JPH0634437A - 集積非直線導波路型分光計 - Google Patents
集積非直線導波路型分光計Info
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- JPH0634437A JPH0634437A JP5105780A JP10578093A JPH0634437A JP H0634437 A JPH0634437 A JP H0634437A JP 5105780 A JP5105780 A JP 5105780A JP 10578093 A JP10578093 A JP 10578093A JP H0634437 A JPH0634437 A JP H0634437A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ポリイミド導波路フォーカス反射
鏡を備えた非直線パラメトリック導波路型分光計の集積
化に関する。 【構成】 導波路分光計は、回折格子の作用をシミュレ
ートして必要とされる色分散を発生させるために、非直
線逆伝播χ2 相互作用を用いる。近視野乃至遠視野をマ
ップして種々の波長成分を分離するために、有機体−誘
電体（例えばポリイミド／SiO2）導波路及び４５°ＲＩ
Ｅエッチングされた反射鏡は、凹面フォーカス集積反射
鏡をシミュレートするために組み立てられた。反射鏡の
焦平面で測定されたスポットサイズは、理論的予言に従
って約１．６ のスペクトル分解能に相当する約０．７
μｍになる。この集積装置は、低信号出力レベルに対し
てさえも可視出力の利点を受けることができかつ高出力
変換効率を必要としない応用に用いることができる。
鏡を備えた非直線パラメトリック導波路型分光計の集積
化に関する。 【構成】 導波路分光計は、回折格子の作用をシミュレ
ートして必要とされる色分散を発生させるために、非直
線逆伝播χ2 相互作用を用いる。近視野乃至遠視野をマ
ップして種々の波長成分を分離するために、有機体−誘
電体（例えばポリイミド／SiO2）導波路及び４５°ＲＩ
Ｅエッチングされた反射鏡は、凹面フォーカス集積反射
鏡をシミュレートするために組み立てられた。反射鏡の
焦平面で測定されたスポットサイズは、理論的予言に従
って約１．６ のスペクトル分解能に相当する約０．７
μｍになる。この集積装置は、低信号出力レベルに対し
てさえも可視出力の利点を受けることができかつ高出力
変換効率を必要としない応用に用いることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積非直線導波路型分
光計に関する。
光計に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光学分
光計は、必要とされる色分散を発生させるために、逆伝
播χ2 非直線導波路相互作用を使用する導波路装置であ
る。これらの装置において、基準案内モードは、面放射
する合成周波数信号を発生させるために、逆伝播入力赤
外線信号と相互作用する。上方転換された可視信号が放
射される角度は、基準案内モードと入力信号の波長の差
の関数になる。基準波長を固定することによって、入力
信号の周波数スペクトルは、遠視野において上方転換さ
れた信号の角スペクトルにマップされる。非直線パラメ
トリック導波路型分光計の物理的な原理は図３及び４に
示される。非直線導波路は、従来の分光計において回折
格子として作用する。一方は基準モードであり他方は入
力信号である、２つの逆伝播波は、相互作用して、運動
量保存の法則により限定される角度で導波路の上部表面
から放射する面放射合成周波数信号を発生する。逆伝播
ビームのうちの一方（基準ビーム）が固定波長を有して
いる場合、他方の逆伝播ビーム（入力信号）の周波数ス
ペクトルは、遠視野において合成周波数信号の角スペク
トルにマップされる。例えば、アール・ノーマンディン
(R.Normandin) 等による“Monolithic,Surface-Emittin
g Semiconductor Visible Lasers and Spectrometers f
or WDM Fiber Communication System ”，IEEE Journal
of Quantum Electronics, Vol.27,No.6,June 1991,pag
es 1520-1530や、ディー・バクシューリ(D.Vakhshoori)
及びダブリュー・ワング(W.Wang)による“Integrable S
emiconductor Optical Correlator Parametric Spectro
meter for Communication Systems ”，Journal of Lig
htwave Technology,Vol.9,No.7,July 1991,pages 906-9
17を参照。
光計は、必要とされる色分散を発生させるために、逆伝
播χ2 非直線導波路相互作用を使用する導波路装置であ
る。これらの装置において、基準案内モードは、面放射
する合成周波数信号を発生させるために、逆伝播入力赤
外線信号と相互作用する。上方転換された可視信号が放
射される角度は、基準案内モードと入力信号の波長の差
の関数になる。基準波長を固定することによって、入力
信号の周波数スペクトルは、遠視野において上方転換さ
れた信号の角スペクトルにマップされる。非直線パラメ
トリック導波路型分光計の物理的な原理は図３及び４に
示される。非直線導波路は、従来の分光計において回折
格子として作用する。一方は基準モードであり他方は入
力信号である、２つの逆伝播波は、相互作用して、運動
量保存の法則により限定される角度で導波路の上部表面
から放射する面放射合成周波数信号を発生する。逆伝播
ビームのうちの一方（基準ビーム）が固定波長を有して
いる場合、他方の逆伝播ビーム（入力信号）の周波数ス
ペクトルは、遠視野において合成周波数信号の角スペク
トルにマップされる。例えば、アール・ノーマンディン
(R.Normandin) 等による“Monolithic,Surface-Emittin
