JP2002040381A - 進行波型光変調器 - Google Patents
進行波型光変調器Info
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Abstract
り、光導波路を伝搬する光に対して電極を介してマイク
ロ波信号を印加する進行波型光変調器において、マイク
ロ波信号との速度整合および外部回路とのインピーダン
ス整合を保持しつつ、光の挿入損失を低減できるような
構造を提供する。 【解決手段】進行波型光変調器は、基板1B;強誘電性
単結晶からなり、基板上に形成されており、肉厚部分5
と肉薄部分6とを備えている強誘電性単結晶層16;肉
厚部分5内に形成されている光導波路2;および肉薄部
分6上に形成されており、光導波路2を伝搬する光を変
調する電圧を印加するための複数の電極11A、11
B、11Cを備える。隣接する電極の間に肉厚部分が存
在する。
Description
に関するものである。
号公報において、進行波形光変調器の基板の光導波路の
下に薄肉部分を設け、この薄肉部分の厚さを例えば10
μm以下に薄くすることによって、酸化珪素等からなる
バッファ層を形成することなく、変調器を10GHz以
上で動作させることに成功した。このように、光導波路
基板に肉厚部分と肉薄部分とを設ける場合には、バッフ
ァ層を形成することなしに高速光変調が可能であるし、
バッファ層に起因するDCドリフトを回避することがで
き、また駆動電圧Vπと電極の長さLとの積(Vπ・
L)を小さくできるので、有利である。
うした肉薄部分を有する進行波型光変調器を更に検討し
たところ、以下の問題点が未だ存在することを発見し
た。即ち、この進行波型光変調器の光導波路を外部の光
ファイバーと結合したところ、光の挿入損失が上昇する
場合があった。また、マイクロ波信号との速度整合およ
び外部回路インピーダンス整合を保持しつつ、駆動電圧
Vπと電極の長さLとの積(Vπ・L)を一層低くする
ことが望まれる。
波路が形成されており、光導波路を伝搬する光に対して
電極を介してマイクロ波信号を印加する進行波型光変調
器において、マイクロ波信号との速度整合および外部回
路とのインピーダンス整合を保持しつつ、光の挿入損失
を低減できるような構造を提供することである。
に光導波路が形成されており、光導波路を伝搬する光に
対して電極を介してマイクロ波信号を印加する進行波型
光変調器において、マイクロ波信号との速度整合および
外部回路とのインピーダンス整合を保持しつつ、駆動電
圧Vπと電極の長さLとの積(Vπ・L)を一層低くで
きるような構造を提供することである。
単結晶中に光導波路が形成されており、光導波路を伝搬
する光に電圧を印加してこの光を変調する変調領域を備
えた進行波型光変調器であって、基板;強誘電性単結晶
からなり、基板上に形成されており、前記変調領域を前
記光導波路に対して垂直な断面で見たときに肉厚部分と
肉薄部分とを備えている強誘電性単結晶層;肉厚部分内
に形成されている光導波路;および肉薄部分上に形成さ
れており、光導波路を伝搬する光を変調する電圧を印加
するための複数の電極を備えており、隣接する電極の間
に肉厚部分が存在することを特徴とする。
波路が形成されており、光導波路を伝搬する光に電圧を
印加してこの光を変調する変調領域を備えた進行波型光
変調器を製造する方法であって、支持基板と、強誘電性
単結晶基板との積層体を設け、強誘電性単結晶基板中に
光導波路が形成されており、この積層体の強誘電性単結
晶基板を加工することによって、変調領域を光導波路に
対して垂直な断面で見たときに肉厚部分と肉薄部分とを
形成し、肉厚部分内に光導波路を位置させ、次いで光導
波路を伝搬する光を変調する電圧を印加するための複数
の電極を肉薄部分上に形成し、隣接する電極の間に肉厚
部分を存在させることを特徴とする。
するように、マイクロ波信号との速度整合および外部回
路とのインピーダンス整合を保持しつつ、光の挿入損失
を低減できる。
路を形成することが可能である。しかし、一般的には肉
厚部分のうち上面側に光導波路を形成するか、あるいは
肉厚部分の基板に接する底面側に光導波路を形成するこ
とが好ましい。肉厚部分の基板に接する底面側に光導波
路を形成することによって、駆動電圧Vπと電極の長さ
Lとの積(Vπ・L)が更に低くなる。
る基板本体と、この基板本体と強誘電性単結晶層とを接
着する接着材層とを備えている。こうした硬質材料とし
ては、後述するような強誘電性単結晶の他、ガラス、樹
脂を好適に使用できる。ガラスとしては、低誘電率で接
着温度(作業温度)が約600℃以下のものが好まし
い。また、加工の際に十分な接着強度が得られるものが
好ましい。具体的には、酸化珪素、酸化鉛、酸化アルミ
ニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ
素等の組成を複数組み合わせた、いわゆるはんだガラス
が好ましい。
線硬化型樹脂が好ましく、低誘電率の樹脂が好ましい。
実際には、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系の樹脂
が特に好ましい。
光導波路が形成されており、光導波路を伝搬する光に電
圧を印加してこの光を変調する変調領域を備えた進行波
型光変調器であって、基板;強誘電性単結晶からなり、
基板上に形成されており、変調領域を光導波路に対して
垂直な断面で見たときに互いに空間的に離れている複数
の強誘電性単結晶部;強誘電性単結晶部内に形成されて
いる光導波路;および光導波路を伝搬する光を変調する
電圧を印加するための複数の電極であって、基板上にお
いて少なくとも隣接する強誘電性単結晶部の間に形成さ
れている電極を備えていることを特徴とする。
波路が形成されており、光導波路を伝搬する光に電圧を
印加してこの光を変調する変調領域を備えた進行波型光
変調器を製造する方法であって、支持基板と強誘電性単
結晶基板との積層体を得、この強誘電性単結晶基板中に
光導波路が形成されており、この積層体の前記強誘電性
単結晶基板を加工することによって、強誘電性単結晶か
らなり、変調領域を光導波路に対して垂直な断面で見た
ときに互いに空間的に離れている複数の強誘電性単結晶
部を形成し、強誘電性単結晶部内に前記光導波路を位置
させ、次いで光導波路を伝搬する光を変調する電圧を印
加するための複数の電極を、それぞれ支持基板上におい
て少なくとも隣接する強誘電性単結晶部の間に形成する
ことを特徴とする。
するように、マイクロ波信号との速度整合および外部回
路とのインピーダンス整合を保持しつつ、駆動電圧Vπ
と電極の長さLとの積(Vπ・L)を一層低くできる。
ないが、隣り合う強誘電性単結晶部が接触しておらず、
これらの間に電極が介在していることが必要である。ま
た、特に好ましくは、強誘電性単結晶部が、基板に接す
る底面と、基板とは反対側の上面と、上面と底面との間
に存在する側面とを備えている。この場合には、隣り合
う二つの強誘電性単結晶部の間の電極が、各強誘電性単
結晶部の各側面に接触する。特に好ましくは、上面と底
面とが互いに略平行である。
を有している場合には、電極が上面に対しても接触して
いることが好ましい。
導波路を設けても良い。例えば、強誘電性単結晶部の上
面側あるいは底面側に光導波路を形成できる。ただし、
強誘電性単結晶部の底面側に光導波路を形成することに
より、駆動電圧Vπと電極の長さLとの積(Vπ・L)
が更に低くなる。
らなる基板本体と、この基板本体と強誘電性単結晶層と
を接着する接着材層とを備えていてよい。硬質材料や接
着材としては、前述のものを例示できる。あるいは、基
板の全体がガラスまたは樹脂からなっていてよい。
能であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、ニ
オブ酸カリウムリチウム、タンタル酸リチウム、KTP
などを例示することができる。ニオブ酸リチウム単結
晶、タンタル酸リチウム単結晶およびニオブ酸リチウム
−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなる群より選ば
れた一種以上の単結晶が、特に好ましい。
第一の発明に係る進行波型光変調器の製造プロセスの各
工程を示す模式的断面図である。
カット基板1A上に光導波路2を形成する。この際、光
導波路の伝搬方向がY方向になるように、あらかじめ光
導波路と単結晶の方位とをアライメントしておく。この
光導波路2内にはTEモードの光を伝搬させる。
硬質材料からなる支持基板本体1B上に接着材層3を形
成する。そして、図1(b)に示すように基板1Aの接
着材層3と基板1Bの接着材層3とを接触させ、荷重を
加えながら熱処理し、図1(c)に示すように基板同士
を接着する。3Aは接着剤層である。次いで、基板1A
を切削、研磨加工し、4に示すように薄くする。次い
で、フォトリソグラフィー法によって強誘電性単結晶層
4をエッチングし、マスク材を除去し、図1(d)のよ
うに強誘電性単結晶層16を形成する。強誘電性単結晶
層16は、肉薄部分6と肉厚部分5とを備えている。5
aは肉厚部分5の上面であり、5bは側面であり、5c
は底面である。
た後、図2(a)のように、強誘電性単結晶層16の表
面を被覆するように厚膜レジスト7を形成する。次い
で、メッキ法によって電極11A−11Cを形成し(図
2(b))、厚膜レジスト7を除去し、図2(c)の進
行波型光変調器を得る。図2(c)には本進行波型光変
調器の変調領域20を、光導波路に垂直な方向に切って
みた断面を示す。15は基板である。
チタン拡散法、プロトン交換法であってよい。電極の材
質は、低抵抗でインピーダンス特性に優れる材料であれ
ば特に限定されるものではなく、金、銀、銅などの材料
から構成することができる。電極の形成方法も限定され
ず、メッキ法の他、蒸着法、スパッタリング法を採用で
きる。酸化シリコン、弗化マグネシウム、窒化珪素、及
びアルミナなどからなるバッファ層を併用できる。
を示す。図1−図2を参照しつつ説明したプロセスに従
って、図2(c)および図3の形態の進行波型光変調器
を製造した。ただし、具体的にはニオブ酸リチウム単結
晶のxカット基板1A、1Bを使用した。基板1Aに、
フォトリソグラフィー法および電子ビーム蒸着法によっ
てチタンパターンを形成した後に、水蒸気を含有させた
酸素雰囲気炉内にて、1000−1050℃の温度で熱
拡散を行い、チタン拡散型の光導波路2を形成した。
タ法もしくは電子ビーム蒸着法によってはんだガラスを
約5μmの厚さに成膜した。次いで、図1(b)のよう
に各はんだガラス層3を合わせた状態で荷重を加え、5
00℃にて加熱処理し、基板1Aと1Bとを接着した。
はんだガラスの変形温度は500℃以下である。
工した。次いで、コロイダルシリカからなる研磨砥粒を
用いてCMPを行い、表面仕上げした。次に、チタン拡
散導波路の直上部にアライメントするように、アルミニ
ウムパターンを、フォトリソグラフィー法および電子ビ
ーム蒸着法によって形成した。このアルミニウムパター
ンをマスク材とし、ニオブ酸リチウムを反応性イオンエ
ッチング法によってエッチングした。エッチング終了後
にマスク材(アルミニウム)を除去した。
タリング法によって形成した。密着層としてクロムを形
成し、クロム層の上に金層を厚さ5000オングストロ
ーム成膜した。この上に市販の厚膜レジストを使用し、
フォトリソグラフィー法によって金メッキ用のガイドを
形成し、電解メッキによって金電極を形成した。次いで
有機溶剤を用いてレジストを除去し、ウエットエッチン
グによってメッキ用のクロム層と金層とを除去した。
波型光変調器の各チップを得た。各チップの光導波路の
端面を光学研磨し、光ファイバーと光軸調芯し、紫外線
硬化型樹脂によって光ファイバーと各チップとを固定し
た。ネットワークアナライザによって、透過特性(S2
1)および反射特性(S11)を測定し、マイクロ波屈
折率nm、特性インピーダンスZ、電極損失αを求め
た。また、電気光学特性として半波長電圧Vπを測定し
た。更に、光ファイバーの光軸調芯後の挿入損失を求め
た。
μmとし、肉厚部分5の幅W(OP)を8μmとし、肉
厚部分5の厚さt(OP)を6μmとし、電極ギャップ
Gを15、20または25μmとした。接着材層3Aの
厚さt(g)、肉薄部分6の厚さt(sub)、電極の
厚さt(m)、マイクロ波屈折率nm、特性インピーダ
ンスZ、電極損失α、半波長電圧と電極の長さとの積V
π.Lに与える影響を検証した。この結果を図4に示
す。
マイクロ波屈折率を光波屈折率と一致させることが可能
である。特に、電極ギャップG=20μm、ガラスの厚
さtg=10μm、肉薄部分の厚さt(sub)=3μ
m、電極の厚さt(m)=19μmのときに、速度整合
条件を満足し、かつ特性インピーダンスZ=45Ω、電
極損失α=0.3dB/cm.(GHz)1/2 となっ
た。本試料の変調帯域を測定した結果、40GHzに達
した。このときの半波長電圧と電極の長さとの積Vπ.
Lは8.2V.cm(電極長さ=4cm、Vπ=2.0
5V)となった。このときの光ファイバーとの結合後の
挿入損失は4dBであった。
ラスの代わりに樹脂を用いて基板1Aと1Bとを接着し
た。樹脂としては、エポキシ系の樹脂フィルム(比誘電
率=3.8)を使用した。接着時には50kgf/cm
2の荷重を加え、170℃で熱処理した。
評価したところ、電極ギャップG=20μm、樹脂の厚
さt(g)=25μm、肉薄部分の厚さt(sub)=
3μm、電極の厚さt(m)=19μmのときに速度整
合条件を満足し、かつ特性インピーダンスZ=45Ω、
電極損失α=0.3dB/cm・(GHz)1/2 となっ
た。本試料の変調帯域を測定した結果、変調帯域が40
GHzに達した。このときの半波長電圧と電極の長さと
の積Vπ.L=8.2V.cm(電極長さL=4cm、
Vπ=2.05V)であった。この進行波型光変調器に
おいて光ファイバーと結合した後の挿入損失は4dBで
あった。
変調器を製造した。ただし、肉厚部分5は一切設けず、
強誘電性単結晶層の全体を肉薄部分のみによって形成し
た。この強誘電性単結晶層の厚さt(sub)は3μm
である。この結果、変調帯域は40GHzになったが、
光ファイバーとの結合後の挿入損失が10dBに達し
た。
型光変調器を製造した。ただし、中心電極11Bの幅W
=8μmとし、肉厚部分5の幅W(OP)=10μm、
肉厚部分5の厚さt(OP)=6μmとし、電極ギャッ
プG=20μm、ガラスの厚さt(g)=10μm、電
極の厚さt(m)=19μmとした。肉薄部分の厚さt
(sub)は、図5に示すように変化させた。また、光
導波路は、図3に示すように肉厚部分5の底面5c側に
形成するか、あるいは肉厚部分5の上面5a側に形成し
た。Vπ.Lを図5のグラフに示す。
5c側に形成した場合であり、グラフAは、光導波路を
肉厚部分5の上面5a側に形成した場合である。明らか
に、光導波路を肉厚部分5の底面側に形成することによ
って、Vπ.Lが小さくなっている。
しつつ更に述べる。
上に光導波路2を形成する。この際には、光導波路2の
伝搬方向がY方向になるように、あらかじめ光導波路と
強誘電性単結晶の方位とをアライメントしておく。
はんだガラス3を成膜する。また、別に支持基板1B上
にはんだガラス3を形成する。基板1Aのはんだガラス
と基板1Bのはんだガラスとを互いに合わせ、荷重をか
けて熱処理し、図6(b)に示すように、両基板をガラ
ス接着する。
の裏面より切削加工、及び研磨加工し、薄い強誘電性単
結晶層4を形成する(図6(c))。次いで、強誘電性
単結晶4および接着剤層3Aの一部を除去し、図6
(d)のように、複数の強誘電性単結晶部8と、強誘電
性単結晶部8間の隙間9とを形成する。図7(a)に示
すように、各強誘電性単結晶部8の表面および支持基板
1Bの表面を被覆するように、アモルファスシリコン膜
を形成する。
た後、厚膜レジストを形成し、メッキ法によって電極2
1A−21Cを形成する。次いで、有機溶剤を用いてレ
ジストを除去し、ウエットエッチングによってメッキ用
下地膜を除去する。得られた進行波型光変調器の概略的
斜視図を図8に示す。この例では、マッハツェンダー型
の光導波路を形成している。なお、図7(b)は、本進
行波型変調器の変調領域20(図8参照)を、光導波路
に垂直な方向に切って見た断面を示す。
21B、21Cが光導波路から見て水平部分にある(基
板表面から見て同じ高さにある)ので、各電極から各強
誘電性単結晶部8へと印加される電圧のうち、光導波路
2に対して加わる実効電圧が高い。このため、Vπ.L
を著しく低減できる。
した前記プロセスに従い、図9の進行波型光変調器を製
造した。ただし、具体的には、ニオブ酸リチウムの単結
晶のxカット基板1A上にフォトリソグラフィー及び電
子ビーム蒸着法によりチタンパターンを形成した後に、
水蒸気を含有させた酸素雰囲気炉にて、1000−10
50℃の温度にて熱拡散を行ない、チタン拡散型の光導
波路を形成した。
パッタ法を用いてアモルファスシリコン膜を厚さ500
オングストローム形成した後に、同一の真空チャンバ内
にてはんだガラスを厚さ1000オングストローム成膜
した。アモルファスシリコン膜とハンダガラスとは同一
チャンバー内で連続的に形成することが好ましい。ま
た、あらかじめガラス製の支持基板1B上にスパッタリ
ング法を用いてはんだガラスを厚さ1000オングスト
ロームに成膜した。その後に、両基板をはんだガラスの
成膜された面を互いに合わせ、荷重をかけた状態で50
0℃の温度にて加熱処理を行ない、両基板をガラス接着
した。はんだガラスとしては、変形温度500 ℃以下のも
のを用いた。また支持基板1Bとしては、ニオブ酸リチ
ウムのxカット基板1Aの熱膨張に比較的近い「Bk-7」
ガラス製の基板を用いた。はんだガラスを強誘電性単結
晶基板と支持基板との双方に付着させ、この後で両方の
基板をはんだガラスを介して接着することによって、後
の強誘電性単結晶基板の加工に耐えるような接着力が得
られる。
成された基板1Aの裏面より切削加工及び研磨加工によ
り薄板化した。この際、基板1Aの表面の加工変質層を
除去するために、コロイダルシリカからなる研磨砥粒を
用いてCMPを行ない、表面仕上げした。次に、KrF エ
キシマレーザーを用いて、電極を形成する部分のニオブ
酸リチウムを除去した。その後に、スパッタリング法を
用いて、アモルファスシリコン膜をニオブ酸リチウムの
薄板を包むように厚さ1500オングストロームまで形
成した後に、同一の真空チャンバ内にてクロム層を成膜
した。次いで、密着層として厚さ500オングストロー
ムのクロム膜を成膜した後に、金を厚さ300オングス
トローム成膜した。この上に、市販の厚膜レジスト用い
てフォトリソグラフィーを用いて、金メッキ用のガイド
とし、電解メッキにて金電極を形成した。その後に、有
機溶剤を用いてレジストを除去し、ウエットエッチング
によってメッキ用下地用の金層とクロム層とを除去し
た。
波型光変調器の各チップを得た。各チップの光導波路の
端面を光学研磨し、光ファイバーと光軸調芯し、紫外線
硬化型樹脂によって光ファイバーと各チップとを固定し
た。ネットワークアナライザによって、透過特性(S2
1)および反射特性(S11)を測定し、マイクロ波屈
折率nm、特性インピーダンスZ、電極損失αを求め
た。また、電気光学特性として半波長電圧Vπを測定し
た。
0−40μmとし、各強誘電性単結晶部8の厚さt(s
ub)を6−10μmとし、電極ギャップGを30−4
0μmとし、電極の質さt(m)を15−45μmとし
たときに、マイクロ波屈折率nmと光波屈折率noとを
一致させることができた(nm=no=2.15)。
し、各強誘電性単結晶部8の厚さt(sub)を6μm
とし、電極と強誘電性単結晶層との重なり部分の長さp
を10μmとし、電極ギャップGを30μmとし、電極
の質さt(m)を19μmとしたときに、速度整合条件
を満足し、かつ特性インピーダンスZ=47Ω、電極損
失α=0.18dB/cm.(GHZ)1/2 となり、電
極損失を飛躍的に低減できた。また、本試料の変調帯域
を測定した結果、80GHzに達した。このときの半波
長電圧と電極の長さとの積Vπ.Lは9V・cm(電極
長さ=4cm、Vπ=2.25V)となった。このとき
の光ファイバーとの結合後の挿入損失は5dBであっ
た。
ては、強誘電性単結晶部が肉厚部分と肉薄部分とを備え
ており、電極が肉薄部分上に形成されており、隣接する
電極の間に肉厚部分が設けられている。これによって、
光の挿入損失を一層低減できる。
変調器を概略的に示す断面図である。図9と類似の構造
であるが、ただし各強誘電性単結晶層8Aは、それぞれ
肉厚部分18と肉薄部分19とを備えている。
図10の進行波型光変調器を製造した。ただし、ガラス
接着された後の両基板を、光導波路の形成された基板1
Aの裏面より切削加工及び研磨加工により、基板1Aの
厚さが10μmとなるまで切削した。次いで、KrFエ
キシマレーザーを用いてニオブ酸リチウムう除去し、各
強誘電性単結晶層8Aを形成した。肉厚部分および肉薄
部分は、レーザーの出力およびスキャン回数を調節する
ことによって形成した。次いで、実施例3と同様にして
アモルファスシリコン層および金電極を形成した。
波型光変調器の各チップを得た。各チップの光導波路の
端面を光学研磨し、光ファイバーと光軸調芯し、紫外線
硬化型樹脂によって光ファイバーと各チップとを固定し
た。ネットワークアナライザによって、透過特性(S2
1)および反射特性(S11)を測定し、マイクロ波屈
折率nm、特性インピーダンスZ、電極損失αを求め
た。また、電気光学特性として半波長電圧Vπを測定し
た。
30−40μmとし、肉薄部分19の厚さt(sub)
を6−10μmとし、電極ギャップGを30−40μm
とし、電極の質さt(m)を15−45μmとしたとき
に、マイクロ波屈折率nmと光波屈折率noとを一致さ
せることができた(nm=no=2.15)。
し、肉薄部分19の厚さt(sub)を6μmとし、肉
厚部分18の厚さt(OP)を10μmとし、電極と強
誘電性単結晶層との重なり部分の長さpを10μmと
し、電極ギャップGを30μmとし、電極の厚さt
(m)を19μmとしたときに、速度整合条件を満足
し、かつ特性インピーダンスZ=45Ω、電極損失α=
0.18dB/cm.(GHZ)1/2 となり、電極損失
を飛躍的に低減できた。また、本試料の変調帯域を測定
した結果、80GHzに達した。このときの半波長電圧
と電極の長さとの積Vπ.Lは9.5V.cmとなっ
た。このときの光ファイバーとの結合後の挿入損失は4
dBであった。
導波路が形成されており、光導波路を伝搬する光に対し
て電極を介してマイクロ波信号を印加する進行波型光変
調器において、マイクロ波信号との速度整合および外部
回路とのインピーダンス整合を保持しつつ、光の挿入損
失を低減できるような構造を提供することである。ま
た、本発明によれば、駆動電圧Vπと電極の長さLとの
積(Vπ・L)を一層低くできるような構造を提供でき
る。
る進行波型光変調器を製造する差異の各工程を模式的に
示す断面図である。
る進行波型光変調器を製造する差異の各工程を模式的に
示す断面図である。
の拡大断面図である。
ーを変化させたときのVπ.L、Zおよびnm=2.1
5で速度整合するときのt(m)の値の変化を示すグラ
フである。
肉厚部分の上面側にある場合(A)と底面側にある場合
(B)とのそれぞれにおけるVπ.Lとt(sub)と
の関係を示すグラフである。
光変調器を製造する際の各工程を概略的に示す断面図で
ある。
光変調器を製造する際の各工程を概略的に示す断面図で
ある。
斜視図である。
変調器の拡大断面図である。
3、3A、3B 接着材層 5 強誘電性単結晶
層16の肉厚部分 5a肉厚部分の上面
5b 肉厚部分の側面 5c 肉厚部分の底面 6 肉薄部分 8、8A 強誘電性単結晶部
9 強誘電性単結晶部の隙間 11A、11
B、11C、21A、21B、21C 電極 1
5 基板 16 強誘電性単結晶層 18
強誘電性単結晶部8Aの肉厚部分 19 強誘
電性単結晶部8Aの肉薄部分 20 変調領域 G 電極ギャップ W
中央電極11B、21Bの幅 W(OP) 肉厚
部分の幅 p 電極と強誘電性単結晶部との重な
り部分の長さ t(m) 電極の厚さ t
(sub) 強誘電性単結晶部の厚さまたは肉薄部分の
厚さ t(OP) 肉厚部分の厚さ
Claims (29)
- 【請求項1】強誘電性単結晶中に光導波路が形成されて
おり、光導波路を伝搬する光に電圧を印加してこの光を
変調する変調領域を備えた進行波型光変調器であって、 支持基板、 強誘電性単結晶からなり、前記支持基板上に形成されて
おり、前記変調領域を前記光導波路に対して垂直な断面
で見たときに肉厚部分と肉薄部分とを備えている強誘電
性単結晶層、 前記肉厚部分内に形成されている前記光導波路、および
前記肉薄部分上に形成されており、前記光導波路を伝搬
する光を変調する電圧を印加するための複数の電極を備
えており、 隣接する前記電極の間に前記肉厚部分が存在することを
特徴とする、進行波型光変調器。 - 【請求項2】前記肉厚部分のうち前記支持基板に接する
底面側に前記光導波路が形成されていることを特徴とす
る、請求項1記載の進行波型光変調器。 - 【請求項3】前記支持基板が、硬質材料からなる基板本
体と、この基板本体と前記強誘電性単結晶層とを接着す
る接着材層とを備えていることを特徴とする、請求項1
または2記載の進行波型光変調器。 - 【請求項4】前記接着材層がガラスまたは樹脂からなる
ことを特徴とする、請求項3記載の進行波型光変調器。 - 【請求項5】強誘電性単結晶中に光導波路が形成されて
おり、光導波路を伝搬する光に電圧を印加してこの光を
変調する変調領域を備えた進行波型光変調器を製造する
方法であって、 支持基板と、強誘電性単結晶基板との積層体を設け、前
記強誘電性単結晶基板中に光導波路が形成されており、
この積層体の前記強誘電性単結晶基板を加工することに
よって、前記変調領域を前記光導波路に対して垂直な断
面で見たときに肉厚部分と肉薄部分とを形成し、前記肉
厚部分内に前記光導波路を位置させ、次いで前記光導波
路を伝搬する光を変調する電圧を印加するための複数の
電極を前記肉薄部分上に形成し、隣接する前記電極の間
に前記肉厚部分を存在させることを特徴とする、進行波
型光変調器の製造方法。 - 【請求項6】前記肉厚部分のうち前記支持基板に接する
底面側に前記光導波路を位置させることを特徴とする、
請求項5記載の方法。 - 【請求項7】前記支持基板が、硬質材料からなる基板本
体と接着材層とを備えており、前記支持基板と前記強誘
電性単結晶基板とを前記接着材層によって接着すること
によって前記積層体を生成させることを特徴とする、請
求項5または6記載の方法。 - 【請求項8】前記接着材層がガラスまたは樹脂からなる
ことを特徴とする、請求項7記載の方法。 - 【請求項9】前記接着材層がはんだガラスからなり、前
記強誘電性単結晶基板の前記支持基板との接合面側には
んだガラスを付着させ、前記支持基板と前記強誘電性単
結晶基板とを前記はんだガラスを介して接着することを
特徴とする、請求項8記載の方法。 - 【請求項10】強誘電性単結晶中に光導波路が形成され
ており、光導波路を伝搬する光に電圧を印加してこの光
を変調する変調領域を備えた進行波型光変調器であっ
て、 支持基板、 強誘電性単結晶からなり、前記支持基板上に形成されて
おり、前記変調領域を前記光導波路に対して垂直な断面
で見たときに互いに空間的に離れている複数の強誘電性
単結晶部、 前記強誘電性単結晶部内に形成されている前記光導波
路、および前記光導波路を伝搬する光を変調する電圧を
印加するための複数の電極であって、前記支持基板上に
おいて少なくとも隣接する前記強誘電性単結晶部の間に
形成されている電極を備えていることを特徴とする、進
行波型光変調器。 - 【請求項11】前記強誘電性単結晶部のうち前記支持基
板側に前記光導波路が形成されていることを特徴とす
る、請求項10記載の進行波型光変調器。 - 【請求項12】前記強誘電性単結晶部が、前記支持基板
側の底面と側面と上面とを備えており、前記電極が少な
くとも前記強誘電性単結晶部の前記側面に対して接触し
ていることを特徴とする、請求項10または11記載の
進行波型光変調器。 - 【請求項13】前記電極が、前記強誘電性単結晶部の前
記上面に対して接触していることを特徴とする、請求項
12記載の進行波型光変調器。 - 【請求項14】前記強誘電性単結晶部が肉厚部分と肉薄
部分とを備えており、前記電極が前記肉薄部分上に形成
されており、隣接する前記電極の間に前記肉厚部分が設
けられていることを特徴とする、請求項10−13のい
ずれか一つの請求項に記載の進行波型光変調器。 - 【請求項15】前記支持基板が、硬質材料からなる基板
本体と、この基板本体と前記強誘電性単結晶層とを接着
する接着材層とを備えていることを特徴とする、請求項
10−14のいずれか一つの請求項に記載の進行波型光
変調器。 - 【請求項16】前記接着材層がガラスまたは樹脂からな
ることを特徴とする、請求項15記載の進行波型光変調
器。 - 【請求項17】前記支持基板がガラスまたは樹脂からな
ることを特徴とする、請求項10−14のいずれか一つ
の請求項に記載の進行波型光変調器。 - 【請求項18】強誘電性単結晶中に光導波路が形成され
ており、光導波路を伝搬する光に電圧を印加してこの光
を変調する変調領域を備えた進行波型光変調器を製造す
る方法であって、 支持基板と強誘電性単結晶基板との積層体を得、この強
誘電性単結晶基板中に光導波路が形成されており、この
積層体の前記強誘電性単結晶基板を加工することによっ
て、強誘電性単結晶からなり、前記変調領域を前記光導
波路に対して垂直な断面で見たときに互いに空間的に離
れている複数の強誘電性単結晶部を形成し、前記強誘電
性単結晶部内に前記光導波路を位置させ、次いで前記光
導波路を伝搬する光を変調する電圧を印加するための複
数の電極を、それぞれ前記支持基板上において少なくと
も隣接する前記強誘電性単結晶部の間に形成することを
特徴とする方法。 - 【請求項19】前記積層体において、前記強誘電性単結
晶基板の前記支持基板側に前記光導波路を形成すること
を特徴とする、請求項18記載の方法。 - 【請求項20】前記強誘電性単結晶部に、前記支持基板
側の底面と側面と上面とを形成し、前記電極を少なくと
も前記強誘電性単結晶部の前記側面に対して接触するよ
うに形成することを特徴とする、請求項18または19
記載の方法。 - 【請求項21】前記電極を、前記強誘電性単結晶部の前
記上面に対して接触させることを特徴とする、請求項2
0記載の方法。 - 【請求項22】前記強誘電性単結晶基板を加工する際
に、前記強誘電性単結晶部に肉厚部分と肉薄部分とを形
成し、前記電極を前記肉薄部分上に形成し、隣接する前
記電極の間に前記肉厚部分を設けることを特徴とする、
請求項18−21のいずれか一つの請求項に記載の方
法。 - 【請求項23】前記支持基板が、硬質材料からなる基板
本体と、この基板本体と前記強誘電性単結晶層とを接着
する接着材層とを備えていることを特徴とする、請求項
18−22のいずれか一つの請求項に記載の方法。 - 【請求項24】前記接着材層がガラスまたは樹脂からな
ることを特徴とする、請求項23記載の進行波型光変調
器。 - 【請求項25】前記接着材層がはんだガラスからなり、
前記強誘電性単結晶基板の前記支持基板との接合面画に
はんだガラスを付着させ、前記支持基板と前記強誘電性
単結晶基板とを前記はんだガラスを介して接着すること
を特徴とする、請求項24記載の方法。 - 【請求項26】前記強誘電性単結晶基板中に前記光導波
路を形成した後に、前記強誘電性単結晶基板の表面にア
モルファスシリコン膜を形成し、次いでアモルファスシ
リコン膜上に前記はんだガラスの膜を形成することを特
徴とする、請求項25記載の方法。 - 【請求項27】前記アモルファスシリコン膜と前記はん
だガラスの膜とを同一チャンバー内で成膜することを特
徴とする、請求項26記載の方法。 - 【請求項28】前記強誘電性単結晶基板をエキシマレー
ザーで加工することによって前記強誘電性単結晶部を形
成することを特徴とする、請求項18−27のいずれか
一つの請求項に記載の方法。 - 【請求項29】前記強誘電性単結晶部のエキシマレーザ
ーによる加工面に金メッキを形成し、この金メッキを加
工することによって前記電極を形成することを特徴とす
る、請求項28記載の方法。
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