JPS63147111A - 光導波回路 - Google Patents
光導波回路Info
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- JPS63147111A JPS63147111A JP61294564A JP29456486A JPS63147111A JP S63147111 A JPS63147111 A JP S63147111A JP 61294564 A JP61294564 A JP 61294564A JP 29456486 A JP29456486 A JP 29456486A JP S63147111 A JPS63147111 A JP S63147111A
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はニオブ酸リチウム結晶を用いた光導波回路の改
良に関し、特に伝送損失を低減する技術に関する。
良に関し、特に伝送損失を低減する技術に関する。
従来、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の結晶から成
る基板に、特定の回路パターンで基板内にチタン（Ｔｉ
）を拡散させて高屈折率の光導波路を件杵古専形成した
光導波回路が知られている。
る基板に、特定の回路パターンで基板内にチタン（Ｔｉ
）を拡散させて高屈折率の光導波路を件杵古専形成した
光導波回路が知られている。
上記の光導波回路において、回路中に分岐部あるいは合
流部を設ける場合、これら部分と入出射端との間の導波
路を曲線路にして、導波路の入出射端での光軸が基板側
縁に垂直になるように方向転換させ、光ファイバとの接
続効率を高める構造が一般に採られる。
流部を設ける場合、これら部分と入出射端との間の導波
路を曲線路にして、導波路の入出射端での光軸が基板側
縁に垂直になるように方向転換させ、光ファイバとの接
続効率を高める構造が一般に採られる。
上記のように回路中に曲線路が含まれている場合、この
曲線路の曲率半径が小さくなるほど波光損失は大きくな
る。
曲線路の曲率半径が小さくなるほど波光損失は大きくな
る。
一方、オプトエレクトロニクス分野での装置の小型化、
高密度集積化の要請に伴ない、光導波回路の高密度集積
化が強く望まれており、回路長さを可及的に小さくする
ためには、光導波路の曲線路部分の曲率半径をできるだ
け小さくすることが必要となる。
高密度集積化の要請に伴ない、光導波回路の高密度集積
化が強く望まれており、回路長さを可及的に小さくする
ためには、光導波路の曲線路部分の曲率半径をできるだ
け小さくすることが必要となる。
また高密度集積化を達成するため、回路中で複数の光導
波路を並設する場合は、これら導波路の間隔をできる限
り狭めることが望ましいが、あまり間隔を狭めると隣接
する導波路間での伝搬光の相互干渉（クロストーク）を
生じるという問題がある。
波路を並設する場合は、これら導波路の間隔をできる限
り狭めることが望ましいが、あまり間隔を狭めると隣接
する導波路間での伝搬光の相互干渉（クロストーク）を
生じるという問題がある。
上記のような箇所での波光損失を小さく抑える基本的な
手段としては、導波路と導波路を囲む領域との屈折率差
を大きくする方法がある。そしてＬｉＮ１）０３結晶基
板を用いた光導波回路では、上記屈折率差を大きくする
ため下記のような方法が提案されている。すなわち曲線
路部分については、Ｔ１拡散処理を二段階に分けて行な
い、第４段処理時に第６図に示すように第２段処理での
拡散源Ｔ１の堆ｍ層２Ｑを、曲線路外周側を連続底辺と
する鋸歯形状にし、これにより導波路内に内周側よりも
外周側の方が高い屈折量勾配を設ける方法が提案されて
いる。また、例えばマツハツエンダ−型干渉計の如く、
導波路同仕が非常に近接している回路では、これら導波
路間の基板部分をイオンエツチングにより一定深さで削
り取り、導波路側面間に空気層を介在させることで前述
した屈折率差の増大を図り、導波路の光学的絶縁性を高
める方法が提案されている。
手段としては、導波路と導波路を囲む領域との屈折率差
を大きくする方法がある。そしてＬｉＮ１）０３結晶基
板を用いた光導波回路では、上記屈折率差を大きくする
ため下記のような方法が提案されている。すなわち曲線
路部分については、Ｔ１拡散処理を二段階に分けて行な
い、第４段処理時に第６図に示すように第２段処理での
拡散源Ｔ１の堆ｍ層２Ｑを、曲線路外周側を連続底辺と
する鋸歯形状にし、これにより導波路内に内周側よりも
外周側の方が高い屈折量勾配を設ける方法が提案されて
いる。また、例えばマツハツエンダ−型干渉計の如く、
導波路同仕が非常に近接している回路では、これら導波
路間の基板部分をイオンエツチングにより一定深さで削
り取り、導波路側面間に空気層を介在させることで前述
した屈折率差の増大を図り、導波路の光学的絶縁性を高
める方法が提案されている。
しかるに上述した従来方法のうち、前者の方法は二段階
にわたる高温での拡散処理を必要とし、しかも第１段の
拡散処理では鋸歯状のような蓚めて複雑なパターンで拡
散源Ｔ１の堆積層を形成しなければならない。
にわたる高温での拡散処理を必要とし、しかも第１段の
拡散処理では鋸歯状のような蓚めて複雑なパターンで拡
散源Ｔ１の堆積層を形成しなければならない。
しかも上記技術はＳ字型カーブの導波路の、それもオフ
セットｆｉの小さい回路部分で実施されているにすぎず
、直角的り路のようにより厳しい条件の要求される回路
には適用できない。
セットｆｉの小さい回路部分で実施されているにすぎず
、直角的り路のようにより厳しい条件の要求される回路
には適用できない。
また後者のイオンエツチングによって光導波路の光学的
絶縁性を高める方法では、複雑なマスキング手段を必要
とし、またエツチングは本質的に基板材を破壊するもの
であるから、エツチング領域に接する導波路側面には微
視的な凹凸が生成され、このため伝搬光の散乱損失を生
じるという問題がある。
絶縁性を高める方法では、複雑なマスキング手段を必要
とし、またエツチングは本質的に基板材を破壊するもの
であるから、エツチング領域に接する導波路側面には微
視的な凹凸が生成され、このため伝搬光の散乱損失を生
じるという問題がある。
また多くの場合、エツチングを正確に微小な特定領域に
限定できるエツチング用スロット部材ヲ一と極めて微小
であり、このような回路では導波路に悪影響を与えずに
基板部分のみをエツチング除去することはほとんど不可
能といえる。
限定できるエツチング用スロット部材ヲ一と極めて微小
であり、このような回路では導波路に悪影響を与えずに
基板部分のみをエツチング除去することはほとんど不可
能といえる。
本発明の主な目的は光導波回路における導波路の光学的
絶縁性を高めることにあり、特に回路の高密度集積化を
図る場合にネックとなる曲線路部分で、波光損失を増大
させることなく曲率半径をより小さくでき、また導波路
近接部分ではクロストークを増大させることなくより間
隔を狭めることのできる回路構造を提供することである
。
絶縁性を高めることにあり、特に回路の高密度集積化を
図る場合にネックとなる曲線路部分で、波光損失を増大
させることなく曲率半径をより小さくでき、また導波路
近接部分ではクロストークを増大させることなくより間
隔を狭めることのできる回路構造を提供することである
。
ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶の基板にチタン
（Ｔｉ）拡散で光導波路を形成した光導波回路において
、基板の厚み方向を結晶のＸ軸又はＹ軸方向とし、且つ
光導波路外の基板領域のうち、少なくとも光導波路に隣
接する要部を水素原子置換で低屈折にだ。
（Ｔｉ）拡散で光導波路を形成した光導波回路において
、基板の厚み方向を結晶のＸ軸又はＹ軸方向とし、且つ
光導波路外の基板領域のうち、少なくとも光導波路に隣
接する要部を水素原子置換で低屈折にだ。
上記の水素原子置換で低屈折率化する要部の代表例とし
ては、導波路が曲線路を含む場合、この曲線路の外周側
に隣接する一定幅の帯状領域、また複数の導波路が近接
配置されている場合における導波路間の中間領域等が挙
げられる。
ては、導波路が曲線路を含む場合、この曲線路の外周側
に隣接する一定幅の帯状領域、また複数の導波路が近接
配置されている場合における導波路間の中間領域等が挙
げられる。
またＬｉＮｂＯ３結晶のＬｌとＨとの置換は、基板面を
要部に開口を設けたアルミニウム膜等の被灰でマスキン
グした後、この基板面にカルボン酸等の水素基を有する
化合物溶液を接触させ、１５ｏＯ〜３００″Ｃ程度に加
熱することによって簡単に行なえる。
要部に開口を設けたアルミニウム膜等の被灰でマスキン
グした後、この基板面にカルボン酸等の水素基を有する
化合物溶液を接触させ、１５ｏＯ〜３００″Ｃ程度に加
熱することによって簡単に行なえる。
ＬｉＮｂＯ３基板結晶のＸ＠又はＹ軸方向に水素原子置
換した領域は、元の結晶（て比べてｏ、ｏｔｔ前後の大
きな屈折率低下を生じ、このためががる水素置換低屈折
率領域な光導波路の曲線路の外周側あるいは隣接導波路
間に設けることにより、光導波路の光学的絶縁性が高ま
り、曲線路の曲率半径を従来に比べてより小さくするこ
とができるとともに光導波路の並設間隔をより縮小でき
る。
換した領域は、元の結晶（て比べてｏ、ｏｔｔ前後の大
きな屈折率低下を生じ、このためががる水素置換低屈折
率領域な光導波路の曲線路の外周側あるいは隣接導波路
