JP2001337238A - 光導波路デバイス - Google Patents
光導波路デバイスInfo
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- JP2001337238A JP2001337238A JP2000154283A JP2000154283A JP2001337238A JP 2001337238 A JP2001337238 A JP 2001337238A JP 2000154283 A JP2000154283 A JP 2000154283A JP 2000154283 A JP2000154283 A JP 2000154283A JP 2001337238 A JP2001337238 A JP 2001337238A
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- Japan
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- optical waveguide
- waveguide device
- waveguides
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】狭小間隔で並んでいる導波路間のクロストーク
を抑制した光導波路デバイスを提供する。 【解決手段】光源からの複数の光を所定の形状に密接さ
せ、前記光源の副次的光源を形成する光導波路デバイス
において、前記複数の光がそれぞれ通過するコアのう
ち、互いに隣合うコアを伝搬する導波光の伝搬定数が異
なっている構成とする。
を抑制した光導波路デバイスを提供する。 【解決手段】光源からの複数の光を所定の形状に密接さ
せ、前記光源の副次的光源を形成する光導波路デバイス
において、前記複数の光がそれぞれ通過するコアのう
ち、互いに隣合うコアを伝搬する導波光の伝搬定数が異
なっている構成とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路デバイス
に関するものであり、更に詳しくは、特にレーザービー
ムプリンタの光源として構成される光導波路デバイスに
関するものである。
に関するものであり、更に詳しくは、特にレーザービー
ムプリンタの光源として構成される光導波路デバイスに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の情報ネットワークの発達及びデジ
タル化に伴い、レーザービームプリンタの高速化が強く
望まれてきている。この、レーザービームプリンタの高
速化を図る手段の一つとして、走査用のポリゴンミラー
の回転を高速化する事が挙げられる。ところが、現状で
はポリゴンミラーの回転数が5万回転近くになると、遠
心力によるポリゴン面の歪が生じるため、これ以上のポ
リゴンミラーの回転の高速化には限度があるとされてい
る。そこで、レーザービームプリンタの描画速度のさら
なる高速化を図るために、複数のレーザービームで感光
体面を走査する事が従来より行われている。
タル化に伴い、レーザービームプリンタの高速化が強く
望まれてきている。この、レーザービームプリンタの高
速化を図る手段の一つとして、走査用のポリゴンミラー
の回転を高速化する事が挙げられる。ところが、現状で
はポリゴンミラーの回転数が5万回転近くになると、遠
心力によるポリゴン面の歪が生じるため、これ以上のポ
リゴンミラーの回転の高速化には限度があるとされてい
る。そこで、レーザービームプリンタの描画速度のさら
なる高速化を図るために、複数のレーザービームで感光
体面を走査する事が従来より行われている。
【0003】具体的には、例えば特開平10−2824
41号公報,USP4637679号公報,USP45
47038号公報,USP4958893号公報等に記
載されている如く、偏光ビームスプリッタ,ハーフミラ
ー,プリズム面の反射等を利用して、複数のレーザービ
ームを適切な間隔に光学的に偏向して調整する構成が提
案或いは採用されている。しかしながら、これらの方法
では、レーザービームの本数が多くなると、アライメン
トが困難になり、部品が大きくなってコストがかかりす
ぎるという欠点があり、現在以上の高速化は非常に困難
な状況となっている。
41号公報,USP4637679号公報,USP45
47038号公報,USP4958893号公報等に記
載されている如く、偏光ビームスプリッタ,ハーフミラ
ー,プリズム面の反射等を利用して、複数のレーザービ
ームを適切な間隔に光学的に偏向して調整する構成が提
案或いは採用されている。しかしながら、これらの方法
では、レーザービームの本数が多くなると、アライメン
トが困難になり、部品が大きくなってコストがかかりす
ぎるという欠点があり、現在以上の高速化は非常に困難
な状況となっている。
【0004】このため、複数のレーザー光源を微小ピッ
チで配置したいわゆるマルチ光源を構成する方法が望ま
れている。その方法としては、例えば特開昭54−73
28号公報に記載されている如く、複数のレーザー光源
として基板上に複数のレーザーダイオードを形成したい
わゆるアレイレーザーを使用する方法、光ファイバーよ
り射出した光を二次光源として用いる方法、入射側より
射出側のピッチを狭小化した光導波路を用いる方法があ
る。
チで配置したいわゆるマルチ光源を構成する方法が望ま
れている。その方法としては、例えば特開昭54−73
28号公報に記載されている如く、複数のレーザー光源
として基板上に複数のレーザーダイオードを形成したい
わゆるアレイレーザーを使用する方法、光ファイバーよ
り射出した光を二次光源として用いる方法、入射側より
射出側のピッチを狭小化した光導波路を用いる方法があ
る。
【0005】但し、アレイレーザーを使用する方法にお
いて、レーザーダイオードが配置されるピッチは、感光
体面上での結像状態を考えると、複数のレーザービーム
スポットを充分近接させるために、100μm以下の微
小間隔である事が望ましいのであるが、このような微小
ピッチで基板上にレーザーダイオードを形成する事は、
発熱の問題があり、困難である。故に、上記他の方法で
ある光ファイバー或いは光導波路を用いる方法が有効で
あると考えられる。
いて、レーザーダイオードが配置されるピッチは、感光
体面上での結像状態を考えると、複数のレーザービーム
スポットを充分近接させるために、100μm以下の微
小間隔である事が望ましいのであるが、このような微小
ピッチで基板上にレーザーダイオードを形成する事は、
発熱の問題があり、困難である。故に、上記他の方法で
ある光ファイバー或いは光導波路を用いる方法が有効で
あると考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
レーザービームを用いる場合、そのレーザービームプリ
ンタにおいて良好な印字結果を得るためには、感光体面
上における各レーザービームの光量等が揃っている事が
必須となる。ところが、上述した入射側より射出側のピ
ッチを狭小化した光導波路を用いる方法による場合、狭
小間隔で導波路が並んでいるために、導波路間でのクロ
ストークが生じ、所望の画像が得られなくなるという問
題がある。本発明は、このような問題点に鑑み、狭小間
隔で並んでいる導波路間のクロストークを抑制した光導
波路デバイスを提供する事を目的とする。
レーザービームを用いる場合、そのレーザービームプリ
ンタにおいて良好な印字結果を得るためには、感光体面
上における各レーザービームの光量等が揃っている事が
必須となる。ところが、上述した入射側より射出側のピ
ッチを狭小化した光導波路を用いる方法による場合、狭
小間隔で導波路が並んでいるために、導波路間でのクロ
ストークが生じ、所望の画像が得られなくなるという問
題がある。本発明は、このような問題点に鑑み、狭小間
隔で並んでいる導波路間のクロストークを抑制した光導
波路デバイスを提供する事を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光源からの複数の光を所定の形状に密
接させ、前記光源の副次的光源を形成する光導波路デバ
イスにおいて、前記複数の光がそれぞれ通過するコアの
うち、互いに隣合うコアを伝搬する導波光の伝搬定数が
異なっている事を特徴とする。
に、本発明では、光源からの複数の光を所定の形状に密
接させ、前記光源の副次的光源を形成する光導波路デバ
イスにおいて、前記複数の光がそれぞれ通過するコアの
うち、互いに隣合うコアを伝搬する導波光の伝搬定数が
異なっている事を特徴とする。
【0008】また、前記互いに隣合うコアの、前記光の
進行方向と垂直な断面形状が異なっている事を特徴とす
る。また、前記互いに隣合うコアの屈折率が異なってい
る事を特徴とする。また、前記コアの周囲のクラッド層
の構成が、互いに隣合うコアでそれぞれ異なっている事
を特徴とする。
進行方向と垂直な断面形状が異なっている事を特徴とす
る。また、前記互いに隣合うコアの屈折率が異なってい
る事を特徴とする。また、前記コアの周囲のクラッド層
の構成が、互いに隣合うコアでそれぞれ異なっている事
を特徴とする。
【0009】また、前記互いに隣合うコアの間隔は、2
0μm以下である事を特徴とする。
0μm以下である事を特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の光
導波路デバイスによる導波路型マルチビーム光源の構成
を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、導波
路型マルチビーム光源1は、主として複数の導波路3を
有する光導波路デバイス2と、レーザーダイオードLD
とより成る。
て、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の光
導波路デバイスによる導波路型マルチビーム光源の構成
を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、導波
路型マルチビーム光源1は、主として複数の導波路3を
有する光導波路デバイス2と、レーザーダイオードLD
とより成る。
【0011】光導波路デバイス2において、導波路3は
入射端3aよりも射出端3bの配列ピッチを狭小化した
構成となっている。また、各導波路3の入射端3aに
は、それぞれレーザーダイオードLDが配設されてい
る。そして、各レーザーダイオードLDからのレーザー
ビームはそれぞれ各入射端3aより入射し、各導波路3
を伝搬して各射出端3bより狭小間隔のマルチビームM
として出てくる。
入射端3aよりも射出端3bの配列ピッチを狭小化した
構成となっている。また、各導波路3の入射端3aに
は、それぞれレーザーダイオードLDが配設されてい
る。そして、各レーザーダイオードLDからのレーザー
ビームはそれぞれ各入射端3aより入射し、各導波路3
を伝搬して各射出端3bより狭小間隔のマルチビームM
として出てくる。
【0012】一般に、狭小間隔で並んでいる導波路にお
いて、ある導波路を伝搬する光は、その導波路と隣接す
る導波路に対してモード結合を生じ、そのパワーが隣接
する導波路に移動する。これを利用したものとして、方
向性結合器がよく知られている。
いて、ある導波路を伝搬する光は、その導波路と隣接す
る導波路に対してモード結合を生じ、そのパワーが隣接
する導波路に移動する。これを利用したものとして、方
向性結合器がよく知られている。
【0013】図2は、隣接する2本の導波路の関係を模
式的に示す図である。ここで、βa,βbはそれぞれ導波
路I,IIが単独で存在するときの伝搬定数であり、導波路
に沿った伝搬方向をz軸としている。このとき、一方の
導波路のみに入射した光のパワーが他方に最も多く移る
のに要する伝搬距離Lは、次式で与えられる。なお、2
本の導波路が同じ構造である場合は、パワーが完全に他
方の導波路に移る。このときのLは完全結合長と呼ばれ
る。
式的に示す図である。ここで、βa,βbはそれぞれ導波
路I,IIが単独で存在するときの伝搬定数であり、導波路
に沿った伝搬方向をz軸としている。このとき、一方の
導波路のみに入射した光のパワーが他方に最も多く移る
のに要する伝搬距離Lは、次式で与えられる。なお、2
本の導波路が同じ構造である場合は、パワーが完全に他
方の導波路に移る。このときのLは完全結合長と呼ばれ
る。
【0014】 L=π/(2βc)=π/(βeven−βodd) (1) また、 βc=√(κ2+Δ2) (2) 2Δ=βb−βa (3) である。
【0015】但し、 βa,βb:2本の導波路が単独で存在するときの各伝搬
定数 κ:2本の導波路間のモード結合係数 βeven,βodd:2本の導波路を一つの系とみなしたと
きのそれぞれ偶モード,奇モードの伝搬定数 である。
定数 κ:2本の導波路間のモード結合係数 βeven,βodd:2本の導波路を一つの系とみなしたと
きのそれぞれ偶モード,奇モードの伝搬定数 である。
【0016】今、図2で示した2本の導波路I,IIのう
ち、IにパワーPI(0)の光を入射させた場合、光の伝
搬距離zにおける各導波路のパワーPI(z),P
II(z)はそれぞれ次式で与えられる。導波路Iに対し
て、 PI(z)/PI(0)=1−Fsin2βcz (4) 導波路IIに対して、 PII(z)/PI(0)=Fsin2βcz (5) ここで、 F=(κ/βc)2=1/{1+(Δ/κ)2} (6) である。
ち、IにパワーPI(0)の光を入射させた場合、光の伝
搬距離zにおける各導波路のパワーPI(z),P
II(z)はそれぞれ次式で与えられる。導波路Iに対し
て、 PI(z)/PI(0)=1−Fsin2βcz (4) 導波路IIに対して、 PII(z)/PI(0)=Fsin2βcz (5) ここで、 F=(κ/βc)2=1/{1+(Δ/κ)2} (6) である。
【0017】図3は、式(4),(5)を図示したもの
であり、方向性結合器の光パワーの移行の様子を示して
いる。同図では横軸にβczをとり、縦軸に規格化パワ
ーPI(z),PII(z)の移行の割合をとっている。
そして、 曲線a:F=1.0のときのPI(z) 曲線b:F=1.0のときのPII(z) 曲線c:F=0.4のときのPI(z) 曲線d:F=0.4のときのPII(z) をそれぞれ示している。なお、以上の理論の出典は、西
原浩,春名正光,栖原敏明共著「光集積回路」(オーム
社),昭和60年である。
であり、方向性結合器の光パワーの移行の様子を示して
いる。同図では横軸にβczをとり、縦軸に規格化パワ
ーPI(z),PII(z)の移行の割合をとっている。
そして、 曲線a:F=1.0のときのPI(z) 曲線b:F=1.0のときのPII(z) 曲線c:F=0.4のときのPI(z) 曲線d:F=0.4のときのPII(z) をそれぞれ示している。なお、以上の理論の出典は、西
原浩,春名正光,栖原敏明共著「光集積回路」(オーム
社),昭和60年である。
【0018】同図より分かるように、パラメータFが小
さくなると、クロストークを抑制する事が可能となる。
パラメータFを小さくするためには、式(6)より分か
るように、Δを大きくする(即ち2つの伝搬定数の差を
大きくする)か、κを小さくする(例えば導波路の間隔
を広くする)か、のいずれかの方法が考えられる。とこ
ろが、上述したようなレーザービームプリンタ等の画像
形成装置に用いる導波路型マルチビーム光源では、導波
路間隔は画像の解像度や光学系の倍率で決まってくるた
めに、上記κを小さくする方法は実用的ではない。
さくなると、クロストークを抑制する事が可能となる。
パラメータFを小さくするためには、式(6)より分か
るように、Δを大きくする(即ち2つの伝搬定数の差を
大きくする)か、κを小さくする(例えば導波路の間隔
を広くする)か、のいずれかの方法が考えられる。とこ
ろが、上述したようなレーザービームプリンタ等の画像
形成装置に用いる導波路型マルチビーム光源では、導波
路間隔は画像の解像度や光学系の倍率で決まってくるた
めに、上記κを小さくする方法は実用的ではない。
【0019】故に、本発明では、上記Δを大きくすると
いう考え方に基づき、隣接する導波路での伝搬定数に差
を設けて、導波路間のクロストークを抑制している。具
体的には、隣接する導波路のコア幅或いはコア高さを異
ならせるか、隣接する導波路の屈折率を異ならせるか、
のいずれかの方法を用いている。
いう考え方に基づき、隣接する導波路での伝搬定数に差
を設けて、導波路間のクロストークを抑制している。具
体的には、隣接する導波路のコア幅或いはコア高さを異
ならせるか、隣接する導波路の屈折率を異ならせるか、
のいずれかの方法を用いている。
【0020】これらの方法では、各導波路のモードフィ
ールド径や広がり角は異なるが、元々現状のプリンタ等
に用いられているレーザーダイオードの広がり角も個体
差が大きく、それらの解決策として、各レーザーダイオ
ードの射出光に対して同じ径の開口をそれぞれ配置する
等の手段がとられているので、特に問題とはならない。
さらに、導波路の広がり角の差は、レーザーダイオード
の広がり角の差に比べると小さいので、大きな問題とは
ならない。
ールド径や広がり角は異なるが、元々現状のプリンタ等
に用いられているレーザーダイオードの広がり角も個体
差が大きく、それらの解決策として、各レーザーダイオ
ードの射出光に対して同じ径の開口をそれぞれ配置する
等の手段がとられているので、特に問題とはならない。
さらに、導波路の広がり角の差は、レーザーダイオード
の広がり角の差に比べると小さいので、大きな問題とは
ならない。
【0021】上述した隣接する導波路のコア幅或いはコ
ア高さを異ならせる方法を例に挙げて述べる。図4は、
隣接する2本の導波路の断面を模式的に示す図である。
この断面は、導波路内を伝搬する光の進行方向に垂直な
断面を示している。同図に示すように、導波路Iのコア
幅は2.8μm,導波路IIのコア幅は3.2μmであ
る。また、導波路高さはいずれも3μmである。さら
に、コアの屈折率はいずれも1.467、その周囲のク
ラッド層の屈折率は1.45966である。また、2本
の導波路のコアの間隔は4μmである。
ア高さを異ならせる方法を例に挙げて述べる。図4は、
隣接する2本の導波路の断面を模式的に示す図である。
この断面は、導波路内を伝搬する光の進行方向に垂直な
断面を示している。同図に示すように、導波路Iのコア
幅は2.8μm,導波路IIのコア幅は3.2μmであ
る。また、導波路高さはいずれも3μmである。さら
に、コアの屈折率はいずれも1.467、その周囲のク
ラッド層の屈折率は1.45966である。また、2本
の導波路のコアの間隔は4μmである。
【0022】図5は、2本の導波路の導波モードの界分
布mを模式的に示す図であり、同図(a)は偶モード、
同図(b)は奇モードを示している。同図のような導波
路系の偶モード,奇モードの伝搬定数は、波長780μ
mにおいて、それぞれ βeven=11.7834(μm-1) βodd =11.7808(μm-1) となる。
布mを模式的に示す図であり、同図(a)は偶モード、
同図(b)は奇モードを示している。同図のような導波
路系の偶モード,奇モードの伝搬定数は、波長780μ
