光控制元件 |
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| 申请号 | CN201080069722.2 | 申请日 | 2010-10-25 | 公开(公告)号 | CN103189783B | 公开(公告)日 | 2016-01-20 |
| 申请人 | 住友大阪水泥股份有限公司; | 发明人 | 及川哲; 金原勇贵; 石川泰弘; 近藤胜利; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的目的在于提供一种光控制元件，其能够不使光控制元件的制造工序复杂化而高效地除去不需要的高次模光。该光控制元件包括具有 光电效应 的 基板 （1）、形成于该基板的光 波导 （2～5）、及用于控制在该光波导传播的光波的控制 电极 ，在该光控制元件中，该光波导具有导出基模光的输出用波导部（4）和与该输出用波导部连接并导出高次模光的副波导部（5），该光控制元件设置有与该副波导部 接触 而形成的除去单元（6），除去单元（6）用于除去在该副波导部传播的高次模光。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种光控制元件，包括：具有光电效应的基板；形成于该基板的光波导；及用于控制在该光波导传播的光波的控制电极， |
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| 说明书全文 | 光控制元件技术领域背景技术[0002] 在光通信领域和光测量领域，常用如光调制器或光开关等那样，在具有光电效应的基板上设有光波导、控制在该光波导传播的光波的控制电极的光控制元件。 [0003] 并且，为了检测光控制元件的动作状态，例如如专利文献1所示提出了用设置于基板的槽反射从光调制器放出的放射模光而用光探测器进行监视的方法，或如专利文献2或3所示使用监视用光波导向基板外导出放射模光等高次模光的方法等。 [0004] 在光控制元件中，需要适当地分离作为信号光的基模光和光调制器的放射模光或光开关的OFF（断开）光等高次模光，并且，构成为避免分离的高次模光再入射到基模光传播的光波导、或如上述监视光控制元件的动作状态的监视单元所需以上的高次模光作为杂散光入射是不可或缺的。 [0005] 因此，在放射模光等高次模光传播的区域设置遮蔽单元。然而，作为遮蔽单元在基板上形成槽等凹部并将光吸收物质埋入该凹部的方法使制造工序复杂化，并在厚度薄的基板中成为基板的机械强度降低的原因。并且，虽然还公开了在基板中形成高折射率区域、或在基板表面形成光吸收物质膜等方法，但需要在基板表面装入光波导、控制电极等多个结构，为了预先除去不需要的高次模光，需要充分地确保这些遮蔽单元的设置区域，这限制了光控制元件的设计的自由度，并且，也成为阻碍光控制元件的小型化等的主要原因。 [0006] 现有技术文献 [0007] 专利文献 [0008] 专利文献1:日本特开平4-24610号公报 [0009] 专利文献2:日本特开2006-301612号公报 [0010] 专利文献3:日本特开2008-46589号公报 发明内容[0011] 本发明解决了上述的问题，提供一种光控制元件，其能够不使光控制元件的制造工序复杂化，而高效地除去不需要的高次模光。 [0012] 为了解决上述问题，技术方案1的发明是一种光控制元件，包括：具有光电效应的基板；形成于该基板的光波导；及用于控制在该光波导传播的光波的控制电极，该光控制元件的特征在于，该光波导具有导出基模光的输出用波导部和与该输出用波导部连接并导出高次模光的副波导部，所述光控制元件设置有与该副波导部接触而形成的除去单元，该除去单元用于除去在该副波导部传播的高次模光。 [0013] 技术方案2的发明的特征在于，在技术方案1所述的光控制元件中，该副波导部的入射侧的波导宽度比该输出用波导部的宽度窄，在与该除去单元接触的区域中，该副波导部的宽度具有比该输出用波导部的宽度宽的部分。 [0014] 技术方案3的发明的特征在于，在技术方案1或2所述的光控制元件中，该除去单元为折射率比该光波导高的高折射率膜或金属膜。 [0015] 技术方案4的发明的特征在于，在技术方案3所述的光控制元件中，该金属膜为该控制电极的一部分。 [0017] 发明效果 [0018] 根据技术方案1的发明，在包括具有光电效应的基板、形成于该基板的光波导、及用于控制在该光波导传播的光波的控制电极的光控制元件中，该光波导具有导出基模光的输出用波导部和与该输出用波导部连接并导出高次模光的副波导部，所述光控制元件设置有与该副波导部接触而形成的除去单元，该除去单元用于除去在该副波导部传播的高次模光，所以能够选择性地只除去高次模光。而且，除去单元可以只设置在导出高次模光的副波导上，除去单元在光控制元件的基板上占据的区域也极其有限。并且，副波导部能够在包括输出用波导部的通常的光波导形成时同时形成，所以没有使制造工序复杂化。 [0019] 根据技术方案2的发明，副波导部的入射侧的波导宽度比输出用波导部的宽度窄，在与除去单元接触的区域中，该副波导部的宽度具有比该输出用波导部的宽度宽的部分，所以能够选择性地将高次模光导入副波导部，能够在配置有除去单元的区域中以多模进行传播，从而进一步提高除去单元产生的除去效果。 [0020] 根据技术方案3的发明，除去单元为折射率比光波导高的高折射率膜或金属膜，所以在高折射率膜的情况下，能够高效地将高次模光导出到光控制元件的外部，在金属膜的情况下，能够高效地吸收高次模光，所以能够提高除去效率。而且，没有如以往的例子一样形成槽等凹部，所以即使对使用了薄的基板的光控制元件，也不会造成机械强度的降低。 [0021] 根据技术方案4的发明，金属膜为控制电极的一部分，所以能够在形成控制电极时，同时形成除去单元，从而能够避免制造工序的繁杂化。特别是，通过利用构成控制电极的接地电极的一部分作为除去单元，能够比较自由地选择除去单元的设置位置。 [0022] 根据技术方案5的发明，输出用波导为构成马赫-曾德尔型干涉仪的光波导的输出用波导、或光开关的输出用波导中的任一个，所以即使对于易产生高次模光的光调制器或光开关，也能够通过使用本发明而高效地除去不需要的高次模光。附图说明 [0023] 图1是表示本发明的光控制元件的第一实施例的俯视图。 [0024] 图2是图1的箭头A-A’上的截面图。 [0025] 图3是说明本发明的光控制元件中的输出用波导部和副波导部的关系的图。 [0026] 图4是表示本发明的光控制元件的第二实施例的俯视图。 [0027] 图5是表示本发明的光控制元件的第三实施例的俯视图。 [0028] 图6是表示本发明的光控制元件的第四实施例的俯视图。 [0029] 图7是表示本发明的光控制元件的第五实施例的俯视图。 具体实施方式[0030] 以下详细地对本发明的光控制元件进行说明。 [0031] 如图1的第一实施例所示，本发明的光控制元件包括：具有光电效应的基板1；形成于该基板的光波导（2～5）；及用于控制在该光波导传播的光波的控制电极（未图示），所述光控制元件的特征在于，在该光控制元件中，该光波导具有导出基模光的输出用波导部4和与该输出用波导部4连接并导出高次模光的副波导部5，该光控制元件设置有与该副波导部5接触而形成的除去单元6，该除去单元6用于除去在该副波导部5传播的高次模光。 [0032] 根据本发明的光控制元件，通过副波导部5能够选择性地只除去高次模光。图2中表示了图1的箭头A-A’上的截面图。如图2所示，除去单元6可以只设置在导出高次模光的副波导5上，除去单元在光控制元件的基板上占据的区域可以极其有限，而不需要如以往那样在基板的多处设置遮光单元。 [0033] 作为具有光电效应的基板1，能够利用例如铌酸锂、钽酸锂、PLZT（锆钛酸铅镧）、及石英系的材料等。为了形成光波导（2～5），有用热扩散法或质子交换法等使Ti等在基板表面形成光波导的方法、或根据与波导对应的脊形形成光波导的方法等。控制电极（未图示）由信号电极、接地电极构成，能够通过在基板表面形成Ti·Au的电极图案，并通过镀金方法等而形成。