JPH1123875A - Optical integrated element - Google Patents

Optical integrated element

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JPH1123875A
JPH1123875A JP17565297A JP17565297A JPH1123875A JP H1123875 A JPH1123875 A JP H1123875A JP 17565297 A JP17565297 A JP 17565297A JP 17565297 A JP17565297 A JP 17565297A JP H1123875 A JPH1123875 A JP H1123875A
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JP
Japan
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light
refractive index
grating
core
mode
Prior art date
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Pending
Application number
JP17565297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Watanabe
修 渡辺
Masaaki Tsuchimori
正昭 土森
Hiroshi Ito
伊藤  博
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the optical integrated element which can select the mode of transmitted light and also select the wavelength of the transmitted light. SOLUTION: The optical integrated element has a waveguide layer 24 formed of a material developing refractive index anisotropy or a material having the said material dispersed in matrix. Part of the waveguide layer 24 constitutes a mode filter A which selectively transmits light of TE mode or TM mode. The rest of the waveguide layer 24 constitutes a grating B in grating-shaped refractive index modulation structure.

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】本発明は光集積化素子に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical integrated device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、チャンネル型導波路の作製技
術の一つとして、光照射を利用したフォトブリーチとい
われる技術が提案されている(Electronics
Lett.,26,1990,p379)。この技術
は、基板に積層された導波層を構成する部位に光照射
し、光照射した部分の屈折率を低下させ、これにより光
を閉じ込めて透過させるコアを備えた導波層を形成する
技術である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique called photobleach using light irradiation has been proposed as one of the techniques for manufacturing a channel-type waveguide (Electronics).
Lett. , 26, 1990, p379). This technique irradiates light to a portion constituting a waveguide layer laminated on a substrate, lowers the refractive index of the irradiated portion, thereby forming a waveguide layer having a core that confines and transmits light. Technology.

【0003】この技術は、光学的等方性媒質で形成され
た導波層を対象としており、光学的異方性媒質への解析
は手つかずの状態である。特開昭62ー29913号公
報の第4図には、モ−ドフィルタとして機能する導波路
型素子として、ガラス導波層のうち光を透過させるコア
の上に金属を配置したり、コアに対して屈折率が異なる
光学的異方性結晶(方解石、Nb2 5 膜など)をコア
の上に配置したりする技術が開示されている。
[0003] This technique is directed to a waveguide layer formed of an optically isotropic medium, and an analysis on an optically anisotropic medium has not been performed. FIG. 4 of JP-A-62-29913 shows a waveguide type element functioning as a mode filter, in which a metal is disposed on a core of a glass waveguide layer that transmits light, On the other hand, there is disclosed a technique of disposing an optically anisotropic crystal (calcite, Nb 2 O 5 film, or the like) having a different refractive index on a core.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した公報
技術よりも更に技術的に進歩したものであり、その課題
は、屈折率異方性を発現する材料を用いて形成した導波
層を利用することにより、透過する光のモードを選択で
きると共に、透過する光の波長を選択できる光集積化素
子を提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is a further technical advance from the above-mentioned publication technology, and its object is to provide a waveguide layer formed using a material exhibiting refractive index anisotropy. It is an object of the present invention to provide an optical integrated device capable of selecting a mode of transmitted light and selecting a wavelength of transmitted light.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る光集積化素
子は、屈折率異方性を発現する材料または前記材料をマ
トリックスに分散させた材料で形成された導波層と、導
波層を保持する基体とを具備して構成され、導波層の一
部分は、TEモード及びTMモードのいずれか一方の光
を選択的に透過させるモードフィルタを構成し、導波層
の他部分は、屈折率変調構造を備えたグレーティングを
構成することを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided an optical integrated device, comprising: a waveguide layer formed of a material exhibiting refractive index anisotropy or a material in which the material is dispersed in a matrix; A part of the waveguide layer constitutes a mode filter that selectively transmits any one of the TE mode and the TM mode light, and the other part of the waveguide layer includes: A grating having a refractive index modulation structure is constituted.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
を加える。 ・屈折率異方性を発現する材料 屈折率異方性を発現するものとしては、光異方性屈折率
可変材料を採用できる。光異方性屈折率可変材料として
は、光照射前に異方的な屈折率を示し、更に、光照射に
伴い屈折率が変化しかつ光照射に伴う屈折率変化が増加
と減少との両成分を有する材料をいう。このような材料
としては、光照射により分子構造変化を起こす様なもの
を採用できる。光照射に伴い分子構造変化を起こすもの
として、具体的には、トランスーシス光異性化可能な炭
素炭素二重結合ないしはアゾ基を有する化合物が挙げら
れる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described. -A material exhibiting refractive index anisotropy As a material exhibiting refractive index anisotropy, a light anisotropic refractive index variable material can be employed. As an anisotropic variable refractive index material, it exhibits an anisotropic refractive index before light irradiation, and further, the refractive index changes with light irradiation, and the refractive index change with light irradiation increases and decreases. Refers to a material having components. As such a material, a material that changes its molecular structure by light irradiation can be adopted. As a compound that causes a change in the molecular structure due to light irradiation, specifically, a compound having a carbon-carbon double bond or an azo group capable of being trans-cis photoisomerizable is exemplified.

【0007】所望の屈折率変化を引き起こすには、異方
性屈折率変化が大きな分子を用いることが重要であり、
アゾベンゼン誘導体、スチルベン誘導体が好ましい。こ
れら誘導体にアルキル基、カルボキシル基、ニトロ基、
シアノ基、アミノ基、メトキシ基等の官能基を結合させ
ることにより、より異方性変化を大きくすることが可能
となる。さらにニトロ基、シアノ基等の電子吸引性基、
アミノ基、メトキシ基の様な電子供与性基をそれぞれ分
子の両端に導入することにより、さらに屈折率率異方性
変化を大きくすることが可能となる。
In order to cause a desired refractive index change, it is important to use a molecule having a large anisotropic refractive index change.
Azobenzene derivatives and stilbene derivatives are preferred. Alkyl groups, carboxyl groups, nitro groups,
By bonding a functional group such as a cyano group, an amino group, or a methoxy group, the anisotropic change can be further increased. Further, electron-withdrawing groups such as nitro group and cyano group,
By introducing electron donating groups such as an amino group and a methoxy group at both ends of the molecule, it is possible to further increase the change in the refractive index anisotropy.

【0008】なお上記した材料は、光照射を続けること
により、炭素炭素二重結合ないしはアゾ基の還元、酸
化、切断等が生じる事があるが、所望の異方性変化を引
き起こすものであれば一向にかまわない。むしろ熱的に
シス−トランス異性化が生じて屈折率が元に戻る場合よ
り、好ましいと言える。光照射は、光異性化を引き起こ
す波長で行われる。一般には、紫外域から可視域の波長
をもつ光が照射される。光照射の際の光源としては高圧
水銀灯が一般的であるが、エキシマーレーザ等の利用も
可能である。
In the above-mentioned materials, reduction, oxidation, cleavage and the like of a carbon-carbon double bond or an azo group may be caused by continuing light irradiation, but any material which causes a desired change in anisotropy can be obtained. It doesn't matter. Rather, it is preferable to the case where the cis-trans isomerization occurs thermally and the refractive index returns to the original value. Light irradiation is performed at a wavelength that causes photoisomerization. Generally, light having a wavelength in the ultraviolet to visible range is applied. A high-pressure mercury lamp is generally used as a light source for light irradiation, but an excimer laser or the like can also be used.

【0009】上記した屈折率異方化可能な化合物が高分
子内に分散ないしは結合する事によって、あるいは、適
当なマトリックス(例えば樹脂やガラス等)に分散ない
しは結合する事によって、所望の光異方性屈折率可変材
料を提供できる。マトリックスとなる樹脂としては、特
に限定されず、例えばウレタン樹脂、ポリエステル樹
脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等
の熱硬化性樹脂を採用できる。
The desired optical anisotropy can be obtained by dispersing or bonding the above-described compound capable of refractive index anisotropy in a polymer, or by dispersing or bonding to an appropriate matrix (for example, resin or glass). Variable refractive index material can be provided. The resin serving as the matrix is not particularly limited. For example, a thermoplastic resin such as a urethane resin, a polyester resin, and an acrylic resin, and a thermosetting resin such as a phenol resin can be used.

【0010】また、光照射前に異方的な屈折率を示すに
は、上記した材料を含む高分子材料をスピンコート法あ
るいは溶融押し出し成形等により、導波層の面内に分子
配向させることにより実現できる。異方性の程度は、粘
度、スピンコート法における回転数、成型時の延伸割合
等で制御できる。なお、上記した性質をもつ材料やマト
リックスは、導波損失性が低いことが好ましい。一般的
に光集積化素子において使用される光の波長域は、可視
から近赤外にわたる領域であり、従って光集積化素子が
使用される波長領域での損失性が低いことが好ましい。
即ち、可視域波長で光集積化素子が使用される場合はそ
の領域で、近赤外域波長で光集積化素子が使用される場
合はその領域で、損失性が低ければよい。所望の低導波
損失が得られる限り、上記した光異性化可能な化合物が
高分子内で分散ないしは結合することによって、或い
は、樹脂やガラス等の適当なマトリックスに分散ないし
は結合した光異方性屈折率可変材料をそのまま使用して
も良い。さらに別のマトリックスと混合して使用しても
良い。
In order to exhibit an anisotropic refractive index before light irradiation, a polymer material containing the above-mentioned material is molecularly oriented in the plane of the waveguide layer by spin coating or melt extrusion. Can be realized by: The degree of anisotropy can be controlled by the viscosity, the number of rotations in the spin coating method, the stretching ratio during molding, and the like. In addition, it is preferable that the material and the matrix having the above-described properties have low waveguide loss. Generally, the wavelength range of light used in an optical integrated device is a range from visible light to near-infrared light, and therefore, it is preferable that the loss in the wavelength range where the optical integrated device is used is low.
That is, if the optical integrated device is used in the visible wavelength region, the loss may be low in that region, and if the optical integrated device is used in the near-infrared wavelength region, the loss may be low. As long as the desired low waveguide loss is obtained, the above-mentioned photoisomerizable compound is dispersed or bonded in a polymer, or is dispersed or bonded in an appropriate matrix such as resin or glass, and is anisotropic. The variable refractive index material may be used as it is. Further, it may be used by mixing with another matrix.

【0011】・モードフィルタ 本発明に係る光集積化素子において、導波層の一部分
は、TEモード及びTMモードのいずれか一方の光を選
択的に透過させるモードフィルタを構成する。モードフ
ィルタは、光を閉じ込めて透過させるコアと、コアに被
覆されたクラッドとで構成できる。ここで、常光屈折率
をnoとし、異常光屈折率をneとして定義したとき、
本発明に係るモードフィルタでは、下記ののうちの
いづれか一方の関係に設定されている。
Mode Filter In the optical integrated device according to the present invention, a part of the waveguide layer constitutes a mode filter for selectively transmitting either one of the TE mode light and the TM mode light. The mode filter can be composed of a core for confining and transmitting light and a clad coated on the core. Here, when the ordinary light refractive index is defined as no and the extraordinary light refractive index is defined as ne,
In the mode filter according to the present invention, one of the following relationships is set.

【0012】コアのno>クラッドno、かつ、コア
のne≦クラッドのne コアのne>クラッドne、かつ、コアのno≦クラ
ッドのno 図1を参照して説明する。図1は、上記したの関係を
満たしたモ−ドフィルタである。例えば、コア2Aのn
o=1.706、クラッド3Aのno=1.702に設
定されていると共に、コア2Aのne=1.676、ク
ラッド3Aのne=1.680に設定されている。
Core no> cladding no, and core ne ≦ cladding ne core ne> cladding ne, and core no ≦ cladding no With reference to FIG. FIG. 1 shows a mode filter satisfying the above-mentioned relationship. For example, n of core 2A
o = 1.706, no = 1.702 of the cladding 3A, ne = 1.676 of the core 2A, and ne = 1.680 of the cladding 3A.

【0013】上記したの関係により、コア2Aのno
>クラッドnoの関係からTEモ−ドの光をコア2Aに
閉じこめて透過でき、コア2Aのne≦クラッドのne
の関係からTMモ−ドの光を閉じこめることができず、
放射させてしまう。結果として図1に示すモードフィル
タは、TEモ−ドの光のみを選択的に取り出す事ができ
るTEモ−ドフィルタとして機能できる。
According to the relationship described above, the no of the core 2A
> The TE mode light can be confined and transmitted through the core 2A due to the relationship of clad no, and ne of the core 2A ≦ ne of the clad.
, The light in TM mode cannot be confined,
Will radiate. As a result, the mode filter shown in FIG. 1 can function as a TE mode filter capable of selectively extracting only light in the TE mode.

【0014】図1に示すモードフィルタの製造にあたっ
ては、次のようにできる。即ち、図2に示すように、基
板20にアンダークラッド22を介して導波層24を積
層し、コア2Aに相当する部位にマスク40を覆い、か
つ、クラッド3Aに相当する部位を露出させる。その状
態で紫外線をマスク40越しに照射する。これにより照
射を受けたクラッド3Aに相当する部位においては、n
oが低下すると共にneが増加する。これにより上記し
たの関係をもつTEモードフィルタが形成される。
In manufacturing the mode filter shown in FIG. 1, the following can be performed. That is, as shown in FIG. 2, the waveguide layer 24 is laminated on the substrate 20 via the under clad 22, the mask 40 is covered on the portion corresponding to the core 2A, and the portion corresponding to the clad 3A is exposed. In that state, ultraviolet rays are irradiated through the mask 40. In the portion corresponding to the clad 3A thus irradiated, n
As o decreases, ne increases. As a result, a TE mode filter having the above relationship is formed.

