JPH0529889B2 - - Google Patents
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- JPH0529889B2 JPH0529889B2 JP1211013A JP21101389A JPH0529889B2 JP H0529889 B2 JPH0529889 B2 JP H0529889B2 JP 1211013 A JP1211013 A JP 1211013A JP 21101389 A JP21101389 A JP 21101389A JP H0529889 B2 JPH0529889 B2 JP H0529889B2
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- JP
- Japan
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- optical waveguide
- buffer layer
- electric field
- substrate
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電界印加により屈折率が変化する材料
を利用した光変調素子に関する。
を利用した光変調素子に関する。
本発明は、電界印加により屈折率が変化する材
料の基板に絶縁バツフア層を介して高周波電界を
印加する構造の光変調素子において、 電極以外の部分の絶縁バツフア層を取り除くこ
とにより、 低電圧駆動を可能とするとともに、高周波に対
する実効屈折率を引き下げて光との速度整合を改
善し、変調周波数帯域を拡大するものである。
料の基板に絶縁バツフア層を介して高周波電界を
印加する構造の光変調素子において、 電極以外の部分の絶縁バツフア層を取り除くこ
とにより、 低電圧駆動を可能とするとともに、高周波に対
する実効屈折率を引き下げて光との速度整合を改
善し、変調周波数帯域を拡大するものである。
ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムは、電
界を印加することにより屈折率が変化する電気光
学効果を示すことから、このような性質を利用し
た光変調素子が従来から知られている。
界を印加することにより屈折率が変化する電気光
学効果を示すことから、このような性質を利用し
た光変調素子が従来から知られている。
第３図はニオブ酸リチウムを用いた従来例光変
調素子の断面図である。
調素子の断面図である。
ニオブ酸リチウム基板１には光導波路２が形成
され、ニオブ酸リチウム基板１の表面にはSiO2
バツフア層３が形成され、このSiO2バツフア層
３を介して光導波路２に高周波電界を印加するた
め、SiO2バツフア層３の表面に電界４，４′が設
けられている。
され、ニオブ酸リチウム基板１の表面にはSiO2
バツフア層３が形成され、このSiO2バツフア層
３を介して光導波路２に高周波電界を印加するた
め、SiO2バツフア層３の表面に電界４，４′が設
けられている。
電極４，４′間に高周波、特にマイクロ波を供
給すると、光導波路２の部分に高周波電界が印加
される。この電界により光導波路２の屈折率が変
化し、その内部を伝搬する光に位相変調を施すこ
とができる。
給すると、光導波路２の部分に高周波電界が印加
される。この電界により光導波路２の屈折率が変
化し、その内部を伝搬する光に位相変調を施すこ
とができる。
しかし、従来の構造の光変調素子では、高周波
に対する等価屈折率が大きく、高周波の位相速度
と光の位相速度とを整合させにくく、広帯域変調
特性を得ることが困難であつた。
に対する等価屈折率が大きく、高周波の位相速度
と光の位相速度とを整合させにくく、広帯域変調
特性を得ることが困難であつた。
また、変調に必要な電界が光導波路の部分にの
み印加されればよいが、従来の構造では他の部分
にも不要な電界が印加されていた。
み印加されればよいが、従来の構造では他の部分
にも不要な電界が印加されていた。
本発明は、以上の課題を解決し、変調帯域の広
い光変調素子を提供することを目的とする。
い光変調素子を提供することを目的とする。
本発明の光変調素子は、絶縁バツフア層が、電
極と基板との間に、電極の幅より狭く形成された
ことを特徴とする。
極と基板との間に、電極の幅より狭く形成された
ことを特徴とする。
絶縁バツフア層が電極の下だけに設けられてい
るので、光導波路部分に電界を集中させることが
でき、比較的低い高周波電圧で変調動作を行うこ
とができる。
るので、光導波路部分に電界を集中させることが
でき、比較的低い高周波電圧で変調動作を行うこ
とができる。
また、光導波路以外の部分の絶縁バツフア層を
除去することにより、高周波に対する等価屈折率
を下げることができ、広帯域変調動作が可能とな
る。
除去することにより、高周波に対する等価屈折率
を下げることができ、広帯域変調動作が可能とな
る。
第１図は本発明実施例光変調素子の斜視図を示
し、第２図は断面図を示す。
し、第２図は断面図を示す。
この光変調素子は、ニオブ酸リチウム基板１
と、このニオブ酸リチウム基板１内に形成された
光導波路２と、この光導波路２およびニオブ酸リ
チウム基板１の表面に形成されたSiO2バツフア
層３と、このSiO2バツフア層３を介して光導波
路２に高周波電界を印加する電極と４，４′とを
備える。電極４，４′の一端には電源５が接続さ
れ、他端には終端抵抗６が接続される。
と、このニオブ酸リチウム基板１内に形成された
光導波路２と、この光導波路２およびニオブ酸リ
チウム基板１の表面に形成されたSiO2バツフア
層３と、このSiO2バツフア層３を介して光導波
路２に高周波電界を印加する電極と４，４′とを
備える。電極４，４′の一端には電源５が接続さ
れ、他端には終端抵抗６が接続される。
電極４，４′の一端に電源５から高周波、特に
マイクロ波を入力すると、この高周波は電極４，
４′に沿つて伝搬し、電極４，４′の他端に接続さ
れた終端抵抗６に伝わる。このとき、高周波の電
界がSiO2バツフア層３を通つて光導波路２に伝
わり、その領域の屈折率を変化させる。これによ
り、光導波路２に伝搬する光の位相が変化する。
マイクロ波を入力すると、この高周波は電極４，
４′に沿つて伝搬し、電極４，４′の他端に接続さ
れた終端抵抗６に伝わる。このとき、高周波の電
界がSiO2バツフア層３を通つて光導波路２に伝
わり、その領域の屈折率を変化させる。これによ
り、光導波路２に伝搬する光の位相が変化する。
このときの変調感度は、光のパワー分布と高周
波電界との重なりの状態によつて決まり、光のよ
り強い部分に強い高周波電界を集中させると、低
電圧駆動が可能となる。
波電界との重なりの状態によつて決まり、光のよ
り強い部分に強い高周波電界を集中させると、低
電圧駆動が可能となる。
また、変調帯域は光の位相速度と高周波の位相
速度との差により制限を受ける。一般に光の屈折
率の方が高周波の屈折率より小さいため、光の位
相速度の方が高周波の位相速度より大きい。した
がつて、高周波の屈折率が下がる構造にすれば、
変調帯域は広がる。
速度との差により制限を受ける。一般に光の屈折
率の方が高周波の屈折率より小さいため、光の位
相速度の方が高周波の位相速度より大きい。した
がつて、高周波の屈折率が下がる構造にすれば、
変調帯域は広がる。
そこで本実施例では、SiO2バツフア層３が、
電極４，４′とニオブ酸リチウム基板１との間に、
電極４，４′の幅より狭く形成されている。
電極４，４′とニオブ酸リチウム基板１との間に、
電極４，４′の幅より狭く形成されている。
すなわち、電極４，４′の幅をそれぞれａ，
a′とし、電極４，４′にそれぞれ接する二列の
SiO2バツフア層３の幅をそれぞれｂ，b′とする
と、 ｂ＜ａ、b′＜a′ の関係がある。
a′とし、電極４，４′にそれぞれ接する二列の
SiO2バツフア層３の幅をそれぞれｂ，b′とする
と、 ｂ＜ａ、b′＜a′ の関係がある。
この構造により、高周波電界がSiO2バツフア
層３の下、すなわち光導波路２の部分に集中し、
低電圧駆動が可能となる。また、光導波路２以外
の部分のSiO2バツフア層３を除去したことによ
り、高周波の等価屈折率が低下し、広帯域変調動
作が可能となる。
層３の下、すなわち光導波路２の部分に集中し、
低電圧駆動が可能となる。また、光導波路２以外
の部分のSiO2バツフア層３を除去したことによ
り、高周波の等価屈折率が低下し、広帯域変調動
作が可能となる。
第４図は従来例と実施例の差を示す図であり、
光導波路２と電極４との間に設けられるSiO2バ
ツフア層３の厚さdiをパラメータとし、その幅ｂ
を横軸、第１図および第２図に示した実施例の変
調帯域幅と第３図に示した従来例の変調帯域幅と
の比の計算値を縦軸に示す。この計算では、従来
例、実施例ともに、光導波路２の上に設けられた
電極４の幅をａ＝10μｍ、電極４と４′との間隔
をｃ＝10μｍ、電極４，４′の厚さをdn＝3.0μｍと
した。
光導波路２と電極４との間に設けられるSiO2バ
ツフア層３の厚さdiをパラメータとし、その幅ｂ
を横軸、第１図および第２図に示した実施例の変
調帯域幅と第３図に示した従来例の変調帯域幅と
の比の計算値を縦軸に示す。この計算では、従来
例、実施例ともに、光導波路２の上に設けられた
電極４の幅をａ＝10μｍ、電極４と４′との間隔
をｃ＝10μｍ、電極４，４′の厚さをdn＝3.0μｍと
した。
このように、例えばSiO2バツフア層３の厚さ
をdi＝1μｍ、幅ｂを4μｍとすると、従来の2.4倍
以上に広帯域化できる。
をdi＝1μｍ、幅ｂを4μｍとすると、従来の2.4倍
以上に広帯域化できる。
以上の説明では、電界印加により屈折率が変化
する材料としてニオブ酸リチウムを用いた例を示
したが、タンタル酸リチウムを用いても本発明を
同様に実施できる。
する材料としてニオブ酸リチウムを用いた例を示
したが、タンタル酸リチウムを用いても本発明を
同様に実施できる。
また、このような材料の基板に光導波路を形成
するには、通常はTi拡散が用いられ、基板の一
部の屈折率を変化させている。したがつて、光導
波路は基板内に形成される。しかし、基板上に光
導波路を積層させることもでき、その場合にも本
発明を同様に実施できる。
するには、通常はTi拡散が用いられ、基板の一
部の屈折率を変化させている。したがつて、光導
波路は基板内に形成される。しかし、基板上に光
導波路を積層させることもでき、その場合にも本
発明を同様に実施できる。
絶縁バツフア層としては、SiO2の他に、アル
ミナや窒化膜を用いることができる。
ミナや窒化膜を用いることができる。
本発明の光変調素子は、それ自体が光位相変調
として用いられるだけでなく、マツハツエンダ干
渉計の一方の光路に挿入されて光強度変調器の構
成要素として用いられる。
として用いられるだけでなく、マツハツエンダ干
渉計の一方の光路に挿入されて光強度変調器の構
成要素として用いられる。
以上説明したように、本発明の光変調素子は、
単純な構造で低電圧駆動を可能とするとともに、
高周波に対する実効屈折率を引き下げて光との速
度整合を改善し、変調周波数帯域を拡大できる効
果がある。
単純な構造で低電圧駆動を可能とするとともに、
高周波に対する実効屈折率を引き下げて光との速
度整合を改善し、変調周波数帯域を拡大できる効
果がある。
第１図は本発明実施例光変調素子の斜視図。第
２図は断面図。第３図は従来例光変調素子の断面
図。第４図は絶縁バツフア層の幅に対する実施例
と従来例との変調帯域幅の比の計算値を示す図。 １……ニオブ酸リチウム基板、２……光導波
路、３……SiO2バツフア層、４，４′……電極、
５……電源、６……終端抵抗。
２図は断面図。第３図は従来例光変調素子の断面
図。第４図は絶縁バツフア層の幅に対する実施例
と従来例との変調帯域幅の比の計算値を示す図。 １……ニオブ酸リチウム基板、２……光導波
路、３……SiO2バツフア層、４，４′……電極、
５……電源、６……終端抵抗。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電界印加により屈折率が変化する材料により
形成された基板と、 この基板上またはこの基板内に形成された光導
波路と、 この光導波路および上記基板の表面に形成され
た絶縁バツフア層と、 この絶縁バツフア層を介して上記光導波路に高
周波電界を印加する電極と を備えた光変調素子において、 上記絶縁バツフア層は、上記電極と上記基板と
の間に、上記電極の幅より狭く形成された ことを特徴とする光変調素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21101389A JPH0373918A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 光変調素子 |
| US07/567,354 US5061030A (en) | 1989-08-15 | 1990-08-14 | Optical integrated modulator |
| DE69014767T DE69014767T2 (de) | 1989-08-15 | 1990-08-15 | Optischer Modulator. |
| EP90308949A EP0413568B1 (en) | 1989-08-15 | 1990-08-15 | Optical modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21101389A JPH0373918A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 光変調素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373918A JPH0373918A (ja) | 1991-03-28 |
| JPH0529889B2 true JPH0529889B2 (ja) | 1993-05-06 |
Family
ID=16598894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21101389A Granted JPH0373918A (ja) | 1989-08-15 | 1989-08-15 | 光変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0373918A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7115483B2 (ja) * | 2017-08-24 | 2022-08-09 | Tdk株式会社 | 光変調器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2309890A1 (fr) * | 1975-04-30 | 1976-11-26 | Thomson Csf | Commutateur electro-optique et modulateur utilisant ce commutateur |
-
1989
- 1989-08-15 JP JP21101389A patent/JPH0373918A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0373918A (ja) | 1991-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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