JP2000266952A - 光導波路素子の製造方法及び光導波路素子 - Google Patents
光導波路素子の製造方法及び光導波路素子Info
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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
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
- G02B6/1342—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using diffusion
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光ファイバとのモ−ドミスマッチが小さく、光
伝搬損失の低減が可能な光導波路素子の製造方法及び光
導波路素子を提供する。 【解決手段】電気光学効果を有する基板１１上に、金属
あるいは金属化合物からなる導波路パターン１２を蒸着
法などで形成する。次いで、この導波路パターン１２を
覆うようにして、基板１１上に、例えば、基板１１と同
じ材料からなる電気光学効果を有する薄膜１３を、液相
エピタキシャル法などによって形成する。その後に、基
板１１全体を所定の温度にまで加熱し、一定時間保持す
ることにより、導波路パターン１２を構成しているチタ
ンなどの金属あるいは金属化合物を、基板１１及び薄膜
１３中に拡散させる。
伝搬損失の低減が可能な光導波路素子の製造方法及び光
導波路素子を提供する。 【解決手段】電気光学効果を有する基板１１上に、金属
あるいは金属化合物からなる導波路パターン１２を蒸着
法などで形成する。次いで、この導波路パターン１２を
覆うようにして、基板１１上に、例えば、基板１１と同
じ材料からなる電気光学効果を有する薄膜１３を、液相
エピタキシャル法などによって形成する。その後に、基
板１１全体を所定の温度にまで加熱し、一定時間保持す
ることにより、導波路パターン１２を構成しているチタ
ンなどの金属あるいは金属化合物を、基板１１及び薄膜
１３中に拡散させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路素子の製
造方法及び光導波路素子に関し、さらに詳しくは、光変
調器、光波長変換器、光分岐器、及び光スイッチなどの
曲り光導波路素子などに好適に使用することのできる、
光導波路素子の製造方法及び光導波路素子に関する。
造方法及び光導波路素子に関し、さらに詳しくは、光変
調器、光波長変換器、光分岐器、及び光スイッチなどの
曲り光導波路素子などに好適に使用することのできる、
光導波路素子の製造方法及び光導波路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信や光記録分野における光変
調器、光波長変換器、光分岐器、光フィルタ及び光スイ
ッチなどの光デバイスに光導波路素子が用いられてる。
この光導波路素子は、屈折率を変化させるためのドープ
材料を熱拡散することにより形成され、例えばチタン拡
散法を用いて形成される。図１は、最も一般的なニオブ
酸リチウムにおけるチタン拡散法による光導波路素子の
製造方法を示す断面図である。最初に、図１（ａ）に示
すように、電気光学効果を有する基板１上に、チタンか
らなる導波路パターン２を蒸着法などによって形成した
後、前記基板１を所定の温度にまで加熱し、前記チタン
を基板１内部に熱拡散させて、図１（ｂ）に示すような
光導波路３を形成するというものである。
調器、光波長変換器、光分岐器、光フィルタ及び光スイ
ッチなどの光デバイスに光導波路素子が用いられてる。
この光導波路素子は、屈折率を変化させるためのドープ
材料を熱拡散することにより形成され、例えばチタン拡
散法を用いて形成される。図１は、最も一般的なニオブ
酸リチウムにおけるチタン拡散法による光導波路素子の
製造方法を示す断面図である。最初に、図１（ａ）に示
すように、電気光学効果を有する基板１上に、チタンか
らなる導波路パターン２を蒸着法などによって形成した
後、前記基板１を所定の温度にまで加熱し、前記チタン
を基板１内部に熱拡散させて、図１（ｂ）に示すような
光導波路３を形成するというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして光導波路を形成すると、図１（ｂ）に示すよう
に、その断面は半楕円形状を呈する。光導波路素子に接
続する実際の光ファイバのモードパターンは、同心円状
の円形断面を呈するため、図１（ｂ）に示すような半楕
円形状の光導波路３と接続して、実際の光導波路デバイ
スとして使用する場合、モードミスマッチによって結合
効率が低下し、光伝搬損失の増大を招いてしまうという
問題があった。また従来の製造方法による光導波路は、
その上面が空気もしくは石英等の基板よりも屈折率の低
い材料と接している。従って基板材料の表面荒さにより
発生する散乱損失を低減するには高度な表面研磨技術が
必要であった。
うにして光導波路を形成すると、図１（ｂ）に示すよう
に、その断面は半楕円形状を呈する。光導波路素子に接
続する実際の光ファイバのモードパターンは、同心円状
の円形断面を呈するため、図１（ｂ）に示すような半楕
円形状の光導波路３と接続して、実際の光導波路デバイ
スとして使用する場合、モードミスマッチによって結合
効率が低下し、光伝搬損失の増大を招いてしまうという
問題があった。また従来の製造方法による光導波路は、
その上面が空気もしくは石英等の基板よりも屈折率の低
い材料と接している。従って基板材料の表面荒さにより
発生する散乱損失を低減するには高度な表面研磨技術が
必要であった。
【０００４】さらに、近年では、上記のような光デバイ
スの集積度を向上させる（デバイス長を短くする）ため
に、前記光導波路として曲り光導波路を形成することが
試みられているが、上記のように従来のチタン拡散法で
光導波路を形成した場合は、光導波内を伝搬する光のモ
ードの上下方向の非対称性が大きいため、曲り過剰損失
が増大し、光伝搬損失が極めて大きくなるため、十分高
い集積度を有する光デバイスを形成することができない
という問題があった。さらに、上記の非対称性に起因し
曲がり過剰損失は大きな偏光依存性を持つ。光デバイス
において損失の偏光依存性は、入射偏光の揺らぎによる
デバイス挿入損質の揺らぎの原因となりできるだけ低減
することが望ましい。
スの集積度を向上させる（デバイス長を短くする）ため
に、前記光導波路として曲り光導波路を形成することが
試みられているが、上記のように従来のチタン拡散法で
光導波路を形成した場合は、光導波内を伝搬する光のモ
ードの上下方向の非対称性が大きいため、曲り過剰損失
が増大し、光伝搬損失が極めて大きくなるため、十分高
い集積度を有する光デバイスを形成することができない
という問題があった。さらに、上記の非対称性に起因し
曲がり過剰損失は大きな偏光依存性を持つ。光デバイス
において損失の偏光依存性は、入射偏光の揺らぎによる
デバイス挿入損質の揺らぎの原因となりできるだけ低減
することが望ましい。
【０００５】本発明は、光ファイバとのモ−ドミスマッ
チが小さく、光伝搬損失及び損失の偏光依存性の低減が
可能な光導波路素子の製造方法及び光導波路素子を提供
することを目的とする。
チが小さく、光伝搬損失及び損失の偏光依存性の低減が
可能な光導波路素子の製造方法及び光導波路素子を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学効果
を有する基板に、金属元素又は金属化合物元素を熱拡散
させて光導波路素子を製造する方法であって、前記基板
上に前記金属元素又は前記金属化合物元素からなる導波
路パターンを形成した後、この導波路パターン全体を覆
うように前記基板の主面上に電気光学効果を有する薄膜
を形成し、その後に、前記金属元素又は前記金属化合物
元素を熱拡散させることを特徴とする、光導波路素子の
製造方法である。
を有する基板に、金属元素又は金属化合物元素を熱拡散
させて光導波路素子を製造する方法であって、前記基板
上に前記金属元素又は前記金属化合物元素からなる導波
路パターンを形成した後、この導波路パターン全体を覆
うように前記基板の主面上に電気光学効果を有する薄膜
を形成し、その後に、前記金属元素又は前記金属化合物
元素を熱拡散させることを特徴とする、光導波路素子の
製造方法である。
【０００７】また、本発明は、電気光学効果を有する基
板に、金属元素又は金属化合物元素を熱拡散させた光導
波路を有する埋込み型光導波路素子であって、前記金属
元素又は前記金属化合物元素の拡散濃度が、前記光導波
路の断面の上下方向において対称であって、前記光導波
路の断面の中心に対する左右方向における前記金属元素
又は前記金属化合物元素の拡散濃度が対称であるととも
に、前記光導波路の断面の中心から前記光導波路の断面
の外方向へ向かって、前記金属元素又は前記金属化合物
元素の拡散濃度が減少することを特徴とする、光導波路
素子である。
板に、金属元素又は金属化合物元素を熱拡散させた光導
波路を有する埋込み型光導波路素子であって、前記金属
元素又は前記金属化合物元素の拡散濃度が、前記光導波
路の断面の上下方向において対称であって、前記光導波
路の断面の中心に対する左右方向における前記金属元素
又は前記金属化合物元素の拡散濃度が対称であるととも
に、前記光導波路の断面の中心から前記光導波路の断面
の外方向へ向かって、前記金属元素又は前記金属化合物
元素の拡散濃度が減少することを特徴とする、光導波路
素子である。
【０００８】図２は、本発明の光導波路素子の製造方法
を示す断面図である。なお、図においては、説明を明確
にすべく、実際の光導波路素子の寸法とは異って各構成
部分を描いている。
を示す断面図である。なお、図においては、説明を明確
にすべく、実際の光導波路素子の寸法とは異って各構成
部分を描いている。
【０００９】最初に、図２（ａ）に示すように、例え
ば、強誘電体単結晶などからなる電気光学効果を有する
基板１１上に、チタンなどの金属あるいは金属化合物か
らなる導波路パターン１２を蒸着法などで形成する。次
いで、図２（ｂ）に示すように、この導波路パターン１
２を覆うようにして、基板１１上に、例えば、基板１１
と同じ材料からなる電気光学効果を有する薄膜１３を、
液相エピタキシャル法などによって形成する。その後
に、基板１１全体を所定の温度にまで加熱し、一定時間
保持することにより、導波路パターン１２を構成してい
るチタンなどの金属あるいは金属化合物が、それぞれ等
しい拡散速度で基板１１及び薄膜１３中に拡散し、図２
（ｃ）に示すような断面形状の光導波路１４を形成す
る。
ば、強誘電体単結晶などからなる電気光学効果を有する
基板１１上に、チタンなどの金属あるいは金属化合物か
らなる導波路パターン１２を蒸着法などで形成する。次
いで、図２（ｂ）に示すように、この導波路パターン１
２を覆うようにして、基板１１上に、例えば、基板１１
と同じ材料からなる電気光学効果を有する薄膜１３を、
液相エピタキシャル法などによって形成する。その後
に、基板１１全体を所定の温度にまで加熱し、一定時間
保持することにより、導波路パターン１２を構成してい
るチタンなどの金属あるいは金属化合物が、それぞれ等
しい拡散速度で基板１１及び薄膜１３中に拡散し、図２
（ｃ）に示すような断面形状の光導波路１４を形成す
る。
【００１０】このように、本発明の光導波路素子の製造
方法では、チタンなどの金属を熱拡散させる以前に、基
板上に電気光学効果を有する薄膜を形成し、この後に、
前記金属などを熱拡散させるため、この金属は基板中の
みならず、薄膜中にも熱拡散する。したがって、このよ
うにして得られる光導波路は、図１（ｂ）に示すような
半楕円形状ではなく、図２（ｃ）に示すように、断面が
上下方向に広がり、前記金属の拡散濃度が断面中心から
外方向に向かって減少し、さらに、前記断面の中心に対
して左右方向の前記金属の拡散濃度が対称となった形状
を示す。
方法では、チタンなどの金属を熱拡散させる以前に、基
板上に電気光学効果を有する薄膜を形成し、この後に、
前記金属などを熱拡散させるため、この金属は基板中の
みならず、薄膜中にも熱拡散する。したがって、このよ
うにして得られる光導波路は、図１（ｂ）に示すような
半楕円形状ではなく、図２（ｃ）に示すように、断面が
上下方向に広がり、前記金属の拡散濃度が断面中心から
外方向に向かって減少し、さらに、前記断面の中心に対
して左右方向の前記金属の拡散濃度が対称となった形状
を示す。
【００１１】したがって、このような光導波路を有する
光導波路素子と光ファイバを接続すると、光導波路の断
面形状は光ファイバのモードパターンに近くなるため、
本発明の製造方法によって得られた光導波路素子は、光
ファイバとの結合効率の向上を図ることができ、結合損
失の低減が可能となる。また、光導波路内を伝搬する光
のモードの対称性が向上するため曲がり過剰損失の低減
及びその偏光依存性の低減が可能になる。さらに、この
ように作製した光導波路は、熱拡散距離以下の基板の傷
や金属パターンの傷などは、熱拡散による屈折率分散形
成過程において平滑化されるため、散乱損失が低減され
る。
光導波路素子と光ファイバを接続すると、光導波路の断
面形状は光ファイバのモードパターンに近くなるため、
本発明の製造方法によって得られた光導波路素子は、光
ファイバとの結合効率の向上を図ることができ、結合損
失の低減が可能となる。また、光導波路内を伝搬する光
のモードの対称性が向上するため曲がり過剰損失の低減
及びその偏光依存性の低減が可能になる。さらに、この
ように作製した光導波路は、熱拡散距離以下の基板の傷
や金属パターンの傷などは、熱拡散による屈折率分散形
成過程において平滑化されるため、散乱損失が低減され
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面と関連させ
ながら、発明の実施の形態に則して詳細に説明する。本
発明の光導波路素子の製造方法では、基板１１上に、チ
タンなどの金属あるいは金属化合物からなる導波路パタ
ーン１２を形成し、この導波路パターン１２を構成する
金属などを基板１１中に熱拡散させる以前に、基板１１
上に電気光学効果を有する薄膜１３を形成することが必
要である。薄膜１３を形成する以前に、導波路パターン
１２を構成する金属などを熱拡散させると、従来のよう
に、前記金属は基板１１中にのみ拡散するため、得られ
る光導波路は図１（ｂ）に示すような半楕円形状の断面
を呈し、本発明の目的を達成することができない。
ながら、発明の実施の形態に則して詳細に説明する。本
発明の光導波路素子の製造方法では、基板１１上に、チ
タンなどの金属あるいは金属化合物からなる導波路パタ
ーン１２を形成し、この導波路パターン１２を構成する
金属などを基板１１中に熱拡散させる以前に、基板１１
上に電気光学効果を有する薄膜１３を形成することが必
要である。薄膜１３を形成する以前に、導波路パターン
１２を構成する金属などを熱拡散させると、従来のよう
に、前記金属は基板１１中にのみ拡散するため、得られ
る光導波路は図１（ｂ）に示すような半楕円形状の断面
を呈し、本発明の目的を達成することができない。
【００１３】また、電気光学効果を有する薄膜１３は、
導波路パターン１２の全体を覆うようにして形成するこ
とが必要である。薄膜１３が導波路パターン１２を全
く、あるいは部分的に覆っていない場合は、導波路パタ
ーン１２を構成している金属などが、薄膜１３中に均一
に拡散することができず、図２（ｃ）に示すような上下
方向に広がった断面を有する光導波路１４を得ることが
できない。
導波路パターン１２の全体を覆うようにして形成するこ
とが必要である。薄膜１３が導波路パターン１２を全
く、あるいは部分的に覆っていない場合は、導波路パタ
ーン１２を構成している金属などが、薄膜１３中に均一
に拡散することができず、図２（ｃ）に示すような上下
方向に広がった断面を有する光導波路１４を得ることが
できない。
【００１４】本発明においては、電気光学効果を有する
基板１１と、電気光学効果を有する薄膜１３とが、同じ
成分から構成されていることが好ましい。これによっ
て、導波路パターン１２を構成する金属などが熱拡散す
る際に、この金属などの拡散速度が基板１１と薄膜１３
とで等しくなるため、図２（ｃ）に示すように、上下方
向に対称となるような断面を有する光導波路１４を得る
ことができる。
基板１１と、電気光学効果を有する薄膜１３とが、同じ
成分から構成されていることが好ましい。これによっ
て、導波路パターン１２を構成する金属などが熱拡散す
る際に、この金属などの拡散速度が基板１１と薄膜１３
とで等しくなるため、図２（ｃ）に示すように、上下方
向に対称となるような断面を有する光導波路１４を得る
ことができる。
【００１５】このようにして得られる、幅方向に広がっ
た断面形状を有する光導波路１４は、本発明の目的であ
る光ファイバとのミスマッチの低減をより実効あらしめ
るために、その長径ａと短径ｂとの比ａ／ｂが、１〜１
０であることが好ましく、さらには、１〜２であること
が好ましい。
た断面形状を有する光導波路１４は、本発明の目的であ
る光ファイバとのミスマッチの低減をより実効あらしめ
るために、その長径ａと短径ｂとの比ａ／ｂが、１〜１
０であることが好ましく、さらには、１〜２であること
が好ましい。
【００１６】本発明における基板１１として使用するこ
とのできる材料は、電気光学効果を有するものであれ
ば、特に限定されるものではないが、ニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3 ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ
Ｏ3 ）、などの強誘電体単結晶などを例示することがで
きる。
とのできる材料は、電気光学効果を有するものであれ
ば、特に限定されるものではないが、ニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3 ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ
Ｏ3 ）、などの強誘電体単結晶などを例示することがで
きる。
【００１７】また、導波路パターン１２を構成する金属
元素又は金属化合物元素としては、基板１１中に拡散し
て、基板１１を構成する材料よりも屈折率の高い化合物
を形成し、安定な光導波路を形成できるものであれば、
特に限定されるものではない。具体的には、金属元素と
して、チタン、ニッケル、銅、亜鉛及びクロムなどを例
示することができる。また、金属化合物元素としては、
前記金属元素の酸化物などを例示することができる。
元素又は金属化合物元素としては、基板１１中に拡散し
て、基板１１を構成する材料よりも屈折率の高い化合物
を形成し、安定な光導波路を形成できるものであれば、
特に限定されるものではない。具体的には、金属元素と
して、チタン、ニッケル、銅、亜鉛及びクロムなどを例
示することができる。また、金属化合物元素としては、
前記金属元素の酸化物などを例示することができる。
【００１８】さらに、薄膜１３についても、基板１１の
場合と同様に、電気光学効果を有するものであれば、特
に限定されるものではなく、基板１１と同様の材料を使
用することができる。また、上述したように、基板１１
と同じ材料を用いることによって、図２（ｃ）に示すよ
うな上下方向において対称となるような断面形状を有す
る光導波路１４を得ることができる。
場合と同様に、電気光学効果を有するものであれば、特
に限定されるものではなく、基板１１と同様の材料を使
用することができる。また、上述したように、基板１１
と同じ材料を用いることによって、図２（ｃ）に示すよ
うな上下方向において対称となるような断面形状を有す
る光導波路１４を得ることができる。
【００１９】導波路パターン１２の形成方法は特に限定
されるものではなく、任意の方法を用いて形成すること
ができるが、一般的には、以下のようにして形成する。
基板１１上にスピンコータなどでフォトレジストを塗布
した後、フォトリソグラフィとエッチングとの技術を併
用することにより、導波路パターン１２に対応したフォ
トレジストマスクを形成する。次いで、このマスクを介
して基板１１上に、蒸着法、スパッタリング法、イオン
プレーティング法、及びＣＶＤ法などによってチタンな
どの金属、あるいは酸化チタンなどの金属化合物を堆積
させた後、前記マスクをアセトンなどの溶剤で除去する
ことによって、図２（ａ）に示すような導波路パターン
１２を得る。
されるものではなく、任意の方法を用いて形成すること
ができるが、一般的には、以下のようにして形成する。
基板１１上にスピンコータなどでフォトレジストを塗布
した後、フォトリソグラフィとエッチングとの技術を併
用することにより、導波路パターン１２に対応したフォ
トレジストマスクを形成する。次いで、このマスクを介
して基板１１上に、蒸着法、スパッタリング法、イオン
プレーティング法、及びＣＶＤ法などによってチタンな
どの金属、あるいは酸化チタンなどの金属化合物を堆積
させた後、前記マスクをアセトンなどの溶剤で除去する
ことによって、図２（ａ）に示すような導波路パターン
１２を得る。
【００２０】また、電気光学効果を有する薄膜１３の形
成方法についても特に限定されるものではなく、薄膜１
３に使用する材料の性質に応じて任意の方法を採用する
ことができる。しかしながら、薄膜１３を強誘電体単結
晶から構成する場合においては、図２（ｂ）に示すよう
な、均一で比較的厚い膜を簡易かつ短時間で形成できる
ことから、液相エピタキシャル法を用いることが好まし
い。
成方法についても特に限定されるものではなく、薄膜１
３に使用する材料の性質に応じて任意の方法を採用する
ことができる。しかしながら、薄膜１３を強誘電体単結
晶から構成する場合においては、図２（ｂ）に示すよう
な、均一で比較的厚い膜を簡易かつ短時間で形成できる
ことから、液相エピタキシャル法を用いることが好まし
い。
【００２１】導波路パターン１２を構成する金属など
を、基板１１及び薄膜１３中に熱拡散させるためには、
図２（ｂ）に示すように、導波路パターン１２及び薄膜
１３が形成された基板１１を、例えば、高温電気炉中に
設置し、好ましくは６００〜１２００℃、さらに、好ま
しくは９００〜１０００℃で、好ましくは１〜１００時
間、さらに好ましくは３〜１０時間加熱することによっ
て行う。
を、基板１１及び薄膜１３中に熱拡散させるためには、
図２（ｂ）に示すように、導波路パターン１２及び薄膜
１３が形成された基板１１を、例えば、高温電気炉中に
設置し、好ましくは６００〜１２００℃、さらに、好ま
しくは９００〜１０００℃で、好ましくは１〜１００時
間、さらに好ましくは３〜１０時間加熱することによっ
て行う。
【００２２】一方、薄膜１３を強誘電体単結晶を用い
て、液相エピタキシャル法によって形成する場合、形成
時において、基板１１は７００〜１０００℃程度に加熱
されるため、薄膜１３を形成後、液相エピタキシャル装
置内に一定時間保持することにより、導波路パターン１
２を構成する金属などの熱拡散を進行させることができ
る。したがって、光導波路素子の製造工程を著しく簡略
化することができる。
て、液相エピタキシャル法によって形成する場合、形成
時において、基板１１は７００〜１０００℃程度に加熱
されるため、薄膜１３を形成後、液相エピタキシャル装
置内に一定時間保持することにより、導波路パターン１
２を構成する金属などの熱拡散を進行させることができ
る。したがって、光導波路素子の製造工程を著しく簡略
化することができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を、図面と関連させながら、実
施例に基づいて具体的に説明する。 実施例１ 基板１１としては、Ｘカットのニオブ酸リチウムを用
い、この基板上に上記「発明の実施の形態」で述べたよ
うな方法によって、フォトレジストマスクを形成し、こ
のマスクを介して、蒸着法によりチタンを堆積させ、図
２（ａ）に示すような幅６μｍ、厚さ０．２５μｍの導
波路パターン１２を形成した。次いで、９００℃の成膜
温度において、液相エピタキシャル法によりニオブ酸リ
チウム単結晶薄膜を厚さ２０μｍに形成した。
施例に基づいて具体的に説明する。 実施例１ 基板１１としては、Ｘカットのニオブ酸リチウムを用
い、この基板上に上記「発明の実施の形態」で述べたよ
うな方法によって、フォトレジストマスクを形成し、こ
のマスクを介して、蒸着法によりチタンを堆積させ、図
２（ａ）に示すような幅６μｍ、厚さ０．２５μｍの導
波路パターン１２を形成した。次いで、９００℃の成膜
温度において、液相エピタキシャル法によりニオブ酸リ
チウム単結晶薄膜を厚さ２０μｍに形成した。
【００２４】この時点で、前記アセンブリの断面を金属
顕微鏡で観察したところ、チタンからなる導波路パター
ンは矩形の形状を維持し、図２（ｂ）に示すような構造
を呈していた。すなわち、液相エピタキシャル法によっ
て薄膜１３を形成した時点においては、導波路パターン
１２を構成するチタンが、基板１１及び薄膜１３中に熱
拡散していないことが判明した。
顕微鏡で観察したところ、チタンからなる導波路パター
ンは矩形の形状を維持し、図２（ｂ）に示すような構造
を呈していた。すなわち、液相エピタキシャル法によっ
て薄膜１３を形成した時点においては、導波路パターン
１２を構成するチタンが、基板１１及び薄膜１３中に熱
拡散していないことが判明した。
【００２５】次いで、上記アセンブリを高温電気炉中に
設置し、１０００℃で、１０時間熱処理を行うことによ
って、チタンを基板１１及び薄膜１３中に熱拡散させ
た。このようにして得られた光導波路素子の断面を、上
記同様に金属顕微鏡で調べたところ、光導波路１４の形
状は図２（ｃ）に示すように、上下方向に対称となるよ
うな断面形状を有することが判明した。また、この顕微
鏡観察によって光導波路１４の寸法を実測したところ、
横方向に広い楕円形状であり長径ａと短径ｂとの比ａ／
ｂは１．５であることが判明した。散乱等による伝搬損
失は０．１ｄＢ／ｃｍであり、ファイバ結合損失は、フ
レネル損失を含んで０．４ｄＢであった。
設置し、１０００℃で、１０時間熱処理を行うことによ
って、チタンを基板１１及び薄膜１３中に熱拡散させ
た。このようにして得られた光導波路素子の断面を、上
記同様に金属顕微鏡で調べたところ、光導波路１４の形
状は図２（ｃ）に示すように、上下方向に対称となるよ
うな断面形状を有することが判明した。また、この顕微
鏡観察によって光導波路１４の寸法を実測したところ、
横方向に広い楕円形状であり長径ａと短径ｂとの比ａ／
ｂは１．５であることが判明した。散乱等による伝搬損
失は０．１ｄＢ／ｃｍであり、ファイバ結合損失は、フ
レネル損失を含んで０．４ｄＢであった。
【００２６】実施例２ 実施例１と同じ製造方法により、曲率半径の異なる曲り
光導波路を有する、複数の光導波路素子を形成した。こ
れらの光導波路素子に光ファイバを接続し、波長１．５
５μｍの光波を導入して、これら光導波路素子の曲り過
剰損失を測定したところ、図３のように過剰損失が０．
１ｄＢ／ｃｍ以下となる最小許容曲率半径は、ＴＥモー
ド、ＴＭモードともに約５ｍｍであることが判明した。
損失の偏光依存性は曲がり半径７ｍｍ以上で、測定限界
である０．０１ｄＢ／ｍｍ以下であった。
光導波路を有する、複数の光導波路素子を形成した。こ
れらの光導波路素子に光ファイバを接続し、波長１．５
５μｍの光波を導入して、これら光導波路素子の曲り過
剰損失を測定したところ、図３のように過剰損失が０．
１ｄＢ／ｃｍ以下となる最小許容曲率半径は、ＴＥモー
ド、ＴＭモードともに約５ｍｍであることが判明した。
損失の偏光依存性は曲がり半径７ｍｍ以上で、測定限界
である０．０１ｄＢ／ｍｍ以下であった。
【００２７】比較例１ ニオブ酸リチウム単結晶からなる薄膜１３を形成しなか
った以外は、実施例１と同様にして光導波路素子を形成
した。このようにして得られた光導波路素子の断面を、
上記同様に金属顕微鏡で調べたところ、光導波路は、図
１（ｂ）に示す、半楕円形状の断面を有する光導波路３
と同様の形態を示すことが判明した。散乱等による伝搬
損失は０．２ｄＢ／ｃｍであり、ファイバ結合損失は、
フレネル損失を含んで０．９ｄＢであった。
った以外は、実施例１と同様にして光導波路素子を形成
した。このようにして得られた光導波路素子の断面を、
上記同様に金属顕微鏡で調べたところ、光導波路は、図
１（ｂ）に示す、半楕円形状の断面を有する光導波路３
と同様の形態を示すことが判明した。散乱等による伝搬
損失は０．２ｄＢ／ｃｍであり、ファイバ結合損失は、
フレネル損失を含んで０．９ｄＢであった。
【００２８】比較例２ 比較例１と同じ製造方法により、曲率半径の異なる曲り
光導波路を有する、複数の光導波路素子を形成した。こ
れらの光導波路素子に光ファイバを接続し、波長１．５
５μｍの光波を導入して、これら光導波路素子の曲り過
剰損失を測定したところ、図４のように過剰損失が０．
１ｄＢ／ｍｍ以下となる最小許容曲率半径は、ＴＥモー
ドで３２ｍｍ，ＴＭモードで４０ｍｍであることが判明
した。損失の偏光依存性は曲がり半径５５ｍｍ以上で、
測定限界である０．０１ｄＢ／ｍｍ以下であった。
光導波路を有する、複数の光導波路素子を形成した。こ
れらの光導波路素子に光ファイバを接続し、波長１．５
５μｍの光波を導入して、これら光導波路素子の曲り過
剰損失を測定したところ、図４のように過剰損失が０．
１ｄＢ／ｍｍ以下となる最小許容曲率半径は、ＴＥモー
ドで３２ｍｍ，ＴＭモードで４０ｍｍであることが判明
した。損失の偏光依存性は曲がり半径５５ｍｍ以上で、
測定限界である０．０１ｄＢ／ｍｍ以下であった。
【００２９】比較例３ 実施例１において、薄膜１３の形成とチタンの熱拡散と
の順序を入れ替え、実施例１と同じ条件にてチタンを基
板１１中に熱拡散させた後、実施例１と同じ条件で薄膜
１３を液相エピタキシャルさせた以外は、実施例１と同
様にして光導波路素子を形成した。このようにして得ら
れた光導波路素子の断面を、上記同様に金属顕微鏡で調
べたところ、光導波路は、図１（ｂ）に示す、半楕円形
状の断面を有する光導波路３と同様の形態を示すことが
判明した。散乱等による伝搬損失は０．２ｄＢ／ｃｍで
あり、ファイバ結合損失はフレネル損失を含んで０．６
ｄＢであった。
の順序を入れ替え、実施例１と同じ条件にてチタンを基
板１１中に熱拡散させた後、実施例１と同じ条件で薄膜
１３を液相エピタキシャルさせた以外は、実施例１と同
様にして光導波路素子を形成した。このようにして得ら
れた光導波路素子の断面を、上記同様に金属顕微鏡で調
べたところ、光導波路は、図１（ｂ）に示す、半楕円形
状の断面を有する光導波路３と同様の形態を示すことが
判明した。散乱等による伝搬損失は０．２ｄＢ／ｃｍで
あり、ファイバ結合損失はフレネル損失を含んで０．６
ｄＢであった。
【００３０】比較例４ 比較例３と同じ製造方法により、曲率半径の異なる曲り
光導波路を有する、複数の光導波路素子を形成した。こ
れらの光導波路素子に光ファイバを接続し、波長１．５
５μｍの光波を導入して、これら光導波路素子の曲り過
剰損失を測定したところ、過剰損失が０．１ｄＢ／ｍｍ
以下となる最小許容曲率半径は、図５のようにＴＥモー
ドで２８ｍｍ，ＴＭモードで３４ｍｍであることが判明
した。損失の偏光依存性は曲がり半径４７ｍｍ以上で、
測定限界である０．０１ｄＢ／ｍｍ以下であった。
光導波路を有する、複数の光導波路素子を形成した。こ
れらの光導波路素子に光ファイバを接続し、波長１．５
５μｍの光波を導入して、これら光導波路素子の曲り過
剰損失を測定したところ、過剰損失が０．１ｄＢ／ｍｍ
以下となる最小許容曲率半径は、図５のようにＴＥモー
ドで２８ｍｍ，ＴＭモードで３４ｍｍであることが判明
した。損失の偏光依存性は曲がり半径４７ｍｍ以上で、
測定限界である０．０１ｄＢ／ｍｍ以下であった。
【００３１】以上、実施例１、比較例１、及び比較例３
から明らかなように、本発明の製造方法にしたがって得
られた光導波路素子の光導波路は、上下方向において対
称となるような断面形状を呈することが分かる。また、
実施例２、比較例２、及び比較例４から明らかなよう
に、本発明の製造方法にしたがって得られた、図２
（ｃ）に示すような断面形状を有する光導波路素子は、
光ファイバとのモードマッチに優れ、曲り光導波路に応
用し、光導波路の曲率半径を小さくした場合において
も、曲り過剰損失及びその偏光依存性を低減できること
がわかる。
から明らかなように、本発明の製造方法にしたがって得
られた光導波路素子の光導波路は、上下方向において対
称となるような断面形状を呈することが分かる。また、
実施例２、比較例２、及び比較例４から明らかなよう
に、本発明の製造方法にしたがって得られた、図２
（ｃ）に示すような断面形状を有する光導波路素子は、
光ファイバとのモードマッチに優れ、曲り光導波路に応
用し、光導波路の曲率半径を小さくした場合において
も、曲り過剰損失及びその偏光依存性を低減できること
がわかる。
【００３２】以上、具体的な実施例を挙げて、発明の実
施の形態において本発明を詳細に説明したが、本発明
は、上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇
を逸脱しない範囲で、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
施の形態において本発明を詳細に説明したが、本発明
は、上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇
を逸脱しない範囲で、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
素子の製造方法及び光導波路素子によれば、上下方向に
対称であるとともに、中心に対する左右方向におても対
称であるような断面形状の光導波路を有する光導波路素
子を得ることができる。したがって、光ファイバとのモ
ードマッチに優れ、高い結合効率の光デバイスを得るこ
とができる。このため、本発明の製造方法及び光導波路
素子を曲り光導波路に応用し、その曲率半径を小さくし
て場合においても、曲り過剰損失の増加を防止すること
がでる。その結果、デバイスの集積度を向上する事がで
き、入射偏光の揺らぎに対してデバイス挿入損失の変動
の少ない素子を提供することができる。
素子の製造方法及び光導波路素子によれば、上下方向に
対称であるとともに、中心に対する左右方向におても対
称であるような断面形状の光導波路を有する光導波路素
子を得ることができる。したがって、光ファイバとのモ
ードマッチに優れ、高い結合効率の光デバイスを得るこ
とができる。このため、本発明の製造方法及び光導波路
素子を曲り光導波路に応用し、その曲率半径を小さくし
て場合においても、曲り過剰損失の増加を防止すること
がでる。その結果、デバイスの集積度を向上する事がで
き、入射偏光の揺らぎに対してデバイス挿入損失の変動
の少ない素子を提供することができる。
【図１】従来のチタン拡散法による光導波路素子の製造
方法を示す断面図である。
方法を示す断面図である。
【図２】本発明の光導波路素子の製造方法を示す断面図
である。
である。
【図３】本発明の光導波路素子の一例における曲がり過
剰損失を示す図である。
剰損失を示す図である。
【図４】従来の光導波路素子の一例における曲がり過剰
損失を示す図である。
損失を示す図である。
【図５】従来の光導波路素子の他の例における曲がり過
剰損失を示す図である。
剰損失を示す図である。
１，１１ 電気光学効果を有する基板、２，１２ 導波
路パターン、３，１４光導波路、１３ 電気光学効果を
有する薄膜、１０，２０ 光導波路素子
路パターン、３，１４光導波路、１３ 電気光学効果を
有する薄膜、１０，２０ 光導波路素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 光弘 東京都港区芝５丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 川口 竜生 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 近藤 順悟 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 今枝 美能留 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 PA01 PA12 QA03 TA05 TA36 2H079 CA04 DA22 EA01 JA06
Claims (7)
- 【請求項１】電気光学効果を有する基板に、金属元素又
は金属化合物元素を熱拡散させて光導波路素子を製造す
る方法であって、 前記基板上に前記金属元素又は前記金属化合物元素から
なる導波路パターンを形成した後、この導波路パターン
全体を覆うように前記基板の主面上に電気光学効果を有
する薄膜を形成し、その後に、前記金属元素又は前記金
属化合物元素を熱拡散させることを特徴とする、光導波
路素子の製造方法。 - 【請求項２】前記電気光学効果を有する基板と前記電気
光学効果を有する薄膜とは、同じ成分から構成されてい
ることを特徴とする、請求項１に記載の光導波路素子の
製造方法。 - 【請求項３】前記電気光学効果を有する薄膜は強誘電体
単結晶から構成されていることを特徴とする、請求項１
又は２に記載の光導波路素子の製造方法。 - 【請求項４】前記電気光学効果を有する薄膜は、液相エ
ピタキシャル法によって形成することを特徴とする、請
求項３に記載の光導波路素子の製造方法。 - 【請求項５】前記金属元素又は前記金属元素化合物の熱
拡散は、前記電気光学効果を有する薄膜の形成と同時に
行うことを特徴とする、請求項４に記載の光導波路素子
の製造方法。 - 【請求項６】電気光学効果を有する基板に、金属元素又
は金属化合物元素を熱拡散させた光導波路を有する埋込
み型光導波路素子であって、前記金属元素又は前記金属
化合物元素の拡散濃度が、前記光導波路の断面の上下方
向において対称であって、前記光導波路の断面の中心に
対する左右方向における前記金属元素又は前記金属化合
物元素の拡散濃度が対称であるとともに、前記光導波路
の断面の中心から前記光導波路の断面の外方向へ向かっ
て、前記金属元素又は前記金属化合物元素の拡散濃度が
減少することを特徴とする、光導波路素子。 - 【請求項７】前記光導波路の断面屈折率分布は、上下方
向もしくは左右方向に長軸をもつ楕円形状を呈し、この
楕円の長径ａと短径ｂとの比ａ／ｂが１〜１０であるこ
とを特徴とする、請求項６に記載の光導波路素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11073706A JP2000266952A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 光導波路素子の製造方法及び光導波路素子 |
| US09/519,701 US6404968B1 (en) | 1999-03-18 | 2000-03-07 | Optical waveguide elements and a process for producing the same |
| EP00302125A EP1037073A3 (en) | 1999-03-18 | 2000-03-15 | Optical waveguide elements and a process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11073706A JP2000266952A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 光導波路素子の製造方法及び光導波路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266952A true JP2000266952A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13525939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11073706A Pending JP2000266952A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 光導波路素子の製造方法及び光導波路素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6404968B1 (ja) |
| EP (1) | EP1037073A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000266952A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818755B1 (fr) * | 2000-12-26 | 2004-06-11 | Ion Beam Services | Dispositif optiquement actif comportant un canal sur un substrat optique |
| KR20040048312A (ko) | 2002-12-02 | 2004-06-07 | 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨 | 도파로의 형성방법 및 그로부터 형성된 도파로 |
| CN110726673B (zh) * | 2018-07-17 | 2022-02-18 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 用于铁电晶体相变检测的光学探针及其检测方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58118607A (ja) * | 1982-01-07 | 1983-07-14 | Nec Corp | 光導波路の製造方法 |
| JPS58134609A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-10 | Nec Corp | 光導波路の製造方法 |
| FR2548393B1 (fr) * | 1983-06-17 | 1986-11-21 | Thomson Csf | Dispositif polariseur optique integre et son procede de fabrication |
| JPH03252609A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路の製造方法 |
| JP3447056B2 (ja) * | 1992-10-28 | 2003-09-16 | 富士通株式会社 | 光導波路デバイスの製造方法 |
| JP3432993B2 (ja) | 1996-03-29 | 2003-08-04 | 日本碍子株式会社 | 光導波路デバイスの製造方法 |
| JPH1082921A (ja) | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路基板、光導波路部品、第二高調波発生デバイスおよび光導波路基板の製造方法 |
-
1999
- 1999-03-18 JP JP11073706A patent/JP2000266952A/ja active Pending
-
2000
- 2000-03-07 US US09/519,701 patent/US6404968B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-15 EP EP00302125A patent/EP1037073A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1037073A3 (en) | 2002-12-18 |
| US6404968B1 (en) | 2002-06-11 |
| EP1037073A2 (en) | 2000-09-20 |
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