專利名稱：具有傾斜的反射板的光調制元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有電光效果的、由形成在基板上的光波導通路構成的光調制元件。
這種光調制元件象美國專利US5278499號和日本特開平5-273260號公報所公開的那樣，可以使用在調制器、光電傳感器等裝置中，并且采用諸如鈮酸鋰晶體等具有電光效果的材料作為基板。這種光調制元件是通過下述方式制作的，即采用鈦熱擴散方法，在鈮酸鋰晶體基板上形成在基板的一個端面和另一個端面處露出其入射側和反射側的分路干涉型光波導通路，在基板上的分路干涉型光波導通路附近形成有調制電極，而且在反射側端面處還用紫外線固化型粘接劑粘接著反射板。
這種光調制元件使由入射側入射的光束(激光光束)進入分路干涉型光波導通路，在其分路部分成支路，隨后在反射側由反射板反射，再沿逆向方向進入分路干涉型光波導通路，在其分路部形成為合束光束，最后由入射側出射。即光調制元件的入射側也作為出射側。因此在下面將“入射側”稱為“入射出射側”。在這兒，穿過分路干涉型光波導通路而輸出的激光光束強度，與所施加在調制電極處的電壓相對應，按三角函數(shù)關系變化。因此可以周期性的獲得最大值和最小值。施加在調制電極處的電壓為0時的輸出強度，即光偏點，對于光調制元件是幾何對稱的，即為上述的最大值處的點。然而在另一方面，作為光調制元件的一個必要條件，光偏點應該在線性程度比較高的上述最大值和最小值的中點附近的位置處。
當光偏點位于最大值和最小值的中點附近時，可以相對于施加的電壓而線性調制光的強度。然而當光偏點位于最大值或最小值附近時，強度調制的線性度不好，從而使敏感度惡化。
如果要在制造光調制元件時控制這一光偏點，將需要非常高精度的制作條件，這是使光調制元件的有效生產率下降的最主要的原因。
本發(fā)明的目的就是要提供一種容易控制光偏點、使敏感度和敏感度線性程度均比較高的光調制元件。
本發(fā)明提供的一種光調制元件，包括有具有彼此相對的第一和第二端面、且具有電光效果的基板，具有形成在前述基板上的第一和第二支路的、在前述第一和第二端面處分別露出入射出射側和反射側的分路干涉型光波導通路，形成在前述分路干涉型光波導通路附近處的調制電極，以及安裝在前述第二端面處的反射板，其特征在于前述反射板相對于前述第二端面傾斜。


圖1為表示原有的光調制元件的示意性說明圖。
圖2為表示作為本發(fā)明的第一實施例的光調制元件的示意性說明圖。
圖3為表示比較如圖2所示的光調制元件的施加電壓-輸出光強度特性和如圖1所示的原有的光調制元件的施加電壓-輸出光強度特性用的示意性曲線圖。
圖4為表示作為本發(fā)明的第二實施例的光調制元件的示意性說明圖。
為了便于理解本發(fā)明，在描述本發(fā)明的實施例之前，先參考附圖1對在先技術中的光調制元件進行說明。
正如圖1所示，光調制元件5由具有第一和第二支路11、13的分路干涉型光波導通路9構成，而這一分路干涉型光波導通路9是通過Ti熱擴散方法形成在鈮酸鋰晶體基板7上的。在形成在基板7上的分路干涉型光波導通路9的附近還形成有調制電極15。調制電極包括與光波導通路9平行延伸的第一、第二和第三縱向部分電極17、19、21，以及第一橫向部分電極23和第二橫向部分電極25。第一橫向部分電極23按與第一和第三縱向部分電極17、21相正交的方式與第一和第三縱向部分電極17、21的一個端部相連接，并且由基板7的一側向另一側延伸。第二橫向部分電極25按與第二縱向部分電極19相正交的方式與第二縱向部分電極19上位于基板7另一端上的一端相連接，并且由該端向一側延伸。在第一橫向部分電極23的位于基板7另一側的終點處和第二橫向部分電極25的位于基板7一側的終點處還分別形成有端子部27、29。而且基板7還具有入射出射側端面31和與此相對的反射側端面33。在反射側端面33處還通過諸如圖中未示出的紫外線固化型粘接劑等等粘接具有反射面37的反射板35。用在入射出射側端面處與光波導通路9相連接的、具有圖中未示出的入射光源的光強度計測定其輸出光強度。
上述原有的光調制元件5可以響應施加在調制電極15上的電壓，按三角函數(shù)關系改變通過分路干涉型光波導通路9的激光強度。而且可以用下述的公式(1)表示這一數(shù)學關系式。
Pout=αPin[1+cos(V1·π／Vπ+φ)]／2 …(1)在這兒，Pout為輸出光強度，Pin為輸入光強度，Vπ為與按三角函數(shù)變化的、與Pout的半周期相當?shù)碾妷?下面將其稱為半波長電壓)，α為光損失系數(shù)，V1為施加的電壓。
在上述的公式(1)中，φ表示施加電壓為0V時，相對于最大值的遷移值。作為構成光調制元件的一個必要條件，光偏點應該位于線性程度較高的、最大值和最小值之間的中點附近。
下面參考圖2至圖4說明本發(fā)明的實施例。
正如圖2所示，作為第一實施例的光調制元件39與原有實例相類似，也是在由鈮酸鋰晶體構成的基板7上設置有分路干涉型光波導通路9和調制電極15，該分路干涉型光波導通路9也是用Ti熱擴散方式形成的，調制電極15亦配置在基板7上的分路干涉型光波導通路9附近。用與光波導通路9的入射出射側端面相連接的、具有圖中未示出的入射光源的光強度計測定其輸出光強度。
第一實施例中的光調制元件39與原有實例中的不同，它是使設置在基板7的反射側端面33處的、具有反射面37的反射板35，按使反射側端面33和反射面37間呈角度為θ的傾斜方式設置。具體的說就是，在反射板35的一側與反射側端面33之間還插入空間間隔體41，并用圖中未示出的紫外線固化型粘接劑等等實施粘接。這種粘接劑可以采用具有折射率與光纖維相接近，即折射率n=1．48左右的粘接劑，以便具有在反射側端面處形成無反射蓋覆的功能。
為了獲得傾斜角度θ，可以在θ=0的狀態(tài)下測定光調制元件39的光學偏置點，進而利用下述公式(2)求解出空間間隔體41的厚度d。
d=(Va／Vπ)×(λ／4n)×(w／L)…(2)即所需要的空間間隔體厚度d是在傾斜角度θ為0°時，由產生相對于中點的相位遷移所需要的施加電壓Va、光波波長λ、粘接劑的折射率n、支路的光波導通路之間的距離L和光調制元件寬度w決定的。
按這種方式制作的光調制元件39，將使得由分路干涉型光波導通路分開的光束在到達反射面37之前的光路的光路差為(Va／Vπ)×(λ／2n)。這樣便可以在施加電壓V1為0V時，使通過光波導通路并由反射面37反射后再次合成的輸出光的強度可以位于最大值和最小值之間的中點附近。換句話說就是，光偏點被調制到了中點。
下面對作為本發(fā)明第一實施例的光調制元件的具體制造方法進行說明。
為了進行比較，圖1示出了用在先技術制作出的一個光調制元件5。首先相對于X軸方向，在垂直剖開的鈮酸鋰晶體基板7上形成厚度為40～100nm的鈦膜圖案，然后在1000～1100℃的溫度下進行4～10小時的擴散，形成寬度為5～10μm的光波導通路9。在由這一光波導通路9分出的第一和第二支路11、13的附近，形成由金屬薄膜構成的電極圖案15。在鈮酸鋰晶體基板7上鏡面拋光加工出光入射出射側端面31和反射側端面33。在反射側端面33上固定設置有反射板35，這一反射板35是在玻璃板上涂敷金等金屬膜而形成的。所制得的光調制元件的寬度(w)為6mm，分路光波導通路之間的距離為36μm。
圖2示出了按下述的方法制造出的本發(fā)明的光調制元件39。在和原有的制造方法相類似，鏡面拋光加工出光入射側端面31和反射側端面33之后，按使反射板35相對于反射側端面33傾斜的方式，在反射側端面33和反射板35的反射側端面37之間的某一部位上夾入厚度為15μm的空間間隔體41，并且用光學粘接劑填充這一間隙，固定住反射板35。將這種空間間隔體41的厚度調整至使上述的光偏點是最合適的程度。
正如圖3所示，原有的光調制元件5的特性測定結果如虛線曲線43所示，Vπ=5V，光偏點45位于最大值附近。而在另一方面，作為本發(fā)明第一實施例的光調制元件39的特性測定結果如圖3中的實線曲線47所示，光偏點49被修正移動至位于最大值的1／2的位置處。
正如圖4所示，作為本發(fā)明第二實施例的光調制元件51是在由鈮酸鋰晶體構成的基板7上，用Ti熱擴散方式形成有一對分路干涉型光波導通路9、53。分路干涉型光波導通路9、53具有在基板7上閉合的第一和第二支路11、55和支路13、57，而且在第一和第二支路11、55和支路13、57附近還形成有調制電極59。
調制電極59具有第一、第二、第三和第四縱向部分電極61、63、65、67，這些縱向部分電極包覆光波導通路9、53的支路11、55和支路13、57并沿其延伸。而且，調制電極59具有按與第一和第三縱向部分電極61、65相正交的方式與第一和第三縱向部分電極61、65的一個端部相連接，并且由基板7的一側向另一側延伸的第一橫向部分電極69。調制電極59還具有按與第二和第四縱向部分電極63、67相正交的方式與第二和第四縱向部分電極63、67上位于基板7另一端的一端相連接，并且由基板7的另一端向這一側邊延伸的第二橫向部分電極71。而且在第一橫向部分電極69的位于基板7一側的終點處和在第二橫向部分電極71的位于基板7另一側的終點處還分別形成有端子部73、75。
在基板7的反射側端面33處還夾著空間間隔體41，并用圖中未示出的紫外線固化型粘接劑等粘接著具有反射面37的反射板35，并且在反射側端面和反射面37之間形成有角度θ。
如圖4所示的光調制元件51上的反射板35的傾斜角度θ與如圖2所示的光調制元件39相類似，也可以用公式(2)表示。
而且，在本發(fā)明的第一和第二實施例中，是以在鈮酸鋰晶體基板上形成有鈦擴散光波導通路的光調制元件為例進行說明的，但是本發(fā)明的基板還可以采用具有電光效果的其它材料，即除了鈮酸鋰晶體之外，還可以使用鉭酸鋰晶體、PLZT、鉀砷晶體(GaAs)、InP等半導體材料。
光波導通路的制作方法除了鈦擴散方法之外，還可以采用膜外延生長方法和質子交換方法等等。
空間間隔體的材料可以選用能保證尺寸d的任何材料，如果舉例來說，選擇鋁材較好些。
如上所述，如果采用根據本發(fā)明第一和第二實施例構造的光調制元件39、51，便可以容易地控制光偏點，高效率地獲得敏感度和敏感度線性程度均比較高的光調制元件。
權利要求
1．一種光調制元件，它包括有具有彼此相對的第一和第二端面的、具有電光效果的基板，分別具有形成在前述基板上的第一和第二支路的、在前述第一和第二端面處分別露出入射出射側和反射側的分路干涉型光波導通路，形成在前述分路干涉型光波導通路附近處的調制電極，以及安裝在前述第二端面處的反射板，其特征在于前述反射板相對于前述第二端面傾斜。
2．一種如權利要求1所述的光調制元件，其特征在于在前述反射板一側和前述第二端面之間配置有空間間隔體，在前述第二端面和前述反射板之間設置有間隙，而且前述傾斜具有設定的角度。
3．一種如權利要求2所述的光調制元件，其特征在于通過填充在前述間隙處的粘接劑將前述第二端面、前述反射板和前述空間間隔體結合在一起。
4．一種如權利要求3所述的光調制元件，其特征在于前述調制電極蓋覆著前述第一和第二支路的至少一部分，并沿著前述支路延伸。
5．一種如權利要求4所述的光調制元件，其特征在于前述分路干涉型光波導通路呈一對并列方式配置，前述一對分路干涉型光波導通路的第一和第二支路的端部在前述第二端面?zhèn)缺舜讼噙B接。
6．一種如權利要求1所述的光調制元件，其特征在于前述基板基本上由鈮酸鋰晶體、鉭酸鋰晶體、PLZT和GaAs中的一種材料構成。
7．一種如權利要求6所述的光調制元件，其特征在于前述分路干涉型光波導通路采用諸如金屬熱擴散方法、膜外延生長方法和質子交換等方法中的一種方法形成在前述基板上。
8．一種如權利要求7所述的光調制元件，其特征在于前述基板基本上由鈮酸鋰晶體構成。
9．一種如權利要求8所述的光調制元件，其特征在于前述分路干涉型光波導通路采用鈦熱擴散方法形成在前述基板上。
全文摘要
一種容易控制光偏點、敏感度和敏感度線性程度均比較高的光調制元件,它包括有具有彼此相對的第一和第二端面和電光效果的基板,分別具有形成在前述基板上的第一和第二支路的、在前述第一和第二端面處分別露出入射出射側和反射側的分路干涉型光波導通路,形成在前述分路干涉型光波導通路附近的調制電極,以及安裝在前述第二端面處的反射板,該反射板相對于前述第二端面傾斜。在第二端面的一側還通過空間間隔體連接前述反射板,以在前述第二端面和反射板之間形成傾斜角度θ。
文檔編號G02F1/225GK1206119SQ98109208
公開日1999年1月27日 申請日期1998年3月19日 優(yōu)先權日1997年3月19日
發(fā)明者佐藤顯, 土屋治彥 申請人:株式會社東金