JP2717980B2 - 集積化光導波路デバイス - Google Patents
集積化光導波路デバイスInfo
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- JP2717980B2 JP2717980B2 JP1036961A JP3696189A JP2717980B2 JP 2717980 B2 JP2717980 B2 JP 2717980B2 JP 1036961 A JP1036961 A JP 1036961A JP 3696189 A JP3696189 A JP 3696189A JP 2717980 B2 JP2717980 B2 JP 2717980B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 複数の光制御素子を有する集積化光導波路デバイスに
関し、 光制御電極に印加された制御用電圧によって基板に励
振された弾性波に起因する、相隣接する光制御電極間の
相互の干渉を除去することを目的とし、 平面に加工した電気光学効果を有する基板と、 電気光学効果を有する基板と、該基板上に設けられた
複数の光導波路と、該光導波路内を伝搬する光信号を制
御する光制御電極とが配置された光制御素子と、該光制
御素子を光導波路に対応して複数個配置された光導波路
デバイスにおいて、該基板表面上で該光制御素子間に弾
性波を吸収する弾性波吸収材を設けた集積化光導波路デ
バイスを構成する。
関し、 光制御電極に印加された制御用電圧によって基板に励
振された弾性波に起因する、相隣接する光制御電極間の
相互の干渉を除去することを目的とし、 平面に加工した電気光学効果を有する基板と、 電気光学効果を有する基板と、該基板上に設けられた
複数の光導波路と、該光導波路内を伝搬する光信号を制
御する光制御電極とが配置された光制御素子と、該光制
御素子を光導波路に対応して複数個配置された光導波路
デバイスにおいて、該基板表面上で該光制御素子間に弾
性波を吸収する弾性波吸収材を設けた集積化光導波路デ
バイスを構成する。
本発明は、１枚の基板上に複数の光制御素子を有する
集積化光導波路デバイスの構成に関する。
集積化光導波路デバイスの構成に関する。
近年、光ファイバやレーザ光源の進歩・発達に伴い、
光通信をはじめ光技術を応用した各種のシステム、デバ
イスが実用化され広く利用されるようになる一方、ます
ます、その高度技術開発への要請が強まってきた。
光通信をはじめ光技術を応用した各種のシステム、デバ
イスが実用化され広く利用されるようになる一方、ます
ます、その高度技術開発への要請が強まってきた。
とくに、最近の光通信システムの高速化の要求から、
光信号を送受信する光送受信器においても、高速で光を
変調するための光変調器や、多数の時分割多重光入力信
号を順次切り換えて多数本の出力に接続するための高速
の光スイッチアレイなど集積型の光制御デバイスが必要
になってきた。
光信号を送受信する光送受信器においても、高速で光を
変調するための光変調器や、多数の時分割多重光入力信
号を順次切り換えて多数本の出力に接続するための高速
の光スイッチアレイなど集積型の光制御デバイスが必要
になってきた。
これらの光制御デバイスは、電気光学効果を有する１
枚の基板の上に、平面的に導波路を形成して、その上に
進行波型電極を組み合わせることによって、多数の高速
光制御素子を集積した、いわゆる光集積回路であり、光
信号処理デバイスの小形化と高速化を図るための本命の
技術として期待されている。
枚の基板の上に、平面的に導波路を形成して、その上に
進行波型電極を組み合わせることによって、多数の高速
光制御素子を集積した、いわゆる光集積回路であり、光
信号処理デバイスの小形化と高速化を図るための本命の
技術として期待されている。
しかし、この技術は未だ開発途上にあるものが多く、
解決すべき課題を抱えており、今後ますます大容量・長
距離通信の要求が強まってくる状況から、より高速、か
つ安定で信頼性の高い集積化光導波路デバイスの開発が
求められている。
解決すべき課題を抱えており、今後ますます大容量・長
距離通信の要求が強まってくる状況から、より高速、か
つ安定で信頼性の高い集積化光導波路デバイスの開発が
求められている。
高速光制御デバイスとしては、半導体レーザ光を外部
で変調する外部変調器や、光導波路型光スイッチが知ら
れている。
で変調する外部変調器や、光導波路型光スイッチが知ら
れている。
何れの場合も、電気光学効果を有する基板上に光導波
路を設け、進行波型光制御電極を用いて駆動する方式が
最も有力視されており、集積度の向上に伴って１枚の基
板上に形成される光制御電極数も増加しそれらの間隔も
狭くなってきた。
路を設け、進行波型光制御電極を用いて駆動する方式が
最も有力視されており、集積度の向上に伴って１枚の基
板上に形成される光制御電極数も増加しそれらの間隔も
狭くなってきた。
第５図は従来の方向性結合器型光スイッチを説明する
図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）は断面図〔同図
（イ）のｘ−ｙ断面〕である。
図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）は断面図〔同図
（イ）のｘ−ｙ断面〕である。
図中、１は電気光学効果を有する基板、たとえば、Li
NbO3のＺ板、２は光導波路で中間に３つの方向性結合器
型平行光導波路2A,2Bが形成され、この２つの平行光導
波路で光制御導波路部２′が構成されている。この光導
波路は通常LiNbO3基板の表面にTiなどの金属を、光導波
路部分だけに選択的に拡散させ、その部分の屈折率を回
りの部分よりも少し大きくなるようにしてある。
NbO3のＺ板、２は光導波路で中間に３つの方向性結合器
型平行光導波路2A,2Bが形成され、この２つの平行光導
波路で光制御導波路部２′が構成されている。この光導
波路は通常LiNbO3基板の表面にTiなどの金属を、光導波
路部分だけに選択的に拡散させ、その部分の屈折率を回
りの部分よりも少し大きくなるようにしてある。
なお、平行光導波路2A,2Bの間隔と長さはたとえば、
数GHZ帯の光スイッチにおいては、それぞれ６μｍおよ
び15mmと言った程度の、伝播光のモード結合が行われる
ような数値に設計されている。
数GHZ帯の光スイッチにおいては、それぞれ６μｍおよ
び15mmと言った程度の、伝播光のモード結合が行われる
ような数値に設計されている。
４は光制御電極で進行波型の制御用電極（4A）と、接
地電極（4B）とから構成されており、それぞれ平行光導
波路2A,2B上に、バッファ層３を介してAuなどの金属を
蒸着あるいはめっきによって形成している。バッファ層
３は光導波路上の金属電極層への光の吸収を小さくする
ために設けたもので、通常、SiO2などの薄膜が用いられ
ている。
地電極（4B）とから構成されており、それぞれ平行光導
波路2A,2B上に、バッファ層３を介してAuなどの金属を
蒸着あるいはめっきによって形成している。バッファ層
３は光導波路上の金属電極層への光の吸収を小さくする
ために設けたもので、通常、SiO2などの薄膜が用いられ
ている。
SW1,SW2およびSW3は、それぞれ方向性結合器型光スイ
ッチを示し、光制御電極４により駆動制御される。
ッチを示し、光制御電極４により駆動制御される。
は光の入力端、，，およびは光の出力端
で、したがって、この例は、いわゆる、１×４の光スイ
ッチアレイの場合を示している。光ファイバとの接続は
ルビービーズを用いたり、凸構造のファイバアレイを用
いて行われている。
で、したがって、この例は、いわゆる、１×４の光スイ
ッチアレイの場合を示している。光ファイバとの接続は
ルビービーズを用いたり、凸構造のファイバアレイを用
いて行われている。
いま、たとえば時分割多重信号光が左側の入力端か
ら光導波路２に入り、SW1の平行光導波路2Aに達する
と、それと平行に所要の間隔で所要の長さで配置された
平行光導波路2Bとの間のモード結合により、光の進行に
伴って対称・非対称両モードの位相差がπになる位置
で、光は全て平行光導波路2Bに移行する（電子情報通信
学会編：電子情報通信ハンドブック,p1051,1988年発行
参照〕。
ら光導波路２に入り、SW1の平行光導波路2Aに達する
と、それと平行に所要の間隔で所要の長さで配置された
平行光導波路2Bとの間のモード結合により、光の進行に
伴って対称・非対称両モードの位相差がπになる位置
で、光は全て平行光導波路2Bに移行する（電子情報通信
学会編：電子情報通信ハンドブック,p1051,1988年発行
参照〕。
しかし、もし、この時SW1の光制御電極４に高周波パ
ルス電圧を印加すると、電気光学効果を有する基板１上
に設けられた前記平行光導波路2A,2Bにおける電気光学
効果によって、屈折率の変化が生じ対称・非対称両モー
ドの位相差もπからずれてくる。この従来例の場合で
は、印加電圧を４〜5vに選ぶことによって、平行導波路
2Aから2Bへの光の移行を完全に阻止することができる。
すなわち、光制御電極４への高周波パルス電圧の印加の
有無によって、光を高速でスイッチングさせることがで
きる構成になっている。
ルス電圧を印加すると、電気光学効果を有する基板１上
に設けられた前記平行光導波路2A,2Bにおける電気光学
効果によって、屈折率の変化が生じ対称・非対称両モー
ドの位相差もπからずれてくる。この従来例の場合で
は、印加電圧を４〜5vに選ぶことによって、平行導波路
2Aから2Bへの光の移行を完全に阻止することができる。
すなわち、光制御電極４への高周波パルス電圧の印加の
有無によって、光を高速でスイッチングさせることがで
きる構成になっている。
SW2およびSW3においても、全く同様に機能させ、全体
として、１×４の高速光スイッチアレイを構成してい
る。
として、１×４の高速光スイッチアレイを構成してい
る。
さらに、集積度を上げスイッチ素子数を増加して、高
速光マトリクススイッチを構成し、高速・多重光通信シ
ステムに使用しようという試みがなされている。
速光マトリクススイッチを構成し、高速・多重光通信シ
ステムに使用しようという試みがなされている。
しかし、このような構成の光スイッチアレイにおい
て、集積度を上げていくと、第５図からわかるように、
たとえば、SW2とSW3との間隔が狭くなっていくことにな
る。一方、電気光学効果を有する基板１は、必ず圧電性
を示すためSW2とSW3との間には、なにがしかの弾性表面
波、あるいは擬似弾性表面波が励振される場合が多い。
て、集積度を上げていくと、第５図からわかるように、
たとえば、SW2とSW3との間隔が狭くなっていくことにな
る。一方、電気光学効果を有する基板１は、必ず圧電性
を示すためSW2とSW3との間には、なにがしかの弾性表面
波、あるいは擬似弾性表面波が励振される場合が多い。
第４図は従来の方向性結合器型光スイッチのクロスト
ーク・伝送損失特性図で、前記従来例の構成においてSW
2とSW3との間隔が300μｍの時のSW2の伝送損失特性と、
SW2からSW3への電気的クロストークを示したものであ
る。
ーク・伝送損失特性図で、前記従来例の構成においてSW
2とSW3との間隔が300μｍの時のSW2の伝送損失特性と、
SW2からSW3への電気的クロストークを示したものであ
る。
伝送損失の測定はSW2の制御用電極4Aと接地電極4Bの
入力端にネットワーク・アナライザから出力される高周
波掃引された正弦波電圧を印加し、他端はネットワーク
・アナライザの検出器側に接続して行った。クロストー
クの測定は同様にSW3の制御用電極4Aと接地電極4Bの出
力端にネットワーク．アナライザを接続して行った。
入力端にネットワーク・アナライザから出力される高周
波掃引された正弦波電圧を印加し、他端はネットワーク
・アナライザの検出器側に接続して行った。クロストー
クの測定は同様にSW3の制御用電極4Aと接地電極4Bの出
力端にネットワーク．アナライザを接続して行った。
図からわかるように、1.2,2.8,および4.6GHzにおい
て、SW2の伝送特性にディップが見られ、それらに対応
する周波数において、SW2からSW3への大きなクロストー
クが生じている。
て、SW2の伝送特性にディップが見られ、それらに対応
する周波数において、SW2からSW3への大きなクロストー
クが生じている。
このようなクロストークが大きくなると、信号光のS/
Nを低下させ、信号のエラーレートを増加させるという
問題があり、その解決が必要であった。
Nを低下させ、信号のエラーレートを増加させるという
問題があり、その解決が必要であった。
上記の課題は、電気光学効果を有する基板と、該基板
上に設けられた複数の光導波路と、該光導波路内を伝搬
する光信号を制御する光制御電極とが配置された光制御
素子と、該光制御素子を光導波路に対応して複数個配置
された光導波路デバイスにおいて、該基板表面上で該光
制御素子間に弾性波を吸収する弾性波吸収材を設けるよ
うに構成された集積化光導波路デバイスによって解決さ
れる。
上に設けられた複数の光導波路と、該光導波路内を伝搬
する光信号を制御する光制御電極とが配置された光制御
素子と、該光制御素子を光導波路に対応して複数個配置
された光導波路デバイスにおいて、該基板表面上で該光
制御素子間に弾性波を吸収する弾性波吸収材を設けるよ
うに構成された集積化光導波路デバイスによって解決さ
れる。
本発明の構成によれば、相隣接する光スイッチ例え
ば、SW2とSW3の間の基板１の上に弾性波伝播阻子手段５
を設けてあるので、主として基板表面近傍を伝播する弾
性波を介して発生する、SW2からSW3への電気的クロスト
ークを除去することができるのである。
ば、SW2とSW3の間の基板１の上に弾性波伝播阻子手段５
を設けてあるので、主として基板表面近傍を伝播する弾
性波を介して発生する、SW2からSW3への電気的クロスト
ークを除去することができるのである。
第１図は本発明による方向性結合器型光スイッチの平
面図で、従来例の構成と異なるところは相隣接する光ス
イッチ、たとえば、SW2とSW3の間の基板１に弾性波伝播
阻止手段５を設けてある点である。
面図で、従来例の構成と異なるところは相隣接する光ス
イッチ、たとえば、SW2とSW3の間の基板１に弾性波伝播
阻止手段５を設けてある点である。
基板１は大きさ60mm×8mm,厚さ1mmのLiNbO3のＺ板の
表面を鏡面研磨して使用した。この基板の上にTiを約70
nmの厚さに真空蒸着し、３つの光制御導波路部２′，す
なわち、３対の平行光導波路2Aおよび2Bを含む光導波路
２に相当する部分にTiが残るように通常のホトエッチン
グ法で処理した後、約1035℃で8h酸素中で加熱し、Tiを
LiNbO3中に熱拡散して全光導波路２を形成した。
表面を鏡面研磨して使用した。この基板の上にTiを約70
nmの厚さに真空蒸着し、３つの光制御導波路部２′，す
なわち、３対の平行光導波路2Aおよび2Bを含む光導波路
２に相当する部分にTiが残るように通常のホトエッチン
グ法で処理した後、約1035℃で8h酸素中で加熱し、Tiを
LiNbO3中に熱拡散して全光導波路２を形成した。
平行光導波路2Aと2Bの間隔は6.4μm,長さは15mm、光
導波路の幅は全て７μｍになるように形成した。出力端
における導波路間隔は180μｍとした。
導波路の幅は全て７μｍになるように形成した。出力端
における導波路間隔は180μｍとした。
次いで、バッファ層３としてSiO2を350nmの厚さにCVD
法で形成した。
法で形成した。
光制御用電極４はバッファ層３の上にTi−Au合金膜を
蒸着したのち、光導波路２の上に幅10μｍの電極形状に
パターンエッチングし、さらに、その上に厚さ３μｍの
Auをめっきにより付着形成した。３対の平行光導波路2A
および2B上の制御用電極4Aと接地電極4Bとの間隔は５μ
ｍである。
蒸着したのち、光導波路２の上に幅10μｍの電極形状に
パターンエッチングし、さらに、その上に厚さ３μｍの
Auをめっきにより付着形成した。３対の平行光導波路2A
および2B上の制御用電極4Aと接地電極4Bとの間隔は５μ
ｍである。
光スイッチSW2とSW3の間隔は360μm,SW1とSW3との間
隔は20mmである。
隔は20mmである。
第２図は本発明による方向性結合器型光スイッチの断
面図で、相隣接する光制御素子間に弾性波吸収材52を配
置した構成を示した。
面図で、相隣接する光制御素子間に弾性波吸収材52を配
置した構成を示した。
第３図は本発明による方向性結合器型光スイッチのク
ロストーク・伝送損失特性図で、測定方法などは前記従
来の場合の測定と同様である。
ロストーク・伝送損失特性図で、測定方法などは前記従
来の場合の測定と同様である。
図からわかるように、SW2の伝送損失特性にディップ
がほとんど見られず、SW2からSW3へのクロストークも第
４図に示した従来例のそれに比較して著しく改善され
た。
がほとんど見られず、SW2からSW3へのクロストークも第
４図に示した従来例のそれに比較して著しく改善され
た。
本実施例では、弾性波伝播阻止手段として、第２図に
示したように弾性波吸収材52、例えば、重金属粉末を混
和したシリコーン樹脂などを塗布、またはスクリーン印
刷する。
示したように弾性波吸収材52、例えば、重金属粉末を混
和したシリコーン樹脂などを塗布、またはスクリーン印
刷する。
本実施例ではSW1とSW2,あるいはSW1とSW3との間は約2
0mmと広く、クロストークは殆ど問題とならなかったの
で、とくに弾性波伝播阻止手段は設けなかったが、必要
に応じそれを設けてもよいことは勿論である。
0mmと広く、クロストークは殆ど問題とならなかったの
で、とくに弾性波伝播阻止手段は設けなかったが、必要
に応じそれを設けてもよいことは勿論である。
また、本実施例では光スイッチの数は３つであった
が、４つ以上の多数の場合は勿論、光制御素子が方向性
結合器型光スイッチでなく、分岐干渉型光変調素子や光
位相変調素子の場合、あるいはそれらが混在している場
合でも、本発明方法が適用できることは言うまでもな
い。
が、４つ以上の多数の場合は勿論、光制御素子が方向性
結合器型光スイッチでなく、分岐干渉型光変調素子や光
位相変調素子の場合、あるいはそれらが混在している場
合でも、本発明方法が適用できることは言うまでもな
い。
以上説明したように、本発明によれば複数の光制御電
極を同一基板の上に隣接して集積しても、相隣接する光
制御電極間の相互の干渉を除去できるので、集積化光導
波路デバイスの性能向上に寄与するところが極めて大き
い。
極を同一基板の上に隣接して集積しても、相隣接する光
制御電極間の相互の干渉を除去できるので、集積化光導
波路デバイスの性能向上に寄与するところが極めて大き
い。
第１図は本発明による方向性結合器型光スイッチの平面
図、 第２図は本発明による方向性結合器型光スイッチの断面
図（ｘ−ｙ断面）、 第３図は本発明による方向性結合器型光スイッチのクロ
ストーク・伝送損失特性図、 第４図は従来の方向性結合器型光スイッチのクロストー
ク・伝送損失特性図、 第５図は従来の方向性結合器型光スイッチを説明する図
である。 図において、 １は基板、 ２は光導波路、 ２′は光制御導波路部、 ３はバッファ層、 ４は光制御電極、 ５は弾性波伝播阻子手段、 52は弾性波吸収材である。
図、 第２図は本発明による方向性結合器型光スイッチの断面
図（ｘ−ｙ断面）、 第３図は本発明による方向性結合器型光スイッチのクロ
ストーク・伝送損失特性図、 第４図は従来の方向性結合器型光スイッチのクロストー
ク・伝送損失特性図、 第５図は従来の方向性結合器型光スイッチを説明する図
である。 図において、 １は基板、 ２は光導波路、 ２′は光制御導波路部、 ３はバッファ層、 ４は光制御電極、 ５は弾性波伝播阻子手段、 52は弾性波吸収材である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−147710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−17845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−109022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−34752（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−7604（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】電気光学効果を有する基板と、 該基板上に設けられた複数の光導波路と、 該光導波路内を伝搬する光信号を制御する光制御電極と
が配置された光制御素子と、 該光制御素子を光導波路に対応して複数個配置された光
導波路デバイスにおいて、 該基板表面上で該光制御素子間に弾性波を吸収する弾性
波吸収材を設けたことを特徴とする集積化光導波路デバ
イス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036961A JP2717980B2 (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 集積化光導波路デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036961A JP2717980B2 (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 集積化光導波路デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02214828A JPH02214828A (ja) | 1990-08-27 |
| JP2717980B2 true JP2717980B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=12484338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036961A Expired - Fee Related JP2717980B2 (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | 集積化光導波路デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2717980B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4789460B2 (ja) * | 2004-12-22 | 2011-10-12 | 株式会社アドバンテスト | 光スイッチ及び光試験装置 |
| JP5092494B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2012-12-05 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子、及び光導波路素子の温度クロストーク抑止方法 |
| JP5007629B2 (ja) * | 2007-08-27 | 2012-08-22 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
| JP5229378B2 (ja) * | 2011-12-19 | 2013-07-03 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
| JP5077480B2 (ja) * | 2011-12-19 | 2012-11-21 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
| JP6350563B2 (ja) * | 2016-02-29 | 2018-07-04 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器、及び光変調器を用いた光送信装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5217845A (en) * | 1975-04-22 | 1977-02-10 | Hagiwara Denki Kk | Photomodulator |
| JPS58147710A (ja) * | 1982-02-26 | 1983-09-02 | Nec Corp | 導波形光制御デバイス |
| JPS61109022A (ja) * | 1984-11-01 | 1986-05-27 | Nec Corp | 超音波光変調器 |
| JPH027604U (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-18 |
-
1989
- 1989-02-16 JP JP1036961A patent/JP2717980B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02214828A (ja) | 1990-08-27 |
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