯ3 基板に形成された２本の近接した光導波路から
なる光回路と、前記２本の近接した光導波路の間に形成
された第１の電極と、前記２本の近接した光導波路の外
側に形成された１つまたは複数の第２の電極と、前記第
１の電極および第２の電極と前記基板との間に形成され
た誘電率が１５以下である膜体とを備え、前記第２の電
極の前記２本の近接した光導波路近傍の一部分の下に前
記膜体が形成されていない部分を有し、かつ前記第１の
電極と前記基板との間に形成されている前記膜体と、前
記第２の電極と前記基板との間に形成されている前記膜
体とが空間的に分離され、前記第２の電極の前記２本の
近接した光導波路近傍の一部分の下に前記膜体が形成さ
れていない部分が、前記第２の電極の前記光導波路に最
も近い端から離れた地点から始まることを特徴としてい
る。
【００１４】また前記第１の電極と前記基板との間に形
成されている前記膜体が、前記２本の近接した光導波路
の上にも形成されていることを特徴とする。あるいは前
記基板がＸ板またはＹ板であることを特徴とする。
成されている前記膜体が、前記２本の近接した光導波路
の上にも形成されていることを特徴とする。あるいは前
記基板がＸ板またはＹ板であることを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明による電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ
3 またはＬｉＴａＯ3 基板を用いた光制御デバイスを用
いれば、バッファ層が電極間で絶縁されており、かつ２
本の導波路の外側に配置された電極の下のバッファ層の
一部が除去されている。従って、ＤＣドリフトの発生要
因であるバッファ層中の不純物イオン移動が抑圧できる
ため、ＤＣドリフトを抑圧することができる。
3 またはＬｉＴａＯ3 基板を用いた光制御デバイスを用
いれば、バッファ層が電極間で絶縁されており、かつ２
本の導波路の外側に配置された電極の下のバッファ層の
一部が除去されている。従って、ＤＣドリフトの発生要
因であるバッファ層中の不純物イオン移動が抑圧できる
ため、ＤＣドリフトを抑圧することができる。
【００１６】また、２本の導波路の外側に配置された電
極には、バッファ層を介することなく電圧が印加される
ため、低電圧駆動が得られるとともに、２本の導波路の
外側に配置された電極の下の大部分には、誘電率が１５
以下と、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 基板の誘電率
に比べて小さいバッファ層が形成されているため、バッ
ファ層の誘電率や厚さなどを利用して電極を伝搬するマ
イクロ波の速度の調整を行うことができるため、２０Ｇ
Ｈｚを越える高速動作を同時に得ることができる。
極には、バッファ層を介することなく電圧が印加される
ため、低電圧駆動が得られるとともに、２本の導波路の
外側に配置された電極の下の大部分には、誘電率が１５
以下と、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 基板の誘電率
に比べて小さいバッファ層が形成されているため、バッ
ファ層の誘電率や厚さなどを利用して電極を伝搬するマ
イクロ波の速度の調整を行うことができるため、２０Ｇ
Ｈｚを越える高速動作を同時に得ることができる。
【００１７】さらに、Ｘ板またはＹ板であるＬｉＮｂＯ
3 またはＬｉＴａＯ3 基板を用いれば、焦電効果で電荷
が発生するＺ面が、導波路を形成する基板表面ではな
く、側面に現れるため、温度ドリフトが抑圧される。
3 またはＬｉＴａＯ3 基板を用いれば、焦電効果で電荷
が発生するＺ面が、導波路を形成する基板表面ではな
く、側面に現れるため、温度ドリフトが抑圧される。
【００１８】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１９】図１は、本発明の基になる参考例の構造を
示す断面図である。図１（ａ）の光制御デバイスは、Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板１の表面に、２本の光導波路２ａ，２ｂ
からなる光回路５と、ＳｉＯ2 からなるバッファ層３
ａ，３ｂが形成されている。電極４ａ，４ｂ，４ｃは、
２本の光導波路２ａ，２ｂを挟む配置で光導波路２ａ，
２ｂの間と外側に形成されている。２本の光導波路２
ａ，２ｂの間に形成された電極４ａの下に、ＳｉＯ2 か
らなるバッファ層３ａがあり、また２本の光導波路２
ａ，２ｂの外側に形成された電極４ｂ，４ｃの下に、一
部分を除いてＳｉＯ2バッファ層３ｂがある。図１
（ａ）では、電極４ｂ，４ｃの下のバッファ層３ｂが無
い部分６（以下、直電極部分と呼ぶ）は、電極の端の部
分であり、バッファ層３ｂが無い部分６の幅Ｗは、０．
１μｍ〜５０μｍ程度である。また、バッファ層３ａと
電極４ｂ，４ｃは、空間的に分離されている。
示す断面図である。図１（ａ）の光制御デバイスは、Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板１の表面に、２本の光導波路２ａ，２ｂ
からなる光回路５と、ＳｉＯ2 からなるバッファ層３
ａ，３ｂが形成されている。電極４ａ，４ｂ，４ｃは、
２本の光導波路２ａ，２ｂを挟む配置で光導波路２ａ，
２ｂの間と外側に形成されている。２本の光導波路２
ａ，２ｂの間に形成された電極４ａの下に、ＳｉＯ2 か
らなるバッファ層３ａがあり、また２本の光導波路２
ａ，２ｂの外側に形成された電極４ｂ，４ｃの下に、一
部分を除いてＳｉＯ2バッファ層３ｂがある。図１
（ａ）では、電極４ｂ，４ｃの下のバッファ層３ｂが無
い部分６（以下、直電極部分と呼ぶ）は、電極の端の部
分であり、バッファ層３ｂが無い部分６の幅Ｗは、０．
１μｍ〜５０μｍ程度である。また、バッファ層３ａと
電極４ｂ，４ｃは、空間的に分離されている。
【００２０】なお、光回路５は、方向性結合器、マッハ
ツェンダ型、バランスブリッジ型などである。バッファ
層３ａ，３ｂの役割には、光学的に透明で、基板より屈
折率が低い材料を用いることで電極４ａ，４ｂによる導
波光の吸収を防ぐ役割、また電極４ａ，４ｂにマイクロ
波を印加する場合に、バッファ層３ａ，３ｂの１２以下
の低い誘電率や厚さなどを利用して電極４ａ，４ｂを伝
搬するマイクロ波の速度の調整を行う役割などがある。
この２つの役割を果たす材料としては、光学的に透明で
あり、誘電率が約４と小さいＳｉＯ2 が主に用いられる
が、その他にもＩＴＯ，Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＦ2 、ＳｉＯ
Ｎ、Ｓｉ3 Ｎ4 、燐（Ｐ）、チタン（Ｔｉ）、ボロン
（Ｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などドーピングしたＳｉ
Ｏ2 が用いられ、その堆積方法には、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法、蒸着法などが用いられる。電極４ａ，４ｂ
の材料としては、Ａｕ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｕ，ＷＳｉ，Ｉ
ＴＯ，ＺｎＯ系材料、導電性高分子などの各種の導電性
物質が用いられる。
ツェンダ型、バランスブリッジ型などである。バッファ
層３ａ，３ｂの役割には、光学的に透明で、基板より屈
折率が低い材料を用いることで電極４ａ，４ｂによる導
波光の吸収を防ぐ役割、また電極４ａ，４ｂにマイクロ
波を印加する場合に、バッファ層３ａ，３ｂの１２以下
の低い誘電率や厚さなどを利用して電極４ａ，４ｂを伝
搬するマイクロ波の速度の調整を行う役割などがある。
この２つの役割を果たす材料としては、光学的に透明で
あり、誘電率が約４と小さいＳｉＯ2 が主に用いられる
が、その他にもＩＴＯ，Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＦ2 、ＳｉＯ
Ｎ、Ｓｉ3 Ｎ4 、燐（Ｐ）、チタン（Ｔｉ）、ボロン
（Ｂ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などドーピングしたＳｉ
Ｏ2 が用いられ、その堆積方法には、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法、蒸着法などが用いられる。電極４ａ，４ｂ
の材料としては、Ａｕ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｕ，ＷＳｉ，Ｉ
ＴＯ，ＺｎＯ系材料、導電性高分子などの各種の導電性
物質が用いられる。
【００２１】図１（ａ）において、電極４ａと電極４
ｂ，４ｃとの間で、バッファ層３ａ，３ｂは、空間的に
分離されており、電気的には絶縁している。従って、Ｄ
Ｃドリフトの発生要因であるバッファ層３ａ，３ｂ中の
不純物イオンの移動を抑圧できるため、ＤＣドリフトを
抑圧できるという効果を有する。また、図１（ａ）で
は、電極４ｂ，４ｃの端の部分から少し離れた部分まで
バッファ層３ｂが存在しない。従って、電極４ｂ，４ｃ
への電界は、導電性が大きい直電極部分６に集中する。
つまり、バッファ層３ｂを介すること無く電圧が印加さ
れるため、低電圧駆動が得られるという効果を有する。
一方、電極４ｂ，４ｃの下の大部分には、バッファ層３
ｂが形成されているため、電極４ａにマイクロ波を伝搬
させる場合には、電極４ｂ，４ｃを接地するが、バッフ
ァ層３ａ，３ｂの誘電率や厚さなどを利用して電極４ａ
を伝搬するマイクロ波の速度の調整を行うことができる
ため、２０ＧＨｚを越える高速動作を同時に得ることが
できるという効果を有する。このとき、ＬｉＮｂＯ3 基
板１の誘電率は約２８〜４３と大きいため、誘電率がＬ
ｉＮｂＯ3 基板１に比べて小さい１５以下のバッファ層
