JPH06100694B2 - 光導波路の形成方法 - Google Patents
光導波路の形成方法Info
- Publication number
- JPH06100694B2 JPH06100694B2 JP16495786A JP16495786A JPH06100694B2 JP H06100694 B2 JPH06100694 B2 JP H06100694B2 JP 16495786 A JP16495786 A JP 16495786A JP 16495786 A JP16495786 A JP 16495786A JP H06100694 B2 JPH06100694 B2 JP H06100694B2
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- waveguide
- metal
- refractive index
- optical waveguide
- optical
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電気光学結晶基板上に小さな曲率半径の光導波路を形成
する方法として、光導波路形成予定位置の内側に熱拡散
により屈折率の大きな弯曲した領域を形成し、この屈折
率勾配上に従来と同様に熱拡散により光導波路を形成す
る方法。
する方法として、光導波路形成予定位置の内側に熱拡散
により屈折率の大きな弯曲した領域を形成し、この屈折
率勾配上に従来と同様に熱拡散により光導波路を形成す
る方法。
本発明は電気光学結晶基板上に小さな曲率半径の光導波
路を形成する方法に関する。
路を形成する方法に関する。
光導波路としては、 透明石英をコア（芯）とし、これよりも低屈折率のガ
ラスをクラッド（鞘）とする光ファイバケーブル（光伝
送繊維）。
ラスをクラッド（鞘）とする光ファイバケーブル（光伝
送繊維）。
屈折率の異なる透明なポリマー（高分子有機化合物）
をコアとクラッドに使用したプラスチック光ファイバケ
ーブル。
をコアとクラッドに使用したプラスチック光ファイバケ
ーブル。
光学軸を表面に含む透明な電気光学結晶基板上に金属
を拡散させて基板よりも屈折率の高い線路を形成した光
導波路。
を拡散させて基板よりも屈折率の高い線路を形成した光
導波路。
ガラス基板上に金属膜よりなる線路を形成した後、溶
融塩中に浸漬してイオン交換を行って得た基板より高屈
折率の光導波路。
融塩中に浸漬してイオン交換を行って得た基板より高屈
折率の光導波路。
などがある。
ここで、光通信に使用する導波路としては主としての
光ファイバケーブルが用いられ、光スイッチ，偏光分離
素子，レンズなどの光学素子と組み合わせて使用されて
いる。
光ファイバケーブルが用いられ、光スイッチ，偏光分離
素子，レンズなどの光学素子と組み合わせて使用されて
いる。
然し、これらの導波路と光学素子とは別個に形成されて
いるために相互の微細な位置合わせを必要とし、ミスマ
ッチングによる損失増加が避けられないだけでなく調整
のための工数増のため高価につく。
いるために相互の微細な位置合わせを必要とし、ミスマ
ッチングによる損失増加が避けられないだけでなく調整
のための工数増のため高価につく。
これを避けるために導波路と光学素子とを集積し、一体
化した光回路素子が実用化されている。
化した光回路素子が実用化されている。
ここで、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）やタンタル酸リチ
ウム（LiTaO3）のように透明な一軸性結晶基板を用いて
光回路素子が作られているが、LiNbO3は特に電気光学効
果が大きいので光回路素子の基板として用いられてい
る。
ウム（LiTaO3）のように透明な一軸性結晶基板を用いて
光回路素子が作られているが、LiNbO3は特に電気光学効
果が大きいので光回路素子の基板として用いられてい
る。
LiNbO3を基板として用い、この上に複数の光学素子を形
成し、集積化することが行われている。
成し、集積化することが行われている。
この場合、集積化して形成されるスイッチなどの光学素
子を相互に接続するための光導波路は接続長を短くする
ために光学素子まで弯曲してパターン形成する必要があ
る。
子を相互に接続するための光導波路は接続長を短くする
ために光学素子まで弯曲してパターン形成する必要があ
る。
然し、低損失の伝送を行うには一定値以上の曲率半径が
必要であり、曲率半径が少ない場合には光は導波路外に
逸出するために損失が異常に増加すると云う問題があ
る。
必要であり、曲率半径が少ない場合には光は導波路外に
逸出するために損失が異常に増加すると云う問題があ
る。
また、曲がり導波路の形成法として全反射を用いて行う
方法があるが、この場合にも反射面での散乱などにより
損失が大きくなる。
方法があるが、この場合にも反射面での散乱などにより
損失が大きくなる。
これらのことから光を低損失で伝送するには光導波路の
曲率半径を30〜40mmに保つことが必要で、そのため集積
度の向上には限界があった。
曲率半径を30〜40mmに保つことが必要で、そのため集積
度の向上には限界があった。
以上記したようにLiNbO3基板上に集積して形成してある
光学素子と結線する導波路は弯曲して形成することが必
要であるが、低損失で光を伝送するには曲率半径に制限
があり、そのために充分な集積化が行えないことが問題
である。
光学素子と結線する導波路は弯曲して形成することが必
要であるが、低損失で光を伝送するには曲率半径に制限
があり、そのために充分な集積化が行えないことが問題
である。
上記の問題はLiNbO3基板上に拡散により導波路を形成す
る金属と同じ金属材料を用い、弯曲した導波路形成予定
位置の内側に該導波路と同じ曲率半径をもつ金属パター
ンを形成し、この金属を電気光学結晶基板に熱拡散して
屈折率の大きな弯曲した第１の拡散領域を形成した後、
この領域に生じた屈折率勾配に前記金属からなる導波路
パターンを設け、この金属を熱拡散させて第２の拡散領
域からなる光導波路を形成することにより解決すること
ができる。
る金属と同じ金属材料を用い、弯曲した導波路形成予定
位置の内側に該導波路と同じ曲率半径をもつ金属パター
ンを形成し、この金属を電気光学結晶基板に熱拡散して
屈折率の大きな弯曲した第１の拡散領域を形成した後、
この領域に生じた屈折率勾配に前記金属からなる導波路
パターンを設け、この金属を熱拡散させて第２の拡散領
域からなる光導波路を形成することにより解決すること
ができる。
本発明は基板上の光導波路を弯曲して形成する領域に予
め拡散金属による屈折率勾配を設けておき、この勾配領
域に従来のように金属を拡散させるもので、これにより
弯曲部の外周部では光導波路との屈折率差が大きくな
り、そのため光の導波路からの逸出を防ぐものである。
め拡散金属による屈折率勾配を設けておき、この勾配領
域に従来のように金属を拡散させるもので、これにより
弯曲部の外周部では光導波路との屈折率差が大きくな
り、そのため光の導波路からの逸出を防ぐものである。
第１図は本発明の原理図であって、弯曲した光導波路を
形成する位置の内側に予め光導波路形成金属と同じ金属
を熱拡散させておく。
形成する位置の内側に予め光導波路形成金属と同じ金属
を熱拡散させておく。
この場合、金属原子は金属パターンを中心として放射線
状に拡散しており、この原子濃度は拡がるに従って減少
しているので、光導波路形成領域の下には屈折率の濃度
勾配１を生じている。
状に拡散しており、この原子濃度は拡がるに従って減少
しているので、光導波路形成領域の下には屈折率の濃度
勾配１を生じている。
このような領域上に従来のように金属膜からなる導波路
パターンを形成した後、熱拡散させて図に示すように局
部的に屈折率の高い光導波路２を作ると、弯曲している
光導波路２の外周部は屈折率差が大きいので、光導波路
２からの光の逸出を抑制することが可能となる。
パターンを形成した後、熱拡散させて図に示すように局
部的に屈折率の高い光導波路２を作ると、弯曲している
光導波路２の外周部は屈折率差が大きいので、光導波路
２からの光の逸出を抑制することが可能となる。
本発明はこのように屈折率勾配のある領域に更に高屈折
率の光導波路を形成して光を閉じ込めるものであるが、
これを行うためには屈折率の濃度勾配１をなるげく大き
くすることが必要である。
率の光導波路を形成して光を閉じ込めるものであるが、
これを行うためには屈折率の濃度勾配１をなるげく大き
くすることが必要である。
第２図は本発明の実施法を説明する平面図（Ａ）とＸ−
Ｘ′線における断面図（Ｂ）であり、LiNbO3基板３の上
には第１のチタン（Ti）金属パターン４を先ず形成して
熱拡散を行い、第１の拡散領域を形成する。
Ｘ′線における断面図（Ｂ）であり、LiNbO3基板３の上
には第１のチタン（Ti）金属パターン４を先ず形成して
熱拡散を行い、第１の拡散領域を形成する。
次に、このようにして生じた屈折率勾配位置に第２のTi
金属パターン５を形成して熱拡散を行い、光導波路とな
る第２の拡散領域を形成するものである。
金属パターン５を形成して熱拡散を行い、光導波路とな
る第２の拡散領域を形成するものである。
第３図は第１の拡散領域の形成を具体的に説明する断面
図（Ａ）と熱拡散により生じた屈折率プロフィル（Ｂ）
であって、第１のTi金属パターン４を熱処理するとTiイ
オンが破線に示すように拡散して第１の拡散領域６がで
き、同図（Ｂ）に示すような屈折率プロフィルをができ
あがる。
図（Ａ）と熱拡散により生じた屈折率プロフィル（Ｂ）
であって、第１のTi金属パターン４を熱処理するとTiイ
オンが破線に示すように拡散して第１の拡散領域６がで
き、同図（Ｂ）に示すような屈折率プロフィルをができ
あがる。
そしての両側に屈折率の勾配７が現れる。本発明は第４
図に示すように、この勾配７の位置に第２のTi金属パタ
ーン５を設け、Tiを拡散させることにより光導波路とな
る第２の拡散領域８を形成するものである。
図に示すように、この勾配７の位置に第２のTi金属パタ
ーン５を設け、Tiを拡散させることにより光導波路とな
る第２の拡散領域８を形成するものである。
第２図に示す実施例において、第１のTi金属パターン４
は電子ビーム蒸着法とリフトオフ法を用いて幅30μm,厚
さ800Åで5mmの曲率半径に形成した。
は電子ビーム蒸着法とリフトオフ法を用いて幅30μm,厚
さ800Åで5mmの曲率半径に形成した。
そして湿った酸素（O2）雰囲気中で1050℃の温度で６時
間に亙って熱処理してTiを拡散せしめ、第１の拡散領域
６を形成した。
間に亙って熱処理してTiを拡散せしめ、第１の拡散領域
６を形成した。
ここでLiNbO3の屈折率は2.14であるが、拡散領域の屈折
率は金属パターンの直下において約１％増加しており、
この拡散領域はこれを中心として広く拡がっている。
率は金属パターンの直下において約１％増加しており、
この拡散領域はこれを中心として広く拡がっている。
次に同様に電子ビーム蒸着法とリフトオフ法を用いて幅
が7.5μｍで厚さが700Åの第２のTi金属パターン５を形
成した。
が7.5μｍで厚さが700Åの第２のTi金属パターン５を形
成した。
なお、第２のTi金属パターン５と第１のTi金属パターン
４との間隔は２μm,0および−２μｍの三種類とり、そ
れぞれ別の基板を用いて形成した。
４との間隔は２μm,0および−２μｍの三種類とり、そ
れぞれ別の基板を用いて形成した。
ここで間隔０は両者が接する場合、また−２μｍは２μ
ｍだけパターンが重複している場合である。
ｍだけパターンが重複している場合である。
そして先と同様に1050℃で６時間に亙って湿ったO2雰囲
気中で加熱してTi原子を拡散させ、光導波路を形成し
た。
気中で加熱してTi原子を拡散させ、光導波路を形成し
た。
次に、光損失の評価法としては光導波路を形成してある
LiNbO3基板の入力側の端面に出力が1mWで波長が1.3μｍ
のレーザダイオード（LD）をセットし、出力側の端面に
パターメータをおいて光損失を測定した。
LiNbO3基板の入力側の端面に出力が1mWで波長が1.3μｍ
のレーザダイオード（LD）をセットし、出力側の端面に
パターメータをおいて光損失を測定した。
その結果、光導波路が直線の場合の損失は約1dBである
のに対し、本実験の結果は1.5〜2dBの範囲にバラツいた
光損失が得られたが、両パターンを接して形成した場合
に最も少ない損失を得ることができた。
のに対し、本実験の結果は1.5〜2dBの範囲にバラツいた
光損失が得られたが、両パターンを接して形成した場合
に最も少ない損失を得ることができた。
なお、本発明を実施することなく形成した曲率半径5mm
の光導波路については損失は30dBであり、殆どの光は弯
曲部で逸出することを確認することができた。
の光導波路については損失は30dBであり、殆どの光は弯
曲部で逸出することを確認することができた。
以上記したように本発明の実施により従来必要であった
曲率半径30〜40mmを5mm以下にすることが可能となり、
光回路素子の集積度の向上が可能となる。
曲率半径30〜40mmを5mm以下にすることが可能となり、
光回路素子の集積度の向上が可能となる。
第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例を説明する平面図（Ａ）と断面
図（Ｂ）、 第３図は第１の拡散領域の形成を説明する断面図（Ａ）
と屈折率プロフィル（Ｂ）、 第４図は第２の拡散領域の形成を説明する断面図（Ａ）
と屈折率プロフィル（Ｂ）、 である。 図において、 １は屈折率の濃度勾配、２は光導波路、 ４は第１のTi金属パターン、 ５は第２のTi金属パターン、 ６は第１の拡散領域、８は第２の拡散領域、 である。
図（Ｂ）、 第３図は第１の拡散領域の形成を説明する断面図（Ａ）
と屈折率プロフィル（Ｂ）、 第４図は第２の拡散領域の形成を説明する断面図（Ａ）
と屈折率プロフィル（Ｂ）、 である。 図において、 １は屈折率の濃度勾配、２は光導波路、 ４は第１のTi金属パターン、 ５は第２のTi金属パターン、 ６は第１の拡散領域、８は第２の拡散領域、 である。
Claims (1)
- 【請求項１】電気光学結晶基板上に拡散により導波路を
形成する金属と同じ金属材料を用い、弯曲した導波路形
成予定位置の内側に該導波路と同じ曲率をもつ金属パタ
ーンを形成し、熱処理により該金属を電気光学結晶基板
に拡散させて屈折率が大きく弯曲した第１の拡散領域を
形成した後、該領域に生じた屈折率勾配上に前記金属か
らなる導波路パターンを設け、該金属を熱拡散させて第
２の拡散領域を作り、導波路として使用することを特徴
とする光導波路の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16495786A JPH06100694B2 (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 光導波路の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16495786A JPH06100694B2 (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 光導波路の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6319620A JPS6319620A (ja) | 1988-01-27 |
| JPH06100694B2 true JPH06100694B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=15803076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16495786A Expired - Lifetime JPH06100694B2 (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 光導波路の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100694B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3233067B2 (ja) | 1997-05-21 | 2001-11-26 | 日本電気株式会社 | 導波路素子及び導波路型合分波素子並びに導波路集積回路 |
| JP5123528B2 (ja) * | 2007-01-11 | 2013-01-23 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法 |
| WO2025173311A1 (ja) * | 2024-02-16 | 2025-08-21 | 株式会社フジクラ | 光導波路 |
-
1986
- 1986-07-14 JP JP16495786A patent/JPH06100694B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6319620A (ja) | 1988-01-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |