JPH07110410A - 光路変換回路 - Google Patents
光路変換回路Info
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- JPH07110410A JPH07110410A JP5256214A JP25621493A JPH07110410A JP H07110410 A JPH07110410 A JP H07110410A JP 5256214 A JP5256214 A JP 5256214A JP 25621493 A JP25621493 A JP 25621493A JP H07110410 A JPH07110410 A JP H07110410A
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Abstract
な、しかも任意の光路変換位置をとることができる端面
反射技術を用いた光路変換回路を提供する。 【構成】結晶基板1の一面に光導波路を形成するクラッ
ド層2とコア層3とを形成する。この光導波路の導波路
端面3aに棒状の反射体5の先端面5aにコーティング
した反射膜6を突き合わせる。反射膜6による反射によ
り上記光導波路の光路が変換される。基板1に設けたガ
イド4aと4bとが反射体5を導波路端面3aのコア層
3に案内する。
Description
ともいう)変換を端面反射技術により行う光路変換回路
に関し、特に、上記光路変換を低損失で行うことができ
しかも作製の容易な光路変換回路に関する。
成する際には、その基本構成要素として光変調器,光合
分波器および光スイッチ等がよく用いられるが、これら
の構成要素は一般に光導波路デバイスで構成されるた
め、光導波路技術を必要不可欠とする。特に近年、光導
波路基板上での光配線等の研究も行われており、光導波
路を効率的に低損失で配置する技術が重要性を増してい
る。その中でも光の進行経路あるいは進行方向を変更す
る光路変換の技術は光導波路デバイスの小型化において
重要な技術である。この光路変換技術では、光導波路デ
バイスの小型化や多機能化さらに量産化を簡便に実現で
きることが重要である。
術として曲がり導波路技術,グレーティング技術および
端面反射技術等がある。
曲がりの外側での放射による損失の発生があるので、こ
の放射損失を抑えるために上記曲がりの曲率半径を大き
くする必要があり、光導波路デバイスの小型化に適さな
いという欠点がある。
に設けられた光波長程度の微細な周期構造のグレーティ
ングと光波の結合を介して光路の変換を行う。このグレ
ーティングによる光路変換は、小型で光路変換の角度を
大きくできる反面、その作製が困難であり、また入射角
の許容範囲が狭い等の欠点を持つ。
波路面に対する角度を90度(垂直)になるように研磨
(研摩)し、さらに上記導波路端面に反射膜をコーティ
ングすることにより、高い変換効率でしかも光路変換の
角度も大きくとれる光路変換を行うことができるという
特徴がある。
の端面反射技術を用いた光路変換回路を説明する。
晶基板である。この基板41の一面上に屈折率の低いク
ラッド層42と屈折率の高いコア層43aおよび43b
(以下、コア層43aと43bとを符号43で代表させ
ることがある)とを形成し、これらクラッド層42とコ
ア層43とを光の伝送路,つまり光導波路とする。光は
主としてコア層43を伝送する。上記光導波路をクラッ
ド層42とコア層43とに垂直な面で切断して導波路端
面43cを露出させる。この導波路端面43cに光を反
射する反射膜46を形成する。いま、コア層42a内を
反射膜46方向へ進行する光路変換前の光の通路(光
路)を導波路48とし、反射膜46によって反射された
光路変換後の光の通路を導波路49とする。導波路48
および導波路49が導波路端面43cに関してともに9
0度の角度をなすならば、これら導波路48と導波路4
9とは同一の光通路をなし、光路変換前後の光は互いに
逆行する関係にある。また、導波路48が導波路端面4
3cに関して第1の角度(入射角)を有し、導波路49
が上記第1の角度と補角をなす出射角を有するように、
コア層43aおよび43bを構成することにより、光路
変換の角度を任意に選ぶことができる。
用いた光路変換回路は、上記のように数多くの利点があ
るものの、その作製において、導波路端面の研磨および
この導波路端面への反射膜のコーティングを必要とする
ため、作製工程が煩雑になってしまい量産化に適さない
という欠点がある。
端面部分でしか光路変換させることができないため、光
路変換の位置が限定されるという欠点を持っていた。
術を用いる光路変換回路の欠点を解消することにあり、
煩雑な作製工程を必要とせず、しかも光路変換位置の限
定されない光路変換回路を提供することにある。
は、板状の結晶基板と、前記結晶基板の一面に設けたク
ラッド層およびコア層を含み主として前記コア層を通じ
て光路変換前の光と光路変換後の光とを伝送する光導波
路と、前記光導波路を前記クラッド層と前記コア層とに
垂直な面で切断した面である導波路端面と、光を反射し
て光路変換する反射膜を先端面にコーティングしており
この反射膜を前記導波路端面の前記コア層に突き合わせ
た棒状の反射体と、前記結晶基板に配置され前記反射体
の先端面に設けた前記反射膜を前記光導波路端面の前記
コア層に突き合わせ可能な位置に案内するガイドとを備
える。
導波路端面にコーティングしていた反射膜に変えて、予
め反射膜を先端面にコーティングした棒状の反射体を、
上記導波路端面の近傍に設置したガイドを案内として上
記導波路端面に突き合わせているので、上記導波路端面
に反射膜をコートする必要がない。従って、本発明の光
路変換回路は、作製工程が簡単であり、一括して量産化
作製することが可能になる。
の中央部分に,つまり外面部以外に反射膜をコーティン
グすることは非常に困難であったが、本発明では結晶基
板へのコーティングを必要としないので、結晶基板の中
央部分に配置した導波路端面においても何ら問題なく光
路を変換することができる。
様は、上記ガイドとして異方性エッチングにより作製す
るV字溝を用いるので、上記反射体と上記導波路端面と
の突き合わせ工程が、従来からある導波路端面と光ファ
イバとの接続工程と全く同様の工程となるため、作製工
程を大幅に簡略化することができる。
る。
である。
ある基板1上に光導波路を構成するコア層3およびクラ
ッド層2を、CVD法,スパッタ法あるいは火炎堆積法
等によって形成している。これらクラッド層2とコア層
3とを光の伝送路,つまり光導波路とする。光は主とし
てコア層3を伝送する。基板1上の任意の場所におい
て、上記光導波路をクラッド層2とコア層3とに垂直な
面で切断して導波路端面3aを露出させる。但し、垂直
な露出面は基板1まで及ばなくてもよい。導波路端面3
aはエッチングにより形成できる。光路変換前後の光
は、図4を参照して説明した従来の光路変換回路と同様
に、主としてコア層3で伝送される。
ッド層2,つまり光導波路の不要な基板1上の一部に、
図示するごとき溝状あるいは突起状のガイド4aおよび
4bを残す。ガイド4aおよび4bは、コア層3および
クラッド層2をパターン化してエッチングすると、導波
路端面3aの露出工程と同時に作製することができる。
また、ガイド4aおよび4bを形成する別の方法として
機械的に研磨する方法もあるが、この機械的研磨では作
製が煩雑になる。
寸法を合わせて作製され、その先端面5aには光を反射
する反射膜6をあらかじめ形成しておく。反射体5はガ
イド4aおよび4bに沿って導波路端面3aの方に案内
され、反射体5の反射膜6は導波路端面3aのコア層3
に突き合わされる。従って、コア層3から導波路端面3
aへの入射光は、反射膜6の反射により光路変換され、
導波路端面3aから光路変換後の光として再びコア層3
に出射される。この光路変換作用は、図4に示した従来
の光路変換回路とほぼ同様である。
は、一般に、アルミニウム(Al),銀(Ag)等の反
射率の高い金属膜を用いる。これらの金属膜は、EB蒸
着法やスパッタリング法等によって一括して形成するこ
とができるため、量産性に適する。また、反射体5は、
導波路端面5aとの結合ずれを抑制する必要があるた
め、コア層3やクラッド層2と熱膨張係数が等しい,ま
たは非常に近い材料を選ぶ必要がある。例えば,基板
1,コア層2およびクラッド層3が石英系の材料である
ときには、反射体5として光ファイバを使用できる。
回路では、煩雑な工程である導波路端面3aへ反射膜を
形成する工程を必要としない。
せる場所を基板1の端部に限定する必要がなく、基板1
上のあらゆる場所で光路の変換を行うことができる。
図であり、コア層23aおよび23bが露出するまでク
ラッド層22を剥離して示している。
に形成される、基板21とクラッド層22とガイド24
aおよび24bと反射体25と反射膜26とを有する。
しかしながら、この光路変換回路は、光を互いに結合し
うる二つの光導波路,つまり方向性結合器を基板21上
に有する。第1の光導波路は、光路変換前の光28の光
路であり、コア層23aで示される。第2の光導波路
は、光路変換後の光29の光路であり、コア層23bで
示される。これら二つの光導波路は、導波路端面23c
と導波路端面23cから距離L/2の点Aとの間で、方
向性結合器の完全結合長のちょうど半分の長さを有す
る。コア層23aで示される一方の光導波路に入射され
た光路変換前の光28は、点Aからコア層23a(およ
びコア層23b)を通って方向性結合器の完全結合長の
半分の距離L/2を進み、導波路端面23cに達する。
光28は、さらに進んで反射体5の先端部に設けた反射
膜26で反射される。反射された光28は光路変換され
て光29に符号を変え、もう一度上記方向性結合器の完
全結合長の半分の長さL/2を通り、点Aからコア層2
3bで示される他方の光導波路に全て出力される。上述
のとおり、この光路変換回路は、180度の折り返し光
導波路を形成している。
図である。
に形成される、基板31とクラッド層32とコア層33
とを有する。しかしながら、この光路変換回路は、第1
の実施例におけるガイド4aおよび4bに代えて、V字
状の溝であるV溝37を基板31に形成し反射体5とし
て光ファイバ38を使用する。光ファイバ38の先端面
38aには反射膜36を形成する。光ファイバ38はV
溝37に案内されて移動し、反射膜36は光導波路の露
出面である導波路端面33aのコア層33に突き合わさ
れる。
性エッチングを利用して行うことができる。例えば、基
板31がSiの場合には、(100)面を異方性エッチ
ングすることにより、(111)面によるV溝37を形
成する。このエッチングにより作製されたV溝37をガ
イドとして光ファイバ38と上記光導波路とを結合する
技術は、光ファイバ38の位置を正確に決める手段とし
て、従来から広く用いられている(例えば、公開特許公
報,平1−261604)。
は、反射膜36と導波路端面33aとの結合工程を、従
来からよく使われている光ファイバと光導波路との結合
工程と全く同一の工程とするので、作製工程の大幅な簡
略化を実現している。
板31としては、Si,ひ化ガイウム(GaAs)およ
びりん化インジウム(InP)等の結晶基板がある。基
板31にSi基板を用いると、りん(P),ゲルマニウ
ム(Ge)およびほう素(B)等をドープした石英系材
料が光導波路としてよく適合し、InPおよびGaAs
基板を用いると、半導体系材料の光導波路としてよく適
合する。また、異方性エッチング液としては、Si結晶
基板に対してはKOH,KOH+アルコールおよびエチ
レンジアミン+ピロカテコール等の溶液が用いられ、I
nP結晶基板に対してはHCl+H3 PO4 等の溶液が
用いられる。
エッチング液に対して基板31の(100)面よりエッ
チング速度の遅い材料が選ばれ、主にSiO熱酸化膜や
金属膜等が用いられる。
における光路変換を、ガイドの案内により上記光導波路
の導波路端面に突き合わされるとともに反射体の先端面
に設けた反射膜の反射により行うので、作製工程を簡単
にでき、また量産化に適するという効果がある。
ける上記反射膜は基板上の任意の位置に配置できるの
で、光路変換位置が限定されない光路変換回路を作製す
ることができる効果がある。
ア層23aおよび23bが露出するまでクラッド層22
を剥離して示している。
Claims (5)
- 【請求項1】 板状の結晶基板と、前記結晶基板の一面
に設けたクラッド層およびコア層とを含み主として前記
コア層を通じて光路変換前の光と光路変換後の光とを伝
送する光導波路と、前記光導波路を前記クラッド層と前
記コア層とに垂直な面で切断した面である導波路端面
と、光を反射して光路変換する反射膜を先端面にコーテ
ィングしておりこの反射膜を前記導波路端面の前記コア
層に突き合わせた棒状の反射体と、前記結晶基板に配置
され前記反射体の先端面に設けた前記反射膜を前記光導
波路端面の前記コア層に突き合わせ可能な位置に案内す
るガイドとを備えることを特徴とする光路変換回路。 - 【請求項2】 前記導波路端面における前記光導波路
が、前記導波路端面に関して第1の角度の入射角を有し
前記光路変換前の光を伝送する第1の光通路と、前記導
波路端面に関して前記第1の角度と補角をなす出射角を
有し前記光路変換後の光を伝送する第2の光通路とを備
えることを特徴とする請求項1記載の光路変換回路。 - 【請求項3】 前記光導波路が、完全結合長の半分の長
さを有するとともに結合部の中間点であるべき位置を前
記導波路端面に一致させた方向性結合器を含むことを特
徴とする請求項1記載の光路変換回路。 - 【請求項4】 前記結晶基板が、シリコン,ひ化ガリウ
ムおよびりん化インジウムいずれかの結晶基板であり、
前記ガイドが、上記結晶基板の異方性エッチングによる
V字状の溝であることを特徴とする請求項1記載の光路
変換回路。 - 【請求項5】 前記反射体が、反射膜を前記先端面にコ
ーティングした光ファイバであることを特徴とする請求
項1記載の光路変換回路。
Priority Applications (4)
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