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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