JPH0350521A - 偏光不感性のインターフェロメトリー型電気光学的導波変調器 - Google Patents
偏光不感性のインターフェロメトリー型電気光学的導波変調器Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の産業上の利用分野〉
本発明はバルクの無機結晶を用いる電気光学的強度変調
器（ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）に関するものである （従来の技術） バルクの無機結晶を用いる電気光学的強度変調器は周知
であって広く使用されている．電気光学的導波変調器は
比較的最近開発されたものであり、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ， ２１， （７）
， ３２５ （１９７２）；同， ２２， （１０）．
５４０（１９７３） ；及び米国特許第３，５８６
．８７２号；同第３，６ｉ９，７９５号；同第３，６２
４，４０６号；同第３，８０６，２２３号；同第３，８
１０，６８８号；同第３．８７４，７８２号；同第３，
９２３．３７４号；同第３，９４７．０８７号二同第３
，９９０，７７５号：及びその中で引用された参照文献
等に記載されている． バルク桔晶に対する光導波構成の主な利点の一つは、先
導波楕戒を用いると、はるかに低い電位が使用できるこ
と並びにはるかに低い容量値及び急速な変調速度も実現
されることである．これら操作上の両特性は、斯かる電
気光学的変調器の高速操作を達或する上で必要である． 膜導波電気光学的変調器は、幾つかの変調器たとえばマ
ッハーツェンダー（ ！４ａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ）
インターフェロメトリー，方向性カップリング、Ｙ一接
続又は光学的偏光（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｌａｒｉｚａ
ｔｉｏｎ）の回転の一つを用いて操作することができる
．マッハ〜ツェンダー導波インターフェロメトリ一変調
器は周知の光デバイスであり、ベッカー（Ｒ．Ａ．Ｂｅ
ｃｋｅｒ），ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏ１．ＱＥ−２
１，ＮＯ．８．１９８５年８月、第１１４４−１１４６
頁、”１４ｕｌＬｉｇｉｇａｈｅｒｔｚ−Ｌｕｍｐｅｄ
−Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐＬｉｃ ）４
ｏｄｕｌａＬｏｒ ；及びアルファーネス（Ｒ．ｃ、八
ｌｆｅｒｎｅｓｓ），ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｑｕａｒ＋Ｌｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｎｉｃ
ｓ，ｖｏｌ ．ＱＥ−１７，Ｎｏ．６．１９８１年６月
、第９４６−９５９頁、”Ｇｕｉｄｅｄ−！ｌａｖｅ
Ｄｅｖｔｃｅｓ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕ
ｎｉ− ｃａＬｉｏｎ”に記載されている． このインターフエロメトリ一変調器は、単一人力導波路
、入力光パワーを実質的に等しい分岐導波路に分割する
ため入力分岐域、二つの分岐導波路の伝搬光パワーを再
結合するための出力分岐域及び出口導波路からなる．一
分岐導波路の位相を他のそれに対してシフトすることに
より、結合される出力光パワーは、位相シフトの大きさ
に応じて０と入力バワー水準との中間になる．斯かる位
相シフトは、分岐導波路の一方又は双方に近接した先導
波路の基村上に電極手段を配置することにより実施され
る．電圧を加えると、電気光学的効果により近接する分
岐導波路の屈折率が変化して光路長が変わり、それより
分岐内の位相が変化する．分岐路間に光学的接合がある
と性能を低下させるので、それを防止するため分岐導波
路を十分離した位置に保つと、電圧変化は位相を直線的
に変化させ、従って光出力パワー水準の振幅を直線的に
変化させる．アナログ又はデジタル情報信号により電極
電圧を変調すると、出力光パワーも同様に変調され、且
つ、それを伝送用ファイバ導波路上で結合することがで
きる． 光学的導波路の設計及び製作には、その他にも重要な因
子がある．集積された光学スイッチ及び変調器の信光性
は、ファイバ伝送ラインを使用する光学的データ伝送シ
ステムで、これらのデバイスの有用性を決定する上で極
めて重要である。特に、これらのデバイスは、偏光状態
に係りなく光スイッチを効率的且つ完全に行うものでな
ければならない．この要求は、単一モード円形ファイバ
内で結合された直線偏光が他の偏光状態に急速に変換さ
れることから生起するものである．従って、ファイバか
らの結合光は、通常、未知の楕円偏光を有し、ＴＥ−モ
ード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｈａ
ｄｅ）及びＴＭ−モード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｍａ
ｇｎｅｔｉｃ ｓｏｄｅ）は共に集積光学回路内で励起
されるであろう．チャンネル間漏光を許容できる低水準
にするため、どの光学変調器も各成分偏光に同一様式で
作用しなければならない． 偏光に依存しない光学スイッチ及び変調器は、米国特許
第４，２４３，２９５号；同第４，２９１，９３９号二
同第４，５１４，０４６号；同第４，６７４．８３９号
及びその中で引用された文献に記載されている．既知の
信光非依存性の導波デバイスは、すべて結晶性のＬｉＮ
ｂ０５、ＬｉＴａ０３．ＧａＡｓ又はＣｄＳｅなど無機
の導波チャンネルで構成されている． 低電圧で作動する電気光学的変調器には、高い応答性の
非線形光学媒体が要求されている， ＬｉＮｂ０３は、
電気光学的導波変調器の構成に重要な無機化合物種であ
る．しかしながら、電気光学変調器にＬｉＮｂ０３その
他の無機結晶を使用する際には、固有の光屈折効果によ
る入力光パワーの制限や高結晶性ＬｉＮｂ０３での高い
製作費用など固有の欠点が幾つかある． 大幅に非局在化されたπ一電子系をもった有機材科及び
ポリマー材料が非線形光学応答を示し、その応答は多く
の場合に無機基材よりもはるかに強い応答であることが
知られている． 更に、有機材料及びポリマー材料の性質は、非線形光学
効果に関連する電子的相互作用を保持しながら、機械的
安定性及び熱酸化安定性並びにレーザ損傷しきい値を高
める等、その他の望ましい性質を最適にするよう変更す
ることができる．共役有機系に特に重要なことは、非線
形効果の原因が、無機材料に見受けられる核配位の置換
又は再配列に対抗してπ一電子雲が偏ることにもある． 有機材料及びポリマー材料の非線形的光学性質は、ＡＣ
Ｓポリマーケミストリーディヴイジョン主催のアメリカ
化学会（ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｓｏｃｉｅｔｙ ）の第１８回年会（ １９８２年９月
）でのシンポジュウムの主題であった．その会合で提出
された論文は、ＡＣＳシンボジュウムシリーズ２３３（
アメリカ化学会、米国ワシントンＤ．ｃ、 １９８３年
）−として刊行されている． 透明薄膜基材の形状をなす有機非線形光学媒体は、米国
特許第４，５３６，４５０号二同第４，６０５，８６９
号；同第４，６０７，０９５号；同第４．６１５，９６
２号：及び同第４，６２４，８７２号に記載されており
、上記刊行物を引用する． 〈発明が解決しようとする課題〉 レーザ変調、光学回路における情報コントロール等に適
した新規な非線形の光学有機媒体及び電気光学的デバイ
スを開発すべく研究努力が続けられている．大きな二次
及び三次の非線形を有する有機材料の潜在的有用性は、
従来の無機電気光学材料の帯域幅制限と対照的である． 従って、本発明の一目的は、新規な電気光学的変調器を
提供することである． 本発明の他の目的は、有機の非線形光学コンボネントを
含むインターフェロメトリー型の電気光学的変調器を提
供することである． 本発明の更なる目的は、偏光に不感性なポリマー薄膜の
電気光学的導波振幅変調器を提供することである． 本発明のその他の諸目的及び利点は、付属説明及び図面
から明らかになるであろう． 〈課題を解決するための手段〉 本発明の一以上の目的は、 ａ．共通入力光から分出して実質的に同一の光学長の共
に伸長するチャンネルを形成し、かつ、共通の出力光に
再収束する第一及び第二の導波チャンネル、但し該導波
チャンネルは、電気光学的に応答する有機媒体から構成
される； ｂ．該チャンネルの有機媒体への水平電界の印加を促進
するため、前記チャンネルの一方に沿った近接部に間隔
をあけて配置される第一組の電極、但し間隔をあけて配
置される電極間の有機媒体域は非中心対称性の分子配向
を有し、該配向は印加電界の方向に対して平行である；
及びｃ、該チャンネルの有機媒体への垂直電界の印加を
促進するため、第一組の電極と同一のチャンネルに沿っ
た近接部に間隔をあけて配置される第二組の電極、但し
間隔をあけて配置される電極間の有機媒体域は非中心対
称性の分子配向を有し、該配向は印加電界の方向に対し
て平行である：からなる偏光不感性のインターフェロメ
トリー型電気光学的導波変調器の提供により達戒される
．本発明は、別の実施態様として ａ．共通入力光から分出して実質的に同一の光学長の共
に伸長するチャンネルを形成し、かつ、共通の出力光に
再収束する第一及び第二の導波チャンネル、但し該導波
チャンネルは、非線形の光学的応答を示す熱可塑性ポリ
マー媒体から構成される； ｂ．ｉＸチャンネルの有機媒体への水平電界の印加を促
進するため５前記チャンネルの一方に沿った近接部に間
隔をあけて配置される第一組の電極、但し間隔をあけて
配置される電極間の有機媒体域は非中心対称性の分子配
向を有し、該配向は印加電界の方向に対して平行である
；及びｃ、該チャンネルの有機媒体への垂直電界の印加
を促進するため、第一組の電極と同一のチャンネルに沿
った近接部に間隔をあけて配置される第二組の電極、但
し間隔をあけて配置される電極間の有機媒体域は非中心
対称性の分子配向を有し、該配向は印加電界の方向に対
して平行である；ｄ．前記電極組用の電圧源：及び ｅ．導波デバイスに輻射光を導入するためのコヒーレン
トな輻射光手段； からなる光波振幅を清光に不感性的に変調する薄膜の・
ｆンターフェロメトリー型電気光学的導波デバイスを提
供する． 本発明は、別の実施態様として （１）支持基村上に透明な光学的導薄膜を形成すること
、但し該薄膜は非線形の光学的応答を示す有機媒体から
なり、かつ、該薄膜は共通の入力光合流点から分出して
共に伸長する光路を形成し、かつ、共通の出力光合流点
に再収束する第一及び第二の導波チャンネルの形状を有
する； 〈２）チャンネルの有機媒体への水平電界の印加を促進
するため、前記チャンネル光路の一方に沿った近接部に
、間隔をあけて配置される第一組の電極を配置すること
； （３）チャンネルの有機媒体への印加を促進するため、
第一組の電極と同一のチャンネル光路に沿った近接部に
、間隔をあけて配置される第二組の電極を配置すること
； （４）チャンネルのポリマー分子を可動にするため薄膜
を加熱すること； 〈５）各組の電極に電圧を加えてｔ界を形成すること、
但し第一組の電極はポリマー分子の非中心対称性配向を
印加水平電界の方向に対して平行に誘起し、かつ、第二
組の電極はポリマー分子の非中心対称性配向を印加垂直
電界の方向に対して平行に誘起する；及び （６）印加電界を維持しながら薄膜を冷却し、それによ
り二次の非線形光学応答を示すポリマー分子配向の二つ
の安定な電界誘起域を形成すること；からなるマツハー
ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）インターフェ
ロメトリー型の電気光学的導波デバイスを提供する． 本発明は、更なる実施態様として （１）本発明に従って設計及び製作された信光不感性の
導波デバイスに任意に清光した光ビームを導入すること
： （２）導波された輻射光のＴＥ−モード及びＴトモード
に関して同一の位相変調を行うため、各組の電極に変調
電圧を加えること：及び （３）変調された輻射光を光検出手段に伝送すること、
但し伝送された輻射光の強度は、該デバイスの二個のイ
ンターフェロメトリー型導波チャンネル間の位相シフト
の関数として変化する：からなる電磁輻射を変調する方
法を提供する．本発明のインター７エロメトリヘー型導
波デバイスでは、一方の導波チャンネルの伝搬定数は、
導波チャンネルに印加された垂直電界及び水平電界の対
手段により変化する．この両チャンネル内の光の伝搬速
度差が、電気的に調節された位相シフトを発生させるの
である．出力光強度は、位相シフトにより変化し、従っ
て印加電圧によりその電気光学効果を介して変調される
． 光変調の偏光に不感性な特性は、導波チャンネル内の二
組の電極の電圧を、水平電界及び垂直電界によりＴＥ−
モードとＴＭ−モードの位相変調が等しくなるようにバ
ランスさせることにより実現される． 印加電圧はＡＣでもＤＣでもよく、代表的には約Ｏ乃至
４００ボルトの間で変化し、印加電界の周波数はＤＣと
ギガヘルッ域との間で変化する．第１図は、本発明の集
積されたマツハーツエンダー／インターフェロメトリー
型の電気光学的な光変調器の概要図である． 第１図を参照すると，インターフェロメータｌ０は、支
持基材上の透明な非線形の光学的ポリマー膜コンボネン
トｌｌから構成される， Ｉｌｌ．入力光導波路１２が
ｌ４でＹ分岐して無秩序に信光した光バワ一人力２０を
光路チャンネル２２と光路チャンネル２３との間に分割
するような合体形状を有する．チャンネル２２及び２３
に沿って伝搬する光は、Ｙ分岐ｌ５を介して再収束し、
光出力２１として導波路ｌ６を出る．導波チャンネルの
ポリマー膜は、導波チャンネルに隣接するポリマー膜よ
りも高い屈折率を有し、且つまた、保護層として使用さ
れる場合のバッファーコーティングよりも高い屈折率を
有する． ！ｊｇｆ！２５は電圧源２７に接続され、チャンネル２
３に垂直電界を印加すべく作動される．電極２６は電圧
