JPS6097306A - 集積化光学系構成素子 - Google Patents
集積化光学系構成素子Info
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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
- Prior art keywords
- layer
- component
- guide
- optical system
- unibu
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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。
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。
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。
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。
.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。
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。
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
。
。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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
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)
- 【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。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL8303446 | 1983-10-07 | ||
NL8303446A NL8303446A (nl) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | Component voor een geintegreerd optisch systeem. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6097306A true JPS6097306A (ja) | 1985-05-31 |
Family
ID=19842517
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59209948A Pending JPS6097306A (ja) | 1983-10-07 | 1984-10-08 | 集積化光学系構成素子 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4679892A (ja) |
EP (1) | EP0140431B1 (ja) |
JP (1) | JPS6097306A (ja) |
DE (1) | DE3476278D1 (ja) |
NL (1) | NL8303446A (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4932754A (en) * | 1983-10-07 | 1990-06-12 | U.S. Philips Corp. | Multilayer optical component |
DE3543002A1 (de) * | 1985-12-05 | 1987-06-11 | Bodenseewerk Geraetetech | Verfahren zur herstellung von integriert-optischen strukturen in glas |
JPH01118105A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-10 | Brother Ind Ltd | 薄膜光機能素子 |
JP2585332B2 (ja) * | 1987-12-25 | 1997-02-26 | 株式会社日立製作所 | 導波路型光デバイス |
NL8800939A (nl) * | 1988-04-12 | 1989-11-01 | Philips Nv | Stralingskoppelinrichting. |
JP2755471B2 (ja) * | 1990-06-29 | 1998-05-20 | 日立電線株式会社 | 希土類元素添加光導波路及びその製造方法 |
JP2949807B2 (ja) * | 1990-08-24 | 1999-09-20 | ソニー株式会社 | 光導波路装置及びその製造方法 |
US5078516A (en) * | 1990-11-06 | 1992-01-07 | Bell Communications Research, Inc. | Tapered rib waveguides |
US5094526A (en) * | 1990-11-07 | 1992-03-10 | General Signal Corporation | Integrated optical waveguide doppler velocimeter |
US5175787A (en) * | 1991-05-28 | 1992-12-29 | Allied-Signal Inc. | Birefringent optical waveguides of aluminum garnet |
US5235662A (en) * | 1992-01-02 | 1993-08-10 | Eastman Kodak Company | Method to reduce light propagation losses in optical glasses and optical waveguide fabricated by same |
KR0134763B1 (ko) * | 1992-04-21 | 1998-04-23 | 다니이 아끼오 | 광도파로소자와 그 제조방법 |
CN103630966A (zh) * | 2013-03-29 | 2014-03-12 | 南京邮电大学 | 悬空氮化物光波导器件及其制备方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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BE794853A (fr) * | 1972-02-02 | 1973-05-29 | Western Electric Co | Guide d'ondes optiques a monocristal de granat |
DE2452489C2 (de) * | 1974-11-05 | 1984-11-15 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Nichtreziprokes Bauelement für die integrierte Optik |
US3990059A (en) * | 1975-04-03 | 1976-11-02 | Texas Instruments Incorporated | Magnetic bubble detector |
DE2541673C3 (de) * | 1975-09-18 | 1981-05-07 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Optisches Schaltelement für die integrierte Optik |
US4136350A (en) * | 1977-07-14 | 1979-01-23 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Epitaxial growth of dissimilar materials |
US4153329A (en) * | 1977-07-25 | 1979-05-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical crosspoint switch having mode-conversion facilities |
-
1983
- 1983-10-07 NL NL8303446A patent/NL8303446A/nl not_active Application Discontinuation
-
1984
- 1984-10-04 EP EP84201416A patent/EP0140431B1/en not_active Expired
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