JPH03287206A - 交差型光導波路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は交差型光導波路に関し、更に詳しくは、光の漏
話を少なくすることができる交差型光導波路に関する。

（従来の技術） 交差型光導波路にはＸ交差型、Ｙ分岐型、モしてＹ分岐
型の変形であるト字型分岐型などの各種タイプのものが
知られているが、これらのうち、ＧａＡｓ、Ａ１７Ｇａ
Ａｓのような半導体材料で構成したＸ交差型光導波路に
つき、図面に則して説明す第１Ｏ図はＸ交差型光導波路
例の概略平面図である。図において、２本の光導波路１
，２は交差角θで互いに交差することにより交差部３を
形成している。ここで、光導波路部分１ａ、２ａは入射
ポート、光導波路部分１ｂ、２ｂは出射ポートをそれぞ
れ構成している。この交差部３においては、図の点線で
示した菱形形状の交差部３にはその各辺３ａ、３ｂ、３
ｃ、３ｄを接続個所として入射ポート２ａ、出射ポート
ｌｂ、出射ポート２ｂがそれぞれ対応して接続した構造
になっている。

この交差部３は、第１Ｏ図のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図
である第１１図に示したような構造になっている。すな
わち、ＧａＡｓから成る基板１１の上にはバッファ層１
２としてＧａＡｓが積層されている。

そして、このバッファ層１２の上には、Ａ１１ＧａＡｓ
から成る下部クラッド層１３．ＧａＡｓから成るコア層
１４が順次形成され、更にその上にはリッジ状にＡＡＧ
ａＡｓから成る上部クラッド層１５が形＝１１− 威されている。

また、入射ポートｌａ、２ａ、出射ポートｌｂ。

２ｂの断面構造も上記した構造と同じになっていて、上
部クラッド層のリッジ高は同じであり、接続個所３ａ、
３ｂ、３ｃ、３ｄにおける材料組成も同じになっている
。

（発明が解決しようとする課題） 上記した構造のＸ交差型光導波路においては、例えば、
入射、ポーＨａから入射した光は交差部３を直進して出
射ポート１ｂから出射していく。

しかしながら、交差角が小さい場合には、入射ポート１
ａから入射した光は、交差部３で若干拡散して、その一
部が漏話成分として出射ポー１−２ｂから出射してしま
うことがある。

このような漏話を防止するためには、交差角θを大きく
すればよい。しかし、この交差型光導波路の各入射ポー
ト、出射ポートに互いに平行する２本の光導波路を接続
しようとする場合、その接続部における曲げ半径をＲと
すると、交差部３の交差角θに対し、平行する２本の光
導波路の素子長は２ｘＲｓｉｎ（θ／２）となるため、
全体は大型化すると同時に、光導波路内を伝搬する光も
前記素子長に比例して光路長が長くなる。

本発明は上記した問題を解決し、交差角θが小さい場合
であっても交差部３における光の拡散が防止され、もっ
て漏話を少なくすることができる新規構造の交差型光導
波路の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、光
導波路が互いに交差して交差部を形成している交差型光
導波路において、前記交差部に接続する少なくとも１本
の光導波路の前記交差部との接続個所に、等偏屈折率の
不連続帯が形成されていることを特徴とする交差型光導
波路が提供される。

（作用） 従来の交差型光導波路の交差部３においては、入射ポー
ト１ａから光が入射するとした場合、交差部３の接続個
所３ｄに出射ポー１−２ｂが接続していて、交差部３の
接続個所近辺における路幅は入射ポー１１ａよりも拡幅
した状態になっているので、光は出射ポートｌｂ側に全
量が直進するだけではなく、その一部が接続個所３ｄ側
、すなわちそこに接続している出射ポート２ｂ側に拡散
して漏話が発生するものと考えられる。

したがって、接続個所３ｄに光の遮蔽域を形成すれば、
交差部３に入射した光は出射ポー）２ｂ側に漏話するこ
となく、略全出力が出射ポート１ｂへと伝播していくこ
とになる。

本発明においては、交差部と出射ポートの接続個所に、
他の光導波路部分よりも等偏屈折率が小さくなる等偏屈
折率の不連続帯が形成され′ているので、入射ポートか
ら入射した光はこの交差部に閉じ込められた状態となり
、クロス状態にある出射ポート側に漏話することが抑制
されるようになる。すなわち、接続個所における等偏屈
折率の不連続帯を設けることにより、この交差型光導波
路の漏話は少なくなる。

（実施例） 以下に、ＧａＡｓ、Ａｊ２ＧａＡｓで形成した本発明の
実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明実施例の概略平面図、第２図は第１図
の■−■線に沿う断面図である。

第１図において、光導波路１．２は所望の交差角θで交
差することにより、交差部３が形成されている。ここで
、入射ポートｌａ、入射ポート２ａ。

出射ポーＨｂ、出射ポート２ｂのそれぞれが交差部３と
接続する接続個所には、溝部４ａ、４ｂ。

４ｃ、４ｄが形成されている。

溝部４ａ、４ｂを含む光導波路の部分は、第２図で示し
たように、ＧａＡｓから成る基板１１の上に、ＧａＡｓ
から成るバッファ層１２．ＡＡＧａＡｓから成る下部ク
ラッド層１３．ＧａＡｓから成るコア層が例えばＭＯＣ
ＶＯ法で順次積層され、更にコア層１４の上にはＡＡＧ
ａＡｓから成るクラッド層１５が同じく例えばＭＯＣＶ
Ｏ法で積層された構造になっている。

そして、上部クラッド層１５における入射ポートとの各
接続個所には、フォトリソグラフィー技術を適用するこ
とにより、所望の幅と深さを有する溝部４ａ、４ｂが形
威されている。この溝部４ａ。

４ｂは、コア層１５の上に上部クラッド層１５を等厚で
積層したのち、フォトリソグラフィー技術で光導波路を
リッジ状に形成するときに、同時に所望形状に食刻して
形成すればよい。

このとき、入射ポート２ａの一部を含む光導波路部分５
ａ、交差部３を含む光導波路部分５ｂ。

入射ポートｌａの一部を含む光導波路部分５Ｃのそれぞ
れの縦断面における等偏屈折率（これをｎｌとする）は
いずれも等しい値になっている。

また、溝部４ａを含む光導波路部分６ａ、溝部４ｂを含
む光導波路部分６ｂのそれぞれの縦断面における等偏屈
折率（これをｎｔとする）はいずれも等しい。

しかし、部分６ａと部分６ｂにおいては、溝部４ａ、４
ｂの深さに相当する量だけ部分５ａ、部分５ｂ、部分５
ｃよりも高さが低いので、それらの等偏屈折率ｎ２とｎ
ｌの間では、ｎｔ＜ｎ＋の関係が成立している。

すなわち、交差部３はその周囲が等偏屈折率の低い溝部
を含む部分で包囲された状態になっている。

したがって、入射ポーｈｌａからの入射光は交差部３に
おいて、出射ポート２ｂ側に位置する溝部４ｄに漏話す
ることなく、そのまま出射ポート１ｂから出射していく
。

第３図、第４図はいずれも他の実施例を示す概略平面図
であり、この場合には、光導波路ｌにおける交差部との
接続個所の２箇所に第１図で示した溝部が形威され（第
３図）、また接続個所の１個所にのみ溝部が形威されて
いる（第４図）。いずれも、この溝部を含む光導波路部
分が等偏屈折率の不連続帯になっていて、入射光の漏話
を防ぐ光遮蔽域として機能する。

第５図は別の実施例をしめず概略平面図である。

この実施例の場合は、第１図で示した溝部に相当する交
差部と各光ポートとの接続個所の上部クラッド層に、Ｚ
ｎのような不純物を拡散せしめて不純物領域７ａ、７ｂ
、７ｃ、’Ｉｄが形威されている。

このような不純物領域を形成するためには、第６図で示
したように、上部クラッド層１５の上に図のような菱形
となるように不純物を拡散したのち、フォトリソグラフ
ィー技術を適用して、第５図のような各光ポートを形成
すればよい。

この不純物領域７ａ、７ｂ、１ｃ、７ｄは、その他の部
分に比べて屈折率が低くなる。したがって、第２図で示
した場合と同じように、これら不純物領域を含む光導波
路部の等偏屈折率は他の光導波路部分のそれよりも低く
なって、そこが等偏屈折率の不連続帯になる。そのため
、第１図の場合と同様に、光の漏話は防止される。

第７図は、第２図で示した構造において、上部クラッド
層１５の上面に、例えば５ｉ０２のような低屈折率材料
を塗布または堆積して膜１６を形威した実施例を示す断
面図である。この場合、膜１６の厚みを容易に調節でき
るので反射率を必要に応じて適切に変えることができる
。

第８図および第９図は、本発明の交差型光導波路を用い
た全反射型光スイッチを例示し、第８図はその概略平面
図、第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である
。

第８図において、入射ポート２ａと交差部３の接続個所
に溝部４ｂが、交差部３と出射ポートｌｂの接続個所に
溝部４ｃがそれぞれ形成されている。

他の２箇所の接続個所に溝部は形威されていない。

ここで、溝部４ｂ（または４ｃ）を含む光導波路部分は
、第９図で示したような構造になっている。

すなわちまず、例えばＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ下部電極１６
の背面にＧａＡｓから成る基板１１が形成され、更にそ
の上にバッファ層１２としてｎ＋ＧａＡｓが積層されて
いる。

このバッファ層１２の上には、ｎ”ＡｌＧａＡｓから成
る下部クラッド層１３．ｎ−ＧａＡｓから成るコア層１
４が順次形成され、更にその上にはｎ−ＡｌＧａＡｓか
ら成り、溝部４ｂを有するリッジ状の上部クラッド層１
５を形威したのち、その全体が５ｉＣｈのような絶縁膜
１７で被覆されている。

そして、この絶縁膜１７を所定の幅で交差部中央の長手
方向に一部除去して窓１７ａを形威し、この窓１７ａか
らＺｎの所定量を拡散せしめて不純物領域（Ｚｎ拡散域
）１８を形成したのち、この窓１７ａを密封してＣｒ／
Ａｕから威る上部電極１９が形成されている。

この構造の光スィッチにおいて、入射ポート２ａから光
を入射し、かつ、上部電極１９から所定値の電流を注入
する場合を考えると、交差部３に入射した光は、２個の
溝部４ｂ、４ｃと不純物領域１８の界面１８ａが形成す
る光導波路部分に閉じ込められて他の部分に漏話する機
会は大きく抑制されるので、光は界面１８ａを全反射面
として、少ない漏話で出射ポートｌｂへと光路変更する
。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の交差型光導波路
は光導波路が互いに交差して交差部を形成している交差
型光導波路において、前記交差部に接続する少なくとも
１本の光導波路の前記交差部との接続個所に、等偏屈折
率の不連続帯が形成されていることを特徴とするので、
この等偏屈折率の不連続帯が光の遮蔽域として機能する
ことにより、光の伝搬時における交差部での光漏話を少
なくすることができ、例えば、全反射型光スイッチなど
に応用して有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略平面図、第２図は第
１図の■−■線に沿う断面図、第３図は他の実施例を示
す概略平面図、第４図は別の実施例を示す概略平面図、
第５図は更に別の実施例を示す概略平面図、第６図は第
５図の実施例を製造する方法を説明するための概略平面
図、第７図は更に他の実施例を示す断面図、第８図と第
９図は本発明の光導波路を用いた全反射型光スイッチを
例示し、第８図はその概略平面図、第９図は第８図のＩ
Ｘ−ＸＩ線に沿う断面図、第１０図はＸ交差型光導波路
の概略平面図、第１１図は第１Ｏ図のＸＩ−ＸＩ線に沿
う断面図である。 １．２・・・光導波路、ｌａ、２ａ・・・入射ポート、
ｌｂ、２ｂ・・・出射ポート、３・・・交差部、３ａ、
３ｂ。 ３’ｃ、　　３ｄ−・−接続個所、４ａ、　　４ｂ、　
　４ｃ、　　４ｄ・・・溝部（等偏屈折率の不連続帯）
、５ａ、５ｃ・・・１ 入射ポートを含む光導波路部分、５ｂ・・・交差部を含
む光導波路部分、６ａ、６ｂ・・・溝部を含む光導波路
部分、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ・・・不純物領域（等偏
屈折率の不連続帯）、１１・・・基板、１２・・・バッ
ファ層、１３・・・下部クラッド層、１４・・・コア層
、１５上部クラッド層、１６・・・下部電極、１７・・
・絶縁膜、１７ａ・・・窓、１８・・・不純物領域（Ｚ
ｎ拡散域）、１８ａ・・・界面、１９・・・上部電極。 ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光導波路が互いに交差して交差部を形成している交差型
   光導波路において、前記交差部に接続する少なくとも１
   本の光導波路の前記交差部との接続個所に、等価屈折率
   の不連続帯が形成されていることを特徴とする交差型光
   導波路。