JPH06160787A - 光導波路デバイス - Google Patents
光導波路デバイスInfo
- Publication number
- JPH06160787A JPH06160787A JP31068092A JP31068092A JPH06160787A JP H06160787 A JPH06160787 A JP H06160787A JP 31068092 A JP31068092 A JP 31068092A JP 31068092 A JP31068092 A JP 31068092A JP H06160787 A JPH06160787 A JP H06160787A
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- Japan
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- optical waveguide
- electrodes
- substrate
- forming
- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光導波路デバイスに関し、動作点オフセット
を無くすることを目的とする。 【構成】 電気光学結晶よりなる透明基板にパターン形
成してある光導波路に近接して複数の電極を設け、電極
間に加えた電界による光導波路の屈折率変化を使用する
光デバイスにおいて、光導波路に接する電極の光導波路
との境界面に一つまたは複数の細長い空隙部を設けたこ
とを特徴として光導波路デバイスを構成する。
を無くすることを目的とする。 【構成】 電気光学結晶よりなる透明基板にパターン形
成してある光導波路に近接して複数の電極を設け、電極
間に加えた電界による光導波路の屈折率変化を使用する
光デバイスにおいて、光導波路に接する電極の光導波路
との境界面に一つまたは複数の細長い空隙部を設けたこ
とを特徴として光導波路デバイスを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電極形成により光導波路
に発生する応力を分散させた光導波路デバイスに関す
る。
に発生する応力を分散させた光導波路デバイスに関す
る。
【０００２】光通信において光信号を伝送する導波路と
しては透明石英よりなるガラスファイバが用いられてい
るが、変調器や光スイッチにはニオブ酸リチウム（LiNb
O3)やタンタル酸リチウム(LiTaO3)のような透明な強誘
電体結晶よりなる基板上にチタン(Ti)などの金属を拡散
させて基板材料よりも屈折率の高い光導波路を設けると
共に、この光導波路に近接して電極を設け、光導波路に
加える電界の方向や大きさを変えることにより屈折率を
変化せしめ、変調や光スイッチングなどの動作が行なわ
れている。
しては透明石英よりなるガラスファイバが用いられてい
るが、変調器や光スイッチにはニオブ酸リチウム（LiNb
O3)やタンタル酸リチウム(LiTaO3)のような透明な強誘
電体結晶よりなる基板上にチタン(Ti)などの金属を拡散
させて基板材料よりも屈折率の高い光導波路を設けると
共に、この光導波路に近接して電極を設け、光導波路に
加える電界の方向や大きさを変えることにより屈折率を
変化せしめ、変調や光スイッチングなどの動作が行なわ
れている。
【０００３】
【従来の技術】LiNbO3基板やLiTaO3基板基板上に真空蒸
着法あるいはスパッタ法を用いてTi薄膜を形成し、写真
蝕刻技術( フォトリソグラフィ)を用いてパターン形成
を行なった後、酸素（O2) 雰囲気中で熱処理を行なって
Tiを拡散せしめて光導波路を形成するか、或いは写真蝕
刻技術を用いて必要とする導波路パターンの形状にレジ
スト膜を窓開けした基板を安息香酸(C6H5COOH)などの酸
性溶液に浸漬してリチウムイオン((Li+ ) と水素イオン
（Ｈ+ ) とのイオン交換を行なうことにより光導波路が
作られている。
着法あるいはスパッタ法を用いてTi薄膜を形成し、写真
蝕刻技術( フォトリソグラフィ)を用いてパターン形成
を行なった後、酸素（O2) 雰囲気中で熱処理を行なって
Tiを拡散せしめて光導波路を形成するか、或いは写真蝕
刻技術を用いて必要とする導波路パターンの形状にレジ
スト膜を窓開けした基板を安息香酸(C6H5COOH)などの酸
性溶液に浸漬してリチウムイオン((Li+ ) と水素イオン
（Ｈ+ ) とのイオン交換を行なうことにより光導波路が
作られている。
【０００４】次に、使用する結晶基板の結晶方位により
異なるが光導波路に近接して薄膜形成技術と写真蝕刻技
術を用いて電極を設け、この電極に加える電圧の方向と
大きさにより光導波路の屈折率を変化させている。
異なるが光導波路に近接して薄膜形成技術と写真蝕刻技
術を用いて電極を設け、この電極に加える電圧の方向と
大きさにより光導波路の屈折率を変化させている。
【０００５】以下、基板としてＺカットしたLiNbO3を用
いてなるマッハツェンダ型光変調器を例として従来技術
と問題点を説明する。図２（Ｂ）はＺカットした基板１
の上に形成した光導波路２，３と、この光導波路上に形
成してある電極４，５の関係を示す平面図、また、同図
（Ａ）はこのＸ−Ｘ´位置の断面図である。
いてなるマッハツェンダ型光変調器を例として従来技術
と問題点を説明する。図２（Ｂ）はＺカットした基板１
の上に形成した光導波路２，３と、この光導波路上に形
成してある電極４，５の関係を示す平面図、また、同図
（Ａ）はこのＸ−Ｘ´位置の断面図である。
【０００６】すなわち、Ｚカットした基板１の上にはTi
拡散を行なって屈折率を増大してなる光導波路２，３が
あり、この上に二酸化硅素（SiO2）よりなるバッファ層
６を介して光導波路２，３の直上に電極４，５がパター
ン形成されている。
拡散を行なって屈折率を増大してなる光導波路２，３が
あり、この上に二酸化硅素（SiO2）よりなるバッファ層
６を介して光導波路２，３の直上に電極４，５がパター
ン形成されている。
【０００７】そして、電極４と５との間に電圧を加える
と、基板１の内部を通る電界は強誘電体材料である光導
波路２，３に影響し、屈折率（ｎ）は電界に比例して＋
Δｎと−Δｎだけ変化するが、かゝる非対称な電極構造
をとる場合、電界の効率は電極４の下の光導波路２のほ
うが、面積の広い電極４の下にある光導波路３に較べて
数倍大きい。
と、基板１の内部を通る電界は強誘電体材料である光導
波路２，３に影響し、屈折率（ｎ）は電界に比例して＋
Δｎと−Δｎだけ変化するが、かゝる非対称な電極構造
をとる場合、電界の効率は電極４の下の光導波路２のほ
うが、面積の広い電極４の下にある光導波路３に較べて
数倍大きい。
【０００８】さて、電極４，５の形成材料として一般に
金(Au)が使用され、真空蒸着法やスパッタ法により膜形
成されているが、膜形成に当たって基板との間に良好な
密着性を保持するために基板加熱が行なわれている。
金(Au)が使用され、真空蒸着法やスパッタ法により膜形
成されているが、膜形成に当たって基板との間に良好な
密着性を保持するために基板加熱が行なわれている。
【０００９】これらのことが原因で、写真蝕刻技術を用
いてパターン形成してある電極４，５は基板１に対して
圧縮応力を生じており、そのために電極４，５に電圧が
印加されていない状態でも光導波路２，３に屈折率変化
を生じていると云う問題がある。
いてパターン形成してある電極４，５は基板１に対して
圧縮応力を生じており、そのために電極４，５に電圧が
印加されていない状態でも光導波路２，３に屈折率変化
を生じていると云う問題がある。
【００１０】図３はマッハツェンダ型光変調器におい
て、電極４と５の間に方向を変えて直流電圧を加え、光
導波路２と３の間に±Δｎの屈折率変化を生じさせた場
合の印加電圧と光出力の関係を示している。
て、電極４と５の間に方向を変えて直流電圧を加え、光
導波路２と３の間に±Δｎの屈折率変化を生じさせた場
合の印加電圧と光出力の関係を示している。
【００１１】但し、光出力は任意単位にとってある。こ
ゝで、電極４と５の間に電圧が印加されていない場合は
図３の実線８に示すように光出力は最大であり、電圧値
に応じて対称的に減少して破線９に示すような動作点オ
フセット（Ｖoff ) は生じない筈である。
ゝで、電極４と５の間に電圧が印加されていない場合は
図３の実線８に示すように光出力は最大であり、電圧値
に応じて対称的に減少して破線９に示すような動作点オ
フセット（Ｖoff ) は生じない筈である。
【００１２】然し、電極４と５のでは電極面積が異なる
ために光導波路２，３に誘起されているる応力がバラン
スせず、これが原因で動作点オフセット（Ｖoff ) が生
じている。
ために光導波路２，３に誘起されているる応力がバラン
スせず、これが原因で動作点オフセット（Ｖoff ) が生
じている。
【００１３】また、このように応力により生ずる動作点
オフセット（Ｖoff ) は値が一定せず、経時変化すると
云う問題がある。これらの現象はマッハツェンダ型光変
調器の信頼性を低下させており、改良が必要であった。
オフセット（Ｖoff ) は値が一定せず、経時変化すると
云う問題がある。これらの現象はマッハツェンダ型光変
調器の信頼性を低下させており、改良が必要であった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】マッハツェンダ型光変
調器の電極形状は非対称であり、また、電極形成に当た
って基板結晶に圧縮応力を与えているのが原因で、変調
器には動作点オフセットが生じており、また、その値は
経時変化を伴うと云う問題がある。
調器の電極形状は非対称であり、また、電極形成に当た
って基板結晶に圧縮応力を与えているのが原因で、変調
器には動作点オフセットが生じており、また、その値は
経時変化を伴うと云う問題がある。
【００１５】そこで、動作点オフセットのない光変調器
を実用化することが課題である。
を実用化することが課題である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は電気光学結
晶よりなる透明基板にパターン形成してある光導波路に
近接して複数の電極を設け、この電極間に加えた電界に
よる光導波路の屈折率変化を使用する光デバイスにおい
て、光導波路に接する電極の光導波路との境界面に一つ
または複数の細長い空隙部を設けたことを特徴として光
導波路デバイスを構成することにより解決することがで
きる。
晶よりなる透明基板にパターン形成してある光導波路に
近接して複数の電極を設け、この電極間に加えた電界に
よる光導波路の屈折率変化を使用する光デバイスにおい
て、光導波路に接する電極の光導波路との境界面に一つ
または複数の細長い空隙部を設けたことを特徴として光
導波路デバイスを構成することにより解決することがで
きる。
【００１７】
【作用】本発明は基板内に圧縮応力を生じないで電極形
成を行なうことにより問題点を解決するものである。
成を行なうことにより問題点を解決するものである。
【００１８】発明者は電極形成に当たり、基板内に応力
を生ずることは避けられないことから、これを緩和する
方法として基板と接する電極パターンの長手方向に単数
または複数の細長い隙間を設け、この隙間により電極金
属内の圧縮応力の発生を緩和するものである。
を生ずることは避けられないことから、これを緩和する
方法として基板と接する電極パターンの長手方向に単数
または複数の細長い隙間を設け、この隙間により電極金
属内の圧縮応力の発生を緩和するものである。
【００１９】こゝで、隙間はなるべく幅が狭く、数多
く、また、電極の機械的強度を保つためにも高さを低く
設けることが望ましい。そこで、本発明は図１に示すよ
うに真空蒸着などの方法で金属膜を薄く形成した後、写
真蝕刻技術を用いて蒸着金属パターン11を形成する際に
細長い隙間12を設けておき、次に、この蒸着金属パター
ン11を陰極としてメッキを行い、メッキ金属の成長によ
り隙間12が次第に埋もれて半円形の断面をもつ細長いト
ンネル状の隙間12となるのを利用して従来と同様な電極
４を形成するものである。
く、また、電極の機械的強度を保つためにも高さを低く
設けることが望ましい。そこで、本発明は図１に示すよ
うに真空蒸着などの方法で金属膜を薄く形成した後、写
真蝕刻技術を用いて蒸着金属パターン11を形成する際に
細長い隙間12を設けておき、次に、この蒸着金属パター
ン11を陰極としてメッキを行い、メッキ金属の成長によ
り隙間12が次第に埋もれて半円形の断面をもつ細長いト
ンネル状の隙間12となるのを利用して従来と同様な電極
４を形成するものである。
【００２０】このような方法をとることにより、蒸着金
属パターン11と電極４の形成の際に発生する歪みが隙間
12により吸収される結果、動作点オフセットのないマッ
ハツェンダ型光変調器を作ることができる。
属パターン11と電極４の形成の際に発生する歪みが隙間
12により吸収される結果、動作点オフセットのないマッ
ハツェンダ型光変調器を作ることができる。
【００２１】
【実施例】ＺカットしたLiNbO3結晶よりなる基板１の上
に真空蒸着法によりTiを1000Åの厚さに膜形成した後、
写真蝕刻技術を用いて導波路をパターンニングし、O2気
流中で1050℃,10 時間の熱処理を行なってTiを拡散せし
め、幅が７μm で深さが７〜８μm の光導波路２，３を
形成した。
に真空蒸着法によりTiを1000Åの厚さに膜形成した後、
写真蝕刻技術を用いて導波路をパターンニングし、O2気
流中で1050℃,10 時間の熱処理を行なってTiを拡散せし
め、幅が７μm で深さが７〜８μm の光導波路２，３を
形成した。
【００２２】次に、この光導波路２，３を含む基板１の
上にスパッタ法によりSiO2を5000Åの厚さに膜形成して
バッファ層６を作った。次に、光導波路２および３の上
に形成する電極４および５の形成に本発明を使用した。
上にスパッタ法によりSiO2を5000Åの厚さに膜形成して
バッファ層６を作った。次に、光導波路２および３の上
に形成する電極４および５の形成に本発明を使用した。
【００２３】以下、電極４の形成について本発明を説明
する。まず、真空蒸着法により1000Åの厚さにAu膜を形
成し、写真蝕刻技術を用いて幅が８μm の蒸着金属パタ
ーン11を形成する際に図１に示す蒸着金属パターン11を
Au，２μm ／隙間，１μm ／Au，２μm ／隙間，１μm
／Au，２μm の寸法で細長い三本のAu蒸着膜が並んだ状
態にパターン形成した後、従来と同様にメッキ法により
Auを10μm の厚さに成長させて電極４を形成した。
する。まず、真空蒸着法により1000Åの厚さにAu膜を形
成し、写真蝕刻技術を用いて幅が８μm の蒸着金属パタ
ーン11を形成する際に図１に示す蒸着金属パターン11を
Au，２μm ／隙間，１μm ／Au，２μm ／隙間，１μm
／Au，２μm の寸法で細長い三本のAu蒸着膜が並んだ状
態にパターン形成した後、従来と同様にメッキ法により
Auを10μm の厚さに成長させて電極４を形成した。
【００２４】このようにして形成した電極４の隙間12は
半円状の断面を示しており、電極４の機械的強度は従来
と変わらない。次に、電極５の形成も同様である。
半円状の断面を示しており、電極４の機械的強度は従来
と変わらない。次に、電極５の形成も同様である。
【００２５】このようにして形成したマッハツェンダ型
光変調器の印加電圧と光出力の関係は図３の実線８と同
様であって動作点オフセットを無くすることができた。
光変調器の印加電圧と光出力の関係は図３の実線８と同
様であって動作点オフセットを無くすることができた。
【００２６】
【発明の効果】本発明の実施により電極の形成の際に基
板に発生する応力を緩和することができ、これにより動
作点オフセットを無くし、信頼性を向上することができ
る。
板に発生する応力を緩和することができ、これにより動
作点オフセットを無くし、信頼性を向上することができ
る。
【図１】本発明を説明する光導波路の拡大断面図であ
る。
る。
【図２】マッハツエンダ型光変調器の断面図（Ａ）と平
面図（Ｂ）
面図（Ｂ）
【図３】マッハツエンダ型光変調器の印加電圧と光出力
の関係図である。
の関係図である。
２，３ 光導波路 ４，５ 電極 11 蒸着金属パターン 12 隙間
Claims (1)
- 【請求項１】 電気光学結晶よりなる透明基板にパター
ン形成してある光導波路に近接して複数の電極を設け、
該電極間に加えた電界による光導波路の屈折率変化を使
用する光デバイスにおいて、前記光導波路に接する電極
の光導波路との境界面に一つまたは複数の細長い空隙部
を設けたことを特徴とする光導波路デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31068092A JPH06160787A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 光導波路デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31068092A JPH06160787A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 光導波路デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160787A true JPH06160787A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=18008165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31068092A Withdrawn JPH06160787A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 光導波路デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06160787A (ja) |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP31068092A patent/JPH06160787A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |