JP2003270602A - 亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子及びそれを用いた光スイッチ - Google Patents
亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子及びそれを用いた光スイッチInfo
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- JP2003270602A JP2003270602A JP2002074252A JP2002074252A JP2003270602A JP 2003270602 A JP2003270602 A JP 2003270602A JP 2002074252 A JP2002074252 A JP 2002074252A JP 2002074252 A JP2002074252 A JP 2002074252A JP 2003270602 A JP2003270602 A JP 2003270602A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体
単結晶を用いた電気光学効果素子及び光スイッチに関
し、電気光学効果を用いた光偏向素子を光伝播特性を劣
化させることなく低電圧駆動する。 【解決手段】 少なくとも一方のクラッド層１がＰｂ
｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-vＴｉv ｝w Ｏ3 からなり、且
つ、コア層２がＰｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔｉ y ｝
z Ｏ3 からなる光導波路構造を備える。
単結晶を用いた電気光学効果素子及び光スイッチに関
し、電気光学効果を用いた光偏向素子を光伝播特性を劣
化させることなく低電圧駆動する。 【解決手段】 少なくとも一方のクラッド層１がＰｂ
｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-vＴｉv ｝w Ｏ3 からなり、且
つ、コア層２がＰｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔｉ y ｝
z Ｏ3 からなる光導波路構造を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は亜鉛ニオブ酸鉛（Ｐ
ＺＮ）−チタン酸鉛（ＰＴ）混晶系強誘電体単結晶を用
いた電気光学効果素子及びそれを用いた光スイッチに関
するものであり、特に、光導波路中を伝搬する光波や位
相や強度を印加した電圧に応じて変化させる光変調素
子、光の方向を変える光偏向素子、及び、複数の入力ポ
ートと複数の出力ポートとの間で光信号の伝搬先を切り
替える光スイッチを使用した光信号切り替え装置を低電
圧駆動するための光導波路を構成する材料に特徴のある
亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用
いた電気光学効果素子及びそれを用いた光スイッチに関
するものである。
ＺＮ）−チタン酸鉛（ＰＴ）混晶系強誘電体単結晶を用
いた電気光学効果素子及びそれを用いた光スイッチに関
するものであり、特に、光導波路中を伝搬する光波や位
相や強度を印加した電圧に応じて変化させる光変調素
子、光の方向を変える光偏向素子、及び、複数の入力ポ
ートと複数の出力ポートとの間で光信号の伝搬先を切り
替える光スイッチを使用した光信号切り替え装置を低電
圧駆動するための光導波路を構成する材料に特徴のある
亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用
いた電気光学効果素子及びそれを用いた光スイッチに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信の伝送帯域は増加の一途を
たどり、波長多重化（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術と相まっ
て高速かつ大容量化が進んでおり、基幹通信ネットワー
クにおける光ファイバー網のハードウェアのインフラを
構築するためには、光信号の伝達先を切り替えるための
光偏向器等が必要である。
たどり、波長多重化（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術と相まっ
て高速かつ大容量化が進んでおり、基幹通信ネットワー
クにおける光ファイバー網のハードウェアのインフラを
構築するためには、光信号の伝達先を切り替えるための
光偏向器等が必要である。
【０００３】従来の光偏向器には機械式のマイクロミラ
ーが用いられているが、より高集積、高速、低損失を実
現するためには、強誘電体の電気光学効果による屈折率
の変化を利用した光偏向器も開発されている。
ーが用いられているが、より高集積、高速、低損失を実
現するためには、強誘電体の電気光学効果による屈折率
の変化を利用した光偏向器も開発されている。
【０００４】例えば、Ｔｉ拡散型導波路やプロトン交換
型導波路を作成したＬｉＮｂＯ3 単結晶ウエハを用いた
プリズム型ドメイン反転光偏向素子、或いは、プリズム
型電極光偏向素子が提案されている（必要ならば、Ｑ．
Ｃｈｅｃ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔ
ｅｃｈ．，ｖｏｌ．１２，ｐ．１４０１，１９９４参
照）。
型導波路を作成したＬｉＮｂＯ3 単結晶ウエハを用いた
プリズム型ドメイン反転光偏向素子、或いは、プリズム
型電極光偏向素子が提案されている（必要ならば、Ｑ．
Ｃｈｅｃ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔ
ｅｃｈ．，ｖｏｌ．１２，ｐ．１４０１，１９９４参
照）。
【０００５】しかしながら、これらの光偏向素子はＬｉ
ＮｂＯ3 単結晶ウエハの厚さである０．５ｍｍ程度の電
極間隔が必要となるため、依然として駆動電圧は高く、
駆動電圧を６００Ｖとした場合でも偏向角度θは僅かに
０．５°程度が得られるに過ぎず、実用的な偏向角度は
得られないという問題がある。
ＮｂＯ3 単結晶ウエハの厚さである０．５ｍｍ程度の電
極間隔が必要となるため、依然として駆動電圧は高く、
駆動電圧を６００Ｖとした場合でも偏向角度θは僅かに
０．５°程度が得られるに過ぎず、実用的な偏向角度は
得られないという問題がある。
【０００６】そこで、ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 導電性単
結晶基板の（１００）面上に、厚さが、例えば、６００
ｎｍのＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3 組成の高い電気光
学定数を有するＰＺＴ層をエピタキシャル成長させて薄
膜光導波路を作製し、この光偏向素子に印加電圧を−１
２Ｖから１２Ｖに掃引することにより、１０．８°の偏
向角度を得ることが提案されている（必要ならば、特開
平９−５７９５号公報参照）。
結晶基板の（１００）面上に、厚さが、例えば、６００
ｎｍのＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3 組成の高い電気光
学定数を有するＰＺＴ層をエピタキシャル成長させて薄
膜光導波路を作製し、この光偏向素子に印加電圧を−１
２Ｖから１２Ｖに掃引することにより、１０．８°の偏
向角度を得ることが提案されている（必要ならば、特開
平９−５７９５号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＳｒＴｉＯ3
基板を導電性基板として用いるためには、少なくとも１
％以上のＮｂをドープしなければならないが、Ｎｂの高
濃度ドープによって基板は黒色化するため、伝播光の吸
収は避けられず、光信号を長距離伝搬させるのに必ずし
も適する方法ではなかった。
基板を導電性基板として用いるためには、少なくとも１
％以上のＮｂをドープしなければならないが、Ｎｂの高
濃度ドープによって基板は黒色化するため、伝播光の吸
収は避けられず、光信号を長距離伝搬させるのに必ずし
も適する方法ではなかった。
【０００８】また、ノン・ドープのＳｒＴｉＯ3 基板上
に、ＳｒＲｕＯ3 等の導電性酸化膜を形成する場合に
も、ＳｒＲｕＯ3 自体が黒色であるために同様な光の吸
収が起こるという問題がある。
に、ＳｒＲｕＯ3 等の導電性酸化膜を形成する場合に
も、ＳｒＲｕＯ3 自体が黒色であるために同様な光の吸
収が起こるという問題がある。
【０００９】したがって、本発明は、電気光学効果を用
いた光偏向素子を光伝播特性を劣化させることなく低電
圧駆動することを目的とする。
いた光偏向素子を光伝播特性を劣化させることなく低電
圧駆動することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理的
構成の説明図であり、ここで、図１を参照して本発明に
おける課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 上記の課題を解決するために、本発明は、亜鉛ニオブ酸
鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学
効果素子において、少なくとも一方のクラッド層１がＰ
ｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝w Ｏ3 からなり、
且つ、コア層２がＰｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔ
ｉy ｝z Ｏ3 からなる光導波路構造を備えたことを特徴
とする。
構成の説明図であり、ここで、図１を参照して本発明に
おける課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 上記の課題を解決するために、本発明は、亜鉛ニオブ酸
鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学
効果素子において、少なくとも一方のクラッド層１がＰ
ｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝w Ｏ3 からなり、
且つ、コア層２がＰｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔ
ｉy ｝z Ｏ3 からなる光導波路構造を備えたことを特徴
とする。
【００１１】この様に、少なくとも一方のクラッド層１
としてＰｂ系ペロブスカイト構造を有する亜鉛ニオブ酸
鉛−チタン酸鉛混晶系、即ち、Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎ
ｂu ）1- v Ｔｉv ｝w Ｏ3 〔ＰＺＮＰＴ〕を用いること
により、コア層２として高いポッケルス定数が得られる
マグネシウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系、即ち、Ｐ
ｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔｉy ｝z Ｏ3 〔ＰＭＮＰ
Ｔ〕をエピタキシャル成長することが可能になり、それ
によって、低電圧で高い偏向角を得ることが可能にな
る。
としてＰｂ系ペロブスカイト構造を有する亜鉛ニオブ酸
鉛−チタン酸鉛混晶系、即ち、Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎ
ｂu ）1- v Ｔｉv ｝w Ｏ3 〔ＰＺＮＰＴ〕を用いること
により、コア層２として高いポッケルス定数が得られる
マグネシウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系、即ち、Ｐ
ｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔｉy ｝z Ｏ3 〔ＰＭＮＰ
Ｔ〕をエピタキシャル成長することが可能になり、それ
によって、低電圧で高い偏向角を得ることが可能にな
る。
【００１２】この場合、クラッド層１となるＰｂ｛（Ｚ
ｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝w Ｏ3におけるｕ，ｖ，ｗ
をそれぞれ、０．５＜ｕ＜１，０≦ｖ＜０．５，０．８
＜ｖ＜１．２とすることによって、クラッド層１となる
ＰＺＮＰＴの屈折率を２．５６１とし、コア層２となる
ＰＭＮＰＴの屈折率を２．６１２とすることができるの
で良好な光導波路構造を構成することが可能になる。
ｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝w Ｏ3におけるｕ，ｖ，ｗ
をそれぞれ、０．５＜ｕ＜１，０≦ｖ＜０．５，０．８
＜ｖ＜１．２とすることによって、クラッド層１となる
ＰＺＮＰＴの屈折率を２．５６１とし、コア層２となる
ＰＭＮＰＴの屈折率を２．６１２とすることができるの
で良好な光導波路構造を構成することが可能になる。
【００１３】なお、ＰＭＮＰＴ層をエピタキシャル成長
させるためには、Ｐｂ｛（Ｚｎ1-uＮｂu ）1-v Ｔ
ｉv ｝w Ｏ3 の主表面は、ペロブスカイト構造の（１０
０）面、（００１）面、（１０１）面、及び、（１１
１）面のいずれかとすることが望ましい。
させるためには、Ｐｂ｛（Ｚｎ1-uＮｂu ）1-v Ｔ
ｉv ｝w Ｏ3 の主表面は、ペロブスカイト構造の（１０
０）面、（００１）面、（１０１）面、及び、（１１
１）面のいずれかとすることが望ましい。
【００１４】この場合、電極間隔を狭くするためには、
一方のクラッド層１がＰｂ｛（Ｚｎ 1-u Ｎｂu ）1-v Ｔ
ｉv ｝w Ｏ3 からなる第１のＰＺＮＰＴ基板から構成さ
れ、第１のＰＺＮＰＴ基板が導電性物質５を介して第２
のＰＺＮＰＴ基板４に接合するように構成し、第１のＰ
ＺＮＰＴ基板の厚さが、０．５〜１００μｍになるよう
に研磨等で薄層化することが望ましく、それによって、
更なる低電圧駆動化が可能になる。
一方のクラッド層１がＰｂ｛（Ｚｎ 1-u Ｎｂu ）1-v Ｔ
ｉv ｝w Ｏ3 からなる第１のＰＺＮＰＴ基板から構成さ
れ、第１のＰＺＮＰＴ基板が導電性物質５を介して第２
のＰＺＮＰＴ基板４に接合するように構成し、第１のＰ
ＺＮＰＴ基板の厚さが、０．５〜１００μｍになるよう
に研磨等で薄層化することが望ましく、それによって、
更なる低電圧駆動化が可能になる。
【００１５】この様な電気光学効果素子の主表面に入射
面に対して出射面が傾斜している三角形形状の電極６、
典型的にはプリズム状電極を設けることによって、入射
された光が電気光学プリズム効果によって偏向する光偏
向素子を構成することができる。
面に対して出射面が傾斜している三角形形状の電極６、
典型的にはプリズム状電極を設けることによって、入射
された光が電気光学プリズム効果によって偏向する光偏
向素子を構成することができる。
【００１６】なお、この場合、高いポッケルス係数を有
するＰｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-yＴｉy ｝z Ｏ3 をコ
ア層２とする光導波路が、電界の印加により高い電気光
学効果を示すことにより光導波路を通過する光の波長λ
n （＝λ／ｎ；但し、ｎは屈折率）は屈折率ｎの変化と
ともに大きく変化することになる。
するＰｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-yＴｉy ｝z Ｏ3 をコ
ア層２とする光導波路が、電界の印加により高い電気光
学効果を示すことにより光導波路を通過する光の波長λ
n （＝λ／ｎ；但し、ｎは屈折率）は屈折率ｎの変化と
ともに大きく変化することになる。
【００１７】上述のような光偏向素子をコリメート系、
共通導波路等を組み合わせることによって、低電圧駆動
が可能な光スイッチを構成することが可能になる。
共通導波路等を組み合わせることによって、低電圧駆動
が可能な光スイッチを構成することが可能になる。
【００１８】上述のような電極間隔の狭い電気光学効果
素子を形成するためには、ＰＺＮＰＴ基板を例えば、１
５０μｍ程度まで研磨した後、Ａｕ等の導電性物質５を
用いて支持基板となる第２のＰＺＮＰＴ基板に接合後、
さらに、例えば、２０μｍまで機械的あるいは化学的に
研磨した後、コア層２となるＰＭＮＰＴ層をエピタキシ
ャル成長させれば良い。
素子を形成するためには、ＰＺＮＰＴ基板を例えば、１
５０μｍ程度まで研磨した後、Ａｕ等の導電性物質５を
用いて支持基板となる第２のＰＺＮＰＴ基板に接合後、
さらに、例えば、２０μｍまで機械的あるいは化学的に
研磨した後、コア層２となるＰＭＮＰＴ層をエピタキシ
ャル成長させれば良い。
【００１９】或いは、第１のＰＺＮＰＴ基板上にＰＭＮ
ＰＴからなるコア層２、及び、クラッド層３を順次エピ
タキシャル成長させた後，支持基板となる第２のＰＺＮ
ＰＴ基板を導電性物質５によって接合し、次いで、第１
のＰＺＮＰＴ基板の裏面を研磨して、例えば、２０μｍ
まで薄くしても良い。
ＰＴからなるコア層２、及び、クラッド層３を順次エピ
タキシャル成長させた後，支持基板となる第２のＰＺＮ
ＰＴ基板を導電性物質５によって接合し、次いで、第１
のＰＺＮＰＴ基板の裏面を研磨して、例えば、２０μｍ
まで薄くしても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図５を参照し
