JPH04324405A - 光分岐回路およびその製造方法 - Google Patents
光分岐回路およびその製造方法Info
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- JPH04324405A JPH04324405A JP9415091A JP9415091A JPH04324405A JP H04324405 A JPH04324405 A JP H04324405A JP 9415091 A JP9415091 A JP 9415091A JP 9415091 A JP9415091 A JP 9415091A JP H04324405 A JPH04324405 A JP H04324405A
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- core
- optical
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は入射光を２分岐する光分
岐回路に関するものであり、特に導波路構造の光分岐回
路およびその製造方法に関するものである。
岐回路に関するものであり、特に導波路構造の光分岐回
路およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光信号を複数に分岐したり、逆に複数の
光信号を結合、合流させたりする機能をもった光分岐回
路は、光ファイバ通信システム（たとえば、公衆通信、
ＬＡＮ、ＣＡＴＶなど）、光信号処理システム（たとえ
ば、光交換、光コンピュ−ティング、光インタ−コネク
ションなど）、光計測システム（たとえば、光ファイバ
ジャイロ、光干渉回路など）、光センサ（たとえば、温
度、湿度、磁束、電流などの物理量測定用センサ）など
に幅広く適用できる最も基本的な光回路の一つである。
光信号を結合、合流させたりする機能をもった光分岐回
路は、光ファイバ通信システム（たとえば、公衆通信、
ＬＡＮ、ＣＡＴＶなど）、光信号処理システム（たとえ
ば、光交換、光コンピュ−ティング、光インタ−コネク
ションなど）、光計測システム（たとえば、光ファイバ
ジャイロ、光干渉回路など）、光センサ（たとえば、温
度、湿度、磁束、電流などの物理量測定用センサ）など
に幅広く適用できる最も基本的な光回路の一つである。
【０００３】従来、光分岐回路として図９に示す構成の
ものが知られている（特開昭５６−１３８７０７号）。 この光分岐回路は、光ファイバ１４ａ、１４ｂおよび１
４ｃをＴ字状に密着接合させて配置し、接合部の光ファ
イバ１４ａの出射端を光軸に対して略４５度に切断、研
磨し、その研磨面に所望の屈折率を有する誘電体薄膜１
５を形成して構成されている。矢印Ａで示す入射光のパ
ワ−Ｐｉに対する矢印Ｂ、Ｃで示す２つの分岐光のパワ
−Ｐ１ 、Ｐ２ の分岐の割合は、誘電体薄膜１５の屈
折率値、光軸に対する研磨面の角度θなどに依存する。 また、この光分岐回路の挿入損失は、角度θの精度、各
光ファイバの密着性、誘電体薄膜１５の光透過率、光フ
ァイバの径方向角度φなどに依存する。
ものが知られている（特開昭５６−１３８７０７号）。 この光分岐回路は、光ファイバ１４ａ、１４ｂおよび１
４ｃをＴ字状に密着接合させて配置し、接合部の光ファ
イバ１４ａの出射端を光軸に対して略４５度に切断、研
磨し、その研磨面に所望の屈折率を有する誘電体薄膜１
５を形成して構成されている。矢印Ａで示す入射光のパ
ワ−Ｐｉに対する矢印Ｂ、Ｃで示す２つの分岐光のパワ
−Ｐ１ 、Ｐ２ の分岐の割合は、誘電体薄膜１５の屈
折率値、光軸に対する研磨面の角度θなどに依存する。 また、この光分岐回路の挿入損失は、角度θの精度、各
光ファイバの密着性、誘電体薄膜１５の光透過率、光フ
ァイバの径方向角度φなどに依存する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図９に示した光分岐回
路には次のような種々の欠点があった。
路には次のような種々の欠点があった。
【０００５】（１）シングルモ−ド系の光分岐回路を低
損失で実現するためには、各々の光ファイバ１４ａ、１
４ｂおよび１４ｃのＸＹＺ方向の位置を±１μｍ以下の
精度で合わせる必要がある。また各々の光ファイバ１４
ａ、１４ｂおよび１４ｃの角度ずれも１度以下に抑えて
配置させる必要があるが、現実的には、上記位置合せ精
度を実現することは極めて困難であり、低挿入損失化は
難しい。
損失で実現するためには、各々の光ファイバ１４ａ、１
４ｂおよび１４ｃのＸＹＺ方向の位置を±１μｍ以下の
精度で合わせる必要がある。また各々の光ファイバ１４
ａ、１４ｂおよび１４ｃの角度ずれも１度以下に抑えて
配置させる必要があるが、現実的には、上記位置合せ精
度を実現することは極めて困難であり、低挿入損失化は
難しい。
【０００６】（２）光ファイバ１４ａの研磨面の角度θ
も分岐比、挿入損失を決める支配的因子であるが、その
角度θを±数分の精度で再現性良く得ることは難しい。
も分岐比、挿入損失を決める支配的因子であるが、その
角度θを±数分の精度で再現性良く得ることは難しい。
【０００７】（３）光ファイバ１４ａの径方向角度φの
ずれも分岐比、挿入損失に影響をおよぼし、これも±数
分の精度で配置させなければならない。しかし、光ファ
イバは円形断面構造であるため、上記角度精度で配置さ
せることは難しい。
ずれも分岐比、挿入損失に影響をおよぼし、これも±数
分の精度で配置させなければならない。しかし、光ファ
イバは円形断面構造であるため、上記角度精度で配置さ
せることは難しい。
【０００８】（４）各々の光ファイバ１４ａ、１４ｂお
よび１４ｃは円形断面構造であるため、光ファイバ１４
ａと１４ｂとの間、１４ａと１４ｃとの間に隙間が生じ
、この隙間によるフレネル反射損失が生ずる。
よび１４ｃは円形断面構造であるため、光ファイバ１４
ａと１４ｂとの間、１４ａと１４ｃとの間に隙間が生じ
、この隙間によるフレネル反射損失が生ずる。
【０００９】（５）光ファイバ１４ａの研磨面に所望の
屈折率の誘電体薄膜１５を再現性良く形成することは難
しい。またこの膜１５は蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ
法などによって形成しなければならないため、コスト高
である。
屈折率の誘電体薄膜１５を再現性良く形成することは難
しい。またこの膜１５は蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ
法などによって形成しなければならないため、コスト高
である。
【００１０】（６）製造の際、人手による加工、組立、
実装などの工数がかかりすぎ、また省力化による量産も
難しいため、低コスト化を図ることが困難である。
実装などの工数がかかりすぎ、また省力化による量産も
難しいため、低コスト化を図ることが困難である。
【００１１】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、低挿入損失で、信号光の一部を分岐すること
ができる光分岐回路およびその製造方法を提供すること
にある。
を解消し、低挿入損失で、信号光の一部を分岐すること
ができる光分岐回路およびその製造方法を提供すること
にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の光分岐回路は、基板上の第１のクラッド層上に
Ｔ字形状あるいは十字形状に交差させて形成された光の
伝搬するコアと、コアの交差部にその伝搬光の光軸を略
４５度の角度に横切るようにして形成された間隙と、第
１のクラッド層およびコアの上に上記間隙内を埋め込む
ようにして形成され、屈折率がコアのそれよりも小さく
且つ第１のクラッド層のそれよりも大きい第２のクラッ
ド層とを有している。
本発明の光分岐回路は、基板上の第１のクラッド層上に
Ｔ字形状あるいは十字形状に交差させて形成された光の
伝搬するコアと、コアの交差部にその伝搬光の光軸を略
４５度の角度に横切るようにして形成された間隙と、第
１のクラッド層およびコアの上に上記間隙内を埋め込む
ようにして形成され、屈折率がコアのそれよりも小さく
且つ第１のクラッド層のそれよりも大きい第２のクラッ
ド層とを有している。
【００１３】上記第２のクラッド層はその厚みが上記間
隙のすきま間隔よりも小さく形成され、その第２のクラ
ッド層上に屈折率がコアのそれよりも小さく且つ第２の
クラッド層のそれよりも大きい第３のクラッド層が形成
されていることが望ましい。
隙のすきま間隔よりも小さく形成され、その第２のクラ
ッド層上に屈折率がコアのそれよりも小さく且つ第２の
クラッド層のそれよりも大きい第３のクラッド層が形成
されていることが望ましい。
【００１４】上記基板の端面位置にｎ＋１個あるいは２
（ｎ＋１）個の光入射部と２（ｎ＋１）個の光出射部（
ただし、ｎ＝０，１，２，３，・・・）とを形成すべく
、上記コアがその交差部および間隙を複数箇所に有して
形成されていてもよい。
（ｎ＋１）個の光入射部と２（ｎ＋１）個の光出射部（
ただし、ｎ＝０，１，２，３，・・・）とを形成すべく
、上記コアがその交差部および間隙を複数箇所に有して
形成されていてもよい。
【００１５】次に、本発明の製造方法においては、基板
上の第１のクラッド層上にコア層を積層させ、次いで、
フォトリソグラフィ、ドライエッチング等のプロセスに
より、第１のクラッド層上に、Ｔ字形状あるいは十字形
状に交差し且つその交差部にその伝搬光の光軸を略４５
度の角度に横切る間隙を有している断面略矩形状のコア
を形成したのち、第１のクラッド層およびコアの上に上
記間隙内を埋め込むようにして屈折率がコアのそれより
も小さく且つ第１のクラッド層のそれよりも大きい第２
のクラッド層を形成し、或いは、さらに第２のクラッド
層上に屈折率がコアのそれよりも小さく且つ第２のクラ
ッド層のそれよりも大きい第３のクラッド層を形成する
ようにしている。
上の第１のクラッド層上にコア層を積層させ、次いで、
フォトリソグラフィ、ドライエッチング等のプロセスに
より、第１のクラッド層上に、Ｔ字形状あるいは十字形
状に交差し且つその交差部にその伝搬光の光軸を略４５
度の角度に横切る間隙を有している断面略矩形状のコア
を形成したのち、第１のクラッド層およびコアの上に上
記間隙内を埋め込むようにして屈折率がコアのそれより
も小さく且つ第１のクラッド層のそれよりも大きい第２
のクラッド層を形成し、或いは、さらに第２のクラッド
層上に屈折率がコアのそれよりも小さく且つ第２のクラ
ッド層のそれよりも大きい第３のクラッド層を形成する
ようにしている。
【００１６】
【作用】本発明の光分岐回路は、上記交差部に形成した
間隙内をコアよりも低屈折率の第２クラッド層で埋め込
むことにより、光の伝搬するコアの途中に光分岐のため
の屈折率の不連続部を構成する。間隙はコア内を伝搬す
る光の光軸に対して略４５度傾けて交差部に形成されて
いるので、間隙が形成されている交差部に入射した光信
号はそのまま直進する光と、間隙内に臨むコアの端面（
すなわちコアと間隙内の第２クラッド層との境界面）で
略直角に反射されて伝搬する光とに分岐される。この分
岐比はコアの屈折率と第２クラッド層の屈折率との比に
よって容易に制御することができる。
間隙内をコアよりも低屈折率の第２クラッド層で埋め込
むことにより、光の伝搬するコアの途中に光分岐のため
の屈折率の不連続部を構成する。間隙はコア内を伝搬す
る光の光軸に対して略４５度傾けて交差部に形成されて
いるので、間隙が形成されている交差部に入射した光信
号はそのまま直進する光と、間隙内に臨むコアの端面（
すなわちコアと間隙内の第２クラッド層との境界面）で
略直角に反射されて伝搬する光とに分岐される。この分
岐比はコアの屈折率と第２クラッド層の屈折率との比に
よって容易に制御することができる。
【００１７】光分岐回路の分岐比を決定する第２クラッ
ド層の厚みが薄ければ、これを容易に形成することがで
きるので分岐比の制御がしやすくなる。一方、第２クラ
ッド層の厚みは厚いほどコア内を伝搬する光の伝搬損失
を小さくすることができる。そこで、第２のクラッド層
の厚みをコアのすきま間隔（数μｍ程度が好ましい）よ
りも薄くした場合には、第２のクラッド層上にさらに上
記第３のクラッド層を被覆して光の伝搬損失を小さく抑
える。
ド層の厚みが薄ければ、これを容易に形成することがで
きるので分岐比の制御がしやすくなる。一方、第２クラ
ッド層の厚みは厚いほどコア内を伝搬する光の伝搬損失
を小さくすることができる。そこで、第２のクラッド層
の厚みをコアのすきま間隔（数μｍ程度が好ましい）よ
りも薄くした場合には、第２のクラッド層上にさらに上
記第３のクラッド層を被覆して光の伝搬損失を小さく抑
える。
【００１８】光入射部と光出射部とをそれぞれ複数有す
る多チャンネル構造の光分岐回路は、例えばコアを格子
状に形成し、その格子点位置に上記間隙を設けることに
より構成される。このように構成された光分岐回路は種
々の多信号処理回路に応用できる。
る多チャンネル構造の光分岐回路は、例えばコアを格子
状に形成し、その格子点位置に上記間隙を設けることに
より構成される。このように構成された光分岐回路は種
々の多信号処理回路に応用できる。
【００１９】次に、本発明の製造方法によれば、半導体
集積回路の製造技術として確立されたプロセスを利用し
て、上記コアおよび間隙を高精度に加工することができ
る。したがって、非常に低挿入損失な光分岐回路を製造
することが可能となる。また、極めて簡単なプロセスで
これを実現できるので量産化も可能であり、製造コスト
を大幅に低下させることができる。
集積回路の製造技術として確立されたプロセスを利用し
て、上記コアおよび間隙を高精度に加工することができ
る。したがって、非常に低挿入損失な光分岐回路を製造
することが可能となる。また、極めて簡単なプロセスで
これを実現できるので量産化も可能であり、製造コスト
を大幅に低下させることができる。
【００２０】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【００２１】図１に本発明に係る光分岐回路の一実施例
を示す。同図（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）の
Ｉ−Ｉ′断面図である。この光分岐回路は矢印Ａで示す
入射光を矢印Ｂ並びにこれと直交する矢印Ｃの方向へ分
岐するよう構成されたものであり、基板１上に形成され
た第１のクラッド層２上には、光の伝搬するコア３（３
ａ，３ｂ，および３ｃ）がＴ字形状に交差させて形成さ
れている。コア３の交差部４にはコア３内を伝搬する伝
搬光の光軸を略４５度の角度に横切るようにして間隙５
が形成され、第１のクラッド層２およびコア３の上には
間隙５内を埋め込むようにして第２のクラッド層６が形
成されている。入射光のパワ−Ｐｉに対し分岐された光
のパワ−は、矢印Ｂの分岐光がパワ−Ｐ０１、矢印Ｃの
分岐光がパワ−Ｐ０２である。２つの分岐光のパワ−Ｐ
０１，Ｐ０２の割合は、コア３の交差部４に形成された
間隙５内に埋め込まれている第２のクラッド層６の屈折
率ｎＣ２とコア３の屈折率ｎＷ との比によって決まる
。その計算結果の一例を図２のグラフに示す。このグラ
フからわかるように、第２のクラッド層６の屈折率ｎＣ
２を１．４０〜１．４５８の範囲から選ぶことによって
、パワ−Ｐｉの入射光信号の１／１０〜１／１００の光
信号を矢印Ｃ方向へ分岐することができる。つまり、第
２のクラッド層６の屈折率ｎＣ２を上記範囲から選べば
、この光分岐回路を光ファイバシステム、光ル−プシス
テムなどの光タップ回路として、あるいは種々の光シス
テムのモニタ光検出用光分岐回路などとして使用するこ
とができる。
を示す。同図（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）の
Ｉ−Ｉ′断面図である。この光分岐回路は矢印Ａで示す
入射光を矢印Ｂ並びにこれと直交する矢印Ｃの方向へ分
岐するよう構成されたものであり、基板１上に形成され
た第１のクラッド層２上には、光の伝搬するコア３（３
ａ，３ｂ，および３ｃ）がＴ字形状に交差させて形成さ
れている。コア３の交差部４にはコア３内を伝搬する伝
搬光の光軸を略４５度の角度に横切るようにして間隙５
が形成され、第１のクラッド層２およびコア３の上には
間隙５内を埋め込むようにして第２のクラッド層６が形
成されている。入射光のパワ−Ｐｉに対し分岐された光
のパワ−は、矢印Ｂの分岐光がパワ−Ｐ０１、矢印Ｃの
分岐光がパワ−Ｐ０２である。２つの分岐光のパワ−Ｐ
０１，Ｐ０２の割合は、コア３の交差部４に形成された
間隙５内に埋め込まれている第２のクラッド層６の屈折
率ｎＣ２とコア３の屈折率ｎＷ との比によって決まる
。その計算結果の一例を図２のグラフに示す。このグラ
フからわかるように、第２のクラッド層６の屈折率ｎＣ
２を１．４０〜１．４５８の範囲から選ぶことによって
、パワ−Ｐｉの入射光信号の１／１０〜１／１００の光
信号を矢印Ｃ方向へ分岐することができる。つまり、第
２のクラッド層６の屈折率ｎＣ２を上記範囲から選べば
、この光分岐回路を光ファイバシステム、光ル−プシス
テムなどの光タップ回路として、あるいは種々の光シス
テムのモニタ光検出用光分岐回路などとして使用するこ
とができる。
【００２２】基板１にはガラス（たとえば、ＳｉＯ２
、あるいはＳｉＯ２ にＧｅ、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｔｉ、Ａｌ
、Ｎａ、Ｋ、Ｔａなどのド−パントを少なくとも一種類
含んだものなど）、サファイヤ、半導体、（Ｓｉ、Ｇａ
Ａｓ、ＩｎＰなど）、強誘電体、磁性体などを用いるこ
とができる。その厚さは０．数ｍｍから数ｍｍの範囲か
ら選ばれる。基板１上に形成された第１のクラッド層２
はコア３内を伝搬する光を低損失で透過させるためのガ
イド層であり、その厚みは少なくとも５μｍを必要とす
る。厚みがこれよりも薄いとコア３内を伝搬する光の伝
搬損失を増大させることになる。この第１のクラッド層
２の材質は上記ガラスの他に、強誘電体、磁性体などを
用いることができる。
、あるいはＳｉＯ２ にＧｅ、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｔｉ、Ａｌ
、Ｎａ、Ｋ、Ｔａなどのド−パントを少なくとも一種類
含んだものなど）、サファイヤ、半導体、（Ｓｉ、Ｇａ
Ａｓ、ＩｎＰなど）、強誘電体、磁性体などを用いるこ
とができる。その厚さは０．数ｍｍから数ｍｍの範囲か
ら選ばれる。基板１上に形成された第１のクラッド層２
はコア３内を伝搬する光を低損失で透過させるためのガ
イド層であり、その厚みは少なくとも５μｍを必要とす
る。厚みがこれよりも薄いとコア３内を伝搬する光の伝
搬損失を増大させることになる。この第１のクラッド層
２の材質は上記ガラスの他に、強誘電体、磁性体などを
用いることができる。
【００２３】コア３は断面が略矩形状に形成されており
、また屈折率ｎＷ はｎＷ ＞ｎＣ１となるように設定
される。このコア３の厚みと幅、および屈折率ｎＷ は
導波路を単一モ−ド伝送用とするか多モ−ド伝送用とす
るかによって異なる。たとえば単一モ−ド伝送用の場合
、コア３の厚みと幅は数μｍ〜数十μｍの範囲から選ば
れる。 また屈折率ｎＷ に関しては比屈折率差Δ（＝（ｎＷ
−ｎＣ１）／ｎＷ×１００％、あるいは（ｎＷ −ｎＣ
２）／ｎＷ ×１００％、）が ０．２％ 〜 ２％
程度の範囲の中から選ばれる。ただし、このΔはパワ−
Ｐ０１，Ｐ０２の分岐比の割合をどの程度にするかによ
って設定が異なる。
、また屈折率ｎＷ はｎＷ ＞ｎＣ１となるように設定
される。このコア３の厚みと幅、および屈折率ｎＷ は
導波路を単一モ−ド伝送用とするか多モ−ド伝送用とす
るかによって異なる。たとえば単一モ−ド伝送用の場合
、コア３の厚みと幅は数μｍ〜数十μｍの範囲から選ば
れる。 また屈折率ｎＷ に関しては比屈折率差Δ（＝（ｎＷ
−ｎＣ１）／ｎＷ×１００％、あるいは（ｎＷ −ｎＣ
２）／ｎＷ ×１００％、）が ０．２％ 〜 ２％
程度の範囲の中から選ばれる。ただし、このΔはパワ−
Ｐ０１，Ｐ０２の分岐比の割合をどの程度にするかによ
って設定が異なる。
【００２４】第２のクラッド層６はコア３および第１の
クラッド層２の表面全体を被覆するようにして形成され
る。その厚みは厚いほどコア３内を伝搬する光の伝搬損
失を小さくすることができ、数μｍから百μｍ程度の範
囲から選ぶことができる。コア３および第２クラッド層
６の材質も前記ガラス、強誘電体、半導体などから選択
される。
クラッド層２の表面全体を被覆するようにして形成され
る。その厚みは厚いほどコア３内を伝搬する光の伝搬損
失を小さくすることができ、数μｍから百μｍ程度の範
囲から選ぶことができる。コア３および第２クラッド層
６の材質も前記ガラス、強誘電体、半導体などから選択
される。
【００２５】第１のクラッド層２、コア３、および第２
のクラッド層６に石英系ガラスを用いた場合には、これ
らは電子ビ−ム蒸着法、スパッタリング法、気相化学堆
積法（ＣＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法、イオンプレ−テ
ィング法、火炎堆積法などの方法によって形成すること
ができる。また、コア３を矩形状にパタ−ニングする方
法としては、よく知られたフォトリソグラフィ、ドライ
エッチングなどのプロセスを用いることによって実現す
ることができる。間隙５の形成はコア３をパタ−ニング
する際に同時に行うことができる。この間隙５は第１の
クラッド層２まで達する深さに形成され、そのすきま幅
Ｗは１μｍから１０μｍの範囲内に設定される。つまり
、すきま幅Ｗが広くなると矢印Ｂ方向へ透過する光信号
の減衰を伴うのでこれは狭いほうが好ましい。なお、図
２ではｎＣ１＝ｎＣ２のときの計算例について示したが
、ｎＣ１≠ｎＣ２であってもよい。たとえば、（ｎＷ
−ｎＣ１）／ｎＷ ×１００％＝０．２ 〜０．４％に
選び、（ｎＷ −ｎＣ２）／ｎＷ ×１００％はこれが
所望の分岐比を実現できる値になるようにｎＣ２値を設
定する。
のクラッド層６に石英系ガラスを用いた場合には、これ
らは電子ビ−ム蒸着法、スパッタリング法、気相化学堆
積法（ＣＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法、イオンプレ−テ
ィング法、火炎堆積法などの方法によって形成すること
ができる。また、コア３を矩形状にパタ−ニングする方
法としては、よく知られたフォトリソグラフィ、ドライ
エッチングなどのプロセスを用いることによって実現す
ることができる。間隙５の形成はコア３をパタ−ニング
する際に同時に行うことができる。この間隙５は第１の
クラッド層２まで達する深さに形成され、そのすきま幅
Ｗは１μｍから１０μｍの範囲内に設定される。つまり
、すきま幅Ｗが広くなると矢印Ｂ方向へ透過する光信号
の減衰を伴うのでこれは狭いほうが好ましい。なお、図
２ではｎＣ１＝ｎＣ２のときの計算例について示したが
、ｎＣ１≠ｎＣ２であってもよい。たとえば、（ｎＷ
−ｎＣ１）／ｎＷ ×１００％＝０．２ 〜０．４％に
選び、（ｎＷ −ｎＣ２）／ｎＷ ×１００％はこれが
所望の分岐比を実現できる値になるようにｎＣ２値を設
定する。
【００２６】図３に本発明に係る光分岐回路の他の実施
例を示す。この光分岐回路においては、コア３の上に第
２のクラッド層６が ０．０１ μｍ〜数μｍの膜厚で
形成されている。この第２のクラッド層６の最大膜厚は
交差部４に形成された間隙５のすきま幅Ｗよりも小さく
設定される。第２のクラッド層６の上には第３のクラッ
ド層７が数μｍ〜百μｍ程度の膜厚で形成されている。 すなわち、間隙５は第２のクラッド層６と第３のクラッ
ド層７とで覆われている。
例を示す。この光分岐回路においては、コア３の上に第
２のクラッド層６が ０．０１ μｍ〜数μｍの膜厚で
形成されている。この第２のクラッド層６の最大膜厚は
交差部４に形成された間隙５のすきま幅Ｗよりも小さく
設定される。第２のクラッド層６の上には第３のクラッ
ド層７が数μｍ〜百μｍ程度の膜厚で形成されている。 すなわち、間隙５は第２のクラッド層６と第３のクラッ
ド層７とで覆われている。
【００２７】図４（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図３の
光分岐回路のＩ −Ｉ ′方向およびＩＩ−ＩＩ′方向
の屈折率分布の一例を示したものである。ｎＷ はｎＷ
＞ｎＣ２＞ｎＣ３、ｎＷ ＞ｎＣ１を満足するように
設定されている。基板の屈折率ｎＳ はｎＣ１よりも大
きく、かつｎＷ よりも小さく示されているがこれに限
定されない。すなわち、ｎＳ はｎＷ 、ｎＣ１、ｎＣ
２、ｎＣ３よりも大きくてもよい。
光分岐回路のＩ −Ｉ ′方向およびＩＩ−ＩＩ′方向
の屈折率分布の一例を示したものである。ｎＷ はｎＷ
＞ｎＣ２＞ｎＣ３、ｎＷ ＞ｎＣ１を満足するように
設定されている。基板の屈折率ｎＳ はｎＣ１よりも大
きく、かつｎＷ よりも小さく示されているがこれに限
定されない。すなわち、ｎＳ はｎＷ 、ｎＣ１、ｎＣ
２、ｎＣ３よりも大きくてもよい。
【００２８】なお、図１および図３において基板１に屈
折率ｎＳ がｎＣ と同じかそれよりも小さい材質、た
とえばＳｉＯ２ 、あるいはＳｉＯ２ にＢ、Ｆなどの
ド−パントを少なくとも一種類含んだものを用いた場合
には、第１のクラッド層２は基板１で代用してもよい。 すなわち、その場合には第１クラッド層２は不要である
。
折率ｎＳ がｎＣ と同じかそれよりも小さい材質、た
とえばＳｉＯ２ 、あるいはＳｉＯ２ にＢ、Ｆなどの
ド−パントを少なくとも一種類含んだものを用いた場合
には、第１のクラッド層２は基板１で代用してもよい。 すなわち、その場合には第１クラッド層２は不要である
。
【００２９】次に、図１及び図３に示した光分岐回路の
製造方法について説明する。
製造方法について説明する。
【００３０】図５は図１の光分岐回路の製造方法を示す
一連の工程図である。同図（ａ）は側面図、（ｂ）は平
面図であり、各工程毎に対応させて示してある。
一連の工程図である。同図（ａ）は側面図、（ｂ）は平
面図であり、各工程毎に対応させて示してある。
【００３１】工程１：基板１上に第１のクラッド層２お
よびコア用ガラス膜８を順次積層させて形成する。
よびコア用ガラス膜８を順次積層させて形成する。
【００３２】工程２：コア用ガラス膜８をフォトリソグ
ラフィ、ドライエッチングプロセスなど、半導体集積回
路を製造する際のプロセスを利用して間隙５を有するＴ
字状のコア３のパタ−ンに加工する。このように、半導
体集積回路の製造する際のプロセスを利用して、光の伝
搬するコア３および間隙５をマスクパタ−ンの寸法精度
、つまりμｍ精度で加工することができる。
ラフィ、ドライエッチングプロセスなど、半導体集積回
路を製造する際のプロセスを利用して間隙５を有するＴ
字状のコア３のパタ−ンに加工する。このように、半導
体集積回路の製造する際のプロセスを利用して、光の伝
搬するコア３および間隙５をマスクパタ−ンの寸法精度
、つまりμｍ精度で加工することができる。
【００３３】工程３：コア３および第１のクラッド層２
を第２のクラッド層６で被覆して光分岐回路を完成させ
る。
を第２のクラッド層６で被覆して光分岐回路を完成させ
る。
【００３４】図６は図３の光分岐回路の製造方法を示す
一連の工程図である。図５と同様、（ａ）は側面図、（
ｂ）は平面図を示している。この場合には、図５の工程
２の後、工程３においてコア３および第１のクラッド層
２の上に第２クラッド層６を０．０１μｍ〜数μｍの膜
厚の範囲で形成する。最後に、工程４において第２のク
ラッド層６を第３のクラッド層７で被覆して光分岐回路
を完成させる。
一連の工程図である。図５と同様、（ａ）は側面図、（
ｂ）は平面図を示している。この場合には、図５の工程
２の後、工程３においてコア３および第１のクラッド層
２の上に第２クラッド層６を０．０１μｍ〜数μｍの膜
厚の範囲で形成する。最後に、工程４において第２のク
ラッド層６を第３のクラッド層７で被覆して光分岐回路
を完成させる。
【００３５】このように、半導体集積回路を製造する際
のプロセスを利用することにより、光の伝搬するコア３
および間隙５を高精度で加工することができる。したが
って、非常に低挿入損失な光分岐回路を製造することが
可能となる。また、極めて簡単なプロセスでこれを実現
できるので量産化も可能であり、大幅な低コスト化が期
待できる。
のプロセスを利用することにより、光の伝搬するコア３
および間隙５を高精度で加工することができる。したが
って、非常に低挿入損失な光分岐回路を製造することが
可能となる。また、極めて簡単なプロセスでこれを実現
できるので量産化も可能であり、大幅な低コスト化が期
待できる。
【００３６】次に、本発明の光分岐回路の応用例として
多チャンネル構造の光分岐回路を示す。これにはｎ＋１
個の光入射部に対し２（ｎ＋１）個の光出射部を有して
いるタイプと、２（ｎ＋１）個の光入射部に対し２（ｎ
＋１）個の光出射部を有しているタイプとがある。ただ
し、ｎ＝０，１，２，・・・である。
多チャンネル構造の光分岐回路を示す。これにはｎ＋１
個の光入射部に対し２（ｎ＋１）個の光出射部を有して
いるタイプと、２（ｎ＋１）個の光入射部に対し２（ｎ
＋１）個の光出射部を有しているタイプとがある。ただ
し、ｎ＝０，１，２，・・・である。
【００３７】図７は前者のタイプの一例である。この光
分岐回路は、４個の光入射部８ａ〜８ｄと８個の光出射
部９ａ〜９ｄ，１０ａ〜１０ｄが基板１の端面位置に形
成されて成る４入力・８出力構造の光分岐回路である。 第１のクラッド層２上には、Ｔ字形状の４つの交差部１
１ａ〜１１ｄを段違い的に有するコア３が形成され、こ
れらＴ字形状の交差部１１ａ〜１１ｄに間隙５ａ〜５ｄ
が各々形成されている。矢印Ａ１ 方向から入射した入
射光（パワ−Ｐｉ１ ）は矢印Ｂ１ および矢印Ｃ１
の方向へ分岐され、以下、矢印Ａ２ ，Ａ３ ，および
Ａ４ の方向から入射した入射光（パワ−Ｐｉ２ ，Ｐ
ｉ３ ，Ｐｉ４ ）もそれぞれ２つの方向へ分岐される
。
分岐回路は、４個の光入射部８ａ〜８ｄと８個の光出射
部９ａ〜９ｄ，１０ａ〜１０ｄが基板１の端面位置に形
成されて成る４入力・８出力構造の光分岐回路である。 第１のクラッド層２上には、Ｔ字形状の４つの交差部１
１ａ〜１１ｄを段違い的に有するコア３が形成され、こ
れらＴ字形状の交差部１１ａ〜１１ｄに間隙５ａ〜５ｄ
が各々形成されている。矢印Ａ１ 方向から入射した入
射光（パワ−Ｐｉ１ ）は矢印Ｂ１ および矢印Ｃ１
の方向へ分岐され、以下、矢印Ａ２ ，Ａ３ ，および
Ａ４ の方向から入射した入射光（パワ−Ｐｉ２ ，Ｐ
ｉ３ ，Ｐｉ４ ）もそれぞれ２つの方向へ分岐される
。
【００３８】図８は後者のタイプの一例である。この光
分岐回路は、８個の光入射部８ａ〜８ｄ，１２ａ〜１２
ｄと８個の光出射部９ａ〜９ｄ，１０ａ〜１０ｄが基板
１の端面位置に形成されて成る８入力・８出力構造の光
分岐回路である。第１のクラッド層２上にはコア３が格
子状に形成され、基板１の１つの対角線上に位置する十
字形状の４つの交差部１３ａ〜１３ｄに間隙５ａ〜５ｄ
が各々形成されている。この場合、たとえば矢印Ｂ１
およびＣ１ 方向への分岐光は、矢印Ａ１ 方向から入
射した入射光の分岐光と、Ｄ１ 方向から入射した入射
光の分岐光とが合流された光となる。
分岐回路は、８個の光入射部８ａ〜８ｄ，１２ａ〜１２
ｄと８個の光出射部９ａ〜９ｄ，１０ａ〜１０ｄが基板
１の端面位置に形成されて成る８入力・８出力構造の光
分岐回路である。第１のクラッド層２上にはコア３が格
子状に形成され、基板１の１つの対角線上に位置する十
字形状の４つの交差部１３ａ〜１３ｄに間隙５ａ〜５ｄ
が各々形成されている。この場合、たとえば矢印Ｂ１
およびＣ１ 方向への分岐光は、矢印Ａ１ 方向から入
射した入射光の分岐光と、Ｄ１ 方向から入射した入射
光の分岐光とが合流された光となる。
【００３９】このように多チャンネル構造に構成された
光分岐回路は、２種類の光信号を論理演算する場合や、
光ヘテロダイン検波方式において信号光と局部発振光と
を混合する場合などに用いることができる。
光分岐回路は、２種類の光信号を論理演算する場合や、
光ヘテロダイン検波方式において信号光と局部発振光と
を混合する場合などに用いることができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明の光分岐回路は導波路構造を採用
しているので、光の伝搬するコアやその交差部に形成さ
れる間隙を高い寸法精度で加工することができ、したが
って非常に低挿入損失で信号光を分岐することができる
。コアの交差部に形成された間隙内を埋め込む第２のク
ラッド層の屈折率とコアの屈折率との比を適宜設定する
ことによって光の分岐比を容易に制御することができる
ので、種々のタップ回路として広く応用することができ
る。
しているので、光の伝搬するコアやその交差部に形成さ
れる間隙を高い寸法精度で加工することができ、したが
って非常に低挿入損失で信号光を分岐することができる
。コアの交差部に形成された間隙内を埋め込む第２のク
ラッド層の屈折率とコアの屈折率との比を適宜設定する
ことによって光の分岐比を容易に制御することができる
ので、種々のタップ回路として広く応用することができ
る。
【００４１】本発明の製造方法によれば、半導体集積回
路の製造技術として確立されたプロセスを利用して、光
の伝搬するコアおよび間隙を高精度に加工することがで
きるので、非常に低挿入損失な光分岐回路を製造するこ
とが可能となる。また、極めて簡単なプロセスでこれを
実現できるので量産化も可能であり、大幅な低コスト化
が達成される。
路の製造技術として確立されたプロセスを利用して、光
の伝搬するコアおよび間隙を高精度に加工することがで
きるので、非常に低挿入損失な光分岐回路を製造するこ
とが可能となる。また、極めて簡単なプロセスでこれを
実現できるので量産化も可能であり、大幅な低コスト化
が達成される。
【図１】本発明の光分岐回路一実施例を示す図であり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ −Ｉ ′断面図
である。
（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ −Ｉ ′断面図
である。
【図２】第２クラッド層の屈折率と光の分岐損失との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図３】本発明の光分岐回路の他の実施例を示す図であ
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ −Ｉ ′断
面図である。
り、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ −Ｉ ′断
面図である。
【図４】図３の光分岐回路の屈折率分布を示す図であり
、（ａ）は図３（ａ）のＩ −Ｉ ′方向の屈折率分布
、（ｂ）は図３（ａ）のＩＩ−ＩＩ′方向の屈折率分布
である。
、（ａ）は図３（ａ）のＩ −Ｉ ′方向の屈折率分布
、（ｂ）は図３（ａ）のＩＩ−ＩＩ′方向の屈折率分布
である。
【図５】図１の光分岐回路の製造方法を示す一連の工程
図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の各工程に
対応する平面図である。
図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の各工程に
対応する平面図である。
【図６】図３の光分岐回路の製造方法を示す一連の工程
図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の各工程に
対応する平面図である。
図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の各工程に
対応する平面図である。
【図７】本発明の光分岐回路を多チャンネル構造の光分
岐回路に適用した一実施例を示す図である。
岐回路に適用した一実施例を示す図である。
【図８】本発明の光分岐回路を多チャンネル構造の光分
岐回路に適用した他の実施例を示す図である。
岐回路に適用した他の実施例を示す図である。
【図９】従来の光分岐回路を示す図である。
１ 基板
２ 第１クラッド層
３ コア
４ 交差部
５ 間隙
５ａ〜５ｄ 間隙
６ 第２クラッド層
７ 第３クラッド層
８ａ〜８ｄ 光入射部
９ａ〜９ｄ 光出射部
１０ａ〜１０ｄ 光出射部
１１ａ〜１１ｄ 交差部
１２ａ〜１２ｄ 光入射部
１３ａ〜１３ｄ 交差部
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上の第１のクラッド層上にＴ字形
状あるいは十字形状に交差させて形成された光の伝搬す
るコアと、コアの交差部にその伝搬光の光軸を略４５度
の角度に横切るようにして形成された間隙と、第１のク
ラッド層およびコアの上に上記間隙内を埋め込むように
して形成され、屈折率がコアのそれよりも小さく且つ第
１のクラッド層のそれよりも大きい第２のクラッド層と
を有していることを特徴とする光分岐回路。 - 【請求項２】 上記第２のクラッド層はその厚みが上
記間隙のすきま間隔よりも小さく形成され、その第２の
クラッド層上に屈折率がコアのそれよりも小さく且つ第
２のクラッド層のそれよりも大きい第３のクラッド層が
形成されている請求項１記載の光分岐回路。 - 【請求項３】 上記基板の端面位置にｎ＋１個あるい
は２（ｎ＋１）個の光入射部と２（ｎ＋１）個の光出射
部（ただし、ｎ＝０，１，２，３，・・・）とを形成す
べく、上記コアがその交差部および間隙を複数箇所に有
して形成されている請求項１または２に記載の光分岐回
路。 - 【請求項４】 基板上の第１のクラッド層上にコア層
を積層させ、次いで、フォトリソグラフィ、ドライエッ
チング等のプロセスにより、第１のクラッド層上に、Ｔ
字形状あるいは十字形状に交差し且つその交差部にその
伝搬光の光軸を略４５度の角度に横切る間隙を有してい
る断面略矩形状のコアを形成したのち、第１のクラッド
層およびコアの上に上記間隙内を埋め込むようにして屈
折率がコアのそれよりも小さく且つ第１のクラッド層の
それよりも大きい第２のクラッド層を形成し、或いは、
さらに第２のクラッド層上に屈折率がコアのそれよりも
小さく且つ第２のクラッド層のそれよりも大きい第３の
クラッド層を形成するようにしたことを特徴とする光分
岐回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9415091A JPH04324405A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 光分岐回路およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9415091A JPH04324405A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 光分岐回路およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324405A true JPH04324405A (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=14102357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9415091A Pending JPH04324405A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 光分岐回路およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04324405A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09325227A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Fujikura Ltd | 光導波路グレーティング |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63191106A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-08 | Hitachi Ltd | 光分岐回路 |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP9415091A patent/JPH04324405A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63191106A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-08 | Hitachi Ltd | 光分岐回路 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09325227A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Fujikura Ltd | 光導波路グレーティング |
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