JPH06112555A - 光導波路 - Google Patents
光導波路Info
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- JPH06112555A JPH06112555A JP26093792A JP26093792A JPH06112555A JP H06112555 A JPH06112555 A JP H06112555A JP 26093792 A JP26093792 A JP 26093792A JP 26093792 A JP26093792 A JP 26093792A JP H06112555 A JPH06112555 A JP H06112555A
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- optical waveguide
- waveguide
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- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、屈折率が高くかつフォノンエネル
ギーの小さい化合物からなる非晶質材料をコアあるいは
コアをとりまく低屈折率部の材料として用いた光導波路
を構成する。 【構成】 本発明の第１の光導波路では、基板１上に形
成され、元素周期表の１Ａ，２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂ，
４Ｂ，５Ｂの元素のうちいずれか１種類以上の陽イオン
と、弗素、塩素、臭素、ヨウ素のうちいずれか１種類以
上の陰イオンとの組み合わせで構成されたハロゲン化物
膜からなるコア３と、前記コアをとり囲むように構成さ
れたクラッド層２とを具備している。本発明の第２の光
導波路では、基板上に形成され、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ａ
ｓ，Ｐ，Ｓｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，
Ｌａのうちいずれか２種類以上の元素からなるカルコゲ
ナイドと、該コアをとり囲むように構成されたクラッド
層とを具備している。
ギーの小さい化合物からなる非晶質材料をコアあるいは
コアをとりまく低屈折率部の材料として用いた光導波路
を構成する。 【構成】 本発明の第１の光導波路では、基板１上に形
成され、元素周期表の１Ａ，２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂ，
４Ｂ，５Ｂの元素のうちいずれか１種類以上の陽イオン
と、弗素、塩素、臭素、ヨウ素のうちいずれか１種類以
上の陰イオンとの組み合わせで構成されたハロゲン化物
膜からなるコア３と、前記コアをとり囲むように構成さ
れたクラッド層２とを具備している。本発明の第２の光
導波路では、基板上に形成され、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ａ
ｓ，Ｐ，Ｓｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，
Ｌａのうちいずれか２種類以上の元素からなるカルコゲ
ナイドと、該コアをとり囲むように構成されたクラッド
層とを具備している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路に係り、特に
光導波路を用いた光増幅器および導波路型レーザに関す
る。
光導波路を用いた光増幅器および導波路型レーザに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光導波路において、石英ガラスを主成分
とした石英系の光導波路は、伝送損失あるいはファイバ
との接続において優れた特性を有しており、集積光部品
として注目を集めている。導波路は、屈折率の大きいコ
ア部分と、屈折率の小さいクラッド部分から構成され、
エネルギーの集中度は、コア・クラッドの屈折率差、コ
ア径、光波の波長、モード次数によって決まる。現在の
石英系光導波路は光合分波、分岐等を行う受動型光素子
がほとんどであり、レーザや光増幅器などの機能を有す
る機能性導波路についての研究はなされていなかった。
とした石英系の光導波路は、伝送損失あるいはファイバ
との接続において優れた特性を有しており、集積光部品
として注目を集めている。導波路は、屈折率の大きいコ
ア部分と、屈折率の小さいクラッド部分から構成され、
エネルギーの集中度は、コア・クラッドの屈折率差、コ
ア径、光波の波長、モード次数によって決まる。現在の
石英系光導波路は光合分波、分岐等を行う受動型光素子
がほとんどであり、レーザや光増幅器などの機能を有す
る機能性導波路についての研究はなされていなかった。
【０００３】このような状況の中で、レーザあるいは光
増幅器としての機能を有する機能性導波路の開発が望ま
れており、石英系の導波路のコア部分にユーロピウムＥ
ｒを添加した光増幅器に関する報告がなされている
（Ｔ．ＫＩＴＡＧＡＷＡ，Ｋ．ＨＡＴＴＯＲＩ，Ｋ，Ｓ
ＨＵＴＯ，Ｍ．ＹＡＳＵ，Ｍ．ＫＯＢＡＹＡＳＨＩand
Ｍ．ＨＯＲＩＧＵＴＣＨＩ，“Amplification in Ebium
-Doped Silica-Based Planar Lightwave Circuits ”Op
tical Amplifiers and their applications,June 24-2
6,1992,SANTA FE,NEW MEXICO,Postdeadline Papers,PDI
）。
増幅器としての機能を有する機能性導波路の開発が望ま
れており、石英系の導波路のコア部分にユーロピウムＥ
ｒを添加した光増幅器に関する報告がなされている
（Ｔ．ＫＩＴＡＧＡＷＡ，Ｋ．ＨＡＴＴＯＲＩ，Ｋ，Ｓ
ＨＵＴＯ，Ｍ．ＹＡＳＵ，Ｍ．ＫＯＢＡＹＡＳＨＩand
Ｍ．ＨＯＲＩＧＵＴＣＨＩ，“Amplification in Ebium
-Doped Silica-Based Planar Lightwave Circuits ”Op
tical Amplifiers and their applications,June 24-2
6,1992,SANTA FE,NEW MEXICO,Postdeadline Papers,PDI
）。
【０００４】この報告では、Ｅｒを０．５５Wt% 含む導
波路長１９．４cmの石英系導波路を作製し、Ｔｉサファ
イアレーザの９８０nmで励起（６４０mW）し、１．５μ
m 領域で１３．７ｄＢのネットゲインを得ている。この
場合の利得係数は０．６５ｄＢ／mWである。しかし、こ
の場合、マトリックスとして、石英系のガラスを用いて
いるため、Ｅｒの添加濃度に限界があり、このため、導
波路長を短くすることが困難であるという欠点があっ
た。さらに光通信分野で使用されているもう１つの波長
帯である１．３μm 帯ではＰｒイオンを添加したＺｒＦ
4 系のフッ化物ガラスファイバを用いることによる光フ
ァイバアンプの可能性が報告されている。この場合、
１．３μm の発光に対応する遷移の間に幾つかの準位が
あり、遷移の始状態と最近接準位間エネルギー差が２９
００cm-1であるため、フォノンエネルギーの大きい石英
系ではマルチフォノンリラクセイションが著しく、１．
３μmにおける発光が得られないという問題もあった。
波路長１９．４cmの石英系導波路を作製し、Ｔｉサファ
イアレーザの９８０nmで励起（６４０mW）し、１．５μ
m 領域で１３．７ｄＢのネットゲインを得ている。この
場合の利得係数は０．６５ｄＢ／mWである。しかし、こ
の場合、マトリックスとして、石英系のガラスを用いて
いるため、Ｅｒの添加濃度に限界があり、このため、導
波路長を短くすることが困難であるという欠点があっ
た。さらに光通信分野で使用されているもう１つの波長
帯である１．３μm 帯ではＰｒイオンを添加したＺｒＦ
4 系のフッ化物ガラスファイバを用いることによる光フ
ァイバアンプの可能性が報告されている。この場合、
１．３μm の発光に対応する遷移の間に幾つかの準位が
あり、遷移の始状態と最近接準位間エネルギー差が２９
００cm-1であるため、フォノンエネルギーの大きい石英
系ではマルチフォノンリラクセイションが著しく、１．
３μmにおける発光が得られないという問題もあった。
【０００５】また、光導波路において曲げ回路を作製す
る場合、曲げ損失はコア・クラッドの比屈折率差に大き
く影響される。すなわち、曲げ損失はコアクラッドの比
屈折率差０．２５％の光導波路では３０mm以上、０．７
５％の光導波路では４mm以上である。このため、十分な
屈折率差を設けることにより、光部品の小形化をはかる
ことができるという可能性がある。ただし、このために
は十分に高い屈折率を有するガラスでコア部分を構成す
る必要があるが、石英系ではドーパントにより屈折率変
化をつけるため、ドーパントの添加濃度に限界があり、
十分な屈折率差が得られないという欠点もあった。
る場合、曲げ損失はコア・クラッドの比屈折率差に大き
く影響される。すなわち、曲げ損失はコアクラッドの比
屈折率差０．２５％の光導波路では３０mm以上、０．７
５％の光導波路では４mm以上である。このため、十分な
屈折率差を設けることにより、光部品の小形化をはかる
ことができるという可能性がある。ただし、このために
は十分に高い屈折率を有するガラスでコア部分を構成す
る必要があるが、石英系ではドーパントにより屈折率変
化をつけるため、ドーパントの添加濃度に限界があり、
十分な屈折率差が得られないという欠点もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の光導
波路では、ドーパントにより屈折率変化をつけるように
しているが、ドーパントの添加濃度に限界があるため、
十分な屈折率差が得られず、光部品の小型化をはかるこ
とができないという問題があった。
波路では、ドーパントにより屈折率変化をつけるように
しているが、ドーパントの添加濃度に限界があるため、
十分な屈折率差が得られず、光部品の小型化をはかるこ
とができないという問題があった。
【０００７】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、小型で高効率の機能性光導波路を提供することを目
的とする。
で、小型で高効率の機能性光導波路を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、屈折
率が高くかつフォノンエネルギーの小さい化合物からな
るハロゲン化物またはカルコゲナイドをコアとし、さら
に該コアをとりまくように低屈折率部の材料を形成した
光導波路を構成することを特徴とする。
率が高くかつフォノンエネルギーの小さい化合物からな
るハロゲン化物またはカルコゲナイドをコアとし、さら
に該コアをとりまくように低屈折率部の材料を形成した
光導波路を構成することを特徴とする。
【０００９】すなわち本発明の第１の光導波路では、基
板上に形成され、元素周期表の１Ａ，２Ａ，３Ａ，２
Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂの元素のうちいずれか１種類以上
の陽イオンと、弗素、塩素、臭素、ヨウ素のうちいずれ
か１種類以上の陰イオンとの組み合わせで構成されたハ
ロゲン化物膜からなるコアと、前記コアをとり囲むよう
に構成されたクラッド層とを具備している。
板上に形成され、元素周期表の１Ａ，２Ａ，３Ａ，２
Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂの元素のうちいずれか１種類以上
の陽イオンと、弗素、塩素、臭素、ヨウ素のうちいずれ
か１種類以上の陰イオンとの組み合わせで構成されたハ
ロゲン化物膜からなるコアと、前記コアをとり囲むよう
に構成されたクラッド層とを具備している。
【００１０】本発明の第２の光導波路では、基板上に形
成され、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ａｓ，Ｐ，Ｓｂ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌａのうちいずれか２種
類以上の元素からなるカルコゲナイドと、該コアをとり
囲むように構成されたクラッド層とを具備している。
成され、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ａｓ，Ｐ，Ｓｂ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌａのうちいずれか２種
類以上の元素からなるカルコゲナイドと、該コアをとり
囲むように構成されたクラッド層とを具備している。
【００１１】
【作用】本発明で使用するハロゲン化物あるいはカルコ
ゲナイドは、その構成イオンが石英のそれに比べて重く
かつ結合力が弱いことから石英に比べて十分に小さいフ
ォノンのエネルギーを有している。また、ハロゲン化物
あるいはカルコゲナイドは、その構成成分として希土類
を含むものがあり、石英では困難であった希土類イオン
の高濃度添加も可能であり、コア・クラッドの比屈折率
を大きくすることができる。
ゲナイドは、その構成イオンが石英のそれに比べて重く
かつ結合力が弱いことから石英に比べて十分に小さいフ
ォノンのエネルギーを有している。また、ハロゲン化物
あるいはカルコゲナイドは、その構成成分として希土類
を含むものがあり、石英では困難であった希土類イオン
の高濃度添加も可能であり、コア・クラッドの比屈折率
を大きくすることができる。
【００１２】さらに、本発明で使用するハロゲン化物あ
るいはカルコゲナイドのガラスあるいは非晶質は、石英
に比べ高い屈折率と長波長までの優れた透過性を有して
いるため、その結果従来困難であった、大きい非屈折率
差を有する導波路あるいは２μm 以上の長波長領域で使
用できる導波路の作製も可能である。
るいはカルコゲナイドのガラスあるいは非晶質は、石英
に比べ高い屈折率と長波長までの優れた透過性を有して
いるため、その結果従来困難であった、大きい非屈折率
差を有する導波路あるいは２μm 以上の長波長領域で使
用できる導波路の作製も可能である。
【００１３】なお、クラッドは、酸化物ガラス、弗化物
ガラス、カルコゲナイドガラス、有機ポリマー、石英ガ
ラスのいずれでもよい。
ガラス、カルコゲナイドガラス、有機ポリマー、石英ガ
ラスのいずれでもよい。
【００１４】望ましくは、特にコアを構成するハロゲン
化物あるいはカルコゲナイドに希土類イオンを添加する
ことにより、高濃度のイオン注入を行っても光学特性に
影響を与えることがない。
化物あるいはカルコゲナイドに希土類イオンを添加する
ことにより、高濃度のイオン注入を行っても光学特性に
影響を与えることがない。
【００１５】この光導波路に信号光と励起光を入射さ
せ、信号光を増幅するようにすれば光増幅器を構成する
ことができる。
せ、信号光を増幅するようにすれば光増幅器を構成する
ことができる。
【００１６】また、この光導波路の両端面にミラーを形
成し、端面より励起光を入射せしめるようにすれば、レ
ーザを構成することができる。
成し、端面より励起光を入射せしめるようにすれば、レ
ーザを構成することができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
つつ詳細に説明する。
【００１８】実施例１ この例では、カルコゲナイドガラスであるヒ素（Ａｓ）
３５mol%−イオウ（Ｓ）６５mol%の膜をクラッド材料と
して用い、このＡｓ３５mol%−Ｓ６５mol%の膜にプラセ
オジム（Ｐｒ）を添加して非屈折率差を形成したことを
特徴とするものである。
３５mol%−イオウ（Ｓ）６５mol%の膜をクラッド材料と
して用い、このＡｓ３５mol%−Ｓ６５mol%の膜にプラセ
オジム（Ｐｒ）を添加して非屈折率差を形成したことを
特徴とするものである。
【００１９】すなわち、図１に示すように、シリコン基
板１上にＡｓ３５mol%−Ｓ６５mol%の膜２をＣＶＤ法で
作製し、さらにＣＶＤ法によりＰｒを１wt% 添加したＡ
ｓ３８mol%−Ｓ６２mol%の膜３を４μm 作製し、ＲＩＥ
によりエッチングし、リッジ状のコアを形成した。さら
に、ＣＶＤ法で下地と同様の組成の膜２を作製し、比屈
折率差２．２％の光導波路を作製した。
板１上にＡｓ３５mol%−Ｓ６５mol%の膜２をＣＶＤ法で
作製し、さらにＣＶＤ法によりＰｒを１wt% 添加したＡ
ｓ３８mol%−Ｓ６２mol%の膜３を４μm 作製し、ＲＩＥ
によりエッチングし、リッジ状のコアを形成した。さら
に、ＣＶＤ法で下地と同様の組成の膜２を作製し、比屈
折率差２．２％の光導波路を作製した。
【００２０】このようにして形成した導波路の損失は
１．５μm 、０．１１ｄＢ／cmであり、十分に低損失の
光導波路を作製することができた。励起光には波長１．
０１７μm のＴｉサファイヤレーザを用い、ＷＤＭファ
イバカップラで信号光と合波し、石英系単一モードファ
イバを介して光路長１０cmの導波路に入射した。このよ
うにして得られた利得の波長依存性を図２に示す。導波
路に入射された励起光のパワーは３０ｍＷであった。図
２に示したように１．３２μm で２０ｄＢ以上の利得が
得られており、本実施例の光導波路で得られた利得係数
は０．９ｄＢ／ｍＷであった。
１．５μm 、０．１１ｄＢ／cmであり、十分に低損失の
光導波路を作製することができた。励起光には波長１．
０１７μm のＴｉサファイヤレーザを用い、ＷＤＭファ
イバカップラで信号光と合波し、石英系単一モードファ
イバを介して光路長１０cmの導波路に入射した。このよ
うにして得られた利得の波長依存性を図２に示す。導波
路に入射された励起光のパワーは３０ｍＷであった。図
２に示したように１．３２μm で２０ｄＢ以上の利得が
得られており、本実施例の光導波路で得られた利得係数
は０．９ｄＢ／ｍＷであった。
【００２１】以上のように、カルコゲナイドガラスをコ
アあるいはコアおよびクラッドに用いることによりマル
チフォノンリラクセイションが抑えられるため、従来に
比べて励起効率の改善をはかることができる。
アあるいはコアおよびクラッドに用いることによりマル
チフォノンリラクセイションが抑えられるため、従来に
比べて励起効率の改善をはかることができる。
【００２２】さらに本発明実施例のカルコゲナイドガラ
スを用いた場合の濃度消光の始まる濃度は約３wt% であ
り、十分な高濃度化が可能である。
スを用いた場合の濃度消光の始まる濃度は約３wt% であ
り、十分な高濃度化が可能である。
【００２３】これにより導波路長の短尺化を実現するこ
とができ、結果として光導波路による増幅器を実現する
ことができる。また、他のカルコゲナイドガラス組成、
例えばＧｅ−Ｓ，Ｇｅ−Ａｓ−Ｓ，Ｇａ−Ｌａ−Ｓ，Ｇ
ｅ−Ｓ−Ｓｅ，Ａｓ−Ｇｅ−Ｓ系のガラスを、用いても
同様の特性を得ることができた。
とができ、結果として光導波路による増幅器を実現する
ことができる。また、他のカルコゲナイドガラス組成、
例えばＧｅ−Ｓ，Ｇｅ−Ａｓ−Ｓ，Ｇａ−Ｌａ−Ｓ，Ｇ
ｅ−Ｓ−Ｓｅ，Ａｓ−Ｇｅ−Ｓ系のガラスを、用いても
同様の特性を得ることができた。
【００２４】特にＧａ−Ｌａ−Ｓ系においてはガラス構
成成分として希土類元素を含むため高濃度添加が可能で
あり、その結果短い光路長で十分な増幅特性を実現する
ことができた。また、本実施例の導波路は２％以上の比
屈折率差を有しており、ガラスの組成をわずかに変える
ことで、５％まで容易に比屈折率差を変えることができ
た。
成成分として希土類元素を含むため高濃度添加が可能で
あり、その結果短い光路長で十分な増幅特性を実現する
ことができた。また、本実施例の導波路は２％以上の比
屈折率差を有しており、ガラスの組成をわずかに変える
ことで、５％まで容易に比屈折率差を変えることができ
た。
【００２５】また、本実施例で示したように、導波路の
損失は０．１ｄＢ／ｃｍ前後と低損失であり、高い比屈
折率差を利用した小型の導波型部品としても使用できる
ことが明らかである。さらに、本実施例で、クラッド材
料として、酸化物ガラス、ハロゲン化ガラス、有機ポリ
マーを使用してもほぼ同様の特性を得ることができた。
損失は０．１ｄＢ／ｃｍ前後と低損失であり、高い比屈
折率差を利用した小型の導波型部品としても使用できる
ことが明らかである。さらに、本実施例で、クラッド材
料として、酸化物ガラス、ハロゲン化ガラス、有機ポリ
マーを使用してもほぼ同様の特性を得ることができた。
【００２６】実施例２ 次に本発明の第２の実施例として、希土類元素であるＬ
ａを構成成分として含んだ非晶質薄膜にＰｒを高濃度に
添加してコア部分を形成した光導波路について説明す
る。この例では、希土類元素であるＬａを構成成分とし
て含んだ非晶質薄膜は、Ｐｒを高濃度に添加しても光学
特性に悪影響を与えることがないことを利用し、比屈折
率差の大きな光導波路を得るようにしたものである。
ａを構成成分として含んだ非晶質薄膜にＰｒを高濃度に
添加してコア部分を形成した光導波路について説明す
る。この例では、希土類元素であるＬａを構成成分とし
て含んだ非晶質薄膜は、Ｐｒを高濃度に添加しても光学
特性に悪影響を与えることがないことを利用し、比屈折
率差の大きな光導波路を得るようにしたものである。
【００２７】すなわちシリコン基板上に、ＣＶＤ法によ
りＧｅ添加の石英ガラス膜を堆積し、その上にプラズマ
ＣＶＤ法で２Wt% のＰｒを含むＰｂＦ2 ６５mol%−Ｌａ
Ｆ3３５mol%の組成の非晶質膜を５μm 堆積し、ＲＩＥ
でエッチングすることによりリッジ型のコアを作製し、
その後プラズマＣＶＤ法で石英のクラッド層を堆積し、
コアを埋め込んで光導波路を作製した。この場合、Ｇｅ
の添加量によっての比屈折率差は７％程度に調整した。
りＧｅ添加の石英ガラス膜を堆積し、その上にプラズマ
ＣＶＤ法で２Wt% のＰｒを含むＰｂＦ2 ６５mol%−Ｌａ
Ｆ3３５mol%の組成の非晶質膜を５μm 堆積し、ＲＩＥ
でエッチングすることによりリッジ型のコアを作製し、
その後プラズマＣＶＤ法で石英のクラッド層を堆積し、
コアを埋め込んで光導波路を作製した。この場合、Ｇｅ
の添加量によっての比屈折率差は７％程度に調整した。
【００２８】この導波路の損失は０．１ｄＢ／cmであ
り、十分に低損失の光導波路を作製することができた。
り、十分に低損失の光導波路を作製することができた。
【００２９】また実施例１と同様の方法で増幅特性の測
定をおこなった結果、１．３１μmで２０ｄＢ以上の利
得を得ることができた。この際、Ｙｂを同時に添加した
光導波路も作製し、励起光には波長０．９８μm の半導
体レーザを用い、増幅特性の測定を行った結果、１０ｄ
Ｂ以上の利得を得ることができた。
定をおこなった結果、１．３１μmで２０ｄＢ以上の利
得を得ることができた。この際、Ｙｂを同時に添加した
光導波路も作製し、励起光には波長０．９８μm の半導
体レーザを用い、増幅特性の測定を行った結果、１０ｄ
Ｂ以上の利得を得ることができた。
【００３０】なお、実施例２においてマトリックスのＬ
ａＦ3 をＢａＦ2 に変えても同様の効果を得ることがで
きた。
ａＦ3 をＢａＦ2 に変えても同様の効果を得ることがで
きた。
【００３１】またＬａＦ3 とＢａＦ2 の場合も同様にＰ
ｒを添加することで１．３μm 領域での増幅を確認する
ことができた。
ｒを添加することで１．３μm 領域での増幅を確認する
ことができた。
【００３２】さらに、本実施例においてマトリックスの
弗素の一部を塩素、臭素あるいはヨウ素に置換したもの
についても実験を行なったが、本実施例と同様か、ある
いは本実施例以上の励起効率が得られたが、塩素、臭
素、ヨウ素の順に導波路の耐侯性が低下し、長時間の安
定動作にはさらに表面層への酸化物ガラスのコーティン
グが必要になった。
弗素の一部を塩素、臭素あるいはヨウ素に置換したもの
についても実験を行なったが、本実施例と同様か、ある
いは本実施例以上の励起効率が得られたが、塩素、臭
素、ヨウ素の順に導波路の耐侯性が低下し、長時間の安
定動作にはさらに表面層への酸化物ガラスのコーティン
グが必要になった。
【００３３】実施例３ 次に本発明の第３の実施例として、希土類元素であるＨ
ｆを構成成分として含んだ非晶質薄膜にＥｒを高濃度に
添加してコア部分を形成した光導波路について説明す
る。この例では、希土類元素であるＨｆを構成成分とし
て含んだ非晶質薄膜は、Ｅｒを高濃度に添加しても光学
特性に悪影響を与えることがないことを利用し、比屈折
率差の大きな光導波路を得るようにしたものである。
ｆを構成成分として含んだ非晶質薄膜にＥｒを高濃度に
添加してコア部分を形成した光導波路について説明す
る。この例では、希土類元素であるＨｆを構成成分とし
て含んだ非晶質薄膜は、Ｅｒを高濃度に添加しても光学
特性に悪影響を与えることがないことを利用し、比屈折
率差の大きな光導波路を得るようにしたものである。
【００３４】すなわちシリコン基板上に、蒸着法により
ＨｆＦ2 ６５mol%−ＢａＦ2 ３５mol%の組成のガラス質
膜を堆積し、この上層にプラズマＣＶＤ法で４Wt% のＥ
ｒを含むＺｒＦ4 ６５mol%−ＢａＦ3 ３５mol%の組成の
非晶質膜を５μm 堆積し、スパッタリング法でエッチン
グすることによりリッジ型のコアを作製し、その後下地
と同様の組成を有するガラスで、コアを埋め込んで光導
波路を作製した。
ＨｆＦ2 ６５mol%−ＢａＦ2 ３５mol%の組成のガラス質
膜を堆積し、この上層にプラズマＣＶＤ法で４Wt% のＥ
ｒを含むＺｒＦ4 ６５mol%−ＢａＦ3 ３５mol%の組成の
非晶質膜を５μm 堆積し、スパッタリング法でエッチン
グすることによりリッジ型のコアを作製し、その後下地
と同様の組成を有するガラスで、コアを埋め込んで光導
波路を作製した。
【００３５】なお、この導波路の損失は波長に依存せ
ず、略０．０８ｄＢ／cmであり、十分に低損失の光導波
路を作製することができた。ここでコア・クラッドの比
屈折率差は１．５％であった。励起光には波長１．４８
μm の半導体レーザを用い、増幅特性の測定を行った。
ここでは導波路長５ｃｍで測定した１．５μm 領域の利
得の波長依存性を図３に示す。この結果１．５３μm 付
近で幅広い波長範囲に渡り２５ｄＢ以上の高い利得を得
ることができた。また、本実施例で用いたガラスは希土
類を約７mol%まで添加することが可能で、高濃度化によ
る導波路長の短癪化に有効である。
ず、略０．０８ｄＢ／cmであり、十分に低損失の光導波
路を作製することができた。ここでコア・クラッドの比
屈折率差は１．５％であった。励起光には波長１．４８
μm の半導体レーザを用い、増幅特性の測定を行った。
ここでは導波路長５ｃｍで測定した１．５μm 領域の利
得の波長依存性を図３に示す。この結果１．５３μm 付
近で幅広い波長範囲に渡り２５ｄＢ以上の高い利得を得
ることができた。また、本実施例で用いたガラスは希土
類を約７mol%まで添加することが可能で、高濃度化によ
る導波路長の短癪化に有効である。
【００３６】実施例４ 次に本発明の第４の実施例として、実施例３で作製した
導波路の両端面に誘電体多層膜ミラーを蒸着し共振器を
作製した発振波長におけるミラーの反射率は入射側で９
９．９％、出射側で９９％であった。半導体レーザの
１．４８μm を励起光源とし、出射光をダイクロイック
ミラーで励起光と発振光に分波し光パワーメータを用い
て発振特性を評価した。発振は波長１．５５μm で多モ
ード発振であった。この例における発振特性をを図４に
示す。発振励起光は３０mWであり、スロープ効率２％を
得た。
導波路の両端面に誘電体多層膜ミラーを蒸着し共振器を
作製した発振波長におけるミラーの反射率は入射側で９
９．９％、出射側で９９％であった。半導体レーザの
１．４８μm を励起光源とし、出射光をダイクロイック
ミラーで励起光と発振光に分波し光パワーメータを用い
て発振特性を評価した。発振は波長１．５５μm で多モ
ード発振であった。この例における発振特性をを図４に
示す。発振励起光は３０mWであり、スロープ効率２％を
得た。
【００３７】またこの実施例において不純物として添加
するＥｒの代わりにＰｒを用いた場合は１．３２μm ，
Ｎｄを用いた場合には１．０５μm 、Ｈｏを用いた場合
には．１．３８μm と２．０８μm 、Ｔｍを用いた場合
には２．３μm で発振する導波路型のレーザを作製する
ことができた。また、マトリックスとして実施例１で用
いたようなカルコゲナイドガラスを用いても発振波長は
わずかにシフトするもののほぼ同様の特性を有するレー
ザを実現することも可能である。
するＥｒの代わりにＰｒを用いた場合は１．３２μm ，
Ｎｄを用いた場合には１．０５μm 、Ｈｏを用いた場合
には．１．３８μm と２．０８μm 、Ｔｍを用いた場合
には２．３μm で発振する導波路型のレーザを作製する
ことができた。また、マトリックスとして実施例１で用
いたようなカルコゲナイドガラスを用いても発振波長は
わずかにシフトするもののほぼ同様の特性を有するレー
ザを実現することも可能である。
【００３８】実施例５ 次に本発明の第５の実施例として、実施例２で作製した
導波路と同様の構造をもち希土類イオンとしてＴｍを用
いた光導波路の両端にミラーを蒸着した。ここでＴｍ濃
度を１ｗｔ％となるようにし導波路長を１０ｃｍとし
た。
導波路と同様の構造をもち希土類イオンとしてＴｍを用
いた光導波路の両端にミラーを蒸着した。ここでＴｍ濃
度を１ｗｔ％となるようにし導波路長を１０ｃｍとし
た。
【００３９】励起光としてクリプトンレーザの６７６．
４と６４７．１nmを用いた。導波路は７７Ｋの液体窒素
温度に冷却した。
４と６４７．１nmを用いた。導波路は７７Ｋの液体窒素
温度に冷却した。
【００４０】このようにして構成された装置により４５
０および４８０nmにおけるレーザ発振が実現できた。
０および４８０nmにおけるレーザ発振が実現できた。
【００４１】この例における発振特性を図５に示す。こ
れはいわゆるアップコンベージョンによるもので、６４
７ｍｍと６７６ｍｍの２段階励起によってそれぞれ 1Ｄ
2 1Ｇ4 準位に励起され、 3Ｈ4 3Ｈ6 への発光遷移を
生じることによる。このように本発明の方法を用いるこ
とにより可視光のアップコンベ−ジョンレーザを実現す
ることができる。
れはいわゆるアップコンベージョンによるもので、６４
７ｍｍと６７６ｍｍの２段階励起によってそれぞれ 1Ｄ
2 1Ｇ4 準位に励起され、 3Ｈ4 3Ｈ6 への発光遷移を
生じることによる。このように本発明の方法を用いるこ
とにより可視光のアップコンベ−ジョンレーザを実現す
ることができる。
【００４２】またＴｍに代えてＨｏ，Ｅｒを用いても可
視光のアップコンベ−ジョンレーザを実現することがで
きる。特にＨｏでは連続発振を行うことが可能であっ
た。
視光のアップコンベ−ジョンレーザを実現することがで
きる。特にＨｏでは連続発振を行うことが可能であっ
た。
【００４３】なお、本発明に用いるハロゲン化物は、元
素周期表の１Ａ，２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ
の元素のうちいずれか１種類以上の陽イオンと、弗素、
塩素、臭素、ヨウ素のうちいずれか１種類以上の陰イオ
ンのっ組み合わせでもよい。
素周期表の１Ａ，２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ
の元素のうちいずれか１種類以上の陽イオンと、弗素、
塩素、臭素、ヨウ素のうちいずれか１種類以上の陰イオ
ンのっ組み合わせでもよい。
【００４４】また、本発明に用いるカルコゲナイドは、
Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ａｓ，Ｐ，Ｓｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，
Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌａのうちいずれか２種類以上の元
素からなればよい。
Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ａｓ，Ｐ，Ｓｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，
Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌａのうちいずれか２種類以上の元
素からなればよい。
【００４５】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、導波路形の高出力レーザ、アンプなど機能性導波路
を実現することができる。
ば、導波路形の高出力レーザ、アンプなど機能性導波路
を実現することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の光導波路を示す図
【図２】本発明の第１の実施例の光導波路の増幅特性を
示す図
示す図
【図３】本発明の第３の実施例の光導波路の増幅特性を
示す図
示す図
【図４】本発明の第４の実施例のレーザの発振特性を示
す図
す図
【図５】本発明の第５の実施例のレーザの発振特性を示
す図
す図
１ シリコン基板 ２ 膜 ３ 膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 好毅 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 清水 誠 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に形成され、元素周期表の１Ａ，
２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂの元素のうちいず
れか１種類以上の陽イオンと、弗素、塩素、臭素、ヨウ
素のうちいずれか１種類以上の陰イオンとの組み合わせ
で構成されたハロゲン化物膜からなるコアと、前記コア
をとり囲むように構成されたクラッド層とを具備したこ
とを特徴とする光導波路。 - 【請求項２】 基板上に形成され、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ａ
ｓ，Ｐ，Ｓｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，
Ｌａのうちいずれか２種類以上の元素からなるカルコゲ
ナイド膜からなるコアと、前記コアをとり囲むように構
成されたクラッド層とを具備したことを特徴とする光導
波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26093792A JPH06112555A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26093792A JPH06112555A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112555A true JPH06112555A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17354849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26093792A Pending JPH06112555A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06112555A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105549152A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-05-04 | 宁波大学 | 一种Te基全硫系光波导的制备方法 |
| CN115113325A (zh) * | 2021-03-23 | 2022-09-27 | 华为技术有限公司 | 一种掺饵光纤 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP26093792A patent/JPH06112555A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105549152A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-05-04 | 宁波大学 | 一种Te基全硫系光波导的制备方法 |
| CN105549152B (zh) * | 2016-01-22 | 2019-01-15 | 宁波大学 | 一种Te基全硫系光波导的制备方法 |
| CN115113325A (zh) * | 2021-03-23 | 2022-09-27 | 华为技术有限公司 | 一种掺饵光纤 |
| CN115113325B (zh) * | 2021-03-23 | 2023-11-03 | 华为技术有限公司 | 一种掺铒光纤 |
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