JPH07167664A - 光導波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、特にスパイラル状の主導波路に対
する入出力部における光放射損失と共に、光導波路相互
のクロストーク特性が改善されるようにした光導波装置
を提供することを目的としている。 【構成】直径線Ａに対応して設定される第１の中心Ｏ1
および第２の中心Ｏ2 を中心に描かれる半円の連続で、
スパイラル状の主導波路11が形成される。この導波路11
の最外周の端部である点Ｐ6 よりＲ11の距離に第３の中
心Ｒ3 を設定し、これを中心に中心角２２５°の範囲で
半径Ｒ11の円弧を描いて第１の曲り導波路12を形成し、
直径線Ａに直交して第２の中心Ｏ2 を通る線と、主導波
路11の最内周との交点Ｐ13から直径線Ａに平行な線上
で、点Ｐ13から距離Ｒ11の第４の中心Ｏ4 を中心とする
半径Ｒ11の円弧を、第２の曲り導波路13として第１の曲
り導波路12に連続させ、これを前記主導波路11に直交さ
せて外部に導出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば集積型光ジャ
イロのセンシングループ部として用いられ、特に外部へ
の引き出し構造が改良されるようにした光導波装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車等の移動体のナビゲーシ
ョンシステムにおいて使用される、移動体の角速度検出
装置として、光ファイバジャイロの開発が行われてい
る。この場合、この光ファイバジャイロが小型であるほ
ど、自動車等を始めとしてその適用範囲が拡大されるも
ので、例えば特開昭６４−６４２８３号公報に示される
ような光集積回路が提案されている。

【０００３】しかしこの様な光集積回路において、角速
度の検出にかかわるスパイラル状の光導波路に関して、
特にその最内周部の具体的構造等については検討されて
いない。このスパイラル状導波路の最内周部において
は、導波路のスパイラル状部分に交差して外部にその先
端を導出する必要があるものであるが、光導波路の曲り
に伴う損失を小さくするために、この最内周部の曲率を
大きくすることと、光導波路を外部に引き出すに際して
他の導波路（スパイラル部）との交差角を大きくするこ
ととはトレードオフの関係にあり、そのための適切な構
成については明確にされていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特にスパイラル状の光導波
路からの引き出し部分において、感度が確実に向上され
るようにすると共に、導波路の曲げに起因する放射損失
が効果的に低減されようにし、さらに他の導波路の交差
部においてその交差角が確実に大きく設定できるように
した光導波装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光導波装
置は、所定のピッチ間隔で導波路をスパイラル状に形成
したスパイラル状主導波路の最内周の導波路の先端に、
導出用に第１の曲り導波路が連続して形成されるもの
で、この第１の曲り導波路は前記スパイラル状導波路の
最内周の導波路と同じ方向に所定の曲率を有するように
構成される。この第１の曲り導波路の先端には第２の曲
り導波路が連続して形成され、この第２の曲り導波路は
前記第１の曲り導波路と逆の方向に曲率を有するように
構成されるもので、この第２の曲り導波路に連続する直
線部分が前記スパイラル状導波路に交差して外部に導出
されるようにする。

【０００６】

【作用】この様に構成される光導波装置にあっては、例
えば第１および第２の曲り導波路の曲率を、前記スパイ
ラル状導波路の最内周部の曲率半径の１／２^(1/2) とす
ることによって、この部分の曲げ半径を充分に大きく設
定すると共に、第２の曲り導波路の延長線がスパイラル
状導波路に対して例えば９０°で交差するように構成す
ることが可能とされ、感度向上と共に光の放射損失を充
分に低減することができて、移動体の角速度センサ等が
高精度に且つ高感度に構成できるようになる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は光導波路装置の平面的な構成を示すも
ので、光導波路を円の連続によってループ状に形成した
スパイラル状主導波路11と、この主導波路11の最内周部
に連続した第１の曲り導波路12と、さらにこの第１の曲
り導波路12の連続した第２の曲り導波路13とによって構
成される。そして、スパイラル状主導波路11の最外周ル
ープの先端に、このループの接線方向に延長されるよう
にして第１の導出路14が形成され、さらに第２の曲り導
波路13の先端に直線状に延長されるようにして第２の導
出路15が形成され、この第２の導出路15はスパイラル状
主導波路11に直角（９０°）に交差して外部に導出され
るようにしている。

【０００８】この様に構成される光導波装置の作製手順
について説明すると、以下のようになる。まずスパイラ
ル状主導波路11を形成するために、直径線Ａを通る第１
の中心Ｏ1 を中心にして、直径線Ａ上の点Ｐ1 から点Ｐ
7 まで、半径Ｒ1 の半径を描く。次に、中心Ｏ1 から距
離ｄ(mm)離れた第２の中心Ｏ2 を中心として、点Ｐ7か
ら点Ｐ2 まで半径Ｒ2 の半円を描く。したがって、この
場合の半径Ｒ2 は半径Ｒ1 よりもｄ(mm)小さい値とさ
れ、点Ｐ1 とＰ2 との間隔は２ｄ(mm)とされ、これが各
ループのピッチ間隔とされるようになる。

【０００９】続いて点Ｏ1 を中心として点Ｐ2 からＰ8
まで半径Ｒ3 の半円を描くと共に、点Ｏ2 を中心に点Ｐ
8 から点Ｐ3 に半径Ｒ4 の半円を描く。以後同様に、点
Ｏ1を中心にＰ3 から点Ｐ9 に半径Ｒ5 の半円を描き、
点Ｏ2 を中心に点Ｐ9 から点Ｐ4 まで半径Ｒ6 の半円を
描き、さらに点Ｏ1 を中心に点Ｐ4 から点Ｐ10まで半径
Ｒ7 の半円を描く。続けて点Ｏ2 を中心に点Ｐ10から点
Ｐ5 まで半径Ｒ8 の半円を描くと共に、点Ｏ1 を中心に
点Ｐ5 から点Ｐ11まで半径Ｒ9 の半円を描き、最後に点
Ｏ2 を中心に点Ｐ11から点Ｐ6 まで半径Ｒ10の半円を描
いて、スパイラル状主導波路11が形成される。

【００１０】次に、中心Ｏ1 およびＯ2 を結ぶ直径線Ａ
の上に、ループの最内周の点Ｐ6 から距離Ｒ11の点Ｏ3
に第３の中心を設定し、この第３の中心Ｏ3 を中心とし
て点Ｐ6 から点Ｐ12までの中心角２２５°の範囲で半径
Ｒ11の円弧を描く。この状態で中心Ｏ1 〜Ｏ3 を通る線
Ａに平行で、且つ中心Ｏ2 を通って前記半径Ｒ10の半円
と交わる交点Ｐ13を通る中心線を引き、この線上に点Ｐ
13から距離Ｒ11の位置に第４の中心Ｏ4 を設定する。そ
して、この中心Ｏ4 を中心にして点Ｐ12から点Ｐ13まで
の中心角４５°の範囲で、半径Ｒ11の円弧を描く。その
後、第２の中心Ｏ2 から点Ｐ13までの直線の延長上で、
点Ｐ13から前記半径Ｒ2 の半円との交点Ｒ14まで直線を
描き、さらにこの直線をＰ16まで延長して第２の導出路
15が形成されるようにする。さらにスパイラル状主導波
路11の始点とされる点Ｐ1 から、第２の導出路15と平行
に点Ｐ15まで延長して第１の導出路14が形成される。

【００１１】スパイラル状主導波路11のような曲率を持
った曲り導波路にあっては、その曲率半径の大きいほど
光導波路内を伝搬する光波に対する損失が小さい。ここ
で、図１で示した導波路装置において、最も曲率半径の
小さい半径Ｒ11の導波路に注目して以下に詳述する。

【００１２】図２はこの様に構成される光導波装置の本
質を説明するための図で、特に第１の曲り導波路12およ
び第２の曲り導波路13部分を取り出して示している。第
１の曲り導波路12は、スパイラル状主導波路11の最内周
の半径Ｒ10の半円より連続して形成された半径Ｒ11の円
弧によって構成されているもので、このときこの半径Ｒ
10の半円に直交させて導波路を外部に導出するには、す
なわち点Ｐ13において２つの導波路を直交させると共
に、この導出させるための第１および第２の曲り導波路
12および13の円弧の半径をできるだけ大きくするために
は、点Ｏ3 およびＯ4 を中心とする２つの小さな円の半
径が等しくされる必要がある。

【００１３】その理由は、第３の中心Ｏ3 を中心とする
円の半径をこの条件より大きくしようとすると、第４の
中心Ｏ4 を中心とする円の半径は、ここで示された条件
よりも小さくなってしまう。この条件とは、図からも明
らかとされるように次式のようになる。

【００１４】

【数１】 また、スパイラル状主導波路11の内部より外部に光導波
路を導き出す場合に、一方の導波路内を伝搬する光波が
他方の導波路に漏れる、いわゆるクロストークが最も小
さくされる条件は、２つの交差する導波路が直交するこ
とである。したがって、この例においては点Ｐ13におい
て２つの光導波路が９０°の関係で交差するように設定
される。

【００１５】以上述べたようにスパイラル状主導波路11
の内部の最も小さい円弧の半径Ｒ11を、上記式で示した
ような関係に設定することで、光導波路の曲りに起因す
る伝搬光波の放射損失が最も小さい状態とされ、しかも
内部の光導波路をループ部の外部に導出する際に、その
光導波路間の交差角を、クロストークの最も小さい条件
である直交の関係に設定できる。

【００１６】この実施例においては、スパイラル状主導
波路11に対する入出力端である第１および第２の導出路
14および15が、大きな間隔で設定されているものである
が、図３で示すように構成すれば、この入出力端である
第１および第２の導波路14および15を小さな間隔で設定
できる。

【００１７】すなわち、点Ｐ13と第４の中心Ｏ4 を通る
中心線と平行にして、点Ｐ14を通る中心線を形成し、こ
の中心線上で点Ｐ14から距離Ｒ11の位置に第５の中心Ｏ
5 を設定する。そして、この中心Ｏ5 を中心に点Ｐ14か
ら点Ｐ17まで中心角αで半径Ｒ11の円弧を描く。また、
第２の中心Ｏ2 を中心として点Ｐ1 から点Ｐ15まで中心
角αで半径Ｒ12の円弧を描く。そして、第５の中心Ｏ5
および点Ｐ17を通る直線上で、点Ｐ17から距離ｗ(mm)の
点Ｐ16から点Ｐ15まで直線を描いて第１の導出路14が形
成されるようにする。

【００１８】この様に構成すると、第１および第２の導
出路14および15である入出力端の間隔を、任意の間隔ｗ
に設定できるもので、このときの角度αの条件は次式の
通りである。

【００１９】

【数２】 なお、実施例においては円弧の連続として光導波路が形
成されるように説明した。しかし、この実施例において
はスパイラル状の光導波路内伝搬光波に対する伝搬損失
を小さくすることが基本的な目的であるから、その損失
が無視できる範囲内で、楕円または円の中間線、または
直線の一部の連続として、光導波路が形成されるように
することもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る光導波装置
によれば、特にスパイラル状構成したループ状の光導波
路からの引き出し部分において、感度が確実に向上され
るようにすると共に、導波路の曲げに起因する放射損失
が効果的に低減されようにし、さらに他の導波路の交差
部においてその交差角が確実に大きく設定できて、光伝
搬特性の良好な光伝送路とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る光導波装置の構成を
平面的な展開で説明する図。

【図２】上記実施例の本質的な作用を説明するための
図。

【図３】この発明に第２の実施例を説明する図。

【符号の説明】

11…スパイラル状主導波路、12…第１の曲り導波路、13
…第２の曲り導波路、14…第１の導出路、15…第２の導
出路。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/122

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のピッチ間隔で導波路をスパイラル
   状に形成したスパイラル状主導波路と、 この主導波路の最内周の導波路の先端に連続して形成さ
   れ、この最内周の導波路と同じ方向に所定の曲率を有す
   るように構成された第１の曲り導波路と、 この第１の曲り導波路の先端に連続して形成され、この
   第１の導波路と逆方向の曲率を有する第２の曲り導波路
   とを具備し、 この第２の曲り導波路に連続する直線部分が前記スパイ
   ラル状導波路に交差して外部に導出されるようにしたこ
   とを特徴とする光導波装置。
2. 【請求項２】 前記第１および第２の曲り導波路の曲率
   は、前記スパイラル状導波路の最内周部の曲率半径のほ
   ぼ１／２^(1/2) とされるようにしたことを特徴とする光
   導波装置。