JPH063710A - 光制御デバイス及びその製造方法 - Google Patents
光制御デバイス及びその製造方法Info
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- JPH063710A JPH063710A JP4186013A JP18601392A JPH063710A JP H063710 A JPH063710 A JP H063710A JP 4186013 A JP4186013 A JP 4186013A JP 18601392 A JP18601392 A JP 18601392A JP H063710 A JPH063710 A JP H063710A
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- 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
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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- 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
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- G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の光制御デバイスで問題となっているＤ
Ｃドリフトを小さくし、特性が長期に渡って安定な光制
御デバイスを提供することにある。 【構成】 ニオブ酸リチウム結晶基板１上に設けられた
光導波路２，３と、その近傍に設置された制御用電極５
からなる光制御デバイスにおいて、ニオブ酸リチウム結
晶基板１中の水素濃度が１×１０19ｃｍ-3以下であるこ
とを特徴とする光制御デバイス。
Ｃドリフトを小さくし、特性が長期に渡って安定な光制
御デバイスを提供することにある。 【構成】 ニオブ酸リチウム結晶基板１上に設けられた
光導波路２，３と、その近傍に設置された制御用電極５
からなる光制御デバイスにおいて、ニオブ酸リチウム結
晶基板１中の水素濃度が１×１０19ｃｍ-3以下であるこ
とを特徴とする光制御デバイス。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光波の変調、光路切り替
えなどを行う光制御デバイスに関し、特に基板中に設け
た光導波路を用いて制御を行う導波路型の光制御デバイ
ス及びその製造方法に関する。
えなどを行う光制御デバイスに関し、特に基板中に設け
た光導波路を用いて制御を行う導波路型の光制御デバイ
ス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムの実用化が進むにつれ、
さらに大容量や多機能を持つ高度のシステムが求められ
ており、より高度の光信号の発生や光伝送路の切り替
え、交換などの新たな機能の追加が必要とされている。
現在の実用システムでは光信号は直接半導体レーザや発
光ダイオードの注入電流を変調することによって得られ
ているが、直接変調では緩和振動などの効果のため１０
ＧＨｚ前後以上の高度変調が難しいこと、波長変動が発
生するためコヒーレント光伝送方式には適用が難しいな
どの欠点がある。これを解決する手段としては、外部変
調器を使用する方法があり、特に基板中に形成した光導
波路により構成した導波路型の光変調器は、小型、高効
率、高速という特徴がある。一方、光伝送路の切り替え
やネットワークの交換機能を得る手段としては光スイッ
チが使用される。現在実用されている光スイッチは、プ
リズム、ミラー、ファイバーなどを機械的に移動させる
ものであり、低速であること、信頼性が不十分であるこ
と、単体での寸法が大きくマトリックス化に不適である
こと等の欠点がある。これを解決する手段として開発が
進められているものはやはり光導波路を用いた導波路型
の光スイッチであり、高速、多素子の集積化が可能、高
信頼等の特徴がある。特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）結晶等の強誘電体材料を用いたものは、光吸収が
小さく低損失であること、大きな電気光学効果を有して
いるため高効率である等の特徴があり、従来からも方向
性結合器型光変調器・スイッチ、全反射光スイッチ、マ
ッハツエンダ型光変調器等の種々の方式の光制御素子が
報告されている。
さらに大容量や多機能を持つ高度のシステムが求められ
ており、より高度の光信号の発生や光伝送路の切り替
え、交換などの新たな機能の追加が必要とされている。
現在の実用システムでは光信号は直接半導体レーザや発
光ダイオードの注入電流を変調することによって得られ
ているが、直接変調では緩和振動などの効果のため１０
ＧＨｚ前後以上の高度変調が難しいこと、波長変動が発
生するためコヒーレント光伝送方式には適用が難しいな
どの欠点がある。これを解決する手段としては、外部変
調器を使用する方法があり、特に基板中に形成した光導
波路により構成した導波路型の光変調器は、小型、高効
率、高速という特徴がある。一方、光伝送路の切り替え
やネットワークの交換機能を得る手段としては光スイッ
チが使用される。現在実用されている光スイッチは、プ
リズム、ミラー、ファイバーなどを機械的に移動させる
ものであり、低速であること、信頼性が不十分であるこ
と、単体での寸法が大きくマトリックス化に不適である
こと等の欠点がある。これを解決する手段として開発が
進められているものはやはり光導波路を用いた導波路型
の光スイッチであり、高速、多素子の集積化が可能、高
信頼等の特徴がある。特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）結晶等の強誘電体材料を用いたものは、光吸収が
小さく低損失であること、大きな電気光学効果を有して
いるため高効率である等の特徴があり、従来からも方向
性結合器型光変調器・スイッチ、全反射光スイッチ、マ
ッハツエンダ型光変調器等の種々の方式の光制御素子が
報告されている。
【０００３】図４に従来の光制御デバイスの一例として
方向性結合器型光スイッチの平面図（ａ）及び断面図
（ｂ）を示す。図４（ａ）においてニオブ酸リチウム結
晶基板１の上にチタン（Ｔｉ）を拡散して屈折率を基板
よりも大きくして形成した帯状の光導波路２及び３が形
成されており、光導波路２及び３は基板の中央部で互い
に数μｍ程度まで近接し、方向性結合器４を形成してい
る。また、方向性結合器４を構成する光導波路上には電
極による光吸収を防ぐためのバッファ層６を介して制御
電極５が形成されている。図４（ｂ）は方向性結合器４
の部分の光導波路２，３に垂直な断面図を示している。
方向性結合器型光スイッチの平面図（ａ）及び断面図
（ｂ）を示す。図４（ａ）においてニオブ酸リチウム結
晶基板１の上にチタン（Ｔｉ）を拡散して屈折率を基板
よりも大きくして形成した帯状の光導波路２及び３が形
成されており、光導波路２及び３は基板の中央部で互い
に数μｍ程度まで近接し、方向性結合器４を形成してい
る。また、方向性結合器４を構成する光導波路上には電
極による光吸収を防ぐためのバッファ層６を介して制御
電極５が形成されている。図４（ｂ）は方向性結合器４
の部分の光導波路２，３に垂直な断面図を示している。
【０００４】図４において、光導波路２に入射した入射
光７は方向性結合器４の部分を伝搬するにしたがって近
接した光導波路３へ徐々に光エネルギーが移り、方向性
結合器４を通過後は光導波路３にほぼ１００％エネルギ
ーが移って出射光８となる。一方、制御電極５に電圧を
印加した場合、電気光学効果により制御電極下の光導波
路の屈折率が変化し、光導波路２と３を伝搬する導波モ
ードの間に位相速度の不整合が生じ、両者の間の結合状
態は変化する。すなわち、制御電極５への制御電圧の有
無によって、入射光７は光導波路２からの出射光９また
は光導波路３からの出射光８となる。
光７は方向性結合器４の部分を伝搬するにしたがって近
接した光導波路３へ徐々に光エネルギーが移り、方向性
結合器４を通過後は光導波路３にほぼ１００％エネルギ
ーが移って出射光８となる。一方、制御電極５に電圧を
印加した場合、電気光学効果により制御電極下の光導波
路の屈折率が変化し、光導波路２と３を伝搬する導波モ
ードの間に位相速度の不整合が生じ、両者の間の結合状
態は変化する。すなわち、制御電極５への制御電圧の有
無によって、入射光７は光導波路２からの出射光９また
は光導波路３からの出射光８となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すような従来の光スイッチでは、ＤＣ電圧印加により
結晶中の電荷が結晶や膜の界面に局部的に蓄積さてれ光
波に作用する電界強度が変化する現象即ちＤＣドリフト
が生じやすく、デバイスの安定性に課題があった。
示すような従来の光スイッチでは、ＤＣ電圧印加により
結晶中の電荷が結晶や膜の界面に局部的に蓄積さてれ光
波に作用する電界強度が変化する現象即ちＤＣドリフト
が生じやすく、デバイスの安定性に課題があった。
【０００６】本発明の目的は、上述の従来の光制御デバ
イスの課題を除き、特性が長期に渡って安定な光制御デ
バイス及びその製造方法を提供することにある。
イスの課題を除き、特性が長期に渡って安定な光制御デ
バイス及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の光制
御デバイスは、電気光学効果を有する誘電体結晶基板中
に設置された光導波路とその光導波路近傍に設置された
制御用電極からなる導波路型光制御デバイスにおいて、
前記誘電体結晶基板中の水素原子または水素イオンの濃
度が１×１０19cm-3以下であることを特徴とする光制御
デバイスである。
御デバイスは、電気光学効果を有する誘電体結晶基板中
に設置された光導波路とその光導波路近傍に設置された
制御用電極からなる導波路型光制御デバイスにおいて、
前記誘電体結晶基板中の水素原子または水素イオンの濃
度が１×１０19cm-3以下であることを特徴とする光制御
デバイスである。
【０００８】本発明による第２の光制御デバイスは、電
気光学効果を有する誘電体結晶基板中に設置された光導
波路とその光導波路近傍に設置された制御用電極からな
る導波路型光制御デバイスにおいて、前記誘電体結晶基
板表面に水素原子または水素イオンの濃度が１×１０19
cm-3以下である表面層を有することを特徴とする光制御
デバイスである。
気光学効果を有する誘電体結晶基板中に設置された光導
波路とその光導波路近傍に設置された制御用電極からな
る導波路型光制御デバイスにおいて、前記誘電体結晶基
板表面に水素原子または水素イオンの濃度が１×１０19
cm-3以下である表面層を有することを特徴とする光制御
デバイスである。
【０００９】本発明による第３の光制御デバイスは、電
気光学効果を有する誘電体結晶基板中に設置された光導
波路とその光導波路近傍に設置された制御用電極からな
る導波路型光制御デバイスにおいて、前記制御用電極間
の誘電体結晶基板中の水素原子または水素イオンの濃度
が１×１０19cm-3以下であることを特徴とする光制御デ
バイスである。
気光学効果を有する誘電体結晶基板中に設置された光導
波路とその光導波路近傍に設置された制御用電極からな
る導波路型光制御デバイスにおいて、前記制御用電極間
の誘電体結晶基板中の水素原子または水素イオンの濃度
が１×１０19cm-3以下であることを特徴とする光制御デ
バイスである。
【００１０】本発明によるニオブ酸リチウム光制御デバ
イスの第１の製造方法は、ニオブ酸リチウム基板中に金
属を拡散して光導波路を形成した光制御デバイスの製作
において、前記ニオブ酸リチウム基板を真空中で６００
℃以上の温度で加熱する工程を含むことを特徴とするニ
オブ酸リチウム光制御デバイスの製造方法である。
イスの第１の製造方法は、ニオブ酸リチウム基板中に金
属を拡散して光導波路を形成した光制御デバイスの製作
において、前記ニオブ酸リチウム基板を真空中で６００
℃以上の温度で加熱する工程を含むことを特徴とするニ
オブ酸リチウム光制御デバイスの製造方法である。
【００１１】本発明によるニオブ酸リチウム光制御デバ
イスの第２の製造方法は、ニオブ酸リチウム基板を水素
素子または水素イオンの濃度が１００ｐｐｍ以下の酸素
雰囲気中で６００℃以上の温度で加熱する工程を含むこ
とを特徴とするニオブ酸リチウム光制御デバイスの製造
方法である。
イスの第２の製造方法は、ニオブ酸リチウム基板を水素
素子または水素イオンの濃度が１００ｐｐｍ以下の酸素
雰囲気中で６００℃以上の温度で加熱する工程を含むこ
とを特徴とするニオブ酸リチウム光制御デバイスの製造
方法である。
【００１２】
【作用】発明が解決しようとする課題の項で述べたＤＣ
ドリフト現象は、誘電体結晶基板内に存在する不純物イ
オンが外部電界により移動して結晶基板表面に局在し、
電界を形成することが一つの原因である。通常、誘電体
結晶中には、水素イオン（Ｈ+ ）または水酸基イオン
（ＯＨ- ）が数百ｐｐｍから数％程度含まれている。こ
れらのイオンは結晶の育成、ポーリング、導波路作成プ
ロセス等の際に雰囲気中の水分が結晶中に拡散して生成
される。筆者は、これらの水素イオンまたは水酸基イオ
ンがＤＣドリフト現象の原因となる不純物イオンである
ことを実験的に確認した。従って、水素イオンまたは水
素原子濃度を低減することによりＤＣドリフト現象を低
減することができる。
ドリフト現象は、誘電体結晶基板内に存在する不純物イ
オンが外部電界により移動して結晶基板表面に局在し、
電界を形成することが一つの原因である。通常、誘電体
結晶中には、水素イオン（Ｈ+ ）または水酸基イオン
（ＯＨ- ）が数百ｐｐｍから数％程度含まれている。こ
れらのイオンは結晶の育成、ポーリング、導波路作成プ
ロセス等の際に雰囲気中の水分が結晶中に拡散して生成
される。筆者は、これらの水素イオンまたは水酸基イオ
ンがＤＣドリフト現象の原因となる不純物イオンである
ことを実験的に確認した。従って、水素イオンまたは水
素原子濃度を低減することによりＤＣドリフト現象を低
減することができる。
【００１３】誘電体結晶中の水素イオンまたは水素原子
濃度を低減することは、水素イオンまたは水素元素のな
い雰囲気で中で結晶を加熱することで実現できる。従っ
て、真空中で結晶を加熱することによって、水素イオン
または水素原子の濃度の低い結晶を得ることができる。
また、誘電体結晶の構成元素に酸素が含まれている場
合、水素原子の濃度が低い高純度の酸素ガス中で結晶の
加熱を行うと、水素イオンまたは水素元素濃度の低減に
よるＤＣドリフト低減効果と同時に、誘電体結晶中の酸
素欠陥が補われ光の散乱損失の小さな光制御デバイスが
得られる。
濃度を低減することは、水素イオンまたは水素元素のな
い雰囲気で中で結晶を加熱することで実現できる。従っ
て、真空中で結晶を加熱することによって、水素イオン
または水素原子の濃度の低い結晶を得ることができる。
また、誘電体結晶の構成元素に酸素が含まれている場
合、水素原子の濃度が低い高純度の酸素ガス中で結晶の
加熱を行うと、水素イオンまたは水素元素濃度の低減に
よるＤＣドリフト低減効果と同時に、誘電体結晶中の酸
素欠陥が補われ光の散乱損失の小さな光制御デバイスが
得られる。
【００１４】以上のことより、本発明の光制御デバイス
は、従来に比べて安定な光制御デバイスが得られる。
は、従来に比べて安定な光制御デバイスが得られる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の請求項１による光制御デバイ
スの一実施例である方向性結合器型光スイッチの平面図
（ａ）及び断面図（ｂ）である。図４の例と同様にニオ
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）結晶基板１の上にチタン
（Ｔｉ）を９００〜１１００℃程度で数時間熱拡散して
形成された３〜１０μｍ程度の光導波路２及び３が形成
されており、基板の中央部で両光導波路は互いに数μｍ
まで近接して方向性結合器４を構成している。その上に
バッファ層６を介して制御電極５が形成されている。バ
ッファ層６は光の偏光方向や電極材料によっては必ずし
も必要が無い場合もある。上記ニオブ酸リチウム結晶基
板中１の水素原子または水素イオンの濃度は１×１０19
ｃｍ-3以下になっている。従来のニオブ酸リチウム基板
１２中には、３×１０19ｃｍ-3以上の水素原子または水
素イオンが含まれており、この水素イオンが外部から印
加した電界によって分極しＤＣドリフトが発生する。従
って、水素イオン濃度を低減することによって、ＤＣド
リフトを低減することができ、特性の安定した光制御デ
バイスが得られる。
スの一実施例である方向性結合器型光スイッチの平面図
（ａ）及び断面図（ｂ）である。図４の例と同様にニオ
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）結晶基板１の上にチタン
（Ｔｉ）を９００〜１１００℃程度で数時間熱拡散して
形成された３〜１０μｍ程度の光導波路２及び３が形成
されており、基板の中央部で両光導波路は互いに数μｍ
まで近接して方向性結合器４を構成している。その上に
バッファ層６を介して制御電極５が形成されている。バ
ッファ層６は光の偏光方向や電極材料によっては必ずし
も必要が無い場合もある。上記ニオブ酸リチウム結晶基
板中１の水素原子または水素イオンの濃度は１×１０19
ｃｍ-3以下になっている。従来のニオブ酸リチウム基板
１２中には、３×１０19ｃｍ-3以上の水素原子または水
素イオンが含まれており、この水素イオンが外部から印
加した電界によって分極しＤＣドリフトが発生する。従
って、水素イオン濃度を低減することによって、ＤＣド
リフトを低減することができ、特性の安定した光制御デ
バイスが得られる。
【００１６】図２は本発明の請求項２による光制御デバ
イスの一実施例である方向性結合器型光スイッチの平面
図（ａ）及び断面図（ｂ）である。光導波路２，３、バ
ッファ層６、制御電極５の構成は図１と同様である。ニ
オブ酸リチウム基板１２表面には水素イオン濃度を１×
１０19ｃｍ-3以下にした表面層１０が設けられており、
その表面層１０の下の部分は従来の基板と同じように水
素イオン濃度が３×１０19ｃｍ-3以上となっている。水
素イオンの分極に起因するＤＣドリフトの低減効果につ
いては、請求項１のデバイスと同様である。水素イオン
濃度が低くなると水素イオン伝導による導電率が低下す
る。従って、ニオブ酸リチウム基板１２の表面に水素イ
オン濃度の低い層１０を設けると、この表面層１０の導
電率が低下する。通常ニオブ酸リチウム基板１２表面に
は、加工歪等に起因するバルクの結晶よりも導電率の高
い層が存在するので、基板１２表面の水素イオン濃度を
低減することにより、上記の導電率の高い層を相殺し、
導電率が均一な基板を得ることができる。このことによ
り、前記水素イオンの分極に起因するＤＣドリフトの他
に、デバイスの断面の層構造間の電気定数の差に起因す
る過渡現象的なＤＣドリフトも低減することができ、特
性のより安定した光制御デバイスが得られる。
イスの一実施例である方向性結合器型光スイッチの平面
図（ａ）及び断面図（ｂ）である。光導波路２，３、バ
ッファ層６、制御電極５の構成は図１と同様である。ニ
オブ酸リチウム基板１２表面には水素イオン濃度を１×
１０19ｃｍ-3以下にした表面層１０が設けられており、
その表面層１０の下の部分は従来の基板と同じように水
素イオン濃度が３×１０19ｃｍ-3以上となっている。水
素イオンの分極に起因するＤＣドリフトの低減効果につ
いては、請求項１のデバイスと同様である。水素イオン
濃度が低くなると水素イオン伝導による導電率が低下す
る。従って、ニオブ酸リチウム基板１２の表面に水素イ
オン濃度の低い層１０を設けると、この表面層１０の導
電率が低下する。通常ニオブ酸リチウム基板１２表面に
は、加工歪等に起因するバルクの結晶よりも導電率の高
い層が存在するので、基板１２表面の水素イオン濃度を
低減することにより、上記の導電率の高い層を相殺し、
導電率が均一な基板を得ることができる。このことによ
り、前記水素イオンの分極に起因するＤＣドリフトの他
に、デバイスの断面の層構造間の電気定数の差に起因す
る過渡現象的なＤＣドリフトも低減することができ、特
性のより安定した光制御デバイスが得られる。
【００１７】図３は本発明の請求項３による光制御デバ
イスの一実施例である方向性結合器型光スイッチの平面
図（ａ）及び断面図（ｂ）である。光導波路２，３、バ
ッファ層６、制御電極５の構成は図１と同じである。ニ
オブ酸リチウム基板１表面の制御電極５間には水素イオ
ン濃度を１×１０19ｃｍ-3以下にした領域１１が設けら
れており、それ以外の領域は従来の基板１２と同じよう
に水素イオン濃度が３×１０19ｃｍ-3以上となってい
る。外部から制御電極５に電圧を付加した時、制御電極
５間に最大の電界がかかるので、制御電極５間の水素イ
オン濃度を低減しただけでも、水素イオンの分極に起因
するＤＣドリフトの低減効果は得られる。さらにこの構
造では、光導波路２，３部分の水素イオンを低減する必
要がないため、水素イオンの低減の際に付随して発生し
易い光損失の増大の影響を小さくすることができる。従
って、特性の安定した低損失な光制御デバイスを提供で
きる。
イスの一実施例である方向性結合器型光スイッチの平面
図（ａ）及び断面図（ｂ）である。光導波路２，３、バ
ッファ層６、制御電極５の構成は図１と同じである。ニ
オブ酸リチウム基板１表面の制御電極５間には水素イオ
ン濃度を１×１０19ｃｍ-3以下にした領域１１が設けら
れており、それ以外の領域は従来の基板１２と同じよう
に水素イオン濃度が３×１０19ｃｍ-3以上となってい
る。外部から制御電極５に電圧を付加した時、制御電極
５間に最大の電界がかかるので、制御電極５間の水素イ
オン濃度を低減しただけでも、水素イオンの分極に起因
するＤＣドリフトの低減効果は得られる。さらにこの構
造では、光導波路２，３部分の水素イオンを低減する必
要がないため、水素イオンの低減の際に付随して発生し
易い光損失の増大の影響を小さくすることができる。従
って、特性の安定した低損失な光制御デバイスを提供で
きる。
【００１８】誘電体結晶中の水素イオンまたは水素原子
濃度を低減することは、水素イオンまたは水素元素のな
い雰囲気で中で結晶を加熱することで実現できる。従っ
て、真空中で結晶を加熱することによって、水素イオン
または水素原子の濃度の低い結晶を得ることができる。
例えば、厚さが約１ｍｍのニオブ酸リチウム基板の場
合、圧力が１×１０-5Ｔｏｒｒ程度の真空中で７００℃
で２時間程度加熱すると、基板全体の水素イオン濃度は
５×１０17ｃｍ-3以下になる。また、誘電体結晶の構成
元素に酸素が含まれている場合、水素原子の濃度が低い
高純度の酸素ガス中で結晶の加熱を行うと、水素イオン
または水素元素濃度の低減によるＤＣドリフト低減効果
と同時に、誘電体結晶中の酸素欠陥が補われ光の散乱損
失の小さな光制御デバイスが得られる。図２に示した様
に基板の表面近傍だけの水素イオン濃度を低減するには
基板全体の水素イオン濃度を低減する場合に比べて、低
い温度または短い時間で基板の加熱を行えば良い。また
図３に示した様に制御電極５間だけの水素イオン濃度を
低減するには、水素イオンの低減を行いたくない領域の
上を二酸化シリコン（ＳｉＯ2）または窒化シリコン
（Ｓｉ3Ｎ4 ）等でマスクをした後に、同様に加熱すれ
ば良い。
濃度を低減することは、水素イオンまたは水素元素のな
い雰囲気で中で結晶を加熱することで実現できる。従っ
て、真空中で結晶を加熱することによって、水素イオン
または水素原子の濃度の低い結晶を得ることができる。
例えば、厚さが約１ｍｍのニオブ酸リチウム基板の場
合、圧力が１×１０-5Ｔｏｒｒ程度の真空中で７００℃
で２時間程度加熱すると、基板全体の水素イオン濃度は
５×１０17ｃｍ-3以下になる。また、誘電体結晶の構成
元素に酸素が含まれている場合、水素原子の濃度が低い
高純度の酸素ガス中で結晶の加熱を行うと、水素イオン
または水素元素濃度の低減によるＤＣドリフト低減効果
と同時に、誘電体結晶中の酸素欠陥が補われ光の散乱損
失の小さな光制御デバイスが得られる。図２に示した様
に基板の表面近傍だけの水素イオン濃度を低減するには
基板全体の水素イオン濃度を低減する場合に比べて、低
い温度または短い時間で基板の加熱を行えば良い。また
図３に示した様に制御電極５間だけの水素イオン濃度を
低減するには、水素イオンの低減を行いたくない領域の
上を二酸化シリコン（ＳｉＯ2）または窒化シリコン
（Ｓｉ3Ｎ4 ）等でマスクをした後に、同様に加熱すれ
ば良い。
【００１９】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の光制御デ
バイスでは、従来の光制御デバイスに比べ、特性の安定
した光制御デバイスが得られる。また、本発明による製
造方法では、特性の安定した光制御デバイスを容易に製
造することができる。
バイスでは、従来の光制御デバイスに比べ、特性の安定
した光制御デバイスが得られる。また、本発明による製
造方法では、特性の安定した光制御デバイスを容易に製
造することができる。
【図１】本発明による光制御デバイスの第１の実施例を
示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図２】本発明による光制御デバイスの第２の実施例を
示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図３】本発明による光制御デバイスの第３の実施例を
示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図４】従来の光制御デバイスの一例を示す平面図
（ａ）及び断面図（ｂ）である。
（ａ）及び断面図（ｂ）である。
１ 水素イオン濃度が１×１０19ｃｍ-3以下のニオブ
酸リチウム結晶基板 ２，３ 光導波路 ４ 方向性結合器 ５ 制御電極 ６ バッファ層 ７ 入射光 ８，９ 出射光 １０ 水素イオン濃度が１×１０19ｃｍ-3以下のニオ
ブ酸リチウム表面層 １１ 水素イオン濃度が１×１０19ｃｍ-3以下のニオ
ブ酸リチウム領域 １２ 水素イオン濃度が１×１０19ｃｍ-3以下のニオ
ブ酸リチウム結晶基板
酸リチウム結晶基板 ２，３ 光導波路 ４ 方向性結合器 ５ 制御電極 ６ バッファ層 ７ 入射光 ８，９ 出射光 １０ 水素イオン濃度が１×１０19ｃｍ-3以下のニオ
ブ酸リチウム表面層 １１ 水素イオン濃度が１×１０19ｃｍ-3以下のニオ
ブ酸リチウム領域 １２ 水素イオン濃度が１×１０19ｃｍ-3以下のニオ
ブ酸リチウム結晶基板
Claims (5)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する誘電体結晶基板中
に設置された光導波路とその光導波路近傍に設置された
制御用電極からなる導波路型光制御デバイスにおいて、
前記誘電体結晶基板中の水素原子または水素イオンの濃
度が１×１０19cm-3以下であることを特徴とする光制御
デバイス。 - 【請求項２】 電気光学効果を有する誘電体結晶基板中
に設置された光導波路とその光導波路近傍に設置された
制御用電極からなる導波路型光制御デバイスにおいて、
前記誘電体結晶基板表面に水素原子または水素イオンの
濃度が１×１０19cm-3以下である表面層を有することを
特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項３】 電気光学効果を有する誘電体結晶基板中
に設置された光導波路とその光導波路近傍に設置された
制御用電極からなる導波路型光制御デバイスにおいて、
前記制御用電極間の誘電体結晶基板中の水素原子または
水素イオンの濃度が１×１０19cm-3以下であることを特
徴とする光制御デバイス。 - 【請求項４】 ニオブ酸リチウム基板中に金属を拡散し
て光導波路を形成した光制御デバイスの製作において、
前記ニオブ酸リチウム基板を真空中で６００℃以上の温
度で加熱する工程を含むことを特徴とするニオブ酸リチ
ウム光制御デバイスの製造方法。 - 【請求項５】 基板としてニオブ酸リチウムを用いた光
制御デバイスの製作において、前記ニオブ酸リチウム基
板を水素原子または水素イオンの濃度が１００ｐｐｍ以
下の酸素雰囲気中で６００℃以上の温度で加熱する工程
を含むことを特徴とするニオブ酸リチウム光制御デバイ
スの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04186013A JP3106710B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 光制御デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04186013A JP3106710B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 光制御デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063710A true JPH063710A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3106710B2 JP3106710B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=16180859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04186013A Expired - Lifetime JP3106710B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 光制御デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106710B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013146620A1 (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | 日本電気株式会社 | 光機能素子及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP04186013A patent/JP3106710B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013146620A1 (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | 日本電気株式会社 | 光機能素子及びその製造方法 |
| US9729246B2 (en) | 2012-03-30 | 2017-08-08 | Nec Corporation | Manufacturing method for a phase modulation system with ultraviolet discharge of accumulated charges |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3106710B2 (ja) | 2000-11-06 |
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Legal Events
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