JPS63182608A - Waveguide type polarized light separating element - Google Patents

Waveguide type polarized light separating element

Info

Publication number
JPS63182608A
JPS63182608A JP62014637A JP1463787A JPS63182608A JP S63182608 A JPS63182608 A JP S63182608A JP 62014637 A JP62014637 A JP 62014637A JP 1463787 A JP1463787 A JP 1463787A JP S63182608 A JPS63182608 A JP S63182608A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
optical
substrate
optical waveguides
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP62014637A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0782132B2 (en
Inventor
Masao Kawachi
河内 正夫
Kaname Jinguji
神宮寺 要
Norio Takato
高戸 範夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP62014637A priority Critical patent/JPH0782132B2/en
Publication of JPS63182608A publication Critical patent/JPS63182608A/en
Publication of JPH0782132B2 publication Critical patent/JPH0782132B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To permit formation of a waveguide type polarized light separating element on a plane substrate by adjusting the double refractive index value distribution of light guides in such a manner that the difference of the curvilinear integrals of the double refractive index values along the two light guides is effectively half the wavelength of the used light. CONSTITUTION:The adjustment is so made by the effect of the stress relieving grooves 7a, 7b provided at the mid-point of the light guides 4, 5 and a thin film heater 8 that the effective optical path lengths of the light guides 4, 5 are equalized with respect to the signal light (TE wave) having an electric field component parallel with the substrate 1 and the difference in the effective path lengths is lambda/2 with respect to signal light (TM wave) having an electric field component perpendicular to the substrate 1. While the TE wave component of the incident signal light on an input port 11 is emitted only to an output port 12a, the TM wave component is emitted only to an output port 11a and functions as the waveguide type polarized light separating element. Formation of the waveguide type polarized light separating element on the plane substrate is thus permitted.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光フアイバ通信や光フアイバセンサ分野等に
おいて、光信号の偏波面分離に用いる導波形偏光分離素
子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a waveguide polarization separation element used for polarization plane separation of optical signals in the fields of optical fiber communications, optical fiber sensors, and the like.

(従来の技術およびその問題点〕 光フアイバ通信等の光産業技術の急速な進展に伴ない、
各種の光回路部品への需要が高まっている。光回路部品
はその形態により(1)バルク形。
(Conventional technology and its problems) With the rapid progress of optical industry technology such as optical fiber communication,
Demand for various optical circuit components is increasing. Optical circuit components are classified into (1) bulk type.

(2)ファイバ形、(3)導波形、の3種類に分類でき
るが、信頼性、生産t’L、小形軽缶性及び機能の集積
可能性等の理由から、平面基板上に構成する導波形のも
のが最有望視されている。
It can be classified into three types: (2) fiber type, and (3) waveguide type. However, for reasons such as reliability, production time, small size and light capacity, and possibility of integrating functions, the fiber type is constructed on a flat substrate. Waveforms are considered the most promising.

導波形光回路部品は、平面幇板上に形成した先導波路を
基本要素として構成されるものである。
A waveguide type optical circuit component is constructed using a guiding waveguide formed on a flat cover plate as a basic element.

中でも、シリコン基板上に作製可能な石英系光導波路は
、そのコア部の断面寸法を通常使用されている石英系光
ファイバに合わせて、単一モード用で5〜10μm程度
、多モード用r:50μm程度に設定することができる
ため、光ファイバとの整合性に優れた実用的な導波形光
回路部品の実現手段として期待されている。(参考文献
:河内正夫「石英系光導波路の微細加工」、応用物理学
会光学懇話会微小光学研究グループ機関誌1986.4
/vol、 NO,2,1)0.33−38) ところで、単一モード光ファイバ通信、特にコヒーレン
ト光通信や単一モード光ファイバセン勺の分野では、信
号光の偏波面の制御が重大な関心事となっている。偏波
面制御の上で基本となる光回路部品として偏光分離素子
を挙げることができるが、従来、石英系単一モード光導
波路の技術分野では有効な偏光分離素子構成手段が知ら
れていなかった。このために多くの長所をもつにもかか
わらず、石英系単一モード光導波路を用いた導波形光回
路部品では、偏光分離作用を外部に設置したグラン・ト
ムソンプリズム等のバルク形光回路部品に頼らざるを得
ず、実用的な光回路部品を提供する上での大きな障害と
なっていた。
Among them, silica-based optical waveguides that can be fabricated on silicon substrates have a core section with a cross-sectional dimension of about 5 to 10 μm for single mode and r: Since it can be set to about 50 μm, it is expected to be a means for realizing practical waveguide optical circuit components with excellent compatibility with optical fibers. (Reference: Masao Kawachi, “Microfabrication of silica-based optical waveguides,” Journal of the Micro-Optics Research Group, Optics Conference, Japan Society of Applied Physics, 1986.4
/vol, NO, 2, 1) 0.33-38) By the way, in the fields of single-mode optical fiber communications, especially coherent optical communications and single-mode optical fiber sensing, control of the plane of polarization of signal light is an important issue. It has become a matter of interest. A polarization splitting element can be cited as a basic optical circuit component for polarization plane control, but until now, effective polarization splitting element configuration means have not been known in the technical field of silica-based single mode optical waveguides. Despite having many advantages for this reason, waveguide optical circuit components using silica-based single mode optical waveguides have a polarization separation effect that cannot be achieved with bulk type optical circuit components such as externally installed Glan-Thompson prisms. This was a major obstacle in providing practical optical circuit components.

本発明は上記の事情に鑑み、複屈折性単一モード光導波
路を用いて平面基板上に導波形光回路部品を実現し、実
用的な導波形光回路部品を提供づ゛ることを目的として
いる。
In view of the above circumstances, the present invention aims to realize a waveguide optical circuit component on a flat substrate using a birefringent single mode optical waveguide, and to provide a practical waveguide optical circuit component. There is.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、基板上において2個の方向性結合器をほぼ等
しい長さの2本の複屈折性単一モード光導波路で連結し
てなるマツハ・ツエンダ形光干渉計を基本構成とし、前
記2本の光導波路に沿った複屈折値の線積分の差が、実
効的に使用光波長の1/2になるように、前記光導波路
の複屈折値分布が調節されていることを特徴とするもの
である。
The present invention has a basic configuration of a Matsuha-Zehnder type optical interferometer in which two directional couplers are connected on a substrate by two birefringent single mode optical waveguides of approximately equal length, and The birefringence value distribution of the optical waveguide is adjusted so that the difference in the line integral of the birefringence value along the optical waveguide is effectively 1/2 of the wavelength of the used light. It is something.

上記の複屈折性単一モード光導波路を、基板上において
クラッド層にコア部が埋設されてなる石英系単一モード
光導波路として、いずれか一方の光導波路に沿って応力
解放溝を形成することにより応力複屈折値分布を調節す
ることが望ましく、さらにいずれか一方の光導波路の上
部に薄膜ヒータを装荷して光路長を微調するように構成
することが望ましい。
The birefringent single-mode optical waveguide described above is formed as a quartz-based single-mode optical waveguide with a core part buried in a cladding layer on a substrate, and a stress release groove is formed along one of the optical waveguides. It is desirable to adjust the stress birefringence value distribution, and it is also desirable to have a configuration in which a thin film heater is loaded on the top of one of the optical waveguides to finely adjust the optical path length.

〔作用〕[Effect]

本発明は、平面基板上に形成した2本の複屈折性単一モ
ード光導波路の複屈折性と、それらの光導波路により構
成されるマツハ・ツエンダ形光干渉計の光位相敏感性と
を組み合わせることにより偏光分離作用を実現するもの
である。
The present invention combines the birefringence of two birefringent single-mode optical waveguides formed on a planar substrate and the optical phase sensitivity of a Matsuha-Zehnder type optical interferometer composed of these optical waveguides. This achieves the polarization separation effect.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1図ないし第4図を参照して、本発明の一実施
例を説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図は本発明の一実施例の構成を説明する図であって
、(a)は平面図、(b)は(a)における線分AA’
に沿った拡大断面図である。図中符号1はシリコン基板
、2,3は結合率50%の方向性結合器(3dBカプラ
)、4.5は方向性結合器2゜3を結合してマツハ・ツ
エンダ形光干渉計を構成するための石英系単一モード光
導波路、6は石英系ガラスクラッド層、7a、7bは応
力複屈折制御部としての応力解放溝、8は位相制御器と
しての薄膜ヒータ、11.12は入力ポート、11a。
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view, and (b) is a line segment AA' in (a).
FIG. In the figure, reference numeral 1 is a silicon substrate, 2 and 3 are directional couplers (3dB couplers) with a coupling rate of 50%, and 4.5 is a directional coupler 2°3 that is combined to form a Matsuha-Zehnder type optical interferometer. 6 is a silica-based glass cladding layer, 7a and 7b are stress release grooves as stress birefringence control parts, 8 is a thin film heater as a phase controller, 11.12 is an input port , 11a.

12aは出力ポートである。12a is an output port.

上記の光導波路4,5は、クラッド層6にコア部が埋設
されることによって形成されており、コア部の断面寸法
は10μm程度、クラッド層6の厚みは50μTrL8
!度であり、またシリコ、ン基板1の厚みは0.4〜1
#程度である。
The optical waveguides 4 and 5 described above are formed by embedding a core part in a cladding layer 6, and the cross-sectional dimension of the core part is about 10 μm, and the thickness of the cladding layer 6 is 50 μTrL8.
! The silicon substrate 1 has a thickness of 0.4 to 1
It is about #.

方向性結合器2,3は、2本の光導波路4.5を数μm
の間隔にまで接近させて平行に数厘長にわたって配置し
たものであり、方向性結合器2の左端と入力ポート11
,12、および方向性結合器3の右端と出力ポート11
a、12aとは、それぞれ上記の光導波路4,5によっ
て連結されている。
The directional couplers 2 and 3 connect the two optical waveguides 4.5 by several μm.
The left end of the directional coupler 2 and the input port 11 are arranged parallel to each other over a length of several inches.
, 12, and the right end of the directional coupler 3 and the output port 11
a and 12a are connected by the above-mentioned optical waveguides 4 and 5, respectively.

入力ポート11から入射した信号光は、方向性結合器2
の作用で光導波路4,5へ2等分されて分配される。方
向性結合器2.3を連結して光干渉計構成とする光導波
M4,5が同一構造でありかつそれらの光路長L+ 、
12が等しい場合には光導波路4,5を伝揺してきた信
号光は、方向性結合器3の作用でづべて出力ポート12
aに出射されることが知られている。また、Ll、!−
2が信号光の波長λの半分すなわちλ/2だけ異なる場
合には、信号光は逆に出力ポート11aに出射されるこ
とが知られている。
The signal light incident from the input port 11 is sent to the directional coupler 2
The light is divided into two equal parts and distributed to the optical waveguides 4 and 5 by this action. The optical waveguides M4 and 5, which are connected to the directional coupler 2.3 to form an optical interferometer configuration, have the same structure and have an optical path length L+,
12 are equal, the signal light that has propagated through the optical waveguides 4 and 5 is directed to the output port 12 by the action of the directional coupler 3.
It is known that the radiation is emitted at a. Also, Ll! −
It is known that when the wavelengths λ and 2 differ by half the wavelength λ of the signal light, that is, λ/2, the signal light is conversely emitted to the output port 11a.

そこで、本実施例では光導波路4,5の途中に設けた応
力解放溝7a、7bと薄膜ヒータ8の作用により、基板
1に平行な電界成分をもつ信号光(TE波)に対しては
光導波路4,5の実効的な光路長が等しくなり、かつ基
板1に垂直な電界成分をもつ信号光(TM波)に対して
は実効的な光路長差がλ/2になるように調整されてい
る。このように調整された条件下では、入力ボート11
に入射した信号光のTE波成分は出力ポート12aのみ
に出射すれるのに対し、TM波成分は出力ポート11a
のみに出射されることになり、本実施例は導波形偏光分
離素子として機能する。すなわち、本実施例では、石英
系単一モード先導波路の複屈折性とマツハ・ツエンダ形
光干渉計の位相敏感性とを組み合わせることによって、
目的とする偏光分離作用が実現されている。
Therefore, in this embodiment, the stress release grooves 7a and 7b provided in the middle of the optical waveguides 4 and 5 and the action of the thin film heater 8 prevent the signal light (TE wave) having an electric field component parallel to the substrate 1 from being guided. The effective optical path lengths of the wave paths 4 and 5 are adjusted to be equal, and for signal light (TM wave) having an electric field component perpendicular to the substrate 1, the effective optical path length difference is adjusted to λ/2. ing. Under these adjusted conditions, the input boat 11
The TE wave component of the input signal light is output only to the output port 12a, whereas the TM wave component is output to the output port 11a.
This embodiment functions as a waveguide polarization splitting element. That is, in this example, by combining the birefringence of the silica-based single mode leading waveguide and the phase sensitivity of the Matsuha-Zehnder type optical interferometer,
The desired polarization separation effect has been achieved.

次に、本実施例の導波形偏光分離素子のより具体的な構
成を、第21M (a)〜(e)によりその作製工程を
説明しながら、より詳細に説明する。
Next, a more specific configuration of the waveguide polarization splitting element of this example will be explained in more detail while explaining the manufacturing process using No. 21M (a) to (e).

まず(a)に示すように、シリコン基板1上に、Sj 
CR4やTL C9aを出発原料ガスとし、公知の火炎
加水分解反応を利用したガラス膜堆積法により、下部ク
ラッド層21およびコア層22を順次堆積する。すなわ
ち下部クラッド層21は5j02で構成され、コア層2
2は屈折率制御用ドーパントとしてTL02が微量添加
された5102で構成されている。次に、(11)に示
すように、コア層22の不要部分を反応性イオンエツチ
ングにより除去して、光導波路4,5を構成するリッジ
状のコア部を形成し、続いて(C)に示すように、それ
らのコア部を覆うように上部クラッド層23を再び火炎
加水分解反応を利用したガラス膜堆積法により堆積し、
下部クラッド層21と合わせてクラッド層6とする。こ
れにより光導波路4,5が形成される。
First, as shown in (a), Sj
The lower cladding layer 21 and the core layer 22 are sequentially deposited using CR4 or TL C9a as a starting material gas by a known glass film deposition method using a flame hydrolysis reaction. That is, the lower cladding layer 21 is composed of 5j02, and the core layer 2
2 is composed of 5102 to which a small amount of TL02 is added as a dopant for controlling the refractive index. Next, as shown in (11), unnecessary portions of the core layer 22 are removed by reactive ion etching to form ridge-shaped core portions that constitute the optical waveguides 4 and 5, and then in (C). As shown, the upper cladding layer 23 is deposited again to cover the core portions by the glass film deposition method using flame hydrolysis reaction,
Together with the lower cladding layer 21, the cladding layer 6 is formed. As a result, optical waveguides 4 and 5 are formed.

第2図(C)の状態では、光導波路4,5のコア部には
、シリコン基板1と石英系ガラスとの熱膨張係数差によ
り強い水平方向の圧縮応力が作用し、So〜4X10’
程度の応力複屈折性を呈している。ここでBoは、TM
波が感じる実効的屈折率とTE波が感じる実効的屈折率
との差である。しかし、(C)の状態では、方向性結合
器2,3を連結する2本の光導波路4,5の光路長は等
しく設定されているので、光導波路4,5の複屈折性に
もかかわらず光導波路4,5の光路長差に偏波方向依存
性は生ぜず、したがってこの状態のままでは偏光分離作
用は生じることがない。
In the state shown in FIG. 2(C), a strong horizontal compressive stress acts on the core portions of the optical waveguides 4 and 5 due to the difference in thermal expansion coefficient between the silicon substrate 1 and the silica glass.
It exhibits a certain degree of stress birefringence. Here, Bo is TM
It is the difference between the effective refractive index perceived by waves and the effective refractive index perceived by TE waves. However, in state (C), the optical path lengths of the two optical waveguides 4 and 5 that connect the directional couplers 2 and 3 are set equal, so despite the birefringence of the optical waveguides 4 and 5, First, there is no polarization direction dependence in the optical path length difference between the optical waveguides 4 and 5, and therefore no polarization separation effect occurs in this state.

そこで、(d)に示すように一方の光導波路4のコア部
の両側に、応力複屈折制御部として、基板1からの圧縮
応力を一部解放する応力解放溝7a。
Therefore, as shown in (d), stress release grooves 7a are provided on both sides of the core portion of one optical waveguide 4 as a stress birefringence control portion to partially release the compressive stress from the substrate 1.

7bを、第1図(a)に示すようにコア部に沿って長さ
Jだけ形成する。
7b is formed along the core portion by a length J as shown in FIG. 1(a).

第3図は、応力解放溝7a、7bにより規定されたリッ
ジ状のクラッド層6の幅Wと、正規化された複屈折値B
 / B oとの関係を示したものである。第3図は、
有限要素法による応力分布解析績果に基づいて算出した
もので、実験結果とも良い一致が得られている。第3図
に示されるように、例えばW# 200μmの場合には
B/Bo#0゜5であるから、応力解放溝7a、7bを
形成したことによる複屈折変化ΔBは、ΔB勾BBo兵
2X10’となり、応力解放溝7a、7bの長さJをΔ
B・J−λ/2になるよう、すなわち、使用光波長λ−
1,3μmの場合において、J−3゜3 mmになるよ
うに設定しておくと、光導波路4゜5の光路長差に偏光
方向に依存するλ/2の変化を与えることが可能となる
FIG. 3 shows the width W of the ridge-shaped cladding layer 6 defined by the stress release grooves 7a and 7b and the normalized birefringence value B.
/ This shows the relationship with B o. Figure 3 shows
It was calculated based on stress distribution analysis results using the finite element method, and good agreement with experimental results was obtained. As shown in FIG. 3, for example, when W# is 200 μm, B/Bo# is 0°5, so the birefringence change ΔB due to the formation of the stress release grooves 7a and 7b is ΔB ', and the length J of the stress release grooves 7a and 7b is Δ
B・J−λ/2, that is, the optical wavelength used is λ−
In the case of 1.3 μm, if it is set to J-3゜3 mm, it becomes possible to give the optical path length difference of the optical waveguide 4゜5 a change of λ/2 that depends on the polarization direction. .

次に、第2図(e)に示ずようにλ/2の偏光依存性を
保持しつつ、等方的(偏光依存性なく)に光路長を微調
して出力ポート11a、12aへの偏光の分離性を調節
するための薄膜ヒータ8を光導波路5上に設置プで、偏
光分離素子の作製工程が終了する。薄膜ヒータ8は、ニ
クロム金属膜を50μm幅、5mm長程度にわたって蒸
着したもので、いわゆる熱光学効果により光導波路5の
光路長を等方的に微調するものである。
Next, as shown in FIG. 2(e), while maintaining the polarization dependence of λ/2, the optical path length is finely adjusted isotropically (without polarization dependence) to direct the polarized light to the output ports 11a and 12a. A thin film heater 8 is installed on the optical waveguide 5 to adjust the separation property of the polarized light beam splitter, and the manufacturing process of the polarization splitting element is completed. The thin film heater 8 is a nichrome metal film deposited over a width of about 50 μm and a length of about 5 mm, and is used to finely adjust the optical path length of the optical waveguide 5 isotropically by a so-called thermo-optic effect.

なお、この薄膜ヒータ8は省略することもできるが、一
般的には第2図の作製工程を経ることにより光導波路の
光路長が波長オーダー変化してしまうことが多いので、
簿膜ヒータ8を設置しておくことが望ましい。
Note that this thin film heater 8 can be omitted, but generally, the optical path length of the optical waveguide often changes by the wavelength order by going through the manufacturing process shown in FIG.
It is desirable to install a membrane heater 8 in advance.

第4図は、以上の工程と設定条件により作製された偏光
分離素子の偏光分離特性を示すもので、出力ポート11
a、12aから出射される信号光のTM酸成分TE酸成
分比率を薄膜ヒータ8の消費電力PHの関数として示し
たものである。入力ポート11にはTM酸成分TE酸成
分1対1にもつ円偏光を入射している。第4図に示され
るように、PH=0.2ワツトにおいて出力ポート11
aにTE波のみが出射し、出力ポート12a1.:TM
波のみが出射する位相整合状態が達成され、良好な偏光
分離素子としての機能が得られている。
Figure 4 shows the polarization separation characteristics of the polarization separation element manufactured by the above steps and setting conditions.
The ratio of the TM acid component to the TE acid component of the signal light emitted from a and 12a is shown as a function of the power consumption PH of the thin film heater 8. The input port 11 receives circularly polarized light having a 1:1 ratio of TM acid component to TE acid component. As shown in FIG. 4, at PH=0.2 Watts, the output port 11
Only the TE wave is emitted to output port 12a1.a. :TM
A phase-matched state in which only waves are emitted is achieved, and a good function as a polarization separation element is obtained.

またPH=0.7ワツトにおいても良好な偏光分離機能
が得られているが、TE波とTM波の出力ポートは上記
の場合と逆転している。これは、PH=0.2ワツトと
PII=0.7ワツトでは、光路長がλ/2変化してい
ることに対応している。
A good polarization separation function is also obtained at PH=0.7 Watts, but the output ports for the TE wave and TM wave are reversed from those in the above case. This corresponds to the fact that the optical path length changes by λ/2 between PH=0.2 Watt and PII=0.7 Watt.

このように薄膜ヒータ8は、熱光学効果を利用して、偏
光分離に関しての一種のスイッチとしての役割を果たす
こともできる。
In this way, the thin film heater 8 can also function as a kind of switch regarding polarization separation by utilizing the thermo-optic effect.

なお、上記の実施例においては、ΔB−J=λ/2とな
るように設定したが、一般に、ΔB−J−(N+l/2
)λ(Nは整数)、としても同様な偏光分離作用が得ら
れる。しかし、Nをあまり太きく(INI>5)とると
、マツハ・ツエンダ形光干渉計の非対称性が強くなり、
非対称性マツハ・ツエンダ形光干渉計に特有の波長依存
性が強くなり、偏光分離素子として動作可能な波長帯域
が狭くなるので望ましくない。
In addition, in the above embodiment, it was set so that ΔB-J=λ/2, but in general, ΔB-J-(N+l/2
)λ (N is an integer), a similar polarization separation effect can be obtained. However, if N is set too large (INI>5), the asymmetry of the Matsuha-Zenda type optical interferometer becomes strong.
This is undesirable because the wavelength dependence characteristic of the asymmetric Matsuhaka-Zehnder type optical interferometer becomes strong, and the wavelength band in which it can operate as a polarization separation element becomes narrow.

また、上記実施例では、光導波路4に応力複屈折制御部
としての応力解放溝7a、7bを設けたが、より一般的
な記述をすると、複屈折値の光導波路4に沿った線積分
値(積分範囲は2個の方向性結合器間)と、光導波路5
に沿った線積分値の差が実効的にλ/2になれば良いの
であるから、応力解放溝7a、7bの位置、形状等はよ
り任意に選んで支障がない。例えば応力解放溝7a、7
bを光導波路5側に設けても支障がないことはもちろん
である。
Further, in the above embodiment, the stress release grooves 7a and 7b were provided in the optical waveguide 4 as stress birefringence control parts, but in a more general description, the line integral value of the birefringence value along the optical waveguide 4 (integration range is between two directional couplers) and optical waveguide 5
Since it is sufficient that the difference in the line integral values along the line is effectively λ/2, the positions, shapes, etc. of the stress release grooves 7a and 7b can be selected arbitrarily without any problem. For example, stress release grooves 7a, 7
Of course, there is no problem even if b is provided on the optical waveguide 5 side.

また、応力複屈折制御部としては、上記の実施例で用い
た応力解放溝78,7bの他に、適当な材料(応力付与
部)を光導波路のコア部近傍に装荷する方法や、外力に
よる圧縮応力を局所的に印加する等の方法を採用するこ
ともできる。
In addition to the stress release grooves 78 and 7b used in the above embodiments, the stress birefringence control section may be formed by loading an appropriate material (stress applying section) near the core of the optical waveguide, or by using an external force. It is also possible to adopt a method such as applying compressive stress locally.

また、上記実施例においては薄膜ヒータ8を光導波路5
の上部に設けたが、薄膜ヒータ8を光導波路4の上部に
移設しても、光路長差の微調は相対的なものであるから
、適当なヒータ駆動条件で偏光分離作用を得ることがで
きる。
Further, in the above embodiment, the thin film heater 8 is connected to the optical waveguide 5.
However, even if the thin film heater 8 is moved to the top of the optical waveguide 4, the fine adjustment of the optical path length difference is relative, so a polarization separation effect can be obtained under appropriate heater driving conditions. .

さらに、位相制御器として上記実施例では薄膜ヒータ8
を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば光導波路の一部に狭い空隙を設け、空隙をエツチ
ング技術によりトリミングし、所定の位相整合条件に合
わせる等の方法を採用することもできる。
Furthermore, in the above embodiment, a thin film heater 8 is used as a phase controller.
was used, but the present invention is not limited to this,
For example, a method may be adopted in which a narrow gap is provided in a part of the optical waveguide and the gap is trimmed by an etching technique to meet a predetermined phase matching condition.

また、本発明は、シリコン基板上の石英系単一モード光
導波路に限らず、他材料系の単一モード光導波路にも同
様に適用することが可能である。
Further, the present invention is not limited to a quartz-based single-mode optical waveguide on a silicon substrate, but can be similarly applied to single-mode optical waveguides made of other materials.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、2本の
光導波路に沿った複屈折値の線積分の差が実効的に使用
光波長の1/2になるように調節したので、複屈折性単
一モード光導波路を用いて平面基板上に導波形偏光分離
素子を実現することができ、光通信や光フアイバセンサ
分野における偏光制御用の各種の光回路部品を小形、軽
量かつ安価に提供する上で利点が大である。また平面基
板上に集積可能という長所を生かして、多機能な光導波
回路や光集積回路を構成できる利点もある。
As described above in detail, according to the present invention, the difference in line integrals of birefringence values along the two optical waveguides is adjusted so that it is effectively 1/2 of the wavelength of the used light. A waveguide polarization separation element can be realized on a flat substrate using a birefringent single mode optical waveguide, making various optical circuit components for polarization control in the fields of optical communications and optical fiber sensors small, lightweight, and inexpensive. It has great advantages in providing Another advantage is that multifunctional optical waveguide circuits and optical integrated circuits can be constructed by taking advantage of the fact that it can be integrated on a flat substrate.

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

第1図ないし第4図は本発明の一実施例を説明するため
の図である。第1図はこの実施例の構成説明図であって
、このうち(a)は平面図、(b)は拡大断面図、第2
図(a)〜(e)は、この実施例の作製工程を工程順に
説明するための図、第3図は有限要素法による複屈折値
予想図、第4図はこの実施例の動作説明図である。 1・・・シリコン基板、2,3・・・方向性結合器、4
゜5・・・光導波路、6・・・クラッド層、7a、7b
・・・応力解放溝、8・・・薄膜ヒータ。
1 to 4 are diagrams for explaining one embodiment of the present invention. FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of this embodiment, in which (a) is a plan view, (b) is an enlarged sectional view, and the second
Figures (a) to (e) are diagrams for explaining the manufacturing process of this example in order of process, Figure 3 is a diagram of predicted birefringence value by finite element method, and Figure 4 is a diagram explaining the operation of this example. It is. 1... Silicon substrate, 2, 3... Directional coupler, 4
゜5... Optical waveguide, 6... Clad layer, 7a, 7b
... Stress release groove, 8... Thin film heater.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板上において2個の方向性結合器をほぼ等しい長
さの2本の複屈折性単一モード光導波路で連結してなる
マツハ・ツエンダ形光干渉計を基本構成とし、前記2本
の光導波路に沿った複屈折値の線積分の差が、実効的に
使用光波長の1/2になるように、前記光導波路の複屈
折値分布が調節されていることを特徴とする導波形偏光
分離素子。 2、前記2本の複屈折性単一モード光導波路は、基板上
においてクラッド層にコア部が埋設されてなる石英系単
一モード光導波路であり、いずれか一方の光導波路のコ
ア部に沿ってクラッド層の一部に応力解放溝が形成され
ていて、基板と光導波路との熱膨張係数差に起因する光
導波路の応力複屈折値分布が調節されていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の導波形偏光分離素子
。 3、前記2本の複屈折性単一モード光導波路の少なくと
も一方に、光路長を微調するための薄膜ヒータがさらに
装荷されていることを特徴とする特許請求の範囲第2項
記載の導波形偏光分離素子。
[Claims] 1. Basic configuration of a Matsuha-Zehnder type optical interferometer in which two directional couplers are connected on a substrate by two birefringent single-mode optical waveguides of approximately equal length. and the birefringence value distribution of the optical waveguide is adjusted so that the difference in the line integral of the birefringence value along the two optical waveguides is effectively 1/2 of the wavelength of the used light. A waveguide polarization separation element characterized by: 2. The two birefringent single-mode optical waveguides are silica-based single-mode optical waveguides whose core portions are buried in a cladding layer on the substrate, and the two birefringent single-mode optical waveguides are quartz-based single-mode optical waveguides whose core portions are buried in a cladding layer on the substrate. A stress release groove is formed in a part of the cladding layer, and the stress birefringence value distribution of the optical waveguide caused by the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the optical waveguide is adjusted. The waveguide polarization splitting element according to item 1. 3. The waveguide according to claim 2, wherein at least one of the two birefringent single mode optical waveguides is further loaded with a thin film heater for finely adjusting the optical path length. Polarization separation element.
JP62014637A 1987-01-24 1987-01-24 Waveguide polarization splitter Expired - Lifetime JPH0782132B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62014637A JPH0782132B2 (en) 1987-01-24 1987-01-24 Waveguide polarization splitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62014637A JPH0782132B2 (en) 1987-01-24 1987-01-24 Waveguide polarization splitter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63182608A true JPS63182608A (en) 1988-07-27
JPH0782132B2 JPH0782132B2 (en) 1995-09-06

Family

ID=11866709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62014637A Expired - Lifetime JPH0782132B2 (en) 1987-01-24 1987-01-24 Waveguide polarization splitter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0782132B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6823094B2 (en) 2001-01-26 2004-11-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Interferometer and its fabrication method
US6847772B2 (en) 2002-02-14 2005-01-25 Fujitsu Limited Planar optical waveguide device
JP2006065133A (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Chiba Univ Semiconductor element
JP2017173022A (en) * 2016-03-22 2017-09-28 シチズンファインデバイス株式会社 Optical probe current sensor and optical probe current sensor device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5630116A (en) * 1979-08-21 1981-03-26 Nec Corp Photo function switch
JPS6180109A (en) * 1984-09-26 1986-04-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical multiplexer and demultiplexer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5630116A (en) * 1979-08-21 1981-03-26 Nec Corp Photo function switch
JPS6180109A (en) * 1984-09-26 1986-04-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical multiplexer and demultiplexer

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6823094B2 (en) 2001-01-26 2004-11-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Interferometer and its fabrication method
EP1936322A2 (en) 2001-01-26 2008-06-25 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Interfermeter and its fabrication method
US6847772B2 (en) 2002-02-14 2005-01-25 Fujitsu Limited Planar optical waveguide device
JP2006065133A (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Chiba Univ Semiconductor element
JP2017173022A (en) * 2016-03-22 2017-09-28 シチズンファインデバイス株式会社 Optical probe current sensor and optical probe current sensor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0782132B2 (en) 1995-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4781424A (en) Single mode channel optical waveguide with a stress-induced birefringence control region
US4904037A (en) Waveguide type optical device with thermal compensation layers
US5418868A (en) Thermally activated optical switch
US7505640B2 (en) Integrated optics polarization beam splitter using form birefringence
US4998793A (en) Adiabatic polarization manipulating device
EP0618464B1 (en) Polarization splitter
US6240221B1 (en) Integrated optical mach zehnder structures
JP2002221630A (en) Interferometer optical circuit and method of manufacturing the same
CN100437212C (en) Waveguide type variable light attenuator
CN113534504A (en) A method and device for electrically controllable polarization beam splitting based on thin-film lithium niobate
JPS62183406A (en) Waveguide type optical interferometer
JPS63147145A (en) Waveguide type mach-zehnder interferometer
JP2007065645A (en) Waveguide-type thermo-optic phase shifter and its optical circuit
JPH05313109A (en) Waveguide type polarization controller
EP1259855A1 (en) Optical device
JPS63182608A (en) Waveguide type polarized light separating element
JPH0534525A (en) Optical circuit
US6819859B2 (en) Planar lightwave circuit type variable optical attenuator
TW200405048A (en) Polarization-insensitive planar lightwave circuits and method for fabricating the same
JP2625289B2 (en) Waveguide type optical branching device
Takato et al. Silica-based single-mode guided-wave devices
JPH0561077A (en) Waveguide type optical switch
JPH0660803B2 (en) Matsu Ha Tsuender-type optical interferometer
JPH02232631A (en) Waveguide type optical switch
JPS6236608A (en) Waveguide type mode splitter

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term