JPH05232416A - Production of optical modulator - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光変調器の製造方法に関
し、特に超高速光通信システムに適用されるＬｉＮｂＯ
3 光変調器の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical modulator, and particularly LiNbO applied to an ultrahigh speed optical communication system.
3 A method for manufacturing an optical modulator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光通信システムの長距離・高速化が進む
につれ、チャーピング（波長ゆらぎ）のない外部光変調
器が必須となり、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）基
板にチタン熱拡散により光導波路を形成した高速光変調
器の研究が盛んに行われている。高速動作を行うため
に、変調用の電極としてマイクロ波を光波と同方向に進
行させる進行波型電極が採用されているが、さらに広帯
域化をはかるためには、進行波電極を伝搬するマイクロ
波と光導波路を伝搬する光波の速度差、及びマイクロ波
の伝搬損失が問題となっている。2. Description of the Related Art As optical communication systems become longer and faster, an external optical modulator without chirping (wavelength fluctuation) is required, and an optical waveguide is formed on a lithium niobate (LiNbO 3 ) substrate by titanium thermal diffusion. Research on the formed high-speed optical modulator has been actively conducted. In order to perform high-speed operation, a traveling-wave electrode that advances microwaves in the same direction as light waves is used as an electrode for modulation, but in order to achieve a wider band, microwaves that propagate through traveling-wave electrodes are used. And the difference in speed of light waves propagating in the optical waveguide and the propagation loss of microwaves are problems.
【０００３】これらの問題点を改善し、さらに光変調器
の広帯域化をかはる試みがなされているが、その従来例
について図面を参照し、製造方法について説明する。Attempts have been made to solve these problems and to broaden the band of the optical modulator. A conventional method will be described with reference to the drawings.
【０００４】図４は、電極を厚膜化することによりマイ
クロ波の実効屈折率を小さくし、マイクロ波と光波の速
度整合をはかった光変調器の断面図である。ＬｉＮｂＯ
3 基板１１に、チタン拡散により光導波路１２が形成さ
れており、その上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からな
るバッファ層１３を介して、変調用の電極１４が形成さ
れている。ここで、電極１４の作製にあたっては、フォ
トレジストにより厚さ２０μm 程度の電極パターンを形
成し、そのパタンをガイドとして電解メッキにより厚さ
１７μm の電極を形成している（例えば、Ｍ．Ｓｅｉｎ
ｏ，ｅｔ ａｌ．：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ
ｏｆ ＥＣＯＣ= ９０．ｐｐ．９９９−１００２）。FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical modulator in which the effective refractive index of microwaves is reduced by thickening the electrodes so that the speed of microwaves and light waves are matched. LiNbO
3 An optical waveguide 12 is formed on a substrate 11 by titanium diffusion, and a modulation electrode 14 is formed on the optical waveguide 12 via a buffer layer 13 made of silicon dioxide (SiO 2 ). Here, in manufacturing the electrode 14, an electrode pattern having a thickness of about 20 μm is formed by a photoresist, and an electrode having a thickness of 17 μm is formed by electrolytic plating using the pattern as a guide (for example, M. Sein.
o, et al. : Technical Digest
of ECOC = 90. pp. 999-1002).
【０００５】図５は、信号電極上に空気層を介してアー
ス電極を設置することにより、マイクロ波の実効屈折率
を光波の実効屈折率に近くし、マイクロ波と光波の速度
調合をはかった光変調器の断面図である。ＬｉＮｂＯ3
基板１１に、チタン拡散により光導波路１２が形成され
ており、その上にＳｉＯ2 からなるバッファ層１３を介
し、変調用の電極１４が形成されている。さらに電極１
４上に、電極を伝搬するマイクロ波の実効屈折率が光導
波路１２を伝搬する光波の実効屈折率に近くなる条件の
厚さを持つ空気層１５を介して、アース電極１６が固定
されている。ここで、アース電極１６の作製にあたって
は、ＬｉＮｂＯ3 基板１７に電解メッキにより金（Ａ
ｕ）層を形成した後、フォトレジストによりアース電極
のパタンを形成し、イオンミリングにより、空気層１５
が所望の厚さとなるような深さに、Ａｕ層を加工してい
る（例えば、河野他：信学会論文誌， =９１／１１ Ｊ
７４−Ｃ−Ｉ，ｐｐ．４２１−４２８）。In FIG. 5, by installing a ground electrode on the signal electrode via an air layer, the effective refractive index of the microwave is made close to the effective refractive index of the light wave, and the velocity mixing of the microwave and the light wave is attempted. It is sectional drawing of an optical modulator. LiNbO 3
An optical waveguide 12 is formed on a substrate 11 by titanium diffusion, and an electrode 14 for modulation is formed on the optical waveguide 12 via a buffer layer 13 made of SiO 2 . Further electrode 1
4, the ground electrode 16 is fixed via an air layer 15 having a thickness such that the effective refractive index of the microwave propagating through the electrode is close to the effective refractive index of the light wave propagating through the optical waveguide 12. .. Here, in producing the ground electrode 16, the LiNbO 3 substrate 17 was electrolytically plated with gold (A
After forming the (u) layer, a pattern of the ground electrode is formed by photoresist, and the air layer 15 is formed by ion milling.
The Au layer is processed to a depth that gives a desired thickness (for example, Kono et al.
74-CI, pp. 421-428).
【０００６】図６は、ＬｉＮｂＯ3 基板を小型化するこ
とにより、変調帯域内におけるディップ（特定周波数に
おけるマイクロ波の減衰）の除去をはかった光変調器の
断面図である。ＬｉＮｂＯ3 基板１１に、チタン拡散に
より光導波路１２が形成されており、その上にＳｉＯ2
からなるバッファ層１３を介し、変調用の電極１４が形
成されている。ここで、ＬｉＮｂＯ3 基板１１が断面方
向に誘電体共振器を構成して電極１４を伝搬するマイク
ロ波が露出し、マイクロ波の伝搬損失が大きくなる現象
が生じる共振周波数を、高周波数側にシフトさせ所望の
変調帯域内からディップを除去するため、ＬｉＮｂＯ3
基板１１を幅０．６mm、厚さ０．５mmに小型化している
（例えば、清野他：平２信全大秋Ｃ−１４０）。FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical modulator designed to remove dips (attenuation of microwaves at a specific frequency) within a modulation band by downsizing a LiNbO 3 substrate. An optical waveguide 12 is formed on a LiNbO 3 substrate 11 by titanium diffusion, and SiO 2 is formed on the optical waveguide 12.
An electrode 14 for modulation is formed via a buffer layer 13 made of. Here, the resonance frequency in which the LiNbO 3 substrate 11 constitutes a dielectric resonator in the cross-sectional direction and the microwave propagating through the electrode 14 is exposed and the propagation loss of the microwave becomes large is shifted to the high frequency side. In order to remove the dip from within the desired modulation band, LiNbO 3
The substrate 11 is miniaturized to have a width of 0.6 mm and a thickness of 0.5 mm (for example, Seino et al .: Hira 2 Shinzen Daiki C-140).
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図４、図５の従来例の
光変調器においては、光変調器の製造が非常に困難であ
るという問題点があった。すなわち、図４の光変調器に
おいては、厚さ２０μmものフォトレジストのパタンを
形成することは、極めて困難でスキルを要する作業であ
った。また、図５の光変調器においては、アース電極を
イオンミリングにより加工したあと信号電極にかぶせて
固定し、信号電極とアース電極の間の空気層の厚さを制
御することは、非常に複雑で且つ厳しい精度が要求され
る作業であった。The conventional optical modulators shown in FIGS. 4 and 5 have a problem that it is very difficult to manufacture the optical modulator. That is, in the optical modulator shown in FIG. 4, forming a photoresist pattern having a thickness of 20 μm was an extremely difficult and skill-consuming operation. Further, in the optical modulator of FIG. 5, it is very complicated to control the thickness of the air layer between the signal electrode and the ground electrode by processing the ground electrode by ion milling and then fixing it by covering it with the signal electrode. It was a work that required strict accuracy.
【０００８】また、図６の従来例の光変調器において
は、ＬｉＮｂＯ3 基板が小型で非常に薄くなるため、取
扱いが困難であり、作業中に破損しやすいという問題点
があった。The conventional optical modulator shown in FIG. 6 has a problem that the LiNbO 3 substrate is small and very thin, so that it is difficult to handle and easily damaged during work.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ニオブ
酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）結晶からなる導波路基板
と、該基板上に形成された光導波路と、該光導波路の近
傍に形成された変調用の電極と、前記ＬｉＮｂＯ3 基板
を局部的に薄くするために前記ＬｉＮｂＯ3 基板の光導
波路形成部裏側に形成された溝とを有する光変調器の製
造方法において、前記溝の形成にエキシマレーザを用い
ており、溝加工部分を限定するための開口部を有する金
属製マスクがレーザ光の光路途中に挿入され、もしくは
ＬｉＮｂＯ3 基板の表面に設置され、もしくはＬｉＮｂ
Ｏ3 基板表面に直接形成されており、該ＬｉＮｂＯ3 基
板を固定したステージを固定したまま、もしくは移動さ
せながら、レーザ光を集光レンズにより前記ＬｉＮｂＯ
3 基板に縮小投影し、アブレーションにより前記溝を形
成し、光導波路形成部全体にわたりＬｉＮｂＯ3 層を薄
くする工程を有することを特徴とする光変調器の製造方
法が得られる。According to the present invention, a waveguide substrate made of lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal, an optical waveguide formed on the substrate, and an optical waveguide formed near the optical waveguide are formed. In a method of manufacturing an optical modulator having an electrode for modulation and a groove formed on the back side of the optical waveguide forming portion of the LiNbO 3 substrate to locally thin the LiNbO 3 substrate, an excimer is used for forming the groove. A laser is used, and a metal mask having an opening for limiting the grooved portion is inserted in the optical path of the laser beam, or is placed on the surface of the LiNbO 3 substrate, or LiNb is used.
The laser light is directly formed on the surface of the O 3 substrate, and the laser light is condensed by a condenser lens while the stage on which the LiNbO 3 substrate is fixed is fixed or moved.
(3 ) A method of manufacturing an optical modulator, which comprises a step of reducing projection onto 3 substrates, forming the groove by ablation, and thinning the LiNbO 3 layer over the entire optical waveguide forming portion.
【００１０】また、本発明によれば、ニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3 ）結晶からなる導波路基板と、該基板上
に形成された光導波路と、該光導波路の近傍に形成され
た変調用の電極と、前記ＬｉＮｂＯ3 基板を局部的に薄
くするために前記ＬｉＮｂＯ3 基板の光導波路形成部裏
側に形成された溝とを有する光変調器の製造方法におい
て、前記溝の形成にエキシマレーザを用いており、レー
ザ光の光路上に該レーザ光のビームパタンより小さい開
口部を有する金属製マスクを配置し、該マスクの開口部
を通過したレーザ光を集光レンズによりＬｉＮｂＯ3 基
板に縮小投影することにより、前記金属製マスクの開口
部と相似形状の溝をアブレーションにより形成し、さら
に前記ＬｉＮｂＯ3 基板を固定したステージを移動させ
て、同様の加工を繰り返すことにより、前記ＬｉＮｂＯ
3 基板の光導波路形成部裏側に複数の溝を形成し、光導
波路形成部全体にわたりＬｉＮｂＯ3 層を薄くする工程
を有することを特徴とする光変調器の製造方法が得られ
る。Further, according to the present invention, a waveguide substrate made of lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal, an optical waveguide formed on the substrate, and a modulation electrode formed near the optical waveguide. If, in the manufacturing method of an optical modulator having said LiNbO 3 optical waveguide forming portion is formed on the back side groove of the substrate for thinning the LiNbO 3 substrate locally by using an excimer laser for forming the groove A metal mask having an opening smaller than the beam pattern of the laser light is arranged on the optical path of the laser light, and the laser light passing through the opening of the mask is reduced and projected onto a LiNbO 3 substrate by a condenser lens. Accordingly, the grooves of similar shape to the opening of the metallic mask is formed by ablation, by moving the stage further fixing the LiNbO 3 substrate, Repetitive similar machining By returning the LiNbO
(3 ) A method for manufacturing an optical modulator is provided, which has a step of forming a plurality of grooves on the back side of the optical waveguide forming portion of the three substrates and thinning the LiNbO 3 layer over the entire optical waveguide forming portion.
【００１１】また、本発明によれば、ニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3 ）結晶からなる導波路基板と、該基板上
に形成された光導波路と、該光導波路の近傍に形成され
た変調用の電極と、前記ＬｉＮｂＯ3 基板を局部的に薄
くするために前記ＬｉＮｂＯ3 基板の光導波路形成部裏
側に形成された溝とを有する光変調器の製造方法におい
て、前記溝の形成にエキシマレーザを用いており、溝加
工する形状を開口とした金属製マスクをＬｉＮｂＯ3 基
板上に固定し、該ＬｉＮｂＯ3 基板を固定したステージ
を直線上を往復させながら、エキシマレーザ光を集光レ
ンズにより前記ＬｉＮｂＯ3 基板に照射することによ
り、前記金属マスクの開口部分に細長い溝をアブレーシ
ョンにより形成し、光導波路形成部全体にわたりＬｉＮ
ｂＯ3 層を薄くする工程を有することを特徴とする光変
調器の製造方法が得られる。Further, according to the present invention, a waveguide substrate made of lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal, an optical waveguide formed on the substrate, and a modulation electrode formed near the optical waveguide. If, in the manufacturing method of an optical modulator having said LiNbO 3 optical waveguide forming portion is formed on the back side groove of the substrate for thinning the LiNbO 3 substrate locally by using an excimer laser for forming the groove cage, a metal mask having an opening shaped to grooving fixed to LiNbO 3 substrate, while reciprocating straight line the stage of fixing the said LiNbO 3 substrate, the LiNbO 3 substrate by a condenser lens excimer laser beam To form an elongated groove in the opening of the metal mask by ablation so that LiN is formed over the entire optical waveguide formation portion.
A method of manufacturing an optical modulator is obtained which has a step of thinning a bO 3 layer.
【００１２】[0012]
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
【００１３】図１は本発明の第１の実施例におけるＬｉ
ＮｂＯ3 基板の溝加工の工程図である。厚さ約８００μ
m のＬｉＮｂＯ3 基板１１にはチタン拡散により光導波
路１２が形成されており、さらにＳｉＯ2 からなるバッ
ファ層１３を介して変調用の電極１４が形成されてい
る。ＬｉＮｂＯ3 基板１１は水平方向に移動可能なステ
ージ４に、電極１４を形成した面を下にして固定されて
いる。平行ビームを形成するエキシマレーザ光１の光路
上に、縦０．５cm、横１．５cm程度の長方形の開口部を
有する金属製マスク２が配置されている。FIG. 1 shows the Li in the first embodiment of the present invention.
NbO 3 is a process diagram of grooves of the substrate. Thickness about 800μ
An optical waveguide 12 is formed on a mN LiNbO 3 substrate 11 by titanium diffusion, and a modulation electrode 14 is further formed via a buffer layer 13 made of SiO 2 . The LiNbO 3 substrate 11 is fixed to a horizontally movable stage 4 with the surface on which the electrodes 14 are formed facing down. A metal mask 2 having a rectangular opening with a length of about 0.5 cm and a width of about 1.5 cm is arranged on the optical path of the excimer laser light 1 forming a parallel beam.
【００１４】出力エネルギ２００〜３００ｍＪのＫｒＦ
エキシマレーザを、パルス繰り返し周波数１００〜２０
０Hzで発振させ、ステージ４を平行移動させながら、マ
スク２の開口部を通過したエキシマレーザ光１を収差の
小さい集光レンズ３により、ＬｉＮｂＯ3 基板１１にエ
ネルギ密度１０〜２０Ｊ／cm2 で照射することにより、
ステージ４の移動方向に細長く、深さ５００〜７００μ
m 程度の溝をアブレーションにより形成する。この結
果、ＬｉＮｂＯ3 基板１１の光導波路形成部全体にわた
り、ＬｉＮｂＯ3 層が薄くなる。KrF with an output energy of 200 to 300 mJ
Excimer laser with pulse repetition frequency of 100 to 20
While oscillating at 0 Hz and moving the stage 4 in parallel, the excimer laser light 1 that has passed through the opening of the mask 2 is irradiated onto the LiNbO 3 substrate 11 with an energy density of 10 to 20 J / cm 2 by the condenser lens 3 with small aberration. By doing
Elongated in the moving direction of the stage 4, depth of 500-700μ
A groove of about m is formed by ablation. As a result, the LiNbO 3 layer becomes thin over the entire optical waveguide formation portion of the LiNbO 3 substrate 11.
【００１５】尚、ＬｉＮｂＯ3 はエッチングの難しい脆
性材料であり、本実施例のような深さの溝加工は例がな
かったが、本実施例においては高いエッチレートが得ら
れ、加工面も極めて平滑である。Incidentally, LiNbO 3 is a brittle material which is difficult to etch, and there has been no example of groove processing with a depth as in this embodiment. However, in this embodiment, a high etching rate is obtained and the processed surface is extremely It is smooth.
【００１６】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。図２は実施例におけるＬｉＮｂＯ3 基板の溝加工の
工程図である。厚さ約８００μm のＬｉＮｂＯ3 基板１
１にはチタン拡散により光導波路１２が形成されてお
り、さらにＳｉＯ2 からなるバッファ層１３を介して変
調用の電極１４が形成されている。ＬｉＮｂＯ3 基板１
１は水平方向に移動可能なステージ４に、電極１４を形
成した面を下にして固定され、ＬｉＮｂＯ3 基板１１の
上には、幅１〜３mm、長さ２０〜４０mm程度の開口部を
有する金属製マスク２２が固定されている。出力エネル
ギ２００〜３００ｍＪのＫｒＦエキシマレーザを、パル
ス繰り返し周波数１００〜２００Hzで発振させ、ステー
ジ４を直線上に往復させながら、集光レンズ３によりＬ
ｉＮｂＯ3基板１１にエネルギ密度１０〜２０Ｊ／cm2
で照射することにより、金属製マスク３２の開口部分に
深さ５００〜７００μm 程度の溝をアブレーションによ
り形成する。この結果、ＬｉＮｂＯ3 基板１１の光導波
路形成部全体にわたり、ＬｉＮｂＯ3 層が薄くなる。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a process drawing of groove processing of the LiNbO 3 substrate in the example. LiNbO 3 substrate with a thickness of about 800 μm 1
1, an optical waveguide 12 is formed by titanium diffusion, and a modulation electrode 14 is further formed via a buffer layer 13 made of SiO 2 . LiNbO 3 substrate 1
1 is fixed to a horizontally movable stage 4 with the surface on which the electrodes 14 are formed facing downward, and has an opening of a width of 1 to 3 mm and a length of 20 to 40 mm on the LiNbO 3 substrate 11. The metal mask 22 is fixed. A KrF excimer laser with an output energy of 200 to 300 mJ is oscillated at a pulse repetition frequency of 100 to 200 Hz, and the stage 4 is linearly reciprocated, while the condenser lens 3 causes L
Energy density of 10 to 20 J / cm 2 on the iNbO 3 substrate 11
By irradiating with, a groove having a depth of about 500 to 700 μm is formed by ablation in the opening portion of the metal mask 32. As a result, the LiNbO 3 layer becomes thin over the entire optical waveguide formation portion of the LiNbO 3 substrate 11.
【００１７】次に本発明の第３の実施例について説明す
る。図３は実施例におけるＬｉＮｂＯ3 基板の溝加工の
工程図である。厚さ約８００μm のＬｉＮｂＯ3 基板１
１にはチタン拡散により光導波路１２が形成されてお
り、さらにＳｉＯ2 からなるバッファ層１３を介して変
調用の電極１４が形成されている。ＬｉＮｂＯ3 基板１
１は水平方向に移動可能なステージ４に、電極１４を形
成した面を下にして固定されている。平行ビームを形成
するエキシマレーザ光１の光路上に、縦０．５cm、横
１．５cm程度長方形の開口部を有する金属製マスク２が
配置されている。出力エネルギ２００〜３００ｍＪのＫ
ｒＦエキシマレーザを、パルス繰り返し周波数１００〜
２００Hzで発振させ、マスク２の開口部を通過したエキ
シマレーザ光１を収差の小さい集光レンズ３により、Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板１１上の加工部２１にエネルギ密度１０
〜２０Ｊ／cm2 で照射することにより、深さ５００〜７
００μm 程度の溝をアブレーションにより形成する。さ
らにステージ４を平行移動させて加工部２２，２３，
…，２４にも同様に溝を形成する。この結果、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板１１の光導波路形成部全体にわたり、ＬｉＮｂ
Ｏ3 層が薄くなる。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a process drawing of the groove processing of the LiNbO 3 substrate in the example. LiNbO 3 substrate with a thickness of about 800 μm 1
1, an optical waveguide 12 is formed by titanium diffusion, and a modulation electrode 14 is further formed via a buffer layer 13 made of SiO 2 . LiNbO 3 substrate 1
1 is fixed to a horizontally movable stage 4 with the surface on which the electrodes 14 are formed facing down. A metal mask 2 having a rectangular opening of about 0.5 cm in length and 1.5 cm in width is arranged on the optical path of the excimer laser light 1 forming a parallel beam. Output energy K of 200-300mJ
rF excimer laser, pulse repetition frequency 100 ~
The excimer laser light 1 that oscillates at 200 Hz and has passed through the opening of the mask 2 is L
The energy density 10 is applied to the processed portion 21 on the iNbO 3 substrate 11.
Depth 500 ~ 7 by irradiating with ~ 20J / cm 2
A groove of about 00 μm is formed by ablation. Further, the stage 4 is moved in parallel so that the processing parts 22, 23,
, 24 are similarly formed with grooves. As a result, LiNb
LiNb is formed over the entire optical waveguide formation portion of the O 3 substrate 11.
The O 3 layer becomes thinner.
【００１８】尚、ＬｉＮｂＯ3 はエッチングの難しい脆
性材料であり、本実施例のような深さの溝加工は例がな
かったが、本実施例においては数百μm ／分以上の非常
に高いエッチレートが得られ、加工面も極めて平滑であ
る。LiNbO 3 is a brittle material that is difficult to etch, and there has been no example of groove processing with a depth as in this embodiment. However, in this embodiment, a very high etch rate of several hundred μm / min or more is used. The rate is obtained, and the processed surface is extremely smooth.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、エキシ
マレーザによるアブレーションエッチングを用いてＬｉ
ＮｂＯ3 基板に複数の溝を形成することにより、光導波
路形成部全体にわたりＬｉＮｂＯ3 層を薄くしているの
で、広帯域な光変調器が容易に実現できるという効果を
有する。また、ＬｉＮｂＯ3 層を薄くするのは基板の一
部だけであるために、ＬｉＮｂＯ3 基板が作業中に破損
しやすくなるということはない。As described above, according to the present invention, the ablation etching by the excimer laser is used to obtain Li.
By forming a plurality of grooves in the NbO 3 substrate, the LiNbO 3 layer is thinned over the entire optical waveguide forming portion, so that an optical modulator having a wide band can be easily realized. Further, since the LiNbO 3 layer is thinned only in a part of the substrate, the LiNbO 3 substrate is not easily damaged during the work.
【００２０】尚、本発明の光変調器では、ＬｉＮｂＯ3
基板の光導波路形成部裏側に任意の深さの溝を形成し、
溝内部を誘電率の小さい空気層とすることにより、信号
電極を伝搬するマイクロ波の実効屈折率を容易に制御
し、光導波路を伝搬する光波の実効屈折率に近づけるこ
とができるため、マイクロ波と光波の速度整合がとれ、
光変調器の広帯域化が実現される。またＬｉＮｂＯ3 基
板の光導波路形成部が局部的に薄くなっているために、
マイクロ波の減衰が生じる共振周波数がシフトして変調
帯域からディップが除去され、光変調器の広帯域化が実
現される。In the optical modulator of the present invention, LiNbO 3 is used.
Form a groove of arbitrary depth on the back side of the optical waveguide formation part of the substrate,
By forming an air layer with a small dielectric constant inside the groove, it is possible to easily control the effective refractive index of the microwave propagating through the signal electrode, and to approach the effective refractive index of the light wave propagating through the optical waveguide. And the speed of the light wave can be matched,
A wide band of the optical modulator is realized. Moreover, since the optical waveguide forming portion of the LiNbO 3 substrate is locally thinned,
The resonance frequency at which microwave attenuation occurs shifts, dips are removed from the modulation band, and the optical modulator has a wider band.
【図１】本発明の第１の実施例におけるＬｉＮｂＯ3 基
板の溝加工の工程図である。FIG. 1 is a process drawing of groove processing of a LiNbO 3 substrate according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例におけるＬｉＮｂＯ3 基
板の溝加工の工程図である。FIG. 2 is a process drawing of groove processing of a LiNbO 3 substrate according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施例におけるＬｉＮｂＯ3 基
板の溝加工の工程図である。FIG. 3 is a process drawing of groove processing of a LiNbO 3 substrate according to a third embodiment of the present invention.
【図４】電極の厚膜化により広帯域化をはかった光変調
器の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical modulator whose band is widened by increasing the thickness of electrodes.
【図５】信号電極上に空気層を介してアース電極を設置
することにより広帯域化をはかった光変調器の断面図で
ある。FIG. 5 is a cross-sectional view of an optical modulator in which a band is broadened by installing a ground electrode on a signal electrode via an air layer.
【図６】ＬｉＮｂＯ3 基板の小型化により広帯域化をは
かった光変調器の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical modulator whose band is widened by downsizing a LiNbO 3 substrate.
１ エキシマレーザ光 ２，３２ 金属マスク ３ 集光レンズ ４ ステージ １１ ＬｉＮｂＯ3 基板 １２ 光導波路 １３ バッファ層 １４ 電極 １５ 空気層 １６ アース電極 １７ ＬｉＮｂＯ3 基板 ２１，２２，２３，２４ 加工部1 Excimer Laser Light 2,32 Metal Mask 3 Condenser Lens 4 Stage 11 LiNbO 3 Substrate 12 Optical Waveguide 13 Buffer Layer 14 Electrode 15 Air Layer 16 Earth Electrode 17 LiNbO 3 Substrate 21, 22, 23, 24 Processed Part
Claims (3)
からなる導波路基板と、該基板上に形成された光導波路
と、該光導波路の近傍に形成された変調用の電極と、前
記ＬｉＮｂＯ3 基板を局部的に薄くするために前記Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板の光導波路形成部裏側に形成された溝とを
有する光変調器の製造方法において、 前記溝の形成にエキシマレーザを用いており、溝加工部
分を限定するための開口部を有する金属製マスクがレー
ザ光の光路途中に挿入され、もしくはＬｉＮｂＯ3 基板
の表面に設置され、もしくはＬｉＮｂＯ3 基板表面に直
接形成されており、該ＬｉＮｂＯ3 基板を固定したステ
ージを固定したまま、もしくは移動させながら、レーザ
光を集光レンズにより前記ＬｉＮｂＯ3 基板に縮小投影
し、アブレーションにより前記溝を形成し、光導波路形
成部全体にわたりＬｉＮｂＯ3 層を薄くする工程を有す
ることを特徴とする光変調器の製造方法。1. A waveguide substrate made of lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal, an optical waveguide formed on the substrate, a modulation electrode formed near the optical waveguide, and the LiNbO 3 substrate. In order to locally thin the
In a method of manufacturing an optical modulator having a groove formed on the back side of an optical waveguide forming portion of an NbO 3 substrate, an excimer laser is used for forming the groove, and a metal having an opening for limiting a groove processed portion. is inserted manufactured mask the optical path of the laser beam, or is installed in LiNbO 3 surface of the substrate, or LiNbO 3 is directly formed on the substrate surface, while fixing the stage of fixing the said LiNbO 3 substrate, or move However, the method comprises reducing the laser light onto the LiNbO 3 substrate by a condenser lens, forming the groove by ablation, and thinning the LiNbO 3 layer over the entire optical waveguide forming portion. Production method.
からなる導波路基板と、該基板上に形成された光導波路
と、該光導波路の近傍に形成された変調用の電極と、前
記ＬｉＮｂＯ3 基板を局部的に薄くするために前記Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板の光導波路形成部裏側に形成された溝とを
有する光変調器の製造方法において、 前記溝の形成にエキシマレーザを用いており、レーザ光
の光路上に該レーザ光のビームパタンより小さい開口部
を有する金属製マスクを配置し、該マスクの開口部を通
過したレーザ光を集光レンズによりＬｉＮｂＯ3 基板に
縮小投影することにより、前記金属製マスクの開口部と
相似形状の溝をアブレーションにより形成し、さらに前
記ＬｉＮｂＯ3 基板を固定したステージを移動させて、
同様の加工を繰り返すことにより、前記ＬｉＮｂＯ3 基
板の光導波路形成部裏側に複数の溝を形成し、光導波路
形成部全体にわたりＬｉＮｂＯ3 層を薄くする工程を有
することを特徴とする光変調器の製造方法。2. A waveguide substrate made of lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal, an optical waveguide formed on the substrate, a modulation electrode formed near the optical waveguide, and the LiNbO 3 substrate. In order to locally thin the
A method of manufacturing an optical modulator having a groove formed on the back side of an optical waveguide forming portion of an NbO 3 substrate, wherein an excimer laser is used to form the groove, and a beam pattern of the laser light is used on an optical path of the laser light. A metal mask having a small opening is arranged, and the laser beam that has passed through the opening of the mask is reduced and projected onto a LiNbO 3 substrate by a condenser lens to form a groove having a shape similar to that of the opening of the metal mask. It is formed by ablation, and the stage on which the LiNbO 3 substrate is fixed is moved,
By repeating the same processing, a plurality of grooves are formed on the back side of the optical waveguide formation portion of the LiNbO 3 substrate, and the step of thinning the LiNbO 3 layer over the entire optical waveguide formation portion is included. Production method.
からなる導波路基板と、該基板上に形成された光導波路
と、該光導波路の近傍に形成された変調用の電極と、前
記ＬｉＮｂＯ3 基板を局部的に薄くするために前記Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板の光導波路形成部裏側に形成された溝とを
有する光変調器の製造方法において、 前記溝の形成にエキシマレーザを用いており、溝加工す
る形状を開口とした金属製マスクをＬｉＮｂＯ3 基板上
に固定し、該ＬｉＮｂＯ3 基板を固定したステージを直
線上を往復させながら、エキシマレーザ光を集光レンズ
により前記ＬｉＮｂＯ3 基板に照射することにより、前
記金属マスクの開口部分に細長い溝をアブレーションに
より形成し、光導波路形成部全体にわたりＬｉＮｂＯ3
層を薄くする工程を有することを特徴とする光変調器の
製造方法。3. A waveguide substrate made of lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal, an optical waveguide formed on the substrate, a modulation electrode formed near the optical waveguide, and the LiNbO 3 substrate. In order to locally thin the
In a method of manufacturing an optical modulator having a groove formed on the back side of an optical waveguide forming portion of an NbO 3 substrate, an excimer laser is used to form the groove, and a metal mask having a groove processing shape as an opening is made of LiNbO. 3 The substrate is fixed, and while the stage on which the LiNbO 3 substrate is fixed is linearly reciprocated, excimer laser light is irradiated onto the LiNbO 3 substrate by a condenser lens, thereby forming an elongated groove in the opening of the metal mask. Are formed by ablation, and LiNbO 3 is formed over the entire optical waveguide formation portion.
A method of manufacturing an optical modulator, comprising a step of thinning a layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4035259A JPH05232416A (en) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Production of optical modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4035259A JPH05232416A (en) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Production of optical modulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05232416A true JPH05232416A (en) | 1993-09-10 |
Family
ID=12436818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4035259A Withdrawn JPH05232416A (en) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Production of optical modulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05232416A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002054120A1 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Keio University | Optical signal processing circuit and method of producing same |
| JP2010008686A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Fujitsu Ltd | Optical modulating element and its method for manufacturing |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP4035259A patent/JPH05232416A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002054120A1 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Keio University | Optical signal processing circuit and method of producing same |
| EP1347317A4 (en) * | 2000-12-28 | 2006-11-08 | Univ Keio | OPTICAL SIGNAL PROCESSING CIRCUIT AND METHOD OF MANUFACTURING |
| JP2010008686A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Fujitsu Ltd | Optical modulating element and its method for manufacturing |
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