JP2792306B2 - 偏光分離素子 - Google Patents
偏光分離素子Info
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- JP2792306B2 JP2792306B2 JP3551192A JP3551192A JP2792306B2 JP 2792306 B2 JP2792306 B2 JP 2792306B2 JP 3551192 A JP3551192 A JP 3551192A JP 3551192 A JP3551192 A JP 3551192A JP 2792306 B2 JP2792306 B2 JP 2792306B2
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
- G02F1/3132—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure of directional coupler type
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は偏光分離素子に関し、特
にニオブ酸リチウム基板上に形成される導波型偏光分離
素子に関するものである。
にニオブ酸リチウム基板上に形成される導波型偏光分離
素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ニオブ酸リチウムは大きな電気光学効果
と電気機械結合係数を持つため、導波型光機能素子の基
板材料として広く用いられている。ニオブ酸リチウムを
基板とする光導波路には屈折率異方性があるため、機能
素子は偏光に依存して動作する。このため、偏光（ＴＭ
／ＴＥ偏光）を分離する素子が必要となる。
と電気機械結合係数を持つため、導波型光機能素子の基
板材料として広く用いられている。ニオブ酸リチウムを
基板とする光導波路には屈折率異方性があるため、機能
素子は偏光に依存して動作する。このため、偏光（ＴＭ
／ＴＥ偏光）を分離する素子が必要となる。
【０００３】従来の技術としては、以下に挙げる例があ
る。
る。
【０００４】図３はエレクトロニクス・レター第２６巻
２２号１８５５〜１８５６頁（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．２２，ｐｐ．
１８５５−１８５６，１９９０）より引用した偏光分離
素子である。ニオブ酸リチウム基板３１に作製された方
向性結合器構造を持つチタン熱拡散光導波路３２ａ，３
２ｂに２００オングストローム程度の薄い酸化アルミニ
ウム膜３３を介して金属アルミニウム片３４を装荷して
いる。この金属アルミニウム片３４によって、ＴＭ偏光
に関して、隣接する２つの光導波路間の一様分布結合が
生じなくなる。また、ＴＥ偏光は金属アルミニウム片３
４の影響をほとんど受けなく、方向性結合器の結合長は
ＴＥ偏光の完全結合長に合わせてあるので、光導波路３
２ｂに入射したランダム偏光によって入力端に励起され
たＴＥ／ＴＭモードのうち、ＴＭ偏光成分は光導波路３
２ｂの出力端に向かい導波し、ＴＥ偏光は方向性結合器
部分で隣接する光導波路３２ａに移行し導波する。
２２号１８５５〜１８５６頁（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．２２，ｐｐ．
１８５５−１８５６，１９９０）より引用した偏光分離
素子である。ニオブ酸リチウム基板３１に作製された方
向性結合器構造を持つチタン熱拡散光導波路３２ａ，３
２ｂに２００オングストローム程度の薄い酸化アルミニ
ウム膜３３を介して金属アルミニウム片３４を装荷して
いる。この金属アルミニウム片３４によって、ＴＭ偏光
に関して、隣接する２つの光導波路間の一様分布結合が
生じなくなる。また、ＴＥ偏光は金属アルミニウム片３
４の影響をほとんど受けなく、方向性結合器の結合長は
ＴＥ偏光の完全結合長に合わせてあるので、光導波路３
２ｂに入射したランダム偏光によって入力端に励起され
たＴＥ／ＴＭモードのうち、ＴＭ偏光成分は光導波路３
２ｂの出力端に向かい導波し、ＴＥ偏光は方向性結合器
