JP2847844B2 - 光導波路 - Google Patents
光導波路Info
- Publication number
- JP2847844B2 JP2847844B2 JP1006390A JP1006390A JP2847844B2 JP 2847844 B2 JP2847844 B2 JP 2847844B2 JP 1006390 A JP1006390 A JP 1006390A JP 1006390 A JP1006390 A JP 1006390A JP 2847844 B2 JP2847844 B2 JP 2847844B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- optical
- light
- optical waveguide
- diffusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 32
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 7
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 6
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板の表面にチャンネル状に形成された光
導波路に関する。
導波路に関する。
光導波路は、熱拡散，イオン交換，イオン注入等によ
り基板の表面近くの高屈折率層として形成され、導波路
中に光を閉じ込め、光スイッチ，変調器などの機能素子
を集積した光集積回路を構成することができる。特に光
集積回路の素子間の光路変換を行うために曲がり導波路
は重要である。このとき、曲がり導波路の曲率半径が小
さいほど短かい伝搬距離で光路を変換することができる
が、曲がり導波路の損失は曲率半径の減少にともない増
加する。これは、曲がり導波路において光が伝搬する時
曲がりの外側にはみ出した光の一部が半径方向に放射さ
れ、その放射損失は曲率半径が小さいほど大きくなるこ
とを意味している。光集積回路の目的の１つは素子の小
型化であり、これを実現するには、曲がり導波路の曲率
半径を小さく、かつ、放射損失を低くする必要があっ
た。
り基板の表面近くの高屈折率層として形成され、導波路
中に光を閉じ込め、光スイッチ，変調器などの機能素子
を集積した光集積回路を構成することができる。特に光
集積回路の素子間の光路変換を行うために曲がり導波路
は重要である。このとき、曲がり導波路の曲率半径が小
さいほど短かい伝搬距離で光路を変換することができる
が、曲がり導波路の損失は曲率半径の減少にともない増
加する。これは、曲がり導波路において光が伝搬する時
曲がりの外側にはみ出した光の一部が半径方向に放射さ
れ、その放射損失は曲率半径が小さいほど大きくなるこ
とを意味している。光集積回路の目的の１つは素子の小
型化であり、これを実現するには、曲がり導波路の曲率
半径を小さく、かつ、放射損失を低くする必要があっ
た。
一般に曲がり導波路の放射損失は、曲がり部分の放射
に伴う導波光の減衰定数αで表わすことができ、この減
衰定数αは曲率半径Ｒと屈折率差ΔＮ（導波モードの実
行屈折率Ｎと導波路に近接する表面屈折率nsとの差Ｎ−
ns）とにより下記の式で決定される。
に伴う導波光の減衰定数αで表わすことができ、この減
衰定数αは曲率半径Ｒと屈折率差ΔＮ（導波モードの実
行屈折率Ｎと導波路に近接する表面屈折率nsとの差Ｎ−
ns）とにより下記の式で決定される。
αＡ・（N2−ｎ▲2 s▼）-1・exp（−Ｂ・Ｒ） ……（１） 但し,A、Ｂは導波路で決まる定数 従来、曲がり導波路の放射損失を低減するために、基
板の屈折率を減少させることが知られている酸化マグネ
シウムを曲がり導波路の外側に追拡散し、屈折率差ΔＮ
を大きくする方法が報告されている。
板の屈折率を減少させることが知られている酸化マグネ
シウムを曲がり導波路の外側に追拡散し、屈折率差ΔＮ
を大きくする方法が報告されている。
第４図は、従来の曲がり導波路の一例を示す斜視図で
あり、Ti拡散曲がり導波路32の外側に酸化マグネシウム
追拡散層33を形成した構造である。酸化マグネシウムの
追拡散により、Ti拡散導波路との屈折率差ΔＮを大きく
し、導波路への光閉じ込めを強めることで放射損失を低
減している。第４図において31はニオブ酸リチウム結晶
基板,32はTi拡散曲がり導波路,33は酸化マグネシウム追
拡散層である。マグネシウム追拡散法のTi拡散曲がり導
波路（ニオブ酸リチウム結晶基板）の放射損失低減への
利用は、ビー・シュパート（B.SCHUPPERT）のエレクト
ロニクス・レターズ（ELECTRONICS LETTERS）,23巻,15
