JP2580127B2 - 導波路形偏光子 - Google Patents
導波路形偏光子Info
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- JP2580127B2 JP2580127B2 JP61142955A JP14295586A JP2580127B2 JP 2580127 B2 JP2580127 B2 JP 2580127B2 JP 61142955 A JP61142955 A JP 61142955A JP 14295586 A JP14295586 A JP 14295586A JP 2580127 B2 JP2580127 B2 JP 2580127B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、光導波路は伝搬するTEモード及びTMモード
の２種類の偏光のうちどちから一方のみを透過させるよ
うにした導波路形偏光子において、光導波路の近傍であ
って該光導波路から離れた位置に、光導波路の屈折率と
等しい（もしくはほぼ等しい）屈折率を持つ膜を配置
し、この膜を介して上記２つのモードのいずれか一方を
放射させるようにしたことにより、製造工程の簡単化を
可能にするとともに、材料面における制約を少なくした
ものである。
の２種類の偏光のうちどちから一方のみを透過させるよ
うにした導波路形偏光子において、光導波路の近傍であ
って該光導波路から離れた位置に、光導波路の屈折率と
等しい（もしくはほぼ等しい）屈折率を持つ膜を配置
し、この膜を介して上記２つのモードのいずれか一方を
放射させるようにしたことにより、製造工程の簡単化を
可能にするとともに、材料面における制約を少なくした
ものである。
本発明は、特に光集積回路内に使用され、導波路中に
伝搬する光に対してTEモードフィルタ（もしくはTMモー
ドフィルタ）として作用する導波路形偏光子に関する。
伝搬する光に対してTEモードフィルタ（もしくはTMモー
ドフィルタ）として作用する導波路形偏光子に関する。
現在、一般の光学系に使用される偏光子と同様に、光
集積回路においても、導波路形の偏光子が要望されてい
る。
集積回路においても、導波路形の偏光子が要望されてい
る。
TEモードフィルタとして作用する、従来の導波路形偏
光子を第４図（ａ）〜（ｃ）に示す。
光子を第４図（ａ）〜（ｃ）に示す。
同図（ａ）は、導波路１上に金属クラッド２を配置し
たものである。このようにすれば、導波路１中を伝搬す
る光のうち、TMモードの偏光は金属クラッド２に吸収さ
れるが、TEモードの偏光はほとんど吸収されずにそのま
ま透過する。
たものである。このようにすれば、導波路１中を伝搬す
る光のうち、TMモードの偏光は金属クラッド２に吸収さ
れるが、TEモードの偏光はほとんど吸収されずにそのま
ま透過する。
同図（ｂ）は、ガラス導波路11上に、例えば方解石等
の異方性光学結晶12を配置したものである。異方性光学
結晶12は、同図に示すように、方向によって屈折率が異
なる（ｘ方向はn0,z方向はne）。ガラス導波路11の屈折
率をngとすれば、n0＞ng＞neの関係がある。すると、TM
モードに対しては、異方性光学結晶12の屈折率はn0とな
り、導波路11の屈折率ngよりも大きくなるので、光を閉
込める作用がなくなり、そのまま放射してしまう。一
方、TEモードに対しては、異方性光学結晶12の屈折率は
ne（＜ng）となるので、光は導波路11内に閉じ込めら
れ、放射されずにそのまま取り出される。
の異方性光学結晶12を配置したものである。異方性光学
結晶12は、同図に示すように、方向によって屈折率が異
なる（ｘ方向はn0,z方向はne）。ガラス導波路11の屈折
率をngとすれば、n0＞ng＞neの関係がある。すると、TM
モードに対しては、異方性光学結晶12の屈折率はn0とな
り、導波路11の屈折率ngよりも大きくなるので、光を閉
込める作用がなくなり、そのまま放射してしまう。一
方、TEモードに対しては、異方性光学結晶12の屈折率は
ne（＜ng）となるので、光は導波路11内に閉じ込めら
れ、放射されずにそのまま取り出される。
同図（ｃ）は、上記の場合とは逆に、異方性（ｙ方向
の屈折率n0,z方向の屈折率ne）を持つTi拡散LiNbO3導波
路21上に、高屈折率nc（n0＞nc＞ne）を持つNb2O5膜22
を配置したものである。この場合も、屈折率の大小関係
から、TMモードに対しては光の閉じ込め作用がなくな
り、TEモードだけが放射することなくそのまま透過す
る。
の屈折率n0,z方向の屈折率ne）を持つTi拡散LiNbO3導波
路21上に、高屈折率nc（n0＞nc＞ne）を持つNb2O5膜22
を配置したものである。この場合も、屈折率の大小関係
から、TMモードに対しては光の閉じ込め作用がなくな