mにおいて、それぞれ βeven=11.7834(μm-1) βodd =11.7808(μm-1) となる。
【0023】このとき、最もパワーが移動する伝搬距離
Lは、式(1)より L=1208.30(μm) と求められる。ここでのPI(z)とPII(z)のパワ
ー比は 0.879:0.121 であり、式(5),(6)より F=0.121 となる。
Lは、式(1)より L=1208.30(μm) と求められる。ここでのPI(z)とPII(z)のパワ
ー比は 0.879:0.121 であり、式(5),(6)より F=0.121 となる。
【0024】ところで、同じ導波路幅3μmの導波路が
2本並んでいる場合であれば、完全結合長で伝搬すれ
ば、光パワーは導波路Iから100%導波路IIに移行す
る。ここで、L=1208.30(μm)で伝搬した時
のPI(z)とPII(z)のパワー比は 0.777:0.223 である。
2本並んでいる場合であれば、完全結合長で伝搬すれ
ば、光パワーは導波路Iから100%導波路IIに移行す
る。ここで、L=1208.30(μm)で伝搬した時
のPI(z)とPII(z)のパワー比は 0.777:0.223 である。
【0025】以上述べたように、導波路幅を異ならせる
事により、2本の導波路間のクロストークを抑制する事
ができる。つまり、2本の導波路の伝搬定数差を大きく
すれば、このような効果が得られるので、上述した隣接
する導波路の屈折率を異ならせる方法を用いても、同様
の効果を十分に得る事ができる。また、コアの周囲のク
ラッド層の構成が、ある屈折率のみとしたり、異なる屈
折率のものを併設したりして、互いに隣合うコアでそれ
ぞれ異なっている構成とすれば、より効果的となる。な
お、2本の導波路のコアの間隔は、実用上は20μm以
下である事が必要であり、1200dpiのプリンタの
光源用ともなると、間隔が2μmと狭くなる。
事により、2本の導波路間のクロストークを抑制する事
ができる。つまり、2本の導波路の伝搬定数差を大きく
すれば、このような効果が得られるので、上述した隣接
する導波路の屈折率を異ならせる方法を用いても、同様
の効果を十分に得る事ができる。また、コアの周囲のク
ラッド層の構成が、ある屈折率のみとしたり、異なる屈
折率のものを併設したりして、互いに隣合うコアでそれ
ぞれ異なっている構成とすれば、より効果的となる。な
お、2本の導波路のコアの間隔は、実用上は20μm以
下である事が必要であり、1200dpiのプリンタの
光源用ともなると、間隔が2μmと狭くなる。
【0026】以下に、本発明の光導波路の作製手順を説
明する。光導波路のクラッド層,コア層を形成する膜の
材料としては、石英,ポリイミド樹脂,エポキシ樹脂等
が使用されるが、本実施形態では、石英系の材料を用い
たもので例示している。まず、膜の材料として基本的に
はTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate:Si(OC
2H5)4)を用い、低温プラズマCVD法によりSiO2
の各膜を形成している。ここで、SiO2にドーピング
を施す事により、屈折率が変化する事はよく知られてい
る。
明する。光導波路のクラッド層,コア層を形成する膜の
材料としては、石英,ポリイミド樹脂,エポキシ樹脂等
が使用されるが、本実施形態では、石英系の材料を用い
たもので例示している。まず、膜の材料として基本的に
はTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate:Si(OC
2H5)4)を用い、低温プラズマCVD法によりSiO2
の各膜を形成している。ここで、SiO2にドーピング
を施す事により、屈折率が変化する事はよく知られてい
る。
【0027】例えば、SiO2にGeをドープする事で
屈折率は増加し、Fをドープする事で屈折率は減少す
る。このとき、光導波路の各層の構成としての(クラッ
ド層/コア層/クラッド層)に対応して、(SiO2/
SiO2:Ge/SiO2)のようにGeをドープして屈
折率を増加させたコア層とするか、或いは(SiO2:
F/SiO2/SiO2:F)のようにFをドープして屈
折率を減少させたクラッド層とする構成が考えられる。
ここではFをドープする構成を例に挙げて説明する。
屈折率は増加し、Fをドープする事で屈折率は減少す
る。このとき、光導波路の各層の構成としての(クラッ
ド層/コア層/クラッド層)に対応して、(SiO2/
SiO2:Ge/SiO2)のようにGeをドープして屈
折率を増加させたコア層とするか、或いは(SiO2:
F/SiO2/SiO2:F)のようにFをドープして屈
折率を減少させたクラッド層とする構成が考えられる。
ここではFをドープする構成を例に挙げて説明する。
【0028】図6は、Fのドープ量に対する屈折率の変
化の様子の一例を示すグラフである。ここでは横軸に成
膜時のC2F6の0℃,1気圧でのガス流量(単位scc
m:standard cubic centimeter per minute)、縦軸に
形成したSiO2の屈折率を取っている。但し、成膜条
件は、 基板温度:350℃ ガス圧力:約80Pa TEOS/O2 :12/100sccm RFパワー:300w である。
化の様子の一例を示すグラフである。ここでは横軸に成
膜時のC2F6の0℃,1気圧でのガス流量(単位scc
m:standard cubic centimeter per minute)、縦軸に
形成したSiO2の屈折率を取っている。但し、成膜条
件は、 基板温度:350℃ ガス圧力:約80Pa TEOS/O2 :12/100sccm RFパワー:300w である。
【0029】ここで、基板温度とは、光導波路作製時に
用いる、後述する石英基板を載置する基板の温度の事で
ある。また、TEOS/O2とは、これら材料ガスとキ
ャリアガスを混合したものの各流量である。そして、R
Fパワーとは雰囲気中にかけられる高周波の電力であ
る。同図に示すように、まず、Fのドープ量が0のとき
には、屈折率は1.473程度を保っているが、C2F6
の流量即ちFのドープ量が増すにつれて屈折率は徐々に
減少し、流量30sccmのときには屈折率が1.44
以下となっている。従って、このC2F6の流量即ちFの
ドープ量を調整する事により、屈折率を所定の値に減少
させた上記クラッド層を形成する事ができる。
用いる、後述する石英基板を載置する基板の温度の事で
ある。また、TEOS/O2とは、これら材料ガスとキ
ャリアガスを混合したものの各流量である。そして、R
Fパワーとは雰囲気中にかけられる高周波の電力であ
る。同図に示すように、まず、Fのドープ量が0のとき
には、屈折率は1.473程度を保っているが、C2F6
の流量即ちFのドープ量が増すにつれて屈折率は徐々に
減少し、流量30sccmのときには屈折率が1.44
以下となっている。従って、このC2F6の流量即ちFの
ドープ量を調整する事により、屈折率を所定の値に減少
させた上記クラッド層を形成する事ができる。
【0030】図7は、光導波路の具体的な作製プロセス
の一例を示す模式図である。同図では、光導波路の具体
的な構成を、光射出側から示している。ここでは、光導
波路に熱応力によるクラック等が発生しないように、熱
膨張係数がそれに等しい石英基板11を用いている。ま
ず、同図(a)に示すように、石英基板11上面に下部
クラッド層12aを形成する。これは、FドープSiO
2膜を、上記C2F6を混合したTEOSにより以下の成
膜条件で、約15μmの厚さに形成するものである。本
条件では比屈折率差は0.5%になる。
の一例を示す模式図である。同図では、光導波路の具体
的な構成を、光射出側から示している。ここでは、光導
波路に熱応力によるクラック等が発生しないように、熱
膨張係数がそれに等しい石英基板11を用いている。ま
ず、同図(a)に示すように、石英基板11上面に下部
クラッド層12aを形成する。これは、FドープSiO
2膜を、上記C2F6を混合したTEOSにより以下の成
膜条件で、約15μmの厚さに形成するものである。本
条件では比屈折率差は0.5%になる。
【0031】RFパワー:400w 成膜温度:400℃ TEOS:12sccm O2 :400sccm C2F6:12sccm ガス圧力:53Pa
【0032】次に、同図(b)に示すように、下部クラ
ッド層12a上面にコア層13を形成する。これは、前
記C2F6を含んだTEOSのガス供給を停止し、残留ガ
スを真空引きした後、ノンドープSiO2膜を、C2F6
を混合しないTEOSにより以下の成膜条件で、約3μ
mの厚さに形成するものである。
ッド層12a上面にコア層13を形成する。これは、前
記C2F6を含んだTEOSのガス供給を停止し、残留ガ
スを真空引きした後、ノンドープSiO2膜を、C2F6
を混合しないTEOSにより以下の成膜条件で、約3μ
mの厚さに形成するものである。
【0033】RFパワー:400w 成膜温度:400℃ TEOS:12sccm O2 :400sccm ガス圧力:53Pa
【0034】さらに、同図(c)に示すように、コア層
13上面に、マスク材料としてスパッタ法によりアモル
ファスシリコン膜14を0.6μm形成する。そして、
同図(d)に示すように、アモルファスシリコン膜14
上面にレジストを0.2μm塗布し、フォトリソグラフ
ィーにより、光導波路のコア形状となるようにパターニ
ングを行い、レジスト15を形成する。
13上面に、マスク材料としてスパッタ法によりアモル
ファスシリコン膜14を0.6μm形成する。そして、
同図(d)に示すように、アモルファスシリコン膜14
上面にレジストを0.2μm塗布し、フォトリソグラフ
ィーにより、光導波路のコア形状となるようにパターニ
ングを行い、レジスト15を形成する。
【0035】(d)の状態で、SF6ガスを用いた反応
性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)
により、アモルファスシリコン膜14をパターニング
し、レジスト15をアッシングにより除去すると、同図
(e)に示すように、残った部分がアモルファスシリコ
ンによるマスク14aとなる。続いて(e)の状態で、
CHF3ガスを用いたRIEにより、コア層13をパタ
ーニングすると、同図(f)に示すように、残った部分
がコア13aとなる。
性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)
により、アモルファスシリコン膜14をパターニング
し、レジスト15をアッシングにより除去すると、同図
(e)に示すように、残った部分がアモルファスシリコ
ンによるマスク14aとなる。続いて(e)の状態で、
CHF3ガスを用いたRIEにより、コア層13をパタ
ーニングすると、同図(f)に示すように、残った部分
がコア13aとなる。
【0036】さらに(f)の状態で、下部クラッド層1
2a上面に、コア13aも覆うように、上部クラッド層
12bを形成する。これは、FドープSiO2膜を、上
述した下部クラッド層12aと同じ成膜条件で、10μ
mの厚さに形成するものである。この結果、同図(g)
に示すように、下部クラッド層12aと上部クラッド層
12bとが一体化し、コア13aを取り囲むクラッド1
2が形成され、光導波路が作製される。
2a上面に、コア13aも覆うように、上部クラッド層
12bを形成する。これは、FドープSiO2膜を、上
述した下部クラッド層12aと同じ成膜条件で、10μ
mの厚さに形成するものである。この結果、同図(g)
に示すように、下部クラッド層12aと上部クラッド層
12bとが一体化し、コア13aを取り囲むクラッド1
2が形成され、光導波路が作製される。
【0037】図8は、作製された光導波路のパターンを
模式的に示す図である。同図(a)は本発明に基づく光
導波路デバイスAのパターンを示しており、同図(b)
は従来の考え方に基づく光導波路デバイスBのパターン
を示している。同図(a)に示すように、光導波路デバ
イスAは、コアの幅が3.2μm,2.8μmの導波路
が交互に各2本、合計4本配設されており、順に導波路
I,II,III,IVとしている。また、同図(b)に示すよう
に、光導波路デバイスBは、全てのコアの幅が3μmで
4本配設されており、順に導波路I,II,III,IVとしてい
る。
模式的に示す図である。同図(a)は本発明に基づく光
導波路デバイスAのパターンを示しており、同図(b)
は従来の考え方に基づく光導波路デバイスBのパターン
を示している。同図(a)に示すように、光導波路デバ
イスAは、コアの幅が3.2μm,2.8μmの導波路
が交互に各2本、合計4本配設されており、順に導波路
I,II,III,IVとしている。また、同図(b)に示すよう
に、光導波路デバイスBは、全てのコアの幅が3μmで
4本配設されており、順に導波路I,II,III,IVとしてい
る。
【0038】光導波路デバイスA,B共に、コアの高さ
は全て3μmである。また狭小間隔部のコア間隔はそれ
ぞれ4μmであり、ここでは各導波路が平行に1mmの
長さに渡って並んでいる。以上のような構成で、光導波
路デバイスA,Bそれぞれにおいて、導波路IIに波長7
80nmの光を入射させてクロストークを測定したとこ
ろ、消光比について下記のような結果が得られた。
は全て3μmである。また狭小間隔部のコア間隔はそれ
ぞれ4μmであり、ここでは各導波路が平行に1mmの
長さに渡って並んでいる。以上のような構成で、光導波
路デバイスA,Bそれぞれにおいて、導波路IIに波長7
80nmの光を入射させてクロストークを測定したとこ
ろ、消光比について下記のような結果が得られた。
【0039】 光導波路デバイスA 光導波路デバイスB 導波路I 8.91dB 6.75dB 導波路III 9.19dB 6.99dB 導波路IV 20.09dB 20.57dB
【0040】これにより、本発明による光導波路デバイ
スAが、従来の光導波路デバイスBと比較して、クロス
トークが大幅に抑制されている事が分かる。
スAが、従来の光導波路デバイスBと比較して、クロス
トークが大幅に抑制されている事が分かる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
狭小間隔で並んでいる導波路間のクロストークを抑制し
た光導波路デバイスを提供する事ができる。
狭小間隔で並んでいる導波路間のクロストークを抑制し
た光導波路デバイスを提供する事ができる。
【図1】本発明の光導波路デバイスによる導波路型マル
チビーム光源の構成を模式的に示す斜視図。
チビーム光源の構成を模式的に示す斜視図。
【図2】隣接する2本の導波路の関係を模式的に示す
図。
図。
【図3】方向性結合器の光パワーの移行の様子を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図4】隣接する2本の導波路の断面を模式的に示す
図。
図。
【図5】2本の導波路の導波モードの界分布を模式的に
示す図。
示す図。
【図6】Fのドープ量に対する屈折率の変化の様子の一
例を示すグラフ。
例を示すグラフ。
【図7】光導波路の具体的な作製プロセスの一例を示す
模式図。
模式図。
【図8】作製された光導波路のパターンを模式的に示す
図。
図。
1 導波路型マルチビーム光源 2 光導波路デバイス 3 導波路 M マルチビーム LD レーザーダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C362 AA15 AA54 AA59 BA25 BA58 BA67 2H045 AA01 BA22 BA33 CB42 CB65 2H047 KA01 KB03 KB10 RA04 TA00 TA13 5F073 BA07 EA15 FA06 FA11
Claims (5)
- 【請求項1】 光源からの複数の光を所定の形状に密接
させ、前記光源の副次的光源を形成する光導波路デバイ
スにおいて、 前記複数の光がそれぞれ通過するコアのうち、互いに隣
合うコアを伝搬する導波光の伝搬定数が異なっている事
を特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項2】 前記互いに隣合うコアの、前記光の進行
方向と垂直な断面形状が異なっている事を特徴とする請
求項1に記載の光導波路デバイス。 - 【請求項3】 前記互いに隣合うコアの屈折率が異なっ
ている事を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光
導波路デバイス。 - 【請求項4】 前記コアの周囲のクラッド層の構成が、
互いに隣合うコアでそれぞれ異なっている事を特徴とす
る請求項1〜請求項3のいずれかに記載の光導波路デバ
イス。 - 【請求項5】 前記互いに隣合うコアの間隔は、20μ
m以下である事を特徴とする請求項1〜請求項4のいず
れかに記載の光導波路デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000154283A JP2001337238A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 光導波路デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000154283A JP2001337238A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 光導波路デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001337238A true JP2001337238A (ja) | 2001-12-07 |
Family
ID=18659405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000154283A Pending JP2001337238A (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 光導波路デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001337238A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015087659A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 住友ベークライト株式会社 | 光導波路、光電気混載基板および電子機器 |
-
2000
- 2000-05-25 JP JP2000154283A patent/JP2001337238A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015087659A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 住友ベークライト株式会社 | 光導波路、光電気混載基板および電子機器 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050613 |