JP3001027B2 - 光導波路デバイス - Google Patents
光導波路デバイスInfo
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- JP3001027B2 JP3001027B2 JP34715692A JP34715692A JP3001027B2 JP 3001027 B2 JP3001027 B2 JP 3001027B2 JP 34715692 A JP34715692 A JP 34715692A JP 34715692 A JP34715692 A JP 34715692A JP 3001027 B2 JP3001027 B2 JP 3001027B2
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- optical waveguide
- buffer layer
- drift
- waveguide device
- substrate
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0121—Operation of devices; Circuit arrangements, not otherwise provided for in this subclass
- G02F1/0123—Circuits for the control or stabilisation of the bias voltage, e.g. automatic bias control [ABC] feedback loops
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/07—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 buffer layer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路デバイスに関
する。本発明は、特に高い信頼性が要求される光通信装
置における光導波路デバイスに関し、とりわけ多チャン
ネル大容量の情報を光のままで交換するための高速光ス
イッチや超高速、超長距離通信を行う場合の光外部変調
器に用いられ、これらを長期間動作させる場合の安定性
の向上を図るための光導波路デバイスの構成に関する。
する。本発明は、特に高い信頼性が要求される光通信装
置における光導波路デバイスに関し、とりわけ多チャン
ネル大容量の情報を光のままで交換するための高速光ス
イッチや超高速、超長距離通信を行う場合の光外部変調
器に用いられ、これらを長期間動作させる場合の安定性
の向上を図るための光導波路デバイスの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光スイッチや光変調器等に使用
される光導波路デバイスでは、ニオブ酸リチウム(LiNbO
3)等の電気光学結晶基板表面内に形成した光導波路に電
界を印加して屈折率を変化させることにより、この導波
路中を進行する光信号のスイッチング、位相変調や強度
変調が行われる。
される光導波路デバイスでは、ニオブ酸リチウム(LiNbO
3)等の電気光学結晶基板表面内に形成した光導波路に電
界を印加して屈折率を変化させることにより、この導波
路中を進行する光信号のスイッチング、位相変調や強度
変調が行われる。
【０００３】このような導波路デバイスでは、導波路を
伝播する光が電極金属に吸収されるのを防ぐ目的で、導
波路と電極の間に導波路よりも屈折率の小さな透明誘電
体膜であるバッファ層が形成されている。このバッファ
層の上に電極を形成し、この電極に電圧を印加すると、
バッファ層を通して基板結晶中に形成された導波路に電
界が印加され、この電界の強さに比例して導波路の屈折
率が変化し、スイッチや変調等の機能が生じる。
伝播する光が電極金属に吸収されるのを防ぐ目的で、導
波路と電極の間に導波路よりも屈折率の小さな透明誘電
体膜であるバッファ層が形成されている。このバッファ
層の上に電極を形成し、この電極に電圧を印加すると、
バッファ層を通して基板結晶中に形成された導波路に電
界が印加され、この電界の強さに比例して導波路の屈折
率が変化し、スイッチや変調等の機能が生じる。
【０００４】この場合、導波路に印加される電界の強さ
やその経時的な変化は、バッファ層の特性によって大き
く左右される。光出力は導波路の屈折率、つまりは導波
路にかかる電界の強度に対応して変化するので、この種
のデバイスでは導波路に印加される電界を正確に制御す
る技術が重要となる。
やその経時的な変化は、バッファ層の特性によって大き
く左右される。光出力は導波路の屈折率、つまりは導波
路にかかる電界の強度に対応して変化するので、この種
のデバイスでは導波路に印加される電界を正確に制御す
る技術が重要となる。
【０００５】このような電気光学結晶基板を用いた導波
路デバイスには、光スイッチ、変調器、分波器、偏波制
御器などのいろいろな物があるが、以下においては簡単
のため超高速光通信用変調器に用いるLiNbO3導波路を用
いたマッハツェンダ型光変調器を例にして説明する。
路デバイスには、光スイッチ、変調器、分波器、偏波制
御器などのいろいろな物があるが、以下においては簡単
のため超高速光通信用変調器に用いるLiNbO3導波路を用
いたマッハツェンダ型光変調器を例にして説明する。
【０００６】図２３は、従来のマッハツェンダ型変調器
の外観図を示している。図において、１はチップ長手方
向に結晶軸方位のＸ軸を、電気光学係数ｒ33を用いるた
めに厚さ方向にＺ軸を、またこれらに垂直な方向にＹ軸
が来るようカットしたニオブ酸リチウム(LiNbO3)結晶基
板である。基板１の表面には、電子ビーム蒸着法等の成
膜手段により、金属チタン（Ti）膜を形成した後、図示
Ｘ方向にこのチタン(Ti)蒸着膜を帯状にパターニング形
成した後、チタンを基板１中に熱拡散させて基板１より
も屈折率の大きい、７μｍ程度の径を有する半円形状の
光導波路２を形成している。
の外観図を示している。図において、１はチップ長手方
向に結晶軸方位のＸ軸を、電気光学係数ｒ33を用いるた
めに厚さ方向にＺ軸を、またこれらに垂直な方向にＹ軸
が来るようカットしたニオブ酸リチウム(LiNbO3)結晶基
板である。基板１の表面には、電子ビーム蒸着法等の成
膜手段により、金属チタン（Ti）膜を形成した後、図示
Ｘ方向にこのチタン(Ti)蒸着膜を帯状にパターニング形
成した後、チタンを基板１中に熱拡散させて基板１より
も屈折率の大きい、７μｍ程度の径を有する半円形状の
光導波路２を形成している。
【０００７】次いで、光導波路２を伝播している光の電
極による吸収を防ぐため、導波路基板１の表面全面に電
子ビーム蒸着法等の成膜技術によって 0.5μｍの厚さに
誘電率εが 4.0、屈折率が1.45程度の二酸化シリコン(S
iO2)を被着させてバッファ層を形成している（図２３で
は理解を容易にするため、光導波路２がバッファ層３の
表面に存在するかのように見える状態で図示してあ
る）。更に、バッファ層３の表面で光導波路２に対応す
る位置には、帯状に例えば幅が７μｍ、厚さ１０μｍ程
度の金(Au)薄膜からなる信号用電極４と接地用電極５を
蒸着、メッキ等の手段を用いて配置している。また、進
行波電極と信号源６とは同軸ケーブル７を用いて接続さ
れている。終端抵抗８も同様に同軸ケーブル７を用いて
接続されている。光導波路２は端面でニオブ酸リチウム
結晶ブロック９がはりつけられ、ファイバ固定治具１０
を用いてファイバ１１に接続されている。
極による吸収を防ぐため、導波路基板１の表面全面に電
子ビーム蒸着法等の成膜技術によって 0.5μｍの厚さに
誘電率εが 4.0、屈折率が1.45程度の二酸化シリコン(S
iO2)を被着させてバッファ層を形成している（図２３で
は理解を容易にするため、光導波路２がバッファ層３の
表面に存在するかのように見える状態で図示してあ
る）。更に、バッファ層３の表面で光導波路２に対応す
る位置には、帯状に例えば幅が７μｍ、厚さ１０μｍ程
度の金(Au)薄膜からなる信号用電極４と接地用電極５を
蒸着、メッキ等の手段を用いて配置している。また、進
行波電極と信号源６とは同軸ケーブル７を用いて接続さ
れている。終端抵抗８も同様に同軸ケーブル７を用いて
接続されている。光導波路２は端面でニオブ酸リチウム
結晶ブロック９がはりつけられ、ファイバ固定治具１０
を用いてファイバ１１に接続されている。
【０００８】図２４(a) は、図２３の変調器における切
断線イ−ロ上の断面構造を示している。この断面を電気
の等価回路で表現すると、図２４(b) のように、バッフ
ァ層抵抗Rb、ニオブ酸リチウム結晶の抵抗ＲLNおよびそ
れぞれの容量ＣB 、ＣLNを用いて表現することができ
る。この等価回路で、電極４、５に電圧が印加された瞬
間には、ニオブ酸リチウムに印加される電圧ＶLNはほぼ
等価回路における容量Ｃだけで決まり、 (1)式で与えら
れる大きさとなる。
断線イ−ロ上の断面構造を示している。この断面を電気
の等価回路で表現すると、図２４(b) のように、バッフ
ァ層抵抗Rb、ニオブ酸リチウム結晶の抵抗ＲLNおよびそ
れぞれの容量ＣB 、ＣLNを用いて表現することができ
る。この等価回路で、電極４、５に電圧が印加された瞬
間には、ニオブ酸リチウムに印加される電圧ＶLNはほぼ
等価回路における容量Ｃだけで決まり、 (1)式で与えら
れる大きさとなる。
【０００９】
【数１】
【００１０】また、充分時間が経過した後には、ＶLNは
ほぼ等価回路における抵抗Ｒだけで決まり、 (2)式で与
えられる大きさとなる。
ほぼ等価回路における抵抗Ｒだけで決まり、 (2)式で与
えられる大きさとなる。
【００１１】
【数２】
【００１２】このため、変調器の電極に電圧を印加した
瞬間と充分時間が経過した後とでは、導波路に印加され
る電圧が変化する。これによって変調器からの出射光も
変化することとなる。この変化がニオブ酸リチウム導波
路デバイスにおけるＤＣドリフトと言われる現象であ
る。
瞬間と充分時間が経過した後とでは、導波路に印加され
る電圧が変化する。これによって変調器からの出射光も
変化することとなる。この変化がニオブ酸リチウム導波
路デバイスにおけるＤＣドリフトと言われる現象であ
る。
【００１３】図２５は、印加電圧と出射光強度の関係を
示した図である。図で、Ｖ1 の電圧を印加した時、印加
した瞬間にはＰ1 の光出力が出ているが、時間とともに
光出力が減少し、Ｐ2 となったとすると、この状態は電
極に実効的にＶ2 の電圧しかかかっていない状態と等価
であり、そのドリフト量Ｓを (3)式で評価することがで
きる。
示した図である。図で、Ｖ1 の電圧を印加した時、印加
した瞬間にはＰ1 の光出力が出ているが、時間とともに
光出力が減少し、Ｐ2 となったとすると、この状態は電
極に実効的にＶ2 の電圧しかかかっていない状態と等価
であり、そのドリフト量Ｓを (3)式で評価することがで
きる。
【００１４】
【数３】
【００１５】このＤＣドリフトは、電極に印加された電
圧のＤＣ成分によって起きる現象であり、印加電圧の大
きさに比例する。つまり、１Ｖの電圧を印加した時に
0.3ＶのＤＣドリフトが起きたとすると、１０Ｖの電圧
を印加した場合には３ＶのＤＣドリフトが起きるわけで
ある。このため、ＤＣドリフトを議論する場合、ＤＣド
リフト量を印加電圧に対するパーセントで表現すると便
利である。従って、以下の記述ではＤＣドリフト量をパ
ーセントで表現する。
圧のＤＣ成分によって起きる現象であり、印加電圧の大
きさに比例する。つまり、１Ｖの電圧を印加した時に
0.3ＶのＤＣドリフトが起きたとすると、１０Ｖの電圧
を印加した場合には３ＶのＤＣドリフトが起きるわけで
ある。このため、ＤＣドリフトを議論する場合、ＤＣド
リフト量を印加電圧に対するパーセントで表現すると便
利である。従って、以下の記述ではＤＣドリフト量をパ
ーセントで表現する。
【００１６】(1) 、(2) 式を基に抵抗Ｒと容量Ｃの関係
とＤＣドリフトの起き方を示したものが図２６である。
(1)式の容量で決まる電圧よりも (2)式の抵抗で決まる
電圧が小さい場合、イのように正のドリフトが発生す
る。この時、導波路にかかる電圧 (または電界）が徐々
に小さくなって行く。容量で決まる電圧よりも抵抗で決
まる電圧が大きい場合、ハのように負のドリフトが発生
する。この時、導波路にかかる電圧 (または電界）は徐
々に大きくなって行く。もちろん実際のＤＣドリフトは
このように単純ではない。
とＤＣドリフトの起き方を示したものが図２６である。
(1)式の容量で決まる電圧よりも (2)式の抵抗で決まる
電圧が小さい場合、イのように正のドリフトが発生す
る。この時、導波路にかかる電圧 (または電界）が徐々
に小さくなって行く。容量で決まる電圧よりも抵抗で決
まる電圧が大きい場合、ハのように負のドリフトが発生
する。この時、導波路にかかる電圧 (または電界）は徐
々に大きくなって行く。もちろん実際のＤＣドリフトは
このように単純ではない。
【００１７】ここでは、 LiNbO3 基板１とバッファ層３
の界面層の抵抗やバッファ層３の水平方向抵抗や光導波
路２の周囲部分が基板１と異なっていることにより生じ
る抵抗、容量などを等価的にＣB 、ＣLN、ＲB 、ＲLNで
表現している。誘電体 (絶縁体）の電気抵抗は、よく知
られているように、電圧が印加されていると時間ととも
に変化する。また、バッファ層３や結晶中に可動イオン
が存在する場合には、これらの移動による空間電荷分布
も考慮しなければならない。このため、ＤＣドリフトに
ついて検討する場合には、これらの効果を総合的に考慮
しなければならない。しかし、すべての現象に対して詳
細なメカニズムを解明し、これを分類して記述すること
は極めて煩雑であるため、ここではＤＣドリフト特性の
改善を実現する方策とこれによって得られる特徴的な結
果に主体にして記載する。
の界面層の抵抗やバッファ層３の水平方向抵抗や光導波
路２の周囲部分が基板１と異なっていることにより生じ
る抵抗、容量などを等価的にＣB 、ＣLN、ＲB 、ＲLNで
表現している。誘電体 (絶縁体）の電気抵抗は、よく知
られているように、電圧が印加されていると時間ととも
に変化する。また、バッファ層３や結晶中に可動イオン
が存在する場合には、これらの移動による空間電荷分布
も考慮しなければならない。このため、ＤＣドリフトに
ついて検討する場合には、これらの効果を総合的に考慮
しなければならない。しかし、すべての現象に対して詳
細なメカニズムを解明し、これを分類して記述すること
は極めて煩雑であるため、ここではＤＣドリフト特性の
改善を実現する方策とこれによって得られる特徴的な結
果に主体にして記載する。
【００１８】図２３に示す従来の構成からなる変調器の
ＤＣドリフトの評価結果を図２７に示す。図２７では、
経過時間とともに変化するＤＣドリフト特性を雰囲気の
温度が20℃、60℃、 100℃、 140℃で評価した結果を示
している。図より、ＤＣドリフトは室温（２０℃）では
１日で５％、１０日で３０％、 200日で 100％と極めて
ゆっくりとした現象であることがわかる (もちろん従来
の構成からなる変調器でも、プロセス中に結晶にダメー
ジを与えたりしてプロセス条件が不完全であると、この
現象が数分で100%に到達する場合がある）。
ＤＣドリフトの評価結果を図２７に示す。図２７では、
経過時間とともに変化するＤＣドリフト特性を雰囲気の
温度が20℃、60℃、 100℃、 140℃で評価した結果を示
している。図より、ＤＣドリフトは室温（２０℃）では
１日で５％、１０日で３０％、 200日で 100％と極めて
ゆっくりとした現象であることがわかる (もちろん従来
の構成からなる変調器でも、プロセス中に結晶にダメー
ジを与えたりしてプロセス条件が不完全であると、この
現象が数分で100%に到達する場合がある）。
【００１９】このようにゆっくりした現象であっても、
光通信システム用部品では少なくとも15年の長期間に渡
ってその特性を補償する必要があり、このような特性で
は不充分である。また、このようなゆっくりした現象を
15年に渡って評価してから製品とすることは実際には困
難であるが、幸いにも図示のようにこの現象は温度加速
されることがわかっている。従って、これより、 100℃
で評価すると室温の約1000倍以上に現象を加速して評価
できることがわかる。このため、 100℃で評価すれば、
15年以上の長期特性を僅か１週間で評価し、推測するこ
とができる。このため、以下の記述では 100℃もしくは
140℃の雰囲気中での評価結果を基準として記す。
光通信システム用部品では少なくとも15年の長期間に渡
ってその特性を補償する必要があり、このような特性で
は不充分である。また、このようなゆっくりした現象を
15年に渡って評価してから製品とすることは実際には困
難であるが、幸いにも図示のようにこの現象は温度加速
されることがわかっている。従って、これより、 100℃
で評価すると室温の約1000倍以上に現象を加速して評価
できることがわかる。このため、 100℃で評価すれば、
15年以上の長期特性を僅か１週間で評価し、推測するこ
とができる。このため、以下の記述では 100℃もしくは
140℃の雰囲気中での評価結果を基準として記す。
【００２０】従来、このＤＣドリフトに関して、幾つか
の改善策が提案されている。上述したように、バッファ
層３の存在がＤＣドリフトの主原因となっているため、
バッファ層３を形成せずに、電極による伝播光の吸収を
防ぐ目的で透明電極を用いた構造が提案されている（特
開昭55-69122号公報）。しかし、光通信で重要な光の波
長 1.3μｍまたは1.55μｍで透明で、かつ、導波路の屈
折率よりも充分小さい屈折率を示す材料は無く、従って
上記提案の構造でも、導波路の真上に接する構造を採る
のではなく、導波路近傍に配置する構造を採用して、吸
収の問題を避けている。実際には、Ｚ−ｃｕｔ基板のデ
バイスのように導波路の真上に電極を形成しなければな
らないデバイスもある。この場合の対策として、導電性
材料と透明な絶縁膜を混ぜて吸収を少なくする提案もあ
る（特開昭61-198133 号公報）。この方法によれば、確
かに透明電極としての効果的な光波長域を導電性材料単
独の場合に比較して長波長側にシフトさせることが可能
である。
の改善策が提案されている。上述したように、バッファ
層３の存在がＤＣドリフトの主原因となっているため、
バッファ層３を形成せずに、電極による伝播光の吸収を
防ぐ目的で透明電極を用いた構造が提案されている（特
開昭55-69122号公報）。しかし、光通信で重要な光の波
長 1.3μｍまたは1.55μｍで透明で、かつ、導波路の屈
折率よりも充分小さい屈折率を示す材料は無く、従って
上記提案の構造でも、導波路の真上に接する構造を採る
のではなく、導波路近傍に配置する構造を採用して、吸
収の問題を避けている。実際には、Ｚ−ｃｕｔ基板のデ
バイスのように導波路の真上に電極を形成しなければな
らないデバイスもある。この場合の対策として、導電性
材料と透明な絶縁膜を混ぜて吸収を少なくする提案もあ
る（特開昭61-198133 号公報）。この方法によれば、確
かに透明電極としての効果的な光波長域を導電性材料単
独の場合に比較して長波長側にシフトさせることが可能
である。
【００２１】しかし、電極としての機能を有する状態を
保つにはこの導電性材料の比率を多くする必要がある
が、一般に知られている導電性材料が波長１μｍ以上で
強い光吸収性を有することから、この領域に透明電極を
形成することは困難である。特に、膜に垂直に光が通過
する場合、吸収損失が小さくとも、光導波路２上のバッ
ファ層３として用いるとほとんど光が吸収されてしまう
場合が多い。さらにこの場合、バッファ層３は基本的に
電極と等価な役目を果たすため、バッファ層３を電極
４、５の形状に分離して形成する必要がある。
保つにはこの導電性材料の比率を多くする必要がある
が、一般に知られている導電性材料が波長１μｍ以上で
強い光吸収性を有することから、この領域に透明電極を
形成することは困難である。特に、膜に垂直に光が通過
する場合、吸収損失が小さくとも、光導波路２上のバッ
ファ層３として用いるとほとんど光が吸収されてしまう
場合が多い。さらにこの場合、バッファ層３は基本的に
電極と等価な役目を果たすため、バッファ層３を電極
４、５の形状に分離して形成する必要がある。
【００２２】また、バッファ層３を有する図２３の如き
従来の変調器では、印加電圧によってバッファ層３中の
イオンが動いてイオンの局在化が生じるためＤＣドリフ
トが発生すると考え、この可動イオンをトラップする提
案もある（特開平1-155631号公報、論文Ａ： Electroni
cs Lett., Vol.26, No.17, pp1409-1410）。このよう
な、イオンの局在化を防ぐためにトラップを導入する方
法は半導体技術で常套手段として用いられているもので
あるが、これを実施した論文Ａの結果ではＰをドープす
ることでＤＣドリフトの改善が成されたと記述されてい
るが、結果的には僅か２時間しか安定な状態が保たれて
おらず、約３時間で８０％以上のＤＣドリフトが発生し
ている。図２７に、何も添加していないSiO2バッファ層
３を用いた従来構成によるＤＣドリフト特性が示してあ
る。論文Ａの結果と比較すると、より良好な特性となっ
ており、トラップとしてＰをドープした効果がまったく
見られていない。
従来の変調器では、印加電圧によってバッファ層３中の
イオンが動いてイオンの局在化が生じるためＤＣドリフ
トが発生すると考え、この可動イオンをトラップする提
案もある（特開平1-155631号公報、論文Ａ： Electroni
cs Lett., Vol.26, No.17, pp1409-1410）。このよう
な、イオンの局在化を防ぐためにトラップを導入する方
法は半導体技術で常套手段として用いられているもので
あるが、これを実施した論文Ａの結果ではＰをドープす
ることでＤＣドリフトの改善が成されたと記述されてい
るが、結果的には僅か２時間しか安定な状態が保たれて
おらず、約３時間で８０％以上のＤＣドリフトが発生し
ている。図２７に、何も添加していないSiO2バッファ層
３を用いた従来構成によるＤＣドリフト特性が示してあ
る。論文Ａの結果と比較すると、より良好な特性となっ
ており、トラップとしてＰをドープした効果がまったく
見られていない。
【００２３】他に、バッファ層の上層部が金属もしくは
半導体を粒状に混在して含む構造にし、電子がバッファ
層内に注入されやすくして、ＤＣドリフトを緩和すると
いう提案もある（特開平３−１２７０２３）。この構造
は、バッファ層の内電極とバッファ層の界面部に部分的
に金属もしくは半導体元素が酸化せずに金属状態で粒状
に含有された層を有する２層構造であることを特徴とし
ている。しかし、この方法で作製された光導波路デバイ
スのＤＣドリフト特性は、論文Ｂ（電子情報通信学会論
文誌、c-1, Vol. 1. J75-C-1, No. 1, pp １７〜２６、
１９９２年１月）に記述されているように、光通信シス
テムで要求される安定性を得るに至っていない。
半導体を粒状に混在して含む構造にし、電子がバッファ
層内に注入されやすくして、ＤＣドリフトを緩和すると
いう提案もある（特開平３−１２７０２３）。この構造
は、バッファ層の内電極とバッファ層の界面部に部分的
に金属もしくは半導体元素が酸化せずに金属状態で粒状
に含有された層を有する２層構造であることを特徴とし
ている。しかし、この方法で作製された光導波路デバイ
スのＤＣドリフト特性は、論文Ｂ（電子情報通信学会論
文誌、c-1, Vol. 1. J75-C-1, No. 1, pp １７〜２６、
１９９２年１月）に記述されているように、光通信シス
テムで要求される安定性を得るに至っていない。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】電気光学結晶基板表面
内に形成された光導波路に、その上に形成されたバッフ
ァ層を介してさらにその上に形成された電極から電界が
印加されて動作する光導波路デバイス分野において、印
加されたＤＣ（直流）電圧成分に起因して起きる出射光
の経時変化はＤＣドリフトと呼ばれている。このＤＣド
リフトに対しては、これまで多くの研究がなされている
にもかかわらず、現在に到るまでこの問題を解決した報
告は無い。
内に形成された光導波路に、その上に形成されたバッフ
ァ層を介してさらにその上に形成された電極から電界が
印加されて動作する光導波路デバイス分野において、印
加されたＤＣ（直流）電圧成分に起因して起きる出射光
の経時変化はＤＣドリフトと呼ばれている。このＤＣド
リフトに対しては、これまで多くの研究がなされている
にもかかわらず、現在に到るまでこの問題を解決した報
告は無い。
【００２５】近年、光通信では、光導波路デバイス、特
にニオブ酸リチウム(LiNbO3)導波路を用いた超高速光外
部変調器や光スイッチなどの実用化が熱望されている。
本発明は、電気光学効果を用いた導波路デバイスにおけ
る実用化の最大の課題であるＤＣドリフトを解決するも
のである。
にニオブ酸リチウム(LiNbO3)導波路を用いた超高速光外
部変調器や光スイッチなどの実用化が熱望されている。
本発明は、電気光学効果を用いた導波路デバイスにおけ
る実用化の最大の課題であるＤＣドリフトを解決するも
のである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、基本的には、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路上に形成されたバッ
ファ層と、および前記バッファ層上に形成された前記光
導波路の屈折率を変化させる電界を印加するための駆動
電極とを含み、前記バッファ層が酸化シリコンと周期律
表の三〜八族、一ｂ族および二ｂ族の金属元素およびシ
リコンを除く半導体元素から選ばれる１種またはそれ以
上の元素の酸化物の少なくとも１種との混合物、または
シリコンと前記金属元素および半導体元素から選ばれる
１種またはそれ以上の元素との酸化物の透明絶縁体から
なることを特徴とする光導波路デバイスを提供する。か
かる本発明は下記の如き形態を有する。 １．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンとインジウムの酸化物とを含むことを特徴とする光
導波路デバイス。 ２．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンとチタンの酸化物とを含むことを特徴とする光導波
路デバイス。 ３．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンと錫の酸化物とを含むことを特徴とする光導波路デ
バイス。 ４．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンとゲルマニウムの酸化物とを含むことを特徴とする
光導波路デバイス。 ５．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンと亜鉛の酸化物とを含むことを特徴とする光導波路
デバイス。 ６．前記バッファ層はさらに他の金属または半導体元素
の酸化物を含む、上記１〜５のいずれかに記載の光導波
路デバイス。 ７．電気光学結晶基板と、前記基板の表面内に形成され
た光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させる電界
を印加するための電極とおよび前記基板上で前記電極下
に形成されたバッファ層とからなる光導波路デバイスに
おいて、前記バッファ層は前記光導波路デバイスのＤＣ
ドリフト特性の時間経過に伴って初期には初期値より負
のＤＣドリフトを発生し、後期には正のＤＣドリフトに
変化するように、周期律表の三〜八族、一ｂ族および二
ｂ族の金属元素の１種以上の酸化物と酸化シリコンとの
混合物または化合物により構成されていることを特徴と
する光導波路デバイス。 ８．電気光学結晶基板と、前記基板の表面内に形成され
た光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させる電界
を印加するための電極とおよび前記基板上で前記電極下
に形成されたバッファ層とからなる光導波路デバイスに
おいて、前記バッファ層は前記光導波路デバイスのＤＣ
ドリフト特性の時間経過に伴って初期には初期値より負
のＤＣドリフトを発生し、後期には正のＤＣドリフトに
変化するように、シリコンを除く半導体元素の１種以上
の酸化物と酸化シリコンとの混合物または化合物により
構成されていることを特徴とする光導波路デバイス。 ９．電気光学結晶基板と、前記基板の表面内に形成され
た光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させる電界
を印加するための電極とおよび前記基板上で前記電極下
に形成されたバッファ層とからなる光導波路デバイスに
おいて、前記バッファ層は前記光導波路デバイスのＤＣ
ドリフト特性の時間経過に伴って初期には初期値より負
のＤＣドリフトを発生し、後期には正のＤＣドリフトに
変化するように、周期律表の三〜八族、一ｂ族および二
ｂ族の金属元素とシリコンを除く半導体元素のそれぞれ
１種以上で構成される酸化物と酸化シリコンとの混合物
または化合物により構成されていることを特徴とする光
導波路デバイス。 １０．前記バッファ層の厚さは0.25μｍ以上 2.5μｍ以
下である、上記１〜９のいずれかに記載の光導波路デバ
イス。 １１．前記バッファ層の電気抵抗率は１０9 Ωcm以上１
０16Ωcm以下である、上記１〜９のいずれかに記載の光
導波路デバイス。 １２．前記バッファ層中に含まれる周期律表の三Ｂ族の
金属元素はバッファ層中の金属および半導体元素の総量
に対して0.001 モル％以上35モル％以下である、上記７
または９記載の光導波路デバイス。 １３．上記７〜９のいずれかに記載した光導波路デバイ
スの電極に印加電圧はＤＣドリフトに応じてバイアスを
変化させる回路を有することを特徴とする光導波路デバ
イス回路。
決するため、基本的には、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路上に形成されたバッ
ファ層と、および前記バッファ層上に形成された前記光
導波路の屈折率を変化させる電界を印加するための駆動
電極とを含み、前記バッファ層が酸化シリコンと周期律
表の三〜八族、一ｂ族および二ｂ族の金属元素およびシ
リコンを除く半導体元素から選ばれる１種またはそれ以
上の元素の酸化物の少なくとも１種との混合物、または
シリコンと前記金属元素および半導体元素から選ばれる
１種またはそれ以上の元素との酸化物の透明絶縁体から
なることを特徴とする光導波路デバイスを提供する。か
かる本発明は下記の如き形態を有する。 １．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンとインジウムの酸化物とを含むことを特徴とする光
導波路デバイス。 ２．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンとチタンの酸化物とを含むことを特徴とする光導波
路デバイス。 ３．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンと錫の酸化物とを含むことを特徴とする光導波路デ
バイス。 ４．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンとゲルマニウムの酸化物とを含むことを特徴とする
光導波路デバイス。 ５．光導波路デバイスは、電気光学結晶基板表面内に形
成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させ
る電界を印加するための第１および第２の電極とおよび
前記基板上で前記第１および第２の電極間の下に形成さ
れたバッファ層とからなり、前記バッファ層は酸化シリ
コンと亜鉛の酸化物とを含むことを特徴とする光導波路
デバイス。 ６．前記バッファ層はさらに他の金属または半導体元素
の酸化物を含む、上記１〜５のいずれかに記載の光導波
路デバイス。 ７．電気光学結晶基板と、前記基板の表面内に形成され
た光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させる電界
を印加するための電極とおよび前記基板上で前記電極下
に形成されたバッファ層とからなる光導波路デバイスに
おいて、前記バッファ層は前記光導波路デバイスのＤＣ
ドリフト特性の時間経過に伴って初期には初期値より負
のＤＣドリフトを発生し、後期には正のＤＣドリフトに
変化するように、周期律表の三〜八族、一ｂ族および二
ｂ族の金属元素の１種以上の酸化物と酸化シリコンとの
混合物または化合物により構成されていることを特徴と
する光導波路デバイス。 ８．電気光学結晶基板と、前記基板の表面内に形成され
た光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させる電界
を印加するための電極とおよび前記基板上で前記電極下
に形成されたバッファ層とからなる光導波路デバイスに
おいて、前記バッファ層は前記光導波路デバイスのＤＣ
ドリフト特性の時間経過に伴って初期には初期値より負
のＤＣドリフトを発生し、後期には正のＤＣドリフトに
変化するように、シリコンを除く半導体元素の１種以上
の酸化物と酸化シリコンとの混合物または化合物により
構成されていることを特徴とする光導波路デバイス。 ９．電気光学結晶基板と、前記基板の表面内に形成され
た光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化させる電界
を印加するための電極とおよび前記基板上で前記電極下
に形成されたバッファ層とからなる光導波路デバイスに
おいて、前記バッファ層は前記光導波路デバイスのＤＣ
ドリフト特性の時間経過に伴って初期には初期値より負
のＤＣドリフトを発生し、後期には正のＤＣドリフトに
変化するように、周期律表の三〜八族、一ｂ族および二
ｂ族の金属元素とシリコンを除く半導体元素のそれぞれ
１種以上で構成される酸化物と酸化シリコンとの混合物
または化合物により構成されていることを特徴とする光
導波路デバイス。 １０．前記バッファ層の厚さは0.25μｍ以上 2.5μｍ以
下である、上記１〜９のいずれかに記載の光導波路デバ
イス。 １１．前記バッファ層の電気抵抗率は１０9 Ωcm以上１
０16Ωcm以下である、上記１〜９のいずれかに記載の光
導波路デバイス。 １２．前記バッファ層中に含まれる周期律表の三Ｂ族の
金属元素はバッファ層中の金属および半導体元素の総量
に対して0.001 モル％以上35モル％以下である、上記７
または９記載の光導波路デバイス。 １３．上記７〜９のいずれかに記載した光導波路デバイ
スの電極に印加電圧はＤＣドリフトに応じてバイアスを
変化させる回路を有することを特徴とする光導波路デバ
イス回路。
【００２７】
【作用】本発明の光導波路デバイスにおいて、バッファ
層は、上記の構成を有するから、時間の経過に従い、初
期には負のＤＣドリフト特性を示し、また可動電子やイ
オンの動きに添加物が影響を及ぼして、光導波路デバイ
スのＤＣドリフト増加を従来に比べ平坦化することがで
き、長期に渡ってＤＣドリフト特性を改善することがで
きる。
層は、上記の構成を有するから、時間の経過に従い、初
期には負のＤＣドリフト特性を示し、また可動電子やイ
オンの動きに添加物が影響を及ぼして、光導波路デバイ
スのＤＣドリフト増加を従来に比べ平坦化することがで
き、長期に渡ってＤＣドリフト特性を改善することがで
きる。
【００２８】
【実施例】図１は、本発明による導波路型変調器構造の
実施例を示す斜視図であり、従来と同様の構成要素につ
いては同符号を付してある。図において、１はニオブ酸
リチウム基板であり、厚さ方向にＺ軸がくるようにカッ
トしてある。また、導波路基板１の表面には、厚さ 950
Åのチタン(Ti)層を電子ビーム蒸着法によって形成した
後、結晶軸Ｘ方向に光導波路ができるようにパターン形
成し、しかる後に酸素雰囲気中で1050℃で10時間加熱し
て上記チタンを導波路基板１に熱拡散させて、径が７μ
ｍ程度の帯状の光導波路２が一端で分岐し、他端で結合
し、中央で相互に１５μｍの間隔を保って平行に形成さ
れている。
実施例を示す斜視図であり、従来と同様の構成要素につ
いては同符号を付してある。図において、１はニオブ酸
リチウム基板であり、厚さ方向にＺ軸がくるようにカッ
トしてある。また、導波路基板１の表面には、厚さ 950
Åのチタン(Ti)層を電子ビーム蒸着法によって形成した
後、結晶軸Ｘ方向に光導波路ができるようにパターン形
成し、しかる後に酸素雰囲気中で1050℃で10時間加熱し
て上記チタンを導波路基板１に熱拡散させて、径が７μ
ｍ程度の帯状の光導波路２が一端で分岐し、他端で結合
し、中央で相互に１５μｍの間隔を保って平行に形成さ
れている。
【００２９】この光導波路２の上一面にIn2O3 を5mol％
およびTiO2を5mol％含有する二酸化シリコン(SiO2)を電
子ビーム蒸着法またはスパッタ法で付着させ、バッファ
層３’を形成している。このようにして形成したバッフ
ァ層３’を、湿潤酸素雰囲気中で 600℃で10時間アニー
ルして処理している。このバッファ層３’においては、
抵抗は充分に高く、特に電極間でバッファ層を分離する
必要は無い。次いで、温度特性改善のため、厚さ1000Å
のＳｉ膜１２をスパッタ法で形成している。この後、光
導波路２上に電極４、５を形成している。即ち、この装
置におけるバッファ層の構成は、(SiO2)0.95(TiO2)0.05
の組成をベースにし、これに In2O3を5mol％含有させた
組成からなるものである。このようにして形成したTi拡
散 LiNbO 3 導波路型外部変調器のＤＣドリフト特性を図
６に示す。図は温度20℃、60℃、100℃および 140℃の
各条件でＤＣドリフト特性を評価したものであり、温度
によってこの現象が加速されていることがわかる。この
場合の活性化エネルギーは約１eVであった。
およびTiO2を5mol％含有する二酸化シリコン(SiO2)を電
子ビーム蒸着法またはスパッタ法で付着させ、バッファ
層３’を形成している。このようにして形成したバッフ
ァ層３’を、湿潤酸素雰囲気中で 600℃で10時間アニー
ルして処理している。このバッファ層３’においては、
抵抗は充分に高く、特に電極間でバッファ層を分離する
必要は無い。次いで、温度特性改善のため、厚さ1000Å
のＳｉ膜１２をスパッタ法で形成している。この後、光
導波路２上に電極４、５を形成している。即ち、この装
置におけるバッファ層の構成は、(SiO2)0.95(TiO2)0.05
の組成をベースにし、これに In2O3を5mol％含有させた
組成からなるものである。このようにして形成したTi拡
散 LiNbO 3 導波路型外部変調器のＤＣドリフト特性を図
６に示す。図は温度20℃、60℃、100℃および 140℃の
各条件でＤＣドリフト特性を評価したものであり、温度
によってこの現象が加速されていることがわかる。この
場合の活性化エネルギーは約１eVであった。
【００３０】ここで形成されたバッファ層膜の組成は、
厳密にSiO2、TiO2およびIn2O3 の組成比からなる化合物
または混合物ではなく、 SiOx 、 TiOy およびInO z の
組成比からなる化合物または混合物と考えられる。しか
し、含有量について定量的に表現する必要性から、上記
および以降の記述では便宜上SiO2、TiO2およびIn2O3の
分子量を用いてその含有量をｍｏｌ％で表現する。
厳密にSiO2、TiO2およびIn2O3 の組成比からなる化合物
または混合物ではなく、 SiOx 、 TiOy およびInO z の
組成比からなる化合物または混合物と考えられる。しか
し、含有量について定量的に表現する必要性から、上記
および以降の記述では便宜上SiO2、TiO2およびIn2O3の
分子量を用いてその含有量をｍｏｌ％で表現する。
【００３１】また、これらバッファ層の作り方として
は、いくつかの有効な方法が可能である。この有効な方
法を以下に列挙するが、いずれの場合にも基板温度を２
５０℃以下にして製膜することが基板表面に欠陥層を形
成しない上で重要である。
は、いくつかの有効な方法が可能である。この有効な方
法を以下に列挙するが、いずれの場合にも基板温度を２
５０℃以下にして製膜することが基板表面に欠陥層を形
成しない上で重要である。
【００３２】(1) 予め酸化シリコンとその他の金属また
は半導体の酸化物を混合した後、焼結したターゲットを
用い、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法でバッファ
層を形成する方法。
は半導体の酸化物を混合した後、焼結したターゲットを
用い、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法でバッファ
層を形成する方法。
【００３３】(2) 酸化シリコンおよびその他の金属また
は半導体の酸化物を同時に蒸着（図２）またはスパッタ
する複数の電子ビームソースまたはスパッタターゲット
を備えた装置を用いて多源蒸着または多極スパッタして
製膜する方法。
は半導体の酸化物を同時に蒸着（図２）またはスパッタ
する複数の電子ビームソースまたはスパッタターゲット
を備えた装置を用いて多源蒸着または多極スパッタして
製膜する方法。
【００３４】(3) 複数の電子ビームソースまたはスパッ
タターゲットを備え、さらに光学基板が回転（図３）ま
たは往復する装置が備えられ、複数のソースまたはター
ゲットから光学基板に膜が超多層構造（図５）で形成さ
れる方法。この場合には、各層の厚さは 0.2から２００
オングストロームの厚さにすることが有効である。
タターゲットを備え、さらに光学基板が回転（図３）ま
たは往復する装置が備えられ、複数のソースまたはター
ゲットから光学基板に膜が超多層構造（図５）で形成さ
れる方法。この場合には、各層の厚さは 0.2から２００
オングストロームの厚さにすることが有効である。
【００３５】(4) 酸化シリコンターゲットの上にその他
の金属または半導体の酸化物を載せるかまたは穴を形成
してその中に埋め込むかしたターゲット（図４）でスパ
ッタしてバッファ層を形成する方法。
の金属または半導体の酸化物を載せるかまたは穴を形成
してその中に埋め込むかしたターゲット（図４）でスパ
ッタしてバッファ層を形成する方法。
【００３６】(5) 上記(1) 〜(4) の電子ビームソースま
たはスパッタターゲットの一部または全部が金属または
半導体の状態で形成され、蒸着またはスパッタが酸素を
含む反応性の雰囲気で行われることにより、酸化物の状
態でバッファ層膜を形成する方法。
たはスパッタターゲットの一部または全部が金属または
半導体の状態で形成され、蒸着またはスパッタが酸素を
含む反応性の雰囲気で行われることにより、酸化物の状
態でバッファ層膜を形成する方法。
【００３７】以上に記載した内容は、対象となるデバイ
スがスイッチその他の広範なデバイスである場合にも同
様に有効であると共に、LiTaO3結晶など他の電気光学結
晶を用いた導波路デバイスにも有効であり、同様に適用
できる技術である。
スがスイッチその他の広範なデバイスである場合にも同
様に有効であると共に、LiTaO3結晶など他の電気光学結
晶を用いた導波路デバイスにも有効であり、同様に適用
できる技術である。
【００３８】本発明における１つの基本的な構成は、バ
ッファ層３’に周期律表の三ｂ族の金属元素を含むこと
である。図７は、 LiNbO3 基板上にTiを熱拡散して形成
された導波路の上に三ｂ族元素であるインジウム（In）
がIn2O3 として5mol％含有されたSiO2バッファ層３’を
形成した場合の結果である。図２７に示すSiO2単独組成
のバッファ層３の場合に比較して、同じ100 ℃の条件で
はＤＣドリフトの増加が極めて遅いことがわかる。
ッファ層３’に周期律表の三ｂ族の金属元素を含むこと
である。図７は、 LiNbO3 基板上にTiを熱拡散して形成
された導波路の上に三ｂ族元素であるインジウム（In）
がIn2O3 として5mol％含有されたSiO2バッファ層３’を
形成した場合の結果である。図２７に示すSiO2単独組成
のバッファ層３の場合に比較して、同じ100 ℃の条件で
はＤＣドリフトの増加が極めて遅いことがわかる。
【００３９】本発明では、このように、バッファ層全体
が、金属もしくは半導体の酸化物の混合物として形成さ
れているのであって、論文Ｂに見られるような、層を２
層に分け、しかも電極−バッファ層の界面層で金属をそ
のまま粒状で含有している構造とは全く異なる。さら
に、界面層のみを酸化物混合膜にして実験を行ったとこ
ろ、ＤＣドリフトの改善は全く見られなかった。これ
は、界面構造のＤＣドリフト特性に与える影響は少な
く、バッファ層全体の改善が必要であることを意味して
いる。
が、金属もしくは半導体の酸化物の混合物として形成さ
れているのであって、論文Ｂに見られるような、層を２
層に分け、しかも電極−バッファ層の界面層で金属をそ
のまま粒状で含有している構造とは全く異なる。さら
に、界面層のみを酸化物混合膜にして実験を行ったとこ
ろ、ＤＣドリフトの改善は全く見られなかった。これ
は、界面構造のＤＣドリフト特性に与える影響は少な
く、バッファ層全体の改善が必要であることを意味して
いる。
【００４０】図７において、初期に約20% の負のＤＣド
リフトが発生している理由は、Inの添加により抵抗が小
さくなったためである。その後、正のドリフトが発生し
ているが、これは可動電子、可動イオンなどの電界によ
る移動が原因と考えられる。この正のドリフトに関して
も、酸化シリコンに混合した金属または半導体元素の酸
化物の効果で飛躍的な低減がなされている。このよう
に、ＤＣドリフトの増加を平坦にする効果は、周期律表
の三ｂ族金属元素が顕著であることが実験的に確認され
た。一方、周期律表でInの次の原子番号であるスズ（S
n）を添加した場合のＤＣドリフト特性は、図８に示す
ように、無添加の場合に比較して大幅な改善がみられる
が、その程度はInの場合程大きくはない。これは、元素
によって効果の度合いが異なることを意味する。
リフトが発生している理由は、Inの添加により抵抗が小
さくなったためである。その後、正のドリフトが発生し
ているが、これは可動電子、可動イオンなどの電界によ
る移動が原因と考えられる。この正のドリフトに関して
も、酸化シリコンに混合した金属または半導体元素の酸
化物の効果で飛躍的な低減がなされている。このよう
に、ＤＣドリフトの増加を平坦にする効果は、周期律表
の三ｂ族金属元素が顕著であることが実験的に確認され
た。一方、周期律表でInの次の原子番号であるスズ（S
n）を添加した場合のＤＣドリフト特性は、図８に示す
ように、無添加の場合に比較して大幅な改善がみられる
が、その程度はInの場合程大きくはない。これは、元素
によって効果の度合いが異なることを意味する。
【００４１】また、図９には周期律表の他の三ｂ族元素
であるAlを添加した場合の結果が示されているが、この
場合も長期のＤＣドリフト特性改善に効果があることが
わかる。このように、長期に渡るＤＣドリフト特性に
は、三ｂ族元素が特に有効であるが、なかでもIn元素が
極めて効果的であった。
であるAlを添加した場合の結果が示されているが、この
場合も長期のＤＣドリフト特性改善に効果があることが
わかる。このように、長期に渡るＤＣドリフト特性に
は、三ｂ族元素が特に有効であるが、なかでもIn元素が
極めて効果的であった。
【００４２】一方、二酸化シリコン（SiO2）に周期律表
の一ａ族および二a 族の金属以外の金属元素即ち周期律
表の三族〜八族、一ｂ族および二ｂ族の金属元素を少な
くとも１種含有する化合物を添加することも有効であ
る。例えば、前述の装置におけるバッファ層と同様に、
(SiO2)0.95(TiO2)0.05の組成をベースにし、これにGeO2
を1mol％以下の量で含有させた場合のＤＣドリフト特性
を図１０に、また同様にZnO を5mol％の量で含有させた
場合のＤＣドリフト特性を図１１に、さらにCr2O 3 を5m
ol％の量で含有させた場合のＤＣドリフト特性を図１２
に示す。いずれの場合にも装置の動作の安定性の向上が
認められる。
の一ａ族および二a 族の金属以外の金属元素即ち周期律
表の三族〜八族、一ｂ族および二ｂ族の金属元素を少な
くとも１種含有する化合物を添加することも有効であ
る。例えば、前述の装置におけるバッファ層と同様に、
(SiO2)0.95(TiO2)0.05の組成をベースにし、これにGeO2
を1mol％以下の量で含有させた場合のＤＣドリフト特性
を図１０に、また同様にZnO を5mol％の量で含有させた
場合のＤＣドリフト特性を図１１に、さらにCr2O 3 を5m
ol％の量で含有させた場合のＤＣドリフト特性を図１２
に示す。いずれの場合にも装置の動作の安定性の向上が
認められる。
【００４３】また、図１４に示すように、四ａ族のTiを
SiとTi元素の総数に対するTi元素の割合が５mol%になる
ように添加した場合には、SiO2単独の場合（図２７）と
比較して、ＤＣドリフト特性に効果が有ることがわか
る。この時の約-30%の負のＤＣドリフトは、バッファ層
膜の電気抵抗の低下に起因して生じている。この場合の
バッファ層膜の抵抗率は約1015Ωcmであった。ここで、
このような負のＤＣドリフトに対して、従来は、このよ
うな状態のバッファ層３’を利用しようとした例は無
い。これまでの研究報告は、ひたすら、図２６における
如き、正にも（イの状態）、負にも（ハの状態）ＤＣド
リフトが発生しないロの状態を実現しようとするもので
あった。
SiとTi元素の総数に対するTi元素の割合が５mol%になる
ように添加した場合には、SiO2単独の場合（図２７）と
比較して、ＤＣドリフト特性に効果が有ることがわか
る。この時の約-30%の負のＤＣドリフトは、バッファ層
膜の電気抵抗の低下に起因して生じている。この場合の
バッファ層膜の抵抗率は約1015Ωcmであった。ここで、
このような負のＤＣドリフトに対して、従来は、このよ
うな状態のバッファ層３’を利用しようとした例は無
い。これまでの研究報告は、ひたすら、図２６における
如き、正にも（イの状態）、負にも（ハの状態）ＤＣド
リフトが発生しないロの状態を実現しようとするもので
あった。
【００４４】しかし、周期率表の一ａ族および二ａ族に
関しては、例えば、Ｎａを含有するバッファ層の場合に
は図１３に示すように二酸化シリコン単独の場合に比較
してその効果は逆効果になる。このように、アルカリ金
属元素の場合には、ＤＣドリフト特性の改善に悪影響を
与える。
関しては、例えば、Ｎａを含有するバッファ層の場合に
は図１３に示すように二酸化シリコン単独の場合に比較
してその効果は逆効果になる。このように、アルカリ金
属元素の場合には、ＤＣドリフト特性の改善に悪影響を
与える。
【００４５】しかるに、このデバイスを外部からＤＣド
リフト状態に応じてＤＣドリフトを補償しようとする場
合、例えば図１５に示す回路を有効に活用しようとする
場合、正と負のＤＣドリフトに差が生じることとなり、
この場合に負のＤＣドリフトが効果的な意味を持つこと
となる。つまり、正の100%ＤＣドリフトが発生する場合
には、どんなに大きな電圧をかけて補償してもこの電圧
がすべて有効にかからなくなるため、これを補償するこ
とは不可能であるが、負のＤＣドリフトが発生している
場合には、それを補償するための電圧は印加されている
ＤＣ電圧より少ない電圧で完全に補償することができ
る。
リフト状態に応じてＤＣドリフトを補償しようとする場
合、例えば図１５に示す回路を有効に活用しようとする
場合、正と負のＤＣドリフトに差が生じることとなり、
この場合に負のＤＣドリフトが効果的な意味を持つこと
となる。つまり、正の100%ＤＣドリフトが発生する場合
には、どんなに大きな電圧をかけて補償してもこの電圧
がすべて有効にかからなくなるため、これを補償するこ
とは不可能であるが、負のＤＣドリフトが発生している
場合には、それを補償するための電圧は印加されている
ＤＣ電圧より少ない電圧で完全に補償することができ
る。
【００４６】このため、故意に負のＤＣドリフトが発生
するように添加物を混ぜたり、バッファ層を厚くしてバ
ッファ層容量を少なくしたりして正のＤＣドリフトが発
生しにくいようにすることが効果的であることを見出し
た。また、図２３および図２４の構成による変調器で電
極の幅が７μｍ、電極間隔が15μｍ、電極の厚さが10μ
ｍの変調器に対してそのバッファ層３’の厚さと抵抗率
をパラメータに初期に発生するＤＣドリフト量を求める
と図１６となり、バッファ層３’の抵抗値を１０16以下
で作製しておけば安定して負ＤＣドリフトが得られる。
するように添加物を混ぜたり、バッファ層を厚くしてバ
ッファ層容量を少なくしたりして正のＤＣドリフトが発
生しにくいようにすることが効果的であることを見出し
た。また、図２３および図２４の構成による変調器で電
極の幅が７μｍ、電極間隔が15μｍ、電極の厚さが10μ
ｍの変調器に対してそのバッファ層３’の厚さと抵抗率
をパラメータに初期に発生するＤＣドリフト量を求める
と図１６となり、バッファ層３’の抵抗値を１０16以下
で作製しておけば安定して負ＤＣドリフトが得られる。
【００４７】ここで、バッファ層３’の抵抗を下げて行
くと、光の波長１〜２μｍではバッファ層３’の自由電
子による光吸収が起きた。このため、バッファ層３’の
抵抗率を109 Ωcm以上とする必要がある。また、この
時、バッファ層３’を、電極による光吸収を避けるため
に、厚さ0.25μｍ以上で作製するのが有利であり、この
結果、ＤＣドリフト量は−２０％以下となる。また、図
１６からバッファ層が 2.5μｍと厚くなった場合には、
−２００％近くまで発生することがわかる。図１８は膜
厚が異なる場合に実験結果を示し、膜厚によってこのよ
うに負のＤＣドリフト量が異なることがわかる。
くと、光の波長１〜２μｍではバッファ層３’の自由電
子による光吸収が起きた。このため、バッファ層３’の
抵抗率を109 Ωcm以上とする必要がある。また、この
時、バッファ層３’を、電極による光吸収を避けるため
に、厚さ0.25μｍ以上で作製するのが有利であり、この
結果、ＤＣドリフト量は−２０％以下となる。また、図
１６からバッファ層が 2.5μｍと厚くなった場合には、
−２００％近くまで発生することがわかる。図１８は膜
厚が異なる場合に実験結果を示し、膜厚によってこのよ
うに負のＤＣドリフト量が異なることがわかる。
【００４８】このように、バッファ層３’の材質（抵抗
率、誘電率）や厚さの選択でＤＣドリフト量を−２０％
以上− 200％以下に作製でき、この場合、負側にシフト
する分だけＤＣドリフトの大きさが少なくなる。もちろ
ん、この現象により、単に抵抗低下の効果だけでなく、
酸化シリコン単独の場合と比較して複数の金属や半導体
の混合によって可動電子や可動イオンの動きが阻止され
ているという効果も得られる。この効果により、ＤＣド
リフトを負側にシフトさせるという短期的な効果だけで
なく、正方向に徐々に移行する長期的なＤＣドリフト
も、同時に飛躍的に改善される。
率、誘電率）や厚さの選択でＤＣドリフト量を−２０％
以上− 200％以下に作製でき、この場合、負側にシフト
する分だけＤＣドリフトの大きさが少なくなる。もちろ
ん、この現象により、単に抵抗低下の効果だけでなく、
酸化シリコン単独の場合と比較して複数の金属や半導体
の混合によって可動電子や可動イオンの動きが阻止され
ているという効果も得られる。この効果により、ＤＣド
リフトを負側にシフトさせるという短期的な効果だけで
なく、正方向に徐々に移行する長期的なＤＣドリフト
も、同時に飛躍的に改善される。
【００４９】また、三ｂ族元素を含有するバッファ層
３’にさらに他の物質を含有させることは、ＤＣドリフ
ト特性に効果的である。図１７は、膜中の金属または半
導体元素の総数に対してIn2O3 を5mol％含有するSiO2バ
ッファ層にさらにTiO2を5mol％添加した場合の結果を示
すものであるが、初期の負ＤＣドリフトの量がさらに小
さくなっていることがわかる。
３’にさらに他の物質を含有させることは、ＤＣドリフ
ト特性に効果的である。図１７は、膜中の金属または半
導体元素の総数に対してIn2O3 を5mol％含有するSiO2バ
ッファ層にさらにTiO2を5mol％添加した場合の結果を示
すものであるが、初期の負ＤＣドリフトの量がさらに小
さくなっていることがわかる。
【００５０】また、長期（１０日以上）のＤＣドリフト
もさらに改善されている。このため、三ｂ族元素に他の
金属元素を添加した場合には、相乗的な改善効果が生じ
ていると考えられる。また、Inの量を増加させて低抵抗
化を図ることも可能であるが、これは光通信で重要とな
る１〜２μｍ帯の波長で光吸収が発生するため効果的で
ない。
もさらに改善されている。このため、三ｂ族元素に他の
金属元素を添加した場合には、相乗的な改善効果が生じ
ていると考えられる。また、Inの量を増加させて低抵抗
化を図ることも可能であるが、これは光通信で重要とな
る１〜２μｍ帯の波長で光吸収が発生するため効果的で
ない。
【００５１】この場合、その含有量としては、光の吸収
に影響を与えない、0.001 〜35mol％であるのがよい。
しかし、In2O3 の含有量とＤＣドリフト量との関係を示
した図１９の結果から言えば、0.3mol％と微量であって
もその十倍以上の5mol％の場合にもIn2O3 を含有させる
ことで同様に飛躍的改善が見られる。また、図２０は１
４０℃で一日経過後のＤＣドリフト量を評価したもので
あるが、その含有量には最適値が存在し、4mol％付近が
最も特性が良くなる。また、SiO2とIn2O3 混成膜からな
るバッファ層膜においてIn2O3 濃度と電気抵抗の関係を
示した図２１から、濃度が高くなれば抵抗率が下がるわ
けで、最適含有量の存在は透明電極を目指してただ単に
抵抗の下がる効果だけでＤＣドリフトが改善されている
わけではないことが明らかである。さらに、35mol ％含
有された場合の抵抗率は１０9 Ωcmであり、この抵抗値
は導電膜とはいえない。このように本発明は、単に物質
添加による透明導電膜の導入によりＤＣドリフトを改善
するものではないことがわかる。
に影響を与えない、0.001 〜35mol％であるのがよい。
しかし、In2O3 の含有量とＤＣドリフト量との関係を示
した図１９の結果から言えば、0.3mol％と微量であって
もその十倍以上の5mol％の場合にもIn2O3 を含有させる
ことで同様に飛躍的改善が見られる。また、図２０は１
４０℃で一日経過後のＤＣドリフト量を評価したもので
あるが、その含有量には最適値が存在し、4mol％付近が
最も特性が良くなる。また、SiO2とIn2O3 混成膜からな
るバッファ層膜においてIn2O3 濃度と電気抵抗の関係を
示した図２１から、濃度が高くなれば抵抗率が下がるわ
けで、最適含有量の存在は透明電極を目指してただ単に
抵抗の下がる効果だけでＤＣドリフトが改善されている
わけではないことが明らかである。さらに、35mol ％含
有された場合の抵抗率は１０9 Ωcmであり、この抵抗値
は導電膜とはいえない。このように本発明は、単に物質
添加による透明導電膜の導入によりＤＣドリフトを改善
するものではないことがわかる。
【００５２】また、本発明によるバッファ層３’への周
期律表の三ｂ族元素の添加は電子ビーム蒸着、抵抗加熱
蒸着、スパッタリング法などの技術による成膜の後の酸
素雰囲気中でのアニールと密接な関係を持っている。図
２２は、アニールの温度と時間を変化させたときのＤＣ
ドリフト量の変化を示したものであり、３００℃以上７
００℃以下の温度において、２時間以上１０時間以下の
アニールが効果的である。
期律表の三ｂ族元素の添加は電子ビーム蒸着、抵抗加熱
蒸着、スパッタリング法などの技術による成膜の後の酸
素雰囲気中でのアニールと密接な関係を持っている。図
２２は、アニールの温度と時間を変化させたときのＤＣ
ドリフト量の変化を示したものであり、３００℃以上７
００℃以下の温度において、２時間以上１０時間以下の
アニールが効果的である。
【００５３】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、従来のＤ
Ｃドリフト特性を大幅に改善することができ、また負の
ＤＣドリフトを有効に利用することでより効果的なＤＣ
ドリフト特性を得ることができ、極めて厳しい信頼性を
要求する光通信用デバイスの仕様を満足する超高速外部
変調器、マトリクス・スイッチなどを実現することがで
きる。
Ｃドリフト特性を大幅に改善することができ、また負の
ＤＣドリフトを有効に利用することでより効果的なＤＣ
ドリフト特性を得ることができ、極めて厳しい信頼性を
要求する光通信用デバイスの仕様を満足する超高速外部
変調器、マトリクス・スイッチなどを実現することがで
きる。
【図１】本発明の光導波路デバイスの実施例構造を示す
斜視図。
斜視図。
【図２】酸化シリコンおよびその他の金属または半導体
の酸化物を同時に蒸着するための装置を模式的に示す
図。
の酸化物を同時に蒸着するための装置を模式的に示す
図。
【図３】光学基板を回転させる装置を模式的に示す図。
【図４】酸化シリコンに穴を形成してその中にその他の
金属または半導体の酸化物を埋め込むようにしたターゲ
ットを模式的に示す図。
金属または半導体の酸化物を埋め込むようにしたターゲ
ットを模式的に示す図。
【図５】複数の電子ビームソースまたはターゲットから
光学基板に膜を超多層構造で形成させる場合を説明する
図。
光学基板に膜を超多層構造で形成させる場合を説明する
図。
【図６】本発明の光導波路デバイスの一実施例のＤＣド
リフト特性を示す図。
リフト特性を示す図。
【図７】インジウムを５ mol% の量で添加した場合のＤ
Ｃドリフト特性を示す図。
Ｃドリフト特性を示す図。
【図８】スズを添加した場合のＤＣドリフト特性を示す
図。
図。
【図９】アルミニウムを添加した場合のＤＣドリフト特
性を示す図。
性を示す図。
【図１０】ゲルマニウムを1mol％以下の量で添加した場
合のＤＣドリフト特性を示す図
合のＤＣドリフト特性を示す図
【図１１】亜鉛を5mol％の量で添加した場合のＤＣドリ
フト特性を示す図
フト特性を示す図
【図１２】クロムを5mol％の量で添加した場合のＤＣド
リフト特性を示す図
リフト特性を示す図
【図１３】ナトリウムを添加した場合のＤＣドリフト特
性を示す図
性を示す図
【図１４】チタンを５ mol% の量で添加した場合のＤＣ
ドリフト特性を示す図。
ドリフト特性を示す図。
【図１５】変調器とＤＣドリフト補償回路が一体化され
た本発明に係る導波路デバイスの回路ブロック図。
た本発明に係る導波路デバイスの回路ブロック図。
【図１６】バッファ層の抵抗率とＤＣドリフト量の関係
を示す図。
を示す図。
【図１７】インジウムを５ mol% の量で添加した場合の
ＤＣドリフト特性を示す図。
ＤＣドリフト特性を示す図。
【図１８】パッファ層の膜厚が異なる場合のＤＣドリフ
ト特性を示す図。
ト特性を示す図。
【図１９】インジウムを添加した場合のＤＣドリフト特
性を示す図。
性を示す図。
【図２０】インジウムの添加量とＤＣドリフト量との関
係を示す図。
係を示す図。
【図２１】バッファ層の抵抗率とインジウムの含有量と
の関係を示す図。
の関係を示す図。
【図２２】アニール条件とＤＣドリフト量との関係を示
す図。
す図。
【図２３】従来の光導波路デバイスの構造を示す斜視
図。
図。
【図２４】図２３の光導波路デバイスを示し、(a) は断
面図、(b) はその電気等価回路を示す図。
面図、(b) はその電気等価回路を示す図。
【図２５】変調器の印加電圧と光出力強度の関係を示す
図。
図。
【図２６】ＤＣドリフトの時間経過による変化の様子を
示す図。
示す図。
【図２７】従来のバッファ層構成によるＤＣドリフト特
性を示す図。
性を示す図。
１…導波路基板 ２…光導波路 ３…バッファ層 ３’…本発明によるバッファ層 ４…信号用電極 ５…接地用電極 ６…信号電源 ７…同軸ケーブル ８…終端抵抗 ９…ニオブ酸リチウム・ブロック １０…ファイバ固定用治具 １１…光ファイバ １２…半導電性Ｓｉ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 嘉伸 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 土居 正治 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 菅田 邦男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 倉橋 輝雄 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−19714（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−346310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−69122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−198133（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−155631（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−127023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−173428（ＪＰ，Ａ) Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．26，Ｎｏ．17，ｐｐ. 1409−1410（1990年発行) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/035 G02F 1/313 G02B 6/12 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (13)
- 【請求項１】 光導波路デバイスは、電気光学結晶基板
表面内に形成された光導波路と、前記光導波路の屈折率
を変化させる電界を印加するための第１および第２の電
極とおよび前記基板上で前記第１および第２の電極間の
下に形成されたバッファ層とからなり、 前記バッファ層は酸化シリコンとインジウムの酸化物と
を含むことを特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項２】 光導波路デバイスは、電気光学結晶基板
表面内に形成された光導波路と、前記光導波路の屈折率
を変化させる電界を印加するための第１および第２の電
極とおよび前記基板上で前記第１および第２の電極間の
下に形成されたバッファ層とからなり、 前記バッファ層は酸化シリコンとチタンの酸化物とを含
むことを特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項３】 光導波路デバイスは、電気光学結晶基板
表面内に形成された光導波路と、前記光導波路の屈折率
を変化させる電界を印加するための第１および第２の電
極とおよび前記基板上で前記第１および第２の電極間の
下に形成されたバッファ層とからなり、 前記バッファ層は酸化シリコンと錫の酸化物とを含むこ
とを特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項４】 光導波路デバイスは、電気光学結晶基板
表面内に形成された光導波路と、前記光導波路の屈折率
を変化させる電界を印加するための第１および第２の電
極とおよび前記基板上で前記第１および第２の電極間の
下に形成されたバッファ層とからなり、 前記バッファ層は酸化シリコンとゲルマニウムの酸化物
とを含むことを特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項５】 光導波路デバイスは、電気光学結晶基板
表面内に形成された光導波路と、前記光導波路の屈折率
を変化させる電界を印加するための第１および第２の電
極とおよび前記基板上で前記第１および第２の電極間の
下に形成されたバッファ層とからなり、 前記バッファ層は酸化シリコンと亜鉛の酸化物とを含む
ことを特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項６】 前記バッファ層はさらに他の金属または
半導体元素の酸化物を含む、請求項１〜５のいずれかに
記載の光導波路デバイス。 - 【請求項７】 電気光学結晶基板と、前記基板の表面内
に形成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化
させる電界を印加するための電極とおよび前記基板上で
前記電極下に形成されたバッファ層とからなる光導波路
デバイスにおいて、 前記バッファ層は前記光導波路デバイスのＤＣドリフト
特性の時間経過に伴って初期には初期値より負のＤＣド
リフトを発生し、後期には正のＤＣドリフトに変化する
ように、周期律表の三〜八族、一ｂ族および二ｂ族の金
属元素の１種以上の酸化物と酸化シリコンとの混合物ま
たは化合物により構成されていることを特徴とする光導
波路デバイス。 - 【請求項８】 電気光学結晶基板と、前記基板の表面内
に形成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化
させる電界を印加するための電極とおよび前記基板上で
前記電極下に形成されたバッファ層とからなる光導波路
デバイスにおいて、 前記バッファ層は前記光導波路デバイスのＤＣドリフト
特性の時間経過に伴って初期には初期値より負のＤＣド
リフトを発生し、後期には正のＤＣドリフトに変化する
ように、シリコンを除く半導体元素の１種以上の酸化物
と酸化シリコンとの混合物または化合物により構成され
ていることを特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項９】 電気光学結晶基板と、前記基板の表面内
に形成された光導波路と、前記光導波路の屈折率を変化
させる電界を印加するための電極とおよび前記基板上で
前記電極下に形成されたバッファ層とからなる光導波路
デバイスにおいて、 前記バッファ層は前記光導波路デバイスのＤＣドリフト
特性の時間経過に伴って初期には初期値より負のＤＣド
リフトを発生し、後期には正のＤＣドリフトに変化する
ように、周期律表の三〜八族、一ｂ族および二ｂ族の金
属元素とシリコンを除く半導体元素のそれぞれ１種以上
で構成される酸化物と酸化シリコンとの混合物または化
合物により構成されていることを特徴とする光導波路デ
バイス。 - 【請求項１０】 前記バッファ層の厚さは0.25μｍ以上
2.5μｍ以下である、請求項１〜９のいずれかに記載の
光導波路デバイス。 - 【請求項１１】 前記バッファ層の電気抵抗率は１０9
Ωcm以上１０16Ωcm以下である、請求項１〜９のいずれ
かに記載の光導波路デバイス。 - 【請求項１２】 前記バッファ層中に含まれる周期律表
の三Ｂ族の金属元素はバッファ層中の金属および半導体
元素の総量に対して0.001 モル％以上35モル％以下であ
る、請求項７または９記載の光導波路デバイス。 - 【請求項１３】 請求項７〜９のいずれかに記載した光
導波路デバイスの電極に印加電圧はＤＣドリフトに応じ
てバイアスを変化させる回路を有することを特徴とする
光導波路デバイス回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34614791 | 1991-12-27 | ||
| JP3-346147 | 1991-12-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05257105A JPH05257105A (ja) | 1993-10-08 |
| JP3001027B2 true JP3001027B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=18381433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34715692A Expired - Lifetime JP3001027B2 (ja) | 1991-12-27 | 1992-12-25 | 光導波路デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5404412A (ja) |
| EP (1) | EP0553568B1 (ja) |
| JP (1) | JP3001027B2 (ja) |
| DE (1) | DE69226761T2 (ja) |
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| US11366344B2 (en) | 2017-10-02 | 2022-06-21 | Tdk Corporation | Optical modulator |
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