JPH11218627A - Photonic crystal waveguide and its manufacture - Google Patents

Photonic crystal waveguide and its manufacture

Info

Publication number
JPH11218627A
JPH11218627A JP2113998A JP2113998A JPH11218627A JP H11218627 A JPH11218627 A JP H11218627A JP 2113998 A JP2113998 A JP 2113998A JP 2113998 A JP2113998 A JP 2113998A JP H11218627 A JPH11218627 A JP H11218627A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refractive index
optical waveguide
photonic crystal
waveguide
light
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.)
Pending
Application number
JP2113998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Tachikawa
吉明 立川
Junya Kobayashi
潤也 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2113998A priority Critical patent/JPH11218627A/en
Publication of JPH11218627A publication Critical patent/JPH11218627A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize characteristics of the photonic crystal waveguide and to reduce the manufacturing cost. SOLUTION: The photonic crystal waveguide is provided with a photonic crystal 14 structure which has a slab optical waveguide 3 on the top surface of a substrate 2 and also has refractive index variation areas 13 with a different refractive index from that of the core layer of the slab optical waveguide 3 arranged in a lattice array shape at part of the slab optical waveguide 3. In this case, the refractive index variation areas 13 are formed of the same material as the material constituting the core layer of the slab optical waveguide 3. The refractive index variation areas 13 are arranged in the lattice array shape on both the sides of an optical waveguide area 6 where light is propagated. The refractive index of the core layers of the refractive index variation areas 13 is larger than that of the core layer of an area off the refractive index variation areas 13 and the relative index difference is about 10<-4> to 10<-2> . A unit lattice is in regular triangle array.

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】本発明はフォトニック結晶導
波路およびその製造方法に関し、たとえば、光通信シス
テムや光交換システムあるいは光計測システムの分野に
おいて、光波長を透過(伝播光の波長透過)あるいは阻
止(伝播光の波長制限)する光フィルタ,光合波分波
器,光分散補償デバイス等に適用して有効な技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photonic crystal waveguide and a method of manufacturing the same, for example, in the field of an optical communication system, an optical switching system, or an optical measurement system, transmitting an optical wavelength (wavelength transmission of propagating light) or an optical measuring system. The present invention relates to a technology effective when applied to an optical filter, an optical multiplexer / demultiplexer, an optical dispersion compensating device, and the like for blocking (wavelength limitation of propagating light).

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信システム等に使用される光フィル
タの一つとして、フォトニック結晶導波路が知られてい
る。
2. Description of the Related Art A photonic crystal waveguide is known as one of optical filters used in an optical communication system or the like.

【0003】フォトニック結晶導波路については、J.D.
Joannopoulos他著“Photonic Crystals"Princeton Univ
ersity Press,1995.pp94-pp104に記載されている。
[0003] For photonic crystal waveguides, JD
Joannopoulos et al., “Photonic Crystals” Princeton Univ.
ersity Press, 1995.pp94-pp104.

【0004】図10および図11は従来のフォトニック
結晶導波路を示す図である。フォトニック結晶導波路1
は、基板2と、この基板2の表面に設けられたスラブ光
導波路3とからなるとともに、前記スラブ光導波路3の
光が伝播する光導波領域6の両側に格子配列状に複数の
空気ホール9が設けられた構造になっている。この空気
ホール9の前記スラブ光導波路3のコア層に対応する部
分の屈折率は、空気故に異なり、屈折率変化領域13を
構成することになる。
FIGS. 10 and 11 are views showing a conventional photonic crystal waveguide. Photonic crystal waveguide 1
Is composed of a substrate 2 and a slab optical waveguide 3 provided on the surface of the substrate 2, and a plurality of air holes 9 in a grid array on both sides of an optical waveguide region 6 through which light of the slab optical waveguide 3 propagates. Is provided. The refractive index of a portion of the air hole 9 corresponding to the core layer of the slab optical waveguide 3 is different due to air, and forms a refractive index change region 13.

【0005】スラブ光導波路3は、下部クラッド層1
0,コア層11,上部クラッド層12からなり、前記空
気ホール9は上層の上部クラッド層12から下層の下部
クラッド層10にまで延在し、円柱空間を形成してい
る。この空気ホール9内には空気が入り込み、屈折率が
スラブ光導波路3のコア層11とは異なるようになって
いる。
[0005] The slab optical waveguide 3 comprises a lower cladding layer 1.
The air holes 9 extend from the upper upper cladding layer 12 to the lower lower cladding layer 10 to form a cylindrical space. Air enters the air holes 9 and has a different refractive index from the core layer 11 of the slab optical waveguide 3.

【0006】また、空気ホール9の格子配列はブラッグ
(Bragg)条件を満たし、所定の波長の光のみを反射させ
伝播させるフォトニック結晶を構成する。
The lattice arrangement of the air holes 9 satisfies the Bragg condition and constitutes a photonic crystal that reflects and propagates only light having a predetermined wavelength.

【0007】フォトニック結晶導波路1の光導波領域6
の一端側に入力光ファイバ4を接続し、他端側に出力光
ファイバ5を接続した場合、入力光ファイバ4から光導
波領域6に入れられた入力光7は、前記ブラッグ条件を
満たす波長の光のみが出力光8となって出力光ファイバ
5から取り出される。
The optical waveguide region 6 of the photonic crystal waveguide 1
When the input optical fiber 4 is connected to one end of the optical fiber and the output optical fiber 5 is connected to the other end, the input light 7 entering the optical waveguide region 6 from the input optical fiber 4 has a wavelength satisfying the Bragg condition. Only light is output from the output optical fiber 5 as output light 8.

【0008】前記空気ホール9は、図12に示すよう
に、基板2上にスラブ光導波路3を形成した後、たとえ
ば、電子ビーム(EB:Electron Beam)リソグラフィと
反応性イオンエッチング(RIE)によって形成され
る。空気ホール9の直径は0.1〜0.24μm、深さ
は0.6〜0.8μm、ピッチは0.18〜0.36μ
mである。なお、空気ホール9の上端は解放されてい
る。
As shown in FIG. 12, after the slab optical waveguide 3 is formed on the substrate 2, the air holes 9 are formed by, for example, electron beam (EB) lithography and reactive ion etching (RIE). Is done. The diameter of the air hole 9 is 0.1 to 0.24 μm, the depth is 0.6 to 0.8 μm, and the pitch is 0.18 to 0.36 μ.
m. The upper end of the air hole 9 is open.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来のフォトニック結
晶導波路の製造においては、基板2の表面にスラブ光導
波路3を作製する場合、以下の方法で作製している。
In the production of a conventional photonic crystal waveguide, a slab optical waveguide 3 is produced on the surface of a substrate 2 by the following method.

【0010】(1)気相成長(MO−CVD)法あるい
は液相成長(LPE)法などによって、スラブ光導波路
3を構成する下部クラッド層10,コア層11,上部ク
ラッド層12となる薄膜を順次作製する。
(1) A thin film serving as a lower clad layer 10, a core layer 11, and an upper clad layer 12 constituting the slab optical waveguide 3 is formed by a vapor phase epitaxy (MO-CVD) method or a liquid phase epitaxy (LPE) method. Prepare sequentially.

【0011】(2)石英ガラスなどでスラブ光導波路3
を作製する際は、基板2上に作製したガラスを電気炉で
焼結して透明化して作製する。
(2) Slab optical waveguide 3 made of quartz glass or the like
Is produced by sintering the glass produced on the substrate 2 in an electric furnace to make it transparent.

【0012】これらの方法において、基板2の温度は、
前記MO−CVD法やLPE法では500〜700℃程
度になり、前記電気炉による焼結では約1300℃とな
り高温になる。
In these methods, the temperature of the substrate 2 is
The temperature is about 500 to 700 ° C. in the MO-CVD method and the LPE method, and about 1300 ° C. in the sintering by the electric furnace, which is a high temperature.

【0013】このような高温プロセスは制御が難しい。[0013] Such high temperature processes are difficult to control.

【0014】一方、空気ホール9の作製は反応性イオン
エッチング(RIE)によって行うが、空気ホール9の
直径がサブミクロンと小さいので円柱状にうまく加工す
るのが難しい。たとえば、空気ホール9直径が上部と底
部で違ってしまい、所定のブラッグ条件を満たすように
再現性良く空気ホール9を作製することは難しい。
On the other hand, the air holes 9 are formed by reactive ion etching (RIE). However, since the diameter of the air holes 9 is as small as submicron, it is difficult to process them well into a cylindrical shape. For example, the diameter of the air hole 9 is different between the upper portion and the bottom portion, and it is difficult to produce the air hole 9 with high reproducibility so as to satisfy a predetermined Bragg condition.

【0015】さらに、薄膜作製加工,穴加工と加工工程
が多くフォトニック結晶導波路の作製コストの低減が妨
げられる。
Further, since there are many steps of forming a thin film, forming holes, and processing steps, it is difficult to reduce the manufacturing cost of the photonic crystal waveguide.

【0016】以上のように、従来の製造方法によれば、
プロセス制御が難しく、その結果再現性よく安定にフォ
トニック結晶導波路を実現することは容易でなかった。
As described above, according to the conventional manufacturing method,
Process control is difficult, and as a result, it has not been easy to stably realize a photonic crystal waveguide with good reproducibility.

【0017】本発明の目的は、伝播光の波長透過・波長
制限特性が良好なフォトニック結晶導波路およびその製
造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a photonic crystal waveguide having good transmission and wavelength limiting characteristics of propagating light, and a method of manufacturing the same.

【0018】本発明の他の目的は、伝播光の波長透過・
波長制限特性が良好なフォトニック結晶導波路を再現性
よくかつ安価に製造する方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of transmitting wavelength of propagating light.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a photonic crystal waveguide having good wavelength limiting characteristics with good reproducibility and at low cost.

【0019】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.

【0021】(1)基板の表面にスラブ光導波路を有す
るとともに前記スラブ光導波路の一部にスラブ光導波路
のコア層の屈折率と異なる屈折率を有する屈折率変化領
域が格子配列(アレイ)状に配置されたフォトニック結
晶構造が設けられたフォトニック結晶導波路であって、
前記屈折率変化領域は前記スラブ光導波路のコア層を構
成する材質と同じ材質でかつ光誘起効果による屈折率変
化処理が施された材質で構成されている。光が伝播する
光導波領域の両側にそれぞれ屈折率変化領域が格子配列
状に配置されている。前記格子列の単位格子は正多角形
配列、たとえば三角形配列になっている。前記屈折率変
化領域のコア層の屈折率は屈折率変化領域から外れた領
域のコア層の屈折率よりも大きく、その比屈折率差は1
0~4〜10~2程度である。前記スラブ光導波路はガラス
光導波路または有機光導波路で構成されている。
(1) A slab optical waveguide is provided on the surface of a substrate, and a refractive index change region having a refractive index different from that of a core layer of the slab optical waveguide is formed in a part of the slab optical waveguide in a lattice array. A photonic crystal waveguide provided with a photonic crystal structure disposed in
The refractive index change region is made of the same material as the material constituting the core layer of the slab optical waveguide, and is made of a material which has been subjected to a refractive index change process by a light-induced effect. Refractive index change regions are arranged in a lattice array on both sides of an optical waveguide region through which light propagates. The unit grids of the grid row are arranged in a regular polygonal array, for example, in a triangular array. The refractive index of the core layer in the refractive index change region is larger than the refractive index of the core layer in a region outside the refractive index change region, and the relative refractive index difference is 1
Is 0 to 4 -10 to 2 about. The slab optical waveguide is composed of a glass optical waveguide or an organic optical waveguide.

【0022】このようなフォトニック結晶導波路は、以
下の方法で製造される。
Such a photonic crystal waveguide is manufactured by the following method.

【0023】基板上に下部クラッド層,コア層,上部ク
ラッド層からなるスラブ光導波路を作製した後、電子
線,SOR(synchrotron orbital radiation)光,紫外
線および近赤外線のうちのいずれかを前記上部クラッド
層を通して前記コア層に選択的に照射して光誘起効果に
よる屈折率変化を生じさせて前記屈折率変化領域を作製
する。
After a slab optical waveguide comprising a lower cladding layer, a core layer, and an upper cladding layer is formed on a substrate, any one of an electron beam, synchrotron orbital radiation (SOR) light, ultraviolet light and near infrared light is applied to the upper cladding layer. The core layer is selectively irradiated through the layer to cause a change in the refractive index due to a light-induced effect to produce the refractive index change region.

【0024】(2)前記手段(1)の構成のフォトニッ
ク結晶導波路であり、このフォトニック結晶導波路はコ
ア層を下部クラッド層と上部クラッド層で挟みかついず
れの層も有機薄膜で形成されるスラブ光導波路構成であ
る。
(2) A photonic crystal waveguide having the structure of the means (1), wherein the core layer is sandwiched between a lower cladding layer and an upper cladding layer, and both layers are formed of organic thin films. Is a slab optical waveguide configuration.

【0025】このようなフォトニック結晶導波路は、前
記手段(1)の製造方法において、基板の表面に有機光
導波路からなるスラブ光導波路を形成してフォトニック
結晶導波路とした後、前記基板から有機光導波路を剥離
させることによって製造する。
Such a photonic crystal waveguide is obtained by forming a slab optical waveguide made of an organic optical waveguide on the surface of a substrate in the manufacturing method of the means (1) to form a photonic crystal waveguide. It is manufactured by peeling the organic optical waveguide from the substrate.

【0026】(3)前記手段(1)または手段(2)の
構成において、前記スラブ光導波路の一端側に沿って前
記屈折率変化領域が格子配列状に配置されている。前記
スラブ光導波路の一端側に設けられた格子配列状の屈折
率変化領域に平行にまたは垂直もしくは斜めに光が伝播
する光導波領域が設定されている。
(3) In the configuration of the means (1) or (2), the refractive index changing regions are arranged in a grid array along one end of the slab optical waveguide. An optical waveguide region in which light propagates in parallel, perpendicularly or obliquely to a refractive index change region in a lattice arrangement provided on one end side of the slab optical waveguide is set.

【0027】(4)前記手段(1)乃至手段(3)の構
成において、前記屈折率変化領域による格子列は格子ピ
ッチが異なる複数の格子列になっている。
(4) In the configuration of the means (1) to (3), the grating rows formed by the refractive index changing regions are a plurality of grating rows having different grating pitches.

【0028】前記(1)の手段によれば、(a)フォト
ニック結晶導波路の屈折率変化領域は、スラブ光導波路
のコア層を構成する材質と同じ材質でかつ光誘起効果に
よる屈折率変化処理が施された材質で構成されている。
このため、屈折率変化領域の深さ方向の各部の大きさは
一定し、従来の空気ホールの場合のように上下で大きさ
が変化しないため、ブラッグ条件をよく満たすようにな
り、伝播光の波長制限あるいは波長透過が高精度に行え
るようになる。したがって、たとえば、高性能な合波・
分波素子として使用することができる。
According to the means (1), (a) the refractive index change region of the photonic crystal waveguide is made of the same material as the material constituting the core layer of the slab optical waveguide, and the refractive index change region is caused by the light-induced effect. It is made of a treated material.
For this reason, the size of each part in the depth direction of the refractive index change region is constant, and the size does not change up and down as in the case of the conventional air hole, so that the Bragg condition is satisfied well, and the propagation light Wavelength limitation or wavelength transmission can be performed with high accuracy. Therefore, for example,
It can be used as a demultiplexing element.

【0029】(b)屈折率変化領域は正三角形格子配列
となり、充分なるブラッグ条件を満たすため、高精度な
伝播光の波長制限または波長透過を保証する。
(B) Since the refractive index change region has a regular triangular lattice arrangement and satisfies a sufficient Bragg condition, a highly accurate wavelength limitation or wavelength transmission of propagating light is guaranteed.

【0030】(c)フォトニック結晶導波路の製造にお
いて、アレイ状に配置した屈折率変化領域は、電子線,
SOR光,紫外線および近赤外線のうちのいずれかを、
スラブ光導波路の上部クラッド層を通してコア層に選択
的に照射して光誘起効果による屈折率変化を生じさせて
作製することから、高精度寸法でかつ深さ方向での各部
の寸法が均一な屈折率変化領域を製造することができ
る。
(C) In the manufacture of a photonic crystal waveguide, the refractive index change regions arranged in an array are
One of SOR light, ultraviolet light and near infrared light,
Since the core layer is selectively irradiated through the upper cladding layer of the slab optical waveguide to cause a change in the refractive index due to the light-induced effect, the refraction is uniform with high precision and uniform depth in the depth direction. A rate change region can be manufactured.

【0031】(d)フォトニック結晶導波路はその製造
において、アレイ状に配置した屈折率変化領域は、電子
線,SOR光,紫外線および近赤外線のうちのいずれか
を、スラブ光導波路の上部クラッド層を通してコア層に
選択的に照射して光誘起効果による屈折率変化を生じさ
せて作製し、従来のようなエッチング等の機械的加工を
何ら必要としないため作製が極めて容易で製造コストの
低減が達成できる。
(D) In the manufacture of the photonic crystal waveguide, the refractive index changing regions arranged in an array form one of an electron beam, SOR light, ultraviolet light, and near-infrared light with the upper cladding of the slab optical waveguide. It is manufactured by selectively irradiating the core layer through the layer to produce a change in the refractive index due to the light-induced effect, and does not require any mechanical processing such as etching as in the past, making it extremely easy to manufacture and reducing manufacturing costs Can be achieved.

【0032】(e)ガラス光導波路によるフォトニック
結晶を作る際、特別な加工技術を要しないため大幅な低
価格化,高信頼化,量産化を図ることができる。
(E) When manufacturing a photonic crystal using a glass optical waveguide, a special processing technique is not required, so that it is possible to significantly reduce the cost, increase the reliability, and realize mass production.

【0033】(f)スラブ光導波路を有機光導波路で構
成する場合、有機光導波路は低温プロセスになるため光
導波路の作製が容易になり、製造コストの低減が図れ
る。
(F) When the slab optical waveguide is composed of an organic optical waveguide, the organic optical waveguide is a low-temperature process, so that the optical waveguide can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced.

【0034】前記(2)の手段によれば、有機スラブ光
導波路を基板から剥がした構造となることから、フォト
ニック結晶導波路の光導波するコア層の偏波無依存化が
達成できる。
According to the means (2), the organic slab optical waveguide is peeled off from the substrate, so that the polarization-independent core layer of the photonic crystal waveguide that guides the light can be achieved.

【0035】前記(3)の手段によれば、スラブ光導波
路の一端側に沿って前記屈折率変化領域が格子配列状に
配置されているとともに、前記屈折率変化領域による格
子列(アレイ)に対して平行にまたは垂直もしくは斜め
に光が伝播する光導波領域が設定されていることから、
光導波路設計の自由度が高くなる。すなわち、前記格子
列に垂直に光を進入させれば、出力光は格子列で折り返
して出射される。また、格子列に対して斜めに光を進入
させれば、出力光は格子列で反射して所定の角度を有し
て出射する。したがって、角度を選べば、光の伝播方向
を直角に曲げることもできる。また、これらの光伝播方
向の曲げの場合、その曲げ損失も小さくなる。
According to the above-mentioned means (3), the refractive index changing regions are arranged in a lattice array along one end of the slab optical waveguide, and the refractive index changing regions are arranged in a grid array by the refractive index changing regions. Since an optical waveguide region in which light propagates in parallel or perpendicularly or obliquely is set,
The degree of freedom in designing an optical waveguide is increased. That is, if light enters the grid array perpendicularly, the output light is reflected by the grid array and emitted. Also, if light enters the grid row obliquely, the output light is reflected by the grid row and emitted at a predetermined angle. Therefore, if the angle is selected, the light propagation direction can be bent at a right angle. In the case of bending in these light propagation directions, the bending loss is also reduced.

【0036】前記(4)の手段によれば、格子列を格子
ピッチが異なる複数の格子列で形成しておくことによっ
てチャーピング特性の実現が可能になる。
According to the means (4), the chirping characteristic can be realized by forming a plurality of grid rows having different grid pitches.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。なお、実施形態を説明するた
めの全図において、同一機能を有するものは同一符号を
付け、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and a repeated description thereof will be omitted.

【0038】(実施形態1)図1乃至図4は本発明の一
実施形態(実施形態1)であるフォトニック結晶導波路
およびその製造方法に係わる図である。
(Embodiment 1) FIGS. 1 to 4 are views related to a photonic crystal waveguide and a method of manufacturing the same according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention.

【0039】本実施形態1のフォトニック結晶導波路1
は、図1および図2に示すように、シリコンからなる基
板(シリコン基板)2上に、スラブ光導波路3としてガ
ラス光導波路を形成した構造になっている。
The photonic crystal waveguide 1 of the first embodiment
1 has a structure in which a glass optical waveguide is formed as a slab optical waveguide 3 on a substrate (silicon substrate) 2 made of silicon, as shown in FIGS.

【0040】スラブ光導波路3は、図2に示すように、
シリコン基板2上に順次形成された下部クラッド層1
0,コア層11,上部クラッド層12によって構成され
るが、これらの層はいずれもSiO2膜(石英ガラス,
フッ化物ガラス等のガラス)で形成されている。
The slab optical waveguide 3 is, as shown in FIG.
Lower cladding layer 1 sequentially formed on silicon substrate 2
0, a core layer 11, and an upper cladding layer 12, all of which are SiO 2 films (quartz glass,
(Glass such as fluoride glass).

【0041】コア層11は屈折率を大きくするため、た
とえばGeO2を添加してある。
The core layer 11 contains, for example, GeO 2 to increase the refractive index.

【0042】また、屈折率差を大きくするため、上部ク
ラッド層12の形成後に、水素(H2)加圧を行う。
In order to increase the difference in the refractive index, hydrogen (H 2 ) is applied after the upper clad layer 12 is formed.

【0043】スラブ光導波路3を構成する各層の厚さ
は、たとえば、以下の通りである。下部クラッド層10
および上部クラッド層12の厚さは約15μm、コア層
の厚さは数μmである。また、コアとクラッドの比屈折
率差は0.3〜1%程度である。
The thickness of each layer constituting the slab optical waveguide 3 is, for example, as follows. Lower cladding layer 10
The thickness of the upper cladding layer 12 is about 15 μm, and the thickness of the core layer is several μm. The relative refractive index difference between the core and the clad is about 0.3 to 1%.

【0044】図2に示すように、中央線に沿う所定幅の
領域が光導波領域6となり、この光導波領域6の両側に
沿って格子配列(アレイ)状に屈折率変化領域13が設
けられている。前記光導波領域6の幅は光ファイバとの
接続を考えると数μm〜数十μmが好ましい。
As shown in FIG. 2, a region having a predetermined width along the center line is an optical waveguide region 6, and a refractive index change region 13 is provided along both sides of the optical waveguide region 6 in a lattice arrangement. ing. The width of the optical waveguide region 6 is preferably several μm to several tens μm in consideration of connection with an optical fiber.

【0045】図では屈折率変化領域13はそれぞれ3列
設けられ、隣り合う列との間で正三角形格子(triangle
lattice)からなる単位格子を構成している。したがっ
て、2列配列により単位格子は形成されるが、3列にし
てあることから屈折率変化領域13間からの光の漏れが
防げ、光の閉じ込め効果が高くなる。さらに格子パター
ンによっては、光の閉じ込め効果を高めるためにより多
くの列による配列を必要とする場合がある。
In the figure, the refractive index change regions 13 are provided in three rows, respectively, and are equilateral triangular grids (triangles) between adjacent rows.
lattice). Therefore, although the unit lattice is formed by the two-row arrangement, the three-row arrangement prevents light from leaking between the refractive index changing regions 13 and enhances the light confinement effect. Further, some grating patterns require an array of more rows to enhance the light confinement effect.

【0046】前記正三角形格子のピッチは、たとえば
0.5μm、屈折率変化領域13の直径は0.45μm
である。
The pitch of the regular triangular lattice is, for example, 0.5 μm, and the diameter of the refractive index changing region 13 is 0.45 μm.
It is.

【0047】前記屈折率変化領域13のコア層の屈折率
は、屈折率変化領域13から外れるコア層の屈折率より
も大きくなり、たとえば比屈折率差は10~4程度にな
る。
The refractive index of the core layer in the refractive index changing region 13 is larger than the refractive index of the core layer out of the refractive index changing region 13, for example, the relative refractive index difference is about 10 to 4 .

【0048】これら屈折率変化領域13をスラブ光導波
路3上に格子配列した結晶は、フォトニック結晶(2次
元フォトニック結晶)14と呼称されている。
The crystal in which the refractive index changing regions 13 are arranged in a lattice on the slab optical waveguide 3 is called a photonic crystal (two-dimensional photonic crystal) 14.

【0049】フォトニック結晶14は、外部からの高出
力のたとえばエキシマレーザ等で発生する紫外(UV)
光あるいは近赤外光を、スラブ光導波路3の表面に選択
的に照射して光誘起効果による屈折率変化をスラブ光導
波路3のコア層内に生じさせることによって形成され
る。
The photonic crystal 14 is made of, for example, an ultraviolet (UV) light generated by an external high-output laser such as an excimer laser.
The slab optical waveguide 3 is formed by selectively irradiating light or near-infrared light to the surface of the slab optical waveguide 3 to cause a change in the refractive index due to a light-induced effect in the core layer of the slab optical waveguide 3.

【0050】このとき、半径rの円柱状に屈折率が変化
した微小な屈折率変化領域13を規則正しく整列させ
て、たとえば正三角形格子を構成させる。
At this time, the minute refractive index change regions 13 whose refractive index has changed in a columnar shape with a radius r are regularly aligned to form, for example, an equilateral triangular lattice.

【0051】結晶は原子あるいは分子の周期的な配列で
あり、結晶格子は原子あるいは分子の小さな基本的な構
造が空間的に繰り返されているときに生じる。したがっ
て、結晶は周期的なポテンシャルをその中を伝搬する電
子に与え、結晶構造は導電性を支配する。特に、格子は
結晶のエネルギーバンド構造にギャップを導入すること
ができるので、原子からのブラッグライク回折により一
定のエネルギーをもった電子は一定の方向に伝播するこ
とを禁止される。
A crystal is a periodic arrangement of atoms or molecules, and a crystal lattice is formed when a small basic structure of atoms or molecules is spatially repeated. Thus, the crystal imparts a periodic potential to the electrons propagating therein, and the crystal structure governs conductivity. In particular, since a lattice can introduce a gap into the energy band structure of a crystal, electrons having a certain energy are prohibited from propagating in a certain direction by Bragg-like diffraction from atoms.

【0052】その光学的なアナロジーがフォトニック結
晶であり、その周期的なポテンシャルは原子の代わりに
巨視的な光半導体媒質あるいは誘電体媒質の格子により
与えられる。したがって、フォトニック結晶において
は、格子構造および格子定数で決定されるバンドギャッ
プすなわちブラッグ回折による反射波長域が存在するこ
とになる。
The optical analog is a photonic crystal, and its periodic potential is given by a macroscopic lattice of an optical semiconductor medium or a dielectric medium instead of atoms. Therefore, the photonic crystal has a band gap determined by the lattice structure and lattice constant, that is, a reflection wavelength region by Bragg diffraction.

【0053】また、屈折率の大きさは石英ガラスで1.
46、後述するフッ素化ポリイミドで1.53である。
屈折率変化は大きいほどよいが、これらの材料で実現で
きる現実的な屈折率増加量は10~4から10~2の範囲で
ある。
The refractive index of quartz glass is 1.
46, which is 1.53 for a fluorinated polyimide described later.
As the refractive index change is large good, practical refractive index increase that can be achieved with these materials is in the range of 10 to 4 10-2.

【0054】フォトニック結晶では、一般に円柱状領域
とそうでない領域との屈折率差が大きいことが望ましい
が、従来技術では比屈折率差が約0.7と1桁以上大き
い分だけ同じ反射率を得るのに格子数を少なくできて有
利である。
In a photonic crystal, it is generally desirable that the refractive index difference between a columnar region and a region other than the columnar region is large. It is advantageous to reduce the number of grids to obtain

【0055】しかし、その反面、格子のピッチ,内径が
小さくなり加工が難しくなるという欠点がある。
However, on the other hand, there is a disadvantage that the pitch and the inner diameter of the grid become small and the processing becomes difficult.

【0056】一方、本発明のように屈折率差が0.01
と小さい場合は加工が容易となり、格子数を増やせば原
理的に同様の効果が期待できる。
On the other hand, as in the present invention, the refractive index difference is 0.01
When the number is smaller, the same effect can be expected in principle if the number of lattices is increased.

【0057】この様子をもう少し詳しく数学的に説明す
る。簡単のため、格子が直線導波路に沿って等間隔に並
んだ1次元のブラッグ光導波路格子を例にとると、ブラ
ッグ波長λBにおける光電力反射率はR=tanh2(κ
L)で表され、モード結合係数κと格子の長さLとの積
によって決まる。
This situation will be described mathematically in more detail. For simplicity, taking as an example a one-dimensional Bragg waveguide grating in which the gratings are equally spaced along a straight waveguide, the optical power reflectivity at the Bragg wavelength λ B is R = tanh 2
L) and is determined by the product of the mode coupling coefficient κ and the grating length L.

【0058】このように、屈折率変化によって格子を形
成する場合、一般に結合係数が小さいので、高反射率を
得るには格子部の長さLを大きくして格子をたくさん配
置することが必要となることがわかる。
As described above, when a grating is formed by changing the refractive index, since the coupling coefficient is generally small, it is necessary to increase the length L of the grating portion and arrange many gratings in order to obtain a high reflectance. It turns out that it becomes.

【0059】他方、前記フォトニック結晶導波路1の光
導波領域6の一端側には入力光ファイバ4が接続され、
他端側には出力光ファイバ5が接続されている。前記入
力光ファイバ4および出力光ファイバ5は、単一モード
ファイバまたは分散シフトファイバもしくは偏波保持フ
ァイバ等で構成されている。たとえば、この実施形態で
は単一モードファイバが使用されている。
On the other hand, an input optical fiber 4 is connected to one end of the optical waveguide region 6 of the photonic crystal waveguide 1,
The output optical fiber 5 is connected to the other end. The input optical fiber 4 and the output optical fiber 5 are composed of a single mode fiber, a dispersion shift fiber, a polarization maintaining fiber, or the like. For example, a single mode fiber is used in this embodiment.

【0060】図1はフォトニック結晶導波路1の使用形
態を模式的に示すものであるが、実際の製品としては、
容器(パッケージ)内にフォトニック結晶導波路1が配
置され、容器に設けられた光ファイバガイド等によって
それぞれ入力光ファイバ4や出力光ファイバ5が光ケー
ブルの状態等で支持される構成になる。また、フォトニ
ック結晶導波路1は、OEICを構成するシリコン基板
やガラス基板さらには化合物半導体基板の一部に形成さ
れる場合もある。
FIG. 1 schematically shows a usage form of the photonic crystal waveguide 1, but as an actual product,
The photonic crystal waveguide 1 is arranged in a container (package), and the input optical fiber 4 and the output optical fiber 5 are supported in an optical cable state or the like by an optical fiber guide or the like provided in the container. In addition, the photonic crystal waveguide 1 may be formed on a silicon substrate, a glass substrate, or a part of a compound semiconductor substrate constituting the OEIC.

【0061】このようなフォトニック結晶導波路1で
は、入力光ファイバ4からの光(入力光7)が、結晶格
子が存在しない光導波領域6の一端側に入力されると、
前記入力光7はスラブ空間に広がって行くとき、屈折率
変化領域13が存在するフォトニック結晶で反射あるい
は透過される。その際に、いわゆるブラッグ条件を満た
す波長の光のみが結晶で反射され、それ以外の波長の光
は結晶を透過する。このとき、反射光は光学的な多光束
干渉を生じる。その結果、ブラッグ条件を満たす波長の
光はスラブ光導波路3の格子が無い部分に閉じ込められ
て光導波領域6を伝搬していくことが許される。
In such a photonic crystal waveguide 1, when light (input light 7) from the input optical fiber 4 is input to one end of the optical waveguide region 6 where no crystal lattice exists.
When the input light 7 spreads in the slab space, it is reflected or transmitted by the photonic crystal where the refractive index change region 13 exists. At this time, only light having a wavelength that satisfies the so-called Bragg condition is reflected by the crystal, and light having other wavelengths is transmitted through the crystal. At this time, the reflected light causes optical multi-beam interference. As a result, light having a wavelength that satisfies the Bragg condition is confined in a portion of the slab optical waveguide 3 where there is no grating, and is allowed to propagate through the optical waveguide region 6.

【0062】この多光束干渉は通過波長を制限する効果
がある。この伝播光波は、格子のピッチaが波長の整数
倍のとき強めあい、(1+1/2)波長の整数倍のとき
弱めあう。このような構成になっているため、従来技術
に比べて容易に波長特性を有する光フィルタを実現する
ことが可能である。
This multi-beam interference has the effect of limiting the passing wavelength. The propagating light waves strengthen when the pitch a of the grating is an integral multiple of the wavelength, and weaken when the pitch a is an integral multiple of the (1 + 1) wavelength. With such a configuration, it is possible to easily realize an optical filter having wavelength characteristics as compared with the related art.

【0063】つぎに、このようなフォトニック結晶導波
路1の製造方法について説明する。図3に示すように、
シリコン基板2上に、火炎加水分解法やイオン交換法に
より石英(SiO2)ガラスで下部クラッド層10,コ
ア層11,上部クラッド層12を形成して2次元方向に
光の閉じ込めのない、いわゆるスラブ構造のガラス光導
波路3a(スラブ光導波路3)を作製する。なお、基板
2は石英ガラス基板や他のガラス基板でもよい。
Next, a method for manufacturing such a photonic crystal waveguide 1 will be described. As shown in FIG.
A lower cladding layer 10, a core layer 11, and an upper cladding layer 12 are formed of quartz (SiO 2 ) glass on a silicon substrate 2 by a flame hydrolysis method or an ion exchange method so that light is not confined in a two-dimensional direction. A slab-structured glass optical waveguide 3a (slab optical waveguide 3) is manufactured. The substrate 2 may be a quartz glass substrate or another glass substrate.

【0064】前記コア層11には屈折率を増大させるた
めにゲルマニウム(GeO2)やリン(P)等の不純物
をコア形成過程において予め添加しておく。本実施形態
1では、たとえばGeO2を添加する。また、ガラス光
導波路3aを形成した後に水素(H2)加圧処理を施し
てもよい。
In order to increase the refractive index, impurities such as germanium (GeO 2 ) and phosphorus (P) are added to the core layer 11 in advance in the process of forming the core. In the first embodiment, for example, GeO 2 is added. After forming the glass optical waveguide 3a, a hydrogen (H 2 ) pressurizing treatment may be performed.

【0065】前記下部クラッド層10の厚さは約15μ
m、コア層11の厚さは数μm、上部クラッド層12の
厚さは約15μmである。また、コアとクラッドの比屈
折率差は0.3〜1%程度である。
The thickness of the lower cladding layer 10 is about 15 μm.
m, the thickness of the core layer 11 is several μm, and the thickness of the upper cladding layer 12 is about 15 μm. The relative refractive index difference between the core and the clad is about 0.3 to 1%.

【0066】つぎに、発振波長248nmのKr−Fエ
キシマレーザ、193nmのAr−Fレーザ、あるいは
YAGレーザ(第2あるいは第4高調波利用)などで発
生する紫外パルス光(紫外光)20を、図4に示すよう
に、ガラス製位相マスク21を介してスラブ光導波路3
表面の上方から屈折率変化領域13を形成する部分に照
射する。
Next, an ultraviolet pulse light (ultraviolet light) 20 generated by a Kr-F excimer laser having an oscillation wavelength of 248 nm, an Ar-F laser having a wavelength of 193 nm, or a YAG laser (using the second or fourth harmonic) is used. As shown in FIG. 4, the slab optical waveguide 3 is
Irradiation is performed from above the surface to the portion where the refractive index change region 13 is formed.

【0067】照射物は、電子線,SOR光,紫外線,近
赤外線のいずれでもよい。
The irradiation object may be any one of an electron beam, SOR light, ultraviolet light, and near infrared light.

【0068】ここで使用する2次元ガラス製位相マスク
21は、1/2波長(位相にしてπ)の深さの円形もし
くは方形状の穴22が、たとえばフォトリソグラフィと
反応性イオンエッチング等で石英ガラス板23の2次元
方向に形成配列されたものである。このガラス製位相マ
スク21の穴22のピッチは約1μmである。
The two-dimensional glass phase mask 21 used here has a circular or square hole 22 having a depth of 1/2 wavelength (π in phase) formed by quartz, for example, by photolithography and reactive ion etching. The glass plates 23 are formed and arranged in a two-dimensional direction. The pitch of the holes 22 of the glass phase mask 21 is about 1 μm.

【0069】これによって、−1次と1次の回折光同士
が干渉し、位相マスクの表面の凹凸周期の1/2の周期
となる正弦波状の強度分布を有するピッチ0.5μmの
干渉縞がコア層11中に生成される。その結果、光誘起
効果による屈折率変化を起こし、コアの屈折率が10~4
オーダで増加したピッチ0.5μmの2次元格子がコア
層11中に形成される。
As a result, the -1st-order and 1st-order diffracted lights interfere with each other, and an interference fringe of 0.5 μm pitch having a sinusoidal intensity distribution having a half period of the unevenness period of the phase mask surface is generated. Generated in the core layer 11. As a result, the refractive index changes due to the light-induced effect, and the refractive index of the core becomes 10 to 4
A two-dimensional lattice having a pitch 0.5 μm increased in order is formed in the core layer 11.

【0070】一方、発振波長810nm付近の近赤外超
短パルスレーザ光を照射した場合には、10~2オーダの
より大きな屈折率の増加をコア中に起こさせることもで
きる。この場合には、前述の理由によって格子数を減少
できるため、結果として結晶サイズをおよそ2桁低減で
きる利点がある。
On the other hand, when near-infrared ultrashort pulse laser light having an oscillation wavelength of about 810 nm is irradiated, a larger increase in the refractive index on the order of 10 to 2 can be caused in the core. In this case, the number of lattices can be reduced for the above-described reason, and as a result, there is an advantage that the crystal size can be reduced by about two orders of magnitude.

【0071】また、この場合はGeO2添加石英ガラス
に限らず熔融石英ガラス,合成石英ガラス,フッ化物ガ
ラス,カルコゲナイトガラスなどほとんど全てのガラス
を使用できるという大きな利点がある。
In this case, there is a great advantage that almost all kinds of glass such as fused silica glass, synthetic quartz glass, fluoride glass, and chalcogenite glass can be used without being limited to GeO 2 -added quartz glass.

【0072】紫外光照射により屈折率変化を生じさせる
ためのエネルギーは、平均光電力で0.5〜1W程度で
ある。屈折率変化は干渉縞の正弦波状の光強度分布を反
映するので円柱状にはならないが、コア層厚が数μm程
度であればこの影響はほとんど無視できる。
The energy for causing a change in the refractive index by irradiation with ultraviolet light is about 0.5 to 1 W in terms of average optical power. Since the refractive index change reflects the sinusoidal light intensity distribution of the interference fringes, it does not become cylindrical, but if the core layer thickness is about several μm, this effect can be almost ignored.

【0073】また、ガラス光導波路3aの形成後に外部
から紫外光20を照射しても、上部クラッド層12には
GeO2が添加されていないので光誘起効果による屈折
率変化は生じない。
Even if ultraviolet light 20 is irradiated from outside after the formation of the glass optical waveguide 3a, the refractive index does not change due to the light-induced effect because GeO 2 is not added to the upper cladding layer 12.

【0074】また、GeO2を添加しないガラスに近赤
外光を照射する場合は、上部クラッド層も光誘起効果に
よる屈折率変化が生じるが、光が伝播するのはコアなの
でその影響はない。
When the glass to which GeO 2 is not added is irradiated with near-infrared light, the upper clad layer also undergoes a change in the refractive index due to the light-induced effect. However, since light propagates through the core, there is no effect.

【0075】他方、単位格子サイズは屈折率の違いから
従来技術と変わる。空気ホールのない媒質の屈折率およ
び空気ホールの屈折率が本発明と異なっていることか
ら、本発明の場合には従来に比較して格子のサイズが大
きくなる。
On the other hand, the unit cell size differs from that of the prior art due to the difference in the refractive index. Since the refractive index of the medium without air holes and the refractive index of the air holes are different from those of the present invention, the size of the grating is larger in the case of the present invention than in the prior art.

【0076】すなわち、前述のように本発明の場合には
屈折率差が小さいためにモード結合係数が小さくなり、
高反射率を得るには格子サイズを大きくすることと格子
数を多くする必要がある。たとえば、光が伝播する円柱
状領域でない領域(光導波領域6)の両側に格子を各々
100個×100個から10000個×10000個ず
つ設ければよい。その場合、格子が占有する面積がおよ
そ1×1mm2から100×100mm2と大きくなるが
基板サイズ(直径)が1〜6インチ(25.4mmφ〜
152.4mmφ)であることを考えると実用上は全く
問題がない。
That is, as described above, in the case of the present invention, since the difference in the refractive index is small, the mode coupling coefficient becomes small,
In order to obtain a high reflectance, it is necessary to increase the grating size and increase the number of gratings. For example, 100 × 100 to 10000 × 10000 gratings may be provided on both sides of a region (optical waveguide region 6) which is not a columnar region through which light propagates. In this case, the area occupied by the grating increases from about 1 × 1 mm 2 to 100 × 100 mm 2 , but the substrate size (diameter) is 1 to 6 inches (25.4 mm φ to
152.4 mmφ), there is no practical problem at all.

【0077】このような結果から明らかなように、従来
技術に比べて極めて簡単な製造プロセスによりフィルタ
特性を持ったフォトニック結晶導波路を実現することが
できる。
As is apparent from the above results, a photonic crystal waveguide having a filter characteristic can be realized by a very simple manufacturing process as compared with the prior art.

【0078】本実施形態1によれば以下の効果を奏す
る。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.

【0079】(1)フォトニック結晶導波路1の屈折率
変化領域13は、スラブ光導波路3(ガラス光導波路3
a)のコア層11を構成する材質と同じ材質でかつ光誘
起効果による屈折率変化処理が施された材質で構成され
ている。このため、屈折率変化領域13の深さ方向の各
部の大きさは一定し、従来の空気ホールの場合のように
上下で大きさが変化しないため、ブラッグ条件をよく満
たすようになり、伝播光の波長制限あるいは波長透過が
高精度に行えるようになる。したがって、たとえば、高
性能な合波・分波素子として使用することができる。
(1) The refractive index changing region 13 of the photonic crystal waveguide 1 is a slab optical waveguide 3 (glass optical waveguide 3).
It is made of the same material as the material constituting the core layer 11 of a), and has been subjected to a refractive index change treatment by a light-induced effect. For this reason, the size of each portion in the depth direction of the refractive index change region 13 is constant, and the size does not change up and down as in the case of the conventional air hole, so that the Bragg condition is satisfied well, and the propagation light The wavelength limitation or wavelength transmission can be performed with high accuracy. Therefore, for example, it can be used as a high-performance multiplexing / demultiplexing element.

【0080】(2)屈折率変化領域13は正三角形格子
配列となり、充分なるブラッグ条件を満たすため、高精
度な伝播光の波長制限または波長透過を保証する。
(2) Since the refractive index changing region 13 has a regular triangular lattice arrangement and satisfies a sufficient Bragg condition, a highly accurate wavelength limitation or wavelength transmission of propagating light is guaranteed.

【0081】(3)フォトニック結晶導波路1の製造に
おいて、アレイ状に配置した屈折率変化領域13は、電
子線,SOR光,紫外線および近赤外線のうちのいずれ
かを、スラブ光導波路3の上部クラッド層12を通して
コア層11に選択的に照射して光誘起効果による屈折率
変化を生じさせて作製することから、高精度寸法でかつ
深さ方向での各部の寸法が均一な屈折率変化領域を製造
することができる。
(3) In the manufacture of the photonic crystal waveguide 1, the refractive index changing regions 13 arranged in an array form any one of an electron beam, SOR light, ultraviolet light, and near-infrared light with the slab optical waveguide 3. Since the core layer 11 is selectively irradiated to the core layer 11 through the upper cladding layer 12 to produce a refractive index change due to a light-induced effect, the dimensions of each part in the depth direction are uniform with high precision. The area can be manufactured.

【0082】(4)フォトニック結晶導波路1はその製
造において、アレイ状に配置した屈折率変化領域13
は、電子線,SOR光,紫外線および近赤外線のうちの
いずれかを、スラブ光導波路3の上部クラッド層12を
通してコア層11に選択的に照射して光誘起効果による
屈折率変化を生じさせて作製し、従来のようなエッチン
グ等の機械的加工を何ら必要としないため作製が極めて
容易で製造コストの低減が達成できる。
(4) In manufacturing the photonic crystal waveguide 1, the refractive index changing regions 13 arranged in an array
Is to selectively irradiate an electron beam, SOR light, ultraviolet light or near-infrared light to the core layer 11 through the upper cladding layer 12 of the slab optical waveguide 3 to cause a change in the refractive index due to a light-induced effect. Since it is manufactured and does not require any mechanical processing such as etching as in the related art, it is extremely easy to manufacture and a reduction in manufacturing cost can be achieved.

【0083】(5)ガラス光導波路3aによるフォトニ
ック結晶を作る際、特別な加工技術を要しないため大幅
な低価格化,高信頼化,量産化を図ることができる。
(5) When manufacturing a photonic crystal using the glass optical waveguide 3a, a special processing technique is not required, so that it is possible to significantly reduce the cost, increase the reliability, and realize mass production.

【0084】(実施形態2)図5および図6は本発明の
他の実施形態(実施形態2)であるフォトニック結晶導
波路に係わる図である。
(Embodiment 2) FIGS. 5 and 6 relate to a photonic crystal waveguide according to another embodiment (Embodiment 2) of the present invention.

【0085】本実施形態2はスラブ光導波路3として有
機光導波路3bを使用するフォトニック結晶導波路1の
例である。
The second embodiment is an example of the photonic crystal waveguide 1 using the organic optical waveguide 3b as the slab optical waveguide 3.

【0086】すなわち、本実施形態2が実施形態1と異
なる点は、フォトニック結晶14を有するスラブ光導波
路3として、フッ素化ポリイミド等の高分子材料を用い
て有機光導波路3bを形成している点で、さらに電子
線,紫外線あるいはSOR光を外部から有機光導波路3
bに照射してコアの屈折率を変化させて屈折率変化領域
13を格子配列状に形成したことである。
That is, the second embodiment differs from the first embodiment in that an organic optical waveguide 3b is formed as a slab optical waveguide 3 having a photonic crystal 14 using a polymer material such as fluorinated polyimide. At this point, electron beams, ultraviolet rays or SOR light are further applied from outside to the organic optical waveguide 3.
b, thereby changing the refractive index of the core to form the refractive index changing regions 13 in a lattice array.

【0087】特に、SOR光照射による屈折率変化はガ
ラス導波路に比べて2桁大きく10~2である。他の部分
および動作は、前記実施形態1の場合と基本的には同じ
なので説明を省力する。
In particular, the change in the refractive index due to SOR light irradiation is 10 to 2 which is two orders of magnitude larger than that of a glass waveguide. The other parts and operations are basically the same as those in the first embodiment, and thus the description is omitted.

【0088】ただし、フォトニック結晶導波路1の光導
波領域6の両端面、すなわちスラブ光導波路3の入力・
出力端面は、図示はしないが反射防止のために無反射コ
ートが施してある。無反射コート膜の一例としては、タ
ーゲット材料としてSi34/SiO2を用い、それら
にイオンビームを照射することによって光導波路端面に
向けて飛散させて2層の無反射コーティングを施す。こ
の方法で得られる反射率は約−30dB以下である。
However, both ends of the optical waveguide region 6 of the photonic crystal waveguide 1, that is, the input / output of the slab optical waveguide 3
Although not shown, the output end face is coated with a non-reflective coating to prevent reflection. As an example of the anti-reflection coating film, two target layers of anti-reflection coating are applied by using Si 3 N 4 / SiO 2 as a target material and irradiating them with an ion beam to scatter toward the end face of the optical waveguide. The reflectivity obtained by this method is about -30 dB or less.

【0089】また、反射防止の別の手段として、入出射
端面に斜め研磨を施してもよい。斜め研磨の角度は光の
伝播方向に垂直な方向に対して8度以上である。この斜
め研磨の代わりにダイシングソーで斜めに切断しても良
い。これらの場合、−50〜−60dBの高反射率が得
られる。
As another means for preventing reflection, the incident / exit end face may be polished obliquely. The angle of the oblique polishing is at least 8 degrees with respect to a direction perpendicular to the light propagation direction. Instead of this diagonal polishing, dicing may be used to cut diagonally. In these cases, a high reflectance of −50 to −60 dB is obtained.

【0090】本実施形態2のフォトニック結晶導波路1
の製造方法について説明する。
The photonic crystal waveguide 1 of the second embodiment
A method of manufacturing the device will be described.

【0091】本実施形態2では、シリコン基板2上に有
機光導波路3bからなるスラブ光導波路3を形成した
後、この有機光導波路3bに選択的にSOR(synchrot
ron orbital radiation)光を照射して屈折率変化領域1
3を格子配列状に形成してフォトニック結晶14を形成
する。
In the second embodiment, after the slab optical waveguide 3 composed of the organic optical waveguide 3b is formed on the silicon substrate 2, the SOR (synchrot) is selectively applied to the organic optical waveguide 3b.
ron orbital radiation) Irradiation of light to change the refractive index 1
3 are formed in a lattice array to form a photonic crystal 14.

【0092】図示はしないが、シリコン基板2上に、フ
ッ素化ポリイミドの前駆体であるフッ素化ポリアミド酸
の溶液をスピンコートしてオーブン中で380℃で加熱
し下部クラッド層10を形成する(図6参照)。
Although not shown, a solution of fluorinated polyamic acid, which is a precursor of fluorinated polyimide, is spin-coated on the silicon substrate 2 and heated at 380 ° C. in an oven to form the lower cladding layer 10 (FIG. 6).

【0093】つぎに、下部クラッド層10上へ、フッ素
化ポリアミド酸の溶液をスピンコートしオーブン中で3
80℃で加熱しコア層11を形成する(図6参照)。
Next, a solution of a fluorinated polyamic acid was spin-coated on the lower cladding layer 10 and then
The core layer 11 is formed by heating at 80 ° C. (see FIG. 6).

【0094】つぎに、前記コア層11上に、前記下部ク
ラッド層10と同じ屈折率を持つ上部クラッド層12を
前記同様な方法で形成して有機光導波路(ポリマー光導
波路)3bを作製する。このとき、各層の膜厚は前記実
施形態1のガラス光導波路3aの場合とほぼ同じであ
る。
Next, an upper cladding layer 12 having the same refractive index as that of the lower cladding layer 10 is formed on the core layer 11 by the same method as described above, to produce an organic optical waveguide (polymer optical waveguide) 3b. At this time, the thickness of each layer is almost the same as that of the glass optical waveguide 3a of the first embodiment.

【0095】この結果、屈折率が1.53の有機光導波
路3bが得られる。
As a result, an organic optical waveguide 3b having a refractive index of 1.53 is obtained.

【0096】このようなスラブ光導波路3の形成方法
は、半導体の結晶成長の高温プロセスと比べて温度が低
く低温プロセスとなる。低温プロセスによるスラブ光導
波路の作製は容易であり、製造コストの低減が図れる。
The method of forming such a slab optical waveguide 3 is a low-temperature process which is lower in temperature than the high-temperature process of semiconductor crystal growth. The slab optical waveguide can be easily manufactured by a low-temperature process, and the manufacturing cost can be reduced.

【0097】また、この方法はスピンコートにより有機
光導波路3bを容易に形成できるという他の材料にない
優れた特徴がある。
Further, this method has an excellent feature that the organic optical waveguide 3b can be easily formed by spin coating, which is not found in other materials.

【0098】つぎに、有機光導波路3b上にX線を透過
する窒化シリコンのような薄膜を配置し、その上にタン
タル,タングステンあるいは金等の重金属からなる厚さ
約1μmのX線吸収体を設けた構造のX線マスクを介し
て極超短波長約0.7nmのSOR光を、照射量102
(アンペア・秒)オーダで外部から有機光導波路3bに
照射する。
Next, a thin film such as silicon nitride which transmits X-rays is disposed on the organic optical waveguide 3b, and an X-ray absorber having a thickness of about 1 μm made of a heavy metal such as tantalum, tungsten or gold is placed thereon. the SOR light UHF length of about 0.7nm through the X-ray mask is provided a structure, dose 10 2
The organic optical waveguide 3b is irradiated from the outside on the order of (Amps / sec).

【0099】ガラス製位相マスクの場合とは異なり、格
子状に穴の空いたX線マスクを透過したSOR光は1つ
1つが円柱状の強度分布をもつスポット光となってコア
層11に照射される。その結果、コア層11に10~2
ーダの大きな屈折率の増加した格子が形成される。
Unlike the case of a glass phase mask, the SOR light transmitted through the X-ray mask having holes in a lattice shape is applied to the core layer 11 as spot light having a columnar intensity distribution. Is done. As a result, a grating having a large refractive index on the order of 10 to 2 is formed in the core layer 11.

【0100】ここで、X線マスクの穴径は0.25μ
m、ピッチは0.5μmである。
Here, the hole diameter of the X-ray mask is 0.25 μm.
m and the pitch are 0.5 μm.

【0101】この場合紫外光照射に比べて波長が極めて
小さいので、微細加工が可能となり高精度をもって容易
に格子をコアに書き込むことができるという優れた特徴
がある。
In this case, since the wavelength is extremely small as compared with the irradiation of ultraviolet light, there is an excellent feature that fine processing is possible and the grating can be easily written on the core with high accuracy.

【0102】本実施形態2では前記実施形態1が有する
効果を同様に奏する。
In the second embodiment, the effects of the first embodiment are similarly exhibited.

【0103】(実施形態3)図7は本発明の他の実施形
態(実施形態3)であるフォトニック結晶導波路の平面
図である。
(Embodiment 3) FIG. 7 is a plan view of a photonic crystal waveguide according to another embodiment (Embodiment 3) of the present invention.

【0104】本実施形態3では、図7に示すように、屈
折率変化領域13による単位格子を正六角形格子(hexa
gonal lattice)状に配列してある。
In the third embodiment, as shown in FIG. 7, the unit lattice formed by the refractive index changing region 13 is a regular hexagonal lattice (hexa lattice).
gonal lattice).

【0105】正六角形格子はTE偏光およびTM偏光に
対して同じバンドギャップすなわちブラッグ反射波長を
有するので極めて有効である。
A regular hexagonal grating is extremely effective because it has the same band gap, that is, the Bragg reflection wavelength, for TE polarized light and TM polarized light.

【0106】なお、本発明では、単位格子として前述の
正三角形格子や正六角形格子以外の正多角形格子でもよ
い。すなわち、単位格子を正方形格子,正八角形格子,
正十二角形格子などの格子配列でもよい。また、屈折率
変化領域13の列は、格子(格子列)を構成するために
少なくとも2列必要である。
In the present invention, a regular polygonal lattice other than the aforementioned regular triangular lattice or regular hexagonal lattice may be used as the unit lattice. That is, a unit cell is a square cell, a regular octagon cell,
A grid array such as a regular dodecagon grid may be used. In addition, at least two rows of the refractive index changing regions 13 are required to form a grid (grating row).

【0107】(実施形態4)図8は本発明の他の実施形
態(実施形態4)であるフォトニック結晶導波路の概略
を示す模式的平面図である。
(Embodiment 4) FIG. 8 is a schematic plan view schematically showing a photonic crystal waveguide according to another embodiment (Embodiment 4) of the present invention.

【0108】本実施形態では、フォトニック結晶導波路
1の光導波領域6の一側に沿って設けられる屈折率変化
領域13による格子列を複数にした例であり、かつ複数
の格子列G1,G2,G3の格子間隔(ピッチ)aを相
互に異なるようにした例である。これにより、通過帯域
が広がるいわゆるチャーピング特性を実現した例であ
る。
This embodiment is an example in which the refractive index changing region 13 provided along one side of the optical waveguide region 6 of the photonic crystal waveguide 1 has a plurality of lattice columns, and a plurality of lattice columns G1, This is an example in which grating intervals (pitch) a of G2 and G3 are different from each other. This is an example in which a so-called chirping characteristic in which a pass band is widened is realized.

【0109】特に限定はされないが、格子列G1,G
2,G3のピッチをa1,a2,a3とした場合、a1>a
2>a3となっている例である。
Although not particularly limited, the lattice rows G1, G
If 2, G3 of the pitch was a 1, a 2, a 3 , a 1> a
2> is an example that has become a 3.

【0110】チャーピングとは格子のピッチをある割合
で連続的に変化させたときに波長帯域が広がることを言
う。格子ピッチのチャーピングは細かく段階的に行う。
格子のピッチが場所によって不等間隔になるように格子
を配置した正三角形格子の場合について説明する。
Chirping means that the wavelength band is widened when the pitch of the grating is continuously changed at a certain ratio. The chirping of the lattice pitch is performed step by step.
A case of a regular triangular lattice in which lattices are arranged so that the lattice pitch is unequal depending on the location will be described.

【0111】たとえば、格子ピッチaがa1,a2,a3
・・・のように少しずつ小さくなるG1,G2,G3・・
・の各格子領域では、各格子領域に応じてブラッグ反射
波長λBがλB1,λB2,λB3・・・のように各々少しず
つ小さくなる。この場合、微視的にはピッチが段階的に
変化するので隣り合う各格子領域で格子不整合が生じ
る。この値は隣り合う格子領域の間では極めてわずかで
あるので、巨視的に見れば連続的に変化しているのと同
じであると考えて問題ない。
For example, if the lattice pitch a is a 1 , a 2 , a 3
G 1 , G 2 , G 3.
In each of the grating regions, the Bragg reflection wavelength λ B becomes slightly smaller, such as λ B1 , λ B2 , λ B3 . In this case, since the pitch microscopically changes in a stepwise manner, a lattice mismatch occurs between adjacent lattice regions. Since this value is extremely small between adjacent grid regions, there is no problem in macroscopically assuming that it is the same as continuously changing.

【0112】このようにすると、ブラッグ反射波長が少
しずつずれるので等価的にバンドギャップが広くなる。
すなわち、反射帯域が広がるいわゆるチャーピング特性
を実現できる利点がある。この効果は光ファイバで生じ
る波長分散の補償などに適用することができる。ここで
は、格子のピッチが単調減少する例を示したが、ピッチ
が単調増加する場合にも同様の効果が生ずることは言う
までもない。
In this case, the Bragg reflection wavelength shifts little by little, so that the band gap is equivalently widened.
That is, there is an advantage that a so-called chirping characteristic in which the reflection band is widened can be realized. This effect can be applied to compensation for chromatic dispersion generated in an optical fiber. Here, an example is shown in which the pitch of the grating monotonically decreases, but it goes without saying that the same effect occurs when the pitch monotonically increases.

【0113】本実施形態4では光導波領域6の一側にの
みフォトニック結晶14を設けてある。換言するなら
ば、スラブ光導波路3一端側に沿って屈折率変化領域1
3が格子配列状に配置されているとともに、前記屈折率
変化領域13によるアレイに対して平行にまたは垂直も
しくは斜めに光が伝播する光導波領域6が設定されてい
る。
In the fourth embodiment, the photonic crystal 14 is provided only on one side of the optical waveguide region 6. In other words, the refractive index changing region 1 extends along one end of the slab optical waveguide 3.
3 are arranged in a lattice arrangement, and an optical waveguide region 6 in which light propagates parallel to, perpendicular to, or oblique to the array of the refractive index changing regions 13 is set.

【0114】したがって、光(入力光)を格子列に平行
に伝播させることができるとともに、光の入射方向を選
択することによって光の取り出し方向を種々に変えるこ
とができる。
Therefore, the light (input light) can be propagated in parallel to the grating row, and the light extraction direction can be variously changed by selecting the light incident direction.

【0115】すなわち、前記格子列に垂直に光を進入さ
せれば、出力光は格子列で折り返して出射される。ま
た、格子列に対して斜めに光を進入させれば、出力光は
格子列で反射して所定の角度を有して出射する。したが
って、角度を選べば、光の伝播方向を直角に曲げること
もできる。また、これらの光伝播方向の曲げの場合、そ
の曲げ損失も小さくなる。
That is, if light enters the grid array perpendicularly, the output light is reflected by the grid array and emitted. Also, if light enters the grid row obliquely, the output light is reflected by the grid row and emitted at a predetermined angle. Therefore, if the angle is selected, the light propagation direction can be bent at a right angle. In the case of bending in these light propagation directions, the bending loss is also reduced.

【0116】本実施形態4によれば光導波路設計の自由
度が高くなる。また、この構成はシリコン基板等に分岐
や合流する光導波路に適用することにより、一層設計の
自由度が高い。
According to the fourth embodiment, the degree of freedom in designing an optical waveguide is increased. Further, by applying this configuration to an optical waveguide that branches or merges with a silicon substrate or the like, the degree of design freedom is further increased.

【0117】前記複数の相互にピッチの異なる格子列
は、光導波領域6の両側にそれぞれ設けてもよい。また
光導波領域6の一部の長さ域に設けてもよい。
The plurality of grating rows having different pitches may be provided on both sides of the optical waveguide region 6, respectively. Further, it may be provided in a partial length region of the optical waveguide region 6.

【0118】(実施形態5)図9は本発明の他の実施形
態(実施形態5)であるフォトニック結晶導波路の一部
を断面とした斜視図である。
(Embodiment 5) FIG. 9 is a perspective view showing a cross section of a part of a photonic crystal waveguide according to another embodiment (Embodiment 5) of the present invention.

【0119】本実施形態5のフォトニック結晶導波路1
は、有機光導波路3bのみによって構成されたものであ
る。
The Photonic Crystal Waveguide 1 of the Fifth Embodiment
Is constituted only by the organic optical waveguide 3b.

【0120】すなわち、フォトニック結晶導波路1は、
前記実施形態2のフォトニック結晶導波路1において、
シリコン基板2の上に形成した有機光導波路3b(スラ
ブ光導波路3)を、酸溶液などを用いてシリコン基板2
から剥離したものであり、使用においては支持部材で支
えて使用するものである。
That is, the photonic crystal waveguide 1 is
In the photonic crystal waveguide 1 of the second embodiment,
The organic optical waveguide 3b (slab optical waveguide 3) formed on the silicon substrate 2 is converted into a silicon substrate 2 using an acid solution or the like.
And is supported by a support member in use.

【0121】このようにスラブ光導波路3を基板2から
剥離すると、基板2との熱膨張係数の違いからくる応力
歪みが解放されるため複屈折による屈折率の偏波依存性
が生じなくなる。したがって、本実施形態5のフォトニ
ック結晶導波路1は支持部材に取り付けた状態におい
て、機械的応力や熱応力が発生しない支持形態で取り付
ける必要がある。
When the slab optical waveguide 3 is separated from the substrate 2 as described above, the stress distortion caused by the difference in the coefficient of thermal expansion from the substrate 2 is released, so that the polarization dependence of the refractive index due to birefringence does not occur. Therefore, it is necessary to mount the photonic crystal waveguide 1 of the fifth embodiment in a support mode in which no mechanical stress or thermal stress is generated in a state where the photonic crystal waveguide 1 is mounted on the support member.

【0122】本実施形態5のフォトニック結晶導波路1
によれば、偏波無依存化が達成できる。
Photonic Crystal Waveguide 1 of Embodiment 5
According to this, polarization independence can be achieved.

【0123】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.

【0124】たとえば、化合物半導体基板上に化合物半
導体によってスラブ光導波路を形成するとともに、屈折
率変化領域を格子配列したものに対しても適用できる。
For example, the present invention can be applied to a case where a slab optical waveguide is formed by a compound semiconductor on a compound semiconductor substrate and refractive index change regions are arranged in a lattice.

【0125】たとえば、GaAs基板上にGaAlAs
によるスラブ光導波路3を形成したフォトニック結晶導
波路の場合には、0.7〜0.9μmの短波長帯で使用
でき、InP基板上にInGaAsP化合物半導体やあ
るいは,シリコン基板や石英ガラス基板等の上に石英ガ
ラスや高分子材料を用いてスラブ光導波路3を形成した
フォトニック結晶導波路の場合は、1.3〜1.5μm
の長波長帯で使用することができる。
For example, GaAlAs is formed on a GaAs substrate.
In the case of the photonic crystal waveguide having the slab optical waveguide 3 formed by the method described above, the photonic crystal waveguide can be used in a short wavelength band of 0.7 to 0.9 μm, and an InGaAsP compound semiconductor or a silicon substrate or a quartz glass substrate is formed on an InP substrate. 1.3 to 1.5 μm in the case of a photonic crystal waveguide on which a slab optical waveguide 3 is formed using quartz glass or a polymer material.
Can be used in the long wavelength band.

【0126】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である光の分
波素子の製造技術に適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、たとえば、合波素子製
造技術などに適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the manufacturing technique of the optical demultiplexing element, which is the application field of the background, has been described.
The present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a multiplexing element manufacturing technique.

【0127】本発明は少なくとも光導波路を有する素
子,モジール等には適用できる。
The present invention can be applied to at least an element having an optical waveguide, a module, and the like.

【0128】[0128]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0129】(1)フォトニック結晶導波路の屈折率変
化領域は、スラブ光導波路のコア層を構成する材質と同
じ材質でかつ光誘起効果による屈折率変化処理が施され
た材質で構成されている。このため、屈折率変化領域の
深さ方向の各部の大きさは深さ方向の寸法をも含めて一
定になることから、ブラッグ条件をよく満たすようにな
り、伝播光の波長制限あるいは波長透過が高精度に行え
るようになる。したがって、たとえば、高性能な合波・
分波素子として使用することができる。
(1) The refractive index changing region of the photonic crystal waveguide is made of the same material as the material forming the core layer of the slab optical waveguide, and is made of a material which has been subjected to a refractive index changing process by a light-induced effect. I have. For this reason, since the size of each part in the depth direction of the refractive index change region becomes constant including the size in the depth direction, the Bragg condition is satisfied well, and the wavelength limitation or wavelength transmission of the propagating light is reduced. It can be performed with high accuracy. Therefore, for example,
It can be used as a demultiplexing element.

【0130】(2)単位格子が正六角形格子の場合、T
E偏光およびTM偏光に対して同じバンドギャップとな
り、伝播光の波長制限あるいは波長透過が高精度に行え
るようになる。
(2) When the unit cell is a regular hexagonal lattice, T
The band gap becomes the same for the E-polarized light and the TM-polarized light, so that the wavelength limitation or wavelength transmission of the propagating light can be performed with high accuracy.

【0131】(3)フォトニック結晶導波路の製造にお
いて、アレイ状に配置した屈折率変化領域は、電子線,
SOR光,紫外線および近赤外線のうちのいずれかを、
スラブ光導波路の上部クラッド層を通してコア層に照射
して光誘起効果による屈折率変化をコア層に選択的に生
じさせて作製することから、高精度寸法でかつ深さ方向
での各部の寸法が均一な屈折率変化領域を製造すること
ができる。また、屈折率変化領域を作製するためにエッ
チング等の機械的加工を何ら必要としないため作製が極
めて容易で製造コストの低減が達成できる。
(3) In the manufacture of a photonic crystal waveguide, the refractive index changing regions arranged in an array form
One of SOR light, ultraviolet light and near infrared light,
By irradiating the core layer through the upper cladding layer of the slab optical waveguide and selectively producing a change in the refractive index due to the light-induced effect in the core layer, the dimensions of each part in the depth direction with high precision dimensions are reduced. A uniform refractive index change region can be manufactured. Further, since no mechanical processing such as etching is required for producing the refractive index change region, the production is extremely easy and the production cost can be reduced.

【0132】(4)ガラス光導波路によるフォトニック
結晶を作る際、特別な加工技術を要しないため大幅な低
価格化,高信頼化,量産化を図ることができる。
(4) When manufacturing a photonic crystal using a glass optical waveguide, a special processing technique is not required, so that it is possible to significantly reduce the cost, increase the reliability, and realize mass production.

【0133】(5)スラブ光導波路を有機光導波路で構
成する場合、有機光導波路は低温プロセスになるため光
導波路の作製が容易になり、製造コストの低減が図れ
る。
(5) When the slab optical waveguide is composed of an organic optical waveguide, the organic optical waveguide is a low-temperature process, so that the optical waveguide can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced.

【0134】(6)有機スラブ光導波路を基板から剥が
した構造のフォトニック結晶導波路では、偏波無依存化
が達成できる。
(6) In a photonic crystal waveguide having a structure in which an organic slab optical waveguide is peeled off from a substrate, polarization independence can be achieved.

【0135】(7)光導波領域の一側または両側に設け
られるフォトニック結晶の複数の格子列の格子ピッチを
それぞれ変えることによってチャーピング特性の実現が
図れる。
(7) Chirp characteristics can be realized by changing the lattice pitch of a plurality of lattice rows of the photonic crystal provided on one or both sides of the optical waveguide region.

【0136】(8)スラブ光導波路の一端に沿って格子
列を設けた構造のフォトニック結晶導波路では、格子列
に対して平行にまたは垂直もしくは斜めに光を進入させ
ることによって、光の伝播方向を変化させることができ
る。またこの場合、光の曲げ損失も小さいという効果が
ある。
(8) In a photonic crystal waveguide having a structure in which a lattice array is provided along one end of a slab optical waveguide, light is propagated by allowing light to enter parallel, perpendicular, or oblique to the lattice array. The direction can be changed. In this case, there is also an effect that bending loss of light is small.

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

【図1】本発明の一実施形態(実施形態1)であるフォ
トニック結晶導波路の概略を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a photonic crystal waveguide according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention.

【図2】本実施形態1のフォトニック結晶導波路を示す
一部を断面とした斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a part of a cross section of the photonic crystal waveguide of the first embodiment.

【図3】本実施形態1のフォトニック結晶導波路の作製
において、半導体基板にスラブ光導波路を形成した状態
を示す一部を断面とした斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view, partly in section, showing a state in which a slab optical waveguide is formed on a semiconductor substrate in manufacturing the photonic crystal waveguide of the first embodiment.

【図4】本実施形態1のフォトニック結晶導波路の作製
において、半導体基板の表面に形成したスラブ光導波路
に、コアの屈折率と異なる屈折率変化領域を格子状に配
列形成する方法を示す模式的断面図である。
FIG. 4 shows a method for forming a photonic crystal waveguide according to the first embodiment in which a slab optical waveguide formed on the surface of a semiconductor substrate has a refractive index change region different from a refractive index of a core arranged in a lattice. It is a typical sectional view.

【図5】本発明の他の実施形態(実施形態2)であるフ
ォトニック結晶導波路の概略を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram schematically showing a photonic crystal waveguide according to another embodiment (Embodiment 2) of the present invention.

【図6】本実施形態2のフォトニック結晶導波路を示す
一部を断面とした斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a part of a cross section of the photonic crystal waveguide of the second embodiment.

【図7】本発明の他の実施形態(実施形態3)であるフ
ォトニック結晶導波路の概略を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram schematically showing a photonic crystal waveguide according to another embodiment (Embodiment 3) of the present invention.

【図8】本発明の他の実施形態(実施形態4)であるフ
ォトニック結晶導波路の概略を示す一部の構成図であ
る。
FIG. 8 is a partial configuration diagram schematically illustrating a photonic crystal waveguide according to another embodiment (Embodiment 4) of the present invention.

【図9】本発明の他の実施形態(実施形態5)であるフ
ォトニック結晶導波路の概略を示す一部を断面とした斜
視図である。
FIG. 9 is a perspective view, partially in section, schematically showing a photonic crystal waveguide according to another embodiment (Embodiment 5) of the present invention.

【図10】従来のフォトニック結晶導波路の概略を示す
構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing a conventional photonic crystal waveguide.

【図11】従来のフォトニック結晶導波路を示す一部を
断面とした斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view, partially in section, showing a conventional photonic crystal waveguide.

【図12】従来のフォトニック結晶導波路の作製に使用
する半導体基板を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a semiconductor substrate used for manufacturing a conventional photonic crystal waveguide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フォトニック結晶導波路、2…基板、3…スラブ光
導波路、3a…ガラス光導波路、3b…有機光導波路、
4…入力光ファイバ、5…出力光ファイバ、6…光導波
領域、7…入力光、8…出力光、9…空気ホール、10
…下部クラッド層、11…コア層、12…上部クラッド
層、13…屈折率変化領域、14…フォトニック結晶、
20…紫外光(紫外パルス光)、21…ガラス製位相マ
スク、22…穴、23…石英ガラス板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photonic crystal waveguide, 2 ... Substrate, 3 ... Slab optical waveguide, 3a ... Glass optical waveguide, 3b ... Organic optical waveguide,
4 input optical fiber, 5 output optical fiber, 6 optical waveguide region, 7 input light, 8 output light, 9 air hole, 10
... Lower cladding layer, 11 core layer, 12 upper cladding layer, 13 refractive index change region, 14 photonic crystal,
20 ... ultraviolet light (ultraviolet pulse light), 21 ... glass phase mask, 22 ... hole, 23 ... quartz glass plate.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の表面に誘電体スラブ光導波路を有
するとともに前記スラブ光導波路の一部にスラブ光導波
路のコア層の屈折率と異なる屈折率を有する屈折率変化
領域が格子配列状に配置されたフォトニック結晶構造が
設けられたフォトニック結晶導波路であって、前記屈折
率変化領域は前記スラブ光導波路のコア層を構成する材
質と同じ材質でかつ光誘起効果による屈折率変化処理が
施された材質で構成されていることを特徴とするフォト
ニック結晶導波路。
1. A substrate having a dielectric slab optical waveguide on a surface of a substrate and refractive index changing regions having a refractive index different from that of a core layer of the slab optical waveguide are arranged in a part of the slab optical waveguide in a lattice array. A photonic crystal waveguide provided with a photonic crystal structure, wherein the refractive index change region is made of the same material as a material constituting a core layer of the slab optical waveguide, and a refractive index change process by a light-induced effect is performed. A photonic crystal waveguide characterized by being made of a coated material.
【請求項2】 コア層を下部クラッド層と上部クラッド
層で挟みかついずれの層も有機薄膜で形成されるスラブ
光導波路であって、前記スラブ光導波路の一部にスラブ
光導波路のコア層の屈折率と異なる屈折率を有する屈折
率変化領域が格子配列状に配置されるとともに、前記屈
折率変化領域のコア層は光誘起効果による屈折率変化処
理によって形成されていることを特徴とするフォトニッ
ク結晶導波路。
2. A slab optical waveguide in which a core layer is sandwiched between a lower clad layer and an upper clad layer, and both layers are formed of an organic thin film, and a part of the slab optical waveguide is formed as a part of the slab optical waveguide. The photoreceptor, wherein the refractive index changing regions having a refractive index different from the refractive index are arranged in a lattice array, and the core layer of the refractive index changing region is formed by a refractive index changing process by a photo-induced effect. Nick crystal waveguide.
【請求項3】 光が伝播する光導波領域の両側にそれぞ
れ屈折率変化領域が格子配列状に配置されていることを
特徴とする請求項1または請求項2に記載のフォトニッ
ク結晶導波路。
3. The photonic crystal waveguide according to claim 1, wherein the refractive index change regions are arranged in a lattice array on both sides of the optical waveguide region through which light propagates.
【請求項4】 前記スラブ光導波路の一端側に沿って前
記屈折率変化領域が格子配列状に配置されていることを
特徴とする請求項1または請求項2に記載のフォトニッ
ク結晶導波路。
4. The photonic crystal waveguide according to claim 1, wherein the refractive index change regions are arranged in a lattice array along one end of the slab optical waveguide.
【請求項5】 前記スラブ光導波路の一端側に設けられ
た格子配列状の屈折率変化領域に平行にまたは垂直もし
くは斜めに光が伝播する光導波領域が設定されているこ
とを特徴とする請求項4に記載のフォトニック結晶導波
路。
5. An optical waveguide region in which light propagates parallel, perpendicularly or obliquely to a refractive index change region in a lattice arrangement provided at one end of the slab optical waveguide. Item 5. A photonic crystal waveguide according to item 4.
【請求項6】 前記屈折率変化領域による格子列は格子
ピッチが異なる複数の格子列になっていることを特徴と
する請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のフォ
トニック結晶導波路。
6. The photonic crystal waveguide according to claim 1, wherein the lattice rows formed by the refractive index change regions are a plurality of lattice rows having different lattice pitches. Wave path.
【請求項7】 前記格子列の単位格子は正多角形配列に
なっていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のい
ずれか1項に記載のフォトニック結晶導波路。
7. The photonic crystal waveguide according to claim 1, wherein the unit lattices of the lattice row are arranged in a regular polygonal arrangement.
【請求項8】 前記屈折率変化領域のコア層の屈折率は
屈折率変化領域から外れた領域のコア層の屈折率よりも
大きく、その比屈折率差は10~4〜10~2程度であるこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に
記載のフォトニック結晶導波路。
8. The refractive index of the core layer of the refractive index change region is larger than the refractive index of the core layer in a region deviated from the refractive index change region, at which the relative refractive index difference of 10 ~ 4 -10 ~ 2 about The photonic crystal waveguide according to claim 1, wherein:
【請求項9】 前記スラブ光導波路はガラス光導波路ま
たは有機光導波路で構成されていることを特徴とする請
求項1または請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記
載のフォトニック結晶導波路。
9. The photonic crystal waveguide according to claim 1, wherein the slab optical waveguide is formed of a glass optical waveguide or an organic optical waveguide. Wave path.
【請求項10】 前記請求項1乃至請求項9のフォトニ
ック結晶導波路の製造方法であって、前記基板上に下部
クラッド層,コア層,上部クラッド層からなるスラブ光
導波路を作製した後、電子線,SOR光,紫外線および
近赤外線のうちのいずれかを前記上部クラッド層を通し
て前記コア層に選択的に照射して光誘起効果による屈折
率変化を生じさせて前記屈折率変化領域を作製すること
を特徴とするフォトニック結晶導波路の製造方法。
10. The method for manufacturing a photonic crystal waveguide according to claim 1, wherein a slab optical waveguide including a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer is formed on the substrate. The core layer is selectively irradiated with any one of an electron beam, SOR light, ultraviolet light, and near-infrared light through the upper cladding layer to cause a change in refractive index due to a photo-induced effect, thereby producing the refractive index change region. A method for manufacturing a photonic crystal waveguide.
【請求項11】 前記請求項10の製造方法において、
前記基板から下部クラッド層およびコア層ならびに上部
クラッド層からなる有機光導波路を剥離させて前記請求
項2に記載のフォトニック結晶導波路を製造することを
特徴とするフォトニック結晶導波路の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein
3. The method for manufacturing a photonic crystal waveguide according to claim 2, wherein the organic optical waveguide including the lower cladding layer, the core layer, and the upper cladding layer is separated from the substrate to manufacture the photonic crystal waveguide according to claim 2. .
JP2113998A 1998-02-02 1998-02-02 Photonic crystal waveguide and its manufacture Pending JPH11218627A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2113998A JPH11218627A (en) 1998-02-02 1998-02-02 Photonic crystal waveguide and its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2113998A JPH11218627A (en) 1998-02-02 1998-02-02 Photonic crystal waveguide and its manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11218627A true JPH11218627A (en) 1999-08-10

Family

ID=12046576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2113998A Pending JPH11218627A (en) 1998-02-02 1998-02-02 Photonic crystal waveguide and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11218627A (en)

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001077726A1 (en) * 2000-04-06 2001-10-18 Btg International Limited Optical device
US6404966B1 (en) 1998-05-07 2002-06-11 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical fiber
US6416575B2 (en) 2000-07-05 2002-07-09 Nec Corporation Photonic crystal multilayer substrate and manufacturing method thereof
JP2003069312A (en) * 2001-08-23 2003-03-07 Mitsubishi Electric Corp High frequency waveguide and its manufacturing method
KR100394018B1 (en) * 2001-09-29 2003-08-09 엘지전자 주식회사 method for production of optical communication type optical super prism
JP2003315608A (en) * 2002-04-23 2003-11-06 Matsushita Electric Works Ltd Method of coupling optical transmission line of optical component join part
US6738551B2 (en) * 2000-03-24 2004-05-18 Kansai Technology Licensing Organization Co., Ltd. Two-dimensional photonic crystal, and multiplexer/demultiplexer using the same
KR100441560B1 (en) * 2002-11-12 2004-07-23 삼성전자주식회사 Apparatus for obtaining variable optical attenuation using photonic crystal structures
US6798960B2 (en) 2000-06-21 2004-09-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical device
WO2004111710A1 (en) * 2003-06-10 2004-12-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Electrooptic modulation element
US6941046B2 (en) 2002-01-29 2005-09-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dual wavelength semiconductor laser source for optical pickup
WO2006073194A1 (en) * 2005-01-06 2006-07-13 Nec Corporation Optical waveguide, optical device and optical communication device
US7248770B2 (en) * 2003-11-04 2007-07-24 Mesophotonics Limited Photonic band structure devices
JP2007304629A (en) * 2007-08-27 2007-11-22 Nec Corp Structure of anti-reflection film on two or three dimensional photonic crystal and method of forming same
JP2007334306A (en) * 2006-05-19 2007-12-27 Asahi Glass Co Ltd Optical waveguide
CN100392452C (en) * 2002-12-06 2008-06-04 独立行政法人科学技术振兴机构 Two-dimensional photonic crystal optical multiplexer demultiplexer utilizing boundary reflection
JP2008191695A (en) * 2008-05-12 2008-08-21 Matsushita Electric Works Ltd Method of manufacturing y branch waveguide
US7547503B2 (en) 2006-03-14 2009-06-16 Canon Kabushiki Kaisha Photosensitive silane coupling agent, method of forming pattern, and method of fabricating device
US7554741B2 (en) 2005-10-11 2009-06-30 Panasonic Corporation Optical transmission device and light-receiving module
WO2009107427A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 日本電気株式会社 Optical waveguide
US7704672B2 (en) 2006-03-14 2010-04-27 Canon Kabushiki Kaisha Photosensitive silane coupling agent, method of modifying surface, method of forming pattern, and method of fabricating device

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6404966B1 (en) 1998-05-07 2002-06-11 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical fiber
US6738551B2 (en) * 2000-03-24 2004-05-18 Kansai Technology Licensing Organization Co., Ltd. Two-dimensional photonic crystal, and multiplexer/demultiplexer using the same
WO2001077726A1 (en) * 2000-04-06 2001-10-18 Btg International Limited Optical device
US6888994B2 (en) 2000-04-06 2005-05-03 Btg International Limited Optical device
US6798960B2 (en) 2000-06-21 2004-09-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical device
US6416575B2 (en) 2000-07-05 2002-07-09 Nec Corporation Photonic crystal multilayer substrate and manufacturing method thereof
JP2003069312A (en) * 2001-08-23 2003-03-07 Mitsubishi Electric Corp High frequency waveguide and its manufacturing method
US6917263B2 (en) 2001-08-23 2005-07-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha High-frequency waveguide with columnar bodies and reflecting walls and method of manufacturing the waveguide
KR100394018B1 (en) * 2001-09-29 2003-08-09 엘지전자 주식회사 method for production of optical communication type optical super prism
US7362935B2 (en) 2002-01-29 2008-04-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dual wavelength semiconductor laser source for optical pickup
US6941046B2 (en) 2002-01-29 2005-09-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dual wavelength semiconductor laser source for optical pickup
JP2003315608A (en) * 2002-04-23 2003-11-06 Matsushita Electric Works Ltd Method of coupling optical transmission line of optical component join part
KR100441560B1 (en) * 2002-11-12 2004-07-23 삼성전자주식회사 Apparatus for obtaining variable optical attenuation using photonic crystal structures
CN100392452C (en) * 2002-12-06 2008-06-04 独立行政法人科学技术振兴机构 Two-dimensional photonic crystal optical multiplexer demultiplexer utilizing boundary reflection
US7433111B2 (en) 2003-06-10 2008-10-07 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Electrooptic modulation element
KR100765346B1 (en) * 2003-06-10 2007-10-10 니뽄 덴신 덴와 가부시키가이샤 Electrooptic modulation element
WO2004111710A1 (en) * 2003-06-10 2004-12-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Electrooptic modulation element
US7248770B2 (en) * 2003-11-04 2007-07-24 Mesophotonics Limited Photonic band structure devices
WO2006073194A1 (en) * 2005-01-06 2006-07-13 Nec Corporation Optical waveguide, optical device and optical communication device
US7554741B2 (en) 2005-10-11 2009-06-30 Panasonic Corporation Optical transmission device and light-receiving module
US7547503B2 (en) 2006-03-14 2009-06-16 Canon Kabushiki Kaisha Photosensitive silane coupling agent, method of forming pattern, and method of fabricating device
US7704672B2 (en) 2006-03-14 2010-04-27 Canon Kabushiki Kaisha Photosensitive silane coupling agent, method of modifying surface, method of forming pattern, and method of fabricating device
JP2007334306A (en) * 2006-05-19 2007-12-27 Asahi Glass Co Ltd Optical waveguide
JP2007304629A (en) * 2007-08-27 2007-11-22 Nec Corp Structure of anti-reflection film on two or three dimensional photonic crystal and method of forming same
WO2009107427A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 日本電気株式会社 Optical waveguide
US8355614B2 (en) 2008-02-28 2013-01-15 Nec Corporation Optical waveguide
JP2008191695A (en) * 2008-05-12 2008-08-21 Matsushita Electric Works Ltd Method of manufacturing y branch waveguide
JP4631929B2 (en) * 2008-05-12 2011-02-16 パナソニック電工株式会社 Manufacturing method of Y-branch waveguide

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11218627A (en) Photonic crystal waveguide and its manufacture
US7376307B2 (en) Multimode long period fiber bragg grating machined by ultrafast laser direct writing
KR101333418B1 (en) A polarization diversity grating coupler comprising a two dimensional grating
US7184214B2 (en) Diffraction grating element, production method of diffraction grating element, and method of designing diffraction grating element
US7587110B2 (en) Multicore optical fiber with integral diffractive elements machined by ultrafast laser direct writing
US4776661A (en) Integrated optical device
CA2248042C (en) Optical diffraction grating
CA2728879C (en) Composite subwavelength-structured waveguide in optical systems
US5930437A (en) Optical filter with planar optical waveguide having periodically varied distribution of refractive index and production process thereof
US6256435B1 (en) Polarization insensitive grating in a planar channel optical waveguide and method to achieve the same
US20050128592A1 (en) Optical element, optical circuit provided with the optical element, and method for producing the optical element
US7881571B2 (en) Coupling device with compensated birefringence
JP2004198454A (en) Optical fiber having diffraction optical film at end part and manufacturing method therefor
US20030206681A1 (en) Integrating element for optical fiber communication systems based on photonic multi-bandgap quasi-crystals having optimized transfer functions
JP3766844B2 (en) Lattice modulation photonic crystal
US6787868B1 (en) Microlenses for integrated optical devices
US7515804B2 (en) Optical waveguide device
JPH1184117A (en) Reflection type optical waveguide grating
JP2694011B2 (en) Waveguide type wavelength filter
JP2003131028A (en) Optical circuit
JP3899996B2 (en) Optical waveguide, multi-wavelength light source, and tunable light source
JP2001124944A (en) Optical multiplexing/demultiplexing circuit
JP3505123B2 (en) Fabrication method of photo-induced waveguide type diffraction grating
JP2002169048A (en) Self waveguide optical circuit
CA2287137C (en) Polarization insensitive grating in a planar channel optical waveguide and method to achieve the same