JPH085852A

JPH085852A - 集積光導波回路

Info

Publication number: JPH085852A
Application number: JP7183167A
Authority: JP
Inventors: Der Tol Johannes J G M Van; ヤコブスジエラルダスマリアバンデルトールヨハネス
Original assignee: Koninklijke PTT Nederland NV
Current assignee: Koninklijke PTT Nederland NV
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1996-01-12
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: EP1207409A1; FI115415B; JP2717779B2; EP0687926A1; FI20030927L; DE69527580D1; FI20030927A7; CA2151222A1; FI117030B; FI20041677L; DE69527580T2; FI953008A0; ATE221671T1; FI953008L; CA2151222C; NL9400993A; EP0687926B1; NO952409D0; US5524156A; NO952409L

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】シンプルな方法で集積できる光出力スプリッ
ターを提供する。【構成】モードスプリッター、入力ガイド１、４、
６．１、第１・第２出力ガイド６．２、２・６．３、
３、および入力ガイドを通って進入する第１伝播モード
の光信号Ｉ_ｉの一部を、次数の異なる第２伝播モードに
変換するため入力ガイドに合体したモード変換器５から
なる光導波回路。モード変換器５は、単一の不連続部７
を通って互いに隣接する第１導波部５．１と第２導波部
５．２を有する。この第１・第２導波部５．１、５．２
は、伝播様式を有しているので、不連続部で次数の異な
る２つの伝播モードの間で結合が生じ、一方、不連続部
の大きさＸが、出力信号Ｉ_０１、Ｉ_０２の所望のスプリ
ット比を得るための変換の割合を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光集積回路に関するもの
である。さらに詳しくは、所定スプリット比の光出力を
有する２つの出力信号に光入力信号をスプリットするた
めの光導波集積回路に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその問題点】光信号をスプリットすること
は光システムにおける最も重要な機能の一つである。た
とえば、送信場所から多数の受信者へのテレビ信号の光
分配システムに対し、１対Ｎの光スプリッターは公知で
あり、それはしばしば３ｄＢ光スプリッターからなって
いる。３ｄＢスプリッターは、光入力信号の光出力が均
等に２つの出力信号に分配される（すなわち５０対５０
のスプリット比をもつ）光出力スプリッターである。光
信号モニタリングに対し、あるいは光制御ループにおい
て、しばしば小さな割合−たとえば１０％−が光信号の
光出力からスプリットされる。適用される物理原理に依
存して、公知のスプリッターが２種に大別され得る。第
１の種類のスプリッターは、干渉に基づくものである。
方向結合デバイスあるいはＭＺ干渉計におけるスプリッ
ト回路はこの種に属する。該回路は比較的短い長さであ
るけれども、異なる光信号と狭い製造交差との間の明確
な位相関係を要求する。さらに、偏光と波長に依存し、
十分な精度でもって特定のスプリット比を実現すること
が困難である。第２の種類のスプリッターは対称性に基
づいている。この種のうち最も一般に知られているタイ
プは、２つの単モード導波分岐に対称に分岐する単モー
ド導波幹をもつ対称Ｙスプリッターである。その対称性
によって、原理的に３ｄＢスプリッターである。この種
の第２のタイプは、たとえば、ヨーロッパ特許出願第４
６９７９３号、およびＫ．Ｙ．リウ他「ＩｎＧａＡｓＰ
−ＩｎＰ光集積回路におけるＹ接合出力デバイダー」Ｉ
ＥＥＥジャーナル、量子エレクトロン、１９９０年８
月、１３７６〜１３８３頁に記載されている。この第２
のタイプは、２モードあるいは多モード導波管に断熱的
に広げ、次に比較的広いスプリット角で異なる伝播定数
をもつ２つの単モード分枝にスプリットする単モード幹
をもつ非対称Ｙスプリッターに関するものである。この
接続において、２つの分枝の間のスプリット点に隣接す
る結合エリアは、分裂を形成するため、この幹を通って
進入する光学信号においてゼロ次から１次への伝播モー
ドの部分変換がひきおこされる。異次の伝播モードをも
つこれらの信号は、異なる分枝を通ってさらに伝播す
る。変換の程度がスプリット比を決定し、とりわけ、こ
の２つの分枝として選ばれた幅および２つの分枝間の角
の大きさに依存する。大いに反射のないスプリット点
が、伝播方向における有効屈折率をそのスプリット点か
ら発する２つの分枝の間のエリアで次第に減らすことに
より、得られる。この公知の非対称Ｙスプリッターはほ
とんど偏光に依存せず、波長には少ししか依存しないけ
れども所望の特定のスプリット比は容易に実現され得な
い。第２の種類の第３のタイプは、ヨーロッパ特許出願
第５１３９１９号によって知られている。そのスプリッ
ターは、モード変換器と、モードスプリッターとして使
われる非対称Ｙスプリッターとの結合からなる。この結
合において、非対称Ｙスプリッターは、比較的小さな角
度で異なる伝播定数をもつ２つの単モード分枝にスプリ
ットし、モード変換器の２モード幹と合体する２モード
導波幹を有している。２モード幹の入力信号の伝播モー
ドの次数の大きさに依存して、光は２つの分枝の一方ま
たはもう一方において主に結合する。光信号のモード変
換器の特定の同期構造の結果、ゼロ伝播モードの所望の
部分が第１伝播モードに変換される。モード変換器の干
渉性の結果、この従来のスプリッターは明確にされ得る
スプリット比をもつけれども、使われる光信号の波長と
偏光に対し、大いに選択的である。

【０００３】

【発明の構成】本発明の目的は、干渉には基づかず、モ
ードスプリッターとモード変換器との結合に基づく範囲
を限定できるスプリット比をもって、シンプルな方法で
集積できる光出力スプリッターを提供することにある。
本発明は、２モード（あるいはさらに一般的には多モー
ド）の導波管における不連続性が、第１伝播モードに従
って伝播する光信号を、次数の異なる第２伝播モードで
伝播する信号に部分的モード変換させる事実に基づく。
この関連において、不連続性として例えばオフセットあ
るいは急激な拡張が選ばれる場合、そのオフセットある
いは拡張の程度又は大きさが増すと、変換の程度は単調
に約５０％まで増加し、この挙動が少なくとも光ファイ
バー通信にとって重要な波長域において光信号の波長に
ほとんど依存せずに現れるということが見い出されてい
る。さらに、２モードまたは多モード導波管における不
連続部の両側における導波セクションの幅を大きな偏光
独立性も得られるよう選び得るということが見い出され
ている。このことは、シンプルな方法で所望の変換割合
に寸法決めされ得るそのような不連続性が、無干渉モー
ド変換器として非常によく使われ得るということを意味
している。

【０００４】本発明の光入力信号を所定のスプリット比
における光出力をもつ２つの出力信号にスプリットする
ための光導波集積回路は、入力導波管と第１・第２出力
導波管をもつモードスプリッターと、該入力導波管を通
って進入する第１伝播モードの信号の一部を次数の異な
る第２伝播モードに変換するため入力導波管と合体して
いるモード変換器とからなり、該モード変換器は第１導
波部と第２導波部を有し、モードスプリッターは入力導
波管を通って進入し異なる出力導波管を通って異なる次
数の伝播モードで伝播する信号を発するものであり（こ
のような光回路は、ヨーロッパ特許出願第５１３９１９
号によって知られている）、前記モード変換器の第１導
波部と第２導波部が前記スプリット比を得るために変換
の一部に対応する大きさの単一不連続部を通して互いに
隣接していることを特徴としている。

【０００５】一般に、導波管の不連続部において実際の
反射が生ずる。不連続部は、次数の異なる導波モードの
間で変換あるいは結合が生じる結合面あるいは結合域を
区切る。その結合域の長さは、反射を大いに抑え、さら
に所定の変換部分が得られるように選ばれる。好ましく
は、導波回路の不連続部は第１・第２導波部において導
波モードの伝播定数に依存する長さをもつ結合域を区切
る。

【０００６】さらに好ましい例では、不連続部は分枝の
ような２つの導波サブ域の間での飛躍的な遷移、あるい
は所定の変換部分に対応する分枝の程度あるいは幅の変
化を伴うサブ域の幅の突然の変化を有する。さらに好ま
しい例では、この不連続部はテーパーを形成している。
テーパーを伴って、対称および非対称の不連続部の双方
が構成され得る。

【０００７】さらに好ましい例では、モードスプリッタ
ーはそのような大きさをもつ非対称Ｙスプリッターであ
り、その結果、全体の回路がリブタイプのような導波管
を有して実現される。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例からなる光出力
スプリット回路を概略的に示している。回路は単モード
導波入力チャネル１と、２つの単モード導波出力チャネ
ル２、３からなっている。入力チャネル１と２つの出力
チャネル２、３の間に、単モードから２モード導波チャ
ネルへの断熱遷移に対するテーパー部４と、該テーパー
部４と直接つながっている２モード導波中間部５と、２
モード導波幹６．１と伝播定数の異なる２つの単モード
導波分枝６．２と６．３をもちモードスプリッターとし
ての大きさをもつ非対称Ｙスプリッター６とが、連続的
に合体している。導波分枝６．２と６．３は転流角Φで
互いに転流し、相互作用域の外側でそれぞれ出力チャネ
ル２、３内に進む。２モード中間部５は不連続部７を通
して互いに隣接する。すなわち互いに結合される２つの
サブ域５．１と５．２からなっている。この２つのサブ
域が互いに結合される面は結合面と呼ばれ、図１ではＫ
で示されている。この結合面内で、２つのサブ域５．１
と５．２の断面プロフィールが正確に重なり合わなけれ
ば、これは飛躍のある不連続部である。結合面Ｋで２つ
のサブ域５．１と５．２が互いに食い違う断面プロフィ
ールの度合は、この不連続部の度合を決定する。図１
で、この不連続部はＸで示されている距離の２つのサブ
域の相互オフセットによって象徴的に現されている。

【０００９】光信号が異なる導波モードに従って伝播で
きる導波管内の不連続部で、変換に特定の結合定数によ
って変換の度合を表しながら、不連続部の上流の導波モ
ードから不連続部の下流の他の導波モードにモード変換
されることが知られている。起こり得るその種の変換
は、不連続部の方向に進む信号と不連続部の対称性に依
存する。その不連続部が非対称なら、次数が奇数分異な
る導波モードの間でも変換が可能であるが、対称なら、
次数が偶数分異なる導波モードの間でのみ変換が可能で
ある。したがって、導波管内の不連続部は、異なる次数
の導波モード間で変換が起こり得るような導波管の２つ
の連続サブ域の間の突然の遷移を意味している。その２
つの連続サブ域と中間遷移とが共通の対称面をもつな
ら、不連続部は対称的である。他のどんな不連続部も非
対称である。変換の度合、すなわち結合定数の大きさ
は、大いに不連続部の度合に依存する。これは後に、半
導体光集積デバイスの中で一般に使われるチャネル状の
導波管、すなわちリプ型導波管内の不連続部に基づいて
説明する。そのような導波管の断面を図２に示す（一例
として、ＩｎＰである）。ともにＩｎＰの基板１１と表
層１２の間に導光層１３があり、これは厚さｔのいわゆ
るＩｎＧａＡｓＰの４元層である。表層１２は高さｈ幅
Ｗのリブ状突起部１２．１を有し、これはたとえば、初
めて厚さＨをもっていた表層を一部エッチングで除去す
ることにより得られる。このような型の導波管を用い
て、図１に示したデバイスのどのようなチャネル状導波
管やその一部が、幅ｗを変えるだけで得られる。

【００１０】チャネル状導波管のリブ型を使うと、不連
続部のいくつかの変形が可能であり、図１の導波管のサ
ブ域５．１と５．２がそれに隣接できる。まず、非対称
と対称の不連続部を区別することが必要だ。どんな場合
でも、互いに隣接する２つの導波管の中心光軸が、導波
管プロフィールが必ずしも互いに異なっている必要はな
いが、不連続部の前後で互いにズレているなら非対称不
連続部に関するものであり、一方、対称不連続部に対し
ては中心軸は互いの延長にあり、導波管プロフィールも
異なっている。図３は、中心軸ｈ_ａ、ｈ_ｂをもち、同一
の導波管プロフィール、すなわち同一の幅をもつ互いに
側面方向にズレて隣接する２つの導波部ａ、ｂに対する
非対称不連続部を示している。中心軸ｈ_ａ、ｈ_ｂに対し
ともに直交する結合面Ｋ内のオフセット位置で、２つの
中心軸は距離Ｘだけズレている。

【００１１】図１の光回路でそのような非対称不連続部
を使うとき、次のように作動する。単モード入力チャネ
ル１に進入する光信号Ｉ_ｉは、テーパー部４と中間部５
の２モード・サブ域５．１を通って、基本モードすなわ
ちゼロ次モードで伝播する。不連続部７の結合面Ｋで、
信号Ｉ_ｉの一部αは２モード・サブ域５．２に１次モー
ドでさらに伝播する信号に変換され、一方、信号Ｉ_ｉの
非変換部分βはゼロ次のままさらに伝播する。αとβは
信号強度の比重を表している。この信号の変換・非変換
部の導波モードの次数の相違の結果、非対称Ｙスプリッ
ター６に伝播し、異なる分枝６．２と６．３に沿って出
力チャネル２と３に進む。分枝６．２が最小の伝播定数
をもつなら（図２の導波管が最小幅をもつときに相当す
る）、出力チャネル２から出る信号Ｉ_０１は入力光信号
Ｉ_ｉの変換部分αに相当し、一方、出力チャネル３から
出る信号Ｉ_０２は非変換部分βに相当する。反射・放射
モードのため、いくつかの信号は不連続部で常に損失が
発生する。このことは（α＋β）＜１、かつある減衰が
起こることを意味している。図４及び５において、スプ
リットα／βと減衰Ｄ（ｄＢ）が、距離Ｘの関数として
プロットされている。各図でプロットされている数値
は、「ビーム伝播法」（ＢＰＭ）という名で知られてい
る方法に基づいたシミュレーションによって得られたも
のである。

【００１２】このシミュレーションにおいて、次のデー
タが使われた。ＴＥ偏光信号の波長（λ）＝１．５５μｍ屈折率＝ＩｎＰ：３．１６９、ＩｎＧａＡｓＰ：３．２
８９導光層１３（ＩｎＧａＡｓＰ）の厚さ（ｔ）＝０．４６
ｎｍ表層１２（ＩｎＰ）の厚さ（Ｈ−ｈ）＝０．２５ｎｍ突起部１２．１の高さ（ｗ）＝０．２５ｎｍ

【００１３】中間部５：長さは影響なく、サブ域５．１
と５．２の幅は６．０μｍ

【００１４】非対称Ｙスプリッター６：長さ約２．８ｍ
ｍ、分枝６．２の幅＝２．０μｍ、分枝６．３の幅＝
３．２μｍ、分枝６．２と６．３の間の転流角Φ＝３．
８５ｍｒａｄ（＝０．２２°）

【００１５】中間部５のサブ域５．２と非対称Ｙスプリ
ッター６の幹６．１は、長さ９０μｍ、幅が６．０μｍ
から５．２μｍに減少する、１つの断熱テーパー部とし
てシミュレートされる。図４は、適切なＸを選ぶことに
より、スプリット比α／βが０と１の間でどんな値も採
ることができることを示し、一方、図５は、減衰Ｄが信
号強度の約半分に留まっている（約−３ｄＢ）ことを示
している。実際、部分αは距離Ｘの２乗に比例してい
る。このことは、信号スプリット回路があらゆる所定の
スプリット比を伴って、簡単な方法で作られ得ることを
意味している。高いスプリット比、たとえば０．４より
も大きなスプリット比が必要な使用に対しては、距離の
２乗に比例する減衰が、制限要素となる。

【００１６】さらに、Ｘ＝１．１μｍにおいて図３の不
連続部をもつ、図１の回路のスプリット性質は、波長が
１．３μｍと１．５μｍでＴＥ偏光とＴＭ偏光をもつ光
信号に対してシミュレートされる。上記波長に対し、屈
折率はそれぞれ、ＩｎＰにおいては３．２０９と３．１
６９、およびＩｎＧａＡｓＰにおいては３．３５２と
３．２８９である。次のスプリット比（ｄＢ単位）が見
い出された。（ＴＭ、１．５５）：１０ｄＢ（ＴＥ、１．５５）：１０．７ｄＢ（ＴＭ、１．３）：９．８ｄＢ（ＴＥ、１．３）：９．９ｄＢ

【００１７】これらの値から、高程度の波長および偏光
独立性（＜１ｄＢ）が現れる。また、あらゆる場合に減
衰が０．３ｄＢよりも小さいことが見い出された。

【００１８】偏光無感受性の程度をできるだけ高く得る
ために、導波サブ域５．１と５．２の幅がＴＥおよびＴ
Ｍ偏光の双方に対し、２モード伝播に対して最大限に選
ばれることが好ましい。

【００１９】１次モード入力信号の中間部５のサブ域
５．１に直接、テーパー部が入り込むことなしに、入力
チャネル１が２モード導波管として実現されるなら、距
離Ｘに依存する部分は不連続部７によってゼロ次モード
信号に変換され、この信号は次に非変換部以外の分枝を
通って、Ｙスプリッター内に伝播する。このことは、距
離Ｘの大きさによって決められる部分を実現する回路が
１次信号からスプリットされ得ることを意味している。
しかし、同一のＸの値および同一の変換部をもち、ゼロ
次モード入力信号をもつとき、１次モード入力信号のと
きよりも低い減衰が起こることが見い出されている。さ
らに一般には、最小の減衰のために、入力信号の導波モ
ードの次数はできるだけ小さく選ばれなれけばならな
い。

【００２０】図３において、不連続部の結合面Ｋは中心
軸ｈ_ａ−ｈ_ｂに対し直交するように選ばれる。これは必
ずしも必要でない。中心軸に結合面の間で角Φ≠９０°
に選ぶことにより、不連続部の反射挙動も減少する。そ
のような不連続部の第１の変更が図６に示されている。
各θは突起パターンの端点５１、５２、５３、５４が導
波域ａ、ｂを実現し、これらの端点が鈍角に対応して結
合面内にあるように選ばれることが好ましい。鈍角のエ
ッジはフォトリングラフィー法により、より正確に作ら
れ得る。この第１の変更において、不連続部は中心軸ｈ
_ａまたはｈ_ｂの１つの上にある端点５１、５４の間にあ
る結合面Ｋの突出長さに等しい長さｙにわたって、伝播
方向に伸びている。実際、これはもはや結合面ではな
く、結合域ＫＧである。

【００２１】図７に減少した反射作用をもつ不連続部の
第２の変更を示す。この第２の変更では、不連続部は２
つの導波部ａ、ｂの相互オフセットの間の長さｙをもつ
短テーパー５５から形成されている。ここでも、もはや
結合面は存在せず、結合域ＫＧが長さｙを有している。

【００２２】不連続部の良好な変換機能のためと同時
に、不連続部における反射の強い抑制のため、両方の変
更において、結合域ＫＧの長さｙには限界がある。

【００２３】一方では、長さｙは、導波部ｂの非変換信
号部と変換信号部の導波モードの間のビート（うなり）
長さよりもはるかに小さく、したがって不連続部以上で
なければならない（ビート長さは、２つの導波モードの
間の位相関係がそれ自身くり返される伝播距離として理
解されなければならない）。もう一方では、長さｙは、
導波部での不連続部で入力信号と反射信号の導波モード
の間のビート長さよりもはるかに大きくなければならな
い。図６及び７に表された変更の１つに従い、２モード
中間部５（図１）に合体した不連続部のため、これは次
の不等式（１）で数学的に表される。 Λ_０→０＝π／β_０《ｙ《Λ_０→１＝２π／（β_０−β_１）………（１）

【００２４】ここで、Λ_０→０は、不連続部の方に伝播
する信号と不連続部で反射される信号のゼロ次導波モー
ドの間のビート長さ、Λ_０→１は、不連続部から出てい
く信号のゼロ次導波モードと１次導波モードの間のビー
ト長さ、および、β_０とβ_１は、それぞれ、導波部ａの
ゼロ次導波モードと導波部ｂの１次導波モードの各伝播
定数である。

【００２５】ＩｎＰを使った導波管に対し、ビート長さ
Λ_０→０は１μｍのオーダーであり、ビート長さΛ
_０→１は１００μｍオーダー以上である。したがって、
長さｙは約１０μｍに選ぶのがよい。この選択は、２つ
の導波部ａ、ｂ（あるいは図１のサブ域５．１と５．
２）の間の遷移を、前の方に進む導波モードに対する不
連続部として機能するが、互いに逆向きに伝播する２つ
の導波モードに対する断熱遷移として機能する結果、そ
の遷移部では反射が全く起こらないかほとんど起こらな
いように設計し得る、ということを意味している。

【００２６】図３、図６および図７の変更による不連続
部の変換機能のため、遷移前後の導波部ａ、ｂの長さは
重要ではない。そのような不連続部が、サブ域５．１と
５．２の長さが事実上ゼロに等しく選ばれている図１の
中間部５に合体するなら、回路の全長が制限される結果
として、第３の変更が発生する。不連続部の結合面Ｋは
テーパー部４の終端に直接位置する。非対称Ｙスプリッ
ターの幹６．１の長さがそのように短く選ばれるので、
スプリット点８（これは分枝６．２と６．３の双方が転
流し始める点である）はほとんど結合面Ｋ内に位置す
る。幹６．１もスプリット点Ｘの高さで与えられた幅を
もって、結合面Ｋ内の所定幅を選べるようにするため、
断熱テーパーとして実現され得る。

【００２７】図８は、２つの導波部ｃ、ｄが共通の中心
軸ｈでもって隣接する対称な不連続部を示している。こ
の対称な不連続部は、幅が飛躍的に対称変化すること、
すなわち、中心軸ｈに垂直な双方向のそれぞれに全体で
距離２Ｘ_ｓだけ拡張または狭められることによって形成
される。拡張の位置取りでは、結合面Ｋは再び、共通の
中心軸ｈに垂直に形成されている。

【００２８】図９は、減少した反射効果をもつ対称な不
連続部の変更型を示している。ここで、導波部ｃ、ｄの
間の遷移は、幅が全体として距離２Ｘ_ｓだけ対称に増大
している長さｙ_ｓの短い対称テーパー６１によって形成
されている。この結果、結合域ＫＧが長さｙ_ｓで存在し
ている。この長さｙ_ｓに対し、不等式（１）に示したと
同様の制限が適用される。たとえば、導波部ｃ、ｄが両
方とも３モードでなければならないなら、不等式（１）
で伝播定数β_１は２次導波モードに対する伝播定数β_２
に置き換えられなければならない。

【００２９】図１０は、対称な不連続部をもつ光出力ス
プリット回路の第２の実施例を示している。回路は、単
モード導波入力チャネル１と、２つの単モード導波出力
チャネル７２、７３からなる。入力チャネル７１と２つ
の出力チャネル７２、７３の間は、中間部７４と、伝播
定数の異なる２つの導波分枝７６、７７をもちモード・
スプリッターとしての大きさをもつ非対称Ｙスプリッタ
ー７５が連続的に合体されている。分枝７６は単モード
で、分枝７７との相互作用域の外側は単モード出力チャ
ネル７２に直接つながっている。分枝７７は２モード
で、分枝７６との相互作用域の外側は断熱テーパー７８
を経て単モード出力チャネル７３につながっている。中
間部７４は、全体で距離２Ｘ_ｓだけ対称に飛躍的に拡大
しながら結合面Ｋで互いに隣接している２つの断熱テー
パー７９と８０からなる。断熱テーパー７９は、単モー
ド導波管に合う幅から、所定幅をもつ導波管に合う幅に
拡大しているが、一方、テーパー８０の幅は、結合面か
ら徐々に、スプリット点８１すなわち分枝７６、７７が
転流する点での分枝７６、７７の合計幅にまで変化（図
１０では減少）する。

【００３０】図１０の回路は、図１の回路と同様に作動
する。入力チャネル７１を通って進入し、ゼロ次導波モ
ードで伝播する入力光信号Ｉ_ｉは、かき乱さないように
して、中間部７４のテーパー７９、８０の遷移における
結合面Ｋに達する。ゼロ次モード信号の距離Ｘ_ｓに依存
する部分が、テーパー８０においてさらに２次導波モー
ドに伝播する信号に変換される。非変換部はさらにゼロ
次導波モードで伝播する。スプリット点８１に達する
と、２次モードの信号の変換部は最小の伝播定数をも
つ、すなわち単モード分枝７６にゼロ次モード信号とし
てさらに伝播し、出力チャネル７２を通って出力光信号
Ｉ_０１として発する。ゼロ次モードの信号の非変換部は
さらに、２モード分枝７７をテーパー７８を通って伝播
し、出力チャネル７３を通って出力光信号Ｉ_０２として
発する。

【００３１】この第２実施例のスプリット挙動も、次の
大きさを用いてシミュレートされた（他のパラメーター
も第１実施例と同一に用いられた）。入力チャネル７１：幅３μｍ中間部７４：テーパー７９：突起幅３〜７．４μｍ、長さ１２５μｍ拡張部２Ｘ_ｓ：４．６μｍテーパー８０：突起幅１２．０〜９．７μｍ（減少）、
長さ７０μｍ非対称Ｙスプリッター７５：長さ：約４．０ｍｍ、分枝７６の幅：２．０μｍ分枝７７の幅：７．７μｍ、転流角Φ：１．７５ｍｒａ
ｄ（＝０．１°）テーパー７８：突起幅７．７〜３μｍ（減少）、長さ１
４０μｍ

【００３２】次のスプリット比（ｄＢ）が見い出され
た。（ＴＭ、１．３）：１０．９ｄＢ（ＴＥ、１．３）：１０．９ｄＢ（ＴＭ、１．５５）：１０．６ｄＢ（ＴＥ、１．５５）：１０．６ｄＢ

【００３３】この第２実施例は、よりよい偏光・波長無
依存性を示している。非対称Ｙ接合の大きさはまだ最適
化されていないけれども、第２実施例の非対称Ｙ接合は
第１実施例のそれよりも、いくぶん長くなるようにみえ
る。しかし、ゼロ次と２次の導波モードの間で伝播定数
の差が、ゼロ次と１次の間のそれよりも大きいので、モ
ードスプリッターは第１モード対に対してより効果的
で、それゆえより短く実現され得ることが期待される。
さらに、対称な不連続部が合体した導波中間部が、より
広く選ばれ得る。すなわち、４モードに対し、不連続部
の対称性のため、１次のみならず、３次導波モードも期
待され得ない。（そのような４モード幅は、すでに第２
実施例のスプリット挙動のシミュレーションに合体して
いることに注意せよ）これは結果的に、波長、偏光無依
存性が導波管の束の間のフィールド効果のため、なお増
大され、可能な残留する偏光・波長依存性が発するとこ
ろでは、導波管の幅が広がるにつれ減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光出力スプリット回路の第１実施例の
平面図。

【図２】リブ型導波管の断面図。

【図３】図１の回路の第１非対称不連続部の平面図。

【図４】スプリット比α／βのグラフ。

【図５】減衰Ｄのグラフ。

【図６】図３の非対称不連続部の第１変更例。

【図７】図３の非対称不連続部の第２変更例。

【図８】対称不連続部の平面部。

【図９】図８の対称不連続部の変更例。

【図１０】本発明の光出力スプリット回路の第２実施例
の平面図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力導波管と第１・第２出力導波管とを
もつモードスプリッター、及び該入力導波管と合体し、
入力導波管を通って進入する第１伝播モードの信号の一
部を次数の異なる第２伝播モードに変換するためのモー
ド変換器とからなり、該モード変換器が第１導波部と第
２導波部を有し、モードスプリッターが、入力導波管を
通って進入して次数の異なる伝播モードで伝播する信号
を異なる出力導波管（第１・第２）から出力する回路に
おいて、前記モード変換器の第１導波部と第２導波部が
単一の不連続部で互いに隣接し、該不連続部の大きさが
所定のスプリット比を得るための変換の割合に対応する
ことを特徴とする入力光信号を所定のスプリット比の光
出力をもつ２つの出力信号にスプリットするための集積
光導波回路。
【請求項２】前記不連続部が第１・第２導波部の導波
モードの伝播定数に依存する長さをもつ結合域を形成す
ることを特徴とする請求項１の光回路。
【請求項３】前記第１・第２導波部が飛躍的な遷移部
を経て互いに隣接することを特徴とする請求項１・２の
光回路。
【請求項４】前記第１・第２導波部が同一の導波特性
をもち、前記変換の割合に対応する大きさをもつオフセ
ットをもって互いに隣接することを特徴とする請求項３
の光回路。
【請求項５】前記第１・第２導波部が前記変換の割合
に対応する大きさの異なる幅をもつ導波部をもつことを
特徴とする請求項３の光回路。
【請求項６】前記第１・第２の導波部がテーパーによ
って形成された遷移部を経て互いに隣接することを特徴
とする請求項１、２の光回路。
【請求項７】前記モードスプリッターが、第２導波部
に直接結合された導波幹と、それぞれ第１・第２出力導
波管に結合され伝播定数が互いに異なる第１・第２導波
分枝をもつ非対称Ｙスプリッターを有することを特徴と
する請求項１〜６のいずれか１項の光回路。
【請求項８】前記第２導波部が２モード、非対称Ｙス
プリッターの２つの導波分枝と２つの出力導波管が単モ
ードで、入力導波管が単モード導波入力部、該単モード
導波入力部から第１導波部へ断熱遷移するためのテーパ
ー部、および互いに非対称に接合された第１・第２導波
部からなることを特徴とする請求項７の光回路。
【請求項９】前記第２導波部が少なくとも３モード、
多くとも４モードで、２つの出力導波管が単モードであ
り、入力導波管が単モード導波入力部、該単モード導波
入力部から第１導波部へ断熱遷移するためのテーパー
部、および互いに対称に接合している第１・第２導波部
からなり、非対称Ｙスプリッターの第１分枝が直接第１
出力導波管に進入する単モード導波管であり、第２分枝
が断熱テーパーを経て第２出力導波管に進入する２モー
ド導波管であることを特徴とする請求項７の光回路。
【請求項１０】前記第１・第２導波部の少なくとも１
つが、長さが実質的にゼロであることを特徴とする請求
項８又は９の光回路。