JP6871137B2

JP6871137B2 - Hybrid optical circuit

Info

Publication number: JP6871137B2
Application number: JP2017222180A
Authority: JP
Inventors: 阿部　淳; 淳阿部; 田中　拓也; 拓也田中; 橋本　俊和; 俊和橋本; 毅伺梅木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: JP2019095485A

Description

本発明は、ハイブリッド光回路に関し、より詳細には、石英系光回路とＰＰＬＮ導波路とが接合されたハイブリッド光回路に関するものである。 The present invention relates to a hybrid optical circuit, and more particularly to a hybrid optical circuit in which a quartz optical circuit and a PPLN waveguide are joined.

石英系光回路は、石英ガラス基板又はシリコン基板上に、石英系ガラスを主たる材料として作製される石英系光導波路により構成され、実用に供せられている。石英系光回路上の石英系光導波路は、伝播損失が低い、信頼性・安定性が高い、および加工性が良い等の特徴を有している。また、石英系光導波路は、石英系光ファイバとの整合性が良いため、標準的な通信用石英系光ファイバと接続した場合においても、低損失・高信頼性を有している。 The quartz-based optical circuit is configured by a quartz-based optical waveguide made of quartz-based glass as a main material on a quartz glass substrate or a silicon substrate, and is put into practical use. The quartz-based optical waveguide on a quartz-based optical circuit has features such as low propagation loss, high reliability and stability, and good workability. Further, since the quartz-based optical waveguide has good consistency with the quartz-based optical fiber, it has low loss and high reliability even when connected to a standard quartz-based optical fiber for communication.

現在、石英系光導波路により構成したＹ分岐パワースプリッター、マッハ・ツェンダ干渉計（Mach-Zehnder Interferometer：ＭＺＩ）、ＭＺＩを利用した光スイッチ、およびアレイ導波路型波長合分波器（Arrayed Waveguide Grating：ＡＷＧ）などの光回路（Planar Lightwave Circuits：ＰＬＣ）の開発が進められている。これらの光回路は、近年、構築が進められつつある波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）光伝送システムを基盤とした、フォトニックネットワークシステムの重要なキーデバイスとなっている（例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３および非特許文献４参照）。 Currently, a Y-branch power splitter composed of quartz-based optical waveguides, a Mach-Zehnder Interferometer (MZI), an optical switch using MZI, and an arrayed waveguide Grating: Development of optical circuits (Planar Lightwave Circuits: PLC) such as AWG) is underway. These optical circuits have become important key devices for photonic network systems based on Wavelength Division Multiplexing (WDM) optical transmission systems, which are being constructed in recent years (for example, non-patented). See Document 1, Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4).

周期分極反転ニオブ酸リチウム（Periodically Poled LiNbO₃：ＰＰＬＮ）導波路は、高効率な二次非線形光学効果を有する媒質で、波長変換および光パラメトリック増幅器（Optical parametric amplifier：ＯＰＡ）としての研究開発が進められている。近年は、ＰＰＬＮ導波路の特性向上及び実装技術の進展、並びに励起光を発生させるファイバ光増幅器技術の進展に伴い、通信分野を中心として、ＰＰＬＮ導波路を使用した光デバイスの実用化を視野にいれた研究開発も進められている。特に、ＰＰＬＮ導波路を使用したＯＰＡは、低雑音光増幅器として注目され、実用化に向けた研究開発が加速されている（例えば、非特許文献５、非特許文献６および非特許文献７参照）。 Periodically polarized lithium niobate (Periodically Poled LiNbO ₃ : PPLN) waveguide is a medium with highly efficient second-order nonlinear optical effect, and research and development as an optical parametric amplifier (OPA) is underway. Has been done. In recent years, with the improvement of the characteristics of PPLN waveguides, the progress of mounting technology, and the progress of fiber optical amplifier technology that generates excitation light, with a view to practical application of optical devices using PPLN waveguides, mainly in the communication field. Incorporated research and development is also underway. In particular, OPA using a PPLN waveguide has attracted attention as a low-noise optical amplifier, and research and development for practical use has been accelerated (see, for example, Non-Patent Document 5, Non-Patent Document 6 and Non-Patent Document 7). ..

図８は、従来のＰＰＬＮ導波路を使用したＯＰＡの構成を示す概略図である。図８のＯＰＡ１００は、入力光ファイバ１０１および出力光ファイバ１０３が接続されたＯＰＡ用モジュール１１０と、入力光ファイバ１０２および出力光ファイバ１０４が接続された第２高調波光発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）用モジュール１２０とを備える。 FIG. 8 is a schematic view showing the configuration of OPA using a conventional PPLIN waveguide. The OPA 100 of FIG. 8 is a module 110 for OPA to which the input optical fiber 101 and the output optical fiber 103 are connected, and a second harmonic generation (SHG) to which the input optical fiber 102 and the output optical fiber 104 are connected. The module 120 is provided.

ＯＰＡ用モジュール１１０内には、光の入力側から順に、コリメートレンズ１１１、ダイクロイックミラー（dichroic mirror）１１２、集光レンズ１１３、ＰＰＬＮ導波路１１４、集光レンズ１１５、ダイクロイックミラー１１６、コリメートレンズ１１７が配置されている。ＳＨＧ用モジュール１２０内には、光の入力側から順に、コリメートレンズ１２１、ダイクロイックミラー１２２、集光レンズ１２３、ＰＰＬＮ導波路１２４、集光レンズ１２５、ダイクロイックミラー１２６、コリメートレンズ１２７が配置されている。ＯＰＡ用モジュール１１０とＳＨＧ用モジュール１２０とは、光ファイバ１０５により接続されている。また、入力光ファイバ１０２とＳＨＧ用モジュール１２０との間に、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）１０６と、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１０７とが挿入されている。 In the OPA module 110, a collimating lens 111, a dichroic mirror 112, a condenser lens 113, a PPLN waveguide 114, a condenser lens 115, a dichroic mirror 116, and a collimating lens 117 are arranged in this order from the light input side. It is arranged. In the SHG module 120, a collimating lens 121, a dichroic mirror 122, a condenser lens 123, a PPLN waveguide 124, a condenser lens 125, a dichroic mirror 126, and a collimating lens 127 are arranged in this order from the light input side. .. The OPA module 110 and the SHG module 120 are connected by an optical fiber 105. Further, an EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) 106 and a BPF (Band Pass Filter) 107 are inserted between the input optical fiber 102 and the SHG module 120.

ＯＰＡ１００においては、まず、入力光ファイバ１０２からＥＤＦＡ１０６およびＢＰＦ１０７を介して、基本波光がＳＨＧ用モジュール１２０に入射する。基本波光は、コリメートレンズ１２１により平行光に変換され、ダイクロイックミラー１２２を通過した後、集光レンズ１２３により集光され、ＰＰＬＮ導波路１２４に入射する。ＰＰＬＮ導波路１２４において、基本光波は、励起光となる第２高調波光（Second Harmonic light：ＳＨ光）に変換され、ＰＰＬＮ導波路１２４を出射する。このとき、すべての基本波光がＳＨ光に変換されるわけではなく、未変換基本波光も一緒に出射される。ＳＨ光は、集光レンズ１２５により平行光に変換された後、ダイクロイックミラー１２６において基本波光と分離され、光ファイバ１０５を介してＯＰＡ用モジュール１１０に入射する。 In the OPA 100, first, the fundamental wave light is incident on the SHG module 120 from the input optical fiber 102 via the EDFA 106 and the BPF 107. The fundamental wave light is converted into parallel light by the collimated lens 121, passes through the dichroic mirror 122, is condensed by the condenser lens 123, and is incident on the PPLN waveguide 124. In the PPLN waveguide 124, the fundamental light wave is converted into the second harmonic light (SH light) which becomes the excitation light, and is emitted from the PPLN waveguide 124. At this time, not all the fundamental wave lights are converted into SH light, and the unconverted fundamental wave light is also emitted together. After being converted into parallel light by the condenser lens 125, the SH light is separated from the fundamental wave light by the dichroic mirror 126 and incident on the OPA module 110 via the optical fiber 105.

ＯＰＡ用モジュール１１０には、入力光ファイバ１０１から信号光が入射する。入射した信号光は、コリメートレンズ１１１により平行光に変換され、ダイクロイックミラー１１２において、光ファイバ１０５からのＳＨ光と合波され、集光レンズ１１３により集光され、ＰＰＬＮ導波路１１４に入射する。ＰＰＬＮ導波路１１４において、信号光はＳＨ光とのパラメトリック効果により増幅されて、ＰＰＬＮ導波路１１４を出射する。このとき、全てのＳＨ光が信号光増幅に寄与するわけではなく、ＳＨ光の一部も、増幅された信号光と共にＰＰＬＮ導波路１１４から出射する。ＰＰＬＮ導波路１１４からの出射光は、コリメートレンズ１１５により平行光に変換され、ダイクロイックミラー１１６により未変換ＳＨ光と増幅された信号光とに分波される。信号光は、コリメートレンズ１１７により集光され、ＯＰＡ用モジュール１１０を出射して出力光ファイバ１０３に入射する。 Signal light is incident on the OPA module 110 from the input optical fiber 101. The incident signal light is converted into parallel light by the collimated lens 111, combined with SH light from the optical fiber 105 in the dichroic mirror 112, condensed by the condenser lens 113, and incident on the PPLN waveguide 114. In the PPLN waveguide 114, the signal light is amplified by the parametric effect with the SH light and exits the PPLN waveguide 114. At this time, not all SH light contributes to signal light amplification, and a part of SH light is also emitted from the PPLN waveguide 114 together with the amplified signal light. The light emitted from the PPLN waveguide 114 is converted into parallel light by the collimated lens 115, and is demultiplexed by the dichroic mirror 116 into unconverted SH light and amplified signal light. The signal light is collected by the collimating lens 117, exits the OPA module 110, and is incident on the output optical fiber 103.

通信分野等における実用化を想定した場合に、ＯＰＡは、光ファイバによる入出力形態での実装モジュール化が必須又は好ましいため、光ファイバ入出力を想定したモジュール化実装の検討が進められている。一方で、ＯＰＡは、励起光発生用のＳＨＧ用モジュールおよびＯＰＡ用モジュール等のＰＰＬＮモジュールを実装するにあたり、コリメートレンズ、ダイクロイックミラーおよび集光レンズ等の素子を個々に設置・調整（アライメント）する必要がある。こうしたアセンブリは、量産性を低くし、コストを高くするという課題を有している。 In the case of practical application in the communication field or the like, OPA is indispensable or preferable to be mounted in an input / output form using an optical fiber, and therefore, a modular mounting assuming optical fiber input / output is being studied. On the other hand, in OPA, when mounting a PPLN module such as an SHG module for generating excitation light and a module for OPA, it is necessary to individually install and adjust (align) elements such as a collimating lens, a dichroic mirror, and a condenser lens. There is. Such an assembly has a problem of low mass productivity and high cost.

これらの課題は、石英系ＰＬＣとの複合化を図ることで、解決が可能である。従来の石英系ＰＬＣでは、ファイバ接続にあたり、ファイバブロックを用い、紫外線硬化型接着剤によって固定する方法が用いられるのが一般的となっている。このような固定方法が採用される理由は、紫外線硬化型接着剤が、熱硬化型接着剤の様に広範な領域を加熱することを必要とせず、接着部に局所的に紫外線を照射することにより硬化させることができることから、光軸の調芯工程との整合性が高く、全体として高精度で高い信頼性を有した形で接続実装を可能とするからである。 These problems can be solved by combining with a quartz PLC. In the conventional quartz PLC, a method of using a fiber block and fixing with an ultraviolet curable adhesive is generally used for fiber connection. The reason why such a fixing method is adopted is that the ultraviolet curable adhesive does not need to heat a wide area unlike the thermosetting adhesive, and the adhesive portion is locally irradiated with ultraviolet rays. This is because it is highly consistent with the alignment process of the optical axis, and it is possible to mount the connection in a form having high accuracy and high reliability as a whole.

しかしながら、高強度の７８０ｎｍ〜８００ｎｍ帯の光や、更にそれより短波長で、高強度の光が、紫外線硬化樹脂で接続された端面を透過する場合、時間が経過するに従って紫外線硬化樹脂が劣化するという問題があった。この問題は、光の波長が短い方が、例えば４００ｎｍといった波長の方がより顕著であり、また光強度が強ければ強いほど顕著となる。 However, when high-intensity light in the 780 nm to 800 nm band or even shorter wavelengths and high-intensity light passes through the end faces connected by the ultraviolet-curable resin, the ultraviolet-curable resin deteriorates over time. There was a problem. This problem becomes more prominent when the wavelength of light is short, for example, when the wavelength is 400 nm, and the stronger the light intensity, the more prominent.

ＰＰＬＮ導波路を用いたパラメトリック増幅を用いる応用分野では、基本波光と信号光に１．５μ帯光を用い、励起光（ＳＨ光）に０．７８μｍ帯光を用いることが多く、また量子光情報処理の応用分野では、基本波光と信号光に８００ｎｍ帯光を用い、励起光（ＳＨ光）に４００ｎｍ帯光を用いることがある。このため、ＰＰＬＮ−ＰＬＣハイブリッド光回路の応用範囲の拡大を図るためには、従来の紫外線硬化型接着剤に依らない、もしくは光が通る経路上に従来の紫外線硬化型樹脂が無い接続手法が望まれる。 In the field of application using parametric amplification using a PPLN waveguide, 1.5 μm band light is often used for fundamental wave light and signal light, 0.78 μm band light is used for excitation light (SH light), and quantum light information. In the field of application of processing, 800 nm band light may be used for fundamental wave light and signal light, and 400 nm band light may be used for excitation light (SH light). Therefore, in order to expand the application range of the PPLN-PLC hybrid optical circuit, it is desirable to have a connection method that does not rely on the conventional UV curable adhesive or that does not have the conventional UV curable resin on the path through which light passes. Is done.

Y.Hibino，“An Array of Photonic Filtering Advantages Arrayed-Waveguide-Grating Multi/Demultiplexers for Photonic Networks”，IEEE CIRCUITS & DEVICES，Nov.，2000，pp.21-27Y.Hibino, “An Array of Photonic Filtering Advantages Arrayed-Waveguide-Grating Multi / Demultiplexers for Photonic Networks”, IEEE CIRCUITS & DEVICES, Nov., 2000, pp.21-27 A.Himeno，et al.，“Silica-Based Planar Lightwave Circuits”，IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS，VOL. 4，NO. 6，1998，pp.913-924A.Himeno, et al., "Silica-Based Planar Lightwave Circuits", IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 4, NO. 6, 1998, pp.913-924 M.Abe，“Silica-based waveguide devices for photonic networks”，Journal of Ceramic Society of Japan，2008，pp.1063-1070M.Abe, “Silica-based waveguide devices for photonic networks”, Journal of Ceramic Society of Japan, 2008, pp.1063-1070 M.Kawachi，“TUTORIAL REVIEW Silica waveguides on silicon and their application to integrated-optic components”，Optical and Quantum Electronics，22，1990，pp.391-416M.Kawachi, “STRUCT REVIEW Silica waveguides on silicon and their application to integrated-optic components”, Optical and Quantum Electronics, 22, 1990, pp.391-416 竹ノ内弘和他，“光周波数・位相を操る光伝送技術の最新動向ＰＰＬＮを用いた位相感応増幅技術”，O plus E，Vol.37，NO.8，2015，pp.636-639Hirokazu Takenouchi et al., "Latest Trends in Optical Transmission Technology for Controlling Optical Frequency and Phase", Phase Sensitive Amplification Technology Using PPLN, O plus E, Vol.37, NO.8, 2015, pp.636-639 T.Kazama，et al.，“Monolithically integrated optical parametric up/down frequency converter using arrayed PPLN waveguides”，CLEO2014，SM4I.8T.Kazama, et al., “Monolithically integrated optical parametric up / down frequency converter using arrayed PPLN waveguides”, CLEO2014, SM4I.8 T.Kazama，et al.，“Single-Chip Parametric Frequency Up/Down Converter Using Parallel PPLN Waveguides”，IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，VOL.26，NO.22，2014，pp.2248-2251T.Kazama, et al., “Single-Chip Parametric Frequency Up / Down Converter Using Parallel PPLN Waveguides”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.26, NO.22, 2014, pp.2248-2251

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、石英系光回路と二次非線形導波路（ＰＰＬＮ導波路）とを備えたハイブリッド光回路において、石英系光回路と二次非線形導波路との接続部の長期的安定性を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. In a hybrid optical circuit including a quartz-based optical circuit and a second-order nonlinear waveguide (PPLN waveguide), the quartz-based optical circuit and the second-order nonlinear waveguide are used. The purpose is to achieve long-term stability of the connection.

本発明のハイブリッド光回路は、石英系ガラスを主たる材料として形成された第１の導波路を含む石英系光回路と、周期分極反転構造を有する二次非線形光学材料からなり、基本波光の第２高調波光を発生させる第２の導波路と、前記第２高調波光を励起光として用いて信号光のパラメトリック増幅を行う第３の導波路とを含む二次非線形導波路と、前記石英系光回路と前記二次非線形導波路とを光ファイバを介して接続するファイバアレイブロックとを備え、前記ファイバアレイブロックは、前記石英系光回路との接続端面および前記二次非線形導波路との接続端面のそれぞれに、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域と光が伝播しない領域とを分断するように形成された溝を有し、前記ファイバアレイブロックの溝は、前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域とその両側の前記光が伝播しない領域とを分断するように少なくとも２箇所形成されると共に、前記石英系光回路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域とその両側の前記光が伝播しない領域とを分断するように少なくとも２箇所形成され、前記ファイバアレイブロックの前記二次非線形導波路との接続端面のうち、前記光が伝播しない領域に設けられた接着剤により、前記ファイバアレイブロックの接続端面とこれと向かい合う前記二次非線形導波路の接続端面とが接着され、前記ファイバアレイブロックの前記石英系光回路との接続端面のうち、前記光が伝播しない領域に設けられた接着剤により、前記ファイバアレイブロックの接続端面とこれと向かい合う前記石英系光回路の接続端面とが接着されていることを特徴とするものである。 The hybrid optical circuit of the present invention comprises a quartz-based optical circuit including a first waveguide formed of quartz-based glass as a main material, and a second-order nonlinear optical material having a periodic polarization inversion structure, and is a second fundamental wave light. A second-order nonlinear waveguide including a second waveguide for generating harmonic light and a third waveguide for parametric amplification of signal light using the second harmonic light as excitation light, and the quartz-based optical circuit. The fiber array block includes a fiber array block that connects the light and the secondary nonlinear waveguide via an optical fiber, and the fiber array block is a connection end face with the quartz optical circuit and a connection end face with the secondary nonlinear waveguide. respectively, light have a groove formed as the optical fiber is arranged region and a light to divide a region not propagate to propagate, the groove of the fiber array block, and the second order nonlinear waveguide Of the connection end faces of the above, at least two locations are formed so as to divide the region where the optical fiber in which light propagates is arranged and the region in which the light does not propagate on both sides thereof, and the connection with the quartz optical circuit is formed. Of the end faces, at least two regions are formed so as to divide the region in which the light-propagating optical fiber is arranged and the region on both sides of which the light-propagating region is not propagated, and the secondary nonlinear waveguide of the fiber array block is formed. Of the connection end faces of the above, the connection end face of the fiber array block and the connection end face of the secondary nonlinear waveguide facing the connection end face are adhered by an adhesive provided in a region where light does not propagate, and the fiber array block of the fiber array block. Of the connection end faces with the quartz-based optical circuit, the connection end face of the fiber array block and the connection end face of the quartz-based optical circuit facing the connection end face are bonded by an adhesive provided in a region where light does not propagate. it is characterized in that there.

また、本発明のハイブリッド光回路の１構成例において、前記ファイバアレイブロックの前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域と前記二次非線形導波路の接続端面との間隙、および前記ファイバアレイブロックの前記石英系光回路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域と前記石英系光回路の接続端面との間隙に、高耐光性屈折率整合性樹脂が充填されていることを特徴とするものである。
また、本発明のハイブリッド光回路の１構成例において、前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤である。
Further , in one configuration example of the hybrid optical circuit of the present invention, in the connection end face of the fiber array block with the secondary nonlinear waveguide, the region where the optical fiber through which light propagates is arranged and the secondary nonlinear conduction. The gap between the connection end face of the waveguide and the connection end face of the fiber array block with the quartz optical circuit, the gap between the region where the optical fiber through which light propagates is arranged and the connection end face of the quartz optical circuit. It is characterized in that it is filled with a highly light-resistant refractive index matching resin.
Further, in one configuration example of the hybrid optical circuit of the present invention, the adhesive is an ultraviolet curable adhesive.

本発明によれば、石英系光回路の二次非線形導波路との接続端面に、光が伝播する第１の導波路が形成された領域と光が伝播しない領域とを分断するように溝を設けることにより、接着剤の塗り分けを実現することができ、光が伝播しない領域に接着剤を塗布して石英系光回路と二次非線形導波路とを接着すれば、接続端面の光が伝播する領域に接着剤が無い構造を実現することができるので、石英系光回路と二次非線形導波路との接続部の長期的安定性を実現することができる。また、本発明では、石英系光回路内の第１の導波路と方向性結合器とによって石英系光回路内で信号光と第２高調波光との合波を行うようにすれば、二次非線形導波路にダイクロイックミラー等の部品を設けることを不要とし、ハイブリッド光回路の部品点数の削減を図ることができる。また、石英系光回路内で信号光と第２高調波光との合波を行うようにすれば、コリメート用レンズ、ダイクロイックミラー等の設置調整のアセンブリに係る工程を削減することができ、量産性を高め、製造コストの低減を図ることができ、ハイブリッド光回路を安価に製造することができる。 According to the present invention, a groove is formed on the connection end face of the quartz optical circuit with the secondary nonlinear waveguide so as to divide the region where the first waveguide for light propagates and the region where light does not propagate. By providing it, it is possible to apply different adhesives, and if the adhesive is applied to the area where light does not propagate and the quartz optical circuit and the secondary nonlinear waveguide are adhered, the light on the connection end face propagates. Since it is possible to realize a structure in which there is no adhesive in the region to be formed, it is possible to realize long-term stability of the connection portion between the quartz-based optical circuit and the secondary nonlinear waveguide. Further, in the present invention, if the first waveguide in the quartz-based optical circuit and the directional coupler are used to combine the signal light and the second harmonic light in the quartz-based optical circuit, it is secondary. It is not necessary to provide parts such as a dichroic mirror on the non-linear waveguide, and the number of parts of the hybrid optical circuit can be reduced. Further, if the signal light and the second harmonic light are combined in the quartz optical circuit, the process related to the assembly of the installation adjustment of the collimating lens, the dichroic mirror, etc. can be reduced, and the mass productivity can be reduced. It is possible to reduce the manufacturing cost and to manufacture the hybrid optical circuit at low cost.

また、本発明では、石英系光回路の二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する第１の導波路が形成された領域と二次非線形導波路の接続端面との間隙に、高耐光性屈折率整合性樹脂を充填することにより、石英系光回路と二次非線形導波路の間隙で反射が発生することを抑制することができる。 Further, in the present invention, in the connection end face of the quartz optical circuit with the secondary nonlinear waveguide, in the gap between the region where the first waveguide through which light propagates is formed and the connection end face of the second nonlinear waveguide. By filling with a highly light-resistant refractive index matching resin, it is possible to suppress the occurrence of reflection in the gap between the quartz-based optical circuit and the second-order nonlinear waveguide.

また、本発明では、石英系光回路の二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する第１の導波路が形成された領域と二次非線形導波路の接続端面とに反射防止膜コートを施すことにより、石英系光回路と二次非線形導波路の間隙で反射が発生することを抑制することができる。 Further, in the present invention, among the connection end faces of the quartz optical circuit with the secondary nonlinear waveguide, antireflection is provided between the region where the first waveguide through which light propagates is formed and the connection end face of the second nonlinear waveguide. By applying the film coating, it is possible to suppress the occurrence of reflection in the gap between the quartz-based optical circuit and the second-order nonlinear waveguide.

また、本発明では、ファイバアレイブロックの石英系光回路との接続端面および二次非線形導波路との接続端面のそれぞれに、光が伝播する光ファイバが配置された領域と光が伝播しない領域とを分断するように溝を設けることにより、接着剤の塗り分けを実現することができ、光が伝播しない領域に接着剤を塗布してファイバアレイブロックと二次非線形導波路とを接着すると共に、ファイバアレイブロックと石英系光回路とを接着すれば、接続端面の光が伝播する領域に接着剤が無い構造を実現することができるので、石英系光回路と二次非線形導波路との接続部の長期的安定性を実現することができる。 Further, in the present invention, in each of the connection end face of the fiber array block with the quartz optical circuit and the connection end face with the secondary nonlinear waveguide, a region in which the optical fiber for light propagation is arranged and a region in which the light propagates are not propagated. By providing a groove so as to divide the fiber array block, the adhesive can be applied separately, and the adhesive is applied to the region where light does not propagate to bond the fiber array block and the secondary nonlinear waveguide. By adhering the fiber array block and the quartz-based optical circuit, it is possible to realize a structure in which there is no adhesive in the region where the light propagates on the connection end face. Long-term stability can be achieved.

また、本発明では、ファイバアレイブロックの二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する光ファイバが配置された領域と二次非線形導波路の接続端面との間隙、およびファイバアレイブロックの石英系光回路との接続端面のうち、光が伝播する光ファイバが配置された領域と石英系光回路の接続端面との間隙に、高耐光性屈折率整合性樹脂を充填することにより、ファイバアレイブロックと二次非線形導波路の間隙およびファイバアレイブロックと石英系光回路の間隙で反射が発生することを抑制することができる。 Further, in the present invention, among the connection end faces of the fiber array block with the secondary nonlinear waveguide, the gap between the region where the optical fiber through which light propagates is arranged and the connection end face of the secondary nonlinear waveguide, and the fiber array block. By filling the gap between the region where the optical fiber through which light propagates is arranged and the connection end face of the quartz optical circuit, among the connection end faces with the quartz optical circuit, a highly light-resistant refractive index matching resin. It is possible to suppress the occurrence of reflection in the gap between the fiber array block and the secondary nonlinear waveguide and the gap between the fiber array block and the quartz optical circuit.

図１は、本発明の第１の実施例に係るハイブリッド光回路の構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a hybrid optical circuit according to a first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第１の実施例に係る石英系光回路のＰＰＬＮ導波路との接続端面を拡大した斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of the connection end face of the quartz-based optical circuit according to the first embodiment of the present invention with the PPLN waveguide. 図３は、本発明の第１の実施例に係る石英系光回路の構成を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the configuration of a quartz-based optical circuit according to the first embodiment of the present invention. 図４は、本発明の第１の実施例において光パラメトリック増幅の利得評価を行う系の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a system for evaluating the gain of optical parametric amplification in the first embodiment of the present invention. 図５は、本発明の第１の実施例に係るハイブリッド光回路における小信号利得の時間経過に対する安定性を評価した結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a result of evaluating the stability of a small signal gain over time in the hybrid optical circuit according to the first embodiment of the present invention. 図６は、本発明の第２の実施例に係るファイバアレイブロックの構成を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the fiber array block according to the second embodiment of the present invention. 図７は、本発明の第２の実施例に係るハイブリッド光回路の構成を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a hybrid optical circuit according to a second embodiment of the present invention. 図８は、従来のＰＰＬＮ導波路を使用した光パラメトリック増幅器の構成を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic view showing the configuration of an optical parametric amplifier using a conventional PPLN waveguide.

［第１の実施例］
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係るハイブリッド光回路の構成を示す斜視図である。ハイブリッド光回路は、石英系光回路１と、石英系光回路１に直接接合されたＰＰＬＮ導波路２（二次非線形導波路）とを備える。 [First Example]
Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a hybrid optical circuit according to a first embodiment of the present invention. The hybrid optical circuit includes a quartz-based optical circuit 1 and a PPLN waveguide 2 (secondary nonlinear waveguide) directly bonded to the quartz-based optical circuit 1.

石英系光回路１は、Ｓｉ基板上に石英系ガラスを主たる材料として形成されたコア層とクラッド層とからなる導波路（不図示）を備えている。
ＰＰＬＮ導波路２は、少なくとも一部に周期分極反転構造を有するニオブ酸リチウム（二次非線形光学材料）を主たる材料とするＯＰＡ用ＰＰＬＮ導波路２００（第３の導波路）と、同じく周期分極反転構造を有するニオブ酸リチウムを主たる材料とするＳＨＧ用ＰＰＬＮ導波路２０１（第２の導波路）とを含む。 The quartz-based optical circuit 1 includes a waveguide (not shown) composed of a core layer and a clad layer formed on a Si substrate using quartz-based glass as a main material.
The PPLN waveguide 2 is the same as the OPA PPLN waveguide 200 (third waveguide) whose main material is lithium niobate (second-order nonlinear optical material) having a periodic polarization inversion structure at least in part. It includes a PPLN waveguide 201 for SHG (second waveguide) mainly made of lithium niobate having a structure.

石英系光回路１を作製するため、Ｓｉ基板上に、熱酸化膜層に加え、火炎堆積法（flame hydrolysis deposition：ＦＨＤ）を用いてアンダークラッド層を形成し、アンダークラッド層上に、導波路のコア層となるＳｉＯ₂−ＧｅＯ₂ガラス層を堆積する。このＳｉＯ₂−ＧｅＯ₂ガラス層上に導波路パターンの加工マスク層を形成した後、フォトリソグラフィー技術を用いて、露光および導波路パターン化を行い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、コアガラス層を加工してパターン化する。 In order to prepare a quartz-based optical circuit 1, an underclad layer is formed on a Si substrate by using flame hydrolysis deposition (FHD) in addition to a thermal oxide film layer, and a waveguide is formed on the underclad layer. _{A SiO 2-} GeO ₂ glass layer, which is the core layer of the above, is deposited. After forming a processing mask layer of a waveguide pattern on this SiO _2- GeO ₂ glass layer, exposure and waveguide patterning are performed using photolithography technology, and a core glass layer is performed by reactive ion etching (RIE). Is processed and patterned.

コア層のパターン化加工後、残留加工マスク層を除去し、再び火炎堆積法を用いて、オーバークラッドとなるガラス層を堆積して、埋め込み型導波路を有する石英系光回路を作製する。このような石英系光回路の作製方法は、周知の技術である。なお、本実施例において、石英系光回路内の導波路の、クラッド層に対するコア層の比屈折率差（Δ）は、約２％に設定する。アンダークラッド層の厚さは、２０μｍとする。コア層の断面寸法は、約３μｍ×３μｍとした。 After patterning the core layer, the residual processing mask layer is removed, and the glass layer to be overcladed is deposited again by using the flame deposition method to prepare a quartz-based optical circuit having an embedded waveguide. A method for producing such a quartz-based optical circuit is a well-known technique. In this embodiment, the difference in the specific refractive index (Δ) of the core layer with respect to the clad layer of the waveguide in the quartz optical circuit is set to about 2%. The thickness of the underclad layer is 20 μm. The cross-sectional dimension of the core layer was about 3 μm × 3 μm.

以上のような石英系光回路をウエハからチップ状に切り出して、石英系光回路１を完成させる。
一方、ＰＰＬＮ導波路２は、直接接合とエッチングを用いて作製することができる。具体的には、Ｚｎを添加したＬｉＮｂＯ₃の基板をコア層として、このＬｉＮｂＯ₃基板に先に分極反転を施し、この周期分極反転構造を有するＬｉＮｂＯ₃基板とクラッド層となるＬｉＴａＯ₃基板とを直接接合し、その後ＬｉＮｂＯ₃基板を薄膜化して、ダイシングにより横方向の閉じ込めを行いリッジ型の光導波路構造とする（例えば非特許文献５参照）。上記のとおり、ＰＰＬＮ導波路２内には、光パラメトリック増幅用のＰＰＬＮ導波路２００（図８のＰＰＬＮ導波路１１４に相当）と波長変換用のＰＰＬＮ導波路２０１（図８のＰＰＬＮ導波路１２４に相当）とが設けられている。 The quartz-based optical circuit as described above is cut out from the wafer into chips to complete the quartz-based optical circuit 1.
On the other hand, the PPLN waveguide 2 can be manufactured by using direct bonding and etching. _{Specifically, a LiNbO 3} substrate to which Zn is added is used as a core layer, and the LiNbO ₃ substrate is first subjected to polarization reversal to form a LiNbO ₃ _{substrate having this periodic polarization reversal structure and a LiTaO 3} substrate to be a clad layer. After direct bonding, the LiNbO ₃ substrate is thinned and confined in the lateral direction by dicing to form a ridge-type optical waveguide structure (see, for example, Non-Patent Document 5). As described above, in the PPLN waveguide 2, the PPLN waveguide 200 for optical parametric amplification (corresponding to the PPLN waveguide 114 in FIG. 8) and the PPLN waveguide 201 for wavelength conversion (in the PPLN waveguide 124 in FIG. 8) (Equivalent) is provided.

次に、石英系光回路１を加工してＰＰＬＮ導波路２と接合する方法について説明する。
図２は、図１の石英系光回路１のＰＰＬＮ導波路２との接続端面を拡大した斜視図である。上記のようにチップ状に加工した石英系光回路１の上面と下面に、加工時の補強材として、パイレックス（登録商標）の厚板を張り付け、ＰＰＬＮ導波路２と接続する側の端面１０ａの所望の位置、具体的には、石英系光回路１の接続端面１０ａのうち、光が伝播する導波路が形成された領域１１とその両側の光が伝播しない領域１２とを分断するように、接続端面１０ａから光回路内側に向かう溝６を石英系光回路１の厚さ方向に沿って２箇所形成した。この溝６の形成には、今回、ダイシングソーを用いた。 Next, a method of processing the quartz optical circuit 1 and joining the quartz optical circuit 1 with the PPLN waveguide 2 will be described.
FIG. 2 is an enlarged perspective view of the connection end face of the quartz optical circuit 1 of FIG. 1 with the PPLN waveguide 2. A thick plate of Pylex (registered trademark) is attached to the upper surface and the lower surface of the quartz-based optical circuit 1 processed into a chip shape as described above as a reinforcing material at the time of processing, and the end surface 10a on the side connected to the PPLN waveguide 2 A desired position, specifically, in the connection end surface 10a of the quartz-based optical circuit 1, a region 11 in which a waveguide through which light propagates is formed and a region 12 in which light does not propagate on both sides thereof are separated. Two grooves 6 extending from the connection end surface 10a toward the inside of the optical circuit were formed along the thickness direction of the quartz optical circuit 1. A dicing saw was used to form the groove 6.

次に、補強材として用いたパイレックス板を石英系光回路１から取り外し、研磨時及び接続時の補強となるヤトイガラス製の補強硝材５ａを、その端面が接続端面１０ａと面一になるように石英系光回路１の上面と下面に接着剤で貼り付けると共に、同じくヤトイガラス製の補強硝材５ｂを、その端面が接続端面１０ａと反対側の石英系光回路１の接続端面１０ｂと面一になるように石英系光回路１の上面と下面に接着剤で貼り付け、端面１０ａ，１０ｂの研磨を行った。 Next, the Pyrex plate used as the reinforcing material is removed from the quartz-based optical circuit 1, and the reinforcing glass material 5a made of Yatoi glass, which is used for reinforcement during polishing and connection, is quartz so that its end face is flush with the connecting end face 10a. Adhesively is attached to the upper and lower surfaces of the system optical circuit 1, and the reinforcing glass material 5b also made of Yatoi glass is so that its end surface is flush with the connection end surface 10b of the quartz system optical circuit 1 on the opposite side of the connection end surface 10a. The quartz-based optical circuit 1 was attached to the upper surface and the lower surface with an adhesive, and the end faces 10a and 10b were polished.

このとき、接続端面１０ａ側の補強硝材５ａの端面には、端面１０ａに形成された溝６と同じ間隔、同じ幅の溝７を２箇所形成しておき、溝６と溝７の位置が一致するように、補強硝材５ａを石英系光回路１の上面と下面に貼り付けた。 At this time, two grooves 7 having the same spacing and the same width as the grooves 6 formed on the end surface 10a are formed on the end surface of the reinforcing glass material 5a on the connection end surface 10a side, and the positions of the grooves 6 and the grooves 7 coincide with each other. As a result, the reinforcing glass material 5a was attached to the upper surface and the lower surface of the quartz optical circuit 1.

