JPH08166565A - 光制御デバイス - Google Patents
光制御デバイスInfo
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- JPH08166565A JPH08166565A JP6311695A JP31169594A JPH08166565A JP H08166565 A JPH08166565 A JP H08166565A JP 6311695 A JP6311695 A JP 6311695A JP 31169594 A JP31169594 A JP 31169594A JP H08166565 A JPH08166565 A JP H08166565A
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- optical
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- control device
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- 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
- G02F1/21—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 by interference
- G02F1/225—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 by interference in an optical waveguide structure
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- 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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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 DCドリフトを抑圧し、低い駆動電圧が得ら
れ、また高速動作が得られ、さらに温度ドリフトを抑圧
する光制御デバイスを与える。 【構成】 基板1の表面に2本の光導波路2a,2bか
らなる光回路5と、バッファ層3a,3bが形成されて
いる。電極4a,4b,4cは、2本の光導波路2a,
2bを挟む配置で光導波路2a,2bの間と外側に形成
される。2本の光導波路2a,2bの間に形成された電
極4aの下にバッファ層3aがあり、また2本の光導波
路2a,2bの外側に形成された電極4b,4cの下に
一部を除いてバッファ層3bがある。
れ、また高速動作が得られ、さらに温度ドリフトを抑圧
する光制御デバイスを与える。 【構成】 基板1の表面に2本の光導波路2a,2bか
らなる光回路5と、バッファ層3a,3bが形成されて
いる。電極4a,4b,4cは、2本の光導波路2a,
2bを挟む配置で光導波路2a,2bの間と外側に形成
される。2本の光導波路2a,2bの間に形成された電
極4aの下にバッファ層3aがあり、また2本の光導波
路2a,2bの外側に形成された電極4b,4cの下に
一部を除いてバッファ層3bがある。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光波の変調、光路切り
替え、光波長のフィルタリング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 またはL
iTaO3 基板に形成された光導波路を用いて制御を行
う導波型光制御デバイスに関するものである。
替え、光波長のフィルタリング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 またはL
iTaO3 基板に形成された光導波路を用いて制御を行
う導波型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
容量で多機能の光度なシステムが求められており、より
高速な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。
容量で多機能の光度なシステムが求められており、より
高速な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
ス化に不適であること等の欠点がある。これを解決する
手段として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(LiNbO
3 )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こと等の特徴があり、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
ス化に不適であること等の欠点がある。これを解決する
手段として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(LiNbO
3 )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こと等の特徴があり、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。
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。
【0005】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。
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。
【0006】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。
【0007】
【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、すなわちDCドリフトの抑圧や温度
ドリフトの抑圧、スイッチング電圧の低減、20GHz
を越える高速切り替え動作は、最も重要な課題である。
でも動作の安定性、すなわちDCドリフトの抑圧や温度
ドリフトの抑圧、スイッチング電圧の低減、20GHz
を越える高速切り替え動作は、最も重要な課題である。
【0008】ここで、従来の技術を図面を用いて説明す
る。図5は、電気光学効果を有するLiNbO3 やLi
TaO3 基板1に形成された2本の光導波路2a,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。バッファ層3の役割には、
光学的に透明で、基板より屈折率が低い材料を用いるこ
とで電極4a,4b,4cによる導波光の吸収を防ぐ役
割、また電極4a,4b,4cにマイクロ波を印加する
場合に、バッファ層3の誘電率や厚さなどを利用して電
極4a,4b,4cを伝搬するマイクロ波の速度の調整
を行う役割などがある。この2つの役割を果たす材料と
しては、主にSiO2 系材料が用いられる。これは、S
iO2 が光をほとんど吸収しないことや、LiNbO3
基板やLiTaO3 基板に比べて屈折率が十分に小さい
こと、また誘電率が約4と小さいことによる。電極4
a,4b,4c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、光導波路2a,
2bを挟む配置で光導波路2a,2bの間と外側に電極
4a,4b,4cが配置される。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。
る。図5は、電気光学効果を有するLiNbO3 やLi
TaO3 基板1に形成された2本の光導波路2a,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。バッファ層3の役割には、
光学的に透明で、基板より屈折率が低い材料を用いるこ
とで電極4a,4b,4cによる導波光の吸収を防ぐ役
割、また電極4a,4b,4cにマイクロ波を印加する
場合に、バッファ層3の誘電率や厚さなどを利用して電
極4a,4b,4cを伝搬するマイクロ波の速度の調整
を行う役割などがある。この2つの役割を果たす材料と
しては、主にSiO2 系材料が用いられる。これは、S
iO2 が光をほとんど吸収しないことや、LiNbO3
基板やLiTaO3 基板に比べて屈折率が十分に小さい
こと、また誘電率が約4と小さいことによる。電極4
a,4b,4c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、光導波路2a,
2bを挟む配置で光導波路2a,2bの間と外側に電極
4a,4b,4cが配置される。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。
【0009】DCドリフトの原因は、LiNbO3 やL
iTaO3 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4
a,4b,4c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,4cに印加される電圧により発生
するSiO2 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。D
C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などの他に、LiNbO
3 基板やLiTaO3 基板から、SiO2 バッファ層3
の熱処理やSiO2 バッファ層3の成膜の際に混入する
Liがある。
iTaO3 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4
a,4b,4c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,4cに印加される電圧により発生
するSiO2 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。D
C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などの他に、LiNbO
3 基板やLiTaO3 基板から、SiO2 バッファ層3
の熱処理やSiO2 バッファ層3の成膜の際に混入する
Liがある。
【0010】駆動電圧を低減することも望まれている
が、通常、バッファ層3には、SiO2 などの、LiN
bO3 基板やLiTaO3 基板と比較して誘電率の小さ
なものを用いるため、外部印加電圧に対してバッファ層
での電圧降下が大きく、低電圧駆動化に対してはバッフ
ァ層を使用しないことが有効である。しかし、バッファ
層3は、光学的に透明で、基板より屈折率が低い材料を
用いることで電極4a,4b,4cによる導波光の吸収
を防ぐ役割がある点、および高速切り替え動作の点から
も使用が不可欠である。20GHzを越える高速動作の
ためには電極4a,4b,4cにマイクロ波を印加する
が、このときバッファ層3の誘電率や厚さなどを利用し
て電極4a,4b,4cを伝搬するマイクロ波の速度の
調整を行う。従って、バッファ層3の使用は必須となる
ため、低電圧駆動と高速切り替え動作を同時に得ること
は困難であるのが現状である。
が、通常、バッファ層3には、SiO2 などの、LiN
bO3 基板やLiTaO3 基板と比較して誘電率の小さ
なものを用いるため、外部印加電圧に対してバッファ層
での電圧降下が大きく、低電圧駆動化に対してはバッフ
ァ層を使用しないことが有効である。しかし、バッファ
層3は、光学的に透明で、基板より屈折率が低い材料を
用いることで電極4a,4b,4cによる導波光の吸収
を防ぐ役割がある点、および高速切り替え動作の点から
も使用が不可欠である。20GHzを越える高速動作の
ためには電極4a,4b,4cにマイクロ波を印加する
が、このときバッファ層3の誘電率や厚さなどを利用し
て電極4a,4b,4cを伝搬するマイクロ波の速度の
調整を行う。従って、バッファ層3の使用は必須となる
ため、低電圧駆動と高速切り替え動作を同時に得ること
は困難であるのが現状である。
【0011】さらに、LiNbO3 基板やLiTaO3
基板は、焦電効果を有するために、温度変動があると電
荷を発生し、その電荷が局在するため、動作点電圧が変
動する温度ドリフトという信頼性問題がある。
基板は、焦電効果を有するために、温度変動があると電
荷を発生し、その電荷が局在するため、動作点電圧が変
動する温度ドリフトという信頼性問題がある。
【0012】本発明の目的は、DCドリフトを抑圧し、
低い駆動電圧が得られ、また20GHzを越える高速動
作が得られ、さらに温度ドリフトを抑圧することのでき
る光制御デバイスを提供することにある。
低い駆動電圧が得られ、また20GHzを越える高速動
作が得られ、さらに温度ドリフトを抑圧することのでき
る光制御デバイスを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による光制御デバ
イスは、電気光学効果を有するLiNbO3 またはLi
TaO3 基板に形成された2本の近接した光導波路から
なる光回路と、前記2本の近接した光導波路の間に形成
された第1の電極と、前記2本の近接した光導波路の外
側に形成された1つまたは複数の第2の電極と、前記第
1の電極および第2の電極と前記基板との間に形成され
た誘電率が15以下である膜体とを備え、前記第2の電
極の前記2本の近接した光導波路近傍の一部分の下に前
記膜体が形成されていない部分を有し、かつ前記第1の
電極と前記基板との間に形成されている前記膜体と、前
記第2の電極と前記基板との間に形成されている前記膜
体とが空間的に分離されていることを特徴としている。
イスは、電気光学効果を有するLiNbO3 またはLi
TaO3 基板に形成された2本の近接した光導波路から
なる光回路と、前記2本の近接した光導波路の間に形成
された第1の電極と、前記2本の近接した光導波路の外
側に形成された1つまたは複数の第2の電極と、前記第
1の電極および第2の電極と前記基板との間に形成され
た誘電率が15以下である膜体とを備え、前記第2の電
極の前記2本の近接した光導波路近傍の一部分の下に前
記膜体が形成されていない部分を有し、かつ前記第1の
電極と前記基板との間に形成されている前記膜体と、前
記第2の電極と前記基板との間に形成されている前記膜
体とが空間的に分離されていることを特徴としている。
【0014】また、本発明による光制御デバイスは、電
気光学効果を有するLiNbO3 またはLiTaO3 基
板に形成された2本の近接した光導波路からなる光回路
と、前記2本の近接した光導波路の間に形成された第1
の電極と、前記2本の近接した光導波路の外側に形成さ
れた1つまたは複数の第2の電極と、前記第1の電極と
前記基板との間に形成された誘電率が15以下である膜
体とを備え、前記膜体と前記第2の電極とが空間的に分
離されていることを特徴としている。
気光学効果を有するLiNbO3 またはLiTaO3 基
板に形成された2本の近接した光導波路からなる光回路
と、前記2本の近接した光導波路の間に形成された第1
の電極と、前記2本の近接した光導波路の外側に形成さ
れた1つまたは複数の第2の電極と、前記第1の電極と
前記基板との間に形成された誘電率が15以下である膜
体とを備え、前記膜体と前記第2の電極とが空間的に分
離されていることを特徴としている。
【0015】
【作用】本発明による電気光学効果を有するLiNbO
3 またはLiTaO3 基板を用いた光制御デバイスを用
いれば、バッファ層が電極間で絶縁されており、かつ2
本の導波路の外側に配置された電極の下のバッファ層の
一部が除去されている。従って、DCドリフトの発生要
因であるバッファ層中の不純物イオン移動が抑圧できる
ため、DCドリフトを抑圧することができる。
3 またはLiTaO3 基板を用いた光制御デバイスを用
いれば、バッファ層が電極間で絶縁されており、かつ2
本の導波路の外側に配置された電極の下のバッファ層の
一部が除去されている。従って、DCドリフトの発生要
因であるバッファ層中の不純物イオン移動が抑圧できる
ため、DCドリフトを抑圧することができる。
【0016】また、2本の導波路の外側に配置された電
極には、バッファ層を介することなく電圧が印加される
ため、低電圧駆動が得られるとともに、2本の導波路の
外側に配置された電極の下の大部分には、誘電率が15
以下と、LiNbO3 またはLiTaO3 基板の誘電率
に比べて小さいバッファ層が形成されているため、バッ
ファ層の誘電率や厚さなどを利用して電極を伝搬するマ
イクロ波の速度の調整を行うことができるため、20G
Hzを越える高速動作を同時に得ることができる。
極には、バッファ層を介することなく電圧が印加される
ため、低電圧駆動が得られるとともに、2本の導波路の
外側に配置された電極の下の大部分には、誘電率が15
以下と、LiNbO3 またはLiTaO3 基板の誘電率
に比べて小さいバッファ層が形成されているため、バッ
ファ層の誘電率や厚さなどを利用して電極を伝搬するマ
イクロ波の速度の調整を行うことができるため、20G
Hzを越える高速動作を同時に得ることができる。
【0017】さらに、X板またはY板であるLiNbO
3 またはLiTaO3 基板を用いれば、焦電効果で電荷
が発生するZ面が、導波路を形成する基板表面ではな
く、側面に現れるため、温度ドリフトが抑圧される。
3 またはLiTaO3 基板を用いれば、焦電効果で電荷
が発生するZ面が、導波路を形成する基板表面ではな
く、側面に現れるため、温度ドリフトが抑圧される。
【0018】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0019】図1は、本発明に係る光制御デバイスの第
一の実施例の構造を示す断面図である。図1(a)の光
制御デバイスは、LiNbO3 基板1の表面に、2本の
光導波路2a,2bからなる光回路5と、SiO2 から
なるバッファ層3a,3bが形成されている。電極4
a,4b,4cは、2本の光導波路2a,2bを挟む配
置で光導波路2a,2bの間と外側に形成されている。
2本の光導波路2a,2bの間に形成された電極4aの
下に、SiO2 からなるバッファ層3aがあり、また2
本の光導波路2a,2bの外側に形成された電極4b,
4cの下に、一部分を除いてSiO2 バッファ層3bが
ある。図1(a)では、電極4b,4cの下のバッファ
層3bが無い部分6(以下、直電極部分と呼ぶ)は、電
極の端の部分であり、バッファ層3bが無い部分6の幅
Wは、0.1μm〜50μm程度である。また、バッフ
ァ層3aと電極4b,4cは、空間的に分離されてい
る。
一の実施例の構造を示す断面図である。図1(a)の光
制御デバイスは、LiNbO3 基板1の表面に、2本の
光導波路2a,2bからなる光回路5と、SiO2 から
なるバッファ層3a,3bが形成されている。電極4
a,4b,4cは、2本の光導波路2a,2bを挟む配
置で光導波路2a,2bの間と外側に形成されている。
2本の光導波路2a,2bの間に形成された電極4aの
下に、SiO2 からなるバッファ層3aがあり、また2
本の光導波路2a,2bの外側に形成された電極4b,
4cの下に、一部分を除いてSiO2 バッファ層3bが
ある。図1(a)では、電極4b,4cの下のバッファ
層3bが無い部分6(以下、直電極部分と呼ぶ)は、電
極の端の部分であり、バッファ層3bが無い部分6の幅
Wは、0.1μm〜50μm程度である。また、バッフ
ァ層3aと電極4b,4cは、空間的に分離されてい
る。
【0020】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3a,3bの役割には、光学的に透明で、基板より屈
折率が低い材料を用いることで電極4a,4bによる導
波光の吸収を防ぐ役割、また電極4a,4bにマイクロ
波を印加する場合に、バッファ層3a,3bの12以下
の低い誘電率や厚さなどを利用して電極4a,4bを伝
搬するマイクロ波の速度の調整を行う役割などがある。
この2つの役割を果たす材料としては、光学的に透明で
あり、誘電率が約4と小さいSiO2 が主に用いられる
が、その他にもITO,Al2 O3 、MgF2 、SiO
N、Si3 N4 、燐(P)、チタン(Ti)、ボロン
(B)、ゲルマニウム(Ge)などドーピングしたSi
O2 が用いられ、その堆積方法には、CVD法、スパッ
タリング法、蒸着法などが用いられる。電極4a,4b
の材料としては、Au,Al,Mo,Cu,WSi,I
TO,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。
ツェンダ型、バランスブリッジ型などである。バッファ
層3a,3bの役割には、光学的に透明で、基板より屈
折率が低い材料を用いることで電極4a,4bによる導
波光の吸収を防ぐ役割、また電極4a,4bにマイクロ
波を印加する場合に、バッファ層3a,3bの12以下
の低い誘電率や厚さなどを利用して電極4a,4bを伝
搬するマイクロ波の速度の調整を行う役割などがある。
この2つの役割を果たす材料としては、光学的に透明で
あり、誘電率が約4と小さいSiO2 が主に用いられる
が、その他にもITO,Al2 O3 、MgF2 、SiO
N、Si3 N4 、燐(P)、チタン(Ti)、ボロン
(B)、ゲルマニウム(Ge)などドーピングしたSi
O2 が用いられ、その堆積方法には、CVD法、スパッ
タリング法、蒸着法などが用いられる。電極4a,4b
の材料としては、Au,Al,Mo,Cu,WSi,I
TO,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。
【0021】図1(a)において、電極4aと電極4
b,4cとの間で、バッファ層3a,3bは、空間的に
分離されており、電気的には絶縁している。従って、D
Cドリフトの発生要因であるバッファ層3a,3b中の
不純物イオンの移動を抑圧できるため、DCドリフトを
抑圧できるという効果を有する。また、図1(a)で
は、電極4b,4cの端の部分から少し離れた部分まで
バッファ層3bが存在しない。従って、電極4b,4c
への電界は、導電性が大きい直電極部分6に集中する。
つまり、バッファ層3bを介すること無く電圧が印加さ
れるため、低電圧駆動が得られるという効果を有する。
一方、電極4b,4cの下の大部分には、バッファ層3
bが形成されているため、電極4aにマイクロ波を伝搬
させる場合には、電極4b,4cを接地するが、バッフ
ァ層3a,3bの誘電率や厚さなどを利用して電極4a
を伝搬するマイクロ波の速度の調整を行うことができる
ため、20GHzを越える高速動作を同時に得ることが
できるという効果を有する。このとき、LiNbO3 基
板1の誘電率は約28〜43と大きいため、誘電率がL
iNbO3 基板1に比べて小さい15以下のバッファ層
3a,3bを用いて、マイクロ波の速度を早くし、Li
NbO3 基板1の約2.2の屈折率で決まる導波光との
速度と整合させる。また、2本の光導波路2a,2bの
間を導波光が伝搬するような方向性結合器からなる光回
路5の場合には、バッファ層3aには光学的に透明なも
のが求められる。本実施例では、バッファ層3aおよび
バッファ層3bの両方に光学的に透明であり、誘電率が
約4と小さいSiO2 を用いているので、マイクロ波特
性および光学特性ともに問題はない。
b,4cとの間で、バッファ層3a,3bは、空間的に
分離されており、電気的には絶縁している。従って、D
Cドリフトの発生要因であるバッファ層3a,3b中の
不純物イオンの移動を抑圧できるため、DCドリフトを
抑圧できるという効果を有する。また、図1(a)で
は、電極4b,4cの端の部分から少し離れた部分まで
バッファ層3bが存在しない。従って、電極4b,4c
への電界は、導電性が大きい直電極部分6に集中する。
つまり、バッファ層3bを介すること無く電圧が印加さ
れるため、低電圧駆動が得られるという効果を有する。
一方、電極4b,4cの下の大部分には、バッファ層3
bが形成されているため、電極4aにマイクロ波を伝搬
させる場合には、電極4b,4cを接地するが、バッフ
ァ層3a,3bの誘電率や厚さなどを利用して電極4a
を伝搬するマイクロ波の速度の調整を行うことができる
ため、20GHzを越える高速動作を同時に得ることが
できるという効果を有する。このとき、LiNbO3 基
板1の誘電率は約28〜43と大きいため、誘電率がL
iNbO3 基板1に比べて小さい15以下のバッファ層
3a,3bを用いて、マイクロ波の速度を早くし、Li
NbO3 基板1の約2.2の屈折率で決まる導波光との
速度と整合させる。また、2本の光導波路2a,2bの
間を導波光が伝搬するような方向性結合器からなる光回
路5の場合には、バッファ層3aには光学的に透明なも
のが求められる。本実施例では、バッファ層3aおよび
バッファ層3bの両方に光学的に透明であり、誘電率が
約4と小さいSiO2 を用いているので、マイクロ波特
性および光学特性ともに問題はない。
【0022】なお、用いられる基板1は、LiNbO3
基板に限らず、電気光学効果を有するLiTaO3 でも
よいことは明らかである。
基板に限らず、電気光学効果を有するLiTaO3 でも
よいことは明らかである。
【0023】図1(b)では、バッファ層3aが2本の
光導波路2a,2bの上にも形成されている。それ以外
の構造は図1(a)と同じであり、得られる効果として
は、図1(a)の効果に加えて、2本の光導波路2a,
2bが露出せずにバッファ層3aで覆われているため、
光散乱による損失の低減が得られる。このときバッファ
層3aには、光学的に透明であることが求められる。ま
た、高速動作を得るためには、さらに誘電率が15以下
のバッファ層3a,3bが必要である。本実施例では、
バッファ層3aおよびバッファ層3bの両方に光学的に
透明であり、誘電率が約4と小さいSiO2 を用いてい
るので、マイクロ波特性および光学特性ともに問題はな
い。
光導波路2a,2bの上にも形成されている。それ以外
の構造は図1(a)と同じであり、得られる効果として
は、図1(a)の効果に加えて、2本の光導波路2a,
2bが露出せずにバッファ層3aで覆われているため、
光散乱による損失の低減が得られる。このときバッファ
層3aには、光学的に透明であることが求められる。ま
た、高速動作を得るためには、さらに誘電率が15以下
のバッファ層3a,3bが必要である。本実施例では、
バッファ層3aおよびバッファ層3bの両方に光学的に
透明であり、誘電率が約4と小さいSiO2 を用いてい
るので、マイクロ波特性および光学特性ともに問題はな
い。
【0024】図2は、本発明の第2の実施例の構造を示
す断面図である。図2(a)では、直電極部分6が電極
の端から離れた地点から始まっている。具体的には、電
極の端から0.1μm〜50μm程度離れた地点から
0.1μm〜100μm程度の幅Wをもって形成されて
いる。これ以外の構成は図1(a)と同じである。
す断面図である。図2(a)では、直電極部分6が電極
の端から離れた地点から始まっている。具体的には、電
極の端から0.1μm〜50μm程度離れた地点から
0.1μm〜100μm程度の幅Wをもって形成されて
いる。これ以外の構成は図1(a)と同じである。
【0025】得られる効果は図1(a)と同一である
が、電極4aにマイクロ波を伝搬させる場合には、電極
4b,4cを接地するが、電極4aに隣接した電極4
b,4cの部分にも誘電率の小さいバッファ層3bが存
在するため、より容易にバッファ層3a,3bの誘電率
や厚さなどを利用しての電極4aを伝搬するマイクロ波
の速度の調整を行うことができる効果を有する。従っ
て、さらに高速な動作を得ることができる。
が、電極4aにマイクロ波を伝搬させる場合には、電極
4b,4cを接地するが、電極4aに隣接した電極4
b,4cの部分にも誘電率の小さいバッファ層3bが存
在するため、より容易にバッファ層3a,3bの誘電率
や厚さなどを利用しての電極4aを伝搬するマイクロ波
の速度の調整を行うことができる効果を有する。従っ
て、さらに高速な動作を得ることができる。
【0026】図2(b)でも、直電極部分6が電極の端
から離れた地点から始まっている。具体的には、電極の
端から0.1μm〜50μm程度離れた地点から、0.
1μm〜100μm程度の幅Wをもって形成されてい
る。これ以外の構成は図1(b)と同じである。
から離れた地点から始まっている。具体的には、電極の
端から0.1μm〜50μm程度離れた地点から、0.
1μm〜100μm程度の幅Wをもって形成されてい
る。これ以外の構成は図1(b)と同じである。
【0027】得られる効果は図2(a)と同一である
が、図2(a)と比較して図2(b)の構造の方が2本
の光導波路2a,2bが露出せずに第1バッファ層3a
で覆われているため、光散乱による損失の低減が得られ
る。
が、図2(a)と比較して図2(b)の構造の方が2本
の光導波路2a,2bが露出せずに第1バッファ層3a
で覆われているため、光散乱による損失の低減が得られ
る。
【0028】図3は、本発明の第3の実施例の構造を示
す断面図である。図3(a)では、電極4aの下とその
近傍にはバッファ層3aが形成されているが、電極4
a,4bは、基板1の上に直に形成されている。すなわ
ち、電極4a,4bの下にはバッファ層が用いられてい
ない。また、電極4a,4bとバッファ層3aは空間的
に分離しており、電気的には絶縁である。
す断面図である。図3(a)では、電極4aの下とその
近傍にはバッファ層3aが形成されているが、電極4
a,4bは、基板1の上に直に形成されている。すなわ
ち、電極4a,4bの下にはバッファ層が用いられてい
ない。また、電極4a,4bとバッファ層3aは空間的
に分離しており、電気的には絶縁である。
【0029】従って、図1(a),(b)および図2
(a),(b)の構造に比べて電界が印加されるバッフ
ァ層領域が減るため、これにより、バッファ層中の不純
物イオン移動より発生するDCドリフトをさらに抑圧す
ることがきるという効果を有する。また、低電圧駆動に
関しては、図1(a),(b)および図2(a),
(b)と同様な効果を有する。ただし、電極4a,4c
の下にはバッファ層が形成されていないため、電極4a
にマイクロ波を伝搬させる場合には、電極4b,4cを
接地するが、バッファ層3aの誘電率や厚さなどを利用
して電極4aを伝搬するマイクロ波の速度の調整を行う
ため、高速動作に関する改善効果は得られにくい。
(a),(b)の構造に比べて電界が印加されるバッフ
ァ層領域が減るため、これにより、バッファ層中の不純
物イオン移動より発生するDCドリフトをさらに抑圧す
ることがきるという効果を有する。また、低電圧駆動に
関しては、図1(a),(b)および図2(a),
(b)と同様な効果を有する。ただし、電極4a,4c
の下にはバッファ層が形成されていないため、電極4a
にマイクロ波を伝搬させる場合には、電極4b,4cを
接地するが、バッファ層3aの誘電率や厚さなどを利用
して電極4aを伝搬するマイクロ波の速度の調整を行う
ため、高速動作に関する改善効果は得られにくい。
【0030】図3(a)では、バッファ層3aが電極4
aの下とその近傍のみに形成されているが、図3(b)
では、2本の光導波路2a,2bの上にも形成されてい
る。従って、図3(b)の構造の方が、2本の光導波路
2a,2bが露出せずにバッファ層3aで覆われている
ため、光散乱による損失の低減が得られる。
aの下とその近傍のみに形成されているが、図3(b)
では、2本の光導波路2a,2bの上にも形成されてい
る。従って、図3(b)の構造の方が、2本の光導波路
2a,2bが露出せずにバッファ層3aで覆われている
ため、光散乱による損失の低減が得られる。
【0031】図4は、本発明の第4の実施例の構造を示
す断面図であり、図2(a)と同じ構成である。図4で
は、基板1にX板、またはY板のLiNbO3 を用いて
いる。たとえばX板やY板を問わず、光導波路2a,2
bの伝搬方向をZ軸とすると、Z面は、図4の断面と等
価の光導波路2a,2bの入出力端面に現れる。また、
X板を用いて光導波路2a,2bの伝搬方向をY軸とし
た場合や、Y板を用いて光導波路2a,2bの伝搬方向
をX軸とした場合には、Z面は、図4の側面7に現れ
る。つまり、焦電効果で電荷が発生するZ面が光導波路
2a,2bを形成する基板1表面には現れない。従っ
て、焦電効果で発生する電荷が光導波路2a,2b上に
局在することはなく、温度ドリフトが抑圧されるという
効果を有する。
す断面図であり、図2(a)と同じ構成である。図4で
は、基板1にX板、またはY板のLiNbO3 を用いて
いる。たとえばX板やY板を問わず、光導波路2a,2
bの伝搬方向をZ軸とすると、Z面は、図4の断面と等
価の光導波路2a,2bの入出力端面に現れる。また、
X板を用いて光導波路2a,2bの伝搬方向をY軸とし
た場合や、Y板を用いて光導波路2a,2bの伝搬方向
をX軸とした場合には、Z面は、図4の側面7に現れ
る。つまり、焦電効果で電荷が発生するZ面が光導波路
2a,2bを形成する基板1表面には現れない。従っ
て、焦電効果で発生する電荷が光導波路2a,2b上に
局在することはなく、温度ドリフトが抑圧されるという
効果を有する。
【0032】
【発明の効果】本発明を用いれば、DCドリフトを抑圧
し、低い駆動電圧が得られ、また高速動作が得られ、さ
らに温度ドリフトを抑圧することのできる光制御デバイ
スを得ることができる。
し、低い駆動電圧が得られ、また高速動作が得られ、さ
らに温度ドリフトを抑圧することのできる光制御デバイ
スを得ることができる。
【図1】本発明の第1の実施例の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図2】本発明の第2の実施例の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図3】本発明の第3の実施例の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図4】本発明の第4の実施例の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図5】従来の光制御デバイスの構造を示す断面図であ
る。
る。
1 基板 2a,2b 光導波路 3 バッファ層 3a,3b バッファ層 4a,4b,4c 電極 5 光回路 6 直電極部分 7 側面
Claims (6)
- 【請求項1】電気光学効果を有するLiNbO3 または
LiTaO3 基板に形成された2本の近接した光導波路
からなる光回路と、 前記2本の近接した光導波路の間に形成された第1の電
極と、 前記2本の近接した光導波路の外側に形成された1つま
たは複数の第2の電極と、 前記第1の電極および第2の電極と前記基板との間に形
成された誘電率が15以下である膜体とを備え、 前記第2の電極の前記2本の近接した光導波路近傍の一
部分の下に前記膜体が形成されていない部分を有し、か
つ前記第1の電極と前記基板との間に形成されている前
記膜体と、前記第2の電極と前記基板との間に形成され
ている前記膜体とが空間的に分離されていることを特徴
とする光制御デバイス。 - 【請求項2】請求項1記載の光制御デバイスにおいて、
前記第2の電極の前記2本の近接した光導波路近傍の一
部分の下に前記膜体が形成されていない部分が、前記第
2の電極の前記光導波路に最も近い端から始まることを
特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項3】請求項1記載の光制御デバイスにおいて、
前記第2の電極の前記2本の近接した光導波路近傍の一
部分の下に前記膜体が形成されていない部分が、前記第
2の電極の前記光導波路に最も近い端から離れた地点か
ら始ま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 基板に形成された2本の近接した光導波路
からなる光回路と、 前記2本の近接した光導波路の間に形成された第1の電
極と、 前記2本の近接した光導波路の外側に形成された1つま
たは複数の第2の電極と、 前記第1の電極と前記基板との間に形成された誘電率が
15以下である膜体とを備え、 前記膜体と前記第2の電極とが空間的に分離されている
ことを特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の光制御デ
バイスにおいて、前記第1の電極と前記基板との間に形
成されている前記膜体が、前記2本の近接した光導波路
の上にも形成されていることを特徴とする光制御デバイ
ス。 - 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の光制御デ
バイスにおいて、前記基板がX板またはY板であること
を特徴とする光制御デバイス。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6311695A JP2674535B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 光制御デバイス |
DE69528568T DE69528568D1 (de) | 1994-12-15 | 1995-12-15 | Optische Kontrollvorrichtung vom Wellenleitertyp mit unterdrückter Gleichstromdrift, reduzierter Steuerspannung und Betrieb mit hoher Geschwindigkeit |
EP95309161A EP0717306B1 (en) | 1994-12-15 | 1995-12-15 | Waveguide type optical control device with properties of suppressed DC drift, reduced driving voltage and high speed operation |
US08/573,036 US5617493A (en) | 1994-12-15 | 1995-12-15 | Waveguide type optical control device with properties of suppressed DC drift, reduced driving voltage and high speed operation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6311695A JP2674535B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 光制御デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08166565A true JPH08166565A (ja) | 1996-06-25 |
JP2674535B2 JP2674535B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=18020358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6311695A Expired - Fee Related JP2674535B2 (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 光制御デバイス |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
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EP (1) | EP0717306B1 (ja) |
JP (1) | JP2674535B2 (ja) |
DE (1) | DE69528568D1 (ja) |
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JP2021173792A (ja) * | 2020-04-21 | 2021-11-01 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光導波路デバイス |
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- 1994-12-15 JP JP6311695A patent/JP2674535B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1995
- 1995-12-15 DE DE69528568T patent/DE69528568D1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1995-12-15 US US08/573,036 patent/US5617493A/en not_active Expired - Fee Related
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