源２８に接続され、チャンネル２３に水平電界を印加す
べく作動される．チャンネル２３内の電ｆ！２５間のポ
リマー膜は安定な分子配向を有し、その配向は電極２５
が印加する垂直電界に対して平行である．チャンネル２
３内の電［！２６間のポリマー膜は安定な分子配向を有
し、その配向は電極２６が印加する水平電界に対して平
行である． 動作モードでは、デバイスｌＯは、入カレーザビーム２
０を与える任意偏光のレーザ線源３０、並びに出力信号
２ｌを再横或電気信号に変える光検出器３１と組み合せ
て使用される． このコヒーレントな入力電磁幅射は、８００− １５０
０１Ｉｌｍ出力の半導体レーザビームが好ましい．有機
膜一支持基材（第１図には示していない）は、プラスチ
ックやガラス等任意の便宜的非導電性媒体で構成するこ
とができる． 本発明の電気光学的デバイスの薄膜有機導波媒体は透明
であり、物理的諸性質に関して等方性又は液晶性であっ
て、非線形の光学応答を示す．代表的な薄膜有機媒体の
一つは、ポリマーのホスト戒分とゲスト戒分との混合物
である．、該薄膜の非線形的光学諸性質は、ゲスト戒分
のみで調節することもできるし、或いはホスト成分及び
ゲスト成分の両者が非線型の光学的感受性を示すもので
あってもよい． 好適なホストポリマーの例は、ボリ〈メチルメタクリレ
ート）、セルロースアセテート、ポリシロキサン、ポリ
アクリルアミド、ポリアクリロニトリル等である． 好適なゲスト戒分の例は、４−ニトロソアニリン、２−
メチル−４−ニトロソアニリン、４−Ｎ，Ｎ−ジメチル
アミノー４゛−ニトロスチルベン（ＤＡＮＳ）等である
．その他の好適な非線形の光学活性ゲスト化合物は、下
記の構造式に対応するキノジメタン構造にて示但し上式
中、ｎは約０−３なる値の整数であり；Ｒ及びＲｌは水
素並ひに約１−２０炭素原子を含む脂肪族、脂環式及び
芳香族の基から選択される置換基であり、Ｒ置換基の少
なくとも一種は電子共与性基であり、且つ、Ｒｌ置換基
の少なくとも一種は電子引抜き性の基である。
器（ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）に関するものである （従来の技術） バルクの無機結晶を用いる電気光学的強度変調器は周知
であって広く使用されている．電気光学的導波変調器は
比較的最近開発されたものであり、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ， ２１， （７）
， ３２５ （１９７２）；同， ２２， （１０）．
５４０（１９７３） ；及び米国特許第３，５８６
．８７２号；同第３，６ｉ９，７９５号；同第３，６２
４，４０６号；同第３，８０６，２２３号；同第３，８
１０，６８８号；同第３．８７４，７８２号；同第３，
９２３．３７４号；同第３，９４７．０８７号二同第３
，９９０，７７５号：及びその中で引用された参照文献
等に記載されている． バルク桔晶に対する光導波構成の主な利点の一つは、先
導波楕戒を用いると、はるかに低い電位が使用できるこ
と並びにはるかに低い容量値及び急速な変調速度も実現
されることである．これら操作上の両特性は、斯かる電
気光学的変調器の高速操作を達或する上で必要である． 膜導波電気光学的変調器は、幾つかの変調器たとえばマ
ッハーツェンダー（ ！４ａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ）
インターフェロメトリー，方向性カップリング、Ｙ一接
続又は光学的偏光（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｌａｒｉｚａ
ｔｉｏｎ）の回転の一つを用いて操作することができる
．マッハ〜ツェンダー導波インターフェロメトリ一変調
器は周知の光デバイスであり、ベッカー（Ｒ．Ａ．Ｂｅ
ｃｋｅｒ），ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏ１．ＱＥ−２
１，ＮＯ．８．１９８５年８月、第１１４４−１１４６
頁、”１４ｕｌＬｉｇｉｇａｈｅｒｔｚ−Ｌｕｍｐｅｄ
−Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐＬｉｃ ）４
ｏｄｕｌａＬｏｒ ；及びアルファーネス（Ｒ．ｃ、八
ｌｆｅｒｎｅｓｓ），ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｑｕａｒ＋Ｌｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｎｉｃ
ｓ，ｖｏｌ ．ＱＥ−１７，Ｎｏ．６．１９８１年６月
、第９４６−９５９頁、”Ｇｕｉｄｅｄ−！ｌａｖｅ
Ｄｅｖｔｃｅｓ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕ
ｎｉ− ｃａＬｉｏｎ”に記載されている． このインターフエロメトリ一変調器は、単一人力導波路
、入力光パワーを実質的に等しい分岐導波路に分割する
ため入力分岐域、二つの分岐導波路の伝搬光パワーを再
結合するための出力分岐域及び出口導波路からなる．一
分岐導波路の位相を他のそれに対してシフトすることに
より、結合される出力光パワーは、位相シフトの大きさ
に応じて０と入力バワー水準との中間になる．斯かる位
相シフトは、分岐導波路の一方又は双方に近接した先導
波路の基村上に電極手段を配置することにより実施され
る．電圧を加えると、電気光学的効果により近接する分
岐導波路の屈折率が変化して光路長が変わり、それより
分岐内の位相が変化する．分岐路間に光学的接合がある
と性能を低下させるので、それを防止するため分岐導波
路を十分離した位置に保つと、電圧変化は位相を直線的
に変化させ、従って光出力パワー水準の振幅を直線的に
変化させる．アナログ又はデジタル情報信号により電極
電圧を変調すると、出力光パワーも同様に変調され、且
つ、それを伝送用ファイバ導波路上で結合することがで
きる． 光学的導波路の設計及び製作には、その他にも重要な因
子がある．集積された光学スイッチ及び変調器の信光性
は、ファイバ伝送ラインを使用する光学的データ伝送シ
ステムで、これらのデバイスの有用性を決定する上で極
めて重要である。特に、これらのデバイスは、偏光状態
に係りなく光スイッチを効率的且つ完全に行うものでな
ければならない．この要求は、単一モード円形ファイバ
内で結合された直線偏光が他の偏光状態に急速に変換さ
れることから生起するものである．従って、ファイバか
らの結合光は、通常、未知の楕円偏光を有し、ＴＥ−モ
ード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｈａ
ｄｅ）及びＴＭ−モード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｍａ
ｇｎｅｔｉｃ ｓｏｄｅ）は共に集積光学回路内で励起
されるであろう．チャンネル間漏光を許容できる低水準
にするため、どの光学変調器も各成分偏光に同一様式で
作用しなければならない． 偏光に依存しない光学スイッチ及び変調器は、米国特許
第４，２４３，２９５号；同第４，２９１，９３９号二
同第４，５１４，０４６号；同第４，６７４．８３９号
及びその中で引用された文献に記載されている．既知の
信光非依存性の導波デバイスは、すべて結晶性のＬｉＮ
ｂ０５、ＬｉＴａ０３．ＧａＡｓ又はＣｄＳｅなど無機
の導波チャンネルで構成されている． 低電圧で作動する電気光学的変調器には、高い応答性の
非線形光学媒体が要求されている， ＬｉＮｂ０３は、
電気光学的導波変調器の構成に重要な無機化合物種であ
る．しかしながら、電気光学変調器にＬｉＮｂ０３その
他の無機結晶を使用する際には、固有の光屈折効果によ
る入力光パワーの制限や高結晶性ＬｉＮｂ０３での高い
製作費用など固有の欠点が幾つかある． 大幅に非局在化されたπ一電子系をもった有機材科及び
ポリマー材料が非線形光学応答を示し、その応答は多く
の場合に無機基材よりもはるかに強い応答であることが
知られている． 更に、有機材料及びポリマー材料の性質は、非線形光学
効果に関連する電子的相互作用を保持しながら、機械的
安定性及び熱酸化安定性並びにレーザ損傷しきい値を高
める等、その他の望ましい性質を最適にするよう変更す
ることができる．共役有機系に特に重要なことは、非線
形効果の原因が、無機材料に見受けられる核配位の置換
又は再配列に対抗してπ一電子雲が偏ることにもある． 有機材料及びポリマー材料の非線形的光学性質は、ＡＣ
Ｓポリマーケミストリーディヴイジョン主催のアメリカ
化学会（ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｓｏｃｉｅｔｙ ）の第１８回年会（ １９８２年９月
）でのシンポジュウムの主題であった．その会合で提出
された論文は、ＡＣＳシンボジュウムシリーズ２３３（
アメリカ化学会、米国ワシントンＤ．ｃ、 １９８３年
）−として刊行されている． 透明薄膜基材の形状をなす有機非線形光学媒体は、米国
特許第４，５３６，４５０号二同第４，６０５，８６９
号；同第４，６０７，０９５号；同第４．６１５，９６
２号：及び同第４，６２４，８７２号に記載されており
、上記刊行物を引用する． 〈発明が解決しようとする課題〉 レーザ変調、光学回路における情報コントロール等に適
した新規な非線形の光学有機媒体及び電気光学的デバイ
スを開発すべく研究努力が続けられている．大きな二次
及び三次の非線形を有する有機材料の潜在的有用性は、
従来の無機電気光学材料の帯域幅制限と対照的である． 従って、本発明の一目的は、新規な電気光学的変調器を
提供することである． 本発明の他の目的は、有機の非線形光学コンボネントを
含むインターフェロメトリー型の電気光学的変調器を提
供することである． 本発明の更なる目的は、偏光に不感性なポリマー薄膜の
電気光学的導波振幅変調器を提供することである． 本発明のその他の諸目的及び利点は、付属説明及び図面
から明らかになるであろう． 〈課題を解決するための手段〉 本発明の一以上の目的は、 ａ．共通入力光から分出して実質的に同一の光学長の共
に伸長するチャンネルを形成し、かつ、共通の出力光に
再収束する第一及び第二の導波チャンネル、但し該導波
チャンネルは、電気光学的に応答する有機媒体から構成
される； ｂ．該チャンネルの有機媒体への水平電界の印加を促進
するため、前記チャンネルの一方に沿った近接部に間隔
をあけて配置される第一組の電極、但し間隔をあけて配
置される電極間の有機媒体域は非中心対称性の分子配向
を有し、該配向は印加電界の方向に対して平行である；
及びｃ、該チャンネルの有機媒体への垂直電界の印加を
促進するため、第一組の電極と同一のチャンネルに沿っ
た近接部に間隔をあけて配置される第二組の電極、但し
間隔をあけて配置される電極間の有機媒体域は非中心対
称性の分子配向を有し、該配向は印加電界の方向に対し
て平行である：からなる偏光不感性のインターフェロメ
トリー型電気光学的導波変調器の提供により達戒される
．本発明は、別の実施態様として ａ．共通入力光から分出して実質的に同一の光学長の共
に伸長するチャンネルを形成し、かつ、共通の出力光に
再収束する第一及び第二の導波チャンネル、但し該導波
チャンネルは、非線形の光学的応答を示す熱可塑性ポリ
マー媒体から構成される； ｂ．ｉＸチャンネルの有機媒体への水平電界の印加を促
進するため５前記チャンネルの一方に沿った近接部に間
隔をあけて配置される第一組の電極、但し間隔をあけて
配置される電極間の有機媒体域は非中心対称性の分子配
向を有し、該配向は印加電界の方向に対して平行である
；及びｃ、該チャンネルの有機媒体への垂直電界の印加
を促進するため、第一組の電極と同一のチャンネルに沿
った近接部に間隔をあけて配置される第二組の電極、但
し間隔をあけて配置される電極間の有機媒体域は非中心
対称性の分子配向を有し、該配向は印加電界の方向に対
して平行である；ｄ．前記電極組用の電圧源：及び ｅ．導波デバイスに輻射光を導入するためのコヒーレン
トな輻射光手段； からなる光波振幅を清光に不感性的に変調する薄膜の・
ｆンターフェロメトリー型電気光学的導波デバイスを提
供する． 本発明は、別の実施態様として （１）支持基村上に透明な光学的導薄膜を形成すること
、但し該薄膜は非線形の光学的応答を示す有機媒体から
なり、かつ、該薄膜は共通の入力光合流点から分出して
共に伸長する光路を形成し、かつ、共通の出力光合流点
に再収束する第一及び第二の導波チャンネルの形状を有
する； 〈２）チャンネルの有機媒体への水平電界の印加を促進
するため、前記チャンネル光路の一方に沿った近接部に
、間隔をあけて配置される第一組の電極を配置すること
； （３）チャンネルの有機媒体への印加を促進するため、
第一組の電極と同一のチャンネル光路に沿った近接部に
、間隔をあけて配置される第二組の電極を配置すること
； （４）チャンネルのポリマー分子を可動にするため薄膜
を加熱すること； 〈５）各組の電極に電圧を加えてｔ界を形成すること、
但し第一組の電極はポリマー分子の非中心対称性配向を
印加水平電界の方向に対して平行に誘起し、かつ、第二
組の電極はポリマー分子の非中心対称性配向を印加垂直
電界の方向に対して平行に誘起する；及び （６）印加電界を維持しながら薄膜を冷却し、それによ
り二次の非線形光学応答を示すポリマー分子配向の二つ
の安定な電界誘起域を形成すること；からなるマツハー
ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）インターフェ
ロメトリー型の電気光学的導波デバイスを提供する． 本発明は、更なる実施態様として （１）本発明に従って設計及び製作された信光不感性の
導波デバイスに任意に清光した光ビームを導入すること
： （２）導波された輻射光のＴＥ−モード及びＴトモード
に関して同一の位相変調を行うため、各組の電極に変調
電圧を加えること：及び （３）変調された輻射光を光検出手段に伝送すること、
但し伝送された輻射光の強度は、該デバイスの二個のイ
ンターフェロメトリー型導波チャンネル間の位相シフト
の関数として変化する：からなる電磁輻射を変調する方
法を提供する．本発明のインター７エロメトリヘー型導
波デバイスでは、一方の導波チャンネルの伝搬定数は、
導波チャンネルに印加された垂直電界及び水平電界の対
手段により変化する．この両チャンネル内の光の伝搬速
度差が、電気的に調節された位相シフトを発生させるの
である．出力光強度は、位相シフトにより変化し、従っ
て印加電圧によりその電気光学効果を介して変調される
． 光変調の偏光に不感性な特性は、導波チャンネル内の二
組の電極の電圧を、水平電界及び垂直電界によりＴＥ−
モードとＴＭ−モードの位相変調が等しくなるようにバ
ランスさせることにより実現される． 印加電圧はＡＣでもＤＣでもよく、代表的には約Ｏ乃至
４００ボルトの間で変化し、印加電界の周波数はＤＣと
ギガヘルッ域との間で変化する．第１図は、本発明の集
積されたマツハーツエンダー／インターフェロメトリー
型の電気光学的な光変調器の概要図である． 第１図を参照すると，インターフェロメータｌ０は、支
持基材上の透明な非線形の光学的ポリマー膜コンボネン
トｌｌから構成される， Ｉｌｌ．入力光導波路１２が
ｌ４でＹ分岐して無秩序に信光した光バワ一人力２０を
光路チャンネル２２と光路チャンネル２３との間に分割
するような合体形状を有する．チャンネル２２及び２３
に沿って伝搬する光は、Ｙ分岐ｌ５を介して再収束し、
光出力２１として導波路ｌ６を出る．導波チャンネルの
ポリマー膜は、導波チャンネルに隣接するポリマー膜よ
りも高い屈折率を有し、且つまた、保護層として使用さ
れる場合のバッファーコーティングよりも高い屈折率を
有する． ！ｊｇｆ！２５は電圧源２７に接続され、チャンネル２
３に垂直電界を印加すべく作動される．電極２６は電圧
源２８に接続され、チャンネル２３に水平電界を印加す
べく作動される．チャンネル２３内の電ｆ！２５間のポ
リマー膜は安定な分子配向を有し、その配向は電極２５
が印加する垂直電界に対して平行である．チャンネル２
３内の電［！２６間のポリマー膜は安定な分子配向を有
し、その配向は電極２６が印加する水平電界に対して平
行である． 動作モードでは、デバイスｌＯは、入カレーザビーム２
０を与える任意偏光のレーザ線源３０、並びに出力信号
２ｌを再横或電気信号に変える光検出器３１と組み合せ
て使用される． このコヒーレントな入力電磁幅射は、８００− １５０
０１Ｉｌｍ出力の半導体レーザビームが好ましい．有機
膜一支持基材（第１図には示していない）は、プラスチ
ックやガラス等任意の便宜的非導電性媒体で構成するこ
とができる． 本発明の電気光学的デバイスの薄膜有機導波媒体は透明
であり、物理的諸性質に関して等方性又は液晶性であっ
て、非線形の光学応答を示す．代表的な薄膜有機媒体の
一つは、ポリマーのホスト戒分とゲスト戒分との混合物
である．、該薄膜の非線形的光学諸性質は、ゲスト戒分
のみで調節することもできるし、或いはホスト成分及び
ゲスト成分の両者が非線型の光学的感受性を示すもので
あってもよい． 好適なホストポリマーの例は、ボリ〈メチルメタクリレ
ート）、セルロースアセテート、ポリシロキサン、ポリ
アクリルアミド、ポリアクリロニトリル等である． 好適なゲスト戒分の例は、４−ニトロソアニリン、２−
メチル−４−ニトロソアニリン、４−Ｎ，Ｎ−ジメチル
アミノー４゛−ニトロスチルベン（ＤＡＮＳ）等である
．その他の好適な非線形の光学活性ゲスト化合物は、下
記の構造式に対応するキノジメタン構造にて示但し上式
中、ｎは約０−３なる値の整数であり；Ｒ及びＲｌは水
素並ひに約１−２０炭素原子を含む脂肪族、脂環式及び
芳香族の基から選択される置換基であり、Ｒ置換基の少
なくとも一種は電子共与性基であり、且つ、Ｒｌ置換基
の少なくとも一種は電子引抜き性の基である。
非線形の光学活性なキノジメタン化合物種の例は、７．
７−ジ〈ｎ−へキシルデシルアミノ）−８．８−ジシア
ノキノジメタン； １３，１３−ジアミノ−１４．１４
−ジシアノジフエノキノジメタン； １３，１３−ジ（
ジメチルアミノ）−１４．１４−ジシアノジフエノキノ
ジメタン； １３，１３−ジ（ｎ−ヘキサデシルアミノ
）−１４．１４−ジシアノジフエノキノジメタン； １
３，１３−エチレンジアミノー１４．１４−ジシアノジ
フエノキノジメタン：１３，１３−ジ（ジメチルアミノ
）−１４．１４−ジシアノ−４．５，９．１０−テトラ
ヒドロビレノキノジメタン；１３，１３ジ（ｎ−ヘキサ
デシルアミノ）−１４．１４−ジシアノ−４．５，９．
１０−テトラヒドロビレノキノジメタン：及び類以物で
ある． 上に掲げたキノジメタン化合物の合戒は、米田特許第４
，６４０，８００号及び同第４，７０７，３０５号に記
載されており、これらの特許を引用する．本願で用いる
「電子共与性」なる語は、電磁エネルギーの入力により
共役電子構造が分極した際に、π一電子系に電子密度を
与える有機置換基を意味する． 本願で用いる「電子引き抜き性」なる語は、電磁エネル
ギーの入力により共役電子構造が分極した際に、π一電
子系から電子密度を吸引する電気陰性の有ｆｉ置換基を
意味する． 個々のホストポリマーは、製作の容易さ，光学的諸性質
及び有機ゲスト成分との適合性を考慮して選択される。
７−ジ〈ｎ−へキシルデシルアミノ）−８．８−ジシア
ノキノジメタン； １３，１３−ジアミノ−１４．１４
−ジシアノジフエノキノジメタン； １３，１３−ジ（
ジメチルアミノ）−１４．１４−ジシアノジフエノキノ
ジメタン； １３，１３−ジ（ｎ−ヘキサデシルアミノ
）−１４．１４−ジシアノジフエノキノジメタン； １
３，１３−エチレンジアミノー１４．１４−ジシアノジ
フエノキノジメタン：１３，１３−ジ（ジメチルアミノ
）−１４．１４−ジシアノ−４．５，９．１０−テトラ
ヒドロビレノキノジメタン；１３，１３ジ（ｎ−ヘキサ
デシルアミノ）−１４．１４−ジシアノ−４．５，９．
１０−テトラヒドロビレノキノジメタン：及び類以物で
ある． 上に掲げたキノジメタン化合物の合戒は、米田特許第４
，６４０，８００号及び同第４，７０７，３０５号に記
載されており、これらの特許を引用する．本願で用いる
「電子共与性」なる語は、電磁エネルギーの入力により
共役電子構造が分極した際に、π一電子系に電子密度を
与える有機置換基を意味する． 本願で用いる「電子引き抜き性」なる語は、電磁エネル
ギーの入力により共役電子構造が分極した際に、π一電
子系から電子密度を吸引する電気陰性の有ｆｉ置換基を
意味する． 個々のホストポリマーは、製作の容易さ，光学的諸性質
及び有機ゲスト成分との適合性を考慮して選択される。
このゲスト戒分は、代表的には、薄膜導波ゲスト／ホス
ト媒体の約５−６０重量バーセントを占める． 非線形の光学的応答を示すポリマーは、ホスト成分とし
て、或いは唯一戒分として使用可能である．このタイプ
の有機戒分は、次式に対応する繰り返しモノマー単位を
特徴とする熱可塑性ポリマーで示される。
ト媒体の約５−６０重量バーセントを占める． 非線形の光学的応答を示すポリマーは、ホスト成分とし
て、或いは唯一戒分として使用可能である．このタイプ
の有機戒分は、次式に対応する繰り返しモノマー単位を
特徴とする熱可塑性ポリマーで示される。
［−Ｐ’−］
Ｓ゜
Ｈ゛
但し上式中、Ｐ′はポリマーの主鎖単位であり、Ｓ′は
約０−２０原子の線状鎖長を有する柔軟なスペーサ基で
あり、Ｍ゛は二次の非線形光学感受性を示す悲垂基であ
り、かつ、該懸垂基はポリマーの約１０重量バーセント
以上を占め、該ポリマーは約４０℃を超えるガラス転移
温度を有する． 上式に対応する熱可塑性の側鎖ポリマーは、物理的諸性
質に関して等方性であるか、又は；α品性である．好適
な側鎖ポリマーは米国特許第４ ． ６９４ ．０６６
号に記載されている．側鎖ポリマーの例は、ポリ［６−
（４−ニトロビフェニルオキシ〉へキシルメタクリレー
ト］、ポリ（Ｌ−Ｎ−ｐ一ニトロフエニル２−ピペリジ
ンメチルアクリレート〉及びスチルベン含有ポリマー、
例えば である． 本発明のデバイスは、一チャンネル光路内に、外部電界
誘起による分子双極子の配列、例えば非線形光学活性ゲ
スト分子又は前記タイプのポリマーの非線形光学活性懸
垂側鎖の配列を有する二つの導波部を有する． 薄膜導波媒体の分極は、媒体を融点又はガラス転移温度
近く又はそれ以上に加熱し、引続き該媒体にＤＣ電界（
例えば５０−１５０Ｖ／μｍ〉を印加して分子双極子を
一軸配向に整列することにより達戒することができる．
次にこの媒体を、印加ＤＣ電界の影響下に維持しながら
冷却する．このようにして安定で永久的な分子配向が第
１図の電極対間のような剛性構造内に固定化される． 第ｌ図の電極２５及び２６は、適当な導電性材料たとえ
ばアルミニウム、銀、金、銅、酸化インジウムー錫、チ
タン酸インジウム等のストリップコーティングで製作す
ることができ、ＤＣ又はＡＣ電源２７及び２８に接続さ
れる。
約０−２０原子の線状鎖長を有する柔軟なスペーサ基で
あり、Ｍ゛は二次の非線形光学感受性を示す悲垂基であ
り、かつ、該懸垂基はポリマーの約１０重量バーセント
以上を占め、該ポリマーは約４０℃を超えるガラス転移
温度を有する． 上式に対応する熱可塑性の側鎖ポリマーは、物理的諸性
質に関して等方性であるか、又は；α品性である．好適
な側鎖ポリマーは米国特許第４ ． ６９４ ．０６６
号に記載されている．側鎖ポリマーの例は、ポリ［６−
（４−ニトロビフェニルオキシ〉へキシルメタクリレー
ト］、ポリ（Ｌ−Ｎ−ｐ一ニトロフエニル２−ピペリジ
ンメチルアクリレート〉及びスチルベン含有ポリマー、
例えば である． 本発明のデバイスは、一チャンネル光路内に、外部電界
誘起による分子双極子の配列、例えば非線形光学活性ゲ
スト分子又は前記タイプのポリマーの非線形光学活性懸
垂側鎖の配列を有する二つの導波部を有する． 薄膜導波媒体の分極は、媒体を融点又はガラス転移温度
近く又はそれ以上に加熱し、引続き該媒体にＤＣ電界（
例えば５０−１５０Ｖ／μｍ〉を印加して分子双極子を
一軸配向に整列することにより達戒することができる．
次にこの媒体を、印加ＤＣ電界の影響下に維持しながら
冷却する．このようにして安定で永久的な分子配向が第
１図の電極対間のような剛性構造内に固定化される． 第ｌ図の電極２５及び２６は、適当な導電性材料たとえ
ばアルミニウム、銀、金、銅、酸化インジウムー錫、チ
タン酸インジウム等のストリップコーティングで製作す
ることができ、ＤＣ又はＡＣ電源２７及び２８に接続さ
れる。
第ｌ図の薄膜導波層１１は、スピンコーティング、故布
法、ラングミュアープロジェット沈積、スパッタリング
等各材料に適した従来技術により支持塞材に複合するこ
とができる。
法、ラングミュアープロジェット沈積、スパッタリング
等各材料に適した従来技術により支持塞材に複合するこ
とができる。
以下の実施例は本発明を更に説明するものである。デバ
イスコンポーネントは代表的なものとして提示したので
あり、前記の開示に鑑みて設計及び操作上で各種の変更
を本発明の範囲内で導くことができるのは勿論である． 及比肚 本実施例は、第１１１Ｊに示すような本発明の偏光に不
感性な導波電気光学的変調器の製作及び操作を説明する
。
イスコンポーネントは代表的なものとして提示したので
あり、前記の開示に鑑みて設計及び操作上で各種の変更
を本発明の範囲内で導くことができるのは勿論である． 及比肚 本実施例は、第１１１Ｊに示すような本発明の偏光に不
感性な導波電気光学的変調器の製作及び操作を説明する
。
商業入手可能な二酸化ケイ素被覆のシリコンウエハをバ
リアン（Ｖａｒｉａｎ）電子ビーム真空沈積システム内
に配置する．純度９９．９９９％アルミニウムの０．１
μｍ層をウエハ上に沈積する．ソリテク（Ｓｏｌｉｔｅ
ｃ）モデル５１００コーターを用いてアルミニウム被覆
ウエハ上にＡ−１５１８ボジホトレジスト（ヘキスト（
Ｈｏｅｃｈｓｔ）社製）をスビンコートする． ５００
０ ｒｐｍで３０分間回転して１．５μｍのホトレジス
トを被覆する．このホトレジストコーティングを９０℃
の真空オーブン内で３０分間乾燥する。このウエハをカ
ールスス（ Ｋａｒｔ Ｓｕｓｓ ）モデル！４ＪＢ３
マスクアライナー内で所望形状のマスクと接触させ
て配置し、このマスクをかけたコーティングを４０５μ
ｍの輻射線（ １２０ｍＪ／ｃｍ２）に露出して電極２
５の形態にパターン化する． マスクを収り除き、このパターン化されたホトレジスト
を水で解いたＡＺ−４００ｋ現像剤（１：１ ）で４５
秒間にわたり現像し、イオン交換水で洗浄して現像サイ
クルを終了する． ウエハのホトレジストーコーティングを１２０℃の真空
オーブン内で３０分間焼き付ける．露出したアルミニウ
ムパターンを５０℃のＡ型エッチング剤で２０秒間にわ
たりエッチング処理し、エッチングされた表面をイオン
交換水でゆすぐ． ウエハのアルミニウム電極表面を薄い（ＩＯＯＯＡ ）
ボリシロキサン保護層で被覆し，そのあとＭａｓｔｅｒ
Ｂｏｎｄ ＵＶ１１４ＭＩエボキシ（マスターボンド社
〉を４０００ ｒｐｍで３０秒間スビンコートして２．
０μｍ クラッド層を被覆し、このクラッド層を水銀
アークランプ放電による３６５ｎｍ光、２０ＩＩｌｌ！
ｌ／Ｃ１２で１分間硬化する． 硬化後、このウエハを反応性イオンエッチングに５秒間
露出して、次の層に対する表面の接着性を改善する．エ
ッチング条件は、０２流量； １５ｎトル圧で５標準ｃ
ｃ／分、１３．５６ ！ＡＨｚの高周波バワー：３０ワ
ット／６”径プラテンである．厚さｌ．６５μｍの非線
形光学活性有機層を３０００ｒｐｍでクラッド層上にス
ビーンコートする．スビンーコーティングの媒体は、メ
チルメタクリレート／４−（メタクリロキシ−２−エト
キシ〉−４゛−ニトロスチルベン（５０ ／５０）をト
リクロロプロパンに溶かした２０％溶液である．この有
機層を１６０℃の真空オーブン内で１時間にわたり乾燥
する．ＡＺ−１５１８のホトレジスト層を４０００ｒｐ
ｍ＋で有機層上にスビンーコートして、この層を４０５
μｍの輻射線（ １２０ｍＪ／ｃｍ２）に露出する，０
．２７ｕｍのアルミニウム層をホトレジスト層上に沈積
する．このアルミニウム層をホトレジスト層で被覆し、
第ｌ図に示すようなマツハーツエンダー／インターフェ
ロメトリー型導波路の形状にこの層をパターン化する。
リアン（Ｖａｒｉａｎ）電子ビーム真空沈積システム内
に配置する．純度９９．９９９％アルミニウムの０．１
μｍ層をウエハ上に沈積する．ソリテク（Ｓｏｌｉｔｅ
ｃ）モデル５１００コーターを用いてアルミニウム被覆
ウエハ上にＡ−１５１８ボジホトレジスト（ヘキスト（
Ｈｏｅｃｈｓｔ）社製）をスビンコートする． ５００
０ ｒｐｍで３０分間回転して１．５μｍのホトレジス
トを被覆する．このホトレジストコーティングを９０℃
の真空オーブン内で３０分間乾燥する。このウエハをカ
ールスス（ Ｋａｒｔ Ｓｕｓｓ ）モデル！４ＪＢ３
マスクアライナー内で所望形状のマスクと接触させ
て配置し、このマスクをかけたコーティングを４０５μ
ｍの輻射線（ １２０ｍＪ／ｃｍ２）に露出して電極２
５の形態にパターン化する． マスクを収り除き、このパターン化されたホトレジスト
を水で解いたＡＺ−４００ｋ現像剤（１：１ ）で４５
秒間にわたり現像し、イオン交換水で洗浄して現像サイ
クルを終了する． ウエハのホトレジストーコーティングを１２０℃の真空
オーブン内で３０分間焼き付ける．露出したアルミニウ
ムパターンを５０℃のＡ型エッチング剤で２０秒間にわ
たりエッチング処理し、エッチングされた表面をイオン
交換水でゆすぐ． ウエハのアルミニウム電極表面を薄い（ＩＯＯＯＡ ）
ボリシロキサン保護層で被覆し，そのあとＭａｓｔｅｒ
Ｂｏｎｄ ＵＶ１１４ＭＩエボキシ（マスターボンド社
〉を４０００ ｒｐｍで３０秒間スビンコートして２．
０μｍ クラッド層を被覆し、このクラッド層を水銀
アークランプ放電による３６５ｎｍ光、２０ＩＩｌｌ！
ｌ／Ｃ１２で１分間硬化する． 硬化後、このウエハを反応性イオンエッチングに５秒間
露出して、次の層に対する表面の接着性を改善する．エ
ッチング条件は、０２流量； １５ｎトル圧で５標準ｃ
ｃ／分、１３．５６ ！ＡＨｚの高周波バワー：３０ワ
ット／６”径プラテンである．厚さｌ．６５μｍの非線
形光学活性有機層を３０００ｒｐｍでクラッド層上にス
ビーンコートする．スビンーコーティングの媒体は、メ
チルメタクリレート／４−（メタクリロキシ−２−エト
キシ〉−４゛−ニトロスチルベン（５０ ／５０）をト
リクロロプロパンに溶かした２０％溶液である．この有
機層を１６０℃の真空オーブン内で１時間にわたり乾燥
する．ＡＺ−１５１８のホトレジスト層を４０００ｒｐ
ｍ＋で有機層上にスビンーコートして、この層を４０５
μｍの輻射線（ １２０ｍＪ／ｃｍ２）に露出する，０
．２７ｕｍのアルミニウム層をホトレジスト層上に沈積
する．このアルミニウム層をホトレジスト層で被覆し、
第ｌ図に示すようなマツハーツエンダー／インターフェ
ロメトリー型導波路の形状にこの層をパターン化する。
この導波路の幅は５μｍである。このＹ接合チャンネル
は全角３０度で分離や再結合を行なう。
は全角３０度で分離や再結合を行なう。
この導波楕造物の上表面を、前述のような酸素プラズマ
条件下に１５分間にわたり反応性イオンエッチングに露
出して、ホトレジスト被覆パターンを除き、この多層を
シリコン基板底に至るまで除去する。このエッチングサ
イクルは、ホトレジストコーティングをアルミニウムパ
ターンからも除去する。
条件下に１５分間にわたり反応性イオンエッチングに露
出して、ホトレジスト被覆パターンを除き、この多層を
シリコン基板底に至るまで除去する。このエッチングサ
イクルは、ホトレジストコーティングをアルミニウムパ
ターンからも除去する。
この導波横造物を八Ｚ−４００ｋ現像剤に１分間浸積し
てアルミニウム及びその下のホトレジスト層を除去する
．基板及び上表面多層リブパターンにＭａｓｌ．ｅｒ
Ｂｏｎｄ ＵＶＩＩ−４ｔ４１エボキシ（マスターボン
ド社）を２５００ ｒｐｍでスビンコートし、このコー
ティングを２０ｍＷ／ｃｍ２の４０５ｎｍ光水銀アーク
放電ランプで２分間にわたり硬化する。
てアルミニウム及びその下のホトレジスト層を除去する
．基板及び上表面多層リブパターンにＭａｓｌ．ｅｒ
Ｂｏｎｄ ＵＶＩＩ−４ｔ４１エボキシ（マスターボン
ド社）を２５００ ｒｐｍでスビンコートし、このコー
ティングを２０ｍＷ／ｃｍ２の４０５ｎｍ光水銀アーク
放電ランプで２分間にわたり硬化する。
この上部エボキシクラット層上に０．１μｍのアルミニ
ウム層を沈積し、前記のパターン化に続いて第■図の上
部電極２５及び電極２６形成する。
ウム層を沈積し、前記のパターン化に続いて第■図の上
部電極２５及び電極２６形成する。
この導波横造物の対向する端部を開裂して、導波Ｔｒｌ
ｔ９層に出入りする光を結合する鋭い二つの面を形成す
る。
ｔ９層に出入りする光を結合する鋭い二つの面を形成す
る。
二組の各電極間の二つのポリマー導波部の分子配向は、
電極組の印加電界により行われる。
電極組の印加電界により行われる。
斯く製作した導波路をメトラー（１４ｅｔ；ｔｌｅｒ）
ホッ１・ステージに配置し、この装置を１℃／分で９０
゜Ｃまで昇温する。７０ｖ／μｍのＤＣ電界及び５ボル
トｓｉｎｅ（１０．０００ｔ．）のＡＣ電圧を一組の電
極に加え、他方の組の電極には、可変のＤＣ電圧及び５
ボルトｓｉｎｅ（１０，０００ｊ）のＡＣ電圧を加える
。
ホッ１・ステージに配置し、この装置を１℃／分で９０
゜Ｃまで昇温する。７０ｖ／μｍのＤＣ電界及び５ボル
トｓｉｎｅ（１０．０００ｔ．）のＡＣ電圧を一組の電
極に加え、他方の組の電極には、可変のＤＣ電圧及び５
ボルトｓｉｎｅ（１０，０００ｊ）のＡＣ電圧を加える
。
対物レンズ（ＩＯＸ）を用いて１．３４μｍ輻射線（１
００ｄ連続波）の焦点を合せ、マツハーツヱンダー導波
路内で結合する。この導波路の出力をｔＯＸ顕微鏡、対
物レンズ、信光ビームスプリツタに通し、続いて二個の
光検出器に通す．この検出器信号を二個のロックイン増
幅器に伝送する。
００ｄ連続波）の焦点を合せ、マツハーツヱンダー導波
路内で結合する。この導波路の出力をｔＯＸ顕微鏡、対
物レンズ、信光ビームスプリツタに通し、続いて二個の
光検出器に通す．この検出器信号を二個のロックイン増
幅器に伝送する。
両増幅器をｔｏ，０００ヘルツの信号に同調させ、第一
組の電極に加える可変ＤＣ電圧を、両増幅器の信号が同
一になるまで調整する。
組の電極に加える可変ＤＣ電圧を、両増幅器の信号が同
一になるまで調整する。
この導波ユニットを調整された印加電界下に９０℃で２
０分間保持し、ｌ℃／分で導波ユニットを室温まで冷却
させる間、電界を加え続ける。
０分間保持し、ｌ℃／分で導波ユニットを室温まで冷却
させる間、電界を加え続ける。
４波路の操作時には、光変調は１ｑ光に不感性的に行わ
れる． 一組の電極に加えられた電圧は、伝送光のＴＥ〜モード
及びＴトモードに関し等位相変調を達成するようバラン
スされているからである． ４． ５図面の簡単な説明］ 第１図は、本発明の集積されたマッハーツエンダーのイ
ンターフェロメトリー型の電気光学的な光変調器の概要
図である。
れる． 一組の電極に加えられた電圧は、伝送光のＴＥ〜モード
及びＴトモードに関し等位相変調を達成するようバラン
スされているからである． ４． ５図面の簡単な説明］ 第１図は、本発明の集積されたマッハーツエンダーのイ
ンターフェロメトリー型の電気光学的な光変調器の概要
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ａ、共通入力光から分出して実質的に同一の光学長
の共に伸長するチャンネルを形成し、かつ、共通の出力
光に再収束する第一及び第二の導波チャンネル、但し該
導波チャンネルは、電気光学的に応答する有機媒体から
構成される； ｂ、該チャンネルの有機媒体への水平電界の印加を促進
するため、前記チャンネルの一方に沿った近接部に間隔
をあけて配置される第一組の電極、但し間隔をあけて配
置される電極間の有機媒体域は非中心対称性の分子配向
を有し、該配向は印加水平電界の方向に対して平行であ
る；及びｃ、該チャンネルの有機媒体への垂直電界の印
加を促進するため、第一組の電極と同一のチャンネルに
沿った近接部に間隔をあけて配置される第二組の電極、
但し間隔をあけて配置される電極間の有機媒体域は非中
心対称性の分子配向を有し、該配向は印加垂直電界の方
向に対して平行であるからなる偏光不感性のインターフ
ェロメトリー型電気光学的導波変調器。 ２、有機媒体が、熱可塑性のホストポリマーと非線形の
光学的応答を示すゲスト有機化合物との混合物である請
求項１記載の導波変調器。 ３、有機媒体が非線形の光学的応答を示す熱可塑性ポリ
マーである請求項１記載の導波変調器。 ４、ａ、共通入力光から分出して実質的に同一の光学長
の共に伸長するチャンネルを形成し、かつ、共通の出力
光に再収束する第一及び第二の導波チャンネル、但し該
導波チャンネルは、非線形の光学的応答を示す熱可塑性
ポリマー媒体から構成される； ｂ、該チャンネルの有機媒体への水平電界の印加を促進
するため、前記チャンネルの一方に沿った近接部に間隔
をあけて配置される第一組の電極、但し間隔をあけて配
置される電極間の有機媒体域は非中心対称性の分子配向
を有し、該配向は印加水平電界の方向に対して平行であ
る；及びｃ、該チャンネルの有機媒体への垂直電界の印
加を促進するため、第一組の電極と同一のチャンネルに
沿った近接部に間隔をあけて配置される第二組の電極、
但し間隔をあけて配置される電極間のポリマー媒体域は
非中心対称性の分子配向を有し、該配向は印加垂直電界
の方向に対して平行である； ｄ、前記電極組用の電圧源；及び ｅ、導波デバイスに輻射光を導入するためのコヒーレン
トな輻射光手段； からなる光波振幅を偏光に不感性的に変調する薄膜のイ
ンターフェロメトリー型電気光学的導波デバイス。 ５、光検出器手段を更に組み合わせた請求項４記載の導
波デバイス。 ６、電磁輻射手段がレーザビーム発生器である請求項４
記載の導波デバイス。 ７、チャンネルのポリマー媒体が、非線形の光学的応答
を示す懸垂側鎖を有するポリマーである請求項４記載の
導波デバイス。 ８、チャンネルのポリマー媒体が、電子供与性基と電子
引き抜き性基とを連結したビフェニル構造を含有する懸
垂側鎖を備えたポリマーである請求項４記載の導波デバ
イス。 ９、チャンネルのポリマー媒体が、アミノ基とニトロ基
とを連結したビフェニル構造を含有する懸垂側鎖を備え
たポリマーである請求項４記載の導波デバイス。 １０、チャンネルのポリマー媒体が、電子供与性基と電
子引き抜き性基とを連結したスチルベン構造を含有する
懸垂側鎖を備えたポリマーである請求項４記載の導波デ
バイス。 １１、チャンネルのポリマー媒体が、アミノ基とニトロ
基とを連結したスチルベン構造を含有する懸垂側鎖を備
えたポリマーである請求項４記載の導波デバイス。 １２、（１）支持基材上に透明な光学的導波薄膜を形成
すること、但し該薄膜は非線形の光学的応答を示す有機
媒体からなり、かつ、該薄膜は共通の入力光合流点から
分出して共に伸長する光路を形成し、かつ、共通の出力
光合流点に再収束する第一及び第二の導波チャンネルの
形状を有する；（２）チャンネルの有機媒体への水平電
界の印加を促進するため、前記チャンネル光路の一方に
沿った近接部に、間隔をあけて配置される第一組の電極
を配置すること； （３）チャンネルの有機媒体への垂直電界の印加を促進
するため、第一組の電極と同一のチャンネル光路に沿つ
た近接部に、間隔をあけて配置される第二組の電極を配
置すること； （４）チャンネルのポリマー分子を可動にするため薄膜
を加熱すること； （５）各組の電極に電圧を加えて電界を形成すること、
但し第一組の電極はポリマー分子の非中心対称性配向を
印加水平電界の方向に対して平行に誘起し、かつ、第二
組の電極はポリマー分子の非中心対称性配向を印加垂直
電界の方向に対して平行に誘起する；及び （６）印加電界を維持しながら薄膜を冷却し、それによ
り二次の非線形光学応答を示すポリマー分子配向の二つ
の安定な電界誘起域を形成すること； からなるマッハーツエンダーインターフェロメトリー型
電気光学的導波デバイスを製作する方法。 １３、有機媒体が、熱可塑性のホストポリマーと非線形
の光学的応答を示すゲスト有機化合物との混合物である
請求項１２記載の方法。 １４、有機媒体が、非線形の光学的応答を示す熱可塑性
ポリマーである請求項１２記載の方法。 １５、有機媒体が、非線形の光学的応答を示す懸垂側鎖
を有する熱可塑性ポリマーである請求項１２記載の方法
。 １６、有機媒体が、電子供与性基と電子引き抜き性基と
を連結したビフェニル構造を含有する懸垂側鎖を備えた
熱可塑性ポリマーである請求項１２記載の方法。 １７、有機媒体が、電子供与性基と電子引き抜き性基と
を連結したスチルベン構造を含有する懸垂側鎖を備えた
熱可塑性ポリマーである請求項１２記載の方法。 １８、請求項１２記載の方法に従つて製造した偏光不感
性の導波デバイス。 １９、（１）任意偏光の光ビームを請求項１８記載の偏
光不感性の導波デバイスに導入すること；（２）導波さ
れた輻射光のＴＥ−モード及びＴＭ−モードに関して同
一の位相変調を行うため、各組の電極に変調電圧を加え
ること；及び （３）変調された輻射光を光検出手段に伝送すること、
但し伝送された輻射光の強度は、該デバイスの二個のイ
ンターフェロメトリー型導波チャンネル間の位相シフト
の関数として変化する；からなる電磁輻射を変調する方
法。 ２０、輻射光がレーザビームである請求項１９記載の方
法。 ２１、薄膜有機媒体が、非線形の光学的応答を示す懸垂
鎖を有する熱可塑性ポリマーである請求項１９記載の方
法。 ２２、薄膜有機媒体が、電子供与性基と電子引き抜き性
基とを連結したビフェニル構造を含有する懸垂側鎖を備
えた熱可塑性ポリマーである請求項１９記載の方法。 ２３、薄膜有機媒体が、電子供与性基及び電子引き抜き
性基とを連結したスチルベン構造を含有する懸垂側鎖を
備えた熱可塑性ポリマーである請求項１９記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/366,047 US4932738A (en) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | Polarization-insensitive interferometric waveguide electrooptic modulator |
| US366047 | 1989-06-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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