り、TEモードだけが放射することなくそのまま透過す
る。
上記従来の導波路形偏光子においては、いずれの場合
も、導波路に対してこれとは屈折率の異なる物質を配置
する必要があるため、製造工程が複雑になるという問題
点があった。また、第４図（ｂ），（ｃ）に示した例で
は、異方性結晶を使わなければならないという制約もあ
った。
も、導波路に対してこれとは屈折率の異なる物質を配置
する必要があるため、製造工程が複雑になるという問題
点があった。また、第４図（ｂ），（ｃ）に示した例で
は、異方性結晶を使わなければならないという制約もあ
った。
本発明は、上記問題点に鑑み、製造工程の簡単化が可
能であって、しかも材料面における制約の少ない導波路
形偏光子を提供することを目的とする。
能であって、しかも材料面における制約の少ない導波路
形偏光子を提供することを目的とする。
本発明は、光導波路の近傍であって該光導波路から離
れた位置に、導波光の等価屈折率と等しい（もしくはほ
ぼ等しい）屈折率を持つ膜を配置し、導波路を伝搬する
２種類の偏光（TEモード,TMモード）のうちの一方を、
上記膜を介して放射させるようにしたものである。
れた位置に、導波光の等価屈折率と等しい（もしくはほ
ぼ等しい）屈折率を持つ膜を配置し、導波路を伝搬する
２種類の偏光（TEモード,TMモード）のうちの一方を、
上記膜を介して放射させるようにしたものである。
本発明の作用を第１図を用いて説明する。この図は、
本発明の導波路形偏光子の一態様における導波路に沿っ
た垂直断面図に相当する。同図において、導波路の屈折
率のnf、その上下の隣接層の屈折率をそれぞれnc1、nc2
（＜nf）とする。この導波路を伝搬する光の偏光状態に
は、電界成分Ｅの振動方向の違いにより、TEモードとTM
モードの２つが存在する。そして、いずれのモードにお
いても、導波路から隣接層への光のしみ出し量は、電界
成分Ｅの振動方向と同一方向の方がこれと直交する方向
よりも大きくなる。このことから、第１図の例で言え
ば、導波路からその上下の隣接層へのしみ出し量は、同
図（ａ）に示すTMモードの方が同図（ｂ）に示すTEモー
ドよりも大きくなる。逆に、導波路からその横方向の隣
接層へのしみ出し量は、TEモードの方がTMモードよりも
大きくなる。
本発明の導波路形偏光子の一態様における導波路に沿っ
た垂直断面図に相当する。同図において、導波路の屈折
率のnf、その上下の隣接層の屈折率をそれぞれnc1、nc2
（＜nf）とする。この導波路を伝搬する光の偏光状態に
は、電界成分Ｅの振動方向の違いにより、TEモードとTM
モードの２つが存在する。そして、いずれのモードにお
いても、導波路から隣接層への光のしみ出し量は、電界
成分Ｅの振動方向と同一方向の方がこれと直交する方向
よりも大きくなる。このことから、第１図の例で言え
ば、導波路からその上下の隣接層へのしみ出し量は、同
図（ａ）に示すTMモードの方が同図（ｂ）に示すTEモー
ドよりも大きくなる。逆に、導波路からその横方向の隣
接層へのしみ出し量は、TEモードの方がTMモードよりも
大きくなる。
よって、第１図において、導波路の近傍であってTMモ
ードのしみ出し量の大きい側（導波路の上側か下側）
に、導波路から離して、導波路の屈折率nfと等しい（も
しくはほぼ等しい）屈折率nsを持つ膜を配置すれば、TM
モードの方ははみ出した光が上記膜を介して多く放射さ
れ、一方、TEモードの方は殆ど放射されずに、ほぼその
まま導波路内を伝搬されていく。従って、このような構
造は、TMモードだけを取り出す偏光子として作用するこ
とになる。
ードのしみ出し量の大きい側（導波路の上側か下側）
に、導波路から離して、導波路の屈折率nfと等しい（も
しくはほぼ等しい）屈折率nsを持つ膜を配置すれば、TM
モードの方ははみ出した光が上記膜を介して多く放射さ
れ、一方、TEモードの方は殆ど放射されずに、ほぼその
まま導波路内を伝搬されていく。従って、このような構
造は、TMモードだけを取り出す偏光子として作用するこ
とになる。
一方、第１図に示した構成とは逆に、導波路の近傍で
あってTEモードのしみ出し量の大きい側（導波路の横
側）に、導波路から離して、導波路の屈折率nfと等しい
（もしくはほぼ等しい）屈折率nsを持つ膜を配置すれ
ば、TEモードの方はしみ出した光が上記膜を介して多く
放射され、一方、TMモードの方は殆ど放射されずに、ほ
ぼそのまま導波路内を伝搬されていく。従って、このよ
うな構造はTEモードを除去してTMモードだけを取り出す
偏光子として作用することになる。
あってTEモードのしみ出し量の大きい側（導波路の横
側）に、導波路から離して、導波路の屈折率nfと等しい
（もしくはほぼ等しい）屈折率nsを持つ膜を配置すれ
ば、TEモードの方はしみ出した光が上記膜を介して多く
放射され、一方、TMモードの方は殆ど放射されずに、ほ
ぼそのまま導波路内を伝搬されていく。従って、このよ
うな構造はTEモードを除去してTMモードだけを取り出す
偏光子として作用することになる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第２図（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例を示
す平面図およびＡ−Ａ断面図である。同図では、屈折率
ncの基板１に形成された屈折率nf（＞nc）の導波路２か
ら僅かな距離ｂだけ離れた近傍位置であって、この導波
路２を両横から挟む位置に、屈折率 の２つの膜3,4を配置したものである。
す平面図およびＡ−Ａ断面図である。同図では、屈折率
ncの基板１に形成された屈折率nf（＞nc）の導波路２か
ら僅かな距離ｂだけ離れた近傍位置であって、この導波
路２を両横から挟む位置に、屈折率 の２つの膜3,4を配置したものである。
このように導波路２の近傍に膜3,4を配置することに
より、第１図に示した原理に基づき（ただし、各モード
の方向と膜3,4の配置位置との関係は、第１図と第２図
とで互いに逆になっている）、TEモードだけが膜3,4を
介して周囲に放射するので、出力される光のモードはTM
モードだけとなる。従って、第２図に示した偏光子は、
TMモードだけを通過させるフィルタとして作用する。な
お、膜3,4の屈折率nsを導波モードの等価屈折率と等し
くすることにより、互いの位相整合をとることができ、
よって膜3,4を介してよりよく放射させることが可能に
なる。
より、第１図に示した原理に基づき（ただし、各モード
の方向と膜3,4の配置位置との関係は、第１図と第２図
とで互いに逆になっている）、TEモードだけが膜3,4を
介して周囲に放射するので、出力される光のモードはTM
モードだけとなる。従って、第２図に示した偏光子は、
TMモードだけを通過させるフィルタとして作用する。な
お、膜3,4の屈折率nsを導波モードの等価屈折率と等し
くすることにより、互いの位相整合をとることができ、
よって膜3,4を介してよりよく放射させることが可能に
なる。
第２図に示した本実施例の偏光子を作成するには、ま
ず、例えばLiNbO3の結晶を基板１とし、この表面上の導
波路２および膜3,4と対応する位置に、それぞれ所定量
のTiを蒸着させて、Tiのストリップラインを形成する。
次に、酸素雰囲気中で、上記Tiを基板１内に拡散させ
る。すると、Tiの拡散した部分の屈折率が周囲の屈折率
よりも高くなり、その部分が導波路２および膜3,4にな
る。このとき、導波路２の屈折率nfと膜3,4の屈折率ns
は、上記Tiの量を変化させて調整する。
ず、例えばLiNbO3の結晶を基板１とし、この表面上の導
波路２および膜3,4と対応する位置に、それぞれ所定量
のTiを蒸着させて、Tiのストリップラインを形成する。
次に、酸素雰囲気中で、上記Tiを基板１内に拡散させ
る。すると、Tiの拡散した部分の屈折率が周囲の屈折率
よりも高くなり、その部分が導波路２および膜3,4にな
る。このとき、導波路２の屈折率nfと膜3,4の屈折率ns
は、上記Tiの量を変化させて調整する。
この場合、nfとnsとが互いに等しくなるようにしたい
時は、それぞれ同じ量のTiを拡散すればよいので、導波
路２と膜3,4とを１つの工程で一遍に形成することがで
き、よって製造工程を簡単化できるという利点がある。
時は、それぞれ同じ量のTiを拡散すればよいので、導波
路２と膜3,4とを１つの工程で一遍に形成することがで
き、よって製造工程を簡単化できるという利点がある。
なお、第２図（ａ）において、一例として、導波路２
の幅ａ、導波路２と膜3,4との間隔b,膜3,4の幅ｃの実際
の寸法を、例えばａ＝７μm,b＝４μm,c＝1000μｍと
し、また屈折率をnc＝2.14,nf＝ns＝2.144となるように
すれば、本実施例はTMモードのフィルタとして有効に作
用する。ただし、これらの数値に限定されるものではな
く、例えば膜3,4は、もっと基板１の端部まで広く配置
されていてもよい。
の幅ａ、導波路２と膜3,4との間隔b,膜3,4の幅ｃの実際
の寸法を、例えばａ＝７μm,b＝４μm,c＝1000μｍと
し、また屈折率をnc＝2.14,nf＝ns＝2.144となるように
すれば、本実施例はTMモードのフィルタとして有効に作
用する。ただし、これらの数値に限定されるものではな
く、例えば膜3,4は、もっと基板１の端部まで広く配置
されていてもよい。
次に、第３図は本発明の他の実施例を示す斜視図であ
る。
る。
同図では、屈折率nc1の物質と屈折率nc2の物質とでチ
ューブ形に構成したクラッド11内に、屈折率nf（＞nc1,
nc2）の導波路12を形成し、さらにこの導波路12の下方
近傍であって導波路12から離れた位置に、屈折率 の膜13を配置したものである。
ューブ形に構成したクラッド11内に、屈折率nf（＞nc1,
nc2）の導波路12を形成し、さらにこの導波路12の下方
近傍であって導波路12から離れた位置に、屈折率 の膜13を配置したものである。
このような構成では、TMモードだけが膜13を介して放
射するので、導波路12内を透過して出力される光のモー
ドはTEモードとなる。従って、本実施例の偏光子は、前
記実施例とは逆に、TEモードだけを通過させるフィルタ
として作用する。
射するので、導波路12内を透過して出力される光のモー
ドはTEモードとなる。従って、本実施例の偏光子は、前
記実施例とは逆に、TEモードだけを通過させるフィルタ
として作用する。
上記構成の偏光子を作成するには、まず、例えばSiO2
とTiO2の混合結晶を基板として（この基板は最終的には
膜13となる）、この上にCVD等でSiO2膜を形成する。次
に、SiO2とTiO2を混合してスパッタを行い、上記SiO2膜
上にSiO2とTiO2の混合結晶を構成する。続いて、マスク
を使って、この混合結晶が導波路12となるように、フォ
トエッチング等でパターニングする。そして最後に、CV
D等を用いて導波路12の周囲をSiO2膜で覆う。このSiO2
膜と上記SiO2膜が、チューブ形のクラッド11となる。こ
のようにして形成された導波路12と膜13は、ともにSiO2
とTiO2の混合結晶であり、屈折率が互いに等しくなる
（もしくはほぼ等しくなる）ことにより、上記フィルタ
としての作用が生じる。
とTiO2の混合結晶を基板として（この基板は最終的には
膜13となる）、この上にCVD等でSiO2膜を形成する。次
に、SiO2とTiO2を混合してスパッタを行い、上記SiO2膜
上にSiO2とTiO2の混合結晶を構成する。続いて、マスク
を使って、この混合結晶が導波路12となるように、フォ
トエッチング等でパターニングする。そして最後に、CV
D等を用いて導波路12の周囲をSiO2膜で覆う。このSiO2
膜と上記SiO2膜が、チューブ形のクラッド11となる。こ
のようにして形成された導波路12と膜13は、ともにSiO2
とTiO2の混合結晶であり、屈折率が互いに等しくなる
（もしくはほぼ等しくなる）ことにより、上記フィルタ
としての作用が生じる。
本実施例においても、第２図に示した実施例と同様
に、従来のような異方性材料と等方性材料とを組合せる
必要性が全くなく、よって材料面における制約が緩和さ
れる。
に、従来のような異方性材料と等方性材料とを組合せる
必要性が全くなく、よって材料面における制約が緩和さ
れる。
本発明によれば、導波路の屈折率と、その近傍に配置
される膜の屈折率とを等しくしてもよいので、これらを
同じ材料で１つの工程で形成することもでき、よって製
造工程の簡単化が可能になる。更に、異方性結晶等のよ
うな特別な物質を使用する必要もないので、材料面での
制約が緩くなる。
される膜の屈折率とを等しくしてもよいので、これらを
同じ材料で１つの工程で形成することもでき、よって製
造工程の簡単化が可能になる。更に、異方性結晶等のよ
うな特別な物質を使用する必要もないので、材料面での
制約が緩くなる。
第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の原理図、 第２図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例を示
す平面図とそのＡ−Ａ断面図、 第３図は本発明の他の実施例を示す斜視図、 第４図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来の導波路形偏光子
を示す斜視図である。 2,12……導波路、 3,4,13……膜．
す平面図とそのＡ−Ａ断面図、 第３図は本発明の他の実施例を示す斜視図、 第４図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来の導波路形偏光子
を示す斜視図である。 2,12……導波路、 3,4,13……膜．
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−68247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−44939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−44940（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−95103（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】光導波路（2;12）を伝播するTEモード及び
TMモードの２種類の偏光のうちいずれか一方のみを透過
させる導波路形偏光子において、 前記光導波路の近傍であって該光導波路から離れた位置
に、該光導波路の導波光に対する等価屈折率と等しいか
もしくは略々等しい屈折率をもつ膜（3,4;13）を配置
し、該膜を介して前記２種類の偏光のうちの他方の偏光
を放射させることを特徴とする導波路形偏光子。 - 【請求項２】前記膜を、前記TEモードの方向に沿って前
記光導波路を挟んだ２箇所に配置し（3,4）、該膜を介
して前記TEモードの偏光を放射させることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の導波路形偏光子。 - 【請求項３】前記膜及び前記光導波路はともに、LiNbO3
の結晶でできた基板にTiを拡散して形成されることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の導波路形偏光子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61142955A JP2580127B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 導波路形偏光子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61142955A JP2580127B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 導波路形偏光子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62299913A JPS62299913A (ja) | 1987-12-26 |
| JP2580127B2 true JP2580127B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=15327541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61142955A Expired - Fee Related JP2580127B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 導波路形偏光子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2580127B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3605881B2 (ja) * | 1995-04-21 | 2004-12-22 | ソニー株式会社 | 速度センサヘッド及び速度計測装置 |
| JP3605894B2 (ja) * | 1995-08-18 | 2004-12-22 | ソニー株式会社 | レーザドップラー速度計 |
| US5949943A (en) * | 1996-10-23 | 1999-09-07 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Waveguide device and a method of producing the same |
| CN110095840A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-08-06 | 中山大学 | 一种硅基浅刻蚀波导起偏器及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5144939A (ja) * | 1974-10-16 | 1976-04-16 | Nippon Telegraph & Telephone | Dohagatahenkososhi |
| JPS5435782B2 (ja) * | 1974-10-16 | 1979-11-05 | ||
| JPS5168247A (ja) * | 1974-12-10 | 1976-06-12 | Nippon Telegraph & Telephone | Dohagatahenkososhi |
| JPS5614483Y2 (ja) * | 1980-01-17 | 1981-04-06 |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP61142955A patent/JP2580127B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62299913A (ja) | 1987-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |