JPS59176731A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
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- JPS59176731A JPS59176731A JP5067783A JP5067783A JPS59176731A JP S59176731 A JPS59176731 A JP S59176731A JP 5067783 A JP5067783 A JP 5067783A JP 5067783 A JP5067783 A JP 5067783A JP S59176731 A JPS59176731 A JP S59176731A
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- Japan
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- thin film
- plzt
- optical
- optical waveguide
- light guides
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-
- 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
- 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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3137—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure with intersecting or branching waveguides, e.g. X-switches and Y-junctions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光スィッチに関する。特に本発明は薄膜光導波
路用の全反射地元スイッチの構成とその構成材料に関す
るものである。
路用の全反射地元スイッチの構成とその構成材料に関す
るものである。
従来例の構成とその問題点
従来、光スィッチとして１例えばＬ １Ｎｂｏ ３単結
晶のような電気光学効果による屈折率変化を利用した丸
字材料が用いられていた。この場合、例えば第１図に示
すように表面を研磨したＬ ｉＮ ｂ Ｏｓ単結晶基板
１１０表面層にＴｉ金属を拡散させて互いに交差する光
導波路１２を形成するとともに。
晶のような電気光学効果による屈折率変化を利用した丸
字材料が用いられていた。この場合、例えば第１図に示
すように表面を研磨したＬ ｉＮ ｂ Ｏｓ単結晶基板
１１０表面層にＴｉ金属を拡散させて互いに交差する光
導波路１２を形成するとともに。
制御電極１３全石英ガラスからなるバッフ１層１４を介
して光導波路の交差路１５上に設け、制御電極空隙１３
１に電界を印加し、電極空隙１３１下の光導波路の屈折
率を低下させ低屈折率層を形成し１元導波路中を伝搬す
る′ｙｔを低屈折率層との界面で全反射させ元の方向ｋ
Ｗ化させる元スイッチにしようとするものであった。す
なわち、たとえば、４．からβ２に進む元を電圧の印加
によりβ１かららに変向させるものである。
して光導波路の交差路１５上に設け、制御電極空隙１３
１に電界を印加し、電極空隙１３１下の光導波路の屈折
率を低下させ低屈折率層を形成し１元導波路中を伝搬す
る′ｙｔを低屈折率層との界面で全反射させ元の方向ｋ
Ｗ化させる元スイッチにしようとするものであった。す
なわち、たとえば、４．からβ２に進む元を電圧の印加
によりβ１かららに変向させるものである。
しかしながら、Ｌ Ｉ Ｎｂ Ｏ３単結晶基板１１の電
気光学効果による屈折率の変化量Δｎば、 １ＫＶ／、
ｇｌの電界でたかだか１σ４程度であり、例えば制御′
電極１３のギヤノブ（空隙１３１）の幅４μｍの全反射
型光スイッチの場合、スイッチング動作させるためには
ＳＯＷ以上もの電圧が必要となり。
気光学効果による屈折率の変化量Δｎば、 １ＫＶ／、
ｇｌの電界でたかだか１σ４程度であり、例えば制御′
電極１３のギヤノブ（空隙１３１）の幅４μｍの全反射
型光スイッチの場合、スイッチング動作させるためには
