JPH0411208A - 導波形偏光分離素子 - Google Patents
導波形偏光分離素子Info
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- JPH0411208A JPH0411208A JP11457190A JP11457190A JPH0411208A JP H0411208 A JPH0411208 A JP H0411208A JP 11457190 A JP11457190 A JP 11457190A JP 11457190 A JP11457190 A JP 11457190A JP H0411208 A JPH0411208 A JP H0411208A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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。
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、偏光分離素子に関し、特にニオブ酸リチウム
を基板とする導波形偏光分離素子に関する。
を基板とする導波形偏光分離素子に関する。
（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Ｉ！械結
合係数を持つから、４波形Ｆ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
波路には買方性かあるから、機能素子は偏光に依存して
動作する。そこで、偏光（ＴＥ／ＴＮ偏光）を分離する
素子か必要となる。
合係数を持つから、４波形Ｆ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
波路には買方性かあるから、機能素子は偏光に依存して
動作する。そこで、偏光（ＴＥ／ＴＮ偏光）を分離する
素子か必要となる。
従来の技術としては、以下に挙げる例がある。
第４図はアゲライド・フシックス・レター第５５巻１０
号９２７〜９２９頁（八ｐｐ１．ＰｈｙｓＬｅｔｔ、
５５ （２（１）、 ｆｌｌｌ１９２７−９２９．７９
１１９）より引用した調光分離素子の平面図である。チ
タン膜厚かτ、であるＸ分岐型チタン拡散光導波８２２
とチタン膜厚τ１＋□τ２であるＸ分岐部分４（図にハ
ツチングを付して示す部分）より構成される。屈折率変
化の大きいＸ分岐部分４において高次のモードが励起さ
れ、一種の方向性結合器として作用する。Ｘ分岐部分４
での伝搬長（交差角度に依存）を適切に設定することに
より、ＴＥモードと７Ｍモードとに分離できる。
号９２７〜９２９頁（八ｐｐ１．ＰｈｙｓＬｅｔｔ、
５５ （２（１）、 ｆｌｌｌ１９２７−９２９．７９
１１９）より引用した調光分離素子の平面図である。チ
タン膜厚かτ、であるＸ分岐型チタン拡散光導波８２２
とチタン膜厚τ１＋□τ２であるＸ分岐部分４（図にハ
ツチングを付して示す部分）より構成される。屈折率変
化の大きいＸ分岐部分４において高次のモードが励起さ
れ、一種の方向性結合器として作用する。Ｘ分岐部分４
での伝搬長（交差角度に依存）を適切に設定することに
より、ＴＥモードと７Ｍモードとに分離できる。
第５図はジャーナル・イブ・ライトウニイブ・チクノロ
シイ第７巻１０号１５６７〜１５７４頁（ＪＯＵＮＡＬ
ＯＦ ｔｌＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯ
ＧＹ νＯＬ、７ ＮＯ。
シイ第７巻１０号１５６７〜１５７４頁（ＪＯＵＮＡＬ
ＯＦ ｔｌＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯ
ＧＹ νＯＬ、７ ＮＯ。
１０ｐｐ１５６７−１５７４．１９８９）より引用した
偏光分離素子の平面図である。チタン拡散光導波！Ｍ２
０と、プロトン交換導波８＠５１．５２によりＸ分岐導
波路が構成されている。テーパー状のプロトン交換光導
波路を含むチタン拡散光導波路領域で高次モードが励起
される。その後段で分岐している２種型の導波路の実効
屈折率の違いによって導波するモードが分離され、偏光
分離素子として動作する。
偏光分離素子の平面図である。チタン拡散光導波！Ｍ２
０と、プロトン交換導波８＠５１．５２によりＸ分岐導
波路が構成されている。テーパー状のプロトン交換光導
波路を含むチタン拡散光導波路領域で高次モードが励起
される。その後段で分岐している２種型の導波路の実効
屈折率の違いによって導波するモードが分離され、偏光
分離素子として動作する。
（発明か解決しようとする課題）
第４図の偏光分離素子はモードの摂動を利用した偏光分
離であるから、この偏光分離素子では導波光の波長によ
り分離比が変化し、特性が劣化する。また、偏光の分離
比がＸ分岐の交差角度に大きく依存しているから、交差
部分の作製において該交差角の許容誤差が小さい。
離であるから、この偏光分離素子では導波光の波長によ
り分離比が変化し、特性が劣化する。また、偏光の分離
比がＸ分岐の交差角度に大きく依存しているから、交差
部分の作製において該交差角の許容誤差が小さい。
第５図の偏光分離素子も同様に、モードの摂動を利用し
た偏光分離であるから、この偏光分離素子においても導
波光の波長により分離比が変化し特性が劣化する。さら
に、偏光の分離比がプロトン交換光導波路のテーパ一部
分の形状に大きく依イ！し、交差角θＳ２の大きさに対
する上限等もあり作製において許容される誤差が小さい
。また、プロトン交換導波路５１．５２の実効屈折率を
変化させて作製する必要があるから、第５図の素子の製
作工程は複雑になる。
た偏光分離であるから、この偏光分離素子においても導
波光の波長により分離比が変化し特性が劣化する。さら
に、偏光の分離比がプロトン交換光導波路のテーパ一部
分の形状に大きく依イ！し、交差角θＳ２の大きさに対
する上限等もあり作製において許容される誤差が小さい
。また、プロトン交換導波路５１．５２の実効屈折率を
変化させて作製する必要があるから、第５図の素子の製
作工程は複雑になる。
よって、本発明は、上述の点を考慮し、導波光波長に対
する偏光分離比の変動を僅かなものにすると同時に、交
差角の作製誤差に対する分離比の変動を低減して、安定
に高い分離比が得られる偏光分離素子を提供することを
目的とする。
する偏光分離比の変動を僅かなものにすると同時に、交
差角の作製誤差に対する分離比の変動を低減して、安定
に高い分離比が得られる偏光分離素子を提供することを
目的とする。
（課題を解決するための手段）
第１の発明の導波形鋼光分離素子は、ニオブ酸１千ウム
基板上にＹ分岐型チタン拡散光導波路か形成されており
、前記光導波路を伝搬し、前記基板に垂直または水平な
方向の偏光成分の一方のみに対して全反射条件を満たす
プロトン交換領域が前記光導波路におけるＹ分岐の部分
に設けられていることを特徴とする。
基板上にＹ分岐型チタン拡散光導波路か形成されており
、前記光導波路を伝搬し、前記基板に垂直または水平な
方向の偏光成分の一方のみに対して全反射条件を満たす
プロトン交換領域が前記光導波路におけるＹ分岐の部分
に設けられていることを特徴とする。
第２の発明の導波形鋼光分離素子は、ニオブ酸リチウム
基板上にＸ分岐型チタン拡散光導波路が形成されており
、前記光導波路を伝搬し、前言己基板に垂直または水平
な方向の偏光成分の一方のみに対して全反射条件を満た
すプロトン交換領域が前記光導波路におけるＸ交差の部
分に設けられていることを特徴とする。
基板上にＸ分岐型チタン拡散光導波路が形成されており
、前記光導波路を伝搬し、前言己基板に垂直または水平
な方向の偏光成分の一方のみに対して全反射条件を満た
すプロトン交換領域が前記光導波路におけるＸ交差の部
分に設けられていることを特徴とする。
（作用）
本発明の偏光分離素子では、ニオブ酸リチウム基板上に
交差するチタン拡散光導波路を作製し、この光導波路に
おける交差部分にプロトン交換領域を設け、異常光線に
対する表面屈折率変化Δｎ、の増加と常光線に対する表
面屈折率変化へｎ。
交差するチタン拡散光導波路を作製し、この光導波路に
おける交差部分にプロトン交換領域を設け、異常光線に
対する表面屈折率変化Δｎ、の増加と常光線に対する表
面屈折率変化へｎ。
の減少による効果によって異常光線と常光線（ＴＥ／Ｔ
）４ 制光に相当）に対して一方には内部全反射をおこ
させ、他方には屈折・透過をおこさせることにより、偏
光分離を行う。
）４ 制光に相当）に対して一方には内部全反射をおこ
させ、他方には屈折・透過をおこさせることにより、偏
光分離を行う。
（実施例）
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本願の第１の発明の第１の実施例を説明するた
めの平面図である。ニオブ酸リチウム基板１の上に導波
路幅６〜１０μｍ、膜厚４００〜６００のＹ分岐型チタ
ンストライプを形成し、９５０〜１１００℃で熱拡散を
行い単一モーヒフ分岐型チタン拡散光導波路２１を作製
する。安息香酸中に２００〜４００°Ｃの温度で数十分
浸しさらにアニールを行って形成したプロトン交換領域
３（図にハツチングを付して示す部分）を図に示すよう
な形状に設ける。チタン拡散による異常光線・常光線の
表面屈折率変化：Δｎｓ、Δｎｏは、それぞれ＋０．０
０２〜＋０．００４程度である。
めの平面図である。ニオブ酸リチウム基板１の上に導波
路幅６〜１０μｍ、膜厚４００〜６００のＹ分岐型チタ
ンストライプを形成し、９５０〜１１００℃で熱拡散を
行い単一モーヒフ分岐型チタン拡散光導波路２１を作製
する。安息香酸中に２００〜４００°Ｃの温度で数十分
浸しさらにアニールを行って形成したプロトン交換領域
３（図にハツチングを付して示す部分）を図に示すよう
な形状に設ける。チタン拡散による異常光線・常光線の
表面屈折率変化：Δｎｓ、Δｎｏは、それぞれ＋０．０
０２〜＋０．００４程度である。
これに対し、プロトン交換法で形成した場合はΔｎｓ＝
＋０．１２＋Δｎｏ ＝−０，０４と変化が大きいから
、チタン拡散光導波８＠２１とプロトン交換領域３の境
界面において、常光線の全反射条件を満たす大きな入射
角条件（θ１１＜０．１９ｒａｄ）が存在する。Ｙ分岐
角：０１□＜０．３８ｒａｄ以下で異常光線は屈折・透
過をし出力端２Ｃへ、常光線は全反射して出力端２ｄへ
出射し偏光分離が行われる。
＋０．１２＋Δｎｏ ＝−０，０４と変化が大きいから
、チタン拡散光導波８＠２１とプロトン交換領域３の境
界面において、常光線の全反射条件を満たす大きな入射
角条件（θ１１＜０．１９ｒａｄ）が存在する。Ｙ分岐
角：０１□＜０．３８ｒａｄ以下で異常光線は屈折・透
過をし出力端２Ｃへ、常光線は全反射して出力端２ｄへ
出射し偏光分離が行われる。
第２図は本願の第１の発明の第２の実施例を表す平面図
である。図に示すようにプロトン交換領域３を設けるこ
とにより、第１の実施例とは逆に常光線が屈折・透過し
、異常光線が全反射することにより偏光分離が行われる
。
である。図に示すようにプロトン交換領域３を設けるこ
とにより、第１の実施例とは逆に常光線が屈折・透過し
、異常光線が全反射することにより偏光分離が行われる
。
第３図は本願の第２の発明を説明するための平面図であ
る。第１図の実施例と同様の工程で、チタン拡散光導波
＃１２２およびプロトン交換領域３を図のように作製す
る。入射したランダム閤光先はチタン拡散光導波路２２
中をΔｎ、或はΔｎ。
る。第１図の実施例と同様の工程で、チタン拡散光導波
＃１２２およびプロトン交換領域３を図のように作製す
る。入射したランダム閤光先はチタン拡散光導波路２２
中をΔｎ、或はΔｎ。
を感じながらＴＥＩ光或はＴＭＩ光となって導波する。
図に示すように入射端２ａで励起されたＴＥ／ＴＭ１１
光のうち、常光線はプロトン交換領域３と光導波路に対
する屈折率差によって決定する全反射＋Ｐ＜θ、、（：
０．’１９ｒａｄ）を満たすような分岐角で入射し出射
端２Ｃに向けて全反射する。他方、異常光線はプロトン
交換領域３における屈折（θ３４＜０．３７ｒａｄ）を
満たすように分岐している出射端２ｄに向かう。
光のうち、常光線はプロトン交換領域３と光導波路に対
する屈折率差によって決定する全反射＋Ｐ＜θ、、（：
０．’１９ｒａｄ）を満たすような分岐角で入射し出射
端２Ｃに向けて全反射する。他方、異常光線はプロトン
交換領域３における屈折（θ３４＜０．３７ｒａｄ）を
満たすように分岐している出射端２ｄに向かう。
これに対し、入射端２ｂで励起されたＴ Ｅ 、／ＴＭ
慣光０うち、異常光線はプロトン交換領域３と光導波Ｆ
Ｍ３と光導波路に対する屈折率差によって決定する全反
射条件（θ３２＜０．３２ｒａｄ）を満たすような分岐
角で入射し出射端２ｄに向けて全反射する。他方、常光
線はプロトン交換領域３における屈折（θ１．く０．３
７ｒａｄ）を満たすように分岐している出射端２ｃに向
かう。以上のように常光線は出射＠２ｃに、異常光線は
出射端２ｄにそれぞれ内光分離される。
慣光０うち、異常光線はプロトン交換領域３と光導波Ｆ
Ｍ３と光導波路に対する屈折率差によって決定する全反
射条件（θ３２＜０．３２ｒａｄ）を満たすような分岐
角で入射し出射端２ｄに向けて全反射する。他方、常光
線はプロトン交換領域３における屈折（θ１．く０．３
７ｒａｄ）を満たすように分岐している出射端２ｃに向
かう。以上のように常光線は出射＠２ｃに、異常光線は
出射端２ｄにそれぞれ内光分離される。
（発明の効果）
以上に説明したように、本発明によれば、導波光波長に
依存せず高い分離比が得られ、作製時の形状誤差に対す
る分離比の変動を抑えられる導波形偏光分離素子を得る
ことができる。偏光分離機能を必要とする光集積回路に
おいて広帯域にわたり高い分離比を保証でき、作製トレ
ランスの大きい偏光分離素子を供給できるという本発明
の効果は極めて顕著なものであるといえる９ ２】
依存せず高い分離比が得られ、作製時の形状誤差に対す
る分離比の変動を抑えられる導波形偏光分離素子を得る
ことができる。偏光分離機能を必要とする光集積回路に
おいて広帯域にわたり高い分離比を保証でき、作製トレ
ランスの大きい偏光分離素子を供給できるという本発明
の効果は極めて顕著なものであるといえる９ ２】
第１図および第２図は本願の第１の発明の偏光分離素子
に関する互いに異なる実ａ例を示す平面図である。第３
図は本願の第２の発明の偏光分離素子の一実施例を示す
平面図である。第４図および第５図はそれぞれ従来の偏
光分離素子を示す平面図である。 １・・・ニオブ酸リチウム基板、２ｏ・・・チタン拡散
光導波路、２１・・・Ｙ分岐型チタン拡散光導波路、２
２・・・Ｘ分岐型チタン拡散光導波路、３・・・プロト
ン交換領域、４・・・膜圧τ１＋τ２のチタン拡散光導
波路のＸ分岐部分、５１．５２・・・プロトン交換光導
波路、２ａ、２ｂ、５ｂ−・・入射端、２ｃ。 ２ｄ、５ｃｍ・出射端、θ目、θ１２．θ３１．θ）２
θ３Ｓ・θ３４．θＳｌ、θｓ２・・・分岐角。 第２図 （，７７′ 第４ 図
に関する互いに異なる実ａ例を示す平面図である。第３
図は本願の第２の発明の偏光分離素子の一実施例を示す
平面図である。第４図および第５図はそれぞれ従来の偏
光分離素子を示す平面図である。 １・・・ニオブ酸リチウム基板、２ｏ・・・チタン拡散
光導波路、２１・・・Ｙ分岐型チタン拡散光導波路、２
２・・・Ｘ分岐型チタン拡散光導波路、３・・・プロト
ン交換領域、４・・・膜圧τ１＋τ２のチタン拡散光導
波路のＸ分岐部分、５１．５２・・・プロトン交換光導
波路、２ａ、２ｂ、５ｂ−・・入射端、２ｃ。 ２ｄ、５ｃｍ・出射端、θ目、θ１２．θ３１．θ）２
θ３Ｓ・θ３４．θＳｌ、θｓ２・・・分岐角。 第２図 （，７７′ 第４ 図
Claims (2)
- （１）ニオブ酸リチウム基板上にＹ分岐型チタン拡散光
導波路が形成されており、前記光導波路を伝搬し、前記
基板に垂直または水平な方向の偏光成分の一方のみに対
して全反射条件を満たすプロトン交換領域が前記光導波
路におけるＹ分岐の部分に設けられていることを特徴と
する導波形偏光分離素子。 - （２）ニオブ酸リチウム基板上にＸ分岐型チタン拡散光
導波路が形成されており、前記光導波路を伝搬し、前記
基板に垂直または水平な方向の偏光成分の一方のみに対
して全反射条件を満たすプロトン交換領域が前記光導波
路におけるＸ交差の部分に設けられていることを特徴と
する導波形偏光分離素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11457190A JPH0411208A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 導波形偏光分離素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11457190A JPH0411208A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 導波形偏光分離素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0411208A true JPH0411208A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14641163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11457190A Pending JPH0411208A (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 導波形偏光分離素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0411208A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06289241A (ja) * | 1993-04-02 | 1994-10-18 | Nec Corp | 偏光分離素子 |
| CN112578581A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-30 | 上海交通大学 | 一种基于铌酸锂y波导集成光学器件的电光偏振调制器 |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP11457190A patent/JPH0411208A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06289241A (ja) * | 1993-04-02 | 1994-10-18 | Nec Corp | 偏光分離素子 |
| CN112578581A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-30 | 上海交通大学 | 一种基于铌酸锂y波导集成光学器件的电光偏振调制器 |
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