JPH0419714A - 光デバイス - 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） この発明は光デバイス、特にその電極構造に関する。

（従来の技術） 光デバイスでは種々の要因によりその動作点の変動を生
ずる。例えば、ＬｉＮｂＯ３等の強誘電体結晶を用いて
形成した光デバイスにおいては焦電効果により動作点の
変動を生しることか知られている。この動作点変１７１
を防止するようにした光デバイスとして、文献工：特開
昭６２−１７３４２８号公報に開示されているものかあ
る。

第４図は文献工の従来の光デバイスの一実施例の構成を
示す要部断面図であって、Ｘ分岐を構成する２本の導波
路を備えた光スィッチの一方の導波路及びその近傍の構
成を概略的に示したものである。

同図に示す光デバイスでは、２カツトＬｉＮｂＯ３基板
］○の一方の側にＴ１拡散導波距］２を設け、この導波
路１２上に８１０２バッファ層１４、導波路の屈折率を
制御するための制御電極１６及びＳｉ膜体１８を順次に
設け、さらに基板１０の他方の側に接地用導電膜体２０
を設ける。

制御電極１６は複数のＡβ電極１６ａ〜１６ｃから成る
。制御電極１６を介して導波路へ電界を形成するとこの
電界に応じた導波路の屈折率変化か得られ、屈折率変化
を任意好適に制御することによってデバイスの動作状態
を制御する。膜体１２は、少なくとも電極間に設けられ
る。

基板１ｏの一方の側の基板面１０ａに焦電効果による十
電荷が発生すると、第４図にも示すように、十電荷に対
応する一電荷が膜体１８と制御電極１６とに誘起され、
従って電界の分布が−様となるのて焦電効果による動作
点の変動をなくすことかできる。

また動作点変動の他の要因として導波路中で励起された
光励起キャリアも挙げられる。この光励起キャリアによ
る動作点変１７１を防止するため導電性バッファ層を各
電極毎に個別に設け、導波路で生した光励起キャリアを
導電性バッファ層を介し電極へと導き電極から外部回路
へと排出するようにした光デバイスも提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら文献工の従来デバイスでは、バッファ層１
４が誘電体で抵抗が大きいため導波路１２て発生した光
励起キャリアがバッファ層］４と基板１０との界面に滞
り、従って光励起キャリアか、導波路１２の屈折率制御
のために制御電極１６により形成した電界を、打ち消す
ように作用し、その結果光デバイスの動作点か変動する
という問題点があった。例えば文献■の従来デバイスに
おいて光パワー１ｍＷ程度の光（波長λ＝１゜３ｕｍ）
を入力し続けると、最悪の場合１Ｖ／ｈ程度の動作点変
＠そ生する。

またこの光励起キャリアによる動作点変動を防止するた
め導電性バッファ層を電極毎に個別に設けた構造の従来
デバイスでは、焦電効果により基板表面に正の電荷を生
じると共に電極及び導電性バッファ層の界面に負の電荷
を生しる。温度変化が小さく従って生じた電荷の量も少
ない場合にはこれら正、負の電荷を導電性バッファ層を
介し中和して動作点変動を防止することもてきるが、温
度変化が急激に大きく起き従って短時間の間に多量の電
荷が生した場合にはこれら正、負の電荷を導電性バッフ
ァ層を介し中和することを充分に行なえず動作点変動を
起す。

この発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、焦
電効果及び光励起キャリアによる動作点変Ｉ７１をなく
せるようにした光デバイスを提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の光デバイスは、
焦電効果を有する基板に設けた導波路と、導波路上に設
けたバッファ層と、バッファ層上に互いに接触させて設
けた電極及び抵抗体とを備えて成る光デバイスにおいて
、バッファ層の、導波路及び電極間の部分を導電性を有
する菓−の層から構成すると共にバッファ層の、導波路
及び電極間以外の残りの部分を第一の層よりも抵抗が高
い第二の層から構成したことを特徴とする。

（作用） このような構成の光デバイスによれば、抵抗体及び電極
を互いに接触させて設けるので、焦電効果により電荷が
発生した際に、例えば抵抗体とバッファ層との界面、及
び又は、電極とバッファ層との界面に負の電荷を生し、
一方、基板及びバッファ層の界面に正の電荷を生する。

従って負の電荷を生じた領域ではこれら焦電効果による
正、負の電荷により一様な電界を形成でき、その結果、
動作制御のため電極により形成された電界にはこの−様
な電界が重畳される。

また導電性を有する第一の層を導波路及び電極間に設け
るので、導波路中で生した光励起キャリアを導波路から
第一の層を介し電極へと導き外部回路へと排出てきる。

ざらにバッファ層の導波路及び電極間の部分を第一の層
としそれ以外の残りの部分を第一の層よりも抵抗が高い
第二の層とするので、バッファ層によるＤＣドリフトを
寅貢的に低減或はなくせる。

（実施例） 以下、図面％９照し、この発明の実施例につき説明する
。尚、図面はこの発明が理解できる程度に、各構成成分
の形状、寸法及び配設位Ｍ＋概略的に示しであるにすぎ
ない。

第１図はこの発明の第一実施例の構成を概略的に示す断
面図である。

この実施例の光デバイスは、この発明を光変調器或は光
スィッチに適用した例であり、焦電効果を有する基板２
２に設けた導波路２４．２６と、該導波路上に設けたバ
ッファ層２８と、バッファ層２８上に互いに接触させて
設けた電極３ｏ及び抵抗体３２とを備え、バッファ層２
８の、導波路及び電極間の部分を導電性を有する第一の
層３４．３６から構成すると共にバッファ層２８の、導
波路及び電極間以外の残りの部分を第一の層３４．３６
よりも抵抗が高い第二の層３８．４０．４２から構成し
た構造を有する。

この実施例では、基板２２としてＬｉＮｂＯ３基板、Ｌ
ｉＴａ○３基板或はそのほかの焦電性を有する基板を用
い、この基板２２に例えばＴｉ拡散により導波路２４．
２６を形成する。尚、ＬｉＮｂＯ３基板を用いる場合に
は、光損傷の防止のためＬｉＮｂＯ３基板全体にＭ９を
ドープするようにしてもよい。

バッファ層２８は導波路よりも屈折率の低い第一の層３
４．３６及び第二の層３８．４０．４２から成る。第一
の層３４．３６は導電性を有する層、例えば工ｎ２０３
層、或は■ｎ２０３又はＺｎＯをドープした５ｉ０２層
から成り、第二の層３８．４０．４２は第一の層３４．
３６よりも抵抗の高い層、例えばＳ　ｉ　０２層から成
る。

また電極３ｏは導波路２４に対して設けた電極部材３０
ａ及び導波路２６に対して設けた電極部材３０ｂから成
る。これら部材３０ａ、３０ｂ＠例えば金属電極とする
。

そして電極部材３０ａ及び導波路２４の門に第一の層３
４を、また電極部材３０ｂ及び導波路２６の間に第一の
層３６を設ける。

第一の層３４．３６の抵抗を低くするほど光励起キャリ
アを電極部材３０ａ、３０ｂへ導きやすくなり、また第
一の層３４．３６と第二の層３８．４０．４２との抵抗
差を大きくするほどバッファ層２８によるＤＣドリフト
を効果的に抑制できる。

さらにバッファ層２８上に抵抗体３２及び電極部材３０
ａ、３０ｂを順次に設ける。従ってこの実施例では、光
励起キャリアは導波路２４．２６から第一の層３４．３
６及び抵抗体３２を介して電極部材３０ａ、３０ｂへと
導かれる。

抵抗体３２は例えば１０５〜１０１０Ω・ｃｍ程度の抵
抗率を有するＳｉそのほかの抵抗体材料から成る。図示
例では抵抗体３２をバッファ層２８の全面に設けるよう
にしているが必ずしも全面に設けなくともよく、少なく
とも電極部材３０ａ、３０ｂ間にのみ抵抗体３２を設け
るようにすればよい。少なくとも電極部材３０ａ、３０
ｂ間に抵抗体３２を設けることによって焦電効果による
動作点変動を低減或はなくせる。尚、焦電効果により生
した電荷を第一の層３４．３６を介し中和させることも
てきる。基板２２と抵抗体３２とが第一の層３４．３６
を介し短絡しているので従来よりも電荷の中和を効果的
に行なえる。

次に第２図及び第１図を参照し、第一実施例の製造工程
につき一例を挙げて簡単に説明する。第２図（Ａ）〜（
Ｄ）は第一実施例の製造工程を概略的に示す断面図であ
る。

まず基板２２としでＬｉＮｂＯ３基板を用意し、第２図
（Ａ）にも示すように、この基板２２にＴｉを拡散して
導波路２４．２６を形成し、そして基板面２２ａの全面
に第二の層を形成するための５ｉＣｈ層４４を積層する
。

次に篤２図（Ｂ）にも示すように、第一の層３４．３６
の形成予定領域に窓４６ａ、４６ｂを備えるレジストバ
タン４６’ａＳｉ○２層４４上に形成し、そして窓４６
ａ、４６ｂを介し露出する８１０２層４４を基板面２２
ａまでエツチング除去してＳｉＣ２から成る第二の層３
８．４０．４２を得る。

次に第２図（Ｃ）にも示すように、第一の層３４．３６
を形成するためのＩｎ２Ｏ３層４８を窓４６ａ、４６ｂ
を介し露出する基板面２２ａ上に積層する。

次に第２図（Ｄ）にも示すように、リフトオフ法により
、Ｉｎ２Ｏ３層４８の、窓４６ａ、４６ｂを介し露出す
る基板面２２ａ上に積層した部分を残存させ残りのＩｎ
２Ｏ３層４８をレジストバタン４６と共に除去して工ｎ
２０３がら成る第一の層３４．３６を得、これら第一の
層３４．３６及び第二の層３８．４ｏ、４２がら成るバ
ッファ層２８を完成する。そしてバッファ層２８の全面
にＳｉから成る抵抗体３２を積層する。

次に第１図にも示すように、フォトリン及びエツチング
技術により、抵抗体３２の、第一の層３４．３６にそれ
ぞれ対応する箇所にＡし及びＴｉから成る電極部材３０
ａ、３０ｂを形成し、第一実施例の光デバイスを完成す
る。この出願の発明者が、この製造工程の例で完成した
第−実施例の光デバイスにつき動作特性を実験的に調べ
たところ、温度が１５〜３５°Ｃの虻囲て変化する実験
環境において光のロスの増加を１ｄＢ以内としたまま光
の圧力変化８１６８以内に抑えることかでき、また光パ
ワー１ｍＷ、波長入＝Ｌ３ｕｍの光を導波路２４．２６
に入力させた場合に動作点（動作電圧）の変ｖＪを０．
１Ｖ／ｈ程度とすることかできた。尚、光のロスの増加
を小さくできるのは、導波路２４．２６を第二の層３８
．４Ｑ、４２とは接触させずに第一の層３４．３６のみ
と接触させて導波路２４．２６の等価屈折率の変化を小
ざくするようにしたためである。

第３図はこの発明の第二実施例の構成を概略的に示す断
面図である。尚、第−実施例の構成成分に対応する構成
成分については同一の符号を付して示す。

第二実施例の光デバイスは抵抗体３２の抵抗が第一の層
３４．３６の抵抗よりも大きい場合の構成例であり、電
極部材３０ａ、３０ｂ及び抵抗体３２の配設位置が異な
るほかは第一実施例と同様の構成を有する。以下、第一
実施例と相違する点につき説明し、第−実施例と同様の
点についてはその詳細な説明を省略する。

上述した第−実施例では光励起キャリアを導波路２４．
２６から菓−の層３４．３６及び抵抗体３２を経て電極
部材３０ａ、３０ｂに導くようにしたか、この第二実施
例では光励起キャリアを導波路２４．２６がら第一の層
３４．３６のみを経て抵抗体３２を経すに電極部材３０
ａ、３０ｂに導く。そこで第二実施例では、電極部材３
０ａを第一の層３４に直接に接触己せると共に電極部材
３０ｂを第一の層３６に直接に接触させて設ける。

そしてこれら電極部材３０ａ、３０ｂ上にバッファ層２
８の全面にわたって抵抗体３２を設ける。抵抗体３２も
また第一の層３４．３６と接触させて設ける。従って、
電極部材３０ａ及び第一の層３４の接触している側の面
をそれぞれ面ｐ及びｑと表しまた電極部材３０ｂ及び第
一の層３６の接触している側の面をそれぞれ面ｒ及びＳ
と表せば、電極部材３０ａの面ｐの広さを第一の層３４
の面ｒの広さよりも狭くし、同様に電極部材３０ｂの面
ｒの広さを第一の層３４の面Ｓの広ざよつも狭くしてい
る。尚、抵抗体３２を第一の層３４．３６と接触させな
くともよい。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、従って各構成成分の形成材料、形成方法、形成工程
、形状、寸法、配設位置、数値的条件及びそのほかを任
意好適に変更することができる。例えば、作成プロセス
においで第一の層３４．３６及び第二の層３８．４０．
４２の境界部分に主した段差によって抵抗体３２が段切
れするのを防止するため、バラ２フ層２８上に任意好適
な材料例えばポリイミド層を積層して平坦な層を形成し
この平坦な層上に抵抗体３２を積層するようにしてもよ
い。

またこの発明は光変調器、光スィッチそのほかの光デバ
イスに広く適用できる。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の光デバ
イスによれば、抵抗体及び電極を互いに接触させて設け
るので、焦電効果により電荷が発生した際に、抵抗体と
バッファ層との界面及び又は電極とバッファ層との界面
に負の電荷を生し、一方、基板及びバ・ンファ層の界面
に正の電荷を生する。従って負の電荷を生した領域では
これら焦電効果による正、負の電荷により一様な電界を
形成でき、その結果、動作制御のため電極により形成さ
れた電界には、この−様な電界が重畳されるので、焦電
効果による動作点変動を実質的に低減或はなくすことが
できる。

また導電性を有する第一の層を導波路及び電極間に設け
るので、導波路中で生じた光励起キャリアを導波路から
第一の層を介し電極へと導き外部回路へと排出できる。

その結果光励起キャリアによる動作点変動を実質的にな
くせる。

さらにバッファ層の導波路及び電極間の部分を第一の層
としそれ以外の残りの部分を第一の層よりも抵抗が高い
第二の層とするので、バッファ層によるＤＣドリフトを
実質的に低減或はなくせる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第−実施例の構成を概略的に示す断
面図、 第２図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の第−実施例の製造工
程の一例を示す断面図、 第３図はこの発明の第二実施例の構成を概略的に示す断
面図、 第４図は従来の光デバイスの構成を概略的に示す断面図
である。 ２２・・・基板、　　　　２４．２６・・・導波路２８
−・・バッファ層、　３０・・・電極３２・・・抵抗体
、　　　３４．３６・・・第一の層３８．４０．４２・
・・第二の層。 特許出願人　　　沖電気工業株式会社 ０ａ ０ｂ ２２　　基板 ２８、バッファ層 ３２　　抵抗体 ３日、４０．４２　　第二の層 ２４．２６ ３０： ３４．３６ ３０ａ、　３０ｂ 導波路 電極 第一の層 電極部材 第 実施例の断面図 第１ 図 ６ａ ２２ａ基板面 ４４８１０２層 ４６レジストパタ ４６ａ、４６ｂ窓 第−実施例の製造工程の一例 第２図 第−実施例の製造工程の一例 第２ 図 第二実施例の断面図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）焦電効果を有する基板に設けた導波路と、該導波
   路上に設けたバッファ層と、該バッファ層上に互いに接
   触させて設けた電極及び抵抗体とを備えて成る光デバイ
   スにおいて、 前記バッファ層の、導波路及び電極間の部分を導電性を
   有する第一の層から構成すると共に前記バッファ層の、
   導波路及び電極間以外の残りの部分を第一の層よりも抵
   抗が高い第二の層から構成したことを特徴とする光デバ
   イス。
2. （２）前記第一及び第二の層を導波路よりも屈折率の低
   い層としたことを特徴とする請求項１に記載の光デバイ
   ス。