JPS61282826A

JPS61282826A - 光ａ／ｄ変換装置

Info

Publication number: JPS61282826A
Application number: JP12421785A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Inoue; 直久井上; Masaharu Matano; 俣野　正治; Maki Yamashita; 山下　牧
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1985-06-10
Filing date: 1985-06-10
Publication date: 1986-12-13

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。

Description

【発明の詳細な説明】発明の要約慢数の先導波路を有するファプリー・ペロー型の光変調
部を有する光Ａ／Ｄ変換装置において。

各光導波路上の２箇所にエツチングにより形成されたミ
ラー面を有する凹部が設けられていることを特徴とする
。

［技術分野］この発明は、光を利用して、アナログ電圧信号をそれに
対応する値を表わすディジタル信号に変換する光Ａ／Ｄ
変換装置に関する。

［従来技術］光を利用した光Ａ／Ｄ変換装置は、比較的簡単な構成で
かつ高速のサンプリング（１〜２Ｇサンプル／秒）が期
待できることから、多くの人の注目を集めている。従来
の光Ａ／Ｄ変換装置の代表例が、西原、春名、楢原「光
集積回路」第１版（昭Ｇｏ−２−２５）オーム社ｐ　、
３５８−３８１に示されている。光Ａ／Ｄ変換装置を実
現する上での重要な問題は、多ビツト動作のために複雑
になりやすい光変調器列の製作にある。上記の文献には
分岐干渉型光変調器を利用した光Ａ／Ｄ変換装置が示さ
れているが、これは光Ａ／Ｄ変換装置に要求される高消
光比、低駆動電圧等の諸特性が満足されにくいという欠
点がある。また光変調器としてバランス・ブリッジ型の
ものを利用した例も報告されているが、これは上記のよ
うな諸特性を満足する反面、形状が複雑であり１作製に
困難を伴うという間通がある。

［発明の目的］この発明は、比較的簡単な構成の光Ａ／Ｄ変換装置を提
供することを目的とする。

〔発明の構成と効果］この発明による光Ａ／Ｄ変換装置は、電気光学効果を有
する基板、基板上に形成され、１つの入力光を強度のほ
ぼ等しい複数の光に分割する光分岐路、基板上に形成さ
れ、光分岐路の複数の出力側にそれぞれ光結合する複数
の先導波路を有するファプリー・ベロー型の光変調部、
基板上の光分岐路に導入する光を発生する光源、光変調
部の複数の先導波路から出力される光をそれぞれ電気信
号に変換する光電変換素子、および光電変換素子の出力
信号をそれぞれ所要のレベルで弁別するコンパレータか
ら構成される。そして光変調部が。

各先導波路に被変換電圧を印加するための電圧印加用電
極、各光導波路を伝播する光の位相を調整するための位
相調整用電極、および各光導波路上の２箇所にエツチン
グにより形成されたミラー面を有する凹部を備えている
ことを特徴とする。

この発明においては、１つの入力光をほぼ強度の等しい
複数の光に分割する光分岐路が基板上に形成されている
から、光源は１個ですみ、この１つの光源と１つの先導
波路とを光結合させればよいから、光結合が容易である
。しかも、光変調部の次数の先導波路にほぼ等しい強度
の光が導入される。また、ファプリー・ペロー型の共振
器を構成するために、光変調部の光導波路のそれぞれに
対してエツチングによりミラー面を有する凹部ないしは
溝が形成されているから、いかなる材料からなる基板を
も用いることができこれを加工することが可能である。

さらに、光変調部は平行に配列された複数の先導波路か
らなるから構成も簡素となる。

［実施例の説明］第１図において、電気光学効果を有する基板ｌｏ。

たとえ（（ＹカットＬ　ｉ　ＮｂＯ結晶の表面に分岐光
導波路１１と光変調部２０とが設けられている。分岐先
導波路］１は３つのＹ字形分岐先導波路を組合せ□るこ
とにより構成され、１つの入力光を強度のほぼ等しい４
つの光に分割するものである。

光変調部２０は９分岐光導波路１１の４つの出力端に連
続しかつ互いに平行に基板ｌＯ上に形成された４つの先
導波路２１〜２４を含んでいる。これらの光導波路２１
〜２４のそれぞれの両側には各１対の電極３１〜３４が
それぞれ設けられている。１対の電極３１の先導波路２
１を挟んで重なり合っている部分の長さをＬとすると、
他の電極３２，３３．３４の同部分の長さはそれぞれＬ
／２．Ｌ／４．Ｌ／８に設定されている。これらの電極
３１〜３４の一方は１対の共通電極３５の一方に、他方
は電極３５の他方にそれぞれ接続されている。共通電極
３５もまた基板ＩＯの表面に形成されており、Ａ／Ｄ変
換されるべき電圧が電極３５間に印加される。・光変調
部２０の各光導波路振器を構成するための溝４８．４９
がそれぞれ形成されている。さらに位相調整用の電極４
１〜４４が各先導波路２１〜２４の両側であって電極３
１〜３４以外の部分に形成されている。

分岐先導波路１１の入力端の端面には光源としての半導
体レーザ５０が光結合している。一方、光変調部２０の
各先導波路２１〜２４の出力端から出射する光の強度を
これに対応する値を表わす電気信号にそれぞれ変換する
ための光電変換素子５１〜５４．たとえばフォトディテ
クタφアレイが設けられている。これらの素子５１〜５
４の出力信号は増幅器６１〜６４にそれぞれ送られ、さ
らにコンパレータ７１〜７４に導かれる。

ＹカットＬｉＮｂＯ３結晶上に厚さ　２００人　のＴ１
膜を光導波路１１および２１〜２４のパターンにリフト
オフ法を用いて形成し、温度９７０℃、ウェット０゜雰
囲気中でこのＴｊを約５時間、熱拡散させることにより
光導波路１１および２４〜２４が作製される。これらの
先導波路１１の１１１および深さはともに５μｍ程度で
あり、波長０．７８μｎ１の半導体レーザ５０の出力光
をシングル・モードで伝播させることができる。

この後、基板１０表面上に再度レジストを均一に塗布し
、かつ溝４８．４９を形成すべき部分を除いて露光する
ことにより、これらの部分上においてのみレジストを残
す。そして、ＴＩを３μｍ程度の厚さにスパッタしたの
ち上記のレジストを除去すると、溝４８．４９を形成す
べき部分を除いて基板ｌＯの全表面がＴＪＭで覆われる
ことになる。Ａｒイオン・ビーム・エツチングを行なう
と、Ｔ１膜によってマスクされていない部分に溝４８．
４９が形成される。これらの溝４８．４９の深さは先導
波路２１等の深さよりも深くする（第２図および第３図
参照）。これらの溝４８．４９の互いに向い合う壁面Ｃ
１Ｄが共振器面となる。

さらにこの後、Ｔｉ膜を除去して、電圧印加用電極３１
〜３４と位相調整用電極４１〜４４をリフトオフ法によ
り作製する。これらの電極材料はＡ（である。これらの
電極３１〜３４．４１〜４４と基板１０表面との間には
、好ましくはバッファ層となる２０００人の厚さのＳｉ
Ｏ２膜が介装される。

光変調部２０の先導波路（たとえば２１）と溝４８゜４
９はファプリー・ペロー型光変調器を構成しており、上
述のように溝４８．４９のＣ，Ｄ面が共振器面となって
いる。この先導波路２１の両側には電圧印加用電極３１
と位相調整用電極４１とがそれぞれ設けられており、こ
れらの電極に電圧が印加されることにより共振器面Ｃ，
Ｄ間を伝搬する光の位相が変化し、先導波路２１から出
射される光の強度が変化する。一般に、印加電圧をＶ、
電極間隔をｄとすると、光導波路を中方向に横切る方向
に発生する電界の強さはＶ／ｄで与えられる。電極の長
さがぶ、電界方向が２方向であるならば、ＬｉＮｂＯ３
結品の場合結晶、光の位相変化量δはδ−ｎｅ３・Ｔ３
３・Ｖ−Ｊ／２ｄで与えられる。ここでｎ　は基板の異
常屈折率、Ｔ３３は電気光学定数である。先導波路の入
射光の強度を■、、出射出射光度をＩ　とした場合、これらの比１　　／１１は位相
変化量δに対して周期的に変化する。この変化の様子が
第４図に示されている。この図においてｍは整数である
。以上の現象はすべての光導波路２１〜２４を伝播しか
つ出力される光に対して同じようにあてはまる。

光導波路２１に着目する。電極３１間に電圧Ｖが印加さ
れると、この先導波路２１を伝播する光に位相変化が現
われ、それはｎ　ｅ　　・Ｔ３３・Ｖ−Ｌ／２ｄで与え
られる。位相調整用電極に適当なバイアス電圧を加え、
■−〇での光の位相すなわち出射光の強度を適切にとる
と先導波路２１からは、第５図（ｂ）に示すような印加
電圧Ｖに対する出力光強度が得られる。第５図（ａ）は
印加電圧に対する光の位相変化量を示している。また印
加電圧がディスクリートに区切られ、その各領域がＡ−
Ｐで示されている。先導波路２１の出力光を光電変換索
子５１で電気信号に変換し、増幅器６１で増幅したのち
、コンパレータ７１で適当なスレシホールド・レベルで
弁別することにより２値化すると、第５図に（Ｃ）で示
す信号が得られる。

先導波路２２の両側に設けられた電極３２の長さはＬ／
２であり、電極３１の長さの１／２であるから。

先導波路２２の光の位相変化量はｎ　　・Ｔ３３・Ｖ・
Ｌ／４ｄとなる。したがって、第５図（ｄ）に示される
ように、先導波路２２の出力光から得られる２値化信号
の周期は先導波路２１の出力光のそれの２倍となる。こ
の場合にももちろん９位相調整用電極４２間に適当なバ
イアスが加えられている。

同様にして先導波路２３を挟む電極３３の長さはＬ／２
２であり、光導波路２４の電極３４の長さはＬ／２３で
あるから、これらの先導波路２３．２４の出力光から生
成される２値化信号は第５図（ｅ）。

（ｆ’）で示されるように周期が２．２３倍となる。

２値化信号（１または０）を印加電圧の各領域に対して
示すと次表のようになる。

Ｃ以下余白）共通電極３５間に印加されるアナログ電圧信号がこの表
のようなグレーコードのディジタル値に変換され、かつ
このディジタル値はアナログ電圧信号を一義的に表わし
ていることが理解されよう。

量子イ、ヒによる誤差は印加電圧の各領域の１１１とな
る。

第６図は変形例を示しており、ここでは一方の溝４９を
形成することに代えて、基板１０の一端面にエツチング
により形成されたミラー面４７が設けられている。

上記実施例は４ビツトのディジタル信号を得る光Ａ／Ｄ
変換装置を示しているが、もちろん任意ビットのディジ
タル信号を得ることができるように構成することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図および
第３図は第１図の■−■線および■−■線にそれぞれそ
う拡大断面図、第４図はファプリー・ペロー共振器の光
位相変化に対する入出力光の特性を示すグラフ、第５図
は出力信号波形を示す波形図、第６図は変形例を示す斜
視図である。１０・・・基板、　　１１・・・光分岐路、　　２０・
・・光変調部。２１〜２４・・・光導波路、　　３１〜３４・・・電圧
印加用電極。３５・・・共通電極、４１〜４４・・・位相調整用電極
。４７、　　Ｃ，Ｄ・・・ミラー面、　　　４８．４９・
・・溝５０・・・半導体レーザ、　　５１〜５４・・・
光電変換素子２７１〜７４・・・コンパレータ。以　　上特許出願人　　立石電機株式会社代　　理　　人　　　牛　　久　　健　　司外１名第２図第４図

Claims

【特許請求の範囲】電気光学効果を有する基板、基板上に形成され、１つの入力光を強度のほぼ等しい複
数の光に分割する光分岐路、基板上に形成され、光分岐路の複数の出力側にそれぞれ
光結合する複数の光導波路を有するファブリー・ペロー
型の光変調部、基板上の光分岐路に導入する光を発生する光源、光変調
部の複数の光導波路から出力される光をそれぞれ電気信
号に変換する光電変換素子、および光電変換素子の出力信号をそれぞれ所要のレベルで弁別
するコンパレータよりなり、光変調部が、各光導波路に被変換電圧を印加するための電圧印加用電
極、各光導波路を伝播する光の位相を調整するための位相調
整用電極、および各光導波路上の２箇所にエッチングにより形成されたミ
ラー面を有する凹部を備えている光Ａ／Ｄ変換装置。