JPH10133238A - 方向性結合型電気光学素子 - Google Patents
方向性結合型電気光学素子Info
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- JPH10133238A JPH10133238A JP29228596A JP29228596A JPH10133238A JP H10133238 A JPH10133238 A JP H10133238A JP 29228596 A JP29228596 A JP 29228596A JP 29228596 A JP29228596 A JP 29228596A JP H10133238 A JPH10133238 A JP H10133238A
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- Japan
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- optical
- coupling
- substrate
- optical waveguide
- optical element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 作製容易で特性バラツキの少ない、方向性結
合型の電気光学素子を得る。 【解決手段】 電気光学効果を有する基板10と、互いに
ほぼ平行で近接した結合部および、この結合部よりも互
いに大きく離間した部分（分離部および中間部）を有す
るように基板10に形成された２本のチャンネル光導波路
11、12と、上記結合部において基板10に電圧を印加する
電極13、14、15等の手段とを備えてなる方向性結合型電
気光学素子において、チャンネル光導波路11、12の結合
部における幅を、上記の大きく離間した部分における幅
よりも小さくする。
合型の電気光学素子を得る。 【解決手段】 電気光学効果を有する基板10と、互いに
ほぼ平行で近接した結合部および、この結合部よりも互
いに大きく離間した部分（分離部および中間部）を有す
るように基板10に形成された２本のチャンネル光導波路
11、12と、上記結合部において基板10に電圧を印加する
電極13、14、15等の手段とを備えてなる方向性結合型電
気光学素子において、チャンネル光導波路11、12の結合
部における幅を、上記の大きく離間した部分における幅
よりも小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路を利用した
方向性結合型電気光学素子、すなわち、電気光学効果を
有する基板に互いに近接した部分を有する２本のチャン
ネル光導波路を形成し、両光導波路間の導波光の乗り移
りを、光導波路に電圧を印加して制御するようにした方
向性結合型電気光学素子に関するものである。
方向性結合型電気光学素子、すなわち、電気光学効果を
有する基板に互いに近接した部分を有する２本のチャン
ネル光導波路を形成し、両光導波路間の導波光の乗り移
りを、光導波路に電圧を印加して制御するようにした方
向性結合型電気光学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、画像信号等に基づいて光を変
調する光変調素子や、光の進路を切り換える光スイッチ
等を構成するために、光導波路を利用した方向性結合型
電気光学素子が広く適用されている（例えば特開平４−
３３３８３５１号参照）。
調する光変調素子や、光の進路を切り換える光スイッチ
等を構成するために、光導波路を利用した方向性結合型
電気光学素子が広く適用されている（例えば特開平４−
３３３８３５１号参照）。
【０００３】この方向性結合型電気光学素子は、一例と
して図１２に示すように、電気光学効果を有するＬｉＮ
ｂx Ｔａ1-x Ｏ3 （０≦ｘ≦１）結晶等からなる基板１
に、例えば数μｍ程度の間隔を置いて互いに近接する部
分を有する２本のチャンネル光導波路２、３を形成し、
両光導波路間の導波光の乗り移りを、光導波路２、３へ
の印加電圧を変えて制御するようにしたものである。
して図１２に示すように、電気光学効果を有するＬｉＮ
ｂx Ｔａ1-x Ｏ3 （０≦ｘ≦１）結晶等からなる基板１
に、例えば数μｍ程度の間隔を置いて互いに近接する部
分を有する２本のチャンネル光導波路２、３を形成し、
両光導波路間の導波光の乗り移りを、光導波路２、３へ
の印加電圧を変えて制御するようにしたものである。
【０００４】つまり、チャンネル光導波路２、３の相近
接した部分（結合部）の側方には電極４、５、６が形成
され、光導波路２のポートＡから入力されてそこを導波
する光は、電極４、５、６による印加電圧が０の場合
は、上記結合部において他方の光導波路３に完全に乗り
移る状態（完全結合状態）となってクロスポートつまり
ポートＢ’から出力され、電極４、５、６によって光導
波路２、３に所定電圧が印加されると乗り移りが抑制さ
れて、ポートＡ’から出力されるようになる。
接した部分（結合部）の側方には電極４、５、６が形成
され、光導波路２のポートＡから入力されてそこを導波
する光は、電極４、５、６による印加電圧が０の場合
は、上記結合部において他方の光導波路３に完全に乗り
移る状態（完全結合状態）となってクロスポートつまり
ポートＢ’から出力され、電極４、５、６によって光導
波路２、３に所定電圧が印加されると乗り移りが抑制さ
れて、ポートＡ’から出力されるようになる。
【０００５】なお、チャンネル光導波路２、３の互いに
大きく離間して平行に延びる部分（分離部）は、間隔が
数10μｍ程度とされるので、この部分では光波分布の重
なりが全くなく、２本のチャンネル光導波路２、３は互
いに独立したものとなる。またこのようなチャンネル光
導波路２、３は、一般にプロトン交換後にアニールして
形成され、従来それらの幅は全長に亘って一定とされて
いた。
大きく離間して平行に延びる部分（分離部）は、間隔が
数10μｍ程度とされるので、この部分では光波分布の重
なりが全くなく、２本のチャンネル光導波路２、３は互
いに独立したものとなる。またこのようなチャンネル光
導波路２、３は、一般にプロトン交換後にアニールして
形成され、従来それらの幅は全長に亘って一定とされて
いた。
【０００６】原理的には、上記分離部を形成せずに結合
部のみとしても、方向性結合型電気光学素子としての基
本機能は得られるが、実際上は以下の理由により、分離
部も形成する必要がある。すなわち、チャンネル光導波
路の両端面は光学研磨されて光入出力部とされるが、研
磨ロットに応じて結合部の長さが異なる素子が形成され
ることになる。そうであると特性バラツキが顕著にな
り、完全結合を果たし得ない素子も作製されてしまう。
部のみとしても、方向性結合型電気光学素子としての基
本機能は得られるが、実際上は以下の理由により、分離
部も形成する必要がある。すなわち、チャンネル光導波
路の両端面は光学研磨されて光入出力部とされるが、研
磨ロットに応じて結合部の長さが異なる素子が形成され
ることになる。そうであると特性バラツキが顕著にな
り、完全結合を果たし得ない素子も作製されてしまう。
【０００７】また分離部が無い場合、２つのポートから
出力される光は空間的に十分に分離せず、特定のポート
から出力される光のみを利用光として使うことが極めて
困難となる。
出力される光は空間的に十分に分離せず、特定のポート
から出力される光のみを利用光として使うことが極めて
困難となる。
【０００８】なお上記図１２の例はＸあるいはＹカット
の基板１を用いたものであるが、図１３に示すようにＺ
カットの基板１’を用いた上で、各チャンネル光導波路
２、３の直上部分に電極７および８を配設してもよい。
要するに電極は、基板のＺ軸方向に電界が加わるように
配置される。
の基板１を用いたものであるが、図１３に示すようにＺ
カットの基板１’を用いた上で、各チャンネル光導波路
２、３の直上部分に電極７および８を配設してもよい。
要するに電極は、基板のＺ軸方向に電界が加わるように
配置される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの従来の方向
性結合型電気光学素子においては、特性バラツキが大き
くて、上記印加電圧が０のときに完全結合状態が得られ
ないような特性の不良品も多く形成され、作製の歩留ま
りがかなり低いという問題が認められていた。このよう
な不良品は、作製時にプロセス条件が僅かに変動しただ
けで発生する。
性結合型電気光学素子においては、特性バラツキが大き
くて、上記印加電圧が０のときに完全結合状態が得られ
ないような特性の不良品も多く形成され、作製の歩留ま
りがかなり低いという問題が認められていた。このよう
な不良品は、作製時にプロセス条件が僅かに変動しただ
けで発生する。
【００１０】そこで本発明は、作製容易にして完全結合
状態が得られる、特性バラツキの少ない方向性結合型電
気光学素子を提供することを目的とするものである。
状態が得られる、特性バラツキの少ない方向性結合型電
気光学素子を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による方向性結合
型電気光学素子は、電気光学効果を有する基板と、前述
したような結合部およびこの結合部よりも互いに大きく
離間した部分を有するように上記基板に形成された２本
のチャンネル光導波路と、上記結合部において光導波路
に電圧を印加する手段とを備えてなる方向性結合型電気
光学素子において、チャンネル光導波路の結合部におけ
る幅を、上記大きく離間した部分における幅よりも小さ
くしたことを特徴とするものである。
型電気光学素子は、電気光学効果を有する基板と、前述
したような結合部およびこの結合部よりも互いに大きく
離間した部分を有するように上記基板に形成された２本
のチャンネル光導波路と、上記結合部において光導波路
に電圧を印加する手段とを備えてなる方向性結合型電気
光学素子において、チャンネル光導波路の結合部におけ
る幅を、上記大きく離間した部分における幅よりも小さ
くしたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の効果】本発明者の研究によると、上述した従来
の方向性結合型電気光学素子における特性バラツキは、
２本のチャンネル光導波路の結合部における間隔（以
下、これをギャップＧという）のバラツキに起因してい
ることが判明した。そこで、図１２に示したタイプの方
向性結合型電気光学素子を、チャンネル光導波路２、３
の幅Ｗを７、８、９および10μｍに変え、そして各光導
波路幅Ｗ毎にギャップＧを１、２、３、４、５、６およ
び７μｍに変えたもの28通りを作製し、各素子において
印加電圧が０のときの導波光の乗り移りを調べた。
の方向性結合型電気光学素子における特性バラツキは、
２本のチャンネル光導波路の結合部における間隔（以
下、これをギャップＧという）のバラツキに起因してい
ることが判明した。そこで、図１２に示したタイプの方
向性結合型電気光学素子を、チャンネル光導波路２、３
の幅Ｗを７、８、９および10μｍに変え、そして各光導
波路幅Ｗ毎にギャップＧを１、２、３、４、５、６およ
び７μｍに変えたもの28通りを作製し、各素子において
印加電圧が０のときの導波光の乗り移りを調べた。
【００１３】なおこの場合、基板１としてはＸカットの
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 結晶基板を用い、プロトン交
換条件は150 ℃で64分、アニール条件は350 ℃で60分と
し、両光導波路２、３の結合長（結合部の長さ）は８ｍ
ｍとした。そして、半導体レーザから発せられた波長85
0 ｎｍの光をポートＡから入力させ、クロスポートつま
りポートＢ’から出力される光パワーを測定した。
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 結晶基板を用い、プロトン交
換条件は150 ℃で64分、アニール条件は350 ℃で60分と
し、両光導波路２、３の結合長（結合部の長さ）は８ｍ
ｍとした。そして、半導体レーザから発せられた波長85
0 ｎｍの光をポートＡから入力させ、クロスポートつま
りポートＢ’から出力される光パワーを測定した。
【００１４】その結果を図１４に示す。なおこの図１４
中でクロスポートの光パワーは、入力光のパワーに対す
る比で示してある。ここに示されるように、光導波路幅
Ｗ＝７μｍの場合はギャップＧ＝４、５、６μｍとする
と完全結合状態が得られる。一方光導波路幅Ｗ＝８μｍ
の場合はギャップＧ＝１、２μｍのときのみ、また光導
波路幅Ｗ＝９μｍの場合はギャップＧ＝２μｍのときの
み完全結合状態が得られ、そして光導波路幅Ｗ＝10μｍ
の場合はギャップＧの値に拘らず完全結合状態が得られ
ない。
中でクロスポートの光パワーは、入力光のパワーに対す
る比で示してある。ここに示されるように、光導波路幅
Ｗ＝７μｍの場合はギャップＧ＝４、５、６μｍとする
と完全結合状態が得られる。一方光導波路幅Ｗ＝８μｍ
の場合はギャップＧ＝１、２μｍのときのみ、また光導
波路幅Ｗ＝９μｍの場合はギャップＧ＝２μｍのときの
み完全結合状態が得られ、そして光導波路幅Ｗ＝10μｍ
の場合はギャップＧの値に拘らず完全結合状態が得られ
ない。
【００１５】ここでギャップＧは、プロトン交換を行な
う際に基板表面に形成されるマスクパターンの線幅（２
本のチャンネル光導波路に対応する２つの開口間の線
幅）、光導波路幅Ｗはマスクパターンの上記開口の幅で
定義する設計値であるが、通常の紫外線露光によるフォ
トリソグラフィ技術では、２μｍ以下の線幅のパターン
を正確に安定して作製するのは困難である。
う際に基板表面に形成されるマスクパターンの線幅（２
本のチャンネル光導波路に対応する２つの開口間の線
幅）、光導波路幅Ｗはマスクパターンの上記開口の幅で
定義する設計値であるが、通常の紫外線露光によるフォ
トリソグラフィ技術では、２μｍ以下の線幅のパターン
を正確に安定して作製するのは困難である。
【００１６】そこで、光導波路幅Ｗをできるだけ小さく
して、つまり上記例の範囲ではＷ＝７μｍとして方向性
結合型電気光学素子を形成すれば、ギャップＧの許容幅
すなわちプロセス条件の許容幅が大きくなり、また線幅
の点からも素子作製が容易になると考えられる。
して、つまり上記例の範囲ではＷ＝７μｍとして方向性
結合型電気光学素子を形成すれば、ギャップＧの許容幅
すなわちプロセス条件の許容幅が大きくなり、また線幅
の点からも素子作製が容易になると考えられる。
【００１７】しかしここで、周知の通りチャンネル光導
波路の分散曲線は大略図１５に示すようになっており、
光導波路をシングルモード化するためには光導波路幅Ｗ
をある一定範囲内に設定する必要がある。光導波路幅Ｗ
がこの範囲よりも小さいと導波不能のカットオフ導波路
となり、反対にこの範囲よりも大きいとマルチモード導
波路となってしまう。なお通常、光変調等に方向性結合
型電気光学素子を適用する場合は、光導波路がシングル
モード導波路であることが必須となる。
波路の分散曲線は大略図１５に示すようになっており、
光導波路をシングルモード化するためには光導波路幅Ｗ
をある一定範囲内に設定する必要がある。光導波路幅Ｗ
がこの範囲よりも小さいと導波不能のカットオフ導波路
となり、反対にこの範囲よりも大きいとマルチモード導
波路となってしまう。なお通常、光変調等に方向性結合
型電気光学素子を適用する場合は、光導波路がシングル
モード導波路であることが必須となる。
【００１８】そして本発明者の研究によると、方向性結
合型電気光学素子におけるシングルモード領域は、図１
６に示すように結合部と分離部とで相異なり、シングル
導波路となる光導波路幅Ｗの下限値は、結合部より分離
部の方が大である。また光導波路幅Ｗがシングルモード
領域にあっても、それが上記の下限値に近付くほど、導
波光のビームプロファイルはガウスビームのプロファイ
ルから大きくかけ離れたものとなってしまう。
合型電気光学素子におけるシングルモード領域は、図１
６に示すように結合部と分離部とで相異なり、シングル
導波路となる光導波路幅Ｗの下限値は、結合部より分離
部の方が大である。また光導波路幅Ｗがシングルモード
領域にあっても、それが上記の下限値に近付くほど、導
波光のビームプロファイルはガウスビームのプロファイ
ルから大きくかけ離れたものとなってしまう。
【００１９】結合部においては、このようなビームプロ
ファイルの乱れは特に問題にならないが、光導波路外の
光学系と結合する分離部においては、このビームプロフ
ァイルの乱れが大きいと、各種収差が大きくなる等の問
題を招く。
ファイルの乱れは特に問題にならないが、光導波路外の
光学系と結合する分離部においては、このビームプロフ
ァイルの乱れが大きいと、各種収差が大きくなる等の問
題を招く。
【００２０】そこで本発明の方向性結合型電気光学素子
において、チャンネル光導波路の結合部の幅を分離部の
幅よりも小さくすれば、結合部においては光導波路幅を
できるだけ小さくして前述のようにプロセス条件の許容
幅を大きくし、また線幅の点からも素子作製を容易にし
て歩留まりを高めることができ、その一方分離部におい
ては光導波路幅をできるだけ大きくして、ビームプロフ
ァイルの乱れを抑えることができる。
において、チャンネル光導波路の結合部の幅を分離部の
幅よりも小さくすれば、結合部においては光導波路幅を
できるだけ小さくして前述のようにプロセス条件の許容
幅を大きくし、また線幅の点からも素子作製を容易にし
て歩留まりを高めることができ、その一方分離部におい
ては光導波路幅をできるだけ大きくして、ビームプロフ
ァイルの乱れを抑えることができる。
【００２１】なお、結合部と分離部において導波路条件
が異なるのは、以下の理由によるものと推察される。プ
ロトン交換アニール導波路は、まず基板を構成するＬｉ
ＮｂＯ3 等の結晶の表面のＬｉ+ とＨ+ （プロトン）と
をイオン交換するプロトン交換処理と、その後、結晶中
に取り込まれたＨ+ を基板内部に拡散するアニール処理
とによって形成される。図１７の（１）と（２）はそれ
ぞれ、結合部と分離部におけるＨ+ 拡散の様子を模式的
に示すものであるが、ここに示される通り、結合部では
２本のチャンネル光導波路２、３が近接しているため、
各光導波路のＨ+ 拡散領域が重なるのに対し、分離部で
はチャンネル光導波路が比較的大きく離れているため、
各光導波路のＨ+ 拡散領域が重なっていないものと考え
られる。
が異なるのは、以下の理由によるものと推察される。プ
ロトン交換アニール導波路は、まず基板を構成するＬｉ
ＮｂＯ3 等の結晶の表面のＬｉ+ とＨ+ （プロトン）と
をイオン交換するプロトン交換処理と、その後、結晶中
に取り込まれたＨ+ を基板内部に拡散するアニール処理
とによって形成される。図１７の（１）と（２）はそれ
ぞれ、結合部と分離部におけるＨ+ 拡散の様子を模式的
に示すものであるが、ここに示される通り、結合部では
２本のチャンネル光導波路２、３が近接しているため、
各光導波路のＨ+ 拡散領域が重なるのに対し、分離部で
はチャンネル光導波路が比較的大きく離れているため、
各光導波路のＨ+ 拡散領域が重なっていないものと考え
られる。
【００２２】実際に、ＬｉＮｂＯ3 結晶基板を用いたプ
ロトン交換アニール導波路のＨ+ 濃度分布を、ＳＩＭＳ
（２次イオン質量分析法）により分析した。プロトン交
換処理のみでは、交換厚つまりＨ+ の厚さは概ね0.1 〜
0.3 μｍであった。その後アニール処理を行なうと、Ｈ
+ がＬｉＮｂＯ3 結晶基板内に拡散し、拡散深さは数μ
ｍ〜10μｍとなった。
ロトン交換アニール導波路のＨ+ 濃度分布を、ＳＩＭＳ
（２次イオン質量分析法）により分析した。プロトン交
換処理のみでは、交換厚つまりＨ+ の厚さは概ね0.1 〜
0.3 μｍであった。その後アニール処理を行なうと、Ｈ
+ がＬｉＮｂＯ3 結晶基板内に拡散し、拡散深さは数μ
ｍ〜10μｍとなった。
【００２３】このことから、数μｍ程度の小さいギャッ
プＧを置いて近接している結合部の各光導波路では、ア
ニールしたときのＨ+ の拡散領域が相互に交わることが
分かった。それに対して分離部では、２本のチャンネル
光導波路が数10μｍ程度離れているので、このようなこ
とが起こらず、１本のチャンネル光導波路を形成した場
合と同様に各光導波路が形成されるものと推定される。
プＧを置いて近接している結合部の各光導波路では、ア
ニールしたときのＨ+ の拡散領域が相互に交わることが
分かった。それに対して分離部では、２本のチャンネル
光導波路が数10μｍ程度離れているので、このようなこ
とが起こらず、１本のチャンネル光導波路を形成した場
合と同様に各光導波路が形成されるものと推定される。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一つの実
施形態による方向性結合型電気光学素子の平面形状を示
すものである。図示されるようにこの方向性結合型電気
光学素子は、ＭｇＯが５ mol％ドープされたＬｉＮｂＯ
3 （以下、ＭｇＯ−ＬＮと称する）の結晶基板10上に形
成された２本のチャンネル光導波路11、12と、結合部に
おいてこれらの光導波路11、12の各々の側方に形成され
た平板状電極13、14、15とを有している。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一つの実
施形態による方向性結合型電気光学素子の平面形状を示
すものである。図示されるようにこの方向性結合型電気
光学素子は、ＭｇＯが５ mol％ドープされたＬｉＮｂＯ
3 （以下、ＭｇＯ−ＬＮと称する）の結晶基板10上に形
成された２本のチャンネル光導波路11、12と、結合部に
おいてこれらの光導波路11、12の各々の側方に形成され
た平板状電極13、14、15とを有している。
【００２５】基板10としてはＸカットのＭｇＯ−ＬＮ結
晶基板が用いられ、その縦横寸法は16ｍｍ×４ｍｍであ
る。チャンネル光導波路11、12は、基板10の表面にフォ
トリソグラフィにより該光導波路11、12の形状に対応し
た開口を有するマスクを形成し、このマスクの開口から
露出している基板部分をプロトン交換、アニール処理し
て形成される。本例では、プロトン交換条件は150 ℃で
64分、アニール条件は350 ℃で60分とした。
晶基板が用いられ、その縦横寸法は16ｍｍ×４ｍｍであ
る。チャンネル光導波路11、12は、基板10の表面にフォ
トリソグラフィにより該光導波路11、12の形状に対応し
た開口を有するマスクを形成し、このマスクの開口から
露出している基板部分をプロトン交換、アニール処理し
て形成される。本例では、プロトン交換条件は150 ℃で
64分、アニール条件は350 ℃で60分とした。
【００２６】また両光導波路11、12の結合長、つまり互
いに平行で近接した結合部の長さは８ｍｍ、分離部の長
さは２ｍｍ、中間部（結合部と分離部との間の部分）の
長さは２ｍｍである。一方各光導波路11、12の幅は、分
離部においては９μｍ、結合部においてはそれよりも小
さい７μｍとされ、上記中間部においては７μｍから９
μｍにテーパ状に変化するように設定されている。
いに平行で近接した結合部の長さは８ｍｍ、分離部の長
さは２ｍｍ、中間部（結合部と分離部との間の部分）の
長さは２ｍｍである。一方各光導波路11、12の幅は、分
離部においては９μｍ、結合部においてはそれよりも小
さい７μｍとされ、上記中間部においては７μｍから９
μｍにテーパ状に変化するように設定されている。
【００２７】そして両光導波路11、12のギャップは、結
合部においては５μｍ、分離部においては数10μｍとさ
れ、上記中間部においては５μｍから数10μｍに連続的
に変化するように設定されている。
合部においては５μｍ、分離部においては数10μｍとさ
れ、上記中間部においては５μｍから数10μｍに連続的
に変化するように設定されている。
【００２８】また本実施形態において、一方の光導波路
11は出力ポートＡ’側の中間部において折れ曲がった形
状とされ、他方の光導波路12はそれと反対側の中間部に
おいて折れ曲がった形状とされている。この折れ曲がり
部で光導波路11、12の中心線が互いになす角度（分離
角）は、一例として0.5 °とされている。
11は出力ポートＡ’側の中間部において折れ曲がった形
状とされ、他方の光導波路12はそれと反対側の中間部に
おいて折れ曲がった形状とされている。この折れ曲がり
部で光導波路11、12の中心線が互いになす角度（分離
角）は、一例として0.5 °とされている。
【００２９】上記構成の方向性結合型電気光学素子にお
いて、入力ポートＡから光導波路11に光を入力させたと
き、平板状電極13、14、15を介して光導波路11、12に電
圧を印加しなければ、光導波路11を導波する光は結合部
において光導波路12に完全に乗り移り、出力ポートＢ’
から出射する。また平板状電極13、14、15を介して光導
波路11、12に所定の電圧を印加すると、光導波路11を導
波する光は結合部において光導波路12に乗り移ることな
く、出力ポートＡ’から出射する。
いて、入力ポートＡから光導波路11に光を入力させたと
き、平板状電極13、14、15を介して光導波路11、12に電
圧を印加しなければ、光導波路11を導波する光は結合部
において光導波路12に完全に乗り移り、出力ポートＢ’
から出射する。また平板状電極13、14、15を介して光導
波路11、12に所定の電圧を印加すると、光導波路11を導
波する光は結合部において光導波路12に乗り移ることな
く、出力ポートＡ’から出射する。
【００３０】以上のようにして、入力ポートＡから入力
させた光を、出力ポートＢ’とＡ’のいずれかから選択
的に出射するようにスイッチングすることができる。ま
た、出力ポートＢ’あるいはＡ’のいずれか一方のみか
ら出射する光を利用光とする場合、上記電圧の印加を画
像信号等に基づいて制御することにより、その利用光を
変調することができる。
させた光を、出力ポートＢ’とＡ’のいずれかから選択
的に出射するようにスイッチングすることができる。ま
た、出力ポートＢ’あるいはＡ’のいずれか一方のみか
ら出射する光を利用光とする場合、上記電圧の印加を画
像信号等に基づいて制御することにより、その利用光を
変調することができる。
【００３１】そしてこの方向性結合型電気光学素子にお
いては、各光導波路11、12の幅を結合部においては十分
に小さい７μｍとしているので、光導波路11、12を形成
する際のフォトリソグラフィのプロセス条件が変動する
等して両光導波路11、12間のギャップＧが設計値の５μ
ｍからある程度外れても、電圧非印加時に光導波路11を
導波する光が結合部において完全に光導波路12に乗り移
る完全結合状態が得られるようになる。その詳しい理由
は、先に図１４を参照して説明した通りである。それに
よりこの方向性結合型電気光学素子は、高い歩留まりで
作製され得るものとなる。
いては、各光導波路11、12の幅を結合部においては十分
に小さい７μｍとしているので、光導波路11、12を形成
する際のフォトリソグラフィのプロセス条件が変動する
等して両光導波路11、12間のギャップＧが設計値の５μ
ｍからある程度外れても、電圧非印加時に光導波路11を
導波する光が結合部において完全に光導波路12に乗り移
る完全結合状態が得られるようになる。その詳しい理由
は、先に図１４を参照して説明した通りである。それに
よりこの方向性結合型電気光学素子は、高い歩留まりで
作製され得るものとなる。
【００３２】また各光導波路11、12の幅を、分離部にお
いては上記７μｍよりも大きい９μｍとしているので、
出力ポートＢ’あるいはＡ’から出射する光のビームプ
ロファイルの乱れを防止できる。その理由も、先に説明
した通りである。
いては上記７μｍよりも大きい９μｍとしているので、
出力ポートＢ’あるいはＡ’から出射する光のビームプ
ロファイルの乱れを防止できる。その理由も、先に説明
した通りである。
【００３３】次に図２〜図１１を参照して、本発明にお
いて採用され得る光導波路11、12の形状例を説明する。
なおこれらの図においては、電圧印加用の電極は省略し
て、光導波路11、12の形状のみを示してある。
いて採用され得る光導波路11、12の形状例を説明する。
なおこれらの図においては、電圧印加用の電極は省略し
て、光導波路11、12の形状のみを示してある。
【００３４】まず図２の（１）は、上記実施形態におけ
る光導波路11、12の形状を示すものである。また同図の
（２）の例では、（１）におけるように光導波路11、12
の各一部を比較的大きな角度で折り曲げる代わりに、光
導波路11、12を結合部の前と後の双方において折り曲
げ、折り曲げの角度は比較的小さく抑えるようにしてい
る。同図の（３）の例では、一方の光導波路12のみを結
合部の前と後の双方において折り曲げ、他方の光導波路
11は折り曲げないようにしている。
る光導波路11、12の形状を示すものである。また同図の
（２）の例では、（１）におけるように光導波路11、12
の各一部を比較的大きな角度で折り曲げる代わりに、光
導波路11、12を結合部の前と後の双方において折り曲
げ、折り曲げの角度は比較的小さく抑えるようにしてい
る。同図の（３）の例では、一方の光導波路12のみを結
合部の前と後の双方において折り曲げ、他方の光導波路
11は折り曲げないようにしている。
【００３５】図３の（１）、（２）および（３）の例は
それぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示した
ものから、光導波路11、12の光入力側の分離部を取り除
いた形に構成されたものである。そこでこれら光導波路
11、12は、結合部よりも光入力側では前述の中間部のみ
を有する形状となっているが、この中間部においても光
導波路11、12は、結合部から離れるのにつれて該結合部
よりも拡幅しているので、上記実施形態におけるのと同
様の効果が得られる。
それぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示した
ものから、光導波路11、12の光入力側の分離部を取り除
いた形に構成されたものである。そこでこれら光導波路
11、12は、結合部よりも光入力側では前述の中間部のみ
を有する形状となっているが、この中間部においても光
導波路11、12は、結合部から離れるのにつれて該結合部
よりも拡幅しているので、上記実施形態におけるのと同
様の効果が得られる。
【００３６】また図４の（１）、（２）および（３）の
例はそれぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示
したものから、光導波路11、12の光入力側および光出力
側の分離部を取り除いた形に構成されたものである。こ
の図４あるいは図３に示したものは、素子長を短くする
上で効果的である。この光導波路形状を採用する場合
も、光導波路11、12の中心線が互いになす角度（分離
角）を数°以内と小さくすれば、特に問題も無く上記実
施形態におけるのと同様の効果が得られる。
例はそれぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示
したものから、光導波路11、12の光入力側および光出力
側の分離部を取り除いた形に構成されたものである。こ
の図４あるいは図３に示したものは、素子長を短くする
上で効果的である。この光導波路形状を採用する場合
も、光導波路11、12の中心線が互いになす角度（分離
角）を数°以内と小さくすれば、特に問題も無く上記実
施形態におけるのと同様の効果が得られる。
【００３７】以上説明した例は、光入力ポートと光出力
ポートがともに２つのものであるが、図５〜図１０に
は、光入力ポートが１つで光出力ポートが２つとされた
ものを示す。
ポートがともに２つのものであるが、図５〜図１０に
は、光入力ポートが１つで光出力ポートが２つとされた
ものを示す。
【００３８】まず図５の（１）、（２）および（３）の
例はそれぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示
したものから、一方の光導波路12の光入力側の分離部の
一部を取り除いた形に構成されたものである。
例はそれぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示
したものから、一方の光導波路12の光入力側の分離部の
一部を取り除いた形に構成されたものである。
【００３９】図６の（１）、（２）および（３）の例は
それぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示した
ものから、一方の光導波路12の光入力側の分離部を全て
取り除いた形に構成されたものである。
それぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示した
ものから、一方の光導波路12の光入力側の分離部を全て
取り除いた形に構成されたものである。
【００４０】図７の（１）、（２）および（３）の例は
それぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示した
ものから、一方の光導波路12の光入力側の分離部並びに
中間部を取り除いた形に構成されたものである。
それぞれ、図２の（１）、（２）および（３）に示した
ものから、一方の光導波路12の光入力側の分離部並びに
中間部を取り除いた形に構成されたものである。
【００４１】次に図８の（１）、（２）および（３）の
例はそれぞれ、図５の（１）、（２）および（３）に示
したものから、光導波路11、12の光出力側の分離部を取
り除いた形に構成されたものである。
例はそれぞれ、図５の（１）、（２）および（３）に示
したものから、光導波路11、12の光出力側の分離部を取
り除いた形に構成されたものである。
【００４２】図９の（１）、（２）および（３）の例は
それぞれ、図６の（１）、（２）および（３）に示した
ものから、光導波路11、12の光出力側の分離部を取り除
いた形に構成されたものである。
それぞれ、図６の（１）、（２）および（３）に示した
ものから、光導波路11、12の光出力側の分離部を取り除
いた形に構成されたものである。
【００４３】図１０の（１）、（２）および（３）の例
はそれぞれ、図７の（１）、（２）および（３）に示し
たものから、光導波路11、12の光出力側の分離部を取り
除いた形に構成されたものである。
はそれぞれ、図７の（１）、（２）および（３）に示し
たものから、光導波路11、12の光出力側の分離部を取り
除いた形に構成されたものである。
【００４４】なお光導波路11、12を折り曲げた形状とす
る場合は、図１１に示すように、弧を描いて滑らかに曲
がる導波路形状を採用することもできる。
る場合は、図１１に示すように、弧を描いて滑らかに曲
がる導波路形状を採用することもできる。
【００４５】また光導波路を形成する基板は、前述のＭ
ｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ3 基板に限らず、その他
ＺｎＯがドープされたＬｉＮｂＯ3 基板、ＬｉＮｂＯ3
基板、ＬｉＴａＯ3 基板、ＭｇＯがドープされたＬｉＴ
ａＯ3 基板、ＺｎＯがドープされたＬｉＴａＯ3 基板等
を利用することもできる。
ｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ3 基板に限らず、その他
ＺｎＯがドープされたＬｉＮｂＯ3 基板、ＬｉＮｂＯ3
基板、ＬｉＴａＯ3 基板、ＭｇＯがドープされたＬｉＴ
ａＯ3 基板、ＺｎＯがドープされたＬｉＴａＯ3 基板等
を利用することもできる。
【図１】本発明の一つの実施形態である方向性結合型電
気光学素子の平面図
気光学素子の平面図
【図２】本発明の方向性結合型電気光学素子における光
導波路の別の形状例を示す平面図
導波路の別の形状例を示す平面図
【図３】本発明の方向性結合型電気光学素子における光
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
【図４】本発明の方向性結合型電気光学素子における光
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
【図５】本発明の方向性結合型電気光学素子における光
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
【図６】本発明の方向性結合型電気光学素子における光
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
【図７】本発明の方向性結合型電気光学素子における光
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
【図８】本発明の方向性結合型電気光学素子における光
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
【図９】本発明の方向性結合型電気光学素子における光
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
導波路のさらに別の形状例を示す平面図
【図１０】本発明の方向性結合型電気光学素子における
光導波路のさらに別の形状例を示す平面図
光導波路のさらに別の形状例を示す平面図
【図１１】本発明の方向性結合型電気光学素子における
光導波路のさらに別の形状例を示す平面図
光導波路のさらに別の形状例を示す平面図
【図１２】従来の方向性結合型電気光学素子の例を示す
平面図
平面図
【図１３】従来の方向性結合型電気光学素子の別の例を
示す平面図
示す平面図
【図１４】方向性結合型電気光学素子における、光導波
路の結合部のギャップと光結合の程度との関係を説明す
るグラフ
路の結合部のギャップと光結合の程度との関係を説明す
るグラフ
【図１５】チャンネル光導波路の分散曲線を示すグラフ
【図１６】方向性結合型電気光学素子における、光導波
路幅とシングルモード領域との関係を示す概略図
路幅とシングルモード領域との関係を示す概略図
【図１７】方向性結合型電気光学素子における、光導波
路の結合部と分離部でのプロトン拡散の様子を説明する
概略図
路の結合部と分離部でのプロトン拡散の様子を説明する
概略図
10 ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 基板 11、12 チャンネル光導波路 13、14、15 電極
Claims (6)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する基板と、 互いにほぼ平行で近接した結合部および、この結合部よ
りも互いに大きく離間した部分を有するように前記基板
に形成された２本のチャンネル光導波路と、 前記結合部において前記光導波路に電圧を印加する手段
とを備えてなる方向性結合型電気光学素子において、 前記チャンネル光導波路の結合部における幅が、前記大
きく離間した部分における幅よりも小さいことを特徴と
する方向性結合型電気光学素子。 - 【請求項２】 前記２本のチャンネル光導波路の少なく
とも一方が、前記互いに大きく離間した部分として、前
記結合部から離れるのに従って次第に大きく離間する中
間部と、この中間部に接続して互いにほぼ平行に延びる
分離部とを有することを特徴とする請求項１記載の方向
性結合型電気光学素子。 - 【請求項３】 前記２本のチャンネル光導波路の少なく
とも一方が、前記互いに大きく離間した部分として、前
記結合部から離れるのに従って次第に大きく離間する部
分のみを有することを特徴とする請求項１記載の方向性
結合型電気光学素子。 - 【請求項４】 前記チャンネル光導波路の中間部が、前
記結合部から離れるのに従って次第に拡幅するテーパ形
状とされていることを特徴とする請求項２または３記載
の方向性結合型電気光学素子。 - 【請求項５】 前記チャンネル光導波路が、プロトン交
換後にアニールして形成されたものであることを特徴と
する請求項１から４いずれか１項記載の方向性結合型電
気光学素子。 - 【請求項６】 前記基板が、ＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）基板またはそれにＭｇＯあるいはＺｎ
Ｏがドープされた基板であることを特徴とする請求項１
から５いずれか１項記載の方向性結合型電気光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29228596A JP4104027B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 方向性結合型電気光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29228596A JP4104027B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 方向性結合型電気光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10133238A true JPH10133238A (ja) | 1998-05-22 |
| JP4104027B2 JP4104027B2 (ja) | 2008-06-18 |
Family
ID=17779781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29228596A Expired - Fee Related JP4104027B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 方向性結合型電気光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4104027B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005156825A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Matsushita Electric Works Ltd | 光減衰器 |
| JP2007179065A (ja) * | 2007-02-09 | 2007-07-12 | Hitachi Ltd | 光導波路装置 |
-
1996
- 1996-11-05 JP JP29228596A patent/JP4104027B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005156825A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Matsushita Electric Works Ltd | 光減衰器 |
| JP2007179065A (ja) * | 2007-02-09 | 2007-07-12 | Hitachi Ltd | 光導波路装置 |
| JP4648342B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2011-03-09 | 株式会社日立製作所 | 光導波路装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4104027B2 (ja) | 2008-06-18 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050419 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050620 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060704 |
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