g Semiconductor Visible Lasers and Spectrometers f
or WDM Fiber Communication System ”，IEEE Journal
of Quantum Electronics, Vol.27,No.6,June 1991,pag
es 1520-1530や、ディー・バクシューリ(D.Vakhshoori)
及びダブリュー・ワング(W.Wang)による“Integrable S
emiconductor Optical Correlator Parametric Spectro
meter for Communication Systems ”，Journal of Lig
htwave Technology,Vol.9,No.7,July 1991,pages 906-9
17を参照。
【０００３】非直線導波路に注入される放射線から緑色
または青色光を発生させるのに有効になるであろう非直
線導波路の構造は、ディー・バクシューリ(D.Vakhshoor
i)等によるConference on Lasers and Electro-Optics
Technical Digest,Series 1991,(Optical Society of A
merica,WAshington,D.C.) Vol.10,page 134 や、アール
・ノーマンディン(R.Normandin) 及びアール・エル・ウ
ィリアムズ(R.L.Williams)によるConference on Lasers
and Electro-Optics Technical Digest,Series 1991,
(Optical Society of America,WAshington,D.C.) Vol.1
0,page 136 や、ディー・バクシューリ(D.Vakhshoori)
等による“Blue-Green Surface-EmittingSecond Harmon
ic Generation of(111)B GaAs”，Applied Physics Let
ters,Vol.59,No.8,19 August 1991,pages 896-898や、
ディー・バクシューリ(D.Vakhshoori)による“Analysis
of Visible Surface-Emitting Second-Harmonic Gener
ations”，Journal of Applied Physics,Vol.70,No.10,
15 November 1991,pages 5205-5210によって示唆され
た。このような構造は、ペアになっている各層がペアに
なっている他の層と異なる構成を有する、ペアにされた
交互の複合半導体層から構成される多層構造を含むであ
ろう。しかしながら、複合半導体基板上に近視野乃至遠
視野をマップすることができる結像装置を非直線パラメ
トリック分光計に提供することが一層望ましい。
または青色光を発生させるのに有効になるであろう非直
線導波路の構造は、ディー・バクシューリ(D.Vakhshoor
i)等によるConference on Lasers and Electro-Optics
Technical Digest,Series 1991,(Optical Society of A
merica,WAshington,D.C.) Vol.10,page 134 や、アール
・ノーマンディン(R.Normandin) 及びアール・エル・ウ
ィリアムズ(R.L.Williams)によるConference on Lasers
and Electro-Optics Technical Digest,Series 1991,
(Optical Society of America,WAshington,D.C.) Vol.1
0,page 136 や、ディー・バクシューリ(D.Vakhshoori)
等による“Blue-Green Surface-EmittingSecond Harmon
ic Generation of(111)B GaAs”，Applied Physics Let
ters,Vol.59,No.8,19 August 1991,pages 896-898や、
ディー・バクシューリ(D.Vakhshoori)による“Analysis
of Visible Surface-Emitting Second-Harmonic Gener
ations”，Journal of Applied Physics,Vol.70,No.10,
15 November 1991,pages 5205-5210によって示唆され
た。このような構造は、ペアになっている各層がペアに
なっている他の層と異なる構成を有する、ペアにされた
交互の複合半導体層から構成される多層構造を含むであ
ろう。しかしながら、複合半導体基板上に近視野乃至遠
視野をマップすることができる結像装置を非直線パラメ
トリック分光計に提供することが一層望ましい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリイミド導
波路フォーカス反射鏡を備えた非直線導波路型分光計の
集積を具体化する。導波路型分光計は、回折格子の動作
をシミュレートして必要とされる色分散を発生させるた
めに、非直線逆伝播χ2 相互作用を使用する。近視野乃
至遠視野をマップして種々の波長成分を分離するため
に、有機体−誘電体（例えばポリイミド／SiO2）導波路
と、４５°のＲＩＥエッチングされた反射鏡は、凹面フ
ォーカス集積反射鏡をシミュレートするために組み立て
られた。反射鏡の焦平面で測定されたスポットサイズ
は、理論的予言に従って約１．６オングストロームのス
ペクトル分解能に対応する約０．７μｍであった。本装
置は、良好なスペクトル分解能を有するが、実際の変換
効率は理論的予言より小さくなる。１００ｍＷの基準及
び入力信号が用いられた時、変換信号は理論的には０．
１ｍＷのオーダーになるであろう。低信号出力レベルに
対してさえも、本集積装置は、可視出力を利用すること
ができかつ高出力変換効率を必要としない応用（すなわ
ち、１．５μｍ及び１．３μｍ赤外線信号を検出するこ
とができないシリコンＰＩＮ検出器及び回路を備えた集
積）に用いることができる。
波路フォーカス反射鏡を備えた非直線導波路型分光計の
集積を具体化する。導波路型分光計は、回折格子の動作
をシミュレートして必要とされる色分散を発生させるた
めに、非直線逆伝播χ2 相互作用を使用する。近視野乃
至遠視野をマップして種々の波長成分を分離するため
に、有機体−誘電体（例えばポリイミド／SiO2）導波路
と、４５°のＲＩＥエッチングされた反射鏡は、凹面フ
ォーカス集積反射鏡をシミュレートするために組み立て
られた。反射鏡の焦平面で測定されたスポットサイズ
は、理論的予言に従って約１．６オングストロームのス
ペクトル分解能に対応する約０．７μｍであった。本装
置は、良好なスペクトル分解能を有するが、実際の変換
効率は理論的予言より小さくなる。１００ｍＷの基準及
び入力信号が用いられた時、変換信号は理論的には０．
１ｍＷのオーダーになるであろう。低信号出力レベルに
対してさえも、本集積装置は、可視出力を利用すること
ができかつ高出力変換効率を必要としない応用（すなわ
ち、１．５μｍ及び１．３μｍ赤外線信号を検出するこ
とができないシリコンＰＩＮ検出器及び回路を備えた集
積）に用いることができる。
【０００５】
【実施例】本発明は、非直線パラメトリック導波路型分
光計が有機体−誘電体導波路と共に集積された集積光学
装置である。反応イオンエッチング（ＲＩＥ）でエッチ
ングされた４５度の角度の反射鏡は、非直線隆起ガイド
で発生した面光を表面に平行に反射させかつ有機体−誘
電体導波路内に結合させるために、導波路の両端に作ら
れた。好適な実施態様において、１．６ の分解能を有
する集積非直線導波路型分光計は、長さ２ｍｍの円形領
域を有する非直線周期的GaAs/AlGaAs 隆起ガイド構造を
長さ４ｍｍのポリイミド／SiO2導波路と共に集積するこ
とにより幅４ｍｍ長さ７ｍｍのGaAs基板上に形成され
た。
光計が有機体−誘電体導波路と共に集積された集積光学
装置である。反応イオンエッチング（ＲＩＥ）でエッチ
ングされた４５度の角度の反射鏡は、非直線隆起ガイド
で発生した面光を表面に平行に反射させかつ有機体−誘
電体導波路内に結合させるために、導波路の両端に作ら
れた。好適な実施態様において、１．６ の分解能を有
する集積非直線導波路型分光計は、長さ２ｍｍの円形領
域を有する非直線周期的GaAs/AlGaAs 隆起ガイド構造を
長さ４ｍｍのポリイミド／SiO2導波路と共に集積するこ
とにより幅４ｍｍ長さ７ｍｍのGaAs基板上に形成され
た。
【０００６】集積光学装置は、図面の図１及び２に概略
的に示される。図１は集積光学装置の平面図、図２は集
積光学装置の側断面図である。例示のため、集積装置の
寸法は尺度が引かれていない。
的に示される。図１は集積光学装置の平面図、図２は集
積光学装置の側断面図である。例示のため、集積装置の
寸法は尺度が引かれていない。
【０００７】数字１０で一般的に示された集積光学装置
は、結晶質の複合半導体基板１１と、隆起ガイド１３を
含む多量子井領域１２と、誘電体層１４と、両端に４５
°反射鏡１６及び１７を備えた有機ポリマー材料層１５
とを含む。誘電体層１４及び有機体層１５は、１８とし
て一般的に名づけられた有機体−誘電体導波路を形成す
る。誘電体材料は、有機体材料より低い屈折率を有し、
有機体−誘電体導波路のためのクラッド層を形成する。
は、結晶質の複合半導体基板１１と、隆起ガイド１３を
含む多量子井領域１２と、誘電体層１４と、両端に４５
°反射鏡１６及び１７を備えた有機ポリマー材料層１５
とを含む。誘電体層１４及び有機体層１５は、１８とし
て一般的に名づけられた有機体−誘電体導波路を形成す
る。誘電体材料は、有機体材料より低い屈折率を有し、
有機体−誘電体導波路のためのクラッド層を形成する。
【０００８】集積光学装置は、交互構成の複数の薄膜層
で形成される領域１２を有する基板１１上に製作され
る。製作は、絶縁された隆起ガイド１３を限定するため
に、領域１２に一組の溝１９をエッチングする工程と、
領域１２の上面２０一面及び溝１９内に誘電体層１４を
沈積する工程と、誘電体層１４の全面２１に、光を通す
有機ポリマー材料層１５を沈積する工程とを含む。平板
状の有機体−誘電体導波路１８は、有機体層に導波路の
輪郭を限定しかつ望ましい形状に有機体層をエッチング
することにより形成される。隆起ガイド１３は、ウェハ
の平坦さを保つために、ドライエッチングされた溝１９
によって限定された。溝を除いて、ウェハは、その後に
続く有機体−誘電体導波路１８と４５°反射鏡１６及び
１７の製作を容易にするために平坦に保たれる。図１に
おいて点線で示された隆起ガイド１３は、中間部分の円
形弓形２３と両端の直線部分２４とから構成される。小
さな円形弓形は、円形弓形２３を直線部２４と円滑に相
互接続することができる。模範的な実施態様において、
基板１１はGaAsからなり、領域１２及び隆起ガイド１３
はGaAs/AlGaAs 多層、多周期構造からなる。各周期は、
GaAsの薄膜層と、ｘが０．７から１までの範囲である場
合のAlx Ga1-xAs の薄膜層とにより形成される。各層の
厚さは、隆起ガイドで発生した可視光の１／２波長（λ
／２）に等しい。好適な実施態様において、誘電体材料
はSiO2（ｎ＝１．４７）であり、有機体材料はポリイミ
ド／SiO2導波路を形成するポリイミド（ｎ＝１．６）で
ある。基板１１は厚さ約１５０μｍであり、領域１２は
厚さ約１．５μｍであり、溝１９は幅１〜２μｍ深さ約
２μｍであり、隆起ガイドは幅２〜３μｍ高さ約２μｍ
であり、誘電体層は厚さ約０．５μｍであり、有機体層
１５は厚さ２〜３μｍである。装置全体は、長さ４ｍｍ
幅約２ｍｍの導波路１８を備えて、約４×７ｍｍのサイ
ズになっている。反射鏡１６及び１７は、隆起ガイドの
円形弓形と同様に円形弓形で限定されている。円形弓形
は４ｍｍの曲率半径を持っている。４５°反射鏡は、こ
こに参照により含まれる、エル・エイ・コルドリン(L.
A.Coldrean)及びジェイ・エイ・レンツラー(J.A.Rentsc
hler)により"Directional Reactive-Ion-Etching of In
P with CL2 Containing Gases",Journal of Vacuum Sci
ence Technology,Vol.19,No.2,July/August 1981,pages
225-230 に開示された技術と同様なやり方で反応イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）でエッチングされる。
で形成される領域１２を有する基板１１上に製作され
る。製作は、絶縁された隆起ガイド１３を限定するため
に、領域１２に一組の溝１９をエッチングする工程と、
領域１２の上面２０一面及び溝１９内に誘電体層１４を
沈積する工程と、誘電体層１４の全面２１に、光を通す
有機ポリマー材料層１５を沈積する工程とを含む。平板
状の有機体−誘電体導波路１８は、有機体層に導波路の
輪郭を限定しかつ望ましい形状に有機体層をエッチング
することにより形成される。隆起ガイド１３は、ウェハ
の平坦さを保つために、ドライエッチングされた溝１９
によって限定された。溝を除いて、ウェハは、その後に
続く有機体−誘電体導波路１８と４５°反射鏡１６及び
１７の製作を容易にするために平坦に保たれる。図１に
おいて点線で示された隆起ガイド１３は、中間部分の円
形弓形２３と両端の直線部分２４とから構成される。小
さな円形弓形は、円形弓形２３を直線部２４と円滑に相
互接続することができる。模範的な実施態様において、
基板１１はGaAsからなり、領域１２及び隆起ガイド１３
はGaAs/AlGaAs 多層、多周期構造からなる。各周期は、
GaAsの薄膜層と、ｘが０．７から１までの範囲である場
合のAlx Ga1-xAs の薄膜層とにより形成される。各層の
厚さは、隆起ガイドで発生した可視光の１／２波長（λ
／２）に等しい。好適な実施態様において、誘電体材料
はSiO2（ｎ＝１．４７）であり、有機体材料はポリイミ
ド／SiO2導波路を形成するポリイミド（ｎ＝１．６）で
ある。基板１１は厚さ約１５０μｍであり、領域１２は
厚さ約１．５μｍであり、溝１９は幅１〜２μｍ深さ約
２μｍであり、隆起ガイドは幅２〜３μｍ高さ約２μｍ
であり、誘電体層は厚さ約０．５μｍであり、有機体層
１５は厚さ２〜３μｍである。装置全体は、長さ４ｍｍ
幅約２ｍｍの導波路１８を備えて、約４×７ｍｍのサイ
ズになっている。反射鏡１６及び１７は、隆起ガイドの
円形弓形と同様に円形弓形で限定されている。円形弓形
は４ｍｍの曲率半径を持っている。４５°反射鏡は、こ
こに参照により含まれる、エル・エイ・コルドリン(L.
A.Coldrean)及びジェイ・エイ・レンツラー(J.A.Rentsc
hler)により"Directional Reactive-Ion-Etching of In
P with CL2 Containing Gases",Journal of Vacuum Sci
ence Technology,Vol.19,No.2,July/August 1981,pages
225-230 に開示された技術と同様なやり方で反応イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）でエッチングされる。
【０００９】動作において、種々の波長の光放射線が、
隆起ガイド１２の両端に供給され、その結果相互に反対
の方向に逆伝播する。基準放射線ω0 を表わした、隆起
の一方向に入る放射線は変わらずに維持されるが、反対
方向から供給された放射線は、全範囲の種々の波長で注
入され得る。隆起ガイドの非直線性のため、合成周波数
信号は、４５°反射鏡１６に向かう上向き方向に導か
れ、そこで有機体−誘電体導波路１８の有機体層１５内
の方へ右に９０°はねかえされ、面２０または２１に平
行に反射鏡１７の方向に伝播し、導波路１４の反対側の
端部にあるそこで放射線は再び屈折する。隆起ガイドか
らの上方転換された信号２２は、４５°反射鏡１６の右
への反射によって有機体−誘電体導波路に結合されるの
で、円形の位相前面を形成し、導波路から４ｍｍ離れた
焦平面のポイントに焦点を合わせるだろう。その焦平面
において、検出用導波路の表面から出る光を結合するた
めに、別の４５°反射鏡が用いられる。光導波路から出
る放射線の伝播方向は、反射鏡１７の傾きの方向及び角
度によって決定される。この場合、反射鏡は導波路の平
らな表面に対して４５°になっているので、放射線は上
向きの方向に屈折し、そこで検出することができる。焦
平面において集積検出器アレイで検出するために、表面
１９の方へ戻る信号を基板でもしくは基板上で結合する
ために、反対の４５°の反射鏡を用いることができる。
隆起ガイド１２の両端に供給され、その結果相互に反対
の方向に逆伝播する。基準放射線ω0 を表わした、隆起
の一方向に入る放射線は変わらずに維持されるが、反対
方向から供給された放射線は、全範囲の種々の波長で注
入され得る。隆起ガイドの非直線性のため、合成周波数
信号は、４５°反射鏡１６に向かう上向き方向に導か
れ、そこで有機体−誘電体導波路１８の有機体層１５内
の方へ右に９０°はねかえされ、面２０または２１に平
行に反射鏡１７の方向に伝播し、導波路１４の反対側の
端部にあるそこで放射線は再び屈折する。隆起ガイドか
らの上方転換された信号２２は、４５°反射鏡１６の右
への反射によって有機体−誘電体導波路に結合されるの
で、円形の位相前面を形成し、導波路から４ｍｍ離れた
焦平面のポイントに焦点を合わせるだろう。その焦平面
において、検出用導波路の表面から出る光を結合するた
めに、別の４５°反射鏡が用いられる。光導波路から出
る放射線の伝播方向は、反射鏡１７の傾きの方向及び角
度によって決定される。この場合、反射鏡は導波路の平
らな表面に対して４５°になっているので、放射線は上
向きの方向に屈折し、そこで検出することができる。焦
平面において集積検出器アレイで検出するために、表面
１９の方へ戻る信号を基板でもしくは基板上で結合する
ために、反対の４５°の反射鏡を用いることができる。
【００１０】従来の分光計の分解能は、そのピーク点か
らその最初の極小点までの信号の空間的位置を移動させ
る、入力波長の変化として限定される。この場合、長さ
２ｍｍの非直線隆起ガイド例えば１３によって口径を定
められたフォーカス反射鏡例えば１６のために、焦平面
における信号のピーク点及び最初の極小点の空間的位置
により反射鏡の中心で範囲を定められる角度は次のとお
りである。
らその最初の極小点までの信号の空間的位置を移動させ
る、入力波長の変化として限定される。この場合、長さ
２ｍｍの非直線隆起ガイド例えば１３によって口径を定
められたフォーカス反射鏡例えば１６のために、焦平面
における信号のピーク点及び最初の極小点の空間的位置
により反射鏡の中心で範囲を定められる角度は次のとお
りである。
【００１１】
【数１】 ここで、λs 、ｎ及びｄはそれぞれ、合成周波数波長、
ポリイミド／SiO2導波路の有効指数、曲がった反射鏡の
口径である。これに反して、入力波長（図３）の変化に
よる放射角度の変化は次のとおりである。
ポリイミド／SiO2導波路の有効指数、曲がった反射鏡の
口径である。これに反して、入力波長（図３）の変化に
よる放射角度の変化は次のとおりである。
【００１２】
【数２】 ここで、λ、λ0 、ｎ、ｎ0 、ｎs はそれぞれ、入力基
本及び基準波長、入力及び基準ビームに対するGaAs/AlG
aAs 隆起ガイドの有効指数、合成周波数信号に対するポ
リイミド／SiO2導波路の有効指数である。
本及び基準波長、入力及び基準ビームに対するGaAs/AlG
aAs 隆起ガイドの有効指数、合成周波数信号に対するポ
リイミド／SiO2導波路の有効指数である。
【００１３】式２の３行目は、λが概ねλ0 でありλ0
が約１．０μｍの場合に対して上記パラメーターの値を
近似することにより得られる。次に、分光計の分解能は
次のとおり見積もられる。
が約１．０μｍの場合に対して上記パラメーターの値を
近似することにより得られる。次に、分光計の分解能は
次のとおり見積もられる。
【００１４】
【数３】
【００１５】反射鏡１７から測定された出力は黒と白が
反対に記録される。図６に、４５°反射鏡１７から放射
する可視青色信号を表わしかつ円形反射鏡の焦平面に位
置する２個の小点を示す。Nd:YAGからのレーザー光は、
波長λ0 ＝１．０６４μｍを有する基準ビームω0 とし
て用いられた。調整可能なTi−サファイアレーザー光
は、それぞれ波長λ1 ＝０．９７３４μｍ及びλ2 ＝
０．９７２４μｍを有する入力信号ω1 及びω2 として
用いられた。記録は、まず調整可能なレーザーをλ1 ＝
０．９７３４μｍに調整し、基準ビーム及び第１の入力
信号ビームを隆起ガイドの両端に送り、薄膜を上方転換
された信号に露出し、次に、薄膜を動かさずに、調整可
能なレーザーをλ2 ＝０．９７２４μｍに調整し、同じ
薄膜をその次の位置において次の上方転換された信号に
再露出することによって行なわれる。λ1 及びλ2 から
上方転換された信号は、スペクトル的に１ｎｍ離れてお
り、このスポットは焦平面で空間的に４μｍ分離され
る。信号スポットサイズ（ＦＷＨＭ）は、理論通りに
１．６ のスペクトル分解能に対応する２波長の各々に
対して約０．７μｍになることが測定された。数個の小
半径スポット（図示しない）が、２個の主要なピークの
回りに表われた。これらは、おそらく、その理想的円形
弓形からの、多数の反射と曲がったGaAs/AlGaAs 非直線
導波路の偏差の可能性との結果である。非直線隆起ガイ
ドから有機体−誘電体導波路までの結合損失と青色の上
