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公開番号2023153048
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-10-17
出願番号2023056129
出願日2023-03-30
発明の名称光学デバイス
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02F 1/035 20060101AFI20231005BHJP(光学)
要約【課題】本発明は、光導波路において微小クラックを発生することが抑制できることにより、光の伝送損失を減少する光学デバイスを提供する。
【解決手段】本発明は、基板と、前記基板上の所定の領域に設け、電気光学材料膜から形成される光導波路と、前記光導波路に隣接して形成される保護層と、前記所定の領域外に設けられる未透光の光導波路と、を備え、前記未透光の光導波路の表面粗さはRMS0.5nm以上である、光学デバイスを提供する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板上の所定の領域に設け、電気光学材料膜から形成される光導波路と、
前記光導波路に隣接して形成される保護層と、
前記所定の領域外に設けられる未透光の光導波路と、を備え、
前記未透光の光導波路の表面粗さはＲＭＳ０．５ｎｍ以上であることを特徴とする光学デバイス。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記未透光の光導波路は、前記基板の上から見たときに、前記未透光の光導波路の長手方向が所定方向に沿っていることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記光導波路は直線部を有し、
前記未透光の光導波路は、前記基板の上から見たときに、前記未透光の光導波路の一辺が前記光導波路の直線部に沿っていることを特徴とする請求項２に記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記未透光の光導波路は、前記基板の上から見たときに、矩形状であり、前記未透光の光導波路の長手側の一辺が前記光導波路の直線部に沿っていることを特徴とする請求項２または３に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記未透光の光導波路は、前記光導波路の直線部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記未透光の光導波路の表面粗さの形状は、前記基板と交差する方向から見るときに、縦ストライプ状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記未透光の光導波路の表面粗さはＲＭＳ１．０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
【請求項８】
前記未透光の光導波路を複数有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記未透光の光導波路と前記光導波路との膜厚は略同一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
【請求項１０】
前記電気光学材料膜は、ＬｉＮｂＯ
３
からなる膜であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用および光学計測分野の光学デバイスに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
インターネットの普及に伴い通信量は飛躍的に増大しており、光ファイバ通信の重要性が非常に高まっている。光ファイバ通信は、電気信号を光信号に変換し、光信号を光ファイバにより伝送するものであり、広帯域、低損失、ノイズに強いという特徴を有する。
【０００３】
電気信号を光信号に変換する方式としては、半導体レーザによる直接変調方式と光変調器を用いた外部変調方式が知られている。直接変調は光変調器が不要で低コストであるが、高速変調には限界があり、高速で長距離の用途では外部変調方式が使われている。
【０００４】
光変調器としては、ニオブ酸リチウム単結晶基板の表面付近にＴｉ（チタン）拡散により光導波路を形成したマッハツェンダー型光変調器が実用化されている（特許文献１参照）。マッハツェンダー型光変調器は、１つの光源から出た光を２つに分け、異なる経路を通過させた後、再び重ね合わせて干渉を起こさせるマッハツェンダー干渉計の構造を有する光導波路（マッハツェンダー光導波路）を用いるものであり、マッハツェンダー干渉計を適用したマッハツェンダー型光変調器は、各種の変調光を生成するのに用いられておる。４０Ｇｂ／ｓ以上の高速の光変調器が商用化されているが、全長が１０ｃｍ前後と長いことが大きな欠点になっている。
【０００５】
これに対して、特許文献２には、ニオブ酸リチウム膜を用いたマッハツェンダー型光変調器が開示されている。ニオブ酸リチウム膜（ＬＮ膜）を用いた光変調器は、ニオブ酸リチウム単結晶基板を用いた光変調器と比較して、大幅な小型化及び低駆動電圧化が図れている。特許文献２には、基板上にＬＮ膜を形成する工程やＬＮ膜をエッチングして基板上に光導波路を形成する工程により、十分な光の閉じ込めの効果が得られるため、電気光学デバイスの動作を高速化する。
【０００６】
ＬＮ膜を用いた光導波路において、光の進入を制限して駆動電圧を低下することが重要であるため、ＬＮ膜の品質を重視し、保護層との密着性を注意する必要があり、ＬＮ膜上に微小クラックを発生することを避ける。
【０００７】
例えば、保護層として低屈折率の窒化シリコンを有し、光導波路であるＬＮ膜と隣接して形成するため、ＬＮ膜と保護層を構成する材料との膨脹係数が異なるに起因する応力の影響によって、光の伝送損失を引き起こすことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００５－２２１８７４号公報
特開２００６－１９５３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光の伝送損失の少ない光学デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一つの実施形態は、基板と、前記基板上の所定の領域に設け、電気光学材料膜から形成される光導波路と、前記光導波路に隣接して形成される保護層と、前記所定の領域外に設けられる未透光の光導波路と、を備え、前記未透光の光導波路の表面粗さはＲＭＳ０．５ｎｍ以上である、光学デバイスを提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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