JP4408558B2 - Traveling waveform optical modulator and method of manufacturing the same - Google Patents

Traveling waveform optical modulator and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP4408558B2
JP4408558B2 JP2000380221A JP2000380221A JP4408558B2 JP 4408558 B2 JP4408558 B2 JP 4408558B2 JP 2000380221 A JP2000380221 A JP 2000380221A JP 2000380221 A JP2000380221 A JP 2000380221A JP 4408558 B2 JP4408558 B2 JP 4408558B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical waveguide
substrate
single crystal
main surface
electro
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 - Lifetime
Application number
JP2000380221A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001235714A (en
Inventor
厚男 近藤
順悟 近藤
謙治 青木
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.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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 NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2000380221A priority Critical patent/JP4408558B2/en
Publication of JP2001235714A publication Critical patent/JP2001235714A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4408558B2 publication Critical patent/JP4408558B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、進行波形光変調器およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特開平9−211402号公報においては、光導波路基板を下地の固定用基板に対して接着し、固定用基板に対して光導波路を対向させる。この際、固定用基板に溝を設け、溝の中の空気に対して光導波路を露出させる。そして、光導波路基板の厚さを研磨加工によって小さくすることによって、マイクロ波の実効屈折率を低減することを試みている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平9−211402号公報記載の技術においては、変調器を実際に製造する場合、基板の厚さを小さくすることが、加工上、困難であった。特に、基板の厚さが20μm以下、特に10μm以下になると、光導波路の周辺において、基板内にクラックが発生し、あるいは加工歪みが基板内に残留するおそれがあった。また、基板の厚さを20μm以下にしていくと、光導波路の垂直方向の光の閉じ込め効果が強くなり、光導波路モードのパターンが偏平に変形する。このため、外部の光導波路や外部の光ファイバーにおける光導波モードとの間で、モードミスマッチが大きくなり、このために結合損失が増大する。このように、従来方法では、基板の厚さを小さくすることによる問題点があった。
【0004】
本発明の課題は、強誘電性の電気光学単結晶からなる光導波路基板中の光導波路中を伝搬する光を変調する進行波形光変調器において、高速変調を可能とし、基板内におけるクラックの発生や歪みの残留を防止し、光導波路モードのパターンの変形を防止できるようにすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る進行波形光変調器は、強誘電性の電気光学単結晶からなり、相対向する一対の主面を備えている光導波路基板、この光導波路基板の一方の主面側に形成されている光導波路、光導波路中を伝搬する光を変調する電圧を印加するための少なくとも一対の電極であって、光導波路基板の他方の主面上に設けられている電極、光導波路基板の一方の主面に対して接着されている固定用基板および光導波路基板の一方の主面と固定用基板とを接着し、光導波路を被覆し、かつ電気光学単結晶よりも低い屈折率を有する接着剤からなる接着層を備えていることを特徴とする。
【0006】
また、本発明に係る進行波形光変調器の製造方法は、
強誘電性の電気光学単結晶からなり、相対向する一対の主面を備えている基板材料の一方の主面側に光導波路を形成する工程、
基板材料の一方の主面に対して、電気光学単結晶よりも低い屈折率を有する接着剤からなる接着層を介して固定用基板を接着し、この際接着層によって光導波路を被覆する工程、
基板材料の他方の主面を加工することによってこの基板材料の厚さを小さくし、光導波路基板を形成する工程、および
光導波路基板の他方の主面上に、光導波路中を伝搬する光を変調する電圧を印加するための少なくとも一対の電極を形成する工程
を備えていることを特徴とする。
【0007】
以下、図面を参照しつつ、本発明について更に説明する。
【0008】
図1(a)は、本発明の一実施形態に係る進行波形光変調器1を概略的に示す平面図であり、図1(b)は、変調器1を概略的に示すIb−Ib線断面図である。
【0009】
基板2は、強誘電性の電気光学単結晶からなる。こうした結晶は、光の変調が可能であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウムリチウム、タンタル酸リチウム、KTP、ガラス、シリコン、GaAs及び水晶などを例示することができる。ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶およびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなる群より選ばれた一種以上の単結晶が、特に好ましい。
【0010】
基板2は、一方の主面2aおよび他方の主面2bを備えている。一方の主面2aには、所定形状、例えばマッハツェンダー型の光導波路4が形成されている。本例の光導波路4は、入り口部分4a、分岐部分4b、4c、および結合部分4dを備えている。
【0011】
基板2の他方の主面2b上には、所定形状の電極3A、3B、3Cが形成されている。本例においては、基板2として、例えばニオブ酸リチウムのX板、Y板を使用しており、このため光導波路内にTEモードの光を伝搬させる。そして、光導波路の分岐部分4b、4cを、電極3A−3Cの間のギャップ領域に設ける。
【0012】
基板2の他方の主面2bは空気層に面している。基板2の一方の主面2aは、接着層5を介して、固定用基板6の主面6aに対して接着されている。6bは固定用基板6の底面である。接着層5は、光導波路4b、4cを被覆している。
【0013】
接着剤の屈折率は、基板2の電気光学単結晶よりも低いことが必要である。これに加えて、接着剤の誘電率は、基板2の電気光学単結晶の誘電率よりも低いことが望ましい。
【0014】
接着剤の具体例は、前記の条件を満足する限り特に限定されないが、エポキシ系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、ニオブ酸リチウムなどの電気光学効果を有する材料と比較的近い熱膨張係数を有するアロンセラミックスC(商品名、東亜合成社製)(熱膨張係数13×10-6/K)を例示できる。
【0015】
こうした基板の製造プロセスの概要について、図2(a)−(c)を参照しつつ、説明する。
【0016】
強誘電性の電気光学単結晶からなり、相対向する一対の主面2a、2cを備えている基板材料2Aを準備し、これを洗浄する。そして、基板材料2Aの一方の主面2a側に光導波路4を形成する(図2(a))。この際は、チタン拡散法、プロトン交換法などの公知の方法を採用できる。次いで、基板材料2Aの一方の主面2aに対して、基板材料を構成する電気光学単結晶よりも低い屈折率を有する接着剤からなる接着層5を介して、固定用基板6を接着する。この際、接着層5によって光導波路を被覆する(図2(b))。
【0017】
次いで、基板材料2Aの他方の主面2cを加工することによって、基板材料6の厚さを小さくし、光導波路基板2を形成する(図2(c))。次いで、光導波路基板2の他方の主面2b上に、光導波路4中を伝搬する光を変調する電圧を印加するための少なくとも一対の電極3A−3Cを、蒸着法やメッキ法によって形成する(図1(a)、図1(b))。
【0018】
こうした進行波形光変調器1は、基板2の厚さを非常に小さくできることから、高速変調を可能とできる。また、光導波路4b、4cの部分(電極3A−3Cのギャップ領域)において、基板の研磨面2bと反対側が接着層5によって被覆され、保持されているので、研磨時の衝撃を吸収し、基板2内において、歪みの残留を防止できる。しかも、光導波路4b、4cを接着層によって被覆することで、光導波路モードのパターンが、垂直方向に向かって過度に偏平となるのを防止し、外部の光導波路や光ファイバーとの結合損失が増大するのを防止できる。
【0019】
本発明においては、光導波路基板の厚さが20μm以下であることが好ましく、10μm以下であることが一層好ましい。これによって、マイクロ波の実効屈折率nmwを顕著に低減できる。また、光導波路基板の厚さは、加工上、300μm以上であることが好ましい。
【0020】
接着層の厚さは、基板材料の研磨時の機械的応力や振動を吸収するためには、5μm以上であることが好ましい。また、製造上の観点からは、100μm以下であることが好ましい。
【0021】
固定用基板の材質は、電気光学単結晶の誘電率よりも低い誘電率を有することが好ましい。こうした材質としては、石英ガラス等のガラスがある。このような材質によって固定用基板を製造した場合には、接着層の厚さが20μm以下、更には10μm以下である場合にも、固定用基板によるマイクロ波の伝搬速度への悪影響を防止できる。
【0022】
また、固定用基板を、光導波路基板2の電気光学単結晶の誘電率以上の誘電率を有する材質によって形成することができる。この場合には、固定用基板を、光導波路基板2を構成する単結晶と同種の単結晶によって形成することが特に好ましい。ただし、この場合には、マイクロ波の伝搬への悪影響を防止するために、接着層の厚さを20μm以上とすることが特に好ましい。
【0023】
図3の進行波形光変調器1Aは、図1の変調器1と類似しているので、図1において既に図示した構成部分については説明を省略する。
【0024】
変調器1Aにおいては、基板2の一方の主面2a上に、リッジ型の光導波路14b、14cが突出するように形成されている。そして、各光導波路14b、14cは、接着層5の中に突出し、埋設されている。
【0025】
【実施例】
以下、更に具体的な実験結果を説明する。
(本発明例の進行波形光変調器の製造)
XカットしたLiNbO3 単結晶からなる基板材料の主面を削り、基板材料の厚さを300μmとした。次いで、図2(a)−(c)を参照しつつ説明した手順に従って、図1(a)、(b)の進行波形光変調器1を作製した。具体的には、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィー法とによって、基板材料の一方の主面2aに、マッハツェンダー型の光導波路4を形成した。この基板材料を低誘電率の接着剤によって、石英ガラスからなる固定用基板6に対して接着した。次いで、汎用的な研磨装置によってウエハーの主面2b側を研磨加工し、光導波路基板の厚さを10μmとした。次いで光導波路の端面を光学研磨した。次いで、ホトリソグラフィー法によって、金からなる電極3A−3Cを主面2b上に形成した。
【0026】
固定用基板6の厚さは500μmであり、電極のギャップの大きさは26μmであり、中央電極3Bの幅は10μmである。接着層の厚さは20μmである。
【0027】
ただし、チタン拡散プロセスにおいて、基板材料上に形成したチタンパターンの幅は、5.5、6.0または6.5μmに変更した。
【0028】
(比較例の進行波形光変調器の製造)
比較例として、図9に示す形態の進行波形光変調器11を作製した。基板材料の固定用基板への接着は行わず、また光導波路基板12の厚さは500μmであった。光導波路基板12の一方の主面12a側には光導波路4、電極3A−3Cが形成されている。12bは他方の主面である。光導波路基板の材質、光導波路の材質、電極の材質、電極の寸法等は、前述した本発明例と同じである。
【0029】
(測定)
1.5μmシングルモード光ファイバーを保持した単芯ファイバーアレイを作製し、これを変調器に結合し、光ファイバーと光導波路とを調芯し、紫外線硬化型樹脂によって接着した。本発明例と比較例との各変調器について、挿入損失を測定し、その結果を図4に示す。本発明例においては、光導波路基板の厚さが10μmになるまで研磨を続けた後も、比較例の非研磨品に比べて挿入損失は遜色ない。特にチタンパターンの幅が5.5μmの場合には、本発明品の方が、はるかに挿入損失が小さく、安定している。これは、チタンパターンの幅が5.5μmである場合には、比較例の変調器は、カットオフ領域に近くなるためと考えられる。
【0030】
図5は、本発明例および比較例の変調器からの出射光について、水平方向のモード幅とチタンパターンの幅との関係を示すグラフであり、図6は、同じく垂直方向のモードの幅とチタンパターンの幅との関係を示すグラフである。チタンパターンの幅が5.5−6.5μmの範囲内において、本発明例の変調器は、比較例の変調器と比べても、水平モードの幅と垂直モードの幅との相対比率が安定していることが分かる。また、水平方向モードの幅は、本発明例の変調器の方が、比較例の変調器よりも若干大きくなる傾向があるが、その偏差はさほど大きなものではない。
【0031】
図7は、チタンパターンの幅5.5μmの場合について、本発明例の変調器からの出射光のパターンを示す写真である。この写真から明らかなように、カットオフ領域に近い場合(チタンパターン幅5.5μmの場合)にも、良好な導波モードが確認できた。
【0032】
また、本発明例の変調器と、比較例の変調器とについて、TDR測定を行い、その結果を図8に示す。この結果から分かるように、本発明例の変調器は、反射に必要な時間が短くなっており、電極を伝搬するマイクロ波の速度が早くなっていることが分かる。
【0033】
【発明の効果】
このように、本発明例の変調器は、出射光の導波モードが良好であり、安定しており、特に歪みに起因する挿入損失の増大もない上、極めて高いマイクロ波伝搬速度を達成できるものであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の一実施形態に係る進行波形光変調器1を概略的に示す平面図であり、(b)は変調器1を概略的に示す断面図である。
【図2】(a)、(b)、(c)は、図1の変調器1の作製プロセスを模式的に示すための断面図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る進行波形光変調器1Aを概略的に示す断面図である。
【図4】本発明例および比較例(図9)の各変調器について、挿入損失の比較を示すグラフである。
【図5】本発明例および比較例の各変調器について、水平方向モードの幅とチタンパターンの幅との関係を示すグラフである。
【図6】本発明例および比較例の各変調器について、垂直方向モードの幅とチタンパターンの幅との関係を示すグラフである。
【図7】本発明例の変調器について、出射光のパターンを示す写真である。
【図8】本発明例および比較例の進行波形光変調器について、特性インピーダンスと反射時間との関係を示すグラフである。
【図9】比較例の進行波形光変調器を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
1、1A 進行波形光変調器 2、12 光導波路基板 2a 一方の主面 2b、2c 他方の主面 3A、3B、3C 電極 4 光導波路 4b、4c、14b、14c 光導波路の分岐部分 5 接着層 6 固定用基板 11 比較例の進行波形光変調器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a traveling waveform optical modulator and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-211402, an optical waveguide substrate is bonded to a base fixing substrate, and the optical waveguide is opposed to the fixing substrate. At this time, a groove is provided in the fixing substrate, and the optical waveguide is exposed to the air in the groove. An attempt is made to reduce the effective refractive index of the microwave by reducing the thickness of the optical waveguide substrate by polishing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-212402, when the modulator is actually manufactured, it is difficult in processing to reduce the thickness of the substrate. In particular, when the thickness of the substrate is 20 μm or less, particularly 10 μm or less, cracks may occur in the substrate around the optical waveguide, or processing strain may remain in the substrate. Further, when the thickness of the substrate is reduced to 20 μm or less, the light confinement effect in the vertical direction of the optical waveguide becomes strong, and the optical waveguide mode pattern is deformed flat. For this reason, the mode mismatch increases between the external optical waveguide and the optical waveguide mode in the external optical fiber, and the coupling loss increases. Thus, the conventional method has a problem due to the reduction in the thickness of the substrate.
[0004]
It is an object of the present invention to enable high-speed modulation in a traveling waveform optical modulator that modulates light propagating in an optical waveguide in an optical waveguide substrate made of a ferroelectric electro-optic single crystal, and to generate cracks in the substrate. In other words, it is possible to prevent residual distortion and deformation of the optical waveguide mode pattern.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A traveling waveform optical modulator according to the present invention is made of a ferroelectric electro-optic single crystal and is formed on one main surface side of the optical waveguide substrate having a pair of opposing main surfaces. An optical waveguide, at least a pair of electrodes for applying a voltage for modulating light propagating in the optical waveguide, the electrode provided on the other main surface of the optical waveguide substrate, and one of the optical waveguide substrates Adhering one main surface of the fixing substrate and the optical waveguide substrate to the main surface of the optical waveguide substrate and the fixing substrate, covering the optical waveguide, and having a lower refractive index than the electro-optic single crystal An adhesive layer made of an agent is provided.
[0006]
In addition, the manufacturing method of the traveling waveform optical modulator according to the present invention,
Forming an optical waveguide on one principal surface side of a substrate material comprising a ferroelectric electro-optic single crystal and having a pair of opposed principal surfaces;
A step of adhering the fixing substrate to one main surface of the substrate material via an adhesive layer made of an adhesive having a refractive index lower than that of the electro-optic single crystal, and covering the optical waveguide with the adhesive layer,
By processing the other main surface of the substrate material, the thickness of the substrate material is reduced to form an optical waveguide substrate, and light propagating in the optical waveguide is formed on the other main surface of the optical waveguide substrate. A step of forming at least a pair of electrodes for applying a voltage to be modulated is provided.
[0007]
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the drawings.
[0008]
FIG. 1A is a plan view schematically showing a traveling wave optical modulator 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an Ib-Ib line schematically showing the modulator 1. It is sectional drawing.
[0009]
The substrate 2 is made of a ferroelectric electro-optic single crystal. Such a crystal is not particularly limited as long as it can modulate light, and examples thereof include lithium niobate, potassium lithium niobate, lithium tantalate, KTP, glass, silicon, GaAs, and quartz. One or more single crystals selected from the group consisting of lithium niobate single crystals, lithium tantalate single crystals, and lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystals are particularly preferred.
[0010]
The substrate 2 includes one main surface 2a and the other main surface 2b. On one main surface 2a, a predetermined shape, for example, a Mach-Zehnder type optical waveguide 4 is formed. The optical waveguide 4 of this example includes an entrance portion 4a, branch portions 4b and 4c, and a coupling portion 4d.
[0011]
On the other main surface 2b of the substrate 2, electrodes 3A, 3B, 3C having a predetermined shape are formed. In this example, for example, an X plate and a Y plate of lithium niobate are used as the substrate 2, and therefore, TE mode light is propagated in the optical waveguide. Then, the branch portions 4b and 4c of the optical waveguide are provided in the gap region between the electrodes 3A to 3C.
[0012]
The other main surface 2b of the substrate 2 faces the air layer. One main surface 2 a of the substrate 2 is bonded to the main surface 6 a of the fixing substrate 6 through the adhesive layer 5. Reference numeral 6 b denotes a bottom surface of the fixing substrate 6. The adhesive layer 5 covers the optical waveguides 4b and 4c.
[0013]
The refractive index of the adhesive needs to be lower than that of the electro-optic single crystal of the substrate 2. In addition to this, the dielectric constant of the adhesive is desirably lower than the dielectric constant of the electro-optic single crystal of the substrate 2.
[0014]
Specific examples of the adhesive are not particularly limited as long as the above-described conditions are satisfied. However, the adhesive is comparatively less than a material having an electro-optic effect such as an epoxy adhesive, a thermosetting adhesive, an ultraviolet curable adhesive, or lithium niobate. An example is Aron ceramics C (trade name, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) (thermal expansion coefficient 13 × 10 −6 / K) having a similar thermal expansion coefficient.
[0015]
An outline of such a substrate manufacturing process will be described with reference to FIGS.
[0016]
A substrate material 2A made of a ferroelectric electro-optic single crystal and provided with a pair of opposing main surfaces 2a and 2c is prepared and cleaned. Then, the optical waveguide 4 is formed on the one main surface 2a side of the substrate material 2A (FIG. 2A). In this case, a known method such as a titanium diffusion method or a proton exchange method can be employed. Next, the fixing substrate 6 is bonded to one main surface 2a of the substrate material 2A through an adhesive layer 5 made of an adhesive having a refractive index lower than that of the electro-optic single crystal constituting the substrate material. At this time, the optical waveguide is covered with the adhesive layer 5 (FIG. 2B).
[0017]
Next, by processing the other main surface 2c of the substrate material 2A, the thickness of the substrate material 6 is reduced, and the optical waveguide substrate 2 is formed (FIG. 2C). Next, at least a pair of electrodes 3A-3C for applying a voltage for modulating light propagating in the optical waveguide 4 is formed on the other main surface 2b of the optical waveguide substrate 2 by vapor deposition or plating ( FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b)).
[0018]
Such a traveling waveform optical modulator 1 can make the thickness of the substrate 2 very small, so that high-speed modulation is possible. In addition, in the portions of the optical waveguides 4b and 4c (gap region of the electrodes 3A to 3C), the side opposite to the polishing surface 2b of the substrate is covered and held by the adhesive layer 5, so that the impact during polishing is absorbed. In 2, residual distortion can be prevented. In addition, by covering the optical waveguides 4b and 4c with an adhesive layer, the optical waveguide mode pattern is prevented from becoming excessively flat in the vertical direction, and the coupling loss with an external optical waveguide or optical fiber is increased. Can be prevented.
[0019]
In the present invention, the thickness of the optical waveguide substrate is preferably 20 μm or less, and more preferably 10 μm or less. As a result, the effective refractive index nmw of the microwave can be significantly reduced. The thickness of the optical waveguide substrate is preferably 300 μm or more in terms of processing.
[0020]
The thickness of the adhesive layer is preferably 5 μm or more in order to absorb mechanical stress and vibration during polishing of the substrate material. Further, from the viewpoint of production, it is preferably 100 μm or less.
[0021]
The material of the fixing substrate preferably has a dielectric constant lower than that of the electro-optic single crystal. Such materials include glass such as quartz glass. When the fixing substrate is manufactured using such a material, even when the thickness of the adhesive layer is 20 μm or less, further 10 μm or less, it is possible to prevent an adverse effect on the propagation speed of the microwave by the fixing substrate.
[0022]
Further, the fixing substrate can be formed of a material having a dielectric constant equal to or higher than that of the electro-optic single crystal of the optical waveguide substrate 2. In this case, it is particularly preferable that the fixing substrate is formed of a single crystal of the same type as the single crystal constituting the optical waveguide substrate 2. However, in this case, in order to prevent an adverse effect on the propagation of microwaves, it is particularly preferable that the thickness of the adhesive layer is 20 μm or more.
[0023]
The traveling waveform optical modulator 1A in FIG. 3 is similar to the modulator 1 in FIG. 1, and thus the description of the components already shown in FIG. 1 is omitted.
[0024]
In the modulator 1A, ridge type optical waveguides 14b and 14c are formed on one main surface 2a of the substrate 2 so as to protrude. Each of the optical waveguides 14b and 14c protrudes and is embedded in the adhesive layer 5.
[0025]
【Example】
Hereinafter, more specific experimental results will be described.
(Manufacture of traveling waveform optical modulator of the present invention)
The main surface of the substrate material made of X-cut LiNbO 3 single crystal was shaved, and the thickness of the substrate material was set to 300 μm. Next, according to the procedure described with reference to FIGS. 2A to 2C, the traveling waveform optical modulator 1 of FIGS. 1A and 1B was manufactured. Specifically, a Mach-Zehnder type optical waveguide 4 was formed on one main surface 2a of the substrate material by a titanium diffusion process and a photolithography method. This substrate material was bonded to the fixing substrate 6 made of quartz glass with an adhesive having a low dielectric constant. Next, the main surface 2b side of the wafer was polished by a general-purpose polishing apparatus, and the thickness of the optical waveguide substrate was set to 10 μm. Next, the end face of the optical waveguide was optically polished. Next, electrodes 3A-3C made of gold were formed on the main surface 2b by photolithography.
[0026]
The thickness of the fixing substrate 6 is 500 μm, the size of the electrode gap is 26 μm, and the width of the central electrode 3B is 10 μm. The thickness of the adhesive layer is 20 μm.
[0027]
However, in the titanium diffusion process, the width of the titanium pattern formed on the substrate material was changed to 5.5, 6.0, or 6.5 μm.
[0028]
(Manufacture of traveling waveform optical modulator of comparative example)
As a comparative example, a traveling waveform optical modulator 11 having the form shown in FIG. 9 was produced. The substrate material was not adhered to the fixing substrate, and the thickness of the optical waveguide substrate 12 was 500 μm. An optical waveguide 4 and electrodes 3A-3C are formed on one main surface 12a side of the optical waveguide substrate 12. 12b is the other main surface. The material of the optical waveguide substrate, the material of the optical waveguide, the material of the electrode, the dimensions of the electrode, and the like are the same as those of the above-described example of the present invention.
[0029]
(Measurement)
A single-core fiber array holding a 1.5 μm single-mode optical fiber was prepared, and this was coupled to a modulator, the optical fiber and the optical waveguide were aligned, and bonded with an ultraviolet curable resin. The insertion loss was measured for each modulator of the present invention and the comparative example, and the result is shown in FIG. In the example of the present invention, the insertion loss is comparable to the non-polished product of the comparative example even after the polishing is continued until the thickness of the optical waveguide substrate reaches 10 μm. In particular, when the width of the titanium pattern is 5.5 μm, the product of the present invention has much smaller insertion loss and is more stable. This is probably because when the width of the titanium pattern is 5.5 μm, the modulator of the comparative example is close to the cut-off region.
[0030]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the horizontal mode width and the titanium pattern width for the light emitted from the modulators of the present invention and the comparative example, and FIG. It is a graph which shows the relationship with the width | variety of a titanium pattern. When the width of the titanium pattern is within the range of 5.5 to 6.5 μm, the modulator of the present invention has a stable relative ratio between the width of the horizontal mode and the width of the vertical mode as compared with the modulator of the comparative example. You can see that Further, the width of the horizontal mode tends to be slightly larger in the modulator of the example of the present invention than in the modulator of the comparative example, but the deviation is not so large.
[0031]
FIG. 7 is a photograph showing a pattern of light emitted from the modulator of the present invention example when the width of the titanium pattern is 5.5 μm. As is clear from this photograph, a good waveguide mode could be confirmed even when it was close to the cutoff region (when the titanium pattern width was 5.5 μm).
[0032]
Further, TDR measurement was performed for the modulator of the present invention and the modulator of the comparative example, and the results are shown in FIG. As can be seen from the results, the modulator of the present invention has a shorter time required for reflection, and the speed of the microwave propagating through the electrode is faster.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, the modulator of the present invention has a good waveguide mode of the emitted light, is stable, does not increase the insertion loss due to distortion, and can achieve a very high microwave propagation speed. It was a thing.
[Brief description of the drawings]
1A is a plan view schematically showing a traveling waveform optical modulator 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing the modulator 1;
FIGS. 2A, 2B, and 2C are cross-sectional views schematically showing a manufacturing process of the modulator 1 of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a traveling waveform optical modulator 1A according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a comparison of insertion loss for each modulator of the present invention example and a comparative example (FIG. 9).
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the width of a horizontal mode and the width of a titanium pattern for each modulator of the present invention and a comparative example.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the width of the vertical mode and the width of the titanium pattern for each modulator of the present invention and the comparative example.
FIG. 7 is a photograph showing a pattern of emitted light for a modulator according to an example of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between characteristic impedance and reflection time for traveling waveform optical modulators according to the present invention and comparative examples.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a traveling waveform optical modulator of a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A Traveling waveform light modulator 2, 12 Optical waveguide board | substrate 2a One main surface 2b, 2c The other main surface 3A, 3B, 3C Electrode 4 Optical waveguide 4b, 4c, 14b, 14c Branch part of an optical waveguide 5 Adhesive layer 6 Fixing board 11 Progressive waveform optical modulator of comparative example

Claims (8)

強誘電性の電気光学単結晶からなり、相対向する一対の主面を備えている光導波路基板、この光導波路基板の一方の主面側に形成されている光導波路、前記光導波路中を伝搬する光を変調する電圧を印加するための少なくとも一対の電極であって、前記光導波路基板の他方の主面上に設けられている電極、前記光導波路基板の前記一方の主面に対して接着されている固定用基板および前記光導波路基板の前記一方の主面と前記固定用基板とを接着し、前記光導波路を被覆し、かつ前記電気光学単結晶よりも低い屈折率を有する接着剤からなる接着層を備えていることを特徴とする、進行波形光変調器。An optical waveguide substrate made of a ferroelectric electro-optic single crystal and having a pair of opposing main surfaces, an optical waveguide formed on one main surface side of the optical waveguide substrate, and propagating through the optical waveguide At least a pair of electrodes for applying a voltage that modulates the light to be applied, the electrodes provided on the other main surface of the optical waveguide substrate, and bonded to the one main surface of the optical waveguide substrate The fixing substrate and the one main surface of the optical waveguide substrate are bonded to the fixing substrate, the optical waveguide is covered, and the adhesive has a lower refractive index than the electro-optic single crystal. A traveling wave optical modulator comprising an adhesive layer. 前記光導波路にTEモードの光を伝搬させることを特徴とする、請求項1記載の進行波形光変調器。The traveling wave optical modulator according to claim 1, wherein TE mode light is propagated through the optical waveguide. 前記光導波路基板の厚さが20μm以下であることを特徴とする、請求項1または2記載の進行波形光変調器。3. The traveling wave optical modulator according to claim 1, wherein the optical waveguide substrate has a thickness of 20 [mu] m or less. 前記固定用基板が、前記電気光学単結晶の誘電率よりも低い誘電率を有する材質からなることを特徴とする、請求項1−3のいずれか一つの請求項に記載の進行波形光変調器。The traveling waveform optical modulator according to any one of claims 1 to 3, wherein the fixing substrate is made of a material having a dielectric constant lower than that of the electro-optic single crystal. . 前記接着層の厚さが20μm以上であり、前記固定用基板が、前記電気光学単結晶の誘電率以上の誘電率を有する材質からなることを特徴とする、請求項1−3のいずれか一つの請求項に記載の進行波形光変調器。The thickness of the adhesive layer is 20 μm or more, and the fixing substrate is made of a material having a dielectric constant equal to or higher than that of the electro-optic single crystal. A traveling waveform optical modulator according to claim 1. 前記電気光学単結晶が、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶およびニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなる群より選ばれた一種以上の単結晶であることを特徴とする、請求項1−5のいずれか一つの請求項に記載の進行波形光変調器。The electro-optic single crystal is one or more single crystals selected from the group consisting of a lithium niobate single crystal, a lithium tantalate single crystal, and a lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal, The traveling waveform optical modulator according to any one of claims 1 to 5. 強誘電性の電気光学単結晶からなり、相対向する一対の主面を備えている基板材料の一方の主面側に光導波路を形成する工程、
前記基板材料の前記一方の主面に対して、前記電気光学単結晶よりも低い屈折率を有する接着剤からなる接着層を介して固定用基板を接着し、この際前記接着層によって前記光導波路を被覆する工程、
前記基板材料の他方の主面を加工することによってこの基板材料の厚さを小さくし、光導波路基板を形成する工程、および
この光導波路基板の他方の主面上に、前記光導波路中を伝搬する光を変調する電圧を印加するための少なくとも一対の電極を形成する工程
を備えていることを特徴とする、進行波形光変調器の製造方法。
Forming an optical waveguide on one principal surface side of a substrate material comprising a ferroelectric electro-optic single crystal and having a pair of opposed principal surfaces;
A fixing substrate is bonded to the one main surface of the substrate material through an adhesive layer made of an adhesive having a refractive index lower than that of the electro-optic single crystal. At this time, the optical waveguide is formed by the adhesive layer. Coating,
A process of reducing the thickness of the substrate material by processing the other main surface of the substrate material to form an optical waveguide substrate, and propagating in the optical waveguide on the other main surface of the optical waveguide substrate A method of manufacturing a traveling wave optical modulator, comprising the step of forming at least a pair of electrodes for applying a voltage for modulating light to be transmitted.
前記光導波路基板の厚さが20μm以下となるまで前記加工を継続することを特徴とする、請求項7記載の進行波形光変調器の製造方法。8. The method of manufacturing a traveling wave optical modulator according to claim 7, wherein the processing is continued until the thickness of the optical waveguide substrate becomes 20 [mu] m or less.
JP2000380221A 1999-12-15 2000-12-14 Traveling waveform optical modulator and method of manufacturing the same Expired - Lifetime JP4408558B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000380221A JP4408558B2 (en) 1999-12-15 2000-12-14 Traveling waveform optical modulator and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35561499 1999-12-15
JP11-355614 1999-12-15
JP2000380221A JP4408558B2 (en) 1999-12-15 2000-12-14 Traveling waveform optical modulator and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001235714A JP2001235714A (en) 2001-08-31
JP4408558B2 true JP4408558B2 (en) 2010-02-03

Family

ID=26580295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000380221A Expired - Lifetime JP4408558B2 (en) 1999-12-15 2000-12-14 Traveling waveform optical modulator and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4408558B2 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6904186B2 (en) * 2001-11-16 2005-06-07 Ngk Insulators, Ltd. Optical modulators and a method for modulating light
JP4375597B2 (en) 2001-11-16 2009-12-02 日本碍子株式会社 Optical waveguide device and traveling wave optical modulator
WO2004001489A1 (en) * 2002-06-19 2003-12-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Light modulator
WO2005019913A1 (en) 2003-08-21 2005-03-03 Ngk Insulators, Ltd. Optical waveguide device and traveling wave type opticalmodulator
US8193004B2 (en) 2004-03-18 2012-06-05 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Method for forming ferroelectric spontaneous polarization reversal
WO2006006711A1 (en) 2004-07-14 2006-01-19 Ngk Insulators, Ltd. Radio oscillation device and radar device
JP4667933B2 (en) * 2005-03-31 2011-04-13 住友大阪セメント株式会社 Optical element and manufacturing method thereof
KR100633864B1 (en) 2005-08-29 2006-10-16 삼성전기주식회사 Method for manufacturing optical modulator module package
JP2007079465A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Optical control element and its manufacturing method
JP2007079466A (en) 2005-09-16 2007-03-29 Ngk Insulators Ltd Radio oscillation device and radar system
JP2007264522A (en) * 2006-03-30 2007-10-11 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Optical waveguide device, optical waveguide module, and method of manufacturing optical waveguide device
JP4961372B2 (en) * 2008-02-29 2012-06-27 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide device
JP5262186B2 (en) * 2008-02-29 2013-08-14 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide device
JP6137023B2 (en) * 2014-03-31 2017-05-31 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide device
CN108020939A (en) * 2016-10-31 2018-05-11 天津领芯科技发展有限公司 A kind of LiNbO_3 film QPSK optical modulators and its manufacture method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001235714A (en) 2001-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4408558B2 (en) Traveling waveform optical modulator and method of manufacturing the same
EP1722266B1 (en) A travelling wave-type optical modulator
US7502530B2 (en) Optical waveguide devices and traveling wave type optical modulators
JP4471520B2 (en) Traveling waveform light modulator
US7426326B2 (en) Low loss bridge electrode with rounded corners for electro-optic modulators
US6819851B2 (en) Optical waveguide device and a travelling-wave optical modulator
US7389030B2 (en) Optically functional device
EP1109054B1 (en) Travelling wave optical modulators and a method for the production thereof
EP1455219A1 (en) Optical waveguide device, and traveling wave form optical modulator
US20110103735A1 (en) Mach-zehnder waveguide type optical modulator
JP2004157500A (en) Optical modulator
US7778497B2 (en) Optical modulators
US6950580B2 (en) Optical waveguide devices and travelling wave type optical modulators
US7974501B2 (en) Optical modulators
JP4453894B2 (en) Optical waveguide device and traveling wave optical modulator
JP2013186200A (en) Optical module and optical transmitter
EP1441250A2 (en) Electrode systems for optical modulation and optical modulators
JPH0588124A (en) Optical modulator
JPH01201609A (en) Optical device
WO2024069952A1 (en) Optical waveguide element, optical modulation device using same, and optical transmission device
JP4671335B2 (en) Waveguide type optical device
WO2023053404A1 (en) Optical waveguide element, and optical modulation device and optical transmission apparatus which use same
JP2720654B2 (en) Light control device
JPH0795173B2 (en) Light control device
JPH11281854A (en) Optical fiber connecting device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060825

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091023

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091110

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4408558

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120

Year of fee payment: 4

EXPY Cancellation because of completion of term