JPWO2007094057A1 - 光デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、上述のごときSBNなどの高い電気光学効果を示す材料で光デバイスを作るためには、光導波路の形成が大きな課題となる。即ち、LiNbO3では、Tiなどの金属を熱拡散することで低損失な光導波路が形成できることが知られているが、SBNやPLZTなどの材料では金属が拡散しづらく、この方法では伝搬損失が大きくなり、低損失な光導波路を形成することは容易ではない。
O. Eknoyan. et al.,"Strain induced optical waveguides in lithium niobate, lithium tantalate, and barium titanate", Appl.Phys.Lett., vol60, No.4, 27 January 1992, p407-409
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、基板に生じさせる応力を従来技術よりも大きくすることができるようにすることを目的とする。
さらに、該基板を、光弾性係数が正の値を持つ材質で構成するとともに、該第1応力層および該第2応力層を、該基板に対して伸張応力を生じさせるように構成することもできる。この場合においては、該第1応力層および該第2応力層を、該基板よりも熱膨張係数が小さい材質で構成する。
さらに、該基板は電気光学効果を有する強誘電体とすることができる。
2 第1応力層
3 第2応力層
4 基板領域(一部領域)
4A 光導波路
10,100 光デバイス
102 応力層
103 領域
103A 光導波路
〔a〕本発明の一実施形態の説明
図1は本発明の一実施形態にかかる光デバイス10を示す模式的正視図である。この図1に示す光デバイス10は、光弾性効果を有する強誘電体基板1をそなえるとともに、基板1における第1面(図1中の符号A参照)に形成された第1応力層2と、基板1における第1面Aの裏面である第2面(図1中の符号B参照)に形成された第2応力層3と、をそなえて構成されている。
すなわち、第1応力層2によって基板1に生じる応力により基板1に歪みが生じると、たわみ等による形状変化が発生する。この形状変化によって、第1応力層2によって基板1で生じる応力も形状変化が生じていない状態に比べれば減少することになる。これに対し、第2面Bに第2応力層3を形成することで、第1応力層2からの応力による基板1の形状変化分を元に戻すようになっている。これにより、基板1の形状変化がなければ第1応力層2から本来与えることができる大きさの応力を基板1に与えることができるので、結果として光導波路4Aを構成する基板領域4に与えられる応力を増大させることができるのである。
ここで、上述の光デバイス10は、例えば図2(a)〜図2(c)に示すように、基板1に第1,第2応力層2,3が形成されることで製造されるようになっている。
たとえば、基板1にZ-cut LiNbO3を用いる場合には、図4に示すように、このLiNbO3は熱膨張係数αが〜15 ppmであり、光弾性係数が正(プラス)の極性を有している。このような特性を持つ基板1においては、第1,第2応力層2,3の材質としては、例えば図5に示すように、SiO2やSiN等の、熱膨張係数が基板1よりも小さい値(それぞれ0.55ppm、2.5ppm)を持つものを選択して、成層時の高温状態から常温となった際に、正の応力(伸張応力)σ1が基板1に生じるようにする(図1参照)。
このようにして作製された光デバイス10,100における光導波路4A,103Aに、波長1310nmの光を伝搬させた場合の光のNFP(ニアフィールドパターン)を、それぞれ図6(b),図7(b)に示す。ここで、図7(a)に示す従来技術にかかる光デバイス100においては、図7(b)に示すように、縦27μm×横27μm程度の径で光が拡がっているのに対し、図6(a)に示す本実施形態にかかる光デバイス10においては、光の拡がりは、図6(b)に示すように縦15μm×横20μm程度の径に抑えられている。
なお、前述の実施の形態において、第1応力層およびまたは第2応力層にさらに別な層を成層することも可能である。
なお、上述した実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
また、上述した実施形態の開示により、本発明の装置を製造することは可能である。
Claims (9)
- 光弾性効果を有する基板と、
該基板における第1面に形成されて、該基板内の一部領域に該光弾性効果による屈折率変化を誘起する応力を生じさせるパターンを有する第1応力層と、
該基板における該第1面を表面とする場合に該基板の裏面である第2面に形成されて、該一部領域の屈折率変化を誘起する応力を強める第2応力層と、
をそなえたことを特徴とする、光デバイス。 - 該一部領域は、該基板における他の領域よりも屈折率が高くなるように屈折率変化が誘起されていることを特徴とする、請求項1記載の光デバイス。
- 該一部領域は光導波路として構成されたことを特徴とする、請求項1または2記載の光デバイス。
- 該基板が、光弾性係数が正の値を持つ材質で構成されるとともに、
該第1応力層および該第2応力層が、該基板に対して伸張応力を生じさせるように構成されたことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の光デバイス。 - 該第1応力層および該第2応力層が、該基板よりも熱膨張係数が小さい材質で構成されていることを特徴とする、請求項4記載の光デバイス。
- 該基板が、光弾性係数が負の値を持つ材質で構成されるとともに、
該第1応力層および該第2応力層が、該基板に対して収縮応力を生じさせるように構成されたことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の光デバイス。 - 該第1応力層および該第2応力層が、該基板よりも熱膨張係数が大きい材質で構成されていることを特徴とする、請求項6記載の光デバイス。
- 該基板は電気光学効果を有する強誘電体であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の光デバイス。
- 該第1応力膜の熱膨張係数および該基板の熱膨張係数の大小関係と、該第2応力膜の熱膨張係数および該基板の熱膨張係数の大小関係と、は同じ大小関係にあることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の光デバイス。
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