JP3195033B2 - 光導波路およびその形成方法 - Google Patents

光導波路およびその形成方法

Info

Publication number
JP3195033B2
JP3195033B2 JP05164392A JP5164392A JP3195033B2 JP 3195033 B2 JP3195033 B2 JP 3195033B2 JP 05164392 A JP05164392 A JP 05164392A JP 5164392 A JP5164392 A JP 5164392A JP 3195033 B2 JP3195033 B2 JP 3195033B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical waveguide
diffusion
forming
optical
crystal substrate
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP05164392A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05249335A (ja
Inventor
匡 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Broadcasting Corp filed Critical Japan Broadcasting Corp
Priority to JP05164392A priority Critical patent/JP3195033B2/ja
Publication of JPH05249335A publication Critical patent/JPH05249335A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3195033B2 publication Critical patent/JP3195033B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、LN結晶基板上にT
iの光導波路を形成する光導波路の形成方法に関し、特
に、偏光に依存しない良質な長波長帯(1.3μm)の
光導波路を形成する方法に関する。
【0002】[発明の概要]この発明は、LiNbO3
(LN)結晶基板上にTi拡散光導波路を形成する光導
波路の形成方法に関するもので、拡散条件および光導波
路のTi膜厚、パターン幅を調整することにより、2つ
の直交偏波モード光に対して変調動作の違いのない、す
なわち偏光無依存な外部変調器を構成することができ、
かつ製作誤差による特性変動を大幅に緩和することがで
きる光導波路の形成方法を開示するものである。
【0003】
【従来の技術】従来、結晶基板上に光導波路を形成する
には、主としてTi拡散法によっていたが、その形成条
件は確立されておらず、各社まちまちの条件で行なって
いて一貫性がなかった。表1はこれまで提案されている
Ti拡散光導波路の形成条件の一覧を示しているが、こ
れらのいずれの光導波路もZカットLN結晶基板上に形
成されたものであり、Xカット面での形成方法はほとん
ど得られていなかった。
【表1】
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の光
導波路の形成方法では、いずれもZカットLN結晶基板
上に光導波路を拡散により形成したものであり、Xカッ
トLN結晶基板上に光導波路を拡散によって形成する光
導波路の形成方法は確立されておらず、特に偏波に依存
しない光導波路の形成方法はまったく知られていなかっ
た。
【0005】ところで、Z軸に沿って形成されたLN光
導波路にY軸方向に電界を印加することにより、その電
気光学効果によって半波長電圧の等しい位相変調器が得
られることが知られているが、実際には光導波路の形状
の非対称性などによる構造の違いにより、TE/TMモ
ード光に対して複屈折や半波長電圧差が生じる問題点が
あった。
【0006】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みなされたもので、Ti膜厚などの形成条件を調整する
ことによって複屈折が小さく、半波長電圧の差のない光
導波路を形成することができる光導波路の形成方法を提
示することを目的とする。
【0007】上記の目的を達成するために、この発明の
光導波路の形成方法は、XカットのLiNbO(L
N)結晶基板上にZ軸に沿ってTi拡散光導波路を形成
するに当たって、Ti拡散温度を1020℃よりも高い
温度とし、拡散時間を6時間よりも長い時間とし、かつ
Ti膜厚dと光導波路パターン幅wとを、350A(オ
ングストローム)≦d≦450A、かつ5μm(ミクロ
ン)≦w≦8μmとすることを特徴としている。
【0008】この光導波路の形成方法によれば、偏波に
依存しない光導波路を形成することができ、また、長波
長帯(1.3μm)の光に対して単一モードとなる光導
波路を形成することができ、この光導波路を用いて作成
した光変調器/光スイッチではTE/TMモード光に対
して変調特性が等質となる素子が得られる。
【0009】
【0010】
