JP2001264553A - Optical ic - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信または光フ
ァイバジャイロに用いることができ、偏光子機能を有す
る光ICに関し、特にその消光比を改善することができ
る光ICに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical IC having a polarizer function which can be used for optical communication or an optical fiber gyro, and more particularly to an optical IC whose extinction ratio can be improved.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この偏光子機能を有する光IC
は、例えば、光通信または光ファイバジャイロ(FO
G)に用いられる。FOGとは角速度によって光ファイ
バループ(センシングコイルとも言う)を回る右回り光
と左回り光との間に位相差が生じるというサニャック効
果を利用した角速度センサである。このFOGにおい
て、光ICの役割には、光の合分波器、即ち一つの光を
右回り光と左回り光に分けたり、それらを再び合わせた
りする役割、位相変調器、即ち右回り光と左回り光に意
図的に位相差を加える役割、または偏光子、即ち余分な
偏光成分を除去する役割等がある。2. Description of the Related Art Conventionally, an optical IC having a polarizer function has been known.
Is, for example, an optical communication or an optical fiber gyro (FO)
G). The FOG is an angular velocity sensor using the Sagnac effect in which a phase difference is generated between clockwise light and counterclockwise light around an optical fiber loop (also referred to as a sensing coil) according to angular velocity. In this FOG, the role of the optical IC is to combine and split light into right-handed light and left-handed light, or to combine them again, and a phase modulator, that is, right-handed light. And a role to intentionally add a phase difference to the counterclockwise light, or a role to remove a polarizer, that is, an extra polarization component.
【0003】このうちの偏光子としての役割の必要性に
ついて説明する。FOGでは、本来センシングコイルを
互いに逆回りに回る一対の光についてサニャック効果を
利用して角速度を検出している。サニャック効果によっ
て発生した位相差は右回り光と左回り光を合波・干渉さ
せることで光強度の変化として検出することができる。
しかし、この一対の光以外の光が発生すると本来の干渉
光以外の干渉光成分が新たに発生してしまうことにな
り、これがFOGのバイアス誤差の原因となる。The necessity of a role as a polarizer will be described. In the FOG, the angular velocity of a pair of lights that rotate around the sensing coil in a direction opposite to each other is detected using the Sagnac effect. The phase difference generated by the Sagnac effect can be detected as a change in light intensity by combining and interfering clockwise light and counterclockwise light.
However, when light other than the pair of lights is generated, a new interference light component other than the original interference light is newly generated, which causes a bias error of the FOG.
【0004】特に、本来の一対の光の偏光方向とは直交
する偏光成分が発生すると、これらは重大な誤差を引き
起こす。この本来の一対の光とは直交する偏光成分は、
本来の偏光成分と一般的に位相が異なるものであるが、
そればかりでなく、FOG周辺の環境温度が変わるとそ
れらの屈折率温度係数が異なることによって、結果とし
てバイアスの周期的な変動を引き起こしてしまう。従っ
て、この有害な偏光成分が発生しないようにすることが
重要であるが、発生してしまった場合には、偏光子でこ
れを除去することが必要となる。[0004] In particular, when a polarization component that is orthogonal to the polarization direction of the original pair of light is generated, these cause serious errors. The polarization component orthogonal to the original pair of light is
Although the phase is generally different from the original polarization component,
In addition, when the ambient temperature around the FOG changes, their refractive index temperature coefficients differ, resulting in a periodic fluctuation of the bias. Therefore, it is important to prevent the generation of this harmful polarization component, but if it does, it is necessary to remove it with a polarizer.
【0005】そこで、たとえば、プロトン交換法によっ
てLiNbO3やLiTaO3基板上に作製された光導波
路に、基板結晶の異常光線に相当する偏光成分(TE
波)のみ伝搬させ、異常光線に相当する偏光成分(TM
波)は基板結晶内に漏洩させることによって偏光子機能
を得る原理となった光ICが開発されている。しかしな
がら、この基板結晶内に漏れたTM波のうちいくらかは
基板の裏面で反射して再び基板の表面側に戻り、光IC
と接続されたファイバに再結合してしまう。この割合は
非常に小さいものではあるが、光ICの消光比の向上、
即ち偏光子機能をさらに向上させるためには、この反射
光がファイバに再結合するのを防ぐ必要がある。Therefore, for example, a polarization component (TE) corresponding to an extraordinary ray of a substrate crystal is added to an optical waveguide formed on a LiNbO 3 or LiTaO 3 substrate by a proton exchange method.
