JPS6375725A - 電気光学的モード変換装置 - Google Patents
電気光学的モード変換装置Info
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- JPS6375725A JPS6375725A JP62211542A JP21154287A JPS6375725A JP S6375725 A JPS6375725 A JP S6375725A JP 62211542 A JP62211542 A JP 62211542A JP 21154287 A JP21154287 A JP 21154287A JP S6375725 A JPS6375725 A JP S6375725A
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
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- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は光通信に関し、特に、光回路用部品として使用
される平面形導波装置に関する。
される平面形導波装置に関する。
［従来の技術］
変調器のようなある種のモード変換器やその動作のため
に電気エネルギの入力を必要とするスイッチを含む各種
の形式の導波装置は、情報を伝送するために、光領域の
スペクトルの電磁波搬送波を伝送しかつ制御することが
必要である。平面形構造の導波５Ａ置は、寸法が小さい
こと、耐久性が優れていること、低コストであることお
よび製造が容易であることのために、多くの場合に利点
を右することが知られている。このような平面形導波Ｉ
装置の場合、光を伝搬する複層ｔｌｉ ｖＪ品の甲面の
その中に、チＡ７ンネル状の屈折率の大きな特定部分を
伯ることによって、導波路が作成される。光伝搬材料の
屈折率を大きくするために通常行なわれる方法は、例え
ば、チタンを光伝搬ＩＦｌの中へ高温度で拡散するとか
、または光伝搬材料を溶融した安息香酸の浴の中に浸漬
する等によるイオン交換法である。電気エネルギを必要
とする導波装置の場合には、このエネルギは電極を通し
て加えられる。この電極は、通常、導波路の上または近
傍に、金属の薄いストリップを沈着することによって作
成される。導波路の近傍に金属電極を設けることの１つ
の問題点は、伝送波のエネ、ルギの一部分が電極の近傍
において、光吸収を受けて減衰することである。
に電気エネルギの入力を必要とするスイッチを含む各種
の形式の導波装置は、情報を伝送するために、光領域の
スペクトルの電磁波搬送波を伝送しかつ制御することが
必要である。平面形構造の導波５Ａ置は、寸法が小さい
こと、耐久性が優れていること、低コストであることお
よび製造が容易であることのために、多くの場合に利点
を右することが知られている。このような平面形導波Ｉ
装置の場合、光を伝搬する複層ｔｌｉ ｖＪ品の甲面の
その中に、チＡ７ンネル状の屈折率の大きな特定部分を
伯ることによって、導波路が作成される。光伝搬材料の
屈折率を大きくするために通常行なわれる方法は、例え
ば、チタンを光伝搬ＩＦｌの中へ高温度で拡散するとか
、または光伝搬材料を溶融した安息香酸の浴の中に浸漬
する等によるイオン交換法である。電気エネルギを必要
とする導波装置の場合には、このエネルギは電極を通し
て加えられる。この電極は、通常、導波路の上または近
傍に、金属の薄いストリップを沈着することによって作
成される。導波路の近傍に金属電極を設けることの１つ
の問題点は、伝送波のエネ、ルギの一部分が電極の近傍
において、光吸収を受けて減衰することである。
電極によるこの減衰作用から導波路を防ぐために、従来
行なわれている方法は、のその表面上に、導波路の屈折
率よりも小さな屈折率をもった薄いＩＩ体フィルム、例
えば、厚さ約０．１ミクロンの二酸化シリコン膜を、ス
パッタ沈老法などで沈着し、この誘電体フィルムの上に
金属電極を沈着する方法である。このＨｒｆｉ体フィル
ムは光学的に高品質のものでなければならない。すなわ
ち、この誘電体は不純物その他の欠陥のないものでな（
プればならない。それは、これらの欠陥があると、それ
らは光の散乱中心となり、伝送波を減衰させるからであ
る。この誘電体層は、伝送波のエネルギ場が電極と接触
しないように、その屈折率が１５板の屈折率に等しいか
または小さくなければならなく、かつまた、十分の厚さ
をもだなりればならない。さらに、電気エネルギが’Ｍ
Ｊｋに加えられた時、電流がのその中へ流れることを
防止するためにその導電率が十分に小さく、すなわち、
抵抗率が十分に大きくなければならない。
行なわれている方法は、のその表面上に、導波路の屈折
率よりも小さな屈折率をもった薄いＩＩ体フィルム、例
えば、厚さ約０．１ミクロンの二酸化シリコン膜を、ス
パッタ沈老法などで沈着し、この誘電体フィルムの上に
金属電極を沈着する方法である。このＨｒｆｉ体フィル
ムは光学的に高品質のものでなければならない。すなわ
ち、この誘電体は不純物その他の欠陥のないものでな（
プればならない。それは、これらの欠陥があると、それ
らは光の散乱中心となり、伝送波を減衰させるからであ
る。この誘電体層は、伝送波のエネルギ場が電極と接触
しないように、その屈折率が１５板の屈折率に等しいか
または小さくなければならなく、かつまた、十分の厚さ
をもだなりればならない。さらに、電気エネルギが’Ｍ
Ｊｋに加えられた時、電流がのその中へ流れることを
防止するためにその導電率が十分に小さく、すなわち、
抵抗率が十分に大きくなければならない。
導波路を金属電極から効果的に分離するために、要求さ
れた品質と導電率とをもった誘電体フィルムを作成する
ことは困難である。欠陥のないフィルムを作成するには
、高度の品質管理が要求される。このためには、極めて
清浄な環境を整えることと、極めて純粋な材料を用いる
ことと、製造工程中の温度、湿度および真空を精密に制
御することとが必要である。最適条件かられずかにずれ
ても、高品質材料が得られる歩留りは大幅に低下する。
れた品質と導電率とをもった誘電体フィルムを作成する
ことは困難である。欠陥のないフィルムを作成するには
、高度の品質管理が要求される。このためには、極めて
清浄な環境を整えることと、極めて純粋な材料を用いる
ことと、製造工程中の温度、湿度および真空を精密に制
御することとが必要である。最適条件かられずかにずれ
ても、高品質材料が得られる歩留りは大幅に低下する。
さらに、導波装置に使用するための高純度の光伝送用複
屈折結晶材料を製造することはできるけれども、このよ
うな材料でも痕跡程度の不純物、特に鉄、を含有してお
り、これらの不純物が導波路内を伝搬する光と反応して
、イオン化されることがある。その結果、導波路の近傍
に空間電荷が発生し、そしてこの空間電荷が電気光学効
果によって、導波モードを乱す。このような現象は、通
常、光学損傷効果と呼ばれている。
屈折結晶材料を製造することはできるけれども、このよ
うな材料でも痕跡程度の不純物、特に鉄、を含有してお
り、これらの不純物が導波路内を伝搬する光と反応して
、イオン化されることがある。その結果、導波路の近傍
に空間電荷が発生し、そしてこの空間電荷が電気光学効
果によって、導波モードを乱す。このような現象は、通
常、光学損傷効果と呼ばれている。
さらに、前記工程で作成された導波路は、導波路の軸に
対して、非対称モード・パワー分布をもつ傾向がある。
対して、非対称モード・パワー分布をもつ傾向がある。
この非対称性のために、これらの導波路への光結合効率
およびこれらの導波路からの光結合効率は著しく小さい
ものとなる。
およびこれらの導波路からの光結合効率は著しく小さい
ものとなる。
［発明の目的と要約］
したがって、本発明の目的は、平面形導波装首ののその
中にバッファ層を作り、かつそのバッファ層を精密な制
御が可能で信頼性のある工程で製造することにより欠陥
のないバッファ九くとすることにより、平面形導波装置
の導波路の中の光電磁波を金属電極による減衰から保護
することである。
中にバッファ層を作り、かつそのバッファ層を精密な制
御が可能で信頼性のある工程で製造することにより欠陥
のないバッファ九くとすることにより、平面形導波装置
の導波路の中の光電磁波を金属電極による減衰から保護
することである。
本発明の別の目的は、空間電荷の蓄積を小さくするため
に、のその導波路近傍の領域の導電率を大きくし、光学
損傷効果を大幅に小さくすることである。
に、のその導波路近傍の領域の導電率を大きくし、光学
損傷効果を大幅に小さくすることである。
本発明により、平面形導波装置の中の導波路を伝搬する
情報担持光搬送波を、金ＷＵ Ｅ極による光エネルギの
吸収による減衰から保護することに関する秤々の問題点
が、導波装置の基板内に導波路と電極との間に屈折率の
小さなバッファ層を導波路と電極とを光学的に分離する
ことにより解決される。
情報担持光搬送波を、金ＷＵ Ｅ極による光エネルギの
吸収による減衰から保護することに関する秤々の問題点
が、導波装置の基板内に導波路と電極との間に屈折率の
小さなバッファ層を導波路と電極とを光学的に分離する
ことにより解決される。
前記バッファ筈は好ましくは、まずＸカットまたはｙカ
ットされた複屈折結晶材料ののその中に二導波路を作り
、そののその上にマグネシウムの層を作り、次にこの７
グネシウムを一定温度で予め定められた時間の間酸化す
ることによって形成される。その後、必要に一応しこの
酸化マグネシウム・バッファ層の上に、電極が沈着され
る。ＭＧＯバッファ層は、ＴＩＥ−ＴＭモード変換作用
の最適化を容易にし、またこのような装置において、Ｔ
ＩＥ−ＴＭモードの位相整合を強υ１的に行なうために
用いられる直流バイアス電界に対する＠哲を大幅に減少
することが知られている。
ットされた複屈折結晶材料ののその中に二導波路を作り
、そののその上にマグネシウムの層を作り、次にこの７
グネシウムを一定温度で予め定められた時間の間酸化す
ることによって形成される。その後、必要に一応しこの
酸化マグネシウム・バッファ層の上に、電極が沈着され
る。ＭＧＯバッファ層は、ＴＩＥ−ＴＭモード変換作用
の最適化を容易にし、またこのような装置において、Ｔ
ＩＥ−ＴＭモードの位相整合を強υ１的に行なうために
用いられる直流バイアス電界に対する＠哲を大幅に減少
することが知られている。
バッファ層はまた、Ｘカットまたはｙカットされた複屈
折結晶材料の中に２軸に実質的に平行で大きな屈折率を
もつ／ｊ局所領域として作られた導波路を有する平面形
Ｊ工板に、イオン交換法または陽子交換法によって形成
することもできる。イオン交換法は、実際、のそのバッ
ファ層を画定する表面層の常光線の屈折率を小さくする
効果がある。
折結晶材料の中に２軸に実質的に平行で大きな屈折率を
もつ／ｊ局所領域として作られた導波路を有する平面形
Ｊ工板に、イオン交換法または陽子交換法によって形成
することもできる。イオン交換法は、実際、のそのバッ
ファ層を画定する表面層の常光線の屈折率を小さくする
効果がある。
このバッファ層は、その屈折率が−・定の限界内で注意
深く制御されると共に、一様−（・かつ均質である点に
おいて信頼性がある。陽子交換法では、五を板を溶融し
た安息青酸のよう’、ｔ Ｉ’ｉ！ ｔ’ｌ浴の中に、
予め定められた温度で予め定められた時間の間、浸りこ
とによって行なわれる。この場合、浴の温ｆ５と時間と
を調節することによって、バッファ層のＪ７さを精密に
制御２１１ ＝Ｊることができる。
深く制御されると共に、一様−（・かつ均質である点に
おいて信頼性がある。陽子交換法では、五を板を溶融し
た安息青酸のよう’、ｔ Ｉ’ｉ！ ｔ’ｌ浴の中に、
予め定められた温度で予め定められた時間の間、浸りこ
とによって行なわれる。この場合、浴の温ｆ５と時間と
を調節することによって、バッファ層のＪ７さを精密に
制御２１１ ＝Ｊることができる。
以上のような方法で作成されたバッファ層は、導波路を
４ｆ極から光学的に分離するのに加えて、導波路をのそ
の表面の下に埋め込む効果と、導波モードのパワー分布
をこの導波路の軸に対してより対称的にするのに役立ち
、それによって、この導波路と光ファイバとの間の結合
効率が改善される。このバッファ層のもう１つの明確な
利点は、導波路の表面層領域の専゛市率が大ぎくなるこ
とである。それにより、導波路内のイオン化した不純物
が移動してぎて、最終的に、それらの電荷が中和する。
４ｆ極から光学的に分離するのに加えて、導波路をのそ
の表面の下に埋め込む効果と、導波モードのパワー分布
をこの導波路の軸に対してより対称的にするのに役立ち
、それによって、この導波路と光ファイバとの間の結合
効率が改善される。このバッファ層のもう１つの明確な
利点は、導波路の表面層領域の専゛市率が大ぎくなるこ
とである。それにより、導波路内のイオン化した不純物
が移動してぎて、最終的に、それらの電荷が中和する。
その結果、導波路の中に電荷が蓄積することが防止され
、そしてこのような電荷のＮ槓により電磁波が乱される
ことが防止される。
、そしてこのような電荷のＮ槓により電磁波が乱される
ことが防止される。
［実施例］
添付図面において、同等の部品には同じ参照番号がつけ
られている。
られている。
従来の！ｌＩ！望的な甲面形導波装貨の１つの例が、第
１図において、参照量＠１０で全体的に示されている。
１図において、参照量＠１０で全体的に示されている。
このラタ波）ｉｉｉｆｆｌは、Ｘカットまたはｙカット
された複屈折結晶材料のような、高品質光学材料の基板
１２を口している。そして、こののその中に、ｌ軸に沿
つで屈折率の大きな特定領域が作られ、この領域が導波
路１４となる。この導波路１４は種々の−［程によって
作成することができる。
された複屈折結晶材料のような、高品質光学材料の基板
１２を口している。そして、こののその中に、ｌ軸に沿
つで屈折率の大きな特定領域が作られ、この領域が導波
路１４となる。この導波路１４は種々の−［程によって
作成することができる。
これらの■程の１つは、チタンのような；Ｄ移金属を内
部に拡散する［程である。電極２ｏに接続されたＳ線１
６と、電Ｉｌｌ ２２に接続された導線１８とににつて
、導波装置１ｏに°重圧が加えられる。
部に拡散する［程である。電極２ｏに接続されたＳ線１
６と、電Ｉｌｌ ２２に接続された導線１８とににつて
、導波装置１ｏに°重圧が加えられる。
電極２０ａ３よび２２は、それぞれ、導波路１４の十ま
たはその近傍に沈着された金属の薄いストリップの形状
を有している。電極２ｏと電ＮｌＡ２２を構成している
金属ストリップは、それが導波路の近傍に位置している
ために、ｂし何等かの手段を取らないならば、導波路１
４の中を伝搬する光波Ｇ、Ｌ減哀を受けるであろう。こ
のために、５品７１の誘電体材料の薄い層２４が、導波
路１４と電１（ｉ２０．２２との間のも１板１２のトに
、通常スパッタ沈着によって作られる。この高品質給電
体材Ｈの薄いＰｆＩ２４は、例えば、約０．１ミクロン
のｊｉ、Ｉさの二酸化シリコンの層であることができる
。
たはその近傍に沈着された金属の薄いストリップの形状
を有している。電極２ｏと電ＮｌＡ２２を構成している
金属ストリップは、それが導波路の近傍に位置している
ために、ｂし何等かの手段を取らないならば、導波路１
４の中を伝搬する光波Ｇ、Ｌ減哀を受けるであろう。こ
のために、５品７１の誘電体材料の薄い層２４が、導波
路１４と電１（ｉ２０．２２との間のも１板１２のトに
、通常スパッタ沈着によって作られる。この高品質給電
体材Ｈの薄いＰｆＩ２４は、例えば、約０．１ミクロン
のｊｉ、Ｉさの二酸化シリコンの層であることができる
。
本発明による平面形力波装首において、モード変換装置
の場合の例示的実施例が、第２図において参照番号１１
によって全体的に示されている。
の場合の例示的実施例が、第２図において参照番号１１
によって全体的に示されている。
この実施例では、二Ａブ酸リチウム
（Ｌ ｉ Ｎ ｂ ０３）またはタンタル酎リチウム（
Ｌ ｉ ＴａＯ２）等の複屈折結晶材料で作られた平面
形Ｊ、！板１３はＸ結晶軸方向またはＸ結晶軸方向に切
断され、そしてこののその中に、ｌ軸に事実上平行な許
容された限界内で、導波路１５が作られる。
Ｌ ｉ ＴａＯ２）等の複屈折結晶材料で作られた平面
形Ｊ、！板１３はＸ結晶軸方向またはＸ結晶軸方向に切
断され、そしてこののその中に、ｌ軸に事実上平行な許
容された限界内で、導波路１５が作られる。
基板１３の上に、酸化マグネシウム・バッファ層１７が
形成される。このバッファ層は導波路１５上を基板１３
の幅全体に渉って形成される。このバッファ層１７の上
に、３個の金ａ電極１９゜２１および２３が沈着される
。これらの電極１９゜２１および２３は、それぞれ、心
線２５．２７および２９を有する。電極２３は導波路１
５の真上に配置され、電極１９および２１はそれらの内
側端が導波路１５の外側端の近傍に位置するよう配設さ
れる。
形成される。このバッファ層は導波路１５上を基板１３
の幅全体に渉って形成される。このバッファ層１７の上
に、３個の金ａ電極１９゜２１および２３が沈着される
。これらの電極１９゜２１および２３は、それぞれ、心
線２５．２７および２９を有する。電極２３は導波路１
５の真上に配置され、電極１９および２１はそれらの内
側端が導波路１５の外側端の近傍に位置するよう配設さ
れる。
チャンネル導波路１５は、チタンの細かいストリップを
内部に拡散することによって作成される。
内部に拡散することによって作成される。
このチタンのストリップの方向は、のその２軸の方向と
平行である。導波路１５が２＠に平行に作られるとぎは
、ＴＥモードと７Ｍモードはほぼ同じ実効屈折率をもっ
て良好に伝搬される。これはチタン・ドープ剤がこの材
料の常光線屈折率を大きくするからであり、それにより
７Ｍモードの導波もまた７Ｍモードの導波も促進される
。チャンネル導波路１５の両側にかつ平行に１対、の電
極１９および２１を配置し、チャンネル導波路１５の真
上に第３電ｌ４ｉ２３を配置することによって、モード
変換が実行される。
平行である。導波路１５が２＠に平行に作られるとぎは
、ＴＥモードと７Ｍモードはほぼ同じ実効屈折率をもっ
て良好に伝搬される。これはチタン・ドープ剤がこの材
料の常光線屈折率を大きくするからであり、それにより
７Ｍモードの導波もまた７Ｍモードの導波も促進される
。チャンネル導波路１５の両側にかつ平行に１対、の電
極１９および２１を配置し、チャンネル導波路１５の真
上に第３電ｌ４ｉ２３を配置することによって、モード
変換が実行される。
チャンネルの側辺に沿っての第１組の電極に、すなわち
、１９および２１の電極対に、電圧を加えることによっ
て、直交する方向に偏光しているＴＥモードと７Ｍモー
ドの実効屈折率が、電気光学係数ｒ１２およびｒ２２の
作用によって、強制的にほぼ等しくなる。導波路１５の
上の第３電極２３に電圧を付加して加えることにより、
係数ｒ６１の作用により、モード間でのモード変換が起
こる。
、１９および２１の電極対に、電圧を加えることによっ
て、直交する方向に偏光しているＴＥモードと７Ｍモー
ドの実効屈折率が、電気光学係数ｒ１２およびｒ２２の
作用によって、強制的にほぼ等しくなる。導波路１５の
上の第３電極２３に電圧を付加して加えることにより、
係数ｒ６１の作用により、モード間でのモード変換が起
こる。
この装置または他の同等の装置に対し、これが効率的に
機能を果たすためには、第１ ＩＩ電神がバイアス電圧
を保持することが実現することが中敷である。多くの場
合、このような右派バイアス電圧を加えることは実際的
では４ｒい。それは、それによってモード変換特性を劣
化させ、また装置の特性を経時変化さゼることがあるか
らである。この場合、導波路を埋め込み、モして軸回折
率分布を対称的にすることによって、これらの影響を小
さくすることができる。
機能を果たすためには、第１ ＩＩ電神がバイアス電圧
を保持することが実現することが中敷である。多くの場
合、このような右派バイアス電圧を加えることは実際的
では４ｒい。それは、それによってモード変換特性を劣
化させ、また装置の特性を経時変化さゼることがあるか
らである。この場合、導波路を埋め込み、モして軸回折
率分布を対称的にすることによって、これらの影響を小
さくすることができる。
この実施例において、屈折率分布を対称的にするために
、このチャンネル導波路の表面の屈折率を低下させるこ
とが１つの方法である。このことを実現するには、導波
路を作成した後、のその表面に酸化マグネシウムの薄い
層を拡散させることである。マグネシウム・ドープ剤は
屈折率を低下させる材料として作用し、それによって、
導波路の表面の屈Ｉｊｉ率を大きくしているチタンの効
果が打ら消される。Ｉ’７さが４００△で幅が３ミクロ
ンのチタンのストリップを、１１００℃で５時間、のそ
の中に拡散することによって、この寸法の導波路が形成
される。この第１拡散の後、基板は厚さ２３０Ａのマグ
ネシウムで被苛される。そして炉の中に戻され、そして
湿った酸素の気流中で約４時間、９００℃で酸化が行な
われる。その結果（ｑられた導波路は、０．６３２ミク
ロンの波長において、単一のモードを保持する。その後
、この埋め込まれたチャンネルの上に、３個の電極パタ
ーンが配回される。中央の電極の幅は５ミクロンであり
、そして中央のｍＡと外側の電極との間の間隔は５ミク
ロンである。これらの′ｉｆｉ極の長さは１２ｍ＋であ
る。
、このチャンネル導波路の表面の屈折率を低下させるこ
とが１つの方法である。このことを実現するには、導波
路を作成した後、のその表面に酸化マグネシウムの薄い
層を拡散させることである。マグネシウム・ドープ剤は
屈折率を低下させる材料として作用し、それによって、
導波路の表面の屈Ｉｊｉ率を大きくしているチタンの効
果が打ら消される。Ｉ’７さが４００△で幅が３ミクロ
ンのチタンのストリップを、１１００℃で５時間、のそ
の中に拡散することによって、この寸法の導波路が形成
される。この第１拡散の後、基板は厚さ２３０Ａのマグ
ネシウムで被苛される。そして炉の中に戻され、そして
湿った酸素の気流中で約４時間、９００℃で酸化が行な
われる。その結果（ｑられた導波路は、０．６３２ミク
ロンの波長において、単一のモードを保持する。その後
、この埋め込まれたチャンネルの上に、３個の電極パタ
ーンが配回される。中央の電極の幅は５ミクロンであり
、そして中央のｍＡと外側の電極との間の間隔は５ミク
ロンである。これらの′ｉｆｉ極の長さは１２ｍ＋であ
る。
この装置のＴＥモードとＴ〜１モードの相対減衰率の試
験が、バイアス電圧をかける前に行なわれた。７Ｍモー
ドにおいて、特に大きな減衰は測定されなかった。
験が、バイアス電圧をかける前に行なわれた。７Ｍモー
ドにおいて、特に大きな減衰は測定されなかった。
この装置のモード変換器としての安定性を検査するため
に、導波路がＴＭ偏光゛Ｃ励振され、かつ、外側電極１
９および２１に１４ボルトのバイアス電圧が加えられた
。中央の電極に３０ボルト（ピーク・ピーク値）の交流
（Ｑ号が加えられた。ＴＥモードと７Ｍモードのスルー
ブツｌ−特性が別々に測定された。
に、導波路がＴＭ偏光゛Ｃ励振され、かつ、外側電極１
９および２１に１４ボルトのバイアス電圧が加えられた
。中央の電極に３０ボルト（ピーク・ピーク値）の交流
（Ｑ号が加えられた。ＴＥモードと７Ｍモードのスルー
ブツｌ−特性が別々に測定された。
０．６３２ミク［Ｊンの波長にＪ３いて約１０マイクロ
ワツ］・のスループット・パワーに対し、口の装置のモ
ード変換特性が４０．１間にわたって１２９６以内で安
定化したままであることがわかった。１００マイクロワ
ツトのスルーブツト・パワーでは、５分間で５０％のド
リフトが測定された。
ワツ］・のスループット・パワーに対し、口の装置のモ
ード変換特性が４０．１間にわたって１２９６以内で安
定化したままであることがわかった。１００マイクロワ
ツトのスルーブツト・パワーでは、５分間で５０％のド
リフトが測定された。
０．８１７ミクロンの波長では、同様なパワー・レベル
で、これと同じ時間にわたって、変換特性のドリフ］−
はなかった。この結果は、装置の安定性に光伝導が重要
な役υＪりを采だしていることを示しでいる。誘′市体
に４としてＣＶＤ沈着された５１０２を用いて製造され
たｍＪ様な装置は、０．６３２ミクロン励蚤ε０．８１
７ミクロン励振のいずれの場合にｂ、数分聞の間にかな
りのドリフト（５０％）を示した。
で、これと同じ時間にわたって、変換特性のドリフ］−
はなかった。この結果は、装置の安定性に光伝導が重要
な役υＪりを采だしていることを示しでいる。誘′市体
に４としてＣＶＤ沈着された５１０２を用いて製造され
たｍＪ様な装置は、０．６３２ミクロン励蚤ε０．８１
７ミクロン励振のいずれの場合にｂ、数分聞の間にかな
りのドリフト（５０％）を示した。
陽子交換によって作成された別の実施例が第３図におい
て参照番号３０によって示されている。
て参照番号３０によって示されている。
第３図のブラ太駐板３２は、二Ａブ酸リチウム（１，、
＋ ＮｂＯ２）またはタンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０
３）のような、？！２１ｉｔ折結晶材料で作られる。こ
の基板結晶３２がＸ方向またはｙ方向に切断され、そし
てｌ軸に事実上平行イ≧導波路３４が作られる。ただし
、ｌ軸からのわずかの角度の偏差は許容される。電極３
６Ｊ３よび３８は金属の簿いス１−リップで作られ、そ
しで導波路３４の上または近傍に配置される。電極３６
および３８には、それぞれ、導線４０Ｊ３よび４２が取
り付【ノられる。１プれども、第１図の先行技術による
装置の誘電体材料の沈着層とは胃って、導波路３４と金
属′ｉ＋ｉ極３６および３８を分離１するために、バッ
ファ層４４が基板３２の中に１０接に作られる。
＋ ＮｂＯ２）またはタンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０
３）のような、？！２１ｉｔ折結晶材料で作られる。こ
の基板結晶３２がＸ方向またはｙ方向に切断され、そし
てｌ軸に事実上平行イ≧導波路３４が作られる。ただし
、ｌ軸からのわずかの角度の偏差は許容される。電極３
６Ｊ３よび３８は金属の簿いス１−リップで作られ、そ
しで導波路３４の上または近傍に配置される。電極３６
および３８には、それぞれ、導線４０Ｊ３よび４２が取
り付【ノられる。１プれども、第１図の先行技術による
装置の誘電体材料の沈着層とは胃って、導波路３４と金
属′ｉ＋ｉ極３６および３８を分離１するために、バッ
ファ層４４が基板３２の中に１０接に作られる。
導波路３４は、第３図に示されているように、＋４Ａ造
工稈において、基板３２に適切なマスクを沈着し、そし
てチタンまたは他の遷移金属を内部に拡散させることに
より、チＡ７ンネルの形状をした屈折率の大きな特定領
域として作成される。１３根３２と、のその他の部分に
対して人さな屈折率・をもった導波路３４に対し、陽子
交換が行なわれる。
工稈において、基板３２に適切なマスクを沈着し、そし
てチタンまたは他の遷移金属を内部に拡散させることに
より、チＡ７ンネルの形状をした屈折率の大きな特定領
域として作成される。１３根３２と、のその他の部分に
対して人さな屈折率・をもった導波路３４に対し、陽子
交換が行なわれる。
すると、ｌ軸に事実上平行な導波路３４を備えたＸカッ
ト材料またはｙカッ１〜材料の場合、表面に／７部分の
材料の常光線の屈折率が実際に低下りる。
ト材料またはｙカッ１〜材料の場合、表面に／７部分の
材料の常光線の屈折率が実際に低下りる。
この常光線の屈折率が小さくなった表面層部分がバッフ
ァ層４４となる。その後、このバッファ層４４の上に、
金属′７′ｆｉ極３６および３８の沈着が（）なわれ、
バッファ層４４は導波路３４と金回電極３６．３８との
間に位置する。常光線の屈折率が小さなバッファ層は導
波路３４の中の電磁波を電極３６および３８から分離す
るのに効果的である。
ァ層４４となる。その後、このバッファ層４４の上に、
金属′７′ｆｉ極３６および３８の沈着が（）なわれ、
バッファ層４４は導波路３４と金回電極３６．３８との
間に位置する。常光線の屈折率が小さなバッファ層は導
波路３４の中の電磁波を電極３６および３８から分離す
るのに効果的である。
その理由は、ＴＥモードと７Ｍモードは複屈折結晶材料
の′常光線の屈折率に「感じる」、すなわち彰１を受け
るからである。
の′常光線の屈折率に「感じる」、すなわち彰１を受け
るからである。
イオン交換、または陽子交換は、基板３２を溶融した安
５コ香酎の浴の中に、例えば、２５０℃で３分間、浸Ｉ
Ｊことによって行なわれる。すると、表面のところの厚
さ約０．３ミクロンの層部分からリチウムが取り去られ
、それによって、第５図に示されているように、バッフ
ァ位４４が形成される。１Ｈｊ２３２の中にあるがしか
しチタンの内部拡散がｔｊなわれた領域の外側にあるバ
ッファ層部分４４ａの常光線の屈折率は、のその他の部
分の常光線の屈折率よりも約０．０２だけ小さくなる。
５コ香酎の浴の中に、例えば、２５０℃で３分間、浸Ｉ
Ｊことによって行なわれる。すると、表面のところの厚
さ約０．３ミクロンの層部分からリチウムが取り去られ
、それによって、第５図に示されているように、バッフ
ァ位４４が形成される。１Ｈｊ２３２の中にあるがしか
しチタンの内部拡散がｔｊなわれた領域の外側にあるバ
ッファ層部分４４ａの常光線の屈折率は、のその他の部
分の常光線の屈折率よりも約０．０２だけ小さくなる。
導波路３４の上にあるバッファ層部分４４ｂにおいてら
ほぼ同じ常光線の屈折率の低下が起こる。
ほぼ同じ常光線の屈折率の低下が起こる。
この屈折の低下は、Ｖ板３２の内部へのｙ−タンの拡散
によって得られた屈折率の増大よりも大きい。
によって得られた屈折率の増大よりも大きい。
したがって、導波路３４がのその表面より内部へ埋め込
まれる。導波路３４のこの埋め込みによって、電磁波の
各モードのパワーの分相を、導波路３４の軸に対してよ
り対称的にするのに効果があると考えられる。このこと
により、この導波路と光ファイバとの間の結合効率がよ
くなる。また、陽子交換工程によって、導波路３４の表
面部分の導電率が増大し、のその中のイオン化不純物が
移動してきて中和することが促進される。したがって、
導波路近］カでの電伺蓄槓による可視光波長の乱れの効
果が避けられる。
まれる。導波路３４のこの埋め込みによって、電磁波の
各モードのパワーの分相を、導波路３４の軸に対してよ
り対称的にするのに効果があると考えられる。このこと
により、この導波路と光ファイバとの間の結合効率がよ
くなる。また、陽子交換工程によって、導波路３４の表
面部分の導電率が増大し、のその中のイオン化不純物が
移動してきて中和することが促進される。したがって、
導波路近］カでの電伺蓄槓による可視光波長の乱れの効
果が避けられる。
このように、本発明により、゛Ｐ而面力波１！ｌｉ置に
おいて、電極による電磁波の減算効果を防１トするのに
非常に効果のあるバッファ層と、その特漬法が１ｒＩら
れる。例示された実施例に偏向を行って、種々の構成お
よび機能をもつＩこ−）′６１装置をうろことは可能で
ある。本発明の９む回内に３３いて、例示された実施例
に各科の直圧（１３Ｊ、びまたは変更をトＩ加しく９る
ことは、当業者にとつ（［よ明らかであろう。
おいて、電極による電磁波の減算効果を防１トするのに
非常に効果のあるバッファ層と、その特漬法が１ｒＩら
れる。例示された実施例に偏向を行って、種々の構成お
よび機能をもつＩこ−）′６１装置をうろことは可能で
ある。本発明の９む回内に３３いて、例示された実施例
に各科の直圧（１３Ｊ、びまたは変更をトＩ加しく９る
ことは、当業者にとつ（［よ明らかであろう。
第１図は先行技術による平面層導波装置の概要立体図、
第２図は本発明による平面層導波装置の概要立体図、第
３図は本発明による別の平面層導波装置の概要立体図、
第４図は本発明による第３図の導波装置のＷＡ造工程の
途中の段階における概要端面図、第５図は′Ｐ４３図の
導波装置の端面図。 ［符号の説明］ １３．３２ 平面形基板 １５．３４ 導波路
第２図は本発明による平面層導波装置の概要立体図、第
３図は本発明による別の平面層導波装置の概要立体図、
第４図は本発明による第３図の導波装置のＷＡ造工程の
途中の段階における概要端面図、第５図は′Ｐ４３図の
導波装置の端面図。 ［符号の説明］ １３．３２ 平面形基板 １５．３４ 導波路
Claims (18)
- （１）複屈折結晶材料の平面基板と、 前記基板の１つの結晶軸に事実上平行でかつ前記基板の
他の部分よりも大きな屈折率を有し、電磁波を伝搬する
導波路を画定する、前記基板内の細長い特定領域と、 近傍にある導波路内の光領域の電磁波を減衰させるよう
な材料で形成され、かつ、前記光電磁波を減衰させる程
度に前記導波路に接近して前記基板上に配置された電極
と、 前記電磁波が前記電極と接触するのを防ぎ、それにより
前記電磁波の減衰を防止するため、前記基板の隣接する
部分の屈折率よりも小さな屈折率を持ち、かつ、前記電
極と前記導波路との間の前記基板内に作成されたバッフ
ァ層と、を有する情報担持光領域の電磁波の制御を行な
う平面形導波装置。 - （２）特許請求の範囲第１項において、前記バッファ層
が酸化マグネシウムで構成される前記平面形導波装置。 - （３）特許請求の範囲第１項において、前記平面基板が
ｘカットされた複屈折結晶材料およびｙカットされた複
屈折結晶材料のうちの１つの複屈折材料で構成され、か
つ、前記導波路となる前記細長い特定領域が前記複屈折
結晶材料のｚ軸に事実上平行である、前記平面形導波装
置。 - （４）特許請求の範囲第３項において、前記バッファ層
が前記基板の隣接する部分の常光線の屈折率よりも小さ
な常光線の屈折率を有する、前記平面形導波装置。 - （５）特許請求の範囲第１項において、前記複屈折結晶
材料がニオブ酸リチウムおよびタンタル酸リチウムのう
ちの１つの材料である、前記平面形導波装置。 - （６）特許請求の範囲第１項において、前記導波路が前
記基板の表面の中に形成された１つのチャンネルで構成
される、前記平面形導波装置。 - （７）特許請求の範囲第６項において、前記電極が前記
導波路に事実上平行に配置されたストリップで構成され
る、前記平面形導波装置。 - （８）特許請求の範囲第１項において、前記電極が前記
導波路の両側に沿つて前記導波路に平行に配置された１
対の電極で構成される、前記平面形導波装置。 - （９）特許請求の範囲第５項において、前記バッファ層
が、前記特定領域内にありかつ前記導波路の常光線の屈
折率よりも小さな常光線の屈折率をもつ第１領域と、前
記特定領域の外側にありかつ前記特定領域の外側にある
前記基板の隣接する領域の常光線の屈折率よりも小さな
常光線の屈折率をもつ第２領域とを有する、前記平面形
導波装置。 - （１０）特許請求の範囲第９項において、前記バッファ
層が陽子交換工程によつて形成される、前記平面形導波
装置。 - （１１）複屈折結晶材料の平面基板に導波路を画定する
ため、該基板に遷移金属を内部拡散させて、前記基板の
他の領域よりも大きな屈折率を有する特定領域を前記基
板の中に形成する段階と、バッファとして機能するよう
に、前記基板の表面に隣接する層部分の屈折率を該基板
のその他の部分の屈折率よりも小さくする段階と、 前記基板の前記表面上に電極を形成する段階であつて、
前記バッファ層が前記電極と前記導波路との間に配置さ
れるようにし、それにより前記導波路を伝送する電磁波
が前記電極によつて減衰を受けるのを前記バッファ層に
よつて防止するように、前記電極を形成する段階と、 を有する、情報を担持光領域の電磁波の制御を行なう平
面形導波装置の製造法。 - （１２）特許請求の範囲第１１項において、屈折率を小
さくする前記段階が前記基板と前記導波路との上にマグ
ネシウムの層を配置する段階と、前記バッファ層を作る
ために前記マグネシウムを酸化する段階とを有する、前
記平面形導波装置の製造法。 - （１３）特許請求の範囲第１１項において、屈折率を小
さくする前記段階が前記基板を溶融した安息香酸の浴の
中に浸す段階を有する、前記平面形導波装置の製造法。 - （１４）特許請求の範囲第１１項において、屈折率を小
さくする前記段階が前記基板のその他の部分の常光線の
屈折率よりも前記基板の前記層の常光線の屈折率を小さ
くする段階を有する、前記平面形導波装置の製造法。 - （１５）特許請求の範囲第１１項において、内部への拡
散を行なう前記段階の前に複屈折結晶材料の前記基板を
作成するためにニオブ酸リチウムおよびタンタル酸リチ
ウムのうちの１つの材料をｘ方向およびｙ方向のうちの
１つの方向に切断する段階をさらに有し、かつ、内部へ
の拡散を行なう前記段階が前記複屈折結晶材料のｚ軸に
事実上平行な細長い形状をした大きな屈折率を有する前
記特定領域を形成する段階をさらに有する、前記平面形
導波装置の製造法。 - （１６）特許請求の範囲第１５項において、内部への拡
散を行なう前記段階が前記平面基板の内部へチタンを拡
散する段階を有する、前記平面形導波装置の製造法。 - （１７）特許請求の範囲第１１項において、屈折率を小
さくする前記段階が前記基板のその他の部分の常光線の
屈折率よりも前記バッファ層の常光線の屈折率を小さく
する段階を有する、前記平面形導波装置の製造法。 - （１８）特許請求の範囲第１７項において、屈折率を小
さくする前記段階が前記特定領域の中にある前記層の部
分の常光線の屈折率を前記導波路の常光線の屈折率より
も小さくする段階と、前記特定領域の外側にある前記層
の部分の常光線の屈折率を前記特定領域の外側にある前
記基板の隣接する部分の常光線の屈折率よりも小さくす
る段階とを有する、前記平面形導波装置の製造法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US906931 | 1986-09-15 | ||
| US06/906,931 US4775208A (en) | 1986-06-06 | 1986-09-15 | Planar waveguide mode converter device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6375725A true JPS6375725A (ja) | 1988-04-06 |
| JPH083581B2 JPH083581B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=25423244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62211542A Expired - Fee Related JPH083581B2 (ja) | 1986-09-15 | 1987-08-27 | 電気光学的モード変換装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4775208A (ja) |
| EP (1) | EP0260416B1 (ja) |
| JP (1) | JPH083581B2 (ja) |
| CA (1) | CA1298390C (ja) |
| DE (2) | DE3785630T2 (ja) |
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1986
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1987
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- 1987-07-29 EP EP87110998A patent/EP0260416B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-27 JP JP62211542A patent/JPH083581B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58172619A (ja) * | 1982-04-01 | 1983-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光デバイス用基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0260416A3 (en) | 1988-12-14 |
| EP0260416A2 (en) | 1988-03-23 |
| DE260416T1 (de) | 1988-07-21 |
| DE3785630T2 (de) | 1993-08-05 |
| CA1298390C (en) | 1992-03-31 |
| JPH083581B2 (ja) | 1996-01-17 |
| DE3785630D1 (de) | 1993-06-03 |
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