JP2809112B2 - Light control device and manufacturing method thereof - Google Patents
Light control device and manufacturing method thereofInfo
- Publication number
- JP2809112B2 JP2809112B2 JP6231754A JP23175494A JP2809112B2 JP 2809112 B2 JP2809112 B2 JP 2809112B2 JP 6231754 A JP6231754 A JP 6231754A JP 23175494 A JP23175494 A JP 23175494A JP 2809112 B2 JP2809112 B2 JP 2809112B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- type optical
- control device
- crystal substrate
- optical waveguide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光路切り替え、光波長の
フィルタリングなどを行う光制御デバイスに関し、特に
電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 結晶基板、またはＬ
ｉＴａＯ3 結晶基板に形成された光導波路を用いて制御
を行う光制御デバイスに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical control device for switching an optical path and filtering an optical wavelength, and more particularly to a LiNbO 3 crystal substrate or an LNbO 3 crystal substrate having an electrooptic effect.
The present invention relates to an optical control device that performs control using an optical waveguide formed on an iTaO 3 crystal substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光通信システムの実用化に伴い、更に大
容量で多機能の高度なシステムが求められており、より
高速の光信号の発生や光伝送路の切り替え、交換等の新
たな機能の付加が必要とされている。2. Description of the Related Art With the practical use of optical communication systems, higher capacity and more sophisticated systems have been demanded, and new functions such as higher-speed generation of optical signals and switching and switching of optical transmission paths have been demanded. Is required.
【０００３】光伝送路の切り替えやネットワークの交換
機能を得る手段としては、光スイッチが使用されてい
る。現在実用化されている光スイッチはプリズム、ミラ
ー、ファイバ等を機械的に移動させて光路を切り替える
ものであり、低速であること、形状が大きくマトリクス
化に不適等の欠点がある。これを解決する手段としても
光導波路を用いた導波型の光スイッチの開発が進められ
ており、高速、多素子の集積化が可能、高信頼等の特徴
がある。特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）結晶等
の強誘電体材料を用いたものは、光吸収が小さく低損失
であること、大きな電気光学効果を有しているため高効
率である等の特徴があり、方向性結合器型光スイッチ、
マッハツェンダ型やバランスブリッジ型光スイッチ、全
反射型光スイッチ等の種々の方式の光制御デバイスが報
告されている。[0003] An optical switch is used as a means for obtaining a function of switching an optical transmission line or switching a network. An optical switch currently in practical use switches an optical path by mechanically moving a prism, a mirror, a fiber, and the like, and has disadvantages such as a low speed, a large shape, and unsuitability for matrix formation. As a means for solving this problem, the development of a waveguide type optical switch using an optical waveguide has been promoted, and it has features such as high speed, integration of many elements, and high reliability. In particular, those using a ferroelectric material such as lithium niobate (LiNbO 3 ) have characteristics such as low light absorption, low loss, and high efficiency due to a large electro-optic effect. , Directional coupler type optical switch,
Various types of light control devices such as a Mach-Zehnder type, a balance bridge type optical switch, and a total reflection type optical switch have been reported.
【０００４】近年、ＬｉＮｂＯ3 電気光学結晶基板中に
形成された方向性結合器を用いた導波路型光スイッチの
高密度集積化の研究開発が盛んに行われており、西本裕
らの文献、電子情報通信学会ＯＱＥ８８−１４７によれ
ば、Ｚ板のＬｉＮｂＯ3 基板を用いて方向性結合器型光
スイッチを６４素子集積した８×８マトリクス光スイッ
チを得ている。一方、外部光変調器のような単一の光ス
イッチ素子からなるデバイスの研究開発も盛んに進めら
れている。In recent years, research and development on high-density integration of a waveguide type optical switch using a directional coupler formed in a LiNbO 3 electro-optic crystal substrate has been actively conducted. According to the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers OQE88-147, an 8 × 8 matrix optical switch in which 64 directional coupler optical switches are integrated using a Z-plate LiNbO 3 substrate is obtained. On the other hand, research and development of devices including a single optical switch element such as an external optical modulator are also actively pursued.
【０００５】このような光導波路デバイスの特性項目に
は、動作の安定性、スイッチング電圧（電力）、クロス
トーク、消光比、損失、切り替え速度などがある。The characteristic items of such an optical waveguide device include operation stability, switching voltage (power), crosstalk, extinction ratio, loss, switching speed, and the like.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述した特性項目の中
でも動作の安定性は最も重要な課題である。ここで従来
の技術を図面を用いて説明する。Among the above-mentioned characteristic items, operation stability is the most important problem. Here, the prior art will be described with reference to the drawings.
【０００７】図７はＬｉＮｂＯ3 やＬｉＴａＯ3 電気光
学結晶基板１に形成された２本のチャネル型光導波路２
ａ、２ｂからなる方向性結合器５を用いた導波型光制御
デバイスの構造を示す断面図である。FIG. 7 shows two channel optical waveguides 2 formed on a LiNbO 3 or LiTaO 3 electro-optic crystal substrate 1.
It is sectional drawing which shows the structure of the waveguide type optical control device using the directional coupler 5 consisting of a and 2b.
【０００８】光学的に透明な膜体であるバッファ層３
は、導波光を制御するための外部制御信号が印加される
金属電極４ａ、４ｂによる導波光の吸収を防ぐための光
学的バッファ層として用いられ、光学的バッファ層３に
は通常はＳｉＯ2 が用いられる。これは、ＳｉＯ2 が光
をほとんど吸収しないことやＬｉＮｂＯ3 基板やＬｉＴ
ａＯ3 基板に比べて屈折率が十分に小さいことによる。
電極４ａ、４ｂは通常は高速動作が行えるように体積抵
抗率が小さい金属などが用いられ、チャネル型光導波路
２ａ、２ｂの近傍に電極４ａ、４ｂが配置される。The buffer layer 3 is an optically transparent film.
Is used as an optical buffer layer for preventing the absorption of the guided light by the metal electrodes 4a and 4b to which an external control signal for controlling the guided light is applied, and the optical buffer layer 3 is usually made of SiO 2. Used. This is because SiO 2 hardly absorbs light, LiNbO 3 substrate, LiT
This is because the refractive index is sufficiently smaller than that of the aO 3 substrate.
The electrodes 4a and 4b are usually made of a metal having a small volume resistivity so that high-speed operation can be performed, and the electrodes 4a and 4b are arranged near the channel type optical waveguides 2a and 2b.
【０００９】このような構成を有した光スイッチ、光変
調器などさまざまな光導波路型光制御デバイスの検討が
進められているが、ＤＣ電圧を連続印加した場合に光出
力−印加電圧特性がシフトしていくというＤＣドリフト
と呼ばれる信頼性問題が解決されていないために実用化
が進まないのが現状である。Although various types of optical waveguide type optical control devices such as optical switches and optical modulators having such a configuration have been studied, the optical output-applied voltage characteristic shifts when a DC voltage is continuously applied. At present, practical use has not progressed because the reliability problem called DC drift has not been solved.
【００１０】ＤＣドリフトの原因はＬｉＮｂＯ3 やＬｉ
ＴａＯ3 電気光学結晶基板１上にＣＶＤ法やスパッタリ
ング法などで堆積するＳｉＯ2 バッファ層３に含まれる
不純物イオンが大きく関与している。つまり、外部から
電極４ａ、４ｂに印加される電圧により発生するＳｉＯ
2 バッファ層３中の電界のために、不純物イオンはその
イオンの極性に従って移動する。このイオン移動により
電極４ａ、４ｂに印加される電圧により発生するＳｉＯ
2 バッファ層３中の電界を打ち消す反電界が形成され
る。この現象がＤＣドリフトの一因である。ＤＣドリフ
トの発生に大きく寄与する不純物イオンは、自然界から
混入してくるＮａ、Ｋなどのほかに、ＬｉＮｂＯ3 基板
やＬｉＴａＯ3 基板上からＳｉＯ2 バッファ層３に混入
するＬｉである。Ｌｉの混入は、ＣＶＤ法やスパッタリ
ング法などによる堆積の際に、プラズマや熱の影響でＬ
ｉＮｂＯ3 やＬｉＴａＯ3 基板からなされる。The cause of the DC drift is LiNbO 3 or Li
Impurity ions contained in the SiO 2 buffer layer 3 deposited on the TaO 3 electro-optic crystal substrate 1 by a CVD method, a sputtering method, or the like are significantly involved. That is, the SiO 2 generated by the voltage externally applied to the electrodes 4 a and 4 b
For 2 field in the buffer layer 3, the impurity ions move in accordance with the polarity of the ions. SiO generated by the voltage applied to the electrodes 4a and 4b by the ion movement
2 An anti-electric field for canceling the electric field in the buffer layer 3 is formed. This phenomenon contributes to DC drift. The impurity ions that greatly contribute to the generation of the DC drift are Li mixed into the SiO 2 buffer layer 3 from the LiNbO 3 substrate or LiTaO 3 substrate in addition to Na and K mixed from the natural world. Li is mixed in during deposition by the CVD method or the sputtering method due to the influence of plasma or heat.
It is made from an iNbO 3 or LiTaO 3 substrate.
【００１１】本発明の目的は、ＳｉＯ2 バッファ層中の
Ｌｉを低減し、ＤＣドリフトが発生しない高信頼の光制
御デバイスとその製造方法を与えることにある。An object of the present invention is to provide a highly reliable light control device which reduces Li in an SiO 2 buffer layer and does not cause DC drift, and a method for manufacturing the same.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】電気光学効果を有するＬ
ｉＮｂＯ3 、またはＬｉＴａＯ3 結晶基板表面に第１
の金属のドーピングにより形成されたチャネル型光導波
路と前記基板上に装荷された光学的に透明な膜体と前記
光学的に透明な膜体の上に形成された電極とからなる方
向性結合器型光制御デバイスにおいて、チャネル型光導
波路を伝搬する導波光の伝搬領域以外の前記結晶基板表
面に第２の金属のドーピングにより形成されたＬｉ阻止
層を有することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION An L having an electro-optical effect is provided.
First on the surface of the iNbO 3 or LiTaO 3 crystal substrate
Write consisting of metal channel type optical waveguide formed by doping an optically transparent film body that is loaded on the substrate and the optically transparent film body electrode formed on the
In the directional coupler type optical control device, Li blocking formed by doping of the second metal on the surface of the crystal substrate other than the propagation region of the guided light propagating through the channel type optical waveguide
It is characterized by having a layer .
【００１３】電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3、また
はＬｉＴａＯ3結晶基板表面にプロトン交換により形成
されたチャネル型光導波路と前記基板上に装荷された光
学的に透明な膜体と前記光学的に透明な膜体の上に形成
された電極とからなる光制御デバイスにおいて、前記結
晶基板表面全面あるいは前記チャネル型光導波路を伝搬
する導波光の伝搬領域以外の前記結晶基板表面に金属の
ドーピングにより形成されたＬｉ阻止層を有することを
特徴とする。A channel type optical waveguide formed by proton exchange on the surface of a LiNbO 3 or LiTaO 3 crystal substrate having an electro-optic effect, an optically transparent film loaded on the substrate, and the optically transparent film An optical control device comprising an electrode formed on a film body, wherein the metal substrate is formed by doping a metal on the entire surface of the crystal substrate or on the surface of the crystal substrate other than a propagation region of guided light propagating through the channel-type optical waveguide. It has a Li blocking layer .
【００１４】前記第１の金属がＴｉであり、前記第２金
属がＴｉであることを特徴とする。The first metal is Ti, and the second metal is Ti .
【００１５】電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 、ま
たはＬｉＴａＯ3 結晶基板表面にチャネル型光導波路
と前記基板上に装荷された光学的に透明な膜体と前記光
学的に透明な膜体の上に形成された電極とからなる光制
御デバイスの製造方法において、前記結晶基板上に第１
の金属のドーピングによりチャネル型光導波路を形成し
た後、チャネル型光導波路を伝搬する導波光の伝搬領域
以外の結晶基板表面に第２の金属をドーピングしてＬｉ
阻止層を形成することを特徴とする。A channel type optical waveguide on an LiNbO 3 or LiTaO 3 crystal substrate having an electro-optical effect, an optically transparent film loaded on the substrate, and a film formed on the optically transparent film A method for manufacturing a light control device comprising:
After forming a channel-type optical waveguide by doping with a metal, doping the second metal on the surface of the crystal substrate other than the propagation region of the guided light propagating through the channel-type optical waveguide, and Li
The method is characterized in that a blocking layer is formed.
【００１６】また電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3、
またはＬｉＴａＯ3結晶基板表面にチャネル型光導波路
と前記基板上に装荷された光学的に透明な膜体と前記光
学的に透明な膜体の上に形成された電極とからなる光制
御デバイスの製造方法において、チャネル型光導波路を
伝搬する導波光の伝搬領域以外の結晶基板表面に第２の
金属をドーピングしてＬｉ阻止層を形成した後、第１の
金属のドーピングによりチャネル型光導波路を形成する
ことを特徴とする。LiNbO 3 having an electro-optical effect,
Alternatively, manufacture of a light control device comprising a channel type optical waveguide on the surface of a LiTaO 3 crystal substrate, an optically transparent film loaded on the substrate, and an electrode formed on the optically transparent film. Forming a Li blocking layer by doping a second metal on the surface of the crystal substrate other than the propagation region of the guided light propagating through the channel type optical waveguide, and then forming the channel type optical waveguide by doping the first metal; It is characterized by doing.
【００１７】[0017]
【００１８】前記第１の金属がＴｉであり、前記第２金
属がＴｉであることを特徴とする。[0018] It is characterized in that the first metal is Ti and the second metal is Ti .
【００１９】[0019]
【作用】本発明による光制御デバイスとその製造方法を
用いれば、ＳｉＯ2 などのバッファ層中のＬｉを低減
し、ＤＣドリフトが発生しない高信頼の光制御デバイス
とその製造方法を得られる。即ち、本発明ではチャネル
型光導波路を伝搬する導波光の伝搬領域以外の前記Ｌｉ
ＮｂＯ3 結晶基板表面、または前記ＬｉＮｂＯ3 結晶基
板表面全面に金属がドーピングされた層を有し、該層が
ＣＶＤ法やスパッタリング法などによるＳｉＯ2 などの
バッファ層の堆積の際に、バッファ層中へのＬｉＮｂＯ
3 、またはＬｉＴａＯ3 結晶基板からのＬｉ混入を防ぐ
阻止層として働くからである。従って、ＳｉＯ2 などの
バッファ層中のＬｉを低減し、ＤＣドリフトが発生しな
い高信頼の光制御デバイスとその製造方法を得られる。According to the light control device and the method of manufacturing the same according to the present invention, it is possible to obtain a highly reliable light control device which does not cause DC drift by reducing Li in a buffer layer such as SiO 2 and a method of manufacturing the same. That is, in the present invention, the Li except for the propagation region of the guided light propagating through the channel type optical waveguide is used.
A metal-doped layer on the surface of the NbO 3 crystal substrate or on the entire surface of the LiNbO 3 crystal substrate, and when the buffer layer such as SiO 2 is deposited by a CVD method or a sputtering method, LiNbO to
This is because it functions as a blocking layer for preventing Li from mixing from the 3 or LiTaO 3 crystal substrate. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable light control device in which Li in the buffer layer such as SiO 2 is reduced and DC drift does not occur, and a method of manufacturing the same.
【００２０】[0020]
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２１】図１は本発明の一実施例に関わる光制御デ
バイスの構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a light control device according to one embodiment of the present invention.
【００２２】図１の光制御デバイスは２本のチャネル型
光導波路２ａ、２ｂからなる光回路５と、光導波路２
ａ、２ｂの上に光学的な透明な膜体であるバッファ層３
を介して電極４ａ、４ｂが形成されている。なお、光回
路５は方向性結合器、マッハツェンダ型、バランスブリ
ッジ型などである。バッファ層３としては主にＳｉＯ2
系材料が用いられるが、その他にもＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＦ
2 、ＳｉＯＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 などが用いられ、その堆積方
法にはＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法などを用い
る。電極４ａ、４ｂの材料としては、Ａｕ、Ａｌ、Ｍ
ｏ、Ｃｕ、ＷＳｉ、ＩＴＯ、ＺｎＯ系材料、導電性高分
子などの各種の導電性物質が用いられる。The optical control device shown in FIG. 1 comprises an optical circuit 5 comprising two channel type optical waveguides 2a and 2b,
a, buffer layer 3 as an optically transparent film on 2b
The electrodes 4a and 4b are formed through the electrodes. The optical circuit 5 is a directional coupler, a Mach-Zehnder type, a balance bridge type, or the like. The buffer layer 3 is mainly made of SiO 2
Materials are used, but other materials such as Al 2 O 3 , MgF
2 , SiON, Si 3 N 4 and the like are used, and a CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, or the like is used as a deposition method. The materials of the electrodes 4a, 4b are Au, Al, M
Various conductive substances such as o, Cu, WSi, ITO, ZnO-based materials, and conductive polymers are used.
【００２３】図１では、ＬｉＮｂＯ3 結晶基板表面への
金属のドーピングにより形成されたチャネル型光導波路
２ａ、２ｂとＬｉＮｂＯ3 結晶基板表面全面に金属がド
ーピングされた層６（今後、Ｌｉ阻止層と呼ぶ）があ
る。チャネル型光導波路２ａ、２ｂ及びＬｉ阻止層を形
成するためにドーピングされる金属には、Ｔｉ、Ｃｕ、
Ｖ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｒなどが用いられる。また、金属の
ドーピングには熱拡散法やイオン注入法などを用いる。
このとき、チャネル型光導波路２ａ、２ｂの屈折率がＬ
ｉ阻止層６の屈折率より大きくなるように金属がドーピ
ングされる。[0023] In Figure 1, LiNbO 3 formed by doping a metal on the crystal substrate surface channel type optical waveguide 2a, 2b and LiNbO 3 crystal substrate whole surface layer 6 of the metal-doped (hereafter, the Li blocking layer Call). Metals doped to form the channel type optical waveguides 2a, 2b and the Li blocking layer include Ti, Cu,
V, Fe, Mo, Cr and the like are used. The metal is doped by a thermal diffusion method, an ion implantation method, or the like.
At this time, the refractive indexes of the channel type optical waveguides 2a and 2b are L
The metal is doped so as to be larger than the refractive index of the i-blocking layer 6.
【００２４】図１のチャネル型光導波路２ａ、２ｂ、並
びにＬｉ阻止層６の形成にあたっては、両者とも金属に
はＴｉを、そしてＴｉのドーピングには熱拡散を用い
た。In forming the channel type optical waveguides 2a and 2b and the Li blocking layer 6 shown in FIG. 1, Ti was used for metal and thermal diffusion was used for doping Ti.
【００２５】このとき、チャネル型光導波路２ａ、２ｂ
の屈折率がＬｉ阻止層６の屈折率より大きくなるように
Ｔｉの熱拡散を行った。本実施例では、Ｔｉの厚さが厚
いほど大きな屈折率増加が得られることを利用して、チ
ャネル型光導波路２ａ、２ｂ用のＴｉの厚さをＬｉ阻止
層６用のＴｉの厚さより厚くすることで所望の屈折率を
得た。具体的には、チャネル型光導波路２ａ、２ｂ用の
Ｔｉの厚さを０．０５から０．１５nm、Ｌｉ阻止層６用
のＴｉの厚さをチャネル型光導波路２ａ、２ｂ用のＴｉ
の厚さの１／１００から４／５とし、８５０から１１０
０℃で０．５時間から２０時間の熱拡散により、チャネ
ル型光導波路２ａ、２ｂとＬｉ阻止層６を形成した。At this time, the channel type optical waveguides 2a, 2b
Was thermally diffused so that the refractive index of the Ti layer was larger than the refractive index of the Li blocking layer 6. In the present embodiment, the thickness of Ti for the channel type optical waveguides 2a and 2b is made larger than the thickness of Ti for the Li blocking layer 6 by utilizing the fact that the larger the thickness of Ti, the greater the increase in the refractive index is obtained. Thus, a desired refractive index was obtained. Specifically, the thickness of Ti for the channel type optical waveguides 2a and 2b is set to 0.05 to 0.15 nm, and the thickness of Ti for the Li blocking layer 6 is set to Ti for the channel type optical waveguides 2a and 2b.
1/100 to 4/5 of the thickness of 850 to 110
The channel-type optical waveguides 2a and 2b and the Li blocking layer 6 were formed by thermal diffusion at 0 ° C. for 0.5 to 20 hours.
【００２６】発明者はＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸
着法などによるＳｉＯ2 などからなるバッファ層３の堆
積の際に、プラズマや熱の影響でＬｉＮｂＯ3 結晶基板
１、またはＬｉＴａＯ3 結晶基板からＳｉＯ2 などから
なるバッファ層３に結晶基板の組成を成すＬｉが混入す
ることを突き止めた。さらに、Ｌｉ阻止層６用の領域か
らのＬｉの混入は、金属がドーピングされていない領域
からの混入に比べて大幅に少なくなることを発見した。When depositing the buffer layer 3 made of SiO 2 or the like by a CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method or the like, the inventor uses the LiNbO 3 crystal substrate 1 or the LiTaO 3 crystal substrate to remove the SiO 2 film under the influence of plasma or heat. It has been found that Li constituting the composition of the crystal substrate is mixed into the buffer layer 3 made of such as. Furthermore, it has been found that the incorporation of Li from the region for the Li blocking layer 6 is much less than that from the region where the metal is not doped.
【００２７】図２は本発明によるバッファ層へのＬｉ混
入量を示す特性図であり、ＬｉＮｂＯ3 結晶基板１表面
に形成されたＬｉ阻止層６の領域からＳｉＯ2 バッファ
層３へのＬｉの混入量と、ＬｉＮｂＯ3 結晶基板１表面
に金属が何もドーピングされていない領域からのＳｉＯ
2 バッファ層３へのＬｉの混入の結果である。ＳｉＯ2
バッファ層３はスパッタリング法により堆積した。Ｌｉ
阻止層６により、ＳｉＯ2 バッファ層３へのＬｉの混入
量は約１／５０に低減した。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the amount of Li mixed into the buffer layer according to the present invention, and shows the mixing of Li from the region of the Li blocking layer 6 formed on the surface of the LiNbO 3 crystal substrate 1 into the SiO 2 buffer layer 3. Amount and amount of SiO 2 from the region where no metal is doped on the surface of the LiNbO 3 crystal substrate 1
2 This is a result of mixing of Li into the buffer layer 3. SiO 2
The buffer layer 3 was deposited by a sputtering method. Li
By the blocking layer 6, the amount of Li mixed into the SiO 2 buffer layer 3 was reduced to about 1/50.
【００２８】従って、図１の本発明の一実施例に係わる
光制御デバイスにより、ＣＶＤ法やスパッタリング法な
どによるＳｉＯ2 バッファ層の堆積の際にプラズマや熱
の影響でＬｉＮｂＯ3 基板からＳｉＯ2 バッファ層中へ
のＬｉの混入を防ぐことができる。従って、ＳｉＯ2 バ
ッファ層中のＬｉを低減することができるため、ＤＣド
リフトの発生を抑圧でき、高信頼の光制御デバイスを得
ることができる。[0028] Thus, SiO 2 buffer by an optical control device according to an embodiment of the present invention in FIG. 1, the LiNbO 3 substrate under the influence of the plasma and heat during the deposition of the SiO 2 buffer layer by CVD or sputtering The incorporation of Li into the layer can be prevented. Therefore, since Li in the SiO 2 buffer layer can be reduced, DC drift can be suppressed, and a highly reliable light control device can be obtained.
【００２９】なお、チャネル導波路２ａ、２ｂが導波す
るようにチャネル導波路２ａ、２ｂ及びＬｉ阻止層６へ
の金属ドーピング量、金属ドーピング深さを設定さえす
れば、金属ドーピング量、金属ドーピング深さ、金属種
などは何ら限定を受けないのは明らかである。It is to be noted that the metal doping amount and the metal doping amount can be adjusted by setting the metal doping amount and the metal doping depth in the channel waveguides 2a and 2b and the Li blocking layer 6 so that the channel waveguides 2a and 2b are guided. Obviously, the depth, metal type, etc. are not limited at all.
【００３０】図３は本発明の一実施例に係わる光制御デ
バイスの構造を示す断面図である。本実施例では光回路
５は方向性結合器からなり、Ｌｉ阻止層６がチャネル型
光導波路２ａ、２ｂを伝搬する導波光の伝搬領域以外の
ＬｉＮｂＯ3 結晶基板１に形成している。方向性結合器
では２本のチャネル型光導波路２ａ、２ｂ間を伝搬する
ため、その領域にもＬｉ阻止層６を形成していない。図
３の構造により得られる効果は図１と同様であるが、さ
らにチャネル型光導波路２ａ、２ｂを伝搬する導波光の
伝搬特性になんら変化を与えずに、図１と同様な効果を
得ることができるため、デバイスの設計工数の低減や歩
留り向上が得られるなど生産性が向上する効果を得るこ
とができる。FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the light control device according to one embodiment of the present invention. In this embodiment, the optical circuit 5 is composed of a directional coupler, and the Li blocking layer 6 is formed on the LiNbO 3 crystal substrate 1 other than the propagation region of the guided light propagating through the channel type optical waveguides 2a and 2b. Since the directional coupler propagates between the two channel-type optical waveguides 2a and 2b, the Li blocking layer 6 is not formed in that region as well. The effect obtained by the structure of FIG. 3 is the same as that of FIG. 1, but the same effect as that of FIG. 1 can be obtained without changing the propagation characteristics of the guided light propagating through the channel type optical waveguides 2a and 2b. Therefore, it is possible to obtain an effect of improving productivity such as a reduction in device design man-hours and an improvement in yield.
【００３１】図４は本発明の一実施例に係わる光制御デ
バイスの構造を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a light control device according to one embodiment of the present invention.
【００３２】本実施例ではＬｉＴａＯ3 結晶基板１表面
にプロトン交換によりチャネル型光導波路２ａ、２ｂが
形成されており、Ｌｉ阻止層６にはＬｉＴａＯ3 結晶基
板１表面全面に金属がドーピングされている。チャネル
型光導波路２ａ、２ｂを形成するプロトン交換には安息
香酸やピロ燐酸などが用いられ、Ｌｉ阻止層６にはＬｉ
ＴａＯ3 結晶基板１の場合には主にイオン注入により金
属がドーピングされ、ＬｉＮｂＯ3 結晶基板の場合には
熱拡散やイオン注入により金属がドーピングされる。Ｌ
ｉ阻止層６を形成するためにドーピングされる金属に
は、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｒなどが用いられ
る。図４の構造により得られる効果は図１と同様であ
る。In this embodiment, channel-type optical waveguides 2a and 2b are formed on the surface of the LiTaO 3 crystal substrate 1 by proton exchange, and the metal on the entire surface of the LiTaO 3 crystal substrate 1 is doped in the Li blocking layer 6. . Benzoic acid or pyrophosphoric acid is used for proton exchange to form the channel type optical waveguides 2a and 2b.
In the case of the TaO 3 crystal substrate 1, the metal is mainly doped by ion implantation, and in the case of the LiNbO 3 crystal substrate, the metal is doped by thermal diffusion or ion implantation. L
As a metal doped to form the i-blocking layer 6, Ti, Cu, V, Fe, Mo, Cr, or the like is used. The effect obtained by the structure of FIG. 4 is the same as that of FIG.
【００３３】なお、チャネル導波路２ａ、２ｂが導波す
るようにプロトン交換がなされ、かつＬｉ阻止層６への
金属ドーピングがなされれば、プロトン交換量、プロト
ン交換深さ、金属ドーピング量、金属ドーピング深さ、
金属種などは何ら限定を受けないのは明らかである。If proton exchange is performed so that the channel waveguides 2a and 2b are guided and metal doping is performed on the Li blocking layer 6, the proton exchange amount, the proton exchange depth, the metal doping amount, and the metal Doping depth,
Obviously, the metal species and the like are not limited at all.
【００３４】図５は本発明による光制御デバイスの製造
方法を示す工程図である。FIG. 5 is a process chart showing a method for manufacturing a light control device according to the present invention.
【００３５】ＬｉＮｂＯ3 結晶基板１に、チャネル型光
導波路２ａ、２ｂを形成するためにパターン化された金
属７ａとＬｉ阻止層６を形成する金属７ｂを形成する
（工程Ａ）。金属７ａ、７ｂの堆積にはＣＶＤ法、スパ
ッタリング法、蒸着法などを用いる。また、金属７ａの
パターン化には通常のリソグラヒィ法を用いる。なお、
Ｌｉ阻止層６を形成する金属７ｂに関しても導波光が伝
搬する領域を除いて残すパターン化を行ってもよいこと
は明らかである。On the LiNbO 3 crystal substrate 1, a patterned metal 7a for forming the channel type optical waveguides 2a and 2b and a metal 7b for forming the Li blocking layer 6 are formed (step A). For deposition of the metals 7a and 7b, a CVD method, a sputtering method, an evaporation method, or the like is used. Further, a normal lithography method is used for patterning the metal 7a. In addition,
It is obvious that the metal 7b forming the Li blocking layer 6 may be patterned so as to leave the region where the guided light propagates.
【００３６】次に、熱拡散により金属７ａ、７ｂをＬｉ
ＮｂＯ3 結晶基板１にドーピングすることにより、チャ
ネル型光導波路２ａ、２ｂとＬｉ阻止層６を同時に形成
する（工程Ｂ）。Next, the metals 7a and 7b are converted into Li by thermal diffusion.
By doping the NbO 3 crystal substrate 1, the channel type optical waveguides 2a and 2b and the Li blocking layer 6 are simultaneously formed (step B).
【００３７】図５の工程Ａではチャネル型光導波路２
ａ、２ｂを形成するためにパターン化された金属７ａが
Ｌｉ阻止層６を形成する金属７ｂの上に装荷されている
が、この上下関係はどちらでもよいことは明らかであ
り、チャネル型光導波路２ａ、２ｂを形成するためにパ
ターン化された金属７ａがＬｉ阻止層６を形成する金属
７ｂの下に形成されていてもよい。In step A of FIG. 5, the channel type optical waveguide 2
The metal 7a patterned to form the a and 2b is loaded on the metal 7b that forms the Li blocking layer 6, but it is clear that the upper and lower relationship may be either, and the channel type optical waveguide is used. Metal 7a patterned to form 2a, 2b may be formed under metal 7b forming Li blocking layer 6.
【００３８】なお、ドーピングされる金属には、Ｔｉ、
Ｃｕ、Ｖ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｒなどが用いられる。本実施
例ではチャネル型光導波路２ａ、２ｂ、並びにＬｉ阻止
層６の形成にあたっては、両者とも金属にＴｉを用い
た。The metals to be doped include Ti,
Cu, V, Fe, Mo, Cr and the like are used. In this embodiment, when forming the channel type optical waveguides 2a and 2b and the Li blocking layer 6, both of them used Ti as a metal.
【００３９】図６は本発明による光制御デバイスの製造
方法を示す工程図である。FIG. 6 is a process chart showing a method for manufacturing a light control device according to the present invention.
【００４０】ＬｉＮｂＯ3 結晶基板１に、チャネル型光
導波路２ａ、２ｂを形成するためにパターン化された金
属７ａを形成した後に、これを熱拡散してチャネル型光
導波路２ａ、２ｂを形成する（工程Ａ）。次にＬｉ阻止
層６を形成する金属７ｂをＬｉＮｂＯ3 結晶基板１表面
に堆積し、これを熱拡散してＬｉ阻止層６を形成する
（工程Ｂ）。なお、Ｌｉ阻止層６を形成する金属７ｂを
導波光が伝搬する領域を除いて残すパターン化を行って
もよいことは明らかである。After the patterned metal 7a is formed on the LiNbO 3 crystal substrate 1 to form the channel type optical waveguides 2a and 2b, the metal 7a is thermally diffused to form the channel type optical waveguides 2a and 2b ( Step A). Next, a metal 7b for forming the Li blocking layer 6 is deposited on the surface of the LiNbO 3 crystal substrate 1 and thermally diffused to form the Li blocking layer 6 (Step B). It is obvious that the metal 7b forming the Li blocking layer 6 may be patterned so as to leave the region except for the region where the guided light propagates.
【００４１】図５の実施例と同様に金属７ａ、７ｂの堆
積にはＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法などを用い
る。また、金属７ａのパターン化には通常のリソグラフ
ィ法を用いる。図６の実施例では、チャネル型光導波路
２ａ、２ｂを熱拡散で形成した後に、Ｌｉ阻止層６を２
回目の熱拡散で形成しているが、Ｌｉ阻止層６の熱拡散
による形成を先に行い、チャネル型光導波路２ａ、２ｂ
の熱拡散による形成を後に行ってもよいことは明らかで
ある。As in the embodiment shown in FIG. 5, the metal layers 7a and 7b are deposited by a CVD method, a sputtering method, an evaporation method, or the like. Further, a normal lithography method is used for patterning the metal 7a. In the embodiment of FIG. 6, after the channel type optical waveguides 2a and 2b are formed by thermal diffusion, the Li blocking layer 6 is
Although the formation is performed by the second thermal diffusion, the formation of the Li blocking layer 6 by thermal diffusion is performed first, and the channel type optical waveguides 2a and 2b are formed.
Obviously, the formation by thermal diffusion may be performed later.
【００４２】この際、チャネル導波路２ａ、２ｂの導波
がなされれば、チャネル導波路２ａ、２ｂ及びＬｉ阻止
層の深さの大小関係は何ら限定を受けないのは明らかで
ある。At this time, if the waveguides of the channel waveguides 2a and 2b are guided, it is apparent that the relationship between the depths of the channel waveguides 2a and 2b and the Li blocking layer is not limited at all.
【００４３】なお、ドーピングされる金属には、Ｔｉ、
Ｃｕ、Ｖ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｒなどが用いられる。本実施
例ではチャネル型光導波路２ａ、２ｂ、並びにＬｉ阻止
層６の形成にあたっては、両者とも金属にＴｉを用い
た。The metals to be doped include Ti,
Cu, V, Fe, Mo, Cr and the like are used. In this embodiment, when forming the channel type optical waveguides 2a and 2b and the Li blocking layer 6, both of them used Ti as a metal.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明を用いれば、ＣＶＤ法やスパッタ
リング法などによるＳｉＯ2 バッファ層の堆積の際にプ
ラズマや熱の影響でＬｉＮｂＯ3 基板からＳｉＯ2 バッ
ファ層中へのＬｉの混入を防ぐことができる。従って、
ＳｉＯ2 バッファ層中のＬｉを低減することができるた
め、ＤＣドリフトの発生を抑圧でき、高信頼の光制御デ
バイスとその製造方法を得ることができる。According to the present invention, it is possible to prevent the mixing of Li from the LiNbO 3 substrate into the SiO 2 buffer layer due to the influence of plasma or heat when depositing the SiO 2 buffer layer by the CVD method or the sputtering method. Can be. Therefore,
Since Li in the SiO 2 buffer layer can be reduced, the occurrence of DC drift can be suppressed, and a highly reliable light control device and a method for manufacturing the same can be obtained.
【図１】本発明の光制御デバイスの構造を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a light control device of the present invention.
【図２】本発明による光制御デバイスの特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram of the light control device according to the present invention.
【図３】本発明の光制御デバイスの構造を示す断面図で
ある。FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the light control device of the present invention.
【図４】本発明の光制御デバイスの構造を示す断面図で
ある。FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the light control device of the present invention.
【図５】本発明の光制御デバイスの製造方法を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing a light control device of the present invention.
【図６】本発明の光制御デバイスの製造方法を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a method for manufacturing the light control device of the present invention.
【図７】従来の光制御デバイスの構造を示す断面図であ
る。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional light control device.
１ ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 電気光学結晶基板 ２ａ、２ｂ チャネル型光導波路 ３ バッファ層 ４ａ、４ｂ 電極 ５ 光回路 ６ Ｌｉ阻止層 ７ａ、７ｂ 金属1 LiNbO 3 or LiTaO 3 electrooptic crystal substrate 2a, 2b channel optical waveguide 3 buffer layer 4a, 4b electrode 5 light circuit 6 Li blocking layer 7a, 7b metal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/00 - 1/035 G02F 1/29 - 1/313 G02B 6/12 - 6/14──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G02F 1/00-1/035 G02F 1/29-1/313 G02B 6/ 12-6/14
Claims (6)
またはＬｉＴａＯ3結晶基板表面に第１の金属のドーピ
ングにより形成されたチャネル型光導波路と前記基板上
に装荷された光学的に透明な膜体と前記光学的に透明な
膜体の上に形成された電極とからなる方向性結合器型光
制御デバイスにおいて、チャネル型光導波路を伝搬する
導波光の伝搬領域以外の前記結晶基板表面に第２の金属
のドーピングにより形成されたＬｉ阻止層を有すること
を特徴とする方向性結合器型光制御デバイス。1. LiNbO 3 having an electro-optical effect,
Alternatively, a channel type optical waveguide formed by doping a LiTaO 3 crystal substrate with a first metal, an optically transparent film loaded on the substrate, and an optically transparent film formed on the optically transparent film are formed. A directional coupler type optical control device comprising an electrode having a Li blocking layer formed by doping a second metal on the surface of the crystal substrate other than the propagation region of the guided light propagating through the channel type optical waveguide. A directional coupler type light control device characterized by the above-mentioned.
金属がＴｉであることを特徴とする請求項１記載の方向
性結合器型光制御デバイス。2. The method according to claim 1, wherein the first metal is Ti, and the second metal is Ti.
2. The direction according to claim 1 , wherein the metal is Ti.
Sex coupler type light control device.
またはＬｉＴａＯ3結晶基板表面にプロトン交換により
形成されたチャネル型光導波路と前記基板上に装荷され
た光学的に透明な膜体と前記光学的に透明な膜体の上に
形成された電極とからなる光制御デバイスにおいて、前
記結晶基板表面全面あるいは前記チャネル型光導波路を
伝搬する導波光の伝搬領域以外の前記結晶基板表面に金
属のドーピングにより形成されたＬｉ阻止層を有するこ
とを特徴とする光制御デバイス。3. LiNbO 3 having an electro-optic effect,
Or a channel-type optical waveguide formed by proton exchange on the surface of a LiTaO 3 crystal substrate, an optically transparent film loaded on the substrate, and an electrode formed on the optically transparent film. A light control device, comprising: a Li blocking layer formed by metal doping on the entire surface of the crystal substrate or on the surface of the crystal substrate other than the propagation region of the guided light propagating through the channel-type optical waveguide. Control device.
またはＬｉＴａＯ3結晶基板表面にチャネル型光導波路
と前記基板上に装荷された光学的に透明な膜体と前記光
学的に透明な膜体の上に形成された電極とからなる光制
御デバイスの製造方法において、前記結晶基板上に第１
の金属のドーピングによりチャネル型光導波路を形成し
た後、チャネル型光導波路を伝搬する導波光の伝搬領域
以外の結晶基板表面に第２の金属をドーピングしてＬｉ
阻止層を形成することを特徴とする光制御デバイスの製
造方法。4. LiNbO 3 having an electro-optic effect,
Alternatively, manufacture of a light control device comprising a channel type optical waveguide on the surface of a LiTaO 3 crystal substrate, an optically transparent film loaded on the substrate, and an electrode formed on the optically transparent film. The method comprises the steps of:
After forming a channel-type optical waveguide by doping with a metal, doping the second metal on the surface of the crystal substrate other than the propagation region of the guided light propagating through the channel-type optical waveguide, and Li
A method for manufacturing a light control device, comprising forming a blocking layer .
またはＬｉＴａＯ3結晶基板表面にチャネル型光導波路
と前記基板上に装荷された光学的に透明な膜体と前記光
学的に透明な膜体の上に形成された電極とからなる光制
御デバイスの製造方法において、チャネル型光導波路を
伝搬する導波光の伝搬領域以外の結晶基板表面に第２の
金属をドーピングしてＬｉ阻止層を形成した後、第１の
金属のドーピングによりチャネル型光導波路を形成する
ことを特徴とする光制御デバイスの製造方法。5. LiNbO 3 having an electro-optic effect,
Alternatively, manufacture of a light control device comprising a channel type optical waveguide on the surface of a LiTaO 3 crystal substrate, an optically transparent film loaded on the substrate, and an electrode formed on the optically transparent film. Forming a Li blocking layer by doping a second metal on the surface of the crystal substrate other than the propagation region of the guided light propagating through the channel type optical waveguide, and then forming the channel type optical waveguide by doping the first metal; A method of manufacturing a light control device.
金属がＴｉであることを特徴とする請求項４、５記載の
光制御デバイスの製造方法。6. The method according to claim 6, wherein the first metal is Ti, and the second metal is Ti.
Claim 4, 5 production method of <br/> light control device, wherein the metal is Ti.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6231754A JP2809112B2 (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Light control device and manufacturing method thereof |
| CA002159129A CA2159129C (en) | 1994-09-27 | 1995-09-26 | Optical control device and method for making the same |
| CA002256216A CA2256216C (en) | 1994-09-27 | 1995-09-26 | Optical control device and method for making the same |
| EP95306831A EP0704742A3 (en) | 1994-09-27 | 1995-09-27 | Optical control device and method for making the same |
| US08/535,477 US5687265A (en) | 1994-09-27 | 1995-09-27 | Optical control device and method for making the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6231754A JP2809112B2 (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Light control device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0894867A JPH0894867A (en) | 1996-04-12 |
| JP2809112B2 true JP2809112B2 (en) | 1998-10-08 |
Family
ID=16928516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6231754A Expired - Fee Related JP2809112B2 (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Light control device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2809112B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61198106A (en) * | 1985-02-27 | 1986-09-02 | Fujitsu Ltd | Optical waveguide forming method |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP6231754A patent/JP2809112B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0894867A (en) | 1996-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4703627B2 (en) | 1 × 2 polarization splitter and 1 × 2 polarization independent optical switch | |
| JP2555942B2 (en) | Light control device | |
| JP2674535B2 (en) | Light control device | |
| JP2894961B2 (en) | Light control device | |
| US4245883A (en) | Electrochromic optical device | |
| JP3025982B2 (en) | Waveguide type optical directional coupler | |
| US5687265A (en) | Optical control device and method for making the same | |
| Nashimoto et al. | PLZT electro-optic waveguides and switches | |
| JP2809112B2 (en) | Light control device and manufacturing method thereof | |
| JP3415152B2 (en) | Multi-branch digital optical switch | |
| JP5467414B2 (en) | Optical functional waveguide | |
| JP2004325536A (en) | Nonlinear optical device | |
| JPH0675195A (en) | Optical control device | |
| JP2624199B2 (en) | Light control device and manufacturing method thereof | |
| JP2850899B2 (en) | Light control device | |
| JPH01201609A (en) | Optical device | |
| JPH0721597B2 (en) | Optical switch | |
| JP3896145B2 (en) | Optical waveguide material and optical waveguide | |
| CA2256216C (en) | Optical control device and method for making the same | |
| JP2730465B2 (en) | Light control device and manufacturing method thereof | |
| JP2574602B2 (en) | Optical waveguide device | |
| JP3106710B2 (en) | Light control device | |
| JP2720654B2 (en) | Light control device | |
| JP2606552B2 (en) | Light control device | |
| JPH1114850A (en) | Manufacture of optical element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980630 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |