JP4375597B2 - 光導波路デバイスおよび進行波形光変調器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路デバイスおよびこれを利用した進行波形光変調器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
マルチメディアの発展に伴い、通信のブロードバンド化の需要が高まり10Gb/sを超える光伝送システムが実用化され、さらに高速化が期待されている。10Gb/s以上の電気信号(マイクロ波信号)を光に変調するデバイスとしてLN光変調器が使用されている。
【0003】
光変調器の変調帯域を広帯域化するために、光導波路基板を薄くすることによりマイクロ波と光波の速度整合をとる構造が発明されている。特許文献1および特許文献2には、光導波路基板に裏溝構造を形成することが記載されている。
【特許文献1】
特開平10−082921号公報
【特許文献2】
特開2001−06651号公報
【0004】
また、光導波路基板を薄くする構造において、速度整合条件を満足するためには光導波路部周辺の基板厚みを10μm程度にする必要があり、光モードフィールドパターンの偏平化を防止し、基板薄型および溝加工による表面ラフネス、ダメージの影響で発生する光の伝搬損失を抑制するために2段裏溝構造を特許文献3で出願した。さらに、2段裏溝構造の作製においては、基板を均一に薄くした後に溝構造を形成することも可能であり、この場合にデバイスの機械的強度を保持するために補強基板を設ける構造を特許文献4で出願した。
【特許文献3】
特開2002−109133号公報
【特許文献4】
特願2001−101729号
【0005】
特許文献5に記載のデバイスにおいては、補強基板に空気層を設けることで速度整合条件を満たす構造になっている。また、特許文献6に記載のデバイスにおいては、光導波路が保持基体との接着面上にある。
【特許文献5】
特開平9−211402号公報
【特許文献6】
特開2001−235714号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1〜4に記載のデバイスにおいては、変調器基板の裏面側に溝を設け、この変調器基板と補強基板とを、低誘電率材料で形成される接着層により接合している。このような構造は、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性試験で過大な負荷を加えたときに、温度ドリフトやDCドリフトが大きくなることがあることが判明してきた。
【0007】
本発明の課題は、光導波路基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスにおいて、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性試験で特に負荷を加えたときに、温度ドリフトやDCドリフトの点での信頼性を一層向上させることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光導波路基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスであって、
光導波路基板が、電気光学材料からなり、相対向する一方の主面と他方の主面とを備えている厚さ20μm以下の平板状の基板本体、基板本体の一方の主面側に設けられている光導波路、および基板本体の一方の主面に低誘電率層を介さず直接に設けられた電極を備えており、接着層によって保持基体と基板本体の他方の主面とが接着されており、保持基体の接着面が略平坦であり、基板本体の他方の主面が略平坦であり、接着層の厚さが略一定であってかつ30μm以上、1000μm以下であり、接着層の誘電率が電気光学材料の誘電率よりも低いことを特徴とする。
【0009】
本発明者は、厚さ20μm以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着面を略平坦面とすることを想到した。即ち、変調器用の基板本体の裏面に裏溝構造を形成することなく、厚さ20μm以下の平板状とした。つまり、裏面に溝が形成された変調器用光導波路基板を保持基体と接着した場合には、光導波路基板と電極材料および接着剤の熱膨張差によって、裏溝形成部に応力が集中することが、有限要素法による熱応力解析でわかった。さらに、光導波路基板の裏面側に溝を形成する工程は、エキシマレーザ、マイクログラインダおよびサンドブラストで行うが、上記の方法では現状加工ダメージを完全に取除くことは不可能であり、マイクロクラックの影響でこの部分の破壊強度が通常よりも30%以上低下することがわかった。したがって、変調器用光導波路基板での応力集中により、基板内の抵抗率に分布が生じ、CR時定数の差異がDCドリフトあるいは温度ドリフトを発生させたと考えられる。
