WO2007040106A1 - 光変調器及びその製造方法 - Google Patents

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conductive film
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plate
optical modulator
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Takashi Shinriki
Katsutoshi Kondou
Tsutomu Saitou
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Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.
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    • G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof

Definitions

  • the present invention relates to an optical modulator, and in particular, a reinforcing plate that is formed of a material having an electro-optic effect, is bonded to the back surface of the thin plate with a thickness of ⁇ O / zm or less, and is thicker than the thin plate.
  • an optical modulator including a plate.
  • a conductive film as shown in FIG. 1 is formed on the side surface and the back surface of the substrate and grounded.
  • the generation of a resonance phenomenon in which the microwave applied to the optical modulator resonates in the substrate and the pyroelectric effect generated in the substrate are suppressed.
  • electrical characteristics Sl l, S21
  • Baisjump S11 means the reflection characteristic of an electric signal, and is a characteristic obtained by measuring the amount of reflection when inputting from the external terminal to the signal electrode.
  • S21 means a transmission characteristic of an electric signal, and is a characteristic obtained by measuring a transmission amount of an output signal with respect to a signal input from an external terminal to a signal electrode.
  • the phenomenon generally called dip appears in this transmission characteristic (S21).
  • Baisjump means that in the case of the X plate, a charge is generated on the side surface of the substrate due to the effect of the pyroelectric effect, and this charge adversely affects the electrode formed on the substrate.
  • 1 is a cross-sectional view of the optical modulator, wherein 1 is a substrate, 2 is an optical waveguide, 3 is a buffer layer, 4 is a signal electrode, 5 is a ground electrode, and 6 is a conductive film.
  • the signal electrode 4 and the ground electrode 5 are collectively referred to as a modulation electrode.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 5-509415
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 2919132
  • the thickness of the substrate is reduced to the conventional strength of about 500 ⁇ m to several tens of z / zm, so that the speed matching condition between the microwave and the speed of the light wave is satisfied. Full At the same time, the drive voltage is reduced.
  • an optical waveguide and a modulation electrode are incorporated in a thin substrate having a thickness of 30 m or less, and another substrate having a dielectric constant lower than that of the first substrate is bonded to the microwave.
  • the effective refractive index is lowered, the speed matching between the microwave and the light wave is achieved, and the mechanical strength of the substrate is maintained.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-18121
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-215519
  • the area of the side surface of the thin plate becomes extremely small. This causes a problem that the conductive film having a weak bonding force between the conductive film and the conductive film easily peels off from the substrate.
  • thinning the substrate weakens the confinement of the light wave propagating through the optical waveguide, resulting in a phenomenon that the light distribution of the light wave spreads in the lateral direction (perpendicular to the thickness direction of the thin plate) or in the thickness direction of the thin plate.
  • problems such as scattering or absorption of light waves by the conductive film may occur.
  • the problem to be solved by the present invention is to solve the above-described problems, and in an optical modulator using a thin plate having a thickness of 20 ⁇ m or less, a microwave resonance phenomenon in the substrate, a pyroelectric effect, etc. It is an object of the present invention to provide an optical modulator capable of stably holding a conductive film that suppresses the above-mentioned defects and a method for manufacturing the same.
  • a thin plate having a thickness of 20 m or less and an optical waveguide formed on the front or back surface of the thin plate is formed of a material having an electro-optic effect.
  • a modulation plate formed on the surface of the thin plate and for modulating light passing through the optical waveguide, a reinforcing plate joined to the back surface of the thin plate, and a side surface of the thin plate It has a conductive film continuously formed on the side surface of the reinforcing plate.
  • the back surface of the thin plate and the reinforcing plate can be joined directly or by bonding with an adhesive or the like.
  • the conductive film is continuously formed from the side surface of the thin plate to the side surface of the reinforcing plate via the adhesive layer.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that, in the optical modulator according to claim 1, the conductive film is also formed on the back surface of the reinforcing plate.
  • a thin plate made of a material having an electro-optic effect and having a thickness of 20 ⁇ m or less, an optical waveguide formed on the front surface or the back surface of the thin plate, and a surface of the thin plate
  • the optical modulator comprising a modulation electrode for modulating light passing through the optical waveguide, a reinforcing plate bonded to the back surface of the thin plate via an adhesive layer, the adhesive layer, and the reinforcement
  • a conductive film is formed between the plates.
  • the optical modulator according to claim 3 further includes a conductive film formed continuously from the side surface of the thin plate to the side surface of the reinforcing plate.
  • the material for forming the conductive film contains at least one of Au, Ti, and Si.
  • a thin plate made of a material having an electro-optic effect and having a thickness of 20 ⁇ m or less, an optical waveguide formed on the front or back surface of the thin plate, and a surface of the thin plate
  • a method of manufacturing an optical modulator comprising a modulation electrode for modulating light passing through the optical waveguide, a joining step of joining a reinforcing plate to the back side of the thin plate, and at least the thin plate
  • a thin plate formed of a material having an electro-optic effect and having a thickness of 20 m or less, an optical waveguide formed on the front or back surface of the thin plate, and formed on the surface of the thin plate
  • An optical modulator including a modulation electrode for modulating light passing through the optical waveguide, and a reinforcing plate joined to the back surface of the thin plate, and continuous from the side surface of the thin plate to the side surface of the reinforcing plate
  • the conductive film formed by bonding the conductive film and the reinforcing plate By increasing the conductive film formation area, the bonding force between the conductive film and the thin plate is increased, and the peeling of the conductive film from the thin plate can be effectively suppressed.
  • the conductive film is also formed on the back surface of the reinforcing plate, the conductive film formed on the side surface of the thin plate is electrically connected to each other through the conductive film on the back surface. It is possible to effectively suppress the pyroelectric effect of the inner mouth wave resonance phenomenon. In addition, by conducting the conductive films, the grounding work of the conductive films can be simplified.
  • a thin plate having a thickness of 20 m or less, an optical waveguide formed on the front or back surface of the thin plate, and formed on the surface of the thin plate And a modulation plate for modulating light passing through the optical waveguide, wherein the reinforcing plate is bonded to the back surface of the thin plate via an adhesive layer, the adhesive layer, and the reinforcing plate. Since the conductive film is formed between the two, the conductive film can be disposed on the back side of the thin plate, and the pyroelectric effect generated in the thickness direction of the thin plate can be effectively suppressed.
  • the conductive film is disposed away from the back surface of the thin plate by the adhesive layer, the light wave propagating through the optical waveguide is not scattered or absorbed.
  • the pyroelectric effect generated in the reinforcing plate can be suppressed.
  • the conductive film formed between the adhesive layer and the reinforcing plate in addition to the conductive film formed between the adhesive layer and the reinforcing plate, the conductive film formed continuously from the side surface of the thin plate to the side surface of the reinforcing plate, By conducting both conductive films, the grounding operation of the conductive film can be simplified, and the resonance phenomenon of microwaves in the substrate can be suppressed.
  • the material for forming the conductive film includes at least one of Au, Ti, and Si. Therefore, in order to suppress the pyroelectric effect, the resonance phenomenon of the microwave in the substrate. Sufficient conductivity can be ensured, and the adhesion of the conductive film to the substrate or reinforcing plate can be increased.
  • an optical modulator including a modulation electrode for modulating light passing through the optical waveguide, a joining step of joining a reinforcing plate to the back side of the thin plate, and at least a surface of the thin plate And the side surface of the thin plate on which the exit and entrance of the optical waveguide are formed
  • a conductive film forming step of forming a conductive film on exposed portions of the thin plate and the reinforcing plate not covered with the protective film after the coating step, and the conductive film forming step
  • a removal step for removing the protective film, so that the conductive film can be continuously formed from the side surface of the thin plate to the side surface of the reinforcing plate, and is also strengthened together with the conductive film on the side surface of the thin plate and the
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional optical modulator.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of an optical modulator according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an application example of the first embodiment of the optical modulator according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the optical modulator according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an application example of the second embodiment of the optical modulator according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a vacuum deposition method used in the method for manufacturing an optical modulator according to the present invention. Explanation of symbols
  • FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the optical modulator according to the present invention, and shows a cross-sectional view of the optical modulator.
  • a thin plate 10 made of a material having an electro-optic effect and having a thickness of 20 m or less, and an optical waveguide 11 formed on the surface of the thin plate (the optical waveguide can be formed on the back surface of the thin plate 10).
  • a modulation electrode (signal electrode 13, ground electrode 14) formed on the surface of the thin plate for modulating light passing through the optical waveguide, and bonded to the back surface of the thin plate It is characterized by having a reinforcing plate 16 joined via a layer 15 and a side force of the thin plate and a conductive film 17 continuously formed on the side surface of the reinforcing plate.
  • the bonding force between the conductive film and the thin plate is reinforced by the increase in the bonding area due to the bonding between the conductive film and the reinforcing plate, and it is possible to effectively suppress peeling of the conductive film with the thin plate force.
  • the back of the thin plate and the reinforcing plate can be joined not only through the adhesive layer 15 with an adhesive as shown in FIG. 2, but also through direct joining such as direct bonding.
  • an X-cut substrate is used for the thin plate.
  • the X-cut type substrate it is possible to effectively suppress the polarization charge generated in the lateral direction of the substrate by the conductive film 17 due to the pyroelectric effect generated by the temperature change.
  • the occurrence of a resonance phenomenon in which the microwave applied to the optical modulator resonates within the substrate can be suppressed by absorbing the conductive film 17.
  • FIG. 3 shows an application example of the first embodiment, in which a conductive film 18 is also formed on the back surface of the reinforcing plate.
  • the conductive film formed on the side surface of the thin plate is electrically connected to each other through the conductive film on the back surface, and the resonance phenomenon of microwaves in the substrate can be effectively suppressed.
  • the conductive films mutually conductive for example, the entire conductive film can be grounded via the conductive film on the back surface of the reinforcing plate simply by placing the optical modulator body in the conductive case. For example, the grounding operation of the conductive film can be simplified.
  • the optical waveguide 11 can be formed by diffusing Ti or the like on the substrate surface by a thermal diffusion method or a proton exchange method. Further, as in Patent Document 5, it is also possible to form an optical waveguide by forming a ridge on the surface of the thin plate 10 in accordance with the shape of the optical waveguide.
  • the modulation electrodes such as the signal electrode 13 and the ground electrode 14 are formed by forming the electrode pattern of Ti'Au. It can be formed by a gold plating method or the like. Furthermore, if necessary, a buffer layer 12 such as a dielectric SiO is provided on the surface of the substrate after forming the optical waveguide, and the modulation current is formed on the buffer layer.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 6-289341
  • lithium niobate lithium tantalate, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), quartz-based materials, and combinations thereof can be used.
  • lithium niobate (LN) crystals having a high electro-optic effect are preferably used.
  • a method of manufacturing a thin plate including a light modulation element includes forming the above-described optical waveguide on a substrate having a thickness of several hundred ⁇ m, polishing the back surface of the substrate, and having a thickness of 20 m or less. Create. Then, a modulation electrode is formed on the surface of the thin plate. It is also possible to polish the back surface of the substrate after making the optical waveguide, the modulation electrode, and the like. In addition, there is a risk that the thin plate may be damaged if a thermal shock during the formation of the optical waveguide or a mechanical shock due to the handling of the thin film during various processes is applied. Therefore, these thermal or mechanical shocks are likely to occur. Is preferably performed before the substrate is polished and thinned.
  • the dielectric plate has a lower dielectric constant than that of the thin plate, such as quartz, glass, and alumina. It is also possible to use a material or a material having a crystal orientation different from that of a thin plate as in Patent Document 5. However, it is preferable to select a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the thin plate in order to stabilize the modulation characteristics of the optical modulator with respect to temperature changes. If it is difficult to select an equivalent material, as in Patent Document 4, a material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the thin plate is selected as an adhesive for joining the thin plate and the reinforcing plate.
  • an adhesive layer 15 is used as an epoxy adhesive, a thermosetting adhesive, an ultraviolet curable adhesive, solder glass, thermosetting, photocuring or photosensitizing. It is possible to use various adhesive materials such as a viscous rosin adhesive sheet.
  • an optical waveguide is formed on a substrate, and the substrate is polished to form a thin plate, and further, a modulation electrode is formed on the surface of the thin plate. If necessary, after forming the optical waveguide, a modulation electrode may be formed, polished, and thinned.
  • a reinforcing plate is bonded to the back surface of the thin plate on which the light modulation element is formed via an adhesive layer.
  • the modulation electrode is formed on the surface of the thin plate after polishing.
  • optical modulation element chip a reinforcing plate is joined to a thin plate, and then cut into chips for each optical modulation element (hereinafter referred to as “optical modulation element chip”).
  • At least the surface of the thin plate on which the modulation electrode is formed and the side of the thin plate on which the emission portion and the incidence portion of the optical waveguide are formed are covered with a protective film.
  • a resist film can be suitably used as the protective film.
  • a protective film is formed on the side surface of the thin plate or the exposed portion (side surface or back surface) of the reinforcing plate.
  • a vacuum deposition method can be suitably used as a method for forming the conductive film. As shown in FIG. 6, the light modulation element chip 33 held in the target holder 32 and the conductive film formation are formed in the vacuum container 30. The material 31 is disposed, the air in the vacuum vessel is deaerated, and the conductive film forming material is vaporized while rotating the target holder 32 as shown by the arrow in the figure.
  • a conductive film can be simultaneously formed on a plurality of chips, and it is possible to uniformly deposit the side surfaces of the chips.
  • the resist film that is a protective film is removed with a solvent.
  • a conductive film is uniformly formed on the outer surface of the light modulation element chip that is not protected by the protective film.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical modulator according to the second embodiment.
  • the second embodiment is formed of a material having an electro-optic effect, and is formed on the surface of the thin plate 20 having a thickness of 20 m or less, the optical waveguide 21 formed on the front or back surface of the thin plate, and the surface of the thin plate.
  • the optical modulator including a modulation electrode (23, 24) for modulating light passing through the optical waveguide, a reinforcing plate 26 bonded to the back surface of the thin plate 20 via an adhesive layer 25, and A conductive film 27 is formed between the adhesive layer 25 and the reinforcing plate 26.
  • Reference numeral 22 denotes a buffer layer.
  • the thin plate 20 is a Z-cut substrate, and the conductive film 27 makes it possible to dispose a conductive film on the back side of the thin plate, effectively suppressing the pyroelectric effect generated in the thickness direction of the thin plate. be able to.
  • the influence of the pyroelectric effect generated on the reinforcing plate can also be suppressed.
  • the conductive film is disposed away from the back surface of the thin plate by the adhesive layer, the light wave propagating through the optical waveguide is not scattered or absorbed.
  • the thickness of the adhesive layer varies depending on the dielectric constant of the adhesive, but it is preferable that the thickness of the adhesive layer is such that light waves propagating through the optical waveguide are not scattered or absorbed.
  • FIG. 5 shows an application example of the second embodiment.
  • the conductive film 28 is continuously formed on the side surface of the thin plate side force reinforcing plate and is reinforced as necessary. It is formed even on the back side of the board.
  • the work for grounding the conductive film 27 can also be performed through conduction with the conductive film 28, so that the grounding work can be simplified. Furthermore, the resonance phenomenon of the microwaves in the substrate can be suppressed.
  • a conductive film is formed on the surface of the reinforcing plate by a method such as vacuum deposition. It is also possible to apply a conductive adhesive to the surface of the reinforcing plate and dry it, then apply a non-conductive adhesive to the back of the thin plate or the surface of the conductive adhesive, and bond the two together.
  • the method for forming the conductive film around the light modulation element chip is the same as described in the method for manufacturing the conductive film of the light modulator according to FIG. 2 or 3. It is possible to do.

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Abstract

　厚みが２０μｍ以下の薄板を用いた光変調器において、基板内のマイクロ波の共振現象や焦電効果などの不具合を抑制する導電膜を、安定的に保持することが可能な光変調器及びその製造方法を提供することを目的とする。 　電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが２０μｍ以下の薄板（１０）と、該薄板の表面又は裏面に形成された光導波路（１１）と、該薄板の表面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極（１３，１４）とを含む光変調器において、該薄板の裏面に接合される補強板（１６）と、該薄板の側面から該補強板の側面に連続して形成された導電膜（１７）を有することを特徴とする。

Description

明 細 書
光変調器及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、光変調器に関し、特に、電気光学効果を有する材料で形成され、厚み カ^ O /z m以下の薄板と、該薄板の裏面に接着され、該薄板より厚みの大きい補強板 とを含む光変調器に関する。
背景技術
[0002] 従来、光通信分野や光測定分野において、電気光学効果を有する基板上に光導 波路や変調電極を形成した導波路型光変調器が多用されている。
電気光学効果を有する基板を利用した光変調器にお!ヽては、特許文献 1又は 2な どのように、図 1のような導電膜を基板の側面及び裏面に形成し接地することにより、 光変調器に印加されるマイクロ波が基板内で共振する共振現象の発生や、基板内に 発生する焦電効果を抑制することが行われている。また、電気的特性 (Sl l, S21)の 向上や、 Baisjumpなどの抑制が可能である。 S11とは、電気信号の反射特性を意味 しており、外部端子から信号電極に入力する際の反射量を測定して得られる特性で ある。 S21とは、電気信号の透過特性を意味しており、外部端子から信号電極に入 力する信号に対する出力される信号の透過量を測定して得られる特性である。一般 にディップといわれている現象はこの透過特性（S21)に現れる。また、 Baisjumpとは、 X板の場合、焦電効果の影響により基板の側面に電荷が発生し、この電荷が基板上 に形成された電極に悪影響を及ぼすことを意味している。
なお、図 1は光変調器の断面図であり、 1は基板、 2は光導波路、 3はバッファ層、 4 は信号電極、 5は接地電極、及び 6は導電膜を示す。以下では、信号電極 4及び接 地電極 5を併せて変調電極と!/、う。
特許文献 1：特表平 5 - 509415号公報
特許文献 2：特許第 2919132号公報
[0003] 他方、光変調器の広帯域化を実現するため、基板の厚みを、従来の 500 μ m程度 力 数十/ z mまで薄くすることにより、マイクロ波と光波の速度との速度整合条件を満 足させ、且つ駆動電圧の低減を同時に図ることが行われている。
例えば、以下の特許文献 3又は 4においては、 30 m以下の厚みを有する薄い基 板に、光導波路並びに変調電極を組み込み、第 1基板より誘電率の低い他の基板を 接合し、マイクロ波に対する実効屈折率を下げ、マイクロ波と光波との速度整合を図 り且つ基板の機械的強度を維持することが行われている。
特許文献 3 :特開昭 64— 18121号公報
特許文献 4：特開 2003— 215519号公報
[0004] し力しながら、薄板化された基板 (以下、「薄板」という）の側面に上述した導電膜を 形成した場合、基板の厚みが薄ぐ薄板側面の面積が極めて小さくなる為、基板と導 電膜との接合力が弱ぐ導電膜が基板カゝら容易に剥離するという不具合を生じる。 また、基板を薄くすることにより光導波路を伝搬する光波の閉じ込めが弱くなり、そ の結果光波の光分布が横方向（薄板の厚み方向に垂直な方向）や薄板の厚み方向 に広がる現象が生じ、仮に、基板の裏面に導電膜を形成した場合には、該導電膜に より光波が散乱又は吸収されるなどの不具合を生じることとなる。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明が解決しょうとする課題は、上述した問題を解決し、厚みが 20 μ m以下の薄 板を用いた光変調器において、基板内のマイクロ波の共振現象や焦電効果などの 不具合を抑制する導電膜を、安定的に保持することが可能な光変調器及びその製 造方法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0006] 上記課題を解決するため、請求項 1に係る発明では、電気光学効果を有する材料 で形成され、厚みが 20 m以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面に形成された光 導波路と、該薄板の表面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための 変調電極とを含む光変調器において、該薄板の裏面に接合される補強板と、該薄板 の側面から該補強板の側面に連続して形成された導電膜を有することを特徴とする なお、該薄板の裏面と補強板との接合は、直接接合でも、接着剤等による接合でも よぐ接着剤による接着剤層が形成される場合は、該導電膜は、該薄板の側面から 接着剤層を介して該補強板の側面に連続して形成される。
[0007] 請求項 2に係る発明では、請求項 1に記載の光変調器において、該導電膜が該補 強板の裏面にも形成されていることを特徴とする。
[0008] 請求項 3に係る発明では、電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 μ m 以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該薄板の表面に 形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調 器において、該薄板の裏面に接着層を介して接合される補強板と、該接着層と該補 強板との間に導電膜が形成されていることを特徴とする。
[0009] 請求項 4に係る発明では、請求項 3に記載の光変調器にぉ 、て、該薄板の側面か ら該補強板の側面に連続して形成された導電膜を有することを特徴とする。
[0010] 請求項 5に係る発明では、請求項 1乃至 4のいずれかに記載の光変調器において
、該導電膜を形成する材料は、 Au、 Ti、 Siの少なくともいずれかを含むことを特徴と する。
[0011] 請求項 6に係る発明では、電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 μ m 以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該薄板の表面に 形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調 器の製造方法において、該薄板の裏面側に補強板を接合する接合工程と、少なくと も該薄板の表面と、該光導波路の出射部及び入射部が形成された該薄板の側面と を保護膜で被覆する被覆工程と、該被覆工程の後、保護膜で被覆されていない薄板 及び補強板の露出部分に導電膜を形成する導電膜形成工程と、該導電膜形成工程 の後、該保護膜を除去する除去工程とを有することを特徴とする。
発明の効果
[0012] 請求項 1に係る発明により、電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 m以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該薄板の表面 に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変 調器において、該薄板の裏面に接合される補強板と、該薄板の側面から該補強板の 側面に連続して形成された導電膜を有するため、導電膜と補強板とを接合することに よる導電膜形成面積増により、導電膜と薄板との接合力が増し、導電膜の薄板から の剥離を効果的に抑制することが可能となる。
[0013] 請求項 2に係る発明により、導電膜が補強板の裏面にも形成されているため、薄板 の側面に形成された導電膜を、該裏面の導電膜を介して互いに導通し、基板内のマ イク口波の共振現象ゃ焦電効果を効果的に抑制することが可能となる。また、互いの 導電膜を導通させることで、導電膜の接地作業も簡略ィ匕することが可能となる。
[0014] 請求項 3に係る発明により、電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 m以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該薄板の表面 に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変 調器において、該薄板の裏面に接着層を介して接合される補強板と、該接着層と該 補強板との間に導電膜が形成されているため、薄板の裏面側に導電膜を配置するこ とが可能となり、薄板の厚み方向に発生する焦電効果を効果的に抑制することがで きる。しかも、接着層により薄板の裏面から離れて導電膜が配置されるため、光導波 路を伝搬する光波が散乱 ·吸収されることも無い。また、補強板に誘電体を用いる場 合には、補強板に発生する焦電効果も抑制することが可能となる。
[0015] 請求項 4に係る発明により、接着層と補強板との間に形成された導電膜に加え、薄 板の側面から補強板の側面に連続して形成された導電膜を有するため、両者の導 電膜の導通をすることにより、導電膜の接地作業も簡略ィ匕することが可能となる上、 基板内のマイクロ波の共振現象も抑制することが可能となる。
[0016] 請求項 5に係る発明により、導電膜を形成する材料は、 Au、 Ti、 Siの少なくともい ずれかを含むため、基板内のマイクロ波の共振現象ゃ焦電効果を抑制する上で十 分な導電性を確保できると共に、導電膜の基板や補強板との接着性も高くすることが 可能となる。
[0017] 請求項 6に係る発明により、電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 m以下の薄板と、該薄板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該薄板の表面 に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変 調器の製造方法において、該薄板の裏面側に補強板を接合する接合工程と、少なく とも該薄板の表面と、該光導波路の出射部及び入射部が形成された該薄板の側面 とを保護膜で被覆する被覆工程と、該被覆工程の後、保護膜で被覆されていない薄 板及び補強板の露出部分に導電膜を形成する導電膜形成工程と、該導電膜形成ェ 程の後、該保護膜を除去する除去工程とを有するため、導電膜を薄板の側面から補 強板の側面に連続して形成できると共に、薄板や補強板の側面の導電膜と併せて補 強板の裏面にも同時に導電膜を連続して形成でき、導電膜全体の一体性を高めるこ とが可能となる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]従来の光変調器の断面図である。
[図 2]本発明に係る光変調器の第 1の実施例を示す図である。
[図 3]本発明に係る光変調器の第 1の実施例の応用例を示す図である。
[図 4]本発明に係る光変調器の第 2の実施例を示す図である。
[図 5]本発明に係る光変調器の第 2の実施例の応用例を示す図である。
[図 6]本発明に係る光変調器の製造方法で使用される真空蒸着法を示す図である。 符号の説明
1, 10, 20 基板
2, 11, 21 光導波路
3, 12, 22 ノ ッファ層
4, 13, 23 信号電極
5, 14, 24 接地電極
6, 17, 18, 27, 28 導電膜
15, 25 接着層
16, 26 補強板
30 真空容器
31 蒸着材料
32 ターゲット保持体
33 光変調素子チップ
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。 図 2は、本発明に係る光変調器の第 1の実施例を示す図であり、光変調器の断面 図を示す。
電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 m以下の薄板 10と、該薄板 の表面に形成された光導波路 11 (光導波路は、薄板 10の裏面に形成することも可 能である。）と、該薄板の表面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するた めの変調電極 (信号電極 13,接地電極 14)とを含む光変調器において、該薄板の 裏面に接着層 15を介して接合される補強板 16と、該薄板の側面力 該補強板の側 面に連続して形成された導電膜 17を有することを特徴としている。この構成により、 導電膜と薄板との接合力が、導電膜と補強板との接合による接合面積増により補強 され、導電膜の薄板力もの剥離を効果的に抑制することが可能となる。なお、薄板の 裏面と補強板との接合は、図 2のように接着剤による接着層 15を介する接合だけで 無く、ダイレクトボンディングなどの直接接合で行っても良 、。
[0021] 図 2においては、薄板には、 Xカット形基板を用いている。 Xカット型基板では、温度 変化により発生する焦電効果により、基板の横方向に発生する分極電荷を、導電膜 17により、効果的に抑制することが可能となる。
また、光変調器に印加されるマイクロ波が基板内で共振する共振現象の発生を、導 電膜 17により吸収することにより抑制できる。
[0022] 図 3は、第 1の実施例の応用例であり、導電膜 18が補強板の裏面にも形成されて いる。この構成により、薄板の側面に形成された導電膜を、該裏面の導電膜を介して 互いに導通し、基板内のマイクロ波の共振現象ゃ焦電効果を効果的に抑制すること が可能となる。また、互いの導電膜を導通させることで、例えば、光変調器本体を導 電性のケース内に配置するだけで、補強板の裏面の導電膜を介して導電膜全体の 接地が可能となるなど、導電膜の接地作業も簡略ィ匕することができる。
[0023] 光導波路 11の形成方法としては、 Tiなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板 表面に拡散させることにより形成することができる。また、特許文献 5のように薄板 10 の表面に光導波路の形状に合わせてリッジを形成し、光導波路を構成することも可 能である。
信号電極 13や接地電極 14などの変調電極は、 Ti'Auの電極パターンの形成及び 金メッキ方法などにより形成することが可能である。さらに、必要に応じて光導波路形 成後の基板表面に誘電体 SiO等のバッファ層 12を設け、バッファ層の上に変調電
2
極を形成することも可能である。
特許文献 5：特開平 6 - 289341号公報
[0024] 電気光学効果を有する材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ ム、 PLZT (ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）、及び石英系の材料及びこれらの組み合 わせが利用可能である。特に、電気光学効果の高いニオブ酸リチウム (LN)結晶が 好適に利用される。
[0025] 光変調素子を含む薄板の製造方法は、数百 μ mの厚さを有する基板に上述した光 導波路を形成し、基板の裏面を研磨して、 20 m以下の厚みを有する薄板を作成 する。その後薄板の表面に変調電極を作り込む。また、光導波路や変調電極などの 作り込みを行った後に、基板の裏面を研磨することも可能である。なお、光導波路形 成時の熱的衝撃や各種処理時の薄膜の取り扱いによる機械的衝撃などが加わると、 薄板が破損する危険性もあるため、これらの熱的又は機械的衝撃が加わり易い工程 は、基板を研磨して薄板ィ匕する前に行うことが好ましい。
[0026] 補強板に使用される材料としては、種々のものが利用可能であり、例えば、薄板と 同様の材料を使用する他に、石英、ガラス、アルミナなどのように薄板より低誘電率の 材料を使用したり、特許文献 5のように薄板と異なる結晶方位を有する材料を使用す ることも可能である。ただし、線膨張係数が薄板と同等である材料を選定することが、 温度変化に対する光変調器の変調特性を安定させる上で好ましい。仮に、同等の材 料の選定が困難である場合には、特許文献 4のように薄板と補強板とを接合する接 着剤に、薄板と同等な線膨張係数を有する材料を選定する。
[0027] 薄板 10と補強板 16との接合には、接着層 15として、エポキシ系接着剤、熱硬化型 接着剤、紫外線硬化性接着剤、半田ガラス、熱硬化性、光硬化性あるいは光増粘性 の榭脂接着剤シートなど、種々の接着材料を使用することが可能である。
[0028] 導電膜の材料、変調電極と同様に Auや Ti、 Siを使用することが可能である。基本 的に焦電効果の抑制やマイクロ波の共振現象を抑制することが可能な程度の導電 性を有する材料であれば、特にこだわらな 、。 [0029] 次に、図 2又は図 3に示した光変調器の導電膜の製造方法について説明する。 (1)薄板を用いた光変調素子の作成
上述したように、基板に光導波路を形成し、基板を研磨することにより薄板ィ匕を行い 、さらに、薄板の表面に変調電極を形成する。必要に応じ、光導波路を形成した後に 、変調電極を形成し、研磨を行い薄板ィ匕を行っても良い。
[0030] (2)補強板の接合工程
光変調素子を形成した薄板の裏面に接着層を介し補強板を接合する。ただし、基 板裏面に光導波路を形成し、基板の裏面側に補強板を接合して、補強板を研磨時 の基板保持体として使用し、基板の表面の研磨を行うことも可能である。この場合に は、研磨終了後に薄板表面に変調電極を形成する。
通常、ゥヱハ基板を使用して光変調器を作成するため、薄板に補強板を接合した 後、光変調素子毎のチップ (以下、「光変調素子チップ」という）に切断される。
[0031] (3)保護膜の被覆工程
光変調素子チップの外表面の内、少なくとも、変調電極が形成された薄板表面と、 光導波路の出射部及び入射部が形成された薄板側面とを保護膜で被覆する。保護 膜には、レジスト膜が好適に使用可能である。
[0032] (4)導電膜形成工程
被覆工程の後、保護膜で被覆されて！ヽな 、薄板の側面や補強板の露出部分 (側 面又は裏面）に導電膜を形成する。
導電膜の形成方法は、真空蒸着法が好適に利用可能であり、図 6に示すように、真 空容器 30内に、ターゲット保持体 32に保持された光変調素子チップ 33と導電膜形 成材料 31とを配置し、真空容器内の空気を脱気し、ターゲット保持体 32を図の矢印 のように回転させながら、導電膜形成材料を気化させる。
ターゲット保持体 32の回転により、複数のチップに対し同時に導電膜を形成できる と共に、チップの側面まで均一に蒸着することが可能となる。
[0033] (5)保護膜の除去工程
導電膜形成工程の後、保護膜であるレジスト膜を溶剤で除去する。これにより、保 護膜で保護されていない光変調素子チップの外表面には導電膜が均一に形成され ることとなる。
[0034] 次に、本発明に係る光変調器の第 2の実施例について説明する。
図 4は、第 2の実施例に係る光変調器の断面図を示す。
第 2の実施例は、電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 m以下の薄 板 20と、該薄板の表面又は裏面に形成された光導波路 21と、該薄板の表面に形成 され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極 (23, 24)とを含む光 変調器において、該薄板 20の裏面に接着層 25を介して接合される補強板 26と、該 接着層 25と該補強板 26との間に導電膜 27が形成されることを特徴としている。なお 、 22はバッファ層を示している。
[0035] 薄板 20は、 Zカット型基板であり、導電膜 27により、薄板の裏面側に導電膜を配置 することが可能となり、薄板の厚み方向に発生する焦電効果を効果的に抑制すること ができる。また、補強板に誘電体を用いる場合には、補強板に発生する焦電効果の 影響も併せて抑制することが可能となる。
しカゝも、接着層により薄板の裏面から離れて導電膜が配置されるため、光導波路を 伝搬する光波が散乱 ·吸収されることも無い。接着層の厚みは、接着剤の誘電率によ り異なるが、光導波路を伝搬する光波が散乱 ·吸収されない程度にすることが好まし い。
[0036] 図 5は、第 2の実施例の応用例であり、導電膜 27に加え、導電膜 28が薄板の側面 力 補強板の側面に連続して形成されると共に、必要に応じて補強板の裏面にまで 形成されている。この構成により、導電膜 27を接地する作業も、導電膜 28との導通を 介して行うことができるため、接地作業を簡略ィ匕することが可能となる。さらに、基板 内のマイクロ波の共振現象も抑制することが可能となる。
[0037] 図 4又は図 5に示した光変調器の導電膜 27の形成方法には、以下のような方法が ある。
(1)導電膜を接着剤により薄板及び補強板に固定する方法
補強板の表面に接着剤を塗布し、その上に導電層（薄膜又は薄片)を配置し、導電 層の上に他の接着剤を塗布して、薄板を接合する。
[0038] (2)導電膜を補強板の表面に形成する方法 補強板の表面に真空蒸着ゃメツキなどの方法により導電膜を形成する。また、導電 性接着剤を補強板の表面に塗布し乾燥後、非導電性接着剤を薄板裏面又は導電 性接着剤の表面に塗布し、両者を接合することも可能である。
さらに、補強板の表面が導電性を有するように改質し、該改質部分を導電膜とする ことも可能である。
[0039] 図 5のように、光変調素子チップの周囲に導電膜を形成する方法は、図 2又は 3に 係る光変調器の導電膜の製造方法で説明したように、同様の方法を採用することが 可能である。
産業上の利用可能性
[0040] 以上説明したように、本発明によれば、厚みが 20 m以下の薄板を用いた光変調 器にお!、て、基板内のマイクロ波の共振現象や焦電効果などの不具合を抑制する導 電膜を、安定的に保持することが可能な光変調器及びその製造方法を提供すること が可能となる。

Claims

請求の範囲
[1] 電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 μ m以下の薄板と、該薄板の 表面又は裏面に形成された光導波路と、該薄板の表面に形成され、該光導波路内 を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調器において、
該薄板の裏面に接合される補強板と、
該薄板の側面から該補強板の側面に連続して形成された導電膜を有することを特 徴とする光変調器。
[2] 請求項 1に記載の光変調器にお！、て、該導電膜が該補強板の裏面にも形成されて V、ることを特徴とする光変調器。
[3] 電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 μ m以下の薄板と、該薄板の 表面又は裏面に形成された光導波路と、該薄板の表面に形成され、該光導波路内 を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調器において、
該薄板の裏面に接着層を介して接合される補強板と、
該接着層と該補強板との間に導電膜が形成されていることを特徴とする光変調器。
[4] 請求項 3に記載の光変調器において、該薄板の側面力 該補強板の側面に連続 して形成された導電膜を有することを特徴とする光変調器。
[5] 請求項 1乃至 4の 、ずれか〖こ記載の光変調器にぉ ヽて、該導電膜を形成する材料 は、 Au、 Ti、 Siの少なくともいずれかを含むことを特徴とする光変調器。
[6] 電気光学効果を有する材料で形成され、厚みが 20 μ m以下の薄板と、該薄板の 表面又は裏面に形成された光導波路と、該薄板の表面に形成され、該光導波路内 を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調器の製造方法において、 該薄板の裏面側に補強板を接合する接合工程と、
少なくとも該薄板の表面と、該光導波路の出射部及び入射部が形成された該薄板 の側面とを保護膜で被覆する被覆工程と、
該被覆工程の後、保護膜で被覆されて！ヽな ヽ薄板及び補強板の露出部分に導電 膜を形成する導電膜形成工程と、
該導電膜形成工程の後、該保護膜を除去する除去工程とを有することを特徴とす る光変調器の製造方法。
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