JPH0447805B2 - - Google Patents
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- JPH0447805B2 JPH0447805B2 JP58050677A JP5067783A JPH0447805B2 JP H0447805 B2 JPH0447805 B2 JP H0447805B2 JP 58050677 A JP58050677 A JP 58050677A JP 5067783 A JP5067783 A JP 5067783A JP H0447805 B2 JPH0447805 B2 JP H0447805B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02F1/00—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
- 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
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
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- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光スイツチに関する。とくに本発明は
薄膜光導波路用の全反射光スイツチの構成とその
構成材料に関するものである。
薄膜光導波路用の全反射光スイツチの構成とその
構成材料に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来、光スイツチとして、例えばLiNbO3単結
晶のような電気光学効果による屈折率変化を利用
した光学材料が用いられていた。この場合、例え
ば第１図に示すように表面を研磨したLiNbO3単
結晶基板１１の表面層にTi金属を拡散させて互
いに交差する光導波路１２を形成するとともに、
制御電極１３を石英ガラスからなるバツフア層１
４を介して光導波路の交差路１５上に設け、制御
電極空隙１３１に電界を印加し、電極空隙１３１
下の光導波路の屈折率を低下させ低屈折率層を形
成し、光導波路中を伝搬する光を低屈折率層との
界面で全反射させ光の方向を変化させる光スイツ
チにしようとするものであつた。すなわち、たと
えばl1からl2に進む光を電圧の印加によりl1からl3
に変向させるものである。
晶のような電気光学効果による屈折率変化を利用
した光学材料が用いられていた。この場合、例え
ば第１図に示すように表面を研磨したLiNbO3単
結晶基板１１の表面層にTi金属を拡散させて互
いに交差する光導波路１２を形成するとともに、
制御電極１３を石英ガラスからなるバツフア層１
４を介して光導波路の交差路１５上に設け、制御
電極空隙１３１に電界を印加し、電極空隙１３１
下の光導波路の屈折率を低下させ低屈折率層を形
成し、光導波路中を伝搬する光を低屈折率層との
界面で全反射させ光の方向を変化させる光スイツ
チにしようとするものであつた。すなわち、たと
えばl1からl2に進む光を電圧の印加によりl1からl3
に変向させるものである。
しかしながら、LiNbO3単結晶基板１１の電気
光学効果による屈折率の変化量Δnは、1KV／mm
の電界でたかだか10-4程度であり、例えば制御電
極１３のギヤツプ（空隙１３１）の幅4μｍの全
反射型光スイツチの場合、スイツチング動作させ
るためには50V以上もの電圧が必要となり、低電
圧駆動が困難であつた。さらに、Ti拡散による
導波路形成は1000℃以上の熱処理が必要であり、
微小光学素子例えば微小レンズ，プリズムなどの
形成が困難であつた。また、この種の基板では、
半導体素子例えばSiからなる微小光検出素子のモ
ノリシツクな集積化が困難であり、高密度の光デ
バイス例えば光IC用の光スイツチとしては実用
性に欠くという欠点があつた。
光学効果による屈折率の変化量Δnは、1KV／mm
の電界でたかだか10-4程度であり、例えば制御電
極１３のギヤツプ（空隙１３１）の幅4μｍの全
反射型光スイツチの場合、スイツチング動作させ
るためには50V以上もの電圧が必要となり、低電
圧駆動が困難であつた。さらに、Ti拡散による
導波路形成は1000℃以上の熱処理が必要であり、
微小光学素子例えば微小レンズ，プリズムなどの
形成が困難であつた。また、この種の基板では、
半導体素子例えばSiからなる微小光検出素子のモ
ノリシツクな集積化が困難であり、高密度の光デ
バイス例えば光IC用の光スイツチとしては実用
性に欠くという欠点があつた。
以上の欠点を克服するために本発明者らは、電
気光学効果の大きいPLZT系薄膜からなる光スイ
ツチを提案した。すなわち、第２図に示すように
例えばサフアイヤ（α−アルミナ）基板２１上を
保護被膜２２で覆い、この保護被膜２２に互いに
交差する溝２３を設け、且つこの溝２３にPLZT
セラミクス２４を埋設することにより形成した
RS（raised strip）型光導波路を設け、石英ガラ
スのバツフア層１４を介してその上に制御電極１
３を設けた構造である。この第２図の構成におい
ては、PLZT系薄膜２４の電気光学効果は大きい
ので、光スイツチの低電圧駆動化が実現され、同
時に熱処理を要しないため形成が容易であり微小
光学素子の同一基板上での一体化が実現された。
又、半導体素子との集積化もサフアイヤ基板の使
用により形成が容易となつた。
気光学効果の大きいPLZT系薄膜からなる光スイ
ツチを提案した。すなわち、第２図に示すように
例えばサフアイヤ（α−アルミナ）基板２１上を
保護被膜２２で覆い、この保護被膜２２に互いに
交差する溝２３を設け、且つこの溝２３にPLZT
セラミクス２４を埋設することにより形成した
RS（raised strip）型光導波路を設け、石英ガラ
スのバツフア層１４を介してその上に制御電極１
３を設けた構造である。この第２図の構成におい
ては、PLZT系薄膜２４の電気光学効果は大きい
ので、光スイツチの低電圧駆動化が実現され、同
時に熱処理を要しないため形成が容易であり微小
光学素子の同一基板上での一体化が実現された。
又、半導体素子との集積化もサフアイヤ基板の使
用により形成が容易となつた。
上記第２図の構成のPLZT系薄膜光スイツチ
は、通常の光のON−OFFの使用には、電界無印
加時の２本の出力光導波路の出力光強度比すなわ
ち分岐比が10dB程度で、又電界印加時と無印加
時の同一導波路の出力光強度比すなわち消光比が
10dB程度であるため使用しうる。しかし、10dB
程度の分岐比および消光比では信号伝送、特にア
ナログ伝送の場合漏話特性がかならずしも良好で
はない。また、この構造の光導波路はマルチモー
ド導波路であり、且つ高次モードへの変換が生じ
やすくＳ／Ｎ比が劣化し、伝送距離を長くとれな
いという欠点があつた。この点を改良するために
シングルモード化すると上記構造では光伝搬損失
が増加し実現することができなかつた。
は、通常の光のON−OFFの使用には、電界無印
加時の２本の出力光導波路の出力光強度比すなわ
ち分岐比が10dB程度で、又電界印加時と無印加
時の同一導波路の出力光強度比すなわち消光比が
10dB程度であるため使用しうる。しかし、10dB
程度の分岐比および消光比では信号伝送、特にア
ナログ伝送の場合漏話特性がかならずしも良好で
はない。また、この構造の光導波路はマルチモー
ド導波路であり、且つ高次モードへの変換が生じ
やすくＳ／Ｎ比が劣化し、伝送距離を長くとれな
いという欠点があつた。この点を改良するために
シングルモード化すると上記構造では光伝搬損失
が増加し実現することができなかつた。
発明の目的
本発明の目的は、薄膜光導波路からなる光スイ
ツチの構造と構成材料を提供するものである。特
に本発明の目的はPLZT系薄膜からなる光スイツ
チの構造と構成材料を提供するものである。すな
わち本発明は、PLZT系薄膜光スイツチの導波路
構造に改良を加え、消光比ならびに分岐比を改善
したものである。
ツチの構造と構成材料を提供するものである。特
に本発明の目的はPLZT系薄膜からなる光スイツ
チの構造と構成材料を提供するものである。すな
わち本発明は、PLZT系薄膜光スイツチの導波路
構造に改良を加え、消光比ならびに分岐比を改善
したものである。
発明の構成
本発明の光スイツチは、サフアイヤ（α−アル
ミナ）基板と上記サフアイヤ基板上に設けられた
PLZT系薄膜からなる少なくとも２本の互いに交
差する光導波路と、上記光導波路の交差路上に設
けられた一定間隔の電極空隙と、上記電極空隙が
上記光導波路の鋭角なる交差角の２等分線上に位
置するように上記交差路上に配置された制御電極
と、上記光導波路と制御電極との間に設けた
PLZT系薄膜より小さい屈折率を有するバツフア
層とを備え、上記光導波路を、上記PLZT系薄膜
表面に帯型の上記PLZT系薄膜よりなる凸部（リ
ツジ部）を形成して構成したものである。
ミナ）基板と上記サフアイヤ基板上に設けられた
PLZT系薄膜からなる少なくとも２本の互いに交
差する光導波路と、上記光導波路の交差路上に設
けられた一定間隔の電極空隙と、上記電極空隙が
上記光導波路の鋭角なる交差角の２等分線上に位
置するように上記交差路上に配置された制御電極
と、上記光導波路と制御電極との間に設けた
PLZT系薄膜より小さい屈折率を有するバツフア
層とを備え、上記光導波路を、上記PLZT系薄膜
表面に帯型の上記PLZT系薄膜よりなる凸部（リ
ツジ部）を形成して構成したものである。
実施例の説明
第３図は本発明の一実施例にかかる光スイツチ
の要部平面構造および上記光スイツチを構成する
光導波路の要部断面構造である。同図の光スイツ
チは、サフアイヤ（α−アルミナ）基板２１上に
PLZT系薄膜３１からなる少なくとも２本の交差
する光導波路３２を設け、上記光導波路の交差路
３３上に設けられた一定間隔の電極空隙１３１を
有し、電極空隙１３１を上記光導波路３２の鋭角
なる交差角の２等分線上に形成し、さらに光導波
路３２の交差路３３上に上記空隙１３１を形成す
るように制御電極を配置し、光導波路３２と制御
電極１３との間にPLZT系薄膜３１より小さい屈
折率を有するバツフア層１４とを設け、上記光導
波路３２を、PLZT系薄膜３１の一部３２Ａとこ
の３２Ａ表面に形成した帯型のPLZT系薄膜より
なるリツジ部３２Ｂにより構成したものである。
の要部平面構造および上記光スイツチを構成する
光導波路の要部断面構造である。同図の光スイツ
チは、サフアイヤ（α−アルミナ）基板２１上に
PLZT系薄膜３１からなる少なくとも２本の交差
する光導波路３２を設け、上記光導波路の交差路
３３上に設けられた一定間隔の電極空隙１３１を
有し、電極空隙１３１を上記光導波路３２の鋭角
なる交差角の２等分線上に形成し、さらに光導波
路３２の交差路３３上に上記空隙１３１を形成す
るように制御電極を配置し、光導波路３２と制御
電極１３との間にPLZT系薄膜３１より小さい屈
折率を有するバツフア層１４とを設け、上記光導
波路３２を、PLZT系薄膜３１の一部３２Ａとこ
の３２Ａ表面に形成した帯型のPLZT系薄膜より
なるリツジ部３２Ｂにより構成したものである。
本発明者らは上記第３図の構造において従来の
光スイツチにおける拡散型導波路であるのと異な
り、PLZT系薄膜でリツジ部３２Ｂを有する光導
波路でもモード変換が少なく、又光伝搬損失も問
題とならないことを見い出し、これらの発見に基
づいて本発明にかかる光スイツチを実現した。
光スイツチにおける拡散型導波路であるのと異な
り、PLZT系薄膜でリツジ部３２Ｂを有する光導
波路でもモード変換が少なく、又光伝搬損失も問
題とならないことを見い出し、これらの発見に基
づいて本発明にかかる光スイツチを実現した。
すなわち、第１図に示したように、従来の光ス
イツチにおけるグレイトインデツクス構造のTi
−拡散型LiNbO3光導波路と異なり、通常光導波
路として用いられる膜厚0.1〜2μｍのPLZT系薄
膜で、光導波路３２の幅３〜30μｍ、リツジ部３
２Ｂと周辺部との膜厚差すなわちステツプ高がリ
ツジ部のPLZT系薄膜全体の厚さの1/4以下の構
造でマルチモード光導波路を形成しても、モード
変換は問題なく、光伝搬損失も20dB／cm以下
（波長1.06μｍレーザ光）で素子として実用しうる
ことを見出し、これらの発見に基づいて本発明に
かかる光スイツチを実現した。そしてこのの分岐
比特性は交差角2°以上で14dB以上得られること
を確認した。この場合、光導波路３２の幅3μｍ
未満では光伝搬損失が20dB／cmを越え、又30μｍ
を越えると素子寸法が大きくなり実用的ではな
い。
イツチにおけるグレイトインデツクス構造のTi
−拡散型LiNbO3光導波路と異なり、通常光導波
路として用いられる膜厚0.1〜2μｍのPLZT系薄
膜で、光導波路３２の幅３〜30μｍ、リツジ部３
２Ｂと周辺部との膜厚差すなわちステツプ高がリ
ツジ部のPLZT系薄膜全体の厚さの1/4以下の構
造でマルチモード光導波路を形成しても、モード
変換は問題なく、光伝搬損失も20dB／cm以下
（波長1.06μｍレーザ光）で素子として実用しうる
ことを見出し、これらの発見に基づいて本発明に
かかる光スイツチを実現した。そしてこのの分岐
比特性は交差角2°以上で14dB以上得られること
を確認した。この場合、光導波路３２の幅3μｍ
未満では光伝搬損失が20dB／cmを越え、又30μｍ
を越えると素子寸法が大きくなり実用的ではな
い。
また、第３図において前述したステツプ高がリ
ツジ部膜厚の1/4以上になると高次モード変換が
多くなり本発明の特長が現れにくくなつた。さら
に、上記構造の光導波路においては、Ti−拡散
型LiNbO3光導波路に見られた光導波路の広がり
がなく、又ステツプ高も500nm以下でよいため、
平面構成が容易であり微小なマイクロレンスの組
み込みのできることも確認した。くわえて、第３
図において、電極空隙１３１の間隔が２〜10μｍ
であると、スイツチング駆動電圧が低減すること
を確認した。空隙１３１の間隔が2μｍ未満では
エバネセント波による光波の浸み込みにより空隙
１３１下の低屈折率層を光波が通過し、10μｍ以
上にすると電界が充分に空隙に印加されないので
駆動電圧が高くなつた。又、空隙１３１の長さは
光導波路の交差部全体にわたつて形成すると最良
の消光比が得られたが、少なくとも交差部の長さ
の2/3以上あれば交差角2°で14dB以上得られ実用
上有用であることを確認した。
ツジ部膜厚の1/4以上になると高次モード変換が
多くなり本発明の特長が現れにくくなつた。さら
に、上記構造の光導波路においては、Ti−拡散
型LiNbO3光導波路に見られた光導波路の広がり
がなく、又ステツプ高も500nm以下でよいため、
平面構成が容易であり微小なマイクロレンスの組
み込みのできることも確認した。くわえて、第３
図において、電極空隙１３１の間隔が２〜10μｍ
であると、スイツチング駆動電圧が低減すること
を確認した。空隙１３１の間隔が2μｍ未満では
エバネセント波による光波の浸み込みにより空隙
１３１下の低屈折率層を光波が通過し、10μｍ以
上にすると電界が充分に空隙に印加されないので
駆動電圧が高くなつた。又、空隙１３１の長さは
光導波路の交差部全体にわたつて形成すると最良
の消光比が得られたが、少なくとも交差部の長さ
の2/3以上あれば交差角2°で14dB以上得られ実用
上有用であることを確認した。
本発明者らは、この種の構成において構成材料
をさらに詳細に調べた結果、イオン衝撃蒸着法た
とえばマグネトロンスパツタ法を用いてPLZT系
薄膜３１を形成すると、電気光学効果の大きい組
成領域の存在することを発見し、この発見に基づ
きさらに有効な光スイツチを発見した。すなわ
ち、本発明者らはPLZT系薄膜３１形成時のスパ
ツタ用ターゲツト組成において、PbおよびTiの
モル比率Pb／Tiが、0.65Pb／Ti0.90の範囲
においてLiNbO3単結晶と同等もしくはそれ以上
の電気光学効果を有すること見出した。さらに本
発明者らは、Pb／Tiモル比率が0.7Pb／Ti
0.8であれば、LiNbO3単結晶に比べ２倍以上の電
気光学効果の有することも見出した。Pb／Ti＜
0.65あるいはPb／Ti＞0.90の場合LiNbO3単結晶
以下であり本発明の目的にとつて望ましくない。
なお、従来セラミクス材料においては、この0.65
Pb／Ti0.90範囲の組成領域では電気光学効
果は期待されてなく、測定データもなかつた。本
発明者らは、この組成範囲を含む領域で薄膜化を
試み、第４図に示すようなセラミクス材料で予想
されなかつた大きな電気光学効果を用いて光スイ
ツチを構成し駆動電圧の低い光スイツチを形成で
きることを確認した。
をさらに詳細に調べた結果、イオン衝撃蒸着法た
とえばマグネトロンスパツタ法を用いてPLZT系
薄膜３１を形成すると、電気光学効果の大きい組
成領域の存在することを発見し、この発見に基づ
きさらに有効な光スイツチを発見した。すなわ
ち、本発明者らはPLZT系薄膜３１形成時のスパ
ツタ用ターゲツト組成において、PbおよびTiの
モル比率Pb／Tiが、0.65Pb／Ti0.90の範囲
においてLiNbO3単結晶と同等もしくはそれ以上
の電気光学効果を有すること見出した。さらに本
発明者らは、Pb／Tiモル比率が0.7Pb／Ti
0.8であれば、LiNbO3単結晶に比べ２倍以上の電
気光学効果の有することも見出した。Pb／Ti＜
0.65あるいはPb／Ti＞0.90の場合LiNbO3単結晶
以下であり本発明の目的にとつて望ましくない。
なお、従来セラミクス材料においては、この0.65
Pb／Ti0.90範囲の組成領域では電気光学効
果は期待されてなく、測定データもなかつた。本
発明者らは、この組成範囲を含む領域で薄膜化を
試み、第４図に示すようなセラミクス材料で予想
されなかつた大きな電気光学効果を用いて光スイ
ツチを構成し駆動電圧の低い光スイツチを形成で
きることを確認した。
第４図において、Pb／Tiの比率を変えたとき
の電気光学効果の実測値を示す。同図において、
曲線４１はPLZT系薄膜の2KV／mmの電界印加時
の電気光学効果のPb／Tiモル比率依存性を示す。
この曲線との比較のため曲線４２にLiNbO3単結
晶の特性を示した。同図より、Pb／Tiモル比率
が、0.65＜Pb／Ti＜0.90の範囲ではLiNbO3より
も大きい電気光学効果が得られ、上記組成におい
て本発明にかかる光スイツチを構成すると、例え
ば交差角2°，導波路幅20μｍのマルチモード光導
波路で電極空隙4μｍの場合20Vの電圧印加により
伝搬光が完全にスイツチング動作した。
の電気光学効果の実測値を示す。同図において、
曲線４１はPLZT系薄膜の2KV／mmの電界印加時
の電気光学効果のPb／Tiモル比率依存性を示す。
この曲線との比較のため曲線４２にLiNbO3単結
晶の特性を示した。同図より、Pb／Tiモル比率
が、0.65＜Pb／Ti＜0.90の範囲ではLiNbO3より
も大きい電気光学効果が得られ、上記組成におい
て本発明にかかる光スイツチを構成すると、例え
ば交差角2°，導波路幅20μｍのマルチモード光導
波路で電極空隙4μｍの場合20Vの電圧印加により
伝搬光が完全にスイツチング動作した。
第５図において上記構成の光スイツチの印加電
圧を変化させたときの出力光強度の実測値を示し
た。従来、PLZT系薄膜はLiNbO3結晶（ε
100）より誘電率が大きく、例えば28／０／100の
組成のPLZT系薄膜の誘電率はおよそ2000であ
り、そのため通常バツフア層として低誘電率材料
を用いるので電界が光導波路に充分に印加されな
いと考えられていた。しかし、意外にも第５図の
ごとく20Vでスイツチング動作しており、同一電
極空隙間隔そして交差角のTi拡散型LiNbO3光導
波路光スイツチの動作電圧50〜60Vの1/2以下の
動作電圧を実現でき、実用上有効であることを確
認した。この場合、サフアイヤＣ面（0001）基板
２１で構成すると、PLZT系薄膜３１の（111）
面がエピタキシヤル成長し、上記PLZT系薄膜は
制御電極の主平面内における方位に関係なく大き
な電気光学効果を有していることを見出してお
り、このため、光導波路３２の主平面内での形成
方位が任意でありLiNbO3単結晶基板に比べ非常
に形成が容易である。さらに、本発明者らは、上
記バツフア層１４として酸化タンタル、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などの酸化物あ
るいは硫化ヒ素、硫化亜鉛などの硫化物が有効で
あることを発見した。これらの材料はPLZT系薄
膜との接着性が良く、又光伝搬損失も増加させる
ことなく形成できることを確認した。特に酸化タ
ンタルはPLZT系薄膜３１上でも結晶核が出来に
くい非晶質膜で光伝搬特性に優れ、且つ可視光か
ら赤外まで透明であり、又屈折率は2.1で比較的
大きく誘電率も20程度なので誘電率の大きい
PLZT系薄膜に電界を印加する場合有効であるこ
とを確認した。
圧を変化させたときの出力光強度の実測値を示し
た。従来、PLZT系薄膜はLiNbO3結晶（ε
100）より誘電率が大きく、例えば28／０／100の
組成のPLZT系薄膜の誘電率はおよそ2000であ
り、そのため通常バツフア層として低誘電率材料
を用いるので電界が光導波路に充分に印加されな
いと考えられていた。しかし、意外にも第５図の
ごとく20Vでスイツチング動作しており、同一電
極空隙間隔そして交差角のTi拡散型LiNbO3光導
波路光スイツチの動作電圧50〜60Vの1/2以下の
動作電圧を実現でき、実用上有効であることを確
認した。この場合、サフアイヤＣ面（0001）基板
２１で構成すると、PLZT系薄膜３１の（111）
面がエピタキシヤル成長し、上記PLZT系薄膜は
制御電極の主平面内における方位に関係なく大き
な電気光学効果を有していることを見出してお
り、このため、光導波路３２の主平面内での形成
方位が任意でありLiNbO3単結晶基板に比べ非常
に形成が容易である。さらに、本発明者らは、上
記バツフア層１４として酸化タンタル、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などの酸化物あ
るいは硫化ヒ素、硫化亜鉛などの硫化物が有効で
あることを発見した。これらの材料はPLZT系薄
膜との接着性が良く、又光伝搬損失も増加させる
ことなく形成できることを確認した。特に酸化タ
ンタルはPLZT系薄膜３１上でも結晶核が出来に
くい非晶質膜で光伝搬特性に優れ、且つ可視光か
ら赤外まで透明であり、又屈折率は2.1で比較的
大きく誘電率も20程度なので誘電率の大きい
PLZT系薄膜に電界を印加する場合有効であるこ
とを確認した。
具体例 １
基板２１として表面研磨されたサフアイヤ（α
−アルミナ）Ｃ面基板０００１を用い、基板２１
上に高周波マグネトロンスパツタにより厚さ0.4μ
ｍのPLZT系薄膜３１を蒸着した。この場合ター
ゲツトの組成は、PLZT28／０／100、スパツタ
ターゲツト径φ100mm、基板温度580℃、スパツタ
電力200Wであつた。蒸着されたPLZT系薄膜３
１の構造は111面の単結晶であり、屈折率2.6（He
−Heレーザ0.6328μｍ）であつた。
−アルミナ）Ｃ面基板０００１を用い、基板２１
上に高周波マグネトロンスパツタにより厚さ0.4μ
ｍのPLZT系薄膜３１を蒸着した。この場合ター
ゲツトの組成は、PLZT28／０／100、スパツタ
ターゲツト径φ100mm、基板温度580℃、スパツタ
電力200Wであつた。蒸着されたPLZT系薄膜３
１の構造は111面の単結晶であり、屈折率2.6（He
−Heレーザ0.6328μｍ）であつた。
次に、このPLZT系薄膜の表面を例えば光導波
路３２の幅20μｍ、交差角2°となるように、フオ
トレジスト、例えばAZ1450Bでマスキングして、
PLZT系薄膜３１をイオンビームエツチング法に
より例えば65nmだけエツチングを施した。この
ように加工するとリツジ部３２Ｂを有する導波路
３２が形成され、光はリツジ部３２Ｂを有する導
波路３２に閉じ込められ伝搬することが可能とな
る。次に、PLZT系薄膜３１上に、酸化タンタル
膜をマグネトロンスパツタ法によりバツフア層１
４として150nm蒸着した。蒸着された酸化タンタ
ル膜は非晶質であり、屈折率は２，１（He−He
レーザ0.6328μｍ）であつた。次に制御電極１３
を蒸着Alのリフトオフにより形成し光スイツチ
を構成した。
路３２の幅20μｍ、交差角2°となるように、フオ
トレジスト、例えばAZ1450Bでマスキングして、
PLZT系薄膜３１をイオンビームエツチング法に
より例えば65nmだけエツチングを施した。この
ように加工するとリツジ部３２Ｂを有する導波路
３２が形成され、光はリツジ部３２Ｂを有する導
波路３２に閉じ込められ伝搬することが可能とな
る。次に、PLZT系薄膜３１上に、酸化タンタル
膜をマグネトロンスパツタ法によりバツフア層１
４として150nm蒸着した。蒸着された酸化タンタ
ル膜は非晶質であり、屈折率は２，１（He−He
レーザ0.6328μｍ）であつた。次に制御電極１３
を蒸着Alのリフトオフにより形成し光スイツチ
を構成した。
上記の構成において、上記第５図に示したよう
に動作電圧は20Vであり、同一交差角および電極
空隙のTi拡散LiNbO3光導波路スイツチの1/2以
下に低減することができた。又、上記構成の光導
波路はマルチモードであるのにもかかわらず分岐
比および消光比は15dBが得られ、漏話特性の改
善された信頼性の優れた光スイツチを実現した。
に動作電圧は20Vであり、同一交差角および電極
空隙のTi拡散LiNbO3光導波路スイツチの1/2以
下に低減することができた。又、上記構成の光導
波路はマルチモードであるのにもかかわらず分岐
比および消光比は15dBが得られ、漏話特性の改
善された信頼性の優れた光スイツチを実現した。
発明の効果
以上のように本発明にかかる光スイツチにおい
ては、従来のTi拡散光導波路光スイツチにおい
て形成のできなかつたLED，半導体レーザ等の
発行素子あるいはフオトダイオード，フオトトラ
ンジスタ等の受光素子を、サフアイヤ基板を使用
しているためモノリシツクに集積化でき、熱処理
による拡散工程がないため他の光学素子を容易に
形成できる利点を有している。又、電気光学効果
の大きいPLZT薄膜を使用しているため低電圧動
作が可能である。さらにマルチモード導波路であ
るにもかかわらず分岐比および消光比に優れてお
り、光集積素子としての工業的価値は高いもので
ある。
ては、従来のTi拡散光導波路光スイツチにおい
て形成のできなかつたLED，半導体レーザ等の
発行素子あるいはフオトダイオード，フオトトラ
ンジスタ等の受光素子を、サフアイヤ基板を使用
しているためモノリシツクに集積化でき、熱処理
による拡散工程がないため他の光学素子を容易に
形成できる利点を有している。又、電気光学効果
の大きいPLZT薄膜を使用しているため低電圧動
作が可能である。さらにマルチモード導波路であ
るにもかかわらず分岐比および消光比に優れてお
り、光集積素子としての工業的価値は高いもので
ある。
第１図は従来の光スイツチの構造を示す斜視
図、第２図は本発明者らの提案にかかる光スイツ
チの構造を示す斜視図、第３図は本発明の一実施
例にかかる光スイツチの構造を示す図、第４図は
本発明におけるPLZT系薄膜の2KV／mmの電圧印
加時における複屈折率変化を示す図、第５図は本
発明の一実施例にかかる光スイツチのスイツチン
グ特性を示す図である。 １３……制御電極、１４……バツフア層、２１
……サフアイヤ基板、３１……PLZT系薄膜、３
２……光導波路、３２Ｂ……リツジ部、３３……
交差路、１３１……制御電極空隙。
図、第２図は本発明者らの提案にかかる光スイツ
チの構造を示す斜視図、第３図は本発明の一実施
例にかかる光スイツチの構造を示す図、第４図は
本発明におけるPLZT系薄膜の2KV／mmの電圧印
加時における複屈折率変化を示す図、第５図は本
発明の一実施例にかかる光スイツチのスイツチン
グ特性を示す図である。 １３……制御電極、１４……バツフア層、２１
……サフアイヤ基板、３１……PLZT系薄膜、３
２……光導波路、３２Ｂ……リツジ部、３３……
交差路、１３１……制御電極空隙。
Claims (1)
- １ サフアイヤ（α−アルミナ）Ｃ面（0001）基
板上にPbとTiのモル比率Pb／Tiが、0.65≦Pb／
Ti≦0.90の範囲にあるPLZT系薄膜からなる少な
くとも２本の互いに交差する光導波路と、上記光