【0010】
これに対し、本発明では、厚さ20μm以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着面を略平坦面とした。これによって接着層の厚さが略一定となり、光導波路基板において応力集中個所がなくなるため、応力が分散され、光導波路基板に加わる最大応力を低減できることがわかった。更に、基板薄型加工に研磨を使用することができるため、適切な方法により加工ダメージを飛躍的に除去でき、同時に破壊強度の劣化を防止することが可能である。
【0011】
また,参考形態は、光導波路基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスであって、光導波路基板が、電気光学材料からなり、相対向する一方の主面と他方の主面とを備えている厚さ30μm以下の平板状の基板本体、この基板本体の一方の主面側に設けられている光導波路、および基板本体の一方の主面側に設けられた電極を備えており、接着層によって保持基体と基板本体の他方の主面とが接着されており、接着層の厚さが200μm以下であることを特徴とする。
【0012】
参考形態では、厚さ30μm以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体とを接着すると共に、接着層の厚さを200μm以下とした。これによって、光導波路基板における応力の分散を促進し、光導波路基板に加わる最大応力を低減できる。
【0013】
また、本発明は、前記光導波路デバイスを備えている進行波形光変調器であって、光導波路中を伝搬する光を変調するための電圧を前記電極によって印加することを特徴とする、進行波形光変調器に係るものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る光変調器1を概略的に示す断面図である。図1においては、進行波形光変調器における光の進行方向に対して略垂直な横断面を示す。
【0015】
光変調器1は、光導波路基板19と保持基体2とを備えている。基板本体4、基体2は共に平板形状をしている。基板本体4の厚さは30μm以下である。基板本体4の一方の主面4aの上には所定の電極7A、7B、7Cが形成されている。本例では、いわゆるコプレーナ型(Coplanar waveguide:CPW電極)
の電極配置を採用しているが、電極の配置形態は特に限定されない。例えばACPSタイプであってよい。本例では、隣接する電極の間に一対の光導波路5b、5cが形成されており,各光導波路5b、5cに対して略水平方向に信号電圧を印加するようになっている。この光導波路は、平面的に見るといわゆるマッハツェンダー型の光導波路を構成しているが、この平面的パターンそれ自体は周知である(後述)。基板本体4の他方の主面4dと保持基体2の接着面2aとの間に、厚さが略一定の接着層3が介在し、基板本体4と保持基体2とを接着している。
【0016】
本光導波路デバイス1においては、厚さ20μm以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着面2aを略平坦面とした。これによって接着層3の厚さが略一定となり、光導波路基板19において応力集中個所がなくなるため、応力が分散され、光導波路基板19に加わる最大応力を低減できる。更に、基板本体4を厚さ20μm以下に薄型加工する際に、平面研磨を使用することができるため、適切な方法により加工ダメージを飛躍的に除去でき、同時に破壊強度の劣化を防止することが可能である。
【0017】
本発明において、基板本体4は厚さ20μm以下の平板からなる。ここで言う平板とは、主面4dに凹部や溝が形成されていない平板を意味しており、つまり他方の主面4d(接着面)は略平坦である。ただし、主面4dが略平坦であるとは、加工に伴い表面に残留する表面粗さは許容する趣旨であり、また、加工に伴う湾曲や反りも許容する趣旨である。
【0018】
本発明においては、基板本体4の一方の主面4a側に光導波路5b、5cを設ける。光導波路は、基板本体の一方の主面に直接形成されたリッジ型の光導波路であってよく、基板本体の一方の主面の上に他の層を介して形成されたリッジ型の光導波路であってよく、また基板本体の内部に内拡散法やイオン交換法によって形成された光導波路、例えばチタン拡散光導波路、プロトン交換光導波路であってよい。具体的には、光導波路が、主面4aから突出するリッジ型光導波路であってよい。リッジ型の光導波路は、レーザー加工、機械加工によって形成可能である。あるいは、高屈折率膜を基板本体4上に形成し、この高屈折率膜を機械加工やレーザーアブレーション加工することによって、リッジ型の三次元光導波路を形成できる。高屈折率膜は、例えば化学的気相成長法、物理的気相成長法、有機金属化学的気相成長法、スパッタリング法、液相エピタキシャル法によって形成できる。
【0019】
電極は、基板本体の一方の主面に直接形成されている。
【0020】
本発明においては、保持基体2の接着面2aが略平坦である。ただし、接着面2aが略平坦であるとは、加工に伴い表面に残留する表面粗さは許容する趣旨であり、また、加工に伴う湾曲や反りも許容する趣旨である。
【0021】
本発明では、接着層3の厚さT1は1000μm以下であり、300μm以下であることが更に好ましく、100μm以下であることが最も好ましい。また、接着層3の厚さの下限は30μmである。
【0022】
図2は、本発明外の参考形態に係る光導波路デバイス1Aを概略的に示す断面図である。図2においては、進行波形光変調器における光の進行方向に対して略垂直な横断面を示す。
【0023】
光変調器1Aは、光導波路基板19と保持基体22とを備えている。基板本体4は平板形状をしており、基板本体4の厚さは30μm以下である。光導波路基板19の構成は、図1に示した光導波路基板19の構成と同様である。基板本体22の接着面22a側には凹部ないし溝22bが形成されている。溝22bは、光の進行方向(紙面に垂直な方向)へと向かって延びている。
【0024】
本例においては、基板本体4の他方の主面4dと保持基体22の接着面22aとの間に接着層23が介在し、基板本体4と保持基体22とを接着している。これと共に、光導波路5b、5cの形成領域においては、主面4d下に溝22bが形成されており、溝22b内には、接着剤からなる低誘電率部分26が充填されている。
【0025】
本光導波路デバイス1Aにおいては、厚さ30μm以下の平板状の基板本体4を使用し、接着層23によって保持基体22と基板本体4とを接着し、かつ接着層23の厚さT1を200μm以下とした。これによって光導波路基板19において応力の分散が促進され、光導波路基板19に加わる最大応力を低減できる。
【0026】
ただし、本参考形態においては、接着層23の厚さT1に比べて、接着剤からなる低誘電率部分26の厚さT2が大きくなっており、このために接着剤の厚さに(T2−T1)の段差が生ずる。このため、接着層の厚さが全体に略一定の場合とは異なり、段差の周辺において基板本体4へと応力の集中が生じ易い形態になる。このような応力集中によるDCドリフトや温度ドリフトを低減するためには、接着層23の厚さT1を200μm以下とすることが必要である。
【0027】
本参考形態の観点からは、接着層3の厚さT1は200μm以下であることが必要であるが、150μm以下であることが更に好ましく、110μm以下であることが最も好ましい。また、接着層3の厚さT1の下限は特にないが、基板本体4に加わる応力を低減するという観点からは、0.1μm以上であってもよい。
【0028】
本発明においては、接着層が、光導波路の形成領域において他方の主面と保持基体とを接着していてよい。例えば図1の光導波路デバイス1はこの実施形態に係るものである。図1に示すように、接着層の厚さが略一定である。ただし、接着層の厚さが略一定とは、製造上の誤差は許容する趣旨である。
【0029】
また、本発明においては、光導波路の形成領域において他方の主面と保持基体との間に、基板本体を構成する電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を有する低誘電率部分を設けることが好ましい。これによって、前述のような速度整合を実現することが容易になる。
【0030】
低誘電率部分の種類は特に限定されない。好適な実施形態においては、低誘電率部分が空気層である。また、他の実施形態においては、低誘電率部分が接着剤からなる(図1の例)。この場合には、前記電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を有する接着剤を使用する必要がある。
【0031】
また、他の実施形態においては、低誘電率部分が、前記電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を有する低誘電率材料からなっており、この低誘電率材料が接着剤に属していない。
【0032】
図3は、光導波路デバイス1Bを概略的に示す断面図である。光変調器1Bは、光導波路基板19と保持基体22とを備えている。基板本体4は平板形状をしており、基板本体4の厚さは30μm以下である。基板本体22の接着面22a側には凹部ないし溝22bが形成されている。溝22bは、光の進行方向(紙面に垂直な方向)へと向かって延びている。
【0033】
本参考例においては、基板本体4の他方の主面4dと保持基体22の接着面22aとの間に接着層33A、33Bが介在し、基板本体4と保持基体22とを接着している。これと共に、光導波路5b、5cの形成領域においては、主面4d下に溝22bが形成されており、低誘電率部分20が設けられている。本例の低誘電率部分20は、接着剤33A、33Bとは異質の低誘電率材料からなる。
【0034】
図4は、本発明に係る光導波路デバイス1Cを概略的に示す断面図である。光変調器1Cは、光導波路基板19と保持基体2とを備えている。基板本体4は平板形状をしており、基板本体4の厚さは20μm以下である。保持基体2の接着面2aは略平坦である。
【0035】
本例においては、基板本体4の他方の主面4dと保持基体2の接着面2aとの間に接着層33A、33Bが介在し、基板本体4と保持基体2とを接着している。これと共に、光導波路5b、5cの形成領域においては、主面4d下に空気層21が形成されている。空気層21は低誘電率部分として機能している。
【0036】
図5は、参考例に係る光導波路デバイス1Dを概略的に示す断面図である。光変調器1Dは、光導波路基板19と保持基体22とを備えている。基板本体4は平板形状をしており、基板本体4の厚さは30μm以下である。基板本体22の接着面22a側には凹部ないし溝22bが形成されている。
【0037】
本例においては、基板本体4の他方の主面4dと保持基体22の接着面22aとの間に接着層33A、33Bが介在し、基板本体4と保持基体22とを接着している。接着層33A、33Bの厚さT1は200μm以下である。これと共に、光導波路5b、5cの形成領域においては、主面4d下に空気層25が形成されている。空気層25は低誘電率部分として機能している。
【0038】
速度整合の観点からは、低誘電率部分20、25、26の厚さT2は10μm以上であることが好ましく、30μm以上であることが更に好ましい。光導波路基板への応力集中を抑制するという観点からは、低誘電率部分20、25、26の厚さT2は0.5μm以下であることが好ましく、1000μm以下であることが更に好ましい。
【0039】
図6は、参考例に係る光導波路デバイス30を示す。本例の保持基体22は、図5に示した保持基体と同様である。本例では、光導波路基板を構成する基板本体36の主面36b側に溝27が形成されており、溝27が空気層25につながっている。
【0040】
本発明は、いわゆる独立変調型の進行波形光変調器に対しても適用できる。
【0041】
光導波路基板を構成する基板本体は、強誘電性の電気光学材料、好ましくは単結晶からなる。こうした結晶は、光の変調が可能であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウムリチウム、KTP、GaAs及び水晶などを例示することができる。ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶が、特に好ましい。
【0042】
電極は、低抵抗でインピーダンス特性に優れる材料であれば特に限定されるものではなく、金、銀、銅などの材料から構成することができる。
【0043】
保持基体によるマイクロ波の伝搬速度への影響を最小限とするという観点からは、保持基体の材質は、電気光学単結晶の誘電率よりも低い誘電率を有する材質であることが好ましい。こうした材質としては、石英ガラス等のガラスがある。
【0044】
基板本体においては、特に好ましくは結晶の分極軸が基板の一方の主面(表面)と略水平である。この場合には、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなるX板あるいはY板が好ましい。図1、図4には、本発明をX板あるいはY板に適用した例について示した。
【0045】
また、他の好適な実施形態においては、結晶の分極軸が基板の一方の主面(表面)と略垂直である。この場合には、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなるZ板が好ましい。Z板を使用した場合には、光導波路は電極の直下に設ける必要があり、光の伝搬損失を低減するために、基板の表面と電極との間にはバッファ層を設けることが好ましい。
【0046】
接着剤の具体例は、前記の条件を満足する限り特に限定されないが、エポキシ系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、ニオブ酸リチウムなどの電気光学効果を有する材料と比較的近い熱膨張係数を有するアロンセラミックスC(商品名、東亜合成社製)(熱膨張係数13×10−6/K)を例示できる。
【0047】
また接着用ガラスとしては、低誘電率で接着温度(作業温度)が約600℃以下のものが好ましい。また、加工の際に十分な接着強度が得られるものが好ましい。具体的には、酸化珪素、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素等の組成を複数組み合わせた、いわゆるはんだガラスが好ましい。
【0048】
また、基板本体4の裏面と保持基板との間に接着剤のシートを介在させ、接合することができる。好ましくは、熱硬化性、光硬化性あるいは光増粘性の樹脂接着剤からなるシートを、基板本体4の裏面と保持基板との間に介在させ、シートを硬化させる。このようなシートとしては、以下を例示できる。
300μm以下のフィルム樹脂が適当であり、具体的に日立化成製のT−2000、日清紡製カルボジライトフィルム、ナガセケムテック製A−1400,A−1500、A−1600がある。
【0049】
図7〜図10は、本発明の光導波路デバイスを使用した制御方式を説明するための図である。本実施形態の光変調素子1は、図1に示したものを利用可能である。支持基板2の表面2aに接着剤層3を介して基板本体4の他方の主面4dが接着されている。本例では、基板本体4が、接着層3の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなっており、この結果、基板本体4がスラブ型光導波路として機能する。基板本体4の表面4a側には、マッハツェンダー型の三次元光導波路5と、変調用電極7A、7B、7Cとが形成されている。光導波路5は、入射部5a、一対の分岐光導波路5b、5cおよび出射部5dを備えている。5eは分岐点であり、5fは合波点である。光変調器5を伝搬する光の制御方法や変調用電極の構成は周知であるので、説明を省略する。
【0050】
オンモードの際には、図7、図9に示すように、三次元光導波路の出射部5dの端面5gから信号光が6のように出射する。この光6を光ファイバー23によって伝送し、光ファイバー23から矢印11のように出射した光を光検知器12によって検知する。
【0051】
オフモードの際には、三次元光導波路からは光は出射しない。その代わりに、図8に示すように、合波点5f付近からの光が矢印9のように平板4内を伝搬する。この際、平板4の厚さを適切に調節することによって、平板4がスラブ型光導波路として作用し、光9はスラブモード伝搬する。この光は、スラブ型光導波路4の端面4cから10のように出射する。
【0052】
スラブ型光導波路4の端面4cには光検知器13が取り付けられており、スラブ型光導波路4内を伝搬してきた光9を受光する。光検知器13においては、受光した光を電気信号に変換し、電線14を通して矢印Aのように制御装置15へと伝送する。制御装置15においては、オフモードの光の情報から、適切な直流バイアス値を算出し、制御信号を矢印Bのように電源制御装置16へと伝送し、必要に応じて直流バイアス値を変更する。
【0053】
スラブ型光導波路ないし二次元光導波路とは、光の伝搬する方向に対して垂直断面で見た場合に、特定方向に光の閉じ込め機能を持つ、ある厚み以上の導波路のことをいい、1つ以上の導波モードを伝搬させる機能を持つものである。スラブモード伝搬光とは、このスラブ型光導波路ないし二次元光導波路内で、特定方向に閉じ込められた状態で伝搬している光を言う。スラブモード伝搬光は、通常は複数の導波モードで伝搬するマルチモード伝搬光である。
【0054】
スラブ型光導波路の厚さは特に限定されないが、使用する光の波長、光検知器の種類、光検知器の取り付け方向及びスラブ導波路を伝搬する光の集光性より、最適の効率になるように設定することが好ましい。具体例として、スラブ導波路としてニオブ酸リチウムを用い、下部クラッド層に低誘電率の接着層を用い、1. 55μmの通信用波長帯を用いる場合には、スラブ導波路厚さが30μm以下であることが好ましい。ただし、スラブ導波路部分が薄すぎる場合にはカットオフとなり、オフモードの光が接着層にしみだしてしまい、集光できなくなるので、スラブ導波路部分の厚さは3μm以上であることが必要である。
【0055】
好適な実施形態においては、図9に示すように、スラブ型光導波路の端面に光検知器を取り付ける。これによって、光変調器の基板と別体の光検知器を外部に設ける必要がなく、また光変調器から出射したオフモードの光を光検知器へと伝送する光伝送部材が不要となる。
【0056】
例えば、図7−図9に示すような構成において、スラブ型光導波路4や支持基板の材質としてニオブ酸リチウムを使用した場合、通常の光検知器における規格化感度は0.4A/Wを安定して充分に上回る。これに対して、従来のように基板放射モードの光を受光すると、光検知器における規格化感度は高々0.4A/W程度であり、かつ不安定である。
【0057】
また、好適な実施形態においては、オフモードの光を受光するための光伝送部材を設け、この光伝送部材からの出射光を光検知器によって受光する。こうした光伝送部材としては、光ファイバーが好ましいが、フェルールなどでもよい。光検知器は、光変調器を収容するパッケージの壁面に取り付けることが好ましい。
【0058】
光検知器においては、光強度を測定することが好ましいが、光の位相や波長を測定することもできる。また、光検知器の種類は限定されないが、例えば、10Gb/sの電気信号で光の変調を行う場合には、検出するのに充分なバンド幅を持つ応答速度の速いInGaAs系の光検知器等が用いられる。
【0059】
合波点の形態は限定されない。各分岐光導波路は、合波点において交わっていてもよいが、空間的に離れていても良い。ただし、合波点において、各分岐光導波路を伝搬してきた光エネルギーが合流可能なことが必要である。
【0060】
また、分岐光導波路は、一対は必要であるが、複数対存在していてもよい。いわゆるカスケード型の光導波路であってよい。
【0061】
図10に示す光変調器の光変調素子1は、図9のものと同様である。図10においては、素子1のスラブ型光導波路4の出射側端面4cから離れた位置に光検知器13を設置している。そして、光伝送部材21を端面4cに対向するように取り付ける。スラブモードの伝搬光9は、端面4cから放射され、光伝送部材21を矢印Dのように伝搬し、光検知器13に入射する。
【0062】
【実施例】
(実施例1のデバイスの製造)
図1の光変調器1を製造する。具体的には、Xカットした3インチウエハー(LiNbO3 単結晶)からなる基板を使用し、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィー法とによって、ウエハーの表面にマッハツェンダー型の光導波路3を形成する。光導波路3のサイズは、例えば1/e2で10μmとできる。次いで、メッキプロセスにより、CPW電極を形成する。中心電極7Bと接地電極7A、7Cとのギャップを40μmとし、電極厚みを28μmとし、電極長を40mmとした。次に薄型研磨のために研磨定盤に研磨ダミー基板を貼り付け、その上に変調器基板を電極面を下にして熱可塑性樹脂で貼り付ける。さらに、横型研磨およびポリッシング(CMP)にて10μm厚みまで基板本体4を薄型加工する。その後、平板状の保持基体2を基板本体4に接着固定し、光ファイバの接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ切断する。接着固定用の樹脂は、樹脂厚50μmのフィルム樹脂を使用した。チップの幅および補強基板を含めたトータルの厚みは、それぞれ4.4mmと1mmとした。1.5μmシングルモード光ファイバーを保持した単芯ファイバーアレイを作製し、これを進行波形光変調器チップ1に結合し、光ファイバーと光導波路とを調芯し、紫外線硬化型樹脂によって接着する。
【0063】
(実施例2のデバイスの製造)
図4のデバイス1Cを製造した。具体的には、実施例1と同様にして光導波路基板19を製造した。基板本体4の厚さtは12μmとした。また、ただし、図4に示すように空気層21を設けた。
【0064】
(比較例1のデバイスの製造)
図6に示すデバイス30を製造した。具体的には、実施例1と同様にして光導波路基板36を製造した。基板本体4の厚さは15μmとした。さらに、エキシマレーザによりグランド電極近傍の基板厚みを10μmになるように、溝27を形成した。溝27の深さは約5μmである。その後、幅0.3mmおよび深さ0.2mmの溝22bが形成されている保持基体22に保持基体36を接着固定し、光ファイバの接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ化切断した。接着固定用の樹脂は、樹脂厚100μmのフィルム樹脂を使用した。この際、保持基体22の溝22b内は空気層25とした。T1は100μmであり、T2は300μmである。
【0065】
(比較例2のデバイスの製造)
図2に示す形状のデバイスを製造した。具体的には、実施例1と同様にして光導波路基板19を製造した。基板本体4の厚さは10μmとした。その後、幅0.3mmおよび深さ0.2mmの溝22bが形成されている保持基体22に基板本体4を接着固定し、光ファイバの接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ化切断した。この場合、保持基体22の溝22b内には接着樹脂26を充填した。接着層23の厚さtは300μmとした。
【0066】
(信頼性試験結果)
信頼性試験として、―40℃/85℃で熱衝撃試験を行った。また、―20℃/85℃での温度ドリフト測定を行った。その結果を表1に示す。
【0067】
【表1】
【0068】
また、実施例1のデバイス1の−20℃〜プラス85℃間のDCバイアスの変動を図11に示し、比較例2のデバイスの−20℃〜+85℃間のDCバイアスの変動を図12に示す。
【0069】
これらの結果から分かるように、本発明実施例の熱衝撃試験結果はいずれも良好であり、バイアス変動もほとんどないものであった。これに対して、比較例1では、溝付きの光導波路基板36(図6参照)を使用しているが、熱衝撃試験、温度ドリフト試験ともに実施例よりも劣っている。また、比較例2では、図2の形態のデバイスにおいて接着層の厚さT1を300μmとしたものであるが、熱衝撃試験、温度ドリフト試験ともに実施例よりも劣っている。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、光導波路基板、光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスにおいて、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性試験で特に負荷を加えたときに、温度ドリフトやDCドリフトの点での信頼性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係るデバイス1を概略的に示す断面図である。
【図2】 本発明外の参考形態に係るデバイス1Aを概略的に示す断面図である。
【図3】 本発明外の参考形態に係るデバイス1Bを概略的に示す断面図である。
【図4】 本発明の他の実施形態に係るデバイス1Cを概略的に示す断面図である。
【図5】 本発明外の参考形態に係るデバイス1Dを概略的に示す断面図である。
【図6】 参考例に係るデバイス30を概略的に示す断面図である。
【図7】 光変調素子1から信号光6が出射されている状態を概略的に示す斜視図である。
【図8】 光変調素子1からオフモードの参照光10が出射されている状態を概略的に示す斜視図である。
【図9】 光変調素子1、光検知器13、制御装置15、電源制御装置16を備えた光変調器を示すブロック図である。
【図10】 他の光変調器を示すブロック図である。
【図11】 実施例1のデバイス1の−20℃〜+85℃間のDCバイアスの変動を示すグラフである。
【図12】 比較例2のデバイスの−20℃〜+85℃間のDCバイアスの変動を示すグラフである。
【符号の説明】
1、1A、1B、1C、1D 光導波路デバイス(光変調素子) 2 接着面が平坦な保持基体 2a 保持基体2の接着面 3 接着層 4 基板本体(スラブ型光導波路) 4a 基板本体の一方の主面 4c 基板本体の端面 4d 平板の他方の主面 5 三次元光導波路 5b、5c 一対の分岐光導波路 5f 分岐光導波路の合波点 6、11 信号光 7A、7B、7C 変調用電極 10 合波点から放射される光
13 合波点からの放射光に対する光検知器 15 制御装置 19 光導波路基板 22 凹部22bが設けられた保持基体 22b 保持基体22の凹部 20、26 低誘電率材料 21、25 空気層 A 光検知器13からの信号 B 制御装置15からの制御信号 T1 接着層の厚さ T2 低誘電率部分の厚さ t 基板本体4の厚さ
Claims (2)
- 光導波路基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および前記光導波路基板と前記保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスであって、
前記光導波路基板が、電気光学材料からなり、相対向する一方の主面と他方の主面とを備えている厚さ20μm以下の平板状の基板本体、この基板本体の一方の主面側に設けられている光導波路、および前記基板本体の前記一方の主面に低誘電率層を介さず直接に設けられた電極を備えており、前記接着層によって前記保持基体と前記基板本体の前記他方の主面とが接着されており、前記保持基体の接着面が略平坦であり、前記基板本体の前記他方の主面が略平坦であり、前記接着層の厚さが略一定であってかつ30μm以上、1000μm以下であり、前記接着層の誘電率が前記電気光学材料の誘電率よりも低いことを特徴とする、光導波路デバイス。 - 請求項1光導波路デバイスを備えている進行波形光変調器であって、前記光導波路中を伝搬する光を変調するための電圧を前記電極によって印加することを特徴とする、進行波形光変調器。
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