JPH0519220A - 光変調素子 - Google Patents

光変調素子

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JPH0519220A
JPH0519220A JP3173706A JP17370691A JPH0519220A JP H0519220 A JPH0519220 A JP H0519220A JP 3173706 A JP3173706 A JP 3173706A JP 17370691 A JP17370691 A JP 17370691A JP H0519220 A JPH0519220 A JP H0519220A
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wave
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electrode
modulation
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晃 榎原
Kentaro Setsune
謙太郎 瀬恒
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 進行波型光変調素子において、光波と変調波
との伝搬速度差を減少させ、変調効率および変調帯域幅
を増大させる。 【構成】 誘電率の小さな基板11上に電気光学効果を
有する薄膜12を形成し、薄膜12の中央付近に溝13
を作製する。次に、薄膜12に光導波路15を形成し、
薄膜12上に溝13を挟むように1対の金属あるいは超
伝導体でできた進行波型電極14を形成する。 【作用】 進行波型電極14を伝搬する変調波の実効誘
電率が減少するため、変調波の伝搬速度が増加し、変調
波と導波路15中の光波との伝搬速度差が減少する。そ
のため、変調帯域幅が増大し、さらに変調効率が増し、
駆動電圧を低減できる。特に、超伝導体を進行波型電極
14に用いたときの効果は大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は導波路形光変調素子に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】電気光学結晶などを用いたいわゆる外部
型光変調器は、従来の半導体レーザの直接変調に比べ
て、はるかに高速、広帯域の光変調が可能であることが
知られている。
【0003】このような外部型光変調器をさらに高周波
域で動作させる際に、光の走行時間が変調信号の1周期
に比べて無視できない程の周波数(概ね,1GHzを越
える程度の周波数領域)では、変調用電極として進行波
型構造がよく利用される。このような進行波型光変調器
では変調波と光とを同一方向に伝搬させるために、通常
の変調方式に比べて高周波域まで比較的高効率な変調が
可能である。さらに、変調波と光波との速度が一致(速
度整合)しているならば、電極長を長くすることによっ
て変調効率を上げることができ、また、理想的には帯域
幅に制限のない光変調素子が実現できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
は、電気光学材料のマイクロ波周波数域での誘電率は非
常に大きく、そのため、進行波電極によって伝搬する変
調波の速度vmと導波路中を伝搬する光の速度vlとの間
には大きな差が生じる。この速度差δv=vl−vmは変
調器の効率を著しく低下させ、変調帯域幅を制限する要
因となる。また、変調器長を長くし過ぎると逆に変調度
が低下してしまうために、変調器長を長くして効率を向
上させることも不可能である。この速度差δvを小さく
するためには、変調波の実効誘電率を下げて、その速度
を大きくする必要がある。従来、このためにいくつかの
方法が提案されている。例えばエレクトロニクス レタース゛第25巻
第1382頁(K. Kawano et.al., Electronics Letter
s, vol.25, p.1382, (1989))等に記載されているよう
に、電極上に金属でできたシールド板を設けたものは完
全な速度整合が可能であることが実証されているが、構
造が複雑で、作製が困難である。また、例えばIEEE シ゛ャ
ーナル オフ゛ クァンタムエレクトロミクス第QE-22巻第902頁(H.Haga e
