JPH04298702A - 光回路及びその特性調節方法 - Google Patents
光回路及びその特性調節方法Info
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- JPH04298702A JPH04298702A JP4505091A JP4505091A JPH04298702A JP H04298702 A JPH04298702 A JP H04298702A JP 4505091 A JP4505091 A JP 4505091A JP 4505091 A JP4505091 A JP 4505091A JP H04298702 A JPH04298702 A JP H04298702A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に光通信用部品分野
で利用される平面型光回路及びその特性調節方法に関す
るものである。
で利用される平面型光回路及びその特性調節方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】石英ガラス基板やシリコン基板上に形成
可能な石英系ガラス導波路は、その組成が石英系ガラス
ファイバと殆ど等しいので、光ファイバとの整合性が良
く、実用的な導波形光部品の実現手段として研究開発が
進められている。石英系光導波路は、シリコン基板上に
アンダークラッド層を堆積し、更に、コア層を堆積し、
その後エッチングし、オーバークラッド層を堆積して製
造されている。
可能な石英系ガラス導波路は、その組成が石英系ガラス
ファイバと殆ど等しいので、光ファイバとの整合性が良
く、実用的な導波形光部品の実現手段として研究開発が
進められている。石英系光導波路は、シリコン基板上に
アンダークラッド層を堆積し、更に、コア層を堆積し、
その後エッチングし、オーバークラッド層を堆積して製
造されている。
【０００３】石英系導波路は、損失が低い、安定性が高
い、加工性が良い等の特徴があり、光合分岐回路等の受
動型部品を構成するうえでは非常に有用である。最近で
は、その特性を生かして、より高機能高集積化した平面
型光回路の作製が進められている。その中で、光の位相
を利用した光回路は電子回路では実現できにくい回路可
能にするので重要性が高い。
い、加工性が良い等の特徴があり、光合分岐回路等の受
動型部品を構成するうえでは非常に有用である。最近で
は、その特性を生かして、より高機能高集積化した平面
型光回路の作製が進められている。その中で、光の位相
を利用した光回路は電子回路では実現できにくい回路可
能にするので重要性が高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、光の位相を利
用した高機能高集積化光回路では、光の位相が導波路の
屈折率と光路長に強く依存するので、作製上の微細な屈
折率や導波路形状の変動が素子特性に大きく影響する。 従って、高集積光回路において、生産性を向上させるた
めには、製作上の微小な変動を修正する必要があり、局
所的に屈折率が制御できる光回路が望まれていた。
用した高機能高集積化光回路では、光の位相が導波路の
屈折率と光路長に強く依存するので、作製上の微細な屈
折率や導波路形状の変動が素子特性に大きく影響する。 従って、高集積光回路において、生産性を向上させるた
めには、製作上の微小な変動を修正する必要があり、局
所的に屈折率が制御できる光回路が望まれていた。
【０００５】また、局所的屈折率制御の応用として、波
長選択素子等として有用なグレーティングがある。この
グレーティングは、導波路において屈折率又は導波路構
造を周期的に変化させることによって特性の波長を選択
的に反射するものである。従来まで、グレーティングを
作製するには導波路中にガラスのエッチングによって凹
凸の周期構造を形成することが一般的であった。この場
合、エッチングによって効率的にグレーティングを得る
には、光の波長程度のピッチで且つピットと同程度の深
さを有する凹凸の周期構造を形成する必要があった。
長選択素子等として有用なグレーティングがある。この
グレーティングは、導波路において屈折率又は導波路構
造を周期的に変化させることによって特性の波長を選択
的に反射するものである。従来まで、グレーティングを
作製するには導波路中にガラスのエッチングによって凹
凸の周期構造を形成することが一般的であった。この場
合、エッチングによって効率的にグレーティングを得る
には、光の波長程度のピッチで且つピットと同程度の深
さを有する凹凸の周期構造を形成する必要があった。
【０００６】ところが、従来のエッチング技術でそのよ
うな精巧な凹凸の周期構造を作製するのは容易ではなか
った。特に、選択する波長が短くなればなるほど、凹凸
の周期間隔を狭くする必要があるため、その作製は一層
困難となっていた。また、通常、周期構造は導波路上部
にエッチングされるので選択波長に偏波依存性がある欠
点があった。
うな精巧な凹凸の周期構造を作製するのは容易ではなか
った。特に、選択する波長が短くなればなるほど、凹凸
の周期間隔を狭くする必要があるため、その作製は一層
困難となっていた。また、通常、周期構造は導波路上部
にエッチングされるので選択波長に偏波依存性がある欠
点があった。
【０００７】また、平面型光回路を構成する重要な要素
として、マッハツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ
）干渉計がある。このマッハツェンダー干渉計（以下、
ＭＺ干渉計と言う）は、二つの方向性結合器と、その方
向性結合器を結ぶ二本の導波路からなる光回路であり、
光スイッチや光分波器を構成する上で欠かすことのでき
ない部品である。しかし、ＭＺ干渉計では、僅かな屈折
率や導波路形状の変動が素子特性に大きく影響する。従
