JPH0675195A - 光制御デバイス - Google Patents
光制御デバイスInfo
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- JPH0675195A JPH0675195A JP23997392A JP23997392A JPH0675195A JP H0675195 A JPH0675195 A JP H0675195A JP 23997392 A JP23997392 A JP 23997392A JP 23997392 A JP23997392 A JP 23997392A JP H0675195 A JPH0675195 A JP H0675195A
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- Japan
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- buffer layer
- substrate
- optical
- control device
- electrode
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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
- G02F2203/21—Thermal instability, i.e. DC drift, of an optical modulator; Arrangements or methods for the reduction thereof
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光制御デバイスの特性を歩留り良く、常に安
定して得る。 【構成】 バッファ層３と基板１の間、及びバッファ層
３と電極４ａ，４ｂの間に前記バッファ層３と異なる材
料の層を挿入した光制御デバイスである。これらの層の
イオン伝導率の違いにより基板１から混入しバッファ層
内で移動するＬｉイオンの量を減らすことができる。従
ってＤＣドリフトを低減することができ、常に安定な動
作が得られる。
定して得る。 【構成】 バッファ層３と基板１の間、及びバッファ層
３と電極４ａ，４ｂの間に前記バッファ層３と異なる材
料の層を挿入した光制御デバイスである。これらの層の
イオン伝導率の違いにより基板１から混入しバッファ層
内で移動するＬｉイオンの量を減らすことができる。従
ってＤＣドリフトを低減することができ、常に安定な動
作が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光波の変調、光路切り替
えを行う光制御デバイスに関し、特に電気光学効果を有
するＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉＴａＯ3 基板中に形成さ
れた光導波路を用いて制御を行う導波型光スイッチに関
するものである。
えを行う光制御デバイスに関し、特に電気光学効果を有
するＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉＴａＯ3 基板中に形成さ
れた光導波路を用いて制御を行う導波型光スイッチに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムの実用化に伴い、更に大
容量で多機能の高度なシステムが求められており、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
ムでは光信号は直接半導体レーザや発光ダイオードの注
入電流を変調することによって得られているが、直接変
調では緩和振動の効果、波長チャーピングの発生等のた
め数ＧＨｚ以上の高速変調が難しいこと、波長変動が発
生するためコヒーレント光伝送方式には適用が難しい等
の欠点がある。これを解決する手段としては、外部変調
器を使用する方法があり、特に電気光学結晶基板中に形
成された光導波路により構成される導波型の光変調器に
は小型、高効率、高速という長所がある。
容量で多機能の高度なシステムが求められており、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
ムでは光信号は直接半導体レーザや発光ダイオードの注
入電流を変調することによって得られているが、直接変
調では緩和振動の効果、波長チャーピングの発生等のた
め数ＧＨｚ以上の高速変調が難しいこと、波長変動が発
生するためコヒーレント光伝送方式には適用が難しい等
の欠点がある。これを解決する手段としては、外部変調
器を使用する方法があり、特に電気光学結晶基板中に形
成された光導波路により構成される導波型の光変調器に
は小型、高効率、高速という長所がある。
【０００３】一方、光伝送路の切り替えやネットワーク
の交換機能を得る手段としては、光スイッチが使用され
ている。現在実用化されている光スイッチはプリズム、
ミラー、ファイバ等を機械的に移動させて光路を切り替
えるものであり、低速であること、形状が大きくマトリ
クス化に不適等の欠点がある。これを解決する手段とし
ても光導波路を用いた導波型の光スイッチの開発が進め
られており、高速、多素子の集積化が可能、高信頼等の
特長がある。特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）結
晶等の強誘電体材料を用いたものは、光吸収が小さく低
損失であること、大きな電気光学効果を有しているため
高効率である等の特長があり、方向性結合器型光変調器
あるいは光スイッチ、全反射型光スイッチ、マッハツェ
ンダ型光変調器等の種々の方式の光制御デバイスが報告
されている。
の交換機能を得る手段としては、光スイッチが使用され
ている。現在実用化されている光スイッチはプリズム、
ミラー、ファイバ等を機械的に移動させて光路を切り替
えるものであり、低速であること、形状が大きくマトリ
クス化に不適等の欠点がある。これを解決する手段とし
ても光導波路を用いた導波型の光スイッチの開発が進め
られており、高速、多素子の集積化が可能、高信頼等の
特長がある。特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）結
晶等の強誘電体材料を用いたものは、光吸収が小さく低
損失であること、大きな電気光学効果を有しているため
高効率である等の特長があり、方向性結合器型光変調器
あるいは光スイッチ、全反射型光スイッチ、マッハツェ
ンダ型光変調器等の種々の方式の光制御デバイスが報告
されている。
【０００４】近年、この導波路型光スイッチの高密度集
積化の研究開発が盛んに行われており、西本裕らの文
献、電子情報通信学会ＯＱＥ８８−１４７によれば、Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板を用いて方向性結合器型光スイッチを６
４素子集積した８×８マトリクス光スイッチを得てい
る。一方、外部光変調器のような単一の光スイッチ素子
からなるデバイスの研究開発も盛んに進められている。
このような光スイッチデバイスの特性項目には、スイッ
チング電圧（電力）、クロストーク、消光比、損失、切
り替え速度、温湿度などの環境に対する動作の安定性、
また、電圧の連続印加時における動作の安定性などがあ
る。
積化の研究開発が盛んに行われており、西本裕らの文
献、電子情報通信学会ＯＱＥ８８−１４７によれば、Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板を用いて方向性結合器型光スイッチを６
４素子集積した８×８マトリクス光スイッチを得てい
る。一方、外部光変調器のような単一の光スイッチ素子
からなるデバイスの研究開発も盛んに進められている。
このような光スイッチデバイスの特性項目には、スイッ
チング電圧（電力）、クロストーク、消光比、損失、切
り替え速度、温湿度などの環境に対する動作の安定性、
また、電圧の連続印加時における動作の安定性などがあ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した特性項目の中
でも安定動作は実用において最も重要な点である。ここ
で従来の技術を図面を用いて説明する。図４は方向性結
合器５を用いた従来の光スイッチの構造を示す断面図で
ある。図４において、電気光学効果を有する。ＬｉＮｂ
Ｏ3 あるいはＬｉＴａＯ3 基板（今後、基板と呼ぶ）に
形成された２本の光導波路２からなる方向性結合器５を
含む基板１上にバッファ層３が装荷され、前記バッファ
層３を介して主として金属材料からなる電極４ａ，４ｂ
が光導波路２の上に形成される。そして更に導電性膜６
が装荷される。この導電性膜６はサワキらの文献クレオ
（ＣＬＥＯ）’８６ＭＦ−２、４６ページによれば、温
度変動が発生した場合に強誘電体が有する焦電効果によ
り基板１中に生ずる電荷の移動による特性不安定化を防
ぐ作用がある。すなわち、温度の変動に対してのスイッ
チ動作の安定化の効果があると考えられており、Ｓｉ膜
が用いられている。また、バッファ層３は光導波路２を
伝搬する光が電極４ａ，４ｂ及び導電性膜６に吸収され
るのを防ぐために用いられ、通常光に対して極めて吸収
の少ない絶縁体、特にＳｉＯ2 が一般に用いられる。な
