JPH0766088B2 - 光導波路ディバイス - Google Patents
光導波路ディバイスInfo
- Publication number
- JPH0766088B2 JPH0766088B2 JP60260300A JP26030085A JPH0766088B2 JP H0766088 B2 JPH0766088 B2 JP H0766088B2 JP 60260300 A JP60260300 A JP 60260300A JP 26030085 A JP26030085 A JP 26030085A JP H0766088 B2 JPH0766088 B2 JP H0766088B2
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- JP
- Japan
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- optical waveguide
- waveguide device
- optical
- groove
- film
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 本発明は、交叉する光導波路に溝を設け、この溝にCVD
膜を付け側壁の凹凸を平滑化することにより、この溝先
壁上に効率的な反射面、フィルタ等の形成を可能とし、
光分岐器、光分波器を構成した。さらにSiゴムで溝を充
填し、これを加熱する手段を設けることにより光分波と
光スイッチの機能を合わせ持つ光回路ディバイスを構成
するものである。
膜を付け側壁の凹凸を平滑化することにより、この溝先
壁上に効率的な反射面、フィルタ等の形成を可能とし、
光分岐器、光分波器を構成した。さらにSiゴムで溝を充
填し、これを加熱する手段を設けることにより光分波と
光スイッチの機能を合わせ持つ光回路ディバイスを構成
するものである。
本発明は、光を伝搬する光導波路が形成された光導波路
ディバイスに関する。
ディバイスに関する。
近年、光学手段を用いた装置、例えば，レーザディスク
や光通信において、レーザ光パワーのモニタやレーザ光
（レーザ信号）の分離技術が要求されている。
や光通信において、レーザ光パワーのモニタやレーザ光
（レーザ信号）の分離技術が要求されている。
従来、レーザ光のパワーモニタ、およびレーザ光の分離
には光カプラ、および光分波器が使用されている。例え
ば、レーザ光パワーの検出には光カプラ内の半透明板に
レーザ光を照射し、その反射光または透過光を検知して
行っている。また、レーザ光の分離には第５図に示すレ
ーザ光分離器を用い、半導体レーザ１から発振された、
例えばλ1,λ２の波長を有するレーザ光を集光レンズ２
を介して干渉フィルタ３に照射し、干渉フィルタ３で
は、反射する波長（特定の波長）λ２を分離し、フィル
タ４を介して光検出器５で波長λ２のレンズ光を検出す
る。一方、干渉フィルタ３を透過した波長λ１の光はフ
ィルタ６を介して光検出器７で検出する。
には光カプラ、および光分波器が使用されている。例え
ば、レーザ光パワーの検出には光カプラ内の半透明板に
レーザ光を照射し、その反射光または透過光を検知して
行っている。また、レーザ光の分離には第５図に示すレ
ーザ光分離器を用い、半導体レーザ１から発振された、
例えばλ1,λ２の波長を有するレーザ光を集光レンズ２
を介して干渉フィルタ３に照射し、干渉フィルタ３で
は、反射する波長（特定の波長）λ２を分離し、フィル
タ４を介して光検出器５で波長λ２のレンズ光を検出す
る。一方、干渉フィルタ３を透過した波長λ１の光はフ
ィルタ６を介して光検出器７で検出する。
このように、従来の光分岐器および光分波器はレンズ２
や干渉フィルタ３等の多数の光学素子で構成されてい
る。
や干渉フィルタ３等の多数の光学素子で構成されてい
る。
上述のように従来の光導波路には，多数の光学素子が使
用されているため，コストアップの原因となっている。
また、光分岐器や光分波器を１つのモジュールとして構
成するために光軸の誤差や、レンズの焦点誤差は通常10
μｍ〜50μｍ程度の範囲でなければならない。しかしな
がら、従来の光導波路ではレンズや干渉フィルタが多
く、さらにこれらの光学素子を精度よく構成しなければ
ならないため、光学装置の製造が困難であった。
用されているため，コストアップの原因となっている。
また、光分岐器や光分波器を１つのモジュールとして構
成するために光軸の誤差や、レンズの焦点誤差は通常10
μｍ〜50μｍ程度の範囲でなければならない。しかしな
がら、従来の光導波路ではレンズや干渉フィルタが多
く、さらにこれらの光学素子を精度よく構成しなければ
ならないため、光学装置の製造が困難であった。
本発明は、上述の従来の欠点に鑑み、光導波路に交叉型
の光導波路を用い、しかもその交叉部に溝を設けること
により、装置がコストアップすることがなく、かつ光学
精度のすぐれた光導波路ディバイスを提供することを目
的とする。
の光導波路を用い、しかもその交叉部に溝を設けること
により、装置がコストアップすることがなく、かつ光学
精度のすぐれた光導波路ディバイスを提供することを目
的とする。
上記目的は、本発明によれば、光導波路を互いに所定の
交叉角、典型的には10゜以下の交叉角で交叉させて設
け、その交叉部に溝を設け、この溝の側壁をCVD等の回
り込み良い成膜方法で覆い、側壁の凹凸を平滑化した
後、干渉フィルタ、異種物質の充填などの手段により達
成される。
交叉角、典型的には10゜以下の交叉角で交叉させて設
け、その交叉部に溝を設け、この溝の側壁をCVD等の回
り込み良い成膜方法で覆い、側壁の凹凸を平滑化した
後、干渉フィルタ、異種物質の充填などの手段により達
成される。
上述のような光導波路ディバイス内の光導波路に光を入
射させることにより、入射された光を所望の比率に分岐
させ、同時に入射された異なる波長の光を分波させ、入
射光を電気信号により異なる線路に切換える等の作用を
生じさせることができる。
射させることにより、入射された光を所望の比率に分岐
させ、同時に入射された異なる波長の光を分波させ、入
射光を電気信号により異なる線路に切換える等の作用を
生じさせることができる。
以下、本発明の実施例を添付図面にしたがって詳述す
る。
る。
本実施例は本発明の光導波路を光分岐、光分波器および
光スイッチとして使用する例を示すものである。第１図
は本実施例の光分岐器および分波器の構成図である。
光スイッチとして使用する例を示すものである。第１図
は本実施例の光分岐器および分波器の構成図である。
同図において，光導波路ディバイス８内には互いに交叉
する光導波路9a,9bが設けられている。この光導波路9a
と9bの交叉角θは２゜〜10゜に構成されている。また、
この導波路9aと9bの交叉部には溝10が両導波路9a,9bを
共に中央で垂直に切断するように設けられている。この
ため，導波路9a,9bは各々導波路9a−1,9a−２と、9b
−1,9b−２に分離されている。また、光導波路ディバイ
ス８は、第２図（第２図は第１図のＡ−Ａ断面）に示す
ように、基板11上に３層で構成されている。光の光路と
なるガイド層（光導波路9a,9bを構成する層）12はTiを
添加したスパッタSiO2（SixTirxO2）で構成され、光の
屈折率は1.51である。またガイド層12の外側にはクラッ
ド層13a,13bが形成され，このクラッド層13a,13bはシリ
コンを高温で酸化させることにより形成されたSiO2（酸
化シリコン）で構成されている。このSiO2の光屈折率1.
45である。
する光導波路9a,9bが設けられている。この光導波路9a
と9bの交叉角θは２゜〜10゜に構成されている。また、
この導波路9aと9bの交叉部には溝10が両導波路9a,9bを
共に中央で垂直に切断するように設けられている。この
ため，導波路9a,9bは各々導波路9a−1,9a−２と、9b
−1,9b−２に分離されている。また、光導波路ディバイ
ス８は、第２図（第２図は第１図のＡ−Ａ断面）に示す
ように、基板11上に３層で構成されている。光の光路と
なるガイド層（光導波路9a,9bを構成する層）12はTiを
添加したスパッタSiO2（SixTirxO2）で構成され、光の
屈折率は1.51である。またガイド層12の外側にはクラッ
ド層13a,13bが形成され，このクラッド層13a,13bはシリ
コンを高温で酸化させることにより形成されたSiO2（酸
化シリコン）で構成されている。このSiO2の光屈折率1.
45である。
また，前述の溝10はこのようにして形成された光導波路
9a,9b上で溝10を形成する部分以外をレジストしてリア
クティブイオンエッチング（RIE）により形成されたも
のである。RIEによりエッチングされた側壁は通常凹凸
が生じる。この凹凸は光を乱反射して導波光の損失を生
じさせるため好ましくない。この対策として本発明では
エッチング後CVD法でエッチング側壁を数千から数万Å
の厚さでガイド層12に近い屈折率の物質で覆い、平滑な
側壁としている。
9a,9b上で溝10を形成する部分以外をレジストしてリア
クティブイオンエッチング（RIE）により形成されたも
のである。RIEによりエッチングされた側壁は通常凹凸
が生じる。この凹凸は光を乱反射して導波光の損失を生
じさせるため好ましくない。この対策として本発明では
エッチング後CVD法でエッチング側壁を数千から数万Å
の厚さでガイド層12に近い屈折率の物質で覆い、平滑な
側壁としている。
このような対策によりこの側壁に干渉フィルタを設けた
り、Siゴムを充填し、光を有効に反射又は透過させる機
能を持たせる事ができる。
り、Siゴムを充填し、光を有効に反射又は透過させる機
能を持たせる事ができる。
以上のように光導波路ディバイス８を構成することによ
り、光導波路9a−１に矢印方向から出力パワーP0の入射
光16を照射すると、この入射光16はガイド層12にそって
溝10が形成され、Siゴム15が充填された位置へ達する。
り、光導波路9a−１に矢印方向から出力パワーP0の入射
光16を照射すると、この入射光16はガイド層12にそって
溝10が形成され、Siゴム15が充填された位置へ達する。
この時Siゴム15とガイド層12の屈折率は異なるため、屈
折率差に対応した光の反射が生じる。光導波路ディバイ
ス８では光導波路9a−１から入射した光が溝10で反射さ
れた時反射光が進む方向に光導波路9b−１が設けられて
いるため、反射光は光導波路9b−１へ導波する。又、Si
ゴム15が充填されず空気の状態の場合には空気とガイド
層12の反射率に対応した分岐比に分岐される。さらに、
他の物質で充填した場合にはその物質と導波路層の屈折
率差に対応した比率に分岐される。しかし、このような
手段で分岐できる範囲は０〜20％であり１対１の分岐な
どは実現できない。このような分岐比の領域に対しては
次に示すような誘電体多層膜17による反射膜を設けるこ
とが有効である。すなわち、第３図に示すように溝10の
側壁に誘導体多層膜17が多層に形成されている。この誘
電体多層膜17は,CVD（化学蒸着法）、スパッタ等の回り
込みの良い成膜方法を用いて形成した。このような誘電
体多層膜17を用いることで一般に任意の反射率を持つ多
層膜を形成できることが知られている。このため、この
誘電体多層膜17を用いることで入射光16を任意の分岐比
に分岐させて一方を光導波路9b−１へ他方を光導波路9a
−２へと分岐、導波させることができる。
折率差に対応した光の反射が生じる。光導波路ディバイ
ス８では光導波路9a−１から入射した光が溝10で反射さ
れた時反射光が進む方向に光導波路9b−１が設けられて
いるため、反射光は光導波路9b−１へ導波する。又、Si
ゴム15が充填されず空気の状態の場合には空気とガイド
層12の反射率に対応した分岐比に分岐される。さらに、
他の物質で充填した場合にはその物質と導波路層の屈折
率差に対応した比率に分岐される。しかし、このような
手段で分岐できる範囲は０〜20％であり１対１の分岐な
どは実現できない。このような分岐比の領域に対しては
次に示すような誘電体多層膜17による反射膜を設けるこ
とが有効である。すなわち、第３図に示すように溝10の
側壁に誘導体多層膜17が多層に形成されている。この誘
電体多層膜17は,CVD（化学蒸着法）、スパッタ等の回り
込みの良い成膜方法を用いて形成した。このような誘電
体多層膜17を用いることで一般に任意の反射率を持つ多
層膜を形成できることが知られている。このため、この
誘電体多層膜17を用いることで入射光16を任意の分岐比
に分岐させて一方を光導波路9b−１へ他方を光導波路9a
−２へと分岐、導波させることができる。
また、この誘導体多層膜17を波長λ１とλ２を分離する
干渉フィルタとすることにより、分波器を構成すること
ができる。
干渉フィルタとすることにより、分波器を構成すること
ができる。
波長λ１の光に対しては反射、波長λ２の光に対しては
透過させる干渉フィルタを溝10の側壁に形成することに
より入射したλ1,λ２の波長の入射光16は溝10で反射又
は透過されてλ１は光導波路9b−１へ、λ２は光導波路
9b−２導波して分離される。
透過させる干渉フィルタを溝10の側壁に形成することに
より入射したλ1,λ２の波長の入射光16は溝10で反射又
は透過されてλ１は光導波路9b−１へ、λ２は光導波路
9b−２導波して分離される。
上述の方法では溝の両面に干渉フィルタが設けられるた
め、溝の幅が狭い時又は溝の両面の平行度が良い場合に
は両面での反射光が干渉したフィルタとしての特性が向
上したり劣化したりそのフィルタ特性が不安定となる。
このため溝の相対する二面の内、後方の面をわずかに傾
けて平行度を劣化させることがフィルタ特性に対して有
利であるこのような構成を取ることにより、特に透過光
に対してはフィルタを２枚通過するため、その分離度は
確実に向上する。このような改善により、フィルタ特性
は安定し、再現性が良くなる。
め、溝の幅が狭い時又は溝の両面の平行度が良い場合に
は両面での反射光が干渉したフィルタとしての特性が向
上したり劣化したりそのフィルタ特性が不安定となる。
このため溝の相対する二面の内、後方の面をわずかに傾
けて平行度を劣化させることがフィルタ特性に対して有
利であるこのような構成を取ることにより、特に透過光
に対してはフィルタを２枚通過するため、その分離度は
確実に向上する。このような改善により、フィルタ特性
は安定し、再現性が良くなる。
次に本発明のディバイスを光スイッチとして用いる場合
の実施例を示す。
の実施例を示す。
この場合には第１図の構成は前述と同様であるが、第４
図に示すように溝10の下方にはヒータ14が配設されてい
る。このヒータ14は図示しない制御回路が接続されてお
り、制御回路の電流制御に従ってヒータ14の加熱温度が
変化できる構成である。
図に示すように溝10の下方にはヒータ14が配設されてい
る。このヒータ14は図示しない制御回路が接続されてお
り、制御回路の電流制御に従ってヒータ14の加熱温度が
変化できる構成である。
さらにこの溝10の相対する２面は充分平行に形成されて
おり、それぞれの面に誘導体多層膜17から成る反射膜が
形成されている。またこの溝10にはSiゴム15を充填して
ある。
おり、それぞれの面に誘導体多層膜17から成る反射膜が
形成されている。またこの溝10にはSiゴム15を充填して
ある。
このような構成を取ることによりヒータ14でSiゴム15を
加熱することでその屈折率が変化し溝10の間の光学的距
離が変化する。
加熱することでその屈折率が変化し溝10の間の光学的距
離が変化する。
反射膜の反射率を充分大きくとれば相対する２つの反射
膜間の光学的距離（ｎ＊ｄ）が位相に換算してπ/2の偶
数倍の時すべての光は溝10で反射し9b−１に進み奇数倍
の時すべての光は透過して9a−２に進む。
膜間の光学的距離（ｎ＊ｄ）が位相に換算してπ/2の偶
数倍の時すべての光は溝10で反射し9b−１に進み奇数倍
の時すべての光は透過して9a−２に進む。
このためヒータ14でSiゴム15を加熱し、その屈折率を変
化させることで位相関係をπ/2の偶数倍から奇数倍へと
変化させることができ、この切換えで光スイッチを構成
することができる。このSiゴム15は温度変化により大き
く屈折率が変化する材料であり、また数百度の高温に耐
える材料である。本発明の構成では波長1.3μｍの光に
対し溝10を10μｍとし、約100℃の温度変化を与えるこ
とでスイッチ作用を実現できた。
化させることで位相関係をπ/2の偶数倍から奇数倍へと
変化させることができ、この切換えで光スイッチを構成
することができる。このSiゴム15は温度変化により大き
く屈折率が変化する材料であり、また数百度の高温に耐
える材料である。本発明の構成では波長1.3μｍの光に
対し溝10を10μｍとし、約100℃の温度変化を与えるこ
とでスイッチ作用を実現できた。
またこの反射膜を干渉フィルタで構成すればフィルタと
スイッチの両方の機能を合わせ持つ新素子を構成するこ
とができる。つまり、この干渉フィルタに対しλ１は反
射、λ２は透過の作用を持つとすると、λ２はスイッチ
のON、OFFに関係せず、常に透過し、λ１はスイッチのO
N、OFFで9b−１に出射したり、9a−２に出射したり、そ
の光路を切換えることができる。
スイッチの両方の機能を合わせ持つ新素子を構成するこ
とができる。つまり、この干渉フィルタに対しλ１は反
射、λ２は透過の作用を持つとすると、λ２はスイッチ
のON、OFFに関係せず、常に透過し、λ１はスイッチのO
N、OFFで9b−１に出射したり、9a−２に出射したり、そ
の光路を切換えることができる。
尚、上記誘電体多層膜17がSi、Geなどの半導体とSiO2な
どから構成された多層膜である場合もあり得る。
どから構成された多層膜である場合もあり得る。
以上詳細に説明したように本発明によれば，交叉型の光
導波路の交叉部中央に溝を設け，溝側壁に凹凸を平滑化
するための膜を形成した後、溝を異種物質で充填した
り、溝先壁に干渉フィルタ、反射膜を設けたり、またSi
ゴムを充填し、さらにこれを加熱するヒータを設けるこ
とにより、光の分岐器、分波器および光スイッチさらに
光スイッチとフィルタの機能を合わせ持つ新素子を構成
できる。また、従来のレンズや干渉フィルタ等の多数枚
の光学素子を用いる必要がない。
導波路の交叉部中央に溝を設け，溝側壁に凹凸を平滑化
するための膜を形成した後、溝を異種物質で充填した
り、溝先壁に干渉フィルタ、反射膜を設けたり、またSi
ゴムを充填し、さらにこれを加熱するヒータを設けるこ
とにより、光の分岐器、分波器および光スイッチさらに
光スイッチとフィルタの機能を合わせ持つ新素子を構成
できる。また、従来のレンズや干渉フィルタ等の多数枚
の光学素子を用いる必要がない。
第１図は本実施例の光導波路の構成図、 第２図は本実施例の光導波路内の溝の構成図、 第３図も本実施例の光導波路内の溝の構成図、 第４図は本実施例光導波路の溝に充填物を入れた構成
図、 第５図は従来の光導波路の構成図である。 ８……光導波路ディバイス、 9a−1,9a−2,9b−1,9b−２……光導波路、 10……溝、 11……基板、 12……ガイド層、 13a,13b……グラッド層、 14……ヒータ、 15……Siゴム、 16……入射光、 17……誘導体多層膜．
図、 第５図は従来の光導波路の構成図である。 ８……光導波路ディバイス、 9a−1,9a−2,9b−1,9b−２……光導波路、 10……溝、 11……基板、 12……ガイド層、 13a,13b……グラッド層、 14……ヒータ、 15……Siゴム、 16……入射光、 17……誘導体多層膜．
Claims (9)
- 【請求項１】所定の交叉角を有して互いに交叉し、該交
叉部に溝が形成されている導波路を有し、該溝の側壁に
は反射膜が形成されていることを特徴とする光導波路デ
ィバイス。 - 【請求項２】前記所定の交叉角は、10゜以下の交叉角で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導
波路ディバイス。 - 【請求項３】前記溝の側壁に、前記反射膜が形成される
以前に、CVD法などの回り込みの良い成膜方法で導波路
層に近い屈折率の膜を形成し、溝側壁の凹凸を平滑化し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波
路ディバイス。 - 【請求項４】前記反射膜は誘導体の多層膜であって、化
学蒸留法またはスパッタリング法により形成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波路
ディバイス。 - 【請求項５】前記誘導体多層膜上に温度により屈折率が
大きく変化する熱光学素子を充填し、該熱光学素子を加
熱する加熱手段を設けたことを特徴とする特許請求の範
囲第４項記載の光導波路ディバイス。 - 【請求項６】前記熱光学素子はシリコーン（有機ケイ素
化合物の重合体）であることを特徴とする特許請求の範
囲第５項記載の光導波路ディバイス。 - 【請求項７】入射光の分岐回路を構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第３項記載の光導波路ディバイス。 - 【請求項８】分岐路を構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第４項記載の光導波路ディバイス。 - 【請求項９】波長分離とスイッチングの機能を合わせ持
つことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項
のいずれか記載の光導波路ディバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60260300A JPH0766088B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 光導波路ディバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60260300A JPH0766088B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 光導波路ディバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119504A JPS62119504A (ja) | 1987-05-30 |
| JPH0766088B2 true JPH0766088B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=17346123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60260300A Expired - Fee Related JPH0766088B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 光導波路ディバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766088B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6446707A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Nippon Telegraph & Telephone | Optical path switching device |
| JPH0348203A (ja) * | 1989-07-15 | 1991-03-01 | Fujitsu Ltd | 光導波路デバイスの形成方法 |
| JP2871879B2 (ja) * | 1991-03-28 | 1999-03-17 | 日立電線株式会社 | 導波路型光スイッチ |
| JP2994807B2 (ja) * | 1991-08-29 | 1999-12-27 | 日立電線株式会社 | 導波路型光スイッチ |
| US6022671A (en) * | 1997-03-11 | 2000-02-08 | Lightwave Microsystems Corporation | Method of making optical interconnects with hybrid construction |
| US5970186A (en) * | 1997-03-11 | 1999-10-19 | Lightwave Microsystems Corporation | Hybrid digital electro-optic switch |
| US6144779A (en) * | 1997-03-11 | 2000-11-07 | Lightwave Microsystems Corporation | Optical interconnects with hybrid construction |
| US6311004B1 (en) | 1998-11-10 | 2001-10-30 | Lightwave Microsystems | Photonic devices comprising thermo-optic polymer |
| US6697552B2 (en) | 2001-02-23 | 2004-02-24 | Lightwave Microsystems Corporation | Dendritic taper for an integrated optical wavelength router |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53120452A (en) * | 1977-03-29 | 1978-10-20 | Nec Corp | Integraded optical branching device |
| JPS5895330A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光スイツチ |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP60260300A patent/JPH0766088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119504A (ja) | 1987-05-30 |
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