JPH03148607A - 導波路型光デバイスの駆動方法 - 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〕 本発明は導波路型光デバイスに係り、特に導波路型光デ
バイスの駆動方法に関する。

［従来の技術］ 導波路型光デバイスは、強誘電体や半導体材料からなる
基板中に屈折率を高くして光を閉じ込め導波させる導波
路を形成し、この導波路の上部または近傍に電極を形成
し、外部から電極に電圧を印加することによって、基板
中の導波路の屈折率を変化させて光の位相や強度を変調
したり、あるいは光路を切換えたりする機能を有する光
デバイスである。

このような導波路型光デバイスの一例として。

強誘電体材料のなかで比較的高い電気光学効果を有する
ＬｉＮｂＯ，基板を用いたデバイスがある。

これはＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｘ基板にＴｉ膜を成膜し、所
望の導波路パターンにバターニングした後、　１０００
℃前後で数時間熱拡散して導波路を形成し、これにＳｉ
０２バッファ層を成膜し、その上面に金属膜により電極
を形成してデバイスとするものである。

この導波路型光デバイスでは、一つの基板上に光を変調
する変調機能と光路切換を行うスイッチング機能を集積
化することが可能である。また。この導波路型光デバイ
スは光を高速変調することができるので大容量先通信用
の外部光変調器や、ＯＴＤＲ（光パルス試験器）におけ
る光路切換用スイッチとして開発が進められている。

第２図は従来から広く研究開発実用化のための検討が進
められているマツハツエンダ型高速光変調器である。以
下、第２図を用いてその構造と動作原理とを簡単に説明
する。

ＬｉＮｂＯ，基板２に形成された導波路１は分岐部を２
ケ所有し、この分岐部間は２本の平行な導波路１ａ、ｌ
ｂとなっている。導波路１の２本の平行な部分１ａ、ｌ
ｂの上部には、基板２の表面全体に成膜されたＳｉｎ２
バッファ層（第３図の断面図（ａ）を参照）を介してＣ
ｒ−Ａｕからなる金属膜の信号電極３とグランド電極４
とが形成されている。この導波路１および信号電極３と
グランド電極４とを有する基板１の両端面には、それぞ
れ入力端光ファイバ５と出力側光ファイバ６が光学的に
結合されている。さらに、信号電極３には電圧を印加し
、変調信号を人力するための駆動回路７が接続されてい
る。この駆動回路７は波長１．３μ■等の光を変調する
のに５〜８ｖの電圧が必要となるため信号電極３に近接
して設けられる。

グランド電極４を接地し、信号電極３に外部から電圧を
印加すると、第３図（ａ）に示すように。

導波路１ａ、ｌｂに縦方向の電界（矢印で表示）が発生
し、これによりＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３のもつ電気光学効
果により導波路１ａ、ｌｂの屈折率が変化する。導波路
１ａ、ｌｂの屈折率が変化すると、そこを伝搬する光の
位相が変化する。このとき電界の向きに応じて２つの導
波路１ａ、ｌｂの屈折率は一方が高く、他方が低くなる
。−即ち、第２図に示した例では、信号電極３に電圧を
印加したとき２本の導波路１ａ、ｌｂに発生する電界は
互いに逆方向となり、これによって、各導波路１ａ。

１ｂを伝搬する光の位相は互いに逆方向に変化する。印
加した電圧と光出力の関係を第４図に示す。

信号電極３に電圧を印加しない状態では−担分岐され、
再び合流した光は位相差がないため（ここでは伝搬損や
分岐損を無視する。）入力光がそのまま出力される。

信号電極３に電圧を印加すると、導波路１ａと導波路１
ｂとを伝搬する光に位相差を生じ、ちょうどこの２つの
導波路１ａと１ｂを伝搬する光の位相が反転するように
電圧を印加すると光は全く出力されなくなる。

以上説明した原理をもとに印加電圧をＯＮ−ＯＦＦする
ことによって光を変調するのがマツ１１ツエンダ型光変
調器である。

通常こうした光変調器は大容量伝送システム用外部変調
器や、ＯＴＤＲの光計測器用等、非常に高速動作が要求
される機器に使用される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の光変調器は、前述のように、印加
する電圧値を変化させて電圧変調を行なうが、長時間使
用しつづけるとＳｉｎ２バッファ層８あるも）はＬｉＮ
ｂＯ，基板２中に含まれる不純物イオンが電極近傍に集
中する。即ち、第３図（ｂ）に示すようにマイナスイオ
ンがプラス電圧を印加する信号電極３側に、またプラス
イオンがグランド電極４側に集まりだす。この結果信号
電極３に同じ値の電圧を印加しても使用状態によって導
波路１に発生する電界強度は弱ま７てしまい所望の変調
に必要な光の消光比が得られなくなってしまう（第４図
に示すドリフト現象を引き起こす）という問題点がある
。

本発明は、変調動作によって発生するドリフト現象を休
止動作中に解消する導波路型光デバイスの駆動方法を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、誘電体からなる基板中に形成された導
波路と、該基板上に前記導波路に対応した位置に形成さ
れ、所定電圧のパルス列からなる変調信号が印加される
電極とを有し、前記パルス列の各パルスの前記電極への
印加によって前記導波路の屈折率を変化させる導波路型
光デバイスを駆動する方法であって、前記電極に前記変
調信号を印加して前記導波路を伝搬する光の変調を行う
変調動作と前記変調信号の印加を休止する休止動作とを
繰り返す導波路型光デバイスの駆動方法において、前記
休止動作中に、前記変調信号の前記パルス列の前記所定
電圧とは逆極性の電圧を印加し、前記変調動作によって
引き起こされる電圧シフトを打ち消すことを特徴とする
導波路型光デバイスの駆動方法が得られる。

［実施例］ 次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）は本発明による導波路型光デバイスの駆動
方法である。第１図（ｂ）には比較のため従来の駆動方
法を示した。変調信号は電圧Ｖπ−６，５Ｖ、周期ＩＭ
Ｈｚ、デユーティ比３０％のパルス信号で２時間印加し
、１時間休止している。また休止中は変調信号とは逆極
性の電圧ＤＣ−１０Ｖを約２０分印加した。

なお、休止時間は信号処理等を行う時間である。

第５図は、導波路型光デバイスを従来の駆動方法（×で
示す）と本発明による駆動方法（０で示す）で使用した
場合の、それぞれのドリフトによる電圧シフト量を示し
ている。

第５図かられかるように、従来の導波路型光デバイスで
は、２時間変調、１時間休止を繰り返し１０時間経過後
約３ｖの電圧シフトをおこしているのに対し、本実施例
では約０．５Ｖしか電圧シフトしておらず、安定な特性
を示している。

なお印加する電圧値及びその時間は、導波路型光デバイ
スの特性及び使用条件によって決定される。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、導波路基板の電極に変調
信号の印加を休止しているときに電極に逆極性の電圧を
印加することにより、ドリフトにより発生した電圧シフ
トを強制的に復帰させることができる。これにより、ド
リフトによる電圧シフトは長時間の断続駆動であっても
蓄積されずに常に安定した特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の導波路型デバイスの駆動方法を説明
する図であり、（ａ）は本発明の実施例の駆動方法によ
る電圧印加のタイムチャート、（ｂ）は従来の方法によ
る電圧印加のタイムチャート。 第２図は従来の導波路型光デバイスの構造図、第３図は
第２図のＡ−Ａ線の断面図で（ａ）は変調信号入力時、
（ｂ）は変調信号入力後を示す。 第４図はドリフトによるスイッチング曲線の変化を示す
グラフ、第５図は本発明の実施例と従来の導波路型光デ
バイスの時間シフト電圧との関係を示すグラフ図である
。　１−・・導波路。２・・・ＬｉＮｂＯｔ、３−−・
信号電極、４・・−グランド電極、５・・−人力用光フ
アイバ、６・・・出力用光ファイバ、７・−駆動回路、
８・・−５１０２バッファ層。 第１図 （ｂ） （ａ） Ｍ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、誘電体からなる基板中に形成された導波路と、該基
   板上に前記導波路に対応した位置に形成され、所定電圧
   のパルス列からなる変調信号が印加される電極とを有し
   、前記パルス列の各パルスの前記電極への印加によって
   前記導波路の屈折率を変化させる導波路型光デバイスを
   駆動する方法であって、 前記電極に前記変調信号を印加して前記導波路を伝搬す
   る光の変調を行う変調動作と前記変調信号の印加を休止
   する休止動作とを繰り返す導波路型光デバイスの駆動方
   法において、 前記休止動作中に、前記変調信号の前記パルス列の前記
   所定電圧とは逆極性の電圧を印加し、前記変調動作によ
   って引き起こされる電圧シフトを打ち消すことを特徴と
   する導波路型光デバイスの駆動方法。