【0015】逆に、図3に示すモードフィルタでは、上
記したの関係が満たされている。例えば、コア2Aの
no=1.702、クラッド3Aのno=1.706に
設定されていると共に、コア2Aのne=1.680、
クラッド3Aのne=1.676に設定されている。上
記したの関係により、TEモ−ドの光を放射し、TM
モ−ドの光をコア2Aに閉じ込めて透過できる。従って
図3に示すモードフィルタは、TMモ−ドの光のみを選
択的に取り出す事ができるTMモ−ドフィルタとして機
能できる。
Conversely, the mode filter shown in FIG. 3 satisfies the above relationship. For example, no = 1.702 for the core 2A, no = 1.706 for the clad 3A, and ne = 1.680 for the core 2A.
The ne of the clad 3A is set to 1.676. According to the relationship described above, light in the TE mode is emitted and TM
The mode light can be confined in the core 2A and transmitted. Therefore, the mode filter shown in FIG. 3 can function as a TM mode filter that can selectively extract only the TM mode light.

【0016】図3に示すモードフィルタの製造にあたっ
ては次のようにできる。即ち、図4に示すように、基板
20にアンダークラッド22を介して導波層24を積層
し、クラッド3Aに相当する部位にマスク40を覆い、
かつ、コア2Aに相当する部位を露出させる。その状態
で紫外線をマスク40越しに照射する。これにより照射
を受けたコア2Aに相当する部位においては、noが低
下すると共にneが増加する。これにより上記したの
関係をもつTMモードフィルタが形成される。
Manufacturing of the mode filter shown in FIG. 3 can be performed as follows. That is, as shown in FIG. 4, the waveguide layer 24 is laminated on the substrate 20 via the under clad 22, and a portion corresponding to the clad 3 </ b> A is covered with the mask 40.
In addition, a portion corresponding to the core 2A is exposed. In that state, ultraviolet rays are irradiated through the mask 40. As a result, in the portion corresponding to the core 2A irradiated, no decreases and ne increases. Thus, a TM mode filter having the above relationship is formed.

【0017】・グレーティング 本発明の光集積化素子では前記したように、導波層の他
部分は、グレーティングを構成する。一般的には、グレ
ーティングは、モードフィルタと直列的な導波構造で形
成されている。グレーティングは、コアにおいて屈折率
が周期的に変化する屈折率変調構造により構成できる。
屈折率が周期的に変化する部位は、照射する光のビーム
を干渉させ、干渉縞を発生させることにより形成でき
る。場合によっては、導波層のうち光が透過するコアの
表面に、周期的な凹凸を配置する所謂レリーフ型で形成
しても良い。
Grating In the optical integrated device of the present invention, as described above, the other part of the waveguide layer constitutes a grating. Generally, a grating is formed with a waveguide structure in series with a mode filter. The grating can be constituted by a refractive index modulation structure in which the refractive index periodically changes in the core.
The portion where the refractive index changes periodically can be formed by causing an irradiation light beam to interfere and generate interference fringes. In some cases, the waveguide layer may be formed in a so-called relief type in which periodic irregularities are arranged on the surface of the core through which light is transmitted.

【0018】・実施形態の一例 実施形態の一例の要部を図5に示す。この例では、基体
としての基板20にアンダークラッド22が積層され、
その上に導波層24が積層されている。導波層24の片
側はモードフィルタAを構成し、導波層24の他の片側
はグレーティングBを構成する。モードフィルタAとグ
レーティングBとは直列的導波構造とされている。モー
ドフィルタAにおいて、導波層24は、TEモードまた
はTMモードの光のいずれか一方を閉じ込めて透過させ
るコア2Aと、コア2Aの両側に配置されたクラッド3
Aとを備えている。コア2Aとクラッド3Aとの屈折率
の関係は上記したまたはのいずれか一方に設定され
ている。
FIG. 5 shows an essential part of an example of the embodiment. In this example, an under clad 22 is laminated on a substrate 20 as a base,
The waveguide layer 24 is laminated thereon. One side of the waveguide layer 24 forms the mode filter A, and the other side of the waveguide layer 24 forms the grating B. The mode filter A and the grating B have a serial waveguide structure. In the mode filter A, the waveguide layer 24 includes a core 2A for confining and transmitting either the TE mode light or the TM mode light, and the cladding 3 disposed on both sides of the core 2A.
A. The relationship between the refractive indices of the core 2A and the cladding 3A is set to one of the above or one of the above.

【0019】グレーティングBにおいて、導波層24
は、モードフィルタAのコア2Aと同様に、TEモード
またはTMモードの光のいずれか一方を閉じ込めて透過
させるコア2Bと、コア2Bの両側に配置されたクラッ
ド3Bとを備えている。グレーティングBのコア2Bに
おいては、その長さ方向に沿って格子状の屈折率変調構
造が形成されている。図5(B)において、屈折率変調
構造の周期はΛで示されている。
In the grating B, the waveguide layer 24
Like the core 2A of the mode filter A, includes a core 2B for confining and transmitting one of the TE mode light and the TM mode light, and claddings 3B arranged on both sides of the core 2B. In the core 2B of the grating B, a lattice-shaped refractive index modulation structure is formed along the length direction. In FIG. 5B, the period of the refractive index modulation structure is indicated by Λ.

【0020】なお、図5に示す実施形態の光集積化素子
においては、モ−ドフィルタAを入射側とし、グレーテ
ィングBを出射側としても良い。逆に、グレーティング
Bを入射側とし、モ−ドフィルタAを出射側としても良
い。図5に示す実施形態では、モ−ドフィルタAとグレ
ーティングBとがそれぞれ1カ所づつ直列的導波構造で
設けられているが、必要に応じて、モ−ドフィルタAの
数、グレーティングBの数を増やすことも可能である。
In the optical integrated device of the embodiment shown in FIG. 5, the mode filter A may be set to the incident side and the grating B may be set to the output side. Conversely, the grating B may be on the incident side and the mode filter A may be on the outgoing side. In the embodiment shown in FIG. 5, the mode filter A and the grating B are provided one by one in a serial waveguide structure, but the number of the mode filters A and the It is also possible to increase the number.

【0021】・光集積化素子においてモードフィルタA
のコア2A、グレーティングBのコア2Bは、図1〜図
5に示すように、これらが埋設されたチャンネル型であ
ってもよい。或いは、コア2A、2Bが外方に突出した
リッジ型であってもよい。場合によっては、ファイバー
の様に、円筒型のコア及びクラッドの構成でもかまわな
い。
Mode filter A in the optical integrated device
2A of the grating B and the core 2B of the grating B may be of a channel type in which they are embedded as shown in FIGS. Alternatively, the core 2A, 2B may be a ridge type projecting outward. In some cases, like a fiber, a cylindrical core and a clad may be used.

【0022】導波層24の上方には、オーバ−クラッド
が存在してもよい。この場合、オーバ−クラッドの材料
は横方向のクラッド3A、3Bの屈折率と同じであって
もよいし、モ−ドフィルタの性能を損なわない限り、他
の屈折率の材料でもかまわない。 ・製造方法 上記した光集積化素子を製造するにあたっては、モード
フィルタAを形成するための光照射処理と、グレーティ
ングBを形成するための光照射処理とを採用できる。
Above the waveguide layer 24, there may be an over-cladding. In this case, the material of the over-cladding may be the same as the refractive index of the claddings 3A and 3B in the horizontal direction, or may be a material having another refractive index as long as the performance of the mode filter is not impaired. Manufacturing Method In manufacturing the above-described optical integrated device, a light irradiation process for forming the mode filter A and a light irradiation process for forming the grating B can be adopted.

【0023】(1)光照射処理 導波層において屈折率変化を起こさせモードフィルタA
を形成するための光照射は、光異性化を引き起こす波長
で行われる。一般には、紫外域から可視域の波長をもつ
光が照射され、レーザ光、非レーザ光を問わない。モー
ドフィルタAを形成する際の光照射の光源としては、高
圧水銀灯が一般的であるが、エキシマーレーザ等の利用
も可能である。
(1) Light Irradiation Processing Mode filter A
The light irradiation for forming is performed at a wavelength that causes photoisomerization. In general, light having a wavelength from the ultraviolet region to the visible region is irradiated, and it does not matter whether laser light or non-laser light is used. As a light source for light irradiation when forming the mode filter A, a high-pressure mercury lamp is generally used, but an excimer laser or the like can also be used.

【0024】光照射にあたっては、屈折率異方性可変材
料に所望の屈折率変化量を引き起こすのに必要な照射光
強度、照射時間が適宜選択される。また、照射時間の短
縮化の為に、屈折率異方性可変材料の温度を高めて照射
すると、一般的には、屈折率異方性可変材料の屈折率変
化の効率が高くなり易い。光照射時間と屈折率の可変と
の関係は、後述する図8に示されている。図8の試験結
果から理解できるように、上記した屈折率異方性可変材
料では、光照射により、■や▲で例示するように正常光
屈折率noが低下し、◆や●で例示するように異常光屈
折率neが増加する。
In the light irradiation, the irradiation light intensity and irradiation time necessary to cause a desired amount of change in the refractive index in the refractive index anisotropic variable material are appropriately selected. When the temperature of the variable refractive index anisotropic material is increased to shorten the irradiation time, generally, the efficiency of the change in the refractive index of the variable refractive index anisotropic material tends to increase. The relationship between the light irradiation time and the change in the refractive index is shown in FIG. As can be understood from the test results in FIG. 8, in the above-described variable refractive index anisotropy material, the normal light refractive index no is reduced by light irradiation as illustrated by Δ and ▲, and is illustrated by Δ and ●. Then, the extraordinary light refractive index ne increases.

【0025】グレーティングBの作製にあたっては、導
波層のうち光が透過するコアにおいて、二光束干渉法や
位相格子法等により、照射する光の干渉縞を生成し、干
渉縞により格子状の屈折率変調構造を形成する方法を採
用できる。グレーティングBを作製するための光として
は、上記同様に光異性化を引き起こす波長域で行われ、
一般には、紫外域から可視域の波長をもつ光を採用でき
る。特にコーヒレント性をもつレーザ光が好ましい。
In manufacturing the grating B, in the core of the waveguide layer through which light is transmitted, interference fringes of the irradiated light are generated by a two-beam interference method, a phase grating method, or the like. A method of forming a rate modulation structure can be adopted. The light for producing the grating B is performed in a wavelength range that causes photoisomerization as described above,
Generally, light having a wavelength in the ultraviolet to visible range can be employed. Particularly, laser light having coherence is preferable.

【0026】図6は二光束干渉法を用いてグレーティン
グBの格子状の屈折率変調構造を形成する形態を示す。
この場合には、紫外線域の波長をもつレーザ光をビーム
スプリッタ100で2つの光束に分割し、2つに分割し
た光束をミラー102で反射させ、グレーティングBの
コア2Bに対して入射角θ1、θ2を等しくしつつ、グ
レーティングBのコア2Bに干渉縞106を生成する。
これにより図5(A)(B)に示すように、グレーティ
ングBのコア2Bにおいて、格子状の屈折率変調部分が
所定の周期Λで形成される。二光束干渉法では、ミラー
102の位置を調整することにより、グレーティングB
の周期Λを制御できる。
FIG. 6 shows an embodiment in which a grating-like refractive index modulation structure of the grating B is formed using the two-beam interference method.
In this case, the laser beam having a wavelength in the ultraviolet range is split into two light beams by the beam splitter 100, and the split light beam is reflected by the mirror 102, and the incident angle θ1 with respect to the core 2B of the grating B, The interference fringes 106 are generated on the core 2B of the grating B while making θ2 equal.
As a result, as shown in FIGS. 5A and 5B, in the core 2B of the grating B, a lattice-shaped refractive index modulation portion is formed at a predetermined period Λ. In the two-beam interference method, by adjusting the position of the mirror 102, the grating B
Can be controlled.

【0027】図7は、位相格子法を用いてグレーティン
グBの屈折率変調構造を形成する形態を示す。この場合
には、紫外線域の波長をもつレーザ光を用い、位相格子
200による回折光を利用してグレーティングBのコア
2Bに干渉縞206を生成する。これによりコア2Bに
おいて、格子状の屈折率変調部分が所定の周期で形成さ
れる。位相格子法では、位相格子200の格子のピッチ
によりグレーティングBの周期Λを制御できる。
FIG. 7 shows an embodiment in which the refractive index modulation structure of the grating B is formed by using the phase grating method. In this case, a laser beam having a wavelength in the ultraviolet region is used, and interference fringes 206 are generated on the core 2B of the grating B using the diffracted light by the phase grating 200. Thereby, in the core 2B, a lattice-shaped refractive index modulation portion is formed at a predetermined period. In the phase grating method, the period Λ of the grating B can be controlled by the pitch of the grating of the phase grating 200.

【0028】グレーティングBにおける周期Λは一般的
には一定間隔とするが、場合によっては、連続的に変化
させる形態でも良い。この場合には、波長の分散補正等
の機能を実現するのに有利である。グレーティングBの
コア2Bにおける屈折率変調部分の周期Λを適宜選択す
れば、その周期Λに対応した波長をもつ光がコア2Bを
透過でき、他の波長の光は透過せず、反射される。即ち
図5において、波長λ1、λ2、λ3 の光をそれぞれ光集積
化素子に入射したとしても、周期Λに対応する波長の光
は反射されて透過せず、他の波長の光が透過する。従っ
てグレーティングBにおける周期Λは、グレーティング
Bのコア2Bを透過する光の波長、コア2Bで反射する
光の波長を規定する。よって反射型の波長選択機能を備
えた導波路構造が提供される。
The period に お け る in the grating B is generally set to a constant interval, but may be changed continuously in some cases. In this case, it is advantageous to realize functions such as wavelength dispersion correction. If the period Λ of the refractive index modulation portion of the core 2B of the grating B is appropriately selected, light having a wavelength corresponding to the period で き can be transmitted through the core 2B, and light of other wavelengths is not transmitted but reflected. That is, in FIG. 5, even if the lights of the wavelengths λ 1, λ 2, and λ 3 are respectively incident on the optical integrated device, the light of the wavelength corresponding to the period Λ is reflected and not transmitted, and the light of other wavelengths is not transmitted. To Penetrate. Therefore, the period に お け る in the grating B defines the wavelength of light transmitted through the core 2B of the grating B and the wavelength of light reflected by the core 2B. Therefore, a waveguide structure having a reflection type wavelength selection function is provided.

【0029】ここで、グレーティングBの屈折率変調構
造の周期をΛとし、グレーティングBにより反射される
光の波長をλ0 とし、グレーティングBのコア2Bの透
過屈折率をncoreとしたとき、基本的には、次の式
(1)が成立すると考えられる。 λ0 =2・ncore・Λ……(1)
Here, when the period of the refractive index modulation structure of the grating B is Λ, the wavelength of the light reflected by the grating B is λ 0, and the transmission refractive index of the core 2 B of the grating B is n core , Specifically, it is considered that the following equation (1) holds. λ 0 = 2 · n core · Λ (1)

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。まず、実
施例で用いた導波層を構成する屈折率異方性可変材料の
合成方法を説明し、次に光集積化素子の製造方法を項目
別に説明する。本実施例において、分子構造の確認は赤
外線吸収スペクトルと、H核磁気共鳴スペクトルとによ
りおこなった。融点およびガラス転移温度の測定は示差
走査熱量計によりおこなった。屈折率は、導波層にカッ
プリングプリズムを用いて光を入射し、導波モードを励
起したときのモードアングルにより求めた。
Embodiments of the present invention will be described below. First, a method of synthesizing the variable refractive index anisotropy material constituting the waveguide layer used in the examples will be described, and then a method of manufacturing the optical integrated device will be described for each item. In this example, the molecular structure was confirmed by an infrared absorption spectrum and an H nuclear magnetic resonance spectrum. The measurement of the melting point and the glass transition temperature was performed by a differential scanning calorimeter. The refractive index was determined from the mode angle when light was incident on the waveguide layer using a coupling prism to excite the waveguide mode.

【0031】(屈折率異方性可変材料の合成方法)2−
メチル−4−ニトロアニリン7.61gを水100ml
と36%塩酸水溶液45mlの混合液に溶解して3℃に
冷却した。その溶液に水18mlに溶かした亜硝酸ナト
リウム3.80gを加えた。この溶液を3℃に保って1
時間攪拌した。さらにこの溶液中にm−トリルジエタノ
ールアミン9.76gを水125mlと36%塩酸水溶
液7.5mlの混合液に溶解した溶液を30分間かけて
添加した後、3℃で20分間攪拌し、さらに20℃で6
0分間攪拌して反応させた。反応混合物に35.4gの
水酸化カリウムを水200mlに溶かした液を添加して
中和し、析出した粗生成物を濾別水洗して乾燥させた。
この生成物をエタノールから再結晶を2回繰り返して以
下の構造式(化1)で示される4−N,N−ビス(2−
ヒドロキシエチル)アミノ−2、2’−ジメチル−4’
−ニトロアゾベンゼンを得た(収率;80%,融点;1
69℃)。
(Method of synthesizing variable refractive index anisotropy material)
7.61 g of methyl-4-nitroaniline was added to 100 ml of water.
And a 36% aqueous hydrochloric acid solution (45 ml), and cooled to 3 ° C. 3.80 g of sodium nitrite dissolved in 18 ml of water was added to the solution. Keep the solution at 3 ° C for 1
Stirred for hours. Further, a solution obtained by dissolving 9.76 g of m-tolyldiethanolamine in a mixed solution of 125 ml of water and 7.5 ml of a 36% hydrochloric acid aqueous solution was added to this solution over 30 minutes, followed by stirring at 3 ° C. for 20 minutes, and further at 20 ° C. At 6
The reaction was stirred for 0 minutes. A solution obtained by dissolving 35.4 g of potassium hydroxide in 200 ml of water was added to the reaction mixture for neutralization, and the precipitated crude product was separated by filtration, washed with water, and dried.
The product was recrystallized twice from ethanol to give 4-N, N-bis (2-
(Hydroxyethyl) amino-2,2′-dimethyl-4 ′
-Nitroazobenzene was obtained (yield; 80%, melting point; 1).
69 ° C).

【0032】[0032]

【化1】 Embedded image

【0033】構造式(化1)の化合物0.686gとト
リレン−2,4−ジイソシアナート0.500gとをN
−メチル−2−ピロリドン10mlに溶解させて100
℃で1時間攪拌した。この溶液を20℃に冷却した後、
トランス−2,5−ジメチルピペラジン0.109gを
加え、20℃で7時間攪拌して反応させた。反応混合物
をエタノールとヘキサンとの1:1混合液400ml中
に投入して、析出した沈殿ポリマーを濾別し減圧乾燥し
た。
0.686 g of the compound of the structural formula (Chemical Formula 1) and 0.500 g of tolylene-2,4-diisocyanate are mixed with N
-Methyl-2-pyrrolidone dissolved in 10 ml
Stirred at C for 1 hour. After cooling this solution to 20 ° C,
0.109 g of trans-2,5-dimethylpiperazine was added and reacted by stirring at 20 ° C. for 7 hours. The reaction mixture was poured into 400 ml of a 1: 1 mixture of ethanol and hexane, and the precipitated polymer precipitated was separated by filtration and dried under reduced pressure.

【0034】この生成ポリマーは、以下の構造式(化
2)であることを確認した(収率;89%、ガラス転移
温度;142℃、N−メチル−2−ピロリドン中での固
有粘度0.28dl/g、吸収極大波長;474n
m)。
The resulting polymer was confirmed to have the following structural formula (Formula 2) (yield: 89%, glass transition temperature: 142 ° C., intrinsic viscosity in N-methyl-2-pyrrolidone: 0.1). 28 dl / g, absorption maximum wavelength; 474n
m).

【0035】[0035]

【化2】 Embedded image

【0036】次に、上記したように合成した構造式(化
1)の化合物1.50gと4,4’−ジフェニルメタン
ジイソシアナート1.571gとをN−メチル−2−ピ
ロリドン90mlに溶解して、100℃で90分間攪拌
した。この溶液を20℃に冷却した後、N−メチル−2
−ピロリドン10mlに溶解させたトランス−2,5−
ジメチルピペラジン0.239gを加え、20℃で5時
間攪拌して反応させた。反応混合物をエタノール300
0mlに投入して、析出した沈殿ポリマーを濾別し減圧
乾燥した。
Next, 1.50 g of the compound of the structural formula (Chemical Formula 1) synthesized as described above and 1.571 g of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate were dissolved in 90 ml of N-methyl-2-pyrrolidone. And stirred at 100 ° C. for 90 minutes. After cooling the solution to 20 ° C., N-methyl-2 was added.
Trans-2,5- dissolved in 10 ml of pyrrolidone
0.239 g of dimethylpiperazine was added and reacted by stirring at 20 ° C. for 5 hours. The reaction mixture is ethanol 300
The solution was poured into 0 ml, and the precipitated precipitated polymer was separated by filtration and dried under reduced pressure.

【0037】この生成ポリマーは、以下の構造式(化
3)であることを確認した(収率;96%、ガラス転移
温度;114℃、N−メチル−2−ピロリドン中での固
有粘度0.80dl/g、吸収極大波長;475n
m)。
The resulting polymer was confirmed to have the following structural formula (formula 3) (yield: 96%, glass transition temperature: 114 ° C., intrinsic viscosity in N-methyl-2-pyrrolidone: 0.1). 80 dl / g, absorption maximum wavelength; 475 n
m).

【0038】[0038]

【化3】 Embedded image

【0039】(光集積化素子の製造方法)本実施例の製
法は、図5に示すモードフィルタA及びグレーティング
Bを直列的導波構造で配置した光集積化素子を形成する
例である。基体として機能する基板として、結晶軸<1
00>で切り出した厚み約500μmの片面鏡面の4イ
ンチシリコンウエハー(三菱マテリアル製;n型)を4
分割したものを用いた。
(Manufacturing Method of Optical Integrated Device) The manufacturing method of this embodiment is an example of forming an optical integrated device in which the mode filter A and the grating B shown in FIG. 5 are arranged in a serial waveguide structure. As a substrate functioning as a substrate, a crystal axis <1
00>, a single-sided mirror-finished 4-inch silicon wafer (manufactured by Mitsubishi Materials; n-type) having a thickness of about 500 μm
The divided one was used.

【0040】分割したウエハーをHF:純水=1:50
の溶液に約1分間浸し、表面を洗浄した。次に、純水で
5分程度流水洗浄後、スピンドライヤーにて乾燥した。
次に、アンダークラッド22を構成する材料として、ポ
リイミド(日立化成製;PlX2400)を使用し、基
板にポリイミドを塗布し、熱処理(150℃で1h,3
00℃で1.5h)を行い、アンダークラッド22とし
た。
HF: pure water = 1: 50
For about 1 minute to wash the surface. Next, the resultant was washed with running pure water for about 5 minutes and then dried with a spin drier.
Next, polyimide (PlX2400 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was used as a material for forming the under clad 22, polyimide was applied to the substrate, and heat treatment was performed (at 150 ° C. for 1 hour, 3 hours).
This was performed at 00 ° C. for 1.5 hours to obtain an under clad 22.

【0041】ガラス上に同一条件で作製した薄膜の厚み
を触針式表面あらさ針(SloanTechnolog
y Corp製;DEKTAKII)で測定し、試料厚
みとした。以下の工程でも同様に膜厚を決定した。アン
ダークラッド22であるポリイミド層の厚みは約7μm
であった。導波層24に相当するポリマーの薄膜部分を
構成するにあたっては、上記のように製造した屈折率異
方性可変材料を、溶媒としてのピリジンに混ぜ、比較的
低濃度(1重量%)のピリジン溶液を形成した。そのピ
リジン溶液を、0.2μmのテフロンフィルター(アド
バンテック東洋製;DISMIC13P)でろ過した
後、エバポレータで濃縮して高濃度溶液(6重量%程
度)にした。その後、フォトレジストスピナーを用いた
スピンコート処理により、アンダークラッド22上にこ
の高濃度溶液を塗布して導波層24を積層した。
The thickness of a thin film formed on glass under the same conditions is measured by a stylus type surface roughness needle (SloanTechnology).
y Corp .; DEKTAKII) and used as the sample thickness. The film thickness was similarly determined in the following steps. The thickness of the polyimide layer which is the under cladding 22 is about 7 μm.
Met. In forming a polymer thin film portion corresponding to the waveguide layer 24, the refractive index anisotropy variable material manufactured as described above is mixed with pyridine as a solvent to obtain a relatively low concentration (1% by weight) of pyridine. A solution formed. The pyridine solution was filtered through a 0.2 μm Teflon filter (Advantech Toyo; DISMIC13P), and then concentrated by an evaporator to obtain a high-concentration solution (about 6% by weight). Thereafter, the high-concentration solution was applied on the under clad 22 by spin coating using a photoresist spinner, and the waveguide layer 24 was laminated.

【0042】上記スピンコート処理後、室温にて、約6
時間真空乾燥を行った。得られた導波層24の膜厚は
1.3μmであった。次に、フォトブリーチとも呼ばれ
る光照射処理を行った。即ち、超高圧水銀ランプ(ウシ
オ電機製;USHー250BY)を光源として用い、平
行光照射可能な露光装置用光源ユニット(ウシオ電機
製;マルチライトMLー251A/B)で、基板上の導
波層24に対して紫外線(UV)照射を行った。照射パ
ワーは80mW/cm2 であった。光照射の際には、石
英ガラス上に低反射クロムで描画したフォトマスク(凸
版印刷製)を用いた。このフォトマスクを試料表面に接
触させ、試料を110℃に加熱し、試料の上方よりマス
ク越しに1時間照射した(図2参照)。
After the above spin coating, at room temperature, about 6
Vacuum drying was performed for hours. The thickness of the obtained waveguide layer 24 was 1.3 μm. Next, light irradiation treatment called photobleaching was performed. That is, a light source unit for an exposure apparatus (manufactured by USHIO Inc .; Multilight ML-251A / B) capable of irradiating parallel light using an ultra-high pressure mercury lamp (USH-250BY manufactured by USHIO Inc.) as a light source, The layer 24 was irradiated with ultraviolet light (UV). The irradiation power was 80 mW / cm 2 . At the time of light irradiation, a photomask (manufactured by Toppan Printing) drawn on quartz glass with low-reflection chrome was used. The photomask was brought into contact with the sample surface, the sample was heated to 110 ° C., and the sample was irradiated from above the sample through the mask for 1 hour (see FIG. 2).

【0043】上記した紫外線照射により、モードフィル
タAを構成するコア2Aとクラッド3Aとが形成され
た。本実施例では、コア2Aとクラッド3Aとにおける
屈折率no、neの関係は、上記したの関係のうち
のとされた。本実施例ではモードフィルタAを形成す
る際には、モードフィルタAのコア2Aの他に、グレー
ティングBのコア2Bについても、上記した超高圧水銀
ランプからの紫外線が照射されている。
The core 2A and the clad 3A constituting the mode filter A were formed by the above-described ultraviolet irradiation. In the present embodiment, the relationship between the refractive indices no and ne in the core 2A and the clad 3A is one of the relationships described above. In this embodiment, when forming the mode filter A, the core 2B of the grating B as well as the core 2A of the mode filter A is irradiated with ultraviolet rays from the above-described ultrahigh-pressure mercury lamp.

【0044】その後、パルスNd:YAGレーザから発
振される第3高調波のビーム(波長:355nm)を用
い、二光束干渉法により、グレーティングBのコア2B
のみに、格子状の屈折率変調構造を書き込んだ。グレー
ティングBの周期(ピッチ)Λが243nmとなるよう
に書き込み時におけるミラー角度を調整した。この場合
には、照射処理は、試料温度が80°Cで2時間とし
た。
Thereafter, the core 2B of the grating B is formed by a two-beam interference method using a third harmonic beam (wavelength: 355 nm) oscillated from a pulsed Nd: YAG laser.
Only the grating-like refractive index modulation structure was written. The mirror angle at the time of writing was adjusted so that the period (pitch) グ of the grating B was 243 nm. In this case, the irradiation treatment was performed at a sample temperature of 80 ° C. for 2 hours.

【0045】λ0 =2・ncore・Λを示す上記した
(1)式に基づけば、コア2Bのncoreが1.7であれ
ば、830nm≒2×1.7×243nmとなる。故に
理論的には、830nmの光は、グレーティングBに入
射させても反射され、透過しないことになる。 (光透過実験)上記したように製造した試料を用い、光
透過実験を行った。この試料のモードフィルタAは図
1、図2に示す方式のものであり、TMモードを透過せ
ず、TEモードを透過する。この実験では、波長830
nmの半導体レーザと、波長1.3μmの半導体レーザ
を入射光源として用いた。光透過実験では、基本的に
は、半導体レーザ、レンズ、光ファイバーであるラミポ
ールファイバー偏光子(住友大阪セメント製)、試料で
ある光集積化素子の順に配置した。光集積化素子のうち
モードフィルタAを入射部としてラミポールファイバー
偏光子に結合し、光集積化素子のうちグレーティングB
を出射部に配置した。
Based on the above equation (1) showing λ 0 = 2 · n core · Λ, if n core of the core 2B is 1.7, 830 nm ≒ 2 × 1.7 × 243 nm. Therefore, theoretically, the light of 830 nm is reflected and does not transmit even if it enters the grating B. (Light transmission experiment) A light transmission experiment was performed using the sample manufactured as described above. The mode filter A of this sample is of the type shown in FIGS. 1 and 2, and does not transmit the TM mode but transmits the TE mode. In this experiment, the wavelength 830
A semiconductor laser having a wavelength of 1.3 nm and a semiconductor laser having a wavelength of 1.3 μm were used as incident light sources. In the light transmission experiment, basically, a semiconductor laser, a lens, a Ramipole fiber polarizer (manufactured by Sumitomo Osaka Cement) as an optical fiber, and an optical integrated device as a sample were arranged in this order. The mode filter A of the optical integrated device is coupled to the Ramipole fiber polarizer with the incident portion as the incident portion, and the grating B of the optical integrated device is
Was arranged at the emission part.

【0046】波長830nmの光を用い、TEモ−ドと
TMモ−ドとを1:1の強度で励振させて上記試料に入
射させた場合には、これの導波光は観測できなかった。
即ち、波長830nmの光はグレーティングBで反射さ
れ、透過しなかった。また波長1.3μmの光を用い、
TEモ−ドとTMモ−ドとを1:1の強度で励振させて
上記試料に入射させた場合には、これの導波光を観測で
きた。つまり波長1.3μmの光(TEモード)はグレ
ーティングBを透過した。従って、本実施例に係る光集
積化素子のグレーティングBは、波長選択フイルタとし
て機能することが観測された。
When light having a wavelength of 830 nm was used to excite the TE mode and the TM mode at an intensity of 1: 1 and made incident on the sample, no guided light could be observed.
That is, the light having a wavelength of 830 nm was reflected by the grating B and was not transmitted. In addition, using light having a wavelength of 1.3 μm,
When the TE mode and the TM mode were excited at an intensity of 1: 1 and made incident on the sample, the guided light could be observed. That is, light having a wavelength of 1.3 μm (TE mode) transmitted through the grating B. Therefore, it was observed that the grating B of the optical integrated device according to the present example functions as a wavelength selection filter.

【0047】(照射試験)上記した実施例に係る屈折率
異方性可変材料を採用した場合において、光照射処理の
照射時間と屈折率の可変の程度との関係を試験した。更
に、照射処理の際の試料の温度と屈折率の可変の程度と
の関係を試験した。屈折率測定では、プリズムカップラ
ー(metricon製;PC2010)を用い、導波
する光として波長633nm、波長830nmを用い
た。
(Irradiation Test) In the case where the refractive index anisotropy variable material according to the above-described embodiment was employed, the relationship between the irradiation time of light irradiation treatment and the degree of change in the refractive index was examined. Further, the relationship between the temperature of the sample and the degree of change in the refractive index during the irradiation treatment was examined. In the measurement of the refractive index, a prism coupler (manufactured by Metricon; PC2010) was used, and a wavelength of 633 nm and a wavelength of 830 nm were used as guided light.

【0048】試験結果を図8、図9に示す。図8は、照
射時間と屈折率との関係(照射温度が110°Cのと
き)を示す。更に図9は、照射温度と屈折率との関係
(照射時間が1時間のとき)を示す。図8及び図9にお
いて、■は波長633nmの光を用いたときのnoを示
し、●は波長633nmの光を用いたときのneを示
す。▲は波長830nmの光を用いたときのnoを示
し、◆は波長830nmの光を用いたときのneを示
す。
The test results are shown in FIGS. FIG. 8 shows the relationship between the irradiation time and the refractive index (when the irradiation temperature is 110 ° C.). FIG. 9 shows the relationship between the irradiation temperature and the refractive index (when the irradiation time is one hour). 8 and 9, ■ indicates no when light with a wavelength of 633 nm is used, and ● indicates ne when light with a wavelength of 633 nm is used. ▲ indicates no when light with a wavelength of 830 nm is used, and Δ indicates ne when light with a wavelength of 830 nm is used.

【0049】図8の■や▲に示す試験結果から理解でき
るように、光照射処理により、nOの屈折率が低下して
おり、かつ、図9の◆や●に示す試験結果から理解でき
るように、neの屈折率が増加していることが確認され
た。また図9から理解できるように、上記実施例に係る
屈折率異方性可変材料においては、屈折率は試料の温度
の影響を受けることが確認された。特に温度が高い程、
屈折率が変化する割合が大きいことが確認された。
As can be understood from the test results shown by Δ and ▲ in FIG. 8, the refractive index of n O has been reduced by the light irradiation treatment, and can be understood from the test results shown by Δ and ● in FIG. Thus, it was confirmed that the refractive index of ne increased. Further, as can be understood from FIG. 9, it was confirmed that in the refractive index anisotropic variable material according to the above example, the refractive index was affected by the temperature of the sample. In particular, the higher the temperature,
It was confirmed that the rate of change in the refractive index was large.

【0050】(付記)上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。 ○光照射により屈折率異方性が可変の材料または前記材
料をマトリックスに分散させた材料で形成した導波層を
用い、導波層に光照射することにより、TEモード及び
TMモードのいずれか一方の光を選択的に透過させるモ
ードフィルタを導波層に形成する操作と、前記導波層の
導波構造に光照射して、屈折率変調構造を備えたグレー
ティングを導波層に形成する操作とを実行することを特
徴とする光集積化素子の製造方法。
(Supplementary Note) The following technical idea can be understood from the above description. Using a waveguide layer formed of a material having a variable refractive index anisotropy by light irradiation or a material obtained by dispersing the aforementioned material in a matrix, and irradiating the waveguide layer with light, the TE mode or the TM mode is used. Forming a mode filter in the waveguide layer to selectively transmit one of the lights, and irradiating the waveguide structure of the waveguide layer with light to form a grating having a refractive index modulation structure in the waveguide layer. And a method for manufacturing an optical integrated device.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、導波層の一部分がTE
モード及びTMモードのいずれか一方の光を選択的に透
過させるモードフィルタを構成し、導波層の他部分が光
の波長を選択するグレーティングを構成するため、モー
ドフィルタ及びグレーティングを構成する導波層を同一
材料で形成した一体化素子に得ることができる。従っ
て、構成が単純で、かつ作製プロセスが簡便な集積化素
子を得ることができる。
According to the present invention, a part of the waveguide layer is made of TE.
A mode filter that selectively transmits one of the light in the mode and the TM mode is formed, and the other part of the waveguide layer forms a grating that selects the wavelength of light. An integrated element in which the layers are formed of the same material can be obtained. Therefore, an integrated element having a simple configuration and a simple manufacturing process can be obtained.

【0052】また本発明によれば、モードフィルタにお
ける導波構造及びグレーティングにおける導波構造が同
一材料で連続的に繋がっているため、モードフィルタ部
分とグレーティング部分との接続部分における結合損失
を小さく抑えることができる。常光屈折率をnoとし、
異常光屈折率をneとして定義したとき、本発明に係る
モードフィルタでは、光照射を利用して導波層における
ne、noを調整することにより、下記ののうちの
いづれか一方の関係に設定できる。
Further, according to the present invention, since the waveguide structure in the mode filter and the waveguide structure in the grating are continuously connected by the same material, the coupling loss at the connection between the mode filter and the grating is reduced. be able to. The ordinary refractive index is no,
When the extraordinary light refractive index is defined as ne, the mode filter according to the present invention can set one of the following relationships by adjusting ne and no in the waveguide layer using light irradiation. .

【0053】コアのno>クラッドno、かつ、コア
のne≦クラッドのne コアのne>クラッドne、かつ、コアのno≦クラ
ッドのno このようにすれば、TEモードまたはTEモードのいず
れか一方の光のみを選択して透過できるモードフィルタ
を構成できる。
Core no> cladding no and core ne ≦ cladding ne core ne> cladding ne and core no ≦ cladding no In this way, either TE mode or TE mode A mode filter that can select and transmit only the light of

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

【図1】導波層のモードフィルタの部分の概念を示す構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a concept of a mode filter portion of a waveguide layer.

【図2】図1に示す形態のモードフィルタを形成する場
合の製造過程を概念的に示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram conceptually showing a manufacturing process when a mode filter having the form shown in FIG. 1 is formed.

【図3】他の形態に係る導波層のモードフィルタの概念
を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a concept of a mode filter of a waveguide layer according to another embodiment.

【図4】図3に示す形態のモードフィルタを形成する場
合の製造過程を概念的に示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram conceptually showing a manufacturing process when a mode filter having the form shown in FIG. 3 is formed.

【図5】モードフィルタとグレーティングとを備えた光
集積化素子の全体の概念を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the general concept of an optical integrated device having a mode filter and a grating.

【図6】二光束干渉法を採用してグレーティングを形成
する形態を概念的に示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram conceptually showing a form in which a grating is formed by employing the two-beam interference method.

【図7】位相格子法を採用してグレーティングを形成す
る形態を概念的に示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram conceptually showing a form in which a grating is formed by employing a phase grating method.

【図8】光照射における照射時間と屈折率との関係を示
すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between irradiation time and refractive index in light irradiation.

【図9】光照射における試料温度と屈折率との関係を示
すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between sample temperature and refractive index during light irradiation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

図中、Aはモードフィルタ、Bはグレーティング、20
は基板(基体)、24は導波層、2A、2Bはコア、3
A、3Bはクラッドを示す。
In the figure, A is a mode filter, B is a grating, 20
Is a substrate (base), 24 is a waveguide layer, 2A and 2B are cores, 3
A and 3B show claddings.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】屈折率異方性を発現する材料または前記材
料をマトリックスに分散させた材料で形成された導波層
と、 前記導波層を保持する基体とを具備して構成され、 前記導波層の一部分は、TEモード及びTMモードのい
ずれか一方の光を選択的に透過させるモードフィルタを
構成し、 前記導波層の他部分は、屈折率変調構造を備えたグレー
ティングを構成することを特徴とする光集積化素子。
A waveguide layer formed of a material exhibiting refractive index anisotropy or a material obtained by dispersing the material in a matrix; and a base holding the waveguide layer. A part of the waveguide layer constitutes a mode filter for selectively transmitting either one of the TE mode light and the TM mode light, and another part of the waveguide layer constitutes a grating having a refractive index modulation structure. An optical integrated device, comprising:
JP17565297A 1996-10-23 1997-07-01 Optical integrated element Pending JPH1123875A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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