JPH09236718A - 導波路型偏光分離素子 - Google Patents
導波路型偏光分離素子Info
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- JPH09236718A JPH09236718A JP4434596A JP4434596A JPH09236718A JP H09236718 A JPH09236718 A JP H09236718A JP 4434596 A JP4434596 A JP 4434596A JP 4434596 A JP4434596 A JP 4434596A JP H09236718 A JPH09236718 A JP H09236718A
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- waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上に２本の単一モード型の光導波路を有
する方向性結合型の導波路型偏光分離素子において、小
型でありながら、高精度の偏光分離機能を持たせる。 【解決手段】 基板１１は、石英（ＳｉＯ2 ）を材料と
している。光導波路１２，１３は、ともに基板１１と同
じ石英（ＳｉＯ2 ）を材料としている。光導波路１２の
上面には、薄膜１２１が形成されている。薄膜１２１
は、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を材料としており、
光導波路１２よりも屈折率の高いものが使用されてい
る。この薄膜１２１を設けることにより、光導波路１２
は、複屈折性を有する。また、光導波路１３は、その線
幅Ｗ2 の大きさの調整によって、その伝搬定数が光導波
路１２の一方の偏光に対する伝搬定数と同じになるよう
に設計されている。
する方向性結合型の導波路型偏光分離素子において、小
型でありながら、高精度の偏光分離機能を持たせる。 【解決手段】 基板１１は、石英（ＳｉＯ2 ）を材料と
している。光導波路１２，１３は、ともに基板１１と同
じ石英（ＳｉＯ2 ）を材料としている。光導波路１２の
上面には、薄膜１２１が形成されている。薄膜１２１
は、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を材料としており、
光導波路１２よりも屈折率の高いものが使用されてい
る。この薄膜１２１を設けることにより、光導波路１２
は、複屈折性を有する。また、光導波路１３は、その線
幅Ｗ2 の大きさの調整によって、その伝搬定数が光導波
路１２の一方の偏光に対する伝搬定数と同じになるよう
に設計されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光計測や光通信等に
おける偏光分離に用いられる導波路型偏光分離素子に関
し、特に基板上に２本の単一モード型の光導波路を有す
る方向性結合型の導波路型偏光分離素子に関する。
おける偏光分離に用いられる導波路型偏光分離素子に関
し、特に基板上に２本の単一モード型の光導波路を有す
る方向性結合型の導波路型偏光分離素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光産業技術の進歩に伴い、光通信分野や
光計測分野での光回路部品の需要が急速に高まってい
る。中でも導波路型の光回路部品は、小型計量で、かつ
平面基板上に回路を集積できるので、最も有望視されて
いる。このため、伝搬光の偏光成分を分離させる偏光分
離素子にも、この導波路型を採用しようとする傾向にあ
る。
光計測分野での光回路部品の需要が急速に高まってい
る。中でも導波路型の光回路部品は、小型計量で、かつ
平面基板上に回路を集積できるので、最も有望視されて
いる。このため、伝搬光の偏光成分を分離させる偏光分
離素子にも、この導波路型を採用しようとする傾向にあ
る。
【０００３】導波路型偏光分離素子としては、例えば特
公平７−８２１３２号公報に開示されるものがある。こ
の公報の技術における導波路型偏光分離素子は、基板上
に２個の方向性結合器をほぼ等しい長さの２本の複屈折
性単一モード光導波路で連結してなるマッハ・ツェンダ
形光干渉計を基本構成とし、所望の波長の光に対して平
行な電界成分および垂直な電界成分のうち、一方の電界
成分の導波路に沿った光路長差が光波長のＭ倍、他方の
電界成分の光導波路に沿った光路長差が光波長のＮ＋１
／２倍になるように、２本の光導波路の複屈折値分布を
調整するものである。
公平７−８２１３２号公報に開示されるものがある。こ
の公報の技術における導波路型偏光分離素子は、基板上
に２個の方向性結合器をほぼ等しい長さの２本の複屈折
性単一モード光導波路で連結してなるマッハ・ツェンダ
形光干渉計を基本構成とし、所望の波長の光に対して平
行な電界成分および垂直な電界成分のうち、一方の電界
成分の導波路に沿った光路長差が光波長のＭ倍、他方の
電界成分の光導波路に沿った光路長差が光波長のＮ＋１
／２倍になるように、２本の光導波路の複屈折値分布を
調整するものである。
【０００４】ここで、複屈折値分布を調整するための具
体的な方法としては、いずれか一方の光導波路に沿って
応力開放溝を形成することにより、その設計値によって
応力複屈折値分布を調整する技術が開示されている。さ
らに、この技術では、いずれか一方の光導波路の上部に
薄膜ヒータを設けて、光路長を等方的に微調整できるよ
うにしている。
体的な方法としては、いずれか一方の光導波路に沿って
応力開放溝を形成することにより、その設計値によって
応力複屈折値分布を調整する技術が開示されている。さ
らに、この技術では、いずれか一方の光導波路の上部に
薄膜ヒータを設けて、光路長を等方的に微調整できるよ
うにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような導
波路型偏光分離素子では、光導波路上に応力開放溝や薄
膜ヒータを設ける必要があり、構造が複雑となり、製造
が困難であるという問題点があった。
波路型偏光分離素子では、光導波路上に応力開放溝や薄
膜ヒータを設ける必要があり、構造が複雑となり、製造
が困難であるという問題点があった。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、構造が簡単でありながら、偏光面分離能力の
高い導波路型偏光分離素子を提供することを目的とす
る。
のであり、構造が簡単でありながら、偏光面分離能力の
高い導波路型偏光分離素子を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、基板上に２本の単一モード型の光導波路
を有する方向性結合型の導波路型偏光分離素子におい
て、複屈折性を有するように形成された単一モード型の
第１の光導波路と、伝搬定数が前記第１の光導波路の一
方の偏光成分の伝搬定数とほぼ一致するように形成され
た単一モード型の第２の光導波路と、を有することを特
徴とする導波路型偏光分離素子が提供される。
決するために、基板上に２本の単一モード型の光導波路
を有する方向性結合型の導波路型偏光分離素子におい
て、複屈折性を有するように形成された単一モード型の
第１の光導波路と、伝搬定数が前記第１の光導波路の一
方の偏光成分の伝搬定数とほぼ一致するように形成され
た単一モード型の第２の光導波路と、を有することを特
徴とする導波路型偏光分離素子が提供される。
【０００８】このような構成の導波路型偏光分離素子で
は、第１の光導波路が複屈折性を有することから、２つ
の偏光成分のそれぞれの伝搬定数が異なっている。そし
て、第２の光導波路の伝搬定数が、第１の光導波路の一
方の偏光成分の伝搬定数とほぼ一致するように形成され
ているので、入射された光のうち一方の偏光成分は、第
１の光導波路および第２の光導波路の間を一定の周期で
パワーが移行しながら伝搬する。
は、第１の光導波路が複屈折性を有することから、２つ
の偏光成分のそれぞれの伝搬定数が異なっている。そし
て、第２の光導波路の伝搬定数が、第１の光導波路の一
方の偏光成分の伝搬定数とほぼ一致するように形成され
ているので、入射された光のうち一方の偏光成分は、第
１の光導波路および第２の光導波路の間を一定の周期で
パワーが移行しながら伝搬する。
【０００９】したがって、第２の光導波路の出射口で一
方の偏光成分のパワーが最大になるように光路長を設計
すれば、例えば第１の光導波路から入射した光の一方の
偏光成分を他方の偏光成分と分離して、第２の光導波路
から出射させることができる。この場合、第１の光導波
路および第２の光導波路の光路長は、一方の偏光成分の
結合長のほぼ奇数倍の長さに形成されていることが好ま
しい。
方の偏光成分のパワーが最大になるように光路長を設計
すれば、例えば第１の光導波路から入射した光の一方の
偏光成分を他方の偏光成分と分離して、第２の光導波路
から出射させることができる。この場合、第１の光導波
路および第２の光導波路の光路長は、一方の偏光成分の
結合長のほぼ奇数倍の長さに形成されていることが好ま
しい。
【００１０】また、一方の偏光成分の結合長と他方の偏
光成分の結合長との結合長比に、特定の奇数値を乗算し
た値が偶数値になるように第１の光導波路および第２の
光導波路を形成し、さらに、この特定の奇数値を一方の
偏光成分の結合長に乗算した値が第１の光導波路および
第２の光導波路の光路長となるようにすれば、例えば第
１の光導波路から入射した光の一方の偏光成分が第２の
光導波路でパワー最大で出力される一方、他方の偏光成
分は第２の光導波路ではパワーが最低になる。よって、
より確実に偏光分離を行うことができる。
光成分の結合長との結合長比に、特定の奇数値を乗算し
た値が偶数値になるように第１の光導波路および第２の
光導波路を形成し、さらに、この特定の奇数値を一方の
偏光成分の結合長に乗算した値が第１の光導波路および
第２の光導波路の光路長となるようにすれば、例えば第
１の光導波路から入射した光の一方の偏光成分が第２の
光導波路でパワー最大で出力される一方、他方の偏光成
分は第２の光導波路ではパワーが最低になる。よって、
より確実に偏光分離を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一形態を図面に基
づいて説明する。図１は本発明の導波路型偏光分離素子
の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図
（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。導波路型偏光分
離素子１０は、主に、基板１１と、この基板１１の上に
形成された２本の光導波路１２，１３とから構成されて
いる。基板１１は、石英（ＳｉＯ2 ）を材料としてい
る。光導波路１２，１３は、ともに基板１１と同じ石英
（ＳｉＯ2 ）を材料としている。
づいて説明する。図１は本発明の導波路型偏光分離素子
の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図
（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。導波路型偏光分
離素子１０は、主に、基板１１と、この基板１１の上に
形成された２本の光導波路１２，１３とから構成されて
いる。基板１１は、石英（ＳｉＯ2 ）を材料としてい
る。光導波路１２，１３は、ともに基板１１と同じ石英
（ＳｉＯ2 ）を材料としている。
【００１２】光導波路１２，１３は、互いに平行に形成
されており、光路長Ｌ1 は素子長と同じになっている。
また、ここでは、光導波路１２，１３の各厚みをＤ1 ，
Ｄ2、線幅をＷ1 ，Ｗ2 、光導波路１２，１３間の間隔
をＷ3 とする。これらの具体的な数値は後述する。
されており、光路長Ｌ1 は素子長と同じになっている。
また、ここでは、光導波路１２，１３の各厚みをＤ1 ，
Ｄ2、線幅をＷ1 ，Ｗ2 、光導波路１２，１３間の間隔
をＷ3 とする。これらの具体的な数値は後述する。
【００１３】光導波路１２の上面には、薄膜１２１が形
成されている。薄膜１２１は、例えばアルミナ（Ａｌ2
Ｏ3 ）を材料としており、光導波路１２よりも屈折率の
高いものが使用されている。この薄膜１２１を設けるこ
とにより、光導波路１２は、複屈折性を有する。この複
屈折性は、薄膜１２１の厚さが大きくなるほど大きくな
る。ただし、ある程度以上大きくなると、今度は薄膜１
２１自体がスラブ導波路として機能してしまうので、光
導波路１２が単一モード光導波路として機能する範囲内
で、できるだけ大きいことが設計上好ましい。
成されている。薄膜１２１は、例えばアルミナ（Ａｌ2
Ｏ3 ）を材料としており、光導波路１２よりも屈折率の
高いものが使用されている。この薄膜１２１を設けるこ
とにより、光導波路１２は、複屈折性を有する。この複
屈折性は、薄膜１２１の厚さが大きくなるほど大きくな
る。ただし、ある程度以上大きくなると、今度は薄膜１
２１自体がスラブ導波路として機能してしまうので、光
導波路１２が単一モード光導波路として機能する範囲内
で、できるだけ大きいことが設計上好ましい。
【００１４】また、基板１１の上側には、光導波路１２
および光導波路１３を囲むように、保護層１４が形成さ
れている。保護層１４は、基板１１と同じ材料で形成さ
れている。
および光導波路１３を囲むように、保護層１４が形成さ
れている。保護層１４は、基板１１と同じ材料で形成さ
れている。
【００１５】このような導波路型偏光分離素子１０上の
光導波路１２は、複屈折性を有することから、Ｘ偏光
（図（Ｂ）の水平方向）に対する伝搬定数Ｐ12X とＹ偏
光（図（Ｂ）の垂直方向）に対する伝搬定数Ｐ12Y が異
なる値となる。これに対し、光導波路１３は、複屈折性
を持たない単一モード光導波路である。ここでは、光導
波路１３の伝搬定数Ｐ13が伝搬定数Ｐ12Y と一致するよ
うに、光導波路１３の線幅Ｗ2 が設計されているものと
する。こうすることにより、光導波路１２，１３の入射
口１２ａ，１３ａの何れか一方から光が入射すると、Ｙ
偏光のパワーみが、一定の周期でパワーが１００％移行
しながら光導波路１２，１３間を伝搬する。
光導波路１２は、複屈折性を有することから、Ｘ偏光
（図（Ｂ）の水平方向）に対する伝搬定数Ｐ12X とＹ偏
光（図（Ｂ）の垂直方向）に対する伝搬定数Ｐ12Y が異
なる値となる。これに対し、光導波路１３は、複屈折性
を持たない単一モード光導波路である。ここでは、光導
波路１３の伝搬定数Ｐ13が伝搬定数Ｐ12Y と一致するよ
うに、光導波路１３の線幅Ｗ2 が設計されているものと
する。こうすることにより、光導波路１２，１３の入射
口１２ａ，１３ａの何れか一方から光が入射すると、Ｙ
偏光のパワーみが、一定の周期でパワーが１００％移行
しながら光導波路１２，１３間を伝搬する。
【００１６】図２は光導波路１２，１３間を伝搬する光
のパワーの特性の一例を示す図である。ここで、特性Ｑ
Y はＹ偏光、特性ＱX はＸ偏光のものである。図からも
分かるように、Ｙ偏光の結合量１００％に比べてＸ偏光
の結合量は少なく、パワーの移行の周期である結合長
も、Ｙ偏光の結合長ＲY よりもＸ偏光の結合長ＲX は短
い。
のパワーの特性の一例を示す図である。ここで、特性Ｑ
Y はＹ偏光、特性ＱX はＸ偏光のものである。図からも
分かるように、Ｙ偏光の結合量１００％に比べてＸ偏光
の結合量は少なく、パワーの移行の周期である結合長
も、Ｙ偏光の結合長ＲY よりもＸ偏光の結合長ＲX は短
い。
【００１７】したがって、結合長ＲY と結合長ＲX との
比（以後、結合長比と呼ぶ）ＲY ／ＲX を、１．２０，
１．３３，２．００等のように、特定の奇数値を乗算し
た値が偶数値となるように設定する。そして、この乗算
した特定の奇数値を、Ｙ偏光の結合長ＲY に乗算し、そ
の値が光路長Ｌ1 となるように導波路型偏光分離素子１
０を設計する。これにより、以下のような特性が得られ
る。
比（以後、結合長比と呼ぶ）ＲY ／ＲX を、１．２０，
１．３３，２．００等のように、特定の奇数値を乗算し
た値が偶数値となるように設定する。そして、この乗算
した特定の奇数値を、Ｙ偏光の結合長ＲY に乗算し、そ
の値が光路長Ｌ1 となるように導波路型偏光分離素子１
０を設計する。これにより、以下のような特性が得られ
る。
【００１８】図３は結合長比ＲY ／ＲX が１．３３の場
合の光導波路１２，１３間を伝搬する光のパワーの特性
を示す図である。結合長比ＲY ／ＲX が１．３３の場合
には、乗算する特定の奇数値として３を選べば、１．３
３×３≒４となり、乗算値が偶数値となる。よって、光
路長Ｌ1 としてＲY ×３の長さを選択すれば、Ｙ偏光が
出射される光導波路の出射口では、Ｙ偏光の結合量は最
大の１００％になり、一方Ｘ偏光の結合量は理論上０に
なる。すなわち、例えば光導波路１２の入射口１２ａか
ら光を入射させると、入射光の偏光成分のうちＸ偏光
は、そのほとんどのパワーが光導波路１２の出射口１２
ｂから出射し、一方、Ｙ偏光は、そのほとんどのパワー
が光導波路１３の出射口１３ｂから出射する。
合の光導波路１２，１３間を伝搬する光のパワーの特性
を示す図である。結合長比ＲY ／ＲX が１．３３の場合
には、乗算する特定の奇数値として３を選べば、１．３
３×３≒４となり、乗算値が偶数値となる。よって、光
路長Ｌ1 としてＲY ×３の長さを選択すれば、Ｙ偏光が
出射される光導波路の出射口では、Ｙ偏光の結合量は最
大の１００％になり、一方Ｘ偏光の結合量は理論上０に
なる。すなわち、例えば光導波路１２の入射口１２ａか
ら光を入射させると、入射光の偏光成分のうちＸ偏光
は、そのほとんどのパワーが光導波路１２の出射口１２
ｂから出射し、一方、Ｙ偏光は、そのほとんどのパワー
が光導波路１３の出射口１３ｂから出射する。
【００１９】結合長比ＲY ／ＲX は、図４に示すよう
に、光導波路１２，１３間の間隔Ｗ3に応じて増大する
特性がある。この特性に基づいて間隔Ｗ3 を設計すれ
ば、自由に光路長Ｌ1 を設定することができる。
に、光導波路１２，１３間の間隔Ｗ3に応じて増大する
特性がある。この特性に基づいて間隔Ｗ3 を設計すれ
ば、自由に光路長Ｌ1 を設定することができる。
【００２０】なお、ここでは、結合長比ＲY ／ＲX が
１．３３の場合を示したが、結合長比ＲY ／ＲX が１．
２０の場合には、光路長Ｌ1 は結合長ＲY の５倍、２．
００の場合には光路長Ｌ1 は結合長ＲY の１倍にすれば
よい。
１．３３の場合を示したが、結合長比ＲY ／ＲX が１．
２０の場合には、光路長Ｌ1 は結合長ＲY の５倍、２．
００の場合には光路長Ｌ1 は結合長ＲY の１倍にすれば
よい。
【００２１】次に、導波路型偏光分離素子１０の各部の
具体的な数値例を示す。ここでは、Ｙ偏光が１００％結
合するように設計値を選んである。また、入射光には、
１．５５μｍの波長の光が使用されるものとして設計値
を選んである。まず、基板１１は、上述したように石英
（ＳｉＯ2 ）を材料とし、屈折率１．４６に設定する。
光導波路１２，１３も石英（ＳｉＯ2 ）を材料とする。
ただし、屈折率は基板１１よりも０．３％高い１．４６
４３８に設定する。光導波路１２の上面の薄膜１２１に
は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を材料とし、その屈折率は
光導波路１２よりも高い１．７に設定する。この場合、
薄膜１２１が４００〜５００Å以上になると、入射光が
薄膜１２１に染み出しはじめるので、薄膜１２１の厚さ
は、光導波路１２が単一モードとして機能する範囲の２
５０Åとする。これにより、光導波路１２の複屈折率は
１．４８×１０-4となる。
具体的な数値例を示す。ここでは、Ｙ偏光が１００％結
合するように設計値を選んである。また、入射光には、
１．５５μｍの波長の光が使用されるものとして設計値
を選んである。まず、基板１１は、上述したように石英
（ＳｉＯ2 ）を材料とし、屈折率１．４６に設定する。
光導波路１２，１３も石英（ＳｉＯ2 ）を材料とする。
ただし、屈折率は基板１１よりも０．３％高い１．４６
４３８に設定する。光導波路１２の上面の薄膜１２１に
は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を材料とし、その屈折率は
光導波路１２よりも高い１．７に設定する。この場合、
薄膜１２１が４００〜５００Å以上になると、入射光が
薄膜１２１に染み出しはじめるので、薄膜１２１の厚さ
は、光導波路１２が単一モードとして機能する範囲の２
５０Åとする。これにより、光導波路１２の複屈折率は
１．４８×１０-4となる。
【００２２】次いで、改良マーカットリィ法により、Ｙ
偏光の伝搬定数が光導波路１２および光導波路１３で同
じになるように設計すると、光導波路１２の厚みＤ1 と
光導波路１３の厚みＤ2 はともに８．０μｍ、光導波路
１２の線幅Ｗ1 は６．８μｍ、光導波路１３の線幅Ｗ2
は８．０μｍとなる。
偏光の伝搬定数が光導波路１２および光導波路１３で同
じになるように設計すると、光導波路１２の厚みＤ1 と
光導波路１３の厚みＤ2 はともに８．０μｍ、光導波路
１２の線幅Ｗ1 は６．８μｍ、光導波路１３の線幅Ｗ2
は８．０μｍとなる。
【００２３】また、光導波路１２，１３間の間隔Ｗ
3 と、光路長Ｌ1 については、モード結合理論により、
結合長比ＲY ／ＲX に応じて決定される。例えば、結合
長比ＲY／ＲX が１．２０の場合には、間隔Ｗ3 は５．
５μｍ、Ｙ偏光の結合長ＲY は３．４２ｍｍ、光路長Ｌ
1 は３．４２×５＝１７．１０ｍｍとなる。また、結合
長比ＲY ／ＲX が１．３３の場合には、間隔Ｗ3 は６．
０ｍｍ、Ｙ偏光の結合長Ｒ Y は４．４３ｍｍ、光路長Ｌ
1 は４．４３×３＝１３．３０ｍｍとなる。さらに、結
合長比ＲY ／ＲX が２．００の場合には、間隔Ｗ3 は
７．７ｍｍ、Ｙ偏光の結合長ＲY は８．３３ｍｍ、光路
長Ｌ1 は８．３３×１＝８．３３ｍｍとなる。
3 と、光路長Ｌ1 については、モード結合理論により、
結合長比ＲY ／ＲX に応じて決定される。例えば、結合
長比ＲY／ＲX が１．２０の場合には、間隔Ｗ3 は５．
５μｍ、Ｙ偏光の結合長ＲY は３．４２ｍｍ、光路長Ｌ
1 は３．４２×５＝１７．１０ｍｍとなる。また、結合
長比ＲY ／ＲX が１．３３の場合には、間隔Ｗ3 は６．
０ｍｍ、Ｙ偏光の結合長Ｒ Y は４．４３ｍｍ、光路長Ｌ
1 は４．４３×３＝１３．３０ｍｍとなる。さらに、結
合長比ＲY ／ＲX が２．００の場合には、間隔Ｗ3 は
７．７ｍｍ、Ｙ偏光の結合長ＲY は８．３３ｍｍ、光路
長Ｌ1 は８．３３×１＝８．３３ｍｍとなる。
【００２４】次に、このような構成の導波路型偏光分離
素子１０の製造方法について説明する。図５は導波路型
偏光分離素子１０の製造手順におけるステップＳＴ１〜
ＳＴ５を示す図である。また、図６は導波路型偏光分離
素子１０の製造手順におけるステップＳＴ６〜ＳＴ１０
を示す図である。まず、図５に示すように、ステップＳ
Ｔ１では、石英で形成された基板１１の上に、光導波路
１２，１３の元となる石英膜２０を、スパッタまたは蒸
着により塗布する。ステップＳＴ２では、石英膜２０上
にフォトレジスト２１をスピンコート法により塗布す
る。
素子１０の製造方法について説明する。図５は導波路型
偏光分離素子１０の製造手順におけるステップＳＴ１〜
ＳＴ５を示す図である。また、図６は導波路型偏光分離
素子１０の製造手順におけるステップＳＴ６〜ＳＴ１０
を示す図である。まず、図５に示すように、ステップＳ
Ｔ１では、石英で形成された基板１１の上に、光導波路
１２，１３の元となる石英膜２０を、スパッタまたは蒸
着により塗布する。ステップＳＴ２では、石英膜２０上
にフォトレジスト２１をスピンコート法により塗布す
る。
【００２５】ステップＳＴ３では、光導波路１２，１３
に対応する位置に遮光部２２ａ，２２ｂの形成されたマ
スク２２をフォトレジスト２１の上方に配置し、フォト
リソグラフィー技術を用いてフォトレジスト２１の必要
な部分以外を除去し、レジストパターン２１ａ，２１ｂ
を形成する。ステップＳＴ４では、エッチングにより石
英膜２０のレジストパターン２１ａ，２１ｂが形成され
た部分以外を除去し、光導波路１２，１３を形成する。
このとき、レジストパターン２１ａ，２１ｂを光導波路
１２，１３上に少しだけ残しておく。
に対応する位置に遮光部２２ａ，２２ｂの形成されたマ
スク２２をフォトレジスト２１の上方に配置し、フォト
リソグラフィー技術を用いてフォトレジスト２１の必要
な部分以外を除去し、レジストパターン２１ａ，２１ｂ
を形成する。ステップＳＴ４では、エッチングにより石
英膜２０のレジストパターン２１ａ，２１ｂが形成され
た部分以外を除去し、光導波路１２，１３を形成する。
このとき、レジストパターン２１ａ，２１ｂを光導波路
１２，１３上に少しだけ残しておく。
【００２６】ステップＳＴ５では、スパッタ法により、
光導波路１２，１３と同じ厚さだけ、基板１１と同じ材
料で膜１４ａを基板１１上に形成する。このとき、同時
にパターン２１ａ，２１ｂ上にも同じ厚さの膜１４
ａ1 ，１４ａ2 が形成される。
光導波路１２，１３と同じ厚さだけ、基板１１と同じ材
料で膜１４ａを基板１１上に形成する。このとき、同時
にパターン２１ａ，２１ｂ上にも同じ厚さの膜１４
ａ1 ，１４ａ2 が形成される。
【００２７】図６に移り、ステップＳＴ６では、レジス
トパターン２１ａ，２１ｂをアセトンにより除去し、膜
１４ａのみを残す。ステップＳＴ７では、フォトリソグ
ラフィー技術を用いて光導波路１２以外の部分にレジス
ト２３を塗布する。ステップＳＴ８では、スパッタ法に
よりアルミナ膜２４を２５０Å形成する。このとき、光
導波路１２の上面にも同じ厚さのアルミナ膜２４ａが形
成される。
トパターン２１ａ，２１ｂをアセトンにより除去し、膜
１４ａのみを残す。ステップＳＴ７では、フォトリソグ
ラフィー技術を用いて光導波路１２以外の部分にレジス
ト２３を塗布する。ステップＳＴ８では、スパッタ法に
よりアルミナ膜２４を２５０Å形成する。このとき、光
導波路１２の上面にも同じ厚さのアルミナ膜２４ａが形
成される。
【００２８】ステップＳＴ９では、アセトンによりレジ
スト２３およびアルミナ膜２４を除去する。このとき、
光導波路１２上のアルミナ膜２４ａだけは残り、図１で
示した薄膜１２１となる。
スト２３およびアルミナ膜２４を除去する。このとき、
光導波路１２上のアルミナ膜２４ａだけは残り、図１で
示した薄膜１２１となる。
【００２９】ステップＳＴ１０では、膜１４ａと同じ材
料の膜１４ｂを形成する。膜１４ａおよび膜１４ｂによ
って、保護層１４が形成される。このように形成された
本形態の導波路型偏光分離素子１０に、光ファイバを用
いて特性を調べてみた。その結果、図１の光導波路１２
の入射口１２ａから光を入射した場合、光導波路１２の
出射口１２ｂからのＹ偏光の出射光量は０．４７％（−
２３．３ｄＢ）で、Ｘ偏光の出射光量は９９．６５％
（−０．０１５ｄＢ）であった。一方、光導波路１３の
出射口１３ｂからのＹ偏光の出射光量は９９．５３％
（−０．０２０ｄＢ）で、Ｘ偏光の出射光量は０．３５
％（−２４．６ｄＢ）であった。
料の膜１４ｂを形成する。膜１４ａおよび膜１４ｂによ
って、保護層１４が形成される。このように形成された
本形態の導波路型偏光分離素子１０に、光ファイバを用
いて特性を調べてみた。その結果、図１の光導波路１２
の入射口１２ａから光を入射した場合、光導波路１２の
出射口１２ｂからのＹ偏光の出射光量は０．４７％（−
２３．３ｄＢ）で、Ｘ偏光の出射光量は９９．６５％
（−０．０１５ｄＢ）であった。一方、光導波路１３の
出射口１３ｂからのＹ偏光の出射光量は９９．５３％
（−０．０２０ｄＢ）で、Ｘ偏光の出射光量は０．３５
％（−２４．６ｄＢ）であった。
【００３０】また、光導波路１３の入射口１３ａから光
を入射した場合には、光導波路１２の出射口１２ｂから
のＹ偏光の出射光量は９９．８７％（−０．００６ｄ
Ｂ）で、Ｘ偏光の出射光量は０．１０％（−３０．０ｄ
Ｂ）であった。一方、光導波路１３の出射口１３ｂから
のＹ偏光の出射光量は０．１３％（−２８．９ｄＢ）
で、Ｘ偏光の出射光量は９９．９０％（−０．００４ｄ
Ｂ）であった。
を入射した場合には、光導波路１２の出射口１２ｂから
のＹ偏光の出射光量は９９．８７％（−０．００６ｄ
Ｂ）で、Ｘ偏光の出射光量は０．１０％（−３０．０ｄ
Ｂ）であった。一方、光導波路１３の出射口１３ｂから
のＹ偏光の出射光量は０．１３％（−２８．９ｄＢ）
で、Ｘ偏光の出射光量は９９．９０％（−０．００４ｄ
Ｂ）であった。
【００３１】以上の結果から、一方の光導波路から入射
された光のＹ偏光およびＸ偏光を、消光比２０ｄＢ以上
の精度で別々の光導波路から取り出すことができること
が分かった。よって、通常の光導波路に薄膜１２を形成
するだけの簡単な構造により、高精度の偏光分離機能を
得ることができる。また、光導波路の光路長Ｌ1 は、偏
光の結合長の数倍程度でよいので、素子長を短くでき、
導波路型偏光分離素子１０全体を小型、軽量化すること
ができる。
された光のＹ偏光およびＸ偏光を、消光比２０ｄＢ以上
の精度で別々の光導波路から取り出すことができること
が分かった。よって、通常の光導波路に薄膜１２を形成
するだけの簡単な構造により、高精度の偏光分離機能を
得ることができる。また、光導波路の光路長Ｌ1 は、偏
光の結合長の数倍程度でよいので、素子長を短くでき、
導波路型偏光分離素子１０全体を小型、軽量化すること
ができる。
【００３２】なお、本形態では、光導波路１３の伝搬定
数を、薄膜１２１の形成された光導波路１２のＹ偏光に
対する伝搬定数Ｐ12Y と同じになるようにしたが、これ
をＸ偏光に対する伝搬定数Ｐ12X と同じになるようにし
てもよい。この場合、Ｘ偏光のみが光導波路１２，１３
間をパワー１００％で移行しながら伝搬する。このとき
の導波路型偏光分離素子１０の特性は、上述した例のＹ
偏光とＸ偏光とを入れ替えたものになる。ただし、偏光
分離機能としては同様の効果が得られる。
数を、薄膜１２１の形成された光導波路１２のＹ偏光に
対する伝搬定数Ｐ12Y と同じになるようにしたが、これ
をＸ偏光に対する伝搬定数Ｐ12X と同じになるようにし
てもよい。この場合、Ｘ偏光のみが光導波路１２，１３
間をパワー１００％で移行しながら伝搬する。このとき
の導波路型偏光分離素子１０の特性は、上述した例のＹ
偏光とＸ偏光とを入れ替えたものになる。ただし、偏光
分離機能としては同様の効果が得られる。
【００３３】また、本形態では、薄膜１２１を光導波路
１２の上面に形成するようにしたが、光導波路の導波方
向に平行な側面のうち、少なくとも何れか一つに形成し
てもよい。
１２の上面に形成するようにしたが、光導波路の導波方
向に平行な側面のうち、少なくとも何れか一つに形成し
てもよい。
【００３４】さらに、本形態では、線幅Ｗ2 を変えるこ
とにより光導波路１３の伝搬定数Ｐ 13を伝搬定数Ｐ12Y
と同じになるようにしたが、光導波路１３の屈折率の調
整によっても可能である。
とにより光導波路１３の伝搬定数Ｐ 13を伝搬定数Ｐ12Y
と同じになるようにしたが、光導波路１３の屈折率の調
整によっても可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、複屈折
性を有するように形成された単一モード型の第１の光導
波路と、伝搬定数が第１の光導波路の一方の偏光成分の
伝搬定数とほぼ一致するように形成された単一モード型
の第２の光導波路とを設けるようにしたので、簡単な構
造であり、製造も簡単でありながら、高精度の偏光分離
機能を得ることができる。
性を有するように形成された単一モード型の第１の光導
波路と、伝搬定数が第１の光導波路の一方の偏光成分の
伝搬定数とほぼ一致するように形成された単一モード型
の第２の光導波路とを設けるようにしたので、簡単な構
造であり、製造も簡単でありながら、高精度の偏光分離
機能を得ることができる。
【図１】本発明の導波路型偏光分離素子の構成を示す図
であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＺ−Ｚ線
に沿う断面図である。
であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＺ−Ｚ線
に沿う断面図である。
【図２】光導波路間を伝搬する光のパワーの特性の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図３】結合長比が１．３３の場合の光導波路間を伝搬
する光のパワーの特性を示す図である。
する光のパワーの特性を示す図である。
【図４】光導波路間の間隔に対する結合長比の特性を示
す図である。
す図である。
【図５】導波路型偏光分離素子の製造手順におけるステ
ップＳＴ１〜ＳＴ５を示す図である。
ップＳＴ１〜ＳＴ５を示す図である。
【図６】導波路型偏光分離素子の製造手順におけるステ
ップＳＴ６〜ＳＴ１０を示す図である。
ップＳＴ６〜ＳＴ１０を示す図である。
１０ 導波路型偏光分離素子 １１ 基板 １２，１３ 光導波路 １２ａ，１３ａ 入射口 １２ｂ，１３ｂ 出射口 １４ 保護層 １２１ 薄膜
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に２本の単一モード型の光導波路
を有する方向性結合型の導波路型偏光分離素子におい
て、 複屈折性を有するように形成された単一モード型の第１
の光導波路と、 伝搬定数が前記第１の光導波路の一方の偏光成分の伝搬
定数とほぼ一致するように形成された単一モード型の第
２の光導波路と、 を有することを特徴とする導波路型偏光分離素子。 - 【請求項２】 前記第１の光導波路および前記第２の光
導波路は、前記一方の偏光成分の結合長のほぼ奇数倍の
長さに形成されていることを特徴とする請求項１記載の
導波路型偏光分離素子。 - 【請求項３】 前記一方の偏光成分の結合長と他方の偏
光成分の結合長との結合長比に特定の奇数値を乗算した
値が偶数値になるように設定され、前記特定の奇数値を
一方の偏光成分の結合長に乗算した値が光路長となるよ
うに第１の光導波路および第２の光導波路が形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の導波路型偏光分離
素子。 - 【請求項４】 前記第１の光導波路の導波方向に平行な
側面のうちの少なくとも何れか一つに、前記第１の光導
波路よりも大きな屈折率の膜が形成されることにより、
前記複屈折性が持たされていることを特徴とする請求項
１記載の導波路型偏光分離素子。 - 【請求項５】 前記第２の光導波路の伝搬定数は、第２
の光導波路の線幅の大きさによって設定されていること
を特徴とする請求項１記載の導波路型偏光分離素子。 - 【請求項６】 前記第２の光導波路の伝搬定数は、第２
の光導波路の屈折率の値によって設定されていることを
特徴とする請求項１記載の導波路型偏光分離素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4434596A JPH09236718A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 導波路型偏光分離素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4434596A JPH09236718A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 導波路型偏光分離素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236718A true JPH09236718A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12688931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4434596A Pending JPH09236718A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 導波路型偏光分離素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09236718A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008084584A1 (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Nec Corporation | 光導波路素子および偏光分離方法 |
| WO2010134178A1 (ja) * | 2009-05-21 | 2010-11-25 | 三菱電機株式会社 | 光導波路型偏光子、それを用いた光スイッチング装置及びｑスイッチレーザ装置 |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP4434596A patent/JPH09236718A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008084584A1 (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Nec Corporation | 光導波路素子および偏光分離方法 |
| US7949212B2 (en) | 2007-01-12 | 2011-05-24 | Nec Corporation | Optical waveguide element and method for polarization splitting |
| WO2010134178A1 (ja) * | 2009-05-21 | 2010-11-25 | 三菱電機株式会社 | 光導波路型偏光子、それを用いた光スイッチング装置及びｑスイッチレーザ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040309 |