JPS6167803A - Optical multiplexer/demultiplexer - Google Patents

Optical multiplexer/demultiplexer

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JPS6167803A
JPS6167803A JP18967584A JP18967584A JPS6167803A JP S6167803 A JPS6167803 A JP S6167803A JP 18967584 A JP18967584 A JP 18967584A JP 18967584 A JP18967584 A JP 18967584A JP S6167803 A JPS6167803 A JP S6167803A
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JP
Japan
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thin film
light
demultiplexer
glass
film
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JP18967584A
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Japanese (ja)
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Yasuo Hiyoshi
日良 康夫
Hidemi Sato
秀己 佐藤
Aizo Kaneda
金田 愛三
Shigeharu Tsunoda
重晴 角田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • 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
    • G02B6/12004Combinations of two or more optical elements

Abstract

PURPOSE:To reduce the number of the constituent parts as well as the size and to attain stabilization to vibration from the outside by irradiating electron beams on the thin film of chalcogens glass formed on a substrate so as to form flat microlenses and microgratings. CONSTITUTION:A silicon oxide film 9, the thin film 10 of chalcogens glass having microlenses 13 and microgratings 14-1-14-4 formed by irradiating electron beams, a protective film and a thin metallic film are successively laminated on a silicon substrate 8. Light from an optical fiber 1 is introduced into the glass film 10 through a rodlike lens 4, converted into parallel rays of light through the microlens 13 on the inlet side, and passed through the microgratings 14-1-14-4 to branch the multiplex wavelengths lambda1-lambda4 into the separate wavelengths. When single light having wavelengths lambda1-lambda4 is incident on the glass film 10 from each port, the wavelengths are multiplexed.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は、光波長多重通信において、送信端で複数の異
なる波長の光を合波した9、受信端で波長毎に光を分波
したルする光通信用光合分波器に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Application of the Invention) The present invention relates to optical wavelength division multiplexing communication, in which light of a plurality of different wavelengths is multiplexed at the transmitting end9 and light is demultiplexed for each wavelength at the receiving end. This invention relates to an optical multiplexer/demultiplexer for optical communications.

(発明の背景) 光通信に用いる光は、波長が0.8〜1.5μmの広範
臼に亘っている。これらの帯域から一定の波長の光を取
ル出したシ、また複数の波長の光を合波して光ファイバ
を用いて伝送する波長多重通信では、光合分波器は不可
欠の部品である。
(Background of the Invention) Light used for optical communication has a wavelength ranging from 0.8 to 1.5 μm. Optical multiplexers and demultiplexers are essential components in wavelength multiplexing communications, in which light of a certain wavelength is extracted from these bands, and in wavelength multiplexing communications, in which light of multiple wavelengths is multiplexed and transmitted using optical fibers.

従来、光合分波器は、波長によって反射または透過する
機能を有する干渉膜多層フィルタ、波長によって伝播方
向を変えて分波する回折格子、あるいはプリズムが一般
に用いられている。
Conventionally, an optical multiplexer/demultiplexer has generally used an interference film multilayer filter that has a function of reflecting or transmitting light depending on the wavelength, a diffraction grating that splits light by changing the propagation direction depending on the wavelength, or a prism.

第1図はプリズムを使用した例である。一方の側に設置
した1本の光フテイバー1内を種々の波長の光が伝播し
ていたとすると、凸レンズ2−1により平行光になった
光がプリズム3を通過する時には、屈折率の波長分散に
よシ屈折角を変え、プリズム3を出る時には波長ごとに
収束位置が変化するため、これらを夫々凸レンズ2−2
を通してから出射側においた複数本の光ファイバーに各
波長の光を分波するものである。
FIG. 1 is an example using a prism. Assuming that light of various wavelengths is propagating within one optical fiber 1 installed on one side, when the light that has been parallelized by the convex lens 2-1 passes through the prism 3, the wavelength dispersion of the refractive index By changing the refraction angle, the convergence position changes depending on the wavelength when exiting the prism 3, so these are connected to convex lenses 2-2.
After passing through the optical fiber, the light of each wavelength is split into multiple optical fibers placed on the output side.

しかし、この方式は一般的にプリズムの波長分散性が小
であることから、波長が接近した二つの光を分波するこ
とができ難いこと、プリズムの加工に手間がかかること
、小形化しにくいことなどの問題がある。
However, since this method generally has low wavelength dispersion of the prism, it is difficult to separate two lights with close wavelengths, it takes time and effort to process the prism, and it is difficult to miniaturize. There are problems such as.

第2図は干渉膜フィルタを使用する方法を示したもので
あシ、第2図において6が干渉膜フィルタ、4はロッド
状レンズ、5はガラスブロックである。この方法は波長
の分解能が良いという長所はあるものの、1μm程度あ
るいはそれ以下の所定の厚をもった薄膜を多層化した干
渉膜が必要でおシ、精度が高く品質が一定した干渉膜フ
ィルタを量産ペースで製造することが難しいという問題
点がある。また光学バスにガラスブロックを使用する必
要があり、小形化しにくいなどの問題がある。
FIG. 2 shows a method of using an interference film filter. In FIG. 2, 6 is an interference film filter, 4 is a rod-shaped lens, and 5 is a glass block. Although this method has the advantage of good wavelength resolution, it requires an interference film made of multiple layers of thin films with a predetermined thickness of about 1 μm or less, and requires an interference film filter with high precision and consistent quality. There is a problem in that it is difficult to manufacture at a mass production pace. Furthermore, it is necessary to use a glass block for the optical bus, which poses problems such as difficulty in downsizing.

第3図は回折格子を用いる方法を示したものであシ、第
3図の7は凹面回折格子である。この方法は一般的に入
光力先ファイバーを同一平面上に配置することができる
ので、合分波器を小形にできる利点がある。
FIG. 3 shows a method using a diffraction grating, and 7 in FIG. 3 is a concave diffraction grating. This method generally allows the input fibers to be placed on the same plane, so there is an advantage that the multiplexer/demultiplexer can be made smaller.

しかし、この方式は一般的に回折格子の波長分解能が悪
く、実用上クロストーク特性が悪いという問題がある。
However, this method generally has a problem in that the wavelength resolution of the diffraction grating is poor and crosstalk characteristics are poor in practice.

以上、プリズム、干渉膜フィルタ、回折格子を用いる方
式はいずれもレンズなどの光学部品との組合せによシ構
成され、これらはいずれも所要の光学部品を所定の空間
を介して組立て接着剤等で保持固定したものとなる。こ
のため全体の構成が大型化、複雑化する傾向があシ、更
に各部の角度、あるいは光軸の調整に時間がかかった。
As mentioned above, all of the methods using prisms, interference film filters, and diffraction gratings are constructed by combining them with optical parts such as lenses, and in all of these, the required optical parts are assembled through a predetermined space using adhesive or the like. It will be held and fixed. For this reason, the overall structure tends to become larger and more complicated, and furthermore, it takes time to adjust the angles of each part or the optical axis.

しかも外部環境の変化や外部からの衝撃によって光軸が
ずれるなど、合分波機能が阻害される難点も有している
Moreover, it also has the disadvantage that the optical axis may shift due to changes in the external environment or external shocks, which impairs the multiplexing and demultiplexing functions.

なおこの種の方法に関しては、例えば特開昭55−57
804 、特開昭56−16104.特開昭57−67
910に記載されている。
Regarding this type of method, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-57
804, JP-A-56-16104. Japanese Unexamined Patent Publication 1985-1967
910.

(発明の目的) 本発明の目的は上述した従来技術の欠点をなくし、構成
部品が少なく、各部品の接着接合、角度調整が不要で、
外部からの振動等に対して安定でしかも小型化が可能な
光通信用合分波器を提供するKある。
(Objective of the Invention) The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, have a small number of components, eliminate the need for adhesive bonding of each component, and eliminate the need for angle adjustment.
K provides an optical communication multiplexer/demultiplexer that is stable against external vibrations and can be downsized.

(発明の概要) 本発明は、基板上に形成したカルコゲンガラス薄膜cA
)K′WL子ビー広ビームすることKよ多形成しり平板
マイクロレンズおよびマイクa りL/ −fインクと
、上記(4)の上に形成した(4)よシ屈折率が小な有
機薄膜の)または無機薄膜(Is’)と、上記中)iた
け(B′)上に形成した金属薄膜から構成した光通信用
合分波器である。
(Summary of the Invention) The present invention provides a chalcogen glass thin film cA formed on a substrate.
) K'WL beam wide beam K'WL multi-formed flat plate microlens and microphone a L/-f ink, and (4) an organic thin film with a small refractive index formed on the above (4). This is a multiplexer/demultiplexer for optical communications, which is constructed from an inorganic thin film (Is') and a metal thin film formed on (B').

ここで硫黄を含有するいわゆるカルコゲンガラスは、電
子線を照射すると、照射された部分の屈折率が高くなる
ことが知られている。
It is known that when so-called chalcogen glass containing sulfur is irradiated with an electron beam, the refractive index of the irradiated portion increases.

すなわちJournatof Apptied Phy
sics * VoL。
That is, Journal of Applied Phys.
sics * VoL.

14 、 A 7 、 P 1079 (1975年)
には、λ5285薄膜に電子ビームを照射すると、照射
された部分の屈折率が高くなることが報告されている。
14, A7, P 1079 (1975)
reported that when a λ5285 thin film is irradiated with an electron beam, the refractive index of the irradiated portion increases.

本発明は、基本的には上記の文献に記載されている電子
ビームを照射することによるカルコゲンガラスの屈折率
変化を利用したものであるが、光通信用合分波器に具体
的に応用しようとした場合の問題点を検討した結果新ら
たに生まれたものである。
The present invention basically utilizes the change in the refractive index of chalcogen glass by irradiating it with an electron beam as described in the above-mentioned literature, but it will be specifically applied to a multiplexer/demultiplexer for optical communication. This was newly created as a result of considering the problems that arise when

つぎに本発明の構成を、図面を用いて詳しく説明する。Next, the configuration of the present invention will be explained in detail using the drawings.

第4図は本発明の装置の断面図、第5図は斜視図である
。第4図、第5図から、本発明の装置はシリコン基板8
と、シリコン酸化膜9と、電子ビーム照射することによ
シレンズとマイクログレーティングを形成したカルコゲ
ンガラス薄膜10と、有機又は無機質の保護膜11およ
び金属薄膜12よシ構成されていることがわかる。なお
あ4図及び第5図において4は、光ファイバ1から入射
される光をカルコゲン薄膜に導くためのロッド状レンズ
である。
FIG. 4 is a sectional view of the device of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view. From FIGS. 4 and 5, it can be seen that the device of the present invention has a silicon substrate 8.
It can be seen that it is composed of a silicon oxide film 9, a chalcogen glass thin film 10 in which silicon lenses and micro gratings are formed by electron beam irradiation, an organic or inorganic protective film 11, and a metal thin film 12. In addition, in FIGS. 4 and 5, 4 is a rod-shaped lens for guiding the light incident from the optical fiber 1 to the chalcogen thin film.

第6図は、本発明の光合分波機能をよシ明確に説明する
ための図であシ、第5図における有機又は無機質の保護
膜11および金属膜12を取シ除いたカルコゲンガラス
薄膜表面の構成を模式的に示したものである。本発明で
は、多重化されて送られてきた複数の波長(λl、λ2
.λう、λII)はカルコゲンガラス薄膜く形成された
マイクログレーティング14−1〜14−4によって単
一波長に分波される。
FIG. 6 is a diagram for more clearly explaining the optical multiplexing and demultiplexing function of the present invention, and shows the surface of the chalcogen glass thin film from which the organic or inorganic protective film 11 and metal film 12 in FIG. 5 have been removed. This diagram schematically shows the configuration of . In the present invention, multiple wavelengths (λl, λ2
.. (lambda), lambda (lambda) II) are separated into single wavelengths by micro gratings 14-1 to 14-4 formed of chalcogen glass thin films.

上記マイクログレーティングは、10〜30vIで加速
された電子ビームをカルコゲンガラス薄膜に照射するこ
とによシ得ることが出来る。ここでマイクログレーティ
ングの光分波機能は、光の回折現象を利用するものであ
る。第7図はマイクログレーティングの屈折率分布を示
したものであ〕、カルコゲンガラス薄膜の屈折率が極大
となる点の間隔りと、回折格子に対する入射角0(第9
図参照)が波長λに対してブラック回折の条件2 L 
nOsinθ=mλを満たす波長のみが反射されること
により単一波長が取シ出される。ここでn。は電子ビー
ム照射前のカルコゲンガラスの屈折率、mは正の整数で
ある。
The micro grating described above can be obtained by irradiating a chalcogen glass thin film with an electron beam accelerated at 10 to 30 vI. Here, the optical separation function of the micro grating utilizes the phenomenon of light diffraction. Figure 7 shows the refractive index distribution of the micro grating] and shows the distance between the points where the refractive index of the chalcogen glass thin film is maximum and the incident angle of 0 (9th
Condition 2 for Black diffraction (see figure) for wavelength λ
A single wavelength is extracted by reflecting only the wavelengths satisfying nOsinθ=mλ. Here n. is the refractive index of chalcogen glass before electron beam irradiation, and m is a positive integer.

第6図はλ1〜λ4の4つの波長を分波するための分波
器を示したものであシ、マイクログレーティング14−
1〜14−4のtおよびθは各波長を分波器を分波する
のに都合の良い値となるよう製造される。
Fig. 6 shows a demultiplexer for demultiplexing four wavelengths λ1 to λ4, with micro grating 14-
t and θ from 1 to 14-4 are manufactured to values convenient for demultiplexing each wavelength using a demultiplexer.

一方第6図における13はマイクロレンズであシ、ロッ
ド状レンズによって集光されて薄膜光導波路に導かれた
光を平行光にかえる機能を有する。マイクロレンズの一
例としては、フレネルレンズを挙げることができる。そ
の屈折率分布は第8図に示した様にレンズ中心に対して
左右対照となっている。第8図に示した7レネルレンズ
は、マイクログレー″ティング同様カルコゲンガラス薄
膜に電子ビームを照射して部分的に屈折率を高くするこ
とによシ製造できる。
On the other hand, numeral 13 in FIG. 6 is a microlens, which has the function of converting the light collected by the rod-shaped lens and guided into the thin film optical waveguide into parallel light. An example of a microlens is a Fresnel lens. The refractive index distribution is symmetrical with respect to the center of the lens, as shown in FIG. The 7 Renel lens shown in FIG. 8 can be manufactured by irradiating a chalcogen glass thin film with an electron beam to partially increase the refractive index, similar to the micro grating.

なお第6図は、λ1〜λ噂の光を分波する場合を示し良
ものであるが、これとは逆にλ1〜λ110光を各ポー
トよシ入封すれば、マイクログレーティングによル合波
された光が一本の光フアイバー中にとシ込まれる合波器
の機能も有・する。
Figure 6 shows the case of splitting the light rumored to be λ1 to λ, but on the other hand, if λ1 to λ110 light is injected into each port, it will be possible to split the light by micro grating. It also has the function of a multiplexer, where waved light is injected into a single optical fiber.

次に本発明で使用できる材料および光合分波器の製造方
法を詳しく説明する。
Next, the materials that can be used in the present invention and the method for manufacturing the optical multiplexer/demultiplexer will be explained in detail.

まずカルコゲン薄膜を形成するための基板8としては、
単結晶のシリコンあるいは多結晶のシリコンを用いるこ
とができる。ただしシリコンを用いる場合には、シリコ
ンの屈折率がカルコゲンガラスの屈折率より大であるた
め表面を欧化して5102薄膜9を形成したものを用い
る必要がある。
First, as a substrate 8 for forming a chalcogen thin film,
Single crystal silicon or polycrystalline silicon can be used. However, when silicon is used, it is necessary to use a material whose surface is Europeanized to form the 5102 thin film 9 because the refractive index of silicon is higher than the refractive index of chalcogen glass.

5102薄゛膜は電気炉中で熱酸化(800〜1200
℃)することによシ容易に形成できる。ここで各材料の
屈折率は下記の様な値であり、光導波路であるカシリコ
ン       3.46 シリコン駿化膜(8102膜)   1.46カルコゲ
ンガラス   2.3〜2.6ルコゲンガラス薄膜に光
を閉じ込める為に、カルコゲンガラスに接する材料(こ
の場合はシリコン散化膜)の屈折率は、これよ)小であ
ることが必要である。シリコン以外の基板材料としては
、GaAs * InP 、 InAs  等の化合物
半導体、それにLiNbO3、LiTaO3を挙げるこ
とができる。これらはシリコン同様、屈折率がカルコゲ
ンガラスより大であるため、5i029 MgOなどの
低屈折率薄膜を真空蒸着、スパッタ蒸着、CVD法等で
形成してはじめて基板として使用可能となる。
5102 thin film was thermally oxidized (800-1200
℃) can be easily formed. Here, the refractive index of each material is as follows. Light is confined in a thin film of chalcogen glass 2.3 to 2.6 chalcogen glass 3.46 silicon which is an optical waveguide (8102 film) Therefore, the refractive index of the material in contact with the chalcogen glass (in this case, the silicon dispersion film) needs to be small. Examples of substrate materials other than silicon include compound semiconductors such as GaAs*InP and InAs, as well as LiNbO3 and LiTaO3. Like silicon, these materials have a higher refractive index than chalcogen glass, so they can only be used as a substrate after forming a low refractive index thin film such as 5i029 MgO by vacuum deposition, sputter deposition, CVD, or the like.

これ以外の基板材料としては、光学的に研磨した石英ガ
ラス、パイレックスガラス、クラウンガラスを用いるこ
とができる。これらのガラスはいずれもカルコゲンガラ
スに比較して屈折率が小であるため、そのままで使用可
能でおる。
Other substrate materials that can be used include optically polished quartz glass, pyrex glass, and crown glass. All of these glasses have a lower refractive index than chalcogen glass, so they can be used as is.

本発明で使用できるカルコゲンガラスとは、元素として
硫黄、セレン、テルルを含むアモルファス材料全般を指
す。その具体例としては、λa2s5 *AazSe5
  +  As2Se2  *  G@Sq  e  
人52Te5  e  GeTe  eGe16Aa5
5Tazg82t @Cd’s 、 Ge52 、 N
a25eがある。
The chalcogen glass that can be used in the present invention refers to all amorphous materials containing sulfur, selenium, and tellurium as elements. A specific example is λa2s5 *AazSe5
+ As2Se2 * G@Sq e
Person52Te5 e GeTe eGe16Aa5
5Tazg82t @Cd's, Ge52, N
There is a25e.

このうちAs2S3とAa2St5  が電子ビームを
照射したときの屈折率変化が大であるため特に重要であ
る。
Of these, As2S3 and Aa2St5 are particularly important because their refractive index changes greatly when irradiated with an electron beam.

上記カルコゲン薄膜は、蒸気圧が一般の無機ガラスに比
べて高いため、真空蒸着法によシ容易に形成できる。
Since the chalcogen thin film has a higher vapor pressure than general inorganic glass, it can be easily formed by vacuum evaporation.

カルコゲンガラス薄膜の上に蒸着する膜材料11は、カ
ルコゲンガラスよフも屈折率の小な有機あるいは無機材
料が用いられ、その具体例としては、エポキシ樹脂、ウ
レタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂および
半導体の製造に用いられる各種の有機レジスト材料、光
硬化呈のアクリル系樹脂、有機高分子材料* WLgF
5 e ZrO2* CaF3* SiO2゜ムL20
5 * ZnS * SiOe CaF2などの無機材
料がある。
The film material 11 deposited on the chalcogen glass thin film is an organic or inorganic material with a lower refractive index than chalcogen glass, and specific examples thereof include epoxy resin, urethane resin, polyester resin, polyimide resin, and semiconductor. Various organic resist materials, photocurable acrylic resins, and organic polymer materials used in the production of WLgF
5 e ZrO2* CaF3* SiO2゜゜L20
There are inorganic materials such as 5*ZnS*SiOe CaF2.

これらの屈折率は、1.3〜2.0であり、カルコゲン
ガラスの屈折率よル小さい。
The refractive index of these glasses is 1.3 to 2.0, which is smaller than that of chalcogen glass.

(これらの薄膜を形成するには、有機化合物の場合はス
ピンコード法、無機化合物の場合はスパッタ蒸着法、C
VD法、真空蒸着法などがある。)上記有機材料または
無機材料薄膜の上形成する金属薄膜氏の具体例としては
、人t*Au*Ag*W*Mnがある。このうちAt 
、 Auは薄膜形成が容易なことから特に重要である。
(To form these thin films, spin code method is used for organic compounds, sputter deposition method is used for inorganic compounds, C
Examples include VD method and vacuum evaporation method. ) A specific example of the metal thin film formed on the organic or inorganic thin film is t*Au*Ag*W*Mn. Of these, At
, Au is particularly important because it is easy to form a thin film.

有機または無機薄膜はカルコゲンガラス内に光を効率よ
く導波するために、また金属薄膜は紫外線、可視光線を
はじめとする各種のXa波および水分く対するカルコゲ
ンガラスの屈折率、透過率変化を防止するためのもので
あシ、本発明において不可欠の構成要素である。
Organic or inorganic thin films are used to efficiently guide light within the chalcogen glass, and metal thin films are used to prevent changes in the refractive index and transmittance of the chalcogen glass against various Xa waves, including ultraviolet rays and visible light, and moisture. It is an essential component in the present invention.

(発明の実施例) 次に具体的実施例を示す。(Example of the invention) Next, specific examples will be shown.

実施例1 800 tl: K加熱した電気炉中に厚さ500μm
のシリコン単結晶を入れて、これに純水を窒素をキャリ
アガスにして吹き込むことKよシ、シリコン表面を歳化
して0.3μの8102膜を形成した合分波器基板を得
た。上記基板を約40℃に加熱し、真空蒸着法にて人5
2s5薄膜を形成した。真空蒸着の条件は、真空度5 
×10 mu Hg %膜成長速度50彩慴であシ、得
られたAs285の膜厚は約1μmであった。
Example 1 800 tl: 500 μm thick in an electric furnace heated at K
A multiplexer/demultiplexer substrate was obtained by inserting a silicon single crystal of 100% and blowing pure water into it using nitrogen as a carrier gas, and aging the silicon surface to form an 8102 film of 0.3 μm. The above substrate was heated to about 40°C, and a person 5 was
A 2s5 thin film was formed. The conditions for vacuum evaporation are vacuum degree 5.
×10 mu Hg% film growth rate 50%, and the resulting As285 film thickness was about 1 μm.

次にスポット径を9.3μm に絞った電子ビームを人
18285薄膜に照射して、第6図に示す様なマイクロ
グレーティングとフレネルレンズを作製した。
Next, the human 18285 thin film was irradiated with an electron beam with a spot diameter of 9.3 μm to produce a micro grating and a Fresnel lens as shown in FIG.

但しこの実施例の場合、マイクログレーティングの数は
2個、7レネルレンズは3個である。電子ビームの加速
電圧は、マイクログレーティング作製時は25Kv1 
フレネルレンズ作製時は5〜25KVであった。得られ
たマイクログレーティングの格子間隔りは0.961μ
mおよび1.04μmであり、カルコゲンガラス薄膜の
屈折率は、電子ビーム照射前が屈折率n。=2.41に
対してnrn、X= 2.48であった。また入射光に
対するマイクログレーティングの傾斜角(第9図におけ
るθ)は15度とし良。また7レネルレンズのn。、n
□1xもマイクログレーティングと同一で、上記レンズ
の焦点距離は、5.0冒であった。
However, in this embodiment, the number of micro gratings is two and the number of 7-Renel lenses is three. The accelerating voltage of the electron beam is 25Kv1 when manufacturing the micro grating.
The voltage was 5 to 25 KV when the Fresnel lens was manufactured. The lattice spacing of the obtained micro grating was 0.961μ
m and 1.04 μm, and the refractive index of the chalcogen glass thin film is n before electron beam irradiation. = 2.41 whereas nrn, X = 2.48. Further, the inclination angle (θ in FIG. 9) of the micro grating with respect to the incident light may be set to 15 degrees. Also, the n of the 7 renel lens. ,n
□1x was also the same as the micro grating, and the focal length of the above lens was 5.0 x.

上記基板にo、 a μm o sto薄膜さらK O
,4μm0Au薄展をスパッタ蒸着法で形成するととK
より、光合分波器を得た。SiOの屈折率は1.47で
あった。
Coat the above substrate with a thin film of o, a μm o sto.
, when a 4μm0 Au thin film is formed by sputter deposition,
An optical multiplexer/demultiplexer was obtained. The refractive index of SiO was 1.47.

この様にして得られた光合分波器の大きさは、加mX2
0mX1mm以下であシ、従来の光合分波器に比ぺて極
めて小さい。
The size of the optical multiplexer/demultiplexer obtained in this way is
It is 0m x 1mm or less, which is extremely small compared to conventional optical multiplexer/demultiplexer.

上記光合分波器に半導体レーザを用いて1.2μmと1
.3μmの光をフィバ−、ロッド状レンズを通して入射
したところ、フレネルレンズによシ平行光になフ、マイ
クログレーティングによシ2つの光が分波されることが
確認された。また、上記分波器の1.2μm光、1.3
μm光出射端から今度は逆に1.2μm光、1.3μm
光を入射したところ、フレネルレンズとマイクログレー
ティングによシ合波されて、1.2μm光、1.3μm
光が多重化された光がファイバーにとシ込まれ、合波器
としての機能が確認された。
Using a semiconductor laser in the optical multiplexer/demultiplexer, 1.2 μm and 1 μm
.. When 3 μm light was incident through a fiber or rod-shaped lens, it was confirmed that the Fresnel lens turned it into parallel light, and the micro grating split the light into two types of light. In addition, the 1.2 μm light of the demultiplexer, 1.3
From the μm light emission end, 1.2 μm light and 1.3 μm light
When light is incident, it is multiplexed by the Fresnel lens and micro grating, resulting in 1.2 μm light and 1.3 μm light.
Multiplexed light was injected into the fiber, and its function as a multiplexer was confirmed.

上記部品をサンシャインウェザ−メータ中にス時間放置
したが、放置前後の合分波機能の低下はほとんど認めら
れなかった。なおSlO薄票およびAu薄膜を施さなか
ったものについては、サンシャインウェザ−メータKZ
4時間放置した場合、カルコゲンガラス薄膜の屈折率が
増加し、レンズ機能およびクレーティング機能が消失し
、光合分波器として動作しなかった。
Although the above-mentioned parts were left in a sunshine weather meter for a while, there was hardly any deterioration in the multiplexing/demultiplexing function before and after leaving the parts. For those without SlO thin plate and Au thin film, Sunshine Weather Meter KZ
When left for 4 hours, the refractive index of the chalcogen glass thin film increased, the lens function and crating function disappeared, and it did not work as an optical multiplexer/demultiplexer.

実施例2 光学的に表面を研磨したガラス基板(屈折率:1.51
)を約50℃に加熱し、真空蒸着法にてAm2ss5薄
膜を形成した。真空蒸着の条件は真空度3XIU−’圃
Hgs膜成長速度100A/Sであフ、得られたAa2
S@うの膜厚は約0.8μmであった。これにスポット
径を0.311jnに絞った電子ビームをAl12SI
!5薄膜に照射して、第6図に示した様なマイクログレ
ーティングとフレネルレンズを作製した。但し、この実
施例の場合、マイクログレーティングは2個、7レネル
レンズは3個である。電子ビームの加速電圧は、マイク
ログレーティング作製時は30KV、フレネルレンズ作
製時は5〜30KVであった。得られたマイクログレー
ティングの格子間隔りは0.830μmおよび0.90
0μmであシ、A32S@5薄膜の屈折率は、電子ビー
ム照射前がn。工2.79であったのに対して、nm&
! == 2.85であった。また入射光に対するマイ
クログレーティングの傾斜角(第9図におけるθ)は1
5度とした。フレネルレンズのn。とnユニもマイクロ
グレーティングと同一で、上記レンズの焦点距離は0.
6mであった。
Example 2 Glass substrate with optically polished surface (refractive index: 1.51
) was heated to about 50° C., and an Am2ss5 thin film was formed by vacuum evaporation. The conditions for vacuum evaporation were a vacuum degree of 3XIU-'field Hgs and a film growth rate of 100A/S.
The film thickness of S@U was about 0.8 μm. To this, an electron beam with a spot diameter of 0.311jn was applied to Al12SI.
! A micro grating and a Fresnel lens as shown in FIG. 6 were fabricated by irradiating a 5-thin film. However, in this example, there are two micro gratings and three 7-Renel lenses. The accelerating voltage of the electron beam was 30 KV when producing the micro grating, and 5 to 30 KV when producing the Fresnel lens. The lattice spacing of the obtained micro gratings is 0.830 μm and 0.90 μm.
The refractive index of the A32S@5 thin film is n before electron beam irradiation. nm &
! == 2.85. In addition, the inclination angle of the micro grating with respect to the incident light (θ in Fig. 9) is 1
It was set to 5 degrees. Fresnel lens n. and n Uni are the same as micro gratings, and the focal length of the above lens is 0.
It was 6m.

上記基板に0.5μmのポリメチルメタクリレート薄膜
(屈折率: 1.49 )をスピンコード法で形成した
後、λg薄膜をスパッタ蒸着法で形成することによシ光
合分波器を得た。
A 0.5 μm polymethyl methacrylate thin film (refractive index: 1.49) was formed on the above substrate by a spin code method, and then a λg thin film was formed by a sputter deposition method to obtain a optical multiplexer/demultiplexer.

上記合分波器に半導体レーザを用いて1.21gnと1
.3μmo光tフィバー、ロンド状レンズを通して入射
したところ、フレネルレンズによフ平行光になシ、マイ
クログレーティングによフ2つの光が分波されることが
確認された。また上記分波器の1.2μm光、1.3μ
m光の出射端から今度は逆に1.2μm光、1.3μm
光を入射したところ、フレネルレンズとマイクログレー
ティングにょシ合渡されて、1.2戸光、1.3μm光
が多重化された光がファイバーにとシ込まれ、合波器と
しての機能が確認された。
Using a semiconductor laser in the above multiplexer/demultiplexer, 1.21gn and 1
.. When the 3 μmo light was incident through the T-fiber and the Rondo-shaped lens, it was confirmed that the Fresnel lens turned it into parallel light, and the micro grating split it into two kinds of light. Also, the 1.2 μm light of the above demultiplexer, 1.3 μm
From the output end of m light, 1.2μm light and 1.3μm light
When light was input, it was passed through a Fresnel lens and a micro grating, and the multiplexed light of 1.2 and 1.3 μm was injected into the fiber, confirming its function as a multiplexer. It was done.

上記部品をサンシャインウェザ−メータ中にス時間放置
したが、放置前後の合分波機能の低下はほとんど認めら
れなかった。なお、ポリメチルメタクリレートおよび人
g薄膜を施さなかったものについては、サンシャインウ
ニず−メータに冴時間放置した場合、カルコゲンガラス
薄膜の屈折率が増加し、レンズ機能およびグレーティン
グ機能が消失し、光合分波器として動作しなかった。
Although the above-mentioned parts were left in a sunshine weather meter for a while, there was hardly any deterioration in the multiplexing/demultiplexing function before and after leaving the parts. In addition, for the glass without polymethyl methacrylate and human glass thin film, if it is left in the Sunshine Unizumeter for a long time, the refractive index of the chalcogen glass thin film will increase, the lens function and grating function will disappear, and light combining and separation will occur. It did not work as a wave device.

(発明の効果) 以上述べた様に本発明によれば、従来品に比べて小形化
された光合分波器が得られ、また従来品に比べて構成部
品が少ないため、製造コストが大幅に安くなる効果があ
る。さらに本発明で明らかKしたレンズおよびグレーテ
ィングの作製方法は、光通信用光合分波器のみならず、
集光、分波、合波が要求される光集積回路の小型化、低
価格化に役立つ。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, an optical multiplexer/demultiplexer that is smaller than conventional products can be obtained, and since there are fewer components than conventional products, manufacturing costs can be significantly reduced. This has the effect of making it cheaper. Furthermore, the method for manufacturing lenses and gratings that has been clearly demonstrated in the present invention is applicable not only to optical multiplexers and demultiplexers for optical communications.
This will help reduce the size and cost of optical integrated circuits that require light focusing, demultiplexing, and multiplexing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のプリズムを用いる方式の光分波器の構成
図、第2図拡従来の干渉膜フィルタを用いる方式の光分
波器の構成図、第3図は従来の回折格子を用いる方式の
光分波器の構成図、第4図は本発明のカルコゲンガラス
薄膜を用いる方式の光合分波器の断面図、第5図は本発
明のカルコゲンガラス薄膜を用いる方式の光合分波器の
動作を説明するための説明図、第6図は本発明のカルコ
ゲンガラス薄膜を用いる方式の光合分波器の動作を説明
するための説明図、第7図は本発明のマイクログレーテ
ィング部分のカルコゲンガラスの屈折率分布を示す図、
第8図は本発明のフレネルレンズ部分のカルコゲンガラ
スの屈折率分布を示す図、第9図はマイクログレーティ
ングに対する入射光の角度を示す図である。 1・・・光ファイバ、2−1 、2−2・・・凸レンズ
、3・・・プリズム、4・・・ロンド状レンズ、5・・
・ガラスブロック、6・・・干渉膜フィルタ、7・・・
凹面回折格子、8・・・シリコンガラス薄膜、13・・
・フレネルレンズ、14−1 、14−2 、14−3
 、14−4・・・マイクログレーティング、15・・
・入射光、16・・・回折光。 代理人 弁理士  秋  本  正  実第1図 λIA3 第3図 λ4 第4w!J 第5図 第7区 第8図
Figure 1 is a block diagram of a conventional optical demultiplexer using a prism, Figure 2 is an enlarged diagram of an optical demultiplexer using a conventional interference film filter, and Figure 3 is a diagram of a conventional optical demultiplexer using a diffraction grating. FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical multiplexer/demultiplexer using the chalcogen glass thin film of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of an optical multiplexer/demultiplexer using the chalcogen glass thin film of the present invention. 6 is an explanatory diagram for explaining the operation of the optical multiplexer/demultiplexer using the chalcogen glass thin film of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the operation of the chalcogen glass thin film of the present invention. A diagram showing the refractive index distribution of glass,
FIG. 8 is a diagram showing the refractive index distribution of chalcogen glass in the Fresnel lens portion of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing the angle of incident light with respect to the micro grating. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Optical fiber, 2-1, 2-2... Convex lens, 3... Prism, 4... Rondo-shaped lens, 5...
・Glass block, 6... Interference film filter, 7...
Concave diffraction grating, 8...Silicon glass thin film, 13...
・Fresnel lens, 14-1, 14-2, 14-3
, 14-4... micro grating, 15...
- Incident light, 16... diffracted light. Agent Patent Attorney Tadashi Akimoto Figure 1 λIA3 Figure 3 λ4 4th w! J Figure 5 Section 7 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板と、その上に形成したカルコゲンガラス薄膜と
、このカルコゲンガラス薄膜に電子ビームを照射するこ
とによつて設けた平板マイクロレンズとマイクログレー
テイングと、上記カルコゲンガラス薄膜の上に設けた屈
折率がこれより小なる有機薄膜または無機薄膜と、さら
に上記有機薄膜または無機薄膜上に設けた金属薄膜より
成ることを特徴とする光合分波器。 2、特許請求の範囲第1項記載の基板がSiO_2膜付
きシリコンまたは表面を光学的に研磨したガラスである
ことを特徴とする光合分波器。 3、特許請求の範囲第1項記載のカルコゲンガラス薄膜
が、As_2S_3またはAs_2Se_3であること
を特徴とする光合分波器。 4、特許請求の範囲第1項記載の有機薄膜がポリメチル
メタクリレートであることを特徴とする光合分波器。 5、特許請求の範囲第1項記載の無機薄膜がSiOであ
ることを特徴とする光合分波器。 6、特許請求の範囲第1項記載の金属薄膜がアルミニウ
ム、金または銀であることを特徴とする光合分波器。
[Claims] 1. A substrate, a chalcogen glass thin film formed thereon, a flat microlens and a micro grating provided by irradiating the chalcogen glass thin film with an electron beam, and the chalcogen glass thin film described above. 1. An optical multiplexer/demultiplexer comprising: an organic thin film or an inorganic thin film having a smaller refractive index than the above; and a metal thin film provided on the organic thin film or inorganic thin film. 2. An optical multiplexer/demultiplexer characterized in that the substrate according to claim 1 is silicon with a SiO_2 film or glass whose surface is optically polished. 3. An optical multiplexer/demultiplexer characterized in that the chalcogen glass thin film according to claim 1 is As_2S_3 or As_2Se_3. 4. An optical multiplexer/demultiplexer characterized in that the organic thin film according to claim 1 is polymethyl methacrylate. 5. An optical multiplexer/demultiplexer characterized in that the inorganic thin film according to claim 1 is made of SiO. 6. An optical multiplexer/demultiplexer, characterized in that the metal thin film according to claim 1 is aluminum, gold, or silver.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61284705A (en) * 1985-06-12 1986-12-15 Hitachi Ltd Optical multiplexer and demultiplexer
US6331066B1 (en) 1995-12-11 2001-12-18 Donnelly Corporation Lighted vehicular mirror assembly
JP2008023479A (en) * 2006-07-24 2008-02-07 Tokyo Rika Kikai Kk Cooling trap apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61284705A (en) * 1985-06-12 1986-12-15 Hitachi Ltd Optical multiplexer and demultiplexer
US6331066B1 (en) 1995-12-11 2001-12-18 Donnelly Corporation Lighted vehicular mirror assembly
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