JP2001330744A - Optical waveguide device, method for manufacturing the same, light source using the same and optical system using the same - Google Patents

Optical waveguide device, method for manufacturing the same, light source using the same and optical system using the same

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JP2001330744A
JP2001330744A JP2000152379A JP2000152379A JP2001330744A JP 2001330744 A JP2001330744 A JP 2001330744A JP 2000152379 A JP2000152379 A JP 2000152379A JP 2000152379 A JP2000152379 A JP 2000152379A JP 2001330744 A JP2001330744 A JP 2001330744A
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optical waveguide
face
substrate
optical
waveguide
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Japanese (ja)
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Kiminori Mizuuchi
公典 水内
Kazuhisa Yamamoto
和久 山本
Yasuo Kitaoka
康夫 北岡
Kenichi Kasasumi
研一 笠澄
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve coupling efficiency and to lower return light noise in direct coupling of a semiconductor laser and an optical waveguide device. SOLUTION: The end face of a substrate formed with the optical waveguide and the end face of the optical waveguide are formed at different angles.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コヒーレント光源
を応用した、光情報処理、光応用計測分野に使用される
導波路型光デバイスおよびその製造方法に関するもので
ある。さらに、導波路型デバイスを用いた光源および光
学システムに関するものである。
The present invention relates to a waveguide type optical device to which a coherent light source is applied and which is used in optical information processing and optical applied measurement fields, and a method of manufacturing the same. Further, the present invention relates to a light source and an optical system using a waveguide device.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信、光センサー、導波路レーザ、光
波長変換等の多くの分野において、光導波路を利用した
導波路型光デバイスの研究が盛んに行われている。導波
路型光デパイスの特徴として、光導波路に光を閉じ込め
ることで、高い導波パワー密度を長い相互作用長に渡っ
て実現できる。導波路上に種々の機能デバイスを実現で
きる。さらに、半導体レーザを光源として用いると、デ
バイスの小型化が可能となり、低コスト化、装置の小型
化により広い分野への応用が実現されている。導波路型
光デバイスの光源として半導体レーザを用いる場合、大
きな課題となるのが、光導波路に半導体レーザとの結合
である。具体的には結合の問題としては、結合自体の問
題と、半導体レーザに起因する問題に大別される。結合
の問題としては、結合方法の問題がある。結合方法とし
ては集光光学系を介して結合させる方法と、レーザと導
波路を直接結合させる方法があるが、小型化、安定化お
よび部品点数削減による低コスト化を実現するため直接
結合方式が主流に成りつつある。一方、半導体レーザの
特性に起因する問題もある。半導体レーザ光のスペクト
ルは反射戻り光により大きな影響を受ける。半導体レー
ザの出射光が外部で反射してレーザ自身に戻ると半導体
レーザの共振状態に影響を与え、レーザ光のノイズを増
大させる。さらに、出射光をマルチモード化したり、発
振波長を変動させるといった影響を与え、発振光のコヒ
ーレンスを劣化させる要因となる。
2. Description of the Related Art In many fields such as optical communication, optical sensors, waveguide lasers, and optical wavelength conversion, waveguide type optical devices using optical waveguides have been actively studied. As a feature of the waveguide type optical device, a high guided power density can be realized over a long interaction length by confining light in the optical waveguide. Various functional devices can be realized on the waveguide. Further, when a semiconductor laser is used as a light source, the size of the device can be reduced, and the application to a wide range of fields can be realized by reducing the cost and the size of the device. When a semiconductor laser is used as a light source of a waveguide type optical device, a major problem is the coupling of the optical waveguide with the semiconductor laser. Specifically, the problem of coupling is roughly classified into a problem of the coupling itself and a problem caused by the semiconductor laser. As a problem of the joining, there is a problem of the joining method. There are two coupling methods: coupling via a condensing optical system and direct coupling between the laser and the waveguide.The direct coupling method is used to realize miniaturization, stabilization, and cost reduction by reducing the number of parts. It is becoming mainstream. On the other hand, there is also a problem caused by the characteristics of the semiconductor laser. The spectrum of the semiconductor laser light is greatly affected by the reflected return light. When the emitted light of the semiconductor laser is reflected outside and returns to the laser itself, it affects the resonance state of the semiconductor laser and increases the noise of the laser light. Further, the output light has an effect of being multi-mode or changing the oscillation wavelength, thereby deteriorating the coherence of the oscillation light.

【0003】このため、通信に利用する導波路型光デバ
イスにおいては、光導波路と半導体レーザの間にレンズ
系を介してアイソレータを挿入し、光導波路から半導体
レーザへの戻り光の低減を図っている。さらに、非線形
光学効果を利用した第二高調波発生(SHG)素子にお
いては、より大きな問題が発生する。SHG素子は高効
率化を実現する方法として周期状分極反転構造を利用し
た擬似位相整合型(QPM)SHG素子が主流として使
用されているが、波長許容度が0.1nm程度と極端に
狭く、半導体レーザの波長変動により出力が大きく変動
する。このため、半導体レーザの発振波長が戻り光によ
り影響を受けると、出力の安定化が困難になるという問
題がある。これを防止するため、光導波路の入射端面を
斜めに研磨し導波路型光デバイスの光学軸と集光光学系
の光学軸を傾ける方法が提案されている。例えば、通信
に用いられている光ファイバと半導体レーザを結合させ
る場合、図5に示すようにファイバ30の端面33を斜
め研磨し、半導体レーザ32との結合をとることで半導
体レーザへの戻り光ノイズを低減していた。
For this reason, in a waveguide type optical device used for communication, an isolator is inserted between the optical waveguide and the semiconductor laser via a lens system to reduce return light from the optical waveguide to the semiconductor laser. I have. Further, in the second harmonic generation (SHG) element utilizing the nonlinear optical effect, a larger problem occurs. As the SHG element, a quasi phase matching (QPM) SHG element using a periodically poled structure is mainly used as a method for realizing high efficiency, but the wavelength tolerance is extremely narrow, about 0.1 nm, The output fluctuates greatly due to the wavelength fluctuation of the semiconductor laser. Therefore, if the oscillation wavelength of the semiconductor laser is affected by the return light, there is a problem that it is difficult to stabilize the output. In order to prevent this, a method has been proposed in which the incident end face of the optical waveguide is polished obliquely so that the optical axis of the waveguide type optical device and the optical axis of the condensing optical system are inclined. For example, when an optical fiber used for communication is coupled to a semiconductor laser, the end face 33 of the fiber 30 is obliquely polished as shown in FIG. Noise was reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】半導体レーザ光と導波
路型光デバイスを結合させる場合に、半導体レーザと光
導波路との高効率結合を可能にし、かつ半導体レーザへ
の戻り光を防止することで安定な発振を実現する方法を
提供する。
When a semiconductor laser beam is coupled to a waveguide type optical device, high efficiency coupling between the semiconductor laser and the optical waveguide is enabled, and return light to the semiconductor laser is prevented. A method for realizing stable oscillation is provided.

【0005】従来の集光光学系とアイソレータを用いる
方法では、部品点数が多くなる。さらに部品点数が増え
ると組立時に調整箇所が増えるためコストの削減が難し
くなるという課題があった。さらに、集光光学系、アイ
ソレータを挿入するためには、光学系の焦点距離を含
め、デバイスの大型化が避けられないという課題があっ
た。さらに、デバイスの大型化に伴い、機械的な安定性
の劣化が生じるという課題があった。
In the conventional method using a condensing optical system and an isolator, the number of components increases. Furthermore, when the number of parts increases, there is a problem that it is difficult to reduce the cost because the number of adjustment locations increases during assembly. In addition, there is a problem that in order to insert a condensing optical system and an isolator, the size of the device, including the focal length of the optical system, must be increased. Further, there is a problem that mechanical stability is deteriorated as the device becomes larger.

【0006】また、導波路型光デバイスの端面を斜め研
磨して、端面からの反射戻り光を低減する方法において
は、導波路型光デバイスの光軸と集光光学系の光軸が傾
くという点で光学系が複雑になるという課題があった。
さらに、集光光学系を必要とする点において、小型化が
困難であり、機械的な安定性が劣化するという課題があ
った。
In the method of obliquely polishing the end face of a waveguide type optical device to reduce the reflected light returning from the end face, the optical axis of the waveguide type optical device and the optical axis of the condensing optical system are inclined. There is a problem that the optical system becomes complicated in this respect.
In addition, there is a problem that downsizing is difficult in that a light collecting optical system is required, and mechanical stability is deteriorated.

【0007】さらに、基板の端面の入射側と出射側を異
なる角度で形成すると素子形状の素子間ばらつきが大幅
に増大し、量産工程において不具合が生じるという問題
があった。光導波路デバイスを量産するには、生産工程
の簡略化のため同一基板に同形状の素子を大量に作製
し、これを切断加工により各素子に分割する。とくに光
導波路デバイスの場合光導波路の入出射端面を光学研磨
する必要があるため、同一デバイスを横方向に並べたバ
ー状の基板を製造し、これを光学研磨した後切断により
各デバイスに分割することで切断工程の精度向上、簡略
化が図れる。しかしながら、基板の入出射部端面が異な
る角度を有するデバイスの場合、この工程の導入が難し
くなる。すなわち、角度の異なる入出射端面を有するバ
ー状の基板を作製して、これを切断した場合、形成され
る素子は場所により異なる長さのデバイスが形成され、
均一な形状のデバイス作製が難しくなる。
Furthermore, if the incident side and the outgoing side of the end face of the substrate are formed at different angles, there is a problem that the variation in element shape between the elements is greatly increased and a problem occurs in a mass production process. In order to mass-produce an optical waveguide device, a large number of devices having the same shape are formed on the same substrate to simplify the production process, and the devices are cut into individual devices by cutting. In particular, in the case of an optical waveguide device, it is necessary to optically polish the input and output end faces of the optical waveguide. Thereby, the accuracy of the cutting process can be improved and simplified. However, it is difficult to introduce this step in the case of a device in which the input / output section end faces of the substrate have different angles. In other words, when a bar-shaped substrate having different incident and exit end faces with different angles is manufactured and cut, a device having different lengths is formed depending on the location of the formed element,
It becomes difficult to produce a device having a uniform shape.

【0008】本発明は、上記問題点を解決し、単純な光
学系を用いても、半導体レーザへの反射戻り光を低減
し、安定な動作が可能となる導波路型光デバイスを提供
する。さらに、小型化が可能な半導体レーザとの直接結
合においても、半導体レーザへの反射戻り光を低減し、
同時に高い結合効率を実現可能な光導波路型デバイスお
よび、これを用いた光源および光学システムを提供する
ことを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a waveguide type optical device capable of performing stable operation by reducing reflected light returning to a semiconductor laser even when a simple optical system is used. Furthermore, even in direct coupling with a semiconductor laser that can be miniaturized, the reflected return light to the semiconductor laser is reduced,
It is another object of the present invention to provide an optical waveguide device capable of realizing high coupling efficiency, and a light source and an optical system using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光導波路デバイスは、基板と、前記基板の
表面近傍に形成された光導波路と、前記基板の入射側お
よび出射側の端面に形成された基板端面と、前記光導波
路の入射側および出射側の端面に形成された光導波路端
面と、を備え、前記基板端面は、前記光導波路端面より
広い面積を有し、前記入射側または出射側の少なくとも
いずれか一方の端面において、前記基板端面の法線と前
記光導波路端面の法線が互いに平行でないことを特徴と
している。
In order to solve the above-mentioned problems, an optical waveguide device according to the present invention comprises a substrate, an optical waveguide formed near the surface of the substrate, and end faces on the incident side and the exit side of the substrate. And an optical waveguide end face formed on an incident side and an exit side end face of the optical waveguide, wherein the substrate end face has an area larger than the optical waveguide end face, and Alternatively, at least one end face on the emission side, a normal line of the substrate end face and a normal line of the optical waveguide end face are not parallel to each other.

【0010】また、本発明の光源は、半導体レーザと、
上記光導波路デバイスとを備えている。
A light source according to the present invention comprises: a semiconductor laser;
The optical waveguide device.

【0011】また、本発明の光学システムは、上記光導
波路デバイスと、前記光導波路デバイスからの出射光を
被観測物体上に集光する集光光学系とを少なくとも具備
し、前記光導波路デバイスと被観測物体とが共焦点の関
係にあることを特徴としている。
Further, an optical system according to the present invention comprises at least the optical waveguide device and a condensing optical system for condensing light emitted from the optical waveguide device onto an object to be observed. It is characterized in that the object to be observed has a confocal relationship.

【0012】また、本発明の光導波路デバイスの製造方
法は、光導波路を形成する工程と、前記光導波路形成後
に基板端面を形成する工程と、を有し、画像処理装置に
より前記基板端面をエッジ検出し、前記イオン交換遮蔽
マスクと前記エッジ検出した基板端面の交点を基準に光
導波路の入射部端面を形成している。
Also, a method of manufacturing an optical waveguide device according to the present invention includes a step of forming an optical waveguide, and a step of forming an end face of a substrate after the formation of the optical waveguide, wherein the end face of the substrate is edged by an image processing apparatus. The incident end face of the optical waveguide is formed with reference to the intersection of the detected and ion-exchange shielding mask and the end face of the substrate whose edge has been detected.

【0013】また、本発明の光導波路デバイスの製造方
法は、光導波路を形成する工程と、前記光導波路形成後
に入射部端面を形成する工程と、を有し、画像処理装置
により前記入射部端面をエッジ検出し、前記イオン交換
遮蔽マスクと前記エッジ検出した入射部端面の交点を基
準に光導波路の基板端面を形成している。
Further, a method of manufacturing an optical waveguide device according to the present invention includes a step of forming an optical waveguide and a step of forming an end face of an incident portion after the formation of the optical waveguide. Is detected as an edge, and the substrate end face of the optical waveguide is formed with reference to the intersection of the ion exchange shielding mask and the end face of the incident part where the edge is detected.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明は、導波路型光デバイスに
おいて半導体レーザとの結合を安定で高効率にするた
め、新たな構造の光導波路を提案するものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention proposes an optical waveguide having a new structure in order to stably and efficiently couple a semiconductor laser in a waveguide type optical device.

【0015】半導体レーザを光源とする導波路型光デバ
イスにおいて、小型化を実現するには、半導体レーザと
光導波路を直接結合させることは有効な方法である。し
かしながら、半導体レーザと光導波路を直接結合させた
導波路型光デバイスにおいて、新たな課題が存在するこ
とが、明らかになった。
In a waveguide type optical device using a semiconductor laser as a light source, it is effective to directly couple the semiconductor laser and the optical waveguide in order to reduce the size. However, it has been clarified that a new problem exists in the waveguide type optical device in which the semiconductor laser and the optical waveguide are directly coupled.

【0016】第1の課題は、半導体レーザへの戻り光の
問題である。直接結合した場合、導波路型光デバイスの
端面と半導体レーザの端面が隣接するため、入射端面か
らの半導体レーザへの反射戻り光の影響は非常に小さく
なる。しかしながら、光導波路の出射側端面から反射し
た光が半導体レーザへ戻った場合に、半導体レーザの発
振スペクトルは大きな影響を受ける。直接結合の場合
は、光導波路の出射側端面からの反射戻り光を小さくす
る必要がある。
The first problem is a problem of returning light to the semiconductor laser. In the case of direct coupling, since the end face of the waveguide type optical device and the end face of the semiconductor laser are adjacent to each other, the influence of the reflected return light from the incident end face to the semiconductor laser is extremely small. However, when the light reflected from the emission-side end face of the optical waveguide returns to the semiconductor laser, the oscillation spectrum of the semiconductor laser is greatly affected. In the case of direct coupling, it is necessary to reduce the reflected return light from the end face of the optical waveguide on the emission side.

【0017】第2の課題は、導波路型光デバイスを共焦
点光学系で使用する場合に発生した問題である。共焦点
光学系とは図4に示す様に、光源26と照射体29がと
もに焦点を結ぶ光学系であり、光が2焦点の間に存在す
る光学系である。共焦点がそれぞれ反射率を有すると共
焦点間で共振器構造を構成する。共振器のわずかな振動
や外乱が生じると、共振器内に存在する光の位相がずれ
るため干渉効果により共振器内および共振器から出射す
る光の強度が変動する。導波路型光デバイスを共焦点光
学系で使用する例として、導波路型光デバイスとしてS
HG素子を光ディスクで使用する場合を説明する。
The second problem occurs when a waveguide type optical device is used in a confocal optical system. As shown in FIG. 4, the confocal optical system is an optical system in which the light source 26 and the irradiation body 29 are focused together, and is an optical system in which light exists between two focal points. When the confocal points each have a reflectance, a resonator structure is formed between the confocal points. When a slight vibration or disturbance of the resonator occurs, the phase of light existing in the resonator shifts, so that the intensity of light emitted from the resonator and from the resonator fluctuates due to an interference effect. As an example of using a waveguide type optical device in a confocal optical system, a waveguide type optical device such as S
The case where the HG element is used in an optical disk will be described.

【0018】SHG素子から出射された第2高調波は集
光光学系により集光されて、光ディスク上に集光され、
光ディスク上のピットを検出する。この場合、SHG素
子と光ディスクは共焦点光学系を形成する。ここで問題
となったのが、SHG素子の反射光である。SHG素子
の出射端面または入射端面からの反射光が存在すると、
共焦点光学系において共振器を形成する。このため、光
ディスクのピットを検出する信号に共振器の振動ノイズ
が混在してしまう。即ち、光ディスクの振動が共振器長
の変動を引き起こし、これがパワー変動となって検出光
強度を変化させ信号ノイズを大幅に増大させることが見
いだされた。わずか0.1%の反射でも、光ディスクの
検出信号に対しては大きなノイズ成分となった。
The second harmonic emitted from the SHG element is focused by a focusing optical system and focused on an optical disk.
Detects pits on the optical disk. In this case, the SHG element and the optical disk form a confocal optical system. The problem here is the reflected light of the SHG element. When there is light reflected from the output end face or the input end face of the SHG element,
A resonator is formed in the confocal optical system. Therefore, the vibration noise of the resonator is mixed in the signal for detecting the pit of the optical disk. That is, it has been found that the vibration of the optical disk causes a change in the length of the resonator, which causes a power change, thereby changing the intensity of the detected light and greatly increasing the signal noise. Even a reflection of only 0.1% became a large noise component with respect to the detection signal of the optical disk.

【0019】第1および第2の問題を解決するには、光
導波路の入射端面および出射端面の反射戻り光を0.0
1%以下に低減する必要がある。しかしながら、通常の
反射防止膜で、歩留まり良くこの値を実現するのは難し
い。一方、光導波路の端面を導波路の進行方向に対して
斜めに形成する方法がある。光導波路の入射部を導波路
の進行方向に対して斜めに形成する場合、光導波路と半
導体レーザの直接結合の結合効率が大幅に低下するとい
う問題があった。
In order to solve the first and second problems, the reflected return light at the entrance end face and the exit end face of the optical waveguide is reduced to 0.0.
It is necessary to reduce it to 1% or less. However, it is difficult to achieve this value with a high yield using a normal antireflection film. On the other hand, there is a method in which the end face of the optical waveguide is formed obliquely to the traveling direction of the waveguide. When the incident part of the optical waveguide is formed obliquely to the traveling direction of the waveguide, there is a problem that the coupling efficiency of the direct coupling between the optical waveguide and the semiconductor laser is greatly reduced.

【0020】これを解決するために、導波路の入射側の
基板端面は光導波路の進行方向に対して垂直に形成し、
出射側の基板端面のみ導波路の進行方向に対して傾けて
形成した。ところが、量産効果を高めるため、同一基板
に導波路型の素子を複数形成し、端面形成後に切り出し
て製造する場合に、基板の長さがそれぞれ異なることが
問題となった。片端面のみ角度の異なる基板を用いる
と、同一長さの複数のデバイスを単一基板から形成する
のが難しいという問題が生じた。
In order to solve this problem, the end face of the substrate on the incident side of the waveguide is formed perpendicular to the traveling direction of the optical waveguide.
Only the end face of the substrate on the emission side was formed inclined with respect to the traveling direction of the waveguide. However, when a plurality of waveguide-type elements are formed on the same substrate in order to enhance the mass production effect, and cut out after the end face is formed, a problem arises in that the lengths of the substrates are different. The use of a substrate having a different angle only on one end surface has a problem that it is difficult to form a plurality of devices having the same length from a single substrate.

【0021】また、上記問題は、導波路型の光波長変換
素子において、顕著な問題となった。光波長変換素子と
して代表的なものに、周期状の分極反転構造を非線形グ
レーティングとして、基本波と高調波間の位相整合をと
ることで高効率の波長変換を実現する擬似位相整合型
(以下QPMとする)光波長変換素子(以下SHG素子
とする)においては、波長変換が高効率で実現できる位
相整合波長範囲が0.1nm程度と非常に狭い。従っ
て、導波路からの戻り光により半導体レーザの発振波長
がわずかに変動しても、SHG素子の出力は大きく変動
し、安定動作が難しくなる。
The above problem has become a significant problem in a waveguide type optical wavelength conversion device. A typical example of an optical wavelength conversion element is a quasi-phase matching type (hereinafter referred to as QPM) which realizes highly efficient wavelength conversion by taking phase matching between a fundamental wave and a harmonic by using a periodic domain-inverted structure as a nonlinear grating. In an optical wavelength conversion element (hereinafter, referred to as an SHG element), the phase matching wavelength range in which wavelength conversion can be realized with high efficiency is as narrow as about 0.1 nm. Therefore, even if the oscillation wavelength of the semiconductor laser slightly fluctuates due to the return light from the waveguide, the output of the SHG element greatly fluctuates, and stable operation becomes difficult.

【0022】以上の問題を解決するため、本発明のポイ
ントとなるのは、光導波路を形成する基板において、基
板端面と光導波路端面を異なる角度で形成する点であ
る。さらに、光導波路型デバイスと半導体レーザの直接
結合を容易にする構成をとる点である。以下の実施の形
態において、それぞれのポイントについて説明する。
In order to solve the above problems, the point of the present invention is that, in the substrate on which the optical waveguide is formed, the substrate end face and the optical waveguide end face are formed at different angles. Another feature is that a configuration is adopted that facilitates direct coupling between the optical waveguide device and the semiconductor laser. In the following embodiments, each point will be described.

【0023】(実施の形態1)ここでは、本発明の光導
波路型デバイスを用いた光源について説明する。本発明
の光導波路デバイスの構成にいて図1を用いて説明す
る。図1において、1はLiNbO3基板、2は光導波
路、3は周期的分極反転構造、4は光導波路の入射端
面、5は光導波路の出射端面、6は基板の入射端面、7
は基板の出射端面、8は半導体レーザである。
(Embodiment 1) Here, a light source using an optical waveguide device of the present invention will be described. The configuration of the optical waveguide device of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is a LiNbO 3 substrate, 2 is an optical waveguide, 3 is a periodically poled structure, 4 is an incident end face of the optical waveguide, 5 is an emission end face of the optical waveguide, 6 is an incident end face of the substrate, 7
Is an emission end face of the substrate, and 8 is a semiconductor laser.

【0024】光導波路デバイスとして非線形光学効果を
有する周期状分極反転構造による光波長変換素子を例に
とった。半導体レーザ8から出た波長800nm帯の光
は、光導波路の入射端面4を通って光導波路2に結合
し、周期的分極反転構造3により入射光の半分の波長の
光に波長変換された後、光導波路の出射端面7より出射
される。光導波路はプロトン交換により形成され、サイ
ズは幅5μm、深さ2μm程度である。
An optical wavelength conversion device having a periodically poled structure having a nonlinear optical effect is taken as an example of an optical waveguide device. The light in the 800 nm wavelength band emitted from the semiconductor laser 8 is coupled to the optical waveguide 2 through the incident end face 4 of the optical waveguide, and is converted by the periodic polarization inversion structure 3 into light having a wavelength half that of the incident light. Are emitted from the emission end face 7 of the optical waveguide. The optical waveguide is formed by proton exchange and has a size of about 5 μm in width and about 2 μm in depth.

【0025】半導体レーザはAlGaAsレーザであ
り、光導波路と半導体レーザとの結合効率は光導波路端
面と半導体レーザの出射端面との距離が接近するに従い
増大する。結合効率50%以上を達成するには、その距
離を3μm以下に接近させる必要があり、結合効率60
%以上を達成するには2μm以下が要求される。光波長
変換素子の効率は半導体レーザとの結合効率の2乗に比
例するため、高効率の結合が不可欠である。
The semiconductor laser is an AlGaAs laser, and the coupling efficiency between the optical waveguide and the semiconductor laser increases as the distance between the end face of the optical waveguide and the emission end face of the semiconductor laser increases. In order to achieve a coupling efficiency of 50% or more, it is necessary to make the distance close to 3 μm or less.
% Or less is required to achieve 2% or less. Since the efficiency of the optical wavelength conversion element is proportional to the square of the coupling efficiency with the semiconductor laser, high-efficiency coupling is indispensable.

【0026】さらに半導体レーザと光導波路の結合にお
いて半導体レーザへの戻り光の低減が大きな課題であ
る。半導体レーザから出射された光が半導体レーザに戻
ると半導体レーザのノイズが大幅に増大する。これを防
止するため光導波路の出射端面を光導波路の進行方向に
対し、傾けて形成する方法が従来から用いられている。
Further, in coupling the semiconductor laser and the optical waveguide, reduction of return light to the semiconductor laser is a major problem. When the light emitted from the semiconductor laser returns to the semiconductor laser, the noise of the semiconductor laser greatly increases. In order to prevent this, a method of forming the emission end face of the optical waveguide at an angle to the traveling direction of the optical waveguide has been conventionally used.

【0027】導波路の出射端面の法線と光導波路の進行
方向とのなす角度としては3°以上で戻り光が約1/1
00になり、通信デバイス等の場合はさらにノイズ低減
が必要なため7〜8°以上が必要となる。角度に依存し
て戻り光ノイズが低減される。
When the angle formed between the normal to the exit end face of the waveguide and the traveling direction of the optical waveguide is 3 ° or more, the return light is approximately 1/1.
In the case of a communication device or the like, the noise needs to be further reduced. Return light noise is reduced depending on the angle.

【0028】従来光導波路の端面は基板の端面に形成さ
れていた。従って基板端面の法線と光導波路端面の法線
は同一面内にあるため、互いに平行であった。しかしな
がら、半導体レーザと直接結合の形態をとる場合に、光
導波路の出射部を斜めに形成する方法として (1)光導波路の入射部、出射部ともに斜めに形成す
る。 (2)光導波路の出射部は斜め、入射部は導波路に垂直
に形成する。 の2通りがあるがいずれの方法においても斜めの出射端
面は大きな問題となった。
Conventionally, the end face of the optical waveguide is formed on the end face of the substrate. Therefore, the normal to the end face of the substrate and the normal to the end face of the optical waveguide were in the same plane, and were therefore parallel to each other. However, in the case of direct coupling with a semiconductor laser, the method of forming the emission part of the optical waveguide obliquely is as follows: (1) Both the input part and the emission part of the optical waveguide are formed obliquely. (2) The output part of the optical waveguide is formed obliquely, and the input part is formed perpendicular to the waveguide. However, in any of the methods, the oblique exit end face becomes a serious problem.

【0029】(1)の方法は導波路型素子の形成は容易
である。通常のレンズ結合の場合や光ファイバーと導波
路デバイスとの結合の場合(1)の方法が採用される。
しかしながら、この方法では半導体レーザとの直接結合
において結合効率が極端に低下するという問題が生じ
た。
In the method (1), the formation of a waveguide element is easy. The method of (1) is adopted in the case of ordinary lens coupling or in the case of coupling between an optical fiber and a waveguide device.
However, this method has a problem that the coupling efficiency is extremely reduced in direct coupling with the semiconductor laser.

【0030】例えば、LiNbO3基板に形成した光導
波路の端面を、光導波路に対し4°程度傾けて形成した
場合、半導体レーザの出射光が光導波路と最も高い結合
を有した状態で光導波路と半導体レーザを近づけた場
合、スネルの法則より半導体レーザ端面と光導波路端面
の角度は光導波路と端面の角度は8°程度になる。
For example, when the end face of the optical waveguide formed on the LiNbO 3 substrate is inclined at about 4 ° with respect to the optical waveguide, the light emitted from the semiconductor laser is coupled with the optical waveguide in a state having the highest coupling with the optical waveguide. When the semiconductor laser is brought closer, the angle between the end face of the semiconductor laser and the end face of the optical waveguide is about 8 ° according to Snell's law.

【0031】一方、半導体レーザチップは幅が200μ
m程度とすると、半導体レーザと光導波路端面の距離は
最短でも12μmとなる。このため、直接結合の結合効
率は10%程度と極端に低下する。一方、光導波路端面
と半導体レーザ端面を平行にして近づけると光導波路と
半導体レーザの距離は1μm以下まで近づけることが可
能となるが、光導波路と角度を有しているため結合効率
は半分程度に低下してしまう。
On the other hand, the semiconductor laser chip has a width of 200 μm.
When the distance is about m, the distance between the semiconductor laser and the end face of the optical waveguide is at least 12 μm. For this reason, the coupling efficiency of the direct coupling is extremely reduced to about 10%. On the other hand, the distance between the optical waveguide and the semiconductor laser can be reduced to 1 μm or less by bringing the end face of the optical waveguide and the semiconductor laser close to each other, but the coupling efficiency is reduced to about half due to the angle with the optical waveguide. Will drop.

【0032】一方(2)の方式は、入射部が垂直である
ため、半導体レーザと光導波路の高効率の結合が可能と
なる。また、光導波路の出射部から半導体レーザへの戻
り光も防止できるため、半導体レーザの安定な発振が可
能となる。しかしながら、基板の両端面が異なる角度を
有する場合、デバイス作製の量産化の障害となる。
On the other hand, the method (2) allows the semiconductor laser and the optical waveguide to be coupled with high efficiency because the incident portion is vertical. In addition, since return light from the emission portion of the optical waveguide to the semiconductor laser can be prevented, stable oscillation of the semiconductor laser can be achieved. However, if both end faces of the substrate have different angles, it becomes an obstacle to mass production of device fabrication.

【0033】通常、導波路型素子を作製する場合、ウェ
ハによるプロセス処理を行った後、ダイシングソーによ
りチップサイズに切り出す。チップの切り出しは、基板
の幅および長さ方向をそろえて切断するため、基板の側
面は同一面内に形成される。このため、同一形状のチッ
プを切り出すためには、素子の両端面は平行にする必要
がある。導波路型デバイスは導波路方向にある程度の長
さが必要となる。基板端面が平行でなく角度を有する場
合には、場所により素子長が異なるため同一形状の素子
を切り出せなくなる。
Normally, when fabricating a waveguide type device, after performing a process process on a wafer, the device is cut into a chip size by a dicing saw. Since the chip is cut out in the same width and length direction as the substrate, the side surfaces of the substrate are formed in the same plane. Therefore, in order to cut out chips of the same shape, both end faces of the element must be parallel. A waveguide device requires a certain length in the waveguide direction. If the end faces of the substrate are not parallel and have an angle, the element length differs depending on the location, so that an element having the same shape cannot be cut out.

【0034】また、導波路型デバイスは導波路端面を鏡
面加工し光の入出力時に波面の乱れによる結合損失を低
減する必要がある。鏡面加工を行うには研磨による導波
路端面の磨き工程が必要となる。研磨加工を精度よく行
うには、加工面積をある程度必要とする。また加工面積
の周辺部では研磨加工の乱れが生じやすいため、加工面
の周辺部は使用できない等の問題があり、研磨面を形成
した後、切断により導波路型素子を分割して形成する方
法が採られている。
Further, in the waveguide type device, it is necessary to mirror-finish the end face of the waveguide to reduce the coupling loss due to the disturbance of the wavefront at the time of inputting and outputting light. In order to perform mirror finishing, a polishing step of the waveguide end face by polishing is required. To perform the polishing with high accuracy, a certain processing area is required. In addition, there is a problem that the peripheral portion of the processing surface cannot be used because the polishing process is likely to be disturbed in the peripheral portion of the processing area, and there is a problem that the peripheral portion of the processing surface cannot be used. Is adopted.

【0035】研磨加工の際にも、平行でない両端面を有
する導波路型デバイスの加工は困難になる。導波路型デ
バイスが連なって形成された基板の両端面を研磨加工す
ると、形成される導波路型デバイスの素子長は場所によ
り異なってくる。角度の異なるデバイスを切り出した
後、両端面を異なる角度に研磨加工すると、工程が複雑
化すると同時に、端面の面積を小さくするのに問題があ
るため、素子面積が大きくなり、材料費が高くなる。ま
た素子の小型化を妨げるという問題が生じた。
In the polishing process, it is difficult to process a waveguide device having non-parallel end faces. When both end faces of a substrate formed by a series of waveguide devices are polished, the element length of the formed waveguide device differs depending on the location. After cutting out devices with different angles, polishing both end faces to different angles complicates the process and at the same time has a problem in reducing the area of the end faces, so the element area increases and the material cost increases. . In addition, there is a problem that the miniaturization of the device is hindered.

【0036】これらの問題を解決するために、図1に示
す構造を提案する。即ち、基板端面と光導波路端面を異
なる角度で形成する。基板両端面は基板の切り出しが容
易なように、両端面平行に形成し、導波路端面は異なる
角度で形成する。導波路端面は、光導波路のNAを考慮
し、出射面では出射光が影響を受けないように、また入
射部では入射光が影響を受けないように光導波路の断面
より大きめに形成する。 最初に出射部について説明す
る。光導波路端面と基板端面の法線を出射部に形成する
メリットは、以下の3点である。
In order to solve these problems, a structure shown in FIG. 1 is proposed. That is, the end face of the substrate and the end face of the optical waveguide are formed at different angles. Both end faces of the substrate are formed parallel to each other so that the substrate can be easily cut out, and end faces of the waveguide are formed at different angles. Considering the NA of the optical waveguide, the end face of the waveguide is formed larger than the cross section of the optical waveguide so that the outgoing light is not affected at the exit surface and the incident light is not affected at the incident portion. First, the emission unit will be described. The merits of forming the normal line between the end face of the optical waveguide and the end face of the substrate at the emission part are the following three points.

【0037】半導体レーザへの戻り光を低減できる。The return light to the semiconductor laser can be reduced.

【0038】半導体レーザと光導波路の距離を近づけ
ることで結合効率向上が可能となる。
By reducing the distance between the semiconductor laser and the optical waveguide, the coupling efficiency can be improved.

【0039】基板の両端面が平行となるように形成す
ることで、基板の切り出しを容易にし、素子の小型化、
作製プロセスの容易化、量産化による低コスト化を可能
にする。出射部のみに形成する場合でも十分メリットは
ある。
By forming the both end surfaces of the substrate so as to be parallel, it is easy to cut out the substrate, to reduce the size of the element,
The manufacturing process can be simplified and cost reduction can be achieved by mass production. There is a sufficient merit even if it is formed only in the emission part.

【0040】次に、入射部に形成する場合のメリットに
ついて説明する。入射部において基板端面と導波路端面
を異なる角度で形成するメリットは、基板端面を平行に
形成できる点に加えてさらに、2つの利点がある。第1
の利点は、半導体レーザとの直接結合が容易になる点で
ある。
Next, a description will be given of the merits of the case where the light emitting device is formed at the incident portion. The merit of forming the substrate end face and the waveguide end face at different angles in the incident portion has two advantages in addition to the fact that the substrate end face can be formed in parallel. First
Is that direct coupling with a semiconductor laser is facilitated.

【0041】図2に半導体レーザと光導波路との結合の
様子を示す。光導波路2の端面4と、基板端面6と、半
導体レーザ8を近接して固定している。光導波路2の進
行方向に対して、光導波路端面4の法線と、基板端面6
の法線をそれぞれ異なる角度に傾けて形成する。
FIG. 2 shows how the semiconductor laser and the optical waveguide are coupled. The end face 4 of the optical waveguide 2, the end face 6 of the substrate, and the semiconductor laser 8 are fixed close to each other. With respect to the traveling direction of the optical waveguide 2, the normal to the optical waveguide end face 4 and the substrate end face 6
Are formed at different angles.

【0042】半導体レーザは、基板端面に接触させた
後、基板端面に沿って移動させることで最大の結合効率
が得られる点に調整する。基板端面の角度を最適な角度
に形成しておけば、半導体レーザの傾きを調整する必要
がなくなり、調整工程を簡略化できる。
The semiconductor laser is adjusted so that the maximum coupling efficiency can be obtained by moving the semiconductor laser along the substrate end surface after contacting the substrate end surface. If the angle of the end face of the substrate is formed at an optimum angle, it is not necessary to adjust the inclination of the semiconductor laser, and the adjustment process can be simplified.

【0043】さらに、半導体レーザの直接結合の際に半
導体レーザの破壊が非常に少なくなるという利点を有す
る。光導波路の端面が基板端面に対しわずかに窪んでい
るため半導体レーザの発光部分の端面が、基板に接触し
ない。このため半導体レーザ端面が破壊されることなく
光導波路端面に近づけることができる。
Another advantage is that the destruction of the semiconductor laser during direct coupling of the semiconductor laser is extremely reduced. Since the end surface of the optical waveguide is slightly depressed with respect to the substrate end surface, the end surface of the light emitting portion of the semiconductor laser does not contact the substrate. Therefore, the end face of the semiconductor laser can be brought close to the end face of the optical waveguide without being destroyed.

【0044】次に、入射部における基板端面、光導波路
端面、導波路進行方向の最適な関係について説明する。
半導体レーザを光導波路デバイスの端面に垂直に押し当
てた時に、光導波路と最大の結合効率が得られるために
は、光導波路端面、基板端面、光導波路の間に適切な関
係がある。基板端面にスネルの法則より屈折率の異なる
界面において光の進行方向は屈折する。従って、半導体
レーザからの出射光を効率よく光導波路に結合させるに
は、それぞれの面の角度と屈折率の間に特定の関係を満
足させなければならない。図2を用いてこの関係を説明
する。
Next, the optimal relationship between the end face of the substrate, the end face of the optical waveguide, and the traveling direction of the waveguide at the incident portion will be described.
In order to obtain the maximum coupling efficiency with the optical waveguide when the semiconductor laser is pressed perpendicularly to the end face of the optical waveguide device, there is an appropriate relationship between the end face of the optical waveguide, the end face of the substrate, and the optical waveguide. The light traveling direction is refracted at an interface having a different refractive index according to Snell's law on the substrate end face. Therefore, in order to efficiently couple outgoing light from the semiconductor laser to the optical waveguide, a specific relationship between the angle of each surface and the refractive index must be satisfied. This relationship will be described with reference to FIG.

【0045】半導体レーザからの出射光に対する光導波
路の実行屈折率をN1、基板端面6の法線と前記光導波
路端面4の法線のなす鋭角をθ3、前記基板端面4の法
線と前記光導波路2の伝搬方向のなす鋭角をθ2、前記
光導波路端面4の法線と前記光導波路2の伝搬方向のな
す鋭角をθ1とするとき、 θ1+θ2=θ3 ・・・(式1) sin(θ3)=N1*sin(θ1) ・・・(式2) の関係を満足する。
The effective refractive index of the optical waveguide for the light emitted from the semiconductor laser is N1, the acute angle between the normal to the substrate end face 6 and the normal to the optical waveguide end face 4 is θ3, and the normal to the substrate end face 4 and the light guide When an acute angle between the propagation direction of the waveguide 2 and θ2 is an acute angle between a normal line of the optical waveguide end face 4 and the propagation direction of the optical waveguide 2, θ1 + θ2 = θ3 (1) sin (θ3) = N1 * sin (θ1) (Equation 2) is satisfied.

【0046】ただし、この関係は半導体レーザと導波路
端面の間に空気が介在する場合で、例えば屈折率N2の
接着剤等でこの間を充填するような場合は、式2の関係
はN2*sin(θ3)=N1*sin(θ1)とな
る。半導体レーザと導波路デバイス間を充填材で埋める
と、外乱を受けにくく、埃等の影響を除去できる。また
適当な屈折率の材料を選択することで、反射防止効果が
得られるため、有効である。
However, this relationship is for the case where air is present between the semiconductor laser and the end face of the waveguide. For example, when the space is filled with an adhesive having a refractive index of N2, the relationship of equation 2 is N2 * sin. (Θ3) = N1 * sin (θ1). When the space between the semiconductor laser and the waveguide device is filled with the filler, it is less susceptible to disturbance and the influence of dust and the like can be removed. Also, by selecting a material having an appropriate refractive index, an antireflection effect can be obtained, which is effective.

【0047】光導波路端面の面積は基板端面と比べ、小
さく形成する。この理由は、半導体レーザを直接結合で
固定する場合に、基板端面にレーザを押し当てて基準を
とる。ここで基準面となるのが基板端面である。光導波
路端面は基板端面に対し奥まっているため、半導体レー
ザの活性層が基板に当たることなくレーザと導波路との
位置を最小に近づけることが可能となる。
The area of the end face of the optical waveguide is formed smaller than the end face of the substrate. The reason is that when the semiconductor laser is fixed by direct bonding, the laser is pressed against the end face of the substrate to take a reference. Here, the reference plane is the end face of the substrate. Since the end face of the optical waveguide is deeper than the end face of the substrate, the position of the laser and the waveguide can be minimized without the active layer of the semiconductor laser hitting the substrate.

【0048】また、基準面を利用するには、光導波路端
面の面積が大きすぎると、光導波路端面の凹部にレーザ
が落ち込んでしまうためよろしくない。光導波路端面の
大きさとしては、光導波路の実端面の面積より十分大き
く、かつ半導体レーザの基板端面の面積より小さいこと
が望ましい。少なくとも、半導体レーザを適切な位置に
配置した場合に、半導体レーザの基準面となる導波路の
基板端面部分が存在する必要がある。
To use the reference plane, if the area of the end face of the optical waveguide is too large, the laser falls into the concave portion of the end face of the optical waveguide. It is desirable that the size of the end face of the optical waveguide be sufficiently larger than the area of the actual end face of the optical waveguide and smaller than the area of the end face of the substrate of the semiconductor laser. At least, when the semiconductor laser is arranged at an appropriate position, it is necessary that a substrate end face portion of the waveguide serving as a reference plane of the semiconductor laser exists.

【0049】また、導波路端面が導波路の実端面(実際
の光導波路の断面)よりわずかに大きく形成する必要が
ある。その理由は、導波路から放射される光は、発散光
となり広がる。導波路端面の面積を導波路断面の面積と
等しくした場合、広がったビームが奥まった光導波路端
面から出射されるときに基板に当たる可能性がある。
Further, the end face of the waveguide must be formed slightly larger than the actual end face of the waveguide (the cross section of the actual optical waveguide). The reason is that the light emitted from the waveguide becomes divergent light and spreads. If the area of the waveguide end face is made equal to the area of the waveguide cross section, the spread beam may hit the substrate when emitted from the recessed optical waveguide end face.

【0050】基板に当たると、波面が乱れるため集光特
性が劣化するという問題が生じる。入射部においても同
様であり、入射する光が基板に蹴られるのを避けるた
め、導波路端面は導波路の実断面より大きくとる必要が
ある。導波路端面を実際に形成する場合でも、導波路断
面と同じ形状の導波路端面を形成するよりわずかに大き
な端面を形成する方が容易になって好ましい。
When hitting the substrate, the wavefront is disturbed, so that there is a problem that the light condensing characteristic is deteriorated. The same applies to the incident part. In order to prevent the incident light from being kicked by the substrate, the end face of the waveguide needs to be larger than the actual cross section of the waveguide. Even when a waveguide end face is actually formed, it is preferable to form a slightly larger end face than to form a waveguide end face having the same shape as the waveguide section.

【0051】入射部において導波路端面を傾けて形成す
ることで、導波路デバイスを共焦点光学系で使用する場
合の光学系ノイズを大幅に低減できる。導波路型デバイ
スを共焦点光学系で使用する場合、前述したように導波
路の端面からの反射光が光学系内で干渉効果を生じノイ
ズ成分となるが、導波路の端面を斜めに形成することで
端面からの反射光を大幅に低減できる。共焦点光学系は
光を集光して物体に当てて使用する光学系であり、光の
集光特性を利用する光学系、測長計、光ディスク等、一
般的によく利用される光学系である。
By forming the end face of the waveguide at the inclined portion at the incident portion, optical system noise when the waveguide device is used in a confocal optical system can be greatly reduced. When a waveguide device is used in a confocal optical system, the reflected light from the end face of the waveguide causes an interference effect in the optical system and becomes a noise component as described above, but the end face of the waveguide is formed obliquely. Thus, the light reflected from the end face can be greatly reduced. The confocal optical system is an optical system that condenses light and uses it by hitting an object, and is an optical system generally used, such as an optical system that utilizes the light condensing characteristics, a length measuring device, and an optical disk. .

【0052】また、基板の屈折率としては、2以上の屈
折率を有するのが好ましい。屈折率が2以上になると、
導波路端面の傾きに対し、導波路の入出射するビームの
傾きは2倍以上になる。ビームの傾きが大きいほど戻り
光の減衰は大きい。屈折率の大きな材料を用いると、わ
ずかな導波路端面の傾きにより戻り光を大幅に減衰でき
るため好ましい。
The substrate preferably has a refractive index of 2 or more. When the refractive index is 2 or more,
The inclination of the beam entering and exiting the waveguide is more than twice as large as the inclination of the end face of the waveguide. The greater the inclination of the beam, the greater the attenuation of the return light. It is preferable to use a material having a large refractive index because the return light can be greatly attenuated by a slight inclination of the waveguide end face.

【0053】また導波路端面の傾き、即ち導波路伝搬方
向と導波路端面との角度θ1の大きさは、2°以上が好
ましい。2°以上になると戻り光は数10分の1に低減
できる。さらに好ましくは5°〜10°程度が好まし
い。半導体レーザの戻り光ノイズを完全に除去するには
戻り光量を−40dB以下にする必要がある。この値を
実現できるのは無反射コートと5°以上の研磨角度を有
する場合である。しかしながら10°以上の角度を形成
すると導波路の傾きが大きく必要となり、基板の面積が
増大する。出射ビームの歪みが生じる等の問題が発生す
るからである。
The inclination of the waveguide end face, that is, the angle θ1 between the waveguide propagation direction and the waveguide end face, is preferably 2 ° or more. When the angle is 2 ° or more, the return light can be reduced to several tenths. More preferably, the angle is about 5 ° to 10 °. In order to completely remove the return light noise of the semiconductor laser, the return light amount needs to be -40 dB or less. This value can be realized when the antireflection coat and the polishing angle are 5 ° or more. However, forming an angle of 10 ° or more requires a large inclination of the waveguide, and increases the area of the substrate. This is because problems such as distortion of the output beam occur.

【0054】さらに、入射部、出射部共に基板端面、導
波路端面それぞれの法線と導波路進行方向とが平行でな
い場合は、図1に示すように、半導体レーザと直接結合
が容易になり、かつ戻り光ノイズが低減でき、同時に共
焦点光学系に使用する場合においても、光のノイズを大
幅に低減できる。さらに、入射部と出射部の構造を等し
くすることで、入射光と出射光の方向を同一方向にあわ
せることが可能となる。この結果、光導波路デバイスを
利用して光学系を形成する場合に、角度あわせが容易に
なる。
Further, when the normal line of the substrate end face and the normal line of the waveguide end face are not parallel to the waveguide traveling direction, the direct coupling with the semiconductor laser is facilitated as shown in FIG. In addition, return light noise can be reduced, and at the same time, light noise can be significantly reduced even when used in a confocal optical system. Furthermore, by making the structures of the incident part and the outgoing part equal, it becomes possible to match the directions of the incident light and the outgoing light in the same direction. As a result, when an optical system is formed using an optical waveguide device, angle adjustment is facilitated.

【0055】基板端面と導波路端面を異なる角度、即
ち、異なるプロセスで形成することは、デバイス形成に
光学研磨プロセスを用いる必要がなくなるため、工程の
簡略化、量産性の向上を可能にする。光の入出力に利用
される導波路端面は、せいぜい10μm角程度の大きさ
であり、この面積に渡り光学面を形成すれば光の入出力
が効率よく行われる。ところが実際光学研磨で形成する
のは、基板の端面全体であり、そのために複雑で時間の
かかる光学研磨プロセスを必要とする。ところが本発明
の構成をとれば、導波路端面のみを鏡面加工することで
デバイスが形成できるという利点を有する。
Forming the end face of the substrate and the end face of the waveguide at different angles, that is, by different processes eliminates the need to use an optical polishing process for device formation, thereby simplifying the process and improving mass productivity. The end face of the waveguide used for inputting and outputting light has a size of at most about 10 μm square. If an optical surface is formed over this area, input and output of light can be performed efficiently. However, actually, the entire surface of the end face of the substrate is formed by optical polishing, which requires a complicated and time-consuming optical polishing process. However, the configuration of the present invention has an advantage that a device can be formed by mirror-finishing only the waveguide end face.

【0056】次に、この導波路型デバイスの作製方法に
ついて述べる。光導波路の端面と基板端面を異なる角度
で形成するには、通常の端面研磨で形成するのは難し
い。作製方法としては、ダイシングソーを利用した研削
加工による方法、半導体プロセスで使用されるプラズマ
エッチングを利用して形成する方法、レーザ加工等があ
る。研削加工で形成する方法は、機械加工の一種の研削
加工で切断面を形成する方法である。導波路端面の厚み
がせいぜい数μm距離も10μm程度なので切削加工面
がわずかであるため鏡面加工も容易である。光導波路の
それぞれの面を研削加工で形成した後基板端面を切断し
て形成する。機械精度で加工が可能であり量産性にも優
れる。
Next, a method for manufacturing the waveguide device will be described. In order to form the end face of the optical waveguide and the end face of the substrate at different angles, it is difficult to form the end face by ordinary edge polishing. As a manufacturing method, there are a method using grinding using a dicing saw, a method using plasma etching used in a semiconductor process, a laser processing, and the like. The method of forming by a grinding process is a method of forming a cut surface by a kind of grinding process of a mechanical process. Since the end face of the waveguide has a thickness of at most several μm and a distance of about 10 μm, the mirror-finished surface is easy because the cut surface is small. After each surface of the optical waveguide is formed by grinding, the substrate end surface is cut and formed. It can be machined with high precision and has excellent mass productivity.

【0057】研削加工において、注意するのは加工面の
鏡面性の向上である。研削加工による端面形成は加工傷
がわずかに残るため鏡面性が劣化するという問題があ
る。これによって入出射の波面が乱れるため、結合効率
の劣化、および出射光波面の劣化等の問題が生じる場合
があった。これを防止する方法としては、化学エッチン
グを併用して用いることである。
In grinding, attention should be paid to improving the mirror surface of the processed surface. The end face formation by the grinding process has a problem that the mirror finish is deteriorated because a slight processing flaw is left. This disturbs the wavefront of the incoming and outgoing light, which may cause problems such as deterioration of the coupling efficiency and deterioration of the outgoing light wavefront. As a method for preventing this, chemical etching is used in combination.

【0058】第1の方法は研削時に、基板の溶融性を有
する研磨剤を使用しながら研削を行う方法であり、第2
の方法は、研削加工の後に基板の溶融性のエッチング液
で基板表面をわずかに溶かす方法であり、これによっ
て、研削面の鏡面性が大幅に向上する。
The first method is a method of performing grinding while using an abrasive having a melting property of the substrate at the time of grinding.
Is a method of slightly dissolving the substrate surface with a fusible etching solution for the substrate after the grinding process, whereby the mirror surface of the ground surface is greatly improved.

【0059】ドライエッチングを利用した端面加工も可
能である。半導体レーザ等の端面をドライエッチングで
形成する方法等が報告されており、導波路端面をドライ
エッチングで形成することも容易である。導波路端面を
形成するためのエッチング深さが数μm程度であるた
め、ドライエッチングによる端面形成も容易である。フ
ォトリソグラフィ法を用いて、一度にウェハ全体のパタ
ーニングおよびエッチング加工ができるため、量産性に
優れる。
Edge processing utilizing dry etching is also possible. A method of forming the end face of a semiconductor laser or the like by dry etching has been reported, and it is easy to form the end face of the waveguide by dry etching. Since the etching depth for forming the waveguide end face is about several μm, the end face formation by dry etching is also easy. Since the entire wafer can be patterned and etched at once by using the photolithography method, mass productivity is excellent.

【0060】レーザによる端面加工も可能である。レー
ザとしては基板の吸収波長域の波長のレーザを用いる。
特にエキシマレーザは短波長であり光のエネルギー密度
が高いため、鏡面加工に適している。例えばLiNbO
3基板の加工を行う場合、LiNbO3の吸収波長:0.
3μmより短波長のArFレーザを用いる。波長0.2
5μmのレーザを用いた場合は加工面がわずかに凹凸し
鏡面の加工が難しかった。これは、レーザの吸収による
熱的な破壊が中心にレーザ加工が行われているからであ
り、レーザにより溶融した基板が再付着することにより
端面の鏡面性が劣化するためである。一方、ArFは発
振波長が0.2μm以下であり、LiNbO3基板を化
学的に分解除去できる。分解されたLiNbO3は基板
に再付着することがないため、エッチング面は鏡面状態
となり、光の入出力を高効率に行える。また導波路型デ
バイスから出射された光の波面の乱れがほとんどないた
め、コヒーレントの高い光が利用できるため、集光特性
に優れた出射光を実現できる。
End face processing by laser is also possible. As the laser, a laser having a wavelength in the absorption wavelength range of the substrate is used.
In particular, an excimer laser has a short wavelength and a high energy density of light, and thus is suitable for mirror finishing. For example, LiNbO
When processing three substrates, the absorption wavelength of LiNbO 3 : 0.1.
An ArF laser having a wavelength shorter than 3 μm is used. Wavelength 0.2
When a laser of 5 μm was used, the processed surface was slightly uneven, and it was difficult to process a mirror surface. This is because laser processing is performed mainly on thermal destruction due to laser absorption, and the mirror surface of the end face is degraded due to reattachment of the substrate melted by the laser. On the other hand, ArF has an oscillation wavelength of 0.2 μm or less, and can chemically decompose and remove a LiNbO 3 substrate. Since the decomposed LiNbO 3 does not adhere again to the substrate, the etched surface becomes a mirror surface, and light can be input and output with high efficiency. In addition, since the wavefront of the light emitted from the waveguide device is hardly disturbed, light with high coherence can be used, so that emitted light having excellent light-collecting characteristics can be realized.

【0061】(実施の形態2)ここでは、光導波路端面
の位置を高精度で形成する方法について説明する。図1
に示した光源の構成から明らかなように、光導波路端
面、基板端面と光導波路の位置関係は高精度で形成する
必要がある。具体的には、光導波路の幅は数μmオーダ
であり、半導体レーザと光導波路の位置関係は0.1μ
mオーダで精度よく位置合わせしないと高効率な結合を
実現できない。従って、光導波路端面および基板端面と
光導波路の位置関係は1μm以下の精度で形成する必要
がある。本実施の形態では、光導波路マスクを利用して
高精度で導波路端面および基板端面を形成する方法につ
いて説明する。
(Embodiment 2) Here, a method for forming the position of the end face of the optical waveguide with high precision will be described. FIG.
As is clear from the configuration of the light source shown in FIG. 1, the positional relationship between the optical waveguide end face, the substrate end face, and the optical waveguide needs to be formed with high precision. Specifically, the width of the optical waveguide is on the order of several μm, and the positional relationship between the semiconductor laser and the optical waveguide is 0.1 μm.
Unless the alignment is accurate with the order of m, high-efficiency coupling cannot be realized. Therefore, the positional relationship between the optical waveguide end face and the substrate end face and the optical waveguide must be formed with an accuracy of 1 μm or less. In the present embodiment, a method for forming a waveguide end face and a substrate end face with high accuracy using an optical waveguide mask will be described.

【0062】光導波路の製造方法としてイオン交換を利
用した光導波路の製造方法の場合について説明する。イ
オン交換で光導波路を形成する場合、光導波路のパター
ンを金属マスク等のイオン遮蔽マスク等を利用して選択
的にイオン交換を行う。通常マスクパターンはイオン交
換後に除去するが、このマスクパターンを利用して端面
を形成する方法を提案する。
A method of manufacturing an optical waveguide using ion exchange will be described as a method of manufacturing an optical waveguide. When the optical waveguide is formed by ion exchange, the pattern of the optical waveguide is selectively exchanged using an ion shielding mask such as a metal mask. Usually, the mask pattern is removed after ion exchange, but a method for forming an end face using this mask pattern is proposed.

【0063】例えば、イオン交換後にまず基板端面を形
成する。基板端面を形成するにはダイシングソーにより
基板を切断して端面を形成する。形成された基板端面の
面精度は入射部では半導体レーザとの位置合わせを考慮
する必要があるため1μm以下の面荒さに仕上げる必要
がある。基板端面と光導波路とのなす角度は、マスクパ
ターンにより正確に形成できる。次に、光導波路の入射
部端面を形成する。基板端面と導波路との交点を画像処
理により認識することで0.1μm程度の高い精度で位
置合わせが行える。この点を基準に光導波路端面を形成
する。その後、マスク除去することでデバイスが形成さ
れる。
For example, after ion exchange, a substrate end face is first formed. To form the end face of the substrate, the substrate is cut by a dicing saw to form an end face. The surface accuracy of the end face of the formed substrate must be finished to a surface roughness of 1 μm or less because it is necessary to consider the alignment with the semiconductor laser at the incident portion. The angle between the end face of the substrate and the optical waveguide can be accurately formed by the mask pattern. Next, the end face of the incident part of the optical waveguide is formed. By recognizing the intersection between the substrate end face and the waveguide by image processing, the alignment can be performed with high accuracy of about 0.1 μm. An optical waveguide end face is formed based on this point. Thereafter, the device is formed by removing the mask.

【0064】導波路端面形成後に、基板端面を形成する
方法もある。イオン交換後にイオン交換マスクパターン
を基準に光導波路端面を形成する。形成方法は、前述し
たドライエッチング、ダイシング、レーザ加工等で形成
する。ウェハのまま処理できるため、プロセスが容易に
なり量産化が可能である。その後、光導波路と導波路端
面の交点を画像検出し、この点を基準にして基板端面を
形成する。基板端面の形成は基板の切断加工が必要であ
るため、ダイシング加工で形成する。この方法を用いる
と、最初に導波路端面を形成する際の位置合わせは比較
的低い精度で形成可能という利点を有する。
There is also a method of forming a substrate end face after forming a waveguide end face. After ion exchange, an end face of the optical waveguide is formed based on the ion exchange mask pattern. The formation is performed by the above-described dry etching, dicing, laser processing, or the like. Since the wafer can be processed as it is, the process is facilitated and mass production is possible. Thereafter, an image of the intersection between the optical waveguide and the end face of the waveguide is detected, and the end face of the substrate is formed based on this point. Since the substrate end face requires cutting of the substrate, it is formed by dicing. When this method is used, there is an advantage that the alignment when forming the waveguide end face for the first time can be performed with relatively low accuracy.

【0065】また、基板端面近傍に鏡面加工を施す場
合、エッジ近傍で基板の欠けやクラックが多発して、素
子の作製歩留まりを低下させるという問題が生じたが、
導波路端面形成後に基板端面(鏡面加工ではない)を形
成することでこの問題も解決可能となった。基板端面を
形成する際に画像検出により高精度で位置合わせすれ
ば、精度よく導波路、基板端面、導波路端面が形成でき
る。イオン交換マスクとして金属マスクを用いると数1
0nm程度でイオン遮蔽効果が得られる。このため、導
波路端面形成および基板端面形成の妨げにはならない。
In the case where mirror polishing is performed near the edge of the substrate, chipping and cracking of the substrate frequently occur near the edge, causing a problem of lowering the production yield of the element.
This problem can be solved by forming a substrate end surface (not a mirror finish) after forming the waveguide end surface. The waveguide, the substrate end face, and the waveguide end face can be formed with high accuracy by performing high-precision alignment by image detection when forming the substrate end face. When a metal mask is used as an ion exchange mask,
An ion shielding effect can be obtained at about 0 nm. This does not hinder the formation of the waveguide end face and the substrate end face.

【0066】また金属マスクはエッジの画像検出の際、
高いコントラストが得られため、高精度の画像検出が容
易である等の利点も有する。光導波路マスクを画像検出
に利用することで、位置合わせがマスクの作製精度で行
えるため高精度の位置決めを実現できる。
The metal mask is used for detecting the edge image.
Since high contrast can be obtained, there are also advantages such as easy high-accuracy image detection. By using the optical waveguide mask for image detection, high-precision positioning can be realized because alignment can be performed with the mask manufacturing accuracy.

【0067】光導波路の形成方法として、装荷またはリ
ッジ導波路等の基板表面に突起状のストライプ構造を有
する光導波路の使用も有効である。これらの導波路は、
導波路形成後に導波路の位置を正確に検出できる。導波
路の位置を基準に導波路端面および、基板端面を高精度
で形成することが可能となるため、画像検出により容易
に光導波路端面部分が検出できるという利点を有する。
As a method of forming an optical waveguide, it is also effective to use an optical waveguide having a protruding stripe structure on the substrate surface such as a loading or ridge waveguide. These waveguides are
After the formation of the waveguide, the position of the waveguide can be accurately detected. Since the waveguide end face and the substrate end face can be formed with high accuracy based on the position of the waveguide, there is an advantage that the optical waveguide end face portion can be easily detected by image detection.

【0068】(実施の形態3)ここでは本発明の光源を
用いた光学システムについて説明する。図3に光ディス
クからの情報を読みとる光学システムについて説明す
る。図3において、20は実施の形態1で説明した図1
の光源、21はコリメートレンズ、22は検出器、23
はビームスプリッタ、24は集光光学系、25は光ディ
スクである。半導体レーザ8から出た光は、光入射端4
から導波路2に入射し、分極反転構造3により波長変換
される。波長変換された光は、出射端5から出射し、コ
リメート光学系21によりコリメートされた後、集光光
学系24により光ディスク25の盤面上に集光される。
ここで反射された光は集光光学系24によりコリメート
された後、ビームスプリッタ23で反射され、検出器2
2で検出され、光ディスク25の盤面上に記載された情
報を読みとることができる。
(Embodiment 3) Here, an optical system using the light source of the present invention will be described. FIG. 3 illustrates an optical system for reading information from an optical disk. In FIG. 3, reference numeral 20 denotes FIG. 1 described in the first embodiment.
, 21 is a collimating lens, 22 is a detector, 23
Denotes a beam splitter, 24 denotes a condensing optical system, and 25 denotes an optical disk. The light emitted from the semiconductor laser 8 is incident on the light incident end 4.
And enters the waveguide 2 and is wavelength-converted by the domain-inverted structure 3. The wavelength-converted light is emitted from the emission end 5, collimated by the collimating optical system 21, and then focused on the surface of the optical disk 25 by the focusing optical system 24.
The light reflected here is collimated by the condensing optical system 24, then reflected by the beam splitter 23, and
2 and the information written on the surface of the optical disk 25 can be read.

【0069】本発明の光学システムで有利な点は、第1
に半導体レーザへの光デバイスおよび光学システムから
の戻り光がない点である。従来の光ディスクでは半導体
レーザを直接光源として用いていた。このため半導体レ
ーザに光が戻ることで、半導体レーザの戻り光ノイズが
大幅に増大するという問題があった。このため、半導体
レーザは高周波重畳装置が必要であったが、高周波重畳
による光源ノイズの増大は回避できなかった。
The advantages of the optical system of the present invention are as follows.
Another problem is that there is no return light from the optical device and the optical system to the semiconductor laser. Conventional optical disks use a semiconductor laser as a direct light source. For this reason, there is a problem that returning light to the semiconductor laser significantly increases return light noise of the semiconductor laser. For this reason, a semiconductor laser requires a high frequency superimposing device, but an increase in light source noise due to high frequency superimposition cannot be avoided.

【0070】本発明の構成では、半導体レーザから出た
光は、導波路の入射端面および出射端面で一部反射され
るが、共に導波路に対し導波路端面が角度を有している
ため、半導体レーザへの戻り光とならず、低ノイズの光
源特性が実現できた。さらに、光波長変換素子は、基本
波を高調波に波長変換して用いるため、光学システムは
高調波に対して設計されている。
In the structure of the present invention, the light emitted from the semiconductor laser is partially reflected at the input end face and the output end face of the waveguide, but since the waveguide end face has an angle with respect to the waveguide, Light was not returned to the semiconductor laser, and light source characteristics with low noise were realized. Further, since the optical wavelength conversion element is used after converting the wavelength of a fundamental wave into a harmonic, the optical system is designed for the harmonic.

【0071】従って、光導波路から変換されない基本波
が一部出射した場合でも、コリメートおよび集光光学系
では完全に集光、コリメートされないため、半導体レー
ザにその出射光が戻ることはない。従って、半導体レー
ザは戻り光の影響を受けることなく低ノイズで発振する
ことができる。
Accordingly, even when a fundamental wave that is not converted is partially emitted from the optical waveguide, the emitted light does not return to the semiconductor laser because it is not completely condensed and collimated by the collimating and condensing optical system. Therefore, the semiconductor laser can oscillate with low noise without being affected by the return light.

【0072】一方、共焦点光学系における干渉ノイズに
対しても、強い構成となっている。光を光ディスク25
の盤面上で集光している光学系は、この集光点と光導波
路の出射部または、入射部との間で共焦点光学系を構成
している。このため、それぞれの集光点で反射光が存在
すると共焦点光学系内で共振器を構成し、その干渉効果
により光の強度が変化することでノイズの原因となる。
On the other hand, the configuration is also strong against interference noise in the confocal optical system. Optical disk 25
The optical system that converges light on the surface of the board constitutes a confocal optical system between the converging point and the exit or entrance of the optical waveguide. For this reason, if reflected light exists at each of the condensing points, a resonator is formed in the confocal optical system, and the intensity of light changes due to the interference effect, thereby causing noise.

【0073】しかしながら、本構成では、光導波路の出
射端面は光軸に対して斜めに形成されているため、共焦
点光学系内への反射戻り光はほとんどない。さらに、光
導波路の入射端面も、光導波路に対して斜めに形成され
ているため、共焦点光学系への反射光はほとんど存在し
ない。
However, in this configuration, since the exit end face of the optical waveguide is formed obliquely with respect to the optical axis, there is almost no reflected return light into the confocal optical system. Further, since the incident end face of the optical waveguide is also formed obliquely with respect to the optical waveguide, there is almost no reflected light to the confocal optical system.

【0074】従って、低ノイズの光学系を構成できる。
さらに、基板端面と光導波路端面を異なる角度で形成す
ることで、光導波路の端面反射を防止したまま、基板端
面と光の出射方向を垂直にできる。このため、基板端面
を基準に光源の光軸出しが容易に行えるという利点を有
する。基板端面にグレーティング構造を形成すれば、基
板からの反射戻り光を観測しながら、光源の光軸だしが
容易に行えるという利点も有する。この様な、特性が実
現できるのは、導波路端面と基板端面を異なる角度で形
成した導波路デバイスを利用した光学システムだからで
ある。
Therefore, a low-noise optical system can be constructed.
Further, by forming the end face of the substrate and the end face of the optical waveguide at different angles, it is possible to make the light exit direction perpendicular to the end face of the substrate while preventing the end face reflection of the optical waveguide. Therefore, there is an advantage that the optical axis of the light source can be easily set with reference to the end face of the substrate. The formation of the grating structure on the end face of the substrate also has the advantage that the optical axis of the light source can be easily adjusted while observing the reflected return light from the substrate. Such characteristics can be realized because of an optical system using a waveguide device in which the waveguide end face and the substrate end face are formed at different angles.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、基板端面と導波路
端面を角度をつけて形成することで、半導体レーザと光
導波路の直接結合が容易になり、その実用効果は大き
い。
As described above, by forming the end face of the substrate and the end face of the waveguide at an angle, direct coupling between the semiconductor laser and the optical waveguide is facilitated, and the practical effect is large.

【0076】また、その光導波路デバイスと半導体レー
ザを組み合わせた光源を用いることで、光学システムの
ノイズを大幅に低減することが可能となり、低ノイズの
光学システム形成が可能となり、その実用効果は大き
い。
Further, by using a light source in which the optical waveguide device and the semiconductor laser are combined, it is possible to greatly reduce the noise of the optical system, to form an optical system with low noise, and to obtain a large practical effect. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光導波路デバイスにより形成された光
源の構造を表す図
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a light source formed by an optical waveguide device of the present invention.

【図2】半導体レーザと光導波路の直接結合の様子を表
す図
FIG. 2 is a diagram showing a state of direct coupling between a semiconductor laser and an optical waveguide;

【図3】本発明の光学システムの構成図FIG. 3 is a configuration diagram of an optical system according to the present invention.

【図4】共焦点光学系を示す図FIG. 4 is a diagram showing a confocal optical system.

【図5】従来の光導波路デバイスの構成図FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional optical waveguide device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LiNbO3基板 2 光導波路 3 周期的分極反転構造 4 光導波路の入射端面 5 光導波路の出射端面 6 基板の入射端面 7 基板の出射端面 8 半導体レーザ 21 コリメートレンズ 22 検出器 23 ビームスプリッタ 24 集光光学系 25 光ディスク 26 光源 27 レンズ 28 レンズ 29 照射体 30 ファイバ 31 コア 32 半導体レーザ 33 端面REFERENCE SIGNS LIST 1 LiNbO 3 substrate 2 optical waveguide 3 periodic polarization reversal structure 4 incident end face of optical waveguide 5 emission end face of optical waveguide 6 incidence end face of substrate 7 emission end face of substrate 8 semiconductor laser 21 collimating lens 22 detector 23 beam splitter 24 condensing Optical system 25 Optical disk 26 Light source 27 Lens 28 Lens 29 Irradiator 30 Fiber 31 Core 32 Semiconductor laser 33 End face

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 5/022 G02B 6/12 B M (72)発明者 北岡 康夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 笠澄 研一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA03 KA15 MA07 NA08 PA24 RA01 RA04 TA00 2K002 AA01 AA02 AA04 AB12 BA01 CA03 DA06 FA17 FA24 GA10 HA20 5D119 AA12 AA20 BA01 EC27 FA05 JA29 JA36 NA05 5F073 AB21 AB23 BA01 BA09 CA05 EA26 FA30 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 5/022 G02B 6/12 BM (72) Inventor Yasuo Kitaoka 1006 Kazuma Kazuma, Kadoma, Osaka Matsushita Electric Within Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Kenichi Kasumi 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.F-term (reference) GA10 HA20 5D119 AA12 AA20 BA01 EC27 FA05 JA29 JA36 NA05 5F073 AB21 AB23 BA01 BA09 CA05 EA26 FA30

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板と、 前記基板の表面近傍に形成された光導波路と、 前記基板の入射側および出射側の端面に形成された基板
端面と、 前記光導波路の入射側および出射側の端面に形成された
光導波路端面と、を備え、 前記基板端面は、前記光導波路端面より広い面積を有し
前記入射側または出射側の少なくともいずれか一方の端
面において、 前記基板端面の法線と前記光導波路端面の法線が互いに
平行でない光導波路デバイス。
A substrate; an optical waveguide formed near a surface of the substrate; a substrate end surface formed on an incident side and an exit side end face of the substrate; and an incident side and an exit side end face of the optical waveguide. An end face of the optical waveguide, the end face of the substrate having a larger area than the end face of the optical waveguide, and at least one of the end faces on the incident side or the outgoing side, An optical waveguide device in which normals of optical waveguide end faces are not parallel to each other.
【請求項2】前記基板の入射側または出射側の少なくと
もいずれか一方の端面において、前記光導波路の進行方
向と前記基板端面の法線と前記光導波路端面の法線が互
いに平行でない請求項1記載の光導波路デバイス。
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the direction of travel of the optical waveguide, the normal of the substrate end face, and the normal of the optical waveguide end face are not parallel to each other on at least one of the incident side and the exit side of the substrate. An optical waveguide device according to any of the preceding claims.
【請求項3】前記基板の入射側の基板端面と出射側の基
板端面が互いに平行である請求項1または2記載の光導
波路デバイス。
3. The optical waveguide device according to claim 1, wherein an incident end face of the substrate and an exit end face of the substrate are parallel to each other.
【請求項4】前記光導波路の入射部端面と出射部端面が
互いに平行である請求項1〜3いずれか1項に記載の光
導波路デバイス。
4. The optical waveguide device according to claim 1, wherein an end face of the incident part and an end face of the emission part of the optical waveguide are parallel to each other.
【請求項5】前記基板の入射側または出射側の少なくと
もいずれか一方の端面において、 前記光導波路の導波光に対する実行屈折率N1、 前記基板端面の法線と前記光導波路端面の法線のなす鋭
角θ3、 前記基板端面の法線と前記光導波路の伝搬方向のなす鋭
角θ2、 前記光導波路端面の法線と前記光導波路の伝搬方向のな
す鋭角θ1は θ1+θ2=θ3 sin(θ3)=N1*sin(θ1) の関係を満足している請求項1〜4いずれか1項に記載
の光導波路デバイス。
5. An effective refractive index N1 with respect to guided light of the optical waveguide, and a normal line of the substrate end surface and a normal line of the optical waveguide end surface, on at least one of the incident side and the exit side of the substrate. The acute angle θ3, the acute angle θ2 between the normal to the end face of the substrate and the propagation direction of the optical waveguide, and the acute angle θ1 between the normal to the end face of the optical waveguide and the propagation direction of the optical waveguide are θ1 + θ2 = θ3 sin (θ3) = N1 * The optical waveguide device according to claim 1, wherein a relationship of sin (θ1) is satisfied.
【請求項6】前記光導波路の伝搬方向と前記光導波路端
面の法線なす角θ2が2°〜10°の値を有する請求項
1〜5いずれか1項に記載の光導波路デバイス。
6. The optical waveguide device according to claim 1, wherein an angle θ2 between a propagation direction of the optical waveguide and a normal to the end face of the optical waveguide has a value of 2 ° to 10 °.
【請求項7】前記光導波路の屈折率が2以上の値を有す
る請求項1〜6いずれか1項に記載の光導波路デバイ
ス。
7. The optical waveguide device according to claim 1, wherein the refractive index of said optical waveguide has a value of 2 or more.
【請求項8】前記基板端面の法線と前記光導波路端面の
法線が前記基板表面と互いに平行である請求項1〜7い
ずれか1項に記載の光導波路デバイス。
8. The optical waveguide device according to claim 1, wherein a normal to the end face of the substrate and a normal to the end face of the optical waveguide are parallel to the surface of the substrate.
【請求項9】非線形光学結晶からなる基板と、 前記基板に形成された周期状分極反転構造と、 請求項1〜8いずれか1項に記載の光導波路を備えた光
導波路デバイス。
9. An optical waveguide device comprising: a substrate made of a nonlinear optical crystal; a periodically poled structure formed on the substrate; and the optical waveguide according to claim 1. Description:
【請求項10】半導体レーザと、 請求項1〜9いずれか1項に記載の光導波路デバイスと
を備えた光源。
10. A light source comprising: a semiconductor laser; and the optical waveguide device according to claim 1.
【請求項11】前記半導体レーザは、前記光波長変換素
子と直接接合されており、前記入射部端面の幅または深
さの少なくともいずれか一方は、前記半導体レーザの基
板の幅または厚みより小さい請求項10記載の光源。
11. The semiconductor laser, wherein the semiconductor laser is directly bonded to the optical wavelength conversion element, and at least one of a width and a depth of the end face of the incident portion is smaller than a width or a thickness of a substrate of the semiconductor laser. Item 10. The light source according to item 10.
【請求項12】請求項1〜9いずれか1項に記載の光導
波路デバイスと、前記光導波路デバイスからの出射光を
被観測物体上に集光する集光光学系とを少なくとも具備
し、前記光導波路デバイスと被観測物体とが共焦点の関
係にあることを特徴とした光学システム。
12. The optical waveguide device according to claim 1, further comprising: a light-condensing optical system for converging light emitted from said optical waveguide device onto an object to be observed. An optical system, wherein the optical waveguide device and the object to be observed have a confocal relationship.
【請求項13】前記被観測物体が光ディスクであること
を特徴とする請求項12記載の光学システム。
13. The optical system according to claim 12, wherein said observed object is an optical disk.
【請求項14】光導波路を形成する工程と、 前記光導波路形成後に基板端面を形成する工程と、を有
し、 画像処理装置により前記基板端面をエッジ検出し、前記
イオン交換遮蔽マスクと前記エッジ検出した基板端面の
交点を基準に光導波路の入射部端面を形成する光導波路
デバイスの製造方法。
14. An optical waveguide comprising: a step of forming an optical waveguide; and a step of forming an end face of the substrate after the formation of the optical waveguide, wherein an edge of the end face of the substrate is detected by an image processing device, and the ion exchange shielding mask and the edge are detected. A method of manufacturing an optical waveguide device, wherein an incident end face of an optical waveguide is formed based on a detected intersection of a substrate end face.
【請求項15】光導波路を形成する工程と、 前記光導波路形成後に入射部端面を形成する工程と、を
有し、 画像処理装置により前記入射部端面をエッジ検出し、 前記イオン交換遮蔽マスクと前記エッジ検出した入射部
端面の交点を基準に光導波路の基板端面を形成する光導
波路デバイスの製造方法。
15. An image processing apparatus comprising: a step of forming an optical waveguide; and a step of forming an incident facet after the formation of the optical waveguide, wherein an edge of the incident facet is detected by an image processing apparatus. A method for manufacturing an optical waveguide device, wherein an end face of a substrate of an optical waveguide is formed with reference to an intersection of an end face of an incident portion where the edge is detected.
【請求項16】前記光導波路を形成する工程が、 基板にイオン交換遮蔽マスクを形成する工程と、 前記遮蔽マスクを用いてイオン交換を行い、非遮蔽部に
イオン交換導波路を形成する工程と、を有する請求項1
5または16記載の光導波路デバイスの製造方法。
16. The step of forming the optical waveguide includes: a step of forming an ion exchange shielding mask on a substrate; and a step of performing ion exchange using the shielding mask and forming an ion exchange waveguide in a non-shielding portion. 2. The method according to claim 1, wherein
17. The method for manufacturing an optical waveguide device according to 5 or 16.
【請求項17】前記光導波路を形成する工程が、 基板に突起形状を形成する工程を有する請求項15また
は16記載の光導波路デバイスの製造方法。
17. The method of manufacturing an optical waveguide device according to claim 15, wherein the step of forming the optical waveguide includes the step of forming a projection on the substrate.
【請求項18】前記光導波路端面を形成する工程または
基板端面を形成する工程の少なくともいずれか一方が、
研削加工を用いる請求項14または15記載の光導波路
デバイスの製造方法。
18. The method according to claim 18, wherein at least one of the step of forming the end face of the optical waveguide and the step of forming the end face of the substrate includes:
16. The method for manufacturing an optical waveguide device according to claim 14, wherein grinding is performed.
【請求項19】前記光導波路端面を形成する方法がエッ
チングプロセスを用いる請求項14〜18いずれか1項
に記載の光導波路デバイスの製造方法。
19. The method of manufacturing an optical waveguide device according to claim 14, wherein the method of forming the optical waveguide end face uses an etching process.
【請求項20】前記光導波路端面を形成する方法が波長
200nm以下のレーザを用いたレーザ加工を用いる請
求項14〜19いずれか1項に記載の光導波路デバイス
の製造方法。
20. The method of manufacturing an optical waveguide device according to claim 14, wherein the method of forming the end face of the optical waveguide uses laser processing using a laser having a wavelength of 200 nm or less.
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