JPS63256904A - 光導波路素子 - Google Patents
光導波路素子Info
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- JPS63256904A JPS63256904A JP9225687A JP9225687A JPS63256904A JP S63256904 A JPS63256904 A JP S63256904A JP 9225687 A JP9225687 A JP 9225687A JP 9225687 A JP9225687 A JP 9225687A JP S63256904 A JPS63256904 A JP S63256904A
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- Japan
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- light guide
- substrate
- refractive index
- waveguide
- diffusion method
- Prior art date
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- Pending
Links
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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〕
本発明は光導波路素子に関する。
誘電体や半導体等の基板上に導波路を形成し、この光導
波路を透過する光波の光路を切換え、また透過強度を制
御する素子である導波型光制御素子は低電圧（低電流）
で高速の特性を有し、光情報伝達システムを構成する上
て欠くことかできない。とくに、ニオブ酸リチウム結晶
（ＬｉＮｂ０３）にチタン（Ｔｉ）を拡散させて導波路
を形成し、この導波路又は近傍に設けた電極によって導
波路中に変化電界を励起し、この電界を介して導波路中
に生ずる屈折率の変化を使って導波光の位相変調や空間
的に異なる光導波路に光ビームを偏移させる光波のスイ
ッチング等は今後の高速光通信技術や光交換技術におい
て極めて重要となる。
波路を透過する光波の光路を切換え、また透過強度を制
御する素子である導波型光制御素子は低電圧（低電流）
で高速の特性を有し、光情報伝達システムを構成する上
て欠くことかできない。とくに、ニオブ酸リチウム結晶
（ＬｉＮｂ０３）にチタン（Ｔｉ）を拡散させて導波路
を形成し、この導波路又は近傍に設けた電極によって導
波路中に変化電界を励起し、この電界を介して導波路中
に生ずる屈折率の変化を使って導波光の位相変調や空間
的に異なる光導波路に光ビームを偏移させる光波のスイ
ッチング等は今後の高速光通信技術や光交換技術におい
て極めて重要となる。
このような導波型光デバイスの性能上重要な項目のひと
つは、光伝送路である光ファイバを入出力に倫えたとき
の光挿入損失である。Ｌ ｉ Ｎ ｂｏ３導波型光デバ
イスの光ファイバ間挿入損失を決定する要因はＬ ｉ
Ｎｂ Ｏｇ光導波路のもつ光電界分布と光ファイバのも
つ光電界分布との不一致である。光ファイバはその構造
的な軸対象性から光電界分布は軸対象である。一方、Ｌ
ｉＮｂＯ３光導波路は導波路を形成するＴｉ金属を基板
表面から拡散させるため、導波路の基板の深さ方向への
屈折率分布は表面を最大とし深さ方向に減少する構造と
なっている。このため、チャンネル光導波路の光電界分
布は基板に沿った方向では対象であっても、深さ方向に
は基板深さ方向に尾を引いた形状を有する。したがって
、軸対象性を有する光ファイバを突き合せ接続したとき
に光電界分布の不一致から結合挿失の増大を生ずる。
つは、光伝送路である光ファイバを入出力に倫えたとき
の光挿入損失である。Ｌ ｉ Ｎ ｂｏ３導波型光デバ
イスの光ファイバ間挿入損失を決定する要因はＬ ｉ
Ｎｂ Ｏｇ光導波路のもつ光電界分布と光ファイバのも
つ光電界分布との不一致である。光ファイバはその構造
的な軸対象性から光電界分布は軸対象である。一方、Ｌ
ｉＮｂＯ３光導波路は導波路を形成するＴｉ金属を基板
表面から拡散させるため、導波路の基板の深さ方向への
屈折率分布は表面を最大とし深さ方向に減少する構造と
なっている。このため、チャンネル光導波路の光電界分
布は基板に沿った方向では対象であっても、深さ方向に
は基板深さ方向に尾を引いた形状を有する。したがって
、軸対象性を有する光ファイバを突き合せ接続したとき
に光電界分布の不一致から結合挿失の増大を生ずる。
ＬｉＮｂＯ３光導波路の光電解分布の対象性を上げる方
法としてＴｉ拡散によって導波路を形成した後、屈折率
を減少させるマグネシウムを追拡散し、基板表面近傍の
屈折率を減少させて基板深さ方向の屈折率最大位置を基
板表面より深い位置に設ける方法がとられている。また
、同様に屈折率を低下させるためにプロ■・ン（Ｈ“）
イオン交換法を用いることもできる。
法としてＴｉ拡散によって導波路を形成した後、屈折率
を減少させるマグネシウムを追拡散し、基板表面近傍の
屈折率を減少させて基板深さ方向の屈折率最大位置を基
板表面より深い位置に設ける方法がとられている。また
、同様に屈折率を低下させるためにプロ■・ン（Ｈ“）
イオン交換法を用いることもできる。
−ｍに、ＬｉＮｂ○３光制御デバイスでは、制御する電
極は基板表面に設ける。したか−）で、制御する部位で
は、光導波路は基板表面に屈折率最大であるほうが印加
電界と光電界との重なりが大きく効率か高い。このよう
に光ファイバとの入出射端面近くては、導波路は基板中
に埋込まれ、電界の作用を受ける部位では基板表面に露
出していることか望ましい。これを実現するためには、
マグネシラノ＼を追拡散する方法では、拡散を行なうマ
グネシウムをスパッタ法等で基板表面に設ける際に、部
分的にマスクを設けて基板を覆ってマグネシウムが表面
に付着しないようにする。現実の問題と１．て導波路か
基板に露出１ている部分の光電界姿態と埋込まれた部位
ての姿態とは大きく異なるため、マグネシウムの膜は極
めてゆるやかに厚みの変化をもたせて形成しなければ急
激な姿態変化によって損失を大きく生ずる。このように
マグネシラノ、の付着厚さにテーパを持たせるために、
スパッタ法等によってマグネシウム膜を形成する際に覆
いのマスクを基板より浮かせて基板内においてマグネシ
ウムの）°すさの変化を形成する方法が取られる。
極は基板表面に設ける。したか−）で、制御する部位で
は、光導波路は基板表面に屈折率最大であるほうが印加
電界と光電界との重なりが大きく効率か高い。このよう
に光ファイバとの入出射端面近くては、導波路は基板中
に埋込まれ、電界の作用を受ける部位では基板表面に露
出していることか望ましい。これを実現するためには、
マグネシラノ＼を追拡散する方法では、拡散を行なうマ
グネシウムをスパッタ法等で基板表面に設ける際に、部
分的にマスクを設けて基板を覆ってマグネシウムが表面
に付着しないようにする。現実の問題と１．て導波路か
基板に露出１ている部分の光電界姿態と埋込まれた部位
ての姿態とは大きく異なるため、マグネシウムの膜は極
めてゆるやかに厚みの変化をもたせて形成しなければ急
激な姿態変化によって損失を大きく生ずる。このように
マグネシラノ、の付着厚さにテーパを持たせるために、
スパッタ法等によってマグネシウム膜を形成する際に覆
いのマスクを基板より浮かせて基板内においてマグネシ
ウムの）°すさの変化を形成する方法が取られる。
しかしながら、この方法ては厚さの制御性、とくにテー
パ角を制御よく、しかも再現性よく設けることか難かし
い。マクネシウｌ＼のテーパ設定角度は導波路伝搬光の
伝搬損失に敏感に影響を与える。また、安息香酸やピロ
リン酸等に高温下てＬｉＮｂＯ３結晶基板を浸漬してプ
ロトン交換処理を行う方法において交換深さのテーパを
形成するためには、基板を液中に浸す深さを時間的に制
御するなどの工夫が必要となり、この制御性は交換に要
する時間が短時間であるため極めて困難である。
パ角を制御よく、しかも再現性よく設けることか難かし
い。マクネシウｌ＼のテーパ設定角度は導波路伝搬光の
伝搬損失に敏感に影響を与える。また、安息香酸やピロ
リン酸等に高温下てＬｉＮｂＯ３結晶基板を浸漬してプ
ロトン交換処理を行う方法において交換深さのテーパを
形成するためには、基板を液中に浸す深さを時間的に制
御するなどの工夫が必要となり、この制御性は交換に要
する時間が短時間であるため極めて困難である。
本発明の光導波路素子はチタン拡散法によってＬｉＮｂ
Ｏ３結晶基板上にチャンネル状に設けた光導波路の境界
側線に領域境界線か前記基板面内で斜めに交叉するよう
にｆｌｉｆ記光導波光導波路合せて低屈折率層を設けた
ことを特徴とする。
Ｏ３結晶基板上にチャンネル状に設けた光導波路の境界
側線に領域境界線か前記基板面内で斜めに交叉するよう
にｆｌｉｆ記光導波光導波路合せて低屈折率層を設けた
ことを特徴とする。
この楢成を採用することにより、Ｔｉ拡散によって形成
された表面露出型導波路に対し極めて浅い角度で低屈折
率層の基板面内の境界線が交わっているため、表面露出
型導波路での光電界姿態はモード不整合による散乱を受
けることなくスムースに埋込型導波路の姿態Ｉ＼と変換
される。さらに、本構成ては通常のパターン形成技術で
行なえるため極めて再現性かよく、かつマク′ネシウム
追拡散法およびプロトン交換法を問わず適用することが
できる。
された表面露出型導波路に対し極めて浅い角度で低屈折
率層の基板面内の境界線が交わっているため、表面露出
型導波路での光電界姿態はモード不整合による散乱を受
けることなくスムースに埋込型導波路の姿態Ｉ＼と変換
される。さらに、本構成ては通常のパターン形成技術で
行なえるため極めて再現性かよく、かつマク′ネシウム
追拡散法およびプロトン交換法を問わず適用することが
できる。
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
本発明の一実施例を示す第１図、第２図および第３Ｔｈ
２Ｉを参照すると、１はＩ−、ｊＮ ｂ Ｏ３’ｔＡ
晶ｕ板、２はＬ ｉＮ ｂ Ｏ：＜結晶基ｖｉ、１ ニ
Ｔ ｊ拡散法により設けたチャンネル状単−モート光導
波路である。３は面内に境界線４を有しかつマグネシウ
ム追拡散により形成された表面低屈折率層である。
２Ｉを参照すると、１はＩ−、ｊＮ ｂ Ｏ３’ｔＡ
晶ｕ板、２はＬ ｉＮ ｂ Ｏ：＜結晶基ｖｉ、１ ニ
Ｔ ｊ拡散法により設けたチャンネル状単−モート光導
波路である。３は面内に境界線４を有しかつマグネシウ
ム追拡散により形成された表面低屈折率層である。
また、らは光導波路２の光出痢端、６は光入射端である
。光導波路２は基板１の内部に屈折率最大位置を有する
埋込み型導波路２１を備える。また、光導波路２はマグ
ネシウム追拡散領域により覆われていない表面露出型導
波路２２を備える。
。光導波路２は基板１の内部に屈折率最大位置を有する
埋込み型導波路２１を備える。また、光導波路２はマグ
ネシウム追拡散領域により覆われていない表面露出型導
波路２２を備える。
低屈折率層３の基板面内の境界線４は光導波路２の側線
と浅い角度で交わっているため、表面露出型導波路２２
を伝搬してきた導波光は、モード変換を生ずることなく
埋込型導波路２１に透過する。例えは、交叉角を極めて
浅い１°としたとき、遷移導波路の長さはチャンネル導
波路幅が１０μｎ１のとき５７３μｍ程度となる。低屈
折率層３の境界線４は通常のフォトリソグラフィー技術
を用いて容易に形成することができる。なお、低屈折率
層３の形成法としてマグネシウム追拡散法を述べたが、
イオン交換法により常光屈折率の低下の現象を用いても
よい。
と浅い角度で交わっているため、表面露出型導波路２２
を伝搬してきた導波光は、モード変換を生ずることなく
埋込型導波路２１に透過する。例えは、交叉角を極めて
浅い１°としたとき、遷移導波路の長さはチャンネル導
波路幅が１０μｎ１のとき５７３μｍ程度となる。低屈
折率層３の境界線４は通常のフォトリソグラフィー技術
を用いて容易に形成することができる。なお、低屈折率
層３の形成法としてマグネシウム追拡散法を述べたが、
イオン交換法により常光屈折率の低下の現象を用いても
よい。
以上述べたように本発明によれは、Ｔｉ拡散法によって
ＬｉＮｂＯ３結晶基板上にチャンネル状に設けた光導波
路の側線に斜めに交叉するように、光導波路に重ね合せ
て設ける低屈折率層の境界線を設定することにより、作
製が容易でかつモード変換損失を少く露出型導波路から
埋込み型導波路へ遷移する光導波路素子を得ることがで
きる。
ＬｉＮｂＯ３結晶基板上にチャンネル状に設けた光導波
路の側線に斜めに交叉するように、光導波路に重ね合せ
て設ける低屈折率層の境界線を設定することにより、作
製が容易でかつモード変換損失を少く露出型導波路から
埋込み型導波路へ遷移する光導波路素子を得ることがで
きる。
第１図、第２図および第３図は本発明の一実施例を示す
平面図および側面図である。 １・・・Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３結晶基板、２・光導波路
、３・・・低屈折率層、４・・・境界線、５・光出射端
、６・・・光入射端、２１・・・埋込み型導波路、２２
・露出型導波路。
平面図および側面図である。 １・・・Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３結晶基板、２・光導波路
、３・・・低屈折率層、４・・・境界線、５・光出射端
、６・・・光入射端、２１・・・埋込み型導波路、２２
・露出型導波路。
Claims (1)
- チタン拡散法によってＬｉＮｂＯ＿３結晶基板上にチャ
ンネル状に設けた光導波路の境界側線に領域境界線が前
記基板面内で斜めに交叉するように前記光導波路に重ね
合せて低屈折率層を設けたことを特徴とする光導波路素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9225687A JPS63256904A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 光導波路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9225687A JPS63256904A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 光導波路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63256904A true JPS63256904A (ja) | 1988-10-24 |
Family
ID=14049339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9225687A Pending JPS63256904A (ja) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | 光導波路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63256904A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63223606A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-19 | Fujitsu Ltd | 光導波路の形成方法 |
-
1987
- 1987-04-14 JP JP9225687A patent/JPS63256904A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63223606A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-19 | Fujitsu Ltd | 光導波路の形成方法 |
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