間に設けることにより、光導波路の光学的絶縁性が高ま
り、曲線路の曲率半径を従来に比べてより小さくするこ
とができるとともに光導波路の並設間隔をより縮小でき
る。
またＬｉＮｂＯ３結晶における水素原子置換は結晶軸に
沿って一方向に進行し周辺への拡散がほとんど生じない
ため置換領域の断面はほぼ四辺形となり、したがって所
望の基板上領域に対して高精度の側辺輪郭で設けること
ができる。
沿って一方向に進行し周辺への拡散がほとんど生じない
ため置換領域の断面はほぼ四辺形となり、したがって所
望の基板上領域に対して高精度の側辺輪郭で設けること
ができる。
上記により光導波回路の高密度集積化が容易になる。
以下本発明を図面に示した実施例に基づき詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す要部平面図であり、基
板／はＬｉＮｂＯ３結晶から成り、結晶のＸ軸又はＹ軸
方向を厚み方向と一致させて成形されている。そして基
板／の面の所定回路パターンの領域からＴｉを拡散させ
ることにより、基板の他部分よりも高屈折率の光導波路
コが基板内に形成されている。
板／はＬｉＮｂＯ３結晶から成り、結晶のＸ軸又はＹ軸
方向を厚み方向と一致させて成形されている。そして基
板／の面の所定回路パターンの領域からＴｉを拡散させ
ることにより、基板の他部分よりも高屈折率の光導波路
コが基板内に形成されている。
光導波路２は、直線路部分２Ａ、これに絖く第一の曲線
路部分２Ｂ、２Ｂとは曲率中心が反対側に位置する第二
の曲線路部分２Ｇ、及びこれに続く第二の直線路部分２
Ｄが設けてあり、これにより両面線路２１．２Ｄ間に所
定の偏位量を与えている。
路部分２Ｂ、２Ｂとは曲率中心が反対側に位置する第二
の曲線路部分２Ｇ、及びこれに続く第二の直線路部分２
Ｄが設けてあり、これにより両面線路２１．２Ｄ間に所
定の偏位量を与えている。
そして両回線路２Ｂ、２Ｇの外周側に隣接して、一定幅
の帯状に低屈折率化領域３に、３Ｂがほぼ曲線の始点か
ら終点までの長さにわたり設けである。
の帯状に低屈折率化領域３に、３Ｂがほぼ曲線の始点か
ら終点までの長さにわたり設けである。
第１図のＵ−Ｕ線に沿う部分断面および屈折率分布を第
２図に示す。図のように両低屈折率化領域３Ａ、３Ｂは
、深さ方向には光導波路コの底部よりも下方まで形成し
である。低屈折率領域３Ａ。
２図に示す。図のように両低屈折率化領域３Ａ、３Ｂは
、深さ方向には光導波路コの底部よりも下方まで形成し
である。低屈折率領域３Ａ。
３ＢはＬｉＮｂＯ３結晶中のＬｌを一定深さおよび幅の
領域にわたりＨに置換することで形成されており、例え
ば下記の方法で実施できる。
領域にわたりＨに置換することで形成されており、例え
ば下記の方法で実施できる。
すなわち、基板ｌの回路形成面をアルミニウム膜等の被
膜で被覆し、周知のフォトリソグラフィー技術を用いて
所望の領域に開口を形成し、この開口を通して水素基を
有する化合物、例えば安息香酸を接触させ、／ｊＯ″Ｃ
ないしｊ４ＺダＣの温度で数分ないし数時間加熱処理す
る。
膜で被覆し、周知のフォトリソグラフィー技術を用いて
所望の領域に開口を形成し、この開口を通して水素基を
有する化合物、例えば安息香酸を接触させ、／ｊＯ″Ｃ
ないしｊ４ＺダＣの温度で数分ないし数時間加熱処理す
る。
上記の水素置換で屈折率は約ｏ、ｏｙ、前後（ＡｊＪｎ
ｍ波長光）低下する。
ｍ波長光）低下する。
ところで光導波路の曲り部における損失は一般にＡ ＝
０１８Ｘｐ （−Ｃ２Ｒ）の式で表わすことができる
。ここでＲは曲り部の曲率半径、Ｃ１及びＣ２は伝播光
に対する側方の閉じ込め効果に依存する定数でＲに対し
て独立であ°る。
０１８Ｘｐ （−Ｃ２Ｒ）の式で表わすことができる
。ここでＲは曲り部の曲率半径、Ｃ１及びＣ２は伝播光
に対する側方の閉じ込め効果に依存する定数でＲに対し
て独立であ°る。
また直線路から曲線路へ至る遷移区間では、Ａ１ ＝
Ｑ ／ ２ Ｒ” の式で表わされる。
Ｑ ／ ２ Ｒ” の式で表わされる。
ここでＲは曲線路の曲率半径、ｑは導波路の閉じ込め効
果に依存する定数である。これを第Ｓ図に基づいて説明
すると、曲り導波路２／内を伝播する光のパワー分布２
２が入射端から出射端まで一定に保持されるためには、
導波路断面内の各点における接線方向速度が導波路曲率
中心からの距離の関数でなければならない。しかしなが
ら実際には内周側から外周側まで同一であるため、特定
の曲率半径ＲＣの部分における伝播定数が自由空間伝播
光のそれと一致し、これに起因して伝播光の一部が導波
路外へ放出されて損失となる。
果に依存する定数である。これを第Ｓ図に基づいて説明
すると、曲り導波路２／内を伝播する光のパワー分布２
２が入射端から出射端まで一定に保持されるためには、
導波路断面内の各点における接線方向速度が導波路曲率
中心からの距離の関数でなければならない。しかしなが
ら実際には内周側から外周側まで同一であるため、特定
の曲率半径ＲＣの部分における伝播定数が自由空間伝播
光のそれと一致し、これに起因して伝播光の一部が導波
路外へ放出されて損失となる。
しかるに前述した実施例のように、曲り導波路の外周に
誇接して、水素置換により基板結゛鵠本来の屈折率より
も屈折率をさらに低下させた領域ＪＡ、３Ｂを設けてお
けば上記の導波路外への波光損失が低減し、それだけ曲
線路の曲率半径をより小さくすることが可能になる。
誇接して、水素置換により基板結゛鵠本来の屈折率より
も屈折率をさらに低下させた領域ＪＡ、３Ｂを設けてお
けば上記の導波路外への波光損失が低減し、それだけ曲
線路の曲率半径をより小さくすることが可能になる。
例えば、本発明に係る低屈折率化領域を設けない従来の
ＬｉＮｂＯ３基板Ｔ１拡散導波路の場合、９００曲り路
での許容限界曲率半径は約／ｃｍであるのに対し、本発
明によれば曲率半径／ ｍｍの曲り路も可能であり、曲
率半径ｌ１ｍｍ程度でも従来よりも曲り路伝送損失を大
きく低減させることができる。
ＬｉＮｂＯ３基板Ｔ１拡散導波路の場合、９００曲り路
での許容限界曲率半径は約／ｃｍであるのに対し、本発
明によれば曲率半径／ ｍｍの曲り路も可能であり、曲
率半径ｌ１ｍｍ程度でも従来よりも曲り路伝送損失を大
きく低減させることができる。
第３図及び第ｑ図に本発明の他の実施例を示す。
本例は例えばマツハツエンダ−干渉計回路の如く、並設
された光導波路／／、／コ間の間隔が極めて小さい場合
、これら導波路／／、／、２間の伝播光のクロストーク
を防止するため、両導波路間の基板部分を前述実施例と
同様に一定深さにわたり水素置換することにより、低屈
折率化領域１３を設けた伊Ｉである。
された光導波路／／、／コ間の間隔が極めて小さい場合
、これら導波路／／、／、２間の伝播光のクロストーク
を防止するため、両導波路間の基板部分を前述実施例と
同様に一定深さにわたり水素置換することにより、低屈
折率化領域１３を設けた伊Ｉである。
本発明によれば、ＬｉＮｂＯ３基板のＴｉ拡散導波路に
おいて曲線路部分を含む場合に、該部分での伝送損失を
大きく低減させることができ、同時に曲線路の曲率半径
を小さくできるので回路の高密度集積化及び素子の縮小
化を図ることができる。
おいて曲線路部分を含む場合に、該部分での伝送損失を
大きく低減させることができ、同時に曲線路の曲率半径
を小さくできるので回路の高密度集積化及び素子の縮小
化を図ることができる。
またＬｉＮｂＯ３結晶の水素置換処理は、前述した従来
の二段階Ｔ１拡散処理あるいはイオンエツチング処理に
比べて高価な特殊設備を必要とせず、安価に且つ簡単に
実施でき、また低温度で迅速に処理できるという利点が
ある。
の二段階Ｔ１拡散処理あるいはイオンエツチング処理に
比べて高価な特殊設備を必要とせず、安価に且つ簡単に
実施でき、また低温度で迅速に処理できるという利点が
ある。
また必要に応じて置換処理後に加熱処理することにより
屈折率勾配を滑らかな曲線分布とすることもできる。
屈折率勾配を滑らかな曲線分布とすることもできる。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第」図は第１
図中の■−■線に沿う部分断面図、第３図は本発明の他
の実施例を示す平面図、第ダ図は第３図の要部横断面図
、第Ｓ図は従来の導波路の曲線路部分で伝送損失が発生
する状態を示す平面図、第６図は従来方法の一例を示す
斜視図である。 ｌ・・・・・・ＬｉＮｂＯ３基板 コ、／ハ／ 、：＝
−Ｔｉ拡散導波路 ２Ｂ 、 ｊｃ・・・・・・曲線路
３１．３Ｂ、／Ｊ・・・・・・低屈折率化領域特許出願
人 日本板硝子株式会社 第１図 第２図 第３図
図中の■−■線に沿う部分断面図、第３図は本発明の他
の実施例を示す平面図、第ダ図は第３図の要部横断面図
、第Ｓ図は従来の導波路の曲線路部分で伝送損失が発生
する状態を示す平面図、第６図は従来方法の一例を示す
斜視図である。 ｌ・・・・・・ＬｉＮｂＯ３基板 コ、／ハ／ 、：＝
−Ｔｉ拡散導波路 ２Ｂ 、 ｊｃ・・・・・・曲線路
３１．３Ｂ、／Ｊ・・・・・・低屈折率化領域特許出願
人 日本板硝子株式会社 第１図 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ＿３）結晶の基板
にチタン（Ｔｉ）拡散で光導波路を形成した光導波回路
において、 基板の厚み方向を結晶のＸ軸又はＹ軸方向とし、且つ光
導波路外の基板領域のうち、少なくとも光導波路に隣接
する要部を水素原子置換で低屈折率化したことを特徴と
する光導波回路。 - （２）特許請求の範囲第１項において、前記要部は、光
導波路途中に設けた曲線路部分の外周側に隣接する帯状
領域である光導波回路。 - （３）特許請求の範囲第１項において、 前記要部は、近接配置された複数本の光導波路間の中間
部域である光導波回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61294564A JPS63147111A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 光導波回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61294564A JPS63147111A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 光導波回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63147111A true JPS63147111A (ja) | 1988-06-20 |
Family
ID=17809419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61294564A Pending JPS63147111A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 光導波回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63147111A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63157109A (ja) * | 1986-12-20 | 1988-06-30 | Fujitsu Ltd | 光導波路及びその形成方法 |
| JPH01321408A (ja) * | 1988-06-24 | 1989-12-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光導波路 |
| 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 |
| JP2008096484A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Sony Corp | 光半導体装置 |
| JP2019117236A (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-18 | 日本電信電話株式会社 | 曲げ導波路から放射される光による損失を抑制可能な光回路及びそれを用いたモニタリング機能付き光源 |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP61294564A patent/JPS63147111A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63157109A (ja) * | 1986-12-20 | 1988-06-30 | Fujitsu Ltd | 光導波路及びその形成方法 |
| JPH01321408A (ja) * | 1988-06-24 | 1989-12-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光導波路 |
| JP2873303B2 (ja) * | 1988-06-24 | 1999-03-24 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光導波路 |
| JP2008096484A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-04-24 | Sony Corp | 光半導体装置 |
| US7526170B2 (en) | 2006-10-06 | 2009-04-28 | Sony Corporation | Optical semiconductor device |
| 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 |
| JP2019117236A (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-18 | 日本電信電話株式会社 | 曲げ導波路から放射される光による損失を抑制可能な光回路及びそれを用いたモニタリング機能付き光源 |
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