JPH0610689B2 - 光結合器の製造方法 - Google Patents
光結合器の製造方法Info
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- JPH0610689B2 JPH0610689B2 JP59140877A JP14087784A JPH0610689B2 JP H0610689 B2 JPH0610689 B2 JP H0610689B2 JP 59140877 A JP59140877 A JP 59140877A JP 14087784 A JP14087784 A JP 14087784A JP H0610689 B2 JPH0610689 B2 JP H0610689B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は情報処理分野あるいは光通信、光応用計測制御
分野に使用される光導波路とレーザおよびファイバの結
合を可能にする光結合器の製造方法に関するものであ
る。
分野に使用される光導波路とレーザおよびファイバの結
合を可能にする光結合器の製造方法に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点 従来ニオブ酸リチウム上に光導波路を設け、光スイッ
チ，光変調器，第２高調波発生素子などが構成されてい
る。この場合ニオブ酸リチウムＹ板（Ｙ軸と垂直に切断
した面を持つ基板）に光導波路を形成したもの、および
同じくニオブ酸リチウムＸ板（Ｘ軸に垂直に切断した面
を持つ基板）に光導波路を形成したものでは拡散法また
はイオン交換法により光導波路を形成する際、光導路波
が横方向に広がってしまうという欠点があった。これは
Ｚ方向に比べてＸ，Ｙ方向の拡散係数が小さいためと考
えられている。そこでニオブ酸リチウムＺ板（Ｚ軸と垂
直に切断した面を持つ基板）が多く用いられてきた。
チ，光変調器，第２高調波発生素子などが構成されてい
る。この場合ニオブ酸リチウムＹ板（Ｙ軸と垂直に切断
した面を持つ基板）に光導波路を形成したもの、および
同じくニオブ酸リチウムＸ板（Ｘ軸に垂直に切断した面
を持つ基板）に光導波路を形成したものでは拡散法また
はイオン交換法により光導波路を形成する際、光導路波
が横方向に広がってしまうという欠点があった。これは
Ｚ方向に比べてＸ，Ｙ方向の拡散係数が小さいためと考
えられている。そこでニオブ酸リチウムＺ板（Ｚ軸と垂
直に切断した面を持つ基板）が多く用いられてきた。
上記の光導波路に光を入射および出射する方法として用
いられているものにプリズムカップラーによる方法、グ
レーティングカップラーによる方法、端面研磨による方
法がある。
いられているものにプリズムカップラーによる方法、グ
レーティングカップラーによる方法、端面研磨による方
法がある。
このうちプリズムカップラーによる方法は、三次元光導
波路に対して入射が困難なうえ、基板上にプリズムを密
着させねばならず素子全体が大きくなるなど数多くの実
用上困難な点を有していた。またグレーティングカップ
ラーによる方法については作製が非常に困難であるため
結合効率が低いものしか得られていないというのが現状
である。現時点で最も広く用いられているのが端面研磨
による方法である。
波路に対して入射が困難なうえ、基板上にプリズムを密
着させねばならず素子全体が大きくなるなど数多くの実
用上困難な点を有していた。またグレーティングカップ
ラーによる方法については作製が非常に困難であるため
結合効率が低いものしか得られていないというのが現状
である。現時点で最も広く用いられているのが端面研磨
による方法である。
以下端面研磨について図面を用いて説明する。第１図は
ニオブ酸リチウムの端面研磨後の断面図である。１はニ
オブ酸リチウム基板、２は光導波路、３は光学研磨され
た端面である。光導波路２の形成されたニオブ酸リチウ
ム基板１に同図(b)に示すように同材質のやとい１ａを
密着させて光学研磨を行うのであるが、第１図(a)に示
されるようにやとい１ａとの密着が悪いと面ダレ４を生
じ結合効率が低下する。また第１図(c)に示されるよう
に光導波路２に端面３が垂直でなければ結合効率が低下
する。
ニオブ酸リチウムの端面研磨後の断面図である。１はニ
オブ酸リチウム基板、２は光導波路、３は光学研磨され
た端面である。光導波路２の形成されたニオブ酸リチウ
ム基板１に同図(b)に示すように同材質のやとい１ａを
密着させて光学研磨を行うのであるが、第１図(a)に示
されるようにやとい１ａとの密着が悪いと面ダレ４を生
じ結合効率が低下する。また第１図(c)に示されるよう
に光導波路２に端面３が垂直でなければ結合効率が低下
する。
以上のように端面研磨による方法は難しいといううえに
光学研磨を行うために手間と時間がかかるなど数多くの
問題点を有している。
光学研磨を行うために手間と時間がかかるなど数多くの
問題点を有している。
これに対してInp,GaAsなどを用いた光素子では劈開が用
いられており、ニオブ酸リチウムでもＸ板に関しては劈
開面（01.2）よりの光入射の報告が得られている（J.Ap
pl.Phys ５１(8)．August 1980 P4379〜4384 I.P.Kami
now and etc.）。第２図は前記報告によるニオブ酸リチ
ウムの劈開面、即ち（01.2）面と各軸の関係を示した斜
視図および断面図である。ニオブ酸リチウムは三方晶系
に属する結晶で軸としてはａ１，ａ２，ａ３と光学軸と
呼ばれるＣ軸を持つ。このうちａ１軸をＸ軸、Ｃ軸をＺ
軸、そしてＣ軸を中心にａ１軸から９０゜回転させた軸
をＹ軸としている。第２図(a)より劈開面である（01.
2）面５は第２図(b)におけるニオブ酸リウチウＺ板１で
はＹ軸との角度θが５７度となるため光導波路２への光
入射が可能である。
いられており、ニオブ酸リチウムでもＸ板に関しては劈
開面（01.2）よりの光入射の報告が得られている（J.Ap
pl.Phys ５１(8)．August 1980 P4379〜4384 I.P.Kami
now and etc.）。第２図は前記報告によるニオブ酸リチ
ウムの劈開面、即ち（01.2）面と各軸の関係を示した斜
視図および断面図である。ニオブ酸リチウムは三方晶系
に属する結晶で軸としてはａ１，ａ２，ａ３と光学軸と
呼ばれるＣ軸を持つ。このうちａ１軸をＸ軸、Ｃ軸をＺ
軸、そしてＣ軸を中心にａ１軸から９０゜回転させた軸
をＹ軸としている。第２図(a)より劈開面である（01.
2）面５は第２図(b)におけるニオブ酸リウチウＺ板１で
はＹ軸との角度θが５７度となるため光導波路２への光
入射が可能である。
発明の目的 本発明の目的は上記の欠点を除去しニオブ酸リチウムへ
の光結合を簡単にしかも高効率で実現する高結合器の製
造方法を提供することにある。
の光結合を簡単にしかも高効率で実現する高結合器の製
造方法を提供することにある。
発明の構成 本発明の光結合器の製造方法は、光導波路が形成された
ニオブ酸リチウムＺ板の（１．０）面または（１．
０）面または（１１．０）面を破断法を用いて形成する
構成となる。また光の入射または出射される面は上記光
導波路に垂直に形成される構成となる。また上記光導波
路は熱拡散法およびイオン交換法を用いて形成した構成
となる。
ニオブ酸リチウムＺ板の（１．０）面または（１．
０）面または（１１．０）面を破断法を用いて形成する
構成となる。また光の入射または出射される面は上記光
導波路に垂直に形成される構成となる。また上記光導波
路は熱拡散法およびイオン交換法を用いて形成した構成
となる。
実施例の説明 本発明の実施例を以下図面を用いて説明する。
第３図は本発明による光結合器の製造方法の実施例を示
す斜視図である。第３図(a)で１′はニオブ酸リチウム
Ｚ板で基板の厚みは０．５mmである。また２は光導波路
でＴｉを熱拡散してＸ軸方向に沿って作製されている。
この光導波路２の幅は８μｍ，深さ２μｍである。６は
ガラス切りで入れた切欠け部であり破断方向（Ｙ軸方
向）に設けてある。また７は破断の際に支点となる0.5m
mφのカンタル線である。このカンタル線７は光導波路
２と垂直つまりＹ軸方向に置かれている。さらにカンタ
ル線７は切欠け部６の直下に位置している。切欠け部６
から左右に等距離（４mm）のところに力点８がある。こ
の力点８に力を加えることにより破断が切欠け部６より
発しカンタル線７に沿って進行した。第３図(b)は破断
直後の概略斜視図である。破断により現われた破断面９
は平坦でありＸ線分折により（１．０）面であること
が判面した。劈開では結晶で最も割れ易い面を出せるの
に対しこのように破断では劈開面以外の割れにくい面も
出すことができる。
す斜視図である。第３図(a)で１′はニオブ酸リチウム
Ｚ板で基板の厚みは０．５mmである。また２は光導波路
でＴｉを熱拡散してＸ軸方向に沿って作製されている。
この光導波路２の幅は８μｍ，深さ２μｍである。６は
ガラス切りで入れた切欠け部であり破断方向（Ｙ軸方
向）に設けてある。また７は破断の際に支点となる0.5m
mφのカンタル線である。このカンタル線７は光導波路
２と垂直つまりＹ軸方向に置かれている。さらにカンタ
ル線７は切欠け部６の直下に位置している。切欠け部６
から左右に等距離（４mm）のところに力点８がある。こ
の力点８に力を加えることにより破断が切欠け部６より
発しカンタル線７に沿って進行した。第３図(b)は破断
直後の概略斜視図である。破断により現われた破断面９
は平坦でありＸ線分折により（１．０）面であること
が判面した。劈開では結晶で最も割れ易い面を出せるの
に対しこのように破断では劈開面以外の割れにくい面も
出すことができる。
また−Ｚ面に切欠け部を入れて破断を行う際、+Y方向か
ら、−Ｙ方向に向けて破断を行うことがより再現性よく
（１．０）面を形成することがわかった。＋Ｚ面に対
しては逆に−Ｙ方向から＋Ｙ方向に向けて破断を行うの
が良い。
ら、−Ｙ方向に向けて破断を行うことがより再現性よく
（１．０）面を形成することがわかった。＋Ｚ面に対
しては逆に−Ｙ方向から＋Ｙ方向に向けて破断を行うの
が良い。
第４図は上記作製された光結合部に半導体レーザ光を入
射した場合の構成図である。ニオブ酸リチウムＺ板１′
上に形成された光導波路２に破断面９より半導体レーザ
１０よりの光１１を４０倍の対物レンズ１２で集光して
入射した。この場合の結合効率はニオブ酸リチウムの破
断面９での反射を除いて８０％であつた。これは端面研
磨による結合効率５０％に比べて大幅な効率向上が得ら
れている。
射した場合の構成図である。ニオブ酸リチウムＺ板１′
上に形成された光導波路２に破断面９より半導体レーザ
１０よりの光１１を４０倍の対物レンズ１２で集光して
入射した。この場合の結合効率はニオブ酸リチウムの破
断面９での反射を除いて８０％であつた。これは端面研
磨による結合効率５０％に比べて大幅な効率向上が得ら
れている。
第５図は光結合器と光ファイバとの結合を示す構成図で
ある。ニオブ酸リチウムＺ板１′上の光導波路２は安息
香酸中でのイオン交換法を用いて作製した。光導波路２
は幅６μｍ，深さ３μｍで、伝搬方向は（１１．０）面
に垂直である。上記光導波路に破断を行い（11.0）９′
を出した。これにコア径６μｍのシングルモード光ファ
イバ１３を光軸合せして結合させた。またニオブ酸リチ
ウムの破断面である（11.0）面９′には反射防止膜が施
してある。実験の結果７０％の結合効率を得た。
ある。ニオブ酸リチウムＺ板１′上の光導波路２は安息
香酸中でのイオン交換法を用いて作製した。光導波路２
は幅６μｍ，深さ３μｍで、伝搬方向は（１１．０）面
に垂直である。上記光導波路に破断を行い（11.0）９′
を出した。これにコア径６μｍのシングルモード光ファ
イバ１３を光軸合せして結合させた。またニオブ酸リチ
ウムの破断面である（11.0）面９′には反射防止膜が施
してある。実験の結果７０％の結合効率を得た。
なお、実施例では（１．０）面および（11.0）面を使
用したが、同様にＺ軸に平行な面である（１．０）面
についても使用可能である。また（11.0），（１．
０）面についても再現性よく破断できる方向があり、そ
の方向は（１．０）面についての方向と三回対称とな
っている。また破断面に対して光導波路が垂直に形成さ
れていることが望ましいが±４度程度傾いても結合効率
には大して影響がない。また本発明の光結合器は光の入
射だけでなく出射にも使用可能である。また光導波路の
寸法は実施例にあげたものに限らず多重多様考えられ、
入射光の光分布に近づけることにより、さらに高効率の
結合が可能である。また支点として置かれた線はカンタ
ル線に限らず例えば、タンタル線など基板を支える線状
のものであればよい。また切欠け部の形成をダイヤモン
ドカッターで行なったが切欠け部が形成できるものであ
れば如何なる手段によってもよい。
用したが、同様にＺ軸に平行な面である（１．０）面
についても使用可能である。また（11.0），（１．
０）面についても再現性よく破断できる方向があり、そ
の方向は（１．０）面についての方向と三回対称とな
っている。また破断面に対して光導波路が垂直に形成さ
れていることが望ましいが±４度程度傾いても結合効率
には大して影響がない。また本発明の光結合器は光の入
射だけでなく出射にも使用可能である。また光導波路の
寸法は実施例にあげたものに限らず多重多様考えられ、
入射光の光分布に近づけることにより、さらに高効率の
結合が可能である。また支点として置かれた線はカンタ
ル線に限らず例えば、タンタル線など基板を支える線状
のものであればよい。また切欠け部の形成をダイヤモン
ドカッターで行なったが切欠け部が形成できるものであ
れば如何なる手段によってもよい。
発明の効果 以上のように本発明の光結合器の製造方法によれば従来
では困難であったニオブ酸リチウムＺ板の（１．０）
面，（１．０）面，（11.0）面を破断法を用いて簡単
に所望の部分で破断できその破断面は面ダレがなく光導
破路に対して垂直に形成されているため高効率な光結合
が可能である。
では困難であったニオブ酸リチウムＺ板の（１．０）
面，（１．０）面，（11.0）面を破断法を用いて簡単
に所望の部分で破断できその破断面は面ダレがなく光導
破路に対して垂直に形成されているため高効率な光結合
が可能である。
第１図(a),(b),(c)は従来のニオブ酸リチウムの端面研
磨後の断面図，第２図(a),(b)はニオブ酸リチウムの劈
開面である（01.2）面と各軸の関係を示した斜視図およ
び断面図、第３図(a),(b)は本発明による光結合器の製
造方法の実施例を示す斜視図、第４図は光結合器に半導
体レーザ光を入射した場合の構成図、第５図は光結合器
と光ファイバとの結合を示す構成図である。 １′……ニオブ酸リチウム、２……光導波路、５……
（01.2）、６……切欠け部、７……カンタル線、８……
力点、９……破断面、１０……半導体レーザ、１１……
光、１２……対物レンズ、１３……光ファイバ。
磨後の断面図，第２図(a),(b)はニオブ酸リチウムの劈
開面である（01.2）面と各軸の関係を示した斜視図およ
び断面図、第３図(a),(b)は本発明による光結合器の製
造方法の実施例を示す斜視図、第４図は光結合器に半導
体レーザ光を入射した場合の構成図、第５図は光結合器
と光ファイバとの結合を示す構成図である。 １′……ニオブ酸リチウム、２……光導波路、５……
（01.2）、６……切欠け部、７……カンタル線、８……
力点、９……破断面、１０……半導体レーザ、１１……
光、１２……対物レンズ、１３……光ファイバ。
Claims (2)
- 【請求項１】ニオブ酸リチウム結晶のＺ面に光導波路を
形成する工程と、 前記Ｚ面に垂直な（１．０），（１．０），（１
１．０）面を破断法により形成する工程とを有する ことを特徴とする光結合器の製造方法。 - 【請求項２】熱拡散法およびイオン交換法を用いて光導
波路を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の光結合器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59140877A JPH0610689B2 (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 光結合器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59140877A JPH0610689B2 (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 光結合器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6120007A JPS6120007A (ja) | 1986-01-28 |
| JPH0610689B2 true JPH0610689B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=15278835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59140877A Expired - Fee Related JPH0610689B2 (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 光結合器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610689B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE455892B (sv) * | 1984-02-17 | 1988-08-15 | Ericsson Telefon Ab L M | Optisk integrerad vagledarkomponent |
-
1984
- 1984-07-06 JP JP59140877A patent/JPH0610689B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6120007A (ja) | 1986-01-28 |
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