ＳＯＷ以上もの電圧が必要となり。
低電圧駆動が困難であった。さらに、 Ｔｉ拡散による
導波路形成は１０００°Ｃ以上の熱処理が必要であり、
微小光学素子例えば微小レンズ、プリズムなどの形成が
困難であった。捷だ、この１）１！の基板では、半導体
素子例えばＳｉからなる微小光検出素子のモノリシック
な集積化が困難であり、高密度の元テバイス例えばＩＩ
Ｃ用の光スィッチとしては実用性に欠くという欠点があ
った。
導波路形成は１０００°Ｃ以上の熱処理が必要であり、
微小光学素子例えば微小レンズ、プリズムなどの形成が
困難であった。捷だ、この１）１！の基板では、半導体
素子例えばＳｉからなる微小光検出素子のモノリシック
な集積化が困難であり、高密度の元テバイス例えばＩＩ
Ｃ用の光スィッチとしては実用性に欠くという欠点があ
った。
以上の欠点を克服するために本発明者らは、７Ｉｉ気光
学効果の大きいＰＬＺＴ系薄膜からなる元スイッチを提
案した。すなわち、第２図に示すように例えばサファイ
ヤ（α−アルミナ）基板２１上全保護被膜２２で覆い、
この保護被膜２２に互いに交差する溝２３を設け、且つ
この溝２３にＰＬＺＴセラミクス２４を埋設することに
より形成したＲ Ｓ （ｒａｉｓｅｄ ５ｔｒｉｐ）型
光導波路を設け１石英ガラスのバッファ層１４を介して
その上に制御電極１３を設けた構造である。この第２図
の構成においては、ＰＬＺＴ系薄膜２４の電気光学効果
は大きいので１元スイッチの低電圧駆動化が実現され、
同時に熱処理’（ｍ要しないため形成が容易であ板の使
用により形成が容易となった。
学効果の大きいＰＬＺＴ系薄膜からなる元スイッチを提
案した。すなわち、第２図に示すように例えばサファイ
ヤ（α−アルミナ）基板２１上全保護被膜２２で覆い、
この保護被膜２２に互いに交差する溝２３を設け、且つ
この溝２３にＰＬＺＴセラミクス２４を埋設することに
より形成したＲ Ｓ （ｒａｉｓｅｄ ５ｔｒｉｐ）型
光導波路を設け１石英ガラスのバッファ層１４を介して
その上に制御電極１３を設けた構造である。この第２図
の構成においては、ＰＬＺＴ系薄膜２４の電気光学効果
は大きいので１元スイッチの低電圧駆動化が実現され、
同時に熱処理’（ｍ要しないため形成が容易であ板の使
用により形成が容易となった。
上記第２図の構成のＰＬＺＴ系薄膜元スイッチは１通常
の光の０Ｎ−ＯＦＦの使用には、電界無印加時の２本の
出力光導波路の出力光強度比すなわち分岐比が１０ｄＢ
程度で、又電界印加時と無印加時の同一導波路の出力光
強度比すなわち消光比が１０ｄＢ程度であるため使用し
うる。しかし。
の光の０Ｎ−ＯＦＦの使用には、電界無印加時の２本の
出力光導波路の出力光強度比すなわち分岐比が１０ｄＢ
程度で、又電界印加時と無印加時の同一導波路の出力光
強度比すなわち消光比が１０ｄＢ程度であるため使用し
うる。しかし。
１ｏｄＢ’、％ｊ度の分岐比および消光比では信号伝送
。
。
特にアナログ伝送の場合漏話特性がかならずしも良好で
はない。また、この構造の光導波路はマルチモード導波
路であり、且つ冒次モードへの変俟が生じやす（Ｓ／１
１比が劣化し、伝送距離を長くとれないという欠点があ
った。この点全改良するためにシングルモード化すると
上記構造では光伝搬損失が増加し実現することができな
かった。
はない。また、この構造の光導波路はマルチモード導波
路であり、且つ冒次モードへの変俟が生じやす（Ｓ／１
１比が劣化し、伝送距離を長くとれないという欠点があ
った。この点全改良するためにシングルモード化すると
上記構造では光伝搬損失が増加し実現することができな
かった。
発明の目的
本発明の目的は、薄膜光導波路からなる元スイッチの構
造と構成材料を提供するものである。特に本発明の目的
はＰＬＺＴ系薄膜からなる光スィッチの構造と構成利料
を提供するものである。すなわち本発明は、ＰＬＺＴ系
薄膜−光スィッチのブナ波路構造に改良を加え、消光比
ならひに分岐比を改善したものである。
造と構成材料を提供するものである。特に本発明の目的
はＰＬＺＴ系薄膜からなる光スィッチの構造と構成利料
を提供するものである。すなわち本発明は、ＰＬＺＴ系
薄膜−光スィッチのブナ波路構造に改良を加え、消光比
ならひに分岐比を改善したものである。
発明の構成
本発明の光スィッチは、サファイヤ（α−アルミナ）基
板と上記サファイヤ基板上に設けられたＰＬＺＴ系薄膜
からなる少なくとも２本の互いに交差する光導波路と、
上記光導波路の交差路上に設けられた一定間隔の′電極
空隙と、上記電極空隙が上記光導波路の鋭角なる交差角
の２等分線上に位置するように上記交差路上に配置され
た制御電極と、上記′Ｘ、４波路と制御電極との間に設
けたＰ Ｌ Ｚ Ｔ系薄膜より小さい屈折率を有するバ
ッフ１層とを備え、上記光導波路を、上記ＰＬＺＴ系薄
膜表面に帯留の上記ＰＬＺＴ系薄膜よりなる凸部（リッ
ジ部）企形成して構成したものである。
板と上記サファイヤ基板上に設けられたＰＬＺＴ系薄膜
からなる少なくとも２本の互いに交差する光導波路と、
上記光導波路の交差路上に設けられた一定間隔の′電極
空隙と、上記電極空隙が上記光導波路の鋭角なる交差角
の２等分線上に位置するように上記交差路上に配置され
た制御電極と、上記′Ｘ、４波路と制御電極との間に設
けたＰ Ｌ Ｚ Ｔ系薄膜より小さい屈折率を有するバ
ッフ１層とを備え、上記光導波路を、上記ＰＬＺＴ系薄
膜表面に帯留の上記ＰＬＺＴ系薄膜よりなる凸部（リッ
ジ部）企形成して構成したものである。
実施例の説明
第３図は本発明の一実施例にかかる元スイッチの要部平
面構造および上記元スイッチを構成する光導波路の要部
断面構造である。同図の元スイノ） チは、サファイヤ（α−アルミナ≠基板２１上にＰＬＺ
Ｔ系薄膜３１からなる少なくとも２本の交差する光導波
路３２を設け、上記光導波路の又差路３３上（に設けら
れた一定間隔の電極空隙１３１を有し、電極空隙１３１
を上記光導波路３２の鋭角なる交差角の２等分線上に形
成し、さらに光導波路３２の交差路３３上に上記空隙１
３１を形成するように制御電極を配置し、″Ｉｔ、導彼
路３２と制御電極１３との間にＰＬＺＴ系薄膜３１より
小さい屈折率を有するバッファ層１４とを設け、上記′
Ａ：、導波路３２を、ＰＬＺＴ系薄膜３１の一部３２Ａ
とこの３２Ａ表面に形成した帯地のＰＬＺＴ系薄膜より
なるリッジ部３２Ｂにより構成したものである。
面構造および上記元スイッチを構成する光導波路の要部
断面構造である。同図の元スイノ） チは、サファイヤ（α−アルミナ≠基板２１上にＰＬＺ
Ｔ系薄膜３１からなる少なくとも２本の交差する光導波
路３２を設け、上記光導波路の又差路３３上（に設けら
れた一定間隔の電極空隙１３１を有し、電極空隙１３１
を上記光導波路３２の鋭角なる交差角の２等分線上に形
成し、さらに光導波路３２の交差路３３上に上記空隙１
３１を形成するように制御電極を配置し、″Ｉｔ、導彼
路３２と制御電極１３との間にＰＬＺＴ系薄膜３１より
小さい屈折率を有するバッファ層１４とを設け、上記′
Ａ：、導波路３２を、ＰＬＺＴ系薄膜３１の一部３２Ａ
とこの３２Ａ表面に形成した帯地のＰＬＺＴ系薄膜より
なるリッジ部３２Ｂにより構成したものである。
本発明者らは上記第３図の構造において従来の元スイッ
チにおける拡散型導波路であるのとＰ、なり、ＰＬＺＴ
系薄膜でＩＪ ツノ部３２ Ｂ ｆｚ有する光導波路で
もモード変換が少なく、又光伝搬損失も問題とならない
ことを見い出し、これらの発見に基づいて本発明にかか
る元スイッチを実現した・すなわち、第１図に示したよ
うに、従来の元スイ、チにおけるブレイトインデックス
構造のＴｉ−拡散型ＬｉＮｂＣＬ、光導波路と異なり１
通常元導波路として用いられる膜厚０．１〜２μｍのＰ
ＬＺＴ系薄膜で、光導波路３２の幅３〜３０μｍ、’）
ツノ部３２Ｂと周辺部との膜厚差すなわちステップ高が
リッジ部のＰＬＺＴ系薄膜全薄膜全体の％以下の構造で
マルチモード光導波路を形成しても、モード変換は問題
なく１元伝搬損失も２０ ｄＢ／ｃｎｔ以下（波長１．
０６μｍレーザ光）で素子として実用しうることを見出
し、これらの発見に基づいて本発明Ｖこかかる元スイッ
チを実現した。そしてこのの分岐比特性灯交差角２ 以
上で１４ｄＢ以上得られること全確認した。この場合、
光導波路３２の＠３μｎ１未満では光伝搬損失が２０ｄ
Ｂ／ｃｍを越え、又３０ＩＪｍを越えると素子寸法が大
きくなり実用的ではない。
チにおける拡散型導波路であるのとＰ、なり、ＰＬＺＴ
系薄膜でＩＪ ツノ部３２ Ｂ ｆｚ有する光導波路で
もモード変換が少なく、又光伝搬損失も問題とならない
ことを見い出し、これらの発見に基づいて本発明にかか
る元スイッチを実現した・すなわち、第１図に示したよ
うに、従来の元スイ、チにおけるブレイトインデックス
構造のＴｉ−拡散型ＬｉＮｂＣＬ、光導波路と異なり１
通常元導波路として用いられる膜厚０．１〜２μｍのＰ
ＬＺＴ系薄膜で、光導波路３２の幅３〜３０μｍ、’）
ツノ部３２Ｂと周辺部との膜厚差すなわちステップ高が
リッジ部のＰＬＺＴ系薄膜全薄膜全体の％以下の構造で
マルチモード光導波路を形成しても、モード変換は問題
なく１元伝搬損失も２０ ｄＢ／ｃｎｔ以下（波長１．
０６μｍレーザ光）で素子として実用しうることを見出
し、これらの発見に基づいて本発明Ｖこかかる元スイッ
チを実現した。そしてこのの分岐比特性灯交差角２ 以
上で１４ｄＢ以上得られること全確認した。この場合、
光導波路３２の＠３μｎ１未満では光伝搬損失が２０ｄ
Ｂ／ｃｍを越え、又３０ＩＪｍを越えると素子寸法が大
きくなり実用的ではない。
寸だ、第３図において前述したステップ高がリッジ部膜
厚の％以上になると高次モード変換が多くなり本発明の
特長が現れにくくなった。さらに。
厚の％以上になると高次モード変換が多くなり本発明の
特長が現れにくくなった。さらに。
上記構造の光導波路においては、Ｔｉ−拡散型ＬｉＮｂ
Ｏ３光導波路に見られた光導波路の広がりがなく、又ス
テップ高も５０ｏｎｍ以下でよいため。
Ｏ３光導波路に見られた光導波路の広がりがなく、又ス
テップ高も５０ｏｎｍ以下でよいため。
平面構成が容易であり微小なマイクロレンスの組み込み
のできることも確認した。くわえて、第３図において、
゛電極空隙１３１の間隔が２〜１０μｍであると、スイ
ッチング駆動電圧が低減することを確認した。空隙１３
１０間隔が２μｍ未満ではエバネセント波による光波の
浸み込みにより空隙１３１下の低屈折率層を光波が通過
し、ＩＱμｍ以上にすると電界が充分に空隙に印加され
ないので駆動電圧が高くなった。又、空隙１３１の長さ
は光導波路の交差部全体にわたって形成すると最良の消
光比が得られたが、少なくとも交差部の長烙の％以上あ
れば交差角２°で１４ｄＢ以上得られ実用」二有用であ
ることを確認した。
のできることも確認した。くわえて、第３図において、
゛電極空隙１３１の間隔が２〜１０μｍであると、スイ
ッチング駆動電圧が低減することを確認した。空隙１３
１０間隔が２μｍ未満ではエバネセント波による光波の
浸み込みにより空隙１３１下の低屈折率層を光波が通過
し、ＩＱμｍ以上にすると電界が充分に空隙に印加され
ないので駆動電圧が高くなった。又、空隙１３１の長さ
は光導波路の交差部全体にわたって形成すると最良の消
光比が得られたが、少なくとも交差部の長烙の％以上あ
れば交差角２°で１４ｄＢ以上得られ実用」二有用であ
ることを確認した。
本発明者らは、この種の構成において構成桐料ヲキらに
詳細に調べた結果、イオン衝撃蒸着法たとえばマグネト
ロンスパッタ法ｆ用いてＰＬＺＴ系薄膜３１を形成する
と、電気光学効果の大きい組成領域の存在すること全発
見し、この発見に基づきさらに有効な元スイッチを発明
１〜だ。すなわち１本発明者らはＰＬＺＴ系薄膜３１形
成時のスハノタ用ターゲット組成において、Ｐｂおよび
Ｔｉのモル比率Ｐｂ／Ｔｉが、 ０．６５ ／−Ｐｂ／
Ｔ ｉ ４０．９０の範囲においてＬ ｉ ＮｂＯ３単
結晶と同等もしくｖまそれ以上の電気光学効果を有する
こと見出した。さらに本発明者らは、Ｐｂ／Ｔｉモル比
率が０．７ 、／。
詳細に調べた結果、イオン衝撃蒸着法たとえばマグネト
ロンスパッタ法ｆ用いてＰＬＺＴ系薄膜３１を形成する
と、電気光学効果の大きい組成領域の存在すること全発
見し、この発見に基づきさらに有効な元スイッチを発明
１〜だ。すなわち１本発明者らはＰＬＺＴ系薄膜３１形
成時のスハノタ用ターゲット組成において、Ｐｂおよび
Ｔｉのモル比率Ｐｂ／Ｔｉが、 ０．６５ ／−Ｐｂ／
Ｔ ｉ ４０．９０の範囲においてＬ ｉ ＮｂＯ３単
結晶と同等もしくｖまそれ以上の電気光学効果を有する
こと見出した。さらに本発明者らは、Ｐｂ／Ｔｉモル比
率が０．７ 、／。
Ｐｂ ／ Ｔ ｉ ／４０．８であれば、 ＬｉＮｂＯ
３単結晶に比べ２倍以上の電気光学効果の有することも
見出した。
３単結晶に比べ２倍以上の電気光学効果の有することも
見出した。
Ｐｂ ／ Ｔ ｉ （０，６５あるいはＰｂ ／ Ｔ
ｉ ） ０．９０ ノ場合ＬｉＮｂＯ３単結晶以下であ
り本発明の目的にとって望才しくない。なお、従来セラ
ミクス材料においては、この０＋６５イＰｂ ／ Ｔ
ｉ ／＝ ０．９０範囲の組成領域ではな気元学効果は
期待されてなく、ｉｆ］ｌＩ定データもなかった。本発
明者らは、この組成範囲を含む領域で泡膜化を試み、第
４図に示すようなセラミクスＨ料で予想されなかった大
きな電気光学効果を用いて元スイッチを構成し駆動電圧
の低い元スイッチを・形成できることを確認した。
ｉ ） ０．９０ ノ場合ＬｉＮｂＯ３単結晶以下であ
り本発明の目的にとって望才しくない。なお、従来セラ
ミクス材料においては、この０＋６５イＰｂ ／ Ｔ
ｉ ／＝ ０．９０範囲の組成領域ではな気元学効果は
期待されてなく、ｉｆ］ｌＩ定データもなかった。本発
明者らは、この組成範囲を含む領域で泡膜化を試み、第
４図に示すようなセラミクスＨ料で予想されなかった大
きな電気光学効果を用いて元スイッチを構成し駆動電圧
の低い元スイッチを・形成できることを確認した。
第４図において、Ｐｂ／Ｔｉの比率を変えたときの電気
光学効果の実計ｊ値を示す。同図において、曲線４１ば
ＰＬＺＴ系薄膜の２ｋｖ／ｍｍの電界印加時の電気光学
効果のＰｂ／Ｔｉモル比率依存性を示す。この曲線との
比較のため曲線４２にＬｉＮｂＯ３単結晶の特性を示し
た。同図より、Ｐｂ／Ｔｉモル比率が、０．６５（Ｐｂ
／Ｔｔ （○。９０の範囲でばＬｉＮｂＯ５よりも大
きい電気光学効果が得られ、上記組成において本発明に
がかる元スイッチを構成すると、例えば交差角り、導波
路幅２Ｑμｍのマルチモード光導波路で電極空隙４μｍ
の場合２０Ｖの電圧印加により伝搬光が完全にスイッチ
ング動作した。
光学効果の実計ｊ値を示す。同図において、曲線４１ば
ＰＬＺＴ系薄膜の２ｋｖ／ｍｍの電界印加時の電気光学
効果のＰｂ／Ｔｉモル比率依存性を示す。この曲線との
比較のため曲線４２にＬｉＮｂＯ３単結晶の特性を示し
た。同図より、Ｐｂ／Ｔｉモル比率が、０．６５（Ｐｂ
／Ｔｔ （○。９０の範囲でばＬｉＮｂＯ５よりも大
きい電気光学効果が得られ、上記組成において本発明に
がかる元スイッチを構成すると、例えば交差角り、導波
路幅２Ｑμｍのマルチモード光導波路で電極空隙４μｍ
の場合２０Ｖの電圧印加により伝搬光が完全にスイッチ
ング動作した。
第５図において上記構成の光スィッチの印加電圧を変化
込ぜだときの出力光強度の実測埴を示した。従来＋ Ｐ
ＬＺＴ薄膜はＬｉＮｂＯ３結晶（ε箋１００）より誘電
率が大きく１例えば２８１０／１００の組成のＰＬＺＴ
系薄膜の誘電率はおよそ２０００であり、そのため通常
バッファ層として低誘電率拐料を用いるので電界が光導
波路に元号に印加されないと考えられていた。しかし、
意外にも第５図のごとく２０■てスイッチング動作して
おり。
込ぜだときの出力光強度の実測埴を示した。従来＋ Ｐ
ＬＺＴ薄膜はＬｉＮｂＯ３結晶（ε箋１００）より誘電
率が大きく１例えば２８１０／１００の組成のＰＬＺＴ
系薄膜の誘電率はおよそ２０００であり、そのため通常
バッファ層として低誘電率拐料を用いるので電界が光導
波路に元号に印加されないと考えられていた。しかし、
意外にも第５図のごとく２０■てスイッチング動作して
おり。
同一電極空隙間隔そして交差角のＴｉ拡散型ＬｉＮｂＯ
３光導波路元スイッチの動作電圧５０〜６０ｖの捧以下
の動作電圧を実現でき、実用上有効であることを確認し
た。この場合、サファイヤＣ面（０００１）基板２１で
構成すると、ＰＬＺＴ系薄膜３１の（１１１）面がエピ
タキシャル成長し、上記ＰＬＺＴ系薄膜は制御電極の主
平面内における方位に関係なく大きな電気光学効果を有
していることを見出しており、このため、光導波路３２
の主平面内での形成方位が任意でありＬｉＮｂＯ３単結
晶基板に比べ非常に形成が容易である。きらに１本発明
名らｉ二［： 、上記バッファ層１４として酸化タンタ
ル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などの酸
化物あるいは硫化ヒ素、硫化亜鉛などの硫化物が有効で
あることを発見した。これらの拐料はＰＬＺＴ薄膜との
接着性が良く、又光伝搬損失も増加させることなく形成
できることを確認した。特に酸化タンタルはＰＬＺＴ系
薄膜３１上−Ｃも結晶核が出来にくい非晶質膜で光伝搬
特性に優れ、且つ可視光から赤外壕で透明であり。
３光導波路元スイッチの動作電圧５０〜６０ｖの捧以下
の動作電圧を実現でき、実用上有効であることを確認し
た。この場合、サファイヤＣ面（０００１）基板２１で
構成すると、ＰＬＺＴ系薄膜３１の（１１１）面がエピ
タキシャル成長し、上記ＰＬＺＴ系薄膜は制御電極の主
平面内における方位に関係なく大きな電気光学効果を有
していることを見出しており、このため、光導波路３２
の主平面内での形成方位が任意でありＬｉＮｂＯ３単結
晶基板に比べ非常に形成が容易である。きらに１本発明
名らｉ二［： 、上記バッファ層１４として酸化タンタ
ル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などの酸
化物あるいは硫化ヒ素、硫化亜鉛などの硫化物が有効で
あることを発見した。これらの拐料はＰＬＺＴ薄膜との
接着性が良く、又光伝搬損失も増加させることなく形成
できることを確認した。特に酸化タンタルはＰＬＺＴ系
薄膜３１上−Ｃも結晶核が出来にくい非晶質膜で光伝搬
特性に優れ、且つ可視光から赤外壕で透明であり。
又屈折率は２．１で比較的太きく誘電率も２０程度なの
で誘電率の大きいＰＬＺＴ系薄膜に電界全印加する場合
有効であることを確認した。
で誘電率の大きいＰＬＺＴ系薄膜に電界全印加する場合
有効であることを確認した。
具体例１
基板２１として表面研磨されたサファイヤ（α−アルミ
ナ）０面基板０００１を用い、基板２１上に高周波マグ
ネトロンスパッタによシ厚さ０．４μｍのＰＬＺＴ系薄
膜３１を蒸欝した。この場合ターゲットの組成は、ＰＬ
ＺＴ ２Ｂ１０／１００−スパッタターゲット径φ１０
０ｍｍ、基板温度５８０°Ｃ、スパック電力２００ｗで
あった。蒸着されたＰＬＺＴ系薄膜３１の構造は１１１
面の単結晶であり、屈折率は２．６（Ｈｅ−Ｎｅレーザ
０．６３２８μｍ）であった・ 次に、このＰＬＺＴ系薄膜の表面を例えば光導波路３２
の幅２０μｍ、交差角２°となるように。
ナ）０面基板０００１を用い、基板２１上に高周波マグ
ネトロンスパッタによシ厚さ０．４μｍのＰＬＺＴ系薄
膜３１を蒸欝した。この場合ターゲットの組成は、ＰＬ
ＺＴ ２Ｂ１０／１００−スパッタターゲット径φ１０
０ｍｍ、基板温度５８０°Ｃ、スパック電力２００ｗで
あった。蒸着されたＰＬＺＴ系薄膜３１の構造は１１１
面の単結晶であり、屈折率は２．６（Ｈｅ−Ｎｅレーザ
０．６３２８μｍ）であった・ 次に、このＰＬＺＴ系薄膜の表面を例えば光導波路３２
の幅２０μｍ、交差角２°となるように。
フォトレジスト、例えばＡＺｌ、４５０Ｂでマスキング
して、ＰＬＺＴ系薄膜３１をイオンビーノ、エツチング
法により例えば６５ｎｍたけエツチングを施した。この
ように力日工するとリッジ部３２Ｂを有する導波路３２
が形成され１Ｍ、、はリッジ部３２Ｂｉ有する導波路３
２に閉じ込められ伝搬することが可能となる。次に、Ｐ
ＬＺＴ系薄膜３１上に、酸化クンタル膜をマグネトロン
スノぐツタ法によりバッファ層１４として１５０ｎｍ蒸
着［７た。
して、ＰＬＺＴ系薄膜３１をイオンビーノ、エツチング
法により例えば６５ｎｍたけエツチングを施した。この
ように力日工するとリッジ部３２Ｂを有する導波路３２
が形成され１Ｍ、、はリッジ部３２Ｂｉ有する導波路３
２に閉じ込められ伝搬することが可能となる。次に、Ｐ
ＬＺＴ系薄膜３１上に、酸化クンタル膜をマグネトロン
スノぐツタ法によりバッファ層１４として１５０ｎｍ蒸
着［７た。
蒸着された酸化タンタル膜は非晶質であり、屈折率は２
．１（Ｈｅ−Ｎｅレーザ０，６３２８ ｐｍ ）であっ
た。次に制御電極１３を蒸着Ａβのリフトオフにより形
成し元スイッチを構成した。
．１（Ｈｅ−Ｎｅレーザ０，６３２８ ｐｍ ）であっ
た。次に制御電極１３を蒸着Ａβのリフトオフにより形
成し元スイッチを構成した。
上記の構成において、上記第５図に示したように動作電
圧は２０Ｖであり、同一交差角および電極空隙のＴｉ拡
散ＬｉＮｂＯ５光導波路スイッチの捧以下に低減するこ
とができた。又、上記構成の光導波路はマルチモードで
あるのにもかかわらず分岐比および消九比１ｄ１５ｄＢ
か得られ、漏話特性の改善された信頼性の優れた光スィ
ッチを実現した。
圧は２０Ｖであり、同一交差角および電極空隙のＴｉ拡
散ＬｉＮｂＯ５光導波路スイッチの捧以下に低減するこ
とができた。又、上記構成の光導波路はマルチモードで
あるのにもかかわらず分岐比および消九比１ｄ１５ｄＢ
か得られ、漏話特性の改善された信頼性の優れた光スィ
ッチを実現した。
発明の分ノ果
以上のように本発明にがかる元スイッチにおいては、従
来のＴｉ拡散元導波路元スイッチにおいて形成のできな
かったＬＥＤ 、半導体レーザ等の発光素子あるいはフ
ォトダイオード２フオトトランンスク等の受光素子を、
サファイヤ基板を使用しているためモノリシックに集積
化でき、熱処理による拡散工程がないため他の光学素子
を容易に形成できる利点を有している。又、電気光学効
果の太きいＰＬＺＴ薄膜を使用しているため低電圧動作
が可能である。さらにマルチモード導波路であるにもか
かわらず分岐比および消光比に優れており、光集積素子
としての工業的価値は高いものである。
来のＴｉ拡散元導波路元スイッチにおいて形成のできな
かったＬＥＤ 、半導体レーザ等の発光素子あるいはフ
ォトダイオード２フオトトランンスク等の受光素子を、
サファイヤ基板を使用しているためモノリシックに集積
化でき、熱処理による拡散工程がないため他の光学素子
を容易に形成できる利点を有している。又、電気光学効
果の太きいＰＬＺＴ薄膜を使用しているため低電圧動作
が可能である。さらにマルチモード導波路であるにもか
かわらず分岐比および消光比に優れており、光集積素子
としての工業的価値は高いものである。
第１図は従来の光スィッチの構造を示す斜視図第２図に
本発明者らの提案にかかる光スィッチの構造を示す斜視
図、第３図は本発明の一実施例にかかる光スィッチの構
造を示す図、第４図は／Ｉｉ： Ｋ明におけるＰＬＺＴ
系薄膜の２ ｋ ｖ ／ ＩＢｐ７の電圧印加時におけ
る複屈折率変化を示す図、第５１シＩｄ本発明の一実施
例にかかる元スイッチのスイッチング特１牛を示す図で
ある。 １３・・・・・・制御篭極、１４・・・・・・バッファ
層、２１・・ ・サファイヤ基板、３１・・・・・・Ｐ
ＬＺＴ系Ｎ膜。 ３２・・・・・元ゾＩ′ｅ路、３２Ｂ・・・・・・リッ
ジ部、３３・・・・交差路、１３１・・・・・制御′電
極空隙。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｊ３
を 第２図 第３図
本発明者らの提案にかかる光スィッチの構造を示す斜視
図、第３図は本発明の一実施例にかかる光スィッチの構
造を示す図、第４図は／Ｉｉ： Ｋ明におけるＰＬＺＴ
系薄膜の２ ｋ ｖ ／ ＩＢｐ７の電圧印加時におけ
る複屈折率変化を示す図、第５１シＩｄ本発明の一実施
例にかかる元スイッチのスイッチング特１牛を示す図で
ある。 １３・・・・・・制御篭極、１４・・・・・・バッファ
層、２１・・ ・サファイヤ基板、３１・・・・・・Ｐ
ＬＺＴ系Ｎ膜。 ３２・・・・・元ゾＩ′ｅ路、３２Ｂ・・・・・・リッ
ジ部、３３・・・・交差路、１３１・・・・・制御′電
極空隙。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｊ３
を 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）サファイヤ（α−アルミナ）基板と上記サファイ
ヤ基板上に設けられたＰＬＺＴ系薄膜からなる少なくと
も２本の互いに交差する光導波路と、上記光導波路の交
差路」二に設けられた一定間隔の電極空隙と、上記電極
空隙が上記光導波路の鋭角なる交差角の２等分線上に位
置するように上記交差路上に配置された制御電極と、上
記光導波路と制御電極とのＬｉＪｌに設けたＰＩ、ＺＴ
系薄膜より小さい屈折率を有するバッファ層を備え、上
記光導波路を上記ＰＬＺＴ系薄膜表面に帯地の上記ＰＬ
ＺＴ系薄膜よりなる凸部全形成して構成したことを特徴
とする光スイッチ。 （２）ＰＬＺＴ系薄膜において、ｐｂとＴｉのモル比率
Ｐｂ／Ｔｉが。 ０．６５ ／； Ｐｂ／Ｔｉ ／ ０．９０の範囲にあ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の元スイ
ッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067783A JPS59176731A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067783A JPS59176731A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59176731A true JPS59176731A (ja) | 1984-10-06 |
