(57)【要約】【課題】  【解決手段】  本発明はデバイス及びそれを作成する方法に関するものである。前記デバイスは光信号用の経路を支持するのに適した基板を含み、光信号を伝搬するのに適する前記基板上に分離経路が配置され、前記経路は入力及び出力光経路を含み、さらに前記入力及び出力経路に作動的に接触する反射面を含む。前記デバイスを作成する方法は、単一基板に２つの分離光経路（１つは入力経路であり、別のものは出力経路）を提供する工程と、前記経路に動作的に接触する反射面を提供する工程であって、入力光信号が前記光経路を通過し、前記反射面によって前記出力経路へ反射され、前記出力経路を通り抜け、それにより前記デバイスが同一若しくは同様の従来技術デバイスによって要求されるスペースの少なくとも１／５であるスペースで、約１．０ｄＢ若しくはそれ以下の損失のチタン拡散経路を持つニオブ酸リチウム基板上に作成することができる。【選択図】      図１a
2008501156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号の方向を変えるためのデバイスであって、
（ａ）光信号のための経路を支持するのに適した基板と、
（ｂ）光信号を伝搬するのに適した、前記基板内若しくは基板上に配置された分離した経路であって、入力及び出力光経路を含む、前記経路と、
（ｃ）前記入力及び出力経路に作動的に接触する反射面であって、前記入力経路から光信号を受信し、前記光信号の少なくとも幾つかを前記出力経路へ反射する、前記反射面と
を含むデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のデバイスであって、前記入力及び出力経路に曲げ部分を含み、この曲げ部分の角度は水平から約１０°を超えないものである。
【請求項３】
請求項２記載のデバイスであって、前記入力及び出力経路が結合する前記反射面の周辺に頂部を含むものである。
【請求項４】
請求項２記載のデバイスにおいて、前記基板はニオブ酸リチウムであって、前記経路はチタン拡散であり、前記反射面は金である。
【請求項５】
請求項３記載のデバイスにおいて、前記反射面は垂直からオフセットであり、それにより前記入力経路を通過する入力光信号の少なくとも一部分が前記反射面から前記出力経路へ反射するものである。
【請求項６】
請求項５記載のデバイスにおいて、前記反射面は前記入力及び出力経路の間の中線に対して法線である。
【請求項７】
請求項１記載のデバイスにおいて、前記入力及び出力経路は十分な長さ及びスペースの前記反射面の前に平行なスペース部分を有し、エバネッセント波の現象により前記入力光信号の少なくとも一部分が前記出力経路に伝送される。
【請求項８】
請求項７記載のデバイスにおいて、前記平行なスペース部分の間の距離は約５μｍである。
【請求項９】
請求項７記載のデバイスにおいて、前記平行なスペース部分の長さは約２ｍｍである。
【請求項１０】
請求項７記載のデバイスにおいて、前記反射面は前記経路に対して配置され、前記入力経路から前記出力経路へ伝送される前記入力光信号が前記出力経路へ反射される。
【請求項１１】
請求項２記載のデバイスにおいて、前記反射面は前記基板の端部に配置された反射性材料である。
【請求項１２】
請求項１記載のデバイスであって、前記基板に溝部を含み、この溝部に反射性材料が配置され、この反射性材料が前記反射面を構成するものである。
【請求項１３】
請求項１２のデバイスにおいて、前記溝部は前記入力経路に対して９０°未満の角度で配置されるものである。
【請求項１４】
請求項１３のデバイスにおいて、前記出力経路は前記入力経路と接合点で結合し、前記入力経路に対して約９０°に配置され、前記溝部が前記入力及び出力経路の前記接合点に配置されるものである。
【請求項１５】
請求項１４記載のデバイスにおいて、前記基板はニオブ酸リチウムである。
【請求項１６】
光信号の方向を変えるためのデバイスであって、
（ａ）光信号のための経路を支持するのに適した基板と、
（ｂ）前記基板上及び／若しくは基板内に配置されたお互いに垂直に間隔を持って置かれた少なくとも２つの反射面と、
（ｃ）前記反射面のそれぞれの周辺内の頂部と、
（ｄ）前記反射面の間で蛇行形態で前記基板内及び基板上に配置された、光信号を伝搬するのに適した前記反射面に作動的に接触する光経路と、
（ｅ）前記光経路と関連する電極と
を含むデバイス。
【請求項１７】
請求項１６記載のデバイスであって、蛇行形態でめぐる前記反射面の間をホット電極を含み、このホット電極は前記経路の少なくとも一部分に配置され，前記経路の屈折率を変更して前記入力光信号の伝搬特性を変更するため、前記ホット電極が前記ホット電極の下位に配置された前記経路に電場を加えるために適用されるものである。
【請求項１８】
請求項１７記載のデバイスであって、前記入力光信号が少なくとも２つのスペースのあいた経路で分離された接合点を含むものである。
【請求項１９】
請求項１８記載のデバイスであって、前記ホット電極に平行な間隔を持って置かれた形態で配置され前記反射面の間をめぐる外側電極を含み、この外側電極は前記分離光経路の少なくとも一部分に配置されるものである。
【請求項２０】
請求項１９記載のデバイスであって、前記経路と前記電極の間に緩衝層を含み、前記基板はニオブ酸リチウムであり、前記経路はチタン拡散導波路である。
【請求項２１】
デバイスを作成する方法であって、
（ａ）単一基板に２つの分離した光経路を提供する工程であって、１つは入力経路であり、他のものは出力経路である、工程と、
（ｂ）前記経路に作動的に接触する反射面を提供する工程であって、これにより入力光信号が前記入力経路を通過し、前記反射面によって前記出力経路へ反射し、前記出力経路から消え去り、そのために前記デバイスはニオブ酸リチウム基板とチタン拡散経路とで作られ、約１．０ｄＢかそれ以下の損失で、同一の若しくは同様の従来技術デバイスにより要求されるスペースの少なくとも１／５のスペースを伴う、工程と
を有する方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法により、前記スペースは同一若しくは同様の従来技術デバイスにより要求されるスペースの少なくとも１／５０のスペースである。
【請求項２３】
請求項２１記載の方法であって、前記入力及び出力経路を前記反射面の周辺の頂部に接続する工程を含み、これにより前記入力経路の入力光信号は前記反射面によって前記出力経路へ反射されるものである。
【請求項２４】
請求項２１記載の方法であって、前記入力経路と前記反射面の間に入力伝送経路部分を提供する工程と、前記出力経路と前記入力伝送部分から十分な距離のスペースをあけた前記反射面との間に出力受信経路部分を提供する工程であって、前記入力経路内の前記入力光信号の少なくとも一部分を前記入力伝送部分から前記出力受信部分への伝送を可能にする、工程とを含むものである。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法において、前記結合している領域入力伝送部分の導波路と前記出力受信部分の間の距離は、約５μｍであり、前記部分は互いに真っ直ぐで平行でありその交互作用の長さＬｉは１〜５ｍｍである。
【請求項２６】
請求項２１記載の方法であって、溝部を形成するために前記基板にエッチングする工程と、前記反射面として機能するように前記溝部を反射性材料で満たす工程とを有するものである。
【請求項２７】
請求項２６記載の方法であって、前記入力及び出力経路を接合部で結合する工程と、前記接合部に前記反射面を提供する工程とを有するものである。
【請求項２８】
光信号の方向を変えるためのデバイスを作成する方法であって、
（ａ）少なくとも２つの反射面を基板に提供する工程であって、この反射面がお互いに垂直に間隔あけて置かれている、工程と、
（ｂ）前記反射面に作動的に接触する前記基板上若しくは基板内に経路を提供する工程であって、この経路は前記基板の前記反射面の間に蛇行形態で伸びている、工程と
を有する方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法であって、前記経路の少なくとも一部分にホット電極を配置する工程とを含み、前記経路の屈折率を変更して前記光信号の伝搬特性を変更するために、前記ホット電極が前記ホット電極の下位に配置された前記経路に電場を加えるように適用され、前記ホット電極は前記基板の前記反射面の間で蛇行形態でめぐるものである。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法であって、前記経路を少なくとも２つの経路に分離する工程を含むものである。
【請求項３１】
請求項３０記載の方法であって、前記分離経路の１つの少なくとも一部分に第１の外側電極を配置する工程であって、この外側電極は前記ホット電極に平行であるものである。
【請求項３２】
請求項３１記載の方法であって、前記ホット電極若しくは前記外側電極のどちらにも覆われていない経路の一部分に第２の外側電極を配置する工程であって、前記３つの電極は前記第１と第２の外側電極の間に前記ホット電極を有し、お互いに平行で間隔のあいているものである。
【請求項３３】
請求項３２記載の方法であって、前記の最後反射面を過ぎた点で前記分離光経路を合併する工程を含むものである。
【請求項３４】
請求項３３記載の方法において、前記経路上への前記電極の配置は、おおよそ前記経路が分離した点と前記経路が合併した点の間で起こり、前記デバイスの駆動電圧は同一の若しくは同様の従来技術デバイスの前記駆動電圧の１／２未満であり、パスの数に反比例して減少するものである。
【請求項３５】
請求項３４記載の方法において，前記基板はニオブ酸リチウムであり、前記経路はチタン拡散導波路であり、前記反射面は銅及び／若しくは金を含むものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低損失コンパクト反射方向転換を有する電気光学及び光学デバイス、及びその様なデバイスの作成及び動作の方法を含むものである。
【背景技術】
【０００２】
電気光学及び光学デバイスは、特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の導波路の存在によって特徴付けられ、商業化が可能な光変調器などの電気光学デバイスは、光信号の強度、位相、若しくは偏光などの特定の特徴を変更する能力を有する。光変調器（特にＬｉＮｂＯ３変調器）は、無線周波数アナログリンク、デジタル通信、及び電場検出での適用を有する。
【０００３】
ＬｉＮｂＯ３基板に導波路を形成する最も一般的な技術は、フォトリソグラフィで定義されたチタン膜の高温不拡散（ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｉｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）による方法である。この技術は、真っ直ぐなチャネルで０．２ｄＢ／ｃｍ未満の非常に低い伝搬損失を伴う良質な導波路を生成する。この低い伝搬損失は、部分的にはＬｉＮｂＯ３格子のチタンによる摂動がほんの最小限であることから起こる。導波路を形成するこの技術は、大部分のＬｉＮｂＯ３のものと比較してほんの少しの屈折率の増加を生成し、すなわち、Δｎは約０．００５〜０．０２であり、それは比較的弱い限定導波路モードへ導く。この限定は真っ直ぐな導波路においては問題ではないが、屈曲若しくは曲線の導波路にとっては厳しい限定になる。
【０００４】
研究者は、導波路曲げの問題を一般に導波路を扱う理論的な見地から具体的にＬｉＮｂＯ３導波路を扱う、より経験的な見地へと解決する努力をしてきた。導波路での光学的損失若しくは減衰αは多くのパラメータに依存する複雑な働きである。特に、曲率Ｒの大半径および大きいΔｎに関連する高度のモード限定は、曲線導波路での低い曲げ損失を達成する重要な要素である、なぜなら特に、損失はこれら２つのパラメータに指数関数的に依存しているからである。もしＴｉ：ＬｉｎｂＯ３導波路を形成する従来の工程を用いた場合、Δｎの値を大きく変えることができない。従って、ＬｉＮｂＯ３の低い曲げ損失のためには非常に大きな曲げ半径を必要とする。１８０°半円転換はウエハー上に相当量の「土地（場所）」を必要とする。
【０００５】
幾つかのＬｉＮｂＯ３半円転換を有する実用的なＬｉＮｂＯ３電気光学デバイスの例としては、幾つかのネスト化された半円屈曲が無線周波数移相器で使用される。前記転換は最小曲げ半径１．２ｃｍを有し、それは転換毎に１ｄＢ未満の過剰損失を生成する。ＬｉＮｂＯ３電気光学デバイスの別のタイプは、大型スイッチングマトリクスの素子が曲げ導波路によって相互接続したものである。この場合、前記曲げ角度は約３．５°であって、ほんのわずかの半円形が使用されるだけである。導波路が広くなり制限が増加する際、曲げ半径４ｃｍで０．９ｄＢ／ｃｍの損失を被る。相互接続には短光路のみが使用されるので、前記損失はこの適用においては受け入れることができた。しかしながら、それは半径４ｃｍの完全な半円に対しては１１ｄＢの巨大な総損失になる。
【０００６】
電気光学及び／若しくは光学デバイスにおいてコンパクトな曲げを形成する必要性は、ウエハー上の限られた量のスペースのに根本的に関係している。より大型の光学的品質のＬｉＮｂＯ３は容易に調達できないが、直径３インチ及び４インチのＬｉＮｂＯ３ウエハーは商業的供給源から調達できる。フォトマスクパターンは典型的には四角く生成され、実用性を考慮に入れてそれは３インチウエハーに対して辺に沿って最大でも６ｃｍ（つまり、６ｃｍが最大使用可能な長さ）、及び４インチウエハーに対して辺に沿って８ｃｍである。ＬｉＮｂＯ３ウエハーのサイズ及び使用可能な部分が限られているために、ウエハー上のスペースを節約することは大変に魅力的なことである。これによりデバイスの密度をより高めることができ、機能を向上させることができる。これらの目標を達成するために、低損失コンパクトＬｉＮｂＯ３転換若しくはあらゆる大きさの転換を形成する幾つかの異なる方法が、本明細書で説明されている。これらの転換を変調器若しくはあらゆるその他の電気光学及び／若しくは光学デバイスに組み込み、相互作用若しくは有効長を高め、さらに駆動電圧を低くすることができ、若しくはそれらを別個の光学デバイスを相互接続するために使用することができる。
【０００７】
図２に示す本発明の第１の実施形態は、従来のｓ状曲げ構造の修正であり、それは小さな横変位を必要とする低損失遷移をＬｉＮｂＯ３に形成するのにしばしば使用される。図２に示すように、シングルモード信号操作用の前記ｓ状曲げ導波路１６は、下部分１８、及び急角度を成す曲げ部分２２により分離され、そこより高い位置に間隔をあけて置かれた上部分２０を含む。曲げ部分２２は前記下部分１８と上部分２０に接続し、水平から（ｘ軸から）斜めの角度で配置され、この角度は連続的に前記ｓ状曲げ導波路１６と共に変化し、前記ｓ状曲げの中間点で最大角度θに達する。前記下部分１８と前記上部分２０の間のｙ軸に沿った垂直距離はｈであり、それは前記下部導波路部分１８の中心から前記上部導波路部分２０の中心の距離である。入力光若しくは光入力２４は前記下部導波路部分へ導入され、導波路１６を通過し、前記導波路の２６で出て行く。距離Ｌ／２（Ｌは長さ）は前記曲げ部分２２の中心点から前記上部導波路部分２０の末端部に伸びた距離、若しくは下部導波路部分１８の端部から曲げ部分２２の中間点に伸びた距離である。
【０００８】
前記ｓ状曲げの形状は方程式（１）ｙ＝（ｈｘ／Ｌ）−（ｈ／２π）ｓｉｎ（２πｘ／Ｌ）により与えられる。ここで、ｘ及びｙは入力下部分１８の中心に対して２次元図形の水平座標及び垂直座標を表し、ｈは高さを、Ｌは長さを表す。前記最大角度θは次の方程式（２）θ＝ｔａｎ−１（２ｈ／Ｌ）で与えられる。ｓ状曲げの前記過剰損失は（真っ直ぐなチャネルと比較して）、パラメータＬ２／ｈの強い作用であり、Ｌ２／ｈがある閾値より高い場合、前記ｓ状曲げ導波路１６で累積する前記過剰損失は取るに足らないものであり得る。従って、望ましい曲げの高さｈに関して、前記長さＬは低損失を達成するために前記Ｌ２／ｈの閾値を超えるのに十分な長さが必要である。この閾値の実際の位置は導波路限定に依存し、それは製作条件の作用である。図３は、ｈをパラメータとして本明細書で使用される製作工程のための、従来のｓ状曲げに対するＬ２／ｈの過剰損失の測定依存関係を示す。これらの測定は、ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ(登録商標)偏光を使用した１．５５μｍ波長でｚカットＴｉ：ＬｉＮｂＯ３導波路上で行なわれた。１５０ｍｍ以上のＬ２／ｈに関して、過剰損失は非常に小さく、０．２ｄＢ未満である。また、このデータは前記過剰損失が、ｈが少なくとも５０〜４００μｍ間の領域において単独のｈとは無関係であることを示している。
【０００９】
図４には、パラメータとしてのｈを伴った従来のｓ状曲げに対する前記曲げの最大角度θの過剰曲げ損失の依存性が示してある。θはＬ２／ｈの増加につれて小さくなるが、少なくともθが１０°までは単独のｈに対するθに伴う損失にははっきりした依存性は見当たらない。１ｄＢの辺りの少数の孤立したデータポイントに対する追加損失は縁切り工程からのサンプル縁部位の不完全のためだと考えられる。
【００１０】
方向性結合器と鏡の組み合わせは、プロトン交換性ＬｉＮｂＯ３デバイスで以前から使用され、そこにはシステム直線性を高めるために低速変調器の出力においてこの組み合わせが内蔵されてきた。この場合、前記の反射方向性結合器は、本発明の１８０°反射方向性結合器と全く異なる機能を果し、１つの導波路から他の導波路に光を完全に伝送するように設計されていなかった。むしろ、それは最上位及び最下位の導波路からの入力光を受信し、反射後前記最上位導波路から前記最下位に半分の出力だけ伝送し、またその逆も同様に行なうように、むしろ従来のｙ状分岐のように働くように設計されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、ウエハー上で多量のスペースを犠牲にせずにこのウエハーに配置された転換を伴う導波路で低損失転換が達成できることを示すことである。
【００１２】
本発明の別の目的は、不当な伝搬損失を被ることなしに同一のウエハー上若しくはウエハー内で多くの様々なデバイスを相互接続することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、導波路デバイスの有効長を増加させることである。
【００１４】
本発明の別の目的は、本発明に組み込む前記電気光学デバイスの駆動電圧の減少であり、この駆動電圧の減少は前記デバイスの導波路パスの数に正比例である。
【００１５】
本発明の別の目的は、本明細書で説明する前記電気光学及び／若しくは光学デバイスの作成方法である。
【００１６】
本発明の別の目的は、本発明のデバイスの操作方法である。
【００１７】
本発明のこれらおよび他の目的は、同一若しくは同様の従来技術のデバイスにより要求されるスペースのわずかであるウエハー上のスペースで光信号を反射することにより特徴付けられる発明によって達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は基板上で多量なスペースを犠牲にせずに、適切な基板上で光信号の低損失コンパクト転換を達成し、且つデバイスの駆動電圧を減少することに関するものである。光信号の低損失反射コンパクト転換は同一のウエハー上に異なるデバイスを相互接続するために用いられ、それによりデバイスを統合する若しくはデバイスの密度を増加する能力を高める。さらに、前記低損失反射コンパクト転換は同一のデバイス内で使用し、その有効長を増やすことができる。
【００１９】
より具体的には、本発明は光信号を転換する若しくは方向を変えるのに必要なスペースの量を減らすために、光信号の方向を変える反射面の使用により特徴付けられる電気光学及び光学デバイスに関するものである。また、本発明は前記デバイスの作成及び操作方法に関するものである。
【００２０】
本発明のデバイスは３つの実施形態により説明され、第１は反射ｓ状曲げの使用によって特徴付けられたデバイスであり、第２は方向性結合器の使用によって特徴づけられたデバイスであり、第３は反射性材料で満たされたウエハーの溝部の使用によって特徴づけられたデバイスである。
【００２１】
本発明の説明を進める前に、本明細書の参照としてチタン（Ｔｉ）の拡散及び酸化前の潜在的な導波路材料１０の断面図である図１（ａ）と、チタンの拡散後の断面図である図１（ｂ）とが用意してある。導波路１０は基板１２及び、伝達媒質若しくは導波路１４から成る。基板１２は、通常Ｔｉ拡散若しくはプロトン交換性導波路と共に使用されるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）と、通常プロトン交換性導波路と共に使用さるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）と、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）と、ニオブ酸バリウムストロチウム（ＳｒＢａＮｂＯ３）と、様々なポリマーと、及びインジウムガリウム亜ヒ酸塩ホスフィン（ＩｎＧａＡｓＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、及びガリウムアルミニウム亜ヒ酸塩（ＧａＡｌＡｓ）などの半導体材料と、等の強誘電材料を含むあらゆる適した材料から成る。伝達媒質１４は、前記導波路の形成後前記基板１２より高い屈折率を有するあらゆる適切な材料である。当然のことながら他の材料も使用可能であるが、ニオブ酸リチウム及びチタンは本発明の導波路構造にとって第一位の材料なので、以下ではチタンが拡散したニオブ酸リチウム基板との関連で説明する。
【００２２】
本発明の第１の実施形態を図５に示し、図形中の鏡の左側にある完成品ＬｉＮｂＯ３チップで終結する部分を有する（図示せず）前記ＬｉＮｂＯ３基板内の前記反射ｓ状曲げの設計である。前記構造は交差点で鏡により分岐する２つの同一交差ｓ状曲げとして見ることができる。あるいは、前記鏡の左の部分は単一ｓ状曲げであり、その中間点で水平にひっくり返っていると見ることもできる。図５で図式的に示したように、前記ｓ状曲げ構造２８は下部導波路３０と上部導波路３２とを含み、連続的に曲がっている。前記下部導波路３０及び前記対応する上部導波路３２はそれぞれの前記左の先端（図５に示す）から、導波路３０と３２の間の中央線が交差する頂部４２に伸びている。頂部４２は、理想的には交差し、若しくは鏡４６の構成部分である前記反射面４４に近接する。
【００２３】
反射面４４はこの反射面の適用の前に滑らかな表面に磨かれている基板の端部４５に配置される。前記導波路周辺の基板端部の滑らかさは、１．５μｍの典型的な導波路の約１／５（または約０．３μｍ）若しくはそれ以上である。図５の前記実施形態に示すように、下部導波路３０及び上部導波路３２は前記頂部４２で交わる。パラメータ"ａ"は、前記反射面４４から前記頂部４２までの水平距離を指している。図５に示すように、前記頂部４２が前記反射面４４の端部で交差する場合、パラメータ"ａ"はゼロである。（方程式（１）で定義されたＬの）パラメータＬ／２は下部導波路３０及び上部導波路３２の水平距離であり、ｈは下部導波路３０と上部導波路３２の間の最大垂直距離である。ｈは、導波路の中央線から測り、典型的には５０〜５００μｍである。前記距離ｈは、下部導波路３０と上部導波路３２の間のエバネッセント波の効果による結合を限定するのに十分な長さであるべきである。この転換の設計においては通常、望ましいｈを選択して前記曲げ自体で最小損失になるように１５０ｍｍ以上のＬ２／ｈを選択する（図３を参照）。１５０ｍｍのＬ２／ｈに関して、５０μｍのｈに対して２．７ｍｍのＬ及び１．３５ｍｍのＬ／２、及び５００μｍのｈに対して８．７ｍｍのＬである。光が反射面４４から導波路３０へ反射して戻るのを防ぐために、前記反射面４４は前記入射光に対して正確には９０°ではない。オフセットは（水平を基準にして）方程式（２）から与えられ、ｈ及びＬに直接的に依存している。前記オフセットは水平を基準にして方程式（２）のθにより与えられ、ｈ及びＬに直接的に依存する。前記オフセットはこれらのパラメータに関して典型的には約１０°以下である。
【００２４】
前記パラメータθ及びＬ２／ｈは、図７の結合領域の左の遷移部分に関するのと同様に、図５に示す実施形態の曲げに関するものでる。図５及び７の前記曲げは、それらの曲げ角度が実際より大きく形成するように誇張されており、前記下部及び上部導波路は図５及び７で示されているよりは真っ直ぐなチャネルにより近いものである。図５及び７（若しくはあらゆるその他の実施形態）の前記反射実施形態で使用されている前記曲げは、そこを通る光損失を最小限に保つために、最小の曲げで保持され図３、４、及び６に適合するものである。
【００２５】
下部腕の入力光４８は前記下部ｓ状曲げ半分に沿って伝搬し、反射面４４により反射され、前記上部ｓ状曲げ半分に沿って進行して出力５０に進む。あるいは、前記入力と出力が入れ替わり得る。理想的な状況では、前記反射ｓ状曲げ転換に沿った導波路伝搬は単一ｓ曲げでの伝搬を模倣する。
【００２６】
前記反射デバイスはレンズ結合設定で測定可能である。前記入力光はレンズを用いて前記導波路に集中し、この反射光は前記同じレンズを通って戻ってくる。前記導波路の腕の分離は、前記入力及び出力光線が十分に分離した状態を維持し、それにより前記出力光は外部鏡へ導かれ、前記入力光線は干渉せずに光検出器の中へ進む。前記反射ｓ状曲げの損失は、通過する真っ直ぐなチャネルの損失に関連し、前記外部鏡及び前記反射ｓ状曲げの前記余分な伝搬長用に作られた保存的な０．２ｄＢ調節を伴う。
【００２７】
図６は、ｈが４００μｍで固定された１つのＬｉＮｂＯ３チップ上の様々なｓ状曲げ転換に関するθ及びＬ２／ｈの関数として、真っ直ぐなチャネルに関する前記反射ｓ状曲げ転換の実験の損失を示す。最小測定損失は０．６ｄＢであり、転換の大部分の損失は２ｄＢ以下である。５００ｍｍ〜１５０ｍｍのＬ２／ｈに対応する値３°〜６°間のθでの明確な損失依存はない。１００ｍｍのＬ２／ｈに相当する７°のθに関して、損失は約１〜３ｄＢで増加する。この損失の０．５ｄＢまでは速い曲がり（例えば、小さいＬ２／ｈ、図３を参照）からの前記曲がり自体での損失のためであるが、過度の角度もまた損失の一因となることをこれは示唆している。また、データ内の全体に亘る散在はサンプルの端部の不完全さと鏡の質のばらつきによるものである。
【００２８】
前記鏡の両側の損失感度を検査するために、前記端部カットラインに対する前記マスクの頂部の位置は、全長１６μｍ若しくは約８μｍの間で変化する。全長16μｍの前記鏡／反射面に対する前記頂部の位置"ａ"は、損失に貢献しているようには表れず、その他の要素によって支配されている。前記ＬｉＮｂＯ３基板の前記端部カットの位置にはいくらかの許容範囲があることを示唆しているので、製作の見地からも有望である。
【００２９】
０．６ｄＢの前記１８０°反射ｓ状曲げ転換の損失は、１ｄＢ未満の半円曲げの従来技術での損失と同程度で、別の従来技術の開示での１１ｄＢの前記半円曲げ損失よりもかなり小さい。前記反射ｓ曲げ転換は、直径２．４ｃｍを有した前記半円転換のものよりかなりコンパクトである。このマスクの前記反射ｓ状転換は垂直方向にｈ＝４００μｍ、水平方向にＬ／２で、Ｌ／２範囲は３ｍｍ（１００ｍｍのＬ２／ｈ）〜７ｍｍ（５００ｍｍのＬ２／ｈ）であるスペースを占める。低損失ｓ状曲げ転換を生成できるｈ及びＬ値は広い範囲を有し、このテスト用に選択されたパラメータは単なる例示である。前記転換の設計において、望ましいｈを選択し、次に前記曲げ自体が最小損失を保障するようにＬ２／ｈの値を１５０ｍｍと同等若しくはそれ以上で選択するべきである。例えば、５０μｍのｈを有する転換には、Ｌ２／ｈが１５０ｍｍと同等若しくはそれ以上の予備的設計条件を満足するのに、長さ１．４ｍｍのＬ／２を必要とするのみである。ｈには厳密な要求はないが、前記入力及び出力導波路を分離し及び測定を助けるのに十分な大きさが選択される。
【００３０】
従来技術と、ニオブ酸リチウムの場合の本発明の第１の実施形態とを比較して、最も関連性があるパラメータは、前記光損失と入力及び出力導波路間の横向オフセットとである。１８０°転換に対する前記従来技術の損失は、２Ｒ＝２．４ｃｍに相当する、１．２ｃｍの曲率Ｒの要求される半径を有した約１ｄＢであった。前記転換は本発明の第１の実施形態で同程度若しくはより低い損失を達成する一方、入力導波路と出力導波路の間の横向オフセット（図５のｈ）で２〜３倍規模の減少で転換が達成できる。
【００３１】
図７に示す、ニオブ酸リチウム基板の低損失の反射コンパクト転換に関する第２の実施形態は反射方向性結合器である。理想的な場合は、前記反射方向性結合器の反応は、相互作用長さＬｉを有する従来の結合器の反応によく似ており、Ｌｉは２つの導波路が結合している長さである。従来の方向性結合器において、１つの導波路の腕からその他の導波路腕への完全な出力伝送がＬｉ＝Ｌｃの時に起こり、Ｌｃは導波路の制限及び２つの導波路間の分離ｄに依存する結合長さである。１８０°転換に関して、１つの導波路の腕からその他の導波路の腕への完全な出力伝送を達成することも望ましいが、入射出力と反対方向に伝搬する戻り光出力を有することも望ましい。これは完全な方向性結合器の中間点に反射面／鏡を置くことによって達成できる。
【００３２】
図７において、前記反射方向性結合器５２は下部導波路５４と上部導波路５６とを含み、それぞれ鏡６０の構成材料である反射面５８に接する。この反射面は、ニオブ酸リチウム基板の端部６２に配置された金膜などのあらゆる反射率の高い材料、若しくは前記基板に付属する誘電体鏡である。これは図５及び７の実施形態に適用できる。下部導波路５４はオフセットｈを有する初期曲げ部分６６を含み、下部結合器部分６８と結合し、その終端は前記基板の端部である。長さＬｔは前記下部導波路５４と前記上部導波路５６との合計長さであり、ｓ状曲げ部分６６と下部結合器部分６８との合計である。上部導波路５６はオフセットｈを有する初期ｓ状曲げ部分７２を含み、上部結合器部分７４と結合し、その終端は前記基板の端部である。長さＬはｓ状曲げ部分６６、７２の水平方向距離である。前記第１の実施形態に示すように、典型的には望ましいｈを選択し、次に前記曲げ自体の最小損失を保障するためにＬ２／ｈを１５０ｍｍに同等若しくはそれ以上で選択する。下部及び上部結合器６８、７４は、それぞれ水平方向距離Ｌｉであり、それは前記結合器の相互作用長さであり、それぞれが距離ｄの間隔で空いている。パラメータＬｉ及びｄは重要であり、理想的には方向性結合器のエバネッセント波の現象により、全ての光出力が部分６８から部分７４に伝送するように選択されるべきである。パラメータＬｉ及びｄは一緒に選択される。Ｌｉは一般に１〜５ｍｍであり、ｄは一般に２〜１０μｍである、２ｍｍのＬｉと５μｍのｄは１つの可能な組み合わせである。前記入力及び出力の部分間で光波長の結合及び伝送を防ぐために、下部及び上部ｓ状曲げ部分６６、７２はお互いに十分な距離Ｄで間隔が空いており、Ｄは２ｈとｄの合計である。さもなければ、Ｄは限定されず、例えば２５μｍ程度に小さくできる。実際には、２つのｓ状曲げがお互いに接近する際には少量の結合が起こり、これは全体の設計若しくはＬｉ及びｄの選択要件に入れられる必要がある。比較の目的のために、この実施形態の前記パラメータＤは従来技術の２Ｒに類似しており、両方の場合においてそれらは入力と出力導波路間の前記横向オフセットである。この実施形態では従来技術と比較して横向オフセットで３倍規模の減少を提供する。
【００３３】
図８で示すのは、導波路でコンパクト転換を達成するための第３の実施形態である。この形態では、前記基板内に鏡を作ることにより転換が達成される。前記鏡はイオンビームエッチングにより形成され、次にエッチングされた領域を金などの高度な反射材料で満たすことによって、若しくは材料及び角度の選択により完全な若しくは部分的な内部反射を形成する。より具体的には、図８は反射転換構造を示し、一組の導波路１２、１４を含み、導波路１２は上部チャネル若しくは前記横の導波路１４に対して右角度θで連結した真っ直ぐな部分である。各導波路１２、１４にはライン１６、１８で定義された幅Ｗを有うする。前記導波路は図１のように基板に拡散する。図８の上部右側角に鏡２０があり、それは前記基板に、反射材料２４が満たされた溝部２２である。溝部２２は上部導波路１２が横の導波路１４に接続するように形成された導波路の角で交差し、これにより導波路ライン１６は溝部１２から離れているが、導波路ライン１８は溝部２２により角で切断され、この溝部は部分的に導波路１２、１４に交差する。低損失を達成するために、エッチングの深さは光モード（例えば、入力信号２６）の全てのフィールドを許容するのに十分な深さであるべきである。モードフィールドの深さは、１．５５μｍの導波路長さでＴｉ：ＬｉｎｂＯ３導波路の場合は約４μｍであり、前記出力の大部分は深さ１０μｍで収容される。従って、前記鏡エッチングの深さは少なくとも前記光モードと同じ深さでなくてはならない。前記エッチングされた領域の前記幅は、反射材料で満たされるだけの十分な幅があれば、それ程重要ではない。また、前記エッチングされた領域の長さは、前記幅と同様、前記全体のモード幅を収容するのに十分な長さが提供されていれば、それ程重要ではない。溝部２２の長さは１５μｍであり得るが、製作の見地から例えば数ミリメートルエッチング領域などより長ければ、より均一のエッチング結果を得ることができる。
【００３４】
図８に示すように鏡２０は４５°に置かれ若しくは入射光出力に対してあらゆるその他の角度で置かれ、９０°転換若しくはあらゆる他の転換が各反射によって達成される。従って単一鏡が伝搬方向を１つの結晶軸から他の軸へ変更するのに使用され、２つの垂直な鏡が完全な１８０°転換を生成することができる。
【００３５】
図９は、本発明の進行波３パス反射蛇行変調器の図式描写であり、それは１８０°転換を使用してその相互作用若しくは有効長さ（Ｌａ）を増加させ、この有効長さ（Ｌａ）はホット電極により覆われた前記導波路の全長であり、従って図１０のグラフに示すように要求される駆動電圧を減少させる。図９は前記電極形態の同一平面上の構造を示し、望ましい電気光学効果を通して変調を提供し、低出力及び駆動電力必要条件を導く。図９は前記干渉変調器（概して１０として示す）の上面図を示し、それは基板（図示せず）上に配置され、接合点１４で上部及び下部光導波路１６、１８に分離している水平入口光導波路１２を有し、それらの導波路は反射面２０に配置された点１９に機能的に接続若しくは延長し、その反射面は通常前記基板の端部２２に金／銅層である。光導波路１８'は導波路１６、１８の上に間隔をあけて置かれ、図９に示すように反射面２０の点１９から前記基板を通って、前記基板の端部２８に配置された反射面２６の点２４へ、導波路１６、１８と概して平行に、左方向へ延長する。点２４は前記基板をまたいだ点１９の反対側に配置されるが、点１９より上部に配置される。図９で示すように、導波路１８''は導波路１８'の上部に間隔をおいて置かれ、反射面２６の点２４から前記基板を横切って結合点３０へ、導波路１８'に概して平行に右方向へ延長する。導波路１８、１８'、１８''は前記同一の導波路の連続した部分である。導波路１６は結合点１４から左方向へ前記基板を横切って反射面２０に配置された点３１へ延長する。点１９と３１の両方は同一の反射面２０に配置されるが、点３１は点１９より上部に配置される。当然のことながら、点１９、３１は同一の垂直平面である必要のない別々の反射面に配置することもできる。点３１から、導波路１６'が左方向へ前記基板上および内を導波路１８'の上部に間隔をあけて反射面２６に配置された点３２へ延長する。点３２は点２４と同一の反射面に配置されるが、点３２は点２４の上部に配置される。当然のことながら、点２４、３２は前記同一の垂直平面である必要のない別々の平面に配置することもできる。点３２から導波路１６''が右方向へ前記基板を横切って導波路１８''の上部に間隔をあけて、導波路１８''と結合し出口導波路３４を形成する結合点３０へ延長する。導波路１６、１６'、及び１６''は前記同一導波路の連続した部分である。連続パスは結合点１４、３０と点１９、３１、２４、及び３２とを通る光信号用に適用される。
【００３６】
有効長Ｌａは図９で示されるように概して、導波路の一端から、導波路も電極も真っ直ぐである長い領域の反対端へ、蛇行形態で延びている。３パス変調器において、その有効長は約３倍である。これは望ましい特性であり、なぜならｄｃでの駆動電力（Ｖπ）において、従来技術の単一パス変調器に対して減少を３倍もたらすからである。一般に、ｄｃＶπでの減少は通過の数Ｎに反比例し、要求される出力の減少はＮ２に反比例する。また、進行波蛇行電極はデバイス動作の多量のＧＨｚを可能にする。
【００３７】
前記電極は前記基板上に及び設計された部分内に配置され、それらは前記光導波路の上部に直接配置され、前記導波路を通る光信号の伝搬の制御及び増強を提供する。前記電極の目的は、前記電気光学効果によって導波路内の屈折率変化を含むことにより光を調整することである。
【００３８】
前記電極が前記基板に配置される前に、前記基板表面は緩衝層で上塗りされ、これは典型的には二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の非常に薄い透明な層である。前記二酸化ケイ素層の厚さは、十分に高い高周波マイクロ波特性を得、且つ覆っている電極による不必要な光吸収を最小限にするように選択される。前記緩衝層は典型的には約０．９μｍであるが、薄くても厚くてもよく、あらゆるその他の適切な材料でできるものである。
【００３９】
図９に示すように、外部若しくは上部グランド電極３６は中心若しくはホット電極３８から間隔をおいて配置され、さらにそれは内部若しくは下部グランド電極４０から間隔があいている。可変電圧のソースは電極３８と接続し、変調器１０の制御を提供する。前記３つの電極は間隔をあけて平行に蛇行形態で前記基板に亘って延長し、あるものは前記導波路部分に延長し、その他は前記基板に延長している。図９に示すように、電極４０は初期に上方向に延長し、９０°で右に曲がり導波路１８に延長し、その有効長Ｌａに亘って延長して、半円転換し、その結果それは水平部分４０'を有する点１９及び３１の近くの前記導波路１８、１６、１８'、１６'に亘って延び、前記基板を横切って、導波路１８を超えてその有効長Ｌａに亘って配置される。次に、点２４、３２の近くで別の半円転換をし、その結果その平行部分４０''は前記基板上に配置され、その水平部分４０'''は導波路１６''に亘って配置され、９０°転換をする末端垂直部分の結合点３０を超えて出て行く。電極３６及び３８は、いずれの導波路も持たない前記基板上に配置された電極３６の水平部分３６'と共に電極４０の前記蛇行パスに従い、その水平部分３６''は導波路１８'上に配置され、その部分３６''は前記基板上に配置される。電極３８の水平部分３８'は導波路１６上に配置され、電極部分３８''は導波路１６'上に配置され、部分３８'''は導波路１６''上に配置される。また、電極３８はその出口の前で９０°転換する末端垂直部分で終わる。外端電極は両端でグラウンドされる。電極３８などのホット電極はグランド電極よりさらに多くの光変調を提供する、なぜなら前記ホット電極の幅は前記導波路の幅により近接に一致し、前記光と電気モード間に重複部分を提供するためである。
【００４０】
また、前記デバイスは入力光信号を含み、それは４２で変調器１０に入り、結合点１４で均等に２つの光信号に分離し、その光信号は前記３パス変調器１０の前記導波路１６、１８を通って前記信号が結合点３０で、４４で出て行くコンポジット信号へ結合するまで別々に進む。前記入力導波路の前記光信号は、複数モード信号がこのタイプのデバイスでは不安定なので、典型的には単一モードである。
【００４１】
変換を進行波変調器へ組み込むことを提唱する利益は図１０に示され、これは電極損失係数を追加パラメータとして、駆動電圧Ｖπ対直径４インチのニオブ酸リチウム基板上の単一パス、３パス、及び５パス変調器に関する１．５５μｍ光の周波数のグラフである。反射転換を持たない従来技術の単一パスデバイスに関して、その結果は、ｄｃで約１．６ボルト及び２０ＧＨｚで２．６ボルトのモデルＶπでの電気損失係数０．０２５（ＧＨｚ１／２−ｃｍ）−１を有する一番上のカーブにおおよそ相当する。相互作用の長さを３パス若しくはそれ以上に増加すると、ｄｃ駆動電力を約０．５ボルト若しくはそれ以下に減少させる。そのような長い構造の広帯域動作は低電気損失係数を要求し、（ＧＨｚ１／２−ｃｍ）−１の現行値は注意深く設計された厚い電極を使用することで漸進的に変化した。０．０２５（ＧＨｚ１／２−ｃｍ）−１若しくはそれ以下の損失係数で、１．８ボルト未満の駆動電圧が前記３パス若しくはそれ以上のパス形態で周波数２０ＧＨｚまで推定される。前記損失係数を０．０１（ＧＨｚ１／２−ｃｍ）−１まで改善することにより、２０ＧＨｚで動作している５パス変調器に対して１ボルト未満の駆動電圧を得ることができる。このモデルは、前記光信号とマイクロ波信号の速度が一致する高周波動作を得るように想定しており、これはコンピュータモデルを使った電極寸法の適切な設計により達成できる。
【００４２】
当然のことながら、低損失反射コンパクト転換はニオブ酸リチウム基板若しくはあらゆるその他の適切な基板で作成でき、本明細書に説明された若しくは図示された方法においては、従来の半円若しくは部分的円形転換よりも要求されるスペースは著しく少ない。増加したデバイス密度の利点は、ニオブ酸リチウム基板上でチタン拡散経路を使用して約１．０ｄＢ若しくはそれ以下、好ましくは約０．６ｄＢ若しくはそれ以下の損失で、同一の若しくは同様の従来技術転換の少なくとも１／５、好ましくは少なくとも１／５０の間隔で、１８０°転換を提供できることである。これらの反射コンパクト転換は同一チップ上で異なるデバイスに相互接続する及びデバイス密度を増加する能力を向上する。また、これらは前記有効長を増加するために変調器、若しくは別の電気光学及び／若しくは光デバイスに組み込むことができる。より具体的には、低損失反射コンパクト転換は、ｓ状曲げ若しくは方向性結合器を使って、及び前記光信号の方向を変更するために、前記構造の中間点に反射面を置くことによって作成できる。説明されているように、前記コンパクト転換はまた、前記基板に溝部をエッチングするイオンビームエッチングを使用して、次にその溝部を反射材料で完全に若しくは部分的に満たすことにより作成できる。進行波蛇行変調器は１８０°転換を使って実行できる。そのような変換器は前記反射低損失コンパクト転換を使用し、パスの数に反比例で駆動電圧を減少することができる。本発明の電気光学デバイスの前記駆動電圧は、同一若しくは同様の従来技術デバイスの僅か一部で、約１／２未満、好ましくは１／５未満であり、駆動電圧はＶ２に比例してより減少する。本発明の電気光学デバイスの高周波動作は非常に低損失の進行波電極を使用して維持できる。
【００４３】
本発明を説明する以下の実施例はその特定の実施形態であり、その実行及び利点を説明している。前記実施例は説明のために与えられたものであり、明細書の請求項のいかなる方法においても限定するのを意図したものではない。
【実施例１】
【００４４】
例
図９で示したタイプの進行波蛇行変調器の作成及び動作を光波長１．５５μｍでの動作において以下で説明する。その水平距離は６ｃｍであり、その垂直範囲は３ｍｍである。
【００４５】
ウエハー部分には光学用市販ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）ウエハーを選択し、それはそのｚ平面に沿ってカットする。ウエハーの直径は３インチであり、その厚さは１ｍｍである。前記ウエハーはトリクロロエチレン、アセトン、メタノール、洗剤、及び脱イオン水で洗浄する。チタンを室温で前記ｚ平面上で厚さ６００Åまでスパッタする。光導波路はフォトリソグラフィによって前記基板上に定義されるものであって、基板上のフォトレジストをスピンコーティングし、前記フォトレジストを９０℃で２５分間予備焼成し、前記基板のｙ軸に沿って整列した導波路と共に前記フォトレジストを導波路フォトマスク（Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）（図９を参照）を通して紫外線に露光される。次に前記フォトレジストを排除するために現像され、１１０℃で４５分間ポスト焼成され、導波路領域などの最終的にはチタンが望ましい領域にそれを十分に固める。最後に、フォトレジストによって覆われていない前記チタンは、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）の使用によりエッチング処理されて取り除かれる。エッチング後の最終チタンの細長い幅は８μｍであり、チタンの不拡散後の単一モード導波路を生成する。次に、前記基板を加熱炉に置き、１０００℃の高温で１０時間湿潤酸素（ｗｅｔ  ｏｘｙｇｅｎ）で加熱される。
【００４６】
後に続くイオンビームエッチング用の保護マスクは、チタンの６００Åの厚い層をスパッタし、それをフォトレジスタの厚い層７μｍで覆うことによって作成される。前記エッチング領域は、フォトリソグラフィによって定義され、前記フォトレジストは１１０℃で２時間予備焼成され、前記フォトレジストはエッチングフォトマスク（Ｅｔｃｈ  Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）を通して紫外線に露光され、前記フォトレジストはその除去を容易にするために目的の領域が現象され、前記フォトレジストは９０℃で１２時間ポスト焼成され、保護層としての機能をはたす領域でそれを十分に固める。前記フォトレジストにより覆われていない前記チタンはＥＤＴＡでエッチングされる。
【００４７】
インピーダンス整合デバイスに要求されるイオンビームエッチングに関して、ウエハーはイオンビームエッチングシステムに置かれ、溝部は４μｍの深さまでそのウエハーにエッチングされ、前記デバイスの有効領域内の前記導波路に隣接したエッチング領域を形成する。保護フォトレジスタ及びチタンは前記ウエハーの前記表面から取り除かれる。
【００４８】
次に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の０．９μｍの厚い層はウエハー表面全体にスパッタにより配置される。前記二酸化ケイ素層は、前記コーティングされたウエハーを加熱炉に５００℃で５時間、湿潤酸素でアニ−ルされる。前記アニ−ルする工程は前記デバイスの耐熱性を高める。
【００４９】
電極メッキベース成膜は電子ビーム蒸着を使って２００Å／１２００Å／２００Åの厚さを有するチタン／金／チタンのサンドイッチ層を蒸着することを含む。これは後でめっきされる厚い電極のためのメッキベースとして機能する。
【００５０】
電極フォトリソグラフィに関して、厚膜フォトレジスト型（モールド）は厚膜レジストフォトリソグラフィを使って前記電極をメッキするように定義される。前記フォトレジスト型の厚さは望ましい金の電極の厚さと少なくとも同じでなければならない。前記電極間の隔たりが２５μｍであるこのマスク設計に関して、前記電極の厚さはイオンビームでエッチングされた変調器に対して２１μｍである。この厚さは前記デバイスの高周波動作を達成するように選択され、注意深い幾何学的設計によって前記光信号とマイクロ波信号の速度を一致することを必要とする。厚膜レジスト型を形成するために、レジストの３つの被覆がスピンされ、第１の２つの被覆の後９０℃で３０分間予備焼成され、第３の被覆の後１１０℃で３時間焼成される。次に、前記フォトレジストは前記電極フォトマスク（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）を通って紫外線に露光され（図９を参照）、現像され露光していない領域を取り除き、１１０℃で１８時間ポスト焼成し、それを十分に固められる。前記電極は、前記ウエハー上のフォトレジストのない領域に後でメッキされる。
【００５１】
前記電極の電気メッキは、金（Ｐｕｒ−Ａ−Ｇｏｌｄ）メッキ溶液を５１℃で使用することにより達成される、望ましいメッキ厚さ２１μｍを得る。典型的なメッキ速度率は約０．２μｍ／分である。不要な金及び前記フォトレジストの型は金エッチング液を１分間使って取り除く。
【００５２】
ウエハーダイシング（方形切断）は前記基板を前記ウエハー上の前記電極フォトリソグラフィ工程によりカットラインに沿って決められた個々のチップに方形に切断することによってできる。前記基板の端部は研磨されることにより光入力及び出力結合を可能にするために研磨され、端部２２、２８も研磨され、反射表面２０、２６を提供する。
【００５３】
基板端部の反射面は電子ビーム（Ｅ-ＢＥＡＭ）蒸着により提供される。金及び銅は１．５５μｍ光の良質の反射器であり、銅は酸化物を形成し金が前記ニオブ酸リチウム基板に付着するのに役立つ。前記層は前記銅接着層の１００Åと大半の前記鏡の金２５００Åである。前記銅／金構造は適度な粘着性と非常に良質な反射率とを生ずる。
【００５４】
前記デバイスは、ファイバーを前記変調器の前記入力導波路に保持する入力光分極を整列することにより動作し、良好な結合を達成する。前記入力分極は電気光学反応を最大にするために前記ニオブ酸リチウムの前記ｚ軸に平行に整列される。前記入力光信号は前記１．５５μｍ波長であり、典型的にはテスト用に約１〜１０ｍＷであるが、光屈折効果などの望ましくない効果が始まることなしに５０ｍＷまで若しくはそれ以上許容可能である。前記出力光強度は前記光を高速光検出器に焦点を合わせる若しくは結合することにより検出される。周波数ｄｃ〜４０ＧＨｚの範囲の電気信号が前記光信号入力に最も近い前記電極の末端に適用される。前記電極の他の末端は５０Ω負荷で終わる。通常のテスト条件下で、前記駆動電圧Ｖπのごく僅か（恐らくは１／１０）がネットワークアナライザを使って前記デバイス反応を検査するのに適用される必要がある。デジタル動作モードでは、前記全Ｖπがオン／オフ変調を達成するのに適用されるべきである。従来技術の単一パスデバイスでは、３インチウエハー上の４．５ｃｍの有効長に対してこれは４０ＧＨｚまでの約２〜６ボルトである。４インチウエハーの前記３パス変調器は有効長２４ｃｍの設計を有しており、駆動電圧での減少を生じ、その減少は例えば約５（２４を４．５で割る）の減少のように前記有効長に反比例する。
【００５５】
説明した好ましい実施形態では前記電気光学及び光デバイス、及びそれらの作成及び操作方法を示したが、様々な追加変更及び修正は付属する請求項により定義及び識別されている本発明の本質から逸脱しない範囲において可能であることは、当業者は容易に認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１ａ】図１は、ニオブ酸リチウム基板にチタンが拡散した導波路を形成する方法を示す。図１（ａ）は不拡散チタンの構造を示し、図１（ｂ）は導波路を形成するために基板に拡散されたチタンを示す。
【図１ｂ】図１は、ニオブ酸リチウム基板にチタンが拡散した導波路を形成する方法を示す。図１（ａ）は不拡散チタンの構造を示し、図１（ｂ）は導波路を形成するために基板に拡散されたチタンを示す。
【図２】図２は、ｈは垂直なｙ面で伸び、Ｌは水平なｘ面で伸びる、長さＬ、オフセット高ｈ、及び最大曲げ角度θを有する従来のｓ状曲げ構造を示している。
【図３】図３は、図２に図示された従来技術のｓ状曲げに関連したパラメータＬ２／ｈにおける損失の測定依存性を示すグラフである。
【図４】図４は、図２に図示された従来技術のｓ状曲げに関連した最大曲げ角度θにおける損失の測定依存性を示すグラフである。
【図５】図５は、低損失転換を達成するための反射ｓ状曲げスキームを示している。
【図６】図６は、角度θの機能として真っ直ぐなチャネルに関連した反射ｓ状曲げ転換と、１つのウエハー若しくはチップ上の異なる反射ｓ状曲げに対するパラメータ"ａ"とに関する測定光損失を示すグラフである。
【図７】図７は、反射方向性結合器を示している。
【図８】図８は、反射面のあるエッジングされた溝部を有する転換反射導波路の上面図である。
【図９】図９は、２つの反射面を有する進行波蛇行３パス変調器の模式図である。
【図１０】図１０は、パラメータとして電極損失係数を持つ４インチＬｉＮｂＯ３ウエハー上の進行波従来技術の単一パス、３パス、及び５パス変調器に対する周波数の駆動電圧（Ｖπ）の計算された依存性を示すグラフである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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