３ａ，３ｂを用いて、マイクロ波の速度を早くし、Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板１の約２．２の屈折率で決まる導波光との
速度と整合させる。また、２本の光導波路２ａ，２ｂの
間を導波光が伝搬するような方向性結合器からなる光回
路５の場合には、バッファ層３ａには光学的に透明なも
のが求められる。本実施例では、バッファ層３ａおよび
バッファ層３ｂの両方に光学的に透明であり、誘電率が
約４と小さいＳｉＯ2 を用いているので、マイクロ波特
性および光学特性ともに問題はない。
ｂ，４ｃとの間で、バッファ層３ａ，３ｂは、空間的に
分離されており、電気的には絶縁している。従って、Ｄ
Ｃドリフトの発生要因であるバッファ層３ａ，３ｂ中の
不純物イオンの移動を抑圧できるため、ＤＣドリフトを
抑圧できるという効果を有する。また、図１（ａ）で
は、電極４ｂ，４ｃの端の部分から少し離れた部分まで
バッファ層３ｂが存在しない。従って、電極４ｂ，４ｃ
への電界は、導電性が大きい直電極部分６に集中する。
つまり、バッファ層３ｂを介すること無く電圧が印加さ
れるため、低電圧駆動が得られるという効果を有する。
一方、電極４ｂ，４ｃの下の大部分には、バッファ層３
ｂが形成されているため、電極４ａにマイクロ波を伝搬
させる場合には、電極４ｂ，４ｃを接地するが、バッフ
ァ層３ａ，３ｂの誘電率や厚さなどを利用して電極４ａ
を伝搬するマイクロ波の速度の調整を行うことができる
ため、２０ＧＨｚを越える高速動作を同時に得ることが
できるという効果を有する。このとき、ＬｉＮｂＯ3 基
板１の誘電率は約２８〜４３と大きいため、誘電率がＬ
ｉＮｂＯ3 基板１に比べて小さい１５以下のバッファ層
３ａ，３ｂを用いて、マイクロ波の速度を早くし、Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板１の約２．２の屈折率で決まる導波光との
速度と整合させる。また、２本の光導波路２ａ，２ｂの
間を導波光が伝搬するような方向性結合器からなる光回
路５の場合には、バッファ層３ａには光学的に透明なも
のが求められる。本実施例では、バッファ層３ａおよび
バッファ層３ｂの両方に光学的に透明であり、誘電率が
約４と小さいＳｉＯ2 を用いているので、マイクロ波特
性および光学特性ともに問題はない。
【００２２】なお、用いられる基板１は、ＬｉＮｂＯ3
基板に限らず、電気光学効果を有するＬｉＴａＯ3 でも
よいことは明らかである。
基板に限らず、電気光学効果を有するＬｉＴａＯ3 でも
よいことは明らかである。
【００２３】図１（ｂ）では、バッファ層３ａが２本の
光導波路２ａ，２ｂの上にも形成されている。それ以外
の構造は図１（ａ）と同じであり、得られる効果として
は、図１（ａ）の効果に加えて、２本の光導波路２ａ，
２ｂが露出せずにバッファ層３ａで覆われているため、
光散乱による損失の低減が得られる。このときバッファ
層３ａには、光学的に透明であることが求められる。ま
た、高速動作を得るためには、さらに誘電率が１５以下
のバッファ層３ａ，３ｂが必要である。本実施例では、
バッファ層３ａおよびバッファ層３ｂの両方に光学的に
透明であり、誘電率が約４と小さいＳｉＯ2 を用いてい
るので、マイクロ波特性および光学特性ともに問題はな
い。
光導波路２ａ，２ｂの上にも形成されている。それ以外
の構造は図１（ａ）と同じであり、得られる効果として
は、図１（ａ）の効果に加えて、２本の光導波路２ａ，
２ｂが露出せずにバッファ層３ａで覆われているため、
光散乱による損失の低減が得られる。このときバッファ
層３ａには、光学的に透明であることが求められる。ま
た、高速動作を得るためには、さらに誘電率が１５以下
のバッファ層３ａ，３ｂが必要である。本実施例では、
バッファ層３ａおよびバッファ層３ｂの両方に光学的に
透明であり、誘電率が約４と小さいＳｉＯ2 を用いてい
るので、マイクロ波特性および光学特性ともに問題はな
い。
【００２４】図２は、本発明の第１の実施例の構造を示
す断面図である。図２（ａ）では、直電極部分６が電極
の端から離れた地点から始まっている。具体的には、電
極の端から０．１μｍ〜５０μｍ程度離れた地点から
０．１μｍ〜１００μｍ程度の幅Ｗをもって形成されて
いる。これ以外の構成は図１（ａ）と同じである。
す断面図である。図２（ａ）では、直電極部分６が電極
の端から離れた地点から始まっている。具体的には、電
極の端から０．１μｍ〜５０μｍ程度離れた地点から
０．１μｍ〜１００μｍ程度の幅Ｗをもって形成されて
いる。これ以外の構成は図１（ａ）と同じである。
【００２５】得られる効果は図１（ａ）と同一である
が、電極４ａにマイクロ波を伝搬させる場合には、電極
４ｂ，４ｃを接地するが、電極４ａに隣接した電極４
ｂ，４ｃの部分にも誘電率の小さいバッファ層３ｂが存
在するため、より容易にバッファ層３ａ，３ｂの誘電率
や厚さなどを利用しての電極４ａを伝搬するマイクロ波
の速度の調整を行うことができる効果を有する。従っ
て、さらに高速な動作を得ることができる。
が、電極４ａにマイクロ波を伝搬させる場合には、電極
４ｂ，４ｃを接地するが、電極４ａに隣接した電極４
ｂ，４ｃの部分にも誘電率の小さいバッファ層３ｂが存
在するため、より容易にバッファ層３ａ，３ｂの誘電率
や厚さなどを利用しての電極４ａを伝搬するマイクロ波
の速度の調整を行うことができる効果を有する。従っ
て、さらに高速な動作を得ることができる。
【００２６】図２（ｂ）でも、直電極部分６が電極の端
から離れた地点から始まっている。具体的には、電極の
端から０．１μｍ〜５０μｍ程度離れた地点から、０．
１μｍ〜１００μｍ程度の幅Ｗをもって形成されてい
る。これ以外の構成は図１（ｂ）と同じである。
から離れた地点から始まっている。具体的には、電極の
端から０．１μｍ〜５０μｍ程度離れた地点から、０．
１μｍ〜１００μｍ程度の幅Ｗをもって形成されてい
る。これ以外の構成は図１（ｂ）と同じである。
【００２７】得られる効果は図２（ａ）と同一である
が、図２（ａ）と比較して図２（ｂ）の構造の方が２本
の光導波路２ａ，２ｂが露出せずに第１バッファ層３ａ
で覆われているため、光散乱による損失の低減が得られ
る。
が、図２（ａ）と比較して図２（ｂ）の構造の方が２本
の光導波路２ａ，２ｂが露出せずに第１バッファ層３ａ
で覆われているため、光散乱による損失の低減が得られ
る。
【００２８】図３は、本発明の基となる参考例となる構
造を示す断面図である。図３（ａ）では、電極４ａの下
とその近傍にはバッファ層３ａが形成されているが、電
極４ａ，４ｂは、基板１の上に直に形成されている。す
なわち、電極４ａ，４ｂの下にはバッファ層が用いられ
ていない。また、電極４ａ，４ｂとバッファ層３ａは空
間的に分離しており、電気的には絶縁である。
造を示す断面図である。図３（ａ）では、電極４ａの下
とその近傍にはバッファ層３ａが形成されているが、電
極４ａ，４ｂは、基板１の上に直に形成されている。す
なわち、電極４ａ，４ｂの下にはバッファ層が用いられ
ていない。また、電極４ａ，４ｂとバッファ層３ａは空
間的に分離しており、電気的には絶縁である。
【００２９】従って、図１（ａ），（ｂ）および図２
（ａ），（ｂ）の構造に比べて電界が印加されるバッフ
ァ層領域が減るため、これにより、バッファ層中の不純
物イオン移動より発生するＤＣドリフトをさらに抑圧す
ることがきるという効果を有する。また、低電圧駆動に
関しては、図１（ａ），（ｂ）および図２（ａ），
（ｂ）と同様な効果を有する。ただし、電極４ａ，４ｃ
の下にはバッファ層が形成されていないため、電極４ａ
にマイクロ波を伝搬させる場合には、電極４ｂ，４ｃを
接地するが、バッファ層３ａの誘電率や厚さなどを利用
して電極４ａを伝搬するマイクロ波の速度の調整を行う
ため、高速動作に関する改善効果は得られにくい。
（ａ），（ｂ）の構造に比べて電界が印加されるバッフ
ァ層領域が減るため、これにより、バッファ層中の不純
物イオン移動より発生するＤＣドリフトをさらに抑圧す
ることがきるという効果を有する。また、低電圧駆動に
関しては、図１（ａ），（ｂ）および図２（ａ），
（ｂ）と同様な効果を有する。ただし、電極４ａ，４ｃ
の下にはバッファ層が形成されていないため、電極４ａ
にマイクロ波を伝搬させる場合には、電極４ｂ，４ｃを
接地するが、バッファ層３ａの誘電率や厚さなどを利用
して電極４ａを伝搬するマイクロ波の速度の調整を行う
ため、高速動作に関する改善効果は得られにくい。
【００３０】図３（ａ）では、バッファ層３ａが電極４
ａの下とその近傍のみに形成されているが、図３（ｂ）
では、２本の光導波路２ａ，２ｂの上にも形成されてい
る。従って、図３（ｂ）の構造の方が、２本の光導波路
２ａ，２ｂが露出せずにバッファ層３ａで覆われている
ため、光散乱による損失の低減が得られる。
ａの下とその近傍のみに形成されているが、図３（ｂ）
では、２本の光導波路２ａ，２ｂの上にも形成されてい
る。従って、図３（ｂ）の構造の方が、２本の光導波路
２ａ，２ｂが露出せずにバッファ層３ａで覆われている
ため、光散乱による損失の低減が得られる。
【００３１】図４は、本発明の第２の実施例の構造を示
す断面図であり、図２（ａ）と同じ構成である。図４で
は、基板１にＸ板、またはＹ板のＬｉＮｂＯ３ を用い
ている。たとえばＸ板やＹ板を問わず、光導波路２ａ，
２ｂの伝搬方向をＺ軸とすると、Ｚ面は、図４の断面と
等価の光導波路２ａ，２ｂの入出力端面に現れる。ま
た、Ｘ板を用いて光導波路２ａ，２ｂの伝搬方向をＹ軸
とした場合や、Ｙ板を用いて光導波路２ａ，２ｂの伝搬
方向をＸ軸とした場合には、Ｚ面は、図４の側面７に現
れる。つまり、焦電効果で電荷が発生するＺ面が光導波
路２ａ，２ｂを形成する基板１表面には現れない。従っ
て、焦電効果で発生する電荷が光導波路２ａ，２ｂ上に
局在することはなく、温度ドリフトが抑圧されるという
効果を有する。
す断面図であり、図２（ａ）と同じ構成である。図４で
は、基板１にＸ板、またはＹ板のＬｉＮｂＯ３ を用い
ている。たとえばＸ板やＹ板を問わず、光導波路２ａ，
２ｂの伝搬方向をＺ軸とすると、Ｚ面は、図４の断面と
等価の光導波路２ａ，２ｂの入出力端面に現れる。ま
た、Ｘ板を用いて光導波路２ａ，２ｂの伝搬方向をＹ軸
とした場合や、Ｙ板を用いて光導波路２ａ，２ｂの伝搬
方向をＸ軸とした場合には、Ｚ面は、図４の側面７に現
れる。つまり、焦電効果で電荷が発生するＺ面が光導波
路２ａ，２ｂを形成する基板１表面には現れない。従っ
て、焦電効果で発生する電荷が光導波路２ａ，２ｂ上に
局在することはなく、温度ドリフトが抑圧されるという
効果を有する。
【００３２】
【発明の効果】本発明を用いれば、ＤＣドリフトを抑圧
し、低い駆動電圧が得られ、また高速動作が得られ、さ
らに温度ドリフトを抑圧することのできる光制御デバイ
スを得ることができる。
し、低い駆動電圧が得られ、また高速動作が得られ、さ
らに温度ドリフトを抑圧することのできる光制御デバイ
スを得ることができる。
【図１】本発明の基になる参考例の構造を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１の実施例の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の基になる参考例の構造を示す断面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第２の実施例の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図５】従来の光制御デバイスの構造を示す断面図であ
る。
る。
１ 基板 ２ａ，２ｂ 光導波路 ３ バッファ層 ３ａ，３ｂ バッファ層 ４ａ，４ｂ，４ｃ 電極 ５ 光回路 ６ 直電極部分 ７ 側面
Claims (3)
- 【請求項１】 電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 また
はＬｉＴａＯ3 基板に形成された２本の近接した光導波
路からなる光回路と、前記２本の近接した光導波路の間
に形成された第１の電極と、前記２本の近接した光導波
路の外側に形成された１つまたは複数の第２の電極と、
前記第１の電極および第２の電極と前記基板との間に形
成された誘電率が１５以下である膜体とを備え、前記第
２の電極の前記２本の近接した光導波路近傍の一部分の
下に前記膜体が形成されていない部分を有し、かつ前記
第１の電極と前記基板との間に形成されている前記膜体
と、前記第２の電極と前記基板との間に形成されている
前記膜体とが空間的に分離され、前記第２の電極の前記
２本の近接した光導波路近傍の一部分の下に前記膜体が
形成されていない部分が、前記第２の電極の前記光導波
路に最も近い端から離れた地点から始まることを特徴と
する光制御デバイス。 - 【請求項２】 請求項１記載の光制御デバイスにおい
て、前記第１の電極と前記基板との間に形成されている
前記膜体が、前記２本の近接した光導波路の上にも形成
されていることを特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項３】 請求項１記載の光制御デバイスにおい
て、前記基板がＸ板またはＹ板であることを特徴とする
光制御デバイス。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6311695A JP2674535B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 光制御デバイス |
| US08/573,036 US5617493A (en) | 1994-12-15 | 1995-12-15 | Waveguide type optical control device with properties of suppressed DC drift, reduced driving voltage and high speed operation |
| DE69528568T DE69528568D1 (de) | 1994-12-15 | 1995-12-15 | Optische Kontrollvorrichtung vom Wellenleitertyp mit unterdrückter Gleichstromdrift, reduzierter Steuerspannung und Betrieb mit hoher Geschwindigkeit |
| EP95309161A EP0717306B1 (en) | 1994-12-15 | 1995-12-15 | Waveguide type optical control device with properties of suppressed DC drift, reduced driving voltage and high speed operation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6311695A JP2674535B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 光制御デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08166565A JPH08166565A (ja) | 1996-06-25 |
| JP2674535B2 true JP2674535B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=18020358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6311695A Expired - Fee Related JP2674535B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 光制御デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5617493A (ja) |
| EP (1) | EP0717306B1 (ja) |
| JP (1) | JP2674535B2 (ja) |
| DE (1) | DE69528568D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3827780B2 (ja) * | 1996-10-28 | 2006-09-27 | 富士写真フイルム株式会社 | 光導波路素子の電極およびその形成方法 |
| JP3836950B2 (ja) * | 1997-07-02 | 2006-10-25 | 富士通株式会社 | 音響光学デバイス |
| US6064788A (en) * | 1997-08-14 | 2000-05-16 | Lucent Technologies Inc. | Adiabatic Y-branch modulator with negligible chirp |
| WO2000010052A1 (fr) * | 1998-08-10 | 2000-02-24 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Modulateur de lumiere du type guide d'ondes |
| GB2333851B (en) * | 1999-02-16 | 2000-01-19 | Bookham Technology Ltd | An optical waveguide |
| US6211997B1 (en) * | 1999-03-31 | 2001-04-03 | Eastman Kodak Company | Modulator for optical printing |
| US6480633B1 (en) * | 1999-06-17 | 2002-11-12 | Agere Systems Inc. | Electro-optic device including a buffer layer of transparent conductive material |
| WO2001001190A1 (fr) * | 1999-06-28 | 2001-01-04 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Composant optoelectronique et son procede de fabrication |
| GB0002277D0 (en) * | 2000-02-01 | 2000-03-22 | Sdl Integrated Optics Ltd | Intergrated optical components |
| JP2002202483A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子の作製方法 |
| GB2374945A (en) * | 2001-04-26 | 2002-10-30 | Jds Uniphase Corp | Mach-Zehnder Optical Modulator |
| DE60218743T2 (de) * | 2002-01-04 | 2007-12-06 | Covega Corp. | Pufferschichtstruktur zur stabilisierung einer lithiumniobat-vorrichtung |
| US6654512B2 (en) * | 2002-01-04 | 2003-11-25 | Codeon Corporation | Buffer layer structures for stabilization of a lithium niobate device |
| JP4234117B2 (ja) | 2005-07-07 | 2009-03-04 | アンリツ株式会社 | 光変調器 |
