JPH0943442A - 光回路とその製造方法 - Google Patents
光回路とその製造方法Info
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- JPH0943442A JPH0943442A JP7212655A JP21265595A JPH0943442A JP H0943442 A JPH0943442 A JP H0943442A JP 7212655 A JP7212655 A JP 7212655A JP 21265595 A JP21265595 A JP 21265595A JP H0943442 A JPH0943442 A JP H0943442A
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Abstract
において、Ti拡散光導波路の曲がり損失低減化、偏光無
依存動作、及び光ファイバとの結合損失低減をする光素
子を実現するために、より設計自由度の高い拡散型光回
路とその製造方法の提供。 【解決手段】Tiの製膜と拡散を複数回繰り返すことによ
り光導波路の曲がり損失、偏光依存性、結合損失を低減
化する。
Description
を基板に用いた拡散型光回路とその製造方法に関する。
う)はその優れた電気光学効果を用いて、光変調器、光
スイッチ等多くの光デバイスに応用されている誘電体光
学結晶材料である。この結晶材料では、一般的にチタン
(Ti)を熱拡散して3次元光導波路を作製し、光の光回
路への導入、偏向、取り出しその他の機能をもつ光回路
を形成する。
拡散型LiNbO3光導波路においては、熱拡散時の温度、雰
囲気等のパラメータによって決定される一定の熱拡散係
数により、3次元光導波路の屈折率分布のアスペクト比
(導波路幅と深さの比)が一義的に決定されるために、
光回路の導波路特性を最良に調整することが困難であっ
た。以下に詳しく説明する。
るために、低損失の光デバイスを実現するにはこれらの
曲がり損失を低減することが重要である。
さな曲率半径で導波路のとり回しが可能になるために、
光素子の小型化に有効である。
いた光導波路では、導波路の深さ方向の拡散速度に比し
て基板面方向への拡散速度が大きいために、拡散後の屈
折率プロファイルが非常に扁平なものになりやすい。そ
のため、導波光の横方向モードフィールド径が大きくな
り、低損失の曲がり導波路の実現が難しかった。
方向に光を伝搬する光素子においてはTE、TM両偏光状態
の感じる基板屈折率が同等になるために偏光無依存素子
の実現が期待されるが、拡散後の屈折率プロファイルが
非常に扁平な場合には、TE、TM両偏光の伝搬定数が異な
る。このために、偏光無依存素子の実現は困難であっ
た。
他の光回路、特に光ファイバとの光結合において結合損
失が大きくなる。
バとの結合損失は1dBかそれ以上といわれており、低損
失光素子の実現のためには屈折率プロファイルの制御が
必要である。
Ti拡散光導波路の曲がり損失低減化、偏光無依存動作、
及び光ファイバとの結合損失低減をする光素子を実現す
るために、より設計自由度の高い拡散型光回路とその製
造方法を提供することを目的とする。
め、本発明は、(a)チタン(Ti)の製膜及びパタンニン
グの工程と、(b)該Tiの熱拡散工程と、をこの順に2回
以上繰り返すことを特徴とするTi拡散型ニオブ酸リチウ
ム光回路の製造方法を提供する。
膜及びパタンニングと該Tiの熱拡散と、を2回以上繰り
返してなり、曲がり損失を低減させたことを特徴とす
る。
ン(Ti)製膜及びパタンニングと、該Tiの熱拡散と、を
2回以上繰り返し、偏光間における完全結合長を概ね一
致させたことを特徴とする。
ン(Ti)拡散型ニオブ酸リチウム光回路において、Ti製
膜及びパタンニングと、該Tiの熱拡散を2回以上繰り返
してなり、他の光素子との結合損失を調整してなること
を特徴とする。
して以下に詳細に説明する。
基板上にTi層を蒸着又はスパッタリング法等で成膜し、
導波路の形状に応じてTiをパタンニングした後に、概ね
1000℃から1050℃の範囲で該パタンニングされたTiを熱
拡散することで形成される。
合、拡散導波路の屈折率は基板屈折率2.2202に対して概
ね0.005程度大きくなり、その形状はガウシアン分布(G
auss分布)で近似される形状となる。
により製造された光回路の表面屈折率分布と、本発明の
第1の実施の形態により製造された光回路の表面屈折率
分布を図1に示す。
向に光回路を形成したものであり、従来例はTiを成膜、
パタンニング後に、1000℃において24H(時間)拡散を
行った。
成膜、パタンニング後に、1000℃において12H拡散を行
い、さらに形成された光回路上に同様なTi成膜、パタン
ニングを行い、1000℃において12H拡散を行った。
時間は24Hと同様であり、成膜したTiの全膜厚も同様で
ある。
に、本発明の実施形態によれば、従来の光回路の製造方
法に比べて、より大きな表面屈折率変化が得られ、その
分布も半値幅の小さなものが得られる。
がり導波路損失の小さな光回路の形成が容易になる。
低損失な曲がり光導波路について詳細に説明する。図2
には、本実施形態に係る曲がり光導波路の製造を工程順
に模式的に示した断面図である。図2を参照して、本実
施形態に係る曲がり光導波路の製造方法を説明する。
をリフトオフ法によって作製した。この時成膜したTi薄
膜2の膜厚は20nmから80nmとした(図2(A)参照)。
℃で12H熱拡散して、一段目の導波路を作製した(図2
(B)参照)。
導波路を含む導波路パタンをリフトオフ法によって作製
し(図2(C)参照)、1000℃で12H熱拡散した(図2
(D)参照)。2段目においてTi薄膜2の膜厚は100nm
に設定した。
る曲がり光導波路は、曲がり光導波路を含む導波路パタ
ンを作製し、TiパタンニングされたLiNbO3基板を1000℃
で12H熱拡散することで作製した。Ti膜厚は100nmとし
た。
路特性に対して最適化しうるものである。
路の損失を曲がり導波路の曲率半径に対してプロットし
たものである。測定は1.31μmのLD(laser diode)を
入射光に用いて行った。
拡散法)では曲率半径が50mmより小さい場合に曲がり損
失が0.1dB/mmを超える。
拡散法」という)によって作製した曲がり導波路につい
ては、曲率半径が30mm以上で曲がり損失が0.1dB/mm以
下の良好な導波路であった。
を小さくした曲がり導波路を用いることで素子全長を短
くできることから、本発明の実施形態に係る曲がり導波
路においては低損失で小型の光素子を提供できる。
光無依存光回路について詳細に説明する。
の光導波路間での相互作用によって、光のパワー移行を
行ったり、所望の分岐比に分岐することが行われる(方
向性結合器)。分岐比率は、導波路パラメータや光導波
路間の距離、相互作用長によって制御される。
場合には、光素子への入射偏光によって分岐比率が異な
ることになり、光素子としての応用が困難である。この
ため、入射偏光間で分岐比率が概ね等しい方向性結合器
が期待される。
製膜及びパタンニングと、その熱拡散を2回以上繰り返
すことによって、偏光間における完全結合長を概ね一致
させ得るようにしたものである。
合器の概略構成を示す。
光は方向性結合器の結合長や導波路間ギャップに依存す
る、所定の分岐比率でクロスポート(Cross Port)とバ
ーポート(Bar Port)とに分岐する。
比率を印加電圧0Vで100%クロスポート(Cross Por
t)に分岐するように設定する。また、3dBカプラでは
各ポートへの分岐比率を50%に設定する。
合器(図4参照)による各ポートへの分岐比率を方向性
結合器の結合長に対してプロットしたものである。ま
た、図6には参考として、従来の光回路作製法による方
向性結合器の分岐比率を示した。
は、前記第1の実施形態として説明した曲がり導波路の
作製プロセスと同様である。
る方向性結合器ではTE、TM両偏光間で結合長が大きく異
なった。
向性結合器では、図5に示すように、TE、TM両偏光間で
の完全結合長は5%以内で一致し、偏光無依存動作をす
ることがわかる。
他の光素子との結合が改善されるように調整されたこと
を特徴とする光回路について詳細に説明する。
えば光ファイバやLD、PD(photo diode)等の光素
子を結合する形態で使用される。従って、光回路の挿入
損失を低減するためには他の光回路との結合損失を低減
することが重要になり、そのためには入出射端での導波
モードの広がり(モードフィールド径)を他の光素子と
一致させることが有効である。
モードフィールド径は直径16μmであり、光通信用シン
グルモードファイバのモードフィールド径10μmと大き
く異なるために、結合損失はほぼ2dBであった。
回路の出射端でのモードフィールド径は直径13μmであ
り、シングルモード光ファイバのモードフィールド径10
μmにより近づけることができた。この場合において、
シングルモード光ファイバとの結合損失は概ね1dBと良
好な結果を得た。
実施形態を説明した。しかしながら、本発明は、熱拡散
によって基板上に高屈折率領域を作成する光回路に対し
て、一般的に適用できるものである。
明したものと異なる結晶方位に作成したLiNbO3光回路
や、ニオブタンタレート基板にTi拡散によって作成する
光回路に対しても適用しうるものである。
低損失、偏光無依存な光デバイスを実現することが可能
とされ、光通信、光クロスコネクト等に好適に応用され
るものであり、本発明の実用的価値は極めて高い。
表面屈折率分布を従来例と対比して示した図である。
工程順に模式的に示した図である。
失を従来例と対比して示した図である。
概略構成を示す斜視図である。
結合長と光パワ移行率の関係を示した図である。
ワ移行率の関係を示した図である。
Claims (4)
- 【請求項1】(a)チタン(Ti)の製膜及びパタンニング
の工程と、 (b)該Tiの熱拡散工程と、をこの順に2回以上繰り返す
ことを特徴とするTi拡散型ニオブ酸リチウム光回路の製
造方法。 - 【請求項2】チタン(Ti)製膜及びパタンニングと該Ti
の熱拡散と、を2回以上繰り返してなり、曲がり損失を
低減させたことを特徴とするTi拡散型ニオブ酸リチウム
曲がり光導波路。 - 【請求項3】チタン(Ti)製膜及びパタンニングと、該
Tiの熱拡散と、を2回以上繰り返し、偏光間における完
全結合長を概ね一致させたことを特徴とするTi拡散型ニ
オブ酸リチウム偏光無依存型光回路。 - 【請求項4】チタン(Ti)拡散型ニオブ酸リチウム光回
路において、 Ti製膜及びパタンニングと、該Tiの熱拡散を2回以上繰
り返してなり、他の光素子との結合損失を調整してなる
ことを特徴とする光回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07212655A JP3125638B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 光回路とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07212655A JP3125638B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 光回路とその製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000156059A Division JP2001004857A (ja) | 2000-01-01 | 2000-05-26 | 光回路とその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0943442A true JPH0943442A (ja) | 1997-02-14 |
JP3125638B2 JP3125638B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=16626225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07212655A Expired - Fee Related JP3125638B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 光回路とその製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3125638B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100439960B1 (ko) * | 2002-12-04 | 2004-07-12 | 전자부품연구원 | 열확산법을 이용한리드마그네슘니오베이트-리드티타네이트 광도파로 및 그의제조방법 |
JP2016103003A (ja) * | 2014-10-15 | 2016-06-02 | イクスブルー | 電気光学位相変調器 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS591015U (ja) * | 1982-06-24 | 1984-01-06 | オムロン株式会社 | 光導波器 |
JPS63180909A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Nec Corp | 曲がり光導波路 |
JPH02183206A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 方向性結合器の作製方法 |
-
1995
- 1995-07-28 JP JP07212655A patent/JP3125638B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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