Wave), and a polarization component (TM) corresponding to the extraordinary ray
An optical IC has been developed which has a principle of obtaining a polarizer function by leaking a wave) into a substrate crystal. However, some of the TM waves leaked into the substrate crystal are reflected on the back surface of the substrate and return to the front surface side of the substrate again, and the optical IC
Is recombined with the connected fiber. Although this ratio is very small, the improvement of the extinction ratio of the optical IC,
That is, in order to further improve the polarizer function, it is necessary to prevent the reflected light from being recombined with the fiber.
【0006】従来、この光ICの基板裏面からの反射波
がファイバに再結合するのを防ぎ、消光比を改善するた
めの方法としては、例えば、特許第2791414号公
報、特許第2737030号公報、特開平11−132
772号公報に記載されたものが知られている。Conventionally, as a method for preventing the reflected wave from the back surface of the optical IC from being recombined with the fiber and improving the extinction ratio, for example, Japanese Patent No. 2791414, Japanese Patent No. 2737030, JP-A-11-132
No. 772 is known.
【0007】特許第2791414号公報には、光IC
の光導波路と平行な2つの側面及び裏面を光を散乱する
程度の粗面とするか、または光ICの側面及び裏面を反
射防止膜または吸収膜で覆うことが記載されている。Japanese Patent No. 2791414 discloses an optical IC.
It is described that the two side surfaces and the back surface parallel to the optical waveguide are roughened so as to scatter light, or the side surface and the back surface of the optical IC are covered with an antireflection film or an absorption film.
【0008】特開平11−132772号公報には、光
ICの裏面に吸収膜を蒸着し、接着膜を介してマウント
に付設することが記載されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-132772 describes that an absorption film is deposited on the back surface of an optical IC and attached to a mount via an adhesive film.
【0009】また、特許第2737030号公報には、
その一つの実施例として、光ICの裏面に導波路と45
度の角度をなす微小溝アレイを多数設けることが記載さ
れている。この微小溝アレイによって基板結晶裏面を荒
らして、基板結晶内に漏れたTMモード光を約90度の
角度に偏向し、光ファイバと再結合するのを防いでい
る。または、光ICの裏面に等間隔な複数の変形部を作
り、光IC裏面に到達した漏れ光を変形部のどれかにあ
てることによって減衰させることが記載されている。Also, Japanese Patent No. 2737030 discloses that
As one example, a waveguide and a 45 °
It is described that a large number of micro-groove arrays at an angle of degree are provided. The minute groove array roughens the back surface of the substrate crystal, deflects the TM mode light leaking into the substrate crystal to an angle of about 90 degrees, and prevents recombination with the optical fiber. Alternatively, it is described that a plurality of equally-spaced deformed portions are formed on the back surface of the optical IC, and the leakage light that has reached the back surface of the optical IC is attenuated by hitting any of the deformed portions.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の光ICにおける消光比改善では、以下のような問
題点がある。However, the improvement of the extinction ratio in the conventional optical IC has the following problems.
【0011】即ち、特許第2791414号公報記載の
ように光ICの裏面に粗面を形成する場合、粗面ならな
んでも良いわけではなく、反射光がなくなるような、即
ち裏面に到達した光が全散乱されるような粗面の条件を
満足する必要がある。この適切な条件はかなり限定され
た条件であり、これを満足するためには加工装置に対し
てかなり精密な条件が要求される。この条件管理は困難
であり、よって最適な粗面を歩留まり良く製造すること
は困難であり、消光比のばらつきが大きくなる。また、
基板を粗面にするということは、基板に無数の傷を付け
るということであり、基板を破損するおそれがあるとい
う課題もある。That is, when a rough surface is formed on the back surface of an optical IC as described in Japanese Patent No. 2791414, any rough surface is not a problem, and reflected light is eliminated. It is necessary to satisfy the condition of a rough surface that is scattered. This appropriate condition is a rather limited condition, and to meet this requirement, a very precise condition is required for the processing apparatus. It is difficult to control this condition, and it is difficult to manufacture an optimum rough surface with a good yield, and the extinction ratio varies greatly. Also,
Making the substrate rough means that the substrate is innumerably scratched, and there is also a problem that the substrate may be damaged.
【0012】また、特許第2791414号または特開
平11−132772号のように、光ICの裏面を反射
防止膜や吸収膜で覆う場合、裏面に付ける膜の屈折率や
厚さに関して適切な条件で膜付けしないと反射光をなく
すことはできない。例えば、膜の屈折率が基板の屈折率
よりも小さい場合、入射角は全反射を起こす臨界角度以
下になっていなければならないが、かかる条件を満足さ
せるような入射角とすることは基板の形状(長さと厚さ
との関係)から通常、困難である。膜の屈折率が基板の
屈折率よりも大きい場合でも、膜の屈折率及び厚さが所
望の値となるように、成膜装置の成膜条件を厳しく管理
する必要がある。この装置を最適条件に管理することは
困難であり、所望の膜を歩留まり良く付けることは困難
であり、消光比のばらつきが大きくなる。また、付着強
度の強い膜を付けることも困難であり、膜が剥がれやす
いという問題もある。吸収膜を蒸着するのも困難であ
る。When the back surface of an optical IC is covered with an antireflection film or an absorption film as disclosed in Japanese Patent No. 2791414 or JP-A-11-132772, the refractive index and the thickness of the film attached to the back surface must be adjusted under appropriate conditions. Without the film, the reflected light cannot be eliminated. For example, when the refractive index of the film is smaller than the refractive index of the substrate, the incident angle must be equal to or less than the critical angle at which total reflection occurs. (Relationship between length and thickness) is usually difficult. Even when the refractive index of the film is larger than the refractive index of the substrate, it is necessary to strictly control the film forming conditions of the film forming apparatus so that the film has the desired refractive index and thickness. It is difficult to manage this apparatus under optimum conditions, it is difficult to obtain a desired film with good yield, and the extinction ratio varies widely. Further, it is difficult to form a film having a high adhesion strength, and there is a problem that the film is easily peeled off. It is also difficult to deposit an absorbing film.
【0013】また、特許第2737030号に記載され
たような光ICの裏面に45度の角度の微小溝アレイを
設ける場合、広い範囲に渡って多数の微小溝を形成しな
ければならず、45度の角度であれば何でも良いわけで
はなく、各溝の深さやピッチ、形状を最適にしなければ
ならず、その加工が大変であり歩留まり良く加工するの
は困難であるという課題がある。また、基板に多数の微
小溝アレイを形成するために、基板の損傷度が高くな
り、破損させる危険性もあるという問題がある。In the case where an array of minute grooves at an angle of 45 degrees is provided on the back surface of an optical IC as described in Japanese Patent No. 2737030, a large number of minute grooves must be formed over a wide range. Any angle may be used as long as it is a degree angle, and it is necessary to optimize the depth, pitch, and shape of each groove, and there is a problem that the processing is difficult and it is difficult to process with good yield. Further, since a large number of microgroove arrays are formed on the substrate, there is a problem that the degree of damage to the substrate is increased and there is a risk of breakage.
【0014】光ICに変形部を設ける場合も、変形部の
形状、寸法およびその変形部を設ける位置の調整が大変
であるという問題がある、また、多数の変形部を形成し
なければならないため、多数の溝を形成する場合と同様
に、損傷度が高くなり、破損させる危険性があるという
問題がある。In the case where a deformed portion is provided in an optical IC, there is a problem that it is difficult to adjust the shape and size of the deformed portion and the position where the deformed portion is provided. Further, since a large number of deformed portions must be formed. As in the case of forming a large number of grooves, there is a problem that the degree of damage increases and there is a risk of breakage.