部分で隣接する光導波路３２ａに移行し導波する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の偏光分
離素子では、 （１）高い消光比を得るためには、方向性結合器の結合
長ｌを完全結合長Ｌに正確に合わせる必要がある。 （２）万が一、作製プロセス条件の変動などで結合長ｌ
がずれた場合には偏光分離特性が劣化し、調整すること
も不可能である。 （３）方向性結合器の一様分布結合は波長依存性があ
り、広帯域な光波長に対しては偏光分離特性が劣化す
る。 という問題点がある。
離素子では、 （１）高い消光比を得るためには、方向性結合器の結合
長ｌを完全結合長Ｌに正確に合わせる必要がある。 （２）万が一、作製プロセス条件の変動などで結合長ｌ
がずれた場合には偏光分離特性が劣化し、調整すること
も不可能である。 （３）方向性結合器の一様分布結合は波長依存性があ
り、広帯域な光波長に対しては偏光分離特性が劣化す
る。 という問題点がある。
【０００６】本発明の目的は、このような問題点を解決
した偏光分離素子を提供することにある。
した偏光分離素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明の偏光分離素
子は、電気光学効果を有する基板上に作製された方向性
結合器構造を有する光導波路と、方向性結合器部分の一
方の光導波路上にバッファ層を介して２つに分割した電
極を装荷し、もう一方の光導波路を挟むように光導波路
近傍に２つに分割した電極を装荷したことを特徴とす
る。
子は、電気光学効果を有する基板上に作製された方向性
結合器構造を有する光導波路と、方向性結合器部分の一
方の光導波路上にバッファ層を介して２つに分割した電
極を装荷し、もう一方の光導波路を挟むように光導波路
近傍に２つに分割した電極を装荷したことを特徴とす
る。
【０００８】第２の発明の偏光分離素子は、電気光学効
果を有する基板上に作製された方向性結合器構造を有す
る光導波路と、方向性結合器部分の一方の光導波路上に
バッファ層を介して２つに分割した電極を装荷し、もう
一方の光導波路上に前記バッファ層と厚さが異なるバッ
ファ層を介して２つに分割した電極を装荷したことを特
徴とする。
果を有する基板上に作製された方向性結合器構造を有す
る光導波路と、方向性結合器部分の一方の光導波路上に
バッファ層を介して２つに分割した電極を装荷し、もう
一方の光導波路上に前記バッファ層と厚さが異なるバッ
ファ層を介して２つに分割した電極を装荷したことを特
徴とする。
【０００９】
【作用】第１の発明では、方向性結合器の一方の光導波
路を挟むように光導波路近傍に装荷した２つに分割した
電極によって、また、第２の発明では方向性結合器部分
のそれぞれの光導波路上に設けた厚さの異なるバッファ
層を介して装荷した２つに分割した電極によって、正負
の屈折率変化を光導波路に与えることができ、これらの
作用によって （１）従来はｌ＝Ｌにする必要があった結合長ｌの条件
が、Ｌ＜ｌ＜３Ｌの範囲に広がり、素子設計の自由度が
広がる。 （２）作製プロセス条件の変動、形状誤差などで結合長
ｌがずれた場合にも、偏光分離特性の劣化を電圧調整に
より抑えることができる。 （３）光波長依存性のある方向性結合器の一様分布結合
を電圧調整により補正することができ、広帯域な偏光分
離素子を実現することができる。
路を挟むように光導波路近傍に装荷した２つに分割した
電極によって、また、第２の発明では方向性結合器部分
のそれぞれの光導波路上に設けた厚さの異なるバッファ
層を介して装荷した２つに分割した電極によって、正負
の屈折率変化を光導波路に与えることができ、これらの
作用によって （１）従来はｌ＝Ｌにする必要があった結合長ｌの条件
が、Ｌ＜ｌ＜３Ｌの範囲に広がり、素子設計の自由度が
広がる。 （２）作製プロセス条件の変動、形状誤差などで結合長
ｌがずれた場合にも、偏光分離特性の劣化を電圧調整に
より抑えることができる。 （３）光波長依存性のある方向性結合器の一様分布結合
を電圧調整により補正することができ、広帯域な偏光分
離素子を実現することができる。
【００１０】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１１】図１は第１の発明の実施例を説明するため
の偏光分離素子の斜視図である。この偏光分離素子の構
造を、その製造方法とともに説明する。ＹカットＸ軸伝
搬ニオブ酸リチウム基板１１上に、幅６〜１２μｍ，膜
厚４００〜６００オングストロームのチタン薄膜による
方向性結合器型の光導波路パターンを形成し、９５０〜
１１００℃で熱拡散を行い、単一モードチタン熱拡散光
導波路１２ａ，１２ｂを作製する。
の偏光分離素子の斜視図である。この偏光分離素子の構
造を、その製造方法とともに説明する。ＹカットＸ軸伝
搬ニオブ酸リチウム基板１１上に、幅６〜１２μｍ，膜
厚４００〜６００オングストロームのチタン薄膜による
方向性結合器型の光導波路パターンを形成し、９５０〜
１１００℃で熱拡散を行い、単一モードチタン熱拡散光
導波路１２ａ，１２ｂを作製する。
【００１２】ニオブ酸リチウム基板１１表面上に厚さ１
００〜２０００オングストロームの二酸化珪素（ＳｉＯ
2 ）などの誘電体から成る薄膜のバッファ層１３を積層
する。
００〜２０００オングストロームの二酸化珪素（ＳｉＯ
2 ）などの誘電体から成る薄膜のバッファ層１３を積層
する。
【００１３】バッファ層１３上にフォトリソグラフィ法
を用いて、方向性結合器部分の一方の光導波路部分と、
もう一方の光導波路を挟むように光導波路近傍に２分割
した金属電極１４を作製する。金属は光波長領域では誘
電率が負でかつ極めて損失の大きな誘電体として振る舞
い、ＴＭ偏光は電界成分を基板に対し垂直な方向に持つ
ためバッファ層１３厚が薄い場合、光導波路上の金属電
極１４の影響を大いに受け、方向性結合器部分で一様分
布結合が生じなくなる。そのため、光導波路１２ｂに励
起されたＴＭモードは方向性結合器部分をそのまま素通
りし、光導波路１２ｂの出力端から光出力される。
を用いて、方向性結合器部分の一方の光導波路部分と、
もう一方の光導波路を挟むように光導波路近傍に２分割
した金属電極１４を作製する。金属は光波長領域では誘
電率が負でかつ極めて損失の大きな誘電体として振る舞
い、ＴＭ偏光は電界成分を基板に対し垂直な方向に持つ
ためバッファ層１３厚が薄い場合、光導波路上の金属電
極１４の影響を大いに受け、方向性結合器部分で一様分
布結合が生じなくなる。そのため、光導波路１２ｂに励
起されたＴＭモードは方向性結合器部分をそのまま素通
りし、光導波路１２ｂの出力端から光出力される。
【００１４】また、ＴＥ偏光は電界成分を基板に対し平
行な方向に持つため、薄いバッファ層１３に対しても金
属電極１４の影響をほとんど受けない。方向性結合器の
結合長ｌは、ＴＥ偏光の完全結合長Ｌの１〜３倍の範囲
内で作製しておく。２分割した金属電極１４にそれぞれ
正負の電圧を印加し、光導波路に正負の屈折率変化を発
生させることで、方向性結合器部分において隣接する光
導波路に１００％の光パワー移行を起こすことができ
る。
行な方向に持つため、薄いバッファ層１３に対しても金
属電極１４の影響をほとんど受けない。方向性結合器の
結合長ｌは、ＴＥ偏光の完全結合長Ｌの１〜３倍の範囲
内で作製しておく。２分割した金属電極１４にそれぞれ
正負の電圧を印加し、光導波路に正負の屈折率変化を発
生させることで、方向性結合器部分において隣接する光
導波路に１００％の光パワー移行を起こすことができ
る。
【００１５】以上のように、光導波路１２ｂに入射した
ランダム偏光のうち、ＴＭ偏光成分は光導波路１２ｂの
出力端に、ＴＥ偏光は光導波路１２ａの出力端に導波し
て偏光分離することができる。
ランダム偏光のうち、ＴＭ偏光成分は光導波路１２ｂの
出力端に、ＴＥ偏光は光導波路１２ａの出力端に導波し
て偏光分離することができる。
【００１６】図２は第２の発明の実施例を説明するため
の偏光分離素子の斜視図である。ＹカットＺ軸伝搬ニオ
ブ酸リチウム基板２１上に前述のチタン拡散光導波路と
同様のプロセスで、同様の構成である単一モードチタン
拡散光導波路２２ａ，２２ｂを作製する。ニオブ酸リチ
ウム基板２１に作製した方向性結合器の一方の光導波路
