JPH10213784A - 集積型光変調器 - Google Patents
集積型光変調器Info
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- JPH10213784A JPH10213784A JP9018134A JP1813497A JPH10213784A JP H10213784 A JPH10213784 A JP H10213784A JP 9018134 A JP9018134 A JP 9018134A JP 1813497 A JP1813497 A JP 1813497A JP H10213784 A JPH10213784 A JP H10213784A
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Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光部品の高密度化を達成することのできる集
積型光変調器を得ること。 【解決手段】 両端部が凸部１２1 、１２2 となったシ
リコン基板１２の凹部には、誘電体結晶１３が成膜さ
れ、これに光導波路１４が形成されて、更にその上に信
号電極１８と接地電極１９が形成されることで変調素子
２２が作成される。この入射側に位置する凸部１２1 に
は、ＬＤベアチップ３１からなる発光素子４１が配置さ
れ、他の凸部１２2 にはＶ溝３５が切られていて、これ
に沿って配置された光ファイバ３８がガラスカバー３７
によって固定されている。このようにシリコン基板１２
に発光素子４１と変調素子２２が配置されるので、高密
度化し、集積型光変調器のサイズの小型化を図ることが
できる。
積型光変調器を得ること。 【解決手段】 両端部が凸部１２1 、１２2 となったシ
リコン基板１２の凹部には、誘電体結晶１３が成膜さ
れ、これに光導波路１４が形成されて、更にその上に信
号電極１８と接地電極１９が形成されることで変調素子
２２が作成される。この入射側に位置する凸部１２1 に
は、ＬＤベアチップ３１からなる発光素子４１が配置さ
れ、他の凸部１２2 にはＶ溝３５が切られていて、これ
に沿って配置された光ファイバ３８がガラスカバー３７
によって固定されている。このようにシリコン基板１２
に発光素子４１と変調素子２２が配置されるので、高密
度化し、集積型光変調器のサイズの小型化を図ることが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光交換、
光計測のような分野で高速動作が必要な光制御デバイス
を実現するための光変調器に係わり、特に導波路型光変
調器に光源を一体化した集積型の光変調器に関する。
光計測のような分野で高速動作が必要な光制御デバイス
を実現するための光変調器に係わり、特に導波路型光変
調器に光源を一体化した集積型の光変調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像、音声、データ等の多種多様なサー
ビスを行う通信ネットワークの進展と共に大容量の光信
号の伝送の要請が高まっている。これと共に光送信器に
は高速光変調器が必要とされている。高速光変調器に
は、導波路型光変調器が使用されることが多い。導波路
型光変調器は、電気光学効果を有する基板の表面に光導
波路を形成し、この光導波路の上面にバッファ層を介し
て信号電極と接地電極を備えた進行波電極を形成したも
のである。導波路型光変調器に光源を集積一体化したも
のは、集積型光変調器と呼ばれている。
ビスを行う通信ネットワークの進展と共に大容量の光信
号の伝送の要請が高まっている。これと共に光送信器に
は高速光変調器が必要とされている。高速光変調器に
は、導波路型光変調器が使用されることが多い。導波路
型光変調器は、電気光学効果を有する基板の表面に光導
波路を形成し、この光導波路の上面にバッファ層を介し
て信号電極と接地電極を備えた進行波電極を形成したも
のである。導波路型光変調器に光源を集積一体化したも
のは、集積型光変調器と呼ばれている。
【０００３】ところで、電気光学効果を有する基板を形
成するための光制御デバイスや非線形材料としては、Ｌ
ｉＮｂＯ3 （ニオブ酸リチウム）やＬｉＴａＯ3 （リチ
ウムタンタレート）の結晶が注目されている。そして最
近では、高速変調器が大容量光通信用の外部変調器とし
て実用化されつつある。現状では、外部変調器として広
帯域化が図られている。しかしながら、その一方で、光
通信分野のシステムが高密度化するのに伴なうデバイス
の小型化や操作性の向上といった要求に対して十分応え
ていない状況である。この種の光変調器としては、従来
から、マッハツェンダ型変調器が知られている。マッハ
ツェンダ型変調器は、誘電体結晶基板上に分岐光導波路
を設け、進行波電極で駆動する変調器である。
成するための光制御デバイスや非線形材料としては、Ｌ
ｉＮｂＯ3 （ニオブ酸リチウム）やＬｉＴａＯ3 （リチ
ウムタンタレート）の結晶が注目されている。そして最
近では、高速変調器が大容量光通信用の外部変調器とし
て実用化されつつある。現状では、外部変調器として広
帯域化が図られている。しかしながら、その一方で、光
通信分野のシステムが高密度化するのに伴なうデバイス
の小型化や操作性の向上といった要求に対して十分応え
ていない状況である。この種の光変調器としては、従来
から、マッハツェンダ型変調器が知られている。マッハ
ツェンダ型変調器は、誘電体結晶基板上に分岐光導波路
を設け、進行波電極で駆動する変調器である。
【０００４】図４は、従来のこのような光変調器の一例
を表わしたものである。この光変調器は、電気光学効果
を有するＬｉＮｂＯ3 基板１０１の上面に分岐干渉型光
導波路１０２を有する構造となっている。ここで分岐干
渉型光導波路１０２は、Ｔｉ熱拡散によって形成される
もので、その中央部には２つの平行した光導波路１０２
1 、１０２2 が配置されている。これらの平行した２つ
の光導波路１０２1 、１０２2 の面上には、ＳｉＯ
2 （二酸化シリコン）等の材料によって、バッファ層１
０３が形成されている。また、バッファ層１０３の更に
上には、進行波電極としての信号波電極１０４1 および
接地電極１０４2 から構成された非対象コプレーナ線路
が形成されており、変調素子１０５ととなっている。
を表わしたものである。この光変調器は、電気光学効果
を有するＬｉＮｂＯ3 基板１０１の上面に分岐干渉型光
導波路１０２を有する構造となっている。ここで分岐干
渉型光導波路１０２は、Ｔｉ熱拡散によって形成される
もので、その中央部には２つの平行した光導波路１０２
1 、１０２2 が配置されている。これらの平行した２つ
の光導波路１０２1 、１０２2 の面上には、ＳｉＯ
2 （二酸化シリコン）等の材料によって、バッファ層１
０３が形成されている。また、バッファ層１０３の更に
上には、進行波電極としての信号波電極１０４1 および
接地電極１０４2 から構成された非対象コプレーナ線路
が形成されており、変調素子１０５ととなっている。
【０００５】信号波電極１０４1 は、分岐された一方の
光導波路１０２1 上に位置しており、図示しない変調用
マイクロ波信号給電部と接続されている。接地電極１０
４2は分岐された他方の光導波路１０２2 上に位置して
おり、接地されている。変調素子１０５の両端部には、
２ｍｍ角程度のＬｉＮｂＯ3 ブロック１０６1 、１０６
2 が接着されている。これらのブロック１０６1 、１０
６2 は、光学レンズを介さないバットカップリグにおけ
る接着面積を大きくして、確実な光軸固着を確保するた
めである。変調素子１０５とファイバ１０７1 、１０７
2 とは、これらのファイバのフェルール１０８1 、１０
８2 とＬｉＮｂＯ3 ブロック１０６1 、１０６2 との光
軸を調整した後、光学系の接着剤で接続している。
光導波路１０２1 上に位置しており、図示しない変調用
マイクロ波信号給電部と接続されている。接地電極１０
４2は分岐された他方の光導波路１０２2 上に位置して
おり、接地されている。変調素子１０５の両端部には、
２ｍｍ角程度のＬｉＮｂＯ3 ブロック１０６1 、１０６
2 が接着されている。これらのブロック１０６1 、１０
６2 は、光学レンズを介さないバットカップリグにおけ
る接着面積を大きくして、確実な光軸固着を確保するた
めである。変調素子１０５とファイバ１０７1 、１０７
2 とは、これらのファイバのフェルール１０８1 、１０
８2 とＬｉＮｂＯ3 ブロック１０６1 、１０６2 との光
軸を調整した後、光学系の接着剤で接続している。
【０００６】このような光変調器では、実装された変調
素子１０５の信号電極１０４1 に電圧を印加すると、こ
の信号電極１０４1 と接地電極１０４2 の間に電界が加
わる。このため、電気光学的効果によってＬｉＮｂＯ3
基板１０１に屈折率の変化が生じる。この結果、分岐さ
れた２つの光導波路１０２1 、１０２2 を伝搬する光に
位相差が生じる。これら位相差が生じた光は、その後、
合波されることで変調した光が出力されることになる。
素子１０５の信号電極１０４1 に電圧を印加すると、こ
の信号電極１０４1 と接地電極１０４2 の間に電界が加
わる。このため、電気光学的効果によってＬｉＮｂＯ3
基板１０１に屈折率の変化が生じる。この結果、分岐さ
れた２つの光導波路１０２1 、１０２2 を伝搬する光に
位相差が生じる。これら位相差が生じた光は、その後、
合波されることで変調した光が出力されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図４に示したような導
波路型光変調器は、デバイスとして小型化されておら
ず、高密度実装に適していないという問題があった。す
なわち、進行波形の光変調器では変調帯域Δｆを向上さ
せる必要があり、このためにマイクロ波の等価屈折率ｎ
m を光波の等価屈折率ｎ0 に近づけるかその電極長Ｌを
短くすることが要求されている。しかしながら、電極長
Ｌを短くすると動作電圧Ｖπの増加が予測される。そこ
で現状ではマイクロ波の等価屈折率ｎm を光波の等価屈
折率ｎ0 に近づける方策が採られている。この結果とし
て、電極長は４０ｍｍ程度となり、ＬｉＮｂＯ3 基板１
０１接着部分や接着作業を考慮すると、光変調器の素子
自体の長さは６０ｍｍ程度必要となる。更に、現状の素
子の実装形態を考えると、光軸調整したファイバの環境
温度の変化による伸縮やパッケージの気密工事の点か
ら、ある程度余裕を持たせた実装が必要となる。この結
果として、素子を実装したデバイスとしてのサイズは、
１２０ｍｍ程度になってしまい、高密度実装に適さない
ということになる。
波路型光変調器は、デバイスとして小型化されておら
ず、高密度実装に適していないという問題があった。す
なわち、進行波形の光変調器では変調帯域Δｆを向上さ
せる必要があり、このためにマイクロ波の等価屈折率ｎ
m を光波の等価屈折率ｎ0 に近づけるかその電極長Ｌを
短くすることが要求されている。しかしながら、電極長
Ｌを短くすると動作電圧Ｖπの増加が予測される。そこ
で現状ではマイクロ波の等価屈折率ｎm を光波の等価屈
折率ｎ0 に近づける方策が採られている。この結果とし
て、電極長は４０ｍｍ程度となり、ＬｉＮｂＯ3 基板１
０１接着部分や接着作業を考慮すると、光変調器の素子
自体の長さは６０ｍｍ程度必要となる。更に、現状の素
子の実装形態を考えると、光軸調整したファイバの環境
温度の変化による伸縮やパッケージの気密工事の点か
ら、ある程度余裕を持たせた実装が必要となる。この結
果として、素子を実装したデバイスとしてのサイズは、
１２０ｍｍ程度になってしまい、高密度実装に適さない
ということになる。
【０００８】また、光変調器は、発光モジュールと共に
プリント基板上に実装されるようになっている。この際
に、例えば特開平４−９９０８１号公報や特開平５−２
３２４１２号公報等に見られるように、プリント基板上
には表面実装部品が搭載された後に光変調器等の光部品
が搭載され、更にファイバとファイバの接続のためのス
プライスといった作業が行われている。このような作業
の際に、光部品の特性が劣化したり接続損失が発生した
り、あるいは実装されている他の電気部品に悪影響を与
えることもあった。
プリント基板上に実装されるようになっている。この際
に、例えば特開平４−９９０８１号公報や特開平５−２
３２４１２号公報等に見られるように、プリント基板上
には表面実装部品が搭載された後に光変調器等の光部品
が搭載され、更にファイバとファイバの接続のためのス
プライスといった作業が行われている。このような作業
の際に、光部品の特性が劣化したり接続損失が発生した
り、あるいは実装されている他の電気部品に悪影響を与
えることもあった。
【０００９】また、特開平４−１２１８３９号公報では
ＧＧＧ（Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12）等の基板上に磁性薄膜を形
成してリッジ型導波路を形成し、基板側面に発光素子や
受光素子を配置することで導波路との光学的な結合を行
うようにしたものがある。しかしながら、このような技
術では、発光素子や受光素子を基板側面に固定する必要
があり、光学的な位置合わせが困難であるという問題が
あった。
ＧＧＧ（Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12）等の基板上に磁性薄膜を形
成してリッジ型導波路を形成し、基板側面に発光素子や
受光素子を配置することで導波路との光学的な結合を行
うようにしたものがある。しかしながら、このような技
術では、発光素子や受光素子を基板側面に固定する必要
があり、光学的な位置合わせが困難であるという問題が
あった。
【００１０】そこで本発明の目的は、シリコン基板上に
形成することのできる集積型光変調器を提供することに
ある。
形成することのできる集積型光変調器を提供することに
ある。
【００１１】本発明の他の目的は、光部品の高密度化を
達成することのできる集積型光変調器を提供することに
ある。
達成することのできる集積型光変調器を提供することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）シリコン基板と、（ロ）このシリコン基板上
に配置され、光導波路が形成された誘電体結晶からなる
変調素子とを集積型光変調器に具備させる。
は、（イ）シリコン基板と、（ロ）このシリコン基板上
に配置され、光導波路が形成された誘電体結晶からなる
変調素子とを集積型光変調器に具備させる。
【００１３】すなわち、請求項１記載の発明では、シリ
コン基板上に誘電体結晶を設け、従来の光変調器では基
板としていたこの誘電体結晶に変調素子の光導波路を形
成することにした。したがって、同一のシリコン基板上
に他のモジュールの性能を有する素子を搭載することが
可能になり、デバイスの集積化による高密度実装部品を
実現することができる。したがって、集積型光変調器の
小型化に寄与することになる。
コン基板上に誘電体結晶を設け、従来の光変調器では基
板としていたこの誘電体結晶に変調素子の光導波路を形
成することにした。したがって、同一のシリコン基板上
に他のモジュールの性能を有する素子を搭載することが
可能になり、デバイスの集積化による高密度実装部品を
実現することができる。したがって、集積型光変調器の
小型化に寄与することになる。
【００１４】請求項２記載の発明では、（イ）シリコン
基板と、（ロこのシリコン基板上に配置され、光導波路
が形成された誘電体結晶からなる変調素子と、（ハ）シ
リコン基板上における変調素子の入射側に配置され、こ
れに光を入射させる発光素子とを集積型光変調器に具備
させる。
基板と、（ロこのシリコン基板上に配置され、光導波路
が形成された誘電体結晶からなる変調素子と、（ハ）シ
リコン基板上における変調素子の入射側に配置され、こ
れに光を入射させる発光素子とを集積型光変調器に具備
させる。
【００１５】すなわち請求項２記載の発明では、変調素
子をシリコン基板上に配置すると共に、このシリコン基
板上で変調素子の入射側に発光素子を配置することにし
た。このため、従来、プリント基板上で行われていた発
光素子のモジュールと変調素子のモジュールとの間での
ファイバ接続作業が不要となる。
子をシリコン基板上に配置すると共に、このシリコン基
板上で変調素子の入射側に発光素子を配置することにし
た。このため、従来、プリント基板上で行われていた発
光素子のモジュールと変調素子のモジュールとの間での
ファイバ接続作業が不要となる。
【００１６】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
集積型光変調器でシリコン基板はその両側部が中央部よ
りも一段と高くなった凸部を形成しており、シリコン基
板の中央部には誘電体結晶が成膜され、これに光導波路
が形成されており、前記凸部のうちこの光導波路の入射
側に発光素子が配置されていることを特徴としている。
集積型光変調器でシリコン基板はその両側部が中央部よ
りも一段と高くなった凸部を形成しており、シリコン基
板の中央部には誘電体結晶が成膜され、これに光導波路
が形成されており、前記凸部のうちこの光導波路の入射
側に発光素子が配置されていることを特徴としている。
【００１７】すなわち請求項３記載の発明では、発光素
子の高さに対する調整を不要にすることができ、実装作
業の簡素化を図ることができる。
子の高さに対する調整を不要にすることができ、実装作
業の簡素化を図ることができる。
【００１８】また請求項４記載の集積型光変調器では、
請求項３記載の光変調器で光導波路の射出側に位置する
前記凸部には光軸に沿ってＶ溝が設けられ、このＶ溝に
沿って配置された光ファイバの上側にこれを固定するた
めのガラスカバーが配置されており、出力側のフェルー
ルを省略することができる。
