光波导元件制造技术

本实用新型专利技术提供一种缓和光波导元件的光波导中模场直径的非对称性，能够降低光波导元件与光纤的耦合损耗的光波导元件。所述光波导元件，在基板的一面形成有光波导，在所述基板的端部配置有向所述光波导入射光的入射部或从所述光波导出射光的出射部，在所述入射部或所述出射部中的至少一者及其近旁的光波导上形成有电介质膜，所述光波导元件的特征在于，所述电介质膜中，包括具有比所述基板的折射率高的折射率的第一材料的电介质膜与具有比所述基板的折射率低的折射率的第二材料的电介质膜的电介质膜相互层叠。

Optical waveguide element

【技术实现步骤摘要】
光波导元件
本技术涉及一种光波导元件，特别是涉及一种在基板的一面形成有光波导的光波导元件。
技术介绍
在光通信领域或光测量领域中，利用有光调制器或光开关等在基板的至少一面形成有光波导的光波导元件。为了应对调制频率的广范围化等需求，而像多值调制器(multi-valuemodulator)等那样，在形成于一个基板的光波导中编入多个光调制部分，由于将光波分支或合波的频率增加，因此需要光波导元件整体的低损耗化。光调制部分增加不仅仅使光波导的图案形状复杂化，配置于光调制部分的信号电极等控制电极的数量也增加，与控制电极相关的配线图案也复杂化。因此，在使用了X切割型(X-cut)的电气光学基板的光波导元件中，提出了使配置于光波导上的交叉部分的信号电极的宽度狭窄化，将光损耗抑制得低的方法(参照专利文献1)。而且，在光波导元件的低损耗化中也要求降低光输入/输出部的耦合损耗。在将Ti热扩散至铌酸锂(LN)的基板而形成有光波导的光波导元件中，光波导的模场直径(ModeFieldDiameter，MFD)因钛热扩散成为非对称。另一方面，在具有对称的模场直径的光纤与光波导元件的光学耦合中，因MFD的形状的失配(mismatch)，在一个光入射/出射部中平均产生约0.7dB的耦合损耗(couplingloss)。为了降低以光波导元件中的光波导的模场直径的非对称性为主要原因的、与光纤的耦合损耗，在专利文献2中提出了在光波导的光输入/输出部中，将与LN基板为相同的材料的LN膜溅射成膜在基板上的方法。具体来说，在LN基板上的光波导的图案蒸镀Ti膜，其后，在相当于光波导的输入/输出部的部分，在包含Ti膜的LN基板上利用溅射法等形成LN膜。其后，使Ti热扩散至LN基板或LN膜内而形成光波导。由此，使光输入/输出部中的模场直径的非对称性缓和，降低与光纤的耦合损耗。但是，在像LN膜那样的非晶质的溅射膜与像LN基板那样的结晶中，Ti的热扩散速度不同，因此难以缓和模场直径的非对称性。而且，在专利文献2中提出了将LN膜的厚度形成为锥形状(tapered)使模场直径逐渐地变化。然而，在比Ti的热扩散范围厚的LN膜中，Ti的热扩散的形状相同，但在厚度连续地变化的锥形(taper)部中，根据LN膜的厚度，Ti的热扩散形状大有不同。具体来说，在LN膜的厚度比Ti的热扩散范围薄的部分，热扩散至LN膜的厚度的Ti在与厚度方向垂直的横向上重点发生扩散。因此，锥形部的光波导的剖面形状容易成为畸变的非对称形状，设置锥形部反而成为光传输损耗增大的主要原因。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利第6107868号公报[专利文献2]日本专利特公平6-44086号公报
技术实现思路
[技术所要解决的问题]本技术所要解决的课题在于提供一种解决所述问题，缓和光波导元件的光波导中模场直径的非对称性，能够降低光波导元件与光纤的耦合损耗的光波导元件及其制造方法。[解决问题的技术手段]用于解决所述课题的手段如下。(1)一种光波导元件，在基板的一面形成有光波导，在所述基板的端部配置有向所述光波导入射光的入射部或从所述光波导出射光的出射部，在所述入射部或所述出射部中的至少一者及其近旁的光波导上形成有电介质膜，所述电介质膜中，包括具有比所述基板的折射率高的折射率的第一材料的电介质膜与具有比所述基板的折射率低的折射率的第二材料的电介质膜的电介质膜相互层叠。(2)根据所述(1)所述的光波导元件，在将所述电介质膜的平均折射率设为n、所述基板的折射率设为ns时，n/ns为0.970以上且1.003以下。(3)根据所述(1)或(2)所述的光波导元件，所述电介质膜的厚度为0.5μm以上。(4)根据所述(1)至(3)中任一项所述的光波导元件，所述基板的厚度为20μm以下。(5)根据所述(4)所述的光波导元件，所述基板经由树脂层而接合于加强基板。(6)根据所述(1)至(5)中任一项所述的光波导元件，所述电介质膜具有随着所述光波导远离所述端部，膜厚逐渐减少的部分。(7)根据所述(1)至(6)中任一项所述的光波导元件，所述基板为铌酸锂，所述电介质膜包括含有铌、钽、硅、钛、氧化锆、氧化钇、碲、铪、锌、铝、镁、锗中至少一个以上的元素的氧化膜或氮化膜。(8)根据所述(7)所述的光波导元件，所述电介质膜的第一材料或第二材料中的至少一种材料的线膨胀系数为铌酸锂的a轴与c轴的线膨胀系数之间的值。(9)一种在基板的一面形成有光波导的光波导元件的制造方法，在形成所述光波导后，在向所述光波导入射光的入射部或从所述光波导出射光的出射部中的至少一者及其近旁的光波导上，形成电介质膜，并且所述电介质膜中，包括具有比所述基板的折射率高的折射率的第一材料的电介质膜与具有比所述基板的折射率低的折射率的第二材料的电介质膜的电介质膜相互层叠。[技术的效果]本技术是一种光波导元件，在基板的一面形成有光波导，在所述基板的端部配置有向所述光波导入射光的入射部或从所述光波导出射光的出射部，在所述入射部或所述出射部中的至少一者及其近旁的光波导上形成有电介质膜，其中所述电介质膜中，包括具有比所述基板的折射率高的折射率的第一材料的电介质膜与具有比所述基板的折射率低的折射率的第二材料的电介质膜的电介质膜相互层叠，因此能够缓和入射部或出射部中模场直径的非对称性。其结果，可降低光波导元件与光纤的耦合损耗。附图说明图1是表示本技术的光波导元件的一例的图(光波导元件的一端面的图)。图2是表示本技术的光波导元件的一例的平面图。图3是图2的点线A-A'的剖面图。图4是表示本技术的光波导元件的另一例的图(光波导元件的一端面的图)。图5是表示未形成电介质膜情况下的MFD的图。图6是表示形成有电介质膜情况下的MFD的图。图7是表示MFD的对称性相对于光波导宽度(Ti宽度)的变化的图表。图8是表示耦合损耗相对于标准化折射率(n/ns)的变化的图表。图9是表示标准化折射率相对于五氧化钽与五氧化铌的组成比率的变化的图表。图10是针对2种材料的组合，表示标准化折射率相对于组成比率的变化的图表。图11是表示基板晶片中的电介质膜的配置例的图。图12是表示电介质膜的开裂状态的照片。具体实施方式以下，针对本技术的光波导元件及其制造方法进行详细的说明。首先，像专利文献2中所示那样的以往例的问题如上所述，在铌酸锂(LN)基板之上层叠LN膜，对LN基板与LN膜两者进行了Ti的热扩散，但两者的热扩散速度不同，因此，无法充分缓和非对称的模场直径。并且，在LN膜的锥形部分，光波导的剖面形状容易成为畸变(distorted)的非对称形状，特别是光传输损耗也变大。相对于此，本技术的专利技术人们确认到通过像图1～图3中所示那样，在通过LN基板的Ti扩散形成的光波导中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光波导元件，其特征在于，/n在基板的一面形成有光波导，/n在所述基板的端部配置有向所述光波导入射光的入射部或从所述光波导出射光的出射部，/n在所述入射部或所述出射部中的至少一者及其近旁的光波导上形成有电介质膜，/n所述电介质膜中，包括具有比所述基板的折射率高的折射率的第一材料的电介质膜与具有比所述基板的折射率低的折射率的第二材料的电介质膜的电介质膜相互层叠。/n

【技术特征摘要】
20190313 JP 2019-0461381.一种光波导元件，其特征在于，
在基板的一面形成有光波导，
在所述基板的端部配置有向所述光波导入射光的入射部或从所述光波导出射光的出射部，
在所述入射部或所述出射部中的至少一者及其近旁的光波导上形成有电介质膜，
所述电介质膜中，包括具有比所述基板的折射率高的折射率的第一材料的电介质膜与具有比所述基板的折射率低的折射率的第二材料的电介质膜的电介质膜相互层叠。


2.根据权利要求1所述的光波导元件，其特征在于，在将所述电介质膜的平均折射率设为n、所述基板的折射率设为ns时，n/ns为0.970以上且1.003以下。


3.根据权利要求1或2所述的光波导元件，其特征在于，所述电介质膜的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：山根裕治，宫崎徳一，片冈优，一明秀树，
申请(专利权)人：住友大阪水泥株式会社，
类型：新型
国别省市：日本;JP