JP2007199500A - Optical modulator - Google Patents
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Abstract
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(LiNbO3)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SiO2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) ).
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,
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,
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)nm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)no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
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SiO2を想定する。なお、SiO2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SiO2が選択されることが多い。
Here, the
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nmを相互作用光導波路3a、3bを伝搬する光の等価屈折率no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
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
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、Vb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Vb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
このように高い電界の下では、SiO2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VbからVb’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
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Vb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、CB、RB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CLN、RLN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
DCバイアス電圧Vb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CBとLN基板1のキャパシタンスCLN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Vbとすると、相互作用光導波路3a、3bに印加される電圧VLNは
VLN=Vb・CB/(CB+2CLN) (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
As given.
ところが、時間が充分に経過すると、電圧の分配はSiO2バッファ層2の抵抗RBとLN基板1の抵抗RLN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VLNは
VLN=Vb・RLN/(RLN+2RB) (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
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SiO2を使用する場合には、バッファ層2の抵抗RBがLN基板1の抵抗RLNよりも大きいので、印加したDCバイアス電圧Vbのうちの多くがバッファ層2の抵抗RBに加わってしまう。そのため、z−カットLN基板1の抵抗RLN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
つまり、この場合には、DCバイアス電圧Vbを加えても、z−カットLN基板1の抵抗RLN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Vb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
この様子を図13に示す。ここで、DCドリフト量Sは
S=(Vb’−Vb)/Vb (3)
と定義した。ここで、VbとVb’は初期と時間経過後のDCバイアス電圧に対応する。また、SiO2バッファ層2の厚みD2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Vb’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T1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T1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
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SiO2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(In2O3)や酸化チタン(TiO2)、あるいは酸化錫(SnO2)などの金属の酸化物をドーピングすることにより、SiO2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
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SiO2ターゲット、10はIn2O3ターゲット、11はTiO2ターゲット、12はSnO2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-
なお、In2O3ターゲット10は金属であるインジウム(In)を、TiO2ターゲット11は金属であるチタン(Ti)を、SnO2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、SiO2ターゲット9からはSiO2を、In2O3ターゲット10からはIn2O3を、TiO2ターゲット11からはTiO2を、SnO2ターゲット12からはSnO2を堆積させる。
In actually manufacturing an LN optical modulator using this sputtering apparatus, a gas plasma is generated in the
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SiO2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、SiO2層14と導電性を有する酸化物であるIn2O3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
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
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、SiO2ターゲット9とIn2O3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、TiO2ターゲット11やSnO2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
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CB’、RB’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RB’が第1の従来技術におけるSiO2からなるバッファ層2の等価的な抵抗RBに比べて小さいことである。つまり、
RB’<RB (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
R B '<R B (4)
This is the point.
さらに、その抵抗値RB’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CB’も第1の従来技術のキャパシタンスCBと異なってはいるが、ここでは主要な働きをする抵抗RB’とRB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In2O3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SiO216の中に、酸化物であるIn2O3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
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
しかしながら、この第2の従来技術では、SiO2ターゲット9を用いて堆積するSiO2へのドーパントを生成するために、In2O3ターゲット10、TiO2ターゲット11、SnO2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In2O3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In2O3を成形してIn2O3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In2O3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、In2O3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In2O3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、TiO2やSnO2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In2O3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SiO2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
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。
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SiO2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In2O3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
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
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
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
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SiO2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
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In2O3ターゲット10、TiO2ターゲット11、あるいはSnO2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
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
(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
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(O2)もしくはO2を含むガスプラズマ(以下、O2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SiO2ターゲット9からはSiO2層14を、Inターゲット18からはIn2O3層15を堆積させる。
In the deposition of the oxide
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、O2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SiO2ターゲット9からはSiO2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
(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N2などO2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
(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
図15に示した第2の従来技術ではSiO2層14と導電性を有する酸化物であるIn2O3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
一方、図2に示す本実施形態では大きく分けて、SiO2層14と金属の酸化物であるIn2O3層15からなる酸化物混合バッファ層21と、SiO2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
なお、酸化物混合バッファ層21を構成するSiO2層14とIn2O3層15、及び金属混合バッファ層22の2つの層を構成するSiO2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
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、SiO2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
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CB’’、RB’’、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CB’’’、RB’’’とする。
Here, an equivalent circuit of this embodiment is shown in FIG. Here, the equivalent capacitance and resistance of the oxide
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RB’’と金属混合バッファ層22の等価的な抵抗RB’’’の和であるRB’’+RB’’’が第1の従来技術におけるSiO2からなるバッファ層2の等価的な抵抗RBに比べて小さい、つまり、
RB’’+RB’’’<RB (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
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D21と金属混合バッファ層22の厚みD22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Dtot(=D21+D22)とする。
Next, consider the thickness D 22 of thickness D 21 and mixed
さて、酸化物混合バッファ層21に含まれる金属の酸化物(In2O3)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
図4には、バッファ層全体の厚みDtotが約1μmの場合において、金属混合バッファ層22の厚みD22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Dtotとの比(D22/Dtot)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
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Dtotを一定とすると、金属混合バッファ層22の厚みD22が薄い(つまり、酸化物混合バッファ層21の厚みD21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D22が厚い(つまり、酸化物混合バッファ層21の厚みD21が薄い)と光の伝搬損失はやや大きくなる。
The light propagating through the interaction
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D22と、バッファ層全体の厚みDtotとの比(D22/Dtot)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RB’’と金属混合バッファ層22の等価的な抵抗RB’’’の和RB’’+RB’’’を示す。図からわかるように、バッファ層全体の厚みDtotを一定とすると、金属混合バッファ層22の厚みD22が薄い(つまり、酸化物混合バッファ層21の厚みD21が厚い)と抵抗の和RB’’+RB’’’は大きく、逆に金属混合バッファ層22の厚みD22が厚い(つまり、酸化物混合バッファ層21の厚みD21が薄い)と抵抗の和RB’’+RB’’’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
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D22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D22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
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D21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
つまり、バッファ層の全厚みDtotの内、酸化物混合バッファ層21の厚みD21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(Dtot−D21)を金属混合バッファ層22の厚みD22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
さらに、バッファ層としての抵抗の和RB’’+RB’’’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
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CB’’と金属混合バッファ層22の等価的キャパシタンスCB’’’の和、つまりCB’’・CB’’’/(CB’’+CB’’’)も第1の従来技術のキャパシタンスCBとは異なっているが、ここでは主要な働きをする抵抗RB’’、RB’’’とRBに着目して議論している。
More precisely, the sum of the equivalent capacitance C B ″ of the oxide
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O2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
なお、酸化物混合バッファ層21にはIn2O3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
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(N2)ガスを用いて、700℃、1時間とした。
Further, in annealing the oxide
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In2O3を用いたが、TiO2やSnO2など他の金属をドーパントとして用いても良いし、In2O3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
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
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D21と金属混合バッファ層22の厚みD22は各々0.2μm、0.8μmとした(Dtot=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
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RB’’としては1017Ωcm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D21と金属混合バッファ層22の厚みD22の和Dtot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
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
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SiO216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
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SiO2について説明したが、その他の酸化シリコンつまりSiOx(0<x<2)でも良いし、Al2O3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In2O3、TiO2、あるいはSnO2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
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
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.
1:z−カットLN基板(LN基板、基板)
2:SiO2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:SiO2ターゲット
10:In2O3ターゲット
11:TiO2ターゲット
12:SnO2ターゲット
13:導電性酸化物混合バッファ層
14:SiO2層
15:In2O3層
16:SiO2
17:In2O3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:
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)
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.
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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