JP3492034B2 - 光機能デバイス - Google Patents
光機能デバイスInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気光学効果を利
用した光機能デバイスに関する。光通信において、光変
調器、モード変換器、波長フィルタなどといった種々の
光機能デバイスが用いられている。
用した光機能デバイスに関する。光通信において、光変
調器、モード変換器、波長フィルタなどといった種々の
光機能デバイスが用いられている。
【０００２】
【従来の技術】電気光学材料の基板内に形成した光導波
路に、櫛形電極を用いて周期的に電界を加えることによ
って、光導波路を伝播する光の偏光モードを、ＴＥモー
ドからＴＭモードに、又はＴＭモードからＴＥモードに
変換することができる。そして、櫛形電極の電極指の配
列周期Λを適当に選定することにより、（１）式で表さ
れる波長λｉの光を選択的にモード変換することができ
る。光導波路の後端に、入射光の偏光モードと直交ニコ
ル関係の偏光モードを透過させる検光子を設け、モード
変換後の光を検光子を介して後段へ送り出すようにした
構成のデバイスは波長フィルタとして機能する。
路に、櫛形電極を用いて周期的に電界を加えることによ
って、光導波路を伝播する光の偏光モードを、ＴＥモー
ドからＴＭモードに、又はＴＭモードからＴＥモードに
変換することができる。そして、櫛形電極の電極指の配
列周期Λを適当に選定することにより、（１）式で表さ
れる波長λｉの光を選択的にモード変換することができ
る。光導波路の後端に、入射光の偏光モードと直交ニコ
ル関係の偏光モードを透過させる検光子を設け、モード
変換後の光を検光子を介して後段へ送り出すようにした
構成のデバイスは波長フィルタとして機能する。
【０００３】λｉ＝Λ｜ＮTE−ＮTM｜ …（１）
ＮTE：ＴＥモード光の実効屈折率
ＮTM：ＴＭモード光の実効屈折率
例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）では、屈折
率差｜ＮTE−ＮTM｜が約０．０７２であり、波長１．５
μｍの光を選択する場合には、電極指の配列周期Λを約
２０．８μｍにすればよい。
率差｜ＮTE−ＮTM｜が約０．０７２であり、波長１．５
μｍの光を選択する場合には、電極指の配列周期Λを約
２０．８μｍにすればよい。
【０００４】また、従来において、櫛形電極とは別にチ
ューニング電極を設け、電界の印加によって実行屈折率
を変化させて、モード変換の選択波長を可変とする技術
が実用化されている。
ューニング電極を設け、電界の印加によって実行屈折率
を変化させて、モード変換の選択波長を可変とする技術
が実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のモード変換器で
は、波長フィルタ特性における選択波長λｉのメインピ
ーク出力レベルとサイドピーク出力レベルとの差が小さ
い、すなわちサイドピーク出力レベルの抑圧が不十分で
ある、という問題があった。そのため、モード変換器を
光通信に用いた場合には、クロストークの低減が困難で
あった。
は、波長フィルタ特性における選択波長λｉのメインピ
ーク出力レベルとサイドピーク出力レベルとの差が小さ
い、すなわちサイドピーク出力レベルの抑圧が不十分で
ある、という問題があった。そのため、モード変換器を
光通信に用いた場合には、クロストークの低減が困難で
あった。
【０００６】本発明は、波長選択特性を改善することを
目的としている。また、他の目的はは波長可変幅の拡大
を図ることにある。
目的としている。また、他の目的はは波長可変幅の拡大
を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るデ
バイスは、互いに平行な第１及び第２の分波導波路部を
含むマッハツェンダ型の光導波路が形成された電気光学
材料からなる基板と、第１の分波導波路部内に光伝播方
向に沿って周期的に電界を加える、波長選択偏光モード
変換のための第１の電極と、第２の分波導波路部内に前
記光伝播方向に沿って前記第１の電極と同一の周期で電
界を加える、波長選択偏光モード変換のための第２の電
極とを備えており、第１の電極及び第２の電極のそれぞ
れの光伝播方向の長さが互いに異なり、前記第１及び第
２の分波導波路部のそれぞれを伝播する光に対する電界
の印加回数が異なるものである。
バイスは、互いに平行な第１及び第２の分波導波路部を
含むマッハツェンダ型の光導波路が形成された電気光学
材料からなる基板と、第１の分波導波路部内に光伝播方
向に沿って周期的に電界を加える、波長選択偏光モード
変換のための第１の電極と、第２の分波導波路部内に前
記光伝播方向に沿って前記第１の電極と同一の周期で電
界を加える、波長選択偏光モード変換のための第２の電
極とを備えており、第１の電極及び第２の電極のそれぞ
れの光伝播方向の長さが互いに異なり、前記第１及び第
２の分波導波路部のそれぞれを伝播する光に対する電界
の印加回数が異なるものである。
【０００８】光導波路は、１つの線が２つに枝分かれし
て再び１つに合わさるように構成され、分岐点と合流点
との間に互いに平行な２つの分波導波路部を有してい
る。第１及び第２の電極は、基板の結晶軸と光伝播方向
との関係に応じて、例えば櫛形、梯子形などの適切な形
状にパターニングされる。
て再び１つに合わさるように構成され、分岐点と合流点
との間に互いに平行な２つの分波導波路部を有してい
る。第１及び第２の電極は、基板の結晶軸と光伝播方向
との関係に応じて、例えば櫛形、梯子形などの適切な形
状にパターニングされる。
【０００９】光導波路の一端に入射した光は、分岐点で
分波して第１及び第２の分波導波路部を伝播する。各分
波導波路部において、電界の周期に対応した波長成分に
対して、選択的にＴＥ−ＴＭモード変換が行われる。２
つの分波導波路部の間で電界の周期は実質的に等しいの
で、波長選択特性の中心波長は等しい。しかし、各電極
の長さ、すなわち電界の印加回数が異なるので、各分波
導波路部の間で波長選択特性が微妙に相違する。各分波
導波路部から射出した所定モードの光は、光導波路の合
流点で合成される。
分波して第１及び第２の分波導波路部を伝播する。各分
波導波路部において、電界の周期に対応した波長成分に
対して、選択的にＴＥ−ＴＭモード変換が行われる。２
つの分波導波路部の間で電界の周期は実質的に等しいの
で、波長選択特性の中心波長は等しい。しかし、各電極
の長さ、すなわち電界の印加回数が異なるので、各分波
導波路部の間で波長選択特性が微妙に相違する。各分波
導波路部から射出した所定モードの光は、光導波路の合
流点で合成される。
【００１０】このように光を一旦分波して分波光毎にモ
ード変換処理（電界の印加）を加え、処理後の光を合成
することにより、分波を行わずにモード変換処理を加え
る場合とは異なる波長選択特性を得ることができる。す
なわち、各分波導波路部の波長選択特性を適切に選定す
ることにより、光導波路の全体的な波長選択特性を改善
することができる。
ード変換処理（電界の印加）を加え、処理後の光を合成
することにより、分波を行わずにモード変換処理を加え
る場合とは異なる波長選択特性を得ることができる。す
なわち、各分波導波路部の波長選択特性を適切に選定す
ることにより、光導波路の全体的な波長選択特性を改善
することができる。
【００１１】請求項２の発明に係るデバイスは、基板の
上に光導波路を加熱するための発熱体を有している。発
熱体に流す電流を調整することにより、光導波路の温度
を制御することができる。温度の変化に応じて熱光学効
果によって光導波路の屈折率が変わるので、光導波路の
温度制御によって選択波長λｉのチューニングを行うこ
とができる。チューニングに熱光学効果を利用すれば、
電界によるチューニングに比べて、供給電力に対する屈
折率の変化の割合が大きいので、モード変換の選択波長
の可変幅を拡大することができる。
上に光導波路を加熱するための発熱体を有している。発
熱体に流す電流を調整することにより、光導波路の温度
を制御することができる。温度の変化に応じて熱光学効
果によって光導波路の屈折率が変わるので、光導波路の
温度制御によって選択波長λｉのチューニングを行うこ
とができる。チューニングに熱光学効果を利用すれば、
電界によるチューニングに比べて、供給電力に対する屈
折率の変化の割合が大きいので、モード変換の選択波長
の可変幅を拡大することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る第１のモード
変換器１の模式平面図であり、図２は図１のｂ−ｂ矢視
断面図（端面図）である。
変換器１の模式平面図であり、図２は図１のｂ−ｂ矢視
断面図（端面図）である。
【００１３】モード変換器１は、電気光学材料からなる
基板１１、光導波路１２、第１及び第２の櫛形電極１
３，１４、一対のチューニング電極１５、及び絶縁膜１
７から構成されている。モード変換器１では、基板１１
としてＺカットのＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）結
晶が用いられている。基板１１の外形寸法は、例えば５
ｍｍ（Ｘ）×３０ｍｍ（Ｙ）×１ｍｍ（Ｚ）である。
基板１１、光導波路１２、第１及び第２の櫛形電極１
３，１４、一対のチューニング電極１５、及び絶縁膜１
７から構成されている。モード変換器１では、基板１１
としてＺカットのＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）結
晶が用いられている。基板１１の外形寸法は、例えば５
ｍｍ（Ｘ）×３０ｍｍ（Ｙ）×１ｍｍ（Ｚ）である。
【００１４】光導波路１２は、互いに平行な一対の分波
導波路部１２１，１２２を有したマッハツェンダ型の単
一モード導波路であり、基板１１の表層部（結晶構造に
おける−Ｚ方向の表面）に形成されている。分波導波路
部１２１，１２２はＹ方向に延びている。
導波路部１２１，１２２を有したマッハツェンダ型の単
一モード導波路であり、基板１１の表層部（結晶構造に
おける−Ｚ方向の表面）に形成されている。分波導波路
部１２１，１２２はＹ方向に延びている。
【００１５】第１の櫛形電極１３は、分波導波路部１２
１に周期的に電界を印加するための電極であり、光伝播
方向（Ｙ方向）に沿って一定のピッチΛで配列された多
数の電極指（櫛歯）と各電極指の一端を繋ぐ連結導体と
からなる。また、第２櫛形電極１４は、分波導波路部１
２２に周期的に電界を印加するための電極であり、櫛形
電極１３と同様に一定のピッチΛで配列された電極指と
それらを繋ぐ連結導体とからなる。これらの櫛形電極１
３，１４は光導波路１２の外側に配置されている。モー
ド変換器１では、櫛形電極１３の電極長Ｌ１と櫛形電極
１４の電極長Ｌ２とが相違する。すなわち、分波導波路
部１２１と分波導波路部１２２との間で電界の印加回数
が異なるように、電極形状が選定されている。
１に周期的に電界を印加するための電極であり、光伝播
方向（Ｙ方向）に沿って一定のピッチΛで配列された多
数の電極指（櫛歯）と各電極指の一端を繋ぐ連結導体と
からなる。また、第２櫛形電極１４は、分波導波路部１
２２に周期的に電界を印加するための電極であり、櫛形
電極１３と同様に一定のピッチΛで配列された電極指と
それらを繋ぐ連結導体とからなる。これらの櫛形電極１
３，１４は光導波路１２の外側に配置されている。モー
ド変換器１では、櫛形電極１３の電極長Ｌ１と櫛形電極
１４の電極長Ｌ２とが相違する。すなわち、分波導波路
部１２１と分波導波路部１２２との間で電界の印加回数
が異なるように、電極形状が選定されている。
【００１６】一対のチューニング電極１５は、それぞれ
が梯子状の下層１５１と櫛歯状の上層１５２とからなる
２層構造の導電性薄膜であり、分波導波路部１２１と分
波導波路部１２２との間に対称配置されている。各チュ
ーニング電極１５の上層１５２は、各櫛歯の先端におい
て下層１５１と接合されている。絶縁膜１７は、接合部
を除く部分での下層１５１と上層１５２との短絡を防止
する。
が梯子状の下層１５１と櫛歯状の上層１５２とからなる
２層構造の導電性薄膜であり、分波導波路部１２１と分
波導波路部１２２との間に対称配置されている。各チュ
ーニング電極１５の上層１５２は、各櫛歯の先端におい
て下層１５１と接合されている。絶縁膜１７は、接合部
を除く部分での下層１５１と上層１５２との短絡を防止
する。
【００１７】以上の構成のモード変換器１は、次の手順
で作製される。基板１１の表面に蒸着によって厚さ１０
００Åのチタン（Ｔｉ）膜を設け、その薄膜を光導波路
１２に対応した形状にパターニングする。各部の幅を７
μｍ程度とする。そして、湿潤酸素雰囲気中で基板１１
を１０５０℃に加熱し、その状態を１０時間にわたって
保持する。この熱拡散処理によって、光導波路１２が形
成される。
で作製される。基板１１の表面に蒸着によって厚さ１０
００Åのチタン（Ｔｉ）膜を設け、その薄膜を光導波路
１２に対応した形状にパターニングする。各部の幅を７
μｍ程度とする。そして、湿潤酸素雰囲気中で基板１１
を１０５０℃に加熱し、その状態を１０時間にわたって
保持する。この熱拡散処理によって、光導波路１２が形
成される。
【００１８】導電材料からなる薄膜の成膜及びパターニ
ングによって、チューニング電極１５の下層１５１を形
成する。導電材料としては、各種の金属、又はモリブデ
ンシリサイドなどの非金属の発熱体材料を用いることが
できる。
ングによって、チューニング電極１５の下層１５１を形
成する。導電材料としては、各種の金属、又はモリブデ
ンシリサイドなどの非金属の発熱体材料を用いることが
できる。
【００１９】続いて、例えばリフトオフ法によって、下
層１５１の一部が露出するように、二酸化珪素からなる
厚さが０．５〜１μｍ程度の絶縁膜１７を形成し、必要
に応じてアニール処理を行う。そして、再び導電材料か
らなる薄膜を成膜してパターニングし、チューニング電
極１５の上層１５２と櫛形電極１３，１４とを同時に形
成する。
層１５１の一部が露出するように、二酸化珪素からなる
厚さが０．５〜１μｍ程度の絶縁膜１７を形成し、必要
に応じてアニール処理を行う。そして、再び導電材料か
らなる薄膜を成膜してパターニングし、チューニング電
極１５の上層１５２と櫛形電極１３，１４とを同時に形
成する。
【００２０】このようにして作製されたモード変換器１
は、図示しない適当な金属製のハウジングに収納され
る。その際、波長フィルタを構成する場合には、光導波
路１２の入力端に偏光子が配置され、出力端に検光子が
配置される。これら偏光子と検光子との配置関係は直交
ニコルの関係とされる。
は、図示しない適当な金属製のハウジングに収納され
る。その際、波長フィルタを構成する場合には、光導波
路１２の入力端に偏光子が配置され、出力端に検光子が
配置される。これら偏光子と検光子との配置関係は直交
ニコルの関係とされる。
【００２１】次に、モード変換器１の駆動方法及び動作
について説明する。一方及び他方のチューニング電極１
５は、電圧可変の電源６１，６２に接続される。これに
よって、下層１５１と上層１５２との間に電圧ＶH1，Ｖ
H2が印加され、チューニング電極１５が発熱する。そし
て、熱伝導によって分波導波路部１２１，１２２の温度
が上昇する。
について説明する。一方及び他方のチューニング電極１
５は、電圧可変の電源６１，６２に接続される。これに
よって、下層１５１と上層１５２との間に電圧ＶH1，Ｖ
H2が印加され、チューニング電極１５が発熱する。そし
て、熱伝導によって分波導波路部１２１，１２２の温度
が上昇する。
【００２２】電源６１，６２は、電圧ＶH1，ＶH2の中点
電位が接地電位（例えば０Ｖ）となるように構成されて
いる。これによって、各チューニング電極１５におい
て、櫛形電極１３，１４と対向する部分の電位がほぼ接
地電位となる。
電位が接地電位（例えば０Ｖ）となるように構成されて
いる。これによって、各チューニング電極１５におい
て、櫛形電極１３，１４と対向する部分の電位がほぼ接
地電位となる。
【００２３】電圧ＶH1，ＶH2を変化させて分波導波路部
１２１，１２２の温度を制御することによって、屈折率
を変化させてモード変換の選択波長λｉを調整すること
ができる。基板１１の材料であるＬｉＮｂＯ3 では、常
光に対する屈折率ｎ0 の温度依存性は無視できるが、異
常光に対する屈折率ｎe の温度係数ｄｎe ／ｄｔは、波
長１．５μｍ帯で約４×１０-5／℃である。したがっ
て、温度を僅かに変化させるだけで屈折率ｎe を大きく
変化させることができる。つまり、熱光学効果による
と、電圧ＶH の最大値が１０〜２０Ｖ程度であっても、
実用に充分な波長可変幅Δλ（１０〜１００ｎｍ）を得
ることができる。
１２１，１２２の温度を制御することによって、屈折率
を変化させてモード変換の選択波長λｉを調整すること
ができる。基板１１の材料であるＬｉＮｂＯ3 では、常
光に対する屈折率ｎ0 の温度依存性は無視できるが、異
常光に対する屈折率ｎe の温度係数ｄｎe ／ｄｔは、波
長１．５μｍ帯で約４×１０-5／℃である。したがっ
て、温度を僅かに変化させるだけで屈折率ｎe を大きく
変化させることができる。つまり、熱光学効果による
と、電圧ＶH の最大値が１０〜２０Ｖ程度であっても、
実用に充分な波長可変幅Δλ（１０〜１００ｎｍ）を得
ることができる。
【００２４】なお、電界の印加によってチューニングを
行う場合には、例えば１０ｎｍの波長可変幅Δλを得る
には、電圧の可変幅として２００Ｖ程度が必要である。
しかし、このような高い電圧を印加した場合には、基板
１１又は絶縁膜１７に絶縁破壊が生じて過電流が流れ、
それによる熱で電極１５が融けてしまう。したがって、
電圧の可変幅としては数十Ｖが限度であり、得られる波
長可変幅Δλは極めて不充分である。
行う場合には、例えば１０ｎｍの波長可変幅Δλを得る
には、電圧の可変幅として２００Ｖ程度が必要である。
しかし、このような高い電圧を印加した場合には、基板
１１又は絶縁膜１７に絶縁破壊が生じて過電流が流れ、
それによる熱で電極１５が融けてしまう。したがって、
電圧の可変幅としては数十Ｖが限度であり、得られる波
長可変幅Δλは極めて不充分である。
【００２５】一方、櫛形電極１３は一定の電圧ＶMC１を
出力する電源５１と接続され、櫛形電極１４は一定の電
圧ＶMC２を出力する電源５２と接続される。これによっ
て、分波導波路部１２１，１２２を挟んで対向する櫛形
電極１３，１４の電極指とチューニング電極１５との間
に、電圧ＶMC１，ＶMC２に対応したｘ方向の電界が発生
する。つまり、分波導波路部１２１，１２２内に、光伝
播方向の周期的な電界分布が生じる。
出力する電源５１と接続され、櫛形電極１４は一定の電
圧ＶMC２を出力する電源５２と接続される。これによっ
て、分波導波路部１２１，１２２を挟んで対向する櫛形
電極１３，１４の電極指とチューニング電極１５との間
に、電圧ＶMC１，ＶMC２に対応したｘ方向の電界が発生
する。つまり、分波導波路部１２１，１２２内に、光伝
播方向の周期的な電界分布が生じる。
【００２６】分波導波路部１２１，１２２内を伝播する
光は、電界を通過する毎に偏光方向が電界強度に応じた
角度だけ回転する。したがって、櫛形電極１３，１４の
電極長Ｌ１，Ｌ２に応じて電圧ＶMC１，ＶMC２を設定す
れば、選択波長λｉの光に対するＴＥモードとＴＭモー
ドとの間のモード変換を実現することができる。
光は、電界を通過する毎に偏光方向が電界強度に応じた
角度だけ回転する。したがって、櫛形電極１３，１４の
電極長Ｌ１，Ｌ２に応じて電圧ＶMC１，ＶMC２を設定す
れば、選択波長λｉの光に対するＴＥモードとＴＭモー
ドとの間のモード変換を実現することができる。
【００２７】次に、モード変換器１の波長選択特性につ
いて説明する。モード変換の変換効率ηは、例えば
（２）〜（４）式で表される。
いて説明する。モード変換の変換効率ηは、例えば
（２）〜（４）式で表される。
【００２８】
【数１】
【００２９】なお、（２）〜（４）式において、Ｌは電
極長（光導波路に電界を印加するための電極１３，１４
の光伝播方向の長さ）、λは任意波長、Γは印加電界の
分布と光の界分布（電界強度分布）との重なり積分の値
（０≦Γ≦１）、ｒ51は電気光学定数、ＶMCは印加電圧
である。
極長（光導波路に電界を印加するための電極１３，１４
の光伝播方向の長さ）、λは任意波長、Γは印加電界の
分布と光の界分布（電界強度分布）との重なり積分の値
（０≦Γ≦１）、ｒ51は電気光学定数、ＶMCは印加電圧
である。
【００３０】図３はモード変換器１の波長選択特性を示
す図である。図３の特性は（２）式に基づく計算によっ
て求めたものである。図３（Ａ）の破線は分波導波路部
１２１での特性を示し、鎖線は分波導波路部１２２での
特性を示している。そして、図３（Ａ）及び（Ｂ）の実
線は、光導波路１２の全体での特性を示している。図３
（Ｂ）の破線は、比較例（第１の櫛歯電極のみを用いた
場合）の特性を示している。計算におけるパラメータの
値は表１のとおりであり、選択波長λｉは１．５５μｍ
に選定されている。
す図である。図３の特性は（２）式に基づく計算によっ
て求めたものである。図３（Ａ）の破線は分波導波路部
１２１での特性を示し、鎖線は分波導波路部１２２での
特性を示している。そして、図３（Ａ）及び（Ｂ）の実
線は、光導波路１２の全体での特性を示している。図３
（Ｂ）の破線は、比較例（第１の櫛歯電極のみを用いた
場合）の特性を示している。計算におけるパラメータの
値は表１のとおりであり、選択波長λｉは１．５５μｍ
に選定されている。
【００３１】
【表１】
【００３２】図３（Ｂ）において、比較例の場合には
（破線）、波長１．５５μｍのメインピークの出力レベ
ルを基準とした波長１．５４１μｍ，１．５５９μｍの
サイドピークの出力レベルは−９ｄＢである。これに対
して、モード変換器１の場合には（実線）、サイドピー
クの出力レベルは−１２ｄＢである。つまり、マッハツ
ェンダ型光導波路１２の各分波導波路部１２１，１２２
で互いに異なる条件のモード変換を並行して行い、得ら
れた光を合成することにより、サイドピークの抑圧（す
なわち波長選択性の改善）を実現できる。
（破線）、波長１．５５μｍのメインピークの出力レベ
ルを基準とした波長１．５４１μｍ，１．５５９μｍの
サイドピークの出力レベルは−９ｄＢである。これに対
して、モード変換器１の場合には（実線）、サイドピー
クの出力レベルは−１２ｄＢである。つまり、マッハツ
ェンダ型光導波路１２の各分波導波路部１２１，１２２
で互いに異なる条件のモード変換を並行して行い、得ら
れた光を合成することにより、サイドピークの抑圧（す
なわち波長選択性の改善）を実現できる。
【００３３】図４は第２のモード変換器２の模式平面図
であり、図５は図４のｂ−ｂ矢視断面図（端面図）であ
る。モード変換器２は、ＸカットのＬｉＮｂＯ3 結晶か
らなる基板２１、基板２１の表層部に形成されたマッハ
ツェンダ型の光導波路２２、合計４つの梯子形電極２
３，２４，２５，２６、及び絶縁膜２７から構成されて
いる。図では梯子形電極２３，２４に斜線を付してあ
る。
であり、図５は図４のｂ−ｂ矢視断面図（端面図）であ
る。モード変換器２は、ＸカットのＬｉＮｂＯ3 結晶か
らなる基板２１、基板２１の表層部に形成されたマッハ
ツェンダ型の光導波路２２、合計４つの梯子形電極２
３，２４，２５，２６、及び絶縁膜２７から構成されて
いる。図では梯子形電極２３，２４に斜線を付してあ
る。
【００３４】光導波路２２は、互いに平行な２つの分波
導波路部２２１，２２２を有している。一方の分波導波
路部２２１では梯子形電極２３，２５によってモード変
換が行われ、他方の分波導波路部２２２では梯子形電極
２４，２６によってモード変換が行われる。
導波路部２２１，２２２を有している。一方の分波導波
路部２２１では梯子形電極２３，２５によってモード変
換が行われ、他方の分波導波路部２２２では梯子形電極
２４，２６によってモード変換が行われる。
【００３５】梯子形電極２３，２５は、それぞれの電極
片２３ａ，２５ａが光伝播方向（Ｙ方向）に沿って交互
に並ぶように、且つ各電極片２３ａ，２５ａの中央部が
分波導波路部２２１と重なるように配置されている。梯
子形電極２４，２６も同様に、それぞれの電極片２４
ａ，２６ａが光伝播方向（Ｙ方向）に沿って交互に並ぶ
ように、且つ各電極片２４ａ，２６ａの中央部が分波導
波路部２２２と重なるように積層配置されている。絶縁
膜２７は、梯子形電極２３と梯子形電極２４との間、及
び梯子形電極２４と梯子形電極２６との間の絶縁を担
う。
片２３ａ，２５ａが光伝播方向（Ｙ方向）に沿って交互
に並ぶように、且つ各電極片２３ａ，２５ａの中央部が
分波導波路部２２１と重なるように配置されている。梯
子形電極２４，２６も同様に、それぞれの電極片２４
ａ，２６ａが光伝播方向（Ｙ方向）に沿って交互に並ぶ
ように、且つ各電極片２４ａ，２６ａの中央部が分波導
波路部２２２と重なるように積層配置されている。絶縁
膜２７は、梯子形電極２３と梯子形電極２４との間、及
び梯子形電極２４と梯子形電極２６との間の絶縁を担
う。
【００３６】モード変換器２においては、分波導波路部
２２１と分波導波路部２２２との間で電界の印加条件に
差が生じるように、梯子形電極２３の電極長Ｌ１と梯子
形電極２４の電極長Ｌ２とが選定されている。つまり、
電極長Ｌ１と電極長Ｌ２とが相違する。なお、梯子形電
極２３，２４における電極片２３ａ，２４ａの配列ピッ
チは同一であり、梯子形電極２５，２６は、同一形状に
パターニングされている。
２２１と分波導波路部２２２との間で電界の印加条件に
差が生じるように、梯子形電極２３の電極長Ｌ１と梯子
形電極２４の電極長Ｌ２とが選定されている。つまり、
電極長Ｌ１と電極長Ｌ２とが相違する。なお、梯子形電
極２３，２４における電極片２３ａ，２４ａの配列ピッ
チは同一であり、梯子形電極２５，２６は、同一形状に
パターニングされている。
【００３７】梯子形電極２５を電圧可変の電源６１に接
続し、梯子形電極２５の各電極片２５ａの両端間に共通
の電圧ＶH11 を印加すると、各電極片２５ａが均等に発
熱する。電源６１は、出力電圧ＶH11 の中点電位が接地
電位となるように構成されているので、各電極片２５ａ
における中央位置の電位が、ほぼ接地電位となる。電圧
ＶH11 を変化させて温度を制御することによって、分波
導波路部２２１の屈折率を変化させることができる。ま
た、梯子形電極２３を電圧可変の電源７１に接続し、梯
子形電極２３の各電極片２３ａの両端間に共通の電圧Ｖ
H21 を印加すると、各電極片２３ａが均等に発熱する。
このとき、各電極片２３ａにおける中央位置の電位が、
電源７１の出力電圧ＶH21 の中点電位となる。電圧Ｖ
H21 を変化させて温度を制御することによって、分波導
波路部２２１の屈折率を変化させることができる。つま
り、モード変換器２では、梯子形電極２３と梯子形電極
２５との両方によって分波導波路部２２１を加熱し、屈
折率を効率的に変化させてモード変換の選択波長λｉを
調整することができる。
続し、梯子形電極２５の各電極片２５ａの両端間に共通
の電圧ＶH11 を印加すると、各電極片２５ａが均等に発
熱する。電源６１は、出力電圧ＶH11 の中点電位が接地
電位となるように構成されているので、各電極片２５ａ
における中央位置の電位が、ほぼ接地電位となる。電圧
ＶH11 を変化させて温度を制御することによって、分波
導波路部２２１の屈折率を変化させることができる。ま
た、梯子形電極２３を電圧可変の電源７１に接続し、梯
子形電極２３の各電極片２３ａの両端間に共通の電圧Ｖ
H21 を印加すると、各電極片２３ａが均等に発熱する。
このとき、各電極片２３ａにおける中央位置の電位が、
電源７１の出力電圧ＶH21 の中点電位となる。電圧Ｖ
H21 を変化させて温度を制御することによって、分波導
波路部２２１の屈折率を変化させることができる。つま
り、モード変換器２では、梯子形電極２３と梯子形電極
２５との両方によって分波導波路部２２１を加熱し、屈
折率を効率的に変化させてモード変換の選択波長λｉを
調整することができる。
【００３８】そして、一定の電圧ＶMC１を出力する電源
５１によって、電源７１の中点電位を接地電位からシフ
トさせると、分波導波路部２２１の近傍において、梯子
形電極２３の電極片２３ａと梯子形電極２５の電極片２
５ａとの間に電圧ＶMC１が加わる。これにより、Ｘ方向
（基板２１の厚さ方向）の電界が発生し、分波導波路部
２２１において光伝播方向に沿った周期的な電界分布が
生じる。そして、このような電界の印加によって選択波
長λｉの光に対するモード変換が行われる。
５１によって、電源７１の中点電位を接地電位からシフ
トさせると、分波導波路部２２１の近傍において、梯子
形電極２３の電極片２３ａと梯子形電極２５の電極片２
５ａとの間に電圧ＶMC１が加わる。これにより、Ｘ方向
（基板２１の厚さ方向）の電界が発生し、分波導波路部
２２１において光伝播方向に沿った周期的な電界分布が
生じる。そして、このような電界の印加によって選択波
長λｉの光に対するモード変換が行われる。
【００３９】一方、分波導波路部２２２においても、電
源６２，７２によって熱光学効果を利用した選択波長λ
ｉの調整が行われ、電源５２によって電気光学効果を利
用したモード変換が行われる。なお、梯子形電極２３，
２４の電極片２３ａ，２４ａに加熱用の電流を流すこと
なく、梯子形電極２３，２４を電界印加のみに用いても
よい。
源６２，７２によって熱光学効果を利用した選択波長λ
ｉの調整が行われ、電源５２によって電気光学効果を利
用したモード変換が行われる。なお、梯子形電極２３，
２４の電極片２３ａ，２４ａに加熱用の電流を流すこと
なく、梯子形電極２３，２４を電界印加のみに用いても
よい。
【００４０】図６は第３のモード変換器３の断面図、図
７は第４のモード変換器４の断面図である。これらの図
においては、図２に対応した構成要素には同一の符号を
付してある。
７は第４のモード変換器４の断面図である。これらの図
においては、図２に対応した構成要素には同一の符号を
付してある。
【００４１】モード変換器３及びモード変換器４の構成
は、図１のモード変換器１と基本的には同一である。た
だし、モード変換器３では、一対の分波導波路部１２
１，１２２の間における基板１１の表層部にＹ方向に延
びる溝１１０が設けられている。また、モード変換器４
では、最上層として、ＳｉＯ2 などの熱伝導率の小さい
約１μｍの厚さの絶縁膜層１８が設けられている。溝１
１０を設けることによって、基板１１の表層部の熱容量
が小さくなる。また、絶縁膜層１８によって蓄熱効果が
発揮される。したがって、モード変換器３，４では、モ
ード変換器１と比べて加熱効率が高く、消費電力の低減
を図ることができる。
は、図１のモード変換器１と基本的には同一である。た
だし、モード変換器３では、一対の分波導波路部１２
１，１２２の間における基板１１の表層部にＹ方向に延
びる溝１１０が設けられている。また、モード変換器４
では、最上層として、ＳｉＯ2 などの熱伝導率の小さい
約１μｍの厚さの絶縁膜層１８が設けられている。溝１
１０を設けることによって、基板１１の表層部の熱容量
が小さくなる。また、絶縁膜層１８によって蓄熱効果が
発揮される。したがって、モード変換器３，４では、モ
ード変換器１と比べて加熱効率が高く、消費電力の低減
を図ることができる。
【００４２】上述の実施形態において、基板材料とし
て、ＬｉＮｂＯ3 以外の種々の電気光学材料を用いるこ
とができる。電極構造は、用途及び基板の材質などに応
じて適宜選定すればよい。その他、モード変換器１〜４
の構成（形状、寸法、材質）、電源との接続形態など
は、本発明の主旨に沿って種々変更することができる。
例えば、図４のモード変換器２において、図７の例と同
様に蓄熱のための被覆を施し、分波導波路部２２１，２
２２の加熱の効率化を図ることができる。
て、ＬｉＮｂＯ3 以外の種々の電気光学材料を用いるこ
とができる。電極構造は、用途及び基板の材質などに応
じて適宜選定すればよい。その他、モード変換器１〜４
の構成（形状、寸法、材質）、電源との接続形態など
は、本発明の主旨に沿って種々変更することができる。
例えば、図４のモード変換器２において、図７の例と同
様に蓄熱のための被覆を施し、分波導波路部２２１，２
２２の加熱の効率化を図ることができる。
【００４３】
【発明の効果】請求項１及び請求項２の発明によれば、
サイドピークレベルの抑圧度を高め、波長選択特性を改
善することができる。
サイドピークレベルの抑圧度を高め、波長選択特性を改
善することができる。
【００４４】請求項２の発明によれば、熱光学効果を利
用し、低い電圧によって大きい波長可変幅を得ることが
できる。
用し、低い電圧によって大きい波長可変幅を得ることが
できる。
【図１】本発明に係る第１のモード変換器の模式平面図
である。
である。
【図２】図１のｂ−ｂ矢視断面図（端面図）である。
【図３】モード変換器の波長選択特性を示す図である。
【図４】第２のモード変換器の模式平面図である。
【図５】図４のｂ−ｂ矢視断面図である。
【図６】第３のモード変換器の断面図である。
【図７】第４のモード変換器の断面図である。
１，２，３，４ モード変換器（光機能デバイス）
１１，２１ 基板
１２，２２ 光導波路
１３，１４ 櫛形電極（電界を加えるための電極）
１５ チューニング電極（発熱体）
２３，２４，２５，２６ 梯子形電極（電界を加えるた
めの電極） １２１，１２２ 分波導波路部 ２２１，２２２ 分波導波路部 Ｌ１，Ｌ２ 電極長（光伝播方向の長さ）
めの電極） １２１，１２２ 分波導波路部 ２２１，２２２ 分波導波路部 Ｌ１，Ｌ２ 電極長（光伝播方向の長さ）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−189628（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−160654（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−45680（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−168220（ＪＰ，Ａ)
1994年電子情報通信学会秋季大会講演
論文集，Ｃ−160
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/03
Claims (2)
- 【請求項１】互いに平行な第１及び第２の分波導波路部
を含むマッハツェンダ型の光導波路が形成された電気光
学材料からなる基板と、 前記第１の分波導波路部内に光伝播方向に沿って周期的
に電界を加える、波長選択偏光モード変換のための第１
の電極と、 前記第２の分波導波路部内に前記光伝播方向に沿って前
記第１の電極と同一の周期で電界を加える、波長選択偏
光モード変換のための第２の電極とを備え、 前記第１の電極及び前記第２の電極のそれぞれの前記光
伝播方向の長さが互いに異なり、前記第１及び第２の分
波導波路部のそれぞれを伝播する光に対する電界の印加
回数が異なることを特徴とする光機能デバイス。 - 【請求項２】前記基板の上に前記光導波路を加熱するた
めの発熱体が配置されている請求項１記載の光機能デバ
イス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19274395A JP3492034B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 光機能デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19274395A JP3492034B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 光機能デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0943559A JPH0943559A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3492034B2 true JP3492034B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=16296325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19274395A Expired - Fee Related JP3492034B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 光機能デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3492034B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4498530B2 (ja) * | 2000-04-03 | 2010-07-07 | 株式会社フジクラ | 導波路型可変グレーティング |
| WO2023188199A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置 |
-
1995
- 1995-07-28 JP JP19274395A patent/JP3492034B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| １９９４年電子情報通信学会秋季大会講演論文集，Ｃ−１６０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0943559A (ja) | 1997-02-14 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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