JPH026906A - Waveguide optical element - Google Patents

Waveguide optical element

Info

Publication number
JPH026906A
JPH026906A JP1036089A JP1036089A JPH026906A JP H026906 A JPH026906 A JP H026906A JP 1036089 A JP1036089 A JP 1036089A JP 1036089 A JP1036089 A JP 1036089A JP H026906 A JPH026906 A JP H026906A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
optical system
layer
face
optical element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1036089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyoshi Funato
広義 船戸
Shigeyoshi Misawa
成嘉 三澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP1036089A priority Critical patent/JPH026906A/en
Publication of JPH026906A publication Critical patent/JPH026906A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、導波路光学素子に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to waveguide optical elements.

[従来の技術] 光を導波路中に閉じ込めて導波させ、導波光を導波光学
系により屈折または回折させて集光させる導波路光学系
が提案されている。このような導波路光学系は、その使
用により光学系を小型化。
[Prior Art] A waveguide optical system has been proposed in which light is confined in a waveguide and guided, and the guided light is refracted or diffracted by a waveguide optical system to condense the light. The use of such waveguide optical systems allows the optical system to be made smaller.

軽量化できるので近来その実用化が強く意図されている
。
Since it can be made lightweight, its practical use has been strongly desired in recent years.

[発明が解決しようとする課M] このような導波路光学素子の実用化を困難にしている問
題として導波光学系の問題がある。
[Problem M to be Solved by the Invention] One of the problems that makes it difficult to put such waveguide optical elements into practical use is the problem of waveguide optical systems.

即ち、導波光学系は導波光を集光させるための光学系で
あるが、従来、論文誌:応用物理 第48巻 第3号 
第241頁以下に示されているモードインデックスレン
ズ、ルネブルクレンズ、ジオデシックレンズ、グレーテ
ィングレンズ等が導波光学。
In other words, a waveguide optical system is an optical system for condensing guided light, but conventionally, the paper journal: Applied Physics Vol. 48, No. 3
Mode index lenses, Luneburg lenses, geodesic lenses, grating lenses, etc. shown on pages 241 and below are waveguide optics.

系として使用を意図されている。これらのレンズの内、
モードインデックスレンズ、ルネブルクレンズは、その
作製過程で必要とされる屈折率制御に極めて高精度を要
求されるが、高精度の屈折率制御は現在の技術では難し
く、量産性の面からして現段階では実用化が困難である
。また、ジオデシックレンズは導波路に窪みをつけて導
波路レンズとするものであり窪み形状が非球面であると
ころから、その加工が難しく製作工程として、精密切削
とこれに続く研磨工程を必要とするところからやはり量
産が難しく、コストの低減化も困難である。
It is intended to be used as a system. Among these lenses,
Mode index lenses and Luneburg lenses require extremely high accuracy in the refractive index control required during their manufacturing process, but high-precision refractive index control is difficult with current technology and is difficult to achieve in terms of mass production. At this stage, it is difficult to put it into practical use. In addition, geodesic lenses are created by creating a waveguide lens by making a depression in the waveguide, and since the shape of the depression is aspherical, it is difficult to process and requires precision cutting followed by a polishing process. For this reason, mass production is difficult, and cost reduction is also difficult.

グ1/−ティングレンズは作製は比較的容易であり低コ
ス1−で実現可能であるが、そのレンズ作用が光波長に
依存しでおり光波長が変化するど焦点距離が変化してし
まう。然るに導波路光学素子に用いる光源として普通に
用いられる半導体レーザーには。周知の如く温度変化に
よる波長シフトの性質があり、従って、グ1ノーティン
グレンズを用いる場合には、半導体レーザーに対して極
めて高精度の温度制御を行うか、あるいは波長シフトの
ないDFB半導体レーザーを使用する必要があり、これ
が装置の大型化や高コスト化を招来してしまうと言う問
題がある7 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
5その目的とするところは低コストで容易に実現でき、
しかも普通の半導体レーザーを光源としで用い得る新規
な導波路光学素子の提供にある。
Although the lens is relatively easy to manufacture and can be realized at a low cost, its lens action depends on the wavelength of light, and as the wavelength of light changes, the focal length changes. However, semiconductor lasers are commonly used as light sources for waveguide optical devices. As is well known, there is a property of wavelength shift due to temperature change. Therefore, when using a G1 noting lens, it is necessary to perform extremely high-precision temperature control on the semiconductor laser, or to use a DFB semiconductor laser with no wavelength shift. This invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to It can be easily realized at low cost,
Moreover, the present invention aims to provide a novel waveguide optical element that can use an ordinary semiconductor laser as a light source.

[課題製解決゛多”るための手段] 以下、本発明を説明する。[Means for creating and solving multiple problems] The present invention will be explained below.

本発明の導波路光学素子は、基板上に設けられた導波m
と、R波光学系とを有する。
The waveguide optical element of the present invention has a waveguide m provided on a substrate.
and an R-wave optical system.

導波光学系は、導波層中を導波される導波光を集束させ
るための光学系であり、導波層の端面として形成さ九た
導波路反射光学系である。
The waveguide optical system is an optical system for focusing the guided light guided through the waveguide layer, and is a waveguide reflective optical system formed as an end face of the waveguide layer.

[作  用] 本発明に於いては、導波光学系が上述の如く導波層の端
面として形成された導波路反射光学系であり、導波層を
導波される導波光はこの導波路反射光学系により反射さ
れ一点に集束する。
[Function] In the present invention, the waveguide optical system is a waveguide reflective optical system formed as the end face of the waveguide layer as described above, and the guided light guided through the waveguide layer is guided through this waveguide. It is reflected by the reflective optical system and focused on one point.

このように、導波光は屈折によらず反射により集束する
ので、光波長が変化しても導波路反射光学系の機能は何
ら変化しない。また、導波路反射光学系は導波層の端面
として形成されるので、その作製も容易である。
In this way, the waveguide light is focused by reflection rather than refraction, so even if the optical wavelength changes, the function of the waveguide reflective optical system does not change at all. Further, since the waveguide reflective optical system is formed as an end face of the waveguide layer, its fabrication is also easy.

[実施例] 以下0図面を参照しながら具体的な実施例に即して説明
する。
[Example] A specific example will be described below with reference to the drawings.

第1図に示す実施例1に於いて、符号5は導波路光学素
子を示している。
In Example 1 shown in FIG. 1, reference numeral 5 indicates a waveguide optical element.

導波路光学素子5は、透明基板51上に導波層52を積
層して構成されている。
The waveguide optical element 5 is constructed by laminating a waveguide layer 52 on a transparent substrate 51.

導波層52中を導波される導波光は、後述する導波路反
射光学系により集光される。
The guided light guided through the waveguide layer 52 is focused by a waveguide reflection optical system, which will be described later.

第1図は、導波路光学素子5の平面図であり。FIG. 1 is a plan view of the waveguide optical element 5. FIG.

導波路光学素子の透明基板51(第2図参照)は、例え
ばガラス、石英等の平板であり、その一方の面に、透明
基板51よりも高屈折率の材料1例ヌばZnS、ZnO
,Ce01.SiN、5iON、コー、ニング7095
ガラス等。
The transparent substrate 51 (see FIG. 2) of the waveguide optical element is a flat plate made of glass, quartz, etc., and one surface thereof is coated with a material having a higher refractive index than the transparent substrate 51, such as ZnS or ZnO.
, Ce01. SiN, 5iON, Koh, Ning 7095
glass etc.

を真空蒸着、スパッタリング、CVD法などで製膜して
導波J152が形成されている。
The waveguide J152 is formed by forming a film by vacuum evaporation, sputtering, CVD, or the like.

導波層52は第1図で、導波層の一部が除去された状態
となっており、この除去された部分の端面のうちの符号
52Aで示す部分が導波路反射光学系として放物線状に
形成されている。第1図のA−A断面図を第2図に示す
、導波路反射光学系52A?。
In FIG. 1, the waveguide layer 52 is in a state where a part of the waveguide layer has been removed, and the part indicated by reference numeral 52A of the end face of this removed part has a parabolic shape as a waveguide reflective optical system. is formed. A waveguide reflective optical system 52A whose sectional view taken along the line A-A in FIG. 1 is shown in FIG. .

なず導波層52の端面1才、透明基板51、導波層52
の各表面に対して直交的である。
Nazu end face of waveguide layer 52, transparent substrate 51, waveguide layer 52
perpendicular to each surface of .

このような垂直の端面は、成膜した導波層をイオンビー
ムエツチング、反応性イオンビームエツチング等のドラ
イエツチング法にてエツチングすることにより容易に形
成できる。
Such a vertical end face can be easily formed by etching the formed waveguide layer using a dry etching method such as ion beam etching or reactive ion beam etching.

上述の如く導波路反射光学系52Aの形状は平面図的に
見ると放物線形状であるが、この放物線の焦点は第12
図のE点である。
As mentioned above, the shape of the waveguide reflective optical system 52A is a parabola when viewed from the top, and the focal point of this parabola is at the 12th point.
This is point E in the figure.

導波層52中を伝搬する平行導波光は導波路反射光学系
52Aで全反射さ九、E点に集光するが、このように全
反射を行わせるためには、導波光に対する導波層52の
等側屈折率をN1.空気の屈折率を。
The parallel waveguide light propagating in the waveguide layer 52 is totally reflected by the waveguide reflection optical system 52A and condensed at point E. The isolateral refractive index of 52 is N1. the refractive index of air.

1とするとき導波路反射光学系への入射角0.が至る所
で。
1, the angle of incidence on the waveguide reflective optical system is 0. is everywhere.

OI≧5in−’ (i/N+ ) なる条件を満足するように反射面の形状を定めれば良い
。
The shape of the reflecting surface may be determined so as to satisfy the following condition: OI≧5in-' (i/N+).

第1図の実施例では、導波路反射光学系を構成する導波
層の端面ば、第2図に示す様に、透明基板51、導波層
52の名表面に対して垂直に切り立った形状であったが
、導波路反射光学系を構成する導波層端面は、第3図に
切断端面図として示を様にテーパーを持っていても良い
。
In the embodiment shown in FIG. 1, the end face of the waveguide layer constituting the waveguide reflective optical system has a shape that is perpendicular to the surfaces of the transparent substrate 51 and the waveguide layer 52, as shown in FIG. However, the end face of the waveguide layer constituting the waveguide reflective optical system may have a taper as shown in a cut end view in FIG.

この場合テーパー輻Δは少なくども導波光の波長以上で
あることが望ましい、このようなテーパーを持つ導波層
端面を形成する方法としては、ウェットエツチング、あ
るいはイオンビーム等を斜めに照射してドライエツチン
グする方法、あるいは導波層成膜時に透明基板に対して
若干間隙を持った開口を有するマスクを介して製膜する
方法等を挙げることができる。テーパーを持つ導波層端
面を導波路反射光学系として用いる場合、前述の。
In this case, it is desirable that the taper radius Δ is at least equal to or greater than the wavelength of the guided light. Methods for forming the end face of the waveguide layer with such a taper include wet etching or dry etching by diagonally irradiating with an ion beam, etc. Examples include an etching method, or a method of forming a film through a mask having an opening with a slight gap with respect to a transparent substrate during film formation of the waveguide layer. When using the tapered end face of the waveguide layer as a waveguide reflective optical system, as described above.

如く全反射を利用するには、基板の等側屈折率をN2と
して、入射角θ、が至るとろで。
In order to utilize total internal reflection as shown in FIG.

θ、≧5in−”(Nz/N+) を満足するようにすれば良い。θ, ≧5in-” (Nz/N+) All you have to do is satisfy the following.

さらに、第4図に示すように導波路反射光学系を形成す
るために導波層52を取り除いた部分に、低屈折率層5
9を装荷しても良い、低屈折率層59は導波層52より
も低屈折率であり、例えばSiO2や樹脂等が用いられ
導波路反射光学系の保護の機能も果たす、この低屈折率
層59の等側屈折率をN3とするとN2≦N3のときは
入射角θ、が至るところでθ、≧5in−’ (N3/
N+) を満足するように、またN z > N sのときはθ
1≧5in−’(N2/N+) を満足するようにすれば全反射を実現できる。
Furthermore, as shown in FIG. 4, a low refractive index layer 5 is added to the part where the waveguide layer 52 is removed to form a waveguide reflective optical system.
9, the low refractive index layer 59 has a lower refractive index than the waveguide layer 52, and is made of, for example, SiO2 or resin, and also serves to protect the waveguide reflective optical system. Letting the isolateral refractive index of the layer 59 be N3, when N2≦N3, the incident angle θ is everywhere θ, ≧5in-' (N3/
N+), and when N z > N s, θ
Total reflection can be achieved by satisfying 1≧5in-'(N2/N+).

勿論、低屈折率層の装荷は、第2図の如きテーパーのな
い、透明基板に対し垂直に切り立った端面に対して行っ
ても良く、この場合の全反射の条件は。
Of course, the low refractive index layer may be loaded onto a non-tapered end face perpendicular to the transparent substrate as shown in FIG. 2, and the conditions for total reflection in this case are as follows.

θ、≧5in−’(N3/N+) である。θ, ≧5in-’ (N3/N+) It is.

第5図、第6図には、実施例2の特徴部分のみを示す、
上に説明した実施例1では、導波路反射光学系の形状は
、放物線であって、導波光を全反射させる形状に形成さ
れていた。この実施例2では、全反射ではなく通常の反
射を利用する。即ち、第5図に示すように、この実施例
2では導波路光学素子5Eは、その導波路反射光学系5
2Fが導波、N52の端面として形成されているが、導
波光を集束性の光束として集束点Fへ向けて反射する。
5 and 6 show only the characteristic parts of the second embodiment,
In Example 1 described above, the shape of the waveguide reflective optical system is a parabola, and is formed in a shape that totally reflects the guided light. In this second embodiment, normal reflection is used instead of total reflection. That is, as shown in FIG. 5, in this second embodiment, the waveguide optical element 5E has a waveguide reflection optical system 5
2F is formed as a waveguide and an end face of N52, which reflects the guided light toward the focal point F as a convergent light beam.

導波路反射光学系52FはF点を焦点とする放物線形状
もしくはこれを近似する円形状である。この導波路反射
光学系52Fをなす導波層52の端面は、第6図に示す
様に、透明基板51に対して垂直に切り立っている。こ
のような端面は前述したようにドライエツチングで形成
できる。この実施例2では、導波路反射光学系への入射
条件が全反射の条件を充たさないので反射面としての導
波/[52の端面に接して、第6図に示す様に高反射率
の金属、例えばA 1 p A g p A u t 
Cu等の高反射率M590を形成している。。
The waveguide reflection optical system 52F has a parabolic shape with the focal point at point F or a circular shape approximating the parabolic shape. The end face of the waveguide layer 52 constituting the waveguide reflection optical system 52F is perpendicular to the transparent substrate 51, as shown in FIG. Such an end face can be formed by dry etching as described above. In this Example 2, since the incident conditions to the waveguide reflection optical system do not satisfy the conditions for total reflection, the waveguide as a reflection surface is in contact with the end face of the waveguide/[52], as shown in FIG. Metals, such as A 1 p A g p A ut
High reflectance M590 such as Cu is formed. .

この金属層の形成は蒸着等で行なうことができる。This metal layer can be formed by vapor deposition or the like.

また、高反射率N590は、金属の他、誘電体多層膜、
その他の高反射率を有する材料を用いても良い。
In addition to metals, high reflectance N590 can also be applied to dielectric multilayer films,
Other materials with high reflectance may also be used.

[発明の効果] 以上1本発明によれば新規な導波路光学素子を提供でき
る。この素子は上述の如く、導波層を伝搬する導波光を
導波路反射光学系により反射させて集束させるので、光
源からの光に波長変化があってもその影響を受けない、
また導波路反射光学系は、導波層の端面として形成され
るが、この端面の形成は容易であり、且つその形状もリ
ングラフィ等の手法で、容易に正確な形状を実現できる
ので高度の光学特性を期待できる。従って、従来の導波
路光学素子に於いて問題となっていた、量産性の問題、
波長変化に対する問題が解決され。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a novel waveguide optical element can be provided. As mentioned above, this element reflects and focuses the guided light propagating through the waveguide layer using the waveguide reflective optical system, so it is not affected by changes in the wavelength of the light from the light source.
In addition, the waveguide reflective optical system is formed as the end face of the waveguide layer, but this end face is easy to form, and its shape can be easily achieved using techniques such as phosphorography, so it can be easily formed into a highly accurate shape. You can expect good optical properties. Therefore, the problem of mass production, which has been a problem with conventional waveguide optical elements,
The problem with wavelength change is solved.

導波路光学素子の実用化が容易になる。It becomes easier to put waveguide optical elements into practical use.

なお、第4図の構成例に於いて、導波M52の導波路反
射光学系をなす端面には低屈折率層59が接合しており
、導波路反射光学系をなす部分への入射条件が全反射の
条件を満足しないときは、導波光の一部は低屈折率層5
9にも導波される。従ってかかる場合は低屈折率層59
も導波層と呼び得るものであるが、この場合、導波路反
射光学系をなす導波層端面とは、あくまでも導波層52
の端面を意味し、低屈折率層をも導波層と考えるならば
本発明に言う「導波路反射光学系をなす端面」とは導波
層の不連続面とも称すべきものである。
In the configuration example shown in FIG. 4, a low refractive index layer 59 is bonded to the end face of the waveguide M52 that forms the waveguide reflection optical system, and the incident conditions to the part that forms the waveguide reflection optical system are set. When the conditions for total reflection are not satisfied, a part of the guided light passes through the low refractive index layer 5.
9 is also guided. Therefore, in such a case, the low refractive index layer 59
can also be called a waveguide layer, but in this case, the end face of the waveguide layer forming the waveguide reflective optical system is just the waveguide layer 52.
If the low refractive index layer is also considered as a waveguide layer, the term "end face forming a waveguide reflective optical system" as used in the present invention should also be referred to as a discontinuous surface of the waveguide layer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の1実施例を説明するための図、第2
図は、第1図の実施例の導波路光学素子の平面図、第3
図は、第1図の実施例の導波路光字素子の断端面図、第
4図は、導波路光学素子の変形Sk説明するための図、
第5図及び第6同は、本発明の別実旅例を説明ずろため
の図である。 51.7導波路光学素子、52゜7、導波J鐸、53A
、。。導波F 弗 氾
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of the present invention, and FIG.
The figures are a plan view of the waveguide optical element of the embodiment shown in FIG.
The figure is a cross-sectional view of the waveguide optical element of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram for explaining the modification Sk of the waveguide optical element.
FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining other actual travel examples of the present invention. 51.7 Waveguide optical element, 52°7, Waveguide J-taku, 53A
,. . Guided wave F flood

Claims (1)

【特許請求の範囲】 基板上に設けられた導波層と、上記導波層中を導波され
る導波光を集光するための導波光学系とを有し、 上記導波光学系が上記導波層の端面として形成された導
波路反射光学系であることを特徴とする、導波路光学素
子。
[Claims] The waveguide optical system comprises a waveguide layer provided on a substrate and a waveguide optical system for condensing guided light guided through the waveguide layer, the waveguide optical system comprising: a waveguide layer provided on a substrate; A waveguide optical element, characterized in that it is a waveguide reflective optical system formed as an end face of the waveguide layer.
JP1036089A 1989-01-19 1989-01-19 Waveguide optical element Pending JPH026906A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1036089A JPH026906A (en) 1989-01-19 1989-01-19 Waveguide optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1036089A JPH026906A (en) 1989-01-19 1989-01-19 Waveguide optical element

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63156371A Division JP2644829B2 (en) 1988-06-24 1988-06-24 Optical information recording / reproducing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH026906A true JPH026906A (en) 1990-01-11

Family

ID=11747999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1036089A Pending JPH026906A (en) 1989-01-19 1989-01-19 Waveguide optical element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH026906A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5091982A (en) * 1989-07-11 1992-02-25 Ricoh Company, Ltd. Waveguide type optical detection apparatus
JPH06280385A (en) * 1991-12-13 1994-10-04 Awaa Bureen Kankyo Sekkei Kk Continuous hanging scaffold

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5091982A (en) * 1989-07-11 1992-02-25 Ricoh Company, Ltd. Waveguide type optical detection apparatus
JPH06280385A (en) * 1991-12-13 1994-10-04 Awaa Bureen Kankyo Sekkei Kk Continuous hanging scaffold

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4971414A (en) Optical information record/read apparatus
US5612171A (en) Planar optical waveguides with planar optical elements
US7430076B2 (en) Diffraction element
US5070488A (en) Optical integrated circuit and optical apparatus
US20050036738A1 (en) Varying refractive index optical medium using at least two materials with thicknesses less than a wavelength
US6898027B2 (en) Optical element and manufacturing method for same
US4453801A (en) Protected Luneburg lens
JP2624783B2 (en) Optical integrated circuit
JP2728502B2 (en) Optical integrated circuit and optical device
JP2003084114A (en) Reflective diffraction element
EP0138026A2 (en) Phase retardation element and prism for use in an optical data storage system
JPS58223101A (en) Production of polygonal mirror
EP0471070A1 (en) Achromatic mode-index elements for integrated optical systems
JP2669840B2 (en) Focusing coupler
JPH05281480A (en) Optical wavelength variable filter and its production
JP2605139B2 (en) Loading grating, focusing grating coupler, waveguide type optical deflector
JP2773401B2 (en) Optical lens
JPS61248244A (en) Optical head device
JPH02308107A (en) waveguide optical element
JPH0315803A (en) waveguide optical element
CN118451347A (en) Grating coupler
JPH01180504A (en) Optical integrated circuit
JP3314625B2 (en) Light amount filter and manufacturing method thereof
JPH0337574A (en) Light accumulating spectrum analyzer
JPH02244107A (en) optical integrated circuit