而且，也能够根据需要在光波导形成后的基板表面设置电介体SiO2等的缓冲层，但在与除去单元6接触的光波导5的表面，若设置缓冲层等低折射率层，则光除去效果降低，所以优选在该区域不形成这些膜体。 [0034] 输出用波导部4及副波导部5都为光波导的一部分，所以能够与如上所述构成光控制元件的光波导相同地通过Ti等的热扩散法等形成。而且，能够在通常的光波导形成时同时形成，所以没有使制造工序复杂化。在图1的第一实施例中，光波导2构成马赫-曾德尔型干涉仪，本发明的副波导部5与构成输出用波导部4的该马赫-曾德尔型干涉仪的输出用波导连接而配置。 [0035] 在输出用波导部4，从该干涉仪的合波部3射出的作为ON（接通）模式光的基模光传播，在副波导部5，从该合波部3射出的作为OFF模式光的放射模光等高次模光传播。 [0036] 图3是表示图1的输出用波导部4及副波导部5的关系的一例，例示了各波导部的连接状况及各波导的宽度。本发明的输出用波导部4在导出基模光时被利用，以该输出用波导部4的宽度W1为基准，副波导部5设定成与输出用波导部4连接的部分的宽度W2满足条件“W2＜W1”，且与除去单元6接触的部分的宽度W3满足条件“W3＞W1”。 [0037] 通过关于宽度W2的条件设定，能够向副波导部选择性地只导入高次模光。并且，通过关于宽度W3的条件设定，能够在配置有除去单元的区域中以多模进行传播，从而更进一步提高除去单元产生的除去效果。即，随着光波导的宽度变宽，传播的模式光的重心偏向表面侧，从而模式光偏在表面侧。因此，容易用除去单元6除去在副波导部5传播的光波。 [0038] 作为除去单元6，能够选择折射率比光波导5高的高折射率膜或金属膜。在利用高折射率膜的情况下，能够高效地将高次模光导出到光控制元件的外部。并且，在金属膜的情况下，能够高效地吸收高次模光，所以能够提高除去效率。而且，没有如以往的遮蔽单元等那样形成槽等凹部，所以即使对使用了薄的基板的光控制元件，也不会造成机械强度的降低。 [0039] 而且，在用金属膜形成除去单元6的情况下，通过利用构成光控制元件的控制电极（未图示）的一部分，例如构成控制电极的接地电极的一部分作为除去单元，而能够在形成控制电极时，同时形成除去单元6，从而能够避免制造工序的繁杂化。而且，接地电极设置于基板表面的比较宽的区域，所以能够提高除去单元6的设置位置的自由度。 [0040] 图4至图7中，对关于本发明的光控制元件的其他实施例进行了说明。图4中，图1的副波导部5的一方作为放射光（监视光）10从光控制元件导出，并用光探测器等进行监视，能够利用于光控制元件的驱动控制。并且，在没有导出监视光的副波导部5设置有除去单元6。 [0041] 在图5中，为了监视在副波导部5传播的光波，在基板1上形成了检测在副波导部5传播的光波的一部分的光探测器20。而且，构成为通过除去单元6除去未由光探测器20导出的残光。 [0042] 在图6中，在光波导的射出侧配置光耦合器7，信号光30经输出用波导部8向元件外导出。除信号光以外的高次模光构成为经副波导部9向除去单元6引导。 [0043] 在图7中，由多个分支部构成光波导40，在光分支部，能够适当形成光开关等。在图7中，设置波导部41，用于引导由光分支部或光开关导出的光波，特别是未利用的光波，并使用除去单元6将其除去。在图7中，除去部只有一个端口，但也能够设置成多部。 [0044] 当然，在上述的图4至7的各种实施例（第二至第五实施例）中，同样也能够应用第一实施例中表示的输出用波导部和副波导部的结构、或除去单元的结构等。 [0045] 产业上的可利用性 [0046] 如以上说明，根据本发明，能够提供一种光控制元件，其能够不使光控制元件的制造工序复杂化，而高效地除去不需要的光。 [0047] 标号说明 [0048] 1 基板 [0049] 2 马赫-曾德尔型干涉仪的光波导 [0050] 3 合波部 [0051] 4 输出用波导部 [0052] 5 副波导部 [0053] 6 除去单元 |
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