て、本発明の第１の実施の形態を光偏向素子を説明する
が、まず、図２及び図３を参照して本発明の第１の実施
の形態の製造工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、市販のＰｂ｛（Ｚｎ0.33Ｎｂ0.67）0.91Ｔ
ｉ0.09｝Ｏ3 組成で厚さが０．３ｍｍの２枚のＰＺＮＰ
Ｔ基板の両面を鏡面研磨し、一枚は導波路作製用の第１
ＰＺＮＰＴ基板１１とし、もう一方を支持基板となる第
２ＰＺＮＰＴ基板１３とする。
て、本発明の第１の実施の形態を光偏向素子を説明する
が、まず、図２及び図３を参照して本発明の第１の実施
の形態の製造工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、市販のＰｂ｛（Ｚｎ0.33Ｎｂ0.67）0.91Ｔ
ｉ0.09｝Ｏ3 組成で厚さが０．３ｍｍの２枚のＰＺＮＰ
Ｔ基板の両面を鏡面研磨し、一枚は導波路作製用の第１
ＰＺＮＰＴ基板１１とし、もう一方を支持基板となる第
２ＰＺＮＰＴ基板１３とする。
【００２１】次いで、第１ＰＺＮＰＴ基板１１の厚さ
が、例えば、１５０μｍになるように機械的、化学的に
研磨した後、片面全面にＤＣスパッタ法により厚さが、
例えば、１００ｎｍのＴｉ層、厚さが、例えば、５００
ｎｍのＰｔ層、及び、厚さが、例えば、３００ｎｍのＡ
ｕ層を順次成膜して導電性接着層１２とする。また、第
２ＰＺＮＰＴ基板１３についても同様にして、最表面側
からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ構造の導電性接着層１４を形成す
る。
が、例えば、１５０μｍになるように機械的、化学的に
研磨した後、片面全面にＤＣスパッタ法により厚さが、
例えば、１００ｎｍのＴｉ層、厚さが、例えば、５００
ｎｍのＰｔ層、及び、厚さが、例えば、３００ｎｍのＡ
ｕ層を順次成膜して導電性接着層１２とする。また、第
２ＰＺＮＰＴ基板１３についても同様にして、最表面側
からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ構造の導電性接着層１４を形成す
る。
【００２２】図２（ｂ）参照
次いで、導電性接着層１２，１４同士を対向させて接触
させたのち、真空チャンバー内において表面活性接合法
を用いて第１ＰＺＮＰＴ基板１１及び第２ＰＺＮＰＴ基
板１３を接合する。
させたのち、真空チャンバー内において表面活性接合法
を用いて第１ＰＺＮＰＴ基板１１及び第２ＰＺＮＰＴ基
板１３を接合する。
【００２３】即ち、表面活性接合法においては、第１Ｐ
ＺＮＰＴ基板１１及び第２ＰＺＮＰＴ基板１３を、例え
ば、１×１０-6Ｔｏｒｒの真空チャンバー内に収容した
のち、表面の導電性接着層１２，１４にＡｒビームを照
射して導電性接着層１２，１４の表面の酸化物等の除去
して活性化し、活性化した表面を有する導電性接着層１
２，１４同士を接触させて５００〜９００℃の基板温度
で加熱することによって接合する。この場合、導電性接
着層１２，１４は一体になって基板側電極１５となる。
ＺＮＰＴ基板１１及び第２ＰＺＮＰＴ基板１３を、例え
ば、１×１０-6Ｔｏｒｒの真空チャンバー内に収容した
のち、表面の導電性接着層１２，１４にＡｒビームを照
射して導電性接着層１２，１４の表面の酸化物等の除去
して活性化し、活性化した表面を有する導電性接着層１
２，１４同士を接触させて５００〜９００℃の基板温度
で加熱することによって接合する。この場合、導電性接
着層１２，１４は一体になって基板側電極１５となる。
【００２４】次いで、第２ＰＺＮＰＴ基板１３の接合面
と反対側の面を機械的に厚さが、例えば、３０μｍまで
研磨したのち、ＩＣＰ（誘導結合型プラズマ）エッチン
グ装置を用いて、さらに、厚さが、例えば、２０μｍに
なるまで研磨してＰＺＮＰＴクラッド層１６とする。
と反対側の面を機械的に厚さが、例えば、３０μｍまで
研磨したのち、ＩＣＰ（誘導結合型プラズマ）エッチン
グ装置を用いて、さらに、厚さが、例えば、２０μｍに
なるまで研磨してＰＺＮＰＴクラッド層１６とする。
【００２５】図３（ｄ）参照
次いで、ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いて、研磨し
たＰＺＮＰＴクラッド層１６の表面に厚さが、例えば、
２．４μｍのＰＭＮＰＴコア層１７、及び、厚さが、例
えば、１．０μｍのＰＬＺＴクラッド層１８を順次エピ
タキシャル成長させる。なお、成膜に際しては、基板側
電極１５の露出表面上に堆積が生じないようにマスクを
用いて成膜を行う。
たＰＺＮＰＴクラッド層１６の表面に厚さが、例えば、
２．４μｍのＰＭＮＰＴコア層１７、及び、厚さが、例
えば、１．０μｍのＰＬＺＴクラッド層１８を順次エピ
タキシャル成長させる。なお、成膜に際しては、基板側
電極１５の露出表面上に堆積が生じないようにマスクを
用いて成膜を行う。
【００２６】この場合の成膜条件は、ＰＭＮＰＴコア層
１７の場合には、｛Ｐｂ1.2 （Ｍｇ 0.33Ｎｂ0.67）
Ｏ3 ｝0.65（Ｐｂ1.2 ＴｉＯ3 ）0.35 組成の８インチ
のセラミック焼結体をターゲットとして用い、基板加熱
温度を４００〜９００℃、例えば、６５０℃、Ａｒ９０
％＋Ｏ2 １０％からなる雰囲気のガス圧を２０ｍＴｏｒ
ｒとし、４時間の成膜時間で上述の２．４μｍの膜厚の
ＰＭＮＰＴコア層１７を得た。
１７の場合には、｛Ｐｂ1.2 （Ｍｇ 0.33Ｎｂ0.67）
Ｏ3 ｝0.65（Ｐｂ1.2 ＴｉＯ3 ）0.35 組成の８インチ
のセラミック焼結体をターゲットとして用い、基板加熱
温度を４００〜９００℃、例えば、６５０℃、Ａｒ９０
％＋Ｏ2 １０％からなる雰囲気のガス圧を２０ｍＴｏｒ
ｒとし、４時間の成膜時間で上述の２．４μｍの膜厚の
ＰＭＮＰＴコア層１７を得た。
【００２７】また、ＰＬＺＴクラッド層１８の場合に
は、（Ｐｂ0.91Ｌａ0.09）1.1 （Ｚｒ 0.65Ｔｉ0.35）Ｏ
3 組成の８インチのセラミック焼結体をターゲットとし
て用い、基板加熱温度を４００〜９００℃、例えば、６
５０℃、Ａｒ９０％＋Ｏ2 １０％からなる雰囲気のガス
圧を２０ｍＴｏｒｒとし、１．５時間の成膜時間で上述
の１．０μｍの膜厚のＰＺＮＰＴクラッド層１８を得
た。
は、（Ｐｂ0.91Ｌａ0.09）1.1 （Ｚｒ 0.65Ｔｉ0.35）Ｏ
3 組成の８インチのセラミック焼結体をターゲットとし
て用い、基板加熱温度を４００〜９００℃、例えば、６
５０℃、Ａｒ９０％＋Ｏ2 １０％からなる雰囲気のガス
圧を２０ｍＴｏｒｒとし、１．５時間の成膜時間で上述
の１．０μｍの膜厚のＰＺＮＰＴクラッド層１８を得
た。
【００２８】図３（ｅ）参照
次いで、例えば、底辺が１ｍｍで高さが５ｍｍのプリズ
ム状の開口部を有するマスクを用いたＲＦマグネトロン
スパッタ法を用いてＰＬＺＴクラッド層１８の表面に、
厚さが、例えば、０．２μｍのＩＴＯからなるプリズム
状素子電極１９を形成する。
ム状の開口部を有するマスクを用いたＲＦマグネトロン
スパッタ法を用いてＰＬＺＴクラッド層１８の表面に、
厚さが、例えば、０．２μｍのＩＴＯからなるプリズム
状素子電極１９を形成する。
【００２９】なお、この場合の成膜条件としては、（Ｉ
ｎ0.95Ｓｎ0.05）Ｏ3 組成の８インチのセラミック焼結
体をターゲットとして用い、例えば、基板加熱温度を室
温とし、Ａｒ９０％＋Ｏ2 １０％からなる雰囲気のガス
圧を２０ｍＴｏｒｒとし、１時間の成膜時間で上述の
０．２μｍの膜厚のプリズム状素子電極１９を得た。
ｎ0.95Ｓｎ0.05）Ｏ3 組成の８インチのセラミック焼結
体をターゲットとして用い、例えば、基板加熱温度を室
温とし、Ａｒ９０％＋Ｏ2 １０％からなる雰囲気のガス
圧を２０ｍＴｏｒｒとし、１時間の成膜時間で上述の
０．２μｍの膜厚のプリズム状素子電極１９を得た。
【００３０】最後に、基板側電極１５及び各プリズム状
素子電極１９に半田からなるパッド２０，２１をそれぞ
れ形成することによって、光偏向素子の基本構成が完成
する。
素子電極１９に半田からなるパッド２０，２１をそれぞ
れ形成することによって、光偏向素子の基本構成が完成
する。
【００３１】この場合、ＰＺＮＰＴクラッド層１６の屈
折率ｎ1 ，比誘電率εr1、ＰＭＮＰＴコア層１７の屈折
率ｎ2 ，比誘電率εr2、及び、ＰＬＺＴクラッド層１８
の屈折率ｎ3 ，比誘電率εr3は、ｎ1 ＝２．５６１，ε
r1＝３０００，ｎ2 ＝２．６１２，εr2＝１５００，ｎ
3 ＝２．４３０，εr3＝１０００である。
折率ｎ1 ，比誘電率εr1、ＰＭＮＰＴコア層１７の屈折
率ｎ2 ，比誘電率εr2、及び、ＰＬＺＴクラッド層１８
の屈折率ｎ3 ，比誘電率εr3は、ｎ1 ＝２．５６１，ε
r1＝３０００，ｎ2 ＝２．６１２，εr2＝１５００，ｎ
3 ＝２．４３０，εr3＝１０００である。
【００３２】図４参照
図４は、本発明の第１の実施の形態の光偏向素子の偏向
特性の説明図であり、パッド２０とパッド２１の間に電
源２２により１００Ｖの電圧を印加した場合、ＰＺＮＰ
Ｔクラッド層１６、ＰＭＮＰＴコア層１７、及び、ＰＬ
ＺＴクラッド層１８には、各層には厚さ及び比誘電率ε
r の値に応じてそれぞれ７２Ｖ，１７．２Ｖ，１０．８
Ｖ印加されることになる。
特性の説明図であり、パッド２０とパッド２１の間に電
源２２により１００Ｖの電圧を印加した場合、ＰＺＮＰ
Ｔクラッド層１６、ＰＭＮＰＴコア層１７、及び、ＰＬ
ＺＴクラッド層１８には、各層には厚さ及び比誘電率ε
r の値に応じてそれぞれ７２Ｖ，１７．２Ｖ，１０．８
Ｖ印加されることになる。
【００３３】この様に、ＰＭＮＰＴコア層１７に１７．
２Ｖの電圧が印加されることによって、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザからの波長が０．６３３ｎｍの入射光２３はプリズム
状素子電極１９の下の光導波路を通過する際に１．８３
°（＝θ）偏向されて出力光２４となる。
２Ｖの電圧が印加されることによって、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザからの波長が０．６３３ｎｍの入射光２３はプリズム
状素子電極１９の下の光導波路を通過する際に１．８３
°（＝θ）偏向されて出力光２４となる。
【００３４】図５参照
図５は、本発明の第１の実施の形態の光偏向素子の光導
波路の分散曲線であり、各次モードの規格化伝播定数ｂ
のコア厚み依存性を示したものであり、コア層の厚さを
本発明の様に２．４μｍとすることによって、０次モー
ドのみを伝播することが可能になる。
波路の分散曲線であり、各次モードの規格化伝播定数ｂ
のコア厚み依存性を示したものであり、コア層の厚さを
本発明の様に２．４μｍとすることによって、０次モー
ドのみを伝播することが可能になる。
【００３５】因に、コア層の厚さを５μｍにした場合、
０次モード、１次モード、及び、２次モードの３つのモ
ードからなるマルチモードとなり、信号光波形が鈍るの
で高周波光通信が困難になる。なお、各次モードにおい
ては、ＴＥモードもＴＭモードもほぼ同じ特性となり重
なるので、図においてはその違いを無視して図示してい
る。
０次モード、１次モード、及び、２次モードの３つのモ
ードからなるマルチモードとなり、信号光波形が鈍るの
で高周波光通信が困難になる。なお、各次モードにおい
ては、ＴＥモードもＴＭモードもほぼ同じ特性となり重
なるので、図においてはその違いを無視して図示してい
る。
【００３６】また、コア層を構成するＰＭＮＰＴは、菱
面体晶のＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 〔ＰＭＮ〕と正
方晶のＰｂＴｉＯ3 〔ＰＴ〕の混晶系ペロブスカイト型
酸化物であり、ＰＭＮ６５％−ＰＴ３５％に菱面体晶と
正方晶の相境界が存在し、この相境界において比誘電率
が最大値を取り、室温における電気機械結合係数及び圧
電定数が最大になる。
面体晶のＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 〔ＰＭＮ〕と正
方晶のＰｂＴｉＯ3 〔ＰＴ〕の混晶系ペロブスカイト型
酸化物であり、ＰＭＮ６５％−ＰＴ３５％に菱面体晶と
正方晶の相境界が存在し、この相境界において比誘電率
が最大値を取り、室温における電気機械結合係数及び圧
電定数が最大になる。
【００３７】また、結晶の屈折率は結晶中の電子密度の
変化であり、圧電定数の最も大きくなる組成において屈
折率変化の印加電圧依存性を表すポッケルス効果も最大
となるために、光導波路を伝播する光の波長λ2 （＝λ
／ｎ2 ）が伝播中に大きく変化することになる。
変化であり、圧電定数の最も大きくなる組成において屈
折率変化の印加電圧依存性を表すポッケルス効果も最大
となるために、光導波路を伝播する光の波長λ2 （＝λ
／ｎ2 ）が伝播中に大きく変化することになる。
【００３８】この様に、本発明の第１の実施の形態にお
いてはＰＺＮＰＴ基板に基板側電極となる導電性物質を
設けたのち支持基板に接合し、その状態でＰＺＮＰＴ基
板を薄層化して一方のクラッド層としているので、コア
層に電圧を印加するための電極間の距離を十分に薄くす
ることができ、それによって、低電圧駆動が可能にな
る。なお、薄層化に際しては、支持基板に接合したのち
研磨を行っているので、光導波路構造を構成するＰＺＮ
ＰＴ基板のハンドリングに問題は生じない。
いてはＰＺＮＰＴ基板に基板側電極となる導電性物質を
設けたのち支持基板に接合し、その状態でＰＺＮＰＴ基
板を薄層化して一方のクラッド層としているので、コア
層に電圧を印加するための電極間の距離を十分に薄くす
ることができ、それによって、低電圧駆動が可能にな
る。なお、薄層化に際しては、支持基板に接合したのち
研磨を行っているので、光導波路構造を構成するＰＺＮ
ＰＴ基板のハンドリングに問題は生じない。
【００３９】次に、図６及び図７を参照して、本発明の
第２の実施の形態の製造工程を説明する。 図６（ａ）参照 まず、市販のＰｂ｛（Ｚｎ0.33Ｎｂ0.67）0.91Ｔ
ｉ0.09｝Ｏ3 組成で厚さが０．３ｍｍの２枚のＰＺＮＰ
Ｔ基板の両面を鏡面研磨し、一枚は導波路作製用の第１
ＰＺＮＰＴ基板３１とし、もう一方を支持基板となる第
２ＰＺＮＰＴ基板３５（図示は、図６（ｂ）以降）とす
る。
第２の実施の形態の製造工程を説明する。 図６（ａ）参照 まず、市販のＰｂ｛（Ｚｎ0.33Ｎｂ0.67）0.91Ｔ
ｉ0.09｝Ｏ3 組成で厚さが０．３ｍｍの２枚のＰＺＮＰ
Ｔ基板の両面を鏡面研磨し、一枚は導波路作製用の第１
ＰＺＮＰＴ基板３１とし、もう一方を支持基板となる第
２ＰＺＮＰＴ基板３５（図示は、図６（ｂ）以降）とす
る。
【００４０】次いで、第１ＰＺＮＰＴ基板３１の厚さ
が、例えば、２２０μｍになるように機械的、化学的に
研磨した後、上記の第１の実施の形態におけるＰＭＮＰ
Ｔコア層及びＰＬＺＴクラッド層の成膜条件と全く同じ
条件で、厚さが、例えば、２．４μｍのＰＭＮＰＴコア
層３２、及び、厚さが、例えば、１．０μｍのＰＬＺＴ
クラッド層３３を順次エピタキシャル成長させる。
が、例えば、２２０μｍになるように機械的、化学的に
研磨した後、上記の第１の実施の形態におけるＰＭＮＰ
Ｔコア層及びＰＬＺＴクラッド層の成膜条件と全く同じ
条件で、厚さが、例えば、２．４μｍのＰＭＮＰＴコア
層３２、及び、厚さが、例えば、１．０μｍのＰＬＺＴ
クラッド層３３を順次エピタキシャル成長させる。
【００４１】図６（ｂ）参照
次いで、ＤＣスパッタ法によりＰＬＺＴクラッド層３３
の表面に、厚さが、例えば、１００ｎｍのＴｉ層、厚さ
が、例えば、５００ｎｍのＰｔ層、及び、厚さが、例え
ば、３００ｎｍのＡｕ層を順次成膜して導電性接着層３
４とする。一方、第２ＰＺＮＰＴ基板３５についても同
様にして、最表面側からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ構造の導電性
接着層３６を形成する。
の表面に、厚さが、例えば、１００ｎｍのＴｉ層、厚さ
が、例えば、５００ｎｍのＰｔ層、及び、厚さが、例え
ば、３００ｎｍのＡｕ層を順次成膜して導電性接着層３
４とする。一方、第２ＰＺＮＰＴ基板３５についても同
様にして、最表面側からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ構造の導電性
接着層３６を形成する。
【００４２】図６（ｃ）参照
次いで、導電性接着層３４，３６同士を対向させて接触
させたのち、真空チャンバー内において、上記の第１の
実施の形態と全く同様に、表面活性接合法を用いて第１
ＰＺＮＰＴ基板３１及び第２ＰＺＮＰＴ基板３５を接合
する。この際、導電性接着層３４と導電性接着層３６は
一体になって基板側電極３７となる。
させたのち、真空チャンバー内において、上記の第１の
実施の形態と全く同様に、表面活性接合法を用いて第１
ＰＺＮＰＴ基板３１及び第２ＰＺＮＰＴ基板３５を接合
する。この際、導電性接着層３４と導電性接着層３６は
一体になって基板側電極３７となる。
【００４３】図７（ｄ）参照
次いで、第１ＰＺＮＰＴ基板３１の裏面を機械的に厚さ
が、例えば、３０μｍまで研磨したのち、ＩＣＰ（誘導
結合型プラズマ）エッチング装置を用いて、さらに、厚
さが、例えば、２０μｍになるまで研磨してＰＺＮＰＴ
クラッド層３８とする。
が、例えば、３０μｍまで研磨したのち、ＩＣＰ（誘導
結合型プラズマ）エッチング装置を用いて、さらに、厚
さが、例えば、２０μｍになるまで研磨してＰＺＮＰＴ
クラッド層３８とする。
【００４４】図７（ｅ）参照
次いで、例えば、底辺が１ｍｍで高さが５ｍｍのプリズ
ム状の開口部を有するマスクを用いたＲＦマグネトロン
スパッタ法を用いて、上記の第１の実施の形態と全く同
様の成膜条件でＰＬＺＴクラッド層３８の表面に、厚さ
が、例えば、０．２μｍのＩＴＯからなるプリズム状素
子電極３９を形成する。
ム状の開口部を有するマスクを用いたＲＦマグネトロン
スパッタ法を用いて、上記の第１の実施の形態と全く同
様の成膜条件でＰＬＺＴクラッド層３８の表面に、厚さ
が、例えば、０．２μｍのＩＴＯからなるプリズム状素
子電極３９を形成する。
【００４５】最後に、基板側電極３７及び各プリズム状
素子電極３９に半田からなるパッド４０（プリズム状素
子電極３９側のバンプは図示を省略）それぞれ形成する
ことによって、光偏向素子の基本構成が完成する。
素子電極３９に半田からなるパッド４０（プリズム状素
子電極３９側のバンプは図示を省略）それぞれ形成する
ことによって、光偏向素子の基本構成が完成する。
【００４６】この第２の実施の形態の光偏向素子におい
ても、１００Ｖの電圧印加において、１．８３°の光偏
向が得られる。
ても、１００Ｖの電圧印加において、１．８３°の光偏
向が得られる。
【００４７】この様に、本発明の第２の実施の形態にお
いては、エピタキシャル成長後に研磨を行ってクラッド
層となる第１ＰＺＮＰＴ基板を薄層化しているので、低
電圧駆動が可能になる。
いては、エピタキシャル成長後に研磨を行ってクラッド
層となる第１ＰＺＮＰＴ基板を薄層化しているので、低
電圧駆動が可能になる。
【００４８】次に、図８を参照して、上述の光偏向素子
を組み込んで構成した本発明の第３の実施の形態の光ス
イッチを説明する。 図８参照 図８は、本発明の第３の実施の形態の光スイッチの概略
的平面図であり、光入力側と光出力側とは対称的に構成
されている。
を組み込んで構成した本発明の第３の実施の形態の光ス
イッチを説明する。 図８参照 図８は、本発明の第３の実施の形態の光スイッチの概略
的平面図であり、光入力側と光出力側とは対称的に構成
されている。
【００４９】まず、光偏向素子５１，５５としては、上
記の第１の実施の形態或いは第２の実施の形態の光偏向
素子を多段に構成したものであり、図においては２段構
成としており、夫々のプリズム状電極５２，５３，５
６，５７を点対称に組み合わせることによって偏向角の
偏向方向を任意にしている。
記の第１の実施の形態或いは第２の実施の形態の光偏向
素子を多段に構成したものであり、図においては２段構
成としており、夫々のプリズム状電極５２，５３，５
６，５７を点対称に組み合わせることによって偏向角の
偏向方向を任意にしている。
【００５０】この光入力側の光偏向素子５１と光出力側
の光偏向素子５５とをスラブ導波路構造の共通導波路５
４を介して対向させるとともに、光入力側の光偏向素子
５１の入力側には入力側光ファイバ６０、個別導波路５
９、及び、二次元レンズ５８が設けられ、一方、光出力
側の光偏向素子５５の出力側には出力側光ファイバ６
３、個別導波路６２、及び、二次元レンズ６１が配置さ
れた構成となる。
の光偏向素子５５とをスラブ導波路構造の共通導波路５
４を介して対向させるとともに、光入力側の光偏向素子
５１の入力側には入力側光ファイバ６０、個別導波路５
９、及び、二次元レンズ５８が設けられ、一方、光出力
側の光偏向素子５５の出力側には出力側光ファイバ６
３、個別導波路６２、及び、二次元レンズ６１が配置さ
れた構成となる。
【００５１】この第３の実施の形態においても、光偏向
素子として上記の第１の実施の形態或いは第２の実施の
形態の構成の光偏向素子を用いているので低電圧駆動が
可能になる。
素子として上記の第１の実施の形態或いは第２の実施の
形態の構成の光偏向素子を用いているので低電圧駆動が
可能になる。
【００５２】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の各実施の形態において偏向素子電極の形状を直角三角
形状のプリズム状電極としているが、この様な形状に限
られるものではなく、光入射面に対して光出射面が傾斜
した斜辺を有する形状の素子電極であれば良く、例え
ば、台形的な截頭三角形形状でも良い。
たが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の各実施の形態において偏向素子電極の形状を直角三角
形状のプリズム状電極としているが、この様な形状に限
られるものではなく、光入射面に対して光出射面が傾斜
した斜辺を有する形状の素子電極であれば良く、例え
ば、台形的な截頭三角形形状でも良い。
【００５３】また、上記の各実施の形態においては、コ
ア層及びクラッド層を成長させる際にＲＦマグネトロン
スパッタ法を用いているが、ＲＦマグネトロンスパッタ
法に限られるものではなく、有機金属気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ法）或いはレーザアブレーション法を用いても良
いものである。
ア層及びクラッド層を成長させる際にＲＦマグネトロン
スパッタ法を用いているが、ＲＦマグネトロンスパッタ
法に限られるものではなく、有機金属気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ法）或いはレーザアブレーション法を用いても良
いものである。
【００５４】また、上記の第１及び第２の実施の形態に
おいては、プリズム状素子電極をＩＴＯからなる透明電
極によって形成しており、電極界面での光の散乱を低減
しているが、第２の実施の形態のように、プリズム状素
子電極を設けるクラッド層が厚い場合には、ＩＴＯ等の
透明電極を用いる必要はない。
おいては、プリズム状素子電極をＩＴＯからなる透明電
極によって形成しており、電極界面での光の散乱を低減
しているが、第２の実施の形態のように、プリズム状素
子電極を設けるクラッド層が厚い場合には、ＩＴＯ等の
透明電極を用いる必要はない。
【００５５】また、上記の第１の実施の形態において
も、ＰＬＺＴクラッド層を厚く成膜した場合には、プリ
ズム状素子電極を透明電極によって構成する必要はな
い。
も、ＰＬＺＴクラッド層を厚く成膜した場合には、プリ
ズム状素子電極を透明電極によって構成する必要はな
い。
【００５６】また、上記の各実施の形態においては、光
導波路構造をコア層の両側をクラッド層で挟んだダブル
ヘテロ構造的に構成しているが、必ずしもダブルヘテロ
構造である必要はなく、特に、プリズム状素子電極を透
明電極で形成した場合には、この透明なプリズム状素子
電極がクラッド層の機能を兼ねるので、上部クラッド層
が必ずしも必要ではなくなる。
導波路構造をコア層の両側をクラッド層で挟んだダブル
ヘテロ構造的に構成しているが、必ずしもダブルヘテロ
構造である必要はなく、特に、プリズム状素子電極を透
明電極で形成した場合には、この透明なプリズム状素子
電極がクラッド層の機能を兼ねるので、上部クラッド層
が必ずしも必要ではなくなる。
【００５７】また、上記の各実施の形態においては、光
偏向素子として説明しているが、光偏向素子に限られる
ものではなく、光変調素子等の他の電気光学効果素子に
も適用されるものである。
偏向素子として説明しているが、光偏向素子に限られる
ものではなく、光変調素子等の他の電気光学効果素子に
も適用されるものである。
【００５８】例えば、コア層或いは一方のクラッド層に
回折格子構造を形成することによって分布ブラッグ反射
器（ＤＢＲ）を構成することができるが、このＤＢＲに
電圧を印加することによって実効波長λn （＝λ／ｎ）
が大きく変化するので、回折条件を満たさなくなり、そ
れによって光変調機能を持たせることができる。
回折格子構造を形成することによって分布ブラッグ反射
器（ＤＢＲ）を構成することができるが、このＤＢＲに
電圧を印加することによって実効波長λn （＝λ／ｎ）
が大きく変化するので、回折条件を満たさなくなり、そ
れによって光変調機能を持たせることができる。
【００５９】ここで、再び、図１を参照して、改めて本
発明の詳細な特徴を説明する。 図１参照 （付記１） 少なくとも一方のクラッド層１がＰｂ
｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-vＴｉv ｝w Ｏ3 からなり、且
つ、コア層２がＰｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔｉ y ｝
z Ｏ3 からなる光導波路構造を備えたことを特徴とする
亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用
いた電気光学効果素子。 （付記２） 上記Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔ
ｉv ｝w Ｏ3 におけるｕ，ｖ，ｗが、それぞれ、０．５
＜ｕ＜１，０≦ｖ＜０．５，０．８＜ｖ＜１．２である
ことを特徴とする付記１記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン
酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子。 （付記３） 上記Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔ
ｉv ｝w Ｏ3 の主表面が、ペロブスカイト構造の（１０
０）面、（００１）面、（１０１）面、及び、（１１
１）面のいずれかであることを特徴とする付記１または
２に記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体
単結晶を用いた電気光学効果素子。 （付記４） 上記一方のクラッド層１がＰｂ｛（Ｚｎ
1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv｝w Ｏ3 からなる第１のＰＺＮ
ＰＴ基板から構成され、前記第１のＰＺＮＰＴ基板が導
電性物質５を介して第２のＰＺＮＰＴ基板４に接合され
ていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記
載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶
を用いた電気光学効果素子。 （付記５） 上記第１のＰＺＮＰＴ基板の厚さが、０．
５〜１００μｍであることを特徴とする付記４記載の亜
鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用い
た電気光学効果素子。 （付記６） 上記電気光学効果素子の少なくとも一方の
主面に入射面に対して出射面が傾斜した斜面を有する形
状の電極６が形成され、光導波路に入射された光が電気
光学プリズム効果によって偏向することを特徴とする付
記１乃至５のいずれか１に記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタ
ン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素
子。 （付記７） 上記Ｐｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔ
ｉy ｝z Ｏ3 をコア層２とする光導波路が、電界の印加
により電気光学効果を示すことにより光導波路を通過す
る光の波長が変わることを特徴とする付記１乃至５のい
ずれか１に記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強
誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子。 （付記８） 複数の光導波路と、前記各導波路の光信号
を個別にコリメートするコリメート部と、前記コリメー
ト部を通過した各光信号の伝搬方向をそれぞれ切り替え
る付記６記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘
電体単結晶を用いた電気光学効果素子からなる複数の第
１の光偏向素子と、前記複数の第１の光偏向素子をそれ
ぞれ通過した各光信号が伝搬する共通導波路と、前記共
通導波路を通過した各信号の伝搬方向をそれぞれ個別に
切り替える付記６記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混
晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子からなる
複数の第２の光偏向素子と、前記第２の光偏向素子を通
過した各信号をそれぞれ個別に集光する集光部を少なく
とも有し、前記第１の光偏向素子および第２の光偏向素
子はいずれも1 つまたは複数のプリズム群ペアによって
構成されることを特徴とする光スイッチ。 （付記９） Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝w
Ｏ3 からなる第１のＰＺＮＰＴ基板を導電性物質５を用
いてＰｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝wＯ3 から
なる第２のＰＺＮＰＴ基板４に接合したのち、前記第１
のＰＺＮＰＴ基板を薄層化してクラッド層１とし、次い
で、前記クラッド層１上に少なくともＰｂ｛（Ｍｇ1-x
Ｎｂx ）1-y Ｔｉy ｝z Ｏ3 からなるコア層２をエピタ
キシャル成長させる工程を有することを特徴とする亜鉛
ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた
電気光学効果素子の製造方法。 （付記１０） Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝
w Ｏ3 からなる第１のＰＺＮＰＴ基板上に少なくともＰ
ｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔｉy ｝z Ｏ3 からなるコ
ア層２、及び、クラッド層３を順次エピタキシャル成長
させたのち、前記第１のＰＺＮＰＴ基板とＰｂ｛（Ｚｎ
1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝w Ｏ3 からなる第２のＰＺＮ
ＰＴ基板を導電性物質５によって接合し、次いで、第１
のＰＺＮＰＴ基板の裏面を薄層化してクラッド層１とす
る工程を有することを特徴とする亜鉛ニオブ酸鉛−チタ
ン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子
の製造方法。
発明の詳細な特徴を説明する。 図１参照 （付記１） 少なくとも一方のクラッド層１がＰｂ
｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-vＴｉv ｝w Ｏ3 からなり、且
つ、コア層２がＰｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔｉ y ｝
z Ｏ3 からなる光導波路構造を備えたことを特徴とする
亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用
いた電気光学効果素子。 （付記２） 上記Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔ
ｉv ｝w Ｏ3 におけるｕ，ｖ，ｗが、それぞれ、０．５
＜ｕ＜１，０≦ｖ＜０．５，０．８＜ｖ＜１．２である
ことを特徴とする付記１記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン
酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子。 （付記３） 上記Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔ
ｉv ｝w Ｏ3 の主表面が、ペロブスカイト構造の（１０
０）面、（００１）面、（１０１）面、及び、（１１
１）面のいずれかであることを特徴とする付記１または
２に記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体
単結晶を用いた電気光学効果素子。 （付記４） 上記一方のクラッド層１がＰｂ｛（Ｚｎ
1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv｝w Ｏ3 からなる第１のＰＺＮ
ＰＴ基板から構成され、前記第１のＰＺＮＰＴ基板が導
電性物質５を介して第２のＰＺＮＰＴ基板４に接合され
ていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記
載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶
を用いた電気光学効果素子。 （付記５） 上記第１のＰＺＮＰＴ基板の厚さが、０．
５〜１００μｍであることを特徴とする付記４記載の亜
鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用い
た電気光学効果素子。 （付記６） 上記電気光学効果素子の少なくとも一方の
主面に入射面に対して出射面が傾斜した斜面を有する形
状の電極６が形成され、光導波路に入射された光が電気
光学プリズム効果によって偏向することを特徴とする付
記１乃至５のいずれか１に記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタ
ン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素
子。 （付記７） 上記Ｐｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔ
ｉy ｝z Ｏ3 をコア層２とする光導波路が、電界の印加
により電気光学効果を示すことにより光導波路を通過す
る光の波長が変わることを特徴とする付記１乃至５のい
ずれか１に記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強
誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子。 （付記８） 複数の光導波路と、前記各導波路の光信号
を個別にコリメートするコリメート部と、前記コリメー
ト部を通過した各光信号の伝搬方向をそれぞれ切り替え
る付記６記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘
電体単結晶を用いた電気光学効果素子からなる複数の第
１の光偏向素子と、前記複数の第１の光偏向素子をそれ
ぞれ通過した各光信号が伝搬する共通導波路と、前記共
通導波路を通過した各信号の伝搬方向をそれぞれ個別に
切り替える付記６記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混
晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子からなる
複数の第２の光偏向素子と、前記第２の光偏向素子を通
過した各信号をそれぞれ個別に集光する集光部を少なく
とも有し、前記第１の光偏向素子および第２の光偏向素
子はいずれも1 つまたは複数のプリズム群ペアによって
構成されることを特徴とする光スイッチ。 （付記９） Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝w
Ｏ3 からなる第１のＰＺＮＰＴ基板を導電性物質５を用
いてＰｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝wＯ3 から
なる第２のＰＺＮＰＴ基板４に接合したのち、前記第１
のＰＺＮＰＴ基板を薄層化してクラッド層１とし、次い
で、前記クラッド層１上に少なくともＰｂ｛（Ｍｇ1-x
Ｎｂx ）1-y Ｔｉy ｝z Ｏ3 からなるコア層２をエピタ
キシャル成長させる工程を有することを特徴とする亜鉛
ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた
電気光学効果素子の製造方法。 （付記１０） Ｐｂ｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝
w Ｏ3 からなる第１のＰＺＮＰＴ基板上に少なくともＰ
ｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔｉy ｝z Ｏ3 からなるコ
ア層２、及び、クラッド層３を順次エピタキシャル成長
させたのち、前記第１のＰＺＮＰＴ基板とＰｂ｛（Ｚｎ
1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉv ｝w Ｏ3 からなる第２のＰＺＮ
ＰＴ基板を導電性物質５によって接合し、次いで、第１
のＰＺＮＰＴ基板の裏面を薄層化してクラッド層１とす
る工程を有することを特徴とする亜鉛ニオブ酸鉛−チタ
ン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子
の製造方法。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、ＰＺＮＰＴ基板兼
クラッド層及びＰＭＮＰＴコア層を有する光導波路を作
製することにより、従来のＬｉＮｂＯ3 を用いた光変調
素子，光偏向素子に比べて駆動電圧を大きく低減でき、
特に、ＰＺＮＰＴ基板兼クラッド層を薄層化することに
よって低電圧駆動が実現でき、ひいては、波長多重光通
信システムの普及・発展に寄与するところが大きい。
クラッド層及びＰＭＮＰＴコア層を有する光導波路を作
製することにより、従来のＬｉＮｂＯ3 を用いた光変調
素子，光偏向素子に比べて駆動電圧を大きく低減でき、
特に、ＰＺＮＰＴ基板兼クラッド層を薄層化することに
よって低電圧駆動が実現でき、ひいては、波長多重光通
信システムの普及・発展に寄与するところが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の光偏向素子の偏向
特性の説明図である。
特性の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の光偏向素子の光導
波路の分散曲線である。
波路の分散曲線である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の図６以降の製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の光スイッチの概略
的平面図である。
的平面図である。
１ クラッド層
２ コア層
３ クラッド層
４ 第２のＰＺＮＰＴ基板
５ 導電性物質
６ 斜面を有する形状の電極
１１ 第１ＰＺＮＰＴ基板
１２ 導電性接着層
１３ 第２ＰＺＮＰＴ基板
１４ 導電性接着層
１５ 基板側電極
１６ ＰＺＮＰＴクラッド層
１７ ＰＭＮＰＴコア層
１８ ＰＬＺＴクラッド層
１９ プリズム状素子電極
２０ パッド
２１ パッド
２２ 電源
２３ 入力光
２４ 出力光
３１ 第１ＰＺＮＰＴ基板
３２ ＰＭＮＰＴコア層
３３ ＰＬＺＴクラッド層
３４ 導電性接着層
３５ 第２ＰＺＮＰＴ基板
３６ 導電性接着層
３７ 基板側電極
３８ ＰＺＮＰＴクラッド層
３９ プリズム状素子電極
４０ パッド
５１ 光偏向素子
５２ プリズム状電極
５３ プリズム状電極
５４ 共通導波路
５５ 光偏向素子
５６ プリズム状電極
５７ プリズム状電極
５８ 二次元レンズ
５９ 個別導波路
６０ 入力側光ファイバ
６１ 二次元レンズ
６２ 個別導波路
６３ 出力側光ファイバ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 BA02 DA04 DA23
DA25 JA06 JA07
2K002 AA02 AB04 AB06 BA06 CA02
CA23 CA25 DA05 EA10 EA16
EA30 EB05 EB09 HA02
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも一方のクラッド層がＰｂ
｛（Ｚｎ1-u Ｎｂu ）1- v Ｔｉv ｝w Ｏ3 からなり、且
つ、コア層がＰｂ｛（Ｍｇ1-x Ｎｂx ）1-y Ｔｉ y ｝z
Ｏ3 からなる光導波路構造を備えたことを特徴とする亜
鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用い
た電気光学効果素子。 - 【請求項２】 上記一方のクラッド層がＰｂ｛（Ｚｎ
1-u Ｎｂu ）1-v Ｔｉ v ｝w Ｏ3 からなる第１のＰＺＮ
ＰＴ基板から構成され、前記第１のＰＺＮＰＴ基板が導
電性物質を介して第２のＰＺＮＰＴ基板に接合されてい
ることを特徴とする請求項１記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チ
タン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素
子。 - 【請求項３】 上記第１のＰＺＮＰＴ基板の厚さが、
０．５〜１００μｍであることを特徴とする請求項２記
載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶
を用いた電気光学効果素子。 - 【請求項４】 上記電気光学効果素子の少なくとも一方
の主面に入射面に対して出射面が傾斜した斜面を有する
形状の電極が形成され、光導波路に入射された光が電気
光学プリズム効果によって偏向することを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１項に記載の亜鉛ニオブ酸鉛−
チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果
素子。 - 【請求項５】 複数の光導波路と、前記各導波路の光信
号を個別にコリメートするコリメート部と、前記コリメ
ート部を通過した各光信号の伝搬方向をそれぞれ切り替
える請求項４記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系
強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子からなる複数
の第１の光偏向素子と、前記複数の第１の光偏向素子を
それぞれ通過した各光信号が伝搬する共通導波路と、前
記共通導波路を通過した各信号の伝搬方向をそれぞれ個
別に切り替える請求項４記載の亜鉛ニオブ酸鉛−チタン
酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子か
らなる複数の第２の光偏向素子と、前記第２の光偏向素
子を通過した各信号をそれぞれ個別に集光する集光部を
少なくとも有し、前記第１の光偏向素子および第２の光
偏向素子はいずれも1 つまたは複数のプリズム群ペアに
よって構成されることを特徴とする光スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002074252A JP2003270602A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子及びそれを用いた光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002074252A JP2003270602A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子及びそれを用いた光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003270602A true JP2003270602A (ja) | 2003-09-25 |
Family
ID=29203699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002074252A Pending JP2003270602A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛混晶系強誘電体単結晶を用いた電気光学効果素子及びそれを用いた光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003270602A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073788A1 (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Gifu University | リラクサー強誘電体固溶体単結晶、デバイス及びデバイスの使用方法 |
| JP2007273976A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-10-18 | Canon Inc | 圧電体素子、それを用いた液体吐出ヘッド、及び、光学素子 |
| JP2009020442A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光偏向器 |
| JP2010102170A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Hitachi Cable Ltd | 光変調器 |
| US8142678B2 (en) | 2005-08-23 | 2012-03-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Perovskite type oxide material, piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus using the same, and method of producing perovskite type oxide material |
| JP2015518179A (ja) * | 2012-04-04 | 2015-06-25 | ハン ペンディＨＡＮ， Ｐｅｎｇｄｉ | 電気光学単結晶素子、その作成方法、及びそれを用いるシステム |
| US9709832B2 (en) | 2012-04-04 | 2017-07-18 | Pengdi Han | Electro-optical single crystal element, method for the preparation thereof, and systems employing the same |
| WO2020255880A1 (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 光学素子の製造方法及び光学素子 |
| CN117383818A (zh) * | 2023-10-26 | 2024-01-12 | 西安交通大学 | 一种pmn-pt铁电单晶衍生复合光纤、制备及应用 |
-
2002
- 2002-03-18 JP JP2002074252A patent/JP2003270602A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073788A1 (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Gifu University | リラクサー強誘電体固溶体単結晶、デバイス及びデバイスの使用方法 |
| US7427818B2 (en) | 2004-01-30 | 2008-09-23 | Gifu University | Relaxor ferroelectric solid-solution single crystal, device, and method of using device |
| US8142678B2 (en) | 2005-08-23 | 2012-03-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Perovskite type oxide material, piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus using the same, and method of producing perovskite type oxide material |
| JP2007273976A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-10-18 | Canon Inc | 圧電体素子、それを用いた液体吐出ヘッド、及び、光学素子 |
| JP2009020442A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光偏向器 |
| JP2010102170A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Hitachi Cable Ltd | 光変調器 |
| JP2015518179A (ja) * | 2012-04-04 | 2015-06-25 | ハン ペンディＨＡＮ， Ｐｅｎｇｄｉ | 電気光学単結晶素子、その作成方法、及びそれを用いるシステム |
| US9709832B2 (en) | 2012-04-04 | 2017-07-18 | Pengdi Han | Electro-optical single crystal element, method for the preparation thereof, and systems employing the same |
| US10082687B2 (en) | 2012-04-04 | 2018-09-25 | Pengdi Han | Electro-optical single crystal-element, method for the preparation thereof, and systems employing the same |
| WO2020255880A1 (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 光学素子の製造方法及び光学素子 |
| JPWO2020255880A1 (ja) * | 2019-06-18 | 2021-09-30 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 光学素子の製造方法及び光学素子 |
| US11515683B2 (en) | 2019-06-18 | 2022-11-29 | Inter-University Research Institute Corporation National Institutes Of Natural Sciences | Method for manufacturing optical element and optical element |
| CN117383818A (zh) * | 2023-10-26 | 2024-01-12 | 西安交通大学 | 一种pmn-pt铁电单晶衍生复合光纤、制备及应用 |
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