JPH1048444A - Optical waveguide device - Google Patents

Optical waveguide device

Info

Publication number
JPH1048444A
JPH1048444A JP8202370A JP20237096A JPH1048444A JP H1048444 A JPH1048444 A JP H1048444A JP 8202370 A JP8202370 A JP 8202370A JP 20237096 A JP20237096 A JP 20237096A JP H1048444 A JPH1048444 A JP H1048444A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
branch
guided light
optical waveguide
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8202370A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuji Yoneda
竜司 米田
Yuji Kishida
裕司 岸田
Koji Takemura
浩二 竹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP8202370A priority Critical patent/JPH1048444A/en
Publication of JPH1048444A publication Critical patent/JPH1048444A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導波光のパワー損失を極力低減できる優れた
光導波路デバイスを提供すること。 【解決手段】 電気光学効果を有する基体1に金属元素
を拡散させることにより、一方側が単一、他方側が複数
に分岐された導波路を形成して成る光導波路デバイスで
あって、導波路の幅が、導波路を伝搬する導波光の分岐
点の前後に位置する領域(変移領域6)において漸増、
もしくは合波点の前後に位置する領域(変移領域6)に
おいて漸減していることを特徴とする。
(57) [Problem] To provide an excellent optical waveguide device capable of minimizing power loss of guided light as much as possible. SOLUTION: An optical waveguide device in which a metal element is diffused into a substrate 1 having an electro-optical effect to form a waveguide on one side and a branch on the other side, wherein the width of the waveguide is Gradually increases in a region (transition region 6) located before and after the branch point of the guided light propagating through the waveguide,
Alternatively, it gradually decreases in a region (transition region 6) located before and after the combining point.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信及び光情報
処理分野等において使用される光導波路型の光導波路デ
バイスに関し、特に単一の導波路が複数の導波路に分岐
する分岐導波路を備えた光導波路デバイスに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide type optical waveguide device used in the field of optical communication and optical information processing, and more particularly to a branch waveguide in which a single waveguide branches into a plurality of waveguides. The present invention relates to an optical waveguide device provided.

【0002】[0002]

【従来技術とその課題】近年、光通信システムや、光情
報処理システムの実用化が進むにつれ、さらに大容量の
光信号を処理することができ、且つ高機能を有するシス
テムが要求されるようになってきている。これらシステ
ムの実現には、光機能素子を集積した光集積回路が不可
欠であり、例えばプレーナー技術を用いて、ニオブ酸リ
チウム(LiNbO3 :以下 LNとも言う)等の単結
晶材料の基板上に、直線導波路、曲がり導波路、分岐導
波路、制御電極、その他を集積(光集積回路)化するこ
とが盛んに研究されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as optical communication systems and optical information processing systems have been put into practical use, a system capable of processing a larger amount of optical signals and having higher functions is required. It has become to. In order to realize these systems, an optical integrated circuit in which optical functional elements are integrated is indispensable. For example, using a planar technology, a straight line is formed on a substrate of a single crystal material such as lithium niobate (LiNbO3: LN). The integration of waveguides, bent waveguides, branch waveguides, control electrodes, and others (optical integrated circuits) has been actively studied.

【0003】ところで、この種の光導波路型の光導波路
デバイスにおいて、導波光のパワー損失をいかに低減で
きるかが実用化を図る上で大きな課題の一つとなってい
る。また、特に導波路どうしが挟角を成す分岐部を有し
た、いわゆる分岐導波路を設けた光導波路デバイスの損
失(導波光の分岐もしくは合波による損失)は、デバイ
ス全体の損失に対し非常に大きな割合を占めるので、こ
のような損失を極力少なくした光導波路デバイスが切望
されている。
[0003] In this type of optical waveguide type optical waveguide device, how to reduce the power loss of guided light is one of the major issues for practical use. Further, the loss (loss due to branching or multiplexing of guided light) of an optical waveguide device provided with a so-called branch waveguide having a branch portion in which the waveguides form an included angle is very much smaller than the loss of the entire device. Since it accounts for a large proportion, an optical waveguide device in which such a loss is minimized has been desired.

【0004】例えば、図4に示すように、電気光学効果
を有するLNの基体51の表層部に、チタン(Ti)を
拡散させて得られた分岐導波路52を有する光導波路デ
バイスJ1が知られている。これは、分岐導波路52上
に変調用電極を配設し、この変調用電極に所定の電圧を
印加することによって駆動させる、いわゆるマッハツェ
ンダー干渉計等によく用いられる構成であり、直線導波
路53と、これに連なる2本の直線導波路54、55等
から構成され、これら3本の直線導波路を互いに交差さ
せてY字形状とした最も基本的なものである。
For example, as shown in FIG. 4, an optical waveguide device J1 having a branch waveguide 52 obtained by diffusing titanium (Ti) in a surface layer portion of an LN base 51 having an electro-optic effect is known. ing. This is a configuration often used for a so-called Mach-Zehnder interferometer or the like in which a modulation electrode is disposed on the branch waveguide 52 and driven by applying a predetermined voltage to the modulation electrode. 53 and two linear waveguides 54, 55, etc. connected to it, and these three linear waveguides intersect with each other to form a Y-shape.

【0005】ここで、理想的なY分岐導波路(Y分岐角
θが無限小)を考えると、直線導波路54,55から、
同じ強度の単一モードの導波光が同相で入射した場合
(導波光の合波の場合)、直線導波路54,55の入射
導波光により、直線導波路53と直線導波路54,55
との間に位置するテーパ部56(導波路の幅が変化する
部分)及びその近傍で偶モードは同相となり強め合う
が、逆に奇モードは打ち消し合う。偶モードはそのまま
直線導波路53を導波できるのでY分岐による損失は生
じない。
Here, considering an ideal Y-branch waveguide (the Y-branch angle θ is infinitely small), from the straight waveguides 54 and 55,
When single-mode guided lights having the same intensity are incident in the same phase (in the case of multiplexing of guided lights), the linear waveguide 53 and the linear waveguides 54 and 55 are formed by the incident waveguide lights of the linear waveguides 54 and 55.
In the taper portion 56 (portion where the width of the waveguide changes) and its vicinity, the even mode becomes in-phase and strengthens each other, while the odd mode cancels out. Since the even mode can be guided through the straight waveguide 53 as it is, there is no loss due to the Y branch.

【0006】しかしながら、実用的なY分岐角θは一般
には約1°程度であるため、直線導波路54,55より
入射した光は、テーパー部56やその近傍で導波光進路
及びモード形状が急激に変化し、1次モードが励振され
てしまう。
However, since the practical Y-branch angle θ is generally about 1 °, the light incident from the linear waveguides 54 and 55 has a sudden change in the guided light path and mode shape at and near the taper portion 56. And the primary mode is excited.

【0007】一般的に、直線導波路53は単一モード導
波路として設計されているため、励振された1次モード
光は、放射モードに変換され、導波路外に漏洩しY分岐
損失となる。発明者等はビーム伝搬法を用い、伝搬光の
様子をシュミレーションにより検討したところ、変移領
域近傍でモード形状の急激な変化が生じ、1次モードが
励振され、単一モード導波路に移っていく際、放射モー
ドに変換されていることが判明した。
Generally, since the linear waveguide 53 is designed as a single-mode waveguide, the excited first-order mode light is converted into a radiation mode, leaks out of the waveguide, and becomes a Y-branch loss. . The inventors studied the state of the propagating light by simulation using the beam propagation method. As a result, a sharp change in the mode shape occurred near the transition region, the primary mode was excited, and the light shifted to a single mode waveguide. At the time, it was found that the radiation mode was converted.

【0008】なお、上記問題は導波光が分岐する場合、
すなわち、直線導波路53から単一モード導波光が入射
して、直線導波路54,55に分岐する場合において
も、上記の場合と同様なことがいえる。
[0008] The above problem arises when the guided light is branched.
In other words, the same can be said for the case where single-mode guided light enters from the straight waveguide 53 and branches to the straight waveguides 54 and 55.

【0009】上記問題点に対し、テーパー部56を形成
する箇所において、矩形状の切り欠き領域を有する金属
薄膜の被着形成を行い、この金属薄膜を熱拡散させて導
波路を形成するようにする技術が提案されている。これ
により、導波光の分岐点もしくは合波点57の近傍から
テーパー部56の終端58までの間、モード形状を徐々
に変換させる導波路を形成することができ、モード形状
の急激な変化によるパワー損失を低減しようとしたもの
である(例えば、特公平6−21889号公報等を参
照)。
In order to solve the above problem, a metal thin film having a rectangular cut-out region is formed and adhered at a position where the tapered portion 56 is formed, and the metal thin film is thermally diffused to form a waveguide. A technology to do this has been proposed. Accordingly, a waveguide that gradually changes the mode shape can be formed from the vicinity of the branch point or the multiplexing point 57 of the guided light to the terminal end 58 of the tapered portion 56, and the power due to the rapid change of the mode shape can be formed. It is intended to reduce the loss (see, for example, Japanese Patent Publication No. Hei 6-21889).

【0010】しかしながら、十分なY分岐損失の低減を
図ることは困難であり、テーパー部56の近傍で生じる
急激なモード形状変化を抑制するためには、十分な幅の
切り欠き部を設けなければならない。
However, it is difficult to sufficiently reduce the Y-branch loss, and in order to suppress a sudden change in the mode shape occurring near the tapered portion 56, a notch having a sufficient width must be provided. No.

【0011】一方、十分な幅を有する切り欠き部を設け
ることは、切り欠き部の終端での不連続な屈折率変化を
引き起こし、逆に急激なモード形状変化を引き起こすこ
とになったり、また、反射・散乱等の要因ともなり、十
分な損失低減の効果は期待できない。
On the other hand, providing a notch having a sufficient width causes a discontinuous change in the refractive index at the end of the notch, and consequently causes a sharp mode shape change. Due to factors such as reflection and scattering, a sufficient loss reduction effect cannot be expected.

【0012】また、本発明者等はY分岐導波路の交差部
近傍に櫛状の構造を持つ金属薄膜を熱拡散させたY分岐
導波路構造(以下、櫛状Y分岐構造を呼ぶ)を提案し、
緩やかなモード形状の変化を実現し、1次モードの励振
をほぼ完全に抑制できる光導波路デバイスを提供できる
ようにした(特願平7−14809号)。
In addition, the present inventors have proposed a Y-branch waveguide structure (hereinafter referred to as a comb-like Y-branch structure) in which a metal thin film having a comb-like structure is thermally diffused near the intersection of the Y-branch waveguides. And
An optical waveguide device capable of achieving a gradual mode shape change and almost completely suppressing the excitation of the first-order mode can be provided (Japanese Patent Application No. 7-14809).

【0013】しかしながら、緩やかなモード形状変化を
実現するためには、一方で、テーパー部終端58(分波
時は始端)近傍まで可能な程度低くしなければならな
い。このため、熱拡散を行わせる金属を基体51の表層
に高濃度に拡散する等により、本来、導波光の閉じこめ
が強い場合は問題にならないが、閉じこめが弱い場合、
テーパー部56の終端58近傍では導波光エネルギーの
一部が放射モードに変換され漏洩することが現実的には
避けられなかった。
However, in order to realize a gradual change in the mode shape, on the other hand, the tapered portion must be as low as possible to the vicinity of the terminal end 58 (the start end at the time of splitting). For this reason, the metal to be subjected to thermal diffusion is diffused in a high concentration into the surface layer of the base body 51, so that there is no problem if the confinement of the guided light is strong, but if the confinement is weak,
In the vicinity of the terminal end 58 of the tapered portion 56, it was practically unavoidable that part of the guided light energy was converted into a radiation mode and leaked.

【0014】そこで本発明では、このような問題を解消
し、導波光のパワー損失を極力低減できる優れた光導波
路デバイスを提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to solve such a problem and to provide an excellent optical waveguide device which can reduce the power loss of guided light as much as possible.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光導波路デバイスは、電気光学効果を有す
る基体に金属元素を拡散させることにより、一方側が単
一、他方側が複数に分岐された導波路を形成して成る光
導波路デバイスであって、導波路の幅が、導波路を伝搬
する導波光の分岐点の前後に位置する領域(変移領域)
において漸増、もしくは合波点の前後に位置する領域
(変移領域)において漸減していることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical waveguide device according to the present invention is characterized in that a metal element is diffused into a substrate having an electro-optic effect so that one side is single and the other side is branched into a plurality. An optical waveguide device formed by forming a divided waveguide, wherein the width of the waveguide is located before and after a branch point of guided light propagating through the waveguide (transition region).
, Or gradually decreases in a region (transition region) located before and after the combining point.

【0016】また、導波路を伝搬する導波光の分岐点の
後に位置する領域、もしくは合波点の前に位置する領域
は、金属元素を部分的に拡散させていることを特徴とす
る。
Further, the region located after the branch point of the guided light propagating through the waveguide or the region located before the combining point is characterized in that the metal element is partially diffused.

【0017】例えば、上記変移領域の挟角を成す導波路
において、単一の導波路における導波光の伝搬方向に沿
った一部領域に、若しくは分岐する導波路における導波
光の伝搬方向に沿った一部領域に拡散源を被着させない
ようにし、且つ導波路中心線の交点近傍の導波路幅の導
波光伝搬方向に対する変化量を変移領域の変化量より小
さくすることにより、熱拡散を行わせた場合に拡散濃度
分布を滑らかにさせ、且つ分岐導波路中心線交点近傍の
屈折率を若干大きくすることができる。
For example, in a waveguide that forms an angle between the transition region and a partial region along the propagation direction of the guided light in a single waveguide, or along a propagation direction of the guided light in a branched waveguide. By preventing the diffusion source from being attached to a part of the region and making the change amount of the waveguide width near the intersection of the waveguide center line in the propagation direction of the guided light smaller than the change amount of the transition region, the thermal diffusion is performed. In this case, the diffusion concentration distribution can be made smooth, and the refractive index near the intersection of the branch waveguide center line can be slightly increased.

【0018】これにより、熱拡散前の被着金属薄膜は周
辺切れ込み部と中央切れ込み部の幅、切れ込み長さをそ
れぞれ独立に変化させることができ、あらゆる条件で作
製された導波路に対しても、最適な条件で導波路を形成
させることができ、良好で緩やかなモード形状変化を実
現でき、1次モードの発生を抑制することのできる光導
波路デバイスを提供することが可能となる。
Thus, the metal thin film before thermal diffusion can change the width and the length of the peripheral cut portion and the central cut portion independently of each other, and can be applied to a waveguide manufactured under all conditions. In addition, it is possible to provide an optical waveguide device that can form a waveguide under optimum conditions, realize a good and gradual mode shape change, and suppress generation of a first-order mode.

【0019】さらに、単一の光導波路を伝搬する導波光
が複数に分岐する導波路に移る際、または、複数に分岐
する導波路を伝搬する導波光が単一の光導波路に移る際
に、導波路同士で形成される挟角部においても、導波光
のエネルギーが分岐する導波路に効率よく分波、または
合波し、導波光のパワー損失を極力低減できる。
Further, when the guided light propagating through a single optical waveguide moves to a multi-branched waveguide, or when the guided light propagating through a multi-branched waveguide moves to a single optical waveguide, Even at the narrowed portion formed between the waveguides, the energy of the guided light is efficiently split or multiplexed into the branched waveguide, and the power loss of the guided light can be reduced as much as possible.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の具体的な実施の形
態について、図面に基づき説明する。図1は光導波路デ
バイスAの一部を示す平面図であり、電気光学効果を有
する基体1に金属元素を拡散させることにより、一方側
が単一、他方側が複数に分岐された導波路部分を示した
ものである。実際には、単一の直線導波路3,導波光の
分岐点7,複数に分岐された直線導波路4,5,平行な
直線導波路(不図示),複数に分岐された直線導波路
(不図示),導波光の合波点(不図示),及び単一の直
線導波路(不図示)から構成されており、また、電極等
は簡単のため図示を省略している。なお、図1において
導波路は金属元素濃度が高い領域を直線で示しており、
実際には他の部分にも金属元素は拡散されている。
Next, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a part of an optical waveguide device A, in which a metal element is diffused into a substrate 1 having an electro-optic effect, so that one side is a single part and the other side is branched into a plurality of parts. It is a thing. Actually, a single linear waveguide 3, a branch point 7 of guided light, a plurality of linear waveguides 4, 5, a parallel linear waveguide (not shown), a plurality of linear waveguides (not shown). (Not shown), a waveguide light combining point (not shown), and a single linear waveguide (not shown). The electrodes and the like are not shown for simplicity. In FIG. 1, the waveguide shows a region where the metal element concentration is high by a straight line.
Actually, the metal element is also diffused in other parts.

【0021】まず、図1に示す光導波路デバイスAの製
造方法について説明する。ここで、基体1は両面が光学
研磨された厚さ約1.0mm程度のオプティカルグレー
ドのLN単結晶であって、その主面がZカット(カット
面が(0,0,1)面)を成すものである。
First, a method of manufacturing the optical waveguide device A shown in FIG. 1 will be described. Here, the base 1 is an optical grade LN single crystal having a thickness of about 1.0 mm, both surfaces of which are optically polished, and the main surface of which is Z-cut (cut surface is (0, 0, 1) plane). What it does.

【0022】図2に示すように、基体1の主面上に、リ
フトオフ法,若しくはエッチング法でもって拡散源とな
るTi薄膜13を被着形成し、しかる後に熱拡散を行
い、図1に示すごとくのTi濃度の高い分岐導波路2を
形成する。その後、分岐導波路2上に変調用電極(不図
示)を蒸着等により形成し光導波路デバイスAを完成さ
せる。
As shown in FIG. 2, a Ti thin film 13 serving as a diffusion source is formed on the main surface of the substrate 1 by a lift-off method or an etching method, and then thermally diffused. As described above, the branch waveguide 2 having a high Ti concentration is formed. Thereafter, a modulation electrode (not shown) is formed on the branch waveguide 2 by vapor deposition or the like to complete the optical waveguide device A.

【0023】ここで、導波路の拡散源となる金属の薄膜
パターンの具体的な被着形成方法は以下の通りに行う。
基体1上に、幅が6〜14μm,膜厚約1000Å程度
のTi薄膜13を分岐導波路とする部位に形成する。さ
らに、図1に示す単一の直線導波路3と、挟角を成す2
本の直線導波路4、5との間の導波路幅が、導波光の分
岐点7(もしくは合波点)から導波光の進行方向の前後
に、導波路の幅が漸増(もしくは漸減する)変移領域6
を形成しており、この変移領域6の少なくとも一部分
(導波路を伝搬する導波光の分岐点の後に位置する領
域、もしくは合波点の前に位置する領域)に、導波光の
伝搬方向にほぼ沿うような態様で、約1μmのピッチで
複数の微細な矩形状を成す切り欠きパターン13aを形
成する。また、導波路の外側は、本来の分岐導波路の分
岐角θより小さな角度θ' (ほぼθ/3程度)で広がる
末広がり領域14を設ける。この微細なパターンは、例
えば、UV若しくはDeep−UVの密着露光により作
製する。このような薄膜パターンを形成させた状態で、
約1000℃に加熱した炉内で約数時間程度、熱拡散を
行い、Tiが拡散した部分に分岐導波路2を形成させる
のである。
Here, a specific method of forming a thin film pattern of a metal serving as a diffusion source of a waveguide is performed as follows.
On the substrate 1, a Ti thin film 13 having a width of 6 to 14 μm and a thickness of about 1000 ° is formed at a portion to be a branch waveguide. Further, a single straight waveguide 3 shown in FIG.
The width of the waveguide between the straight waveguides 4 and 5 gradually increases (or decreases) before and after the branching point 7 (or combining point) of the guided light in the traveling direction of the guided light. Transition area 6
Is formed in at least a part of the transition region 6 (the region located after the branch point of the guided light propagating through the waveguide or the region located before the combining point) in the propagation direction of the guided light. A plurality of fine rectangular cutout patterns 13a are formed at a pitch of about 1 μm in such a manner. Outside the waveguide, there is provided a divergent region 14 that spreads at an angle θ ′ (approximately θ / 3) smaller than the original branch angle θ of the branch waveguide. This fine pattern is produced by, for example, UV or Deep-UV contact exposure. With such a thin film pattern formed,
The thermal diffusion is performed for about several hours in a furnace heated to about 1000 ° C., and the branch waveguide 2 is formed in the portion where Ti has diffused.

【0024】分岐導波路は、変移領域6及びその近傍
で、導波光の伝搬方向に滑らかに屈折率が変化してい
く。このことは、分岐導波路を伝搬する導波光のモード
形状が十分緩慢に変化していくことにより、導波光のパ
ワーの一部が放射モードに変換されることを防止してい
る。ただし、変移領域6及びその近傍に櫛状パターンを
設ける際、この櫛状切り抜きの程度(分岐点7から切り
抜き終端までの距離)と、末広がり領域の角度θ' の大
きさ、及び末広がり領域の導波光伝搬方向における開始
点の位置が、分岐導波路2を導波光が伝搬する際の分岐
部による損失(以下、分岐損失という)の大きさに関係
する。
The refractive index of the branch waveguide changes smoothly in the propagation direction of the guided light in and around the transition region 6. This prevents a part of the power of the guided light from being converted into the radiation mode by the mode shape of the guided light propagating through the branch waveguide changing sufficiently slowly. However, when providing a comb-shaped pattern in the transition region 6 and its vicinity, the degree of the comb-shaped cutout (the distance from the branch point 7 to the cutout end), the size of the angle θ ′ of the divergent region, and the conduction of the divergent region The position of the starting point in the wave light propagation direction is related to the magnitude of the loss due to the branch portion (hereinafter, referred to as branch loss) when the guided light propagates through the branch waveguide 2.

【0025】このような櫛状Y分岐構造の効果は、本来
導波光が強く閉じこめられた状態、例えば、熱拡散前の
被着金属薄膜の膜厚を厚く設定する、若しくは、熱拡散
時間を短くする、熱拡散温度を下げる等により、拡散金
属元素を基体表面近傍に高濃度に拡散したような状態で
ある場合は特に顕著である。
The effect of such a comb-shaped Y-branch structure is that the waveguide light is originally strongly confined, for example, the thickness of the deposited metal thin film before thermal diffusion is set to be large, or the thermal diffusion time is shortened. This is particularly remarkable when the diffusion metal element is diffused to a high concentration in the vicinity of the substrate surface by lowering the thermal diffusion temperature.

【0026】しかしながら、基体1の表面近傍に無制限
に高濃度の金属拡散を行なうことは、導波路表面の荒れ
を引き起こす。従って、良好な導波特性を有し、且つ分
岐損失を抑制するためには、櫛状Y分岐構造によりモー
ド形状変化を十分に緩慢に行ない、且つ末広がり領域1
4を設けることで変移領域6の開始部(合波時は終端
部)近傍での放射モードの発生を極力抑えることが重要
になる。
However, if metal is diffused at a high concentration in the vicinity of the surface of the base 1 without any limitation, the surface of the waveguide is roughened. Therefore, in order to have good waveguide characteristics and to suppress branch loss, the mode shape change is performed sufficiently slowly by the comb-shaped Y-branch structure, and the divergent region 1 is formed.
It is important to minimize the generation of the radiation mode near the start of the transition region 6 (the end at the time of multiplexing).

【0027】次に、末広がり領域14を設けない場合
に、櫛状Y分岐構造のY分岐損失の櫛状形状の依存性を
調べる。この場合、簡単のため3本の切れ込みを有する
櫛状パターンを変移領域6及びその近傍に配設し、切り
込み程度(図2におけるL1;直線導波路3の中心線の
延長上に形成した第1の切れ込み10の分岐点7からの
距離、L2;第一の切れ込み10の両脇に形成した第
2、第3の切れ込み11、12の分岐点7からの距離)
と分岐損失の関係を調査した結果について説明する。
Next, the dependence of the Y-branch loss of the comb-like Y-branch structure on the comb-like shape when the flared region 14 is not provided will be examined. In this case, for the sake of simplicity, a comb-shaped pattern having three cuts is disposed in the transition region 6 and its vicinity, and the cut is formed (L1 in FIG. 2; the first formed on the extension of the center line of the linear waveguide 3). Distance from the branch point 7 of the notch 10, L2; distance from the branch point 7 of the second and third cuts 11, 12 formed on both sides of the first notch 10)
A description will be given of the result of the investigation of the relationship between the branch loss.

【0028】以下に示す結果は、単一の導波路が分岐部
を経て、この分岐部から平行な2本の導波路(不図示)
になったときの2本の導波路間の距離を30μm、単一
の導波路が分岐する点と分岐した2本の導波路が平行に
なるまでの長さを1500μmとしたときの値である。
この時の分岐損失は、L1,L2を最適化した場合にお
いてもY分岐1段当たり0.61dBの結果しか得られ
なかった(図3の末広がり領域無しのデータ)。
The results shown below show that a single waveguide passes through a branch, and two parallel waveguides (not shown) from this branch.
When the distance between the two waveguides is equal to 30 μm, the length until the point where the single waveguide branches and the two branched waveguides is parallel is 1500 μm. .
As for the branch loss at this time, even when L1 and L2 were optimized, only a result of 0.61 dB was obtained per one stage of the Y branch (data without the divergent region in FIG. 3).

【0029】上記変移領域6及びその近傍の拡散源とな
る薄膜パターンにおいて、微細な切り込みパターンを設
けることは、拡散元素の熱拡散により導波路が形成され
る導波路作製に主眼がおかれていて、上記構造を採用す
ることにより、変移領域6及びその近傍で非常に緩慢な
モード形状変化が実現できることは、ビーム伝搬法を用
いた計算結果とも良く一致している。しかしながら、分
岐点7(もしくは合波点)近傍で、若干の損失が生じる
ことも判明した。
Providing a fine notch pattern in the above-mentioned transition region 6 and a thin film pattern serving as a diffusion source near the transition region 6 focuses on the production of a waveguide in which a waveguide is formed by thermal diffusion of a diffusion element. The fact that a very slow mode shape change can be realized in and around the transition region 6 by adopting the above structure is in good agreement with the calculation result using the beam propagation method. However, it was also found that some loss occurs near the branch point 7 (or the multiplexing point).

【0030】一方、分岐点7(もしくは合波点)近傍に
末広がり領域14が有る場合は、Y分岐損失が大きく低
減していることがわかり、櫛状Y分岐形状と末広がり領
域とを設けることにより、あらゆる導波路作製条件で作
製された光導波路デバイスに対しても、Y分岐損失を極
力低減できることが判明した(最小値 0.12dB/
段)。
On the other hand, when the divergent region 14 is present near the branch point 7 (or the multiplexing point), it can be seen that the Y-branch loss is greatly reduced, and the comb-shaped Y-branch shape and the divergent region are provided. It has been found that the Y-branch loss can be reduced as much as possible for optical waveguide devices manufactured under all waveguide manufacturing conditions (minimum value: 0.12 dB /
Stage).

【0031】以上の結果より、末広がり領域を設けるこ
とが分岐損失低減に大きく寄与していることが理解でき
る。しかしながら、この末広がり領域は、櫛状Y分岐と
切り離し、単独で採用しても意味をなさない点は注意す
べきである。櫛状Y分岐形状無しに単に末広がり領域だ
けを設けた場合、逆にY分岐導波路の分岐点(もしくは
合波点)近傍の金属拡散量は急激に変化し、即ち急激な
屈折率分布の変化が生じ、ひいては急激な伝搬光モード
形状変化を引き起こす。即ち、逆に励振された1次モー
ドに大きなエネルギーが乗り移り、その結果、Y分岐損
失が増大するのである。従って、櫛状Y分岐導波路が存
在し、且つ末広がり領域が同時に存在することが、Y分
岐損失低減のためには必要である。
From the above results, it can be understood that the provision of the divergent region greatly contributes to the reduction of the branch loss. It should be noted, however, that it does not make sense to adopt this flared region separately from the comb-shaped Y-branch and adopt it alone. When only the divergent region is provided without the comb-shaped Y-branch shape, on the contrary, the amount of metal diffusion near the branch point (or multiplexing point) of the Y-branch waveguide changes rapidly, that is, the change of the refractive index distribution sharply. , Which causes a sudden change in the shape of the propagating light mode. That is, a large amount of energy is transferred to the excited first-order mode, and as a result, the Y-branch loss increases. Therefore, it is necessary for the Y-branch loss to be reduced that the comb-shaped Y-branch waveguide exists and the divergent region exists simultaneously.

【0032】なお、本実施例では、光導波路をLN単結
晶の基体表層に形成させたものを一実施例として説明し
たが、これに限定されるものではなく、基体として、例
えばタンタル酸リチウム等の電気光学効果を有するもの
であればよく、また、光導波路を基体上にリブ上に形成
したもの等各種周知の形態の光導波路に適用できること
は言うまでもない。また、電極を設けない、また、電気
光学効果を本来有しない光分岐路にも適用が可能であ
り、さらには、導波光のモード形状変化を緩慢に行なう
為の以上のような方法は上記実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実
施し得る。
In this embodiment, an example in which the optical waveguide is formed on the surface layer of the LN single crystal substrate has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the substrate may be, for example, lithium tantalate or the like. It goes without saying that the present invention can be applied to optical waveguides of various well-known forms such as those having an optical waveguide formed on ribs on a substrate. Further, the present invention can be applied to an optical branch which does not have an electrode and does not originally have an electro-optic effect. Further, the above-described method for slowly changing the mode shape of guided light is implemented as described above. The present invention is not limited to the examples, and may be appropriately modified and implemented without departing from the gist of the present invention.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように、本発明の光導波路デバイ
スによれば、単一の導波路が複数の導波路に分岐する、
または複数の導波路が単一の導波路に合流する間の変移
領域において、導波光伝搬の際のモード形状変化を極力
緩慢にすることにより、導波光のエネルギーが効率よく
分岐され、導波光のパワー損失を極力低減できるデバイ
ス特性の優れた光導波路デバイスを提供できる。
As described above, according to the optical waveguide device of the present invention, a single waveguide is branched into a plurality of waveguides.
Alternatively, in the transition region where a plurality of waveguides merge into a single waveguide, the mode shape change during guided light propagation is made as slow as possible, whereby the energy of the guided light is efficiently branched, and An optical waveguide device having excellent device characteristics capable of minimizing power loss can be provided.

【0034】また、上記変移領域において、分岐する導
波路の広がり角度より小さく広がる末広がり領域と、金
属元素を部分的に拡散させた領域とを有することによ
り、導波光のパワー損失をいっそう低減できる優れた光
導波路デバイスを提供することができる。特に、この変
移領域は、導波光伝搬方向に対しほぼ平行な複数条の切
れ込み形状を成す金属薄膜パターンを熱拡散により形成
させることにより、非常に簡便に優れた光導波路デバイ
スを製造することができる。
Further, since the transition region has a divergent region that is smaller than the divergence angle of the branched waveguide and a region where the metal element is partially diffused, the power loss of the guided light can be further reduced. Optical waveguide device can be provided. In particular, this transition region can be manufactured very easily and excellently by forming a metal thin film pattern having a plurality of cuts substantially parallel to the propagation direction of the guided light by thermal diffusion. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る光導波路デバイスの一例を説明す
る平面図である。
FIG. 1 is a plan view illustrating an example of an optical waveguide device according to the present invention.

【図2】電気光学効果を有する基体に被着形成させた金
属薄膜パターンの形状を説明する平面図である。
FIG. 2 is a plan view illustrating a shape of a metal thin film pattern formed on a substrate having an electro-optical effect.

【図3】本発明により改善されたY分岐構造の損失測定
結果を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating loss measurement results of a Y-branch structure improved by the present invention.

【図4】従来の光導波路デバイスを説明する平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view illustrating a conventional optical waveguide device.

【符号の説明】 1 ・・・ 基体 2 ・・・ 分岐導波路 3,4,5 ・・・ 直線導波路 6 ・・・ 変移領域 7 ・・・ 分岐点 A ・・・ 光導波路デバイス[Description of Signs] 1 ・ ・ ・ Base 2 ・ ・ ・ Branch waveguide 3,4,5 ・ ・ ・ Linear waveguide 6 ・ ・ ・ Transition region 7 ・ ・ ・ Branch point A ・ ・ ・ Optical waveguide device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気光学効果を有する基体に金属元素を
拡散させることにより、一方側が単一、他方側が複数に
分岐された導波路を形成して成る光導波路デバイスであ
って、前記導波路の幅が、導波路を伝搬する導波光の分
岐点の前後に位置する領域において漸増、もしくは合波
点の前後に位置する領域において漸減していることを特
徴とする光導波路デバイス。
1. An optical waveguide device comprising: a substrate having an electro-optic effect; and a metal element being diffused into a substrate having one side formed into a single waveguide and the other side formed into a plurality of branched waveguides. An optical waveguide device, wherein a width gradually increases in a region located before and after a branch point of guided light propagating through a waveguide, or gradually decreases in a region located before and after a combining point.
【請求項2】 前記導波路を伝搬する導波光の分岐点の
後に位置する領域、もしくは合波点の前に位置する領域
は、金属元素を部分的に拡散させていることを特徴とす
る請求項1に記載の光導波路デバイス。
2. A metal element is partially diffused in a region located after a branch point of a guided light propagating through the waveguide or in a region located before a multiplexing point. Item 2. An optical waveguide device according to item 1.
JP8202370A 1996-07-31 1996-07-31 Optical waveguide device Pending JPH1048444A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8202370A JPH1048444A (en) 1996-07-31 1996-07-31 Optical waveguide device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8202370A JPH1048444A (en) 1996-07-31 1996-07-31 Optical waveguide device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1048444A true JPH1048444A (en) 1998-02-20

Family

ID=16456384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8202370A Pending JPH1048444A (en) 1996-07-31 1996-07-31 Optical waveguide device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1048444A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6304706B1 (en) 1998-09-03 2001-10-16 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Planar lightwave circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6304706B1 (en) 1998-09-03 2001-10-16 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Planar lightwave circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3640390B2 (en) Light modulator
US20080031564A1 (en) Optical modulator
US20110103735A1 (en) Mach-zehnder waveguide type optical modulator
WO2010082673A1 (en) Branched optical waveguide, optical waveguide substrate and optical modulator
US6876782B2 (en) Integrated type optical waveguide device
JPH06289241A (en) Polarized light separating element
JP5716714B2 (en) Optical waveguide device
JP3967356B2 (en) Optical waveguide device
JPH0728007A (en) Waveguide type optical device
JP2022139377A (en) Optical device and optical transmitter receiver
JP2007264548A (en) Optical modulation element
JPH07318986A (en) Waveguide type optical switch
JP4682081B2 (en) Optical device
US12025833B2 (en) Optical waveguide element
JPH09218317A (en) Tapered waveguide and optical waveguide element using the same
JPH1048444A (en) Optical waveguide device
JPH02234108A (en) Optical branching and multiplexing circuit
US20070297720A1 (en) Optical waveguide, optical device, and manufacturing method of the optical waveguide
JP3481710B2 (en) Method for manufacturing optical waveguide body
KR100207599B1 (en) Low voltage optical switch and manufacturing method thereof
JP3220003B2 (en) Polarization separation element
JPH0815656A (en) Optical waveguide type optical modulator
RU2781367C1 (en) Hybrid integrated optical device
JPH06100694B2 (en) Method of forming optical waveguide
JPS6262304A (en) Y branched optical waveguide device