JPH02250027A - 光変調器 - 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〕 本発明は光変調器、特に光導波型光変調器に関する。

〔従来の技術〕

光通信において変調器は重要なキーデバイスである。特
に導波型外部変調器はチャーピングなく高速変調可能と
いう優れた特徴を持っている。この導波型外部変調器の
一方式として光の分岐干渉を利用するマツハツエンダ−
型変調器（以後ＭＺ変調器と呼ぶ）が知られている。Ｔ
ｉ拡散ＬｉＮｂ０．導波路を用いたＭＺ変調器を例に取
ってその動作原理を説明する。

第４図はこのＭＺ変調器を示す斜視図である。

ＬｉＮｂ０．基板５１上にＴ１を拡散することにより単
一モード光導波路５２が形成されている。

この光導波路５２はＹ分岐により２つの光導波路に分か
れてアーム部となり、制御用電極５３を通過後再びＹ分
岐により合流する。また光導波路５２と制御用電極５３
の間には電極による光の吸収を防ぐためのバッファ層と
してＳ　ｉ　０２膜５４が形成されている。

第５図はＭＺ変調器の平面図である。第５図（Ａ）のよ
うに制御用電極５３間に電圧が印加されていない場合、
光導波路５２に入射した０次モ−ド光６１はＹ分岐部分
で互いに位相の等しい、つまり同相な光６２．６３に２
分岐し、同相のまま合流し０次モードの出力光６４とな
る。第５図（Ｂ）のように制御用電極５３間に半波長電
圧に相当する電圧がかけられている場合、２分岐した同
相な光はＬｉＮｂＯ３の電気光学効果により制御電極部
分通過後互いに位相の反転した逆相な光６５．６６とな
り合流部分では１次モード光６７が発生する。単一モー
ド光導波路５２中では１次モード光６７はカットオフと
なり導波できないため基板内に放射する、このため出力
光は現われない。よって制御用電極５３間に変調信号電
圧を印加することにより光の変調を行うことができる。

以上ＭＺ変調器の動作原理をＴｉ拡散ＬｉＮｂ○３光導
波路の場合を例に取って説明したが半導体等信の電気光
学効果を持つ光導波路でも同様であり、更にストレス、
電流注入等の導波路屈指率を変えアーム部の２つの光導
波路間の実効的な光路長を変えることができればＭＺ変
調器を構成することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

導波型外部変調器の小形化のためには制御用電極による
電界分布と光導波路を伝播する光のフィールド分布のオ
ーバーラツプを大きくすることにより変調効率を上げ、
電極長を短縮する方法が有効である。つまり導波光の光
フィールド分布を小さく、しかも制御用電極近傍に分布
するよう閉じこめることが重要となる。しかしこの場合
分岐の合流部分でも光の閉じこめが強くなるため１次モ
ード光の放射に要する距離は相対的に長くなってしまう
、このため変調効率向上による電極長短縮が必ずしも素
子全長の短縮に結びつかないという問題がある。

本発明の上述の問題点を解決し、光変調器の小形化を図
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、基板上に不純物を拡散することにより形成し
た先導波路が少なくとも入射部と、２叉に分岐した分岐
部と、分岐部に接続したアーム部と、アーム部が合流し
て１つになった出射部とから成り、アーム部に制御用電
極を具備している光変調器において、少なくとも前記出
射部の光導波路の不純物濃度を前記アームの光導波路の
不純物濃度よりも低濃度としたことを特徴とする光変調
器である。

〔作用〕

本発明においては電極部分くアーム部）の光導波路伝播
する光のフィールド分布を電極近傍に強く閉じこめるこ
とにより変調効率を向上し電極長の短縮を図り、更に合
流部分の光導波路の不純物濃度を低濃度とすることによ
り部分的に光の閉じこめを弱くし１次モード光の放射に
要する距離を短縮する。つまり電極部分（アーム部）と
合流部分で光導波路の不純物濃度を変えることにより各
々の部分で最適な光閉じこめ条件を実現し素子全長の短
縮を図っている。

〔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図は本発明の第１の実施例を示す斜視図である。Ｚ
−ＬｉＮｂＯ３基板１１上に以下の条件でＴｉを拡散す
ることにより先導波路１２を形成する。この光導波路に
は１本の光導波路から成る入射部１０と、入射部から分
岐した２本光導波路から成るアーム部１５と、アーム部
の光導波路が合流して１本になった出射部１６とから成
っている。光導波路が２分岐したアーム部１５の拡散前
のＴｉ膜厚ｄ１をｄ、＝８００人、合流後出封部１６の
光導波路の拡散前のＴｉＨ，厚ｄ２＝５００人、光導波
路幅１０ノｔｍとし、１０５０℃・８時間空気雰囲気中
で拡散を行う、その後バッファ層として５ｉ０２膜１４
を膜厚３０００人成膜し、アーム部１５の上部に制御用
電極１３を形成する。アーム部１５の拡散前のＴｉ膜厚
ｄ１は拡散後の光導波路の伝播モードが１次モードカッ
トオフよりもわずかに弱い閉じ込め強さとなるように設
定されている。また出射部１６の光導波路の拡散前のＴ
ｉ膜厚ｄ２は拡散後の光導波路が１次モードカットオフ
よりも十分に弱い閉じ込め強さとなるように設定されて
いる。これによりアーム部１５では制御用電極１３によ
る電界分布と伝播する光のフィールド分布のオーバーラ
ツプが最大になるため変調効率が向上し電極長を従来よ
りも短縮することができる。また出射部１６の光導波路
では光の閉じ込めか弱いため０次モード光は伝播するが
、電圧を印加したときに発生する１次モード光は十分に
短い距離で導波路外に放射させることができる。このよ
うに拡散前のＴｉｒｙＡ厚を変えることにより制御電極
部分の光導波路（アーム部）と出射部の光閉じ込め強さ
を最適化しＭＺ変調器の素子全長を短縮することができ
る。

第２図は本発明の第２の実施例を示す斜視図である。本
実施例では光導波路２が２分岐したアーム部１５の拡散
前のＴｉ膜厚は前述のｄｌとし、それ以外の出射部１６
及び入射部１０の拡散前のＴｉ膜厚を前述のｄ２とする
。これにより変調器は入射側、出射側とも対称な構造と
なり、それぞれを区別して使用する必要がなくなる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す斜視図である。本
実施例では同じく光導波路１２が２分岐したアーム部１
５の拡散前のＴｉ膜厚をｄ、とし、それ以外の出射部１
６及び出射部１ｏの拡散前のＴｉ膜厚をより薄いｄ２と
する。されに光導波路１２の合流部１８及び分岐部１７
に膜厚がテーバ状に変化しているＴｉ膜を設けて拡散前
のＴ１膜厚をアーム部から出射部及び入射部に近ずくに
つれてｄｌからｄ２へゆるやかに変えることにより、光
閉じ込め強さの急激な変化によるモード変換損専の低減
を図っている。

以上Ｚ−ＬｉＮｄ０３基板にＴｉ拡散を用いて光導波路
を形成した場合を例として説明したが他の基板方位、あ
るいはＧａＡｓ、ＩｎＰなどの半導体その他の基板材料
に不純物拡散を用いて光変調器を構成した場合でも本発
明による方法が有効なことは、光変調器の原理から考え
て明らかである。

〔効果〕

以上説明したように本発明によれば光変調器の電極部分
及び出射部の光閉じ込め強さをそれぞれ独立に最適な強
さに制御することができ、それにより素子全長を短縮し
小型な光変調器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す斜視図。 第２図は本発明の第２の実施例を示す斜視図、第３図は
本発明の第３の実施例を示す斜視図。第４図は従来例を
示す斜視図。第５図はマツハツエンダ−型光変調器の動
作原理を示す平面図である。 １１　、５１−・Ｚ−Ｌ　ｉ　Ｎｄ０３基板、１２゜５
２・・・光導波路、１３．５３・・・制御用電極、１４
゜５４・・・５ｉ０２膜（バッファ層）、１５・・・ア
ーム部、１６・・・出射部、１７・・・分岐部、１８・
・・合流部、６１・・・０次モード入射光、６２．６３
・・・互いに同相な導波光、６４・・・０次モード出射
光、６５．６６・・・互いに逆相な導波光、６７・・・
１次モード光。 Ｍ　１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に不純物を拡散することにより形成した光導波路
   が、少なくとも入射部と、２叉に分岐した分岐部と、分
   岐部に接続したアーム部と、アーム部が１つに合流した
   出射部とからなり、アーム部に制御電極を具備している
   光変調器において、少なくとも前記出射部の不純物濃度
   を前記アーム部の不純物濃度よりも低濃度としたことを
   特徴とする光変調器。