t.al., IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.QE
-22, p.902, (1986))等に記載されているように、電極
間の電気光学結晶表面にエッチングなどで溝をつけたも
のは、作製は容易ではあるが、完全な速度整合は不可能
である。
【0005】したがって、作製の容易な構造で、このよ
うな変調波と光波との速度整合がとれる変調器を実現す
ることが、きわめて重要である。
【0006】また、変調効率および帯域幅を制限するも
う1つの大きな要因としては、進行波型電極中での変調
波の減衰の影響がある。この影響は、特に速度整合条件
が満たされているときには、特性劣化の主たる要因とな
る。この問題の解決のためには、従来の金属アルミニウ
ムや金などに代わる、さらに高周波損失の小さな材料を
電極に用いることが重要である。
【0007】そこで本発明の光変調素子は、高効率で広
帯域の光変調素子を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の光変調素子は中
央部の溝を持ち、かつ、電気光学効果を有する薄膜を、
上記薄膜よりも誘電率の低い基板上に形成し、上記薄膜
中に形成された光導波路、および、上記薄膜表面上に形
成された1対の進行波型電極とを有することを特徴とす
る。また、電気光学効果を有する薄膜上に、上記薄膜よ
りも屈折率の低い緩衝膜を形成し、上記緩衝膜上に1対
の進行波型電極を形成してもよい。
【0009】
【作用】本発明に掛かる光変調素子は、基板の誘電率が
電気光学効果を有する薄膜の誘電率よりも低いため、進
行波型電極中を伝搬する変調波の実効誘電率を小さく
し、変調波の速度を導波路中を伝搬する光の速度に近づ
ける、あるいは、等しくすることが可能である。これに
よって、変調効率を著しく向上させることができ、変調
帯域幅を広げることができる。
【0010】また、変調器の長さを長くすることが可能
となり、これによって、高効率の変調、低電圧駆動が可
能となる。
【0011】また、緩衝膜を用いることによって超伝導
薄膜、特に、金属酸化物超伝導薄膜による進行波型電極
を電気光学効果を有する薄膜上に容易に形成することが
可能となり、これによって、損失が極めて少ない進行波
型電極が実現でき、変調器を長くした場合の変調効率お
よび帯域幅を著しく改善される。
【0012】
【実施例】本発明に適応される電気光学効果を有する薄
膜としては、例えばノンドープまたはMgドープニオブ
酸リチウム結晶、Li(Nb1-xTax)O3結晶、ある
いは、タンタル酸リチウム結晶等を用いることができ
る。
【0013】また、本発明に適応できる光導波路として
は、例えばチタン拡散、銅拡散、外拡散またはイオン交
換光導波路を用いることができる。
【0014】進行波型電極としては、超伝導体を用いれ
ば、さらに有効である。また、進行波型電極としてA−
B−Cu−O複合化合物を用いることもできる。但し、
AはSc、Y、La、およびLa系列元素(原子番号5
7、59〜60、62〜71)の内少なくとも1種、B
はBa、SrなどIIa族元素の内少なくとも1種、か
つ、A、B、Cuは0.5≦(A+B)/Cu≦2.5
で示される元素濃度比率を有する。また、進行波型電極
として、Bi−Sr−Ca−Cu−O又はTl−Ba−Ca
−O複合化合物を用いればさらに有効である。
【0015】また、緩衝膜として、白金、パラジウム、
ニッケル等の遷移金属元素あるいはこれらの金属合金を
含む材料、もしくは、フッ化カルシウムを用いることが
できる。さらに、電気光学効果を有する薄膜よりも屈折
率の低い誘電体薄膜と、この誘電体薄膜上に形成された
白金、パラジウム、ニッケル等の遷移金属元素あるいは
これらの金属合金を含む材料から成る薄膜とで構成した
2層構造の薄膜を用いることもできる。
【0016】本発明の1実施例を図面と共に説明する。
図1は本発明の光変調素子の1実施例の斜視図、図2は
その要部の断面図である。図1において基板11の表面
上に例えばスパッタリング法により電気光学効果を有す
る薄膜12が形成され、例えばフォトリソグラフィーお
よびアルゴンイオンエッチング等通常の手法によって、
中央部に溝13を形成する。さらに、薄膜12に対し
て、図2に示したように、例えば金属チタンの拡散など
によって光導波路15を形成する。次に、薄膜12の上
に、一対の進行波型電極14を例えば真空蒸着、フォト
リソグラフィー、ドライエッチングなどの通常の手法を
利用して堆積ならびにパターン化をする。
【0017】ここで、光導波路15は、いわゆる、マッ
ハツェンダー形干渉計を構成しており、手前側の端から
入力光19を光導波路15に入力させると、分岐部16
によって2つに等分され、直線部17に導かれる。直線
部17で、両導波路中の光波の間に位相差が生じると、
合波部18で干渉し、出力光20にはその位相差に応じ
た光強度の変化が現れる。
【0018】実際に変調を行なうためには、進行波型電
極14の手前側、つまり、光波を入力する側の端に変調
信号の給電のための信号源を接続し、2本の電極間に電
圧を印加する。他方の端には、変調波の反射の抑えるた
めの終端抵抗を接続する。信号電圧が実際に進行波型電
極14に与えられた場合、電極の間、つまりは光導波路
の直線部17に、互いに上下逆向きの電界が印下され
る。そのため、光導波路の屈折率が電気光学効果によっ
て電界強度に応じて互いに逆に変化し、それが、光波の
位相を変化させる。そのために、印加した信号電圧に応
じて、出力光20の強度が変化する。
【0019】ここで、変調波が電極14中を伝搬する速
度vmと、光波が光導波路15中を伝搬する速度vlとの
差が小さいほど、光変調の特性は向上する。図3には、
この変調特性向上の目安として、本発明の変調素子にお
けるδvの値を、基板11の比誘電率εを横軸にして計
算で求めたものを示す。ここでは本発明の光変調素子の
一例として薄膜12にはニオブ酸リチウムを用い、厚さ
5μmとし、溝13の幅は4μm、電極14の幅、およ
び、間隔は5μm、厚さは2.5μmと仮定した。図3
からわかるように、比誘電率が3.5程度の基板を用い
ると完全な速度整合が実現できることがわかる。また、
薄膜12を薄くするか、あるいは、電極14を厚くする
と、さらに、高い比誘電率を有する基板においても完全
な速度整合が可能となる。参考のために、ニオブ酸リチ
ウムの基板上に進行波型電極を形成する従来の構造の変
調素子でのδvを計算してみると、約6.3×107
/sとなる。したがって、本発明の変調素子では、仮に
比誘電率3.5以上の基板を用いたとしても、図3から
わかるように速度差δvは通常の変調器のδvよりはは
るかに小さくなることがわかる。実際には、基板11の
材料として、その誘電率が薄膜12のそれより小さなも
のを用いれば、このような効果が発揮される。これらの
ことより、本発明の光変調素子の有効性がわかる。
【0020】以下に本発明の内容をさらに深く理解させ
るために、具体的実施例を示す。 実施例1 サファイア単結晶を図1の基板11に用い、ニオブ酸リ
チウム粉末をターゲットに用い、アルゴンと酸素の混合
ガス中で高周波マグネトロンスパッタリング法によっ
て、電気光学効果を有する薄膜12を約3μm形成し
た。次に、フォトレジスト(マイクロポッジト135
0)を回転塗布し、露光現像の後、これをエッチングマ
スクにして、アルゴンイオンビームエッチングによっ
て、薄膜12に幅5μmの溝13を形成した。次に、フ
ォトレジスト(マイクロポッジト1350)を用いたリ
フトオフ法により金属チタン蒸着膜によるによる幅4μ
mの光導波路15に相当するパターン(膜厚30nm)
を形成し、基板11ごと980℃の酸素雰囲気中に4時
間置き、金属チタンを熱拡散させ光導波路15を形成し
た。さらに、真空蒸着、フォトリソグラフィー、およ
び、ウエットエッチングの手法により、金属アルミニウ
ムによる図1のような進行波型電極14を形成した。電
極14の幅は10μm、厚さは2μm、長さは1cmと
した。
【0021】できあがった変調素子に、セミリジッドケ
ーブルを用いてマイクロ波発振源からの出力信号を19
から印加し、633nmのヘリウムネオンレーザを光源
に用いて実験を行なった。その結果、従来の構造の光変
調素子に比較して、高い周波数まで、高効率で変調でき
ることがわかり、本発明の有効性が確認できた。
【0022】ここで、上記実施例1では、薄膜12上に
直接電極14を形成していることから、図1のように導
波路を電極13の直下に形成すれば、光波の電界の一部
分が電極に触れるため、光波の減衰の原因となる。そこ
で、図4に示すように電気光学効果を有する薄膜32上
に、緩衝膜36を形成し、その上に電極34を形成し、
緩衝膜33として、その屈折率が薄膜32のそれよりも
小さい誘電体を選べば、導波路35中の光波の電界が電
極34までおよぶことはなく、光波の減衰を抑えること
ができる。さらに、通常、緩衝膜36の屈折率が小さい
ときには、マイクロ波での誘電率も薄膜32のそれより
も小さい場合が普通である。この場合、変調波の実効誘
電率は、緩衝膜36のない図1の構造よりもさらに小さ
くなり、速度整合を実現することがさらに容易になると
いう特徴も併せて持つことを確認している。この場合、
SiO2などの材料は、比較的、誘電率、屈折率ともに
低く、薄膜化も容易であるので、緩衝膜には有効な材料
の1つである。
【0023】実施例1で示した本発明の光変調素子で
は、電極14に金属アルミニウムを用いたことから、完
全な速度整合が実現できていても、電極中を伝搬する変
調波の減衰、および、減衰率の周波数依存性のために、
変調効率および変調帯域幅が制限される。電極14に高
周波抵抗の小さな材料を用いれば、この影響を抑えるこ
とができる。超伝導体は高周波抵抗がきわめて小さく、
特に最近、液体窒素温度以上で超伝導性を示す高温超伝
導材料が発見され、実用性が増している。本発明の変調
素子でも、高温超伝導体を電極14に利用すれば、液体
窒素温度程度に冷やすだけで、その特性がさらに飛躍的
に向上する。しかし、従来、特殊な材料(例えば、Mg
O、チタン酸ストロンチウムなど)を基板に用いる場合
をのぞいて、良好な特性の高温超伝導体薄膜を基板上に
直接、形成することは不可能であった。しかし、本発明
の光変調素子によれば、適当な緩衝膜を基板上に形成
し、その上に、高温超伝導体を薄膜化すれば良好な超伝
導薄膜が得られる。それを基に、新たな光変調素子を発
明した。以下に、本発明の別の実施例を図面と共に説明
する。
【0024】図4は本発明の光変調素子の斜視図、図5
はこの光変調素子の要部断面図である。図4において基
板31の表面上に例えばスパッタリング法により電気光
学効果を有する薄膜32が形成され、例えばフォトリソ
グラフィーおよびアルゴンイオンエッチング等の手法に
よって、中央部に溝33を形成する。さらに、薄膜32
に対して、例えば、金属チタンの拡散などによって光導
波路35を形成する。次に、例えば、スパッタリング法
で、緩衝膜36を作製する。このとき、適当なメタルマ
スクを用いて、不要な部分には緩衝膜が付着しないよう
にする。薄膜32の上に、酸化物超伝導体による一対の
進行波型電極34を、例えばスパッタリング法で堆積さ
せ、フォトリソグラフィー、ドライエッチングなどの手
法を利用してパターン化をする。
【0025】このような手法によって作製された光変調
素子は、超伝導電極34の超伝導転移温度以下の温度で
動作させると、変調波の減衰はきわめて小さくなり、そ
のため、通常の金属を電極34に用いた場合に比較し
て、さらに高効率で、変調帯域幅の広い変調が実現でき
ることを本発明者らは確認している。
【0026】以下に本発明の内容をさらに深く理解させ
るために、具体的実施例を示す。 実施例2 サファイア単結晶を図3の基板31に用い、ニオブ酸リ
チウム粉末をターゲットに用い、アルゴンと酸素の混合
ガス中で高周波マグネトロンスパッタリング法によっ
て、電気光学効果を有する薄膜32を約3μm形成し
た。次に、フォトレジスト(マイクロポッジト135
0)を回転塗布し、露光現像の後、これをエッチングマ
スクにして、アルゴンイオンビームエッチングによっ
て、薄膜32に幅5μmの溝33を形成した。次に、フ
ォトレジスト(マイクロポッジト1350)を用いたリ
フトオフ法により金属チタン蒸着膜によるによる幅4μ
mの光導波路35のパターン(膜厚30nm)を形成
し、基板ごと980℃の酸素雰囲気中に4時間置き、金
属チタンを熱拡散させ光導波路35を形成した。
【0027】つぎに、SiO2薄膜を100nm、さら
にその上に白金を同じく100nm、高周波スパッタリ
ングによって堆積させ、2層構造の緩衝膜36を形成し
た。ここで、白金膜の堆積の際には、膜の結晶性を向上
させるため、試料を約500℃に加熱した。この緩衝膜
36は、適当なメタルマスクを用いて、不要な部分には
付着しないようにした。さらに、進行波型電極34の形
成には、焼結したYBaCuOターゲットを用いた高周
波プレーナマグネトロンスッパタにより行った。スパッ
タ条件は、Arガスの圧力が0.5Pa、スパッタ電力
は150W、スパッタ時間は1時間で、薄膜の厚さ50
0nm、堆積中の基板31の温度は600℃であった。
薄膜の超伝導転移温度は95Kであった。これにより、
適当な緩衝膜36の利用により、良好な特性の超伝導薄
膜の形成が可能であることが確認できた。また、酸化物
超伝導薄膜のパターン化には試料表面全面に超伝導薄膜
を堆積させた後、その上にフォトレジストを塗布し電極
パターンのフォトマスクを利用して露光現像の後、ドラ
イエッチング法により超伝導薄膜をエッチングし、パタ
ーン化した。厚さ以外の電極34の寸法は、先の具体的
実施例1と同様である。
【0028】試料を、真空チャンバー内にある、クライ
オスタットのコールドヘッドに固定し、室温から約10
Kまでの範囲で温度を変化させた。マイクロ波伝送用の
セミリジッドケーブルの、心線および接地線を進行波電
極の入力光40の側の端に接続し、光源にHe−Neレ
ーザを用い、波長633nmの光波を光導波路35に入
力した。変調信号の周波数および試料の温度を変化させ
た時の変調度の変化を出力光から観測した結果、電極3
4に使った超伝導材料の転移温度以下の温度では、図1
の構造の変調素子よりもさらに、変調効率、帯域幅とも
に改善され、きわめて良好な特性を有する変調器が実現
できることが確認できた。
【0029】上記実施例2では、緩衝膜36として、S
iO2と白金の2層膜を利用したが、SiO2膜について
は、光導波路中の光波の減衰を抑えるためのもので、電
気光学効果を有する薄膜よりも屈折率の低い誘電体であ
れば何れでも利用でき、例えばAl23等も有効な材料
である。また、白金膜の代わりとしては、パラジウム、
ニッケル等の遷移金属元素あるいはこれらの金属合金を
含む材料、もしくは、フッ化カルシウムを用いた場合も
同様に良好な超伝導薄膜が形成でき、良好な特性を持つ
光変調素子が得られる。
【0030】さらに、光導波路35上に直接電極34が
位置しないとき、あるいは、電極34の長さが短く、光
波の減衰が問題にならない場合等には、緩衝膜36とし
て、上記のような2層構造を用いる必要はなく、白金、
パラジウム、ニッケル等の遷移金属元素あるいはこれら
の金属合金を含む材料、もしくは、フッ化カルシウム等
の単一層を用いることができる。
【0031】さらに実施例2では、A−B−Cu−O系
金属酸化物超伝導体の内、A元素としてY、B元素とし
てBaのものを用いた例を述べたが、A元素として、S
cやLaさらにはランタン系の元素(原子番号57、5
9〜60、62〜71)でも、超伝導転移温度が変化す
る程度で本質的な発明の特性を変化させることはない。
【0032】また、B元素においても、Sr、Ca、B
a等IIa族元素の変化は、超伝導転移温度を10K程度
変化させるが、本質的に本発明の特性を変えることはな
い。
【0033】さらに、進行波型電極材料として、Bi−
Sr−Ca−Cu−O系、Tl−Ba−Ca−Cu−O系超伝
導体においてもその結晶構造など知られていないことが
多いが、本発明者らは、A−B−Cu−O系と同様、従
来のマグネトロンスパッタリング法を用い、基板温度や
雰囲気、高周波電力などを正確に制御すれば、電気光学
結晶上の緩衝膜の上に超伝導皮膜を形成でき、A−B−
Cu−O系を用いた場合と同様に、良好な特性の光変調
素子を実現できることを確認した。その際の超伝導転移
温度はA−B−Cu−O系よりも高い100K前後、あ
るいは、それ以上のものが得られることから、その利用
価値も高い。
【0034】さらに、酸化物以外の通常の金属超伝導体
を電極に用いることも可能である。この場合、特に緩衝
膜を用いなくとも良好な特性を有する超伝導薄膜を形成
できる場合もある。但し、通常、金属超伝導体の超伝導
転移温度は20K以下であり、素子を極低温に冷やす必
要があるが、金属酸化物超伝導体による電極に比べて作
製が容易である。
【0035】次に、実施例1、2に共通の補足説明を行
なう。電気光学効果を有する薄膜12もしくは32とし
て、高周波マグネトロンスパッタリング法で堆積させた
ノンドープのニオブ酸リチウムについて説明したが、こ
の他に、Mgドープニオブ酸リチウム、あるいは、Li
(Nb1-xTax)O3、あるいは、タンタル酸リチウム
を用いても同様に良好な特性を有する光変調素子が実現
できた。
【0036】また、光導波路として、チタン拡散の他
に、銅拡散、外拡散またはイオン交換光導波路を用いて
も同様に良好な特性を有する光変調素子が実現できた。
【0037】また、本発明の光変調素子はマッハツェン
ダー干渉計によって、光強度変調をのみを行なうが、こ
のような干渉計を構成せずに、進行波型電極14もしく
は34の下の直線導波路部17もしくは38のどちらか
一方に入力光19もしくは40を直接導き、その出力光
を直接取り出せば、より簡単な構造で位相変調素子とし
て動作させることができる。この光位相変調は、将来の
コヒーレント光通信システムなどにおいては有用であ
る。
【0038】
【発明の効果】本発明の光変調素子は、基板上の電気光
学効果を有する薄膜に溝を設け、薄膜中に形成した導波
路と、溝を介して形成した1対の進行波型電極とを有
し、基板の誘電率が電気光学効果を有する薄膜の誘電率
よりも低いため、従来の構造の導波路型光変調素子に比
べて、高効率で、帯域幅の広い光変調が実現できる。
【0039】また、電極に超伝導体を使い、電極と導波
路との間に緩衝膜を設けることによって、きわめて、高
効率で広い帯域幅を持つことから、光通信システムなど
のための、高効率の広帯域光変調素子として極めて有用
である。
【0040】また、本発明の変調素子で高温超伝導体を
利用したものでは、液体窒素温度に冷やすことによって
動作させることができ、さらに、上記高温超伝導体は超
伝導転移温度が室温になる可能性もあり、将来の実用の
範囲は広く、本発明の工業的価値は高い。
【0041】さらに、これら本発明の変調素子は、構造
が簡単で、作製も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の光変調素子の斜視図
【図2】本発明の一実施例の要部の断面図
【図3】本発明の光変調素子の一実施例における、基板
の非誘電率εに対する、変調波と光波の速度差δvの関
係を表したグラフ
【図4】本発明の光変調素子の他の実施例の斜視図
【図5】上記実施例の要部の断面図
【符号の説明】
11 基板 12 電気光学効果を有する薄膜 13 溝 14 進行波型電極 15 光導波路 16 分岐部 17 直線部 18 合波部 19 入力光 20 出力光 31 基板 32 電気光学効果を有する薄膜 33 溝 34 進行波型電極 35 光導波路 36 緩衝膜 37 分岐部 38 直線部 39 合波部 40 入力光 41 出力光

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された電気光学効果を有す
    る薄膜が溝を持ち、前記薄膜中に形成された光導波路
    と、前記薄膜上に前記溝を挟むように形成された1対の
    進行波型電極とを有し、前記基板の誘電率が前記薄膜の
    誘電率よりも低いことを特徴とする光変調素子。
  2. 【請求項2】 基板上に形成された電気光学効果を有す
    る薄膜が溝を持ち、前記薄膜中に形成された光導波路、
    前記薄膜上に形成された緩衝膜、及び前記緩衝膜上で前
    記溝を挟むように形成された1対の進行波型電極を有
    し、前記基板の誘電率が上記薄膜の誘電率よりも低いこ
    とを特徴とする光変調素子。
  3. 【請求項3】 緩衝膜が、電気光学効果を有する薄膜よ
    りも屈折率の低い誘電体薄膜と、前記誘電体薄膜上に形
    成された遷移金属元素あるいは遷移金属元素の金属合金
    の何れかを含む材料から成る薄膜とで構成した2層構造
    の薄膜であることを特徴とする、請求項2記載の光変調
    素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014006348A (ja) * 2012-06-22 2014-01-16 Tdk Corp 光変調器
EP4006629A4 (en) * 2019-11-29 2023-08-09 Suzhou Lycore Technologies Co., Ltd. DISTRIBUTED OPTICAL PHASE MODULATOR

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014006348A (ja) * 2012-06-22 2014-01-16 Tdk Corp 光変調器
EP4006629A4 (en) * 2019-11-29 2023-08-09 Suzhou Lycore Technologies Co., Ltd. DISTRIBUTED OPTICAL PHASE MODULATOR
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