２２ｂ部分上に厚さ１００〜２０００オングストローム
の薄いバッファ層２３ｂを積層し、もう一方の光導波路
２２ａ部分上には厚さ２０００〜３０００オングストロ
ームの厚いバッファ層２３ａを積層する。
の偏光分離素子の斜視図である。ＹカットＺ軸伝搬ニオ
ブ酸リチウム基板２１上に前述のチタン拡散光導波路と
同様のプロセスで、同様の構成である単一モードチタン
拡散光導波路２２ａ，２２ｂを作製する。ニオブ酸リチ
ウム基板２１に作製した方向性結合器の一方の光導波路
２２ｂ部分上に厚さ１００〜２０００オングストローム
の薄いバッファ層２３ｂを積層し、もう一方の光導波路
２２ａ部分上には厚さ２０００〜３０００オングストロ
ームの厚いバッファ層２３ａを積層する。
【００１７】バッファ層２３上にフォトリソグラフィ法
を用いて、方向性結合器部分の一方の光導波路部分と、
もう一方の光導波路部分にそれぞれ２分割した金属電極
２４を作製する。
を用いて、方向性結合器部分の一方の光導波路部分と、
もう一方の光導波路部分にそれぞれ２分割した金属電極
２４を作製する。
【００１８】前述したようにＴＭ偏光は、薄いバッファ
層２３ｂにおいて光導波路の上にある金属電極２４の影
響を大いに受け、方向性結合器部分で一様分布結合が生
じなくなる。厚いバッファ層２３ａ下の光導波路２２ａ
においては金属電極２４による損失はほとんど無く、光
導波路２２ａに励起されたＴＭモードは方向性結合器部
分をそのまま素通りし、光導波路２２ａの出力端から光
出力される。
層２３ｂにおいて光導波路の上にある金属電極２４の影
響を大いに受け、方向性結合器部分で一様分布結合が生
じなくなる。厚いバッファ層２３ａ下の光導波路２２ａ
においては金属電極２４による損失はほとんど無く、光
導波路２２ａに励起されたＴＭモードは方向性結合器部
分をそのまま素通りし、光導波路２２ａの出力端から光
出力される。
【００１９】また、前述したようにＴＥ偏光は薄いバッ
ファ層２３ｂ下の光導波路に対しても金属電極２４の影
響をほとんど受けないため、方向性結合器部分において
隣接する光導波路に１００％の光パワー移行を起こす。
ファ層２３ｂ下の光導波路に対しても金属電極２４の影
響をほとんど受けないため、方向性結合器部分において
隣接する光導波路に１００％の光パワー移行を起こす。
【００２０】以上のように、光導波路２２ａに入射した
ランダム偏光のうち、ＴＭ偏光成分は光導波路２２ａの
出力端に、ＴＥ偏光は光導波路２２ｂの出力端に導波し
て偏光分離することができる。
ランダム偏光のうち、ＴＭ偏光成分は光導波路２２ａの
出力端に、ＴＥ偏光は光導波路２２ｂの出力端に導波し
て偏光分離することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明では、
方向性結合器の一方の光導波路を挟むように光導波路近
傍に装荷した２つに分割した電極によって、また、第２
の発明では方向性結合器部分のそれぞれの光導波路上に
設けた厚さの異なるバッファ層を介して装荷した２つに
分割した電極によって、正負の屈折率変化を光導波路に
与えることができ、これにより、 （１）結合長の条件範囲が広がり、素子設計の自由度が
大きくなる。 （２）作製プロセス条件の変動、形状誤差などに対する
偏光分離比の変動を電圧調整により抑えることができ
る。 （３）光波長依存性のある方向性結合器の一様分布結合
を電圧調整により補正することができ、広帯域な偏光分
離素子を実現することができる。 などの効果があり、偏光分離機能を必要とする光集積回
路において広い光波長帯域にわたり高い偏光分離比を保
証でき、作製トレランスの大きい偏光分離素子を供給で
きる効果は極めて大きなものであるといえる。
方向性結合器の一方の光導波路を挟むように光導波路近
傍に装荷した２つに分割した電極によって、また、第２
の発明では方向性結合器部分のそれぞれの光導波路上に
設けた厚さの異なるバッファ層を介して装荷した２つに
分割した電極によって、正負の屈折率変化を光導波路に
与えることができ、これにより、 （１）結合長の条件範囲が広がり、素子設計の自由度が
大きくなる。 （２）作製プロセス条件の変動、形状誤差などに対する
偏光分離比の変動を電圧調整により抑えることができ
る。 （３）光波長依存性のある方向性結合器の一様分布結合
を電圧調整により補正することができ、広帯域な偏光分
離素子を実現することができる。 などの効果があり、偏光分離機能を必要とする光集積回
路において広い光波長帯域にわたり高い偏光分離比を保
証でき、作製トレランスの大きい偏光分離素子を供給で
きる効果は極めて大きなものであるといえる。
【図１】第１の発明の光変調器の一実施例を説明するた
めの斜視図である。
めの斜視図である。
【図２】第２の発明の光変調器の一実施例を説明するた
めの斜視図である。
めの斜視図である。
【図３】従来の技術を説明するための図である。
１１，２１，３１ ニオブ酸リチウム基板 １２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ チ
タン拡散光導波路 １３，２３ｂ ３３ 薄いバッファ層 ２３ａ 厚いバッファ層 １４，２４，３４ ２分割した金属電極
タン拡散光導波路 １３，２３ｂ ３３ 薄いバッファ層 ２３ａ 厚いバッファ層 １４，２４，３４ ２分割した金属電極
Claims (2)
- 【請求項１】電気光学効果を有する基板上に作製された
方向性結合器構造を有する光導波路と、方向性結合器部
分の一方の光導波路上にバッファ層を介して２つに分割
した電極を装荷し、もう一方の光導波路を挟むように光
導波路近傍に２つに分割した電極を装荷したことを特徴
とする偏光分離素子。 - 【請求項２】電気光学効果を有する基板上に作製された
方向性結合器構造を有する光導波路と、方向性結合器部
分の一方の光導波路上にバッファ層を介して２つに分割
した電極を装荷し、もう一方の光導波路上に前記バッフ
ァ層と厚さが異なるバッファ層を介して２つに分割した
電極を装荷したことを特徴とする偏光分離素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3551192A JP2792306B2 (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 偏光分離素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3551192A JP2792306B2 (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 偏光分離素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05232520A JPH05232520A (ja) | 1993-09-10 |
| JP2792306B2 true JP2792306B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=12443788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3551192A Expired - Fee Related JP2792306B2 (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 偏光分離素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792306B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2881787A4 (en) | 2012-07-30 | 2016-04-27 | Fujitsu Optical Components Ltd | LIGHT RECEIVING CIRCUIT |
-
1992
- 1992-02-24 JP JP3551192A patent/JP2792306B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05232520A (ja) | 1993-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |