JPH0777425A - ニオブ酸リチウム光学導波路およびニオブ酸リチウムチャネル導波路電気光学位相変調器 - Google Patents

ニオブ酸リチウム光学導波路およびニオブ酸リチウムチャネル導波路電気光学位相変調器

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JPH0777425A
JPH0777425A JP6167788A JP16778894A JPH0777425A JP H0777425 A JPH0777425 A JP H0777425A JP 6167788 A JP6167788 A JP 6167788A JP 16778894 A JP16778894 A JP 16778894A JP H0777425 A JPH0777425 A JP H0777425A
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waveguide
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lithium niobate
optical
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Chin L Chang
チン・エル・チャン
Albert Choi
アルバート・チョイ
Sheri L Douglas
シェリ・エル・ダグラス
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ニオブ酸リチウム光学導波路およびチャネル
導波路電気光学位相変調器における位相緩和を低減す
る。 【構成】 光学ニオブ酸リチウム導波路および光学ニオ
ブ酸リチウムチャネル導波路電気光学位相変調器は、値
がわかっている電気信号が与えられると、この導波路ま
たは変調器を通る光の位相が実質的に瞬間的といえる期
間内に所望の値に変化するように、十分なリチウムイオ
ンを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術の分野】本発明は、ニオブ酸リチウム光学導波路
およびチャネル導波路電気光学位相変調器に関し、これ
らは十分なリチウムイオンを含み、電気信号が付与され
た場合にこれら導波路または変調器を通る光の振幅が、
実質的にこの付与された電気信号の過渡時間の範囲内に
ある所望の値に変化するようになっている。本発明はま
た、このような光学導波路およびチャネル導波路電気光
学位相変調器の製造方法にも関連する。
【０００２】
【発明の背景】これまで、光ファイバジャイロ（ＦＯ
Ｇ）において使用されるもののようなニオブ酸リチウム
光学導波路を通る光波の振幅は、この導波路に電気信号
を付与した際には、実質的に瞬間的に所望の値に変化す
ることはなかった。逆に、これら光波の振幅は徐々に変
化する傾向にあり、所望の値が得られかつこれを維持す
るには数百マイクロ秒以上の時間を必要としていた。こ
のような振幅のゆるやかな変化は位相緩和と呼ばれる場
合があり、これら導波路を含むＦＯＧの性能を著しく劣
化させる。
【０００３】実質的に位相緩和がなく，したがって大き
さにして少なくとも１桁，ＦＯＧの性能を改善すること
ができるような光学導波路およびチャネル導波路電気光
学位相変調器の製造方法が必要とされている。
【０００４】
【発明の概要】本発明は、ニオブ酸リチウム光学導波路
に関し、かつニオブ酸リチウムチャネル導波路電気光学
位相変調器に関し、これらは，階段関数電気信号等、そ
の種類がわかっている電気信号が付与された際に、これ
ら導波路または変調器を通る光信号の位相が実質的に瞬
間的に所望の値に変化するよう十分なリチウムイオンを
含む。より詳細には、この導波路または変調器における
リチウムイオンの量は、この導波路または位相変調器を
通る光信号の位相を、およそせいぜい１マイクロ秒で所
望の定常状態値に変化させるのに足る量であることが好
ましい。
【０００５】このような導波路および位相変調器を製作
するある方法は、ニオブ酸リチウム導波路を、プロトン
交換およびアニールを受ける前に、酸素の存在下に熱処
理するステップを含む。この熱処理は、好ましくは約４
００℃から約１０００℃まで範囲の温度で、およそ大気
圧下に、十分な酸素および十分なニオブ酸リチウム粉末
または他のリチウムイオン源の存在下に、十分な時間行
なって、必要な量のリチウムイオンを光学導波路または
位相変調器内に拡散させることが好ましい。この方法の
プロトン交換およびアニール工程については、１９９３
年３月９日発行の、「高電気光学係数を有する多機能集
積光学チップ製作プロセス」と題する米国特許第５，１
９３，１３６号に開示されている。この特許の全開示を
ここに引用により援用する。
【０００６】また、これら導波管および位相変調器は、
ニオブ酸リチウムウェハを安息香酸および安息香酸リチ
ウムの水溶液で、約０．５から２０時間の範囲の期間に
わたって、約１５０℃から約３００℃の範囲の温度で、
所望量のリチウムイオンが導波路または位相変調器に拡
散するのに十分な時間処理することによって製作されて
もよい。
【０００７】このような導波路および位相変調器を製作
するもう一つの方法には、米国特許第５，１９３，１３
６号に記載の通り、ニオブ酸リチウムウェハにプロトン
交換を行ないかつそれからこのプロトン交換されたウェ
ハに、同特許に記載されるとおり、ただしニオブ酸リチ
ウム粉末を含む環境等のリチウムイオンに富んだ環境下
でアニールを施すという方法である。このアニール工程
は、米国特許第５，１９３，１３６号に記載されるもの
と実質的に同じ時間および実質的に同じ温度で、酸素の
存在下に行なわれる。
【０００８】本発明の導波路および位相変調器はまたチ
タンを含んでいてもよい。このような導波路および変調
器を製作するためには、導波路または変調器内へのチタ
ンの拡散はニオブ酸リチウムまたは他のリチウムイオン
源の存在下に行なわれて、それによって導波路またはウ
ェハにチタンおよびリチウムイオンが連続してまたは実
質的の同時にしみ込む。
【０００９】本発明は図面を参照すればよりよく理解さ
れ得る。
【００１０】
【好ましい実施例の説明】図１は、ニオブ酸リチウム系
多機能集積光学チップを示し、チャネル導波路電気光学
位相変調器は、十分なリチウムイオンを含み、図２の
（Ａ）に示される電気信号が導波路に付与されると、位
相変調器出力振幅が、図２の（Ｂ）に示される実線では
なく、図２の（Ｂ）に示される点線に従うようになって
いる。図２の（Ｂ）に示されるとおり、図１に示される
導波路に電気信号が付与されると、この導波路を通る光
の位相は実質的に瞬間的に（ここでは約１マイクロ秒を
下回る期間で）変化する。
【００１１】図１に示される導波路は以下のように製作
した。まず、導波路を製作するニオブ酸リチウムウェハ
をニオブ酸リチウム粉末を有する閉じられたチャンバ内
に挿入した。約２５０ｍｌ／ｈの速度でこのチャンバ内
に連続的に酸素を供給した。チャンバ内の温度を室温か
ら１分当たり２０℃の割合で約１０５０℃まで上げてい
った。チャンバ内の温度が１０５０℃にまで上がった
後、チャンバは約７時間この温度に保たれた。その後、
チャンバを開け、温度を１０５０℃から２０℃まで急速
に低下させた。ウェハに、米国特許第５，１９３，１６
３号に記載されるプロトン交換法を行なって、得られた
ウェハから導波路を製作した。階段状電気信号をこの導
波路に付与したところ、位相緩和現象にかなりの低減が
見られた。
【００１２】好ましい実施例においては、この方法は以
下のとおりである。セラミックプレートをイソプロピル
アルコール等の溶剤で洗浄してから、窒素等の不活性ガ
スで乾燥させる。それから、ニオブ酸リチウムの小片を
このプレート上に置く。プレートの蓋をイソプロピルア
ルコール等の溶剤で洗浄してから、窒素等の不活性ガス
で乾燥させる。その後、この蓋をプレートの上に置く。
覆いをされたプレートを炉内に入れ、１分間に２０℃の
昇温で約１０５０℃まで加熱し、それから約７時間およ
そ１０５０℃に維持する。この加熱の間、約２５０ｍｌ
／ｈの速度でこのチャンバ内に酸素を供給する。その
後、炉を冷まし、蓋を取除き、ニオブ酸リチウムウェハ
の小片をプレートから取出して、米国特許第５，１９
３，１３６号に記載されるようなプロトン交換／アニー
ル工程を施す。
【図面の簡単な説明】
【図１】ニオブ酸リチウム基材系の多機能集積光学チッ
プ（ＭＩＯＣ）の模式図であり、ニオブ酸リチウムから
製作されたチャネル導波路電気光学位相変調器を含みか
つ位相緩和を最小限に抑えるのに十分なリチウムイオン
を含む。
【図２】（Ａ）は、本発明の位相変調器に付与される典
型的な電気階段状信号を示すグラフであり、（Ｂ）は、
この変調器を通る光波の位相の変化を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルバート・チョイ アメリカ合衆国、91302 カリフォルニア 州、アゴーラ・ヒルズ、イザベラ・コー ト、5410 (72)発明者 シェリ・エル・ダグラス アメリカ合衆国、91320 カリフォルニア 州、ニューバリー・パーク、エルクウッ ド・ストリート、3901

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ニオブ酸リチウム光学導波路であって、
    わかっている電気信号が付与されると、前記導波路を通
    る光信号の位相が実質的に瞬間的に所望の値に変化する
    ように十分なリチウムイオンを含む、ニオブ酸リチウム
    光学導波路。
  2. 【請求項２】 ニオブ酸リチウムチャネル導波路電気光
    学位相変調器であって、わかっている電気信号が付与さ
    れると、前記変調器を通る光信号の位相が実質的に瞬間
    的に所望の値に変化するように十分なリチウムイオンを
    含む、位相変調器。
  3. 【請求項３】 前記導波路におけるリチウムイオンの量
    が、約１マイクロ秒を超えない間に前記導波路を通る光
    信号の位相を所望の定常状態値に変化させるのに十分で
    ある、請求項１に記載のニオブ酸リチウム光学導波路。
  4. 【請求項４】 前記変調器におけるリチウムイオンの量
    が、およそ１マイクロ秒を超えない間に前記変調器を通
    る光信号の位相を所望の定常状態値に変化させるのに十
    分である、請求項２に記載のニオブ酸リチウムチャネル
    導波路電気光学位相変調器。
  5. 【請求項５】 ニオブ酸リチウム光学導波路またはチャ
    ネル導波路電気光学位相変調器を、ある温度で、十分な
    時間酸素およびリチウムイオンの存在下に加熱して、導
    波路または変調器を製作するステップを含み、前記導波
    路または変調器が、わかっている電気信号が付与される
    と前記導波路または前記変調器を通る光信号の位相が実
    質的に瞬間的に所望の値に変化するように十分なリチウ
    ムイオンを含んでいる、方法。
  6. 【請求項６】 前記熱処理がおよそ１０００℃で行なわ
    れる、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 チタンイオンをさらに含む、請求項１、
    ２、３または４に記載の生産物。
  8. 【請求項８】 ニオブ酸リチウム光学導波路を含む光フ
    ァイバジャイロであって、わかっている電気信号が前記
    導波路に付与されると、前記導波路を通る光信号の位相
    が実質的に瞬間的に所望の値に変化するように十分なリ
    チウムイオンを含む、光ファイバジャイロ。
  9. 【請求項９】 ニオブ酸リチウムチャネル導波路電気光
    学位相変調器を含む光ファイバジャイロであって、前記
    位相変調器が、わかっている電気信号が付与された際
    に、前記変調器を通る光信号の位相が実質的に瞬間的に
    所望の値に変化するように十分なリチウムイオンを含ん
    でいる、光ファイバジャイロ。
  10. 【請求項１０】 前記導波路内のリチウムイオンの量
    が、約１マイクロ秒を超えない間に前記導波路を通る光
    信号の位相を所望の定常状態値に変化させるのに十分で
    ある、請求項８に記載のニオブ酸リチウム光学導波路を
    含む光ファイバジャイロ。
  11. 【請求項１１】 ニオブ酸リチウムチャネル導波路電気
    光学位相変調器を含む光ファイバジャイロであって、前
    記変調器が約１マイクロ秒を超えない間に前記変調器を
    通る光信号の位相が所望の定常状態値に変化するのに十
    分なリチウムイオンを含む、光ファイバジャイロ。
  12. 【請求項１２】 前記導波路がチタンイオンをさらに含
    む、請求項８または１０に記載の光ファイバジャイロ。
  13. 【請求項１３】 前記位相変調器がチタンイオンをさら
    に含む、請求項９または１０に記載の光ファイバジャイ
    ロ。
JP6167788A 1993-07-21 1994-07-20 ニオブ酸リチウム光学導波路およびニオブ酸リチウムチャネル導波路電気光学位相変調器 Withdrawn JPH0777425A (ja)

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