JPS6097319A - 光導波路素子 - Google Patents
光導波路素子Info
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- JPS6097319A JPS6097319A JP20511983A JP20511983A JPS6097319A JP S6097319 A JPS6097319 A JP S6097319A JP 20511983 A JP20511983 A JP 20511983A JP 20511983 A JP20511983 A JP 20511983A JP S6097319 A JPS6097319 A JP S6097319A
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- Japan
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- lead
- thin film
- optical waveguide
- lanthanum
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- Pending
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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
-
- 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
- G02F1/01—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
- G02F1/055—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 the active material being a ceramic
- G02F1/0553—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 the active material being a ceramic specially adapted for gating or modulating in optical waveguides
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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】
座業上の利用分野
本発明は光集積回路あるいは元信号制御素子等の応用の
ための光導波路素子に関するものである。
ための光導波路素子に関するものである。
従来例の構成とその問題点
最近の高度情報化にともない、光信号を用いた情報の伝
送、処理等の要求から元エロクトロニクス部品に対する
期待が高まっている。特にこれらの部品の高密度化、小
型化を可能にする光集積回路は″Ａ、信号処理の能力を
一気に向上させるもので。
送、処理等の要求から元エロクトロニクス部品に対する
期待が高まっている。特にこれらの部品の高密度化、小
型化を可能にする光集積回路は″Ａ、信号処理の能力を
一気に向上させるもので。
例えは従来の可動部分を持つ機械的な元スイッチに替わ
り固体化された光導波路から成なる導波路型スイッチを
用いて高密度化を実現する。従って高性能の光集積回路
を実現するために、光導波路素子に関して性能の向上が
期待されている。
り固体化された光導波路から成なる導波路型スイッチを
用いて高密度化を実現する。従って高性能の光集積回路
を実現するために、光導波路素子に関して性能の向上が
期待されている。
従来の光導波路素子として最も多く使用必るいは研究さ
れているものは、ｈｔａｂｏｓ単結晶を基盤として構成
したものである。ＬｉＮｂＯ３は大きな電気光学効果を
持ち、またＴｉを拡散させるとその部分の屈折率が増す
ので光導波路を構成させることが出来る。動作素子部は
導波路材料の電気光学効果を利用して、任意の機能例え
ば元が通る導波路の切り換え等を行なわせることが出来
る。しかしながら電気光学効果の大きいことで知られる
ＬｉＨｂＯｓを用いた素子でさえ、充分な動作機能を行
なわせるには大きな電圧（例えば６０ｖのものがある）
を必要とし、実用的な使用例えばＴＴＬから直接駆動可
能な５ｖ程度で動作するものは実現が困難であると考え
られている。
れているものは、ｈｔａｂｏｓ単結晶を基盤として構成
したものである。ＬｉＮｂＯ３は大きな電気光学効果を
持ち、またＴｉを拡散させるとその部分の屈折率が増す
ので光導波路を構成させることが出来る。動作素子部は
導波路材料の電気光学効果を利用して、任意の機能例え
ば元が通る導波路の切り換え等を行なわせることが出来
る。しかしながら電気光学効果の大きいことで知られる
ＬｉＨｂＯｓを用いた素子でさえ、充分な動作機能を行
なわせるには大きな電圧（例えば６０ｖのものがある）
を必要とし、実用的な使用例えばＴＴＬから直接駆動可
能な５ｖ程度で動作するものは実現が困難であると考え
られている。
この点を改善するため、導波路椙科としてさらに電気光
学効果の高いＰＬＸＴ化合物を用いたものがある。ＰＬ
ＸＴ化合物は鉛、ランタン・ジルコン、チタンの各成分
を任意の割合に含んだ複合酸化物でその電気光学効果は
組成を選ぶことによりＬ ｉＮｂ Ｏ３の２桁以上大き
くすることが可能であるが、導波路素子として用いるた
めには透光性に優れた導波路薄膜を作製することが１侠
な問題となってくる。透光性が良くなるＰＬＺＴ化合物
薄膜の組成は電気光学効果が大きくなる組成と必ずしも
一致せず、上記の桐科で導波路素子を作る場合各々の特
性の妥協を考える必要があった。例えば動作電圧を、Ｌ
ｉＮｂＯ５を用いた場合の１／６程度に落としたＰＬＺ
Ｔ薄膜導波路素子においては、元が導波路を通るときの
伝搬損失は６３３ｎｍの波長で２０ ｃｉＢ ７ｃｍ
程度であり、導波路素子として何とか用いることが出来
るが損失の大きさは否めず、素子の集積化に当たっては
実用はむすかしいと考えられてきた。
学効果の高いＰＬＸＴ化合物を用いたものがある。ＰＬ
ＸＴ化合物は鉛、ランタン・ジルコン、チタンの各成分
を任意の割合に含んだ複合酸化物でその電気光学効果は
組成を選ぶことによりＬ ｉＮｂ Ｏ３の２桁以上大き
くすることが可能であるが、導波路素子として用いるた
めには透光性に優れた導波路薄膜を作製することが１侠
な問題となってくる。透光性が良くなるＰＬＺＴ化合物
薄膜の組成は電気光学効果が大きくなる組成と必ずしも
一致せず、上記の桐科で導波路素子を作る場合各々の特
性の妥協を考える必要があった。例えば動作電圧を、Ｌ
ｉＮｂＯ５を用いた場合の１／６程度に落としたＰＬＺ
Ｔ薄膜導波路素子においては、元が導波路を通るときの
伝搬損失は６３３ｎｍの波長で２０ ｃｉＢ ７ｃｍ
程度であり、導波路素子として何とか用いることが出来
るが損失の大きさは否めず、素子の集積化に当たっては
実用はむすかしいと考えられてきた。
発明の目的
本発明は、低電圧動作が出来、元の伝搬損失も少ない実
用性に優れた高効率の光導波路素子を提供することを目
的とするものであり、この素子は光集積回路の実現を可
能とするものであるＯ 発明の構成 本発明の光導波路素子は、少なくとも鉛、チタンおよび
ランタンの酸化物からなる薄膜光導波路において、一部
分の鉛の含有量を他の部分より少なくして、その部分に
動作機能を持たせて構成している。少なくとも鉛、チタ
ン、ランタンからなるＰＩ、ＺＴ化合物薄膜を高効率の
導波路素子に使用するには透光性・電気光学効果ともに
優れたものでなければならないが、同一組成でこの両者
を満足するものを作ることは実現できていなかった。発
明者等は、効率よい動作が可能な電気光学効果を持つ組
成領域が透光性が良くなる組成領域より少し鉛が少なく
なればよいという発見にもとつき、光導波路素子を発明
した。すなわち、上記物質からなる薄膜を基盤として、
元導彼路部は透光性の良い組成で構成させることにより
元の伝搬損失を低くおさえることができる。また、動作
機能部の導波路部は他部より少し鉛の含有量が少なくな
っており、大きな電気光学効果を示す組成となる０上記
の構成を持たせることにより、伝搬損失が少なく、また
十分な動作機能を持つ光導波路素子が実現された！’）
けである。
用性に優れた高効率の光導波路素子を提供することを目
的とするものであり、この素子は光集積回路の実現を可
能とするものであるＯ 発明の構成 本発明の光導波路素子は、少なくとも鉛、チタンおよび
ランタンの酸化物からなる薄膜光導波路において、一部
分の鉛の含有量を他の部分より少なくして、その部分に
動作機能を持たせて構成している。少なくとも鉛、チタ
ン、ランタンからなるＰＩ、ＺＴ化合物薄膜を高効率の
導波路素子に使用するには透光性・電気光学効果ともに
優れたものでなければならないが、同一組成でこの両者
を満足するものを作ることは実現できていなかった。発
明者等は、効率よい動作が可能な電気光学効果を持つ組
成領域が透光性が良くなる組成領域より少し鉛が少なく
なればよいという発見にもとつき、光導波路素子を発明
した。すなわち、上記物質からなる薄膜を基盤として、
元導彼路部は透光性の良い組成で構成させることにより
元の伝搬損失を低くおさえることができる。また、動作
機能部の導波路部は他部より少し鉛の含有量が少なくな
っており、大きな電気光学効果を示す組成となる０上記
の構成を持たせることにより、伝搬損失が少なく、また
十分な動作機能を持つ光導波路素子が実現された！’）
けである。
また本発明の光導波路素子は、動作機能を持たせた部分
の鉛（ｐｂ）とランタン（Ｌａ）の含有モル比率が、 ０．１４＜： ”／Ｌａ＋Ｐｂ ＜ Ｏ−４の範囲にあ
れば有効であることを確認した。すなわち、第１図にお
いて、電気光学効果の組成による変化を曲線１１に示す
。同図から、領域１２に示す組成範囲でＬ Ｉ Ｎｂ
Ｏ３の値１３よりも大きい電気光学効果が得られ、上記
組成範囲の薄膜を用いた動作機能部を持つ導波路素子に
より、低電圧駆動可能で効率の良いものが構成されるこ
とがわかる。なお、ＰＬＺＴにはバルクとしてセラミッ
クス材料があるが、これらのセラミックスでは、本発明
にかかる組成領域で、この種の大きい電気光学効果は期
待されていない。理由は現在のところ明らかでないが、
薄膜において上記組成のもとて予想外にも大きな電気光
学効果が得られるという発見に基づき、本発明の光導波
路素子を構成した。
の鉛（ｐｂ）とランタン（Ｌａ）の含有モル比率が、 ０．１４＜： ”／Ｌａ＋Ｐｂ ＜ Ｏ−４の範囲にあ
れば有効であることを確認した。すなわち、第１図にお
いて、電気光学効果の組成による変化を曲線１１に示す
。同図から、領域１２に示す組成範囲でＬ Ｉ Ｎｂ
Ｏ３の値１３よりも大きい電気光学効果が得られ、上記
組成範囲の薄膜を用いた動作機能部を持つ導波路素子に
より、低電圧駆動可能で効率の良いものが構成されるこ
とがわかる。なお、ＰＬＺＴにはバルクとしてセラミッ
クス材料があるが、これらのセラミックスでは、本発明
にかかる組成領域で、この種の大きい電気光学効果は期
待されていない。理由は現在のところ明らかでないが、
薄膜において上記組成のもとて予想外にも大きな電気光
学効果が得られるという発見に基づき、本発明の光導波
路素子を構成した。
以下実施例により、本発明にがかる光導波路素子の説明
を行なう。
を行なう。
実施例の説明
第２図は本発明の一実施例にがかる光導波路素子である
。サファイア基板２１の上に育成させた厚さ０．４μｍ
のＰＬＺＴ薄膜２２を素子の基盤としている。薄膜２２
の組成は（Ｌａ ／ Ｌａ＋Ｐｂ） ＝０．１２であり
％透光性の優れたものとなっている０上記薄膜２２の一
部領域２３を、第２図に示す形で赤外線を当て鉛を蒸発
させて、領域２３の組成を（Ｌａ ／ Ｌａ ＋ Ｐｂ
） ＝ ０．２８とする。すｈわち上記領域２３で、
電気光学効果はＬ ｉＮｂ Ｏ３の１０倍の強さとなる
。領域２３が動作素子部となるように、全反射型導波路
スイッチの導波路パターン２４を、薄膜２３の一部エッ
チングで残してリッヂ型導波路として形成し、導波路の
交差上にギャップを持つ電極対２６．２５’をアルミ蒸
着で形成した。すなわち前記全反射型導波路スイッチは
、Ｌ、からβ３に進む元を電極対２５ 、２５’間に電
圧を加えることにより１２に進む光に偏向させるもので
ある。伝搬損失は導波路部において６３３ｎｍの波長に
対し１ｄＢ／Ｃｍと非常に少なく、また素子の動作は５
ｖの印加電圧に対しスイッチ可能であった。すなわちこ
の構成により伝搬損失が少くかつ低電圧動作可能な全反
射型導波路素子が実現出来た。
。サファイア基板２１の上に育成させた厚さ０．４μｍ
のＰＬＺＴ薄膜２２を素子の基盤としている。薄膜２２
の組成は（Ｌａ ／ Ｌａ＋Ｐｂ） ＝０．１２であり
％透光性の優れたものとなっている０上記薄膜２２の一
部領域２３を、第２図に示す形で赤外線を当て鉛を蒸発
させて、領域２３の組成を（Ｌａ ／ Ｌａ ＋ Ｐｂ
） ＝ ０．２８とする。すｈわち上記領域２３で、
電気光学効果はＬ ｉＮｂ Ｏ３の１０倍の強さとなる
。領域２３が動作素子部となるように、全反射型導波路
スイッチの導波路パターン２４を、薄膜２３の一部エッ
チングで残してリッヂ型導波路として形成し、導波路の
交差上にギャップを持つ電極対２６．２５’をアルミ蒸
着で形成した。すなわち前記全反射型導波路スイッチは
、Ｌ、からβ３に進む元を電極対２５ 、２５’間に電
圧を加えることにより１２に進む光に偏向させるもので
ある。伝搬損失は導波路部において６３３ｎｍの波長に
対し１ｄＢ／Ｃｍと非常に少なく、また素子の動作は５
ｖの印加電圧に対しスイッチ可能であった。すなわちこ
の構成により伝搬損失が少くかつ低電圧動作可能な全反
射型導波路素子が実現出来た。
発明の効果
以」二のように、本発明の光導波路素子は、伝搬損失が
低くかつ動作電圧も低いという両特性に優れたものであ
り、この素子の実現で高効率の元信号制御部品ができる
とともに、うＹ二乗積回路の実用化を可能とするものと
なる。
低くかつ動作電圧も低いという両特性に優れたものであ
り、この素子の実現で高効率の元信号制御部品ができる
とともに、うＹ二乗積回路の実用化を可能とするものと
なる。
第１図は２ｋＶ／Ｍの電界印加時の複屈折変化を薄膜の
（Ｌａ／Ｌａ十Ｐｂ）比に対しプロットした図、第２図
は本発明の一実施例における光導波路素子の概略斜視図
である。 １１・・・・・・薄膜の組成と電気光学効果の関係を示
す曲線、１２・・・・・・電気光学効果の大きめ組成領
域−１３・・・・・・Ｌｉｍｂ’ｓの２ｋＶ／Ｍ印加時
の複屈折変化値、２１・・・・・・サファイア基板、２
２・・・・・・ＰＬＺＴ薄膜、２３・・・・・・鉛の含
有量を少なくした領域、２４・・・・・・導波路、２５
、２５’・・川・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名ｗ
ｔＷべ（転）妙凝警（撃炭林−引
（Ｌａ／Ｌａ十Ｐｂ）比に対しプロットした図、第２図
は本発明の一実施例における光導波路素子の概略斜視図
である。 １１・・・・・・薄膜の組成と電気光学効果の関係を示
す曲線、１２・・・・・・電気光学効果の大きめ組成領
域−１３・・・・・・Ｌｉｍｂ’ｓの２ｋＶ／Ｍ印加時
の複屈折変化値、２１・・・・・・サファイア基板、２
２・・・・・・ＰＬＺＴ薄膜、２３・・・・・・鉛の含
有量を少なくした領域、２４・・・・・・導波路、２５
、２５’・・川・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名ｗ
ｔＷべ（転）妙凝警（撃炭林−引
Claims (1)
- （１）鉛、チタンおよびランタンの酸化物を含む薄膜光
導波路を形成し、一部分の鉛の含有量を他の部分より少
なくして、前記一部分に動作機能を持たせたことを特徴
とする光導波路素子０（２） 動作機能を持たせた部分
の鉛（ｐｂ）とランタン（Ｌａ）の含有モル比率が、 ０．１４ （Ｌａ／ Ｌａ ＋ Ｐｂ （０，４の範囲
にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
導波路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20511983A JPS6097319A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 光導波路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20511983A JPS6097319A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 光導波路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6097319A true JPS6097319A (ja) | 1985-05-31 |
Family
ID=16501731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20511983A Pending JPS6097319A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 光導波路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6097319A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6463934A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Hitachi Ltd | Waveguide type optical switch |
| WO2001040849A3 (en) * | 1999-11-05 | 2001-11-15 | Teloptics Corp | Electro-optic switching assembly and method |
| 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 |
-
1983
- 1983-11-01 JP JP20511983A patent/JPS6097319A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6463934A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Hitachi Ltd | Waveguide type optical switch |
| WO2001040849A3 (en) * | 1999-11-05 | 2001-11-15 | Teloptics Corp | Electro-optic switching assembly and method |
| 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 |
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