JPH08184720A - 導波路素子 - Google Patents
導波路素子Info
- Publication number
- JPH08184720A JPH08184720A JP32848894A JP32848894A JPH08184720A JP H08184720 A JPH08184720 A JP H08184720A JP 32848894 A JP32848894 A JP 32848894A JP 32848894 A JP32848894 A JP 32848894A JP H08184720 A JPH08184720 A JP H08184720A
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- JP
- Japan
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- optical waveguide
- waveguide
- refractive index
- laser
- waveguide element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光導波路のコア径や、コア材とクラッド材の比
屈折率差を変えることなく、小型で、曲げ損失の小さい
導波路素子を提供する。 【構成】基板１上にコア材からなる光導波路２，３を形
成すると共にクラッド材４で覆った導波路素子において
曲線状に形成された光導波路８の周囲にＣＯ2 レーザー
を照射して比屈折率差の大きな照射部９を形成したこと
を特徴としている。
屈折率差を変えることなく、小型で、曲げ損失の小さい
導波路素子を提供する。 【構成】基板１上にコア材からなる光導波路２，３を形
成すると共にクラッド材４で覆った導波路素子において
曲線状に形成された光導波路８の周囲にＣＯ2 レーザー
を照射して比屈折率差の大きな照射部９を形成したこと
を特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石英系ガラスで構成さ
れた導波路素子において、曲線状に構成された光導波路
（以後曲げ光導波路）の曲げ損失を低減する方法と、曲
げ光導波路を有する導波路素子に関するものである。
れた導波路素子において、曲線状に構成された光導波路
（以後曲げ光導波路）の曲げ損失を低減する方法と、曲
げ光導波路を有する導波路素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石英系ガラスを用いて構成された導波路
素子は、基板上にコア材で構成された光導波路と、その
光導波路を覆ったクラッド材から形成され、光分波器、
方向性結合器などの光部品として使用されている。
素子は、基板上にコア材で構成された光導波路と、その
光導波路を覆ったクラッド材から形成され、光分波器、
方向性結合器などの光部品として使用されている。
【０００３】この導波路素子の光導波路は、任意の形状
に形成することができるが、小さな曲率半径で曲げる
と、曲げ損失（放射損失）が大きくなる問題がある。曲
げ損失を低減するには、コア材とクラッド材の比屈折率
差、光導波路のコア径、曲げ光導波路の曲率半径を大き
くする方法が知られている。
に形成することができるが、小さな曲率半径で曲げる
と、曲げ損失（放射損失）が大きくなる問題がある。曲
げ損失を低減するには、コア材とクラッド材の比屈折率
差、光導波路のコア径、曲げ光導波路の曲率半径を大き
くする方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コア材
とクラッド材の比屈折率差を変えたり、光導波路のコア
径を大きくしようとしても、光導波路と光ファイバを接
続する際は、光導波路と光ファイバのモ−ドフィ−ルド
の不整合損失を小さく抑えるために、光導波路と光ファ
イバのモ−ドフィ−ルド径をできるだけ近いものにする
必要があるため、コア径や比屈折率差を自由にかえるこ
とができない。
とクラッド材の比屈折率差を変えたり、光導波路のコア
径を大きくしようとしても、光導波路と光ファイバを接
続する際は、光導波路と光ファイバのモ−ドフィ−ルド
の不整合損失を小さく抑えるために、光導波路と光ファ
イバのモ−ドフィ−ルド径をできるだけ近いものにする
必要があるため、コア径や比屈折率差を自由にかえるこ
とができない。
【０００５】また、この導波路素子は，１ウエハ内に多
数の導波路素子を形成し一括処理して生産できる特長が
ある。このため、光導波路の曲率半径を大きくすると、
曲げ損失は低減できるが、それと同時に導波路素子の寸
法が大きくなり、１ウエハ内に形成できる導波路素子の
数は減少し、導波路素子１個当たりの生産コストが増大
してしまう問題がある。
数の導波路素子を形成し一括処理して生産できる特長が
ある。このため、光導波路の曲率半径を大きくすると、
曲げ損失は低減できるが、それと同時に導波路素子の寸
