JPS5936727B2 - 電極付き誘電体導波路およびその製造方法 - Google Patents
電極付き誘電体導波路およびその製造方法Info
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- JPS5936727B2 JPS5936727B2 JP5463177A JP5463177A JPS5936727B2 JP S5936727 B2 JPS5936727 B2 JP S5936727B2 JP 5463177 A JP5463177 A JP 5463177A JP 5463177 A JP5463177 A JP 5463177A JP S5936727 B2 JPS5936727 B2 JP S5936727B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は二次元の断面構造を有する電極付き誘電体導波
路に関するものである。
路に関するものである。
電極付き誘電体導波路のなかでも、特に導波路の断面構
造が矩形、台形、半楕円形などの二次元構造をした電極
付き誘電体導波路は、光の変調回路、方向性結合器、モ
ードフィルタなどの素子として重要である。
造が矩形、台形、半楕円形などの二次元構造をした電極
付き誘電体導波路は、光の変調回路、方向性結合器、モ
ードフィルタなどの素子として重要である。
従来、かかる電極付き誘電体導波路としては、第１図ａ
およびをに示すごとき構造のものがあつた。
およびをに示すごとき構造のものがあつた。
第１図ａの電極付き誘電体導波路は、下部に電極１を取
りつけた屈折率Ｎ８，の基板２の上に、伝播光に対して
透明な幅Ａ，高さｂの矩形導波路３（屈折率Ｎ。，但し
Ｎ。＞Ｎ８ｌ）を設け、その上に土部電極４を取りつけ
た構造のものである。第１図ａの電極付き誘電体導波路
においては、電源５から上下両電極４と１の間に印加す
る電圧Ｖの値に応じて、伝播光の偏波面が回転する。ま
た基板２を光導電性物質とした場合は、上下両電極４と
１の間に電圧を印加しておいて、励起光６を基板２の部
分に照射したり、照射しなかつたりすることによつても
、伝播光の偏波面角度が変化する。従つて第１図ａの構
造にすることによつて、上記の如き光変調回路等の目的
に使用することができる。第１図ａの電極付き誘電体導
波路において、導波路３の部分の屈折率ＮＧと基板２の
部分の屈折率Ｎｓｌとの間にＮＧ＞Ｎｓｌなる関係を有
せしめてある。これは両者の境界面で導波路３内の伝播
光の全反射を生ぜしめて基板２の部分への光の拡散を防
止し、これによつて伝播損失を減少させるためである。
第１図ｂの電極付き誘電体導波路は、屈折率Ｎｓ，の基
板１２の上に、伝播光に対して透明な幅ａ１高さｂの矩
形導波路１３（屈折率ＮＧｌ但しＮＧ＞Ｎｓ２）を設け
、矩形導波路１３の両側面に電極１１および１４を取り
付けた構造のものである。
りつけた屈折率Ｎ８，の基板２の上に、伝播光に対して
透明な幅Ａ，高さｂの矩形導波路３（屈折率Ｎ。，但し
Ｎ。＞Ｎ８ｌ）を設け、その上に土部電極４を取りつけ
た構造のものである。第１図ａの電極付き誘電体導波路
においては、電源５から上下両電極４と１の間に印加す
る電圧Ｖの値に応じて、伝播光の偏波面が回転する。ま
た基板２を光導電性物質とした場合は、上下両電極４と
１の間に電圧を印加しておいて、励起光６を基板２の部
分に照射したり、照射しなかつたりすることによつても
、伝播光の偏波面角度が変化する。従つて第１図ａの構
造にすることによつて、上記の如き光変調回路等の目的
に使用することができる。第１図ａの電極付き誘電体導
波路において、導波路３の部分の屈折率ＮＧと基板２の
部分の屈折率Ｎｓｌとの間にＮＧ＞Ｎｓｌなる関係を有
せしめてある。これは両者の境界面で導波路３内の伝播
光の全反射を生ぜしめて基板２の部分への光の拡散を防
止し、これによつて伝播損失を減少させるためである。
第１図ｂの電極付き誘電体導波路は、屈折率Ｎｓ，の基
板１２の上に、伝播光に対して透明な幅ａ１高さｂの矩
形導波路１３（屈折率ＮＧｌ但しＮＧ＞Ｎｓ２）を設け
、矩形導波路１３の両側面に電極１１および１４を取り
付けた構造のものである。
第１図ｂの電極付き誘電体導波路は、電源１５から両電
極１１と１４の間に印加される電圧Ｖの値に応じて、導
波路１３の屈折率が変化して伝播光の偏波面が回転する
機能を有している。第１図ｂの電極付き誘電体導波路に
おいても、第１図ａの場合と同様の理由から、導波路１
３の部分の屈折率ＮＧと、基板の部分の屈折率Ｎｓ２と
の間にはＮＧ＞Ｎｓ２なる関係を有せしめている。なお
第１図ａの実施例の両電極１，４および第１図ｂの実施
例の両電極１１と１４は、いずれも金属等の導電性物質
で構成されている。第１図ａの電極付き誘電体導波路で
励起光を基板部に照射して両電極間に電圧を印加した場
