JPH1090638A - 光制御素子 - Google Patents

光制御素子

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JPH1090638A
JPH1090638A JP24301396A JP24301396A JPH1090638A JP H1090638 A JPH1090638 A JP H1090638A JP 24301396 A JP24301396 A JP 24301396A JP 24301396 A JP24301396 A JP 24301396A JP H1090638 A JPH1090638 A JP H1090638A
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JP
Japan
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optical waveguide
optical
substrate
electrode
control element
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JP24301396A
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English (en)
Inventor
Kazuto Noguchi
一人 野口
Hiroshi Miyazawa
弘 宮澤
Osamu Mitomi
修 三冨
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のものに比べて、製作性が良く、かつ導
波路の伝搬損失が小さく、低駆動電圧で高速動作が可能
な光制御素子を提供する。 【解決手段】 少なくとも1本の光導波路を表面近傍に
備え、かつ該光導波路の近傍の表面を掘り込んでリッジ
形状とした電気光学効果を有する基板と、該基板の表面
上に積層されたバッファ層と、該バッファ層上の光導波
路近傍に形成された信号電極および接地電極とからなる
電極とが、少なくとも設けられた光制御素子において、
光導波路の近傍の表面を掘り込む幅Grは、前記信号電
極と前記接地電極との間隔Gに対して、Gr≦Gの関係
を満たすようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波の変調、光路
切り替え等を行う光制御素子に関し、特に動作速度が極
めて速い光制御素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から光通信システムや光応用計測技
術において、例えばニオブ酸リチウム(LiNbO3
結晶のような電気光学効果を有する強誘電体を利用して
電気信号による光の変調、スイッチング、偏波制御等を
行う光制御素子(光変調器、光スイッチ、偏波制御器
等)が数多く用いられている。
【0003】このような従来の光制御素子の一例とし
て、LiNbO3 結晶を用いた進行波形高速光強度変調
器の一構成例を図4(a)および(b)に示す。
【0004】図4(a)はコプレーナ線路形変調電極を
用いた光変調器の上面図、図4(b)は(a)のA−
A′線に沿った断面図である。この例では、光変調器
は、Ti熱核酸によって形成されたマッハツェンダ形光
導波路402を表面近傍に備え、かつ該光導波路の近傍
の表面を数ミクロン掘り込んでリッジ形状とした電気光
学効果を持つzカットLiNbO3 基板401と、該基
板の表面上に積層され、かつ変調電極による光の伝搬損
失を制御するために、例えばSiO2 のような誘電体よ
りなるバッファ層(光導波路のクラッド層)405と、
該バッファ層405上の光導波路近傍に形成され、かつ
Au,Al等の信号電極404および接地電極405か
ら構成されるコプレーナ線路変調電極とを備える。
【0005】従来このような変調器においては、通常、
電極の寸法は信号電極404の幅が5〜10μm、信号
電極404と接地電極405との間隔が10〜50μm
程度に設定される。この場合、高効率な変調動作を実現
するために、信号電極404の幅は光導波路402の幅
とほぼ同程度の大きさに、また広域特性を確保するため
にリッジ幅よりはやや狭い程度に設定される。ここで、
電極の特性インピーダンスZは、変調信号源等の入出力
インピーダンス(通常50Ω)に整合させる必要がある
ので、Zの値を50Ωまたはそれに近い値に設定する。
【0006】このような従来の変調器において、変調信
号の伝搬速度と光導波路を伝わる光波速度とが一致して
いない場合、変調器の動作帯域は主にこの速度不整合に
よって制限される。変調信号に対する電極の実効屈折率
をnm、光導波路の実効屈折率をno(波長λ=1.5
μm帯ではno=2.15(電気3dB)は、以下の式
(1)に示す関係で与えられることが知られている。
【0007】
【数1】 Δf=1.4c/(π|nm−no|L)・・・・ (1) 中、cは真空中の高速、Lは変調電極の相互作用長であ
る。変調器の駆動電圧Vπの大きさは変調電極長Lに反
比例する関係がある。したがって、式(1)の関係か
ら、駆動電圧を大きくすることなく広帯域化を図るため
には、Z=50Ωとし、さらにnmの大きさをnoの大
きさに近付けるように、変調電極の構造および大きさ、
バッファ層の厚さ、リッジの幅・高さ等を設定してい
る。
【0008】ところで、このようなリッジ構造を形成す
る技術としては、基板上にTaやAl,Tiなどの金属
あるいはフォトレジストを使ってマスクパターンを形成
する工程を行った後、RIE法、RIBE法、あるいは
IBE法等によりドライエッチングを行うことによりリ
ッジ構造を得る方法が知られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、酸化物結晶であるLiNbO3 基板はエッチング速
度が極端に小さく、上記マスクパターンとのエッチング
速度差が確保できないという解決すべき課題を有する。
そのため、エッチング速度の分布が不均一になると共に
LiNbO3 基板のエッチング中にリッジ部分のサイド
エッチングが進行する。その結果、Ti拡散光導波路の
側壁が削られてしまい、光導波路の伝搬損失が増大して
しまう。
【0010】したがって、本発明は、上記従来の問題点
を解決し、製作性が良く、かつ導波路の伝搬損失が小さ
く、低駆動電圧で高速動作が可能な光制御素子を提供す
ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづく光導波路は、少なくとも1本の光
導波路を表面近傍に備え、かつ該光導波路の近傍の表面
を掘り込んでリッジ形状とした電気光学効果を有する基
板と、該基板の表面上に積層されたバッファ層と、該バ
ッファ層上の光導波路近傍に形成された信号電極および
接地電極とからなる電極とが、少なくとも設けられた光
制御素子において、光導波路の近傍の表面を掘り込む幅
は、信号電極と接地電極との間隔と等しいか、もしくは
該間隔よりも狭いことを特徴とする。すなわち、図1ま
たは図3において、幅Gr(およびGr′)と間隔Gと
の関係が、Gr≦G(およびGr≦G′)となる。した
がって、本発明によれば、リッジ構造を形成するのに必
要な基板のエッチング面積を必要最小限とすることによ
り、エッチング速度が増すので、リッジ形成プロセスに
要する時間を短くできる。さらに、光導波路のサイドエ
ッチングが少なくなるので伝搬損失の増大が極めて小さ
い。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態例を説明する。
【0013】<第1の実施形態例>本発明の第1の実施
形態例であるマッハツェンダ形光変調素子の一構成例を
図1に示す。
【0014】図1(a)はコプレーナ線路形変調電極を
用いた光変調器の上面図、図1(b)は変調器中央部A
−A′に沿った断面図である。この実施形態例におい
て、図4に示した従来例と同様に、エッチングしてリッ
ジ形状としたLiNbO3 基板101上にTi拡散光導
波路102、およびバッファ層103を介して信号電極
104および接地電極105から構成される進行波電極
が設けられている。しかし、この実施形態例では従来例
の構造と異なって、エッチング領域106の幅Grおよ
びGr′を信号電極104と接地電極105との間隔G
にほぼ等しく設定し、その他の基板領域はエッチングし
ていない。
【0015】このような構成からなる光変調器と従来の
ものとについて、リッジ構造作製時のエッチング深さの
割合d、およびサイドエッチングによるリッジ幅の減少
分ΔWの、LiNbO3 基板(3インチ幅)上における
分布を測定した。その結果を図2に示す。図2のデータ
を得るにあたり、同一基板の上半分に従来例のマスクパ
ターンを、下半分に本発明の実施形態例のマスクパター
ンを作製し、1度のプロセスで同時にエッチングした。
【0016】本発明者らは、基板上でエッチング面積の
割合が大きいと、エッチング速度が低下すると共に、リ
ッジ部分のサイドエッチエッチングが進行してTi拡散
光導波路の側壁が削られてしまい、導波路の伝搬損失が
増大することを新たに見出した。図2からわかるよう
に、本発明の実施形態例では従来例に比べて10%以上
エッチング速度が大きい。しかも、サイドエッチングが
1μm小さく、ウェハ面内の均一性もよい。これは、リ
ッジの幅が5〜10μm程度であるのに対し、変調器の
幅100μm以上であり、図4に示した従来構造の変調
器の場合、エッチングする領域はエッチングしないリッ
ジ部分に比べて5〜10倍以上になるからである。
【0017】なお、変調帯域、駆動電圧等の変調特性
は、従来例と本発明の実施形態例とでは差が認められな
かった。
【0018】<第2の実施形態例>図3は本発明の第2
の実施形態例を説明するためのもので、(a)は2つの
コプレーナ線路形変調電極を備えた光変調器の上面図、
(b)は変調器中央部A−A′に沿った断面図である。
この実施形態例では、zカットLiNbO3 基板301
上にTi拡散光導波路302が形成され、その光導波路
302の両側306の領域がエッチングされてリッジ形
状をなしている。さらにバッファ層303を介して第1
の信号電極304aおよび第2の信号電極304b、お
よび接地電極305から構成される2つの進行波電極を
有する。
【0019】このような2つ以上の信号電極を備えた光
変調器では、信号電極間のクロストークを抑圧するため
に、2つの信号電極304aおよび305bの間に接地
電極305を設けるとともに、信号電極の間隔を数百ミ
クロン以上の離す必要がある。実施形態例では、信号電
極304aあるいは305bと接地電極305との間隔
(10〜50μm程度)だけエッチングしており、数百
ミクロンにおよび接地電極の下部をエッチングする必要
がないので、第1の実施形態例同様、LiNbO3 基板
のエッチング速度を高めてエッチング時間を短くすると
共に、導波路側壁のサイドエッチングを抑制することが
可能になる。
【0020】なお、図1の実施形態例では、マッハツェ
ンダ導波路の対称性を保つため、接地電極105の下の
部分を幅Gr′掘り込み、Grと等しくしているが、対
称性を問題にしない場合や、位相変調器で導波路が1本
の場合はGr′=0、すなわち接地電極の下を掘り込む
必要はない。
【0021】以上の実施形態例ではzカットLiNbO
3 基板を用いたがxカットやyカット等、他の面方位の
LiNbO3 基板を用いてもよいし、LiTaO3 等、
電気光学効果を有するその他の基板を用いてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
光制御素子は上記のような構成をなすことによって、速
度整合・インピーダンス整合をとると共に、電極の導体
損失を大幅に低減することによって、低駆動電圧で高速
動作が可能で、かつ製作性が良く、導波路の伝搬損失が
小さい光制御素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にもとづく光制御素子の一例を説明する
ためのもので、(a)は上面図、(b)は(a)のA−
A′線に沿う断面図である。
【図2】本発明の効果を説明するためのもので、エッチ
ング深さとリッジ幅との基板上分布を示す図である。
【図3】本発明にもとづく光制御素子の他の例を説明す
るためのもので、(a)は上面図、(b)は(a)のA
−A′線に沿う断面図である。
【図4】従来の光制御素子の一例(マッハツェンダ形光
強度変調器)を説明するためのもので、(a)は上面
図、(b)は(a)のA−A′線に沿う断面図である。
【符号の説明】
101,301,401 zカットLiNbO3 基板 102,302,402 Ti拡散光導波路 103,303,403 SiO2 バッファ層 104,304a,304b,404 信号電極 105,305,405 接地電極 106,306,406 エッチング領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1本の光導波路を表面近傍に
    備え、かつ該光導波路の近傍の表面を掘り込んでリッジ
    形状とした電気光学効果を有する基板と、該基板の表面
    上に積層されたバッファ層と、該バッファ層上の光導波
    路近傍に形成された信号電極および接地電極とからなる
    電極とが、少なくとも設けられた光制御素子において、 前記光導波路の近傍の表面を掘り込む幅Grは、前記信
    号電極と前記接地電極との間隔Gに対して、 Gr ≦ G の関係を満たすように設けられたことを特徴とする光制
    御素子。
JP24301396A 1996-09-13 1996-09-13 光制御素子 Pending JPH1090638A (ja)

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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002122834A (ja) * 2000-10-19 2002-04-26 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 光導波路素子
KR100339393B1 (ko) * 1999-07-02 2002-05-31 구자홍 가변 광감쇠기
JP2005221874A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Fujitsu Ltd 光変調器
US6937781B2 (en) 2001-04-04 2005-08-30 Nec Corporation Optical switch having photonic crystal structure
JP2006084537A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Fujitsu Ltd 光デバイス
JP2007518142A (ja) * 2004-01-16 2007-07-05 オプティマー・フォトニックス・インコーポレーテッド Dc結合電極を採用した光電変調器
US7292739B2 (en) 2002-09-12 2007-11-06 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator
WO2009037849A1 (ja) * 2007-09-19 2009-03-26 Anritsu Corporation 光変調器
JP2009086453A (ja) * 2007-10-01 2009-04-23 Anritsu Corp 光変調器
JP2010048929A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Anritsu Corp 光変調器
JP2010049073A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Anritsu Corp 光変調器
JP2010060640A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Anritsu Corp 光変調器
JP2012145696A (ja) * 2011-01-11 2012-08-02 Anritsu Corp 光デバイス
JP2014228640A (ja) * 2013-05-21 2014-12-08 日本電信電話株式会社 光フィルタ
JP2015172629A (ja) * 2014-03-11 2015-10-01 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光変調器
US9599843B2 (en) 2013-02-08 2017-03-21 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator
CN108241225A (zh) * 2016-12-23 2018-07-03 天津领芯科技发展有限公司 一种低驱动电压铌酸锂电光调制器及其制造方法

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100339393B1 (ko) * 1999-07-02 2002-05-31 구자홍 가변 광감쇠기
JP2002122834A (ja) * 2000-10-19 2002-04-26 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 光導波路素子
US6937781B2 (en) 2001-04-04 2005-08-30 Nec Corporation Optical switch having photonic crystal structure
US7263251B2 (en) 2001-04-04 2007-08-28 Nec Corporation Optical switch having photonic crystal structure
US7292739B2 (en) 2002-09-12 2007-11-06 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator
JP2007518142A (ja) * 2004-01-16 2007-07-05 オプティマー・フォトニックス・インコーポレーテッド Dc結合電極を採用した光電変調器
JP2005221874A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Fujitsu Ltd 光変調器
JP4485218B2 (ja) * 2004-02-06 2010-06-16 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光変調器
JP4713866B2 (ja) * 2004-09-14 2011-06-29 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光デバイス
US7095926B2 (en) 2004-09-14 2006-08-22 Fujitsu Limited Optical device
JP2006084537A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Fujitsu Ltd 光デバイス
WO2009037849A1 (ja) * 2007-09-19 2009-03-26 Anritsu Corporation 光変調器
JP2009086453A (ja) * 2007-10-01 2009-04-23 Anritsu Corp 光変調器
JP2010048929A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Anritsu Corp 光変調器
JP2010049073A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Anritsu Corp 光変調器
JP2010060640A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Anritsu Corp 光変調器
JP2012145696A (ja) * 2011-01-11 2012-08-02 Anritsu Corp 光デバイス
US9599843B2 (en) 2013-02-08 2017-03-21 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator
JP2014228640A (ja) * 2013-05-21 2014-12-08 日本電信電話株式会社 光フィルタ
JP2015172629A (ja) * 2014-03-11 2015-10-01 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光変調器
CN108241225A (zh) * 2016-12-23 2018-07-03 天津领芯科技发展有限公司 一种低驱动电压铌酸锂电光调制器及其制造方法

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