(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および前記光導波路基板と前記保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスであって、
前記光導波路基板が、電気光学材料からなり、相対向する一方の主面と他方の主面とを備えている厚さ２０μｍ以下の平板状の基板本体、この基板本体の一方の主面側に設けられている光導波路、および前記基板本体の前記一方の主面に低誘電率層を介さず直接に設けられた電極を備えており、前記接着層によって前記保持基体と前記基板本体の前記他方の主面とが接着されており、前記保持基体の接着面が略平坦であり、前記基板本体の前記他方の主面が略平坦であり、前記接着層の厚さが略一定であってかつ３０μｍ以上、１０００μｍ以下であり、前記接着層の誘電率が前記電気光学材料の誘電率よりも低いことを特徴とする、光導波路デバイス。
【請求項２】
請求項１光導波路デバイスを備えている進行波形光変調器であって、前記光導波路中を伝搬する光を変調するための電圧を前記電極によって印加することを特徴とする、進行波形光変調器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路デバイスおよびこれを利用した進行波形光変調器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディアの発展に伴い、通信のブロードバンド化の需要が高まり１0Gｂ/sを超える光伝送システムが実用化され、さらに高速化が期待されている。１0Gｂ/s以上の電気信号（マイクロ波信号）を光に変調するデバイスとしてＬＮ光変調器が使用されている。
【０００３】
光変調器の変調帯域を広帯域化するために、光導波路基板を薄くすることによりマイクロ波と光波の速度整合をとる構造が発明されている。特許文献１および特許文献２には、光導波路基板に裏溝構造を形成することが記載されている。
【特許文献１】
特開平１０−０８２９２１号公報
【特許文献２】
特開２００１−０６６５１号公報
【０００４】
また、光導波路基板を薄くする構造において、速度整合条件を満足するためには光導波路部周辺の基板厚みを１０μｍ程度にする必要があり、光モードフィールドパターンの偏平化を防止し、基板薄型および溝加工による表面ラフネス、ダメージの影響で発生する光の伝搬損失を抑制するために２段裏溝構造を特許文献３で出願した。さらに、２段裏溝構造の作製においては、基板を均一に薄くした後に溝構造を形成することも可能であり、この場合にデバイスの機械的強度を保持するために補強基板を設ける構造を特許文献４で出願した。
【特許文献３】
特開２００２−１０９１３３号公報
【特許文献４】
特願２００１−１０１７２９号
【０００５】
特許文献５に記載のデバイスにおいては、補強基板に空気層を設けることで速度整合条件を満たす構造になっている。また、特許文献６に記載のデバイスにおいては、光導波路が保持基体との接着面上にある。
【特許文献５】
特開平９−２１１４０２号公報
【特許文献６】
特開２００１−２３５７１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１〜４に記載のデバイスにおいては、変調器基板の裏面側に溝を設け、この変調器基板と補強基板とを、低誘電率材料で形成される接着層により接合している。このような構造は、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性試験で過大な負荷を加えたときに、温度ドリフトやＤＣドリフトが大きくなることがあることが判明してきた。
【０００７】
本発明の課題は、光導波路基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスにおいて、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性試験で特に負荷を加えたときに、温度ドリフトやＤＣドリフトの点での信頼性を一層向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光導波路基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスであって、
光導波路基板が、電気光学材料からなり、相対向する一方の主面と他方の主面とを備えている厚さ２０μｍ以下の平板状の基板本体、基板本体の一方の主面側に設けられている光導波路、および基板本体の一方の主面に低誘電率層を介さず直接に設けられた電極を備えており、接着層によって保持基体と基板本体の他方の主面とが接着されており、保持基体の接着面が略平坦であり、基板本体の他方の主面が略平坦であり、接着層の厚さが略一定であってかつ３０μｍ以上、１０００μｍ以下であり、接着層の誘電率が電気光学材料の誘電率よりも低いことを特徴とする。
【０００９】
本発明者は、厚さ２０μｍ以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着面を略平坦面とすることを想到した。即ち、変調器用の基板本体の裏面に裏溝構造を形成することなく、厚さ２０μｍ以下の平板状とした。つまり、裏面に溝が形成された変調器用光導波路基板を保持基体と接着した場合には、光導波路基板と電極材料および接着剤の熱膨張差によって、裏溝形成部に応力が集中することが、有限要素法による熱応力解析でわかった。さらに、光導波路基板の裏面側に溝を形成する工程は、エキシマレーザ、マイクログラインダおよびサンドブラストで行うが、上記の方法では現状加工ダメージを完全に取除くことは不可能であり、マイクロクラックの影響でこの部分の破壊強度が通常よりも３０％以上低下することがわかった。したがって、変調器用光導波路基板での応力集中により、基板内の抵抗率に分布が生じ、CR時定数の差異がDCドリフトあるいは温度ドリフトを発生させたと考えられる。
【００１０】
これに対し、本発明では、厚さ２０μｍ以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着面を略平坦面とした。これによって接着層の厚さが略一定となり、光導波路基板において応力集中個所がなくなるため、応力が分散され、光導波路基板に加わる最大応力を低減できることがわかった。更に、基板薄型加工に研磨を使用することができるため、適切な方法により加工ダメージを飛躍的に除去でき、同時に破壊強度の劣化を防止することが可能である。
【００１１】
また，参考形態は、光導波路基板、この光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスであって、光導波路基板が、電気光学材料からなり、相対向する一方の主面と他方の主面とを備えている厚さ３０μｍ以下の平板状の基板本体、この基板本体の一方の主面側に設けられている光導波路、および基板本体の一方の主面側に設けられた電極を備えており、接着層によって保持基体と基板本体の他方の主面とが接着されており、接着層の厚さが２００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
参考形態では、厚さ３０μｍ以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体とを接着すると共に、接着層の厚さを２００μｍ以下とした。これによって、光導波路基板における応力の分散を促進し、光導波路基板に加わる最大応力を低減できる。
【００１３】
また、本発明は、前記光導波路デバイスを備えている進行波形光変調器であって、光導波路中を伝搬する光を変調するための電圧を前記電極によって印加することを特徴とする、進行波形光変調器に係るものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る光変調器１を概略的に示す断面図である。図１においては、進行波形光変調器における光の進行方向に対して略垂直な横断面を示す。
【００１５】
光変調器１は、光導波路基板１９と保持基体２とを備えている。基板本体４、基体２は共に平板形状をしている。基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。基板本体４の一方の主面４ａの上には所定の電極７Ａ、７Ｂ、７Ｃが形成されている。本例では、いわゆるコプレーナ型（Coplanar waveguide：ＣＰＷ電極)
