JP2007199500A - Optical modulator - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulator having high speed, low driving voltage, a small DC drift, and high yield of production. <P>SOLUTION: The optical modulator includes: a substrate 1 having an electrooptical effect; an optical waveguide 3 formed on the substrate 1 to guide light; an electrode 4 composed of a center conductor 4a formed on one face side of the substrate 1 and a ground conductor 4b to apply voltage for modulating the light; a buffer layer formed between at least either one of the center conductor 4a and the ground conductor 4b and the optical waveguide 3; and a correlating optical waveguide for allowing the optical waveguide to modulate the phase of light by applying voltage between the center conductor 4a and the ground conductor 4b. Where, the buffer layer includes: a first layer 21 containing at least one of indium oxide, titanium oxide and tin oxide and silicon oxide; and a second layer 22 containing at least one of indium which is not oxide, titanium which is not oxide and tin which is not oxide and silicon oxide. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は光変調器に係り、特に、高速で駆動電圧が低く、かつＤＣドリフトが小さく、製作の歩留まりが良い光変調器に関する。   The present invention relates to an optical modulator, and more particularly to an optical modulator having a high driving speed, a low drive voltage, a small DC drift, and a good manufacturing yield.

周知のように、光変調器において、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）のように電界を印加することにより屈折率が変化する、いわゆる電気光学効果を有する基板（以下、リチウムナイオベート基板をＬＮ基板と略す）に光導波路と進行波電極を形成した進行波電極型リチウムナイオベート光変調器（以下、ＬＮ光変調器と略す）は、その優れたチャーピング特性から２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／ｓの大容量光伝送システムに適用されている。 As is well known, in an optical modulator, a substrate having a so-called electro-optic effect in which a refractive index is changed by applying an electric field, such as lithium niobate (LiNbO ₃ ) (hereinafter, a lithium niobate substrate is referred to as an LN substrate). A traveling wave electrode type lithium niobate optical modulator (hereinafter abbreviated as an LN optical modulator) in which an optical waveguide and a traveling wave electrode are formed is 2.5 Gbit / s, 10 Gbit / s because of its excellent chirping characteristics. It is applied to large-capacity optical transmission systems.

このようなＬＮ光変調器は、最近ではさらに４０Ｇｂｉｔ／ｓの超大容量光伝送システムにも適用が検討されており、大容量光伝送システムにおけるキーデバイスとして期待されている。   Such an LN optical modulator has recently been studied for application to an ultra large capacity optical transmission system of 40 Gbit / s, and is expected as a key device in the large capacity optical transmission system.

［第１の従来技術］
図９は、第１の従来技術によるｚ−カットＬＮ基板を用いて構成したＬＮ光変調器の構成を示す斜視図である。図１０は、図９のＡ−Ａ’における断面図である。 [First prior art]
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of an LN optical modulator configured using a z-cut LN substrate according to the first prior art. 10 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

図中、１はｚ−カットＬＮ基板、２はＳｉＯ_２からなるバッファ層、３はＴｉを１０５０℃で約１０時間熱拡散して形成した光導波路であり、マッハツェンダ干渉系（あるいは、マッハツェンダ光導波路）を構成している。５はＬＮ光変調器の温度ドリフトを抑圧するためのＳｉ導電層である。 In the figure, 1 is a z-cut LN substrate, 2 is a buffer layer made of SiO ₂ , and 3 is an optical waveguide formed by thermally diffusing Ti at 1050 ° C. for about 10 hours, and a Mach-Zehnder interference system (or Mach-Zehnder optical waveguide) ). Reference numeral 5 denotes a Si conductive layer for suppressing temperature drift of the LN optical modulator.

なお、図中、３ａ、３ｂは電気信号と光が相互作用する部位（相互作用部と言う）における光導波路（あるいは、相互作用光導波路）、つまりマッハツェンダ光導波路の２本のアームであり、不図示のＹ分岐光導波路などによって光導波路３を分岐したものである。   In the figure, reference numerals 3a and 3b denote optical waveguides (or interactive optical waveguides) in a portion where an electrical signal and light interact (referred to as an interaction portion), that is, two arms of a Mach-Zehnder optical waveguide. The optical waveguide 3 is branched by the illustrated Y-branch optical waveguide.

また、図中、４は進行波電極であり、この進行波電極４としては、１例として１つの中心導体４ａと２つの接地導体４ｂ、４ｃを有するコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）を用いる場合について述べるが、その他の電極構造でも良い。   In the figure, reference numeral 4 denotes a traveling wave electrode. As this traveling wave electrode 4, a case where a coplanar waveguide (CPW) having one center conductor 4a and two ground conductors 4b and 4c is used as an example will be described. However, other electrode structures may be used.

光導波路３を導波する光が進行波電極である金属（一般に、Ａｕを用いる）から受ける吸収損を抑え、また中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃからなる進行波電極４を導波する電気信号のマイクロ波等価屈折率（あるいは、進行波電極のマイクロ波等価屈折率）ｎ_ｍを低減し相互作用光導波路３ａ、３ｂを導波する光の等価屈折率（あるいは、光導波路の等価屈折率）ｎ_ｏに近づけ、さらに特性インピーダンスを極力５０Ωに近づけるために、進行波電極４とｚ−カットＬＮ基板１との間には、通常、４００ｎｍ〜１μｍ程度の厚い酸化シリコンから成るバッファ層２が形成される。 Electricity which suppresses the absorption loss which the light which guides the optical waveguide 3 receives from the metal (generally using Au) which is a traveling wave electrode, and guides the traveling wave electrode 4 which consists of the center conductor 4a and the grounding conductors 4b and 4c. Reducing the microwave equivalent refractive index of the signal (or the microwave equivalent refractive index of the traveling wave electrode) _nm and the equivalent refractive index of the light guided through the interaction optical waveguides 3a and 3b (or the equivalent refractive index of the optical waveguide) ) closer to _{n o,} in order to further approximate a characteristic impedance as possible to 50 [Omega, between the traveling wave electrode 4 z-cut LN substrate 1, typically, a buffer layer 2 made of thick silicon oxide of about 400nm~1μm It is formed.

ここでは、バッファ層２としては酸化シリコンの代表であるＳｉＯ_２を想定する。なお、ＳｉＯ_２から成るバッファ層２の堆積に当たっては、一般にスパッタ装置が使用され、そのターゲット材料としては、Ｓｉや酸化シリコン、その中でも特にＳｉＯ_２が選択されることが多い。 Here, the buffer layer 2 is assumed to be SiO ₂ , which is representative of silicon oxide. In the deposition of the buffer layer 2 made of SiO ₂ , a sputtering apparatus is generally used, and Si or silicon oxide, particularly SiO ₂ is often selected as the target material.

なお、このバッファ層２は電気信号即ちマイクロ波の等価屈折率ｎ_ｍを相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光の等価屈折率ｎ_ｏに近づけることにより、光変調帯域を拡大するという重要な働きをしている。 Incidentally, the buffer layer 2 is an electrical signal or microwave equivalent refractive index n _m of the interaction optical waveguides 3a, 3b by approximating the effective refractive index n _o of the light propagating the important of expanding the optical modulation band Working.

次に、このように構成されるＬＮ光変調器の動作について説明すると、このＬＮ光変調器を動作させるには、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ間に直流バイアス（以下、ＤＣバイアスという）と高周波電気信号（以下、ＲＦ電気信号という）とを印加する必要がある。   Next, the operation of the LN optical modulator configured as described above will be described. To operate the LN optical modulator, a direct current bias (hereinafter referred to as a DC bias) is provided between the center conductor 4a and the ground conductors 4b and 4c. And a high-frequency electrical signal (hereinafter referred to as an RF electrical signal) need to be applied.

図１１に示す電圧−光出力特性において、実線の曲線はある状態でのＬＮ光変調器の電圧−光出力特性であり、Ｖ_ｂはその際のＤＣバイアス電圧である。 In the voltage-light output characteristics shown in FIG. 11, the solid curve is the voltage-light output characteristics of the LN optical modulator in a certain state, and _Vb is the DC bias voltage at that time.

この図１１に示すように、通常、ＤＣバイアス電圧Ｖ_ｂは光出力特性の山と底の中点に設定される。 As shown in FIG. 11, the DC bias voltage _Vb is normally set at the midpoint between the peak and bottom of the light output characteristic.

一般に、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃとの間には通常５Ｖから１０ＶのＤＣバイアス電圧が印加されるが、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃの間のギャップが通常１０μｍから４０μｍ程度であることから、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃとの間には数１００ｋＶ／ｍから１０００ｋＶ／ｍもの高い電界が印加されることになる。   In general, a DC bias voltage of 5V to 10V is normally applied between the center conductor 4a and the ground conductors 4b and 4c, but the gap between the center conductor 4a and the ground conductors 4b and 4c is usually about 10 μm to 40 μm. Therefore, an electric field as high as several hundred kV / m to 1000 kV / m is applied between the center conductor 4a and the ground conductors 4b and 4c.

このように高い電界の下では、ＳｉＯ_２などのシリコン酸化物から成るバッファ層２内に誘起された電荷が移動する結果、図１１において破線の曲線で示すように電圧−光出力特性が矢印で示す方向に変化してしまうため、ＤＣバイアス電圧をＶ_ｂからＶ_ｂ’のように設定変更する必要がある。 Under such a high electric field, the charge induced in the buffer layer 2 made of silicon oxide such as SiO ₂ moves. As a result, the voltage-light output characteristic is indicated by an arrow as shown by a dashed curve in FIG. Therefore, it is necessary to change the setting of the DC bias voltage from V _b to V _b ′.

そして、ＬＮ光変調器の環境温度が一定の場合におけるこのＤＣバイアス電圧Ｖ_ｂの変化がＤＣドリフトと呼ばれている。 Then, the ambient temperature of the LN optical modulator changes in the DC bias voltage V _b in the case of constant is called a DC drift.

次に、図９及び図１０に示したｚ−カット基板ＬＮ光変調器の等価回路図を図１２に示す。この図１２を用いてＤＣドリフト現象について考察する。なお、図１２では、図９及び図１０に示したｚ−カット基板ＬＮ光変調器の対称性を考慮し、左半分のみについて表している。   Next, an equivalent circuit diagram of the z-cut substrate LN optical modulator shown in FIGS. 9 and 10 is shown in FIG. The DC drift phenomenon will be considered with reference to FIG. In FIG. 12, only the left half is shown in consideration of the symmetry of the z-cut substrate LN optical modulator shown in FIGS.

ここで、Ｃ_Ｂ、Ｒ_Ｂは各々バッファ層２の等価的なキャパシタンスと抵抗を、またＣ_ＬＮ、Ｒ_ＬＮはそれぞれ相互作用光導波路３ａを含むｚ−カットＬＮ基板１の等価的なキャパシタンスと抵抗を表している。 Here, C _B and R _B are equivalent capacitance and resistance of the buffer layer 2 respectively, and C _LN and R _LN are equivalent capacitance and resistance of the z-cut LN substrate 1 including the interactive optical waveguide 3a, respectively. Represents.

ＤＣバイアス電圧Ｖ_ｂが印加された瞬間における電圧の分配はバッファ層２のキャパシタンスＣ_ＢとＬＮ基板１のキャパシタンスＣ_ＬＮにより決定される。つまり、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃの間に印加されたＤＣバイアス電圧をＶ_ｂとすると、相互作用光導波路３ａ、３ｂに印加される電圧Ｖ_ＬＮは
Ｖ_ＬＮ＝Ｖ_ｂ・Ｃ_Ｂ／（Ｃ_Ｂ＋２Ｃ_ＬＮ） （１）
として与えられる。 Distribution of voltage in the moment when the DC bias voltage V _b is applied is determined by the capacitance C _LN capacitance C _B and LN substrate 1 a buffer layer 2. In other words, the center electrode 4a and the ground electrodes 4b, when the applied DC bias voltage between 4c and _{V b,} the interaction optical waveguides 3a, the voltage _{V LN} applied to 3b are _{V LN = V b · C B} / (C _B + 2C _LN ) (1)
As given.

ところが、時間が充分に経過すると、電圧の分配はＳｉＯ_２バッファ層２の抵抗Ｒ_ＢとＬＮ基板１の抵抗Ｒ_ＬＮにより決定される。つまり、相互作用光導波路３ａ、３ｂに印加される電圧Ｖ_ＬＮは
Ｖ_ＬＮ＝Ｖ_ｂ・Ｒ_ＬＮ／（Ｒ_ＬＮ＋２Ｒ_Ｂ） （２）
となる。 However, when time has sufficiently passed, the distribution of the voltage is determined by the resistance _{R LN} of the resistor _{R B} and the LN substrate 1 of SiO ₂ buffer layer 2. That is, the voltage V _LN applied to the interaction optical waveguides 3a and 3b is V _LN = V _b · R _LN / (R _LN + 2R _B ) (2)
It becomes.

さて、第１の従来技術のように相互作用光導波路３ａ、３ｂの上に形成するバッファ層の材料としてＳｉＯ_２を使用する場合には、バッファ層２の抵抗Ｒ_ＢがＬＮ基板１の抵抗Ｒ_ＬＮよりも大きいので、印加したＤＣバイアス電圧Ｖ_ｂのうちの多くがバッファ層２の抵抗Ｒ_Ｂに加わってしまう。そのため、ｚ−カットＬＮ基板１の抵抗Ｒ_ＬＮにおける電圧降下は時間の経過とともに急速に小さくなる。 Now, when using SiO ₂ as the material of the buffer layer to form the interaction optical waveguides 3a, on the 3b as in the first prior art, the buffer layer 2 resistance R _B is LN resistor substrate 1 R is greater than _LN, many of the applied DC bias voltage V _b will be applied to the resistor R _B of the buffer layer 2. Therefore, the voltage drop across the resistor R _LN of z- cut LN substrate 1 is rapidly reduced over time.

つまり、この場合には、ＤＣバイアス電圧Ｖ_ｂを加えても、ｚ−カットＬＮ基板１の抵抗Ｒ_ＬＮにはあまり印加されないことになり、相互作用光導波路３ａ、３ｂには大きな印加電圧を作用させることはできない。その結果、ＤＣバイアス電圧Ｖ_ｂとしてはより大きな値が必要になってくることになる。 That is, in this case, be added to the DC bias voltage V _b, z-will not be much applied to the resistor R _LN cut LN substrate 1, the interaction optical waveguides 3a, acts a large applied voltage to 3b I can't let you. As a result, a larger value is required for the DC bias voltage _Vb .

この様子を図１３に示す。ここで、ＤＣドリフト量Ｓは
Ｓ＝（Ｖ_ｂ’−Ｖ_ｂ）／Ｖ_ｂ （３）
と定義した。ここで、Ｖ_ｂとＶ_ｂ’は初期と時間経過後のＤＣバイアス電圧に対応する。また、ＳｉＯ_２バッファ層２の厚みＤ_２は１．０μｍとした。なお、この実験におけるＬＮ光変調器の環境温度はＤＣドリフトを加速するために実際のシステムの環境温度よりも大幅に高い１００℃とした。この第１の従来技術を説明する図１３のように経過時間とともにＤＣドリフト量Ｓが大きくなり続ける現象を正のＤＣドリフトと呼んでいる。 This is shown in FIG. Here, the DC drift amount S is S = (V _b ′ −V _b ) / V _b (3)
Defined. Here, V _b and V _b ′ correspond to the initial and DC bias voltages after the elapse of time. The thickness D ₂ of the SiO ₂ buffer layer ₂ was 1.0 μm. In this experiment, the environmental temperature of the LN optical modulator was set to 100 ° C., which is significantly higher than the environmental temperature of the actual system in order to accelerate the DC drift. A phenomenon in which the DC drift amount S continues to increase with the elapsed time as shown in FIG. 13 for explaining the first prior art is called positive DC drift.

この設定変更されたＤＣバイアス電圧Ｖ_ｂ’が電気制御回路により制御できる範囲を超える場合には電気的に制御不可能となり、ＬＮ光変調器としての寿命が尽きたことに対応する。これは図１３において、ＤＣドリフト量Ｓが例えば１００％になった時をＬＮ光変調器の寿命と定義すると、図中の時間Ｔ_１が寿命となる。 When this changed DC bias voltage V _b ′ exceeds the range that can be controlled by the electric control circuit, it cannot be electrically controlled, which corresponds to the end of the life of the LN optical modulator. In FIG. 13, when the DC drift amount S is, for example, 100%, the lifetime of the LN optical modulator is defined, the time T ₁ in the diagram is the lifetime.

光通信システムでは、このＴ_１は装置が使用される環境温度において２０年あるいは２５年といった長い寿命が要求される。そのため、このＤＣドリフトを低減することは光変調器を光通信システムにおいて使用する上で、極めて重要となる。 In an optical communication system, this T ₁ is required to have a long life of 20 years or 25 years at the environmental temperature in which the apparatus is used. Therefore, reducing this DC drift is extremely important when the optical modulator is used in an optical communication system.

［第２の従来技術］
このＤＣドリフトを解決するために、ｚ−カットＬＮ基板を使用するＬＮ光変調器について特許文献１として提案された技術を第２の従来技術として説明する。 [Second prior art]
In order to solve this DC drift, a technique proposed as Patent Document 1 for an LN optical modulator using a z-cut LN substrate will be described as a second conventional technique.

この第２の従来技術では、第１の従来技術で使用した絶縁体であるＳｉＯ_２から成るバッファ層２にやや導電性のある酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）や酸化チタン（ＴｉＯ_２）、あるいは酸化錫（ＳｎＯ_２）などの金属の酸化物をドーピングすることにより、ＳｉＯ_２単体の場合よりもバッファ層の抵抗値が小さくなるように、さらには最適な値となるように調整しようとするものである。 In the second prior art, a slightly conductive indium oxide (In ₂ O ₃ ) or titanium oxide (TiO ₂ ), or a buffer layer 2 made of SiO ₂ which is an insulator used in the first prior art, or By doping with a metal oxide such as tin oxide (SnO ₂ ), the resistance value of the buffer layer is made smaller than that in the case of SiO ₂ alone, and further adjusted to an optimum value. It is.

図１４にはこの第２の従来技術に基づくＬＮ光変調器を製作する際にバッファ層を堆積するスパッタ装置のチャンバー部について、その横断面図を示す。図中、６は真空チャンバー、７はｚ−カットＬＮウェーハ８を保持しつつ回転するドラム、９はＳｉＯ_２ターゲット、１０はＩｎ_２Ｏ_３ターゲット、１１はＴｉＯ_２ターゲット、１２はＳｎＯ_２ターゲットである。 FIG. 14 shows a cross-sectional view of the chamber portion of the sputtering apparatus for depositing the buffer layer when manufacturing the LN optical modulator based on the second prior art. In the figure, 6 is a vacuum chamber, 7 is a drum that rotates while holding a z-cut LN wafer 8, 9 is a SiO ₂ target, 10 is an In ₂ O ₃ target, 11 is a TiO ₂ target, and 12 is a SnO ₂ target. is there.

なお、Ｉｎ_２Ｏ_３ターゲット１０は金属であるインジウム（Ｉｎ）を、ＴｉＯ_２ターゲット１１は金属であるチタン（Ｔｉ）を、ＳｎＯ_２ターゲット１２は金属である錫（Ｓｎ）を酸化させた後に成形する工程を経て製造される。いずれのターゲットも酸化物とはいえある程度の導電性を有している。 The In ₂ O ₃ target 10 is formed after indium (In), which is a metal, the TiO ₂ target 11 is formed by oxidizing titanium (Ti), and the SnO ₂ target 12 is formed after oxidizing tin (Sn), which is a metal. It is manufactured through the process of. All targets have some conductivity even though they are oxides.

このスパッタ装置を使用して、実際にＬＮ光変調器を製作するに当たっては、スパッタ装置の真空チャンバー６内においてガスプラズマを発生させることにより、回転するドラム７に固定したｚ−カットＬＮウェーハ８の上に、ＳｉＯ_２ターゲット９からはＳｉＯ_２を、Ｉｎ_２Ｏ_３ターゲット１０からはＩｎ_２Ｏ_３を、ＴｉＯ_２ターゲット１１からはＴｉＯ_２を、ＳｎＯ_２ターゲット１２からはＳｎＯ_２を堆積させる。 In actually manufacturing an LN optical modulator using this sputtering apparatus, a gas plasma is generated in the vacuum chamber 6 of the sputtering apparatus, whereby the z-cut LN wafer 8 fixed to the rotating drum 7 is formed. above, from the SiO ₂ target 9 SiO _2, the _in 2 _{O 3} from _in 2 _{O 3} target 10, the TiO ₂ from TiO ₂ target 11, from SnO ₂ target 12 to deposit SnO _2.

こうして製作したＬＮ光変調器の１例を図１５に示す。ここで、図１０に示した第１の従来技術ではＳｉＯ_２で構成されるバッファ層２が使用されているが、図１５に示すこの第２の従来技術では、ＳｉＯ_２層１４と導電性を有する酸化物であるＩｎ_２Ｏ_３層１５とが積層された導電性酸化物混合バッファ層１３が使用されている。 An example of the LN optical modulator manufactured in this way is shown in FIG. Here, the buffer layer 2 formed of the first prior art SiO ₂ shown in FIG. 10 is used, in this second prior art shown in FIG. 15, the SiO ₂ layer 14 and the conductive A conductive oxide mixed buffer layer 13 in which an In ₂ O ₃ layer 15 that is an oxide is stacked is used.

つまり、この第２の従来技術では相互作用光導波路３ａ、３ｂと、中心導体４ａ、接地導体４ｂ、４ｃ、及びＳｉ導電層５の間にあるバッファ層全体が導電性酸化物混合バッファ層１３により構成されている。   That is, in the second prior art, the entire buffer layer between the interaction optical waveguides 3a and 3b and the central conductor 4a, the ground conductors 4b and 4c, and the Si conductive layer 5 is formed by the conductive oxide mixed buffer layer 13. It is configured.

なお、ここでは導電性酸化物混合バッファ層１３を成膜するに当たって、ＳｉＯ_２ターゲット９とＩｎ_２Ｏ_３ターゲット１０の２つを使用する場合について説明したが、ＴｉＯ_２ターゲット１１やＳｎＯ_２ターゲット１２、あるいはこれらを組み合わせて使用しても良い。 Here, the case where _{two of} the SiO ₂ target 9 and the In ₂ O ₃ target 10 are used in forming the conductive oxide mixed buffer layer 13 has been described, but the TiO ₂ target 11 and the SnO ₂ target 12 are used. These may be used in combination.

ここで、第１の従来技術として示した図１２に対応する等価回路を図１６に記す。導電性酸化物混合バッファ層１３の等価的なキャパシタンスと抵抗を各々Ｃ_Ｂ’、Ｒ_Ｂ’とする。第２の従来技術における第１の従来技術からの大きな変更点は、第２の従来技術における導電性酸化物混合バッファ層１３の等価的な抵抗Ｒ_Ｂ’が第１の従来技術におけるＳｉＯ_２からなるバッファ層２の等価的な抵抗Ｒ_Ｂに比べて小さいことである。つまり、
Ｒ_Ｂ’＜Ｒ_Ｂ （４）
とした点である。 Here, an equivalent circuit corresponding to FIG. 12 shown as the first prior art is shown in FIG. The equivalent capacitance and resistance of the conductive oxide mixed buffer layer 13 are C _B ′ and R _B ′, respectively. A significant change from the first prior art in the second prior art is that the equivalent resistance R _B ′ of the conductive oxide mixed buffer layer 13 in the _second prior art is different from the SiO ₂ in the first prior art. made is less than the equivalent resistance R _B of the buffer layer 2. That means
R _B '<R _B (4)
This is the point.

さらに、その抵抗値Ｒ_Ｂ’も次に述べるようにＬＮ光変調器の信頼性の観点から有利なＤＣドリフト特性となるように最適化されている。なお、正確にはキャパシタンスＣ_Ｂ’も第１の従来技術のキャパシタンスＣ_Ｂと異なってはいるが、ここでは主要な働きをする抵抗Ｒ_Ｂ’とＲ_Ｂに着目して議論している。 Further, the resistance value R _B ′ is optimized so as to have a DC drift characteristic that is advantageous from the viewpoint of the reliability of the LN optical modulator, as will be described below. Although the capacitance C _B ′ is different from the capacitance C _B of the first prior art, it is discussed here focusing on the resistors R _B ′ and R _B which play a main role.

この第２の従来技術のＤＣドリフト特性（ＤＣドリフト量Ｓ）を図１７に示す。ここで、ＬＮ光変調器の環境温度は図１３の場合と同じく１００℃とした。図１３に示した第１の従来技術と比較して、ＤＣドリフト特性は大幅に改善されていることがわかる。さらに、この第２の従来技術では、初期の経過時間（日数）の領域（図１７においてＩとして示した領域）ではＤＣドリフト量Ｓの時間に関する微係数が負となっている。   FIG. 17 shows the DC drift characteristics (DC drift amount S) of the second prior art. Here, the environmental temperature of the LN optical modulator was set to 100 ° C. as in the case of FIG. Compared to the first prior art shown in FIG. 13, it can be seen that the DC drift characteristics are greatly improved. Furthermore, in the second prior art, the differential coefficient relating to the time of the DC drift amount S is negative in the region of the initial elapsed time (number of days) (the region indicated as I in FIG. 17).

このようにＤＣドリフト量Ｓの時間に関する微係数が負になる現象を負のドリフトと呼んでいる。負のドリフトが生じる場合には時間の経過とともにＤＣバイアス電圧が小さくて済むことを意味しており、その後に始まる長期的なＤＣドリフトに対して極めて有利となる。なお負のドリフト発生とその後の長期にわたるＤＣドリフトについては、金属Ｉｎの酸化物であるＩｎ_２Ｏ_３が特に有効であることが知られている。 A phenomenon in which the derivative with respect to time of the DC drift amount S is negative is called negative drift. When negative drift occurs, it means that the DC bias voltage can be reduced with time, which is extremely advantageous for long-term DC drift that starts thereafter. It is known that In ₂ O _3, which is an oxide of metal In, is particularly effective for negative drift generation and long-term DC drift thereafter.

また、スパッタ装置用のターゲットとしては図１４に示したようなドラム式でない場合には、例えば上面図として図１８に示す構造のターゲットを用いる場合もある。なお、図１９には図１８のＣ−Ｃ’における断面図を示す。このスパッタ装置用のターゲットではＳｉＯ_２１６の中に、酸化物であるＩｎ_２Ｏ_３ペレット１７が埋め込まれている。 Further, when the target for the sputtering apparatus is not the drum type as shown in FIG. 14, for example, a target having a structure shown in FIG. 18 may be used as a top view. FIG. 19 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. In the target for this sputtering apparatus, In ₂ O ₃ pellets 17 that are oxides are embedded in SiO ₂ 16.

このように、特許文献１に示される第２の従来技術はＬＮ光変調器におけるＤＣドリフトを抑圧できるので、ＬＮ光変調器を実用化する上で有効な手段である。   As described above, the second prior art disclosed in Patent Document 1 can suppress DC drift in the LN optical modulator, and is therefore an effective means for putting the LN optical modulator into practical use.

しかしながら、この第２の従来技術では、ＳｉＯ_２ターゲット９を用いて堆積するＳｉＯ_２へのドーパントを生成するために、Ｉｎ_２Ｏ_３ターゲット１０、ＴｉＯ_２ターゲット１１、ＳｎＯ_２ターゲット１２のような金属の酸化物を使用している。 However, in this second prior art, a metal such as In ₂ O ₃ target 10, TiO ₂ target 11, SnO ₂ target 12 is used to generate a dopant for SiO ₂ deposited using the SiO ₂ target 9. The oxide is used.

例えば、ＤＣドリフト抑圧に特に有効なＩｎ_２Ｏ_３ターゲット１０を用いる場合、元々金属として高価なＩｎをさらに酸化させたＩｎ_２Ｏ_３を成形してＩｎ_２Ｏ_３ターゲット１０を製作する。 For example, when the In ₂ O ₃ target 10 that is particularly effective for suppressing DC drift is used, the In ₂ O ₃ target 10 is manufactured by forming In ₂ O ₃ obtained by further oxidizing expensive In as a metal.

この酸化させる工程と酸化物を成形する工程のためにＩｎ_２Ｏ_３ターゲット１０はスパッタ装置用のターゲットとしてより一層高価となっている。また、Ｉｎ_２Ｏ_３は金属であるＩｎと比較して導電率が小さいので、バッファ層を所望の抵抗率に設定する際にＩｎ_２Ｏ_３の使用量が多くなる。この２点がＬＮ光変調器のコスト上昇をもたらす一因となっている。 Due to the oxidation step and the oxide forming step, the In ₂ O ₃ target 10 is more expensive as a target for a sputtering apparatus. Further, since In ₂ O ₃ has a lower conductivity than In, which is a metal, the amount of In ₂ O ₃ used is increased when the buffer layer is set to a desired resistivity. These two points contribute to an increase in the cost of the LN optical modulator.

さらに、ＴｉＯ_２やＳｎＯ_２などをターゲット材料として使用する場合についても、それぞれ金属であるＴｉやＳｎを酸化する工程と得られた酸化物を成形する工程が必要であるため、やはりスパッタ装置用ターゲットとしてのコストを上昇させてしまい、その結果、ＬＮ光変調器のコストを高くしている。 Further, when TiO ₂ or SnO ₂ is used as a target material, a process for oxidizing Ti and Sn, which are metals, and a process for forming the obtained oxide are necessary. As a result, the cost of the LN optical modulator is increased.

以上のことは図１８や図１９に示した金属酸化物のペレット（これらの図ではＩｎ_２Ｏ_３ペレット１７）を使用する場合にも言えるし、バッファ層を電子ビームにより蒸着して形成する場合にもＳｉＯ_２へのドーパントとして金属酸化物を用いる限りは成り立つ。 The above is also true when the metal oxide pellets shown in FIGS. 18 and 19 (In ₂ O ₃ pellets 17 in these figures) are used, and the buffer layer is formed by vapor deposition with an electron beam. This is true as long as a metal oxide is used as a dopant for SiO ₂ .

このようにバッファ層形成に使用するターゲットが高価であることがＬＮ光変調器のコストを上昇させる一因となっている。
特開平５−２５７１０５号公報 Thus, the expensive target used for forming the buffer layer contributes to an increase in the cost of the LN optical modulator.
JP-A-5-257105

以上のように、第２の従来技術によりＤＣドリフトは効果的に改善できたが、バッファ層を成膜する際にＳｉＯ_２へのドーパントの生成に使用するスパッタ装置用のターゲットは金属を酸化させる工程とそれを成形する工程を経て製作されるためターゲットのコストが高く、ＬＮ光変調器のコストを上昇させていた。また、バッファ層へのドーパントとして導電性の小さな金属酸化物のみを使用しているので、所望の導電性を得るために必要なドーパントの量が多かった。これらは特にＤＣドリフト抑圧に効果があるＩｎ_２Ｏ_３の場合に、ＬＮ光変調器のコストをより一層上昇させていた。 As described above, although the DC drift can be effectively improved by the second conventional technique, the target for the sputtering apparatus used for generating the dopant to SiO ₂ oxidizes the metal when forming the buffer layer. Since it is manufactured through a process and a molding process, the cost of the target is high and the cost of the LN optical modulator is increased. Moreover, since only the metal oxide with small electroconductivity is used as a dopant to a buffer layer, there was much quantity of dopant required in order to obtain desired electroconductivity. These have further increased the cost of the LN optical modulator, particularly in the case of In ₂ O ₃ which is effective in suppressing DC drift.

そこで、本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消することにより、安価でＤＣドリフトの小さなＬＮ光変調器を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an LN optical modulator that is inexpensive and has a small DC drift by eliminating the above-described problems of the prior art.

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に形成された中心導体及び接地導体からなる電極と、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に形成されたバッファ層と、前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器において、前記バッファ層は、インジウムの酸化物、チタンの酸化物、及び錫の酸化物の少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第１の層と、酸化物でないインジウム、酸化物でないチタン、及び酸化物でない錫の少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第２の層とを具備することを特徴とする。   In order to solve the above problems, an optical modulator according to claim 1 of the present invention modulates the light, a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and the light. And a buffer layer formed between at least one of the center conductor or the ground conductor and the optical waveguide, and a buffer layer formed between at least one of the center conductor or the ground conductor and the optical waveguide. And the optical waveguide includes an interactive optical waveguide for modulating the phase of the light by applying the voltage between the central conductor and the ground conductor, wherein the buffer layer comprises: A first layer including at least one of indium oxide, titanium oxide, and tin oxide and silicon oxide, and a small amount of non-oxide indium, non-oxide titanium, and non-oxide tin. Both characterized by comprising a second layer comprising a one silicon oxide.

本発明の請求項２の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に形成された中心導体及び接地導体からなる電極と、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に形成されたバッファ層と、前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器において、前記バッファ層は、ゲルマニウムの酸化物、亜鉛の酸化物、及びアルミニウムの酸化物の少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第１の層と、酸化物でないゲルマニウム、酸化物でない亜鉛、及び酸化物でないアルミニウムの少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第２の層とを具備することを特徴とする。   The optical modulator according to claim 2 of the present invention applies a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and a voltage for modulating the light, An electrode composed of a central conductor and a ground conductor formed on one surface side of the substrate; a buffer layer formed between at least one of the central conductor or the ground conductor and the optical waveguide; and the optical waveguide is the center In the optical modulator comprising an interactive optical waveguide for modulating the phase of the light by applying the voltage between a conductor and the ground conductor, the buffer layer is made of germanium oxide or zinc. A first layer comprising an oxide and at least one of an oxide of aluminum and silicon oxide; and at least one of non-oxide germanium, non-oxide zinc, and non-oxide aluminum. Bract characterized by comprising a second layer comprising a silicon oxide.

本発明の請求項３の光変調器は、請求項１乃至請求項２に記載の光変調器において、前記光変調器のＤＣドリフト特性が時間経過とともに、初期には負のドリフトを発生し、その後に正のドリフトを発生することを特徴とする。   The optical modulator according to claim 3 of the present invention is the optical modulator according to claim 1 or 2, wherein the DC drift characteristic of the optical modulator generates a negative drift with the passage of time, Then, a positive drift is generated.

本発明の請求項４の光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に形成された中心導体及び接地導体からなる電極と、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に形成されたバッファ層と、前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器において、前記バッファ層は前記光変調器のＤＣドリフト特性が時間経過とともに、初期には負のドリフトを発生し、その後に正のドリフトを発生するように、周期律表の三から八族あるいは一ｂ族と二ｂ族に属する金属元素の酸化物もしくはＳｉ以外の半導体元素の酸化物の少なくとも一つと酸化シリコンとを含む第１の層と、周期律表の三から八族あるいは一ｂ族と二ｂ族に属する酸化物でない金属元素の少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第２の層とを具備することを特徴とする。   An optical modulator according to claim 4 of the present invention applies a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and a voltage for modulating the light, An electrode composed of a central conductor and a ground conductor formed on one surface side of the substrate; a buffer layer formed between at least one of the central conductor or the ground conductor and the optical waveguide; and the optical waveguide is the center An optical modulator comprising an interactive optical waveguide for modulating the phase of the light by applying the voltage between a conductor and the ground conductor, wherein the buffer layer has a DC drift characteristic of the optical modulator. As the time elapses, an oxide of a metal element belonging to groups 3 to 8 or groups 1b and 2b of the periodic table or so as to generate a negative drift in the initial stage and thereafter generate a positive drift or Si A first layer containing at least one oxide of an outer semiconductor element and silicon oxide; and at least one metal element that is not an oxide belonging to groups 3 to 8 or 1b and 2b of the periodic table and oxidized And a second layer containing silicon.

本発明に係る光変調器では、安価なターゲットを用いることにより、ＤＣドリフトを抑圧しつつＬＮ光変調器のコストを低減することができる。   In the optical modulator according to the present invention, the cost of the LN optical modulator can be reduced while suppressing DC drift by using an inexpensive target.

以下、本発明の実施形態について説明するが、図９乃至図１９に示した従来技術と同一の符号は同一機能部に対応しているため、ここでは同一の符号を持つ機能部の説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, since the same reference numerals as those in the prior art shown in FIGS. 9 to 19 correspond to the same function units, description of the function units having the same reference numerals is omitted here. To do.

［実施形態］
図１に本発明のＬＮ光変調器を製作する際にバッファ層を堆積するスパッタ装置のチャンバー部についての横断面図を示す。基本構造は第２の従来技術の説明で示した図１４と同様であり、６は真空チャンバー、７はｚ−カットＬＮウェーハ８を保持しつつ回転するドラム、９はＳｉＯ_２ターゲットである。また製作したＬＮ光変調器の１例を図２に示す。 [Embodiment]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a chamber portion of a sputtering apparatus for depositing a buffer layer when manufacturing the LN optical modulator of the present invention. The basic structure is the same as that of FIG. 14 shown in the description of the second prior art, the vacuum chamber 6, 7 the rotating drum while maintaining the z- cut LN wafer 8, 9 is a SiO ₂ target. An example of the manufactured LN optical modulator is shown in FIG.

バッファ層へのドーパントを生成するためのターゲットとして、図１４に示したようなＩｎ_２Ｏ_３ターゲット１０、ＴｉＯ_２ターゲット１１、あるいはＳｎＯ_２ターゲット１２など金属の酸化物をターゲットとして用いる第２の従来技術とは異なり、本発明においてはＩｎターゲット１８、Ｔｉターゲット１９、Ｓｎターゲット２０のように、酸化物ではない金属あるいはＳｉ以外の半導体の元素からなるターゲットを使用する。 _Second target using a metal oxide such as In ₂ O ₃ target 10, TiO ₂ target 11, or SnO ₂ target 12 as shown in FIG. 14 as a target for generating a dopant for the buffer layer Unlike the technology, in the present invention, a target made of a non-oxide metal or a semiconductor element other than Si, such as an In target 18, Ti target 19, and Sn target 20, is used.

本実施形態の光変調器の製造工程を以下に簡単に述べる。   The manufacturing process of the optical modulator of this embodiment will be briefly described below.

（１）光導波路の製作
ＬＮ光変調器の通常の製造工程を通して、図９で示したようにｚ−カットＬＮ基板１に光導波路３を形成する。 (1) Production of Optical Waveguide Through the normal manufacturing process of the LN optical modulator, the optical waveguide 3 is formed on the z-cut LN substrate 1 as shown in FIG.

（２）バッファ層の堆積
次の製造工程として、図１で説明したスパッタ装置を使用して光導波路３の上にバッファ層を形成するが、図２に示すようにこのバッファ層は大きく分けて２つの層から構成されている。つまり、実際のＬＮ光変調器製作に当たっては、光導波路３の上にまず第１の層として酸化物混合バッファ層２１を形成した後に、第２の層として金属混合バッファ層２２を堆積している。 (2) Deposition of buffer layer As the next manufacturing process, a buffer layer is formed on the optical waveguide 3 by using the sputtering apparatus described in FIG. 1, and this buffer layer is roughly divided as shown in FIG. It consists of two layers. That is, in the actual manufacture of the LN optical modulator, the oxide mixed buffer layer 21 is first formed on the optical waveguide 3 as the first layer, and then the metal mixed buffer layer 22 is deposited as the second layer. .

酸化物混合バッファ層２１の堆積では、スパッタ装置の真空チャンバー６内において、酸素（Ｏ_２）もしくはＯ_２を含むガスプラズマ（以下、Ｏ_２ガスプラズマと省略する）を発生させることにより、回転するドラム７に固定したｚ−カットＬＮウェーハ８の上にＳｉＯ_２ターゲット９からはＳｉＯ_２層１４を、Ｉｎターゲット１８からはＩｎ_２Ｏ_３層１５を堆積させる。 In the deposition of the oxide mixed buffer layer 21, rotation is performed by generating gas plasma containing oxygen (O ₂ ) or O ₂ (hereinafter abbreviated as O ₂ gas plasma) in the vacuum chamber 6 of the sputtering apparatus. An SiO ₂ layer 14 is deposited from the SiO ₂ target 9 and an In ₂ O ₃ layer 15 is deposited from the In target 18 on the z-cut LN wafer 8 fixed to the drum 7.

次に、酸化物混合バッファ層２１の上に金属混合バッファ層２２を堆積させるが、スパッタ装置の真空チャンバー６内において、アルゴン（Ａｒ）ガスプラズマなど、Ｏ_２を含まないガスプラズマを発生させることにより、酸化物混合バッファ層２１の上にＳｉＯ_２ターゲット９からはＳｉＯ_２層１４を、Ｉｎターゲット１８からはＩｎ層２３を堆積させる。 Next, the metal mixed buffer layer 22 is deposited on the oxide mixed buffer layer 21, and gas plasma not containing O ₂ such as argon (Ar) gas plasma is generated in the vacuum chamber 6 of the sputtering apparatus. Thus, the SiO ₂ layer 14 is deposited from the SiO ₂ target 9 and the In layer 23 is deposited from the In target 18 on the oxide mixed buffer layer 21.

（３）バッファ層のアニール
上記（２）で形成した酸化物混合バッファ層２１と金属混合バッファ層２２からなる２つの層のバッファ層を緻密にするために、数１００度の温度で数時間アニールを行うが、その際にもＡｒやＮ_２などＯ_２を含まないガスを流しながらアニールをすることが望ましい。 (3) Buffer Layer Annealing In order to make the two buffer layers consisting of the oxide mixed buffer layer 21 and the metal mixed buffer layer 22 formed in (2) dense, anneal at a temperature of several hundred degrees for several hours. In this case, it is desirable to perform annealing while flowing a gas not containing O ₂ such as Ar or N ₂ .

（４）Ｓｉ導電層の堆積と電極の形成
ＬＮ光変調器の通常の製造工程を通して、図９で示したように温度ドリフト対策用のＳｉ導電層５を堆積した後に、進行波電極４を形成する。 (4) Si conductive layer deposition and electrode formation Through the normal manufacturing process of the LN optical modulator, the traveling wave electrode 4 is formed after the Si conductive layer 5 for temperature drift countermeasures is deposited as shown in FIG. To do.

図１５に示した第２の従来技術ではＳｉＯ_２層１４と導電性を有する酸化物であるＩｎ_２Ｏ_３層１５とが積層された導電性酸化物混合バッファ層１３が使用されていた。 In the second prior art shown in FIG. 15, the conductive oxide mixed buffer layer 13 in which the SiO ₂ layer 14 and the In ₂ O ₃ layer 15 which is a conductive oxide are stacked is used.

一方、図２に示す本実施形態では大きく分けて、ＳｉＯ_２層１４と金属の酸化物であるＩｎ_２Ｏ_３層１５からなる酸化物混合バッファ層２１と、ＳｉＯ_２層１４と金属であるＩｎ層２３とが積層された金属混合バッファ層２２の２つの層から構成されている。 On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 2, the oxide mixed buffer layer 21 including the SiO ₂ layer 14 and the In ₂ O ₃ layer 15 which is a metal oxide, and the SiO ₂ layer 14 and the metal In are roughly divided. The layer 23 is composed of two layers of the metal mixed buffer layer 22 laminated.

なお、酸化物混合バッファ層２１を構成するＳｉＯ_２層１４とＩｎ_２Ｏ_３層１５、及び金属混合バッファ層２２の２つの層を構成するＳｉＯ_２層１４と金属であるＩｎ層２３の各層の厚みは５ｎｍから０．３μｍ程度である。 Incidentally, the SiO ₂ layer 14 and the _In 2 _{O 3} layer 15 and the metal mixing SiO ₂ layer 14 and the metal in which the In layer 23 constituting the two layers of the buffer layer 22, constituting the oxide mixture the buffer layer 21 of each layer The thickness is about 5 nm to 0.3 μm.

なお、ここでは酸化物混合バッファ層２１と金属混合バッファ層２２を成膜するに当たって、ＳｉＯ_２ターゲット９とＩｎターゲット１８の２つを使用する場合について説明したが、Ｔｉターゲット１９やＳｎターゲット２０、あるいはこれらを組み合わせて使用しても良いことは言うまでもないし、このことは以下の議論においても成り立つ。 Here, in the case where the oxide mixed buffer layer 21 and the metal mixed buffer layer 22 are formed, the case where _{two of} the SiO ₂ target 9 and the In target 18 are used has been described, but the Ti target 19, the Sn target 20, It goes without saying that these may be used in combination, and this also holds in the following discussion.

ここで、本実施形態の等価回路を図３に記す。ここで、酸化物混合バッファ層２１の等価的なキャパシタンスと抵抗を各々Ｃ_Ｂ’’、Ｒ_Ｂ’’、金属混合バッファ層２２の等価的なキャパシタンスと抵抗を各々Ｃ_Ｂ’’’、Ｒ_Ｂ’’’とする。 Here, an equivalent circuit of this embodiment is shown in FIG. Here, the equivalent capacitance and resistance of the oxide mixed buffer layer 21 are respectively C _B ″ ″ and R _B ″, and the equivalent capacitance and resistance of the metal mixed buffer layer 22 are respectively C _B ′ ″ and R _B '''.

図１６に示した第２の従来技術と同様に、第１の従来技術と本実施形態との大きな差異は、本実施形態における酸化物混合バッファ層２１の等価的な抵抗Ｒ_Ｂ’’と金属混合バッファ層２２の等価的な抵抗Ｒ_Ｂ’’’の和であるＲ_Ｂ’’＋Ｒ_Ｂ’’’が第１の従来技術におけるＳｉＯ_２からなるバッファ層２の等価的な抵抗Ｒ_Ｂに比べて小さい、つまり、
Ｒ_Ｂ’’＋Ｒ_Ｂ’’’＜Ｒ_Ｂ （５）
となることである。 Similar to the second prior art shown in FIG. 16, the major difference between the first prior art and the present embodiment is that the equivalent resistance R _B ″ of the oxide mixed buffer layer 21 in this embodiment and the metal R _B ″ + R _B ′ ″, which is the sum of the equivalent resistances R _B ″ of the mixed buffer layer 22, is compared with the equivalent resistance R _B of the buffer layer 2 made of SiO ₂ in the first prior art. Small, that is,
R _B ″ + R _B ′ ″ <R _B (5)
It is to become.

次に、図３に示した酸化物混合バッファ層２１の厚みＤ_２１と金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２について考える。なお、酸化物混合バッファ層２１と金属混合バッファ層２２からなるバッファ層全体の厚みをＤ_ｔｏｔ（＝Ｄ_２１＋Ｄ_２２）とする。 Next, consider the thickness _{D 22} of thickness _{D 21} and mixed metal buffer layer 22 of oxide mixed buffer layer 21 shown in FIG. Note that the total thickness of the buffer layer including the oxide mixed buffer layer 21 and the metal mixed buffer layer 22 is D _tot (= D ₂₁ + D ₂₂ ).

さて、酸化物混合バッファ層２１に含まれる金属の酸化物（Ｉｎ_２Ｏ_３）は光の損失に対しては有利であるが抵抗が大きい。一方、金属混合バッファ層２２に含まれる金属元素（Ｉｎ）は光の損失に対してはやや不利ではあるが抵抗が小さい。 The metal oxide (In ₂ O ₃ ) contained in the oxide mixed buffer layer 21 is advantageous for light loss but has a large resistance. On the other hand, the metal element (In) contained in the metal mixed buffer layer 22 is slightly disadvantageous against light loss but has a low resistance.

図４には、バッファ層全体の厚みＤ_ｔｏｔが約１μｍの場合において、金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２と、酸化物混合バッファ層２１と金属混合バッファ層２２からなるバッファ層全体の厚みＤ_ｔｏｔとの比（Ｄ_２２／Ｄ_ｔｏｔ）を変数とした場合の相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光の伝搬損失を示す。 FIG. 4 shows the thickness D ₂₂ of the metal mixed buffer layer 22 and the total thickness D of the oxide mixed buffer layer 21 and the metal mixed buffer layer 22 when the total buffer layer thickness D _tot is about 1 μm. _tot and the ratio _(D 22 _/ D _tot) a in the case of a variable interaction optical waveguides 3a, shows the propagation loss of the light propagating the 3b.

相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光は酸化物混合バッファ層２１と金属混合バッファ層２２からなるバッファ層内にもごくわずか染み出している。そのため、図４からわかるように、バッファ層全体の厚みＤ_ｔｏｔを一定とすると、金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２が薄い（つまり、酸化物混合バッファ層２１の厚みＤ_２１が厚い）と光の伝搬損失は小さい。逆に、金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２が厚い（つまり、酸化物混合バッファ層２１の厚みＤ_２１が薄い）と光の伝搬損失はやや大きくなる。 The light propagating through the interaction optical waveguides 3 a and 3 b leaks very slightly into the buffer layer composed of the oxide mixed buffer layer 21 and the metal mixed buffer layer 22. Therefore, as can be seen from FIG. 4, if the thickness D _tot of the entire buffer layer is constant, the thickness D ₂₂ of the metal mixed buffer layer ₂₂ is thin (that is, the thickness D _{21 of} the oxide mixed buffer layer ₂₁ is thick). The propagation loss is small. Conversely, the thickness D ₂₂ of the metal mixed buffer layer 22 is thick (i.e., a thin thickness D ₂₁ of the oxide mixture the buffer layer 21) and the propagation loss of light increases slightly.

図５には、図４と同じ厚みの場合において、金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２と、バッファ層全体の厚みＤ_ｔｏｔとの比（Ｄ_２２／Ｄ_ｔｏｔ）を変数とした場合の酸化物混合バッファ層２１の等価的な抵抗Ｒ_Ｂ’’と金属混合バッファ層２２の等価的な抵抗Ｒ_Ｂ’’’の和Ｒ_Ｂ’’＋Ｒ_Ｂ’’’を示す。図からわかるように、バッファ層全体の厚みＤ_ｔｏｔを一定とすると、金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２が薄い（つまり、酸化物混合バッファ層２１の厚みＤ_２１が厚い）と抵抗の和Ｒ_Ｂ’’＋Ｒ_Ｂ’’’は大きく、逆に金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２が厚い（つまり、酸化物混合バッファ層２１の厚みＤ_２１が薄い）と抵抗の和Ｒ_Ｂ’’＋Ｒ_Ｂ’’’は小さくなる。 FIG. 5 shows an oxide when the ratio (D ₂₂ / D _tot ) between the thickness D ₂₂ of the metal mixed buffer layer ₂₂ and the total thickness D _tot (D ₂₂ / D _tot ) is the same as that in FIG. equivalent resistance R _{B ''} equivalent resistance R _B of the mixed metal buffer layer 22 _'of mixing the buffer layer 21''sum R _B' of showing a '+ R _B'''. As can be seen from the figure, when the thickness D _tot of the entire buffer layer is constant, the sum D of the resistances when the thickness D ₂₂ of the metal mixed buffer layer ₂₂ is thin (that is, the thickness D _{21 of} the oxide mixed buffer layer ₂₁ is thick). _B ″ + R _B ″ is large, and conversely, if the thickness D ₂₂ of the metal mixed buffer layer ₂₂ is thick (that is, the thickness D _{21 of} the oxide mixed buffer layer ₂₁ is thin), the sum of resistances R _B ″ + R _B '''Becomes smaller.

つまり、光の伝搬損失の観点からは金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２は薄い方が望ましいが、ＤＣドリフトを抑えるためにバッファ層の抵抗を下げるという観点からは金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２は厚い方が望ましい。 That is, although from the viewpoint of the propagation loss of the optical thickness D ₂₂ of the metal mixed buffer layer 22 is thinner is desired, the thickness D of the metal mixed buffer layer 22 from the viewpoint of reducing the resistance of the buffer layer in order to suppress the DC drift ₂₂ is preferably thicker.

ところが、幸いなことに、相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光の酸化物混合バッファ層２１と金属混合バッファ層２２からなるバッファ層内への染み出しは約０．２〜０．３μｍ程度とごくわずかである。そのため、必要以上に酸化物混合バッファ層２１の厚みＤ_２１を厚くすることは抵抗の観点から得策ではない。 Fortunately, however, the light that propagates through the interaction optical waveguides 3a and 3b oozes out into the buffer layer composed of the oxide mixed buffer layer 21 and the metal mixed buffer layer 22 to about 0.2 to 0.3 μm. Very few. Therefore, increasing the thickness D ₂₁ of the oxide mixture the buffer layer 21 more than necessary is not advisable from the viewpoint of resistance.

つまり、バッファ層の全厚みＤ_ｔｏｔの内、酸化物混合バッファ層２１の厚みＤ_２１は光の伝搬損失を抑えることができる最小限とするとともに、残りの厚み（Ｄ_ｔｏｔ−Ｄ_２１）を金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２に割り振ることにより、酸化物混合バッファ層２１により光の伝搬損失を抑えつつ、少ない量の金属Ｉｎを用いてバッファ層としての抵抗を有効に下げることが可能となる。つまり、本発明では金属Ｉｎを含む金属混合バッファ層２２が持つ高い導電性をフルに活用している。その結果、光の伝搬損失が小さく、かつＤＣドリフトが小さな光変調器を実現しつつＩｎターゲット１８の消費量を抑えることが可能となる。 That is, out of the total thickness D _tot of the buffer layer, the thickness D ₂₁ of the oxide mixed buffer layer 21 is minimized so that the propagation loss of light can be suppressed, and the remaining thickness (D _tot −D ₂₁ ) is made of metal. by allocating the thickness D ₂₂ of the mixed buffer layer 22, while suppressing a propagation loss of light by an oxide mixture the buffer layer 21, it is possible to lower the effective resistance of the buffer layer by using a small amount of metal in . That is, in the present invention, the high conductivity of the metal mixed buffer layer 22 containing metal In is fully utilized. As a result, it is possible to suppress the consumption of the In target 18 while realizing an optical modulator with small light propagation loss and small DC drift.

さらに、バッファ層としての抵抗の和Ｒ_Ｂ’’＋Ｒ_Ｂ’’’もＬＮ光変調器の信頼性の観点から有利なＤＣドリフト特性となるように最適化することも可能である。その場合にも、本発明では金属混合バッファ層２２を用いるので、金属Ｉｎの使用量を少なくでき、ひいてはＩｎターゲット１８の消費量を抑えることが可能となる。 Furthermore, the sum of resistances R _B ″ + R _B ″ as the buffer layer can also be optimized so as to have a DC drift characteristic that is advantageous from the viewpoint of the reliability of the LN optical modulator. Even in such a case, since the metal mixed buffer layer 22 is used in the present invention, the amount of metal In used can be reduced, and the consumption of the In target 18 can be suppressed.

なお、正確には酸化物混合バッファ層２１の等価的なキャパシタンスＣ_Ｂ’’と金属混合バッファ層２２の等価的キャパシタンスＣ_Ｂ’’’の和、つまりＣ_Ｂ’’・Ｃ_Ｂ’’’／（Ｃ_Ｂ’’＋Ｃ_Ｂ’’’）も第１の従来技術のキャパシタンスＣ_Ｂとは異なっているが、ここでは主要な働きをする抵抗Ｒ_Ｂ’’、Ｒ_Ｂ’’’とＲ_Ｂに着目して議論している。 More precisely, the sum of the equivalent capacitance C _B ″ of the oxide mixed buffer layer 21 and the equivalent capacitance C _B ′ ″ of the metal mixed buffer layer 22, that is, C _B ″ · C _B ′ ″ / (C _B ″ + C _B ′ ″) is also different from the capacitance C _B of the first prior art, but here the resistors R _B ″, R _B ′ ″ and R _B that perform the main function are _added . Discussion is focused on.

本発明に基づく実施形態の１例について述べる。この実施形態の製作に当たって、酸化物混合バッファ層２１と金属混合バッファ層２２のドーパント生成においてはＩｎターゲット１８を使用した。このＩｎターゲット１８のスパッタ時において、酸化物混合バッファ層２１を堆積する際にはＯ_２ガスプラズマを用い、金属混合バッファ層２２を堆積する際にはＡｒガスプラズマを用いた。 An example of an embodiment based on the present invention will be described. In the production of this embodiment, the In target 18 was used in generating the dopant of the oxide mixed buffer layer 21 and the metal mixed buffer layer 22. During sputtering of the In target 18, O ₂ gas plasma was used when depositing the oxide mixed buffer layer 21, and Ar gas plasma was used when depositing the metal mixed buffer layer 22.

なお、酸化物混合バッファ層２１にはＩｎ_２Ｏ_３を５ｍｏｌ％ドーピングし、金属混合バッファ層２２にはＩｎを０．２ｍｏｌ％ドーピングした。 The oxide mixed buffer layer 21 was doped with 5 mol% of In ₂ O ₃ , and the metal mixed buffer layer 22 was doped with 0.2 mol% of In.

また、酸化物混合バッファ層２１と金属混合バッファ層２２のアニールに当たっては、金属Ｉｎの酸化を防ぐために、窒素（Ｎ_２）ガスを用いて、７００℃、１時間とした。 Further, in annealing the oxide mixed buffer layer 21 and the metal mixed buffer layer 22, nitrogen (N ₂ ) gas was used at 700 ° C. for 1 hour in order to prevent oxidation of the metal In.

なお、この実施形態の１例では、酸化物混合バッファ層２１へのドーパントとしてはＩｎ_２Ｏ_３を用いたが、ＴｉＯ_２やＳｎＯ_２など他の金属をドーパントとして用いても良いし、Ｉｎ_２Ｏ_３とそれらを組み合わせてドーピングしても良い。 In the example of this embodiment, as a dopant to the oxide mixture the buffer layer 21 using _{an In} 2 _{O 3,} may be used other metal such as TiO ₂ or SnO ₂ as a dopant, an In ₂ O ₃ and combinations thereof may be doped.

また金属混合バッファ層２２へのドーパントとしてＩｎのみを用いたが、ＴｉやＳｎなど他の金属をドーパントとして用いても良いし、Ｉｎとそれらを組み合わせてドーピングしても良い。   Moreover, although only In was used as a dopant to the metal mixed buffer layer 22, other metals such as Ti and Sn may be used as a dopant, or In and a combination thereof may be doped.

ここで中心導体４ａの幅は１２μｍで接地導体４ｂ、４ｃとのギャップは１５μｍとした。酸化物混合バッファ層２１の厚みＤ_２１と金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２は各々０．２μｍ、０．８μｍとした（Ｄ_ｔｏｔ＝１．０μｍ）。以上の条件により製作した実施形態について測定したＤＣドリフト特性（ＤＣドリフト量Ｓ）を図６に示す。 Here, the width of the center conductor 4a was 12 μm, and the gap between the ground conductors 4b and 4c was 15 μm. The thickness D _{21 of the} oxide mixed buffer layer 21 and the thickness D 22 of the metal mixed buffer layer ₂₂ were 0.2 μm and 0.8 μm, respectively (D _tot = 1.0 μm). FIG. 6 shows the DC drift characteristics (DC drift amount S) measured for the embodiment manufactured under the above conditions.

なお、ＬＮ光変調器の環境温度は図１３や図１７の場合と同じく１００℃とした。図１７に示した第２の従来技術とほぼ同レベル、もしくはより改善されたＤＣドリフト特性を実現できていることがわかる。   The environmental temperature of the LN optical modulator was set to 100 ° C. as in the case of FIGS. It can be seen that substantially the same level as the second prior art shown in FIG. 17 or improved DC drift characteristics can be realized.

さらに、本実施形態においても、初期の経過時間（日数）の領域（図６においてＩＩとして示した領域）ではＤＣドリフト量Ｓの時間に関する微係数が負となっており、負のドリフトも実現できている。これまでの検討によればＲ_Ｂ’’としては１０^１７Ωｃｍ以下とすることにより比較的容易に負のドリフトを実現できた（なお、負のドリフトの大きさは、酸化物混合バッファ層２１の厚みＤ_２１と金属混合バッファ層２２の厚みＤ_２２の和Ｄ_ｔｏｔが厚いほど大きくなった）。またその後の長期ＤＣドリフト特性も図１７に示した第２の従来技術と比較して遜色なく、かえって良い位のＤＣドリフト特性となっている。 Furthermore, also in this embodiment, in the region of the initial elapsed time (number of days) (region indicated as II in FIG. 6), the derivative with respect to the time of the DC drift amount S is negative, and negative drift can also be realized. ing. According to the examination so far, a negative drift can be realized relatively easily by setting R _B ″ to 10 ¹⁷ Ωcm or less (the magnitude of the negative drift is that of the oxide mixed buffer layer 21). The larger the sum D _{tot of the} thickness D ₂₁ and the thickness D ₂₂ of the metal mixed buffer layer 22 is, the larger it is). Further, the long-term DC drift characteristics thereafter are not inferior to those of the second prior art shown in FIG.

このことにより、金属混合バッファ層２２に金属Ｉｎが少ない量で含有されているにも関わらず、金属Ｉｎの導電性が高いためＤＣドリフト抑圧の効果が著しいことがわかる。   Accordingly, it can be seen that the effect of suppressing DC drift is remarkable because the metal In has high conductivity even though the metal mixed buffer layer 22 contains a small amount of metal In.

なお、負のドリフト発生とその後の長期にわたるＤＣドリフトについては、バッファ層全体が酸化物の場合と同じく、金属Ｉｎを含む場合が特に有効であることを確認した。   In addition, it was confirmed that the negative drift generation and the long-term DC drift thereafter were particularly effective when the entire buffer layer contained metal In, as in the case of the oxide.

また、スパッタ装置用のターゲットとしては図１に示したようなドラム式でない場合には、例えば上面図として図７に示す構造のターゲットを用いても良い。なお、図８には図７のＤ−Ｄ’における断面図を示す。このスパッタ装置用のターゲットではＳｉＯ_２１６の中に、金属であるＩｎペレット２４が埋め込まれている。 If the target for the sputtering apparatus is not the drum type as shown in FIG. 1, for example, a target having the structure shown in FIG. 7 as a top view may be used. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. In this sputtering apparatus target, a metal In pellet 24 is embedded in SiO ₂ 16.

本実施形態ではバッファ層を形成するためのスパッタ装置用のターゲット材料として、金属を酸化させるとともにそれを成形した導電性酸化物を用いる第２の従来技術と異なり、Ｉｎ、Ｔｉ、あるいはＳｎなどの酸化物でない金属やＳｉ以外の酸化物でない半導体の元素を直接用いている。   In this embodiment, unlike the second conventional technique using a conductive oxide formed by oxidizing a metal as a target material for a sputtering apparatus for forming a buffer layer, In, Ti, Sn or the like is used. Non-oxide metals and non-oxide semiconductor elements other than Si are used directly.

そのため、ターゲットを製作する際に、金属を酸化させる工程が不要であるので、スパッタ装置で使用するためのターゲットとしてのコストが低減する。また、スパッタ装置で使用するためのターゲットとして成形する際には、酸化物よりも金属そのものの方がはるかに成形しやすく、このこともターゲットのコストを低減できることに寄与する。   Therefore, when the target is manufactured, the process of oxidizing the metal is unnecessary, and the cost as a target for use in the sputtering apparatus is reduced. Further, when forming as a target for use in a sputtering apparatus, the metal itself is much easier to form than the oxide, which also contributes to reducing the cost of the target.

また金属の方がその酸化物よりも導電性が高いので、バッファ層全体を酸化物で構成する場合よりもドーパントとして使用する量も少なくて済み、第２の従来技術で使用する導電性酸化物から製作したターゲットよりも多くのＬＮ光変調器を生産することが可能となる。このこともＬＮ光変調器のコスト低減に役立つ。   Also, since the conductivity of the metal is higher than that of the oxide, the amount used as a dopant is less than that in the case where the entire buffer layer is composed of an oxide, and the conductive oxide used in the second prior art is used. It is possible to produce more LN optical modulators than the targets produced from the above. This also helps to reduce the cost of the LN optical modulator.

［実施形態について］
以上のように本発明では、酸化物混合バッファ層を使用することにより光の伝搬損失を低減するとともに、金属元素や半導体元素の高い導電率を利用できる金属混合バッファ層を適用することにより、少ないドーピング量でＤＣドリフト抑圧の効果を発揮している。 [About the embodiment]
As described above, the present invention reduces the light propagation loss by using the oxide mixed buffer layer, and reduces the amount by applying the metal mixed buffer layer that can use the high conductivity of the metal element or the semiconductor element. The effect of suppressing DC drift is exhibited by the doping amount.

本発明による光変調器において用いる基板としてはＬＮ基板を例に用いて説明したが、リチウムタンタレートなど、電気光学効果を有するその他の各種基板でも良いし、半導体基板でも良い。   The substrate used in the optical modulator according to the present invention has been described using the LN substrate as an example. However, other various substrates having an electro-optic effect such as lithium tantalate or a semiconductor substrate may be used.

また、主たるバッファ層としてＳｉＯ_２について説明したが、その他の酸化シリコンつまりＳｉＯ_ｘ（０＜ｘ＜２）でも良いし、Ａｌ_２Ｏ_３などその他の材料でも良い。 Although SiO ₂ has been described as the main buffer layer, other silicon oxides, that is, SiO _x (0 <x <2), or other materials such as Al ₂ O ₃ may be used.

さらに、酸化物混合バッファ層へのドーパントとしてはＩｎ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、あるいはＳｎＯ_２などの金属酸化物について説明したが、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、クロム（Ｃｒ）などの酸化物でも良いし、周期律表の三から八族あるいは一ｂ族と二ｂ族に属する各種金属元素の酸化物もしくはＳｉ以外各種半導体元素の酸化物でも良い。 Further, as the dopant to the oxide mixed buffer layer, a metal oxide such as In ₂ O ₃ , TiO ₂ , or SnO ₂ has been described, but aluminum (Al), zinc (Zn), germanium (Ge), chromium ( It may be an oxide such as Cr), an oxide of various metal elements belonging to groups 3 to 8 or 1b and 2b of the periodic table, or an oxide of various semiconductor elements other than Si.

一方、金属混合バッファ層へのドーパントしては、Ｉｎ、Ｔｉ、あるいはＳｎなどの金属について説明したが、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、クロム（Ｃｒ）などでも良いし、周期律表の三から八族あるいは一ｂ族と二ｂ族に属する酸化物でない各種金属元素もしくはＳｉ以外の酸化物でない各種半導体元素でも良い。さらにはインジウムリン（ＩｎＰ）など、これらの元素と酸素以外の他の元素との化合物でも良い。   On the other hand, as the dopant for the metal mixed buffer layer, a metal such as In, Ti, or Sn has been described, but aluminum (Al), zinc (Zn), germanium (Ge), chromium (Cr), or the like may be used. These may be various metal elements that are not oxides belonging to Groups 3 to 8 or 1b and 2b of the periodic table, or various semiconductor elements that are not oxides other than Si. Furthermore, a compound of these elements and other elements other than oxygen, such as indium phosphide (InP), may be used.

またドーピングする各元素もしくは各元素の酸化物の量は０．０００１ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％程度でＤＣドリフトに対して効果がある。酸化物混合バッファ層へのドーパントとしては、特に４ｍｏｌ％程度で、また金属混合バッファ層へのドーパントとしては、特に１ｍｏｌ％強程度で顕著な効果が見られる。但し、これらの値以外のドーピング量でも本発明の効果を得ることができるのは言うまでもない。   The amount of each element to be doped or the oxide of each element is about 0.0001 mol% to 40 mol%, which is effective against DC drift. As the dopant to the oxide mixed buffer layer, a remarkable effect is observed particularly at about 4 mol%, and as the dopant to the metal mixed buffer layer, particularly about 1 mol% or more. However, it goes without saying that the effects of the present invention can be obtained with doping amounts other than these values.

以上では、酸化物混合バッファ層と金属混合バッファ層が各１層ずつの場合について説明したが、これらの層の片方もしくは両方が複数あっても本発明としての効果を発揮できることは言うまでもない。   The case where there is one oxide mixed buffer layer and one metal mixed buffer layer has been described above, but it goes without saying that the effect of the present invention can be exhibited even if one or both of these layers are present.

以上の説明では、バッファ層の成膜装置としてスパッタ装置を用いる場合について説明したが、電子ビーム蒸着装置などその他の装置を用いても良いことは言うまでもない。   In the above description, the case where a sputtering apparatus is used as the buffer layer forming apparatus has been described, but it goes without saying that other apparatuses such as an electron beam evaporation apparatus may be used.

また、先に述べたように、各実施形態を説明する際のＬＮ光変調器の構造として中心導体の中心に左右対称な構造として主に説明したが、勿論、左右対称でなくても良いことは言うまでもない。   Further, as described above, the LN optical modulator structure for explaining each embodiment has been mainly described as a symmetrical structure with respect to the center of the central conductor, but of course, it may not be symmetrical. Needless to say.

さらに、進行波電極としてはＣＰＷ電極を例にとり説明したが、非対称コプレーナストリップ（ＡＣＰＳ）や対称コプレーナストリップ（ＣＰＳ）などの各種進行波電極、あるいは集中定数型の電極でも良いことは言うまでもない。さらに、ＤＣバイアスを印加する部分とＲＦ電気信号とを印加する部分と分離した、いわゆるＤＣバイアス分離型の構造にも適用可能である。   Furthermore, although the CPW electrode has been described as an example of the traveling wave electrode, it goes without saying that various traveling wave electrodes such as an asymmetric coplanar strip (ACPS) and a symmetric coplanar strip (CPS), or a lumped constant type electrode may be used. Furthermore, the present invention can be applied to a so-called DC bias separation type structure in which a portion to which a DC bias is applied and a portion to which an RF electrical signal is applied are separated.

また、光導波路としてはマッハツェンダ光導波路の他に、方向性結合器や直線など、その他の光導波路でも良いことは言うまでもない。   In addition to the Mach-Zehnder optical waveguide, it goes without saying that other optical waveguides such as directional couplers and straight lines may be used as the optical waveguide.

以上の各実施形態においては、ｚ−カットの面方位を持つ基板としたが、以上に述べた各実施形態での面方位を主たる面方位とし、これらに他の面方位が副たる面方位として混在しても良いことは言うまでもないし、ｘ−カットやｙ−カットの面方位を持つ基板でも良いことは言うまでもない。   In each of the above embodiments, the substrate has a z-cut surface orientation. However, the surface orientation in each of the above-described embodiments is a main surface orientation, and other surface orientations are subordinate to these. Needless to say, a substrate having x-cut or y-cut plane orientation may be used.

以上のように、本発明にかかる光変調器は安価なターゲットを用いることにより、ＤＣドリフトを抑圧しつつＬＮ光変調器のコストを低減することを可能とし、コストと信頼性の観点から優れた光変調器として有用である。   As described above, the optical modulator according to the present invention can reduce the cost of the LN optical modulator while suppressing DC drift by using an inexpensive target, and is excellent in terms of cost and reliability. It is useful as an optical modulator.

本発明の実施形態を製作するためのスパッタ装置の内部Inside of a sputtering apparatus for producing an embodiment of the present invention 本発明の実施形態の断面図Sectional view of an embodiment of the present invention 本発明の実施形態のＤＣドリフト抑圧の原理を説明する図The figure explaining the principle of DC drift suppression of embodiment of this invention 本発明の原理を説明する図The figure explaining the principle of this invention 本発明の原理を説明する図The figure explaining the principle of this invention 本発明の実施形態のＤＣドリフト特性DC drift characteristics of embodiments of the present invention 本発明の実施形態を製作するためのその他のターゲット構成を説明する図The figure explaining the other target structure for manufacturing embodiment of this invention 図７のＤ−Ｄ’における断面図Sectional drawing in D-D 'of FIG. 第１の従来技術によるＬＮ光変調器の斜視図1 is a perspective view of an LN optical modulator according to the first prior art. 図９のＡ−Ａ’における断面図Sectional view along A-A 'in FIG. 第１の従来技術による光変調器の動作原理を説明する図The figure explaining the principle of operation of the optical modulator by the 1st prior art 第１の従来技術によるＬＮ光変調器の等価回路図Equivalent circuit diagram of LN optical modulator according to first prior art 第１の従来技術によるＬＮ光変調器のＤＣドリフト特性DC drift characteristic of LN optical modulator according to first prior art 第２の従来技術によるＬＮ光変調器を製作するためのスパッタ装置の内部Inside of a sputtering apparatus for producing a second conventional LN optical modulator 第２の従来技術によるＬＮ光変調器の断面図Sectional view of LN optical modulator according to second prior art 第２の従来技術によるＬＮ光変調器の等価回路図Equivalent circuit diagram of LN optical modulator according to second prior art 第２の従来技術によるＬＮ光変調器のＤＣドリフト特性DC drift characteristic of LN optical modulator according to second prior art 第２の従来技術によるＬＮ光変調器を製作するためのその他のターゲット構成を説明する図The figure explaining the other target structure for manufacturing the LN optical modulator by 2nd prior art 図１８のＣ−Ｃ’における断面図Sectional view taken along line C-C 'of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１：ｚ−カットＬＮ基板（ＬＮ基板、基板）
２：ＳｉＯ_２バッファ層（バッファ層）
３：光導波路（マッハツェンダ光導波路）
３ａ、３ｂ：相互作用光導波路（光導波路）
４：進行波電極（電極）
４ａ：中心導体
４ｂ、４ｃ：接地導体
５：Ｓｉ導電層
６：真空チャンバー
７：ドラム
８：ｚ−カットＬＮウェーハ
９：ＳｉＯ_２ターゲット
１０：Ｉｎ_２Ｏ_３ターゲット
１１：ＴｉＯ_２ターゲット
１２：ＳｎＯ_２ターゲット
１３：導電性酸化物混合バッファ層
１４：ＳｉＯ_２層
１５：Ｉｎ_２Ｏ_３層
１６：ＳｉＯ_２
１７：Ｉｎ_２Ｏ_３ペレット
１８：Ｉｎターゲット
１９：Ｔｉターゲット
２０：Ｓｎターゲット
２１：酸化物混合バッファ層
２２：金属混合バッファ層
２３：Ｉｎ層
２４：Ｉｎペレット 1: z-cut LN substrate (LN substrate, substrate)
2: SiO ₂ buffer layer (buffer layer)
3: Optical waveguide (Mach-Zehnder optical waveguide)
3a, 3b: Interaction optical waveguide (optical waveguide)
4: Traveling wave electrode (electrode)
4a: center conductor 4b, 4c: ground conductor 5: Si conductive layer 6: vacuum chamber 7: drum 8: z-cut LN wafer 9: SiO ₂ target 10: In ₂ O ₃ target 11: TiO ₂ target 12: SnO ₂ Target 13: Conductive oxide mixed buffer layer 14: SiO ₂ layer 15: In ₂ O ₃ layer 16: SiO ₂
17: In ₂ O ₃ pellet 18: In target 19: Ti target 20: Sn target 21: Oxide mixed buffer layer 22: Metal mixed buffer layer 23: In layer 24: In pellet

Claims (4)

電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に形成された中心導体及び接地導体からなる電極と、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に形成されたバッファ層と、前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器において、
前記バッファ層は、インジウムの酸化物、チタンの酸化物、及び錫の酸化物の少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第１の層と、酸化物でないインジウム、酸化物でないチタン、及び酸化物でない錫の少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第２の層とを具備することを特徴とする光変調器。 A substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and a central conductor formed on one surface side of the substrate for applying a voltage for modulating the light And an electrode comprising a ground conductor, a buffer layer formed between at least one of the central conductor or the ground conductor and the optical waveguide, and the optical waveguide applies the voltage between the central conductor and the ground conductor. In an optical modulator comprising an interactive optical waveguide for modulating the phase of the light by applying,
The buffer layer includes a first layer including at least one of indium oxide, titanium oxide, and tin oxide and silicon oxide, non-oxide indium, non-oxide titanium, and non-oxide tin. An optical modulator comprising: a second layer including at least one of the above and silicon oxide. 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に形成された中心導体及び接地導体からなる電極と、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に形成されたバッファ層と、前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器において、
前記バッファ層は、ゲルマニウムの酸化物、亜鉛の酸化物、及びアルミニウムの酸化物の少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第１の層と、酸化物でないゲルマニウム、酸化物でない亜鉛、及び酸化物でないアルミニウムの少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第２の層とを具備することを特徴とする光変調器。 A substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and a central conductor formed on one surface side of the substrate for applying a voltage for modulating the light And an electrode comprising a ground conductor, a buffer layer formed between at least one of the central conductor or the ground conductor and the optical waveguide, and the optical waveguide applies the voltage between the central conductor and the ground conductor. In an optical modulator comprising an interactive optical waveguide for modulating the phase of the light by applying,
The buffer layer includes a first layer including at least one of germanium oxide, zinc oxide, and aluminum oxide and silicon oxide, non-oxide germanium, non-oxide zinc, and non-oxide aluminum. An optical modulator comprising: a second layer including at least one of the above and silicon oxide. 前記光変調器のＤＣドリフト特性が時間経過とともに、初期には負のドリフトを発生し、その後に正のドリフトを発生することを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の光変調器。   3. The optical modulator according to claim 1, wherein a DC drift characteristic of the optical modulator generates a negative drift at an initial stage with time, and thereafter generates a positive drift. 電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光を導波するための光導波路と、前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に形成された中心導体及び接地導体からなる電極と、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に形成されたバッファ層と、前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器において、
前記バッファ層は前記光変調器のＤＣドリフト特性が時間経過とともに、初期には負のドリフトを発生し、その後に正のドリフトを発生するように、
周期律表の三から八族あるいは一ｂ族と二ｂ族に属する金属元素の酸化物もしくはＳｉ以外の半導体元素の酸化物の少なくとも一つと酸化シリコンとを含む第１の層と、周期律表の三から八族あるいは一ｂ族と二ｂ族に属する酸化物でない金属元素の少なくとも１つと酸化シリコンとを含む第２の層とを具備することを特徴とする光変調器。 A substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide for guiding light formed on the substrate, and a central conductor formed on one surface side of the substrate for applying a voltage for modulating the light And an electrode comprising a ground conductor, a buffer layer formed between at least one of the central conductor or the ground conductor and the optical waveguide, and the optical waveguide applies the voltage between the central conductor and the ground conductor. In an optical modulator comprising an interactive optical waveguide for modulating the phase of the light by applying,
In the buffer layer, the DC drift characteristic of the optical modulator generates a negative drift in the initial stage with time, and then generates a positive drift.
A first layer containing at least one of an oxide of a metal element belonging to groups 3 to 8 or 1b and 2b of the periodic table, or an oxide of a semiconductor element other than Si, and silicon oxide; And a second layer containing silicon oxide and at least one of non-oxide metal elements belonging to Group 3 to Group 8 or Group 1b and Group 2b.

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