JP2699589B2 - 導波路型光デバイスの駆動方法 - Google Patents
導波路型光デバイスの駆動方法Info
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- JP2699589B2 JP2699589B2 JP1287524A JP28752489A JP2699589B2 JP 2699589 B2 JP2699589 B2 JP 2699589B2 JP 1287524 A JP1287524 A JP 1287524A JP 28752489 A JP28752489 A JP 28752489A JP 2699589 B2 JP2699589 B2 JP 2699589B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は導波路型光デバイスに係り，特に導波路型光
デバイスの駆動方法に関する。
デバイスの駆動方法に関する。
［従来の技術］ 導波路型光デバイスは，強度電体や半導体材料からな
る基板中に屈折率を高くして光を閉じ込め導波させる導
波路を形成し，この導波路の上部または近傍に電極を形
成し，外部から電極に電圧を印加することによって，基
板中の導波路の屈折率を変化させて光の位相や強度を変
調したり，あるいは光路を切換えたりする機能を有する
光デバイスである。
る基板中に屈折率を高くして光を閉じ込め導波させる導
波路を形成し，この導波路の上部または近傍に電極を形
成し，外部から電極に電圧を印加することによって，基
板中の導波路の屈折率を変化させて光の位相や強度を変
調したり，あるいは光路を切換えたりする機能を有する
光デバイスである。
このような導波路型光デバイスの一例として，強誘電
体材料のなかで比較的高い電気光学効果を有するLiNbO3
基板を用いたデバイスがある。これはLiNbO3基板にTi膜
を成膜し，所望の導波路パターンにパターニングした
後,1000℃前後で数時間熱拡散して導波路を形成し，こ
れにSiO2バッファ層を成膜し，その上面に金属膜により
電極を形成してデバイスとするものである。この導波路
型光デバイスでは，一つの基板上に光を変調する変調機
能と光路切換を行うスイッチング機能を集積化すること
が可能である。また，この導波路型光デバイスは光を高
速変調することができるので大容量光通信用の外部光変
調器や,OTDR（光パルス試験器）における光路切換用ス
イッチとして開発が進められている。
体材料のなかで比較的高い電気光学効果を有するLiNbO3
基板を用いたデバイスがある。これはLiNbO3基板にTi膜
を成膜し，所望の導波路パターンにパターニングした
後,1000℃前後で数時間熱拡散して導波路を形成し，こ
れにSiO2バッファ層を成膜し，その上面に金属膜により
電極を形成してデバイスとするものである。この導波路
型光デバイスでは，一つの基板上に光を変調する変調機
能と光路切換を行うスイッチング機能を集積化すること
が可能である。また，この導波路型光デバイスは光を高
速変調することができるので大容量光通信用の外部光変
調器や,OTDR（光パルス試験器）における光路切換用ス
イッチとして開発が進められている。
第２図は従来から広く研究開発実用化のための検討が
進められているマッハツェンダ型高速光変調器である。
以下，第２図を用いてその構造と動作原理とを簡単に説
明する。
進められているマッハツェンダ型高速光変調器である。
以下，第２図を用いてその構造と動作原理とを簡単に説
明する。
LiNbO3基板２に形成された導波路１は分岐部を２ヶ所
有し，この分岐部間は２本の平行な導波路1a,1bとなっ
ている。導波路１の２本の平行な部分1a,1bの上部に
は，基板２の表面全体に成膜されたSiO2バッファ層（第
３図の断面図（ａ）を参照）を介してCr−Auからなる金
属膜の信号電極３とグランド電極４とが形成されてい
る。この導波路１および信号電極３とグランド電極４と
を有する基板１の両端面には，それぞれ入力側光ファイ
バ５と出力側光ファイバ６が光学的に結合されている。
さらに，信号電極３には電圧を印加し，変調信号を入力
するための駆動回路７が接続されている。この駆動回路
７は波長1.3μｍ等の光を変調するのに５〜8Vの電圧が
必要となるため信号電極３に近接して設けられる。
有し，この分岐部間は２本の平行な導波路1a,1bとなっ
ている。導波路１の２本の平行な部分1a,1bの上部に
は，基板２の表面全体に成膜されたSiO2バッファ層（第
３図の断面図（ａ）を参照）を介してCr−Auからなる金
属膜の信号電極３とグランド電極４とが形成されてい
る。この導波路１および信号電極３とグランド電極４と
を有する基板１の両端面には，それぞれ入力側光ファイ
バ５と出力側光ファイバ６が光学的に結合されている。
さらに，信号電極３には電圧を印加し，変調信号を入力
するための駆動回路７が接続されている。この駆動回路
７は波長1.3μｍ等の光を変調するのに５〜8Vの電圧が
必要となるため信号電極３に近接して設けられる。
ブランド電極４を接地し，信号電極３に外部から電圧
を印加すると，第３図（ａ）に示すように，導波路1a,1
bに縦方向の電界（矢印で表示）が発生し，これによりL
iNbO3のもつ電気光学効果により導波路1a,1bの屈折率が
変化する。導波路1a,1bの屈折率が変化すると，そこを
伝搬する光の位相が変化する。このとき電界の向きに応
じた２つの導波路1a,1bの屈折率は一方が高く，他方が
低くなる。即ち，第２図に示した例では，信号電極３に
電圧を印加したとき２本の導波路1a,1bに発生する電界
を互いに逆方向となり，これによって，各導波路1a,1b
を伝搬する光の位相は互いに逆方向に変化する。印加し
た電圧と光出力の関係は第４図に示す。
を印加すると，第３図（ａ）に示すように，導波路1a,1
bに縦方向の電界（矢印で表示）が発生し，これによりL
iNbO3のもつ電気光学効果により導波路1a,1bの屈折率が
変化する。導波路1a,1bの屈折率が変化すると，そこを
伝搬する光の位相が変化する。このとき電界の向きに応
じた２つの導波路1a,1bの屈折率は一方が高く，他方が
低くなる。即ち，第２図に示した例では，信号電極３に
電圧を印加したとき２本の導波路1a,1bに発生する電界
を互いに逆方向となり，これによって，各導波路1a,1b
を伝搬する光の位相は互いに逆方向に変化する。印加し
た電圧と光出力の関係は第４図に示す。
信号電極３に電圧を印加しない状態では一旦分岐さ
れ，再び合流した光は位相差がないため（ここでは伝搬
員や分岐損を無視する。）入力光がそのまま出力され
る。
れ，再び合流した光は位相差がないため（ここでは伝搬
員や分岐損を無視する。）入力光がそのまま出力され
る。
信号電極３に電圧を印加すると，導波路1aと導波路1b
とを伝盤する光に位相差を生じ、ちょうどこの２つの導
波路1aと1bを伝搬する光の位相が反転するように電圧を
印加すると光は全く出力されなくなる。
とを伝盤する光に位相差を生じ、ちょうどこの２つの導
波路1aと1bを伝搬する光の位相が反転するように電圧を
印加すると光は全く出力されなくなる。
以上説明した原理をもとに印加電圧をON−OFFするこ
とによって光を変調するのがマッハツェンダ型光変調器
である。
とによって光を変調するのがマッハツェンダ型光変調器
である。
通常こうした光変調器を大容量伝送システム用外部変
調器や,OTDRの光計測器用等，非常に高速動作が要求さ
れる機器に使用される。
調器や,OTDRの光計測器用等，非常に高速動作が要求さ
れる機器に使用される。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら，従来の光変調器は，前述のように，印
加する電圧値を変化させて電圧変調を行なうが，長時間
使用しつづけるとSiO2バッファ層８あるいはLiNbO3基板
２中に含まれる不純物イオンが電極近傍に集中する。即
ち，第３図（ｂ）に示すようにマイナスイオンがプラス
電圧を印加する信号電極３側に，またプラスイオンがグ
ランド電極４側に集まりだす。この結果信号電極３に同
じ値の電圧を印加しても使用状態によって導波路１に発
生する電界強度は弱まってしまい所望の変調に必要な光
の消光比が得られなくなってしまう（第４図に示すドリ
フト現象を引き起こす）という問題点がある。
加する電圧値を変化させて電圧変調を行なうが，長時間
使用しつづけるとSiO2バッファ層８あるいはLiNbO3基板
２中に含まれる不純物イオンが電極近傍に集中する。即
ち，第３図（ｂ）に示すようにマイナスイオンがプラス
電圧を印加する信号電極３側に，またプラスイオンがグ
ランド電極４側に集まりだす。この結果信号電極３に同
じ値の電圧を印加しても使用状態によって導波路１に発
生する電界強度は弱まってしまい所望の変調に必要な光
の消光比が得られなくなってしまう（第４図に示すドリ
フト現象を引き起こす）という問題点がある。
本発明は，変調動作によって発生するドリフト現象を
休止動作中に解消する導波路型光デバイスの駆動方法を
提供することを目的とする。
休止動作中に解消する導波路型光デバイスの駆動方法を
提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば,LiNbO3からなる基板中に形成された
導波路と，該基板上に前記導波路に対応した位置に形成
され，所定電圧のパルス列からなる変調信号が印加され
る電極とを有し，前記パルス列の各パルスの前記電極へ
の印加によって前記導波路の屈折率を変化させる導波路
型光デバイスを駆動する方法であって，前記電極に前記
変調信号を印加して前記導波路を伝搬する光の変調を行
う変調動作と前記変調信号の印加を休止する休止動作と
を繰り返す導波路型光デバイスの駆動方法において，前
記休止動作中に，前記変調信号の前記パルス列の前記所
定電圧とは逆極性の電圧を連続的に印加し，前記変調動
作によって引き起こされる電圧シフトを打ち消すことを
特徴とする導波路型光デバイスの駆動方法が得られる。
導波路と，該基板上に前記導波路に対応した位置に形成
され，所定電圧のパルス列からなる変調信号が印加され
る電極とを有し，前記パルス列の各パルスの前記電極へ
の印加によって前記導波路の屈折率を変化させる導波路
型光デバイスを駆動する方法であって，前記電極に前記
変調信号を印加して前記導波路を伝搬する光の変調を行
う変調動作と前記変調信号の印加を休止する休止動作と
を繰り返す導波路型光デバイスの駆動方法において，前
記休止動作中に，前記変調信号の前記パルス列の前記所
定電圧とは逆極性の電圧を連続的に印加し，前記変調動
作によって引き起こされる電圧シフトを打ち消すことを
特徴とする導波路型光デバイスの駆動方法が得られる。
［実施例］ 次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）は本発明による導波路型光デバイスの駆
動方法である。第１図（ｂ）には比較のため従来の駆動
方法を示した。変調信号は電圧Ｖπ＝6.5V,周期1MHz,デ
ューティ比30％のパルス信号で２時間印加し,1時間休止
している。また休止中は変調信号とは逆極性の電圧DC−
10Vを約20分印加した。
動方法である。第１図（ｂ）には比較のため従来の駆動
方法を示した。変調信号は電圧Ｖπ＝6.5V,周期1MHz,デ
ューティ比30％のパルス信号で２時間印加し,1時間休止
している。また休止中は変調信号とは逆極性の電圧DC−
10Vを約20分印加した。
なお，休止時間は信号処理等を行う時間である。
第５図は，導波路型光デバイスを従来の駆動方法（×
で示す）と本発明による駆動方法（○で示す）で使用し
た場合の，それぞれのドリフトにより電圧シフト量を示
している。
で示す）と本発明による駆動方法（○で示す）で使用し
た場合の，それぞれのドリフトにより電圧シフト量を示
している。
第５図からわからように，従来の導波路型光デバイス
では,2時間変調,1時間休止を繰り返し10時間経過後約3V
の電圧シフトをおこしているのに対し，本実施例では約
0.5Vしか電圧シフトしておらず，安定な特性を示してい
る。
では,2時間変調,1時間休止を繰り返し10時間経過後約3V
の電圧シフトをおこしているのに対し，本実施例では約
0.5Vしか電圧シフトしておらず，安定な特性を示してい
る。
なお印加する電圧値及びその時間は，導波路型光デバ
イスの特性及び使用条件によって決定される。
イスの特性及び使用条件によって決定される。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、導波路基板の電極に変
調信号の印加を休止しているときに電極に逆極性の電圧
を連続的に印加することにより，ドリフトにより発生し
た電圧シフトを強制的に短時間で復帰させることができ
る。これにより，ドリフトによる電圧シフトは長時間の
断続駆動であっても蓄積されずに常に安定した特性が得
られる。
調信号の印加を休止しているときに電極に逆極性の電圧
を連続的に印加することにより，ドリフトにより発生し
た電圧シフトを強制的に短時間で復帰させることができ
る。これにより，ドリフトによる電圧シフトは長時間の
断続駆動であっても蓄積されずに常に安定した特性が得
られる。
第１図は，本発明の導波路型デバイスの駆動方法を説明
する図であり，（ａ）は本発明の実施例の駆動方法によ
る電圧印加のタイムチャート，（ｂ）は従来の方法によ
る電圧印加のタイムチャート，第２図は従来の導波路型
光デバイスの構造図，第３図は第２図のＡ−Ａ′線の断
面図で（ａ）は変調信号入力時，（ｂ）は変調信号入力
後を示す，第４図はドリフトによるスイッチング曲線の
変化を示すグラフ，第５図は本発明の実施例と従来の導
波路型光デバイスの時間シフト電圧との関係を示すグラ
フ図である。１……導波路,2……LiNbO3,3……信号電
極,4……グラフト電極,5……入力用光ファイバ,6……出
力用光ファイバ,7……駆動回路,8……SiO2バッファ層。
する図であり，（ａ）は本発明の実施例の駆動方法によ
る電圧印加のタイムチャート，（ｂ）は従来の方法によ
る電圧印加のタイムチャート，第２図は従来の導波路型
光デバイスの構造図，第３図は第２図のＡ−Ａ′線の断
面図で（ａ）は変調信号入力時，（ｂ）は変調信号入力
後を示す，第４図はドリフトによるスイッチング曲線の
変化を示すグラフ，第５図は本発明の実施例と従来の導
波路型光デバイスの時間シフト電圧との関係を示すグラ
フ図である。１……導波路,2……LiNbO3,3……信号電
極,4……グラフト電極,5……入力用光ファイバ,6……出
力用光ファイバ,7……駆動回路,8……SiO2バッファ層。
Claims (1)
- 【請求項１】LiNbO3からなる基盤中に形成された導波路
と、該基板上に前記導波路に対応した位置に形成され、
所定電圧のパルス列からなる変調信号が印加される電極
とを有し、前記パルス列の各パルスの前記電極への印加
によって、前記導波路の屈折率を変化させる導波路型光
デバイスを駆動する方法であって、 前記電極に前記変調信号を印加して前記導波路を伝搬す
る光の変調を行う変調動作と前記変調信号の印加を休止
する休止運動を繰り返す導波路型光デバイスの駆動方法
において、 前記休止動作中に集中して、前記変調信号の前記パルス
列の前記所定電圧とは逆特性のDC電圧を印加し、前記変
調動作によって引き起こされる電圧シフトを打ち消すこ
とを特徴とする導波路型光デバイスの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1287524A JP2699589B2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 導波路型光デバイスの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1287524A JP2699589B2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 導波路型光デバイスの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03148607A JPH03148607A (ja) | 1991-06-25 |
| JP2699589B2 true JP2699589B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=17718462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1287524A Expired - Fee Related JP2699589B2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 導波路型光デバイスの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699589B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4640082B2 (ja) * | 2005-09-29 | 2011-03-02 | 横河電機株式会社 | 光変調装置及び光変調器制御方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57161837A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-05 | Nec Corp | Optical switching method |
| JPH01188825A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-28 | Minolta Camera Co Ltd | 光シャッタアレイの駆動方法 |
| JPH01134348A (ja) * | 1987-11-19 | 1989-05-26 | Tdk Corp | 光導波路スイッチの駆動方法 |
-
1989
- 1989-11-06 JP JP1287524A patent/JP2699589B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03148607A (ja) | 1991-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |