JPH0675132A - 基板型方向性結合器及びその製造方法 - Google Patents

基板型方向性結合器及びその製造方法

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JPH0675132A
JPH0675132A JP4228948A JP22894892A JPH0675132A JP H0675132 A JPH0675132 A JP H0675132A JP 4228948 A JP4228948 A JP 4228948A JP 22894892 A JP22894892 A JP 22894892A JP H0675132 A JPH0675132 A JP H0675132A
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JP
Japan
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directional coupler
type directional
substrate
substrate type
diffusion
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Pending
Application number
JP4228948A
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English (en)
Inventor
Hiromi Hidaka
啓▲視▼ 日▲高▼
Kensuke Shima
研介 島
Tokuyasu Shin
得安 晋
Akira Wada
朗 和田
Ryozo Yamauchi
良三 山内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の基板型方向性結合器21は、基板2
2上の光導波路23,24の一部を近接させた結合部2
5の光導波路23a,24a間に、拡散用添加物を含有
する光ファイバ27が挿入され加熱されて拡散用添加物
が該光ファイバ27の周囲に拡散してなることを特徴と
する。また、その製造方法は、結合部の光導波路間に拡
散用添加物を含有する光ファイバを挿入し、次いで光フ
ァイバを加熱して拡散用添加物を光ファイバの周囲に拡
散させることを特徴とする。 【効果】 高精度で制御された分岐特性を有し、同一の
形状で分岐特性のバラツキが小さい方向性結合器とする
ことができ、しかも再現性がよい。また、結合部の分岐
特性を微調整することができ、拡散用添加物の種類及び
濃度、並びに光ファイバの加熱時間を変えることによ
り、同一のパターンを用いて任意の分岐比の基板型方向
性結合器を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムや光デ
ータ・情報処理システム等のキーデバイスとして用いら
れる基板型方向性結合器及びその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、光通信システムや光データ・情報
処理システム等に用いられる方向性結合器としては、機
械的に光ファイバやプリズム等の光学部品を組合せてこ
れらを駆動することにより光の伝搬方向を変える機械式
のものと、電気光学効果、音響光学効果、磁気光学効果
等を有する基板に所定の不純物を添加し一部を近接させ
て方向性結合器とした導波路を作成し、前記方向性結合
器部分に電界等を加えて光の伝搬方向を変える非機械式
のものとに分けることができる。前記非機械式のもの
は、基板上に主要部分が一体に形成されているために機
械式のものと比較して信頼性が高く小型化が可能、数V
程度の低い電圧で駆動可能、切り替え時間が1ms程度
と高速、等の種々の特徴を有することから、さらに高度
の光デバイスへ向けて研究開発が精力的に進められてい
る。
【0003】図9は、上記の基板型方向性結合器の一例
を示すもので、この基板型方向性結合器1は、シリコン
(Si)単結晶等の基板2上に、石英(SiO2)ガラ
ス等からなる2本の光導波路3,4が形成され、これら
の光導波路3,4の一部が近接されて結合部5とされた
もので、該結合部5に電界を加えることにより該結合部
5の導波路3a,4aの屈折率を変化させて光の分波及
び合波を行うものである。この基板型方向性結合器1で
は、結合部5の長さ、結合部5の導波路3a,4aの間
隔、これらの導波路3a,4aを構成する材料の固有の
屈折率等により分波及び合波の割合が変化する。例え
ば、3dBカプラと称されるものでは、分岐比が1:1
になる様に結合部5が設計される。
【0004】次に、基板型方向性結合器1を製造する方
法について説明する。まず、図10に示す様に、基板1
1上に、ガラスを主成分とするクラッド層12、該クラ
ッド層12より屈折率の高いガラスを主成分とするコア
層13を順次堆積させる。次いで、図11に示す様に、
コア層13上にレジスト14を塗布し、フォトリソグラ
フィによりマスク15に描かれた導波路パターン16を
レジスト14に転写する。次いで、エッチングによりコ
ア層13の不要部分を除去し所定の形状のコア17,1
7とする。次いで、図12に示す様に、クラッド層12
及びコア17,17の上に該クラッド層12と同一成分
のガラスを堆積しクラッド層18とする。このようにし
て基板型方向性結合器1が製造される。この基板型方向
性結合器1は、光通信システムにおいて用いられている
石英系光ファイバとの整合性に優れ、また、低損失、高
信頼性、小型等の様々な特徴を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した基
板型方向性結合器1では、結合部5の長さ、結合部5の
導波路3a,4aの間隔、これらの導波路3a,4aを
構成する材料の固有の屈折率等から分岐特性が決定され
るために、同一の形状で分岐特性の異なる基板型方向性
結合器を得ることは不可能であった。
【0006】また、基板型方向性結合器1の分岐特性は
唯一つだけであり、また、該分岐特性の微調整はできな
い。したがって、特性のバラツキの小さい基板型方向性
結合器1を製造するにはこれらの要因、特に導波路3
a,4aの間隔をサブミクロン以下の高精度で制御する
必要があるが、現状の製造方法では導波路3a,4aの
間隔をサブミクロン以下の高精度で制御することが困難
であるために、これ以上特性のバラツキの小さい基板型
方向性結合器1を得ることは極めて難しい。また、分岐
比の異なる基板型方向性結合器を得るためには、各分岐
比に対応して結合部5の長さ、結合部5の導波路3a,
4aの間隔、これらの導波路3a,4aを構成する材料
の固有の屈折率等を変更する必要があり、同一のパター
ンを用いて様々な分岐比の基板型方向性結合器を製造す
ることは不可能である。
【0007】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、分岐特性の微調整が可能であり、したがっ
て、特性のバラツキを小さくすることができ、しかも再
現性のよい基板型方向性結合器及びその製造方法を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な基板型方向性結合器及びその製造
方法を採用した。すなわち、請求項1記載の基板型方向
性結合器は、基板上に少なくとも2本の光導波路を形成
し、これらの光導波路の一部を近接させて結合部とした
基板型方向性結合器において、該結合部の光導波路間
に、拡散用添加物を含有する棒状の光導波路体が挿入さ
れ、該棒状の光導波路体が加熱されて拡散用添加物が該
棒状の光導波路体の周囲に拡散してなることを特徴とし
ている。
【0009】また、請求項2記載の基板型方向性結合器
の製造方法は、基板上に少なくとも2本の光導波路を形
成し、これらの光導波路の一部を近接させて結合部とす
る基板型方向性結合器の製造方法において、該結合部の
光導波路間に、拡散用添加物を含有する棒状の光導波路
体を挿入し、次いで該棒状の光導波路体を加熱して拡散
用添加物を該棒状の光導波路体の周囲に拡散させること
を特徴としている。
【0010】
【作用】本発明の請求項1記載の基板型方向性結合器で
は、拡散用添加物の種類及び濃度、並びに該棒状の光導
波路体の加熱時間を変えることにより、分岐特性を高精
度で制御し、同一の形状で分岐特性が異なり、しかも分
岐特性のバラツキが小さい基板型方向性結合器が可能に
なる。
【0011】また、請求項2記載の基板型方向性結合器
の製造方法では、該結合部の光導波路間に挿入した棒状
の光導波路体を加熱して拡散用添加物を該棒状の光導波
路体の周囲に拡散させることにより分岐特性の微調整が
可能になり、したがって、特性のバラツキの小さい基板
型方向性結合器を製造することが可能になる。また、拡
散用添加物の種類及び濃度、並びに該棒状の光導波路体
の加熱時間を変えることにより、同一のパターンを用い
て任意の分岐比の基板型方向性結合器を製造することが
可能になる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例である基板型方向性
結合器について図を基に説明する。図1は基板型方向性
結合器21を示す斜視図である。この基板型方向性結合
器21は、シリコン(Si)単結晶または石英(SiO
2)ガラスからなる基板22上に、石英(SiO2)ガラ
スからなる2本の光導波路23,24が形成され、これ
らの光導波路23,24の一部が近接されて結合部25
とされ、これらの上にクラッド層26が堆積され、そし
て、前記結合部25の光導波路23a,24a間には、
ゲルマニウム(Ge:拡散用添加物)を含有する石英
(SiO2)の光ファイバ(棒状の光導波路体)27が
挿入され、該光ファイバ27はレーザビーム照射により
局所加熱されて該光ファイバ27に含まれるGeが該光
ファイバ27の周囲に拡散されている。
【0013】光ファイバ27は、図2に示すように、G
eをドープした石英をコア28とし、純粋石英をクラッ
ド29としたものである。該光ファイバ27としては上
記以外に、リン(P:拡散用添加物))をドープした石
英をコアとし、純粋石英をクラッドとしたもの、また
は、純粋石英をコアとし、フッ素(F:拡散用添加物)
をドープした石英をクラッドとしたもの、あるいは、純
粋石英をコアとし、ホウ素(B:拡散用添加物)をドー
プした石英をクラッドとしたもの等が好適に用いられ
る。なお、高屈折率用ドーパントとしてはチタン(T
i)等もあるが、比較的拡散の大きい熱拡散に適した材
料としては上述したドーパントを適宜選択することが望
ましい。また、該光ファイバ27は前記光導波路23
a,24a間に挿入できる大きさの棒状の光導波路体で
あればよく、例えば、断面矩形状等様々な形状の光導波
路を用いることが可能である。
【0014】ここで、Ge,P等の高屈折率用ドーパン
トを用いると光導波路23a,24a間の結合効率(分
岐比)を上昇させることができ、F,B等の低屈折率用
ドーパントを用いると光導波路23a,24a間の結合
効率を低下させることができる。したがって、ドーパン
トの種類及び濃度、並びにレーザビーム照射時間を変え
ることにより該基板型方向性結合器21の結合効率を様
々に変えることができる。
【0015】次に、基板型方向性結合器21の製造方法
について説明する。まず、基板22の上に、FHD法ま
たはLP(減圧:Low Pressure)CVD法等により石英
(SiO2)からなる光導波路層31を堆積し、次いで
スパッタデポジション等によりアモルファスシリコン
(a−Si)層32を堆積し、レジスト33を塗布する
(図3)。
【0016】次いで、レジスト33上に所定のパターン
が形成されたマスク34を載置し、フォトリソグラフィ
によりマスク34に描かれた導波路パターンをレジスト
33に転写し、a−Si層32をパターン化する(図
4)。
【0017】次いで、エッチングにより光導波路層31
の不要部分31aを除去し所定の形状の光導波路24,
25とし、a−Si層32を除去する(図5)。次いで
光導波路24a,25a間に光ファイバ35を挿入し
(図6)、これらの上にクラッド層26を堆積させる
(図7)。
【0018】次いで、レーザビーム照射36により光フ
ァイバ35を局所加熱し、該光ファイバ35に含まれる
Geを該光ファイバ35の周囲に拡散37させ、基板型
方向性結合器21とする(図8)。ここでは、Geの濃
度、並びにレーザビーム照射36の時間を変えることに
より該基板型方向性結合器21の結合効率を様々に変え
ることができる。
【0019】以上説明した様に、上記の基板型方向性結
合器21によれば、結合部25の光導波路23a,24
a間にGeを含有する光ファイバ27が挿入され、該光
ファイバ27はレーザビーム照射により局所加熱されて
該光ファイバ27に含まれるGeが該光ファイバ27の
周囲に拡散されてなることとしたので、高精度で制御さ
れた分岐特性を有し、しかも同一の形状で分岐特性のバ
ラツキが小さい方向性結合器とすることができ、しかも
再現性がよい。
【0020】また、基板型方向性結合器21の製造方法
によれば、光導波路24a,25a間に光ファイバ35
を挿入してこれらの上にクラッド層26を堆積させ、次
いで、レーザビーム照射36により光ファイバ35を局
所加熱し、該光ファイバ35に含まれるGeを該光ファ
イバ35の周囲に拡散37させることとしたので、結合
部25の分岐特性を微調整することができ、したがっ
て、特性のバラツキの小さい基板型方向性結合器を製造
することができる。また、Geの濃度、並びにレーザビ
ーム照射36の時間を変えることにより、同一のパター
ンを用いて任意の分岐比の基板型方向性結合器を製造す
ることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項1記
載の基板型方向性結合器によれば、基板上に少なくとも
2本の光導波路を形成し、これらの光導波路の一部を近
接させて結合部とした基板型方向性結合器において、該
結合部の光導波路間に、拡散用添加物を含有する棒状の
光導波路体が挿入され、該棒状の光導波路体が加熱され
て拡散用添加物が該棒状の光導波路体の周囲に拡散して
なることとしたので、高精度で制御された分岐特性を有
し、しかも同一の形状で分岐特性のバラツキが小さい方
向性結合器とすることができ、しかも再現性がよい。
【0022】また、請求項2記載の基板型方向性結合器
の製造方法によれば、基板上に少なくとも2本の光導波
路を形成し、これらの光導波路の一部を近接させて結合
部とする基板型方向性結合器の製造方法において、該結
合部の光導波路間に、拡散用添加物を含有する棒状の光
導波路体を挿入し、次いで該棒状の光導波路体を加熱し
て拡散用添加物を該棒状の光導波路体の周囲に拡散させ
ることとしたので、結合部の分岐特性を微調整すること
ができ、したがって、特性のバラツキの小さい基板型方
向性結合器を製造することができる。また、拡散用添加
物の種類及び濃度、並びに棒状の光導波路体の加熱時間
を変えることにより、同一のパターンを用いて任意の分
岐比の基板型方向性結合器を製造することができる。
【0023】以上により、分岐特性を高精度で制御する
ことができ、したがって、該分岐特性のバラツキを小さ
くすることができ、しかも再現性のよい基板型方向性結
合器及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基板型方向性結合器の斜視図であ
る。
【図2】 本発明の基板型方向性結合器に用いられる光
ファイバの断面図である。
【図3】 本発明の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。
【図4】 本発明の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。
【図5】 本発明の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。
【図6】 本発明の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。
【図7】 本発明の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。
【図8】 本発明の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。
【図9】 従来の基板型方向性結合器の斜視図である。
【図10】 従来の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。
【図11】 従来の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。
【図12】 従来の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。
【符号の説明】
21…基板型方向性結合器、22…基板、23,24…
光導波路、25…結合部、26…クラッド層、27…光
ファイバ(棒状の光導波路体)、28…コア、29…ク
ラッド、31…光導波路層、32…a−Si層、33…
レジスト、34…マスク、35…光ファイバ(棒状の光
導波路体)、36…レーザビーム照射、37…拡散。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 朗 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内 (72)発明者 山内 良三 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に少なくとも2本の光導波路を形
    成し、これらの光導波路の一部を近接させて結合部とし
    た基板型方向性結合器において、 該結合部の光導波路間に、拡散用添加物を含有する棒状
    の光導波路体が挿入され、該棒状の光導波路体が加熱さ
    れて拡散用添加物が該棒状の光導波路体の周囲に拡散し
    てなることを特徴とする基板型方向性結合器。
  2. 【請求項2】 基板上に少なくとも2本の光導波路を形
    成し、これらの光導波路の一部を近接させて結合部とす
    る基板型方向性結合器の製造方法において、 該結合部の光導波路間に、拡散用添加物を含有する棒状
    の光導波路体を挿入し、次いで該棒状の光導波路体を加
    熱して拡散用添加物を該棒状の光導波路体の周囲に拡散
    させることを特徴とする基板型方向性結合器の製造方
    法。
JP4228948A 1992-08-27 1992-08-27 基板型方向性結合器及びその製造方法 Pending JPH0675132A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112731595A (zh) * 2020-10-15 2021-04-30 南京恒高光电研究院有限公司 一种可调节分光比的2x2光纤耦合器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112731595A (zh) * 2020-10-15 2021-04-30 南京恒高光电研究院有限公司 一种可调节分光比的2x2光纤耦合器
CN112731595B (zh) * 2020-10-15 2022-07-26 南京恒高光电研究院有限公司 一种可调节分光比的2x2光纤耦合器

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