導波路の交差路上に設けられた一定間隔の電極空
隙と、上記電極空隙が上記光導波路の鋭角なる交
差角の２等分線上に位置するように上記交差路上
に配置された制御電極と、上記光導波路との間に
酸化タンタルTaOxからなるバツフア層を備え、
上記光導波路を上記PLZT系薄膜表面に帯型の上
記PLZT系薄膜よりなる凸部をからなることを特
徴とする光スイツチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067783A JPS59176731A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067783A JPS59176731A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59176731A JPS59176731A (ja) | 1984-10-06 |
| JPH0447805B2 true JPH0447805B2 (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=12865563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5067783A Granted JPS59176731A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59176731A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS638721A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光スイツチ装置 |
| US6810176B2 (en) | 2000-08-07 | 2004-10-26 | Rosemount Inc. | Integrated transparent substrate and diffractive optical element |
| US7003187B2 (en) | 2000-08-07 | 2006-02-21 | Rosemount Inc. | Optical switch with moveable holographic optical element |
| JP2005519323A (ja) | 2002-03-01 | 2005-06-30 | ローズマウント インコーポレイテッド | 三次元導光板を有する光学スイッチ |
| JP4872021B1 (ja) * | 2011-04-15 | 2012-02-08 | 孝文 三村 | 回転式締付機 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57173820A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical switch |
| JPS57173819A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical switch |
-
1983
- 1983-03-25 JP JP5067783A patent/JPS59176731A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57173820A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical switch |
| JPS57173819A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical switch |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59176731A (ja) | 1984-10-06 |
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