方転換された信号の波長におけるこの導波路の伝播損失
は大きくなるように思われる。したがって、信号出力は
理論により予言された値よりずっと少なかった。この信
号は、１００ｍＷの基準及び入力信号が用いられた時、
理論的に０．１ｍＷのオーダーになるはずである。それ
にもかかわらず、集積構造からの信号は肉眼で見えるの
で、装置は、シリコン検出器及び回路との集積、すなわ
ち、１．５μｍ及び１．３ｍｕｍ赤外線信号を検出する
ことができない、シリコンPIN 検出器及び回路との集積
を必要とする応用に用いることができる。
反対に記録される。図６に、４５°反射鏡１７から放射
する可視青色信号を表わしかつ円形反射鏡の焦平面に位
置する２個の小点を示す。Nd:YAGからのレーザー光は、
波長λ0 ＝１．０６４μｍを有する基準ビームω0 とし
て用いられた。調整可能なTi−サファイアレーザー光
は、それぞれ波長λ1 ＝０．９７３４μｍ及びλ2 ＝
０．９７２４μｍを有する入力信号ω1 及びω2 として
用いられた。記録は、まず調整可能なレーザーをλ1 ＝
０．９７３４μｍに調整し、基準ビーム及び第１の入力
信号ビームを隆起ガイドの両端に送り、薄膜を上方転換
された信号に露出し、次に、薄膜を動かさずに、調整可
能なレーザーをλ2 ＝０．９７２４μｍに調整し、同じ
薄膜をその次の位置において次の上方転換された信号に
再露出することによって行なわれる。λ1 及びλ2 から
上方転換された信号は、スペクトル的に１ｎｍ離れてお
り、このスポットは焦平面で空間的に４μｍ分離され
る。信号スポットサイズ（ＦＷＨＭ）は、理論通りに
１．６ のスペクトル分解能に対応する２波長の各々に
対して約０．７μｍになることが測定された。数個の小
半径スポット（図示しない）が、２個の主要なピークの
回りに表われた。これらは、おそらく、その理想的円形
弓形からの、多数の反射と曲がったGaAs/AlGaAs 非直線
導波路の偏差の可能性との結果である。非直線隆起ガイ
ドから有機体−誘電体導波路までの結合損失と青色の上
方転換された信号の波長におけるこの導波路の伝播損失
は大きくなるように思われる。したがって、信号出力は
理論により予言された値よりずっと少なかった。この信
号は、１００ｍＷの基準及び入力信号が用いられた時、
理論的に０．１ｍＷのオーダーになるはずである。それ
にもかかわらず、集積構造からの信号は肉眼で見えるの
で、装置は、シリコン検出器及び回路との集積、すなわ
ち、１．５μｍ及び１．３ｍｕｍ赤外線信号を検出する
ことができない、シリコンPIN 検出器及び回路との集積
を必要とする応用に用いることができる。
【００１６】非直線GaAs/AlGaAs 隆起ガイドを備えた集
積分光計は、１００個のGaAs基板で成長させられた。こ
れは、面ではねかえる合成周波数の発生のため、ＴＥ及
びＴＭの両モードが存在するに違いないことを意味す
る。ＴＭモードとしての基準ビームと逆反射するＴＥモ
ードとしての入力信号を結合することにより、最初の近
似値において２次高調波は発生しないので、これは、実
際上非直線パラメトリック導波路型分光計に対する利点
になる。
積分光計は、１００個のGaAs基板で成長させられた。こ
れは、面ではねかえる合成周波数の発生のため、ＴＥ及
びＴＭの両モードが存在するに違いないことを意味す
る。ＴＭモードとしての基準ビームと逆反射するＴＥモ
ードとしての入力信号を結合することにより、最初の近
似値において２次高調波は発生しないので、これは、実
際上非直線パラメトリック導波路型分光計に対する利点
になる。
【００１７】追加的な利点及び変形は当業者に容易に思
い浮かぶであろう。したがって、本発明は、その広い態
様において、特定の詳細、表示された装置、及び図示さ
れ説明された例示の実施例に制限されない。よって、付
随の特許請求の範囲及びそれらの同等物により限定され
るような一般的な本発明の概念の精神または範囲に反す
ることなく、種々の変形を行なうことができる。
い浮かぶであろう。したがって、本発明は、その広い態
様において、特定の詳細、表示された装置、及び図示さ
れ説明された例示の実施例に制限されない。よって、付
随の特許請求の範囲及びそれらの同等物により限定され
るような一般的な本発明の概念の精神または範囲に反す
ることなく、種々の変形を行なうことができる。
【図１】曲がったGaAs/AlGaAs 隆起ガイドと、隆起ガイ
ドの平面に対して４５°に位置決めされた曲がった反射
鏡を両端に有する、ポリイミド／SiO2平板導波路とを備
えた集積分光計の概略図の平面図を示す図である。
ドの平面に対して４５°に位置決めされた曲がった反射
鏡を両端に有する、ポリイミド／SiO2平板導波路とを備
えた集積分光計の概略図の平面図を示す図である。
【図２】４５°角度の反射鏡が面光をポリイミド／SiO2
平板導波路の内外に結合する集積分光計の概略図の側断
面図を示す図である。
平板導波路の内外に結合する集積分光計の概略図の側断
面図を示す図である。
【図３】入力信号の周波数スペクトルが遠視野において
上方転換された信号の角スペクトルにどのようにマップ
されるかを示す図である。
上方転換された信号の角スペクトルにどのようにマップ
されるかを示す図である。
【図４】入力信号の周波数スペクトルが遠視野において
上方転換された信号の角スペクトルにどのようにマップ
されるかを示す図である。
上方転換された信号の角スペクトルにどのようにマップ
されるかを示す図である。
【図５】逆伝播する、固定波長の基準モード及び種々の
波長の入力信号を伴う隆起ガイドの概略図を示す図であ
る。
波長の入力信号を伴う隆起ガイドの概略図を示す図であ
る。
【図６】基準波長と２種類のTi−サファイレーザー波長
の相互作用から生じる、焦平面における青色信号に相当
する２つのスポットの概略図を示す図である。
の相互作用から生じる、焦平面における青色信号に相当
する２つのスポットの概略図を示す図である。
１０ 集積光学装置 １３ 隆起ガイド １６、１７ 反射鏡 １８ 有機体−誘電体導波路 １９ 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダリヨーシュ ヴァクショーリ アメリカ合衆国 07076 ニュージャーシ ィ，スコッチ プレインズ，アパートメン ト アール，パーク アヴェニュー 519 (72)発明者 ジョーシ゛ ジョン ヅィクヅィック アメリカ合衆国 07832 ニュージャーシ ィ，コロンビア，ルート １
Claims (8)
- 【請求項１】 非直線パラメトリック導波路型分光計
と、該非直線導波路の上に横断的に位置決めされた、細
長い有機体−誘電体導波路とを基板上に含む集積光学装
置であって、 前記非直線導波路は、その隆起ガイドの中央部分の形状
が予め選択された曲率半径を有する円形弓形を形成して
おり、 前記隆起ガイドは、各組における１つの層の構成が当該
組の別の層の構成と異なる、複数組の複合半導体層から
なる多周期構造を有し、 前記有機体−誘電体導波路は、薄い誘電体層に載せた、
有機体材料からなる細長い平板の形状になっており、有
機体材料より低い屈折率を有する誘電体層は、有機体材
料に対して底部クラッド層として作用し、前記有機体材
料の平板は両端部分に４５度反射鏡を有し、各反射鏡
は、隆起ガイドと同じ曲率半径を有する円形弓形により
限定され、一方の反射鏡は、前記円形弓形上に載せられ
ると共に前記隆起ガイドから放射する可視放射線の進路
を横切っており、その結果前記放射線は、有機体材料か
らなる平板内にそらされ、平板の反対側の端部ある反射
鏡にぶつかった後、その反射鏡の焦平面から屈折するこ
とを特徴とする集積光学装置。 - 【請求項２】 請求項１の装置において、前記隆起ガイ
ドは、GaAs基板上の多周期構造の表面に形成された一組
の溝によって限定され、前記多周期構造はGaAs/AlGaAs
の交互層からなる複数の周期から構成される装置。 - 【請求項３】 請求項２の装置において、前記組の各々
は、GaAs層と、ｘが０．７乃至１にわたる場合のAlxGa
1-xAs層からなる装置。 - 【請求項４】 請求項２の装置において、各層の厚さ
は、隆起ガイドで発生した可視放射線の波長の１／２に
等しい装置。 - 【請求項５】 請求項１の装置において、前記有機体材
料製の平板はポリイミドからなる装置。 - 【請求項６】 請求項１の装置において、前記誘電体材
料はSiO2からなる装置。 - 【請求項７】 請求項１の装置において、前記反射鏡は
隆起ガイドの平面に関して同じ方向に４５°傾けられ、
その結果前記他方の反射鏡に到達する放射線は基板から
離れて上向き方向に導かれる装置。 - 【請求項８】 請求項１の装置において、平板の反対側
の端部にある反射鏡は、隆起ガイドに載せられた４５°
反射鏡の方向と反対方向に４５°傾けられ、その結果前
記他方の反射鏡に到達する放射線は基板の方に導かれる
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US881021 | 1992-05-08 | ||
| US07/881,021 US5216727A (en) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | Integrated nonlinear waveguide spectrometer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634437A true JPH0634437A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=25377616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5105780A Withdrawn JPH0634437A (ja) | 1992-05-08 | 1993-05-07 | 集積非直線導波路型分光計 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5216727A (ja) |
| EP (1) | EP0570124B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0634437A (ja) |
| DE (1) | DE69307013T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7177490B2 (en) | 2003-03-20 | 2007-02-13 | Fujitsu Limited | Optical waveguide, optical device, and method of manufacturing optical waveguide |
| KR20140029232A (ko) * | 2012-08-30 | 2014-03-10 | 아반스트레이트 가부시키가이샤 | 글래스판의 제조 방법 및 글래스판의 제조 장치 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5317657A (en) * | 1992-07-30 | 1994-05-31 | International Business Machines Corporation | Extrusion of polymer waveguides onto surfaces |
| US5633453A (en) * | 1993-01-19 | 1997-05-27 | Mayo Foundation For Medical Education And Research | Universal penetration test apparatus and method |
| US5866801A (en) * | 1993-01-19 | 1999-02-02 | Regents Of The University Of California | Universal penetration test apparatus with fluid penetration sensor |
| US5467639A (en) * | 1993-01-19 | 1995-11-21 | Mayo Foundation For Medical Education And Research | Universal penetration test apparatus and method |
| US5825799A (en) * | 1995-05-25 | 1998-10-20 | Northwestern University | Microcavity semiconductor laser |
| US5878070A (en) * | 1995-05-25 | 1999-03-02 | Northwestern University | Photonic wire microcavity light emitting devices |
| US5790583A (en) * | 1995-05-25 | 1998-08-04 | Northwestern University | Photonic-well Microcavity light emitting devices |
| DE19717015A1 (de) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Miniaturisiertes optisches Bauelement sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
| US5960024A (en) | 1998-03-30 | 1999-09-28 | Bandwidth Unlimited, Inc. | Vertical optical cavities produced with selective area epitaxy |
| US6487230B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-11-26 | Bandwidth 9, Inc | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
| US6487231B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-11-26 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
| US6760357B1 (en) | 1998-04-14 | 2004-07-06 | Bandwidth9 | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
| US6493371B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-10 | Bandwidth9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
| US6535541B1 (en) | 1998-04-14 | 2003-03-18 | Bandwidth 9, Inc | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
| US6493372B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-10 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
| US6493373B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-10 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
| US5991326A (en) | 1998-04-14 | 1999-11-23 | Bandwidth9, Inc. | Lattice-relaxed verticle optical cavities |
| DE19841736C2 (de) * | 1998-09-11 | 2000-08-10 | Max Planck Gesellschaft | Lichtkoppler für Breitbandstrahlung im Mikrowellen- bis Infrarotbereich |
| US6226425B1 (en) | 1999-02-24 | 2001-05-01 | Bandwidth9 | Flexible optical multiplexer |
| US6275513B1 (en) | 1999-06-04 | 2001-08-14 | Bandwidth 9 | Hermetically sealed semiconductor laser device |
| US6233263B1 (en) | 1999-06-04 | 2001-05-15 | Bandwidth9 | Monitoring and control assembly for wavelength stabilized optical system |
| CA2433873C (en) * | 2000-12-28 | 2010-04-13 | Keio University | Optical signal processing circuit and method for producing same |
Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
| US3948583A (en) * | 1974-12-09 | 1976-04-06 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Isolation of passive devices and integration with active devices in optical waveguiding circuits |
| US3978426A (en) * | 1975-03-11 | 1976-08-31 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Heterostructure devices including tapered optical couplers |
| US4611886A (en) * | 1983-12-29 | 1986-09-16 | At&T Bell Laboratories | Integrated optical circuit package |
| EP0560412A3 (en) * | 1987-03-16 | 1993-12-08 | Siemens Ag | Arrangement of optical-integrated spectrometer and method for making the same |
| FR2633401B1 (fr) * | 1988-06-24 | 1990-10-05 | Labo Electronique Physique | Dispositif semiconducteur comprenant un guide de lumiere integre qui presente au moins une partie rectiligne et une partie courbe |
-
1992
- 1992-05-08 US US07/881,021 patent/US5216727A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-04-26 DE DE69307013T patent/DE69307013T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-26 EP EP93303232A patent/EP0570124B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-05-07 JP JP5105780A patent/JPH0634437A/ja not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69307013D1 (de) | 1997-02-13 |
| EP0570124B1 (en) | 1997-01-02 |
| EP0570124A1 (en) | 1993-11-18 |
| US5216727A (en) | 1993-06-01 |
| DE69307013T2 (de) | 1997-07-10 |
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