JPS6097306A - 集積化光学系構成素子 - Google Patents

集積化光学系構成素子

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JPS6097306A
JPS6097306A JP59209948A JP20994884A JPS6097306A JP S6097306 A JPS6097306 A JP S6097306A JP 59209948 A JP59209948 A JP 59209948A JP 20994884 A JP20994884 A JP 20994884A JP S6097306 A JPS6097306 A JP S6097306A
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JP
Japan
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layer
component
guide
optical system
unibu
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Pending
Application number
JP59209948A
Other languages
English (en)
Inventor
ヤン・ハイスマ
ジヨン・マツケイ・ロバートソン
ピエテル・フアン・デル・ウエルフ
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light 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
    • G02B6/13Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/131Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using epitaxial growth

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、屈折率03 の単結晶光ウニイブガイド層が
設けられた屈折率n、とガーネ・ノド型構造とを有する
材料の単結晶基板を備える、特に可視および/または赤
外波長領域の電磁放射光を案内する為の集積化光学系構
成素子に関するものである。
集積化光学系構成素子には、(受動的な)光ウニイブガ
イドまたは電気光学装置若しくは磁気光学装置において
能動層として作用し寿る単結晶の光ウニイブガイド層が
必要である。光ウニイブガイドの実験は、1975年ニ
ューヨークのII、Chang によって出版されたI
BBB PRBSSSelected Reprint
5eries ″の第111〜116 頁の“Magn
etic BubbleTechnology 二 I
ntegrated−Circuit Magneti
csfor Digital Storange an
d Processing ″にて既知であり、これに
は1〜5μmの波長領域の光波がGd5(Sc2八I3
 )0.2の基土にエピタキシャル成長したBII3 
Gas 012層中を伝搬することが開示されている。
更に上記文献より、G[13Gas口、2基板(n=1
.94±0.02) 上に成長したYs (Ga+、+
 SC0,4Fe3−s ) 012層(n =2.1
)を有する磁気光学的に能動的なウニイブガイドにおけ
るHe−Ne レーザー放射光のスイッチングおよび変
調に関する実験が知られている。
この光伝搬機能を満足し得るためには、ウニイブガイド
層は該層を包囲する材料の屈折率よりも高い屈折率を有
していなければならない。これは、R3Ga50.s層
(n =1.94±0.02)がR3(SC2A]3 
) 01z基板(n =1.87±0.02)上に成長
した既知の(受動)光ウニイブガイドにて実現される。
尚、ここでRは希土類金属イオンである。これの第1の
欠点は、Gds Gas 012をその屈折率 (n=
1、945>が他方のウニイブガイド層のR3Gas 
012材に対し高過ぎるために基板として使用できず、
このためにR3(S(:2 八13 ) 012 を基
板材料として使用しなければならないことにある。この
場合に、Gd3 Ga5O12はハイ−グレードな物理
光学的品質の単独ガーネット型単結晶であり、これは大
量生産に適した工業規模でツォクラルスキー法により成
長する。第2の欠点は、ウニイブガイド層と基板との屈
折率の差が比較的小さく、層のウニイブガイド機能が最
適ではないことである。既知の磁気光学的に能動的なウ
ニイブガイドに関しては、上記の如き任意欠点は該当し
ないかまたはほんの僅かな程度しか該当しない。しかし
、磁気光学的に能動的な履用の材料としてYs (ca
l、’l SC0,4FB3.5 ) D+2 を使用
する場合には、当該組成の材料が有する磁気および磁気
光学特性、光吸収並びに格子定数を満足すべきであると
いう欠点を伴う。
本発明の目的は、上記困難を克服することを目的とする
。この目的のために本発明においては最初に述べた種類
の構成素子は、屈折率n、 (R2<口、)を有する誘
電層が基板表面上でエピタキシャル成長し、また屈折率
n3 (fly > 12) の光ウニイブガイド層が
該誘電層上でエピタキシャル成長したことを特徴とする
つまり、本発明は改善された界面を有する基板を提供す
ることにあり、この結果として、一方でGd+ Ga5
0.2を受動ウニイブガイド構成素子においてR3Ga
50.2 と組合わせて基板材料として使用することが
できるようになり、他方でウニイブガイド層の材料の組
成を考えることによって、特殊用途に要求される性質を
有する(磁気光学的に)能動的なウニイブガイド構成素
子においてウニイブガイドの性質を生ぜしめるりことが
できる。
本発明の構成素子の好適形態は、Gd3 Ga50.2
基板を使用した場合に中間誘電層が一般組成R35CX
 Al5−M 012 (式中特にR=YまたはGd、
およびO<X<5である)を満足する材料から成ること
を特徴とする。更に特に、誘電層は組成Y3 S(:2
^13 L2(n、1.8)を有する。上記組成の誘電
層はGda Gas Oat の格子定数に適合する格
子定数を有する。
可視および赤外領域内の電磁放射光に対する高い透過性
に関しては、Gd3Ga5O12が(受動) ウニイブ
ガイド層に極めて適した材料である。これをR35Cx
 Al5−N 012 (式中RはYまたは希土類金属
成分であり、特にYとGdとを製造に応じて良好に選択
する)の誘電層上に成長させた場合に、Gd3 Gas
 Oat層は、誘電層と光導体層との間の屈折率の差が
比較的大きいために極めて良好なウニイブガイド特性を
有する。
次に本発明を図面を参照して実施例につき説明する。
エピタキシャル成長した希土類金属−ガリウムガーネッ
ト層は集積化光学系、例えば光ウニイブガイドのために
使用することが最近示唆されており、またエピタキシャ
ル成長した希土類金属−鉄ガーネット層は変調器や単方
向性の装置、例えばインシュレータおよび方向性結合器
等のために使用することが示唆されている。
受動ウニイブガイドの特殊構造物はビームスプリッター
である。
知られているように、光学的に分離された複数のファイ
バーから形成された光学系は1つの光信号によって情報
を送るために使用され、該ファイバーは所定の順序に従
い光導体に接続される。特にロジック系においては、情
報を送る場合に種々のチャンネル間に情報キャリヤ光放
射の一部分を分配する必要がある場合がある。この目的
のために、第3図に簡単な形態で示す分岐光導体または
ビームスプリッタ−を使用することができる。以下に示
す方法を用いることによって、第3図に示す構造物を得
る。
Y3 SC2Al1012 の誘電層2(厚さは、例え
ば0.1〜5μmである)をエピタキシー法により液相
から単結晶Gd:+ Gas Ora の基板1(厚さ
は、例えば200μmである)上に堆積させる。Y3S
c=Als 0+2 はGd+ Gas 012 の格
子定数とほぼ一致する格子定数を有する。Gd3 Ga
s 012 の層3(厚さは、例えば1〜50μmであ
る)をエピタキシー法により液相から相2の上に堆積さ
せる。層3は層2の屈折率口。よりも著しく大きな屈折
率n3 を有しくn、−1,94; n2=1.8 +
 これらの値は1.15μmの波長λで適合する)、こ
のためウニイブガイドとして作用することができる(第
3図)。層3において枝分かれを有する主要導体構造を
得るために、アルミニウムの補助構体5を写真平版法に
より層3の上に設ける(第2図)。補助構体4をスパッ
タリングまたは反応性イオンエツチングにより層3上に
転写することにより、Gds Gas 012の光導体
の構体5を誘電層2の上に残留させる(第3図〉。構体
5はビームスプリッタ−として作用することができる。
スパッタリングまたは反応性イオンエツチング法の代わ
りに、ウェットケミカルエツチング法を第2図の層の組
合わせに適用することができる。この場合、補助構体4
はウェットケミカルエツチングによって腐蝕しない材料
から成る必要がある。
第4図に、ウニイブガイド構成素子lOを示す。
これはGds Gas 012 の単結晶基板11を備
え、該基板ll上に第1.2および3図と同様の方法に
よりY3Sc2八13012 の層12が堆積されてい
る。ガーネット型構造とY、 5c2A13012 よ
りも高い屈折率とを有する材料の層13を層12上に堆
積させる。
層13を受動的とするかまたは磁気光学的に能的にする
かに応じて、層13の材料を希土類金属−ガリウムガー
ネットまたは希土類金属−鉄ガーネットとする。層13
は、該層13を介して案内される電磁放射光の波長の0
.1〜100倍、好ましくは1〜10倍の厚さを有する
。結合プリズム14および15は夫々、放射ビーム16
を入射させかつ出射させるカップリン素子として作用す
る。放射ビーム16はコヒーレントであり、また(可視
領域およびこのすぐ近傍の領域から成る)スペクトルの
光領域内の波長を有する。放射ビームは、例えばレーザ
ー17(tle−Ne L/−ザーまたはGa−As 
L/−ザー)によって生せしめることができる。この場
合、層13が(磁気)光学能動特性を有する場合には、
この層13の区域18に電界または磁界によって影響を
及ぼすことができ、この結果、放射ビーム16の変調が
生ずる。出射した放射光はプロセス装置19へ送られる
【図面の簡単な説明】
第1〜3図は、本発明の1例の多層光導体の構体を製造
する方法における連続工程図、第4図は、本発明の1例
の薄膜ウニイブガイド構成素子の斜視図を示す。 1、11− Gd+ Gas 012 の基板2.22
・・・Y3 SC2A13012 の層3− Gd5G
as 012 の層 4・・・補助構体 5・・・構体 10・・・ウニイブガイド構成素子 13・・・層 14.15・・・結合プリズム16・・
・放射ビーム 17・・・レーザー19・・・プロセス
装置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 屈折率n3 の単結晶光ウニイブガイド層が設け
    られた屈折率n1 とガーネット型構造とを有する材料
    の単結晶基板を備える、特に可視および/または赤外波
    長領域の電磁放射光を案内する為の集積化光学系構成素
    子において、屈折率n2 (R2< nl ) の誘電
    層が基板表面上でエピタキシャル成長し、また屈折率r
    l+ (n* > nz ) の光ウニイブガイド層が
    上記誘電層上でエピタキシャル成長したことを特徴とす
    る集積化光学系構成素子。 2、 基板がGd5Gas O+i の組成を有する材
    料から成る特許請求の範囲第1項記載の構成素子。 3、 誘電層が一般組成R3Sc、八ls−、、012
    (式中RはYまたは希土類金属成分、および 0<X <5 である)の材料から成る特許請求の範囲
    第2項記載の構成素子。 4、RがYまたはGdである特許請求の範囲第3項記載
    の構成素子。 5、 ウニイブガイド層がR3Gas 012 (式中
    RはYまたは希土類金属成分である)の組成の材料から
    成る特許請求の範囲第3または4項記載の構成素子。 6、RがGdである特許請求の範囲第5項記載の構成素
    子。
JP59209948A 1983-10-07 1984-10-08 集積化光学系構成素子 Pending JPS6097306A (ja)

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