JPH0833529B2 - 導波路型光デバイスの電極構造 - Google Patents
導波路型光デバイスの電極構造Info
- Publication number
- JPH0833529B2 JPH0833529B2 JP16692589A JP16692589A JPH0833529B2 JP H0833529 B2 JPH0833529 B2 JP H0833529B2 JP 16692589 A JP16692589 A JP 16692589A JP 16692589 A JP16692589 A JP 16692589A JP H0833529 B2 JPH0833529 B2 JP H0833529B2
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- electrode
- optical waveguide
- 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，導波路型光デバイスの電極構造に関し，特
に，光導波路基板上に形成された電極の構造に関する。
に，光導波路基板上に形成された電極の構造に関する。
［従来の技術］ スイッチングや変調機能をもつ導波路型光デバイス
に，LiMbO3やLiTaO3等の電気光学効果を有する基板を用
いた導波路型光デバイスがある。この光デバイスは基板
にTi拡散やプロトン交換等を用いて基板表面に基板より
もわずかに屈折率の高い部分を形成し，これを光導波路
とし，この光導波路の上部，または近傍に電極を設け，
これに電圧を印加し，光導波路に電界を生じさせ，基板
のもつ電気光学効果により光導波路の屈折率を変化さ
せ，スイッチングや変調を行うものである。
に，LiMbO3やLiTaO3等の電気光学効果を有する基板を用
いた導波路型光デバイスがある。この光デバイスは基板
にTi拡散やプロトン交換等を用いて基板表面に基板より
もわずかに屈折率の高い部分を形成し，これを光導波路
とし，この光導波路の上部，または近傍に電極を設け，
これに電圧を印加し，光導波路に電界を生じさせ，基板
のもつ電気光学効果により光導波路の屈折率を変化さ
せ，スイッチングや変調を行うものである。
ここで，LiNbO3やLiTaO3などの強誘電体を光導波路基
板として用いた場合，デバイス周囲に温度変化が生じる
と，基板自体の焦電効果により基板内に電位差を生じ，
基板表面に形成された光導波路とその上部または近傍に
設けられた電極付近で不要電界が発生し，特性が不安定
になってしまう。
板として用いた場合，デバイス周囲に温度変化が生じる
と，基板自体の焦電効果により基板内に電位差を生じ，
基板表面に形成された光導波路とその上部または近傍に
設けられた電極付近で不要電界が発生し，特性が不安定
になってしまう。
こうした，基板の温度変化による特性が不安定となる
要因をなくすため，従来技術として，例えば第２図に示
すとおり，電子情報通信技術報告OQE86-44「Siコーティ
ングによるZ-CuもLiNbO3導波路デバイスの温度特性改
善」のように，光導波路基板１の表面に形成された電極
３の上から，基板１全体に低抵抗膜４を被膜したり，あ
るいは第３図に示すとおり，昭和63年電子情報通信学会
春季全国大会C-489「Ti:LiNbO3マッハツエンダ型変調器
の温度特性改善」のように光導波路基板１の表面全体に
抵抗膜４を被膜し，その上に電極３を形成するという方
法がとられていた。
要因をなくすため，従来技術として，例えば第２図に示
すとおり，電子情報通信技術報告OQE86-44「Siコーティ
ングによるZ-CuもLiNbO3導波路デバイスの温度特性改
善」のように，光導波路基板１の表面に形成された電極
３の上から，基板１全体に低抵抗膜４を被膜したり，あ
るいは第３図に示すとおり，昭和63年電子情報通信学会
春季全国大会C-489「Ti:LiNbO3マッハツエンダ型変調器
の温度特性改善」のように光導波路基板１の表面全体に
抵抗膜４を被膜し，その上に電極３を形成するという方
法がとられていた。
これらはいずれも，光導波路基板に所望の抵抗値を有
する低抵抗膜（この抵抗値が低すぎると電極間に電圧を
印加した時に電流が流れ，光導波路に電界を生じさせら
れない。また，高すぎると電荷をディスチャージする効
果がなくなってしまう。通常は，電極の端子間の抵抗値
が１〜10MΩ程度になるような膜が用いられる。）を被
膜することにより，電極付近など基板表面の局所電荷を
