JPH0728006A - Optical bias adjustment method and waveguide type optical modulation device, as well as method for imparting phase difference to guided light - Google Patents
Optical bias adjustment method and waveguide type optical modulation device, as well as method for imparting phase difference to guided lightInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電気光学効果を有する
光学結晶基板上に屈折率を高くした光導波路を形成し、
入射される光に対して位相変調を行う光導波路型デバイ
スの光学バイアス（偏椅）調整方法、及び、光波の変
調、光路の切り換え等を行う光変調デバイス、特に基板
中に形成された光導波路を用いて、導波光を制御する導
波路型光変調デバイス並びに導波光への位相差付与方法
に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention forms an optical waveguide having a high refractive index on an optical crystal substrate having an electro-optical effect,
Method for adjusting optical bias (bias) of an optical waveguide type device that performs phase modulation on incident light, and optical modulation device that modulates a light wave, switches optical paths, etc., in particular an optical waveguide formed in a substrate The present invention relates to a waveguide type optical modulation device for controlling guided light and a method for giving a phase difference to the guided light.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光導波路内に入射された光は、電気光学
効果のある結晶基板を用い、この光導波路に電界を印加
することによって電界強度による位相制御が可能であ
る。これを応用したものに光導波路型マッハツェンダー
干渉計がある。入射された光を２等分して、分けられた
光の一方または両方の導波路に、結晶軸（Ｃ軸）に平行
な電界を印加して、２つの光導波路を通る光の位相差を
π／２にした後、合波させることによって、出射される
光を発散させて出射導波光強度を０にする。この時、印
加する電界をかけなければ、両者の位相ズレは発生しな
いので、合波後の光強度は素子内の損失を考えなけれ
ば、原理的には出射強度と同一強度になる。2. Description of the Related Art For light incident on an optical waveguide, a crystal substrate having an electro-optical effect is used, and an electric field is applied to the optical waveguide, whereby the phase can be controlled by the electric field intensity. An optical waveguide type Mach-Zehnder interferometer is applied to this. The incident light is divided into two equal parts, and an electric field parallel to the crystal axis (C-axis) is applied to one or both waveguides of the divided light so that the phase difference between the light passing through the two optical waveguides is increased. After being set to π / 2, by combining the light, the emitted light is diverged and the intensity of the emitted guided light is made zero. At this time, a phase shift between the two does not occur unless an applied electric field is applied. Therefore, the light intensity after the combining is theoretically the same as the emission intensity unless the loss in the element is considered.
【０００３】しかし、実際には、光導波路の製作条件に
よって印加電圧が０（Ｖ）であっても、分岐後の光導波
路に位相差が生じてしまい、その分の印加電圧が必要に
なる（光学バイアス調整）。また、使用用途によって、
所定の印加電圧［特に０（Ｖ）］における出射光の強度
を最大としたり、最小としたりする必要性も生じるた
め、この光学バイアス調整は最大の問題となる。However, in reality, even if the applied voltage is 0 (V) depending on the manufacturing conditions of the optical waveguide, a phase difference occurs in the optical waveguide after branching, and the applied voltage corresponding to that is required ( Optical bias adjustment). Also, depending on the intended use,
Since it becomes necessary to maximize or minimize the intensity of emitted light at a predetermined applied voltage [especially 0 (V)], this optical bias adjustment is the greatest problem.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】近年、光導波路作製技
術の進歩により、ある程度の再現性のある要素はできて
いるが、作製プロセスの微妙なずれが生じるため、０
（Ｖ）での出射レーザ光強度のずれは避けられない。そ
こで、このずれを目的の値まで調整する必要があり、従
来の光導波路型マッハツェンダー干渉計では、光学バイ
アス調整は電圧印加や物理的力、温度等により光導波路
部分に歪を与え屈折率を変化させることで行っていた。
しかし、電圧印加による光学バイアス調整では、スイッ
チ電圧の他に常にＤＣ電圧をかけなければならないた
め、用途によっては使用できないばかりか、ＤＣドリフ
トの発生が問題となり、時間的な位相のずれが起こる可
能性があった。 また、物理的な力を直接光導波路に加
えて歪を発生させる方法では、安定性が悪く、光導波路
の破壊を引き起こす虞れがある。更に、光導波路の温度
調節により屈折率を変化させる場合（温度ドリフト）で
は、常に周囲の温度変化に対応しなければならず、使用
環境に制限ができ、温度制御装置が必要になることで、
光変調器の装置全体が大きくなってしまうという欠点が
あった。In recent years, due to the progress of optical waveguide manufacturing technology, some elements having reproducibility have been made, but there is a slight deviation in the manufacturing process.
A deviation of the intensity of the emitted laser light at (V) is unavoidable. Therefore, it is necessary to adjust this deviation to a target value.In the conventional optical waveguide type Mach-Zehnder interferometer, the optical bias adjustment applies strain to the optical waveguide portion by voltage application, physical force, temperature, etc. I went by changing it.
However, in the optical bias adjustment by voltage application, a DC voltage must always be applied in addition to the switch voltage, so it cannot be used depending on the application, and DC drift may become a problem, causing a temporal phase shift. There was a nature. Further, in the method of generating a strain by directly applying a physical force to the optical waveguide, the stability is poor and there is a possibility that the optical waveguide may be destroyed. Furthermore, in the case of changing the refractive index by adjusting the temperature of the optical waveguide (temperature drift), it is necessary to always respond to changes in the ambient temperature, the use environment can be limited, and a temperature control device is required.
There is a drawback that the entire device of the optical modulator becomes large.
【０００５】本発明の第１の課題は、光導波路上に応力
（歪み）を加えることで、光導波路の屈折率を変化させ
て位相差を調整することができる光学バイアス調整方法
及び導波路型光変調デバイス並びに導波光への位相差付
与方法を提供することにある。 一方、光通信や光情報
処理システムの分野における技術が進歩し、実用化に向
けて、光波の変調や光路の切り換え等を行う光変調デバ
イスにおいて、より小型化、高速化、高機能化が要求さ
れている。A first object of the present invention is to apply a stress (strain) on the optical waveguide, thereby changing the refractive index of the optical waveguide to adjust the phase difference, and an optical bias adjusting method and a waveguide type. An object of the present invention is to provide an optical modulation device and a method for imparting a phase difference to guided light. On the other hand, technological advances in the fields of optical communication and optical information processing systems have led to demands for smaller size, higher speed, and higher functionality in optical modulation devices that modulate light waves and switch optical paths for practical use. Has been done.
【０００６】これらの光制御デバイスの１つに基板中に
形成した光導波路により構成した導波路型の光変調デバ
イスがある。この光変調デバイスは、小型、高効率、高
速という特徴を有している。As one of these optical control devices, there is a waveguide type optical modulation device constituted by an optical waveguide formed in a substrate. This light modulation device has features of small size, high efficiency, and high speed.
【０００７】一般的に、光スイッチや光変調デバイス等
に使用される光導波路デバイスは、ニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3 ）等の電気光学効果を有する結晶基板表
面に形成した光導波路に電界を印加し、屈折率を変化さ
せることにより、この導波路中を進行する光信号の強度
変調や位相変調を行うものである。Generally, an optical waveguide device used for an optical switch, an optical modulation device or the like applies an electric field to an optical waveguide formed on the surface of a crystal substrate having an electro-optical effect such as lithium niobate (LiNbO 3 ). By changing the refractive index, intensity modulation or phase modulation of the optical signal traveling in the waveguide is performed.
【０００８】この光スイッチや光変調デバイスには、方
向性結合器型、反射型、分岐干渉型等の種類がある。There are various types of optical switches and optical modulators such as a directional coupler type, a reflection type, and a branch interference type.
【０００９】図１２に、従来の分岐干渉型光変調デバイ
スの斜視図を示す。図１２において、入力光導波路１２
への入射光１８は、分岐によりエネルギーが分割され、
位相シフト光導波路１３，１４を通過後、出力光導波路
１５へ合流する。このとき、位相シフト光導波路１３，
１４を通過した光が同位相で合流すれば、損失は小さ
く、出射光１９は大きな光量となるが、位相シフト光導
波路１３，１４を通過した光が互いに逆相となる場合に
は、合流部分で大きな損失が発生し、出射光１９の光量
が小さくなる。FIG. 12 shows a perspective view of a conventional branch interference type optical modulation device. In FIG. 12, the input optical waveguide 12
Incident light 18 is split into energy by branching,
After passing through the phase shift optical waveguides 13 and 14, they join the output optical waveguide 15. At this time, the phase shift optical waveguide 13,
If the light passing through 14 merges in the same phase, the loss is small and the emitted light 19 has a large amount of light. However, if the light passing through the phase shift optical waveguides 13 and 14 has opposite phases, the merged portion Causes a large loss, and the light amount of the emitted light 19 becomes small.
【００１０】そこで、変調用電極１７への印加電圧の大
きさによって電極下または電極近傍の光導波路の屈折率
が電気光学効果によって変化し、そこを通過する光の位
相が変化するので、印加電圧に対応した光出力が得ら
れ、出射光１９が変調される。Therefore, depending on the magnitude of the voltage applied to the modulation electrode 17, the refractive index of the optical waveguide under the electrode or in the vicinity of the electrode changes due to the electro-optic effect, and the phase of the light passing therethrough changes. A light output corresponding to is obtained and the emitted light 19 is modulated.
【００１１】この分岐型光変調器の変調用電極１７への
印加電圧と光出力との関係は、その一例を図１３に示す
ように、光出力が印加電圧に対して周期的に最大値と最
小値をとる。The relationship between the voltage applied to the modulation electrode 17 of this branch type optical modulator and the optical output is as shown in FIG. 13, and the optical output is periodically the maximum value with respect to the applied voltage. Take the minimum value.
【００１２】電圧０では原理的には、位相シフト光導波
路を同位相で通過するので、光出力は最大となるが、通
常、製造工程で２つの位相シフト光導波路１３，１４の
間には構造上の差が生じてしまうので、電圧０での光出
力は最大値からずれることがある。At a voltage of 0, in principle, the light passes through the phase-shifting optical waveguides in the same phase, so that the optical output becomes maximum, but normally, in the manufacturing process, a structure is provided between the two phase-shifting optical waveguides 13 and 14. Due to the above difference, the optical output at zero voltage may deviate from the maximum value.
【００１３】光変調デバイスにおいて、変調用電極に印
加する変調用電圧は、光出力５０％となるバイアス電圧
と高周波変調信号を重畳したものとなる。In the optical modulation device, the modulation voltage applied to the modulation electrode is a combination of the bias voltage with which the optical output is 50% and the high frequency modulation signal.
【００１４】通常、導波路型光変調デバイスにＤＣ電圧
成分が長時間印加された場合、結晶基板や基板とバッフ
ァー層の界面、バッファー層と電極の界面等に、電荷が
蓄積して、光導波路中に印加される電界強度が経時的に
変化するＤＣドリフト現象が生じる。Usually, when a DC voltage component is applied to a waveguide type optical modulation device for a long time, charges are accumulated on the crystal substrate, the interface between the substrate and the buffer layer, the interface between the buffer layer and the electrode, etc. A DC drift phenomenon occurs in which the electric field strength applied therein changes over time.
【００１５】本発明の第２の課題は、導波路型光変調デ
バイスの出射光に対して任意の位相差を付与する方法、
及び、出射光の光出力を任意に調整できる導波路型光変
調デバイスを提供することにある。A second object of the present invention is to provide a method of giving an arbitrary phase difference to the emitted light of the waveguide type optical modulation device,
Another object of the present invention is to provide a waveguide type optical modulation device capable of arbitrarily adjusting the optical output of emitted light.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気光
学効果を有する光学結晶基板上に設置された、この結晶
より屈折率を高くした光導波路により構成される光変調
器の光学バイアス調整方法であって、光導波路上の一部
または複数部の領域に、蒸着法またはスパッタ法により
光透過膜を形成することによって、上記蒸着法またはス
パッタ法により光透過膜を形成した光導波路の一部また
は複数部に伸縮の歪により屈折率変化を起こさせて光導
波路中の光の位相を変動させ、光学バイアスを調整する
ことを特徴とする光学バイアス調整方法が得られる。According to the present invention, the optical bias adjustment of an optical modulator formed by an optical waveguide having a refractive index higher than that of a crystal, which is installed on an optical crystal substrate having an electro-optical effect, is provided. A method for forming a light-transmitting film by a vapor deposition method or a sputtering method in a region of a part or a plurality of parts on the light waveguide, wherein There is provided an optical bias adjusting method characterized in that the optical bias is adjusted by causing a refractive index change in one part or a plurality of parts due to expansion / contraction strain to change the phase of light in the optical waveguide.
【００１７】また、本発明によれば、電気光学効果を示
す結晶基板上に形成された入力光導波路、この入力光導
波路より分岐した２本の位相シフト光導波路、この２本
の位相シフト光導波路が合流して入射する出力光導波
路、２つの上記位相シフト光導波路上またはその近傍に
形成されたバッファー層、このバッファー層上の上記位
相シフト光導波路近傍に設けた変調用電極からなる分岐
干渉型光変調デバイスにおいて、上記の一方の位相シフ
ト光導波路上またはその近傍の一部にバッファー層を設
けていないことを特徴とする導波路型光変調デバイスが
得られる。According to the present invention, the input optical waveguide formed on the crystal substrate exhibiting the electro-optical effect, the two phase shift optical waveguides branched from the input optical waveguide, and the two phase shift optical waveguides. Branching interference type including an output optical waveguide in which light is merged and incident, a buffer layer formed on or near the two phase shift optical waveguides, and a modulation electrode provided near the phase shift optical waveguide on the buffer layer In the optical modulation device, there is obtained a waveguide type optical modulation device characterized in that a buffer layer is not provided on a part of the phase shift optical waveguide or the vicinity thereof.
【００１８】また、本発明によれば、電気光学効果を示
す結晶基板上に形成された入力光導波路、この入力光導
波路より分岐した２本の位相シフト光導波路、この２本
の位相シフト光導波路が合流して入射する出力光導波
路、２つの上記位相シフト光導波路上またはその近傍に
形成されたバッファー層、このバッファー層上の上記位
相シフト光導波路近傍に設けた変調用電極からなる分岐
干渉型光変調デバイスにおいて、２つの上記位相シフト
光導波路上またはその近傍の一部にバッファー層を設け
ていなく、このバッファー層を設けていない部分の面
積、または形状、または位置の少なくとも何れか１つが
互いに異なることを特徴とする導波路型光変調デバイス
が得られる。According to the present invention, the input optical waveguide formed on the crystal substrate exhibiting the electro-optical effect, the two phase shift optical waveguides branched from the input optical waveguide, and the two phase shift optical waveguides. Branching interference type including an output optical waveguide in which light is merged and incident, a buffer layer formed on or near the two phase shift optical waveguides, and a modulation electrode provided near the phase shift optical waveguide on the buffer layer In the optical modulation device, a buffer layer is not provided on a part of the two phase shift optical waveguides or in the vicinity thereof, and at least one of the area, the shape, and the position of the part where the buffer layer is not provided is mutually A waveguide type optical modulation device having different characteristics is obtained.
【００１９】また、本発明によれば、請求項２及び請求
項３記載の導波路型光変調デバイスにおいて、上記バッ
ファー層を設けていない部分の一部または全部に、位相
シフト光導波路部分に応力のかかる透明物質を設けるこ
とにより、位相シフト光導波路の合流部に入射する２つ
の導波光に対して任意の位相差を付与することを特徴と
する導波光への位相差付与方法が得られる。Further, according to the present invention, in the waveguide type optical modulation device according to claims 2 and 3, stress is applied to the phase shift optical waveguide part at a part or all of the part where the buffer layer is not provided. By providing such a transparent substance, it is possible to obtain a phase difference imparting method for guided light, which is characterized by imparting an arbitrary phase difference to the two guided lights incident on the merging portion of the phase shift optical waveguide.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、本発明の実施例を図によって詳細に説
明する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【００２１】先ず、請求項１記載の発明の構成について
説明する。この発明では、先ず、電気光学効果を有する
光学結晶基板上に、Ｔｉ熱拡散等により、この結晶より
屈折率の高い光導波路を形成することによって、光導波
路型マッハツェンダー干渉計を製作する。そして、使用
する基板がＸ基板なら、分岐後の光導波路上の一部また
は複数部に光が透過可能な膜を蒸着やスパッタで形成す
ることで、光導波路上の一または複数部に歪みを与える
手法をとる。また、使用する基板がＺ基板なら、分岐後
の光導波路上の一部または複数部を除いた領域全体に光
が透過可能な膜を蒸着やスパッタで形成し、その後、全
体に同様な光透過膜を形成することで、光導波路に与え
る歪みを光導波路上の一部または複数部で変動させる手
法をとる。First, the structure of the invention according to claim 1 will be described. In the present invention, first, an optical waveguide type Mach-Zehnder interferometer is manufactured by forming an optical waveguide having a higher refractive index than this crystal on an optical crystal substrate having an electro-optical effect by thermal diffusion of Ti or the like. If the substrate to be used is an X substrate, a film capable of transmitting light is formed by vapor deposition or sputtering on a part or a plurality of parts of the optical waveguide after branching, thereby distorting one or a plurality of parts on the optical waveguide. Take the method of giving. If the substrate to be used is a Z substrate, a film that allows light to pass through is formed by vapor deposition or sputtering over the entire area of the optical waveguide after branching except for some or multiple parts, and then the same light transmission is performed over the entire area. By forming a film, the strain applied to the optical waveguide is changed in a part or a plurality of parts on the optical waveguide.
【００２２】このようにして作製した光透過膜は、光導
波路型マッハツェンダー干渉計の分岐した光導波路の一
部または複数部に全体部分とは異なる歪みを与え、それ
によって、歪みを制御でき、歪みを加えた光導波路の任
意量の出力光の位相ずれを起こすことができる。また、
蒸着またはスパッタ法によって形成した膜は、光導波路
に損傷なく、形成後も安定した大きさの歪みを与えるの
で、光導波路への歪みを安定に与えるための装置やバイ
アス電圧調整装置が不要となり、変調器の大きさを小さ
くできる。The light-transmitting film thus produced gives a strain different from the whole portion to a part or a plurality of branched optical waveguides of the optical waveguide type Mach-Zehnder interferometer, whereby the strain can be controlled, It is possible to cause a phase shift of an arbitrary amount of output light of the distorted optical waveguide. Also,
The film formed by the vapor deposition or sputtering method does not damage the optical waveguide and gives a stable amount of strain even after the formation, so that a device or a bias voltage adjusting device for stably giving the strain to the optical waveguide is unnecessary. The size of the modulator can be reduced.
【００２３】上述のように、この膜形成では、光導波路
に損傷を与えずに屈折率変化を発生させることができ、
膜厚による応力制御が可能であることから、膜厚を正確
に制御して任意の位相ずれを起こさせることが可能とな
る。従って、この方法で作製された応力膜は非常に安定
であり、光導波路への歪みが一定に保たれることから、
高精度で安定なバイアス調整が可能となる。As described above, in this film formation, the refractive index change can be generated without damaging the optical waveguide,
Since the stress can be controlled by the film thickness, it is possible to accurately control the film thickness and cause an arbitrary phase shift. Therefore, since the stress film produced by this method is very stable and the strain on the optical waveguide is kept constant,
Highly accurate and stable bias adjustment is possible.
【００２４】この発明の実施例として、Ｘｃｕｔ Ｌｉ
ＮｂＯ3 を用いたマッハツェンダー干渉計を作製した
（図１）。その作製条件としては、Ｔｉ膜厚８００ で
熱拡散（１０２５℃＿ｗｅｔＯ2 雰囲気５時間）を行
い、分岐された光導波路に印加電圧をＣ軸方向に印加す
るための電極膜をＣｒ−Ａｕで蒸着形成してある。As an embodiment of the present invention, Xcut Li
A Mach-Zehnder interferometer using NbO 3 was manufactured (FIG. 1). As the manufacturing conditions, thermal diffusion (1025 ° C._wetO 2 atmosphere for 5 hours) was performed with a Ti film thickness of 800, and an electrode film for applying an applied voltage to the branched optical waveguide in the C-axis direction was vapor-deposited with Cr—Au. Has been formed.
【００２５】すなわち、図１は、Ｘｃｕｔ ＬｉＮｂＯ
3 基板１上に、光導波路型マッハツェンダー干渉計２
と、その分岐した光導波路部分を挾む位置にＡｕ−Ｃｒ
電極３を形成している。また、信号端子４とアース端子
５に電圧印加することで、マッハツェンダー干渉計を駆
動する。光の入出力に関しては、光入力がＰ（ＩＮ）、
変調後の光出力Ｐ（ＯＵＴ）となり、方向を矢印で示
す。That is, FIG. 1 shows that Xcut LiNbO
3 Optical waveguide type Mach-Zehnder interferometer 2 on substrate 1
And Au-Cr at a position sandwiching the branched optical waveguide part.
The electrode 3 is formed. Further, by applying a voltage to the signal terminal 4 and the ground terminal 5, the Mach-Zehnder interferometer is driven. Regarding the input / output of light, the optical input is P (IN),
The modulated light output P (OUT) is obtained, and the direction is indicated by an arrow.
【００２６】図２は、図１のマッハツェンダー干渉計２
に電圧印加したときのスイッチング曲線６を表してお
り、グラフの縦軸Ａが光強度（Ｗ）、横軸Ｂが印加電圧
（Ｖ）を示している。FIG. 2 shows the Mach-Zehnder interferometer 2 of FIG.
The switching curve 6 when a voltage is applied to the graph is shown, and the vertical axis A of the graph shows the light intensity (W) and the horizontal axis B shows the applied voltage (V).
【００２７】このようにして作製されたマッハツェンダ
ー干渉計に印加電圧Ｂを印加したときの光強度Ａのスイ
ッチング特性（図２）は、印加電圧０（Ｖ）で最大とな
っていなかった。The switching characteristic (FIG. 2) of the light intensity A when the applied voltage B was applied to the Mach-Zehnder interferometer manufactured as described above was not maximum at the applied voltage 0 (V).
【００２８】そこで、図３に示すように、このマッハツ
ェンダー干渉計２の分岐された一方の光導波路７の一部
分（幅１５ｍｍ）に１５００ の膜厚のＳｉＯ2 をスパ
ッタした。こうして作製されたマッハツェンダー干渉計
に印加電圧Ｂを印加したときの光強度Ａのスイッチング
特性は、図４に曲線８で示すように、印加電圧０（Ｖ）
で最大となった。この素子を１０００時間室温環境で放
置したが、光学バイアスの変動はなかった。Therefore, as shown in FIG. 3, a part (width 15 mm) of one branched optical waveguide 7 of this Mach-Zehnder interferometer 2 was sputtered with SiO 2 having a film thickness of 1500. The switching characteristic of the light intensity A when the applied voltage B is applied to the Mach-Zehnder interferometer manufactured in this way has an applied voltage of 0 (V) as shown by a curve 8 in FIG.
Became the largest. When this device was left for 1000 hours in a room temperature environment, the optical bias did not change.
【００２９】このことから、本実施例により光学バイア
スの調整が可能であることが証明された。From this, it was proved that the optical bias can be adjusted by this embodiment.
【００３０】この光導波路のバイアス調整方法における
膜厚に対する出力変動についてのデータの一例を図５に
示す。ここで明らかなように、ＳｉＯ2 膜をスパッタ法
により形成した場合には、膜厚５００ で出力バイアス
がπ／８、膜厚１０００ で出力バイアスがπ／４のず
れを示した。なお、使用した素子の反波長電圧πは、
１．５Ｖである。また、ここでのバイアスとは、光導波
路に電圧を加えないときの位相を示している。FIG. 5 shows an example of data regarding the output variation with respect to the film thickness in this bias adjusting method for the optical waveguide. As is apparent here, when the SiO 2 film was formed by the sputtering method, the output bias showed a deviation of π / 8 when the film thickness was 500, and the output bias was π / 4 when the film thickness was 1000. The antiwavelength voltage π of the used element is
It is 1.5V. The bias here indicates the phase when no voltage is applied to the optical waveguide.
【００３１】次に、請求項２乃至請求項９記載の発明に
ついて説明する。Next, the invention according to claims 2 to 9 will be described.
【００３２】図６は、この発明による導波路型光変調デ
バイスの一実施例であって、ＬｉＮｂＯ3 基板１１上
に、チタンを９００〜１１００℃の温度で数時間熱拡散
して形成された幅５〜１２μｍ、深さ３〜１０μｍ程度
の入力光導波路１２、位相シフト光導波路１３，１４、
出力光導波路１５が設置された分岐干渉型光変調デバイ
スが形成されている。FIG. 6 shows an embodiment of a waveguide type optical modulation device according to the present invention, which is a width formed by thermally diffusing titanium on a LiNbO 3 substrate 11 at a temperature of 900 to 1100 ° C. for several hours. 5 to 12 μm, depth 3 to 10 μm, the input optical waveguide 12, the phase shift optical waveguides 13 and 14,
A branching interference type optical modulation device in which the output optical waveguide 15 is installed is formed.
【００３３】光導波路上には、ＳｉＯ2 膜からなるバッ
ファー層１６が形成され、その上に、幅１０〜３０μｍ
程度の変調用電極１７が設置されている。A buffer layer 16 made of a SiO 2 film is formed on the optical waveguide, and a width of 10 to 30 μm is formed on the buffer layer 16.
A modulation electrode 17 of a certain degree is installed.
【００３４】ここで、一方の位相シフト光導波路１４上
の一部には、バッファー層１６が設けられていない部分
１１０がある。Here, a part 110 on which one of the phase shift optical waveguides 14 is not provided with the buffer layer 16 is present.
【００３５】図７は、この発明における導波路型光変調
デバイスの任意の位相を付与する方法を示しており、Ｓ
ｉＯ2 バッファー層１６が設けられていない部分１１０
の一部に、新たに位相シフト光導波路部分に応力のかか
る物質、例えば、シアノアクリレート系高分子接着剤１
１１を塗布することにより、この位相シフト高導波路部
分の屈折率を変化させることができるので、位相シフト
光導波路１３，１４が合流する出力光導波路１５に対し
て位相差を付与することができ、図８に示すように、変
調用電極１７への印加電圧と光出力との関係における印
加電圧０の時の光出力を移動できる。ここでは、光出力
５０％にしている。FIG. 7 shows a method for providing an arbitrary phase of the waveguide type optical modulation device according to the present invention.
Portion 110 where the iO 2 buffer layer 16 is not provided
A new substance that stresses the phase shift optical waveguide part, for example, a cyanoacrylate polymer adhesive 1
By applying 11, the refractive index of this phase-shifting high-waveguide portion can be changed, so that a phase difference can be imparted to the output optical waveguide 15 where the phase-shifting optical waveguides 13 and 14 merge. As shown in FIG. 8, the optical output can be moved when the applied voltage is 0 in the relationship between the applied voltage to the modulation electrode 17 and the optical output. Here, the light output is set to 50%.
【００３６】図９は、この発明による導波路型光変調デ
バイスの他の実施例であって、この実施例は、その位相
シフト光導波路１３，１４上の一部のＳｉＯ2 膜の設け
られていない部分１１０が、光導波方向に分割されてい
る以外は、図６に示した実施例と同様である。FIG. 9 shows another embodiment of the waveguide type optical modulation device according to the present invention. In this embodiment, a part of SiO 2 film is provided on the phase shift optical waveguides 13 and 14. It is the same as the embodiment shown in FIG. 6 except that the non-existing portion 110 is divided in the optical waveguide direction.
【００３７】図１０は、この他の実施例における導波路
型光変調デバイスの任意の位相を付与する方法を示して
おり、ＳｉＯ2 バッファー層１６が設けられていない部
分１１０の数カ所に、シアノアクリレート系高分子接着
剤１１１を塗布することにより、位相シフト光導波路１
３，１４が合流する出力光導波路１５に対して位相差を
付与することができ、図１１に示すように、変調用電極
１７への印加電圧と光出力との関係における印加電圧０
の時の光出力を移動できる。ここでは、光出力５０％に
している。FIG. 10 shows a method for imparting an arbitrary phase to a waveguide type optical modulation device according to another embodiment of the present invention. Cyanoacrylate is provided at several places 110 where the SiO 2 buffer layer 16 is not provided. By applying the polymer adhesive 111, the phase shift optical waveguide 1
A phase difference can be imparted to the output optical waveguide 15 where 3 and 14 merge, and as shown in FIG. 11, the applied voltage 0 in the relationship between the applied voltage to the modulation electrode 17 and the optical output is 0.
The light output at the time of can be moved. Here, the light output is set to 50%.
【００３８】この発明によれば、任意の光学的位相差を
導波路型光変調デバイスの製作後に付与することが可能
であり、また、光出力を観察しながら、応力のかかる物
質を設けることにより、任意の光学的位相差を付与でき
る。According to the present invention, it is possible to add an arbitrary optical phase difference after manufacturing a waveguide type optical modulation device, and by providing a stressed substance while observing the optical output. , And any optical phase difference can be imparted.
【００３９】更に、そのバッファー層の設けられていな
い部分、あるいは、バッファー層が設けられていない分
割された部分に応力のかかる物質を設けるので、この応
力のかかる物質が設けられる面積を制御し易く、結果と
して、任意の光学的位相差を付与し易い構成となる。Further, since the substance to which stress is applied is provided in the portion where the buffer layer is not provided or the divided portion where the buffer layer is not provided, it is easy to control the area where the substance to which the stress is provided is provided. As a result, it becomes a configuration in which it is easy to give an arbitrary optical phase difference.
【００４０】なお、スパッタリング、蒸着により光透過
膜を形成する構成の実施例として光導波路型のマッハツ
ェンダー干渉計について、バッファー層を一部設けない
構成の実施例として導波路型光変調デバイスについて記
載したが、本発明は、これらに限定されるものでなく、
光導波路を用い位相シフトさせることを利用する光導波
路型のデバイスに適用することができる。An optical waveguide type Mach-Zehnder interferometer is described as an example of a structure in which a light transmitting film is formed by sputtering or vapor deposition, and a waveguide type optical modulation device is described as an example of a structure in which no buffer layer is provided. However, the present invention is not limited to these,
The present invention can be applied to an optical waveguide type device that uses an optical waveguide to perform phase shift.
【００４１】[0041]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、従来
のバイアス調整で発生していたバイアス調整後の安定性
や、バイアス調整を行うことによって生じるＤＣドリフ
トの問題等がなくなり、光導波路に歪みを与える膜の厚
さを制御して形成すれば任意量の位相ずれを起こせ、安
定して精度の良いバイアス調整が可能となる。As described above, according to the present invention, the stability after bias adjustment, which has occurred in the conventional bias adjustment, the problem of DC drift caused by the bias adjustment, etc. are eliminated, and the optical waveguide is eliminated. If the film is formed by controlling the thickness of the film that gives strain, a phase shift of an arbitrary amount can be caused, and stable and accurate bias adjustment can be performed.
【００４２】また、本発明によれば、出力光に対して任
意の位相差を付与でき、印加電圧と光出力の関係におい
て印加電圧０の時の光出力を移動することが可能とな
り、製造工程から生じる印加電圧と光出力の関係のずれ
を調整できる。Further, according to the present invention, an arbitrary phase difference can be given to the output light, and the optical output when the applied voltage is 0 can be moved in the relationship between the applied voltage and the optical output, and the manufacturing process It is possible to adjust the deviation of the relationship between the applied voltage and the optical output caused by
【図１】Ｘｃｕｔ ＬｉＮｂＯ3 基板上にマッハツェン
ダー干渉計と電極を形成した図である。FIG. 1 is a diagram in which a Mach-Zehnder interferometer and electrodes are formed on an Xcut LiNbO 3 substrate.
【図２】図１のマッハツェンダー干渉計に電圧印加した
ときのスイッチング曲線を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a switching curve when a voltage is applied to the Mach-Zehnder interferometer of FIG.
【図３】上記マッハツェンダー干渉計の一部にＳｉＯ2
を蒸着した図である。FIG. 3 shows SiO 2 on a part of the Mach-Zehnder interferometer.
It is the figure which vapor-deposited.
【図４】図２のマッハツェンダー干渉計に電圧印加した
ときのスイッチング曲線を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a switching curve when a voltage is applied to the Mach-Zehnder interferometer of FIG.
【図５】本発明の光導波路のバイアス調整方法における
膜厚に対する出力変動を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing an output variation with respect to a film thickness in the bias adjusting method for an optical waveguide according to the present invention.
【図６】本発明における導波路型光変調デバイスの一実
施例の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an embodiment of a waveguide type optical modulation device according to the present invention.
【図７】図６に示す導波路型光変調デバイスの任意の位
相を付与する方法を示す斜視図である。7 is a perspective view showing a method for applying an arbitrary phase to the waveguide type optical modulation device shown in FIG.
【図８】図６に示す導波路型光変調デバイスの印加電圧
と光出力との関係を示す線図である。8 is a diagram showing a relationship between an applied voltage and an optical output of the waveguide type optical modulation device shown in FIG.
【図９】本発明における導波路型光変調デバイスの他の
実施例の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of another embodiment of the waveguide type optical modulation device according to the present invention.
【図１０】図９に示す導波路型光変調デバイスの任意の
位相を付与する方法を示す斜視図である。10 is a perspective view showing a method for applying an arbitrary phase to the waveguide type optical modulation device shown in FIG.
【図１１】図９に示す導波路型光変調デバイスの印加電
圧と光出力との関係を示す線図である。11 is a diagram showing a relationship between an applied voltage and an optical output of the waveguide type optical modulation device shown in FIG.
【図１２】従来の導波路型光変調デバイスの斜視図であ
る。FIG. 12 is a perspective view of a conventional waveguide type optical modulation device.
【図１３】従来の導波路型光変調デバイスの印加電圧と
光出力との関係を示す線図である。FIG. 13 is a diagram showing a relationship between an applied voltage and an optical output of a conventional waveguide type optical modulation device.
１ 基板 ２ 光導波路型マッハツェンダー干渉計 ３ 電極 ４ 信号端子 ５ アース端子 ６，８ スイッチング曲線 ７ 分岐された一方の光導波路 １１ 基板 １２ 入力光導波路 １３，１４ 位相シフト光導波路 １５ 出力光導波路 １６ バッファー層 １７ 変調用電極 １８ 入射光 １９ 出射光 １１０ バッファー層が設けられていない部分 １１１ 高分子接着剤 1 substrate 2 optical waveguide type Mach-Zehnder interferometer 3 electrode 4 signal terminal 5 ground terminal 6,8 switching curve 7 one branched optical waveguide 11 substrate 12 input optical waveguide 13, 14 phase shift optical waveguide 15 output optical waveguide 16 buffer Layer 17 Modulation electrode 18 Incident light 19 Emission light 110 Portion where the buffer layer is not provided 111 Polymer adhesive
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/035 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G02F 1/035
Claims (9)
設置された、この結晶より屈折率を高くした光導波路に
より構成される光変調器の光学バイアス調整方法であっ
て、光導波路上の一部または複数部の領域に、蒸着法ま
たはスパッタ法により光透過膜を形成することによっ
て、上記蒸着法またはスパッタ法により光透過膜を形成
した光導波路の一部または複数部に伸縮の歪により屈折
率変化を起こさせて光導波路中の光の位相を変動させ、
光学バイアスを調整することを特徴とする光学バイアス
調整方法。1. A method for adjusting an optical bias of an optical modulator, which comprises an optical waveguide having a refractive index higher than that of the crystal, the optical bias adjusting method being provided on an optical crystal substrate having an electro-optical effect. By forming a light-transmitting film by vapor deposition or sputtering in the area of multiple parts or multiple parts, refraction by expansion / contraction strain on part or multiple parts of the optical waveguide on which the light-transmitting film is formed by the above-mentioned evaporation method or sputtering method Change the phase of the light in the optical waveguide by causing a rate change,
An optical bias adjusting method comprising adjusting an optical bias.
れた入力光導波路、この入力光導波路より分岐した２本
の位相シフト光導波路、この２本の位相シフト光導波路
が合流して入射する出力光導波路、２つの上記位相シフ
ト光導波路上またはその近傍に形成されたバッファー
層、このバッファー層上の上記位相シフト光導波路近傍
に設けた変調用電極からなる分岐干渉型光変調デバイス
において、上記の一方の位相シフト光導波路上またはそ
の近傍の一部にバッファー層を設けていないことを特徴
とする導波路型光変調デバイス。2. An input optical waveguide formed on a crystal substrate exhibiting an electro-optical effect, two phase shift optical waveguides branched from the input optical waveguide, and these two phase shift optical waveguides join and enter. A branch interference type optical modulation device comprising an output optical waveguide, a buffer layer formed on or near the two phase shift optical waveguides, and a modulation electrode provided in the vicinity of the phase shift optical waveguide on the buffer layer, 2. A waveguide type optical modulation device characterized in that a buffer layer is not provided on a part of one of the phase shift optical waveguides or in the vicinity thereof.
た入力光導波路、この入力光導波路より分岐した２本の
位相シフト光導波路、この２本の位相シフト光導波路が
合流して入射する出力光導波路、２つの上記位相シフト
光導波路上またはその近傍に形成されたバッファー層、
このバッファー層上の上記位相シフト光導波路近傍に設
けた変調用電極からなる分岐干渉型光変調デバイスにお
いて、２つの上記位相シフト光導波路上またはその近傍
の一部にバッファー層を設けていなく、このバッファー
層を設けていない部分の面積、または形状、または位置
の少なくとも何れか１つが互いに異なることを特徴とす
る導波路型光変調デバイス。3. An input optical waveguide formed on a crystal substrate exhibiting an electro-optical effect, two phase shift optical waveguides branched from the input optical waveguide, and these two phase shift optical waveguides join and enter. An output optical waveguide, a buffer layer formed on or near the two phase shift optical waveguides,
In a branching interference type optical modulation device comprising a modulation electrode provided on the buffer layer in the vicinity of the phase shift optical waveguide, a buffer layer is not provided on or in a part of the two phase shift optical waveguides. A waveguide-type optical modulation device, wherein at least one of an area, a shape, and a position of a portion where a buffer layer is not provided is different from each other.
調デバイスにおいて、上記バッファー層を設けていない
部分の一部または全部に、位相シフト光導波路部分に応
力のかかる透明物質を設けることにより、位相シフト光
導波路の合流部に入射する２つの導波光に対して任意の
位相差を付与することを特徴とする導波光への位相差付
与方法。4. The waveguide type optical modulation device according to claim 2 or 3, wherein the phase shift optical waveguide portion is provided with a transparent substance which exerts stress on a part or all of the portion where the buffer layer is not provided. Thus, the method for imparting a phase difference to the guided light is characterized in that an arbitrary phase difference is imparted to the two guided lights incident on the merging portion of the phase shift optical waveguide.
調デバイスにおいて、上記位相シフト光導波路上または
その近傍の一部のバッファー層を設けていな部分が光導
波路方向に分割されていることを特徴とする導波路型光
変調デバイス。5. The waveguide type optical modulation device according to claim 2 or 3, wherein a portion of the phase shift optical waveguide or a portion in the vicinity thereof where a buffer layer is not provided is divided in the optical waveguide direction. A waveguide type optical modulation device characterized in that
おいて、上記バッファー層を設けていない分割された部
分の数カ所または全カ所に、位相シフト光導波路部分に
応力のかかる透明物質を設けることにより、位相シフト
光導波路の合流部に入射する２つの導波光に対して任意
の位相差を付与することを特徴とする導波光への位相差
付与方法。6. The waveguide type optical modulation device according to claim 5, wherein a transparent substance that applies stress to the phase shift optical waveguide portion is provided at some or all of the divided portions where the buffer layer is not provided. According to the method, a phase difference imparting method for a guided light is characterized in that an arbitrary phase difference is imparted to the two guided lights incident on the joining portion of the phase shift optical waveguide.
法により、導波光に対して任意の位相差を付与したこと
を特徴とする導波路型光変調デバイス。7. A waveguide type optical modulation device, characterized in that an arbitrary phase difference is imparted to guided light by the phase difference imparting method according to claim 4 or 6.
導波路部分に応力のかかる透明物質が有機高分子である
ことを特徴とする導波光への位相差付与方法。8. A method for imparting a phase difference to guided light, characterized in that the transparent substance which is stressed on the phase shift optical waveguide portion according to claim 4 or 6 is an organic polymer.
応力のかかる透明物質が有機高分子であることを特徴と
する導波路型光変調デバイス。9. A waveguide type optical modulation device, wherein the transparent substance, which is stressed on the phase shift optical waveguide portion according to claim 7, is an organic polymer.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16815693A JPH0728006A (en) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | Optical bias adjustment method and waveguide type optical modulation device, as well as method for imparting phase difference to guided light |
| CN94190477A CN1042368C (en) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Optical modulator |
| KR1019950700893A KR100271188B1 (en) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Optical modulator |
| CA002144087A CA2144087C (en) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Optical modulation system |
| EP94919862A EP0658793A4 (en) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Optical modulator. |
| US08/397,077 US5638468A (en) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Optical modulation system |
| PCT/JP1994/001103 WO1995002205A1 (en) | 1993-07-07 | 1994-07-07 | Optical modulator |
| US08/810,557 US5815610A (en) | 1993-07-07 | 1997-03-03 | Optical modulation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16815693A JPH0728006A (en) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | Optical bias adjustment method and waveguide type optical modulation device, as well as method for imparting phase difference to guided light |
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|---|---|
| JPH0728006A true JPH0728006A (en) | 1995-01-31 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16815693A Pending JPH0728006A (en) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | Optical bias adjustment method and waveguide type optical modulation device, as well as method for imparting phase difference to guided light |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728006A (en) |
Cited By (5)
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| JP2009162889A (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Seikoh Giken Co Ltd | Light modulator |
| CN112368556A (en) * | 2018-04-16 | 2021-02-12 | ams国际有限公司 | Photonic device, photonic device operating method, and photonic device manufacturing method |
| US20210397027A1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Optical device and manufacturing process |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP16815693A patent/JPH0728006A/en active Pending
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| US11906385B2 (en) | 2018-04-16 | 2024-02-20 | Ams International Ag | Photonic device, method for operating a photonic device and method for manufacturing a photonic device |
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Legal Events
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