JPH0815657A - 導波路型電気光学素子 - Google Patents
導波路型電気光学素子Info
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- JPH0815657A JPH0815657A JP6150773A JP15077394A JPH0815657A JP H0815657 A JPH0815657 A JP H0815657A JP 6150773 A JP6150773 A JP 6150773A JP 15077394 A JP15077394 A JP 15077394A JP H0815657 A JPH0815657 A JP H0815657A
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- JP
- Japan
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- electrodes
- waveguide
- substrate
- optical
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/07—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 buffer layer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof
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- Ceramic Engineering (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気光学効果を有する基板に形成されたプロ
トン交換光導波路と、基板との間にバッファ層を介して
この光導波路に近接させて形成された少なくとも１対の
電極とを有し、この電極に電圧を印加して導波光を回折
させる導波路型電気光学素子において、温度が急に変化
した際に、電圧を印加しなくても導波光が回折してしま
うことを防止する。 【構成】 バッファ層12を、比抵抗が107 〜1011Ωcmの
範囲にある材料から形成する。
トン交換光導波路と、基板との間にバッファ層を介して
この光導波路に近接させて形成された少なくとも１対の
電極とを有し、この電極に電圧を印加して導波光を回折
させる導波路型電気光学素子において、温度が急に変化
した際に、電圧を印加しなくても導波光が回折してしま
うことを防止する。 【構成】 バッファ層12を、比抵抗が107 〜1011Ωcmの
範囲にある材料から形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気光学効果を有する
基板に形成された光導波路と、この光導波路の上に形成
された少なくとも１対の電極とを有し、この電極に電圧
を印加することによって導波光の変調や、スイッチング
等を行なうようにした導波路型電気光学素子に関するも
のである。
基板に形成された光導波路と、この光導波路の上に形成
された少なくとも１対の電極とを有し、この電極に電圧
を印加することによって導波光の変調や、スイッチング
等を行なうようにした導波路型電気光学素子に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開平２−９３１号公報に示され
るように、電気光学効果を有する基板に形成された薄膜
光導波路と、その上に形成されて該光導波路に電気光学
的回折格子（Electro-Optic Grating ）を形成する格子
状電極（以下ＥＯＧ電極と称する）と、このＥＯＧ電極
に電圧を印加する駆動回路とからなり、上記光導波路を
導波する導波光を、ＥＯＧ電極への電圧印加状態に応じ
て選択的に回折させるようにした導波路型電気光学素子
が公知となっている。
るように、電気光学効果を有する基板に形成された薄膜
光導波路と、その上に形成されて該光導波路に電気光学
的回折格子（Electro-Optic Grating ）を形成する格子
状電極（以下ＥＯＧ電極と称する）と、このＥＯＧ電極
に電圧を印加する駆動回路とからなり、上記光導波路を
導波する導波光を、ＥＯＧ電極への電圧印加状態に応じ
て選択的に回折させるようにした導波路型電気光学素子
が公知となっている。
【０００３】このような導波路型電気光学素子を用いれ
ば、回折光と非回折光（０次光）のいずれか一方を使用
光としたとき、その使用光を回折の有無あるいは程度に
応じて変調することができる。また、上記回折の有無に
応じて導波光の光路を切り換える光スイッチを構成する
こともできる。
ば、回折光と非回折光（０次光）のいずれか一方を使用
光としたとき、その使用光を回折の有無あるいは程度に
応じて変調することができる。また、上記回折の有無に
応じて導波光の光路を切り換える光スイッチを構成する
こともできる。
【０００４】さらに、例えばJAPANESE JOURNAL OF APPL
IED PHYSICS （ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプ
ライド・フィジックス）Vol.20, No.4, April, 1981 p
p.733〜737 に示されるように、電気光学効果を有する
基板に方向性結合器を構成する２本のチャンネル光導波
路を形成し、各チャンネル光導波路の上に平板状電極を
配し、一方のチャンネル光導波路を導波する導波光を上
記電極への電圧印加状態に応じて選択的に他方のチャン
ネル光導波路に移行させるようにした導波路型電気光学
素子も知られている。
IED PHYSICS （ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプ
ライド・フィジックス）Vol.20, No.4, April, 1981 p
p.733〜737 に示されるように、電気光学効果を有する
基板に方向性結合器を構成する２本のチャンネル光導波
路を形成し、各チャンネル光導波路の上に平板状電極を
配し、一方のチャンネル光導波路を導波する導波光を上
記電極への電圧印加状態に応じて選択的に他方のチャン
ネル光導波路に移行させるようにした導波路型電気光学
素子も知られている。
【０００５】このような導波路型電気光学素子を用いれ
ば、上記他方のチャンネル光導波路から出射する光を使
用光として、その使用光を電極への電圧印加状態に基づ
いて変調することができるし、また、導波光の光路を切
り換える光スイッチを構成することもできる。
ば、上記他方のチャンネル光導波路から出射する光を使
用光として、その使用光を電極への電圧印加状態に基づ
いて変調することができるし、また、導波光の光路を切
り換える光スイッチを構成することもできる。
【０００６】ところで、上記のような導波路型電気光学
素子においては、電極による光散乱や光吸収を避ける等
のために、電極と基板との間に光学バッファ層を形成す
ることが多い。従来このバッファ層は、ＳｉＯ2 あるい
はＡｌ2 Ｏ3 から形成されていた。
素子においては、電極による光散乱や光吸収を避ける等
のために、電極と基板との間に光学バッファ層を形成す
ることが多い。従来このバッファ層は、ＳｉＯ2 あるい
はＡｌ2 Ｏ3 から形成されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、光導波路と
してプロトン交換光導波路を用いた上で、基板との間に
上述のバッファ層を介して電極を設けた導波路型電気光
学素子においては、素子温度を急に変化させると、電極
への印加電圧がゼロであっても、何らかの誘起により導
波光が回折してしまう現象が認められる。
してプロトン交換光導波路を用いた上で、基板との間に
上述のバッファ層を介して電極を設けた導波路型電気光
学素子においては、素子温度を急に変化させると、電極
への印加電圧がゼロであっても、何らかの誘起により導
波光が回折してしまう現象が認められる。
【０００８】このように、電極への電圧印加と対応しな
い回折現象が生じると、上に述べた光変調や導波光の光
路切換えは制御不可能となり、この導波路型電気光学素
子から実用に供し得る光変調器や光スイッチを構成する
ことは難しくなる。
い回折現象が生じると、上に述べた光変調や導波光の光
路切換えは制御不可能となり、この導波路型電気光学素
子から実用に供し得る光変調器や光スイッチを構成する
ことは難しくなる。
【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、温度が急に変化した際に、電極への印加電圧が
ゼロであっても導波光が回折してしまうことを防止でき
る導波路型電気光学素子を提供することを目的とするも
のである。
であり、温度が急に変化した際に、電極への印加電圧が
ゼロであっても導波光が回折してしまうことを防止でき
る導波路型電気光学素子を提供することを目的とするも
のである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による導波路型電
気光学素子は、先に述べたように、電気光学効果を有す
る基板に形成されたプロトン交換光導波路と、基板との
間にバッファ層を介して、この光導波路に近接させて形
成された少なくとも１対の電極と、これらの電極間に電
圧を印加する駆動回路とを有する導波路型電気光学素子
において、上記バッファ層が、比抵抗が107 〜1011Ωcm
の範囲にある材料から形成されていることを特徴とする
ものである。
気光学素子は、先に述べたように、電気光学効果を有す
る基板に形成されたプロトン交換光導波路と、基板との
間にバッファ層を介して、この光導波路に近接させて形
成された少なくとも１対の電極と、これらの電極間に電
圧を印加する駆動回路とを有する導波路型電気光学素子
において、上記バッファ層が、比抵抗が107 〜1011Ωcm
の範囲にある材料から形成されていることを特徴とする
ものである。
【００１１】なお、そのようなバッファ層材料として具
体的には、ＨｆＯ2 を好適に用いることができる。
体的には、ＨｆＯ2 を好適に用いることができる。
【００１２】
【作用および発明の効果】従来、上述のバッファ層を形
成する材料として一般に用いられているＳｉＯ2の比抵
抗は1012Ωcm以上、またＡｌ2 Ｏ3 の比抵抗は1012Ωcm
以上と、かなり高くなっている。
成する材料として一般に用いられているＳｉＯ2の比抵
抗は1012Ωcm以上、またＡｌ2 Ｏ3 の比抵抗は1012Ωcm
以上と、かなり高くなっている。
【００１３】それに対して、本発明におけるようにバッ
ファ層材料として比抵抗が1011Ωｃｍ以下の比較的低抵
抗の材料を用いると、前述したように温度が急変した際
の、電極への電圧印加と対応しない回折現象が防止され
る。その理由は、以下のように考えられる。
ファ層材料として比抵抗が1011Ωｃｍ以下の比較的低抵
抗の材料を用いると、前述したように温度が急変した際
の、電極への電圧印加と対応しない回折現象が防止され
る。その理由は、以下のように考えられる。
【００１４】温度が急変した際の上記回折現象は、基板
の焦電効果によるものと考えられる。すなわち基板温度
が急変すると、焦電効果により基板の電荷が分離する。
基板の結晶軸と電極との相対位置関係によっては、この
電荷の分離方向に沿って電極が並んでいることもあり
得、そのような場合には、並んでいる電極の１つに正の
電荷が、次の電極に負の電荷が、さらに次の電極に正の
電荷が、……というように電荷がたまることになる。こ
れは、電極に外部から電圧を印加したときの状態と同じ
であるから、基板に電気光学効果が生じて、導波光が回
折することになる。
の焦電効果によるものと考えられる。すなわち基板温度
が急変すると、焦電効果により基板の電荷が分離する。
基板の結晶軸と電極との相対位置関係によっては、この
電荷の分離方向に沿って電極が並んでいることもあり
得、そのような場合には、並んでいる電極の１つに正の
電荷が、次の電極に負の電荷が、さらに次の電極に正の
電荷が、……というように電荷がたまることになる。こ
れは、電極に外部から電圧を印加したときの状態と同じ
であるから、基板に電気光学効果が生じて、導波光が回
折することになる。
【００１５】それに対して、電極と基板の間に低抵抗の
バッファ層が介在していると、上述のように電極に電荷
がたまることがなくなって、上記回折現象が防止される
ものと考えられる。
バッファ層が介在していると、上述のように電極に電荷
がたまることがなくなって、上記回折現象が防止される
ものと考えられる。
【００１６】なお、この電圧印加と対応しない回折現象
を防止する上では、バッファ層材料の抵抗はより低い方
が望ましいと考えられるが、その半面このバッファ層材
料の抵抗が余りにも低いと電極間がバッファ層を介して
導通状態となって、電極に電圧を印加できなくなる。そ
うであると、今度は導波光を回折させることが全く不可
能になってしまう。このような不具合は、バッファ層材
料の比抵抗が少なくとも１０７ Ωcm程度（つまり通常
108 〜1010Ωcmであるプロトン交換光導波路の比抵抗よ
りやや低い程度）あれば防止されるので、本発明におい
てはこの値をバッファ層材料の比抵抗の下限値とするも
のである。
を防止する上では、バッファ層材料の抵抗はより低い方
が望ましいと考えられるが、その半面このバッファ層材
料の抵抗が余りにも低いと電極間がバッファ層を介して
導通状態となって、電極に電圧を印加できなくなる。そ
うであると、今度は導波光を回折させることが全く不可
能になってしまう。このような不具合は、バッファ層材
料の比抵抗が少なくとも１０７ Ωcm程度（つまり通常
108 〜1010Ωcmであるプロトン交換光導波路の比抵抗よ
りやや低い程度）あれば防止されるので、本発明におい
てはこの値をバッファ層材料の比抵抗の下限値とするも
のである。
【００１７】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１および図２はそれぞれ、本発明の
第１実施例による導波路型電気光学素子の平面形状およ
び側面形状を示すものである。この導波路型電気光学素
子は光変調器として構成されたものであり、ＭｇＯがド
ープされたＬｉＮｂＯ3 基板10上に形成された薄膜光導
波路11と、その上に形成されたＨｆＯ2 膜からなるバッ
ファ層12と、このバッファ層12の上に形成されたＥＯＧ
電極13と、このＥＯＧ電極13を間において互いに離れる
状態で光導波路11の表面に形成された光入力用線状回折
格子（LinearGrating Coupler ：以下ＬＧＣと称する）
14および光出力用ＬＧＣ15と、上記ＥＯＧ電極13に所定
の電圧を印加する駆動回路16とを有している。
詳細に説明する。図１および図２はそれぞれ、本発明の
第１実施例による導波路型電気光学素子の平面形状およ
び側面形状を示すものである。この導波路型電気光学素
子は光変調器として構成されたものであり、ＭｇＯがド
ープされたＬｉＮｂＯ3 基板10上に形成された薄膜光導
波路11と、その上に形成されたＨｆＯ2 膜からなるバッ
ファ層12と、このバッファ層12の上に形成されたＥＯＧ
電極13と、このＥＯＧ電極13を間において互いに離れる
状態で光導波路11の表面に形成された光入力用線状回折
格子（LinearGrating Coupler ：以下ＬＧＣと称する）
14および光出力用ＬＧＣ15と、上記ＥＯＧ電極13に所定
の電圧を印加する駆動回路16とを有している。
【００１８】この導波路型電気光学素子の要部の作製方
法は、以下の通りである。まず、ＭｇＯがドープされた
ＬＩＮｂＯ3 基板（Ｘ板）10をピロリン酸中に浸漬して
140〜160 ℃でプロトン交換を行ない、さらに大気中で3
00 〜400 ℃×10〜60分のアニール処理を施して、光導
波路11を形成した。この場合は、Ａｒ+ レーザー光およ
びＨｅ−Ｎｅレーザー光に対して導波光の伝搬モードが
シングルモードとなる光導波路11が得られた。
法は、以下の通りである。まず、ＭｇＯがドープされた
ＬＩＮｂＯ3 基板（Ｘ板）10をピロリン酸中に浸漬して
140〜160 ℃でプロトン交換を行ない、さらに大気中で3
00 〜400 ℃×10〜60分のアニール処理を施して、光導
波路11を形成した。この場合は、Ａｒ+ レーザー光およ
びＨｅ−Ｎｅレーザー光に対して導波光の伝搬モードが
シングルモードとなる光導波路11が得られた。
【００１９】次いで、光導波路11上にバッファ層12とな
るＨｆＯ2 を、高周波スパッタリング法により成膜し
た。この場合、一例としてスパッタリング装置内にＡｒ
ガス：60sccm（standard cc／min ）、Ｏ2 ガス：72sc
cmを導入し、全圧中のＯ2 ガスの分圧比は40％、混合ガ
ス圧は１×10-2Torrに設定した。そしてＡｒガスとＯ2
ガスとの混合雰囲気中で金属Ｈｆターゲットをカソー
ド、基板10をアノードとし、カソードへの印加電圧を１
ｋＷにして高周波放電させ、厚さ100 ｎｍのＨｆＯ2膜
を成膜した。
るＨｆＯ2 を、高周波スパッタリング法により成膜し
た。この場合、一例としてスパッタリング装置内にＡｒ
ガス：60sccm（standard cc／min ）、Ｏ2 ガス：72sc
cmを導入し、全圧中のＯ2 ガスの分圧比は40％、混合ガ
ス圧は１×10-2Torrに設定した。そしてＡｒガスとＯ2
ガスとの混合雰囲気中で金属Ｈｆターゲットをカソー
ド、基板10をアノードとし、カソードへの印加電圧を１
ｋＷにして高周波放電させ、厚さ100 ｎｍのＨｆＯ2膜
を成膜した。
【００２０】以上のようにしてＨｆＯ2 からなるバッフ
ァ層12を形成した後、その上に、公知の方法によりＥＯ
Ｇ電極13を形成した。このＥＯＧ電極13の電極指ピッチ
は、一例として５〜20μｍとする。
ァ層12を形成した後、その上に、公知の方法によりＥＯ
Ｇ電極13を形成した。このＥＯＧ電極13の電極指ピッチ
は、一例として５〜20μｍとする。
【００２１】以下、この導波路型電気光学素子の動作を
説明する。変調される光ビーム20を発する例えばＡｒ+
レーザー等のレーザー光源21は、平行光であるこの光ビ
ーム20が、基板10の斜めにカットされた端面10ａを通過
し、光導波路11を透過してＬＧＣ14の部分に入射するよ
うに配置されている。それにより、光ビーム20はこのＬ
ＧＣ14で回折して光導波路11内に入射し、該光導波路11
を導波モードで矢印Ａ方向に進行する。
説明する。変調される光ビーム20を発する例えばＡｒ+
レーザー等のレーザー光源21は、平行光であるこの光ビ
ーム20が、基板10の斜めにカットされた端面10ａを通過
し、光導波路11を透過してＬＧＣ14の部分に入射するよ
うに配置されている。それにより、光ビーム20はこのＬ
ＧＣ14で回折して光導波路11内に入射し、該光導波路11
を導波モードで矢印Ａ方向に進行する。
【００２２】この光ビーム（導波光）20は、ＥＯＧ電極
13に対応する部分を通って導波するが、ＥＯＧ電極13に
電圧が印加されていない状態では、この導波光20は直進
する。一方、ＥＯＧ電極13に駆動回路16から所定の高周
波重畳電圧が印加されると、電気光学効果を有する光導
波路11の屈折率が変化して光導波路11に回折格子が形成
され、導波光20はその回折格子により回折する。以上の
ようにして回折した光ビーム20Ａおよび回折しない光ビ
ーム20Ｂは、ＬＧＣ15において基板10側に回折し、この
基板10の斜めにカットされた端面10ｂから素子外に出射
する。
13に対応する部分を通って導波するが、ＥＯＧ電極13に
電圧が印加されていない状態では、この導波光20は直進
する。一方、ＥＯＧ電極13に駆動回路16から所定の高周
波重畳電圧が印加されると、電気光学効果を有する光導
波路11の屈折率が変化して光導波路11に回折格子が形成
され、導波光20はその回折格子により回折する。以上の
ようにして回折した光ビーム20Ａおよび回折しない光ビ
ーム20Ｂは、ＬＧＣ15において基板10側に回折し、この
基板10の斜めにカットされた端面10ｂから素子外に出射
する。
【００２３】そこでこの素子外に出射した例えば光ビー
ム20Ａを使用光とすれば、前記駆動回路16による電圧印
加の有無に応じてこの光ビーム20Ａを変調することがで
きる。例えば所定の画像信号に基づいてこの光ビーム20
Ａを変調する場合は、その画像信号に基づいて駆動回路
16による電圧印加を制御すればよい。
ム20Ａを使用光とすれば、前記駆動回路16による電圧印
加の有無に応じてこの光ビーム20Ａを変調することがで
きる。例えば所定の画像信号に基づいてこの光ビーム20
Ａを変調する場合は、その画像信号に基づいて駆動回路
16による電圧印加を制御すればよい。
【００２４】次に、本実施例の導波路型電気光学素子の
温度変化に対する作動安定性を調べた結果について説明
する。レーザー光源21として出力10ｍＷのＡｒ+ レーザ
ーを用い、そこから発せられた光ビーム20を上述の通り
にして光導波路11内に入射させ、そこを導波させた。
温度変化に対する作動安定性を調べた結果について説明
する。レーザー光源21として出力10ｍＷのＡｒ+ レーザ
ーを用い、そこから発せられた光ビーム20を上述の通り
にして光導波路11内に入射させ、そこを導波させた。
【００２５】ここで、上記駆動回路16の出力電圧をゼロ
にしたとき、回折光20Ａは生じなかった。そしてこの状
態のまま、ドライヤーによりこの導波路型電気光学素子
を急に加熱したが、それでも回折光20Ａは生じなかっ
た。なお、加熱直後の素子温度は50℃以上であった。ま
た、本実施例におけるバッファ層材料であるＨｆＯ2 の
比抵抗を測定したところ、109 〜1011Ωcmであった。ま
たプロトン交換光導波路11の比抵抗は、108 〜1010Ωcm
であった。
にしたとき、回折光20Ａは生じなかった。そしてこの状
態のまま、ドライヤーによりこの導波路型電気光学素子
を急に加熱したが、それでも回折光20Ａは生じなかっ
た。なお、加熱直後の素子温度は50℃以上であった。ま
た、本実施例におけるバッファ層材料であるＨｆＯ2 の
比抵抗を測定したところ、109 〜1011Ωcmであった。ま
たプロトン交換光導波路11の比抵抗は、108 〜1010Ωcm
であった。
【００２６】それに対して、バッファ層を従来と同様に
ＳｉＯ2 から形成した導波路型電気光学素子について説
明する。この比較例としての導波路型電気光学素子は、
図１および図２に示した導波路型電気光学素子と比較す
ると、基本的にはバッファ層材料が異なるだけであり、
以下では適宜図１および図２中の番号を引用して説明す
る。
ＳｉＯ2 から形成した導波路型電気光学素子について説
明する。この比較例としての導波路型電気光学素子は、
図１および図２に示した導波路型電気光学素子と比較す
ると、基本的にはバッファ層材料が異なるだけであり、
以下では適宜図１および図２中の番号を引用して説明す
る。
【００２７】この比較例の導波路型電気光学素子の作製
方法は、ＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ3 基板（Ｘ
板）10に光導波路11を形成するところまでは、前記実施
例におけるのと同様である。そしてこの場合は、光導波
路11の上にバッファ層12となるＳｉＯ2 を、高周波スパ
ッタリング法により成膜する。この高周波スパッタリン
グは、Ａｒガス：35sccm、Ｏ2 ガス：3.5 sccm、混合ガ
ス圧：１×10-3Torr、高周波パワー：100 Ｗの条件で行
なった。
方法は、ＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ3 基板（Ｘ
板）10に光導波路11を形成するところまでは、前記実施
例におけるのと同様である。そしてこの場合は、光導波
路11の上にバッファ層12となるＳｉＯ2 を、高周波スパ
ッタリング法により成膜する。この高周波スパッタリン
グは、Ａｒガス：35sccm、Ｏ2 ガス：3.5 sccm、混合ガ
ス圧：１×10-3Torr、高周波パワー：100 Ｗの条件で行
なった。
【００２８】この比較例の導波路型電気光学素子の温度
変化に対する作動安定性を調べた結果について説明す
る。レーザー光源21として出力10ｍＷのＡｒ+ レーザー
を用い、そこから発せられた光ビーム20を上述の通りに
して光導波路11内に入射させ、そこを導波させた。
変化に対する作動安定性を調べた結果について説明す
る。レーザー光源21として出力10ｍＷのＡｒ+ レーザー
を用い、そこから発せられた光ビーム20を上述の通りに
して光導波路11内に入射させ、そこを導波させた。
【００２９】ここで、上記駆動回路16の出力電圧をゼロ
にしたとき、回折光20Ａは生じなかった。そしてこの状
態のまま、ドライヤーによりこの導波路型電気光学素子
を急に加熱したところ、数秒で回折光20Ａが生じた。そ
の後ドライヤーによる加熱を止めても回折光20Ａが生じ
たままとなり、その状態は数秒〜数十秒間続く。なお、
この比較例におけるバッファ層材料であるＳｉＯ2 の比
抵抗を測定したところ、1012Ωcm以上であった。
にしたとき、回折光20Ａは生じなかった。そしてこの状
態のまま、ドライヤーによりこの導波路型電気光学素子
を急に加熱したところ、数秒で回折光20Ａが生じた。そ
の後ドライヤーによる加熱を止めても回折光20Ａが生じ
たままとなり、その状態は数秒〜数十秒間続く。なお、
この比較例におけるバッファ層材料であるＳｉＯ2 の比
抵抗を測定したところ、1012Ωcm以上であった。
【００３０】以上説明した通り本発明の実施例では、比
抵抗がＳｉＯ2 と比べて１桁〜３桁以上も低いＨｆＯ2
からバッファ層12を形成したことにより、急な温度変化
があったとき、ＥＯＧ電極13への印加電圧がゼロであっ
ても導波光が回折してしまうことがなく、作動が安定し
ていることが確認された。
抵抗がＳｉＯ2 と比べて１桁〜３桁以上も低いＨｆＯ2
からバッファ層12を形成したことにより、急な温度変化
があったとき、ＥＯＧ電極13への印加電圧がゼロであっ
ても導波光が回折してしまうことがなく、作動が安定し
ていることが確認された。
【００３１】また、バッファ層12をＨｆＯ2 の代りにＩ
ｎ2 Ｏ3 およびＳｎＯ2 からなる透明導電膜から形成し
た場合は、その比抵抗が１〜103 Ωcmとかなり低いた
め、ＥＯＧ電極13の電極指間がバッファ層12を介して導
通状態になってしまう。そうであると、ＥＯＧ電極13に
電圧を印加できなくなり、導波光を回折させることが全
く不可能になってしまう。このような不具合は、バッフ
ァ層材料の比抵抗が少なくとも107 Ωcm程度あれば防止
され得る。
ｎ2 Ｏ3 およびＳｎＯ2 からなる透明導電膜から形成し
た場合は、その比抵抗が１〜103 Ωcmとかなり低いた
め、ＥＯＧ電極13の電極指間がバッファ層12を介して導
通状態になってしまう。そうであると、ＥＯＧ電極13に
電圧を印加できなくなり、導波光を回折させることが全
く不可能になってしまう。このような不具合は、バッフ
ァ層材料の比抵抗が少なくとも107 Ωcm程度あれば防止
され得る。
【００３２】ＨｆＯ2 はこのような不具合を防止可能
で、また前述の通り素子温度の急な変化に対しても安定
した作動を実現するものであって、本発明におけるバッ
ファ層材料として特に好ましい。さらにこのＨｆＯ
2 は、ＳｉＯ2 と比べれば駆動電圧を低くする作用があ
り、そして光伝搬損失も0.1 ｄＢ／cm以下と非常に低い
ので、バッファ層材料として極めて望ましい。
で、また前述の通り素子温度の急な変化に対しても安定
した作動を実現するものであって、本発明におけるバッ
ファ層材料として特に好ましい。さらにこのＨｆＯ
2 は、ＳｉＯ2 と比べれば駆動電圧を低くする作用があ
り、そして光伝搬損失も0.1 ｄＢ／cm以下と非常に低い
ので、バッファ層材料として極めて望ましい。
【００３３】ここで、上記駆動電圧に関して図３を参照
して詳しく説明する。この図３のグラフは、図１および
図２に示したような導波路型電気光学素子のバッファ層
12をそれぞれＨｆＯ2 、ＳｉＯ2 から形成した場合の、
最大回折効率を得る駆動電圧Ｖπをバッファ層厚毎に示
したものである。ここに示される通り、バッファ層厚が
実用的な100 ｎｍ以上の範囲にあるとき、バッファ層12
をＨｆＯ2 から形成すると、ＳｉＯ2 から形成する場合
と比べて明らかに駆動電圧Ｖπが低くなる。
して詳しく説明する。この図３のグラフは、図１および
図２に示したような導波路型電気光学素子のバッファ層
12をそれぞれＨｆＯ2 、ＳｉＯ2 から形成した場合の、
最大回折効率を得る駆動電圧Ｖπをバッファ層厚毎に示
したものである。ここに示される通り、バッファ層厚が
実用的な100 ｎｍ以上の範囲にあるとき、バッファ層12
をＨｆＯ2 から形成すると、ＳｉＯ2 から形成する場合
と比べて明らかに駆動電圧Ｖπが低くなる。
【００３４】なお上記実施例では、ＥＯＧ電極13に高周
波重畳電圧を印加するようにしているが、それに限ら
ず、ＤＣ電圧を印加するようにしても構わない。しかし
高周波重畳電圧を印加する場合は、いわゆるＤＣドリフ
ト、つまり印加電圧対回折効率特性が電圧を加えるのに
従って変動してしまう現象が防止できるので、より好ま
しい。
波重畳電圧を印加するようにしているが、それに限ら
ず、ＤＣ電圧を印加するようにしても構わない。しかし
高周波重畳電圧を印加する場合は、いわゆるＤＣドリフ
ト、つまり印加電圧対回折効率特性が電圧を加えるのに
従って変動してしまう現象が防止できるので、より好ま
しい。
【００３５】次に、本発明の第２実施例による導波路型
電気光学素子について、図４を参照して説明する。この
図４に示されている導波路型電気光学素子は、ＭｇＯが
ドープされたＬｉＮｂＯ3 基板10と、該基板10に形成さ
れた、Ｙ分岐光導波路を２つ接続した形のチャンネル光
導波路30と、このチャンネル光導波路30の一方の分岐部
分30ａを挟むようにして基板10上に形成された１対の平
板状電極31，31と、これらの平板状電極31，31に電圧を
印加する変調駆動回路32とを有している。またこの場合
も、各平板状電極31と基板10との間には、バッファ層33
が介設されている。
電気光学素子について、図４を参照して説明する。この
図４に示されている導波路型電気光学素子は、ＭｇＯが
ドープされたＬｉＮｂＯ3 基板10と、該基板10に形成さ
れた、Ｙ分岐光導波路を２つ接続した形のチャンネル光
導波路30と、このチャンネル光導波路30の一方の分岐部
分30ａを挟むようにして基板10上に形成された１対の平
板状電極31，31と、これらの平板状電極31，31に電圧を
印加する変調駆動回路32とを有している。またこの場合
も、各平板状電極31と基板10との間には、バッファ層33
が介設されている。
【００３６】上記構成の導波路型電気光学素子におい
て、入力光34はチャンネル光導波路30の図中左端から入
力され、１番目のＹ分岐で分岐され、分岐部分30ａおよ
び30ｂを導波してから２番目のＹ分岐で再度合成され
る。この合成された光は、チャンネル光導波路30の図中
右端から出力光34Ａとして出力される。
て、入力光34はチャンネル光導波路30の図中左端から入
力され、１番目のＹ分岐で分岐され、分岐部分30ａおよ
び30ｂを導波してから２番目のＹ分岐で再度合成され
る。この合成された光は、チャンネル光導波路30の図中
右端から出力光34Ａとして出力される。
【００３７】チャンネル光導波路30の一方の分岐部分30
ａに電極31，31を介して電圧が印加されると、この分岐
部分30ａの屈折率が変化するので、分岐部分30ａを導波
する光はこの電圧印加に応じて位相変調される。そし
て、この分岐部分30ａを導波した光と、分岐部分30ｂを
導波した光は合成されたとき干渉するので、出力光34Ａ
は上記電圧の印加に応じて強度変調される。
ａに電極31，31を介して電圧が印加されると、この分岐
部分30ａの屈折率が変化するので、分岐部分30ａを導波
する光はこの電圧印加に応じて位相変調される。そし
て、この分岐部分30ａを導波した光と、分岐部分30ｂを
導波した光は合成されたとき干渉するので、出力光34Ａ
は上記電圧の印加に応じて強度変調される。
【００３８】この場合も、バッファ層33を、比抵抗が10
7 〜1011Ωcmの範囲にあるＨｆＯ2等の材料から形成す
れば、第１実施例と同様の効果が得られる。
7 〜1011Ωcmの範囲にあるＨｆＯ2等の材料から形成す
れば、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３９】次に、本発明の第３実施例による導波路型
電気光学素子について、図５を参照して説明する。この
図５に示されている導波路型電気光学素子は、ＭｇＯが
ドープされたＬｉＮｂＯ3 基板10と、該基板10に形成さ
れた、方向性結合器を構成する２つのチャンネル光導波
路40Ａ、40Ｂと、一方のチャンネル光導波路40Ａを挟む
ようにして基板10上に形成された１対の平板状電極41，
41と、これらの平板状電極41，41に所定の電圧を印加す
る変調駆動回路42とを有している。またこの場合も、各
平板状電極41と基板10との間には、バッファ層43が介設
されている。
電気光学素子について、図５を参照して説明する。この
図５に示されている導波路型電気光学素子は、ＭｇＯが
ドープされたＬｉＮｂＯ3 基板10と、該基板10に形成さ
れた、方向性結合器を構成する２つのチャンネル光導波
路40Ａ、40Ｂと、一方のチャンネル光導波路40Ａを挟む
ようにして基板10上に形成された１対の平板状電極41，
41と、これらの平板状電極41，41に所定の電圧を印加す
る変調駆動回路42とを有している。またこの場合も、各
平板状電極41と基板10との間には、バッファ層43が介設
されている。
【００４０】上記構成の導波路型電気光学素子におい
て、入力光44は一方のチャンネル光導波路40Ａに入力さ
れてそこを導波し、両光導波路40Ａ、40Ｂが近接してい
る部分において他方のチャンネル光導波路40Ｂに乗り移
り、そこを導波して該光導波路40Ｂから出力光44Ａとし
て出力される。
て、入力光44は一方のチャンネル光導波路40Ａに入力さ
れてそこを導波し、両光導波路40Ａ、40Ｂが近接してい
る部分において他方のチャンネル光導波路40Ｂに乗り移
り、そこを導波して該光導波路40Ｂから出力光44Ａとし
て出力される。
【００４１】チャンネル光導波路40Ａに電極41，41を介
して電圧が印加されると、この光導波路40Ａの屈折率が
変化するので、該光導波路40Ａから光導波路40Ｂへの導
波光の乗り移りの大きさが変化する。そこで出力光44Ａ
は、上記電圧の印加に応じて強度変調される。
して電圧が印加されると、この光導波路40Ａの屈折率が
変化するので、該光導波路40Ａから光導波路40Ｂへの導
波光の乗り移りの大きさが変化する。そこで出力光44Ａ
は、上記電圧の印加に応じて強度変調される。
【００４２】この場合も、バッファ層43を、比抵抗が10
7 〜1011Ωcmの範囲にあるＨｆＯ2等の材料から形成す
れば、第１実施例と同様の効果が得られる。
7 〜1011Ωcmの範囲にあるＨｆＯ2等の材料から形成す
れば、第１実施例と同様の効果が得られる。
【図１】本発明の第１実施例による導波路型電気光学素
子を示す平面図
子を示す平面図
【図２】上記導波路型電気光学素子の側面図
【図３】導波路型電気光学素子においてバッファ層をそ
れぞれＨｆＯ2 、ＳｉＯ2 から形成した場合の、最大回
折効率を得る駆動電圧Ｖπをバッファ層厚毎に示すグラ
フ
れぞれＨｆＯ2 、ＳｉＯ2 から形成した場合の、最大回
折効率を得る駆動電圧Ｖπをバッファ層厚毎に示すグラ
フ
【図４】本発明の第２実施例による導波路型電気光学素
子を示す斜視図
子を示す斜視図
【図５】本発明の第３実施例による導波路型電気光学素
子を示す斜視図
子を示す斜視図
10 ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 基板 11 薄膜光導波路 12 バッファ層 13 ＥＯＧ電極 16 駆動回路 20 光ビーム 20Ａ 回折した光ビーム 20Ｂ 回折しない光ビーム 30 チャンネル光導波路 31 平板状電極 32 変調駆動回路 33 バッファ層 40Ａ、40Ｂ チャンネル光導波路 41 平板状電極 42 変調駆動回路 43 バッファ層
Claims (3)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する基板に形成された
プロトン交換光導波路と、 前記基板との間にバッファ層を介して、この光導波路に
近接させて形成された少なくとも１対の電極と、 これらの電極間に電圧を印加する駆動回路とを有する導
波路型電気光学素子において、 前記バッファ層が、比抵抗が107 〜1011Ωcmの範囲にあ
る材料から形成されていることを特徴とする導波路型電
気光学素子。 - 【請求項２】 前記バッファ層の材料がＨｆＯ2 である
ことを特徴とする請求項１記載の導波路型電気光学素
子。 - 【請求項３】 前記駆動回路が、前記電極間に高周波電
圧を印加するものであることを特徴とする請求項１また
は２記載の導波路型電気光学素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6150773A JPH0815657A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | 導波路型電気光学素子 |
| US08/487,517 US5566258A (en) | 1994-07-01 | 1995-06-07 | Waveguide type electro-optical element comprising material having specific resistance ranging between 107-1011 omega CM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6150773A JPH0815657A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | 導波路型電気光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815657A true JPH0815657A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15504112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6150773A Pending JPH0815657A (ja) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | 導波路型電気光学素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5566258A (ja) |
| JP (1) | JPH0815657A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08278473A (ja) * | 1995-02-09 | 1996-10-22 | Nec Corp | 導波路型光制御デバイスとその製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3771287B2 (ja) * | 1994-04-15 | 2006-04-26 | 富士写真フイルム株式会社 | 導波路型電気光学素子 |
| JPH07294860A (ja) * | 1994-04-25 | 1995-11-10 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電気光学光変調装置 |
| US5949944A (en) * | 1997-10-02 | 1999-09-07 | Lucent Technologies Inc. | Apparatus and method for dissipating charge from lithium niobate devices |
| US6480633B1 (en) * | 1999-06-17 | 2002-11-12 | Agere Systems Inc. | Electro-optic device including a buffer layer of transparent conductive material |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0778587B2 (ja) * | 1988-05-27 | 1995-08-23 | 富士写真フイルム株式会社 | 光走査記録装置 |
| JP2867560B2 (ja) * | 1990-03-02 | 1999-03-08 | 富士通株式会社 | 光導波路デバイス |
| JPH04179931A (ja) * | 1990-11-14 | 1992-06-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | 導波型光デバイス |
| US5388170A (en) * | 1993-11-22 | 1995-02-07 | At&T Corp. | Electrooptic device structure and method for reducing thermal effects in optical waveguide modulators |
-
1994
- 1994-07-01 JP JP6150773A patent/JPH0815657A/ja active Pending
-
1995
- 1995-06-07 US US08/487,517 patent/US5566258A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08278473A (ja) * | 1995-02-09 | 1996-10-22 | Nec Corp | 導波路型光制御デバイスとその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5566258A (en) | 1996-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020924 |