JPS6234126A - Optical waveguide type device - Google Patents
Optical waveguide type deviceInfo
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- JPS6234126A JPS6234126A JP17316085A JP17316085A JPS6234126A JP S6234126 A JPS6234126 A JP S6234126A JP 17316085 A JP17316085 A JP 17316085A JP 17316085 A JP17316085 A JP 17316085A JP S6234126 A JPS6234126 A JP S6234126A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
発明の要約
基板上の所定部分に光機能効果をもつ材料からなる第1
の光導波路が形成され、同基板上の他の部分上に光導波
遺失の小さな材料からなる第2の光導波路が形成され、
これら両光導波路が互いに接続され、第1の光導波路に
は光機能素子が作成されている。光導波型ディバイス。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Summary of the Invention A first material made of a material having an optical functional effect is placed on a predetermined portion on a substrate.
an optical waveguide is formed on the same substrate, and a second optical waveguide made of a material with small optical waveguide loss is formed on another part of the same substrate,
Both of these optical waveguides are connected to each other, and an optical functional element is created in the first optical waveguide. Optical waveguide device.
[発明の背景]
この発明は、光集積回路のための光導波型ディバイスに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to optical waveguide devices for optical integrated circuits.
光集積回路は光を基板上の光導波路中に閉じ込め2種々
の効果を用いて光の制御を行い、光信号の処理をするも
のである。具体的な光ディバイスとして光スペクトル・
アナライザ、光コンボルバ。An optical integrated circuit confines light in an optical waveguide on a substrate, controls the light using various effects, and processes optical signals. Optical spectrum and spectra as specific optical devices
Analyzer, optical convolver.
光ブラッグ・シフタ、光フーリエ変換器などがある。こ
れらの光の制御は、圧電効果、電気光学効果、音響光学
効果、熱光学効果等を利用して行なわれる。このような
効果を持つ材料は限られている。また、このような効果
をもつ材料は光導波損失が必ずしも小さいとは限らず、
光の伝播を低損失で達成できないときもある。たとえば
、ZnOは圧電効果をもち弾性表面波(SAW)を直接
励振できる性質をもっているが、ZnOの伝搬損失は約
5 d B / cmであり、Ti拡散L I N b
O3の0.1dB/cm程度やガラス材料の約1dB
/cmと比較して大きい。このため、光の減衰が大きく
。Examples include optical Bragg shifters and optical Fourier transformers. These lights are controlled using piezoelectric effects, electro-optic effects, acousto-optic effects, thermo-optic effects, and the like. There are only a limited number of materials that have this effect. Furthermore, materials with such effects do not necessarily have small optical waveguide loss;
There are times when it is not possible to achieve light propagation with low loss. For example, ZnO has a piezoelectric effect and can directly excite surface acoustic waves (SAW), but the propagation loss of ZnO is about 5 dB/cm, and Ti diffusion L I N b
About 0.1 dB/cm of O3 and about 1 dB of glass material
/cm. Therefore, the attenuation of light is large.
光増幅の必要が生じたり、光量の大きな光源を必要とし
たり、伝搬距離を大きくとれない、 S/N比が悪い
といった欠点がある。It has drawbacks such as the need for optical amplification, the need for a light source with a large amount of light, the inability to achieve a large propagation distance, and a poor S/N ratio.
[発明の目的]
この発明は、伝搬損失の大きな材料であってもそれのも
つ光機能効果を充分に活用でき、しかも全体的にみれば
光の伝搬損失を低く抑えることのできる光導波型ディバ
イスを提供することを目的とする。[Purpose of the Invention] The present invention provides an optical waveguide device that can fully utilize the optical functional effects of materials with large propagation loss, and can keep the optical propagation loss low overall. The purpose is to provide
[発明の構成と効果]
この発明による光導波型ディバイスは、基板上の所定部
分に光機能効果をもつ材料からなる第1の光導波路が形
成され、同基板上の他の部分上に光伝搬損失の小さい材
料からなる第2の光導波路が形成され、これら両光導波
路が互いに接続され、第1の光導波路には光機能素子が
作成されていることを特徴とする。[Configuration and Effects of the Invention] In the optical waveguide device according to the present invention, a first optical waveguide made of a material having an optical function effect is formed on a predetermined portion of a substrate, and a first optical waveguide made of a material having an optical function effect is formed on a predetermined portion of the substrate, and a first optical waveguide is formed on another portion of the substrate. A second optical waveguide made of a material with low loss is formed, both optical waveguides are connected to each other, and an optical functional element is formed in the first optical waveguide.
ここで光機能効果とは、圧電効果、電気光学効果、磁気
光学効果等の外部から何らかの物理量が与えられたとき
に材料の性質、とくに光機能素子を実現するための性質
が変化する現象をいう。また、光導波路とは、3次元光
導波路のみならず。Here, the optical functional effect refers to a phenomenon in which the properties of a material, especially the properties for realizing an optical functional element, change when some physical quantity is applied from the outside, such as piezoelectric effect, electro-optical effect, magneto-optical effect, etc. . Furthermore, optical waveguides include not only three-dimensional optical waveguides.
2次元光導波路いわゆる光導波層を含む概念である。The concept includes a two-dimensional optical waveguide, a so-called optical waveguide layer.
第1の光導波路は光機能効果をもつ光学材料により形成
されているから、ここに各種の光機能素子をつくること
ができるので、所望の光制御を実現できる。この第1の
光導波路の単位長さ当りの光伝搬損失がたとえ大きなも
のであっても、この第1の光導波路の長さを短くしてお
くことにより、その伝搬損失はあまり大きくならない。Since the first optical waveguide is formed of an optical material having an optical functional effect, various optical functional elements can be formed therein, so that desired optical control can be realized. Even if the optical propagation loss per unit length of this first optical waveguide is large, by keeping the length of this first optical waveguide short, the propagation loss will not become so large.
第1の光導波路に接続される第2の光導波路としては伝
搬損失の小さなものが選ばれているから、全体としても
伝搬損失を小さく抑えることが可能である。そして、第
2の光導波路上には光機能素子を設けなくてもすむので
、第2の光導波路材料として光機能効果を持たないもの
でも使用可能となる。このようにして、光機能効果を持
つが伝搬損失が大きい材料と、光伝搬損失は小さいが光
機能効果を持たない材料の欠点が互いに補完され、全体
的に低損失でかつ光制御可能な光導波型ディバイスが実
現できる。Since the second optical waveguide connected to the first optical waveguide is selected to have a small propagation loss, it is possible to suppress the propagation loss as a whole. Furthermore, since it is not necessary to provide an optical functional element on the second optical waveguide, it is possible to use a material that does not have an optical functional effect as the second optical waveguide material. In this way, the disadvantages of materials with optical functional effects but high propagation loss and materials with small optical propagation losses but no optical functional effects are mutually compensated for, resulting in an overall low-loss and optically controllable optical guide. Wave type devices can be realized.
[実施例の説明]
第1図および第2図は、この発明を光スペクトル・アナ
ライザに適用した実施例を示している。[Description of Embodiments] FIGS. 1 and 2 show an embodiment in which the present invention is applied to an optical spectrum analyzer.
Si基板1上にスパッタによりSiOバッハ膜2が形成
され、その中央部分上にスパッタとりフトオフ法でZn
O膜3が、またこのZnO膜3の両側部分にスパッタと
リフトオフ法でコーニング7059ガラス光導波路4が
それぞれ形成されている。ZnO膜3も光導波路である
。さらに2つの光導波路4上に、スパッタとリフトオフ
法を用いてr S t O2を所定パターンに装荷す
ることによリグレーティング・レンズ5,6が形成され
ている。中央の光導波路3にはSAWを発生するインタ
ーディジタルやトランスデユーサ(IDT)7が設けら
れている。光源としてのレーザ・ダイオード8および光
検知器アレイ(イメージ・センサ)9が基板1の両端面
に設けられ、光導波路4にそれぞれ端面結合している。A SiO bach film 2 is formed on a Si substrate 1 by sputtering, and a Zn film is deposited on the central part of the film by sputtering and a lift-off method.
An O film 3 is formed, and Corning 7059 glass optical waveguides 4 are formed on both sides of the ZnO film 3 by sputtering and lift-off methods. The ZnO film 3 is also an optical waveguide. Furthermore, rerating lenses 5 and 6 are formed on the two optical waveguides 4 by loading r S t O2 in a predetermined pattern using sputtering and a lift-off method. The central optical waveguide 3 is provided with an interdigital transducer (IDT) 7 that generates a SAW. A laser diode 8 as a light source and a photodetector array (image sensor) 9 are provided on both end faces of the substrate 1 and are end face coupled to the optical waveguide 4, respectively.
2つの光導波路4と中央の光導波路3もまた相互に端面
結合している。The two optical waveguides 4 and the central optical waveguide 3 are also end-coupled to each other.
レーザ・ダイオード8から出射し光導波路4に入射した
光(鎖線で示す)は、レンズ5によってコリメートされ
、光導波路3に伝搬していく。レンズ5によってコリメ
ートされた光とブラッグ回折の条件を満足する方向に伝
播するSAWを発生するように、IDT7が光導波路3
上に配置されている。光導波路3は圧電効果をもつから
。Light (indicated by a chain line) that is emitted from the laser diode 8 and enters the optical waveguide 4 is collimated by the lens 5 and propagates to the optical waveguide 3. The IDT 7 connects the optical waveguide 3 so as to generate a SAW that propagates in a direction that satisfies the light collimated by the lens 5 and the conditions of Bragg diffraction.
placed above. This is because the optical waveguide 3 has a piezoelectric effect.
IDT7に高周波電圧が印加されるとSAWが発生する
。スペクトルを分析されるべき高周波(RF)信号がI
DT7に印加され、このRF倍信号周波数に対応した周
期のSAWが発生して光導波路3を伝播する光と相互作
用する。SAWによって回折される光(その−例を破線
で示す)の回折角は上記RF倍信号周波数にほぼ比例し
1回折効率は小信号領域ではRFパワーにほぼ比例する
。このような回折光および非回折光はレンズ6によって
集光される。レンズ6の集魚面上に光検矩型アレイ9が
配置されている。したがって、検知器アレイ9からは、
RF倍信号周波数およびパワーを表わすスペクトル信号
が得られる。When a high frequency voltage is applied to the IDT 7, SAW occurs. The radio frequency (RF) signal whose spectrum is to be analyzed is I
A SAW having a period corresponding to the RF multiplied signal frequency is applied to the DT 7 and interacts with the light propagating through the optical waveguide 3 . The diffraction angle of light diffracted by the SAW (an example of which is shown by a broken line) is approximately proportional to the RF multiplied signal frequency, and the single diffraction efficiency is approximately proportional to the RF power in the small signal region. Such diffracted light and undiffracted light are collected by the lens 6. An optical detection rectangular array 9 is arranged on the fish collecting surface of the lens 6. Therefore, from the detector array 9,
A spectral signal representing the RF multiplied signal frequency and power is obtained.
このような光スペクトル・アナライザにおいて、光総伝
搬距離を2cmとすると、ZnOのみで光導波路を形成
した場合には約10dBもの伝搬損失となる。しかし、
ZnO膜3とガラス導波路4を組み合わせると、光がZ
nOを伝搬する距離(すなわち、光導波路3の長さ)は
IDT7の交差電極長程度の非常に短くてよく、またガ
ラス光導波路4の伝搬損失は小さいからこの場合の損失
は全体で約2dBとなる。In such an optical spectrum analyzer, if the total optical propagation distance is 2 cm, if the optical waveguide is formed only from ZnO, the propagation loss will be about 10 dB. but,
When the ZnO film 3 and the glass waveguide 4 are combined, the light
The distance through which nO propagates (that is, the length of the optical waveguide 3) can be as short as the length of the crossed electrodes of the IDT 7, and the propagation loss of the glass optical waveguide 4 is small, so the total loss in this case is about 2 dB. Become.
光導波路4としてガラスを用いた場合には。When glass is used as the optical waveguide 4.
良質のレンズ5,6を作製できるという利点がある。た
とえばバッファ層2の屈折率は1.4B。There is an advantage that lenses 5 and 6 of good quality can be manufactured. For example, the refractive index of the buffer layer 2 is 1.4B.
コーニング7059よりなるガラス光導波路の屈折率は
1.53で、その差は0.07にもなるからである。This is because the refractive index of a glass optical waveguide made of Corning 7059 is 1.53, and the difference therebetween is as much as 0.07.
第3図はこの発明を光パラレル/シリアル変換器に適用
した実施例を示している。第1図に示すものと同一物に
は同一符号が付けられている。中央の第1の光導波路3
の両側に第2のガラス光導波路4が形成され、左側の光
導波路4の一部が基板1の左端に向ってのび複数の3次
元光導波路14が形成されている。これらの光導波路1
4には光ファイバ11によって光信号が導入される。FIG. 3 shows an embodiment in which the present invention is applied to an optical parallel/serial converter. Components that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals. Central first optical waveguide 3
Second glass optical waveguides 4 are formed on both sides of the substrate 1, and a portion of the left optical waveguide 4 extends toward the left end of the substrate 1, forming a plurality of three-dimensional optical waveguides 14. These optical waveguides 1
An optical signal is introduced into 4 through an optical fiber 11.
光導波路14に入射された光は、光導波路4においてレ
ンズ5によりそれぞれコリメートされ。The light incident on the optical waveguide 14 is collimated by the lens 5 in the optical waveguide 4.
光導波路3に向う。IDT7からはパルス状のSAWが
発生する。このパルス状SAWによってまず第1番目の
光がブラッグ回折される。SAWはパルス状であるから
、このとき他の光はSAWと相互作用しない。回折され
た光は光導波路3から右側の光導波路4に向い、ここで
レンズ6により集光される。この集光された光は光ファ
イバ12により取出される。中央の光導波路3を伝播す
る複数の光はSAWによって次々と回折されていく。こ
のようにして、空間的にパラレルな入射光は1時間的に
シリアルな信号に変換される。Head toward the optical waveguide 3. A pulse-like SAW is generated from the IDT7. First, the first light is Bragg diffracted by this pulsed SAW. Since the SAW is pulsed, other light does not interact with the SAW at this time. The diffracted light is directed from the optical waveguide 3 to the right optical waveguide 4, where it is focused by a lens 6. This focused light is extracted by an optical fiber 12. A plurality of lights propagating through the central optical waveguide 3 are successively diffracted by the SAW. In this way, spatially parallel incident light is converted into temporally serial signals.
上記実施例では、基板材料としてSiが、バッファ層と
して5102が、第1の光導波路材料としてZnOが、
第2の光導波路としてコーニング7059がそれぞれ用
いられているが、他の材料を用いることができるのはい
うまでもない。光導波路等の作製方法も材料の種類に応
じて適宜選択できる。さらに、レンズとしてはグレーテ
ィング・レンズに限られることはなく、その作製方法も
レンズの種類に応じて決定することができる。In the above embodiment, Si is used as the substrate material, 5102 is used as the buffer layer, and ZnO is used as the first optical waveguide material.
Although Corning 7059 is used as the second optical waveguide, it goes without saying that other materials can be used. The method for manufacturing the optical waveguide and the like can also be selected as appropriate depending on the type of material. Furthermore, the lens is not limited to a grating lens, and the manufacturing method can be determined depending on the type of lens.
グレーティング・レンズの場合にも、S io 2のス
パッタとりフトオフ法で作成される装荷タイプのもの以
外に、フォトレジストAZかネガタイプの電子線レジス
トをマスクとし、02F6をガスに用いてイオンビーム
・エツチングによりグループ(溝)クイブのものを形成
することもできる。In the case of grating lenses, in addition to the loaded type made by the Sio2 sputter removal and lift-off method, ion beam etching is performed using photoresist AZ or negative type electron beam resist as a mask and 02F6 as a gas. It is also possible to form a group (groove) quib.
第1図および第2図はこの発明の実施例を示すもので、
第1図は斜視図、第2図は断面図である。
第3図はこの発明の他の実施例を示す斜視図である。
1・・・基板、2・・・バッファ層、3・・・第1の光
導波路、4・・・第2の光導波路、5.6・・・レンズ
、7・・・IDT。
以 上
特許出願人 立石電機株式会社
代 理 人 弁理士 牛 久 健 司(外1名)
手続ネ甫τE書く自発)
昭和61年5月72日FIG. 1 and FIG. 2 show an embodiment of this invention.
FIG. 1 is a perspective view, and FIG. 2 is a sectional view. FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Substrate, 2... Buffer layer, 3... First optical waveguide, 4... Second optical waveguide, 5.6... Lens, 7... IDT. Patent applicant Tateishi Electric Co., Ltd. Agent Patent attorney Kenji Ushiku (and one other person) Sponsored to write the procedure document May 72, 1986
Claims (2)
る第1の光導波路が形成され、同基板上の他の部分上に
光導波損失の小さな材料からなる第2の光導波路が形成
され、これら両光導波路が互いに接続され、第1の光導
波路には光機能素子が作成されている、光導波型ディバ
イス。(1) A first optical waveguide made of a material with an optical functional effect is formed on a predetermined part of the substrate, and a second optical waveguide made of a material with low optical waveguide loss is formed on another part of the same substrate. An optical waveguide device in which both optical waveguides are connected to each other, and an optical functional element is formed in the first optical waveguide.
ァ層が設けられている、特許請求の範囲第(1)項に記
載の光導波型ディバイス。(2) The optical waveguide device according to claim (1), wherein a buffer layer is provided between the substrate and the first and second optical waveguides.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17316085A JPS6234126A (en) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | Optical waveguide type device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17316085A JPS6234126A (en) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | Optical waveguide type device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6234126A true JPS6234126A (en) | 1987-02-14 |
Family
ID=15955211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17316085A Pending JPS6234126A (en) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | Optical waveguide type device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6234126A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5165104A (en) * | 1991-03-01 | 1992-11-17 | Optivideo Corporation | Optical interconnecting device and method |
EP0749032A1 (en) * | 1995-06-15 | 1996-12-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acousto-optic deflector device |
-
1985
- 1985-08-08 JP JP17316085A patent/JPS6234126A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5165104A (en) * | 1991-03-01 | 1992-11-17 | Optivideo Corporation | Optical interconnecting device and method |
EP0749032A1 (en) * | 1995-06-15 | 1996-12-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acousto-optic deflector device |
US5689362A (en) * | 1995-06-15 | 1997-11-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acousto-optic deflector device |
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