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
- cores
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- 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 |