電気光学素子及びその製造方法
【課題】直流電圧印加時に電荷注入阻止層を設けることなく、電子注入を抑制することができ、光導波路層を伝搬する光ビームのプロファイルの劣化を防止することのできる電気光学素子を提供する。
【解決手段】本発明の電気光学素子１は、強誘電体からなるコア層５３と、コア層５３の上下に形成されたクラッド層５２とからなるコア１２により形成された光導波路層と、この光導波路層の上下面に形成された電極層１１、１３からなり、上下面の電極層１１、１３の少なくとも一方はプリズム型の幾何形状とされ、コア層５３の負の自発分極電荷側を陽極とし、正の自発分極電荷側を陰極とした。
【解決手段】本発明の電気光学素子１は、強誘電体からなるコア層５３と、コア層５３の上下に形成されたクラッド層５２とからなるコア１２により形成された光導波路層と、この光導波路層の上下面に形成された電極層１１、１３からなり、上下面の電極層１１、１３の少なくとも一方はプリズム型の幾何形状とされ、コア層５３の負の自発分極電荷側を陽極とし、正の自発分極電荷側を陰極とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学素子及びその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気光学効果を用いた電気光学素子として、導波路型の電気光学素子及びその製造方法が知られている。その導波路型の電気光学素子は、光通信で用いられる強度変調器や、レーザー発振のパルス動作を得るためのQスイッチ素子、光の進行方向を制御する光偏向器等に用いられている。
【０００３】
電気光学効果とは、物質に電界を印加することによってその屈折率が変化する物理現象をいい、電気光学効果による屈折率変化Δnは、一次のポッケルス効果の場合、次式で与えられる。
【０００４】
【数１】
ここで、rijは電気光学定数(ポッケルス定数)、Vは印加電圧、dは電圧を印加する電極の間隔である。
【０００５】
電気光学効果を発生させる強誘電体材料には、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3),KTP(KTiOPO4)、SBN、KTNなどの電気光学材料が挙げられる。これらの電気光学材料は安価でロバスト性が高いため、光変調器や光偏向素子等に応用されている。
【０００６】
このような電気光学素子は、実用的には、低電圧でかつ幅広い周波数帯域で応答することが求められる。低電圧でかつ幅広い周波数帯域での応答特性を得るためには、低電圧で屈折率を大きく変化させる必要がある。
【０００７】
これには、式（１）から明らかなように電極間隔ｄを小さくして、電界強度を高めればよい。電極間隔を小さくすることに伴って電気光学素子は光導波路構造を取ることが多い。
【０００８】
導波路型構造の電気光学素子ではコア層内部を光が伝搬する構造となるため、コア層と電極層との間に、コアよりも屈折率の低いクラッドを挿入する必要がある。典型的なクラッド材料としてSiO2が挙げられる。
【０００９】
コアとクラッドとによって形成された光導波路に電圧を印加した場合、コア層に印加される電圧は、次式で与えられる。
【数２】
ここで、Vは光導波路への印加電圧、Vcoはコア層に印加される電圧、dcoおよびdclはコア層及びクラッド層の膜厚、εcoおよびεclはコア層及びクラッド層の誘電率である。
【００１０】
式(２）から分かるように、クラッド層を設けることにより、電気光学結晶そのものに印加される電圧が低下する。従って、電気光学材料に印加される電圧を高くするためには、クラッド層の厚さを薄くする必要がある。
【００１１】
しかしながら、クラッド層の厚さが薄いと、高電圧で電気光学素子を動作させたときにクラッド層において絶縁破壊が起こる恐れがある。電気光学素子に電圧を印加した場合に、クラッド層に印加される電界強度は次式で与えられる。
【数３】
ここで、Ecl及びEcoは、それぞれクラッド層及びコア層に印加される電界強度である。
【００１２】
例えば、ニオブ酸リチウムをコアとし、かつ、SiO2をクラッドとする電気光学素子の場合には、εco/εclが7程度となる。
すなわち、電気光学材料の7倍もの高電界がクラッド層に印加されることとなる。
【００１３】
一例として、厚さ10um（10マイクロメートル）のニオブ酸リチウムに100Vの電圧を印加して動作させる電気光学素子の場合には、ニオブ酸リチウムに印加される電界強度が10kV/mm、SiO2クラッド層に印加される電界強度が70kV/mmとなる。一般的な石英ガラスの絶縁破壊電圧は、40kV/mmのため、クラッド層が絶縁破壊を起こす。
【００１４】
すなわち、クラッド層の厚さは、これが厚いとコア層に対する電圧降下を増長させ、これが薄いとクラッド層の絶縁破壊が起こし易いというトレードオフの関係がある。
【００１５】
ところで、オーミック接触された電極が形成された電気光学材料に直流電圧を印加すると、電極から電気光学材料に電子が注入されることが知られている。電子が電気光学材料内に注入されると、電気光学材料内に電界傾斜が生じ、その結果電気光学材料内に屈折率分布が生じる。
【００１６】
その結果、導波路内を伝搬する光のプロファイルが劣化するという現象が生じる。このプロファイルの乱れは、電気光学素子を光変調器として用いた場合には消光比の低下につながり、光偏向素子として用いた場合には出射ビームそのもののビーム形状の劣化や、スキャナによって分解できる解像点数の低減を引き起こす。
【００１７】
従って、デバイスの動作の観点からすると、電極から電気光学材料、電気光学結晶への電子注入を防ぐ必要がある。
その電気光学結晶に電子が注入されるのを防ぐ技術として、コア層と電極層との間に電子注入阻止層（電荷注入阻止層）を設けることが提案されている（特許文献１参照。）。
この特許文献１の開示のものでは、電極とコア層の間に電荷注入阻止層としてチタン酸バリウム薄膜を設けている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、クラッド層を介挿することによって生じるデメリットとして、式（２）を用いて述べたように、電子注入阻止層を設ける構造では、電気光学素子にかける電圧に対して電子注入阻止層にかかる電圧が発生するため、コアにかかる電圧が降下する。
【００１９】
このため、デバイス動作の観点からすると、電子注入素子層の有無に関わらず、コア層に同等の電圧を印加しようとすると、電子注入素子層を設けた場合には不要な電力の消耗が生じ、また、クラッドにかかる電界が高くなるため、絶縁破壊を起こすリスクも高くなる。
【００２０】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、直流電圧印加時に電荷注入阻止層を設けることなく、電子注入を抑制することができ、光導波路層を伝搬する光ビームのプロファイルの劣化を防止することのできる電気光学素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る電気光学素子は、強誘電体からなるコア層と、このコア層の上下に形成されたクラッド層とからなるコアにより形成された光導波路層と、この光導波路層の上下面に形成された電極層とからなり、上下の電極層のうち少なくとも一方はプリズム型の幾何学形状であるものにおいて、強誘電体からなるコア層の自発分極電荷側を陽極とし、正の自発分極電荷側を陰極としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、強誘電体からなるコア層の自発分極において、負の分極電荷側を陽極とし、正の分極電荷側を陰極として、電気光学素子に直流電圧を印加することにより、強誘電体表面に付着しているスクリーニング電荷の斥力により、電子を注入されにくくしたので、直流電圧印加時に電子注入素子層を設けることなく、電子の注入を抑制することができ、その結果、伝搬光のプロファイルの劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る電気光学素子の概要を示す斜視図である。
【図２】図２はコアの自発分極の説明図である。
【図３】図３は図１に示す電気光学素子に交流電圧を印加したときの光のプロファイルの説明図であり、（ａ）はその電気的接続状態を示す斜視図、（ｂ）は図３（ａ）に示す光導波路層を伝播した後、出射した光のプロファイルを示す図である。
【図４】図４は図１に示す電気光学素子に直流電圧を印加したときの状態を示す説明図であり、（ａ）はその電気的接続状態を示す斜視図、（ｂ）はコア層の負の自発分極電荷側を陰極とし、コア層の正の自発分極電荷側を陽極としたときに図４（ａ）に示す光導波路層を伝播した後、出射した光のプロファイルを示す図であり、（ｃ）はコア層の負の自発分極電荷側を陽極とし、コア層の正の自発分極電荷側を陰極としたときに図４（ａ）に示す光導波路層を伝播した後、出射した光のプロファイルを示す図である。
【図５】図５はコア層の自発分極と印加する電圧の正負の関係を説明するための説明図であり、図５（ａ）はコア層の自発分極と印加する電圧の正負の関係を示す模式図であり、図５（ｂ）はコア層の負の自発分極電荷側を陰極とし、コア層の正の自発分極電荷側を陽極としたときの電圧−電流の特性曲線とコア層の負の自発分極電荷側を陽極とし、コア層の正の自発分極電荷側を陰極としたときの電圧−電流の特性曲線とを示すグラフである。
【図６】図６は本発明の実施例２に係る電気光学素子の概要を示す平面図である。
【図７】図７は本発明の実施例３に係る電気光学素子の説明図であり、図７（ａ）はその電気光学素子の斜視図であり、図７（ｂ）はその平面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２４】
以下に、本発明に係る電気光学素子及びその製造方法の実施例を図面を参照しつつ説明する。
（実施例１：底辺一定プリズム電極）
本発明の実施例１に係る電気光学素子を図１ないし図６を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１において、符号１は、電気光学素子を示している。この電気光学素子１は上面の電極層１１と光導波路層を形成するコア１２と下面の電極層１３とから構成される。コア１２はコア層５３とクラッド層５２からなる。
そのコア層５３は電圧を印加することによって屈折率が変化する電気光学材料からなり、上下面の電極間に電圧を印加することによって屈折率を変化させることができる。
【００２６】
そのコア層５３に用いる材料には、ニオブ酸リチウム(LiNbO3),タンタル酸リチウム(LiTaO3),KTP(KTiOPO4),SBN,KTN等の電気光学材料がある。
そのクラッド層５２に用いる材料にはSiO2、Ta2O5、TIO2、Si3N4、Ａl2O3、HfO2等の誘電体等がある。
【００２７】
この実施例１に係る電気光学素子１は、コア層５３の屈折率がクラッド層の屈折率よりも高くなるように、コア層５３に用いる材料、クラッド層５２に用いる材料が選択される。
この実施例１に係る電気光学素子１には、コア層５３としてマグネシウム添加ニオブ酸リチウム、クラッド層５２としてTa2O5を用いている。
【００２８】
コア１２は直方体の形状とされ、電極層１３はコア１２の下面の全面に形成されている。そのコア１２は光Ｐが入射する入射面１２ａと光Ｐが出射する出射面１２ｂとを有する。
上面の電極層１１は光偏向の機能を電気光学素子１に与えるためにプリズム型の幾何学形状とされ、この上面の電極層１１が光Ｐの入射方向から出射方向に複数個配列されて、底辺一定のプリズム型の幾何学形状からなるプリズム配列体がコア１２の表面に形成されている。
【００２９】
上面の電極層１１と下面の電極層１３とに電圧を印加すると、電気光学効果によって電気光学材料からなるコア層５３の屈折率が変化し、その結果、コア１２の中にプリズム構造を生成することができる。
【００３０】
これにより、コア１２の内部を伝播する光Ｐが三角形状のプリズム領域の境界で屈折し、電気光学素子１の入射面１２ａに入射する光Ｐの進行方向に対して、電気光学素子１の出射面１２ｂから出射する光Ｐの進行方向が異なることになり、光Ｐが電気光学素子１により偏向される。
【００３１】
また、式（１）で示したように、印加電圧Ｖに応じて屈折率が変化するので、この電気光学素子１を光偏向器として利用することが可能となる。
【００３２】
なお、この実施例１では、マグネシウム添加二オブ酸リチウム（株式会社山寿セラミックス製）のＺcut板を用いているが、その理由は、マグネシウム添加二オブ酸リチウムが他の電気光学材料と比較して、光損傷耐性が高いからである。
【００３３】
電極材料として、Au、Pt、Ti、Al、Ni、Cr等の金属材料を用いることができるが、この他に、ITO等の透明電極も用いることができ、ITO等の透明電極が好ましい。
この電気光学素子１では、コア１２の下面のクラッド層５２は誘電体材料Ta2O5を1umの厚さにスパッタリング法で製膜し、続けて下面の電極層１３は金属材料Tiを用いて200nmの厚さに製膜した。
【００３４】
また、コア１２の上面のクラッド層５２は誘電体材料Ta2O5を1umの厚さにスパッタリング法で製膜し、続けて上面の電極層１１は三角形形状の電極(底辺1mm、高さ2mm、20個)を形成するため、金属材料Tiを用いて200nmの厚さに製膜し、ダイシング工程で5mm×24mmのチップとして切り出し、端面を研磨することによって、光導波が可能な電気光学素子１を作成した。
【００３５】
マグネシウム添加ニオブ酸リチウムからなるコア12のZ cut板は、強誘電体であり、図２に模式的に示すように、外部から電界を加えなくても電気双極子1４が存在するので、マグネシウム添加ニオブ酸リチウムの結晶全体の巨視的な現象として自発分極1５が存在している。
【００３６】
また、このマグネシウム添加ニオブ酸リチウムからなるコア12では、図２に模式的に示すように、その結晶内部に電荷の偏りが存在するため、結晶表面には浮遊電荷（スクリーニング電荷）16が付着しており、その結果、結晶全体の電気的中性が保たれている。
【００３７】
このマグネシウム添加ニオブ酸リチウムからなるコア12の正の分極電荷側には、負の浮遊電荷（−）が付着しており、コア１２の負の分極電荷側には正の浮遊電荷（＋）が付着している。この実施例1の電気光学素子１の自発分極の向きは、上面の電極層１１は＋Z面、下面の電極層１３は−Z面となっている。
【００３８】
この実施例１に係る電気光学素子１を光偏向素子に用いる場合、図３（a）に示すように、交流電圧Ｖを印加すると、電気光学素子１に入射する光Ｐは、電気光学素子１の光導波路層（コア１２の内部）を伝搬中にX方向に走査される。
【００３９】
この実施例１に係る電気光学素子１は、コア１２のコア層５３の厚さが20umであり、印加電圧150V、周波数100ｋＨｚの正弦波の電圧信号を印加したとき、コア１２の内部を伝搬して電気光学素子１から出射した光ＰのプロファイルＰｒｏは、図３（ｂ）に示すように、TEM00モードの良質なプロファイルであった。
なお、このプロファイルＰｒｏの試験に用いた光Ｐの波長λは633nmである。
【００４０】
この実施例１に係る電気光学素子１に、図４（ａ）に示すように、１００Ｖ（ボルト）の直流電圧Ｖ’を印加すると、電気光学素子１の光導波路層を伝搬した光ＰはX方向に偏向される。
図４（ｂ）は、上面の電極層（三角形形状の電極）１１を陽極、下面の電極層１３を陰極にしたときに、コア１２の内部を伝搬して電気光学素子１から出射した光ＰのプロファイルＰｒｏであり、図４（ｃ）は上面の電極層（三角形形状の電極）１１を陰極、下面の電極層１３を陽極にしたときにコア１２の内部を伝搬して電気光学素子１から出射した光ＰのプロファイルＰｒｏである。
【００４１】
すなわち、図４（ｂ）は正電圧を上面の電極層１１に印加し、負電圧を下面の電極層１３に印加した場合の光ＰのプロファイルＰｒｏであり、図４（ｃ）は負電圧を上面の電極層１１に印加し、正電圧を下面の電極層１３に印加した場合のプロファイルである。
なお、図４（ａ）には正電圧を上面の電極層１１に印加し、負電圧を下面の電極層１３に印加した状態が示されている。
【００４２】
この実験により、直流電圧Ｖ’の極性の差によって、電気光学素子１から出射した光ＰのプロファイルＰｒｏの乱れに差があることが分かった。
すなわち、正電圧を上面の電極層１１に印加し、負電圧を下面の電極層１３に印加した場合の光ＰのプロファイルＰｒｏは、図４（ｂ）に示すように大きく乱れているが、負電圧を上面の電極層１１に印加し、正電圧を下面の電極層１３に印加した場合のプロファイルＰｒｏは、図４（ｃ）に示すようにほとんど乱れがなく、良質のプロファイルＰｒｏを維持されている。
【００４３】
以下に、この理由を図５（ａ）、図５（ｂ）を参照しつつ詳述する。
図５（ａ）は、電極層１１に正電圧が印加され、電極層１３には負電圧が印加されている状態を示す概念図である。
【００４４】
電極層１１に正電圧が印加され、電極層１３に負電圧が印加されていると、電極層１３から電極１１層に向かう方向に電子が供給される。
電極層１３から飛び出した電子54は、クラッド層52内でホッピング伝導を繰り返してコア層53に到達する。
【００４５】
しかしながら、スクリーニング電荷（浮遊電荷（＋））55が存在し、このため、注入される電子５４とスクリーニング電荷５５との間にクーロン力が作用する。このスクリーニング電荷５５の符号によって、印加する電圧Ｖの絶対値が同じでも、コア層５３の内部へ電子注入量が異なると考えられる。
【００４６】
そこで、この電気光学素子１について、印加すべき電圧の極性によるI-V特性を測定したところ、図5（b）に示す電圧−電流の特性曲線Ｑ１、Ｑ２を得た。
【００４７】
ここで、特性曲線Ｑ１は、上面の電極層１１に正電圧を印加しかつ下面の電極層１３に負電圧を印加した場合の特性曲線であり、特性曲線Ｑ２は上面の電極層１１に負電圧を印加しかつ下面の電極層１３に正電圧を印加した場合の特性曲線である。
この図５（ｂ）から明らかなように、特性曲線Ｑ１はカーブ特性を示し、特性曲線Ｑ２はほぼリニアー特性を示している。
【００４８】
すなわち、特性曲線Ｑ１は電圧100V付近から電流値が非線形的に上昇している。これは空間電荷制限電流量（電子注入量）が増加しているのと対応している。これに対して、特性曲線Ｑ２では、電流値は電圧に線形的に比例している。
【００４９】
よって、これらの結果から、直流電圧印加時の光偏向では、電極層１１、１３からコア層５３への電子注入を抑制してプロファイルＰｒｏの品質を維持するために、コア層５３の負の分極電荷側を陽極、正の分極電荷側を陰極として動作させることが好ましい。
【００５０】
なお、電気光学素子１の消費電力を問題としない場合には、クラッド層５２と電極層１１又は電極層１３の間に電子注入を阻止するための絶縁層を設けることも可能である。この絶縁層の代表的な材料としては、電気抵抗率の高いSiO2、誘電率の高いTiBaO3等がある。
【００５１】
また、電気光学素子１の製作の際に、光導波路層を形成するコア層５３を研磨で薄く削ると、ハンドリング時に割れる可能性がある。そのため、光導波路層に図示を略す支持基板を接着し、これにより割れを防止する。
下面の電極層１３を作製後、接着剤を用いて下面の電極層１３と図示を略す支持基板との接着を行う。接着層は面精度が1um以下となる均一な厚みである。
【００５２】
この実施例１では、その後、研磨によりコア１２のコア層５３の薄膜化を行った。支持基板はコア層５３に用いる材料と熱膨張係数が等しい基板が好ましい。熱膨張係数が異なる材料を用いると、接着後に熱膨張が発生した際、コア層５３に内部応力による歪みが生じて、クラックが発生する原因になる。
【００５３】
電気光学素子１の実際の製作においては、接着剤にはUV硬化性の樹脂接着剤を、支持基板には厚さ300umのニオブ酸リチウム基板を用いて接着を行った。その後、研磨によって、300umの厚さから２0umのコア層５３を作製した。
【００５４】
ニオブ酸リチウムのX軸方向の熱膨張率は1.54×10-5/Kであり、SUS303の熱膨張率は1.46×10-5/Kであり、熱膨張率がほぼ等しいため、支持基板にはSUS303を使用することも可能である。
なお、接着剤による支持基板の貼り付け以外に、支持基板に金属材料を用いて、下部電極層と支持基板を直接接合することも可能である。
【００５５】
（実施例２：ホーンプリズム電極）
図６は本発明に係る電気光学素子１の実施例２の説明図であり、三角形の電極層１１のサイズが光導波路層の入射側から出射側に向かって段階的に漸次大きくなるホーン型のプリズム配列体を形成することにより、光Ｐの偏向角をより大きくすることを可能にしたものである。
なお、符号１１ａは電極層１１の三角形の頂点を概略結んでできる包絡線を示しており、この包絡線１１ａ、１１ａの間に存在する領域が、光Ｐの偏向に用いるプリズム領域となっている。
【００５６】
プリズム幅D(z)、外部偏向角θ(z)は、非特許文献（Yi Chiu ,et al, Journal of Lightwave Technology, VOL 17,No.1 Jan 1999）によると、進行距離z、入射側プリズム幅D0 最大屈折変化量Δnmax、屈折率n0として、
プリズム幅D(z)は、以下の式により求めることができる。
【数４】
また、このときの外部偏向角θ(z)は、以下の式により求めることができる。
【数５】
【００５７】
この実施例２では、D0=0.5mm、Δnmax=3.83×10-3 、屈折率n0＝2.203、プリズム長L=20mmとして、（２）、（３）式からプリズム幅D(z)を逐次計算によって計算し、出射側プリズム幅は1.56mmとなっている。
【００５８】
式（３）、（４）式によって求められたプリズム幅D(z)は、２つの包絡線１１ａ、１１ａ間の距離である。従って、ホーン型のプリズム配列体を作製するには、この包絡線１１ａ、１１ａから正三角形の領域１１a’、１１b’、１１c’、…で示すように、光Ｐの入射面１２ａの側から正三角形のサイズを順次決めて、隙間無くプリズム形状の電極層１１を形成するのが好ましい。
【００５９】
（実施例３：噛み合わせ型プリズム電極）
図7（ａ）、図７（ｂ）は、噛み合わせ型プリズムの上面の電極層１１が形成された電気光学素子１を示している。
その図7（ａ）、図７（ｂ）において、符号１１ｂは一方のプリズム配列体を示し、符号１１ｃは他方のプリズム配列体を示している。電極層１１は光導波路の入射側から出射側に向かって交互に逆向きとされている。
【００６０】
光Ｐを+X方向に偏向させる時には、プリズム配列体１１ｂの電極層１1に印加する電圧をOFFにし、プリズム配列体１１ｃの電極層１１に所望の電圧を印加する。
【００６１】
その一方、光Ｐを-X方向に偏向させる時には、プリズム配列体１１ｃの電極層１1に印加する電圧をOFFにし、プリズム配列体１１ｂの電極層１1に所望の電圧を印加する。
【００６２】
なお、プリズム配列体１１ｂの電極層１１とプリズム配列体１１ｃの電極層１１とは互いにショートしないように間隔を設ける必要がある。
電圧印加時はコア１２のコア層５３の厚さ程度に電界がXY方向に染み出すことを考慮すると、プリズム配列体１１ｂ、１１ｃの電極層１1、１１の間隔はコア１２のコア層５３の厚さ以上とすることが望ましい。
【００６３】
この実施例３の電気光学素子１は、電極間隔を0.5mmとして、噛み合わせプリズム電極パターンを作製し、動作させてみたところ、光Ｐｇａ±X方向に偏向され、実施例１に示す片側に電極層１１を有する電気光学素子１と比較して、約２倍の偏向角度となることが確認された。
すなわち、上面の電極層１１を有するプリズム配列体１１ｂ、１１ｃ噛み合わせ型の電極層１１にすることにより、光Ｐｎｏ偏向角度を約２倍にすることができた。
【００６４】
なお、これらの実施例では、上面に三角形状の電極層１１を形成することにしたが、下面に三角形状の電極層１３を形成しても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１…電気光学素子
１２…コア
１１、１３…電極層
５２…クラッド層
５３…コア層
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６６】
【特許文献１】特開2010-26079号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学素子及びその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気光学効果を用いた電気光学素子として、導波路型の電気光学素子及びその製造方法が知られている。その導波路型の電気光学素子は、光通信で用いられる強度変調器や、レーザー発振のパルス動作を得るためのQスイッチ素子、光の進行方向を制御する光偏向器等に用いられている。
【０００３】
電気光学効果とは、物質に電界を印加することによってその屈折率が変化する物理現象をいい、電気光学効果による屈折率変化Δnは、一次のポッケルス効果の場合、次式で与えられる。
【０００４】
【数１】
ここで、rijは電気光学定数(ポッケルス定数)、Vは印加電圧、dは電圧を印加する電極の間隔である。
【０００５】
電気光学効果を発生させる強誘電体材料には、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3),KTP(KTiOPO4)、SBN、KTNなどの電気光学材料が挙げられる。これらの電気光学材料は安価でロバスト性が高いため、光変調器や光偏向素子等に応用されている。
【０００６】
このような電気光学素子は、実用的には、低電圧でかつ幅広い周波数帯域で応答することが求められる。低電圧でかつ幅広い周波数帯域での応答特性を得るためには、低電圧で屈折率を大きく変化させる必要がある。
【０００７】
これには、式（１）から明らかなように電極間隔ｄを小さくして、電界強度を高めればよい。電極間隔を小さくすることに伴って電気光学素子は光導波路構造を取ることが多い。
【０００８】
導波路型構造の電気光学素子ではコア層内部を光が伝搬する構造となるため、コア層と電極層との間に、コアよりも屈折率の低いクラッドを挿入する必要がある。典型的なクラッド材料としてSiO2が挙げられる。
【０００９】
コアとクラッドとによって形成された光導波路に電圧を印加した場合、コア層に印加される電圧は、次式で与えられる。
【数２】
ここで、Vは光導波路への印加電圧、Vcoはコア層に印加される電圧、dcoおよびdclはコア層及びクラッド層の膜厚、εcoおよびεclはコア層及びクラッド層の誘電率である。
【００１０】
式(２）から分かるように、クラッド層を設けることにより、電気光学結晶そのものに印加される電圧が低下する。従って、電気光学材料に印加される電圧を高くするためには、クラッド層の厚さを薄くする必要がある。
【００１１】
しかしながら、クラッド層の厚さが薄いと、高電圧で電気光学素子を動作させたときにクラッド層において絶縁破壊が起こる恐れがある。電気光学素子に電圧を印加した場合に、クラッド層に印加される電界強度は次式で与えられる。
【数３】
ここで、Ecl及びEcoは、それぞれクラッド層及びコア層に印加される電界強度である。
【００１２】
例えば、ニオブ酸リチウムをコアとし、かつ、SiO2をクラッドとする電気光学素子の場合には、εco/εclが7程度となる。
すなわち、電気光学材料の7倍もの高電界がクラッド層に印加されることとなる。
【００１３】
一例として、厚さ10um（10マイクロメートル）のニオブ酸リチウムに100Vの電圧を印加して動作させる電気光学素子の場合には、ニオブ酸リチウムに印加される電界強度が10kV/mm、SiO2クラッド層に印加される電界強度が70kV/mmとなる。一般的な石英ガラスの絶縁破壊電圧は、40kV/mmのため、クラッド層が絶縁破壊を起こす。
【００１４】
すなわち、クラッド層の厚さは、これが厚いとコア層に対する電圧降下を増長させ、これが薄いとクラッド層の絶縁破壊が起こし易いというトレードオフの関係がある。
【００１５】
ところで、オーミック接触された電極が形成された電気光学材料に直流電圧を印加すると、電極から電気光学材料に電子が注入されることが知られている。電子が電気光学材料内に注入されると、電気光学材料内に電界傾斜が生じ、その結果電気光学材料内に屈折率分布が生じる。
【００１６】
その結果、導波路内を伝搬する光のプロファイルが劣化するという現象が生じる。このプロファイルの乱れは、電気光学素子を光変調器として用いた場合には消光比の低下につながり、光偏向素子として用いた場合には出射ビームそのもののビーム形状の劣化や、スキャナによって分解できる解像点数の低減を引き起こす。
【００１７】
従って、デバイスの動作の観点からすると、電極から電気光学材料、電気光学結晶への電子注入を防ぐ必要がある。
その電気光学結晶に電子が注入されるのを防ぐ技術として、コア層と電極層との間に電子注入阻止層（電荷注入阻止層）を設けることが提案されている（特許文献１参照。）。
この特許文献１の開示のものでは、電極とコア層の間に電荷注入阻止層としてチタン酸バリウム薄膜を設けている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、クラッド層を介挿することによって生じるデメリットとして、式（２）を用いて述べたように、電子注入阻止層を設ける構造では、電気光学素子にかける電圧に対して電子注入阻止層にかかる電圧が発生するため、コアにかかる電圧が降下する。
【００１９】
このため、デバイス動作の観点からすると、電子注入素子層の有無に関わらず、コア層に同等の電圧を印加しようとすると、電子注入素子層を設けた場合には不要な電力の消耗が生じ、また、クラッドにかかる電界が高くなるため、絶縁破壊を起こすリスクも高くなる。
【００２０】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、直流電圧印加時に電荷注入阻止層を設けることなく、電子注入を抑制することができ、光導波路層を伝搬する光ビームのプロファイルの劣化を防止することのできる電気光学素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る電気光学素子は、強誘電体からなるコア層と、このコア層の上下に形成されたクラッド層とからなるコアにより形成された光導波路層と、この光導波路層の上下面に形成された電極層とからなり、上下の電極層のうち少なくとも一方はプリズム型の幾何学形状であるものにおいて、強誘電体からなるコア層の自発分極電荷側を陽極とし、正の自発分極電荷側を陰極としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、強誘電体からなるコア層の自発分極において、負の分極電荷側を陽極とし、正の分極電荷側を陰極として、電気光学素子に直流電圧を印加することにより、強誘電体表面に付着しているスクリーニング電荷の斥力により、電子を注入されにくくしたので、直流電圧印加時に電子注入素子層を設けることなく、電子の注入を抑制することができ、その結果、伝搬光のプロファイルの劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る電気光学素子の概要を示す斜視図である。
【図２】図２はコアの自発分極の説明図である。
【図３】図３は図１に示す電気光学素子に交流電圧を印加したときの光のプロファイルの説明図であり、（ａ）はその電気的接続状態を示す斜視図、（ｂ）は図３（ａ）に示す光導波路層を伝播した後、出射した光のプロファイルを示す図である。
【図４】図４は図１に示す電気光学素子に直流電圧を印加したときの状態を示す説明図であり、（ａ）はその電気的接続状態を示す斜視図、（ｂ）はコア層の負の自発分極電荷側を陰極とし、コア層の正の自発分極電荷側を陽極としたときに図４（ａ）に示す光導波路層を伝播した後、出射した光のプロファイルを示す図であり、（ｃ）はコア層の負の自発分極電荷側を陽極とし、コア層の正の自発分極電荷側を陰極としたときに図４（ａ）に示す光導波路層を伝播した後、出射した光のプロファイルを示す図である。
【図５】図５はコア層の自発分極と印加する電圧の正負の関係を説明するための説明図であり、図５（ａ）はコア層の自発分極と印加する電圧の正負の関係を示す模式図であり、図５（ｂ）はコア層の負の自発分極電荷側を陰極とし、コア層の正の自発分極電荷側を陽極としたときの電圧−電流の特性曲線とコア層の負の自発分極電荷側を陽極とし、コア層の正の自発分極電荷側を陰極としたときの電圧−電流の特性曲線とを示すグラフである。
【図６】図６は本発明の実施例２に係る電気光学素子の概要を示す平面図である。
【図７】図７は本発明の実施例３に係る電気光学素子の説明図であり、図７（ａ）はその電気光学素子の斜視図であり、図７（ｂ）はその平面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２４】
以下に、本発明に係る電気光学素子及びその製造方法の実施例を図面を参照しつつ説明する。
（実施例１：底辺一定プリズム電極）
本発明の実施例１に係る電気光学素子を図１ないし図６を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１において、符号１は、電気光学素子を示している。この電気光学素子１は上面の電極層１１と光導波路層を形成するコア１２と下面の電極層１３とから構成される。コア１２はコア層５３とクラッド層５２からなる。
そのコア層５３は電圧を印加することによって屈折率が変化する電気光学材料からなり、上下面の電極間に電圧を印加することによって屈折率を変化させることができる。
【００２６】
そのコア層５３に用いる材料には、ニオブ酸リチウム(LiNbO3),タンタル酸リチウム(LiTaO3),KTP(KTiOPO4),SBN,KTN等の電気光学材料がある。
そのクラッド層５２に用いる材料にはSiO2、Ta2O5、TIO2、Si3N4、Ａl2O3、HfO2等の誘電体等がある。
【００２７】
この実施例１に係る電気光学素子１は、コア層５３の屈折率がクラッド層の屈折率よりも高くなるように、コア層５３に用いる材料、クラッド層５２に用いる材料が選択される。
この実施例１に係る電気光学素子１には、コア層５３としてマグネシウム添加ニオブ酸リチウム、クラッド層５２としてTa2O5を用いている。
【００２８】
コア１２は直方体の形状とされ、電極層１３はコア１２の下面の全面に形成されている。そのコア１２は光Ｐが入射する入射面１２ａと光Ｐが出射する出射面１２ｂとを有する。
上面の電極層１１は光偏向の機能を電気光学素子１に与えるためにプリズム型の幾何学形状とされ、この上面の電極層１１が光Ｐの入射方向から出射方向に複数個配列されて、底辺一定のプリズム型の幾何学形状からなるプリズム配列体がコア１２の表面に形成されている。
【００２９】
上面の電極層１１と下面の電極層１３とに電圧を印加すると、電気光学効果によって電気光学材料からなるコア層５３の屈折率が変化し、その結果、コア１２の中にプリズム構造を生成することができる。
【００３０】
これにより、コア１２の内部を伝播する光Ｐが三角形状のプリズム領域の境界で屈折し、電気光学素子１の入射面１２ａに入射する光Ｐの進行方向に対して、電気光学素子１の出射面１２ｂから出射する光Ｐの進行方向が異なることになり、光Ｐが電気光学素子１により偏向される。
【００３１】
また、式（１）で示したように、印加電圧Ｖに応じて屈折率が変化するので、この電気光学素子１を光偏向器として利用することが可能となる。
【００３２】
なお、この実施例１では、マグネシウム添加二オブ酸リチウム（株式会社山寿セラミックス製）のＺcut板を用いているが、その理由は、マグネシウム添加二オブ酸リチウムが他の電気光学材料と比較して、光損傷耐性が高いからである。
【００３３】
電極材料として、Au、Pt、Ti、Al、Ni、Cr等の金属材料を用いることができるが、この他に、ITO等の透明電極も用いることができ、ITO等の透明電極が好ましい。
この電気光学素子１では、コア１２の下面のクラッド層５２は誘電体材料Ta2O5を1umの厚さにスパッタリング法で製膜し、続けて下面の電極層１３は金属材料Tiを用いて200nmの厚さに製膜した。
【００３４】
また、コア１２の上面のクラッド層５２は誘電体材料Ta2O5を1umの厚さにスパッタリング法で製膜し、続けて上面の電極層１１は三角形形状の電極(底辺1mm、高さ2mm、20個)を形成するため、金属材料Tiを用いて200nmの厚さに製膜し、ダイシング工程で5mm×24mmのチップとして切り出し、端面を研磨することによって、光導波が可能な電気光学素子１を作成した。
【００３５】
マグネシウム添加ニオブ酸リチウムからなるコア12のZ cut板は、強誘電体であり、図２に模式的に示すように、外部から電界を加えなくても電気双極子1４が存在するので、マグネシウム添加ニオブ酸リチウムの結晶全体の巨視的な現象として自発分極1５が存在している。
【００３６】
また、このマグネシウム添加ニオブ酸リチウムからなるコア12では、図２に模式的に示すように、その結晶内部に電荷の偏りが存在するため、結晶表面には浮遊電荷（スクリーニング電荷）16が付着しており、その結果、結晶全体の電気的中性が保たれている。
【００３７】
このマグネシウム添加ニオブ酸リチウムからなるコア12の正の分極電荷側には、負の浮遊電荷（−）が付着しており、コア１２の負の分極電荷側には正の浮遊電荷（＋）が付着している。この実施例1の電気光学素子１の自発分極の向きは、上面の電極層１１は＋Z面、下面の電極層１３は−Z面となっている。
【００３８】
この実施例１に係る電気光学素子１を光偏向素子に用いる場合、図３（a）に示すように、交流電圧Ｖを印加すると、電気光学素子１に入射する光Ｐは、電気光学素子１の光導波路層（コア１２の内部）を伝搬中にX方向に走査される。
【００３９】
この実施例１に係る電気光学素子１は、コア１２のコア層５３の厚さが20umであり、印加電圧150V、周波数100ｋＨｚの正弦波の電圧信号を印加したとき、コア１２の内部を伝搬して電気光学素子１から出射した光ＰのプロファイルＰｒｏは、図３（ｂ）に示すように、TEM00モードの良質なプロファイルであった。
なお、このプロファイルＰｒｏの試験に用いた光Ｐの波長λは633nmである。
【００４０】
この実施例１に係る電気光学素子１に、図４（ａ）に示すように、１００Ｖ（ボルト）の直流電圧Ｖ’を印加すると、電気光学素子１の光導波路層を伝搬した光ＰはX方向に偏向される。
図４（ｂ）は、上面の電極層（三角形形状の電極）１１を陽極、下面の電極層１３を陰極にしたときに、コア１２の内部を伝搬して電気光学素子１から出射した光ＰのプロファイルＰｒｏであり、図４（ｃ）は上面の電極層（三角形形状の電極）１１を陰極、下面の電極層１３を陽極にしたときにコア１２の内部を伝搬して電気光学素子１から出射した光ＰのプロファイルＰｒｏである。
【００４１】
すなわち、図４（ｂ）は正電圧を上面の電極層１１に印加し、負電圧を下面の電極層１３に印加した場合の光ＰのプロファイルＰｒｏであり、図４（ｃ）は負電圧を上面の電極層１１に印加し、正電圧を下面の電極層１３に印加した場合のプロファイルである。
なお、図４（ａ）には正電圧を上面の電極層１１に印加し、負電圧を下面の電極層１３に印加した状態が示されている。
【００４２】
この実験により、直流電圧Ｖ’の極性の差によって、電気光学素子１から出射した光ＰのプロファイルＰｒｏの乱れに差があることが分かった。
すなわち、正電圧を上面の電極層１１に印加し、負電圧を下面の電極層１３に印加した場合の光ＰのプロファイルＰｒｏは、図４（ｂ）に示すように大きく乱れているが、負電圧を上面の電極層１１に印加し、正電圧を下面の電極層１３に印加した場合のプロファイルＰｒｏは、図４（ｃ）に示すようにほとんど乱れがなく、良質のプロファイルＰｒｏを維持されている。
【００４３】
以下に、この理由を図５（ａ）、図５（ｂ）を参照しつつ詳述する。
図５（ａ）は、電極層１１に正電圧が印加され、電極層１３には負電圧が印加されている状態を示す概念図である。
【００４４】
電極層１１に正電圧が印加され、電極層１３に負電圧が印加されていると、電極層１３から電極１１層に向かう方向に電子が供給される。
電極層１３から飛び出した電子54は、クラッド層52内でホッピング伝導を繰り返してコア層53に到達する。
【００４５】
しかしながら、スクリーニング電荷（浮遊電荷（＋））55が存在し、このため、注入される電子５４とスクリーニング電荷５５との間にクーロン力が作用する。このスクリーニング電荷５５の符号によって、印加する電圧Ｖの絶対値が同じでも、コア層５３の内部へ電子注入量が異なると考えられる。
【００４６】
そこで、この電気光学素子１について、印加すべき電圧の極性によるI-V特性を測定したところ、図5（b）に示す電圧−電流の特性曲線Ｑ１、Ｑ２を得た。
【００４７】
ここで、特性曲線Ｑ１は、上面の電極層１１に正電圧を印加しかつ下面の電極層１３に負電圧を印加した場合の特性曲線であり、特性曲線Ｑ２は上面の電極層１１に負電圧を印加しかつ下面の電極層１３に正電圧を印加した場合の特性曲線である。
この図５（ｂ）から明らかなように、特性曲線Ｑ１はカーブ特性を示し、特性曲線Ｑ２はほぼリニアー特性を示している。
【００４８】
すなわち、特性曲線Ｑ１は電圧100V付近から電流値が非線形的に上昇している。これは空間電荷制限電流量（電子注入量）が増加しているのと対応している。これに対して、特性曲線Ｑ２では、電流値は電圧に線形的に比例している。
【００４９】
よって、これらの結果から、直流電圧印加時の光偏向では、電極層１１、１３からコア層５３への電子注入を抑制してプロファイルＰｒｏの品質を維持するために、コア層５３の負の分極電荷側を陽極、正の分極電荷側を陰極として動作させることが好ましい。
【００５０】
なお、電気光学素子１の消費電力を問題としない場合には、クラッド層５２と電極層１１又は電極層１３の間に電子注入を阻止するための絶縁層を設けることも可能である。この絶縁層の代表的な材料としては、電気抵抗率の高いSiO2、誘電率の高いTiBaO3等がある。
【００５１】
また、電気光学素子１の製作の際に、光導波路層を形成するコア層５３を研磨で薄く削ると、ハンドリング時に割れる可能性がある。そのため、光導波路層に図示を略す支持基板を接着し、これにより割れを防止する。
下面の電極層１３を作製後、接着剤を用いて下面の電極層１３と図示を略す支持基板との接着を行う。接着層は面精度が1um以下となる均一な厚みである。
【００５２】
この実施例１では、その後、研磨によりコア１２のコア層５３の薄膜化を行った。支持基板はコア層５３に用いる材料と熱膨張係数が等しい基板が好ましい。熱膨張係数が異なる材料を用いると、接着後に熱膨張が発生した際、コア層５３に内部応力による歪みが生じて、クラックが発生する原因になる。
【００５３】
電気光学素子１の実際の製作においては、接着剤にはUV硬化性の樹脂接着剤を、支持基板には厚さ300umのニオブ酸リチウム基板を用いて接着を行った。その後、研磨によって、300umの厚さから２0umのコア層５３を作製した。
【００５４】
ニオブ酸リチウムのX軸方向の熱膨張率は1.54×10-5/Kであり、SUS303の熱膨張率は1.46×10-5/Kであり、熱膨張率がほぼ等しいため、支持基板にはSUS303を使用することも可能である。
なお、接着剤による支持基板の貼り付け以外に、支持基板に金属材料を用いて、下部電極層と支持基板を直接接合することも可能である。
【００５５】
（実施例２：ホーンプリズム電極）
図６は本発明に係る電気光学素子１の実施例２の説明図であり、三角形の電極層１１のサイズが光導波路層の入射側から出射側に向かって段階的に漸次大きくなるホーン型のプリズム配列体を形成することにより、光Ｐの偏向角をより大きくすることを可能にしたものである。
なお、符号１１ａは電極層１１の三角形の頂点を概略結んでできる包絡線を示しており、この包絡線１１ａ、１１ａの間に存在する領域が、光Ｐの偏向に用いるプリズム領域となっている。
【００５６】
プリズム幅D(z)、外部偏向角θ(z)は、非特許文献（Yi Chiu ,et al, Journal of Lightwave Technology, VOL 17,No.1 Jan 1999）によると、進行距離z、入射側プリズム幅D0 最大屈折変化量Δnmax、屈折率n0として、
プリズム幅D(z)は、以下の式により求めることができる。
【数４】
また、このときの外部偏向角θ(z)は、以下の式により求めることができる。
【数５】
【００５７】
この実施例２では、D0=0.5mm、Δnmax=3.83×10-3 、屈折率n0＝2.203、プリズム長L=20mmとして、（２）、（３）式からプリズム幅D(z)を逐次計算によって計算し、出射側プリズム幅は1.56mmとなっている。
【００５８】
式（３）、（４）式によって求められたプリズム幅D(z)は、２つの包絡線１１ａ、１１ａ間の距離である。従って、ホーン型のプリズム配列体を作製するには、この包絡線１１ａ、１１ａから正三角形の領域１１a’、１１b’、１１c’、…で示すように、光Ｐの入射面１２ａの側から正三角形のサイズを順次決めて、隙間無くプリズム形状の電極層１１を形成するのが好ましい。
【００５９】
（実施例３：噛み合わせ型プリズム電極）
図7（ａ）、図７（ｂ）は、噛み合わせ型プリズムの上面の電極層１１が形成された電気光学素子１を示している。
その図7（ａ）、図７（ｂ）において、符号１１ｂは一方のプリズム配列体を示し、符号１１ｃは他方のプリズム配列体を示している。電極層１１は光導波路の入射側から出射側に向かって交互に逆向きとされている。
【００６０】
光Ｐを+X方向に偏向させる時には、プリズム配列体１１ｂの電極層１1に印加する電圧をOFFにし、プリズム配列体１１ｃの電極層１１に所望の電圧を印加する。
【００６１】
その一方、光Ｐを-X方向に偏向させる時には、プリズム配列体１１ｃの電極層１1に印加する電圧をOFFにし、プリズム配列体１１ｂの電極層１1に所望の電圧を印加する。
【００６２】
なお、プリズム配列体１１ｂの電極層１１とプリズム配列体１１ｃの電極層１１とは互いにショートしないように間隔を設ける必要がある。
電圧印加時はコア１２のコア層５３の厚さ程度に電界がXY方向に染み出すことを考慮すると、プリズム配列体１１ｂ、１１ｃの電極層１1、１１の間隔はコア１２のコア層５３の厚さ以上とすることが望ましい。
【００６３】
この実施例３の電気光学素子１は、電極間隔を0.5mmとして、噛み合わせプリズム電極パターンを作製し、動作させてみたところ、光Ｐｇａ±X方向に偏向され、実施例１に示す片側に電極層１１を有する電気光学素子１と比較して、約２倍の偏向角度となることが確認された。
すなわち、上面の電極層１１を有するプリズム配列体１１ｂ、１１ｃ噛み合わせ型の電極層１１にすることにより、光Ｐｎｏ偏向角度を約２倍にすることができた。
【００６４】
なお、これらの実施例では、上面に三角形状の電極層１１を形成することにしたが、下面に三角形状の電極層１３を形成しても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１…電気光学素子
１２…コア
１１、１３…電極層
５２…クラッド層
５３…コア層
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６６】
【特許文献１】特開2010-26079号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体からなるコア層と、該コア層の上下に形成されたクラッド層とからなるコアにより形成された光導波路層と、前記光導波路層の上下面に形成された電極層からなる電気光学素子において、
前記上下面の電極層の少なくとも一方はプリズム型の幾何形状とされており、前記強誘電体からなるコア層の負の自発分極電荷側を陽極とし、正の自発分極電荷側を陰極としたことを特徴とする電気光学素子。
【請求項２】
前記光導波路層と前記上下面の電極層との間に電子注入抑制層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学素子。
【請求項３】
前記電子注入抑制層は、SiO2,Ta2O5,HfO2,TiBaO3のいずれかの材料からなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電気光学素子。
【請求項４】
前記コア層はニオブ酸リチウム、酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムのうちのいずれか１つを電気光学材料とした請求項１ないし請求項3のいずれか１項に記載の電気光学素子。
【請求項５】
前記下面の電極層と支持基板との間に接着層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項3のいずれか１項に記載の電気光学素子。
【請求項６】
前記光導波路層の入射側から出射側に向かって電極層が漸次拡大して配列されたプリズム配列体が前記光導波路層に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか1項に記載の電気光学素子。
【請求項７】
前記光導波路層の入射側から出射側に向かって交互に電極層を構成する三角形状の向きが逆向きとされて光を逆方向に偏向させる一対のプリズム配列体が前記光導波路層に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか1項に記載の電気光学素子。
【請求項８】
前記下面の電極層を前記コアに形成した後、支持基板に接着層を用いて前記コアを接着し、研磨により該コアを薄膜化して請求項５に記載の電気光学素子を製造することを特徴とする製造方法。
【請求項１】
強誘電体からなるコア層と、該コア層の上下に形成されたクラッド層とからなるコアにより形成された光導波路層と、前記光導波路層の上下面に形成された電極層からなる電気光学素子において、
前記上下面の電極層の少なくとも一方はプリズム型の幾何形状とされており、前記強誘電体からなるコア層の負の自発分極電荷側を陽極とし、正の自発分極電荷側を陰極としたことを特徴とする電気光学素子。
【請求項２】
前記光導波路層と前記上下面の電極層との間に電子注入抑制層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学素子。
【請求項３】
前記電子注入抑制層は、SiO2,Ta2O5,HfO2,TiBaO3のいずれかの材料からなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電気光学素子。
【請求項４】
前記コア層はニオブ酸リチウム、酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムのうちのいずれか１つを電気光学材料とした請求項１ないし請求項3のいずれか１項に記載の電気光学素子。
【請求項５】
前記下面の電極層と支持基板との間に接着層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項3のいずれか１項に記載の電気光学素子。
【請求項６】
前記光導波路層の入射側から出射側に向かって電極層が漸次拡大して配列されたプリズム配列体が前記光導波路層に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか1項に記載の電気光学素子。
【請求項７】
前記光導波路層の入射側から出射側に向かって交互に電極層を構成する三角形状の向きが逆向きとされて光を逆方向に偏向させる一対のプリズム配列体が前記光導波路層に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか1項に記載の電気光学素子。
【請求項８】
前記下面の電極層を前記コアに形成した後、支持基板に接着層を用いて前記コアを接着し、研磨により該コアを薄膜化して請求項５に記載の電気光学素子を製造することを特徴とする製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５５０４５（Ｐ２０１２−１５５０４５Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２５１７（Ｐ２０１１−１２５１７）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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