請求項３記載の光変調器で光導波路の射出側に位置する
前記凸部には光軸に沿ってＶ溝が設けられ、このＶ溝に
沿って配置された光ファイバの上側にこれを固定するた
めのガラスカバーが配置されており、出力側のフェルー
ルを省略することができる。
【００１９】更に請求項５記載の発明では、請求項３記
載の光変調器で光導波路の入射側に位置する凸部には発
光素子の出力する光をモニタするためのフォトダイオー
ドが配置されており、出力レベルの安定化を図ることが
できる。
載の光変調器で光導波路の入射側に位置する凸部には発
光素子の出力する光をモニタするためのフォトダイオー
ドが配置されており、出力レベルの安定化を図ることが
できる。
【００２０】
【００２１】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２２】図１は本発明の一実施例における集積型光
変調器の外観を表わしたものである。本実施例の集積型
光変調器は、上面の中央部を両側部よりも一段低い凹部
１１としたシリコン（Ｓｉ）基板１２を備えている。凹
部１１には、シリコン基板１２の両側部からわずかの間
隔を置いて、電気光学効果を有する誘電体結晶１３が、
成膜あるいは成長によって形成されている。この誘電体
結晶１３としては、ＬｉＮｂＯ3 （ニオブ酸リチウム）
あるいはＬｉＴａＯ3 （リチウムタンタレート）等の電
気光学結晶が望ましい。
変調器の外観を表わしたものである。本実施例の集積型
光変調器は、上面の中央部を両側部よりも一段低い凹部
１１としたシリコン（Ｓｉ）基板１２を備えている。凹
部１１には、シリコン基板１２の両側部からわずかの間
隔を置いて、電気光学効果を有する誘電体結晶１３が、
成膜あるいは成長によって形成されている。この誘電体
結晶１３としては、ＬｉＮｂＯ3 （ニオブ酸リチウム）
あるいはＬｉＴａＯ3 （リチウムタンタレート）等の電
気光学結晶が望ましい。
【００２３】誘電体結晶１３には、２つの平行な光導波
路１４1 、１４2 を備えた分岐干渉型光導波路としての
マッハツェンダ型光導波路１４が形成されており、この
上には広帯域での動作を実現するためのバッファ層１６
が形成されている。バッファ層１６の上には温度変化時
の特性を安定化させるためにＳｉ帯電防止膜１７が形成
されている。更にＳｉ帯電防止膜１７の上には、一方の
光導波路１４1 上に信号電極１８が形成されており、他
方の光導波路１４2 上には接地電極１９が形成されてい
る。これらは、厚膜Ａｕ電極２１によって構成されてい
る。マッハツェンダ型光導波路１４、バッファ層１６お
よび信号電極１８と接地電極１９は、それぞれ拡散、成
膜と蒸着の技術を使用して形成されたものである。誘電
体結晶１３上に形成されたこれらの部分は全体として変
調素子２２を構成している。
路１４1 、１４2 を備えた分岐干渉型光導波路としての
マッハツェンダ型光導波路１４が形成されており、この
上には広帯域での動作を実現するためのバッファ層１６
が形成されている。バッファ層１６の上には温度変化時
の特性を安定化させるためにＳｉ帯電防止膜１７が形成
されている。更にＳｉ帯電防止膜１７の上には、一方の
光導波路１４1 上に信号電極１８が形成されており、他
方の光導波路１４2 上には接地電極１９が形成されてい
る。これらは、厚膜Ａｕ電極２１によって構成されてい
る。マッハツェンダ型光導波路１４、バッファ層１６お
よび信号電極１８と接地電極１９は、それぞれ拡散、成
膜と蒸着の技術を使用して形成されたものである。誘電
体結晶１３上に形成されたこれらの部分は全体として変
調素子２２を構成している。
【００２４】本実施例では、シリコン基板１２がヒート
シンクに優れている性質を利用して、このシリコン基板
１２上の変調素子２２の入射側に配置された凸部（図で
左側）１２1 に２方向からレーザビームを出力するＬＤ
ベアチップ３１と、このＬＤベアチップ３１の一方から
出力されるレーザビームをモニタするためのフォトダイ
オード（ＰＤ）キャリア３２を搭載している。フォトダ
イオードキャリア３２上におけるＬＤベアチップ３１と
対向する面にはモニタ用のフォトダイオード３３が配置
されている。ＬＤベアチップ３１は、シリコン基板１２
の上に半導体の製造工程で作成されており、フォトダイ
オード３３は導波路の光軸と一致するように位置決めさ
れてフォトダイオードキャリア３２の上に固定されてい
る。
シンクに優れている性質を利用して、このシリコン基板
１２上の変調素子２２の入射側に配置された凸部（図で
左側）１２1 に２方向からレーザビームを出力するＬＤ
ベアチップ３１と、このＬＤベアチップ３１の一方から
出力されるレーザビームをモニタするためのフォトダイ
オード（ＰＤ）キャリア３２を搭載している。フォトダ
イオードキャリア３２上におけるＬＤベアチップ３１と
対向する面にはモニタ用のフォトダイオード３３が配置
されている。ＬＤベアチップ３１は、シリコン基板１２
の上に半導体の製造工程で作成されており、フォトダイ
オード３３は導波路の光軸と一致するように位置決めさ
れてフォトダイオードキャリア３２の上に固定されてい
る。
【００２５】シリコン基板１２上の変調素子２２の射出
側に配置された凸部（図で右側）１２2 の上面には、光
軸に沿ってＶ溝３５が切られている。この上には、同じ
くＶ溝３６を切ったガラスカバー３７が、これらのＶ溝
３５、３６で光ファイバ３８を挟持するようにして載
置、固定されている。
側に配置された凸部（図で右側）１２2 の上面には、光
軸に沿ってＶ溝３５が切られている。この上には、同じ
くＶ溝３６を切ったガラスカバー３７が、これらのＶ溝
３５、３６で光ファイバ３８を挟持するようにして載
置、固定されている。
【００２６】このように本実施例のシリコン基板１２に
は、図１の左側から順に発光素子４１と変調素子２２が
集積されており、変調後の光信号が光ファイバ３８に入
射することになる。シリコン基板１２は、この図に示し
ていないパッケージに搭載され、ワイヤボンディング等
の手法によって、変調素子２２、ＬＤベアチップ３１お
よびモニタ用のフォトダイオード３３に対する電気的な
接続が行われることになる。このような本実施例の集積
型光変調器の製造方法を次に説明する。
は、図１の左側から順に発光素子４１と変調素子２２が
集積されており、変調後の光信号が光ファイバ３８に入
射することになる。シリコン基板１２は、この図に示し
ていないパッケージに搭載され、ワイヤボンディング等
の手法によって、変調素子２２、ＬＤベアチップ３１お
よびモニタ用のフォトダイオード３３に対する電気的な
接続が行われることになる。このような本実施例の集積
型光変調器の製造方法を次に説明する。
【００２７】まず、所定の凹凸を表面に有する厚さ２
ｍｍのシリコン基板１２上の変調素子２２の射出側に位
置する凸部１２2 の表面には、反対側の凸部１２1 に搭
載するＬＤベアチップ３１およびフォトダイオードキャ
リア３２と光軸を一致させる形で、マーカ、ウェットエ
ッチングで光ファイバ３８を搭載するためのＶ溝３５を
形成する。
ｍｍのシリコン基板１２上の変調素子２２の射出側に位
置する凸部１２2 の表面には、反対側の凸部１２1 に搭
載するＬＤベアチップ３１およびフォトダイオードキャ
リア３２と光軸を一致させる形で、マーカ、ウェットエ
ッチングで光ファイバ３８を搭載するためのＶ溝３５を
形成する。
【００２８】次に、シリコン基板１２の中央に位置す
る凹部１１に、スパッタリングあるいはＣＶＤによっ
て、厚さ０．８ｍｍのＬｉＮｂＯ3 からなる誘電体結晶
１３を成膜する。
る凹部１１に、スパッタリングあるいはＣＶＤによっ
て、厚さ０．８ｍｍのＬｉＮｂＯ3 からなる誘電体結晶
１３を成膜する。
【００２９】このようにして成膜された誘電体結晶１
３上にＴｉをスパッタリングして、厚さ０．１５μｍだ
け成膜する。この状態で、ＬＤベアチップ３１の実装箇
所の光軸に合わせて、レジストをパターニングして、エ
ッチングを行い、１０５０°Ｃで８時間だけ熱拡散す
る。これにより、２つ平行な光導波路１４1 、１４2 を
有する分岐干渉型のマッハツェンダ型光導波路１４が形
成される。拡散された互いに平行な光導波路１４1 、１
４2 の幅はそれぞれ７μｍであり、これらの間隔は２３
μｍとなった。
３上にＴｉをスパッタリングして、厚さ０．１５μｍだ
け成膜する。この状態で、ＬＤベアチップ３１の実装箇
所の光軸に合わせて、レジストをパターニングして、エ
ッチングを行い、１０５０°Ｃで８時間だけ熱拡散す
る。これにより、２つ平行な光導波路１４1 、１４2 を
有する分岐干渉型のマッハツェンダ型光導波路１４が形
成される。拡散された互いに平行な光導波路１４1 、１
４2 の幅はそれぞれ７μｍであり、これらの間隔は２３
μｍとなった。
【００３０】更に、誘電体結晶１３上には、広帯域で
の動作を実現するためにバッファ層１６が設けられる。
これは、ＳｉＯ2 をスパッタリングで厚さ１μｍ成膜す
ることによって作成する。バッファ層１６の上には、Ｓ
ｉ帯電防止膜１７が０．１μｍの厚さで成膜される。こ
の上には、下地電極としてそれぞれＴｉを１５ｎｍ、Ｃ
ｒを３ｎｍ、Ａｕを０．１μｍの厚さで成膜する。高速
動作を可能にするために、このような下地電極の上に厚
膜Ａｕ電極２１を１２μｍの厚さでメッキする。
の動作を実現するためにバッファ層１６が設けられる。
これは、ＳｉＯ2 をスパッタリングで厚さ１μｍ成膜す
ることによって作成する。バッファ層１６の上には、Ｓ
ｉ帯電防止膜１７が０．１μｍの厚さで成膜される。こ
の上には、下地電極としてそれぞれＴｉを１５ｎｍ、Ｃ
ｒを３ｎｍ、Ａｕを０．１μｍの厚さで成膜する。高速
動作を可能にするために、このような下地電極の上に厚
膜Ａｕ電極２１を１２μｍの厚さでメッキする。
【００３１】分岐された光導波路１４1 上に位置する信
号電極１８は導波路の幅と同様に７μｍであり、信号電
極１８と接地電極１９とのギャップは２３μｍに設定さ
れている。また、分岐された光導波路１４1 に電圧を印
加する図示しない電極の長さは４０ｍｍになっており、
素子全体の長さは４４ｍｍになっている。
号電極１８は導波路の幅と同様に７μｍであり、信号電
極１８と接地電極１９とのギャップは２３μｍに設定さ
れている。また、分岐された光導波路１４1 に電圧を印
加する図示しない電極の長さは４０ｍｍになっており、
素子全体の長さは４４ｍｍになっている。
【００３２】ＬＤベアチップ３１は０．３ｍｍ角であ
り、これにもマーカが付けられ、シリコン基板１２上で
光軸を一致させるために付けられたマーカと位置合わせ
を行って実装する。ＬＤベアチップ３１と変調素子２２
のギャップは２５μｍ程度に設定する。モニタ用のフォ
トダイオード３３は０．４ｍｍ角であり、これを実装し
たフォトダイオードキャリア３２も、同様にしてＬＤベ
アチップ３１のモニタとして機能するようにシリコン基
板１２上に搭載される。ＬＤベアチップ３１とフォトダ
イオードキャリア３２のギャップは、０．５ｍｍ程度に
設定する。
り、これにもマーカが付けられ、シリコン基板１２上で
光軸を一致させるために付けられたマーカと位置合わせ
を行って実装する。ＬＤベアチップ３１と変調素子２２
のギャップは２５μｍ程度に設定する。モニタ用のフォ
トダイオード３３は０．４ｍｍ角であり、これを実装し
たフォトダイオードキャリア３２も、同様にしてＬＤベ
アチップ３１のモニタとして機能するようにシリコン基
板１２上に搭載される。ＬＤベアチップ３１とフォトダ
イオードキャリア３２のギャップは、０．５ｍｍ程度に
設定する。
【００３３】シリコン基板１２上の一方の凸部１２1
にＬＤベアチップ３１とフォトダイオードキャリア３２
が搭載され、凹部１１に変調素子２２が形成された状態
で、ワイヤボンディングでパッケージに電気接続を行
う。
にＬＤベアチップ３１とフォトダイオードキャリア３２
が搭載され、凹部１１に変調素子２２が形成された状態
で、ワイヤボンディングでパッケージに電気接続を行