法が大きくなり、１ウエハ内に形成できる導波路素子の
数は減少し、導波路素子１個当たりの生産コストが増大
してしまう問題がある。
【０００６】図２は、基板２１上にコア材からなる光導
波路２２，２３を形成し、これをクラッド２４で覆って
導波路素子を形成したもので、光導波路２２，２３で方
向性結合器２７を形成し、一方の光導波路２２は入力ポ
−ト２５から方向性結合器２７を介して出力ポ−ト３３
に略直線状に向くよう配置され、他方の光導波路２３は
方向性結合器２７を介し曲げ導波路２８で所定の曲率Ｒ
で１８０度方向転換されて、その出力ポ−ト２６が入力
ポ−ト２５と同一面となるように配置される。この導波
路素子は、入力ポート２５から波長１．３１μｍの光と
１．５５μｍの光を入射し、方向性結合器２７で合分波
して、波長１．３１μｍの光は一方の光導波路２２の出
力ポート３３から出力し、光波長１．５５μｍの光は曲
げ導波路２８より入力ポ−ト２５と同じ側にある出力ポ
−ト２６に出力する機能を有する。接続する分散シフト
ファイバにあわせて、比屈折率差をΔ＝０．５３％、コ
アの高さ及び幅を６μｍにした。
波路２２，２３を形成し、これをクラッド２４で覆って
導波路素子を形成したもので、光導波路２２，２３で方
向性結合器２７を形成し、一方の光導波路２２は入力ポ
−ト２５から方向性結合器２７を介して出力ポ−ト３３
に略直線状に向くよう配置され、他方の光導波路２３は
方向性結合器２７を介し曲げ導波路２８で所定の曲率Ｒ
で１８０度方向転換されて、その出力ポ−ト２６が入力
ポ−ト２５と同一面となるように配置される。この導波
路素子は、入力ポート２５から波長１．３１μｍの光と
１．５５μｍの光を入射し、方向性結合器２７で合分波
して、波長１．３１μｍの光は一方の光導波路２２の出
力ポート３３から出力し、光波長１．５５μｍの光は曲
げ導波路２８より入力ポ−ト２５と同じ側にある出力ポ
−ト２６に出力する機能を有する。接続する分散シフト
ファイバにあわせて、比屈折率差をΔ＝０．５３％、コ
アの高さ及び幅を６μｍにした。
【０００７】この導波路素子において、曲げ光導波路２
８での曲げ損失を無視できるほど小さくするには、曲率
半径Ｒを１１ｍｍ以上にする必要があり、導波路素子の
寸法は曲げ光導波路の曲率半径に大きく依存しているた
め、この曲率半径Ｒを有する導波路素子の幅Ｗは２２．
４ｍｍと大きな寸法になってしまった。
８での曲げ損失を無視できるほど小さくするには、曲率
半径Ｒを１１ｍｍ以上にする必要があり、導波路素子の
寸法は曲げ光導波路の曲率半径に大きく依存しているた
め、この曲率半径Ｒを有する導波路素子の幅Ｗは２２．
４ｍｍと大きな寸法になってしまった。
【０００８】本発明の目的は、上記課題を解決し、光導
波路のコア径や、コア材とクラッド材の比屈折率差を変
えることなく、小型で、曲げ損失の小さい導波路素子を
提供することにある。
波路のコア径や、コア材とクラッド材の比屈折率差を変
えることなく、小型で、曲げ損失の小さい導波路素子を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、基板上にコア材からなる光導波路
を形成すると共にクラッド材で覆った導波路素子におい
て曲線状に形成された光導波路の周囲にＣＯ2 レーザー
を照射して比屈折率差の大きな照射部を形成したことを
特徴とする導波路素子である。
に請求項１の発明は、基板上にコア材からなる光導波路
を形成すると共にクラッド材で覆った導波路素子におい
て曲線状に形成された光導波路の周囲にＣＯ2 レーザー
を照射して比屈折率差の大きな照射部を形成したことを
特徴とする導波路素子である。
【００１０】請求項２の発明は、基板がＳｉで、コア材
がＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 あるいはＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ，ク
ラッド材がＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ3 である請求項
１の発明の導波路素子である。
がＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 あるいはＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ，ク
ラッド材がＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ3 である請求項
１の発明の導波路素子である。
【００１１】請求項３の発明は、曲線状に形成された光
導波路が光の進行方向を１８０度転換するように構成さ
れたことを特徴とする請求項１の発明の導波路素子であ
る。
導波路が光の進行方向を１８０度転換するように構成さ
れたことを特徴とする請求項１の発明の導波路素子であ
る。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、ガラスの吸収帯に発振波長
を持つＣＯ2 レーザーを、石英系ガラスで構成された曲
り光導波路の周囲に照射することにより、その照射部分
の温度が上昇し、屈折率制御用としてクラッドに添加さ
れているＢやＰなどのド−パントが蒸発、あるいは拡散
することにより、クラッドの屈折率は小さくなり、比屈
折率差が大きくなるため曲げ損失は低減する。
を持つＣＯ2 レーザーを、石英系ガラスで構成された曲
り光導波路の周囲に照射することにより、その照射部分
の温度が上昇し、屈折率制御用としてクラッドに添加さ
れているＢやＰなどのド−パントが蒸発、あるいは拡散
することにより、クラッドの屈折率は小さくなり、比屈
折率差が大きくなるため曲げ損失は低減する。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１４】図１（ａ）は本発明に係る光導波路の周囲
にＣＯ2 レーザーを照射して比屈折率差の大きな照射部
を形成した導波路素子の一実施例を示す平面図である。
にＣＯ2 レーザーを照射して比屈折率差の大きな照射部
を形成した導波路素子の一実施例を示す平面図である。
【００１５】この導波路素子はＳｉ基板１に、ＳｉＯ2
−ＴｉＯ2 からなるコア材から構成した２本の光導波路
２，３を形成し、その内一方の（光導波路２）は基板１
の左側面の入力ポート５から右側面の出力ポート１３に
延びるよう配し、他方の光導波路（光導波路３）は、基
板１の左側面の入力ポート１４から光導波路２と接近し
て方向性結合器７を構成するように配し、曲率半径ｒが
８ｍｍである光の進行方向を１８０度転換する曲げ光導
波路８を形成して基板１の左側面の出力ポート６に位置
するように形成する。次に、基板１上にＳｉＯ2 −Ｂ2
Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ3 からなるクラッド材でこれら２本の光導
波路２，３を覆った。
−ＴｉＯ2 からなるコア材から構成した２本の光導波路
２，３を形成し、その内一方の（光導波路２）は基板１
の左側面の入力ポート５から右側面の出力ポート１３に
延びるよう配し、他方の光導波路（光導波路３）は、基
板１の左側面の入力ポート１４から光導波路２と接近し
て方向性結合器７を構成するように配し、曲率半径ｒが
８ｍｍである光の進行方向を１８０度転換する曲げ光導
波路８を形成して基板１の左側面の出力ポート６に位置
するように形成する。次に、基板１上にＳｉＯ2 −Ｂ2
Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ3 からなるクラッド材でこれら２本の光導
波路２，３を覆った。
【００１６】なお、この導波路素子の方向性結合器７
は、波長λ＝１．３μｍの光とλ＝１．５５μｍの光を
入力ポ−ト５から入射すると、λ＝１．３μｍの光は出
力ポ−ト１３に、λ＝１．５５μｍの光は出力ポ−ト６
から出力するような機能を有し、コア材であるＳｉＯ2
−ＴｉＯ2 の屈折率は１．４６５７、クラッド材のＳｉ
Ｏ2 −Ｂ2 Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ3 の屈折率は１．４５８であ
る。
は、波長λ＝１．３μｍの光とλ＝１．５５μｍの光を
入力ポ−ト５から入射すると、λ＝１．３μｍの光は出
力ポ−ト１３に、λ＝１．５５μｍの光は出力ポ−ト６
から出力するような機能を有し、コア材であるＳｉＯ2
−ＴｉＯ2 の屈折率は１．４６５７、クラッド材のＳｉ
Ｏ2 −Ｂ2 Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ3 の屈折率は１．４５８であ
る。
【００１７】また、導波路素子の幅ｗ（弧状の曲り光導
波路８の弦に平行な辺の長さ）は１６．４ｍｍである。
波路８の弦に平行な辺の長さ）は１６．４ｍｍである。
【００１８】さて、ガラスの吸収帯に発振波長を持つＣ
Ｏ2 レーザーは、クラッド材に照射すると、その照射部
分の温度が上昇し、クラッド材に屈折率制御用として添
加されているＰ（リン）やＢ（ホウ素）などのド−パン
トが蒸発、あるいは拡散するため、ＣＯ2 レーザーの照
射を受けた照射部の屈折率は小さくなる。
Ｏ2 レーザーは、クラッド材に照射すると、その照射部
分の温度が上昇し、クラッド材に屈折率制御用として添
加されているＰ（リン）やＢ（ホウ素）などのド−パン
トが蒸発、あるいは拡散するため、ＣＯ2 レーザーの照
射を受けた照射部の屈折率は小さくなる。
【００１９】そこで、この導波路素子の曲げ光導波路８
の周囲に、波長が１０．６５μｍ、出力パワ−が８６
Ｗ、スポット径ｓｒが１２０μｍであるＣＯ2 レーザー
１０を導波路素子の上面方向から光導波路８の周囲に沿
って秒速約５０μで移動した。
の周囲に、波長が１０．６５μｍ、出力パワ−が８６
Ｗ、スポット径ｓｒが１２０μｍであるＣＯ2 レーザー
１０を導波路素子の上面方向から光導波路８の周囲に沿
って秒速約５０μで移動した。
【００２０】上記の条件のＣＯ2 レーザーを照射する
と、ＣＯ2 レーザー１０のスポット径ｓｒは、光導波路
の幅ｗｃより大きいため、照射部９は曲り光導波路に沿
って覆うように形成され、照射部９のド−パントが蒸
発、あるいは拡散し、屈折率は小さくなる。このときの
照射部９の屈折率は１．４５６５であった。
と、ＣＯ2 レーザー１０のスポット径ｓｒは、光導波路
の幅ｗｃより大きいため、照射部９は曲り光導波路に沿
って覆うように形成され、照射部９のド−パントが蒸
発、あるいは拡散し、屈折率は小さくなる。このときの
照射部９の屈折率は１．４５６５であった。
【００２１】このため、コアと比較して屈折率の低いク
ラッドは、ＣＯ2 レーザー照射により更に屈折率が低く
なるため、照射部９の比屈折率差が大きくなり、曲げ損
失が低減する。
ラッドは、ＣＯ2 レーザー照射により更に屈折率が低く
なるため、照射部９の比屈折率差が大きくなり、曲げ損
失が低減する。
【００２２】この場合、レ−ザ−は光導波路の周囲に照
射すればよいが、本実施例ではＣＯ2 レーザー１０のス
ポット径の中心と光導波路８の中心が重なるようにし
た。
射すればよいが、本実施例ではＣＯ2 レーザー１０のス
ポット径の中心と光導波路８の中心が重なるようにし
た。
【００２３】図１（ｂ）は、この光導波路素子の図１
（ａ）のａ−ａ´で切った断面図である。導波路素子
は、その厚さｚｓが１ｍｍである基板１上に、その断面
が高さｈｃ，幅ｗｃとも６μｍの正方形であり、ＳｉＯ
2 −ＴｉＯ2 からなるコア材で構成された曲げ光導波路
８（コア）が形成され、曲げ光導波路８と基板１からな
る凸形状を平坦化するようＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ
3 からなるクラッド４で覆われている。このクラッド４
の基板１に対する厚さｚｃは３０μｍである。
（ａ）のａ−ａ´で切った断面図である。導波路素子
は、その厚さｚｓが１ｍｍである基板１上に、その断面
が高さｈｃ，幅ｗｃとも６μｍの正方形であり、ＳｉＯ
2 −ＴｉＯ2 からなるコア材で構成された曲げ光導波路
８（コア）が形成され、曲げ光導波路８と基板１からな
る凸形状を平坦化するようＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ
3 からなるクラッド４で覆われている。このクラッド４
の基板１に対する厚さｚｃは３０μｍである。
【００２４】この導波路素子に上記の条件のＣＯ2 レー
ザーを照射すると、ＣＯ2 レーザー１０のスポット径ｓ
ｒは、光導波路の幅ｗｃより大きく、レ−ザ−照射によ
る比屈折率差が大きくなる部分は基板１の深さ方向に浸
透するため、光導波路８の周辺は比屈折率差が大きい照
射部９に囲まれる。なお、比屈折率差の大きくなる照射
部９の断面は、深さ方向につぼんでいるすりばち状の形
状となる。
ザーを照射すると、ＣＯ2 レーザー１０のスポット径ｓ
ｒは、光導波路の幅ｗｃより大きく、レ−ザ−照射によ
る比屈折率差が大きくなる部分は基板１の深さ方向に浸
透するため、光導波路８の周辺は比屈折率差が大きい照
射部９に囲まれる。なお、比屈折率差の大きくなる照射
部９の断面は、深さ方向につぼんでいるすりばち状の形
状となる。
【００２５】次に実施例の作用を述べる。
【００２６】上記構成の導波路素子の曲げ光導波路８の
周囲のクラッドは、ＣＯ2 レーザー照射を受け、屈折率
制御用として添加されているＰ（リン）やＢ（ホウ素）
などのド−パントが蒸発、あるいは拡散するため、照射
部９の比屈折率差が大きくなる。
周囲のクラッドは、ＣＯ2 レーザー照射を受け、屈折率
制御用として添加されているＰ（リン）やＢ（ホウ素）
などのド−パントが蒸発、あるいは拡散するため、照射
部９の比屈折率差が大きくなる。
【００２７】この導波路素子においての曲げ損失は、Ｃ
Ｏ2 レーザー照射前は０．７ｄＢであったのに対して、
照射後は０．００１ｄＢ以下と、無視できる値となっ
た。
Ｏ2 レーザー照射前は０．７ｄＢであったのに対して、
照射後は０．００１ｄＢ以下と、無視できる値となっ
た。
【００２８】また、ＣＯ2 レーザー照射により曲げ損失
を低減すれば、曲率半径の小さな曲り光導波路を形成す
ることができるため、導波路素子の寸法を小さくするこ
とができる。
を低減すれば、曲率半径の小さな曲り光導波路を形成す
ることができるため、導波路素子の寸法を小さくするこ
とができる。
【００２９】その他の実施例として、コアの材料にＳｉ
Ｏ2 −ＧｅＯ2 を用いることもできる。また、ＣＯ2 レ
ーザーのスポットの中心を、光導波路の中心に合わせる
のではなく、照射パワ−やクラッドのド−パントの種類
や濃度に応じて、ずらしてＣＯ2 レーザーを照射するこ
ともできる。
Ｏ2 −ＧｅＯ2 を用いることもできる。また、ＣＯ2 レ
ーザーのスポットの中心を、光導波路の中心に合わせる
のではなく、照射パワ−やクラッドのド−パントの種類
や濃度に応じて、ずらしてＣＯ2 レーザーを照射するこ
ともできる。
【００３０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、 （１）ＣＯ2 レーザーを導波路素子の曲り光導波路に照
射し、曲がり光導波路部の比屈折率差を大きくすること
により、光導波路のコア径や、コア材やクラッド材の屈
折率を変えることなく曲げ損失（放射損失）の小さな導
波路素子を提供できる。
射し、曲がり光導波路部の比屈折率差を大きくすること
により、光導波路のコア径や、コア材やクラッド材の屈
折率を変えることなく曲げ損失（放射損失）の小さな導
波路素子を提供できる。
【００３１】（２）導波路素子に、曲率半径が小さく、
曲げ損失の低い光導波路を形成することができるため、
導波路素子本体の寸法を小さくすることができ、導波路
素子１個当たりの生産コストを低くすることができる。
曲げ損失の低い光導波路を形成することができるため、
導波路素子本体の寸法を小さくすることができ、導波路
素子１個当たりの生産コストを低くすることができる。
【図１】本発明に係る導波路素子の一実施例を示す図で
ある。
ある。
【図２】従来の導波路素子の一実施例を示す平面図であ
る。
る。
１ 基板 ２ 光導波路 ３ 光導波路 ４ クラッド ８ 曲り光導波路 ９ 照射部
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上にコア材からなる光導波路を形成
すると共にクラッド材で覆った導波路素子において曲線
状に形成された光導波路の周囲にＣＯ2 レーザーを照射
して比屈折率差の大きな照射部を形成したことを特徴と
する導波路素子。 - 【請求項２】 基板がＳｉで、コア材がＳｉＯ2 −Ｔｉ
Ｏ2 あるいはＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ，クラッド材がＳｉＯ
2 −Ｂ2 Ｏ5 −Ｐ2 Ｏ3 である請求項１記載の導波路素
子。 - 【請求項３】 曲線状に形成された光導波路が光の進行
方向を１８０度転換するように構成されたことを特徴と
する請求項１記載の導波路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32848894A JPH08184720A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 導波路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32848894A JPH08184720A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 導波路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08184720A true JPH08184720A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18210843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32848894A Pending JPH08184720A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 導波路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08184720A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6091755A (en) * | 1997-11-21 | 2000-07-18 | Sdl, Inc. | Optically amplifying semiconductor diodes with curved waveguides for external cavities |
| EP1181588A1 (en) * | 1999-02-12 | 2002-02-27 | The University Of Sydney | Laser ablation of waveguide structures |
| US6442311B1 (en) * | 1999-07-09 | 2002-08-27 | Agere Systems Guardian Corp. | Optical device having modified transmission characteristics by localized thermal treatment |
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-
1994
- 1994-12-28 JP JP32848894A patent/JPH08184720A/ja active Pending
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