JPH11153719A - プレーナ導波路ターニングミラーを有する光集積回路 - Google Patents
プレーナ導波路ターニングミラーを有する光集積回路Info
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- JPH11153719A JPH11153719A JP10262182A JP26218298A JPH11153719A JP H11153719 A JPH11153719 A JP H11153719A JP 10262182 A JP10262182 A JP 10262182A JP 26218298 A JP26218298 A JP 26218298A JP H11153719 A JPH11153719 A JP H11153719A
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- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B2006/12104—Mirror; Reflectors or the like
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、プレーナ導波路ターニングミラー
を有する光集積回路を提供する。 【解決手段】 プレーナ導波路の端面により形成された
ターニングミラーをもつ光集積回路は、ターニングミラ
ー偏向面を形成する。より具体的には、光集積回路はク
ラッド層内に形成されたプレーナ光導波路を含み、その
場合プレーナ導波路は間隙のような領域に隣接して配置
された偏向器端面を有する。プレーナ導波路と領域の屈
折率は、所望の屈折率不連続を生じるよう、約１．３よ
り小さくない比率にある。この屈折率不連続と導波路の
方向に対し垂直に延びる軸に対し、２４°ないし６７°
の範囲の角度で、偏向器端面を配置することを組合せる
ことにより、光信号の有利な偏向が可能になる。
を有する光集積回路を提供する。 【解決手段】 プレーナ導波路の端面により形成された
ターニングミラーをもつ光集積回路は、ターニングミラ
ー偏向面を形成する。より具体的には、光集積回路はク
ラッド層内に形成されたプレーナ光導波路を含み、その
場合プレーナ導波路は間隙のような領域に隣接して配置
された偏向器端面を有する。プレーナ導波路と領域の屈
折率は、所望の屈折率不連続を生じるよう、約１．３よ
り小さくない比率にある。この屈折率不連続と導波路の
方向に対し垂直に延びる軸に対し、２４°ないし６７°
の範囲の角度で、偏向器端面を配置することを組合せる
ことにより、光信号の有利な偏向が可能になる。
Description
【０００１】本発明の分野 本発明は光信号をプレーナ導波路に出し入れするための
ターニングミラーを用いたシリカ光回路のような光集積
回路に係る。
ターニングミラーを用いたシリカ光回路のような光集積
回路に係る。
【０００２】本発明の背景 光信号を直接処理するための光集積回路は、光ファイバ
通信が次第にケーブル及びマイクロ波伝送リンクに置き
代るにつれ、重要になってきた。光集積デバイスは、比
較的低価格でコンパクトな寸法をもつシリカ光回路とし
て実現するのが有利である。シリカ光回路はシリコン基
板上に形成された集積ガラス導波路構造を用いる。その
ようなデバイスの基本的な構造については、シー・エイ
チ・ヘンリー（Ｃ．Ｈ．Ｈｅｎｒｙ）ら，“ハイブリッ
ド光パッケージのためのシリコン上のガラス導波路”７
ジャーナル・ライトウェーブ・テクノロジー（Ｊ．Ｌｉ
ｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．）、１５３０−１５
３９頁（１９８９）（ヘンリー（Ｈｅｎｒｙ）らの引用
文献）に述べられている。この文献はここに参照文献と
して含まれている。
通信が次第にケーブル及びマイクロ波伝送リンクに置き
代るにつれ、重要になってきた。光集積デバイスは、比
較的低価格でコンパクトな寸法をもつシリカ光回路とし
て実現するのが有利である。シリカ光回路はシリコン基
板上に形成された集積ガラス導波路構造を用いる。その
ようなデバイスの基本的な構造については、シー・エイ
チ・ヘンリー（Ｃ．Ｈ．Ｈｅｎｒｙ）ら，“ハイブリッ
ド光パッケージのためのシリコン上のガラス導波路”７
ジャーナル・ライトウェーブ・テクノロジー（Ｊ．Ｌｉ
ｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．）、１５３０−１５
３９頁（１９８９）（ヘンリー（Ｈｅｎｒｙ）らの引用
文献）に述べられている。この文献はここに参照文献と
して含まれている。
【０００３】典型的な場合、シリカ光回路において、シ
リコン基板にはＳｉＯ2 のベース層が形成され、ドープ
されたシリカガラスの薄いコア層をＳｉＯ2 層上に、堆
積させる。コア層は標準的なフォトリソグラフィ技術を
用いて、所望の導波路構造に構成できる。次に、ドープ
されたシリカガラスの層を、上部クラッドとして働くよ
うに、コア層上に堆積させる。更に、シリカ光回路構造
内で光信号を導くのに加え、所望のように信号処理をす
るために、従来のシリカ光回路内に、多くの受動光回路
部品が形成されてきた。たとえば、低域通過、高域通
過、帯域通過及びノッチフィルタ、カプラ、マルチプレ
クサ及びデマルチプレクサが含まれる。シリカ光回路内
に形成される典型的な受動光部品の構成については、た
とえば、エイチ・エム・プレスビイ（Ｈ．Ｍ．Ｐｒｅｓ
ｂｙ）、“シリカ光集積回路”（ＳＰＩＥオプティカル
・エンジニアリングプレス、ベリンガム、ワシントン１
９９６）に述べられている。
リコン基板にはＳｉＯ2 のベース層が形成され、ドープ
されたシリカガラスの薄いコア層をＳｉＯ2 層上に、堆
積させる。コア層は標準的なフォトリソグラフィ技術を
用いて、所望の導波路構造に構成できる。次に、ドープ
されたシリカガラスの層を、上部クラッドとして働くよ
うに、コア層上に堆積させる。更に、シリカ光回路構造
内で光信号を導くのに加え、所望のように信号処理をす
るために、従来のシリカ光回路内に、多くの受動光回路
部品が形成されてきた。たとえば、低域通過、高域通
過、帯域通過及びノッチフィルタ、カプラ、マルチプレ
クサ及びデマルチプレクサが含まれる。シリカ光回路内
に形成される典型的な受動光部品の構成については、た
とえば、エイチ・エム・プレスビイ（Ｈ．Ｍ．Ｐｒｅｓ
ｂｙ）、“シリカ光集積回路”（ＳＰＩＥオプティカル
・エンジニアリングプレス、ベリンガム、ワシントン１
９９６）に述べられている。
【０００４】しかし、典型的な光回路用途では、変調器
及び光信号検出器及び送信機といった能動デバイスとと
もに、受動デバイスも必要である。そのような用途に対
しては、従来の光回路はしばしば光ファイバを用いて、
能動デバイスをシリカ光回路内に形成された受動光デバ
イスに結合する。そのような構成において、導波路はシ
リカ光回路の端面まで延び、そこでエッジコネクタが光
ファイバに固着する。しかし、エッジコネクタを固着す
ることにより、回路の作製費用は好ましくないほど上昇
し、得られる形態はシリカ光回路より、典型的な場合、
好ましくないほど大きくなり、付随した光システム中で
より大きな空間を必要とする。
及び光信号検出器及び送信機といった能動デバイスとと
もに、受動デバイスも必要である。そのような用途に対
しては、従来の光回路はしばしば光ファイバを用いて、
能動デバイスをシリカ光回路内に形成された受動光デバ
イスに結合する。そのような構成において、導波路はシ
リカ光回路の端面まで延び、そこでエッジコネクタが光
ファイバに固着する。しかし、エッジコネクタを固着す
ることにより、回路の作製費用は好ましくないほど上昇
し、得られる形態はシリカ光回路より、典型的な場合、
好ましくないほど大きくなり、付随した光システム中で
より大きな空間を必要とする。
【０００５】米国特許第５，１３５，６０５及び４，７
５０，７９９号は、能動光要素がシリカ光回路の上面に
マウントされたハイブリッド光集積回路を作製する方法
について述べている。これらのハイブリッド光集積回路
は、光ファイバにより能動デバイスと相互接続された従
来のシリカ光回路に比べ、比較的コンパクトな寸法をも
つ。ハイブリッド光集積回路において、ターニングミラ
ーは能動デバイスとプレーナ導波路間の光信号の交換が
できるよう、能動デバイス下、プレーナ導波路の端部に
近接して、配置される。従来のターニングミラーはプレ
ーナ導波路の端面と相対し、回路の上面とともに、導波
路の方向に対し、４５°の角で配置される。
５０，７９９号は、能動光要素がシリカ光回路の上面に
マウントされたハイブリッド光集積回路を作製する方法
について述べている。これらのハイブリッド光集積回路
は、光ファイバにより能動デバイスと相互接続された従
来のシリカ光回路に比べ、比較的コンパクトな寸法をも
つ。ハイブリッド光集積回路において、ターニングミラ
ーは能動デバイスとプレーナ導波路間の光信号の交換が
できるよう、能動デバイス下、プレーナ導波路の端部に
近接して、配置される。従来のターニングミラーはプレ
ーナ導波路の端面と相対し、回路の上面とともに、導波
路の方向に対し、４５°の角で配置される。
【０００６】従来のターニングミラー形態５を有する光
回路１の例の断面側面図が、図１に示されている。図１
において、プレーナ導波路１０が各クラッド層１５及び
２０間に、形成されている。クラッド層２０がシリコン
基板のような基板２５上に、配置されている。ターニン
グミラー５も基板２５上に配置され、導波路１０に対し
て、４５°の角で反射面７をもつ。光信号検出又は送信
機といったデバイス３０が、ミラー５及びクラッド層１
５上に配置される。デバイス３０はミラー表面７で偏向
された光信号を、導波路１０に送信するか、ミラー表面
７で反射された導波路１０を伝播する光信号を受けるよ
うに配置される。デバイス３０とプレーナ導波路１０間
を伝播する光信号の光路の例が、破線３５で示されてい
る。
回路１の例の断面側面図が、図１に示されている。図１
において、プレーナ導波路１０が各クラッド層１５及び
２０間に、形成されている。クラッド層２０がシリコン
基板のような基板２５上に、配置されている。ターニン
グミラー５も基板２５上に配置され、導波路１０に対し
て、４５°の角で反射面７をもつ。光信号検出又は送信
機といったデバイス３０が、ミラー５及びクラッド層１
５上に配置される。デバイス３０はミラー表面７で偏向
された光信号を、導波路１０に送信するか、ミラー表面
７で反射された導波路１０を伝播する光信号を受けるよ
うに配置される。デバイス３０とプレーナ導波路１０間
を伝播する光信号の光路の例が、破線３５で示されてい
る。
【０００７】米国特許第４，７５０，７９９号のハイブ
リッド光集積回路デバイス作製技術に従うと、あらかじ
め作製されたミラー及び導波路要素は、基板に固定され
る。しかし、そのような作製技術は、量産の環境では、
許容できないほど費用がかかる。それに対し、米国特許
第５，１３５，６０５号の作製技術は、もっと有利に、
基板上にクラッド及びプレーナ導波路層を形成する。次
に、回路の所望の位置に、ターニングミラー反射面と導
波路端面のプロフィルを生成させるため、多段階エッチ
ングプロセスが用いられる。そのようなエッチング技術
により、回路の作製費用が下るとともに、光集積回路の
領域中に多くのターニングミラーを作製することが可能
になる。
リッド光集積回路デバイス作製技術に従うと、あらかじ
め作製されたミラー及び導波路要素は、基板に固定され
る。しかし、そのような作製技術は、量産の環境では、
許容できないほど費用がかかる。それに対し、米国特許
第５，１３５，６０５号の作製技術は、もっと有利に、
基板上にクラッド及びプレーナ導波路層を形成する。次
に、回路の所望の位置に、ターニングミラー反射面と導
波路端面のプロフィルを生成させるため、多段階エッチ
ングプロセスが用いられる。そのようなエッチング技術
により、回路の作製費用が下るとともに、光集積回路の
領域中に多くのターニングミラーを作製することが可能
になる。
【０００８】それにもかかわらず、低価格で実施できる
より複雑でないターニングミラー形態の必要性がある。
より複雑でないターニングミラー形態の必要性がある。
【０００９】本発明の要約 本発明は光集積回路用の有利なターニングミラー形態に
係る。本発明に従う光集積回路において、プレーナ導波
路の端面は、プレーナ導波路の端面に相対するターニン
グミラーの従来の配置の代りに、ターニングミラー偏向
面を形成する。より具体的には、本発明に従う回路は、
クラッド層内に形成されたプレーナ導波路を含み、その
場合、プレーナ導波路は間隙のような領域に隣接して配
置された偏向器端面を有する。プレーナ導波路及び領域
の屈折率は、所望の屈折率不連続を生じるよう、約１．
３より小さくない比率である。この屈折率不連続は、２
４°ないし６７°の範囲の導波路方向に対し垂直に延び
る軸に対する角度で、偏向器端面を配置するとともに、
光信号を有利に偏向する。
係る。本発明に従う光集積回路において、プレーナ導波
路の端面は、プレーナ導波路の端面に相対するターニン
グミラーの従来の配置の代りに、ターニングミラー偏向
面を形成する。より具体的には、本発明に従う回路は、
クラッド層内に形成されたプレーナ導波路を含み、その
場合、プレーナ導波路は間隙のような領域に隣接して配
置された偏向器端面を有する。プレーナ導波路及び領域
の屈折率は、所望の屈折率不連続を生じるよう、約１．
３より小さくない比率である。この屈折率不連続は、２
４°ないし６７°の範囲の導波路方向に対し垂直に延び
る軸に対する角度で、偏向器端面を配置するとともに、
光信号を有利に偏向する。
【００１０】そのような有利な形態により、光信号検出
器又は送信機のような光デバイスを、導波路ターニング
ミラー上に配置することが可能になり、デバイスとプレ
ーナ導波路間の光信号伝送が可能になる。一実施例にお
いて、約４３．２°ないし６０°の範囲の角度を用いた
導波路と能動デバイス間で、光信号エネルギーの９５％
を交換することが可能である。
器又は送信機のような光デバイスを、導波路ターニング
ミラー上に配置することが可能になり、デバイスとプレ
ーナ導波路間の光信号伝送が可能になる。一実施例にお
いて、約４３．２°ないし６０°の範囲の角度を用いた
導波路と能動デバイス間で、光信号エネルギーの９５％
を交換することが可能である。
【００１１】本発明のターニングミラー形態により、従
来の光集積回路より、比較的低価格でハイブリッド集積
回路の作製が容易になる。たとえば、回路の端面を所望
の角度で形成することにより、光回路の端面にそのよう
なターニングミラーを作製することが可能である。ある
いは、導波路及び偏向器表面を形成するため、クラッド
層及び導波路を蒸発させる目的で、導波路を含むクラッ
ド層の特定の領域に、適当な角度で入射する十分なパワ
ーの光ビームを向けることにより、そのようなターニン
グミラー形態を作製することが可能である。そのような
方法は、エイチ・エム・プレスビイ（Ｈ．Ｍ．Ｐｒｅｓ
ｂｙ）により本件と同時に出願された“光集積回路プレ
ーナ導波路ターニングミラーの作製方法”と題する権利
者を同じくする特許出願に述べられているようなもので
ある。本発明のつけ加えるべき特徴及び利点について
は、以下の詳細な記述及び添付された図面から、容易に
明らかになるであろう。
来の光集積回路より、比較的低価格でハイブリッド集積
回路の作製が容易になる。たとえば、回路の端面を所望
の角度で形成することにより、光回路の端面にそのよう
なターニングミラーを作製することが可能である。ある
いは、導波路及び偏向器表面を形成するため、クラッド
層及び導波路を蒸発させる目的で、導波路を含むクラッ
ド層の特定の領域に、適当な角度で入射する十分なパワ
ーの光ビームを向けることにより、そのようなターニン
グミラー形態を作製することが可能である。そのような
方法は、エイチ・エム・プレスビイ（Ｈ．Ｍ．Ｐｒｅｓ
ｂｙ）により本件と同時に出願された“光集積回路プレ
ーナ導波路ターニングミラーの作製方法”と題する権利
者を同じくする特許出願に述べられているようなもので
ある。本発明のつけ加えるべき特徴及び利点について
は、以下の詳細な記述及び添付された図面から、容易に
明らかになるであろう。
【００１２】詳述な記述 本発明に従うターニングミラー形態をもつハイブリッド
光回路１００が図２に描かれている。線３−３′に沿っ
てとった図２のハイブリッド光回路の断面図が、図３に
示されている。図２及び３を参照すると、ハイブリッド
光回路１００はシリカ光回路のような集積光回路１００
上に配置された光信号送信機又は検出器のような能動光
デバイス１０５を含む。変調器は能動デバイスとして使
用できる他のデバイスの例である。光集積回路１１０は
シリコン基板のような基板上に形成されたシリカガラス
（ＳｉＯ2 ）のようなクラッド層１１５を含む。
光回路１００が図２に描かれている。線３−３′に沿っ
てとった図２のハイブリッド光回路の断面図が、図３に
示されている。図２及び３を参照すると、ハイブリッド
光回路１００はシリカ光回路のような集積光回路１００
上に配置された光信号送信機又は検出器のような能動光
デバイス１０５を含む。変調器は能動デバイスとして使
用できる他のデバイスの例である。光集積回路１１０は
シリコン基板のような基板上に形成されたシリカガラス
（ＳｉＯ2 ）のようなクラッド層１１５を含む。
【００１３】プレーナ光導波路１２５が、クラッド層１
１５内に形成される。導波路１２５はその方向に垂直な
Ｙ軸に対し、角度θで本質的に延びる偏向器端面１３０
を有する。能動デバイス１０５はデバイス１０５とプレ
ーナ導波路１２５間で光信号の交換ができるように、導
波路偏向器端面１３０上に配置される。偏向器端面１３
０により、デバイス１０５中に偏向されたプレーナ導波
路中を伝播する光信号の光路の例が、図３中で破線１４
０により示されている。
１５内に形成される。導波路１２５はその方向に垂直な
Ｙ軸に対し、角度θで本質的に延びる偏向器端面１３０
を有する。能動デバイス１０５はデバイス１０５とプレ
ーナ導波路１２５間で光信号の交換ができるように、導
波路偏向器端面１３０上に配置される。偏向器端面１３
０により、デバイス１０５中に偏向されたプレーナ導波
路中を伝播する光信号の光路の例が、図３中で破線１４
０により示されている。
【００１４】導波路１２５とデバイス１０５間で光信号
を偏向させるため、くぼみ又はノッチといった領域１３
５により、導波路端に屈折率不連続が生じる。くぼみ又
はノッチは、光信号を偏向する端面１３０を生じるよう
に、導波路端に隣接して配置される。屈折率不連続は導
波路１２０の屈折率ｎcoreに対し、屈折率ｎｏを有する
領域１３５により生じる。ここで、屈折率比ｎcore／ｎ
Oは少くとも約１．３である。
を偏向させるため、くぼみ又はノッチといった領域１３
５により、導波路端に屈折率不連続が生じる。くぼみ又
はノッチは、光信号を偏向する端面１３０を生じるよう
に、導波路端に隣接して配置される。屈折率不連続は導
波路１２０の屈折率ｎcoreに対し、屈折率ｎｏを有する
領域１３５により生じる。ここで、屈折率比ｎcore／ｎ
Oは少くとも約１．３である。
【００１５】シリカ光回路１１０を作製するのに選択さ
れる具体的な方法は、本発明を実施する上で、厳密さを
必要としない。シリカ光回路１１０の作製プロセスの例
は、以下のとうりである。シリカガラスのベース層を、
たとえば低圧気相化学堆積又はフレーム加水分解によ
り、シリコン基板のような基板１２０上に、堆積させ
る。次に、ドープされたシリカガラスの薄いコア層を、
このシリカガラス層上に堆積させる。次に、リソグラフ
ィ及びエッチングといった標準的なフォトリソグラフィ
技術を用いて、コア層を導波路１２５の所望の構造に加
工する。次に、ドープされたシリカの層を必要に応じ
て、コア層上に堆積させ、上部クラッドとして働かせ
る。ドープされたシリカガラスの適切なドーピングプロ
フィルは、一様な階段状屈折率分布である。これまでの
記述は、シリコン導波路デバイス上のシリカに関してで
あったが、たとえば溶融石英、セラミック又はＩｎＰ又
はＧａＡｓのような III−Ｖ材料を含む基板上に、回路
を作製することは可能である。
れる具体的な方法は、本発明を実施する上で、厳密さを
必要としない。シリカ光回路１１０の作製プロセスの例
は、以下のとうりである。シリカガラスのベース層を、
たとえば低圧気相化学堆積又はフレーム加水分解によ
り、シリコン基板のような基板１２０上に、堆積させ
る。次に、ドープされたシリカガラスの薄いコア層を、
このシリカガラス層上に堆積させる。次に、リソグラフ
ィ及びエッチングといった標準的なフォトリソグラフィ
技術を用いて、コア層を導波路１２５の所望の構造に加
工する。次に、ドープされたシリカの層を必要に応じ
て、コア層上に堆積させ、上部クラッドとして働かせ
る。ドープされたシリカガラスの適切なドーピングプロ
フィルは、一様な階段状屈折率分布である。これまでの
記述は、シリコン導波路デバイス上のシリカに関してで
あったが、たとえば溶融石英、セラミック又はＩｎＰ又
はＧａＡｓのような III−Ｖ材料を含む基板上に、回路
を作製することは可能である。
【００１６】シリカガラス上部クラッド及びシリカガラ
スのベース層は、シリカガラス１１５を形成する。ベー
スシリカ層、コア層及び上部クラッド層の適当な厚さ
は、それぞれ１０ないし２０μｍ、４ないし８μｍ及び
０ないし２０μｍである。ベースシリカ層の１０μｍよ
り小さい厚さは、基板への光損失のため好ましくなく、
一方２０μｍより大きな厚さは、そのような厚さを形成
するのに必要な堆積時間が長くなるため、一般に有利で
はない。シリコン上のガラス導波路及びその作製につい
ての詳細な記述は、たとえばシー・エンチ・ヘンリー
（Ｃ．Ｈ．Ｈｅｎｒｙ）ら、“ハイブリッド光パッケー
ジのためのシリコン上のガラス導波路”７ジャーナル・
ライトウェーブ・テクノロジー（Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖ
ｗ Ｔｅｃｈｎｏｌ．）、１５３０−１５３９頁（１９
８９）を参照のこと。この文献は参照文献として、ここ
に含まれる。上の作製法の例では、完全に埋込まれたシ
リカガラス１１５内の導波路を生じるが、シリカガラス
上面１５０の一部を形成するシリカガラス１１５内又は
部分的に埋込まれたそのような導波路を作製することが
可能である。
スのベース層は、シリカガラス１１５を形成する。ベー
スシリカ層、コア層及び上部クラッド層の適当な厚さ
は、それぞれ１０ないし２０μｍ、４ないし８μｍ及び
０ないし２０μｍである。ベースシリカ層の１０μｍよ
り小さい厚さは、基板への光損失のため好ましくなく、
一方２０μｍより大きな厚さは、そのような厚さを形成
するのに必要な堆積時間が長くなるため、一般に有利で
はない。シリコン上のガラス導波路及びその作製につい
ての詳細な記述は、たとえばシー・エンチ・ヘンリー
（Ｃ．Ｈ．Ｈｅｎｒｙ）ら、“ハイブリッド光パッケー
ジのためのシリコン上のガラス導波路”７ジャーナル・
ライトウェーブ・テクノロジー（Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖ
ｗ Ｔｅｃｈｎｏｌ．）、１５３０−１５３９頁（１９
８９）を参照のこと。この文献は参照文献として、ここ
に含まれる。上の作製法の例では、完全に埋込まれたシ
リカガラス１１５内の導波路を生じるが、シリカガラス
上面１５０の一部を形成するシリカガラス１１５内又は
部分的に埋込まれたそのような導波路を作製することが
可能である。
【００１７】本発明は光信号を偏向するよう設定された
特定の偏向角θとともに、導波路端面１３０における屈
折率不連続を用いると有利である。示された実施例にお
いて、くぼみ１３５が不連続を得るために、用いられ
る。これまで述べた作製方法を用いて、１．４６程度の
屈折率ｎcoreをもつプレーナ導波路を生成することが、
可能である。空気は１程度の屈折率をもつから、得られ
る屈折率比ｎcore／ｎOは、望ましい１．４６である。
特定の偏向角θとともに、導波路端面１３０における屈
折率不連続を用いると有利である。示された実施例にお
いて、くぼみ１３５が不連続を得るために、用いられ
る。これまで述べた作製方法を用いて、１．４６程度の
屈折率ｎcoreをもつプレーナ導波路を生成することが、
可能である。空気は１程度の屈折率をもつから、得られ
る屈折率比ｎcore／ｎOは、望ましい１．４６である。
【００１８】領域又はくぼみ１３５を形成するために用
いる具体的な方法は、本発明を実施する上で、厳密さを
必要としない。くぼみを形成するのに有利な方法の例
は、シリカガラスにより吸収される特定の波長範囲に少
くとも１つの波長をもつ光ビームを生じるレーザのよう
な光源を用いて、シリカガラス層１１５をくぼみの形に
蒸発させるものである。たとえば、５μｍないし１２μ
ｍのおおよその波長範囲内の光ビームのほぼ１００％
が、シリカガラスにより吸収される。有利な方法に従う
と、十分なパワーのそのような光ビームは、所望の偏向
角でクラッド層上に入射するように向けられ、この場
合、対応する吸収により、層１０を蒸発させ、角度をな
す導波路偏向器端面を生成する。そのような方法につい
ては、エイチ・エム・プレスビイ（Ｈ．Ｍ．Ｐｒｅｓｂ
ｙ）により本件と同時に出願された“光集積回路プレー
ナ導波路ターニングミラーの作製方法”と題する権利者
を同じくする特許出願中に、詳細に述べられている。こ
の特許出願は、参照文献としてここに含まれる。導波路
端１３０における屈折率不連続を形成する別の方法は、
図６に関して以下で述べるように、光集積構造の端面と
して、導波路端面１３０を形成するものである。
いる具体的な方法は、本発明を実施する上で、厳密さを
必要としない。くぼみを形成するのに有利な方法の例
は、シリカガラスにより吸収される特定の波長範囲に少
くとも１つの波長をもつ光ビームを生じるレーザのよう
な光源を用いて、シリカガラス層１１５をくぼみの形に
蒸発させるものである。たとえば、５μｍないし１２μ
ｍのおおよその波長範囲内の光ビームのほぼ１００％
が、シリカガラスにより吸収される。有利な方法に従う
と、十分なパワーのそのような光ビームは、所望の偏向
角でクラッド層上に入射するように向けられ、この場
合、対応する吸収により、層１０を蒸発させ、角度をな
す導波路偏向器端面を生成する。そのような方法につい
ては、エイチ・エム・プレスビイ（Ｈ．Ｍ．Ｐｒｅｓｂ
ｙ）により本件と同時に出願された“光集積回路プレー
ナ導波路ターニングミラーの作製方法”と題する権利者
を同じくする特許出願中に、詳細に述べられている。こ
の特許出願は、参照文献としてここに含まれる。導波路
端１３０における屈折率不連続を形成する別の方法は、
図６に関して以下で述べるように、光集積構造の端面と
して、導波路端面１３０を形成するものである。
【００１９】形成されたくぼみ領域１３５は、たとえば
全体又は部分的に長方形、円筒形又はそれらの変形であ
る導波路偏向器端面１３０を含む端面を有するようにす
ることが、可能である。本質的に長方形の端面により、
本質的に平坦な導波路偏向器端面１３０が生じ、そのた
め回路１１０の表面における導波路１２５から伝播して
きた光信号の分散又は広がりは、ほとんどあるいは全く
加わることはない。その結果、能動デバイス１０５は回
路１１０の表面に存在する光信号パワーの大きさを本質
的に受けるため、プレーナ導波路１２５の少くとも断面
積の光信号検出面積のみを必要とする。
全体又は部分的に長方形、円筒形又はそれらの変形であ
る導波路偏向器端面１３０を含む端面を有するようにす
ることが、可能である。本質的に長方形の端面により、
本質的に平坦な導波路偏向器端面１３０が生じ、そのた
め回路１１０の表面における導波路１２５から伝播して
きた光信号の分散又は広がりは、ほとんどあるいは全く
加わることはない。その結果、能動デバイス１０５は回
路１１０の表面に存在する光信号パワーの大きさを本質
的に受けるため、プレーナ導波路１２５の少くとも断面
積の光信号検出面積のみを必要とする。
【００２０】同様の方式により、対応するプレーナ導波
路の断面積より少くとも４倍大きな実質的曲率直径を有
する本質的に円筒状の導波路偏向器端面１３０によって
も、デバイス１０５とプレーナ導波路１２５間で伝達さ
れる光信号の分散又は広がりは、ほとんど又は全くつけ
加わらない。表面の実効的な曲率直径は、その表面の具
体的な寸法のおおよその形状に対応する。
路の断面積より少くとも４倍大きな実質的曲率直径を有
する本質的に円筒状の導波路偏向器端面１３０によって
も、デバイス１０５とプレーナ導波路１２５間で伝達さ
れる光信号の分散又は広がりは、ほとんど又は全くつけ
加わらない。表面の実効的な曲率直径は、その表面の具
体的な寸法のおおよその形状に対応する。
【００２１】しかし、プレーナ導波路の断面寸法の４倍
より小さい実効的な曲率直径を有する本質的に円筒状の
導波路偏向器端面１３０は、回路１１０の表面におい
て、対応して光信号を相対的な分散又は焦点のずれある
いは広がりを発生させる。その結果、そのような構成に
おいて、光検出デバイス１０５は光信号のエネルギーの
所望の部分を捕えるため、偏向された光信号の分散又は
広がった領域の少くとも適切な部分をカバーする検出面
積をもつ必要がある。
より小さい実効的な曲率直径を有する本質的に円筒状の
導波路偏向器端面１３０は、回路１１０の表面におい
て、対応して光信号を相対的な分散又は焦点のずれある
いは広がりを発生させる。その結果、そのような構成に
おいて、光検出デバイス１０５は光信号のエネルギーの
所望の部分を捕えるため、偏向された光信号の分散又は
広がった領域の少くとも適切な部分をカバーする検出面
積をもつ必要がある。
【００２２】図４はグラフ２００を示し、これはシリカ
プレーナ導波路１２５と約５０°の偏向角θを有する領
域１３５の各屈折率間の異なる屈折率不連続比ｎcore／
ｎOに対する本発明に従うターニングミラーの偏向特性
を表わす。グラフ２００の縦軸は図２及び３の偏向器端
面１３０により偏向された後、プレーナ導波路中を伝播
し、能動デバイス１０５に到達する光信号の部分を表わ
し、水平軸は０．８ないし１．８の範囲の屈折率比ｎ
core／ｎO を表わす。
プレーナ導波路１２５と約５０°の偏向角θを有する領
域１３５の各屈折率間の異なる屈折率不連続比ｎcore／
ｎOに対する本発明に従うターニングミラーの偏向特性
を表わす。グラフ２００の縦軸は図２及び３の偏向器端
面１３０により偏向された後、プレーナ導波路中を伝播
し、能動デバイス１０５に到達する光信号の部分を表わ
し、水平軸は０．８ないし１．８の範囲の屈折率比ｎ
core／ｎO を表わす。
【００２３】グラフ２００は約１．３又はそれ以上の屈
折率比ｎcore／ｎO で、有利な偏向特性をもつ導波路偏
向器端面が生じる。具体的には、約１．３又はそれ以上
の屈折率比ｎcore／ｎO を用いると、能動デバイス１０
５により検出するために、導波路中を伝播する光信号パ
ワーの９５％以上が、構造から偏向できる。このよう
に、１．４６の有利な屈折率比を生成するために、約１
の屈折率ｎO をもつくぼみ又は領域に隣接した空気とと
もに、約１．４６の屈折率をもつ従来のシリカプレーナ
導波路を用いることが可能である。そのような構成によ
って、光集積回路の表面上の能動デバイスにより検出す
るか、モード整合した能動デバイス１０５により、伝送
される光信号のパワーの９５％がプレーナ導波路１２５
に入るようにするため、光信号の９５％以上を導波路か
ら偏向させることができる。
折率比ｎcore／ｎO で、有利な偏向特性をもつ導波路偏
向器端面が生じる。具体的には、約１．３又はそれ以上
の屈折率比ｎcore／ｎO を用いると、能動デバイス１０
５により検出するために、導波路中を伝播する光信号パ
ワーの９５％以上が、構造から偏向できる。このよう
に、１．４６の有利な屈折率比を生成するために、約１
の屈折率ｎO をもつくぼみ又は領域に隣接した空気とと
もに、約１．４６の屈折率をもつ従来のシリカプレーナ
導波路を用いることが可能である。そのような構成によ
って、光集積回路の表面上の能動デバイスにより検出す
るか、モード整合した能動デバイス１０５により、伝送
される光信号のパワーの９５％がプレーナ導波路１２５
に入るようにするため、光信号の９５％以上を導波路か
ら偏向させることができる。
【００２４】それに対し、約１．２又はそれより小さい
屈折率比ｎcore／ｎO により、導波路１２５中を伝播す
る光信号のパワーの１０％未満が能動デバイスにより検
出できるという比較的質の低い偏向面が生じる。約１．
２ないし１．３の範囲の屈折率比ｎcore／ｎO では、デ
バイス１０５と導波路１２５間で光信号のパワーの１０
％及び９５％を変換する比較的広く変化する偏向特性を
もつ偏向器が生じる。このように、もし対応する偏向特
性が光集積回路１００の意図した用途に対して適切な
ら、導波路偏向器端面における１．２ないし１．３の範
囲の屈折率比ｎcore／ｎO を有する本発明に従うターニ
ングミラーを生成することが可能である。
屈折率比ｎcore／ｎO により、導波路１２５中を伝播す
る光信号のパワーの１０％未満が能動デバイスにより検
出できるという比較的質の低い偏向面が生じる。約１．
２ないし１．３の範囲の屈折率比ｎcore／ｎO では、デ
バイス１０５と導波路１２５間で光信号のパワーの１０
％及び９５％を変換する比較的広く変化する偏向特性を
もつ偏向器が生じる。このように、もし対応する偏向特
性が光集積回路１００の意図した用途に対して適切な
ら、導波路偏向器端面における１．２ないし１．３の範
囲の屈折率比ｎcore／ｎO を有する本発明に従うターニ
ングミラーを生成することが可能である。
【００２５】図５はグラフ３００を示し、このグラフは
ターニングミラーの偏向特性はまた、図２及び３に示さ
れるように、Ｙ軸に対する導波路偏向器端面１３０の偏
向角θの影響を受けることを、表わしている。グラフ３
００は高さ及び幅６μｍのほぼ正方形の断面寸法及び導
波路偏向器端面で、１．３０５の屈折率比ｎcore／ｎO
をもつシリカプレーナ導波路に基く。２つの曲線３１０
及び３２０が、導波路偏向器端面の異なる形について、
グラフ３００に示されている。曲線３１０は約２０μｍ
の直径を有する円筒状導波路端面での光信号偏向特性を
表わす。
ターニングミラーの偏向特性はまた、図２及び３に示さ
れるように、Ｙ軸に対する導波路偏向器端面１３０の偏
向角θの影響を受けることを、表わしている。グラフ３
００は高さ及び幅６μｍのほぼ正方形の断面寸法及び導
波路偏向器端面で、１．３０５の屈折率比ｎcore／ｎO
をもつシリカプレーナ導波路に基く。２つの曲線３１０
及び３２０が、導波路偏向器端面の異なる形について、
グラフ３００に示されている。曲線３１０は約２０μｍ
の直径を有する円筒状導波路端面での光信号偏向特性を
表わす。
【００２６】同様に、曲線３２０は約５０μｍ又はそれ
以上の実効的曲率直径をもつ偏向器端面についての光信
号偏向特性を表わす。５０μｍの直径をもつ円筒状導波
路偏向器端面又は本質的に無限大（∞）の実効曲率直径
をもつ本質的に平坦な導波路偏向器端面を用いると、本
質的に同じ偏向特性が得られる。いずれの場合も、曲線
３２０により表わされている。
以上の実効的曲率直径をもつ偏向器端面についての光信
号偏向特性を表わす。５０μｍの直径をもつ円筒状導波
路偏向器端面又は本質的に無限大（∞）の実効曲率直径
をもつ本質的に平坦な導波路偏向器端面を用いると、本
質的に同じ偏向特性が得られる。いずれの場合も、曲線
３２０により表わされている。
【００２７】曲線３１０及び３２０は、約４３°ないし
６０°の比較的広い範囲の偏向角θを用いると、光信号
の９０％かそれ以上のパワーを、プレーナ導波路１２５
から伝播させ、能動デバイス１０５により検出するた
め、回路１１０から偏向させることができ有利であるこ
とを示している。しかし、６０°ないし６７°ととも
に、２４°ないし４３°の偏向角も、本発明に従う回路
中で使用できるが、対応する偏向特性は、光信号の９０
％未満が能動デバイス１０５により検出可能となるもの
である。
６０°の比較的広い範囲の偏向角θを用いると、光信号
の９０％かそれ以上のパワーを、プレーナ導波路１２５
から伝播させ、能動デバイス１０５により検出するた
め、回路１１０から偏向させることができ有利であるこ
とを示している。しかし、６０°ないし６７°ととも
に、２４°ないし４３°の偏向角も、本発明に従う回路
中で使用できるが、対応する偏向特性は、光信号の９０
％未満が能動デバイス１０５により検出可能となるもの
である。
【００２８】図２及び３中の導波路端１３０における屈
折率不連続を形成する別の方法は、導波路端面１３０を
図６に示すように、光集積構造の端面として形成するこ
とである。図２、３及び６において、明確にするため
に、同様の要素は同様の数字により表わされている。た
とえば、導波路１２５及び光集積構造１１０である。図
６において、導波路１２５の偏向器端面１３０は、光集
積構造１１０の端面１５０に配置される。更に、端面１
５０は所望のターニングミラー動作を生じるよう、所望
の偏向角θで形成される。たとえば、切削とその後の研
磨あるいはのこ切り又はレーザビームにより、所望の角
度で切断することにより、導波路偏向器端面１３０を生
成するために、端面１５０の少くとも一部分上で、所望
の偏向角θを実現することができる。有利な導波路偏向
器端面１３０を生成させるため、集積光回路端面１５０
の一部を用いることにより、その端面に隣接した領域
は、図２及び３に示された回路実施例中のくぼみ１３５
と同じ機能を果す。
折率不連続を形成する別の方法は、導波路端面１３０を
図６に示すように、光集積構造の端面として形成するこ
とである。図２、３及び６において、明確にするため
に、同様の要素は同様の数字により表わされている。た
とえば、導波路１２５及び光集積構造１１０である。図
６において、導波路１２５の偏向器端面１３０は、光集
積構造１１０の端面１５０に配置される。更に、端面１
５０は所望のターニングミラー動作を生じるよう、所望
の偏向角θで形成される。たとえば、切削とその後の研
磨あるいはのこ切り又はレーザビームにより、所望の角
度で切断することにより、導波路偏向器端面１３０を生
成するために、端面１５０の少くとも一部分上で、所望
の偏向角θを実現することができる。有利な導波路偏向
器端面１３０を生成させるため、集積光回路端面１５０
の一部を用いることにより、その端面に隣接した領域
は、図２及び３に示された回路実施例中のくぼみ１３５
と同じ機能を果す。
【００２９】実施例において、屈折率不連続を形成する
ために、空気を用いるが、図２及び３の領域１３５中に
他の材料を用いるか、図４の実施例では端面１３０上の
被膜を用いることができる。
ために、空気を用いるが、図２及び３の領域１３５中に
他の材料を用いるか、図４の実施例では端面１３０上の
被膜を用いることができる。
【００３０】本発明のいくつかの実施例について、上で
詳細に述べてきたように、その指針を離れることなく、
多くの修正ができる。そのような修正の全てを、特許請
求の範囲に含めることを意図している。たとえば、本発
明について、シリカ光回路内に形成されたプレーナ導波
路に関して述べてきたが、本発明をたとえばニオブ酸リ
チウムを含む他の材料で形成された光集積回路で実施す
ることが可能である。また、示された実施例では、屈折
率不連続を形成するために空気を用いるが、図２及び３
の領域１３５中に他の材料を用いるか、図４の実施例で
は端面１３０上にたとえば低屈折率液体又はポリマを含
む比較的低屈折率をもつ被膜を用いることができる。
詳細に述べてきたように、その指針を離れることなく、
多くの修正ができる。そのような修正の全てを、特許請
求の範囲に含めることを意図している。たとえば、本発
明について、シリカ光回路内に形成されたプレーナ導波
路に関して述べてきたが、本発明をたとえばニオブ酸リ
チウムを含む他の材料で形成された光集積回路で実施す
ることが可能である。また、示された実施例では、屈折
率不連続を形成するために空気を用いるが、図２及び３
の領域１３５中に他の材料を用いるか、図４の実施例で
は端面１３０上にたとえば低屈折率液体又はポリマを含
む比較的低屈折率をもつ被膜を用いることができる。
【図１】従来のハイブリッド光集積回路中のターニング
ミラー形態の例の断面図である。
ミラー形態の例の断面図である。
【図２】本発明に従うハイブリッド光集積回路中のター
ニングミラー形態の透視図である。
ニングミラー形態の透視図である。
【図３】図２のハイブリッド光集積回路の断面図であ
る。
る。
【図４】プレーナ導波路の偏向器端面に隣接した領域の
屈折率の異なる比率に基いて、図２及び３の回路表に偏
向されたプレーナ導波路中を伝播する光信号の部分の関
係の例をグラフで示す図である。
屈折率の異なる比率に基いて、図２及び３の回路表に偏
向されたプレーナ導波路中を伝播する光信号の部分の関
係の例をグラフで示す図である。
【図５】導波路の偏向器端面に対し選択された異なる偏
向角度に基いて、図２及び３の回路表面に偏向されたプ
レーナ導波路を伝播する光信号の部分の関係の例をグラ
フで示す図である。
向角度に基いて、図２及び３の回路表面に偏向されたプ
レーナ導波路を伝播する光信号の部分の関係の例をグラ
フで示す図である。
【図６】図２及び３に示されたハイブリッド光集積回路
形態の別の例の透視図である。
形態の別の例の透視図である。
１ 光回路 ３，３′ 線 ５ ターニングミラー形態、ターニングミラー ７ 反射面、ミラー表面 １０ プレーナ導波路、導波路 １５ クラッド層 ２０ クラッド層 ２５ 基板 ３０ デバイス ３５ 破線 １００ ハイブリッド光回路、光集積回路 １０５ 能動光デバイス、能動デバイス、デバイス、光
検出デバイス １１０ 光集積回路、シリカ光回路、光集積構造 １１５ クラッド層、シリカガラス、シリカガラス層 １２０ 基板 １２５ 導波路 １３０ 偏向器端面、端面、導波路端面 １３５ 領域、くぼみ １４０ 破線 １５０ シリカガラス上面、端面 ２００ グラフ ２１０ （本文中になし） ３００ グラフ ３１０，３２０ 曲線
検出デバイス １１０ 光集積回路、シリカ光回路、光集積構造 １１５ クラッド層、シリカガラス、シリカガラス層 １２０ 基板 １２５ 導波路 １３０ 偏向器端面、端面、導波路端面 １３５ 領域、くぼみ １４０ 破線 １５０ シリカガラス上面、端面 ２００ グラフ ２１０ （本文中になし） ３００ グラフ ３１０，３２０ 曲線
フロントページの続き (72)発明者 ハーマン メルヴィン プレスビー アメリカ合衆国 08904 ニュージャーシ ィ，ハイランド パーク，リンカーン ア ヴェニュー 467
Claims (13)
- 【請求項１】 クラッド層及びクラッド層内に形成され
たプレーナ導波路が含まれ、プレーナ導波路は領域に隣
接して配置された偏向器端面を有し、領域に対するプレ
ーナ導波路の屈折率の比は、約１．３より小さくはな
く、導波路偏向器端面は２４°ないし６７°の範囲で、
導波路の方向に垂直に延びる軸に対する角度で配置され
る光回路。 - 【請求項２】 光信号をプレーナ導波路に伝え、あるい
はプレーナ導波路から受けるため、導波路偏向器端面に
近接した光回路の主表面上に配置された光能動デバイス
を更に含む請求項１記載の回路。 - 【請求項３】 領域はクラッド層中に形成されたくぼみ
である請求項１記載の回路。 - 【請求項４】 くぼみは導波路偏向器端面に近接した溝
で、前記表面は本質的に平面内に延びる請求項３記載の
回路。 - 【請求項５】 くぼみ及び導波路偏向器端面は、本質的
に曲面である請求項３記載の回路。 - 【請求項６】 くぼみ及び導波路偏向器端面の実効的な
曲率直径は、プレーナ導波路の対応する断面の寸法の少
くとも４倍以上である請求項５記載の回路。 - 【請求項７】 特定の屈折率がくぼみ内に配置される請
求項３記載の回路。 - 【請求項８】 プレーナ導波路偏向器端面は光回路の端
面の一部を形成する請求項１記載の回路。 - 【請求項９】 クラッド層はシリカガラスを含む請求項
１記載の回路。 - 【請求項１０】 プレーナ導波路はシリカガラスクラッ
ド層のドープされた領域である請求項９記載の回路。 - 【請求項１１】 プレーナ導波路偏向器端面は、約４３
°ないし６０°の範囲の角度で導波路の方向に対して配
置される請求項１記載の回路。 - 【請求項１２】 プレーナ導波路は約１．４５より小さ
くない屈折率をもつ請求項１記載の回路。 - 【請求項１３】 領域は約１の屈折率をもつ請求項１記
載の回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/932,936 US5966478A (en) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | Integrated optical circuit having planar waveguide turning mirrors |
| US08/932936 | 1997-09-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11153719A true JPH11153719A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=25463174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10262182A Pending JPH11153719A (ja) | 1997-09-17 | 1998-09-17 | プレーナ導波路ターニングミラーを有する光集積回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5966478A (ja) |
| EP (1) | EP0908747A1 (ja) |
| JP (1) | JPH11153719A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6507680B1 (en) | 1999-09-14 | 2003-01-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Planar lightwave circuit module |
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| WO2007080932A1 (ja) | 2006-01-11 | 2007-07-19 | Omron Corporation | 光ケーブルモジュール及びそれを用いた機器 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB0000415D0 (en) * | 2000-01-11 | 2000-03-01 | British Aerospace | Improvements relating to interfacing embedded optical transmission structures |
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| US6890919B2 (en) * | 2001-06-26 | 2005-05-10 | Shitij Kapur | Atypical antipsychotic agents having low affinity for the D2 receptor |
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| DE10238741A1 (de) * | 2002-08-19 | 2004-03-04 | Infineon Technologies Ag | Planare optische Komponente und Kopplungsvorrichtung zur Kopplung von Licht zwischen einer planaren optischen Komponente und einem optischen Bauteil |
| ATE306679T1 (de) * | 2002-12-03 | 2005-10-15 | Cit Alcatel | Dünnschichtfilter auf der endfläche eines glasfasersegments, herstellungsverfahren und integrierte optische vorrichtung |
| US20040120672A1 (en) * | 2002-12-18 | 2004-06-24 | Gabel Chong | Waveguides with integrated lenses and reflective surfaces |
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