JPH04145418A - 偏光無依存性光スイッチ/変調器及びその製造方法 - Google Patents
偏光無依存性光スイッチ/変調器及びその製造方法Info
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- JPH04145418A JPH04145418A JP2268323A JP26832390A JPH04145418A JP H04145418 A JPH04145418 A JP H04145418A JP 2268323 A JP2268323 A JP 2268323A JP 26832390 A JP26832390 A JP 26832390A JP H04145418 A JPH04145418 A JP H04145418A
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
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- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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】
概要
偏光無依存住光スイッチ及び光変調器並びにその製造方
法に関し、 電極配置を工夫することにより、駆動回路の簡単化及び
低電圧駆動を可能にした偏光無依存性光スィッチ及び光
変調器並びにその製造方法を提供することを目的とし、 光導波路の両側の導波路基板に、該導波路基板表面に平
行な方向に電界成分を有する偏光を制御する少なくとも
一組の埋込型第1電極を設けるとともに、前記光導波路
上に、該導波路基板表面に垂直な方向に電界成分を有す
る偏光を制御する少なくとも一組の第2電極を設けて構
成する。
法に関し、 電極配置を工夫することにより、駆動回路の簡単化及び
低電圧駆動を可能にした偏光無依存性光スィッチ及び光
変調器並びにその製造方法を提供することを目的とし、 光導波路の両側の導波路基板に、該導波路基板表面に平
行な方向に電界成分を有する偏光を制御する少なくとも
一組の埋込型第1電極を設けるとともに、前記光導波路
上に、該導波路基板表面に垂直な方向に電界成分を有す
る偏光を制御する少なくとも一組の第2電極を設けて構
成する。
産業上の利用分野
本発明は偏光無依存性光スィッチ及び光変調器並びにそ
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
光通信又は光伝送の分野において光路を切り換えるため
に使用される光スィッチは、機械的な運動機構によって
光路を切り換える機械的光スィッチと、電気光学効果等
を利用して光路を切り換える電気的光スィッチとに大別
される。また最近、波長分散に起因する伝送距離又は伝
送速度の制限を排除するものとして、電気光学効果を利
用した導波路型光変調器が盛んに開発されている。
に使用される光スィッチは、機械的な運動機構によって
光路を切り換える機械的光スィッチと、電気光学効果等
を利用して光路を切り換える電気的光スィッチとに大別
される。また最近、波長分散に起因する伝送距離又は伝
送速度の制限を排除するものとして、電気光学効果を利
用した導波路型光変調器が盛んに開発されている。
L IN b 03 等の光学異方性を有する電気光学
結晶を基板とした導波路型光スイッチ及び光変調器は、
偏光依存性を持つため、7M偏光もしくはTE偏光のい
ずれか一方を利用するか、あるいは、大きな駆動電圧を
印加して7M偏光及びTE偏光の両方の制御を行わなけ
ればならない。そこで、偏光依存性の無い低電圧駆動が
可能な光スィッチ及び光変調器が要望されている。
結晶を基板とした導波路型光スイッチ及び光変調器は、
偏光依存性を持つため、7M偏光もしくはTE偏光のい
ずれか一方を利用するか、あるいは、大きな駆動電圧を
印加して7M偏光及びTE偏光の両方の制御を行わなけ
ればならない。そこで、偏光依存性の無い低電圧駆動が
可能な光スィッチ及び光変調器が要望されている。
従来の技術
電気光学結晶を基板とした導波路型光スイッチ及び光変
調器で偏光依存性の問題を解決した、導波路型光スイッ
チ及び光変調器が米国特許第4゜291.939号に開
示されている。この特許に記載された偏光無依存性光ス
ィッチ及び光変調器は、電極配置を特徴とするものであ
り、光導波路を挟むようにしてTE偏光を制御する電極
の組を設けるとともに、光導波路上に7M偏光を制御す
る電極の組を設けて、各々の電極の組に独立して電圧を
印加することにより、TE偏光及び7M偏光を個別に制
御して、偏光依存性の無い光スィッチ及び光変調器を実
現している。
調器で偏光依存性の問題を解決した、導波路型光スイッ
チ及び光変調器が米国特許第4゜291.939号に開
示されている。この特許に記載された偏光無依存性光ス
ィッチ及び光変調器は、電極配置を特徴とするものであ
り、光導波路を挟むようにしてTE偏光を制御する電極
の組を設けるとともに、光導波路上に7M偏光を制御す
る電極の組を設けて、各々の電極の組に独立して電圧を
印加することにより、TE偏光及び7M偏光を個別に制
御して、偏光依存性の無い光スィッチ及び光変調器を実
現している。
発明が解決しようとする課題
しかし、上述した米国特許に記載された導波路型光スイ
ッチ及び光変調器は、同一平面上にTE偏光制御用電極
とTM偏光制御用電極を配設しているため、平行光導波
路部分の長さを有効に活用しているとは言えず、駆動回
路が複雑になるという問題があった。駆動回路を簡単化
するために、TE偏光制御用の電極及びTM偏光制御用
の電極をそれぞれ一組ずつ設けた構成においては、各々
の電極の組が平行光導波路部分の異なる部分に設けられ
ているため、特にTE偏光制御用の電極を長く形成する
ことができず、その結果大きな駆動電圧を必要とすると
いう問題があった。
ッチ及び光変調器は、同一平面上にTE偏光制御用電極
とTM偏光制御用電極を配設しているため、平行光導波
路部分の長さを有効に活用しているとは言えず、駆動回
路が複雑になるという問題があった。駆動回路を簡単化
するために、TE偏光制御用の電極及びTM偏光制御用
の電極をそれぞれ一組ずつ設けた構成においては、各々
の電極の組が平行光導波路部分の異なる部分に設けられ
ているため、特にTE偏光制御用の電極を長く形成する
ことができず、その結果大きな駆動電圧を必要とすると
いう問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、電極配置を工夫することにより
、駆動回路の簡単化及び低電圧駆動を可能にした偏光無
依存性光スィッチ及び光変調器並びにその製造方法を提
供することである。
の目的とするところは、電極配置を工夫することにより
、駆動回路の簡単化及び低電圧駆動を可能にした偏光無
依存性光スィッチ及び光変調器並びにその製造方法を提
供することである。
課題を解決するための手段
光導波路の両側の導波路基板に、該導波路基板表面に平
行な方向に電界成分を有する偏光を制御する少なくとも
一組の埋込型第1電極を設ける。
行な方向に電界成分を有する偏光を制御する少なくとも
一組の埋込型第1電極を設ける。
そして、前記光導波路上に、該導波路基板表面に垂直な
方向に電界成分を有する偏光を制御する少なくとも一組
の第2電極を設ける。
方向に電界成分を有する偏光を制御する少なくとも一組
の第2電極を設ける。
望ましくは、第1電極及び第2電極の長さを所定の比に
設定し、第1及び第2電極を共通電源に接続するように
構成する。
設定し、第1及び第2電極を共通電源に接続するように
構成する。
作 用
導波路基板表面に平行な方向に電界成分を有する偏光を
制御する第1電極を埋込型にしたために、第1電極と第
2電極を光導波路を横切る方向の概略同一領域に形成で
きるため、平行光導波路部の長さに対して有効な電極配
置を実現できる。
制御する第1電極を埋込型にしたために、第1電極と第
2電極を光導波路を横切る方向の概略同一領域に形成で
きるため、平行光導波路部の長さに対して有効な電極配
置を実現できる。
また、基板表面に平行な方向に電界成分を有する偏光を
消光させる最小の電圧と、基板表面に垂直な方向に電界
成分を有する偏光を消光させる最小の電圧とは異なるが
、第1電極と第2電極の長さを所定の比に設定し、画電
極を共通電源に接続することにより、両偏光を同一の電
圧で同時に制御することが可能になる。
消光させる最小の電圧と、基板表面に垂直な方向に電界
成分を有する偏光を消光させる最小の電圧とは異なるが
、第1電極と第2電極の長さを所定の比に設定し、画電
極を共通電源に接続することにより、両偏光を同一の電
圧で同時に制御することが可能になる。
実 施 例
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。
。
第1図は本発明実施例に係る方向性結合器型光スイッチ
10の平面図であり、第2図はその■−■線断面図を示
している。11はZ軸方向に光学軸を有する2カツ)L
iNb03基板(以下LN基板と略称する)であり、基
板11上には二本の光導波路12.14が形成されてい
る。光導波路12.14は非常に接近して配置された平
行導波路部分12a、14aをそれぞれ含んでいる。導
波路12は入カポ−)aと出力ポートCを有しており、
導波路14は入力ボートbと出カポ−)dを有している
。
10の平面図であり、第2図はその■−■線断面図を示
している。11はZ軸方向に光学軸を有する2カツ)L
iNb03基板(以下LN基板と略称する)であり、基
板11上には二本の光導波路12.14が形成されてい
る。光導波路12.14は非常に接近して配置された平
行導波路部分12a、14aをそれぞれ含んでいる。導
波路12は入カポ−)aと出力ポートCを有しており、
導波路14は入力ボートbと出カポ−)dを有している
。
平行導波路部分12a、14aをそれぞれ挟むように、
LN基板11表面に対して平行な方向に電界振幅を持つ
光(TE偏光)の制御用の埋込電極16,18.20が
平行導波路部分に平行に形成されている。また、平行導
波路部分12a、14a上には、基板表面に垂直な方向
に電界振幅を持つ光(7M偏光)の制御用電極22.2
4がそれぞれ装架されている。そして、TE偏光制御用
埋込電極16,18.20及びTM偏光制御用電極22
.24は共通電源26に接続されている。
LN基板11表面に対して平行な方向に電界振幅を持つ
光(TE偏光)の制御用の埋込電極16,18.20が
平行導波路部分に平行に形成されている。また、平行導
波路部分12a、14a上には、基板表面に垂直な方向
に電界振幅を持つ光(7M偏光)の制御用電極22.2
4がそれぞれ装架されている。そして、TE偏光制御用
埋込電極16,18.20及びTM偏光制御用電極22
.24は共通電源26に接続されている。
埋込電極16,18.20は例えばTiシリサイド(主
にTI Sl 2 、他に7i5Stz)から形成され
る。
にTI Sl 2 、他に7i5Stz)から形成され
る。
TE偏光と7M偏光に対する方向性結合器型光スイッチ
の印加電圧に対する光出力の間係は第3図に示されたよ
うになっており、7M偏光を消光させる最小の電圧に対
してTE偏光を消光させる最小の電圧は約三倍近くであ
る。そこでこの比をN倍とするとき、TE偏光制御用の
埋込電極16゜18.20の長さを概略平行導波路部分
12a。
の印加電圧に対する光出力の間係は第3図に示されたよ
うになっており、7M偏光を消光させる最小の電圧に対
してTE偏光を消光させる最小の電圧は約三倍近くであ
る。そこでこの比をN倍とするとき、TE偏光制御用の
埋込電極16゜18.20の長さを概略平行導波路部分
12a。
14aの長さと同等にとり、TM偏光制御用の電極22
.24の長さをその1/N倍にすることにより、第1図
に示すように両方の組の制御用電極に共通電源26て同
じ電圧を印加して、TE偏光及び7M偏光の両偏光に対
して光スィッチ10を駆動することができる。
.24の長さをその1/N倍にすることにより、第1図
に示すように両方の組の制御用電極に共通電源26て同
じ電圧を印加して、TE偏光及び7M偏光の両偏光に対
して光スィッチ10を駆動することができる。
第2図を参照すると、埋込電極16.18.20に図示
の極性の電圧を与えると、矢印Aで示した水平方向の電
界が発生するため、基板表面に平行な方向に電界振幅を
有するTE偏光を埋込電極16.18.20に適当な電
圧を印加することにより制御することができる。一方、
導波路12a上に装架した電極22と埋込電極16との
間及び導波路14a上に装架した電極24と埋込電極1
8との間には、矢印Bで示すような電界が発生し、この
電界は導波路部分12a、14aでは概略導波路に垂直
となる。このため、埋込電極16.18及び電極22.
24に適当な電圧を印加することにより、基板表面に垂
直な方向に電界振幅を有する7M偏光を制御することが
できる。
の極性の電圧を与えると、矢印Aで示した水平方向の電
界が発生するため、基板表面に平行な方向に電界振幅を
有するTE偏光を埋込電極16.18.20に適当な電
圧を印加することにより制御することができる。一方、
導波路12a上に装架した電極22と埋込電極16との
間及び導波路14a上に装架した電極24と埋込電極1
8との間には、矢印Bで示すような電界が発生し、この
電界は導波路部分12a、14aでは概略導波路に垂直
となる。このため、埋込電極16.18及び電極22.
24に適当な電圧を印加することにより、基板表面に垂
直な方向に電界振幅を有する7M偏光を制御することが
できる。
いま、平行導波路部分12a、14aは所定波長の導波
光に対して完全結合長よりも短く形成されていると仮定
する。このとき、電圧を印加しない状態で、導波路12
の入力ボートaに入力された信号光:ま、導波路14に
結合することなく全て同じ導波路12の出力ポートcか
ら出力される。
光に対して完全結合長よりも短く形成されていると仮定
する。このとき、電圧を印加しない状態で、導波路12
の入力ボートaに入力された信号光:ま、導波路14に
結合することなく全て同じ導波路12の出力ポートcか
ら出力される。
電源26により埋込電極16,18.20及び電極22
.24に電圧を印加すると、平行導波路部分12a、1
4aの屈折率が変化する。このようにこの部分の屈折率
を変化させて、平行導波路部分12a、14aがそれぞ
れの偏光に対する完全結合長になったとき、光導波路1
2を導波する信号先は平行導波路部分14aで光導波路
14に完全に結合され、出カポ−)dから出力される。
.24に電圧を印加すると、平行導波路部分12a、1
4aの屈折率が変化する。このようにこの部分の屈折率
を変化させて、平行導波路部分12a、14aがそれぞ
れの偏光に対する完全結合長になったとき、光導波路1
2を導波する信号先は平行導波路部分14aで光導波路
14に完全に結合され、出カポ−)dから出力される。
即ち、光スイッチング機能が達成されたことになる。
同様に、光導波路14の入力ボートbから入力される信
号光についても、埋込電極16.18.20及び電極2
2.24に適当な電圧を印加することにより、光導波路
12に完全に結合させて、出力ボートCから出力させる
ことができる。
号光についても、埋込電極16.18.20及び電極2
2.24に適当な電圧を印加することにより、光導波路
12に完全に結合させて、出力ボートCから出力させる
ことができる。
次に第4図を参照すると、本発明をマツハツエンダ型光
変調器に適用した他の実施例の平面図が示されている。
変調器に適用した他の実施例の平面図が示されている。
この実施例においては、第1図に示した実施例と実質的
に同一構成部分については同一符号を付し、その説明を
省略することにする。
に同一構成部分については同一符号を付し、その説明を
省略することにする。
光導波路30はY分岐により平行導波路32゜34に分
岐し、各平行導波路はその他端において同じくY分岐に
より一本の光導波路36に接続されている。本実施例の
マツハツエンダ型光変調器の電極配置は、第1図に示し
た方向性結合器型光スイッチ10の電極配置と同様であ
り、埋込電極16.18.20と装架電極22.24か
ら構成されている。そして、各電極は共通電源26に接
続されている。
岐し、各平行導波路はその他端において同じくY分岐に
より一本の光導波路36に接続されている。本実施例の
マツハツエンダ型光変調器の電極配置は、第1図に示し
た方向性結合器型光スイッチ10の電極配置と同様であ
り、埋込電極16.18.20と装架電極22.24か
ら構成されている。そして、各電極は共通電源26に接
続されている。
本実施例では、TE偏光及びTM偏光の位相を電圧印加
により制御することにより人力光を変調し、−本の光導
波路36に出力する光変調器として動作させるものであ
る。電圧印加によるTE偏光及びTM偏光の制御は第1
図に示した実施例と概略同様なのでその説明を省略する
。
により制御することにより人力光を変調し、−本の光導
波路36に出力する光変調器として動作させるものであ
る。電圧印加によるTE偏光及びTM偏光の制御は第1
図に示した実施例と概略同様なのでその説明を省略する
。
次に第5図を参照して、本発明実施例による光スィッチ
の製造プロセスの一例について説明する。
の製造プロセスの一例について説明する。
まず第5図(a)に示すように、ZカントのLN基板4
0の導波路形成部42の両側にエツチング等により溝4
4を形成する。次いで、ら)に示すように溝44中及び
基板上にバッファ層として作用するSi02層46を蒸
着により形成し、その上に(C)に示すようにSi層4
8を蒸着により形成し、溝44内をSiで充填する。次
いで(d)に示すように、研磨又はエツチングによりL
N基板40上のSi層48及びS】02層46を除去し
てから、(e)に示すように溝部44及び導波路形成部
42上に例えばリフトオフ法によりTi層50を形成す
る。
0の導波路形成部42の両側にエツチング等により溝4
4を形成する。次いで、ら)に示すように溝44中及び
基板上にバッファ層として作用するSi02層46を蒸
着により形成し、その上に(C)に示すようにSi層4
8を蒸着により形成し、溝44内をSiで充填する。次
いで(d)に示すように、研磨又はエツチングによりL
N基板40上のSi層48及びS】02層46を除去し
てから、(e)に示すように溝部44及び導波路形成部
42上に例えばリフトオフ法によりTi層50を形成す
る。
次いで、(f)に示すように、Ti層50を熱拡散する
ことにより導波路52を形成するとともに、溝部44中
にTiシリサイド54を形成する。Ti層の残渣50′
を除去してから、(g)に示すように基板表面上にバッ
ファ層としてのSi02層56を蒸着し、次いで(社)
に示すように、導波路52上にバッファ層56を介して
電極58を形成する。
ことにより導波路52を形成するとともに、溝部44中
にTiシリサイド54を形成する。Ti層の残渣50′
を除去してから、(g)に示すように基板表面上にバッ
ファ層としてのSi02層56を蒸着し、次いで(社)
に示すように、導波路52上にバッファ層56を介して
電極58を形成する。
発明の詳細
な説明した本発明によれば、電極配置を工夫することに
より、駆動回路の簡単化及び低電圧駆動を可能にした偏
光無依存性の光スィッチ及び光変調器を提供できるとい
う効果を奏する。
より、駆動回路の簡単化及び低電圧駆動を可能にした偏
光無依存性の光スィッチ及び光変調器を提供できるとい
う効果を奏する。
第1図は本発明実施例の平面図、
第2図は第1図の■−■線断面図、
第3図は印加電圧に対する光出力の関係を示すグラフ、
第4図は本発明の他の実施例平面図、
第5図は光スィッチの製造プロセスの一例を示す図であ
る。 0・・・方向性結合器型光スイッチ、 1・・・基板、 2.14・・・光導波路、 2a、14a・・・平行導波路部、 6.18.20・・・埋込電極、 2.24・・・装架電極、 6・・・共通電源。
る。 0・・・方向性結合器型光スイッチ、 1・・・基板、 2.14・・・光導波路、 2a、14a・・・平行導波路部、 6.18.20・・・埋込電極、 2.24・・・装架電極、 6・・・共通電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、光導波路(12a、14a)の両側の導波路基板(
11)に、該導波路基板(11)表面に平行な方向に電
界成分を有する偏光を制御する少なくとも一組の埋込型
第1電極(16、18、20)を設けるとともに、前記
光導波路(12a、14a)上に、該導波路基板(11
)表面に垂直な方向に電界成分を有する偏光を制御する
少なくとも一組の第2電極(22、24)を設けたこと
を特徴とする偏光無依存性光スイッチ/変調器。 2、前記第1電極(16、18、20)及び第2電極(
22、24)の長さを所定の比に設定し、該第1及び第
2電極を共通電源(26)に接続したことを特徴とする
請求項1記載の偏光無依存性光スイッチ/変調器。 3、電気光学材料から形成された基板(40)の導波路
形成部(42)の両側に溝(44)を形成し、該溝(4
4)中及び基板(40)上にSiO_2層(46)を形
成し、 該SiO_2層(46)上にSi層(48)を形成して
前記溝(44)をSiで充填し、基板(40)上のSi
層(48)及びSiO_2層(46)を除去して基板表
面を露出させ、 前記溝部(44)及び導波路形成部(42)上にTi層
(50)を形成し、 該Ti層(50)を熱拡散することにより光導波路(5
2)を形成するとともに前記溝部(44)中にTiシリ
サイド(54)を形成し、 該Ti層の残渣(50′)を除去した後、SiO_2バ
ッファ層(56)を前記基板(40)上に形成し、前記
光導波路(52)上に該SiO_2バッファ層(56)
を介して電極(58)を形成する、 ことを特徴とする偏光無依存性光スイッチ/変調器の製
造方法。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-10-03 US US07/770,316 patent/US5263102A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-07 CA CA002052923A patent/CA2052923C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1991-10-08 DE DE69119019T patent/DE69119019T2/de not_active Expired - Fee Related
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