JPH04371913A - 光変調器および光スイッチ - Google Patents
光変調器および光スイッチInfo
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- JPH04371913A JPH04371913A JP14847791A JP14847791A JPH04371913A JP H04371913 A JPH04371913 A JP H04371913A JP 14847791 A JP14847791 A JP 14847791A JP 14847791 A JP14847791 A JP 14847791A JP H04371913 A JPH04371913 A JP H04371913A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバー通信用の光
導波路型の光変調器および光スイッチに関するもので、
特に光変調素子および光スイッチ素子と入出力光ファイ
バーとの構成に関するものである。
導波路型の光変調器および光スイッチに関するもので、
特に光変調素子および光スイッチ素子と入出力光ファイ
バーとの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】リチウムニオブ酸化物単結晶（リチウム
ナイオベイト）を用いた光変調器および光スイッチは一
部実用化の時期を迎えている。従来の技術の最大課題は
、デバイスの特性の安定化で、安定な特性のデバイスの
製造に関して多くの努力が払われてきた。
ナイオベイト）を用いた光変調器および光スイッチは一
部実用化の時期を迎えている。従来の技術の最大課題は
、デバイスの特性の安定化で、安定な特性のデバイスの
製造に関して多くの努力が払われてきた。
【０００３】特性の不安定性の要因を挙げると、一つは
、結晶内部に存在する不安定性で、この点に関して、結
晶の性質の改善に多くの努力が払われ、ここ数年間に結
晶作製技術は非常に進歩した。具体的には、不純物の削
除、組成の均一化、使用範囲の最適化（使用する光の波
長、光強度の限界を知ってその範囲内で使用する）等の
技術確立が挙げられる。
、結晶内部に存在する不安定性で、この点に関して、結
晶の性質の改善に多くの努力が払われ、ここ数年間に結
晶作製技術は非常に進歩した。具体的には、不純物の削
除、組成の均一化、使用範囲の最適化（使用する光の波
長、光強度の限界を知ってその範囲内で使用する）等の
技術確立が挙げられる。
【０００４】素子作製側の技術としては、リチウムナイ
オベイトの持つ基本的な不安定性である、大きな焦電効
果（結晶内の温度差により、電界が生じる効果）の影響
を取除き、安定なデバイスを構成するための努力が払わ
れてきた。具体的には、結晶内の温度差の除去、焦電効
果の小さい結晶面の選択、影響を相殺する構成、結晶上
に発生した電荷の除去等が挙げられる。
オベイトの持つ基本的な不安定性である、大きな焦電効
果（結晶内の温度差により、電界が生じる効果）の影響
を取除き、安定なデバイスを構成するための努力が払わ
れてきた。具体的には、結晶内の温度差の除去、焦電効
果の小さい結晶面の選択、影響を相殺する構成、結晶上
に発生した電荷の除去等が挙げられる。
【０００５】デバイス構成のさいの不安定性要因の一つ
として、入出力光ファイバーと光変調素子および光スイ
ッチ素子との接続の問題が挙げられる。
として、入出力光ファイバーと光変調素子および光スイ
ッチ素子との接続の問題が挙げられる。
【０００６】現在主流となっている光ファイバーは、シ
ングルモードファイバーで、その光伝送部である芯線の
直径は数ミクロンの太さであり、光変調素子および光ス
イッチ素子上に形成された光導波路の大きさも同程度で
ある。芯ずれは、結合損失の増大へとつながるので、互
いに数ミクロンの光の導波路を、１ミクロン程度の位置
精度で、接続しなければならない。
ングルモードファイバーで、その光伝送部である芯線の
直径は数ミクロンの太さであり、光変調素子および光ス
イッチ素子上に形成された光導波路の大きさも同程度で
ある。芯ずれは、結合損失の増大へとつながるので、互
いに数ミクロンの光の導波路を、１ミクロン程度の位置
精度で、接続しなければならない。
【０００７】さらに、光は、光ファイバー端面より外へ
出た途端、拡散する方向に向い、伝搬損失の増大へとつ
ながる。従って、素子の端面と光ファイバーの端面との
ギャップはできる限り一定で、均一に接続することが望
ましい。従来このための努力として、接着剤で固定する
方法、さらにファイバー端面にルビー等のリングを設け
て接着固定する方法が採られているが、いずれも、コス
ト、取付け精度等の課題が残されている。
出た途端、拡散する方向に向い、伝搬損失の増大へとつ
ながる。従って、素子の端面と光ファイバーの端面との
ギャップはできる限り一定で、均一に接続することが望
ましい。従来このための努力として、接着剤で固定する
方法、さらにファイバー端面にルビー等のリングを設け
て接着固定する方法が採られているが、いずれも、コス
ト、取付け精度等の課題が残されている。
【０００８】光ファイバーと素子との、互いに数ミクロ
ンの光の導波路を、１ミクロン程度の機械的な位置精度
を確保し、光損失の少ない光学的安定な接続をする技術
は、現時点でも、大きな技術課題として残されている。
ンの光の導波路を、１ミクロン程度の機械的な位置精度
を確保し、光損失の少ない光学的安定な接続をする技術
は、現時点でも、大きな技術課題として残されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバーと結晶と
の接続によって生じるこれらの課題に関し、課題として
は提起されてはいたが、具体的な対応についての努力に
は至ってはいなかった。本発明はリチウムナイオベイト
の光変調素子および光スイッチ素子に外部からの不用な
応力等を付加することのない構成を実現するものである
。
の接続によって生じるこれらの課題に関し、課題として
は提起されてはいたが、具体的な対応についての努力に
は至ってはいなかった。本発明はリチウムナイオベイト
の光変調素子および光スイッチ素子に外部からの不用な
応力等を付加することのない構成を実現するものである
。
【００１０】本発明の構成の優位性を示す為に、従来の
構成との対比を行う。光変調素子および光スイッチ素子
に用いられる、リチウムナイオベイトの膨張係数は結晶
の製造方法あるいは、結晶の方向によって変わる。（表
１）にストイキオメトリック組成のリチウムナイオベイ
トの熱膨張係数の値を示す。
構成との対比を行う。光変調素子および光スイッチ素子
に用いられる、リチウムナイオベイトの膨張係数は結晶
の製造方法あるいは、結晶の方向によって変わる。（表
１）にストイキオメトリック組成のリチウムナイオベイ
トの熱膨張係数の値を示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】従来より、光変調器および光スイッチのデ
バイス作製の際には、真鍮或はステンレス等の材料の上
に、光変調素子および光スイッチ素子が構成される。従
来の構成では、光変調素子および光スイッチ素子にリチ
ウムナイオベイトのＺ板を用いた場合、温度変化に対し
て、素子に、応力として、３ー５ｐｐｍ／Ｋの応力が残
る。また、Ｘ板を用いるならば、Ｚ板の倍程度の応力が
残る。
バイス作製の際には、真鍮或はステンレス等の材料の上
に、光変調素子および光スイッチ素子が構成される。従
来の構成では、光変調素子および光スイッチ素子にリチ
ウムナイオベイトのＺ板を用いた場合、温度変化に対し
て、素子に、応力として、３ー５ｐｐｍ／Ｋの応力が残
る。また、Ｘ板を用いるならば、Ｚ板の倍程度の応力が
残る。
【００１３】本発明は、光変調素子および光スイッチ素
子に、残留応力を残さないために、素子の基板材料と同
一材料のリチウムナイオベイトの基台の上に素子を置き
、デバイスを構成し、温度変化による外部応力を無くし
たものである。
子に、残留応力を残さないために、素子の基板材料と同
一材料のリチウムナイオベイトの基台の上に素子を置き
、デバイスを構成し、温度変化による外部応力を無くし
たものである。
【００１４】さらに、リチウムナイオベイトの結晶上の
光導波路と光ファイバー間の光信号の伝送を確実に、か
つ容易に取る事を目的として、基板へのファイバーの埋
め込み構造を有するカプラー構成を特徴とするものであ
る。
光導波路と光ファイバー間の光信号の伝送を確実に、か
つ容易に取る事を目的として、基板へのファイバーの埋
め込み構造を有するカプラー構成を特徴とするものであ
る。
【００１５】
【作用】本発明の構成の光変調器および光スイッチによ
って、デバイスの安定性は増加した。デバイスの安定度
の評価として出力の光強度の温度依存性をとると、従来
の構成では、出力光は短期間、具体的には１０分程度の
時間にも、大きく変動した。一方、本発明の構成では、
出力光の変動は従来の方法に比較して２０ｄＢ程度減少
した。温度変化に対して出力の変化の割合は、他の多く
の要因が重なってくるために、その要因の分析は容易で
はないが、本構成に依って、ほぼ一桁改善できた。
って、デバイスの安定性は増加した。デバイスの安定度
の評価として出力の光強度の温度依存性をとると、従来
の構成では、出力光は短期間、具体的には１０分程度の
時間にも、大きく変動した。一方、本発明の構成では、
出力光の変動は従来の方法に比較して２０ｄＢ程度減少
した。温度変化に対して出力の変化の割合は、他の多く
の要因が重なってくるために、その要因の分析は容易で
はないが、本構成に依って、ほぼ一桁改善できた。
【００１６】さらに、ファイバーとの接続において、本
発明の構成を取ることに依って、接続技術の高い歩留り
と、結合損失の安定な光変調器および光スイッチを実現
することができた。具体的な結果を示すならば、光挿入
損失として、一端面の結合損失を、０．５ｄＢから１．
０ｄＢの範囲に抑えることが可能となった。
発明の構成を取ることに依って、接続技術の高い歩留り
と、結合損失の安定な光変調器および光スイッチを実現
することができた。具体的な結果を示すならば、光挿入
損失として、一端面の結合損失を、０．５ｄＢから１．
０ｄＢの範囲に抑えることが可能となった。
【００１７】
【実施例】（図１）に本発明の一実施例の構成図を示す
。
。
【００１８】（図１）において、１１は、光変調素子で
、Ｚ軸カットのリチウムナイオベイト基板が用いられ、
基板上に、光導波路１６と変調電極１７を有し、光導波
路１６により、光をＸ軸方向に伝搬し、変調電極１７よ
り、電界を印加することによって、伝搬される光の位相
および強度を変化させる素子である。入出力用の光ファ
イバー１８の固定するために、まえもって光ファイバー
１８の直径に等しい幅に、光ファイバー固定台１３の上
に、カッターにより、凹型の溝１４を設けておき、光フ
ァイバー１８を溝１４に埋め込み、光ファイバー固定台
１３を構成する。光ファイバー固定台１３を、光変調素
子１１と同一材料のリチウムナイオベイトの結晶を用い
た基台１２上に、構成する。さらに所定の間隔（光変調
素子の長さ）に切断し、その後で、光変調素子１１を切
断部の間にはめ込み、光ファイバー１８と光変調素子１
１との間に屈折率マッチング液を浸透させて、光の伝送
路を構成する。光変調素子１１と光ファイバー固定台１
３との位置決め固定のために、素子固定用ガイド１５を
用いることも有用である。光ファイバー固定台１３とし
て、同一基板のリチウムナイオベイトを用いた。光ファ
イバー固定台１３には、シリコン基板を用いてもよい。
、Ｚ軸カットのリチウムナイオベイト基板が用いられ、
基板上に、光導波路１６と変調電極１７を有し、光導波
路１６により、光をＸ軸方向に伝搬し、変調電極１７よ
り、電界を印加することによって、伝搬される光の位相
および強度を変化させる素子である。入出力用の光ファ
イバー１８の固定するために、まえもって光ファイバー
１８の直径に等しい幅に、光ファイバー固定台１３の上
に、カッターにより、凹型の溝１４を設けておき、光フ
ァイバー１８を溝１４に埋め込み、光ファイバー固定台
１３を構成する。光ファイバー固定台１３を、光変調素
子１１と同一材料のリチウムナイオベイトの結晶を用い
た基台１２上に、構成する。さらに所定の間隔（光変調
素子の長さ）に切断し、その後で、光変調素子１１を切
断部の間にはめ込み、光ファイバー１８と光変調素子１
１との間に屈折率マッチング液を浸透させて、光の伝送
路を構成する。光変調素子１１と光ファイバー固定台１
３との位置決め固定のために、素子固定用ガイド１５を
用いることも有用である。光ファイバー固定台１３とし
て、同一基板のリチウムナイオベイトを用いた。光ファ
イバー固定台１３には、シリコン基板を用いてもよい。
【００１９】以上の構成において重要な事は、光ファイ
バー１８を埋め込むための溝１４の作製であり、その深
さ精度として０．１ミクロン以下の誤差で作製する必要
がある。さらに長さ方向の精度として０．５ミクロン以
下の誤差が要求される。光の伝送路である光ファイバー
１８の中心とリチウムナイオベイト上の光導波路１６の
位置合わせ精度も１ミクロン以下の誤差で作製する必要
がある。
バー１８を埋め込むための溝１４の作製であり、その深
さ精度として０．１ミクロン以下の誤差で作製する必要
がある。さらに長さ方向の精度として０．５ミクロン以
下の誤差が要求される。光の伝送路である光ファイバー
１８の中心とリチウムナイオベイト上の光導波路１６の
位置合わせ精度も１ミクロン以下の誤差で作製する必要
がある。
【００２０】以上のデバイスの作製において、特に重要
な事は接着剤の選択で通常の接着剤は接着層が数ミクロ
ン以上となり、一様な接着層の実現は困難となる。本発
明には、薄い接着層を構成することのできる比較的粘性
の低いシアノアクリレートを接着剤として用いることに
より、目的の精度でのデバイスの構成が可能となり、ほ
ぼ目的の特性が得られた。
な事は接着剤の選択で通常の接着剤は接着層が数ミクロ
ン以上となり、一様な接着層の実現は困難となる。本発
明には、薄い接着層を構成することのできる比較的粘性
の低いシアノアクリレートを接着剤として用いることに
より、目的の精度でのデバイスの構成が可能となり、ほ
ぼ目的の特性が得られた。
【００２１】
【発明の効果】以上の様に、リチウムナイオベイトを用
いた光変調器および光スイッチの構成において、同一材
料を基台に用いることに依って不用な応力を除去する事
が可能となり、その結果、特性の安定な光変調器および
光スイッチを実現する事が可能となった。
いた光変調器および光スイッチの構成において、同一材
料を基台に用いることに依って不用な応力を除去する事
が可能となり、その結果、特性の安定な光変調器および
光スイッチを実現する事が可能となった。
【００２２】光ファイバーと光変調素子および光スイッ
チ素子との接続において、光ファイバーを埋め込む構造
のカップラーを構成して、一体化した接続方法を取るこ
とに依って、作製の容易なかつ特性の安定な光変調器お
よび光スイッチの実現が可能となった。
チ素子との接続において、光ファイバーを埋め込む構造
のカップラーを構成して、一体化した接続方法を取るこ
とに依って、作製の容易なかつ特性の安定な光変調器お
よび光スイッチの実現が可能となった。
【図１】本発明の一実施例の光変調器および光スイッチ
の分解図である。
の分解図である。
１１ 光変調素子
１２ 基台
１３ 光ファイバー固定台
１４ 溝
１５ 素子固定用ガイド
１６ 光導波路
１７ 変調電極
１８ 光ファイバ
Claims (12)
- 【請求項１】 リチウムニオブ酸化物単結晶を用いた
光変調器において、光変調素子を設置する基台に、光変
調素子と同一素材のリチウムニオブ酸化物単結晶を用い
ることを特徴とする光変調器。 - 【請求項２】 リチウムニオブ酸化物単結晶を用いた
光変調器において、請求項１記載のリチウムニオブ単結
晶を用いた基台上に、光ファイバーと同じ幅の凹型溝を
設けて入出力光ファイバを固定する光ファイバー固定台
を設け、前記溝に光ファイバーを固定して用いることを
特徴とする光変調器。 - 【請求項３】 リチウムニオブ酸化物単結晶を用いた
光変調器において、光変調素子と、請求項２記載の光フ
ァイバー固定台との間に、前記素子への光ファイバー固
定台あるいは光ファイバーからの不用な応力を除去する
ためのギャップを設けた構造とすることを特徴とする光
変調器。 - 【請求項４】 リチウムニオブ酸化物単結晶を用いた
光変調器において、請求項１記載のリチウムニオブ酸化
物単結晶を用いた基台の上に、光変調素子と、入出力光
ファイバーとの正確な位置決めのための素子固定用ガイ
ドを設けることを特徴とする光変調器。 - 【請求項５】 請求項１から４の発明において、光変
調素子を設置する基台に、光変調素子の基板材料である
リチウムニオブ酸化物単結晶と同一の熱膨張係数を有す
るセラミックあるいは結晶を用いることを特徴とする光
変調器。 - 【請求項６】 請求項１から５の発明において、各々
の部材の接着において、できる限り接着の影響を少なく
するための接着材として、粘性の低い材料であるシアノ
アクリレートを用いたことを特徴とする光変調器。 - 【請求項７】 リチウムニオブ酸化物単結晶を用いた
光スイッチにおいて、光スイッチ素子を設置する基台に
、光スイッチ素子と同一素材のリチウムニオブ酸化物単
結晶を用いることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項８】 リチウムニオブ酸化物単結晶を用いた
光スイッチにおいて、請求項７記載のリチウムニオブ単
結晶を用いた基台上に、光ファイバーと同じ幅の凹型溝
を設けて入出力光ファイバを固定する光ファイバー固定
台を設け、前記溝に光ファイバーを固定して用いること
を特徴とする光スイッチ。 - 【請求項９】 リチウムニオブ酸化物単結晶を用いた
光スイッチにおいて、光スイッチ素子と、請求項８記載
の光ファイバー固定台との間に、前記素子への光ファイ
バー固定台あるいは光ファイバーからの不用な応力を除
去するためのギャップを設けた構造とすることを特徴と
する光スイッチ。 - 【請求項１０】 リチウムニオブ酸化物単結晶を用い
た光スイッチにおいて、請求項７記載のリチウムニオブ
酸化物単結晶を用いた基台の上に、光スイッチ素子と、
入出力光ファイバーとの正確な位置決めのための素子固
定用ガイドを設けることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項１１】 請求項７から１０の発明において、
光スイッチ素子を設置する基台に、光スイッチ素子の基
板材料であるリチウムニオブ酸化物単結晶と同一の熱膨
張係数を有するセラミックあるいは結晶を用いることを
特徴とする光スイッチ。 - 【請求項１２】 請求項７から１１の発明において、
各々の部材の接着において、できる限り接着の影響を少
なくするための接着材として、粘性の低い材料であるシ
アノアクリレートを用いたことを特徴とする光スイッチ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14847791A JPH04371913A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 光変調器および光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14847791A JPH04371913A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 光変調器および光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04371913A true JPH04371913A (ja) | 1992-12-24 |
Family
ID=15453633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14847791A Pending JPH04371913A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 光変調器および光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04371913A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002501468A (ja) * | 1997-04-17 | 2002-01-15 | イギリス国 | エッチング方法 |
| US7502530B2 (en) | 2003-08-21 | 2009-03-10 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical waveguide devices and traveling wave type optical modulators |
| RU2782978C2 (ru) * | 2017-07-24 | 2022-11-08 | Терагерц Груп Лтд. | Высокочастотный оптический переключатель и способы его изготовления |
| US11747705B2 (en) | 2017-07-24 | 2023-09-05 | Terahertz Group Ltd. | High frequency optical switch and fabrication methods thereof |
-
1991
- 1991-06-20 JP JP14847791A patent/JPH04371913A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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