JPH01204020A - 光導波路進行波電極の形成方法 - Google Patents
光導波路進行波電極の形成方法Info
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- JPH01204020A JPH01204020A JP2787388A JP2787388A JPH01204020A JP H01204020 A JPH01204020 A JP H01204020A JP 2787388 A JP2787388 A JP 2787388A JP 2787388 A JP2787388 A JP 2787388A JP H01204020 A JPH01204020 A JP H01204020A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
光導波路デバイスにおける“光導波路進行波電極の形成
方法に関し、 超高速のスイッチングや変調を行う場合の特性向上を目
的とし、 光導波路が形成された電気光学結晶基板上に直接または
バッファ層を介して第１の電極を形成した後、該電極の
所要部分を被覆するバッファ層を形成し、更に該電極の
一部または全部を被覆する形に第２の電極を形成して構
成する。
方法に関し、 超高速のスイッチングや変調を行う場合の特性向上を目
的とし、 光導波路が形成された電気光学結晶基板上に直接または
バッファ層を介して第１の電極を形成した後、該電極の
所要部分を被覆するバッファ層を形成し、更に該電極の
一部または全部を被覆する形に第２の電極を形成して構
成する。
本発明は光通信装置における光導波路デバイスに係り、
特に超高速のスイッチングや変調を行う場合の特性向上
を図った光導波路進行波電極の形成方法に関する。
特に超高速のスイッチングや変調を行う場合の特性向上
を図った光導波路進行波電極の形成方法に関する。
一般に光スィッチや光変調器等に使用される光導波デバ
イスでは、リチウム・ナイオベイト （ＬｉＮｂ０３）
等の結晶基板表面の光導波路に電界を印加して屈折率を
変化させ、導波路中を進行する光信号やマイクロ波信号
のスイッチングや位相変調を行っている。
イスでは、リチウム・ナイオベイト （ＬｉＮｂ０３）
等の結晶基板表面の光導波路に電界を印加して屈折率を
変化させ、導波路中を進行する光信号やマイクロ波信号
のスイッチングや位相変調を行っている。
しかし該導波路中を進行する光信号やマイクロ波信号の
速度は、該導波路を取り巻く材料例えば上記結晶基板等
の誘電率ひいては誘電率の平方根で定義される屈折率に
よって太き（変化する。
速度は、該導波路を取り巻く材料例えば上記結晶基板等
の誘電率ひいては誘電率の平方根で定義される屈折率に
よって太き（変化する。
例えば、導波路を取り巻く材料の誘電率をε。
屈折率をｎ、導波路中の速度をＶ、光速度をＣとすると
、 ％ ｎ＝εＺ ｖ ＝ ｃ ／ ｎ なる関係がある。
、 ％ ｎ＝εＺ ｖ ＝ ｃ ／ ｎ なる関係がある。
この場合上記のＬｉＮｂＯ３では、光波の屈折率（約２
．１）に対してマイクロ波の屈折率（約４．０）が大き
いことから、特に１０ＧＨｚオーダのマイクロ波を伝送
するときはその伝送速度が光に比べて遅くなるので、効
率よく動作させるのに電極を取り巻く材料の誘電率εを
小さくしマイクロ波の速度を大きくして光波との速度整
合をとる必要がある。
．１）に対してマイクロ波の屈折率（約４．０）が大き
いことから、特に１０ＧＨｚオーダのマイクロ波を伝送
するときはその伝送速度が光に比べて遅くなるので、効
率よく動作させるのに電極を取り巻く材料の誘電率εを
小さくしマイクロ波の速度を大きくして光波との速度整
合をとる必要がある。
通常ＬｉＮｂＯ３等の結晶基板よりなる導波路基板とし
ては、厚さ方向に結晶軸方位のＸ軸、Ｚ軸またはＹ軸が
来るようにカットしたＸ板、Ｚ板またはＹ板を使用し、
結晶軸方位のＺ軸方向に電界を掛けたときに伝播光の屈
折率が有効に変化する電気ユ 光学係数ｒｌを用いることが多い。
ては、厚さ方向に結晶軸方位のＸ軸、Ｚ軸またはＹ軸が
来るようにカットしたＸ板、Ｚ板またはＹ板を使用し、
結晶軸方位のＺ軸方向に電界を掛けたときに伝播光の屈
折率が有効に変化する電気ユ 光学係数ｒｌを用いることが多い。
第６図は従来の光導波路進行波電極の構成例を示した図
であり、特に高速動作が必要な光スイツチ９光変調器等
における場合を示している。
であり、特に高速動作が必要な光スイツチ９光変調器等
における場合を示している。
図で、１は厚さ方向に結晶軸方位のＸ軸を、奥ぶ
行き方向にＹ軸をまた電気光学係数ｒｌを用いるために
横方向にＺ軸が来るようにカットしたリチウム・ナイオ
ベイト（ＬｉＮｂＯ３）よりなる導波路基板であり、そ
の表面には結晶軸図示Ｚ方向と直角にチタン（Ｔｉ）蒸
着膜を帯状にパターニング形成した後、該チタンを導波
路基板１中に熱拡散して該導波路基板１よりも屈折率の
大きい７μｍ程度の径を有する光導波路２を形成してい
る。
横方向にＺ軸が来るようにカットしたリチウム・ナイオ
ベイト（ＬｉＮｂＯ３）よりなる導波路基板であり、そ
の表面には結晶軸図示Ｚ方向と直角にチタン（Ｔｉ）蒸
着膜を帯状にパターニング形成した後、該チタンを導波
路基板１中に熱拡散して該導波路基板１よりも屈折率の
大きい７μｍ程度の径を有する光導波路２を形成してい
る。
更に上記導波路基板１の表面で該光導波路２を挟む両側
には、帯状に例えば幅が数μｍ、厚さ３μｍ程度の金（
Ａｕ）薄膜からなる信号電極３とアース電極４を蒸着、
メツキ等の手段を用いて配設している。
には、帯状に例えば幅が数μｍ、厚さ３μｍ程度の金（
Ａｕ）薄膜からなる信号電極３とアース電極４を蒸着、
メツキ等の手段を用いて配設している。
かかる構成になる光導波路デバイスでは、電極間に電気
的負荷すなわち電界を与えると、導波路基板１の図示Ｚ
方向に電気力線ａが形成されて該導波路基板１の屈折率
が変化する。
的負荷すなわち電界を与えると、導波路基板１の図示Ｚ
方向に電気力線ａが形成されて該導波路基板１の屈折率
が変化する。
しかし、１０ＧＨｚオーダあるいはそれ以上の超高速の
スイッチングまたは変調が必要な場合には、前述した導
波路基板における光波とマイクロ波の屈折率の違いによ
る速度のズレが無視できな（なり、所要のスイッチング
あるいは変調ができなくなって来ている。
スイッチングまたは変調が必要な場合には、前述した導
波路基板における光波とマイクロ波の屈折率の違いによ
る速度のズレが無視できな（なり、所要のスイッチング
あるいは変調ができなくなって来ている。
従来の光導波路進行波電極の形成方法では、１０ＧＨｚ
オーダあるいはそれ以上の超高速のスイッチングまたは
変調には対応出来ないと云う問題があった。
オーダあるいはそれ以上の超高速のスイッチングまたは
変調には対応出来ないと云う問題があった。
上記問題点は、光導波路が形成された電気光学結晶基板
上に直接またはバッファ層を介して第１の電極を形成し
た後、該電極の所要部分を被覆するバッファ層を形成し
、更に該電極の一部または全部を被覆する形に第２の電
極を形成する光導波路進行波電極の形成方法によって解
決される。
上に直接またはバッファ層を介して第１の電極を形成し
た後、該電極の所要部分を被覆するバッファ層を形成し
、更に該電極の一部または全部を被覆する形に第２の電
極を形成する光導波路進行波電極の形成方法によって解
決される。
光導波路デバイスで超高速のスイッチングや変調を確実
に行わせるには、伝送波に影舌を与える光導波路周辺取
り巻き部分の実効誘電率を小さくして伝送速度を上げ、
光速度に近づけることが必要である。
に行わせるには、伝送波に影舌を与える光導波路周辺取
り巻き部分の実効誘電率を小さくして伝送速度を上げ、
光速度に近づけることが必要である。
本発明では、２個の電極の広い面積が誘電率の小さい材
料を介して対向するように形成しているため電界はその
部分に集中している。
料を介して対向するように形成しているため電界はその
部分に集中している。
またマイクロ波の速度は主として誘電率の小さい部分に
よって決まるため、リチウム・ナイオベイ） （ＬｉＮ
ｂＯ３）よりなる導波路基板の電界が有効に印加される
部分を相対的に小さくしてマイクロ波の速度を速くして
いる。
よって決まるため、リチウム・ナイオベイ） （ＬｉＮ
ｂＯ３）よりなる導波路基板の電界が有効に印加される
部分を相対的に小さくしてマイクロ波の速度を速くして
いる。
従って、誘電率の小さい材料を介して２個の電極が対向
している部分の面積とバッファ層の厚さを調整すること
によって光波とマイクロ波の速度整合を容易にとること
ができる。
している部分の面積とバッファ層の厚さを調整すること
によって光波とマイクロ波の速度整合を容易にとること
ができる。
第１図は本発明になる光導波路進行波電極の形成方法を
示す工程図であり、第２図、第３図、第４図および第５
図は他の実施例を示す図である。
示す工程図であり、第２図、第３図、第４図および第５
図は他の実施例を示す図である。
第１図（Ａ）で、１０はＬｉＮｂ０コよりなるｘＦｉ、
とじてカントした導波路基板である。この場合は図示の
如く厚さ方向に結晶のＸ軸を、奥行き方向に結晶のＹ軸
を、また横方向にＺ軸がそれぞれ来るようにカットしで
ある。
とじてカントした導波路基板である。この場合は図示の
如く厚さ方向に結晶のＸ軸を、奥行き方向に結晶のＹ軸
を、また横方向にＺ軸がそれぞれ来るようにカットしで
ある。
また該導波路基板１０表面の光導波路所要部分には、結
晶軸Ｚ方向と直角にチタン（Ｔｉ）をパターニング形成
した後に加熱して上記チタンを導波路基板１０に熱拡散
させ、径が７μｍ程度で帯状の光４波路１１が形成され
ている。
晶軸Ｚ方向と直角にチタン（Ｔｉ）をパターニング形成
した後に加熱して上記チタンを導波路基板１０に熱拡散
させ、径が７μｍ程度で帯状の光４波路１１が形成され
ている。
次いで各光導波路１１に近接して平行に厚さ３μｍ以上
の金（Ａｕ）薄膜を通常の蒸着技術を用いて被着形成し
、更に該薄膜表面に電解メツキ法によって金メツキを施
して信号用電極１２を形成する。図（Ｂ）はこの状態を
示したものである。
の金（Ａｕ）薄膜を通常の蒸着技術を用いて被着形成し
、更に該薄膜表面に電解メツキ法によって金メツキを施
して信号用電極１２を形成する。図（Ｂ）はこの状態を
示したものである。
その後、図（Ｃ）に示す如く該導波路基板１０の表面全
面に化学気相成長法（ＣＶＤ）技術によって数〜数１０
μｍの厚さの酸化珪素（ＳｉＯ２）を被着させてバッフ
ァ層１３を形成している。
面に化学気相成長法（ＣＶＤ）技術によって数〜数１０
μｍの厚さの酸化珪素（ＳｉＯ２）を被着させてバッフ
ァ層１３を形成している。
次いで上記バッファ層１３の表面全面に更に厚さ３μｍ
程度またはそれ以上の金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）の薄
膜を通常の蒸着技術を用いて被着し上述と同様の方法で
メツキ処理を施してアース電極１４を形成し、図（Ｄ）
に示す光導波路用電極を完成させている。
程度またはそれ以上の金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）の薄
膜を通常の蒸着技術を用いて被着し上述と同様の方法で
メツキ処理を施してアース電極１４を形成し、図（Ｄ）
に示す光導波路用電極を完成させている。
この場合、導波路基板１０を形成しているリチウム・ナ
イオベイト（ＬｉＮｂＯ３）の誘電率は２８〜４３程度
であるが、バッファ層１３を形成している酸化珪素（Ｓ
ｉＯ２）の誘電率は約４．０である。
イオベイト（ＬｉＮｂＯ３）の誘電率は２８〜４３程度
であるが、バッファ層１３を形成している酸化珪素（Ｓ
ｉＯ２）の誘電率は約４．０である。
かかる構成になる光導波路デバイスでは、信号電極１２
とアース電極１４間に所定の電気的負荷すなわち電界を
付与すると、光導波路近傍における電気力線ａ１は円内
拡大図の如（形成されるので該光導波路を経由する電気
力線が減少し、光導波路１１に及ぼす電界効果は弱くな
る。
とアース電極１４間に所定の電気的負荷すなわち電界を
付与すると、光導波路近傍における電気力線ａ１は円内
拡大図の如（形成されるので該光導波路を経由する電気
力線が減少し、光導波路１１に及ぼす電界効果は弱くな
る。
しかし信号電極１２を光導波路１１に近づけると共に作
用させる長さ図示Ｉ寸法を従来の約１０ｍｍから５０ｍ
ｍ程度に長（することによって、光波とマイクロ波の速
度整合を容易にとることができる。
用させる長さ図示Ｉ寸法を従来の約１０ｍｍから５０ｍ
ｍ程度に長（することによって、光波とマイクロ波の速
度整合を容易にとることができる。
第２図は信号電極とアース電極間の電気力線を有効に使
用するための他の実施例を示した断面図である。
用するための他の実施例を示した断面図である。
図（Ａ）は導波路基板１５の光導波路形成領域に近接し
て平行にリアクティブ・イオン・エツチング（ＲＩＢ）
装置等のドライエツチング手段を用いて幅１０μｍ程度
で深さ数〜１０μｍのエツチング溝１５ａを形成した後
、上記導波路基板１５の表面光導波路形成領域には光導
波路１６を、また上記エツチング溝１５ａの底部１５ｂ
には信号電極１７をそれぞれ前述の方法で形成したもの
で、その後のバッファ層１８およびアース電極１９の形
成工程は第１図の（Ｃ） 、 （Ｄ）で説明した場合と
同様である。
て平行にリアクティブ・イオン・エツチング（ＲＩＢ）
装置等のドライエツチング手段を用いて幅１０μｍ程度
で深さ数〜１０μｍのエツチング溝１５ａを形成した後
、上記導波路基板１５の表面光導波路形成領域には光導
波路１６を、また上記エツチング溝１５ａの底部１５ｂ
には信号電極１７をそれぞれ前述の方法で形成したもの
で、その後のバッファ層１８およびアース電極１９の形
成工程は第１図の（Ｃ） 、 （Ｄ）で説明した場合と
同様である。
この場合には、信号電極１７とアース電極１９間の電気
力線ａＩ °の比較的集中した部分を光導波路１６が有
効に使用している。
力線ａＩ °の比較的集中した部分を光導波路１６が有
効に使用している。
また図（Ｂ）は第１図（Ｄ）におけるアース電極１４に
代えて、信号電極１２をカバーし且つ端部を信号電極１
２の光導波路ｌｌ側の端部と合わせたアース電極２０を
形成したものである。なお１３はバッファ層である。
代えて、信号電極１２をカバーし且つ端部を信号電極１
２の光導波路ｌｌ側の端部と合わせたアース電極２０を
形成したものである。なお１３はバッファ層である。
この場合の電気力線ａ、９１は、信号電極１２の端部と
アース電極２０の端部の間に集中するため、光導波路１
１は電気力線３１ パを有効に使うことができる。
アース電極２０の端部の間に集中するため、光導波路１
１は電気力線３１ パを有効に使うことができる。
第３図は２板（Ｃ軸）の基板上に形成された光導波路に
本発明を適用した例を示した図であり、電極による光の
吸収を防ぐために第２図（Ｂ）における信号電極１２を
形成する前に第１のバッファ層１３°を形成し、更に該
信号電極１２を形成した後に第２のバッファ層１３”を
形成している。
本発明を適用した例を示した図であり、電極による光の
吸収を防ぐために第２図（Ｂ）における信号電極１２を
形成する前に第１のバッファ層１３°を形成し、更に該
信号電極１２を形成した後に第２のバッファ層１３”を
形成している。
また第４図は光導波路部分に電界を有効に印加させるた
めの実施例を示した図であり、第２図（Ｂ）におけるバ
ッファ層１３を図示（Ａ）の如く光導波路１１と信号電
極１２を含む位置で部分的に除去した後、該バッファ層
１３を被覆し且つ導波路基板１０と接する形にアース電
極２０を形成したものである。
めの実施例を示した図であり、第２図（Ｂ）におけるバ
ッファ層１３を図示（Ａ）の如く光導波路１１と信号電
極１２を含む位置で部分的に除去した後、該バッファ層
１３を被覆し且つ導波路基板１０と接する形にアース電
極２０を形成したものである。
なお図（Ｂ）はこの方法をＺ板（Ｃ軸）の基板上に適用
したものであり、第３図の場合と同様に信号電極１２を
形成する前に第１のバッファ層１３°を形成し、更に該
信号電極１２を形成した後に第２のバッファ層１３”を
形成している。
したものであり、第３図の場合と同様に信号電極１２を
形成する前に第１のバッファ層１３°を形成し、更に該
信号電極１２を形成した後に第２のバッファ層１３”を
形成している。
第５図（Ａ）は、上記第４図（Ａ）の場合とは逆に光導
波路１１が形成されている導波路基板１０上にアース電
極２０をまたバッファ層１３の上に信号電極１２を形成
したもので、この方法では信号電極１２が導波路基板１
０と接する部分が更に少なくなるためマイクロ波の実効
屈折率を効果的に低減させることができる。なお図（Ｂ
）はこの方法をＺ板（Ｃ軸）の基板上に適用したもので
、前述の如くアース電極２０を形成する前後に第１のバ
ッファ層１３”と第２のバッファ層１３″を形成してい
る。
波路１１が形成されている導波路基板１０上にアース電
極２０をまたバッファ層１３の上に信号電極１２を形成
したもので、この方法では信号電極１２が導波路基板１
０と接する部分が更に少なくなるためマイクロ波の実効
屈折率を効果的に低減させることができる。なお図（Ｂ
）はこの方法をＺ板（Ｃ軸）の基板上に適用したもので
、前述の如くアース電極２０を形成する前後に第１のバ
ッファ層１３”と第２のバッファ層１３″を形成してい
る。
上述の如く本発明により、光導波路を取り巻く周辺部の
誘電率を下げてマイクロ波の速度を大きくすることがで
きる。
誘電率を下げてマイクロ波の速度を大きくすることがで
きる。
従って、超高速のスイッチングあるいは変調に適した光
波とマイクロ波の速度整合が容易にとれる光導波路進行
波電極を提供することができる。
波とマイクロ波の速度整合が容易にとれる光導波路進行
波電極を提供することができる。
なお本発明の説明に当たっては導波路基板に結晶軸方位
でＸ仮としてカットした基板を使用して↓ いるが、Ｙ板としてカットした電気光学係数ｒノの導波
路基板を使用しても全く同等の効果を得ることができる
。
でＸ仮としてカットした基板を使用して↓ いるが、Ｙ板としてカットした電気光学係数ｒノの導波
路基板を使用しても全く同等の効果を得ることができる
。
第１図は本発明になる光導波路進行波電極の形成方法を
示す工程図、 第２図、第３図、第４図、第５図は他の実施例を示す図
、 第６図は従来の光導波路進行波電極の構成例を示した図
、 である。図において、 １０、１５は導波路基板、 １１．１６は光導波路、１
２、１７は信号電極、 １３．１８はバッファ層、１
３’は第１のバッファ層、 １３′″は第２のバッファ層、 １４、１９．２０はアース電極、 １５ａはエツチング溝、 １５ｂは底部、をそれぞれ表
わしている。 （Ａ’） 形織別者しホす１口 寮 １ 口 （Ａ） イセζ乙り）始シラテ〉べｆｌＪをホ７ｉ第 ２ 口 與 ３ 口 に功炙施例しホＴ口 第４− （２）
示す工程図、 第２図、第３図、第４図、第５図は他の実施例を示す図
、 第６図は従来の光導波路進行波電極の構成例を示した図
、 である。図において、 １０、１５は導波路基板、 １１．１６は光導波路、１
２、１７は信号電極、 １３．１８はバッファ層、１
３’は第１のバッファ層、 １３′″は第２のバッファ層、 １４、１９．２０はアース電極、 １５ａはエツチング溝、 １５ｂは底部、をそれぞれ表
わしている。 （Ａ’） 形織別者しホす１口 寮 １ 口 （Ａ） イセζ乙り）始シラテ〉べｆｌＪをホ７ｉ第 ２ 口 與 ３ 口 に功炙施例しホＴ口 第４− （２）
Claims (1)
- 光導波路が形成された電気光学結晶基板上に直接または
バッファ層を介して第１の電極を形成した後、該電極の
所要部分を被覆するバッファ層を形成し、更に該電極の
一部または全部を被覆する形に第２の電極を形成するこ
とを特徴とする光導波路進行波電極の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2787388A JPH01204020A (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 光導波路進行波電極の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2787388A JPH01204020A (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 光導波路進行波電極の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01204020A true JPH01204020A (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=12233016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2787388A Pending JPH01204020A (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 光導波路進行波電極の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01204020A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10274758A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 導波路型光変調器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5129943A (ja) * | 1974-04-22 | 1976-03-13 | Nippon Telegraph & Telephone | Dohagatadenkikogakuhikarihenchoki |
| JPS5336255A (en) * | 1976-09-16 | 1978-04-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Waveguide type light modulator |
| JPS6349732A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-02 | Kawakami Shojiro | 広帯域進行波形光変調器 |
| JPS6448021A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-22 | Nippon Telegraph & Telephone | Optical device |
| JPS6491111A (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-10 | Nippon Telegraph & Telephone | High-speed optical modulator |
-
1988
- 1988-02-09 JP JP2787388A patent/JPH01204020A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5129943A (ja) * | 1974-04-22 | 1976-03-13 | Nippon Telegraph & Telephone | Dohagatadenkikogakuhikarihenchoki |
| JPS5336255A (en) * | 1976-09-16 | 1978-04-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Waveguide type light modulator |
| JPS6349732A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-02 | Kawakami Shojiro | 広帯域進行波形光変調器 |
| JPS6448021A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-22 | Nippon Telegraph & Telephone | Optical device |
| JPS6491111A (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-10 | Nippon Telegraph & Telephone | High-speed optical modulator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10274758A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 導波路型光変調器 |
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