JPH0646245B2 - 応力解放用溝付単一モード光導波路 - Google Patents
応力解放用溝付単一モード光導波路Info
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- JPH0646245B2 JPH0646245B2 JP61188158A JP18815886A JPH0646245B2 JP H0646245 B2 JPH0646245 B2 JP H0646245B2 JP 61188158 A JP61188158 A JP 61188158A JP 18815886 A JP18815886 A JP 18815886A JP H0646245 B2 JPH0646245 B2 JP H0646245B2
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- JP
- Japan
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- optical waveguide
- stress
- groove
- birefringence
- mode optical
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、導波形光部品の構成に必要な単一モード光導
波路、更に詳細には、応力複屈折調整機能付の単一モー
ド光導波路に関するものである。
波路、更に詳細には、応力複屈折調整機能付の単一モー
ド光導波路に関するものである。
「従来の技術」 平面基板上に作製される単一モード光導波路、特にシリ
コン基板上に作製可能な石英系単一モード光導波路は、
そのコア部断面寸法を通常使用されている単一モード光
ファイバに合わせて５〜１０μｍ程度に設定することが
できるため、光ファイバとの整合性に優れた実用的な導
波形光部品の実現手段として期待されている。
コン基板上に作製可能な石英系単一モード光導波路は、
そのコア部断面寸法を通常使用されている単一モード光
ファイバに合わせて５〜１０μｍ程度に設定することが
できるため、光ファイバとの整合性に優れた実用的な導
波形光部品の実現手段として期待されている。
第７図は、従来の石英系単一モード光導波路（埋込形）
の断面構造説明図であり、１はシリコン基板、２は石英
系ガラスコア部、３はコア部２を埋め込むようにとり囲
む石英系ガラスクラッド層である。コア部２の断面寸法
は１０μｍ程度、クラッド層３の厚みは５０μｍ程度で
あり、シリコン基板１の厚みは0.4〜１mm程度である。
このような石英系単一モード光導波路は、SiCl4、TiCl4
等の原料ガスの火炎加水分解反応を利用したガラス膜の
堆積技術と、反応性イオンエッチング技術との組合せに
より作製される。
の断面構造説明図であり、１はシリコン基板、２は石英
系ガラスコア部、３はコア部２を埋め込むようにとり囲
む石英系ガラスクラッド層である。コア部２の断面寸法
は１０μｍ程度、クラッド層３の厚みは５０μｍ程度で
あり、シリコン基板１の厚みは0.4〜１mm程度である。
このような石英系単一モード光導波路は、SiCl4、TiCl4
等の原料ガスの火炎加水分解反応を利用したガラス膜の
堆積技術と、反応性イオンエッチング技術との組合せに
より作製される。
「発明が解決しようとする問題点」 第７図の石英系単一モード光導波路は、石英系ガラスと
シリコン基板との熱膨張係数の差によりガラス膜面内に
強い圧縮応力を受けており、これにより光導波路は応力
複屈折性を呈している。通常、複屈折値Ｂは１０−４の
オーダーである。光導波路の複屈折性は導波形光部品の
性能等を支配する重要因子の１つであり、その精密な制
御が望まれるが、従来の石英系単一モード光導波路で、
その複屈折性を調整するためには、ガラス組成や基板の
種類を変える以外に方法がなく、また局部的に光導波路
の複屈折性を変化させるのも難しく、高機能の導波形光
部品を構成する際の障害となっていた。
シリコン基板との熱膨張係数の差によりガラス膜面内に
強い圧縮応力を受けており、これにより光導波路は応力
複屈折性を呈している。通常、複屈折値Ｂは１０−４の
オーダーである。光導波路の複屈折性は導波形光部品の
性能等を支配する重要因子の１つであり、その精密な制
御が望まれるが、従来の石英系単一モード光導波路で、
その複屈折性を調整するためには、ガラス組成や基板の
種類を変える以外に方法がなく、また局部的に光導波路
の複屈折性を変化させるのも難しく、高機能の導波形光
部品を構成する際の障害となっていた。
本発明の目的は、従来の上記の制約を解消してより自由
な複屈折制御が可能な石英系単一モード光導波路を提供
することにある。
な複屈折制御が可能な石英系単一モード光導波路を提供
することにある。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、複屈折制御のために、コア部近傍のクラッド
層の表面にコア部の長手方向に沿って局所的に応力解放
用の溝を設けることを最も主要な特徴とする。溝は、目
的に応じてコア部の両側の対称位置に２本設けたり、片
側にのみ１本設けたりすることができる。光導波路の複
屈折性は溝の位置、深さ、幅によって制御することがで
きる。そして、コア部に沿った所望の位置にのみ溝を設
けることにより、コア部に作用している、基板およびク
ラッドの熱膨張係数差に起因する応力を局所的に変化さ
せ、この所望の位置における応力誘起複屈折性を調節す
ることができる。
層の表面にコア部の長手方向に沿って局所的に応力解放
用の溝を設けることを最も主要な特徴とする。溝は、目
的に応じてコア部の両側の対称位置に２本設けたり、片
側にのみ１本設けたりすることができる。光導波路の複
屈折性は溝の位置、深さ、幅によって制御することがで
きる。そして、コア部に沿った所望の位置にのみ溝を設
けることにより、コア部に作用している、基板およびク
ラッドの熱膨張係数差に起因する応力を局所的に変化さ
せ、この所望の位置における応力誘起複屈折性を調節す
ることができる。
従来の技術とは、ガラス組成や基板の種類を変えること
なく、溝形成のみで複屈折を制御できる点、基板上の光
導波路に沿った任意位置のみ選択的に複屈折を制御でき
る点、必要なら基板面に平行あるいは垂直な方向以外に
応力主軸を設定することができる点で異なる。また、従
来より、偏波保持性単一モード光ファイバを提供するた
めに応力付与部あるいは応力解放用溝などの応力調整部
を、光ファイバの長手方向に沿って途切れることなく一
様に設ける構造が知られているが、この従来技術の目的
は、元来応力誘起複屈折性が無い円形の光ファイバに一
様な複屈折性を発生させ、その光ファイバに直線偏波保
持性を付与する点にある。これに対して本発明は、基板
上の光導波路に元々存在する応力誘起複屈折性を局所的
に増減したり、あるいは複屈折性の主軸方向を局所的に
傾けたりする点で、この従来技術とは異なる。
なく、溝形成のみで複屈折を制御できる点、基板上の光
導波路に沿った任意位置のみ選択的に複屈折を制御でき
る点、必要なら基板面に平行あるいは垂直な方向以外に
応力主軸を設定することができる点で異なる。また、従
来より、偏波保持性単一モード光ファイバを提供するた
めに応力付与部あるいは応力解放用溝などの応力調整部
を、光ファイバの長手方向に沿って途切れることなく一
様に設ける構造が知られているが、この従来技術の目的
は、元来応力誘起複屈折性が無い円形の光ファイバに一
様な複屈折性を発生させ、その光ファイバに直線偏波保
持性を付与する点にある。これに対して本発明は、基板
上の光導波路に元々存在する応力誘起複屈折性を局所的
に増減したり、あるいは複屈折性の主軸方向を局所的に
傾けたりする点で、この従来技術とは異なる。
「実施例」 第１図は本発明の第一の実施例を説明する光導波路断面
図であって、第７図の従来構成と異なり、クラッド層３
にはコア部２の両側に対応する位置に対称に溝4a,4bが
コア部２に沿って形成されている。クラッド層３は厚さ
５０μｍのSiO2系ガラス、コア部２は８μｍ角のSiO2−
TiO2系ガラスで中心位置高さはSi基板面から２５μｍに
位置している。溝4a,4bは幅１５０μｍであり、コア部
２をおおう幅Ｗのクラッド部３ａを残すよう配置されて
いる。
図であって、第７図の従来構成と異なり、クラッド層３
にはコア部２の両側に対応する位置に対称に溝4a,4bが
コア部２に沿って形成されている。クラッド層３は厚さ
５０μｍのSiO2系ガラス、コア部２は８μｍ角のSiO2−
TiO2系ガラスで中心位置高さはSi基板面から２５μｍに
位置している。溝4a,4bは幅１５０μｍであり、コア部
２をおおう幅Ｗのクラッド部３ａを残すよう配置されて
いる。
第２図は、有限要素法を用いて、第１図構造の応力分布
を解析した結果に基づき光導波路の正規化された複屈折
値Ｂ／ＢｏのＷ依存性を図示したものである。ここで、
Ｂｏは、溝を形成しないときの複屈折値である。
を解析した結果に基づき光導波路の正規化された複屈折
値Ｂ／ＢｏのＷ依存性を図示したものである。ここで、
Ｂｏは、溝を形成しないときの複屈折値である。
Ｗが大きい場合には、光導波路の複屈折値Ｂは石英系ガ
ラスとSi基板との熱膨張係数差で主に支配される一定値
Ｂｏに近づく。逆にＷが小さくなると、Ｂ値は減少し例
えばＷ＝１００μｍではＢ／Ｂｏ≒0.25程度にまで減少
する。このように第２図はパラメータＷで代表される溝
4a,4bの位置を変化させることにより光導波路の複屈折
値Ｂを所望の値に設定することができることを示してい
る。場合によっては、ほとんど零にすることもできる。
第３図は、第１図に示した応力解放溝付の石英系単一モ
ード光導波路の作製工程例説明図である。まず、(a)Si
