JPH07306324A - 光導波路デバイス - Google Patents
光導波路デバイスInfo
- Publication number
- JPH07306324A JPH07306324A JP6099455A JP9945594A JPH07306324A JP H07306324 A JPH07306324 A JP H07306324A JP 6099455 A JP6099455 A JP 6099455A JP 9945594 A JP9945594 A JP 9945594A JP H07306324 A JPH07306324 A JP H07306324A
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- JP
- Japan
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- optical waveguide
- electrode
- optical
- buffer layer
- optical waveguides
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光導波路上に形成されている電極の端の部分
において、光導波路を伝搬する光の損失を低減する。 【構成】 電気光学効果を有する基板１と、基板１に形
成された光導波路２と、基板１上に形成されたバッファ
層５と、バッファ層５の上に配置された電極６とを備え
た光導波路デバイスにおいて、電極６と光導波路２の間
隔が電極６の中間部に比べ、電極６の両端に向かうにし
たがって、増大させる。
において、光導波路を伝搬する光の損失を低減する。 【構成】 電気光学効果を有する基板１と、基板１に形
成された光導波路２と、基板１上に形成されたバッファ
層５と、バッファ層５の上に配置された電極６とを備え
た光導波路デバイスにおいて、電極６と光導波路２の間
隔が電極６の中間部に比べ、電極６の両端に向かうにし
たがって、増大させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光計測等に用
いられる光導波路デバイスに関する。
いられる光導波路デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信、光計測等の分野で光導波
路を用いたデバイス（以下、光導波路デバイスと言う）
が注目されている。その理由は光導波路を用いることに
より光学系の小型化、軽量化を図ることができ、また、
光軸の調整が不要になるという利点を有しているからで
ある。
路を用いたデバイス（以下、光導波路デバイスと言う）
が注目されている。その理由は光導波路を用いることに
より光学系の小型化、軽量化を図ることができ、また、
光軸の調整が不要になるという利点を有しているからで
ある。
【０００３】このような光導波路デバイスには、光導波
路を形成する基板の材料として電気光学効果を有する材
料がよく用いられる。電気光学効果を有する材料として
は、例えば、ＬｉＮｂＯ3やＬｉＴａＯ3等の結晶がよく
用いられる。基板の材料として電気光学効果を有する材
料が用いられる理由は、基板上に形成された光導波路に
電界を印加すると、電気光学効果によって光導波路の屈
折率を変化させることができるからであり、この屈折率
変化を利用して、光の変調やスイッチング等を行うこと
が可能になるからである。そのため、従来の光導波路デ
バイスは、光導波路上もしくはその周辺に電極を形成
し、その電極に電圧を印加することによって光導波路に
電界を印加している。このような従来の電極を有する光
導波路デバイスの概略構成図を図６に示す。図６の光導
波路デバイスは分岐型光変調器である。この分岐型光導
波路デバイス（光導波路デバイス）をＡＡ線で切った時
の断面図を図５に示す。
路を形成する基板の材料として電気光学効果を有する材
料がよく用いられる。電気光学効果を有する材料として
は、例えば、ＬｉＮｂＯ3やＬｉＴａＯ3等の結晶がよく
用いられる。基板の材料として電気光学効果を有する材
料が用いられる理由は、基板上に形成された光導波路に
電界を印加すると、電気光学効果によって光導波路の屈
折率を変化させることができるからであり、この屈折率
変化を利用して、光の変調やスイッチング等を行うこと
が可能になるからである。そのため、従来の光導波路デ
バイスは、光導波路上もしくはその周辺に電極を形成
し、その電極に電圧を印加することによって光導波路に
電界を印加している。このような従来の電極を有する光
導波路デバイスの概略構成図を図６に示す。図６の光導
波路デバイスは分岐型光変調器である。この分岐型光導
波路デバイス（光導波路デバイス）をＡＡ線で切った時
の断面図を図５に示す。
【０００４】この光導波路デバイスは、ＬｉＮｂＯ3の
結晶からなる基板１に光導波路２を形成し、この上にさ
らに、バッファ層１２と電極１１を順に形成している。
また、光導波路２を形成する方法としては金属を熱拡散
させる熱拡散法や基板のイオンを交換するイオン交換法
等が知られている。
結晶からなる基板１に光導波路２を形成し、この上にさ
らに、バッファ層１２と電極１１を順に形成している。
また、光導波路２を形成する方法としては金属を熱拡散
させる熱拡散法や基板のイオンを交換するイオン交換法
等が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光導波路デバイスは、電極の端の部分（図６のＣの領
域）では、光導波路に電極からの電界が加わっている部
分と加わってない部分が隣接しており、その境界では光
導波路の屈折率分布が急激に変化している。屈折率分布
が急激に変化している部分では、その境界で、伝搬する
光の電界の振幅分布が、急激に変化するため、光導波路
を伝搬する光の一部が光導波路から放射し、そのため、
光導波路を伝搬する光の損失が大きくなるという問題点
があった。
光導波路デバイスは、電極の端の部分（図６のＣの領
域）では、光導波路に電極からの電界が加わっている部
分と加わってない部分が隣接しており、その境界では光
導波路の屈折率分布が急激に変化している。屈折率分布
が急激に変化している部分では、その境界で、伝搬する
光の電界の振幅分布が、急激に変化するため、光導波路
を伝搬する光の一部が光導波路から放射し、そのため、
光導波路を伝搬する光の損失が大きくなるという問題点
があった。
【０００６】本発明は、光導波路上に形成されている電
極の端の部分において、光導波路を伝搬する光の損失を
低減することができる光導波路デバイスを提供すること
を目的とする。
極の端の部分において、光導波路を伝搬する光の損失を
低減することができる光導波路デバイスを提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、電
気光学効果を有する基板と、基板に形成された光導波路
と、基板上に形成されたバッファ層と、バッファ層の上
に配置された電極とを備えた光導波路デバイスにおい
て、電極と光導波路の間隔が電極の中間部に比べ、電極
の両端に向かうにしたがって、増大させる（請求項
１）。
気光学効果を有する基板と、基板に形成された光導波路
と、基板上に形成されたバッファ層と、バッファ層の上
に配置された電極とを備えた光導波路デバイスにおい
て、電極と光導波路の間隔が電極の中間部に比べ、電極
の両端に向かうにしたがって、増大させる（請求項
１）。
【０００８】この場合（請求項１）に、バッファ層はテ
−パー部を有し、テーパー部によって電極と光導波路の
間隔を電極の中央部に比べ、電極の両端に向かうに従っ
て、増大させること（請求項２）が好ましい。
−パー部を有し、テーパー部によって電極と光導波路の
間隔を電極の中央部に比べ、電極の両端に向かうに従っ
て、増大させること（請求項２）が好ましい。
【０００９】
【作用】本発明は、電極と基板の間のバッファ層にテー
パー部を設け、バッファ層の上に設けた電極と光導波路
の間隔を徐々に増大することにより、光導波路に加わる
電界の強度を徐々に小さくし、光導波路の伝搬方向の光
導波路の屈折率分布が徐々に変化するようにする。この
ようにすると、伝搬する光の電界の振幅分布の変化が連
続的になり、光導波路から放射する光を少なくし、光導
波路を伝搬する光の損失を低減することができる。
パー部を設け、バッファ層の上に設けた電極と光導波路
の間隔を徐々に増大することにより、光導波路に加わる
電界の強度を徐々に小さくし、光導波路の伝搬方向の光
導波路の屈折率分布が徐々に変化するようにする。この
ようにすると、伝搬する光の電界の振幅分布の変化が連
続的になり、光導波路から放射する光を少なくし、光導
波路を伝搬する光の損失を低減することができる。
【００１０】
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれに限るものではない。図２は、
本発明の実施例による光導波路デバイスの概略構成図で
ある。図１は、図２の光導波路デバイスをＢＢ線で切っ
たときの断面図である。
明するが、本発明はこれに限るものではない。図２は、
本発明の実施例による光導波路デバイスの概略構成図で
ある。図１は、図２の光導波路デバイスをＢＢ線で切っ
たときの断面図である。
【００１１】本実施例の光導波路デバイスは分岐型光変
調器である。まず、分岐型光変調器の構造と動作につい
て図２を用いて説明する。基板１の材料は、電気光学効
果を有するＬｉＮｂＯ3結晶を用いている。基板１に
は、光導波路２が形成されている。光導波路２の入射端
３および出射端４は、それぞれ１つであるが途中で２本
の光導波路２に分岐し、再び１本に合流している。光導
波路２上にはバッファ層５が設けられており、分岐した
２本の光導波路２の部分には、電極６がそれぞれ配置さ
れている。
調器である。まず、分岐型光変調器の構造と動作につい
て図２を用いて説明する。基板１の材料は、電気光学効
果を有するＬｉＮｂＯ3結晶を用いている。基板１に
は、光導波路２が形成されている。光導波路２の入射端
３および出射端４は、それぞれ１つであるが途中で２本
の光導波路２に分岐し、再び１本に合流している。光導
波路２上にはバッファ層５が設けられており、分岐した
２本の光導波路２の部分には、電極６がそれぞれ配置さ
れている。
【００１２】不図示の電源から電極６に電圧を印加する
と、電極６から分岐された２本の光導波路２の部分に電
界が印加され、屈折率が変化する。入射端３から入射し
た光は、この部分を伝搬することにより位相変調され、
再び合波される際に互いに干渉するため、電極６から印
加される電界の条件によって強めあったり、弱めあった
りする。従って、電極６から印加する電界を調整するこ
とにより、出射端４から出射される光強度が変調され
る。
と、電極６から分岐された２本の光導波路２の部分に電
界が印加され、屈折率が変化する。入射端３から入射し
た光は、この部分を伝搬することにより位相変調され、
再び合波される際に互いに干渉するため、電極６から印
加される電界の条件によって強めあったり、弱めあった
りする。従って、電極６から印加する電界を調整するこ
とにより、出射端４から出射される光強度が変調され
る。
【００１３】本実施例の分岐型光変調器ではバッファ層
５にテーパー部８が設けられている。そのため、バッフ
ァ層５上に形成した電極６と光導波路２の間隔が、電極
６の中間部Ｆに比べ、端の部分Ｅに行くにしたがって徐
々に増大し、電極６から光導波路２に加えられる電界の
強さも、電極６と光導波路２の距離が徐々に大きくなる
につれて、徐々に小さくなっていく。このことにより光
導波路２の屈折率分布が連続的に変化するようになり、
光導波路２を伝搬する光の電界の振幅分布の変化が連続
的になる。そのため、電極の端の部分Ｅでは、光導波路
２から放射する光が少なくなり、光導波路２を伝搬する
光の損失が小さくなる。
５にテーパー部８が設けられている。そのため、バッフ
ァ層５上に形成した電極６と光導波路２の間隔が、電極
６の中間部Ｆに比べ、端の部分Ｅに行くにしたがって徐
々に増大し、電極６から光導波路２に加えられる電界の
強さも、電極６と光導波路２の距離が徐々に大きくなる
につれて、徐々に小さくなっていく。このことにより光
導波路２の屈折率分布が連続的に変化するようになり、
光導波路２を伝搬する光の電界の振幅分布の変化が連続
的になる。そのため、電極の端の部分Ｅでは、光導波路
２から放射する光が少なくなり、光導波路２を伝搬する
光の損失が小さくなる。
【００１４】次に、本実施例の光導波路デバイスを製造
する第１の方法について図３を用いて説明する。まず、
ＬｉＮｂＯ3からなる基板１に、Ｔｉを熱拡散すること
により光導波路２を形成する〔図３（ａ）〕。
する第１の方法について図３を用いて説明する。まず、
ＬｉＮｂＯ3からなる基板１に、Ｔｉを熱拡散すること
により光導波路２を形成する〔図３（ａ）〕。
【００１５】その後、バッファ層５を形成する〔図３
（ｂ）〕。ここではバッファ層の材料としてＳｉＯ2を
用い、スパッタ法もしくは蒸着法などにより成膜した。
次に、ひさしを有するマスク７を電極を形成する領域に
形成する〔図３（ｃ）〕。このひさしを有するマスク７
を用いる方法は、デポジションにより作製する光導波路
において、光導波路の厚さが徐々に変化するテーパー部
を形成する時に用いられる方法であり、周知の技術であ
る。また、ひさしを有するマスク７は、必要に応じて金
具等により固定しておく。
（ｂ）〕。ここではバッファ層の材料としてＳｉＯ2を
用い、スパッタ法もしくは蒸着法などにより成膜した。
次に、ひさしを有するマスク７を電極を形成する領域に
形成する〔図３（ｃ）〕。このひさしを有するマスク７
を用いる方法は、デポジションにより作製する光導波路
において、光導波路の厚さが徐々に変化するテーパー部
を形成する時に用いられる方法であり、周知の技術であ
る。また、ひさしを有するマスク７は、必要に応じて金
具等により固定しておく。
【００１６】その後、バッファ層５と同じＳｉＯ2をス
パッタ法もしくは蒸着法により成膜すると、ひさしの下
の部分にＳｉＯ2が回り込んで形成され、テーパー部８
が形成される〔図３（ｄ）〕。その後、ひさしを有する
マスク７を除去し、電極６を形成する〔図３（ｅ）〕。
パッタ法もしくは蒸着法により成膜すると、ひさしの下
の部分にＳｉＯ2が回り込んで形成され、テーパー部８
が形成される〔図３（ｄ）〕。その後、ひさしを有する
マスク７を除去し、電極６を形成する〔図３（ｅ）〕。
【００１７】このようにして、本実施例の分岐型光変調
器を製造した。次に、本実施例の光導波路デバイスを製
造する第２の方法について図４を用いて説明する。ま
ず、ＬｉＮｂＯ3の基板１に、Ｔｉを熱拡散させること
により光導波路２を形成する〔図４（ａ）〕。
器を製造した。次に、本実施例の光導波路デバイスを製
造する第２の方法について図４を用いて説明する。ま
ず、ＬｉＮｂＯ3の基板１に、Ｔｉを熱拡散させること
により光導波路２を形成する〔図４（ａ）〕。
【００１８】その後、バッファ層５を形成する〔図４
（ｂ）〕。ここではバッファ層の材料としてＳｉＯ2を
用い、スパッタ法もしくは蒸着法等により成膜する。次
に、バッファ層５に40Ａｒ+イオンの注入を行って、Ｓ
ｉＯ2の表面改質を行い、その後、レジスト９をパター
ニングして形成する〔図４（ｃ）〕。次に、希釈した沸
酸で、エッチングすると、テーパー部８が形成される
〔図４（ｄ）〕。ＳｉＯ2からなるバッファ層５にテー
パー部８が形成される機構は次の通りである。沸酸によ
るＳｉＯ2のエッチング速度は、通常、等方的であり、
膜の深さ方向と横方向のエッチング速度成分が同じであ
るが、イオン注入を行うことにより、ＳｉＯ2が表面改
質され、膜の横方向のエッチング速度が深さ方向のエッ
チング速度に比べ速くなり、レジスト９の下の部分にテ
ーパー部８が形成される。
（ｂ）〕。ここではバッファ層の材料としてＳｉＯ2を
用い、スパッタ法もしくは蒸着法等により成膜する。次
に、バッファ層５に40Ａｒ+イオンの注入を行って、Ｓ
ｉＯ2の表面改質を行い、その後、レジスト９をパター
ニングして形成する〔図４（ｃ）〕。次に、希釈した沸
酸で、エッチングすると、テーパー部８が形成される
〔図４（ｄ）〕。ＳｉＯ2からなるバッファ層５にテー
パー部８が形成される機構は次の通りである。沸酸によ
るＳｉＯ2のエッチング速度は、通常、等方的であり、
膜の深さ方向と横方向のエッチング速度成分が同じであ
るが、イオン注入を行うことにより、ＳｉＯ2が表面改
質され、膜の横方向のエッチング速度が深さ方向のエッ
チング速度に比べ速くなり、レジスト９の下の部分にテ
ーパー部８が形成される。
【００１９】その後、レジスト９を剥離し、電極６を形
成する。このようにして、本実施例の分岐型光変調器が
完成する。尚、バッファ層５に形成するテーパー部８の
形成方法は上記の方法に限定されるものではなく、どの
ような方法でも良い。また、バッファ層の材料はＳｉＯ
2に限定されるものではなく、光導波路より屈折率が小
さく、かつ、絶縁性がある材料であれば良く、例えば、
Ａｌ2Ｏ3等でも良い。
成する。このようにして、本実施例の分岐型光変調器が
完成する。尚、バッファ層５に形成するテーパー部８の
形成方法は上記の方法に限定されるものではなく、どの
ような方法でも良い。また、バッファ層の材料はＳｉＯ
2に限定されるものではなく、光導波路より屈折率が小
さく、かつ、絶縁性がある材料であれば良く、例えば、
Ａｌ2Ｏ3等でも良い。
【００２０】本実施例では光導波路デバイスとして分岐
型光変調器を用いて説明したが、これ以外の光導波路デ
バイスであっても電極を有するものであれば、同様の電
極構造により、同様の効果を得られるのは言うまでもな
い。また、本実施例では、電極と光導波路の間隔が上下
方向に増大しているため、光導波路に縦電界を印加した
い場合でも効率良く縦電界を印加することができた。
型光変調器を用いて説明したが、これ以外の光導波路デ
バイスであっても電極を有するものであれば、同様の電
極構造により、同様の効果を得られるのは言うまでもな
い。また、本実施例では、電極と光導波路の間隔が上下
方向に増大しているため、光導波路に縦電界を印加した
い場合でも効率良く縦電界を印加することができた。
【００２１】本実施例では光導波路を形成する基板とし
てＬｉＮｂＯ3を用いたが、電気光学効果を有する材料
であれば良く、ＬｉＴａＯ3等でも良い。また、本実施
例では、光導波路を形成する方法としてＴｉを熱拡散す
る方法を用いたが、他の方法で光導波路を形成しても良
い。
てＬｉＮｂＯ3を用いたが、電気光学効果を有する材料
であれば良く、ＬｉＴａＯ3等でも良い。また、本実施
例では、光導波路を形成する方法としてＴｉを熱拡散す
る方法を用いたが、他の方法で光導波路を形成しても良
い。
【００２２】
【発明の効果】以上の通り、本発明のように電極と基板
間のバッファ層にテーパー部を設けることにより、電極
の端方向に対し、電極と光導波路の間隔が徐々に大きく
なるため、光導波路に加わる電界の強さが徐々に小さく
なり、光導波路の屈折率分布の変化が徐々に小さくな
り、光導波路を伝搬する光の損失を低減することが可能
となる。
間のバッファ層にテーパー部を設けることにより、電極
の端方向に対し、電極と光導波路の間隔が徐々に大きく
なるため、光導波路に加わる電界の強さが徐々に小さく
なり、光導波路の屈折率分布の変化が徐々に小さくな
り、光導波路を伝搬する光の損失を低減することが可能
となる。
【図１】本発明の実施例による分岐型光変調器を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】本発明の実施例による分岐型光変調器を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図３】本発明の実施例による分岐型光変調器の第１の
製造工程を示す断面図であり（ａ）〜（ｅ）は工程順を
示す。
製造工程を示す断面図であり（ａ）〜（ｅ）は工程順を
示す。
【図４】本発明の実施例による分岐型光変調器の第２の
製造工程を示す断面図であり（ａ）〜（ｅ）は工程順を
示す。
製造工程を示す断面図であり（ａ）〜（ｅ）は工程順を
示す。
【図５】従来の光導波路デバイスの構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図６】従来の光導波路デバイスを示す概略構成図であ
る。
る。
１・・・ＬｉＮｂＯ3基板 ２・・・光導波路 ５・・・バッファ層 ６、１１・・・電極 ７・・・ひさしを有するマスク ８・・・テーパー部 ９・・・レジスト
Claims (2)
- 【請求項１】電気光学効果を有する基板と、前記基板に
形成された光導波路と、前記基板上に形成されたバッフ
ァ層と、前記バッファ層の上に配置された電極とを備え
た光導波路デバイスにおいて、 前記電極と前記光導波路の間隔が前記電極の中間部に比
べ、前記電極の両端に向かうにしたがって、増大してい
ることを特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項２】前記バッファ層はテ−パー部を有し、前記
テーパー部によって前記電極と前記光導波路の間隔を前
記電極の中央部に比べ前記電極の両端に向かうに従って
増大させることを特徴とする請求項１に記載の光導波路
デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6099455A JPH07306324A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 光導波路デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6099455A JPH07306324A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 光導波路デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07306324A true JPH07306324A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14247805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6099455A Pending JPH07306324A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 光導波路デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07306324A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09197358A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-31 | Nec Corp | 導波型光デバイス |
| US6021232A (en) * | 1996-05-10 | 2000-02-01 | Nec Corporation | Wide band and low driving voltage optical modulator with an improved dielectric buffer layer |
| KR100350413B1 (ko) * | 2000-10-02 | 2002-08-28 | (주)젠포토닉스 | 외부 조절이 가능한 광도파로형 고차모드 발생기 |
| CN104111545A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-10-22 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 低附加强度的电光相位调制器 |
-
1994
- 1994-05-13 JP JP6099455A patent/JPH07306324A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09197358A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-31 | Nec Corp | 導波型光デバイス |
| JP2850950B2 (ja) * | 1996-01-19 | 1999-01-27 | 日本電気株式会社 | 導波型光デバイス |
| US6021232A (en) * | 1996-05-10 | 2000-02-01 | Nec Corporation | Wide band and low driving voltage optical modulator with an improved dielectric buffer layer |
| KR100350413B1 (ko) * | 2000-10-02 | 2002-08-28 | (주)젠포토닉스 | 외부 조절이 가능한 광도파로형 고차모드 발생기 |
| CN104111545A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-10-22 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 低附加强度的电光相位调制器 |
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