合、または第１図ｂの電極付き誘電体導波路で、両電極
間に電圧を印加した場合、電極である金属（導電性物質
）で挟まれた導波路を通過する伝播光の各モードの電（
磁）界分布は第２図Ａ，ｂ，ｃ，ｄで示されるごとくで
ある。
極１１と１４の間に印加される電圧Ｖの値に応じて、導
波路１３の屈折率が変化して伝播光の偏波面が回転する
機能を有している。第１図ｂの電極付き誘電体導波路に
おいても、第１図ａの場合と同様の理由から、導波路１
３の部分の屈折率ＮＧと、基板の部分の屈折率Ｎｓ２と
の間にはＮＧ＞Ｎｓ２なる関係を有せしめている。なお
第１図ａの実施例の両電極１，４および第１図ｂの実施
例の両電極１１と１４は、いずれも金属等の導電性物質
で構成されている。第１図ａの電極付き誘電体導波路で
励起光を基板部に照射して両電極間に電圧を印加した場
合、または第１図ｂの電極付き誘電体導波路で、両電極
間に電圧を印加した場合、電極である金属（導電性物質
）で挟まれた導波路を通過する伝播光の各モードの電（
磁）界分布は第２図Ａ，ｂ，ｃ，ｄで示されるごとくで
ある。
第２図Ａ，ｂ，ｃおよびｄは、金属ＡおよびＢに挟まれ
た導波路ＣにおけるそれぞれＴＥＯ，ＴＭ２，ＴＭＯお
よびＴＭ，モードの電界ＥＹまたは磁界ＨＹの分布を示
したものである。ＴＭＯおよびＴＭｌモードでは金属（
導電性物質）と導波路の境界に電磁界が集中するため、
伝播光は大きく減衰する。例えば導波路の屈折率ＮＧ−
２．３、導波路の厚さＤＧ＝１０Ｐｍ１伝播光の波長λ
−０．６３μｍ、電極および励起光を照射した基板の屈
折率をほマ銀に等しいとすると、ＴＥＯモードまたはＴ
Ｍ２モードでは伝播損失はそれぞれ０．０６ｄＢ／Ｃｒ
ｌＬｌまたは０．３ｄＢ／？と小さい。しかしＴＭＯお
よびＴＭｌモードの伝播損失は４０ｄＢ／Ｃ！ＲＬと非
常に大きい。電極付き二次元誘電体導波路の伝送損失に
は、上述の導波路と電極との境界面における損失のほか
に、導波路と周囲の媒質との境界面の凹凸による散乱損
失がある。この散乱損失は、導波路と該導波路に接する
媒質（屈折率Ｎａ）との比屈折率差Δｎ＝（１−Ｎａ／
ＮＧ）の３／２乗から５／２乗に比例して大きくなる。
現在では、マスクを用いて二次元導波路を作るときの幅
ａの精度は３０００人程度であつて、比較的大きな凹凸
を伴うことは避けられない。従つて、第１図Ａ，ｂのよ
うに、導波路の表面が空気と接触し、かつ導波路の屈折
率が空気の屈切率よりかなり大きいような場合は、境界
面の凹凸による散乱損支も大きくなる。上述のごとき諸
理由から、従来の構造による電極付き誘電体導波路は、
伝播光に対する損失が大きく実用的でなかつた。
た導波路ＣにおけるそれぞれＴＥＯ，ＴＭ２，ＴＭＯお
よびＴＭ，モードの電界ＥＹまたは磁界ＨＹの分布を示
したものである。ＴＭＯおよびＴＭｌモードでは金属（
導電性物質）と導波路の境界に電磁界が集中するため、
伝播光は大きく減衰する。例えば導波路の屈折率ＮＧ−
２．３、導波路の厚さＤＧ＝１０Ｐｍ１伝播光の波長λ
−０．６３μｍ、電極および励起光を照射した基板の屈
折率をほマ銀に等しいとすると、ＴＥＯモードまたはＴ
Ｍ２モードでは伝播損失はそれぞれ０．０６ｄＢ／Ｃｒ
ｌＬｌまたは０．３ｄＢ／？と小さい。しかしＴＭＯお
よびＴＭｌモードの伝播損失は４０ｄＢ／Ｃ！ＲＬと非
常に大きい。電極付き二次元誘電体導波路の伝送損失に
は、上述の導波路と電極との境界面における損失のほか
に、導波路と周囲の媒質との境界面の凹凸による散乱損
失がある。この散乱損失は、導波路と該導波路に接する
媒質（屈折率Ｎａ）との比屈折率差Δｎ＝（１−Ｎａ／
ＮＧ）の３／２乗から５／２乗に比例して大きくなる。
現在では、マスクを用いて二次元導波路を作るときの幅
ａの精度は３０００人程度であつて、比較的大きな凹凸
を伴うことは避けられない。従つて、第１図Ａ，ｂのよ
うに、導波路の表面が空気と接触し、かつ導波路の屈折
率が空気の屈切率よりかなり大きいような場合は、境界
面の凹凸による散乱損支も大きくなる。上述のごとき諸
理由から、従来の構造による電極付き誘電体導波路は、
伝播光に対する損失が大きく実用的でなかつた。
本発明は、従来の電極付き誘電体導波路のこのような欠
点を解消し、損失の小さい電極付き誘電体導波路を提供
しようとするものである。
点を解消し、損失の小さい電極付き誘電体導波路を提供
しようとするものである。
以下本発明の実施例について、図面に基いて詳細に説明
する。第３図ａは本発明の一実施例を示す説明図である
。
する。第３図ａは本発明の一実施例を示す説明図である
。
同図において、２１は下部電極、２２は基板、２３は導
波路、２４は上部電極、２５は電源、２６は励起光、２
７はクラツドである。基板２２は屈折率Ｎｓｌの光導電
性物質からなり、その下部に下部電極２１を取り付け、
その上部に矩形導波路２３を設けてある。矩形導波路２
３は幅ａ１高さｂの伝播光に対して透明な屈折率ＮＧ（
ＮＧ＞Ｎｓｌ）の電気光学物質よりなり、その基板２２
と接する面と反対側の面および両側面を屈折率Ｎｃ（Ｎ
ｃ＜ＮＧ）の誘電体からなる厚さＴａのクラツド２７で
被覆し、更にクラツド２７の上部に下部電極２１と対向
して、上部電極２４を取り付けてある。
波路、２４は上部電極、２５は電源、２６は励起光、２
７はクラツドである。基板２２は屈折率Ｎｓｌの光導電
性物質からなり、その下部に下部電極２１を取り付け、
その上部に矩形導波路２３を設けてある。矩形導波路２
３は幅ａ１高さｂの伝播光に対して透明な屈折率ＮＧ（
ＮＧ＞Ｎｓｌ）の電気光学物質よりなり、その基板２２
と接する面と反対側の面および両側面を屈折率Ｎｃ（Ｎ
ｃ＜ＮＧ）の誘電体からなる厚さＴａのクラツド２７で
被覆し、更にクラツド２７の上部に下部電極２１と対向
して、上部電極２４を取り付けてある。
下部電極２１および上部電極２４は金属等の導電性物質
で構成されている。第３図ａの電極付き誘電体導波路は
、その導波路２３の部分に、クラツド２７に被覆されて
いない一方の端面から対向する他方の端面に光を伝播さ
せる光導波路を構成している。しかして導波路２３の部
分の屈折率ＮＧと基板２２の部分の屈折率Ｎｓｌとの間
にＮＧ＞Ｎｓｌなる関係を有せしめることによつて、基
板部への伝播光の拡散を防止し、伝播損失を軽減せしめ
ていることは第１図ａの従来の電極付き誘電体導波路の
場合と異ならない。第３図ａの電極付き誘電体導波路は
、両電極２１と２４の間に、電源２５から適当な電圧を
印加しておいて、外部から励起光２６を基板２２に照射
すると、光伝導性物質からなる基板２２の抵抗値が変化
する結果、導波路２３の部分にか＼る電圧が変化し、従
つて電気光学物質からなる導波路２３の部分の屈折率が
変化する。これによつて導波路２３内を伝播する伝播光
の偏波面を回転させる機能を有する。第３図ａの電極付
き誘電体導波路は、第１図ａに示すごとき従来のそれと
異なり、導波路２３はその周囲にクラツド２７を有する
。
で構成されている。第３図ａの電極付き誘電体導波路は
、その導波路２３の部分に、クラツド２７に被覆されて
いない一方の端面から対向する他方の端面に光を伝播さ
せる光導波路を構成している。しかして導波路２３の部
分の屈折率ＮＧと基板２２の部分の屈折率Ｎｓｌとの間
にＮＧ＞Ｎｓｌなる関係を有せしめることによつて、基
板部への伝播光の拡散を防止し、伝播損失を軽減せしめ
ていることは第１図ａの従来の電極付き誘電体導波路の
場合と異ならない。第３図ａの電極付き誘電体導波路は
、両電極２１と２４の間に、電源２５から適当な電圧を
印加しておいて、外部から励起光２６を基板２２に照射
すると、光伝導性物質からなる基板２２の抵抗値が変化
する結果、導波路２３の部分にか＼る電圧が変化し、従
つて電気光学物質からなる導波路２３の部分の屈折率が
変化する。これによつて導波路２３内を伝播する伝播光
の偏波面を回転させる機能を有する。第３図ａの電極付
き誘電体導波路は、第１図ａに示すごとき従来のそれと
異なり、導波路２３はその周囲にクラツド２７を有する
。
クラツド２７を構成する誘電体の屈折率ＮＯと導波路２
３の部分の屈折率ＮＧとの間にはＮＯ＜ＮＧなる関係を
有せしめてある。従つて導波路２３内の伝播光は、導波
路２３とクラツド２７の境界面で全反射し、導波路２３
内に閉じ込められて外部に拡散することを妨げられる。
従つて伝播損失が減少する。さらに、クラツドを設けた
場合、導波路と電極の金属（導電性物質）との間の電磁
界の分布が変化する。第５図ａおよび第５図ｂは金属（
導電性物質）ＡおよびＢと導波路Ｃとの中間にクラツド
ＤおよびＥを設けた場合の、それぞれＴＭＯモードおよ
びＴＭｌモードの磁界分布をあられしたものである。第
２図ｃおよび第２図ｄの場合と異なり、電磁界の集中は
導波路部分とクラツド部分との境界の部分に生じ、クラ
ツドと金属（導電性物質）との境界における電磁界は極
めて小さくなつている。従つて金属（導電性物質）の存
在による伝播光の損失は極めて小さくなる。第３図ａの
電極付き誘電体導波路の上部電極２４と導波路２３との
間でも同様の理由により伝播光の損失が減少する。これ
らの理由から、例えばクラツド２７の部分の屈折率Ｎｃ
と導波路２３の部分の屈折率ＮＧとがＮｃ＜０．９９ｎ
Ｇであり、かつ上部電極２４と導波路２３の間のクラツ
ドの厚さＴｍが伝播光の数波長程度である場合、ＴＭＯ
モード、ＴＭｌモードの場合の、電極との境界面におけ
る損失は０．１ｄＢ／（７１１程度まで減少する。また
、導波路外面をクラツドで被覆した結果、導波路外面の
凹凸に基づく伝播光の散乱損失も、従来の電極付き誘電
体導波路における導波路が直接空気に接していたのと比
べて大幅に損失が減少する。
３の部分の屈折率ＮＧとの間にはＮＯ＜ＮＧなる関係を
有せしめてある。従つて導波路２３内の伝播光は、導波
路２３とクラツド２７の境界面で全反射し、導波路２３
内に閉じ込められて外部に拡散することを妨げられる。
従つて伝播損失が減少する。さらに、クラツドを設けた
場合、導波路と電極の金属（導電性物質）との間の電磁
界の分布が変化する。第５図ａおよび第５図ｂは金属（
導電性物質）ＡおよびＢと導波路Ｃとの中間にクラツド
ＤおよびＥを設けた場合の、それぞれＴＭＯモードおよ
びＴＭｌモードの磁界分布をあられしたものである。第
２図ｃおよび第２図ｄの場合と異なり、電磁界の集中は
導波路部分とクラツド部分との境界の部分に生じ、クラ
ツドと金属（導電性物質）との境界における電磁界は極
めて小さくなつている。従つて金属（導電性物質）の存
在による伝播光の損失は極めて小さくなる。第３図ａの
電極付き誘電体導波路の上部電極２４と導波路２３との
間でも同様の理由により伝播光の損失が減少する。これ
らの理由から、例えばクラツド２７の部分の屈折率Ｎｃ
と導波路２３の部分の屈折率ＮＧとがＮｃ＜０．９９ｎ
Ｇであり、かつ上部電極２４と導波路２３の間のクラツ
ドの厚さＴｍが伝播光の数波長程度である場合、ＴＭＯ
モード、ＴＭｌモードの場合の、電極との境界面におけ
る損失は０．１ｄＢ／（７１１程度まで減少する。また
、導波路外面をクラツドで被覆した結果、導波路外面の
凹凸に基づく伝播光の散乱損失も、従来の電極付き誘電
体導波路における導波路が直接空気に接していたのと比
べて大幅に損失が減少する。
この低減の程度は前述のようにであつて、
＼４ＪＬυ − １Ｖ−υ １例えば導波路
の部分の屈折率ＮＧ−２．３、クラツドの部分の屈折率
ＮＯ−１．５とした場合、凹凸による散乱損失は、タラ
ツドを有しない従来の構造の場合の損失の０．１１〜０
．０２５倍程度に減少する。
の部分の屈折率ＮＧ−２．３、クラツドの部分の屈折率
ＮＯ−１．５とした場合、凹凸による散乱損失は、タラ
ツドを有しない従来の構造の場合の損失の０．１１〜０
．０２５倍程度に減少する。
次に第４図ａは本発明の第２の実施例を示す説明図であ
る。同図において４１は下部電極、４２は基板、４３は
導波路、４４は上部電極、４５は電源、４６は励起光、
４７はクラツド、４８はバツフア用誘電体層である。基
板４２は屈折率Ｎｓ，の光伝導性物質からなり、その下
部に下部電極４１を取り付け、その上部に屈折率ＮＢで
厚さＤＢの光導電性を有しない誘電体からなるバツフア
用誘電体層４８を設け、バツフア用誘電体層４８の上部
に矩形導波路４３を設けてある。矩形導波路４３は屈折
率ＮＧ（ＮＧ＞ＮＢ）で厚さｂの電気光学物質からなり
、そのバツフア用誘電体層４８と接する面と反対側の面
および両側面を屈折率Ｎｃ（Ｎｃ＜ＮＧ）なる誘電体よ
りなるクラツド４７で被覆し、更にクラツド４７の上部
に下部電極４１と対向して上部電極４４を取り付けてあ
る。下部電極４１および上部電極４４は金属等の導電性
物質で構成されている。第４図ａの電極付き誘電体導波
路は、その導波路４３の部分に、クラツド４７に被覆さ
れていない一方の端から、対向する他方の端に光を伝播
させるとともに、両電極４１と４４の間に電源４５から
適当な電圧を印加しておいて、外部から励起光４６を基
板４２に照射すると、伝播光の偏波面が回転する機能を
有する点は第３図ａの電極付き誘電体導波路の場合と同
様である。
る。同図において４１は下部電極、４２は基板、４３は
導波路、４４は上部電極、４５は電源、４６は励起光、
４７はクラツド、４８はバツフア用誘電体層である。基
板４２は屈折率Ｎｓ，の光伝導性物質からなり、その下
部に下部電極４１を取り付け、その上部に屈折率ＮＢで
厚さＤＢの光導電性を有しない誘電体からなるバツフア
用誘電体層４８を設け、バツフア用誘電体層４８の上部
に矩形導波路４３を設けてある。矩形導波路４３は屈折
率ＮＧ（ＮＧ＞ＮＢ）で厚さｂの電気光学物質からなり
、そのバツフア用誘電体層４８と接する面と反対側の面
および両側面を屈折率Ｎｃ（Ｎｃ＜ＮＧ）なる誘電体よ
りなるクラツド４７で被覆し、更にクラツド４７の上部
に下部電極４１と対向して上部電極４４を取り付けてあ
る。下部電極４１および上部電極４４は金属等の導電性
物質で構成されている。第４図ａの電極付き誘電体導波
路は、その導波路４３の部分に、クラツド４７に被覆さ
れていない一方の端から、対向する他方の端に光を伝播
させるとともに、両電極４１と４４の間に電源４５から
適当な電圧を印加しておいて、外部から励起光４６を基
板４２に照射すると、伝播光の偏波面が回転する機能を
有する点は第３図ａの電極付き誘電体導波路の場合と同
様である。
またクラツド４７によつて伝播損失の低減を図りうるこ
とも第３図ａの場合と同様である。第４図ａの電極付き
誘電体導波路は、導波路４３（屈折率ＮＧ）と基板４２
との間に屈折率ＮＢの誘電体層４８を設けＮＧ＞ＮＢな
る関係を有せしめているので境界面での全反射により誘
電体層４８側への伝播光の拡散を防止し伝播損失を低減
している。
とも第３図ａの場合と同様である。第４図ａの電極付き
誘電体導波路は、導波路４３（屈折率ＮＧ）と基板４２
との間に屈折率ＮＢの誘電体層４８を設けＮＧ＞ＮＢな
る関係を有せしめているので境界面での全反射により誘
電体層４８側への伝播光の拡散を防止し伝播損失を低減
している。
さら；こ励起光４６の照射時導電性となる基板４２と導
波路４３とが接触することがないので，従つて誘電体層
４８かない場合の導波路と導電性になつた基板との境界
での電磁界の集中を防止することかでき、従つてこの部
分での損失を軽減することができる。第３図ｂは従来の
他の電極付き誘電体導波路を示す説明図である。
波路４３とが接触することがないので，従つて誘電体層
４８かない場合の導波路と導電性になつた基板との境界
での電磁界の集中を防止することかでき、従つてこの部
分での損失を軽減することができる。第３図ｂは従来の
他の電極付き誘電体導波路を示す説明図である。
同図において３１および３４は電極、３２は基板６３３
は導波路６３５は電源６３７はクラツドである。基板３
２は屈折率Ｎｓ２の物質からなり、その上部に矩形導波
路３３を設けてある。矩形導波路３３は幅Ａ．高さＢ，
屈折率ＮＧ（ＮＧ＞Ｎｓ２）の伝播光に対して透明な電
気光学物質よりなり、その基板２２と接する面と反対側
の面および両側面を屈折率Ｎ。（ＮＯ〈ＮＯ）の誘電体
よりなる厚さＴａのクラツド３７で被覆し６更にクラツ
ド３７の両側外面に導波路３３を挟んで対向するごとく
電極３１および電極３４が設けられている。両電極３１
と３４は金属等の導電性物質で構成されている。第３図
ｂの電極付き誘電体導波路は６第１図ｂの場合と同様に
、その導波路３３のクラツド３７に被覆されていない一
方の端面から対向する他方の端面（こ光を伝播させる光
導波路を形成し６かつ導波路３３の部分の屈折率ＮＧと
基板３２の部分の屈折率Ｎｓ２との間にＮ。
は導波路６３５は電源６３７はクラツドである。基板３
２は屈折率Ｎｓ２の物質からなり、その上部に矩形導波
路３３を設けてある。矩形導波路３３は幅Ａ．高さＢ，
屈折率ＮＧ（ＮＧ＞Ｎｓ２）の伝播光に対して透明な電
気光学物質よりなり、その基板２２と接する面と反対側
の面および両側面を屈折率Ｎ。（ＮＯ〈ＮＯ）の誘電体
よりなる厚さＴａのクラツド３７で被覆し６更にクラツ
ド３７の両側外面に導波路３３を挟んで対向するごとく
電極３１および電極３４が設けられている。両電極３１
と３４は金属等の導電性物質で構成されている。第３図
ｂの電極付き誘電体導波路は６第１図ｂの場合と同様に
、その導波路３３のクラツド３７に被覆されていない一
方の端面から対向する他方の端面（こ光を伝播させる光
導波路を形成し６かつ導波路３３の部分の屈折率ＮＧと
基板３２の部分の屈折率Ｎｓ２との間にＮ。
＞Ｎｓなる関係を有せしめることによつて６伝播光の伝
播損失を軽減せしめていることも第１図ｂの場合と同様
である。第３図ｂの電極付き誘電体導波路は、両電極３
１と３４の間に電源３５から適当な電圧を印加すること
によつて、電気光学物質からなる導波路３３の部分の屈
折率が変化し，これによつて導波路３３内を伝播する伝
播光の偏波面が回転する。第３図ｂの電極付き誘電体導
波路は、第１図ｂに示すごとく従来のそれと異なり、導
波路３３の周囲に屈折率Ｎｃなる誘電体からなるクラツ
ド３７を有し．導波路３３の部分の屈折率との間にＮＯ
＜ＮＧなる関係を有せしめているので．導波路３３とク
ラツド３７との境界面での全反射により伝播光の伝播損
失が減少する。さらにクラツド３７を設けた場合，導波
路と電極金属との間の電磁界の分布の変化により６両電
極３１および３４と導波路３３との境界面でのＴＭＯモ
ード，ＴＭｌモードでの損失が減少する。
播損失を軽減せしめていることも第１図ｂの場合と同様
である。第３図ｂの電極付き誘電体導波路は、両電極３
１と３４の間に電源３５から適当な電圧を印加すること
によつて、電気光学物質からなる導波路３３の部分の屈
折率が変化し，これによつて導波路３３内を伝播する伝
播光の偏波面が回転する。第３図ｂの電極付き誘電体導
波路は、第１図ｂに示すごとく従来のそれと異なり、導
波路３３の周囲に屈折率Ｎｃなる誘電体からなるクラツ
ド３７を有し．導波路３３の部分の屈折率との間にＮＯ
＜ＮＧなる関係を有せしめているので．導波路３３とク
ラツド３７との境界面での全反射により伝播光の伝播損
失が減少する。さらにクラツド３７を設けた場合，導波
路と電極金属との間の電磁界の分布の変化により６両電
極３１および３４と導波路３３との境界面でのＴＭＯモ
ード，ＴＭｌモードでの損失が減少する。
また、クラツド３７の存在により６導波路の外面の凹凸
に基づく散乱損失も６クラツドを有せず導波路外面が直
接空気に接する第１図ｂの構造の場合に比べて第３図ａ
の場合と同様の理由で大幅に減少する。第３図ｂの電極
付き誘電体導波路におけるクラツド３７の厚さＴａは第
３図ａの場合と同様．伝播光の数波長程度であることが
効果的である。
に基づく散乱損失も６クラツドを有せず導波路外面が直
接空気に接する第１図ｂの構造の場合に比べて第３図ａ
の場合と同様の理由で大幅に減少する。第３図ｂの電極
付き誘電体導波路におけるクラツド３７の厚さＴａは第
３図ａの場合と同様．伝播光の数波長程度であることが
効果的である。
しかしながら第３図ｂの電極付き誘電体導波路でも、光
導波路の部分が基板と直接接しているので６この部分の
全反射に基づく伝播損失低減効果が十分でなかつた。第
４図ｂは本発明の第３の実施例を示す説明図である。
導波路の部分が基板と直接接しているので６この部分の
全反射に基づく伝播損失低減効果が十分でなかつた。第
４図ｂは本発明の第３の実施例を示す説明図である。
同図において５１および５４は電極，５２は基板，５３
は導波路、５５は電源，５７はクラツド，５８はパツフ
ア用誘電体層である。基板５２は屈折率Ｎｓ２の物質か
らなり，その上部に屈折率ＮＢで厚さＤＢの誘電体から
なるバツフア用誘電体層５８を設け６バ゜ツフア用誘電
体層５８の上部に矩形導波路５３を設けてある。矩形導
波路５３は屈折率ＮＧ（ＮＯ＞Ｎｓ２）の電気光学物質
よりなり、そのバツフア用誘電体層５８と接する面と反
対側の面および両側面を屈折率ＮＯ（ＮＯ＜ＮＧ）の誘
電体よりなるクラツド５７で被覆し．更にクラツド５７
の両側外面に導波路５３を挟んで対向するごとく電極５
１および５４が設けられている。両電極５１と５４は金
属等の導電性物質で構成されている。第４図ｂの電極付
き導波路は，その導波路５３の部分に，クラツド５８に
被覆されていない一方の端から対向する他方の端に光を
伝播させるとともに６両電極５１と５４の間に電源５５
から適当な電圧Ｖを印加すると、伝播光の偏波面が回転
する機能を有する点は第３図ｂの電極付き誘電体導波路
の場合と同様である。
は導波路、５５は電源，５７はクラツド，５８はパツフ
ア用誘電体層である。基板５２は屈折率Ｎｓ２の物質か
らなり，その上部に屈折率ＮＢで厚さＤＢの誘電体から
なるバツフア用誘電体層５８を設け６バ゜ツフア用誘電
体層５８の上部に矩形導波路５３を設けてある。矩形導
波路５３は屈折率ＮＧ（ＮＯ＞Ｎｓ２）の電気光学物質
よりなり、そのバツフア用誘電体層５８と接する面と反
対側の面および両側面を屈折率ＮＯ（ＮＯ＜ＮＧ）の誘
電体よりなるクラツド５７で被覆し．更にクラツド５７
の両側外面に導波路５３を挟んで対向するごとく電極５
１および５４が設けられている。両電極５１と５４は金
属等の導電性物質で構成されている。第４図ｂの電極付
き導波路は，その導波路５３の部分に，クラツド５８に
被覆されていない一方の端から対向する他方の端に光を
伝播させるとともに６両電極５１と５４の間に電源５５
から適当な電圧Ｖを印加すると、伝播光の偏波面が回転
する機能を有する点は第３図ｂの電極付き誘電体導波路
の場合と同様である。
またクラツドによる伝播損失の低減も第３図ｂの場合と
同様である。第４図ｂの電極付き誘電体導波路は、導波
路５３（屈折率ＮＧ）と基板５２との間に屈折率ＮＢの
誘電体層５８を設けてＮＧ＞ＮＢなる関係を有せしめて
いるので，伝播光の全反射により伝播光の誘電体層５８
の側への拡散を防止し，従つて伝播損失を減少させる効
果を有する。次ｌこ６一般に導波路の幅や高さが１０波
長以下程度の場合６導波路を別の結晶上に成長法によつ
てまたは接着によつて設けることは寸法的に小さいため
非常に困難である。
同様である。第４図ｂの電極付き誘電体導波路は、導波
路５３（屈折率ＮＧ）と基板５２との間に屈折率ＮＢの
誘電体層５８を設けてＮＧ＞ＮＢなる関係を有せしめて
いるので，伝播光の全反射により伝播光の誘電体層５８
の側への拡散を防止し，従つて伝播損失を減少させる効
果を有する。次ｌこ６一般に導波路の幅や高さが１０波
長以下程度の場合６導波路を別の結晶上に成長法によつ
てまたは接着によつて設けることは寸法的に小さいため
非常に困難である。
従つて第４図ａまたはｂの電極付き誘電体導波路を構成
する際は，特別の方法を用いる必要がある。
する際は，特別の方法を用いる必要がある。
以下これを説明する。まず基板を構成するたとえばＢＳ
Ｏのような誘電体（第４図ｂの場合）結晶または光導電
性誘電体（第４図ａの場合）結晶に、上部表面から深さ
ｂ＋ＤＢ（ｂは導波路の厚さ，ＤＢはバツフア用誘電体
層の厚さ）の間，基板結晶の物質以外の不純物たとえば
カルシウムまたはガリウムをほマＸ１の濃度でドープし
てバツフア用誘電体層となるべき部分の屈折率が所望の
パツフア用誘電体層の屈折率ＮＢになるようにする。
Ｏのような誘電体（第４図ｂの場合）結晶または光導電
性誘電体（第４図ａの場合）結晶に、上部表面から深さ
ｂ＋ＤＢ（ｂは導波路の厚さ，ＤＢはバツフア用誘電体
層の厚さ）の間，基板結晶の物質以外の不純物たとえば
カルシウムまたはガリウムをほマＸ１の濃度でドープし
てバツフア用誘電体層となるべき部分の屈折率が所望の
パツフア用誘電体層の屈折率ＮＢになるようにする。
この際，基板が光導電性誘電体結晶からなる第４図ａの
電極付き誘電体導波路の場合は，バツフア用誘電体層が
光導電性を有しないようになることが必要である。次に
上記表面から深さｂまでの間，基板結晶の物質以外の不
純物たとえばカルシウムまたはカリウムをほマＸ２（Ｘ
２〉Ｘ，）だけドープして導波路となるべき屈折率ＮＧ
（ＮＧ＞ＮＢ）の誘電体層を形成する。その後導波路と
なるべき誘電体層から′適当なマスクを用いて必要な導
波路部分のみ残して不要な部分を除去する。
電極付き誘電体導波路の場合は，バツフア用誘電体層が
光導電性を有しないようになることが必要である。次に
上記表面から深さｂまでの間，基板結晶の物質以外の不
純物たとえばカルシウムまたはカリウムをほマＸ２（Ｘ
２〉Ｘ，）だけドープして導波路となるべき屈折率ＮＧ
（ＮＧ＞ＮＢ）の誘電体層を形成する。その後導波路と
なるべき誘電体層から′適当なマスクを用いて必要な導
波路部分のみ残して不要な部分を除去する。
これに前述のごときクラツドの被覆および電極の取り付
けを行つて所要の二次元の電極付き誘電体導波路を構成
することができる。以上説明したごとく本発明によれば
簡単な構造で伝播損失の極めて小さい二次元の断面構造
を有する電極付き誘電体導波路を構成することができる
。
けを行つて所要の二次元の電極付き誘電体導波路を構成
することができる。以上説明したごとく本発明によれば
簡単な構造で伝播損失の極めて小さい二次元の断面構造
を有する電極付き誘電体導波路を構成することができる
。
またその製造方法も本発明の提案するところによれば極
めて容易である。本発明の電極付き誘電体導波路は光の
変調回路、方向性結合器．モードフイルタ等の素子とし
て有用なものである。
めて容易である。本発明の電極付き誘電体導波路は光の
変調回路、方向性結合器．モードフイルタ等の素子とし
て有用なものである。
第１図ａおよび第１図ｂは従来の電極付き誘電体導波路
の構造を示す説明図，第２図ａ−ｄは従来の電極付き誘
電体導波路における電界または磁界の分布を示す説明図
６第３図ａは本発明の一実施例を示す説明図、第３図ｂ
は本発明の他の実施例を示す説明図、第４図ａは本発明
の第３の実施例を示す説明図、第４図ｂは本発明の第４
の実施例を示す説明図、第５図はバツフア用誘電体層を
設けた場合の電極付き誘電体導波路の磁界の分布を示す
説明図である。 １，２１，４１・・・・・・下部電極、２，１２，２２
，３２，４２，５２・・・・・・基板６３，１３，２３
，３３，４３，５３・・・・・・導波路，４，２４，４
４・・・・・・上部電極２５，１５，２５，３５，４５
，５５・・・・・・電源．６，２６，４６・・・・・・
励起光．１１，１４，３１，３４，５１，５４・・・・
・・側面の電極．２７，３７，４７，５７・・・・・・
クラツド６４８，５８・・・・・・バツフア用誘電体層
。
の構造を示す説明図，第２図ａ−ｄは従来の電極付き誘
電体導波路における電界または磁界の分布を示す説明図
６第３図ａは本発明の一実施例を示す説明図、第３図ｂ
は本発明の他の実施例を示す説明図、第４図ａは本発明
の第３の実施例を示す説明図、第４図ｂは本発明の第４
の実施例を示す説明図、第５図はバツフア用誘電体層を
設けた場合の電極付き誘電体導波路の磁界の分布を示す
説明図である。 １，２１，４１・・・・・・下部電極、２，１２，２２
，３２，４２，５２・・・・・・基板６３，１３，２３
，３３，４３，５３・・・・・・導波路，４，２４，４
４・・・・・・上部電極２５，１５，２５，３５，４５
，５５・・・・・・電源．６，２６，４６・・・・・・
励起光．１１，１４，３１，３４，５１，５４・・・・
・・側面の電極．２７，３７，４７，５７・・・・・・
クラツド６４８，５８・・・・・・バツフア用誘電体層
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 下部に下部電極を取り付けた光導電性物質よりなる
基板と、該基板上に突条状をなすごとく設けられた屈折
率が前記基板より大きい電気光学物質からなり断面構造
が二次元構造である導波路と、該導波路の前記基板に接
する面以外の面を被覆し１より大きく前記導波路を構成
する物質の屈折率より小さい屈折率を有する誘電体から
なるクラッドと、該クラッドの上部に取付けた上部電極
とを具え、上部電極と下部電極間に電圧を印加するとと
もに基板部に励起光を照射することを特徴とする電極付
き誘電体導波路。 ２ 前記基板の前記導波路に接する側の面に、前記導波
路を構成する物質より小さい屈折率を有し光導電性を有
しない誘電体よりなるバッファ用誘電体層を設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電極付き誘電
体導波路。 ３ 基板と、該基板上に突条状をなすごとく設けられた
屈折率が前記基板より大きい電気光学物質からなり断面
構造が二次元構造である導波路と、該導波路の前記基板
に接する面以外の面を被覆し１より大きく前記導波路を
構成する物質の屈折率より小さい屈折率を有する誘電体
からなるクラッドと、該クラッドの両外側面に取り付け
た２個の電極とを具備した電極付き誘電体導波路におい
て、前記導波路に接する側の面に、前記導波路を構成す
る物質より小さい屈折率を有する誘電体よりなるバッフ
ァ用誘電体層を設けたことを特徴とする電極付き誘電体
導波路。 ４ 基板の片側から導波路の厚さとバッファ用誘電体層
の厚さの和に等しい深さまで前記基板を構成する物質以
外の不純物を第１の濃度でドープし、次に前記基板の前
記片側から前記導波路の厚さに等しい深さまで前記基板
を構成する物質以外の不純物を第２の濃度でドープする
ことによつてバッファ用誘電体層および導波路となるべ
き誘電体層を構成したのち、該導波路となるべき誘電体
層から導波路部分のみ残して不要な部分を除去し、導波
路部分の外周にクラッドとなるべき誘電体層を付着させ
ることを特徴とする電極付き誘電体導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5463177A JPS5936727B2 (ja) | 1977-05-12 | 1977-05-12 | 電極付き誘電体導波路およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5463177A JPS5936727B2 (ja) | 1977-05-12 | 1977-05-12 | 電極付き誘電体導波路およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53139550A JPS53139550A (en) | 1978-12-05 |
| JPS5936727B2 true JPS5936727B2 (ja) | 1984-09-05 |
Family
ID=12976092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5463177A Expired JPS5936727B2 (ja) | 1977-05-12 | 1977-05-12 | 電極付き誘電体導波路およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5936727B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63186790U (ja) * | 1987-05-23 | 1988-11-30 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5945424A (ja) * | 1982-09-07 | 1984-03-14 | Nec Corp | 導波形電気光学光変調器 |
| JP2594895B2 (ja) * | 1983-07-08 | 1997-03-26 | 株式会社日立製作所 | 光集積回路素子の製造方法 |
| JPS60222819A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-07 | Hitachi Ltd | 光集積回路およびその製作法 |
| JPH0750265B2 (ja) * | 1986-08-20 | 1995-05-31 | 川上 彰二郎 | 広帯域進行波形光変調器 |
| DE102008043186A1 (de) | 2008-10-27 | 2010-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Elektromagnetischer Schalter für eine Startvorrichtung sowie Verfahren zum Schalten des elektromagnetischen Schalters |
-
1977
- 1977-05-12 JP JP5463177A patent/JPS5936727B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63186790U (ja) * | 1987-05-23 | 1988-11-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53139550A (en) | 1978-12-05 |
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