JPS63106605A - 薄膜導波路型光回折素子 - Google Patents
薄膜導波路型光回折素子Info
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- JPS63106605A JPS63106605A JP25160986A JP25160986A JPS63106605A JP S63106605 A JPS63106605 A JP S63106605A JP 25160986 A JP25160986 A JP 25160986A JP 25160986 A JP25160986 A JP 25160986A JP S63106605 A JPS63106605 A JP S63106605A
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Links
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- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 12
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Classifications
-
- 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
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、特に光の回折効率が大きく、しかも光波長選
択幅が広がり使用しやすい薄膜導波路型光回折素子に関
するものである。
択幅が広がり使用しやすい薄膜導波路型光回折素子に関
するものである。
光集積回路用回折格子には、従来、西原浩著の光集積回
路（オーム社刊）ｐ、２１５１Ｃ論じられているように
、屈折率変調形とレリーフ形とに大別され、前者は導波
路層中に周期的に金属を拡散して屈折率を変化させ、回
折格子を形成したものであり、後者は導波路層を周期的
にエツチング加工して回折格子としたもの、あるいは薄
膜を周期的に装荷して回折格子としたものが知られてい
る。
路（オーム社刊）ｐ、２１５１Ｃ論じられているように
、屈折率変調形とレリーフ形とに大別され、前者は導波
路層中に周期的に金属を拡散して屈折率を変化させ、回
折格子を形成したものであり、後者は導波路層を周期的
にエツチング加工して回折格子としたもの、あるいは薄
膜を周期的に装荷して回折格子としたものが知られてい
る。
しかし、これらの回折格子には、それぞれつぎに記載す
るような問題点を有していた。
るような問題点を有していた。
上記従来技術のうち、屈折率変調形回折格子においては
、第３図に示すように金属の拡散が深さ方向だけでなく
導波路層平面に平行な横方向にも拡がって進むため、屈
折率変化が鋭い回折格子を得ることができず、十分な回
折効率が得られなかった。また、上記従来技術のうち、
後者のレリーフ形回折格子では、その構造上光の制御が
弱（、十分に実用的な回折効率を得ることが難しいとい
５問題がありた。
、第３図に示すように金属の拡散が深さ方向だけでなく
導波路層平面に平行な横方向にも拡がって進むため、屈
折率変化が鋭い回折格子を得ることができず、十分な回
折効率が得られなかった。また、上記従来技術のうち、
後者のレリーフ形回折格子では、その構造上光の制御が
弱（、十分に実用的な回折効率を得ることが難しいとい
５問題がありた。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、大きな回
折効率が得られ、しかも、光波長選択幅が拡がり、使用
しやすい薄膜導波路型光回折素子を得ることにある０ 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、光回路基板としてのＳ＝ウ
エノ１等の上に、スパッタリング蒸着等で形成されたガ
ラス膜等の光導波路層を設ける。上記光導波路層上にホ
トリソグラフィ等を用いて周期的な凹凸−を有する格子
バタンを描き、上記凹部の５１４７ｍ屈折率が導波路層
と大きく異なる物質をノ４イアススバッタ等で埋込んで
、境界が明確な周期的屈折率変化を有する回折格子を形
成する。上記のような埋込み形構造の回折格子と、する
ことＫより、大きな回折効率が得られ、上記の目的が達
成される。さらに、上記格子の埋込み部の幅および埋込
み部間の間隔を、次第に広くなるように配列した、いわ
ゆるチャープ構造にすることにより、波長選択幅が広い
実用的な回折格子を得ることができる。
折効率が得られ、しかも、光波長選択幅が拡がり、使用
しやすい薄膜導波路型光回折素子を得ることにある０ 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、光回路基板としてのＳ＝ウ
エノ１等の上に、スパッタリング蒸着等で形成されたガ
ラス膜等の光導波路層を設ける。上記光導波路層上にホ
トリソグラフィ等を用いて周期的な凹凸−を有する格子
バタンを描き、上記凹部の５１４７ｍ屈折率が導波路層
と大きく異なる物質をノ４イアススバッタ等で埋込んで
、境界が明確な周期的屈折率変化を有する回折格子を形
成する。上記のような埋込み形構造の回折格子と、する
ことＫより、大きな回折効率が得られ、上記の目的が達
成される。さらに、上記格子の埋込み部の幅および埋込
み部間の間隔を、次第に広くなるように配列した、いわ
ゆるチャープ構造にすることにより、波長選択幅が広い
実用的な回折格子を得ることができる。
第１図に示すようＫ、上記周期的格子バタン状の溝部に
、導波路層との屈折率差が少なくとも０５以上の物質を
埋込んで回折格子２を形成するととＫより、埋込み部２
と光導波路層３との屈折率差が大きくでき、また、埋込
み部の境界が明確になり、急激な屈折率変化をもった回
折格子が形成でき、大きな回折効率が得られる。上記屈
折率差は、０．５未満では回折効率が５０％以下となり
実用的ではない。また、上記回折格子の埋込み部の幅お
よび間隔が第２図に示すように次第に広くなるように配
列・した、いわゆるチャープ構造にすることｋより、た
とえ導波するレーザ光等の波長帯域が多少大がっていて
も、ブラック条件である２ｃ１ｇｉｎθ−ルλ（ｄ：格
子間隔、θ：入射角、反射角、ル：整数、λ：導波光の
波長）が満されるようなレーザ光の波長と、それに対応
する格子間隔の組が各々でき、いずれの波長の光も強く
偏向されることになるので、回折効率が低下せず、波長
選択幅が広い実用的な回折格子を得ることができる。
、導波路層との屈折率差が少なくとも０５以上の物質を
埋込んで回折格子２を形成するととＫより、埋込み部２
と光導波路層３との屈折率差が大きくでき、また、埋込
み部の境界が明確になり、急激な屈折率変化をもった回
折格子が形成でき、大きな回折効率が得られる。上記屈
折率差は、０．５未満では回折効率が５０％以下となり
実用的ではない。また、上記回折格子の埋込み部の幅お
よび間隔が第２図に示すように次第に広くなるように配
列・した、いわゆるチャープ構造にすることｋより、た
とえ導波するレーザ光等の波長帯域が多少大がっていて
も、ブラック条件である２ｃ１ｇｉｎθ−ルλ（ｄ：格
子間隔、θ：入射角、反射角、ル：整数、λ：導波光の
波長）が満されるようなレーザ光の波長と、それに対応
する格子間隔の組が各々でき、いずれの波長の光も強く
偏向されることになるので、回折効率が低下せず、波長
選択幅が広い実用的な回折格子を得ることができる。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明すも第１図は
本発明による薄膜導波路型光回折素子の一実施例の断面
図示す斜視図、第２図は上記実施例においてチャープ状
（間隔が次第に広（なるバタン状）の回折格子を有する
光導波路の断面を示す斜視図である。第１図に示した本
発明の実施例において、基板５としては屈折率５．４の
８＝ウエハな用い、上記基板５上に熱酸化による５＝０
２膜（厚さＣＬ５ｍｍ、屈折率ｔ４６）を形成しバッフ
ァ層４とした。上記５ＬＯ２膜のバッファ層４はその膜
上にスパッタリングで形成した導波路層３（約１μｍ厚
）を通過する光が、基板５＠に漏洩しないために設けた
ものである。上記導波路層３には、コーニング社の７０
５９ガラス（屈折率ｔ５４）を用いている。上記導波路
層３の７０５９ガラスおよびバッファ層４の５＝Ｏｚ膜
に、ホトリソグラフィにより周期的な格子状の凹部を形
成する。さらに、上記凹部にバイアススパッタによるＴ
、、Ｏ，（屈折率２．５ ）の埋込み部２を形成したの
ち、平坦化レジストの塗布とエツチングの工程を経て薄
膜回折素子１を得た。上記の異種材埋込構造による回折
格子は、埋込み部２と光導波層３との屈折率差を０．９
６と大きくすることかでき、また、それぞれの格子の境
界部が明確であるため、急激な屈折率変化が得ら・れ、
回折効率は９０％以上と従来の金属拡散タイプの回折格
子における回折効率４０％以下に比べ、はるかに大きな
回折効果が得られた。
本発明による薄膜導波路型光回折素子の一実施例の断面
図示す斜視図、第２図は上記実施例においてチャープ状
（間隔が次第に広（なるバタン状）の回折格子を有する
光導波路の断面を示す斜視図である。第１図に示した本
発明の実施例において、基板５としては屈折率５．４の
８＝ウエハな用い、上記基板５上に熱酸化による５＝０
２膜（厚さＣＬ５ｍｍ、屈折率ｔ４６）を形成しバッフ
ァ層４とした。上記５ＬＯ２膜のバッファ層４はその膜
上にスパッタリングで形成した導波路層３（約１μｍ厚
）を通過する光が、基板５＠に漏洩しないために設けた
ものである。上記導波路層３には、コーニング社の７０
５９ガラス（屈折率ｔ５４）を用いている。上記導波路
層３の７０５９ガラスおよびバッファ層４の５＝Ｏｚ膜
に、ホトリソグラフィにより周期的な格子状の凹部を形
成する。さらに、上記凹部にバイアススパッタによるＴ
、、Ｏ，（屈折率２．５ ）の埋込み部２を形成したの
ち、平坦化レジストの塗布とエツチングの工程を経て薄
膜回折素子１を得た。上記の異種材埋込構造による回折
格子は、埋込み部２と光導波層３との屈折率差を０．９
６と大きくすることかでき、また、それぞれの格子の境
界部が明確であるため、急激な屈折率変化が得ら・れ、
回折効率は９０％以上と従来の金属拡散タイプの回折格
子における回折効率４０％以下に比べ、はるかに大きな
回折効果が得られた。
また、第２図に示すように回折格子の埋込み部２０幅お
よび埋込み部間の間隔が、次第に広くなるように配列し
た、いわゆるチャープ構造とすることにより、使用した
半導体レーザ光の波長が多少変動しても回折効率が低下
せず、波長選択幅が広い実用的な回折格子を得ることが
できる。
よび埋込み部間の間隔が、次第に広くなるように配列し
た、いわゆるチャープ構造とすることにより、使用した
半導体レーザ光の波長が多少変動しても回折効率が低下
せず、波長選択幅が広い実用的な回折格子を得ることが
できる。
なお、上記の溝に埋込む材料は上記ＴＬＯ２の他に５Ｌ
ｓＮ４（屈折率２．１）などでもよい。また、入射角が
７５°の場合、導波光の波長が０．６５５μｍのとき格
子間隔が０．５μｍ以下、波長が１３μｍのとぎ格子間
隔は、１０μｍ以下であることが必要であリ、格子の本
数はそれぞれ、少なくとも５０本以上は必要であった。
ｓＮ４（屈折率２．１）などでもよい。また、入射角が
７５°の場合、導波光の波長が０．６５５μｍのとき格
子間隔が０．５μｍ以下、波長が１３μｍのとぎ格子間
隔は、１０μｍ以下であることが必要であリ、格子の本
数はそれぞれ、少なくとも５０本以上は必要であった。
上記のように本発明による薄膜導波路型光回折素子は、
基板表面の光導波層中に、溝を周期的に設けて格子を形
成した薄膜導波路型光回折素子において、上記格子の溝
部に、導波層との屈折率差が少なくとも１５以上である
物質を埋込んだことにより、従来品に比べて大きな回折
効率を有する薄膜回折格子が得られ、光デイスク用ピッ
クアップやレーザビームプリンタ用への応用をはじめ、
今後の光集積回路の形成技術に寄与することができる。
基板表面の光導波層中に、溝を周期的に設けて格子を形
成した薄膜導波路型光回折素子において、上記格子の溝
部に、導波層との屈折率差が少なくとも１５以上である
物質を埋込んだことにより、従来品に比べて大きな回折
効率を有する薄膜回折格子が得られ、光デイスク用ピッ
クアップやレーザビームプリンタ用への応用をはじめ、
今後の光集積回路の形成技術に寄与することができる。
第１図は本発明による薄膜導波路型光回折素子の一実施
例の断面を示す斜視図、第２図は上記実施例においてチ
ャープ状（間隔が次第に広くなるバタン状）の回折格子
を有する光導波路の断面を示す斜視図、第５図は従来の
金属拡散形層折率変調回折格子の断面を示す斜視図であ
る。 ２・・・格子（埋込み部）、３・・・光導波路層、５・
・・基板。
例の断面を示す斜視図、第２図は上記実施例においてチ
ャープ状（間隔が次第に広くなるバタン状）の回折格子
を有する光導波路の断面を示す斜視図、第５図は従来の
金属拡散形層折率変調回折格子の断面を示す斜視図であ
る。 ２・・・格子（埋込み部）、３・・・光導波路層、５・
・・基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板表面の光導波層中に、溝を周期的に設けて格子
を形成した薄膜導波路型光回折素子において、上記格子
の溝部に、導波層との屈折率差が少なくとも１５以上で
ある物質を埋込んだことを特徴とする薄膜導波路型光回
折素子。 ２、上記格子は、該格子の間隔と導波光の微小変動波長
とがブラック条件を満し、上記変動波長範囲の短波長か
ら長波長の帯域に対応して、次第に広くなるように配列
したチャープ構造であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載した薄膜導波路型光回折素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25160986A JPS63106605A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 薄膜導波路型光回折素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25160986A JPS63106605A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 薄膜導波路型光回折素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63106605A true JPS63106605A (ja) | 1988-05-11 |
Family
ID=17225361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25160986A Pending JPS63106605A (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 薄膜導波路型光回折素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63106605A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0589268A1 (de) * | 1992-09-17 | 1994-03-30 | Robert Bosch Gmbh | Integriert optische Schaltung mit einer Bragg-Struktur |
| JPH08313743A (ja) * | 1995-05-17 | 1996-11-29 | Nec Corp | 光入出力結合器及びその製造方法 |
| US6115518A (en) * | 1996-08-10 | 2000-09-05 | Nortel Networks Corporation | Optical waveguide Bragg reflection gratings |
| WO2002082134A1 (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-17 | Galian Photonics Inc. | Photonic input/output port |
| WO2003009025A1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Grating in a high index contrast strip or channel waveguide and method of forming the same |
| US6834152B2 (en) | 2001-09-10 | 2004-12-21 | California Institute Of Technology | Strip loaded waveguide with low-index transition layer |
| US6839488B2 (en) | 2001-09-10 | 2005-01-04 | California Institute Of Technology | Tunable resonant cavity based on the field effect in semiconductors |
| US6993236B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-01-31 | Luxtera, Inc. | Polysilicon and silicon dioxide light scatterers for silicon waveguides on five layer substrates |
| US7046894B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-05-16 | Luxtera, Inc. | Polysilicon light scatterers for silicon waveguides |
| US7082235B2 (en) | 2001-09-10 | 2006-07-25 | California Institute Of Technology | Structure and method for coupling light between dissimilar waveguides |
| US8909595B2 (en) | 2001-08-01 | 2014-12-09 | T-System, Inc. | Method for entering, recording, distributing and reporting data |
-
1986
- 1986-10-24 JP JP25160986A patent/JPS63106605A/ja active Pending
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0589268A1 (de) * | 1992-09-17 | 1994-03-30 | Robert Bosch Gmbh | Integriert optische Schaltung mit einer Bragg-Struktur |
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| WO2002082134A1 (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-17 | Galian Photonics Inc. | Photonic input/output port |
| US6788847B2 (en) | 2001-04-05 | 2004-09-07 | Luxtera, Inc. | Photonic input/output port |
| WO2003009025A1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-01-30 | Massachusetts Institute Of Technology | Grating in a high index contrast strip or channel waveguide and method of forming the same |
| US7346238B2 (en) | 2001-07-16 | 2008-03-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Grating into a high index contrast strip or channel waveguide |
| US8909595B2 (en) | 2001-08-01 | 2014-12-09 | T-System, Inc. | Method for entering, recording, distributing and reporting data |
| US6834152B2 (en) | 2001-09-10 | 2004-12-21 | California Institute Of Technology | Strip loaded waveguide with low-index transition layer |
| US6917727B2 (en) | 2001-09-10 | 2005-07-12 | California Institute Of Technology | Strip loaded waveguide integrated with electronics components |
| US6990257B2 (en) | 2001-09-10 | 2006-01-24 | California Institute Of Technology | Electronically biased strip loaded waveguide |
| US6895148B2 (en) | 2001-09-10 | 2005-05-17 | California Institute Of Technology | Modulator based on tunable resonant cavity |
| US6839488B2 (en) | 2001-09-10 | 2005-01-04 | California Institute Of Technology | Tunable resonant cavity based on the field effect in semiconductors |
| US7082235B2 (en) | 2001-09-10 | 2006-07-25 | California Institute Of Technology | Structure and method for coupling light between dissimilar waveguides |
| US7046894B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-05-16 | Luxtera, Inc. | Polysilicon light scatterers for silicon waveguides |
| US7058273B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-06-06 | Luxtera, Inc. | Polysilicon light scatterers for silicon waveguides on five layer substrates |
| US7079742B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-07-18 | Luxtera, Inc. | Light scattering structures formed in lower layers of strip loaded waveguides |
| US7054534B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-05-30 | Luxtera, Inc | Light scattering structures formed in silicon strip loaded waveguides |
| US7082246B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-07-25 | Luxtera, Inc. | Light scattering structures formed in lower layer of strip loaded waveguides |
| US7082245B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-07-25 | Luxtern, Inc. | Light scattering structures formed in upper layer of strip loaded waveguides |
| US7095936B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-08-22 | Luxtera, Inc. | Polysilicon and silicon dioxide light scatterers for silicon waveguides |
| US7251403B1 (en) | 2002-06-24 | 2007-07-31 | Luxtera, Inc. | Light scattering structures formed in silicon waveguides |
| US7054533B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-05-30 | Luxtera, Inc | Light scattering structures formed in upper layers of strip loaded waveguides |
| US6993236B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-01-31 | Luxtera, Inc. | Polysilicon and silicon dioxide light scatterers for silicon waveguides on five layer substrates |
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