JPH0373918A - 光変調素子 - Google Patents
光変調素子Info
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- JPH0373918A JPH0373918A JP21101389A JP21101389A JPH0373918A JP H0373918 A JPH0373918 A JP H0373918A JP 21101389 A JP21101389 A JP 21101389A JP 21101389 A JP21101389 A JP 21101389A JP H0373918 A JPH0373918 A JP H0373918A
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- Japan
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- buffer layer
- optical waveguide
- electric field
- optical
- electrode
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電界印加により屈折率が変化する材料を利用し
た光変調素子に関する。
た光変調素子に関する。
本発明は、電界印加により屈折率が変化する材料の基板
に絶縁バッファ層を介して高周波電界を印加する構造の
光変調素子において、 電極以外の部分の絶縁バッファ層を取り除くことにより
、 低電圧駆動を可能とするとともに、高周波に対する実効
屈折率を引き下げて光との速度整合を改善し、変調周波
数帯域を拡大するものである。
に絶縁バッファ層を介して高周波電界を印加する構造の
光変調素子において、 電極以外の部分の絶縁バッファ層を取り除くことにより
、 低電圧駆動を可能とするとともに、高周波に対する実効
屈折率を引き下げて光との速度整合を改善し、変調周波
数帯域を拡大するものである。
ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムは、電界を印加
することにより屈折率が変化する電気光学効果を示すこ
とから、このような性質を利用した光変調素子が従来か
ら知られている。
することにより屈折率が変化する電気光学効果を示すこ
とから、このような性質を利用した光変調素子が従来か
ら知られている。
第３図はニオブ酸リチウムを用いた従来例光変調素子の
断面図である。
断面図である。
ニオブ酸リチウム基板１には光導波路２が形成され、ニ
オブ酸リチウム基板１の表面には３１０□バッファ層３
が形成され、このＳｉＯ□バッファ層３を介して光導波
路２に高周波電界を印加するため、５ｉｎ２バッファ層
３の表面に電極４．４′が設けられている。
オブ酸リチウム基板１の表面には３１０□バッファ層３
が形成され、このＳｉＯ□バッファ層３を介して光導波
路２に高周波電界を印加するため、５ｉｎ２バッファ層
３の表面に電極４．４′が設けられている。
電極４．４′間に高周波、特にマイクロ波を供給すると
、光導波路２の部分に高周波電界が印加される。この電
界により光導波路２の屈折率が変化し、その内部を伝搬
する光に位相変調を施すことができる。
、光導波路２の部分に高周波電界が印加される。この電
界により光導波路２の屈折率が変化し、その内部を伝搬
する光に位相変調を施すことができる。
しかし、従来の構造の光変調素子では、高周波に対する
等価屈折率が大きく、高周波の位相速度と光の位相速度
とを整合させにくく、広帯域変調特性を得ることが困難
であった。
等価屈折率が大きく、高周波の位相速度と光の位相速度
とを整合させにくく、広帯域変調特性を得ることが困難
であった。
また、変調に必要な電界が光導波路の部分にのみ印加さ
れればよいが、従来の構造では他の部分にも不要な電界
が印加されていた。
れればよいが、従来の構造では他の部分にも不要な電界
が印加されていた。
本発明は、以上の課題を解決し、変調帯域の広い光変調
素子を提供することを目的とする。
素子を提供することを目的とする。
本発明の光変調素子は、絶縁バッファ層が、電極と基板
との間に、電極の幅に等しいまたは狭い幅に形成された
ことを特徴とする。
との間に、電極の幅に等しいまたは狭い幅に形成された
ことを特徴とする。
絶縁バッファ層が電極の下だけに設けられているので、
光導波路部分に電界を集中させることができ、比較的低
い高周波電圧で変調動作を行うことができる。
光導波路部分に電界を集中させることができ、比較的低
い高周波電圧で変調動作を行うことができる。
また、光導波路以外の部分の絶縁バッファ層を除去する
ことにより、高周波に対する等価屈折率を下げることが
でき、広帯域変調動作が可能となる。
ことにより、高周波に対する等価屈折率を下げることが
でき、広帯域変調動作が可能となる。
第１図は本発明実施例光変調素子の斜視図を示し、第２
図は断面図を示す。
図は断面図を示す。
この光変調素子は、ニオブ酸リチウム基板１と、このニ
オブ酸リチウム基板１内に形成された光導波路２と、こ
の光導波路２およびニオブ酸リチウム基板１の表面に形
成され−た５１０２バッファ層３と、この５１０２バッ
ファ層３を介して光導波路２に高周波電界を印加する電
極と４．４′とを備える。電極４．４′の一端には電源
５が接続され、他端には終端抵抗６が接続される。
オブ酸リチウム基板１内に形成された光導波路２と、こ
の光導波路２およびニオブ酸リチウム基板１の表面に形
成され−た５１０２バッファ層３と、この５１０２バッ
ファ層３を介して光導波路２に高周波電界を印加する電
極と４．４′とを備える。電極４．４′の一端には電源
５が接続され、他端には終端抵抗６が接続される。
電極４．４′の一端に電源５から高周波、特にマイクロ
波を入力すると、この高周波は電極４．４′に沿って伝
搬し、電極４．４′の他端に接続された終端抵抗６に伝
わる。このとき、高周波の電界が５ｉｎ２バッファ層３
を通って光導波路２に伝わり、その領域の屈折率を変化
させる。これにより、光導波路２を伝搬する光の位相が
変化する。
波を入力すると、この高周波は電極４．４′に沿って伝
搬し、電極４．４′の他端に接続された終端抵抗６に伝
わる。このとき、高周波の電界が５ｉｎ２バッファ層３
を通って光導波路２に伝わり、その領域の屈折率を変化
させる。これにより、光導波路２を伝搬する光の位相が
変化する。
このときの変調感度は、光のパワー分布と高周波電界と
の重なりの状態によって決まり、光のより強い部分に強
い高周波電界を集中させると、低電圧駆動が可能となる
。
の重なりの状態によって決まり、光のより強い部分に強
い高周波電界を集中させると、低電圧駆動が可能となる
。
また、変調帯域は光の位相速度と高周波の位相速度との
差により制限を受ける。一般に光の屈折率の方が高周波
の屈折率より小さいため、光の位相速度の方が高周波の
位相速度より大きい。したがって、高周波の屈折率が下
がる構造にすれば、変調帯域は広がる。
差により制限を受ける。一般に光の屈折率の方が高周波
の屈折率より小さいため、光の位相速度の方が高周波の
位相速度より大きい。したがって、高周波の屈折率が下
がる構造にすれば、変調帯域は広がる。
そこで本実施例では、ＳｌＯ□バッファ層３が、電極４
．４′とニオブ酸リチウム基板１との間に、電極４．４
′の幅に等しいまたは狭い幅に形成されている。
．４′とニオブ酸リチウム基板１との間に、電極４．４
′の幅に等しいまたは狭い幅に形成されている。
すなわち、電極４．４′の幅をそれぞれａ、 ａ’とし
、電極４．４′にそれぞれ接する二列のＳｉＯ□バッフ
ァ層３の幅をそれぞれす、ｂ’ とすると、ｂ≦ａ、
ｂ’ ≦ａ′ の関係がある。
、電極４．４′にそれぞれ接する二列のＳｉＯ□バッフ
ァ層３の幅をそれぞれす、ｂ’ とすると、ｂ≦ａ、
ｂ’ ≦ａ′ の関係がある。
この構造により、高周波電界が５ｉｎ２バッファ層３の
下、すなわち光導波路２の部分に集中し、低電圧駆動が
可能となる。また、光導波路２以外の部分のＳｌＯ□バ
ッファ層３を除去したことにより、高周波の等価屈折率
が低下し、広帯域変調動作が可能となる。
下、すなわち光導波路２の部分に集中し、低電圧駆動が
可能となる。また、光導波路２以外の部分のＳｌＯ□バ
ッファ層３を除去したことにより、高周波の等価屈折率
が低下し、広帯域変調動作が可能となる。
第４図は従来例と実施例の差を示す図であり、光導波路
２と電極４との間に設けられる５ｉｎ２バッファ層３の
厚さｄ、をパラメータとし、その幅ｂを横軸、第１図お
よび第２図に示した実施例の変調帯域幅と第３図に示し
た従来例の変調帯域幅との比の計算値を縦軸に示す。こ
の計算では、従来例、実施例ともに、光導波路２の上に
設けられた電極４の幅をａ＝１０μｍ、電極４と４′と
の間隔をｃ＝１ｈｎ＋ｑ電極４．４′の厚さをｄａ ＝
３．Ｏｕｒｎとした。
２と電極４との間に設けられる５ｉｎ２バッファ層３の
厚さｄ、をパラメータとし、その幅ｂを横軸、第１図お
よび第２図に示した実施例の変調帯域幅と第３図に示し
た従来例の変調帯域幅との比の計算値を縦軸に示す。こ
の計算では、従来例、実施例ともに、光導波路２の上に
設けられた電極４の幅をａ＝１０μｍ、電極４と４′と
の間隔をｃ＝１ｈｎ＋ｑ電極４．４′の厚さをｄａ ＝
３．Ｏｕｒｎとした。
このように、例えばＳｉＯ。バッファ層３の厚さをｄ
ｉ＝ １ μｍ％幅すを４μＩ１１とすると、従来の２
．４倍以上に広帯域化できる。
ｉ＝ １ μｍ％幅すを４μＩ１１とすると、従来の２
．４倍以上に広帯域化できる。
以上の説明では、電界印加により屈折率が変化する材料
としてニオブ酸リチウムを用いた例を示したが、タンタ
ル酸リチウムを用いても本発明を同様に実施できる。
としてニオブ酸リチウムを用いた例を示したが、タンタ
ル酸リチウムを用いても本発明を同様に実施できる。
また、このような材料の基板に光導波路を形成するには
、通常はＴ１拡散が用いられ、基板の一部の屈折率を変
化させている。したがって、光導波路は基板内に形成さ
れる。しかし、基板上に光導波路を積層させることもで
き、その場合にも本発明を同様に実施できる。
、通常はＴ１拡散が用いられ、基板の一部の屈折率を変
化させている。したがって、光導波路は基板内に形成さ
れる。しかし、基板上に光導波路を積層させることもで
き、その場合にも本発明を同様に実施できる。
絶縁バッファ層としては、Ｓｉ口□の他に、アルミナや
窒化膜を用いることができる。
窒化膜を用いることができる。
本発明の光変調素子は、それ自体が光位相変調として用
いられるだけでなく、マツハツエンダ干渉計の一方の光
路に挿入されて光強度変調器の構成要素として用いられ
る。
いられるだけでなく、マツハツエンダ干渉計の一方の光
路に挿入されて光強度変調器の構成要素として用いられ
る。
以上説明したように、本発明の光変調素子は、単純な構
造で低電圧駆動を可能とするとともに、高周波に対する
実効屈折率を引き下げて光との速度整合を改善し、変調
周波数帯域を拡大できる効果がある。
造で低電圧駆動を可能とするとともに、高周波に対する
実効屈折率を引き下げて光との速度整合を改善し、変調
周波数帯域を拡大できる効果がある。
第１図は本発明実施例光変調素子の斜視図。
第２図は断面図。
第３図は従来例光変調素子の断面図。
第４図は絶縁バッファ層の幅に対する実施例と従来例と
の変調帯域幅の比の計算値を示す図。 １・・・ニオブ酸リチウム基板、２・・・光導波路、３
・・・５ｉｎ２バッファ層、４．４′・・・電極、５・
・・電源、６・・・終端抵抗。 Ｘ゛ 第１図 第 ３ 図 第 図
の変調帯域幅の比の計算値を示す図。 １・・・ニオブ酸リチウム基板、２・・・光導波路、３
・・・５ｉｎ２バッファ層、４．４′・・・電極、５・
・・電源、６・・・終端抵抗。 Ｘ゛ 第１図 第 ３ 図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電界印加により屈折率が変化する材料により形成さ
れた基板と、 この基板上またはこの基板内に形成された光導波路と、 この光導波路および上記基板の表面に形成された絶縁バ
ッファ層と、 この絶縁バッファ層を介して上記光導波路に高周波電界
を印加する電極と を備えた光変調素子において、 上記絶縁バッファ層は、上記電極と上記基板との間に、
上記電極の幅に等しいまたは狭い幅に形成された ことを特徴とする光変調素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21101389A JPH0373918A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 光変調素子 |
| US07/567,354 US5061030A (en) | 1989-08-15 | 1990-08-14 | Optical integrated modulator |
| DE69014767T DE69014767T2 (de) | 1989-08-15 | 1990-08-15 | Optischer Modulator. |
| EP90308949A EP0413568B1 (en) | 1989-08-15 | 1990-08-15 | Optical modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21101389A JPH0373918A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 光変調素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373918A true JPH0373918A (ja) | 1991-03-28 |
| JPH0529889B2 JPH0529889B2 (ja) | 1993-05-06 |
Family
ID=16598894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21101389A Granted JPH0373918A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 光変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0373918A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2019039215A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2020-09-17 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51134643A (en) * | 1975-04-30 | 1976-11-22 | Thomson Csf | Electrooptical switch and modulator |
-
1989
- 1989-08-15 JP JP21101389A patent/JPH0373918A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51134643A (en) * | 1975-04-30 | 1976-11-22 | Thomson Csf | Electrooptical switch and modulator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2019039215A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2020-09-17 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0529889B2 (ja) | 1993-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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