JPS6012516A - 集積光学偏波装置とその製造方法 - Google Patents
集積光学偏波装置とその製造方法Info
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- JPS6012516A JPS6012516A JP59122865A JP12286584A JPS6012516A JP S6012516 A JPS6012516 A JP S6012516A JP 59122865 A JP59122865 A JP 59122865A JP 12286584 A JP12286584 A JP 12286584A JP S6012516 A JPS6012516 A JP S6012516A
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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】
本発明は集′fJt元学偏波装置、換言すればその中に
導波管が形成された平担基板から成る構造に基く装置に
係る。
導波管が形成された平担基板から成る構造に基く装置に
係る。
本発明はまた、このような装置の製造方法にも係る。
偏波する光学的素子が必要とされる用途は多い。
光学繊維(すなわち[光ファイノ月以下同)およυシ′
または集積光学導波管を用いる最近の技術においては、
光結合を最適化できるようにこれらの素子をできるだけ
これらの構造および特有の形状や寸法に適合させること
が必要である。
または集積光学導波管を用いる最近の技術においては、
光結合を最適化できるようにこれらの素子をできるだけ
これらの構造および特有の形状や寸法に適合させること
が必要である。
光を偏波するために使用される装置は2種類に大別され
る。すなわち偏波により選択的に吸収を行なう装置と、
空間的な偏波分離を行なう装置とである。
る。すなわち偏波により選択的に吸収を行なう装置と、
空間的な偏波分離を行なう装置とである。
最初に挙げた型式の装置は特に光学繊維に基くものであ
る。中でも例えば、”IEEETransaction
s on microwave theory and
techniques”、volume MTT306
no、 10,1982年発行に掲載のHO8AKA
at al論文「シングルモード中ファイバタイゾ偏
波器」にこのような装置が記載されている。
る。中でも例えば、”IEEETransaction
s on microwave theory and
techniques”、volume MTT306
no、 10,1982年発行に掲載のHO8AKA
at al論文「シングルモード中ファイバタイゾ偏
波器」にこのような装置が記載されている。
この型式の偏波器は数センチに亘って露出されたシリカ
製光学繊維から成り、空気・シリカ界面が平担なジオシ
タとなるようにこの露出部分がパフ研摩にかけられてい
る。この平担ジオシタ上に金属溶着が形成される。
製光学繊維から成り、空気・シリカ界面が平担なジオシ
タとなるようにこの露出部分がパフ研摩にかけられてい
る。この平担ジオシタ上に金属溶着が形成される。
被誘導光波は実質的化T M (Transverse
−Mmgnetic )偏波成分とT E (Tra
nsverae −electrjc )成分とに常に
分割される。
−Mmgnetic )偏波成分とT E (Tra
nsverae −electrjc )成分とに常に
分割される。
第1成分であるTM酸成分シリカ・金属界面のゾラズモ
ンに結合するが、このゾラズモンは高い減衰を受ける間
ζこ伝播される。第1成分も従って同じ方法で減衰され
る。他方、第2成分であるTE酸成分低い減衰しか受け
ない。
ンに結合するが、このゾラズモンは高い減衰を受ける間
ζこ伝播される。第1成分も従って同じ方法で減衰され
る。他方、第2成分であるTE酸成分低い減衰しか受け
ない。
獲得される減衰率は一般的に30 db程度である。減
衰率は当然光学繊維の加工品質や、光学繊維のコア部分
に関する界面の正確な位置によって左右される。
衰率は当然光学繊維の加工品質や、光学繊維のコア部分
に関する界面の正確な位置によって左右される。
第2成分の受ける減衰率はこれに対し、一般的に1db
cIIL と小さいものである。
cIIL と小さいものである。
第2類の装置、すなわち空間的偏波分離を用いる装置は
、これまで光学繊維構造ベースか、基板上に集積された
光学導波管構造のベースで形成されて来た。これら2つ
の変形例では、複屈折結晶が光学繊維用コアか集積導波
管に隣接する平担ジオブタ上に配置されている。
、これまで光学繊維構造ベースか、基板上に集積された
光学導波管構造のベースで形成されて来た。これら2つ
