JPH10293223A - Light guide element - Google Patents

Light guide element

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JPH10293223A
JPH10293223A JP9117566A JP11756697A JPH10293223A JP H10293223 A JPH10293223 A JP H10293223A JP 9117566 A JP9117566 A JP 9117566A JP 11756697 A JP11756697 A JP 11756697A JP H10293223 A JPH10293223 A JP H10293223A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical waveguide
substrate
light
main surface
proton exchange
Prior art date
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Pending
Application number
JP9117566A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Yasuma
康浩 安間
Tomonori Ichikawa
智徳 市川
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FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10293223A publication Critical patent/JPH10293223A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent unnecessary polarized light in a substrate from being coupled with a light guide again, to obtain characteristics with a high extinction ratio, and to facilitate the manufacture and handling. SOLUTION: This light guide element has >=1 Y-shaped branch part and linear parts connecting to it on the main surface of a substrate 10 with electrooptic effect and also has electrodes 16 formed on the substrate surface in parallel to the light guides of the linear parts. A removing means for unnecessary light emitted from the light guides is provided not on the light guides. As this removing means, there are a proton exchange light guide film 14 for a case wherein a titanium heat diffusion light guide 12 is used, a light absorbing film and a titanium heat diffusion light guide film of metal for a case wherein a proton exchange light guide is used, etc.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光計測や光通信シ
ステムなどに用いる光導波路素子に関し、更に詳しく述
べると、電気光学効果を有する基板にY字状分岐部を有
する光導波路を設け、光導波路を伝搬する光のうち光導
波路から外に漏れる不必要光を除去して不必要光が光導
波路に戻らないような不必要光の除去手段を設けた光導
波路素子に関するものである。この光導波路素子は、例
えば光ファイバジャイロ用の光集積回路などに有用であ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide device for use in optical measurement and an optical communication system. More specifically, an optical waveguide having a Y-shaped branch portion is provided on a substrate having an electro-optical effect. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide element provided with unnecessary light removing means for removing unnecessary light leaking out of an optical waveguide from light propagating in a wave path and preventing unnecessary light from returning to the optical waveguide. This optical waveguide device is useful, for example, for an optical integrated circuit for an optical fiber gyro.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバを用いたセンシング技術とし
て、閉じた光ループをそれぞれ逆回りに伝搬した2光波
間に回転に比例した位相差が生じるというサニャック効
果を利用して回転角速度を検出する光ファイバジャイロ
がある。この光ファイバジャイロには幾つかの方式があ
るが、その一つに干渉方式とよばれるものがあり、これ
は、長尺の偏波面保存ファイバ又は単一モード光ファイ
バをコイル状に巻いてセンシングループとし、その中を
逆回りに伝搬した2光波の位相差(サニャックシフト)
を干渉検出する方式である。この位相差を効果的に検出
する技術として、例えば位相変調法がある。
2. Description of the Related Art As a sensing technique using an optical fiber, a light for detecting a rotational angular velocity utilizing a Sagnac effect in which a phase difference proportional to rotation is generated between two light waves that propagate in a closed optical loop in opposite directions. There is a fiber gyro. There are several types of optical fiber gyros, one of which is called an interference type, which is a long polarization-maintaining fiber or a single-mode optical fiber wound in a coil shape for sensing. A phase difference (Sagnac shift) between two light waves that propagates in the loop in the opposite direction
Is a method of detecting interference. As a technique for effectively detecting the phase difference, for example, there is a phase modulation method.

【0003】この種の光ファイバジャイロの基本構成を
図9に示す。光源(例えばSLD:スーパルミネッセン
トダイオード)80からの放射光を3dBカプラ81で
2等分配し、一方の光を偏光子82によって直線偏光化
して光分岐・結合部83で分岐させ、それぞれ光ファイ
バコイル84の両端から入射させる。2等分配した他方
の光は捨てるか、あるいはモニタ光として利用する。光
ファイバコイル84を逆回りした光は光分岐・結合部8
3で結合し、偏光子82を通り、3dBカプラ81で2
等分配され、一方が受光器(PD:フォトダイオード)
85に入って電気信号として検出される。光分岐・結合
部83と光ファイバコイル84との間には位相変調部8
6を設けて光波に位相変調をかけるように構成する。
FIG. 9 shows the basic configuration of this type of optical fiber gyro. Light emitted from a light source (for example, SLD: superluminescent diode) 80 is equally divided by a 3 dB coupler 81, one of the lights is linearly polarized by a polarizer 82, and branched by a light branching / coupling unit 83. The light enters from both ends of the fiber coil 84. The other light split equally is discarded or used as monitor light. The light that has turned around the optical fiber coil 84 in the opposite direction
3 and pass through the polarizer 82,
Equally distributed, one of which is a light receiver (PD: photodiode)
85 and is detected as an electric signal. A phase modulation unit 8 is provided between the optical branching / coupling unit 83 and the optical fiber coil 84.
6 is provided so as to apply phase modulation to the light wave.

【0004】ここで光分岐・結合部83は、電気光学効
果を有する基板88に形成したY字状分岐部をもつ光導
波路であり、位相変調部86は、同じ基板88に形成し
た直線状部の光導波路に並行に設けた複数個(ここでは
4個)の電極89からなる。基板材料としては、例えば
ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )結晶などが用いられ
る。光導波路は、チタン熱拡散法やプロトン交換法によ
って形成する。通常、この種の光導波路素子では、偏光
依存性を持つために、取り扱う光は直線偏光となる。特
に、光ファイバジャイロ用の光導波路素子の場合には、
要求される特性上、高消光比の直線偏光が伝搬するよう
に偏光子82による偏光調整機能が備えられている。
Here, the light branching / coupling portion 83 is an optical waveguide having a Y-shaped branch portion formed on a substrate 88 having an electro-optic effect, and the phase modulation portion 86 is formed of a linear portion formed on the same substrate 88. (In this case, four electrodes) provided in parallel to the optical waveguides. As the substrate material, for example, lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal or the like is used. The optical waveguide is formed by a titanium heat diffusion method or a proton exchange method. Normally, this type of optical waveguide element has linear polarization, because it has polarization dependence. In particular, in the case of an optical waveguide element for an optical fiber gyro,
Due to the required characteristics, the polarizer 82 is provided with a polarization adjusting function so that linearly polarized light having a high extinction ratio propagates.

【0005】サニャックシフトの検出は、例えば次のよ
うにして行う。位相変調部86の電極に正弦波発振回路
91から正弦波を印加して変調すると共に、鋸歯状波発
生回路92から鋸歯状波を供給して重畳する。鋸歯状波
の振幅を適当な値に設定すると、その周波数だけ光波周
波数をシフトさせたのと等価にできる。このようにする
と、2つの光導波路を通る両光は光ファイバコイル84
中を異なる周波数で伝搬することとなり、受光器85で
は位相差をもつ。受光器85からの受光信号と正弦波発
振回路91からの参照信号とを用いて、デモジュレータ
93により、前記の位相差でサニャックシフトを打ち消
すように、上記鋸歯状波の周波数に帰還をかける。それ
によって入力回転角速度に比例した周波数が得られ、そ
れがジャイロ出力となる。
The Sagnac shift is detected, for example, as follows. A sine wave is applied from the sine wave oscillating circuit 91 to the electrodes of the phase modulating section 86 for modulation, and a saw-tooth wave is supplied from the saw-tooth wave generating circuit 92 and superimposed. Setting the amplitude of the sawtooth wave to an appropriate value can be equivalent to shifting the light wave frequency by that frequency. In this way, both lights passing through the two optical waveguides are transmitted to the optical fiber coil 84.
The light propagates through the inside at different frequencies, and the photodetector 85 has a phase difference. Using the light receiving signal from the light receiving device 85 and the reference signal from the sine wave oscillating circuit 91, the demodulator 93 feeds back the frequency of the sawtooth wave so as to cancel the Sagnac shift by the phase difference. As a result, a frequency proportional to the input rotational angular velocity is obtained, which becomes a gyro output.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の光導波路素子で
は、単一偏光のみを光導波路で導波しているために、分
離された不必要な偏光成分は基板中に放射光として放射
される。この放射光が基板内で干渉し合って再び光導波
路や接続すべき光ファイバに結合した場合には、それが
ノイズとなり、消光比を劣化させる。例えば、光ファイ
バジャイロに適用した場合には、ジャイロ信号にノイズ
が乗り、測定精度の劣化をもたらすことになる。
In the conventional optical waveguide device, since only single polarized light is guided by the optical waveguide, the separated unnecessary polarized light component is radiated as radiation into the substrate. . If the emitted light interferes with each other in the substrate and is coupled again to the optical waveguide or the optical fiber to be connected, it becomes noise and degrades the extinction ratio. For example, when the present invention is applied to an optical fiber gyro, noise is added to the gyro signal, and the measurement accuracy is deteriorated.

【0007】このような課題を解決する対策として、基
板に光導波路に対して直交する溝を設けて基板の内部を
伝搬する光を遮断する技術が提案されている(特開平7
−181045号公報参照)。しかし基板の厚みは通常
1mm程度と薄く、それに光の伝搬を阻止するような深さ
の溝加工を施すことは煩瑣で且つ困難であるし、しかも
基板の機械的強度が著しく低下するため破損し易くな
る。
As a countermeasure for solving such a problem, a technique has been proposed in which a groove is provided in the substrate at right angles to the optical waveguide to block light propagating inside the substrate (Japanese Patent Application Laid-Open No. H7-1995).
181405). However, the thickness of the substrate is usually as thin as about 1 mm, and it is cumbersome and difficult to form a groove having such a depth as to block the propagation of light. It will be easier.

【0008】本発明の目的は、基板中の不必要偏光が再
び光導波路に結合するのを防止し、消光比の高い特性を
実現でき、作製や取り扱いも容易な光導波路素子を提供
することである。本発明の他の目的は、高精度な角速度
の測定が実現できるように、光導波路から放射される不
必要光が戻り光となってジャイロ信号にノイズとして重
畳されないように、不必要光の除去機能をもたせた光フ
ァイバジャイロ用の光導波路素子を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide an optical waveguide device which prevents unnecessary polarized light in a substrate from being coupled to the optical waveguide again, realizes a characteristic having a high extinction ratio, and is easy to manufacture and handle. is there. Another object of the present invention is to remove unnecessary light so that unnecessary light emitted from the optical waveguide is returned as light and is not superimposed on the gyro signal as noise so that highly accurate measurement of angular velocity can be realized. An object of the present invention is to provide an optical waveguide device for an optical fiber gyro having a function.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学効果
をもつ基板の主面に、1つ以上のY字状分岐部とそれに
連続する複数の直線状部を有する光導波路を形成すると
共に、その1つ以上の直線状部の光導波路に並行して基
板表面に電極を形成した光導波路素子である。ここで本
発明では、光導波路以外の部分に、該光導波路から放射
する不必要光の除去手段を設ける。この除去手段として
は、チタン熱拡散光導波路を用いた場合におけるプロト
ン交換光導波膜や金属の光吸収膜、プロトン交換光導波
路を用いた場合における金属の光吸収膜やチタン熱拡散
光導波膜などがある。
According to the present invention, an optical waveguide having at least one Y-shaped branch portion and a plurality of linear portions connected thereto is formed on a main surface of a substrate having an electro-optical effect. , An optical waveguide element in which an electrode is formed on a substrate surface in parallel with one or more of the linear waveguides. Here, in the present invention, means for removing unnecessary light radiated from the optical waveguide is provided in a portion other than the optical waveguide. Examples of the removing means include a proton exchange optical waveguide film and a metal light absorption film when using a titanium heat diffusion optical waveguide, a metal light absorption film and a titanium heat diffusion optical waveguide film when using a proton exchange optical waveguide. There is.

【0010】電気光学効果をもつ基板としては、例えば
ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )結晶やタンタル酸リ
チウム(LiTaO3 )の結晶が好適である。光導波路
素子に入射する偏光は25dB程度であるが、例えば光
ファイバジャイロが高精度で機能するためには、50d
B程度の偏光を作り出す必要がある。本発明では、不必
要光を除去することで、要求性能を満たし得る高消光比
を実現している。
As a substrate having an electro-optical effect, for example, lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal or lithium tantalate (LiTaO 3 ) crystal is preferable. The polarization incident on the optical waveguide device is about 25 dB. For example, in order for the optical fiber gyro to function with high accuracy, 50 d is required.
It is necessary to produce B-polarized light. In the present invention, a high extinction ratio that can satisfy required performance is realized by removing unnecessary light.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図1及び図
2に示す。図1は光導波路素子の平面図、図2のAはそ
のx1 −x1 断面図、Bはx2 −x2 断面図である。こ
れは、電気光学効果をもつ基板10の主面に、チタン熱
拡散法によってY字状分岐部及び直線状部の光導波路1
2を形成し、それ以外の基板主面の一部もしくは全部に
前記チタン熱拡散光導波路に近接してプロトン交換法に
より前記光導波路からの漏洩光用の二次元光導波領域1
4(図1及び図2において点々を付して表す)を形成し
た構成の光導波路素子である。光導波路12の直線状部
に並行して複数個(ここでは4個)の変調用電極16を
形成する。ここでプロトン交換法による二次元光導波領
域14は、入出射端側ではチタン熱拡散光導波路12か
ら離れているが、それ以外の大部分ではチタン熱拡散光
導波路12に接するようなパターンで形成する。なお基
板10は、その両端面を適度の角度に斜切した形状とす
ることで、光が入出射する際の端部での反射戻り光を防
止している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention is shown in FIGS. Figure 1 is a plan view, A is its x 1 -x 1 cross-sectional view of FIG. 2, B is x 2 -x 2 cross-sectional view of the optical waveguide device. This is because the main surface of the substrate 10 having the electro-optic effect is formed on the optical waveguide 1 having the Y-shaped branch portion and the linear portion by the titanium thermal diffusion method.
The two-dimensional optical waveguide region 1 for leaking light from the optical waveguide is formed on a part or all of the other main surface of the substrate in proximity to the titanium thermal diffusion optical waveguide by a proton exchange method.
4 (indicated by dots in FIGS. 1 and 2). A plurality (four in this case) of modulation electrodes 16 are formed in parallel with the linear portion of the optical waveguide 12. Here, the two-dimensional optical waveguide region 14 formed by the proton exchange method is separated from the titanium heat diffusion optical waveguide 12 on the input / output end side, but is formed in a pattern that is in contact with the titanium heat diffusion optical waveguide 12 in most other portions. I do. In addition, the substrate 10 has a shape in which both end surfaces are beveled at an appropriate angle to prevent reflected return light at an end when light enters and exits.

【0012】XカットLiNbO3 基板10に形成した
チタン熱拡散光導波路12は、低消光比である入射光
(TEモード光及びTMモード光)をそのまま伝搬する
のに対し、プロトン交換光導波領域14はTEモード光
のみを伝搬する。チタン熱拡散光導波路12の一端より
入射した光のうちTMモード光はそのままチタン熱拡散
光導波路12のパターン通りに伝搬するが、TEモード
光は、隣接して形成されているプロトン交換光導波領域
14の影響で横方向の閉じ込めが無いままチタン熱拡散
光導波路12の外に放射される。そしてプロトン交換光
導波領域14を伝搬し、光ファイバに結合することな
く、基板10の外に放射されることになる。このため、
プロトン交換光導波領域14は偏光子として機能すると
共に、不必要光の除去機能を果たすことになる。なお前
述のように、プロトン交換光導波領域14がチタン熱拡
散光導波路12の入出射端近傍で該チタン熱拡散光導波
路12から離れるように形成しているのは、プロトン交
換光導波領域14を伝搬する光が光ファイバに結合しな
いようにするためである。
The titanium heat diffusion optical waveguide 12 formed on the X-cut LiNbO 3 substrate 10 transmits incident light (TE mode light and TM mode light) having a low extinction ratio as it is, while the proton exchange optical waveguide region 14 Propagates only TE mode light. Among the light incident from one end of the titanium heat diffusion optical waveguide 12, the TM mode light propagates as it is according to the pattern of the titanium heat diffusion optical waveguide 12, while the TE mode light transmits the proton exchange optical waveguide region formed adjacently. Due to the influence of 14, the light is radiated out of the titanium heat diffusion optical waveguide 12 without any lateral confinement. Then, the light propagates through the proton exchange optical waveguide region 14 and is emitted outside the substrate 10 without being coupled to the optical fiber. For this reason,
The proton exchange optical waveguide region 14 functions as a polarizer and performs a function of removing unnecessary light. As described above, the proton exchange optical waveguide region 14 is formed so as to be separated from the titanium heat diffusion optical waveguide 12 near the input / output end of the titanium heat diffusion optical waveguide 12 because the proton exchange optical waveguide region 14 is This is to prevent the propagating light from being coupled to the optical fiber.

【0013】TMモード光は、チタン熱拡散光導波路1
2のみを伝搬することになるため、プロトン交換光導波
領域14の伝搬に比較して伝搬損失が小さく、またプロ
トン交換法で見られるような材料物性値(電気光学定
数)の低下も無いため、低電圧で駆動することが可能と
なる。また、光導波路長全体が偏光子として機能するた
めに、素子を小型化することが可能である。なおZカッ
ト基板を用いる場合にはTEモード光を利用することに
なる。
The TM mode light is transmitted through a titanium heat diffusion optical waveguide 1.
2, the propagation loss is smaller than the propagation in the proton exchange optical waveguide region 14, and there is no decrease in the material properties (electro-optic constant) as seen in the proton exchange method. Driving at a low voltage becomes possible. In addition, since the entire length of the optical waveguide functions as a polarizer, the device can be downsized. When a Z-cut substrate is used, TE mode light is used.

【0014】本発明の他の実施形態を図3及び図4に示
す。図3は光導波路素子の平面図、図4のAはそのx3
−x3 断面図、Bはx4 −x4 断面図である。これは、
電気光学効果をもつ基板20の主面に、チタン熱拡散法
又はプロトン交換法によりY字状分岐部とそれに連続す
る複数の直線状部とを有する光導波路22を形成し、金
属薄膜による光吸収膜24(図3及び図4において斜線
を付して表す)を、電極を兼ねるように形成した光導波
路素子である。光吸収膜24は、基板20の主面の大部
分を覆うように設ける。一方の端部からY字状分岐部ま
ではほぼ全面に設け、直線状部(他方の端部まで)では
直線状部近傍を除くようにし、合計3個のパターンに分
離することで変調用電極として機能できるようにしてい
る。
Another embodiment of the present invention is shown in FIGS. Figure 3 is a plan view of the optical waveguide device, A in FIG. 4 is the x 3
-X 3 cross-sectional view, B is x 4 -x 4 cross-sectional view. this is,
An optical waveguide 22 having a Y-shaped branch portion and a plurality of linear portions continuous with the Y-shaped branch portion is formed on the main surface of the substrate 20 having an electro-optic effect by a titanium heat diffusion method or a proton exchange method, and light absorption by a metal thin film is performed. This is an optical waveguide device in which the film 24 (shown by hatching in FIGS. 3 and 4) also serves as an electrode. The light absorbing film 24 is provided so as to cover most of the main surface of the substrate 20. The modulation electrode is provided on almost the entire surface from one end to the Y-shaped branch portion, and the linear portion (up to the other end) is excluding the vicinity of the linear portion. So that it can function as

【0015】偏波面保存ファイバから入射した楕円偏光
は、XカットLiNbO3 基板20上に形成されたプロ
トン交換光導波路22内をTEモード光のみが伝搬す
る。光導波路22から漏れ出た不必要光は、金属薄膜か
らなる光吸収膜24で吸収される。これは、金属薄膜を
形成した光導波路内の伝搬光の損失をTMモード光とT
Eモード光について比較すると、TMモード光の伝搬損
失がTEモード光の伝搬損失よりも著しく増大するため
である。このようにしてTMモード光は吸収除去され、
偏光子として機能し、且つ不必要光は迷光とならず、従
って光導波路や光ファイバに戻ることはない。なお、Z
カット基板を用いる場合も同様に、TEモード光を利用
する。
As for the elliptically polarized light incident from the polarization maintaining fiber, only the TE mode light propagates in the proton exchange optical waveguide 22 formed on the X-cut LiNbO 3 substrate 20. Unnecessary light leaked from the optical waveguide 22 is absorbed by the light absorbing film 24 made of a metal thin film. This is because the loss of propagating light in the optical waveguide on which the metal thin film is formed is reduced by TM mode light and T
This is because, when comparing the E mode light, the propagation loss of the TM mode light is significantly larger than the propagation loss of the TE mode light. In this way, the TM mode light is absorbed and removed,
It functions as a polarizer, and unnecessary light does not become stray light, and therefore does not return to the optical waveguide or optical fiber. Note that Z
Similarly, when a cut substrate is used, TE mode light is used.

【0016】金属薄膜からなる光吸収膜は、図4に示す
ように光導波路と同じ主面のみに形成してもよいが、図
5に示すように両方の主面に設けてもよく、図6に示す
ように側面にも設けてもよい。各図において、光吸収膜
を符号24で示す。
The light absorbing film made of a metal thin film may be formed only on the same main surface as the optical waveguide as shown in FIG. 4, or may be provided on both main surfaces as shown in FIG. As shown in FIG. In each figure, the light absorbing film is indicated by reference numeral 24.

【0017】ここで金属薄膜としては、例えば金などが
好ましい。光導波路外への光波の電磁界分布(漏れ)を
考慮すると、1000Å程度で光吸収は飽和するため、
膜厚は1000Å程度以上あれば十分である。金薄膜の
下地としてクロム薄膜を設けてもよい。これら金属薄膜
は蒸着法やスパッタ法などで形成できる。
Here, as the metal thin film, for example, gold is preferable. Considering the electromagnetic field distribution (leakage) of the light wave out of the optical waveguide, the light absorption is saturated at about 1000 °,
A film thickness of about 1000 ° or more is sufficient. A chromium thin film may be provided as a base of the gold thin film. These metal thin films can be formed by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like.

【0018】本発明の更に他の実施形態を図7及び図8
に示す。図7は光導波路素子の平面図、図8のAはその
5 −x5 断面図、Bはx6 −x6 断面図である。これ
は、電気光学効果をもつ基板30の主面に、プロトン交
換法によりY字状分岐部とそれに連続する複数の直線状
部とを有する光導波路32を形成し、その光導波路32
内の伝搬光とエネルギー的に結合しない距離だけ分離し
て、チタン熱拡散法により漏洩光用の光導波領域34
(図7及び図8において点々を付して表す)を形成する
構成である。光導波路32の直線状部の近傍には位相変
調用電極36を形成する。
FIGS. 7 and 8 show still another embodiment of the present invention.
Shown in Figure 7 is a plan view of the optical waveguide device, A is its x 5 -x 5 cross-sectional view of FIG. 8, B is x 6 -x 6 cross-sectional view. That is, an optical waveguide 32 having a Y-shaped branch portion and a plurality of linear portions continuous with the Y-shaped branch portion is formed on the main surface of a substrate 30 having an electro-optical effect by the proton exchange method.
The optical waveguide region 34 for leaked light is separated by a distance that does not couple energetically with the propagating light inside,
(Represented by dots in FIGS. 7 and 8). A phase modulation electrode 36 is formed near the linear portion of the optical waveguide 32.

【0019】偏波面保存ファイバから入射した楕円偏光
は、XカットLiNbO3 基板30上に形成されたプロ
トン交換光導波路32によりTEモード光のみが該光導
波路32内を伝搬する。光導波路32から漏れ出た不必
要光(TMモード光)は、チタン熱拡散光導波領域34
に閉じ込められる。これは、TMモード光にとっては、
プロトン交換光導波路の有無は伝搬に影響せず、それが
基板30に漏れ出て、チタン熱拡散光導波領域34に達
すると、そこはTMモード光にとっては伝搬するのに好
ましい領域であるので閉じ込められたまま漏れ出ないた
めである。このようにしてTMモード光は除去され、偏
光子として機能し、且つ不必要光は閉じ込められて光導
波路や光ファイバに戻ることはない。なお、Zカット基
板を用いる場合には、TMモード光を利用することにな
る。
With respect to the elliptically polarized light incident from the polarization-maintaining fiber, only the TE mode light propagates through the optical waveguide 32 by the proton exchange optical waveguide 32 formed on the X-cut LiNbO 3 substrate 30. Unnecessary light (TM mode light) leaking from the optical waveguide 32 is transmitted to the titanium heat diffusion optical waveguide region 34.
Trapped in This is for TM mode light.
The presence or absence of the proton exchange optical waveguide does not affect the propagation, and when it leaks into the substrate 30 and reaches the titanium heat diffusion optical waveguide region 34, it is a preferable region for the TM mode light to propagate. This is to prevent leakage. In this way, the TM mode light is removed and functions as a polarizer, and unnecessary light is confined and does not return to the optical waveguide or the optical fiber. When a Z-cut substrate is used, TM mode light is used.

【0020】プロトン交換光導波路32とチタン熱拡散
光導波領域34とのギャップは、使用波長にもよるが、
通常、10〜20μm程度に設定すればよい。使用波長
(例えば0.8〜1.55μm)に対して、その3〜5
倍程度以上は必要である。
The gap between the proton exchange optical waveguide 32 and the titanium heat diffusion optical waveguide region 34 depends on the wavelength used.
Usually, it may be set to about 10 to 20 μm. For the wavelength used (for example, 0.8 to 1.55 μm), 3 to 5
About twice or more is necessary.

【0021】[0021]

【実施例】図1及び図2に示す構成の光導波路素子を、
次のような手順で作製した。電気光学効果をもつ基板と
して厚さ1mmのXカットLiNbO3 ウエハを用意し
た。フォトリソグラフィ技術を利用して光導波路パター
ンに幅3μm、厚さ500Åのチタン薄膜を形成し、そ
のウエハを電気炉内に収容して温度1000℃、保持時
間6時間の条件で基板中にチタンを熱拡散させること
で、チタン熱拡散光導波路を形成した。次にフォトリソ
グラフィ技術を用いて、チタン熱拡散光導波路の部分
と、該光導波路の入出射端面近傍を除いたほぼ全面に、
安息香酸溶液を用いて250℃、2時間のプロトン交換
を行い、その後、400℃で2時間アニールを行うこと
でプロトン交換光導波領域を形成した。その後、チタン
熱拡散光導波路の直線状部に並行して2対の金電極を蒸
着により形成した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An optical waveguide device having the structure shown in FIGS.
It was produced in the following procedure. An X-cut LiNbO 3 wafer having a thickness of 1 mm was prepared as a substrate having an electro-optic effect. Using a photolithography technique, a titanium thin film having a width of 3 μm and a thickness of 500 ° is formed on the optical waveguide pattern, and the wafer is accommodated in an electric furnace at a temperature of 1000 ° C. for a holding time of 6 hours. By heat diffusion, a titanium heat diffusion optical waveguide was formed. Next, using a photolithography technique, the portion of the titanium heat diffusion optical waveguide, and almost the entire surface except for the input / output end faces of the optical waveguide,
Proton exchange was performed at 250 ° C. for 2 hours using a benzoic acid solution, and then annealing was performed at 400 ° C. for 2 hours to form a proton-exchange optical waveguide region. Thereafter, two pairs of gold electrodes were formed by vapor deposition in parallel with the linear portions of the titanium heat diffusion optical waveguide.

【0022】このようにして作製した光導波路素子は、
伝搬損失が0.1dB/cm、消光比が50dBの優れた
特性を呈するものであった。
The optical waveguide device thus manufactured is
It exhibited excellent characteristics with a propagation loss of 0.1 dB / cm and an extinction ratio of 50 dB.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は上記のように構成した光導波路
素子であるから、光導波路によって単一偏光のみを導波
し、不必要な偏光成分は基板中に放射光として放射され
るが、その不必要偏光が除去されて再び光導波路に戻る
のを防止できるため、消光比の高い特性を実現できる。
Since the present invention is an optical waveguide device configured as described above, only single polarized light is guided by the optical waveguide, and unnecessary polarized light components are emitted as radiation light into the substrate. Since it is possible to prevent the unnecessary polarized light from being removed and returning to the optical waveguide again, characteristics with a high extinction ratio can be realized.

【0024】また本発明の光導波路素子を光ファイバジ
ャイロに適用すると、光導波路から基板への放射光が再
び光導波路や接続すべき光ファイバに結合することがな
いため、ジャイロ信号に不必要偏光がノイズとして重畳
されることはなく、高精度で角速度の測定を実現でき
る。
Further, when the optical waveguide device of the present invention is applied to an optical fiber gyro, the radiated light from the optical waveguide to the substrate does not couple again to the optical waveguide or the optical fiber to be connected. Is not superimposed as noise, and the angular velocity can be measured with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る光導波路素子の一実施形態を示す
平面図。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of an optical waveguide device according to the present invention.

【図2】そのx1 −x1 及びx2 −x2 断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of x 1 -x 1 and x 2 -x 2 thereof.

【図3】本発明に係る光導波路素子の他の実施形態を示
す平面図。
FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the optical waveguide device according to the present invention.

【図4】そのx3 −x3 及びx4 −x4 断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along lines x 3 -x 3 and x 4 -x 4 .

【図5】本発明に係る光導波路素子の他の実施形態を示
す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the optical waveguide device according to the present invention.

【図6】本発明に係る光導波路素子の他の実施形態を示
す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the optical waveguide device according to the present invention.

【図7】本発明に係る光導波路素子の更に他の実施形態
を示す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing still another embodiment of the optical waveguide device according to the present invention.

【図8】そのx5 −x5 及びx6 −x6 断面図。[8] The x 5 -x 5 and x 6 -x 6 cross-sectional view.

【図9】光ファイバジャイロの一例を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory view showing an example of an optical fiber gyro.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電気光学効果をもつ基板 12 チタン熱拡散光導波路 14 プロトン交換光導波領域 16 変調用電極 Reference Signs List 10 Substrate having electro-optic effect 12 Titanium heat diffusion optical waveguide 14 Proton exchange optical waveguide region 16 Modulation electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気光学効果をもつ基板の主面に、1つ
以上のY字状分岐部とそれに連続する複数の直線状部と
を有する光導波路を形成すると共に、その1つ以上の直
線状部の光導波路に並行して基板表面に電極を形成した
光導波路素子において、 Y字状分岐部及び直線状部の光導波路はチタン熱拡散法
によって形成され、該光導波路以外の基板主面の一部も
しくは全部に、前記光導波路に隣接し且つその入出射端
からは離れるようなパターンに、前記光導波路からの漏
洩光用の二次元光導波領域をプロトン交換法により形成
したことを特徴とする光導波路素子。
An optical waveguide having at least one Y-shaped branch portion and a plurality of linear portions connected thereto is formed on a main surface of a substrate having an electro-optic effect, and at least one straight line is formed. In an optical waveguide device having an electrode formed on the surface of a substrate in parallel with the optical waveguide of the Y-shaped portion, the Y-shaped branch portion and the optical waveguide of the linear portion are formed by a titanium thermal diffusion method, and the main surface of the substrate other than the optical waveguide is formed. A part or all of the two-dimensional optical waveguide region for leaking light from the optical waveguide is formed by a proton exchange method in a pattern adjacent to the optical waveguide and away from the input / output end thereof. An optical waveguide element.
【請求項2】 電気光学効果をもつ基板の主面に、1つ
以上のY字状分岐部とそれに連続する複数の直線状部と
を有する光導波路を形成すると共に、その1つ以上の直
線状部の光導波路に並行して基板表面に電極を形成した
光導波路素子において、 基板の少なくとも光導波路を形成した方の主面の大部分
を覆うように、金属からなる光吸収膜を電極を兼ねて形
成し、前記光導波路からの漏洩光を吸収することを特徴
とする光導波路素子。
2. An optical waveguide having at least one Y-shaped branch portion and a plurality of linear portions continuous therewith is formed on a main surface of a substrate having an electro-optic effect, and at least one straight line is formed. In an optical waveguide element having an electrode formed on the surface of a substrate in parallel with the optical waveguide of the shape, a light absorbing film made of metal is applied to the electrode so as to cover at least most of the main surface of the substrate on which the optical waveguide is formed. An optical waveguide element, which is also formed and absorbs light leaked from the optical waveguide.
【請求項3】 光導波路が、チタン熱拡散法又はプロト
ン交換法により形成されている請求項2記載の光導波路
素子。
3. The optical waveguide device according to claim 2, wherein the optical waveguide is formed by a titanium heat diffusion method or a proton exchange method.
【請求項4】 電気光学効果をもつ基板の主面に、1つ
以上のY字状分岐部とそれに連続する複数の直線状部と
を有する光導波路を形成すると共に、その1つ以上の直
線状部の光導波路に並行して基板表面に電極を形成した
光導波路素子において、 光導波路はプロトン交換法で形成され、該光導波路以外
の基板主面の一部もしくは全部に、前記光導波路内の伝
搬光とエネルギー的に結合しない距離だけ分離して、前
記光導波路からの漏洩光用の二次元光導波路をチタン熱
拡散法によって形成したことを特徴とする光導波路素
子。
4. An optical waveguide having at least one Y-shaped branch portion and a plurality of linear portions connected thereto is formed on a main surface of a substrate having an electro-optic effect, and at least one straight line is formed. In an optical waveguide device in which an electrode is formed on the substrate surface in parallel with the optical waveguide of the shape portion, the optical waveguide is formed by a proton exchange method, and a part or all of the main surface of the substrate other than the optical waveguide is provided inside the optical waveguide. A two-dimensional optical waveguide for leaking light from said optical waveguide formed by a titanium thermal diffusion method, separated by a distance that does not couple energy with said propagating light.
【請求項5】 基板が、LiNbO3 又はLiTaO3
からなる請求項1乃至4記載の光導波路素子。
5. The method according to claim 1, wherein the substrate is LiNbO 3 or LiTaO 3.
5. The optical waveguide device according to claim 1, comprising:
【請求項6】 光導波路のY字状分岐部の両方の分岐枝
に連なる直線状部の光導波路に並行して位相変調用電極
を設け、それら両方の直線状部の端間に光ファイバルー
プの両端末を接続することで光ファイバジャイロが構成
される光ファイバジャイロ用である請求項1乃至5記載
の光導波路素子。
6. A phase modulation electrode is provided in parallel with an optical waveguide of a linear portion connected to both branch branches of a Y-shaped branch portion of an optical waveguide, and an optical fiber loop is provided between both ends of the linear portion. 6. The optical waveguide device according to claim 1, wherein the optical waveguide device is used for an optical fiber gyro configured by connecting both terminals.
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