JPS5937504A - 光導波路 - Google Patents
光導波路Info
- Publication number
- JPS5937504A JPS5937504A JP14764782A JP14764782A JPS5937504A JP S5937504 A JPS5937504 A JP S5937504A JP 14764782 A JP14764782 A JP 14764782A JP 14764782 A JP14764782 A JP 14764782A JP S5937504 A JPS5937504 A JP S5937504A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- optical waveguide
- optical
- single crystal
- high frequency
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/131—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using epitaxial growth
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、光通信、光情報処理分野で用いられる光来積
回路に必要な光導波路の作製方法に関する。特に単結晶
で出来た、光の伝送損失の小さな光導波路の作製方法に
関するものである。
回路に必要な光導波路の作製方法に関する。特に単結晶
で出来た、光の伝送損失の小さな光導波路の作製方法に
関するものである。
近年、光通信の実用化が急速に進展しておシ、光部品の
小形化、高信頼化に対する研究開発が盛んに行われてい
る。光集積回路の主要構成要素である光導波路は、気相
成長法、液相成長法、拡散法、イオン注入法、形状加工
法等を用いて作製されている。しかし、これらの方法で
は、異質材料上に所望の結晶を成長させる、例えば、８
１０２非晶質上又は内にＹＩＧの単結晶導波路を育成さ
せることが出来ない。
小形化、高信頼化に対する研究開発が盛んに行われてい
る。光集積回路の主要構成要素である光導波路は、気相
成長法、液相成長法、拡散法、イオン注入法、形状加工
法等を用いて作製されている。しかし、これらの方法で
は、異質材料上に所望の結晶を成長させる、例えば、８
１０２非晶質上又は内にＹＩＧの単結晶導波路を育成さ
せることが出来ない。
従来、光導波路の作製法として主として拡散法が用いら
れてきた。第１図はＩ、１Ｔａｏｓ基板上に拡散法でＴ
ｉ（チタン）をドープして光導波路を形成する方法であ
る。まず：［、＋ Ｔａ Ｏｓ基板上にレジストパター
ンを形成し、ドープ材である金属Ｔｉを蒸着した後Ｔｉ
部をのぞいてエツチングを行う。その後全体を加熱する
と表面上のＴｉが内部に拡散し、屈折率の高い導波路が
形成される。
れてきた。第１図はＩ、１Ｔａｏｓ基板上に拡散法でＴ
ｉ（チタン）をドープして光導波路を形成する方法であ
る。まず：［、＋ Ｔａ Ｏｓ基板上にレジストパター
ンを形成し、ドープ材である金属Ｔｉを蒸着した後Ｔｉ
部をのぞいてエツチングを行う。その後全体を加熱する
と表面上のＴｉが内部に拡散し、屈折率の高い導波路が
形成される。
しかしながら、従来法では色々制限があシ、任意の基板
上に導波路を作製することができず、光集積回路として
用いるには不充分であった。符に光導波路の断面形状の
制御も難しかった。
上に導波路を作製することができず、光集積回路として
用いるには不充分であった。符に光導波路の断面形状の
制御も難しかった。
本発明の目的は、上述の問題点を解決するためになされ
たものであり、第１の目的は、光集積回路（光Ｉ Ｃ）
ｉ＝こ必要な低撰失単結茜光尋波路を提９（ず已もの
であり、第２の目的は異種材料上に上記光２！ｊ−波路
を形成する方法を提供することにある。
たものであり、第１の目的は、光集積回路（光Ｉ Ｃ）
ｉ＝こ必要な低撰失単結茜光尋波路を提９（ず已もの
であり、第２の目的は異種材料上に上記光２！ｊ−波路
を形成する方法を提供することにある。
すなわち、本発明の光導波路は、基板上に単一モード伝
送を可能とする深さ、巾に格子を切り、所望の光学刊科
を蒸着した後、グラフオエピタキシャル法で単結晶化し
、さらに基板と同程度の屈折率をもつ光学材料のクラッ
ド層をもうけて光導波路を構成することを特徴とするも
のである。
送を可能とする深さ、巾に格子を切り、所望の光学刊科
を蒸着した後、グラフオエピタキシャル法で単結晶化し
、さらに基板と同程度の屈折率をもつ光学材料のクラッ
ド層をもうけて光導波路を構成することを特徴とするも
のである。
光集積回路は、一つの基板上に光源、光アイソレータ、
光スィッチ等を光導波路を介してモノリ、ノックに集積
化したものである。通常光アイソレータはＧＧＧ （ガ
ドリニウム・ガリウム・ガーネット）基板上に、ＹＩＧ
（イツトリウム・鉄・ガーネット）系磁性ガーネット薄
膜を液相成長法で育成したものを用いている。しかし、
光集積回路の基板はＧＧＧで作製されるとは限らず、Ｇ
ａＡｓ（ガリウム・ヒ素）、ＬｉＮｂ０．（リジウム・
ナイオペイト）などの場合もめシうる。また、光導波路
としては、光アイソレータ部分ではＹＩＧ系単結晶であ
るが、光スイツチ部分では電気光学定数の大きなＬ ｉ
Ｎ ｂ ＯａやＧ ａ Ａ ｓという異なった材料が
使用される。このためには任意の基板上に任意の単結晶
からなる光導波路を形成する技術を確立することが必要
となる。
光スィッチ等を光導波路を介してモノリ、ノックに集積
化したものである。通常光アイソレータはＧＧＧ （ガ
ドリニウム・ガリウム・ガーネット）基板上に、ＹＩＧ
（イツトリウム・鉄・ガーネット）系磁性ガーネット薄
膜を液相成長法で育成したものを用いている。しかし、
光集積回路の基板はＧＧＧで作製されるとは限らず、Ｇ
ａＡｓ（ガリウム・ヒ素）、ＬｉＮｂ０．（リジウム・
ナイオペイト）などの場合もめシうる。また、光導波路
としては、光アイソレータ部分ではＹＩＧ系単結晶であ
るが、光スイツチ部分では電気光学定数の大きなＬ ｉ
Ｎ ｂ ＯａやＧ ａ Ａ ｓという異なった材料が
使用される。このためには任意の基板上に任意の単結晶
からなる光導波路を形成する技術を確立することが必要
となる。
非晶質上に方位のそろった結晶性の薄膜を成長させる方
法は［グラフオエピタキシー」と呼ばれ、近年、米国マ
サチューセッツ工科大学を中心に研究が進められてきた
〔例えば、Ｍ、Ｗ、 Ｇｅ１ｓ他。
法は［グラフオエピタキシー」と呼ばれ、近年、米国マ
サチューセッツ工科大学を中心に研究が進められてきた
〔例えば、Ｍ、Ｗ、 Ｇｅ１ｓ他。
Ｊ、 ｖａｃ、 Ｓｃｉ、 Ｔｅｃｈｎｏｌ 、 １６
（６） １６４０ （１９７９） ）。
（６） １６４０ （１９７９） ）。
この研究は主としてシリコン薄膜の成長に関するもので
例えば、非晶質体表面に格子状の凹凸を形成することに
よって非晶質体上にシリコン結晶薄膜を形成することが
できる。
例えば、非晶質体表面に格子状の凹凸を形成することに
よって非晶質体上にシリコン結晶薄膜を形成することが
できる。
光集積回路における導波路としては、主として単一モー
ド伝送が可能な構造であることがのぞましい。例えば光
スィッチは二本の光導波路間での位相整合を取ることで
作動する。この位相整合を取るには光導波路を伝搬する
波の伝搬定数は一定でなければならない。すなわち、単
一モード導波路でなければならない。光導波路を単一モ
ード伝送にするためには、光導波路の縦横の長さ及び周
辺の媒質との間の屈折率の差を最適に選ばなければなら
ない。例えば断面が正方形（−辺の長さａ）で屈折率１
１１をもつ光導波路が屈折率ｎ、の基板内にある場合を
考える。この光導波路内で単一モード伝送をさせるには
、光の波長をλとすればを満足する長さａを選ぶ必要が
ある。また光導波路が艮方形、例えば−辺がａで他辺が
２ａの場合にはＶ （２，８なる長さａを選ばねばなら
ない。
ド伝送が可能な構造であることがのぞましい。例えば光
スィッチは二本の光導波路間での位相整合を取ることで
作動する。この位相整合を取るには光導波路を伝搬する
波の伝搬定数は一定でなければならない。すなわち、単
一モード導波路でなければならない。光導波路を単一モ
ード伝送にするためには、光導波路の縦横の長さ及び周
辺の媒質との間の屈折率の差を最適に選ばなければなら
ない。例えば断面が正方形（−辺の長さａ）で屈折率１
１１をもつ光導波路が屈折率ｎ、の基板内にある場合を
考える。この光導波路内で単一モード伝送をさせるには
、光の波長をλとすればを満足する長さａを選ぶ必要が
ある。また光導波路が艮方形、例えば−辺がａで他辺が
２ａの場合にはＶ （２，８なる長さａを選ばねばなら
ない。
以下に実施例により本発明の詳細な説明する。
実施例１
第２図には本発明による光導波路の断面図を示す。石英
基板２に反応性スパッタエツチングを用いて中０．５μ
ｍ１深さ０．５μｍ１長さ１■の溝をもうけるすなわち
格子をきる。この溝は後に導波路の外郭となるものであ
る。づいて石英基板２上に磁気光学材料のＹＩＧ（イツ
トリウム・鉄・ガーネット）を高周波スパッタリングあ
るいはプラズマＣＶＤ等の方法で蒸着する。ＹＩＧは上
記溝の内面をうめるばかりでなく基板表面上にも蒸着す
るので再び反応性スパッタエッチ等でエツチングし、光
導波路１を形成するＹＩＧと石英基板２の表面をほぼ同
−而にする。高周波スパッタリングあるいは７リズマＣ
ＶＤによって形成した膜は非晶質であるので、Ｃ０２（
炭酸ガス）レーザを用いて１加熱し、結晶化させる。こ
のとき、溝の端の効果によって磁気光学材料は単結晶と
なって成長する。その後、基板２と同じ材料である５ｉ
ｎ２（酸化ケイ素）を高周波スパッタリングによシ蒸着
しクラッド層３とする。
基板２に反応性スパッタエツチングを用いて中０．５μ
ｍ１深さ０．５μｍ１長さ１■の溝をもうけるすなわち
格子をきる。この溝は後に導波路の外郭となるものであ
る。づいて石英基板２上に磁気光学材料のＹＩＧ（イツ
トリウム・鉄・ガーネット）を高周波スパッタリングあ
るいはプラズマＣＶＤ等の方法で蒸着する。ＹＩＧは上
記溝の内面をうめるばかりでなく基板表面上にも蒸着す
るので再び反応性スパッタエッチ等でエツチングし、光
導波路１を形成するＹＩＧと石英基板２の表面をほぼ同
−而にする。高周波スパッタリングあるいは７リズマＣ
ＶＤによって形成した膜は非晶質であるので、Ｃ０２（
炭酸ガス）レーザを用いて１加熱し、結晶化させる。こ
のとき、溝の端の効果によって磁気光学材料は単結晶と
なって成長する。その後、基板２と同じ材料である５ｉ
ｎ２（酸化ケイ素）を高周波スパッタリングによシ蒸着
しクラッド層３とする。
光導波路の両端面を研磨し、長さ８００μｍの光導波路
に、波長１．３μｍの直線偏光波を入射した。直線偏光
の振動方向は第２図におけるＸ軸方向とする。出射端面
におけるニアフィールドパターンより、との光導波路に
は単一モードが伝送することを確認した。また単結晶性
を評価する一方法として、との光導波路の長さ方向に２
．５ Ｋ Ｏｅの磁界を印加した所、出力光は直線偏光
で、約９゜ファラデー回転していることがわかった。こ
の回転角は、ＹＩＧ系単結晶の磁気光学定数から予想し
た値より小さかった。しかし、これはＹＩＧ内に複屈折
歪が存在しているためと考えられる。
に、波長１．３μｍの直線偏光波を入射した。直線偏光
の振動方向は第２図におけるＸ軸方向とする。出射端面
におけるニアフィールドパターンより、との光導波路に
は単一モードが伝送することを確認した。また単結晶性
を評価する一方法として、との光導波路の長さ方向に２
．５ Ｋ Ｏｅの磁界を印加した所、出力光は直線偏光
で、約９゜ファラデー回転していることがわかった。こ
の回転角は、ＹＩＧ系単結晶の磁気光学定数から予想し
た値より小さかった。しかし、これはＹＩＧ内に複屈折
歪が存在しているためと考えられる。
実施例２
実施例１においては基板として石英板を用いたが（１＊
１ ＋ １ ） Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２基板上に深さ、
巾が０．８μｍ１長さ１日の格子を反応性スパッタエッ
チ法で形成し、Ｇｄ（ガドリウム）をドープしたＹＩＧ
を実施例１と同様にスパッタ、レーザアニールして単結
晶化した。その後ＺｎＯを基板及びＹＩＧ上に高周波ス
パッタし第２図と同様構造の光導波路を作製した。
１ ＋ １ ） Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２基板上に深さ、
巾が０．８μｍ１長さ１日の格子を反応性スパッタエッ
チ法で形成し、Ｇｄ（ガドリウム）をドープしたＹＩＧ
を実施例１と同様にスパッタ、レーザアニールして単結
晶化した。その後ＺｎＯを基板及びＹＩＧ上に高周波ス
パッタし第２図と同様構造の光導波路を作製した。
波長１．３μｍのレーザ光を入射した所、単一モード伝
送を行っていた。光の伝送損失は１ｄＢ以下と高安定で
あった。実施例１と同様に磁界を印加すると約２００
のファラデー回転角が得られた。
送を行っていた。光の伝送損失は１ｄＢ以下と高安定で
あった。実施例１と同様に磁界を印加すると約２００
のファラデー回転角が得られた。
このファラデー回転の増大は、ＹＩＧ内の複屈折が小さ
くなったためと考えられる。
くなったためと考えられる。
実施例３
光集積回路基板として■−■化合物であるＧａＡｓ半導
体基板２を用いた場合の実施図を第３図に示す。Ｇ ａ
Ａ ｓ基板上に巾、深さ２μｍ、長さ２關の格子をも
うける。その上に酸化ケイ素を高周波スパッタし格子内
を完全にうめる。その後反応性スパッタエッチ法を用い
て、格子内に巾、深さ０．５μｍの格子をさらにきる。
体基板２を用いた場合の実施図を第３図に示す。Ｇ ａ
Ａ ｓ基板上に巾、深さ２μｍ、長さ２關の格子をも
うける。その上に酸化ケイ素を高周波スパッタし格子内
を完全にうめる。その後反応性スパッタエッチ法を用い
て、格子内に巾、深さ０．５μｍの格子をさらにきる。
その後実施例１と同様な工程を取ると単結晶ＹＩＧを導
波路とする単一モード光集積回路（第３図）が得られた
。
波路とする単一モード光集積回路（第３図）が得られた
。
なおＧａＡｓ基板上に格子をきったが、ＧａＡｓ基板上
に酸化ケイ素をスパッタした後に格子をきってもよい。
に酸化ケイ素をスパッタした後に格子をきってもよい。
以上の実施例で示したように、本発明によれば、異種材
料基板上に単一モード伝送を可能とする結晶性光導波路
が作製可能になシ、光伝送損失の少ないモノリシックな
光集積回路を得ることができる。
料基板上に単一モード伝送を可能とする結晶性光導波路
が作製可能になシ、光伝送損失の少ないモノリシックな
光集積回路を得ることができる。
第１図は従来の熱拡散法にょる光導波路作製工程を示す
図、第２．第３図はグラフオエピタキシアル法で作製し
た導波路の断面形状を示す図である。 ｌ・・・光導波路、２・・・基板、３・・・クラッド層
、４・・・第 １ 目 第 ＺＩＩＤ １７ 第３図
図、第２．第３図はグラフオエピタキシアル法で作製し
た導波路の断面形状を示す図である。 ｌ・・・光導波路、２・・・基板、３・・・クラッド層
、４・・・第 １ 目 第 ＺＩＩＤ １７ 第３図
Claims (1)
- 基板上に単一モード伝送を可能とする深さ、巾に格子を
切り、所望の光学材料を蒸着した後、グラフオエピタキ
シャル法で単結晶化し、さらに基板と同程度の屈折率を
もつ光学材料のクラッド層をもうけて光導波路を構成す
ることを特徴とする光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14764782A JPS5937504A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14764782A JPS5937504A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5937504A true JPS5937504A (ja) | 1984-03-01 |
Family
ID=15435068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14764782A Pending JPS5937504A (ja) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5937504A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01239534A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光非線形素子およびその作製方法 |
| JPH02232607A (ja) * | 1989-03-06 | 1990-09-14 | Ibiden Co Ltd | チャンネル型光導波路の作成方法 |
-
1982
- 1982-08-27 JP JP14764782A patent/JPS5937504A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01239534A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光非線形素子およびその作製方法 |
| JPH02232607A (ja) * | 1989-03-06 | 1990-09-14 | Ibiden Co Ltd | チャンネル型光導波路の作成方法 |
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