JPH0560928A - 導波路形スポツトサイズ変換素子 - Google Patents
導波路形スポツトサイズ変換素子Info
- Publication number
- JPH0560928A JPH0560928A JP22185391A JP22185391A JPH0560928A JP H0560928 A JPH0560928 A JP H0560928A JP 22185391 A JP22185391 A JP 22185391A JP 22185391 A JP22185391 A JP 22185391A JP H0560928 A JPH0560928 A JP H0560928A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- spot size
- size conversion
- waveguide
- core
- 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.)
- Pending
Links
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
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
- G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光導波路の厚み方向も含め、スポットサイズ
のより大きな変換効率を得ることができるようにする。 【構成】 第一の光導波路のコア３に接続されるスポッ
トサイズ変換用光導波路のコア４の幅及び厚みを大きく
して多モード伝搬とし、この出射光を先球ＳＭＦ５のコ
ア７に結合する。
のより大きな変換効率を得ることができるようにする。 【構成】 第一の光導波路のコア３に接続されるスポッ
トサイズ変換用光導波路のコア４の幅及び厚みを大きく
して多モード伝搬とし、この出射光を先球ＳＭＦ５のコ
ア７に結合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波回路における光
の結合損失を低減できる導波路形のスポットサイズ変換
素子に関する。
の結合損失を低減できる導波路形のスポットサイズ変換
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波回路においては、導波光のスポッ
トサイズは結合損失に大きく影響する。なお、以下の説
明においては、光の界分布をガウシアン分布でフィッテ
ィングした場合にそのパワー分布がピークの値の１／ｅ
2 になる値（半値）をスポットサイズとする。
トサイズは結合損失に大きく影響する。なお、以下の説
明においては、光の界分布をガウシアン分布でフィッテ
ィングした場合にそのパワー分布がピークの値の１／ｅ
2 になる値（半値）をスポットサイズとする。
【０００３】一般に、半導体光導波路の場合、コアとク
ラッドの屈折率差が大きいため半導体光導波路を伝搬す
る光のスポットサイズはサブミクロンオーダと小さくな
る。スポットサイズがｗ1 とｗ2 との２つのガウシアン
ビームが結合する場合の結合効率ηは、 η＝４／（ｗ1 ／ｗ2 ＋ｗ2 ／ｗ1 ）2 （１） と表される。そして、例えば、ｗ1 が０．５μｍでｗ2
が１μｍの場合、結合損失（−１０・log （η））は
１．９dB、ｗ2 が２μｍでは６．５dBとなる。さて、式
（１）から、光導波路間の結合損失を低減するために
は、スポットサイズを一致させればよいことがわかる。
受光用光導波路として単一モード光ファイバ（以下、Ｓ
ＭＦと略す）を用いる場合、そのスポットサイズｗ2 は
約５μｍであり、半導体光導波路と直接結合させたので
は結合損失が極めて大きくなる。そこで、後述のように
先端を研磨してレンズ効果を持たせてスポットサイズを
小さくする、いわゆる先球加工単一モード光ファイバ
（以下、先球ＳＭＦと略す）が用いられる。ところが、
先球ＳＭＦのスポットサイズをサブミクロンオーダにま
で小さくすると軸ずれのトレランスの問題が生じてく
る。つまり、スポットサイズｗの２個のガウシアンビー
ムが光軸に垂直にｘだけ軸ずれして結合する場合の結合
効率ηは η＝exp （−ｘ2 ／ｗ2 ） （２） で与えられ、スポットサイズｗがサブミクロンと小さい
時には結合損失が大幅に増加し、軸ずれのトレランスが
極めて厳しくなる。また、実際には、先球ＳＭＦの先端
のＲ2 を小さくしても研磨の際の加工精度のためスポッ
トサイズを０．５μｍ程度にまで小さくすることは大変
難しい（以上の参考文献：河野健治著、“光デバイスの
ための光結合系の基礎と応用”（現代工学社））。そこ
で、半導体光導波路のスポットサイズを大きくすること
が必要となる。
ラッドの屈折率差が大きいため半導体光導波路を伝搬す
る光のスポットサイズはサブミクロンオーダと小さくな
る。スポットサイズがｗ1 とｗ2 との２つのガウシアン
ビームが結合する場合の結合効率ηは、 η＝４／（ｗ1 ／ｗ2 ＋ｗ2 ／ｗ1 ）2 （１） と表される。そして、例えば、ｗ1 が０．５μｍでｗ2
が１μｍの場合、結合損失（−１０・log （η））は
１．９dB、ｗ2 が２μｍでは６．５dBとなる。さて、式
（１）から、光導波路間の結合損失を低減するために
は、スポットサイズを一致させればよいことがわかる。
受光用光導波路として単一モード光ファイバ（以下、Ｓ
ＭＦと略す）を用いる場合、そのスポットサイズｗ2 は
約５μｍであり、半導体光導波路と直接結合させたので
は結合損失が極めて大きくなる。そこで、後述のように
先端を研磨してレンズ効果を持たせてスポットサイズを
小さくする、いわゆる先球加工単一モード光ファイバ
（以下、先球ＳＭＦと略す）が用いられる。ところが、
先球ＳＭＦのスポットサイズをサブミクロンオーダにま
で小さくすると軸ずれのトレランスの問題が生じてく
る。つまり、スポットサイズｗの２個のガウシアンビー
ムが光軸に垂直にｘだけ軸ずれして結合する場合の結合
効率ηは η＝exp （−ｘ2 ／ｗ2 ） （２） で与えられ、スポットサイズｗがサブミクロンと小さい
時には結合損失が大幅に増加し、軸ずれのトレランスが
極めて厳しくなる。また、実際には、先球ＳＭＦの先端
のＲ2 を小さくしても研磨の際の加工精度のためスポッ
トサイズを０．５μｍ程度にまで小さくすることは大変
難しい（以上の参考文献：河野健治著、“光デバイスの
ための光結合系の基礎と応用”（現代工学社））。そこ
で、半導体光導波路のスポットサイズを大きくすること
が必要となる。
【０００４】従来における半導体光導波路のスポットサ
イズ変換の一例を図５に示す。図５（Ａ）は一例の斜視
図、図５（Ｂ），（Ｃ）はそのＣ−Ｃ線断面図及びＤ−
Ｄ線断面図であり、０１は半導体光導波路、０２はその
クラッド、０３は出射用光導波路のコア、０４はスポッ
トサイズ変換用光導波路のコア、０５は受光用光導波路
としての先球ＳＭＦ、０６はそのクラッド、０７はその
コアを示す。ここで、出射用光導波路とスポットサイズ
変換用光導波路とは共に単一モード伝搬となるように設
計されており、スポットサイズ変換用光導波路のコア０
４は出射用光導波路のコア０３との接続端から出射端に
向って幅が漸少している（図５（Ｂ）参照）。なお、ス
ポットサイズ変換用光導波路のコア０４の厚みは出射用
光導波路のコア０３の厚みと同一である（図５（Ｃ）参
照）。
イズ変換の一例を図５に示す。図５（Ａ）は一例の斜視
図、図５（Ｂ），（Ｃ）はそのＣ−Ｃ線断面図及びＤ−
Ｄ線断面図であり、０１は半導体光導波路、０２はその
クラッド、０３は出射用光導波路のコア、０４はスポッ
トサイズ変換用光導波路のコア、０５は受光用光導波路
としての先球ＳＭＦ、０６はそのクラッド、０７はその
コアを示す。ここで、出射用光導波路とスポットサイズ
変換用光導波路とは共に単一モード伝搬となるように設
計されており、スポットサイズ変換用光導波路のコア０
４は出射用光導波路のコア０３との接続端から出射端に
向って幅が漸少している（図５（Ｂ）参照）。なお、ス
ポットサイズ変換用光導波路のコア０４の厚みは出射用
光導波路のコア０３の厚みと同一である（図５（Ｃ）参
照）。
【０００５】この従来例の動作原理を説明する。スポッ
トサイズ変換用光導波路のコア０４は図５（Ａ）や図５
（Ｂ）からわかるように先端の幅が徐々に細くなってい
るので、出射用光導波路のコア０３を伝搬してきた光が
スポットサイズ変換用光導波路のコア０４にさしかかる
と、光がクラッド０２へ漏れだす量が多くなり、光の界
分布が広がることになる。この結果、スポットサイズが
大きくなり、式（１）に与えた結合損失を低減すること
ができる。
トサイズ変換用光導波路のコア０４は図５（Ａ）や図５
（Ｂ）からわかるように先端の幅が徐々に細くなってい
るので、出射用光導波路のコア０３を伝搬してきた光が
スポットサイズ変換用光導波路のコア０４にさしかかる
と、光がクラッド０２へ漏れだす量が多くなり、光の界
分布が広がることになる。この結果、スポットサイズが
大きくなり、式（１）に与えた結合損失を低減すること
ができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来例においてはスポットサイズ変換用光導波路とし
て単一モード光導波路を用いている。このため、スポッ
トサイズを大きくするには、スポットサイズ変換用光導
波路の導波路幅を細くすることが要求されるが、加工上
の制約からあまり細くできず（せいぜい０．４μｍ程
度）スポットサイズを大幅に大きくすることはできな
い。また、細くし過ぎると光導波路として伝搬モードが
存在できない状態、即ちカットオフ状態となってしま
う。さらに、図５（Ｃ）からわかるように、導波路の厚
み（通常は０．１μｍから０．４μｍ程度）を薄くする
ことは加工上大変難しく、スポットサイズは横方向にの
み広がり、深さ方向には閉じ込められたままとなってし
まい、スポットサイズ変換の効率が小さいという欠点が
ある。
た従来例においてはスポットサイズ変換用光導波路とし
て単一モード光導波路を用いている。このため、スポッ
トサイズを大きくするには、スポットサイズ変換用光導
波路の導波路幅を細くすることが要求されるが、加工上
の制約からあまり細くできず（せいぜい０．４μｍ程
度）スポットサイズを大幅に大きくすることはできな
い。また、細くし過ぎると光導波路として伝搬モードが
存在できない状態、即ちカットオフ状態となってしま
う。さらに、図５（Ｃ）からわかるように、導波路の厚
み（通常は０．１μｍから０．４μｍ程度）を薄くする
ことは加工上大変難しく、スポットサイズは横方向にの
み広がり、深さ方向には閉じ込められたままとなってし
まい、スポットサイズ変換の効率が小さいという欠点が
ある。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑み、従来と比
較して、光導波路の厚み方向も含め、スポットサイズの
より大きな変換効率を得ることができる導波路形スポッ
トサイズ変換素子を提供することを目的とする。
較して、光導波路の厚み方向も含め、スポットサイズの
より大きな変換効率を得ることができる導波路形スポッ
トサイズ変換素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る導波路形スポットサイズ変換素子は、導波光の
スポットサイズが小さい第１の光導波路と、導波光のス
ポットサイズが大きい第２の光導波路と、これらを接続
すると共にスポットサイズを変換するスポットサイズ変
換用光導波路とを少なくとも有し且つ前記第１の光導波
路及び第２の光導波路がほぼ単一モードの光を伝搬する
導波路形スポットサイズ変換素子において、前記スポッ
トサイズ変換用光導波路を多モード光導波路とすると共
に該多モード光導波路内でのモード変換効果により前記
第１の光導波路から入射して伝搬する導波光のスポット
サイズを拡大するよう当該多モード光導波路の長さを設
定したことを特徴とし、また、導波光のスポットサイズ
が小さい第１の光導波路と、導波光のスポットサイズが
大きい第２の光導波路と、これらを接続する共にスポッ
トサイズを変換するスポットサイズ変換用光導波路とを
少なくとも有し且つ前記第１の光導波路及び第２の光導
波路がほぼ単一モードの光を伝搬する導波路形スポット
サイズ変換素子において、前記スポットサイズ変換用光
導波路を多モード光導波路とすると共に該多モード光導
波路内でのモード変換効果により前記第２の光導波路か
ら入射して伝搬する導波光のスポットサイズを縮小する
よう当該多モード光導波路の長さを設定したことを特徴
とする。
明に係る導波路形スポットサイズ変換素子は、導波光の
スポットサイズが小さい第１の光導波路と、導波光のス
ポットサイズが大きい第２の光導波路と、これらを接続
すると共にスポットサイズを変換するスポットサイズ変
換用光導波路とを少なくとも有し且つ前記第１の光導波
路及び第２の光導波路がほぼ単一モードの光を伝搬する
導波路形スポットサイズ変換素子において、前記スポッ
トサイズ変換用光導波路を多モード光導波路とすると共
に該多モード光導波路内でのモード変換効果により前記
第１の光導波路から入射して伝搬する導波光のスポット
サイズを拡大するよう当該多モード光導波路の長さを設
定したことを特徴とし、また、導波光のスポットサイズ
が小さい第１の光導波路と、導波光のスポットサイズが
大きい第２の光導波路と、これらを接続する共にスポッ
トサイズを変換するスポットサイズ変換用光導波路とを
少なくとも有し且つ前記第１の光導波路及び第２の光導
波路がほぼ単一モードの光を伝搬する導波路形スポット
サイズ変換素子において、前記スポットサイズ変換用光
導波路を多モード光導波路とすると共に該多モード光導
波路内でのモード変換効果により前記第２の光導波路か
ら入射して伝搬する導波光のスポットサイズを縮小する
よう当該多モード光導波路の長さを設定したことを特徴
とする。
【０００９】
【作用】第１の光導波路からの導波光は多モード光導波
路からなるスポットサイズ変換用光導波路に入ると、各
モード間の伝搬速度に差があるためこれを重ね合せて形
成した導波光の形状が伝搬距離と共に変化し導波光が広
がり、結合損失が小さい状態で第２の光導波路に結合さ
れる。一方、第２の光導波路からの導波光は多モード光
導波路内で導波光が縮小し、結合損失が小さい状態で第
１の光導波路に結合される。
路からなるスポットサイズ変換用光導波路に入ると、各
モード間の伝搬速度に差があるためこれを重ね合せて形
成した導波光の形状が伝搬距離と共に変化し導波光が広
がり、結合損失が小さい状態で第２の光導波路に結合さ
れる。一方、第２の光導波路からの導波光は多モード光
導波路内で導波光が縮小し、結合損失が小さい状態で第
１の光導波路に結合される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１１】図１には第１の実施例を示す。図１（Ａ）
は斜視図、図１（Ｂ），（Ｃ）はそのＡ−Ａ線断面図及
びＢ−Ｂ線断面図であり、図中、１は半導体光導波路、
２はそのクラッド、３は第１の光導波路のコア、４はス
ポットサイズ変換用光導波路のコア、５は第２の光導波
路としての先球ＳＭＦ、６はそのクラッド、７はそのコ
アである。本実施例では、スポットサイズ変換用光導波
路のコア４の幅Ｗ及び厚みＤを極めて大きくしており、
この結果、スポットサイズ変換用光導波路が多モード光
導波路となるよう設計されている。なお、半導体光導波
路の場合、このスポットサイズ変換用光導波路は結晶再
成長技術により容易に形成できる。また、第１の光導波
路、及び第２の光導波路としての先球ＳＭＦ５は単一モ
ード伝搬となっており、第１の光導波路の導波光のスポ
ットサイズは小さく、先球ＳＭＦの導波光のスポットサ
イズは大きい。なお、先球ＳＭＦ５の先端のＲ1 は図５
のＲ2 より大きくなっている。
は斜視図、図１（Ｂ），（Ｃ）はそのＡ−Ａ線断面図及
びＢ−Ｂ線断面図であり、図中、１は半導体光導波路、
２はそのクラッド、３は第１の光導波路のコア、４はス
ポットサイズ変換用光導波路のコア、５は第２の光導波
路としての先球ＳＭＦ、６はそのクラッド、７はそのコ
アである。本実施例では、スポットサイズ変換用光導波
路のコア４の幅Ｗ及び厚みＤを極めて大きくしており、
この結果、スポットサイズ変換用光導波路が多モード光
導波路となるよう設計されている。なお、半導体光導波
路の場合、このスポットサイズ変換用光導波路は結晶再
成長技術により容易に形成できる。また、第１の光導波
路、及び第２の光導波路としての先球ＳＭＦ５は単一モ
ード伝搬となっており、第１の光導波路の導波光のスポ
ットサイズは小さく、先球ＳＭＦの導波光のスポットサ
イズは大きい。なお、先球ＳＭＦ５の先端のＲ1 は図５
のＲ2 より大きくなっている。
【００１２】図２は図１に示した本発明の第１の実施例
についての３次元ビーム伝搬法による計算結果である。
ここで、第１の光導波路のコア３を伝搬する導波光のス
ポットサイズは２μｍと仮定した。スポットサイズ変換
用光導波路のコア４はバンドギャップ波長が１．３μｍ
にＩｎＧａＡｓＰにより構成されているとし、その幅Ｗ
と厚みＤは各々２μｍと仮定した。導波路解析によれば
このスポットサイズ変換用光導波路には数多くのモード
が伝搬し、多モード光導波路となっている。
についての３次元ビーム伝搬法による計算結果である。
ここで、第１の光導波路のコア３を伝搬する導波光のス
ポットサイズは２μｍと仮定した。スポットサイズ変換
用光導波路のコア４はバンドギャップ波長が１．３μｍ
にＩｎＧａＡｓＰにより構成されているとし、その幅Ｗ
と厚みＤは各々２μｍと仮定した。導波路解析によれば
このスポットサイズ変換用光導波路には数多くのモード
が伝搬し、多モード光導波路となっている。
【００１３】ここで、本発明の原理について説明する。
第１の光導波路のコア２を伝搬する導波光をψ0 、多モ
ード光導波路であるスポットサイズ変換用光導波路のコ
ア３を伝搬し得るモードをφi とする（φi は固有関数
ともよばれ、ｉ＝０，１，２，…Ｎ）。第１の光導波路
のコア３を伝搬する導波光ψ0 が、スポットサイズ変換
用光導波路のコア４に入射すると、次式（２）のように
導波光ψ0 はスポットサイズ変換用光導波路のコア４の
固有関数φi で展開される。 ψ0 ＝Σｃi φi （２） ここで、ｃi は展開係数であり、Σはｉについての０か
らＮまでの和を表している（前述の参考文献を参照）。
導波光ψ0 がスポットサイズ変換用光導波路のコア４に
入射した直後ではスポットサイズ変換用光導波路内の高
次モードの寄与のため、導波光ψ0 はほぼ同じ形の導波
光に再現され伝搬する。ところが、各モード間の伝搬速
度に差があるため、これらを重ね合わせて形成した導波
光の形状が伝搬距離とともに変わってくる（この場合に
は広がる）。この結果、図２に示したようにスポットサ
イズ変換用光導波路の長さとともに結合損失を低減する
ことができることがわかる。なお、ここでは入力用光導
波路として先球ＳＭＦを想定したが、通常のＳＭＦでも
よく、その場合にはスポットサイズ変換用光導波路とＳ
ＭＦの間にレンズを挿入すればよい。また、図２から、
この場合の結合損失はスポットサイズ変換用光導波路の
長さが５．５μｍの時に最小となるが、さらに長くなる
と再び増加しほぼ元の値となることがわかる。これはモ
ード変換が引き続き生じ、最適な界分布からずれてくる
ためであると考えられる。この光の伝搬の様子を図３に
示す。同図からスポットサイズ変換用光導波路内におけ
る導波光の形状の変化の様子がわかる。なお、図３は伝
搬距離を５μｍとした様子を示す。
第１の光導波路のコア２を伝搬する導波光をψ0 、多モ
ード光導波路であるスポットサイズ変換用光導波路のコ
ア３を伝搬し得るモードをφi とする（φi は固有関数
ともよばれ、ｉ＝０，１，２，…Ｎ）。第１の光導波路
のコア３を伝搬する導波光ψ0 が、スポットサイズ変換
用光導波路のコア４に入射すると、次式（２）のように
導波光ψ0 はスポットサイズ変換用光導波路のコア４の
固有関数φi で展開される。 ψ0 ＝Σｃi φi （２） ここで、ｃi は展開係数であり、Σはｉについての０か
らＮまでの和を表している（前述の参考文献を参照）。
導波光ψ0 がスポットサイズ変換用光導波路のコア４に
入射した直後ではスポットサイズ変換用光導波路内の高
次モードの寄与のため、導波光ψ0 はほぼ同じ形の導波
光に再現され伝搬する。ところが、各モード間の伝搬速
度に差があるため、これらを重ね合わせて形成した導波
光の形状が伝搬距離とともに変わってくる（この場合に
は広がる）。この結果、図２に示したようにスポットサ
イズ変換用光導波路の長さとともに結合損失を低減する
ことができることがわかる。なお、ここでは入力用光導
波路として先球ＳＭＦを想定したが、通常のＳＭＦでも
よく、その場合にはスポットサイズ変換用光導波路とＳ
ＭＦの間にレンズを挿入すればよい。また、図２から、
この場合の結合損失はスポットサイズ変換用光導波路の
長さが５．５μｍの時に最小となるが、さらに長くなる
と再び増加しほぼ元の値となることがわかる。これはモ
ード変換が引き続き生じ、最適な界分布からずれてくる
ためであると考えられる。この光の伝搬の様子を図３に
示す。同図からスポットサイズ変換用光導波路内におけ
る導波光の形状の変化の様子がわかる。なお、図３は伝
搬距離を５μｍとした様子を示す。
【００１４】一方、本実施例において光の入出力を反転
する、即ち先球ＳＭＦ５から光を出射すると、スポット
サイズ変換用光導波路内において導波光の広がりは縮小
され、第１の光導波路のコア３に効率よく光を結合でき
る。
する、即ち先球ＳＭＦ５から光を出射すると、スポット
サイズ変換用光導波路内において導波光の広がりは縮小
され、第１の光導波路のコア３に効率よく光を結合でき
る。
【００１５】なお、第１の光導波路を伝搬する導波光の
スポットサイズが０．５μｍである図２においてはＷ＝
Ｄ＝２μｍとしたが、ＷとＤがこれ以上大きくなると逆
に結合損失が大きくなることを計算により確認してい
る。これは、０．５μｍという小さなスポットサイズに
起因する回折結果（液面の歪効果）のためであると考え
られる。そこで、ＷとＤをなるべく大きくして、先球Ｓ
ＭＦとの結合損失を一層下げるには第１の光導波路を伝
搬する導波光のスポットサイズをなるべく大きくするよ
う工夫すればよい。即ち、例えば、第１の光導波路のコ
ア３の出射側をテーパ状に細くする。あるいは異なった
幅と厚みの複数の多モード光導波路を多段接続して、多
モード光導波路の幅と厚みを徐々に大きくしてもよい。
さらには、例えば最終段にコアとクラッドとの屈折率差
を小さくすることによりスポットサイズを拡大した単一
モード光導波路を形成してもよい。この実施例を図４に
示す。
スポットサイズが０．５μｍである図２においてはＷ＝
Ｄ＝２μｍとしたが、ＷとＤがこれ以上大きくなると逆
に結合損失が大きくなることを計算により確認してい
る。これは、０．５μｍという小さなスポットサイズに
起因する回折結果（液面の歪効果）のためであると考え
られる。そこで、ＷとＤをなるべく大きくして、先球Ｓ
ＭＦとの結合損失を一層下げるには第１の光導波路を伝
搬する導波光のスポットサイズをなるべく大きくするよ
う工夫すればよい。即ち、例えば、第１の光導波路のコ
ア３の出射側をテーパ状に細くする。あるいは異なった
幅と厚みの複数の多モード光導波路を多段接続して、多
モード光導波路の幅と厚みを徐々に大きくしてもよい。
さらには、例えば最終段にコアとクラッドとの屈折率差
を小さくすることによりスポットサイズを拡大した単一
モード光導波路を形成してもよい。この実施例を図４に
示す。
【００１６】図４は図１（Ｂ）に対応する断面図であ
り、図中、１１は半導体光導波路、１２はそのクラッ
ド、１３は第１の光導波路のコア、１４Ａ，１４Ｂは多
モード光導波路のコア、１４Ｃは単一モード光導波路の
コアである。すなわち、本実施例では、スポットサイズ
変換用光導波路を３段階にして、コア１４Ａ，１４Ｂで
幅と厚みを徐々に大きくし、さらに出射端を単一モード
導波路としている。これにより、先球ＳＭＦ等との結合
損失を一層下げることができる。また、この場合には所
定の多モード光導波路の先端に単一モード光導波路が形
成されているが、単一モード光導波路は長さを長くして
もモード変換を起こさないのでクリーブによる端面加工
が容易となるという効果も奏する。
り、図中、１１は半導体光導波路、１２はそのクラッ
ド、１３は第１の光導波路のコア、１４Ａ，１４Ｂは多
モード光導波路のコア、１４Ｃは単一モード光導波路の
コアである。すなわち、本実施例では、スポットサイズ
変換用光導波路を３段階にして、コア１４Ａ，１４Ｂで
幅と厚みを徐々に大きくし、さらに出射端を単一モード
導波路としている。これにより、先球ＳＭＦ等との結合
損失を一層下げることができる。また、この場合には所
定の多モード光導波路の先端に単一モード光導波路が形
成されているが、単一モード光導波路は長さを長くして
もモード変換を起こさないのでクリーブによる端面加工
が容易となるという効果も奏する。
【００１７】以上、実施例では半導体光導波路について
説明したが、本発明は石英導波路などの誘電体光導波
路、あるいはアレー形光導波路の場合にも適用可能であ
ることは言うまでもない。
説明したが、本発明は石英導波路などの誘電体光導波
路、あるいはアレー形光導波路の場合にも適用可能であ
ることは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではこのス
ポットサイズ変換のために多モード光導波路を用い、多
モード光導波路内のモード変換効果を利用するとともに
多モード光導波路の長さを最適に設定することにより、
従来の単一モード光導波路を用いたスポットサイズ変換
素子と比較してスポットサイズの変換効率を向上でき、
さらに光導波路の厚み方向のスポットサイズも大きくで
きるという効果も奏する。
ポットサイズ変換のために多モード光導波路を用い、多
モード光導波路内のモード変換効果を利用するとともに
多モード光導波路の長さを最適に設定することにより、
従来の単一モード光導波路を用いたスポットサイズ変換
素子と比較してスポットサイズの変換効率を向上でき、
さらに光導波路の厚み方向のスポットサイズも大きくで
きるという効果も奏する。
【図１】第１の実施例に係るスポットサイズ変換素子を
説明する斜視図及びそのＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線断面図であ
る。
説明する斜視図及びそのＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線断面図であ
る。
【図２】本発明の原理を示す説明図である。
【図３】本発明の原理を示す説明図である。
【図４】他の実施例を示す断面図である。
【図５】従来のスポットサイズ変換の一例を示す斜視図
及びそのＣ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線断面図である。
及びそのＣ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線断面図である。
１，１１ 半導体光導波路 ２，１２ クラッド ３，１３ 第１の光導波路のコア ４，１４Ａ，１４Ｂ 多モード光導波路のコア（スポッ
トサイズ変換用光導波路） ５ 先球ＳＭＦ（第２の光導波路） ６ クラッド ７ コア １４Ｃ 単一モード光導波路のコア（スポットサイズ変
換用光導波路）
トサイズ変換用光導波路） ５ 先球ＳＭＦ（第２の光導波路） ６ クラッド ７ コア １４Ｃ 単一モード光導波路のコア（スポットサイズ変
換用光導波路）
Claims (6)
- 【請求項１】 導波光のスポットサイズが小さい第１の
光導波路と、導波光のスポットサイズが大きい第２の光
導波路と、これらを接続すると共にスポットサイズを変
換するスポットサイズ変換用光導波路とを少なくとも有
し且つ前記第１の光導波路及び第２の光導波路がほぼ単
一モードの光を伝搬する導波路形スポットサイズ変換素
子において、前記スポットサイズ変換用光導波路を多モ
ード光導波路とすると共に該多モード光導波路内でのモ
ード変換効果により前記第１の光導波路から入射して伝
搬する導波光のスポットサイズを拡大するよう当該多モ
ード光導波路の長さを設定したことを特徴とする導波路
形スポットサイズ変換素子。 - 【請求項２】 導波光のスポットサイズが小さい第１の
光導波路と、導波光のスポットサイズが大きい第２の光
導波路と、これらを接続する共にスポットサイズを変換
するスポットサイズ変換用光導波路とを少なくとも有し
且つ前記第１の光導波路及び第２の光導波路がほぼ単一
モードの光を伝搬する導波路形スポットサイズ変換素子
において、前記スポットサイズ変換用光導波路を多モー
ド光導波路とすると共に該多モード光導波路内でのモー
ド変換効果により前記第２の光導波路から入射して伝搬
する導波光のスポットサイズを縮小するよう当該多モー
ド光導波路の長さを設定したことを特徴とする導波路形
スポットサイズ変換素子。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、スポットサイ
ズ変換用光導波路として複数個の多モード光導波路を用
いたことを特徴とする導波路形スポットサイズ変換素
子。 - 【請求項４】 請求項１，２又は３において、スポット
サイズ変換用光導波路の少なくとも一部に単一モード光
導波路を用いたことを特徴とする導波路形スポットサイ
ズ変換素子。 - 【請求項５】 請求項１，２，３又は４において、スポ
ットサイズ変換用光導波路と第２の光導波路との間に少
なくとも１個のレンズを挿入したことを特徴とするスポ
ットサイズ変換素子。 - 【請求項６】 請求項１，２，３，４又は５において、
第１の光導波路、スポットサイズ変換用光導波路及び第
２の光導波路の対をアレー状に並べたことを特徴とする
導波路形スポットサイズ変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22185391A JPH0560928A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | 導波路形スポツトサイズ変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22185391A JPH0560928A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | 導波路形スポツトサイズ変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560928A true JPH0560928A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16773216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22185391A Pending JPH0560928A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | 導波路形スポツトサイズ変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0560928A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08181376A (ja) * | 1994-12-21 | 1996-07-12 | Nec Corp | 光半導体素子 |
| JP2002328244A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光部品 |
| US6937797B2 (en) | 2000-09-13 | 2005-08-30 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Planar lightwave circuit and optical circuit |
| JP2008509450A (ja) * | 2004-08-23 | 2008-03-27 | モレックス インコーポレーテッド | 光ファイバと一体型平面導波路との間の光結合効率を改善するためのシステム及びテーパ導波路並びにその製造方法 |
| EP2557440A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-13 | Octrolix BV | Beam combiner |
| WO2016125746A1 (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-11 | 日本碍子株式会社 | 光導波路素子および光学デバイス |
| US9426435B2 (en) | 2010-08-12 | 2016-08-23 | Octrolix Bv | Scanning laser projector |
| US9453962B2 (en) | 2010-08-12 | 2016-09-27 | Octrolix Bv | Beam combiner |
| US9939582B2 (en) | 2011-04-21 | 2018-04-10 | Lionix International Bv | Layer having a non-linear taper and method of fabrication |
| JP2018074098A (ja) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積回路 |
| WO2024202245A1 (ja) * | 2023-03-24 | 2024-10-03 | 株式会社村田製作所 | 光変調器 |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP22185391A patent/JPH0560928A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08181376A (ja) * | 1994-12-21 | 1996-07-12 | Nec Corp | 光半導体素子 |
| US6937797B2 (en) | 2000-09-13 | 2005-08-30 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Planar lightwave circuit and optical circuit |
| JP2002328244A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光部品 |
| JP2008509450A (ja) * | 2004-08-23 | 2008-03-27 | モレックス インコーポレーテッド | 光ファイバと一体型平面導波路との間の光結合効率を改善するためのシステム及びテーパ導波路並びにその製造方法 |
| US9426435B2 (en) | 2010-08-12 | 2016-08-23 | Octrolix Bv | Scanning laser projector |
| US9453962B2 (en) | 2010-08-12 | 2016-09-27 | Octrolix Bv | Beam combiner |
| US9939582B2 (en) | 2011-04-21 | 2018-04-10 | Lionix International Bv | Layer having a non-linear taper and method of fabrication |
| EP2557440A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-13 | Octrolix BV | Beam combiner |
| WO2016125746A1 (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-11 | 日本碍子株式会社 | 光導波路素子および光学デバイス |
| JP2018074098A (ja) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積回路 |
| WO2024202245A1 (ja) * | 2023-03-24 | 2024-10-03 | 株式会社村田製作所 | 光変調器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7978941B2 (en) | Single mode photonic circuit architecture and a new optical splitter design based on parallel waveguide mode conversion | |
| US7359593B2 (en) | Integrated optical mode shape transformer and method of fabrication | |
| US7088890B2 (en) | Dual “cheese wedge” silicon taper waveguide | |
| JPH08262245A (ja) | 導波路テーパー | |
| JPH08171020A (ja) | 光結合デバイス | |
| EP0484878B1 (en) | Y-branching optical circuit | |
| JPH0560928A (ja) | 導波路形スポツトサイズ変換素子 | |
| JP2002228863A (ja) | 光結合構造 | |
| JP2000121857A (ja) | Ｙ分岐光導波路及び光集積回路 | |
| JP2850996B2 (ja) | 光結合デバイス | |
| US6269211B1 (en) | Optical plane waveguide | |
| US6810190B2 (en) | Compact three-dimensional mode size converters for fiber-waveguide coupling | |
| JP2023040871A (ja) | 光導波路素子および光集積回路 | |
| JPH0667043A (ja) | スポット変換素子およびその製造方法 | |
| JPH06194536A (ja) | 光結合デバイス | |
| JPH0743552A (ja) | 半導体レーザダイオード結合用光導波路素子及びそれを用いた導波路型モジュール | |
| JP2003248127A (ja) | 光パワー分割器 | |
| US7035508B2 (en) | Waveguide structure having improved reflective mirror features | |
| CN114397730A (zh) | 一种用于波导耦合的双悬臂倒锥模斑转换结构 | |
| JP4560479B2 (ja) | 多モード光干渉デバイスの製造方法 | |
| CN114578481A (zh) | 一种模斑转换装置及相关方法 | |
| US20250306273A1 (en) | Second order mode waveguide coupling | |
| Nyman et al. | The modified beam propagation method | |
| JP5222791B2 (ja) | 光導波路 | |
| JPH05196825A (ja) | 光導波路の入出力構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000627 |