JPH11281834A - 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
- JPH11281834A JPH11281834A JP8633998A JP8633998A JPH11281834A JP H11281834 A JPH11281834 A JP H11281834A JP 8633998 A JP8633998 A JP 8633998A JP 8633998 A JP8633998 A JP 8633998A JP H11281834 A JPH11281834 A JP H11281834A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grating
- substrate
- period
- optical waveguide
- reflecting film
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射膜で被覆された界面グレーティングが反
射膜を含めた所定のデューティ比を得ることができ、結
合効率の良好なグレーティングカプラを得る。 【解決手段】 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、反射膜１７で被覆されたグレ
ーティング１６を有するグレーティングカプラ。グレー
ティング１６の下地１６′の形状は、凸部の幅Ａ及び凹
部の幅が以下の式を満足している。 Ａ＝ａΛ−２ｔ Ｂ＝ｂΛ＋２ｔ Λ：グレーティング周期 ｔ：反射膜の膜厚 ａ：反射膜を含むグレーティング凸部の周期に対する比 ｂ：反射膜を含むグレーティング凹部の周期に対する比
（ｂ＝１−ａ）
射膜を含めた所定のデューティ比を得ることができ、結
合効率の良好なグレーティングカプラを得る。 【解決手段】 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、反射膜１７で被覆されたグレ
ーティング１６を有するグレーティングカプラ。グレー
ティング１６の下地１６′の形状は、凸部の幅Ａ及び凹
部の幅が以下の式を満足している。 Ａ＝ａΛ−２ｔ Ｂ＝ｂΛ＋２ｔ Λ：グレーティング周期 ｔ：反射膜の膜厚 ａ：反射膜を含むグレーティング凸部の周期に対する比 ｂ：反射膜を含むグレーティング凹部の周期に対する比
（ｂ＝１−ａ）
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関する。
プラ、詳しくは、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。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、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。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、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、反射率を高める
ために反射膜で被覆することが知られている。グレーテ
ィングは凹凸形状が所定のデューティ比を有するように
設計されるが、グレーティング下地を所定のデューティ
比で形成し、その上に反射膜を成膜させると、反射膜の
膜厚によってデューティ比がずれてしまう。その結果、
不要な２次回折光等が放射され、結合効率が低下すると
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、反射率を高める
ために反射膜で被覆することが知られている。グレーテ
ィングは凹凸形状が所定のデューティ比を有するように
設計されるが、グレーティング下地を所定のデューティ
比で形成し、その上に反射膜を成膜させると、反射膜の
膜厚によってデューティ比がずれてしまう。その結果、
不要な２次回折光等が放射され、結合効率が低下すると
いう問題点を有していた。
【０００４】そこで、本発明の目的は、反射膜で被覆さ
れた界面グレーティングが反射膜を含めた所定のデュー
ティ比を得ることができ、結合効率の良好なグレーティ
ングカプラを提供することにある。
れた界面グレーティングが反射膜を含めた所定のデュー
ティ比を得ることができ、結合効率の良好なグレーティ
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、反射膜で被
覆された界面グレーティングを備え、このグレーティン
グが以下の式を満足するようにした。
め、本発明に係るグレーティングカプラは、反射膜で被
覆された界面グレーティングを備え、このグレーティン
グが以下の式を満足するようにした。
【０００６】Ａ＝ａΛ−２ｔ Ｂ＝ｂΛ＋２ｔ Λ：グレーティング周期 ｔ：反射膜の膜厚 ａ：反射膜を含むグレーティング凸部の周期に対する比 ｂ：反射膜を含むグレーティング凹部の周期に対する比
（ｂ＝１−ａ）
（ｂ＝１−ａ）
【０００７】前式を満足することで、反射膜の膜厚を含
めてデューティ比が所定の設計値どおりの界面グレーテ
ィングを得ることができる。例えば、周期Λが３μｍ、
反射膜の膜厚が０．２μｍでデューティ比を１：１に設
定する場合、従来ではグレーティング下地の凸部を１．
５μｍの幅、凹部を１．５μｍの幅に形成し、この下地
に反射膜を成膜していた。しかし、本発明では、前式に
基づいて凸部を１．１μｍの幅、凹部を１．９μｍの幅
で形成し、反射膜を成膜する。これにて、反射膜を含め
たグレーティングのデューティ比が所定の１：１と設計
値どおりになる。
めてデューティ比が所定の設計値どおりの界面グレーテ
ィングを得ることができる。例えば、周期Λが３μｍ、
反射膜の膜厚が０．２μｍでデューティ比を１：１に設
定する場合、従来ではグレーティング下地の凸部を１．
５μｍの幅、凹部を１．５μｍの幅に形成し、この下地
に反射膜を成膜していた。しかし、本発明では、前式に
基づいて凸部を１．１μｍの幅、凹部を１．９μｍの幅
で形成し、反射膜を成膜する。これにて、反射膜を含め
たグレーティングのデューティ比が所定の１：１と設計
値どおりになる。
【０００８】本発明によれば、反射膜を含めたグレーテ
ィングの実質的なデューティ比が設計値どおりのものが
得られるため、例えばデューティ比を１：１にすると２
次回折光等の不要な放射が抑えられ、結合効率が向上す
る。
ィングの実質的なデューティ比が設計値どおりのものが
得られるため、例えばデューティ比を１：１にすると２
次回折光等の不要な放射が抑えられ、結合効率が向上す
る。
【０００９】
【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。
【００１０】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を成膜すると
共に、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を成膜したものである。さらに、光
導波層２０上には図示しないＩＤＴが形成され、このＩ
ＤＴ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。
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を成膜すると
共に、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を成膜したものである。さらに、光
導波層２０上には図示しないＩＤＴが形成され、このＩ
ＤＴ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。
【００１１】次に、図２を参照して本発明の一実施形態
であるグレーティングカプラを作製するプロセスについ
て説明する。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法等
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上にレジスト３１を塗布し、マ
スク３２を介してフォトリソグラフィ法、電子線描画法
等によってレジスト３１をパターニングする（図２
（２）参照）。
であるグレーティングカプラを作製するプロセスについ
て説明する。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法等
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上にレジスト３１を塗布し、マ
スク３２を介してフォトリソグラフィ法、電子線描画法
等によってレジスト３１をパターニングする（図２
（２）参照）。
【００１２】次に、リアクティブイオンエッチング法あ
るいはウェットエッチング法にてＳｉＯ2膜１５をエッ
チングし、グレーティング下地１６′を形成する（図２
（３）参照）。このようにして形成されたグレーティン
グ下地１６′上に、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ等の金属材料をス
パッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法等によって成膜し、反射膜
１７とする（図２（４）参照）。さらに、ＺｎＯを材料
としてＳｉＯ2膜１５上にスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ
法等によって成膜し、光導波層２０とする（図２（５）
参照）。
るいはウェットエッチング法にてＳｉＯ2膜１５をエッ
チングし、グレーティング下地１６′を形成する（図２
（３）参照）。このようにして形成されたグレーティン
グ下地１６′上に、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ等の金属材料をス
パッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法等によって成膜し、反射膜
１７とする（図２（４）参照）。さらに、ＺｎＯを材料
としてＳｉＯ2膜１５上にスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ
法等によって成膜し、光導波層２０とする（図２（５）
参照）。
【００１３】以上の如くグレーティングカプラを作製す
る際、グレーティング１６は予め決められたデューティ
比とする必要があり、この場合、反射膜１７の膜厚を考
慮することが必要となる。本実施形態では、図２（３）
に示すグレーティング下地１６′を形成する工程におい
て、反射膜１７の膜厚によるデューティ比のずれ量を見
積り、そのずれ量に基づいてグレーティング下地１６′
の凸凹部の幅寸法を決定する。
る際、グレーティング１６は予め決められたデューティ
比とする必要があり、この場合、反射膜１７の膜厚を考
慮することが必要となる。本実施形態では、図２（３）
に示すグレーティング下地１６′を形成する工程におい
て、反射膜１７の膜厚によるデューティ比のずれ量を見
積り、そのずれ量に基づいてグレーティング下地１６′
の凸凹部の幅寸法を決定する。
【００１４】ここで、グレーティング１６が対称な矩形
断面形状を有する場合、即ち、デューティ比が１：１の
場合について説明する。
断面形状を有する場合、即ち、デューティ比が１：１の
場合について説明する。
【００１５】ｑ次回折光のフーリエ成分振幅△Ｅｑは、
以下の式（１）で示される。 △Ｅｑ＝（ｎg 2−ｎc 2）｛ｓｉｎ（ｑａπ）／ｑπ｝ｑ≠０ …（１） ｑ：回折次数 ｎg：グレーティングの屈折率 ｎc…光導波層の屈折率 ａ：グレーティング凸部の周期に対する比
以下の式（１）で示される。 △Ｅｑ＝（ｎg 2−ｎc 2）｛ｓｉｎ（ｑａπ）／ｑπ｝ｑ≠０ …（１） ｑ：回折次数 ｎg：グレーティングの屈折率 ｎc…光導波層の屈折率 ａ：グレーティング凸部の周期に対する比
【００１６】回折次数ｑが偶数の場合、フーリエ成分振
幅△Ｅｑは０であり、偶数次回折光は発生しない、即
ち、グレーティング１６のデューティ比を１：１（ａ＝
１／２）とすれば、偶数次数の回折光は発生することが
なく、奇数次回折光を有効に利用でき、結合効率が向上
する。
幅△Ｅｑは０であり、偶数次回折光は発生しない、即
ち、グレーティング１６のデューティ比を１：１（ａ＝
１／２）とすれば、偶数次数の回折光は発生することが
なく、奇数次回折光を有効に利用でき、結合効率が向上
する。
【００１７】ここで、任意のデューティ比に対するグレ
ーティング下地の形成条件について説明する。図３に示
すように、グレーティング下地１６′は反射膜１７で被
覆されている。この場合、反射膜１７を含めてグレーテ
ィング１６が任意のデューティ比となる条件は、下地１
６′の凸部の幅Ａ及び凹部の幅Ｂが以下の式（２），
（３）を満足すればよい。
ーティング下地の形成条件について説明する。図３に示
すように、グレーティング下地１６′は反射膜１７で被
覆されている。この場合、反射膜１７を含めてグレーテ
ィング１６が任意のデューティ比となる条件は、下地１
６′の凸部の幅Ａ及び凹部の幅Ｂが以下の式（２），
（３）を満足すればよい。
【００１８】 Ａ＝ａΛ−２ｔ …（２） Ｂ＝ｂΛ＋２ｔ …（３） Λ：グレーティング周期 ｔ：反射膜の膜厚 ａ：反射膜を含むグレーティング凸部の周期に対する比 ｂ：反射膜を含むグレーティング凹部の周期に対する比
（ｂ＝１−ａ）
（ｂ＝１−ａ）
【００１９】例えば、グレーティング周期Λが３．０μ
ｍ、反射膜厚ｔが０．２μｍの場合、デューティ比を
１：１とするのであれば、 Ａ＝０．５×３．０−２×０．２＝１．１μｍ Ｂ＝０．５×３．０＋２×０．２＝１．９μｍ とすればよい。
ｍ、反射膜厚ｔが０．２μｍの場合、デューティ比を
１：１とするのであれば、 Ａ＝０．５×３．０−２×０．２＝１．１μｍ Ｂ＝０．５×３．０＋２×０．２＝１．９μｍ とすればよい。
【００２０】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
囲内で種々に変更可能である。例えば、基板としてはシ
リコン以外にサファイアやガラスを使用できる。この場
合は、基板上に光学バッファ層を形成することなく直接
グレーティングを形成することも可能となる。
は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範
囲内で種々に変更可能である。例えば、基板としてはシ
リコン以外にサファイアやガラスを使用できる。この場
合は、基板上に光学バッファ層を形成することなく直接
グレーティングを形成することも可能となる。
【図１】本発明に係るグレーティングカプラを備えた光
導波路デバイスの説明図。
導波路デバイスの説明図。
【図２】本発明の一実施形態であるグレーティングカプ
ラの作製プロセスを示す説明図。
ラの作製プロセスを示す説明図。
【図３】本発明に係るグレーティングカプラにおいて、
グレーティング下地を形成する条件の説明図。
グレーティング下地を形成する条件の説明図。
１０…基板 １５…ＳｉＯ2膜（光学バッファ層） １６…グレーティング １６′…下地 １７…反射膜 ２０…光導波層
Claims (2)
- 【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、反射膜で被覆されたグレーテ
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、 前記グレーティングの下地形状であって、凸部の幅Ａ及
び凹部の幅Ｂが以下の式を満足していること、 Ａ＝ａΛ−２ｔ Ｂ＝ｂΛ＋２ｔ Λ：グレーティング周期 ｔ：反射膜の膜厚 ａ：反射膜を含むグレーティング凸部の周期に対する比 ｂ：反射膜を含むグレーティング凹部の周期に対する比
（ｂ＝１−ａ） を特徴とするグレーティングカプラ。 - 【請求項２】 前記反射膜を含めたグレーティングのデ
ューティ比が１：１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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8633998A JPH11281834A (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 |
|---|---|---|---|
| JP8633998A JPH11281834A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | グレーティングカプラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281834A true JPH11281834A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13884104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8633998A Pending JPH11281834A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | グレーティングカプラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11281834A (ja) |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP8633998A patent/JPH11281834A/ja active Pending
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