JPS61246705A - 分岐、結合部分を有する３次元光導波路装置 - Google Patents
分岐、結合部分を有する３次元光導波路装置Info
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- JPS61246705A JPS61246705A JP8658285A JP8658285A JPS61246705A JP S61246705 A JPS61246705 A JP S61246705A JP 8658285 A JP8658285 A JP 8658285A JP 8658285 A JP8658285 A JP 8658285A JP S61246705 A JPS61246705 A JP S61246705A
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- Japan
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- optical waveguide
- branching
- coupling
- substrate
- loss
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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
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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】
発明の要約
分岐、結合用先導波路部分を有する埋込み型３次元光導
波路において９分岐、結合用先導波路部分のみが埋込み
型から連続的にリッジ型に変形していることを特徴とす
る。
波路において９分岐、結合用先導波路部分のみが埋込み
型から連続的にリッジ型に変形していることを特徴とす
る。
［技術分野］
この発明は、基板に形成され、かつＹ字型光導波路部分
のような分岐、結合用光導波路部分を有する３次元光導
波路に関する。
のような分岐、結合用光導波路部分を有する３次元光導
波路に関する。
［従来技術］
電気光学効果、音響光学効果を有する基板（たとえばＬ
ｉＮ ｂ Ｏａ ）に３次元光導波路を作製する場合
に金属（たとえばＴＬ）を選択熱拡散すること等により
埋込み型３次元光導波路をつくるのが容易であり、かつ
得られる膜（光導波路）の特性も基板と同等に良質とな
る。したがって、現在はこの埋込み型の３次元光導波路
が主流となっている。
ｉＮ ｂ Ｏａ ）に３次元光導波路を作製する場合
に金属（たとえばＴＬ）を選択熱拡散すること等により
埋込み型３次元光導波路をつくるのが容易であり、かつ
得られる膜（光導波路）の特性も基板と同等に良質とな
る。したがって、現在はこの埋込み型の３次元光導波路
が主流となっている。
一方、基板に形成された３次元光導波路を利用して光Ｉ
Ｃを実現するためには、低損失の先導波路を作製すると
ともに、先導波路にＹ字型先導波路部分等の分岐、結合
部がある場合にはその部分における損失も小さくする必
要がある。また、より小型化をめざすためには１分岐、
結合部の角度も大きくする必要がある。
Ｃを実現するためには、低損失の先導波路を作製すると
ともに、先導波路にＹ字型先導波路部分等の分岐、結合
部がある場合にはその部分における損失も小さくする必
要がある。また、より小型化をめざすためには１分岐、
結合部の角度も大きくする必要がある。
第５図は基板１に形成され、かつＹ字型光導波路部分ｌ
Ｏを有する従来の埋込み型３次元光導波路を示している
。Ｙ字型光導波路部分ＩＯは、基幹光導波路部分■１と
これから適当な角度で二股に分れた分岐光導波路部分１
２．１３とからなる。基幹光導波路部分１１に導入され
た光は２つの分岐光導波路部分１２．１３に分れて伝播
していき、逆に分岐先導波路部分１２．１３に導入され
た光は基幹先導波路１１で合波する。
Ｏを有する従来の埋込み型３次元光導波路を示している
。Ｙ字型光導波路部分ＩＯは、基幹光導波路部分■１と
これから適当な角度で二股に分れた分岐光導波路部分１
２．１３とからなる。基幹光導波路部分１１に導入され
た光は２つの分岐光導波路部分１２．１３に分れて伝播
していき、逆に分岐先導波路部分１２．１３に導入され
た光は基幹先導波路１１で合波する。
このような光導波路は一般に、フォトリングラフィによ
って基板１上に金属等の薄膜をパターニングし、それを
熱拡散することにより形成される。
って基板１上に金属等の薄膜をパターニングし、それを
熱拡散することにより形成される。
このようなＹ字型先導波路１０においては、この部分で
の光の損失を小さくしかつ分岐比を良好にするために９
分岐光導波路部分１２と１３とのなす角（分岐角）を１
ｓ程度としている。このように分岐角を小さくしている
ので、たとえば分岐光導波路部分１２と１３との間の間
隔を１００μｍ離すためには約５７００μｍの距離が必
要となる。したがって。
の光の損失を小さくしかつ分岐比を良好にするために９
分岐光導波路部分１２と１３とのなす角（分岐角）を１
ｓ程度としている。このように分岐角を小さくしている
ので、たとえば分岐光導波路部分１２と１３との間の間
隔を１００μｍ離すためには約５７００μｍの距離が必
要となる。したがって。
基板上に多くの分岐、結合部を設けるとすれば基板が大
きくなるという問題が生じる。
きくなるという問題が生じる。
光素子の基板上での高密度化を図るために分岐角を大き
くすると、損失が増大し１分岐、結合素子として実用で
きなくなってしまう。
くすると、損失が増大し１分岐、結合素子として実用で
きなくなってしまう。
また、フォトリソグラフィによって３次元光導波路を作
製しているので、第５図に符号ａで示すように２分岐部
の先端が丸みをおび、これにより伝播する光波のモード
変換が発生し、損失がさらに増加する。
製しているので、第５図に符号ａで示すように２分岐部
の先端が丸みをおび、これにより伝播する光波のモード
変換が発生し、損失がさらに増加する。
［発明の目的］
この発明は２分岐、結合部の分岐角を大きくすることが
できるとともに、そこにおける光の損失を小さく抑える
ことのできる３次元光導波路を提供することを目的とす
る。
できるとともに、そこにおける光の損失を小さく抑える
ことのできる３次元光導波路を提供することを目的とす
る。
［発明の構成および効果］
この発明は、基板に形成され、かつ分岐、結合用光導波
路部分を有する埋込み型３次元光導波路において９分岐
、結合用光導波路部分の周囲にこの分岐、結合用光導波
路部分にそってその中央部分にいくにつれて深さが次第
に深くなる凹部が形成されることによりこの分岐、結合
用光導波路部分のみが埋込み型からリッジ型に変形して
いることを特徴とする。分岐、結合用光導波路部分の中
央部では凹部の深さは一様でよい。３次元光導波路全体
は従来のやり方、たとえばフォトリングラフィを中心と
した技術によって作製することができる。分岐、結合用
光導波路部分の周囲の凹部は電子ビーム描画におけるド
ーズ分布に基づいて現像後レジスト残存膜厚を変化させ
、この部分をエツチングすることにより形成することが
できる。
路部分を有する埋込み型３次元光導波路において９分岐
、結合用光導波路部分の周囲にこの分岐、結合用光導波
路部分にそってその中央部分にいくにつれて深さが次第
に深くなる凹部が形成されることによりこの分岐、結合
用光導波路部分のみが埋込み型からリッジ型に変形して
いることを特徴とする。分岐、結合用光導波路部分の中
央部では凹部の深さは一様でよい。３次元光導波路全体
は従来のやり方、たとえばフォトリングラフィを中心と
した技術によって作製することができる。分岐、結合用
光導波路部分の周囲の凹部は電子ビーム描画におけるド
ーズ分布に基づいて現像後レジスト残存膜厚を変化させ
、この部分をエツチングすることにより形成することが
できる。
この発明によると分岐、結合用先導波路部分がリッジ型
となっているので、光の閉じ込め効果が大きく、この部
分の損失を小さくすることができる。したがって１分岐
角を大きくすることも可能であり、素子の小型化、高密
度化を達成することが可能となる。さらに１分岐、結合
部分のみをリッジ型としているので加工の範囲が狭く、
たとえば電子ビーム描画装置を用いた加工も短時間で行
なうことが可能である。電子ビーム描画装置を用いて、
高精度の加工を施すことができるので１分岐部の先端も
鋭くすることができ、モード変換が生じることなく損失
も小さく抑えることが可能となる。
となっているので、光の閉じ込め効果が大きく、この部
分の損失を小さくすることができる。したがって１分岐
角を大きくすることも可能であり、素子の小型化、高密
度化を達成することが可能となる。さらに１分岐、結合
部分のみをリッジ型としているので加工の範囲が狭く、
たとえば電子ビーム描画装置を用いた加工も短時間で行
なうことが可能である。電子ビーム描画装置を用いて、
高精度の加工を施すことができるので１分岐部の先端も
鋭くすることができ、モード変換が生じることなく損失
も小さく抑えることが可能となる。
分岐、結合月光導波路部分において埋込み型からリッジ
型光導波路への移行が漸次行なわれている。もし、埋込
み型からリッジ型に急激に変化させたとすると、この境
界で先導波路の実効屈折率の急激な変化が生じフレネル
反射が起こり、光の損失が発生するが、この発明では埋
込み型からリッジ型に連続的に変化しているので実効屈
折率も連続的に変化し光の反射による損失はほとんどな
くなる。
型光導波路への移行が漸次行なわれている。もし、埋込
み型からリッジ型に急激に変化させたとすると、この境
界で先導波路の実効屈折率の急激な変化が生じフレネル
反射が起こり、光の損失が発生するが、この発明では埋
込み型からリッジ型に連続的に変化しているので実効屈
折率も連続的に変化し光の反射による損失はほとんどな
くなる。
［実施例の説明］
第１図および第２図はこの発明の実施例を示している。
第５図に示すものと同一物には同一符号が付けられてい
る＠ 基板１としてたとえばＬ ｉＮ ｂ Ｏｓが用いられ。
る＠ 基板１としてたとえばＬ ｉＮ ｂ Ｏｓが用いられ。
この基板１表面上にＴｉを選択的に熱拡散することによ
り埋込み型の３次元光導波路が形成されている。この先
導波路のＹ字型分岐、結合先導波路部分１０の周囲のみ
がエツチングにより凹部２ｏに形成されることにより１
部分ｌＯがリッジ型光導波路となっている。凹部２０の
深さは、光導波路部分１０にそってその中央部にいくに
つれて次第に深くなっており、中央部では一定の深さに
なっている。
り埋込み型の３次元光導波路が形成されている。この先
導波路のＹ字型分岐、結合先導波路部分１０の周囲のみ
がエツチングにより凹部２ｏに形成されることにより１
部分ｌＯがリッジ型光導波路となっている。凹部２０の
深さは、光導波路部分１０にそってその中央部にいくに
つれて次第に深くなっており、中央部では一定の深さに
なっている。
したがって、この先導波路部分１０は埋込み型からりフ
ジ型先導波路に連続的に変形しているといえる。
ジ型先導波路に連続的に変形しているといえる。
この光導波路は次のようにして作製される。
まず、基板１上にフォトリングラフィ技術によりＴｉの
光導波路パターン（たとえば厚さ ３００人）が作製さ
れ、このＴｉを熱拡散することにより埋込み型光導波路
が形成される。もちろん、光導波路部分１０にもＴｉが
熱拡散されている。
光導波路パターン（たとえば厚さ ３００人）が作製さ
れ、このＴｉを熱拡散することにより埋込み型光導波路
が形成される。もちろん、光導波路部分１０にもＴｉが
熱拡散されている。
次に、基板１の表面に電子ビーム令レジスト（ポジ・タ
イプ）が塗布される。
イプ）が塗布される。
さらに電子ビーム描画装置により分岐、結合部１０の光
導波路パターンの周囲（光導波路部分１０以外の部分、
すなわち凹部２０に相当する部分）が描画（走査）され
る。電子ビーム描画装置の描画エリアは、たとえばｌ
５ｍ Ｘ ｌ ａｍの正方形である。このとき、電子ビ
ームのドーズ量を、走査速度、走査回数等を変化させる
ことにより描画エリア内で変化させる。描画エリアの中
央部はどドーズ量を多くする。そして、第３図および第
４図に示すように、現像後の残存レジスト３０の膜厚が
描画エリアの中心部にいくにつれて薄くなるようにテー
パ状になるようにする。第３図において、クロス・ハツ
チングを施した部分はレジストが一定厚さで残っている
箇所である。ハツチングの部分はレジストの膜厚が変化
している箇所を、白紙の部分はレジストが除去され基板
の表面が露出しているところをそれぞれ示している。
導波路パターンの周囲（光導波路部分１０以外の部分、
すなわち凹部２０に相当する部分）が描画（走査）され
る。電子ビーム描画装置の描画エリアは、たとえばｌ
５ｍ Ｘ ｌ ａｍの正方形である。このとき、電子ビ
ームのドーズ量を、走査速度、走査回数等を変化させる
ことにより描画エリア内で変化させる。描画エリアの中
央部はどドーズ量を多くする。そして、第３図および第
４図に示すように、現像後の残存レジスト３０の膜厚が
描画エリアの中心部にいくにつれて薄くなるようにテー
パ状になるようにする。第３図において、クロス・ハツ
チングを施した部分はレジストが一定厚さで残っている
箇所である。ハツチングの部分はレジストの膜厚が変化
している箇所を、白紙の部分はレジストが除去され基板
の表面が露出しているところをそれぞれ示している。
電子ビーム・レジストの現像後、この基板をドライ・エ
ツチング装置によりエツチングすると。
ツチング装置によりエツチングすると。
光導波路部分ｌＯの周辺のみに、深さが光導波路部分１
０にそってその中央部にいくにつれて次第に深くなった
凹部２０が形成され、先導波路部分１０は埋込み型から
りフジ型に変化していき、その中央部で完全なりフジ型
になる。
０にそってその中央部にいくにつれて次第に深くなった
凹部２０が形成され、先導波路部分１０は埋込み型から
りフジ型に変化していき、その中央部で完全なりフジ型
になる。
最後にレジストが除去される。
上記の手順とは逆に、Ｙ字型光導波路部分１０のみを上
述の手順で埋込み型からりフジ型に変形させておき、そ
の後フォトリングラフィと熱拡散技術により３次元埋込
み型光導波路を作製してもよい。
述の手順で埋込み型からりフジ型に変形させておき、そ
の後フォトリングラフィと熱拡散技術により３次元埋込
み型光導波路を作製してもよい。
基板１上のすべての光導”波路を電子ビーム描画装置に
よる露光とエツチングによりリッジ型とすることも可能
ではあるが、電子ビーム描画装置による描画エリアは非
常に小さいので、その作業だけでもかなりの時間と労力
が必要となる。この発明では２分岐、結合用光導波路部
分ＩＯのみがリッジ型に加工されているので、電子ビー
ム描画装置を用いた加工範囲がきわめて狭く短時間でそ
の作業を行なうことができる。
よる露光とエツチングによりリッジ型とすることも可能
ではあるが、電子ビーム描画装置による描画エリアは非
常に小さいので、その作業だけでもかなりの時間と労力
が必要となる。この発明では２分岐、結合用光導波路部
分ＩＯのみがリッジ型に加工されているので、電子ビー
ム描画装置を用いた加工範囲がきわめて狭く短時間でそ
の作業を行なうことができる。
しかも電子ビーム描画法を採用することができるので高
精度の加工が可能であり９分岐部に従来のような丸みが
生じることはなく１分岐部の先端が鋭角的となり、モー
ド変換が生じるととなく光の損失も小さい。
精度の加工が可能であり９分岐部に従来のような丸みが
生じることはなく１分岐部の先端が鋭角的となり、モー
ド変換が生じるととなく光の損失も小さい。
３次元光導波路の光の閉じ込め作用は光導波路の屈折率
とその周囲の屈折率との差が大きいほど良好となる。一
般に基板よりも空気の屈折率の方が小さいので、埋込み
型よりもリッジ型の方が光の閉じ込め効果が高い。した
がって５分岐、結合用先導波路部分での光の損失が小さ
くなるし９分岐角を大きくすることもできる。これによ
り分岐。
とその周囲の屈折率との差が大きいほど良好となる。一
般に基板よりも空気の屈折率の方が小さいので、埋込み
型よりもリッジ型の方が光の閉じ込め効果が高い。した
がって５分岐、結合用先導波路部分での光の損失が小さ
くなるし９分岐角を大きくすることもできる。これによ
り分岐。
結合用光導波素子の小型化が可能となり基板上に形成さ
れる光素子の高密度化が可能となる。
れる光素子の高密度化が可能となる。
３次元光導波路の実効屈折率は、光導波路の屈折率とそ
の周囲の屈折率とで決定される。もし。
の周囲の屈折率とで決定される。もし。
埋込み型からりフジ型に急激に変形され周囲の屈折率が
急激に変化したとすると、その境界で実効屈折率も急激
に変化しそこで光の反射（フレネル反射）が起こり光の
損失が発生する。この発明では埋込み型光導波路からり
フジ型光導波路へと連続的に変形しているので実効屈折
率も連続的に変わり、光の反射による損失はほとんどな
くなる。
急激に変化したとすると、その境界で実効屈折率も急激
に変化しそこで光の反射（フレネル反射）が起こり光の
損失が発生する。この発明では埋込み型光導波路からり
フジ型光導波路へと連続的に変形しているので実効屈折
率も連続的に変わり、光の反射による損失はほとんどな
くなる。
分岐、結合用先導波路部分としてはＹ字型のものに限定
されることはない。もちろん、光の分波機能または合波
機能のみをもつ光導波路部分も分岐、結合用光導波路部
分の概念に含まれる。
されることはない。もちろん、光の分波機能または合波
機能のみをもつ光導波路部分も分岐、結合用光導波路部
分の概念に含まれる。
第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の■−■線にそう拡大断面図、第３図は現像後のレジ
ストの状態を示す平面図、第４図（よ第３図のＩＶ−Ｉ
Ｖ線にそう断面図、第５図は従来例を示す斜視図である
。 １・・・・基板、ＩＯ・・・・Ｙ字型分岐、結合用先導
波路部分、２０・・・・凹部。 以上 特許出願人 立石電機株式会社 代 理 人 牛 久 健 間外１名 第３図 Ｊ 第４図
図の■−■線にそう拡大断面図、第３図は現像後のレジ
ストの状態を示す平面図、第４図（よ第３図のＩＶ−Ｉ
Ｖ線にそう断面図、第５図は従来例を示す斜視図である
。 １・・・・基板、ＩＯ・・・・Ｙ字型分岐、結合用先導
波路部分、２０・・・・凹部。 以上 特許出願人 立石電機株式会社 代 理 人 牛 久 健 間外１名 第３図 Ｊ 第４図
Claims (1)
- 基板に形成され、かつ分岐、結合用光導波路部分を有す
る埋込み型３次元光導波路において、分岐、結合用光導
波路部分の周囲にこの分岐、結合用光導波路部分にそっ
てその中央部分にいくにつれて深さが漸次深くなる凹部
が形成されることにより分岐、結合用光導波路部分のみ
が埋込み型からリッジ型に変形していることを特徴とす
る、分岐、結合部分を有する３次元光導波路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8658285A JPS61246705A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 分岐、結合部分を有する３次元光導波路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8658285A JPS61246705A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 分岐、結合部分を有する３次元光導波路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61246705A true JPS61246705A (ja) | 1986-11-04 |
Family
ID=13890998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8658285A Pending JPS61246705A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 分岐、結合部分を有する３次元光導波路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61246705A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0375707A (ja) * | 1989-08-18 | 1991-03-29 | Nec Corp | 光回路 |
| JP2012145696A (ja) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Anritsu Corp | 光デバイス |
-
1985
- 1985-04-24 JP JP8658285A patent/JPS61246705A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0375707A (ja) * | 1989-08-18 | 1991-03-29 | Nec Corp | 光回路 |
| JP2012145696A (ja) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Anritsu Corp | 光デバイス |
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