JPH03127022A - 導波路形光素子 - Google Patents

導波路形光素子

Info

Publication number
JPH03127022A
JPH03127022A JP26522689A JP26522689A JPH03127022A JP H03127022 A JPH03127022 A JP H03127022A JP 26522689 A JP26522689 A JP 26522689A JP 26522689 A JP26522689 A JP 26522689A JP H03127022 A JPH03127022 A JP H03127022A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
buffer layer
substrate
waveguide
charge carriers
type optical
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.)
Pending
Application number
JP26522689A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshinori Nozawa
野沢 敏矩
Hiroshi Miyazawa
弘 宮沢
Kazuto Noguchi
一人 野口
Hiromichi Jumonji
十文字 弘道
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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 Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP26522689A priority Critical patent/JPH03127022A/ja
Publication of JPH03127022A publication Critical patent/JPH03127022A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/07Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 buffer layer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/21Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof

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、光通信分野、光情報処理分野および光応用計
測分野等に使用する、直流電圧印加または環境温度変化
等の使用環境条件に対し安定な特性を示す導波路形光素
子、例えば光変調器、光スィッチ等に関するものである
(従来の技術) 従来の導波路形光素子の一例として、進行波形マツハツ
エンダ光強度変調器について以下に述べる。
第4図(a)は従来の光強度変調器の斜視−、第4図(
b)は第4図(a)のA−A’における断面図であって
、例えば2−カットLiNb0.等の電気光学効果を有
する基板11の片面に、例えばTi拡散法等により、光
導波路12を形成し、その上面に例えばSingからな
るバッファ層13を介在させて、電極14a。
14b、 14cが配設される。この光変調器では、電
極14bと、電極14aおよび14cの間に電気変調信
号17を印加することにより、入力光信号15が変調さ
れ、出力光信号16が得られる。なお電気変調信号17
は電極の他端(出力側)において終端抵抗等に接続され
る。
前記光変調器においては、直流電圧印加時における光出
力信号の変動(DCドリフト)〔参考文献: Jap、
 J、 of Appl、 Phys、、 Vol、 
2G、 N(L 4. pp。
733−737.1981 )や、環境温度変化時にお
ける光出力信号の変動(熱ドリフト)〔参考文献: A
ppl。
Phys、 Lett、、 Vol、 48. k 1
6. pp、1036−1038゜19861等の不安
定性があった。
DCドリフトは、電極間に直流電界を印加した時に、L
iNb0.結晶表面またはバッファ層内で電荷が移動し
、導波路に印加される実効電界が低下するために生じる
。従って、従来は電極間のバッファ層を除去する方法〔
参考文献: Jap、 J、 of Appl。
Phys、、 Vol、20.Na 4t 1)9.7
33737.1981 ) 、緻密なバッファ層を用い
る方法〔参考文献: TopicalMeeting 
on IGWo、 86. pp、46−47.198
63等の対策が採られていた。また熱ドリフトは、焦電
気効果により発生した電荷が電極間に偏在することによ
り、導波路に印加される実効電界が変化するために生じ
る。従って、従来はこの特性変動を防止するために、導
波路や電極に温度依存性の小さな構成を採用したり、電
極間にITOやSt等の導電材料を設置する方法〔参考
文献:電子情報通信学会技術報告、 OQB 86−4
4. pp、 115−121.1986 )が採られ
ていた。
しかしながら、これらの方法では、長時間にわたるDC
ドリフトと熱ドリフトの両方の特性不安定を同時に除去
できないという問題点があった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、前述の問題点に鑑みなされたもので、使用環
境条件、特に直流電圧印加および環境温度変化等の影響
を受けず、優れた特性が長時間にわたって安定に得られ
る導波路形光素子を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 第4図に示したような、基板の一方の主面に形成された
工ないし複数の光導波路と、これらに対応する電極とが
、バッファ層を介して配設されている構造を有する導波
路形電気光学光素子において、バッファ層としては、通
常Si0g膜が多く使用されるので、以下では、Si0
g膜の場合に関し、素子特性の不安定性の原因およびそ
の解決の手段について説明する。
第5図はDCドリフトを説明すためのエネルギーバンド
模式図であり、簡単のために、荷電担体が電子の場合に
限っている。同模式図では、第4図(b)に示す電気力
線に沿った部分のうち、電極14b近傍を表わしている
。 Si0g膜はエネルギーバンドギャップ(禁制帯)
が約9eV(エレクトロンボルト)の良好な絶縁体であ
るが、通常の良好な絶縁膜では禁制帯中の伝導帯の底か
ら約3eVの深いエネルギー準位に電子等の電荷の捕獲
中心が存在する(参考文献:電気学会論文誌、48−^
64. pp、465−472.1973 ) 、従っ
て、例えばAuからなる電極14bに負の電位(圧〉を
印加すると、電圧印加直後は、第5図(a)に示すよう
に、導波路に正常な電界が印加される。しかし時間の経
過とともに、第5図(b)に示すように、電極からバッ
ファ層内に移動した電子が捕獲中心に捕らえちれ、バッ
ファ層が負に帯電し、さらに基板表面に正電荷が蓄積す
るので、導波路に印加される電界が減少し、光特性がド
リフトする。一方、熱ドリフトに関しても同様に説明で
きる0例えば2−カット基板を使用して一2面に導波路
を形成した場合、温度を上昇させ、かつ電圧を印加する
と、焦電気効果により基板表面に正電荷が蓄積し、第5
1m(b)と同一の状態になる。
従って上記不安定性に係る問題を解決するためには、バ
ッファ層内に存在する深いエネルギー準位の捕獲中心を
可能な限り減少させること、電極から注入される電荷が
バッファ層内の捕獲中心に捕らえられずに、基板表面に
容易に到達し、基板表面に蓄積する電荷を短時間に開放
できる素子構造であることが必要である。
第1図は前記問題を解決するために考案した導波路形光
素子の断面図であり、従来例のバッファ層13を、導波
路が形成されている基板表面と接触する捕獲中心を減少
させた良好な絶縁体である第1のバッファ層13aと、
基板表面への荷電担体の注入を容易ならしめる第2のバ
ッファ層13bとにより構成している。
本発明によれは、第2のバッファ層に配する物質により
、第1のバッファ層の荷電担体に対するエネルギー障壁
が低下し、容易に電極から荷電担体が基板表面に注入さ
れ、荷電の中性化を容易に行うことができるので、DC
ドリフト・熱ドリフト等の不安定性が同時に抑制できる
(作 用) 第2のバッファ層として、容易に非オーム性電気伝導を
発生し、基板表面への荷電担体の注入を容易にする物質
を用いることにより、基板表面に蓄積された電荷を中性
化する荷電担体の流入を容易にして、基板表面の電位変
動を抑制し、直流電界印加時および環境温度変化時にお
ける特性変動を防止する。
(実施例) 本発明の一実施例として、第1図において、基板11が
2−カッ)LiNbO,であって、バッファ層13とし
てSingを使用する導波路形光素子において、その一
部13bに配する物質としてSiOx(2>x>0)を
用いた例を説明する。
文JflJ糺り 基板11と接触する第1のバッファN15aには緻密化
することにより捕獲中心を減少させたSiO□(DSO
:口ensified 5ilicon dioxid
e)を用い、電極と接触する第2のバッファJi13d
には熱処理等を施したSt過剰の5iOz(SRO:5
t−rich 5ilicon dioxide。
5tOx(2>に〉O))を用いる。SROでは、熱処
理等を施すことにより不均化反応が発生し、5iOzの
中にStが島状に混在することが知られている〔参考文
献: Appl、 Phys、 Lett、、 Vol
、 46. Nal pp、38−40.1985. 
J。このような膜構成では、第2図に示すように、電圧
が印加された時、第1のバッファ層と第2のバッファ層
間に局部的に強電界が発生し、膜厚により、トンネル(
Tunnel)効果、アバランシェ(Avalanch
e)効果、ファウラー−ノルドハイム(Fowler−
Nordheim)効果、プールフレンケル(Pool
e−Frenkel)効果、空間電荷効果等による非オ
ーム性電気伝導が容易に生じるので、電極からSRO、
同腹と接触するDSOlさらには基板表面への荷電担体
注入が容易になる。従って、従来例に限られるようなり
Cドリフトや熱ドリフト等の特性不安定性が解決できる
裏腹拠呈 基板11と接触する第1のバッファ層13aには緻密化
することにより、捕獲中心を減少させたSiO□(DS
O:Densified 5ilicon dioxi
de、 5iOx(2>x>0)を用いる0通常のSR
Oでは、酸素と結合していないStはSRO膜内でドナ
中心としての役割を果たす〔参考文献: J、 Phy
s、 D : Appl、 Phys、、 Vol、4
゜pp、 613−657.1971.) 、このよう
な膜構成では、第3図に示すように、電圧が印加された
時、第1のバッファ層と第2のバッファ層間に局部的に
強電界が発生し、膜厚により、トンネル(Tunnel
)効果、アバランシ、 (AyaIAnche)効果、
ファウラ−ノルドハイム(Fowler−Nordhe
im)効果、プールフレンケル(Poole−Fren
kel)効果、空間電荷効果等による非オーム性電気伝
導が容易に生じるので、電極からSRO、同腹と接触す
るDSOlさらには基板表面への荷電担体注入が容易に
なる。従って、従来例にみられるようなりCドリフトや
熱ドリフト等の特性不安定性が解決できる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の導波路形光素子は、直流
電界印加時および環境温度変化時におけるバッファ層の
電位変動を抑制し、素子特性の変動を防止できる。
本発明の導波路形光素子は、電気−光変換効果を有する
基板材料、バッファ層材料および導波路形状、電極形状
に限定されるものでなく、電気−光変換効果を有する基
板材料としては、強誘電体以外の半導体系の材料を、バ
ッファ層材料としては、Ti0t+ TazOs+^1
801等を、導波路形状としては、熱拡散導波路以外の
埋め込み形、リッジ形等を、電極形状としては、コプレ
ーナ・ウニイブガイド形以外のコプレーナ・ストリップ
形等をそれぞれ用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の断面図、 第2図は本発明の実施例1におけるエネルギーバンド模
式図、 第3図は本発明の実施例2におけるエネルギーバンド模
式図、 第4図(a)従来の導波路形光素子の一例の斜視図、 第4図(b)は第4図(a)のA−A’における断面図
、 第5図(a)は従来例の電圧印加の直後におけるエネル
ギーバンド模式図、 第5図(b)は従来例の電圧印加してから時間経過後に
おけるエネルギーバンド模式図である。 11・LiNb0.基板    12.12a、 12
b・・・光導波路13・・・バッファ層 13a・・・第1のバッファ層(緻密化SiO*)13
b・・・第2のバッファ層(Si過剰5iO1)14a
+ 14b+ 14c ”・電極15・・・入力光信号
    16・・・出力光信号17・・・電気変調信号

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板の一方の主面に形成された1ないし複数の光導
    波路と、これらに対応する電極がバッファ層を介して配
    設されている構造を有する導波路形電気光学光素子にお
    いて、前記バッファ層が2層からなり、電極に接触した
    第2のバッファ層に、非オーム性電気伝導等を発生させ
    、第1のバッファ層および基板表面への荷重担体の注入
    を容易にする物質を有することを特徴とする導波路形光
    素子。 2、請求項1記載の導波路形光素子において、基板がニ
    オブ酸リチウム(LiNbO_3)であり、バッファ層
    がSiO_2であり、第2のバッファ層に配する物質が
    SiO_x(2>x>0)であることを特徴とする導波
    路形光素子。
JP26522689A 1989-10-13 1989-10-13 導波路形光素子 Pending JPH03127022A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26522689A JPH03127022A (ja) 1989-10-13 1989-10-13 導波路形光素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26522689A JPH03127022A (ja) 1989-10-13 1989-10-13 導波路形光素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03127022A true JPH03127022A (ja) 1991-05-30

Family

ID=17414279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26522689A Pending JPH03127022A (ja) 1989-10-13 1989-10-13 導波路形光素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03127022A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0640860A2 (en) * 1993-08-27 1995-03-01 Nec Corporation Waveguide-type optical device
KR20160012056A (ko) * 2014-06-12 2016-02-02 박노길 비닐하우스용 레일브라캐트

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6273207A (ja) * 1985-09-27 1987-04-03 Fujitsu Ltd 導波路光デイバイス

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6273207A (ja) * 1985-09-27 1987-04-03 Fujitsu Ltd 導波路光デイバイス

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0640860A2 (en) * 1993-08-27 1995-03-01 Nec Corporation Waveguide-type optical device
EP0640860A3 (en) * 1993-08-27 1995-08-30 Nec Corp Optical waveguide device.
US5479552A (en) * 1993-08-27 1995-12-26 Nec Corporation Waveguide-type optical device
KR20160012056A (ko) * 2014-06-12 2016-02-02 박노길 비닐하우스용 레일브라캐트

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100394896B1 (ko) 투명스위칭소자를포함하는반도체장치
US5680497A (en) Optical waveguide device
US20160349546A1 (en) Waveguide structure
CA2207715A1 (en) Optical modulator with optical waveguide and traveling-wave type electrodes
US7627200B2 (en) Optical device
Friedman et al. Silicon double‐injection electro‐optic modulator with junction gate control
JPH03127022A (ja) 導波路形光素子
US6480633B1 (en) Electro-optic device including a buffer layer of transparent conductive material
JPH03127023A (ja) 導波路形光素子
JPH0451812B2 (ja)
JPS56165122A (en) Direct current drift preventing method in optical modulator and optical deflecting device
JPH0734049B2 (ja) 導波路型光デバイス
US20030133638A1 (en) Ion implanted lithium niobate modulator with reduced drift
JPH0363620A (ja) 光変調装置
JPH0675195A (ja) 光制御デバイス
JP3139712B2 (ja) 光制御デバイス
Jaeger et al. Velocity-matched electrodes for compound semiconductor traveling-wave electrooptic modulators: Experimental results
JP2868046B2 (ja) 光変調器
US7515794B1 (en) Periodically poled element having a suppressing structure for the domain spreading
JP3134298B2 (ja) 光制御デバイスの製造方法
US11977282B2 (en) Optical modulator
JPH0566428A (ja) 光制御デバイス
Kawano Effects of ridge depth on characteristics of shielded velocity-matched (SVM) Ti: LiNbO/sub 3/optical modulators with ridge structures
JP3050202B2 (ja) 光導波路デバイスおよびその製造方法
JP2715864B2 (ja) 非線形光学素子