JPH06289346A - 誘電体光導波路素子およびその製造方法 - Google Patents
誘電体光導波路素子およびその製造方法Info
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- JPH06289346A JPH06289346A JP23339192A JP23339192A JPH06289346A JP H06289346 A JPH06289346 A JP H06289346A JP 23339192 A JP23339192 A JP 23339192A JP 23339192 A JP23339192 A JP 23339192A JP H06289346 A JPH06289346 A JP H06289346A
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- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は光通信などに用いる光変調器などの
光導波路素子に関するもので、特に光ファイバーとの結
合損失の少ない、伝搬損失の少ない、光損傷の少ない光
導波路素子の構造とその製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 ガラス基体に直接接合もしくはガラスもしく
は珪素もしくは珪素化合物を用いて接合された電気光学
効果を有する単結晶誘電体基板内に、前記ガラス基体と
の屈折率差により閉じこめられた光導波路を有し、その
光導波路を通る光を電気光学効果により制御するように
した構成からなる。
光導波路素子に関するもので、特に光ファイバーとの結
合損失の少ない、伝搬損失の少ない、光損傷の少ない光
導波路素子の構造とその製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 ガラス基体に直接接合もしくはガラスもしく
は珪素もしくは珪素化合物を用いて接合された電気光学
効果を有する単結晶誘電体基板内に、前記ガラス基体と
の屈折率差により閉じこめられた光導波路を有し、その
光導波路を通る光を電気光学効果により制御するように
した構成からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体光導波路を用い
た光強度変調、光スイッチングなどを行う各種光導波路
素子の高性能化に関する。
た光強度変調、光スイッチングなどを行う各種光導波路
素子の高性能化に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光導波路素子、例えば光（強度）
変調器、光スイッチ、光偏波面制御素子、光伝搬モード
制御素子などは、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リ
チウムなどの電気光学効果を有する単結晶誘電体に、単
一モード伝搬の光導波路を形成し、その形状を工夫する
とともに電極を適当な形で設け、電気光学効果により光
導波路通過光を制御して行っている。光導波路の作製
は、単結晶誘電体の場合、金属、例えばチタンを蒸着
し、高温で熱拡散することにより、拡散部分の屈折率を
他の部分よりも少し高くすることによって、光を閉じこ
めるようにしたり、あるいは所定部分に金属マスクをし
て、２００から３００℃の燐酸中でプロトンイオン交換
を行い、屈折率を一部変えるなどして光導波路を形成し
ている。しかしいずれの方法も表面からの拡散処理によ
り光導波路を形成していることから、光導波路の断面形
状が拡散に従った形状になるため、色々不都合があっ
た。
変調器、光スイッチ、光偏波面制御素子、光伝搬モード
制御素子などは、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リ
チウムなどの電気光学効果を有する単結晶誘電体に、単
一モード伝搬の光導波路を形成し、その形状を工夫する
とともに電極を適当な形で設け、電気光学効果により光
導波路通過光を制御して行っている。光導波路の作製
は、単結晶誘電体の場合、金属、例えばチタンを蒸着
し、高温で熱拡散することにより、拡散部分の屈折率を
他の部分よりも少し高くすることによって、光を閉じこ
めるようにしたり、あるいは所定部分に金属マスクをし
て、２００から３００℃の燐酸中でプロトンイオン交換
を行い、屈折率を一部変えるなどして光導波路を形成し
ている。しかしいずれの方法も表面からの拡散処理によ
り光導波路を形成していることから、光導波路の断面形
状が拡散に従った形状になるため、色々不都合があっ
た。
【０００３】大きな課題の一つに、光導波路と光ファイ
バーとの結合損失がある。光ファイバーの断面形状は円
形、同心円状であるのに対して、光導波路の形状は、表
面からの拡散によるため逆三角形に似た形状であり、か
つ導波光の強度の最も強い部分が、表面近くにあるた
め、光ファイバーとの光結合があまりうまくいかず、そ
こで大きな損失を生じていた。光導波路素子では、光の
結合損失の低減は極めて重要な課題となっている。
バーとの結合損失がある。光ファイバーの断面形状は円
形、同心円状であるのに対して、光導波路の形状は、表
面からの拡散によるため逆三角形に似た形状であり、か
つ導波光の強度の最も強い部分が、表面近くにあるた
め、光ファイバーとの光結合があまりうまくいかず、そ
こで大きな損失を生じていた。光導波路素子では、光の
結合損失の低減は極めて重要な課題となっている。
【０００４】また拡散処理を行うことにより、拡散前よ
りも光伝搬損失が増大するという課題もあった。チタン
拡散光導波路の場合、通常１ｄＢ／ｃｍ程度の伝搬損失
が生ずる。伝搬損失の低減も光導波路素子の大きな課題
となっている。
りも光伝搬損失が増大するという課題もあった。チタン
拡散光導波路の場合、通常１ｄＢ／ｃｍ程度の伝搬損失
が生ずる。伝搬損失の低減も光導波路素子の大きな課題
となっている。
【０００５】また同じく拡散処理により光損傷が大きく
なるという課題もあった。これは、強度の強い光ないし
は短波長の光を拡散型光導波路に入れると、伝搬損失が
時間とともに増大するというものである。これは光導波
路形成に用いた光導波路中の拡散イオンにより、光導波
路中に電子のトラップが増大することによると考えられ
ている。
なるという課題もあった。これは、強度の強い光ないし
は短波長の光を拡散型光導波路に入れると、伝搬損失が
時間とともに増大するというものである。これは光導波
路形成に用いた光導波路中の拡散イオンにより、光導波
路中に電子のトラップが増大することによると考えられ
ている。
【０００６】イオン拡散型でない光導波路の形成方法と
して、単結晶のエピタキシャル成長膜を用いる方法が知
られている。例えば、タンタル酸リチウム基板にニオブ
酸リチウムとタンタル酸リチウムの混晶膜を形成した光
導波路が知られている。しかしこの方法にはいくつかの
制約がある。まず第１に、エピタキシャル成長膜は成長
速度や成長時に発生する結晶内の歪の問題から、５μｍ
以上の膜厚を実用的に得ることが困難であり、コア径約
１０μｍの光ファイバーとの結合特性が悪くなる。
して、単結晶のエピタキシャル成長膜を用いる方法が知
られている。例えば、タンタル酸リチウム基板にニオブ
酸リチウムとタンタル酸リチウムの混晶膜を形成した光
導波路が知られている。しかしこの方法にはいくつかの
制約がある。まず第１に、エピタキシャル成長膜は成長
速度や成長時に発生する結晶内の歪の問題から、５μｍ
以上の膜厚を実用的に得ることが困難であり、コア径約
１０μｍの光ファイバーとの結合特性が悪くなる。
【０００７】またエピタキシャル成長の条件が限られて
いる。結晶格子間隔がほぼ同じでなければエピタキシャ
ル成長が困難であることから、タンタル酸リチウム基板
上に、純粋のニオブ酸リチウムを形成することは困難で
あり、そのため混晶膜の成長に留まっている。ニオブ酸
リチウムの場合、混晶膜よりも、純粋のニオブ酸リチウ
ムの方が、光導波路特性全般に優れている。
いる。結晶格子間隔がほぼ同じでなければエピタキシャ
ル成長が困難であることから、タンタル酸リチウム基板
上に、純粋のニオブ酸リチウムを形成することは困難で
あり、そのため混晶膜の成長に留まっている。ニオブ酸
リチウムの場合、混晶膜よりも、純粋のニオブ酸リチウ
ムの方が、光導波路特性全般に優れている。
【０００８】同種のエピタキシャル成長は可能である
が、結晶方位が同じとなるため、屈折率が一様な基板と
なり、光導波路を形成できないなどの課題があった。
が、結晶方位が同じとなるため、屈折率が一様な基板と
なり、光導波路を形成できないなどの課題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、単一基板
に上からの拡散法のみにより形成した光導波路あるいは
エピタキシャル成長膜を用いた光導波路素子では、光導
波路と光ファイバーとの結合損失が大きい、伝搬損失が
大きい、光損傷が大きいなどという課題があった。
に上からの拡散法のみにより形成した光導波路あるいは
エピタキシャル成長膜を用いた光導波路素子では、光導
波路と光ファイバーとの結合損失が大きい、伝搬損失が
大きい、光損傷が大きいなどという課題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、ガラス基体に直接接合もしくはガラスもしくは珪素
もしくは珪素化合物を用いて接合された電気光学効果を
有する単結晶誘電体基板内に、前記ガラス基体との屈折
率差により閉じこめられた光導波路を有し、その光導波
路を通る光を電気光学効果により制御するようにしたも
のである。
め、ガラス基体に直接接合もしくはガラスもしくは珪素
もしくは珪素化合物を用いて接合された電気光学効果を
有する単結晶誘電体基板内に、前記ガラス基体との屈折
率差により閉じこめられた光導波路を有し、その光導波
路を通る光を電気光学効果により制御するようにしたも
のである。
【００１１】
【作用】上記のような構成とすることにより、光ファイ
バーとの結合損失の少ない、伝搬損失の少ない、光損傷
の少ない光導波路素子が得られる。
バーとの結合損失の少ない、伝搬損失の少ない、光損傷
の少ない光導波路素子が得られる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例の光導波路素子、特に光
変調器に適用した場合の構成とその製造方法について、
図面を参照しながら説明する。
変調器に適用した場合の構成とその製造方法について、
図面を参照しながら説明する。
【００１３】（実施例１）本実施例の構造の第１の例を
図１および図２に示す。図１は、光変調器に適用した場
合を示したもので、１はガラス基体、２はガラス基体１
に直接接合された単結晶誘電体基板で、具体的にはニオ
ブ酸リチウム基板、３はニオブ酸リチウム基板２に形成
された入出力光導波路部、４は入力部から二つに分岐さ
れたうちの一方の分岐光導波路、５は他方の分岐光導波
路、６および７は分岐光導波路５の両側に形成された電
極である。図２はその中心部分の断面図で、図におい
て、１、２、４、５、６、７の各構成要素の名称は、図
１と同じである。分岐光導波路４、５は、断面、頭の部
分が台形となっており、いわゆるリッジ型光導波路の構
造となっている。入出力光導波路３の断面形状も同じに
なっている。８は導波光伝搬部を示したものである。光
変調器の構成そのものは、いわゆるマッハーゼンダー型
と呼ばれるもので、入力部より入射した光を、二つに分
岐し、分岐した一方の光導波路に電界を加え、電気光学
効果により、光導波路部の屈折率を変えて導波光の伝搬
速度を変え、再結合部での光の位相が異なるようにする
ことにより、出力部の光の強度を変調するようにしたも
のである。
図１および図２に示す。図１は、光変調器に適用した場
合を示したもので、１はガラス基体、２はガラス基体１
に直接接合された単結晶誘電体基板で、具体的にはニオ
ブ酸リチウム基板、３はニオブ酸リチウム基板２に形成
された入出力光導波路部、４は入力部から二つに分岐さ
れたうちの一方の分岐光導波路、５は他方の分岐光導波
路、６および７は分岐光導波路５の両側に形成された電
極である。図２はその中心部分の断面図で、図におい
て、１、２、４、５、６、７の各構成要素の名称は、図
１と同じである。分岐光導波路４、５は、断面、頭の部
分が台形となっており、いわゆるリッジ型光導波路の構
造となっている。入出力光導波路３の断面形状も同じに
なっている。８は導波光伝搬部を示したものである。光
変調器の構成そのものは、いわゆるマッハーゼンダー型
と呼ばれるもので、入力部より入射した光を、二つに分
岐し、分岐した一方の光導波路に電界を加え、電気光学
効果により、光導波路部の屈折率を変えて導波光の伝搬
速度を変え、再結合部での光の位相が異なるようにする
ことにより、出力部の光の強度を変調するようにしたも
のである。
【００１４】屈折率にある程度以上の差がある層を２
層、積層にすれば、光を屈折率の大きい方に閉じこめる
ことができ、光導波路の形成が可能となる。ニオブ酸リ
チウムの屈折率は２．２９であり、ガラスの屈折率は、
通常１．４から１．６の範囲にあるので、本実施例の構
造にした場合、光はニオブ酸リチウム基板内に閉じこめ
られる。さらにニオブ酸リチウム基板に、エッチングな
どにより光導波路部のみ少し厚みの厚くなる、いわゆる
リッジ構造を形成することにより、リッジ下部の部分の
方が、その他の部分よりも実効屈折率が大きくなるた
め、光はリッジ下部に閉じこめられ、したがってリッジ
下部が光導波路として作用する。
層、積層にすれば、光を屈折率の大きい方に閉じこめる
ことができ、光導波路の形成が可能となる。ニオブ酸リ
チウムの屈折率は２．２９であり、ガラスの屈折率は、
通常１．４から１．６の範囲にあるので、本実施例の構
造にした場合、光はニオブ酸リチウム基板内に閉じこめ
られる。さらにニオブ酸リチウム基板に、エッチングな
どにより光導波路部のみ少し厚みの厚くなる、いわゆる
リッジ構造を形成することにより、リッジ下部の部分の
方が、その他の部分よりも実効屈折率が大きくなるた
め、光はリッジ下部に閉じこめられ、したがってリッジ
下部が光導波路として作用する。
【００１５】この場合の導波路形状は、頭部が台形ない
しは矩形で内部は均一の屈折率からなることにより、導
波光の中心は、光導波路の中心付近になり、かつ円形に
近い形となる。入出力光導波路部断面も同じ形状であ
り、したがって、光ファイバーの直径約１０μｍの円形
光導波路部構造との結合効率は極めて良好となる。
しは矩形で内部は均一の屈折率からなることにより、導
波光の中心は、光導波路の中心付近になり、かつ円形に
近い形となる。入出力光導波路部断面も同じ形状であ
り、したがって、光ファイバーの直径約１０μｍの円形
光導波路部構造との結合効率は極めて良好となる。
【００１６】本実施例の各寸法の代表値は、ガラス基体
１の厚みが１ｍｍ、ニオブ酸リチウム基板２の厚みが７
ミクロン、リッジ頭部でっぱりの高さが３ミクロン、光
導波路幅は１０ミクロン、分岐光導波路部の長さは２ｃ
ｍ、光導波路部全体の長さは４ｃｍである。電極はアル
ミニウムを用いた。以上のような構成とすることによ
り、光ファイバーとの結合損失は、屈折率の整合をとっ
た接着材を用いて接着固定することにより、片面で０．
３ｄＢ以下となった。従来のチタン拡散光導波路を用い
た場合、同様の接着固定方法で、結合損失は約０．５か
ら１．０ｄＢであったことから大幅に改善された。光変
調器としての性能は、従来のチタン拡散光導波路で構成
したものとほぼ同様の性能が得られた。
１の厚みが１ｍｍ、ニオブ酸リチウム基板２の厚みが７
ミクロン、リッジ頭部でっぱりの高さが３ミクロン、光
導波路幅は１０ミクロン、分岐光導波路部の長さは２ｃ
ｍ、光導波路部全体の長さは４ｃｍである。電極はアル
ミニウムを用いた。以上のような構成とすることによ
り、光ファイバーとの結合損失は、屈折率の整合をとっ
た接着材を用いて接着固定することにより、片面で０．
３ｄＢ以下となった。従来のチタン拡散光導波路を用い
た場合、同様の接着固定方法で、結合損失は約０．５か
ら１．０ｄＢであったことから大幅に改善された。光変
調器としての性能は、従来のチタン拡散光導波路で構成
したものとほぼ同様の性能が得られた。
【００１７】また光導波路として、イオン拡散処理を行
わない純粋の単結晶としての光学特性を有するニオブ酸
リチウム基板を用いているため、光の伝搬損失も極めて
小さくすることができた。具体的には、０．１ｄＢ／ｃ
ｍ以下の光導波路伝搬損失が容易に得られた。通常チタ
ン拡散光導波路の場合、０．５から１．０ｄＢ／ｃｍで
あったので、大幅に特性が改善された。
わない純粋の単結晶としての光学特性を有するニオブ酸
リチウム基板を用いているため、光の伝搬損失も極めて
小さくすることができた。具体的には、０．１ｄＢ／ｃ
ｍ以下の光導波路伝搬損失が容易に得られた。通常チタ
ン拡散光導波路の場合、０．５から１．０ｄＢ／ｃｍで
あったので、大幅に特性が改善された。
【００１８】また入射光の強度を０ｄＢｍから２０ｄＢ
ｍまで変えて、光損傷の様子をみたが、ほとんど光損傷
は見られなっかた。これは、光導波路として電子トラッ
プの非常に少ない、純粋の単結晶ニオブ酸リチウム基板
を用いたことによる効果と考えられる。なお測定は１．
３μｍの波長で行った。
ｍまで変えて、光損傷の様子をみたが、ほとんど光損傷
は見られなっかた。これは、光導波路として電子トラッ
プの非常に少ない、純粋の単結晶ニオブ酸リチウム基板
を用いたことによる効果と考えられる。なお測定は１．
３μｍの波長で行った。
【００１９】（実施例２）本実施例の光導波路素子の構
造の第２の例を図３に示す。図３は、やはり光変調器に
適用した場合を示したもので、図３において、１から７
までの各構成要素の名称と機能は実施例１と同じであ
る。９は、ガラス基体１とニオブ酸リチウム基板２を接
合するための低融点ガラス層である。低融点ガラスの屈
折率は、１．５程度であり、その厚みを十分薄くしてお
けば、実施例１と同様、屈折率の大きいニオブ酸リチウ
ム基板に光を効果的に閉じこめることができ、光導波路
の形成が可能となった。これによりニオブ酸リチウム基
板２に入射した光は、基板内に閉じこめられた。さらに
リッジ構造を設けることにより、リッジ下部の部分の方
が、その他の部分よりも実効屈折率が大きくなりため、
光はリッジ下部に閉じこめられ、したがってリッジ下部
が光導波路として作用する。
造の第２の例を図３に示す。図３は、やはり光変調器に
適用した場合を示したもので、図３において、１から７
までの各構成要素の名称と機能は実施例１と同じであ
る。９は、ガラス基体１とニオブ酸リチウム基板２を接
合するための低融点ガラス層である。低融点ガラスの屈
折率は、１．５程度であり、その厚みを十分薄くしてお
けば、実施例１と同様、屈折率の大きいニオブ酸リチウ
ム基板に光を効果的に閉じこめることができ、光導波路
の形成が可能となった。これによりニオブ酸リチウム基
板２に入射した光は、基板内に閉じこめられた。さらに
リッジ構造を設けることにより、リッジ下部の部分の方
が、その他の部分よりも実効屈折率が大きくなりため、
光はリッジ下部に閉じこめられ、したがってリッジ下部
が光導波路として作用する。
【００２０】この場合の導波路形状は、実施例１の場合
とほぼ同様であり、したがって光ファイバーの円形の光
導波路部構造との結合効率は極めて良好となった。
とほぼ同様であり、したがって光ファイバーの円形の光
導波路部構造との結合効率は極めて良好となった。
【００２１】各寸法の代表値として、低融点ガラス層９
の膜厚を０．５μｍとし、他の寸法を実施例１と同様に
した時、実施例１とほぼ同じ諸特性が得られ、光ファイ
バーとの結合損失は片面で０．３ｄＢ以下となり、大幅
に改善できた。また伝搬損失は、実施例１と同様０．１
ｄＢ／ｃｍのものが容易に得られた。また光損傷につい
ても実施例１と同様の効果が得られた。
の膜厚を０．５μｍとし、他の寸法を実施例１と同様に
した時、実施例１とほぼ同じ諸特性が得られ、光ファイ
バーとの結合損失は片面で０．３ｄＢ以下となり、大幅
に改善できた。また伝搬損失は、実施例１と同様０．１
ｄＢ／ｃｍのものが容易に得られた。また光損傷につい
ても実施例１と同様の効果が得られた。
【００２２】（実施例３）本実施例の光導波路素子の構
造の第３の例を図４に示す。図４は、やはり光変調器に
適用した場合を示したもので、図４において、１から７
までの各構成要素の名称と機能は実施例１と同じであ
る。１０は、ガラス基体１とニオブ酸リチウム基板２を
接合するための珪素層である。珪素の屈折率はニオブ酸
リチウムと異なるが、その厚みを１００ｎｍから１ミク
ロン程度としてニオブ酸リチウム基板２よりも十分薄く
しておけば、やはりガラス基体とニオブ酸リチウム基板
２の屈折率の違いにより、屈折率の大きいニオブ酸リチ
ウム基板の方に光を効果的に閉じこめることができ、光
導波路の形成が可能となった。
造の第３の例を図４に示す。図４は、やはり光変調器に
適用した場合を示したもので、図４において、１から７
までの各構成要素の名称と機能は実施例１と同じであ
る。１０は、ガラス基体１とニオブ酸リチウム基板２を
接合するための珪素層である。珪素の屈折率はニオブ酸
リチウムと異なるが、その厚みを１００ｎｍから１ミク
ロン程度としてニオブ酸リチウム基板２よりも十分薄く
しておけば、やはりガラス基体とニオブ酸リチウム基板
２の屈折率の違いにより、屈折率の大きいニオブ酸リチ
ウム基板の方に光を効果的に閉じこめることができ、光
導波路の形成が可能となった。
【００２３】珪素としては、多結晶珪素または非晶質珪
素を用いることにより、いずれの場合もほぼ同様の効果
が得られた。これにより、ニオブ酸リチウム基板２に入
射した光は、薄板内に閉じこめられた。さらにリッジ構
造を設けることにより、リッジ下部の部分の方が、その
他の部分よりも実効屈折率が大きくなりため、光はリッ
ジ下部に閉じこめられ、したがってリッジ下部が光導波
路として作用する。
素を用いることにより、いずれの場合もほぼ同様の効果
が得られた。これにより、ニオブ酸リチウム基板２に入
射した光は、薄板内に閉じこめられた。さらにリッジ構
造を設けることにより、リッジ下部の部分の方が、その
他の部分よりも実効屈折率が大きくなりため、光はリッ
ジ下部に閉じこめられ、したがってリッジ下部が光導波
路として作用する。
【００２４】この場合の導波路形状は、実施例１の場合
とほぼ同様であり、したがって光ファイバーの円形の光
導波路部構造との結合効率は極めて良好となった。
とほぼ同様であり、したがって光ファイバーの円形の光
導波路部構造との結合効率は極めて良好となった。
【００２５】各寸法の代表値として、珪素層１０の膜厚
を０．５μｍとし他の寸法を実施例１と同じにした時、
実施例１とほぼ同じ諸特性が得られた。例えば、光ファ
イバーとの結合損失は、実施例１と同様、片面で０．３
ｄＢ以下となり、大幅に改善できた。また伝搬損失も、
実施例１と同様０．１ｄＢ／ｃｍのものが容易に得られ
た。また光損傷についても実施例１と同様の効果が得ら
れた。
を０．５μｍとし他の寸法を実施例１と同じにした時、
実施例１とほぼ同じ諸特性が得られた。例えば、光ファ
イバーとの結合損失は、実施例１と同様、片面で０．３
ｄＢ以下となり、大幅に改善できた。また伝搬損失も、
実施例１と同様０．１ｄＢ／ｃｍのものが容易に得られ
た。また光損傷についても実施例１と同様の効果が得ら
れた。
【００２６】（実施例４）本実施例の光導波路素子の構
造の第４の例を図５に示す。図５は、やはり光変調器に
適用した場合を示したもので、図５において、１から７
までの各構成要素の名称と機能は実施例１と同じであ
る。１１は、ガラス基体１とニオブ酸リチウム基板２を
接合するための珪素化合物層である。珪素化合物の屈折
率はニオブ酸リチウムと異なるが、その厚みを１００ｎ
ｍから１ミクロン程度としてニオブ酸リチウム基板２よ
りも十分薄くしておけば、やはりガラス基体とニオブ酸
リチウム基板２の屈折率の違いにより、屈折率の大きい
ニオブ酸リチウム基板の方に光を効果的に閉じこめるこ
とができ、光導波路の形成が可能となった。
造の第４の例を図５に示す。図５は、やはり光変調器に
適用した場合を示したもので、図５において、１から７
までの各構成要素の名称と機能は実施例１と同じであ
る。１１は、ガラス基体１とニオブ酸リチウム基板２を
接合するための珪素化合物層である。珪素化合物の屈折
率はニオブ酸リチウムと異なるが、その厚みを１００ｎ
ｍから１ミクロン程度としてニオブ酸リチウム基板２よ
りも十分薄くしておけば、やはりガラス基体とニオブ酸
リチウム基板２の屈折率の違いにより、屈折率の大きい
ニオブ酸リチウム基板の方に光を効果的に閉じこめるこ
とができ、光導波路の形成が可能となった。
【００２７】珪素化合物としては、酸化珪素もしくは窒
化珪素を用いることにより、いずれの場合もほぼ同様の
効果が得られた。これにより、ニオブ酸リチウム基板２
に入射した光は、薄板内に閉じこめられた。さらにリッ
ジ構造を設けることにより、リッジ下部の部分の方が、
その他の部分よりも実効屈折率が大きくなりため、光は
リッジ下部に閉じこめられ、したがってリッジ下部が光
導波路として作用する。この場合の導波路形状は、実施
例１の場合とほぼ同様であり、したがって光ファイバー
の円形の光導波路部構造との結合効率は極めて良好とな
った。
化珪素を用いることにより、いずれの場合もほぼ同様の
効果が得られた。これにより、ニオブ酸リチウム基板２
に入射した光は、薄板内に閉じこめられた。さらにリッ
ジ構造を設けることにより、リッジ下部の部分の方が、
その他の部分よりも実効屈折率が大きくなりため、光は
リッジ下部に閉じこめられ、したがってリッジ下部が光
導波路として作用する。この場合の導波路形状は、実施
例１の場合とほぼ同様であり、したがって光ファイバー
の円形の光導波路部構造との結合効率は極めて良好とな
った。
【００２８】各寸法の代表値として、珪素化合物１１の
膜厚を０．５μｍとし他の寸法を実施例１と同じにした
時、実施例１とほぼ同じ諸特性が得られた。例えば、光
ファイバーとの結合損失は、実施例１と同様、片面で
０．３ｄＢ以下となり、大幅に改善できた。また伝搬損
失も、実施例１と同様０．１ｄＢ／ｃｍのものが容易に
得られた。また光損傷についても実施例１と同様の効果
が得られた。
膜厚を０．５μｍとし他の寸法を実施例１と同じにした
時、実施例１とほぼ同じ諸特性が得られた。例えば、光
ファイバーとの結合損失は、実施例１と同様、片面で
０．３ｄＢ以下となり、大幅に改善できた。また伝搬損
失も、実施例１と同様０．１ｄＢ／ｃｍのものが容易に
得られた。また光損傷についても実施例１と同様の効果
が得られた。
【００２９】（実施例５）本実施例の光導波路素子の製
造方法の例を示す。
造方法の例を示す。
【００３０】まず鏡面研磨されたガラス基体とニオブ酸
リチウム基板の表面を、エッチングによりきわめて清浄
にした。具体的には、弗酸系エッチング液でそれぞれの
表面層をエッチング除去および親水処理した。その後そ
の表面を純水で十分洗浄し、すぐに一様に重ね合わせる
と、それぞれの表面に吸着した水、もう少し具体的には
その構成成分である水酸基、水素の分子間力によって、
容易に直接接合が得られた。このままでも十分強固な接
合が得られたが、さらにこの状態で、１００℃から１１
００℃の温度で熱処理を行うと、その接合は更に強化さ
れた。次にニオブ酸リチウム基板を、機械的研磨および
エッチングにより薄板化していった。１０μｍまで薄板
化した後、ホトリソグラフィー技術により、実施例１で
示した光導波路構造のパターンにエッチングマスクを形
成し、エッチングにより、光導波路部以外を３μｍエッ
チング除去した。マスクとしてはＣｒを、エッチング液
としては、弗酸系エッチング液を用いた。その後マスク
を除去し、アルミニウム電極を通常のホトリソグラフィ
ーとエッチング技術により形成した。これにより実施例
１に示す光導波路素子の構造を得た。この素子の光ファ
イバーとの結合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれ
も実施例１と同様であった。
リチウム基板の表面を、エッチングによりきわめて清浄
にした。具体的には、弗酸系エッチング液でそれぞれの
表面層をエッチング除去および親水処理した。その後そ
の表面を純水で十分洗浄し、すぐに一様に重ね合わせる
と、それぞれの表面に吸着した水、もう少し具体的には
その構成成分である水酸基、水素の分子間力によって、
容易に直接接合が得られた。このままでも十分強固な接
合が得られたが、さらにこの状態で、１００℃から１１
００℃の温度で熱処理を行うと、その接合は更に強化さ
れた。次にニオブ酸リチウム基板を、機械的研磨および
エッチングにより薄板化していった。１０μｍまで薄板
化した後、ホトリソグラフィー技術により、実施例１で
示した光導波路構造のパターンにエッチングマスクを形
成し、エッチングにより、光導波路部以外を３μｍエッ
チング除去した。マスクとしてはＣｒを、エッチング液
としては、弗酸系エッチング液を用いた。その後マスク
を除去し、アルミニウム電極を通常のホトリソグラフィ
ーとエッチング技術により形成した。これにより実施例
１に示す光導波路素子の構造を得た。この素子の光ファ
イバーとの結合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれ
も実施例１と同様であった。
【００３１】（実施例６）本実施例の光導波路素子の製
造方法の他の例を示す。
造方法の他の例を示す。
【００３２】実施例５と同様にして、鏡面研磨されたガ
ラス基体とニオブ酸リチウム基板の表面をエッチングに
より、極めて清浄かつ平坦にした。次にスパッタリング
により、低融点ガラス薄膜をそれぞれの片面に０．３μ
ｍの厚みで形成した。次に実施例５と同様にして、低融
点ガラス膜同士を接触させて、低融点ガラスの融点近傍
の温度に加熱した。これにより低融点ガラスが軟化もし
くは溶融し強固な接合が得られた。接合層の厚みは熱処
理温度により多少かわるが、一般に、高温で行うほど、
スパッタリング形成した膜厚よりも薄くなった。以後実
施例５と同様の方法により、アルミニウム電極まで形成
し、実施例２に示す光導波路素子の構造を得た。この素
子の光ファイバーとの結合特性、伝搬損失、光損傷特性
は、いずれも実施例２と同様であった。
ラス基体とニオブ酸リチウム基板の表面をエッチングに
より、極めて清浄かつ平坦にした。次にスパッタリング
により、低融点ガラス薄膜をそれぞれの片面に０．３μ
ｍの厚みで形成した。次に実施例５と同様にして、低融
点ガラス膜同士を接触させて、低融点ガラスの融点近傍
の温度に加熱した。これにより低融点ガラスが軟化もし
くは溶融し強固な接合が得られた。接合層の厚みは熱処
理温度により多少かわるが、一般に、高温で行うほど、
スパッタリング形成した膜厚よりも薄くなった。以後実
施例５と同様の方法により、アルミニウム電極まで形成
し、実施例２に示す光導波路素子の構造を得た。この素
子の光ファイバーとの結合特性、伝搬損失、光損傷特性
は、いずれも実施例２と同様であった。
【００３３】（実施例７）本実施例の光導波路素子の製
造方法の他の例を示す。
造方法の他の例を示す。
【００３４】実施例５と同様にして、鏡面研磨されたガ
ラス基体とニオブ酸リチウム基板の表面をエッチングに
より、極めて清浄かつ平坦にした。次にスパッタリング
により、非晶質珪素薄膜をそれぞれの片面に０．２５μ
ｍの厚みで形成した。次に実施例５と同様にして、非晶
質珪素膜表面を弗酸系エッチング液により、清浄かつ親
水処理し、純水に浸して後すぐ非晶質珪素膜同士を接触
させて、１００−１１００℃の温度で熱処理を行った。
これにより非晶質珪素膜を介して強固な接合が得られ
た。熱処理温度が高いほど接合部の強度は向上した。以
後、実施例５と同様の方法により、アルミニウム電極ま
で形成し、実施例３に示す光導波路素子の構造を得た。
この素子の光ファイバーとの結合特性、伝搬損失、光損
傷特性は、いずれも実施例３と同様であった。
ラス基体とニオブ酸リチウム基板の表面をエッチングに
より、極めて清浄かつ平坦にした。次にスパッタリング
により、非晶質珪素薄膜をそれぞれの片面に０．２５μ
ｍの厚みで形成した。次に実施例５と同様にして、非晶
質珪素膜表面を弗酸系エッチング液により、清浄かつ親
水処理し、純水に浸して後すぐ非晶質珪素膜同士を接触
させて、１００−１１００℃の温度で熱処理を行った。
これにより非晶質珪素膜を介して強固な接合が得られ
た。熱処理温度が高いほど接合部の強度は向上した。以
後、実施例５と同様の方法により、アルミニウム電極ま
で形成し、実施例３に示す光導波路素子の構造を得た。
この素子の光ファイバーとの結合特性、伝搬損失、光損
傷特性は、いずれも実施例３と同様であった。
【００３５】（実施例８）本実施例の光導波路素子の製
造方法の他の例を示す。
造方法の他の例を示す。
【００３６】実施例７と同様にして、鏡面研磨および清
浄かつ平坦化されたガラス基体とニオブ酸リチウム基板
の表面に、化学気相成長法（ＣＶＤ）により、多結晶珪
素薄膜をそれぞれの面に０．２５μｍの厚みで形成し
た。次に実施例７と同様にして、多結晶珪素膜表面を弗
酸系エッチング液により、清浄かつ親水処理し、純水に
浸して後すぐ多結晶珪素膜同士を接触させて、１００−
１１００℃の温度で熱処理を行った。これにより多結晶
珪素膜を介して強固な接合が得られた。熱処理温度が高
いほど接合部の強度は向上した。以後、実施例５と同様
の方法により、アルミニウム電極まで形成し、実施例３
に示す光導波路素子の構造を得た。この素子の光ファイ
バーとの結合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれも
実施例３と同様であった。
浄かつ平坦化されたガラス基体とニオブ酸リチウム基板
の表面に、化学気相成長法（ＣＶＤ）により、多結晶珪
素薄膜をそれぞれの面に０．２５μｍの厚みで形成し
た。次に実施例７と同様にして、多結晶珪素膜表面を弗
酸系エッチング液により、清浄かつ親水処理し、純水に
浸して後すぐ多結晶珪素膜同士を接触させて、１００−
１１００℃の温度で熱処理を行った。これにより多結晶
珪素膜を介して強固な接合が得られた。熱処理温度が高
いほど接合部の強度は向上した。以後、実施例５と同様
の方法により、アルミニウム電極まで形成し、実施例３
に示す光導波路素子の構造を得た。この素子の光ファイ
バーとの結合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれも
実施例３と同様であった。
【００３７】（実施例９）本実施例の光導波路素子の製
造方法の他の例を示す。
造方法の他の例を示す。
【００３８】実施例７と同様にして、鏡面研磨および清
浄かつ平坦化されたガラス基体とニオブ酸リチウム基板
の表面に、化学気相成長法（ＣＶＤ）により、酸化珪素
薄膜をそれぞれの面に０．２５μｍの厚みで形成した。
次に実施例７と同様にして、酸化珪素膜表面を弗酸系エ
ッチング液により、清浄かつ親水処理し、純水に浸して
後すぐ酸化珪素膜同士を接触させて、１００−１１００
℃の温度で熱処理を行った。これにより酸化珪素膜を介
して強固な接合が得られた。熱処理温度が高いほど接合
部の強度は向上した。以後、実施例５と同様の方法によ
り、アルミニウム電極まで形成し、実施例４に示す光導
波路素子の構造を得た。この素子の光ファイバーとの結
合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれも実施例４と
同様であった。
浄かつ平坦化されたガラス基体とニオブ酸リチウム基板
の表面に、化学気相成長法（ＣＶＤ）により、酸化珪素
薄膜をそれぞれの面に０．２５μｍの厚みで形成した。
次に実施例７と同様にして、酸化珪素膜表面を弗酸系エ
ッチング液により、清浄かつ親水処理し、純水に浸して
後すぐ酸化珪素膜同士を接触させて、１００−１１００
℃の温度で熱処理を行った。これにより酸化珪素膜を介
して強固な接合が得られた。熱処理温度が高いほど接合
部の強度は向上した。以後、実施例５と同様の方法によ
り、アルミニウム電極まで形成し、実施例４に示す光導
波路素子の構造を得た。この素子の光ファイバーとの結
合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれも実施例４と
同様であった。
【００３９】（実施例１０）本実施例の光導波路素子の
製造方法の他の例を示す。
製造方法の他の例を示す。
【００４０】実施例７と同様にして、鏡面研磨および清
浄かつ平坦化されたガラス基体とニオブ酸リチウム基板
の表面に、化学気相成長法（ＣＶＤ）により、窒化珪素
薄膜をそれぞれの面に０．２５μｍの厚みで形成した。
次に実施例７と同様にして、窒化珪素膜表面を弗酸系エ
ッチング液により、清浄かつ親水処理し、純水に浸して
後すぐ窒化珪素膜同士を接触させて、１００−１１００
℃の温度で熱処理を行った。これにより窒化珪素膜を介
して強固な接合が得られた。熱処理温度が高いほど接合
部の強度は向上した。以後、実施例５と同様の方法によ
り、アルミニウム電極まで形成し、実施例４に示す光導
波路素子の構造を得た。この素子の光ファイバーとの結
合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれも実施例４と
同様であった。
浄かつ平坦化されたガラス基体とニオブ酸リチウム基板
の表面に、化学気相成長法（ＣＶＤ）により、窒化珪素
薄膜をそれぞれの面に０．２５μｍの厚みで形成した。
次に実施例７と同様にして、窒化珪素膜表面を弗酸系エ
ッチング液により、清浄かつ親水処理し、純水に浸して
後すぐ窒化珪素膜同士を接触させて、１００−１１００
℃の温度で熱処理を行った。これにより窒化珪素膜を介
して強固な接合が得られた。熱処理温度が高いほど接合
部の強度は向上した。以後、実施例５と同様の方法によ
り、アルミニウム電極まで形成し、実施例４に示す光導
波路素子の構造を得た。この素子の光ファイバーとの結
合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれも実施例４と
同様であった。
【００４１】（実施例１１）本実施例の光導波路素子の
構造の第５の例を図６に示す。図６は、やはり光変調器
に適用した場合を示したもので、図６において、１、３
から７までの各構成要素の名称と機能は実施例１と同じ
である。２’はタンタル酸リチウム基板である。このよ
うな構成とすることにより、実施例１に示したと同じ原
理に基づき、タンタル酸リチウムを用いて、実施例１と
同様の光導波路素子を得ることができた。タンタル酸リ
チウムの屈折率は約２．１８でありガラスの屈折率より
も大きい。この場合の導波路形状は、実施例１の場合と
ほぼ同様であり、したがって光ファイバーの円形の光導
波路部構造との結合効率は極めて良好となった。
構造の第５の例を図６に示す。図６は、やはり光変調器
に適用した場合を示したもので、図６において、１、３
から７までの各構成要素の名称と機能は実施例１と同じ
である。２’はタンタル酸リチウム基板である。このよ
うな構成とすることにより、実施例１に示したと同じ原
理に基づき、タンタル酸リチウムを用いて、実施例１と
同様の光導波路素子を得ることができた。タンタル酸リ
チウムの屈折率は約２．１８でありガラスの屈折率より
も大きい。この場合の導波路形状は、実施例１の場合と
ほぼ同様であり、したがって光ファイバーの円形の光導
波路部構造との結合効率は極めて良好となった。
【００４２】各寸法の代表値として、実施例１と同様の
値をとった時、実施例１とほぼ同じ諸特性が得られた。
以上のような構成とすることにより、光ファイバーとの
結合損失は、やはり実施例１と同様、片面で０．３ｄＢ
以下となり、大幅に改善できた。また伝搬損失は、実施
例１と同様０．１ｄＢ／ｃｍのものが容易に得られた。
また光損傷についても実施例１と同様の効果が得られ
た。
値をとった時、実施例１とほぼ同じ諸特性が得られた。
以上のような構成とすることにより、光ファイバーとの
結合損失は、やはり実施例１と同様、片面で０．３ｄＢ
以下となり、大幅に改善できた。また伝搬損失は、実施
例１と同様０．１ｄＢ／ｃｍのものが容易に得られた。
また光損傷についても実施例１と同様の効果が得られ
た。
【００４３】（実施例１２）本実施例の光導波路素子の
製造方法の他の例を示す。
製造方法の他の例を示す。
【００４４】実施例５と同様にして、鏡面研磨および清
浄かつ平坦化されたガラス基体とタンタル酸リチウム板
の表面を、弗酸系エッチング液で清浄化かつ親水処理
し、純水に浸したのち、すぐに重ねて熱処理を行うこと
により、強固な接合が得られた。以後、実施例５と同様
の方法により、アルミニウム電極まで形成し、実施例１
１に示す光導波路素子の構造を得た。この素子の光ファ
イバーとの結合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれ
も実施例１１と同様であった。
浄かつ平坦化されたガラス基体とタンタル酸リチウム板
の表面を、弗酸系エッチング液で清浄化かつ親水処理
し、純水に浸したのち、すぐに重ねて熱処理を行うこと
により、強固な接合が得られた。以後、実施例５と同様
の方法により、アルミニウム電極まで形成し、実施例１
１に示す光導波路素子の構造を得た。この素子の光ファ
イバーとの結合特性、伝搬損失、光損傷特性は、いずれ
も実施例１１と同様であった。
【００４５】同様にして、タンタル酸リチウムの場合に
も、ガラスによる接合、珪素もしくは珪素化合物による
接合の光導波路素子も得ることができた。またその諸特
性も実施例１１とほぼ同様であった。
も、ガラスによる接合、珪素もしくは珪素化合物による
接合の光導波路素子も得ることができた。またその諸特
性も実施例１１とほぼ同様であった。
【００４６】実施例７−１０などにおける接合強化の熱
処理効果は、例えば、１００℃で１時間程度保持するだ
けでも接合強度は数倍に上がり、数１０Ｋｇ／平方ｃｍ
の強度が得られた。一般に温度が高いほどまた時間が長
いほど接合強度は強くなった。しかし１１００℃以上に
温度を上げると、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リ
チウム表面からのリチウムの抜けが激しくなるため、表
面の特性劣化が大きく光導波路素子としての性能が劣化
した。したがって接合熱処理温度は１１００℃以下が好
ましかった。また、いずれの実施例においても、ガラス
基体として、接合する単結晶誘電体基板の熱膨張率に近
い熱膨張率のものを用いる方が、熱処理の温度をより高
温で行うことができ、接合強度をより強くすることがで
きた。その場合、薄板化のための加工を強度の研磨など
で行っても、剥離がない、あるいは光導波路素子とし
て、より高温まで安定に動作するなどの効果が得られ
た。
処理効果は、例えば、１００℃で１時間程度保持するだ
けでも接合強度は数倍に上がり、数１０Ｋｇ／平方ｃｍ
の強度が得られた。一般に温度が高いほどまた時間が長
いほど接合強度は強くなった。しかし１１００℃以上に
温度を上げると、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リ
チウム表面からのリチウムの抜けが激しくなるため、表
面の特性劣化が大きく光導波路素子としての性能が劣化
した。したがって接合熱処理温度は１１００℃以下が好
ましかった。また、いずれの実施例においても、ガラス
基体として、接合する単結晶誘電体基板の熱膨張率に近
い熱膨張率のものを用いる方が、熱処理の温度をより高
温で行うことができ、接合強度をより強くすることがで
きた。その場合、薄板化のための加工を強度の研磨など
で行っても、剥離がない、あるいは光導波路素子とし
て、より高温まで安定に動作するなどの効果が得られ
た。
【００４７】直接接合は、ガラスおよび単結晶誘電体基
板表面に、水中の水酸基、水素などが表面吸着し、その
イオンの結合力で接合したと考えられる。この状態で熱
処理を行うと、接合界面から次第に水が抜け、水酸基の
水素や直接吸着していた水素が抜け、残された酸素と酸
化物である誘電体表面の酸素が誘電体構成元素と反応し
て、接合が強化されると考えられる。
板表面に、水中の水酸基、水素などが表面吸着し、その
イオンの結合力で接合したと考えられる。この状態で熱
処理を行うと、接合界面から次第に水が抜け、水酸基の
水素や直接吸着していた水素が抜け、残された酸素と酸
化物である誘電体表面の酸素が誘電体構成元素と反応し
て、接合が強化されると考えられる。
【００４８】珪素または珪素化合物は、表面を容易に親
水化処理でき、かつガラスに通常含まれる珪素および酸
素との共有結合が容易に形成されるため、これを介して
接合しても十分な強度が得られるものと考えられる。
水化処理でき、かつガラスに通常含まれる珪素および酸
素との共有結合が容易に形成されるため、これを介して
接合しても十分な強度が得られるものと考えられる。
【００４９】また実施例では、単結晶誘電体の例とし
て、ニオブ酸リチウムおよびタンタル酸リチウムの例を
用いて説明したが、他の電気光学効果を有する単結晶誘
電体を用いても同様に形成できることは、原理的に明ら
かである。
て、ニオブ酸リチウムおよびタンタル酸リチウムの例を
用いて説明したが、他の電気光学効果を有する単結晶誘
電体を用いても同様に形成できることは、原理的に明ら
かである。
【００５０】また光導波路を形成する側の基板厚みは、
光通信が一般に単一モードで行われることから、単一モ
ードで伝搬する基板厚みにするのが望ましい。
光通信が一般に単一モードで行われることから、単一モ
ードで伝搬する基板厚みにするのが望ましい。
【００５１】本実施例では光変調器の構成例で示した
が、光変調器で特定の条件、すなわち出射光強度が最大
になるところと、最小になるところでＯＮ−ＯＦＦ的に
動作させれば光スイッチになることは明かである。また
光導波路とその電気光学効果を用いる素子には同様に適
用でき、同様の効果の得られることも明かである。
が、光変調器で特定の条件、すなわち出射光強度が最大
になるところと、最小になるところでＯＮ−ＯＦＦ的に
動作させれば光スイッチになることは明かである。また
光導波路とその電気光学効果を用いる素子には同様に適
用でき、同様の効果の得られることも明かである。
【００５２】また本実施例では、特定の寸法例を示した
が、これに限定されるものではない。
が、これに限定されるものではない。
【００５３】また実施例ではいずれも２枚の基板の接合
例を示したが、３枚以上接合することも可能である。例
えばガラス基体の上面および下面に単結晶誘電体基板を
接合し、それぞれの単結晶誘電体基板内に光導波路素子
を作りこむことも可能であり、２枚の接合に限定される
ものではない。
例を示したが、３枚以上接合することも可能である。例
えばガラス基体の上面および下面に単結晶誘電体基板を
接合し、それぞれの単結晶誘電体基板内に光導波路素子
を作りこむことも可能であり、２枚の接合に限定される
ものではない。
【００５４】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような構成と製
造方法から成るので、以下に記載されるような効果を示
す。
造方法から成るので、以下に記載されるような効果を示
す。
【００５５】光導波路として、導波路部の屈折率が均一
の構造が得られることから、光導波路断面形状の対称性
が良く、また光の伝搬中心をほぼ薄板中央にすることが
でき、またその厚みを自在にでき、それにより光ファイ
バーとの結合損失を大幅に低減できた。
の構造が得られることから、光導波路断面形状の対称性
が良く、また光の伝搬中心をほぼ薄板中央にすることが
でき、またその厚みを自在にでき、それにより光ファイ
バーとの結合損失を大幅に低減できた。
【００５６】また光導波路として、拡散処理していない
純粋の単結晶誘電体基板など、結晶性の良い材料を用い
ることができるので、光伝搬損失が少なく、また光損傷
の少ない光導波路素子を得ることができた。
純粋の単結晶誘電体基板など、結晶性の良い材料を用い
ることができるので、光伝搬損失が少なく、また光損傷
の少ない光導波路素子を得ることができた。
【００５７】またガラス基体の熱膨張率を接合する単結
晶誘電体基板の熱膨張率に合わせることにより、直接接
合強度の向上のための熱処理をより高温で、より容易に
行えるため、薄板加工がより容易になる、高温まで特性
が安定であるなどの効果があった。
晶誘電体基板の熱膨張率に合わせることにより、直接接
合強度の向上のための熱処理をより高温で、より容易に
行えるため、薄板加工がより容易になる、高温まで特性
が安定であるなどの効果があった。
【００５８】本実施例では、光変調器の構成の例を示し
たが、本実施例の特徴が光導波路の構成そのものにある
ことから、基本的には光導波路を用いた各種光導波路素
子に広く一般的に適用できるものであり、光変調器に限
らず、光スイッチ光偏波面制御、伝搬モード制御などの
光導波路素子に適用できるものである。
たが、本実施例の特徴が光導波路の構成そのものにある
ことから、基本的には光導波路を用いた各種光導波路素
子に広く一般的に適用できるものであり、光変調器に限
らず、光スイッチ光偏波面制御、伝搬モード制御などの
光導波路素子に適用できるものである。
【００５９】エピタキシャル成長層状構造を利用する場
合は、基板として、高価な単結晶基板を用いなければな
らないが、本実施例ではガラス基体を用いており、ガラ
ス基体の価格は、一般的に単結晶基板よりも２桁程度安
価であり、産業上の効果が大きい。またガラスの熱膨張
率は、かなり広範囲に渡っているので、光導波路を形成
しようとする単結晶誘電体の材料が変わっても、それに
あった熱膨張率のガラスを選ぶことが容易であり、光導
波路を形成する誘電体材料の選択肢が広がるという効果
もある。
合は、基板として、高価な単結晶基板を用いなければな
らないが、本実施例ではガラス基体を用いており、ガラ
ス基体の価格は、一般的に単結晶基板よりも２桁程度安
価であり、産業上の効果が大きい。またガラスの熱膨張
率は、かなり広範囲に渡っているので、光導波路を形成
しようとする単結晶誘電体の材料が変わっても、それに
あった熱膨張率のガラスを選ぶことが容易であり、光導
波路を形成する誘電体材料の選択肢が広がるという効果
もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成図
【図２】本発明の第１の実施例の断面構成図
【図３】本発明の第２の実施例の構成図
【図４】本発明の第３の実施例の構成図
【図５】本発明の第４の実施例の構成図
【図６】本発明の第５の実施例の構成図
１ ガラス基体 ２ ニオブ酸リチウム基板 ３ 入出力光導波路部 ４ 第１の分岐光導波路 ５ 第２の分岐光導波路 ６ 電極 ７ 電極 ８ 導波光伝搬部 ９ 低融点ガラス層 １０ 珪素層 １１ 珪素化合物層 ２’ タンタル酸リチウム基板
Claims (9)
- 【請求項１】ガラス基体に直接接合された電気光学効果
を有する単結晶誘電体基板内に、前記ガラス基体との屈
折率差により閉じこめられた光導波路を有し、該光導波
路を通る光を電気光学効果により制御したことを特徴と
する誘電体光導波路素子。 - 【請求項２】ガラス基体に低融点ガラスにより接合され
た電気光学効果を有する単結晶誘電体基板内に、前記ガ
ラス基体との屈折率差により閉じこめられた光導波路を
有し、該光導波路を通る光を電気光学効果により制御し
たことを特徴とする誘電体光導波路素子。 - 【請求項３】ガラス基体に珪素により接合された電気光
学効果を有する単結晶誘電体基板内に、前記ガラス基体
との屈折率差により閉じこめられた光導波路を有し、該
光導波路を通る光を電気光学効果により制御したことを
特徴とする誘電体光導波路素子。 - 【請求項４】ガラス基体に珪素化合物により接合された
電気光学効果を有する単結晶誘電体基板内に、前記ガラ
ス基体との屈折率差により閉じこめられた光導波路を有
し、該光導波路を通る光を電気光学効果により制御した
ことを特徴とする誘電体光導波路素子。 - 【請求項５】電気光学効果を有する単結晶誘電体とし
て、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを用い
たことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の
誘電体光導波路素子。 - 【請求項６】珪素化合物として、酸化珪素または窒化珪
素を用いたことを特徴とする請求項４記載の誘電体光導
波路素子。 - 【請求項７】光強度変調または光スイッチングを行うこ
とを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の誘電
体光導波路素子。 - 【請求項８】ガラス基体および単結晶誘電体基板表面を
親水処理し、水を媒介として前記ガラス基体と前記単結
晶誘電体基板を直接接合し、熱処理を行って接合強度を
向上させた後、前記単結晶誘電体基板内に光導波路を形
成したことを特徴とする誘電体光導波路素子の製造方
法。 - 【請求項９】熱処理温度として、１００℃から１１００
℃の範囲で行ったことを特徴とする請求項８記載の誘電
体光導波路素子の製造方法。
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