光波导器件以及行波型光学调制器制造技术

本发明专利技术涉及光波导器件以及利用了它的行波型光学调制器。器件（４）具有电光学单晶基板（５）、光波导（２）以及调制电极（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ），电光学单晶基板（５）在由至少调制电极施加电场的区域（１０）的厚度在３０μｍ或其以下。通过使在形成光波导时产生的凸部的高度Ｈ（埃）和凸部的宽度Ｗ（μｍ）之积（Ｈ.Ｗ）在７１５０埃.μｍ或其以下，在光波导中传播的光能够形成单模。并且，在上述电场施加区域，上述光波导具有分支部，通过使上述分支部的上述光波导的间隔在４６μｍ或其以上，能够使消光比曲线的峰和谷的起伏小至±５％以内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光波导器件以及利用了它的行波型光学调制器。
技术介绍
把铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、砷化镓(GaAs)应用于光波导的光学调制器、特别是行波型光学调制器具备优良的特性，具有能够以高能效实现高带宽化的可能性。铌酸锂、钽酸锂作为铁电体是非常优良的材料，它具有电光学常数大，可以短的光路进行光的控制的优点。作为限制行波型光学调制器的调制速度的主要原因，比如有速度不匹配、分散以及电极损耗、介电损耗、阻抗不匹配等。这种通常类型的光学调制器具有基板、光波导、由信号电极以及接地电极做成的调制电极、缓冲层，是比较复杂的形态。对于这些各要素的尺寸，提出了各种方案并进行了各种讨论。本申请人在特开平10-133159号公报、特开2002-169133号公报中公布了在行波型光学调制器的基板在光波导之下设置薄壁部，使该薄壁部分的厚度薄至例如10μm以下。这样，不形成由氧化硅做成的缓冲层也可以进行高速光学调制，由于能够减小驱动电压Vπ与电极长度L之积(Vπ·L)，从而有利。此外，伴随着多媒体的发展，对通信宽带化的需求增高，期待超过10Gb/s的光传播系统的实用化和进一步高速化。作为把10Gb/s以上的电信号(微波信号)调制成光的器件使用的是LN光学调制器。为了增加光学调制器的调制带宽，专利技术了通过使光波导基板变薄来得到微波和光波的速度匹配的结构。此外，在使光波导变薄的结构中，为了满足速度匹配条件，需要使光波导周边的基板厚度为10μm左右，为了防止光学模式滤波器图案的扁平化，抑制因基板减薄以及槽加工带来的表面粗糙、损伤的影响而产生的光的传播损耗，在特开2002-169133号公报中申请了2段背面槽结构，并且，在2段背面槽结构的制作中，还可以在使基板均一地减薄后形成槽结构，在特愿2001-101729号公报中申请了为了在该场合保持器件的机械强度而设置辅助加强基板的结构。在特开平9-211402号公报中记载的器件中，通过在辅助加强基板上设置空气层，而成为满足速度匹配条件的结构。此外，在特开2001-235714号公报中记载的器件中，光波导在与保持基体的粘接面上。但是，在特开2002--169133号公报、特愿2001-101729号记载的器件中，在调制器基板的背面侧设置槽，通过以低介电材料形成的粘接层粘接该调制器基板和辅助加强基板。这种结构在热冲击试验或温度循环试验等可靠性试验中施加过大的负荷时，温度漂移和DC漂移会变大。在特开平10-133159号公报、特开2002-169133号公报记载的那种薄型调制器中，测定消光比曲线时，通过详细的研究发现，与通常类型的调制器比较消光比变差。例如，如图11所示，消光比、或消光比曲线的顶点(ON时的输出功率)随施压电压而显示不同的值。这使得在检测偏压的动作点(通常是V(π/2)的施加电压)时，检测消光曲线的峰值和谷值，如上述那样各峰值的光量因电压而产生不同，而不能检测出。此外，如图13所示，波长变化的话，由于ON/OFF的电平、或消光比特性不同，从而作为D-WDM(例如，C带、或L带)不能在大的波长带宽区域工作。通常，这对窄波带动作的EA调制器的LN调制器有利，但有该优点被抵消的问题。
技术实现思路
本专利技术的课题是在具备电光学单晶基板、光波导以及调制电极、使至少调制电极施加电场的区域的基板的厚度在30μm或其以下的光波导器件中，改善消光比特性和ON时功率输出特性。此外，为了解决上述问题，本申请人在特愿2002-330325号公报中想到了在厚度30μm或其以下的薄的光波导基板的背面侧设置厚度大致不变的粘接层来粘接保持基板。但是，因光波导基板与保持基板的热膨胀差产生的应力而产生DC漂移，在消光比曲线上出现回滞。图21表示使用LN基板作为光波导基板，以热膨胀差大的石英玻璃作为保持基板时的消光比曲线。在施加1kHz、峰值电压10V的正弦波信号时的光功率表现出图21所示的回滞。图20表示完全没有回滞的状态。在驱动光学调制器的场合，一般来说，用自偏压控制器回路把偏压点移动到光功率的最大值和最小值的中间点(V(π/2))来驱动。但是，有图21那种回滞现象的话，就不能把偏压移动到该中间点，从而不能使光学调制器动作。并且，发生长期DC漂移，上述偏压点漂移，有时以自偏压控制回路不能跟上。本专利技术的课题是在光波导器件中，防止施加信号电压时的光功率中的回滞现象，并且抑制长期DC漂移。第一方式的专利技术的光波导器件，其具有以下特征具备电光学单晶基板、光波导以及调制电极，至少调制电极施加电场的区域的电光学晶体基板的厚度在30μm或其以下，在形成光波导时产生的凸部的高度H(埃)和凸部的宽度(μm)之积(H·W)在7150埃·μm或其以下。此外，第一方式的专利技术的光波导器件，其具有以下特征具备电光学单晶基板、光波导以及调制电极，至少调制电极施加电场的区域的电光学晶体基板的厚度在30μm或其以下，至少上述光波导的出口部的至少水平方向单模化。本专利技术者对上述波长导致的消光比变动的原因进行了详细研究，得到以下发现。即，在基板的厚度例如薄至30μm或其以下时，或进一步薄至15μm或其以下时，光波导多模化，尤其是高阶模式导波光在水平方向(与LN基板表面平行的方向)的光斑尺寸表现出变小的倾向，它们成为施加电压的动作点的变动或波长导致的消光比的变动的原因。基于本专利技术者的认识，发现在电光学晶体基板的厚度在30μm或其以下时，通过使至少光波导的出口部的至少水平方向单模化，能够抑制施加电压的动作点的变动和波长导致的消光比的变动。在此，出口部是指从Y分支光波导合波后的直线部分的光波导。原来，在光波导的厚度在30μm或其以下时，产生施加电压的动作点的变动和波长导致的消光比的变动，不知道其原因是光波导的多模化、尤其光波导在水平方向的光斑尺寸的缩小。本专利技术基于这种问题点和其原因的发现最先使其成为可能，在产业上的利用价值大。并且，本专利技术者为了使光波导至少在水平方向单模化，研究光波导的制作条件，结果发现在形成光波导时扩散部分成凸状向上拱起，凸部的形状与光波导的模式条件有相关性。具体地，光波导以及凸部的形状利用激光显微镜来进行检查。结果发现使光波导的至少水平方向单模化的条件如下。(在形成光波导时产生的凸部的高度H(埃)和凸部的宽度(μm)之积(H·W)≤7150埃·μm)这样，成功地改善了消光比特性。根据此观点，H×W更好是在6900埃·μm或其以下，最好是在6000埃·μm或其以下。H×W过小的话，模式直径变大，与外部的光纤的耦合损耗变大。根据减小该耦合损耗的观点，H×W更好是在3000埃·μm或其以上，最好是在3400埃·μm或其以上。在优选的实施方式中，满足H≤1100埃、以及W≤6.5μm的条件。这样，能够减小消光比曲线的峰值以及谷值的位置对电压的依赖性。本专利技术还进一步得到以下发现。即，在使光波导至少在水平方向单模化时，模式尺寸变大，在马赫-曾德干涉波导部(与电极的相互作用部)中，与光波导间的模式耦合变大。结果，在合波时分支比发生偏离，消光比变差。这样，消光比的波长依赖性变大。对此，通过使分支光波导间的间隔大至46μm或其以上，能够使消光比在20dB或其以上，还能够减小消光比对波长的依赖性。第二方式的专利技术是具备光波导基板、保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光波导器件，其特征在于：具备，电光学晶体基板、光波导以及调制电极，至少由上述调制电极施加电场的区域的上述光学晶体基板的厚度在３０μｍ或其以下，形成上述光波导时产生的凸部的高度Ｈ（埃）与凸部的宽度Ｗ（μｍ）之积（Ｈ.Ｗ）在７１５０埃.μｍ或其以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤顺悟，近藤厚男，青木谦治，三富修，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]