JPH0736350Y2 - 光デバイス - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、例えば強誘電体結晶基板を用いて形成した
導波型光スイッチにおいて、焦電効果に起因して生じた
電荷による、動作特性の変動を防止するようにした光デ
バイスに関する。

（従来の技術） LiNbO₃等の強誘電体結晶を用いて形成した光デバイスに
おいては動作特性例えば光スイッチの動作点が焦電効果
によって変動することが知られている。このような特性
変動を防止するようにした光デバイスとして、例えば文
献I:特開昭62-173428号公報に開示されているものがあ
る。以下、図面を参照し、文献Ｉの従来の光デバイスに
つき簡単に説明する。

第８図は従来の光デバイスの一実施例の要部構成を概略
的に示す断面図であり、Ｘ分岐を構成する２本の導波路
を備えた光スイッチの一方の導波路及びその近傍の構成
を概略的に示す。

同図に示す光デバイスでは、ｚカットLiNbO₃基板10の一
方の側にTi拡散導波路12を設け、この導波路12上にSiO₂
バッファ層14、導波路の屈折率を制御するための制御電
極16及びSi膜体18を順次に設け、さらに基板10の他方の
側に接地用導電膜体20を設けている。制御電極16はAl電
極部材16a〜16cから成り、制御電極16を介して導波路に
電界を印加するとこの電界に応じて導波路の屈折率が変
化する。膜体12は、少なくとも電極部材16a、16b、16c
間に設けられ、また導波路の屈折率制御時にデバイスを
破壊するような大電流が制御電極16間に流れないような
抵抗値を有する。

膜体12を少なくとも電極部材16a、16b、16c間に設けて
いるので、基板10の一方の側の基板面10aに焦電効果に
よる＋電荷が発生すると、第８図にも示すように、この
＋電荷に対応する−電荷が制御電極16及び膜体18に基板
面10aに沿って一様に発生する。この結果、焦電効果に
よる動作特性の変動をなくすことができる。

これに加え、接地用導電膜体20は光デバイスの動作時に
接地され、従って基板10の他方の側の基板面10bに昇電
効果による電荷が滞留するのを防止できる。この結果、
基板面10a、10b間の電界発生を防止でき従って焦電効果
による光デバイスの動作特性の変動をなくすことができ
る。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら上述のような光デバイスでは、導波路12の
伝搬光が制御電極16に吸収されて光のロスを生じるのを
防止するため、通常は、バッファ層14を介して制御電極
16を導波路12上に設け、導波路12と制御電極16とを直接
接触させないようにする。このバッファ層14が含む不純
物キャリアは、制御電極16が屈折率制御のために形成す
る電界を打ち消すように作用し、この結果、動作特性特
に光スイッチにおいては動作点が変動するという問題点
があった。

この考案の目的は、上述した従来の問題点を解決し、従
来より動作特性が安定する光デバイスを提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この考案の光デバイスは、
焦電効果を有する基板に設けた導波路と、この導波路の
屈折率を制御するため基板上に設けた制御電極と、少な
くとも制御電極間に設けた膜体とを有して成る光デバイ
スにおいて、導波路が設けられた側の基板面と膜体との
間に空隙を設けて成ることを特徴とする。

（作用） 上述のような構成によれば、導波路が設けられた側の基
板面と膜体との間に空隙を設けるので導波路を伝搬する
光が制御電極に吸収されるのを防止できる。

（実施例） 以下、図面を参照し、この考案の実施例につき説明す
る。尚、図面はこの考案が理解できる程度に概略的に示
してあるにすぎず、従って各構成成分の形状、寸法及び
配設位置を図示例に限定するものではない。

第一実施例 第１図及び第２図はこの考案の第一実施例の構成を概略
的に示す断面図及び平面図を示し、第１図は第２図のI-
I線に沿って取った断面を示す。

これら図にも示すように、第一実施例の光デバイス20
は、焦電効果を有する基板22に設けた導波路24、26と、
導波路24、26の屈折率を制御するため基板22上に設けた
制御電極28と、少なくとも制御電極28間に設けた膜体30
とを有し、導波路24、26が設けられた側の基板面22aと
膜体30との間に空隙32を設けた構成を有する。

そしてこの実施例の光デバイス20は制御電極28及び膜体
30を支えるための支持部34を備えた構成を有する。

尚、図中の符号36は光デバイス20の作成時に用いたエッ
チング液注入部を示す。

以下、この実施例につきより詳細に説明する。

第一実施例はこの考案を方向性結合器型の導波型光スイ
ッチに適用した例である。

この例では、基板22の一方の基板面22a側に互いに平行
な導波路24、26を設ける。

制御電極28は導波路24及び26に対して設けた２個の電極
部材28a及び28bから成り、支持部34は補強部材34a及び
スペーサ34bから成る。制御電極28を空隙32上で支える
ため、スペーサ34bを空隙32の周囲を囲むように基板22a
面に設け、このスペーサ34b上に順次に膜体30、制御電
極28及び補強部材34aを設ける。空隙32上の膜体30及び
制御電極28を、補強部材34aにより支える。光デバイス2
0は使用環境雰囲気例えば空気又は不活性ガスが空隙32
に充満した状態で動作する。

膜体30を少なくとも制御電極28間（電極部材28a、28b
間）に設ければよいが、この例では基板面22aのほぼ全
面に対応する領域に膜体30を設ける。膜体30を少なくと
も制御電極28間に設けることによって、＋電荷が焦電効
果によって基板面22aに生じた際に＋電荷に対応する−
電荷が基板面22aに沿ってほぼ一様に分布して制御電極2
8及び膜体30に生じ、焦電効果による動作特性の変動を
防止できる。

次に第３図を参照し、第一実施例の光デバイス20の作成
方法につき一例を挙げて説明する。第３図は第一実施例
の主要な製造工程段階を概略的に示す工程図であり、同
図（Ａ）〜（Ｃ）は第２図に対応する平面図及び同図
（Ｄ）〜（Ｇ）は第１図に対応する断面図である。

まず焦電効果を有する基板22としてｚカットLiNbO₃基板
を用意し、拡散技術を用いてこの基板22の基板面22a側
に直線導波路24、26を形成する（第３図（Ａ））。

次にSiO₂、Si、Cr又はその他の任意好適なスペーサ34b
の形成材料を基板面22a上に積層し、次いでこの形成材
料の層を、空隙32の形成予定領域の基板面22aを露出す
るようにパターニングしてスペーサ34bを形成する（第
３図（Ｂ））。

次に後述する工程でエッチング液により溶かし出され除
去される埋込み層40を、露出した基板面22a上に積層
し、空隙32の形成予定領域を埋込み層40で埋め込む。
（第３図（Ｃ））。埋込み層40の形成材料にはレジス
ト、SiO₂等のエッチング除去可能な任意好適な材料を用
いる。好ましくは、埋込み層40はエッチング除去される
が、埋込み層40以外の光デバイス20の構成成分はエッチ
ング除去されないように、埋込み層40の形成材料を選択
する。

次いで埋込み層40上に膜体30を積層する（第３図
（Ｅ））。膜体30の形成材料としては、電極部材28a、2
8bの通電時にこれら部材28a、28b間に大電流が流れてデ
バイス20が破壊しないような抵抗値の膜体30を形成でき
る任意好適な誘電体材料を用いる。例えばアニールした
Si層又はサーメット層を、膜体30とすることができる。

次に膜体30上に任意好適な電極材料の層を形成し、この
層をパターニングして電極部材28a、28bを形成する（第
３図（Ｅ））。

次にポリイミドその他の任意好適な材料から成る補強部
材34aを電極部材28a、28b上に積層する（第３図
（Ｆ））。

次いで、補強部材34aの表面から埋込み層40に至る深さ
のエッチング液注入部36例えば穴を、補強部材34a及び
膜体30のエッチングにより形成する（第３図（Ｇ））。

次にエッチング液注入部36に埋込み層40のエッチング液
を注入し、溶かした埋込み層40をエッチング注入口36よ
り排出して空隙32を形成し、第１図に示す光デバイス20
を得る。埋込み層40のエッチング液には、埋込み層40を
溶かすが、支持部34、膜体30、基板22等の光デバイス20
の構成成分を実質的に溶かさない任意好適なものを用
い、例えばアセトンの溶剤又はHFの溶剤を用いる。

第二実施例 第４図及び第５図はこの考案の第二実施例の構成を概略
的に示す断面図及び平面図であり、第４図は第５図のIV
-IV線に沿って取った断面を示す。尚、第一実施例の構
成成分に対応する構成成分については同一の符号を付し
て示す。

以下、第一実施例と相違する点につき説明し、第一実施
例と同様の点についてはその詳細な説明を省略する。

第二実施例の光デバイス42は分岐干渉型の導波型光スイ
ッチにこの考案を適用した例であり、この例では基板22
の基板面22a側に直線導波路24、26及びＹ分岐導波路4
4、46から成る分岐干渉器を設ける。Ｙ分岐導波路44を
直線導波路24、26の一方の側に設けこの分岐導波路44の
２つの分岐端部のうちの一方に直線導波路24を及び他方
に直線導波路26を結合し、同様にＹ分岐導波路46を直線
導波路24、26の他方の側に設けこの分岐導波路46の２つ
の分岐のうちの一方に直線導波路24及び他方に直線導波
路26を結合し、分岐干渉器を構成する。

第二実施例の光デバイス42も第一実施例と同様にして作
成できる。

第三実施例 第６図及び第７図はこの考案の第三実施例の説明に供す
る断面図及び平面図であり、第６図は第７図のVI-VI線
に沿って取った断面を示す。尚、上述した実施例の構成
成分に対応する構成成分については同一の符号を付して
示す。

第三実施例の光デバイス48は第一実施例と同様方向性結
合器型の導波型光スイッチにこの考案を適用した例であ
る。以下、第一実施例と相違する点につき説明し、第一
実施例と同様の点についてはその詳細な説明を省略す
る。

第一実施例では電極部材28a、28b直下の領域にも空隙32
を設けたが、この第三実施例では空隙32を電極部材28
a、28bの間に位置するように設け電極部材28a、28b直下
の領域には設けない。

また第一実施例ではエッチング液注入部36を穴とした
が、この第三実施例では導波路24、26の一方の端部側の
デバイス端面ａから導波路24、26の他方の端部側のデバ
イス端面ｂまで延在するスリット状の溝とし、端面ａか
らｂまで延在する空隙32を形成する。

第三実施例の光デバイス48も第一実施例と同様にして作
成できる。

この考案は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、従って各構成成分の形状、形成材料、形成方法、作
成手順、配設位置、配設個数及び寸法を任意好適に変更
できる。

例えば基板22の基板面22aとは反対側の基板面に従来と
同様、接地用導電膜体を設けるようにしてもよい。

この考案は光スイッチその他の光デバイスに適用でき
る。

（考案の効果） 上述した説明からも明らかなように、この考案の光デバ
イスによれば、導波路が設けられた側の基板面と膜体と
の間に空隙を設けるので、導波路を伝搬してきた光が制
御電極へ吸収されるのを防止できる。空隙は不純物キャ
リアを含まないので、不純物キャリアによる光デバイス
の動作特性の変動特に動作点の変動を招かない。

また膜体を少なくとも電極間に設けるので、焦電効果に
よる光デバイスの動作特性の変動を防止できる。

これがためこの考案によれば、従来よりも動作特性の変
動の少ない光デバイスを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの考案の第一実施例の構成を概略
的に示す断面図及び平面図、 第３図（Ａ）〜（Ｇ）は第一実施例の作成方法の一例に
つき主要な製造工程段階を示す図、 第４図及び第５図はこの考案の第二実施例の構成を概略
的に示す断面図及び平面図、 第６図及び第７図はこの考案の第三実施例の構成を概略
的に示す断面図及び平面図、 第８図は従来の光デバイスの構成を概略的に示す要部断
面図である。 20、42、48……光デバイス 22……基板、24、26……導波路 28……制御電極、30……膜体 32……空隙、34……支持部。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】焦電効果を有する基板に設けた導波路と、
   該導波路の屈折率を制御するため前記基板上に設けた制
   御電極と、少なくとも制御電極間に設けた膜体とを有し
   て成る光デバイスにおいて、 前記導波路が設けられた側の基板面と前記膜体との間に
   空隙を設けて成ることを特徴とする光デバイス。
2. 【請求項２】前記制御電極及び膜体を支えるための支持
   部を設けて成ることを特徴とする請求項１に記載の光デ
   バイス。