う。
【００３４】図２は、パッケージにボンディングが行わ
れた状態を示したものであり、図３はこの図２における
Ａ−Ａ′断面を示したものである。パッケージ５１内に
実装されたシリコン基板１２上の各電気的接続箇所とパ
ッケージ５１の各端子５２のパターン５３との間にワイ
ヤによるボンディング（図示せず）が行われる。
れた状態を示したものであり、図３はこの図２における
Ａ−Ａ′断面を示したものである。パッケージ５１内に
実装されたシリコン基板１２上の各電気的接続箇所とパ
ッケージ５１の各端子５２のパターン５３との間にワイ
ヤによるボンディング（図示せず）が行われる。
【００３５】最後に、変調素子２２とのギャップが２
５μｍとなるように、変調素子２２の射出側に位置する
凸部１２2 のＶ溝３５に光ファイバ３８を配置し、図１
に示したようにその上にガラスカバー３７を固定し、光
学系接着剤で光軸上での固着を行う。本実施例ではＴｉ
による拡散導波路を使用しているので、導波路径が大き
い。したがって、レンズ等の特別の光学部品を使用する
ことなく変調素子２２の射出側と光ファイバ３８を光学
的に結合させることができる。
５μｍとなるように、変調素子２２の射出側に位置する
凸部１２2 のＶ溝３５に光ファイバ３８を配置し、図１
に示したようにその上にガラスカバー３７を固定し、光
学系接着剤で光軸上での固着を行う。本実施例ではＴｉ
による拡散導波路を使用しているので、導波路径が大き
い。したがって、レンズ等の特別の光学部品を使用する
ことなく変調素子２２の射出側と光ファイバ３８を光学
的に結合させることができる。
【００３６】このようにして製造された集積型光変調器
のシリコン基板１２には、変調素子２２と発光素子４１
がシリコン基板１２上に一体化されており、５０ｍｍ程
度の長さとなっている。したがって、パッケージ５１に
実装された状態でデバイス全体の長さを６０ｍｍ程度に
することができる。これは、従来の同等の機能を有する
デバイスの約半分の大きさとなる。
のシリコン基板１２には、変調素子２２と発光素子４１
がシリコン基板１２上に一体化されており、５０ｍｍ程
度の長さとなっている。したがって、パッケージ５１に
実装された状態でデバイス全体の長さを６０ｍｍ程度に
することができる。これは、従来の同等の機能を有する
デバイスの約半分の大きさとなる。
【００３７】本実施例の発光素子付きの光変調器では、
シリコン基板１２上に実装されたＬＤベアチップ３１か
ら出力されるレーザ光のパワーをモニタ用のフォトダイ
オード３３でモニタしながら、レーザ光が変調素子２２
に入射される。変調素子２２には、図示しないドライバ
に電気的に接続された所定の端子５２を介して変調用の
電圧が印加される。この印加電圧によって、信号電極１
８と接地電極１９との間に電界が発生する。誘電体結晶
１３は電気光学効果によってマッハツェンダ型光導波路
１４内の屈折率を変化させる。これにより、２つの互い
に平行な光導波路１４1 、１４2 を伝搬する光に位相差
が生じ、変調素子２２の射出側からは変調された光が射
出する。この変調された光は光ファイバ３８を介して外
部に出力されることになる。
シリコン基板１２上に実装されたＬＤベアチップ３１か
ら出力されるレーザ光のパワーをモニタ用のフォトダイ
オード３３でモニタしながら、レーザ光が変調素子２２
に入射される。変調素子２２には、図示しないドライバ
に電気的に接続された所定の端子５２を介して変調用の
電圧が印加される。この印加電圧によって、信号電極１
８と接地電極１９との間に電界が発生する。誘電体結晶
１３は電気光学効果によってマッハツェンダ型光導波路
１４内の屈折率を変化させる。これにより、２つの互い
に平行な光導波路１４1 、１４2 を伝搬する光に位相差
が生じ、変調素子２２の射出側からは変調された光が射
出する。この変調された光は光ファイバ３８を介して外
部に出力されることになる。
【００３８】なお、以上説明した実施例ではシリコン基
板上に変調素子２２のみならず発光素子４１を形成ある
いは搭載することにしたが、シリコン基板上に変調素子
２２のみを形成してもよいことはもちろんである。ま
た、実施例ではマッハツェンダ型光導波路１４の上の信
号電極１８と接地電極１９以外の領域に厚膜Ａｕ電極２
１を残しているが、これを省略してもよい。また、この
信号電極１８と接地電極１９以外の領域の厚膜Ａｕ電極
２１を実施例のように存置し、これを接地することも有
効である。
板上に変調素子２２のみならず発光素子４１を形成ある
いは搭載することにしたが、シリコン基板上に変調素子
２２のみを形成してもよいことはもちろんである。ま
た、実施例ではマッハツェンダ型光導波路１４の上の信
号電極１８と接地電極１９以外の領域に厚膜Ａｕ電極２
１を残しているが、これを省略してもよい。また、この
信号電極１８と接地電極１９以外の領域の厚膜Ａｕ電極
２１を実施例のように存置し、これを接地することも有
効である。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、シリコン基板上に誘電体結晶を設け、従来の
光変調器では基板としていたこの誘電体結晶に変調素子
の光導波路を形成することにした。したがって、同一の
シリコン基板上に他のモジュールの性能を有する素子を
搭載することが可能になり、デバイスの集積化による高
密度実装部品を実現することができる。したがって、変
調素子を使用した各種のデバイスの小型化を実現するこ
とができる。また、デバイス間での実装作業の簡素化を
図ることができる。
によれば、シリコン基板上に誘電体結晶を設け、従来の
光変調器では基板としていたこの誘電体結晶に変調素子
の光導波路を形成することにした。したがって、同一の
シリコン基板上に他のモジュールの性能を有する素子を
搭載することが可能になり、デバイスの集積化による高
密度実装部品を実現することができる。したがって、変
調素子を使用した各種のデバイスの小型化を実現するこ
とができる。また、デバイス間での実装作業の簡素化を
図ることができる。
【００４０】また、請求項２記載の発明によれば、変調
素子をシリコン基板上に配置すると共に、このシリコン
基板上で変調素子の入射側に発光素子を配置することに
した。このため、従来、プリント基板上で行われていた
発光素子のモジュールと変調素子のモジュールとの間で
のファイバ接続作業が不要となる。
素子をシリコン基板上に配置すると共に、このシリコン
基板上で変調素子の入射側に発光素子を配置することに
した。このため、従来、プリント基板上で行われていた
発光素子のモジュールと変調素子のモジュールとの間で
のファイバ接続作業が不要となる。
【００４１】更に請求項３記載の発明によれば、シリコ
ン基板はその両側部が中央部よりも一段と高くなった凸
部を形成しており、その一方に発光素子が配置されるよ
うになっている。したがって、シリコン基板の凸部を所
定の高さに設定しておけば、これに発光素子を直接搭載
してその出力光をシリコン基板上の変調素子にそのまま
入射させることができ、実装作業の簡素化を図ることが
できる。また、変調素子と発光素子の間をファイバで接
続する必要がないので、光変調器の小型化を図ることが
できる。
ン基板はその両側部が中央部よりも一段と高くなった凸
部を形成しており、その一方に発光素子が配置されるよ
うになっている。したがって、シリコン基板の凸部を所
定の高さに設定しておけば、これに発光素子を直接搭載
してその出力光をシリコン基板上の変調素子にそのまま
入射させることができ、実装作業の簡素化を図ることが
できる。また、変調素子と発光素子の間をファイバで接
続する必要がないので、光変調器の小型化を図ることが
できる。
【００４２】また、請求項４記載の発明によれば、光導
波路の射出側に位置する凸部には光軸に沿ってＶ溝が設
けられており、このＶ溝に沿って光ファイバが配置さ
れ、その上をガラスカバーが配置されている。したがっ
て、光ファイバには従来必要とされたフェルールが不要
となり、この分だけ集積型光変調器の長さを短くするこ
とができる。変調素子にはニオブ酸リチウムのブロック
が必要とされないので、変調素子自体の長さも短縮する
ことができる。
波路の射出側に位置する凸部には光軸に沿ってＶ溝が設
けられており、このＶ溝に沿って光ファイバが配置さ
れ、その上をガラスカバーが配置されている。したがっ
て、光ファイバには従来必要とされたフェルールが不要
となり、この分だけ集積型光変調器の長さを短くするこ
とができる。変調素子にはニオブ酸リチウムのブロック
が必要とされないので、変調素子自体の長さも短縮する
ことができる。
【００４３】更に請求項５記載の発明よれば、光導波路
の入射側に位置する凸部に発光素子の出力する光をモニ
タするためのフォトダイオードが配置されるので、出力
光のレベルが安定するだけでなく、シリコン基板上に変
調素子のみならず発光素子およびモニタ用の素子を配置
することにしたので、高密度化によって集積型光変調器
の一層の小型化を図ることができる。
の入射側に位置する凸部に発光素子の出力する光をモニ
タするためのフォトダイオードが配置されるので、出力
光のレベルが安定するだけでなく、シリコン基板上に変
調素子のみならず発光素子およびモニタ用の素子を配置
することにしたので、高密度化によって集積型光変調器
の一層の小型化を図ることができる。
【図１】本発明の一実施例における集積型光変調器の要
部を示す斜視図である。
部を示す斜視図である。
【図２】本実施例のパッケージに収容された集積型光変
調器の組立状態を示す平面図である。
調器の組立状態を示す平面図である。
【図３】図２の集積型光変調器のＡ−Ａ′断面図であ
る。
る。
【図４】従来の集積型光変調器の要部を示す斜視図であ
る。
る。
１１ 凹部 １２ シリコン基板 １２1 、１２2 凸部 １３ 誘電体結晶 １４ 光導波路 １８ 信号電極 １９ 接地電極 ２２ 変調素子 ３１ ＬＤベアチップ ３３ フォトダイオード ３５ Ｖ溝 ３７ ガラスカバー ３８ 光ファイバ ４１ 発光素子 ５１ パッケージ
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコン基板と、 このシリコン基板上に配置され、光導波路が形成された
誘電体結晶からなる変調素子とを具備することを特徴と
する集積型光変調器。 - 【請求項２】 シリコン基板と、 このシリコン基板上に配置され、光導波路が形成された
誘電体結晶からなる変調素子と、 前記シリコン基板上における変調素子の入射側に配置さ
れ、これに光を入射させる発光素子とを具備することを
特徴とする集積型光変調器。 - 【請求項３】 前記シリコン基板はその両側部が中央部
よりも一段と高くなった凸部を形成しており、シリコン
基板の中央部には誘電体結晶が成膜され、これに光導波
路が形成されており、前記凸部のうちこの光導波路の入
射側に発光素子が配置されていることを特徴とする請求
項２記載の集積型光変調器。 - 【請求項４】 前記光導波路の射出側に位置する前記凸
部には光軸に沿ってＶ溝が設けられ、このＶ溝に沿って
配置された光ファイバの上側にこれを固定するためのガ
ラスカバーが配置されていることを特徴とする請求項３
記載の光変調器。 - 【請求項５】 前記光導波路の入射側に位置する前記凸
部には発光素子の出力する光をモニタするためのフォト
ダイオードが配置されていることを特徴とする請求項３
記載の集積型光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9018134A JPH10213784A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 集積型光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9018134A JPH10213784A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 集積型光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10213784A true JPH10213784A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=11963140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9018134A Pending JPH10213784A (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 集積型光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10213784A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000065884A (ko) * | 1999-04-10 | 2000-11-15 | 이계철 | 광송수신 모듈 및 그 제조방법 |
| WO2002067041A3 (en) * | 2001-02-13 | 2002-12-27 | Codeon Corp | Loss prevention structures for optical modulation applications |
| WO2003073145A3 (en) * | 2002-02-25 | 2003-12-11 | Intel Corp | Method and apparatus for integrating an optical transmit module |
| US9335495B2 (en) | 2013-03-08 | 2016-05-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Optical module |
| KR101876949B1 (ko) * | 2015-07-10 | 2018-07-11 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 광 송신모듈, 광 트랜시버, 및 이를 포함하는 광통신 시스템 |
| US10451905B2 (en) | 2015-07-10 | 2019-10-22 | Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Erica Campus | Optical transmission module, optical transceiver, and optical communication system including same |
-
1997
- 1997-01-31 JP JP9018134A patent/JPH10213784A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000065884A (ko) * | 1999-04-10 | 2000-11-15 | 이계철 | 광송수신 모듈 및 그 제조방법 |
| WO2002067041A3 (en) * | 2001-02-13 | 2002-12-27 | Codeon Corp | Loss prevention structures for optical modulation applications |
| WO2003073145A3 (en) * | 2002-02-25 | 2003-12-11 | Intel Corp | Method and apparatus for integrating an optical transmit module |
| US6785430B2 (en) | 2002-02-25 | 2004-08-31 | Intel Corporation | Method and apparatus for integrating an optical transmit module |
| CN100353212C (zh) * | 2002-02-25 | 2007-12-05 | 英特尔公司 | 用于对光发射模块进行集成的方法和装置 |
| US9335495B2 (en) | 2013-03-08 | 2016-05-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Optical module |
| KR101876949B1 (ko) * | 2015-07-10 | 2018-07-11 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 광 송신모듈, 광 트랜시버, 및 이를 포함하는 광통신 시스템 |
| US10451905B2 (en) | 2015-07-10 | 2019-10-22 | Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Erica Campus | Optical transmission module, optical transceiver, and optical communication system including same |
| US10663774B2 (en) | 2015-07-10 | 2020-05-26 | Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Erica Campus | Optical transmission module, optical transceiver, and optical communication system including same |
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