JPS58178304A - 光回路素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）発明の技術分野 本発明は光回路素子内に形成される先導波路に関するも
のであり、特に中心軸が転針する部分の先導波路に関す
るものである。

（ｂ）技術の背景 光導波路は基板表面内外に形成され、その基板材料とし
てはガラス、半導体、電気光学結晶等多様の材料が用い
られている。電気光学結晶としては、例えばＬ　ｉ　Ｎ
　ｂ　０３　があり、基板表面下に不純物を選択的に拡
散させることにより、周囲よりも屈折率を大きくし、先
導波路を形成し、光を導波させることが可能である。通
常、不純物としてはチタン（Ｔｉ）等が用いられ、この
Ｔｉ等の金属層を光導波路を形成すべき領域表面に選択
的に被着し、熱処理して形成する。

直線部分の先導波路に於ては、通常の方法で形成した先
導波路が問題なく使用されるが、光導波路が方向を転す
る部分では、曲りの外側になる光導波路の側壁に対して
は光の入射角が小となることから、光信号が基板にリー
クし易くなるので、何等かの対策を講することが求めら
れる。これは光導波路が分岐する部分でも同様である。

（Ｃ）従来技術と問題点 従来の光回路素子では、その中に形成される光導波路の
軸針部分の形状は曲線状（例えば円弧状）であって、光
導波路の側面に対する入射角が小となる条件で進行する
光信号にリークが生じることがあり、更には複雑な反射
が行われることから、（ｄ）発明の目的 本発明の目的は、軸針領域に於てもリークが少なく、而
も、モードの、劣化が起′らない先導波路を実現するこ
とである。

（ｅ）発明の構成 上記の目的を達成する為、本発明の光回路素子内の互い
に異なる方向に延在する二本の先導波路は、該二本の先
導波路の中心軸に対して等しい交角を有する線分を中心
軸とする先導波路によって、または前記二本の光導波路
の中心軸に対して等しい交角を着する面を壁面とする光
導波路によって接続された構造を有する。

（ｆ）発明の実施例 第１図は本発明の一実施例を示すものであり、本発明の
原理も同図によって説明される。

図中の１は、例えばＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　０３単結晶である
基板であり、そこにＴｉが拡散されて光導波路２がけい
せいされている。該先導波路は領域３に於てその中心軸
方向を転じている。

従来技術では、該軸針領域の先導波路は湾曲した形状に
設けられるのであるが、本発明では、図より明らかな如
く、軸針領域の光導波路は直線状である。更に、該領域
の中心軸は、その両端に接続する二本の先導波路の中心
軸のいずれに対しても等しい交角θを持つように設定さ
〜れている。

光導波路がこのように形成されていると、一方の先導波
路から進行してきた光信号は、軸針領域の先導波路の側
壁４によって、他方の先導波路の中心軸に平行な方向に
反射され、目的とする方向に進行することになる。この
場合、側壁４に対する光信号の入射がほぼ一定であるこ
とから、リークを生じ易い角度での入射が減少し、損失
が低減される。

更に、該先導波路に於ける光信号の反射は、その殆どが
単純な全反射として起る為、光信号のモードの劣化は僅
かであり、従来の湾曲した先導波路に於ける反射が複雑
で、光信号のモード劣化が起り易いのに比べて大きな利
点となっている。

側壁４による光信号の全反射を効果的に行わせるには、
領域３内の先導波路の屈折率と基板の屈折率の差を、他
の領域に於ける差よりも大とすればよい。屈折率差を大
にすることは、軸針領域に限らず、先導波路に於ける光
信号のリークを低減するのに有効であるが、光ファイバ
とのマツチング上の要求等の理由によって、あまり大き
くできない場合があるので、軸針領域だけでも前記屈折
率差を大とすることは有意義である。

屈折率差を大にする手段として、先導波路の屈折率をよ
り大にすることが考えられる。これを実現するには、先
導波路形成の際、当該領域の７１層をより厚く被着し、
拡散量を多くしてやればよい。

また、基板の屈折率を下げても同じ効果が得られるから
、接続領域の光導波路に隣接する部分の基板にＭｇを拡
散する、或いはＨｅをイオン注入″する等の処理を施し
てもよい。

基板側の屈折率を実効的に低下せしめる手段の一つに、
先導波路に隣接する基板を削り取る方法がある。これは
、例えば基板がＬｉＮｂ０３（屈折率：約２．２）であ
る場合、このＬ　Ｉ　Ｎ　ｂ　０３を空気（屈折率１．
０）に置換えれば当然屈折率差は拡大されることを利用
するものであるが、数μｍの深さを持つ光導波路に対し
、基板領域の表面を１μｍ程度除去するだけても十分な
効果がある。

このように浅い研削を行うにはイオンミリング法の利用
が有利である。

光導波路の表面に、Ａ１□０．のような比較的高屈折率
の材料を数百ｎｍの厚さに被着しても、実効的に屈折率
を高めることができる。ＴｉＯ２皮膜もこの方法に使用
し得る材料の一つである。

この方法では高屈折率材料が被着した領域だけの屈折率
が実効的に高められるので、選択的に屈折率を高めるに
は有効である。該皮膜の厚さは、厚い方には特性上の限
界は無いが、製造工程上の制約により定まるものである
。

尚、上記の屈折率差に関する処理は、本発明の先導波路
に限らず、従来の湾曲型先導波路に対して実施しても有
効である。

本発明は更に、第２図に示す如き光導波路の分岐に針子
も同様の効果を有する。即ち、分岐された光導波路のう
ち、軸方向を転する方の先導波路２′に対し、その中心
軸と、元の先導波路２の中心軸とに等しい交角を有する
中心軸の先導波路を設けて接続を行えば、上記軸針領域
に於けると同様の効果をあげることができる。屈折率差
に関する処理についても同様である。

（ｇ）発明の詳細 な説明したように、本発明によれば軸針領域或いは分岐
領域に於ける光信号のリークや、モード劣化の生ずるこ
との無い先導波路を実現することができ、より優れた機
能を有する光回路素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２ＷＪは本発明を示すものであって、図に
於て、ｌはＬｉＮｂ０．基板、２．２′は先導波路、３
は先導波路が軸針する領域、４は先導波路の全反射側面
である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）先導波路を有する光回路素子であって、該光回路
   素子内に形成され、互いに興なる方向に延在する二本の
   先導波路は、該二本の光導波路の中心軸に対して等しい
   交角を有する線分を中心軸とする先導波路によって、ま
   たは前記二本の先導波路の中心軸に対して等しい交角を
   有する面を壁面とする先導波路によって接続されている
   ことを特徴とする光回路素子。
2. （２）前記接続領域の光導波路の屈折率と基板の屈折率
   との差は、他の領域の先導波路の屈折率と基板の屈折率
   との差よりも大であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の光回路素子。
3. （３）前記接続領域の光導波路の屈折率は、他の領域の
   光導波路の屈折率よりも大であることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の光回路素子。
4. （４）前記接続領域の光導波路に隣接する領域の基板の
   屈折率は、他の領域の基板の屈折率よりも小であ、るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光回路素子
   。
5. （５）前記接続領域の先導波路に隣接して存在する物体
   の実効的屈折率は、他の領域の先導波路に隣接する基板
   の屈折率よりも小であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光回路素子。
6. （６）前記接続領域の先導波路表面に、雰囲気物質の屈
   折率よりも大なる屈折率を有する皮膜が被着されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光回路素
   子。