JP2809112B2 - 光制御デバイスとその製造方法 - Google Patents
光制御デバイスとその製造方法Info
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- 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
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Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
属がTiであることを特徴とする。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
属がTiであることを特徴とする。
【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。
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。
【0020】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【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。
バイスの構造を示す断面図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
バイスの構造を示す断面図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
方法を示す工程図である。
【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。
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。
【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)。
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)。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
方法を示す工程図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ある。
【図2】本発明による光制御デバイスの特性図である。
【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。
ある。
【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。
ある。
【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。
ある。
【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。
ある。
【図7】従来の光制御デバイスの構造を示す断面図であ
る。
る。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (6)
- 【請求項1】 電気光学効果を有するLiNbO3 、
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。 - 【請求項2】 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請求項1記載の方向
性結合器型光制御デバイス。 - 【請求項3】 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
とを特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項4】 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光制御デバイスの製
造方法。 - 【請求項5】 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
ことを特徴とする光制御デバイスの製造方法。 - 【請求項6】 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請求項4、5記載の
光制御デバイスの製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6231754A JP2809112B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 光制御デバイスとその製造方法 |
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 |
US08/535,477 US5687265A (en) | 1994-09-27 | 1995-09-27 | Optical control device and method for making the same |
EP95306831A EP0704742A3 (en) | 1994-09-27 | 1995-09-27 | Optical control device and method for its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6231754A JP2809112B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 光制御デバイスとその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0894867A JPH0894867A (ja) | 1996-04-12 |
JP2809112B2 true JP2809112B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=16928516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6231754A Expired - Fee Related JP2809112B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 光制御デバイスとその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2809112B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61198106A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-02 | Fujitsu Ltd | 光導波路形成方法 |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP6231754A patent/JP2809112B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0894867A (ja) | 1996-04-12 |
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---|---|---|---|
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