JP2000314815A - コンパクト光導波路 - Google Patents

コンパクト光導波路

Info

Publication number
JP2000314815A
JP2000314815A JP2000099615A JP2000099615A JP2000314815A JP 2000314815 A JP2000314815 A JP 2000314815A JP 2000099615 A JP2000099615 A JP 2000099615A JP 2000099615 A JP2000099615 A JP 2000099615A JP 2000314815 A JP2000314815 A JP 2000314815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
waveguide
refractive index
cutting
optical waveguide
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000099615A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiharu Kurosawa
俊晴 黒沢
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.)
Panasonic Holdings Corp
Panasonic Corp of North America
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Panasonic Technologies Inc
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd, Panasonic Technologies Inc filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of JP2000314815A publication Critical patent/JP2000314815A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • 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
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1225—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths comprising photonic band-gap structures or photonic lattices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • 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
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12119—Bend

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導波路の臨界角よりも大きい角度を曲がって
光を伝送する。 【解決手段】 本発明の光導波路は、第１の屈折率を有
するチャネルであり、第１の屈折率と異なる屈折率を有
する１つ以上の材料により周囲を包まれ、かつチャネル
および周囲の材料の屈折率により規定される臨界角より
も大きな角度を互いに対して有するように構成された第
１と第２の部分を有する、チャネルと、チャネルの第１
および第２の部分をつなぐように位置決めされるフォト
ニックバンドギャップ素子であって、導波路中を透過さ
れフォトニックバンドギャップ素子に臨界角よりも大き
な角度で入射する光に対して、反射体として作用するよ
うな形状に構成されたフォトニックバンドギャップ素子
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路に関す
る。特に、フォトニックバンドギャップ素子を用いるこ
とにより、導波路の臨界角よりも大きい角度を曲がって
光を伝送する、フォトニックバンドギャップ素子コンパ
クト光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波路は、光をある場所から他の場所
へ伝送するのに普通に用いられる。光導波路の一つの形
態としては光ファイバーがある。光ファイバーは典型的
には、第１の屈折率ｎ1を有するコア素子と、第２の屈
折率ｎ2を有するクラッディングを含む。光ファイバー
は、光の全反射を介して最小の損失で透過する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】全反射は、光がコアと
クラッディング間の障壁にコア素子とクラッディング素
子との間の屈折率差により規定される臨界角よりも小さ
な角度で入射する場合に発生する。臨界角θは方程式
（１）により規定される。 θ＝ｃｏｓ-1（ｎ2／ｎ1） （１） 図１は、集積回路基板１００中に形成された光導波路の
例の上面図である。集積回路基板１００は屈折率ｎ2を
有し、基板を通る光透過チャネル１１０は屈折率ｎ1を
有する。基板周囲の空気は屈折率ｎ3を有する。光を最
適に透過する為に、光導波路は、チャネル１１０中を透
過される光が臨界角より大きな角度でチャネル１１０の
端部に入射しないような形状を有している。もしこれが
発生すると、光は全反射されず、少なくとも光の一部が
チャネル１１０の壁面を通過して基板１００中で散逸す
る。
【０００４】導波路チャネル１１０の入力ポート１３０
に加えられた光の実質的に全部が、導波路を通って透過
され出力ポート１３０において導波路から出射すること
を確実にするために、導波路１１０は緩やかな屈曲部の
みで構成されている。従って、図１に示すように導波路
に水平方向に入射した光線１１２は、一連の反射１１４
および１１６を通じて、対応する垂直光線１１８に変わ
る。光線がチャネル１１２と基板１１０との間の障壁に
入射する角度θは、臨界角θよりも小さくなければなら
ない。このように、光線の角度変化の総和を９０°にす
るためには、数回の反射が必要である。
【０００５】光導波路が、集積回路上の光信号を、直線
以外の任意の経路を通じて送る場合には、従来技術によ
る集積回路では、方向変更の毎に緩やかな屈曲部が必要
となる。これらの緩やかな屈曲部は、集積回路の表面上
の、本来は信号処理回路またはその他の光学的要素によ
って占められるべき貴重な面積を占有してしまい得る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、フォトニック
バンドギャップ素子を反射体として用いることにより、
光ビームを臨界角よりも大きな角度で反射させることが
可能な光導波路を実現する。フォトニックバンドギャッ
プデバイスは、基板内に形成された２次元アレイ形状の
柱部（ｃｏｌｕｍｎ）から形成される。柱部と基板との
誘電率は異なる。
【０００７】本発明の１つの局面によると、第１と第２
のフォトニックバンドギャップデバイスは、光導波路中
の鋭い屈曲部の両側において形成される。
【０００８】本発明の別の局面によると、バンドギャッ
プデバイスを構成する柱部は、超高速レーザを用いるレ
ーザ加工により基板中に形成された柱状穴の形状をして
おり柱部は空気で満たされる。
【０００９】本発明のさらに別の局面によると、バンド
ギャップデバイスが光に対してその偏光に関係無く動作
するよう、フォトニックバンドギャップ素子の列は三角
形状の集合として配列される。
【００１０】本発明のさらに別の局面によると、光導波
路は、第１の屈折率を有する透過性の材料を第２の屈折
率を有する基板上に堆積させ、導波路の直線部分を規定
するよう超高速レーザを用いてチャネルを透過性の材料
中に切り込み、またフォトニックバンドギャップ素子を
規定するよう柱部を透過性の材料中に切り込むことによ
り、形成される。
【００１１】本発明のさらに別の局面によると、光導波
路は、第１の屈折率を有する透過性の材料を第２の屈折
率を有する基板中のチャネル内に堆積させ、またフォト
ニックバンドギャップ素子を形成するよう超高速レーザ
を用いて柱部を透過性の材料中に切り込むことにより、
形成される。
【００１２】本発明のさらに別の局面によると、光導波
路は、第１の屈折率を有する透過性の材料を第２の屈折
率を有する基板上に堆積させ、またフォトニックバンド
ギャップ素子を形成するよう超高速レーザを用いて柱部
を透過性の材料中に切り込むことにより、形成される。
【００１３】本発明によれば、光導波路であって、第１
の屈折率を有するチャネルであり、該第１の屈折率と異
なる屈折率を有する１つ以上の材料により周囲を包ま
れ、かつ該チャネルおよび該周囲の材料の屈折率により
規定される臨界角よりも大きな角度を互いに対して有す
るように構成された第１と第２の部分を有する、チャネ
ルと、該チャネルの該第１および第２の部分をつなぐよ
うに位置決めされるフォトニックバンドギャップ素子で
あって、該導波路中を透過され該フォトニックバンドギ
ャップ素子に該臨界角よりも大きな角度で入射する光に
対して、反射体として作用するような形状に構成された
フォトニックバンドギャップ素子と、を有する光導波路
が提供され、そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】内角と外角を有する屈曲部を形成するよう
前記チャネルの前記第１および第２の部分が接合され、
前記フォトニックバンドギャップ素子は、該屈曲部の該
内角と該外角にそれぞれ位置された第１および第２のフ
ォトニックバンドギャップ素子を含んでもよい。
【００１５】前記フォトニックバンドギャップ素子は、
導波路を通って透過される光の波長の約２分の１と等し
い直径を有する複数の柱状穴を含んでなり、該穴は該チ
ャネルに隣接して形成され、雰囲気で満たされていても
よい。
【００１６】前記フォトニックバンドギャップ素子の前
記柱状穴は、三角形状の集合として配列され、該柱状穴
間の間隔は、前記導波路を通って透過される前記光の波
長の約２分の１でもよい。
【００１７】本発明によれば、光導波路を形成する方法
であって、第１の屈折率を有する透過性材料を、第２の
屈折率を有する基板上に堆積させる工程と、超高速レー
ザを用いてチャネルを前記透過層中に切り込むことによ
り、第３の屈折率を有する周囲の雰囲気で満たされた、
前記導波路の複数の直線部分を規定する工程であって、
該複数の直線部分は、該第１および該第３の屈折率によ
り規定される臨界角よりも大きい角度を有する屈曲部を
形成する、工程と、超高速レーザを用いて柱状穴を該透
過層中に切り込むことにより、該導波路の該複数の直線
部分をつなぐフォトニックバンドギャップ素子を規定す
る工程と、を含む、光導波路を形成する工程が提供さ
れ、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】前記柱状穴を前記透過層中に切り込むこと
により前記フォトニックバンドギャップ素子を規定する
前記工程は、前記導波路を通じて透過される光の波長の
約２分の１に等しい直径を有する穴を切り込む工程と、
三角形状の集合に該穴を切り込む工程であって、該穴は
該導波路を通じて透過される該光の波長の約２分の１に
等しい間隔で配列される工程と、を含んでもよい。
【００１９】本発明によれば、光導波路を形成する方法
であって、第１の屈折率を有する基板中にチャネルを形
成する工程であって、該チャネルは第１および第２の直
線部分ならびに該第１および該第２の直線部分よりも大
きい幅を有する第３の部分を有し、該第３の部分は該第
１および該第２の直線部分をつないでいる、工程と、第
２の屈折率を有する透過層を、該基板中の該チャネル内
に堆積させる工程と、超高速レーザを用いて該チャネル
の該第３の部分に堆積されている前記透過性材料に柱状
穴を切り込む工程であって、該柱状穴は、該チャネルの
該第３の部分のうち該チャネルの該第１および該第２の
部分の幅に対応する幅より外側にある位置に切り込ま
れ、該柱状穴はフォトニックバンドギャップ素子を形成
する、工程と、を含む光導波路を形成する方法が提供さ
れ、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】前記透過性材料に柱状穴を切り込むことに
より前記フォトニックバンドギャップ素子を規定する前
記工程は、前記導波路を通じて透過される光の波長の約
２分の１に等しい直径を有する穴を切り込む工程と、三
角形状の集合に該穴を切り込む工程であって、該穴は該
導波路を通って透過される該光の波長の約２分の１に等
しい間隔で配設される工程と、を含んでもよい。
【００２１】本発明によれば、光導波路を形成する方法
であって、第１の屈折率を有する透過性材料を、第２の
屈折率を有する基板上に堆積させる工程と、該透過性材
料をエッチングすることによりチャネルを形成する工程
であって、該チャネルは第１および第２の直線部分なら
びに、該第１および第２の部分よりも大きな幅を有する
第３の部分を有しており、該第３の部分は該第１および
第２の部分をつないでいる、工程と、超高速レーザを用
いて該チャネルの該第３の部分に堆積されている該透過
性材料に柱状穴を切り込む工程であって、該柱状穴は、
該チャネルの該第３の部分のうち該チャネルの該第１お
よび第２の部分の幅に対応する幅より外側にある位置に
切り込まれており、該柱状穴はフォトニックバンドギャ
ップ素子を形成する、工程と、を含む、光導波路を形成
する方法が提供され、そのことにより上記目的が達成さ
れる。
【００２２】前記透過性の材料に柱状穴を切り込むこと
により前記フォトニックバンドギャップ素子を規定する
前記工程は、前記導波路を通って透過される光の波長の
約２分の１に等しい直径を有する穴を切り込む工程と、
三角形状の集合に該穴を切り込む工程であって、該穴は
該導波路を通じて透過される該光の波長の約２分の１に
等しい間隔で配設される工程と、を含んでもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】図２および図３は、本発明の第１
の実施形態を例示する。この実施形態において導波路
は、基板２０２上に堆積された透過性層２００中に形成
されている。透過性層２００は屈折率ｎ1を有する一
方、基板２０２は屈折率ｎ2を有し、基板２０２および
透過性層２００の周囲の雰囲気は屈折率ｎ3を有する。
【００２４】４つのスロット２１０が、例えばピコセカ
ンドレーザまたはフェムトセカンドレーザなどの超高速
レーザを用いた機械加工により、透過性層２００中に設
けられている。雰囲気の屈折率は透過性層２００の屈折
率と異なるので、これらのスロットは導波路直線部分を
規定する。さらに、スロット２１０は超高速レーザを用
いて機械加工されるので、滑らかな直線状であり得、透
過性層２００の平面に対して実質的に垂直な側面を有し
得る。
【００２５】本発明の実施形態例においては、超高速レ
ーザは例えば、８００ｎｍの波長と１５０ｆｓのパルス
幅と１ｍＪのパルスエネルギー（ピーク出力１０-3Ｊ／
１５０×１０-15ｓｅｃ＝６．７ＧＷ）を有する、チタ
ンドープされたサファイアレーザー（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈ
ｉｒｅ）で有り得る。
【００２６】次に超高速レーザを用いて穴２２０のパタ
ーンを基板に形成することにより、導波路内の屈曲部の
外側に２次元フォトニックバンドギャップ素子２２１を
形成する。最後に、超高速レーザを用いて穴２２２を基
板に形成することにより、導波路内の屈曲部の内側に２
次元フォトニックバンドギャップ素子２２３を形成す
る。
【００２７】導波路チャネル２１１の直線部分は、チャ
ネル２１１の屈折率とは異なる屈折率を有する材料で包
囲されている。チャネルの下部には、屈折率ｎ2を有す
る基板２０２がある。チャネル２１１の上部と両側面部
には、屈折率ｎ3を有する雰囲気が存在している。この
ように、チャネルの直線部分に沿って、導波路は図１に
示したのと同様に作動する。
【００２８】しかし、図２と図３に示す導波路は、バン
ドギャップ素子２２１および２２３によって規定される
急な屈曲部を有する。もし導波路の角部が、バンドギャ
ップ素子２２１および２２３ではなくスロット２１０と
同様のスロットで形成された場合、角部分のスロットに
入射する光は、チャネルの臨界角よりも大きい角度で到
達するので、全反射されない。全反射する代わりに、こ
の光は少なくとも部分的に、透過性層２００のうち導波
路２１１の外側にある領域中に散逸される。
【００２９】２次元フォトニックバンドギャップ素子２
２１および２２３は、透過性チャネル２１１の角部にお
いて反射面を形成する。フォトニックバンドギャップ素
子は、Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓらによる”Ｐ
ｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ”（Ｐｒｉｎｃｅｔ
ｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１９９５）
と題された参考書中に記載されており、同参考書中のフ
ォトニックバンドギャップ素子に関する教示内容を本明
細書中に参考として援用する。要約すれば、２次元フォ
トニックバンドギャップ素子は、第１の誘電率ε１を有
する材料で形成された柱部を、第１の誘電率ε２を有す
る材料中に配置することにより形成される。柱部は、偏
向される光の波長の２分の１程度のサイズと間隔で形成
される。この柱部のパターンは、特定の結晶中に存在す
る電子の量子力学的バンドギャップと同様の、光子エネ
ルギーレベルの禁制帯を形成する。この様に、禁制光子
レベルに対応する波長範囲内の光は、フォトニックバン
ドギャップ素子を通って伝播出来ないので、素子により
反射される。
【００３０】柱部が形成されるパターンはまた、バンド
ギャップ素子の特定の特性を決定する。例えば、図２に
示されている三角形パターンは、選択された周波数にお
ける光をＴｍモードとＴｅモードの両方で（すなわちそ
の偏光にかかわらず）反射する、バンドギャップを形成
する。バンドギャップ素子を形成する材料による誘電率
の違いは、素子の性能に影響を及ぼす。従って、基板材
料および空気に比較して、屈折率と誘電率の両方におい
て比較的大きな差を有する透過性の材料を用いるのが望
ましい。発明者らは、ケイ素（Ｓｉ）および二酸化ケイ
素（ＳｉＯ2）が、基板および透過性の材料としてそれ
ぞれうまく機能することを見出した。本発明においてバ
ンドギャップ素子円筒形状の柱部を三角形状の集合状に
形成集合することによりバンドギャップ素子を形成する
ことを示しているが、その他の集合形状（例 正方形ま
たはハニカム状）ならびにその他の柱部形状を用いるこ
とも考えられる。また、本実施形態例においては、透過
性層２００に穴の列を形成し、これらの穴は透過性層２
００の誘電率よりも低い誘電率を有する雰囲気で満たさ
れている。あるいは、これらの穴を、透過性層２００の
誘電率よりも高い誘電率を有する物質で埋めることも考
えられる。
【００３１】図２に示す光線追跡図は、バンドギャップ
素子２２１および２２３の動作を例示している。入射す
る光線２１１は、導波路チャネル２１１の直線部分のス
ロットとの境界部分に臨界角度より小さな角度で入射す
るので、ほとんど９０°近い角度でバンドギャップ素子
２２１中で反射する（光線２１４）。しかし、その光子
エネルギーのため、光線２１４はバンドギャップ素子２
２１中を通って伝播出来ない。その代わりに、光線２１
４は光線２１６として反射される。この光線２１６はバ
ンドギャップ素子２２３に向かって方向付けられるが、
臨界角よりも小さな角度であるため、バンドギャップ素
子２２３によって反射される（光線２１８）。この光線
は導波路の出力ポート２４０から出力される。
【００３２】第２の実施例として、入射する光線２３２
は透過性層２１１の側面に入射し、全反射されてバンド
ギャップ素子２２１中に入する（光線２３４）。バンド
ギャップ素子２２１に臨界角よりも大きい角度で入射す
る光線２３４は、バンドギャップ素子から光線２３６と
して反射される。そしてこの光線は、バンドギャップ素
子２２１を形成する穴２２０のうちの１つの穴２２０の
側面により全反射され、出力ポート２４０において導波
路から出射する光線２３８を形成する。
【００３３】穴２１０と２２０を形成するのには超高速
レーザを用いることが有利である。なぜならば、超高速
レーザは非常に小さな寸法のスロットと穴を機械加工す
ることが可能だからである。加えて、超高速レーザのパ
ルスにより生じる損傷は、パルスからの熱は周囲の材料
に散逸しないため、局所化される傾向にある。加えて、
パルスの強度を調整することによって、超高速レーザ
は、加工中の材料に対して比較的高い切除許容限界を有
するようになり得る。これを行うことにより、ビームの
中心に近いパルス部分のみが加工材料に損傷を与えるの
に十分なエネルギーを有するようになる。このように、
超高速レーザにより作製された穴とスロットは、レーザ
ー光の波長よりも小さい寸法を有し得る。超高速レーザ
のこれらの特性は、上述のように、透過光の波長の約２
分の１のサイズおよび間隔を有する穴を透過性層２００
内に形成する場合に有用である。周囲の材料に散逸する
熱は周囲の材料の屈折率を変化させることにより、光が
バンドギャップ素子の列に臨界角よりも小さい角度で入
射する際のバンドギャップ素子の特性を変化させ得るた
め、周囲の材料に熱を散逸させないという超高速パルス
のこの傾向は、フォトニックバンドギャップ素子の形成
のためにも有用である。すなわち超高速レーザは比較的
少量の熱しか散逸させず、周囲の材料の屈折率にはほと
んど変化は無いからである。
【００３４】図４は、本発明の別の実施形態例を示す。
本実施形態においては、超高速レーザを用いて導波路の
両側に穴を形成する超高速レーザの代わりに、透過性層
２００を化学的にエッチングして導波路チャネルの外側
部分を除去することにより、雰囲気と界接する導波路チ
ャネルの両側面において、全反射を可能にするような屈
折率差を得ている。導波路チャネルが基板２０２に対し
て実質的に垂直な端部を有するように形成されるよう、
異方性エッチャントを用いて透過性層のうちの使用され
ない部分を除去するのが望ましい。
【００３５】透過性層は、導波路内の屈曲部の外側角部
および内側角部において、バンドギャップ素子２２１お
よび２２３を設けることが可能な面積を有するように形
成される。バンドギャップ素子２２１および２２３は、
図２および図３を参照して上述したのと同様の方法で形
成される。超高速レーザを用いて、透過性層２００を貫
通して延び、かつ透過性層２００中において例えば柱状
穴の三角格子を構成するような、柱部を形成する。これ
らの穴のサイズと間隔は導波路を通って透過される光の
波長のおよそ２分の１である。
【００３６】図５は、本発明の第３の実施形態を示す。
この実施形態において、基板２０２を化学的にエッチン
グすることによりチャネルを形成し、透過性の材料をチ
ャネル内に堆積する。図４に示される導波路について
は、比較的鋭い端部を得るために、基板２０２内のチャ
ネルを異方性のエッチャントでエッチングするのが望ま
しい。このタイプの端部は、導波路を通って伝播する光
が導波路の側面から全反射されることを確実にし、この
光が上方に反射してチャネルの上面から外に出ることの
ないようにする。図４を参照して上述したように、バン
ドギャップ素子２２１および２２３は超高速レーザを用
いて、例えば透過性層２００内に穴の三角格子を構成す
るように形成される。
【００３７】本発明は、光導波路が、フォトニックバン
ドギャップ素子を反射体として用いることにより、光ビ
ームを臨界角よりも大きな角度で反射させることを可能
にする。フォトニックバンドギャップデバイスは、基板
内に形成されている２次元アレイ形状の柱状穴である。
柱状穴は、空気または基板の誘電率と異なる誘電率を有
する材料で満たされる。光導波路は、直角の屈曲部を形
成し、第１と第２のフォトニックバンドギャップデバイ
スは、屈曲部の内側および外側両方に形成される。これ
により、導波路に入射する光は、光導波路を構成する材
料により規定される臨界角よりも大きな角度で偏向され
る。フォトニックバンドギャップ素子の柱状穴は、導波
路を通って透過される光の波長の約２分の１の直径を有
し、また導波路を通って透過される光の波長の約２分の
１の柱部間の間隔を有する三角形状の集合として配列さ
れる。光導波路は、第１の屈折率を有する透過性の材料
を第２の屈折率を有する基板上に堆積させ、導波路の直
線部分を規定するよう超高速レーザを用いてチャネルを
透過性の材料中に切り込み、またフォトニックバンドギ
ャップ素子を規定するようさらにその超高速レーザを用
いて柱部を透過性の材料中に切り込むことにより、形成
される。本発明のさらに別の実施例においては、光導波
路は、第１の屈折率を有する透過性の材料を第２の屈折
率を有する基板中のチャネル内に堆積させ、またフォト
ニックバンドギャップ素子を形成するよう超高速レーザ
を用いて柱部を透過性の材料中に切り込むことにより、
形成される。本発明の最後の実施例においては、光導波
路は、第１の屈折率を有するチャネルを形成している透
過性の材料を第２の屈折率を有する基板上に堆積させ、
またフォトニックバンドギャップ素子を形成するよう超
高速レーザを用いて柱部を透過性の材料中に切り込むこ
とにより、形成される。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、フォトニックバンドギ
ャップ素子を用いることにより、導波路の臨界角よりも
大きい角度を曲がって光を伝送する、フォトニックバン
ドギャップ素子コンパクト光導波路が提供される。
【００３９】本発明を実施形態例に基づいて説明してき
たが、改変された上記発明は、添付された請求項の範囲
を逸脱すること無く、実行し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の光導波路の上面図
【図２】図２は、本発明による光導波路の上面図
【図３】図３は、図２に示す光導波路の斜視図
【図４】図４は、本発明の別の実施形態による光導波路
の斜視図
【図５】図５は、さらに別の実施形態による光導波路の
斜視図
【符号の説明】
２００ 透過性層 ２０２ 基板 ２１０ スロット ２１１ チャネル ２２０、２２２ 穴 ２２１、２２３ バンドギャップ素子 ２４０ 出力ポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 俊晴 大阪府守口市八雲中町３−１−１， ドキ ュメント テクノロジー ディベロップメ ント センター， 松下電器産業株式会社 内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光導波路であって、 第１の屈折率を有するチャネルであり、該第１の屈折率
    と異なる屈折率を有する１つ以上の材料により周囲を包
    まれ、かつ該チャネルおよび該周囲の材料の屈折率によ
    り規定される臨界角よりも大きな角度を互いに対して有
    するように構成された第１と第２の部分を有する、チャ
    ネルと、 該チャネルの該第１および第２の部分をつなぐように位
    置決めされるフォトニックバンドギャップ素子であっ
    て、該導波路中を透過され該フォトニックバンドギャッ
    プ素子に該臨界角よりも大きな角度で入射する光に対し
    て、反射体として作用するような形状に構成されたフォ
    トニックバンドギャップ素子と、 を有する、光導波路。
  2. 【請求項２】 内角と外角を有する屈曲部を形成するよ
    う前記チャネルの前記第１および第２の部分が接合さ
    れ、前記フォトニックバンドギャップ素子は、該屈曲部
    の該内角と該外角にそれぞれ位置された第１および第２
    のフォトニックバンドギャップ素子を含む、請求項１に
    記載の光導波路。
  3. 【請求項３】 前記フォトニックバンドギャップ素子
    は、導波路を通って透過される光の波長の約２分の１と
    等しい直径を有する複数の柱状穴を含んでなり、該穴は
    該チャネルに隣接して形成され、雰囲気で満たされてい
    る、請求項１に記載の光導波路。
  4. 【請求項４】 前記フォトニックバンドギャップ素子の
    前記柱状穴は、三角形状の集合として配列され、該柱状
    穴間の間隔は、前記導波路を通って透過される前記光の
    波長の約２分の１である、請求項３に記載の光導波路。
  5. 【請求項５】 光導波路を形成する方法であって、 第１の屈折率を有する透過性材料を、第２の屈折率を有
    する基板上に堆積させる工程と、 超高速レーザを用いてチャネルを前記透過層中に切り込
    むことにより、第３の屈折率を有する周囲の雰囲気で満
    たされた、前記導波路の複数の直線部分を規定する工程
    であって、該複数の直線部分は、該第１および該第３の
    屈折率により規定される臨界角よりも大きい角度を有す
    る屈曲部を形成する、工程と、 該超高速レーザを用いて柱状穴を該透過層中に切り込む
    ことにより、該導波路の該複数の直線部分をつなぐフォ
    トニックバンドギャップ素子を規定する工程と、を含
    む、光導波路を形成する方法。
  6. 【請求項６】 前記柱状穴を前記透過層中に切り込むこ
    とにより前記フォトニックバンドギャップ素子を規定す
    る前記工程は、 前記導波路を通じて透過される光の波長の約２分の１に
    等しい直径を有する穴を切り込む工程と、 三角形状の集合に該穴を切り込む工程であって、該穴は
    該導波路を通じて透過される該光の波長の約２分の１に
    等しい間隔で配列される工程と、 を含む、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 光導波路を形成する方法であって、 第１の屈折率を有する基板中にチャネルを形成する工程
    であって、該チャネルは第１および第２の直線部分なら
    びに該第１および該第２の直線部分よりも大きい幅を有
    する第３の部分を有し、該第３の部分は該第１および該
    第２の直線部分をつないでいる、工程と、 第２の屈折率を有する透過層を、該基板中の該チャネル
    内に堆積させる工程と、 超高速レーザを用いて該チャネルの該第３の部分に堆積
    されている前記透過性材料に柱状穴を切り込む工程であ
    って、該柱状穴は、該チャネルの該第３の部分のうち該
    チャネルの該第１および該第２の部分の幅に対応する幅
    より外側にある位置に切り込まれ、該柱状穴はフォトニ
    ックバンドギャップ素子を形成する、工程と、 を含む、光導波路を形成する方法。
  8. 【請求項８】 前記透過性材料に柱状穴を切り込むこと
    により前記フォトニックバンドギャップ素子を規定する
    前記工程は、 前記導波路を通じて透過される光の波長の約２分の１に
    等しい直径を有する穴を切り込む工程と、 三角形状の集合に該穴を切り込む工程であって、該穴は
    該導波路を通って透過される該光の波長の約２分の１に
    等しい間隔で配設される工程と、 を含む、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 光導波路を形成する方法であって、 第１の屈折率を有する透過性材料を、第２の屈折率を有
    する基板上に堆積させる工程と、 該透過性材料をエッチングすることによりチャネルを形
    成する工程であって、該チャネルは第１および第２の直
    線部分ならびに、該第１および第２の部分よりも大きな
    幅を有する第３の部分を有しており、該第３の部分は該
    第１および第２の部分をつないでいる、工程と、 超高速レーザを用いて該チャネルの該第３の部分に堆積
    されている該透過性材料に柱状穴を切り込む工程であっ
    て、該柱状穴は、該チャネルの該第３の部分のうち該チ
    ャネルの該第１および第２の部分の幅に対応する幅より
    外側にある位置に切り込まれており、該柱状穴はフォト
    ニックバンドギャップ素子を形成する、工程と、 を含む、光導波路を形成する方法。
  10. 【請求項１０】 前記透過性の材料に柱状穴を切り込む
    ことにより前記フォトニックバンドギャップ素子を規定
    する前記工程は、 前記導波路を通って透過される光の波長の約２分の１に
    等しい直径を有する穴を切り込む工程と、 三角形状の集合に該穴を切り込む工程であって、該穴は
    該導波路を通じて透過される該光の波長の約２分の１に
    等しい間隔で配設される工程と、 を含む、請求項９に記載の方法。
JP2000099615A 1999-03-31 2000-03-31 コンパクト光導波路 Withdrawn JP2000314815A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/282,723 US6134369A (en) 1999-03-31 1999-03-31 Compact optical waveguide
US09/282.723 1999-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000314815A true JP2000314815A (ja) 2000-11-14

Family

ID=23082848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000099615A Withdrawn JP2000314815A (ja) 1999-03-31 2000-03-31 コンパクト光導波路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6134369A (ja)
JP (1) JP2000314815A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004004545A (ja) * 2002-05-31 2004-01-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd バンドギャップおよび構造内の伝達をチューニングするためにレーザ微細加工によって光結晶の屈折率を調整する方法

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9710062D0 (en) * 1997-05-16 1997-07-09 British Tech Group Optical devices and methods of fabrication thereof
US6735368B2 (en) * 1997-05-16 2004-05-11 Mesophotonics Limited Optical delay device
US6788863B2 (en) 1997-05-16 2004-09-07 Mesophotonics Limited Optical delay device
DE19720784A1 (de) * 1997-05-17 1998-11-26 Deutsche Telekom Ag Integrierte optische Schaltung
JP3522117B2 (ja) * 1998-08-05 2004-04-26 日本電気株式会社 自己導波光回路
US6468823B1 (en) * 1999-09-30 2002-10-22 California Institute Of Technology Fabrication of optical devices based on two dimensional photonic crystal structures and apparatus made thereby
JP2001141946A (ja) * 1999-11-16 2001-05-25 Oki Electric Ind Co Ltd 合分波素子
US6542682B2 (en) 2000-08-15 2003-04-01 Corning Incorporated Active photonic crystal waveguide device
US6684008B2 (en) * 2000-09-01 2004-01-27 The University Of British Columbia Planar photonic bandgap structures for controlling radiation loss
JP2002071982A (ja) * 2000-09-01 2002-03-12 Fuji Photo Film Co Ltd 光素子、光偏向素子、光合波素子及び走査装置
WO2002099473A2 (en) * 2001-01-12 2002-12-12 California Institute Of Technology Methods for controlling positions of the guided modes of the photonic crystal waveguides
US6560006B2 (en) 2001-04-30 2003-05-06 Agilent Technologies, Inc. Two-dimensional photonic crystal slab waveguide
US6466709B1 (en) * 2001-05-02 2002-10-15 California Institute Of Technology Photonic crystal microcavities for strong coupling between an atom and the cavity field and method of fabricating the same
JP3846228B2 (ja) * 2001-06-07 2006-11-15 日本電気株式会社 導波路
US6782169B2 (en) * 2001-09-05 2004-08-24 University Of Delaware System for efficient coupling to photonic crystal waveguides
US7120338B2 (en) * 2001-09-10 2006-10-10 California Institute Of Technology Tuning the index of a waveguide structure
US7082235B2 (en) * 2001-09-10 2006-07-25 California Institute Of Technology Structure and method for coupling light between dissimilar waveguides
US6990257B2 (en) * 2001-09-10 2006-01-24 California Institute Of Technology Electronically biased strip loaded waveguide
FR2829788B1 (fr) * 2001-09-14 2006-02-10 Piscines Desjoyaux Sa Panneaux modulaires pour la realisation de bassin de piscine
WO2003075054A1 (en) * 2002-03-06 2003-09-12 Pirelli & C. S.P.A. Device for bending an optical beam, in particular in an optical integrated circuit
US7233729B2 (en) * 2002-03-06 2007-06-19 Pirelli & C. S.P.A. Method for guiding an electromagnetic radiation, in particular in an integrated optical device
JP2005519321A (ja) * 2002-03-06 2005-06-30 ピレリ・アンド・チ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ 特に光集積回路で光ビームを交差するための装置
US7010208B1 (en) 2002-06-24 2006-03-07 Luxtera, Inc. CMOS process silicon waveguides
US20040013384A1 (en) * 2002-07-17 2004-01-22 Greg Parker Optical waveguide structure
AU2002950855A0 (en) * 2002-08-19 2002-09-12 Swinburne University Of Technology Materials
US20040081414A1 (en) * 2002-10-28 2004-04-29 Barker Delmar L. Type of optical/RF transmission fiber constructed from left handed materials (LHM) with air core capable of high power transmission
US20040086244A1 (en) 2002-11-05 2004-05-06 Zoorob Majd E. Optical waveguide structure
JP2004266280A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh 半導体レーザおよび光ポンピングされる半導体装置
JP4735259B2 (ja) * 2003-06-19 2011-07-27 日本電気株式会社 フォトニック結晶の構造
US6804446B1 (en) * 2003-11-18 2004-10-12 University Of Alabama In Huntsville Waveguide including at least one photonic crystal region for directing signals propagating therethrough
US7315679B2 (en) * 2004-06-07 2008-01-01 California Institute Of Technology Segmented waveguide structures
US7224857B2 (en) * 2004-12-20 2007-05-29 Fujitsu Limited Optical-routing boards for opto-electrical systems and methods and apparatuses for manufacturing the same
US7760979B2 (en) * 2005-02-17 2010-07-20 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. System and method for low loss waveguide bends
WO2007030196A2 (en) 2005-07-08 2007-03-15 The Trustees Of Princeton University Quasicrystalline structures and uses thereof
US7826688B1 (en) 2005-10-21 2010-11-02 Luxtera, Inc. Enhancing the sensitivity of resonant optical modulating and switching devices
WO2007074876A1 (ja) * 2005-12-27 2007-07-05 Nec Corporation 導波路の結合構造
US7470581B2 (en) * 2006-07-27 2008-12-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electromagnetic waveguide
US7724420B2 (en) * 2006-10-10 2010-05-25 Raytheon Company Frequency modulation structure and method utilizing frozen shockwave
US7292740B1 (en) 2007-01-18 2007-11-06 Raytheon Company Apparatus and method for controlling transmission through a photonic band gap crystal
US7991289B2 (en) * 2008-03-28 2011-08-02 Raytheon Company High bandwidth communication system and method
US9770862B2 (en) 2008-09-10 2017-09-26 Kyton, Llc Method of making adhesion between an optical waveguide structure and thermoplastic polymers
WO2010030587A2 (en) * 2008-09-10 2010-03-18 Lake Shore Cryotronics, Inc. Compact fiber optic sensors and method of making same
US9138948B2 (en) * 2008-09-10 2015-09-22 Kyton, Llc Suspended and compact fiber optic sensors
US20100119194A1 (en) * 2008-11-13 2010-05-13 Seagate Technology Llc Optical Waveguide With Reflector
EP2417483A1 (en) * 2009-04-10 2012-02-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light guiding bend with curved slits
USD758372S1 (en) 2013-03-13 2016-06-07 Nagrastar Llc Smart card interface
US9888283B2 (en) 2013-03-13 2018-02-06 Nagrastar Llc Systems and methods for performing transport I/O
CN104950388B (zh) * 2014-09-29 2021-04-13 欧阳征标 圆孔式正方晶格光子晶体低折射率单补偿散射柱直角波导
US10677995B2 (en) 2014-10-23 2020-06-09 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical fiber interface for optical device package
US10534148B2 (en) 2014-10-24 2020-01-14 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical interconnect device
US10261256B2 (en) 2015-01-28 2019-04-16 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Laser-written optical routing systems and method
USD864968S1 (en) 2015-04-30 2019-10-29 Echostar Technologies L.L.C. Smart card interface

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5600483A (en) * 1994-05-10 1997-02-04 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional periodic dielectric structures having photonic bandgaps
JPH10506756A (ja) * 1994-10-05 1998-06-30 マサチューセッツ インスティトゥート オブ テクノロジー 一次元周期誘導体導波路を使用する共振微小空洞
EP0970397B1 (en) * 1996-03-27 2005-06-29 BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company Optical demultiplexer comprising a diffraction grating

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004004545A (ja) * 2002-05-31 2004-01-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd バンドギャップおよび構造内の伝達をチューニングするためにレーザ微細加工によって光結晶の屈折率を調整する方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6134369A (en) 2000-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000314815A (ja) コンパクト光導波路
US6993216B2 (en) Integrated optical switches using nonlinear optical media
EP1706767B1 (en) Optical coupling device
US5475772A (en) Spatial filter for improving polarization extinction ratio in a proton exchange wave guide device
US6571039B1 (en) Optical waveguide having a weakly-confining waveguide section and a strongly-confining waveguide section optically coupled by a tapered neck
JP3349950B2 (ja) 波長分波回路
JP2002189135A (ja) 光導波路および光回路基板
KR20030051717A (ko) 트렌치 구조를 갖는 광학 도파관
KR19980702842A (ko) 광학 구조체와 그의 제조 방법
US6920257B1 (en) Resonator cavity for optical isolation
EP0903596B1 (en) Method of forming integrated optical circuit planar waveguide turning mirrors
US7672559B2 (en) Optical waveguide device and fabricating method thereof
JP2007003969A (ja) 光学素子
US20220270986A1 (en) Enhanced bonding between iii-v material and oxide material
US20140321823A1 (en) Multi-Mode Interference Device
JP2001133647A (ja) 導波路型高次モードフィルタおよび半導体レーザ
CN106680933A (zh) 一种横向非对称的无反射周期波导微腔带通滤波器
US7593610B2 (en) Multi-mode optical coherence device and fabrication method thereof
KR100937061B1 (ko) 양방향 광 송수신 모듈, 광 송수신 장치 및 양방향 광송수신 모듈 제조 방법
JP4549949B2 (ja) 光学素子
US20020094183A1 (en) Waveguide having efficient dimensions
JP2004177730A (ja) 三次元光導波路、三次元光結合構造、及び光通信システム
JP7300865B2 (ja) 導波路基板、光学入出力デバイス、及び導波路基板の製造方法
EP4033282A1 (en) Photonic integrated circuit
KR20230158396A (ko) 테이퍼형 격자를 갖는 beol(back-end-of-line) 에지 커플러들

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081002

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081017

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20090119

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090216

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090915

A072 Dismissal of procedure [no reply to invitation to correct request for examination]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A073

Effective date: 20100924

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110621