JP2641238B2 - Polarizer - Google Patents
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光ファイバ及び光導波路の一部に偏光子の機能を持た
せたファイバ型偏光子及び導波路型偏光子に関し、 偏光子部分の長さを短くしても、十分な消光比がとれ
るようにすることを目的とし、 光ファイバのクラッドの一部がコア表面まで除去され
てなる面上に、前記コアよりも屈折率の大きなバッファ
層を介して金属層を形成するように構成し、又は、 基板中に形成された光導波路上の一部に、該光導波路
よりも屈折率の大きなバッファ層を介して金属層を形成
するように構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a fiber-type polarizer and a waveguide-type polarizer in which a part of an optical fiber and an optical waveguide has a function of a polarizer. In order to obtain a sufficient extinction ratio, a metal layer is formed on a surface where a part of the cladding of the optical fiber is removed to the core surface via a buffer layer having a larger refractive index than the core. The metal layer is formed on a part of the optical waveguide formed in the substrate via a buffer layer having a higher refractive index than the optical waveguide.
本発明は、光ファイバ及び光導波路の一部に偏光子の
機能を持たせたファイバ型偏光子及び導波路型偏光子に
関する。The present invention relates to a fiber-type polarizer and a waveguide-type polarizer in which a part of an optical fiber and an optical waveguide has a function of a polarizer.
この種の偏光子は、通常の偏光子の機能を必要とする
各種の光機能デバイス（例えば光アイソレータ等）を、
少ない部品点数で簡単に構成できるものとして注目され
ている。This type of polarizer is used for various optical functional devices (for example, optical isolators) that require the functions of a normal polarizer.
It has attracted attention as a device that can be easily configured with a small number of components.
第４図は、従来のファイバ型偏光子における偏光子部
分の断面図である。同図において、光ファイバのクラッ
ド１の一部がコア２にある程度近接した位置までエッチ
ングされ、その上にAl等の金属層３が蒸着形成されてい
る。すなわち、コア２の上方には、クラッド１の一部で
あるバッファ層1aを介して、金属層３が設けられてい
る。FIG. 4 is a sectional view of a polarizer portion in a conventional fiber type polarizer. In the figure, a part of a clad 1 of an optical fiber is etched to a position close to a core 2 to some extent, and a metal layer 3 of Al or the like is formed thereon by vapor deposition. That is, the metal layer 3 is provided above the core 2 via the buffer layer 1a which is a part of the clad 1.
上記構成の偏光子部分においては、ファイバ中を伝搬
する光のうち、TM波のほとんどがバッファ層1aを介して
金属層３に吸収され、かつTE波のほとんどがバッファ層
1aの界面で反射されることから、ほとんどTE波のみを通
過させることができる。この場合、TM波及びTE波のそれ
ぞれの伝播損失とバッファ層1aの厚さδとの間には、第
５図に示すような関係があり、例えばδ＝0.68μｍのと
ころでTM波（０次モード）の最大損失が得られている。
なお、同図の関係は、コア２の直径が10μｍ、コア２の
屈折率が1.447、バッファ層1a（クラッド１）の屈折率
が1.443、金属層３がAlである場合に得られた一例であ
る。In the polarizer portion having the above configuration, of the light propagating in the fiber, most of the TM waves are absorbed by the metal layer 3 via the buffer layer 1a, and most of the TE waves are
Since the light is reflected at the interface 1a, almost only the TE wave can be transmitted. In this case, there is a relationship as shown in FIG. 5 between the propagation loss of each of the TM wave and the TE wave and the thickness δ of the buffer layer 1a. For example, the TM wave (0th order) at δ = 0.68 μm Mode) maximum loss.
The relationship shown in the figure is an example obtained when the diameter of the core 2 is 10 μm, the refractive index of the core 2 is 1.447, the refractive index of the buffer layer 1a (cladding 1) is 1.443, and the metal layer 3 is Al. is there.
上記従来のファイバ型偏光子では、第４図に示したよ
うにバッファ層1aがクラッド１の一部であるため、バッ
ファ層1aの屈折率はコア２の屈折率よりも小さく、しか
もその屈折率差は高々0.3％程度でしかない。そのた
め、TM波の伝播損失は第５図に示したように最大でも1
7.69dB/cm（０次モードの場合）程度にしかならず、す
なわちTE波の伝播損失との差をあまり大きくとることが
できない。従って、十分な消光比（TE波とTM波の強度
比）を得るためには、どうしても偏光子部分の長さを1c
mあるいはそれ以上に長く形成する必要がある。ところ
が、偏光子部分は他の部分よりも径が細いので、ここを
長くすれば機械的強度が弱まってしまい、通常の使用に
耐え得ないという問題があった。In the above conventional fiber type polarizer, the buffer layer 1a is a part of the clad 1 as shown in FIG. 4, so that the refractive index of the buffer layer 1a is smaller than the refractive index of the core 2, and the refractive index of the core 2 The difference is only about 0.3% at most. Therefore, the propagation loss of the TM wave is at most 1 as shown in FIG.
It is only about 7.69 dB / cm (in the case of the zero-order mode), that is, the difference from the propagation loss of the TE wave cannot be made so large. Therefore, in order to obtain a sufficient extinction ratio (the intensity ratio between the TE wave and the TM wave), the length of the polarizer must be 1c.
m or longer. However, since the diameter of the polarizer portion is smaller than that of the other portions, if the length is longer, the mechanical strength is weakened, and there is a problem that the polarizer cannot withstand normal use.
なお、上述したような偏光子部分と同様な構成をLiNb
O3導波路等に適用した従来の導成路型偏光子において
も、やはり十分な消光比を得るには偏光子部分を長く形
成する必要があるが、このような長い導波路を実際に作
製するのは非常に困難であるという問題があった。Note that the same configuration as the polarizer portion as described above is used for LiNb.
Even in the conventional waveguide type polarizer applied to the O 3 waveguide etc., it is necessary to form a long polarizer part in order to obtain a sufficient extinction ratio, but such a long waveguide is actually manufactured. There was a problem that it was very difficult to do.
本発明は、上記問題に鑑み、偏光子部分の長さを短く
しても、十分な消光比がとれるようにすることを目的と
する。An object of the present invention is to provide a sufficient extinction ratio even when the length of a polarizer portion is reduced in view of the above problem.
光ファイバのクラッドの一部がコア表面まで除去され
てなる面上に、上記コアよりも大きな屈折率のバッファ
層（例えばTiO2膜）を介して金属層を形成し、ファイバ
型偏光子とする。A metal layer is formed via a buffer layer (for example, a TiO 2 film) having a refractive index higher than that of the core on the surface where a part of the cladding of the optical fiber is removed to the surface of the core to obtain a fiber-type polarizer. .
また、基板中に形成された光導波路上の一部に、この
光導波路よりも大きな屈折率のバッファ層を介して金属
層を形成し、導波路型偏光子とする。Further, a metal layer is formed on a part of the optical waveguide formed in the substrate via a buffer layer having a higher refractive index than that of the optical waveguide to obtain a waveguide polarizer.
本発明のファイバ型偏光子においては、バッファ層の
屈折率がコアの屈折率よりも大きいことから、コアとバ
ッファ層の界面における干渉及び金属膜による吸収を利
用して、良好な偏光分離機能が得られる。この際、コア
とバッファ層の界面におけるTE波及びTM波の反射（透
過）率は、バッファ層の厚さに依存する。このことか
ら、バッファ層の厚さを調整することにより、TM波を吸
収しTE波を透過する偏光子、または逆にTE波を吸収しTM
波を透過する偏光子を短い長さで得ることができる。In the fiber-type polarizer of the present invention, since the refractive index of the buffer layer is larger than the refractive index of the core, a good polarization separation function is achieved by utilizing interference at the interface between the core and the buffer layer and absorption by the metal film. can get. At this time, the reflection (transmittance) of the TE wave and the TM wave at the interface between the core and the buffer layer depends on the thickness of the buffer layer. From this, by adjusting the thickness of the buffer layer, a polarizer that absorbs the TM wave and transmits the TE wave, or conversely, absorbs the TE wave and transmits the TM wave.
Wave-transmitting polarizers can be obtained with short lengths.
本発明の導波路型偏光子においても、上記と同様なこ
とが言える。The same can be said for the waveguide polarizer of the present invention.
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、本発明のファイバ型偏光子の一実施例の製
造工程図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of one embodiment of the fiber type polarizer of the present invention.
まず、第１図（ａ）に示すように、SiO2のクラッド11
及びコア12からなる通常の光ファイバを用意する。そし
て、第１図（ｂ）に示すように、クラッド11の一部を一
方向からエッチングすることにより、コア12の表面の一
部を露出させる。続いて、上記エッチングで得られらた
面11a上に、第１図（ｃ）に示すように、TiO2からなる
バッファ層13及びAlからなる金属層14をそれぞれ順次蒸
着形成する。First, as shown in FIG. 1 (a), SiO 2 cladding 11
And an ordinary optical fiber comprising the core 12 is prepared. Then, as shown in FIG. 1B, a part of the surface of the core 12 is exposed by etching a part of the clad 11 from one direction. Subsequently, as shown in FIG. 1 (c), a buffer layer 13 made of TiO 2 and a metal layer 14 made of Al are sequentially deposited on the surface 11a obtained by the above-mentioned etching.
以上の工程により得られた本実施例のファイバ型偏光
子は、第１図（ｃ）に明らかなように、屈折率1.447の
コア12上に、これよりも屈折率の大きなTiO2（屈折率2.
20）のバッファ層13を介して、Al（屈折率1.71−j10.
8）の金属層14が設けられた構成を有している。このよ
うな構成においては、コア12とバッファ層13の界面にお
いて複雑な干渉が生じることから、TE波及びTM波のそれ
ぞれの伝播損失とバッファ層13の厚さδとの間には第２
図のような関係が得られる。同図を見るとTE波の損失と
TM波の損失がδの変化に伴って交互にピークを形成する
のがわかる。As is apparent from FIG. 1 (c), the fiber-type polarizer of the present embodiment obtained by the above-described process has a TiO 2 (refractive index) having a larger refractive index on the core 12 having a refractive index of 1.447. 2.
20) through the buffer layer 13 of Al (refractive index 1.71-j10.
8) The configuration in which the metal layer 14 is provided. In such a configuration, since complicated interference occurs at the interface between the core 12 and the buffer layer 13, the second transmission loss between the TE wave and the TM wave propagation loss and the thickness δ of the buffer layer 13.
The relationship shown in the figure is obtained. The figure shows that TE wave loss
It can be seen that the TM wave loss alternately forms peaks with the change in δ.
例えば、TE波の損失が小さく、TM波の損失が最大にな
る偏光子を得るためには、第２図または第２図の一部を
横軸方向に拡大した図である第３図に明らかなように、
バッファ層の厚さδを0.363μｍにすれば、TM波、TE波
に対する伝播損失がそれぞれ約100dB/cm、0.2dB/cmとな
り、非常に良好な特性が得られる。特にTM波の損失が約
100dB/cmであるということは、従来におけるTM波の損失
が最大でも17.69dB/cm（第５図参照）であることと比
べ、５倍以上であることがわかる。For example, in order to obtain a polarizer in which the loss of the TE wave is small and the loss of the TM wave is maximum, FIG. 3 or FIG. 3, which is an enlarged view of a part of FIG. Like,
If the thickness δ of the buffer layer is 0.363 μm, the propagation loss for the TM wave and the TE wave is about 100 dB / cm and 0.2 dB / cm, respectively, and very good characteristics can be obtained. Especially about the loss of TM wave
It can be seen that 100 dB / cm indicates that the loss of the TM wave is 17.69 dB / cm at the maximum (see FIG. 5) at least five times that of the conventional case.
従って、バッファ層の厚さ0.363μｍ、長さ2mmで消光
比20dBの偏光子を得ることができる。この長さは従来の
1/5以下で済む。Accordingly, a polarizer having a buffer layer having a thickness of 0.363 μm and a length of 2 mm and an extinction ratio of 20 dB can be obtained. This length is
Only 1/5 or less.
このように、十分な消光比を維持したまま偏光子部分
の長さを大幅に短くできるので、従来と比べ機械的強度
を著しく高めることができる。As described above, the length of the polarizer can be significantly reduced while maintaining a sufficient extinction ratio, so that the mechanical strength can be significantly increased as compared with the related art.
なお、バッファ層13の材質はコア12よりも屈折率の大
きなものであればよく、上述したTiO2に限定されること
はない。但し、バッファ層13の厚さは、各材質の特性に
応じて適宜選択するようにする。また、金属層14もAlに
限定されることはない。The material of the buffer layer 13 only needs to have a higher refractive index than that of the core 12, and is not limited to TiO 2 described above. However, the thickness of the buffer layer 13 is appropriately selected according to the characteristics of each material. Further, the metal layer 14 is not limited to Al.
更に、上記実施例に係る偏光子部分の構成（すなわち
コア12上にバッファ層13を介して金属層14を設けた構
成）は、例えばLiNbO3基板等に形成された導波路に対し
ても、この導波路で上記コア12を置き換えることにより
同様に適用される。このような導波路型偏光子であって
も、十分な消光比を維持したまま偏光子部分の長さを大
幅に短くできるので、従来と比べ非常に短い導波路で済
み、よって製造上の困難性を解消できる。Further, the configuration of the polarizer portion according to the above embodiment (that is, the configuration in which the metal layer 14 is provided on the core 12 via the buffer layer 13) is also applicable to a waveguide formed on a LiNbO 3 substrate or the like. The same applies by replacing the core 12 with this waveguide. Even with such a waveguide-type polarizer, the length of the polarizer can be significantly reduced while maintaining a sufficient extinction ratio. Can be eliminated.
以上説明したように、本発明のファイバ型偏光子によ
れば、偏光子部分の長さを大幅に短くしても十分な消光
比を得ることができ、よって機械的強度を著しく高める
ことができる。As described above, according to the fiber-type polarizer of the present invention, a sufficient extinction ratio can be obtained even when the length of the polarizer portion is significantly reduced, so that the mechanical strength can be significantly increased. .
また、本発明の導波路型偏光子によれば、同様に短い
長さで十分な消光比を得ることができ、よって導波路全
体を短くできることから、製造が非常に簡単になる。Further, according to the waveguide polarizer of the present invention, a sufficient extinction ratio can be obtained with a short length, and the entire waveguide can be shortened, so that the manufacturing becomes very simple.
第１図（ａ）〜（ｃ）は、本発明のファイバ型偏光子の
一実施例の製造工程図、 第２図は、同実施例におけるTE波及びTM波のそれぞれの
伝播損失とバッファ層の厚さδとの関係を示す図、 第３図は、第２図の一部を横軸方向に拡大した図、 第４図は、従来のファイバ型偏光子の断面図、 第５図は、上記従来のファイバ型偏光子におけるTE波及
びTM波のそれぞれの伝播損失とバッファ層の厚さδとの
関係を示す図である。 11……クラッド、 12……コア、 13……バッファ層、 14……金属層．1 (a) to 1 (c) are manufacturing process diagrams of one embodiment of a fiber type polarizer of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing respective propagation losses and buffer layers of TE waves and TM waves in the embodiment. FIG. 3 is a view in which a part of FIG. 2 is enlarged in a horizontal axis direction, FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional fiber-type polarizer, FIG. FIG. 7 is a diagram showing a relationship between each propagation loss of TE wave and TM wave and the thickness δ of a buffer layer in the conventional fiber polarizer. 11 ... clad, 12 ... core, 13 ... buffer layer, 14 ... metal layer.
Claims (2)
（12）の表面まで除去されてなる面上に、前記コアより
も屈折率の大きなバッファ層（13）を介して金属層（1
4）を形成したことを特徴とするファイバ型偏光子。A metal layer (13) having a refractive index higher than that of the core on a surface of the optical fiber in which a part of the cladding (11) is removed to the surface of the core (12). 1
4) A fiber-type polarizer characterized by forming:
該光導波路よりも屈折率の大きなバッファ層を介して金
属層を形成したことを特徴とする導波路型偏光子。2. A part on an optical waveguide formed in a substrate,
A waveguide type polarizer, wherein a metal layer is formed via a buffer layer having a larger refractive index than the optical waveguide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63064603A JP2641238B2 (en) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Polarizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63064603A JP2641238B2 (en) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Polarizer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01237506A JPH01237506A (en) | 1989-09-22 |
| JP2641238B2 true JP2641238B2 (en) | 1997-08-13 |
Family
ID=13262998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63064603A Expired - Fee Related JP2641238B2 (en) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Polarizer |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2641238B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10416526B2 (en) | 2014-03-31 | 2019-09-17 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5811101A (en) * | 1981-07-13 | 1983-01-21 | 日立工機株式会社 | Power cutting tool |
| JPS6225707A (en) * | 1985-07-26 | 1987-02-03 | Hitachi Ltd | Fiber polarizer |
| JPS6311603U (en) * | 1986-07-07 | 1988-01-26 |
-
1988
- 1988-03-17 JP JP63064603A patent/JP2641238B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10416526B2 (en) | 2014-03-31 | 2019-09-17 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH01237506A (en) | 1989-09-22 |
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