JPH11281828A - 光導波路デバイス - Google Patents
光導波路デバイスInfo
- Publication number
- JPH11281828A JPH11281828A JP8633498A JP8633498A JPH11281828A JP H11281828 A JPH11281828 A JP H11281828A JP 8633498 A JP8633498 A JP 8633498A JP 8633498 A JP8633498 A JP 8633498A JP H11281828 A JPH11281828 A JP H11281828A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- grating
- waveguide layer
- waveguide device
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単で製作の容易な構成によって、光ビーム
の波長変動による導波損失を極力抑えることのできる光
導波路デバイスを得る。 【解決手段】 基板１０と光導波層２０との界面にグレ
ーティング１６を形成し、さらに、光導波層２０の表面
にもグレーティング２１を形成した光導波路デバイス。
入射光がグレーティング２１，１６で２回回折すること
によって、入射光の波長変動が打ち消され、実効屈折率
の変動が０ないし小さく抑えられる。
の波長変動による導波損失を極力抑えることのできる光
導波路デバイスを得る。 【解決手段】 基板１０と光導波層２０との界面にグレ
ーティング１６を形成し、さらに、光導波層２０の表面
にもグレーティング２１を形成した光導波路デバイス。
入射光がグレーティング２１，１６で２回回折すること
によって、入射光の波長変動が打ち消され、実効屈折率
の変動が０ないし小さく抑えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路デバイ
ス、特にＡＯＤ（音響光学素子）を用いた非機械式走査
光学系として利用される光導波路デバイスに関する。
ス、特にＡＯＤ（音響光学素子）を用いた非機械式走査
光学系として利用される光導波路デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術と課題】一般に、光導波路デバイスは、基
板上あるいは基板に形成した低屈折率層（光学バッファ
層）上に高屈折率の光導波層を設け、光導波層の表面は
空気（低屈折率層）とし、半導体レーザから放射された
レーザビームを光導波層に入力して導波させ、光導波層
から出力させる。このとき、ＩＤＴ（inter−digital−
transducer、くし型電極）から光導波層に表面弾性波を
発生させ、レーザビームを偏向させる。レーザビームを
光導波層に入力又は出力させる結合は、プリズムを用い
ること、光導波層端面を用いること及びグレーティング
を用いることが実用に供されている。
板上あるいは基板に形成した低屈折率層（光学バッファ
層）上に高屈折率の光導波層を設け、光導波層の表面は
空気（低屈折率層）とし、半導体レーザから放射された
レーザビームを光導波層に入力して導波させ、光導波層
から出力させる。このとき、ＩＤＴ（inter−digital−
transducer、くし型電極）から光導波層に表面弾性波を
発生させ、レーザビームを偏向させる。レーザビームを
光導波層に入力又は出力させる結合は、プリズムを用い
ること、光導波層端面を用いること及びグレーティング
を用いることが実用に供されている。
【０００３】グレーティングを用いる場合、原理的に光
の回折現象を利用するため、光ビームの波長変動に対し
て、導波特性が大きく影響されることが問題となってい
る。特に、半導体レーザを光源として用いる場合、半導
体レーザ自体の温度変化によってレーザの波長変動が発
生しやすいため、その影響で光入力又は光出力の結合効
率が低下することは避けられなかった。
の回折現象を利用するため、光ビームの波長変動に対し
て、導波特性が大きく影響されることが問題となってい
る。特に、半導体レーザを光源として用いる場合、半導
体レーザ自体の温度変化によってレーザの波長変動が発
生しやすいため、その影響で光入力又は光出力の結合効
率が低下することは避けられなかった。
【０００４】即ち、光導波層の厚さ、屈折率、光ビーム
の波長及び光導波層の上下の媒質の屈折率が決まれば、
光ビームの導波モード、実効屈折率（又は全反射角度）
等が決定される。そして、グレーティングの周期によっ
て光ビームの最適な入射角度が決定される。しかし、入
射角度が固定された状態で波長が変動すると、実効屈折
率がずれてしまい、光導波が設計どおりに行われず、損
失が大きくなる。現状では、半導体レーザから放射され
るレーザビームの波長変動は避けられず、その対策が要
望されている。
の波長及び光導波層の上下の媒質の屈折率が決まれば、
光ビームの導波モード、実効屈折率（又は全反射角度）
等が決定される。そして、グレーティングの周期によっ
て光ビームの最適な入射角度が決定される。しかし、入
射角度が固定された状態で波長が変動すると、実効屈折
率がずれてしまい、光導波が設計どおりに行われず、損
失が大きくなる。現状では、半導体レーザから放射され
るレーザビームの波長変動は避けられず、その対策が要
望されている。
【０００５】従来、入射される光ビームの波長が変動し
たとしてもその影響をキャンセルする対策として、光ビ
ームを２回回折させる手法が知られている。例えば、特
開平２−１０５２７号公報、同３−８１３４号公報に
は、光導波路の外部に設置した第１のグレーティングに
よって１度回折させた光ビームを光導波路の表面に形成
した第２のグレーティングによって回折させることが記
載されている。この光導波路デバイスでは、波長変動が
生じた場合は、第１のグレーティングでの回折角度が変
動するが、第２のグレーティングは波長の変化と入射角
度の変化とが打ち消し合うため、第２のグレーティング
での回折角度の変動が小さくなる。
たとしてもその影響をキャンセルする対策として、光ビ
ームを２回回折させる手法が知られている。例えば、特
開平２−１０５２７号公報、同３−８１３４号公報に
は、光導波路の外部に設置した第１のグレーティングに
よって１度回折させた光ビームを光導波路の表面に形成
した第２のグレーティングによって回折させることが記
載されている。この光導波路デバイスでは、波長変動が
生じた場合は、第１のグレーティングでの回折角度が変
動するが、第２のグレーティングは波長の変化と入射角
度の変化とが打ち消し合うため、第２のグレーティング
での回折角度の変動が小さくなる。
【０００６】さらに、特許第２５２７３６３号公報に
は、空気中に設置した第１の波長補正用グレーティング
で１回目の回折をさせ、その回折光を光導波路の表面に
設けた第２のグレーティングで回折させて導波すること
が記載されている。しかし、前述のいずれの対策におい
ても、グレーティングを光導波路の外部に設けるため、
製造が複雑でデバイス自体が大型化するという問題点を
有している。
は、空気中に設置した第１の波長補正用グレーティング
で１回目の回折をさせ、その回折光を光導波路の表面に
設けた第２のグレーティングで回折させて導波すること
が記載されている。しかし、前述のいずれの対策におい
ても、グレーティングを光導波路の外部に設けるため、
製造が複雑でデバイス自体が大型化するという問題点を
有している。
【０００７】そこで、本発明の目的は、簡単で製作の容
易な構成によって、光ビームの波長変動による導波損失
を極力抑えることのできる光導波路デバイスを提供する
ことにある。
易な構成によって、光ビームの波長変動による導波損失
を極力抑えることのできる光導波路デバイスを提供する
ことにある。
【０００８】
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る光導波路デバイスにおいては、光入力
手段又は光出力手段の少なくとも一方が、二つのグレー
ティングによって光ビームの波長変動を打ち消し合うよ
うに作用する。二つのグレーティングは、基板とその上
に形成された光導波層との界面及び光導波層表面の２箇
所に形成される。光ビームは光導波層表面に形成された
グレーティングで回折し、その回折光はさらに前記界面
に形成されたグレーティングで回折し、光導波層を導波
する。
め、本発明に係る光導波路デバイスにおいては、光入力
手段又は光出力手段の少なくとも一方が、二つのグレー
ティングによって光ビームの波長変動を打ち消し合うよ
うに作用する。二つのグレーティングは、基板とその上
に形成された光導波層との界面及び光導波層表面の２箇
所に形成される。光ビームは光導波層表面に形成された
グレーティングで回折し、その回折光はさらに前記界面
に形成されたグレーティングで回折し、光導波層を導波
する。
【０００９】本発明においては、二つのグレーティング
が光導波路の内部あるいは表面に形成されるため、デバ
イス自体が大型化することはなく、かつ、光導波層を成
膜する一連のプロセス中で界面グレーティングを形成す
ることができ、製作も容易である。
が光導波路の内部あるいは表面に形成されるため、デバ
イス自体が大型化することはなく、かつ、光導波層を成
膜する一連のプロセス中で界面グレーティングを形成す
ることができ、製作も容易である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光導波路デバ
イスの実施形態について、添付図面に従って説明する。
イスの実施形態について、添付図面に従って説明する。
【００１１】本発明に係る光導波路デバイスは、概略、
図１（Ａ）及び図２に示すように、基板１０とその上に
形成された高屈折率の光導波層２０との界面にグレーテ
ィング１６を形成し、さらに、光導波層２０の表面にい
まひとつのグレーティング２１を形成したものである。
このグレーティング１６，２１は光入力手段として使用
される。光出力手段としては、基板１０と光導波層２０
との界面に形成された従来から存在する一つのグレーテ
ィング１９が使用されている。勿論、二つのグレーティ
ング１６，２１を光出力手段として使用してもよい。ま
た、光入力手段及び光出力手段の両方同時に二つのグレ
ーティングを使用してもよい。なお、二つのグレーティ
ング１６，２１による光ビームの回折作用は後述する。
図１（Ａ）及び図２に示すように、基板１０とその上に
形成された高屈折率の光導波層２０との界面にグレーテ
ィング１６を形成し、さらに、光導波層２０の表面にい
まひとつのグレーティング２１を形成したものである。
このグレーティング１６，２１は光入力手段として使用
される。光出力手段としては、基板１０と光導波層２０
との界面に形成された従来から存在する一つのグレーテ
ィング１９が使用されている。勿論、二つのグレーティ
ング１６，２１を光出力手段として使用してもよい。ま
た、光入力手段及び光出力手段の両方同時に二つのグレ
ーティングを使用してもよい。なお、二つのグレーティ
ング１６，２１による光ビームの回折作用は後述する。
【００１２】さらに、光導波層２０上にはＩＤＴ２５が
形成され、電源２６からこのＩＤＴ２５に印加される電
圧で連続的に周波数が変化する表面弾性波を光導波層２
０に発生させることで、導波光を偏向させる。
形成され、電源２６からこのＩＤＴ２５に印加される電
圧で連続的に周波数が変化する表面弾性波を光導波層２
０に発生させることで、導波光を偏向させる。
【００１３】なお、光導波路デバイスとしては、図１
（Ｂ）に示すように、光入力手段として、グレーティン
グを使用せずに、光導波層２０の端面から光ビームを入
射させるものであってもよい。また、図１（Ｃ）に示す
ように、光出力手段としてグレーティングを使用せず
に、光導波層２０の端面から光ビームを出射するもので
あってもよい。
（Ｂ）に示すように、光入力手段として、グレーティン
グを使用せずに、光導波層２０の端面から光ビームを入
射させるものであってもよい。また、図１（Ｃ）に示す
ように、光出力手段としてグレーティングを使用せず
に、光導波層２０の端面から光ビームを出射するもので
あってもよい。
【００１４】ここで、光の回折について説明する。ま
ず、図３を参照して入射光が１回回折する場合（従来
例）について説明する。水平方向の位相整合条件は、以
下の式（１），（２）を満足することによって与えられ
る。
ず、図３を参照して入射光が１回回折する場合（従来
例）について説明する。水平方向の位相整合条件は、以
下の式（１），（２）を満足することによって与えられ
る。
【００１５】 ｎcｋｓｉｎθi＋Ｋ2＝ｎfｋｓｉｎα …（１） ｋ＝２π／λ Ｋ2＝２π／Λ2 Λ2（ｎcｓｉｎθi−ｎfｓｉｎα）＝−λ …（２）
【００１６】ｎcは空気の屈折率、ｎfは光導波層２０の
屈折率である。θiは入射角度、λは入射光の波長、Λ2
はグレーティング２１の周期である。αは導波光の全反
射角度であり、この場合、実効屈折率はｎfｓｉｎαであ
る。
屈折率である。θiは入射角度、λは入射光の波長、Λ2
はグレーティング２１の周期である。αは導波光の全反
射角度であり、この場合、実効屈折率はｎfｓｉｎαであ
る。
【００１７】入射光の波長変動に対して、入射角度θi
は一定であるため、波長変化量ｄλは、以下の式（３）
で表される。 −ｄλ＝−ｎfΛ2ｃｏｓα・ｄα …（３） 従って、波長変化量ｄλと導波光の全反射角度変化量ｄ
αとの関係は、以下の式（４），（４′）で表される。
は一定であるため、波長変化量ｄλは、以下の式（３）
で表される。 −ｄλ＝−ｎfΛ2ｃｏｓα・ｄα …（３） 従って、波長変化量ｄλと導波光の全反射角度変化量ｄ
αとの関係は、以下の式（４），（４′）で表される。
【００１８】 ｄα／ｄλ＝１／（ｎfΛ2ｃｏｓα） …（４） ｜ｄα／ｄλ｜＝１／（ｎfΛ2ｃｏｓα） …（４′）
【００１９】次に、本発明の如く入射光が２回回折する
場合について説明する。図２（Ａ）は１回目の回折が光
ビームの進行方向左側へ発生し、２回目の回折も進行方
向左側へ発生する場合を示す。
場合について説明する。図２（Ａ）は１回目の回折が光
ビームの進行方向左側へ発生し、２回目の回折も進行方
向左側へ発生する場合を示す。
【００２０】１回目の回折における水平方向の位相整合
条件は、以下の式（１１），（１２）を満足することに
よって与えられる。
条件は、以下の式（１１），（１２）を満足することに
よって与えられる。
【００２１】 ｎcｋｓｉｎθi＋Ｋ1＝ｎfｋｓｉｎθ …（１１） ｋ＝２π／λ Ｋ1＝２π／Λ1 Λ1（ｎcｓｉｎθi−ｎfｓｉｎθ）＝−λ …（１２）
【００２２】入射光の波長変動に対して、入射角度θi
は一定であるため、波長変化量ｄλは、以下の式（１
３）で表される。 −ｄλ＝−ｎfΛ1ｃｏｓθ・ｄθ …（１３）
は一定であるため、波長変化量ｄλは、以下の式（１
３）で表される。 −ｄλ＝−ｎfΛ1ｃｏｓθ・ｄθ …（１３）
【００２３】２回目の回折における水平方向の位相整合
条件は、以下の式（１４），（１５）を満足することに
よって与えられる。 ｎfｋｓｉｎθ＋Ｋ2＝ｎfｋｓｉｎα …（１４） ｋ＝２π／λ Ｋ2＝２π／Λ2 ｎfΛ2（ｓｉｎθ−ｓｉｎα）＝−λ …（１５）
条件は、以下の式（１４），（１５）を満足することに
よって与えられる。 ｎfｋｓｉｎθ＋Ｋ2＝ｎfｋｓｉｎα …（１４） ｋ＝２π／λ Ｋ2＝２π／Λ2 ｎfΛ2（ｓｉｎθ−ｓｉｎα）＝−λ …（１５）
【００２４】入射光の波長変化量ｄλは、以下の式（１
６）で表わされる。 −ｄλ＝ｎfΛ2（ｃｏｓθ・ｄθ−ｃｏｓα・ｄα） …（１６） 式（１６）に式（１３）を代入すると、以下の式（１
７）が得られる。 −ｄλ＝ｎfΛ2（ｄλ／ｎfΛ1−ｃｏｓα・ｄα） ＝（Λ2／Λ1）ｄλ−ｎfΛ2ｃｏｓα・ｄα …（１７）
６）で表わされる。 −ｄλ＝ｎfΛ2（ｃｏｓθ・ｄθ−ｃｏｓα・ｄα） …（１６） 式（１６）に式（１３）を代入すると、以下の式（１
７）が得られる。 −ｄλ＝ｎfΛ2（ｄλ／ｎfΛ1−ｃｏｓα・ｄα） ＝（Λ2／Λ1）ｄλ−ｎfΛ2ｃｏｓα・ｄα …（１７）
【００２５】従って、波長変化量ｄλと導波光の全反射
角度変化量ｄαとの関係は、以下の式（１８），（１
８′）で表される。 ｄα／ｄλ＝（１＋Λ2／Λ2）／（ｎfΛ2ｓｉｎα） …（１８） ｜ｄα／ｄλ｜＝（１＋Λ2／Λ1）／（ｎfΛ2ｓｉｎα） …（１８′）
角度変化量ｄαとの関係は、以下の式（１８），（１
８′）で表される。 ｄα／ｄλ＝（１＋Λ2／Λ2）／（ｎfΛ2ｓｉｎα） …（１８） ｜ｄα／ｄλ｜＝（１＋Λ2／Λ1）／（ｎfΛ2ｓｉｎα） …（１８′）
【００２６】前記式（４′）と式（１８′）とを比べる
と、入射光の波長変動に対する導波光の実効屈折率の変
動は、１回の回折だけの場合に比べて２回の回折を行う
方が大きくなる。
と、入射光の波長変動に対する導波光の実効屈折率の変
動は、１回の回折だけの場合に比べて２回の回折を行う
方が大きくなる。
【００２７】図２（Ｂ）は１回目の回折が光ビームの進
行方向右側へ発生し、２回目の回折は逆に進行方向左側
へ発生する場合を示す。１回目の回折における水平方向
の位相整合条件は、以下の式（２１），（２２）を満足
することによって与えられる。
行方向右側へ発生し、２回目の回折は逆に進行方向左側
へ発生する場合を示す。１回目の回折における水平方向
の位相整合条件は、以下の式（２１），（２２）を満足
することによって与えられる。
【００２８】 ｎcｋｓｉｎθi＋Ｋ1＝ｎfｋｓｉｎθ …（２１） ｋ＝２π／λ Ｋ1＝２π／Λ1 Λ1（ｎcｓｉｎθi−ｎfｓｉｎθ）＝λ …（２２）
【００２９】入射光の波長変動に対して、入射角度θi
は一定であるため、波長変化量ｄλは、以下の式（２
３）で表される。 ｄλ＝−ｎfΛ1ｃｏｓθ・ｄθ …（２３）
は一定であるため、波長変化量ｄλは、以下の式（２
３）で表される。 ｄλ＝−ｎfΛ1ｃｏｓθ・ｄθ …（２３）
【００３０】２回目の回折における水平方向の位相整合
条件は、以下の式（２４），（２５）を満足することに
よって与えられる。 ｎfｋｓｉｎθ＋Ｋ2＝ｎfｋｓｉｎα …（２４） ｋ＝２π／λ Ｋ2＝２π／Λ2 ｎfΛ2（ｓｉｎθ−ｓｉｎα）＝−λ …（２５）
条件は、以下の式（２４），（２５）を満足することに
よって与えられる。 ｎfｋｓｉｎθ＋Ｋ2＝ｎfｋｓｉｎα …（２４） ｋ＝２π／λ Ｋ2＝２π／Λ2 ｎfΛ2（ｓｉｎθ−ｓｉｎα）＝−λ …（２５）
【００３１】入射光の波長変化量ｄλは、以下の式（２
６）で表わされる。 −ｄλ＝ｎfΛ2（ｃｏｓθ・ｄθ−ｃｏｓα・ｄα） …（２６）
６）で表わされる。 −ｄλ＝ｎfΛ2（ｃｏｓθ・ｄθ−ｃｏｓα・ｄα） …（２６）
【００３２】式（２６）に式（２３）を代入すると、以
下の式（２７）が得られる。 −ｄλ＝ｎfΛ2（−ｄλ／ｎfΛ1＋ｃｏｓα・ｄα） ＝−（Λ2／Λ1）ｄλ＋ｎfΛ2ｃｏｓα・ｄα …（２７）
下の式（２７）が得られる。 −ｄλ＝ｎfΛ2（−ｄλ／ｎfΛ1＋ｃｏｓα・ｄα） ＝−（Λ2／Λ1）ｄλ＋ｎfΛ2ｃｏｓα・ｄα …（２７）
【００３３】従って、波長変化量ｄλと導波光の全反射
角度変化量ｄαとの関係は、以下の式（２８），（２
８′）で表される。 ｄα／ｄλ＝（１−Λ2／Λ1）／（ｎfΛ2ｃｏｓα） …（２８） ｜ｄα／ｄλ｜＝（１＋Λ2／Λ1）／（ｎfΛ2ｃｏｓα） …（２８′）
角度変化量ｄαとの関係は、以下の式（２８），（２
８′）で表される。 ｄα／ｄλ＝（１−Λ2／Λ1）／（ｎfΛ2ｃｏｓα） …（２８） ｜ｄα／ｄλ｜＝（１＋Λ2／Λ1）／（ｎfΛ2ｃｏｓα） …（２８′）
【００３４】前記式（４′）と式（２８′）とを比べる
と、 １−Λ2／Λ1 ＜１のとき、即ち、０＜Λ2＜２
Λ1のとき、入射光の波長変動に対する導波光の実効屈
折率の変動は、１回の回折だけの場合に比べて２回の回
折を行う方が小さくなる。さらに、特に、Λ2＝Λ1のと
き、波長変動に対する実効屈折率の変動は解消される。
と、 １−Λ2／Λ1 ＜１のとき、即ち、０＜Λ2＜２
Λ1のとき、入射光の波長変動に対する導波光の実効屈
折率の変動は、１回の回折だけの場合に比べて２回の回
折を行う方が小さくなる。さらに、特に、Λ2＝Λ1のと
き、波長変動に対する実効屈折率の変動は解消される。
【００３５】ここで、本発明の第１実施形態である光導
波路デバイスにおいて、グレーティング１６，２１を形
成するブロセスについて図４、図５を参照して説明す
る。まず、シリコン基板１０の表面に熱酸化によりＳｉ
Ｏ2膜１５を０．８μｍの厚さに成膜する（図４（１）
参照）。ポジ型の電子線描画用フォトレジスト１７を塗
布する（図４（２）参照）。電子線によって描画（露
光）を行う（図４（３）参照）。次に、現像し（図４
（４）参照）、ＲＩＥ法によってＳｉＯ2膜１５を０．
２μｍの深さにエッチングする。（図４（５）参照）。
これにてグレーティング１６が形成され、フォトレジス
ト１７を除去することによりグレーティング１６がＳｉ
Ｏ2膜１５上に現れる（図４（６）参照）。ＳｉＯ2膜１
５上にＺｎＯをスパッタ法で成膜させて光導波層２０を
形成する（図４（７）参照）。この場合、光導波層２０
の表面にもグレーティング１６の形状が転写され、グレ
ーティング２１が形成される。従って、グレーティング
２１とグレーティング１６とは周期が同じであり、入射
光の波長変動に対する実効屈折率の変動は０となる。
波路デバイスにおいて、グレーティング１６，２１を形
成するブロセスについて図４、図５を参照して説明す
る。まず、シリコン基板１０の表面に熱酸化によりＳｉ
Ｏ2膜１５を０．８μｍの厚さに成膜する（図４（１）
参照）。ポジ型の電子線描画用フォトレジスト１７を塗
布する（図４（２）参照）。電子線によって描画（露
光）を行う（図４（３）参照）。次に、現像し（図４
（４）参照）、ＲＩＥ法によってＳｉＯ2膜１５を０．
２μｍの深さにエッチングする。（図４（５）参照）。
これにてグレーティング１６が形成され、フォトレジス
ト１７を除去することによりグレーティング１６がＳｉ
Ｏ2膜１５上に現れる（図４（６）参照）。ＳｉＯ2膜１
５上にＺｎＯをスパッタ法で成膜させて光導波層２０を
形成する（図４（７）参照）。この場合、光導波層２０
の表面にもグレーティング１６の形状が転写され、グレ
ーティング２１が形成される。従って、グレーティング
２１とグレーティング１６とは周期が同じであり、入射
光の波長変動に対する実効屈折率の変動は０となる。
【００３６】次に、光導波層２０のグレーティング２１
を界面グレーティング１６とは周期を異ならせて形成す
るプロセスについて説明する。この場合、図４（１）〜
（７）のプロセスを処理し、図４（７）に示した光導波
層２０の表面を研摩し、グレーティング２１を切り取る
（図５（８）参照）。フォトレジスト１８を塗布し（図
５（９）参照）、電子線によって描画（露光）を行う
（図５（１０）参照）。次に、現像し（図５（１１）参
照）、リアクティブイオンエッチング法によって光導波
層２０をエッチングする（図５（１２）参照）。これに
てグレーティング２１が形成され、フォトレジスト１８
を除去することによりグレーティング２１が光導波層２
０上に現われる（図５（１３）参照）。
を界面グレーティング１６とは周期を異ならせて形成す
るプロセスについて説明する。この場合、図４（１）〜
（７）のプロセスを処理し、図４（７）に示した光導波
層２０の表面を研摩し、グレーティング２１を切り取る
（図５（８）参照）。フォトレジスト１８を塗布し（図
５（９）参照）、電子線によって描画（露光）を行う
（図５（１０）参照）。次に、現像し（図５（１１）参
照）、リアクティブイオンエッチング法によって光導波
層２０をエッチングする（図５（１２）参照）。これに
てグレーティング２１が形成され、フォトレジスト１８
を除去することによりグレーティング２１が光導波層２
０上に現われる（図５（１３）参照）。
【００３７】このプロセスにおいては、グレーティング
２１は界面グレーティング１６と周期を異ならせて形成
するようにしたが、このプロセスを用いて同じ周期でグ
レーティングを形成してもよい。基板としては、表面に
ＳｉＯ2膜を形成したシリコン以外に、ガラス、サファ
イア等の材料を使用することができる。シリコン基板に
あっては光導波層２０を精度のよい膜厚で成膜すること
ができ、ＺｎＯの結晶が容易に成長する。ガラス基板は
安価であり、損傷が少なく、ＺｎＯの結晶が容易に成長
する利点を有する。
２１は界面グレーティング１６と周期を異ならせて形成
するようにしたが、このプロセスを用いて同じ周期でグ
レーティングを形成してもよい。基板としては、表面に
ＳｉＯ2膜を形成したシリコン以外に、ガラス、サファ
イア等の材料を使用することができる。シリコン基板に
あっては光導波層２０を精度のよい膜厚で成膜すること
ができ、ＺｎＯの結晶が容易に成長する。ガラス基板は
安価であり、損傷が少なく、ＺｎＯの結晶が容易に成長
する利点を有する。
【００３８】光導波層２０に関しては、ＳｉＯ2膜１５
より屈折率が大きい材料であれば、半導体、誘電体、圧
電体等のうち種々の材料を使用でき、サファイア基板上
にＬｉＮｂＯ3を成膜させてもよい。圧電体としてのＺ
ｎＯは材料が安価で圧電効果が高いという利点を有して
いる。成膜方法としては、スパッタ法以外に、ＣＶＤ
法、レーザアブレーション法等種々の方法を採用でき
る。
より屈折率が大きい材料であれば、半導体、誘電体、圧
電体等のうち種々の材料を使用でき、サファイア基板上
にＬｉＮｂＯ3を成膜させてもよい。圧電体としてのＺ
ｎＯは材料が安価で圧電効果が高いという利点を有して
いる。成膜方法としては、スパッタ法以外に、ＣＶＤ
法、レーザアブレーション法等種々の方法を採用でき
る。
【００３９】次に、本発明の第２実施形態である光導波
路デバイスについて説明する。このデバイスは、図６
（３）に示すように二つのブレーズドグレーティング１
１６，２２１を設けたものである。ブレーズドグレーテ
ィングは矩形グレーティングよりも光の結合効率が大き
いことが知られている。しかし、従来、精度の高いブレ
ーズドグレーティングを形成することは困難であった
が、本第２実施形態においては、シリコン基板１００の
表面に異方性エッチング法にてブレーズドグレーティン
グ形状１１１を形成し（図６（１）参照）、このブレー
ズトグレーティング形状１１１上にＳｉＯ2膜１１５を
成膜することにより、ＳｉＯ2膜１１５上にブレーズド
グレーティング１１６を転写によって形成するようにし
た（図６（２）参照）。光導波膜２００はこのＳｉＯ2
膜１１５上にＺｎＯを成膜することにより形成される
（図６（３）参照）。光導波膜２００上のブレーズドグ
レーティング２２１はＺｎＯの成膜時に、下層のブレー
ズドグレーティング１１６が転写されて形成される。
路デバイスについて説明する。このデバイスは、図６
（３）に示すように二つのブレーズドグレーティング１
１６，２２１を設けたものである。ブレーズドグレーテ
ィングは矩形グレーティングよりも光の結合効率が大き
いことが知られている。しかし、従来、精度の高いブレ
ーズドグレーティングを形成することは困難であった
が、本第２実施形態においては、シリコン基板１００の
表面に異方性エッチング法にてブレーズドグレーティン
グ形状１１１を形成し（図６（１）参照）、このブレー
ズトグレーティング形状１１１上にＳｉＯ2膜１１５を
成膜することにより、ＳｉＯ2膜１１５上にブレーズド
グレーティング１１６を転写によって形成するようにし
た（図６（２）参照）。光導波膜２００はこのＳｉＯ2
膜１１５上にＺｎＯを成膜することにより形成される
（図６（３）参照）。光導波膜２００上のブレーズドグ
レーティング２２１はＺｎＯの成膜時に、下層のブレー
ズドグレーティング１１６が転写されて形成される。
【００４０】ここで、単結晶シリコンに対して異方性エ
ッチング法を利用してブレーズドグレーティング形状を
形成する方法を説明する。シリコンの異方性エッチング
液としては、アルカリ溶液、特に温度を高くしたＫＯＨ
溶液が知られている。図７に示すように、シリコンの単
結晶にあっては、〈１１１〉方向のエッチング速度が他
の方向に比べて非常に遅いため（約１８０分の１）、例
えば、（１００）面上にマスク（ＳｉＯ2）をパターニ
ングしておけば、二つの（１１１）面によるＶ字形状の
溝が形成される。
ッチング法を利用してブレーズドグレーティング形状を
形成する方法を説明する。シリコンの異方性エッチング
液としては、アルカリ溶液、特に温度を高くしたＫＯＨ
溶液が知られている。図７に示すように、シリコンの単
結晶にあっては、〈１１１〉方向のエッチング速度が他
の方向に比べて非常に遅いため（約１８０分の１）、例
えば、（１００）面上にマスク（ＳｉＯ2）をパターニ
ングしておけば、二つの（１１１）面によるＶ字形状の
溝が形成される。
【００４１】二つの（１１１）面を使ってブレーズドグ
レーティング形状を形成する場合、シリコンの面方位を
考慮する必要がある。二つの（１１１）面が形状する角
度は７０．５゜又は１０９．５゜であるため、形成され
るブレーズドグレーティング形状は、図８（Ａ），
（Ｂ）に示す二例が存在することになる。いずれもシリ
コン基板の面方位は〈ｈｈｌ〉のときで、図８（Ａ）に
示す頂角７０．５゜のときはｈ＜ｌであり、図８（Ｂ）
に示す頂角１０９．５゜のときはｈ＞ｌとなる。
レーティング形状を形成する場合、シリコンの面方位を
考慮する必要がある。二つの（１１１）面が形状する角
度は７０．５゜又は１０９．５゜であるため、形成され
るブレーズドグレーティング形状は、図８（Ａ），
（Ｂ）に示す二例が存在することになる。いずれもシリ
コン基板の面方位は〈ｈｈｌ〉のときで、図８（Ａ）に
示す頂角７０．５゜のときはｈ＜ｌであり、図８（Ｂ）
に示す頂角１０９．５゜のときはｈ＞ｌとなる。
【００４２】また、シリコンの（１１２）面を用いる
と、図９に示すように、ブレーズトグレーティング形状
は１９．５゜，７０．５゜，９０゜になる。また、シリ
コンの（２２１）面を用いると、図１０に示すように、
１５．８゜，１０９．５゜，５４．７゜になる。
と、図９に示すように、ブレーズトグレーティング形状
は１９．５゜，７０．５゜，９０゜になる。また、シリ
コンの（２２１）面を用いると、図１０に示すように、
１５．８゜，１０９．５゜，５４．７゜になる。
【００４３】なお、本発明に係る光導波路デバイスは前
記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内
で種々に変更できることは勿論である。
記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内
で種々に変更できることは勿論である。
【図１】本発明に係る３種類の光導波路デバイスを示す
斜視図。
斜視図。
【図２】本発明に係る光導波路デバイスの第１実施形態
における光ビームの回折状態（２回回折）を示す説明
図。
における光ビームの回折状態（２回回折）を示す説明
図。
【図３】従来の光導波路デバイスにおける光ビームの回
折状態（１回回折）を示す説明図。
折状態（１回回折）を示す説明図。
【図４】前記第１実施形態におけるグレーティングを形
成するプロセス（第１例）の説明図。
成するプロセス（第１例）の説明図。
【図５】前記第１実施形態におけるグレーティングを形
成するプロセス（第２例）の説明図。
成するプロセス（第２例）の説明図。
【図６】本発明に係る光導波路デバイスの第２実施形態
におけるブレーズドグレーティングを形成するプロセス
の説明図。
におけるブレーズドグレーティングを形成するプロセス
の説明図。
【図７】前記第２実施形態におけるシリコンの異方性エ
ッチング法の説明図。
ッチング法の説明図。
【図８】前記第２実施形態におけるシリコンの異方性エ
ッチング法の説明図。
ッチング法の説明図。
【図９】前記第２実施形態におけるシリコンの異方性エ
ッチング法の説明図。
ッチング法の説明図。
【図１０】前記第２実施形態におけるシリコンの異方性
エッチング法の説明図。
エッチング法の説明図。
１０…基板 １５…ＳｉＯ2膜 １６，２１…グレーティング ２０…光導波層 ２５…ＩＤＴ
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に光導波層を形成してなる光導波
路と、光ビームを前記光導波層に入力する光入力手段
と、光ビームを前記光導波層から出力する光出力手段の
少なくとも一つの手段を備えた光導波路デバイスにおい
て、 前記光入力手段又は光出力手段の少なくとも一方は、前
記基板と光導波層との界面及び光導波層表面に二つのグ
レーティングを有し、これら二つのグレーティングによ
る２回の回折によって光ビームを入力又は出力するこ
と、 を特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項２】 前記二つのグレーティングは周期及び位
相が同じであることを特徴とする請求項１記載の光導波
路デバイス。 - 【請求項３】 前記二つのグレーティングの少なくとも
一方はブレーズド化されていることを特徴とする請求項
１記載の光導波路デバイス。 - 【請求項４】 前記基板はガラスであることを特徴とす
る請求項１記載の光導波路デバイス。 - 【請求項５】 前記基板は表面にＳｉＯ2膜を形成した
シリコンであることを特徴とする請求項１記載の光導波
路デバイス。 - 【請求項６】 前記光導波層はＺｎＯからなることを特
徴とする請求項１記載の光導波路デバイス。 - 【請求項７】 前記光導波層に表面弾性波を発生させる
手段を備えたことを特徴とする請求項１、請求項２、請
求項３、請求項４、請求項５又は請求項６記載の光導波
路デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8633498A JPH11281828A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 光導波路デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8633498A JPH11281828A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 光導波路デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281828A true JPH11281828A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13883954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8633498A Pending JPH11281828A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 光導波路デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11281828A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015121787A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | アイメック・ヴェーゼットウェーＩｍｅｃ Ｖｚｗ | 集積フォトニックカプラ |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP8633498A patent/JPH11281828A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015121787A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | アイメック・ヴェーゼットウェーＩｍｅｃ Ｖｚｗ | 集積フォトニックカプラ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4512638A (en) | Wire grid polarizer | |
| WO2007058366A1 (ja) | 光導波路デバイス | |
| US6718110B2 (en) | Indiffused optical waveguide structures in a substrate | |
| JPH11326855A (ja) | 光可変波長フィルタとその製造方法、並びにその波長特性の調整方法 | |
| JPH09218317A (ja) | テーパ導波路およびそれを用いた光導波路素子 | |
| JPH11281828A (ja) | 光導波路デバイス | |
| JPH08286160A (ja) | 音響光学フィルタ | |
| JPH08262506A (ja) | 音響光学素子 | |
| JPH11281833A (ja) | グレーティングカプラ | |
| JP2517772B2 (ja) | 回折格子光結合器 | |
| CN219799932U (zh) | 分束装置及量子光源 | |
| JP2551477B2 (ja) | 導波光と外部光との結合方法 | |
| JPH11282029A (ja) | 導波路型光スイッチ | |
| JPH10268160A (ja) | 光導波路の入力装置 | |
| JPS5930026A (ja) | 光集積スペクトラム・アナライザ | |
| JPH11281832A (ja) | グレーティングカプラ | |
| JPH11281835A (ja) | 光導波路デバイス及びその製造方法 | |
| JPH05249520A (ja) | 光第２高調波発生器 | |
| JPH01205106A (ja) | グレーティングレンズ | |
| JPH08194197A (ja) | 導波路型音響光学素子 | |
| JPH11281836A (ja) | グレーティング素子の製造方法 | |
| JPH06164066A (ja) | レーザ光発生装置 | |
| JPH06140620A (ja) | 光導波路およびその製造方法 | |
| JPH07270736A (ja) | 導波路型音響光学素子 | |
| JP2000352636A (ja) | 光導波路素子の作製方法 |