の電極配置を採用しているが、電極の配置形態は特に限定されない。例えばACPSタイプであってよい。本例では、隣接する電極の間に一対の光導波路５ｂ、５ｃが形成されており，各光導波路５ｂ、５ｃに対して略水平方向に信号電圧を印加するようになっている。この光導波路は、平面的に見るといわゆるマッハツェンダー型の光導波路を構成しているが、この平面的パターンそれ自体は周知である（後述）。基板本体４の他方の主面４ｄと保持基体２の接着面２ａとの間に、厚さが略一定の接着層３が介在し、基板本体４と保持基体２とを接着している。
【００１６】
本光導波路デバイス１においては、厚さ２０μｍ以下の平板状の基板本体を使用し、接着層によって保持基体と基板本体とを接着し、かつ保持基体の接着面２ａを略平坦面とした。これによって接着層３の厚さが略一定となり、光導波路基板１９において応力集中個所がなくなるため、応力が分散され、光導波路基板１９に加わる最大応力を低減できる。更に、基板本体４を厚さ２０μｍ以下に薄型加工する際に、平面研磨を使用することができるため、適切な方法により加工ダメージを飛躍的に除去でき、同時に破壊強度の劣化を防止することが可能である。
【００１７】
本発明において、基板本体４は厚さ２０μｍ以下の平板からなる。ここで言う平板とは、主面４ｄに凹部や溝が形成されていない平板を意味しており、つまり他方の主面４ｄ（接着面）は略平坦である。ただし、主面４ｄが略平坦であるとは、加工に伴い表面に残留する表面粗さは許容する趣旨であり、また、加工に伴う湾曲や反りも許容する趣旨である。
【００１８】
本発明においては、基板本体４の一方の主面４ａ側に光導波路５ｂ、５ｃを設ける。光導波路は、基板本体の一方の主面に直接形成されたリッジ型の光導波路であってよく、基板本体の一方の主面の上に他の層を介して形成されたリッジ型の光導波路であってよく、また基板本体の内部に内拡散法やイオン交換法によって形成された光導波路、例えばチタン拡散光導波路、プロトン交換光導波路であってよい。具体的には、光導波路が、主面４ａから突出するリッジ型光導波路であってよい。リッジ型の光導波路は、レーザー加工、機械加工によって形成可能である。あるいは、高屈折率膜を基板本体４上に形成し、この高屈折率膜を機械加工やレーザーアブレーション加工することによって、リッジ型の三次元光導波路を形成できる。高屈折率膜は、例えば化学的気相成長法、物理的気相成長法、有機金属化学的気相成長法、スパッタリング法、液相エピタキシャル法によって形成できる。
【００１９】
電極は、基板本体の一方の主面に直接形成されている。
【００２０】
本発明においては、保持基体２の接着面２ａが略平坦である。ただし、接着面２ａが略平坦であるとは、加工に伴い表面に残留する表面粗さは許容する趣旨であり、また、加工に伴う湾曲や反りも許容する趣旨である。
【００２１】
本発明では、接着層３の厚さＴ１は１０００μｍ以下であり、３００μｍ以下であることが更に好ましく、１００μｍ以下であることが最も好ましい。また、接着層３の厚さの下限は３０μｍである。
【００２２】
図２は、本発明外の参考形態に係る光導波路デバイス１Ａを概略的に示す断面図である。図２においては、進行波形光変調器における光の進行方向に対して略垂直な横断面を示す。
【００２３】
光変調器１Ａは、光導波路基板１９と保持基体２２とを備えている。基板本体４は平板形状をしており、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。光導波路基板１９の構成は、図１に示した光導波路基板１９の構成と同様である。基板本体２２の接着面２２ａ側には凹部ないし溝２２ｂが形成されている。溝２２ｂは、光の進行方向（紙面に垂直な方向）へと向かって延びている。
【００２４】
本例においては、基板本体４の他方の主面４ｄと保持基体２２の接着面２２ａとの間に接着層２３が介在し、基板本体４と保持基体２２とを接着している。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領域においては、主面４ｄ下に溝２２ｂが形成されており、溝２２ｂ内には、接着剤からなる低誘電率部分２６が充填されている。
【００２５】
本光導波路デバイス１Ａにおいては、厚さ３０μｍ以下の平板状の基板本体４を使用し、接着層２３によって保持基体２２と基板本体４とを接着し、かつ接着層２３の厚さＴ１を２００μｍ以下とした。これによって光導波路基板１９において応力の分散が促進され、光導波路基板１９に加わる最大応力を低減できる。
【００２６】
ただし、本参考形態においては、接着層２３の厚さＴ１に比べて、接着剤からなる低誘電率部分２６の厚さＴ２が大きくなっており、このために接着剤の厚さに（Ｔ２−Ｔ１）の段差が生ずる。このため、接着層の厚さが全体に略一定の場合とは異なり、段差の周辺において基板本体４へと応力の集中が生じ易い形態になる。このような応力集中によるＤＣドリフトや温度ドリフトを低減するためには、接着層２３の厚さＴ１を２００μｍ以下とすることが必要である。
【００２７】
本参考形態の観点からは、接着層３の厚さＴ１は２００μｍ以下であることが必要であるが、１５０μｍ以下であることが更に好ましく、１１０μｍ以下であることが最も好ましい。また、接着層３の厚さＴ１の下限は特にないが、基板本体４に加わる応力を低減するという観点からは、０．１μｍ以上であってもよい。
【００２８】
本発明においては、接着層が、光導波路の形成領域において他方の主面と保持基体とを接着していてよい。例えば図１の光導波路デバイス１はこの実施形態に係るものである。図１に示すように、接着層の厚さが略一定である。ただし、接着層の厚さが略一定とは、製造上の誤差は許容する趣旨である。
【００２９】
また、本発明においては、光導波路の形成領域において他方の主面と保持基体との間に、基板本体を構成する電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を有する低誘電率部分を設けることが好ましい。これによって、前述のような速度整合を実現することが容易になる。
【００３０】
低誘電率部分の種類は特に限定されない。好適な実施形態においては、低誘電率部分が空気層である。また、他の実施形態においては、低誘電率部分が接着剤からなる（図１の例）。この場合には、前記電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を有する接着剤を使用する必要がある。
【００３１】
また、他の実施形態においては、低誘電率部分が、前記電気光学材料の誘電率よりも低い誘電率を有する低誘電率材料からなっており、この低誘電率材料が接着剤に属していない。
【００３２】
図３は、光導波路デバイス１Ｂを概略的に示す断面図である。光変調器１Ｂは、光導波路基板１９と保持基体２２とを備えている。基板本体４は平板形状をしており、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。基板本体２２の接着面２２ａ側には凹部ないし溝２２ｂが形成されている。溝２２ｂは、光の進行方向（紙面に垂直な方向）へと向かって延びている。
【００３３】
本参考例においては、基板本体４の他方の主面４ｄと保持基体２２の接着面２２ａとの間に接着層３３Ａ、３３Ｂが介在し、基板本体４と保持基体２２とを接着している。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領域においては、主面４ｄ下に溝２２ｂが形成されており、低誘電率部分２０が設けられている。本例の低誘電率部分２０は、接着剤３３Ａ、３３Ｂとは異質の低誘電率材料からなる。
【００３４】
図４は、本発明に係る光導波路デバイス１Ｃを概略的に示す断面図である。光変調器１Ｃは、光導波路基板１９と保持基体２とを備えている。基板本体４は平板形状をしており、基板本体４の厚さは２０μｍ以下である。保持基体２の接着面２ａは略平坦である。
【００３５】
本例においては、基板本体４の他方の主面４ｄと保持基体２の接着面２ａとの間に接着層３３Ａ、３３Ｂが介在し、基板本体４と保持基体２とを接着している。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領域においては、主面４ｄ下に空気層２１が形成されている。空気層２１は低誘電率部分として機能している。
【００３６】
図５は、参考例に係る光導波路デバイス１Ｄを概略的に示す断面図である。光変調器１Ｄは、光導波路基板１９と保持基体２２とを備えている。基板本体４は平板形状をしており、基板本体４の厚さは３０μｍ以下である。基板本体２２の接着面２２ａ側には凹部ないし溝２２ｂが形成されている。
【００３７】
本例においては、基板本体４の他方の主面４ｄと保持基体２２の接着面２２ａとの間に接着層３３Ａ、３３Ｂが介在し、基板本体４と保持基体２２とを接着している。接着層３３Ａ、３３Ｂの厚さＴ１は２００μｍ以下である。これと共に、光導波路５ｂ、５ｃの形成領域においては、主面４ｄ下に空気層２５が形成されている。空気層２５は低誘電率部分として機能している。
【００３８】
速度整合の観点からは、低誘電率部分２０、２５、２６の厚さＴ２は１０μｍ以上であることが好ましく、３０μｍ以上であることが更に好ましい。光導波路基板への応力集中を抑制するという観点からは、低誘電率部分２０、２５、２６の厚さＴ２は０．５μｍ以下であることが好ましく、１０００μｍ以下であることが更に好ましい。
【００３９】
図６は、参考例に係る光導波路デバイス３０を示す。本例の保持基体２２は、図５に示した保持基体と同様である。本例では、光導波路基板を構成する基板本体３６の主面３６ｂ側に溝２７が形成されており、溝２７が空気層２５につながっている。
【００４０】
本発明は、いわゆる独立変調型の進行波形光変調器に対しても適用できる。
【００４１】
光導波路基板を構成する基板本体は、強誘電性の電気光学材料、好ましくは単結晶からなる。こうした結晶は、光の変調が可能であれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウムリチウム、ＫＴＰ、ＧａＡｓ及び水晶などを例示することができる。ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶が、特に好ましい。
【００４２】
電極は、低抵抗でインピーダンス特性に優れる材料であれば特に限定されるものではなく、金、銀、銅などの材料から構成することができる。
【００４３】
保持基体によるマイクロ波の伝搬速度への影響を最小限とするという観点からは、保持基体の材質は、電気光学単結晶の誘電率よりも低い誘電率を有する材質であることが好ましい。こうした材質としては、石英ガラス等のガラスがある。
【００４４】
基板本体においては、特に好ましくは結晶の分極軸が基板の一方の主面（表面）と略水平である。この場合には、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなるＸ板あるいはＹ板が好ましい。図１、図４には、本発明をＸ板あるいはＹ板に適用した例について示した。
【００４５】
また、他の好適な実施形態においては、結晶の分極軸が基板の一方の主面（表面）と略垂直である。この場合には、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶からなるＺ板が好ましい。Ｚ板を使用した場合には、光導波路は電極の直下に設ける必要があり、光の伝搬損失を低減するために、基板の表面と電極との間にはバッファ層を設けることが好ましい。
【００４６】
接着剤の具体例は、前記の条件を満足する限り特に限定されないが、エポキシ系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、ニオブ酸リチウムなどの電気光学効果を有する材料と比較的近い熱膨張係数を有するアロンセラミックスＣ（商品名、東亜合成社製）（熱膨張係数１３×１０−６／Ｋ）を例示できる。
【００４７】
また接着用ガラスとしては、低誘電率で接着温度（作業温度）が約６００℃以下のものが好ましい。また、加工の際に十分な接着強度が得られるものが好ましい。具体的には、酸化珪素、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素等の組成を複数組み合わせた、いわゆるはんだガラスが好ましい。
【００４８】
また、基板本体４の裏面と保持基板との間に接着剤のシートを介在させ、接合することができる。好ましくは、熱硬化性、光硬化性あるいは光増粘性の樹脂接着剤からなるシートを、基板本体４の裏面と保持基板との間に介在させ、シートを硬化させる。このようなシートとしては、以下を例示できる。
３００μｍ以下のフィルム樹脂が適当であり、具体的に日立化成製のＴ−２０００、日清紡製カルボジライトフィルム、ナガセケムテック製Ａ−１４００，Ａ−１５００、Ａ−１６００がある。
【００４９】
図７〜図１０は、本発明の光導波路デバイスを使用した制御方式を説明するための図である。本実施形態の光変調素子１は、図１に示したものを利用可能である。支持基板２の表面２ａに接着剤層３を介して基板本体４の他方の主面４ｄが接着されている。本例では、基板本体４が、接着層３の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなっており、この結果、基板本体４がスラブ型光導波路として機能する。基板本体４の表面４ａ側には、マッハツェンダー型の三次元光導波路５と、変調用電極７Ａ、７Ｂ、７Ｃとが形成されている。光導波路５は、入射部５ａ、一対の分岐光導波路５ｂ、５ｃおよび出射部５ｄを備えている。５ｅは分岐点であり、５ｆは合波点である。光変調器５を伝搬する光の制御方法や変調用電極の構成は周知であるので、説明を省略する。
【００５０】
オンモードの際には、図７、図９に示すように、三次元光導波路の出射部５ｄの端面５ｇから信号光が６のように出射する。この光６を光ファイバー２３によって伝送し、光ファイバー２３から矢印１１のように出射した光を光検知器１２によって検知する。
【００５１】
オフモードの際には、三次元光導波路からは光は出射しない。その代わりに、図８に示すように、合波点５ｆ付近からの光が矢印９のように平板４内を伝搬する。この際、平板４の厚さを適切に調節することによって、平板４がスラブ型光導波路として作用し、光９はスラブモード伝搬する。この光は、スラブ型光導波路４の端面４ｃから１０のように出射する。
【００５２】
スラブ型光導波路４の端面４ｃには光検知器１３が取り付けられており、スラブ型光導波路４内を伝搬してきた光９を受光する。光検知器１３においては、受光した光を電気信号に変換し、電線１４を通して矢印Ａのように制御装置１５へと伝送する。制御装置１５においては、オフモードの光の情報から、適切な直流バイアス値を算出し、制御信号を矢印Ｂのように電源制御装置１６へと伝送し、必要に応じて直流バイアス値を変更する。
【００５３】
スラブ型光導波路ないし二次元光導波路とは、光の伝搬する方向に対して垂直断面で見た場合に、特定方向に光の閉じ込め機能を持つ、ある厚み以上の導波路のことをいい、１つ以上の導波モードを伝搬させる機能を持つものである。スラブモード伝搬光とは、このスラブ型光導波路ないし二次元光導波路内で、特定方向に閉じ込められた状態で伝搬している光を言う。スラブモード伝搬光は、通常は複数の導波モードで伝搬するマルチモード伝搬光である。
【００５４】
スラブ型光導波路の厚さは特に限定されないが、使用する光の波長、光検知器の種類、光検知器の取り付け方向及びスラブ導波路を伝搬する光の集光性より、最適の効率になるように設定することが好ましい。具体例として、スラブ導波路としてニオブ酸リチウムを用い、下部クラッド層に低誘電率の接着層を用い、１. ５５μｍの通信用波長帯を用いる場合には、スラブ導波路厚さが３０μｍ以下であることが好ましい。ただし、スラブ導波路部分が薄すぎる場合にはカットオフとなり、オフモードの光が接着層にしみだしてしまい、集光できなくなるので、スラブ導波路部分の厚さは３μｍ以上であることが必要である。
【００５５】
好適な実施形態においては、図９に示すように、スラブ型光導波路の端面に光検知器を取り付ける。これによって、光変調器の基板と別体の光検知器を外部に設ける必要がなく、また光変調器から出射したオフモードの光を光検知器へと伝送する光伝送部材が不要となる。
【００５６】
例えば、図７−図９に示すような構成において、スラブ型光導波路４や支持基板の材質としてニオブ酸リチウムを使用した場合、通常の光検知器における規格化感度は０．４Ａ／Ｗを安定して充分に上回る。これに対して、従来のように基板放射モードの光を受光すると、光検知器における規格化感度は高々０．４Ａ／Ｗ程度であり、かつ不安定である。
【００５７】
また、好適な実施形態においては、オフモードの光を受光するための光伝送部材を設け、この光伝送部材からの出射光を光検知器によって受光する。こうした光伝送部材としては、光ファイバーが好ましいが、フェルールなどでもよい。光検知器は、光変調器を収容するパッケージの壁面に取り付けることが好ましい。
【００５８】
光検知器においては、光強度を測定することが好ましいが、光の位相や波長を測定することもできる。また、光検知器の種類は限定されないが、例えば、１０Ｇｂ／ｓの電気信号で光の変調を行う場合には、検出するのに充分なバンド幅を持つ応答速度の速いＩｎＧａＡｓ系の光検知器等が用いられる。
【００５９】
合波点の形態は限定されない。各分岐光導波路は、合波点において交わっていてもよいが、空間的に離れていても良い。ただし、合波点において、各分岐光導波路を伝搬してきた光エネルギーが合流可能なことが必要である。
【００６０】
また、分岐光導波路は、一対は必要であるが、複数対存在していてもよい。いわゆるカスケード型の光導波路であってよい。
【００６１】
図１０に示す光変調器の光変調素子１は、図９のものと同様である。図１０においては、素子１のスラブ型光導波路４の出射側端面４ｃから離れた位置に光検知器１３を設置している。そして、光伝送部材２１を端面４ｃに対向するように取り付ける。スラブモードの伝搬光９は、端面４ｃから放射され、光伝送部材２１を矢印Ｄのように伝搬し、光検知器１３に入射する。
【００６２】
【実施例】
（実施例１のデバイスの製造）
図１の光変調器１を製造する。具体的には、Ｘカットした３インチウエハー（ＬｉＮｂＯ3 単結晶）からなる基板を使用し、チタン拡散プロセスとフォトリソグラフィー法とによって、ウエハーの表面にマッハツェンダー型の光導波路３を形成する。光導波路３のサイズは、例えば１／ｅ2で１０μｍとできる。次いで、メッキプロセスにより、ＣＰＷ電極を形成する。中心電極７Ｂと接地電極７Ａ、７Ｃとのギャップを４０μｍとし、電極厚みを２８μｍとし、電極長を４０ｍｍとした。次に薄型研磨のために研磨定盤に研磨ダミー基板を貼り付け、その上に変調器基板を電極面を下にして熱可塑性樹脂で貼り付ける。さらに、横型研磨およびポリッシング（ＣＭＰ）にて１０μｍ厚みまで基板本体４を薄型加工する。その後、平板状の保持基体２を基板本体４に接着固定し、光ファイバの接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ切断する。接着固定用の樹脂は、樹脂厚５０μｍのフィルム樹脂を使用した。チップの幅および補強基板を含めたトータルの厚みは、それぞれ４．４ｍｍと１ｍｍとした。１．５μｍシングルモード光ファイバーを保持した単芯ファイバーアレイを作製し、これを進行波形光変調器チップ１に結合し、光ファイバーと光導波路とを調芯し、紫外線硬化型樹脂によって接着する。
【００６３】
（実施例２のデバイスの製造）
図４のデバイス１Ｃを製造した。具体的には、実施例１と同様にして光導波路基板１９を製造した。基板本体４の厚さｔは１２μｍとした。また、ただし、図４に示すように空気層２１を設けた。
【００６４】
（比較例１のデバイスの製造）
図６に示すデバイス３０を製造した。具体的には、実施例１と同様にして光導波路基板３６を製造した。基板本体４の厚さは１５μｍとした。さらに、エキシマレーザによりグランド電極近傍の基板厚みを１０μｍになるように、溝２７を形成した。溝２７の深さは約５μｍである。その後、幅０．３ｍｍおよび深さ０．２ｍｍの溝２２ｂが形成されている保持基体２２に保持基体３６を接着固定し、光ファイバの接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ化切断した。接着固定用の樹脂は、樹脂厚１００μｍのフィルム樹脂を使用した。この際、保持基体２２の溝２２ｂ内は空気層２５とした。Ｔ１は１００μｍであり、Ｔ２は３００μｍである。
【００６５】
（比較例２のデバイスの製造）
図２に示す形状のデバイスを製造した。具体的には、実施例１と同様にして光導波路基板１９を製造した。基板本体４の厚さは１０μｍとした。その後、幅０．３ｍｍおよび深さ０．２ｍｍの溝２２ｂが形成されている保持基体２２に基板本体４を接着固定し、光ファイバの接続部を端面研磨し、ダイシングにてチップ化切断した。この場合、保持基体２２の溝２２ｂ内には接着樹脂２６を充填した。接着層２３の厚さｔは３００μｍとした。
【００６６】
（信頼性試験結果）
信頼性試験として、―４０℃／８５℃で熱衝撃試験を行った。また、―２０℃／８５℃での温度ドリフト測定を行った。その結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
0004375597.tif 000002
【００６８】
また、実施例１のデバイス１の−２０℃〜プラス８５℃間のＤＣバイアスの変動を図１１に示し、比較例２のデバイスの−２０℃〜＋８５℃間のＤＣバイアスの変動を図１２に示す。
【００６９】
これらの結果から分かるように、本発明実施例の熱衝撃試験結果はいずれも良好であり、バイアス変動もほとんどないものであった。これに対して、比較例１では、溝付きの光導波路基板３６（図６参照）を使用しているが、熱衝撃試験、温度ドリフト試験ともに実施例よりも劣っている。また、比較例２では、図２の形態のデバイスにおいて接着層の厚さＴ１を３００μｍとしたものであるが、熱衝撃試験、温度ドリフト試験ともに実施例よりも劣っている。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、光導波路基板、光導波路基板を保持する保持基体、および光導波路基板と保持基体とを接着する接着層を備えている光導波路デバイスにおいて、熱衝撃試験や温度サイクル試験などの信頼性試験で特に負荷を加えたときに、温度ドリフトやＤＣドリフトの点での信頼性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るデバイス１を概略的に示す断面図である。
【図２】  本発明外の参考形態に係るデバイス１Ａを概略的に示す断面図である。
【図３】  本発明外の参考形態に係るデバイス１Ｂを概略的に示す断面図である。
【図４】  本発明の他の実施形態に係るデバイス１Ｃを概略的に示す断面図である。
【図５】  本発明外の参考形態に係るデバイス１Ｄを概略的に示す断面図である。
【図６】  参考例に係るデバイス３０を概略的に示す断面図である。
【図７】  光変調素子１から信号光６が出射されている状態を概略的に示す斜視図である。
【図８】  光変調素子１からオフモードの参照光１０が出射されている状態を概略的に示す斜視図である。
【図９】  光変調素子１、光検知器１３、制御装置１５、電源制御装置１６を備えた光変調器を示すブロック図である。
【図１０】  他の光変調器を示すブロック図である。
【図１１】  実施例１のデバイス１の−２０℃〜＋８５℃間のＤＣバイアスの変動を示すグラフである。
【図１２】  比較例２のデバイスの−２０℃〜＋８５℃間のＤＣバイアスの変動を示すグラフである。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  光導波路デバイス（光変調素子）        ２  接着面が平坦な保持基体        ２ａ  保持基体２の接着面        ３  接着層        ４  基板本体（スラブ型光導波路）        ４ａ  基板本体の一方の主面        ４ｃ  基板本体の端面        ４ｄ  平板の他方の主面        ５        三次元光導波路        ５ｂ、５ｃ  一対の分岐光導波路        ５ｆ  分岐光導波路の合波点        ６、１１  信号光        ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ  変調用電極        １０  合波点から放射される光
１３  合波点からの放射光に対する光検知器        １５  制御装置        １９  光導波路基板        ２２  凹部２２ｂが設けられた保持基体        ２２ｂ  保持基体２２の凹部        ２０、２６  低誘電率材料        ２１、２５  空気層        Ａ  光検知器１３からの信号        Ｂ  制御装置１５からの制御信号        Ｔ１  接着層の厚さ        Ｔ２  低誘電率部分の厚さ        ｔ  基板本体４の厚さ
【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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