JPH06308338A - 導波路型光部品 - Google Patents

導波路型光部品

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JPH06308338A
JPH06308338A JP9752893A JP9752893A JPH06308338A JP H06308338 A JPH06308338 A JP H06308338A JP 9752893 A JP9752893 A JP 9752893A JP 9752893 A JP9752893 A JP 9752893A JP H06308338 A JPH06308338 A JP H06308338A
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JP
Japan
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waveguide
waveguides
lead
optical component
type optical
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JP9752893A
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English (en)
Inventor
Takeshi Ueki
健 植木
Takeo Shimizu
健男 清水
Hisaharu Yanagawa
久治 柳川
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導波路の構成材料における微小な複屈折の影
響を消去して、結合効率の偏波変動と伝搬損失の偏波変
動とを同時に低減できる導波路型光部品を提供する。 【構成】 互いに近接して平行配置されている複数本の
導波路1,2から成る結合部Cと、前記導波路1,2の
それぞれに接続されるリード導波路3,3,4,4とを
有する方向性結合器において、前記結合部Cにおける導
波路1,2の路幅は互いに相違し、かつ前記リード導波
路3,3,4,4の路幅は全て同一であり、また、前記
結合部Cにおける導波路2と前記リード導波路4,4の
間には、路幅が連続的に変化するテーパ導波路5,5が
介装されている導波路型光部品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は方向性結合器タイプの導
波路型光部品に関し、更に詳しくは、導波路を構成する
材料それ自体にわずかな自然複屈折があった場合であっ
ても、結合効率の偏波変動と伝搬損失の偏波変動が小さ
い導波路型光部品に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信の分野においては、導波路型の各
種光部品が大きな期待を集めているが、それらのうち、
方向性結合器は、スターカップラや光合分波器などの構
成部品として重要な位置を占めている。この方向性結合
器は、通常、図4に示したような平面パターンを有する
光回路である。すなわち、等幅な路幅を有する導波路
7,8が、そこを伝搬する光のエバネッセントフィール
ドが互いに影響しあう程度に近接して平行配置されるこ
とにより、伝搬光の結合を実現するための結合部Cが構
成されている。そして、導波路7の端部7a,7bおよ
び導波路8の端部8a,8bには、それぞれ、導波路
7,8と等幅な路幅を有し、曲がりパターンを形づくる
リード導波路9a,9b,9c,9dが接続されてい
る。
【0003】なお、上記構造の方向性結合器では、結合
部Cにおける導波路の本数が3本以上である場合も伝搬
光の結合は発現するので、近接する導波路の本数は格別
限定されることはない。このような平面パターンを有す
る方向性結合器は、通常、次のようにして製造されてい
る。
【0004】まず、Si単結晶や石英の基板の上に、火
炎堆積法,プラズマCVD法,真空蒸着法などの成膜方
法を適用して、例えば、SiO2 から成る下部クラッド
層と、その上に、SiO2 にTiO2 などをドープして
前記下部クラッド層よりも屈折率を大きくしたスラブコ
アを形成する。ついで、このスラブコアに、反応性イオ
ンエッチング法などを用いたホトリソグラフィー技術を
適用することにより、不要部分を除去して図4で示した
ような平面パターンの導波路コアを形成する。そして、
前記した下部クラッド層の形成と同じようにして、Si
2 から成る上部クラッド層を形成し、上記導波路コア
を埋設する。
【0005】なお、構成材料は、上記したSiO2 に限
られるものではなく、例えば各種の化合物半導体や多成
分ガラスであってもよい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな方法で製造された導波路光部品においては、その導
波路の内部に、線膨張係数の違いなどに基づく内部応力
を有することがある。そのため、本来は、自然複屈折を
有していないはずの材料で導波路が形成されたにもかか
わらず、その導波路には、非常に多くの場合、微小の複
屈折が観察されるようになる。
【0007】このような微小な複屈折が生じている導波
路で構成されている方向性結合器の場合、その結合効率
は、伝搬光の偏波状態によって変動するという問題が生
じて不都合である。この不都合を解消するためには、導
波路やクラッドの製造時における条件を、自然複屈折が
起こらないような条件に適正化すればよい。しかしなが
ら、導波路の製造プロセスは数多くのユニットプロセス
の集積であるため、個々のプロセスを適正化しても各プ
ロセス間の整合性が乱れるなどの問題が不可避に発生す
る。したがって、実際の製造プロセスにおいては、条件
の適性化を追求することによって自然複屈折を解消する
ことは非常に困難であり、かつ、現実的な対策とはいい
がたい。
【0008】本発明は上記した問題を解決し、製造され
た導波路に微小な複屈折が生じていたとしても、結合効
率の偏波変動を緩和することができる新規構造の導波路
光部品の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成すべく鋭意研究を重ねた結果、結合部における導波路
の路幅が異なっている非対象の方向性結合器は、路幅が
等しい導波路から成る結合部を有する方向性結合器の場
合に比べて、結合効率の偏波変動が緩和されるという事
実を見出した。
【0010】同時に、一方の導波路の路幅を狭幅にする
と、結合部の導波路と接続しているリード導波路が図4
で示したような曲がり導波路9a,9b,9c,9dで
ある場合は、光の伝搬損失の偏波変動が大きくなるとい
う事実も見出した。したがって、結合部においても、リ
ード導波路においても、一方の導波路の路幅を狭幅にす
れば、結合効率の偏波変動を緩和することができる。し
かし、そのときには、リード導波路では伝搬損失の偏波
変動は大きくなるという問題が生じて、結合効率の偏波
変動に関する低減効果が事実上相殺されてしまう。
【0011】本発明者らは、上記した相反する効果を解
消するためには、結合部においてのみ導波路の路幅を相
違させ、リード導波路の路幅は全て等幅にし、かつ、結
合部における導波路の路幅はリード導波路との接続個所
で元の路幅に戻せば、結合効率の偏波変動,伝搬損失の
偏波変動のいずれをも低減させることができるとの着想
を抱き、本発明の導波路型光部品を開発するに至った。
【0012】すなわち、本発明の導波路光部品は、互い
に近接して平行配置されている複数本の導波路から成る
結合部と、前記導波路のそれぞれに接続されるリード導
波路とを有する方向性結合器において、前記結合部にお
ける導波路の路幅は互いに相違し、かつ前記リード導波
路の路幅は全て同一であり、また、前記結合部における
導波路と前記リード導波路の間には、路幅が連続的に変
化するテーパ導波路が介装されていることを特徴とする
導波路型光部品が提供される。
【0013】本発明の導波路光部品の基本構成を図1に
示す。図において、結合部Cでは、伝搬光のエバネッセ
ント結合が可能になるように、広幅の導波路1と狭幅の
導波路2が互いに近接して平行配置されている。広幅の
導波路1の両端部1a,1bには、この導波路1の路幅
と等幅の路幅を有する曲がり導波路3,3がリード導波
路として接続されている。狭幅の導波路2にも上記した
曲がり導波路3,3と等幅な路幅を有する曲がり導波路
4,4がテーパ導波路5,5を媒介にしてリード導波路
として接続されている。
【0014】ここで、テーパ導波路5,5の路幅は、狭
幅の導波路2の両端部2a,2bと接続している個所か
ら曲がり導波路4,4と接続している個所まで連続的に
拡幅している。なお、上記の光部品は、結合部における
一方の導波路の路幅を他方の導波路の路幅よりも狭幅に
したものであるが、導波路は単一モード動作するもので
あればどのような構成であっても許容されるので、本発
明の導波路型光部品においては、例えば導波路を太く変
化させたり、または双方の導波路の路幅を互いに変化さ
せて構成することもできる。
【0015】また、3本以上の導波路を近接して平行配
置した方向性結合器においても、本発明の基本構成を適
用することができる。
【0016】
【作用】図1に示した構成において、全体は非対称な方
向性結合器になっているので、その結合効率の偏波変動
は低減する。そして、結合部Cにおける一方の導波路2
を他方に比べて狭幅にしたことによって生起する曲がり
導波路4,4での伝搬損失の偏波変動の増大という現象
は、導波路2から導波路4,4の間に路幅が連続的に拡
幅しているテーパ導波路5,5を介装することによって
解消されている。
【0017】
【発明の実施例】
実施例1 図2は、図1で示した基本構成を組込んで成る非対称マ
ッハツェンダ干渉計型の波長平坦カップラを示す。この
カップラにおいては、広幅の導波路1と狭幅の導波路2
とから成る2個の結合部C1 ,C2 が形成され、結合部
1 ,C2 の間に、広幅な曲がり導波路6を配置して移
相部Dが形成されている。そして、狭幅の導波路2と曲
がり導波路(リード導波路)3の間はテーパ導波路5a
を介して接続され、狭幅の導波路2と移相部Dにおける
曲がり導波路6の間もテーパ導波路5bによって接続さ
れている。
【0018】このカップラを火炎堆積法を適用して製造
した。このとき、広幅の導波路1の路高8μm,路幅8
μmとし、狭幅の導波路2の路高8μm,路幅6μmと
し、結合部C1 ,C2 の導波路間のピッチをいずれも1
3μmとした。また、移相部Dにおける曲がり導波路6
を路高8μm,路幅8μmとし、曲がり導波路3,4を
路高8μm,路幅8μm,曲率半径は50000μmと
した。
【0019】導波路の比屈折率差を約0.3%,移相部D
における導波路間の経路差を約0.6μmに設定した。そ
して、テーパ導波路5a,5bの長さを約500μmに
設定した。このカップラは、波長1.2〜1.65μmの伝
搬光を用いたときの結合効率は20±3%である。そし
て結合効率の偏波変動は約0.3dBであり、従来構造の
ものが約1dBであることに比べると、大幅に改善され
ていた。
【0020】また、伝搬損失の偏波変動は約0.1dB以
下と微小であり、従来構造のものと同一レベルであっ
た。 実施例2 図3は別のカップラを示す。このカップラは、移相部D
における導波路が狭幅の導波路2と等幅な路幅を有する
直線導波路である。したがって、移相部Dにテーパ導波
路を含まない構造になっている。
【0021】このカップラの場合は、移相部Dにテーパ
導波路が含まれていないので全体の素子長を短縮するこ
とができる。図3のカップラを製造したところ、その移
相部Dにおける導波路間では伝搬定数差が生じるため、
経路差を小さくすることが可能であり、例えば、実施例
1と同様の特性のカップラの場合、素子長を実施例1に
比べて1〜5mm程度短縮することができた。
【0022】なお、結合効率の偏波変動,伝搬損失の偏
波変動は、いずれも実施例1のカップラと略同じであっ
た。
【0023】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
導波路型光部品では、通常の方法で方向性結合器を製造
すると導波路における微小な複屈折が生じるために結合
効率の偏波変動が生じるという問題を解消し、導波路パ
ターンを変更するだけで方向性結合器の結合効率の偏波
変動と伝搬損失の偏波変動を低減させている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光部品の基本構成を示す平面パターン
図である。
【図2】本発明の非対称マッハツェンダ干渉計型波長平
坦カップラを示す平面パターン図である。
【図3】本発明の非対称マッハツェンダ干渉計型波長平
坦カップラの別の例を示す平面パターン図である。
【図4】従来の方向性結合器を示す平面パターン図であ
る。
【符号の説明】
1 広幅の導波路 1a,1b 広幅の導波路の端部 2 狭幅の導波路 2a,2b 狭幅の導波路の端部 3,4 曲がり導波路(リード導波路) 5,5a,5b テーパ導波路 6 曲がり導波路 C,C1 ,C2 結合部 D 移相部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに近接して平行配置されている複数
    本の導波路から成る結合部と、前記導波路のそれぞれに
    接続されるリード導波路とを有する方向性結合器におい
    て、前記結合部における導波路の路幅は互いに相違し、
    かつ前記リード導波路の路幅は全て同一であり、また、
    前記結合部における導波路と前記リード導波路の間に
    は、路幅が連続的に変化するテーパ導波路が介装されて
    いることを特徴とする導波路型光部品。
  2. 【請求項2】 2つの結合部の間に移相部が配設されて
    いるマッハツェンダ干渉計型の構造を有する導波路型光
    部品において、前記結合部における導波路の路幅は互い
    に相違し、かつ前記リード導波路の路幅は全て同一であ
    り、また、前記結合部における導波路と前記リード導波
    路の間には、路幅が連続的に変化するテーパ導波路が介
    装されていることを特徴とする導波路型光部品。
  3. 【請求項3】 移相部の一方の導波路は、結合部の一方
    の導波路と等幅の路幅を有する直線導波路であり、か
    つ、移相部における他方の導波路の路幅は一定である請
    求項2の導波路型光部品。
JP9752893A 1993-04-23 1993-04-23 導波路型光部品 Pending JPH06308338A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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