JPH0351826A - 光制御デバイス - 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］ 本発明は光波の変調、光路切換え等を行なう光制御デバ
イスに関し、特に基板中に形成された光導波路を用いて
制御を行なう導波形の光制御デバイスに関する。

［従来の技術］ 光通信システムの実用化が進むにつれ、さらに大容量や
多機能をもつ高度のシステムが求められており、より高
速の光信号の発生や光伝送路の切換え、交換等の新たな
機能の付加が必要とされている。現在の実用システムで
は、光信号は直接半導体レーザや発光ダイオードの注入
電流を変調することによって得られている。ところが、
直接変調方式では、緩和振動等の効果のため数ＧＨｚ以
上の高速変調が難しいこと、波長変動が発生するためコ
ヒーレント光伝送方式には適用が難しいこと等の欠点が
ある。これを解決する手段としては。

外部光変調器を使用する方法があり、特に基板中に形成
した光導波路により構成した導波形の光変調器は、小形
、高効率、高速という特長がある。

一方、光伝送路の切換えやネットワークの交換機能を得
る手段としては光スィッチが使用される。

現在実用化されている光スィッチは、プリズム。

ミラー　ファイバー等を機械的に移動させるものであり
、低速であること、信頼性が不十分、形状が大きくマト
リクス化に不適当の欠点がある。これを解決する手段と
して開発が進められているものは、やはり光導波路を用
いた導波形の光スィッチであり、高速、多素子の集積化
が可能、高信頼等の特長がある。特に、ニオブ酸リチウ
ム（ＬｉＮｂ０３）結晶等の強読電体材料を用いたもの
は。

光吸収が小さく低損失であること、大きな電気光学効果
を有しているため高効率である等の特長があり、これま
で方向性結合形光変調器またはスイッチ、全反射形光ス
イッチ等の種々の方式の光制御素子が報告されている。

このような導波形の光制御素子を実際の光通信システム
に適用する場合。

低損失、高速性等の基本的性能と共に特に、動作の安定
性が実用上不可欠である。

第３図に従来の光制御デバイスの一例として方向性結合
型光スィッチの平面図（ａ）及び断面図（ｂ）を示す。

第３図（ａ）においてＺ軸に垂直に切り出したニオブ酸
リチウム結晶基板１の上にチタンを拡散して屈折率を基
板よりも大きくして形成した帯状の光導波路２及び３が
形成されている。光導波路２及び３は基板の中央部で互
いに数μｍ程度まで近接して結合部を成し、方向性結合
器４を構成している。また、方向性結合器４を構成する
光導波路上には電極による光吸収を防ぐためのバッファ
膜６を介して制御電極５が形成されている。第３図（ｂ
）は方向性結合器４の部分の光導波路２，３に垂直な断
面図を示している。

第３図（ａ）において、光導波路２に入射した入射光７
は方向性結合器４の部分を伝搬するに従って近接した光
導波路３へ徐々に光エネルギーが移り、方向性結合器４
を通過後は光導波路３に理想的には１００％エネルギー
が移って出射光８となる。一方、制御電極５に電圧を印
加した場合、電気光学効果により電極下の光導波路の屈
折率が変化し、光導波路２と３を伝搬する導波モードの
間に位相速度の不整合が生じ１両者の間の結合状態は変
化し、出射光りとなる。

第３図（ａ）及び（ｂ）に示す光制御デバイスの制御電
極５はバッファ膜６上に電極膜を形成した後。

マスクを用いて導波路２及び３の上に電極を残すように
パターンニングし、エツチングによって形成される。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に光導波路を有する誘電体結晶基板上にバッファ膜
、電極膜等の薄膜を成膜すると、その薄膜に歪が生じる
。この歪は光導波路及び誘電体結晶基板のその他の部分
にまでおよんでその特性に影響を与える。

誘電体結晶基板上全面に薄膜が形成されたときは、歪は
基板全面に均一に生じているとみなせるので、基板の導
波路の屈折率とその他の部分の屈折率との関係は変化し
ない。

しかしながら、電極を形成するときのように薄膜の一部
を残してエツチングを行うと、残された電極部分の近傍
にのみ歪が局在することになる。

この場合、電極近傍、即ち導波路の屈折率のみが変化し
てしまい、結合部の状態が変化してしまうという問題点
がある。

また、歪が生じると電歪効果によって電界が発生してお
り、電極を形成すると、電極に電圧を印加したときと同
じ状態になってしまい結合部の状態が変化する。

更に、薄膜に生じた歪は局所的には不均一であり、同一
基板上で作成した光制御デバイスであってもその電極の
歪による影響は個々に異なる。即ち、同一特性の光制御
デバイスを安定して得ることができないという問題点が
ある。

本発明の目的は、電極形成による導波路の結合部の状態
変化を抑制し、同一特性の光制御デバイスが安定して得
られるようにすることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、電気光学効果を有する誘電体結晶基板中に形
成された光導波路と該光導波路の結合部上に設けられた
電極とを含む光制御デバイスにおいて、前記誘電体結晶
基板上、かつ前記電極の近傍に電極と同一材料からなる
格子を有することを特徴とする。

［実施例］ 次に１本発明について図面を参照して説明する。

第１図に本発明による光制御デバイスの−実施例である
方向性結合型光スィッチの平面図（ａ）および断面図（
ｂ）を示す。従来と同一のものには同一番号が付しであ
る。第３図の従来例と同様にＺカットニオブ酸リチウム
結晶基板１の上にチタンを９００〜１１００℃程度で数
時間熱拡散して。

深さ３〜１０μｍ程度の光導波路２および３が形成され
ている。この光導波路２及び３はニオブ酸リチウム結晶
基板１の中央部で互いに数μｍまで近接して結合部を成
し、方向性結合器４を構成している。

光導波路が形成されたニオブ酸リチウム結晶基板１の上
にはバッファ膜６を介して制御電極５が形成されている
。本実施例ではさらに制御電極５の近傍には制御電極５
と同一材料の格子１０が形成されている。格子１０は、
制御電極５から　１００μｍはなれた所から制御電圧と
平行に同一の幅。

ギャップによって周期的に形成されている。

格子１０の形成は、電極膜を成膜したあと、エツチング
による制御電極５の形成の際に、同時に行なわれる。

第２図に本実施例と従来の方向性結合型光スィッチのＴ
Ｅモードに対する方向性結合器分岐比の電極形成前後の
変化を示す。

一方の光導波路からの出射光をＰ　、他方の光導波路か
らの出射光をＰ２とすると、第２図より明らかな通り、
従来の方向性結合型光スィッチは電極を形成すると一方
の光導波路に入射した光の約５０％が他方の光導波路へ
移らずそのまま出射光となっている。

これに対し本実施例の方向性結合型光スィッチではほぼ
１００％の光が他方の光導波路へ移っている。

［発明の効果］ 本発明によれば、光制御デバイスの電極近傍に格子を設
けたことで、電極形成時に生じた歪の影響を低減するこ
とができ、同一特性の光制御デバイスを安定して提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る方向性結合型光スィッ
チを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。 第２図は第１図の方向性結合型光スィッチと従来の方向
性結合型光スィッチのＴＥモードに対する分岐比の電極
形成前後の変化を示すグラフ、第３図は従来の方向性結
合型光スィッチを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面
図である。 １・・・ニオブ酸リチウム結晶基板、２，３・・・光導
波路、４・・・方向性結合器２５・・・制御電極、６・
・・バッファ膜、７・・・入射光、８．９・・・出射光
、１０・・・格子。 算１図 （α） ＜ｂ＞ ２ 第３図 （ａ） （ｂン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電気光学効果を有する誘電体結晶基板中に形成され
   た光導波路と該光導波路の結合部上に設けられた電極と
   を含む光制御デバイスにおいて、前記誘電体結晶基板上
   、かつ、前記電極の近傍に電極と同一材料からなる格子
   を有することを特徴とする光制御デバイス。