JPH0786603B2 - 光応用センサ - Google Patents
光応用センサInfo
- Publication number
- JPH0786603B2 JPH0786603B2 JP63210235A JP21023588A JPH0786603B2 JP H0786603 B2 JPH0786603 B2 JP H0786603B2 JP 63210235 A JP63210235 A JP 63210235A JP 21023588 A JP21023588 A JP 21023588A JP H0786603 B2 JPH0786603 B2 JP H0786603B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- light
- layer
- optical
- intensity
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 98
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 7
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/247—Details of the circuitry or construction of devices covered by G01R15/241 - G01R15/246
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/095—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
- G02F1/017—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. superlattices, quantum wells
- G02F1/01708—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. superlattices, quantum wells in an optical wavequide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/10—Materials and properties semiconductor
- G02F2202/107—Zn×S or Zn×Se and alloys
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光計測に用いられる光応用センサに関するも
のである。
のである。
従来の技術 近年、光の発光受光素子、光ファイバ等の技術が急速に
発達してきている。これらの発達にともない光応用セン
サを用いた光計測は、電磁誘導ノイズを受けない、高絶
縁である、光ファイバが低ロスであり遠距離計測が可能
である。さどの特色のため注目を集めている。このなか
でも光応用磁界(電流)センサはこのような特色をいか
し、近年の電力需要の増大に伴い特に高電圧系への適用
がはかられてきている。
発達してきている。これらの発達にともない光応用セン
サを用いた光計測は、電磁誘導ノイズを受けない、高絶
縁である、光ファイバが低ロスであり遠距離計測が可能
である。さどの特色のため注目を集めている。このなか
でも光応用磁界(電流)センサはこのような特色をいか
し、近年の電力需要の増大に伴い特に高電圧系への適用
がはかられてきている。
第8図に光応用磁界(電流)センサ全体の構造を示す。
光送信機800に設けられた光源801からの光は、光ファイ
バ802を通りセンサ部803で強磁界強度が光強度に変換さ
れ再び光ファイバ802を通り、受光素子804,光受信機805
で電気信号に変換され、信号処理部806で信号処理され
る。センサ部803は偏光子807,ファラデー素子808,検光
子809より成る。
光送信機800に設けられた光源801からの光は、光ファイ
バ802を通りセンサ部803で強磁界強度が光強度に変換さ
れ再び光ファイバ802を通り、受光素子804,光受信機805
で電気信号に変換され、信号処理部806で信号処理され
る。センサ部803は偏光子807,ファラデー素子808,検光
子809より成る。
第9図は従来のセンサ部の構成を示すものである。同図
において、偏光子901を通過した光は直線偏光となり、
ある厚さを持つ磁気光学結晶902を通過するが、その時
偏波面は結晶厚さと外部磁界に比例した角度θだけ回転
を受ける。回転角θは、偏光子901と45度傾けて配置さ
れた検光子903で光量変化に変換される。検光子903通過
後の光量は回転角θに比例したものが得られる。光応用
磁界センサの構成としては第8図に示すように、光ファ
イバ802を伝送路として用い、その先端にセンサ部を取
り付けるものが主として用いられており、また第9図に
示すように、偏光子901,検光子903,プリズム904,ロッド
レンズ905,ファラデー素子(磁気光学結晶)902等の部
品をそれぞれつなぎ合せて使用されていた。
において、偏光子901を通過した光は直線偏光となり、
ある厚さを持つ磁気光学結晶902を通過するが、その時
偏波面は結晶厚さと外部磁界に比例した角度θだけ回転
を受ける。回転角θは、偏光子901と45度傾けて配置さ
れた検光子903で光量変化に変換される。検光子903通過
後の光量は回転角θに比例したものが得られる。光応用
磁界センサの構成としては第8図に示すように、光ファ
イバ802を伝送路として用い、その先端にセンサ部を取
り付けるものが主として用いられており、また第9図に
示すように、偏光子901,検光子903,プリズム904,ロッド
レンズ905,ファラデー素子(磁気光学結晶)902等の部
品をそれぞれつなぎ合せて使用されていた。
発明が解決しようとする課題 上記従来例のセンサ部は、第9図に示すように、磁気光
学効果をもつバルク結晶902,ルチル等を用いた平板偏光
子(偏光子901,検光子903)、プリズム904,ロッドレン
ズ905等で構成されており、構成部品数が多いため、
高精度の光軸合わせに非常に手間がかかる、個別部品
を(熱硬化性)接着剤等により固着するが、その固着に
はマニピュレータ等により光軸合わせした各部品を固定
して、高温中で長時間放置する必要があるため、その際
光軸ずれを起こす恐れがある。接着剤は信頼性が悪
く、長時間使用すると剥がれる恐れがある。個別部品
を1個1個固着して作製するため量産が困難である等の
欠点があった。
学効果をもつバルク結晶902,ルチル等を用いた平板偏光
子(偏光子901,検光子903)、プリズム904,ロッドレン
ズ905等で構成されており、構成部品数が多いため、
高精度の光軸合わせに非常に手間がかかる、個別部品
を(熱硬化性)接着剤等により固着するが、その固着に
はマニピュレータ等により光軸合わせした各部品を固定
して、高温中で長時間放置する必要があるため、その際
光軸ずれを起こす恐れがある。接着剤は信頼性が悪
く、長時間使用すると剥がれる恐れがある。個別部品
を1個1個固着して作製するため量産が困難である等の
欠点があった。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明の技術的手段は、基
板と、前記基板上に形成した半導体層よりなる光導波層
とを備え、前記光導波層には、前記光導波層を導波する
TMモードの伝搬損失がTEモードの伝搬損失に比べて大き
い光導波路が形成されており、前記光導波路には、光入
射端と光出射端とが形成されており、前記光導波路に直
線偏光の光を入射して、前記光導波路を導波させ、前記
光導波路を導波し、前記光出射端より出射した光の強度
を測定し、前記光導波路に入射前の光の強度と、前記光
導波路から出射した光の強度との差から、磁界の強度を
測定する光応用センサとする。
板と、前記基板上に形成した半導体層よりなる光導波層
とを備え、前記光導波層には、前記光導波層を導波する
TMモードの伝搬損失がTEモードの伝搬損失に比べて大き
い光導波路が形成されており、前記光導波路には、光入
射端と光出射端とが形成されており、前記光導波路に直
線偏光の光を入射して、前記光導波路を導波させ、前記
光導波路を導波し、前記光出射端より出射した光の強度
を測定し、前記光導波路に入射前の光の強度と、前記光
導波路から出射した光の強度との差から、磁界の強度を
測定する光応用センサとする。
また、基板と、前記基板上に形成した半導体層よりなる
光導波層とを備え、光導波路層には、伝搬する光のTEモ
ードの屈折率が、TEモードの屈折率よりも大きい光導波
路が形成されており、前記光導波路には、光入射端と光
出射端とが形成されており、前記光導波路に直線偏光の
光を入射して、前記光導波路を導波させ、前記光導波路
を導波し、前記光出射端より出射した光の強度を測定
し、前記光導波路に入射前の光の強度と、前記光導波路
から出射した光の強度との差から、磁界の強度を測定す
る光応用センサとする。
光導波層とを備え、光導波路層には、伝搬する光のTEモ
ードの屈折率が、TEモードの屈折率よりも大きい光導波
路が形成されており、前記光導波路には、光入射端と光
出射端とが形成されており、前記光導波路に直線偏光の
光を入射して、前記光導波路を導波させ、前記光導波路
を導波し、前記光出射端より出射した光の強度を測定
し、前記光導波路に入射前の光の強度と、前記光導波路
から出射した光の強度との差から、磁界の強度を測定す
る光応用センサとする。
作用 本発明は、上記構成により磁気光学結晶や偏光子,検光
子の各部品の固着に用いていた接着剤等を必要とせず、
上記問題であった,に有効であり信頼性が飛躍的に
向上する。また上記問題点,に対しては、磁気光学
結晶や偏光子,検光子の作製に従来の半導体プロセスを
利用できるため、1.0μm以下の精度で光軸合わせが可
能となり、光軸合わせの時間の短縮にもつながる。さら
に半導体プロセスを利用できるため量産性の点でも有効
である。
子の各部品の固着に用いていた接着剤等を必要とせず、
上記問題であった,に有効であり信頼性が飛躍的に
向上する。また上記問題点,に対しては、磁気光学
結晶や偏光子,検光子の作製に従来の半導体プロセスを
利用できるため、1.0μm以下の精度で光軸合わせが可
能となり、光軸合わせの時間の短縮にもつながる。さら
に半導体プロセスを利用できるため量産性の点でも有効
である。
実 施 例 以下本発明の第1の実施例を図面にもとづいて説明す
る。第1図において101はGaAs基板、102および104は第
1の半導体層であるZnSおよびSiO2からなるクラッド
層、103は第2の半導体層であるZnSe/ZnS超格子光導波
層である。ZnSクラッド層102の膜厚は0.4μm、SiO2ク
ラッド層104の膜厚は0.5μmとした。超格子光導波層10
3はZnSe25Å、ZnS50Å、100周期の超格子とした。構造
はSiO2ストライプの装荷型とし、ストライプ幅は6μm
で、素子長は5mmとした。この構造により、λ=0.6328
μmのHe−Neレーザ光の場合TE波に対する伝搬損失はα
=1cm-1であるが、一方TM波に対してはα=24cm-1とな
り、TE波とTM波で大きな消光比がとれた。このTE波とTM
波に対する伝搬損失の大きな差と、ZnSeとZnSがもつ大
きな磁気光学効果を利用して、次のような導波路型の磁
界センサが実現できる。
る。第1図において101はGaAs基板、102および104は第
1の半導体層であるZnSおよびSiO2からなるクラッド
層、103は第2の半導体層であるZnSe/ZnS超格子光導波
層である。ZnSクラッド層102の膜厚は0.4μm、SiO2ク
ラッド層104の膜厚は0.5μmとした。超格子光導波層10
3はZnSe25Å、ZnS50Å、100周期の超格子とした。構造
はSiO2ストライプの装荷型とし、ストライプ幅は6μm
で、素子長は5mmとした。この構造により、λ=0.6328
μmのHe−Neレーザ光の場合TE波に対する伝搬損失はα
=1cm-1であるが、一方TM波に対してはα=24cm-1とな
り、TE波とTM波で大きな消光比がとれた。このTE波とTM
波に対する伝搬損失の大きな差と、ZnSeとZnSがもつ大
きな磁気光学効果を利用して、次のような導波路型の磁
界センサが実現できる。
センサとしての原理は次のとおりである。ファイバより
導かれた直線偏向の光lをZnSe/ZnS超格子光導波層103
の片端面より界面に対して偏波面が45度の傾きで入射す
る。この光導波層103を光が通過すると偏波面は素子の
長さ(5mm)と外部磁界に比例した角度θだけ回転を受
ける。45度入射の場合入射光のTE波及びTM波成分の光強
度は等しい。しかし、この偏波面が外部磁界によりある
角度回転を受け、TE波成分の光強度が増し、TM波成分の
光強度が減った場合、TE波の伝搬損失がTM波のそれより
小さいため、この素子通過後の光量は増加する。すなわ
ち外部磁界をこの光量変化によって検知することができ
る。
導かれた直線偏向の光lをZnSe/ZnS超格子光導波層103
の片端面より界面に対して偏波面が45度の傾きで入射す
る。この光導波層103を光が通過すると偏波面は素子の
長さ(5mm)と外部磁界に比例した角度θだけ回転を受
ける。45度入射の場合入射光のTE波及びTM波成分の光強
度は等しい。しかし、この偏波面が外部磁界によりある
角度回転を受け、TE波成分の光強度が増し、TM波成分の
光強度が減った場合、TE波の伝搬損失がTM波のそれより
小さいため、この素子通過後の光量は増加する。すなわ
ち外部磁界をこの光量変化によって検知することができ
る。
尚、本実施例において、TE波とTM波の伝搬損失の大きな
差の理由は次の2つがあげられる。1つは本光導波路構
造の有する複屈折性によりTE波とTM波の光閉じ込めのプ
ロファイルが大きく異なり、吸収層となるGaAs基板101
にTM波が主に吸収される効果、さらに1つはクラッド層
よりも屈折率の高い層(本発明ではGaAs基板)を有する
4層非対称光導波路においてTE波とTM波のカットオフ条
件が大きく異なる効果である。
差の理由は次の2つがあげられる。1つは本光導波路構
造の有する複屈折性によりTE波とTM波の光閉じ込めのプ
ロファイルが大きく異なり、吸収層となるGaAs基板101
にTM波が主に吸収される効果、さらに1つはクラッド層
よりも屈折率の高い層(本発明ではGaAs基板)を有する
4層非対称光導波路においてTE波とTM波のカットオフ条
件が大きく異なる効果である。
TE波とTM波の伝搬損失の差は、光導波路の構造、例えば
ZnSクラッド層102膜厚やZnSe/ZnS超格子光導波層103膜
厚に大きく依存する。第2図に伝搬損失の差のZnSクラ
ッド層102膜厚依存性を示す。尚、評価した光導波路は
スラブ導波路である。ZnSクラッド層102の膜厚が0.5μ
mより小さくなると、TE波とTM波の伝搬損失の差が急激
に増加する。また第3図に伝搬損失の差のZnSe/ZnS超格
子光導波層103膜厚依存性を示す。横軸の超格子周期は
光導波層103膜厚に比例し、100周期は光導波層膜厚1μ
mに対応する。超格子周期すなわち、光導波層103膜厚
が減少すると共に、伝搬損失の差は増加する。以上の結
果から、伝搬損失の差はTM波のGaAs基板への浸み出しが
関係するものと考えられる。第4図は、光導波路中に閉
じ込められた光の光強度分布を示す。光導波層103およ
びクラッド層102の屈折率はそれぞれ2.37および2.3とし
て計算を行った。光導波層103がZnSe(50Å)−ZnS(50
Å)、50周期の場合、光はZnSクラッド層102中に0.5μ
m程度の深さまで浸み出しており、さらに複屈折性がΔ
n=0.01程度あれば、浸み出した光の分布が大きく変わ
る。この計算結果からもTE波とTM波の伝搬損失の大きな
差は超格子の複屈折に起因するものと思われる。
ZnSクラッド層102膜厚やZnSe/ZnS超格子光導波層103膜
厚に大きく依存する。第2図に伝搬損失の差のZnSクラ
ッド層102膜厚依存性を示す。尚、評価した光導波路は
スラブ導波路である。ZnSクラッド層102の膜厚が0.5μ
mより小さくなると、TE波とTM波の伝搬損失の差が急激
に増加する。また第3図に伝搬損失の差のZnSe/ZnS超格
子光導波層103膜厚依存性を示す。横軸の超格子周期は
光導波層103膜厚に比例し、100周期は光導波層膜厚1μ
mに対応する。超格子周期すなわち、光導波層103膜厚
が減少すると共に、伝搬損失の差は増加する。以上の結
果から、伝搬損失の差はTM波のGaAs基板への浸み出しが
関係するものと考えられる。第4図は、光導波路中に閉
じ込められた光の光強度分布を示す。光導波層103およ
びクラッド層102の屈折率はそれぞれ2.37および2.3とし
て計算を行った。光導波層103がZnSe(50Å)−ZnS(50
Å)、50周期の場合、光はZnSクラッド層102中に0.5μ
m程度の深さまで浸み出しており、さらに複屈折性がΔ
n=0.01程度あれば、浸み出した光の分布が大きく変わ
る。この計算結果からもTE波とTM波の伝搬損失の大きな
差は超格子の複屈折に起因するものと思われる。
尚、基板にGaAs、第1の半導体層にAlGaAs第2の半導体
層にAlGaAs/GaAs多重量子井戸層またはGaAsを用いても
同様の効果が期待できる。また基板にGaAs、第1の半導
体層にInP、第2の半導体層にInGaAsP/InP多重量子井戸
層またはInGaAsPを用いてもよい。さらにガーネット結
晶を用いた誘電体光導波路でも上と同様の効果が期待で
きる。
層にAlGaAs/GaAs多重量子井戸層またはGaAsを用いても
同様の効果が期待できる。また基板にGaAs、第1の半導
体層にInP、第2の半導体層にInGaAsP/InP多重量子井戸
層またはInGaAsPを用いてもよい。さらにガーネット結
晶を用いた誘電体光導波路でも上と同様の効果が期待で
きる。
次に本発明の第2の実施例を図面にもとづいて説明す
る。第5図において501はGaAs基板、502および504は第
1の半導体層であるAl0.2Ga0.8Asクラッド層、503は第
2の半導体層であるAl0.3Ga0.7As/GaAs超格子光導波層
である。超格子光導波層503はAl0.3Ga0.7As100Å、GaAs
100Å、50周期の超格子とした。光の3次元閉じ込めの
ため、光導波路503以外の部分にSiをイオン注入し、そ
の拡散により超格子のディスオーダリングを行い、3次
元光導波路を形成する。その導波路の幅は9μmとし、
導波路長さは5mmとした。その後Siを拡散をした領域505
にプロトン等を注入し、その領域の光学的吸収を大きく
する。この領域は第3の半導体層に相当する。
る。第5図において501はGaAs基板、502および504は第
1の半導体層であるAl0.2Ga0.8Asクラッド層、503は第
2の半導体層であるAl0.3Ga0.7As/GaAs超格子光導波層
である。超格子光導波層503はAl0.3Ga0.7As100Å、GaAs
100Å、50周期の超格子とした。光の3次元閉じ込めの
ため、光導波路503以外の部分にSiをイオン注入し、そ
の拡散により超格子のディスオーダリングを行い、3次
元光導波路を形成する。その導波路の幅は9μmとし、
導波路長さは5mmとした。その後Siを拡散をした領域505
にプロトン等を注入し、その領域の光学的吸収を大きく
する。この領域は第3の半導体層に相当する。
このような光導波路構造においても、複屈折性を有して
おり、TE波とTM波に対する屈折率は、TM波の方がやや低
くなる。そのためTE波の場合光波の3次元閉じ込めが弱
くなり、ディスオーダリングした領域にTM波は多く浸み
出す。同時にプロトンを注入したこの領域では光の吸収
が大きいため、浸み出したTM波の多くが吸収されること
となる。レーザ光の波長がλ=1.15μmの時、TE波の伝
搬損失はα=0.01cm-1と極めて低い値が得られたが、一
方TM波の場合α=25cm-1となり、大きな消光比が得られ
た。そして、上記光導波路を用いた場合も、第1の実施
例と同様に光応用磁界センサとして良好な働きを示し
た。
おり、TE波とTM波に対する屈折率は、TM波の方がやや低
くなる。そのためTE波の場合光波の3次元閉じ込めが弱
くなり、ディスオーダリングした領域にTM波は多く浸み
出す。同時にプロトンを注入したこの領域では光の吸収
が大きいため、浸み出したTM波の多くが吸収されること
となる。レーザ光の波長がλ=1.15μmの時、TE波の伝
搬損失はα=0.01cm-1と極めて低い値が得られたが、一
方TM波の場合α=25cm-1となり、大きな消光比が得られ
た。そして、上記光導波路を用いた場合も、第1の実施
例と同様に光応用磁界センサとして良好な働きを示し
た。
第6図は、第2の実施例の製造工程を示す断面図であ
る。601はSiのイオン注入、602はプロトンの注入であ
る。
る。601はSiのイオン注入、602はプロトンの注入であ
る。
まず、有機金属気相成長法によりAl0.2Ga0.8As層502を
5μm,100ÅGaAs/100ÅAl0.3Ga0.7As50周期の超格子層5
03、Al0.2Ga0.8As層504を0.1μm順次成長する(a)。
次に5μm幅のSiO2ストライプ603をマスクとしてSiを
加速電圧150KeV,5×1012cm-2イオン注入を行う(b)。
その後900℃で3時間アニールを行ない、超格子層のデ
ィスオーダリングを行う。次に同じSiO2ストライプ603
をマスクとしてプロトンを注入する(c)。
5μm,100ÅGaAs/100ÅAl0.3Ga0.7As50周期の超格子層5
03、Al0.2Ga0.8As層504を0.1μm順次成長する(a)。
次に5μm幅のSiO2ストライプ603をマスクとしてSiを
加速電圧150KeV,5×1012cm-2イオン注入を行う(b)。
その後900℃で3時間アニールを行ない、超格子層のデ
ィスオーダリングを行う。次に同じSiO2ストライプ603
をマスクとしてプロトンを注入する(c)。
尚、第1の半導体層にInP、第2の半導体層にInGaAsP/I
nP多重量子井戸層またはInGaAsP、第3の半導体層にプ
ロトン注入したInPを用いても同様の効果が期待でき
る。
nP多重量子井戸層またはInGaAsP、第3の半導体層にプ
ロトン注入したInPを用いても同様の効果が期待でき
る。
第7図は本発明を用いたセンサ部の構成を示すものであ
る。光ファイバ701により導かれた光は結合用レンズ702
により素子部703の光導波路に結合される。この素子部7
03において外部磁界が光強度に変換され、再び素子部70
3より出射した光は結合用レンズ702により光ファイバー
701に結合され、これによって伝送される。
る。光ファイバ701により導かれた光は結合用レンズ702
により素子部703の光導波路に結合される。この素子部7
03において外部磁界が光強度に変換され、再び素子部70
3より出射した光は結合用レンズ702により光ファイバー
701に結合され、これによって伝送される。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば従来の半導体プ
ロセス技術を用いて同一基板上に磁界をかけると偏波面
が回転する磁気光学結晶の機能と、一方向の偏波面を有
する光だけを取り出す偏光子検光子の機能とを有する素
子を一度に形成できるため、センサ部の光軸合わせ等の
工程が省略でき、また接着剤などの樹脂を使う事がなく
なるので信頼性も向上する。さらに同一精度で多数の素
子を一度に作製できるため量産性に優れ、工業的に極め
て有用である。
ロセス技術を用いて同一基板上に磁界をかけると偏波面
が回転する磁気光学結晶の機能と、一方向の偏波面を有
する光だけを取り出す偏光子検光子の機能とを有する素
子を一度に形成できるため、センサ部の光軸合わせ等の
工程が省略でき、また接着剤などの樹脂を使う事がなく
なるので信頼性も向上する。さらに同一精度で多数の素
子を一度に作製できるため量産性に優れ、工業的に極め
て有用である。
第1図は本発明の第1の実施例における光応用磁界(電
流)センサ部の斜視図、第2図はTE波とTM波の伝搬損失
の差ZnSクラッド層膜厚依存性を示す図、第3図はTE波
とTM波の伝搬損失の差の超格子周期依存性を示す図、第
4図は導波路中に閉じ込められた光の強度分布の計算結
果を示す図、第5図は本発明の第2の実施例における光
応用磁界(電流)センサ部の斜視図、第6図は本発明の
第2の実施例における光応用磁界(電流)センサ部の製
造工程断面図、第7図は本発明の実施例のセンサ部の構
成図、第8図は従来の光応用磁界(電流)センサの構成
図、第9図は従来の光応用磁界(電流)センサ部の構成
図である。 101……GaAs基板、102……ZnSクラッド層、103……ZnSe
/ZnS超格子光導波層、104……SiO2クラッド層、501……
GaAs基板、502,504……Al0.2Ga0.8Asクラッド層、503…
…Al0.3Ga0.7As/GaAs超格子光導波層、505……Si拡散お
よびプロトン注入領域。
流)センサ部の斜視図、第2図はTE波とTM波の伝搬損失
の差ZnSクラッド層膜厚依存性を示す図、第3図はTE波
とTM波の伝搬損失の差の超格子周期依存性を示す図、第
4図は導波路中に閉じ込められた光の強度分布の計算結
果を示す図、第5図は本発明の第2の実施例における光
応用磁界(電流)センサ部の斜視図、第6図は本発明の
第2の実施例における光応用磁界(電流)センサ部の製
造工程断面図、第7図は本発明の実施例のセンサ部の構
成図、第8図は従来の光応用磁界(電流)センサの構成
図、第9図は従来の光応用磁界(電流)センサ部の構成
図である。 101……GaAs基板、102……ZnSクラッド層、103……ZnSe
/ZnS超格子光導波層、104……SiO2クラッド層、501……
GaAs基板、502,504……Al0.2Ga0.8Asクラッド層、503…
…Al0.3Ga0.7As/GaAs超格子光導波層、505……Si拡散お
よびプロトン注入領域。
Claims (4)
- 【請求項1】基板と、 前記基板上に形成した半導体層よりなる光導波層とを備
え、 前記光導波層には、前記光導波層を導波するTMモードの
伝搬損失がTEモードの伝搬損失に比べて大きい光導波路
が形成されており、 前記光導波路には、光入射端と光出射端とが形成されて
おり、 前記光導波路に直線偏光の光を入射して、前記光導波路
を導波させ、 前記光導波路を導波し、前記光出射端より出射した光の
強度を測定し、 前記光導波路に入射前の光の強度と、前記光導波路から
出射した光の強度との差から、磁界の強度を測定するこ
とを特徴とする光応用センサ。 - 【請求項2】基板と、 前記基板上に形成した半導体層よりなる光導波層とを備
え、 光導波路層には、伝搬する光のTEモードの屈折率が、TM
モードの屈折率よりも大きい光導波路が形成されてお
り、 前記光導波路には、光入射端と光出射端とが形成されて
おり、 前記光導波路に直線偏光の光を入射して、前記光導波路
を導波させ、 前記光導波路を導波し、前記光出射端より出射した光の
強度を測定し、 前記光導波路に入射前の光の強度と、前記光導波路から
出射した光の強度との差から、磁界の強度を測定するこ
とを特徴とする光応用センサ。 - 【請求項3】光導波層がストライプ状になっており、さ
らに前記光導波層の両側に半導体層からなる埋め込み層
が形成され、 前記埋め込み層が、特定波長の光に対して、前記光導波
層の有する吸収係数より、高い吸収係数を有する請求項
1または2に記載の光応用センサ。 - 【請求項4】基板と光導波層との間に、半導体層よりな
るクラッド層が形成され、 前記基板が、特定波長の光に対して、前記光導波層及び
前記クラッド層の有する吸収係数より、高い吸収係数を
有する請求項1,2または3に記載の光応用センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63210235A JPH0786603B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 光応用センサ |
| US07/700,891 US5099357A (en) | 1988-08-24 | 1991-05-10 | Optical sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63210235A JPH0786603B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 光応用センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0259683A JPH0259683A (ja) | 1990-02-28 |
| JPH0786603B2 true JPH0786603B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=16586025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63210235A Expired - Fee Related JPH0786603B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 光応用センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5099357A (ja) |
| JP (1) | JPH0786603B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE298427T1 (de) * | 1998-11-23 | 2005-07-15 | Harry E Orton | Verfahren zur diagnose von isolationsverschlechterungen in unterirdischen kabeln |
| JP2002357748A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-12-13 | Kyocera Corp | 光路変換反射体及びその実装構造並びに光モジュール |
| JP2004226584A (ja) * | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Fuji Xerox Co Ltd | 光信号伝送装置、及び信号処理装置 |
| JP2007140333A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Fujitsu Ltd | 光学素子、光学素子の製造方法及び光学素子の駆動方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH512076A (de) * | 1970-02-04 | 1971-08-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Magnetfeldsonde |
| JPS58129372A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 磁界−光変換器 |
| US4686678A (en) * | 1984-03-27 | 1987-08-11 | Nec Corporation | Semiconductor laser apparatus with isolator |
| FR2595509B1 (fr) * | 1986-03-07 | 1988-05-13 | Thomson Csf | Composant en materiau semiconducteur epitaxie sur un substrat a parametre de maille different et application a divers composants en semiconducteurs |
| JPH0627912B2 (ja) * | 1986-06-02 | 1994-04-13 | 日本電気株式会社 | 光変調器 |
| US4795233A (en) * | 1987-03-09 | 1989-01-03 | Honeywell Inc. | Fiber optic polarizer |
| JPS63226918A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 燐化砒化ガリウム混晶エピタキシヤルウエ−ハ |
| US4869569A (en) * | 1988-04-25 | 1989-09-26 | Bell Communications Research, Inc. | Polarizing optical waveguides |
| US4823177A (en) * | 1988-06-30 | 1989-04-18 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and device for magnetizing thin films by the use of injected spin polarized current |
| JP2505542B2 (ja) * | 1988-07-28 | 1996-06-12 | 日本碍子株式会社 | 光学素子および光磁界検出センサ |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP63210235A patent/JPH0786603B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-05-10 US US07/700,891 patent/US5099357A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5099357A (en) | 1992-03-24 |
| JPH0259683A (ja) | 1990-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4795233A (en) | Fiber optic polarizer | |
| Takato et al. | Low-loss high-silica single-mode channel waveguides | |
| JP2679570B2 (ja) | 偏光分離素子 | |
| US4584470A (en) | Single-polarization fiber optics magnetic sensor | |
| US4997282A (en) | Dual fiber optic gyroscope | |
| EP0212773A2 (en) | Cutoff polarizer and method | |
| US4886332A (en) | Optical systems with thin film polarization rotators and method for fabricating such rotators | |
| CA1248797A (en) | Form birefringent cutoff polarizer | |
| CA2017732A1 (en) | Method for reducing facet reflectivities of semiconductor light sources and device thereof | |
| US5044713A (en) | Optical isolator | |
| US4776655A (en) | Single mode optical waveguides of rectangular cross-section | |
| EP0260885A2 (en) | Dual fiber optic gyroscope | |
| Uematsu et al. | Efficient power coupling between an MH LED and a taper-ended multimode fiber | |
| JPH0786603B2 (ja) | 光応用センサ | |
| Zhu et al. | A polarization insensitive semiconductor optical amplifier | |
| JPS6045084A (ja) | 分布帰還型半導体レ−ザ | |
| Izuhara et al. | Integration of magnetooptical waveguides onto a III-V semiconductor surface | |
| JP2856525B2 (ja) | 光導波路型偏光子 | |
| JPS6172207A (ja) | 厚膜導波路 | |
| Yokohama et al. | Optical circulator consisting of a YIG spherical lens, PANDA-fibre polarisers and a fibre-optic polarising beam splitter | |
| Mizumoto | Isolator and circulator | |
| JPH01225905A (ja) | 光導波路 | |
| JPH04293004A (ja) | アイソレータ機能を有する光導波路 | |
| JP3130131B2 (ja) | 光アイソレータ | |
| JP4369802B2 (ja) | フォトニック結晶を用いた光デバイス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |