JPH043845B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は光導波路に光波を効率良く結合させる
ための装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device for efficiently coupling light waves to an optical waveguide.
[従来の技術]
近年集積光回路の利用は光通信系、光データー
処理、その他光を利用する各種システムにおいて
大いに関心をもたれている。集積光回路の利点は
小型化、低コスト化が実現されることである。光
回路系の集積化を実現するための装置の1つとし
て光導波路の利用が考えられるが、通常光導波路
の厚みは伝送処理されるべき光の波長と同程度の
寸法となり、従つてこのような光導波路に効率良
く光を導入することにかなりの困難さを伴うのが
実状である(くわえてデーター処理をより高速に
行えるようなシステムの開発は急務とされている
が、光データー処理をより高速に行うために、集
積光回路においてより高い周波数(GHz領域)で
励起された波動(例えば表面弾性波)と伝送され
るべき光信号との相互作用を利用することが考え
られる。この高周波化に伴う必然の光導波路の薄
層化によつて生起される光の導入の困難さは想像
を絶するものがある。)。[Prior Art] In recent years, the use of integrated optical circuits has attracted great interest in optical communication systems, optical data processing, and various other systems that utilize light. The advantage of integrated optical circuits is that they can be made smaller and lower in cost. The use of optical waveguides can be considered as one of the devices for realizing the integration of optical circuit systems, but the thickness of optical waveguides is usually about the same as the wavelength of the light to be transmitted, so it is difficult to The reality is that it is quite difficult to efficiently introduce light into optical waveguides (in addition, there is an urgent need to develop systems that can process data at higher speeds; In order to achieve higher speeds, it is conceivable to utilize the interaction between waves (e.g. surface acoustic waves) excited at higher frequencies (in the GHz range) and the optical signals to be transmitted in integrated optical circuits. The difficulty in introducing light caused by the thinning of optical waveguides that accompanies this process is unimaginable.)
従来光導波路の表面を介して光波を結合させる
ために内部反射プリズムを用いる方法が知られて
いる。このようなプリズム結合は光導波路端部を
介して光が導入されるいわゆるButtカツプラー
よりもずつと有効であることがわかつているが、
光導波路とプリズムの間に介在する空気ギヤツプ
層の厚さを光波の1/5〜1/10波長の間隔に安定に
保持せねば結合が容易に劣化することが知られて
いる。更にプリズム結合器は相対的に云えばある
程度寸法上小型化することに困難がある。結合器
の寸法を減少させることは集積回路の小型化ひい
ては低価格化にとつて意義の深いものであり、か
かる目的のため光導波路内に体積型ホログラムグ
レーテイングを設けた光結合器が知られている。
これは導波路を横切る方向から入射してきた光が
光導波路内のグレーテイングによつて反射回折さ
れ、その際適切な入射角を選定することによつて
回折光が光導波路内に捕獲され、入射角と格子の
周期性とに依存した特定の光導波路のモードを誘
起して結合できうる。 Conventionally, it is known to use internally reflecting prisms to couple light waves through the surface of an optical waveguide. Although such prismatic coupling has been found to be much more effective than the so-called Butt coupler, in which light is introduced through the end of the optical waveguide,
It is known that unless the thickness of the air gap layer interposed between the optical waveguide and the prism is stably maintained at intervals of 1/5 to 1/10 of the wavelength of the light wave, coupling will easily deteriorate. Furthermore, relatively speaking, prism couplers are difficult to miniaturize to some extent due to their dimensions. Reducing the dimensions of a coupler is of great significance for miniaturizing integrated circuits and lowering their cost, and for this purpose, optical couplers in which a volume hologram grating is provided within an optical waveguide are known. ing.
This is because light incident from the direction across the waveguide is reflected and diffracted by the grating within the optical waveguide, and by selecting an appropriate angle of incidence, the diffracted light is captured within the optical waveguide and is incident on the waveguide. Specific optical waveguide modes can be induced and coupled depending on the angle and periodicity of the grating.
これらの手法はプリズム結合に較べ空気ギヤツ
プ層を介在する必要がないので一旦光導波路内に
ホログラフイ等の技術によつて形成せしめれば再
調整する必要もなく、プリズム結合と同程度の結
合効率を得られる為プリズム法より優れていると
云えよう。しかしながら光の利用率を高める為に
更に一層の結合効率を実現することは常に望まれ
るところである。一般に光導波路内に形成せしめ
た体積型ホログラムではグレーテイング層の厚さ
が充分にとれずしたがつてブラツグ回折条件を満
足させる回折格子結合器を作製することは難し
い。前記した如く高周波を使用して光との相互作
用を行う際には、より高い周波数(数〜数10G
Hz)で素子を作動すればする程光導波路の厚さを
薄くせねばならず、1μ以下の光導波路を作らね
ばならない。従つて一般に前記光導波路中の体積
ホログラムを考えると、高い結合効率を満足させ
るホログラムを作製するのは困難となる。更に詳
しく説明するならば体積型ホログラムによる光の
回折効率ηは一般に
η=f(△n,p,h)
と記述でき、回折効率ηは△n,p,hの関数と
なる。但しここで△nはホログラム材内で生起し
える屈折率差、pは体積ホログラムグレーテイン
グのピツチ、hはホログラム層の厚さとする。ホ
トリソグラフイー、電子線書き込み等によつて生
起しえる屈折率差△nは10-3〜10-2程度であり、
又ピツチもホトリソグラフイでは1μm程度E13露
光で0.5μm、ホログラフイ作成による方法でも
0.2μm程度となり回折効率ηを出来得る限り高め
るにはホログラム層の厚さを厚くするのが最も効
果的である。従つて前述した外部から光を結合さ
せるために光導波路内に体積型ホログラムグレー
テイングを設ける従来法では、光を効率良く導入
し結合せしめるには光導波路の厚さ(即ちこの場
合体積型ホログラムグレーテイングの厚さ)を5
〜10μm程度に取らねばならないが、しかし一方
彼様にして光導波路内を伝播する光波と他の特に
高周波で励起した波動と効率良く相互作用させる
ために出来得る限り光導波路を薄くし〜1μm以下
におさえて作製せねばならない矛盾に直面する。 Compared to prism coupling, these methods do not require an intervening air gap layer, so once they are formed within the optical waveguide using technology such as holography, there is no need for readjustment, and they can achieve the same coupling efficiency as prism coupling. Therefore, it can be said that it is superior to the prism method. However, it is always desirable to achieve even higher coupling efficiency in order to increase the efficiency of light utilization. In general, in a volume hologram formed in an optical waveguide, the grating layer cannot be thick enough, and therefore it is difficult to manufacture a diffraction grating coupler that satisfies Bragg diffraction conditions. As mentioned above, when interacting with light using high frequencies, higher frequencies (several to several tens of G) are used.
Hz), the thinner the optical waveguide must be, the thinner the optical waveguide must be, and the thickness of the optical waveguide must be less than 1μ. Therefore, when considering the volume hologram in the optical waveguide, it is generally difficult to produce a hologram that satisfies high coupling efficiency. To explain in more detail, the diffraction efficiency η of light by a volume hologram can generally be described as η=f(Δn, p, h), and the diffraction efficiency η is a function of Δn, p, h. Here, Δn is the refractive index difference that may occur within the hologram material, p is the pitch of the volume hologram grating, and h is the thickness of the hologram layer. The refractive index difference △n that can occur due to photolithography, electron beam writing, etc. is about 10 -3 to 10 -2 ,
Also, the pitch is about 1μm with photolithography, and 0.5μm with E13 exposure, and even with holography.
It is approximately 0.2 μm, and in order to increase the diffraction efficiency η as much as possible, it is most effective to increase the thickness of the hologram layer. Therefore, in the conventional method of installing a volume hologram grating inside an optical waveguide in order to couple light from the outside, the thickness of the optical waveguide (i.e., the volume hologram grating in this case) must be adjusted in order to efficiently introduce and couple light. Thickness of coating) to 5
On the other hand, the optical waveguide should be made as thin as possible, less than ~1 μm, in order to efficiently interact with the light waves propagating within the optical waveguide and other waves excited at high frequencies. We are faced with contradictions that must be suppressed and created.
[発明が解決しようとしている課題]
一方、特開昭47−5745号公報においては、導波
路上に体積型ホログラムグレーテイングを形成し
て成る光結合器が提案されている。しかしなが
ら、このような光結合器では、外部から直接光を
導入しているので、空気の伝搬定数と導波路の伝
搬定数を整合させる為、グレーテイングのピツチ
を小さくする必要があつた。そして、ホログラム
を作成する感材には分解能に限界がある為、この
ようにピツチの小さいグレーテイングを作成しよ
うとすると、回折効率が落ち、強いては導波路へ
の結合効率が低下する問題点があつた。[Problems to be Solved by the Invention] On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 47-5745 proposes an optical coupler in which a volume hologram grating is formed on a waveguide. However, in such an optical coupler, since light is directly introduced from the outside, it is necessary to reduce the pitch of the grating in order to match the propagation constant of the air and the propagation constant of the waveguide. Furthermore, since the sensitive material used to create holograms has a limited resolution, attempting to create gratings with such a small pitch will reduce the diffraction efficiency and ultimately the coupling efficiency to the waveguide. It was hot.
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、コンパクトで、且つ、結合効率の高い光結合
器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above and to provide an optical coupler that is compact and has high coupling efficiency.
[課題を解決するための手段]
本発明の上記目的は、基板の一面に形成された
導波路上に、体積型ホログラムが形成されて成る
光結合器において、前記体積型ホログラムの上
に、前記基板を介して入射した光を反射して前記
導波路に結合させる為の反射層を設けることによ
つて達成される。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned object of the present invention is to provide an optical coupler in which a volume hologram is formed on a waveguide formed on one surface of a substrate. This is achieved by providing a reflective layer for reflecting light incident through the substrate and coupling it to the waveguide.
[実施例]
第1図は、本発明の実施例を示す図である。本
発明の光結合器においては、導波路11の光の入
射面とは反対側の面上に光導波路より低い屈折率
をもつ層12に接して置かれた反射体積型ホログ
ラム33によつて可干渉性光が光導波路内へと結
合せしめられる。この反射体積型ホログラムは、
透過体積型ホログラムとその上の金属反射層43
からなる。入射光は光導波路11と低屈折率層1
2を通過した後グレーテイング14及び金属反射
層43によつて反射回折され入射光の入射角如何
によつて1つ又はそれ以上の回折の次数で反射光
の一部が光導波路内に捕獲される。このようにし
て捕獲された光は光導波路の縦方向内で一定の伝
播定数をもち、入射光の入射角とグレーテイング
の周期性とに特に依存して、特定の光導波路のモ
ードを誘起して結合する。[Example] FIG. 1 is a diagram showing an example of the present invention. In the optical coupler of the present invention, the reflective volume hologram 33 placed on the surface of the waveguide 11 opposite to the light incident surface and in contact with the layer 12 having a lower refractive index than the optical waveguide allows Coherent light is coupled into the optical waveguide. This reflective volume hologram is
Transmissive volume hologram and metal reflective layer 43 thereon
Consisting of The incident light passes through the optical waveguide 11 and the low refractive index layer 1.
After passing through the optical waveguide 2, the reflected light is reflected and diffracted by the grating 14 and the metal reflective layer 43, and a part of the reflected light is captured in the optical waveguide with one or more orders of diffraction depending on the angle of incidence of the incident light. Ru. The light thus captured has a constant propagation constant within the longitudinal direction of the optical waveguide and induces a particular optical waveguide mode, depending in particular on the angle of incidence of the incident light and the periodicity of the grating. and join.
第1図で16は0.6328μmの可干渉性の出力光
を持つヘリウム、ネオンレーザーの如き光源であ
る。もちろん任意の他の光源を用いることができ
るのであつて、ここに述べたのは単に一例を示す
ためだけに具体的な光源を示しただけである。も
し必要な場合には光を集束するためにレンズ系1
5が用いられても良い。任意の適当な透明なたと
えばアルミナ(Al2O3)の如き光導波路物質より
形成される光導波路11は結合されるべき光の波
長では適当なガラス基板10上に装置されてい
る。光導波路11と基板10とはその屈折率がn2
>n3>n1なる関係を満足するように選ばれること
が望ましい。ただしここにn2は光導波路11の屈
折率、n3は基板10の屈折率、そしてn1は外界
(空気)の屈折率である。 In FIG. 1, 16 is a light source such as a helium or neon laser that has a coherent output light of 0.6328 μm. Of course, any other light source can be used, and the specific light sources described here are merely provided for purposes of illustration. Lens system 1 to focus the light if necessary
5 may be used. An optical waveguide 11 formed of any suitable transparent optical waveguide material such as alumina (Al 2 O 3 ) is mounted on a glass substrate 10 suitable for the wavelength of the light to be coupled. The refractive index of the optical waveguide 11 and the substrate 10 is n 2
It is desirable that the selection be made to satisfy the relationship >n 3 >n 1 . However, here, n 2 is the refractive index of the optical waveguide 11, n 3 is the refractive index of the substrate 10, and n 1 is the refractive index of the outside world (air).
第1図の装置の透過体体積型ホログラム13は
基板10上に形成せしめられた光導波路11上に
低屈折率層12を介して装着されている。この低
屈折率層12の屈折率は導波路11及びホログラ
ム13より低い。透過体積ホログラム13は第2
図に図示したようにホログラフイー法によつて、
たとえばPVK(ポリビニルカルバゾール)23内
に平面波の物体光18および平面波の参照光19
をプリズム20を介して入射させ作成する。その
際屈折率分布としてのグレーテイング14が形成
される。ホログラム用感材であるPVK(ポリビニ
ルカルバゾール)23はPVKのクロルベンゼン
溶液にCI4の同溶液を加えれば塗工可能なゲル状
となり、塗工は表面出しをしたガラス基板10に
光導波路11としてAl2O3を0.5μm蒸着又はスパ
ツタリングにより形成した後、さらに低屈折率層
12を0.1μmの厚さに蒸着した後にスピナーを用
いて1000rpm、10secの条件で行つた、ホログラ
ム材としてのPVKの膜厚は1.5μm〜10.0μmの範
囲で実施したが本実施例の場合、作成したホログ
ラムグレーテイングからの回折効率を高めるため
には5〜10μmが最も好ましかつた。PVKのホロ
グラム感材としての性能は分光感度域〜540nm、
感度>10mJ/cm2(λ=0.488μm)、最大回折効率
83.1%、透過率85.1%、解像力>3400leie/mmで
あつた。プリズム20とPKV23の間にはホロ
グラムを作成するうえで好都合なPVK23より
わずか大きい屈折率をもつ媒質21(たとえばα
−ヨードナフタリン)をマツチング材として使用
してもよい。マツチングは本来、感材13、ガラ
ス基板10、プリズム20、吸収板3の屈折率を
等しく設定すると共に、感材13とプリズム2
0、吸収板3の間の境界において反射散乱を生ぜ
しめないように同じ屈折率の液浸液を境界に設け
るものである。ここでは体積型ホログラム作成に
0.488μmのアルゴンレーザーを使用した。 A transparent volume hologram 13 of the device shown in FIG. 1 is mounted on an optical waveguide 11 formed on a substrate 10 via a low refractive index layer 12. The refractive index of this low refractive index layer 12 is lower than that of the waveguide 11 and the hologram 13. The transmission volume hologram 13 is the second
As shown in the figure, by the holographic method,
For example, a plane wave object beam 18 and a plane wave reference beam 19 are placed in PVK (polyvinyl carbazole) 23.
is made incident through the prism 20. In this case, a grating 14 as a refractive index distribution is formed. PVK (polyvinylcarbazole) 23, which is a sensitive material for holograms, becomes a coatable gel by adding the same solution of CI 4 to a chlorobenzene solution of PVK. After forming Al 2 O 3 by evaporation or sputtering to a thickness of 0.5 μm, and further evaporating the low refractive index layer 12 to a thickness of 0.1 μm, PVK as a hologram material was formed using a spinner at 1000 rpm and 10 seconds. The film thickness was set in a range of 1.5 μm to 10.0 μm, but in the case of this example, a thickness of 5 to 10 μm was most preferable in order to increase the diffraction efficiency from the created hologram grating. The performance of PVK as a hologram sensitive material is in the spectral sensitivity range ~540nm,
Sensitivity >10mJ/ cm2 (λ=0.488μm), maximum diffraction efficiency
The transmittance was 83.1%, the transmittance was 85.1%, and the resolution was >3400 leie/mm. Between the prism 20 and PKV 23 is a medium 21 (for example, α
- iodonaphthalene) may be used as a matching material. Originally, matching is done by setting the refractive index of the photosensitive material 13, the glass substrate 10, the prism 20, and the absorption plate 3 to be equal, and also by setting the refractive index of the photosensitive material 13 and the prism 2
0. An immersion liquid having the same refractive index is provided at the boundary between the absorption plates 3 so as not to cause reflection and scattering at the boundary. Here, we will create a volume hologram.
A 0.488 μm argon laser was used.
第2図でホログラムを形成する際にホログラム
材としての媒体にPVKを使用したがもちろん他
のホログラム材を用いることができるのであつ
て、ここで述べたのは単に一例を示すために具体
的にホログラム材としてのPVKを示しだだけで
ある。他の具体的な体積型ホログラム結合器の具
体的な例として基板10としてLiNbO3(ニオブ
酸リチウム)を採用してこの上にTi拡散によつ
て形成した光導波路11上にMgF2(フツ化マグ
ネシウム)の低屈折率層12を介してホログラム
材として特にAs2S3(三硫化砒素)を使用しても
差しつかえない。この場合光導波路として
LiNbO3上に蒸着したTi膜を熱拡散により形成し
た光導波路は光伝播損失がAl2O3光導波路より大
幅に小さく0.5dB/cm程度の値をもつことが知ら
れており、本発明の目的には一層有効である。 Although PVK was used as the medium as the hologram material when forming the hologram in Figure 2, it is of course possible to use other hologram materials, and the specific examples described here are merely for illustrating one example. This is just a demonstration of PVK as a holographic material. As another specific example of a volume type hologram coupler, LiNbO 3 (lithium niobate) is used as the substrate 10, and MgF 2 (lithium niobate) is formed on the optical waveguide 11 formed by Ti diffusion thereon. In particular, As 2 S 3 (arsenic trisulfide) may be used as the hologram material via the low refractive index layer 12 of magnesium. In this case, as an optical waveguide
It is known that an optical waveguide formed by thermal diffusion of a Ti film deposited on LiNbO 3 has an optical propagation loss of about 0.5 dB/cm, which is significantly smaller than that of an Al 2 O 3 optical waveguide. It is more effective for the purpose.
彼様にして作成された体積型ホログラムグレー
テイングは、第1図における光導波路11及び基
板10に垂直な法線4に対して角度を成し、ピ
ツチpの周期をもつ。第1図において基板10と
してBK7ガラス(n3=1.52)、光導波路11とし
て厚さ0.5μmに蒸着したAl2O3(n2=1.63)、低屈
折率層12としてMgF2(n4=1.38)、ホログラム
材13としてPVK(n=1.64)を使用し法線4の
方向から0.6328μmのヘリウムネオンレーザーを
入射させて光を光導波路11に結合捕獲するため
の法線4に対するグレーテイング14の傾き角
およびブラツグ条件を満足するピツチpを求め
る。光結合の理論よりホログラム13と低屈折率
層12との境界面に光束が入射する角度yをy=
74.6688゜に設定すればホログラムから回折した波
長λの光は光導波路11に結合される。この時、
ホログラム媒体の屈折率n5、ピツチpおよびグレ
ーテイング14の法線4に対する傾き角との間
には
λ/n5=2p sin∴p=λ/2n5sin
の関係があり、=y/2=37.3344゜、n5=1.64、
λ=0.6328μmを代入すると、p=0.3181μmの値
を得る。本実施例において第2図に図示した如
く、ホログラフイー法によつて体積型ホログラム
を形成せしめれば、所望のホログラムグレーテイ
ング結合器を得ることができ、得られたホログラ
フイグレーテイング結合器は光導波路11の厚さ
に依存せず任意の厚さを選ぶことが可能で、従つ
て数μから数10μm、望ましくは5μmから10μmの
厚さに形成でき高い回折効率ηをもたしめること
が可能である。 The volume hologram grating created in this manner forms an angle with respect to the normal 4 perpendicular to the optical waveguide 11 and the substrate 10 in FIG. 1, and has a period of pitch p. In FIG. 1, the substrate 10 is made of BK7 glass (n 3 = 1.52), the optical waveguide 11 is made of Al 2 O 3 (n 2 = 1.63) deposited to a thickness of 0.5 μm, and the low refractive index layer 12 is made of MgF 2 (n 4 = 1.38), using PVK (n=1.64) as the hologram material 13, a grating 14 with respect to the normal line 4 in order to input a 0.6328 μm helium neon laser from the direction of the normal line 4 and couple and capture the light to the optical waveguide 11. Find the pitch p that satisfies the tilt angle and the bragging condition. From the theory of optical coupling, the angle y at which the light beam is incident on the interface between the hologram 13 and the low refractive index layer 12 is expressed as y=
If the angle is set to 74.6688°, the light with the wavelength λ diffracted from the hologram will be coupled to the optical waveguide 11. At this time,
There is a relationship between the refractive index n 5 of the hologram medium, the pitch p, and the tilt angle of the grating 14 with respect to the normal 4 as follows: λ/n 5 = 2p sin∴p = λ/2n 5 sin, = y/2 =37.3344゜, n5 =1.64,
By substituting λ=0.6328 μm, we obtain a value of p=0.3181 μm. In this embodiment, as shown in FIG. 2, if a volume hologram is formed by the holographic method, a desired hologram grating coupler can be obtained, and the obtained holographic grating coupler is a light guide. Any thickness can be selected without depending on the thickness of the wave path 11, and therefore it can be formed to a thickness of several μm to several tens of μm, preferably 5 μm to 10 μm, and a high diffraction efficiency η can be achieved. It is.
ホログラム材としてAs2S3(n5=2.52)、低屈折
率層12としてMgF2(n4=1.38)、基板10およ
び光導波路11としてそれぞれLiNbO3(n3=
2.20)およびTi拡散LiNbO3(n2=2.22)の構成の
場合、全く同様にして法線4との傾き角=
30.7856、y=61.5712、p=0.2453μmの値を得
る。 The hologram material was As 2 S 3 (n 5 = 2.52), the low refractive index layer 12 was MgF 2 (n 4 = 1.38), and the substrate 10 and optical waveguide 11 were LiNbO 3 (n 3 =
2.20) and Ti-diffused LiNbO 3 (n 2 = 2.22), the inclination angle with normal 4 =
Obtain the values 30.7856, y=61.5712, p=0.2453 μm.
第3図に示した従来の内部反射プリズムの結合
器と第1図に示した本発明による体積型ホログラ
ムグレーテイング結合器を比較すると本発明の新
規さを更によく理解できる。即ち、第4図におけ
るエアーギヤツプ層が第1図の低屈折率層12に
対応する。従つて従来のプリズム結合器使用の際
に生じるエアギヤツプ層を一定間隔に保持する条
件も結合器を作成する際に任意にかつ低屈折率層
12の厚さを蒸着によつて自由に選定して一旦作
成すればギヤツプ層の厚さを結合面全面にわたつ
て固定化できる。これは従来のプリズム結合器で
は考えられない調整の必要が一切不必要な新規の
結合器を提供するものである。 The novelty of the present invention can be better understood by comparing the conventional internal reflection prism coupler shown in FIG. 3 with the volume hologram grating coupler according to the present invention shown in FIG. That is, the air gap layer in FIG. 4 corresponds to the low refractive index layer 12 in FIG. Therefore, the conditions for maintaining the air gap layers that occur when using a conventional prism coupler at a constant interval can also be achieved by arbitrarily selecting the thickness of the low refractive index layer 12 by vapor deposition when creating the coupler. Once created, the thickness of the gap layer can be fixed over the entire bonding surface. This provides a novel coupler that does not require any adjustments that would be unthinkable with conventional prism couplers.
一方、第4図に示したプリズム結合器7の光導
波路11に垂直な端面27は効率のよい光結合の
為には正しく垂直に保持される必要があるが、本
発明の実施例の如く厚いホログラムを用いる場合
も第1図に示したホログラムグレーテイング結合
器13及び低屈折率層12にわたる光導波路11
と垂直な端面を出来得るかぎり垂直になるよう作
製せしむる事が望ましい。それを実施する為には
適切なるマスクを用いてO2又はCF4又はこれらの
混合ガス中においてプラズマエツチしてPVKの
ホログラム材およびMgF2の低屈折率層を除去せ
しめればよい。又ホログラム材としてAs2S3を使
用する際にはさらに通常のケミカルエツチング法
も適用できる。この際にはまずAs2S3のホログラ
ム材上にホトレジスト層をスピナーなどによりホ
ログラム材13上に装着せしめ露光し通常のケミ
カルエツチを実施すれば良い。か様にして体積型
ホログラム13及び低屈折率層12に、光導波路
11と垂直な端面17を形成せしめた後、ホトレ
ジスト層は化学的に除去され第1図に示すような
端面17を得る。その結果これら実施例の光結合
器における結合効率は高まる。 On the other hand, the end face 27 of the prism coupler 7 shown in FIG. Even when using a hologram, the optical waveguide 11 spanning the hologram grating coupler 13 and the low refractive index layer 12 shown in FIG.
It is desirable to make the end face as perpendicular as possible. To do this, the PVK hologram material and the MgF 2 low index layer are removed by plasma etching in O 2 or CF 4 or a mixture thereof using a suitable mask. Further, when As 2 S 3 is used as the hologram material, a conventional chemical etching method can also be applied. In this case, first, a photoresist layer is placed on the hologram material 13 of As 2 S 3 using a spinner or the like, exposed to light, and ordinary chemical etching is performed. After forming the end face 17 perpendicular to the optical waveguide 11 on the volume hologram 13 and the low refractive index layer 12 in this manner, the photoresist layer is chemically removed to obtain the end face 17 as shown in FIG. As a result, the coupling efficiency in the optical couplers of these embodiments is increased.
[発明の効果]
以上説明したように本発明は、従来の光結合器
において、体積型ホログラムの上に反射層を設け
て、基板を介して光を導波路に結合するようにし
たので、グレーテイングのピツチが大きくて済
み、結合効率を向上させる効果を有する。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides a conventional optical coupler with a reflective layer on top of the volume hologram to couple light to the waveguide via the substrate. This method requires only a large pitch of coupling, and has the effect of improving coupling efficiency.
また、基板側から光を入射させている為、収束
光を導入する場合には、基板裏面における光束径
がホログラムに入射する部分における光束径より
大きく、基板裏面についた傷、ゴミ等が、光束に
及ぼす影響が小さいという効果もある。 In addition, since the light is incident from the substrate side, when introducing convergent light, the beam diameter at the back side of the substrate is larger than the beam diameter at the part where it enters the hologram, and scratches, dust, etc. on the back side of the substrate It also has the effect of having a small effect on
更に、反射層によつて、ホログラムで回折され
なかつた光束が、基板と反対側に通り抜けて迷光
となるのを防止出来る。 Furthermore, the reflective layer can prevent the light beam that has not been diffracted by the hologram from passing through to the side opposite to the substrate and becoming stray light.
第1図は本発明の一実施例の光結合器を示す
図、第2図は体積型ホログラムグレーテイングの
作成を説明する図、第3図は従来のプリズム結合
器を説明する図である。
図中、10……基板、11……光導波路、12
……低屈折率層、13……ホログラム材、14…
…ホログラムグレーテイング、15……集光レン
ズ、16……光源、23……金属反射層、18…
…物体光、19……参照光、20……プリズム、
21……液浸液、17……端面、7……プリズ
ム、8……エア・ギヤツプ層。
FIG. 1 is a diagram illustrating an optical coupler according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating the creation of a volume hologram grating, and FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional prism coupler. In the figure, 10... substrate, 11... optical waveguide, 12
...Low refractive index layer, 13...Hologram material, 14...
... Hologram grating, 15 ... Condensing lens, 16 ... Light source, 23 ... Metal reflective layer, 18 ...
...object light, 19...reference light, 20...prism,
21...Immersion liquid, 17...End face, 7...Prism, 8...Air gap layer.
Claims (1)
ホログラムが形成されて成る光結合器において、 前記体積型ホログラムの上に、前記基板を介し
て入射した光を反射して前記導波路に結合させる
為の反射層を設けたことを特徴とする光結合器。[Scope of Claims] 1. In an optical coupler in which a volume hologram is formed on a waveguide formed on one surface of a substrate, light incident on the volume hologram via the substrate is reflected. An optical coupler characterized in that a reflective layer is provided for coupling the waveguide to the waveguide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13523789A JPH0220810A (en) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | optical coupler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13523789A JPH0220810A (en) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | optical coupler |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2774981A Division JPS57142608A (en) | 1981-02-27 | 1981-02-27 | Optical coupler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0220810A JPH0220810A (en) | 1990-01-24 |
| JPH043845B2 true JPH043845B2 (en) | 1992-01-24 |
Family
ID=15147019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13523789A Granted JPH0220810A (en) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | optical coupler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0220810A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08313743A (en) * | 1995-05-17 | 1996-11-29 | Nec Corp | Optical input/output coupler and its production |
| FI128573B (en) * | 2018-03-28 | 2020-08-14 | Dispelix Oy | Waveguide display element |
-
1989
- 1989-05-29 JP JP13523789A patent/JPH0220810A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0220810A (en) | 1990-01-24 |
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