JPH07199134A - 光導波路変調器中の温度効果を減すための光電子デバイス構造及び方法 - Google Patents
光導波路変調器中の温度効果を減すための光電子デバイス構造及び方法Info
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- JPH07199134A JPH07199134A JP6287029A JP28702994A JPH07199134A JP H07199134 A JPH07199134 A JP H07199134A JP 6287029 A JP6287029 A JP 6287029A JP 28702994 A JP28702994 A JP 28702994A JP H07199134 A JPH07199134 A JP H07199134A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本件発明は、強誘電体結晶上に作られた導波
路変調器における、温度変化の影響を減らすための光導
波路デバイス構造及びその製造方法を提供することを目
的とする。 【構成】 本件発明の光導波路デバイス構造は、最上部
表面及び底面を有する基板と、該最上部表面中に形成さ
れた導波路と、該最上部表面上の該導波路の少なくとも
一部上に形成された複数の電極と、該基板の該底面上に
形成された導電層からなり、最上部表面接地面に電気的
に結合されるか、単に接地電位に結合されている。最上
部表面導電層は、これにより、動作中の変調器を熱的に
安定させる働きをする。
路変調器における、温度変化の影響を減らすための光導
波路デバイス構造及びその製造方法を提供することを目
的とする。 【構成】 本件発明の光導波路デバイス構造は、最上部
表面及び底面を有する基板と、該最上部表面中に形成さ
れた導波路と、該最上部表面上の該導波路の少なくとも
一部上に形成された複数の電極と、該基板の該底面上に
形成された導電層からなり、最上部表面接地面に電気的
に結合されるか、単に接地電位に結合されている。最上
部表面導電層は、これにより、動作中の変調器を熱的に
安定させる働きをする。
Description
【０００１】
【本発明の分野】本発明は一般的には光電子材料の分
野、より具体的には、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）のよう
な強誘電体結晶上に作られた導波路変調器中の、温度の
影響を減すための光導波路デバイス構造及び方法に係
る。
野、より具体的には、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）のよう
な強誘電体結晶上に作られた導波路変調器中の、温度の
影響を減すための光導波路デバイス構造及び方法に係
る。
【０００２】
【関連技術】光電子導波路変調器は光通信システム、信
号処理、センサ及び同様のものの中で、一般的に用いら
れている。これらの変調器は、光強度変調器、スイッ
チ、位相又は周波数シフタ、偏光転換器、波長フィルタ
及び同様のものである。一連のこれらの変調器は、Ｚ−
切断ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＮＯ3 ）又はタンタル
酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）のような強誘電体で作られ
る。これらの変調器の動作上の欠点は、温度依存性であ
る（デバイス及び変調器という用語は、相互に交換でき
るものとして、用いる。）。
号処理、センサ及び同様のものの中で、一般的に用いら
れている。これらの変調器は、光強度変調器、スイッ
チ、位相又は周波数シフタ、偏光転換器、波長フィルタ
及び同様のものである。一連のこれらの変調器は、Ｚ−
切断ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＮＯ3 ）又はタンタル
酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）のような強誘電体で作られ
る。これらの変調器の動作上の欠点は、温度依存性であ
る（デバイス及び変調器という用語は、相互に交換でき
るものとして、用いる。）。
【０００３】温度による変化は、雰囲気の変化、たとえ
ば変調器の電極又は基板中の無線周波数駆動電力の、電
気的放散によって生じる変調器の活性領域の温度変化に
よって生じる。温度変化は直接変調器に影響を及ぼす
か、応力及び光弾性効果を通してそれに影響を与える。
応力の変化は材料の屈折率を変化させ、従って変調器の
バイアス点位相及び動作を変化させる。
ば変調器の電極又は基板中の無線周波数駆動電力の、電
気的放散によって生じる変調器の活性領域の温度変化に
よって生じる。温度変化は直接変調器に影響を及ぼす
か、応力及び光弾性効果を通してそれに影響を与える。
応力の変化は材料の屈折率を変化させ、従って変調器の
バイアス点位相及び動作を変化させる。
【０００４】加えて、強誘電体結晶ピロ電気（たとえば
ＬｉＮｂＯ3 ）においては、屈折率はピロ電気効果によ
っても変化することがあり、それは変調器導波路に作用
する内部電界を変化させる。
ＬｉＮｂＯ3 ）においては、屈折率はピロ電気効果によ
っても変化することがあり、それは変調器導波路に作用
する内部電界を変化させる。
【０００５】しかし、マッハ−シュンダ型干渉計又は方
向性カプラのような２つのシングルモード導波路間のモ
ード干渉に基くデバイスは、主に２つの導波路間の屈折
率差の変化にのみ敏感である。従って、デバイスの熱的
感度の出現に対し、大きな効果をもつのはデバイス構造
及びデバイス形態の対称性である（“マッハ−ツェンダ
変調器のＲＦ駆動電力及び温度安定性の感度”、ジェイ
・ジェイ・ベセルカ（Ｊ．Ｊ．Ｖｅｓｅｌｋａ）ら、集
積フォトニクス研究に関するトピカルミーティング，ニ
ューオルリンズ，ＬＡ，１９９２，４月１３−１６、論
文ＴｕＧ４，２００−２０１頁；及びスキース（Ｓｋｅ
ａｔｈ）ら、“Ｚ−切断ＬｉＮＯ3 干渉計の熱的不安定
性における新しい静電気機構”アプライド・フィジック
ス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔ）４９（１９）１２２１−１２２３を参照のこ
と）。
向性カプラのような２つのシングルモード導波路間のモ
ード干渉に基くデバイスは、主に２つの導波路間の屈折
率差の変化にのみ敏感である。従って、デバイスの熱的
感度の出現に対し、大きな効果をもつのはデバイス構造
及びデバイス形態の対称性である（“マッハ−ツェンダ
変調器のＲＦ駆動電力及び温度安定性の感度”、ジェイ
・ジェイ・ベセルカ（Ｊ．Ｊ．Ｖｅｓｅｌｋａ）ら、集
積フォトニクス研究に関するトピカルミーティング，ニ
ューオルリンズ，ＬＡ，１９９２，４月１３−１６、論
文ＴｕＧ４，２００−２０１頁；及びスキース（Ｓｋｅ
ａｔｈ）ら、“Ｚ−切断ＬｉＮＯ3 干渉計の熱的不安定
性における新しい静電気機構”アプライド・フィジック
ス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔ）４９（１９）１２２１−１２２３を参照のこ
と）。
【０００６】Ｚ−切断ＬｉＮＯ3 上では、ピロ電気効果
によって誘導される電界は、主としてデバイスの最上部
表面に対して、垂直方向である。従って、束縛された電
荷が、底面とともに、（通常電極が配置される）最上部
表面上で観測される。従って、Ｚ−切断ＬｉＮｂＯ3 上
に作製されたデバイスは、Ｘ−切断方向上に作製された
ものより、温度変化に対してより敏感である。たとえ
ば、対称な電極構造を選んだり、大きな接地面を用いる
ことにより、導波路中の光の変調に対するこれらの電界
の影響を減すことが可能であるが、ほとんどの変調器は
なおかなりの温度依存性を示す。マッハ−ツェンダ変調
器において、なお悪いことに、変調器全体を冷却又は加
熱している間及びその後に、変調器のスイッチング曲線
に、速くかつ幾分不規則な変化を発明者は観測した。
によって誘導される電界は、主としてデバイスの最上部
表面に対して、垂直方向である。従って、束縛された電
荷が、底面とともに、（通常電極が配置される）最上部
表面上で観測される。従って、Ｚ−切断ＬｉＮｂＯ3 上
に作製されたデバイスは、Ｘ−切断方向上に作製された
ものより、温度変化に対してより敏感である。たとえ
ば、対称な電極構造を選んだり、大きな接地面を用いる
ことにより、導波路中の光の変調に対するこれらの電界
の影響を減すことが可能であるが、ほとんどの変調器は
なおかなりの温度依存性を示す。マッハ−ツェンダ変調
器において、なお悪いことに、変調器全体を冷却又は加
熱している間及びその後に、変調器のスイッチング曲線
に、速くかつ幾分不規則な変化を発明者は観測した。
【０００７】従って、望ましいことは、上述のような固
有の温度感受性を減すことのできる変調器構造である。
従来の方法は、結晶の最上部上の束縛電荷の分布を一様
にするために、デバイスの全最上部表面を導電性（半導
体）層で被覆するという技術を用いている（アイ・サワ
キ（Ｉ．Ｓａｗａｋｉ）ら、“熱的に安定化したＺ−切
断Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ3 導波路スイッチ、レーザー及び光
電子に関するコンファレンス、サンフランシスコ、Ｃ
Ａ，１９８６年６月９−１３日、論文 ＭＦ２，４６−
４７頁；及びエム・セイノ（Ｍ．Ｓｅｉｎｏ）ら、“２
０−ＧＨＺ ３ｄＢ−バンド幅Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ3 マッ
ハ−ツェンダ変調器”、光通信に関するヨーロッパコン
ファレンス、アムステルダム、オランダ、１９９０年、
論文 ＴｈＧ１．５を参照のこと。）。しかし、これら
の方法はデバイスの裏面上の不均一な電荷の蓄積は防止
せず、それによって変調器導波路中に非対称な電界分布
を発生させる可能性がある。従って、必要なことは、デ
バイス裏面上の束縛電荷を一様に遮蔽するデバイス構造
である。
有の温度感受性を減すことのできる変調器構造である。
従来の方法は、結晶の最上部上の束縛電荷の分布を一様
にするために、デバイスの全最上部表面を導電性（半導
体）層で被覆するという技術を用いている（アイ・サワ
キ（Ｉ．Ｓａｗａｋｉ）ら、“熱的に安定化したＺ−切
断Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ3 導波路スイッチ、レーザー及び光
電子に関するコンファレンス、サンフランシスコ、Ｃ
Ａ，１９８６年６月９−１３日、論文 ＭＦ２，４６−
４７頁；及びエム・セイノ（Ｍ．Ｓｅｉｎｏ）ら、“２
０−ＧＨＺ ３ｄＢ−バンド幅Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ3 マッ
ハ−ツェンダ変調器”、光通信に関するヨーロッパコン
ファレンス、アムステルダム、オランダ、１９９０年、
論文 ＴｈＧ１．５を参照のこと。）。しかし、これら
の方法はデバイスの裏面上の不均一な電荷の蓄積は防止
せず、それによって変調器導波路中に非対称な電界分布
を発生させる可能性がある。従って、必要なことは、デ
バイス裏面上の束縛電荷を一様に遮蔽するデバイス構造
である。
【０００８】
【本発明の概要】本発明は変調器基板の底面上に、導電
層を有する光電子導波路デバイスに向けられている。底
部導電性（又は半導電性）電極は、温度安定性を実現す
るために、最上部表面接地面に、電気的に（又は抵抗性
で）結合される。
層を有する光電子導波路デバイスに向けられている。底
部導電性（又は半導電性）電極は、温度安定性を実現す
るために、最上部表面接地面に、電気的に（又は抵抗性
で）結合される。
【０００９】本発明は特に、Ｚ−切断チタンドープ・ニ
オブ酸リチウム（Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ3 ）変調器に応用で
きるが、たとえばタンタル酸リチウムのような、他の格
子切断及び材料にも、等しく適用される。
オブ酸リチウム（Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ3 ）変調器に応用で
きるが、たとえばタンタル酸リチウムのような、他の格
子切断及び材料にも、等しく適用される。
【００１０】本発明の好ましい実施例において、底部表
面導電層は、金属又は半導体材料で形成される。この導
電層は、デバイスの底面へ及び底面からの不規則な電荷
移動を減すか除くだけでなく、ピロ電気効果から生じる
基板の結晶格子中の電界を、均一にすることも、期待さ
れている。
面導電層は、金属又は半導体材料で形成される。この導
電層は、デバイスの底面へ及び底面からの不規則な電荷
移動を減すか除くだけでなく、ピロ電気効果から生じる
基板の結晶格子中の電界を、均一にすることも、期待さ
れている。
【００１１】本発明の更に好ましい実施例において、底
部表面導電層は、最上部面被覆層と同時に、用いてもよ
い。変調器電極と最上部表面の間にはさまれた変調器薄
膜の最上部上に、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、
シリコン（Ｓｉ）又は多結晶シリコン（ポリシリコン）
のような、半絶縁性薄膜を形成すると、そのような変調
器の温度依存性を、更に減すことができる。
部表面導電層は、最上部面被覆層と同時に、用いてもよ
い。変調器電極と最上部表面の間にはさまれた変調器薄
膜の最上部上に、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、
シリコン（Ｓｉ）又は多結晶シリコン（ポリシリコン）
のような、半絶縁性薄膜を形成すると、そのような変調
器の温度依存性を、更に減すことができる。
【００１２】本発明の上述の特徴、他の特徴及び利点
は、添付した図面で示されるような、本発明の好ましい
実施例のより詳細な記述から、明らかになるであろう。
は、添付した図面で示されるような、本発明の好ましい
実施例のより詳細な記述から、明らかになるであろう。
【００１３】
【発明の詳細な記述】３つの従来の干渉型導波路変調器
の例について、図１、２及び３を参照しながら述べる。
図１は、従来のマッハ−ツェンダ型干渉型導波路変調器
の上面図の例である。図２は温度安定性を改善するため
に、半絶縁性インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）を堆積
させた第２の従来の干渉型導波路変調器の断面図の例で
ある。図３は温度安定性を改善するために、シリコン薄
膜を有する第３の従来の干渉型導波路変調器の断面図の
例である。
の例について、図１、２及び３を参照しながら述べる。
図１は、従来のマッハ−ツェンダ型干渉型導波路変調器
の上面図の例である。図２は温度安定性を改善するため
に、半絶縁性インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）を堆積
させた第２の従来の干渉型導波路変調器の断面図の例で
ある。図３は温度安定性を改善するために、シリコン薄
膜を有する第３の従来の干渉型導波路変調器の断面図の
例である。
【００１４】図１を参照すると、従来の干渉型導波路変
調器１００（以後“変調器”とよぶ）が、基板１０２上
に形成されているが、示されている。基板１０２は最上
部表面１０４及び底面１０６を有する。導波路１０８は
変調器１００の最上部表面１０４中に形成されている。
第１及び第２の駆動電極１１０及び１１２が２つの導波
路１０８上に形成されているのが、示されている。導波
路１０８中に所望の変調電界が生じるように、最上部表
面１０４上に共通の接地面１１４が形成されている。
調器１００（以後“変調器”とよぶ）が、基板１０２上
に形成されているが、示されている。基板１０２は最上
部表面１０４及び底面１０６を有する。導波路１０８は
変調器１００の最上部表面１０４中に形成されている。
第１及び第２の駆動電極１１０及び１１２が２つの導波
路１０８上に形成されているのが、示されている。導波
路１０８中に所望の変調電界が生じるように、最上部表
面１０４上に共通の接地面１１４が形成されている。
【００１５】図１に関連した従来の変調器の上述の説明
に基づき、熱依存性を減すための、２つの従来の方式に
ついて、図２及び３を参照しながら述べる。図２及び３
はともに、図１の断面の線Ａ−Ａ′でとった従来の変調
器の２つの断面図である。
に基づき、熱依存性を減すための、２つの従来の方式に
ついて、図２及び３を参照しながら述べる。図２及び３
はともに、図１の断面の線Ａ−Ａ′でとった従来の変調
器の２つの断面図である。
【００１６】図２は変調器２００の最上部上に堆積させ
たインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の半絶縁性薄膜を
有する従来の変調器２００を示す。ＩＴＯ薄膜２０２は
マグネトロンスパッタリング又は同様の方法で堆積させ
る。二酸化シリコン（SiO2）上に形成されたバッファ層
２０４も含まれる。バッファ層２０４は従来の方式で形
成され、光電界の減衰を防止するため、導波路１０８中
の光電界から金属電極１１０、１１２及び１１４を分離
する。ＩＴＯ薄膜２０２はこのように、駆動電極１１０
及び１１２、接地面１１４及びバッファ層２０４上に形
成される。ＩＴＯ薄膜は約１，０００Åの厚さに形成さ
れ、１０5 Ωcmの抵抗率を有する。ＩＴＯ薄膜２０４は
LiNbO3 スイッチングデバイスの温度依存性を改善する
ために用いられ、マッハ−ツェンダ干渉型変調器のよう
な変調器とともに用いることが、示唆されてきた。しか
し、電極上の最上部上のそのような導電層は、そのよう
な変調器の高周波動作に有害な効果を及ぼす可能性があ
る。更に、ＩＴＯ薄膜２０２は光導電性のため不安定で
ある。従って、温度依存性を解決するもう１つの方式が
開発された。この方式については、図３に関連して述べ
る。
たインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の半絶縁性薄膜を
有する従来の変調器２００を示す。ＩＴＯ薄膜２０２は
マグネトロンスパッタリング又は同様の方法で堆積させ
る。二酸化シリコン（SiO2）上に形成されたバッファ層
２０４も含まれる。バッファ層２０４は従来の方式で形
成され、光電界の減衰を防止するため、導波路１０８中
の光電界から金属電極１１０、１１２及び１１４を分離
する。ＩＴＯ薄膜２０２はこのように、駆動電極１１０
及び１１２、接地面１１４及びバッファ層２０４上に形
成される。ＩＴＯ薄膜は約１，０００Åの厚さに形成さ
れ、１０5 Ωcmの抵抗率を有する。ＩＴＯ薄膜２０４は
LiNbO3 スイッチングデバイスの温度依存性を改善する
ために用いられ、マッハ−ツェンダ干渉型変調器のよう
な変調器とともに用いることが、示唆されてきた。しか
し、電極上の最上部上のそのような導電層は、そのよう
な変調器の高周波動作に有害な効果を及ぼす可能性があ
る。更に、ＩＴＯ薄膜２０２は光導電性のため不安定で
ある。従って、温度依存性を解決するもう１つの方式が
開発された。この方式については、図３に関連して述べ
る。
【００１７】図３はバッファ層２０４の最上部上に形成
されたシリコン薄膜３０２を有する従来の別の変調器３
００を示す。あるいは、薄膜３０２は多結晶シリコン上
に約１，０００Åの厚さに形成してもよい。薄膜３０２
は半導体製造技術に従事する者には明らかであるよう
に、スパッタリング又は他の従来の技術を用いて形成し
てよい。そのような薄膜は、外部の駆動電圧によって導
入される電界を減すことなく、デハイスの最上部表面上
の束縛電荷を一様に分布させるために、約１０5Ωcmの
シート抵抗率をもつ必要がある。しかし、そのような薄
膜は、作製が困難である。更に、それはデバイスの裏面
上の表面電荷を遮蔽せず、それによってピロ電気効果に
よりデバイス中に不均一な電界分布が発生する可能性も
ある。
されたシリコン薄膜３０２を有する従来の別の変調器３
００を示す。あるいは、薄膜３０２は多結晶シリコン上
に約１，０００Åの厚さに形成してもよい。薄膜３０２
は半導体製造技術に従事する者には明らかであるよう
に、スパッタリング又は他の従来の技術を用いて形成し
てよい。そのような薄膜は、外部の駆動電圧によって導
入される電界を減すことなく、デハイスの最上部表面上
の束縛電荷を一様に分布させるために、約１０5Ωcmの
シート抵抗率をもつ必要がある。しかし、そのような薄
膜は、作製が困難である。更に、それはデバイスの裏面
上の表面電荷を遮蔽せず、それによってピロ電気効果に
よりデバイス中に不均一な電界分布が発生する可能性も
ある。
【００１８】本発明の好ましい実施例について、詳細に
述べる。具体的な特徴、形態及び構成について述べる
が、これは説明のためだけに行うことを理解する必要が
ある。当業者は本発明の精神及び視野を離れることな
く、他の工程、形態及び構成を用いるであろう。
述べる。具体的な特徴、形態及び構成について述べる
が、これは説明のためだけに行うことを理解する必要が
ある。当業者は本発明の精神及び視野を離れることな
く、他の工程、形態及び構成を用いるであろう。
【００１９】強誘電体結晶の物理に関する背景となる文
献は、チャールス・キッテル（Charles Kittel) 、固体
物理入門と題する本、ジョーン・ウィリー・アンド・サ
ンズ（John Wiley and Sons)社、ニューヨーク（１９７
１）及びイワン・ピー・カミノフ（Ivan P. Kaminov)、
電子デバイス入門、アカデミック・プレス（AcademicPr
ess) 社、オーランド（１９７４）に含まれる多くの参
照文献に、見い出される。これらの両方の本は、ここで
参照文献に入っている。LiNbO3のプロセスに関するこれ
以上の情報は、エル・ディー・ハッチェソン（L. D. Hu
tcheson)（編者）”集積光回路及び部品”マーセル・デ
ッカー（Macel Dekker) 社、ニューヨーク（１９８７）
中の、エス・ケイ・コロトキー（S. K. Korotky)及びア
ール・シー・アルファーネス（R. C. Alferness)による
“Ti：LiNbO3集積光技術”と題する章、１６９−２２７
頁に、見い出される。
献は、チャールス・キッテル（Charles Kittel) 、固体
物理入門と題する本、ジョーン・ウィリー・アンド・サ
ンズ（John Wiley and Sons)社、ニューヨーク（１９７
１）及びイワン・ピー・カミノフ（Ivan P. Kaminov)、
電子デバイス入門、アカデミック・プレス（AcademicPr
ess) 社、オーランド（１９７４）に含まれる多くの参
照文献に、見い出される。これらの両方の本は、ここで
参照文献に入っている。LiNbO3のプロセスに関するこれ
以上の情報は、エル・ディー・ハッチェソン（L. D. Hu
tcheson)（編者）”集積光回路及び部品”マーセル・デ
ッカー（Macel Dekker) 社、ニューヨーク（１９８７）
中の、エス・ケイ・コロトキー（S. K. Korotky)及びア
ール・シー・アルファーネス（R. C. Alferness)による
“Ti：LiNbO3集積光技術”と題する章、１６９−２２７
頁に、見い出される。
【００２０】上述の従来の変調器は動作上になお温度依
存性の影響を受けることを、本発明者は観測した。本発
明に従うと、本発明者は電気的接地底面導電層を用いた
変調器の底面から生じる電荷の遮蔽は、熱的安定性の許
容しうる水準に達することを、見い出した。
存性の影響を受けることを、本発明者は観測した。本発
明に従うと、本発明者は電気的接地底面導電層を用いた
変調器の底面から生じる電荷の遮蔽は、熱的安定性の許
容しうる水準に達することを、見い出した。
【００２１】図４は本発明に従う底面導電層４０２を有
する変調器４００を示す。導電層４０２はスパッタリン
グ又は同様の方法を用いて、変調器４００の底面１０６
上に、形成される。底部導電層４０２はLiNbO3基板１０
２上に堆積させるのに適したアルミニウム、金のような
金属又は半導体のような他の導電性材料を含んでよい。
たとえば、底部導電層４０２は約５００Åの厚さに形成
され、１０5 Ωcm又はそれ以下のシート抵抗を有する必
要がある。
する変調器４００を示す。導電層４０２はスパッタリン
グ又は同様の方法を用いて、変調器４００の底面１０６
上に、形成される。底部導電層４０２はLiNbO3基板１０
２上に堆積させるのに適したアルミニウム、金のような
金属又は半導体のような他の導電性材料を含んでよい。
たとえば、底部導電層４０２は約５００Åの厚さに形成
され、１０5 Ωcm又はそれ以下のシート抵抗を有する必
要がある。
【００２２】本発明の好ましい実施例に従うと、底面導
電層４０２は電気的接地に電気的に結合されている。電
気的接続４０４は底面導電層４０２を最上部接地面１１
４に電気的に結合するために用いてよい。底面導電層４
０２及び接地面１１４は、導電性エポキシ又は同様のも
のを用いて、変調器容器の接地された金属ケースのよう
な接地電位源に直接接続してもよい。あるいは、導電層
４０２はＤ．Ｃ．又はＡ．Ｃ．電圧源４０６により打ち
消すことができる。（最上部及び底部という用語は、議
論を容易にするためだけに用いられ、それらの実際の物
理的な方向は、本発明を記述する目的には、無関係であ
る。）
電層４０２は電気的接地に電気的に結合されている。電
気的接続４０４は底面導電層４０２を最上部接地面１１
４に電気的に結合するために用いてよい。底面導電層４
０２及び接地面１１４は、導電性エポキシ又は同様のも
のを用いて、変調器容器の接地された金属ケースのよう
な接地電位源に直接接続してもよい。あるいは、導電層
４０２はＤ．Ｃ．又はＡ．Ｃ．電圧源４０６により打ち
消すことができる。（最上部及び底部という用語は、議
論を容易にするためだけに用いられ、それらの実際の物
理的な方向は、本発明を記述する目的には、無関係であ
る。）
【００２３】
【比較結果】底面導電層４０２（図４中）を有するｚ−
切断Ti：LiNbO3上のマッス−ツェンダ変調器と、被覆さ
れない底面を有する基準変調器の間の結果の比較につい
て述べる。基準変調器を試験する際、基準変調器の底面
は、その容器からは電気的に分離されていた。両方の変
調器は、温度制御室中で制御された加熱及び冷却サイク
ルを施し、同時に試験した。
切断Ti：LiNbO3上のマッス−ツェンダ変調器と、被覆さ
れない底面を有する基準変調器の間の結果の比較につい
て述べる。基準変調器を試験する際、基準変調器の底面
は、その容器からは電気的に分離されていた。両方の変
調器は、温度制御室中で制御された加熱及び冷却サイク
ルを施し、同時に試験した。
【００２４】本発明に従う変調器及び基準変調器は、
１．５４μm の光源及び第１及び第２の駆動電極１１０
及び１１２に印加された可変電圧で動作させた。電圧は
図５中の光パワー出力対電圧曲線５０２にプロットされ
るように、変調スイッチング曲線中の任意の最大値を追
跡するように、自動的に調整された。電圧Ｖb は一般的
に、５０４において、最大伝達に対する電圧として示さ
れている。規格光出力パワーは縦軸に、電圧は横軸に示
されている。
１．５４μm の光源及び第１及び第２の駆動電極１１０
及び１１２に印加された可変電圧で動作させた。電圧は
図５中の光パワー出力対電圧曲線５０２にプロットされ
るように、変調スイッチング曲線中の任意の最大値を追
跡するように、自動的に調整された。電圧Ｖb は一般的
に、５０４において、最大伝達に対する電圧として示さ
れている。規格光出力パワーは縦軸に、電圧は横軸に示
されている。
【００２５】加えて、図６Ａないし図６Ｃは、温度サイ
クル中及びその後の時間の関数としてプロットされる最
大光伝達に必要な電圧を、全体で示している。図６Ａは
図６Ｂ及び図６Ｃに示された分析の比較に用いられた温
度サイクルを示す。図６Ａにおいて、温度は縦軸に沿っ
て℃で測定され、時間は横軸に沿って分で測定される。
クル中及びその後の時間の関数としてプロットされる最
大光伝達に必要な電圧を、全体で示している。図６Ａは
図６Ｂ及び図６Ｃに示された分析の比較に用いられた温
度サイクルを示す。図６Ａにおいて、温度は縦軸に沿っ
て℃で測定され、時間は横軸に沿って分で測定される。
【００２６】図６Ｂ及び図６Ｃは被覆されない底面を有
する変調器（図６Ｂ）及び金属被覆接地底面を有する本
発明に従う変調器（図６Ｃ）について、縦軸に沿って電
圧単位で、最大光伝達に必要な電圧（Ｖb ）を示す。図
６Ｂ及び図６Ｃ中の結果は、裏面上に金属被覆を有する
本発明に従う変調器（図６Ｃ）は、加熱及び冷却中又は
その後の任意の時刻において、突然の電圧の飛びは示さ
ないことを明らかに示している。本発明に従うと、ピロ
電気効果（温度変化）による電圧変化は、図６Ｂに示さ
れた被覆されないデバイスに比べ、約４分の１と大きく
減少させられる。
する変調器（図６Ｂ）及び金属被覆接地底面を有する本
発明に従う変調器（図６Ｃ）について、縦軸に沿って電
圧単位で、最大光伝達に必要な電圧（Ｖb ）を示す。図
６Ｂ及び図６Ｃ中の結果は、裏面上に金属被覆を有する
本発明に従う変調器（図６Ｃ）は、加熱及び冷却中又は
その後の任意の時刻において、突然の電圧の飛びは示さ
ないことを明らかに示している。本発明に従うと、ピロ
電気効果（温度変化）による電圧変化は、図６Ｂに示さ
れた被覆されないデバイスに比べ、約４分の１と大きく
減少させられる。
【００２７】本発明について、ｚ−切断Ti：LiNbO3基板
について述べてきたが、本発明はｘ−切断（ｙ−及びｚ
−伝搬）変調器及び他のデバイス構造で、温度安定性を
実現するためにも適用される。
について述べてきたが、本発明はｘ−切断（ｙ−及びｚ
−伝搬）変調器及び他のデバイス構造で、温度安定性を
実現するためにも適用される。
【００２８】本発明の別の実施例において、導電層は底
面に加え、デバイスの側壁上にも形成してよい。側壁又
は端部導電層は、底部導電層と集積化するか、単に電気
的に結合して形成できる。端部導電層は、底部導電層に
ついて上で述べた厚さ及び抵抗率のガイドラインに従う
必要がある。
面に加え、デバイスの側壁上にも形成してよい。側壁又
は端部導電層は、底部導電層と集積化するか、単に電気
的に結合して形成できる。端部導電層は、底部導電層に
ついて上で述べた厚さ及び抵抗率のガイドラインに従う
必要がある。
【００２９】本発明の各種実施例について、上で述べて
きたが、それらは例を示すためのものて、制限するため
ではないことを、理解すべきである。当業者には、形及
び詳細の様々な変化が、本発明の精神及び視野を離れる
ことなく、考えられることが明らかであろう。従って、
本発明は上述の実施例によって制限されるべきでなく、
特許請求の範囲及びそれらと等価なものに従ってのみ、
規定されるべきである。引用したすべての特許文献及び
上の記述における公表文献は、ここに参考文献として、
含まれる。
きたが、それらは例を示すためのものて、制限するため
ではないことを、理解すべきである。当業者には、形及
び詳細の様々な変化が、本発明の精神及び視野を離れる
ことなく、考えられることが明らかであろう。従って、
本発明は上述の実施例によって制限されるべきでなく、
特許請求の範囲及びそれらと等価なものに従ってのみ、
規定されるべきである。引用したすべての特許文献及び
上の記述における公表文献は、ここに参考文献として、
含まれる。
【図１】従来の干渉型導波路変調器の最上部透視図であ
る。
る。
【図２】インジウム・スズ酸化物被覆を有する従来の干
渉型導波路変調器の断面図である。
渉型導波路変調器の断面図である。
【図３】変調器基板の最上部表面上に形成されたシリコ
ン薄膜を有する従来の干渉型導波路変調器の断面図であ
る。
ン薄膜を有する従来の干渉型導波路変調器の断面図であ
る。
【図４】本発明の好ましい実施例に従う干渉型導波路変
調器を示す図である。
調器を示す図である。
【図５】図４に示された変調器の光出力パワーをプロッ
トした例を示す図である。
トした例を示す図である。
【図６】Ａは図６Ｂ及び図６Ｃに示された結果を、比較
して分析するために用いられる温度サイクルを示す図で
ある。Ｂは被覆されない底面を有する変調器について、
図６Ａに示された温度サイクル中及びサイクル後の、温
度の関数としてプロットした最大光伝達に必要な電圧を
示す図である。Ｃは本発明に従い、金属被覆及び接地さ
れた底面を有する変調器について、図６Ａに示された温
度サイクル中及びサイクル後の、温度の関数としてプロ
ットした最大光伝達に必要な電圧を示す図である。
して分析するために用いられる温度サイクルを示す図で
ある。Ｂは被覆されない底面を有する変調器について、
図６Ａに示された温度サイクル中及びサイクル後の、温
度の関数としてプロットした最大光伝達に必要な電圧を
示す図である。Ｃは本発明に従い、金属被覆及び接地さ
れた底面を有する変調器について、図６Ａに示された温
度サイクル中及びサイクル後の、温度の関数としてプロ
ットした最大光伝達に必要な電圧を示す図である。
１００ 干渉型導波路変調器、変調器 １０２ 基板 １０４ 最上部表面 １０６ 底面 １０８ 導波路 １１０、１１２ 駆動電極、金属電極 １１４ 接地面、金属電極 ２００ 変調器 ２０２ ＩＴＯ薄膜 ２０４ バッファ層 ３００ 変調器 ３０２ シリコン薄膜 ４００ 変調器 ４０２ 底面導電層、導電層 ４０４ 電気的接続 ４０６ 電圧源 ５０２ 光パワー出力対電圧曲線 ５０４ 電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スチーヴン ケー．コロトキー アメリカ合衆国 08753 ニュージャーシ ィ，トムズ リヴァー，シェイラ ドライ ヴ 1036 (72)発明者 ジョン ジェー．ベセルカ アメリカ合衆国 07728 ニュージャーシ ィ，フリーホールド，ストークス ストリ ート 55
Claims (13)
- 【請求項１】 最上部表面及び底面を有する基板；前記
最上部表面中に形成された導波路；前記最上部表面上の
前記導波路の少くとも一部上に形成された複数の電極；
温度変化による前記光デバイスの動作を安定化させるた
め、前記基板の前記底面上に形成された導電層；を含む
光デバイス。 - 【請求項２】 請求項１に記載のデバイスにおいて、前
記導電層は、複数の変調器電極に、電気的に結合される
ことを特徴とするデバイス。 - 【請求項３】 請求項１に記載のデバイスにおいて、前
記導電層は、電気的接地に接続されることを特徴とする
デバイス。 - 【請求項４】 請求項１に記載のデバイスにおいて、前
記デバイスは、マッハ−ツェンダ干渉型変調器であるこ
とを特徴とするデバイス。 - 【請求項５】 請求項１に記載のデバイスにおいて、前
記基板はＬｉＮｂＯ3 から成ることを特徴とするデバイ
ス。 - 【請求項６】 請求項５に記載のデバイスにおいて、前
記基板はＺ−切断ＬｉＮｂＯ3 であることを特徴とする
デバイス。 - 【請求項７】 請求項５に記載のデバイスにおいて、前
記導波路はＴｉ−ドープ領域を含むことを特徴とするデ
バイス。 - 【請求項８】 請求項１に記載のデバイスにおいて、絶
縁層が前記最上部表面上に形成され、前記複数の電極
は、前記絶縁層上に形成されることを特徴とするデバイ
ス。 - 【請求項９】 請求項８に記載のデバイスにおいて、前
記絶縁層はＳｉＯ2であることを特徴とするデバイス。 - 【請求項１０】 請求項１に記載のデバイスにおいて、
前記複数の変調電極及び前記導電層は金属から成ること
を特徴とするデバイス。 - 【請求項１１】 請求項１に記載のデバイスにおいて、
前記導電層は、半導体材料から成ることを特徴とするデ
バイス。 - 【請求項１２】 請求項１に記載のデバイスにおいて、
導電層が前記最上部表面上に形成され、前記複数の電極
に、電気的に結合されることを特徴とするデバイス。 - 【請求項１３】 干渉計は最上部表面及び底面、最上部
表面中に形成された導波路、導波路の少くとも一部分上
に形成された複数の変調電極を含み、 基板の底面上に導電層を形成する工程、 前記導電層を、前記複数の変調器電極の１つに、電気的
に結合する工程、及び前記導電層を、電気的に接地する
工程を含む温度依存性に対する干渉計の動作安定化方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US156118 | 1993-11-22 | ||
| US08/156,118 US5388170A (en) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | Electrooptic device structure and method for reducing thermal effects in optical waveguide modulators |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07199134A true JPH07199134A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=22558169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6287029A Pending JPH07199134A (ja) | 1993-11-22 | 1994-11-22 | 光導波路変調器中の温度効果を減すための光電子デバイス構造及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5388170A (ja) |
| EP (1) | EP0654694A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07199134A (ja) |
| CA (1) | CA2118272A1 (ja) |
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