JPH07113992A

JPH07113992A - 光導波路型部品

Info

Publication number: JPH07113992A
Application number: JP18152794A
Authority: JP
Inventors: Sukehito Asano; 祐人浅野; Tetsuya Ejiri; 哲也江尻
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】光導波路型部品の周囲の温度を変化させても、
光導波路の分岐部分での分岐比及び挿入損失が変動しな
いようにすることである。【構成】光導波路型部品は、強誘電性結晶からなる光導
波路基板３と、光導波路基板３に形成された光導波路７
とを有する。光導波路基板３の出力側で光導波路７が複
数列に分岐している。光導波路基板３において焦電が発
生する第一の結晶面２０に低抵抗率層４が形成されてい
る。第一の結晶面２０で発生する電荷（−）と逆の電荷
（＋）を生ずる、強誘電性結晶の第二の結晶面３０に
も、低抵抗率層１４が形成されている。低抵抗率層４と
低抵抗率層１４とが電気的に導通している。ダミー基板
に第二の結晶面を形成することができる。また、複数の
光導波路基板の結晶面同士を電気的に導通させることも
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性結晶製の光導
波路基板を有する光導波路型部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光計測システム、光通信システム等にお
いて、各種の電気光学結晶上に三次元光導波路を形成
し、光導波路型部品を製造することが知られている。こ
うした光導波路型部品としては、光分岐素子、光変調素
子、光偏向素子、光スイッチ、マルチプレクサー等が知
られている。こうした導波型のデバイスは、小型で安定
性が良く、少ない電力で駆動させることができ、高速で
信号が伝達できるという利点を有しており、注目されて
いる。

【０００３】本発明者は、いわゆるＹ分岐形の三次元光
導波路を、ＬｉＮｂＯ₃からなる基板上に形成して光導
波路型部品を製造し、これを、光ファイバジャイロスコ
ープ用の変調器として使用することを研究していた。即
ち、上記光導波路の一端から光を入れ、光導波路の分岐
部分において光を５０：５０（％）の割合で分岐させ
る。分岐した光の一方に、所定の電圧を加えて位相変調
する。目的とする光学系の回転によって生ずる、Ｓａｇ
ｎａｃ効果による位相差を、この光導波路型部品におい
て検出する。こうして検出した位相差を、光学系の回転
角速度と位相差との関係式に代入し、回転速度を算出す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この研究の過程で、本
発明者は、次の問題に直面した。即ち、一般に上記の分
岐比はできるだけ５０：５０という設定値に近くするこ
とが必要であるが、特に光ファイバジャイロ用途ではこ
の許容範囲が狭い。これは、分岐比が５０：５０から外
れると、たとえ光学系の回転速度が変化していなくと
も、算出される回転角速度が大幅に変動するため、変調
器として役に立たなくなるからである。

【０００５】例えば、分岐比が５０：５０から４０：６
０へと一時的に変動したと仮定すると、回転角速度の算
出値は２０％程度変動することになる。この理由から、
光ファイバジャイロ用途では上記分岐比を４８：５２〜
５０：５０の範囲内に収めることが要求されている。一
方、光導波路型部品には、広い温度範囲で正確に動作す
ることが、基本的特性として要求される。しかし、光導
波路型部品の周囲の温度を変化させると、光導波路の分
岐部分での分岐比が一時的に大きく変動し、分岐比が３
０：７０、極端な場合には１００：０近くになることが
あった。また、この分岐比の変動に加え、挿入損失の変
動も生じた。

【０００６】本発明の課題は、強誘電性結晶からなる光
導波路基板と、この光導波路基板に形成された光導波路
とを有し、光導波路基板の出力側末端で光導波路が複数
列に分岐している光導波路型部品において、光導波路型
部品の周囲の温度を変化させても、光導波路の分岐部分
での分岐比及び挿入損失が変動しないようにすることで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光導波路型部品
は、強誘電性結晶からなり、光導波路を有する光導波路
基板を備えており、光導波路基板の出力側で光導波路が
複数列に分岐しており、光導波路基板において焦電が発
生する第一の結晶面上に低抵抗率層が形成されており、
第一の結晶面で発生する電荷と逆の電荷を生ずる強誘電
性結晶の第二の結晶面上に低抵抗率層が形成されてお
り、第一の結晶面上の低抵抗率層と第二の結晶面上の低
抵抗率層とが電気的に導通していることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明者は、上記したような、光導波路の分岐
部分での分岐比の変動が生ずる理由について種々検討し
た。この結果、光導波路型部品の周囲の温度変化によっ
て焦電が発生し、この焦電により、光導波路基板の自発
分極方向の結晶面で電荷が多量に発生し、この電荷によ
る電界が、光導波路の分岐部分における光の振る舞いに
大きく干渉していることを発見した。

【０００９】更に、本発明者は、光導波路基板において
焦電が発生する第一の結晶面に低抵抗率層を形成し、第
一の結晶面で発生する電荷と逆の電荷を生ずる強誘電性
結晶の第二の結晶面にも低抵抗率層を形成し、第一の結
晶面上の低抵抗率層と第二の結晶面上の低抵抗率層とを
電気的に導通させた。この結果、上記した分岐比の変動
がほとんどなくなることを発見した。これに伴い、挿入
損失の変動もほとんど見られなくなった。

【００１０】これは、温度変化により第一の結晶面で発
生した電荷が、同時に第二の結晶面で発生した電荷によ
り瞬時に打ち消され、光導波路の分岐部分に影響する電
界が発生しなかったからであろう。

【００１１】なお、特開平第５─８８１２５号公報で
は、光導波路の表面にバッファー層を形成し、このバッ
ファー層の表面に帯電防止膜を形成し、この上に制御用
電極を設けている。しかし、この発明では、焦電で発生
した電荷が、制御用電極の影響によって結晶表面で不均
一に偏よることを、帯電防止膜によって防止しているだ
けである。この帯電防止膜には、焦電によって発生した
電荷を即時に取り除く機能はない。また、光導波路は分
岐していないので、分岐比の変動という問題は生じ得な
い。

【００１２】特開平第２─２５７１０８号公報では、焦
電の影響を減らすことを目的にしてはいる。このために
２枚の強誘電体基板を、自発分極方向が互いに反対にな
るように導電材を介して結合させている。しかし、これ
では、２枚の強誘電体基板の接合面にある電荷は消去さ
れるが、接合されていない表面の電荷は除去されない。
従って、強誘電体基板内にやはり電界が残るので、焦電
の影響は消去できない。また、光導波路は分岐していな
いので、分岐比の変動という問題は生じ得ない。

【００１３】

【実施例】本発明においては、同一の光導波路基板にお
いて、第一の結晶面上に第一の低抵抗率層が形成し、第
二の結晶面上に第二の低抵抗率層を形成し、第一の低抵
抗率層と第二の低抵抗率層とを短絡することができる。
これによって、前記したように、特に分岐比の変動を防
止することができる。この場合において、第一のの低抵
抗率層と第二の低抵抗率層とを短絡するには、次の方法
が好ましい。

【００１４】（１）光導波路基板の表面（光導波路のあ
る側）に、制御電極を形成する際に、これと同時に短絡
用の導通パターンを形成する。この方法によれば、印刷
や蒸着法によって制御電極を形成するのと同時に、導通
パターンを形成して上記の各低抵抗率層を短絡させるこ
とができるので、製造上有利である。ただし、この導通
パターンが光導波路の挿入損失の原因となる場合があ
る。（２）光導波路基板の２つの主面の一方において、第一
の低抵抗率層と第二の低抵抗率層との間をワイヤーによ
って結ぶ。（３）光導波路基板の光導波路を形成していない主面上
に、印刷法、蒸着法によって、短絡用の導通パターンを
形成する。この場合には、光導波路に対して悪影響を及
ぼす可能性がないという効果がある。しかし、この導通
パターンの形成工程を実施するためには、制御電極を形
成した後、光導波路基板を製造装置から取り出し、光導
波路基板を裏返してセットし、蒸着工程や印刷工程をも
う一度実施する必要があり、工程数が増えるので、製造
コストの観点から不利になる。

【００１５】また、本発明においては、光導波路基板と
は別体として、強誘電性結晶からなるダミー基板を設
け、第二の結晶面をこのダミー基板に存在させることが
できる。この場合の効果を説明する。

【００１６】まず、この場合には、光導波路の上に導通
パターンを形成しないので、光導波路に対して悪影響を
及ぼす可能性がない。また、光導波路基板の光導波路と
反対側の主面に対して導通パターンを形成する場合とは
異なり、製造工程を増やす必要がない。なぜなら、ダミ
ー基板上の低抵抗率層と、光導波路基板の低抵抗率層と
は、共に焦電を生ずる前記結晶面、即ち、主面とは垂直
の側面に対して形成するのであり、これらの形成工程
は、同じ蒸着装置、印刷装置の中で、同時に実施するこ
とができるからである。

【００１７】この場合において、光導波路基板とダミー
基板とを積層し、第一の結晶面と第二の結晶面とを同方
向に配向させ、第一の結晶面上と第二の結晶面上とに低
抵抗率層を連続的に形成することが好ましい。このよう
に低抵抗率層を一体化することによって、低抵抗率層の
形成工程を、同一条件下で遂行できるので、量産が一層
容易になる。しかも、このようにダミー基板と光導波路
基板とを一体化することによって、次の効果がある。

【００１８】光導波路基板は、それ単独で光部品として
使用するわけではなく、通常は所定寸法のパッケージ内
に光導波路基板を固定し、このパッケージを光部品とし
て使用している。しかし、光導波路基板を直接パッケー
ジに対して接着等によって固定すると、この接着段階に
おいて、または温度変動等があった場合に、接着層を通
じて光導波路基板に対して応力が加わり、この応力によ
って光導波路の特性にバラツキや変動が生ずることがあ
った。しかし、ダミー基板と光導波路基板とを一体化
し、ダミー基板の方をパッケージに対して固定すること
により、こうした問題が生じなくなる。

【００１９】また、光導波路基板を複数個備え、複数の
光導波路基板の各第一の結晶面をそれぞれ１つのダミー
基板の第二の結晶面に対して電気的に導通させることに
より、複数の光導波路基板について前記した本発明の効
果を奏することができ、ダミー基板の数を減らすことが
できる。

【００２０】また、２個の光導波路基板の間にダミー基
板を挟み、積層し、各第一の結晶面と第二の結晶面とを
同方向に配向し、各光導波路基板の各第一の結晶面上と
第二の結晶面上とに低抵抗率層が連続的に形成すること
ができる。この場合において、こうした光導波路基板と
ダミー基板とを、交互に多数積層することも可能であ
る。

【００２１】このように、光導波路基板上とダミー基板
上とに低抵抗率層を連続的に形成する場合には、光導波
路基板とダミー基板との間に接着層を設けることが好ま
しい。これによって、光導波路基板とダミー基板との接
合力を大きくできるので、低抵抗率層を形成する工程を
実施し易くなる。特に、低抵抗率層を蒸着法によって形
成する場合には、低抵抗率層によって光導波路基板とダ
ミー基板とを互いに固定する力はまったくないので、光
導波路基板とダミー基板とを接着する必要がある。

【００２２】しかし、光導波路基板及びダミー基板上に
導電性ペーストを塗布しこのペーストを焼き付けること
によって一体の低抵抗率層を形成する場合には、ペース
トの厚さを大きくすれば、低抵抗率層によって光導波路
基板とダミー基板とを結合及び一体化することも可能で
ある。

【００２３】また、本発明においては、前記したダミー
基板を使用することなく、光導波路基板を複数設け、一
つの光導波路基板の第一の結晶面と、他の光導波路基板
の第二の結晶面とを、電気的に導通させることができ
る。この場合には、前記したダミー基板を使用した場合
と同等の作用効果を得ることができ、しかも、光導部品
として役に立たないダミー基板を使用する必要がないの
で、こうした効率の観点から見て、一層有利である。

【００２４】この場合において、第一の結晶面上に第一
の低抵抗率層を形成し、第二の結晶面上に第二の低抵抗
率層を形成し、第一の低抵抗率層と第二の低抵抗率層と
を短絡することができる。この短絡は、ワイヤー等によ
って行うことができる。

【００２５】また、複数の光導波路基板を積層し、第一
の結晶面と第二の結晶面とを同方向に配向し、第一の結
晶面上と第二の結晶面上とに低抵抗率層を連続的に形成
することができる。この場合の作用効果は、前述した。
この場合において、複数の光導波路基板の間に接着層を
設けることができる。また、前記したように、焼き付け
たペーストによって複数の光導波路基板を固定及び保持
することができる。

【００２６】なお、前記したように、接着層やペースト
の焼き付けによって、光導波路基板とダミー基板とを接
合及び一体化したり、複数の光導波路基板同士を接合及
び一体化した場合には、次の効果がある。即ち、光導波
路基板に対して光ファイバーを接続する際には、後述す
るような光ファイバー保持基板に対して、各光導波路基
板を接合する必要がある。しかし、光導波路基板の厚さ
は１ｍｍ程度しかないので、この組み立て工程における
取扱が極めて面倒であり、細心の注意を必要とする。こ
の点、前記したように、光導波路基板を他の光導波路基
板やダミー基板に対して接合及び一体化すれば、その全
体の厚さが２倍以上大きくなるので、その取扱が非常に
容易になる。

【００２７】強誘電性結晶としては、ＬｉＮｂＯ₃、Ｌ
ｉＴａＯ₃、Ｌｉ（Ｎｂ _x，Ｔａ_1-x）Ｏ₃、ＢａＴｉ
Ｏ₃、ＺｎＯ、ＮＨ₄Ｈ₂ＰＯ₄、ＫＨ₂ＰＯ₄及びＫ
ＴｉＯＰＯ₄等からなる群より選ばれた一種以上の強誘
電性結晶が好ましい。更には、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａ
Ｏ₃及びＬｉ（Ｎｂ_x，Ｔａ_1-x）Ｏ₃、からなる群よ
り選ばれた一種以上の強誘電性結晶が好ましい。光導波
路の種類としては、次の（１）、（２）のものが好まし
い。（１）強誘電性結晶内にチタン、銅等を熱により拡
散させて形成した光導波路。（２）ＬｉＮｂＯ₃、Ｌｉ
ＴａＯ₃、Ｌｉ（Ｎｂ_x，Ｔａ_1-x）Ｏ₃結晶のＬｉ原
子を水素原子と交換させるプロトン交換法により、形成
された光導波路。その他、リッジ型の光導波路、誘電体
装荷型光導波路、金属装荷型光導波路等に対しても、本
発明は適用できる。

【００２８】本発明の光導波路型部品では、光導波路基
板の出力側で光導波路が複数列に分岐している。光導波
路自体の平面形状は、直線状であってもよく、曲線状で
あってもよい。光導波路の分岐部分は、いわゆるＹ字状
分岐部であってよい。この場合は、入力側に一列の光導
波路があり、出力側に二列の光導波路があり、これらの
光導波路が分岐部分で結合している。

【００２９】また、光導波路の分岐部分を、いわゆる方
向性結合器の形態にしてもよい。方向性結合器は、隣り
合う光導波路を近接して配置し、光導波路間で導波光を
移行させるものである。従って、入力側の光を方向性結
合器の部分で分岐させ、入力光の出力を分配することが
できる。むろん、上記したＹ字状分岐部と方向性結合器
とを併用することもできる。

【００３０】本発明の光導波路型部品は、能動素子、受
動素子として使用することができる。この受動素子とし
ては、光分波素子、複数のＹ字状分岐部のカスケード構
造からなる光導波路を有するスターカプラー等がある。
この能動素子としては、位相変調器、光スイッチング素
子、光音響素子、光コンピューターの論理素子（ＡＮＤ
素子、ＯＲ素子）、上記のスターカプラーに光変調用電
極を配置した多重変調素子等を例示できる。

【００３１】特に、光ファイバジャイロ用の光変調器に
おいては、出力光の分岐比が所定値から外れると、測定
すべき光学系の回転角速度の値が極端にずれ、役に立た
なくなる（前述）。従って、本発明の光導波路型部品
は、この用途に最も適している。

【００３２】また、光分波素子、光スイッチング素子、
論理素子等、光の出力を分割するための光導波路型部品
においても、分割された出力に変動があると誤動作が生
ずる。従って、本発明は、こうした素子に対しても極め
て有用である。特に、光スイッチング素子、論理素子に
おいては、２列の光導波路に分割された各光の出力から
ＯＮ─ＯＦＦのいずれかを読み取るため、分割された出
力がしきい値を越えて変動するとＯＮとＯＦＦとが入れ
代わり、極端な誤動作が生ずる。

【００３３】また、上記のスターカプラーや多重変調素
子においては、Ｙ字状分岐部がカスケード構造をなすよ
うに、複数のＹ字状分岐部が配列されている。従って、
これらの各Ｙ字状分岐部の分岐比が所定値から変動する
と、光導波路型部品の入力部分から出力部分へと至るま
でに、この変動が乗数的に累積する。従って、一つのＹ
字状分岐部における変動が例えば５％であったとして
も、これが累積すると極めて大きな変動になる。従っ
て、本発明は、こうしたスターカプラーや多重変調素子
に対して効果的である。

【００３４】本発明における低抵抗率層としては、次の
ものを例示できる。（１）蒸着により、酸化インジウム、酸化インジウム─
酸化すず、酸化銅、Ｓｉ／Ｇｅ等の、半導体、金属から
なる薄膜を形成する。（２）酸化インジウム、酸化インジウム─酸化すず、酸
化銅、Ｓｉ／Ｇｅ等の、半導体、金属を含んだ材料、特
にペーストを、結晶面に塗布してペースト層を形成し、
このペースト層を焼き付ける。（３）結晶面をプラズマ処理するか、酸処理することに
より、結晶面の結晶構造を破壊し、低抵抗層を形成す
る。（４）カーボンブラック、グラファイト等の、導電性と
遮光性とを備えた材料からなる薄膜を形成する。こうし
た薄膜は、これらの粉末を含んだ材料、特にペースト
を、結晶面に塗布してペースト層を形成し、このペース
ト層を焼き付けることによって、形成することができ
る。

【００３５】第一の低抵抗率層と第二の低抵抗率層とを
短絡する場合においては、この短絡部分の抵抗値が大き
いと、第一の結晶面で電荷が発生したときに、この電荷
を急速に消去することができない。即ち、短絡部分の抵
抗値Ｒは、使用条件より考えられる温度変化率の下で、
導波路部分にかかる電界が１０Ｖ／ｃｍ以下になるよう
に設定すべきである。

【００３６】ここで、各温度条件下において、焦電によ
って導波路部分にかかる電圧Ｖは、次の式から算出する
ことができる。Ｖ＝ＱＲ／ｄ（ここで、Ｑは、単位時間に発生する電
荷（クーロン）であり、温度環境に依存する値である。
Ｒは、短絡部分の抵抗値（Ω）である。ｄは、短絡部分
の長さである。）

【００３７】従って、所定の温度変化率の下で導波路部
分にかかる電圧Ｖを１０Ｖ／ｃｍ以下に押さえるのに
は、１０＞ＱＲ／ｄにすべきであり、即ち、１０／Ｑ＞
Ｒ／ｄとなるように、短絡部分のＲとｄとを設計すべき
である。また、あらゆる温度環境において光導波路型部
品を良好に動作させることが必要な場合には、第一の低
抵抗率層、第二の低抵抗率層ともに、抵抗率を１００Ω
／ｃｍ ²以下とすることが好ましい。

【００３８】以下、図面を参照しつつ、本発明の好適例
を説明する。図１は、本発明の実施例にかかる光導波路
型部品を概略的に示す平面図である。ＬｉＮｂＯ ₃、Ｌ
ｉＴａＯ₃又はＬｉ（Ｎｂ_x，Ｔａ_1-x）Ｏ₃等からな
るＸ板によって、光導波路基板３が形成されている。光
導波路基板３の一方の主面３ａに、三次元光導波路７が
形成されている。光導波路７は、入力側の直線状部７
ａ、Ｙ字状分岐部７ｂ、及び出力側にある一対の直線状
部７ｃ、７ｄからなる。

【００３９】直線状部７ｃを挟むように、電極６Ａと６
Ｃとが並行して形成され、直線状部７ｄを挟むように、
電極６Ｂと６Ｃとが並行して形成されている。これによ
り、直線状部７ｃ、７ｄに制御電圧を印加し、各直線状
部内の光の位相を変調する。

【００４０】光導波路基板７の入力側に光ファイバ保持
基板２Ａが結合され、光ファイバ保持基板２Ａによって
光ファイバ１Ａが保持されている。光ファイバ１Ａと直
線状部７ａとが光学結合されている。光導波路基板７の
出力側に光ファイバ保持基板２Ｂが結合され、光ファイ
バ保持基板２Ｂによって、一対の光ファイバ１Ｂが保持
されている。各光ファイバ１Ｂと各直線状部７ｃ、７ｄ
とが光学結合されている。

【００４１】図１の光導波路型部品においては、第一の
結晶面２０（例えば−Ｚ面）と第二の結晶面３０（例え
ば＋Ｚ面）とが、同一の光導波路基板３に存在してい
る。第一の結晶面２０に第一の低抵抗率層４が形成され
ている。

【００４２】第一の結晶面２０では負電荷が発生し、第
二の結晶面３０では正電荷が発生する。第二の結晶面３
０に第二の低抵抗率層１４が形成されている。本例で
は、第一の低抵抗率層４と第二の低抵抗率層１４とが、
一方の主面３ａ上の導電膜（導通パターン）５によって
短絡されている。

【００４３】図２は、本発明の他の実施例にかかる光導
波路型部品を、概略的に示す平面図である。図３（ａ）
は、この光導波路型部品を結晶面２０Ｂ側からみた側面
図であり、図３（ｂ）は、この光導波路型部品を結晶面
２０Ａ側からみた側面図である。図１において既に説明
した部分については、説明を省略する。

【００４４】本例の光導波路型部品においては、強誘電
性結晶からなるダミー基板１３が、光導波路基板３の他
方の主面３ｂの下に配置されている。ダミー基板１３の
一方の主面１３ａは下を向いており、他方の主面１３ｂ
が、他方の主面３ｂに対向している。

【００４５】この結果、図３（ａ）に示すように、第一
の結晶面２０Ｂ（＋Ｚ面）と同じ側に、ダミー基板１３
の第二の結晶面３０Ａ（−Ｚ面）が位置する。また、図
３（ｂ）に示すように、第一の結晶面２０Ａ（−Ｚ面）
と同じ側に、ダミー基板１３の第二の結晶面３０Ｂ（＋
Ｚ面）が位置する。

【００４６】そして、図３（ａ）に示すように、第一の
結晶面２０Ｂに第一の低抵抗率層４Ｂが形成され、第二
の結晶面３０Ａに第二の低抵抗率層１４Ａが形成され、
第一の低抵抗率層４Ｂと第二の低抵抗率層１４Ａとが、
短絡部材８によって短絡されている。低抵抗率層は斜線
によって示すことにする。図３（ｂ）に示すように、第
一の結晶面２０Ａに第一の低抵抗率層４Ａが形成され、
第二の結晶面３０Ｂに第二の低抵抗率層１４Ｂが形成さ
れ、第一の低抵抗率層４Ａと第二の低抵抗率層１４Ｂと
が、短絡部材８によって短絡されている。

【００４７】ダミー基板１３の材質、寸法は、焦電を効
果的に打ち消すために、光導波路基板３の材質、寸法と
同じにすることが好ましい。ただし、ダミー基板１３の
材質が光導波路基板３の材質と異なっている場合にも、
ダミー基板１３の寸法を調整することで、両者において
発生する電荷を消去することは可能である。

【００４８】図４は、２つの光導波路基板３の各第一の
結晶面２０Ｂがそれぞれ１つのダミー基板１３の第二の
結晶面３０Ａに対して電気的に導通している状態を示す
側面図である。図１において説明した部分については、
説明を省略する。本例の光導波路型部品においては、ダ
ミー基板１３が、２つの光導波路基板３の間に配置され
ている。ダミー基板１３の一方の主面１３ａは下を向い
ており、他方の主面１３ｂが、上側の光導波路基板３他
方の主面３ｂに対向している。

【００４９】この結果、各光導波路基板３の第一の結晶
面２０Ｂ（＋Ｚ面）と同じ側に、ダミー基板１３の第二
の結晶面３０Ａ（−Ｚ面）が位置する。また、図４にお
いては図示していないが、第一の結晶面２０Ａ（−Ｚ
面）と同じ側に、ダミー基板１３の第二の結晶面３０Ｂ
（＋Ｚ面）が位置する。

【００５０】そして、図４に示すように、各第一の結晶
面２０Ｂにそれぞれ第一の低抵抗率層４Ｂが形成されて
おり、１つの第二の結晶面３０Ａに第二の低抵抗率層１
４Ａが形成されており、各低抵抗率層４Ｂと１つの低抵
抗率層１４Ａとが、それぞれ短絡部材８によって短絡さ
れている。また、図４においては図示していないが、各
第一の結晶面２０Ａに第一の低抵抗率層４Ａが形成さ
れ、第二の結晶面３０Ｂに第二の低抵抗率層１４Ｂが形
成され、２つの低抵抗率層４Ａと１つの低抵抗率層１４
Ｂとが、それぞれ短絡部材８によって短絡されている。

【００５１】図５（ａ）は、本発明の更に他の実施例に
係る光導波路型部品を示す側面図であり、図５（ｂ）
は、図５（ａ）のＶｂ─Ｖｂ線矢視断面図である。ダミ
ー基板１３が、光導波路基板３の他方の主面３ｂの下に
配置されている。ダミー基板１３の一方の主面１３ａは
下を向いており、他方の主面１３ｂが、他方の主面３ｂ
に対向している。この結果、図５（ａ）に示すように、
第一の結晶面２０Ｂ（＋Ｚ面）と同じ側に、ダミー基板
１３の第二の結晶面３０Ａ（−Ｚ面）が位置する。ま
た、第一の結晶面２０Ａ（−Ｚ面）と同じ側に、ダミー
基板１３の第二の結晶面３０Ｂ（＋Ｚ面）が位置する。

【００５２】そして、光導波路基板３とダミー基板１３
とが積層されており、光導波路基板３とダミー基板１３
との間に接着層１２が設けられている。第一の結晶面２
０Ｂと第二の結晶面３０Ａとが同方向に配向されてお
り、第一の結晶面２０Ｂ上と第二の結晶面３０Ａ上とに
低抵抗率層１１Ｂが連続的に形成されている。第一の結
晶面２０Ａと第二の結晶面３０Ｂとが同方向に配向され
ており、第一の結晶面２０Ａ上と第二の結晶面３０Ｂ上
とに低抵抗率層１１Ａが連続的に形成されている。

【００５３】図６（ａ）は、本発明の更に他の実施例に
係る光導波路型部品を示す側面図であり、図６（ｂ）
は、図６（ａ）のＶＩｂ─ＶＩｂ線矢視断面図である。
ダミー基板１３が、２つの光導波路基板３の間に挟まれ
ており、このダミー基板１３と２つの光導波路基板３と
が積層されている。隣り合う光導波路基板３とダミー基
板１３との間に、それぞれ接着層１２Ａ、１２Ｂが設け
られている。各光導波路基板３の各第一の結晶面２０Ｂ
（＋Ｚ面）と同じ側に、ダミー基板１３の第二の結晶面
３０Ａ（−Ｚ面）が位置する。また、２つの第一の結晶
面２０Ａ（−Ｚ面）と同じ側に、ダミー基板１３の第二
の結晶面３０Ｂ（＋Ｚ面）が位置する。

【００５４】２つの第一の結晶面２０Ｂと第二の結晶面
３０Ａとが同方向に配向されており、２つの結晶面２０
Ｂ上と１つの結晶面３０Ａ上とに、低抵抗率層１５Ｂが
連続的に形成されている。２つの第一の結晶面２０Ａと
第二の結晶面３０Ｂとが同方向に配向されており、２つ
の結晶面２０Ａ上と１つの結晶面３０Ｂ上とに、低抵抗
率層１５Ａが連続的に形成されている。

【００５５】図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の更に他の
実施例にかかる光導波路型部品の側面図である。図１に
おいて説明した部分については、説明を省略する。本例
の光導波路型部品においては、ダミー基板を使用しな
い。即ち、一つの光導波路基板３Ａと他の光導波路基板
３Ｂとが、図７（ａ）、（ｂ）において、上下方向に配
置されている。

【００５６】一つの光導波路基板３Ａの他方の主面３ｂ
が、他の光導波路基板３Ｂの他方の主面３ｂと対向して
いる。この結果、図７（ａ）に示すように、一つの光導
波路基板３Ａの第一の結晶面２０Ｂ（＋Ｚ面）と、他の
光導波路基板３Ｂの第二の結晶面３０Ａ（−Ｚ面）と
が、同じ側に位置する。図７（ａ）に示した側面の反対
側の側面では、一つの光導波路基板３Ａの第一の結晶面
２０Ａ（−Ｚ面）と、他の光導波路基板３Ｂの第二の結
晶面３０Ｂ（＋Ｚ面）とが、同じ側に位置する。

【００５７】そして、図７（ａ）に示すように、第一の
結晶面２０Ｂに第一の低抵抗率層４Ｂが形成され、第二
の結晶面３０Ａに第二の低抵抗率層１４Ａが形成され、
第一の低抵抗率層４Ｂと第二の低抵抗率層１４Ａとが、
短絡部材８によって短絡されている。図７（ｂ）に示す
ように、第一の結晶面２０Ａに第一の低抵抗率層４Ａが
形成され、第二の結晶面３０Ｂに第二の低抵抗率層１４
Ｂが形成され、第一の低抵抗率層４Ａと第二の低抵抗率
層１４Ｂとが、短絡部材８によって短絡されている。

【００５８】図８（ａ）は、本発明の更に他の実施例に
係る光導波路型部品を示す側面図であり、図８（ｂ）
は、図８（ａ）のＶＩＩＩｂ─ＶＩＩＩｂ線矢視断面図
である。一つの光導波路基板３Ａと他の光導波路基板３
Ｂとが、図８（ａ）において、上下方向に配置されてい
る。光導波路基板３Ａの他方の主面３ｂが、光導波路基
板３Ｂの他方の主面３ｂと対向している。この結果、光
導波路基板３Ａの第一の結晶面２０Ｂ（＋Ｚ面）と、光
導波路基板３Ｂの第二の結晶面３０Ａ（−Ｚ面）とが、
同じ側に位置する。図８（ａ）に示した側面の反対側の
側面では、光導波路基板３Ａの第一の結晶面２０Ａ（−
Ｚ面）と、光導波路基板３Ｂの第二の結晶面３０Ｂ（＋
Ｚ面）とが、同じ側に位置する。

【００５９】そして、２つの光導波路基板３Ａと３Ｂと
が積層されており、各光導波路基板３Ａと３Ｂとの間
に、接着層１２が設けられており、接着層１２によって
光導波路基板３Ａと３Ｂとが一体化されている。第一の
結晶面２０Ｂと第二の結晶面３０Ａとが同方向に配向さ
れており、第一の結晶面２０Ｂ上と第二の結晶面３０Ａ
上とに低抵抗率層１１Ｂが連続的に形成されている。第
一の結晶面２０Ａと第二の結晶面３０Ｂとが同方向に配
向されており、第一の結晶面２０Ａ上と第二の結晶面３
０Ｂ上とに低抵抗率層１１Ａが連続的に形成されてい
る。

【００６０】図９、図１０、図１１は、それぞれ本発明
の他の実施例にかかる光導波路型部品を概略的に示す、
図１と同様の平面図である。図９、図１０の光導波路型
部品においては、光導波路の分岐部分に方向性結合器を
使用した。図９の例では、一対の光導波路１７Ａと１７
Ｂとが光導波路基板３の一方の主面に形成されている。

【００６１】光導波路１７Ａと１７Ｂとが、結合部１０
の領域で接近しており、一方の光導波路から入力された
光が、結合部１０で分配される。結合部の長さを変化さ
せることにより、光の分配比率を０：１００〜５０：５
０の間で変えることができる。本例では、各光導波路を
伝播してきた光を、電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃで変調でき
る。むろん、光導波路基板３の側面に、図１〜図８にお
いて示してきたような、低抵抗率層を形成することがで
きる。

【００６２】図１０の例では、並行３導波路方向性結合
器が、光導波路基板３に形成されている。入力側の光導
波路２７Ａが、出力側の光導波路２７Ｂ、２７Ｃと、結
合部１０の領域で接近しており、光導波路２７Ａから入
力された光が、結合部１０で分配される。図９、図１０
において、結合部１０に電圧を印加すれば、外部信号に
応じて分岐比率を変動させることができる。むろん、光
導波路基板３の側面に、図１〜図８において示してきた
ような、低抵抗率層を形成することができる。

【００６３】図１１は、前記のスターカプラーに対して
本発明を適用した例である。光導波路３７において、入
力側の直線状部３７ａが、Ｙ字状分岐部３７ｂで分岐
し、直線状部３７ｃに連続する。各直線状部３７ｃが、
それぞれＹ字状分岐部３７ｄで分岐し、直線状部３７ｅ
に連続する。各直線状部３７ｅが、光ファイバ１Ｂに連
結されている。この光導波路型部品において、直線状部
３７ｅの部分に電極を形成すると、多重変調素子を形成
できる。光導波路基板３の側面に、図１〜図８において
示してきたような、低抵抗率層を形成することができ
る。

【００６４】図１２に模式的に示す測定装置を用いて実
験を行った。即ち、温度調節装置２１内に、本発明の実
施例及び比較例の光導波路型部品を収容した。実施例の
光導波路型部品としては、図１に示した光導波路型部品
を使用した。ただし、光ファイバジャイロ用の位相変調
器としての性能を調べた。

【００６５】この光導波路型部品の製造手順を述べる。
Ｘ軸結晶断面を有するＬｉＮｂＯ₃からなる、直径３イ
ンチ、厚さ１ｍｍの円盤状ウエハーを用意した。フォト
リソグラフィー技術を用いて、ウエハーに幅３μｍ、厚
さ５００オングストロームのチタン薄膜を形成し、電気
炉内にウエハーを収容し、温度１０００°Ｃ、保持時間
６時間の条件でＬｉＮｂＯ₃ウエハー中にチタンを拡散
させ、チタン拡散光導波路７を形成した。

【００６６】光導波路７を形成した後、金薄膜からなる
電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃをそれぞれ形成した。この電極の
寸法は、長さ１５ｍｍ、厚さ２５００オングストローム
とし、隣り合う電極のギャップ間隔は１０μｍとした。
このウエハーより１チップ分の光導波路基板３を切り出
した。

【００６７】そして、本発明に従い、低抵抗率層４、１
４を形成した。各低抵抗率層の材料は導電性ペースト
（銀ペースト）とし、形成方法は塗布法とした。各低抵
抗率層の抵抗率は、＜１０Ω／ｃｍ²である。導電膜５
の材料は導電性ペースト（銀ペースト）とし、形成方法
は塗布法とした。導電膜５の抵抗値は、＜１Ωである。

【００６８】光導波路基板３の末端面に、図１に示す方
法で光ファイバ１Ａ、１Ｂを接続し、試験用品を得た。
一方、比較例の光導波路型部品を上記と同様にして製造
した。ただし、低抵抗層４、１４及び導電膜５は形成し
なかった。

【００６９】そして、図１２に示す光源４１から波長
０．８５μｍの光を入射させ、光量計２２、２３によっ
て、一対の光ファイバ１Ｂからの出力を測定した。各光
量計の測定値から、挿入損失と分岐比とを算出した。

【００７０】この測定の間、図１３及び図１４に示すよ
うに、光導波路型部品の周囲温度を変動させた。この温
度変動においては、２０°Ｃ〜−４０°Ｃの間で、グラ
フにおいて階段状に温度を変動させた。この際、各温度
における保持時間は約４５分とし、８０°Ｃ／時間の速
度で、温度を上昇又は下降させた。

【００７１】この結果、比較例では、図１３に示す結果
が得られ、実施例では、図１４に示す結果が得られた。
即ち、比較例では、温度上昇時、温度下降時に、分岐
比、挿入損失が大幅に変動した。なお、図１３では、分
岐比が３０：７０以上になる部分でピークの頂点部分を
カットし、かつ挿入損失が４ｄＢ以上増加する部分でピ
ークの頂点部分をカットしてある。

【００７２】一方、実施例では、図１４に示すように、
挿入損失、分岐比共にほどんど変動しなかった。数値で
示すと、挿入損失の変動は０．４ｄＢ以下であり、分岐
比の変動は、５０：５０〜５２：４８の範囲内に納まっ
た。

【００７３】また、上記の実施例、比較例の各光導波路
型部品を光ファイバジャイロ用の変調器として、光ファ
イバジャイロシステム内に組み込んだ。そして、図１
３、図１４に示すように周囲温度を変動させた。この結
果、比較例では、算出された回転角速度が２０％以上変
動し、時には角速度が計測できないこともあった。実施
例では４％変動した。

【００７４】また、上記と同様の製造方法で、図２及び
図３に示す光導波路型部品を製造し、かつ図７に示す光
導波路型部品を製造した。そして、各光導波路型部品に
ついて、上記と同様の実験を実施した。この結果、図１
４に示すグラフとほぼ同様の結果が得られた。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の光導波路型
部品によれば、この周囲の温度を変動させても、これに
伴う光の分岐比の変動がほとんどなくなり、同時に、挿
入損失の変動もほとんど見られなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る光導波路型部品を概略的
に示す平面図である。

【図２】本発明の他の実施例に係る光導波路型部品を概
略的に示す平面図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は、図２の光導波路型部品を、
各側面側からみた側面図である。

【図４】本発明の更に他の実施例に係る光導波路型部品
を示す側面図である。

【図５】（ａ）は、本発明の更に他の実施例に係る光導
波路型部品を示す側面図であり、（ｂ）は、図５（ａ）
のＶｂ─Ｖｂ線矢視断面図である。

【図６】（ａ）は、本発明の更に他の実施例に係る光導
波路型部品を示す側面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）
のＶＩｂ─ＶＩｂ線矢視断面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の更に他の実施例に
かかる光導波路型部品の側面図である。

【図８】（ａ）は、本発明の更に他の実施例に係る光導
波路型部品を示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶ
ＩＩＩｂ─ＶＩＩＩｂ線矢視断面図である。

【図９】本発明の更に他の実施例（方向性結合器を用い
た実施例）に係る光導波路型部品を概略的に示す平面図
である。

【図１０】本発明の更に他の実施例（方向性結合器を用
いた実施例）に係る光導波路型部品を概略的に示す平面
図である。

【図１１】本発明の更に他の実施例（スターカプラーを
用いた実施例）に係る光導波路型部品を概略的に示す平
面図である。

【図１２】光導波路型部品における挿入損失、分岐比を
測定する装置を模式的に示す平面図である。

【図１３】比較例の光導波路型部品を使用した場合の、
周囲の温度変動と挿入損失、分岐比との関係を示すグラ
フである。

【図１４】実施例の光導波路型部品を使用した場合の、
周囲の温度変動と挿入損失、分岐比との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】１Ａ入力側の光ファイバ１Ｂ出力側の光ファイバ
２Ａ、２Ｂ光ファイバ保持基板３光導波路基板
３Ａ一つの光導波路基板３Ｂ他の光導波路基板４、４Ａ、４Ｂ第一の低抵
抗率層５低抵抗率層を短絡する導電膜６Ａ、６
Ｂ、６Ｃ電極７、１７Ａ、１７Ｂ、２７Ａ、２７
Ｂ、２７Ｃ、３７光導波路７ｂ、３７ｂ、３７ｄ
Ｙ字状分岐部８短絡部材１１Ａ、１１Ｂ、１５
Ａ、１５Ｂ低抵抗率層１２、１２Ａ、１２Ｂ接着層
１４、１４Ａ、１４Ｂ第二の低抵抗率層２０、２
０Ａ、２０Ｂ第一の結晶面３０、３０Ａ、３０Ｂ第
二の結晶面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強誘電性結晶からなり、光導波路を有する
光導波路基板を備えた光導波路型部品であって、前記光
導波路基板の出力側で前記光導波路が複数列に分岐して
おり、前記光導波路基板において焦電が発生する第一の
結晶面上に低抵抗率層が形成されており、前記第一の結
晶面で発生する電荷と逆の電荷を生ずる強誘電性結晶の
第二の結晶面上に低抵抗率層が形成されており、前記第
一の結晶面上の低抵抗率層と前記第二の結晶面上の低抵
抗率層とが電気的に導通していることを特徴とする、光
導波路型部品。
【請求項２】前記第一の結晶面と前記第二の結晶面とが
同一の前記光導波路基板に存在しており、前記第一の結
晶面上に第一の低抵抗率層が形成されており、前記第二
の結晶面上に第二の低抵抗率層が形成されており、前記
第一の低抵抗率層と前記第二の低抵抗率層とが短絡され
ていることを特徴とする、請求項１記載の光導波路型部
品。
【請求項３】強誘電性結晶からなるダミー基板が前記光
導波路基板とは別体として設けられており、前記第二の
結晶面がこのダミー基板に存在していることを特徴とす
る、請求項１記載の光導波路型部品。
【請求項４】前記光導波路基板と前記ダミー基板とが積
層されており、前記第一の結晶面と前記第二の結晶面と
が同方向に配向されており、前記第一の結晶面上と前記
第二の結晶面上とに前記低抵抗率層が連続的に形成され
ていることを特徴とする、請求項３記載の光導波路型部
品。
【請求項５】前記光導波路基板を複数個備えており、複
数の光導波路基板の各第一の結晶面がそれぞれ１つの前
記ダミー基板の前記第二の結晶面に対して電気的に導通
していることを特徴とする、請求項３記載の光導波路型
部品。
【請求項６】２個の前記光導波路基板の間に前記ダミー
基板が挟まれ、積層されており、各第一の結晶面と前記
第二の結晶面とが同方向に配向されており、各光導波路
基板の各第一の結晶面上と前記第二の結晶面上とに前記
低抵抗率層が連続的に形成されていることを特徴とす
る、請求項５記載の光導波路型部品。
【請求項７】前記光導波路基板と前記ダミー基板との間
に接着層が設けられていることを特徴とする、請求項４
又は６記載の光導波路型部品。
【請求項８】前記光導波路基板が複数設けられており、
一つの前記光導波路基板に前記第一の結晶面が存在して
おり、他の前記光導波路基板に前記第二の結晶面が存在
している、請求項１記載の光導波路型部品。
【請求項９】前記第一の結晶面上に第一の低抵抗率層が
形成されており、前記第二の結晶面上に第二の低抵抗率
層が形成されており、前記第一の低抵抗率層と前記第二
の低抵抗率層とが短絡されていることを特徴とする、請
求項８記載の光導波路型部品。
【請求項１０】複数の前記光導波路基板が積層されてお
り、前記第一の結晶面と前記第二の結晶面とが同方向に
配向されており、前記第一の結晶面上と前記第二の結晶
面上とに前記低抵抗率層が連続的に形成されていること
を特徴とする、請求項８記載の光導波路型部品。
【請求項１１】複数の前記光導波路基板の間に接着層が
設けられていることを特徴とする、請求項１０記載の光
導波路型部品。
【請求項１２】光ファイバジャイロスコープ用の変調器
として使用される、請求項１〜１１のいずれか一つの項
に記載の光導波路型部品。