專利名稱：光學(xué)器件及光學(xué)器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)器件，尤其涉及一種具備對(duì)在光波導(dǎo)中傳播 的光進(jìn)行分支的結(jié)構(gòu)的光學(xué)器件。
本申請(qǐng)基于2006年9月29日申請(qǐng)的日本特愿2006-268493號(hào)申 請(qǐng)，并主張其優(yōu)先權(quán)，援用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
在由光承載信號(hào)而通過光纖來傳輸?shù)墓馔ㄐ畔到y(tǒng)中，使用對(duì)光實(shí) 施光傳輸所需的各種各樣處理的各種功能元件。這些功能元件通過監(jiān) 測(cè)其輸出光，并根據(jù)該監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)元件的動(dòng)作進(jìn)行反饋控制，能夠高 精度地得到所需的特性。
例如，利用光強(qiáng)度調(diào)制器作為對(duì)光信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的功能元件， 所述光強(qiáng)度調(diào)制器在鈮酸鋰(LiNb03,以下稱為LN)等基板上形成有 馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)型的光波導(dǎo)、調(diào)制電極以及偏置電極。 在該光強(qiáng)度調(diào)制器中，需要以在馬赫-曾德爾光波導(dǎo)的合波點(diǎn)進(jìn)行合波 的2個(gè)光波的相位差成為0及兀的狀態(tài)為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)制(需要進(jìn)行調(diào) 制動(dòng)作點(diǎn)的偏置調(diào)整)。為了得到成為該基準(zhǔn)的相位狀態(tài)，監(jiān)測(cè)調(diào)制 后的信號(hào)光，調(diào)整來自偏置電極的施加電壓。
以往，作為實(shí)現(xiàn)這種光監(jiān)測(cè)器的裝置，公知有專利文獻(xiàn)1所記載 的帶監(jiān)測(cè)器的光波導(dǎo)型元件。圖IO表示該帶監(jiān)測(cè)器的光波導(dǎo)型元件的 剖面的概要。在該圖中，在基板101上形成光波導(dǎo)102，在其上部設(shè)置 有比光波導(dǎo)102折射率高的漸逝(evanescent)成分導(dǎo)入層50。光檢測(cè) 器40隔著漸逝成分導(dǎo)入層50設(shè)置在光波導(dǎo)102的上部。另外，以往人們判斷，漸逝成分導(dǎo)入層的特征在于結(jié)構(gòu)，更具體而言在于漸逝成 分導(dǎo)入層50的膜厚和長度，而沒有重視輸出側(cè)方向的端面形狀。在圖
10中，為了方便起見，將漸逝成分導(dǎo)入層50的端面示意地描繪成垂直 于基板IOI，但在實(shí)際的元件中，漸逝成分導(dǎo)入層50這樣的薄膜由于 是使用濺射法或蒸鍍法進(jìn)行成膜，因此其厚度朝著輸出側(cè)一端逐漸變 薄，上述端面相對(duì)于基板101不垂直。
在圖IO的帶監(jiān)測(cè)器的光波導(dǎo)型元件中，在光波導(dǎo)102中向圖中P 方向傳播的光，在其一部分作為漸逝成分滲出至光波導(dǎo)102之外的狀 態(tài)下進(jìn)行傳播。并且，該漸逝成分通過漸逝成分導(dǎo)入層50滲入至光檢 測(cè)器40內(nèi)部，其極少的一部分到達(dá)光檢測(cè)器40的感光面401。這樣， 通過檢測(cè)漸逝成分的一部分，監(jiān)測(cè)傳播光。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2001-215371號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述帶監(jiān)測(cè)器的光波導(dǎo)型元件中，由于漸逝成分進(jìn)入光 檢測(cè)器40的進(jìn)入角度相對(duì)于傳播方向P傾斜5度左右(推測(cè)值)，因 此滲入的光的大部分分散到光檢測(cè)器40之外，只有極少的一部分能夠 到達(dá)感光面401。結(jié)果，存在光檢測(cè)器40的監(jiān)測(cè)效率(感光靈敏度) 極低而不能夠獲得實(shí)用性能的問題。
本發(fā)明是鑒于上述問題點(diǎn)而做出的，其目的在于提供一種光學(xué)器 件及該光學(xué)器件的制造方法，該光學(xué)器件具備對(duì)在光波導(dǎo)中傳播的光 的一部分高效率地進(jìn)行檢測(cè)的光波導(dǎo)分支結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明用于解決上述課題，提供一種光學(xué)器件，包括光波導(dǎo)元 件，其在基板上形成有光波導(dǎo)；以及光學(xué)介質(zhì)，其以覆蓋所述光波導(dǎo) 的至少一部分的方式設(shè)置在所述基板的表面上，并且該光學(xué)介質(zhì)的在 所述光波導(dǎo)中的光傳播方向上朝向前方的側(cè)面與所述光波導(dǎo)表面大致
5垂直。
另外，在本發(fā)明中，"端面與光波導(dǎo)表面大致垂直"意思是指"端
面相對(duì)于光波導(dǎo)表面傾斜45度以上且135度以下"。
在光波導(dǎo)中傳播的光的一部分滲出到上述光學(xué)介質(zhì)內(nèi)。在本發(fā)明 的光學(xué)器件中，在所述光波導(dǎo)中的光傳播方向上朝向前方的光學(xué)介質(zhì) 的端面(以下簡稱為"前方端面")與所述光波導(dǎo)表面大致垂直，因 此該滲出的光從該前方端面向與光波導(dǎo)表面大致垂直的方向射出。艮口， 本發(fā)明的光學(xué)器件能夠?qū)⒃诠獠▽?dǎo)中傳播的光的一部分向與光波導(dǎo)大 致垂直的方向進(jìn)行分支。此外，由于分支方向是與光波導(dǎo)大致垂直的 方向，因此只要在光波導(dǎo)上設(shè)置光檢測(cè)器，上述射出的分支光就能夠 大致垂直地入射至該光檢測(cè)器，分支光沒有浪費(fèi)地被光檢測(cè)器接收。 因此，能夠?qū)⑸鲜龇种Ч庾鳛楸O(jiān)測(cè)光，高效率地監(jiān)測(cè)在光波導(dǎo)中傳播 的光。
在上述光學(xué)器件中，優(yōu)選的是，通過薄膜形成工序及圖案形成工 序來形成所述光學(xué)介質(zhì)。
在上述光學(xué)器件中，優(yōu)選的是，在通過薄膜形成工序或者通過薄 膜形成工序和圖案形成工序形成所述光學(xué)介質(zhì)之后，加工該光學(xué)介質(zhì) 的所述前方端面，調(diào)整其平滑度和相對(duì)于所述光波導(dǎo)表面的角度中的 至少一方。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)器件，上述前方端面的平滑性得以改善，并且
能夠?qū)⒃撉胺蕉嗣媾c光波導(dǎo)表面所成角度設(shè)為所需角度(例如90度)， 由此能夠使在光波導(dǎo)中傳播的光的一部分高效地從上述前方端面分 支。
在上述光學(xué)器件中，優(yōu)選的是，所述光學(xué)介質(zhì)是半導(dǎo)體薄膜或電介質(zhì)薄膜。
由于構(gòu)成上述光學(xué)介質(zhì)的半導(dǎo)體或電介質(zhì)對(duì)在光波導(dǎo)中傳播的光 透明，因此被分支的光在該光學(xué)介質(zhì)內(nèi)不會(huì)發(fā)生無謂的衰減，能夠高 效率地取出分支光。此外，由于半導(dǎo)體材料或電介質(zhì)材料能夠通過一
般的半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)容易地形成為薄膜狀，因此能夠簡單且廉價(jià) 地制造光學(xué)器件。
在上述光學(xué)器件中，優(yōu)選的是，將所述光學(xué)介質(zhì)與所述光波導(dǎo)表 面接觸而設(shè)置。
與在光學(xué)介質(zhì)和光波導(dǎo)之間例如設(shè)置有由其他材料構(gòu)成的緩沖層 的光學(xué)器件相比，由于上述光學(xué)介質(zhì)直接設(shè)置在光波導(dǎo)上，因此向光 學(xué)介質(zhì)內(nèi)的滲出光量變多，不會(huì)產(chǎn)生減少被分支的光的情況。
在上述光學(xué)器件中，優(yōu)選的是，所述光學(xué)介質(zhì)對(duì)在所述光波導(dǎo)中 傳播的光的波長的折射率高于所述基板對(duì)該波長的折射率。
在光波導(dǎo)中傳播的光的模態(tài)分布偏向于折射率高的上述光學(xué)介質(zhì) 一側(cè)，結(jié)果向光學(xué)介質(zhì)內(nèi)的滲出光量變多。因此，能夠?qū)⒏嗟墓饬?作為分支光而取出。
在上述光學(xué)器件中，由所述光學(xué)介質(zhì)的所述前方端面和所述光波 導(dǎo)表面形成的交線，相對(duì)于所述光波導(dǎo)中的光的傳播方向具有預(yù)定的 傾角。另外，上述預(yù)定的傾角意思是指不垂直的角度。
由于光學(xué)介質(zhì)被配置成上述交線與光的前進(jìn)方向不垂直而傾斜， 因此在光波導(dǎo)中傳播的光或者滲出至光學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行傳播的光不被該 前方端面反射。因此，反射光不會(huì)結(jié)合到光波導(dǎo)的傳播模態(tài)中，能夠
抑制返回光的產(chǎn)生。在上述光學(xué)器件中，優(yōu)選的是，沿著所述光波導(dǎo)設(shè)置有多個(gè)所述 光學(xué)介質(zhì)。
沿著所述光波導(dǎo)設(shè)置的多個(gè)光學(xué)介質(zhì)各自分別從光波導(dǎo)取出傳播 光的一部分，并作為分支光向與基板大致垂直的方向射出。因此，能 夠根據(jù)光學(xué)介質(zhì)的數(shù)量容易地調(diào)節(jié)分支光的總量。
此外，在上述光學(xué)器件中，優(yōu)選的是，在所述光學(xué)介質(zhì)的上部還 具備光檢測(cè)機(jī)構(gòu)，通過所述光檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)由所述光學(xué)介質(zhì)取出而向與 所述光波導(dǎo)表面大致垂直的方向射出的、在所述光波導(dǎo)中傳播的光的 一部分進(jìn)行檢測(cè)，由此監(jiān)測(cè)在光波導(dǎo)中傳播的光。
通過光檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)上述射出的分支光進(jìn)行檢測(cè)，由此能夠監(jiān)測(cè)在 光波導(dǎo)中傳播的光。
進(jìn)而，在上述光學(xué)器件中，優(yōu)選的是，由半導(dǎo)體形成所述光學(xué)介 質(zhì)，并且該光學(xué)介質(zhì)接地。
在上述光學(xué)介質(zhì)由半導(dǎo)體材料構(gòu)成且接地的情況下，基板內(nèi)帶電 的電荷從上述接地部分向外部放電。因此，即使例如使用光電二極管 作為光檢測(cè)機(jī)構(gòu)，并將該光電二極管與光學(xué)介質(zhì)接觸地設(shè)置在光學(xué)介 質(zhì)上，也能夠防止電荷向光電二極管放電而使光電二極管損壞。
本發(fā)明還提供一種光學(xué)器件的制造方法，所述光學(xué)器件包括光 波導(dǎo)元件，在基板上形成有光波導(dǎo)；和薄膜狀的光學(xué)介質(zhì)，其至少一 部分設(shè)置在所述光波導(dǎo)的表面，所述光學(xué)器件的制造方法的特征在于， 包括薄膜形成工序，在所述基板上將預(yù)定材質(zhì)的光學(xué)介質(zhì)形成為薄 膜狀；圖案形成工序，用于使該光學(xué)介質(zhì)形成為覆蓋所述光波導(dǎo)的至 少一部分，并且在光波導(dǎo)中的光傳播方向上朝向前方的側(cè)面與所述光波導(dǎo)表面大致垂直；以及加工工序，調(diào)整所述前方端面的平滑度和該 前方端面與所述光波導(dǎo)表面所成角度中的至少一方。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，能夠制造具有上述優(yōu)良效果的光學(xué)器件。
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒃诠獠▽?dǎo)中傳播的光的一部分高效率地向與 光波導(dǎo)表面大致垂直的方向分支。另外，能夠高效率地檢測(cè)所分支的 光，從而高效率地監(jiān)測(cè)在光波導(dǎo)中傳播的光。


圖1是沿著光波導(dǎo)的傳播方向的光學(xué)器件的剖面概略圖。 圖2A是表示光學(xué)器件的整體的概略圖。
圖2B是表示為了觀察到光學(xué)介質(zhì)20而除去粘合層和光檢測(cè)器之
后的光學(xué)器件的概略圖。
圖3是表示光學(xué)介質(zhì)的長度L與向基板垂直方向射出的光的強(qiáng)度
之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖4是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第1實(shí)施例的圖。 圖5是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第2實(shí)施例的圖。 圖6是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第3實(shí)施例的圖。 圖7是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第4實(shí)施例的圖。 圖8是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第5實(shí)施例的圖。 圖9是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第6實(shí)施例的圖。 圖IO是現(xiàn)有的帶監(jiān)測(cè)器的光波導(dǎo)型元件的剖面概略圖。
標(biāo)號(hào)說明10..光波導(dǎo)元件11..監(jiān)測(cè)部20..光學(xué)介質(zhì)30..粘合層40..光檢測(cè)器401...光檢測(cè)器的感光面 50...漸逝成分導(dǎo)入層 IOI...LN基板 102...光波導(dǎo)
103...主馬赫-曾德爾光波導(dǎo)
104a、 104b…副馬赫-曾德爾光波導(dǎo)
P...光的傳播方向
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1和圖2是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)器件的圖，圖1 是沿著光波導(dǎo)的傳播方向(相當(dāng)于圖2的P方向)的光學(xué)器件的剖視 圖，圖2是光學(xué)器件的外觀圖(俯視圖)。本實(shí)施方式的光學(xué)器件具 備光波導(dǎo)元件10、與光波導(dǎo)元件10表面接觸而設(shè)置的光學(xué)介質(zhì)20、 設(shè)置在光學(xué)介質(zhì)20上部的光檢測(cè)器40以及將該光檢測(cè)器40粘合在光 學(xué)介質(zhì)20上的粘合層30。
另外，圖2A是表示光學(xué)器件的整體的圖，光學(xué)介質(zhì)20被粘合層 30和光檢測(cè)器40遮擋而觀察不到。圖2B是為了觀察到光學(xué)介質(zhì)20 而除去粘合層30和光檢測(cè)器40之后的概略圖。
光波導(dǎo)元件10具有LN基板101和通過鈦(Ti)的熱擴(kuò)散在LN 基板101上形成的光波導(dǎo)102。為了說明的簡單化，在本申請(qǐng)說明書中， 如圖2所示，將光波導(dǎo)102的波導(dǎo)圖案設(shè)為直線，但也能夠設(shè)定為其 他圖案的光波導(dǎo)。例如，通過將光波導(dǎo)102設(shè)定為馬赫-曾德爾型，能 夠?qū)⒐鈱W(xué)器件適用于光強(qiáng)度調(diào)制器。
優(yōu)選光學(xué)介質(zhì)20由對(duì)光波導(dǎo)102中傳播的光的波長而言吸收損失 少而透明、并且折射率高于LN基板101的材質(zhì)來形成。
10在本實(shí)施方式中，設(shè)定傳播光的波長為？^1.55nm。在該波長下LN 基板101的折射率為2.2左右，因此光學(xué)介質(zhì)20使用折射率為3.5左 右的硅(Si)。另外，只要是滿足上述條件(光學(xué)特性)的材質(zhì)即可， 也可以是除了硅之外的材質(zhì)，作為這樣的材質(zhì)的例子，有鍺(Ge，折 射率4.H等半導(dǎo)體或者氧化鉭(Ta205 ，折射率2.3)等電介質(zhì)。
如圖2所示，從LN基板101的上方觀察的光學(xué)介質(zhì)20的形狀是 沿著傳播方向P的長度為L、與傳播方向P正交的方向的寬度為W的 長方形。此外，設(shè)光學(xué)介質(zhì)20的厚度為T。光學(xué)介質(zhì)20的端面(側(cè)面) 中位于光波導(dǎo)102之上的面，即在光波導(dǎo)中的光的傳播方向上朝向前 方的前方端面(圖l及圖2中的面a)以及朝向后方的端面(圖l及圖 2中的面c，簡稱為"后方端面")，形成為與光波導(dǎo)102的表面成大 致垂直的角度的平面。
該平面部分的橫向大小(光學(xué)介質(zhì)20的寬度W)是在光波導(dǎo)102 中傳播的光的模態(tài)直徑(幾 10nm)的至少幾倍左右，例如為2(Hmu 另外，上述寬度W不存在上限值，但是在寬度W充分大于傳播光的模 態(tài)直徑的情況下，也可在光波導(dǎo)102的上部附近，就上述例子而言僅 將20pni的部分作為大致垂直于光波導(dǎo)表面的平面。也就是說，不需要 使前方端面及后方端面(面a或面c)整體為平面，而只要使光波導(dǎo)102 上部附近局部地成為平面狀就足夠了，也可以是前方端面及后方端面 (面a或面c)整體在寬度W方向上彎曲。
光學(xué)介質(zhì)20的前方端面及后方端面(面a及面c)與光波導(dǎo)102 的表面形成大致垂直的角度，由此在光波導(dǎo)102中傳播的光的一部分 在上述前方端面(面a)上向與光波導(dǎo)102的表面大致垂直方向射出， 從光波導(dǎo)102分支。
上述前方端面(面a)與光波導(dǎo)102的表面所成的角度在本發(fā)明中如上所述為大致垂直，也就是在45度以上135度以下，其中優(yōu)選80 度 100度。
此外，在光波導(dǎo)中的光傳播方向上朝向后方的后方端面(面c)即 使不形成為與光波導(dǎo)102大致垂直的平面，也能夠得到上述本發(fā)明的 效果。也就是說，后方端面(面c)即使不形成為與光波導(dǎo)102表面大 致垂直的平面，也不會(huì)給從前方端面(面a)向大致垂直于光波導(dǎo)102 表面的方向射出的分支光帶來影響。
在由硅形成上述光學(xué)介質(zhì)20的情況下，能夠通過一般的半導(dǎo)體制 造工藝形成光學(xué)介質(zhì)20。 g卩，首先，在LN基板101上形成光波導(dǎo)102 之后，利用濺射法或蒸鍍法等，在LN基板101表面的整個(gè)面上形成預(yù) 定膜厚(厚度T)的硅(薄膜形成工序)。然后，利用剝離法或干式蝕 刻法形成圖案，使得光學(xué)介質(zhì)20的形狀成為長方形(圖案形成工序)。 例如，可以使用CF+CHF作為干式蝕刻的反應(yīng)氣體，控制蝕刻端面的 角度(面a d與光波導(dǎo)102表面所成角度)，形成上述光學(xué)介質(zhì)20。
此外，為了使蝕刻端面進(jìn)一步成為所希望的角度，可以增加在蝕 刻后的端面上進(jìn)一步照射激光的加工工序。通過這種激光修整，能夠 改善端面的平滑性。
另外，對(duì)于將光學(xué)介質(zhì)20的端面形成為大致垂直于光波導(dǎo)102表 面的工序而言，可以只利用上述圖案形成工序，此外，可以在形成薄 膜后就直接僅利用上述激光的加工工序。
在光學(xué)介質(zhì)20的上部設(shè)有粘合層30，通過該粘合層30將光檢測(cè) 器40粘合在光波導(dǎo)102及LN基板101上。在光波導(dǎo)102與設(shè)置在其 上部的光檢測(cè)器40靠近的情況下，存在傳播光被光檢測(cè)器40過分地 吸收而導(dǎo)致傳播光的損失增大的可能性。但是，在本實(shí)施方式中，通 過設(shè)置粘合層30使光檢測(cè)器40和光波導(dǎo)102相隔一定程度的距離而配置，因此還有能夠防止上述不良狀況的效果。
出于這樣的目的，粘合層30的材質(zhì)選用在傳播光的波長下為透明
且折射率低于光波導(dǎo)102及光學(xué)介質(zhì)20的材質(zhì)。
進(jìn)而，在圖1及圖2中，在光學(xué)介質(zhì)20的側(cè)面也設(shè)置了粘合層 30，但也可以只在光學(xué)介質(zhì)20的上部設(shè)置粘合層30，而光學(xué)介質(zhì)20 的側(cè)面(面a d)與空氣接觸。
在如上所述構(gòu)成的本實(shí)施方式的光學(xué)器件中，使在光波導(dǎo)102中 傳播的光的一部分從光學(xué)介質(zhì)20的前方端面(面a)向與光波導(dǎo)102 的表面大致垂直的方向分支而射出。由于射出方向與光波導(dǎo)102大致 垂直，因此能夠通過設(shè)置在光波導(dǎo)102上部的光檢測(cè)器40高效率地獲 取該分支光。
以上，參照?qǐng)D面詳細(xì)說明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，但具體結(jié)構(gòu) 并不限于上述結(jié)構(gòu)，能夠在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種各樣 的設(shè)計(jì)變更。
例如，光學(xué)介質(zhì)20的平面形狀不限于長方形，前方端面(面a) 只要按上述條件形成，則平面形狀可以任意。
此外，前方端面(面a)和光波導(dǎo)102表面形成的交線與光波導(dǎo) 102中的光傳播方向所成角度可以不是直角，可以從直角傾斜幾度至 45度左右。其中優(yōu)選傾角為2 7度。例如，也可以通過前方端面及后 方端面(面a及面c)傾斜而使光學(xué)介質(zhì)20的平面形狀成為平行四邊 形(參照后述的實(shí)施例2 (圖5))。通過這樣設(shè)置，能夠防止前方端 面及后方端面(面a及面c)的反射光再次與光波導(dǎo)102的傳播模態(tài)結(jié) 合而產(chǎn)生返回光。此外，也可以是，光學(xué)介質(zhì)20不直接形成在LN基板101之上， 在光學(xué)介質(zhì)20和LN基板101之間設(shè)有由其他材質(zhì)構(gòu)成的薄膜。
此外，光學(xué)介質(zhì)20不限于通過如上所述的半導(dǎo)體制造工藝所形成 的薄膜狀的部件，也可以是塊狀的部件。
此外，也可以是不設(shè)置粘合層30、而使光學(xué)介質(zhì)20和光檢測(cè)器 40接觸的結(jié)構(gòu)。但是，在光學(xué)介質(zhì)20由半導(dǎo)體構(gòu)成的情況下，優(yōu)選使 光學(xué)介質(zhì)20接地，使得LN基板101內(nèi)帶電的電荷不向光檢測(cè)器40放 電(參照后述的實(shí)施例4 (圖7))。
此外，作為光檢測(cè)器40能夠使用光電二極管，但不限于此。例如， 也可以是使用反射鏡或透鏡接受大致垂直于基板射出的分支光，并將 分支光向光電二極管引導(dǎo)。
此外，在將本光學(xué)器件用于光強(qiáng)度調(diào)制器的情況下，光波導(dǎo)元件 IO還具備電極，其用于向光波導(dǎo)102施加調(diào)制電場(chǎng)；以及緩沖層， 其設(shè)置在該電極的下部，用于防止在光波導(dǎo)102中傳播的光被電極吸 收而損失。該緩沖層例如含有氧化硅(Si02)。于是，也可以代替圖1 及圖2的粘合層30，以配置在光學(xué)介質(zhì)20和光檢測(cè)器40之間的方式， 將緩沖層設(shè)置在基板整個(gè)面上。也可以是設(shè)置緩沖層和設(shè)于其上的粘 合層30而并用兩者的結(jié)構(gòu)。另外，上述電極形成在緩沖層的上部且光 波導(dǎo)102附近的預(yù)定位置，在施加了來自電極的調(diào)制電場(chǎng)的光波導(dǎo)102 中誘發(fā)基于電光效應(yīng)的折射率變化，對(duì)通過該部分的光波賦予相位變 化。通過馬赫-曾德爾型光波導(dǎo)而分支的光波分別被相位調(diào)制，使合波 后的光被強(qiáng)度調(diào)制。
此外，光波導(dǎo)元件10的基板材質(zhì)不限于LN，能夠使用硅基板或 石英基板等、其他各種各樣的半導(dǎo)體或者電介質(zhì)基板。實(shí)施例1
圖3是將通過實(shí)驗(yàn)求得的光學(xué)介質(zhì)20的長度L和向與基板即光波 導(dǎo)表面垂直的方向射出的光的強(qiáng)度之間的關(guān)系表示在圖表中的圖。在 實(shí)驗(yàn)中使用波長X=1.55nm的傳播光。光學(xué)介質(zhì)20是在使用了 LN基板 101 (折射率11=2.2)的光波導(dǎo)元件IO上形成的硅(Si)薄膜(折射率 n=3.5)，其平面形狀如圖2所示為長方形(寬度W=60|im、厚度 T=0.2^im)。此外，面a的端面角度形成為90度。在圖3中，橫軸表 示光學(xué)介質(zhì)20的長度L (単位為nm)，縱軸表示將向與基板垂直的方 向射出的光的強(qiáng)度以其最大值標(biāo)準(zhǔn)化后的值(単位為dB)。
根據(jù)圖3的數(shù)據(jù)，光學(xué)介質(zhì)20的長度L為lOOpm左右以下時(shí)， 向與基板垂直的方向射出的光的強(qiáng)度隨長度L而單調(diào)增變化，長度L 在lO(Him左右以上時(shí)，射出的光的強(qiáng)度幾乎不變。因此，在上述參數(shù) 的光學(xué)介質(zhì)20的情況下，通過在lO(Him以下的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整長度L， 能夠控制向與基板即光波導(dǎo)表面大致垂直的方向射出的光的強(qiáng)度。
圖4是表示根據(jù)上述圖3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的、本發(fā)明的光學(xué)器件 的第l實(shí)施例的圖。在本實(shí)施例中，將光學(xué)介質(zhì)20的平面形狀設(shè)為長 度L=100pm、寬度W=60^im、厚度T=0.2nm的長方形。在該長度 (L=100)im)的情況下，向與基板垂直的方向(更具體而言為與光波 導(dǎo)表面的垂直的方向)射出的光的強(qiáng)度基本最大。
圖5是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第2實(shí)施例的圖。對(duì)于本實(shí)施例 的光學(xué)器件而言，向與基板大致垂直的方向射出的光的強(qiáng)度與上述第1 實(shí)施例的情況一樣，并且還能夠減少來自前方端面及后方端面(面a 及面c)的基于反射的返回光。g卩，從垂直于光波導(dǎo)102的面傾斜5度 而形成前方端面及后方端面(面a及面c)，使光學(xué)介質(zhì)20平面形狀 為平行四邊形。由此，減少了反射光向光波導(dǎo)102的再結(jié)合，能夠抑 制返回光的產(chǎn)生。圖6是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第3實(shí)施例的圖。在本實(shí)施例中，
將具有長度L=5(Him、寬度W=60|im的長方形的平面形狀的厚度 T=0.2pm的光學(xué)介質(zhì)20,在光波導(dǎo)102上以20pm間隔排列3個(gè)，從 而形成光學(xué)器件。如圖3所示，即使將光學(xué)介質(zhì)20的長度L設(shè)為100pm 以上，向與光波導(dǎo)表面大致垂直的方向射出的光的強(qiáng)度也不發(fā)生變化， 但通過增加光學(xué)介質(zhì)20的個(gè)數(shù)，能夠容易地增加射出的光的強(qiáng)度。
圖7是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第4實(shí)施例的圖。本實(shí)施例的光 學(xué)器件在光學(xué)介質(zhì)20上設(shè)置有光電二極管(光檢測(cè)器40:圖中用虛線 表示)。光學(xué)介質(zhì)20具有光波導(dǎo)102上的區(qū)域(長度L-10(Him、寬度 W=6(Him)和光波導(dǎo)102兩側(cè)的2個(gè)區(qū)域(分別為長度為2000nm、寬 度為80(Him)。光電二極管40的尺寸是長寬均為40(Hmi。上述光波導(dǎo) 102兩側(cè)的2個(gè)區(qū)域的外側(cè)與接地電極連接。因此，在該光學(xué)器件中， 雖然在光學(xué)介質(zhì)20上直接接觸地設(shè)置光電二極管，但由于基板內(nèi)積存 的電荷從接地電極放電，因此能夠防止放電所引起的光電二極管損壞。
圖8是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第5實(shí)施例的圖。本實(shí)施例組合 了第3實(shí)施例和第4實(shí)施例，光學(xué)介質(zhì)20在光波導(dǎo)102上具備3個(gè)長 度L=50pm、寬度W=60pm的區(qū)域，并且與外側(cè)的接地電極連接。由 此，向與基板大致垂直的方向射出的光的強(qiáng)度較大，并且防止了光電 二極管因放電而損壞。
另夕卜，在上述實(shí)施例中光學(xué)介質(zhì)20的厚度為Ti.2^im，但能夠在 0.05nm 0.5pm左右的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)成其他值。
圖9是表示本發(fā)明的光學(xué)器件的第6實(shí)施例的圖，表示使用了本 發(fā)明的光學(xué)器件的光SSB調(diào)制器。光SSB調(diào)制器在主馬赫-曾德爾光波 導(dǎo)103的兩臂上分別設(shè)置有副馬赫-曾德爾光波導(dǎo)104a、 104b。
在上述各副馬赫-曾德爾光波導(dǎo)104a、 104b中，通過彼此的相位
16差為兀/2的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。同時(shí)，對(duì)各馬赫-曾德爾光波導(dǎo)施 加偏置電場(chǎng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使得各自的調(diào)制動(dòng)作點(diǎn)在副馬赫-曾德爾光波導(dǎo)
104a、 104b中為相位差Ti、并且在主馬赫-曾德爾光波導(dǎo)103中為相位 差兀/2或-兀/2。通過這樣的驅(qū)動(dòng)方法，進(jìn)行僅輸出由調(diào)制產(chǎn)生的邊帶的 一方的SSB (Single Side Band:單邊帶)調(diào)制。
為了高精度地進(jìn)行上述SSB調(diào)制，需要通過偏置控制正確地調(diào)整 調(diào)制動(dòng)作點(diǎn)。因此，在本實(shí)施例中，如圖9所示，在各馬赫-曾德爾光 波導(dǎo)的輸出部之后分別設(shè)置監(jiān)測(cè)部11。該監(jiān)測(cè)部11是圖7及圖8所示 實(shí)施例4或?qū)嵤├?中說明的光學(xué)器件。這樣構(gòu)成的光SSB調(diào)制器能 夠通過各自所對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)部11分別監(jiān)測(cè)主馬赫-曾德爾光波導(dǎo)及副馬 赫-曾德爾光波導(dǎo)103、 104a、 104b的輸出，能夠進(jìn)行基于反饋的偏置 控制，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的SSB調(diào)制。
另外，除了光SSB調(diào)制器之外，在僅具有1級(jí)的馬赫-曾德爾光波 導(dǎo)的光強(qiáng)度調(diào)制器上設(shè)置上述監(jiān)測(cè)部11，也同樣能夠進(jìn)行偏置控制。
產(chǎn)業(yè)實(shí)用性
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒃诠獠▽?dǎo)中傳播的光的一部分高效率地向與 光波導(dǎo)表面大致垂直的方向分支。此外，檢測(cè)所分支的光，能夠高效 率地監(jiān)測(cè)在光波導(dǎo)中傳播的光。因此，能夠提供一種光學(xué)器件及該光 學(xué)器件的制造方法，該光學(xué)器件具備適用于高效率地檢測(cè)在光波導(dǎo)中 傳播的光的一部分的光波導(dǎo)分支結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1. 一種光學(xué)器件，其特征在于，包括光波導(dǎo)元件，其在基板上形成有光波導(dǎo)；以及光學(xué)介質(zhì)，其以覆蓋所述光波導(dǎo)的至少一部分的方式設(shè)置在所述基板的表面上，并且該光學(xué)介質(zhì)的在所述光波導(dǎo)中的光傳播方向上朝向前方的端面與所述光波導(dǎo)表面大致垂直。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光學(xué)器件，其特征在于， 通過薄膜形成工序及圖案形成工序形成所述光學(xué)介質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)器件，其特征在于， 在通過薄膜形成工序或者通過薄膜形成工序和圖案形成工序形成所述光學(xué)介質(zhì)之后，對(duì)該光學(xué)介質(zhì)的朝向光傳播方向的前方的端面進(jìn) 行加工，調(diào)整其平滑度和相對(duì)于所述光波導(dǎo)表面的角度中的至少一方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)器件，其特征在于， 所述光學(xué)介質(zhì)是半導(dǎo)體薄膜或者電介質(zhì)薄膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)器件，其特征在于， 所述光學(xué)介質(zhì)與所述光波導(dǎo)表面接觸而設(shè)置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的光學(xué)器件，其特征在于， 所述光學(xué)介質(zhì)對(duì)在所述光波導(dǎo)中傳播的光的波長的折射率高于所述基板對(duì)該波長的折射率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)器件，其特征在于， 由所述光學(xué)介質(zhì)的朝向光傳播方向的前方的端面和所述光波導(dǎo)表面所形成的交線，相對(duì)于所述光波導(dǎo)中的光傳播方向具有預(yù)定的傾角。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)器件，其特征在于，沿著所述光的傳播方向設(shè)置有多個(gè)所述光學(xué)介質(zhì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的光學(xué)器件，其特征在于， 在所述光學(xué)介質(zhì)的上部具備光檢測(cè)裝置，通過所述光檢測(cè)裝置，對(duì)由所述光學(xué)介質(zhì)取出而向與所述光波導(dǎo) 表面大致垂直的方向射出的、在所述光波導(dǎo)中傳播的光的一部分進(jìn)行 檢測(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)器件，其特征在于， 所述光學(xué)介質(zhì)由半導(dǎo)體形成，并且接地。
11. 一種光學(xué)器件的制造方法，該光學(xué)器件包括光波導(dǎo)元件， 在基板上形成有光波導(dǎo)；和薄膜狀的光學(xué)介質(zhì)，以覆蓋所述光波導(dǎo)表 面的至少一部分的方式設(shè)置，所述光學(xué)器件的制造方法的特征在于， 包括薄膜形成工序，在所述基板上將預(yù)定材質(zhì)的光學(xué)介質(zhì)形成為薄膜狀；圖案形成工序，用于使該光學(xué)介質(zhì)形成為覆蓋所述光波導(dǎo)的至少 一部分，并且在所述光波導(dǎo)中的光傳播方向上朝向前方的側(cè)面與所述 光波導(dǎo)表面大致垂直；以及加工工序，進(jìn)一步調(diào)整在所述光波導(dǎo)中的光傳播方向上朝向前方 的端面的平滑度和該朝向前方的端面與所述光波導(dǎo)表面所成的角度中 的至少一方。
全文摘要
提供一種光學(xué)器件，具備能夠高效率地檢測(cè)在光波導(dǎo)中傳播的光的一部分的光波導(dǎo)分支結(jié)構(gòu)，光學(xué)介質(zhì)的端面中位于光波導(dǎo)中的光傳播方向前方的端面與光波導(dǎo)表面大致垂直。在光波導(dǎo)中傳播的光的一部分從該前方端面向與光波導(dǎo)大致垂直的方向分支而射出。由于射出方向與光波導(dǎo)大致垂直，因此能夠通過在光波導(dǎo)元件上設(shè)置的光檢測(cè)器高效地獲取該分支光。
文檔編號(hào)G02B6/122GK101523262SQ20078003653
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者森慎吾, 菅又徹, 菅野慎介 申請(qǐng)人:住友大阪水泥股份有限公司