JPH09265018A - 分岐合波光導波路回路 - Google Patents
分岐合波光導波路回路Info
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B2006/12133—Functions
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路間ギャップの閉塞がなく、製作歩留
まりを向上させるとともに、過剰損失が十分小さいＹ分
岐構造を提案する。 【解決手段】 主導波路１１と２本の分岐導波路１３，
１４を所定の間隙（ギャップ）をもって近接されて配置
する光学的結合部１２を持つことにより、分岐損失を増
大させることなく間隙を拡げることができ、ギャップ部
の鈍りやボイドの発生をなくすことができる。主導波路
１１を伝搬する光は、光学的結合部１２に到達すると、
始めはモード結合により分岐導波路間に移行が起こる。
その後、光が主導波路を伝搬するにつれ主導波路の光の
閉じこめ状態が弱くなり、波長依存性の強いモード結合
を緩和しカットオフの状態になるため、分岐損失の波長
依存性をなくしている。さらに、光学的結合部の長さを
５００μｍ以上とすることにより完全な光パワーの移行
が実現でき、分岐損失の低減を図っている。
まりを向上させるとともに、過剰損失が十分小さいＹ分
岐構造を提案する。 【解決手段】 主導波路１１と２本の分岐導波路１３，
１４を所定の間隙（ギャップ）をもって近接されて配置
する光学的結合部１２を持つことにより、分岐損失を増
大させることなく間隙を拡げることができ、ギャップ部
の鈍りやボイドの発生をなくすことができる。主導波路
１１を伝搬する光は、光学的結合部１２に到達すると、
始めはモード結合により分岐導波路間に移行が起こる。
その後、光が主導波路を伝搬するにつれ主導波路の光の
閉じこめ状態が弱くなり、波長依存性の強いモード結合
を緩和しカットオフの状態になるため、分岐損失の波長
依存性をなくしている。さらに、光学的結合部の長さを
５００μｍ以上とすることにより完全な光パワーの移行
が実現でき、分岐損失の低減を図っている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に形成され
た複数の光導波路を有し、光の分岐および合波を行う分
岐合波光導波路回路に関する。
た複数の光導波路を有し、光の分岐および合波を行う分
岐合波光導波路回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】導波路を用いた光集積回路において、分
岐、合波の機能を有する光導波路回路は重要でかつ必要
不可欠である。このような分岐合波光導波路回路として
は、複数の分岐光導波路を有するＹ分岐光導波路回路が
知られており、１×Ｎスプリッタ等への応用がなされて
いる。
岐、合波の機能を有する光導波路回路は重要でかつ必要
不可欠である。このような分岐合波光導波路回路として
は、複数の分岐光導波路を有するＹ分岐光導波路回路が
知られており、１×Ｎスプリッタ等への応用がなされて
いる。
【０００３】図５は、従来のＹ分岐光導波路回路を示す
構成図である。
構成図である。
【０００４】図５のＹ分岐光導波路回路は、各導波路２
１，２２，２３，２４は、基板上のクラッド２中に埋め
込まれている。また、導波路２１，２３，２４の導波路
幅が全て等しく、分岐導波路２３，２４は曲率半径ｒを
有し、分岐導波路２３，２４が始まる分岐点２５の分岐
導波路２３，２４に囲まれた閉塞部分のギャップにおい
ては先端が零であるような理想的な形状を有している。
１，２２，２３，２４は、基板上のクラッド２中に埋め
込まれている。また、導波路２１，２３，２４の導波路
幅が全て等しく、分岐導波路２３，２４は曲率半径ｒを
有し、分岐導波路２３，２４が始まる分岐点２５の分岐
導波路２３，２４に囲まれた閉塞部分のギャップにおい
ては先端が零であるような理想的な形状を有している。
【０００５】このＹ分岐光導波路回路の作製方法は図６
に示すように、例えば、シリコン等の基板上１にクラッ
ド層２ａ、クラッド層２ａよりもわずかに屈折率の高い
コア層３を順次堆積する。次いで所望の光導波路回路、
例えば、図２の各導波路２１，２２，２３，２４のよう
に光導波路回路部分を残してエッチングにてコア層３を
加工し、その後にクラッド層２ａを堆積して所望の光導
波路回路を埋め込み、分岐合波光導波路回路が作製され
る。
に示すように、例えば、シリコン等の基板上１にクラッ
ド層２ａ、クラッド層２ａよりもわずかに屈折率の高い
コア層３を順次堆積する。次いで所望の光導波路回路、
例えば、図２の各導波路２１，２２，２３，２４のよう
に光導波路回路部分を残してエッチングにてコア層３を
加工し、その後にクラッド層２ａを堆積して所望の光導
波路回路を埋め込み、分岐合波光導波路回路が作製され
る。
【０００６】上述したＹ分岐光導波路回路においては、
分岐合波の低損失化のためには、分岐点２５の閉塞部分
ギャップの先端形状が理想的な零に近くなるように作製
される。
分岐合波の低損失化のためには、分岐点２５の閉塞部分
ギャップの先端形状が理想的な零に近くなるように作製
される。
【０００７】しかしながら、現状の作製技術では、閉塞
部分ギャップの先端の形状を零にすることは不可能であ
り、０．５〜１μｍと狭い幅をもつ。そのために、エッ
チングにて所望の光導波路回路となるように不要部分の
コア層を取り除く時に、理想的には、閉塞部分ギャップ
の始まりも垂直に加工されなければならないが、閉塞し
ているために実際には精度良く加工することが困難であ
り、閉塞されたギャップ部分に取り除くべきコア層が残
留して図７に示すように鈍りが生じ、分岐損失が増大
し、歩留まりが低下する。また、精度よく加工された場
合においても、閉塞部分の０．５〜１μｍの狭いギャッ
プをクラッド層２ａで埋め込む時に、図８に示すように
ギャップ部にボイドと呼ばれる空気層２６が発生し、こ
のボイドが分岐損失を増大し、歩留まりが低下する。ま
た、作製上の上記問題を解決するために、単純に分岐点
（閉塞部分）のギャップを拡げるだけでは、かえって分
岐損失が増大し、低損失の分岐合波光導波路回路を構成
することは困難である。ここで、図７、図８は図２にお
ける分岐導波路２３，２４に囲まれた閉塞したギャップ
の分岐点２５の近傍のＢ−Ｂ′断面図である。
部分ギャップの先端の形状を零にすることは不可能であ
り、０．５〜１μｍと狭い幅をもつ。そのために、エッ
チングにて所望の光導波路回路となるように不要部分の
コア層を取り除く時に、理想的には、閉塞部分ギャップ
の始まりも垂直に加工されなければならないが、閉塞し
ているために実際には精度良く加工することが困難であ
り、閉塞されたギャップ部分に取り除くべきコア層が残
留して図７に示すように鈍りが生じ、分岐損失が増大
し、歩留まりが低下する。また、精度よく加工された場
合においても、閉塞部分の０．５〜１μｍの狭いギャッ
プをクラッド層２ａで埋め込む時に、図８に示すように
ギャップ部にボイドと呼ばれる空気層２６が発生し、こ
のボイドが分岐損失を増大し、歩留まりが低下する。ま
た、作製上の上記問題を解決するために、単純に分岐点
（閉塞部分）のギャップを拡げるだけでは、かえって分
岐損失が増大し、低損失の分岐合波光導波路回路を構成
することは困難である。ここで、図７、図８は図２にお
ける分岐導波路２３，２４に囲まれた閉塞したギャップ
の分岐点２５の近傍のＢ−Ｂ′断面図である。
【０００８】上述したような課題を解決するために、特
開平４−７０６０５号公報によれば、図９のような分岐
合波光導波路回路が考案されている。主導波路２１と主
導波路２１から拡大して延びる拡大導波路２２と拡大導
波路と所定の間隙をもって分離される分岐導波路２３，
２４からなり、かつ分岐導波路２３，２４も所定の間隙
をもって分離されている構造を有する分岐合波光導波路
回路である。
開平４−７０６０５号公報によれば、図９のような分岐
合波光導波路回路が考案されている。主導波路２１と主
導波路２１から拡大して延びる拡大導波路２２と拡大導
波路と所定の間隙をもって分離される分岐導波路２３，
２４からなり、かつ分岐導波路２３，２４も所定の間隙
をもって分離されている構造を有する分岐合波光導波路
回路である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、図５に
示すＹ分岐光導波路回路は閉塞部分のギャップのコア層
の残留、ギャップの鈍り、又はボイドの発生等の構造上
の不完全性を生じやすく、分岐損失が増大し歩留まりが
低下することから作製上不利である点で問題があった。
また、主導波路と分岐導波路の間にギャップを有する図
９に示す分岐合波光導波路回路は、光学的結合部の構造
は図５のＹ分岐光導波路回路と本質的の同じ拡大導波路
２２を有しており、Ｙ分岐光導波路回路の主導波路と分
岐導波路の結合部を直線状に一部切断した構造としたも
のである。しかしながら、このような構造では、鋭角の
先端部の製作は困難であるのみならず、光の伝搬につい
ても、主導波路２１の基本モードの伝搬光が拡大導波路
２２において高次モードとなり、更に分岐導波路２３，
２４では基本モードで伝搬することになるため、伝搬モ
ードの相互の変換と間隙での光学的結合とにより、充分
良好な分岐損失特性及び波長依存性は得られず、分岐合
波特性の再現の安定性にも欠ける。特に、拡大導波路２
２の端面２２０、分岐導波路２３の端面２３０及び分岐
導波路２４の端面２４０等、主導波路２１の導波路の軸
とのなす角度θが小さくなるほどこれが顕著に現れ分岐
損失は増大し、また、分岐特性の再現性が大きく悪化す
る点で難点がある。
示すＹ分岐光導波路回路は閉塞部分のギャップのコア層
の残留、ギャップの鈍り、又はボイドの発生等の構造上
の不完全性を生じやすく、分岐損失が増大し歩留まりが
低下することから作製上不利である点で問題があった。
また、主導波路と分岐導波路の間にギャップを有する図
９に示す分岐合波光導波路回路は、光学的結合部の構造
は図５のＹ分岐光導波路回路と本質的の同じ拡大導波路
２２を有しており、Ｙ分岐光導波路回路の主導波路と分
岐導波路の結合部を直線状に一部切断した構造としたも
のである。しかしながら、このような構造では、鋭角の
先端部の製作は困難であるのみならず、光の伝搬につい
ても、主導波路２１の基本モードの伝搬光が拡大導波路
２２において高次モードとなり、更に分岐導波路２３，
２４では基本モードで伝搬することになるため、伝搬モ
ードの相互の変換と間隙での光学的結合とにより、充分
良好な分岐損失特性及び波長依存性は得られず、分岐合
波特性の再現の安定性にも欠ける。特に、拡大導波路２
２の端面２２０、分岐導波路２３の端面２３０及び分岐
導波路２４の端面２４０等、主導波路２１の導波路の軸
とのなす角度θが小さくなるほどこれが顕著に現れ分岐
損失は増大し、また、分岐特性の再現性が大きく悪化す
る点で難点がある。
【００１０】本発明の目的は、分岐合波の光学的結合部
の導波路の製作上の不完全性等が緩和され、製作が容易
で過剰損失が充分小さく、且つ過剰損失の波長依存性が
良好で特性の再現性の高い分岐合波光導波回路を提供す
ることにある。
の導波路の製作上の不完全性等が緩和され、製作が容易
で過剰損失が充分小さく、且つ過剰損失の波長依存性が
良好で特性の再現性の高い分岐合波光導波回路を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は分岐合波光導波
路回路は、基板上のクラッド中に形成された主導波路と
該主導波路に光学的に結合する２本の分岐導波路とを有
する分岐合波光導波路回路において、前記主導波路は、
端部が主導波路から次第に縮小して延びる縮小導波路部
を有し、前記縮小導波路部と前記分岐導波路とが接近し
て配置され光学的結合部を形成することを特徴とする。
また、前記光学的結合部における前記縮小導波路部は、
両側面にテーパ形状を有し、前記分岐導波路は、前記主
導波路の各テーパ形状と対向する逆方向のテーパ形状の
拡大導波路部を有することを特徴とする。
路回路は、基板上のクラッド中に形成された主導波路と
該主導波路に光学的に結合する２本の分岐導波路とを有
する分岐合波光導波路回路において、前記主導波路は、
端部が主導波路から次第に縮小して延びる縮小導波路部
を有し、前記縮小導波路部と前記分岐導波路とが接近し
て配置され光学的結合部を形成することを特徴とする。
また、前記光学的結合部における前記縮小導波路部は、
両側面にテーパ形状を有し、前記分岐導波路は、前記主
導波路の各テーパ形状と対向する逆方向のテーパ形状の
拡大導波路部を有することを特徴とする。
【００１２】そして、本発明の縮小導波路部と拡大導波
路部とは２．０μｍ乃至３．５μｍの間隔を有するのが
好適であり、光学的結合部は５００μｍ以上の長さとす
るのが好適である。
路部とは２．０μｍ乃至３．５μｍの間隔を有するのが
好適であり、光学的結合部は５００μｍ以上の長さとす
るのが好適である。
【００１３】更に具体的には、分岐合波光導波路回路の
構造において、２本の分岐導波路間の閉塞するギャップ
部をなくし、主導波路と２本の分岐導波路が近接して配
置されている光学的結合部を有し、その光学的結合部に
おいて、主導波路は、導波路幅が徐々に狭くなるテーパ
形状を有し、分岐導波路は、主導波路と逆に導波路幅が
徐々に拡がるテーパ形状を有する。その光学的結合部の
長さは、光学的結合部の主導波路と２本の分岐導波路の
幅の組み合わせにより必要とされる最小の長さが存在す
るが、少なくとも５００μｍ以上の長さを有する。ま
た、その光学的結合部において、主導波路と２本の分岐
導波路の間隔（ｇａｐ）を２．０〜３．５μｍに設定す
る。また、光学的結合部における最小の導波路幅は、カ
ットオフの状態に近づけて光の移行を行うために２μｍ
以下である。また、主導波路は光学的結合部に至るまで
は基本モードのみが伝搬するように導波路幅、深さが決
められている。
構造において、２本の分岐導波路間の閉塞するギャップ
部をなくし、主導波路と２本の分岐導波路が近接して配
置されている光学的結合部を有し、その光学的結合部に
おいて、主導波路は、導波路幅が徐々に狭くなるテーパ
形状を有し、分岐導波路は、主導波路と逆に導波路幅が
徐々に拡がるテーパ形状を有する。その光学的結合部の
長さは、光学的結合部の主導波路と２本の分岐導波路の
幅の組み合わせにより必要とされる最小の長さが存在す
るが、少なくとも５００μｍ以上の長さを有する。ま
た、その光学的結合部において、主導波路と２本の分岐
導波路の間隔（ｇａｐ）を２．０〜３．５μｍに設定す
る。また、光学的結合部における最小の導波路幅は、カ
ットオフの状態に近づけて光の移行を行うために２μｍ
以下である。また、主導波路は光学的結合部に至るまで
は基本モードのみが伝搬するように導波路幅、深さが決
められている。
【００１４】また、光学的結合部において、主導波路と
２本の分岐導波路を伝搬する光の伝搬方向が平行である
ように導波路の幅を決定し配置する。
２本の分岐導波路を伝搬する光の伝搬方向が平行である
ように導波路の幅を決定し配置する。
【００１５】導波路間の閉塞するギャップをなくし、主
導波路と２本の分岐導波路を所定の間隙（ギャップ）を
もって近接されて配置する光学的結合部を持つことによ
り、分岐損失を増大させることなく間隙を拡げることが
でき、ギャップ部の鈍りやボイドの発生をなくすことが
できる。また、光学的結合部において上述したような構
造をとることにより、主導波路を伝搬する光は、光学的
結合部に到達すると、始めはモード結合により分岐導波
路間に移行が起こる。その後、光が主導波路を伝搬する
につれ主導波路の光の閉じこめ状態が弱くなり、波長依
存性の強いモード結合を緩和しカットオフの状態に近く
なるため、分岐損失の波長依存性をなくしている。さら
に、光学的結合部の長さを５００μｍ以上とすることに
より完全な光パワーの移行が実現でき、分岐損失の低減
を図れる。
導波路と２本の分岐導波路を所定の間隙（ギャップ）を
もって近接されて配置する光学的結合部を持つことによ
り、分岐損失を増大させることなく間隙を拡げることが
でき、ギャップ部の鈍りやボイドの発生をなくすことが
できる。また、光学的結合部において上述したような構
造をとることにより、主導波路を伝搬する光は、光学的
結合部に到達すると、始めはモード結合により分岐導波
路間に移行が起こる。その後、光が主導波路を伝搬する
につれ主導波路の光の閉じこめ状態が弱くなり、波長依
存性の強いモード結合を緩和しカットオフの状態に近く
なるため、分岐損失の波長依存性をなくしている。さら
に、光学的結合部の長さを５００μｍ以上とすることに
より完全な光パワーの移行が実現でき、分岐損失の低減
を図れる。
【００１６】また、上述したように主導波路が基本モー
ドのみを伝搬できる導波路幅、深さにしたり、結合部に
おいて、主導波路と２本の分岐導波路とを伝搬する光の
伝搬方向が平行であるように導波路の幅を決定し配置す
ることにより、分岐損失の増大を抑制し、低損失かつ安
定な特性を有する分岐合波光導波路回路を作製すること
ができる。
ドのみを伝搬できる導波路幅、深さにしたり、結合部に
おいて、主導波路と２本の分岐導波路とを伝搬する光の
伝搬方向が平行であるように導波路の幅を決定し配置す
ることにより、分岐損失の増大を抑制し、低損失かつ安
定な特性を有する分岐合波光導波路回路を作製すること
ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の分岐合波光導波
路回路の一実施の形態を示す構成図である。
路回路の一実施の形態を示す構成図である。
【００１８】主導波路１１は、光学的結合部１２に至る
までのある長さにおいては導波路幅（Ｗ0 ）が一定でか
つ基本モードのみが伝搬する導波路である。
までのある長さにおいては導波路幅（Ｗ0 ）が一定でか
つ基本モードのみが伝搬する導波路である。
【００１９】光学的結合部において、主導波路１１は導
波路幅がＷ0 からＷ1 に（Ｗ0 ＞Ｗ1 ）徐々に変わるよ
うなテーパ構造を有している。また、光学的結合部１２
における分岐導波路１３，１４は主導波路とは異なる方
向で導波路幅がＷ11からＷ01（Ｗ11＜Ｗ01）に徐々に変
わるようなテーパ構造を有している。テーパ構造におけ
る主導波路１１と分岐導波路１３，１４の最小幅Ｗ1 と
Ｗ11は、導波路幅が狭くなる方向にテーパ導波路を伝搬
する光が、カットオフとなるようにできるだけ狭い（２
μｍ以下）方が望ましい。また、光学的結合部１２にお
ける主導波路および分岐導波路の各最大幅（Ｗ0 、
Ｗ01）、最小限（Ｗ1 、Ｗ11）は、かならずしも同じで
ある必要はないが、各導波路幅１１，１３，１４が同じ
である方が望ましい。すなわち、光学的結合部における
主導波路１１と分岐導波路１３，１４の軸が平行である
ことが望ましい。
波路幅がＷ0 からＷ1 に（Ｗ0 ＞Ｗ1 ）徐々に変わるよ
うなテーパ構造を有している。また、光学的結合部１２
における分岐導波路１３，１４は主導波路とは異なる方
向で導波路幅がＷ11からＷ01（Ｗ11＜Ｗ01）に徐々に変
わるようなテーパ構造を有している。テーパ構造におけ
る主導波路１１と分岐導波路１３，１４の最小幅Ｗ1 と
Ｗ11は、導波路幅が狭くなる方向にテーパ導波路を伝搬
する光が、カットオフとなるようにできるだけ狭い（２
μｍ以下）方が望ましい。また、光学的結合部１２にお
ける主導波路および分岐導波路の各最大幅（Ｗ0 、
Ｗ01）、最小限（Ｗ1 、Ｗ11）は、かならずしも同じで
ある必要はないが、各導波路幅１１，１３，１４が同じ
である方が望ましい。すなわち、光学的結合部における
主導波路１１と分岐導波路１３，１４の軸が平行である
ことが望ましい。
【００２０】光学的結合部１２では、主導波路１１と分
岐導波路１３，１４は、所定の間隔（ｇａｐ）をもって
分離されている。そのｇａｐは導波路の作製の点からみ
て２．０μｍ以上にすることが望ましく、また特性の点
からは３．５μｍ以下にすることが望ましい。また、光
学的結合部１２は、分岐損失を小さくするためにある長
さｌ0 以上必要である。その長さは、光学的結合部１２
における主導波路１１および分岐導波路１３，１４の最
大幅（Ｗ0 、Ｗ01）、最小幅（Ｗ1 、Ｗ11）の組み合わ
せにより変化するが、少なくとも５００μｍ以上にする
ことが望ましい。
岐導波路１３，１４は、所定の間隔（ｇａｐ）をもって
分離されている。そのｇａｐは導波路の作製の点からみ
て２．０μｍ以上にすることが望ましく、また特性の点
からは３．５μｍ以下にすることが望ましい。また、光
学的結合部１２は、分岐損失を小さくするためにある長
さｌ0 以上必要である。その長さは、光学的結合部１２
における主導波路１１および分岐導波路１３，１４の最
大幅（Ｗ0 、Ｗ01）、最小幅（Ｗ1 、Ｗ11）の組み合わ
せにより変化するが、少なくとも５００μｍ以上にする
ことが望ましい。
【００２１】分岐導波路１３，１４は、上述したテーパ
構造を有する光学的結合部１２とこれとは独立して曲率
半径ｒを持つ曲がり導波路から構成されている。このと
き、分岐部１２のテーパ導波路の最も幅の広い導波路幅
Ｗ01と曲がり導波路の幅Ｗはかならずしも同じである必
要はなく、曲がり導波路幅が広くてもよい。このときに
は、１つの分岐導波路のテーパ導波路部と曲がり導波路
部の間で低損失で光が伝搬するように、光学的結合部１
２とは独立で全く別なテーパ導波路を光学的結合部１２
と曲がり導波路の間に接続する構成としてもよい。ま
た、曲がり導波路部は、分岐導波路１３，１４が互いに
離れるような斜め導波路でもよい。
構造を有する光学的結合部１２とこれとは独立して曲率
半径ｒを持つ曲がり導波路から構成されている。このと
き、分岐部１２のテーパ導波路の最も幅の広い導波路幅
Ｗ01と曲がり導波路の幅Ｗはかならずしも同じである必
要はなく、曲がり導波路幅が広くてもよい。このときに
は、１つの分岐導波路のテーパ導波路部と曲がり導波路
部の間で低損失で光が伝搬するように、光学的結合部１
２とは独立で全く別なテーパ導波路を光学的結合部１２
と曲がり導波路の間に接続する構成としてもよい。ま
た、曲がり導波路部は、分岐導波路１３，１４が互いに
離れるような斜め導波路でもよい。
【００２２】主導波路１１を伝搬してきた光は、光学的
結合部１２において始めはモード結合により各分岐導波
路１３，１４へと光の移行が起こり、主導波路１１の終
端部では、主導波路１１のテーパ形状の終端で光がカッ
トオフ状態となり、各分岐導波路１３，１４へと移行す
る。このように、光の移行にカットオフ作用を用いるこ
とにより、分岐損失の波長依存性は非常に小さくなる。
また、光学的結合部１２における主導波路１１と分岐導
波路１３，１４を伝搬する光の方向は平行であることが
望ましい。
結合部１２において始めはモード結合により各分岐導波
路１３，１４へと光の移行が起こり、主導波路１１の終
端部では、主導波路１１のテーパ形状の終端で光がカッ
トオフ状態となり、各分岐導波路１３，１４へと移行す
る。このように、光の移行にカットオフ作用を用いるこ
とにより、分岐損失の波長依存性は非常に小さくなる。
また、光学的結合部１２における主導波路１１と分岐導
波路１３，１４を伝搬する光の方向は平行であることが
望ましい。
【００２３】図１に示すような分岐合波光導波路回路の
作製は図６に示す方法で行うことができる。具体的に
は、基板１上にクラッド２ａ、コア層３を例えばＴＥＯ
Ｓ−Ｏ3 系ＡＰ−ＣＶＤにて順次堆積していく。次いで
反応性イオンエッチングにより上述した光導波路回路と
なるように不要なコア層３を除去する。その後、このコ
ア層３を埋め込むようにクラッド層２ａを堆積すること
により光導波路回路が作製される。
作製は図６に示す方法で行うことができる。具体的に
は、基板１上にクラッド２ａ、コア層３を例えばＴＥＯ
Ｓ−Ｏ3 系ＡＰ−ＣＶＤにて順次堆積していく。次いで
反応性イオンエッチングにより上述した光導波路回路と
なるように不要なコア層３を除去する。その後、このコ
ア層３を埋め込むようにクラッド層２ａを堆積すること
により光導波路回路が作製される。
【００２４】図３、図４に本発明による分岐合波光導波
路回路を用いた分岐過剰損失のＢＰＭシミュレーション
にて計算した特性の一例を示す。
路回路を用いた分岐過剰損失のＢＰＭシミュレーション
にて計算した特性の一例を示す。
【００２５】図３は、光学的結合部の主導波路１１と分
岐導波路１３，１４との間のｇａｐをパラメータとし
た、分岐過剰損失の光学的結合部１２の長さｌ0 依存性
を示す。伝搬波長λは１．２７μｍ、比屈折率差Δは
０．４０％、主導波路１１の幅Ｗ0 は３μｍ、光学的結
合部１２における主導波路１１および分岐導波路１３の
最大幅Ｗ0 、Ｗ01は３μｍ（Ｗ0 ＝Ｗ01）最小幅Ｗ1 、
Ｗ11は１μｍ（Ｗ1 ＝Ｗ11）、分岐導波路１３，１４の
光学的結合部１２と曲がり導波路を接続するための導波
路の長さは５００μｍである。光学的結合部１２の長さ
が５００μｍ以上では、分岐過剰損失が０．２ｄＢ以下
と小さい値が得られている。
岐導波路１３，１４との間のｇａｐをパラメータとし
た、分岐過剰損失の光学的結合部１２の長さｌ0 依存性
を示す。伝搬波長λは１．２７μｍ、比屈折率差Δは
０．４０％、主導波路１１の幅Ｗ0 は３μｍ、光学的結
合部１２における主導波路１１および分岐導波路１３の
最大幅Ｗ0 、Ｗ01は３μｍ（Ｗ0 ＝Ｗ01）最小幅Ｗ1 、
Ｗ11は１μｍ（Ｗ1 ＝Ｗ11）、分岐導波路１３，１４の
光学的結合部１２と曲がり導波路を接続するための導波
路の長さは５００μｍである。光学的結合部１２の長さ
が５００μｍ以上では、分岐過剰損失が０．２ｄＢ以下
と小さい値が得られている。
【００２６】図４は、光学的結合部１２の主導波路１１
と分岐導波路１３，１４との間のｇａｐをパラメータと
した分岐過剰損失の伝搬波長依存性を示す。光学的結合
部の長さｌ0 は５００μｍその他の条件は、図３と同じ
である。波長１．２７μｍから１．５７μｍまでで分岐
過剰損失が０．２ｄＢ以下と非常に小さい値が得られて
いる。
と分岐導波路１３，１４との間のｇａｐをパラメータと
した分岐過剰損失の伝搬波長依存性を示す。光学的結合
部の長さｌ0 は５００μｍその他の条件は、図３と同じ
である。波長１．２７μｍから１．５７μｍまでで分岐
過剰損失が０．２ｄＢ以下と非常に小さい値が得られて
いる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、分岐合波光導波路回路
におけるギャップの閉塞部分をなくしており、導波路間
の最小ギャップを広げることができるから、製作時の導
波路のギャップ部のコア層の残留、ギャップの鈍りやボ
イドの発生をなくし、更に、極めて高い製作精度を必要
としないため、製作が容易であり歩留まりも従来構造に
比べて大幅に向上できる。
におけるギャップの閉塞部分をなくしており、導波路間
の最小ギャップを広げることができるから、製作時の導
波路のギャップ部のコア層の残留、ギャップの鈍りやボ
イドの発生をなくし、更に、極めて高い製作精度を必要
としないため、製作が容易であり歩留まりも従来構造に
比べて大幅に向上できる。
【００２８】また、主導波路を光学的結合部においてテ
ーパ形状のような主導波路の端部から外径が次第に縮小
して延びる縮小導波路構造としているから、テーパ等、
縮小導波路の始まり部分では主導波路１１から分岐導波
路１３，１４にモード結合により光が移行し、また、縮
小導波路の終端に近づくにつれ光の閉じこめ状態が弱く
なり、カットオフ状態となることにより光が分岐導波路
２，３に移行する。このため、主導波路から分岐導波路
への光パワーの移行が効率的に行われ、ギャップ間隔を
広げても過剰損失の増大を抑制することができる。ま
た、本発明では主導波路のカットオフによる光の移行を
も利用しているのでモード結合を緩和でき波長依存性を
小さくすることができる。
ーパ形状のような主導波路の端部から外径が次第に縮小
して延びる縮小導波路構造としているから、テーパ等、
縮小導波路の始まり部分では主導波路１１から分岐導波
路１３，１４にモード結合により光が移行し、また、縮
小導波路の終端に近づくにつれ光の閉じこめ状態が弱く
なり、カットオフ状態となることにより光が分岐導波路
２，３に移行する。このため、主導波路から分岐導波路
への光パワーの移行が効率的に行われ、ギャップ間隔を
広げても過剰損失の増大を抑制することができる。ま
た、本発明では主導波路のカットオフによる光の移行を
も利用しているのでモード結合を緩和でき波長依存性を
小さくすることができる。
【００２９】更に、光学的結合部において導波路の外径
が高次モードを生ずるような拡大構造を持たないため、
高次モードの発生と導波路間のモード間の不整合に起因
する過剰損失は皆無となる。
が高次モードを生ずるような拡大構造を持たないため、
高次モードの発生と導波路間のモード間の不整合に起因
する過剰損失は皆無となる。
【００３０】以上のように、本発明によれば前記構成を
有することから、導波路幅、ギャップ、テーパ等の縮
小、拡大導波路及びその光学的結合部の長さを設定する
ことにより、歩留まりがよく、分岐過剰損失を小さくで
き、特性の波長依存性が小さくでき、且つ特性の再現性
の良い分岐結合光導波路回路が得られる。
有することから、導波路幅、ギャップ、テーパ等の縮
小、拡大導波路及びその光学的結合部の長さを設定する
ことにより、歩留まりがよく、分岐過剰損失を小さくで
き、特性の波長依存性が小さくでき、且つ特性の再現性
の良い分岐結合光導波路回路が得られる。
【図１】本発明の分岐合波光導波路回路の一実施の形態
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本実施の形態のＡ−Ａ′における断面図を示す
図である。
図である。
【図３】本実施の形態におけるＢＰＦシミュレーション
による過剰損失の結合部長さ（ｌ0 ）依存性の特性の一
例を示す図である。
による過剰損失の結合部長さ（ｌ0 ）依存性の特性の一
例を示す図である。
【図４】本実施の形態におけるＢＰＦシミュレーション
による過剰損失の波長依存性の特性の一例を示す図であ
る。
による過剰損失の波長依存性の特性の一例を示す図であ
る。
【図５】従来の分岐合波光導波路回路の一例を示す図で
ある。
ある。
【図６】分岐合波光導波路回路の製造方法の一例を示す
図である。
図である。
【図７】従来の分岐合波光導波路回路のＢ−Ｂ′におけ
る断面図を示す図である。
る断面図を示す図である。
【図８】従来の分岐合波光導波路回路のＢ−Ｂ′におけ
る断面図を示す図である。
る断面図を示す図である。
【図９】従来の分岐合波光導波路回路の他の例を示す図
である。
である。
１ 基板 ２ クラッド ３ コア層 １１，２１ 主導波路 １２ 光学的結合部 １３，１４，２３，２４ 分岐導波路 １５ 接続部 ２２ 拡大導波路 ２４ 分岐点 ２６ ボイド
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上のクラッド中に形成された主導波
路と該主導波路に光学的に結合する２本の分岐導波路と
を有する分岐合波光導波路回路において、 前記主導波路は、端部が主導波路から次第に縮小して延
びる縮小導波路部を有し、前記縮小導波路部と前記分岐
導波路とが接近して配置され光学的結合部を形成するこ
とを特徴とする分岐合波光導波路回路。 - 【請求項２】 前記光学的結合部における前記縮小導波
路部は、両側面にテーパ形状を有し、前記分岐導波路
は、前記主導波路の各テーパ形状と対向する逆方向のテ
ーパ形状の拡大導波路部を有することを特徴とする請求
項１記載の分岐合波光導波路回路。 - 【請求項３】 縮小導波路部と拡大導波路部とは２．０
μｍ乃至３．５μｍの間隔を有することを特徴とする請
求項１又は２記載の分岐合波光導波路回路。 - 【請求項４】 光学的結合部は５００μｍ以上の長さを
有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の分岐
合波光導波路回路。 - 【請求項５】 光学的結合部における主導波路と分岐導
波路を伝搬する光の伝搬方向は平行方向であることを特
徴とする請求２、３又は４記載の分岐合波光導波路回
路。 - 【請求項６】 光学的結合部における主導波路及び分岐
導波路の最小導波路幅が２μｍ以下であることを特徴と
する請求項２、３、４又は５記載の分岐合波光導波路回
路。 - 【請求項７】 主導波路は光学的結合部にいたるまで基
本モードの光を伝搬する導波路であることを特徴とする
請求項６記載の分岐合波光導波路回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8072088A JPH09265018A (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 分岐合波光導波路回路 |
| US08/805,562 US5818989A (en) | 1996-03-27 | 1997-02-25 | Branching/crossed optical waveguide circuit |
| DE19711507A DE19711507A1 (de) | 1996-03-27 | 1997-03-19 | Optische Verzweigungs-/Kreuzungs-Wellenleiterschaltung |
| FR9703683A FR2746929B1 (fr) | 1996-03-27 | 1997-03-26 | Circuit guide d'ondes de ramification et de croisement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8072088A JPH09265018A (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 分岐合波光導波路回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09265018A true JPH09265018A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=13479309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8072088A Pending JPH09265018A (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 分岐合波光導波路回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5818989A (ja) |
| JP (1) | JPH09265018A (ja) |
| DE (1) | DE19711507A1 (ja) |
| FR (1) | FR2746929B1 (ja) |
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| KR100389823B1 (ko) * | 2001-07-21 | 2003-07-02 | 삼성전자주식회사 | 블럭 광도파로가 제공된 광강도 변조기 열 구조 |
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