JP2809517B2 - Branch and multiplex optical waveguide circuit - Google Patents

Branch and multiplex optical waveguide circuit

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JP2809517B2 JP40714590A JP40714590A JP2809517B2 JP 2809517 B2 JP2809517 B2 JP 2809517B2 JP 40714590 A JP40714590 A JP 40714590A JP 40714590 A JP40714590 A JP 40714590A JP 2809517 B2 JP2809517 B2 JP 2809517B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、分岐合波光導波回路に
関するものであり、導波路の製作性を容易にするととも
に再現性に優れた低損失回路が期待できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a branching and multiplexing optical waveguide circuit, and is expected to provide a low-loss circuit which facilitates the manufacture of a waveguide and has excellent reproducibility.

【0002】[0002]

【従来の技術】光集積回路において、光分岐回路,光合
波回路は基本構成要素として必要不可欠なものである。
このような分岐合波光導波路回路としては、従来より2
本以上の分岐光導波路を有するY分岐光導波路が知られ
ている。特にY分岐導波回路は、方向性結合器に比較し
て波長依存性が低いことから、1×Nスプリッタ光回路
等への応用が期待されている。
2. Description of the Related Art In an optical integrated circuit, an optical branch circuit and an optical multiplexing circuit are indispensable as basic components.
Such a branching and multiplexing optical waveguide circuit has conventionally been 2
A Y-branch optical waveguide having more than two branch optical waveguides is known. In particular, the Y-branch waveguide circuit is expected to be applied to a 1 × N splitter optical circuit or the like since it has a lower wavelength dependency than a directional coupler.

【0003】従来のY分岐導波回路の構造を図15及び
図16に示す。両図に示すよY分岐導波回路は、主導波
路4、テーパ導波路8、分岐導波路5,6を順に接続し
てなる光導波路であり、テーパ導波路8と分岐導波路
5,6の間には分岐点7が介在している。図17及び図
18に示すように分岐導波路5,6は何れも変曲点aを
有し、この変曲点aの前後において相互に逆方向に曲率
半径Rで湾曲する曲線状導波路である。更に、分岐導波
路5,6はそれぞれ出力導波路cに接続している。ま
た、主導波路4の幅W4 と分岐導波路5,6の幅W5
6 とは等しく、更に、分岐点7における分岐導波路
5,6の間の幅(以下、なまり幅という)は零の理想的
形状となっている。
FIGS. 15 and 16 show the structure of a conventional Y-branch waveguide circuit. As shown in both figures, the Y branch waveguide circuit is an optical waveguide in which the main waveguide 4, the tapered waveguide 8, and the branch waveguides 5 and 6 are connected in order. A branch point 7 is interposed between them. As shown in FIGS. 17 and 18, each of the branch waveguides 5 and 6 has an inflection point a, and is a curved waveguide curved with a radius of curvature R in opposite directions before and after the inflection point a. is there. Further, the branch waveguides 5 and 6 are respectively connected to the output waveguide c. The width W 5 of the width W 4 and the branch waveguides 5 and 6 of the main waveguide 4,
It is equal to W 6, and the width between the branch waveguides 5 and 6 at the branch point 7 (hereinafter referred to as round width) has an ideal shape of zero.

【0004】このY分岐導波回路を製作するには、Si
Cl4,Ge Cl4,Ti Cl4,Po Cl3,BCl3等の塩化
物を出発材料として、例えば、図19〜図23に示すよ
うに、シリコン基板1にクラッド層2、コアガラス層3
を順次堆積し、次いでエッチング加工によりコア部以外
のコアガラス層3を取り除いて光が伝搬する導波路とし
て主導波路4、分岐導波路5,6及びテーパ導波路8を
形成し、引き続き、クラッドガラス層2を堆積すること
により行われる。
[0004] To manufacture this Y-branch waveguide circuit, Si
Starting from chlorides such as Cl 4 , Ge Cl 4 , Ti Cl 4 , Po Cl 3 , and BCl 3 , for example, as shown in FIGS. 19 to 23, a cladding layer 2 and a core glass layer 3 are formed on a silicon substrate 1.
Are sequentially deposited, the core glass layer 3 other than the core portion is removed by etching, and the main waveguide 4, the branch waveguides 5, 6, and the tapered waveguide 8 are formed as waveguides through which light propagates. This is done by depositing layer 2.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来、Y分岐導波回路
を低損失化するためには、第一に円弧状に湾曲する分岐
導波路5,6の曲率半径を大きくすること、第二に理想
的に鋭峻な分岐点7とすること、つまり、なまり幅を零
とすることが重要である。しかし、上記の二つの事項を
達成する上で、以下に示す問題がある。
Conventionally, in order to reduce the loss of the Y-branch waveguide circuit, first, it is necessary to increase the radius of curvature of the branch waveguides 5 and 6 which are curved in an arc shape. It is important that the branch point 7 be ideally sharp, that is, the rounding width be zero. However, there are the following problems in achieving the above two items.

【0006】第一に、分岐導波路5,6の曲率半径を大
きくする為には回路サイズを大きくする必要があるが、
現実には、回路サイズは基板の大きさにより制約を受け
るので、曲率半径の増大には限界があった。また、1×
N光スプリッタのように多段の分岐導波路によって構成
された回路では、小さな曲率半径の導波路を使用するの
で、必然的に挿入損失が大きくなるという問題が生じ
る。
First, in order to increase the radius of curvature of the branch waveguides 5 and 6, it is necessary to increase the circuit size.
In reality, since the circuit size is restricted by the size of the substrate, there is a limit in increasing the radius of curvature. Also, 1 ×
In a circuit constituted by multi-stage branch waveguides such as an N optical splitter, since a waveguide having a small radius of curvature is used, there is a problem that the insertion loss necessarily increases.

【0007】第二に、理想的な鋭峻な分岐点7を実現す
る上で、パターニング及びエッチングの精度等の原因に
より、図24に示すように鋭峻な分岐点7とならず、分
岐点7における分岐導波路5,6の幅WB が零とならな
いで作成された場合に、大きな分岐損失を生じることに
なる。
Second, in realizing an ideal sharp branch point 7, the sharp branch point 7 is not formed as shown in FIG. width W B of the branching waveguides 5,6 at 7 when it is created without becoming zero will result in a large branch losses.

【0008】次に、Y分岐導波路の分岐比のバラツキに
も問題がある。
Next, there is a problem in the variation of the branching ratio of the Y-branch waveguide.

【0009】第一に、従来構造においては分岐点7の形
状が繊細なため、図25に示すように分岐点7が非対称
な形状となった場合には、大きな分岐損失が生じると共
に分岐比にバラツキを生じることになる。また、再現性
についても良好ではない。
First, in the conventional structure, since the shape of the branch point 7 is delicate, when the branch point 7 has an asymmetric shape as shown in FIG. 25, a large branch loss is generated and the branch ratio is reduced. Variations will occur. Also, the reproducibility is not good.

【0010】第二に、1×N光スプリッタのように多段
の分岐導波路で構成された回路では、前段の分岐導波路
を通過した光は、その出力導波路、即ち後段の入力導波
路において界分布が揺らぐため、分岐比にバラツキを生
じることになる。
Secondly, in a circuit composed of multi-stage branch waveguides such as a 1 × N optical splitter, light passing through the preceding branch waveguide is transmitted through its output waveguide, that is, the subsequent input waveguide. Since the field distribution fluctuates, the branching ratio varies.

【0011】第三に、1×N光スプリッタに入出力ファ
イバを接続等の実装を行う場合、治具の工具精度、アラ
イメント装置の機械精度の原因によって、入力ファイバ
と光回路の入力直線導波路が軸ずれを生じる場合があ
る。この場合には、導波路において、基本モードの他に
高次モード、放射モードが励振されてしまうので、この
結果、分岐比にバラツキを生じてしまうことになる。
Third, when mounting the input / output fiber to the 1 × N optical splitter or the like, the input fiber and the input linear waveguide of the optical circuit are caused by the tool accuracy of the jig and the mechanical accuracy of the alignment device. May cause axial misalignment. In this case, a higher mode and a radiation mode other than the fundamental mode are excited in the waveguide, and as a result, the branching ratio varies.

【0012】本発明は、上記従来技術に鑑みて成された
ものであり、分岐損失、分岐比のバラツキ及び再現性の
問題を解消した低損失な光分岐合波回路を提供すること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above prior art, and has as its object to provide a low-loss optical branching / multiplexing circuit which has solved the problems of branch loss, branch ratio variation and reproducibility. Is what you do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は主導波路にテーパ導波路を接続すると共に
該テーパ導波路の分岐点に、変曲点を有する複数の分岐
光導波路を接続し、更に前記分岐光導波路にそれぞれ出
力導波路を接続してなる分岐合波光導波回路において、
前記分岐光導波路の変曲点及び前記出力導波路との接続
点に軸ずれを設け、前記テーパ導波路の分岐点における
前記分岐導波路の間に隙間を設けることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the structure of the present invention, a tapered waveguide is connected to a main waveguide, and a plurality of branch optical waveguides having inflection points are provided at branch points of the tapered waveguide. Connected, further in the branch multiplexed optical waveguide circuit formed by connecting an output waveguide to each of the branch optical waveguides,
An axis deviation is provided at an inflection point of the branch optical waveguide and a connection point with the output waveguide, and a gap is provided between the branch waveguides at a branch point of the tapered waveguide.

【0014】更に、主導波路に接続する入力直線導波路
にモード安定化領域としてくびれ部を設けるようにする
と、一層好適である
Further, it is more preferable that a constricted portion is provided as a mode stabilizing region in the input linear waveguide connected to the main waveguide.

【0015】[0015]

【実施例】図1〜図3に本発明の第一の実施例を示す。
この実施例は、本発明をY分岐光導波路に適用したもの
である。即ち、このY分岐光導波路は、主導波路4、テ
ーパ導波路8、分岐導波路5,6を順に接続してなるも
のであり、テーパ導波路8と分岐導波路5,6の間には
分岐点7が介在している。この分岐点7において、分岐
導波路5,6の間には、隙間d1 が設けられている。分
岐導波路5,6は何れも変曲点aを有し、この変曲点a
の前後で相互に逆方向に湾曲する曲線状導波路である。
分岐導波路5,6のの変曲点aには軸ずれd2 が設けら
れるとともに、この分岐導波路5,6は出力導波路cと
接続しており、その接続点bには軸ずれd3 が設けられ
ている。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention.
In this embodiment, the present invention is applied to a Y-branch optical waveguide. That is, the Y-branch optical waveguide is formed by connecting the main waveguide 4, the tapered waveguide 8, and the branch waveguides 5 and 6 in this order, and the branch between the taper waveguide 8 and the branch waveguides 5 and 6. Point 7 is interposed. In the branch point 7, between the branching waveguides 5,6, clearance d 1 is provided. Each of the branch waveguides 5 and 6 has an inflection point a.
Are curved waveguides that are curved in opposite directions before and after.
The inflection point a of the branch waveguides 5 and 6 is provided with an axis deviation d 2 , and the branch waveguides 5 and 6 are connected to the output waveguide c, and the connection point b has an axis deviation d 2. Three are provided.

【0016】ここで、図4に示すように、直線導波路の
界分布のピークは導波路の中心に存在するが、曲線導波
路の界分布は、曲率半径が小さくなるにしたがって、界
分布のピークは外側に移動する。この為、入力導波路と
分岐導波路との接続点、分岐導波路の変曲点a、分岐導
波路と出力導波路cとの接続点bにおいて、軸ずれなく
接続すると、従来技術のように界分布のピークの位置が
異なるため、界分布不整合による損失が発生する。更
に、上記界分布不整合による摂動のため、出力導波路c
の界分布が左右に揺らぎ、分岐比のバラツキ発生の原因
となる。尚、図5に示すように、曲線状導波路の接線方
向zに対して、直角方向外側向きをx軸の正方向とす
る。
Here, as shown in FIG. 4, the peak of the field distribution of the linear waveguide exists at the center of the waveguide, but the field distribution of the curved waveguide becomes smaller as the radius of curvature becomes smaller. The peak moves outward. For this reason, if connection is made without an axial deviation at the connection point between the input waveguide and the branch waveguide, the inflection point a of the branch waveguide, and the connection point b between the branch waveguide and the output waveguide c, as in the prior art, Since the positions of the peaks of the field distribution are different, a loss due to the field distribution mismatch occurs. Further, due to the perturbation due to the field distribution mismatch, the output waveguide c
The field distribution fluctuates from side to side, causing a variation in the branching ratio. As shown in FIG. 5, the outward direction perpendicular to the tangential direction z of the curved waveguide is defined as the positive direction of the x-axis.

【0017】これに対して、本実施例では、分岐導波路
5,6の変曲点a、分岐導波路5,6と出力導波路cと
の接続点bにおいて、軸ずれd2 ,d3 を設けて界分布
のピークの位置を一致させたので、界分布不整合による
損失の増加及び分岐比のバラツキを抑圧することができ
る。図6は、分岐点7における分岐導波路5,6の間の
隙間d1 と挿入損失との関係を示すものである。同図に
示すように、挿入損失を最小とする隙間d1 の値は0で
はなく、約1μmであることが判る。従って、分岐点7
における分岐導波路5,6の間に隙間を設けない従来の
場合(d1 =0μm)よりも、その間の隙間をd1 を約
1μmとするほうが、挿入損失が低下することになる。
但し、図6では、d2 =d3 =0μmと仮定した。
On the other hand, in this embodiment, at the inflection point a of the branch waveguides 5 and 6 and the connection point b between the branch waveguides 5 and 6 and the output waveguide c, the axial deviations d 2 and d 3 are obtained. Is provided to match the position of the peak of the field distribution, it is possible to suppress an increase in loss and a variation in the branching ratio due to the field distribution mismatch. FIG. 6 shows the relationship between the gap d 1 between the branch waveguides 5 and 6 at the branch point 7 and the insertion loss. As shown in the figure, the value of the gap d 1 that minimizes the insertion loss is not 0, but about 1 μm. Therefore, branch point 7
Than the conventional case without a gap (d 1 = 0μm) between the branching waveguides 5,6 in, prefer to therebetween a gap of about 1μm to d 1, so that the insertion loss is reduced.
However, in FIG. 6, it was assumed that d 2 = d 3 = 0 μm.

【0018】図7は、分岐導波路5,6の変曲点aにお
ける軸ずれd2 と挿入損失との関係を示すものである。
同図に示すように、挿入損失を最小とする隙間d2 の値
は0ではなく、0.2 〜0.5 μmの間に存在することが判
る。従って、軸ずれを与えない従来構造に比較し、本発
明による構造は挿入損失を低減することができる。但
し、図7では、d3=2d2 ,d1 =0〜3μmと仮定し
た。図8は、分岐導波路の軸ずれd2 ,d3 の有無と出
力導波路cでの界分布の摂動との関係を示すものであ
る。横軸zは、分岐導波路5,6と出力導波路cの接続
点bからの距離、縦軸xoは界分布が最大となる位置を示
すものである。軸ずれd2 ,d3 を設けた場合について
は図中に黒丸で示すように、白丸で示す軸ずれd2 ,d
3 を設けない場合に比較し、軸ずれの効果により、界分
布の不整合が解消され、出力導波路cの摂動が抑えられ
る様子が判る。尚、入力ファイバと光回路の軸ずれによ
って導波路内に励振された基本モード以外の高次モー
ド、放射モードは閉じ込め効果が弱いので、長い直線導
波路、曲線導波路、くびれ等のモード安定化領域を設け
ることにより除去することができる。この結果、導波路
の界分布の摂動が抑えられ、分岐比のバラツキの無い良
好な特性が得られる。
FIG. 7 shows the relationship between the axis shift d 2 at the inflection point a of the branch waveguides 5 and 6 and the insertion loss.
As shown in the figure, the value of the gap d 2 of the insertion loss and the minimum rather than 0, it can be seen that exist between the 0.2 to 0.5 [mu] m. Therefore, the structure according to the present invention can reduce the insertion loss as compared with the conventional structure in which no axial deviation is given. However, in FIG. 7, it is assumed that d 3 = 2d 2 and d 1 = 0 to 3 μm. FIG. 8 shows the relationship between the presence / absence of axial deviations d 2 and d 3 of the branch waveguide and the perturbation of the field distribution in the output waveguide c. The horizontal axis z indicates the distance from the connection point b between the branch waveguides 5 and 6 and the output waveguide c, and the vertical axis xo indicates the position where the field distribution is maximum. In the case where the axis deviations d 2 and d 3 are provided, as shown by black circles in the figure, the axis deviations d 2 and d shown by white circles
Compared to the case where 3 is not provided, it can be seen that the misalignment of the field distribution is eliminated and the perturbation of the output waveguide c is suppressed by the effect of the axis shift. Since higher-order modes and radiation modes other than the fundamental mode excited in the waveguide due to the misalignment between the input fiber and the optical circuit have weak confinement effects, mode stabilization of long linear waveguides, curved waveguides, constrictions, etc. It can be removed by providing a region. As a result, perturbation of the field distribution of the waveguide is suppressed, and good characteristics without variation in the branching ratio are obtained.

【0019】次に、本発明の第二の実施例について図9
を参照して説明する。本実施例は、1×8スプリッター
光回路に本発明を適用したものである。即ち、この1×
8スプリッター光回路は、Y分岐光導波路18〜25を
3段7個接続したものであり、更に、入力ポート9、出
力ポート10〜17が接続している。各Y分岐光導波路
18〜24は、図10に示すように、テーパ導波路8と
分岐導波路5,6の間がクラッドにより切り離された構
造である。これは、分岐導波路5,6の狭い間隙に、ク
ラッド材質を均一に導入するためである。このような構
成を有する光回路は、次のような手順により作成され
る。先ず、直径3インチ、厚さ700μmのシリコン基
板に火炎堆積法によって多孔質ガラス膜を堆積し、その
堆積順序は、まずクラッド層として組成がSi O2-P2
5-B2 3 の多孔質ガラス膜を堆積し、次いでコア層
として組成がSi O2-Ge O- P2 5 の多孔質ガラス
膜を堆積した。多孔質ガラス膜を堆積した基板を温度1
390度のHeとO2 の混合雰囲気中で2時間熱処理し
た。次いで、反応性イオンエッチングにより光導波路パ
ターンを形成した。更に、このコア層を覆うようクラッ
ド層を形成する。この結果、図9に示す光導波路が形成
され、1×8スプリッタ光回路の製作が完了する。但
し、コアの寸法は8μm×8μm、d1 =1μm、d2
0.4 μm、d3 =0.2 μmとした。この結果、出力ポート
10〜17の挿入損失のバラツキは±0.3 dB、Y分岐
導波路1段当たりの分岐損失は0.1 dBと非常に低損失
で、しかも、そのバラツキが小さかった。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In this embodiment, the present invention is applied to a 1 × 8 splitter optical circuit. That is, this 1 ×
The 8-splitter optical circuit has seven Y-branch optical waveguides 18 to 25 connected in three stages, and further has an input port 9 and output ports 10 to 17 connected thereto. Each of the Y branch optical waveguides 18 to 24 has a structure in which the tapered waveguide 8 and the branch waveguides 5 and 6 are separated by cladding as shown in FIG. This is for uniformly introducing the clad material into the narrow gap between the branch waveguides 5 and 6. An optical circuit having such a configuration is created by the following procedure. First, a porous glass film is deposited by a flame deposition method on a silicon substrate having a diameter of 3 inches and a thickness of 700 μm. The deposition order is as follows. First, the composition is SiO 2 —P 2 as a cladding layer.
A porous glass film of O 5 -B 2 O 3 was deposited, and then a porous glass film having a composition of SiO 2 -GeO-P 2 O 5 was deposited as a core layer. The substrate on which the porous glass film was deposited was heated to a temperature of 1
Heat treatment was performed at 390 ° C. in a mixed atmosphere of He and O 2 for 2 hours. Next, an optical waveguide pattern was formed by reactive ion etching. Further, a clad layer is formed so as to cover the core layer. As a result, the optical waveguide shown in FIG. 9 is formed, and the fabrication of the 1 × 8 splitter optical circuit is completed. However, the dimensions of the core are 8 μm × 8 μm, d 1 = 1 μm, d 2 =
0.4 μm and d 3 = 0.2 μm. As a result, the variation of the insertion loss of the output ports 10 to 17 was ± 0.3 dB, and the branch loss per one stage of the Y branch waveguide was very low at 0.1 dB, and the variation was small.

【0020】図11は、本発明の第三の実施例を示すも
のである。本実施例は、モード安定化領域を備えた1×
2スプリッタ光回路に関するものである。即ち、Y分岐
導波路25の主導波路にはモード安定化領域として長い
入力直線導波路(15mm)26が接続しており、このよ
うに長い入力直線導波路26を設けることによって、閉
じ込めの弱い基本モード以外のモードが減衰し、入力フ
ァイバの位置ずれに対し分岐比のバラツキの小さな特性
が得られた。尚、この回路のY分岐導波路は、第二の実
施例と同様とした。
FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a 1 × mode stabilizing region is provided.
It relates to a two-splitter optical circuit. That is, a long input linear waveguide (15 mm) 26 is connected to the main waveguide of the Y-branch waveguide 25 as a mode stabilizing region. By providing such a long input linear waveguide 26, basic confinement with weak confinement is achieved. Modes other than the mode were attenuated, and the characteristic that the dispersion of the branching ratio was small with respect to the displacement of the input fiber was obtained. The Y-branch waveguide of this circuit was the same as in the second embodiment.

【0021】図12は、本発明の第四の実施例を示すも
のである。本実施例は、モード安定化領域としてS字状
に湾曲する曲線導波路を備えた1×2スプリッタ光回路
に関するものである。即ち、Y分岐導波路27の主導波
路にはモード安定化領域としてS字状に湾曲する曲線導
波路28が接続しており、このように曲線導波路21を
設けることによって、摂動の原因となる高次モード、放
射モードの光が曲線導波路28によって除去され、入力
ファイバの位置ずれに対する分岐比のバラツキが小さく
なった。尚、この回路のY分岐導波路27は、第二の実
施例と同様とした。
FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention. The present embodiment relates to a 1 × 2 splitter optical circuit provided with a curved waveguide that curves in an S-shape as a mode stabilizing region. In other words, the main waveguide of the Y-branch waveguide 27 is connected to the curved waveguide 28 which is curved in an S-shape as a mode stabilizing region, and providing such a curved waveguide 21 causes a perturbation. Higher-order mode and radiation mode light are removed by the curved waveguide 28, and the variation of the branching ratio with respect to the displacement of the input fiber is reduced. The Y-branch waveguide 27 of this circuit was the same as in the second embodiment.

【0022】図13は、本発明の第五の実施例を示すも
のである。本実施例では、モード安定化領域として入力
直線導波路にくびれ部を形成した1×2スプリッタ光回
路に関するものである。即ち、Y分岐導波路29の主導
波路には入力直線導波路30が接続しており、この入力
直線導波路30には図14に示すように幅の狭くなった
くびれ部31が設けられている。このように入力直線導
波路30にくびれ部31を形成することにより、摂動の
原因となる高次モード、放射モードの光はくびれ部31
において除去され、入力ファイバの位置ずれに対する分
岐比のバラツキが小さくなった。尚、この回路のY分岐
導波路29は、第二の実施例と同様とした。
FIG. 13 shows a fifth embodiment of the present invention. The present embodiment relates to a 1 × 2 splitter optical circuit in which a constriction is formed in an input linear waveguide as a mode stabilizing region. That is, the input linear waveguide 30 is connected to the main waveguide of the Y-branch waveguide 29, and the input linear waveguide 30 is provided with a narrow portion 31 having a narrow width as shown in FIG. . By forming the constricted portion 31 in the input linear waveguide 30 in this manner, light of a higher-order mode and a radiation mode that causes perturbation is confined to the constricted portion 31.
And the dispersion of the branching ratio with respect to the displacement of the input fiber was reduced. The Y-branch waveguide 29 of this circuit was the same as in the second embodiment.

【0023】本実施例では、モード安定化領域として入
力直線導波路30にくびれ部31を設けたので、第四の
実施例のようにS字状に湾曲する曲線導波路28を設け
た場合に比較して最適化した設計が可能である。即ち、
曲線導波路の設計においては、広い波長にわたって基本
モードの挿入損失を低くしつつ、高次モードの遮断波長
領域で挿入損失を高くすることを両立するように最適化
することは困難である。これに対して、くびれ部の導波
路の設計では、広い波長にわたって基本モードの挿入損
失を低くしつつ、高次モードの遮断波長領域で挿入損失
を高くすることを両立することが可能である。
In this embodiment, the constricted portion 31 is provided in the input linear waveguide 30 as a mode stabilizing region. Therefore, when the curved waveguide 28 curved in an S-shape is provided as in the fourth embodiment. A design optimized by comparison is possible. That is,
In the design of a curved waveguide, it is difficult to optimize so as to achieve both low insertion loss in the fundamental mode over a wide wavelength range and high insertion loss in the cutoff wavelength region of the higher-order mode. On the other hand, in the design of the waveguide in the constricted portion, it is possible to make both the insertion loss in the fundamental mode cut-off wavelength region high and the insertion loss high in the cutoff wavelength region of the higher-order mode while reducing the insertion loss in the fundamental mode over a wide wavelength range.

【0024】尚、上記第二、第三、第四、第五の実施例
では、石英系ガラス導波路について説明したが、本発明
は、このようなものに限られるものではなく、半導体導
波路等他の導波路に対しても適用できるものである。更
に、Ti 拡散Li Nb O3 導波路、プロトン交換導波
路、イオン交換導波路のような屈折率分布が分布関数の
場合であっても、本発明は適用できるものである。
Although the second, third, fourth, and fifth embodiments have been described with reference to a silica glass waveguide, the present invention is not limited to such a waveguide. The present invention can be applied to other waveguides. Furthermore, Ti diffusion Li Nb O 3 waveguide, a proton exchange waveguide, even when the refractive index distribution is the distribution function, such as ion-exchange waveguide, in which the present invention can be applied.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、分岐光導波路の変曲点及び出力導
波路との接続点に軸ずれを設け、テーパ導波路の分岐点
における分岐導波路の間に隙間を設けたので、曲線導波
路における界分布のピークのずれを補填できる。この為
に、導波路の製作性が容易となると共に再現性に優れた
低損失な分岐合波光導波回路を提供することができる。
更に、入力導波路にモード安定化領域を設けると、摂動
の原因となる高次モード、放射モードを除去して分岐比
のバラツキを小さくすることができる。
As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, the inflection point of the branch optical waveguide and the connection point with the output waveguide are provided with an axis shift, and the branch of the tapered waveguide is provided. Since the gap is provided between the branch waveguides at the points, the deviation of the peak of the field distribution in the curved waveguide can be compensated. For this reason, the manufacturability of the waveguide is facilitated, and a low-loss branched multiplexed optical waveguide circuit having excellent reproducibility can be provided.
Furthermore, when a mode stabilizing region is provided in the input waveguide, higher-order modes and radiation modes that cause perturbation can be removed, and the variation in the branching ratio can be reduced.

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

【図1】本発明の一実施例に係るY分岐導波路の構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a Y-branch waveguide according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すY分岐導波路における分岐導波路の
変曲点近傍を拡大して示す説明図である。
FIG. 2 is an enlarged explanatory view showing the vicinity of an inflection point of the branch waveguide in the Y-branch waveguide shown in FIG.

【図3】図1に示すY分岐導波路における分岐導波路と
出力導波路との接続点近傍を拡大して示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an enlarged view of the vicinity of a connection point between a branch waveguide and an output waveguide in the Y-branch waveguide shown in FIG. 1;

【図4】直線導波路、曲線導波路における界分布を示す
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing field distribution in a straight waveguide and a curved waveguide.

【図5】界分布における座標を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing coordinates in a field distribution.

【図6】テーパ導波部の分岐点における分岐導波路5,
6の隙間d1 と挿入損失との関係を示すグラフである。
FIG. 6 shows a branch waveguide 5 at a branch point of a tapered waveguide section.
6 is a graph illustrating a relationship between a gap d1 of No. 6 and an insertion loss.

【図7】分岐導波路の変曲点における軸ずれd2 と挿入
損失との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between an axis shift d 2 and an insertion loss at an inflection point of a branch waveguide.

【図8】軸ずれがの有無による界分布の摂動を示すグラ
フである。
FIG. 8 is a graph showing a perturbation of a field distribution depending on the presence or absence of an axis shift.

【図9】本発明の第二の実施例に係る1×8スプリッタ
光回路の平面図である。
FIG. 9 is a plan view of a 1 × 8 splitter optical circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図10】図9における1×8スプリッタ光回路のY分
岐導波路を拡大して示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an enlarged Y branch waveguide of the 1 × 8 splitter optical circuit in FIG. 9;

【図11】本発明の第三の実施例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory view showing a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第四の実施例を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第五の実施例を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory view showing a fifth embodiment of the present invention.

【図14】図5に示すくびれ部を拡大して示す説明図で
ある。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the constricted portion shown in FIG. 5 in an enlarged manner.

【図15】従来のY分岐導波路の構成を示す説明図であ
る。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional Y-branch waveguide.

【図16】図15中直線A−Bで切断した断面図であ
る。
FIG. 16 is a sectional view taken along a line AB in FIG.

【図17】図15のY分岐導波路における分岐導波路の
変曲点近傍を拡大して示す説明図である。
FIG. 17 is an enlarged explanatory view showing the vicinity of the inflection point of the branch waveguide in the Y-branch waveguide of FIG. 15;

【図18】図15のY分岐導波路における分岐導波路と
出力導波路との接続点近傍を拡大して示す説明図であ
る。
FIG. 18 is an enlarged explanatory view showing the vicinity of a connection point between a branch waveguide and an output waveguide in the Y-branch waveguide of FIG.

【図19】従来のY分岐導波路の製作工程を示す説明図
である。
FIG. 19 is an explanatory view showing a manufacturing process of a conventional Y-branch waveguide.

【図20】従来のY分岐導波路の製作工程を示す説明図
である。
FIG. 20 is an explanatory view showing a manufacturing process of a conventional Y-branch waveguide.

【図21】従来のY分岐導波路の製作工程を示す説明図
である。
FIG. 21 is an explanatory view showing a manufacturing process of a conventional Y-branch waveguide.

【図22】従来のY分岐導波路の製作工程を示す説明図
である。
FIG. 22 is an explanatory view showing a manufacturing process of a conventional Y-branch waveguide.

【図23】従来のY分岐導波路の製作工程を示す説明図
である。
FIG. 23 is an explanatory view showing a manufacturing process of a conventional Y-branch waveguide.

【図24】Y分岐導波路の分岐点における分岐導波路の
間に隙間が形成された様子を示す説明図である。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a state where a gap is formed between branch waveguides at a branch point of a Y-branch waveguide.

【図25】Y分岐導波路の分岐点が非対称的に形成され
た様子を示す説明図である。
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a state where a branch point of a Y-branch waveguide is formed asymmetrically.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 クラッド 3 コア 4 主導波路 5 分岐導波路 6 分岐導波路 7 分岐点 8 テーパ導波路 9 入力ポート 10 出力ポート 11 出力ポート 12 出力ポート 13 出力ポート 14 出力ポート 15 出力ポート 16 出力ポート 17 出力ポート 18 Y分岐導波路 19 Y分岐導波路 20 Y分岐導波路 21 Y分岐導波路 22 Y分岐導波路 23 Y分岐導波路 24 Y分岐導波路 25 Y分岐導波路 26 入力直線導波路 27 Y分岐導波路 28 入力直線導波路 29 Y分岐導波路 30 入力直線導波路 31 くびれ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Cladding 3 Core 4 Main waveguide 5 Branch waveguide 6 Branch waveguide 7 Branch point 8 Taper waveguide 9 Input port 10 Output port 11 Output port 12 Output port 13 Output port 14 Output port 15 Output port 16 Output port 17 Output Port 18 Y-branch waveguide 19 Y-branch waveguide 20 Y-branch waveguide 21 Y-branch waveguide 22 Y-branch waveguide 23 Y-branch waveguide 24 Y-branch waveguide 25 Y-branch waveguide 26 Input linear waveguide 27 Y-branch waveguide Waveguide 28 Input linear waveguide 29 Y-branch waveguide 30 Input linear waveguide 31 Neck

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 浩 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/12──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Takahashi 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02B 6 / 12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主導波路にテーパ導波路を接続すると共
に該テーパ導波路の分岐点に、変曲点を有する複数の分
岐光導波路を接続し、更に前記分岐光導波路にそれぞれ
出力導波路を接続してなる分岐合波光導波回路におい
て、前記分岐光導波路の変曲点及び前記出力導波路との
接続点に軸ずれを設け、前記テーパ導波路の分岐点にお
ける前記分岐導波路の間に隙間を設けることを特徴とす
る分岐合波光導波回路。
1. A tapered waveguide is connected to a main waveguide, a plurality of branch optical waveguides having an inflection point are connected to a branch point of the tapered waveguide, and an output waveguide is connected to each of the branch optical waveguides. In the branched multiplexed optical waveguide circuit, the inflection point of the branched optical waveguide and the connection point with the output waveguide are provided with an axis shift, and a gap is provided between the branched waveguides at the branch point of the tapered waveguide. A multiplexed optical waveguide circuit.
【請求項2】 前記主導波路に接続する入力直線導波路
にモード安定化領域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回路。
2. A mode stabilizing region in an input linear waveguide connected to the main waveguide.
The multiplexed optical waveguide circuit described in the above.
【請求項3】 前記モード安定化領域としてくびれ部を
設けたことを特徴とする請求項2記載の分岐合波光導波
回路。
3. A branching and multiplexing optical waveguide circuit according to claim 2, wherein a constricted portion is provided as said mode stabilizing region.
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