JPS63157109A - 光導波路及びその形成方法 - Google Patents
光導波路及びその形成方法Info
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- JPS63157109A JPS63157109A JP61302823A JP30282386A JPS63157109A JP S63157109 A JPS63157109 A JP S63157109A JP 61302823 A JP61302823 A JP 61302823A JP 30282386 A JP30282386 A JP 30282386A JP S63157109 A JPS63157109 A JP S63157109A
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- Japan
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- waveguide
- optical
- refractive index
- diffusion
- optical waveguide
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- 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
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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】
〔概 要〕
電気光学結晶基板上に小さな曲率半径の光導波路を形成
する方法として、先導波路形成予定位置の外周側に熱拡
散により屈折率の小さな略平行に湾曲した領域を形成し
、この屈折率勾配上に従来と同様に熱拡散により光導波
路を形成することにより、導波路湾曲部の内外周の線路
長の差を屈折率差で吸収する。
する方法として、先導波路形成予定位置の外周側に熱拡
散により屈折率の小さな略平行に湾曲した領域を形成し
、この屈折率勾配上に従来と同様に熱拡散により光導波
路を形成することにより、導波路湾曲部の内外周の線路
長の差を屈折率差で吸収する。
本発明は電気光学結晶基板上に小さな曲率半径の光導波
路を形成する方法に関する。
路を形成する方法に関する。
光導波路としては、
■ 透明石英をコア（芯）とし、これよりも低屈折率の
ガラスをクラフト（鞘）とする光フアイバケーブル（光
伝送繊維）、 ■ 屈折率の異なる透明なポリマー（高分子有機化合物
）をコアとクラッドに使用したプラスチック光フアイバ
ケーブル、 ■ 光学軸を表面に含む透明な電気光学結晶基板上に金
属を拡散させて基板よりも屈折率の高い線路を形成した
光導波路、あるいは、■ ガラス基板上に金属膜よりな
る線路を形成した後、溶融塩中に浸漬してイオン交換を
行って得た基板より高屈折率の光導波路、 などがある。
ガラスをクラフト（鞘）とする光フアイバケーブル（光
伝送繊維）、 ■ 屈折率の異なる透明なポリマー（高分子有機化合物
）をコアとクラッドに使用したプラスチック光フアイバ
ケーブル、 ■ 光学軸を表面に含む透明な電気光学結晶基板上に金
属を拡散させて基板よりも屈折率の高い線路を形成した
光導波路、あるいは、■ ガラス基板上に金属膜よりな
る線路を形成した後、溶融塩中に浸漬してイオン交換を
行って得た基板より高屈折率の光導波路、 などがある。
ここで、光通信に使用する導波路としては主として■の
光フアイバケーブルが用いられ、光スィッチ、偏光分離
素子、レンズなどの光学素子と組み合わせて使用されて
いる。
光フアイバケーブルが用いられ、光スィッチ、偏光分離
素子、レンズなどの光学素子と組み合わせて使用されて
いる。
然し、これらの導波路と光学素子とは個別に形成されて
いるために相互の微細な位置合わせを必要とし、ミスマ
ツチングによる損失増加が避けられないだけでなく調整
のための工数増のため高価につく。
いるために相互の微細な位置合わせを必要とし、ミスマ
ツチングによる損失増加が避けられないだけでなく調整
のための工数増のため高価につく。
これを避けるために導波路と光学素子とを集積し、一体
化した光回路素子が実用化されている。
化した光回路素子が実用化されている。
一般に光回路素子はニオブ酸（ＬｉＮｂＯｚ）やタンタ
ル酸リチウム（ＬｉＴａＯ：＋）のように透明な一軸性
結晶基板を用いて作られる。ＬｉＮｂ０ｉは特に電気光
学効果が大きいので光回路素子の基板として優れている
。
ル酸リチウム（ＬｉＴａＯ：＋）のように透明な一軸性
結晶基板を用いて作られる。ＬｉＮｂ０ｉは特に電気光
学効果が大きいので光回路素子の基板として優れている
。
ＬｉＮｂＯ３を基板として用い、この上に複数の光学素
子を形成し、集積化することが行われている。
子を形成し、集積化することが行われている。
この場合、集積化して形成されるスイッチなどの光学素
子を相互に接続するための光導波路は接続長を短くする
ために光学素子まで湾曲してパターン形成する必要があ
る。
子を相互に接続するための光導波路は接続長を短くする
ために光学素子まで湾曲してパターン形成する必要があ
る。
然し、低損失の伝送を行うには一定値以上の曲率半径が
必要であり、曲率半径が少ない場合には光は導波路外に
逸出するために損失が異常に増加すると云う問題がある
。
必要であり、曲率半径が少ない場合には光は導波路外に
逸出するために損失が異常に増加すると云う問題がある
。
また、曲がり導波路の形成法として全反射を用いて行う
方法があるが、この場合にも反射面での散乱などにより
損失が大きくなる。
方法があるが、この場合にも反射面での散乱などにより
損失が大きくなる。
これらのことから光を低損失で伝送するには先導波路の
曲率半径を３０〜４０ｔ１に保つことが必要で、そのた
め集積度の向上には限界があった。
曲率半径を３０〜４０ｔ１に保つことが必要で、そのた
め集積度の向上には限界があった。
以上記したようにＬｉＮｂ０ｚ基板上に集積して形成し
である光学素子と結線する導波路は湾曲して形成するこ
とが必要であるが、低損失で光を伝送するには曲率半径
に制限があり、そのために充分な集積化が行えないこと
が問題である。
である光学素子と結線する導波路は湾曲して形成するこ
とが必要であるが、低損失で光を伝送するには曲率半径
に制限があり、そのために充分な集積化が行えないこと
が問題である。
上記の問題は電気光学結晶基板上に湾曲部を有する導波
路を拡散により形成するに際し、該湾曲部の外周沿いに
これと略平行に基板の屈折率を低下せしめる第２の拡散
パターン領域を形成することにより解決することができ
る。
路を拡散により形成するに際し、該湾曲部の外周沿いに
これと略平行に基板の屈折率を低下せしめる第２の拡散
パターン領域を形成することにより解決することができ
る。
〔作 用］
本発明は基板上の先導波路の湾曲部の外周に屈折率の低
い第２の拡散パターン領域を形成して屈折率勾配をもた
せ、これにより湾曲部の外周部では光導波路との屈折率
差が大きくなり、そのため光の導波路からの逸出を防ぐ
ものである。
い第２の拡散パターン領域を形成して屈折率勾配をもた
せ、これにより湾曲部の外周部では光導波路との屈折率
差が大きくなり、そのため光の導波路からの逸出を防ぐ
ものである。
第１図、第２図は本発明の一実施例を示すものでＬｉＮ
ｂＯ３基板３上に第１のチタン（Ｔｉ）金属パターン４
を形成して熱拡散を行い、光導波路５を形成する第１の
拡散領域を形成する。
ｂＯ３基板３上に第１のチタン（Ｔｉ）金属パターン４
を形成して熱拡散を行い、光導波路５を形成する第１の
拡散領域を形成する。
次に、このようにして生じた光導波路５の湾曲部外周に
第２の酸化マグネシウム（Ｍｇ０）金属パターン７を形
成して熱拡散を行い、第２の拡散領域８を形成するもの
である。
第２の酸化マグネシウム（Ｍｇ０）金属パターン７を形
成して熱拡散を行い、第２の拡散領域８を形成するもの
である。
第３図は第１の拡散領域の形成を具体的に説明する断面
図（Ａ）と熱拡散により生じた屈折率プロフィルＣＢ）
であって、第１のＴｉ金属パターン４を熱処理するとＴ
ｉ イオンが破線に示すように拡散して第１の拡散領域
５ （先導波路）ができ、同図（Ｂ）に示すような屈折
率プロフィルができあがる。
図（Ａ）と熱拡散により生じた屈折率プロフィルＣＢ）
であって、第１のＴｉ金属パターン４を熱処理するとＴ
ｉ イオンが破線に示すように拡散して第１の拡散領域
５ （先導波路）ができ、同図（Ｂ）に示すような屈折
率プロフィルができあがる。
そしてこの両側に屈折率の勾配９が現れる。本発明は第
４図に示すように、この勾配９の外周側位置に第２のＭ
ｇｏ金属金属パターン膜け、これを熱拡散させることに
より第２の拡散領域８を形成するものである。
４図に示すように、この勾配９の外周側位置に第２のＭ
ｇｏ金属金属パターン膜け、これを熱拡散させることに
より第２の拡散領域８を形成するものである。
即ち、金属原子は金属パターンを中心として放射線状に
拡散しこの原子濃度は拡がるに従って減少するので、光
導波路形成領域５の下には屈折率の濃度勾配が生じてい
る。
拡散しこの原子濃度は拡がるに従って減少するので、光
導波路形成領域５の下には屈折率の濃度勾配が生じてい
る。
この領域５上に金属膜からなる第２の拡散パタ−ン７を
形成してこれを熱拡散させて図に示すように局部的に屈
折率の低い拡散領域８を作ると、湾曲している光導波路
５の外周部は屈折率差が大きくなり、その結果先導波路
５からの光の逸出を抑制することが可能となる。
形成してこれを熱拡散させて図に示すように局部的に屈
折率の低い拡散領域８を作ると、湾曲している光導波路
５の外周部は屈折率差が大きくなり、その結果先導波路
５からの光の逸出を抑制することが可能となる。
つまり、本発明は屈折率勾配のある先導波路領域の外周
に更に低屈折率の第２拡ｒ４Ｉ１．領域を形成して屈折
率の濃度勾配をなるべく大きくすることにより光を閉じ
込めるものである。
に更に低屈折率の第２拡ｒ４Ｉ１．領域を形成して屈折
率の濃度勾配をなるべく大きくすることにより光を閉じ
込めるものである。
第５図は本発明による先導波路の屈折率の濃度勾配を示
す図解図である。
す図解図である。
第２拡散領域８は光導波路５の湾曲部の曲率と略同−の
曲率を有する弧状パターンであり、従って先導波路５と
略平行に延びる。第１、第２拡散領域の金属パターン４
．７は例えば電子ビーム蒸着法とりフトオフ法を用いて
作ることができる。
曲率を有する弧状パターンであり、従って先導波路５と
略平行に延びる。第１、第２拡散領域の金属パターン４
．７は例えば電子ビーム蒸着法とりフトオフ法を用いて
作ることができる。
尚、ＭｇはＴｉよりも拡散定数が大きいためＭｇ。
パターンはＴｉ拡散（約１０００℃）より低温（８００
℃〜９００℃）で拡散する。従って先導波路を拡散形成
した後に第２の拡散領域を拡散形成すれば先導波路の濃
度分布への影響はほとんどなく好都合である。但し、本
発明を実施する上では第１１第２の再拡散領域を同時に
熱拡散しても、あるいは上記とは逆に予じめ第２６Ｊｆ
域８を熱拡散形成した後に先導波路５を熱拡散形成して
もよい。
℃〜９００℃）で拡散する。従って先導波路を拡散形成
した後に第２の拡散領域を拡散形成すれば先導波路の濃
度分布への影響はほとんどなく好都合である。但し、本
発明を実施する上では第１１第２の再拡散領域を同時に
熱拡散しても、あるいは上記とは逆に予じめ第２６Ｊｆ
域８を熱拡散形成した後に先導波路５を熱拡散形成して
もよい。
またＭｇｏ拡散により屈折率の減少するのは異常光モー
ドのみで常光モードには一切影響を与えないため、スイ
ッチ特性の劣化につながる常光モードのフィルターとし
ての機能も有する。
ドのみで常光モードには一切影響を与えないため、スイ
ッチ特性の劣化につながる常光モードのフィルターとし
ての機能も有する。
なお、第１のＴｉ金属パターン５と第２のＭｇ。
金属パターン８との間隔は、２μｍ、０（両者が接する
場合）および−２μｍ（２μｍだ−はパターンが重複し
ている場合）の三種類をとり、実験をした結果、両パタ
ーンを接して形成した場合に光損失は最も少ないことを
確認した（光導波路の曲率半径が５ｍの場合で光損失は
１．５〜２ｄＢ）。
場合）および−２μｍ（２μｍだ−はパターンが重複し
ている場合）の三種類をとり、実験をした結果、両パタ
ーンを接して形成した場合に光損失は最も少ないことを
確認した（光導波路の曲率半径が５ｍの場合で光損失は
１．５〜２ｄＢ）。
尚、熱拡散条件（温度、時間等）は光導波路５の内周側
を通る光の光路長Ｌ１と外周側を通る光の光路長Ｌ２と
が同一（１，＋ ＝Ｌりになるように選定される。即ち
、先導波路５の外周長をｊ７．、外周側屈折率をｎＩ、
内周長を１２、内周側屈折率をｎ２とすると光路長りは
Ｌ＝ｊ！Ｘｎで与えられるから １、Ｘｎ、＝Ｊ、Ｘｎ２ を満足するようにｎｌ＋ｎ２を選定すればよい。
を通る光の光路長Ｌ１と外周側を通る光の光路長Ｌ２と
が同一（１，＋ ＝Ｌりになるように選定される。即ち
、先導波路５の外周長をｊ７．、外周側屈折率をｎＩ、
内周長を１２、内周側屈折率をｎ２とすると光路長りは
Ｌ＝ｊ！Ｘｎで与えられるから １、Ｘｎ、＝Ｊ、Ｘｎ２ を満足するようにｎｌ＋ｎ２を選定すればよい。
以上記したように本発明の実施により従来必要であった
曲率半径３０〜４０１１１をはるかに小さく（５酎以下
）にすることが可能となり、光回路素子の集積度の向上
が可能となる。
曲率半径３０〜４０１１１をはるかに小さく（５酎以下
）にすることが可能となり、光回路素子の集積度の向上
が可能となる。
第１図は本発明の詳細な説明する平面図、第２図は第１
図のｎ−ｎ線断面図で熱拡散方法を工程順に示す図、 第３図は第１の拡散領域の形成を説明する断面図（Ａ）
は屈折率プロフィル（Ｂ）、 第４図は第２の拡散領域の形成を説明する断面図（Ａ）
と屈折率プロフィル（Ｂ）、 第５図は屈折率の濃度勾配を示す図、 である。 図において、 ４は第１のＴｉ金属パターン、 ５は先導波路、 ７は第２のＭｇＯパターン、 ８は第２の拡散領域。
図のｎ−ｎ線断面図で熱拡散方法を工程順に示す図、 第３図は第１の拡散領域の形成を説明する断面図（Ａ）
は屈折率プロフィル（Ｂ）、 第４図は第２の拡散領域の形成を説明する断面図（Ａ）
と屈折率プロフィル（Ｂ）、 第５図は屈折率の濃度勾配を示す図、 である。 図において、 ４は第１のＴｉ金属パターン、 ５は先導波路、 ７は第２のＭｇＯパターン、 ８は第２の拡散領域。
Claims (1)
- 電気光学結晶基板（３）上に湾曲部を有する導波路（５
）を拡散により形成するに際し、該湾曲部の外周沿いに
これと略平行に基板の屈折率を低下せしめる第２の拡散
パターン領域（８）を形成することを特徴とする光導波
路の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61302823A JP2705790B2 (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | 光導波路及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61302823A JP2705790B2 (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | 光導波路及びその形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63157109A true JPS63157109A (ja) | 1988-06-30 |
| JP2705790B2 JP2705790B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=17913522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61302823A Expired - Lifetime JP2705790B2 (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | 光導波路及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2705790B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01102403A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Nec Corp | 曲がり光導波路 |
| JP2007094440A (ja) * | 2007-01-11 | 2007-04-12 | Fujitsu Ltd | 光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法 |
| JP2008026374A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Fujitsu Ltd | 光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5220846A (en) * | 1975-08-09 | 1977-02-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light variable tool |
| JPS5263352A (en) * | 1975-11-20 | 1977-05-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Preparation for light conductive wave route by solid film |
| JPS63147111A (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-20 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光導波回路 |
-
1986
- 1986-12-20 JP JP61302823A patent/JP2705790B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5220846A (en) * | 1975-08-09 | 1977-02-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light variable tool |
| JPS5263352A (en) * | 1975-11-20 | 1977-05-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Preparation for light conductive wave route by solid film |
| JPS63147111A (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-20 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光導波回路 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01102403A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Nec Corp | 曲がり光導波路 |
| JP2008026374A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Fujitsu Ltd | 光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法 |
| US7463808B2 (en) | 2006-07-18 | 2008-12-09 | Fujitsu Limited | Optical waveguide, optical device, and manufacturing method of the optical waveguide |
| JP2007094440A (ja) * | 2007-01-11 | 2007-04-12 | Fujitsu Ltd | 光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2705790B2 (ja) | 1998-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |