JPH0815656A - 光導波路型光変調器 - Google Patents
光導波路型光変調器Info
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- JPH0815656A JPH0815656A JP14947994A JP14947994A JPH0815656A JP H0815656 A JPH0815656 A JP H0815656A JP 14947994 A JP14947994 A JP 14947994A JP 14947994 A JP14947994 A JP 14947994A JP H0815656 A JPH0815656 A JP H0815656A
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- Japan
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- optical waveguide
- optical
- modulator
- waveguide type
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡便な構成で極めて容易かつ精確に光軸調整
が可能な信頼性の優れた光導波路型光変調器を提供する
こと。 【構成】 電気光学効果を有する基板１に光波の分岐部
を有する光導波路２を形成するとともに、該光導波路２
上に変調用電極３ａ，３ｂを形成して成る光導波路型光
変調器Ｍであって、光導波路２の分岐部近傍に光導波路
２からの放射光を全反射させる反射手段４ａ〜４ｄを設
けたことを特徴とする。
が可能な信頼性の優れた光導波路型光変調器を提供する
こと。 【構成】 電気光学効果を有する基板１に光波の分岐部
を有する光導波路２を形成するとともに、該光導波路２
上に変調用電極３ａ，３ｂを形成して成る光導波路型光
変調器Ｍであって、光導波路２の分岐部近傍に光導波路
２からの放射光を全反射させる反射手段４ａ〜４ｄを設
けたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信及び光情報処理
分野等において使用される光導波路型光変調器に関する
ものである。
分野等において使用される光導波路型光変調器に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】近年、光通信システムや光
情報処理システムの実用化が進むにつれ、さらに大容量
の光信号を処理することができ、且つ高機能なシステム
が要求されるようになってきている。これらシステムの
実現には、光機能素子を集積した光集積回路が不可欠で
あり、例えば光集積回路のひとつである光導波路型光変
調器においては信号処理の高速化が切望されており、信
号処理の高速性に特徴のある電気光学効果を有する基板
を用いた光導波路型光変調器が研究されている。
情報処理システムの実用化が進むにつれ、さらに大容量
の光信号を処理することができ、且つ高機能なシステム
が要求されるようになってきている。これらシステムの
実現には、光機能素子を集積した光集積回路が不可欠で
あり、例えば光集積回路のひとつである光導波路型光変
調器においては信号処理の高速化が切望されており、信
号処理の高速性に特徴のある電気光学効果を有する基板
を用いた光導波路型光変調器が研究されている。
【０００３】例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ；
以下、ＬＮともいう）単結晶基板に、チタン（Ｔｉ）を
拡散させて形成したチャンネル光導波路では、0.1 〜0.
2 ｄＢ／ｃm 程度といった極めて低損失なものが得られ
ることから、特に基板上に分岐光導波路を設け、この分
岐光導波路上に変調用電極を用いて駆動するマッハツェ
ンダ型の光導波路型の光導波路型光変調器が盛んに研究
されている。
以下、ＬＮともいう）単結晶基板に、チタン（Ｔｉ）を
拡散させて形成したチャンネル光導波路では、0.1 〜0.
2 ｄＢ／ｃm 程度といった極めて低損失なものが得られ
ることから、特に基板上に分岐光導波路を設け、この分
岐光導波路上に変調用電極を用いて駆動するマッハツェ
ンダ型の光導波路型の光導波路型光変調器が盛んに研究
されている。
【０００４】通常、このような光導波路型光変調器は、
光導波路の入出射端に、例えばコア径が数μm といった
シングルモードの光ファイバを結合して用いられる。し
たがって、その結合のための光導波路と光ファイバとの
光軸調整は、光変調器の性能を十分に発揮できるか否か
を決定する極めて重要な要素となっている。
光導波路の入出射端に、例えばコア径が数μm といった
シングルモードの光ファイバを結合して用いられる。し
たがって、その結合のための光導波路と光ファイバとの
光軸調整は、光変調器の性能を十分に発揮できるか否か
を決定する極めて重要な要素となっている。
【０００５】従来より、図４に示すように電気光学効果
を有する基板１１に、直線部１２ｇ、Ｙ分岐部１２ｅ，
１２ｆ、平行アーム部１２ｃ，１２ｄ、Ｙ分岐部１２
ａ，１２ｂ、直線部１２ｉから成る光導波路１２を形成
し、平行アーム部１２ｃ，１２ｄのそれぞれの上に変調
用電極１３ａ，１３ｂを形成して構成された光導波路型
光変調器Ｍ０が知られている。
を有する基板１１に、直線部１２ｇ、Ｙ分岐部１２ｅ，
１２ｆ、平行アーム部１２ｃ，１２ｄ、Ｙ分岐部１２
ａ，１２ｂ、直線部１２ｉから成る光導波路１２を形成
し、平行アーム部１２ｃ，１２ｄのそれぞれの上に変調
用電極１３ａ，１３ｂを形成して構成された光導波路型
光変調器Ｍ０が知られている。
【０００６】しかしながら、上記光導波路型光変調器Ｍ
０において、入力ポート１２ｈから入射された光波は分
岐部１２ａ，１２ｂを伝搬した後、その光波の一部は合
波点Ｓにおいて基板１１の端面側へ放射光として伝搬し
てしまい、光導波路型光変調器の出射端面１１ａに１０
ａ，１０ｂとして出射される。したがって、この放射光
１０ａ，１０ｂの存在により、出力ポート１２ｊから出
射される信号光と区別して光軸調整をする必要があり、
光軸調整作業に熟練と長時間が必要となる上、自動化が
しにくい原因となっており、その解決が切望されてい
る。（例えば、特開平４−３０９９０５号公報，特開平
５−１９６８２３号公報等参照）。
０において、入力ポート１２ｈから入射された光波は分
岐部１２ａ，１２ｂを伝搬した後、その光波の一部は合
波点Ｓにおいて基板１１の端面側へ放射光として伝搬し
てしまい、光導波路型光変調器の出射端面１１ａに１０
ａ，１０ｂとして出射される。したがって、この放射光
１０ａ，１０ｂの存在により、出力ポート１２ｊから出
射される信号光と区別して光軸調整をする必要があり、
光軸調整作業に熟練と長時間が必要となる上、自動化が
しにくい原因となっており、その解決が切望されてい
る。（例えば、特開平４−３０９９０５号公報，特開平
５−１９６８２３号公報等参照）。
【０００７】そこで、本発明は上述した問題点を解消
し、簡便な構成で極めて容易かつ精確に光軸調整が可能
な信頼性の優れた光導波路型光変調器を提供することを
目的とする。
し、簡便な構成で極めて容易かつ精確に光軸調整が可能
な信頼性の優れた光導波路型光変調器を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光導波路型光変調器は、電気光学効果を有
する基板に光波の分岐部を有する光導波路を形成すると
ともに、該光導波路上に変調用電極を形成して成る光導
波路型光変調器であって、光導波路の分岐部近傍に光導
波路からの放射光を全反射させる反射手段を設けたこと
を特徴とする。
に、本発明の光導波路型光変調器は、電気光学効果を有
する基板に光波の分岐部を有する光導波路を形成すると
ともに、該光導波路上に変調用電極を形成して成る光導
波路型光変調器であって、光導波路の分岐部近傍に光導
波路からの放射光を全反射させる反射手段を設けたこと
を特徴とする。
【０００９】ここで特に、基板がニオブ酸リチウムやタ
ンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ；以下、ＬＴともい
う）とすれば、優れた電気光学効果を奏することが可能
となり、信号処理の高速化が容易となる。
ンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ；以下、ＬＴともい
う）とすれば、優れた電気光学効果を奏することが可能
となり、信号処理の高速化が容易となる。
【００１０】また、反射手段として基板に凹部を形成し
たものを採用することができ、この凹部の放射光を反射
させる面をフォトリソグラフィやＥＣＲ−ＲＩＥ（Elec
tronCycltron Resonance Reactive Ion Etcher : 電子
サイクロトロン共鳴反応性イオンエッチング装置）等に
よるドライエッチングで容易に形成が可能である。
たものを採用することができ、この凹部の放射光を反射
させる面をフォトリソグラフィやＥＣＲ−ＲＩＥ（Elec
tronCycltron Resonance Reactive Ion Etcher : 電子
サイクロトロン共鳴反応性イオンエッチング装置）等に
よるドライエッチングで容易に形成が可能である。
【００１１】また、分岐光導波路の分岐部近傍に分岐光
導波路からの放射光を吸収する吸収手段を設けてもよ
い。この場合、放射光を吸収する具体的な元素として
は、波長が1.3 μm 帯ではプラセオジウム（Ｐｒ）等
が、1.55μm 帯ではエルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素
を用いるとそれぞれの波長帯で吸収が生じるので有効で
ある。
導波路からの放射光を吸収する吸収手段を設けてもよ
い。この場合、放射光を吸収する具体的な元素として
は、波長が1.3 μm 帯ではプラセオジウム（Ｐｒ）等
が、1.55μm 帯ではエルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素
を用いるとそれぞれの波長帯で吸収が生じるので有効で
ある。
【００１２】
【作用】上記構成の光導波路型光変調器によれば、光導
波路の分岐部からの放射光が基板の出射端面に放射光と
して出射されることはないので、光導波路型光変調器と
光ファイバとの光軸調整がきわめて容易かつ精確に実現
できる。
波路の分岐部からの放射光が基板の出射端面に放射光と
して出射されることはないので、光導波路型光変調器と
光ファイバとの光軸調整がきわめて容易かつ精確に実現
できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１において、両面が光学研磨さ
れて厚さ約0.5 〜1.0 mm程度のオプティカルグレイドの
ＬＮ単結晶（またはＬＴ単結晶）の基板１（ＺカットＸ
伝搬）に、マッハツェンダ型光干渉器を構成するよう
に、直線部２ｇ、Ｙ分岐部２ｅ，２ｆ、平行アーム部２
ｃ，２ｄ、Ｙ分岐部２ａ，２ｂ、直線部２ｉから成る幅
数mm程度の光導波路２をＴｉの熱拡散やイオン打ち込み
等により形成する。
照しながら説明する。図１において、両面が光学研磨さ
れて厚さ約0.5 〜1.0 mm程度のオプティカルグレイドの
ＬＮ単結晶（またはＬＴ単結晶）の基板１（ＺカットＸ
伝搬）に、マッハツェンダ型光干渉器を構成するよう
に、直線部２ｇ、Ｙ分岐部２ｅ，２ｆ、平行アーム部２
ｃ，２ｄ、Ｙ分岐部２ａ，２ｂ、直線部２ｉから成る幅
数mm程度の光導波路２をＴｉの熱拡散やイオン打ち込み
等により形成する。
【００１４】次に、Ｙ分岐部２ｅ，２ｆ，２ａ，２ｂの
近傍である、光波の分岐点Ｄ，合波点Ｓの近傍のそれぞ
れに、フォトリソグラフィやＥＣＲ−ＲＩＥ等のドライ
エッチングで基板１中に深さ数μm 程度の三角柱状に窪
ませた凹部の反射手段４ｃ，４ｄ，４ａ，４ｂを形成す
る。なお、この凹部は貫通口としてもよく深さは限定さ
れるものではなく、さらにこの凹部に金属等を蒸着させ
て反射率を高めるようにしてもよい。
近傍である、光波の分岐点Ｄ，合波点Ｓの近傍のそれぞ
れに、フォトリソグラフィやＥＣＲ−ＲＩＥ等のドライ
エッチングで基板１中に深さ数μm 程度の三角柱状に窪
ませた凹部の反射手段４ｃ，４ｄ，４ａ，４ｂを形成す
る。なお、この凹部は貫通口としてもよく深さは限定さ
れるものではなく、さらにこの凹部に金属等を蒸着させ
て反射率を高めるようにしてもよい。
【００１５】次いで、平行アーム部２ｃ，２ｄのそれぞ
れにＴｉ，白金（Ｐｔ），金（Ａｕ）等の金属の変調用
電極３ａ，３ｂを蒸着やスパッタリング等により被着形
成する。
れにＴｉ，白金（Ｐｔ），金（Ａｕ）等の金属の変調用
電極３ａ，３ｂを蒸着やスパッタリング等により被着形
成する。
【００１６】以上のように構成された光導波路型光変調
器Ｍの動作について説明する。入出力ポート２ｈから入
射した光波は、Ｙ分岐部２ｅ，２ｆで分岐し平行アーム
部２ｃ，２ｄを伝搬し、交番電圧が印加される変調用電
極３ａ，３ｂでもって変調され、Ｙ分岐部２ａ，２ｂを
伝搬して合波され、直線部２ｉを伝搬して入出力ポート
２ｉから出射される。
器Ｍの動作について説明する。入出力ポート２ｈから入
射した光波は、Ｙ分岐部２ｅ，２ｆで分岐し平行アーム
部２ｃ，２ｄを伝搬し、交番電圧が印加される変調用電
極３ａ，３ｂでもって変調され、Ｙ分岐部２ａ，２ｂを
伝搬して合波され、直線部２ｉを伝搬して入出力ポート
２ｉから出射される。
【００１７】さらに、反射手段による放射光の全反射に
ついて説明する。例えばＬＮ単結晶の屈折率は約２であ
るので、ＬＮ単結晶の凹部と空気との境界面で全反射を
生じさせる光の入射角はスネルの法則により約30°以上
となる。したがって、図２に示すように反射手段４ｂへ
の光波の入射角θ２は約30°以上であればよいが、全反
射後の放射光の出射方向をＸ方向に近くする必要があ
る。図２に示すように、分岐導波路２ａとＺ方向とのな
す角θ１は、通常、数度以下であるので、全反射面５ｂ
とＹ分岐部２ａからの放射光とのなす角θ２は30〜60°
が適当であり、45°近傍が最適である。同様にしてＹ分
岐部２ｂについて反射手段４ａと放射光とのなす角を決
定することができる。なお、光波が入出力ポート２ｉか
ら入射する場合は、反射手段４ｃ，４ｄが反射手段４
ａ，４ｂと同様な作用をなすことができる。
ついて説明する。例えばＬＮ単結晶の屈折率は約２であ
るので、ＬＮ単結晶の凹部と空気との境界面で全反射を
生じさせる光の入射角はスネルの法則により約30°以上
となる。したがって、図２に示すように反射手段４ｂへ
の光波の入射角θ２は約30°以上であればよいが、全反
射後の放射光の出射方向をＸ方向に近くする必要があ
る。図２に示すように、分岐導波路２ａとＺ方向とのな
す角θ１は、通常、数度以下であるので、全反射面５ｂ
とＹ分岐部２ａからの放射光とのなす角θ２は30〜60°
が適当であり、45°近傍が最適である。同様にしてＹ分
岐部２ｂについて反射手段４ａと放射光とのなす角を決
定することができる。なお、光波が入出力ポート２ｉか
ら入射する場合は、反射手段４ｃ，４ｄが反射手段４
ａ，４ｂと同様な作用をなすことができる。
【００１８】次に、反射手段の代わりに、放射光を吸収
する吸収手段を設けた実施例について説明する。図３に
示すように、分岐光導波路２ａ，２ｂの分岐部近傍にお
いて、電子ビーム蒸着やスパッタリング等の成膜技術と
リフトオフ法を用いて、基板１上に選択的に放射光を吸
収する物質の膜数百〜数千Å程度に形成する。そして、
温度800 〜1100℃程度の電気炉中において数時間〜数十
時間、熱拡散法により基板１中へ物質を拡散させる。
する吸収手段を設けた実施例について説明する。図３に
示すように、分岐光導波路２ａ，２ｂの分岐部近傍にお
いて、電子ビーム蒸着やスパッタリング等の成膜技術と
リフトオフ法を用いて、基板１上に選択的に放射光を吸
収する物質の膜数百〜数千Å程度に形成する。そして、
温度800 〜1100℃程度の電気炉中において数時間〜数十
時間、熱拡散法により基板１中へ物質を拡散させる。
【００１９】ここで、放射光を吸収する物質として、光
通信によく用いられる波長約1.3 μm 及び約1.5 μm 程
度の入射光の場合、特に波長約1.3 μm ではエルビウム
（Ｅｒ），波長約1.5 μm ではプラセオジウム（Ｐｒ）
等の希土類元素を用いると吸収が生じるので好適であ
る。
通信によく用いられる波長約1.3 μm 及び約1.5 μm 程
度の入射光の場合、特に波長約1.3 μm ではエルビウム
（Ｅｒ），波長約1.5 μm ではプラセオジウム（Ｐｒ）
等の希土類元素を用いると吸収が生じるので好適であ
る。
【００２０】なお、本実施例では光導波路をＬＮ単結晶
やＬＴ単結晶の基板中に形成させたものを一実施例とし
て説明したがこれに限定されるものではなく、基板とし
て電気光学効果を有するものであれば、上記単結晶材料
以外のものを使用しても同様な作用効果を奏することが
でき、また光導波路を基板上にリブ状に形成したもの等
各種周知の形態の光導波路に適用できることはいうまで
もない。また、電極を設けない光分岐路にも充分に適用
が可能である。さらに、反射手段や吸収手段の形状やそ
の製法についても上述の実施例に限定されるものではな
く、例えば反射手段を設ける所定領域にイオンの打ち込
みや拡散等により高屈折領域を形成するようにしてもよ
く、その態様も反射面を平面として他の構成面をどのよ
うな形状にしてもよく、また、ビームが広がらないよう
に集光機能を持たせるために曲面状の反射面を形成して
もよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更し
実施し得る。
やＬＴ単結晶の基板中に形成させたものを一実施例とし
て説明したがこれに限定されるものではなく、基板とし
て電気光学効果を有するものであれば、上記単結晶材料
以外のものを使用しても同様な作用効果を奏することが
でき、また光導波路を基板上にリブ状に形成したもの等
各種周知の形態の光導波路に適用できることはいうまで
もない。また、電極を設けない光分岐路にも充分に適用
が可能である。さらに、反射手段や吸収手段の形状やそ
の製法についても上述の実施例に限定されるものではな
く、例えば反射手段を設ける所定領域にイオンの打ち込
みや拡散等により高屈折領域を形成するようにしてもよ
く、その態様も反射面を平面として他の構成面をどのよ
うな形状にしてもよく、また、ビームが広がらないよう
に集光機能を持たせるために曲面状の反射面を形成して
もよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更し
実施し得る。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明の光導波路型光変
調器によれば、少なくとも分岐光導波路の分岐部（合波
点近傍）に反射手段や吸収手段を設けて、分岐光導波路
からの放射光が基板端面から出射されるのを極力防止す
ることができるので、光導波路型光変調器と光ファイバ
との光軸調整が極めて容易に行うことができ、さらに光
軸調整作業の自動化が簡単且つ精確に行うことができ
る。
調器によれば、少なくとも分岐光導波路の分岐部（合波
点近傍）に反射手段や吸収手段を設けて、分岐光導波路
からの放射光が基板端面から出射されるのを極力防止す
ることができるので、光導波路型光変調器と光ファイバ
との光軸調整が極めて容易に行うことができ、さらに光
軸調整作業の自動化が簡単且つ精確に行うことができ
る。
【図１】本発明の光導波路型光変調器の一実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】反射手段による光波の反射の様子を示す模式図
である。
である。
【図３】本発明の光導波路型光変調器の一実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図４】従来の光導波路型光変調器の一例を示す斜視図
である。
である。
１ ・・・ 基板 ２ ・・・ 光導波路、 ３ａ，３ｂ ・・・ 変調用電極 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ ・・・ 反射手段 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ ・・・ 吸収手段 Ｍ ・・・ 光導波路型光変調器 Ｄ ・・・ 分岐点 Ｓ ・・・ 合波点
Claims (2)
- 【請求項１】電気光学効果を有する基板に光波の分岐部
を有する光導波路を形成するとともに、該光導波路上に
変調用電極を形成して成る光導波路型光変調器であっ
て、前記光導波路の分岐部近傍に光導波路からの放射光
を全反射させる反射手段を設けたことを特徴とする光導
波路型光変調器。 - 【請求項２】電気光学効果を有する基板に光波の分岐部
を有する光導波路を形成するとともに、該光導波路上に
変調用電極を形成して成る光導波路型光変調器であっ
て、前記光導波路の分岐部近傍に光導波路からの放射光
を吸収する吸収手段を設けたことを特徴とする光導波路
型光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14947994A JPH0815656A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 光導波路型光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14947994A JPH0815656A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 光導波路型光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815656A true JPH0815656A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15476057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14947994A Pending JPH0815656A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 光導波路型光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815656A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006301612A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-11-02 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
| JP2007094336A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-04-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光半導体素子および光半導体素子の製造方法 |
| US8699002B2 (en) | 2008-08-19 | 2014-04-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Laser irradiation device and method of manufacturing organic light emitting diode display device using the same |
| WO2014156957A1 (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | 光結合構造及び光モジュール |
| WO2023223432A1 (ja) * | 2022-05-17 | 2023-11-23 | 日本電信電話株式会社 | モードフィールド変換光回路 |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP14947994A patent/JPH0815656A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006301612A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-11-02 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
| JP2007094336A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-04-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光半導体素子および光半導体素子の製造方法 |
| US8699002B2 (en) | 2008-08-19 | 2014-04-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Laser irradiation device and method of manufacturing organic light emitting diode display device using the same |
| WO2014156957A1 (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | 光結合構造及び光モジュール |
| WO2023223432A1 (ja) * | 2022-05-17 | 2023-11-23 | 日本電信電話株式会社 | モードフィールド変換光回路 |
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