JPH11281830A - グレーティングカプラ - Google Patents
グレーティングカプラInfo
- Publication number
- JPH11281830A JPH11281830A JP8633398A JP8633398A JPH11281830A JP H11281830 A JPH11281830 A JP H11281830A JP 8633398 A JP8633398 A JP 8633398A JP 8633398 A JP8633398 A JP 8633398A JP H11281830 A JPH11281830 A JP H11281830A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- grating
- waveguide layer
- grating coupler
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- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結合効率の安定化、高率化を達成することの
できるグレーティングカプラを得る。 【解決手段】 基板１０上に形成されたＳｉＯ2膜１５
の表面にグレーティング１６を形成し、その上にＺｎＯ
からなる光導波層２０を成膜し、光導波層２０の表面に
転写された凹凸形状２０ａを研摩したグレーティングカ
プラ。さらに、光導波層２０の表面には反射防止膜２１
が設けられている。
できるグレーティングカプラを得る。 【解決手段】 基板１０上に形成されたＳｉＯ2膜１５
の表面にグレーティング１６を形成し、その上にＺｎＯ
からなる光導波層２０を成膜し、光導波層２０の表面に
転写された凹凸形状２０ａを研摩したグレーティングカ
プラ。さらに、光導波層２０の表面には反射防止膜２１
が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、グレーティングカ
プラ、詳しくは、基板又は基板に形成された光学バッフ
ァ層と光導波層との界面にグレーティングを形成し、該
グレーティングによって外部と光導波層とを光学的に結
合するグレーティングカプラに関する。
プラ、詳しくは、基板又は基板に形成された光学バッフ
ァ層と光導波層との界面にグレーティングを形成し、該
グレーティングによって外部と光導波層とを光学的に結
合するグレーティングカプラに関する。
【０００２】
【従来の技術と課題】一般に、光導波路は、基板上ある
いは基板に形成した低屈折率の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。レーザビームを光導波層に入力又は出力させる結合
は、グレーティングを用いることが実用に供されてい
る。
いは基板に形成した低屈折率の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。レーザビームを光導波層に入力又は出力させる結合
は、グレーティングを用いることが実用に供されてい
る。
【０００３】通常、グレーティングは基板又は光学バッ
ファ層と光導波層との界面に形成される。光導波層はマ
グネトロンスパッタ法やＣＶＤ法、真空蒸着法等で基板
上に成膜される。この成膜時に、光導波層の表面に界面
グレーティングの形状が凹凸状に転写される。この凹凸
形状は光導波層の材料や成膜方法によって異なる。この
ような凹凸形状を有するまま光導波路として使用する
と、回折角度に乱れを生じさせ、不必要な高次回折光を
発生させたり、他の導波モードに変換したりし、結合効
率が不安定かつ低下するという問題点を有していた。
ファ層と光導波層との界面に形成される。光導波層はマ
グネトロンスパッタ法やＣＶＤ法、真空蒸着法等で基板
上に成膜される。この成膜時に、光導波層の表面に界面
グレーティングの形状が凹凸状に転写される。この凹凸
形状は光導波層の材料や成膜方法によって異なる。この
ような凹凸形状を有するまま光導波路として使用する
と、回折角度に乱れを生じさせ、不必要な高次回折光を
発生させたり、他の導波モードに変換したりし、結合効
率が不安定かつ低下するという問題点を有していた。
【０００４】そこで、本発明の目的は、結合効率の安定
化、高率化を達成することのできるグレーティングカプ
ラを提供することにある。
化、高率化を達成することのできるグレーティングカプ
ラを提供することにある。
【０００５】
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係るグレーティングカプラは、光導波層の
表面を少なくとも界面グレーティングと対向する領域を
研摩した。研摩によって、光導波層の表面に転写された
微小凹凸形状が除去され、回折角度に乱れを生じること
がなく、結合効率が安定化、かつ、高率化する。
め、本発明に係るグレーティングカプラは、光導波層の
表面を少なくとも界面グレーティングと対向する領域を
研摩した。研摩によって、光導波層の表面に転写された
微小凹凸形状が除去され、回折角度に乱れを生じること
がなく、結合効率が安定化、かつ、高率化する。
【０００６】研摩による光導波層の膜厚の減少量があま
り大きくなると、かえって光導波層表面の荒れが生じる
ため、研摩量は界面グレーティングの厚さに０．５μｍ
を加えた量以下に抑えることが好ましい。また、研摩面
に反射防止膜を設けると、結合効率がより向上する。
り大きくなると、かえって光導波層表面の荒れが生じる
ため、研摩量は界面グレーティングの厚さに０．５μｍ
を加えた量以下に抑えることが好ましい。また、研摩面
に反射防止膜を設けると、結合効率がより向上する。
【０００７】
【発明の実施形態】以下、本発明に係るグレーティング
カプラの実施形態について添付図面を参照して説明す
る。
カプラの実施形態について添付図面を参照して説明す
る。
【０００８】（光導波路デバイス、図１参照）図１は本
発明に係るグレーティングカプラを備えた光導波路デバ
イスを示し、シリコン基板１０上に光学バッファ層とし
てのＳｉＯ2膜１５を介してＺｎＯからなる光導波層２
０を成膜し、ＳｉＯ2膜１５と光導波層２０との界面に
グレーティング１６を形成し、光導波層２０の表面に反
射防止膜２１を形成したものである。
発明に係るグレーティングカプラを備えた光導波路デバ
イスを示し、シリコン基板１０上に光学バッファ層とし
てのＳｉＯ2膜１５を介してＺｎＯからなる光導波層２
０を成膜し、ＳｉＯ2膜１５と光導波層２０との界面に
グレーティング１６を形成し、光導波層２０の表面に反
射防止膜２１を形成したものである。
【０００９】さらに、光導波層２０上にはＩＤＴ（inte
r−digital−transducer、くし型電極）２５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２０に発
生させることで、導波光を偏向させる。
r−digital−transducer、くし型電極）２５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２０に発
生させることで、導波光を偏向させる。
【００１０】（第１実施形態、図２参照）ここで、本発
明に係るグレーティングカプラの第１実施形態につい
て、その作製プロセスと共に説明する。
明に係るグレーティングカプラの第１実施形態につい
て、その作製プロセスと共に説明する。
【００１１】まず、図２（１）に示すように、シリコン
基板１０の表面に、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ法に
よって光学バッファ層としてのＳｉＯ2膜１５を形成
し、このＳｉＯ2膜１５上にフォトリソグラフィ法、電
子線描画法等によってグレーティング１６を形成する。
次に、図２（２）に示すように、ＺｎＯを材料として高
周波マグネトロンスパッタ法、ブラズマＣＶＤ法等によ
って光導波層２０を成膜する。このとき、光導波層２０
の表面には界面グレーティング１６に対応した凹凸形状
２０ａが転写される。
基板１０の表面に、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ法に
よって光学バッファ層としてのＳｉＯ2膜１５を形成
し、このＳｉＯ2膜１５上にフォトリソグラフィ法、電
子線描画法等によってグレーティング１６を形成する。
次に、図２（２）に示すように、ＺｎＯを材料として高
周波マグネトロンスパッタ法、ブラズマＣＶＤ法等によ
って光導波層２０を成膜する。このとき、光導波層２０
の表面には界面グレーティング１６に対応した凹凸形状
２０ａが転写される。
【００１２】次に、光導波層２０の表面を研摩し、前記
凹凸形状２０ａを除去する（図２（３）参照）。ＺｎＯ
からなる光導波層２０の膜厚を１．６μｍ、界面グレー
ティング１６の高さが０．２μｍの場合、約１０分間の
通常の光学研摩で凹凸形状２０ａが除去できた。研摩位
置は光導波層２０の全面、あるいは界面グレーティング
１６と対向する限定された領域であってもよい。このよ
うに、凹凸形状２０ａを除去することで、光の回折角度
に乱れがなくなり、結合効率が安定化、高率化する。
凹凸形状２０ａを除去する（図２（３）参照）。ＺｎＯ
からなる光導波層２０の膜厚を１．６μｍ、界面グレー
ティング１６の高さが０．２μｍの場合、約１０分間の
通常の光学研摩で凹凸形状２０ａが除去できた。研摩位
置は光導波層２０の全面、あるいは界面グレーティング
１６と対向する限定された領域であってもよい。このよ
うに、凹凸形状２０ａを除去することで、光の回折角度
に乱れがなくなり、結合効率が安定化、高率化する。
【００１３】次に、光導波層２０の表面に反射防止膜２
１を蒸着法等によって形成する（図２（４）参照）。反
射防止膜２１はＭｇＦ2、ＴｉＯ2等を材料とし、光ビー
ムの入射角度や光導波層２０の屈折率を考慮して単層又
は複層に成膜される。成膜位置は、少なくとも界面グレ
ーティング１６と対向する領域であればよい。光導波層
２０としてＺｎＯを１．６μｍの厚さに成膜したデバイ
スにおいて、表面研摩後にＭｇＦ2の単層反射防止膜２
１を成膜したデバイスでは、ＴＥ０モードの光の結合効
率に関して、表面研摩しただけのデバイスに比べて、さ
らに１．５６倍に向上した。
１を蒸着法等によって形成する（図２（４）参照）。反
射防止膜２１はＭｇＦ2、ＴｉＯ2等を材料とし、光ビー
ムの入射角度や光導波層２０の屈折率を考慮して単層又
は複層に成膜される。成膜位置は、少なくとも界面グレ
ーティング１６と対向する領域であればよい。光導波層
２０としてＺｎＯを１．６μｍの厚さに成膜したデバイ
スにおいて、表面研摩後にＭｇＦ2の単層反射防止膜２
１を成膜したデバイスでは、ＴＥ０モードの光の結合効
率に関して、表面研摩しただけのデバイスに比べて、さ
らに１．５６倍に向上した。
【００１４】（第２実施形態、図３参照）次に、本発明
に係るグレーティングカプラの第２実施形態について、
その作製プロセスと共に説明する。
に係るグレーティングカプラの第２実施形態について、
その作製プロセスと共に説明する。
【００１５】まず、図３（１）に示すように、サファイ
ア基板１０の表面に、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ
法等によってＳｉＯ2膜１６’を形成する。このＳｉＯ2
膜１６’は、界面グレーティング１６となる膜であり、
フォトリソグラフィ法、電子線描画法等によってグレー
ティング１６を形成する（図３（２）参照）。次に、図
３（３）に示すように、ＺｎＯを材料として高周波マグ
ネトロンスパッタ法、プラズマＣＶＤ法等によって光導
波層２０を成膜する。このとき、光導波層２０の表面に
は界面グレーティング１６に対応した凹凸形状２０ａが
転写される。
ア基板１０の表面に、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ
法等によってＳｉＯ2膜１６’を形成する。このＳｉＯ2
膜１６’は、界面グレーティング１６となる膜であり、
フォトリソグラフィ法、電子線描画法等によってグレー
ティング１６を形成する（図３（２）参照）。次に、図
３（３）に示すように、ＺｎＯを材料として高周波マグ
ネトロンスパッタ法、プラズマＣＶＤ法等によって光導
波層２０を成膜する。このとき、光導波層２０の表面に
は界面グレーティング１６に対応した凹凸形状２０ａが
転写される。
【００１６】次に、光導波層２０の表面を研摩し、前記
凹凸形状２０ａを除去する（図３（４）参照）。その
後、光導波層２０の表面に反射防止膜２１を蒸着法等に
よって形成する（図３（５）参照）。
凹凸形状２０ａを除去する（図３（４）参照）。その
後、光導波層２０の表面に反射防止膜２１を蒸着法等に
よって形成する（図３（５）参照）。
【００１７】（他の実施形態）なお、本発明に係るグレ
ーティングカプラ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することができる。
ーティングカプラ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することができる。
【００１８】特に、グレーティングの形状は矩形に限ら
ず、斜め方向からのイオンビームエッチング法等で形成
されるブレーズドグレーティングであってもよい。ま
た、グレーティングの平面上での形状も、リニアである
こと以外に、曲線形状としてフォーカシングカプラに適
用してもよい。
ず、斜め方向からのイオンビームエッチング法等で形成
されるブレーズドグレーティングであってもよい。ま
た、グレーティングの平面上での形状も、リニアである
こと以外に、曲線形状としてフォーカシングカプラに適
用してもよい。
【図１】本発明の第１実施形態であるグレーティングカ
プラを備え光導波路デバイスを示す斜視図。
プラを備え光導波路デバイスを示す斜視図。
【図２】第１実施形態としてのグレーティングカプラの
作製プロセスを示す説明図。
作製プロセスを示す説明図。
【図３】第２実施形態としてのグレーティングカプラの
作製プロセスを示す説明図。
作製プロセスを示す説明図。
１０…基板 １５…ＳｉＯ2膜 １６…グレーティング ２０…光導波層 ２０ａ…凹凸形状 ２１…反射防止膜
Claims (3)
- 【請求項１】 基板又は基板上に形成した光学バッファ
層と光導波層との界面にグレーティングを形成し、該グ
レーティングによって外部と光導波層とを光学的に結合
するグレーティングカプラにおいて、前記光導波層の表
面であって少なくとも前記グレーティングと対向する領
域が研摩されていることを特徴とするグレーティングカ
プラ。 - 【請求項２】 前記光導波層の表面研摩量はグレーティ
ングの厚さに０．５μｍを加えた量以下であることを特
徴とする請求項１記載のグレーティングカプラ。 - 【請求項３】 前記光導波層の表面であって、少なくと
もグレーティングと対向する領域に反射防止膜を設けた
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のグレーテ
ィングカプラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8633398A JPH11281830A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | グレーティングカプラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8633398A JPH11281830A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | グレーティングカプラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281830A true JPH11281830A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13883924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8633398A Pending JPH11281830A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | グレーティングカプラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11281830A (ja) |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP8633398A patent/JPH11281830A/ja active Pending
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