JP3362105B2 - 導波路型光変調器 - Google Patents
導波路型光変調器Info
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- electrode
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- 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
- G02F1/03—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 based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—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 based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
- G02F1/0356—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 based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic wave component in an electric waveguide structure
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】導波路型の光変調器は、低駆
動電圧で広帯域のものが望まれるが、動作周波数がマイ
クロ波帯の高周波で使用されるため、変調器の電極と駆
動ドライバとのインピーダンス整合が、重要となる。本
発明は、導波路型光変調器の変調用信号電極と基板の間
に信号電極と基板とによって囲まれて形成されるアーチ
型切欠部を設ける。またその切欠部内に基板の誘電率よ
り低い誘電率を有する材料を充填する。さらに基板表面
に凹型溝部を設けている。この構成によって、変調器の
電極と駆動ドライバとのインピーダンスの整合を図り、
かつ低駆動電圧であり、変調帯域の広い導波路型変調器
を提供する。
動電圧で広帯域のものが望まれるが、動作周波数がマイ
クロ波帯の高周波で使用されるため、変調器の電極と駆
動ドライバとのインピーダンス整合が、重要となる。本
発明は、導波路型光変調器の変調用信号電極と基板の間
に信号電極と基板とによって囲まれて形成されるアーチ
型切欠部を設ける。またその切欠部内に基板の誘電率よ
り低い誘電率を有する材料を充填する。さらに基板表面
に凹型溝部を設けている。この構成によって、変調器の
電極と駆動ドライバとのインピーダンスの整合を図り、
かつ低駆動電圧であり、変調帯域の広い導波路型変調器
を提供する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、従来例の変調器の断面図を示
す。ここでは、Ｘ板のLiNbO3基板（以下、ＬＮと言
う。）１に構成したマッハツェンダ型光強度変調器につ
いて説明する。
す。ここでは、Ｘ板のLiNbO3基板（以下、ＬＮと言
う。）１に構成したマッハツェンダ型光強度変調器につ
いて説明する。
【０００３】この様な導波路型光変調器は、ＬＮ等の大
きな電気光学効果をもった基板１に、金属Tiなどを熱拡
散して導波路２ａ、２ｂを形成する。基板１に導波路２
ａ、２ｂを形成した後、基板１上に導波光を制御するた
めの電極を形成するが、ＬＮは、Ｚ方向に電界が印加さ
れる時、最も大きな電気光学定数ｒ33を使うことができ
るため、Ｘ板やＹ板のＬＮの場合、信号電極３と接地電
極４の間に導波路がくるように電極を設計、配設する。
（Ｚ板ＬＮの場合は、電極の下に導波路が設置され
る。）
きな電気光学効果をもった基板１に、金属Tiなどを熱拡
散して導波路２ａ、２ｂを形成する。基板１に導波路２
ａ、２ｂを形成した後、基板１上に導波光を制御するた
めの電極を形成するが、ＬＮは、Ｚ方向に電界が印加さ
れる時、最も大きな電気光学定数ｒ33を使うことができ
るため、Ｘ板やＹ板のＬＮの場合、信号電極３と接地電
極４の間に導波路がくるように電極を設計、配設する。
（Ｚ板ＬＮの場合は、電極の下に導波路が設置され
る。）
【０００４】さらに、導波光の金属電極による吸収損失
を防ぐため、SiO2などのバッファ層５をＬＮ基板と電極
の間に設ける。このバッファ層は、Ｘ板やＹ板のＬＮの
場合には、電極が、導波路に直接重ならないため、設け
ない場合もある。
を防ぐため、SiO2などのバッファ層５をＬＮ基板と電極
の間に設ける。このバッファ層は、Ｘ板やＹ板のＬＮの
場合には、電極が、導波路に直接重ならないため、設け
ない場合もある。
【０００５】この様な構成の導波路型光変調器の場合、
変調器の主要特性である変調帯域や駆動電圧、電極イン
ピーダンスなどは信号電極の幅ｗと接地電極との間隔ｇ
によって大きく左右される。
変調器の主要特性である変調帯域や駆動電圧、電極イン
ピーダンスなどは信号電極の幅ｗと接地電極との間隔ｇ
によって大きく左右される。
【０００６】変調器を広帯域化するためには、導波路を
伝搬する光の速度と信号電極を伝搬するマイクロ波の速
度整合をとることが必要であるが、ＬＮ等の材料は、誘
電率が非常に大きいため、導波路を伝搬する光の速度に
比べてマイクロ波の速度が遅く、速度整合をとるために
はマイクロ波の実効屈折率ｎｍを光の実効屈折率ｎｏに
なるべく近づけるような設計を行う必要がある。
伝搬する光の速度と信号電極を伝搬するマイクロ波の速
度整合をとることが必要であるが、ＬＮ等の材料は、誘
電率が非常に大きいため、導波路を伝搬する光の速度に
比べてマイクロ波の速度が遅く、速度整合をとるために
はマイクロ波の実効屈折率ｎｍを光の実効屈折率ｎｏに
なるべく近づけるような設計を行う必要がある。
【０００７】図２は、信号電極の幅ｗとマイクロ波実効
屈折率ｎｍとの関係を計算した例であるが、これから信
号電極幅ｗ＝５μm とすると、マイクロ波実効屈折率ｎ
ｍを導波光の実効屈折率ｎｏと同程度の2.2 とすること
が可能であることが分かる。しかしながら、図３に示し
た信号電極幅ｗと駆動電圧Ｖπ・Ｌの関係から、ｗ＝５
μm の構成ではＶπ・Ｌ＝20V*cmと駆動電圧がかなり高
くなってしまうことがわかる。逆にＶπ・Ｌが最も低く
なる信号電極幅ｗ＝15μm では、図２よりマイクロ波実
効屈折率ｎｍが2.7 近くまで上昇してしまい、速度整合
条件を満たせなくなる。
屈折率ｎｍとの関係を計算した例であるが、これから信
号電極幅ｗ＝５μm とすると、マイクロ波実効屈折率ｎ
ｍを導波光の実効屈折率ｎｏと同程度の2.2 とすること
が可能であることが分かる。しかしながら、図３に示し
た信号電極幅ｗと駆動電圧Ｖπ・Ｌの関係から、ｗ＝５
μm の構成ではＶπ・Ｌ＝20V*cmと駆動電圧がかなり高
くなってしまうことがわかる。逆にＶπ・Ｌが最も低く
なる信号電極幅ｗ＝15μm では、図２よりマイクロ波実
効屈折率ｎｍが2.7 近くまで上昇してしまい、速度整合
条件を満たせなくなる。
【０００８】また、図４は、信号電極幅ｗと電極インピ
ーダンスＺの関係を計算した例であるが、これから信号
電極幅ｗを増して低駆動電圧化する構成をとると、電極
インピーダンスＺが40Ω以下にまで下がることがわか
る。一方、変調器を駆動するドライバのインピーダンス
は、50Ωであるため、この様な構成では駆動ドライバと
のインピーダンスのミスマッチにより、印加した電気信
号の反射が増大してしまうという問題が発生する。この
例から明らかなように、変調帯域と駆動電圧はトレード
オフの関係にあり、従来型の構成では、広帯域で、かつ
駆動電圧が低くインピーダンス整合の取れた変調器の提
供は困難であった。
ーダンスＺの関係を計算した例であるが、これから信号
電極幅ｗを増して低駆動電圧化する構成をとると、電極
インピーダンスＺが40Ω以下にまで下がることがわか
る。一方、変調器を駆動するドライバのインピーダンス
は、50Ωであるため、この様な構成では駆動ドライバと
のインピーダンスのミスマッチにより、印加した電気信
号の反射が増大してしまうという問題が発生する。この
例から明らかなように、変調帯域と駆動電圧はトレード
オフの関係にあり、従来型の構成では、広帯域で、かつ
駆動電圧が低くインピーダンス整合の取れた変調器の提
供は困難であった。
【０００９】
【発明の目的】本発明の目的は、上記問題点を解決し、
電極インピーダンス整合のとれた低駆動電圧の高速光変
調器を提供することにある。
電極インピーダンス整合のとれた低駆動電圧の高速光変
調器を提供することにある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高速・大容
量光ファイバー通信システムやケーブルテレビ放送（Ｃ
ＡＴＶ）などに用いられる導波路型光変調器に関するも
のである。
量光ファイバー通信システムやケーブルテレビ放送（Ｃ
ＡＴＶ）などに用いられる導波路型光変調器に関するも
のである。
【００１１】本発明の構成における最大の特徴は、信号
電極に切欠部を設けること、あるいはこの切欠部に基板
の誘電率より低い誘電率を有する材料を充填したこと、
さらに、基板に溝部を設けることである。
電極に切欠部を設けること、あるいはこの切欠部に基板
の誘電率より低い誘電率を有する材料を充填したこと、
さらに、基板に溝部を設けることである。
【００１２】電極のインピーダンスＺは、概ねＺ∝√Ｌ
／√Ｃ （Ｌ：インダクタンス、Ｃ：キャパシタンス）
という関係にあり、インダクタンス変化は、通常無視し
うるため、電極のキャパシタンスＣと反比例関係にある
と考えられる。
／√Ｃ （Ｌ：インダクタンス、Ｃ：キャパシタンス）
という関係にあり、インダクタンス変化は、通常無視し
うるため、電極のキャパシタンスＣと反比例関係にある
と考えられる。
【００１３】従って、例えば、信号電極と接地電極の間
隔ｇを広げることによってキャパシタンスを小さくし、
電極インピーダンスを上昇させることも出来るが、この
様な構成では、導波路にかかる電界効率が低下し、変調
器の駆動電圧が上昇してしまう。電極のキャパシタンス
Ｃは、平行平板電極的に近似すると、Ｃ＝ε・ｓ／ｄ
（ε：誘電率、ｓ：面積、ｄ：距離）という関係があ
り、電極が接している部分の誘電率を小さくすることに
よって、電極のキャパシタンスＣを小さくすることが出
来る。
隔ｇを広げることによってキャパシタンスを小さくし、
電極インピーダンスを上昇させることも出来るが、この
様な構成では、導波路にかかる電界効率が低下し、変調
器の駆動電圧が上昇してしまう。電極のキャパシタンス
Ｃは、平行平板電極的に近似すると、Ｃ＝ε・ｓ／ｄ
（ε：誘電率、ｓ：面積、ｄ：距離）という関係があ
り、電極が接している部分の誘電率を小さくすることに
よって、電極のキャパシタンスＣを小さくすることが出
来る。
【００１４】そこで、本発明者等は信号電極と基板とに
よって囲まれて形成されるアーチ型切欠部を設けること
によって、電極間隔ｇを変えることなく、電極のキャパ
シタンスを小さくする方法を考案した。
よって囲まれて形成されるアーチ型切欠部を設けること
によって、電極間隔ｇを変えることなく、電極のキャパ
シタンスを小さくする方法を考案した。
【００１５】この様な構成を採用すると、信号電極に設
けた切欠部は、アーチ型であり、それによって電極が誘
電率の高いＬＮから誘電率の低い空気に接している面積
が増大することとなり、電極のキャパシタンスがより小
さくなる。この結果、従来の50Ωより低い値、例えば、
40Ωであった電極インピーダンスを高くし、50Ωに整合
させることが可能になる。
けた切欠部は、アーチ型であり、それによって電極が誘
電率の高いＬＮから誘電率の低い空気に接している面積
が増大することとなり、電極のキャパシタンスがより小
さくなる。この結果、従来の50Ωより低い値、例えば、
40Ωであった電極インピーダンスを高くし、50Ωに整合
させることが可能になる。
【００１６】またこのアーチ型切欠部を形成することに
より、信号電極を伝搬するマイクロ波が感じる誘電率も
小さくなるため、マイクロ波実効屈折率ｎｍが下がっ
て、光波とマイクロ波の速度整合が、より取りやすくな
り、変調器の変調帯域が広くなる効果もある。
より、信号電極を伝搬するマイクロ波が感じる誘電率も
小さくなるため、マイクロ波実効屈折率ｎｍが下がっ
て、光波とマイクロ波の速度整合が、より取りやすくな
り、変調器の変調帯域が広くなる効果もある。
【００１７】更に、実質的に信号電極が接している基板
面積は小さいまま、信号電極幅を広げることが出来るた
め、駆動ドライバと電極とのインピーダンス整合をとり
つつ、導波路と信号電極の距離をより近づけることが可
能となり、導波光と信号電界の相互作用が一層強まるこ
とによって、変調器の駆動電圧を低くすることが出来
る。以上説明したように本発明の構成によって、信号電
極幅ｗを広くして駆動電圧を低減するような電極構成に
おいても、電極のインピーダンスＺを50Ωに整合させ、
マイクロ波実効屈折率ｎｍを速度整合条件に保つことが
でき、従って、低駆動電圧で、かつ広帯域の変調器を提
供することが可能である。
面積は小さいまま、信号電極幅を広げることが出来るた
め、駆動ドライバと電極とのインピーダンス整合をとり
つつ、導波路と信号電極の距離をより近づけることが可
能となり、導波光と信号電界の相互作用が一層強まるこ
とによって、変調器の駆動電圧を低くすることが出来
る。以上説明したように本発明の構成によって、信号電
極幅ｗを広くして駆動電圧を低減するような電極構成に
おいても、電極のインピーダンスＺを50Ωに整合させ、
マイクロ波実効屈折率ｎｍを速度整合条件に保つことが
でき、従って、低駆動電圧で、かつ広帯域の変調器を提
供することが可能である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学効果
を具えた基板と、前記基板に形成された光導波路と、前
記基板上全面に形成された均一の厚さを具えたバッファ
層と、前記光導波路近傍に配設された導波光を制御する
ための信号電極と、接地電極とを具えた導波路型光変調
器において、前記信号電極の下部に前記基板の誘電率よ
り低い誘電率を具える低誘電率領域を形成するアーチ型
切欠部を設けるとともに、前記信号電極近傍の前記基板
の表面に凹型溝部を設け、該凹型溝部に前記信号電極を
配設したことを特徴とする。本発明は、上記導波路型光
変調器において、前記信号電極の下部に設けたアーチ型
切欠部を空洞としたことを特徴とする。本発明は、上記
導波路型光変調器において、前記信号電極の下部に設け
たアーチ型切欠部に前記基板の誘電率より低い誘電率を
有する材料を充填したことを特徴とする。本発明は、上
記導波路型光変調器において、前記信号電極の下部に設
けたアーチ型切欠部に充填する材料がMgF2、あるいはSi
O2であることを特徴とする。本発明は、上記導波路型光
変調器において、前記基板がニオブ酸リチウム（LiNb
O3）であることを特徴とする。
を具えた基板と、前記基板に形成された光導波路と、前
記基板上全面に形成された均一の厚さを具えたバッファ
層と、前記光導波路近傍に配設された導波光を制御する
ための信号電極と、接地電極とを具えた導波路型光変調
器において、前記信号電極の下部に前記基板の誘電率よ
り低い誘電率を具える低誘電率領域を形成するアーチ型
切欠部を設けるとともに、前記信号電極近傍の前記基板
の表面に凹型溝部を設け、該凹型溝部に前記信号電極を
配設したことを特徴とする。本発明は、上記導波路型光
変調器において、前記信号電極の下部に設けたアーチ型
切欠部を空洞としたことを特徴とする。本発明は、上記
導波路型光変調器において、前記信号電極の下部に設け
たアーチ型切欠部に前記基板の誘電率より低い誘電率を
有する材料を充填したことを特徴とする。本発明は、上
記導波路型光変調器において、前記信号電極の下部に設
けたアーチ型切欠部に充填する材料がMgF2、あるいはSi
O2であることを特徴とする。本発明は、上記導波路型光
変調器において、前記基板がニオブ酸リチウム（LiNb
O3）であることを特徴とする。
【００１９】
【実施例】以下、図を参照しつつ、本発明の実施例を説
明する。図５は、本発明の一実施例の一部を示す。これ
は、マッハツェンダ型光強度変調器の断面を示し、導波
路を形成している基板１にはＬＮのＸ板を用いている。
導波路２ａ、２ｂは、ＬＮ基板上にパターニングした
後、Tiを700 Å蒸着し、1000℃で、10時間熱拡散して形
成する。その後、基板上１は、電極による光波の吸収損
失を抑えるとともにマイクロ波実効屈折率を下げるた
め、SiO2バッファ層５をスパッタリング法により全面に
厚さ1.1 μm に形成する。その後、ウエハ全面にフォト
レジストをスピンコートし、信号電極３下の切欠部６が
パターニングされたフォトマスクを用いて、信号電極３
下に切欠部６を形成する部分を露光・現像する。
明する。図５は、本発明の一実施例の一部を示す。これ
は、マッハツェンダ型光強度変調器の断面を示し、導波
路を形成している基板１にはＬＮのＸ板を用いている。
導波路２ａ、２ｂは、ＬＮ基板上にパターニングした
後、Tiを700 Å蒸着し、1000℃で、10時間熱拡散して形
成する。その後、基板上１は、電極による光波の吸収損
失を抑えるとともにマイクロ波実効屈折率を下げるた
め、SiO2バッファ層５をスパッタリング法により全面に
厚さ1.1 μm に形成する。その後、ウエハ全面にフォト
レジストをスピンコートし、信号電極３下の切欠部６が
パターニングされたフォトマスクを用いて、信号電極３
下に切欠部６を形成する部分を露光・現像する。
【００２０】図５においては、アーチ型切欠部６の幅を
20μm に設定した。ここにMgO を2.0 μm 蒸着し、リフ
トオフして、信号電極３下の切欠部６を形成するための
被エッチング層を形成する。更に再びフォトレジストを
ウエハ全面にスピンコートした後、信号電極３及び接地
電極４をパターニングする。そして、信号電極幅３を30
μm 、両電極間隔を20μm とした。それぞれの電極は、
Auメッキにより10μm の厚さに形成した。最後に信号電
極３下のMgO を酢酸によりエッチングして除去し、切欠
部６を形成する。
20μm に設定した。ここにMgO を2.0 μm 蒸着し、リフ
トオフして、信号電極３下の切欠部６を形成するための
被エッチング層を形成する。更に再びフォトレジストを
ウエハ全面にスピンコートした後、信号電極３及び接地
電極４をパターニングする。そして、信号電極幅３を30
μm 、両電極間隔を20μm とした。それぞれの電極は、
Auメッキにより10μm の厚さに形成した。最後に信号電
極３下のMgO を酢酸によりエッチングして除去し、切欠
部６を形成する。
【００２１】図５においては、バッファ層を介している
ため、電極が基板とは直接接しない構成ではあるが、信
号電極を伝搬するマイクロ波の電界分布はバッファ層下
の基板に達しており、またバッファ層厚は、変更可能な
プロセスパラメータで、同一のバッファ層厚であれば、
電極が直接基板に接している場合と等価的に考えること
が出来るため、以下の説明においては、電極と基板が直
接接するものとして、その作用を説明する。
ため、電極が基板とは直接接しない構成ではあるが、信
号電極を伝搬するマイクロ波の電界分布はバッファ層下
の基板に達しており、またバッファ層厚は、変更可能な
プロセスパラメータで、同一のバッファ層厚であれば、
電極が直接基板に接している場合と等価的に考えること
が出来るため、以下の説明においては、電極と基板が直
接接するものとして、その作用を説明する。
【００２２】この様な構成をとると信号電極の幅が30μ
m と広いものの、アーチ型の断面形状を持つ信号電極が
実質的に基板に接している幅は５μm となり、残りの20
μmはより誘電率の低い空気と接しているため、信号電
極が全て基板に接している場合と比べて電極のキャパシ
タンスは下がり、電極インピーダンスは50Ωに近づくこ
とになる。
m と広いものの、アーチ型の断面形状を持つ信号電極が
実質的に基板に接している幅は５μm となり、残りの20
μmはより誘電率の低い空気と接しているため、信号電
極が全て基板に接している場合と比べて電極のキャパシ
タンスは下がり、電極インピーダンスは50Ωに近づくこ
とになる。
【００２３】また、信号電極を伝搬するマイクロ波の感
ずる誘電率も小さくなるため、マイクロ波実効屈折率ｎ
ｍが導波光との速度整合条件をより満足する様になる。
また基板に接する信号電極の幅はアーチ型形状をとるこ
とによって実質的に狭くなる。このため、信号電極が、
広く基板に接している場合に比べて、導波路付近での電
界強度が高まり、導波光との相互作用においても有利で
ある。
ずる誘電率も小さくなるため、マイクロ波実効屈折率ｎ
ｍが導波光との速度整合条件をより満足する様になる。
また基板に接する信号電極の幅はアーチ型形状をとるこ
とによって実質的に狭くなる。このため、信号電極が、
広く基板に接している場合に比べて、導波路付近での電
界強度が高まり、導波光との相互作用においても有利で
ある。
【００２４】切欠部の幅については、図５においては、
20μm(信号電極幅に対して67％) としたが、信号電極幅
の幅に対して10％より狭くすると、基板に接する部分が
増すことによるマイクロ波の実効屈折率ｎｍの上昇が著
しくなり、逆に90％より広げると電極の基板に対する付
着力が低下し過ぎる事により電極が基板から、剥離する
といった問題が生じるかめ、切欠部の幅は、信号電極幅
に対して、１０〜９０％程度とするのが望ましい。
20μm(信号電極幅に対して67％) としたが、信号電極幅
の幅に対して10％より狭くすると、基板に接する部分が
増すことによるマイクロ波の実効屈折率ｎｍの上昇が著
しくなり、逆に90％より広げると電極の基板に対する付
着力が低下し過ぎる事により電極が基板から、剥離する
といった問題が生じるかめ、切欠部の幅は、信号電極幅
に対して、１０〜９０％程度とするのが望ましい。
【００２５】また、切欠部の厚さについては、2.0 μm
(信号電極幅に対して20％) としたが、これを信号電極
厚に対して80％より厚くするとマイクロ波の導体損失
が、著しく増大する。逆に1 ％より薄くすると微細加工
上の問題を生ずるため、信号電極厚さに対して1 〜80％
程度とすることが望ましい。
(信号電極幅に対して20％) としたが、これを信号電極
厚に対して80％より厚くするとマイクロ波の導体損失
が、著しく増大する。逆に1 ％より薄くすると微細加工
上の問題を生ずるため、信号電極厚さに対して1 〜80％
程度とすることが望ましい。
【００２６】なお、上記説明においては、信号電極は、
その切欠部の断面方向の形状を矩形に形成したが、その
形状は、半円形や三角形などでも良いことは明らかであ
る。
その切欠部の断面方向の形状を矩形に形成したが、その
形状は、半円形や三角形などでも良いことは明らかであ
る。
【００２７】図６は、本発明の一実施例を示している。
本発明の実施例においては、基板１をＥＣＲ(Electron
Cyclotron Resonance)装置により、深さ3 μm 、幅30μ
m ドライエッチングして、凹型溝部８を設けた後、前記
図５について説明した方法と同様な方法で電極を形成す
る。
本発明の実施例においては、基板１をＥＣＲ(Electron
Cyclotron Resonance)装置により、深さ3 μm 、幅30μ
m ドライエッチングして、凹型溝部８を設けた後、前記
図５について説明した方法と同様な方法で電極を形成す
る。
【００２８】本発明の実施例においては、信号電極３を
基板１表面より凹型溝部８に落とし込むことにより、導
波光にかかる電界効率をより高めることが出来るが、信
号電極に切欠部を設けずに信号電極を落とし込むと、信
号電極を伝搬するマイクロ波が感じる誘電率は、平板型
電極の場合に比べてむしろ上昇してしまうため、マイク
ロ波実効屈折率の点では不利である。しかし信号電極下
に切欠部を設けることによってマイクロ波の感ずる誘電
率を下げ、マイクロ波の実効屈折率ｎｍを低減すること
により、速度整合条件を満足することができる。従っ
て、本発明において、凹型溝部を設けるとともに、平板
型電極にアーチ型切欠部を設けたことにより、駆動電圧
をより低減し、かつ速度整合条件を満足することができ
る。
基板１表面より凹型溝部８に落とし込むことにより、導
波光にかかる電界効率をより高めることが出来るが、信
号電極に切欠部を設けずに信号電極を落とし込むと、信
号電極を伝搬するマイクロ波が感じる誘電率は、平板型
電極の場合に比べてむしろ上昇してしまうため、マイク
ロ波実効屈折率の点では不利である。しかし信号電極下
に切欠部を設けることによってマイクロ波の感ずる誘電
率を下げ、マイクロ波の実効屈折率ｎｍを低減すること
により、速度整合条件を満足することができる。従っ
て、本発明において、凹型溝部を設けるとともに、平板
型電極にアーチ型切欠部を設けたことにより、駆動電圧
をより低減し、かつ速度整合条件を満足することができ
る。
【００２９】以上信号電極と基板とによって囲まれた切
欠部を形成し、信号電極の断面形状をアーチ型とするこ
とで、電極のインピーダンスを50Ωに整合させるととも
にマイクロ波実効屈折率ｎｍ及び駆動電圧の低減に効果
があることを述べたが、この切欠部は、必ずしも中空空
洞である必要はない。この切欠部に空気と同程度に誘電
率の低い物質を充填することによっても、同様の効果を
得ることが出来る。
欠部を形成し、信号電極の断面形状をアーチ型とするこ
とで、電極のインピーダンスを50Ωに整合させるととも
にマイクロ波実効屈折率ｎｍ及び駆動電圧の低減に効果
があることを述べたが、この切欠部は、必ずしも中空空
洞である必要はない。この切欠部に空気と同程度に誘電
率の低い物質を充填することによっても、同様の効果を
得ることが出来る。
【００３０】前記したように、この切欠部を中空空洞と
するためには、あらかじめ切欠部に被エッチング層を形
成し、電極形成を行った後にエッチングによって 被エ
ッチング層を除去する必要があるが、被エッチング層を
低誘電率物質とすることによって、中空空洞を形成する
ためのエッチング工程を省くことができる。
するためには、あらかじめ切欠部に被エッチング層を形
成し、電極形成を行った後にエッチングによって 被エ
ッチング層を除去する必要があるが、被エッチング層を
低誘電率物質とすることによって、中空空洞を形成する
ためのエッチング工程を省くことができる。
【００３１】充填物質７としては、基板１の誘電率より
低い誘電率を有する物質であれば、略同様の効果が得ら
れるが、誘電率が低く安定であること、薄膜として形成
しやすいことからMgF2、SiO2等が好適である。
低い誘電率を有する物質であれば、略同様の効果が得ら
れるが、誘電率が低く安定であること、薄膜として形成
しやすいことからMgF2、SiO2等が好適である。
【００３２】図７は、充填物質７として、MgF2を用いた
場合について示す。形成方法としては、図５について説
明した方法と殆ど同様な方法を用いることが出来る。即
ち、切欠部を形成するための被エッチング層として形成
したMgO の代わりに、MgF2を蒸着した後、同様に信号電
極、接地電極を形成し、MgF2をエッチングせずにそのま
ま残せば良い。
場合について示す。形成方法としては、図５について説
明した方法と殆ど同様な方法を用いることが出来る。即
ち、切欠部を形成するための被エッチング層として形成
したMgO の代わりに、MgF2を蒸着した後、同様に信号電
極、接地電極を形成し、MgF2をエッチングせずにそのま
ま残せば良い。
【００３３】以上、本発明の実施例について、Ｘ板のＬ
Ｎ光強度変調器を中心に説明したが、Ｚ板、Ｙ板でも良
く、また位相変調器、偏波スクランブラなどその他の導
波路型光変調器に適用出来ることは言うまでもない。ま
た、基板としては、ＬＮの他にも電気光学効果を持つ材
料であれば誘電体材料、半導体材料の区別無く使うこと
が出来ることは勿論である。また本発明は、以上述べた
実施例に限定されるものではない。
Ｎ光強度変調器を中心に説明したが、Ｚ板、Ｙ板でも良
く、また位相変調器、偏波スクランブラなどその他の導
波路型光変調器に適用出来ることは言うまでもない。ま
た、基板としては、ＬＮの他にも電気光学効果を持つ材
料であれば誘電体材料、半導体材料の区別無く使うこと
が出来ることは勿論である。また本発明は、以上述べた
実施例に限定されるものではない。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたとおり、本発明によりインピ
ーダンス整合がとれ低駆動電圧でかつ変調帯域の広い導
波路型光変調器を提供することができ、高速・大容量光
ファイバー通信システムやＣＡＴＶシステムなどに寄与
するところ大である。
ーダンス整合がとれ低駆動電圧でかつ変調帯域の広い導
波路型光変調器を提供することができ、高速・大容量光
ファイバー通信システムやＣＡＴＶシステムなどに寄与
するところ大である。
【図１】 従来の光変調器の断面を示したものである。
【図２】 信号電極幅ｗとマイクロ波実効屈折率ｎｍの
関係について計算した例である。
関係について計算した例である。
【図３】 信号電極幅ｗと駆動電圧Ｖπ・Ｌの関係につ
いて計算した例である。
いて計算した例である。
【図４】 信号電極幅ｗと電極のインピーダンスＺの関
係について計算した例である。
係について計算した例である。
【図５】 本発明の一実施例の一部を示す。
【図６】 本発明の一実施例を示す。
【図７】 本発明の一実施例の一部を示す。
１ 基板
２ 光導波路（２ａ、２ｂ）
３ 信号電極
４ 接地電極
５ バッファ層
６ アーチ型切欠部
７ 充填物質
８ 溝部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−53085（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−29745（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−172316（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−149408（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−204020（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−86990（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−273607（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−158085（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−145418（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−75707（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−238623（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−281899（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/00 - 7/00
ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ)
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (5)
- 【請求項１】 電気光学効果を具えた基板と、 前記基板に形成された光導波路と、 前記基板上全面に形成された均一の厚さを具えたバッフ
ァ層と、 前記光導波路近傍に配設された導波光を制御するための
信号電極と、 接地電極とを具えた導波路型光変調器において、 前記信号電極の下部に前記基板の誘電率より低い誘電率
を具える低誘電率領域を形成するアーチ型切欠部を設け
るとともに、前記信号電極近傍の前記基板の表面に凹型
溝部を設け、該凹型溝部に前記信号電極を配設したこと
を特徴とする導波路型光変調器。 - 【請求項２】 前記信号電極の下部に設けたアーチ型切
欠部を空洞としたことを特徴とする請求項１に記載の導
波路型光変調器。 - 【請求項３】 前記信号電極の下部に設けたアーチ型切
欠部に前記基板の誘電率より低い誘電率を有する材料を
充填したことを特徴とする請求項１に記載の導波路型光
変調器。 - 【請求項４】 前記信号電極の下部に設けたアーチ型切
欠部に充填する材料がMgF2、あるいはSiO2であることを
特徴とする請求項３に記載の導波路型光変調器。 - 【請求項５】 前記基板がニオブ酸リチウム（LiNbO3）
であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
か１項に記載の導波路型光変調器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP08045097A JP3362105B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 導波路型光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08045097A JP3362105B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 導波路型光変調器 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002153709A Division JP2003029224A (ja) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | 導波路型光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10274758A JPH10274758A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3362105B2 true JP3362105B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=13718604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08045097A Expired - Fee Related JP3362105B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 導波路型光変調器 |
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| JP2004219600A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Ngk Insulators Ltd | 光変調用電極および光変調器 |
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| CN110764185B (zh) * | 2019-10-12 | 2021-01-01 | 天津大学 | 一种低损耗铌酸锂薄膜光波导的制备方法 |
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| JP2621313B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1997-06-18 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ・変調器 |
| JPH0251124A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-21 | Fujitsu Ltd | 光導波路進行波電極 |
| JP2788762B2 (ja) * | 1989-08-18 | 1998-08-20 | 日本電気株式会社 | 光回路 |
| JP2856880B2 (ja) * | 1990-10-08 | 1999-02-10 | 富士通株式会社 | 偏光無依存性光スイッチ／変調器及びその製造方法 |
| JPH04149408A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-22 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 光変調素子 |
| 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 |
| JPH0553085A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-03-05 | Fujitsu Ltd | 光導波路デバイス |
| JPH0561009A (ja) * | 1991-09-04 | 1993-03-12 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 光導波路素子 |
| JP3190392B2 (ja) * | 1991-12-03 | 2001-07-23 | 住友大阪セメント株式会社 | 超広帯域光変調器 |
| JPH05158085A (ja) * | 1991-12-05 | 1993-06-25 | Fujitsu Ltd | 光変調装置及びその製造方法 |
| JPH05273607A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路型光スイッチ |
| JPH06281899A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-10-07 | Tdk Corp | 分岐干渉型光導波路デバイス |
| JP2713087B2 (ja) * | 1993-04-13 | 1998-02-16 | 日本電気株式会社 | 導波形光デバイス |
| JPH0829745A (ja) * | 1994-07-18 | 1996-02-02 | Fujitsu Ltd | 光導波路デバイス |
| JPH0886990A (ja) * | 1994-09-14 | 1996-04-02 | Kobe Steel Ltd | 導波路型光制御素子 |
| JP2606674B2 (ja) * | 1994-10-27 | 1997-05-07 | 日本電気株式会社 | 導波形光デバイス |
| JP2928129B2 (ja) * | 1995-03-29 | 1999-08-03 | 日本電気株式会社 | 光変調器及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP08045097A patent/JP3362105B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10274758A (ja) | 1998-10-13 |
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