JPH11174248A - 光導波路素子 - Google Patents
光導波路素子Info
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- JPH11174248A JPH11174248A JP34551397A JP34551397A JPH11174248A JP H11174248 A JPH11174248 A JP H11174248A JP 34551397 A JP34551397 A JP 34551397A JP 34551397 A JP34551397 A JP 34551397A JP H11174248 A JPH11174248 A JP H11174248A
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Abstract
イクル等による偏光子の剥離を防止し、導波路特性およ
び偏光子特性の劣化を軽減する。 【解決手段】LiNbO3 基板10上にTiの拡散によ
り光導波路12が形成された光導波路素子20におい
て、光導波路12上に誘電体膜15を介してAl膜16
が形成され、さらにその上に、線膨張率がAl膜16よ
り小さく基板に近いTi膜17が形成された偏光子13
を設ける。
Description
し、特に、LiNbO3 基板にTiの拡散により形成さ
れた光導波路(Ti拡散型LiNbO3 導波路)上に偏
光子を搭載した光導波路素子に関する。
閉じ込め、そのエネルギーの流れを経路の軸に平行に案
内して伝搬させる機能を有する。そのため、現在では、
光ファイバケーブルで代表される光の導波線路を光導波
路に変えることによって、光学部品の小型化を図るよう
にしている。
系、InP系の半導体導波路、Si上に酸化膜を形成し
たり、ガラス基板を用いる誘電体(ガラス)導波路、L
iNbO3 やLiTaO3 結晶で構成した強誘電体結晶
導波路がある。
波路を伝送する光ビームに電極を通じて情報を乗せるよ
うな光学素子としては、優れた電気光学特性を有するL
iNbO3 結晶にTiを拡散させたTi拡散型LiNb
O3 導波路が用いられる。
については、前記光導波路上に誘電体膜を介してAl膜
が形成されたものが、通常用いられている。
板上に厚さ数100Åの金属Ti膜を形成し、1000
℃程度の温度で4〜10時間の熱拡散操作を経て作製さ
れる。
の、例えば、HfO2 等の誘電体膜を蒸着やスパッタリ
ング等の成膜手法を用いて形成し、その上に数百〜数千
ÅのAl膜を同じく蒸着やスパッタリング等の成膜手法
を用いて形成することにより偏光子が作製される。
荷型偏光子では、長期間の使用により熱サイクル、熱衝
撃が加えられると、基板とAl膜が剥離し、偏光子とし
て働かなくなるという問題があった。また、剥離の際、
誘電体膜は、界面の付着強度に応じて、LiNbO3 基
板側に付着したままであったり、Al膜に付着したまま
であったり、或いは部分的にはその両方であったりする
という問題もあった。
金属装荷型偏光子を使用する際に、熱サイクル等による
Al膜の剥離がなく、また、偏光子特性等の劣化の少な
い改良された偏光子が搭載された光導波路素子を提供す
ることを目的とする。
は、LiNbO3 基板上にTiの拡散による光導波路が
形成された光導波路素子において、前記光導波路上に誘
電体膜を介してAl膜が形成され、さらにその上に、A
l膜より小さく基板に近い線膨張率を有する金属膜が形
成された偏光子を設けることを特徴とする。この場合、
金属膜を形成する金属としては、所望の線膨張率を有す
るものであれば、その種類を限定するものではない。
膜の線膨張係数が基板の平面方向の線膨張係数の2倍弱
と大きく、このため、素子使用時の熱サイクル、熱衝撃
により剥離するものと考えられる。これに対して本発明
に係る光導波路素子では、Al膜上にさらに、線膨張係
数が基板の平面方向のそれに近い金属膜を形成すること
により、熱応力による偏光子の剥離が解消される。
り、光導波路素子の劣化が軽減される。ここで、光導波
路素子の劣化とは、光導波路素子の評価方法として、Y
形状分岐を有する光導波路素子を高温高湿下で長時間保
持する信頼性試験を行った後、光導波路の損失特性およ
び偏光子の偏光消光比特性を測定して劣化判定を行った
結果をいう。具体的には、光導波路素子を温度75℃、
湿度93%の試験装置に配置し192時間保持する信頼
性試験の前後における光導波路の損失上昇分および偏光
消光比劣化分を評価した結果をいい、本発明に係る光導
波路素子では、この劣化度合いが少ないことが判明し
た。
して二以上の多層膜を用いることを特徴とする。金属膜
の金属の種類としては、基板の平面方向の線膨張係数と
金属膜の線膨張係数とができるだけ近いものが望まし
く、Al膜上にCr膜を中間層としてAu膜を搭載した
ものや、Al膜上にTiNを中間層としてTi膜を搭載
したもの等を用いることができる。但し、これに限定す
るものではなく、材料費や加工性等を考慮し、または光
導波路素子の使用環境を勘案したうえで適宜金属の種類
を選定することができる。
環境に応じた耐剥離性の調整、所望の積層厚みの調整等
を自由に行うことができる。
に接する金属膜としてTi膜を用いることを特徴とす
る。
用いたものが、耐剥離性の面からは最も好適である。こ
れは、LiNbO3 基板の線膨張係数が基板の三次元方
向で異なることに起因する。通常、金属膜に用いる金属
としては、基板の平面方向の線膨張係数(室温で約14
×10-6/℃)に近い線膨張係数を持つ金属を用いれば
十分であるが、耐剥離性を最大限に発揮するには基板の
平面方向に垂直な方向の線膨張係数(室温で約4×10
-6/℃)をも考慮し、両者の中間値の線膨張係数(室温
で約9×10-6/℃)を持つTiが最も望ましい。
及び光導波路素子の製造方法を図1〜図3を参照しなが
ら説明する。なお、基板および各膜の形成方法、形成条
件は、定法による。
を示す。この光導波路素子20は、LiNbO3 基板1
0に所定形状の光導波路12が形成されており、該光導
波路12上に偏光子13、位相変調器14が搭載されて
いる。なお、LiNbO3 基板10の平面方向とは、L
iNbO3 基板10の平面の長さ(Y方向)および幅方
向(Z方向)をいう。
基板10のサイズは、幅(Z方向)が約3mm、光導波
路12の長さ方向(Y方向)が約30mmであり、偏光
子13のサイズは、光導波路12の長さ方向(Y方向)
に対応する部分が約1mm、光導波路12の幅方向(Z
方向)に対応する部分が約2mmである。
る。光導波路素子20は、LiNbO 3 基板10に所定
形状の光導波路12が形成されており、光導波路12上
に誘電体膜15、Al膜16およびTi膜17から形成
される偏光子13が搭載されている。ここで、誘電体膜
15としては、HfO2 を用いた。なお、LiNbO3
基板10の垂直方向とは、LiNbO3 基板10の厚み
方向(X方向)をいう。
約1mmであり、光導波路12の幅、深さはともに数μ
mである。光導波路12上に積層される各膜の厚みは、
誘電体膜15が400Å、Al膜16が5000Å、T
i膜17が1000Åである。
路素子40を示す。この光導波路素子40は、LiNb
O3 基板30に所定形状の光導波路32が形成されてお
り、光導波路32上に誘電体膜35、Al膜36および
Ti膜37が形成され、さらにTi膜37上にPt膜3
8、Au膜39が形成された偏光子33が搭載されてい
る。
約1mmであり、光導波路32の幅、深さはともに数μ
mである。光導波路32上に積層されて偏光子33を構
成する各膜の厚みは、誘電体膜35が400Å、Al膜
36が3000Å、Ti膜37が400Åである。さら
にTi膜37上に形成されるPt膜38の厚みは200
Å、Au膜39の厚みは3000Åである。
導波路素子20、40を温度75℃、湿度93%の環境
下において、192時間保持した信頼性試験前後での光
導波路12、32の損失の増加は約0.3dB程度であ
り、また、偏光消光比の劣化は約1dB程度であり、と
もに許容できる範囲内であった。さらに、これらの光導
波路素子20、40について、信頼性試験後に目視観察
を行った結果、偏光子部分の劣化は見られなかった。さ
らにこれに対し、誘電体膜を介してAl膜を形成した従
来のものでは、偏光子部分のAl膜に部分的な白濁や剥
離が見られた。また、この従来の光導波路素子の偏光子
部分の劣化判定を行ったところ、光導波路の損失の増加
は1dB以上であり、また、偏光消光比の劣化は5dB
以上であり、顕著な劣化傾向が見られた。
では、光導波路素子の劣化を軽減させるために、Al膜
に接する金属膜の金属の種類として、Tiの他、Ti
N、TiW、WSi等を用いることができる。また、本
発明に係る光導波路素子を、高湿度環境下(例えば湿度
95%)で、所定時間(例えば1000時間)以上保持
した場合においても、顕著なAl膜の酸化の進行が認め
られず、かつ、導波路特性および偏光子特性が劣化しな
い、すなわち、耐湿度性が高いという結果が得られた。
波路素子は、線膨張率の異なる基板とAl膜で構成され
る偏光子において、Al膜上にさらに基板の線膨張率に
近い線膨張率をもつ金属膜を形成する。
による応力発生下において、Al膜の剥離を防止すると
ともに、光導波路特性および偏光子特性の劣化を軽減さ
せるという効果が得られる。
面図である。
る。
光導波路素子の縦断面図である。
波路 13、33…偏光子 14…位相変調器 15、35…誘電体膜 16、36…Al
膜 17、37…Ti膜 20、40…光導
波路素子 38…Pt膜 39…Au膜
Claims (3)
- 【請求項1】LiNbO3 基板上にTiの拡散による光
導波路が形成された光導波路素子において、前記光導波
路上に誘電体膜を介してAl膜が形成され、さらにその
上に、Al膜より小さく基板に近い線膨張率を有する金
属膜が形成された偏光子を設けたことを特徴とする光導
波路素子。 - 【請求項2】金属膜が、二以上の多層膜からなることを
特徴とする請求項1記載の光導波路素子。 - 【請求項3】Al膜に接する金属膜が、Ti膜であるこ
とを特徴とする請求項1または2記載の光導波路素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34551397A JP3234803B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 光導波路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP34551397A JP3234803B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 光導波路素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11174248A true JPH11174248A (ja) | 1999-07-02 |
JP3234803B2 JP3234803B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=18377098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34551397A Expired - Lifetime JP3234803B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 光導波路素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3234803B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1174753A1 (en) * | 2000-02-18 | 2002-01-23 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device and method for forming optical waveguide device |
JP2007213100A (ja) * | 2007-05-14 | 2007-08-23 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
CN104536089A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-04-22 | 天津大学 | 周期极化钛扩散近化学计量比铌酸锂条形波导及制备方法 |
JP2017067986A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
-
1997
- 1997-12-15 JP JP34551397A patent/JP3234803B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1174753A1 (en) * | 2000-02-18 | 2002-01-23 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device and method for forming optical waveguide device |
EP1174753A4 (en) * | 2000-02-18 | 2008-03-12 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | OPTICAL WAVE GUIDE AND METHOD OF MAKING |
JP2007213100A (ja) * | 2007-05-14 | 2007-08-23 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
JP4668239B2 (ja) * | 2007-05-14 | 2011-04-13 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
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JP2017067986A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
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