[發(fā)明專利]光控制元件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110306976.8
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102445771A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 市岡雅之;須藤正明;市川潤一郎
• 申請（專利權(quán)）人: 住友大阪水泥股份有限公司
• 主分類號: G02F1/035
• 分類號: G02F1/035
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光控制元件，特別涉及在厚度為10μm以下的具有電光效應(yīng)的薄板上形成光波導以及控制電極，并且在同一薄板上設(shè)置有多個光控制部的光控制元件。

背景技術(shù)

在長距離光纖通信或特殊光測量、光控制等技術(shù)領(lǐng)域，使用光開關(guān)(光路切換、切斷型)，特別是使用利用了鈮酸鋰(LN)等電光效應(yīng)的光開關(guān)。作為光開關(guān)等光控制元件，與機械式開關(guān)相比，多使用電子式的波導型光開關(guān)，這是因為波導型光開關(guān)沒有可動部，所以適合于高速切換(切換速度ns以下)以及集成化。此外，目前，提出了多種利用了鈮酸鋰(LN)等電光(EO)效應(yīng)的光波導型光開關(guān)。關(guān)于使用鈮酸鋰的光開關(guān)的歷史，在非專利文獻1和2中進行了詳細的記載。

在使用EO晶體材料中的介電常數(shù)最低，適合于高速工作的LN的超高速光開關(guān)的開發(fā)中，是可以進行數(shù)字開關(guān)，有利于小型化的類型。已經(jīng)提出了內(nèi)部反射(Total?Internal?Refection：TIR)型、Y分支(Y-Branch)型、非對稱X公差(Asymmetric?X-branch)型的光開關(guān)。此外，在非專利文獻3中公開了原理上尺寸變大的平衡橋(balanced?bridge)型。

例如，圖1(a)是內(nèi)部反射型開關(guān)，通過在交叉點25配置的控制電極3對在基板1上形成的交叉的光波導21～24進行開關(guān)。圖1(b)是平衡橋型開關(guān)，設(shè)置接近2條光波導41、42的部分43和44，通過對控制電極31、32施加的電壓，調(diào)整在光波導中傳播的光波的相位，控制由于接近部分44的光波引起的光波導的改換。在圖1中，省略了構(gòu)成控制電極的接地電極的記載。

并且，圖2是Y分支型開關(guān)，(a)是平面圖，(b)是(a)的X-X的剖面圖。在基板1上形成了脊型光波導51～53，構(gòu)成Y分支型的光波導。在分支的光波導52以及53中，經(jīng)由緩沖層71以及72形成了信號電極33以及34。此外，以包圍光波導的方式形成了接地電極61以及62。通過調(diào)整對信號電極33以及34施加的電壓，從光波導51入射的光波中，向光波導52以及53分支的光波的強度變化，實現(xiàn)了光開關(guān)的功能。

作為全體的開發(fā)趨勢，光開關(guān)的技術(shù)開發(fā)趨于停滯，其原因在于，在使用現(xiàn)有的以LN作為材料的光波導結(jié)構(gòu)或電極結(jié)構(gòu)時，為了得到足夠的消光比使驅(qū)動電壓過高，無法通過實用級別的高速驅(qū)動電路的輸出電壓得到足夠的消光比。在此所說的“消光比高”與“串擾低”為相同含義。

此外，作為EO效應(yīng)大于LN的材料，具有KTN(鉭鈮酸鉀)、PLZT(鋯鈦酸鉛鑭)、BT(鈦酸鋇)等，這些材料由于在GHz頻帶中的介電常數(shù)非常大，所以無論具有怎樣的電極結(jié)構(gòu)，都會由于電極容量導致的工作帶寬限制，難以進行GHz頻帶或其以上速度下的工作。

另一方面，本申請人在專利文獻1中，公開了用于劃時代地降低LN光調(diào)制器的驅(qū)動電壓的結(jié)構(gòu)。該發(fā)明在用于LN基板上的光調(diào)制器中，能夠?qū)崿F(xiàn)微波與光波的速度匹配以及微波的阻抗匹配，并且，能夠大幅降低驅(qū)動電壓。驅(qū)動電壓的降低有利于光波導元件自身的小型化，具有能夠使用成本更低的低電壓型驅(qū)動裝置等優(yōu)點。

【專利文獻1】國際公開WO2007/114367號

【專利文獻2】美國專利公開2009-263068號

【專利文獻3】日本特開平6-289341號公報

【非專利文獻1】Optical?Switching、Springer?US、2006、ISBN978-0-387-26141-6Chapter2

【非專利文獻2】Electro-optic?Switch?for?Photonic?Network，H.Nakajima，Technical?Report?of?IEICE，PS2002-15，2005

【非專利文獻3】信學技報，vol.109、No.159、OPE2009-63，pp.181-184、2009年7月

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的課題在于解決上述問題，提供一種能夠進行高速驅(qū)動且能夠進一步降低驅(qū)動電壓的光控制元件。