(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子又はそれと同一ロットの導波路型電気光学素子（以下光学素子と記す）の長期使用中における、前記光学素子の光出力状態を初期光出力状態に等しく保持するために、前記光学素子に印加すべき直流電圧を、予じめ、算出するために、
（Ａ）供試光学素子を、室温よりも高い温度Ｔに保持し、
（Ｂ）前記光学素子から光を出力している状態において、かつ前記温度Ｔにおいて、この光学素子にゼロではない初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加し、
（Ｃ）前記初期直流バイアス電圧Ｖｏの印加により生じた、前記光学素子の光出力状態の経時変化を、伝達時間との関係においてモニターし、
（Ｄ）前記モニターにより得られた、伝達時間と光出力状態との関係に基いて、時刻ｔにおける前記光学素子の光出力状態を、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏが印加されたときの初期状態に等しく保持するために、時刻ｔにおいて、前記光学素子に印加すべき直流電圧Ｖ（ｔ）を、経過時間との関係において記録し
（Ｅ）前記時刻ｔにおいて、前記光学素子に印加すべき前記直流電圧Ｖ（ｔ）の、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏに対する比  Ａ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）／Ｖｏを、複数の時刻について算出し、
（Ｆ）さらに前記複数の時刻について算出された比Ａ（ｔ）の値から、時刻ｔと比Ａ（ｔ）との関係式を作成し、
（Ｇ）所望時刻ｔ1における比Ａ（ｔ1）を、前記ｔ−Ａ（ｔ）関係式から算出しておき、
（Ｈ）前記光学素子に、光出力状態において、かつ温度Ｔにおいて初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加したとき、時刻ｔ1において、前記光学素子の光出力状態を初期光出力状態に等しく保持するために前記光学素子に印加すべき直流電圧Ｖ（ｔ1）を、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏに、前記比Ａ（ｔ1）を乗じて算出された電圧値Ｖｏ×Ａ（ｔ1）に等しい値に定める、
ことを特徴とする
ＬｉＮｂＯ3光強度変調器の導波路型電気光学素子の長期使用後に印加すべき直流電圧を予じめ算出する方法。
【請求項２】
複数個の前記導波路型電気光学素子について、前記比Ａ（ｔ）を算出する場合に、
前記複数個の光学素子のそれぞれに対して、互に異なる初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加し、かつ、互に独立に前記操作（Ａ）〜（Ｄ）を実施して、前記複数個の光学素子のそれぞれについて、時刻ｔにおいて印加すべき直流電圧値Ｖ（ｔ）と、当該光学素子に印加した初期直流バイアス電圧値（Ｖｏ）とから、前記比Ａ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）／Ｖｏによって、Ａ（ｔ）を算出する、請求項１に記載の印加直流電圧を予じめ算出する方法。
【請求項３】
同一ロットに属する１個以上のＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子（以下光学素子と記す）が長期安定性を有する光学素子であるか否かを選別するために、
前記同一ロットから選ばれた１個以上の前記光学素子について下記（Ａ）〜（Ｅ）：
（Ａ）前記光学素子を、室温よりも高い温度Ｔに保持し、
（Ｂ）前記光学素子から光を出力している状態において、この光学素子にゼロではない初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加し、
（Ｃ）前記初期直流バイアス電圧Ｖｏの印加により生じた前記光学素子の光出力状態の経時変化を、経過時間との関係においてモニターし、
（Ｄ）前記モニターにより得られた、経過時間と、光出力状態との関係に基いて、時刻ｔにおける前記光学素子の光出力状態を、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏが印加されたときの初期状態に等しく保持するために、前記光学素子に印加すべき直流電圧（Ｖｔ）を、経過時間との関係において記録し、
（Ｅ）前記時刻ｔにおいて、前記光学素子に印加すべき前記直流電圧Ｖ（ｔ）の、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏに対する比  Ａ（ｔ）＝Ｖｔ／Ｖｏを、複数の時刻について算出する。
操作を、前記温度Ｔにおいて時刻（ｔ）まで２回以上繰り返したとき、前記時刻ｔまでの前記光学素子の比Ａ（ｔ）の値が、すべて３以下であるとき、この光学素子及びそれが属するロットの光学素子を、長期安定性を有する光学素子として選別する
ことを特徴とする、安定した長期安定性を有するＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子の選別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子の長期使用後の印加電圧を予じめ算出する方法、及びこの方法を利用して、長期安定性を有する導波路型電気光学素子を選別する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ3（ＬＮ）製の導波路型変調器素子で代表されるような、電気光学素子からの出力光を制御するための制御電圧のドリフト現象を評価する手段として、一定値の直流バイアス電圧を素子に印加し、出力光の動作点（動作起動直流電圧値）の経時変化をモニターする方法が既に報告されている（例えば、H.Nagata and K.Kiuch, J.Appl.Phys.  73 (1993) 4162、およびK.Seino, T.Nakazawa, Y.Kubota, M.Doi, T.Yamaneand H.Hakogi, Proceedings of the OFC' 92, San Jose, February 8-11, 1992 (Optical Soc. of America) p.325)。
また、実際のシステム回路あるいは類似の回路によって、素子の実際の動作中に生ずる直流バイアス電圧（制御電圧）のドリフトを直接測定・評価することも可能である（例えば、H.Jumonji and T,Nozawa, IEICE Transaction,  J75-C-1 (1992) 17)。
【０００３】
導波路型電気光学素子、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）光強度変調器は、従来の単一機能型だけでなく、強度変調器と位相変調器の集積型、強度変調器を２段集積させた型、ＸカットＬＮを用いたゼロチャープ型等のように、様々なデザインのものが光通信システムから要求されるようになっている。その一方でシステムデザインに依存する様々な運転条件／環境に合わせて、１５年間あるいは２０年間といった長期寿命を保証試験する必要もある。ＬＮ変調器の寿命は、実装状態の機械的信頼性以外に、光出力のドリフト（動作点直流電圧値の変化）現象に支配される。実際のシステムでは、ドリフトする光出力を、初期に調整した最適状態に維持するため、出力光の一部をモニターしながら、出力光の状態を調整するために印加している直流バイアス電圧をフィードバック制御する。ドリフトを完全にゼロとすることは不可能であるため、経時的に直流バイアス電圧が少しずつ上昇する。この直流バイアス電圧が、システムに許される上限値を越えた時点が故障となる。
【０００４】
また、変調器のデザインにより、ドリフト特性は大きく異なることが予測される。また、ドリフト挙動は初期に印加する直流バイアス電圧の大きさにも依存する。すなわち初期直流バイアス電圧の大きさは、変調器のデザイン、およびシステムの運転方法の両方に依存する。したがって、変調器のデザインおよびシステムのデザインの両者に対応して、長期ドリフト特性を予測／保証するための試験を逐一実施する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、導波路型電気光学素子を長期間使用した後の印加電圧を、簡単に、かつ広い範囲で（初期バイアス電圧が異る場合でも）予じめ算出する方法、及び上記算出方法を使用して、多数の導波路型電気光学素子製品の中から、長期安定性を有するものを簡便に、かつ高い信頼度をもって選別する方法を、提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の算出方法は、ＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子又はそれと同一ロットの導波路型電気光学素子（以下光学素子と記す）の長期使用中における、前記光学素子の光出力状態を初期光出力状態に等しく保持するために、前記光学素子に印加すべき直流電圧を、予じめ算出するために、
（Ａ）供試光学素子を、室温よりも高い温度Ｔに保持し、
（Ｂ）前記光学素子から光を出力している状態において、かつ前記温度Ｔにおいて、この光学素子にゼロではない初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加し、
（Ｃ）前記初期直流バイアス電圧Ｖｏの印加により生じた、前記光学素子の光出力状態の経時変化を、伝達時間との関係においてモニターし、
（Ｄ）前記モニターにより得られた、伝達時間と光出力状態との関係に基いて、時刻ｔにおける前記光学素子の光出力状態を、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏが印加されたときの初期状態に等しく保持するために、時刻ｔにおいて、前記光学素子に印加すべき直流電圧Ｖ（ｔ）を、経過時間との関係において記録し
（Ｅ）前記時刻ｔにおいて、前記光学素子に印加すべき前記直流電圧Ｖ（ｔ）の、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏに対する比  Ａ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）／Ｖｏを、複数の時刻について算出し、
（Ｆ）さらに前記複数の時刻について算出された比Ａ（ｔ）の値から、時刻ｔと比Ａ（ｔ）との関係式を作成し、
（Ｇ）所望時刻ｔ1における比Ａ（ｔ1）を、前記ｔ−Ａ（ｔ）関係式から算出しておき、
（Ｈ）前記光学素子に、光出力状態において、かつ温度Ｔにおいて初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加したとき、時刻ｔ1において、前記光学素子の光出力状態を初期光出力状態に等しく保持するために前記光学素子に印加すべき直流電圧Ｖ（ｔ1）を、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏに、前記比Ａ（ｔ1）を乗じて算出された電圧値Ｖｏ×Ａ（ｔ1）に等しい値に定める、
ことを特徴とする
ＬｉＮｂＯ3光強度変調器の導波路型電気光学素子の長期使用後に印加すべき直流電圧を予じめ算出する方法である。
本発明の算出方法において、複数個の前記導波路型電気光学素子について、前記比Ａ（ｔ）を算出する場合に、
前記複数個の光学素子のそれぞれに対して、互に異なる初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加し、かつ、互に独立に前記操作（Ａ）〜（Ｄ）を実施して、前記複数個の光学素子のそれぞれについて、時刻ｔにおいて印加すべき直流電圧値Ｖ（ｔ）と、当該光学素子に印加した初期直流バイアス電圧値（Ｖｏ）とから、前記比Ａ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）／Ｖｏによって、Ａ（ｔ）を算出することができる。
本発明の選別方法は、同一ロットに属する１個以上のＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子（以下光学素子と記す）が長期安定性を有する光学素子であるか否かを選別するために、
前記同一ロットから選ばれた１個以上の前記光学素子について下記操作（Ａ）〜（Ｅ）：
（Ａ）前記光学素子を、室温よりも高い温度Ｔに保持し、
（Ｂ）前記光学素子から光を出力している状態において、この光学素子にゼロではない初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加し、
（Ｃ）前記初期直流バイアス電圧Ｖｏの印加により生じた、前記光学素子の光出力状態の経時変化を、経過時間との関係においてモニターし、
（Ｄ）前記モニターにより得られた、経過時間と、光出力状態との関係に基いて、時刻ｔにおける前記光学素子の光出力状態を、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏが印加されたときの初期状態に等しく保持するために、前記光学素子に印加すべき直流電圧（Ｖｔ）を、経過時間との関係において記録し、
（Ｅ）前記時刻ｔにおいて、前記光学素子に印加すべき前記直流電圧Ｖ（ｔ）の、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏに対する比  Ａ（ｔ）＝Ｖｔ／Ｖｏを、複数の時刻について算出する。
操作を、前記温度Ｔにおいて時刻（ｔ）まで２回以上繰り返したとき、前記時刻ｔまでの前記光学素子の比Ａ（ｔ）の値が、すべて３以下であるとき、この光学素子及びそれが属するロットの光学素子を、長期安定性を有する光学素子として選別する
ことを特徴とする、安定した長期安定性を有するＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子の選別方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
同一ウエハから任意に選び出された８台の導波路型ＺカットＬＮ変調器について下記試験を行った。
上記８台の変調器を、室温より高い温度の１２０℃の恒温槽に入れ、約４時間放置した後、この変調器から光を出力している状態において、ゼロではない初期直流バイアス電圧Ｖｏとして、上記８台のうちの１台に３．５Ｖ、２台に４．５Ｖ、２台に５．５Ｖ、２台に６．５Ｖ及び１台に７．５Ｖを印加し、これらについて、自動バイアス電圧コントロール方式により、初期直流バイアス電圧Ｖｏの印加による変調器の出力光の変化をモニターし、この変調器の出力光の状態を、直流バイアス電圧Ｖｏが印加された初期状態に等しく保持するための、変調器に印加すべき直流電圧を、経過時間との関係において記録し、直流ドリフト（印加直流電圧の変化量）を測定した。
【０００８】
その測定結果を図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す。図１（Ａ）は、温度１２０℃において、各印加直流電圧毎に、測定時間０〜１２０時間の印加直流バイアス電圧（Ｖ）値（初期直流バイアス電圧値を含む）を示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の横軸（測定時間）を対数プロットとしたものである。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）から明らかなように、初期印加直流バイアス電圧値の高いもの（５．５〜７．５Ｖ）は、数〜数十時間の試験時間で直流バイアス電圧は、測定系の駆動上限値１０Ｖに達した。
【０００９】
図２は、図１（Ａ）の横軸、試験時間（時間）を活性エネルギーＥａ＝１eVとし、温度３５℃における時間に換算したものである。図２（Ａ）においては、換算された時間は０〜２５年、図２（Ｂ）においては０〜４０年である。Ｅａ＝１eVにおいて、温度１２０℃から３５℃における時間への加速係数は３４１８である。
既存変調器について、想定している初期直流バイアス電圧３．５Ｖの動作条件下では、３５℃／２５年間後の到達電圧値は約７Ｖであり、この場合、当該変調器の長期信頼性については問題がない。また、図２（Ａ），（Ｂ）から初期直流バイアス電圧が、５．５Ｖの場合、３５℃／１０年間は、１０Ｖ以下のバイアス電圧で変調器を駆動できることが確認された。
【００１０】
上記試験（図１（Ａ），（Ｂ）及び図２（Ａ），（Ｂ））から得られた印加直流ドリフトの初期直流バイアス電圧に対する依存性から、初期直流バイアス電圧を５．５Ｖとしたときの長期特性を見積る手順を説明する。
【００１１】
図３は図１のデータを用い、１２０℃において、時刻ｔ、すなわち２時間目及び１００時間目の到達直流電圧（Ｖ（ｔ））と初期直流バイアス電圧（Ｖｏ）との関係をプロットしたものである。プロットされた点は、座標軸ゼロ点を通る直線により近似することができる。（図３（Ａ）においてはｙ＝１．２６９８ｘ、図３（Ｂ）においてはｙ＝２．１８５２ｘ）このように近似線（近似式）ｙが、原点（ゼロ）を通るということは、印加直流バイアス電圧がゼロのとき、直流ドリフトが無いことを意味するから、この近似式は、事実と矛盾しないものである。また、この近似直線の傾きが、１よりも大きいということは、最終到達電圧が、初期直流バイアス電圧により加速されて、大きくなってしまうことを示している。すなわち、電気光学素子（変調器）においてその初期直流バイアス電圧値を高く設定する設計および、設計上あるいは製造上の問題から使用時に高い初期直流バイアス電圧を必要とする変調器は、直流ドリフトが少ないことを長期保証する上では望ましくない。上記のようにして、時刻ｔにおいて変調器に印加された直流電圧Ｖ（ｔ）と、初期直流バイアス電圧Ｖｏとの比（係数）Ａ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）／Ｖｏを複数の時刻について算出することができる。ここで「直流ドリフト」とは、光学素子、例えば変調器の動作点を表す直流電圧の変化量を意味する。
【００１２】
図４（Ａ）は、図３に示された近似直線の傾き（近似式（Ｉ）：Ｖ（ｔ）＝Ａ×Ｖｏの係数Ａ）の経時変化をプロットしたものである。図４（Ａ）において、横軸は、図１（Ａ）の横軸に対応するものであり、試験温度１２０℃における経過時間を示す。時間ゼロにおいて、Ａ＝１である。図４（Ａ）においてプロットされた測定値は、時間横軸に対して、対数関数的な変動をしているが、単純な対数式で近似できないものである。図４（Ｂ）は、横軸に時間対数をとった場合に、このときの係数Ａの時間（対数）経過に伴う変化は、下記近似式（II）：
ｙ＝０．００６５ｘ3−０．００９８ｘ＋０．１１８５ｘ＋１．２１８６
（II）
（但し、ｘ＝ｌｎｔ，ｙ＝Ａ（ｔ））
により良好なフィッティングを示す。
上記と同様の近似方法を、図４（Ａ）の時間軸（１２０℃）を、３５℃、５０℃、８５℃の各々における時間軸に加速換算して得られるプロット結果に適用し、各温度における係数Ａの時間依存関係を示す近似式を求めることができる。すなわち試験温度Ｔとは異なる温度Ｔ′での時刻ｔと比（係数）Ａ（ｔ）との関係式を作成することができる。
【００１３】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、前記近似式（Ｉ）に外挿して得られた。係数Ａの時間及び温度依存性を示すものである。このようにして各温度／各時刻について、求めた係数Ａの値を、近似式（Ｉ）（図４（Ａ））に代入して、種々の初期直流バイアス電圧値に対応するドリフト挙動を算出することができる。すなわち、前記ｔとＡ（ｔ）との関係式から所望時刻ｔ1における比（係数）Ａ（ｔ1）を算出することができる。
【００１４】
図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に上記算出方法により算出されたｄｃドリフトの初期直流バイアス電圧依存性を示すものである。
図６（Ａ）は、初期印加直流バイアス電圧３．５〜７．５Ｖの各々における温度３５℃での時間−印加直流電圧計算値（Ｖ）の関係を示し、図６（Ｂ）は同様に温度８５℃における時間−印加直流電圧計算値の関係を示す。図７（Ａ）は、同様に温度１２０℃における時間−印加直流電圧計算値との関係を示す。また図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示された印加直流電圧計算値と、図１（Ａ）に示された実測値と関係を対比して示したものである。図６（Ａ）〜図７（Ｂ）に示されているように、計算値と、実測値は良好な近似を示した。
すなわち、前記変調器に、光出力状態において、かつ室温よりも高い温度Ｔにおいて、初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加したとき、時刻ｔ1において、当該変調器の光出力状態を、初期光出力状態に等しく保持するために、この変調器に印加すべき直流電圧Ｖ（ｔ1）を、初期直流バイアス電圧Ｖｏに比Ａ（ｔ1）を乗じて算出した電圧値Ｖｏ×Ａ（ｔ1）に等しい値に定めることができる。
【００１５】
上記図１〜７に示された実験及び計算結果から明らかなように、本発明において、ＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子の長期使用後の印加電圧を予じめ算出するには、下記方法：
ＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子又はそれと同一ロットの導波路型電気光学素子（以下光学素子と記す）の長期使用中における、前記光学素子の光出力状態を初期光出力状態に等しく保持するために、前記光学素子に印加すべき直流電圧を、予じめ、算出するために、
（Ａ）供試光学素子を、室温よりも高い温度Ｔに保持し、
（Ｂ）前記光学素子から光を出力している状態において、かつ前記温度Ｔにおいて、この光学素子にゼロではない初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加し、
（Ｃ）前記初期直流バイアス電圧Ｖｏの印加により生じた、前記光学素子の光出力状態の経時変化を、伝達時間との関係においてモニターし、
（Ｄ）前記モニターにより得られた、伝達時間と光出力状態との関係に基いて、時刻ｔにおける前記光学素子の光出力状態を、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏが印加されたときの初期状態に等しく保持するために、時刻ｔにおいて、前記光学素子に印加すべき直流電圧Ｖ（ｔ）を、経過時間との関係において記録し
（Ｅ）前記時刻ｔにおいて、前記光学素子に印加すべき前記直流電圧Ｖ（ｔ）の、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏに対する比  Ａ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）／Ｖｏを、複数の時刻について算出し、
（Ｆ）さらに前記複数の時刻について算出された比Ａ（ｔ）の値から、時刻ｔと比Ａ（ｔ）との関係式を作成し、
（Ｇ）所望時刻ｔ1における比Ａ（ｔ1）を、前記ｔ−Ａ（ｔ）関係式から算出しておき、
（Ｈ）前記光学素子に、光出力状態において、かつ温度Ｔにおいて初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加したとき、時刻ｔ1において、前記光学素子の光出力状態を初期光出力状態に等しく保持するために前記光学素子に印加すべき直流電圧Ｖ（ｔ1）を、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏに、前記比Ａ（ｔ1）を乗じて算出された電圧値Ｖｏ×Ａ（ｔ1）に等しい値に定める、
ことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の前記印加電圧算出方法において、本発明の前記算出方法において、複数個の前記導波路型電気光学素子について、前記比Ａ（ｔ）を算出する場合に、
前記複数個の光学素子のそれぞれに対して、互に異なる初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加し、かつ、互に独立に前記操作（Ａ）〜（Ｄ）を実施して前記複数個の光学素子のそれぞれについて、時刻ｔにおいて印加すべき直流電圧値Ｖ（ｔ）と、当該光学素子に印加した初期直流バイアス電圧値（Ｖｏ）とから、前記比Ａ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）／Ｖｏによって、Ａ（ｔ）を算出することができる。
【００１７】
【００１８】
勿論上記到達印加電圧の算出方法は、ＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子に用いられる。
【００１９】
本発明の上記印加電圧算出方法は、長期安定性を有する導波路型電子光学素子の選定に使用することができる。
【００２０】
Ｘ−カットＬＮ変調器の直流ドリフトを、６０〜１４０℃の数段階の温度において測定した。各測定操作の間に、前段の測定操作のドリフトをリセットするために、前段の測定温度において、前段測定時間に等しい時間だけ、無バイアス状態に保持した。この試験に供した変調器は、ＳｉＯ2バッファ層を有するもの（Ｓｉなし）１台と、バッファ層を有しないもの２台であった。バッファ層有り変調器１台については、固定バイアス法（ｄｃ＝５Ｖ）で測定し、バッファ層なし変調器については、初期直流バイアス電圧を９Ｖに設定し、オートバイアス法で測定した。
【００２１】
図８（Ａ）にバッファ層あり変調器についての固定バイアス法による測定結果を示し、図８（Ｂ）にバッファ層なし変調器についてのオートバイアス法による測定結果を示す。
【００２２】
図８（Ａ）及び（Ｂ）の測定データの正のドリフト部分についてドリフト速さを求め、１００℃における測定レートを基準にして規格化した値を、図９にアレニウスプロットした。このアレニウスプロット線の傾きが、ドリフトの温度依存性、つまり活性化エネルギー（Ｅａ）値に対応する。図９においてＥａ値は、変調器毎に０．２〜０．７eVの間にばらついており、全データをフィッティングして求めた平均Ｅａは０．３５eVであった。Ｚ−ＬＮのＥａ＝１eVに比べ０．３５eVは予想外に小さい値であり、温度加速試験での加速係数をかせげなくなる。例えば１２０℃での試験は温度６５℃に対して、Ｅａ＝１eVでは１２２倍の加速試験となるが、Ｅａ＝０．３５eVではわずか５．３７倍である。ベルコアＧＲ−４６８−ＣＯＲＥに活性化エネルギーが不明の故障モードにデフォルト値として与えられているＥａ＝０．７eVでは、２８．９倍の加速係数となる。
ＬＮ結晶の電気抵抗の活性化エネルギーは、１９６９〜１９８４年にかけて多数調べられているが、結晶の育成雰囲気、不純物量、組成、温度、印加電圧の違いにより０．２〜３eV程度までばらついている。結晶方位に依存した明確な差を示した報告はないが、不純物や欠陥が多くなった電気抵抗が下がった結晶サンプルで、活性化エネルギーが１eVより低くなる傾向がある。
【００２３】
次に３枚の異なるＸカットＬＮウエハから切り出し製造された４台の変調器について、ドリフトの初期直流バイアス電圧依存性を求め、データのフィッティングカーブを外挿することによって、この変調器の長期ドリフト特性を見積った。
図１０において、変調器の初期直流バイアス電圧と、動作５時間目の到達電圧との関係を示す。図１０において、初期直流バイアス電圧と、到達電圧との関係を示す近似線（ｙ＝１．１７６１ｘ，Ｒ2＝０．６６６４）の傾きは、１より大きな比例関係を示している。
【００２４】
【数１】
0004637308.tif 000002
【００２５】
図１１（Ｂ）において、時間ｔの自然対数を、変数（横軸）として、Ａの値をプロットし、このプロットを、多項式フィッティングして、近似式（ｙ＝−０．０００７ｘ4＋０．０１５４ｘ3−０．０９７３ｘ2＋０．２５３２ｘ＋０．９６０２，Ｒ2＝０．９９９７）を求め、長期ドリフト挙動を、近似線で表した。このように初期直流バイアス電圧（Ｖｏ）に対する時刻（ｔ）における印加直流電圧Ｖ（ｔ）の比Ａ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）／Ｖｏの値から長期ドリフト性の安定した変調器を選別することが可能になる。
【００２６】
図１２（Ａ）は、初期直流バイアス電圧：３〜１０Ｖ、試験温度６５℃、（換算のためＥａ＝０．３５eV）における経過時間０〜２０年と、比Ａ（ｔ′）＝Ｖ（ｔ′）／Ｖｏを求めることによって算出された到達印加電圧との関係を示し、図１２（Ｂ）は、同様の、但し、温度５０℃における関係を示す。図１２（Ａ）及び（Ｂ）より、Ｅａ＝０．３５eV、温度５０〜６５℃の場合、変調器の駆動電圧上限値が±１８Ｖであるとすれば、初期直流バイアス電圧が７〜８Ｖ以下であれば、この変調器の２０年間の動作保証をすることができる。
【００２７】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、Ｅａを０．７eVとした変調器について、温度６５℃の場合及び５０℃の場合の動作時間（年）−算出到達印加電圧関係を示す。図１３（Ａ）及び（Ｂ）からＥａ＝０．７eVの変調器の６５℃又は５０℃における２０年間の動作保証を得るための初期直流バイアス電圧を予測することができる。
【００２８】
【数２】
0004637308.tif 000003
【００２９】
図１５（Ａ）は、Ｅａ＝０．３５eVとした変調器の、初期直流バイアス電圧３〜１０Ｖ、温度６５℃における経過時間０〜２０年と、算出到達印加電圧との関係を示し、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）と同様の、但し温度５０℃における関係を示す。
【００３０】
図１６（Ａ）は、Ｅａ＝０．７eVとした変調器の、初期直流バイアス電圧３〜１０Ｖ、温度６５℃における、経過時間０〜２０年と、算出到達印加電圧との関係を示し、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）と同様の、但し温度５０℃における関係を示す。
【００３１】
上記試験結果に基づき、長期安定性を有するＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子を、本発明方法により選択することができる。
本発明の選別方法は、同一ロットに属する１個以上のＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子（以下光学素子と記す）が長期安定性を有する光学素子であるか否かを選別するために、
前記同一ロットから選ばれた１個以上の前記光学素子について下記（Ａ）〜（Ｅ）：
（Ａ）前記光学素子を室温よりも高い温度Ｔに保持し、
（Ｂ）前記光学素子から光を出力している状態において、この光学素子にゼロではない初期直流バイアス電圧Ｖｏを印加し、
（Ｃ）前記初期直流バイアス電圧Ｖｏの印加により生じた、前記光学素子の光出力状態の経時変化を、経過時間との関係においてモニターし、
（Ｄ）前記モニターにより得られた、経過時間と、光出力状態との関係に基いて、時刻ｔにおける前記光学素子の光出力状態を、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏが印加されたときの初期状態に等しく保持するために、前記光学素子に印加すべき直流電圧（Ｖｔ）を、経過時間との関係において記録し、
（Ｅ）前記時刻ｔにおいて、前記光学素子に印加すべき前記直流電圧Ｖ（ｔ）の、前記初期直流バイアス電圧Ｖｏに対する比  Ａ（ｔ）＝Ｖｔ／Ｖｏを、複数の時刻について算出する。
操作を、前記温度Ｔにおいて時刻（ｔ）まで２回以上繰り返したとき、前記時刻ｔまでの前記光学素子の比Ａ（ｔ）の値が、すべて３以下であるときには、この光学素子及びそれが属するロットの光学素子を、長期安定性を有する光学素子として選別することを特徴とする安定した長期安定性を有するＬｉＮｂＯ3光強度変調器用導波路型電気光学素子の選別方法である。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【発明の効果】
本発明の印加電圧算出方法により、導波路型電気光学素子の長期使用後の到達印加電圧を、予じめ算出することが可能になり、この算出方法を利用する本発明の光学素子選別方法、長期安定性を有する導波路型電気光学素子を選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（Ａ）はＺ−カットＬＮ変調器の１２０℃における時間経過と印加直流バイアス電圧との関係を示すグラフ。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のグラフにおいて、時間横軸を自然対数時間軸としたときのグラフ。
【図２】  図２（Ａ）は、Ｚ−カットＬＮ変調器の、３５℃における時間経過（０〜２５年）と、印加直流バイアス電圧との関係を示すグラフ。
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）における時間経過を、０〜４０年に拡大したときのグラフ。
【図３】  図３（Ａ）は図１のデータを用い、初期直流バイアス電圧と、１２０℃、２時間目の、印加直流バイアス電圧との関係を示すグラフ。
図３（Ｂ）は初期直流バイアス電圧と、１２０℃１００時間目の、印加直流バイアス電圧との関係を示すグラフ。
【図４】  図４（Ａ）は、図３に示された近似直線の傾き（係数Ａ）の経時変化を示すグラフ。
図４（Ｂ）は、横軸に時間自然対数をとったときの、係数Ａの時間経過に伴う変化を示すグラフ。
【図５】  図５（Ａ）は係数Ａの計算値の経時変化を示すグラフ。
図５（Ｂ）は図５（Ａ）において時間横軸に時間自然対数を示したときの、係数Ａ計算値の経時変化を示すグラフ。
【図６】  図６（Ａ）は、温度３５℃における直流ドリフト電圧の、初期直流バイアス電圧依存性を示すグラフ。
図６（Ｂ）は、温度８５℃における直流ドリフト電圧の、初期直流バイアス電圧依存性を示すグラフ。
【図７】  図７（Ａ）は、温度１２０℃における直流ドリフト電圧の、初期直流バイアス電圧依存性を示すグラフ。
図７（Ｂ）は、図１（Ａ）に示された印加直流電圧実測値と、図７（Ａ）に示された印加直流電圧計算値との関係を対比して示すグラフ。
【図８】  図８（Ａ）は、バッファ層有り変調器の、経過時間と、直流ドリフト電圧との関係を示すグラフ。
図８（Ｂ）は、バッファ層なし変調器の、経過時間と、印加直流電圧との関係を示すグラフ。
【図９】  図１（Ａ）及び（Ｂ）の測定データから求められた、変調器の温度逆数と、規格化ドリフトレートとの関係を示すグラフ。
【図１０】  全面Ｓｉ変調器の、１２０℃、５時間目の、初期直流バイアス電圧と印加直流電圧との関係を示すグラフ。
【図１１】  図１１（Ａ）は、変調器の初期直流バイアス電圧と、１０〜４００時間目の印加直流電圧との関係を示すグラフ。
図１１（Ｂ）は、１２０℃における変調器の、時間自然対数に対する係数Ａの値のプロット、及びその近似曲線を示すグラフ。
【図１２】  図１２（Ａ）は、変調器の、初期直流バイアス電圧：３〜１０Ｖ、温度：６５℃、Ｅａ＝０．３５eVにおける経過時間と算出印加直流電圧との関係を示すグラフ。
図１２（Ｂ）は、上記と同様の、但し温度：５０℃における関係を示すグラフ。
【図１３】  図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、Ｅａ＝０．７eV、温度６５℃の場合、及び５０℃の場合の、動作時間と、算出印加直流電圧との関係を示すグラフ。
【図１４】  図１４（Ａ）は、変調器の、初期直流バイアス電圧：５，６，７、及び８Ｖのときの経過時間と、印加直流電圧との関係を示すグラフ。
図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のデータから求められる、初期直流バイアス電圧と、経過時間１０〜４００時間の、印加直流電圧との関係を示すグラフ。
【図１５】  図１５（Ａ）は、Ｅａ＝０．３５eV、初期直流バイアス電圧３〜１０Ｖ、温度６５℃における変調器の経過時間と算出印加直流電圧との関係を示すグラフ。
図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）と同様の、但し、温度５０℃における、関係を示すグラフ。
【図１６】  図１６（Ａ）は、Ｅａ＝０．７eV、初期直流バイアス電圧：３〜１０Ｖ、温度６５℃における変調器の経過時間と、算出印加直流電圧との関係を示すグラフ。
図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）と同様の、但し、温度５０℃における関係を示すグラフ。
【図１】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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