ぜなら、ＳｉＯ2 の屈折率は約１．４５であり、電気光
学効果を有するＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉＴａＯ3 基板
１の屈折率の約２．２より小さく、かつ、光の吸収がほ
とんど無いためである。屈折率が小さい場合、電極４
ａ，４ｂ及び導電性膜６での光の吸収を防ぐために必要
なバッファ層３の厚さを屈折率が大きい場合より薄膜化
できる。スイッチング電圧を考えると、電極４ａ，４ｂ
に電圧を印加した場合、通常バッファ層３の誘電率は基
板１に比べて小さいため電界がバッファ層３に集中する
ため、バッファ層３の厚さが厚いほどスイッチング電圧
は増大する。従って、バッファ層３としては屈折率が小
さく、かつ、光の吸収が極めて小さいＳｉＯ2 が用いら
れ、現在屈折率及び光の吸収の両者の観点からＳｉＯ2
より優れるバッファ層３の材料は無い。
でも安定動作は実用において最も重要な点である。ここ
で従来の技術を図面を用いて説明する。図４は方向性結
合器５を用いた従来の光スイッチの構造を示す断面図で
ある。図４において、電気光学効果を有する。ＬｉＮｂ
Ｏ3 あるいはＬｉＴａＯ3 基板（今後、基板と呼ぶ）に
形成された２本の光導波路２からなる方向性結合器５を
含む基板１上にバッファ層３が装荷され、前記バッファ
層３を介して主として金属材料からなる電極４ａ，４ｂ
が光導波路２の上に形成される。そして更に導電性膜６
が装荷される。この導電性膜６はサワキらの文献クレオ
（ＣＬＥＯ）’８６ＭＦ−２、４６ページによれば、温
度変動が発生した場合に強誘電体が有する焦電効果によ
り基板１中に生ずる電荷の移動による特性不安定化を防
ぐ作用がある。すなわち、温度の変動に対してのスイッ
チ動作の安定化の効果があると考えられており、Ｓｉ膜
が用いられている。また、バッファ層３は光導波路２を
伝搬する光が電極４ａ，４ｂ及び導電性膜６に吸収され
るのを防ぐために用いられ、通常光に対して極めて吸収
の少ない絶縁体、特にＳｉＯ2 が一般に用いられる。な
ぜなら、ＳｉＯ2 の屈折率は約１．４５であり、電気光
学効果を有するＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉＴａＯ3 基板
１の屈折率の約２．２より小さく、かつ、光の吸収がほ
とんど無いためである。屈折率が小さい場合、電極４
ａ，４ｂ及び導電性膜６での光の吸収を防ぐために必要
なバッファ層３の厚さを屈折率が大きい場合より薄膜化
できる。スイッチング電圧を考えると、電極４ａ，４ｂ
に電圧を印加した場合、通常バッファ層３の誘電率は基
板１に比べて小さいため電界がバッファ層３に集中する
ため、バッファ層３の厚さが厚いほどスイッチング電圧
は増大する。従って、バッファ層３としては屈折率が小
さく、かつ、光の吸収が極めて小さいＳｉＯ2 が用いら
れ、現在屈折率及び光の吸収の両者の観点からＳｉＯ2
より優れるバッファ層３の材料は無い。
【０００６】しかし、バッファ層３としてＳｉＯ2 を用
い、電極４ａをアースとして電極４ｂに直流電圧を連続
印加するとバッファ層中のイオンが電界で引っ張られ各
電極４ａ，４ｂの下には外部から印加した電圧の符号と
は逆のイオンが集まる。従って、電極４ａ，４ｂの間は
外部からの印加電圧で発生する基板中の電界に対して反
電界が発生する。この反電界の大きさは時間と共にイオ
ンの総移動量が増加するため大きくなっていく。これは
ＳｉＯ2 は一般的に電気的絶縁性は高いが、イオンの伝
導率が高いためである。この現象は一般にＤＣドリフト
と呼ばれる。外部からの印加電圧を一定としている場
合、反電界が発生すると光導波路に印加される電界が減
少することになり特性劣化が起こる。すなわち、時間と
共に大きくなる反電界が発生した場合、反電界が発生す
る前の特性に戻すためには反電界をキャンセルさせる電
圧を外部から印加しなければならない。これはスイッチ
動作の動作電圧点のシフトを意味し、実用化するための
大きな障害となる。また、このイオンはバッファ層３の
作製プロセスにおいて不純物としてバッファ層３中に混
入する。特に、基板１を構成する元素であるＬｉはバッ
ファ層３の作製の際の熱プロセスにより基板１からバッ
ファ層３に拡散し、ＤＣドリフトの原因となるイオンに
なる。本発明の目的は、安定な動作が得られる光制御デ
バイスを与えることにある。
い、電極４ａをアースとして電極４ｂに直流電圧を連続
印加するとバッファ層中のイオンが電界で引っ張られ各
電極４ａ，４ｂの下には外部から印加した電圧の符号と
は逆のイオンが集まる。従って、電極４ａ，４ｂの間は
外部からの印加電圧で発生する基板中の電界に対して反
電界が発生する。この反電界の大きさは時間と共にイオ
ンの総移動量が増加するため大きくなっていく。これは
ＳｉＯ2 は一般的に電気的絶縁性は高いが、イオンの伝
導率が高いためである。この現象は一般にＤＣドリフト
と呼ばれる。外部からの印加電圧を一定としている場
合、反電界が発生すると光導波路に印加される電界が減
少することになり特性劣化が起こる。すなわち、時間と
共に大きくなる反電界が発生した場合、反電界が発生す
る前の特性に戻すためには反電界をキャンセルさせる電
圧を外部から印加しなければならない。これはスイッチ
動作の動作電圧点のシフトを意味し、実用化するための
大きな障害となる。また、このイオンはバッファ層３の
作製プロセスにおいて不純物としてバッファ層３中に混
入する。特に、基板１を構成する元素であるＬｉはバッ
ファ層３の作製の際の熱プロセスにより基板１からバッ
ファ層３に拡散し、ＤＣドリフトの原因となるイオンに
なる。本発明の目的は、安定な動作が得られる光制御デ
バイスを与えることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は電気光学効
果を有するＬｉＮｂＯ3 又はＬｉＴａＯ3 基板上に形成
された光導波路、前記光導波路上に形成されるバッファ
層、前記光導波路近傍の前記バッファ層上に形成される
複数本からなる電極及び前記電極上または前記電極と前
記バッファ層の間に形成される導電性膜からなる導波路
型の光制御デバイスにおいて、前記バッファ層と前記基
板の間に前記バッファ層よりイオン伝導率の低い材料か
らなる層を挿入したことを特徴とする。
果を有するＬｉＮｂＯ3 又はＬｉＴａＯ3 基板上に形成
された光導波路、前記光導波路上に形成されるバッファ
層、前記光導波路近傍の前記バッファ層上に形成される
複数本からなる電極及び前記電極上または前記電極と前
記バッファ層の間に形成される導電性膜からなる導波路
型の光制御デバイスにおいて、前記バッファ層と前記基
板の間に前記バッファ層よりイオン伝導率の低い材料か
らなる層を挿入したことを特徴とする。
【０００８】第２の発明は電気光学効果を有するＬｉＮ
ｂＯ3 又はＬｉＴａＯ3 基板上に形成された光導波路、
前記光導波路上に形成されるバッファ層、前記光導波路
近傍の前記バッファ層上に形成される複数本からなる電
極及び前記電極上または前記電極と前記バッファ層の間
に形成される導電性膜からなる導波路型の光制御デバイ
スにおいて、前記バッファ層と、前記電極または前記導
電性膜との間に、イオンを捕獲する効果を持つが、前記
バッファ層よりもイオンの伝導率の高い材料からなる層
を挿入したことを特徴とする。
ｂＯ3 又はＬｉＴａＯ3 基板上に形成された光導波路、
前記光導波路上に形成されるバッファ層、前記光導波路
近傍の前記バッファ層上に形成される複数本からなる電
極及び前記電極上または前記電極と前記バッファ層の間
に形成される導電性膜からなる導波路型の光制御デバイ
スにおいて、前記バッファ層と、前記電極または前記導
電性膜との間に、イオンを捕獲する効果を持つが、前記
バッファ層よりもイオンの伝導率の高い材料からなる層
を挿入したことを特徴とする。
【０００９】第３の発明は第１の発明の光制御デバイス
において、前記バッファ層と、前記電極または前記導電
性膜との間に、イオンを捕獲する効果を持ち、なおかつ
前記バッファ層よりもイオンの伝導率の高い材料からな
る層を挿入したことを特徴とする。
において、前記バッファ層と、前記電極または前記導電
性膜との間に、イオンを捕獲する効果を持ち、なおかつ
前記バッファ層よりもイオンの伝導率の高い材料からな
る層を挿入したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】第１の発明の光制御デバイスにおいては、バッ
ファ層よりもイオン伝導率の低い層を基板とバッファ層
の間に挿入しているため、基板から拡散しバッファ層に
混入するＬｉイオンの量を低くすることができる。
ファ層よりもイオン伝導率の低い層を基板とバッファ層
の間に挿入しているため、基板から拡散しバッファ層に
混入するＬｉイオンの量を低くすることができる。
【００１１】第２の発明の光制御デバイスにおいては、
イオンを捕獲することができるが、バッファ層よりもイ
オン伝導率の高い層を、バッファ層の上に挿入すること
により、この層をバッファ層の代わりに用いた場合に比
べて、基板から拡散しバッファ層内に混入するＬｉイオ
ンの量を低くすることができ、この層で効果的にイオン
を捕獲することができる。
イオンを捕獲することができるが、バッファ層よりもイ
オン伝導率の高い層を、バッファ層の上に挿入すること
により、この層をバッファ層の代わりに用いた場合に比
べて、基板から拡散しバッファ層内に混入するＬｉイオ
ンの量を低くすることができ、この層で効果的にイオン
を捕獲することができる。
【００１２】第３の発明の光制御デバイスにおいては、
第１の発明により基板から拡散しバッファ層に混入する
Ｌｉイオンの量を低くすることができ、さらに第２の発
明により混入したＬｉイオンを効果的に捕獲することが
できる。このため、第１の発明によって起こりうるスイ
ッチング電圧の増大をこれらの層の膜厚を最適化するこ
とにより抑えることが可能となる。
第１の発明により基板から拡散しバッファ層に混入する
Ｌｉイオンの量を低くすることができ、さらに第２の発
明により混入したＬｉイオンを効果的に捕獲することが
できる。このため、第１の発明によって起こりうるスイ
ッチング電圧の増大をこれらの層の膜厚を最適化するこ
とにより抑えることが可能となる。
【００１３】これらの発明により、バッファ層内で動き
うるイオンの量を低くすることができる。この結果、Ｄ
Ｃドリフトを低減することができ、光制御デバイスを安
定に動作させることができる。
うるイオンの量を低くすることができる。この結果、Ｄ
Ｃドリフトを低減することができ、光制御デバイスを安
定に動作させることができる。
【００１４】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は第１の発明の一実施例に係わる光制御デバイ
スの構造を示す断面図である。
る。図１は第１の発明の一実施例に係わる光制御デバイ
スの構造を示す断面図である。
【００１５】図１は方向性結合器５を用いた第１の発明
による光スイッチの構造を示す断面図である。図１にお
いて、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉ
ＴａＯ3 基板１に形成された２本の光導波路２からなる
方向性結合器５を含む基板１上にバッファ層３ａ、その
上にバッファ層３が装荷され、前記バッファ層３ａ，３
を介して主として金属材料からなる電極４ａ，４ｂが光
導波路２の上に形成される。そして更に導電性膜６が装
荷されている。基板１とバッファ層３の間に形成される
バッファ層３ａにはイオン伝導率が低い材料が用いられ
ている。このような構造をとれば、バッファ層３を形成
する際に熱処理を施しても基板１から拡散するＬｉイオ
ンはイオン伝導率の低いバッファ層３ａによりブロック
されバッファ層３に混入しない。よってバッファ層内で
動きうるイオンの量を低くすることができ、ＤＣドリフ
トを低減することができる。また、電極４ａ，４ｂ直下
のバッファ層３は従来の材料を用いており、イオン混入
を阻止するバッファ層３ａの厚さを薄くすることによ
り、電極４ａ，４ｂへの電圧印加時の基板１中の電界強
度に対してほとんど影響を与えないためスイッチング電
圧の上昇を抑えることができる。バッファ層３ａを形成
するイオン伝導率が低い材料としてはＭｇＦ2、Ｓｉ3Ｎ
4などがある。
による光スイッチの構造を示す断面図である。図１にお
いて、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉ
ＴａＯ3 基板１に形成された２本の光導波路２からなる
方向性結合器５を含む基板１上にバッファ層３ａ、その
上にバッファ層３が装荷され、前記バッファ層３ａ，３
を介して主として金属材料からなる電極４ａ，４ｂが光
導波路２の上に形成される。そして更に導電性膜６が装
荷されている。基板１とバッファ層３の間に形成される
バッファ層３ａにはイオン伝導率が低い材料が用いられ
ている。このような構造をとれば、バッファ層３を形成
する際に熱処理を施しても基板１から拡散するＬｉイオ
ンはイオン伝導率の低いバッファ層３ａによりブロック
されバッファ層３に混入しない。よってバッファ層内で
動きうるイオンの量を低くすることができ、ＤＣドリフ
トを低減することができる。また、電極４ａ，４ｂ直下
のバッファ層３は従来の材料を用いており、イオン混入
を阻止するバッファ層３ａの厚さを薄くすることによ
り、電極４ａ，４ｂへの電圧印加時の基板１中の電界強
度に対してほとんど影響を与えないためスイッチング電
圧の上昇を抑えることができる。バッファ層３ａを形成
するイオン伝導率が低い材料としてはＭｇＦ2、Ｓｉ3Ｎ
4などがある。
【００１６】図２は第２の発明の一実施例に係わる光制
御デバイスの構造を示す断面図である。本実施例に示す
構造では方向性結合器５を含む基板１上にバッファ層
３、その上にバッファ層３ｂが装荷され、前記バッファ
層３，３ｂを介して主として金族材料からなる電極４
ａ，４ｂが光導波路２の上に形成される。そして更に導
