JPH06300995A - リッジ型光導波路デバイスおよび光変調器 - Google Patents
リッジ型光導波路デバイスおよび光変調器Info
- Publication number
- JPH06300995A JPH06300995A JP8723493A JP8723493A JPH06300995A JP H06300995 A JPH06300995 A JP H06300995A JP 8723493 A JP8723493 A JP 8723493A JP 8723493 A JP8723493 A JP 8723493A JP H06300995 A JPH06300995 A JP H06300995A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- dielectric constant
- type optical
- substrate
- ridge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】広帯域化・インピーダンス整合・低駆動電圧化
を同時に達成する光デバイスを提供する事を目的とす
る。 【構成】基板上に設けられた電気光学効果を有する物質
からなるリッジ型光導波路の上部を除く両側に、基板の
比誘電率より低い比誘電率を有する低比誘電率層を設置
する。更に、前記低比誘電率層の上部、かつリッジ型光
導波路の両側近傍にコプレーナ型進行波電極を設置す
る。 【効果】この構造は作製容易で、Ｘカット或いはＹカッ
トリチウムナイオベイト基板を使った場合でも、変調信
号と光波の間の速度整合が得られデバイスの広帯域化が
図れる。またデバイスの特性インピーダンスを５０Ωに
近づける事ができる為、給電系とデバイスのインピーダ
ンス整合が可能になる。リッジ導波路を用いると光波と
変調波の重なりが大きくなるので駆動電圧を低減でき
る。
を同時に達成する光デバイスを提供する事を目的とす
る。 【構成】基板上に設けられた電気光学効果を有する物質
からなるリッジ型光導波路の上部を除く両側に、基板の
比誘電率より低い比誘電率を有する低比誘電率層を設置
する。更に、前記低比誘電率層の上部、かつリッジ型光
導波路の両側近傍にコプレーナ型進行波電極を設置す
る。 【効果】この構造は作製容易で、Ｘカット或いはＹカッ
トリチウムナイオベイト基板を使った場合でも、変調信
号と光波の間の速度整合が得られデバイスの広帯域化が
図れる。またデバイスの特性インピーダンスを５０Ωに
近づける事ができる為、給電系とデバイスのインピーダ
ンス整合が可能になる。リッジ導波路を用いると光波と
変調波の重なりが大きくなるので駆動電圧を低減でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気光学効果を有する物
質を用い、リッジ型光導波路の上部を除く両側に設置し
た低比誘電率層と、前記低比誘電率層上部で且つリッジ
型光導波路の上部を除く両側近傍に設置した進行波電極
からなる光導波路デバイスに係わり、広帯域化と低駆動
電圧化を同時に達成する事を目的とし、通信用の光強度
変調器、光位相変調器やセンサーに関する。
質を用い、リッジ型光導波路の上部を除く両側に設置し
た低比誘電率層と、前記低比誘電率層上部で且つリッジ
型光導波路の上部を除く両側近傍に設置した進行波電極
からなる光導波路デバイスに係わり、広帯域化と低駆動
電圧化を同時に達成する事を目的とし、通信用の光強度
変調器、光位相変調器やセンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】電気光学効果を有する基板において、該
基板表面下近傍に光導波路が作製され、該基板表面上に
プレーナ型電極が設置された構造を持つデバイスは、駆
動電圧の低減と給電系とのインピーダンス整合を同時に
達成することは困難である。
基板表面下近傍に光導波路が作製され、該基板表面上に
プレーナ型電極が設置された構造を持つデバイスは、駆
動電圧の低減と給電系とのインピーダンス整合を同時に
達成することは困難である。
【０００３】図３に示すのは従来例の分岐干渉導波路型
光変調器の上面図であり、図４はＢ−Ｂ’の断面図であ
る。
光変調器の上面図であり、図４はＢ−Ｂ’の断面図であ
る。
【０００４】電気光学効果を有する基板１、例えばＸカ
ット或いはＹカットのリチウムナイオベイト基板の上
に、分岐干渉型光導波路２を形成し、コプレーナ型電極
４を設けた。駆動電圧低減化のために、電極間隔を小さ
くする必要がある。例えば、光波長１．３μm、光導波
路幅６μm、電極厚４μm、電極長１cm、電極間隔６μ
m、中心電極幅２４μmの場合、半波長駆動電圧は４．８
Vである。しかし、特性インピーダンスは１８Ωで、給
電系とのインピーダンス整合はできない。
ット或いはＹカットのリチウムナイオベイト基板の上
に、分岐干渉型光導波路２を形成し、コプレーナ型電極
４を設けた。駆動電圧低減化のために、電極間隔を小さ
くする必要がある。例えば、光波長１．３μm、光導波
路幅６μm、電極厚４μm、電極長１cm、電極間隔６μ
m、中心電極幅２４μmの場合、半波長駆動電圧は４．８
Vである。しかし、特性インピーダンスは１８Ωで、給
電系とのインピーダンス整合はできない。
【０００５】しかもリチウムナイオベイトの比誘電率は
εxx＝４３、εzz＝２８と大きいので、変調マイクロ波
の実効屈折率は、３．７４で、光波の屈折率２．１５よ
り、１．７４倍大きい。そのため、光波と変調マイクロ
波の速度不整合が起こり光変調帯域を制限する。電極長
が１cmの場合、電極損失が無いとしても帯域幅の上限は
１２GHzしかない。
εxx＝４３、εzz＝２８と大きいので、変調マイクロ波
の実効屈折率は、３．７４で、光波の屈折率２．１５よ
り、１．７４倍大きい。そのため、光波と変調マイクロ
波の速度不整合が起こり光変調帯域を制限する。電極長
が１cmの場合、電極損失が無いとしても帯域幅の上限は
１２GHzしかない。
【０００６】図５に示す光変調器は、電気光学結晶の基
板１表面上にリッジ型光導波路９が設けられ、干渉アー
ム両側に断面Ｌ字型状の集中定数型電極４が形成されて
いる。この構造においては、リッジ型光導波路の中で、
変調波電界と導波光電界の重なりを増す。このため低駆
動電圧化は達成されるが、光波と変調波の速度整合は不
可能である。またインピーダンス整合は困難である。
板１表面上にリッジ型光導波路９が設けられ、干渉アー
ム両側に断面Ｌ字型状の集中定数型電極４が形成されて
いる。この構造においては、リッジ型光導波路の中で、
変調波電界と導波光電界の重なりを増す。このため低駆
動電圧化は達成されるが、光波と変調波の速度整合は不
可能である。またインピーダンス整合は困難である。
【０００７】図６に示すデバイスでは、電気光学結晶の
基板１表面上に形成されたリッジ型光導波路９の上に、
積層体３が設置されている。そして、リッジと積層体の
両側端面に一対の電極４が対向設置されている。図７に
示すデバイスでは、リッジ型光導波路９の上に空気７が
ある。リッジと空気の両側端面に、図６と同様に一対の
電極４が設置され、電極の外側で電極の支持部材８が堆
積されている。この例では、光波と変調波の速度整合、
給電系とのインピーダンス整合が達成されるとあるが電
極と支持部材の作製は困難である。
基板１表面上に形成されたリッジ型光導波路９の上に、
積層体３が設置されている。そして、リッジと積層体の
両側端面に一対の電極４が対向設置されている。図７に
示すデバイスでは、リッジ型光導波路９の上に空気７が
ある。リッジと空気の両側端面に、図６と同様に一対の
電極４が設置され、電極の外側で電極の支持部材８が堆
積されている。この例では、光波と変調波の速度整合、
給電系とのインピーダンス整合が達成されるとあるが電
極と支持部材の作製は困難である。
【０００８】図８に示すデバイスでは電気光学結晶１の
表面上に、リッジ型光導波路９が形成された後、基板表
面上に、二酸化シリコンからなるバッファ層３が堆積さ
れている。その後、リッジ部の真上にバッファ層を介し
て電極４が設置されている。
表面上に、リッジ型光導波路９が形成された後、基板表
面上に、二酸化シリコンからなるバッファ層３が堆積さ
れている。その後、リッジ部の真上にバッファ層を介し
て電極４が設置されている。
【０００９】この構造では、バッファ層でＤＣドリフト
が容易に発生する。また電極は、リッジの上にあるの
で、基板は、Ｘカット或いはＹカットのリチウムナイオ
ベイトを使った場合、駆動電圧が低減できない。
が容易に発生する。また電極は、リッジの上にあるの
で、基板は、Ｘカット或いはＹカットのリチウムナイオ
ベイトを使った場合、駆動電圧が低減できない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の従来例
で説明した、光導波路をコプレーナ型進行波電極間に設
けたデバイスにおける問題点を解決する。つまりコプレ
ーナ型進行波型電極を用い、Ｘカット或いはＹカットリ
チウムナイオベイト基板を用いたデバイスにおいて、光
波と変調マイクロ波の速度整合と同時にデバイスと給電
系とのインピーダンス整合が得られ、即ち広帯域化と低
駆動電圧化を同時に達成するデバイス及びこれを使った
光変調器を供給する事をを目的とする。
で説明した、光導波路をコプレーナ型進行波電極間に設
けたデバイスにおける問題点を解決する。つまりコプレ
ーナ型進行波型電極を用い、Ｘカット或いはＹカットリ
チウムナイオベイト基板を用いたデバイスにおいて、光
波と変調マイクロ波の速度整合と同時にデバイスと給電
系とのインピーダンス整合が得られ、即ち広帯域化と低
駆動電圧化を同時に達成するデバイス及びこれを使った
光変調器を供給する事をを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記に示す課題は、下記
（１）〜（３）の発明によって解決される。
（１）〜（３）の発明によって解決される。
【００１２】（１）電気光学効果を有する基板表面に設
けられたリッジ型光導波路の上部を除く両側の前記基板
上に、前記基板の比誘電率より低い比誘電率を有する低
比誘電率層を設置して、更に前記光導波路の上部を除く
両側近傍の前記低比誘電率層の上部に進行波電極を設置
したリッジ型光導波路デバイス。
けられたリッジ型光導波路の上部を除く両側の前記基板
上に、前記基板の比誘電率より低い比誘電率を有する低
比誘電率層を設置して、更に前記光導波路の上部を除く
両側近傍の前記低比誘電率層の上部に進行波電極を設置
したリッジ型光導波路デバイス。
【００１３】（２）前記リッジ型光導波路は分岐干渉型
であって、干渉アーム部の上部を除く両側の前記基板上
に、前記低比誘電率層を設置し、更に前記干渉アーム部
の上部を除く両側近傍の前記低比誘電率層の上部にコプ
レーナ型進行波電極を設置した上記（１）に記載のリッ
ジ型光導波路デバイス。
であって、干渉アーム部の上部を除く両側の前記基板上
に、前記低比誘電率層を設置し、更に前記干渉アーム部
の上部を除く両側近傍の前記低比誘電率層の上部にコプ
レーナ型進行波電極を設置した上記（１）に記載のリッ
ジ型光導波路デバイス。
【００１４】（３）上記（１）又は、（２）に記載のリ
ッジ型光導波路デバイスを用いた光変調器。
ッジ型光導波路デバイスを用いた光変調器。
【００１５】ここで、電気光学効果を有する基板とは、
リチウムナイオベイトやリチウムタンタレートに代表さ
れるような基板であるが、この２種類に限定されるもの
ではない。
リチウムナイオベイトやリチウムタンタレートに代表さ
れるような基板であるが、この２種類に限定されるもの
ではない。
【００１６】
【作用】本発明は上記のように、基板の一方の表面近傍
にリッジ型光導波路を形成し、前記リッジ型光導波路の
上部を除く両側に基板の比誘電率より低い低比誘電率層
を設置する。更に、上記低比誘電率層上部で、かつリッ
ジ型光導波路の上部を除く両側近傍に進行波電極が設け
られている。そのため、変調波の実効屈折率が低くな
る。即ち位相速度が増加し、光波との速度整合ができる
ので、変調帯域が広くなる。電極は、高い比誘電率の基
板物質の代わりに、低い比誘電率の低比誘電率層の上に
設けることによって、デバイスの特性インピーダンス
は、５０Ωにする事ができる。また、リッジ導波路を用
いると光波と変調波の重なりが大きくなるため駆動電圧
を低減できる。
にリッジ型光導波路を形成し、前記リッジ型光導波路の
上部を除く両側に基板の比誘電率より低い低比誘電率層
を設置する。更に、上記低比誘電率層上部で、かつリッ
ジ型光導波路の上部を除く両側近傍に進行波電極が設け
られている。そのため、変調波の実効屈折率が低くな
る。即ち位相速度が増加し、光波との速度整合ができる
ので、変調帯域が広くなる。電極は、高い比誘電率の基
板物質の代わりに、低い比誘電率の低比誘電率層の上に
設けることによって、デバイスの特性インピーダンス
は、５０Ωにする事ができる。また、リッジ導波路を用
いると光波と変調波の重なりが大きくなるため駆動電圧
を低減できる。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明による光デバイスのリッジ型光導波路
分岐干渉型光変調器の実施例を示す斜視図、図２は図１
の中央部断面図である。Ｘカット或いはＹカットのリチ
ウムナイオベイト基板１１の上に、Ｔｉ熱拡散により分
岐干渉型光導波路を作製し、少なくとも干渉アーム部の
導波路についてエッチングで深さ２μmのリッジ型光導
波路９を作製する。次に、リッジ型光導波路の分岐干渉
アーム部の上部を除く両側に、低比誘電率層として例え
ば二酸化シリコン層１３を堆積する。蒸着、或いはめっ
きによりアルミニウム、或いは金（Ａｕ）等によりコプ
レーナ進行波型電極１４を作製する。導波光波長１．３
μm、導波路幅６μm、リッジ深さ２μm、電極厚４μm、
電極長２５mm，中心電極幅８μm、電極間隔１０μm、と
いう構造を用いた場合、表１に示す結果を得た。
る。図１は本発明による光デバイスのリッジ型光導波路
分岐干渉型光変調器の実施例を示す斜視図、図２は図１
の中央部断面図である。Ｘカット或いはＹカットのリチ
ウムナイオベイト基板１１の上に、Ｔｉ熱拡散により分
岐干渉型光導波路を作製し、少なくとも干渉アーム部の
導波路についてエッチングで深さ２μmのリッジ型光導
波路９を作製する。次に、リッジ型光導波路の分岐干渉
アーム部の上部を除く両側に、低比誘電率層として例え
ば二酸化シリコン層１３を堆積する。蒸着、或いはめっ
きによりアルミニウム、或いは金（Ａｕ）等によりコプ
レーナ進行波型電極１４を作製する。導波光波長１．３
μm、導波路幅６μm、リッジ深さ２μm、電極厚４μm、
電極長２５mm，中心電極幅８μm、電極間隔１０μm、と
いう構造を用いた場合、表１に示す結果を得た。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１に示すように、この構造のデバイス
は、インピーダンスを５０Ωにする事ができる。変調波
の実効屈折率は、光の屈折率２．１５に近い値になる。
従って低駆動電圧と広い変調帯域幅を同時に達成する事
ができる。更に、進行波型電極、アース電極の下に設置
されている二酸化シリコンのバッファ層は、互いに分離
されている構造であるためＤＣドリフトは生じにくい。
は、インピーダンスを５０Ωにする事ができる。変調波
の実効屈折率は、光の屈折率２．１５に近い値になる。
従って低駆動電圧と広い変調帯域幅を同時に達成する事
ができる。更に、進行波型電極、アース電極の下に設置
されている二酸化シリコンのバッファ層は、互いに分離
されている構造であるためＤＣドリフトは生じにくい。
【００２０】
【発明の効果】上記のように本発明による光デバイス
は、基板の一方の表面に作製されたリッジ型光導波路の
上部を除く両側に、基板の比誘電率より低い低比誘電率
層を設置し、前記低比誘電率層の上で、かつリッジ型光
導波路の上部を除く両側近傍に進行波電極を設置する構
造を持つ。この構造は作製容易で、Ｘカット或いはＹカ
ットリチウムナイオベイト基板を使った場合でも、変調
信号と光波の間の速度整合と給電系とのインピーダンス
整合が同時に達成される。低駆動電圧・広変調帯域が達
成された光デバイスを実現する事ができ、変調器として
優れたものを得ることができる。
は、基板の一方の表面に作製されたリッジ型光導波路の
上部を除く両側に、基板の比誘電率より低い低比誘電率
層を設置し、前記低比誘電率層の上で、かつリッジ型光
導波路の上部を除く両側近傍に進行波電極を設置する構
造を持つ。この構造は作製容易で、Ｘカット或いはＹカ
ットリチウムナイオベイト基板を使った場合でも、変調
信号と光波の間の速度整合と給電系とのインピーダンス
整合が同時に達成される。低駆動電圧・広変調帯域が達
成された光デバイスを実現する事ができ、変調器として
優れたものを得ることができる。
【図１】 本発明のリッジ型光導波路デバイスの実施例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】 図１の中央部断面図である。
【図３】 従来例の分岐干渉型光導波路型光変調器の上
面図である。
面図である。
【図４】 図３の中央部断面図である。
【図５】 従来例のリッジ型分岐干渉型光変調器の斜視
図である。
図である。
【図６】 リッジ型光導波路の上に、積層体を介する光
変調器の従来例の斜視図である。
変調器の従来例の斜視図である。
【図７】 リッジ型光導波路の他の従来例である。
【図８】 リッジ型光導波路の他の従来例で、（ａ）は
断面図で、（ｂ）は上面図である。
断面図で、（ｂ）は上面図である。
１ 基板 ２ 光導波路 ３ 積層体 ４ 電極 ５ 電源 ６ 抵抗 ７ 空気層 ８ 電極支持部材 ９ リッジ型光導波路 １１ 基板 １３ 低比誘電率層 １４ コプレーナ型進行波電極 Ｗ 電極間隔 Ｓ 中心電極幅 ｒ リッジ導波路幅
Claims (3)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する基板表面に設けら
れたリッジ型光導波路の上部を除く両側の前記基板上
に、前記基板の比誘電率より低い比誘電率を有する低比
誘電率層を設置して、更に前記光導波路の上部を除く両
側近傍の前記低比誘電率層の上部に進行波電極を設置し
たリッジ型光導波路デバイス。 - 【請求項２】 前記リッジ型光導波路は分岐干渉型であ
って、干渉アーム部の上部を除く両側の前記基板上に、
前記低比誘電率層を設置し、更に前記干渉アーム部の上
部を除く両側近傍の前記低比誘電率層の上部にコプレー
ナ型進行波電極を設置した請求項１に記載のリッジ型光
導波路デバイス。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のリッジ型光導波
路デバイスを用いた光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8723493A JPH06300995A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | リッジ型光導波路デバイスおよび光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8723493A JPH06300995A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | リッジ型光導波路デバイスおよび光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300995A true JPH06300995A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=13909156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8723493A Pending JPH06300995A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | リッジ型光導波路デバイスおよび光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06300995A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004219600A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Ngk Insulators Ltd | 光変調用電極および光変調器 |
| CN108241225A (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 天津领芯科技发展有限公司 | 一种低驱动电压铌酸锂电光调制器及其制造方法 |
| CN110275328A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-24 | 北京工业大学 | 极间厚缓冲层调制器芯片结构 |
-
1993
- 1993-04-14 JP JP8723493A patent/JPH06300995A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004219600A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Ngk Insulators Ltd | 光変調用電極および光変調器 |
| CN108241225A (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 天津领芯科技发展有限公司 | 一种低驱动电压铌酸锂电光调制器及其制造方法 |
| CN110275328A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-24 | 北京工业大学 | 极间厚缓冲层调制器芯片结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2133733B1 (en) | Optical Modulator based on the electro-optic effect | |
| US5129017A (en) | Electrically controlled optical device | |
| CN111051970B (zh) | 光调制器 | |
| US7693356B2 (en) | Lithium niobate optical modulator | |
| US20060120654A1 (en) | Optical modulators | |
| US20020126932A1 (en) | Travelling wave-type optical modulator | |
| US20100034496A1 (en) | Optical control device | |
| US6304685B1 (en) | Low drive voltage LiNbO3 intensity modulator with reduced electrode loss | |
| JPH09211402A (ja) | 広帯域光変調素子 | |
| JP2728150B2 (ja) | 光変調素子 | |
| JPH1090638A (ja) | 光制御素子 | |
| JPH06300995A (ja) | リッジ型光導波路デバイスおよび光変調器 | |
| JPH08166566A (ja) | 光制御デバイス | |
| JPH05173099A (ja) | 光制御素子 | |
| JPH05158003A (ja) | 超広帯域光変調器 | |
| JPH0713711B2 (ja) | 高速光変調器 | |
| JP2004219600A (ja) | 光変調用電極および光変調器 | |
| US20030174920A1 (en) | Optical modulation device having excellent electric characteristics by effectively restricting heat drift | |
| JP3654992B2 (ja) | 光制御素子 | |
| JPH05264937A (ja) | 光制御デバイス | |
| JPH11295675A (ja) | 高速光変調器 | |
| JPH05297333A (ja) | 光変調器 | |
| JPH05297332A (ja) | 光変調器 | |
| JPH11316359A (ja) | 光制御デバイス | |
| JPH0477293B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021203 |