基板１上に下層クラッド層４１、コア層４２から成る石
英系光導波膜を堆積する。(b)コア層４２の不要部分を
反応性イオンエッチングにより除去し、リッジ状のコア
部２を形成する。(c)コア部２を埋込むように上層クラ
ッド層４３を堆積し、下層クラッド層４１と合わせてク
ラッド層３とする。最後に、(d)クラッド層３にコア路
２に沿って残留応力解放のための溝4a,4bを再び反応性
イオンエッチングにより形成し、工程が終了する。
ラスとSi基板との熱膨張係数差で主に支配される一定値
Ｂｏに近づく。逆にＷが小さくなると、Ｂ値は減少し例
えばＷ＝１００μｍではＢ／Ｂｏ≒0.25程度にまで減少
する。このように第２図はパラメータＷで代表される溝
4a,4bの位置を変化させることにより光導波路の複屈折
値Ｂを所望の値に設定することができることを示してい
る。場合によっては、ほとんど零にすることもできる。
第３図は、第１図に示した応力解放溝付の石英系単一モ
ード光導波路の作製工程例説明図である。まず、(a)Si
基板１上に下層クラッド層４１、コア層４２から成る石
英系光導波膜を堆積する。(b)コア層４２の不要部分を
反応性イオンエッチングにより除去し、リッジ状のコア
部２を形成する。(c)コア部２を埋込むように上層クラ
ッド層４３を堆積し、下層クラッド層４１と合わせてク
ラッド層３とする。最後に、(d)クラッド層３にコア路
２に沿って残留応力解放のための溝4a,4bを再び反応性
イオンエッチングにより形成し、工程が終了する。
ちなみに、第１図に示した構造パラメータを有する光導
波路（Ｗ＝１００μｍ）を作作製したところ、複屈折値
はＢ＝1.1×１０−４と実測された。溝を全く形成しな
い場合の複屈折値はＢｏ＝4.0×１０−４であったの
で、前述した有限要素法による数値解析結果とよい一致
を示した。
波路（Ｗ＝１００μｍ）を作作製したところ、複屈折値
はＢ＝1.1×１０−４と実測された。溝を全く形成しな
い場合の複屈折値はＢｏ＝4.0×１０−４であったの
で、前述した有限要素法による数値解析結果とよい一致
を示した。
なお、上記の実施例において、溝4a,4bの幅は１５０μ
ｍとしたが、溝幅が１００μｍ程度以上の場合には、Ｂ
値の溝幅依存性は小さいことを言及しておく。場合によ
っては、溝幅が無限大、すなわち溝の片側が解放されて
いても良いことを指摘しておく。
ｍとしたが、溝幅が１００μｍ程度以上の場合には、Ｂ
値の溝幅依存性は小さいことを言及しておく。場合によ
っては、溝幅が無限大、すなわち溝の片側が解放されて
いても良いことを指摘しておく。
第１図、第３図の実施例では、溝4a,4bは、Ｓｉ基板１
にまで達しているが、場合によっては、第４図に示した
ように、溝の深さを調節して、光導波路の複屈折値Ｂを
制御することもできる。反応性イオンエッチングにより
溝4a,4bを形成する際に、時折、Ｂ値を実測し所望のＢ
値が得られたところでエッチングを中止する方法も、Ｂ
値を正確に希望値に合わせるのに有効である。
にまで達しているが、場合によっては、第４図に示した
ように、溝の深さを調節して、光導波路の複屈折値Ｂを
制御することもできる。反応性イオンエッチングにより
溝4a,4bを形成する際に、時折、Ｂ値を実測し所望のＢ
値が得られたところでエッチングを中止する方法も、Ｂ
値を正確に希望値に合わせるのに有効である。
第５図は、本発明の別の一実施例であり、応力解放用の
溝６４が、コア路の片側にのみ形成されている。この場
合、コア部２の近傍には、図中点線で示すような対角成
分の圧縮応力を発生させることができる。このような手
法は光導波路の複屈折主軸方向を基板面に垂直あるいは
平行な方向からはずす際に有効である。
溝６４が、コア路の片側にのみ形成されている。この場
合、コア部２の近傍には、図中点線で示すような対角成
分の圧縮応力を発生させることができる。このような手
法は光導波路の複屈折主軸方向を基板面に垂直あるいは
平行な方向からはずす際に有効である。
第６図は、上記の実施例に対応する光導波路の平面形状
の例を示したものである。この図に示されるように応力
解放用溝４ａ、４ｂ、６４は光導波路コア部２に沿って
局所的に設けられている。このように溝を設けることに
よって、光導波路の複屈折性を局所的に制御することが
できる。
の例を示したものである。この図に示されるように応力
解放用溝４ａ、４ｂ、６４は光導波路コア部２に沿って
局所的に設けられている。このように溝を設けることに
よって、光導波路の複屈折性を局所的に制御することが
できる。
以上、本発明の詳細を、シリコン基板上の石英系単一モ
ード光導波路を例にとり説明したが、本発明は、基板か
ら応力を受けている光導波路であれば、他の材料系の単
一モード光導波路、例えば、多成分系ガラス基板にイオ
ン拡散法により形成される光導波路等にも適用できるこ
とはもちろんである。
ード光導波路を例にとり説明したが、本発明は、基板か
ら応力を受けている光導波路であれば、他の材料系の単
一モード光導波路、例えば、多成分系ガラス基板にイオ
ン拡散法により形成される光導波路等にも適用できるこ
とはもちろんである。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明では、光導波路のコア部に
沿ってクラッド層の一部に応力解放用の溝を設けること
により、光導波路の複屈折値を容易に制御することがで
きる。また、コア部に沿って局所的に応力解放用溝を設
けることにより、光導波路の複屈折性を所望の位置のみ
局所的に変化させることができる。したがって、本発明
の単一モード光導波路は、特定の偏波依存性が必要な導
波形光部品（波長板素子や偏波分離素子など）を構成し
たり、あるいは偏波依存性を解消した導波形光部品（マ
ッハツェンダ光干渉計回路やリング共振器など）を構成
するのに、極めて有効であり、偏波特性の制御が特に重
要なコヒーレント光通信用の光センサ用の導波形光部品
を提供するのに有用である。すなわち、本発明の単一モ
ード光導波路は、導波形光部品に所望の偏波依存特性を
与えたり、逆に偏波依存性のない導波形光部品を構成す
る上で大いに役立つものである。
沿ってクラッド層の一部に応力解放用の溝を設けること
により、光導波路の複屈折値を容易に制御することがで
きる。また、コア部に沿って局所的に応力解放用溝を設
けることにより、光導波路の複屈折性を所望の位置のみ
局所的に変化させることができる。したがって、本発明
の単一モード光導波路は、特定の偏波依存性が必要な導
波形光部品（波長板素子や偏波分離素子など）を構成し
たり、あるいは偏波依存性を解消した導波形光部品（マ
ッハツェンダ光干渉計回路やリング共振器など）を構成
するのに、極めて有効であり、偏波特性の制御が特に重
要なコヒーレント光通信用の光センサ用の導波形光部品
を提供するのに有用である。すなわち、本発明の単一モ
ード光導波路は、導波形光部品に所望の偏波依存特性を
与えたり、逆に偏波依存性のない導波形光部品を構成す
る上で大いに役立つものである。
第１図は本発明の一実施例として示した光導波路の断面
構造図、第２図は有限要素法による複屈折値予想図、第
３図は本発明の光導波路の作製工程図、第４図、第５図
はいずれも他の実施例の断面構造図、第６図は第１図お
よび第４〜５図に示した例の平面図、第７図は従来の石
英系単一モード光導波路の断面構造図である。 １……基板、２……コア部、３……クラッド層、4a,4b,
６４……応力解放用の溝、４１……下層クラッド層、４
２……コア層、４３……上層クラッド層。
構造図、第２図は有限要素法による複屈折値予想図、第
３図は本発明の光導波路の作製工程図、第４図、第５図
はいずれも他の実施例の断面構造図、第６図は第１図お
よび第４〜５図に示した例の平面図、第７図は従来の石
英系単一モード光導波路の断面構造図である。 １……基板、２……コア部、３……クラッド層、4a,4b,
６４……応力解放用の溝、４１……下層クラッド層、４
２……コア層、４３……上層クラッド層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高戸 範夫 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 岡本 勝就 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (56)参考文献 特開 昭57−170835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−145631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−114111（ＪＰ，Ａ) 実公 昭60−37524（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に、該基板の熱膨張係数と異なる熱
膨張係数を有するクラッド層が形成され、該クラッド層
の中にコア部が形成され、該コア部が、該クラッド層と
該基板との熱膨張係数差に起因した応力複屈折性を呈し
ている単一モード光導波路において、 上記基板およびクラッド層の熱膨張係数差に起因して生
じる応力を解放し応力複屈折を調整する応力解放用溝
が、上記コア部近傍のクラッド層表面に、該コア部の長
手方向に沿って局所的に設けられていることを特徴とす
る応力解放用溝付単一モード光導波路。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61188158A JPH0646245B2 (ja) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | 応力解放用溝付単一モード光導波路 |
| US07/049,387 US4781424A (en) | 1986-07-28 | 1987-05-13 | Single mode channel optical waveguide with a stress-induced birefringence control region |
| CA000537436A CA1294161C (en) | 1986-07-28 | 1987-05-19 | Single mode optical waveguide |
| DE87306341T DE3785105T2 (de) | 1986-07-28 | 1987-07-17 | Optischer Monomod-Wellenleiter. |
| EP87306341A EP0255270B1 (en) | 1986-07-28 | 1987-07-17 | Single mode optical waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61188158A JPH0646245B2 (ja) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | 応力解放用溝付単一モード光導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6343105A JPS6343105A (ja) | 1988-02-24 |
| JPH0646245B2 true JPH0646245B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=16218768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61188158A Expired - Lifetime JPH0646245B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-08-11 | 応力解放用溝付単一モード光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0646245B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003240990A (ja) | 2002-02-14 | 2003-08-27 | Fujitsu Ltd | 平面光導波路装置 |
| JP5039523B2 (ja) * | 2007-12-04 | 2012-10-03 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 光導波回路チップ |
| JP5275951B2 (ja) * | 2009-09-14 | 2013-08-28 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路 |
| JP2011059588A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路 |
| WO2023162846A1 (ja) * | 2022-02-25 | 2023-08-31 | 京セラ株式会社 | 光導波路基板、光導波路パッケージおよび光源モジュール |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57114111A (en) * | 1981-01-08 | 1982-07-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical polarized branching filter |
| JPS57170835A (en) * | 1981-04-15 | 1982-10-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of single-mode optical fiber |
| JPS58145631A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 非対称屈折率溝を有する単一偏波光フアイバ母材の製造方法 |
| JPS6037524U (ja) * | 1983-08-24 | 1985-03-15 | 松下電工株式会社 | 波型瓦用軒先面戸 |
-
1986
- 1986-08-11 JP JP61188158A patent/JPH0646245B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6343105A (ja) | 1988-02-24 |
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