電性膜６が装荷されている。バッファ層３ｂにはイオン
を捕獲することのできる材料が用いられている。バッフ
ァ層３ｂのイオン伝導率がバッファ層３に比べて高い場
合に、この構造を用いることにより基板１から拡散する
Ｌｉイオンの量はバッファ層３のみを用いた場合に比べ
て少ないため効果的にイオンを捕獲することができ、Ｄ
Ｃドリフトを低減することができる。バッファ層３ｂを
形成する材料としてはＰ（りん）をドープしたＳｉＯ2
などがある。
御デバイスの構造を示す断面図である。本実施例に示す
構造では方向性結合器５を含む基板１上にバッファ層
３、その上にバッファ層３ｂが装荷され、前記バッファ
層３，３ｂを介して主として金族材料からなる電極４
ａ，４ｂが光導波路２の上に形成される。そして更に導
電性膜６が装荷されている。バッファ層３ｂにはイオン
を捕獲することのできる材料が用いられている。バッフ
ァ層３ｂのイオン伝導率がバッファ層３に比べて高い場
合に、この構造を用いることにより基板１から拡散する
Ｌｉイオンの量はバッファ層３のみを用いた場合に比べ
て少ないため効果的にイオンを捕獲することができ、Ｄ
Ｃドリフトを低減することができる。バッファ層３ｂを
形成する材料としてはＰ（りん）をドープしたＳｉＯ2
などがある。
【００１７】図３は第３の発明の一実施例に係わる光制
御デバイスの構造を示す断面図である。本実施例に示す
構造では方向性結合器５を含む基板１上にバッファ層３
ａ、その上にバッファ層３、さらにその上にバッファ層
３ｂが装荷され、前記バッファ層３ａ，３，３ｂを介し
て主として金属材料からなる電極４ａ，４ｂが光導波路
２の上に形成される。そして更に導電性膜６が装荷され
ている。バッファ層３ａにはバッファ層３よりイオン伝
導率の低い材料が用いられ、バッファ層３ｂにはイオン
を捕獲することができ、バッファ層３よりイオン伝導率
の高い材料が用いられている。この構造を用いることに
より基板１から拡散しバッファ層内に混入するＬｉイオ
ンの量を少なくすることができ、さらに効果的にイオン
を捕獲することができる。さらに第１の発明のみの場
合、バッファ層３ａの膜厚を厚くすることによりＬｉの
混入を抑えることができる一方、誘電率が高いためスイ
ッチング電圧も増大するが、バッファ層３ｂを用いバッ
ファ層３ａの膜厚を最適化することによりＬｉイオンの
量を抑え、かつスイッチング電圧の増加を抑えることが
できる。
御デバイスの構造を示す断面図である。本実施例に示す
構造では方向性結合器５を含む基板１上にバッファ層３
ａ、その上にバッファ層３、さらにその上にバッファ層
３ｂが装荷され、前記バッファ層３ａ，３，３ｂを介し
て主として金属材料からなる電極４ａ，４ｂが光導波路
２の上に形成される。そして更に導電性膜６が装荷され
ている。バッファ層３ａにはバッファ層３よりイオン伝
導率の低い材料が用いられ、バッファ層３ｂにはイオン
を捕獲することができ、バッファ層３よりイオン伝導率
の高い材料が用いられている。この構造を用いることに
より基板１から拡散しバッファ層内に混入するＬｉイオ
ンの量を少なくすることができ、さらに効果的にイオン
を捕獲することができる。さらに第１の発明のみの場
合、バッファ層３ａの膜厚を厚くすることによりＬｉの
混入を抑えることができる一方、誘電率が高いためスイ
ッチング電圧も増大するが、バッファ層３ｂを用いバッ
ファ層３ａの膜厚を最適化することによりＬｉイオンの
量を抑え、かつスイッチング電圧の増加を抑えることが
できる。
【００１８】なお、本発明は方向性結合器からなる光制
御デバイスだけに対してだけでなく、マッハツェンダ
型、交差導波路を用いた全反射型等の全ての光制御デバ
イスに有効であるのは明かである。
御デバイスだけに対してだけでなく、マッハツェンダ
型、交差導波路を用いた全反射型等の全ての光制御デバ
イスに有効であるのは明かである。
【００１９】
【発明の効果】本発明の光制御デバイスでは、基板から
バッファ層に混入しバッファ層内で移動するＬｉイオン
の量を少なくすることができるため、ＤＣドリフトを低
減でき常に安定な動作が得られる。
バッファ層に混入しバッファ層内で移動するＬｉイオン
の量を少なくすることができるため、ＤＣドリフトを低
減でき常に安定な動作が得られる。
【図１】第１の発明に係わる光制御デバイスの構造の断
面図。
面図。
【図２】第２の発明に係わる光制御デバイスの構造の断
面図。
面図。
【図３】第３の発明に係わる光制御デバイスの構造の断
面図。
面図。
【図４】従来の光制御デバイスの構造の断面図。
１ 電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 又はＬｉＴａ
