JPH04125602A - 光導波路型偏光子 - Google Patents
光導波路型偏光子Info
- Publication number
- JPH04125602A JPH04125602A JP24798490A JP24798490A JPH04125602A JP H04125602 A JPH04125602 A JP H04125602A JP 24798490 A JP24798490 A JP 24798490A JP 24798490 A JP24798490 A JP 24798490A JP H04125602 A JPH04125602 A JP H04125602A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- mode
- optical waveguide
- cladding layer
- layer
- 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.)
- Granted
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。
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、光導波路内を伝搬してきたＴＥ（電界が基板
に平行）及びＴＭ（磁界が基板に平行）の２つの偏波の
内、ＴＭモードは基板側に放射し、ＴＥモードのみを通
過させる光導波路型偏光子に関するものである。
に平行）及びＴＭ（磁界が基板に平行）の２つの偏波の
内、ＴＭモードは基板側に放射し、ＴＥモードのみを通
過させる光導波路型偏光子に関するものである。
一般に、発光素子である半導体レーザはＴＥモードで発
振し、さらに他の光機能素子も、ＴＥ。
振し、さらに他の光機能素子も、ＴＥ。
ＴＭの何れかの偏光に対してのみ動作するものが多い。
それ対して、単一モードファイバ中を伝搬してきた光は
一般に楕円偏光になっており、ＴＥとＴＭの両側光成分
を含むので、光機能素子に入射させて光慣号に何らかの
処理を行った約には、何れかの偏光を除去するか、ＴＥ
、ＴＭ偏光の伝搬路を分離するようにする必要がある。
一般に楕円偏光になっており、ＴＥとＴＭの両側光成分
を含むので、光機能素子に入射させて光慣号に何らかの
処理を行った約には、何れかの偏光を除去するか、ＴＥ
、ＴＭ偏光の伝搬路を分離するようにする必要がある。
したがって、偏光子や偏光モードスプリッタは光回路の
重要な構成要素である。また、偏光子はアイソレータを
構成するためにも用いられるものである。
重要な構成要素である。また、偏光子はアイソレータを
構成するためにも用いられるものである。
ところで、光素子を組み合わせた光回路は、将来、素子
を有機的に一体化し、光軸調整が不要で、安定かつ高性
能、低コスト、大量生産に適した光集積回路になること
が予想されるが、その構成要素の１つである偏光子の現
状は、個別部品としては非常に高法能であるが、小型化
には不向きであり、モノリシックに光集積回路に組み込
むことは困難である。
を有機的に一体化し、光軸調整が不要で、安定かつ高性
能、低コスト、大量生産に適した光集積回路になること
が予想されるが、その構成要素の１つである偏光子の現
状は、個別部品としては非常に高法能であるが、小型化
には不向きであり、モノリシックに光集積回路に組み込
むことは困難である。
光集積回路内では、各種の素子は光導波路により結合さ
れるので、光集積回路用の偏光子としては導波路型偏光
子が不可欠である。このタイプの偏光子として、第９図
に示すような光導波路ＷＧの表面に金属Ｍをクラッドと
して直接又はバッファ層を介して装荷したものが最も簡
単な構造として知られている。報告例として、Ｋ゛イオ
ン交換作成した単一モードガラススラブ導波路にアルミ
ニウムを装荷したものにおいて、消光比は４０〜６０ｄ
Ｂ／ａｍがとれるが、ＴＥモードの挿入損失は４〜６ｄ
Ｂ／Ｃｍと大きくなってしまう。
れるので、光集積回路用の偏光子としては導波路型偏光
子が不可欠である。このタイプの偏光子として、第９図
に示すような光導波路ＷＧの表面に金属Ｍをクラッドと
して直接又はバッファ層を介して装荷したものが最も簡
単な構造として知られている。報告例として、Ｋ゛イオ
ン交換作成した単一モードガラススラブ導波路にアルミ
ニウムを装荷したものにおいて、消光比は４０〜６０ｄ
Ｂ／ａｍがとれるが、ＴＥモードの挿入損失は４〜６ｄ
Ｂ／Ｃｍと大きくなってしまう。
また、第１０図に示すように、方解石（（：ａＣＯ２）
などの異方性光学結晶Ｃをクラッドとして装荷した偏光
子は、異方性光学結晶Ｃが１Ｍモードに対してはコアよ
り屈折率が高く、ＴＥモードに対しては低いので、ＴＥ
モード透過、ＴＭモード漏洩となり、低い挿入損失で高
い消光比をとることができる。しかし、光学結晶を高精
度に研磨することが要求され、コアの屈折率も限られ、
また、モノリシックに集積することができないので大量
生産には不向きで、しかも、貰価になる。
などの異方性光学結晶Ｃをクラッドとして装荷した偏光
子は、異方性光学結晶Ｃが１Ｍモードに対してはコアよ
り屈折率が高く、ＴＥモードに対しては低いので、ＴＥ
モード透過、ＴＭモード漏洩となり、低い挿入損失で高
い消光比をとることができる。しかし、光学結晶を高精
度に研磨することが要求され、コアの屈折率も限られ、
また、モノリシックに集積することができないので大量
生産には不向きで、しかも、貰価になる。
ところで、本発明者等が提案した共振反射型光導波路（
以下、ＡＲＲＯＷと称する。）は単一モード光導波路で
あり、従来の光導波路とは異なり、第８図にその断面と
屈折率の関係を示すように、高屈折率の半導体基板３と
低屈折率誘電体コア１との間に、高屈折率層の第１クラ
ッド層２１と低屈折率層の第２クラッド層（コア１と同
じ屈折率をもつ材料）２２の２層１組の共振反射クラッ
ド２を狭んだ構造をしており、基本構造において強い偏
波依存性を持ち、ＴＥモードのみを低損失で導波させる
性質がある。第１クラド層の厚さに対する損失特性をみ
ると、第５図にＴＥモードを１点鋼線で、１Ｍモードを
２点鎖線で示したように、第１クラッド層の厚さを０．
１μｍ付近に設定すれば、波長１．３μｍにおいて１ｃ
ｍ当たり消光比５０ｄＢ、挿入損失０．３ｄＢが得られ
る。なお、第５図に示したλは使用波長を、Ｔｌｃはコ
アの屈折率を、ｄｃはコアの厚さを、ｎｌは第１クラッ
ド層の屈折率を、ｄｌは第１クラッド層の厚さを、ｄ２
は第２クラッド層の厚さを、Δαは１ＭモードとＴＥモ
ードの単位長さ当たりの損失の差をそれぞれ表す。以下
、同様である。
以下、ＡＲＲＯＷと称する。）は単一モード光導波路で
あり、従来の光導波路とは異なり、第８図にその断面と
屈折率の関係を示すように、高屈折率の半導体基板３と
低屈折率誘電体コア１との間に、高屈折率層の第１クラ
ッド層２１と低屈折率層の第２クラッド層（コア１と同
じ屈折率をもつ材料）２２の２層１組の共振反射クラッ
ド２を狭んだ構造をしており、基本構造において強い偏
波依存性を持ち、ＴＥモードのみを低損失で導波させる
性質がある。第１クラド層の厚さに対する損失特性をみ
ると、第５図にＴＥモードを１点鋼線で、１Ｍモードを
２点鎖線で示したように、第１クラッド層の厚さを０．
１μｍ付近に設定すれば、波長１．３μｍにおいて１ｃ
ｍ当たり消光比５０ｄＢ、挿入損失０．３ｄＢが得られ
る。なお、第５図に示したλは使用波長を、Ｔｌｃはコ
アの屈折率を、ｄｃはコアの厚さを、ｎｌは第１クラッ
ド層の屈折率を、ｄｌは第１クラッド層の厚さを、ｄ２
は第２クラッド層の厚さを、Δαは１ＭモードとＴＥモ
ードの単位長さ当たりの損失の差をそれぞれ表す。以下
、同様である。
しかしながら、ＡＲＲＯＷにおいてこのような特性を得
るたｔには、コアの厚さを４μｍと薄くする必要がある
ので、コア径が通常は８μｍ程度の光ファイバから光を
入れる場合に、光ファイバからの光のスポットサイズを
変換して小さくしなければならない。また逆に、コアの
厚さを光ファイバのそれと同程度に厚くすると、１Ｍモ
ードの損失が低くなって（ＴＥモードもやはり低損失に
なる）偏光子としては使えなくなる。
るたｔには、コアの厚さを４μｍと薄くする必要がある
ので、コア径が通常は８μｍ程度の光ファイバから光を
入れる場合に、光ファイバからの光のスポットサイズを
変換して小さくしなければならない。また逆に、コアの
厚さを光ファイバのそれと同程度に厚くすると、１Ｍモ
ードの損失が低くなって（ＴＥモードもやはり低損失に
なる）偏光子としては使えなくなる。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、
その目的は、上記に示した従来型のＡＲＲＯＷを用いる
偏光素子に対して、高消光比、低挿入損失、しかも製作
が容易で、光集積回路に最適なＴＥモード透過、ＴＭモ
ード漏洩タイプの光導波路型偏光子を提供することであ
る。
その目的は、上記に示した従来型のＡＲＲＯＷを用いる
偏光素子に対して、高消光比、低挿入損失、しかも製作
が容易で、光集積回路に最適なＴＥモード透過、ＴＭモ
ード漏洩タイプの光導波路型偏光子を提供することであ
る。
以下、図面を参照にして本発明の光導波路型偏光子の構
成を示す。
成を示す。
第１図に本発明の光導波路型偏光子３００基本構造を示
す。
す。
この光導波路型偏光子３０の前提となるのは、第８図に
示したＡＲＲＯＷ （共振反射型光導波路）であるので
、この光導波路についてまず説馴する。この単一モード
光導波路は、上記したように、従来の光導波路とは異な
り、高屈折率の半導体基板（ＧａＡｓ、ＩｎＰＳＳｉ等
）３と低屈折率誘電体コア（５１０，）１との間に、高
屈折率層の第１クラッド層（ＴｉＯａ 、ｐｏ １ｙ−
３ｉ等）２１と低屈折率層の第２クラッド層（コア１と
同じ屈折率をもつ材′Ｎ）２２の２層１組の共振反射ク
ラッド２を狭んだ構造をしており、この共振反射クラッ
ド２の共振反射による極めて高い反射率によって光をコ
ア１に閉じ込めるものである。
示したＡＲＲＯＷ （共振反射型光導波路）であるので
、この光導波路についてまず説馴する。この単一モード
光導波路は、上記したように、従来の光導波路とは異な
り、高屈折率の半導体基板（ＧａＡｓ、ＩｎＰＳＳｉ等
）３と低屈折率誘電体コア（５１０，）１との間に、高
屈折率層の第１クラッド層（ＴｉＯａ 、ｐｏ １ｙ−
３ｉ等）２１と低屈折率層の第２クラッド層（コア１と
同じ屈折率をもつ材′Ｎ）２２の２層１組の共振反射ク
ラッド２を狭んだ構造をしており、この共振反射クラッ
ド２の共振反射による極めて高い反射率によって光をコ
ア１に閉じ込めるものである。
この共振反射クラッド２の反射率は、共振反射クラッド
２の各層の膜厚、屈折率及び波長に依存する。これらが
最適な条件を満たすときは、共振反射による反射率は極
めて１に近いために、１ｄＢ／ ｃ ｍ以下の低損失が
達成できる。逆に、この反射率が低くなる条件において
は、はとんどの光が共振反射クラッド２を透過して基板
３に放射され、非常に高損失となる。第３図は波長λ＝
０．６３３μｍにおける第１クラッド層２１の厚さｄ、
に対するＴＥモードの放射損失を表したものがあるが、
放射損失は特に第１クラッド層２１の厚さｄ及び屈折率
ｎ１に大きく依存する。また、ＴＭモードの方が損失が
大きくなる偏波依存性がある（第５図の１点鎖線及び２
点鎖線）。ＴＥ、ＴＭモードともほぼ同じｄｌの値のと
きに損失は最大値をとるが、第３図に示すように、第１
クラッド層２１の屈折率が高い程、最大点は左へ移動す
る。
２の各層の膜厚、屈折率及び波長に依存する。これらが
最適な条件を満たすときは、共振反射による反射率は極
めて１に近いために、１ｄＢ／ ｃ ｍ以下の低損失が
達成できる。逆に、この反射率が低くなる条件において
は、はとんどの光が共振反射クラッド２を透過して基板
３に放射され、非常に高損失となる。第３図は波長λ＝
０．６３３μｍにおける第１クラッド層２１の厚さｄ、
に対するＴＥモードの放射損失を表したものがあるが、
放射損失は特に第１クラッド層２１の厚さｄ及び屈折率
ｎ１に大きく依存する。また、ＴＭモードの方が損失が
大きくなる偏波依存性がある（第５図の１点鎖線及び２
点鎖線）。ＴＥ、ＴＭモードともほぼ同じｄｌの値のと
きに損失は最大値をとるが、第３図に示すように、第１
クラッド層２１の屈折率が高い程、最大点は左へ移動す
る。
ところで、第１クラッド層を第８図のように単層２１で
構成する代わりに、第１図に示すように、高屈折率層Ｈ
と低屈折率層りを交互に重ねた多層薄膜２１′で構成す
ると、第１クラッド層２１′のＴＥモードの等価的な屈
折率に対してＴＭモードの等価的な屈折率の方が小さく
なる。その結果、ＴＭモードの損失が最大になる第１ク
ラッド層２１′の厚さｄｌが相対的に厚くなる。したが
って、第１クラッド層の厚さをＴＭモードの損失が最大
になる厚さに設定すれば、ＴＥモードは低損失を保持し
、ＴＥモード透過、ＴＭモード漏洩の光導波路型偏光子
が構成できる。第４図は、波長１３μｍにおいて、第１
クラッド層２１が単層（ｎ、＝３．５）すなわち基本的
なＡＲＲＯＷと、第１クラツド２１′を３層（ｎ＝３．
５／１． ４６／３． ５）で構成した本発明の偏光
子の各モードの損失特性を示したものである。３層の場
合、その合計の膜厚を第１クラッド層２１′の厚さｄと
する。１層の場合はＴＥ、ＴＭの損失が最大になる第１
クラッド層２１の厚さｄｌは等しいが、３層と層数が比
較的少なくても、ＴＭモードの最大点は相対的に右へず
れる。そのためａ、 ＝０゜３μｍ付近ではＴＭモード
で導波損失３０ｄＢ／ｃｍ以上、ＴＥモードで導波損失
０．０１ｄＢ／ｃｍ以下の高性能な光導波路型偏光子が
構成できる。
構成する代わりに、第１図に示すように、高屈折率層Ｈ
と低屈折率層りを交互に重ねた多層薄膜２１′で構成す
ると、第１クラッド層２１′のＴＥモードの等価的な屈
折率に対してＴＭモードの等価的な屈折率の方が小さく
なる。その結果、ＴＭモードの損失が最大になる第１ク
ラッド層２１′の厚さｄｌが相対的に厚くなる。したが
って、第１クラッド層の厚さをＴＭモードの損失が最大
になる厚さに設定すれば、ＴＥモードは低損失を保持し
、ＴＥモード透過、ＴＭモード漏洩の光導波路型偏光子
が構成できる。第４図は、波長１３μｍにおいて、第１
クラッド層２１が単層（ｎ、＝３．５）すなわち基本的
なＡＲＲＯＷと、第１クラツド２１′を３層（ｎ＝３．
５／１． ４６／３． ５）で構成した本発明の偏光
子の各モードの損失特性を示したものである。３層の場
合、その合計の膜厚を第１クラッド層２１′の厚さｄと
する。１層の場合はＴＥ、ＴＭの損失が最大になる第１
クラッド層２１の厚さｄｌは等しいが、３層と層数が比
較的少なくても、ＴＭモードの最大点は相対的に右へず
れる。そのためａ、 ＝０゜３μｍ付近ではＴＭモード
で導波損失３０ｄＢ／ｃｍ以上、ＴＥモードで導波損失
０．０１ｄＢ／ｃｍ以下の高性能な光導波路型偏光子が
構成できる。
本素子の製作に関しては、元来製作が容易なＡＲＲＯＷ
の第１クラッド層を３層にするだけで構成されるので、
本光導波路型偏光子も製作が容易である。
の第１クラッド層を３層にするだけで構成されるので、
本光導波路型偏光子も製作が容易である。
また、本発明による光導波路型偏光子３０は、第２図に
示すように、従来のＡＲＲＯＷあるいはＡＲＲＯＷ−Ｂ
（第１クラッド層をコアより低屈折率にし、第２クラ
ッド層をコアとほぼ同じ屈折率にしたもの）４０．４１
と容易に集積化が可能で、本発明の光導波路型偏光子３
０の入・出射端での損失をほとんどゼロにすることがで
きる。さらに、第２図に示すように、ＴＭモード光は全
て基板３へ放射されるので、半導体基板３上に光検出器
４を一体に構成してこの基板３へ放射されたＴＭモード
光を光検出器４で検出するようにすることで、本偏光子
３０と光検出器４を集積化したＴＭモード検波用の偏光
分離・光検出集積回路が構成できる。これにより、ＴＭ
、ＴＥモードを別々に検出できるので、このように構成
した素子はコヒーレント通慣用の偏波ダイパーシティ受
慣器等に広く応用が可能である。
示すように、従来のＡＲＲＯＷあるいはＡＲＲＯＷ−Ｂ
（第１クラッド層をコアより低屈折率にし、第２クラ
ッド層をコアとほぼ同じ屈折率にしたもの）４０．４１
と容易に集積化が可能で、本発明の光導波路型偏光子３
０の入・出射端での損失をほとんどゼロにすることがで
きる。さらに、第２図に示すように、ＴＭモード光は全
て基板３へ放射されるので、半導体基板３上に光検出器
４を一体に構成してこの基板３へ放射されたＴＭモード
光を光検出器４で検出するようにすることで、本偏光子
３０と光検出器４を集積化したＴＭモード検波用の偏光
分離・光検出集積回路が構成できる。これにより、ＴＭ
、ＴＥモードを別々に検出できるので、このように構成
した素子はコヒーレント通慣用の偏波ダイパーシティ受
慣器等に広く応用が可能である。
〔作用コ
本発明の光導波路型素子によると、第１クラッド層を高
屈折率層と低屈折率層を交互に重ねた多層薄膜で構成し
ているので、第１クラッド層のＴＥモードの等価的な屈
折率に対してＴＭモードの等価的な屈折率の方が小さく
なり、ＴＭモードの損失が最大になる第１クラッド層の
厚さが相対的に厚くなるため、第１クラッド層の厚さを
ＴＭモードの損失が最大になる厚さに設定すれば、ＴＥ
モードは低損失を保持し、ＴＥモード透過、ＴＭモード
漏洩となる。したがって、ＴＥ、ＴＭの２つの偏波を含
む光を分離して、ＴＭモードは非常に高効率で基板へ放
射し、ＴＥモードのみを低損失で通過させることができ
る。
屈折率層と低屈折率層を交互に重ねた多層薄膜で構成し
ているので、第１クラッド層のＴＥモードの等価的な屈
折率に対してＴＭモードの等価的な屈折率の方が小さく
なり、ＴＭモードの損失が最大になる第１クラッド層の
厚さが相対的に厚くなるため、第１クラッド層の厚さを
ＴＭモードの損失が最大になる厚さに設定すれば、ＴＥ
モードは低損失を保持し、ＴＥモード透過、ＴＭモード
漏洩となる。したがって、ＴＥ、ＴＭの２つの偏波を含
む光を分離して、ＴＭモードは非常に高効率で基板へ放
射し、ＴＥモードのみを低損失で通過させることができ
る。
次に、本発明の光導波路型偏光子の実施例について説明
する。
する。
この光導波路型偏光子の基本的な構成は、上記したよう
に、第８図に示した共振反射型光導波路（ＡＲＲＯＷ）
の第１クラッド層２１を、第１図に示すように、高屈折
率層（屈折率ｎ１）Ｈと低屈折率層（屈折率ｎＬ）Ｌを
交互に重ねた多層薄膜２ビで構成したものである。ｎＬ
とｎ８の差が大きいほどＴＥＳＴＭモードに対する等価
的な屈折率の差が大きくなり、前記したようなＴＥモー
ドとＴＭモードの損失の最大点の相違が大きくなる。高
折率層Ｎとしては、ＴｉＯ２（短波長帯用＞、ｐｏｌｙ
−３ｉ （長波長帯用）、低屈折率層りとしてはＳｉ
ｎ、等を用いればよい。第４図は、本発明の偏光子にお
けるＴＥモード（破線）及びＴＭモード（実線）の基本
モードの放射損失を示したものであり、光通信用の波長
メ＝１．３μｍにおいて、コア厚は光ファイバのコア径
と同程度のｄｃ＝８．２μｍで、第１クラツド多層膜２
１′はＳｉ （ｎ、ｌ＝３．５）と５１０２ （ｎ
、。
に、第８図に示した共振反射型光導波路（ＡＲＲＯＷ）
の第１クラッド層２１を、第１図に示すように、高屈折
率層（屈折率ｎ１）Ｈと低屈折率層（屈折率ｎＬ）Ｌを
交互に重ねた多層薄膜２ビで構成したものである。ｎＬ
とｎ８の差が大きいほどＴＥＳＴＭモードに対する等価
的な屈折率の差が大きくなり、前記したようなＴＥモー
ドとＴＭモードの損失の最大点の相違が大きくなる。高
折率層Ｎとしては、ＴｉＯ２（短波長帯用＞、ｐｏｌｙ
−３ｉ （長波長帯用）、低屈折率層りとしてはＳｉ
ｎ、等を用いればよい。第４図は、本発明の偏光子にお
けるＴＥモード（破線）及びＴＭモード（実線）の基本
モードの放射損失を示したものであり、光通信用の波長
メ＝１．３μｍにおいて、コア厚は光ファイバのコア径
と同程度のｄｃ＝８．２μｍで、第１クラツド多層膜２
１′はＳｉ （ｎ、ｌ＝３．５）と５１０２ （ｎ
、。
１．４６）を組合わせた３層（ｎ□／ ｎ 、、 ／
ｎや、合計の厚さｃ＋、）のものを仮定している。多層
膜２１′の層数が多いほど各モードの損失最大点の相違
は大きくなるが、わずか３層でも十分な相違が生じる。
ｎや、合計の厚さｃ＋、）のものを仮定している。多層
膜２１′の層数が多いほど各モードの損失最大点の相違
は大きくなるが、わずか３層でも十分な相違が生じる。
したがって、第１クラッド層２１′の厚さをｄ＋＝０．
３μｍ付近に設定することにより、ＴＭモードの損失は
３０ｄＢ／ｃｍ以上、ＴＥモードは０．０１ｄＢ／ｃｍ
以下の高性能な偏光子が構成できる。ただし、膜厚の誤
差の許容範囲が狭いので、５％程度の高精度の膜厚制御
が必要となる。また、ＴＥの２次の斉次モードＴＥ、モ
ードの損失が１ｄＢ／ｃｍ以下となり、実質的な単一モ
ードではなくなる。
３μｍ付近に設定することにより、ＴＭモードの損失は
３０ｄＢ／ｃｍ以上、ＴＥモードは０．０１ｄＢ／ｃｍ
以下の高性能な偏光子が構成できる。ただし、膜厚の誤
差の許容範囲が狭いので、５％程度の高精度の膜厚制御
が必要となる。また、ＴＥの２次の斉次モードＴＥ、モ
ードの損失が１ｄＢ／ｃｍ以下となり、実質的な単一モ
ードではなくなる。
この斉次モードが問題になるとき、あるいは、より高い
消光比を得る必要がある場合には、コア厚ｄｃを比較的
薄くした同構造のものを用いるとよい。ただし、光ファ
イバと接続する場合は、スポット径を小さく変換する必
要がある。前記と同様の構造でコア厚をｄｃ＝４μｍに
した場合と、このコア厚で第１クラッド層を単層（ＡＲ
ＲＯＷの基本的構造）とした場合の損失特性を第５図に
に示す。単層の場合でも、各モード間の損失差は５０ｄ
Ｂ／ｃｍ以上得られ、これが従来のＡＲＲＯＷ型偏光子
であるが、本発明に従って第１クラッド層を多層にすれ
ば、ｄ＋＝０．２５〜０．３６Ｌ１ｍの広い範囲で損失
差１００ｄＢ／ａｍ以上、ＴＥモード挿入損失０．８ｄ
Ｂ／ｃｍ以下の高性能が得られ、膜厚の許容範囲も広く
、ＴＥ高次モードは１０ｄＢ／ｃｍ以上になり、実質的
に単一モードとなる。さらに、高精度に膜厚を制御すれ
ば、３００ｄＢ／ｃｍ以上の非常に高性能な偏光子が実
現できる。コア厚をさらに小さくすれば、挿入損失をあ
る程度小さく保持しつつ、さらに消光比の高いものが得
られる。
消光比を得る必要がある場合には、コア厚ｄｃを比較的
薄くした同構造のものを用いるとよい。ただし、光ファ
イバと接続する場合は、スポット径を小さく変換する必
要がある。前記と同様の構造でコア厚をｄｃ＝４μｍに
した場合と、このコア厚で第１クラッド層を単層（ＡＲ
ＲＯＷの基本的構造）とした場合の損失特性を第５図に
に示す。単層の場合でも、各モード間の損失差は５０ｄ
Ｂ／ｃｍ以上得られ、これが従来のＡＲＲＯＷ型偏光子
であるが、本発明に従って第１クラッド層を多層にすれ
ば、ｄ＋＝０．２５〜０．３６Ｌ１ｍの広い範囲で損失
差１００ｄＢ／ａｍ以上、ＴＥモード挿入損失０．８ｄ
Ｂ／ｃｍ以下の高性能が得られ、膜厚の許容範囲も広く
、ＴＥ高次モードは１０ｄＢ／ｃｍ以上になり、実質的
に単一モードとなる。さらに、高精度に膜厚を制御すれ
ば、３００ｄＢ／ｃｍ以上の非常に高性能な偏光子が実
現できる。コア厚をさらに小さくすれば、挿入損失をあ
る程度小さく保持しつつ、さらに消光比の高いものが得
られる。
次に、本発明の構造の光導波路型偏光子を用いれば、短
波長帯の光に対しても高性能な偏光子が構成できる。第
６図は、ＴｉＯ２（ｎ＋＋＝２゜３） 、Ｓ １ｏ２（
ｎＬ＝１．４６）を３層（ｎｕ／ ｎ Ｌ ／ ｎ Ｉ
ｌ）重ねて第１クラツド２１′にした構造における波長
λ＝０．８５μｍの損失特性である。ｎ４は大きい程よ
いが、短波長帯では吸収があるたｔに、高屈折率のＳｉ
（ｎ＝３．５）は用いられない。第６図の場合には
、第１クラッド層２１′はわずか３層であるが、ＴＭモ
ードの最大となる膜厚は十分厚い方にずれ、（ｌｌ＝０
．３〜０，３２μｍにおいてモード間の損失差は３０ｄ
Ｂ／ｃｍ以上が得られる。さらに、前言己と同様にコア
厚ｄｃを３．０μｍに小さくすると、第７図に示すよう
に、単層では損失差３０ｄＢ／ｃｍしか生じないが、多
層の場合は、ｄ、二０．２８〜０．３５μｍ付近で損失
差１００ｄＢ／ｃｍ以上が実現でき、高次のＴＥモード
は２０ｄＢ／ｃｍ以上になり、実質的単一モードを保持
できる。
波長帯の光に対しても高性能な偏光子が構成できる。第
６図は、ＴｉＯ２（ｎ＋＋＝２゜３） 、Ｓ １ｏ２（
ｎＬ＝１．４６）を３層（ｎｕ／ ｎ Ｌ ／ ｎ Ｉ
ｌ）重ねて第１クラツド２１′にした構造における波長
λ＝０．８５μｍの損失特性である。ｎ４は大きい程よ
いが、短波長帯では吸収があるたｔに、高屈折率のＳｉ
（ｎ＝３．５）は用いられない。第６図の場合には
、第１クラッド層２１′はわずか３層であるが、ＴＭモ
ードの最大となる膜厚は十分厚い方にずれ、（ｌｌ＝０
．３〜０，３２μｍにおいてモード間の損失差は３０ｄ
Ｂ／ｃｍ以上が得られる。さらに、前言己と同様にコア
厚ｄｃを３．０μｍに小さくすると、第７図に示すよう
に、単層では損失差３０ｄＢ／ｃｍしか生じないが、多
層の場合は、ｄ、二０．２８〜０．３５μｍ付近で損失
差１００ｄＢ／ｃｍ以上が実現でき、高次のＴＥモード
は２０ｄＢ／ｃｍ以上になり、実質的単一モードを保持
できる。
以上、本発明の光導波路型偏光子の基本構造といくつか
の実施例について説明してきたが、本発明はこれらに限
定されず種々の変形が可能である。
の実施例について説明してきたが、本発明はこれらに限
定されず種々の変形が可能である。
例えば、スラブ状のコアの上下に同様の２層１組のクラ
ッドを設け、その中、コアに接する上下の高屈折率のク
ラッド層を本発明に従って多層にすることも可能である
。また、断面円形のステップインデックス型の光ファイ
バに本発明を適用してモード分離用に構成することもで
きる。さらに、第１クラッド層を多層構造にする代わり
に、複屈折性を示す薄膜を用いても同様の効果がある。
ッドを設け、その中、コアに接する上下の高屈折率のク
ラッド層を本発明に従って多層にすることも可能である
。また、断面円形のステップインデックス型の光ファイ
バに本発明を適用してモード分離用に構成することもで
きる。さらに、第１クラッド層を多層構造にする代わり
に、複屈折性を示す薄膜を用いても同様の効果がある。
本発明の光導波路型素子によると、第１クラッド層を高
屈折率層と低屈折率層を交互に重ねた多層薄膜で構成し
ているので、第１クラッド層のＴＥモードの等価的な屈
折率に対してＴＭモードの等価的な屈折率の方が小さく
なり、ＴＭモードの損失が最大になる第１クラッド層の
厚さが相対的に厚くなるたｔ１第１クラッド層の厚さを
ＴＭモードの損失が最大になる厚さに設定すれば、ＴＥ
モードは低損失を保持し、ＴＥモード透過、ＴＭモード
漏洩となる。したがって、ＴＥ、ＴＭの２つの偏波を含
む光を分離して、ＴＭモードは非常に高効率で基板へ放
射し、ＴＥモードのみを低損失で通過させることができ
る。
屈折率層と低屈折率層を交互に重ねた多層薄膜で構成し
ているので、第１クラッド層のＴＥモードの等価的な屈
折率に対してＴＭモードの等価的な屈折率の方が小さく
なり、ＴＭモードの損失が最大になる第１クラッド層の
厚さが相対的に厚くなるたｔ１第１クラッド層の厚さを
ＴＭモードの損失が最大になる厚さに設定すれば、ＴＥ
モードは低損失を保持し、ＴＥモード透過、ＴＭモード
漏洩となる。したがって、ＴＥ、ＴＭの２つの偏波を含
む光を分離して、ＴＭモードは非常に高効率で基板へ放
射し、ＴＥモードのみを低損失で通過させることができ
る。
そのたｔ、従来は光学結晶プリズム、偏光ビームスプリ
ッタなどの個別素子により得られた偏光子機能を、本発
明により光集積回路にて実現できる。これにより、集積
化された光アイソレータなどの性能が向上する。また、
半導体基板上に製作された光検出器と本発明の偏光子を
集積化することにより、ＴＭモード検波用の偏光分離・
光検出集積回路等に適用できる。
ッタなどの個別素子により得られた偏光子機能を、本発
明により光集積回路にて実現できる。これにより、集積
化された光アイソレータなどの性能が向上する。また、
半導体基板上に製作された光検出器と本発明の偏光子を
集積化することにより、ＴＭモード検波用の偏光分離・
光検出集積回路等に適用できる。
第１図は本発明の光導波路型偏光子の基本構造を示す図
、第２図は本発明による光導波路型偏光子を組み込んで
構成した光集積回路の１例の構成を示す図、第３図は本
発明の前提の共振反射型光導波路の第１クラド層の厚さ
に対するＴＥモードの損失特性を示す図、第４図は本発
明の光導波路型偏光子の１実施例と共振反射型光導波路
の第１クラド層の厚さに対する損失特性を示す図、第５
図は第４図の場合にコア厚を薄くしたときの第１クラド
層の厚さに対する損失特性を示す図、第６図は本発明の
光導波路型偏光子の短波長帯用の実施例と共振反射型光
導波路の第１クラド層の厚さに対する損失特性を示す図
、第７図は第６図の場合にコア厚を薄くしたときの第１
クラド層の厚さに対する損失特性を示す図、第８図は共
振反射型光導波路の断面と屈折率の関係を示す図、第９
図、第１０図は従来の光導波路型偏光子の構成を示す図
である。 １・・・コア、２・・・共振反射クラッド、３・・・基
板、４・・・光検出器、２１．２１′・・・第１クラッ
ド層、２２・・・第２クラッド層、３０・・・光導波路
型偏光子、４０．４１・・・共振反射型光導波路、Ｈ・
・・高屈折率層、Ｌ・・・低屈折率層 ｊ１３図 第４ 図 十１クラ・・１層の厚さｄ１（μｍ） １失（ｄＢ／ｃｍ） Ｔ暉失（ｄＢ／ａｍ） 第 図 才２クラヮド（ｎｚ、ｄｚ） 第 図 第１０図 ＷＧ ７Ｊ’ラスｈ！＋す（１番
、第２図は本発明による光導波路型偏光子を組み込んで
構成した光集積回路の１例の構成を示す図、第３図は本
発明の前提の共振反射型光導波路の第１クラド層の厚さ
に対するＴＥモードの損失特性を示す図、第４図は本発
明の光導波路型偏光子の１実施例と共振反射型光導波路
の第１クラド層の厚さに対する損失特性を示す図、第５
図は第４図の場合にコア厚を薄くしたときの第１クラド
層の厚さに対する損失特性を示す図、第６図は本発明の
光導波路型偏光子の短波長帯用の実施例と共振反射型光
導波路の第１クラド層の厚さに対する損失特性を示す図
、第７図は第６図の場合にコア厚を薄くしたときの第１
クラド層の厚さに対する損失特性を示す図、第８図は共
振反射型光導波路の断面と屈折率の関係を示す図、第９
図、第１０図は従来の光導波路型偏光子の構成を示す図
である。 １・・・コア、２・・・共振反射クラッド、３・・・基
板、４・・・光検出器、２１．２１′・・・第１クラッ
ド層、２２・・・第２クラッド層、３０・・・光導波路
型偏光子、４０．４１・・・共振反射型光導波路、Ｈ・
・・高屈折率層、Ｌ・・・低屈折率層 ｊ１３図 第４ 図 十１クラ・・１層の厚さｄ１（μｍ） １失（ｄＢ／ｃｍ） Ｔ暉失（ｄＢ／ａｍ） 第 図 才２クラヮド（ｎｚ、ｄｚ） 第 図 第１０図 ＷＧ ７Ｊ’ラスｈ！＋す（１番
Claims (5)
- （１）基板、比較的低屈折率の第２クラッド層、比較的
高屈折率の第１クラッド層、第２クラッド層とほぼ同じ
屈折率をもつコア層の順に積層された共振反射型光導波
路において、第１クラッド層を高屈折率層と低屈折率層
を交互に重ねた多層膜で構成し、入射したＴＥ偏波とＴ
Ｍ偏波の内、ＴＭ偏波を基板に放射し、ＴＥ偏波を導波
するように構成したことを特徴とする光導波路型偏光子
。 - （２）基板が半導体で構成されていることを特徴とする
請求項１記載の光導波路型偏光子。 - （３）第１クラッド層が高屈折率層、低屈折率層、高屈
折率層の３層からなることを特徴とする請求項１又は２
記載の光導波路型偏光子。 - （４）第１クラッド層に、高屈折率層と低屈折率層を交
互に重ねた多層膜の代わりに、複屈折性を有する層を用
いたことを特徴とする請求項１又は２記載の光導波路型
偏光子。 - （５）基板に放射されたＴＭ偏波を受光するように基板
に一体に光検出器を設けたことを特徴とする請求項１か
ら４の何れか１項記載の光導波路型偏光子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24798490A JP2856525B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 光導波路型偏光子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24798490A JP2856525B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 光導波路型偏光子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04125602A true JPH04125602A (ja) | 1992-04-27 |
| JP2856525B2 JP2856525B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=17171471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24798490A Expired - Fee Related JP2856525B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 光導波路型偏光子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2856525B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000349369A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-15 | Trw Inc | 高出力ファイバリボンレーザー及び増幅器 |
| WO2017022717A1 (ja) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 旭硝子株式会社 | 樹脂光導波路 |
| JP6192883B1 (ja) * | 2016-11-09 | 2017-09-06 | 三菱電機株式会社 | 平面導波路 |
| JP6218977B1 (ja) * | 2016-06-14 | 2017-10-25 | 三菱電機株式会社 | 平面導波路 |
| CN114200695A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-18 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种高偏振消光比铌酸锂波导器件及其制作方法 |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP24798490A patent/JP2856525B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000349369A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-15 | Trw Inc | 高出力ファイバリボンレーザー及び増幅器 |
| WO2017022717A1 (ja) * | 2015-08-04 | 2017-02-09 | 旭硝子株式会社 | 樹脂光導波路 |
| JPWO2017022717A1 (ja) * | 2015-08-04 | 2018-05-24 | 旭硝子株式会社 | 樹脂光導波路 |
| US10409000B2 (en) | 2015-08-04 | 2019-09-10 | AGC Inc. | Resin optical waveguide |
| JP6218977B1 (ja) * | 2016-06-14 | 2017-10-25 | 三菱電機株式会社 | 平面導波路 |
| WO2017216865A1 (ja) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | 三菱電機株式会社 | 平面導波路 |
| CN109313310A (zh) * | 2016-06-14 | 2019-02-05 | 三菱电机株式会社 | 平面波导 |
| US10422951B2 (en) | 2016-06-14 | 2019-09-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Planar waveguide |
| CN109313310B (zh) * | 2016-06-14 | 2020-06-16 | 三菱电机株式会社 | 平面波导 |
| JP6192883B1 (ja) * | 2016-11-09 | 2017-09-06 | 三菱電機株式会社 | 平面導波路 |
| WO2018087845A1 (ja) * | 2016-11-09 | 2018-05-17 | 三菱電機株式会社 | 平面導波路 |
| CN114200695A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-18 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种高偏振消光比铌酸锂波导器件及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2856525B2 (ja) | 1999-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6243516B1 (en) | Merging optical waveguides having branch angle within a specific range | |
| JP2565099B2 (ja) | 光非相反回路 | |
| EP0310634A1 (en) | Fiber optic polarizer | |
| WO2014136411A1 (ja) | 電流測定装置 | |
| EP0848278B1 (en) | Optical circulator | |
| JP4714811B2 (ja) | 光アイソレータ及び光学装置 | |
| JP3407046B1 (ja) | 干渉計型光アイソレータ及び光サーキュレータ | |
| KR20010062610A (ko) | 표면파 전달이 감소된 집적 광학 칩 | |
| Shirasaki et al. | Nonmechanical optical switch for single-mode fibers | |
| JPH03288104A (ja) | 一方向性モード変換器およびそれを用いた光アイソレータ | |
| JP2856525B2 (ja) | 光導波路型偏光子 | |
| US6678092B2 (en) | Reflection type faraday rotator with multiple reflection structure | |
| US7024073B2 (en) | Reflective variable light attenuator | |
| US5319494A (en) | Light waveguide type polarized light beam splitter | |
| JPH07508355A (ja) | 光学的移相器の改良 | |
| JP2728421B2 (ja) | 光導波路 | |
| JP3540826B2 (ja) | ファイバ型光アイソレータ | |
| JP3166583B2 (ja) | 光アイソレータおよび半導体レーザモジュール | |
| JP2004145246A (ja) | 平面型二次元導波路および二次元導波路型光学装置 | |
| JP2000180789A (ja) | 光アイソレータ | |
| JPH10221555A (ja) | 導波路型偏光分離合波素子 | |
| JPH11248952A (ja) | 導波路型光アイソレータ | |
| JPH05341231A (ja) | 光アイソレータ | |
| JPH11248950A (ja) | 導波路型光アイソレータ | |
| JPH10325911A (ja) | 光導波素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |