JP2575131B2 - 導波路型光デバイスの製造方法 - Google Patents
導波路型光デバイスの製造方法Info
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- JP2575131B2 JP2575131B2 JP62071700A JP7170087A JP2575131B2 JP 2575131 B2 JP2575131 B2 JP 2575131B2 JP 62071700 A JP62071700 A JP 62071700A JP 7170087 A JP7170087 A JP 7170087A JP 2575131 B2 JP2575131 B2 JP 2575131B2
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- optical device
- type optical
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はニオブ酸リチウム（LiNbO3）にTi拡散光導波
路を形成した光デバイスの製造方法の改善に関するもの
である。
路を形成した光デバイスの製造方法の改善に関するもの
である。
導波路型光デバイスは、誘電体結晶、半導体結晶を基
板に用いて該基板上に導波路及び電極を形成し、電極に
電圧を印加することにより該結晶の電気光学効果、音響
光学効果を利用して光のスイッチング、変調、分波、結
合などを行わしめるようにした光回路素子である。誘電
体結晶基板に導波路を形成する方法は、金属拡散、イオ
ン注入、イオン交換等種々であるが、Tiの熱拡散法が代
表的である。ところでこのTi拡散導波路を有する光デバ
イスには次のような欠点がある。例えばLiNbO3結晶基板
に近接部分を有するTi拡散導波路を２本形成し、該近接
導波路上に電極を設けて入力２ポート、出力２ポートの
方向性結合器型光スイッチを構成した場合、一定の電圧
を印加しているにもかかわらず２つの出力ポートからの
出射光の強度比が時間的に変化する現象が見れらる。こ
の現象を一般にdcドリフトと称する。光スイッチの機能
は２つの出力ポートの何れか一方に信号光を導くことに
あるが、実際上最適の電圧を印加してもなお全部の光パ
ワーを一方のポートに集中することができず、他のポー
トにもある程度の光パワーが漏れることが避けられな
い。この漏光をクロストークと称するが、上記のように
dcドリフトが起るとこのクロストークが時間的に劣化
し、スイッチ機能を果さなくなる。
板に用いて該基板上に導波路及び電極を形成し、電極に
電圧を印加することにより該結晶の電気光学効果、音響
光学効果を利用して光のスイッチング、変調、分波、結
合などを行わしめるようにした光回路素子である。誘電
体結晶基板に導波路を形成する方法は、金属拡散、イオ
ン注入、イオン交換等種々であるが、Tiの熱拡散法が代
表的である。ところでこのTi拡散導波路を有する光デバ
イスには次のような欠点がある。例えばLiNbO3結晶基板
に近接部分を有するTi拡散導波路を２本形成し、該近接
導波路上に電極を設けて入力２ポート、出力２ポートの
方向性結合器型光スイッチを構成した場合、一定の電圧
を印加しているにもかかわらず２つの出力ポートからの
出射光の強度比が時間的に変化する現象が見れらる。こ
の現象を一般にdcドリフトと称する。光スイッチの機能
は２つの出力ポートの何れか一方に信号光を導くことに
あるが、実際上最適の電圧を印加してもなお全部の光パ
ワーを一方のポートに集中することができず、他のポー
トにもある程度の光パワーが漏れることが避けられな
い。この漏光をクロストークと称するが、上記のように
dcドリフトが起るとこのクロストークが時間的に劣化
し、スイッチ機能を果さなくなる。
本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、dcドリフ
トを抑制してクロストークの劣化のない導波路型光デバ
イスを製造する方法を提供することにある。
トを抑制してクロストークの劣化のない導波路型光デバ
イスを製造する方法を提供することにある。
上記目的を達成するため本発明者らは、dcドリフトが
起る原因はTi拡散工程により基板表面に基板内部とは等
価回路的に異なる層が生じているためであり、エッチン
グによりこの表面層を除去すればdcドリフトを抑制し得
ると考え、Ti拡散後の基板表面のエッチングがdcドリフ
トに及ぼす影響を調べた結果、このエッチングにより極
めて効果的にdcドリフトを抑制し得ることを見出して本
発明に到達した。即ち本発明の方法はニオブ酸リチウム
結晶基板上にTi熱拡散により光導波路を形成し、該基板
表面を最大エッチング深さが50nm以内の条件で一様にエ
ッチングして表面層を除去した後、所要の電極を形成す
る点に特徴がある。
起る原因はTi拡散工程により基板表面に基板内部とは等
価回路的に異なる層が生じているためであり、エッチン
グによりこの表面層を除去すればdcドリフトを抑制し得
ると考え、Ti拡散後の基板表面のエッチングがdcドリフ
トに及ぼす影響を調べた結果、このエッチングにより極
めて効果的にdcドリフトを抑制し得ることを見出して本
発明に到達した。即ち本発明の方法はニオブ酸リチウム
結晶基板上にTi熱拡散により光導波路を形成し、該基板
表面を最大エッチング深さが50nm以内の条件で一様にエ
ッチングして表面層を除去した後、所要の電極を形成す
る点に特徴がある。
前記の通り、dcドリフトはクロストークの変化として
現われるので、エッチング深さを種々変えて光デバイス
を作成し、一定強度のレーザ光を導波路に入力し、電極
には一定の電圧を印加して出力光の強度がどのように変
るかを調べればエッチング深さとdcドリフトとの対応関
係を知ることができる。方向性結合器型光スイッチの実
験によればクロスポート出力光（一方の導波路から他方
の導波路へクロスして流れた光の出力）強度はエッチン
グしない場合には時間と共に漸増するが、エッチング深
さ増大に伴って殆ど変化が認められなくなり、エッチン
グ深さが更に深くなると今度はクロスポート出力光強度
は漸減するようになる。クロストークは全く変化しない
ことが望ましいが、多少変化しても変化量が実用上差支
えない程度に小さければ良く、エッチング深さ約50nmが
ほぼ限度と考えられる。好ましいエッチング深さは15〜
25nmである。
現われるので、エッチング深さを種々変えて光デバイス
を作成し、一定強度のレーザ光を導波路に入力し、電極
には一定の電圧を印加して出力光の強度がどのように変
るかを調べればエッチング深さとdcドリフトとの対応関
係を知ることができる。方向性結合器型光スイッチの実
験によればクロスポート出力光（一方の導波路から他方
の導波路へクロスして流れた光の出力）強度はエッチン
グしない場合には時間と共に漸増するが、エッチング深
さ増大に伴って殆ど変化が認められなくなり、エッチン
グ深さが更に深くなると今度はクロスポート出力光強度
は漸減するようになる。クロストークは全く変化しない
ことが望ましいが、多少変化しても変化量が実用上差支
えない程度に小さければ良く、エッチング深さ約50nmが
ほぼ限度と考えられる。好ましいエッチング深さは15〜
25nmである。
基板表面のエッチングは公知の種々の方法が適用でき
る。
る。
実験No.1 実験に用いた入力２ポート、出力２ポートの方向性結
合器型光スイッチの概略形状を第１図に示す。第１図の
光スイッチはLiNbO3基板１上に２本の導波路21,22が形
成され、該導波路の接近部には電極31,32が設けられ、
電極の一方は電圧印加用、他方は接地用とされる。実験
は次のように行った。
合器型光スイッチの概略形状を第１図に示す。第１図の
光スイッチはLiNbO3基板１上に２本の導波路21,22が形
成され、該導波路の接近部には電極31,32が設けられ、
電極の一方は電圧印加用、他方は接地用とされる。実験
は次のように行った。
厚さ方向がＺ、長手方向がＸ、幅方向がＹである長さ
30mm、幅10mm、厚さ0.5mmのLiNbO3基板上の一方の主面
を鏡面研磨し、フォトリソグラフ法を用いて該主面に、
導波路幅８μｍ、スイッチ部長さ8mmの導波路パターン
をスイッチ部間隔４μｍで長手方向に２本形成し、該導
波路パターン上に高周波スパッタ法によりTiを約60mm堆
積した後リフトオフ法によりパターン化し、1055℃で９
時間熱拡散を行って導波路を形成し、次いで同様にフォ
トリソグラフ法により電極パターンを形成し、該パター
ン上にAlを蒸着法で約30nm堆積して光スイッチを作成し
た。この光スイッチの一方の入力ポートに波長1.3μｍ
の半導体レーザ光をTEモードで入射し、電極に40Vを印
加してクロスポート出力光変化を調べた。結果を第２図
（Ａ）に示す。出力光強度は相対的に描いてあり、以下
同様である。
30mm、幅10mm、厚さ0.5mmのLiNbO3基板上の一方の主面
を鏡面研磨し、フォトリソグラフ法を用いて該主面に、
導波路幅８μｍ、スイッチ部長さ8mmの導波路パターン
をスイッチ部間隔４μｍで長手方向に２本形成し、該導
波路パターン上に高周波スパッタ法によりTiを約60mm堆
積した後リフトオフ法によりパターン化し、1055℃で９
時間熱拡散を行って導波路を形成し、次いで同様にフォ
トリソグラフ法により電極パターンを形成し、該パター
ン上にAlを蒸着法で約30nm堆積して光スイッチを作成し
た。この光スイッチの一方の入力ポートに波長1.3μｍ
の半導体レーザ光をTEモードで入射し、電極に40Vを印
加してクロスポート出力光変化を調べた。結果を第２図
（Ａ）に示す。出力光強度は相対的に描いてあり、以下
同様である。
実験No.2 実験No.1の光スイッチから水酸化ナトリウム水溶液を
用いてAl電極を除去し、次いで基板表面を高周波スパッ
タ法により22nmの深さにエッチングした。スパッタエッ
チングには、アルゴン対酸素の混合比５対１の雰囲気を
用いた。このエッチングの後実験No.1と同様にして電極
を設け、該電極に50Vを印加して実験No.1と同様にクロ
スポート出力光変化を調べた。結果を第２図（Ｂ）に示
す。
用いてAl電極を除去し、次いで基板表面を高周波スパッ
タ法により22nmの深さにエッチングした。スパッタエッ
チングには、アルゴン対酸素の混合比５対１の雰囲気を
用いた。このエッチングの後実験No.1と同様にして電極
を設け、該電極に50Vを印加して実験No.1と同様にクロ
スポート出力光変化を調べた。結果を第２図（Ｂ）に示
す。
実験No.3,No.4 実験No.2と同様にしてエッチング深さ49nm（実験No.
3）、105nm（実験No.4）について調べた。印加電圧は実
験No.3では60V、実験No.4では35Vとした。結果をそれぞ
れ第２図（Ｃ）及び第２図（Ｄ）に示す。
3）、105nm（実験No.4）について調べた。印加電圧は実
験No.3では60V、実験No.4では35Vとした。結果をそれぞ
れ第２図（Ｃ）及び第２図（Ｄ）に示す。
第２図から、基板をエッチングしない場合はクロスポ
ート出力光は時間と共に漸増し、エッチングし過ぎると
逆に漸減すること、適当なエッチング深さにおいては変
化があっても短時間で一定することが分る。この実験結
果からはエッチング深さ20nm付近が最適であることが分
る。
ート出力光は時間と共に漸増し、エッチングし過ぎると
逆に漸減すること、適当なエッチング深さにおいては変
化があっても短時間で一定することが分る。この実験結
果からはエッチング深さ20nm付近が最適であることが分
る。
本発明法によればdcドリフトを効果的に抑制でき、ク
ロストークの劣化のない導波路型光デバイスを製造でき
る。なお上記説明は主にスイッチについてであるが、他
の機能の光デバイスにも本発明が有効であることは言う
までもない。
ロストークの劣化のない導波路型光デバイスを製造でき
る。なお上記説明は主にスイッチについてであるが、他
の機能の光デバイスにも本発明が有効であることは言う
までもない。
第１図は実験に用いた方向性結合器型光スイッチの概略
図であり、第２図はエッチング深さ毎のクロスポート出
力光の時間的変化を示す図で、第２図（Ａ）はエッチン
グしない場合、第２図（Ｂ）〜（Ｄ）はエッチング深さ
がそれぞれ22nm、49nm、105nmの場合を示す。
図であり、第２図はエッチング深さ毎のクロスポート出
力光の時間的変化を示す図で、第２図（Ａ）はエッチン
グしない場合、第２図（Ｂ）〜（Ｄ）はエッチング深さ
がそれぞれ22nm、49nm、105nmの場合を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 義徳 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 近藤 充和 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−90605（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ニオブ酸リチウム結晶基板上にTi熱拡散に
より光導波路を形成し、該基板表面を最大エッチング深
さが50nm以内の条件で一様にエッチングして表面層を除
去した後、所要の電極を形成することを特徴とする導波
路型光デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071700A JP2575131B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 導波路型光デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071700A JP2575131B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 導波路型光デバイスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63239404A JPS63239404A (ja) | 1988-10-05 |
| JP2575131B2 true JP2575131B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=13468076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62071700A Expired - Lifetime JP2575131B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 導波路型光デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2575131B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5790605A (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-05 | Fujitsu Ltd | Optical waveguide and its production |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP62071700A patent/JP2575131B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63239404A (ja) | 1988-10-05 |
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