Ｏ3 の基板 ２ 光導波路 ３，３ａ，３ｂ バッファ層 ４ａ，４ｂ 電極 ５ 方向性結合器 ６ 導電性膜
Ｏ3 の基板 ２ 光導波路 ３，３ａ，３ｂ バッファ層 ４ａ，４ｂ 電極 ５ 方向性結合器 ６ 導電性膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】図１は方向性結合器５を用いた第１の発明
による光スイッチの構造を示す断面図である。図１にお
いて、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉ
ＴａＯ3 基板１に形成された２本の光導波路２からなる
方向性結合器５を含む基板１上にバッファ層３ａ、その
上にバッファ層３が装荷され、前記バッファ層３ａ，３
を介して主として金属材料からなる電極４ａ，４ｂが光
導波路２の上に形成される。そして更に導電性膜６が装
荷されている。基板１とバッファ層３の間に形成される
バッファ層３ａにはイオン伝導率が低い材料が用いられ
ている。このような構造をとれば、バッファ層３を形成
する際に熱処理を施しても基板１から拡散するＬｉイオ
ンはイオン伝導率の低いバッファ層３ａによりブロック
されバッファ層３に混入しない。よってバッファ層内で
動きうるイオンの量を低くすることができ、ＤＣドリフ
トを低減することができる。また、電極４ａ，４ｂ直下
のバッファ層３は従来の材料を用いており、イオン混入
を阻止するバッファ層３ａの厚さを薄くすることによ
り、電極４ａ，４ｂへの電圧印加時の基板１中の電界強
度に対してほとんど影響を与えないためスイッチング電
圧の上昇を抑えることができる。バッファ層３ａを形成
するイオン伝導率が低い材料としてはＭｇＦ2、Ｓｉ3Ｎ
4 、Ｓｉなどがある。
による光スイッチの構造を示す断面図である。図１にお
いて、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 あるいはＬｉ
ＴａＯ3 基板１に形成された２本の光導波路２からなる
方向性結合器５を含む基板１上にバッファ層３ａ、その
上にバッファ層３が装荷され、前記バッファ層３ａ，３
を介して主として金属材料からなる電極４ａ，４ｂが光
導波路２の上に形成される。そして更に導電性膜６が装
荷されている。基板１とバッファ層３の間に形成される
バッファ層３ａにはイオン伝導率が低い材料が用いられ
ている。このような構造をとれば、バッファ層３を形成
する際に熱処理を施しても基板１から拡散するＬｉイオ
ンはイオン伝導率の低いバッファ層３ａによりブロック
されバッファ層３に混入しない。よってバッファ層内で
動きうるイオンの量を低くすることができ、ＤＣドリフ
トを低減することができる。また、電極４ａ，４ｂ直下
のバッファ層３は従来の材料を用いており、イオン混入
を阻止するバッファ層３ａの厚さを薄くすることによ
り、電極４ａ，４ｂへの電圧印加時の基板１中の電界強
度に対してほとんど影響を与えないためスイッチング電
圧の上昇を抑えることができる。バッファ層３ａを形成
するイオン伝導率が低い材料としてはＭｇＦ2、Ｓｉ3Ｎ
4 、Ｓｉなどがある。
Claims (3)
- 【請求項１】 電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 又は
ＬｉＴａＯ3 基板上に形成された光導波路、前記光導波
路上に形成されるバッファ層、前記光導波路近傍の前記
バッファ層上に形成される複数本からなる電極及び前記
電極上または前記電極と前記バッファ層の間に形成され
る導電性膜からなる導波路型の光制御デバイスにおい
て、前記バッファ層と前記基板の間に前記バッファ層よ
りイオン伝導率の低い材料からなる層を挿入したことを
特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項２】 電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3 又は
ＬｉＴａＯ3 基板上に形成された光導波路、前記光導波
路上に形成されるバッファ層、前記光導波路近傍の前記
バッファ層上に形成される複数本からなる電極及び前記
電極上または前記電極と前記バッファ層の間に形成され
る導電性膜からなる導波路型の光制御デバイスにおい
て、前記バッファ層と、前記電極または前記導電性膜と
の間に前記バッファ層のイオンを捕獲し得る材料からな
る層を挿入したことを特徴とする光制御デバイス。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光制御デバイスにおい
て、前記バッファ層と、前記電極または前記導電性膜と
の間に、前記バッファ層のイオンを捕獲し得る材料から
なる層を挿入したことを特徴とする光制御デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23997392A JPH0675195A (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 光制御デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23997392A JPH0675195A (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 光制御デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0675195A true JPH0675195A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=17052591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23997392A Withdrawn JPH0675195A (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 光制御デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675195A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0640860A2 (en) * | 1993-08-27 | 1995-03-01 | Nec Corporation | Waveguide-type optical device |
| EP0704742A3 (en) * | 1994-09-27 | 1997-07-23 | Nec Corp | Optical control device and method for its manufacture |
| WO2000063743A1 (en) * | 1999-04-16 | 2000-10-26 | Jds Uniphase Corporation | Electro-optical devices using non-conductive and conductive polymer buffer layers |
| US7130493B2 (en) * | 2001-01-19 | 2006-10-31 | Qinetiq Limited | Travelling-wave guide electro-optic modulator |
| WO2013015294A1 (ja) * | 2011-07-26 | 2013-01-31 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
| CN111665647A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-15 | 三明学院 | 一种新型电光调制器 |
| CN114077009A (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-22 | 富士通光器件株式会社 | 光波导器件 |
-
1992
- 1992-08-17 JP JP23997392A patent/JPH0675195A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2013015294A1 (ja) * | 2011-07-26 | 2013-01-31 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
| JP2013025283A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
| CN111665647A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-15 | 三明学院 | 一种新型电光调制器 |
| CN114077009A (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-22 | 富士通光器件株式会社 | 光波导器件 |
| CN114077009B (zh) * | 2020-08-13 | 2024-02-13 | 富士通光器件株式会社 | 光波导器件 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |