JPH0675195A - Optical control device - Google Patents

Optical control device

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Publication number
JPH0675195A
JPH0675195A JP23997392A JP23997392A JPH0675195A JP H0675195 A JPH0675195 A JP H0675195A JP 23997392 A JP23997392 A JP 23997392A JP 23997392 A JP23997392 A JP 23997392A JP H0675195 A JPH0675195 A JP H0675195A
Authority
JP
Japan
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buffer layer
substrate
optical
control device
electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP23997392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Kitamura
直樹 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0675195A publication Critical patent/JPH0675195A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/21Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof

Abstract

PURPOSE:To enable stable operation by inserting a layer consisting of a material having the lower ion transfer rate than the ion transfer rate of a buffer layer between a buffer layer and a substrate. CONSTITUTION:The buffer layer 3a is loaded on the substrate 1 of a directional coupler 5 consisting of two pieces of optical waveguides formed on the LiNbO3 or LiTaO3 substrate 1 having an electrooptical effect and the buffer layer 3 is loaded thereon. Electrodes 4a, 4b mainly consisting of a metallic material are formed via the buffer layers 3a, 3 on the optical waveguides 2. Further, a conductive film 6 is loaded thereon. The buffer layer 3a formed between the substrate 1 and the buffer layer 3 is formed by using the material having the low ion transfer rate. Then, the Li ions diffused from the substrate 1 are blocked by the buffer layer 3a having the low ion transfer rate and are prevented from being incorporated into the buffer layer 3 even if the substrate is subjected to a heat treatment at the time of forming the buffer layer 3. The quantity of the ions capable of moving within the buffer layers is, therefore, decreased and the DC drift is decreased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光波の変調、光路切り替
えを行う光制御デバイスに関し、特に電気光学効果を有
するLiNbO3 あるいはLiTaO3 基板中に形成さ
れた光導波路を用いて制御を行う導波型光スイッチに関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical control device for modulating a light wave and switching an optical path, and more particularly to a waveguide for performing control using an optical waveguide formed in a LiNbO 3 or LiTaO 3 substrate having an electro-optical effect. Type optical switch.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信システムの実用化に伴い、更に大
容量で多機能の高度なシステムが求められており、より
高速の光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換等の新
たな機能の付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
調では緩和振動の効果、波長チャーピングの発生等のた
め数GHz以上の高速変調が難しいこと、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等
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、特に電気光学結晶基板中に形
成された光導波路により構成される導波型の光変調器に
は小型、高効率、高速という長所がある。
2. Description of the Related Art With the practical use of optical communication systems, higher capacity and multifunctional advanced systems are required, and new functions such as generation of higher-speed optical signals, switching of optical transmission lines, and exchanges are required. Is required. In the current practical system, the optical signal is obtained by directly modulating the injection current of the semiconductor laser or the light emitting diode, but in the direct modulation, high-speed modulation of several GHz or more due to the effect of relaxation oscillation and the occurrence of wavelength chirping. However, it is difficult to apply to the coherent optical transmission system because of the wavelength variation. As a means for solving this, there is a method of using an external modulator, and in particular, a waveguide type optical modulator constituted by an optical waveguide formed in an electro-optic crystal substrate has a small size, high efficiency, and high speed. There are advantages.

【0003】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
ている。現在実用化されている光スイッチはプリズム、
ミラー、ファイバ等を機械的に移動させて光路を切り替
えるものであり、低速であること、形状が大きくマトリ
クス化に不適等の欠点がある。これを解決する手段とし
ても光導波路を用いた導波型の光スイッチの開発が進め
られており、高速、多素子の集積化が可能、高信頼等の
特長がある。特にニオブ酸リチウム(LiNbO3 )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長があり、方向性結合器型光変調器
あるいは光スイッチ、全反射型光スイッチ、マッハツェ
ンダ型光変調器等の種々の方式の光制御デバイスが報告
されている。
On the other hand, an optical switch is used as a means for obtaining the function of switching the optical transmission line and switching the network. The optical switch currently in practical use is a prism,
Since the optical path is switched by mechanically moving a mirror, a fiber, etc., there are drawbacks such as low speed, large shape, and unsuitable for matrix formation. As a means for solving this, a waveguide type optical switch using an optical waveguide is being developed, and it has features such as high speed, multi-element integration, and high reliability. In particular, a material using a ferroelectric material such as lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal is characterized by low light absorption and low loss and high efficiency because it has a large electro-optical effect. , Directional coupler type optical modulators or optical switches, total reflection type optical switches, Mach-Zehnder type optical modulators and other various types of optical control devices have been reported.

【0004】近年、この導波路型光スイッチの高密度集
積化の研究開発が盛んに行われており、西本裕らの文
献、電子情報通信学会OQE88−147によれば、L
iNbO3 基板を用いて方向性結合器型光スイッチを6
4素子集積した8×8マトリクス光スイッチを得てい
る。一方、外部光変調器のような単一の光スイッチ素子
からなるデバイスの研究開発も盛んに進められている。
このような光スイッチデバイスの特性項目には、スイッ
チング電圧(電力)、クロストーク、消光比、損失、切
り替え速度、温湿度などの環境に対する動作の安定性、
また、電圧の連続印加時における動作の安定性などがあ
る。
In recent years, research and development of high-density integration of this waveguide type optical switch have been actively conducted, and according to the literature of Yu Nishimoto et al., IEICE OQE 88-147, L
6 directional coupler type optical switch using iNbO 3 substrate
We have obtained an 8x8 matrix optical switch with 4 elements integrated. On the other hand, research and development of a device including a single optical switch element such as an external optical modulator has been actively pursued.
The characteristic items of such an optical switch device include stability of operation against environment such as switching voltage (power), crosstalk, extinction ratio, loss, switching speed, temperature and humidity,
In addition, there is stability of operation during continuous application of voltage.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した特性項目の中
でも安定動作は実用において最も重要な点である。ここ
で従来の技術を図面を用いて説明する。図4は方向性結
合器5を用いた従来の光スイッチの構造を示す断面図で
ある。図4において、電気光学効果を有する。LiNb
3 あるいはLiTaO3 基板(今後、基板と呼ぶ)に
形成された2本の光導波路2からなる方向性結合器5を
含む基板1上にバッファ層3が装荷され、前記バッファ
層3を介して主として金属材料からなる電極4a,4b
が光導波路2の上に形成される。そして更に導電性膜6
が装荷される。この導電性膜6はサワキらの文献クレオ
(CLEO)’86MF−2、46ページによれば、温
度変動が発生した場合に強誘電体が有する焦電効果によ
り基板1中に生ずる電荷の移動による特性不安定化を防
ぐ作用がある。すなわち、温度の変動に対してのスイッ
チ動作の安定化の効果があると考えられており、Si膜
が用いられている。また、バッファ層3は光導波路2を
伝搬する光が電極4a,4b及び導電性膜6に吸収され
るのを防ぐために用いられ、通常光に対して極めて吸収
の少ない絶縁体、特にSiO2 が一般に用いられる。な
ぜなら、SiO2 の屈折率は約1.45であり、電気光
学効果を有するLiNbO3 あるいはLiTaO3 基板
1の屈折率の約2.2より小さく、かつ、光の吸収がほ
とんど無いためである。屈折率が小さい場合、電極4
a,4b及び導電性膜6での光の吸収を防ぐために必要
なバッファ層3の厚さを屈折率が大きい場合より薄膜化
できる。スイッチング電圧を考えると、電極4a,4b
に電圧を印加した場合、通常バッファ層3の誘電率は基
板1に比べて小さいため電界がバッファ層3に集中する
ため、バッファ層3の厚さが厚いほどスイッチング電圧
は増大する。従って、バッファ層3としては屈折率が小
さく、かつ、光の吸収が極めて小さいSiO2 が用いら
れ、現在屈折率及び光の吸収の両者の観点からSiO2
より優れるバッファ層3の材料は無い。
Among the above-mentioned characteristic items, stable operation is the most important point in practical use. Here, a conventional technique will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional optical switch using the directional coupler 5. In FIG. 4, it has an electro-optic effect. LiNb
A buffer layer 3 is loaded on a substrate 1 including a directional coupler 5 composed of two optical waveguides 2 formed on an O 3 or LiTaO 3 substrate (hereinafter referred to as a substrate), and the buffer layer 3 is interposed therebetween. Electrodes 4a, 4b mainly made of metal material
Are formed on the optical waveguide 2. And further conductive film 6
Is loaded. According to Sawaki et al., CLEO '86MF-2, page 46, this conductive film 6 is due to the movement of charges generated in the substrate 1 due to the pyroelectric effect of the ferroelectric substance when temperature fluctuation occurs. It has the effect of preventing characteristic instability. That is, it is considered that there is an effect of stabilizing the switch operation with respect to the temperature change, and the Si film is used. The buffer layer 3 is used to prevent the light propagating through the optical waveguide 2 from being absorbed by the electrodes 4a, 4b and the conductive film 6, and is made of an insulator that absorbs very little ordinary light, especially SiO 2. Commonly used. This is because SiO 2 has a refractive index of about 1.45, which is smaller than about 2.2 of the refractive index of the LiNbO 3 or LiTaO 3 substrate 1 having an electro-optical effect, and has almost no light absorption. If the refractive index is small, the electrode 4
The thickness of the buffer layer 3 required to prevent the absorption of light by the a and 4b and the conductive film 6 can be made thinner than when the refractive index is large. Considering the switching voltage, the electrodes 4a, 4b
When a voltage is applied to the buffer layer 3, since the dielectric constant of the buffer layer 3 is usually smaller than that of the substrate 1, the electric field concentrates on the buffer layer 3. Therefore, the thicker the buffer layer 3, the higher the switching voltage. Therefore, small refractive index as the buffer layer 3, and light absorption SiO 2 is used extremely small, SiO 2 in terms of both absorption current refractive index and optical
There is no better material for the buffer layer 3.

【0006】しかし、バッファ層3としてSiO2 を用
い、電極4aをアースとして電極4bに直流電圧を連続
印加するとバッファ層中のイオンが電界で引っ張られ各
電極4a,4bの下には外部から印加した電圧の符号と
は逆のイオンが集まる。従って、電極4a,4bの間は
外部からの印加電圧で発生する基板中の電界に対して反
電界が発生する。この反電界の大きさは時間と共にイオ
ンの総移動量が増加するため大きくなっていく。これは
SiO2 は一般的に電気的絶縁性は高いが、イオンの伝
導率が高いためである。この現象は一般にDCドリフト
と呼ばれる。外部からの印加電圧を一定としている場
合、反電界が発生すると光導波路に印加される電界が減
少することになり特性劣化が起こる。すなわち、時間と
共に大きくなる反電界が発生した場合、反電界が発生す
る前の特性に戻すためには反電界をキャンセルさせる電
圧を外部から印加しなければならない。これはスイッチ
動作の動作電圧点のシフトを意味し、実用化するための
大きな障害となる。また、このイオンはバッファ層3の
作製プロセスにおいて不純物としてバッファ層3中に混
入する。特に、基板1を構成する元素であるLiはバッ
ファ層3の作製の際の熱プロセスにより基板1からバッ
ファ層3に拡散し、DCドリフトの原因となるイオンに
なる。本発明の目的は、安定な動作が得られる光制御デ
バイスを与えることにある。
However, when SiO 2 is used as the buffer layer 3 and the electrode 4a is grounded and a DC voltage is continuously applied to the electrode 4b, the ions in the buffer layer are pulled by the electric field and applied to the bottom of each electrode 4a, 4b from the outside. Ions having the opposite sign of the applied voltage gather. Therefore, a counter electric field is generated between the electrodes 4a and 4b with respect to the electric field in the substrate generated by the voltage applied from the outside. The magnitude of this demagnetizing field increases as the total amount of movement of ions increases with time. This is because SiO 2 generally has high electric insulation, but has high ion conductivity. This phenomenon is generally called DC drift. When the voltage applied from the outside is kept constant, when an anti-electric field is generated, the electric field applied to the optical waveguide is reduced, resulting in characteristic deterioration. That is, when a demagnetizing field that increases with time is generated, a voltage for canceling the demagnetizing field must be applied from the outside in order to restore the characteristics before the demagnetizing field is generated. This means a shift of the operating voltage point of the switch operation, which is a major obstacle to practical use. Further, this ion is mixed in the buffer layer 3 as an impurity in the manufacturing process of the buffer layer 3. In particular, Li, which is an element that constitutes the substrate 1, diffuses from the substrate 1 into the buffer layer 3 due to a thermal process at the time of manufacturing the buffer layer 3, and becomes an ion that causes a DC drift. An object of the present invention is to provide a light control device that can obtain stable operation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明は電気光学効
果を有するLiNbO3 又はLiTaO3 基板上に形成
された光導波路、前記光導波路上に形成されるバッファ
層、前記光導波路近傍の前記バッファ層上に形成される
複数本からなる電極及び前記電極上または前記電極と前
記バッファ層の間に形成される導電性膜からなる導波路
型の光制御デバイスにおいて、前記バッファ層と前記基
板の間に前記バッファ層よりイオン伝導率の低い材料か
らなる層を挿入したことを特徴とする。
A first invention is an optical waveguide formed on a LiNbO 3 or LiTaO 3 substrate having an electro-optical effect, a buffer layer formed on the optical waveguide, and a portion near the optical waveguide. A waveguide type optical control device comprising an electrode formed on a buffer layer and a conductive film formed on the electrode or between the electrode and the buffer layer, wherein the buffer layer and the substrate are A layer made of a material having a lower ionic conductivity than the buffer layer is inserted between them.

【0008】第2の発明は電気光学効果を有するLiN
bO3 又はLiTaO3 基板上に形成された光導波路、
前記光導波路上に形成されるバッファ層、前記光導波路
近傍の前記バッファ層上に形成される複数本からなる電
極及び前記電極上または前記電極と前記バッファ層の間
に形成される導電性膜からなる導波路型の光制御デバイ
スにおいて、前記バッファ層と、前記電極または前記導
電性膜との間に、イオンを捕獲する効果を持つが、前記
バッファ層よりもイオンの伝導率の高い材料からなる層
を挿入したことを特徴とする。
The second invention is LiN having an electro-optical effect.
an optical waveguide formed on a bO 3 or LiTaO 3 substrate,
From a buffer layer formed on the optical waveguide, an electrode composed of a plurality of electrodes formed on the buffer layer near the optical waveguide, and a conductive film formed on the electrode or between the electrode and the buffer layer In the waveguide type optical control device, the material has an effect of trapping ions between the buffer layer and the electrode or the conductive film, and is made of a material having higher ion conductivity than the buffer layer. It is characterized in that layers are inserted.

【0009】第3の発明は第1の発明の光制御デバイス
において、前記バッファ層と、前記電極または前記導電
性膜との間に、イオンを捕獲する効果を持ち、なおかつ
前記バッファ層よりもイオンの伝導率の高い材料からな
る層を挿入したことを特徴とする。
A third aspect of the present invention is the light control device according to the first aspect, which has an effect of trapping ions between the buffer layer and the electrode or the conductive film, and is more ion-exchanged than the buffer layer. Is characterized in that a layer made of a material having high conductivity is inserted.

【0010】[0010]

【作用】第1の発明の光制御デバイスにおいては、バッ
ファ層よりもイオン伝導率の低い層を基板とバッファ層
の間に挿入しているため、基板から拡散しバッファ層に
混入するLiイオンの量を低くすることができる。
In the light control device of the first invention, since the layer having a lower ionic conductivity than the buffer layer is inserted between the substrate and the buffer layer, Li ions diffused from the substrate and mixed in the buffer layer are The amount can be lowered.

【0011】第2の発明の光制御デバイスにおいては、
イオンを捕獲することができるが、バッファ層よりもイ
オン伝導率の高い層を、バッファ層の上に挿入すること
により、この層をバッファ層の代わりに用いた場合に比
べて、基板から拡散しバッファ層内に混入するLiイオ
ンの量を低くすることができ、この層で効果的にイオン
を捕獲することができる。
In the light control device of the second invention,
By inserting a layer that can capture ions but has a higher ionic conductivity than the buffer layer above the buffer layer, it diffuses out of the substrate compared to when this layer is used instead of the buffer layer. The amount of Li ions mixed in the buffer layer can be reduced, and ions can be effectively trapped in this layer.

【0012】第3の発明の光制御デバイスにおいては、
第1の発明により基板から拡散しバッファ層に混入する
Liイオンの量を低くすることができ、さらに第2の発
明により混入したLiイオンを効果的に捕獲することが
できる。このため、第1の発明によって起こりうるスイ
ッチング電圧の増大をこれらの層の膜厚を最適化するこ
とにより抑えることが可能となる。
In the light control device of the third invention,
According to the first invention, the amount of Li ions diffused from the substrate and mixed in the buffer layer can be reduced, and further, the mixed Li ions can be effectively captured by the second invention. Therefore, it is possible to suppress the increase in switching voltage that may occur in the first invention by optimizing the film thickness of these layers.

【0013】これらの発明により、バッファ層内で動き
うるイオンの量を低くすることができる。この結果、D
Cドリフトを低減することができ、光制御デバイスを安
定に動作させることができる。
According to these inventions, the amount of ions that can move in the buffer layer can be reduced. As a result, D
C drift can be reduced and the light control device can be operated stably.

【0014】[0014]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は第1の発明の一実施例に係わる光制御デバイ
スの構造を示す断面図である。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a light control device according to an embodiment of the first invention.

【0015】図1は方向性結合器5を用いた第1の発明
による光スイッチの構造を示す断面図である。図1にお
いて、電気光学効果を有するLiNbO3 あるいはLi
TaO3 基板1に形成された2本の光導波路2からなる
方向性結合器5を含む基板1上にバッファ層3a、その
上にバッファ層3が装荷され、前記バッファ層3a,3
を介して主として金属材料からなる電極4a,4bが光
導波路2の上に形成される。そして更に導電性膜6が装
荷されている。基板1とバッファ層3の間に形成される
バッファ層3aにはイオン伝導率が低い材料が用いられ
ている。このような構造をとれば、バッファ層3を形成
する際に熱処理を施しても基板1から拡散するLiイオ
ンはイオン伝導率の低いバッファ層3aによりブロック
されバッファ層3に混入しない。よってバッファ層内で
動きうるイオンの量を低くすることができ、DCドリフ
トを低減することができる。また、電極4a,4b直下
のバッファ層3は従来の材料を用いており、イオン混入
を阻止するバッファ層3aの厚さを薄くすることによ
り、電極4a,4bへの電圧印加時の基板1中の電界強
度に対してほとんど影響を与えないためスイッチング電
圧の上昇を抑えることができる。バッファ層3aを形成
するイオン伝導率が低い材料としてはMgF2、Si3
4などがある。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an optical switch according to the first invention using a directional coupler 5. In FIG. 1, LiNbO 3 or Li having an electro-optic effect is used.
The buffer layer 3a is loaded on the substrate 1 including the directional coupler 5 composed of the two optical waveguides 2 formed on the TaO 3 substrate 1, and the buffer layer 3 is loaded on the buffer layer 3a.
Electrodes 4a and 4b mainly made of a metal material are formed on the optical waveguide 2 via the. Further, the conductive film 6 is further loaded. A material having a low ionic conductivity is used for the buffer layer 3a formed between the substrate 1 and the buffer layer 3. With such a structure, even if a heat treatment is performed when forming the buffer layer 3, Li ions diffused from the substrate 1 are blocked by the buffer layer 3a having a low ionic conductivity and do not mix into the buffer layer 3. Therefore, the amount of ions that can move in the buffer layer can be reduced, and DC drift can be reduced. Further, the buffer layer 3 just below the electrodes 4a and 4b is made of a conventional material, and the buffer layer 3a for preventing the mixture of ions is made thin so that the voltage in the substrate 1 is applied to the electrodes 4a and 4b. Since it has almost no effect on the electric field strength of, the rise of the switching voltage can be suppressed. As a material having a low ionic conductivity for forming the buffer layer 3a, MgF 2 , Si 3 N
There are 4 etc.

【0016】図2は第2の発明の一実施例に係わる光制
御デバイスの構造を示す断面図である。本実施例に示す
構造では方向性結合器5を含む基板1上にバッファ層
3、その上にバッファ層3bが装荷され、前記バッファ
層3,3bを介して主として金族材料からなる電極4
a,4bが光導波路2の上に形成される。そして更に導
電性膜6が装荷されている。バッファ層3bにはイオン
を捕獲することのできる材料が用いられている。バッフ
ァ層3bのイオン伝導率がバッファ層3に比べて高い場
合に、この構造を用いることにより基板1から拡散する
Liイオンの量はバッファ層3のみを用いた場合に比べ
て少ないため効果的にイオンを捕獲することができ、D
Cドリフトを低減することができる。バッファ層3bを
形成する材料としてはP(りん)をドープしたSiO2
などがある。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a light control device according to an embodiment of the second invention. In the structure shown in this embodiment, the buffer layer 3 is loaded on the substrate 1 including the directional coupler 5, and the buffer layer 3b is loaded thereon, and the electrode 4 mainly made of a metal material is interposed via the buffer layers 3 and 3b.
a and 4 b are formed on the optical waveguide 2. Further, the conductive film 6 is further loaded. A material capable of capturing ions is used for the buffer layer 3b. When the ionic conductivity of the buffer layer 3b is higher than that of the buffer layer 3, by using this structure, the amount of Li ions diffused from the substrate 1 is smaller than that when only the buffer layer 3 is used, which is effective. Capable of capturing ions, D
C drift can be reduced. As a material for forming the buffer layer 3b, SiO 2 doped with P (phosphorus) is used.
and so on.

【0017】図3は第3の発明の一実施例に係わる光制
御デバイスの構造を示す断面図である。本実施例に示す
構造では方向性結合器5を含む基板1上にバッファ層3
a、その上にバッファ層3、さらにその上にバッファ層
3bが装荷され、前記バッファ層3a,3,3bを介し
て主として金属材料からなる電極4a,4bが光導波路
2の上に形成される。そして更に導電性膜6が装荷され
ている。バッファ層3aにはバッファ層3よりイオン伝
導率の低い材料が用いられ、バッファ層3bにはイオン
を捕獲することができ、バッファ層3よりイオン伝導率
の高い材料が用いられている。この構造を用いることに
より基板1から拡散しバッファ層内に混入するLiイオ
ンの量を少なくすることができ、さらに効果的にイオン
を捕獲することができる。さらに第1の発明のみの場
合、バッファ層3aの膜厚を厚くすることによりLiの
混入を抑えることができる一方、誘電率が高いためスイ
ッチング電圧も増大するが、バッファ層3bを用いバッ
ファ層3aの膜厚を最適化することによりLiイオンの
量を抑え、かつスイッチング電圧の増加を抑えることが
できる。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of an optical control device according to an embodiment of the third invention. In the structure shown in this embodiment, the buffer layer 3 is formed on the substrate 1 including the directional coupler 5.
a, a buffer layer 3 thereon, and a buffer layer 3b thereon, and electrodes 4a and 4b mainly made of a metal material are formed on the optical waveguide 2 through the buffer layers 3a, 3 and 3b. . Further, the conductive film 6 is further loaded. The buffer layer 3a is made of a material having a lower ionic conductivity than the buffer layer 3, and the buffer layer 3b is made of a material having a higher ionic conductivity than the buffer layer 3 that can trap ions. By using this structure, the amount of Li ions diffused from the substrate 1 and mixed in the buffer layer can be reduced, and the ions can be captured more effectively. Further, in the case of only the first invention, by increasing the film thickness of the buffer layer 3a, it is possible to suppress the mixture of Li, while the high dielectric constant also increases the switching voltage, but the buffer layer 3b is used. It is possible to suppress the amount of Li ions and suppress an increase in the switching voltage by optimizing the film thickness of.

【0018】なお、本発明は方向性結合器からなる光制
御デバイスだけに対してだけでなく、マッハツェンダ
型、交差導波路を用いた全反射型等の全ての光制御デバ
イスに有効であるのは明かである。
The present invention is effective not only for the optical control device composed of the directional coupler but also for all the optical control devices of the Mach-Zehnder type, the total reflection type using the crossed waveguides and the like. It's clear.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明の光制御デバイスでは、基板から
バッファ層に混入しバッファ層内で移動するLiイオン
の量を少なくすることができるため、DCドリフトを低
減でき常に安定な動作が得られる。
In the light control device of the present invention, the amount of Li ions mixed from the substrate into the buffer layer and moving in the buffer layer can be reduced, so that DC drift can be reduced and stable operation can be always obtained. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の発明に係わる光制御デバイスの構造の断
面図。
FIG. 1 is a sectional view of a structure of a light control device according to a first invention.

【図2】第2の発明に係わる光制御デバイスの構造の断
面図。
FIG. 2 is a sectional view of a structure of a light control device according to a second invention.

【図3】第3の発明に係わる光制御デバイスの構造の断
面図。
FIG. 3 is a sectional view of a structure of a light control device according to a third invention.

【図4】従来の光制御デバイスの構造の断面図。FIG. 4 is a sectional view of the structure of a conventional light control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電気光学効果を有するLiNbO3 又はLiTa
3 の基板 2 光導波路 3,3a,3b バッファ層 4a,4b 電極 5 方向性結合器 6 導電性膜
1 LiNbO 3 or LiTa having electro-optic effect
Substrate of O 3 2 Optical waveguide 3, 3a, 3b Buffer layer 4a, 4b Electrode 5 Directional coupler 6 Conductive film

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年11月16日[Submission date] November 16, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Name of item to be corrected] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0015】図1は方向性結合器5を用いた第1の発明
による光スイッチの構造を示す断面図である。図1にお
いて、電気光学効果を有するLiNbO3 あるいはLi
TaO3 基板1に形成された2本の光導波路2からなる
方向性結合器5を含む基板1上にバッファ層3a、その
上にバッファ層3が装荷され、前記バッファ層3a,3
を介して主として金属材料からなる電極4a,4bが光
導波路2の上に形成される。そして更に導電性膜6が装
荷されている。基板1とバッファ層3の間に形成される
バッファ層3aにはイオン伝導率が低い材料が用いられ
ている。このような構造をとれば、バッファ層3を形成
する際に熱処理を施しても基板1から拡散するLiイオ
ンはイオン伝導率の低いバッファ層3aによりブロック
されバッファ層3に混入しない。よってバッファ層内で
動きうるイオンの量を低くすることができ、DCドリフ
トを低減することができる。また、電極4a,4b直下
のバッファ層3は従来の材料を用いており、イオン混入
を阻止するバッファ層3aの厚さを薄くすることによ
り、電極4a,4bへの電圧印加時の基板1中の電界強
度に対してほとんど影響を与えないためスイッチング電
圧の上昇を抑えることができる。バッファ層3aを形成
するイオン伝導率が低い材料としてはMgF2、Si3
4 、Siなどがある。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an optical switch according to the first invention using a directional coupler 5. In FIG. 1, LiNbO 3 or Li having an electro-optic effect is used.
The buffer layer 3a is loaded on the substrate 1 including the directional coupler 5 composed of the two optical waveguides 2 formed on the TaO 3 substrate 1, and the buffer layer 3 is loaded on the buffer layer 3a.
Electrodes 4a and 4b mainly made of a metal material are formed on the optical waveguide 2 via the. Further, the conductive film 6 is further loaded. A material having a low ionic conductivity is used for the buffer layer 3a formed between the substrate 1 and the buffer layer 3. With such a structure, even if a heat treatment is performed when forming the buffer layer 3, Li ions diffused from the substrate 1 are blocked by the buffer layer 3a having a low ionic conductivity and do not mix into the buffer layer 3. Therefore, the amount of ions that can move in the buffer layer can be reduced, and DC drift can be reduced. Further, the buffer layer 3 just below the electrodes 4a and 4b is made of a conventional material, and the buffer layer 3a for preventing the mixture of ions is made thin so that the voltage in the substrate 1 is applied to the electrodes 4a and 4b. Since it has almost no effect on the electric field strength of, the rise of the switching voltage can be suppressed. As a material having a low ionic conductivity for forming the buffer layer 3a, MgF 2 , Si 3 N
4 , Si, etc.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気光学効果を有するLiNbO3 又は
LiTaO3 基板上に形成された光導波路、前記光導波
路上に形成されるバッファ層、前記光導波路近傍の前記
バッファ層上に形成される複数本からなる電極及び前記
電極上または前記電極と前記バッファ層の間に形成され
る導電性膜からなる導波路型の光制御デバイスにおい
て、前記バッファ層と前記基板の間に前記バッファ層よ
りイオン伝導率の低い材料からなる層を挿入したことを
特徴とする光制御デバイス。
1. An optical waveguide formed on a LiNbO 3 or LiTaO 3 substrate having an electro-optical effect, a buffer layer formed on the optical waveguide, and a plurality of layers formed on the buffer layer near the optical waveguide. In a waveguide type optical control device comprising an electrode made of and a conductive film formed on the electrode or between the electrode and the buffer layer, the ionic conductivity of the buffer layer between the buffer layer and the substrate is higher than that of the buffer layer. An optical control device characterized in that a layer made of a material having a low dielectric constant is inserted.
【請求項2】 電気光学効果を有するLiNbO3 又は
LiTaO3 基板上に形成された光導波路、前記光導波
路上に形成されるバッファ層、前記光導波路近傍の前記
バッファ層上に形成される複数本からなる電極及び前記
電極上または前記電極と前記バッファ層の間に形成され
る導電性膜からなる導波路型の光制御デバイスにおい
て、前記バッファ層と、前記電極または前記導電性膜と
の間に前記バッファ層のイオンを捕獲し得る材料からな
る層を挿入したことを特徴とする光制御デバイス。
2. An optical waveguide formed on a LiNbO 3 or LiTaO 3 substrate having an electro-optical effect, a buffer layer formed on the optical waveguide, and a plurality of layers formed on the buffer layer near the optical waveguide. In a waveguide type optical control device comprising an electrode made of and a conductive film formed on the electrode or between the electrode and the buffer layer, between the buffer layer and the electrode or the conductive film. A light control device, wherein a layer made of a material capable of trapping ions of the buffer layer is inserted.
【請求項3】 請求項1に記載の光制御デバイスにおい
て、前記バッファ層と、前記電極または前記導電性膜と
の間に、前記バッファ層のイオンを捕獲し得る材料から
なる層を挿入したことを特徴とする光制御デバイス。
3. The light control device according to claim 1, wherein a layer made of a material capable of trapping ions of the buffer layer is inserted between the buffer layer and the electrode or the conductive film. An optical control device characterized by.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0640860A2 (en) * 1993-08-27 1995-03-01 Nec Corporation Waveguide-type optical device
EP0704742A3 (en) * 1994-09-27 1997-07-23 Nec Corp Optical control device and method for making the same
WO2000063743A1 (en) * 1999-04-16 2000-10-26 Jds Uniphase Corporation Electro-optical devices using non-conductive and conductive polymer buffer layers
US7130493B2 (en) * 2001-01-19 2006-10-31 Qinetiq Limited Travelling-wave guide electro-optic modulator
WO2013015294A1 (en) * 2011-07-26 2013-01-31 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide element
CN111665647A (en) * 2020-06-22 2020-09-15 三明学院 Novel electro-optical modulator
CN114077009A (en) * 2020-08-13 2022-02-22 富士通光器件株式会社 Optical waveguide device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0640860A2 (en) * 1993-08-27 1995-03-01 Nec Corporation Waveguide-type optical device
EP0640860A3 (en) * 1993-08-27 1995-08-30 Nec Corp Waveguide-type optical device.
US5479552A (en) * 1993-08-27 1995-12-26 Nec Corporation Waveguide-type optical device
EP0704742A3 (en) * 1994-09-27 1997-07-23 Nec Corp Optical control device and method for making the same
US5687265A (en) * 1994-09-27 1997-11-11 Nec Corporation Optical control device and method for making the same
US6198855B1 (en) 1996-07-19 2001-03-06 Jds Uniphase Corporation Velocity-matched, traveling-wave electro-optical devices using non-conductive and conductive polymer buffer layers
WO2000063743A1 (en) * 1999-04-16 2000-10-26 Jds Uniphase Corporation Electro-optical devices using non-conductive and conductive polymer buffer layers
US7130493B2 (en) * 2001-01-19 2006-10-31 Qinetiq Limited Travelling-wave guide electro-optic modulator
WO2013015294A1 (en) * 2011-07-26 2013-01-31 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide element
JP2013025283A (en) * 2011-07-26 2013-02-04 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Optical waveguide element
CN111665647A (en) * 2020-06-22 2020-09-15 三明学院 Novel electro-optical modulator
CN114077009A (en) * 2020-08-13 2022-02-22 富士通光器件株式会社 Optical waveguide device
CN114077009B (en) * 2020-08-13 2024-02-13 富士通光器件株式会社 Optical waveguide device

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