表面全体にディスチャージさせるものである。
する低抵抗膜（この抵抗値が低すぎると電極間に電圧を
印加した時に電流が流れ，光導波路に電界を生じさせら
れない。また，高すぎると電荷をディスチャージする効
果がなくなってしまう。通常は，電極の端子間の抵抗値
が１〜10MΩ程度になるような膜が用いられる。）を被
膜することにより，電極付近など基板表面の局所電荷を
表面全体にディスチャージさせるものである。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら，上述した従来の導波路型光デバイスの
電極構造で，第２図に示した光導波路基板全体に電極の
上から低抵抗膜を被膜する方法では，通常電極膜の厚み
は2000〜4000Å以上であり，特に高速変調器等，電極容
量低減が重要なデバイスにおいては１μｍ以上の場合も
あり，こうした比較的厚い電極膜の上から低抵抗膜を被
膜すると，電極のある部分とない部分で大きな段差が生
じてしまい，電極と低抵抗膜の接触が不十分で，電極付
近に帯電した電荷を十分にディスチャージできない。こ
れを防ぐために，低抵抗膜を厚くすると，低抵抗膜自体
の面抵抗値が低下してしまい所望の抵抗値が得られない
ばかりでなく，電極との間で歪を起こし，光導波路基板
にストレスを生じ，デバイス自体の特性を劣化させてし
まうという欠点がある。
電極構造で，第２図に示した光導波路基板全体に電極の
上から低抵抗膜を被膜する方法では，通常電極膜の厚み
は2000〜4000Å以上であり，特に高速変調器等，電極容
量低減が重要なデバイスにおいては１μｍ以上の場合も
あり，こうした比較的厚い電極膜の上から低抵抗膜を被
膜すると，電極のある部分とない部分で大きな段差が生
じてしまい，電極と低抵抗膜の接触が不十分で，電極付
近に帯電した電荷を十分にディスチャージできない。こ
れを防ぐために，低抵抗膜を厚くすると，低抵抗膜自体
の面抵抗値が低下してしまい所望の抵抗値が得られない
ばかりでなく，電極との間で歪を起こし，光導波路基板
にストレスを生じ，デバイス自体の特性を劣化させてし
まうという欠点がある。
一方，第３図に示した光導波路基板全体に低抵抗値を
被膜し，その上に電極を形成する方法では，光導波路基
板と電極との間に低抵抗膜層が加わるため，同じ電圧を
印加した場合に，光導波路に生じる電界が上記の方法と
比較して弱くなってしまう。従って，光導波路にスイッ
チング変調を行うのに必要な電界を生じさせるために
は，より高い電圧が必要となり，電圧上昇を招いてしま
うという欠点がある。
被膜し，その上に電極を形成する方法では，光導波路基
板と電極との間に低抵抗膜層が加わるため，同じ電圧を
印加した場合に，光導波路に生じる電界が上記の方法と
比較して弱くなってしまう。従って，光導波路にスイッ
チング変調を行うのに必要な電界を生じさせるために
は，より高い電圧が必要となり，電圧上昇を招いてしま
うという欠点がある。
［課題を解決するための手段］ 即ち，本発明の導波路型光デバイスの電極構造は，光
導波路が表面に形成された光導波路基板，あるいは光導
波路基板の上面にさらにバッファ層が形成された基板の
電極がない部分全体と，電極が形成される電極パターン
の外周部のわずかに内側の部分に低抵抗膜が被膜されて
おり，電極は電極パターンの外周部の低抵抗膜が被膜さ
れた部分においてのみ，低抵抗膜が下に，電極膜が上に
なるように重なっており，他の部分では直接光導波路基
板，あるいは光導波路基板上面に形成されたバッファ層
の上に形成されていることを特徴としている。
導波路が表面に形成された光導波路基板，あるいは光導
波路基板の上面にさらにバッファ層が形成された基板の
電極がない部分全体と，電極が形成される電極パターン
の外周部のわずかに内側の部分に低抵抗膜が被膜されて
おり，電極は電極パターンの外周部の低抵抗膜が被膜さ
れた部分においてのみ，低抵抗膜が下に，電極膜が上に
なるように重なっており，他の部分では直接光導波路基
板，あるいは光導波路基板上面に形成されたバッファ層
の上に形成されていることを特徴としている。
［実施例］ 次に，本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の方向性結合型２×２光ス
イッチの光導波路結合部の横断面図である。光導波路２
は，LiNbO3光導波路基板１に導波路パターンにパターニ
ングされた膜厚600ÅのTiを1050℃,8時間ウェット雰囲
気中で熱拡散して作製されたものである。この光導波路
基板１の表面には，電極３による光の吸収損失を防ぐた
め，SiO2バッファ層５（膜厚250Å）が被膜されてい
る。このSiO2バッファ層５のさらに上面には，電極３が
形成される電極パターンよりもわずかに内側に入り込む
ように，電極パターンのない部分にSi低抵抗膜４が被膜
される。ここでは,Si低抵抗膜４の膜厚は1000Åとし，
成膜後,Si膜低抵抗膜４の抵抗値を安定化させるため,15
0℃の恒温槽で１時間アニールした。Si低抵抗膜４の被
膜後，電極パターンになるように金属膜（Cr-An2000
Å）を成膜し，電極３を形成した。ここで，上記の光導
波路２の導波路幅は７μｍであり，この光導波路２に電
界を印加するため，電極３の幅は光導波路上部で11μｍ
とした。また,Si低抵抗膜４は電極３のパターンより，
両側でそれぞれ２μｍ内側に入るように被膜した。これ
によりSi低抵抗膜と電極３は両側でそれぞれ２μｍ重な
っており，電極３は，SiO2バッファ層と７μｍ直接接触
していることになる。また，本実施例では，スイッチの
結合部の長さは16mmでありこのとき電極端子間抵抗値は
3MΩであった。
イッチの光導波路結合部の横断面図である。光導波路２
は，LiNbO3光導波路基板１に導波路パターンにパターニ
ングされた膜厚600ÅのTiを1050℃,8時間ウェット雰囲
気中で熱拡散して作製されたものである。この光導波路
基板１の表面には，電極３による光の吸収損失を防ぐた
め，SiO2バッファ層５（膜厚250Å）が被膜されてい
る。このSiO2バッファ層５のさらに上面には，電極３が
形成される電極パターンよりもわずかに内側に入り込む
ように，電極パターンのない部分にSi低抵抗膜４が被膜
される。ここでは,Si低抵抗膜４の膜厚は1000Åとし，
成膜後,Si膜低抵抗膜４の抵抗値を安定化させるため,15
0℃の恒温槽で１時間アニールした。Si低抵抗膜４の被
膜後，電極パターンになるように金属膜（Cr-An2000
Å）を成膜し，電極３を形成した。ここで，上記の光導
波路２の導波路幅は７μｍであり，この光導波路２に電
界を印加するため，電極３の幅は光導波路上部で11μｍ
とした。また,Si低抵抗膜４は電極３のパターンより，
両側でそれぞれ２μｍ内側に入るように被膜した。これ
によりSi低抵抗膜と電極３は両側でそれぞれ２μｍ重な
っており，電極３は，SiO2バッファ層と７μｍ直接接触
していることになる。また，本実施例では，スイッチの
結合部の長さは16mmでありこのとき電極端子間抵抗値は
3MΩであった。
第４図に低抵抗膜４を電極３の上から光導波路基板１
全体に被膜した従来の２×２光スイッチと同様に，SiO2
バッファ層５の上から，低抵抗膜４を光導波路基板１全
体に被膜し，低抵抗膜４の上に電極を形成した従来の２
×２光スイッチ本発明の電極構成をもつ２×２光スイッ
チの 各ポートの損失の温度特性を示す。
全体に被膜した従来の２×２光スイッチと同様に，SiO2
バッファ層５の上から，低抵抗膜４を光導波路基板１全
体に被膜し，低抵抗膜４の上に電極を形成した従来の２
×２光スイッチ本発明の電極構成をもつ２×２光スイッ
チの 各ポートの損失の温度特性を示す。
第４図からわかるように，電極３の上から全体に低抵
抗膜４を被膜する従来の光スイッチでは，特に電圧OFF
の 状態での損失の温度変化に対する変動量が著しく大き
い。低抵抗膜４の上から電極３を形成する方法では，従
来の光スイッチも本発明の電極構造をもつ光スイッチも
５〜45℃の温度範囲で十分安定なことがわかる。
抗膜４を被膜する従来の光スイッチでは，特に電圧OFF
の 状態での損失の温度変化に対する変動量が著しく大き
い。低抵抗膜４の上から電極３を形成する方法では，従
来の光スイッチも本発明の電極構造をもつ光スイッチも
５〜45℃の温度範囲で十分安定なことがわかる。
次に，温度特性が安定な上記２つの電極構成の光スイ
ッチについてスイッチ動作電圧を測定したところ，低抵
抗膜４を光導波路基板１全体に被膜する従来の光スイッ
チでは,TM入射光に対して,7.6Vであり，本発明の電極構
造をもつ光スイッチでは,4.5Vと従来のスイッチに比較
して約４割低電圧動作が可能であった。
ッチについてスイッチ動作電圧を測定したところ，低抵
抗膜４を光導波路基板１全体に被膜する従来の光スイッ
チでは,TM入射光に対して,7.6Vであり，本発明の電極構
造をもつ光スイッチでは,4.5Vと従来のスイッチに比較
して約４割低電圧動作が可能であった。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明は，導波路型光デバイスの
光導波路基板の電極のない部分と電極パターンの外周部
のわずかに内側にのみ低抵抗膜を施し，電極膜は電極パ
ターンの外周部において，低抵抗膜と重なり，他の部分
は，光導波路基板，あるいはバッファ層と直接接触する
構造にすることにより，光デバイスの動作電圧を上昇さ
せることなく，所望の低抵抗膜の電荷を基板全体にディ
スチャージする効果が得られ，安定した光デバイスの特
性を実現できる効果がある。
光導波路基板の電極のない部分と電極パターンの外周部
のわずかに内側にのみ低抵抗膜を施し，電極膜は電極パ
ターンの外周部において，低抵抗膜と重なり，他の部分
は，光導波路基板，あるいはバッファ層と直接接触する
構造にすることにより，光デバイスの動作電圧を上昇さ
せることなく，所望の低抵抗膜の電荷を基板全体にディ
スチャージする効果が得られ，安定した光デバイスの特
性を実現できる効果がある。
第１図は本発明の導波路型光デバイスの電極構造の横断
面図，第２図と第３図は従来の導波路型光デバイスの電
極構造の横断面図である。また，第４図は従来の電極構
造をもつ導波路型光スイッチ（ａ），（ｂ）と本発明の
電極構造をもつ導波路型光スイッチ（ｃ）の挿入損失の
温度特性を示す。 １……光導波路基板,2……光導波路,3……電極,4……低
抵抗膜,5……バッファ層。
面図，第２図と第３図は従来の導波路型光デバイスの電
極構造の横断面図である。また，第４図は従来の電極構
造をもつ導波路型光スイッチ（ａ），（ｂ）と本発明の
電極構造をもつ導波路型光スイッチ（ｃ）の挿入損失の
温度特性を示す。 １……光導波路基板,2……光導波路,3……電極,4……低
抵抗膜,5……バッファ層。
Claims (2)
- 【請求項１】基板表面に光導波路が形成された光導波路
基板と，該光導波路基板の表面に，設けられた電極及び
低抵抗膜とを有する導波路型光デバイスにおいて， 前記電極が形成される前記光導波路部分を除いて低抵抗
膜を被膜した後，低抵抗膜が被膜されていない部分の幅
よりわずかに広い幅の電極膜パターンを形成したことを
特徴とする導波路型光デバイスの電極構造。 - 【請求項２】前記光導波路基板と前記電極の間に絶縁層
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
導波路型光デバイスの電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16692589A JPH0833529B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 導波路型光デバイスの電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16692589A JPH0833529B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 導波路型光デバイスの電極構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0333823A JPH0333823A (ja) | 1991-02-14 |
| JPH0833529B2 true JPH0833529B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=15840203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16692589A Expired - Lifetime JPH0833529B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 導波路型光デバイスの電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833529B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP16692589A patent/JPH0833529B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0333823A (ja) | 1991-02-14 |
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