JPH05158001A - 光制御デバイス - Google Patents
光制御デバイスInfo
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- JPH05158001A JPH05158001A JP32335591A JP32335591A JPH05158001A JP H05158001 A JPH05158001 A JP H05158001A JP 32335591 A JP32335591 A JP 32335591A JP 32335591 A JP32335591 A JP 32335591A JP H05158001 A JPH05158001 A JP H05158001A
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- JP
- Japan
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- substrate
- optical
- optical waveguide
- resistivity
- control device
- Prior art date
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- Pending
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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
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＤＣドリフト現象による信頼性の問題を解決
し、安定性の優れた光制御デバイスを提供する。 【構成】 ＬｉＮｂＯ3 基板１００のうちクラッド部１
００Ａの抵抗率を光導波路のコア部１０１，１０２の抵
抗率と同程度もしくは小さくし、基板１００の上にコア
部１０１，１０２をはさんで中心電極１０３とアース電
極１０４を配置する。この光導波路に誘起される電圧の
初期値ＶW1に対して長時間経過後の電圧ＶW2はＶW2＞Ｖ
W1またはＶW2≒ＶW1となるので、ＤＣドリフト現象は時
間の経過と共に飽和し、長期安定性が実現される。
し、安定性の優れた光制御デバイスを提供する。 【構成】 ＬｉＮｂＯ3 基板１００のうちクラッド部１
００Ａの抵抗率を光導波路のコア部１０１，１０２の抵
抗率と同程度もしくは小さくし、基板１００の上にコア
部１０１，１０２をはさんで中心電極１０３とアース電
極１０４を配置する。この光導波路に誘起される電圧の
初期値ＶW1に対して長時間経過後の電圧ＶW2はＶW2＞Ｖ
W1またはＶW2≒ＶW1となるので、ＤＣドリフト現象は時
間の経過と共に飽和し、長期安定性が実現される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気信号によって、光
の変調，光路切り替え等を行う光制御デバイスに関し、
特に動作安定性・信頼性を改善した光制御デバイスに関
するものである。
の変調，光路切り替え等を行う光制御デバイスに関し、
特に動作安定性・信頼性を改善した光制御デバイスに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムにおいては、電気光学効
果を有する強誘電体，半導体あるいは有機材料等を利用
して、例えば光変調器や光スイッチ、あるいは偏波制御
器等のような電気信号によって光の変調，スイッチン
グ，偏波制御等を行う光制御デバイスが多く用いられて
いる。
果を有する強誘電体，半導体あるいは有機材料等を利用
して、例えば光変調器や光スイッチ、あるいは偏波制御
器等のような電気信号によって光の変調，スイッチン
グ，偏波制御等を行う光制御デバイスが多く用いられて
いる。
【０００３】例えば、ＬｉＮｂＯ3 結晶を用いた、従来
の高速光強度変調器の構成例を図８および図９に示す。
図８はその平面図、図９は図８におけるＡ−Ａ’線断面
図である。
の高速光強度変調器の構成例を図８および図９に示す。
図８はその平面図、図９は図８におけるＡ−Ａ’線断面
図である。
【０００４】この例では、電気光学効果を持つｘもしく
はｙ板ＬｉＮｂＯ3 基板５００にＴｉの熱拡散によりマ
ッハツェンダ形光導波路５０１および５０２が形成され
ている。その基板５００の上には、中心電極５０３およ
びアース電極５０４から構成されるコプレーナウェーブ
ガイド（Ｃｏ−Ｐｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ：Ｃ
ＰＷ）が形成されている。５０５は終端抵抗、５０６は
変調信号を電極５０３および５０４に入力する給電線で
ある。５０９は入射光、５１０は出射光である。
はｙ板ＬｉＮｂＯ3 基板５００にＴｉの熱拡散によりマ
ッハツェンダ形光導波路５０１および５０２が形成され
ている。その基板５００の上には、中心電極５０３およ
びアース電極５０４から構成されるコプレーナウェーブ
ガイド（Ｃｏ−Ｐｌａｎａｒ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ：Ｃ
ＰＷ）が形成されている。５０５は終端抵抗、５０６は
変調信号を電極５０３および５０４に入力する給電線で
ある。５０９は入射光、５１０は出射光である。
【０００５】このような光変調器を動作させる場合、適
切な出力変調波形を得るために、給電線５０６には変調
信号として、信号源５０７からのマイクロ波信号（交流
成分）以外に、通常、ＤＣバイアス電源５０８から電圧
Ｖｅ（直流成分）が印加される。この時の入力変調信号
と出力波形との関係を図１０に示す。
切な出力変調波形を得るために、給電線５０６には変調
信号として、信号源５０７からのマイクロ波信号（交流
成分）以外に、通常、ＤＣバイアス電源５０８から電圧
Ｖｅ（直流成分）が印加される。この時の入力変調信号
と出力波形との関係を図１０に示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の光変
調器において、このバイアス電圧Ｖｅを印加した状態で
長時間動作させると、動作点が経時的に変動し、出力波
形が次第に歪む現象（いわゆるＤＣドリフト）が生じ、
信頼性上の問題があった。
調器において、このバイアス電圧Ｖｅを印加した状態で
長時間動作させると、動作点が経時的に変動し、出力波
形が次第に歪む現象（いわゆるＤＣドリフト）が生じ、
信頼性上の問題があった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、このようなＤＣ
ドリフト現象による信頼性の問題を解決し、安定性の優
れた光制御デバイスを提供することにある。
ドリフト現象による信頼性の問題を解決し、安定性の優
れた光制御デバイスを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１記載の発明は、電気光学効果を有す
る基板と、該基板に設けた少なくとも１本の光導波路
と、前記基板上に配置された電極とを有する光制御デバ
イスにおいて、前記基板のうち、前記少なくとも１本の
光導波路のクラッド部を構成する少なくとも表面付近の
部分の抵抗率を前記少なくとも１本の光導波路のコア部
の抵抗率と同程度もしくは小さくしたことを特徴とす
る。
るために、請求項１記載の発明は、電気光学効果を有す
る基板と、該基板に設けた少なくとも１本の光導波路
と、前記基板上に配置された電極とを有する光制御デバ
イスにおいて、前記基板のうち、前記少なくとも１本の
光導波路のクラッド部を構成する少なくとも表面付近の
部分の抵抗率を前記少なくとも１本の光導波路のコア部
の抵抗率と同程度もしくは小さくしたことを特徴とす
る。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記コア部を前記基板の前記表面付近の部分に配設
したことを特徴とする。
て、前記コア部を前記基板の前記表面付近の部分に配設
したことを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１におい
て、前記コア部を前記基板の表面上にリッジ形状に配置
したことを特徴とする。
て、前記コア部を前記基板の表面上にリッジ形状に配置
したことを特徴とする。
【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１におい
て、前記基板の表面上に誘電体を装荷して、前記基板の
前記表面付近の部分に構成したことを特徴とする。
て、前記基板の表面上に誘電体を装荷して、前記基板の
前記表面付近の部分に構成したことを特徴とする。
【００１２】請求項５記載の発明は、電気光学効果を有
する基板と、該基板に設けた少なくとも１本の光導波路
と、前記基板上の一部もしくは全面に配置されたバッフ
ァ層と、該バッファ層の上に配置された電極とを有する
光制御デバイスにおいて、前記基板のうち、前記少なく
とも１本の光導波路のクラッド部を構成する少なくとも
表面付近の部分の抵抗率を前記少なくとも１本の光導波
路のコア部の抵抗率と同程度もしくは小さくし、および
前記バッファ層の層厚方向の抵抗を、前記基板もしくは
前記光導波路のコア部の抵抗と同程度もしくは小さくし
たことを特徴とする。
する基板と、該基板に設けた少なくとも１本の光導波路
と、前記基板上の一部もしくは全面に配置されたバッフ
ァ層と、該バッファ層の上に配置された電極とを有する
光制御デバイスにおいて、前記基板のうち、前記少なく
とも１本の光導波路のクラッド部を構成する少なくとも
表面付近の部分の抵抗率を前記少なくとも１本の光導波
路のコア部の抵抗率と同程度もしくは小さくし、および
前記バッファ層の層厚方向の抵抗を、前記基板もしくは
前記光導波路のコア部の抵抗と同程度もしくは小さくし
たことを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明では、基板のうち少なくともクラッド部
の抵抗率を光導波路のコア部の抵抗率より小さくし、ま
たは、これに加えてバッファ層として層厚方向の抵抗が
比較的小さくなるようにして光制御デバイスを構成する
ことによって、光導波路に誘起される電圧は、初期値Ｖ
W1と長時間経過後の電圧ＶW2との間でＶW2＞ＶW1または
ＶW2≒ＶW1となるので、長期安定性の問題は解決され
る。
の抵抗率を光導波路のコア部の抵抗率より小さくし、ま
たは、これに加えてバッファ層として層厚方向の抵抗が
比較的小さくなるようにして光制御デバイスを構成する
ことによって、光導波路に誘起される電圧は、初期値Ｖ
W1と長時間経過後の電圧ＶW2との間でＶW2＞ＶW1または
ＶW2≒ＶW1となるので、長期安定性の問題は解決され
る。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１５】まず、ＬｉＮｂＯ3 基板を用いた光強度変
調器を例にとって、本発明の実施例を説明する。
調器を例にとって、本発明の実施例を説明する。
【００１６】図１は、本発明による高速ＬｉＮｂＯ3 光
変調器の１実施例を示す断面図である。ここで、１００
は、例えばＴｉ，Ｍｇ，Ｅｒ，Ｔａ等の金属を基板表面
付近のクラッド部１００Ａに予めドーピングしたＬｉＮ
ｂＯ3 基板である。１０１および１０２は基板１００に
Ｔｉを熱拡散させて形成したマッハツェンダ形光導波路
のコア部である。１０３および１０４は、それぞれ、基
板１００の上に配置した中心電極およびアース電極であ
る。この場合、基板１００の抵抗率は、ノンドープＬｉ
ＮｂＯ3 基板より小さくしており、Ｔｉの拡散されてい
る光導波路１０２の抵抗率ρ2 はクラッド部１００Ａの
抵抗率ρ1 と同程度の大きさ（ρ2 〜ρ1 ）になってい
る。
変調器の１実施例を示す断面図である。ここで、１００
は、例えばＴｉ，Ｍｇ，Ｅｒ，Ｔａ等の金属を基板表面
付近のクラッド部１００Ａに予めドーピングしたＬｉＮ
ｂＯ3 基板である。１０１および１０２は基板１００に
Ｔｉを熱拡散させて形成したマッハツェンダ形光導波路
のコア部である。１０３および１０４は、それぞれ、基
板１００の上に配置した中心電極およびアース電極であ
る。この場合、基板１００の抵抗率は、ノンドープＬｉ
ＮｂＯ3 基板より小さくしており、Ｔｉの拡散されてい
る光導波路１０２の抵抗率ρ2 はクラッド部１００Ａの
抵抗率ρ1 と同程度の大きさ（ρ2 〜ρ1 ）になってい
る。
【００１７】図２は、図１に示した光変調器の電極１０
３および１０４、および光導波路１０１および１０２付
近の電気的等価回路を示し、図３は中心電極１０３とア
ース電極１０４との間に印加した一定バイアス電圧Ｖｅ
に対して、光導波路に誘起される実効的な電圧ＶW の経
時変化を示している。このＶW の大きさに基づいて光波
が変調を受けるので、ＶW の経時変化がＤＣドリフト現
象に対応する。
３および１０４、および光導波路１０１および１０２付
近の電気的等価回路を示し、図３は中心電極１０３とア
ース電極１０４との間に印加した一定バイアス電圧Ｖｅ
に対して、光導波路に誘起される実効的な電圧ＶW の経
時変化を示している。このＶW の大きさに基づいて光波
が変調を受けるので、ＶW の経時変化がＤＣドリフト現
象に対応する。
【００１８】図２において、Ｒ1 およびＣ1 は、それぞ
れ、ＬｉＮｂＯ3 基板１００のクラッド部１００Ａの実
効的な抵抗および静電容量である。Ｒ2 およびＣ2 は、
それぞれ、ＬｉＮｂＯ3 光導波路１０１および１０２
（Ｔｉ拡散コア部）の実効的な抵抗および静電容量であ
る。
れ、ＬｉＮｂＯ3 基板１００のクラッド部１００Ａの実
効的な抵抗および静電容量である。Ｒ2 およびＣ2 は、
それぞれ、ＬｉＮｂＯ3 光導波路１０１および１０２
（Ｔｉ拡散コア部）の実効的な抵抗および静電容量であ
る。
【００１９】図３において、ＶW の大きさは、初期（ｔ
＝０）においては、クラッド部１００Ａおよび光導波路
１０２の各容量Ｃ1 およびＣ2 の大きさで決まる値（Ｖ
W1＝Ｃ1 ／（２Ｃ2 ＋Ｃ1 ））になる。時定数τ（＝
（２Ｃ2 ＋Ｃ1 ）Ｒ1 ・Ｒ2 ／（２Ｒ1 ＋Ｒ2 ））より
も充分に長い時間経過した後（ｔ＝∞）には、ＶW の大
きさは抵抗Ｒ1 およびＲ2 の大きさで決まる値（ＶW2＝
Ｒ2 ／（２Ｒ1 ＋Ｒ2 ））に収束する。
＝０）においては、クラッド部１００Ａおよび光導波路
１０２の各容量Ｃ1 およびＣ2 の大きさで決まる値（Ｖ
W1＝Ｃ1 ／（２Ｃ2 ＋Ｃ1 ））になる。時定数τ（＝
（２Ｃ2 ＋Ｃ1 ）Ｒ1 ・Ｒ2 ／（２Ｒ1 ＋Ｒ2 ））より
も充分に長い時間経過した後（ｔ＝∞）には、ＶW の大
きさは抵抗Ｒ1 およびＲ2 の大きさで決まる値（ＶW2＝
Ｒ2 ／（２Ｒ1 ＋Ｒ2 ））に収束する。
【００２０】光導波路部１０１および１０２とクラッド
部１００Ａにおいて、それぞれの抵抗Ｒおよび容量Ｃの
大きさは、各部の材質，形状，寸法により決まり、ま
た、容量Ｃは電極の特性インピーダンスの大きさに応じ
て設定される。この時、中心電極１０３とアース電極１
０４との間のギャップに対して、光導波路の光閉じ込め
係数を考慮した時のクラッド部１００Ａおよび光導波路
部１０１および１０２の等価的な長さをそれぞれｌ1 お
よびｌ2 とすると、Ｒ1 および１／Ｃ1 はｌ1 に比例す
る大きさになり、Ｒ2 および１／Ｃ2 はｌ2 に比例する
大きさになる。従って、各部のマイクロ波に対する誘電
率ε1 およびε2 と抵抗率ρ1 およびρ2が互いに同じ
大きさ（ε1 ＝ε2 ，ρ1 ＝ρ2 ）の場合、等価的には
Ｃ1 ／Ｃ2＝Ｒ2 ／Ｒ1 となり、したがってＶW1＝ＶW2
になるので、ＤＣドリフト現象は発生しない。
部１００Ａにおいて、それぞれの抵抗Ｒおよび容量Ｃの
大きさは、各部の材質，形状，寸法により決まり、ま
た、容量Ｃは電極の特性インピーダンスの大きさに応じ
て設定される。この時、中心電極１０３とアース電極１
０４との間のギャップに対して、光導波路の光閉じ込め
係数を考慮した時のクラッド部１００Ａおよび光導波路
部１０１および１０２の等価的な長さをそれぞれｌ1 お
よびｌ2 とすると、Ｒ1 および１／Ｃ1 はｌ1 に比例す
る大きさになり、Ｒ2 および１／Ｃ2 はｌ2 に比例する
大きさになる。従って、各部のマイクロ波に対する誘電
率ε1 およびε2 と抵抗率ρ1 およびρ2が互いに同じ
大きさ（ε1 ＝ε2 ，ρ1 ＝ρ2 ）の場合、等価的には
Ｃ1 ／Ｃ2＝Ｒ2 ／Ｒ1 となり、したがってＶW1＝ＶW2
になるので、ＤＣドリフト現象は発生しない。
【００２１】しかし、従来のデバイスにおいては、光導
波路部にはＴｉが拡散されているので、その抵抗率の大
きさρ2 は、ＬｉＮｂＯ3 結晶の抵抗率ρ1 より小さく
なっている。さらに、光励起導電現象や焦電・圧電効果
等によって実効的に抵抗が減少することも知られてい
る。一方、ＩｉのＬｉＮｂＯ3 中における密度が小さい
ので、誘電率の大きさは、光導波路部とクラッド部でほ
ぼ等しく（ε1 〜ε2 ）なっている。このため、Ｖ
W2（〜０）＜ＶW1の関係となり、連続使用時間が時定数
τと同程度の長さになると、ＤＣドリフト現象が原理的
に生ずることになり、変調動作の長期安定性が問題にな
る。なお、時定数τの大きさは、通常、変調速度（周
期）より充分長くなるように設定される。
波路部にはＴｉが拡散されているので、その抵抗率の大
きさρ2 は、ＬｉＮｂＯ3 結晶の抵抗率ρ1 より小さく
なっている。さらに、光励起導電現象や焦電・圧電効果
等によって実効的に抵抗が減少することも知られてい
る。一方、ＩｉのＬｉＮｂＯ3 中における密度が小さい
ので、誘電率の大きさは、光導波路部とクラッド部でほ
ぼ等しく（ε1 〜ε2 ）なっている。このため、Ｖ
W2（〜０）＜ＶW1の関係となり、連続使用時間が時定数
τと同程度の長さになると、ＤＣドリフト現象が原理的
に生ずることになり、変調動作の長期安定性が問題にな
る。なお、時定数τの大きさは、通常、変調速度（周
期）より充分長くなるように設定される。
【００２２】従って、ＤＣドリフト現象に対しては、誘
電率ε1 ，ε2 と抵抗率ρ1 ，ρ2の大きさの関係が重
要になる。
電率ε1 ，ε2 と抵抗率ρ1 ，ρ2の大きさの関係が重
要になる。
【００２３】従来の光変調器においては、ＬｉＮｂＯ3
基板の通常の抵抗率ρ1 は、常温において１０13〜１０
18Ω・ｃｍ程度であり、電極長が１ｃｍ程度の場合、Ｒ
1 ＝１０13〜１０18Ω程度の大きさになる。光導波路部
のρ2 の大きさは、Ｔｉ熱拡散条件に大きく依存し、ρ
1 の数分の１以下になる。ここで、ρ2 が小さい（ρ2
＜＜ρ1 ）場合、ＶW2〜０になる。通常、このドリフト
現象による変調動作の不安定性を解消するために、ドリ
フト量に合わせて、バイアス電圧を調整する動作点ロッ
キング制御がとられるが、この場合、Ｖｅを経時時間と
共に大きくする必要がある。しかし、調整できるＶｅの
大きさの範囲は、デバイスの耐圧や電源の制御可能範囲
に制限されるので、長期間にわたって連続的に制御する
ことができず、長期安定性および信頼性の点から問題が
あった。
基板の通常の抵抗率ρ1 は、常温において１０13〜１０
18Ω・ｃｍ程度であり、電極長が１ｃｍ程度の場合、Ｒ
1 ＝１０13〜１０18Ω程度の大きさになる。光導波路部
のρ2 の大きさは、Ｔｉ熱拡散条件に大きく依存し、ρ
1 の数分の１以下になる。ここで、ρ2 が小さい（ρ2
＜＜ρ1 ）場合、ＶW2〜０になる。通常、このドリフト
現象による変調動作の不安定性を解消するために、ドリ
フト量に合わせて、バイアス電圧を調整する動作点ロッ
キング制御がとられるが、この場合、Ｖｅを経時時間と
共に大きくする必要がある。しかし、調整できるＶｅの
大きさの範囲は、デバイスの耐圧や電源の制御可能範囲
に制限されるので、長期間にわたって連続的に制御する
ことができず、長期安定性および信頼性の点から問題が
あった。
【００２４】これに対して、本発明では、ＬｉＮｂＯ3
基板１００のうちクラッド部１００Ａの抵抗率ρ1 を、
光励起導電性等の効果も考慮した光導波路部１０１およ
び１０２の実効的な抵抗率ρ2 と同程度、もしくはρ2
より充分小さく設定する。これにより、ＶW2〜ＶW1もし
くはＶW2（＝Ｖｅ）＞ｖw1となるので、ドリフト現象
は、初期的には生ずるが、時間経過と共に飽和すること
になる。また、動作点をロッキング制御する場合、初期
の設定電圧Ｖｅに対して、バイアス電圧を次第に小さく
すれば良く、しかもある一定値で飽和して変動が収まる
ので、長期安定性上の問題は解決されることになる。
基板１００のうちクラッド部１００Ａの抵抗率ρ1 を、
光励起導電性等の効果も考慮した光導波路部１０１およ
び１０２の実効的な抵抗率ρ2 と同程度、もしくはρ2
より充分小さく設定する。これにより、ＶW2〜ＶW1もし
くはＶW2（＝Ｖｅ）＞ｖw1となるので、ドリフト現象
は、初期的には生ずるが、時間経過と共に飽和すること
になる。また、動作点をロッキング制御する場合、初期
の設定電圧Ｖｅに対して、バイアス電圧を次第に小さく
すれば良く、しかもある一定値で飽和して変動が収まる
ので、長期安定性上の問題は解決されることになる。
【００２５】ただし、ρ1 を小さくし過ぎると、以下の
問題が生ずる。
問題が生ずる。
【００２６】誘電体損失により、光やマイクロ波に対
する伝搬損失が増大する。
する伝搬損失が増大する。
【００２７】時定数τが小さくなり、変調帯域の低限
周波数が大きくなる。
周波数が大きくなる。
【００２８】従って、これらのことを考慮して、最適な
ρ1 の大きさを設定すれば良い。
ρ1 の大きさを設定すれば良い。
【００２９】図１に示した実施例の構成において、クラ
ッド部１００Ａの抵抗率を低減するには、例えばノンド
ープＬｉＮｂＯ3 基板１００に光導波路１０１および１
０２を形成した後、基板１００の上面より、基板全面も
しくはクラッド部１００Ａのみに、ドーピング材を熱拡
散やイオンインプラ等により注入する、あるいは放射線
を照射する等の方法により結晶欠陥を形成する方法があ
る。あるいはまた、光導波路部１０１および１０２はノ
ンドープとし、クラッド部１００Ａに例えばＭｇ等をド
ープして、抵抗率と屈折率を同時に低減しても良い。
ッド部１００Ａの抵抗率を低減するには、例えばノンド
ープＬｉＮｂＯ3 基板１００に光導波路１０１および１
０２を形成した後、基板１００の上面より、基板全面も
しくはクラッド部１００Ａのみに、ドーピング材を熱拡
散やイオンインプラ等により注入する、あるいは放射線
を照射する等の方法により結晶欠陥を形成する方法があ
る。あるいはまた、光導波路部１０１および１０２はノ
ンドープとし、クラッド部１００Ａに例えばＭｇ等をド
ープして、抵抗率と屈折率を同時に低減しても良い。
【００３０】図４は、本発明による高速ＬｉＮｂＯ3 光
変調器の他の１実施例を示す断面図であり、基板１００
に対して光導波路部２０１および２０２をリッジ形状に
形成した場合を示す。この場合、光導波路部２０１およ
び２０２をノンドープＬｉＮｂＯ3 で構成できるので、
クラッド部１００Ａの抵抗率ρ1 を光導波路部２０１，
２０２の抵抗率ρ2 より充分小さくできる特長がある。
本実施例の構成において、低抵抗のＬｉＮｂＯ3 基板あ
るいは他の材料を用いた基板１００上に、リッジ形状の
光導波路部２０１および２０２をエピタキシャル成長等
の方法で形成してもよい。
変調器の他の１実施例を示す断面図であり、基板１００
に対して光導波路部２０１および２０２をリッジ形状に
形成した場合を示す。この場合、光導波路部２０１およ
び２０２をノンドープＬｉＮｂＯ3 で構成できるので、
クラッド部１００Ａの抵抗率ρ1 を光導波路部２０１，
２０２の抵抗率ρ2 より充分小さくできる特長がある。
本実施例の構成において、低抵抗のＬｉＮｂＯ3 基板あ
るいは他の材料を用いた基板１００上に、リッジ形状の
光導波路部２０１および２０２をエピタキシャル成長等
の方法で形成してもよい。
【００３１】図５は、本発明による高速ＬｉＮｂＯ3 光
変調器の他の１実施例を示す断面図であり、ノンドープ
ＬｉＮｂＯ3 基板１００上に光導波路３０１および３０
２を誘電体３０３および３０４の各々の装荷により構成
しており、空気中の屈折率ｎ 0 、誘電体３０３，３０４
の屈折率ｎ1 および基板１００の屈折率ｎ2 に対して、
これら各屈折率をｎ0 ＜ｎ1 ＜ｎ2 の関係に定めてあ
る。この場合、基板１００と光導波路３０１および３０
２を均質材料で構成できるので、図１に示した実施例と
同様に本発明の効果を実現できる。
変調器の他の１実施例を示す断面図であり、ノンドープ
ＬｉＮｂＯ3 基板１００上に光導波路３０１および３０
２を誘電体３０３および３０４の各々の装荷により構成
しており、空気中の屈折率ｎ 0 、誘電体３０３，３０４
の屈折率ｎ1 および基板１００の屈折率ｎ2 に対して、
これら各屈折率をｎ0 ＜ｎ1 ＜ｎ2 の関係に定めてあ
る。この場合、基板１００と光導波路３０１および３０
２を均質材料で構成できるので、図１に示した実施例と
同様に本発明の効果を実現できる。
【００３２】以上では、ｘ，ｙ板ＬｉＮｂＯ3 基板を用
いた本発明の実施例について説明してきたが、その他の
結晶軸の基板を用いた場合にも、同様に本発明を適用で
きる。例えば、図６は、ｚ板ＬｉＮｂＯ3 基板４００を
用いた場合の、本発明の１実施例を示し、ここで、４０
１はＳｉＯ2等で構成されるバッファ層である。電極１
０３および１０４を、それぞれ、光導波路４０２および
４０３を覆うようにバッファ層４０１上に配置する。４
００Ａは、例えばＴｉ，Ｍｇ，Ｅｒ，Ｔａ等の金属を基
板４００の表面付近にドープして形成したクラッド部で
ある。バッファ層４０１の層厚方向の実効的な抵抗およ
び容量をそれぞれＲ0 およびＣ0 とすると、光導波路４
０２および４０３付近の電気的等価回路は、図７のよう
になる。この場合、光導波路部４０２および４０３に印
加される初期（ｔ＝０）の電圧ＶW1は、
いた本発明の実施例について説明してきたが、その他の
結晶軸の基板を用いた場合にも、同様に本発明を適用で
きる。例えば、図６は、ｚ板ＬｉＮｂＯ3 基板４００を
用いた場合の、本発明の１実施例を示し、ここで、４０
１はＳｉＯ2等で構成されるバッファ層である。電極１
０３および１０４を、それぞれ、光導波路４０２および
４０３を覆うようにバッファ層４０１上に配置する。４
００Ａは、例えばＴｉ，Ｍｇ，Ｅｒ，Ｔａ等の金属を基
板４００の表面付近にドープして形成したクラッド部で
ある。バッファ層４０１の層厚方向の実効的な抵抗およ
び容量をそれぞれＲ0 およびＣ0 とすると、光導波路４
０２および４０３付近の電気的等価回路は、図７のよう
になる。この場合、光導波路部４０２および４０３に印
加される初期（ｔ＝０）の電圧ＶW1は、
【００３３】
【数１】 ＶW1＝｛Ｃ0 Ｃ1 ／（Ｃ1 Ｃ2 ＋Ｃ2 Ｃ0 ＋Ｃ0 Ｃ1 ）｝Ｖｅ …（１） となり、充分時間が経過した後の電圧ＶW2は、
【００３４】
【数２】 ＶW2＝｛Ｒ2 ／（Ｒ0 ＋Ｒ1 ＋Ｒ2 ）｝Ｖｅ …（２） になる。従って、クラッド部４００Ａの抵抗率ρ1 を光
導波路部４０２，４０３の抵抗率ρ2 より小さくし、か
つ、Ｒ0 をＲ2 ，Ｒ1 と同程度、もしくは小さくなるよ
うに、バッファ層４０１の材質と厚さを設定することに
よって、ＤＣドリフト現象を抑制できる。
導波路部４０２，４０３の抵抗率ρ2 より小さくし、か
つ、Ｒ0 をＲ2 ，Ｒ1 と同程度、もしくは小さくなるよ
うに、バッファ層４０１の材質と厚さを設定することに
よって、ＤＣドリフト現象を抑制できる。
【００３５】以上では、ＬｉＮｂＯ3 を用いた高速光変
調器を例にとって本発明の原理，効果および実施例を述
べたが、この他に、電気光学効果を有する強誘電体，半
導体あるいは有機材料等を利用して、光変調器や光スイ
ッチ、あるいは偏波制御器等のような、電気信号によっ
て光出力を制御するあらゆる光導波路形制御デバイス
に、本発明を適用できることは自明である。
調器を例にとって本発明の原理，効果および実施例を述
べたが、この他に、電気光学効果を有する強誘電体，半
導体あるいは有機材料等を利用して、光変調器や光スイ
ッチ、あるいは偏波制御器等のような、電気信号によっ
て光出力を制御するあらゆる光導波路形制御デバイス
に、本発明を適用できることは自明である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板のうち少なくともクラッド部の抵抗率を光導波路の
コア部の抵抗率より小さくし、または、これに加えてバ
ッファ層として層厚方向の抵抗が比較的小さくなるよう
にして光制御デバイスを構成することによって、光導波
路に誘起される電圧は、初期値ＶW1と長時間経過後の電
圧ＶW2との間でＶW2＞ＶW1またはＶW2≒ＶW1となるの
で、ＤＣドリフト現象は時間の経過と共に飽和し、した
がって、長期安定性の問題は解決される。
基板のうち少なくともクラッド部の抵抗率を光導波路の
コア部の抵抗率より小さくし、または、これに加えてバ
ッファ層として層厚方向の抵抗が比較的小さくなるよう
にして光制御デバイスを構成することによって、光導波
路に誘起される電圧は、初期値ＶW1と長時間経過後の電
圧ＶW2との間でＶW2＞ＶW1またはＶW2≒ＶW1となるの
で、ＤＣドリフト現象は時間の経過と共に飽和し、した
がって、長期安定性の問題は解決される。
【００３７】しかもまた、本発明によれば、バッファ層
自体を低抵抗にしているため、文献「ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ，
ｖｏｌ．３８，ｎｏ．６，ｐｐ．６２９−６４０，１９
８９．」で述べられているように、温度変動に伴い基板
表面に発生する電荷を、短時間に緩和できるので、デバ
イスの温度変動に対する動作不安定性（いわゆる熱ドリ
フト）の問題も解消できる。
自体を低抵抗にしているため、文献「ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ，
ｖｏｌ．３８，ｎｏ．６，ｐｐ．６２９−６４０，１９
８９．」で述べられているように、温度変動に伴い基板
表面に発生する電荷を、短時間に緩和できるので、デバ
イスの温度変動に対する動作不安定性（いわゆる熱ドリ
フト）の問題も解消できる。
【図１】本発明の１実施例を示す断面図である。
【図２】図１に示したデバイスの等価回路図である。
【図３】図１に示した本発明実施例の動作原理の説明図
である。
である。
【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。
る。
【図６】本発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。
る。
【図７】図６に示した本発明実施例の動作原理の説明図
である。
である。
【図８】従来のマッハツェンダ光強度変調器の１例を示
す平面図である。
す平面図である。
【図９】図８に示した従来例の断面図である。
【図１０】入力変調信号と出力波形の関係を示す説明図
である。
である。
１００，４００ 低抵抗ＬｉＮｂＯ3 基板 １００Ａ，４００Ａ クラッド部 １０１，１０２，２０１，２０２，３０１，３０２，４
０２，４０３，５０１，５０２ 光導波路 １０３，５０３ ＣＰＷの中心電極 １０４，５０４ ＣＰＷのアース電極 ３０３，３０４ 低屈折率誘電体 ４０１ バッファ層 ５００ ＬｉＮｂＯ3 基板 ５０５ 終端抵抗 ５０６ 入力信号給電線 ５０７ マイクロ波信号源 ５０８ ＤＣバイアス電源 ５０９ 入射光 ５１０ 出射光
０２，４０３，５０１，５０２ 光導波路 １０３，５０３ ＣＰＷの中心電極 １０４，５０４ ＣＰＷのアース電極 ３０３，３０４ 低屈折率誘電体 ４０１ バッファ層 ５００ ＬｉＮｂＯ3 基板 ５０５ 終端抵抗 ５０６ 入力信号給電線 ５０７ マイクロ波信号源 ５０８ ＤＣバイアス電源 ５０９ 入射光 ５１０ 出射光
フロントページの続き (72)発明者 小林 実 東京都武蔵野市吉祥寺南町１丁目27番１号 エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロ ジ株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する基板と、該基板に
設けた少なくとも１本の光導波路と、前記基板上に配置
された電極とを有する光制御デバイスにおいて、 前記基板のうち、前記少なくとも１本の光導波路のクラ
ッド部を構成する少なくとも表面付近の部分の抵抗率を
前記少なくとも１本の光導波路のコア部の抵抗率と同程
度もしくは小さくしたことを特徴とする光制御デバイ
ス。 - 【請求項２】 前記コア部を前記基板の前記表面付近の
部分に配設したことを特徴とする請求項１記載の光制御
デバイス。 - 【請求項３】 前記コア部を前記基板の表面上にリッジ
形状に配置したことを特徴とする請求項１記載の光制御
デバイス。 - 【請求項４】 前記基板の表面上に誘電体を装荷して、
前記基板の前記表面付近の部分に構成したことを特徴と
する請求項１記載の光制御デバイス。 - 【請求項５】 電気光学効果を有する基板と、該基板に
設けた少なくとも１本の光導波路と、前記基板上の一部
もしくは全面に配置されたバッファ層と、該バッファ層
の上に配置された電極とを有する光制御デバイスにおい
て、 前記基板のうち、前記少なくとも１本の光導波路のクラ
ッド部を構成する少なくとも表面付近の部分の抵抗率を
前記少なくとも１本の光導波路のコア部の抵抗率と同程
度もしくは小さくし、および前記バッファ層の層厚方向
の抵抗を、前記基板もしくは前記光導波路のコア部の抵
抗と同程度もしくは小さくしたことを特徴とする光制御
デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32335591A JPH05158001A (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 光制御デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32335591A JPH05158001A (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 光制御デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05158001A true JPH05158001A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18153859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32335591A Pending JPH05158001A (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 光制御デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05158001A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1043617A1 (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-11 | Lucent Technologies Inc. | Optical waveguide device with enhanced stability |
| JP2015014715A (ja) * | 2013-07-05 | 2015-01-22 | Tdk株式会社 | 電気光学デバイス |
-
1991
- 1991-12-06 JP JP32335591A patent/JPH05158001A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1043617A1 (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-11 | Lucent Technologies Inc. | Optical waveguide device with enhanced stability |
| JP2015014715A (ja) * | 2013-07-05 | 2015-01-22 | Tdk株式会社 | 電気光学デバイス |
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