JPH06235832A - 光導波路 - Google Patents
光導波路Info
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- JPH06235832A JPH06235832A JP50A JP4469093A JPH06235832A JP H06235832 A JPH06235832 A JP H06235832A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 4469093 A JP4469093 A JP 4469093A JP H06235832 A JPH06235832 A JP H06235832A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- optical
- spiral
- signal light
- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 基板上にクラッド層およびコア層を積層して
なる導波路を有する光導波路において、渦巻状の導波路
の下側にクラッド層を介して直線状の接続用導波路が形
成されており、該直線状導波路は渦巻状導波路の旋回部
分の接線に対して直交する方向に延設され、一方その内
側端部は上記渦巻状導波路の中心端部に平行に重なる位
置に設けられて光カプラが形成されていることを特徴と
する光導波路。 【効果】 渦巻状導波路とその下側に直線状の導波路を
設けた二重構造であるため、比較的小さな基板上に行程
の長い導波路を形成することができ、従って小型で効率
のよい光増幅器や光ジャイロなどの光部品を得ることが
できる。また、リソグラフィやエッチングなどにより容
易に製造できるので実施し易い。
なる導波路を有する光導波路において、渦巻状の導波路
の下側にクラッド層を介して直線状の接続用導波路が形
成されており、該直線状導波路は渦巻状導波路の旋回部
分の接線に対して直交する方向に延設され、一方その内
側端部は上記渦巻状導波路の中心端部に平行に重なる位
置に設けられて光カプラが形成されていることを特徴と
する光導波路。 【効果】 渦巻状導波路とその下側に直線状の導波路を
設けた二重構造であるため、比較的小さな基板上に行程
の長い導波路を形成することができ、従って小型で効率
のよい光増幅器や光ジャイロなどの光部品を得ることが
できる。また、リソグラフィやエッチングなどにより容
易に製造できるので実施し易い。
Description
【０００１】
【産業状の利用分野】本発明は、光増幅器や光ジャイロ
などのように長い導波路を必要とする光部品について有
用な光導波路に関する。
などのように長い導波路を必要とする光部品について有
用な光導波路に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】一般に、光導波路は、石英ガラ
スまたはシリコンウエハなどの基板上に下部クラッド層
を設け、該下部クラッド層の上側にこれよりも屈折率の
やや高いコア層を積層し、リソグラフィ法やエッチング
法によって該コア層を目的のパターンに加工し、さらに
該コア層の外周に下部クラッド層と同一の屈折率を有す
る上部クラッド層を設けることによって形成されてい
る。なお上記クラッド層およびコア層は主にＣＶＤ法な
どによるＳｉＯ2 の蒸着によって形成されている。
スまたはシリコンウエハなどの基板上に下部クラッド層
を設け、該下部クラッド層の上側にこれよりも屈折率の
やや高いコア層を積層し、リソグラフィ法やエッチング
法によって該コア層を目的のパターンに加工し、さらに
該コア層の外周に下部クラッド層と同一の屈折率を有す
る上部クラッド層を設けることによって形成されてい
る。なお上記クラッド層およびコア層は主にＣＶＤ法な
どによるＳｉＯ2 の蒸着によって形成されている。
【０００３】従来の上記光導波路の大部分は平面的形成
されているため、比較的長い行程の導波路を形成する場
合には大きな基板を必要とする問題がある。一例とし
て、波長1.53μm の光を増幅する場合、従来は図４に示
すように、入力光ａ（1.53μm ）と励起光ｂ（1.49μm
）を分波合波カプラ４１によって合成し、これをアイ
ソレータ４２を介して増幅部４３に導き、ここで増幅さ
れた信号光をアイソレータ４４を通じて分波カプラ４５
に導き外部に取り出す構成を有する光増幅器を用いてい
る。通常、上記伝送路および増幅部は光ファイバによっ
て形成されており、増幅部には励起のためにＥｒを含有
した光ファイバが用いられている。このような光増幅器
においては、増幅部は長い導波路を得るために環状に巻
き込まれている。具体的には、条件にもよるが数ｍの行
程を有する光導波路が必要になる。光増幅器の他に光ジ
ャイロにおいても長い導波路を必要とする。現在、光フ
ァイバジャイロには干渉型と共振型とが知られている
が、干渉型のものは、例えば１km長さの長尺光ファイバ
を数cmの半径に巻き込んで感度を高めており、また共振
型でも５ｍ程度の光ファイバをリング状に並べて構成さ
れている。従って、このような光導波路を従来のような
積層型の平面的な光導波路によって形成するにはかなり
大型の基板が必要となり実用化が極めて難しい。
されているため、比較的長い行程の導波路を形成する場
合には大きな基板を必要とする問題がある。一例とし
て、波長1.53μm の光を増幅する場合、従来は図４に示
すように、入力光ａ（1.53μm ）と励起光ｂ（1.49μm
）を分波合波カプラ４１によって合成し、これをアイ
ソレータ４２を介して増幅部４３に導き、ここで増幅さ
れた信号光をアイソレータ４４を通じて分波カプラ４５
に導き外部に取り出す構成を有する光増幅器を用いてい
る。通常、上記伝送路および増幅部は光ファイバによっ
て形成されており、増幅部には励起のためにＥｒを含有
した光ファイバが用いられている。このような光増幅器
においては、増幅部は長い導波路を得るために環状に巻
き込まれている。具体的には、条件にもよるが数ｍの行
程を有する光導波路が必要になる。光増幅器の他に光ジ
ャイロにおいても長い導波路を必要とする。現在、光フ
ァイバジャイロには干渉型と共振型とが知られている
が、干渉型のものは、例えば１km長さの長尺光ファイバ
を数cmの半径に巻き込んで感度を高めており、また共振
型でも５ｍ程度の光ファイバをリング状に並べて構成さ
れている。従って、このような光導波路を従来のような
積層型の平面的な光導波路によって形成するにはかなり
大型の基板が必要となり実用化が極めて難しい。
【０００４】
【発明の解決課題】本発明は従来の光導波路における上
記課題を解決した光導波路を提供することを目的とす
る。本発明の光導波路は、基板上にクラッド層とコア層
を積層して導波路を形成する場合に、該導波路を渦巻状
に形成すると共にその下側に直線状の導波路を設けた重
層構造とし、該渦巻状導波路と直線状導波路の間にクラ
ッド層を設け、かつ直線状導波路を渦巻状導波路の旋回
部分に対して直交する方向に設けることによって相互の
干渉を防止し、一方、その接続端部は上下に互いに平行
に設けることによって光カプラを形成し、該光カプラ部
分を通じて渦巻状導波路から直線状導波路に連続的に光
が伝送されるようにしたものであり、本発明の光導波路
によれば従来の上記課題を解決した小型で伝送特性に優
れた光部品を製造することができる。
記課題を解決した光導波路を提供することを目的とす
る。本発明の光導波路は、基板上にクラッド層とコア層
を積層して導波路を形成する場合に、該導波路を渦巻状
に形成すると共にその下側に直線状の導波路を設けた重
層構造とし、該渦巻状導波路と直線状導波路の間にクラ
ッド層を設け、かつ直線状導波路を渦巻状導波路の旋回
部分に対して直交する方向に設けることによって相互の
干渉を防止し、一方、その接続端部は上下に互いに平行
に設けることによって光カプラを形成し、該光カプラ部
分を通じて渦巻状導波路から直線状導波路に連続的に光
が伝送されるようにしたものであり、本発明の光導波路
によれば従来の上記課題を解決した小型で伝送特性に優
れた光部品を製造することができる。
【０００５】
【発明の構成】本発明によれば、基板上にクラッド層お
よびコア層を積層してなる導波路を有する光導波路にお
いて、渦巻状の導波路の下側にクラッド層を介して直線
状の接続用導波路が形成されており、該直線状導波路は
渦巻状導波路の旋回部分の接線に対して直交する方向に
延設され、一方その内側端部は上記渦巻状導波路の中心
端部に平行に重なる位置に設けられて光カプラが形成さ
れていることを特徴とする光導波路が提供される。
よびコア層を積層してなる導波路を有する光導波路にお
いて、渦巻状の導波路の下側にクラッド層を介して直線
状の接続用導波路が形成されており、該直線状導波路は
渦巻状導波路の旋回部分の接線に対して直交する方向に
延設され、一方その内側端部は上記渦巻状導波路の中心
端部に平行に重なる位置に設けられて光カプラが形成さ
れていることを特徴とする光導波路が提供される。
【０００６】以下、本発明の光導波路を図面に示す製造
工程を参照して詳細に説明する。図１Ａに示すように、
表面を鏡面処理したシリコンウエハないし石英ガラスの
基板１の上面に下部クラッド層２となるＳｉＯ2 層を約
８μm 程度の厚さに積層し、さらにその上に該下部クラ
ッド層よりやや屈折率の高い、例えば0.24％程度屈折率
の高いＳｉＯ2 層を約８μm の厚さに重ねて下部コア層
３を形成する［図１Ｂ］。次に、該下部コア層３をリソ
グラフィまたはエッチングにより加工して断面が約８μ
m □の直線状の下部コア部４を下部クラッド層２の上に
形成する［図１Ｃ］。該下部コア部４は接続用導波路の
コア部となる。該下部コア部４の上に下部クラッド層２
と同一の屈折率を有するＳｉＯ2 層を約１１μm の厚さ
に積層して中間クラッド層５を形成し、この中間クラッ
ド層５によって上記下部コア部４を覆い［図１Ｄ］、直
線状の接続用導波路６を形成する。この結果、接続用導
波路６のコア部４の上面は約３μm の厚さの中間クラッ
ド５によって覆われる。
工程を参照して詳細に説明する。図１Ａに示すように、
表面を鏡面処理したシリコンウエハないし石英ガラスの
基板１の上面に下部クラッド層２となるＳｉＯ2 層を約
８μm 程度の厚さに積層し、さらにその上に該下部クラ
ッド層よりやや屈折率の高い、例えば0.24％程度屈折率
の高いＳｉＯ2 層を約８μm の厚さに重ねて下部コア層
３を形成する［図１Ｂ］。次に、該下部コア層３をリソ
グラフィまたはエッチングにより加工して断面が約８μ
m □の直線状の下部コア部４を下部クラッド層２の上に
形成する［図１Ｃ］。該下部コア部４は接続用導波路の
コア部となる。該下部コア部４の上に下部クラッド層２
と同一の屈折率を有するＳｉＯ2 層を約１１μm の厚さ
に積層して中間クラッド層５を形成し、この中間クラッ
ド層５によって上記下部コア部４を覆い［図１Ｄ］、直
線状の接続用導波路６を形成する。この結果、接続用導
波路６のコア部４の上面は約３μm の厚さの中間クラッ
ド５によって覆われる。
【０００７】次に、中間クラッド層５の上に下部コア部
４と同一の屈折率を有するＳｉＯ2層を約８ミクロンの
厚さに積層して上部コア層を形成し、該上部コア層をリ
ソグラフィまたはエッチングにより加工して渦巻状のコ
ア部を形成する［図１Ｅ］。次に下部クラッド層２と同
一の屈折率を有するＳｉＯ2 層を約１２μm の厚さに積
層して上部クラッド層を形成し、該上部クラッド層によ
って渦巻状の上部コア部を覆い、渦巻状導波路８を形成
する［図１Ｆ］。
４と同一の屈折率を有するＳｉＯ2層を約８ミクロンの
厚さに積層して上部コア層を形成し、該上部コア層をリ
ソグラフィまたはエッチングにより加工して渦巻状のコ
ア部を形成する［図１Ｅ］。次に下部クラッド層２と同
一の屈折率を有するＳｉＯ2 層を約１２μm の厚さに積
層して上部クラッド層を形成し、該上部クラッド層によ
って渦巻状の上部コア部を覆い、渦巻状導波路８を形成
する［図１Ｆ］。
【０００８】上記製造工程において、クラッド層および
コア層は、Ｎ2 Ｏと２％ＳｉＨ4 −Ｎ2 （Ｎ2 ガス中に
２％のＳｉＨ4 を含むガス）を原料とし、プラズマＣＶ
Ｄ法によって形成するとよい。この方法によればＮ2 Ｏ
とＳｉＨ4 の混合比を変えるだけで屈折率の異なるＳｉ
Ｏ2 膜を堆積させることができ、従来のような屈折率調
整用のドーパントを添加する必要がなく、またＳｉＣｌ
4 を原料とするものと異なり塩素処理の必要がない。
コア層は、Ｎ2 Ｏと２％ＳｉＨ4 −Ｎ2 （Ｎ2 ガス中に
２％のＳｉＨ4 を含むガス）を原料とし、プラズマＣＶ
Ｄ法によって形成するとよい。この方法によればＮ2 Ｏ
とＳｉＨ4 の混合比を変えるだけで屈折率の異なるＳｉ
Ｏ2 膜を堆積させることができ、従来のような屈折率調
整用のドーパントを添加する必要がなく、またＳｉＣｌ
4 を原料とするものと異なり塩素処理の必要がない。
【０００９】本発明の上記光導波路は、基板上に渦巻状
の導波路８とその下側に直線状の接続用導波路６が形成
されている。また、図２に示すように上記渦巻状導波路
８の中心端部９は、約３μm の厚さの中間クラッド層５
を介して、これより下側の直線状の導波路６の内側端部
と長さ約３．５mm の範囲で重なり合う位置に設けられ
ている。一般に、光導波路では２本の導波路を間隔Ｓを
隔てて重なるように平行に設けた場合に光カプラが形成
され、一方の導波路から他方の導波路に光が伝達され、
重なる長さＬと間隔Ｓによって結合率が決定される。一
例として、コア部の断面10×8 μm 、コア間のクラッド
とコア部との屈折率差0.24％の２本のＳｉＯ2 光導波路
間に完全結合カプラが形成される間隔Ｓと長さＬは、波
長1.29μm の場合には約２〜５μm の間隔Ｓに対して長
さＬは約２〜７mmであり、波長1.55μm の場合には約２
〜５μm の間隔Ｓに対して長さＬは約２〜５mmである(J
OURNAL OFLIGHTWAVE TECHNOLOGY. vol.6 No.6 June 198
8, p1006 Fig 7 ) 。このように上記渦巻状導波路８の
中心端部９とその下側の接続用導波路６とで信号光の完
全結合光カプラを形成することにより、両導波路間を通
じて光が伝送される。一方、渦巻状導波路８の旋回部分
は、その接線が上記接続用導波路６に対して直交する方
向に形成されているので、該導波路６に対して中心端部
９のような光カプラは形成されず、両導波路は互いに干
渉されずに光が伝送される。なお、以上のことから明な
ように、直線状の接続用導波路６が渦巻状導波路８の旋
回部分の接線に直交するとは両導波路が光学的に互いに
干渉されない意味であり、幾何学的な直交に限定される
ものではない。また渦巻状導波路８の旋回部分は、その
内側と外側の導波路の間隔を上記間隔Ｓよりも十分大き
く設定することにより、相互に光の干渉を生じることが
ない。
の導波路８とその下側に直線状の接続用導波路６が形成
されている。また、図２に示すように上記渦巻状導波路
８の中心端部９は、約３μm の厚さの中間クラッド層５
を介して、これより下側の直線状の導波路６の内側端部
と長さ約３．５mm の範囲で重なり合う位置に設けられ
ている。一般に、光導波路では２本の導波路を間隔Ｓを
隔てて重なるように平行に設けた場合に光カプラが形成
され、一方の導波路から他方の導波路に光が伝達され、
重なる長さＬと間隔Ｓによって結合率が決定される。一
例として、コア部の断面10×8 μm 、コア間のクラッド
とコア部との屈折率差0.24％の２本のＳｉＯ2 光導波路
間に完全結合カプラが形成される間隔Ｓと長さＬは、波
長1.29μm の場合には約２〜５μm の間隔Ｓに対して長
さＬは約２〜７mmであり、波長1.55μm の場合には約２
〜５μm の間隔Ｓに対して長さＬは約２〜５mmである(J
OURNAL OFLIGHTWAVE TECHNOLOGY. vol.6 No.6 June 198
8, p1006 Fig 7 ) 。このように上記渦巻状導波路８の
中心端部９とその下側の接続用導波路６とで信号光の完
全結合光カプラを形成することにより、両導波路間を通
じて光が伝送される。一方、渦巻状導波路８の旋回部分
は、その接線が上記接続用導波路６に対して直交する方
向に形成されているので、該導波路６に対して中心端部
９のような光カプラは形成されず、両導波路は互いに干
渉されずに光が伝送される。なお、以上のことから明な
ように、直線状の接続用導波路６が渦巻状導波路８の旋
回部分の接線に直交するとは両導波路が光学的に互いに
干渉されない意味であり、幾何学的な直交に限定される
ものではない。また渦巻状導波路８の旋回部分は、その
内側と外側の導波路の間隔を上記間隔Ｓよりも十分大き
く設定することにより、相互に光の干渉を生じることが
ない。
【００１０】図３は本発明の光導波路を光増幅器に適用
した例を示す。図示する光導波路１０は、Ｅｒを含有し
た渦巻状の導波路８の信号光入力端部１１の近傍に励起
光用導波路１２が形成されており、該入力端部１１と導
波路１２の先端部によって分波合波カプラが形成されて
いる。上記光導波路１０において、波長1.53μm の信号
光が入力端部１１を通じて渦巻状導波路８に導かれ、同
時に波長1.49μm の励起光が導波路１２を通じて入力さ
れ、上記分波合波カプラを通じて信号光と共に渦巻状導
波路８に導かれる。渦巻状の導波路８を通過する間に増
幅された信号光が渦巻状導波路８の中心端部９に形成さ
れた光カプラを通じて接続用導波路６に導かれ、該導波
路６に接続する光ファイバなどを通じて外部に取り出さ
れる。
した例を示す。図示する光導波路１０は、Ｅｒを含有し
た渦巻状の導波路８の信号光入力端部１１の近傍に励起
光用導波路１２が形成されており、該入力端部１１と導
波路１２の先端部によって分波合波カプラが形成されて
いる。上記光導波路１０において、波長1.53μm の信号
光が入力端部１１を通じて渦巻状導波路８に導かれ、同
時に波長1.49μm の励起光が導波路１２を通じて入力さ
れ、上記分波合波カプラを通じて信号光と共に渦巻状導
波路８に導かれる。渦巻状の導波路８を通過する間に増
幅された信号光が渦巻状導波路８の中心端部９に形成さ
れた光カプラを通じて接続用導波路６に導かれ、該導波
路６に接続する光ファイバなどを通じて外部に取り出さ
れる。
【００１１】
【発明の効果】本発明の光導波路は渦巻状導波路とその
下側に直線状の導波路を設けた二重構造であるため、比
較的小さな基板上に行程の長い導波路を形成することが
でき、従って本発明の導波路によれば小型で効率のよい
光増幅器や光ジャイロなどの光部品を得ることができ
る。また本発明の導波路はリソグラフィやエッチングな
どにより容易に製造することができるので実施し易い。
下側に直線状の導波路を設けた二重構造であるため、比
較的小さな基板上に行程の長い導波路を形成することが
でき、従って本発明の導波路によれば小型で効率のよい
光増幅器や光ジャイロなどの光部品を得ることができ
る。また本発明の導波路はリソグラフィやエッチングな
どにより容易に製造することができるので実施し易い。
【図１】（Ａ）〜（Ｆ）は本発明に係る製造工程を示す
積層体の概略斜視図
積層体の概略斜視図
【図２】本発明の渦巻状導波路の中心端部と直線状導波
路の端部との接続状態を示す部分概略斜視図
路の端部との接続状態を示す部分概略斜視図
【図３】本発明の光導波路の概略斜視図
【図４】従来の光増幅器の概略図
１−基板、２−下部クラッド層、３−下部コア層、４−
下部コア部、５−中間クラッド層、６−接続用導波路、
８−渦巻状導波路、９−中心端部、１０−光導波路、１
１−入力端部、１２−励起光用導波路、１３−上部クラ
ッド層
下部コア部、５−中間クラッド層、６−接続用導波路、
８−渦巻状導波路、９−中心端部、１０−光導波路、１
１−入力端部、１２−励起光用導波路、１３−上部クラ
ッド層
Claims (1)
- 【請求項１】基板上にクラッド層およびコア層を積層し
てなる導波路を有する光導波路において、渦巻状の導波
路の下側にクラッド層を介して直線状の接続用導波路が
形成されており、該直線状導波路は渦巻状導波路の旋回
部分の接線に対して直交する方向に延設され、一方その
内側端部は上記渦巻状導波路の中心端部に平行に重なる
位置に設けられて光カプラが形成されていることを特徴
とする光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06235832A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06235832A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06235832A true JPH06235832A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12698423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50A Pending JPH06235832A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06235832A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4882103A (en) * | 1987-11-09 | 1989-11-21 | Mitsubishi Pencil Co., Ltd. | Process for producing carbon product having coarse and dense structure |
| US5726796A (en) * | 1995-05-17 | 1998-03-10 | Alcatel N.V. | Optical amplifier |
| EP0890854A2 (en) * | 1997-07-09 | 1999-01-13 | TRW Inc. | Integrated optical time delay unit |
| KR100349045B1 (ko) * | 1997-07-08 | 2002-11-18 | 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤 | 광필터의제조방법과장치,광필터,나선홈을구비한섬유홀더및위상마스크 |
| JP2008224740A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Anritsu Corp | 光変調デバイス |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP50A patent/JPH06235832A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4882103A (en) * | 1987-11-09 | 1989-11-21 | Mitsubishi Pencil Co., Ltd. | Process for producing carbon product having coarse and dense structure |
| US5726796A (en) * | 1995-05-17 | 1998-03-10 | Alcatel N.V. | Optical amplifier |
| KR100349045B1 (ko) * | 1997-07-08 | 2002-11-18 | 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤 | 광필터의제조방법과장치,광필터,나선홈을구비한섬유홀더및위상마스크 |
| EP0890854A2 (en) * | 1997-07-09 | 1999-01-13 | TRW Inc. | Integrated optical time delay unit |
| EP0890854A3 (en) * | 1997-07-09 | 1999-01-27 | TRW Inc. | Integrated optical time delay unit |
| JP2008224740A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Anritsu Corp | 光変調デバイス |
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