JPH06250131A - 光制御素子 - Google Patents
光制御素子Info
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- JPH06250131A JPH06250131A JP3998893A JP3998893A JPH06250131A JP H06250131 A JPH06250131 A JP H06250131A JP 3998893 A JP3998893 A JP 3998893A JP 3998893 A JP3998893 A JP 3998893A JP H06250131 A JPH06250131 A JP H06250131A
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- JP
- Japan
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- optical
- control element
- stress
- light
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/20—Intrinsic phase difference, i.e. optical bias, of an optical modulator; Methods for the pre-set thereof
Abstract
(57)【要約】
【目的】 所望の動作点を有する光制御素子を提供す
る。 【構成】 光導波路２および３を備えた電気光学効果を
有する基板１と、前記基板１の上に形成されたバッファ
層１０と、前記バッファ層１０の上に配置された電極１
１および１２とを具備した光制御素子において、前記基
板１の裏面側に、当該基板１に所望の応力を与える応力
調整膜１３を設ける。
る。 【構成】 光導波路２および３を備えた電気光学効果を
有する基板１と、前記基板１の上に形成されたバッファ
層１０と、前記バッファ層１０の上に配置された電極１
１および１２とを具備した光制御素子において、前記基
板１の裏面側に、当該基板１に所望の応力を与える応力
調整膜１３を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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、特に基板中に設けた光導
波路を用いて制御を行う導波形の光制御素子に関する。
え等を行う光制御素子に関し、特に基板中に設けた光導
波路を用いて制御を行う導波形の光制御素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムの実用化が進むにつれ
て、さらに大容量、高機能のシステムが要求されてい
る。より高速の光信号の発生や光伝送路の切り替え、交
換等の新たな機能の付加が必要とされている。現在の実
用システムでは光信号は半導体レーザや発光ダイオード
の注入電流を直接変調することによって得られている
が、将来的には、高速の光変調器や光スイッチ等の光制
御素子が必要となっている。高速の光制御素子としては
電気光学効果を利用する光制御素子が代表的であり、方
向性結合器形光変調器またはスイッチ、全反射形光スイ
ッチ、マッハツェンダ形光変調器またはスイッチに関す
る報告がなされている。
て、さらに大容量、高機能のシステムが要求されてい
る。より高速の光信号の発生や光伝送路の切り替え、交
換等の新たな機能の付加が必要とされている。現在の実
用システムでは光信号は半導体レーザや発光ダイオード
の注入電流を直接変調することによって得られている
が、将来的には、高速の光変調器や光スイッチ等の光制
御素子が必要となっている。高速の光制御素子としては
電気光学効果を利用する光制御素子が代表的であり、方
向性結合器形光変調器またはスイッチ、全反射形光スイ
ッチ、マッハツェンダ形光変調器またはスイッチに関す
る報告がなされている。
【０００３】例えば１０Ｇｂ／ｓ以上の超高速信号の変
調器、あるいはスイッチング素子としては、ニオブ酸リ
チウム：ＬｉＮｂＯ3 結晶中にＴｉを拡散して形成した
光導波路を利用する素子が有り、マイクロ波と光波との
速度整合を行った進行波形電極を用いることにより変調
帯域として２０ＧＨｚ程度の値が得られている。
調器、あるいはスイッチング素子としては、ニオブ酸リ
チウム：ＬｉＮｂＯ3 結晶中にＴｉを拡散して形成した
光導波路を利用する素子が有り、マイクロ波と光波との
速度整合を行った進行波形電極を用いることにより変調
帯域として２０ＧＨｚ程度の値が得られている。
【０００４】図４に、従来の光制御素子の一例として、
ＬｉＮｂＯ3 結晶中にＴｉを拡散して形成したマッハツ
ェンダ形光強度変調器の平面図およびそのＣ−Ｃ線断面
図を示す。
ＬｉＮｂＯ3 結晶中にＴｉを拡散して形成したマッハツ
ェンダ形光強度変調器の平面図およびそのＣ−Ｃ線断面
図を示す。
【０００５】図４（ａ）および（ｂ）に示すように、電
気光学効果を有するｚカットＬｉＮｂＯ3 基板１０１上
には、互いに数十μｍの間隔で近接した幅数〜数十μ
ｍ、長さ数〜数十ｍｍの一対の光導波路１０２および１
０３が設置され、その両端にはそれぞれＹ分岐光導波路
１０４および１０５を介して入出力光導波路１０６およ
び１０７が接続されており、入出力導波路１０６および
１０７の端部はそれぞれ入射端１０８および出射端１０
９となっている。そして、この例では、光導波路１０２
および１０３の上に光吸収を防ぐために設けたバッファ
層（ＳｉＯ2 膜）１１０を介して一対の電極１１１およ
び１１２が形成され、これらの光導波路１０２および１
０３と電極１１１および１１２とにより２つの位相変調
形光制御素子が構成されている。３ｄＢ分岐部となるＹ
分岐光導波路１０４は入力光Ｙ分岐光導波路であり、そ
の開き角は数ｍｒａｄとし、２本の位相変調部光導波路
１０２および１０３の間隔は数十μｍとする。合流部と
なるＹ分岐光導波路１０５もＹ分岐光導波路１０４と同
様開き角数ｍｒａｄのＹ分岐光導波路である。なお、入
射端１０８および出射端１０９は、それぞれ基板１０１
の相対向する端面に形成されており、各光導波路パター
ンの幅は、５〜１０μｍである。
気光学効果を有するｚカットＬｉＮｂＯ3 基板１０１上
には、互いに数十μｍの間隔で近接した幅数〜数十μ
ｍ、長さ数〜数十ｍｍの一対の光導波路１０２および１
０３が設置され、その両端にはそれぞれＹ分岐光導波路
１０４および１０５を介して入出力光導波路１０６およ
び１０７が接続されており、入出力導波路１０６および
１０７の端部はそれぞれ入射端１０８および出射端１０
９となっている。そして、この例では、光導波路１０２
および１０３の上に光吸収を防ぐために設けたバッファ
層（ＳｉＯ2 膜）１１０を介して一対の電極１１１およ
び１１２が形成され、これらの光導波路１０２および１
０３と電極１１１および１１２とにより２つの位相変調
形光制御素子が構成されている。３ｄＢ分岐部となるＹ
分岐光導波路１０４は入力光Ｙ分岐光導波路であり、そ
の開き角は数ｍｒａｄとし、２本の位相変調部光導波路
１０２および１０３の間隔は数十μｍとする。合流部と
なるＹ分岐光導波路１０５もＹ分岐光導波路１０４と同
様開き角数ｍｒａｄのＹ分岐光導波路である。なお、入
射端１０８および出射端１０９は、それぞれ基板１０１
の相対向する端面に形成されており、各光導波路パター
ンの幅は、５〜１０μｍである。
【０００６】また、図４に示した構造において、半波長
電圧Ｖπを小さくするため、電気光学定数が最大となる
ようにデバイスを構成している。すなわち、光導波路を
伝搬する光の偏光をｚ方向とし、印加する電界の方向も
ｚ方向としているため、図４（ｂ）に示したように、電
極１１１および１１２を、それぞれ光導波路１０２およ
び１０３の直上に配置している。さらに、電極１１１お
よび１１２による光吸収を防ぐため、電極１１１および
１１２と光導波路１０２および１０３との間にＳｉＯ2
膜からなるバッファ層１１０を形成している。
電圧Ｖπを小さくするため、電気光学定数が最大となる
ようにデバイスを構成している。すなわち、光導波路を
伝搬する光の偏光をｚ方向とし、印加する電界の方向も
ｚ方向としているため、図４（ｂ）に示したように、電
極１１１および１１２を、それぞれ光導波路１０２およ
び１０３の直上に配置している。さらに、電極１１１お
よび１１２による光吸収を防ぐため、電極１１１および
１１２と光導波路１０２および１０３との間にＳｉＯ2
膜からなるバッファ層１１０を形成している。
【０００７】次に、図４に示した光変調器の動作を説明
する。入射端１０８へ入射した入射光１１３は、入力光
導波路１０６を通過してＹ分岐光導波路１０４へ導か
れ、光導波路１０２および１０３に分岐する。ここで、
光導波路１０２および１０３は、設計上、幅および長さ
が全く等しい導波路であるので、光変調器に駆動電力を
供給しない場合、分岐した光は合波部であるＹ分岐光導
波路１０５において合波し、出力光導波路１０７を通っ
て出射光１０９から出射光１１４として出射する。この
とき、光はＯＮ状態となる。一方、この光変調器に駆動
電力が供給されると、この光変調器では電極１１１およ
び１１２間に電界が加わる。ＬｉＮｂＯ3基板１０１は
電気光学効果を有するので、この電界により屈折率変化
を生じる。この結果、２本の光導波路１０２および１０
３を伝搬する光の位相にずれが生じる。このずれがπ
（ラジアン）になった場合、マッハツェンダ形光導波路
の合波部で高次モードを励振し、光はＯＦＦ状態とな
る。したがって、出力光１１４は印加電圧に対して正弦
波状に変化し、図５（ａ）に示すような特性を示す。な
お、図５（ａ）において、光出力をＯＮ／ＯＦＦさせる
のに必要な電圧を半波長電圧Ｖπとしている。
する。入射端１０８へ入射した入射光１１３は、入力光
導波路１０６を通過してＹ分岐光導波路１０４へ導か
れ、光導波路１０２および１０３に分岐する。ここで、
光導波路１０２および１０３は、設計上、幅および長さ
が全く等しい導波路であるので、光変調器に駆動電力を
供給しない場合、分岐した光は合波部であるＹ分岐光導
波路１０５において合波し、出力光導波路１０７を通っ
て出射光１０９から出射光１１４として出射する。この
とき、光はＯＮ状態となる。一方、この光変調器に駆動
電力が供給されると、この光変調器では電極１１１およ
び１１２間に電界が加わる。ＬｉＮｂＯ3基板１０１は
電気光学効果を有するので、この電界により屈折率変化
を生じる。この結果、２本の光導波路１０２および１０
３を伝搬する光の位相にずれが生じる。このずれがπ
（ラジアン）になった場合、マッハツェンダ形光導波路
の合波部で高次モードを励振し、光はＯＦＦ状態とな
る。したがって、出力光１１４は印加電圧に対して正弦
波状に変化し、図５（ａ）に示すような特性を示す。な
お、図５（ａ）において、光出力をＯＮ／ＯＦＦさせる
のに必要な電圧を半波長電圧Ｖπとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
分岐干渉形光変調器では、分岐した２つの位相変調器部
の光導波路１０２および１０３において、光導波路製作
時にＴｉの厚さや幅が数％部分的に変化することによっ
て生じる屈折率の違いやマスク製作時における０．１μ
ｍ程度の誤差、あるいはバッファ層の厚みや電極構造の
不均一性・歪み等により、位相変調器部の実効的な光路
長に僅かな違いが生じる。このため、分岐した２つの光
波の間に定常的な位相差が生じて変調器の動作点がシフ
トしてしまう。製作時において、このような光路長の変
化をなくすことは不可能であるため、設計通りの動作点
を有する変調器を製作することは事実上不可能である。
従って、従来の変調器を駆動するためには、変調方式や
素子に応じて直流バイアス電圧を変調信号に重畳しなけ
ればならないという問題がある。また、必要な直流バイ
アス電圧の値は素子によって異なるため、同一の駆動回
路を使用することができないという問題もある。
分岐干渉形光変調器では、分岐した２つの位相変調器部
の光導波路１０２および１０３において、光導波路製作
時にＴｉの厚さや幅が数％部分的に変化することによっ
て生じる屈折率の違いやマスク製作時における０．１μ
ｍ程度の誤差、あるいはバッファ層の厚みや電極構造の
不均一性・歪み等により、位相変調器部の実効的な光路
長に僅かな違いが生じる。このため、分岐した２つの光
波の間に定常的な位相差が生じて変調器の動作点がシフ
トしてしまう。製作時において、このような光路長の変
化をなくすことは不可能であるため、設計通りの動作点
を有する変調器を製作することは事実上不可能である。
従って、従来の変調器を駆動するためには、変調方式や
素子に応じて直流バイアス電圧を変調信号に重畳しなけ
ればならないという問題がある。また、必要な直流バイ
アス電圧の値は素子によって異なるため、同一の駆動回
路を使用することができないという問題もある。
【０００９】このように従来の光制御素子では、動作特
性の再現性に関しては十分な特性は得られていない。
性の再現性に関しては十分な特性は得られていない。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上述の従来の光
制御デバイスの欠点を除き、所望の動作点を有する光制
御素子を提供することにある。
制御デバイスの欠点を除き、所望の動作点を有する光制
御素子を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係る光制御素子は、少なくとも一本の
光導波路を備えた電気光学効果を有する基板と、前記基
板の上に形成されたバッファ層と、前記バッファ層の上
に配置された電極とを具備した光制御素子において、前
記基板の裏面側に、当該基板に所望の応力を与える応力
調整膜を具備することを特徴とする。
るため、本発明に係る光制御素子は、少なくとも一本の
光導波路を備えた電気光学効果を有する基板と、前記基
板の上に形成されたバッファ層と、前記バッファ層の上
に配置された電極とを具備した光制御素子において、前
記基板の裏面側に、当該基板に所望の応力を与える応力
調整膜を具備することを特徴とする。
【００１２】また、本発明に係る光制御素子は、少なく
とも一本の光導波路を備えた電気光学効果を有する基板
と、前記基板の上に形成されたバッファ層と、前記バッ
ファ層の上に配置された電極とを具備した光制御素子に
おいて、前記基板に、当該基板に所望の値の応力を与え
る応力調整溝が形成されていることを特徴とする。
とも一本の光導波路を備えた電気光学効果を有する基板
と、前記基板の上に形成されたバッファ層と、前記バッ
ファ層の上に配置された電極とを具備した光制御素子に
おいて、前記基板に、当該基板に所望の値の応力を与え
る応力調整溝が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明の光制御素子は、応力調整膜の厚みや配
置等、または応力調整溝の深さや幅等を調整することに
より、基板に作用する応力の値を調整できるので、光制
御素子の動作点を駆動条件に合わせて任意に設定するこ
とができる。
置等、または応力調整溝の深さや幅等を調整することに
より、基板に作用する応力の値を調整できるので、光制
御素子の動作点を駆動条件に合わせて任意に設定するこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１５】図１は本発明による光制御素子の一実施例
を説明するためのマッハツェンダ形光変調素子を示し、
図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図
である。
を説明するためのマッハツェンダ形光変調素子を示し、
図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図
である。
【００１６】図１に示すように、電気光学効果を有する
ｚカットＬｉＮｂＯ3 基板１の上に、互いに数十μｍの
間隔で近接した幅数〜数十μｍ、長さ数〜数十ｍｍの一
対の光導波路２および３が設置され、その両端にはそれ
ぞれＹ分岐光導波路４および５を介して入出力光導波路
６および７が接続されており、入出力導波路６および７
の端部はそれぞれ入射端８および出射端９となってい
る。そして、この例では、光導波路２および３の上に光
吸収を防ぐために設けたバッファ層（ＳｉＯ2 膜）１０
を介して一対の電極１１および１２が形成され、これら
の光導波路２および３と電極１１および１２とにより２
つの位相変調形光制御素子が構成されている。３ｄＢ分
岐部となるＹ分岐光導波路４は入力光Ｙ分岐光導波路で
あり、その開き角は数ｍｒａｄとし、２本の位相変調部
光導波路２および３の間隔は数十μｍとする。合流部と
なるＹ分岐光導波路５もＹ分岐光導波路４と同様開き角
数ｍｒａｄのＹ分岐光導波路である。なお、入射端８お
よび出射端９は、それぞれ基板１の相対向する端面に形
成されており、各光導波路パターンの幅は、５〜１０μ
ｍである。
ｚカットＬｉＮｂＯ3 基板１の上に、互いに数十μｍの
間隔で近接した幅数〜数十μｍ、長さ数〜数十ｍｍの一
対の光導波路２および３が設置され、その両端にはそれ
ぞれＹ分岐光導波路４および５を介して入出力光導波路
６および７が接続されており、入出力導波路６および７
の端部はそれぞれ入射端８および出射端９となってい
る。そして、この例では、光導波路２および３の上に光
吸収を防ぐために設けたバッファ層（ＳｉＯ2 膜）１０
を介して一対の電極１１および１２が形成され、これら
の光導波路２および３と電極１１および１２とにより２
つの位相変調形光制御素子が構成されている。３ｄＢ分
岐部となるＹ分岐光導波路４は入力光Ｙ分岐光導波路で
あり、その開き角は数ｍｒａｄとし、２本の位相変調部
光導波路２および３の間隔は数十μｍとする。合流部と
なるＹ分岐光導波路５もＹ分岐光導波路４と同様開き角
数ｍｒａｄのＹ分岐光導波路である。なお、入射端８お
よび出射端９は、それぞれ基板１の相対向する端面に形
成されており、各光導波路パターンの幅は、５〜１０μ
ｍである。
【００１７】以上の構成は、図４に示したものと同様で
あるが、ＬｉＮｂＯ3 基板１の裏面に材質がＳｉＯ2 の
応力調整膜１３を設けている点が図４の従来例と異な
る。
あるが、ＬｉＮｂＯ3 基板１の裏面に材質がＳｉＯ2 の
応力調整膜１３を設けている点が図４の従来例と異な
る。
【００１８】一般に、プラズマ化学気相堆積法（ＰＣＶ
Ｄ法）等で応力調整膜（ＳｉＯ2 膜）１３を形成する際
に、通常、薄膜内に１０9 ｄｙｎｅ／ｃｍ2 程度の内部
応力が発生する。この内部応力によってＬｉＮｂＯ3 基
板１が応力を受けるため、実際の素子の断面を拡大する
と、図２に示したように、曲率半径ｒをもってＬｉＮｂ
Ｏ3 基板１が反っている。一例として、基板の厚さ０．
５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ４０ｍｍとした光変調器で
は、バッファ層の影響で中央部が周辺部に比べて２０μ
ｍ程度凸になっている。
Ｄ法）等で応力調整膜（ＳｉＯ2 膜）１３を形成する際
に、通常、薄膜内に１０9 ｄｙｎｅ／ｃｍ2 程度の内部
応力が発生する。この内部応力によってＬｉＮｂＯ3 基
板１が応力を受けるため、実際の素子の断面を拡大する
と、図２に示したように、曲率半径ｒをもってＬｉＮｂ
Ｏ3 基板１が反っている。一例として、基板の厚さ０．
５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ４０ｍｍとした光変調器で
は、バッファ層の影響で中央部が周辺部に比べて２０μ
ｍ程度凸になっている。
【００１９】図２において、バッファ層１０の影響を無
視すると、反りによって生じるＬｉＮｂＯ3 基板１中の
応力σLNは、応力調整膜１３中の応力をσS とすると次
式で与えられる。
視すると、反りによって生じるＬｉＮｂＯ3 基板１中の
応力σLNは、応力調整膜１３中の応力をσS とすると次
式で与えられる。
【００２０】
【数１】
【００２１】ここでａは比例定数、ｄLNはＬｉＮｂＯ3
基板１の厚み、ｄS は応力調整膜１３の厚みである。
基板１の厚み、ｄS は応力調整膜１３の厚みである。
【００２２】ＬｉＮｂＯ3 基板１が反ると歪みを受ける
ため、圧電効果により基板内に分極Ｐが誘起される。こ
こで、図１に示した例では、ｚカットのＬｉＮｂＯ3 基
板１を用いており、ｚ方向の電界を利用して光の制御を
行っているので、ひずみによって誘起された分極のうち
ｚ方向の成分Ｐｚが印加電圧−光出力特性に影響を与え
る。ＬｉＮｂＯ3 基板１の圧電定数をｄｚとし、素子の
形状を考慮するとＰｚは次式で与えられる。
ため、圧電効果により基板内に分極Ｐが誘起される。こ
こで、図１に示した例では、ｚカットのＬｉＮｂＯ3 基
板１を用いており、ｚ方向の電界を利用して光の制御を
行っているので、ひずみによって誘起された分極のうち
ｚ方向の成分Ｐｚが印加電圧−光出力特性に影響を与え
る。ＬｉＮｂＯ3 基板１の圧電定数をｄｚとし、素子の
形状を考慮するとＰｚは次式で与えられる。
【００２３】
【数２】Ｐｚ＝ｄｚσLN ここでσLNはｚ軸に垂直な面に働く引っ張り応力であ
る。この誘起された分極Ｐｚにより、実効的に電極間に
一定バイアス電圧が印加されたのと等価になる。実際
は、バッファ層１０の影響でさらに複雑な関係になる
が、本発明においては、光制御素子の印加電圧−光出力
特性を測定することにより確認しながら応力調整膜１３
の厚みを変えるようにする。すなわち、その都度特性を
確認しながら応力調整膜１３を徐々に堆積したり、その
都度特性を確認しながらエッチングにより応力調整膜１
３の厚みを徐々に小さくしたりする。これにより、基板
１に加わる応力を調整して、分極Ｐｚの大きさを調整す
ることができ、実効的に電極間に印加される電圧を調整
して光導波路の光路長を変化させることができる。つま
り、応力調整膜の厚み等を調整することにより、光制御
素子の動作点を駆動条件に合わせて任意に設定すること
ができる。
る。この誘起された分極Ｐｚにより、実効的に電極間に
一定バイアス電圧が印加されたのと等価になる。実際
は、バッファ層１０の影響でさらに複雑な関係になる
が、本発明においては、光制御素子の印加電圧−光出力
特性を測定することにより確認しながら応力調整膜１３
の厚みを変えるようにする。すなわち、その都度特性を
確認しながら応力調整膜１３を徐々に堆積したり、その
都度特性を確認しながらエッチングにより応力調整膜１
３の厚みを徐々に小さくしたりする。これにより、基板
１に加わる応力を調整して、分極Ｐｚの大きさを調整す
ることができ、実効的に電極間に印加される電圧を調整
して光導波路の光路長を変化させることができる。つま
り、応力調整膜の厚み等を調整することにより、光制御
素子の動作点を駆動条件に合わせて任意に設定すること
ができる。
【００２４】なお、図１に示す光変調器の動作は、図４
に示したものと同じであるので、ここでの説明は省略す
る。
に示したものと同じであるので、ここでの説明は省略す
る。
【００２５】図３は本発明による光制御素子の他の実施
例を説明するためのマッハツェンダ形光変調素子を示す
図である。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）はそのＢ−
Ｂ線断面図である。
例を説明するためのマッハツェンダ形光変調素子を示す
図である。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）はそのＢ−
Ｂ線断面図である。
【００２６】光制御素子の構成は図１の例と同様である
が、図１と異なるのはＬｉＮｂＯ3基板１の裏面に、光
導波路２および３の長手方向に延びる応力調整溝１４お
よび１５を設けていることである。この応力調整溝１４
および１５の幅、深さを変えることにより、ＬｉＮｂＯ
3 基板１の反りの量を調整することができる。これによ
り、基板１に加わる応力を調整することによって圧電効
果によって生じる分極Ｐｚの大きさを調整し、実効的に
電極間に印加される電圧を調整して光導波路の光路長を
変化させることができる。すなわち、応力調整溝１４の
幅や深さを調整することにより、光制御素子の動作点を
駆動条件に合わせて任意に設定することができる。な
お、応力調整溝は、光導波路に影響を与えない位置であ
れば基板の表面に形成してもよい。
が、図１と異なるのはＬｉＮｂＯ3基板１の裏面に、光
導波路２および３の長手方向に延びる応力調整溝１４お
よび１５を設けていることである。この応力調整溝１４
および１５の幅、深さを変えることにより、ＬｉＮｂＯ
3 基板１の反りの量を調整することができる。これによ
り、基板１に加わる応力を調整することによって圧電効
果によって生じる分極Ｐｚの大きさを調整し、実効的に
電極間に印加される電圧を調整して光導波路の光路長を
変化させることができる。すなわち、応力調整溝１４の
幅や深さを調整することにより、光制御素子の動作点を
駆動条件に合わせて任意に設定することができる。な
お、応力調整溝は、光導波路に影響を与えない位置であ
れば基板の表面に形成してもよい。
【００２７】なお、図３に示す光変調器の動作は、図４
に示したものと同じであり、ここでの説明は省略する。
に示したものと同じであり、ここでの説明は省略する。
【００２８】上述した実施例では、同様に、応力調整膜
の厚み、あるいは応力調整溝の幅や深さを調整したが、
応力調整膜の面積，パターン形状，配置あるいは材質、
または応力調整溝の面積，パターン形状あるいは配置を
調整することにより同じ効果を実現できる。
の厚み、あるいは応力調整溝の幅や深さを調整したが、
応力調整膜の面積，パターン形状，配置あるいは材質、
または応力調整溝の面積，パターン形状あるいは配置を
調整することにより同じ効果を実現できる。
【００２９】以上のように、本発明では、合波部におけ
る位相差を任意に設定し、光変調器の動作点を所望の位
置に設定することができる。例えば、図５（ｂ）は、応
力調整膜の厚み等、あるいは応力調整溝の深さ等を調整
する前の状態を示し、この状態から応力調整膜の厚み
等、あるいは応力調整溝の深さ等を調整することによ
り、図５（ａ）あるいは図５（ｃ）の状態とすることが
できる。すなわち、図５（ａ）に示すように、印加電圧
０の時に光出力が最大となるように設定することがで
き、あるいは、図５（ｃ）に示すように、印加電圧０の
時光出力が最大値の１／２になるように設定することも
可能である。
る位相差を任意に設定し、光変調器の動作点を所望の位
置に設定することができる。例えば、図５（ｂ）は、応
力調整膜の厚み等、あるいは応力調整溝の深さ等を調整
する前の状態を示し、この状態から応力調整膜の厚み
等、あるいは応力調整溝の深さ等を調整することによ
り、図５（ａ）あるいは図５（ｃ）の状態とすることが
できる。すなわち、図５（ａ）に示すように、印加電圧
０の時に光出力が最大となるように設定することがで
き、あるいは、図５（ｃ）に示すように、印加電圧０の
時光出力が最大値の１／２になるように設定することも
可能である。
【００３０】以上のように本発明によれば、光変調器の
動作点を駆動条件に合わせて任意に設定することが可能
であり、特性の良い光変調器を歩留り良く製作できる。
動作点を駆動条件に合わせて任意に設定することが可能
であり、特性の良い光変調器を歩留り良く製作できる。
【００３１】さらに本発明によれば、光変調器を駆動す
る際に、印加される実効的な直流電圧成分が０になるよ
うに光変調器の動作点を設定できるため、ＬｉＮｂＯ3
等の強誘電体結晶材料を用いた光制御素子で問題になっ
ているＤＣドリフトの無い素子を製作できる。
る際に、印加される実効的な直流電圧成分が０になるよ
うに光変調器の動作点を設定できるため、ＬｉＮｂＯ3
等の強誘電体結晶材料を用いた光制御素子で問題になっ
ているＤＣドリフトの無い素子を製作できる。
【００３２】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、光波の位相を制御することを利用するいかなる方
式の光制御素子、例えばバランスブリッジ形光強度変調
器や方向性結合器型スイッチ等に対しても適用できる。
本発明に用いる基板の材料、光導波路の形状、電極の形
状等は上記実施例に限定されるものではなく、例えば基
板材料としてＬｉＴａＯ3 等の強誘電体結晶を用いるこ
とができる。光導波路としてリッジ形光導波路等を用い
ることができる。電極形状としては、高速化に適した進
行波形の電極等を用いることができる。さらに、応力調
整膜は上記実施例に限定されず、窒化シリコン膜等の誘
電体薄膜、金属膜等、あるいはこれらの複合膜を用いる
ことができる。
なく、光波の位相を制御することを利用するいかなる方
式の光制御素子、例えばバランスブリッジ形光強度変調
器や方向性結合器型スイッチ等に対しても適用できる。
本発明に用いる基板の材料、光導波路の形状、電極の形
状等は上記実施例に限定されるものではなく、例えば基
板材料としてＬｉＴａＯ3 等の強誘電体結晶を用いるこ
とができる。光導波路としてリッジ形光導波路等を用い
ることができる。電極形状としては、高速化に適した進
行波形の電極等を用いることができる。さらに、応力調
整膜は上記実施例に限定されず、窒化シリコン膜等の誘
電体薄膜、金属膜等、あるいはこれらの複合膜を用いる
ことができる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、応力
調整膜や応力調整溝により光制御素子の動作点を駆動条
件に合わせて任意に設定することが可能である。
調整膜や応力調整溝により光制御素子の動作点を駆動条
件に合わせて任意に設定することが可能である。
【図１】本発明の光制御素子の一実施例を示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の光制御素子において、基板の歪みを示
す断面の拡大図である。
す断面の拡大図である。
【図３】本発明の光制御素子の他の実施例を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】従来の光制御素子の一例を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ線断面図である。
図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】マッハツェンダ形光変調素子において、電極に
電圧を印加した場合の、印加電圧対光出力の特性図であ
る。
電圧を印加した場合の、印加電圧対光出力の特性図であ
る。
１ 基板 ２，３ 光導波路 ４，５ Ｙ分岐光導波路 ６，７ 入出力光導波路 １０ バッファ層 １１，１２ 電極 １３ 応力調整膜 １４ 応力調整溝
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも一本の光導波路を備えた電気
光学効果を有する基板と、前記基板の上に形成されたバ
ッファ層と、前記バッファ層の上に配置された電極とを
具備した光制御素子において、前記基板の裏面側に、当
該基板に応力を与えるための応力調整膜を具備すること
を特徴とする光制御素子。 - 【請求項２】 少なくとも一本の光導波路を備えた電気
光学効果を有する基板と、前記基板の上に形成されたバ
ッファ層と、前記バッファ層の上に配置された電極とを
具備した光制御素子において、前記基板に、当該基板に
応力を与えるための応力調整溝が形成されていることを
特徴とする光制御素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3998893A JPH06250131A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 光制御素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3998893A JPH06250131A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 光制御素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06250131A true JPH06250131A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12568327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3998893A Pending JPH06250131A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 光制御素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06250131A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06289239A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-18 | Sumitomo Cement Co Ltd | 反り変形を有する光位相調整された光導波路型光素子チップ |
| WO2009122852A1 (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 住友大阪セメント株式会社 | マッハツェンダー導波路型光変調器 |
| JP2012073328A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
| CN119828365A (zh) * | 2025-01-26 | 2025-04-15 | 国科光芯金杏(北京)实验室科技有限公司 | 一种铌酸锂-氮化硅异质集成电光调制器及其制备方法 |
-
1993
- 1993-03-01 JP JP3998893A patent/JPH06250131A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06289239A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-18 | Sumitomo Cement Co Ltd | 反り変形を有する光位相調整された光導波路型光素子チップ |
| WO2009122852A1 (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 住友大阪セメント株式会社 | マッハツェンダー導波路型光変調器 |
| US8406578B2 (en) | 2008-03-31 | 2013-03-26 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Mach-zehnder waveguide type optical modulator |
| JP2012073328A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
| CN119828365A (zh) * | 2025-01-26 | 2025-04-15 | 国科光芯金杏(北京)实验室科技有限公司 | 一种铌酸锂-氮化硅异质集成电光调制器及其制备方法 |
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