JPH0379692B2 - - Google Patents
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- JPH0379692B2 JPH0379692B2 JP7440985A JP7440985A JPH0379692B2 JP H0379692 B2 JPH0379692 B2 JP H0379692B2 JP 7440985 A JP7440985 A JP 7440985A JP 7440985 A JP7440985 A JP 7440985A JP H0379692 B2 JPH0379692 B2 JP H0379692B2
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光制御型光スイツチに関する。特に本
発明は薄膜光導波路用の全反射型の光制御型光ス
イツチの構成とその構成材料に関するものであ
る。
発明は薄膜光導波路用の全反射型の光制御型光ス
イツチの構成とその構成材料に関するものであ
る。
従来の技術
電気光学効果が大きく駆動電圧が小さくてすむ
PLZT系材料を用いた光制御型スイツチの例を第
２図に示す。このスイツチは例えばサフアイヤ
（α−アルミナ）基板２１上に設けられたPLZT
系薄膜２２からなる少なくとも２本の互いに交差
する光導波路２３と、交差部２４上に設けた制御
電極２５と、光導波路２３と制御電極２５との間
にPLZT系薄膜２２（屈折率2.6）より小さい屈
折率を有するバツフア層２６例えば酸化タンタル
−酸化アルミニウム化合物（屈折率2.0）を備え、
光導波路２３をPLZT系薄膜２２の表面２２ｓ
に、帯型のPLZT系薄膜２２より小さくバツフア
層より大きい薄帯２７例えば酸化タンタル（屈折
率2.1）を具備して構成し、さらにサフアイア基
板２１上に光起電力膜２８を設け、この光起電力
膜２８と制御電極２５とを電気的に結合させてい
る。
PLZT系材料を用いた光制御型スイツチの例を第
２図に示す。このスイツチは例えばサフアイヤ
（α−アルミナ）基板２１上に設けられたPLZT
系薄膜２２からなる少なくとも２本の互いに交差
する光導波路２３と、交差部２４上に設けた制御
電極２５と、光導波路２３と制御電極２５との間
にPLZT系薄膜２２（屈折率2.6）より小さい屈
折率を有するバツフア層２６例えば酸化タンタル
−酸化アルミニウム化合物（屈折率2.0）を備え、
光導波路２３をPLZT系薄膜２２の表面２２ｓ
に、帯型のPLZT系薄膜２２より小さくバツフア
層より大きい薄帯２７例えば酸化タンタル（屈折
率2.1）を具備して構成し、さらにサフアイア基
板２１上に光起電力膜２８を設け、この光起電力
膜２８と制御電極２５とを電気的に結合させてい
る。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、以上の光導波路構成においては
気温変化に要因される光導波路内の実効屈折率が
変動するため、分岐比（電圧OFF時のl2とl3の
比）および消光比（l2の電圧ON時とOFF時の比）
が最良の状態からはずれる。すなわち、交差部２
４が複雑な導波モードの有するマルチモード光導
波路のため、気温変化に弱いものであり、例えば
交差角θが2゜で、設計上20dBの分岐比であつた
ものが、10dBにまで変動が発生する。加えて、
交差角2゜、消光比20dBでも、電圧オン（ON）時
に基板モード、スラブモードの発生が大きく、光
スイツチの伝送損失が3dBに達するという問題を
有していた。
気温変化に要因される光導波路内の実効屈折率が
変動するため、分岐比（電圧OFF時のl2とl3の
比）および消光比（l2の電圧ON時とOFF時の比）
が最良の状態からはずれる。すなわち、交差部２
４が複雑な導波モードの有するマルチモード光導
波路のため、気温変化に弱いものであり、例えば
交差角θが2゜で、設計上20dBの分岐比であつた
ものが、10dBにまで変動が発生する。加えて、
交差角2゜、消光比20dBでも、電圧オン（ON）時
に基板モード、スラブモードの発生が大きく、光
スイツチの伝送損失が3dBに達するという問題を
有していた。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、気
温変動に対して安定した消光比、分岐比を示す光
制御型光スイツチ装置を提供することを目的とし
ている。
温変動に対して安定した消光比、分岐比を示す光
制御型光スイツチ装置を提供することを目的とし
ている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、サフアイ
ヤ（α−アルミナ）基板上に設けたPLZT系薄膜
上に、膜厚の増減によりPLZT系薄膜中の導波光
に対する実効屈折率を変化せしめる第１薄帯と第
２薄帯とを交差せしめ、上記第１、第２の薄帯の
交差部の膜厚を上記第１、第２薄帯の膜厚以上に
構成し上記交差部におけるPLZT系薄膜の導波光
の実効屈折率を上記第１、第２薄帯下のPLZT系
薄膜中の導波光の実効屈折率より高くせしめた交
差光導波路上に、上記第１、第２薄帯より低い屈
折率を有するバツフア層を具備し、上記バツフア
層上に導波光の制御電極を設け、上記サフアイヤ
基板上に光起電力膜を設け、この光起電力膜と上
記制御電極とを電気的に結合させて構成したもの
である。
ヤ（α−アルミナ）基板上に設けたPLZT系薄膜
上に、膜厚の増減によりPLZT系薄膜中の導波光
に対する実効屈折率を変化せしめる第１薄帯と第
２薄帯とを交差せしめ、上記第１、第２の薄帯の
交差部の膜厚を上記第１、第２薄帯の膜厚以上に
構成し上記交差部におけるPLZT系薄膜の導波光
の実効屈折率を上記第１、第２薄帯下のPLZT系
薄膜中の導波光の実効屈折率より高くせしめた交
差光導波路上に、上記第１、第２薄帯より低い屈
折率を有するバツフア層を具備し、上記バツフア
層上に導波光の制御電極を設け、上記サフアイヤ
基板上に光起電力膜を設け、この光起電力膜と上
記制御電極とを電気的に結合させて構成したもの
である。
作 用
本発明は上記した構成により、導波光の実効屈
折率は上記交差部の中心で最も高くなるので、交
差部がいわば凸レンズに似た働きをすることにな
る。したがつて、気温変動に対して安定した消光
比、分岐比を得ることができる。
折率は上記交差部の中心で最も高くなるので、交
差部がいわば凸レンズに似た働きをすることにな
る。したがつて、気温変動に対して安定した消光
比、分岐比を得ることができる。
実施例
第１図ａは本発明にかかる光制御型光スイツチ
の一実施例の構成にかかる要部斜視図、第１図ｂ
はａにおける光導波路構成を示す要部斜視構成図
である。第１図ｂにおいて、サフアイヤ（α−ア
ルミナ）基板１１上に設けたPLZT系薄膜１２上
に、膜厚の増減によりPLZT系薄膜１２中の導波
光に対する実効屈折率を変化せしめる第１薄帯１
３と第２薄帯１４とを交差せしめ、第１、第２薄
帯１３，１４の交差部１５の膜厚dcを第１、第２
薄帯１３，１４の膜厚d1，d2以上に構成し、交差
部１５におけるPLZT系薄膜１２の導波光の実効
屈折率ncを第１、第２薄帯１３，１４下のPLZT
系薄膜１２の導波光の実効屈折率nb1およびnb2よ
り高くせしめる。さらに、第１図ａに示すように
交差光導波路１６上に、第１、第２薄帯１３，１
４より低い屈折率を有するバツフア層１７を配置
し、バツフア層１７上に導波光の制御電極１８を
設け、サフアイヤ基板１１上に光起電力膜１９を
設け、光起電力膜１９と制御電極１８とを電気的
に結合させて構成する。
の一実施例の構成にかかる要部斜視図、第１図ｂ
はａにおける光導波路構成を示す要部斜視構成図
である。第１図ｂにおいて、サフアイヤ（α−ア
ルミナ）基板１１上に設けたPLZT系薄膜１２上
に、膜厚の増減によりPLZT系薄膜１２中の導波
光に対する実効屈折率を変化せしめる第１薄帯１
３と第２薄帯１４とを交差せしめ、第１、第２薄
帯１３，１４の交差部１５の膜厚dcを第１、第２
薄帯１３，１４の膜厚d1，d2以上に構成し、交差
部１５におけるPLZT系薄膜１２の導波光の実効
屈折率ncを第１、第２薄帯１３，１４下のPLZT
系薄膜１２の導波光の実効屈折率nb1およびnb2よ
り高くせしめる。さらに、第１図ａに示すように
交差光導波路１６上に、第１、第２薄帯１３，１
４より低い屈折率を有するバツフア層１７を配置
し、バツフア層１７上に導波光の制御電極１８を
設け、サフアイヤ基板１１上に光起電力膜１９を
設け、光起電力膜１９と制御電極１８とを電気的
に結合させて構成する。
上記構成において、第１、第２薄帯１３，１４
および交差部１５の下部に構成される光導波路を
それぞれ１３Ｗ，１４Ｗ，１５Ｗとする。交差部
下の導波光１５Ｗの実効屈折率は光導波路１３
Ｗ，１４Ｗより高いので、交差部１５Ｗがいわば
凸レンズに似た働きをし、漏洩のない導波と優れ
た消光比が得られ、気温変動にも耐久性のあるこ
とを確認している。
および交差部１５の下部に構成される光導波路を
それぞれ１３Ｗ，１４Ｗ，１５Ｗとする。交差部
下の導波光１５Ｗの実効屈折率は光導波路１３
Ｗ，１４Ｗより高いので、交差部１５Ｗがいわば
凸レンズに似た働きをし、漏洩のない導波と優れ
た消光比が得られ、気温変動にも耐久性のあるこ
とを確認している。
第３図は本発明のもう一つの実施例の光導波路
構成を示す要部斜視図である。同図において、４
１は第２薄膜、１１，１２，１３，１４，１５は
第１図ｂと同一である。第１図ａに示すのと同様
にして交差部１５にバツフア層１７および制御電
極１８を設けて本発明の光スイツチが構成され
る。すなわち、第１、第２薄帯１３，１４と
PLZT系薄膜１２との間に第２薄膜４１を設け
た。本実施例では、薄帯１３，１４と交差部薄帯
１５の膜厚の製作精度が、第２薄膜４１を介する
ことにより緩和されるため、導波路構造の最適化
が容易になり一層の漏洩の減少が計られる。第
１、第２薄帯に、酸化チタン、酸化タンタル、酸
化イツトリウム、酸化ジルコン、酸化アルミニウ
ムなどの少なくとも一種で構成し、バツフア層
を、酸化チタン、酸化タンタル、酸化イツトリウ
ム、酸化ニオブ、酸化ジルコン、酸化アルミニウ
ム、酸化珪素などの酸化物の少なくとも一種で構
成した。この種の酸化物でバツフア層１７ならび
に薄帯１３，１４を構成した場合、又透光性も良
好で密着性に優れている。加えて、複数の金属元
素からなる酸化物は固溶度を自由に選ぶことが可
能で所望の屈折率を得ることができる。したがつ
て、バツフア層と薄帯の屈折率の差を小さくする
ことが出来るため、交差部では複数モード、それ
以外では単一モードの導波モードを形成すること
が可能となる。故に光導波路と光フアイバとの光
結合は位置精度が、例えば数百Åと比較的緩やか
な精度で安定した特性を得ることが出来た。
構成を示す要部斜視図である。同図において、４
１は第２薄膜、１１，１２，１３，１４，１５は
第１図ｂと同一である。第１図ａに示すのと同様
にして交差部１５にバツフア層１７および制御電
極１８を設けて本発明の光スイツチが構成され
る。すなわち、第１、第２薄帯１３，１４と
PLZT系薄膜１２との間に第２薄膜４１を設け
た。本実施例では、薄帯１３，１４と交差部薄帯
１５の膜厚の製作精度が、第２薄膜４１を介する
ことにより緩和されるため、導波路構造の最適化
が容易になり一層の漏洩の減少が計られる。第
１、第２薄帯に、酸化チタン、酸化タンタル、酸
化イツトリウム、酸化ジルコン、酸化アルミニウ
ムなどの少なくとも一種で構成し、バツフア層
を、酸化チタン、酸化タンタル、酸化イツトリウ
ム、酸化ニオブ、酸化ジルコン、酸化アルミニウ
ム、酸化珪素などの酸化物の少なくとも一種で構
成した。この種の酸化物でバツフア層１７ならび
に薄帯１３，１４を構成した場合、又透光性も良
好で密着性に優れている。加えて、複数の金属元
素からなる酸化物は固溶度を自由に選ぶことが可
能で所望の屈折率を得ることができる。したがつ
て、バツフア層と薄帯の屈折率の差を小さくする
ことが出来るため、交差部では複数モード、それ
以外では単一モードの導波モードを形成すること
が可能となる。故に光導波路と光フアイバとの光
結合は位置精度が、例えば数百Åと比較的緩やか
な精度で安定した特性を得ることが出来た。
従来では導波路幅10μｍ、導波モード数〜20の
マルチモードになり漏洩の少ない基本モードを励
