JPH06250032A - 集積光偏光処理デバイス - Google Patents
集積光偏光処理デバイスInfo
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- JPH06250032A JPH06250032A JP6040310A JP4031094A JPH06250032A JP H06250032 A JPH06250032 A JP H06250032A JP 6040310 A JP6040310 A JP 6040310A JP 4031094 A JP4031094 A JP 4031094A JP H06250032 A JPH06250032 A JP H06250032A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非複屈折物質を用いて、比較的簡単に作るこ
とができ、特にリッジタイプのガイド構造の場合には、
１つのエッチング工程のみで作りうる集積光偏光処理デ
バイスを提供する。 【構成】 本発明は第１導波管２１を有する第１導波部
（Ａ）、光学的に分離し物理的にも離された第２・第３
導波管２６、２７を有する第２導波部（Ｅ）及び第１・
第２導波部（Ａ、Ｅ）間の断熱結合のための中間導波部
（Ｃ）からなり、該中間導波部（Ｃ）は、第２導波部
（Ｅ）の導波管２６、２７にそれぞれ結合する単一モー
ド２４と双モード２５の互いに発散する中間導波管を有
する偏光感受性非対称Ｙ字分岐素子からなり、ダミー導
波管を有する導波管２１、２７は０次と１次間のモード
変換をする偏光非感受性非対称Ｙ接合を形成し、双モー
ド結合部（Ｂ、Ｄ）をＹ接合と中間部（Ｃ）間の断熱結
合のために有する。
とができ、特にリッジタイプのガイド構造の場合には、
１つのエッチング工程のみで作りうる集積光偏光処理デ
バイスを提供する。 【構成】 本発明は第１導波管２１を有する第１導波部
（Ａ）、光学的に分離し物理的にも離された第２・第３
導波管２６、２７を有する第２導波部（Ｅ）及び第１・
第２導波部（Ａ、Ｅ）間の断熱結合のための中間導波部
（Ｃ）からなり、該中間導波部（Ｃ）は、第２導波部
（Ｅ）の導波管２６、２７にそれぞれ結合する単一モー
ド２４と双モード２５の互いに発散する中間導波管を有
する偏光感受性非対称Ｙ字分岐素子からなり、ダミー導
波管を有する導波管２１、２７は０次と１次間のモード
変換をする偏光非感受性非対称Ｙ接合を形成し、双モー
ド結合部（Ｂ、Ｄ）をＹ接合と中間部（Ｃ）間の断熱結
合のために有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積光デバイスの分野に
関し、さらに詳しくは、光信号の偏光を処理する−この
場合は分離し、結合し、またはフィルターにかけること
−ための集積光デバイスに関するものである。
関し、さらに詳しくは、光信号の偏光を処理する−この
場合は分離し、結合し、またはフィルターにかけること
−ための集積光デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】偏光スプリッターのような
偏光を処理する集積光デバイスは、なかんずく、偏光多
様性にもとづいて検知するコヒーレント光レシーバーの
集積体において使われる。世界的にみると、このタイプ
の２種の集積偏光スプリッターが公知になっている。そ
の１つは、光信号の２つの互いに直交する偏光ＴＥおよ
びＴＭを分離するため、偏光の基本モードと１次伝播モ
ードの間の位相差による干渉に基づいている。もう１つ
は、いわゆる「モード分類効果」に基づいている。この
場合、非対称Ｙ接合の互いに伝播定数の異なる２つの出
力路に対し、偏光の伝播選択差を利用する。伝播選択は
２つの偏光に対する非対称が符号において異なるという
事実に基づいており、これは複屈折物質を使うことによ
って達成される。このように、文献１（Ｊ．Ｊ．Ｇ．
Ｍ．ファンデアトール、Ｊ．Ｈ．ラールイス「チタン散
乱のみを用いたニオブ酸リチウム上の偏光スプリッタ
ー」ＩＥＥＥ雑誌、９巻７号、１９９１年７月、８７９
−８８６頁）は、チタン散乱の結果屈折率の増加の異方
性に逆非対称が基づき、導波管内でのチタン散乱によっ
て得られるＹ接合に対するニオブ酸リチウム上の偏光ス
プリッターを開示している。文献２（ヨーロッパ特許出
願ＥＰ−Ａ−０４４４７２１）は、透明な極性ポリマー
にもとづくＹ接合用の導波管をもった偏光スプリッター
を開示している。この場合、分極していない極性ポリマ
ーは複屈折を示さず、分極したポリマーは複屈折を示
し、非分極状態に対し、分極状態は互いに符号が異なる
屈折率差を示すという事実を利用する。
偏光を処理する集積光デバイスは、なかんずく、偏光多
様性にもとづいて検知するコヒーレント光レシーバーの
集積体において使われる。世界的にみると、このタイプ
の２種の集積偏光スプリッターが公知になっている。そ
の１つは、光信号の２つの互いに直交する偏光ＴＥおよ
びＴＭを分離するため、偏光の基本モードと１次伝播モ
ードの間の位相差による干渉に基づいている。もう１つ
は、いわゆる「モード分類効果」に基づいている。この
場合、非対称Ｙ接合の互いに伝播定数の異なる２つの出
力路に対し、偏光の伝播選択差を利用する。伝播選択は
２つの偏光に対する非対称が符号において異なるという
事実に基づいており、これは複屈折物質を使うことによ
って達成される。このように、文献１（Ｊ．Ｊ．Ｇ．
Ｍ．ファンデアトール、Ｊ．Ｈ．ラールイス「チタン散
乱のみを用いたニオブ酸リチウム上の偏光スプリッタ
ー」ＩＥＥＥ雑誌、９巻７号、１９９１年７月、８７９
−８８６頁）は、チタン散乱の結果屈折率の増加の異方
性に逆非対称が基づき、導波管内でのチタン散乱によっ
て得られるＹ接合に対するニオブ酸リチウム上の偏光ス
プリッターを開示している。文献２（ヨーロッパ特許出
願ＥＰ−Ａ−０４４４７２１）は、透明な極性ポリマー
にもとづくＹ接合用の導波管をもった偏光スプリッター
を開示している。この場合、分極していない極性ポリマ
ーは複屈折を示さず、分極したポリマーは複屈折を示
し、非分極状態に対し、分極状態は互いに符号が異なる
屈折率差を示すという事実を利用する。
【０００３】現在、光通信システムにおいて、近赤外に
光信号の波長を選定することが通例なので、このタイプ
の偏光スプリッターを備えた集積光レシーバーは、従来
技術によれば、インジウム・リン（ＩｎＰ）のような半
導体によってのみ供給され得る。ＩｎＰ上に作られた第
１タイプの偏光スプリッターは、たとえば文献３（Ｐ．
アルバート他「ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ上のＴＥ／ＴＭ
モード・スプリッター」ＩＥＥＥ、光工学レター、２巻
２号、１９９０年２月、１１４−１１５頁）に開示され
ている。この公知の偏光スプリッターは、指向性カップ
リングにおける導波モードの伝播上の金属層の偏光依存
効果を利用する。しかし、そのような金属層をもった指
向性カップリングは、製造するのが容易でなく、かつ、
それを製造するとき余分な複雑さを現す。それにもとづ
く偏光スプリッターにおいて、金属層があることによ
り、そこを伝播する光信号を好ましくなく減衰させる。
まだ公開されていない本出願人による文献４（ヨーロッ
パ特許出願第９２２０１３３８．８号）は、ＩｎＰ上に
非常に容易に作られ、かつ、文献３で開示されている偏
光スプリッターの欠点をもっていない偏光スプリッター
を開示している。これは、上記２種の偏光スプリッター
のハイブリッドであるとみなされ得るが、非対称Ｙ接合
と結合した周期構造をもつモード・コンバーターからな
り、モード・コンバーターは２つの偏光の１つを異次元
導波モードに変換する。しかしながら、ＩｎＰに作られ
得る従来の偏光スプリッターは両方とも、強い波長依存
性を示すという欠点をもっている。
光信号の波長を選定することが通例なので、このタイプ
の偏光スプリッターを備えた集積光レシーバーは、従来
技術によれば、インジウム・リン（ＩｎＰ）のような半
導体によってのみ供給され得る。ＩｎＰ上に作られた第
１タイプの偏光スプリッターは、たとえば文献３（Ｐ．
アルバート他「ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ上のＴＥ／ＴＭ
モード・スプリッター」ＩＥＥＥ、光工学レター、２巻
２号、１９９０年２月、１１４−１１５頁）に開示され
ている。この公知の偏光スプリッターは、指向性カップ
リングにおける導波モードの伝播上の金属層の偏光依存
効果を利用する。しかし、そのような金属層をもった指
向性カップリングは、製造するのが容易でなく、かつ、
それを製造するとき余分な複雑さを現す。それにもとづ
く偏光スプリッターにおいて、金属層があることによ
り、そこを伝播する光信号を好ましくなく減衰させる。
まだ公開されていない本出願人による文献４（ヨーロッ
パ特許出願第９２２０１３３８．８号）は、ＩｎＰ上に
非常に容易に作られ、かつ、文献３で開示されている偏
光スプリッターの欠点をもっていない偏光スプリッター
を開示している。これは、上記２種の偏光スプリッター
のハイブリッドであるとみなされ得るが、非対称Ｙ接合
と結合した周期構造をもつモード・コンバーターからな
り、モード・コンバーターは２つの偏光の１つを異次元
導波モードに変換する。しかしながら、ＩｎＰに作られ
得る従来の偏光スプリッターは両方とも、強い波長依存
性を示すという欠点をもっている。
【０００４】上記第２タイプのスプリッターは、第１タ
イプのスプリッターに比べ、大きな利点を有している。
すなわち、波長依存性が小さく、製造するのが難しくな
い。さらに、入力路における減衰が非常に低く、光信号
反射が非常に少ない。これは、特に、狭帯域レーザーに
用いるコヒーレント検知の場合に重要なことである。Ｉ
ｎＰが複屈折物質でないので、ニオブ酸リチウムや極性
ポリマーの場合に対応する偏光スプリッターの供給は不
可能である。しかし、非複屈折物質の導波薄層におい
て、２つの偏光に対し異なった伝播特性をもつ、すなわ
ち複屈折がその中でおこる導波管を供給することは可能
である。このタイプの複屈折は、導波管複屈折、幾何複
屈折または形状複屈折という名で知られている。それは
基板面上に形成されている導波管によっている。支配し
ている電界成分が基板面に垂直な偏光はこの場合、ＴＭ
偏光であり、基板面に平行なそれはＴＥ偏光である。こ
の効果は、文献５（Ｊ．アールニョ他「酸窒化シリコン
光導波管の複屈折制御・分散特性」エレクトロニクス・
レターズ、２７巻２５号、１９９１年１２月５日、２３
１７−２３１８頁）に開示されているように、導波管の
上または下にある適当な層を平面の導波層にアレンジす
ることにより、または、文献６（鈴木他「ＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＰ不規則超格子における偏光モード選択チャネル
導波管」、応用物理レター、５７巻２６号、１９９０年
１２月２４日、２７４５−２７４７頁）に開示されてい
るように、複合層構造（「超格子」）をアレンジするこ
とにより、影響を与えることができ、この場合、層構造
を特定選択することにより、２つの偏光モードの１つに
対し選択的であるチャネル形状導波管が得られる。文献
７（ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−０３８９１７２）
は、適当に選定された層構造にもとづいてこのタイプの
形状複屈折が加えられる、第２タイプの偏光スプリッタ
ーを含む３ゲート、および４ゲートの偏光処理デバイス
を開示している。偏光スプリッターのような３ゲート・
デバイスは、異なる物質のコアをもち、異なる有効屈折
率をもつ２つの導波管からなる。第１導波部と第２導波
部の間の遷移部において、上記コアは重なり合い、導波
管２３の１つは断熱テーパー部を有している。また、そ
の遷移部において、２つの導波管は第２導波部の物理的
に分離し、かつ光学的に結合を解かれた導波管内に断熱
発散する。しかし、このタイプの形状複屈折が適当に選
定された層構造にもとづく集積光デバイスは、必要な製
造工程の数が多いばかりでなく、使用する材料の種類と
数も多いため、製造するのがかなり困難であるという欠
点をもっている。
イプのスプリッターに比べ、大きな利点を有している。
すなわち、波長依存性が小さく、製造するのが難しくな
い。さらに、入力路における減衰が非常に低く、光信号
反射が非常に少ない。これは、特に、狭帯域レーザーに
用いるコヒーレント検知の場合に重要なことである。Ｉ
ｎＰが複屈折物質でないので、ニオブ酸リチウムや極性
ポリマーの場合に対応する偏光スプリッターの供給は不
可能である。しかし、非複屈折物質の導波薄層におい
て、２つの偏光に対し異なった伝播特性をもつ、すなわ
ち複屈折がその中でおこる導波管を供給することは可能
である。このタイプの複屈折は、導波管複屈折、幾何複
屈折または形状複屈折という名で知られている。それは
基板面上に形成されている導波管によっている。支配し
ている電界成分が基板面に垂直な偏光はこの場合、ＴＭ
偏光であり、基板面に平行なそれはＴＥ偏光である。こ
の効果は、文献５（Ｊ．アールニョ他「酸窒化シリコン
光導波管の複屈折制御・分散特性」エレクトロニクス・
レターズ、２７巻２５号、１９９１年１２月５日、２３
１７−２３１８頁）に開示されているように、導波管の
上または下にある適当な層を平面の導波層にアレンジす
ることにより、または、文献６（鈴木他「ＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＰ不規則超格子における偏光モード選択チャネル
導波管」、応用物理レター、５７巻２６号、１９９０年
１２月２４日、２７４５−２７４７頁）に開示されてい
るように、複合層構造（「超格子」）をアレンジするこ
とにより、影響を与えることができ、この場合、層構造
を特定選択することにより、２つの偏光モードの１つに
対し選択的であるチャネル形状導波管が得られる。文献
７（ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−０３８９１７２）
は、適当に選定された層構造にもとづいてこのタイプの
形状複屈折が加えられる、第２タイプの偏光スプリッタ
ーを含む３ゲート、および４ゲートの偏光処理デバイス
を開示している。偏光スプリッターのような３ゲート・
デバイスは、異なる物質のコアをもち、異なる有効屈折
率をもつ２つの導波管からなる。第１導波部と第２導波
部の間の遷移部において、上記コアは重なり合い、導波
管２３の１つは断熱テーパー部を有している。また、そ
の遷移部において、２つの導波管は第２導波部の物理的
に分離し、かつ光学的に結合を解かれた導波管内に断熱
発散する。しかし、このタイプの形状複屈折が適当に選
定された層構造にもとづく集積光デバイスは、必要な製
造工程の数が多いばかりでなく、使用する材料の種類と
数も多いため、製造するのがかなり困難であるという欠
点をもっている。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は偏光処理デバイスのため
の構造を提供することにあり、さらに詳しくは、ＩｎＰ
のような非複屈折物質によって作られ、前記のような欠
点をもたない、前記第２タイプの偏光スプリット・デバ
イスを提供することにある。
の構造を提供することにあり、さらに詳しくは、ＩｎＰ
のような非複屈折物質によって作られ、前記のような欠
点をもたない、前記第２タイプの偏光スプリット・デバ
イスを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は薄い光導波層に
おいて２つの偏光の各０次モードが伝播におけるわずか
な差を見せる場合に、１次モードに対する（より一般的
にはより高次モードに対する）伝播における該差が相対
的にはるかに大きいという事実を利用する。それ故に双
モード（より一般的には複数モード）の導波管中の構造
的複屈折の程度は０次モードに対してよりも１次そして
より高次のモードに対してはるかに大きい。本発明の光
信号の偏光を処理するための集積光デバイスは、基板及
び該基板により支持される光導波薄層からなり、該光導
波薄層が第１チャネル形状導波管を含む第１導波部、光
学的に分離され物理的に離されている第２及び第３のチ
ャネル形状導波管を含む第２導波部、及び互いに発散し
てそれぞれ第２導波部の該第２・第３導波管と結合して
いる第１・第２の中間チャネル形状導波管を有する非対
称Ｙ分岐デバイスを含み第１と第２導波部との間の断熱
結合のための中間導波部とからなる、集積光デバイスで
あって、本発明は該第１中間導波管が両偏光のそれぞれ
に対し第１導波モードの伝播に対する第１導波様式に対
応する導波特性を有し、該第２中間導波管が、両偏光の
それぞれに対し第１より高次の第２導波モード及び第１
導波モードの伝播に対する第１導波様式より高次の第２
導波様式に対応する導波特性を有し、１つの偏光に対す
る第１中間導波管中の該第１導波モードの伝播定数と第
２中間導波管中の第２導波モードの伝播定数との差が、
別の偏光に対する第１中間導波管中の該第１導波モード
の伝播定数と第２中間導波管中の第２導波モードの伝播
定数との差とは符号が異なることを特徴とする。
おいて２つの偏光の各０次モードが伝播におけるわずか
な差を見せる場合に、１次モードに対する（より一般的
にはより高次モードに対する）伝播における該差が相対
的にはるかに大きいという事実を利用する。それ故に双
モード（より一般的には複数モード）の導波管中の構造
的複屈折の程度は０次モードに対してよりも１次そして
より高次のモードに対してはるかに大きい。本発明の光
信号の偏光を処理するための集積光デバイスは、基板及
び該基板により支持される光導波薄層からなり、該光導
波薄層が第１チャネル形状導波管を含む第１導波部、光
学的に分離され物理的に離されている第２及び第３のチ
ャネル形状導波管を含む第２導波部、及び互いに発散し
てそれぞれ第２導波部の該第２・第３導波管と結合して
いる第１・第２の中間チャネル形状導波管を有する非対
称Ｙ分岐デバイスを含み第１と第２導波部との間の断熱
結合のための中間導波部とからなる、集積光デバイスで
あって、本発明は該第１中間導波管が両偏光のそれぞれ
に対し第１導波モードの伝播に対する第１導波様式に対
応する導波特性を有し、該第２中間導波管が、両偏光の
それぞれに対し第１より高次の第２導波モード及び第１
導波モードの伝播に対する第１導波様式より高次の第２
導波様式に対応する導波特性を有し、１つの偏光に対す
る第１中間導波管中の該第１導波モードの伝播定数と第
２中間導波管中の第２導波モードの伝播定数との差が、
別の偏光に対する第１中間導波管中の該第１導波モード
の伝播定数と第２中間導波管中の第２導波モードの伝播
定数との差とは符号が異なることを特徴とする。
【０００７】好ましい実施態様では、テバイスの一部を
形成するすべての導波管がリッジ（隆起）タイプであ
る。
形成するすべての導波管がリッジ（隆起）タイプであ
る。
【０００８】本発明による集積光デバイスは次の利点を
有している；デバイスの製造が、使われる集積材料の上
にチャネル形状導波管を作るために必要な工程以外には
必要としないこと、他のデバイスと良好な集積可能性が
あること、リッジ・タイプの導波管を採用すると、デバ
イス全体の製造に１回のエッチング工程しか必要としな
いこと、非対称Ｙ接合において「モード分類効果」を採
ることによって、デバイスの作動が（チャネル形状導波
管の角度や幅のような）いろいろなパラメーターに厳密
に依存せず、その結果デバイスが大きな製造許容性をも
ち、デバイスを広い波長範囲で使うことができ、デバイ
スの減衰度と反射率が低く、デバイスがさまざまな作動
条件下で安定して作動すること。
有している；デバイスの製造が、使われる集積材料の上
にチャネル形状導波管を作るために必要な工程以外には
必要としないこと、他のデバイスと良好な集積可能性が
あること、リッジ・タイプの導波管を採用すると、デバ
イス全体の製造に１回のエッチング工程しか必要としな
いこと、非対称Ｙ接合において「モード分類効果」を採
ることによって、デバイスの作動が（チャネル形状導波
管の角度や幅のような）いろいろなパラメーターに厳密
に依存せず、その結果デバイスが大きな製造許容性をも
ち、デバイスを広い波長範囲で使うことができ、デバイ
スの減衰度と反射率が低く、デバイスがさまざまな作動
条件下で安定して作動すること。
【０００９】
【実施例】たとえば偏光スプリッターのような、いわゆ
る「モード分類効果」にもとづく偏光処理デバイスにお
いて、非対称Ｙ接合の互いに伝播定数が異なる２つの出
力チャネルに対する偏光の伝播選択差が利用される。そ
のような伝播選択は２つの偏光に対する非対称は符号が
異なるという事実にもとづき、それは少なくとも１つの
出力チャネルにおいて複屈折を用いることによって達成
される。知られているように、そのような複屈折は、複
屈折物質を選ぶことによってのみならず、導波管に対し
適当に選ばれたいくつかの非複屈折物質の特別構造、こ
の場合は層構造によっても達成され得る。導波管の構造
によるこのタイプの複屈折を、以後、構造複屈折または
導波管複屈折と呼ぶ。これは薄層、たとえば基板面にお
ける導波管の場合に生ずる。このタイプの薄層における
光伝播は一般に偏光感受性がある。支配電解成分が面に
垂直なＴＭ偏光は面に平行なＴＥ偏光とは異なる伝播を
する。偏光感受性は知られているように、また上記のよ
うに、光伝播自身がおこる面の直上（または直下）にあ
る特別な層構造によって影響され得る。これは、消えや
すい場、すなわち薄層内を伝播する光信号の導波モード
に属する光／電磁場の端部が、支配電解成分が存在して
いる方向に作用し続けるので可能である。ＴＭ偏光に対
し、方向は法線、すなわち面に垂直であるが、一方ＴＥ
偏光に対しては平行方向である。従来技術においては、
層構造を適当に選ぶことにより、基板に垂直な方向に偏
光感受性に影響を与えることが目的であり、これは明ら
かにそれに基づく光デバイスの製造を複雑にする。その
場合、通常偏光の０次モード同士の伝播における差をさ
らに増加させることにより構造複屈折を増加させる可能
性が探索されている。しかし薄い光導波層におけるチャ
ネル形状導波管では偏光の１次モードは伝播における差
が大きく、これにより偏光スプリット効果に対して著し
く大きな非対称性を有する非対称Ｙ接合を備えることが
可能であることがわかった。以降これを説明する。ここ
では実施例により説明する範囲はＩｎＰベースのリッジ
型チャネル構造体に限られているが、本発明は非複屈折
材料の光導波層の集積光学部に種々のチャネル構造流路
（例えばリッジ型、埋込み型、細片積み型）をもって実
施することが可能である。
る「モード分類効果」にもとづく偏光処理デバイスにお
いて、非対称Ｙ接合の互いに伝播定数が異なる２つの出
力チャネルに対する偏光の伝播選択差が利用される。そ
のような伝播選択は２つの偏光に対する非対称は符号が
異なるという事実にもとづき、それは少なくとも１つの
出力チャネルにおいて複屈折を用いることによって達成
される。知られているように、そのような複屈折は、複
屈折物質を選ぶことによってのみならず、導波管に対し
適当に選ばれたいくつかの非複屈折物質の特別構造、こ
の場合は層構造によっても達成され得る。導波管の構造
によるこのタイプの複屈折を、以後、構造複屈折または
導波管複屈折と呼ぶ。これは薄層、たとえば基板面にお
ける導波管の場合に生ずる。このタイプの薄層における
光伝播は一般に偏光感受性がある。支配電解成分が面に
垂直なＴＭ偏光は面に平行なＴＥ偏光とは異なる伝播を
する。偏光感受性は知られているように、また上記のよ
うに、光伝播自身がおこる面の直上（または直下）にあ
る特別な層構造によって影響され得る。これは、消えや
すい場、すなわち薄層内を伝播する光信号の導波モード
に属する光／電磁場の端部が、支配電解成分が存在して
いる方向に作用し続けるので可能である。ＴＭ偏光に対
し、方向は法線、すなわち面に垂直であるが、一方ＴＥ
偏光に対しては平行方向である。従来技術においては、
層構造を適当に選ぶことにより、基板に垂直な方向に偏
光感受性に影響を与えることが目的であり、これは明ら
かにそれに基づく光デバイスの製造を複雑にする。その
場合、通常偏光の０次モード同士の伝播における差をさ
らに増加させることにより構造複屈折を増加させる可能
性が探索されている。しかし薄い光導波層におけるチャ
ネル形状導波管では偏光の１次モードは伝播における差
が大きく、これにより偏光スプリット効果に対して著し
く大きな非対称性を有する非対称Ｙ接合を備えることが
可能であることがわかった。以降これを説明する。ここ
では実施例により説明する範囲はＩｎＰベースのリッジ
型チャネル構造体に限られているが、本発明は非複屈折
材料の光導波層の集積光学部に種々のチャネル構造流路
（例えばリッジ型、埋込み型、細片積み型）をもって実
施することが可能である。
【００１０】図１は概略的に描いたＩｎＰベースのリッ
ジ型チャネル形状導波管の断面図である。共にＩｎＰか
らなる基板１１と上層１２の間に厚さｔの所謂ＩｎＧａ
ＡｓＰ四元素層である光導波層１３がある。導波管の長
さに渡りその上に局所的に高さｈ、幅ｗのリッジ型の隆
起１２．１がある。これは例えば元の厚みＨの上層から
部分的なエッチング除去により得る。既知のように、寸
法（ｈ、Ｈ、ｗ及びｔ）を適当に選べば前記のような隆
起１２．１は光導波層中を伝播する光波に水平の範囲決
定を及ぼす。これにより光導波チャネルが得られる。
ｔ、Ｈ及びｈを好適に選ぶことに始まり、幅ｗを変動さ
せることにより単一モード、双モード、三元モード等の
光導波チャネルになることがわかっている。すなわちこ
れらは所定の波長を有する光信号のそれぞれ１、２、３
等の導波モードに好適である。ここでは光導波チャネル
が１次、２次、３次等の導波モードを有すると表現す
る。この様に表現されて単一モードのチャネルは１次の
導波様式を、双モードのチャネルは２次の導波様式を有
している。しかし所定幅の導波チャネルが単一、双又は
３元モードのいずれであるかはまた導波モードの偏光に
も依存する。そうした導波部において種々の導波モード
に対する伝播定数βの挙動をリッジ幅の関数として比較
する目的で、伝播定数を通常の規格化に供する。規格化
に従いリッジ幅ｗの関数としての偏光ＴＸ及びｉ次導波
モードの規格化した伝播定数ｂは次式により定義され
る：
ジ型チャネル形状導波管の断面図である。共にＩｎＰか
らなる基板１１と上層１２の間に厚さｔの所謂ＩｎＧａ
ＡｓＰ四元素層である光導波層１３がある。導波管の長
さに渡りその上に局所的に高さｈ、幅ｗのリッジ型の隆
起１２．１がある。これは例えば元の厚みＨの上層から
部分的なエッチング除去により得る。既知のように、寸
法（ｈ、Ｈ、ｗ及びｔ）を適当に選べば前記のような隆
起１２．１は光導波層中を伝播する光波に水平の範囲決
定を及ぼす。これにより光導波チャネルが得られる。
ｔ、Ｈ及びｈを好適に選ぶことに始まり、幅ｗを変動さ
せることにより単一モード、双モード、三元モード等の
光導波チャネルになることがわかっている。すなわちこ
れらは所定の波長を有する光信号のそれぞれ１、２、３
等の導波モードに好適である。ここでは光導波チャネル
が１次、２次、３次等の導波モードを有すると表現す
る。この様に表現されて単一モードのチャネルは１次の
導波様式を、双モードのチャネルは２次の導波様式を有
している。しかし所定幅の導波チャネルが単一、双又は
３元モードのいずれであるかはまた導波モードの偏光に
も依存する。そうした導波部において種々の導波モード
に対する伝播定数βの挙動をリッジ幅の関数として比較
する目的で、伝播定数を通常の規格化に供する。規格化
に従いリッジ幅ｗの関数としての偏光ＴＸ及びｉ次導波
モードの規格化した伝播定数ｂは次式により定義され
る：
【００１１】
【数１】
【００１２】ここでβ（ＴＸ、ｉ、ｗ）はリッジ幅ｗの
関数としてｉ次導波モード（０次に対してｉ＝０、又は
１次に対してｉ＝１）における偏光ＴＸ（すなわちＴＥ
又はＴＭ）の伝播定数、λは光信号の波長、Ｎ１（Ｔ
Ｘ）及びＮ１１（ＴＸ）は偏光ＴＸに対するそれぞれリ
ッジの隣及び下方の実効屈折率である。図２には所定の
（一定の）ｔ、Ｈ及びｈに対してリッジ幅の関数として
０次及び１次両導波モードにおける偏光それぞれの規格
化伝播定数が示されている。図中の曲線ｃ１（点線）と
ｃ２（実線）はそれぞれ（ＴＸ＝ＴＭ、ｉ＝０）と（Ｔ
Ｘ＝ＴＥ、ｉ＝０）に対する規格化伝播定数に相当す
る。一方曲線ｃ３（点棒線）とｃ４（破棒線）はそれぞ
れ（ＴＸ＝ＴＭ、ｉ＝１）と（ＴＸ＝ＴＥ、ｉ＝１）に
対する規格化伝播定数である。曲線ｃ１からｃ４へこれ
を含めての間が示すように、リッジ幅がｗ≦ｗ１（約
３．２μｍ）の導波部は両偏光に対して単一モードであ
り、リッジ幅がｗ≧ｗ２（約４．４μｍ）の導波部は両
偏光に対して双モードであり、さらには２つのリッジ幅
ｗ３とｗ４は簡単な方法で選ぶことができて次の規格化
伝播定数を満たすときそれぞれ単一モードと双モードの
導波部に相当する：
関数としてｉ次導波モード（０次に対してｉ＝０、又は
１次に対してｉ＝１）における偏光ＴＸ（すなわちＴＥ
又はＴＭ）の伝播定数、λは光信号の波長、Ｎ１（Ｔ
Ｘ）及びＮ１１（ＴＸ）は偏光ＴＸに対するそれぞれリ
ッジの隣及び下方の実効屈折率である。図２には所定の
（一定の）ｔ、Ｈ及びｈに対してリッジ幅の関数として
０次及び１次両導波モードにおける偏光それぞれの規格
化伝播定数が示されている。図中の曲線ｃ１（点線）と
ｃ２（実線）はそれぞれ（ＴＸ＝ＴＭ、ｉ＝０）と（Ｔ
Ｘ＝ＴＥ、ｉ＝０）に対する規格化伝播定数に相当す
る。一方曲線ｃ３（点棒線）とｃ４（破棒線）はそれぞ
れ（ＴＸ＝ＴＭ、ｉ＝１）と（ＴＸ＝ＴＥ、ｉ＝１）に
対する規格化伝播定数である。曲線ｃ１からｃ４へこれ
を含めての間が示すように、リッジ幅がｗ≦ｗ１（約
３．２μｍ）の導波部は両偏光に対して単一モードであ
り、リッジ幅がｗ≧ｗ２（約４．４μｍ）の導波部は両
偏光に対して双モードであり、さらには２つのリッジ幅
ｗ３とｗ４は簡単な方法で選ぶことができて次の規格化
伝播定数を満たすときそれぞれ単一モードと双モードの
導波部に相当する：
【００１３】
【数２】
【００１４】例えばｗ２＝２．０μｍ、ｗ４＝６．７μ
ｍの一対のリッジ幅に対し不等式（２）はそれぞれ矢印
ｐ１とｐ２差を示す。幅がｗ＝ｗ４である双モード導波
部の０次導波モードに対する規格化伝播定数ははるかに
高い水準にあり（図２中で曲線ｃ１とｃ２により切り取
られるｗ＝ｗ４の線を見よ）、不等式（２）は所定の関
係（２．１）及び（２．２）を与えうる：
ｍの一対のリッジ幅に対し不等式（２）はそれぞれ矢印
ｐ１とｐ２差を示す。幅がｗ＝ｗ４である双モード導波
部の０次導波モードに対する規格化伝播定数ははるかに
高い水準にあり（図２中で曲線ｃ１とｃ２により切り取
られるｗ＝ｗ４の線を見よ）、不等式（２）は所定の関
係（２．１）及び（２．２）を与えうる：
【００１５】
【数３】 及び
【数４】
【００１６】より高次のモード（ｉ＞１）に対しても
（ｃ１、ｃ２）及び（ｃ３、ｃ４）等の対が存在する。
図２がｗの増加に対して、すなわち増加するｂ次の導波
様式を有するチャネルに対して連続するならば（ｃ
２ｋ＋１、ｃ２ｋ＋２）等の対がさらに現れるであろう
が、しかしこれは増加する相互の距離によるであろう。
これは（２．１）及び（２．２）の関係を一般化した
（２．１）’及び（２．２）’を満たす（ｗ３’、
ｗ４’）の対を見出すことが通常可能であることを意味
する：
（ｃ１、ｃ２）及び（ｃ３、ｃ４）等の対が存在する。
図２がｗの増加に対して、すなわち増加するｂ次の導波
様式を有するチャネルに対して連続するならば（ｃ
２ｋ＋１、ｃ２ｋ＋２）等の対がさらに現れるであろう
が、しかしこれは増加する相互の距離によるであろう。
これは（２．１）及び（２．２）の関係を一般化した
（２．１）’及び（２．２）’を満たす（ｗ３’、
ｗ４’）の対を見出すことが通常可能であることを意味
する：
【００１７】
【数５】 及び
【数６】
【００１８】 波様式を有し、リッジ幅ｗ４’のチャネルは少なくとも
ｊ（＞ｉ）の導波モードを有することを意味する。これ
らはこれらチャネル中の２つの偏光に導波モードの規格
化伝播定数について式（２．１）’及び（２，２）’を
満たす。
ｊ（＞ｉ）の導波モードを有することを意味する。これ
らはこれらチャネル中の２つの偏光に導波モードの規格
化伝播定数について式（２．１）’及び（２，２）’を
満たす。
【００１９】本発明は式（２．１）及び（２．２）、又
はさらに式（２．１）’及び（２．２）’を満たす１対
の導波チャネルをＹ接合中の非対称分岐デバイスの発散
出力側チャネルとして用いる。これは非対称分岐デバイ
スの始点で１次の、そして一般的には（ｉ＋ｊ）次の導
波モードの信号を提示する。これは両偏光を有していて
よい。この様な非対称分岐デバイスは、実際の場におい
て光信号は一般的に０次導波モードで提示及び受容され
るから、それ自体では偏光スプリッターとして直接的に
有用ではない。そこで必要な偏光不感受性モードコンバ
ーターが入力部と出力部に置かれることが可能でなけれ
ばならない。それ故ＴＥ及びＴＭ信号成分に好適な偏光
スプリットが、排他的に、それぞれ提示された１次又は
提示された（ｉ＋ｊ）次導波モードの水準で生じる。次
の実施例については例として簡潔さのために２つの最低
次モード（ｉ＝０、ｊ＝１）に限定しているが、必要な
変更を加えてより高次モードにも等しく適用される。
はさらに式（２．１）’及び（２．２）’を満たす１対
の導波チャネルをＹ接合中の非対称分岐デバイスの発散
出力側チャネルとして用いる。これは非対称分岐デバイ
スの始点で１次の、そして一般的には（ｉ＋ｊ）次の導
波モードの信号を提示する。これは両偏光を有していて
よい。この様な非対称分岐デバイスは、実際の場におい
て光信号は一般的に０次導波モードで提示及び受容され
るから、それ自体では偏光スプリッターとして直接的に
有用ではない。そこで必要な偏光不感受性モードコンバ
ーターが入力部と出力部に置かれることが可能でなけれ
ばならない。それ故ＴＥ及びＴＭ信号成分に好適な偏光
スプリットが、排他的に、それぞれ提示された１次又は
提示された（ｉ＋ｊ）次導波モードの水準で生じる。次
の実施例については例として簡潔さのために２つの最低
次モード（ｉ＝０、ｊ＝１）に限定しているが、必要な
変更を加えてより高次モードにも等しく適用される。
【００２０】図３は非対称分岐デバイスに基づく偏光ス
プリッターの導波管パターンを上から見て概略的に示し
たものである。２つの分岐チャネルの１方は単一モード
で、そして他方は双モードに構築されており、２つのチ
ャネルの伝播定数は式（２．１）と（２．２）を満たし
ている。導波管パターンは図２に従ったリッジ形状パタ
ーンである。導波管パターンは断熱的に隣接する導波部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥからなる。すなわち入力部Ａ、第
１結合部Ｂ、偏光スプリットＣ、第２結合部Ｄ、及び出
力部Ｅである。入力部Ａはモードコンバーターからな
り、これはＴＥ及びＴＭ両偏光に対して共に単一モード
である２つの導波管２１、２２を有する非対称Ｙ接合に
より形成されている。これら導波管は分離されると見な
される外部領域から結合部Ｂ入力部で双モード幹へ収れ
んする。この配置では両偏光用の導波管２２は、例えば
図示されるように導波管２１よりも幾分リッジ幅が広い
ために伝播定数が幾分大きい。そして導波管２１は入力
光信号（矢印Ｉ）に適した入力導波管を形成している。
一方導波管２２はダミー導波管である。結合部Ｂは双モ
ード導波管から偏光スプリット部Ｃのスプリット構造体
への断熱結合のためのテーパー片２３からなる。ここで
テーパー片２３のリッジ幅は図示されるよう偏光スプリ
ット部Ｃに向けて徐々に広くなる。しかしもっと大きい
ことが好ましい。偏光スプリット部Ｃは２つの発散する
導波管すなわち第１の単一モード導波管２４及び第２の
双モード導波管からなる。導波管２４、２５は完全に分
離するまで発散する。出力部Ｅは２つの単一モード出力
導波管２６、２７からなり、それぞれは出力光信号（矢
印Ｏ１、Ｏ２）用である。出力導波部２７とさらに単一
モード導波管２８は合して、双モード間を有する非対称
Ｙ接合の発散分岐を形成する。これはモードコンバータ
ーとして機能する。この配置では導波管２８は、例えば
図示されるように導波管２７よりも幾分リッジ幅が広い
ために伝播定数が幾分大きい。そして導波管２８は導波
管２７から離れたところで終結するダミー導波管であ
る。そこで導波管２７、２８は分離されると見なされ
る。結合部Ｄは双モード導波管２５から出力部Ｅの非対
称Ｙ接合の双モード導波幹へ断熱結合するためのテーパ
ー片２９からなる。
プリッターの導波管パターンを上から見て概略的に示し
たものである。２つの分岐チャネルの１方は単一モード
で、そして他方は双モードに構築されており、２つのチ
ャネルの伝播定数は式（２．１）と（２．２）を満たし
ている。導波管パターンは図２に従ったリッジ形状パタ
ーンである。導波管パターンは断熱的に隣接する導波部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥからなる。すなわち入力部Ａ、第
１結合部Ｂ、偏光スプリットＣ、第２結合部Ｄ、及び出
力部Ｅである。入力部Ａはモードコンバーターからな
り、これはＴＥ及びＴＭ両偏光に対して共に単一モード
である２つの導波管２１、２２を有する非対称Ｙ接合に
より形成されている。これら導波管は分離されると見な
される外部領域から結合部Ｂ入力部で双モード幹へ収れ
んする。この配置では両偏光用の導波管２２は、例えば
図示されるように導波管２１よりも幾分リッジ幅が広い
ために伝播定数が幾分大きい。そして導波管２１は入力
光信号（矢印Ｉ）に適した入力導波管を形成している。
一方導波管２２はダミー導波管である。結合部Ｂは双モ
ード導波管から偏光スプリット部Ｃのスプリット構造体
への断熱結合のためのテーパー片２３からなる。ここで
テーパー片２３のリッジ幅は図示されるよう偏光スプリ
ット部Ｃに向けて徐々に広くなる。しかしもっと大きい
ことが好ましい。偏光スプリット部Ｃは２つの発散する
導波管すなわち第１の単一モード導波管２４及び第２の
双モード導波管からなる。導波管２４、２５は完全に分
離するまで発散する。出力部Ｅは２つの単一モード出力
導波管２６、２７からなり、それぞれは出力光信号（矢
印Ｏ１、Ｏ２）用である。出力導波部２７とさらに単一
モード導波管２８は合して、双モード間を有する非対称
Ｙ接合の発散分岐を形成する。これはモードコンバータ
ーとして機能する。この配置では導波管２８は、例えば
図示されるように導波管２７よりも幾分リッジ幅が広い
ために伝播定数が幾分大きい。そして導波管２８は導波
管２７から離れたところで終結するダミー導波管であ
る。そこで導波管２７、２８は分離されると見なされ
る。結合部Ｄは双モード導波管２５から出力部Ｅの非対
称Ｙ接合の双モード導波幹へ断熱結合するためのテーパ
ー片２９からなる。
【００２１】入力部及び出力部の非対称Ｙ接合の双モー
ド幹の長さは本実施例においては共に０であることは注
意されたい。
ド幹の長さは本実施例においては共に０であることは注
意されたい。
【００２２】偏光スプリット部Ｃの分岐導波管の寸法決
めの際、リッジ幅ｗ２４及びｗ２５は単一モード導波管
２４及び双モード導波管２５に対して選ばれて、上記
｛ｗ３、ｗ４｝等の対を形成し、式（３．１）及び
（３．２）は当該規格化伝播定数を満たす：
めの際、リッジ幅ｗ２４及びｗ２５は単一モード導波管
２４及び双モード導波管２５に対して選ばれて、上記
｛ｗ３、ｗ４｝等の対を形成し、式（３．１）及び
（３．２）は当該規格化伝播定数を満たす：
【００２３】
【数７】 及び
【数８】
【００２４】図３による導波管パターンを有する偏光ス
プリッターは次の様に作動する。入力導波管２１を介し
て入力される（矢印Ｉの）０次導波モードＴＥ偏光すな
わちＴＥ００はダミー導波管２２が近接しているために
同じ偏光の１次導波モードすなわちＴＥ０１信号に変換
され、さらにテーパー片２３中の断熱移行により、部分
Ｂから部分Ｃへの移行部分割部に乱れることなく到達す
るだろう。そこでＴＥ０１信号は式（３．２）に従い最
高の伝播定数を有するしかしその偏光のためではないチ
ャネルを選択する。導波管２４は単一モードであるので
信号はさらにＴＥ００信号として導波管２４及び出力部
Ｅの出力導波管２６へ矢印０１の方向に伝播するであろ
う。ＴＭ偏光の０次導波モードであるＴＭ００信号はま
た入力導波管２１を伝播していて、まず１次導波モード
へ転換され、ＴＭ０１信号はさらにテーパー片２３を伝
播して部分Ｂから部分Ｃへの接合の分割部へ到達して、
さらにその偏光のためチャネルではなく且つ最高の伝播
定数を有するチャネル中を伝播するだろう。しかしチャ
ネルは式（３．１）に従って双モード導波管２５であ
る。それゆえＴＭ０１信号はさらに１次導波モードとし
て導波管２５及び結合部Ｄのテーパー片２９を介して伝
播するだろう。１次モード信号はさらに出力部Ｅの非対
称Ｙ接合の分岐導波管２７、２８で最低伝播定数を有す
るチャネル、この場合単一モード導波管２７、中を伝播
して０次導波モード信号に転換される。
プリッターは次の様に作動する。入力導波管２１を介し
て入力される（矢印Ｉの）０次導波モードＴＥ偏光すな
わちＴＥ００はダミー導波管２２が近接しているために
同じ偏光の１次導波モードすなわちＴＥ０１信号に変換
され、さらにテーパー片２３中の断熱移行により、部分
Ｂから部分Ｃへの移行部分割部に乱れることなく到達す
るだろう。そこでＴＥ０１信号は式（３．２）に従い最
高の伝播定数を有するしかしその偏光のためではないチ
ャネルを選択する。導波管２４は単一モードであるので
信号はさらにＴＥ００信号として導波管２４及び出力部
Ｅの出力導波管２６へ矢印０１の方向に伝播するであろ
う。ＴＭ偏光の０次導波モードであるＴＭ００信号はま
た入力導波管２１を伝播していて、まず１次導波モード
へ転換され、ＴＭ０１信号はさらにテーパー片２３を伝
播して部分Ｂから部分Ｃへの接合の分割部へ到達して、
さらにその偏光のためチャネルではなく且つ最高の伝播
定数を有するチャネル中を伝播するだろう。しかしチャ
ネルは式（３．１）に従って双モード導波管２５であ
る。それゆえＴＭ０１信号はさらに１次導波モードとし
て導波管２５及び結合部Ｄのテーパー片２９を介して伝
播するだろう。１次モード信号はさらに出力部Ｅの非対
称Ｙ接合の分岐導波管２７、２８で最低伝播定数を有す
るチャネル、この場合単一モード導波管２７、中を伝播
して０次導波モード信号に転換される。
【００２５】この結果、一般的には任意の相対強度と任
意の相対位相のＴＥ００成分とＴＭ００成分を含んでい
る未知の偏光を有して単一モード入力導波管２１を介し
て進入してくる信号（矢印Ｉ）は、（実質上）ＴＥ００
成分のみを含んで導波管２６から出ていく信号（矢印０
１）及び（実質上）ＴＭ００成分のみを含んで導波管２
７から出ていく信号（０２）にスプリット（分割）され
るだろう。
意の相対位相のＴＥ００成分とＴＭ００成分を含んでい
る未知の偏光を有して単一モード入力導波管２１を介し
て進入してくる信号（矢印Ｉ）は、（実質上）ＴＥ００
成分のみを含んで導波管２６から出ていく信号（矢印０
１）及び（実質上）ＴＭ００成分のみを含んで導波管２
７から出ていく信号（０２）にスプリット（分割）され
るだろう。
【００２６】部分Ｂ中を部分Ｃの方向へ伝播するであろ
う０次導波モード信号（ＴＥ又はＴＭ）は最大伝播定数
のチャネルを選択する。それは式（３．１）と（３．
２）に従い両偏光に対して双モード導波管２５である。
出力部ＥのＹ接合への結合部Ｄの接合部へ到達すると同
様に最大伝播定数を有するチャネルを選択する。それは
この場合ダミー導波管２８である。これは例えば最適で
ない設計のために入力部Ａのモードコンバーターが完全
でない場合、デバイス中で転換されない信号部分は転換
された部分から切り離されて、そのため一方で非最適転
換であっても導波管２６、２７上で「汚染」のない又は
ほとんど全くないスプリット効果が得られる。
う０次導波モード信号（ＴＥ又はＴＭ）は最大伝播定数
のチャネルを選択する。それは式（３．１）と（３．
２）に従い両偏光に対して双モード導波管２５である。
出力部ＥのＹ接合への結合部Ｄの接合部へ到達すると同
様に最大伝播定数を有するチャネルを選択する。それは
この場合ダミー導波管２８である。これは例えば最適で
ない設計のために入力部Ａのモードコンバーターが完全
でない場合、デバイス中で転換されない信号部分は転換
された部分から切り離されて、そのため一方で非最適転
換であっても導波管２６、２７上で「汚染」のない又は
ほとんど全くないスプリット効果が得られる。
【００２７】実施例 図３の先に説明した構造体は一定の縮尺で描かれてい
る。その構造体の長さはＺ軸に沿ってｍｍ単位で、また
その幅はＸ軸に沿ってμｍ単位で表されている。この構
造体の偏光スプリットの様子は、ビーム伝播法という名
で一般に知られている方法をつかってシミュレーション
された。次のデータがそのシミュレーションに使われ
た。 光信号の波長（λ）： １．５５μｍ 屈折率： ＩｎＰは３．１７５４ ＩｎＧａＡｓＰは
３．４１１６ 光導波層（ＩｎＧａＡｓＰ）１３の厚さ： ４６０ｎｍ 上層３９（ＩｎＰ）の厚さ（Ｈ−ｈ）： ２５０ｎｍ 上層上のリッジの高さ（ｈ）： ２５０ｎｍ
る。その構造体の長さはＺ軸に沿ってｍｍ単位で、また
その幅はＸ軸に沿ってμｍ単位で表されている。この構
造体の偏光スプリットの様子は、ビーム伝播法という名
で一般に知られている方法をつかってシミュレーション
された。次のデータがそのシミュレーションに使われ
た。 光信号の波長（λ）： １．５５μｍ 屈折率： ＩｎＰは３．１７５４ ＩｎＧａＡｓＰは
３．４１１６ 光導波層（ＩｎＧａＡｓＰ）１３の厚さ： ４６０ｎｍ 上層３９（ＩｎＰ）の厚さ（Ｈ−ｈ）： ２５０ｎｍ 上層上のリッジの高さ（ｈ）： ２５０ｎｍ
【００２８】部分Ａ：長さ：１１８０μｍ；リッジ２１
の幅：２．０μｍ：リッジ２２の幅：３．２μｍ：リッ
ジ２１、２２間の接近角度：５．２ｍｒａｄ（＝０．３
°）： 部分Ｂ：長さ２００μｍ：リッジ６３の幅：５．２μｍ
から８．７μｍへ増加： 部分Ｃ：長さ：３５００μｍ：リッジ２４の幅：２．０
μｍ：リッジ２５の幅：６．７μｍ：リッジ２４、２５
間の後退角度：１７．５ｍｒａｄ（＝１°）： 部分Ｄ：長さ：２００μ：幅は６．７μｍから３．２μ
ｍへ減少： 部分Ｅ：長さ：１１８０μｍ：リッジ２６、２７の幅：
２．０μｍ：リッジ２８の幅：３．２μｍ：リッジ２
７、２８間の後退角度：５．２ｍｒａｄ。
の幅：２．０μｍ：リッジ２２の幅：３．２μｍ：リッ
ジ２１、２２間の接近角度：５．２ｍｒａｄ（＝０．３
°）： 部分Ｂ：長さ２００μｍ：リッジ６３の幅：５．２μｍ
から８．７μｍへ増加： 部分Ｃ：長さ：３５００μｍ：リッジ２４の幅：２．０
μｍ：リッジ２５の幅：６．７μｍ：リッジ２４、２５
間の後退角度：１７．５ｍｒａｄ（＝１°）： 部分Ｄ：長さ：２００μ：幅は６．７μｍから３．２μ
ｍへ減少： 部分Ｅ：長さ：１１８０μｍ：リッジ２６、２７の幅：
２．０μｍ：リッジ２８の幅：３．２μｍ：リッジ２
７、２８間の後退角度：５．２ｍｒａｄ。
【００２９】図４は、Ａ部に入力した光信号ＩがＴＥ偏
光のみを含む信号である場合の伝播コースを示してい
る。シミュレーションの結果、ＴＥ信号の９０％が出力
光信号Ｏ１、また１．４％が出力光信号Ｏ２となって出
力し、減衰は−０．４ｄＢ、クロスオーバーは−１８ｄ
Ｂであった。
光のみを含む信号である場合の伝播コースを示してい
る。シミュレーションの結果、ＴＥ信号の９０％が出力
光信号Ｏ１、また１．４％が出力光信号Ｏ２となって出
力し、減衰は−０．４ｄＢ、クロスオーバーは−１８ｄ
Ｂであった。
【００３０】図５は入力光信号ＩがＴＭ偏光のみを含ん
でいる場合で、シミュレーションの結果、ＴＭ信号の９
０％が光信号Ｏ１、５％が光信号Ｏ２となって出力し、
減衰は０．２ｄＢ、クロスオーバーは−１２．８ｄＢで
あった。
でいる場合で、シミュレーションの結果、ＴＭ信号の９
０％が光信号Ｏ１、５％が光信号Ｏ２となって出力し、
減衰は０．２ｄＢ、クロスオーバーは−１２．８ｄＢで
あった。
【００３１】上記偏光スプリッターにおいて、構成要素
である導波部は、時間非可逆原理にもとづき、逆向きに
伝播する光信号に対し、同一且つ反対に作用する。従っ
て、スプリッターは逆向きの信号に対し、偏光結合器
（すなわち、マルチプレイサー）、または偏光フィルタ
ーとして作用する。純粋偏光（すなわち、矢印Ｏ１に従
う純粋ＴＥ信号と、矢印Ｏ２に従う純粋ＴＭ信号）をも
つ信号が、矢印Ｏ１、Ｏ２と逆向きに出力ガイド（図３
中の２６、２７）に入力すれば、結合信号が矢印Ｉと逆
向きに、入力ガイドに現れる。双方の偏光成分（ＴＥと
ＴＭ）をもつ信号から矢印Ｏ１、Ｏ２と逆向きに出力ガ
イドに入力すると、当該出力ガイドと合わない偏光成分
（すなわち、矢印Ｏ１の出力ガイドに対するＴＭと、矢
印Ｏ２の出力ガイドに対するＴＥ）はフィルターにかけ
られて除かれるので、純粋なＴＥまたはＴＭ信号が入力
ガイドに現れる。
である導波部は、時間非可逆原理にもとづき、逆向きに
伝播する光信号に対し、同一且つ反対に作用する。従っ
て、スプリッターは逆向きの信号に対し、偏光結合器
（すなわち、マルチプレイサー）、または偏光フィルタ
ーとして作用する。純粋偏光（すなわち、矢印Ｏ１に従
う純粋ＴＥ信号と、矢印Ｏ２に従う純粋ＴＭ信号）をも
つ信号が、矢印Ｏ１、Ｏ２と逆向きに出力ガイド（図３
中の２６、２７）に入力すれば、結合信号が矢印Ｉと逆
向きに、入力ガイドに現れる。双方の偏光成分（ＴＥと
ＴＭ）をもつ信号から矢印Ｏ１、Ｏ２と逆向きに出力ガ
イドに入力すると、当該出力ガイドと合わない偏光成分
（すなわち、矢印Ｏ１の出力ガイドに対するＴＭと、矢
印Ｏ２の出力ガイドに対するＴＥ）はフィルターにかけ
られて除かれるので、純粋なＴＥまたはＴＭ信号が入力
ガイドに現れる。
【図１】リッジ型導波管の断面図。
【図２】図１のリッジ型導波管について、リッジ幅の関
数として０次及び１次の導波モードの偏光のそれぞれの
規格化伝播定数の変動を示す図。
数として０次及び１次の導波モードの偏光のそれぞれの
規格化伝播定数の変動を示す図。
【図３】本発明による偏光スプリッターの実施例の縮尺
入り上面図。
入り上面図。
【図４】図３の導波管構造体を通り抜けるＴＥ信号の伝
播コースを示す図。
播コースを示す図。
【図５】図３の導波管構造体を通り抜けるＴＭ信号の伝
播コースを示す図。
播コースを示す図。
２１−第１導波管、２２−ダミー導波管、２３−テーパ
ー片、２６−第２導波管、２７−第３導波管、２８−ダ
ミー導波管、２９−テーパー片、Ａ−第１導波部、Ｂ−
第１結合部、Ｃ−中間導波部、Ｄ−第２結合部、Ｅ−第
２導波部
ー片、２６−第２導波管、２７−第３導波管、２８−ダ
ミー導波管、２９−テーパー片、Ａ−第１導波部、Ｂ−
第１結合部、Ｃ−中間導波部、Ｄ−第２結合部、Ｅ−第
２導波部
Claims (4)
- 【請求項１】 基板及び該基板により支持される光導波
薄層からなり、該光導波薄層が第１チャネル形状導波管
を含む第１導波部、光学的に分離され物理的に離されて
いる第２及び第３のチャネル形状導波管を含む第２導波
部、及び互いに発散してそれぞれ第２導波部の該第２・
第３導波管と結合している第１・第２の中間チャネル形
状導波管を有する非対称Ｙ分岐デバイスを含み第１と第
２導波部との間の断熱結合のための中間導波部とからな
る、集積光デバイスであって、該第１中間導波管が両偏
光のそれぞれに対し第１導波モードの伝播に対する第１
導波様式に対応する導波特性を有し、該第２中間導波管
が、両偏光のそれぞれに対し第１より高次の第２導波モ
ード及び第１導波モードの伝播に対する第１導波様式よ
り高次の第２導波様式に対応する導波特性を有し、１つ
の偏光に対する第１中間導波管中の該第１導波モードの
伝播定数と第２中間導波管中の第２導波モードの伝播定
数との差が、別の偏光に対する第１中間導波管中の該第
１導波モードの伝播定数と第２中間導波管中の第２導波
モードの伝播定数との差とは符号が異なることを特徴と
する光信号の偏光を処理するための集積光デバイス。 - 【請求項２】 第１中間導波管が単一モードであり第２
中間導波管が双モードであって、第１・第２導波部のチ
ャネル形状導波管が単一モードであって、中間部がさら
に第１導波部の第１チャネル形状導波管と中間導波管と
の断熱結合のための第１結合部及び第２導波部の導波管
の１つと該双導波管との断熱結合のための第２結合部か
らなり、そして第１チャネル形状導波管と第１結合部と
の間に０次モードを１次モードにまたその逆に変換する
ための第１の偏光非感受性モードコンバーターが設けら
れ、双モード導波管が第２導波部の導波管の１つと結合
するための第２結合部の間に、１次導波モードを０次導
波モードにまたその逆に変換するための第２の偏光非感
受性モード・コンバーターが設けられていることを特徴
とする、請求項１の集積光デバイス。 - 【請求項３】 前記偏光非感受性モード・コンバーター
が互いに異なる伝播定数をもつ単一モード分岐導波チャ
ネルと双モード幹を有する非対称Ｙ接合であり、分岐チ
ャネルが第１・第２導波部の当該単一モード導波管と直
接結合する最低の伝播定数を有することを特徴とする、
請求項２の集積光デバイス。 - 【請求項４】 中間導波管及び結合部がリッジ・タイプ
であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項
記載の集積光デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9300205 | 1993-02-02 | ||
| NL9300205A NL9300205A (nl) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Geintegreerde optische component voor het manipuleren van de polarisatie van optische signalen. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06250032A true JPH06250032A (ja) | 1994-09-09 |
| JP2934718B2 JP2934718B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=19862011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6040310A Expired - Fee Related JP2934718B2 (ja) | 1993-02-02 | 1994-02-02 | 集積光偏光処理デバイス |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5375178A (ja) |
| EP (1) | EP0609927B1 (ja) |
| JP (1) | JP2934718B2 (ja) |
| AT (1) | ATE191798T1 (ja) |
| DE (1) | DE69423924T2 (ja) |
| DK (1) | DK0609927T3 (ja) |
| ES (1) | ES2145090T3 (ja) |
| GR (1) | GR3033876T3 (ja) |
| NL (1) | NL9300205A (ja) |
| PT (1) | PT609927E (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012058696A (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Anritsu Corp | 導波路型光デバイスおよびｄｐ−ｑｐｓｋ型ｌｎ光変調器 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0620458A4 (en) * | 1992-09-07 | 1995-02-01 | Nippon Kogaku Kk | OPTICAL WAVEGUIDE AND OPTICAL INSTRUMENT USING THE SAME. |
| NL1000182C2 (nl) * | 1995-04-20 | 1996-10-22 | Nederland Ptt | Geïntegreerde optische polarisatie-splitser. |
| US5623568A (en) * | 1995-09-15 | 1997-04-22 | Lucent Technologies Inc. | Compact and fabrication tolerant high speed digital optical Y-switches |
| RU2146381C1 (ru) * | 1998-04-15 | 2000-03-10 | Ли Си Кен | Способ уплотнения световых потоков в волноводах |
| US6188477B1 (en) | 1998-05-04 | 2001-02-13 | Cornell Research Foundation, Inc. | Optical polarization sensing apparatus and method |
| US7254299B2 (en) * | 2001-12-20 | 2007-08-07 | Lynx Photonic Networks, Inc. | High-tolerance broadband-optical switch in planar lightwave circuits |
| US6915047B1 (en) * | 2003-03-24 | 2005-07-05 | Inplane Photonics, Inc. | Broadband, polarization independent integrated optical tap |
| US7184643B2 (en) * | 2003-04-29 | 2007-02-27 | Xponent Photonics Inc | Multiple-core planar optical waveguides and methods of fabrication and use thereof |
| CN103858035A (zh) | 2011-10-28 | 2014-06-11 | Hoya美国公司 | 波导衬底上用于衰减光源的光波导分路器 |
| US9823415B2 (en) | 2012-09-16 | 2017-11-21 | CRTRIX Technologies | Energy conversion cells using tapered waveguide spectral splitters |
| US9581762B2 (en) | 2012-09-16 | 2017-02-28 | Shalom Wertsberger | Pixel structure using a tapered core waveguide, image sensors and camera using same |
| US9952388B2 (en) | 2012-09-16 | 2018-04-24 | Shalom Wertsberger | Nano-scale continuous resonance trap refractor based splitter, combiner, and reflector |
| CN103576238B (zh) * | 2013-10-12 | 2016-03-02 | 宁波大学 | 一种基于不对称y分叉结构的n模式复用/解复用器 |
| CN104503022B (zh) * | 2014-12-10 | 2017-05-03 | 宁波大学 | 一种基于y分叉的全光编码器 |
| US10908431B2 (en) | 2016-06-06 | 2021-02-02 | Shalom Wertsberger | Nano-scale conical traps based splitter, combiner, and reflector, and applications utilizing same |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL9100852A (nl) * | 1991-05-16 | 1992-12-16 | Nederland Ptt | Modusomzetter. |
| NL9101226A (nl) * | 1991-07-11 | 1993-02-01 | Nederland Ptt | Polarisatiefilter. |
| US5119450A (en) * | 1991-08-20 | 1992-06-02 | Hewlett-Packard Company | Broad wavelength range single mode integrated optics device |
| NL9101835A (nl) * | 1991-11-01 | 1993-06-01 | Nederland Ptt | Geintegreerde optische component. |
| NL9200576A (nl) * | 1992-03-27 | 1993-10-18 | Nederland Ptt | Regelbare polarisatie-omvormer. |
-
1993
- 1993-02-02 NL NL9300205A patent/NL9300205A/nl not_active Application Discontinuation
-
1994
- 1994-01-14 DE DE69423924T patent/DE69423924T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-01-14 EP EP94200080A patent/EP0609927B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-14 PT PT94200080T patent/PT609927E/pt unknown
- 1994-01-14 DK DK94200080T patent/DK0609927T3/da active
- 1994-01-14 AT AT94200080T patent/ATE191798T1/de not_active IP Right Cessation
- 1994-01-14 ES ES94200080T patent/ES2145090T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-19 US US08/184,395 patent/US5375178A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-02-02 JP JP6040310A patent/JP2934718B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-07-03 GR GR20000401561T patent/GR3033876T3/el not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012058696A (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Anritsu Corp | 導波路型光デバイスおよびｄｐ−ｑｐｓｋ型ｌｎ光変調器 |
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| Publication number | Publication date |
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| US5375178A (en) | 1994-12-20 |
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| EP0609927A1 (en) | 1994-08-10 |
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| EP0609927B1 (en) | 2000-04-12 |
| DE69423924D1 (de) | 2000-05-18 |
| DE69423924T2 (de) | 2000-10-05 |
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