【0015】本発明はかかる課題に鑑みなされたもの
で、歩留まり良く作製でき、また基板を破損する危険性
も低減することができる光ICを提供することをその目
的とする。An object of the present invention is to provide an optical IC that can be manufactured with a high yield and can reduce the risk of damaging a substrate.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、基板と、該基板の表面に光導
波路が形成されてなる光ICにおいて、基板裏面に前記
光導波路に略対向して光導波路と略平行に伸び、且つ基
板裏面に対して非垂直で且つ非平行な面を基板表面側に
主として持った溝を形成することを特徴とする。光IC
の入力部から光導波路へと結合した光のうち、TE波は
光導波路内をそのまま伝搬し、出力部へと向かう。一
方、TM波は光ICの光導波路内に拘束されることな
く、基板内に円錐状に漏れ広がる。そのTM波のうち、
基板裏面の光導波路に対向する部分に達したものは、溝
の基板表面側の面で入射角=反射角の法則に従って反射
する。光導波路と略平行に伸びる溝の基板表面側の面
は、主として基板裏面に対して非垂直で且つ非平行とな
っているため、光導波路からそれる方向へと反射し、光
導波路から離反する方向へと伝搬する。従って、光導波
路の出力部で再結合することを阻止することができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical IC having a substrate and an optical waveguide formed on a surface of the substrate, wherein the optical waveguide is formed on the back surface of the substrate. A groove extending substantially in parallel with the optical waveguide substantially in opposition to the optical waveguide and mainly having a non-perpendicular and non-parallel surface to the back surface of the substrate is formed on the front surface side of the substrate. Optical IC
Out of the light coupled from the input part to the optical waveguide, the TE wave propagates in the optical waveguide as it is and goes to the output part. On the other hand, the TM wave leaks and spreads conically into the substrate without being confined in the optical waveguide of the optical IC. Of the TM waves,
The light that reaches the portion of the back surface of the substrate facing the optical waveguide is reflected on the surface of the groove on the substrate surface side according to the rule of incident angle = reflection angle. The surface of the groove extending substantially parallel to the optical waveguide on the front surface side of the substrate is mainly non-perpendicular and non-parallel to the back surface of the substrate, so that the light is reflected in a direction deviating from the optical waveguide and separates from the optical waveguide. Propagating in the direction. Therefore, recombination at the output section of the optical waveguide can be prevented.
【0017】請求項2記載の発明は、前記溝が、その横
断面形状が三角形または多角形であることを特徴とす
る。溝の横断面形状を三角形または多角形とすることに
より、溝の基板表面側の面を斜面とすることができる。
斜面によって、反射される光を確実に光導波路からそれ
る方向へと反射させることができる。The invention according to claim 2 is characterized in that the groove has a triangular or polygonal cross section. By making the cross-sectional shape of the groove triangular or polygonal, the surface of the groove on the substrate surface side can be an inclined surface.
The slope ensures that the reflected light is reflected away from the optical waveguide.
【0018】また、請求項3記載の発明は、請求項2記
載の前記溝の横断面形状の三角形または多角形の頂点
が、光導波路の真下からずれていることを特徴とする。
頂点を光導波路の真下における溝の面を斜面とすること
ができ、最も再結合の可能性の高い光導波路の真下で反
射する光を光導波路からそれる方向へと確実に反射させ
ることができる。According to a third aspect of the present invention, a vertex of a triangular or polygonal cross-sectional shape of the groove according to the second aspect is shifted from immediately below the optical waveguide.
The apex can be a sloped surface of the groove directly below the optical waveguide, and light reflected immediately below the optical waveguide most likely to recombine can be reliably reflected in a direction deviating from the optical waveguide. .
【0019】請求項4記載の発明は、請求項1ないし3
のいずれか1項に記載の前記基板がLiNbO3または
LiTaO3であることを特徴とする。The invention described in claim 4 is the first to third aspects of the present invention.
Wherein the substrate is LiNbO 3 or LiTaO 3 .
【0020】請求項5記載の発明は、請求項1ないし4
記載の光ICを光合分波器及び偏光器として使用した光
ファイバジャイロを要旨とするものである。The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4.
The gist of the invention is an optical fiber gyro using the described optical IC as an optical multiplexer / demultiplexer and a polarizer.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図1ないし図6は、本発明の実施形
態による光ICを表しており、光IC10は、例えばL
iNbO3またはLiTaO3のような異方性光学結晶か
らなる基板12上に光導波路14が設けられて構成され
ている。光導波路14は、プロトン交換法等により作製
することができる。この実施形態の光IC10は、光の
合分波器及び偏光器を兼ねており、光導波路14は、そ
の入力側の光導波路14aが1つの入力側ファイバ16
と結合されており、その中間部で2つの光導波路14
b、14bに分岐されて、該2つの光導波路14b、1
4bがそれぞれ2つの出力側ファイバ18と結合されて
いる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 show an optical IC according to an embodiment of the present invention.
An optical waveguide 14 is provided on a substrate 12 made of an anisotropic optical crystal such as iNbO 3 or LiTaO 3 . The optical waveguide 14 can be manufactured by a proton exchange method or the like. The optical IC 10 of this embodiment also functions as an optical multiplexer / demultiplexer and a polarizer, and the optical waveguide 14 has an input side optical waveguide 14a having one input side fiber 16a.
And two optical waveguides 14 in the middle thereof.
b, 14b and the two optical waveguides 14b, 1b
4b are each coupled to two output fibers 18.
【0022】基板12の裏面には、図2に示すように、
光導波路14と略平行に且つ光導波路14の略直下に、
三角溝12aが1本形成されている。この三角溝12a
は、その横断面形状が上に凸となった三角形状をしてい
る。三角溝12aは、光導波路14を作製した後に、基
板12を裏返して、ダイシングソーの切削ブレードを基
板12の中央部で且つ光導波路14と平行になるように
して、1回通すことにより形成することができる。光I
C10は通常、1枚のウエハから複数本とれるようにな
っているが、本発明の場合には、複数のチップの切り離
しと、三角溝12aの形成とをダイシングソーによる1
つの工程で行うことができ、工程の増加を防ぐことがで
きる。さらに、この三角溝12aを形成するに当たって
は、従来公報の構成と異なり、後で説明するようにその
精度を厳密に管理する必要がなく、簡単に形成すること
ができる。On the back surface of the substrate 12, as shown in FIG.
Substantially parallel to the optical waveguide 14 and substantially immediately below the optical waveguide 14,
One triangular groove 12a is formed. This triangular groove 12a
Has a triangular shape whose cross-sectional shape is convex upward. The triangular groove 12a is formed by turning the substrate 12 upside down after manufacturing the optical waveguide 14, and passing the cutting blade of the dicing saw once at the center of the substrate 12 so as to be parallel to the optical waveguide 14. be able to. Light I
Usually, a plurality of C10s can be obtained from one wafer. In the case of the present invention, the separation of a plurality of chips and the formation of the triangular grooves 12a are performed by a dicing saw using a dicing saw.
It can be performed in one step, and an increase in the number of steps can be prevented. Further, in forming the triangular groove 12a, unlike the configuration of the conventional publication, it is not necessary to strictly control the precision as described later, and the triangular groove 12a can be formed easily.
【0023】以上のように構成される光IC10の作用
を説明する。入力側ファイバ16から光IC10の光導
波路14に結合した光のうち、TE波は光IC10の光
導波路内14(14a、14b)をそのまま伝搬し、反
対側の出力側ファイバ18に再結合する。一方、TM波
は光IC10の光導波路14内に拘束されること無く、
基板12結晶中に円錐状に漏れ広がる。そのうちの基板
12裏面に到達されたものは、図3に示すように、基板
12裏面に形成された溝12aの溝面において入射角=
反射角の法則に従って反射されるが、図4及び図5に示
すように、この反射波は、光導波路14から遠ざかる方
向へと反射し、出力側ファイバ18に到達しないため、
再結合が起こらない。The operation of the optical IC 10 configured as described above will be described. Of the light coupled from the input fiber 16 to the optical waveguide 14 of the optical IC 10, the TE wave propagates in the optical waveguide 14 (14 a, 14 b) of the optical IC 10 as it is, and is recoupled to the output fiber 18 on the opposite side. On the other hand, the TM wave is not restrained in the optical waveguide 14 of the optical IC 10,
It leaks and spreads conically in the substrate 12 crystal. Of those, the one that reaches the back surface of the substrate 12 has an incident angle = on the groove surface of the groove 12a formed on the back surface of the substrate 12, as shown in FIG.
The reflected wave is reflected in accordance with the law of the reflection angle. However, as shown in FIGS.
No recombination occurs.
【0024】図6は、この再結合が起こらないための条
件を求めるための説明断面図である。基板の厚さをhと
し、三角溝12aの斜面の基板12の裏面に対してなす
角度(底角)をθとし、図示の如く、光導波路14に対
して直交し且つ基板12表裏面に平行方向にX軸、上下
方向にY軸をとるものとすると、三角溝12aの一辺の
溝面は、FIG. 6 is an explanatory sectional view for obtaining a condition for preventing the recombination from occurring. Assuming that the thickness of the substrate is h, the angle (base angle) formed by the inclined surface of the triangular groove 12a with respect to the back surface of the substrate 12 is θ, and as shown in FIG. Assuming that the X axis is taken in the direction and the Y axis is taken in the vertical direction, the groove surface on one side of the triangular groove 12a is
【0025】[0025]
【数1】 と表せる。ここでxcは、三角溝12aの底辺の一端に
ある頂点のx座標である。三角溝12aの斜面で反射し
た反射光が、再び基板12表面に到達したときの到達位
置x2は、次の式で表される。(Equation 1) Can be expressed as Here, xc is the x coordinate of the vertex at one end of the bottom of the triangular groove 12a. The arrival position x2 when the light reflected on the slope of the triangular groove 12a reaches the surface of the substrate 12 again is represented by the following equation.
【0026】[0026]
【数2】 ここで、φはX−Y平面において見て、基板12中を漏
れるTM波とX軸とのなす角度である。どのようなφに
対しても、または再結合が起こり得るようなφ(即ち、
φ≦tan-1(2h/x1))に対して、(Equation 2) Here, φ is the angle between the TM wave leaking through the substrate 12 and the X axis when viewed on the XY plane. For any φ or such that recombination can occur (ie,
φ ≦ tan -1 (2h / x 1 ))
【0027】[0027]
【数3】 を満足させるような範囲のθ及びxcを選択すれば良
い。なお、入力側ファイバ16のx座標は0、一方の出
力側ファイバ18のx座標はx1、他方の出力側ファイ
バ18のx座標は−x1としている。θとxcとの組み
合わせによって、上記式を満足させることは簡単にで
き、その組み合わせ範囲は広い。例えば、基板12の厚
さが1.0mm、x1=150μmである場合、一例と
して三角溝12aの形状及び寸法は、頂角ξ=π−2θ
=150°、溝底辺=700μmとすることができる。
しかしながら、同じ溝底辺の長さの条件の下で、頂角は
30°〜170°の間の許容範囲を持っている。頂角を
小さくすれば、溝底辺が小さくなり溝深さが大きくな
り、頂角を大きくすれば、溝底辺が大きくなり溝深さが
小さくなる。また、三角溝12aを形成する必要のある
溝底辺の最小限範囲は、三角溝12aが無いとした場合
に、入力側ファイバから出たTM波が裏面で反射されて
出力側ファイバに到達する可能性のある±x1/2の範
囲となる。この範囲をカバーしていれば、三角溝12a
の頂点のx座標は必ずしも、x=0、即ち入力側ファイ
バと同じ位置にある必要はなく、二等辺三角形である必
要もない。光導波路14の構成によっては、むしろ、三
角溝12aの頂点を光導波路14の真下よりもずらすこ
とにより、最も再結合の可能性の高い光導波路14の真
下で反射する光を光導波路14からそれる方向へと確実
に反射させることができる場合もある。(Equation 3) May be selected within a range that satisfies the following condition. The x-coordinate of the input fiber 16 is 0, the x-coordinate of one output fiber 18 is x1, and the x-coordinate of the other output fiber 18 is -x1. The above equation can be easily satisfied by the combination of θ and xc, and the range of the combination is wide. For example, when the thickness of the substrate 12 is 1.0 mm and x1 = 150 μm, as an example, the shape and dimensions of the triangular groove 12a are such that the apex angle ξ = π−2θ
= 150 ° and the bottom of the groove = 700 μm.
However, under the same groove bottom length conditions, the apex angle has an acceptable range between 30 ° and 170 °. If the apex angle is reduced, the groove bottom becomes smaller and the groove depth becomes larger, and if the apex angle is made larger, the groove base becomes larger and the groove depth becomes smaller. In addition, the minimum range of the groove bottom where the triangular groove 12a needs to be formed is that, when there is no triangular groove 12a, the TM wave emitted from the input fiber can be reflected on the back surface and reach the output fiber. Within the range of ± x1 / 2. If this range is covered, the triangular groove 12a
The x-coordinate of the vertex does not necessarily need to be x = 0, that is, at the same position as the input side fiber, and does not need to be an isosceles triangle. Depending on the configuration of the optical waveguide 14, rather, by shifting the apex of the triangular groove 12 a from immediately below the optical waveguide 14, light reflected immediately below the optical waveguide 14 where recombination is most likely to be separated from the optical waveguide 14. In some cases, the light can be reliably reflected in a certain direction.
【0028】具体的には、例えば、頂角150°、溝底
辺700μmで、基板厚さを1mmとした場合に、三角
溝のずれは150μmまで許容される。実際にどの程度
の頂角及び溝底辺とするかは、ダイシングソーによって
切削することができる溝底辺の大きさ及び基板の厚さに
対する溝深さの割合の設定値による。基板の厚さに対し
て溝深さがあまり大きくなりすぎないように決定すると
良いが、三角溝加工における寸法精度は非常に緩やかな
ものとなる。Specifically, for example, when the apex angle is 150 °, the base of the groove is 700 μm, and the thickness of the substrate is 1 mm, the displacement of the triangular groove is allowed up to 150 μm. The actual values of the apex angle and the bottom of the groove depend on the size of the bottom of the groove that can be cut by the dicing saw and the set value of the ratio of the groove depth to the substrate thickness. Although it is preferable to determine the groove depth so as not to be too large with respect to the thickness of the substrate, the dimensional accuracy in the triangular groove processing is very gentle.
【0029】また、溝は、図示した三角溝のような溝の
基板表面側の面が斜面となったものに限らず、曲面とな
った溝12’aでも良い(図7(a))。または多角形
状の溝12”aでも良い(図7(b))。少なくとも|
x|≦x1/2の範囲で、基板12の裏面に対して非垂
直で且つ非平行な面を、主として基板表面側に持った溝
であれば良い。The groove is not limited to a groove such as a triangular groove shown in FIG. 7A, but the groove on the substrate surface side may be a slope, and may be a groove 12'a having a curved surface (FIG. 7A). Alternatively, a polygonal groove 12 ″ a may be used (FIG. 7B).
Any groove may be used as long as it has a surface that is non-perpendicular and non-parallel to the back surface of the substrate 12 mainly in the range of x | ≦ x1 / 2 on the front surface side of the substrate.
【0030】また、上記説明では、主に裏面で1回の反
射を行う1次反射について主に考慮したが、1回目の反
射でTM波が光導波路14からそれてしまうため、2次
以上の反射の影響も小さいものと考えられる。Further, in the above description, the primary reflection, in which one reflection is mainly performed on the back surface, is mainly considered, but since the TM wave deviates from the optical waveguide 14 in the first reflection, the secondary reflection or more. It is considered that the influence of reflection is small.
【0031】図8にこの光ICをFOGに用いた場合を
例示する。図において、20は光源、22は光結合器、
24はセンシングコイル、26は検出器である。本発明
の光IC10は、偏光器及び光合分波器として使用され
る。FIG. 8 illustrates a case where this optical IC is used for FOG. In the figure, 20 is a light source, 22 is an optical coupler,
24 is a sensing coil and 26 is a detector. The optical IC 10 of the present invention is used as a polarizer and an optical multiplexer / demultiplexer.
【0032】但し、図1に示したような1つの入力側導
波路と、2つの出力側導波路を備えた光合分波器に用い
た例に限らず、1つの導波路のみを有する偏光子として
のみ機能する光ICまたは光変調器として機能する光I
Cにも同様に適用することができる。この場合には、1
つの導波路に対向して、基板の裏面に導波路と平行に溝
を形成すればよい。別の言い方をすると、入力側と出力
側とを結ぶ線に平行に且つ対向するように裏面に溝を形
成すればよい。この場合は、溝の頂角及び溝底辺の条件
がより緩やかになる。However, the present invention is not limited to the example shown in FIG. 1 which is used for an optical multiplexer / demultiplexer having one input side waveguide and two output side waveguides, and a polarizer having only one waveguide. IC functioning only as a light or light I functioning as an optical modulator
The same can be applied to C. In this case, 1
A groove may be formed on the back surface of the substrate so as to face the two waveguides in parallel with the waveguides. In other words, a groove may be formed on the back surface so as to be parallel to and opposite to the line connecting the input side and the output side. In this case, the conditions of the apex angle of the groove and the bottom side of the groove become milder.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、本発明よれば、基
板裏面に溝を形成し、溝の基板表面側の面で光を反射さ
せて、光導波路からそらす方向へと伝搬させることによ
り、光導波路の出力側に再結合するのを防ぎ、光の消光
比を改善することができる。溝は多数形成する必要がな
く、また、溝の位置及び溝の形状の精度の許容範囲が大
きいため、基板を破損させる危険性も低減でき、歩留ま
りよく作製することができる。As described above, according to the present invention, a groove is formed on the back surface of a substrate, light is reflected on the surface of the groove on the substrate surface side, and is propagated in a direction away from the optical waveguide. Recombination to the output side of the optical waveguide can be prevented, and the extinction ratio of light can be improved. There is no need to form a large number of grooves, and since there is a large tolerance in the accuracy of the position of the groove and the shape of the groove, the risk of damaging the substrate can be reduced, and manufacturing can be performed with high yield.
【図1】本発明による光ICの実施形態を表す斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view illustrating an embodiment of an optical IC according to the present invention.
【図2】図1の光ICの底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the optical IC of FIG. 1;
【図3】図1の3−3線に沿って見た断面図であり、一
点鎖線は光導波路の入力側から基板裏面へ漏れ広がるT
M波を表す。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1, and a dashed line indicates T which leaks from the input side of the optical waveguide to the back surface of the substrate.
Represents M waves.
【図4】図1の3−3線に沿って見た断面図であり、一
点鎖線は基板裏面で反射したTM波を表す。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1, and a dashed line indicates a TM wave reflected on the back surface of the substrate.
【図5】図1の光ICの平面図であり、一点鎖線は、光
導波路の入力側から基板裏面へ漏れ広がり、さらに裏面
及び溝部で反射したTM波を表す。FIG. 5 is a plan view of the optical IC of FIG. 1; a dashed line indicates a TM wave that leaks and spreads from the input side of the optical waveguide to the back surface of the substrate and is further reflected on the back surface and the groove.
【図6】TM波の再結合が起こらないための条件を求め
るための説明断面図である。FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view for obtaining a condition for preventing recombination of a TM wave.
【図7】(a)及び(b)は溝の他の例を表す図3相当
図である。FIGS. 7A and 7B are views corresponding to FIG. 3, showing another example of the groove.
【図8】本発明による光ICを光ファイバジャイロに用
いた構成ブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration in which an optical IC according to the present invention is used in an optical fiber gyro.
10 光IC 12 基板 12a、12’a、12”a 溝 14 光導波路 Reference Signs List 10 optical IC 12 substrate 12a, 12'a, 12 "a groove 14 optical waveguide
Claims (5)
されてなる光ICにおいて、 基板裏面に前記光導波路に略対向して光導波路と略平行
に伸び、且つ基板裏面に対して非垂直で且つ非平行な面
を基板表面側に主として持った溝を形成することを特徴
とする光IC。1. An optical IC comprising a substrate and an optical waveguide formed on the surface of the substrate, wherein the optical IC extends substantially parallel to the optical waveguide on the back surface of the substrate, substantially opposite to the optical waveguide, and is non-conductive with respect to the back surface of the substrate. An optical IC characterized by forming a groove mainly having a vertical and non-parallel surface on a substrate surface side.
は多角形であることを特徴とする請求項1記載の光I
C。2. The light I according to claim 1, wherein said groove has a triangular or polygonal cross section.
C.
形の頂点は、光導波路の真下からずれていることを特徴
とする請求項2記載の光IC。3. The optical IC according to claim 2, wherein a vertex of a triangular or polygonal cross-sectional shape of the groove is shifted from immediately below the optical waveguide.
O3であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
か1項に記載の光IC。4. The method according to claim 1, wherein the substrate is LiNbO 3 or LiTa.
The optical IC according to claim 1, wherein the optical IC is O 3 .
の光ICを光合分波器及び偏光器として使用した光ファ
イバジャイロ。5. An optical fiber gyro using the optical IC according to claim 1 as an optical multiplexer / demultiplexer and a polarizer.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000072734A JP4313923B2 (en) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | Optical IC |
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9612410B2 (en) | 2013-07-18 | 2017-04-04 | Nec Corporation | Optical transmission/reception module |
| CN115711685A (en) * | 2022-11-18 | 2023-02-24 | 湖南万维智感科技有限公司 | Three-parameter coordinated sensitive all-fiber expendable thermohaline depth sensor and sensing system |
-
2000
- 2000-03-15 JP JP2000072734A patent/JP4313923B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9612410B2 (en) | 2013-07-18 | 2017-04-04 | Nec Corporation | Optical transmission/reception module |
| CN115711685A (en) * | 2022-11-18 | 2023-02-24 | 湖南万维智感科技有限公司 | Three-parameter coordinated sensitive all-fiber expendable thermohaline depth sensor and sensing system |
| CN115711685B (en) * | 2022-11-18 | 2023-10-03 | 湖南万维智感科技有限公司 | Three-parameter coordination sensitive all-fiber disposable temperature and salt depth sensor and sensing system |
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