の変形例では、複屈折結晶が光学繊維用コアか集積導波
管に隣接する平担ジオブタ上に配置されている。
光学繊維の場合では、前述したように平担ジオブタを作
り出すため、光学繊維がまずパフ研摩にかけられる。
り出すため、光学繊維がまずパフ研摩にかけられる。
複屈折結晶の選択は、一定の偏波光の第1成分がその拘
束伝播の有効屈折率より大きい屈折率で媒質中を伝播さ
れるように、かつもう1つの成分が直交偏波でそれより
低い屈折率で伝播されるように行なわれる。
束伝播の有効屈折率より大きい屈折率で媒質中を伝播さ
れるように、かつもう1つの成分が直交偏波でそれより
低い屈折率で伝播されるように行なわれる。
こうして、第1成分は複屈折結晶との相互作用ゾーンに
もはや誘導されることはなく、その中で屈折される。他
方第2成分はやはり誘導されて、誘導あるいは繊維コア
による伝送損以外はエネルギーを損失することもなく相
互作用領域を通過する。このときの伝送損はごく小さい
ものである。
もはや誘導されることはなく、その中で屈折される。他
方第2成分はやはり誘導されて、誘導あるいは繊維コア
による伝送損以外はエネルギーを損失することもなく相
互作用領域を通過する。このときの伝送損はごく小さい
ものである。
60 db程度、あるいはそれ以上の減衰率が得られる
。
。
この型式の偏波器については、例えば光学繊維偏波器に
関する限りでは″’op口as Letters”。
関する限りでは″’op口as Letters”。
Vol、5.no、11,479頁、1980年発行、
に掲載のBERGHet al 論文「シングルモーr
・ファイバオプティック偏波器」に記載されており、ま
た集積光学装置に関する限りでは0pticsLett
ers″、 Yol 13,1753頁、1974年発
行に掲載のUEHARA et al 論文「光学的導
波偏波器」に記載されている。
に掲載のBERGHet al 論文「シングルモーr
・ファイバオプティック偏波器」に記載されており、ま
た集積光学装置に関する限りでは0pticsLett
ers″、 Yol 13,1753頁、1974年発
行に掲載のUEHARA et al 論文「光学的導
波偏波器」に記載されている。
以上述べて来た先行技術の装置では、その性能は良好で
あるが、構成するのに困難を伴なう。
あるが、構成するのに困難を伴なう。
光学繊維に関する限りでは、平担なジオブタを得るため
の加工は、パフ研摩中非常に高い精度で制御されねばな
らない。ジオブタの平面位置は、マイクロメートル単位
の正確さで決定されねばならない。
の加工は、パフ研摩中非常に高い精度で制御されねばな
らない。ジオブタの平面位置は、マイクロメートル単位
の正確さで決定されねばならない。
光学繊維装置と集積光学装置については、あらゆる用途
に適する結晶を得ることが困難である。
に適する結晶を得ることが困難である。
実際、屈折率の満足すべき条件が現存の結晶、少なくと
も加工および使用の簡単な結晶と常に対応するわけでは
ないのである。
も加工および使用の簡単な結晶と常に対応するわけでは
ないのである。
最後に、光導波管が集積式の光学構造の形で構成される
限りにおいて、導波管は通常例えばチタニウムなどの材
料を、例えばニオブ酸リチウムなどの平担基板の表面領
域で熱拡散させる方法によって獲得される。
限りにおいて、導波管は通常例えばチタニウムなどの材
料を、例えばニオブ酸リチウムなどの平担基板の表面領
域で熱拡散させる方法によって獲得される。
このような処置によって、基板の表面状態に変態を生じ
ることにもなり、それと相関して基板表面に配置された
結晶材料との良好な光結合を得ることも、また光導波管
領域と相互作用するのもま休を選択することがまた困難
である。
ることにもなり、それと相関して基板表面に配置された
結晶材料との良好な光結合を得ることも、また光導波管
領域と相互作用するのもま休を選択することがまた困難
である。
また、複屈折結晶は外的要素、すなわち基板に付加はさ
れるが導波管のように基板内に集積されないものである
から、これは余分な欠点とみなすことができる。
れるが導波管のように基板内に集積されないものである
から、これは余分な欠点とみなすことができる。
本発明はこの型式、すなわち偏波分離により動作する集
積光学構造の形で構成された装置に関する。
積光学構造の形で構成された装置に関する。
本発明は先行技術のもつ欠点を克服する構造を提供する
・ 本発明は空間的偏波分離により動作する型式の集積式光
学構造を有する偏波装置を提供し、この装置は第1方向
に偏波される光波について第1屈折率を、第1方向に直
交する第2方向に偏波される光波について第2屈折率を
有する材料から作られる平担な基板から成り、この基板
は導波管を形成する第1領域と第1領域により誘導され
る光波に相互作用する少なくとも1つの第2の付加的領
域とから成り、前記第1領域は基板材料をr−ピングす
ることでこの領域に注入される光波の被誘導モート9で
伝播を得るべく前記屈折率を変更することによって獲得
され、前記第2領域は前記第1方向と第2方向で偏波さ
れた光波についてn1e)n11 とn2゜< n2x
の2つの関係を同時に満足する屈折率を有しており、
前記不等式中n1eとn2eは第1領域に誘導されてそ
れぞれ第1方向と第2方向に偏波される光波と関連する
有効屈折率であり、n11とn21は各々の第2領域の
屈折率に対応するものであり、その結果前記第1方向に
偏波された光波が第1領域において被誘導モート9で伝
播され、前記第2方向で偏波された光波の消衰が生じる
ようになっている。
・ 本発明は空間的偏波分離により動作する型式の集積式光
学構造を有する偏波装置を提供し、この装置は第1方向
に偏波される光波について第1屈折率を、第1方向に直
交する第2方向に偏波される光波について第2屈折率を
有する材料から作られる平担な基板から成り、この基板
は導波管を形成する第1領域と第1領域により誘導され
る光波に相互作用する少なくとも1つの第2の付加的領
域とから成り、前記第1領域は基板材料をr−ピングす
ることでこの領域に注入される光波の被誘導モート9で
伝播を得るべく前記屈折率を変更することによって獲得
され、前記第2領域は前記第1方向と第2方向で偏波さ
れた光波についてn1e)n11 とn2゜< n2x
の2つの関係を同時に満足する屈折率を有しており、
前記不等式中n1eとn2eは第1領域に誘導されてそ
れぞれ第1方向と第2方向に偏波される光波と関連する
有効屈折率であり、n11とn21は各々の第2領域の
屈折率に対応するものであり、その結果前記第1方向に
偏波された光波が第1領域において被誘導モート9で伝
播され、前記第2方向で偏波された光波の消衰が生じる
ようになっている。
本発明はさらに、このような装置を製造する方法も提供
する。
する。
添付図面を参照しての以下の説明により、本発明がより
良く理解されると共に、他の特性や長所なども明らかと
なろう。
良く理解されると共に、他の特性や長所なども明らかと
なろう。
まず最初に第1図を参照して、基板内に集積光学導波管
を形成する構造から成る偏波装置について説明すること
にする。
を形成する構造から成る偏波装置について説明すること
にする。
この装置は前述のApplied 0ptics”誌掲
載のUEHARA論文に記載された装置と類似している
。
載のUEHARA論文に記載された装置と類似している
。
装置はまず平担な基板1から成る。前述論文に記載の例
では、ガラス製基板となっているが、ニオブ酸リチウム
などの結晶でも良い。
では、ガラス製基板となっているが、ニオブ酸リチウム
などの結晶でも良い。
この基板の表面に、例えば金属原子熱拡散方法などによ
り図示例では正規直交三面体xyzの1軸、便宜上軸2
に平行な方向に延びる厚さ、幅共に数マイクロメートル
の帯状の誘導構造2が作られる。
り図示例では正規直交三面体xyzの1軸、便宜上軸2
に平行な方向に延びる厚さ、幅共に数マイクロメートル
の帯状の誘導構造2が作られる。
導波管を形成するこの領域については、その屈折率が誘
導されるべき光の波長に関して基板の屈折率よりも高い
ことが要求される。つまりガラスの場合では約1.5以
上でなければならない。
導されるべき光の波長に関して基板の屈折率よりも高い
ことが要求される。つまりガラスの場合では約1.5以
上でなければならない。
偏波素子として動作する装置については、複屈折結晶板
3が導波管2の上に配置される。この結晶の常光軸と異
常光軸は図示例のように、それぞれY軸とX軸に平行に
しても良い。ガラス製基板を用いる場合、複屈折結晶板
は約600 nmの波長について常屈折率1.485、
異常屈折率1.658の方解石をは−スに形成されても
良い。
3が導波管2の上に配置される。この結晶の常光軸と異
常光軸は図示例のように、それぞれY軸とX軸に平行に
しても良い。ガラス製基板を用いる場合、複屈折結晶板
は約600 nmの波長について常屈折率1.485、
異常屈折率1.658の方解石をは−スに形成されても
良い。
こうして、X軸に平行する方向に偏波される光波成分は
そのまま誘導されて2に平行な方向に伝播するが、Y軸
に平行する方向に偏波される光波成分はもはや誘導され
ることなく、複屈折結晶内部で回折により拡散される。
そのまま誘導されて2に平行な方向に伝播するが、Y軸
に平行する方向に偏波される光波成分はもはや誘導され
ることなく、複屈折結晶内部で回折により拡散される。
現実にはこの拡散によって表面状態に乱れが生しること
になり、その結果固有の平担性に崩壊が生じる。
になり、その結果固有の平担性に崩壊が生じる。
複屈折結晶板3と基板表面および基板表面と同じ高さに
ある導波管2の表面との間で良好な光結合を得るために
は、λを波長とすると、一般的に許容差λ150以下で
パフ研摩を行なうか、あるいは第1図のように屈折率を
結晶屈折率に適合させた屈折率の流動体乃至液状物4を
介在させる必要がある。
ある導波管2の表面との間で良好な光結合を得るために
は、λを波長とすると、一般的に許容差λ150以下で
パフ研摩を行なうか、あるいは第1図のように屈折率を
結晶屈折率に適合させた屈折率の流動体乃至液状物4を
介在させる必要がある。
光結合の品質は重要であり、これらの型式の偏波器で得
られる性能を決定するものである。
られる性能を決定するものである。
予め設定した方向での複屈折結晶の光軸の配列も、精密
に行なわねばならない。
に行なわねばならない。
最後に、「基板・導波管」R−スの集積構造体に外的要
素を加えることが必要となる。
素を加えることが必要となる。
先行技術のもつ欠点、特に今簡単に説明したような装置
の呈する欠点を克服するために、本発明は基板内に完全
に集積された偏波装置を提供する。
の呈する欠点を克服するために、本発明は基板内に完全
に集積された偏波装置を提供する。
本発明の主な特徴によれば、基板を形成する材料の中に
、後で説明するような方法で適宜ド−ピングされた部分
が少なくとも一個所設けられて、相互作用領域を形成す
る。
、後で説明するような方法で適宜ド−ピングされた部分
が少なくとも一個所設けられて、相互作用領域を形成す
る。
この領域は被誘導波と相互作用する。
被誘導波は前述の通り互いに直交する偏波方向を有する
2つの成分に分割される。以下これら2つの成分をPl
とP2と呼ぶことにする。
2つの成分に分割される。以下これら2つの成分をPl
とP2と呼ぶことにする。
本発明の別の特徴によれば、n16が成分P1に関する
被誘導波の有効屈折率を表わし、n11がこの偏波状態
について相互作用領域が示す屈折率を、n2゜が成分P
2に関する被誘導波の屈折率を表わし、n2!がこの偏
波状態について相互作用領域が示す屈折率であるとすれ
ば、ドープは次の2つの不等式を同時に満たすように選
択されねばならない。
被誘導波の有効屈折率を表わし、n11がこの偏波状態
について相互作用領域が示す屈折率を、n2゜が成分P
2に関する被誘導波の屈折率を表わし、n2!がこの偏
波状態について相互作用領域が示す屈折率であるとすれ
ば、ドープは次の2つの不等式を同時に満たすように選
択されねばならない。
n1@>n1i (1)
n 2 e < n 2 I (2)
成eP2はこうして誘導されなくなる。
この成分の有効減衰率はいろいろなノぞラメータ、特に
相互作用領域の形状、導波管と相互作用領域。
相互作用領域の形状、導波管と相互作用領域。
との間での光結合の距離、不等式(1)と(2)に現わ
れるそれぞれの屈折率の値などによって決まる。
れるそれぞれの屈折率の値などによって決まる。
光学的法則にのっとると、獲得される性能すなわち成分
P2の減衰率の数値が、不等式(2)匿おG)てn21
がn2eより大きいままでこれに近付けば近付く程良く
なることが示される。するとこの不等式(2)は、この
事実を表現するために次のように書き直しても良いこと
になる。
P2の減衰率の数値が、不等式(2)匿おG)てn21
がn2eより大きいままでこれに近付けば近付く程良く
なることが示される。するとこの不等式(2)は、この
事実を表現するために次のように書き直しても良いこと
になる。
n2e≦ n2I (2bla )
第2図と第3図は本発明による偏波装置の第1変形例を
示しており、第2図は平面図、第3図は断面図である。
示しており、第2図は平面図、第3図は断面図である。
ここでも第1図の先行技術の構造と共通の要素、すなわ
ち平担な基盤1と正規直交三面体xyzの軸の1つ、便
宜上2軸に平行な軸Δに沿って延びる光学導波管を形成
する領域2のあるこ羨が分かる。
ち平担な基盤1と正規直交三面体xyzの軸の1つ、便
宜上2軸に平行な軸Δに沿って延びる光学導波管を形成
する領域2のあるこ羨が分かる。
他方、基板内部化相互作用領域5が形成されており、こ
れは第1図と第2図に示す変形例では軸Δに関し対称的
に配置されて全体的に直方体の形状を有しており、また
領域2で導波管が形成されている。
れは第1図と第2図に示す変形例では軸Δに関し対称的
に配置されて全体的に直方体の形状を有しており、また
領域2で導波管が形成されている。
被誘導光波とこの領域2との間の相互作用は本質的に、
軸Δに沿う直方体の長さを表わす距離l11に亘って行
なわれる。
軸Δに沿う直方体の長さを表わす距離l11に亘って行
なわれる。
第2図と第3図に示される相互作用領域5の形状は、こ
れだけが本発明の目的に適するというものではない。
れだけが本発明の目的に適するというものではない。
第4図には別の考えられる相互作用領域の形状が示され
ている。
ている。
この変形例では相互作用領域が軸Δの両側に、図示例で
は対称的に配置された2つの別個の領域50と51から
形成されている。
は対称的に配置された2つの別個の領域50と51から
形成されている。
このような形状の構成についてC10後に本発明による
装置の製造方法について説明する際により詳細に説明す
ることにする。
装置の製造方法について説明する際により詳細に説明す
ることにする。
この形状では、被誘導構造の形成に続くステップで相互
作用領域を形成する可能性を残す。
作用領域を形成する可能性を残す。
2つの相互作用領域50と51は第4図1こ示されるよ
うに、必ずしも導波領域2と連続する必要はないが、但
し相互作用が有意となるだけのものでなければならない
。事実、周知の通り導波管2と相互作用領域50および
51を分離する基板1の領域では微弱な光波しか伝播さ
れず、この光波は加速度的に振幅を減少して行く。従っ
て成分P2の減衰率は中央の導波管2と領域50および
51との間の距離に大きく影響されるのである。
うに、必ずしも導波領域2と連続する必要はないが、但
し相互作用が有意となるだけのものでなければならない
。事実、周知の通り導波管2と相互作用領域50および
51を分離する基板1の領域では微弱な光波しか伝播さ
れず、この光波は加速度的に振幅を減少して行く。従っ
て成分P2の減衰率は中央の導波管2と領域50および
51との間の距離に大きく影響されるのである。
第2図から第4図を参照してこれまで説明して来た形状
では軸Δに関して対称的であったが、これは決して必要
条件ではない。
では軸Δに関して対称的であったが、これは決して必要
条件ではない。
第5図は非対称的な形状を有する例を示している。
単一の相互作用領域5が導波管2の側部に配置されてい
る。
る。
相互作用領域は必ずしも基板表面と同じ高さでなくても
良い。技術的見地から言うと形成が難かしくはなるが、
相互作用領域を埋め込み型式としても良い。
良い。技術的見地から言うと形成が難かしくはなるが、
相互作用領域を埋め込み型式としても良い。
第6図はそのような配置例を示している。相互作用領域
5は導波管2と隣接し、かつ導波管領域2の下方に配置
されている。
5は導波管2と隣接し、かつ導波管領域2の下方に配置
されている。
最後に、相互作用領域は導波管2(Z軸に平行)に沿っ
て規則的あるいは不規則的配分でいくつかの領域を配置
して、分布構造あるいは断続構造を形成するようlζし
ても良いのである。
て規則的あるいは不規則的配分でいくつかの領域を配置
して、分布構造あるいは断続構造を形成するようlζし
ても良いのである。
第7図がこのような形状を示している。7つの領域50
0〜506がこの例ではZ軸に沿って、導波管2に関し
非対称的に配置されている。
0〜506がこの例ではZ軸に沿って、導波管2に関し
非対称的に配置されている。
すでに触れた通り、これまでに説明して来た構造が制限
的な例を形成しているのではない。当業者が特lこ前記
の形状の組み合わせにおいて考案し得る全ての変形例が
本発明の範囲に入るのである。
的な例を形成しているのではない。当業者が特lこ前記
の形状の組み合わせにおいて考案し得る全ての変形例が
本発明の範囲に入るのである。
このような偏波装置構造を製造する方法について、特に
第4図に示される構造に基いて詳細に説明することにす
る。
第4図に示される構造に基いて詳細に説明することにす
る。
この方法は基板を形成し、この基板の中に導波構造を形
成するきいう先行技術と共通の段階から成る。
成するきいう先行技術と共通の段階から成る。
基板は例えばニオブ酸リチウム結晶ウェーハを、当該結
晶の光軸が基板1の主要面に対し直交するように、すな
わちここでは便宜的に平面XZに対し直交するように成
形されたものから形成される。
晶の光軸が基板1の主要面に対し直交するように、すな
わちここでは便宜的に平面XZに対し直交するように成
形されたものから形成される。
第2段階では、数平方マイクロメートルの断面積を有す
る帯が基板1の中に、基板表面と同じ高さで作られる。
る帯が基板1の中に、基板表面と同じ高さで作られる。
これには例えば熱拡散法を用いて、基板材料の屈折率を
上昇させる材料がその中に導入される。ニオブ酸リチウ
ムについてはチタニウムが選択され得る。拡散は標準温
度1050℃で行なイ〕れる。拡散前のチタニウム帯の
幅は約2マイクロメートルであり、厚さは約50OAで
ある。
上昇させる材料がその中に導入される。ニオブ酸リチウ
ムについてはチタニウムが選択され得る。拡散は標準温
度1050℃で行なイ〕れる。拡散前のチタニウム帯の
幅は約2マイクロメートルであり、厚さは約50OAで
ある。
このように作られた帯の縁を通って注入される光波の偏
波状態がどうであれとの構造に誘導される。
波状態がどうであれとの構造に誘導される。
次に光が大した減衰なく軸Δに沿って伝播し、反対側の
縁を通って去る。
縁を通って去る。
導波管2の長さと基板ウェーハ1の長さは標準的に数セ
ンチメートルである。
ンチメートルである。
次に基板表面上に、本発明に固有の第1段階においてマ
スクが配置され、表面積にして枚平方ミリメートルの被
覆されない部分を残すのみとする。
スクが配置され、表面積にして枚平方ミリメートルの被
覆されない部分を残すのみとする。
このマスクは薄い金製膜で形成されて良い。
このとき被覆されない部分が、相互作用領域を形成する
ことを意図する領域である。再び第4図を参照すると、
被覆されない部分は導波帯2の両側に配置される2つの
窓部の形をとる。
ことを意図する領域である。再び第4図を参照すると、
被覆されない部分は導波帯2の両側に配置される2つの
窓部の形をとる。
本発明に固有の第2の段階においては、基ね材料がマス
クで被覆されずに残されている部分においてドーピング
され、この部分の常光および異常光屈折率を変えること
で相互作用領域を作り出す。
クで被覆されずに残されている部分においてドーピング
され、この部分の常光および異常光屈折率を変えること
で相互作用領域を作り出す。
これには、基板を形成する材料のイオン、つまりこの例
ではリチウムイオンが水素イオンと交換されて、被覆さ
れない領域の常光および異常光屈折率を変化させるよう
にする。
ではリチウムイオンが水素イオンと交換されて、被覆さ
れない領域の常光および異常光屈折率を変化させるよう
にする。
これらの領域は導波管2から数マイクロメートル酸れて
おり、標準的寸法は長さくZ軸に沿って)が8mtx%
幅(X軸に沿って)が200マイクロメートルである。
おり、標準的寸法は長さくZ軸に沿って)が8mtx%
幅(X軸に沿って)が200マイクロメートルである。
厚さは導波管2のそれと同じ位である。
使用され得る1つの方法として、基板を酸浴、例えば融
解安息香酸に浸す方法がある。こうすると結晶はリチウ
ムイオンを失なって、それがイオン交換により水素イオ
ンに置き換えられる。
解安息香酸に浸す方法がある。こうすると結晶はリチウ
ムイオンを失なって、それがイオン交換により水素イオ
ンに置き換えられる。
金の他にも、この酸に耐えるほとんどの金属がマスクと
して使用できる。
して使用できる。
他の酸も使用可能であり、その強さや反応時間によって
マスクによって被覆されない部分のドーピングも調節さ
れる。実際には、イオンの置換は、少なくとも基板を形
成する結晶の表面層においては、全体的でもまた逆に部
分的でも良いのである。
マスクによって被覆されない部分のドーピングも調節さ
れる。実際には、イオンの置換は、少なくとも基板を形
成する結晶の表面層においては、全体的でもまた逆に部
分的でも良いのである。
こうして屈折率が調整されるカー このことが本発明の
提供する付加的な長所を形成する。
提供する付加的な長所を形成する。
不等式(2)および(2big) を参照するき、屈折
率n2eに近い屈折率n21が得られる。
率n2eに近い屈折率n21が得られる。
第1図に関連して説明したような先行技術装置の場合で
は、結晶の選択によってこの屈折率が複屈折結晶の所定
定位に一度で決定される。この屈折率を変えるには結晶
ウェーハをそれとは別に配向するしかなく、従ってその
常光軸と異常光軸を被誘導波の方向(2軸)に関して移
動させるしかなく、それには複雑な機械的調整が必要と
なる。
は、結晶の選択によってこの屈折率が複屈折結晶の所定
定位に一度で決定される。この屈折率を変えるには結晶
ウェーハをそれとは別に配向するしかなく、従ってその
常光軸と異常光軸を被誘導波の方向(2軸)に関して移
動させるしかなく、それには複雑な機械的調整が必要と
なる。
最後の段階は必要に応じてマスクを破壊することから成
る。マスクは化学的手段を用いて通常の方法で除去され
て良い。
る。マスクは化学的手段を用いて通常の方法で除去され
て良い。
第2図と第3図に示す型式の構造を形成しようとする場
合、当然各段階の順序は変えて良い。この場合相互作用
領域5は導波管2の前に形成せねばならない。
合、当然各段階の順序は変えて良い。この場合相互作用
領域5は導波管2の前に形成せねばならない。
水素イオンの代りに他のイオンを使って基板の屈折率を
変えることもできる。例えばやはり基板がニオブ酸リチ
ウムから成る図示の例で、ノZナジウムイオンが使用で
きる。
変えることもできる。例えばやはり基板がニオブ酸リチ
ウムから成る図示の例で、ノZナジウムイオンが使用で
きる。
熱拡散、イオン打込みと言った他の方法も、1つまたは
複数の相互作用領域をドーピングするために選択できる
。バナジウムイオンの場合、熱拡散を用いることが望才
しい。
複数の相互作用領域をドーピングするために選択できる
。バナジウムイオンの場合、熱拡散を用いることが望才
しい。
ヒントを与えるための一例として、ニオブ酸リチウムL
INbOsから作られる基板と、これをチタニウムでト
9−ピングして得られる集積導波管、LiNbO2:T
iとリチウムイオンと水素イオンの置換が部分的に行な
われる相互作用領域とで試作品を形成した。一般的な場
合、結果としての材料はx (1とすると式Li1−え
II、LNb03の組成を有している。
INbOsから作られる基板と、これをチタニウムでト
9−ピングして得られる集積導波管、LiNbO2:T
iとリチウムイオンと水素イオンの置換が部分的に行な
われる相互作用領域とで試作品を形成した。一般的な場
合、結果としての材料はx (1とすると式Li1−え
II、LNb03の組成を有している。
獲得された屈折率の分布は本項目末尾の表1に示されて
いる。
いる。
この屈折率分布によって、Y軸に平行な偏波方向をもつ
光波成分の減衰は30dbより大きいことが分かった。
光波成分の減衰は30dbより大きいことが分かった。
個々の偏波装置、すなわち個別の光学成分として本発明
を直接的に応用する他にも、本発明は大した変更なく集
積振幅変調器、光学的絶縁素子など、多くの装置に使用
することができる。
を直接的に応用する他にも、本発明は大した変更なく集
積振幅変調器、光学的絶縁素子など、多くの装置に使用
することができる。
実際、本発明に固有の配置を用いて、1つまたはそれ以
上の集積偏波素子を現存の装置の中に、その装置の構造
を変えることなく作り出すことができ、このとき唯一の
条件は集積導波管が基板内に存在するということだけで
ある。これらの偏波 27− 素子は次いで他の光学素子と組み合わされるので、この
ような有利な配列によって高度の集積化が可能となるの
である。
上の集積偏波素子を現存の装置の中に、その装置の構造
を変えることなく作り出すことができ、このとき唯一の
条件は集積導波管が基板内に存在するということだけで
ある。これらの偏波 27− 素子は次いで他の光学素子と組み合わされるので、この
ような有利な配列によって高度の集積化が可能となるの
である。
表1
第1図は先行技術の集積光学構造偏光装置の説明図、第
2図と第3図は本発明による装置の第1変形例の説明図
、 第4図から第7図は本発明による装置の付加的各種変形
例の説明図である。
2図と第3図は本発明による装置の第1変形例の説明図
、 第4図から第7図は本発明による装置の付加的各種変形
例の説明図である。
Claims (9)
- (1)空間的偏波分離により動作する型式の集積光学構
造の偏波装置であって、第1方向に偏波される光波につ
いては第1屈折率を、前記第1方向に直交する第2方向
に偏波される光波については第2屈折率を有する材料か
ら形成される平担な基板から成り、前記基板は当該領域
内に注入される光波の被誘導モード伝播を獲得すべく前
記屈折率を変更するために基板材料をr−ピングするこ
とで形成された第1導波領斌と、前記第1領域により誘
導された光波に相互作用しかつ前記第1方向と第2方向
に偏波された光波についてnl。> n 11とn2゜
<nzr の2つの関係を同時に満足させる屈折率を有
する少なくとも1つの第2の付加的領域とから成り、前
記不等式中n1eとn26は第1領域により誘導されて
それぞれ第1方向と第2方向に偏波される光波に関連す
る有効屈折率であり、n1tとn21は各第2領域の対
応する屈折率であり、第1領域においては前記第1方向
に偏波される光波の被誘導モーF伝播を可能ならしめる
と共に前記第2方向に偏波される光波を消衰させること
を特徴とする偏波装置。 - (2)前記第1導波領域が前記平担基板の主要面の1つ
と同じ高さにある細長い帯状でありかつこの平面に平行
な対称軸を有しており、第1領域内に詔いて光波が前記
対称軸に平行な方向で伝播され、各第2領域がその1側
面が前記対称軸に平行である直方体の形状を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の装置。 - (3)前記平担基板が前記対称軸に関して対称的に配置
され、かつ前記fi!Jl領域と連続的な単一の第2領
域を有しており、この第2領域は前記第1領域より大き
い厚さを有し前記対称軸の両側で第1領域から突出して
一定距離に亘り前記第1領域を取り囲んでいることを特
徴とする特許請求の範囲第2項に記載の偏波装置。 - (4)前記平担基板が前記対称軸に関して対称的に配置
された単一の付加的領域から成ることを特徴とする特許
請求の範囲第2項に記載の偏波装置。 - (5)前記平担基板が当該基板内に埋め込まれた単一の
付加的領域から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
2項に記載の偏波装置。 - (6)前記平担基板が前記対称軸の両側に配置された少
なくとも2つ別個の付加的領域から成ることを特徴とす
る特許請求の範囲第2項に記載の偏波装置。 - (7)前記基板が前記対称軸に平行な方向に沿って間隔
をあけて配置された数個の付加的領域から成ることを特
徴とする特許請求の範囲第2項に記載の偏波装置。 - (8)前記平担基板がニオブ酸リチウムから作られて前
記第1領域はチタニウムイオン挿入によりト°−ピング
されており、各付加的領域においてニオブ酸リチウムの
リチウムイオンの一部が水素イオンで置換されて前記屈
折率を変更していることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の偏波装置。 - (9)前記平担基板がニオブ酸リチウムから形成されて
おり、前記第1領域がチタニウムイオンの挿入によりト
9−ピングされ、前記各々の付加的領域がニオブ酸リチ
ウムにおけるバナジウムイオンの拡散によってト9−ピ
ングされて前記屈折率を変更することを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載の偏波装置。 0Q ニオブ酸リチウムから平担な基板を形成する段階
と、ニオブ酸リチウムにチタニウムイオンを挿入するこ
とによりこの基板内部に第1集積光学導波領域を形成す
る段階と、少なくとも1つの第2領域を形成する段階と
から成り、前記、第2領域の形成は当該領域の呈する屈
折率を制御変更することにより行なわれて前記第1領域
に相互作用することにより第1方向に偏波される光波を
その中で被誘導モート9伝播せしめると共に第1方向に
直交する方向に偏波された光波を消衰せしめることを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載の偏波装置の製造
方法。 0η 前記平担基板内に少なくとも1つの付加的領域を
作る段階が平担基板の表面上に前記付加的領域の1つを
形定する窓部を少なくとも1つ残すようにマスクを溶着
して、前記基板を前記窓部を通して酸浴にさらしてニオ
ブ酸リチウムのリチウムイオンを全部または部分的に水
素イオンで制御置換せしめる操作から成ることを特徴と
する特許請求の範囲第10項に記載の方法。 (I2 前記酸が融解安息香酸であることを特徴とする
特許請求の範囲第11項に記載の方法。 峙 前記マスクが前記平担基板上に溶着された金製薄膜
であることを特徴とする特許請求の範囲第11項に記載
の方法。 I 前記平担基板内に少なくとも1つの付加的領域を作
るための段階がニオブ酸リチウムを制御された方法でr
−ピングするためノマナジウムを局部的熱拡散させる操
作から成ることを特徴とする特許請求の範囲第10項に
記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8310068 | 1983-06-17 | ||
FR8310068A FR2548393B1 (fr) | 1983-06-17 | 1983-06-17 | Dispositif polariseur optique integre et son procede de fabrication |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6012516A true JPS6012516A (ja) | 1985-01-22 |
JPH0563763B2 JPH0563763B2 (ja) | 1993-09-13 |
Family
ID=9289894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59122865A Granted JPS6012516A (ja) | 1983-06-17 | 1984-06-14 | 集積光学偏波装置とその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4778234A (ja) |
EP (1) | EP0129463B1 (ja) |
JP (1) | JPS6012516A (ja) |
DE (1) | DE3471174D1 (ja) |
FR (1) | FR2548393B1 (ja) |
Cited By (2)
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JPH0347397U (ja) * | 1989-09-09 | 1991-05-01 | ||
JPH03117100U (ja) * | 1990-03-15 | 1991-12-04 |
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