JPH0561009A - 光導波路素子 - Google Patents
光導波路素子Info
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- JPH0561009A JPH0561009A JP22435091A JP22435091A JPH0561009A JP H0561009 A JPH0561009 A JP H0561009A JP 22435091 A JP22435091 A JP 22435091A JP 22435091 A JP22435091 A JP 22435091A JP H0561009 A JPH0561009 A JP H0561009A
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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】 強誘電体材料の基板に形成された光導波路に
電界を印加する構造の光導波路素子における温度変化に
対する動作点変動を抑制する。 【構成】 光導波路２と電極４との間に設けられるバッ
ファ層３−１、３−２に弱導電性膜６を挟み込み、電極
４、５への印加電圧によって生じる電界には実質的に影
響することなく、電極４に発生する静電荷と基板１に発
生する電荷とをシールドする。
電界を印加する構造の光導波路素子における温度変化に
対する動作点変動を抑制する。 【構成】 光導波路２と電極４との間に設けられるバッ
ファ層３−１、３−２に弱導電性膜６を挟み込み、電極
４、５への印加電圧によって生じる電界には実質的に影
響することなく、電極４に発生する静電荷と基板１に発
生する電荷とをシールドする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光集積回路に利用する。
特に、電界印加により屈折率が変化する強誘電体材料の
基板に形成された光導波路素子に関する。
特に、電界印加により屈折率が変化する強誘電体材料の
基板に形成された光導波路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】焦電効果をもつ強誘電体の基板表面に形
成された光導波路に電界を印加してその屈折率を変化さ
せる素子が、光変調器や光スイッチとして従来から用い
られている。
成された光導波路に電界を印加してその屈折率を変化さ
せる素子が、光変調器や光スイッチとして従来から用い
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような光導波路素
子では、温度変化があると、焦電効果による基板の自発
分極によって基板表面に発生する電荷の量が変化する。
このとき、この基板表面の電荷と、基板表面に設けられ
た電極に上記電荷により静電的に誘起された電荷とによ
り、強さが温度変化に依存する不均一な電界が発生す
る。このため、光導波路の屈折率が温度変化に伴って著
しく変化してしまう。すなわち、温度安定性の点で問題
があった。
子では、温度変化があると、焦電効果による基板の自発
分極によって基板表面に発生する電荷の量が変化する。
このとき、この基板表面の電荷と、基板表面に設けられ
た電極に上記電荷により静電的に誘起された電荷とによ
り、強さが温度変化に依存する不均一な電界が発生す
る。このため、光導波路の屈折率が温度変化に伴って著
しく変化してしまう。すなわち、温度安定性の点で問題
があった。
【０００４】本発明は、このような問題を解決し、温度
変化に対して安定な光導波路素子を提供することを目的
とする。
変化に対して安定な光導波路素子を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光導波路素子
は、電界印加により屈折率が変化する強誘電体材料の基
板に形成された光導波路と、この光導波路に沿って電界
を印加する複数の電極と、この複数の電極と光導波路と
を絶縁するバッファ層とを備えた光導波路素子におい
て、バッファ層と光導波路との間に、複数の電極への電
圧印加によって生じる電界には実質的に影響しない程度
の導電性しかないが、複数の電極に発生する静電荷と基
板に発生する電荷との相互作用については実質的にシー
ルドできる程度に導電性がある弱導電性膜を備え、この
弱導電性膜が複数の電極の少なくとも一つに電気的に接
続されたことを特徴とする。
は、電界印加により屈折率が変化する強誘電体材料の基
板に形成された光導波路と、この光導波路に沿って電界
を印加する複数の電極と、この複数の電極と光導波路と
を絶縁するバッファ層とを備えた光導波路素子におい
て、バッファ層と光導波路との間に、複数の電極への電
圧印加によって生じる電界には実質的に影響しない程度
の導電性しかないが、複数の電極に発生する静電荷と基
板に発生する電荷との相互作用については実質的にシー
ルドできる程度に導電性がある弱導電性膜を備え、この
弱導電性膜が複数の電極の少なくとも一つに電気的に接
続されたことを特徴とする。
【０００６】実用的には、光導波路が設けられた基板面
全体に弱導電性膜を設けることがよい。
全体に弱導電性膜を設けることがよい。
【０００７】弱導電性膜と光導波路との間にさらに絶縁
層を備えることもできる。
層を備えることもできる。
【０００８】弱導電性膜としては、Ｓｉ膜やＩＴＯ（In
dium Tin Oxide、Ｉｎ2 Ｏ3 とＳｎＯ2 との混合物）
膜、ＳｎＯ2 膜、薄い金属膜などを用いることができ
る。
dium Tin Oxide、Ｉｎ2 Ｏ3 とＳｎＯ2 との混合物）
膜、ＳｎＯ2 膜、薄い金属膜などを用いることができ
る。
【０００９】
【作用】光導波路を弱導電性膜で覆い、この上に、絶縁
性のバッファ層を介して進行波電極を設ける。弱導電性
膜は接地または一方の電極に接続しておく。これにより
均一な電界分布が得られ、光導波路素子の動作点変動を
防止できる。
性のバッファ層を介して進行波電極を設ける。弱導電性
膜は接地または一方の電極に接続しておく。これにより
均一な電界分布が得られ、光導波路素子の動作点変動を
防止できる。
【００１０】本発明の構造は、特開平３−７３９１８に
示されたような構造、すなわち電極以外の部分について
バッファ層を取り除いた構造と組み合わせることが特に
有用である。この組み合わせにより、光導波路を伝搬す
る光の速度と電極を伝搬する電気（マイクロ波）の速度
とが実質的に一致し、しかも温度による動作点変動が小
さい素子を実現できる。
示されたような構造、すなわち電極以外の部分について
バッファ層を取り除いた構造と組み合わせることが特に
有用である。この組み合わせにより、光導波路を伝搬す
る光の速度と電極を伝搬する電気（マイクロ波）の速度
とが実質的に一致し、しかも温度による動作点変動が小
さい素子を実現できる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明第一実施例の光導波路素子を示
し、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂに沿った拡大
断面図である。この実施例は、本発明を光強度変調器に
実施したものである。
し、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂに沿った拡大
断面図である。この実施例は、本発明を光強度変調器に
実施したものである。
【００１２】この光導波路素子は、電界印加により屈折
率が変化する強誘電体材料の基板としてＬｉＮｂＯ3 基
板１が用いられ、この基板１の表面（ｚ面）にＴｉ拡散
により形成された光導波路２を備え、この光導波路２に
沿って進行波電界を印加する二つのＡｕ電極４、５を備
える。この実施例では、光導波路２が二つに分岐し、そ
れらが再び合流している。電極４、５はそれぞれこの分
岐した光導波路２に沿って配置される。電極５は接地電
極である。この二つの電極４、５と光導波路２（および
基板１）との間には、これらの間を絶縁するＳｉＯ2 バ
ッファ層３−１が設けられる。
率が変化する強誘電体材料の基板としてＬｉＮｂＯ3 基
板１が用いられ、この基板１の表面（ｚ面）にＴｉ拡散
により形成された光導波路２を備え、この光導波路２に
沿って進行波電界を印加する二つのＡｕ電極４、５を備
える。この実施例では、光導波路２が二つに分岐し、そ
れらが再び合流している。電極４、５はそれぞれこの分
岐した光導波路２に沿って配置される。電極５は接地電
極である。この二つの電極４、５と光導波路２（および
基板１）との間には、これらの間を絶縁するＳｉＯ2 バ
ッファ層３−１が設けられる。
【００１３】ここで本実施例の特徴とするところは、バ
ッファ層３−１と光導波路２との間に、二つの電極４、
５への電圧印加によって生じる電界には実質的に影響し
ない程度の導電性しかないが、二つの電極４、５に発生
する静電荷と基板１に発生する電荷との相互作用につい
ては実質的にシールドできる程度に導電性がある弱導電
性膜としてＳｉ膜６を備え、このＳｉ膜６がバッファ層
３−１に設けられた窓を介して電極５に電気的に接続さ
れたことにある。この実施例ではさらに、Ｓｉ膜６と光
導波路２（および基板１）との間に、絶縁層としてＳｉ
Ｏ2 バッファ層３−２を備える。
ッファ層３−１と光導波路２との間に、二つの電極４、
５への電圧印加によって生じる電界には実質的に影響し
ない程度の導電性しかないが、二つの電極４、５に発生
する静電荷と基板１に発生する電荷との相互作用につい
ては実質的にシールドできる程度に導電性がある弱導電
性膜としてＳｉ膜６を備え、このＳｉ膜６がバッファ層
３−１に設けられた窓を介して電極５に電気的に接続さ
れたことにある。この実施例ではさらに、Ｓｉ膜６と光
導波路２（および基板１）との間に、絶縁層としてＳｉ
Ｏ2 バッファ層３−２を備える。
【００１４】電極４、５間にマイクロ波を印加し、それ
を光導波路２の二つに分岐した部分に沿って伝搬させる
と、その二つの部分で互いに位相のずれが生じ、それを
合波して干渉させることにより強度変調された出力光が
得られる。
を光導波路２の二つに分岐した部分に沿って伝搬させる
と、その二つの部分で互いに位相のずれが生じ、それを
合波して干渉させることにより強度変調された出力光が
得られる。
【００１５】また、Ｓｉ膜６がない場合には、基板１の
焦電効果により発生した電荷とこの電荷により電極４、
５に誘起された静電荷とにより生じた電界により動作点
変動が生じていたが、Ｓｉ膜６がある場合には、シール
ド効果により均一な電界分布が得られ、動作点変動が小
さくなる。Ｓｉ膜６は、電極４、５の電位差によって光
導波路２に生じる電界には実質的に影響を与えることな
く、電極４に発生する静電荷と、基板１および光導波路
２に発生する電荷とに対してシールド効果を発生する。
焦電効果により発生した電荷とこの電荷により電極４、
５に誘起された静電荷とにより生じた電界により動作点
変動が生じていたが、Ｓｉ膜６がある場合には、シール
ド効果により均一な電界分布が得られ、動作点変動が小
さくなる。Ｓｉ膜６は、電極４、５の電位差によって光
導波路２に生じる電界には実質的に影響を与えることな
く、電極４に発生する静電荷と、基板１および光導波路
２に発生する電荷とに対してシールド効果を発生する。
【００１６】図２は本発明第二実施例の光導波路素子を
示す断面図である。この実施例では、光の位相速度と電
気の位相速度とを一致させて光の変調帯域を無限大にす
るため、特開平３−７３９１８に示されたように、電極
４、５が設けられている部分以外についてはバッファ層
３−１を取り除き、さらに、残ったバッファ層３−１に
ついてはその幅を電極４、５より狭くしている。平面構
造は第一実施例と同等である。
示す断面図である。この実施例では、光の位相速度と電
気の位相速度とを一致させて光の変調帯域を無限大にす
るため、特開平３−７３９１８に示されたように、電極
４、５が設けられている部分以外についてはバッファ層
３−１を取り除き、さらに、残ったバッファ層３−１に
ついてはその幅を電極４、５より狭くしている。平面構
造は第一実施例と同等である。
【００１７】図３は、第二実施例の素子と従来品とにつ
いて温度に対する動作点変動を測定した結果を示す。実
施例素子としては、Ｓｉ膜６の厚さ０．１μｍ、電極４
の幅１０μｍ、電極４、５間の間隔１０μｍのものを用
いた。電極４、５間のインピーダンスは５０Ωである。
従来品としては、Ｓｉ膜を設けずにバッファ層を全面に
設けたことを除いて、実施例素子と同様に作製したもの
を用いた。
いて温度に対する動作点変動を測定した結果を示す。実
施例素子としては、Ｓｉ膜６の厚さ０．１μｍ、電極４
の幅１０μｍ、電極４、５間の間隔１０μｍのものを用
いた。電極４、５間のインピーダンスは５０Ωである。
従来品としては、Ｓｉ膜を設けずにバッファ層を全面に
設けたことを除いて、実施例素子と同様に作製したもの
を用いた。
【００１８】図３に示したように、従来品は動作点変動
が１０Ｖ／℃であるのに対し、実施例素子では３４ｍＶ
／℃と３００分の１に抑えることができた。従来品の場
合はバッファ層が全面に設けられており、単純に比較で
きるわけではないが、このような構造の差異を考慮して
も実施例素子の動作点変動が小さいことは明らかであ
る。また、実施例素子の動作電圧はＳｉ膜がない場合の
理論値と同じ８．０Ｖであり、高周波的にも影響がなか
った。
が１０Ｖ／℃であるのに対し、実施例素子では３４ｍＶ
／℃と３００分の１に抑えることができた。従来品の場
合はバッファ層が全面に設けられており、単純に比較で
きるわけではないが、このような構造の差異を考慮して
も実施例素子の動作点変動が小さいことは明らかであ
る。また、実施例素子の動作電圧はＳｉ膜がない場合の
理論値と同じ８．０Ｖであり、高周波的にも影響がなか
った。
【００１９】図４は図３の測定で用いた実施例素子の光
変調特性例を示す。この特性では、２２ＧＨｚにおける
光応答が−２ｄＢであることから、光と電気とで位相速
度が一致していることがわかる。
変調特性例を示す。この特性では、２２ＧＨｚにおける
光応答が−２ｄＢであることから、光と電気とで位相速
度が一致していることがわかる。
【００２０】図５は本発明第三実施例の光導波路素子を
示す断面図である。この実施例は、Ｓｉ膜６が接地側の
電極５ではなく電極４に接続されたことが第一実施例と
異なる。この構造の場合にも、第一実施例と同等の効果
が得られる。
示す断面図である。この実施例は、Ｓｉ膜６が接地側の
電極５ではなく電極４に接続されたことが第一実施例と
異なる。この構造の場合にも、第一実施例と同等の効果
が得られる。
【００２１】以上の実施例では分岐干渉型の素子につい
て説明したが、本発明は、光位相変調器や光スイッチな
ど、強誘電体基板に形成された光導波路に電界を印加す
る形態のすべての光素子で同様に実施できる。また、弱
導電性膜としては、Ｓｉだけでなく、ＩＴＯやＳｎ
Ｏ2 、薄い金属膜などを用いてもよい。
て説明したが、本発明は、光位相変調器や光スイッチな
ど、強誘電体基板に形成された光導波路に電界を印加す
る形態のすべての光素子で同様に実施できる。また、弱
導電性膜としては、Ｓｉだけでなく、ＩＴＯやＳｎ
Ｏ2 、薄い金属膜などを用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
素子は、温度変動による焦電効果によって生じる強誘電
体の電荷発生を原因とする電界変動を抑えることがで
き、他の特性に影響を与えることなく素子の温度特性を
安定化できる。
素子は、温度変動による焦電効果によって生じる強誘電
体の電荷発生を原因とする電界変動を抑えることがで
き、他の特性に影響を与えることなく素子の温度特性を
安定化できる。
【図１】本発明第一実施例の光導波路素子を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は拡大断面図。
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は拡大断面図。
【図２】本発明第二実施例の光導波路素子を示す断面
図。
図。
【図３】温度に対する動作点変動の測定結果例を示す
図。
図。
【図４】実施例素子の光変調特性例を示す図。
【図５】本発明第三実施例の光導波路素子を示す断面
図。
図。
１ 基板 ２ 光導波路 ３−１、３−２ バッファ層 ４、５ 電極 ６ Ｓｉ膜
Claims (4)
- 【請求項１】 電界印加により屈折率が変化する強誘電
体材料の基板に形成された光導波路と、 この光導波路に電界を印加する複数の電極と、 この複数の電極と前記光導波路とを絶縁するバッファ層
とを備えた光導波路素子において、 前記バッファ層と前記光導波路との間に、前記複数の電
極への電圧印加によって生じる電界には実質的に影響し
ない程度の導電性しかないが、前記複数の電極に発生す
る静電荷と前記基板に発生する電荷との相互作用につい
ては実質的にシールドできる程度に導電性がある弱導電
性膜を備え、 この弱導電性膜が前記複数の電極の少なくとも一つに電
気的に接続されたことを特徴とする光導波路素子。 - 【請求項２】 弱導電性膜と光導波路との間にさらに絶
縁層を備えた請求項１記載の光導波路素子。 - 【請求項３】 弱導電性膜は半導体膜である請求項１記
載の光導波路素子。 - 【請求項４】 半導体膜はＳｉ膜である請求項３記載の
光導波路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22435091A JPH0561009A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 光導波路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22435091A JPH0561009A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 光導波路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0561009A true JPH0561009A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16812395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22435091A Pending JPH0561009A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 光導波路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0561009A (ja) |
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| JPH09197358A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-31 | Nec Corp | 導波型光デバイス |
| JPH103064A (ja) * | 1996-06-14 | 1998-01-06 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 導波路型光デバイス |
| JPH10274758A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-13 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 導波路型光変調器 |
| WO2002097521A1 (fr) * | 2001-05-25 | 2002-12-05 | Anritsu Corporation | Dispositif de modulation optique presentant d'excellentes caracteristiques electriques grace a une restriction efficace du transfert de chaleur |
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| FR2852109A1 (fr) * | 2003-03-06 | 2004-09-10 | Centre Nat Rech Scient | Systeme d'electrode pour modulateur electro-optique a onde progressive |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP22435091A patent/JPH0561009A/ja active Pending
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