JP2022549713A - 弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド - Google Patents

弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド Download PDF

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Abstract

本願は、弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドを開示する。これは、ニオブ酸リチウム層と、金属電極と、基板層と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層は、ニオブ酸リチウム中央リッジと、ニオブ酸リチウム中央リッジの両側へ延伸するニオブ酸リチウム延伸面と、を含み、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの上表面に金属酸化物層が設けられ、前記基板層は、前記ニオブ酸リチウム層の下表面に位置し、前記基板層は、ケイ素、シリカ、ケイ素とシリカ多層材料又はシリカ、金属とケイ素の多層材料からなるものである。これにより、位相ドリフトを抑制するという目的を更に達成する。他のドーピング又は他の構造に比べて、本構造の製造方法が簡単であり、それと同時に、非常に高い位相ドリフト抑制効果を生じる。【選択図】図1

Description

(関連出願の相互参照)
本願は、2020年5月14日に中国特許局に提出された、出願番号が2020104103534であり、発明名称が「弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド」である中国特許出願に基づく優先権を主張し、該中国特許出願の全内容が参照として本願に組み込まれる。
本発明は、電子通信分野に関し、具体的には弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドに関する。
ニオブ酸リチウムは、光電デバイスに広く用いられる材料の1つである。ニオブ酸リチウムは、様々な光電特性、例えば低動作電圧、低伝送損失などの優位性を有するため、種々の光電デバイス、例えば光ウェイブガイド、高速光変調器、光学周波数変換器などの製造に用いられる。近年では、薄膜ニオブ酸リチウム-絶縁体(Lithium Niobate-on-Insulator)の発展により、現代の集積回路製造プロセスに対応する薄膜ニオブ酸リチウム光ウェイブガイドは、広く検討されてきた。薄膜ニオブ酸リチウム光ウェイブガイドは、高速光電デバイス、例えばマッハツェンダ光変調器及びマイクロリング共振器などに用いることができる。
変調器、光スイッチなどの集積光路デバイスは、正常に動作するために、適切な動作バイアス点を必要とする。即ち、デバイスに対して、適切な位相バイアス点を印加する。例を挙げると、ニオブ酸リチウム変調器が光通信システムに用いられる場合、ビット誤り率を低減させる必要があり、これは、ほぼ安定した動作バイアス点を必要とする。CATVシステムに用いられる場合、最適な線形度を得るために、干渉がπ/2位相動作バイアス点の付近にある必要がある。光スイッチに用いられる場合にも、適切なバイアス電圧により、最大又は最小の光透過率を調整し、ゼロ点又はπ位相バイアス点をマッピングする。しかしながら、ニオブ酸リチウムウェイブガイド変調器の位相の安定性は、一連の外部環境による影響、例えば外部電界、機械力、温度などによる影響を受け、変調位相にドリフトを発生させ、更に、デバイスの直流バイアスゼロ点にも、幅が大きいか又は小さく、周波数が高い又は低いドリフトを発生させる。このようなドリフトは、ニオブ酸リチウムウェイブガイドデバイスの故障を引き起こし、実際環境におけるニオブ酸リチウムウェイブガイドデバイスの適用を制限する。
本願の主な目的は、位相ドリフトを抑制するという目的を達成し、デバイスの動作の安定性を向上させる弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドを提供することである。
上記目的を実現させるために、本願は、弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドを提供する。これは、ニオブ酸リチウム層と、金属電極と、基板層と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層は、ニオブ酸リチウム中央リッジと、ニオブ酸リチウム中央リッジの両側へ延伸するニオブ酸リチウム延伸面と、を含み、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの上表面に金属酸化物層が設けられ、前記基板層は、前記ニオブ酸リチウム層の下表面に位置する。
好ましくは、前記基板層は、ケイ素、シリカ、ケイ素とシリカ多層材料又はシリカ、金属とケイ素の多層材料からなるものである。
好ましくは、前記ニオブ酸リチウム延伸面の上表面及び中央リッジの側表面に金属酸化物層が設けられる。
好ましくは、被覆層を更に含み、前記被覆層は、金属酸化物層と金属酸化物層を被覆しないニオブ酸リチウム層の上表面に位置し、前記被覆層は、シリカによって構成される。
好ましくは、前記金属電極は、前記金属酸化物層の上表面に接続される。
好ましくは、前記金属電極は、前記一部又は全ての金属酸化物層及び/又は一部又は全てのニオブ酸リチウム延伸面及び/又は一部又は全ての下層基板層を通過した後、前記通過された最下層の表面に接続される。
好ましくは、前記金属電極は、前記ニオブ酸リチウム延伸面の上表面に接続される。
好ましくは、前記金属電極は、前記一部又は全てのニオブ酸リチウム延伸面及び/又は一部又は全ての下層基板層を通過した後、前記通過された最下層の表面に接続される。
好ましくは、前記金属電極は、前記一部又は全ての被覆層及び/又は一部又は全ての金属酸化物層及び/又は一部又は全てのニオブ酸リチウム延伸面及び/又は一部又は全ての下層基板層を通過した後、前記通過された最下層の表面に接続される。
好ましくは、前記金属電極の頂面は、被覆層の表面の高さよりも高いか、低いか又はそれに等しい。
好ましくは、前記金属電極は、前記基板層内に位置する。
好ましくは、前記金属酸化物層の外表面は、波打ち状構造であり、金属酸化物層の最大厚さは、2μm未満である。
好ましくは、前記金属酸化物層は、アルミナ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、二酸化ジルコニウム又は二酸化チタンなどである。
好ましくは、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの厚さは、0.2-3μmであり、ニオブ酸リチウム延伸面の厚さは、0.1-1μmであり、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの幅は、0.3-3μmである。
本願の有益な効果は以下のとおりである。ニオブ酸リチウムウェイブガイドの表面を一層の金属酸化物層、例えばアルミナ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、二酸化ジルコニウム又は二酸化チタンなどで被覆するか又は部分的に被覆することによって、材料における自由電子を吸収する。金属電極は、金属酸化物層の表面に設けられてもよく、ニオブ酸リチウム層の表面に直接的に設けられてもよく、位相ドリフトを抑制するという目的を更に達成することができる。該ニオブ酸リチウムウェイブガイドの構造が簡単であり、他のドーピング又は他の構造に比べて、本構造の製造方法が簡単であり、それと同時に、非常に高い位相ドリフト抑制効果を生じる。
弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドの第1具体的な実施例を示す。 弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドの第2具体的な実施例を示す。 弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドの第3具体的な実施例を示す。 弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドの第4具体的な実施例を示す。 弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドの第5具体的な実施例を示す。 弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドの第6具体的な実施例を示す。
本発明の発明を実施するための形態又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下では、発明を実施するための形態又は従来技術の記述に必要な添付図面を簡単に説明する。無論、下記記述における添付図面は、本発明のいくつかの実施形態だけであり、当業者にとって、創造的な労力を費やすことなく、これらの添付図面に基づいて他の添付図面を得ることもできる。
当業者に本発明の技術的解決手段をよりよく理解させるために、以下では、本発明の実施例における添付図面を結び付けながら、本発明の実施例における技術的解決手段を明瞭且つ完全に記述する。明らかに、記述された実施例は、ただ本発明の一部の実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を払わない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属すべきである。
説明すべきことは、本発明の明細書、特許請求の範囲及び上記添付図面における「第一の」、「第二の」などの用語は、類似する対象を区別するためのものであり、特定の順序又は先後順序を記述するためのものではない。理解できるように、このように使用されるデータは、適切な場合に交換可能であり、それによって、ここの本発明の実施例を記述しやすくする。なお、「含む」と「有する」という用語及びそれらの任意の変形は、非排他的な「含む」を意図的にカバーするものであり、例えば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品又は機器は、必ずしも明瞭にリストアップされているそれらのステップ又はユニットに限らず、明瞭にリストアップされていない又はそれらのプロセス、方法、製品又は機器に固有の他のステップ又はユニットを含んでもよい。
本発明において、「取り付けられる」、「設定される」、「設けられる」、「接続される」、「互いに接続される」、「嵌合される」という用語は、広義に理解されるべきである。例えば、「接続される」ことは、固定接続、着脱可能な接続、又は一体型構造であってもよく、機械的接続又は電気的接続であってもよく、直接的接続又は中間媒体を介した間接的接続であってもよく、また、2つの装置、素子又は構成部の内部の連通であってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の発明中の具体的な意味を理解することができる。
説明すべきことは、矛盾しない限り、本発明における実施例及び実施例における特徴を互いに組み合わせることができる。以下では、添付図面を参照しながら、実施例を結び付けて、本発明を詳しく説明する。
実施例1
図1に示すように、本発明は、弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドを提供する。これは、ニオブ酸リチウム層1と、金属電極3と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層1は、ニオブ酸リチウム中央リッジ11と、ニオブ酸リチウム中央リッジ11の両側へ延伸するニオブ酸リチウム延伸面12と、を含み、前記ニオブ酸リチウム中央リッジ11の上表面に金属酸化物層2が設けられ、前記基板層4は、前記ニオブ酸リチウム層の下表面に位置する。基板層は、シリカ材料からなるものである。前記金属電極3は、前記ニオブ酸リチウム延伸面12の上表面に接続される。前記ニオブ酸リチウム中央リッジの厚さは、0.2μmであり、ニオブ酸リチウム延伸面の厚さは、0.1μmであり、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの幅は、0.3μmである。前記金属酸化物層は、アルミナである。
実施例2
図2に示すように、本発明は、弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドを提供する。これは、ニオブ酸リチウム層と、金属電極と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層は、ニオブ酸リチウム中央リッジと、ニオブ酸リチウム中央リッジの両側へ延伸するニオブ酸リチウム延伸面と、を含み、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの上表面に金属酸化物層が設けられ、前記ニオブ酸リチウム延伸面の上表面に金属酸化物層3が設けられる。前記基板層4は、前記ニオブ酸リチウム層の下表面に位置する。基板層は、ケイ素材料からなるものである。前記金属電極3は、前記金属酸化物層2の上表面に接続される。前記ニオブ酸リチウム中央リッジの厚さは、1.2μmであり、ニオブ酸リチウム延伸面の厚さは、0.6μmであり、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの幅は、1.5μmである。前記金属酸化物層は、アルミナ又は酸化ハフニウムである。
実施例3
図3に示すように、本発明は、弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドを提供する。これは、ニオブ酸リチウム層1と、金属電極3と、基板層4と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層は、ニオブ酸リチウム中央リッジと、ニオブ酸リチウム中央リッジの両側へ延伸するニオブ酸リチウム延伸面と、を含み、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの上表面に金属酸化物層が設けられる。前記基板層4は、前記ニオブ酸リチウム層の下表面に位置する。前記金属電極は、前記ニオブ酸リチウム延伸面を通過して前記基板層4に接続される。前記基板層4は、ケイ素、シリカ、ケイ素とシリカ多層材料又はシリカ、金属とケイ素の多層材料からなるものである。前記ニオブ酸リチウム中央リッジの厚さは、3μmであり、ニオブ酸リチウム延伸面の厚さは、1μmであり、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの幅は、3μmである。前記金属酸化物層は、酸化タンタル又は二酸化ジルコニウムである。
実施例4
図4に示すように、本発明は、弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドを提供する。これは、ニオブ酸リチウム層1と、金属電極3と、基板層4と、被覆層5と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層1は、ニオブ酸リチウム中央リッジと、ニオブ酸リチウム中央リッジの両側へ延伸するニオブ酸リチウム延伸面と、を含み、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの上表面に、金属酸化物層が設けられる。前記基板層は、前記ニオブ酸リチウム層の下表面に位置する。前記金属電極3は、ニオブ酸リチウム層1に接続される。前記金属酸化物層の上表面に被覆層5が設けられる。前記基板層は、シリカ材料からなるものである。前記金属電極は、前記基板層4内に位置する。前記ニオブ酸リチウム中央リッジの厚さは、0.6μmであり、ニオブ酸リチウム延伸面の厚さは、0.5μmであり、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの幅は、0.8μmである。前記金属酸化物層は、アルミナ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、二酸化ジルコニウム又は二酸化チタンである。
実施例5
図5に示すように、本発明は、弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドを提供する。これは、ニオブ酸リチウム層1と、金属電極3と、基板層4と、被覆層5と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層は、ニオブ酸リチウム中央リッジと、ニオブ酸リチウム中央リッジの両側へ延伸するニオブ酸リチウム延伸面と、を含み、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの上表面に金属酸化物層が設けられる。前記ニオブ酸リチウム延伸面の上表面に金属酸化物層が設けられる。前記基板層4は、前記ニオブ酸リチウム層1の下表面に位置する。前記基板層は、シリカ材料からなるものである。前記金属電極4は、金属酸化物層2に接続される。前記被覆層5は、金属酸化物層2の上表面に位置する。前記金属電極3は、前記被覆層5内に位置する。前記ニオブ酸リチウム中央リッジの厚さは、0.8μmであり、ニオブ酸リチウム延伸面の厚さは、0.5μmであり、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの幅は、1.2μmである。前記金属酸化物層は、アルミナ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、二酸化ジルコニウム又は二酸化チタンである。
実施例6
図6に示すように、本発明は、弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドを提供する。これは、ニオブ酸リチウム層1と、金属電極3と、基板層4と、被覆層5と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層は、ニオブ酸リチウム中央リッジと、ニオブ酸リチウム中央リッジの両側へ延伸するニオブ酸リチウム延伸面と、を含み、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの上表面に金属酸化物層が設けられる。前記ニオブ酸リチウム延伸面の上表面に金属酸化物層が設けられる。前記基板層4は、前記ニオブ酸リチウム層の下表面に位置する。前記金属電極は、前記ニオブ酸リチウム延伸面を通過して前記基板層4に接続される。前記被覆層5は、金属酸化物層の上表面に位置する。前記基板層4は、ケイ素とシリカ多層材料からなるものである。前記金属電極は、前記基板層4内に位置する。前記ニオブ酸リチウム中央リッジの厚さは、0.6μmであり、ニオブ酸リチウム延伸面の厚さは、0.5μmであり、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの幅は、0.8μmである。前記金属酸化物層は、アルミナ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、二酸化ジルコニウム又は二酸化チタンなどである。
ニオブ酸リチウムウェイブガイドの表面を一層の金属酸化物層、例えばアルミナ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、二酸化ジルコニウム又は二酸化チタンなどで被覆するか又は部分的に被覆することによって、材料における自由電子を吸収する。金属電極は、金属酸化物層の表面に設けられてもよく、ニオブ酸リチウム層の表面に直接的に設けられてもよく、金属酸化物層とニオブ酸リチウム層を貫通してシリカ基板層の表面に設けられてもよい。これにより、位相ドリフトを抑制するという目的を更に達成することができる。該ニオブ酸リチウムウェイブガイドの構造が簡単であり、他のドーピング又は他の構造に比べて、本構造の製造方法が簡単であり、それと同時に、非常に高い位相ドリフト抑制効果を生じる。
添付図面を結び付けて本発明の実施形態を記述したが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の修正と変形を行うことができ、このような修正と変形はいずれも添付の特許請求の範囲によって限定される範囲内に含まれる。
1 ニオブ酸リチウム層、2 金属酸化物層、3 金属電極、4 基板層、11 ニオブ酸リチウム中央リッジ、12 ニオブ酸リチウム延伸面、5 被覆層

Claims (14)

  1. 弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイドであって、ニオブ酸リチウム層と、金属電極と、基板層と、を含み、前記ニオブ酸リチウム層は、ニオブ酸リチウム中央リッジと、ニオブ酸リチウム中央リッジの両側へ延伸するニオブ酸リチウム延伸面と、を含み、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの上表面に金属酸化物層が設けられ、前記基板層は、前記ニオブ酸リチウム層の下表面に位置する、弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  2. 前記基板層は、ケイ素、シリカ、ケイ素とシリカ多層材料又はシリカ、金属とケイ素の多層材料からなるものであることを特徴とする
    請求項1に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  3. 前記ニオブ酸リチウム延伸面の上表面及び中央リッジの側表面に金属酸化物層が設けられることを特徴とする
    請求項1に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  4. 被覆層を更に含み、前記被覆層は、金属酸化物層と金属酸化物層を被覆しないニオブ酸リチウム層の上表面に位置し、前記被覆層は、シリカによって構成されることを特徴とする
    請求項1~3のいずれか1項に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  5. 前記金属電極は、前記金属酸化物層の上表面に接続されることを特徴とする
    請求項3に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  6. 前記金属電極は、前記一部又は全ての金属酸化物層及び/又は一部又は全てのニオブ酸リチウム延伸面及び/又は一部又は全ての下層基板層を通過した後、通過された最下層の表面に接続されることを特徴とする
    請求項3に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  7. 前記金属電極は、前記ニオブ酸リチウム延伸面の上表面に接続されることを特徴とする
    請求項1に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  8. 前記金属電極は、前記一部又は全てのニオブ酸リチウム延伸面及び/又は一部又は全ての下層基板層を通過した後、通過された最下層の表面に接続されることを特徴とする
    請求項1に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  9. 前記金属電極は、前記一部又は全ての被覆層及び/又は一部又は全ての金属酸化物層及び/又は一部又は全てのニオブ酸リチウム延伸面及び/又は一部又は全ての下層基板層を通過した後、通過された最下層の表面に接続されることを特徴とする
    請求項4に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  10. 前記金属電極の頂面は、被覆層の表面の高さよりも高いか、低いか又はそれに等しいことを特徴とする
    請求項4に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  11. 前記金属電極は、前記基板層内に位置することを特徴とする
    請求項4に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  12. 前記金属酸化物層の最大厚さは、2μm未満であることを特徴とする
    請求項1~3のいずれか1項に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  13. 前記金属酸化物層は、アルミナ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、二酸化ジルコニウム又は二酸化チタンであることを特徴とする
    請求項1に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
  14. 前記ニオブ酸リチウム中央リッジの厚さは、0.2-3μmであり、ニオブ酸リチウム延伸面の厚さは、0.1-1μmであり、前記ニオブ酸リチウム中央リッジの幅は、0.3-3μmであることを特徴とする
    請求項1に記載の弱位相ドリフトを有するニオブ酸リチウムウェイブガイド。
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