JPH0434505A - 光導波路型デバイスとその製造方法 - Google Patents
光導波路型デバイスとその製造方法Info
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- JPH0434505A JPH0434505A JP14235690A JP14235690A JPH0434505A JP H0434505 A JPH0434505 A JP H0434505A JP 14235690 A JP14235690 A JP 14235690A JP 14235690 A JP14235690 A JP 14235690A JP H0434505 A JPH0434505 A JP H0434505A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
Landscapes
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- 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】
〔概要〕
光導波路型デバイスとその製造方法に関し、たとえば、
半導体レーザからの光を光導波路型デバイスを通して光
ファイバへ単一モードで効率よく簡易に結合することを
目的とし、 電気光学効果を有する基板上に部分的に屈折率を大きく
するような材料を拡散させ、少なくとも光入射端と光出
射端とを備えた光導波路を形成してなる光導波路型デバ
イスにおいて、前記光入射端と光出射端の少なくとも一
方の近傍の先導波路の断面形状が導波路端部に向かって
変化し、そのフィールド径が結合される光学素子のフィ
ールド径に近くなるように光導波路型デバイスとその製
造方法を構成する。
半導体レーザからの光を光導波路型デバイスを通して光
ファイバへ単一モードで効率よく簡易に結合することを
目的とし、 電気光学効果を有する基板上に部分的に屈折率を大きく
するような材料を拡散させ、少なくとも光入射端と光出
射端とを備えた光導波路を形成してなる光導波路型デバ
イスにおいて、前記光入射端と光出射端の少なくとも一
方の近傍の先導波路の断面形状が導波路端部に向かって
変化し、そのフィールド径が結合される光学素子のフィ
ールド径に近くなるように光導波路型デバイスとその製
造方法を構成する。
本発明は光導波路型デバイス、とくに、LiNbO5や
LiTa0,1などの電気光学効果を有する基板上の所
定部分にTiなどを拡散させて光導波路を形成して構成
される光変調器や光スィッチなどの光導波路型デバイス
が、結合される光学素子、たとえば、光ファイバに低損
失で結合されるための導波路端部の構成に関する。
LiTa0,1などの電気光学効果を有する基板上の所
定部分にTiなどを拡散させて光導波路を形成して構成
される光変調器や光スィッチなどの光導波路型デバイス
が、結合される光学素子、たとえば、光ファイバに低損
失で結合されるための導波路端部の構成に関する。
第4図は光導波路と光ファイバの結合関係を示す図で、
同図(イ)は上面図、同図(ロ)は側断面図である。図
中、1は基板で、たとえば、LiNb01のZカット板
、2は先導波路で、たとえば、基板1の表面にTiなど
の金属を巾約lOμmの光導波路となる部分だけに選択
的に拡散させ、その部分の屈折率を回りの部分よりも少
し大きくなるようにしである。同図(ロ)の側断面図で
、28部分は基板1のLiNbO5にTiが拡散した領
域、2b部分はTiの層にLiやOが拡散した領域を模
式的に示したものであり、光導波路2全体の厚さは約3
μm程度である。100は光ファイバ、たとえば、シン
グルモード光ファイバで直径約7μm程度のコア101
を中心にして、その周囲を屈折率かや\低いクラッド層
102が囲んでいる。
同図(イ)は上面図、同図(ロ)は側断面図である。図
中、1は基板で、たとえば、LiNb01のZカット板
、2は先導波路で、たとえば、基板1の表面にTiなど
の金属を巾約lOμmの光導波路となる部分だけに選択
的に拡散させ、その部分の屈折率を回りの部分よりも少
し大きくなるようにしである。同図(ロ)の側断面図で
、28部分は基板1のLiNbO5にTiが拡散した領
域、2b部分はTiの層にLiやOが拡散した領域を模
式的に示したものであり、光導波路2全体の厚さは約3
μm程度である。100は光ファイバ、たとえば、シン
グルモード光ファイバで直径約7μm程度のコア101
を中心にして、その周囲を屈折率かや\低いクラッド層
102が囲んでいる。
したがって、たとえば光が光導波路2を出射するときは
断面が細長い楕円状になっている。一方、光ファイバ1
00のコア101の断面は円形なので、先導波路2とコ
アlotとを直接突き合わせて結合すると、アスペクト
比とフィールド径の不整合によって光の結合損失が50
1にも達する場合があり実用上大きな問題となる。
断面が細長い楕円状になっている。一方、光ファイバ1
00のコア101の断面は円形なので、先導波路2とコ
アlotとを直接突き合わせて結合すると、アスペクト
比とフィールド径の不整合によって光の結合損失が50
1にも達する場合があり実用上大きな問題となる。
第5図は従来の光結合光学系の構成例を示す図で、光導
波路型デバイス10と光ファイバ100とを効率よく結
合するための代表的な一例を示したものである。すなわ
ち、光導波路2を出射した横に細長い楕円状の光ビーム
(図下部の左端)を、先ず、円柱レンズ6で長径を直径
とする円形ビーム(図下部の中央)に整形し、次に集束
性ロッドレンズ7により光ファイバ100のコア101
に結合するようにビーム径を調節(図下部の右端)する
もので現在量も多く用いられている。
波路型デバイス10と光ファイバ100とを効率よく結
合するための代表的な一例を示したものである。すなわ
ち、光導波路2を出射した横に細長い楕円状の光ビーム
(図下部の左端)を、先ず、円柱レンズ6で長径を直径
とする円形ビーム(図下部の中央)に整形し、次に集束
性ロッドレンズ7により光ファイバ100のコア101
に結合するようにビーム径を調節(図下部の右端)する
もので現在量も多く用いられている。
しかし、最近の長距離光通信に使用されるシングルモー
ドの光ファイバ100は、外径が125pmφ程度で、
コア101の大きさも10pmφ以下である。 一方、
上記従来の結合方法においては、それぞれの部品を支持
するホルダ類を含め構成部品数が多く、かつ、光導波路
型デバイス、レンズ。
ドの光ファイバ100は、外径が125pmφ程度で、
コア101の大きさも10pmφ以下である。 一方、
上記従来の結合方法においては、それぞれの部品を支持
するホルダ類を含め構成部品数が多く、かつ、光導波路
型デバイス、レンズ。
ファイバとの光軸合わせは数8m以下の精度が要求され
るので、部品加工と組立て調整に極めて高精度と熟練作
業を要し、部品価格が高価になるばかりでな(多大の工
数が必要になるなど多くの問題があり、その解決が必要
であった。
るので、部品加工と組立て調整に極めて高精度と熟練作
業を要し、部品価格が高価になるばかりでな(多大の工
数が必要になるなど多くの問題があり、その解決が必要
であった。
上記の課題は、電気光学効果を有する基板1上に部分的
に屈折率を大きくするような材料を拡散させ、少なくと
も光入射端21と光出射端22とを備えた光導波路2を
形成してなる光導波路型デバイスにおいて、前記光入射
端21と光出射端22の少な(とも一方の近傍の光導波
路2の断面形状が導波路端部20に向かって変化し、そ
のフィールド径が結合される光学素子のフィールド径に
近くなるように構成した光導波路型デバイスとその製造
方法により解決することができる。
に屈折率を大きくするような材料を拡散させ、少なくと
も光入射端21と光出射端22とを備えた光導波路2を
形成してなる光導波路型デバイスにおいて、前記光入射
端21と光出射端22の少な(とも一方の近傍の光導波
路2の断面形状が導波路端部20に向かって変化し、そ
のフィールド径が結合される光学素子のフィールド径に
近くなるように構成した光導波路型デバイスとその製造
方法により解決することができる。
本発明によれば、光導波路型デバイス10の光導波路2
の断面形状が導波路端部20に向かって変化し、その入
出射端のフィールド径が結合される光学素子のフィール
ド径に整合するように構成しであるので、極めて簡易に
、かつ、高効率に光デバイス間の光結合を行うことがで
きるのである。
の断面形状が導波路端部20に向かって変化し、その入
出射端のフィールド径が結合される光学素子のフィール
ド径に整合するように構成しであるので、極めて簡易に
、かつ、高効率に光デバイス間の光結合を行うことがで
きるのである。
第1図は本発明の実施例を示す図で、同図(イ)は上面
図、同図(ロ)は側断面図である。
図、同図(ロ)は側断面図である。
基板lには大きさ30mmX2mm、厚さ1mmのLi
NbO5のZ板の表面を鏡面研磨して使用した。
NbO5のZ板の表面を鏡面研磨して使用した。
この基板の上にTi蒸着膜を所定の形状と厚さに被着し
たのち、10506C1酸素中で10時間加熱して光導
波路2を形成したもので、光入射端と光出射端の両方ま
たは一方の導波路端部20に向かって約2mmの長さに
わたり、その断面形状が徐々に変化、たとえば、巾10
.czmから中5μmへと狭くなり、また、厚さが3μ
mから4μmへと厚くなるようにして導波路端部20を
構成しである。なお、図では簡略化のため一方の端部、
たとえば、光出射端側のみを図示しであるが他方の端部
についても同様である。すなわち、中央の光導波路2の
断面形状が、たとえば、10μmX3pmから、光出射
端の形状が、たとえば、5μmX4μmへと変化させら
れているので、光ファイバ100の直径lOμmのコア
101に対して極めて効率よく結合可能となる。
たのち、10506C1酸素中で10時間加熱して光導
波路2を形成したもので、光入射端と光出射端の両方ま
たは一方の導波路端部20に向かって約2mmの長さに
わたり、その断面形状が徐々に変化、たとえば、巾10
.czmから中5μmへと狭くなり、また、厚さが3μ
mから4μmへと厚くなるようにして導波路端部20を
構成しである。なお、図では簡略化のため一方の端部、
たとえば、光出射端側のみを図示しであるが他方の端部
についても同様である。すなわち、中央の光導波路2の
断面形状が、たとえば、10μmX3pmから、光出射
端の形状が、たとえば、5μmX4μmへと変化させら
れているので、光ファイバ100の直径lOμmのコア
101に対して極めて効率よく結合可能となる。
第2図は本発明を適用した光導波路型デバイスの例を示
す図である。
す図である。
図中、10は光導波路型デバイス、たとえば、マツハツ
エンダ型光変調器であり、よく知られているように電気
光学効果を有する基板1上に分岐先導波路を持った先導
波路2を形成し、さらに、分岐光導波路それぞれの上に
変調用電極を形成したものである。図示したごとく、光
入射端21と光出射端22には前記第1図で説明したの
と同様の断面形状が徐々に変化した導波路端部2oがそ
れぞれ形成されている。左側の光ファイバ100を経由
してこ\には図示してない半導体レーザから光を入射さ
せ、光導波路型デバイス10で変調信号電圧を印加して
光を変調し、右側の光ファイバ100を経由して、たと
えば、同じく図示してない光検知器で電気信号に変換す
るようになっている。本図の光導波路型デバイス10に
は光入射端21および光出射端22の両方に導波路端部
20を形成しであるので、結合損失は極めて小さく、断
面形状が徐々に変化した導波路端部20を形成してない
従来の直接結合の場合に比較して結合損失は約半分程度
と大巾に改善される。
エンダ型光変調器であり、よく知られているように電気
光学効果を有する基板1上に分岐先導波路を持った先導
波路2を形成し、さらに、分岐光導波路それぞれの上に
変調用電極を形成したものである。図示したごとく、光
入射端21と光出射端22には前記第1図で説明したの
と同様の断面形状が徐々に変化した導波路端部2oがそ
れぞれ形成されている。左側の光ファイバ100を経由
してこ\には図示してない半導体レーザから光を入射さ
せ、光導波路型デバイス10で変調信号電圧を印加して
光を変調し、右側の光ファイバ100を経由して、たと
えば、同じく図示してない光検知器で電気信号に変換す
るようになっている。本図の光導波路型デバイス10に
は光入射端21および光出射端22の両方に導波路端部
20を形成しであるので、結合損失は極めて小さく、断
面形状が徐々に変化した導波路端部20を形成してない
従来の直接結合の場合に比較して結合損失は約半分程度
と大巾に改善される。
第3図は本発明実施例デバイスを作成する例を示す図で
同図(イ)は上面図、同図(ロ)は断面図であり、以下
に具体的な主な工程の例を順を追って説明する。
同図(イ)は上面図、同図(ロ)は断面図であり、以下
に具体的な主な工程の例を順を追って説明する。
工程(1):平板な基板、たとえば、LiNbO3のZ
カット基板1の上に、金属膜3at たとえば、厚さ1
100nのTiを真空蒸着し、中央部の巾が10μmで
端面に向かって2mmの長さにわたって5μの巾に徐々
に狭くなるようにホトエツチングにより図示したごとき
形状を残して金属膜3aを除去する。
カット基板1の上に、金属膜3at たとえば、厚さ1
100nのTiを真空蒸着し、中央部の巾が10μmで
端面に向かって2mmの長さにわたって5μの巾に徐々
に狭くなるようにホトエツチングにより図示したごとき
形状を残して金属膜3aを除去する。
工程(2):上記処理基板の中央部の巾が10μmの部
分の金属膜3aを含む基板1の上にホトレジスト4を、
たとえば、厚さ300nmにコートする。
分の金属膜3aを含む基板1の上にホトレジスト4を、
たとえば、厚さ300nmにコートする。
工程(3)二上記処理基板の断面形状が徐々に変化した
導波路端部20となる部分が開いているマスク5、たと
えば、ステンレススチール製のマスクを導波路端部20
となる部分に一致させて重ねて、金属膜3b、たとえば
、Tiを真空蒸着により、たとえば、400nmの厚さ
にリフトオフ形成する。このときマスク5の中央部寄り
の端を若干基板端部側に張り出させておくことにより、
金属膜3bの中央部側を回り込み効果により図示したご
とく傾斜を持たせることができる。
導波路端部20となる部分が開いているマスク5、たと
えば、ステンレススチール製のマスクを導波路端部20
となる部分に一致させて重ねて、金属膜3b、たとえば
、Tiを真空蒸着により、たとえば、400nmの厚さ
にリフトオフ形成する。このときマスク5の中央部寄り
の端を若干基板端部側に張り出させておくことにより、
金属膜3bの中央部側を回り込み効果により図示したご
とく傾斜を持たせることができる。
工程(4):上記処理基板からレジスト4を公知の方法
で除去する。
で除去する。
工程(5):上記処理基板を酸素中で1050”C,1
0時間加熱して拡散処理を行う。これにより、基板中央
部寄りでは金属膜3a、すなわち、Tiは基板1である
LiNbO5の表面層に拡散して光導波路2の2a部分
を構成し、一方、Ti層には基板1中のLiや0が拡散
した領域2bを構成する。これに対して、基板端面部側
では金属膜3b、すなわち、Ti膜が金属膜38部分の
それよりも充分厚いので、Tiが基板1であるLiNb
O5の表面層に拡散した先導波路領域20aおよびTi
層に基板1中のLiや0が拡散した領域2゜bは、とも
に前記の先導波路領域2a、2bよりも厚くなる。した
がって、光導波路2は中央部の断面形状、たとえば、巾
10μm×深さ3μmから導波路端部20において端面
の断面形状、たとえば、巾5μm×深さ4μmへとフィ
ールド径を変化させられるのである。
0時間加熱して拡散処理を行う。これにより、基板中央
部寄りでは金属膜3a、すなわち、Tiは基板1である
LiNbO5の表面層に拡散して光導波路2の2a部分
を構成し、一方、Ti層には基板1中のLiや0が拡散
した領域2bを構成する。これに対して、基板端面部側
では金属膜3b、すなわち、Ti膜が金属膜38部分の
それよりも充分厚いので、Tiが基板1であるLiNb
O5の表面層に拡散した先導波路領域20aおよびTi
層に基板1中のLiや0が拡散した領域2゜bは、とも
に前記の先導波路領域2a、2bよりも厚くなる。した
がって、光導波路2は中央部の断面形状、たとえば、巾
10μm×深さ3μmから導波路端部20において端面
の断面形状、たとえば、巾5μm×深さ4μmへとフィ
ールド径を変化させられるのである。
以上述べた実施例は一例を示したもので、本発明の趣旨
に添うものである限り、使用する素材や構成あるいはそ
の作成方法などは適宜好ましいもの、あるいはその組み
合わせを用いてよいことは言うまでもない。
に添うものである限り、使用する素材や構成あるいはそ
の作成方法などは適宜好ましいもの、あるいはその組み
合わせを用いてよいことは言うまでもない。
以上説明したように、本発明によれば、光導波路型デバ
イス10の光導波路2の断面形状が導波路端部20に向
かって変化し、その入出射端のフィールド径が結合され
る光学素子のフィールド径に整合するように構成しであ
るので、極めて簡易に。
イス10の光導波路2の断面形状が導波路端部20に向
かって変化し、その入出射端のフィールド径が結合され
る光学素子のフィールド径に整合するように構成しであ
るので、極めて簡易に。
かつ、高効率に光デバイス間の光結合を行うことができ
、光導波路型デバイスの性能の向上と素子組立て時の作
業工数の削減に寄与するところが極めて大きい。
、光導波路型デバイスの性能の向上と素子組立て時の作
業工数の削減に寄与するところが極めて大きい。
第1図は本発明の実施例を示す図、
第2図は本発明を適用した光導波路型デバイスの例を示
す図、 第3図は本発明実施例デバイスを作成する例を示す図、 第4図は先導波路と光ファイバの結合関係を示す図、 第5図は従来の光結合光学系の構成例を示す図である。 図において、 lは基板、 2(2a、2b)は先導波路、 lOは光導波路型デバイス、 20は導波路端部である。 (ロ)側ti狛l 木そ帆n莢元例乞ホ1回 第1[ia $、t6乞通用しと辷繕違躇繁ずバイ1n例乞が1図%
2図 (イ)上面]幻 (ロ)鰐面図木元g
8大死伺デバイス2作咬てり勿乞示1図集、S口
す図、 第3図は本発明実施例デバイスを作成する例を示す図、 第4図は先導波路と光ファイバの結合関係を示す図、 第5図は従来の光結合光学系の構成例を示す図である。 図において、 lは基板、 2(2a、2b)は先導波路、 lOは光導波路型デバイス、 20は導波路端部である。 (ロ)側ti狛l 木そ帆n莢元例乞ホ1回 第1[ia $、t6乞通用しと辷繕違躇繁ずバイ1n例乞が1図%
2図 (イ)上面]幻 (ロ)鰐面図木元g
8大死伺デバイス2作咬てり勿乞示1図集、S口
Claims (2)
- (1)電気光学効果を有する基板(1)上に部分的に屈
折率を大きくするような材料を拡散させ、少なくとも光
入射端(21)と光出射端(22)とを備えた光導波路
(2)を形成してなる光導波路型デバイスにおいて、 前記光入射端(21)と光出射端(22)の少なくとも
一方の近傍の光導波路(2)の断面形状が導波路端部(
20)に向かって変化し、そのフィールド径が結合され
る光学素子のフィールド径に近くなるようにすることを
特徴とした光導波路型デバイス。 - (2)電気光学効果を有する基板(1)上に、中央部の
巾が端面に向かって徐々に変化するように金属膜(3a
)を形成する工程と、 前記中央部の金属膜(3a)を含む基板1の上にホトレ
ジスト(4)を被覆する工程と、 前記断面形状が徐々に変化して導波路端部(20)とな
る部分を開けたマスク(5)を前記導波路端部(20)
となる部分に一致させて重ね金属膜(3b)をリフトオ
フ形成する工程と、 前記レジスト(4)を除去したのち加熱処理を行う工程
とを少なくとも含むことを特徴とした光導波路型デバイ
スの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14235690A JPH0434505A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 光導波路型デバイスとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14235690A JPH0434505A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 光導波路型デバイスとその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0434505A true JPH0434505A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15313474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14235690A Pending JPH0434505A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 光導波路型デバイスとその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0434505A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5261017A (en) * | 1992-11-17 | 1993-11-09 | Gte Laboratories Incorporated | Optical waveguide enhanced laser to fiber coupling |
US6442315B1 (en) | 1997-11-18 | 2002-08-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical waveguide chip and method of formation thereof |
JP2002328244A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光部品 |
US7221823B2 (en) * | 1998-09-22 | 2007-05-22 | Digital Optics Corporation | Fiber coupler, system and associated methods for reducing back reflections |
US7285744B2 (en) * | 2003-08-21 | 2007-10-23 | Leister Process Technologies | Method and apparatus for simultaneously heating materials |
US8821035B2 (en) | 1998-09-22 | 2014-09-02 | Flir Systems, Inc. | Optical element and system using the same |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP14235690A patent/JPH0434505A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5261017A (en) * | 1992-11-17 | 1993-11-09 | Gte Laboratories Incorporated | Optical waveguide enhanced laser to fiber coupling |
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US7343069B2 (en) | 1998-09-22 | 2008-03-11 | Tessera North America, Inc. | Optical element and system using the same |
US7529446B2 (en) | 1998-09-22 | 2009-05-05 | Tessera North America, Inc. | Optical element and system using the same |
US7769258B2 (en) | 1998-09-22 | 2010-08-03 | Tessera North America, Inc. | Optical element and system using the same |
US8821035B2 (en) | 1998-09-22 | 2014-09-02 | Flir Systems, Inc. | Optical element and system using the same |
JP2002328244A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光部品 |
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