JPH0894869A - 光導波路モジュール - Google Patents

光導波路モジュール

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JPH0894869A
JPH0894869A JP22950394A JP22950394A JPH0894869A JP H0894869 A JPH0894869 A JP H0894869A JP 22950394 A JP22950394 A JP 22950394A JP 22950394 A JP22950394 A JP 22950394A JP H0894869 A JPH0894869 A JP H0894869A
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JP
Japan
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light
optical waveguide
refractive index
optical
substrate
Prior art date
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Application number
JP22950394A
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English (en)
Inventor
Shinji Ishikawa
真二 石川
Masahide Saito
眞秀 斉藤
Shigeru Semura
滋 瀬村
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率良く光導波回路間の漏話量を低減すると
ともに、簡易に製造可能な光導波路モジュールを提供す
る。 【構成】 光を導波するコア部とコア部の周囲に形成さ
れたクラッド部とが基板上に形成された平面型光導波路
200と、平面型光導波路と調芯され、固定接合された
光ファイバ110、120と、平面型導波路のクラッド
部を取り囲んで前記基板の上部に形成された、クラッド
部の屈折率に対する比屈折率差が−1%以上かつ8%以
下である樹脂材料を主材とし光吸収体が添加された光吸
収膜230とを備え、コア部からの放射光を光吸収膜2
30へ導き光吸収体で吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムの構築
にあたって使用される光導波路モジュールに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】光通信技術の進展に伴い、光通信システ
ムの構築にあたって使用される光分岐器や光合波器等の
光導波路回路に高い信頼性が求められている。光導波路
回路の実装にあたっては、2次元光導波路に光入出力用
の光ファイバを接続した形態で構成される光導波路モジ
ュールとすることが一般的である。こうした光導波路モ
ジュールの従来の代表的な構成例は、「特開平5−27
139」に開示されている。
【0003】また、近年の光通信システムの構築にあた
っては光部品の小型化が求められ、光導波路回路の集積
度の向上に向けて様々の工夫がなされている。こうした
工夫の方向の一つが、光導波路相互間の漏話の低減であ
る。光導波路相互間の漏話は、光導波路回路の高密度化
に伴って光導波路間の間隔が必然的に狭くなることによ
って生じるもので、独立に動作すべき複数の光導波路が
近接する場合に問題となる。こうした漏話対策として、
「特開平5−215926」に開示されているようなガ
ラス導波路が提案されている。図7は、このガラス導波
路の構成図である。
【0004】図7に示すように、このガラス導波路は、
(a)基板11と、(b)基板11の表面条に形成され
た光散乱体である多孔質ガラス層12と、(c)多孔質
ガラス層12の表面上に形成された第1クラッド層13
と、(d)第1クラッド層13の表面領域の一部に形成
されたコア15と、(e)第1クラッド層13の表面の
コア形成領域以外の表面領域上およびコア15の表面上
に形成された第2クラッド層16と、を備える。そし
て、光散乱体である多孔質ガラス層12で第1クラッド
層13と基板11との間を光学的に遮断することによ
り、第1クラッド層13内の伝搬光の一部が基板11に
漏れる漏れ光の量および基板11から第1クラッド層1
3側に侵入する迷光の量を低減している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の漏話対策を施し
た光導波路モジュールは上記のように、クラッド層と基
板と間に光散乱体である透明化されていない多孔質ガラ
ス層を介在させる必要がある。このためには、基板上に
多孔質ガラスを形成後、クラッド層やコア層の形成工程
において、多孔質ガラス層の透明化を起こしてはならな
いので、クラッド層やコア層の形成工程の温度制御範囲
や多孔質ガラス層、コア、およびクラッド層の材料選択
が制限され、実際の製造が困難であるという問題点があ
った。
【0006】また、基板とクラッド層との間に介在する
多孔質ガラス層は光散乱体であって光吸収体ではないの
で、クラッド層からの漏れ光の位置部は散乱された結果
クラッド層へもどることになるし、また、基板側からの
光の一部もクラッド層に侵入して迷光となるという問題
点があった。
【0007】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、効率良く光導波回路間の漏話量を低減するととも
に、簡易に製造可能な光導波路モジュールを提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の光導波路モジュ
ールは、(a)光を導波するコア部とコア部の周囲に形
成されたクラッド部とが基板上に形成された平面型光導
波路と、(b)平面型導波路の前記クラッド部を取り囲
んで基板の上部に形成された、クラッド部の屈折率に対
する比屈折率差が−1%以上かつ8%以下である材料を
主材とし光吸収体が添加された光吸収膜と、を備えるこ
とを特徴とする。
【0009】また、光吸収膜の主材は樹脂材料であるこ
とを特徴としてもよい。
【0010】また、光吸収体としてはカーボンブラック
を好適に使用できる。
【0011】また、クラッド部の屈折率に対する光吸収
膜の主材の屈折率の比屈折率差は0%以上かつ2%以下
であることを特徴としてもよい。
【0012】
【作用】本発明の光導波路モジュールでは、光ファイバ
を経由して平面導波路に信号光が入力する。平面導波路
に入力した信号光は、平面導波路のコア部を進行する。
コア部を進行する光の一部は、コア部を形成する物質と
の相互作用により散乱され、クラッド層に向けて放射さ
れる。放射された光は、直接に、または、基板により反
射された後にクラッド層と光吸収膜との界面に到達す
る。光吸収膜の屈折率はクラッド部の屈折率に対して−
1%以上かつ8%以下の比屈折率を有するので、クラッ
ド層側から光吸収膜に達した光が効率良く光吸収膜に入
力する。クラッド層と光吸収膜の比屈折率差が−1%よ
り小さいと光吸収膜への入力にあたって全反射角がより
も大きな入射角の光の量が、また比屈折率差が8%より
大きいと光吸収膜へ入射時の反射光量が増大してしまい
光吸収膜への入力効率が低下する。光吸収膜に入力した
光の略全ては、光吸収膜中の光吸収体によって吸収され
る。また、光導波路モジュールの外部から光吸収膜に入
力した光の略全ても光吸収膜中の光吸収体によって吸収
される。
【0013】光吸収膜の材質としては、シリコン樹脂,
エポキシ樹脂等の有機材料が、他の材質(例えば低融点
ガラス)に比べ望ましい。吸収膜が導波路がモジュール
に密着しない場合、界面の反射が生じ、漏話量低減効果
が消失する。そのため、導波路との密着性が良く、ま
た、光吸収体の混合が容易かつ、取り扱いが容易な樹脂
が優れている。
【0014】すなわち、一度光吸収膜に入射した光の略
全ては、光吸収膜内の光吸収体によって吸収され、クラ
ッド層に再び戻ることは無い。したがって、ある経路の
光導波路からの漏れ光や迷光が別の経路の光導波路へ乗
り移りを効率的に抑制しつつ、個別の光導波路ごとに光
を導波する。
【0015】また、カーボンブラックは光吸収に関して
波長依存性が少ないので、光吸収体としてカーボンブラ
ックを採用すると、広い波長領域に関して漏話量が低減
する。また、カーボンブラックは樹脂への混合が容易で
あり、質の良い光吸収膜を簡易に製造できる。
【0016】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の光導
波路モジュールの一実施例を説明する。なお、図面の説
明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する
説明を省略する。
【0017】図1は、本発明の実施例の光導波路モジュ
ールの外観構成図である。なお、本実施例の装置は、2
×2分岐4回路の機能構成を有する光導波路モジュール
である。
【0018】図1に示すように、この装置は、(a)8
本の光ファイバが配列された光ファイバアレイ110
と、(b)光ファイバアレイ110の各光ファイバの一
方の端面と光学的に接続された2×2分岐4回路を構成
する各平面型光導波路200と、(c)平面型光導波路
200上に形成され、2重量%のカーボンブラックが添
加されたシリコーン樹脂(屈折率=1.50、クラッド
部に対する比屈折率差=2.7%)から成る光吸収膜2
30と、(d)平面型光導波路200の他方の端面と光
学的に接続された一方の端面を有する複数の光ファイバ
が配列された光ファイバアレイ120と、を備える。そ
して、この装置の実際の使用にあたっては、光の入出力
のために、光ファイバアレイ110の各光ファイバの他
の端面には光ファイバ群310が接続され、光ファイバ
アレイ120の各光ファイバの他の端面には光ファイバ
群320が接続される。
【0019】ここで、平面型光導波路200は、シリ
コン基板210と、シリコン基板210上に形成され
た光回路部220と、を備える。
【0020】図2は、平面型光導波路200および光吸
収膜230の端面の外観図である。図2(a)は、端面
2201 側の外観図であり、互いに分離したコア部に対
応して8つの光の入力(あるいは出力)ポートP1 〜P
8 がある。また、図2(b)は、端面2202 側の外観
図であり、互いに分離したコア部に対応して8つの光の
出力(あるいは入力)ポートP1 ´〜P8 ´がある。
【0021】図3は、光学的な接続に注目した本実施例
の装置の構成図である。図3に示すように、光回路部2
20は、信号光を導波するコア部221(C1
8 )と、コア部221を取り囲むクラッド部222
と、を備える。各コア部Ci は、端面2201 側ではポ
ートPi に対応し、端面2202 側ではポートPi ´に
対応する。そして、コア部Ci (i=1,3,5,7)
とコア部Ci の周辺のクラッド部とから構成される光導
波路とコア部Ci+1 とコア部Ci+1 の周辺のクラッド部
とから構成される光導波路との対で2×2分岐回路の1
回路をとなる。また、ファイバアレイ110は、8つ
のV溝が形成された基材111と、V溝に配設された
8本の光ファイバ1121 〜1128 と、光ファイバ
1121 〜1128 を固定する蓋材113と、を備え
る。そして、光ファイバ112iはポートPi と光学的
に接続される。また、ファイバアレイ120は、8つ
のV溝が形成された基材121と、V溝に配設された
8本の光ファイバ1221 〜1228 と、光ファイバ
1221 〜1228 を固定する蓋材123と、を備え
る。そして、光ファイバ122iはポートPi ´と光学
的に接続される。
【0022】図4は、放射光の振舞の説明図である。コ
ア部Ciを信号光が進行する際に信号光とコア部Ciの
物質との相互作用により放射光が発生する。発生した放
射光の殆どはクラッド部222を横断してクラッド部2
22と基板210との境界面あるいはクラッド部222
と光吸収膜230との境界面に到達する。基板210と
の境界面に達した光の一部は、基板210との境界面で
反射された光の殆どは、光回路部220内を進行してク
ラッド部222と光吸収膜230との境界面に到達す
る。
【0023】クラッド部222と光吸収膜230との境
界面に到達した光の一部は光吸収膜に入射する。図5
は、クラッド部に対する光吸収膜の比屈折率差による入
射光の反射率の変化を示すグラフであり、入射角θ=8
5°、80°、75°、70°の場合を例示している。
入射角が大きいほどクラッド部に対する光吸収膜の比屈
折率差による入射光の反射率の変化はより急峻になる
し、入射角が小さいほど変化は緩やかになる。なお、こ
のグラフはフレネル反射の式を計算することにより作成
した。図5から、入射角θ<80°の光に関して必ず反
射率<20%を保証するとすれば比屈折率差を−1%〜
8%の範囲に設定すればよいことがわかる。この範囲に
比屈折率差を設定すると、放射光の入射角分布が略一様
とすれば殆どの入射光が光吸収膜に入力する。更に、入
射角θ<85°の光に関して必ず反射率<20%を保証
するとすれば比屈折率差を0%〜2%の範囲に設定すれ
ばよく、この範囲に比屈折率差を設定すると、更に多く
の光の光吸収膜への入力が保証できる。
【0024】光吸収膜230に入力した光は光吸収体に
吸収される。図6は、シリコーン樹脂のカーボンブラッ
クの含有量の変化による光透過率の変化を示すグラフで
ある。なお、図6ではシリコーン樹脂膜の厚さは10μ
mとし、光は垂直入射としている。したがって、光吸収
膜230に入力した光の殆ど全ては光吸収体に吸収さ
れ、再びクラッド部222に入力することは無い。この
結果、光分岐回路間の漏話量が低減される。
【0025】表1は、本実施例の装置での漏話特性(光
アイソレーション率)の測定結果である。この測定は、
強度=−4.5dBm、波長=13.1μmの光を1つ
のポートに光を入射した場合の各ポートの出力強度を計
測して行った。なお、表1中の数値は、入力光強度に対
する各ポートの出力光の強度の比率(=光アイソレーシ
ョン率、単位:dB)を示す。表1に示す観測結果から
わかるように、本実施例の装置での光分岐回路間の光ア
イソレーション率は60dB以上であった。
【0026】
【表1】
【0027】本実施例の装置における本発明の適用の有
効性を確認するため、本実施例の光導波路モジュールか
ら光吸収膜230を取り除いた装置(比較例1)と、光
吸収膜に光吸収体を添加しない装置(比較例2)とを試
作し、表1の場合の測定と同様の測定を行った。
【0028】表2は、比較例1の装置の測定結果であ
る。表2に示す観測結果からわかるように、比較例1の
装置での光分岐回路間の光アイソレーション率は25〜
45dB以上であった。
【0029】
【表2】
【0030】表3は、比較例2の装置の測定結果であ
る。表3に示す観測結果からわかるように、比較例2の
装置での光分岐回路間の光アイソレーション率は35〜
50dB以上であった。
【0031】
【表3】
【0032】以上の測定結果から、本実施例の装置にお
ける光分岐回路間のアイソレーション率は、比較例に比
べて飛躍的に向上していることが確認される。
【0033】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではなく変形が可能である。例えば、上記の実施例では
光吸収体としてカーボンブラックを採用したが、使用す
る信号光の波長に応じて各種の金属粒を採用することも
可能である。ただし、金属粒は酸化しやすいので取り扱
いに注意を要する。また、実施例の光導波路モジュール
は2×2分岐4回路としたが、回路数は4以外でもよい
し、また独立して機能を果たす光回路であれば機能種を
問わず本発明の適用が可能である。
【0034】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
導波路モジュールによれば、基板上に形成された平面型
光導波路の上部に、光吸収体が添加され、平面型光
導波路のクラッド部の屈折率に対する比屈折率差が−1
%以上かつ8%以下の屈折率を有する樹脂材料から成る
光吸収膜を形成したので、光導波路内での散乱などによ
り発生した漏れ光や迷光などが効率良く光吸収膜に入力
されて光吸収膜内の光吸収体で吸収される。この結果、
独立に光を導波する複数の平面型光導波路回路の一つの
光導波路回路を光が進行した場合における他の光導波路
回路への光の混入による漏話量を効率的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光導波路モジュールの実施例の外観構
成図である。
【図2】実施例の光導波路モジュールの光回路ユニット
の端面の外観図である。
【図3】実施例の光導波路モジュールの光接続構成図で
ある。
【図4】実施例の光導波路モジュールでの放射光の振舞
の説明図である。
【図5】クラッド部に対する光吸収膜の比屈折率差によ
る入射光の反射率の変化を示すグラフである。
【図6】シリコーン樹脂のカーボンブラックの含有量の
変化による光透過率の変化を示すグラフである。
【図7】従来の光導波路モジュールの構成図である。
【符号の説明】
110,120…ファイバアレイ、111,121…基
材、112,122…光ファイバ、113,123…蓋
材、200…平面型光導波路、210…基板、220…
光回路部、221…コア部、222…クラッド部、23
0…光吸収膜。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を導波するコア部と前記コア部の周囲
    に形成されたクラッド部とが基板上に形成された平面型
    光導波路と、 前記平面型導波路の前記クラッド部を取り囲んで前記基
    板の上部に形成された、前記クラッド部の屈折率に対す
    る比屈折率差が−1%以上かつ8%以下である材料を主
    材とし光吸収体が添加された光吸収膜と、 を備えることを特徴とする光導波路モジュール。
  2. 【請求項2】 前記光吸収膜の主材は樹脂材料である、
    ことを特徴とする請求項1記載の光導波路モジュール。
  3. 【請求項3】 前記光吸収体はカーボンブラックであ
    る、ことを特徴とする請求項1記載の光導波路モジュー
    ル。
  4. 【請求項4】 前記クラッド部の屈折率に対する前記光
    吸収膜の主材の屈折率の比屈折率差は0%以上かつ2%
    以下である、ことを特徴とする請求項1記載の光導波路
    モジュール。
JP22950394A 1994-09-26 1994-09-26 光導波路モジュール Pending JPH0894869A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7483616B2 (en) 2004-03-18 2009-01-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical waveguide
US7521725B2 (en) 2004-03-17 2009-04-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical waveguide and the method of fabricating the same
JP2015087658A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 住友ベークライト株式会社 光導波路、光電気混載基板および電子機器
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EP3882675A1 (en) * 2020-03-19 2021-09-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Multi-core optical fiber

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