【0011】また、上記の光導波路の形成方法におい
て、特に空気雰囲気中でTiの拡散を行なうことができ
る。
【0012】そして、この光導波路の形成方法によれ
ば、通常の大気雰囲気中でTiの拡散処理が行なえるこ
とになり、環境条件が緩和される。
【0013】
【0014】
【0015】
【実施例】以下、この発明の光導波路の形成方法を実施
例を基づいて詳説する。
【0016】一般に、光導波路の形成方法においては、
次の点を考慮する必要がある。
【0017】(a) 単一モードの光導波路であるこ
と。
【0018】(b) 挿入損失が小さいこと(伝搬およ
び光ファイバとの結合損失が小さいこと)。
【0019】(c) TE/TMモード光に対して半波
長電圧が等しいこと。
【0020】(d) 半波長電圧が低いこと。
【0021】そこで、形成された光導波路の光変調特性
を評価するに当たって、以下に述べる光導波路の形成方
法により形成されたTi拡散光導波路を持つLN結晶基
板を用いて、図1に示す分岐干渉型外部光変調器を製作
してその光変調特性を評価した。すなわち、LN結晶基
板1上に1/100radのY分岐パターンの光導波路
2を形成し、その平行光導波路部2a,2bに電極3を
形成し、結晶基板1の入射側端面1aに光ファイバ4を
固定し、光導波路2の端面に光ファイバ4のコア5を接
合して分岐干渉型外部光変調器6を構成し、この構成の
光変調器6の光変調特性を評価するのである。
【0022】次に、拡散温度、拡散時間と形成された光
導波路の特性との関係について、説明する。
【0023】(1) 拡散温度 拡散温度がTi拡散光導波路の導波特性に及ぼす影響を
調べるために、Ti拡散光導波路を形成する際の拡散時
間は一律6時間、Ti膜厚dは600Aとし、、複数種
の幅の光導波路について、拡散温度条件を種々違えて光
導波路を形成し、得られた光導波路拡散結晶基板につい
て、図1に示す光変調器6を作成し、透過光の相対光出
力を測定した。
【0024】図2に、このようにして行なった拡散温度
に対する透過光の相対光出力の測定結果を示している。
なお、この測定では、損失量には結晶基板1の入射端面
1aでのシングルモード光ファイバ4との結合損失、光
導波路2内での伝搬損失および端面反射などが含まれて
いる。
【0025】図2の測定結果より、拡散温度条件を高く
することにより、光導波路2の幅wによらず、確実に光
出力が増加することが分かった。そして、この傾向は、
Ti膜厚dを変化させても同じであった。
【0026】このことより、拡散温度を1020℃以上
とすることにより、光導波特性に優れた光導波路が形成
できることが分かる。
【0027】(2) 拡散時間 次に、拡散時間が光導波路の導波特性に及ぼす影響につ
いて調べるために、Ti拡散光導波路を形成する際の拡
散温度は一律1040℃、Ti膜厚dは400A、光導
波路パターン幅wは7μmとし、拡散時間条件を種々違
えて光導波路を形成し、得られた光導波路拡散結晶基板
について、図1に示す光変調器6を作成し、半波長電圧
特性を測定した。
【0028】図3は拡散時間に対する半波長電圧特性の
測定結果を示しているが、明らかに拡散時間が長いほど
半波長電圧が低くなり、しかもTE/TMモード光での
その差も小さくなっていることが分かる。
【0029】他の条件でも拡散時間を長くするほど半波
長電圧が低くなる結果が得られており、これらより、半
波長電圧が十分低い特性の光導波路を形成するために
は、拡散時間として6時間より長い時間を必要とするこ
とが分かる。
【0030】(3) Ti膜厚 Ti拡散膜厚dが光導波路の半波長電圧特性に及ぼす影
響について調べるために、拡散時間Tを7時間、および
6時間とし、また共にパターン幅wを7μmとし、膜厚
dを種々違えてTiの拡散処理を行ない、得られた光導
波路拡散結晶基板について、図1に示す光変調器6を作
成し、半波長電圧特性を測定した。
【0031】図4は拡散時間7時間とした場合の測定結
果を示しており、Ti膜厚400Aにおいて、半波長電
圧はモードに関係なく一致し、しかも低電圧が得られて
いる。これは、Ti膜厚が小さくなると、基本モードの
電界分布が広がり、印加電界とオーバーラップパラメー
タΓが大きくなり、その結果、実効上の電気光学係数Γ
r22が大きくなるためと考えられる。
【0032】一方、図5に示す拡散時間6時間とした場
合の測定結果より、Ti膜厚dが大きくなるほど半波長
電圧は小さくなっているが、この場合には同時に、モー
ド間の電圧差が大きくなっており、モードに依存しない
光導波路を形成する点で問題があることが分かる。
【0033】したがって、モードに依存しない光導波路
を形成するためには、拡散時間が7時間、Ti膜厚が4
00A前後が良いと結論することができる。
【0034】(4) 光導波路パターン幅 光導波路パターン幅wが光導波路の半波長電圧特性に及
ぼす影響を調べるために、拡散温度1040℃、拡散時
間7時間、Ti膜厚400Aとし、光導波路パターン幅
wを種々違えて光導波路を拡散形成し、得られた光導波
路拡散結晶基板について、図1に示す光変調器6を作成
し、半波長電圧特性を測定した。
【0035】図6はこの測定結果を示しているが、Ti
光導波路パターン幅wに対する半波長電圧特性は、6〜
7μmの場合にはきわめて良好な特性が得られている。
そして、この場合には、挿入損失も3dB以下と小さ
く、良好な結果である。そして、パターン幅wが8μm
以上になれば、半波長電圧がモードにより差が出てくる
ようになるが、それでも、その変化量はわずかである。
【0036】この結果より、Ti拡散光導波路は、光導
波路パターン幅wの変化に対しては半波長電圧特性が安
定し、それほど影響をうけないと結論することができ
る。そしてこのことは、光導波路の拡散形成時の製作誤
差の影響を受けにくいことを意味し、パターン幅wを6
〜7μmに設定しておけば、その寸法管理に神経質にな
らなくてもよいことになる。
【0037】このようにして、XカットLN結晶基板上
にTi拡散による光導波路を形成する時の最適条件とし
て、 拡散温度T T≧1020℃ 拡散時間t t≧6時間 Ti膜厚d 350A≦d≦450A Ti光導波路パターン幅w 5μm≦w≦8μm とすることができる。
【0038】以下に、具体的な実施例について説明す
る。
【0039】(実施例1)拡散温度1040℃、拡散時
間7時間、Ti膜厚400A、パターン幅7μmの条件
で、LN結晶基板上にTi拡散により光導波路を形成し
た。
【0040】これにより得られた光導波路拡散結晶基板
により図1に示す光変調器を構成した場合、挿入損失が
2.5dB/30mm(ファイバ結合損失、反射損失も
含む)という良好な特性を示した。また、TEモード光
に対して57V、TMモード光に対して56Vというほ
ぼ等しい半波長電圧特性を示し、消光比30dBの高性
能な偏光無依存な光変調器が得られた。
【0041】(実施例2)拡散温度1040℃、拡散時
間7時間、Ti膜厚400A、パターン幅6μmの条件
で、LN結晶基板上にTi拡散により光導波路を形成し
た。
【0042】これにより得られた光導波路拡散結晶基板
により図1に示す光変調器を構成した場合、2.5dB
/30mm(ファイバ結合損失、反射損失も含む)とい
う良好な特性を示した。また、TEモード光に対して5
8V、TMモード光に対して57Vというほぼ等しい半
波長電圧特性を示す偏光無依存な光変調器が得られた。
【0043】(実施例3)拡散温度1040℃、拡散時
間7時間、Ti膜厚400A、パターン幅7μmの条件
で、パターンの光導波路をLN結晶基板に拡散形成し、
これによって図7に示す反射型外部光変調器を製作し
た。
【0044】すなわち、LN結晶基板1上に1/100
radのY分岐パターンの光導波路2を形成し、その平
行光導波路部2a,2bに電極3を形成し、結晶基板1
の入射側端面1aに光ファイバ4を固定し、光導波路2
の端面に光ファイバ4のコア5を接合して反射型外部光
変調器6を構成した。
【0045】この光変調器6においても、TE/TMモ
ード光に対してそれぞれ10.4V、10.2Vであ
り、反射光に対する半波長電圧差が小さく、挿入損失も
3dB以下と小さく、良好な偏光無依存の光変調器が得
られた。
【0046】(実施例4)拡散温度1040℃、拡散時
間7時間、Ti膜厚400A、パターン幅6μmの条件
で、パターンの光導波路をLN結晶基板に拡散形成し、
これによって図7に示す反射型外部光変調器を製作し
た。
【0047】この光変調器にあっても、実施例3と同様
の良好な偏光無依存の特性が得られた。
【0048】
【発明の効果】以上のようにこの発明の光導波路の形成
方法によれば、XカットしたLN結晶基板上に低損失な
単一モード光導波路が得られ、また、偏光に依存しない
光導波路が得られる。したがって、この発明の方法によ
って形成された光導波路を持つ結晶基板は光変調器/光
スイッチなどのLN機能素子として標準の光ファイバに
直接接続して使用できる。
【0049】さらに、この発明の光導波路の形成方法に
よれば、製作誤差の影響を受けにくい光導波路が容易に
形成でき、加えて、Z軸伝搬LN素子とすることができ
るためにLiO2 の外拡散が小さく、光閉じ込め効果の
大きい光導波路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明により形成した光導波路の特性評価の
ために用いた分岐干渉型外部光変調器の平面図。
【図2】Ti拡散処理により形成された光導波路の拡散
温度条件の影響を示す拡散温度対相対透過光強度特性グ
ラフ。
【図3】Ti拡散処理により形成された光導波路の拡散
時間条件の影響を示す拡散時間対半波長電圧特性グラ
フ。
【図4】Ti拡散処理により形成された光導波路のTi
膜厚の影響を示す拡散時間7時間の場合のTi膜厚対半
波長電圧特性グラフ。
【図5】Ti拡散処理により形成された光導波路のTi
膜厚の影響を示す拡散時間6時間の場合のTi膜厚対半
波長電圧特性グラフ。
【図6】Ti拡散処理により形成された光導波路のTi
パターン幅の影響を示すTiパターン幅対半波長電圧特
性グラフ。
【図7】この発明により形成した光導波路の特性評価の
ために用いた反射型外部光変調器の平面図。
【符号の説明】
1 結晶基板 1a 接合端面 2 Y分岐光導波路 3 電極 4 光ファイバ 5 コア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 G02F 1/035 G02F 1/313

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 XカットのLiNbO(LN)結晶基
    板上にZ軸に沿ってTi拡散光導波路を形成するに当た
    って、Ti拡散温度を1020℃よりも高い温度とし、
    拡散時間を6時間よりも長い時間とし、かつTi膜厚d
    と光導波路パターン幅wとを、以下の条件にすることを
    特徴とする光導波路の形成方法。 350A(オングストローム)≦d≦450A、かつ 5μm(ミクロン)≦w≦8μm
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光導波路の形成方法に
    おいて、 空気雰囲気中でTiの拡散を行なうことを特徴とする光
    導波路の形成方法。
JP05164392A 1992-03-10 1992-03-10 光導波路およびその形成方法 Expired - Fee Related JP3195033B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05164392A JP3195033B2 (ja) 1992-03-10 1992-03-10 光導波路およびその形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05164392A JP3195033B2 (ja) 1992-03-10 1992-03-10 光導波路およびその形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05249335A JPH05249335A (ja) 1993-09-28
JP3195033B2 true JP3195033B2 (ja) 2001-08-06

Family

ID=12892533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05164392A Expired - Fee Related JP3195033B2 (ja) 1992-03-10 1992-03-10 光導波路およびその形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3195033B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6191116B2 (ja) * 2012-10-12 2017-09-06 株式会社豊田中央研究所 光変調装置
JP6107868B2 (ja) 2015-03-31 2017-04-05 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子
JP6233342B2 (ja) * 2015-03-31 2017-11-22 住友大阪セメント株式会社 光変調器

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05249335A (ja) 1993-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4291939A (en) Polarization-independent optical switches/modulators
JP2679570B2 (ja) 偏光分離素子
US4583817A (en) Non-linear integrated optical coupler and parametric oscillator incorporating such a coupler
US4983006A (en) Polarization-independent optical waveguide switch
JPH083581B2 (ja) 電気光学的モード変換装置
JPS6125122A (ja) 電磁搬送波の変調方法
JP3195033B2 (ja) 光導波路およびその形成方法
JP2963989B1 (ja) 光変調器
Noda Ti-diffused LiNbO3 waveguides and modulators
JPH0588123A (ja) 可変波長フイルタ
JPH037910A (ja) 導波路型光回路素子
US20030133647A1 (en) Polarization independent electro-optical device for modulation of light
JP2613942B2 (ja) 導波路型光デバイス
US5815609A (en) Waveguide type optical external modulator
JP2635986B2 (ja) 光導波路スイッチ
JP2812974B2 (ja) 偏光無依存性光スイッチ
JP3220003B2 (ja) 偏光分離素子
JP2792306B2 (ja) 偏光分離素子
JPH06222403A (ja) 方向性結合形光導波路
JPS6038689B2 (ja) 導波形電気光学光変調器の製造方法
JP2824306B2 (ja) 導波型光スイッチ
JPH03188423A (ja) 光方向性結合器及びその製造方法
JP3418391B2 (ja) 導波型光デバイスの製造方法
JP3398191B2 (ja) 導波路型光制御デバイス
JPH0820651B2 (ja) 光導波路スィッチ

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees