JP6705468B2 - Optical waveguide element - Google Patents

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Description

本発明は、光導波路素子に関し、更に詳しくは、電気光学効果を有する樹脂(EOポリマー)を光導波路であるコア層に用いた光導波路素子における、光導波路を伝搬する光波と変調電極を伝搬するマイクロ波との相互作用を向上させることが可能であり、変調効率を向上させることが可能な光導波路素子に関するものである。 The present invention relates to an optical waveguide element, and more specifically, in an optical waveguide element using a resin (EO polymer) having an electro-optical effect in a core layer that is an optical waveguide, an optical wave propagating in an optical waveguide and a modulation electrode are propagated. The present invention relates to an optical waveguide device capable of improving interaction with microwaves and improving modulation efficiency.

従来、ポリマー材料を基板に用いた光デバイスとしては、変調電極をマイクロストリップ構造としたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、このマイクロストリップ構造とは別に、光導波路を伝搬する光波と変調電極を伝搬するマイクロ波との相互作用を向上させた構造として、変調電極を埋め込みコプレーナ構造(In−plane
CPW)としたものが提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。
一般に、ポリマー材料を用いた光デバイスでは、シリコン等の基板上に下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層が積層されており、光導波路は、リブ型の構造となっている。コア層は電気光学効果を有する樹脂(EOポリマー)により構成されており、このコア層に電圧を印加することにより配向制御がされた構造になっている。
なお、このようなリブ型構造の場合、下部クラッド層および上部クラッド層の厚みは2〜6μm程度、コア層の厚みは0.1〜2μm程度である。
Conventionally, as an optical device using a polymer material for a substrate, one having a microstrip structure as a modulation electrode has been proposed (for example, refer to Patent Document 1). In addition to the microstrip structure, as a structure in which the interaction between the light wave propagating in the optical waveguide and the microwave propagating in the modulation electrode is improved, the modulation electrode is embedded in the coplanar structure (In-plane).
CPW) has been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
Generally, in an optical device using a polymer material, a lower clad layer, a core layer and an upper clad layer are laminated on a substrate such as silicon, and the optical waveguide has a rib type structure. The core layer is made of a resin (EO polymer) having an electro-optical effect, and has a structure in which the orientation is controlled by applying a voltage to the core layer.
In the case of such a rib type structure, the thickness of the lower clad layer and the upper clad layer is about 2 to 6 μm, and the thickness of the core layer is about 0.1 to 2 μm.

図5は、従来の変調電極をマイクロストリップ構造とした光導波路素子の一例を示す断面図であり、説明を分かり易くするために、それぞれの構成要素の寸法を実際と異ならせている。
図において、符号1は光導波路素子であり、シリコン等からなる基板2上に、金属メッキ等で形成された導電性材料からなる接地電極3が形成され、この接地電極3上にはドライエッチング等により加工された絶縁性材料からなる下部クラッド層(第1のクラッド層)4が形成され、この下部クラッド層4上にスピンコータ等により電気光学効果を有する樹脂(EOポリマー)からなるコア層5が形成され、このコア層5の一部(図では2箇所)には下に向けて突出するリブ型の光導波路6が形成されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a conventional optical waveguide device having a microstrip structure for a modulation electrode, and the dimensions of the respective constituent elements are different from the actual dimensions in order to make the explanation easy to understand.
In the figure, reference numeral 1 is an optical waveguide element, and a ground electrode 3 made of a conductive material formed by metal plating or the like is formed on a substrate 2 made of silicon or the like, and dry etching or the like is performed on the ground electrode 3. A lower clad layer (first clad layer) 4 made of an insulating material processed by the above is formed, and a core layer 5 made of a resin (EO polymer) having an electro-optical effect is formed on the lower clad layer 4 by a spin coater or the like. A rib-type optical waveguide 6 that is formed and projects downward is formed on a part (two places in the figure) of the core layer 5.

そして、このコア層5上にはドライエッチング等によりエッチング加工された絶縁性材料からなる上部クラッド層(第2のクラッド層)7が設けられ、この上部クラッド層7上かつ光導波路6の直上には金属メッキ等で形成された導電性材料からなる信号電極(電極層)8が設けられている。
このコア層5を構成しているEOポリマーは、ポーリングにより配向制御がなされている。
An upper clad layer (second clad layer) 7 made of an insulating material that is etched by dry etching or the like is provided on the core layer 5, and the upper clad layer 7 and the optical waveguide 6 are provided directly on the upper clad layer 7. Is provided with a signal electrode (electrode layer) 8 made of a conductive material formed by metal plating or the like.
The EO polymer forming the core layer 5 is orientation-controlled by poling.

図6は、従来の変調電極を埋め込みコプレーナ構造とした光導波路素子の一例を示す断面図であり、上記の光導波路素子1と同様、説明を分かり易くするために、それぞれの構成要素の寸法を実際と異ならせている。
この光導波路素子11は、上記の光導波路素子1とは、シリコン等からなる基板2上に直接下部クラッド層4が形成され、この下部クラッド層4上に、この下部クラッド層4の長手方向に沿ってスピンコータ等により電気光学効果を有する樹脂(EOポリマー)からなるコア層12、12が形成され、これらのコア層12の一部には、下に向けて突出するリブ型の光導波路13が形成され、下部クラッド層4上かつコア層12を両側から挟むように金属メッキ等で形成された導電性材料からなる信号電極(電極層)14及び接地電極(電極層)15が設けられている点が異なる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional optical waveguide device having a coplanar structure in which a modulation electrode is embedded. Similar to the optical waveguide device 1 described above, the dimensions of each component are shown in order to make the description easy to understand. It is different from the actual one.
This optical waveguide device 11 is different from the above optical waveguide device 1 in that a lower clad layer 4 is directly formed on a substrate 2 made of silicon or the like, and the lower clad layer 4 is formed on the lower clad layer 4 in the longitudinal direction. A core layer 12, 12 made of a resin (EO polymer) having an electro-optical effect is formed along with a spin coater or the like, and a rib type optical waveguide 13 protruding downward is formed on a part of the core layer 12. A signal electrode (electrode layer) 14 and a ground electrode (electrode layer) 15 made of a conductive material, which are formed on the lower clad layer 4 and sandwich the core layer 12 from both sides, are provided by metal plating or the like. The points are different.

特開2009−145475号公報JP, 2009-145475, A 特開2007−25370号公報JP, 2007-25370, A 特表平10−504664号公報Japanese Patent Publication No. 10-504664

ところで、変調電極をマイクロストリップ構造とした光導波路素子の場合、クラッド層の厚みを厚くすると、光導波路を伝搬する光波に実効的に掛る電界値が小さくなり、その結果、駆動電圧が増大するという問題点があった。
そこで、この問題点を解決するために、変調電極を上下のクラッド層の間に埋め込んだ埋め込みコプレーナ構造(In−plane CPW)を有する光導波路素子が提案されている。
このような光導波路素子は、変調電極がマイクロストリップ構造の場合と比べて、光波が伝搬する光導波路に直接的に電界を掛けることが可能であることから、マクロストリップ構造の変調電極よりも高効率な変調が可能であるという優れた点がある。
By the way, in the case of an optical waveguide device having a microstrip structure as the modulation electrode, if the thickness of the cladding layer is increased, the electric field value effectively applied to the light wave propagating in the optical waveguide is decreased, and as a result, the driving voltage is increased. There was a problem.
Therefore, in order to solve this problem, an optical waveguide device having a buried coplanar structure (In-plane CPW) in which a modulation electrode is buried between upper and lower cladding layers has been proposed.
Compared with the case where the modulation electrode has a microstrip structure, such an optical waveguide element can directly apply an electric field to the optical waveguide through which the light wave propagates, and therefore has a higher performance than the modulation electrode having a macrostrip structure. The advantage is that efficient modulation is possible.

しかしながら、このような構成の光導波路素子においても、製品間での駆動電圧のバラツキが大きいという問題点があった。また、製品間での駆動電圧のバラツキを抑制するためには、クラッド層の厚みをサブミクロンの単位で制御する必要があるが、クラッド層の厚みをサブミクロンの単位で制御することは困難であるという問題点があった。 However, even in the optical waveguide device having such a configuration, there is a problem that the drive voltage varies greatly among products. Further, in order to suppress the variation of the driving voltage between products, it is necessary to control the thickness of the clad layer in the submicron unit, but it is difficult to control the thickness of the clad layer in the submicron unit. There was a problem.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、コア層を上下方向から挟む一対のクラッド層それぞれの厚みをサブミクロンで制御することなく、光導波路素子間での駆動電圧のバラツキを抑制する光導波路素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, in which the variation of the driving voltage between the optical waveguide elements is controlled without controlling the thickness of each of the pair of cladding layers sandwiching the core layer from the vertical direction by submicron. An object is to provide an optical waveguide device that suppresses

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、基板上に形成された第1のクラッド層と、この第1のクラッド層上に形成された電気光学効果を有する材料からなるコア層と、この第1のクラッド層上かつコア層を挟むように形成された電極層と、このコア層及び電極層を覆うように形成された第2のクラッド層とを備えた光導波路素子において、第2のクラッド層の厚みを10μm以上とすれば、クラッド層を作製する際に、クラッド層の厚みをサブミクロンの単位で制御する必要がなく、光導波路素子間での駆動電圧のバラツキを抑制することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a first clad layer formed on a substrate and a material having an electro-optical effect formed on the first clad layer. And an electrode layer formed on the first clad layer so as to sandwich the core layer, and a second clad layer formed so as to cover the core layer and the electrode layer. In the waveguide element, if the thickness of the second clad layer is 10 μm or more, it is not necessary to control the thickness of the clad layer in the submicron unit when the clad layer is manufactured, and the driving voltage between the optical waveguide elements is not required. The inventors have found that it is possible to suppress the variation of the above, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の光導波路素子は、基板上に形成された第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層上に形成された電気光学効果を有する材料からなるコア層と、前記第1のクラッド層上かつ前記コア層を挟むように形成された電極層と、前記コア層及び前記電極層を覆うように形成された第2のクラッド層とを備えた光導波路素子において、前記第2のクラッド層の厚みは10μm以上であることを特徴とする。 That is, the optical waveguide element of the present invention comprises a first clad layer formed on a substrate, a core layer made of a material having an electro-optical effect formed on the first clad layer, and the first clad layer. An optical waveguide device comprising: an electrode layer formed on a clad layer so as to sandwich the core layer; and a second clad layer formed so as to cover the core layer and the electrode layer. The clad layer has a thickness of 10 μm or more.

前記第2のクラッド層の厚みは15μm以上であることが好ましい。
前記第1のクラッド層の厚みは10μm以上であることが好ましい。
前記第2のクラッド層の厚みは前記第1のクラッド層の厚みよりも厚いことが好ましい。
前記材料は、樹脂からなることが好ましい。
The thickness of the second cladding layer is preferably 15 μm or more.
The thickness of the first cladding layer is preferably 10 μm or more.
The thickness of the second cladding layer is preferably thicker than the thickness of the first cladding layer.
The material is preferably resin.

本発明の光導波路素子によれば、第2のクラッド層の厚みを10μm以上に制御することで、クラッド層の厚みをサブミクロンの単位で制御する必要がなく、光導波路素子間での駆動電圧のバラツキを抑制することができる。 According to the optical waveguide element of the present invention, by controlling the thickness of the second cladding layer to 10 μm or more, it is not necessary to control the thickness of the cladding layer in units of submicrons, and the driving voltage between the optical waveguide elements can be reduced. Can be suppressed.

本発明の第1の実施形態の光導波路素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical waveguide element of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の光導波路素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical waveguide element of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の光導波路素子の下部クラッド層の厚みと規格化電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thickness of the lower clad layer of the optical waveguide device of the 1st Embodiment of this invention, and the standardization voltage. 本発明の第1の実施形態の光導波路素子の上部クラッド層の厚みと規格化電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the thickness of the upper clad layer of the optical waveguide device of the 1st Embodiment of this invention, and the relationship of standardized voltage. 従来の変調電極をマイクロストリップ構造とした光導波路素子の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional optical waveguide element which made the modulation electrode the microstrip structure. 従来の変調電極を埋め込みコプレーナ構造とした光導波路素子の一例を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a conventional optical waveguide device having a buried electrode and a modulation electrode.

本発明の光導波路素子を実施するための形態について説明する。
なお、以下の実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
A mode for carrying out the optical waveguide device of the present invention will be described.
The following embodiments are specifically described in order to better understand the spirit of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態の変調電極を埋め込みコプレーナ構造とした光導波路素子21を示す断面図であり、上記の光導波路素子1、11と同様、説明を分かり易くするために、それぞれの構成要素の寸法を実際と異ならせている。2つの光導波路6はマッハツェンダー型光導波路において2分岐した光導波路を示している。
また、上記の光導波路素子1、11と同一の構成要素には同一の符号を付してある。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical waveguide device 21 having a buried coplanar structure with a modulation electrode according to a first embodiment of the present invention, and like the optical waveguide devices 1 and 11 described above, in order to make the description easy to understand. , The dimensions of each component are different from the actual ones. The two optical waveguides 6 are optical waveguides that are bifurcated in the Mach-Zehnder optical waveguide.
Further, the same components as those of the above-mentioned optical waveguide devices 1 and 11 are designated by the same reference numerals.

この光導波路素子21は、矩形板状のシリコン等からなる基板2の表面(一主面)上に下部クラッド層(第1のクラッド層)22が形成され、この下部クラッド層22上に、この下部クラッド層22の長手方向に沿ってスピンコータ等により電気光学効果を有する樹脂(EOポリマー)からなるコア層12、12が形成され、これらのコア層12の一部には、下に向けて突出するリブ13が形成され、下部クラッド層22上かつコア層12を両側から挟むように金属メッキ等で形成された導電性材料からなる信号電極(電極層)14及び接地電極(電極層)15が形成され、これらコア層12、12、信号電極14及び接地電極15を覆うように上部クラッド層(第2のクラッド層)23が形成されている。 In this optical waveguide element 21, a lower clad layer (first clad layer) 22 is formed on the surface (one main surface) of a substrate 2 made of silicon or the like having a rectangular plate shape, and the lower clad layer 22 is formed on the lower clad layer 22. Core layers 12 and 12 made of a resin (EO polymer) having an electro-optical effect are formed by a spin coater or the like along the longitudinal direction of the lower clad layer 22, and a part of these core layers 12 protrudes downward. Ribs 13 are formed, and a signal electrode (electrode layer) 14 and a ground electrode (electrode layer) 15 formed of a conductive material on the lower cladding layer 22 and sandwiching the core layer 12 from both sides are formed of a conductive material. An upper clad layer (second clad layer) 23 is formed so as to cover the core layers 12, 12, the signal electrode 14, and the ground electrode 15.

ここで、コア層12を構成する電気光学効果を有する樹脂(EOポリマー)としては、例えば、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリキノリン系樹脂、ポリキノキサリン系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂、ポリベンゾチアゾール系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂等が挙げられる。
また、上記ポリマーには、必要に応じて無機微粒子や他の成分などを添加して、ポリマーの屈折率や機械特性等を調整することが可能である。
Here, as the resin (EO polymer) having the electro-optical effect that constitutes the core layer 12, for example, acrylic resin such as polymethylmethacrylate, epoxy resin, polyimide resin, silicone resin, polystyrene resin, polyamide Examples of the resin include a resin, a polyester resin, a phenol resin, a polyquinoline resin, a polyquinoxaline resin, a polybenzoxazole resin, a polybenzothiazole resin, and a polybenzimidazole resin.
If necessary, inorganic fine particles or other components may be added to the above polymer to adjust the refractive index, mechanical properties, etc. of the polymer.

信号電極14及び接地電極15を構成する導電性材料としては、金またはその合金、白金またはその合金、銀またはその合金、銅またはその合金、アルミニウムまたはその合金等が挙げられる。これらの金属またはその合金を信号電極14及び接地電極15に適用する場合、信号電極14と接地電極15とを同一の導電性材料で構成してもよく、異なる導電性材料で構成してもよい。 Examples of the conductive material forming the signal electrode 14 and the ground electrode 15 include gold or its alloy, platinum or its alloy, silver or its alloy, copper or its alloy, aluminum or its alloy, and the like. When these metals or their alloys are applied to the signal electrode 14 and the ground electrode 15, the signal electrode 14 and the ground electrode 15 may be made of the same conductive material or different conductive materials. .

下部クラッド層22及び上部クラッド層23を構成する材料としては、光導波路素子21の高周波特性を確保し、かつ光導波路13に光波を良好に閉じ込めることができる点から、誘電率が低く、コア層に用いられる材料より屈折率が低い材料、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が好ましい。 As a material for forming the lower clad layer 22 and the upper clad layer 23, since the high frequency characteristics of the optical waveguide element 21 can be secured and the light wave can be favorably confined in the optical waveguide 13, the dielectric constant is low and the core layer is A material having a lower refractive index than the material used for the above, for example, a resin such as a silicone resin, a fluororesin, an epoxy resin, or a polyimide resin is preferable.

この上部クラッド層23の厚みt1は、光導波路素子21の機械的特性や光導波路としての機能を満足する範囲内であればよく、10μm以上であることが好ましく、15μm以上であることがより好ましい。
ここで、上部クラッド層23の厚みt1を10μm以上と限定したのは、厚みt1が10μm未満であると、上部クラッド層23の厚みをサブミクロンの単位で制御することが難しくなり、よって、上部クラッド層23の厚みの精度が低下するので好ましくないからである。
The thickness t1 of the upper clad layer 23 may be within a range that satisfies the mechanical characteristics of the optical waveguide device 21 and the function as an optical waveguide, and is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more. ..
Here, the thickness t1 of the upper clad layer 23 is limited to 10 μm or more. When the thickness t1 is less than 10 μm, it is difficult to control the thickness of the upper clad layer 23 in units of submicron, and thus the upper portion This is because the accuracy of the thickness of the clad layer 23 decreases, which is not preferable.

また、下部クラッド層22の厚みt2は、光導波路素子21の機械的特性や光導波路としての機能を満足する範囲内であればよいが、10μm以上とすることで下部クラッド層22の厚みt2のバラツキによって発生する駆動電圧のバラツキを抑制することができる。これは、下部クラッド層22の厚みt2を10μm以上とすることで下部クラッド層22の厚みt2の変化に対する駆動電圧の変化が緩やかになるからである。
このようにすることで、サブミクロンの高精度な膜厚制御をすることなく駆動電圧性のバラツキが少ない光導波路素子21を作製することが可能となる。
Further, the thickness t2 of the lower clad layer 22 may be within a range that satisfies the mechanical characteristics of the optical waveguide element 21 and the function as an optical waveguide, but the thickness t2 of the lower clad layer 22 is set to 10 μm or more. It is possible to suppress the variation of the driving voltage caused by the variation. This is because when the thickness t2 of the lower clad layer 22 is 10 μm or more, the change of the driving voltage with respect to the change of the thickness t2 of the lower clad layer 22 becomes gradual.
By doing so, it becomes possible to fabricate the optical waveguide device 21 with a small variation in the driving voltage characteristic without controlling the submicron film thickness with high accuracy.

また、これら上部クラッド層23及び下部クラッド層22では、上部クラッド層23の厚みは、下部クラッド層22の厚みよりも厚いことが好ましい。
一般に、上部クラッド層23及び下部クラッド層22の厚みは、設計や製造の容易性から同程度の厚みとすることがある。しかしながら、上部クラッド層23の厚みを、下部クラッド層22の厚みより厚くすることで、より駆動電圧を低減することができる。
ここで、より大きな駆動電圧の低減を実現するためには、上部クラッド層23の厚みを10〜20μmとすることが好ましい。
In the upper clad layer 23 and the lower clad layer 22, the thickness of the upper clad layer 23 is preferably larger than the thickness of the lower clad layer 22.
In general, the upper clad layer 23 and the lower clad layer 22 may have the same thickness due to the ease of design and manufacturing. However, by making the thickness of the upper clad layer 23 thicker than the thickness of the lower clad layer 22, the driving voltage can be further reduced.
Here, in order to realize a larger reduction of the driving voltage, the thickness of the upper clad layer 23 is preferably 10 to 20 μm.

このように、上部クラッド層23の厚みを10μm以上、好ましくは15μm以上、下部クラッド層22の厚みを10μm以上とし、さらに、上部クラッド層23の厚みを下部クラッド層22の厚みよりも厚くすることで、従来の変調電極を埋め込みコプレーナ構造とした光導波路素子と比べて、駆動電圧を低減することができる。
また、上部クラッド層23及び下部クラッド層22それぞれの厚みをサブミクロン程度の厚みで制御する必要がないので、これら上部クラッド層23及び下部クラッド層22を再現性良く作製することが可能である。
Thus, the thickness of the upper clad layer 23 is 10 μm or more, preferably 15 μm or more, the thickness of the lower clad layer 22 is 10 μm or more, and the thickness of the upper clad layer 23 is larger than that of the lower clad layer 22. Thus, the driving voltage can be reduced as compared with the conventional optical waveguide device having the embedded coplanar structure with the modulation electrode.
Moreover, since it is not necessary to control the thickness of each of the upper clad layer 23 and the lower clad layer 22 to a thickness of submicron, it is possible to manufacture the upper clad layer 23 and the lower clad layer 22 with good reproducibility.

以上説明したように、本実施形態の光導波路素子21によれば、コア層12、信号電極14及び接地電極15を覆うように形成された上部クラッド層23の厚みを10μm以上としたので、上部クラッド層23の厚みを制御することで、従来の変調電極を埋め込みコプレーナ構造とした光導波路素子と比べて、駆動電圧を低減することができる。
また、上部クラッド層23の厚みt1を10μm以上に制御することで、下部クラッド層22の厚みt2のバラツキによって発生する駆動電圧のバラツキを抑制することができる。
As described above, according to the optical waveguide device 21 of the present embodiment, the thickness of the upper clad layer 23 formed so as to cover the core layer 12, the signal electrode 14, and the ground electrode 15 is set to 10 μm or more. By controlling the thickness of the cladding layer 23, the driving voltage can be reduced as compared with the conventional optical waveguide device having the embedded coplanar structure with the modulation electrode.
Further, by controlling the thickness t1 of the upper clad layer 23 to be 10 μm or more, it is possible to suppress the variation of the driving voltage caused by the variation of the thickness t2 of the lower clad layer 22.

[第2の実施形態]
図2は、本発明の第2の実施形態の変調電極を埋め込みコプレーナ構造とした光導波路素子31を示す断面図であり、上記の光導波路素子21と同様、説明を分かり易くするために、それぞれの構成要素の寸法を実際と異ならせている。2つの光導波路32はマッハツェンダー型光導波路において2分岐した光導波路を示している。
また、上記の光導波路素子21と同一の構成要素には同一の符号を付してある。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a sectional view showing an optical waveguide device 31 having a buried coplanar structure with a modulation electrode according to a second embodiment of the present invention. The dimensions of the components are different from the actual ones. The two optical waveguides 32 are optical waveguides that are bifurcated in the Mach-Zehnder optical waveguide.
Further, the same components as those of the above optical waveguide device 21 are designated by the same reference numerals.

本実施形態の光導波路素子31が、第1の実施形態の光導波路素子21と異なる点は、第1の実施形態の光導波路素子21では、コア層12の一部に下に向けて突出するリブ13を形成したのに対し、本実施形態の光導波路素子31では、コア層12の一部に上に向けて突出するリブ32を形成した点であり、これ以外の構成要素については、第1の実施形態の光導波路素子21と全く同様である。 The optical waveguide device 31 of the present embodiment differs from the optical waveguide device 21 of the first embodiment in that the optical waveguide device 21 of the first embodiment projects downward in a part of the core layer 12. While the rib 13 is formed, in the optical waveguide element 31 of the present embodiment, the rib 32 protruding upward is formed in a part of the core layer 12, and the other constituent elements are This is exactly the same as the optical waveguide device 21 of the first embodiment.

本実施形態の光導波路素子31においても、第1の実施形態の光導波路素子21と同様の作用・効果を奏することができる。 The optical waveguide element 31 of the present embodiment can also achieve the same actions and effects as the optical waveguide element 21 of the first embodiment.

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
図3は、上部クラッド層23と下部クラッド層22の厚みがそれぞれ4μmの場合の駆動電圧Vπを基準にして規格化(規格化駆動電圧Vπ)した場合の下部クラッド層22の厚みと規格化駆動電圧Vπとの関係を示す図である。
ここでは、光導波路素子21について、上部クラッド層23の厚みを2μm、4μm、5μm、7.5μm、10μm、15μm、20μmの7通りに変化させた場合に、それぞれの厚みの上部クラッド層23に対して下部クラッド層22の厚みを2μm、4μm、5μm、7.5μm、10μm、15μm、20μmの7通りに変化させた場合の、下部クラッド層22の厚みと規格化駆動電圧Vπとの関係を示している。
[Example 1]
FIG. 3 shows the thickness of the lower clad layer 22 and the standardized drive when the drive voltage Vπ is standardized (normalized drive voltage Vπ) when the thicknesses of the upper clad layer 23 and the lower clad layer 22 are 4 μm, respectively. It is a figure which shows the relationship with voltage Vπ.
Here, in the optical waveguide device 21, when the thickness of the upper clad layer 23 is changed in 7 ways of 2 μm, 4 μm, 5 μm, 7.5 μm, 10 μm, 15 μm and 20 μm, the upper clad layer 23 has different thicknesses. On the other hand, the relationship between the thickness of the lower clad layer 22 and the standardized drive voltage Vπ when the thickness of the lower clad layer 22 is changed in 7 ways of 2 μm, 4 μm, 5 μm, 7.5 μm, 10 μm, 15 μm, and 20 μm. Shows.

図4は、上部クラッド層23と下部クラッド層22の厚みがそれぞれ4μmの場合の駆動電圧Vπを基準にして規格化(規格化駆動電圧Vπ)した場合の上部クラッド層23の厚みと規格化駆動電圧Vπとの関係を示す図である。
ここでは、光導波路素子21について、下部クラッド層22の厚みを2μm、4μm、5μm、7.5μm、10μm、15μm、20μmの7通りに変化させた場合に、それぞれの厚みの下部クラッド層22に対して上部クラッド層23の厚みを2μm、4μm、5μm、7.5μm、10μm、15μm、20μmの7通りに変化させた場合の、上部クラッド層23の厚みと規格化駆動電圧Vπとの関係を示している。
FIG. 4 shows the thickness of the upper clad layer 23 and the standardized drive when standardized (normalized drive voltage Vπ) based on the drive voltage Vπ when the thicknesses of the upper clad layer 23 and the lower clad layer 22 are 4 μm, respectively. It is a figure which shows the relationship with voltage Vπ.
Here, in the optical waveguide device 21, when the thickness of the lower clad layer 22 is changed in 7 ways of 2 μm, 4 μm, 5 μm, 7.5 μm, 10 μm, 15 μm, and 20 μm, the lower clad layer 22 has different thicknesses. On the other hand, the relationship between the thickness of the upper clad layer 23 and the standardized drive voltage Vπ when the thickness of the upper clad layer 23 is changed in 7 ways of 2 μm, 4 μm, 5 μm, 7.5 μm, 10 μm, 15 μm, and 20 μm. Shows.

図3によれば、上部クラッド層23の厚みを一定にした場合には、下部クラッド層22の厚みが増加するにしたがって、規格化駆動電圧Vπが上昇するものの、下部クラッド層22の厚みの変化に対する規格化駆動電圧Vπの変動が小さくなることが分かる。
特に、下部クラッド層22の厚みが10μm以上では、下部クラッド層22の厚みの変化に対する規格化駆動電圧Vπの変動が非常に小さく、下部クラッド層22の厚みをサブミクロンで制御する必要がなくなり、よって、光導波路素子の作製が容易となることが分かる。
According to FIG. 3, when the thickness of the upper clad layer 23 is constant, the normalized drive voltage Vπ increases as the thickness of the lower clad layer 22 increases, but the thickness of the lower clad layer 22 changes. It can be seen that the variation of the standardized drive voltage Vπ with respect to is small.
In particular, when the thickness of the lower clad layer 22 is 10 μm or more, the fluctuation of the standardized drive voltage Vπ with respect to the change of the thickness of the lower clad layer 22 is very small, and it is not necessary to control the thickness of the lower clad layer 22 in the submicron range. Therefore, it is understood that the optical waveguide device can be easily manufactured.

図4によれば、下部クラッド層22の厚みを一定にした場合には、上部クラッド層23の厚みが増加するにしたがって、規格化駆動電圧Vπが低減し、さらに、上部クラッド層23の厚みの変化に対する規格化駆動電圧Vπの変動も小さくなることが分かる。
特に、上部クラッド層23の厚みが10μm以上では、上部クラッド層23の厚みの変化に対する規格化駆動電圧Vπの変動が非常に小さく、上部クラッド層23の厚みをサブミクロンで制御する必要がなくなり、よって、光導波路素子の作製が容易となることが分かる。
According to FIG. 4, when the thickness of the lower clad layer 22 is constant, the normalized drive voltage Vπ decreases as the thickness of the upper clad layer 23 increases, and the thickness of the upper clad layer 23 decreases. It can be seen that the variation of the standardized drive voltage Vπ with respect to the change is also small.
In particular, when the thickness of the upper clad layer 23 is 10 μm or more, the fluctuation of the standardized drive voltage Vπ with respect to the change of the thickness of the upper clad layer 23 is very small, and it is not necessary to control the thickness of the upper clad layer 23 by submicron. Therefore, it is understood that the optical waveguide device can be easily manufactured.

また、上部クラッド層の厚みが15μm以上の場合には、上部クラッド層23の厚みの変化に対する規格化駆動電圧Vπの変動が更に小さくなるので、上部クラッド層23の厚みの制御が更に容易となることが分かる。 Further, when the thickness of the upper clad layer is 15 μm or more, the fluctuation of the standardized drive voltage Vπ with respect to the change of the thickness of the upper clad layer 23 becomes further smaller, so that the control of the thickness of the upper clad layer 23 becomes easier. I understand.

さらに、図4には、簡易な構成である上部クラッド層23の厚みと下部クラッド層22の厚みが同一の場合の特性曲線も示してある。この図4から分かるように、上部クラッド層23の厚みが下部クラッド層22の厚みより厚い方が、より規格化駆動電圧Vπを低減することができることが分かる。この場合、上部クラッド層23の厚みを10〜20μmの範囲に制御することで、一般的な構成である上部クラッド層23の厚みと下部クラッド層22の厚みが同じ場合の光導波路素子と比較して、より大きな規格化駆動電圧Vπの低減を実現することができることが分かる。 Further, FIG. 4 also shows a characteristic curve when the thicknesses of the upper cladding layer 23 and the lower cladding layer 22 are the same, which is a simple structure. As can be seen from FIG. 4, when the thickness of the upper cladding layer 23 is thicker than the thickness of the lower cladding layer 22, the normalized drive voltage Vπ can be further reduced. In this case, by controlling the thickness of the upper clad layer 23 to be in the range of 10 to 20 μm, compared with an optical waveguide device in which the thickness of the upper clad layer 23 and the thickness of the lower clad layer 22 are the same, which is a general configuration. Thus, it can be seen that a larger reduction of the standardized drive voltage Vπ can be realized.

尚、ここでは光導波路の構成をマッハツェンダー型光導波路として説明してきたが、本発明はこれに限定されることはない。光導波路を両側から挟むように信号電極及び接地電極を形成した構成であれば、光導波路が1つもしくは、3つ以上の構成においても適用することができる。 Although the configuration of the optical waveguide has been described here as a Mach-Zehnder optical waveguide, the present invention is not limited to this. As long as the configuration is such that the signal electrode and the ground electrode are formed so as to sandwich the optical waveguide from both sides, it can be applied to a configuration having one optical waveguide or three or more optical waveguides.

本発明の光導波路素子は、基板上に形成された第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層上に形成された電気光学効果を有する樹脂からなるコア層と、前記第1のクラッド層上かつ前記コア層を挟むように形成された電極層と、前記コア層及び前記電極層を覆うように形成された第2のクラッド層とを備えた光導波路素子において、前記第2のクラッド層の厚みを10μm以上としたことにより、クラッド層の厚みをサブミクロンの単位で制御する必要がなく、光導波路素子間での駆動電圧のバラツキを抑制することができるものであるから、光伝送技術に用いられる光導波路素子に対してはもちろんのこと、高周波化、高集積化が求められる光デバイスにおいても、設計の自由度を高めることができ、その工業的価値は大きい。 The optical waveguide device of the present invention comprises a first clad layer formed on a substrate, a core layer formed on the first clad layer and made of a resin having an electro-optical effect, and the first clad layer. An optical waveguide device comprising: an electrode layer formed above and sandwiching the core layer; and a second clad layer formed so as to cover the core layer and the electrode layer. Since the thickness of the clad layer is 10 μm or more, it is not necessary to control the thickness of the clad layer in the unit of submicron, and it is possible to suppress the variation of the driving voltage between the optical waveguide elements. In addition to the optical waveguide element used for the above, the degree of freedom in design can be increased and its industrial value is great even in an optical device that requires high frequency and high integration.

21 光導波路素子
2 基板
12 コア層
13 下に向けて突出するリブ
14 信号電極(電極層)
15 接地電極(電極層)
22 下部クラッド層(第1のクラッド層)
23 上部クラッド層(第2のクラッド層)
31 光導波路素子
32 上に向けて突出するリブ
21 optical waveguide device 2 substrate 12 core layer 13 rib protruding downward 14 signal electrode (electrode layer)
15 Ground electrode (electrode layer)
22 Lower clad layer (first clad layer)
23 Upper clad layer (second clad layer)
31 optical waveguide element 32 rib protruding upward

Claims (5)

基板上に形成された第1のクラッド層を形成する工程と、
前記第1のクラッド層上に電気光学効果を有する樹脂からなるコア層を形成する工程と、
前記第1のクラッド層上において、前記第1のクラッド層の上面の面方向の両側から前記コア層を挟む信号電極および接地電極を形成する工程と、
前記コア層、前記信号電極及び前記接地電極の上面を覆うように、前記樹脂よりも屈折率が低い樹脂材料を用いて第2のクラッド層を形成する工程とを備えた光導波路素子の製造方法であって、
前記第2のクラッド層の厚みを10μm以上に形成することを特徴とする光導波路素子の製造方法。
Forming a first cladding layer formed on the substrate;
Forming a core layer made of a resin having an electro-optical effect on the first cladding layer;
Forming a signal electrode and a ground electrode sandwiching the core layer on the first clad layer from both sides in the surface direction of the upper surface of the first clad layer;
And a step of forming a second clad layer using a resin material having a refractive index lower than that of the resin so as to cover upper surfaces of the core layer, the signal electrode, and the ground electrode. And
A method of manufacturing an optical waveguide device, characterized in that the thickness of the second cladding layer is formed to 10 μm or more.
前記コア層に、一部が前記第1のクラッド層と前記第2のクラッド層との積層方向に突出したリブを形成する請求項1に記載の光導波路素子の製造方法。 The method of manufacturing an optical waveguide device according to claim 1, wherein a rib, a part of which protrudes in a stacking direction of the first cladding layer and the second cladding layer, is formed on the core layer. 前記第2のクラッド層の厚みを15μm以上に形成することを特徴とする請求項1または2記載の光導波路素子の製造方法。 3. The method for manufacturing an optical waveguide device according to claim 1, wherein the second clad layer is formed to have a thickness of 15 μm or more. 前記第1のクラッド層の厚みを10μm以上に形成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光導波路素子の製造方法。 4. The method for manufacturing an optical waveguide device according to claim 1, wherein the first clad layer is formed to have a thickness of 10 μm or more. 前記第2のクラッド層の厚みを前記第1のクラッド層の厚みよりも厚く形成することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の光導波路素子の製造方法。 5. The method of manufacturing an optical waveguide device according to claim 1, wherein the second clad layer is formed to have a thickness larger than that of the first clad layer.
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