JPH01128038A - 光スイッチ・変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３基板を用いた＾ｌ波型
の光スイッチ・変調器に関するものである。

〔従来の技術〕

ＬｉＮｂＯ３基板を用いた導波型光スイッチ・変調器は
、光交換機および光通信ネットワークにおける伝送路切
替器、外部変調器などへの応用がある。また、この光ス
イッチ・変調器には、方向性結合器型５反射器型１分岐
干渉型などの種類がある。

これらの各種の光スイッチ・変調器において、光路をス
イッチするまたは光を変調するため制御信号が印加され
る電極として金属を用いたり、導電性の透明材料を用い
たりする。

宮沢信太部らによる応用物理学会誌第４８巻第９号（１
９７９）　８６５ページから８７４ページによれば、電
極として金属膜を用いる光スイッチ・変調器は、これを
７Ｍモードで動作させる場合には、金属膜による光の吸
収を防ぐために、光導波路と金属膜の間にＬｉＮｂＯ３
基板より屈折率が低く、がっ、光の吸収の少ない光学的
なバッファ層を施すことが記載されている。このバッフ
ァ層は通常５ｉｎ２゜Ｓ　Ｉ　３　Ｎ　４．　Ｓ　ｉ　
ＯＮ　Ｘなどが用いられる。しかし、方向性結合器型の
光スイッチ・変調器において、この構造では光スイツチ
特性のＤＣドリフト、すなわちスイッチ電圧のシフトが
生じる場合がある。

これは、バッファ層がその主要因であると言われており
、バッファ層を必要としない導電性の透明材料を用いれ
ば前記ＤＣドリフトが回避されることが示されている。

これを第２図および第３図を参照して説明する。

第２図は、方向性結合器型の光スイッチ・変ｉＢＪ器に
おいて、電極として金属膜１５　ａ　、　１６　ｂを用
いた構造の断面図である。図中、１１はＬ　ｉ　Ｎ　ｂ
　Ｏ３基板を、１４ａ、１４ｂは光導波路、１７はバッ
ファ層である。第３図は、同じく方向性結合器型の光ス
イッチ・変調器において、電極として導電性の透明材料
（Ｉ　ｎｚｏｓ）１５ａ、１５ｂを用いた構造の断面図
である。なお、第２図と同一の要素には、同一の番号を
付して示している。

第２図と第３図の比較を行えば明らかなように、導電性
の透明材料を用いた電極の構造は金属膜を用いたものに
比ベバッファ層１７を必要とせず筒易であり、また、前
述したバッファＪｉｌ１７が主要因と考えられるスイッ
チ特性のＤＣドリフトが存在しないという利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記文献において使用された透明材料（Ｉｎｚ
Ｏｚ）はＬｉＮｂＯ３基板に比べ高い屈折率を有するた
め、光の損失があり、これを防ぐためには、ＬｉＮｂＣ
）＋基板に比べ低い屈折率を有する透明材料を電極、そ
の引き出し線およびパッドとして利用する必要がある。

このような透明材料としては、ＩＴＯ（ＩｎＯｚ　　５
ｎＯｚ　）や有機Ｗ電性材料がある。これら材料は、導
電性はあるものの体積抵抗率が高く、例えばＩＴＯは約
５ＸＩＯ−’Ω・ｍであり、金属に比べ高い。金属の一
例として、Ａｕの体積抵抗率は約２．４　Ｘ　１０−８
Ω・ｍである。従って、同一の電極構造で同一の厚さで
の高速応答特性は金属を用いた電極の方が約５０倍程度
速い。つまり、ＩＴＯや有機導電材料を用いた電極では
高速スイッチ、高速変調など高周波での使用は困難とな
る。

本発明の目的は、上述のような問題点を解決し、ＬｉＮ
ｂＯ３基板より低い屈折率をもつ導電性材料と金属とを
併用することにより、スイッチ特性のＤＣドリフトがな
く、かつ、光の損失増加も招くことなく、高速動作を可
能とする光スイッチ・変調器を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３基板を用いた導波型の
光スイッチ・変調器において、 光路をスイッチするまたは光を変調するための制御信号
が印加される電極、その引き出し線およびパッドとして
ＬｉＮｂＯ３より屈折率が低い導電膜を直接にＬｉＮｂ
Ｏ３基板上に形成し、かつ、光導波路上に形成された導
電膜領域上に、導電膜より屈折率が低い物質を設け、こ
の物質上に、および光導波路上に形成されていない導電
膜領域上に直接に金属膜を設けたことを特徴としている
。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る方向性結合器型の光ス
イッチ・変調器の断面図である。

この光スイッチ・変調器は、光路をスイッチするまたは
光を変調するための制御信号が印加される電極、その引
き出し線およびパッドとしてＬｉ　　−Ｎｂ０３より屈
折率が低い導電膜１３ａ、１３ｂを直接にＬ　ｉ　Ｎ　
ｂ　Ｏ３基板１１上に形成し、かつ、光導波路１４ａ、
１４ｂ上に形成された導電膜領域↓に、導電膜より屈折
率が低い物質１８ａ、１８ｂを設け、この物質上に、お
よび光導波路上に形成されていない導電膜領域上に直接
に金属膜１９ａ、１９ｂを設けている。

光導波路１４ａ、１４ｂは、ＬｉＮｂｏ：＋基板１１中
へのＴｉの熱拡散で製作される。

ＬｉＮｂＯ３より屈折率が低い導電膜１３ａ、１３ｂと
しては、前述したようにＩＴＯ（ＩｎＯ２−３ｎＯ□）
や有機導電膜などがある。それぞれの屈折率はＩＴＯが
約１．８〜１．９であり、有機導電膜は約１．５〜２．
０であり、ＬｉＮｂＯ３の約２．２に比べ屈折率は低い
。

導電膜より更に低屈折率の物質には石英ガラス系などを
用いることができる。

以上のような構造をとれば、すなわち、ＬｉＮｂＯ３よ
り屈折率が低い導電膜１３ａ、１３ｂの上に金属膜１９
ａ、１９ｂを設ければ、引き出し線、パッドを含めた電
極自体の抵抗値は低くなり高速動作が可能となる。

また、光導波路１４ａ、１４ｂ上に形成された導電膜領
域上に導電膜より屈折率が低い物質１８ａ、１８ｂを設
けているのは、その領域上に直接に金属を設けると金属
による光の吸収を受け、光の（置火増加を招くからであ
る。

このように本実施例によれば、光の損失増加を招くこと
なく、かつ、スイッチ特性のＤＣドリフトなく高速動作
が可能となる光スイッチ・変調器を得ることができる。

第１図に示す構造において、方向性結合器の電極の形状
として幅１０μｍ、ギャップ４μｍ、長さ２．２ｍｍの
ものを形成した場合の周波数応答特性は、例えばＬｉＮ
ｂ０ｚより屈折率が低い導電膜としてＩＴＯのみで形成
した場合は約ＩＭＨｚの応答が限界であるのに対して、
ＩＴＯよりなる導電膜と金属の厚みを同一にした場合、
この構造により約５０ＭＨｚ以上の応答が得られ、高周
波の使用が可能となる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明に
よる光スイッチ・変調器は方向性結合器型に限定される
ものでなく、反射器型９分岐干渉型などのあらゆる光ス
イッチ・変調器にも適用できるのは明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればＬｉＮｂＯ３基板
を用いた導波型の光スイッチ・変調器において、光路を
スイッチするまたは光を変調するための制御信号が印加
される電極、その引き出し線およびパッドとしてＬ　ｉ
　Ｎ　ｂ　Ｏｓより屈折率が低い導電膜を直接にＬｉＮ
ｂＯ５基板上に形成し、かつ、光感波路上に形成された
導電膜領域上に導電膜より屈折率が低い物質を設け、さ
らにその上に金属膜を設け、光導波路上に形成されてい
ない導電膜領域上に直接に金属膜を設けることにより、
光の損失増加を招くことがなく、かつ、スイッチ特性の
ＤＣドリフトがなく高速動作を可能とする光スイッチ・
変調器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光スイッチ・変調器の断面
図、 第２図、第３図は従来例の光スイッチ・変調器における
電極構造の断面図である。 １１・・・・・・・ＬｉＮｂＯ３基板 １３ａ、　１３ｂ　・・・Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　０３より屈
折率が低い導電膜 １４ａ、１４ｂ・・・光導波路 １５ａ、１５ｂ・・・導電性の透明材料（Ｉｎ２０ｚ） １６ａ、　１６ｂ　・・・金属膜 １７・　・　・　・　・　・　・バッファ層１８ａ、１
８ｂ・・・ＬｉＮｂＯ２より屈折率が低い導電膜より屈
折率が低 い物質 １９ａ、１９ｂ・・・金属膜 １８ａ　　　　１８ｂ １１−・・ＬｉＮｂＯ５基板 １３ａ、１３ｂ−−−−−ＬｉＮｂＯ３ヨ’）屈折率＊
”ａいｉｔ＊１４ａ、　１４ｂ−−−−一光導諌路 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＬｉＮｂＯ＿３基板を用いた導波型の光スイッチ
   ・変調器において、 光路をスイッチするまたは光を変調するための制御信号
   が印加される電極、その引き出し線およびパッドとして
   ＬｉＮｂＯ＿３より屈折率が低い導電膜を直接にＬｉＮ
   ｂＯ＿３基板上に形成し、かつ、光導波路上に形成され
   た導電膜領域上に、導電膜より屈折率が低い物質を設け
   、この物質上に、および光導波路上に形成されていない
   導電膜領域上に直接に金属膜を設けたことを特徴とする
   光スイッチ・変調器。