| JP5056040B2 (ja) * | 2007-02-08 | 2012-10-24 | 富士通株式会社 | 光変調器 |
| JP2021173792A (ja) * | 2020-04-21 | 2021-11-01 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光導波路デバイス |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2626563A1 (de) * | 1976-06-14 | 1977-12-29 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von lichtleiterstrukturen mit dazwischenliegenden elektroden |
| SE450173B (sv) * | 1985-08-15 | 1987-06-09 | Ericsson Telefon Ab L M | Polarisationsoberoende elektrooptisk omkopplare |
| JPH0750265B2 (ja) * | 1986-08-20 | 1995-05-31 | 川上 彰二郎 | 広帯域進行波形光変調器 |
| US4871223A (en) * | 1987-08-25 | 1989-10-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Arrangement comprising at least one integrated optical waveguide on a substrate of electro-optical material and comprising at least one electrode |
| JPH025026A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-09 | Nec Corp | 光スイッチ |
| JPH04110830A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-13 | Nec Corp | 光制御デバイス |
| JPH04110831A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-13 | Nec Corp | 光制御デバイス |
| JP2940141B2 (ja) * | 1990-11-05 | 1999-08-25 | 日本電気株式会社 | 導波型光制御デバイス |
| JPH04179931A (ja) * | 1990-11-14 | 1992-06-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 導波型光デバイス |
| JP3025982B2 (ja) * | 1992-01-21 | 2000-03-27 | イビデン株式会社 | 導波路型光方向性結合器 |
| JPH05224246A (ja) * | 1992-02-07 | 1993-09-03 | Nec Corp | 光制御デバイス |
| US5339369A (en) * | 1992-10-23 | 1994-08-16 | General Microwave Israel Corporation | High-speed external modulator |
| JP2555942B2 (ja) * | 1993-08-27 | 1996-11-20 | 日本電気株式会社 | 光制御デバイス |
-
1994
- 1994-12-15 JP JP6311695A patent/JP2674535B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-12-15 DE DE69528568T patent/DE69528568D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-15 EP EP95309161A patent/EP0717306B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-15 US US08/573,036 patent/US5617493A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0717306A1 (en) | 1996-06-19 |
| US5617493A (en) | 1997-04-01 |
| JPH08166565A (ja) | 1996-06-25 |
| EP0717306B1 (en) | 2002-10-16 |
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