って、ＭＺ干渉計を用いた光回路において生産性を向上
させるに為には、作製上の微小な変動を修正する必要が
あったが、従来では困難であり、効果的な調節方法が望
まれていた。
として、マッハツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ
）干渉計がある。このマッハツェンダー干渉計（以下、
ＭＺ干渉計と言う）は、二つの方向性結合器と、その方
向性結合器を結ぶ二本の導波路からなる光回路であり、
光スイッチや光分波器を構成する上で欠かすことのでき
ない部品である。しかし、ＭＺ干渉計では、僅かな屈折
率や導波路形状の変動が素子特性に大きく影響する。従
って、ＭＺ干渉計を用いた光回路において生産性を向上
させるに為には、作製上の微小な変動を修正する必要が
あったが、従来では困難であり、効果的な調節方法が望
まれていた。
【０００８】一方、最近の導波路の屈折率制御に関する
研究により、ＧｅＯ２を添加した石英系光ファイバに紫
外線を照射すると、そのコアの屈折率が３×１０−５程
度変化したことがＢ．Ｍａｌｏらにより報告されている
（Ｂ．Ｍａｌｏ， ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．
１５，９５３（１９９０））。
研究により、ＧｅＯ２を添加した石英系光ファイバに紫
外線を照射すると、そのコアの屈折率が３×１０−５程
度変化したことがＢ．Ｍａｌｏらにより報告されている
（Ｂ．Ｍａｌｏ， ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．
１５，９５３（１９９０））。
【０００９】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、可視又は紫外光照射により、屈折率を効果
的且つ局所的に調節し、生産性を向上させた光回路及び
その特性調節方法を提供することを目的とする。更に、
本発明の他の目的は、可視又は紫外線照射による屈折率
変化を応用したＭＺ干渉計、グレーティングを有する光
回路及びその特性調節方法を提供することにある。
ものであり、可視又は紫外光照射により、屈折率を効果
的且つ局所的に調節し、生産性を向上させた光回路及び
その特性調節方法を提供することを目的とする。更に、
本発明の他の目的は、可視又は紫外線照射による屈折率
変化を応用したＭＺ干渉計、グレーティングを有する光
回路及びその特性調節方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の光回路の特性調節方法は平面基板上に石英系ガラ
スを素材として作製された光が伝搬するコア部と、該コ
ア部の周りに形成された該コア部よりも屈折率の低いク
ラッド部からなる光導波路により構成された光回路にお
いて、紫外領域の光に敏感なドーパントを前記コア部に
添加し、前記コア部に可視又は紫外領域のレーザ光を照
射することによって該導波路の屈折率を調節することを
特徴とするか、或いは、平面基板上に石英系ガラスを素
材として作成された光が伝搬するコア部と、該コア部の
周りに形成された該コア部よりも屈折率の低いクラッド
部とからなる光導波路より構成された二つの方向性結合
器と、該方向性結合器を結ぶ２本の導波路からなる光回
路において、少なくとも片方の前記導波路の前記コア部
に紫外線に敏感なドーパントを添加し、前記コア部に可
視又は紫外領域のレーザ光を照射して前記コア部の屈折
率を調節することを特徴とする。
発明の光回路の特性調節方法は平面基板上に石英系ガラ
スを素材として作製された光が伝搬するコア部と、該コ
ア部の周りに形成された該コア部よりも屈折率の低いク
ラッド部からなる光導波路により構成された光回路にお
いて、紫外領域の光に敏感なドーパントを前記コア部に
添加し、前記コア部に可視又は紫外領域のレーザ光を照
射することによって該導波路の屈折率を調節することを
特徴とするか、或いは、平面基板上に石英系ガラスを素
材として作成された光が伝搬するコア部と、該コア部の
周りに形成された該コア部よりも屈折率の低いクラッド
部とからなる光導波路より構成された二つの方向性結合
器と、該方向性結合器を結ぶ２本の導波路からなる光回
路において、少なくとも片方の前記導波路の前記コア部
に紫外線に敏感なドーパントを添加し、前記コア部に可
視又は紫外領域のレーザ光を照射して前記コア部の屈折
率を調節することを特徴とする。
【００１１】また、上記目的を達成する本発明の光回路
の構成は、上述した特性調節により特性が調整されるこ
と特徴とするか、或いは、平面基盤上に石英系ガラスを
素材として作製された光が伝搬するコア部と、該コア部
の周りに形成された該コア部よりも屈折率の低いクラッ
ド部からなる光導波路により構成された光回路において
、紫外領域の光に敏感なドーパントを前記コア部に添加
し、干渉させた可視又は紫外領域のレーザ光を該導波路
に照射することによって形成した屈折率変調型グレーテ
ィングを有することを特徴とする。
の構成は、上述した特性調節により特性が調整されるこ
と特徴とするか、或いは、平面基盤上に石英系ガラスを
素材として作製された光が伝搬するコア部と、該コア部
の周りに形成された該コア部よりも屈折率の低いクラッ
ド部からなる光導波路により構成された光回路において
、紫外領域の光に敏感なドーパントを前記コア部に添加
し、干渉させた可視又は紫外領域のレーザ光を該導波路
に照射することによって形成した屈折率変調型グレーテ
ィングを有することを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明は、紫外線に敏感なドーパントを添加し
た石英ガラス系導波路に紫外又は可視領域の発振波長を
有するレーザを光回路に照射し、光回路を構成する石英
系ガラス導波路の屈折率を局所的に調節することを主要
な特徴とし、また、本発明の他の特徴は、この局所的屈
折率調節法の重要な応用として、レーザ光を何らかの方
法で干渉させ、石英ガラス導波路に照射し、屈折率変調
型グレーティングを光回路中に作製することを特徴とす
る。
た石英ガラス系導波路に紫外又は可視領域の発振波長を
有するレーザを光回路に照射し、光回路を構成する石英
系ガラス導波路の屈折率を局所的に調節することを主要
な特徴とし、また、本発明の他の特徴は、この局所的屈
折率調節法の重要な応用として、レーザ光を何らかの方
法で干渉させ、石英ガラス導波路に照射し、屈折率変調
型グレーティングを光回路中に作製することを特徴とす
る。
【００１３】従って、屈折率調節の原理は、紫外線に敏
感なドーパントを添加した石英系ガラスにおいて屈折率
が紫外又は可視領域のレーザ光により変化することに基
づいている。この屈折率変化は、ドーパントが紫外領域
に吸収帯を有するために生じるものである。また、グレ
ーティングは、干渉したレーザ光を導波路に照射するこ
とによって干渉光強度に従って導波路のコアの屈折率を
周期的に変化させることにより形成される。グレーティ
ングの選択波長は、レーザ光の干渉縞と導波路の角度を
変えることによって調節される。
感なドーパントを添加した石英系ガラスにおいて屈折率
が紫外又は可視領域のレーザ光により変化することに基
づいている。この屈折率変化は、ドーパントが紫外領域
に吸収帯を有するために生じるものである。また、グレ
ーティングは、干渉したレーザ光を導波路に照射するこ
とによって干渉光強度に従って導波路のコアの屈折率を
周期的に変化させることにより形成される。グレーティ
ングの選択波長は、レーザ光の干渉縞と導波路の角度を
変えることによって調節される。
【００１４】屈折率調節の為に用いるレーザは、紫外領
域に発振波長を有するものに限らず、可視領域に発振波
長を有するレーザも使用可能である。可視領域のレーザ
によっても、２光子吸収により、紫外領域のレーザと同
様の変化を誘起するからである。本発明で使用可能なレ
ーザとしては、例えば、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ｎ２レーザ
、各種エキシマレーザ、Ａｒイオンレーザ、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザの第２次、第３次、第４次高周波等、紫外、可
視領域の波長を有するものが使用できる。
域に発振波長を有するものに限らず、可視領域に発振波
長を有するレーザも使用可能である。可視領域のレーザ
によっても、２光子吸収により、紫外領域のレーザと同
様の変化を誘起するからである。本発明で使用可能なレ
ーザとしては、例えば、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ｎ２レーザ
、各種エキシマレーザ、Ａｒイオンレーザ、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザの第２次、第３次、第４次高周波等、紫外、可
視領域の波長を有するものが使用できる。
【００１５】図１にＭＺ干渉計の位相が調節できる原理
を示す。図１中、１ａ，１ｂは方向性結合器、２ａ，２
ｂは二つの方向性結合器１ａ，１ｂを結ぶ導波路である
。導波路２ａ，２ｂの両端をそれぞれポートａ１，ａ２
，ｂ１，ｂ２とする。ここでは、簡単のために、ＭＺ干
渉計の二つの方向性結合器１ａ，１ｂは、同一のものと
し、その方向性結合器１ａ，１ｂの結合長をＬ０とした
。
を示す。図１中、１ａ，１ｂは方向性結合器、２ａ，２
ｂは二つの方向性結合器１ａ，１ｂを結ぶ導波路である
。導波路２ａ，２ｂの両端をそれぞれポートａ１，ａ２
，ｂ１，ｂ２とする。ここでは、簡単のために、ＭＺ干
渉計の二つの方向性結合器１ａ，１ｂは、同一のものと
し、その方向性結合器１ａ，１ｂの結合長をＬ０とした
。
【００１６】ここで、可視又は赤外光レーザを照射して
、片方の導波路２ａの方向性結合器１ａ，１ｂの間にお
ける導波路長ΔＬ１の部分（図中、斜線部分）において
、屈折率がΔｎ変化したとする。その後、波長λの光が
このＭＺ干渉計のポートａ１から導波路２ａに入射した
とすると、この光は方向性結合器１ａ，１ｂで、導波路
２ａから導波路２ｂへと分岐し、ポートａ２，ｂ２から
出力する。この場合、ポートｂ２のポートａ２に対する
出力比Ｉｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）は次式で表される。 Ｉｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）＝ｃｏｓ２（πΔｎΔＬ１／λ）
ｓｉｎ２（πＬＯ／ＬＣ（λ））…（１） 但し、ＬＣ
（λ）は方向性結合器１ａ，１ｂの完全結合長である。
、片方の導波路２ａの方向性結合器１ａ，１ｂの間にお
ける導波路長ΔＬ１の部分（図中、斜線部分）において
、屈折率がΔｎ変化したとする。その後、波長λの光が
このＭＺ干渉計のポートａ１から導波路２ａに入射した
とすると、この光は方向性結合器１ａ，１ｂで、導波路
２ａから導波路２ｂへと分岐し、ポートａ２，ｂ２から
出力する。この場合、ポートｂ２のポートａ２に対する
出力比Ｉｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）は次式で表される。 Ｉｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）＝ｃｏｓ２（πΔｎΔＬ１／λ）
ｓｉｎ２（πＬＯ／ＬＣ（λ））…（１） 但し、ＬＣ
（λ）は方向性結合器１ａ，１ｂの完全結合長である。
【００１７】この（１） 式から明らかなように次式（
２） を満たすときに、出力が反転する。 λ＝ΔｎΔＬ１ …（２） 波長１．３μｍにおいてΔｎが３×１０−５変化したと
すると、ΔＬ１の値として３．３ｃｍの値が得られる。 従って、ＭＺ干渉計を構成する導波路長が充分であれば
ＭＺ干渉計の特性を調節することができる。
２） を満たすときに、出力が反転する。 λ＝ΔｎΔＬ１ …（２） 波長１．３μｍにおいてΔｎが３×１０−５変化したと
すると、ΔＬ１の値として３．３ｃｍの値が得られる。 従って、ＭＺ干渉計を構成する導波路長が充分であれば
ＭＺ干渉計の特性を調節することができる。
【００１８】ここで、屈折率変化の為に用いるレーザの
波長は、導波路に添加するドーパントにより変化する。 ドーパントとして、ＧｅＯ２を使用する場合には、屈折
率変化は波長２４５ｎｍのＧｅＯ２に関連した吸収に起
因するので、レーザは波長２４５ｎｍ付近に発振波長を
有するものが使用できる。可視域のレーザでも２光子吸
収により、同様な変化を誘起するからである。従って、
Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ｎ２レーザ、各種のエキシマレーザ
、Ａｒイオンレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２次、第
３次、第４次高周波等、紫外、可視領域の波長を有する
レーザが使用可能である。
波長は、導波路に添加するドーパントにより変化する。 ドーパントとして、ＧｅＯ２を使用する場合には、屈折
率変化は波長２４５ｎｍのＧｅＯ２に関連した吸収に起
因するので、レーザは波長２４５ｎｍ付近に発振波長を
有するものが使用できる。可視域のレーザでも２光子吸
収により、同様な変化を誘起するからである。従って、
Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ｎ２レーザ、各種のエキシマレーザ
、Ａｒイオンレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２次、第
３次、第４次高周波等、紫外、可視領域の波長を有する
レーザが使用可能である。
【００１９】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図２に本発明の第一の実施例
を示す。本実施例は、ＧｅＯ２を添加した石英系光導波
路によりＭＺ干渉計を構成したものである。同図に示す
ように、このＭＺ干渉計では通常の方法で、シリコン基
板４上にＧｅＯ２を添加した石英系ガラス導波路２ｃ，
２ｄが形成されている。導波路２ｃ，２ｄのコアは、矩
形であり、サイズは７×７μｍである。コアとクラッド
の屈折率差は０．７５％とした。
参照して詳細に説明する。図２に本発明の第一の実施例
を示す。本実施例は、ＧｅＯ２を添加した石英系光導波
路によりＭＺ干渉計を構成したものである。同図に示す
ように、このＭＺ干渉計では通常の方法で、シリコン基
板４上にＧｅＯ２を添加した石英系ガラス導波路２ｃ，
２ｄが形成されている。導波路２ｃ，２ｄのコアは、矩
形であり、サイズは７×７μｍである。コアとクラッド
の屈折率差は０．７５％とした。
【００２０】導波路２ｃ，２ｄの間には二個の方向性結
合器１ｃ，１ｄが配置されており、これらの方向性結合
器１ｃ，１ｄは、結合率が波長１．３μｍでほぼ５０％
となるように調節した。ＭＺ干渉計の長さとしては、二
個の方向性結合器１ｃ，１ｄの中心間の距離であるとす
ると、本実施例では３ｃｍであった。また、導波路２ｃ
，２ｄの両端には、それぞれ入出力用の光ファイバ３ａ
，３ｂ，３ｃ，３ｄが接続されている。
合器１ｃ，１ｄが配置されており、これらの方向性結合
器１ｃ，１ｄは、結合率が波長１．３μｍでほぼ５０％
となるように調節した。ＭＺ干渉計の長さとしては、二
個の方向性結合器１ｃ，１ｄの中心間の距離であるとす
ると、本実施例では３ｃｍであった。また、導波路２ｃ
，２ｄの両端には、それぞれ入出力用の光ファイバ３ａ
，３ｂ，３ｃ，３ｄが接続されている。
【００２１】作製したＭＺ干渉計に波長４８８ｎｍのＡ
ｒイオンレーザを伝搬させ、照射前後の特性変化を調べ
た。Ａｒイオンレーザは光ファイバ３ａから導入した。 Ａｒイオンレーザの入射パワーは１Ｗ、照射時間は３０
分とした。 波長４８８ｎｍでは方向性結合器１ｃ，１ｄの結合率は
ほぼ零であるから、Ａｒイオンレーザの光は、導波路２
ｃだけを伝搬して、導波路２ｃに屈折率変化を誘起する
。この場合、屈折率変化の生じる長さΔＬ１としてはＭ
Ｚ干渉計の導波路全長（３ｃｍ）であると考えられる。
ｒイオンレーザを伝搬させ、照射前後の特性変化を調べ
た。Ａｒイオンレーザは光ファイバ３ａから導入した。 Ａｒイオンレーザの入射パワーは１Ｗ、照射時間は３０
分とした。 波長４８８ｎｍでは方向性結合器１ｃ，１ｄの結合率は
ほぼ零であるから、Ａｒイオンレーザの光は、導波路２
ｃだけを伝搬して、導波路２ｃに屈折率変化を誘起する
。この場合、屈折率変化の生じる長さΔＬ１としてはＭ
Ｚ干渉計の導波路全長（３ｃｍ）であると考えられる。
【００２２】ＭＺ干渉計の特性は、波長１．５５μｍの
半導体レーザを光ファイバ３ａから導入して調べた。そ
の結果、Ａｒイオンレーザ照射前では、ファイバ３ｃ，
３ｄの出力比（Ｉ３ｄ／（Ｉ３ｃ＋Ｉ３ｄ））は、０．
９５であったが、照射後はその出力比が０．８５に変化
したことが確認された。このように、本実施例では、Ａ
ｒイオンレーザ照射により、導波路の屈折率を変化させ
て、ＭＺ干渉計の出力を調節することが可能できた。
半導体レーザを光ファイバ３ａから導入して調べた。そ
の結果、Ａｒイオンレーザ照射前では、ファイバ３ｃ，
３ｄの出力比（Ｉ３ｄ／（Ｉ３ｃ＋Ｉ３ｄ））は、０．
９５であったが、照射後はその出力比が０．８５に変化
したことが確認された。このように、本実施例では、Ａ
ｒイオンレーザ照射により、導波路の屈折率を変化させ
て、ＭＺ干渉計の出力を調節することが可能できた。
【００２３】次に、本発明の第二の実施例について、図
３を参照して詳細に説明する。本実施例は、石英系導波
路においてエキシマレーザによりＭＺ干渉計の特性を変
化させたものである。また、本実施例のＭＺ干渉計は非
対称型であり、周波数又は波長分波器として動作する。 即ち、シリコン基板４ａ上にはＧｅＯ２を添加した石英
ガラス導波路２ｅ，２ｆが通常の方法で形成され、導波
路２ｅは導波路２ｆより長くなっている。ここで、導波
路２ｅ，２ｆの光路長差ΔＬ２は１ｃｍとして、周波数
１０ＧＨｚ間隔で入射光を分波できるように設計した。 導波路２ｅ，２ｆのコアは矩形であり、サイズは８×８
μｍである。コアとクラッドの屈折率差は０．２５％と
した。導波路２ｅ，２ｆの両端には、それぞれ入出力用
の光ファイバ３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈが接続されている
。シリコン基板４ａ上面には、エキシマレーザ光の照射
領域を制限する遮蔽用の金属膜５が置かれている。この
金属膜５は、導波路２ｆを部分的に露出する窓部を有し
ている。
３を参照して詳細に説明する。本実施例は、石英系導波
路においてエキシマレーザによりＭＺ干渉計の特性を変
化させたものである。また、本実施例のＭＺ干渉計は非
対称型であり、周波数又は波長分波器として動作する。 即ち、シリコン基板４ａ上にはＧｅＯ２を添加した石英
ガラス導波路２ｅ，２ｆが通常の方法で形成され、導波
路２ｅは導波路２ｆより長くなっている。ここで、導波
路２ｅ，２ｆの光路長差ΔＬ２は１ｃｍとして、周波数
１０ＧＨｚ間隔で入射光を分波できるように設計した。 導波路２ｅ，２ｆのコアは矩形であり、サイズは８×８
μｍである。コアとクラッドの屈折率差は０．２５％と
した。導波路２ｅ，２ｆの両端には、それぞれ入出力用
の光ファイバ３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈが接続されている
。シリコン基板４ａ上面には、エキシマレーザ光の照射
領域を制限する遮蔽用の金属膜５が置かれている。この
金属膜５は、導波路２ｆを部分的に露出する窓部を有し
ている。
【００２４】導波路２ｅ，２ｆの間には２個の方向性結
合器１ｅ，１ｆが配置され、これら方向性結合器１ｅ，
１ｆでは、結合率が波長１．５５μｍでほぼ５０％とな
るように調整した。短い導波路２ｆの二つの方向性結合
器１ｅ，１ｆの中心間距離を５ｃｍとした。
合器１ｅ，１ｆが配置され、これら方向性結合器１ｅ，
１ｆでは、結合率が波長１．５５μｍでほぼ５０％とな
るように調整した。短い導波路２ｆの二つの方向性結合
器１ｅ，１ｆの中心間距離を５ｃｍとした。
【００２５】作製したＭＺ干渉計に上部より波長２４５
μｍのＫｒＦエキシマレーザ光を照射し、照射前後の特
性変化を調べた。ＫｒＦエキシマレーザ光は、エキシマ
レーザ６から出射され、ミラー７及びレンズ８ａ，８ｂ
を介して、遮蔽用の金属膜５の窓部を通じて導波路２ｆ
に照射された。従って、エキシマレーザ光は導波路２ｆ
だけに屈折率変化を誘起する。ＫｒＦエキシマレーザ光
は繰り返し１０ｋＨｚ，エネルギー１ｍＪのものを用い
た。照射領域は、５０μｍ×１０ｍｍであった。
μｍのＫｒＦエキシマレーザ光を照射し、照射前後の特
性変化を調べた。ＫｒＦエキシマレーザ光は、エキシマ
レーザ６から出射され、ミラー７及びレンズ８ａ，８ｂ
を介して、遮蔽用の金属膜５の窓部を通じて導波路２ｆ
に照射された。従って、エキシマレーザ光は導波路２ｆ
だけに屈折率変化を誘起する。ＫｒＦエキシマレーザ光
は繰り返し１０ｋＨｚ，エネルギー１ｍＪのものを用い
た。照射領域は、５０μｍ×１０ｍｍであった。
【００２６】本実施例のＭＺ干渉計の特性を調べるため
に、中心波長１．５５μｍの電流掃引型半導体レーザを
光ファイバ３ｅから光回路に導入した。本実施例では、
エキシマレーザの照射中にＭＺ干渉計の特性変化をモニ
ターすることができる。図４は、２０分照射後における
光ファイバ３ｇからの出力の周波数依存性を照射前と比
較して示す。図４に示すように１．５５μｍ付近の信号
光における周波数選択位置がエキシマレーザ照射により
調節されていることが判る。このように、本実施例では
、エキシマレーザ照射により、ＭＺ干渉計の特性を調節
することが可能できた。
に、中心波長１．５５μｍの電流掃引型半導体レーザを
光ファイバ３ｅから光回路に導入した。本実施例では、
エキシマレーザの照射中にＭＺ干渉計の特性変化をモニ
ターすることができる。図４は、２０分照射後における
光ファイバ３ｇからの出力の周波数依存性を照射前と比
較して示す。図４に示すように１．５５μｍ付近の信号
光における周波数選択位置がエキシマレーザ照射により
調節されていることが判る。このように、本実施例では
、エキシマレーザ照射により、ＭＺ干渉計の特性を調節
することが可能できた。
【００２７】尚、上記実施例において、導波路に添加さ
れるＧｅＯ２の濃度に関しては、ＭＺ干渉計の長さによ
り調節が可能であるので、特に制限されるものではない
。 また、上記実施例では、ドーパントとしてＧｅＯ２を用
いたが、その他にも、ＴｉＯ２，Ｃｅ２Ｏ３等の紫外領
域に吸収を有し、紫外線に敏感なドーパントを使用して
もよい。
れるＧｅＯ２の濃度に関しては、ＭＺ干渉計の長さによ
り調節が可能であるので、特に制限されるものではない
。 また、上記実施例では、ドーパントとしてＧｅＯ２を用
いたが、その他にも、ＴｉＯ２，Ｃｅ２Ｏ３等の紫外領
域に吸収を有し、紫外線に敏感なドーパントを使用して
もよい。
【００２８】図５に本発明の第三の実施例を示す。本実
施例は、干渉させたエキシマレーザ光を石英系ガラス導
波路に照射することにより、導波路中に波長１．５５μ
ｍ用のグレーティングを形成したものである。即ち、シ
リコン基板１４上には通常の方法により、ＧｅＯ２を添
加した石英系ガラス導波路が作製されている。この導波
路のコアは矩形であり、サイズは７μｍ×７μｍである
。コアとクラッドの屈折率差は０．７５％とした。
施例は、干渉させたエキシマレーザ光を石英系ガラス導
波路に照射することにより、導波路中に波長１．５５μ
ｍ用のグレーティングを形成したものである。即ち、シ
リコン基板１４上には通常の方法により、ＧｅＯ２を添
加した石英系ガラス導波路が作製されている。この導波
路のコアは矩形であり、サイズは７μｍ×７μｍである
。コアとクラッドの屈折率差は０．７５％とした。
【００２９】このような導波路付きのシリコン基板１４
に、エキシマレーザ１から出射した波長２４５ｎｍのＫ
ｒＦエキシマレーザをハーフミラー２及び全反射ミラー
３ａ，３ｂよりなる干渉光学系により干渉させて照射し
た。ＫｒＦエキシマレーザには、繰り返し１０Ｈｚ，エ
ネルギー密度１００ｍＪのものを用いた。照射した導波
路の長さは１０ｍｍとし、照射時間は２０分とした。グ
レーティングの選択波長を決めるために、レーザの干渉
縞と導波路の角度を変えてグレーティングを作製した。
に、エキシマレーザ１から出射した波長２４５ｎｍのＫ
ｒＦエキシマレーザをハーフミラー２及び全反射ミラー
３ａ，３ｂよりなる干渉光学系により干渉させて照射し
た。ＫｒＦエキシマレーザには、繰り返し１０Ｈｚ，エ
ネルギー密度１００ｍＪのものを用いた。照射した導波
路の長さは１０ｍｍとし、照射時間は２０分とした。グ
レーティングの選択波長を決めるために、レーザの干渉
縞と導波路の角度を変えてグレーティングを作製した。
【００３０】グレーティングの特性を調べるため、中心
波長１．５５μｍのＬＥＤをファイバから光回路に導入
し、測定にはスペクトルアナライザーを用いた。その結
果、角度２５°の時にグレーティングの選択波長が１．
５５μｍになり、グレーティングの反射率は９０％であ
った。また、本実施例で作製されたグレーティングでは
偏波依存性が殆ど観測されなかった。このように、干渉
させたエキシマレーザの照射により、波長選択特性を有
するグレーティングを形成することができた。
波長１．５５μｍのＬＥＤをファイバから光回路に導入
し、測定にはスペクトルアナライザーを用いた。その結
果、角度２５°の時にグレーティングの選択波長が１．
５５μｍになり、グレーティングの反射率は９０％であ
った。また、本実施例で作製されたグレーティングでは
偏波依存性が殆ど観測されなかった。このように、干渉
させたエキシマレーザの照射により、波長選択特性を有
するグレーティングを形成することができた。
【００３１】図６に本発明の第四の実施例を示す。本実
施例は、スリットを用いて干渉させたＡｒイオンレーザ
光の照射により、ＧｅＯ２の添加した石英系ガラス導波
路に波長１．３μｍ用のグレーティングを作製したもの
である。即ち、シリコン基板１４ａ上には通常の方法に
より、ＧｅＯ２を添加した石英系ガラス導波路が作製さ
れている。この導波路のコアは矩形であり、サイズは８
μｍ×８μｍである。コアとクラッドの屈折率差は０．
２５％とした。
施例は、スリットを用いて干渉させたＡｒイオンレーザ
光の照射により、ＧｅＯ２の添加した石英系ガラス導波
路に波長１．３μｍ用のグレーティングを作製したもの
である。即ち、シリコン基板１４ａ上には通常の方法に
より、ＧｅＯ２を添加した石英系ガラス導波路が作製さ
れている。この導波路のコアは矩形であり、サイズは８
μｍ×８μｍである。コアとクラッドの屈折率差は０．
２５％とした。
【００３２】このような導波路付きのシリコン基板１４
ａに、Ａｒイオンレーザ１５から出射したＡｒイオンレ
ーザ光を対物レンズ１７に通過させ、スリット１６で干
渉させて照射した。Ａｒイオンレーザ光の波長は４８８
ｎｍ、出力は１５Ｗ、照射時間は３０分とした。特性に
ついては、第三の実施例と同様な方法により調べた。そ
の結果、波長１．３μｍ帯で反射率８５％、選択波長幅
２０ＧＨｚ（０．０５ｎｍ）であった。このように、本
実施例では、スリットを用いて干渉させたＡｒイオンレ
ーザ光の照射により、狭帯域のグレーティングを形成す
ることができた。
ａに、Ａｒイオンレーザ１５から出射したＡｒイオンレ
ーザ光を対物レンズ１７に通過させ、スリット１６で干
渉させて照射した。Ａｒイオンレーザ光の波長は４８８
ｎｍ、出力は１５Ｗ、照射時間は３０分とした。特性に
ついては、第三の実施例と同様な方法により調べた。そ
の結果、波長１．３μｍ帯で反射率８５％、選択波長幅
２０ＧＨｚ（０．０５ｎｍ）であった。このように、本
実施例では、スリットを用いて干渉させたＡｒイオンレ
ーザ光の照射により、狭帯域のグレーティングを形成す
ることができた。
【００３３】図７は本発明の第五の実施例を示すもので
ある。本実施例では、石英系光導波路中にＡｒイオンレ
ーザを導波路に伝搬させることにより、グレーティング
を作製したものである。同図に示すように、シリコン基
板１４ｂ上には通常の方法により、ＧｅＯ２を添加した
石英系ガラス導波路型ＭＺ干渉計が作製されている。こ
の導波路のコアは矩形であり、サイズは７μｍ×７μｍ
である。コアとクラッドの屈折率差は０．７５％とした
。
ある。本実施例では、石英系光導波路中にＡｒイオンレ
ーザを導波路に伝搬させることにより、グレーティング
を作製したものである。同図に示すように、シリコン基
板１４ｂ上には通常の方法により、ＧｅＯ２を添加した
石英系ガラス導波路型ＭＺ干渉計が作製されている。こ
の導波路のコアは矩形であり、サイズは７μｍ×７μｍ
である。コアとクラッドの屈折率差は０．７５％とした
。
【００３４】このような導波路付きのシリコン基板１４
ａに、Ａｒイオンレーザ１５ａから出射したＡｒイオン
レーザ光を対物レンズ１８を通して導入した。Ａｒイオ
ンレーザ光の波長は４８８ｎｍ、出力は０．２Ｗ、照射
時間は３０分とした。本実施例では、導波路において入
射したレーザ光と、入射側と反対の端面でフレネル反射
（反射率４％程度）した光が干渉することにより、屈折
率変調を誘起し、グレーティングを形成した。特性につ
いては第三の実施例と同様な方法により調べた。その結
果、選択波長４８８ｎｍで反射率９５％であった。この
ように、本実施例では、フレネル反射を利用したＡｒイ
オンレーザ光の伝搬により、高効率なグレーティングを
形成することができた。
ａに、Ａｒイオンレーザ１５ａから出射したＡｒイオン
レーザ光を対物レンズ１８を通して導入した。Ａｒイオ
ンレーザ光の波長は４８８ｎｍ、出力は０．２Ｗ、照射
時間は３０分とした。本実施例では、導波路において入
射したレーザ光と、入射側と反対の端面でフレネル反射
（反射率４％程度）した光が干渉することにより、屈折
率変調を誘起し、グレーティングを形成した。特性につ
いては第三の実施例と同様な方法により調べた。その結
果、選択波長４８８ｎｍで反射率９５％であった。この
ように、本実施例では、フレネル反射を利用したＡｒイ
オンレーザ光の伝搬により、高効率なグレーティングを
形成することができた。
【００３５】また、本実施例では、シリコン基板１４ａ
の端面に誘電体ミラーを蒸着又は全反射ミラーを設置す
ることで作製効率を向上させることが可能である。
の端面に誘電体ミラーを蒸着又は全反射ミラーを設置す
ることで作製効率を向上させることが可能である。
【００３６】尚、上記実施例では、導波路に添加される
ＧｅＯ２の濃度に関しては、導波路の長さにより調節が
可能であるから、特に制限するものではない。また、以
上の実施例では、ドーパントとして、ＧｅＯ２を使用し
たが、その他にも、ＴｉＯ２，ＣｅＯ３など紫外領域に
吸収帯を有し、紫外線に敏感なドーパントが使用できる
ものである。
ＧｅＯ２の濃度に関しては、導波路の長さにより調節が
可能であるから、特に制限するものではない。また、以
上の実施例では、ドーパントとして、ＧｅＯ２を使用し
たが、その他にも、ＴｉＯ２，ＣｅＯ３など紫外領域に
吸収帯を有し、紫外線に敏感なドーパントが使用できる
ものである。
【００３７】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように本発明は、導波路のコア部に紫外線に敏感なド
ーパントを添加して、この導波路に可視又紫外光レーザ
を照射してコアの屈折率を局所的に且つ精密に調節する
ことができる。従って、本発明によれば、従来の光回路
作製法の変更を必要とせず、位相特性を調節した光回路
を効果的且つ簡便に提供することが出来る。また、本発
明は、既に作製された光回路を対象として実施できるの
で、規格外の出力特性の回路を所望の特性に変更するこ
とが出来、光回路の生産性が向上する。更に、本発明に
よるグレーティング作製法では、偏波依存性がなく、任
意の選択波長を有するグレーティングを光回路中に簡便
に作製することが出来、新機能光回路を安価に提供する
ことが出きる。また、本発明は、ＭＺ干渉計の出力特性
を効果的且つ簡便に調節することができる。
たように本発明は、導波路のコア部に紫外線に敏感なド
ーパントを添加して、この導波路に可視又紫外光レーザ
を照射してコアの屈折率を局所的に且つ精密に調節する
ことができる。従って、本発明によれば、従来の光回路
作製法の変更を必要とせず、位相特性を調節した光回路
を効果的且つ簡便に提供することが出来る。また、本発
明は、既に作製された光回路を対象として実施できるの
で、規格外の出力特性の回路を所望の特性に変更するこ
とが出来、光回路の生産性が向上する。更に、本発明に
よるグレーティング作製法では、偏波依存性がなく、任
意の選択波長を有するグレーティングを光回路中に簡便
に作製することが出来、新機能光回路を安価に提供する
ことが出きる。また、本発明は、ＭＺ干渉計の出力特性
を効果的且つ簡便に調節することができる。
【図１】本発明の光回路に係る原理図である。
【図２】本発明の第一の実施例に係る対称型ＭＺ干渉計
の構成図である。
の構成図である。
【図３】本発明の第二の実施例に係る非対称型ＭＺ干渉
計の構成図である。
計の構成図である。
【図４】本発明の第二の実施例で測定したレーザ照射に
よるＭＺ干渉計の特性変化を示すグラフである。
よるＭＺ干渉計の特性変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第三の実施例に係る光回路の構成図で
ある。
ある。
【図６】本発明の第四の実施例に係る光回路の構成図で
ある。
ある。
【図７】本発明の第五の実施例に係るＭＺ干渉計の構成
図である。
図である。
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 方向性結合器
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 導波路３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ 光ファ
イバ ４，４ａ シリコン基板 ５ 遮蔽用の金属膜 ６ エキシマレーザ ７ ミラー ８ａ，８ｂ レンズ １１ エキシマレーザ １２ ハーフミラー １３ａ，１３ｂは全反射ミラー １４，１４ａ，１４ｂ シリコン基板１５，１５ａ
Ａｒイオンレーザ １６ スリット １７，１８ 対物レンズ
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 導波路３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ 光ファ
イバ ４，４ａ シリコン基板 ５ 遮蔽用の金属膜 ６ エキシマレーザ ７ ミラー ８ａ，８ｂ レンズ １１ エキシマレーザ １２ ハーフミラー １３ａ，１３ｂは全反射ミラー １４，１４ａ，１４ｂ シリコン基板１５，１５ａ
Ａｒイオンレーザ １６ スリット １７，１８ 対物レンズ
Claims (4)
- 【請求項１】 平面基板上に石英系ガラスを素材とし
て作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りに
形成された該コア部よりも屈折率の低いクラッド部から
なる光導波路により構成された光回路において、紫外領
域の光に敏感なドーパントを前記コア部に添加し、前記
コア部に可視又は紫外領域のレーザ光を照射することに
よって該導波路の屈折率を調節することを特徴とする光
回路の特性調節方法。 - 【請求項２】 平面基板上に石英系ガラスを素材とし
て作成された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りに
形成された該コア部よりも屈折率の低いクラッド部とか
らなる光導波路より構成された二つの方向性結合器と、
該方向性結合器を結ぶ２本の導波路からなる光回路にお
いて、少なくとも片方の前記導波路の前記コア部に紫外
線に敏感なドーパントを添加し、前記コア部に可視又は
紫外領域のレーザ光を照射して前記コア部の屈折率を調
節することを特徴とする光回路の特性調節方法。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２の方法で特性が
調節されたこと特徴とする光回路。 - 【請求項４】 平面基盤上に石英系ガラスを素材とし
て作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りに
形成された該コア部よりも屈折率の低いクラッド部から
なる光導波路により構成された光回路において、紫外領
域の光に敏感なドーパントを前記コア部に添加し、干渉
させた可視又は紫外領域のレーザ光を該導波路に照射す
ることによって形成した屈折率変調型グレーティングを
有することを特徴とする光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4505091A JPH04298702A (ja) | 1991-02-07 | 1991-03-11 | 光回路及びその特性調節方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3659091 | 1991-02-07 | ||
| JP3-36590 | 1991-02-07 | ||
| JP4505091A JPH04298702A (ja) | 1991-02-07 | 1991-03-11 | 光回路及びその特性調節方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04298702A true JPH04298702A (ja) | 1992-10-22 |
Family
ID=26375664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4505091A Withdrawn JPH04298702A (ja) | 1991-02-07 | 1991-03-11 | 光回路及びその特性調節方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04298702A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08160240A (ja) * | 1994-12-09 | 1996-06-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | シリカ系光部品及びその製造方法 |
| JP2000047046A (ja) * | 1998-07-31 | 2000-02-18 | Toshiyuki Watanabe | 屈折率分布型光学成形体の製造方法 |
| US6192712B1 (en) | 1997-03-05 | 2001-02-27 | Nec Corporation | Optical waveguide fabrication method |
| WO2001038909A1 (fr) * | 1999-11-24 | 2001-05-31 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Fibre optique gainee, ensemble fibre optique, procedes de fabrication et substrat pur fibre optique |
| JP2001311847A (ja) * | 2000-02-22 | 2001-11-09 | Nec Corp | 屈折率の修正方法、屈折率の修正装置、及び光導波路デバイス |
| JP2004503812A (ja) * | 2000-06-14 | 2004-02-05 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 導波管装置の光路長を安定化させ調整する方法 |
| US6920264B2 (en) | 2002-06-11 | 2005-07-19 | Fujitsu Limited | Arrayed waveguide grating type wavelength division demultiplexer |
-
1991
- 1991-03-11 JP JP4505091A patent/JPH04298702A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH08160240A (ja) * | 1994-12-09 | 1996-06-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | シリカ系光部品及びその製造方法 |
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