振させるためには、位置精度は100Å以下と非常
に厳密にすることが必要であつた。
マルチモードになり漏洩の少ない基本モードを励
振させるためには、位置精度は100Å以下と非常
に厳密にすることが必要であつた。
以下に具体例を挙げ、第１図ａにもとづき詳細
に説明する。、透明基板１１にサフアイヤｃ面基
板を用い、例えばスパツタ蒸着により膜厚0.5μｍ
のPLZT系薄膜（屈折率2.6）１２を設け、膜厚
10μｍの酸化タンタル膜（屈折率2.10）で幅10μｍ
で、半導体リソグラフに使用されるリフトオフ法
で第１薄帯１３を形成し、次に同じく膜厚10μ
ｍ、幅10μｍの第２薄帯１４を交差部θを2゜でリ
フトオフ法で形成した。続いて、アルミ添加酸化
タンタル膜（屈折率2.09）でバツフア層を構成し
た。この場合、光導波路は単一モード（波長1.3μ
ｍ）であつた。次に、制御電極を電極空隙間隔
4μｍで蒸着アルミにより構成し、光起電力膜１
９たとえばｐ−ｎ直列接続からなるGaAs光起電
力セルを基板上に接着し、Al配線パターンで制
御電極１８と電気的に結合し、光スイツチを構成
した。
に説明する。、透明基板１１にサフアイヤｃ面基
板を用い、例えばスパツタ蒸着により膜厚0.5μｍ
のPLZT系薄膜（屈折率2.6）１２を設け、膜厚
10μｍの酸化タンタル膜（屈折率2.10）で幅10μｍ
で、半導体リソグラフに使用されるリフトオフ法
で第１薄帯１３を形成し、次に同じく膜厚10μ
ｍ、幅10μｍの第２薄帯１４を交差部θを2゜でリ
フトオフ法で形成した。続いて、アルミ添加酸化
タンタル膜（屈折率2.09）でバツフア層を構成し
た。この場合、光導波路は単一モード（波長1.3μ
ｍ）であつた。次に、制御電極を電極空隙間隔
4μｍで蒸着アルミにより構成し、光起電力膜１
９たとえばｐ−ｎ直列接続からなるGaAs光起電
力セルを基板上に接着し、Al配線パターンで制
御電極１８と電気的に結合し、光スイツチを構成
した。
上記の構成において、例えばHe−Neレーザ光
を光起電力膜１９に照射し、出力電圧20V以上
で、スイツチング動作することを確認した。又、
分岐比、消光比の改善により気温5゜〜60℃で分岐
比18±2dB、伝送損失1dB以下であることを確認
している。
を光起電力膜１９に照射し、出力電圧20V以上
で、スイツチング動作することを確認した。又、
分岐比、消光比の改善により気温5゜〜60℃で分岐
比18±2dB、伝送損失1dB以下であることを確認
している。
発明の効果
本発明は、光導波路構造における薄帯の膜厚を
交差部において厚くすることにより実効屈折率分
布を交差部において高くし、いわば凸レンズの効
果を持たせたもので、従来の光制御型光スイツチ
の伝送損失および安定性に改善を加える効果を奏
する。
交差部において厚くすることにより実効屈折率分
布を交差部において高くし、いわば凸レンズの効
果を持たせたもので、従来の光制御型光スイツチ
の伝送損失および安定性に改善を加える効果を奏
する。
第１図ａは本発明の一実施例における光制御型
スイツチ装置の要部斜視図、第１図ｂは光導波路
構成を示す要部斜視構成図、第２図は従来例の要
部構成を示す要部斜視図、第３図は本発明の第２
の実施例の要部構成を示す要部斜視図である。 １１……サフアイヤ基板、１２……PLZT系薄
膜、１３……第１薄帯、１４……第２薄帯、１６
……交差光導波路、１７……バツフア層、１８…
…制御電極、１９……光起電力膜。
スイツチ装置の要部斜視図、第１図ｂは光導波路
構成を示す要部斜視構成図、第２図は従来例の要
部構成を示す要部斜視図、第３図は本発明の第２
の実施例の要部構成を示す要部斜視図である。 １１……サフアイヤ基板、１２……PLZT系薄
膜、１３……第１薄帯、１４……第２薄帯、１６
……交差光導波路、１７……バツフア層、１８…
…制御電極、１９……光起電力膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ サフアイア基板上に設けたPLZT系薄膜上
に、膜厚の増減によりPLZT系薄膜中の導波光に
対する実効屈折率を変化せしめる第１薄帯と第２
薄帯を交差せしめ、上記第１、第２の薄帯の交差
部の膜厚を上記第１、第２薄帯の膜厚以上に構成
して上記交差部におけるPLZT系薄膜の導波光の
実効屈折率を上記第１、第２薄帯下のPLZT系薄
膜中の導波光の実効屈折率より高くせしめた交差
光導波路上に、上記第１、第２薄帯より低い屈折
率を有するバツフア層を具備し、上記バツフア層
上に導波光の制御電極を設け、上記サフアイア基
板上に光起電力膜を設け、この光起電力膜と上記
制御電極とを電気的に結合させたことを特徴とす
る光制御型光スイツチ装置。 ２ 第１、第２薄帯とPLZT系薄膜との間に別の
薄膜を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光制御型光スイツチ装置。 ３ 第１、第２薄帯を、酸化チタン、酸化タンタ
ル、酸化イツトリウム、酸化ニオブ、酸化ジルコ
ン、酸化アルミニウムなどの酸化物の少なくとも
一種で構成し、バツフア層を、酸化チタン、酸化
タンタル、酸化イツトリウム、酸化ニオブ、酸化
ジルコン、酸化アルミニウム、酸化珪素などの酸
化物の少なくとも一種で構成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の光制御型光スイツ
チ装置。 ４ 第１、第２薄帯を酸化タンタル、バツフア層
を酸化タンタル−酸化アルミニウム化合物で構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
の光制御型光スイツチ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7440985A JPS6249336A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 光制御型光スイツチ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7440985A JPS6249336A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 光制御型光スイツチ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6249336A JPS6249336A (ja) | 1987-03-04 |
| JPH0379692B2 true JPH0379692B2 (ja) | 1991-12-19 |
Family
ID=13546362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7440985A Granted JPS6249336A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 光制御型光スイツチ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6249336A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6810176B2 (en) | 2000-08-07 | 2004-10-26 | Rosemount Inc. | Integrated transparent substrate and diffractive optical element |
| US6987901B2 (en) | 2002-03-01 | 2006-01-17 | Rosemount, Inc. | Optical switch with 3D waveguides |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP7440985A patent/JPS6249336A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6249336A (ja) | 1987-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |