JPH02168206A - 屈折率分布結合器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、誘電体、ガラス、半導体を用いた導波型光素
子の光の入出射を高効率で行う屈折率分布結合器に関す
るものである。

［従来技術］ 従来、光素子への光の入出射には、第５図に示すように
光導波路５００を有する基板５１０の端面を研磨して先
導波路５００に直接レンズ等集光手段５２０によって光
を絞り込んで入射する端面結合、第６図に示すようにル
チルプリズム等の導波路より屈折率の高い材料のプリズ
ム５３０を用いて結合を行うプリズム結合、第７図のよ
うに導波路５５０の厚さを徐々に変化させて導波路５５
０と基板５４０の境界で光が一部透過し、基板側へ放射
し、この光量がテーパ５６０先端に進むにつれて増す光
を利用するテーパ結合が用いられた。

［発明が解決しようとする課′ＸＪ］ しかしながら、端面詰合は２〜５Ｊａ程度の光導波路に
廟オーダで外部で位置調整を行なって、ビームの位置合
わせをしなくてはならず、また端面研磨という工程を要
した。また、プリズム結合は比較的容易に結合が実現で
きるものの、プリズムという余分な部品を必要としてコ
ストアップとなった。更に、テーパ導波路においては、
平面テーパ導波路からの出射光はビーム径が大きく、単
一モードの結合には、効率が低かった 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、光素子の先導波路端部の光入出射部に光重合
反応を用いた屈折率分布領域を設けることにより、光素
子の光の入出射を可能とし、且つこのビーム形状を変化
させる自由度を向上させ、光結合を効率良く行なうよう
にしたものである。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の屈折率分布結合器は
光素子と光素子上に形成した光導波路端部において、光
重合反応によって屈折率が変化する領域を備えている。

［作用］ 上記の構成を有する本発明において、導波路を伝搬して
きた光は、導波路の屈折率が徐々に低下するため、導波
光の閉じ込めか弱くなり、伝搬する電界分布が変化し、
この差が屈折率差の小さい基板側へ光を放射する。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の屈折率分布結合器の構成図であり、（
ａ）は斜視図、（ｂ）はＹ軸での端面図である。−例と
してシリコン基板１００上にポリメタメチルアクリレー
ト（以下ＰＭＭＡと略す）とメタメチルアクリレート（
以下ＭＭＡと略す）の混合ｒｒ！１１０３、更にその上
にスチレンとＰＭＭＡの混合層１０５を作成し、この混
合層は第１図Ｘ軸より左側に位置する一定の屈折率領域
１１０と屈折率分布領域１２０から成る。二次元導波路
１１０は混合層１０３の屈折率が１．５９に対して屈折
率１，６０である。屈折率分布領域１２０のＹ軸方向の
長さは６０００ｍで、二次元導波路１１０と、屈折率分
布領域１２０の境界をＹ−０とするとＹ（ｎ）における
屈折率は１．　５９＋０゜０１Ｘ　（−（Ｙ／６０００
）０・５＋１）である。

この導波路の作製法を第２図に従って示す。シリコン基
板１００上にＰＭＭＡとＭＭＡの混合層１０３をスピン
コードによって塗布し、９０℃で加熱して２虜の層を形
成する。更にこの上にＰＭＭＡ、スチレン、ａｃｅｔｏ
ｐｈｅｎｏｎｅ、１゜４−ｄｉｏｘａｎｅを含む溶液を
３虜塗布する。

この溶液は紫外光を照射することで光重合反応を起こし
て第２図（ｂ）のように屈折率が変化する。

このため水銀ランプ１７０の光を照射し、屈折率分布領
域１２０はマスク１６０を移動して照射エネルギーを調
整することで第１図の素子を得る。

この素子から光を出射する様子を第３図で示す。

屈折率分布領域１２０では等価屈折率が徐々に変化する
為、図中に示したように伝搬するビーム形状が変化する
。この変化分のエネルギーは屈折率の近い層１０３側へ
放射される。更に、この例のように、深さ方向に導波路
と接する屈折率が空気側で１、基板側で１．５９と非対
称な導波路では光を閉じ込められなくなるｃｕｔｏｆｆ
が存在し、このｃｕｔｏｆｆで光のエネルギーは全て基
板へ放射される。

以上は光の出射に例をとって示したが、光の性質から入
射でも同様である。更に、屈折率の分布を変えることで
出射光の形状を変えることも可能である。

〔発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、導波路端部に屈折率分布を持たせるもので、これによ
って簡単な構成で自由な光ビームのやりとりが可能とな
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図（ａ）は、本発明が適用された屈折率
分布結合器の斜視図、第１図（ｂ）はその断面図、第２
図（ａ）は、その屈折率分布結合器の作製法を示す説明
図、第２図（ｂ）は、紫外線照射量と屈折率変化の関係
図、第３図は、その屈折率分布結合器から光が出射され
る様子を示す図、第４図は、従来の端面接合の説明図、
第５図は、従来のプリズム結合の説明図、第６図は従来
のテーバ結合の説明図である。 図中、１０３はＰ　Ｍ　Ｍ　Ａ　＋　Ｍ　Ｍ層、１０５
はＰＭ　Ｍ　Ａ＋スチレン層、１１０は導波路領域、１
２０は屈折率分布領域、１６０はマスク、１７０は水銀
ランプである。 第１図（ａ） 第１図（ｂ） 第３ｉ！１ 第４図 ソ 第２図（ｂ） 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光導波路の屈折率分布結合器において、光導波路の
   光の入出射部分に光の露光量に応じて屈折率が変化する
   材料を用いて屈折率分布を生ぜしめたことを特徴とする
   屈折率分布結合器。 ２、請求項１に記載の屈折率変化を生ずる材料において
   光重合反応を用いたことを特徴とする屈折率分布結合器
   。