号、797〜798ページに述べられている。
あり、Ti拡散曲がり導波路32の外側に酸化マグネシウム
追拡散層33を形成した構造である。酸化マグネシウムの
追拡散により、Ti拡散導波路との屈折率差ΔＮを大きく
し、導波路への光閉じ込めを強めることで放射損失を低
減している。第４図において31はニオブ酸リチウム結晶
基板,32はTi拡散曲がり導波路,33は酸化マグネシウム追
拡散層である。マグネシウム追拡散法のTi拡散曲がり導
波路（ニオブ酸リチウム結晶基板）の放射損失低減への
利用は、ビー・シュパート（B.SCHUPPERT）のエレクト
ロニクス・レターズ（ELECTRONICS LETTERS）,23巻,15
号、797〜798ページに述べられている。
この光導波路を基本にした光集積回路は、一般に光伝
送路に挿入され、光ファイバ中を伝搬された光を信号処
理するために使用される場合が多い。また、高速、大容
量の光通信システムでは、光ファイバとして単一モード
光ファイバが使用され、光源には半導体レーザが使われ
る。半導体レーザは直線偏光を射出するが、単一モード
光ファイバ中を伝搬された光は一般に楕円偏光となり、
また、その偏光状態も時間的に変動する。すなわち、光
集積回路と単一モード光ファイバを直結するためには、
光集積回路の特性の偏光依存性を除去する必要がある。
送路に挿入され、光ファイバ中を伝搬された光を信号処
理するために使用される場合が多い。また、高速、大容
量の光通信システムでは、光ファイバとして単一モード
光ファイバが使用され、光源には半導体レーザが使われ
る。半導体レーザは直線偏光を射出するが、単一モード
光ファイバ中を伝搬された光は一般に楕円偏光となり、
また、その偏光状態も時間的に変動する。すなわち、光
集積回路と単一モード光ファイバを直結するためには、
光集積回路の特性の偏光依存性を除去する必要がある。
結晶基板に形成された光導波路の導波光は、一般に独
立な２つのモード即ち、偏光方向が基板表面に垂直なTM
モードとそれに直交する偏光成分をもつTEモードに分離
される。例えば通常、良く用いられるLiNbO3 Z板では曲
がり導波路において、TMモードでは異常光に対する屈折
率差Δneが関与し、TEモードでは常光に対する屈折率差
Δnoが関与し、それらの大きさに差があるため（Δne＞
Δno）、TMモード、TEモードの光を各々導波させたとき
の放射損失をLoss(TM),Loss(TE)とするとLoss(TM)＜Los
s(TE)となり、光導波路に損失の偏光依存性が生ずる欠
点があった。酸化マグネシウムの追拡散では異常光に対
する屈折率neと常光に対する屈折率noが共に減少し、Δ
ne,Δnoが共に大きくなるため損失の偏光依存性を低減
するには至らない。
立な２つのモード即ち、偏光方向が基板表面に垂直なTM
モードとそれに直交する偏光成分をもつTEモードに分離
される。例えば通常、良く用いられるLiNbO3 Z板では曲
がり導波路において、TMモードでは異常光に対する屈折
率差Δneが関与し、TEモードでは常光に対する屈折率差
Δnoが関与し、それらの大きさに差があるため（Δne＞
Δno）、TMモード、TEモードの光を各々導波させたとき
の放射損失をLoss(TM),Loss(TE)とするとLoss(TM)＜Los
s(TE)となり、光導波路に損失の偏光依存性が生ずる欠
点があった。酸化マグネシウムの追拡散では異常光に対
する屈折率neと常光に対する屈折率noが共に減少し、Δ
ne,Δnoが共に大きくなるため損失の偏光依存性を低減
するには至らない。
本発明の目的は、基板表面の屈折率neを増加させるこ
とにより、損失の偏光依存性を低減した光導波路を提供
することにある。
とにより、損失の偏光依存性を低減した光導波路を提供
することにある。
本発明は、光学的異方性を有する結晶基板に不純物を
拡散して形成された曲線形状を含むチャンネル光導波路
において、少なくとも前記光導波路の曲線部分に沿った
隣接した部位に基板表面から外拡散（アウト・ディフュ
ージョン（out diffusion））が施されていることを特
徴とする光導波路である。
拡散して形成された曲線形状を含むチャンネル光導波路
において、少なくとも前記光導波路の曲線部分に沿った
隣接した部位に基板表面から外拡散（アウト・ディフュ
ージョン（out diffusion））が施されていることを特
徴とする光導波路である。
ニオブ酸リチウムに代表される光学的異方性を有する
結晶では、外拡散を施された部位では、異常光に対する
屈撤率neが増加する。このため、本発明では、異常光に
対する横方向の閉じ込めが弱くなり、常光と異常光（TE
モードとTMモード）との放射損失の差は減少し、光導波
路の損失偏光依存性は低減する。
結晶では、外拡散を施された部位では、異常光に対する
屈撤率neが増加する。このため、本発明では、異常光に
対する横方向の閉じ込めが弱くなり、常光と異常光（TE
モードとTMモード）との放射損失の差は減少し、光導波
路の損失偏光依存性は低減する。
従って、本発明により、損失の偏光依存性を従来例よ
りも改善することができる。
りも改善することができる。
第１図は本発明の一実施例の斜視図である。１は、Ｚ
軸が基板表面に垂直であるニオブ酸リチウム結晶基板,2
はTi拡散曲がり導波路,3は外拡散層である。Ti曲がり導
波路は、先ず、スパッタあるいは蒸着法等によって結晶
基板上にTi膜を堆積させ、フォトリソグラフィなどの微
細加工の工程を経てパターン化されたTi膜を熱拡散する
ことにより形成される。
軸が基板表面に垂直であるニオブ酸リチウム結晶基板,2
はTi拡散曲がり導波路,3は外拡散層である。Ti曲がり導
波路は、先ず、スパッタあるいは蒸着法等によって結晶
基板上にTi膜を堆積させ、フォトリソグラフィなどの微
細加工の工程を経てパターン化されたTi膜を熱拡散する
ことにより形成される。
拡散は一般にはで電気炉で行なわれ、真空または不活
性ガス雰囲気中で結晶基板を約1000℃に熱し、結晶表面
からLi2Oを外部へ放出して高屈折層（導波路）を形成す
る。Li2Oが外部へ放出されることにより、異常光に対す
る屈折率neが変化し、その屈折率増加量は10-3程度であ
る。これにより、異常光に対する横方向の閉じ込めが弱
くなり常光と異常光との放射損失の差は減少し、光導波
路の損失偏光依存性は低減する。
性ガス雰囲気中で結晶基板を約1000℃に熱し、結晶表面
からLi2Oを外部へ放出して高屈折層（導波路）を形成す
る。Li2Oが外部へ放出されることにより、異常光に対す
る屈折率neが変化し、その屈折率増加量は10-3程度であ
る。これにより、異常光に対する横方向の閉じ込めが弱
くなり常光と異常光との放射損失の差は減少し、光導波
路の損失偏光依存性は低減する。
第２図，第３図は、外拡散層を必要としない部分をLi
2CO3,LiNbO3などで覆い、熱処理を行なうことにより形
成した実施例の斜視図である。第２図は、Ti拡散曲がり
導波路外側のみに外拡散層３を有し、第３図は、Ti拡散
曲がり導波路の外周近傍に外拡散層３を施した場合であ
る。第２図、第３図のいずれの場合も、第１図と同様な
発明の効果が得られる。
2CO3,LiNbO3などで覆い、熱処理を行なうことにより形
成した実施例の斜視図である。第２図は、Ti拡散曲がり
導波路外側のみに外拡散層３を有し、第３図は、Ti拡散
曲がり導波路の外周近傍に外拡散層３を施した場合であ
る。第２図、第３図のいずれの場合も、第１図と同様な
発明の効果が得られる。
以上、説明したように本発明は光学的異方性を有する
結晶基板に不純物を拡散して形成されたチャンネル導波
路に沿った隣接した部位に外拡散層を設けることによ
り、異常光線に対する屈折率neを増加させて光導波路の
損失に関する偏光依存性を低減させる効果がある。
結晶基板に不純物を拡散して形成されたチャンネル導波
路に沿った隣接した部位に外拡散層を設けることによ
り、異常光線に対する屈折率neを増加させて光導波路の
損失に関する偏光依存性を低減させる効果がある。
第１図は、本発明による光導波路の一実施例を示す斜視
図、第２図は、Ti拡散曲がり導波路の外側のみ外拡散層
を有する実施例の斜視図、第３図は、Ti拡散曲がり導波
路の外周近傍に外拡散層を有する実施例の斜視図であ
る。第４図は従来の光導波路を示す斜視図である。 1,31……ニオブ酸リチウム結晶基板、2,32……Ti拡散曲
がり導波路、３……外拡散層、33……酸化マグネシウム
追拡散層。
図、第２図は、Ti拡散曲がり導波路の外側のみ外拡散層
を有する実施例の斜視図、第３図は、Ti拡散曲がり導波
路の外周近傍に外拡散層を有する実施例の斜視図であ
る。第４図は従来の光導波路を示す斜視図である。 1,31……ニオブ酸リチウム結晶基板、2,32……Ti拡散曲
がり導波路、３……外拡散層、33……酸化マグネシウム
追拡散層。
Claims (1)
- 【請求項１】光学的異方性を有する結晶基板に不純物を
熱拡散して形成された曲線形状を含むチャンネル光導波
路において、少なくとも前記光導波路の曲線部分に沿っ
た隣接した部位に基板表面から外拡散が施されているこ
とを特徴とする光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1006390A JP2847844B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1006390A JP2847844B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 光導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03214107A JPH03214107A (ja) | 1991-09-19 |
| JP2847844B2 true JP2847844B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=11739923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1006390A Expired - Lifetime JP2847844B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2847844B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5320840B2 (ja) * | 2008-06-17 | 2013-10-23 | 富士通株式会社 | 光デバイス及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-01-18 JP JP1006390A patent/JP2847844B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03214107A (ja) | 1991-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5785874A (en) | Optical waveguide device bonded through direct bonding and a method for fabricating the same | |
| US4795233A (en) | Fiber optic polarizer | |
| JP2679570B2 (ja) | 偏光分離素子 | |
| US5436992A (en) | Lithium niobate optical TE-TM mode splitter | |
| EP0753768A2 (en) | Wavelength changing device and laser beam generating apparatus | |
| US4983006A (en) | Polarization-independent optical waveguide switch | |
| US5749132A (en) | Method of fabrication an optical waveguide | |
| US4778236A (en) | Thin film optical element | |
| US4329016A (en) | Optical waveguide formed by diffusing metal into substrate | |
| Torner et al. | New type of guided waves in birefringent media | |
| JP2847844B2 (ja) | 光導波路 | |
| JP3225878B2 (ja) | ポリマ導波路及びその製造方法 | |
| JPH05173030A (ja) | 光導波路の曲がり構造 | |
| US4946240A (en) | Optical harmonic generation device | |
| JPH06186451A (ja) | 光導波路デバイス | |
| JP2855676B2 (ja) | 光導波路 | |
| JP2705790B2 (ja) | 光導波路及びその形成方法 | |
| Bulmer et al. | Single mode grating coupling between thin-film and fiber optical waveguides | |
| JP2580127B2 (ja) | 導波路形偏光子 | |
| JPH0820655B2 (ja) | 光波長変換素子 | |
| JP2765112B2 (ja) | 光導波路デバイス、光波長変換素子および短波長レーザ光源 | |
| US5834055A (en) | Guided wave device and method of fabrication thereof | |
| JP2862838B2 (ja) | 光導波路型偏光子 | |
| JP2973463B2 (ja) | 光導波路装置 | |
| JPH03191332A (ja) | 光波長変換素子およびその製造方法 |