JP2621313B2 - 光スイッチ・変調器 - Google Patents
光スイッチ・変調器Info
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- JP2621313B2 JP2621313B2 JP6646088A JP6646088A JP2621313B2 JP 2621313 B2 JP2621313 B2 JP 2621313B2 JP 6646088 A JP6646088 A JP 6646088A JP 6646088 A JP6646088 A JP 6646088A JP 2621313 B2 JP2621313 B2 JP 2621313B2
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- modulator
- electrode
- optical switch
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- 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
- 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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は方向性結合器を用いた導波型の光スイッチ・
変調器に関するものである。
変調器に関するものである。
基板に形成された互いに近接した２本の光導波路で構
成した光方向性結合器からなる導波型光スイッチ・変調
器は光交換機及び光通信ネークワークにおける伝送路切
替器、外部変調器などへの応用がある。この光方向性結
合器からなる導波型光スイッチ・変調器において、光路
をスイッチまたは光を変調するための制御信号が印加さ
れる制御電極（今後電極と呼ぶ）は、通常光方向性結合
器を構成する光導波路上に設置される。電極材料は金属
及び導電性のある透明材料を用いる。電極材料として金
属を用いるもの（以後金属電極と呼ぶ）は、光スイッチ
・変調器を電界成分が基板に垂直な偏光モード（TMモー
ド）で動作させる場合、金属による光の吸収を防ぐため
に、光導波路と金属電極の間に基板より屈折率が低く、
かつ光の吸収が少ない光学的なバッファ層を施す。この
バッファ層はSiO2,Si3N4,SiONx,Al2O3などが用いらえ
る。一方、導電性がある透明材料を用いた電極（以後透
明電極と呼ぶ）はその屈折率が低ければ、前記バッファ
層は必要とせず電極を光導波路上に直接形成することが
できる。透明材料にはITOがある。
成した光方向性結合器からなる導波型光スイッチ・変調
器は光交換機及び光通信ネークワークにおける伝送路切
替器、外部変調器などへの応用がある。この光方向性結
合器からなる導波型光スイッチ・変調器において、光路
をスイッチまたは光を変調するための制御信号が印加さ
れる制御電極（今後電極と呼ぶ）は、通常光方向性結合
器を構成する光導波路上に設置される。電極材料は金属
及び導電性のある透明材料を用いる。電極材料として金
属を用いるもの（以後金属電極と呼ぶ）は、光スイッチ
・変調器を電界成分が基板に垂直な偏光モード（TMモー
ド）で動作させる場合、金属による光の吸収を防ぐため
に、光導波路と金属電極の間に基板より屈折率が低く、
かつ光の吸収が少ない光学的なバッファ層を施す。この
バッファ層はSiO2,Si3N4,SiONx,Al2O3などが用いらえ
る。一方、導電性がある透明材料を用いた電極（以後透
明電極と呼ぶ）はその屈折率が低ければ、前記バッファ
層は必要とせず電極を光導波路上に直接形成することが
できる。透明材料にはITOがある。
金属電極及び透明電極はその動作中，湿気，ホコリ，
温度変化などの外部環境の影響により電極自体の破壊や
劣化などが生じ、光スイッチ・変調器の動作不良が発生
するため電極を外部環境から保護するために電極を覆う
パッシベーション膜を施す場合がある。これらの電極の
構造を第３図及び第４図を参照して説明する。
温度変化などの外部環境の影響により電極自体の破壊や
劣化などが生じ、光スイッチ・変調器の動作不良が発生
するため電極を外部環境から保護するために電極を覆う
パッシベーション膜を施す場合がある。これらの電極の
構造を第３図及び第４図を参照して説明する。
第３図（ａ），（ｂ）は、光方向性結合器４から成る
光スイッチ・変調器において金属電極６を用いた構造の
断面図であり、金属電極６と光方向性結合器４の間にバ
ッファ層５が設けてある。第３図（ａ）はバッファ層５
をLiNb3基板１の全面に施した場合であり、第３図
（ｂ）はバッファ層５を金属電極６の領域のみに施した
場合である。
光スイッチ・変調器において金属電極６を用いた構造の
断面図であり、金属電極６と光方向性結合器４の間にバ
ッファ層５が設けてある。第３図（ａ）はバッファ層５
をLiNb3基板１の全面に施した場合であり、第３図
（ｂ）はバッファ層５を金属電極６の領域のみに施した
場合である。
第４図は、光方向性結合器４から成る光スイッチ・変
調器において透明電極７を用いた構造の断面図である。
第３図，第４図のそれぞれの電極はパッシベーション膜
８で覆われている。
調器において透明電極７を用いた構造の断面図である。
第３図，第４図のそれぞれの電極はパッシベーション膜
８で覆われている。
第３図（ｂ）において、バッファ層５を金属電極６の
領域のみに施すのは金属電極６に直流電圧バイアスを印
加した場合にスイッチング電圧のシフト（今後DCドリフ
トと呼ぶ）が生じるのを低減させるためである。すなわ
ち、前記DCドリフトの主要因は、金属電極６に直流電圧
バイアスを印加した場合のバッファ層５内の正負イオン
の移動によるものであり、第３図（ａ）の構造では前記
正負イオンの移動が顕著に現われるのに対し、第３図
（ｂ）では１対の金属電極６の間の前記正負イオンの移
動はなく、LiNbO3基板１と金属電極６の間の前記正負イ
オンの移動のみに抑えられるため、DCドリフトは低減さ
れる。一方、第４図に示す透明電極７を用いた構造では
DCドリフトの主要因であるバッファ層が不要なためDCド
リフトは回避される。これらの電極構造において、電極
6,7はその動作中湿気，ホコリ，温度変化などの外部環
境の影響により電極自体の破壊や劣化などが生じ、光ス
イッチ・変調器の動作不良が発生する。このため電極6,
7を外部環境から保護するため電極を覆うパッシベーシ
ョン膜８を施すことがある。パッシベーション膜８に望
まれることは、第一にパッシベーション膜８自体が極め
て低い不純物濃度をもつこと、すなわち、不純物濃度が
高ければ前記DCドリフトの発生を促進してしまう。第二
にパッシベーション膜８自体の絶縁破壊電圧が高いこ
と、すなわち、第３図，第４図における金属電極6,透明
電極７それぞれにおいて、一対の電極6,7の間の距離、
すなわち、光方向性結合器４の２本の導波路の間隔数μ
ｍに対して直流電圧バイアス100V近くを必要とすると
き、絶縁破壊電圧が低いと電極自体が絶縁破壊を発生す
る。
領域のみに施すのは金属電極６に直流電圧バイアスを印
加した場合にスイッチング電圧のシフト（今後DCドリフ
トと呼ぶ）が生じるのを低減させるためである。すなわ
ち、前記DCドリフトの主要因は、金属電極６に直流電圧
バイアスを印加した場合のバッファ層５内の正負イオン
の移動によるものであり、第３図（ａ）の構造では前記
正負イオンの移動が顕著に現われるのに対し、第３図
（ｂ）では１対の金属電極６の間の前記正負イオンの移
動はなく、LiNbO3基板１と金属電極６の間の前記正負イ
オンの移動のみに抑えられるため、DCドリフトは低減さ
れる。一方、第４図に示す透明電極７を用いた構造では
DCドリフトの主要因であるバッファ層が不要なためDCド
リフトは回避される。これらの電極構造において、電極
6,7はその動作中湿気，ホコリ，温度変化などの外部環
境の影響により電極自体の破壊や劣化などが生じ、光ス
イッチ・変調器の動作不良が発生する。このため電極6,
7を外部環境から保護するため電極を覆うパッシベーシ
ョン膜８を施すことがある。パッシベーション膜８に望
まれることは、第一にパッシベーション膜８自体が極め
て低い不純物濃度をもつこと、すなわち、不純物濃度が
高ければ前記DCドリフトの発生を促進してしまう。第二
にパッシベーション膜８自体の絶縁破壊電圧が高いこ
と、すなわち、第３図，第４図における金属電極6,透明
電極７それぞれにおいて、一対の電極6,7の間の距離、
すなわち、光方向性結合器４の２本の導波路の間隔数μ
ｍに対して直流電圧バイアス100V近くを必要とすると
き、絶縁破壊電圧が低いと電極自体が絶縁破壊を発生す
る。
〔発明が解決しようとする課題〕 前述した様に、パッシベーション膜を適用した従来の
光スイッチ・変調器では、パッシベーション膜の特性に
よりDCドリフト、電極寿命が決定されるため、常に高い
信頼性を得るのは困難である。
光スイッチ・変調器では、パッシベーション膜の特性に
よりDCドリフト、電極寿命が決定されるため、常に高い
信頼性を得るのは困難である。
本発明の目的は、高信頼の光スイッチ・変調器を与え
ることにある。
ることにある。
本発明は、基板に形成された互いに近接した２本の光
導波路からなる光方向性結合器と、前記２本の光導波路
上にそれぞれ形成された制御電極とそれを覆うパッシベ
ーション膜からなる光スイッチ・変調器において、すく
なくとも前記近接した２本の光導波路の間の領域が前記
近接した２本の光導波路の間の領域が前記近接した２本
の光導波路表面より凸部にせしめ、かつ、前記パッシベ
ーション膜を前記凸部を介して分断せしめたことを特徴
とする。
導波路からなる光方向性結合器と、前記２本の光導波路
上にそれぞれ形成された制御電極とそれを覆うパッシベ
ーション膜からなる光スイッチ・変調器において、すく
なくとも前記近接した２本の光導波路の間の領域が前記
近接した２本の光導波路の間の領域が前記近接した２本
の光導波路表面より凸部にせしめ、かつ、前記パッシベ
ーション膜を前記凸部を介して分断せしめたことを特徴
とする。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例に係る方向
性結合器を用いた光スイッチ・変調器の断面図であり、
LiNbO3基板１を用い、電極形成領域以外をすべてLiNbO3
凸部とした場合、すなわちLiNbO3基板に溝を形成し、そ
の中に電極を形成した構造を示している。光方向性結合
器４を構成する光導波路はTiを熱拡散して形成した。Li
NbO3基板自体の絶縁破壊電圧はおよそ100V/μｍである
ため、電極間の絶縁層として優れた特性をもつ。例えば
電極間の距離Ｗを５μｍとすると、この時の絶縁破壊電
圧は数百Ｖ以上となる。この値は、光スイッチ・変調器
にとって実用上充分である。
性結合器を用いた光スイッチ・変調器の断面図であり、
LiNbO3基板１を用い、電極形成領域以外をすべてLiNbO3
凸部とした場合、すなわちLiNbO3基板に溝を形成し、そ
の中に電極を形成した構造を示している。光方向性結合
器４を構成する光導波路はTiを熱拡散して形成した。Li
NbO3基板自体の絶縁破壊電圧はおよそ100V/μｍである
ため、電極間の絶縁層として優れた特性をもつ。例えば
電極間の距離Ｗを５μｍとすると、この時の絶縁破壊電
圧は数百Ｖ以上となる。この値は、光スイッチ・変調器
にとって実用上充分である。
第１図（ａ）はLiNbO3凸部３と電極２とが互いに接触
した場合であり、第１図（ｂ）はLiNbO3凸部３と電極２
が互いに接触しないように形成した場合であり光スイッ
チ・変調器の構成上どちらでも良いが、光スイッチング
電圧，変調電圧の点からは第１図（ｂ）の方が良い。す
なわち、誘電率の高いLiNbO3基板１に接触しない方が電
界の有効利用ができるためである。
した場合であり、第１図（ｂ）はLiNbO3凸部３と電極２
が互いに接触しないように形成した場合であり光スイッ
チ・変調器の構成上どちらでも良いが、光スイッチング
電圧，変調電圧の点からは第１図（ｂ）の方が良い。す
なわち、誘電率の高いLiNbO3基板１に接触しない方が電
界の有効利用ができるためである。
第１図（ａ），（ｂ）に示す様に、LiNbO3凸部３でパ
ッシベーション膜８を分断すると、パッシベーション膜
の不純物濃度によらず、電圧印加時に電極間の正負イオ
ンの移動はLiNbO3凸部３で遮断されるためDCドリフトは
発生しない。また、パッシベーション膜８の絶縁破壊電
圧の大きさによらず電極はLiNbO3凸部で絶縁されている
ため常に安定な動作を得る。つまり、パッシベーション
膜８は湿気，ホコリなどの外部環境から電極を保護する
ためのものであり、DCドリフト，電極の絶縁破壊には何
らの悪影響を与えず、DCドリフト電極の絶縁破壊防止の
ためには常に基板の一部であるLiNbO3凸部３が寄与す
る。つまり、本構造をとればパッシベーション膜の特性
によらずDCドリフト及び電極の絶縁破壊のない極めて高
い信頼性を持つ光スイッチ・変調器を得ることができ
る。
ッシベーション膜８を分断すると、パッシベーション膜
の不純物濃度によらず、電圧印加時に電極間の正負イオ
ンの移動はLiNbO3凸部３で遮断されるためDCドリフトは
発生しない。また、パッシベーション膜８の絶縁破壊電
圧の大きさによらず電極はLiNbO3凸部で絶縁されている
ため常に安定な動作を得る。つまり、パッシベーション
膜８は湿気，ホコリなどの外部環境から電極を保護する
ためのものであり、DCドリフト，電極の絶縁破壊には何
らの悪影響を与えず、DCドリフト電極の絶縁破壊防止の
ためには常に基板の一部であるLiNbO3凸部３が寄与す
る。つまり、本構造をとればパッシベーション膜の特性
によらずDCドリフト及び電極の絶縁破壊のない極めて高
い信頼性を持つ光スイッチ・変調器を得ることができ
る。
第２図（ａ），（ｂ）は本発明のもう１つの実施例に
係る方向性結合器を用いた光スイッチ・変調器の断面図
であり、電極の間の領域のみをLiNbO3凸部とした場合を
示している。原理及び効果は第１図で説明したものと同
じであり、第２図（ａ）（ｂ）のそれぞれの違いも第１
図（ａ）（ｂ）の違いと同じである。
係る方向性結合器を用いた光スイッチ・変調器の断面図
であり、電極の間の領域のみをLiNbO3凸部とした場合を
示している。原理及び効果は第１図で説明したものと同
じであり、第２図（ａ）（ｂ）のそれぞれの違いも第１
図（ａ）（ｂ）の違いと同じである。
以上説明したように本発明による構造を用いれば、光
スイッチ・変調器は外部環境の影響や通常用いられる印
加電圧の大きさによらず、かつパッシベーション膜の特
性にかかわらず、DCドリフト，電極破壊等の光スイッチ
・変調器の動作不良を起こすことなく、常に安定した動
作を行なえる極めて高信頼な光スイッチ・変調器を得る
ことができる。
スイッチ・変調器は外部環境の影響や通常用いられる印
加電圧の大きさによらず、かつパッシベーション膜の特
性にかかわらず、DCドリフト，電極破壊等の光スイッチ
・変調器の動作不良を起こすことなく、常に安定した動
作を行なえる極めて高信頼な光スイッチ・変調器を得る
ことができる。
また、本発明の構造において、電極はバッファ層を用
いる金属電極また透明電極どちらでも同一の効果が得ら
れるのは明らかであり、導電性高分子を用いた電極でも
よく、限定されるものではない。
いる金属電極また透明電極どちらでも同一の効果が得ら
れるのは明らかであり、導電性高分子を用いた電極でも
よく、限定されるものではない。
光導波路はTi拡散によらず、LiNbO3基板を安息香酸や
ピロ燐酸等に加熱浸漬してプトロン交換により形成する
等どのような方法で形成してもよい。また基板はLiNbO3
に限らず半導体を用いてもよい。半導体基板を用いた場
合、光導波路は不純物拡散，埋め込み構造，超格子構造
等最も適当と思われるものを用いればよい。
ピロ燐酸等に加熱浸漬してプトロン交換により形成する
等どのような方法で形成してもよい。また基板はLiNbO3
に限らず半導体を用いてもよい。半導体基板を用いた場
合、光導波路は不純物拡散，埋め込み構造，超格子構造
等最も適当と思われるものを用いればよい。
凸部は基板をエッチングして形成する以外、平坦な基
板面に絶縁破壊電圧の高い誘電体等を堆積して形成した
構造としてもよい。
板面に絶縁破壊電圧の高い誘電体等を堆積して形成した
構造としてもよい。
以上説明したように、本発明によれば基板に形成した
光方向性結合器を用いた光スイッチ・変調器において、
すくなくとも光方向性結合器を形成する近接した２本の
光導波路上にそれぞれ設置された制御電極の間すなわ
ち、近接した２本の光導波路の間の領域がその光導波路
表面より凸状態にし、かつ凸状態にした部位でパッシベ
ーション膜を分断させることにより、外部環境の影響や
通常用いられる印加電圧の大きさによらず、かつ、パッ
シベーション膜の特性にかかわらずDCドリフト，電極破
壊等の光スイッチ・変調器の動作不良を起こすことな
く、常に安定した動作を行なえる極めて高信頼な光スイ
ッチ・変調器を得ることができる。
光方向性結合器を用いた光スイッチ・変調器において、
すくなくとも光方向性結合器を形成する近接した２本の
光導波路上にそれぞれ設置された制御電極の間すなわ
ち、近接した２本の光導波路の間の領域がその光導波路
表面より凸状態にし、かつ凸状態にした部位でパッシベ
ーション膜を分断させることにより、外部環境の影響や
通常用いられる印加電圧の大きさによらず、かつ、パッ
シベーション膜の特性にかかわらずDCドリフト，電極破
壊等の光スイッチ・変調器の動作不良を起こすことな
く、常に安定した動作を行なえる極めて高信頼な光スイ
ッチ・変調器を得ることができる。
第１図（ａ），（ｂ）、第２図（ａ），（ｂ）は本発明
の一実施例の光スイッチ・変調器の断面図、第３図
（ａ），（ｂ）第４図は従来例の光スイッチ・変調器に
おける光スイッチ・変調器の断面図である。 １……LiNbO3基板、２……制御電極、３……LiNbO3凸
部、４……光方向性結合器、５……バッファ層、６……
金属電極、７……透明電極、８……パッシベーション
膜。
の一実施例の光スイッチ・変調器の断面図、第３図
（ａ），（ｂ）第４図は従来例の光スイッチ・変調器に
おける光スイッチ・変調器の断面図である。 １……LiNbO3基板、２……制御電極、３……LiNbO3凸
部、４……光方向性結合器、５……バッファ層、６……
金属電極、７……透明電極、８……パッシベーション
膜。
Claims (1)
- 【請求項１】基板に形成された互いに近接した２本の光
導波路からなる光方向性結合器と、前記２本の光導波路
上にそれぞれ形成された制御電極と、前記制御電極を覆
うパッシベーション膜からなる光スイッチ・変調器にお
いて、すくなくとも前記近接した２本の光導波路の間の
領域が前記近接した２本の光導波路表面より凸部にせし
め、かつ、前記パッシベーション膜を前記凸部を介して
分断せしめたことを特徴とする光スイッチ・変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6646088A JP2621313B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 光スイッチ・変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6646088A JP2621313B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 光スイッチ・変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01238623A JPH01238623A (ja) | 1989-09-22 |
| JP2621313B2 true JP2621313B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=13316404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6646088A Expired - Lifetime JP2621313B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 光スイッチ・変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621313B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0727131B2 (ja) * | 1990-08-24 | 1995-03-29 | 日本航空電子工業株式会社 | 光導波路型変調器 |
| JP3362105B2 (ja) * | 1997-03-31 | 2003-01-07 | 住友大阪セメント株式会社 | 導波路型光変調器 |
| KR100330095B1 (ko) * | 1998-06-22 | 2003-01-15 | 삼성전자 주식회사 | 수직 배향 비틀린 네마틱 액정 표시 장치 |
| JP2008046573A (ja) | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Fujitsu Ltd | 光変調器 |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6646088A patent/JP2621313B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01238623A (ja) | 1989-09-22 |
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