| JPH0447805B2 JPH0447805B2 (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=12865563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5067783A Granted JPS59176731A (ja) | 1983-03-25 | 1983-03-25 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59176731A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS638721A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光スイツチ装置 |
| US6810176B2 (en) | 2000-08-07 | 2004-10-26 | Rosemount Inc. | Integrated transparent substrate and diffractive optical element |
| US6987901B2 (en) | 2002-03-01 | 2006-01-17 | Rosemount, Inc. | Optical switch with 3D waveguides |
| US7003187B2 (en) | 2000-08-07 | 2006-02-21 | Rosemount Inc. | Optical switch with moveable holographic optical element |
| JP4872021B1 (ja) * | 2011-04-15 | 2012-02-08 | 孝文 三村 | 回転式締付機 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57173820A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical switch |
| JPS57173819A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical switch |
-
1983
- 1983-03-25 JP JP5067783A patent/JPS59176731A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57173820A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical switch |
| JPS57173819A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical switch |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS638721A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光スイツチ装置 |
| US6810176B2 (en) | 2000-08-07 | 2004-10-26 | Rosemount Inc. | Integrated transparent substrate and diffractive optical element |
| US7003187B2 (en) | 2000-08-07 | 2006-02-21 | Rosemount Inc. | Optical switch with moveable holographic optical element |
| US6987901B2 (en) | 2002-03-01 | 2006-01-17 | Rosemount, Inc. | Optical switch with 3D waveguides |
| JP4872021B1 (ja) * | 2011-04-15 | 2012-02-08 | 孝文 三村 | 回転式締付機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0447805B2 (ja) | 1992-08-05 |
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