石英系光回路１の接続端面１０ａの研磨後、接続端面１０ａのうち、溝６，７の外側の、光が伝播しない領域１２に紫外線硬化型接着剤１３を塗布し、接続端面１０ａとＰＰＬＮ導波路２の接続端面とを向かい合わせる。そして、石英系光回路１の導波路とＰＰＬＮ導波路２との光軸調整後、紫外線硬化型接着剤１３に紫外線を照射し、石英系光回路１とＰＰＬＮ導波路２とを接合した。 After polishing the connection end face 10a of the quartz optical circuit 1, the ultraviolet curable adhesive 13 is applied to the region 12 outside the grooves 6 and 7 where the light does not propagate, and the connection end face 10a and the PPPLN lead Facing the connection end face of the waveguide 2. Then, after adjusting the optical axis between the waveguide of the quartz optical circuit 1 and the PPLN waveguide 2, the ultraviolet curable adhesive 13 was irradiated with ultraviolet rays to join the quartz optical circuit 1 and the PPLN waveguide 2.

本実施例では、溝６，７を設けたことにより、石英系光回路１の接続端面１０ａを、導波路が形成された領域１１とその両側の光が伝播しない領域１２とに分断しているので、領域１２に塗布した紫外線硬化型接着剤１３が領域１１まで食み出すことはない。
この接続端面１０ａの領域１１とＰＰＬＮ導波路２の接続端面との間には、紫外線硬化型接着剤１３の厚さ分の僅かな間隙がある。そこで、紫外線硬化型接着剤１３の硬化後、この間隙に高耐光性屈折率整合性樹脂１４を充填することにより、石英系光回路１とＰＰＬＮ導波路２の間隙で反射が発生することを抑制した。 In this embodiment, by providing the grooves 6 and 7, the connection end face 10a of the quartz optical circuit 1 is divided into a region 11 in which the waveguide is formed and a region 12 in which light does not propagate on both sides thereof. Therefore, the ultraviolet curable adhesive 13 applied to the region 12 does not squeeze out to the region 11.
There is a slight gap corresponding to the thickness of the ultraviolet curable adhesive 13 between the region 11 of the connection end surface 10a and the connection end surface of the PPLN waveguide 2. Therefore, after the ultraviolet curable adhesive 13 is cured, the gap is filled with the highly light-resistant refractive index matching resin 14, thereby suppressing the occurrence of reflection in the gap between the quartz optical circuit 1 and the PPLN waveguide 2. did.

本実施例では、高耐光性屈折率整合性樹脂１４を充填したが、石英系光回路１の接続端面１０ａとＰＰＬＮ導波路２の接続端面の両端面に反射防止多層膜コート（ＡＲコート）を行うことにより、高耐光性屈折率整合性樹脂１４と同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, the high light-resistant refractive index matching resin 14 is filled, but antireflection multilayer film coating (AR coating) is applied to both end faces of the connection end face 10a of the quartz optical circuit 1 and the connection end face of the PPLN waveguide 2. By doing so, the same effect as that of the highly light-resistant refractive index matching resin 14 can be obtained.

ＰＰＬＮ導波路２と光ファイバ４ａとの接続、石英系光回路１と光ファイバ４ｂとの接続についても同様である。具体的には、光ファイバ４ａを固定するためのファイバブロック３ａのＰＰＬＮ導波路２との接続端面のうち、光が伝播する光ファイバ４ａが配置された領域とその両側の光が伝播しない領域とを分断するように、溝８ａをファイバブロック３ａの厚さ方向に沿って２箇所形成した。そして、ファイバブロック３ａの接続端面のうち、溝８ａの外側の、光が伝播しない領域に紫外線硬化型接着剤を塗布し、この接続端面とＰＰＬＮ導波路２の接続端面とを向かい合わせる。そして、光ファイバ４ａとＰＰＬＮ導波路２との光軸調整後、紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射し、ファイバブロック３ａとＰＰＬＮ導波路２とを接着する。また、ファイバブロック３ａの接続端面の、光が伝播する光ファイバ４ａが配置された領域とＰＰＬＮ導波路２の接続端面との間隙に高耐光性屈折率整合性樹脂を充填した。 The same applies to the connection between the PPLN waveguide 2 and the optical fiber 4a, and the connection between the quartz optical circuit 1 and the optical fiber 4b. Specifically, among the connection end faces of the fiber block 3a for fixing the optical fiber 4a with the PPLN waveguide 2, a region in which the optical fiber 4a through which light propagates is arranged and a region in which light does not propagate on both sides thereof. Two grooves 8a were formed along the thickness direction of the fiber block 3a so as to divide the fiber block 3a. Then, of the connection end faces of the fiber block 3a, an ultraviolet curable adhesive is applied to a region outside the groove 8a where light does not propagate, and the connection end face and the connection end face of the PPLN waveguide 2 face each other. Then, after adjusting the optical axis of the optical fiber 4a and the PPLN waveguide 2, the ultraviolet curable adhesive is irradiated with ultraviolet rays to bond the fiber block 3a and the PPLN waveguide 2. Further, the gap between the connection end face of the fiber block 3a where the optical fiber 4a through which light propagates is arranged and the connection end face of the PPLN waveguide 2 is filled with a highly light-resistant refractive index matching resin.

同様に、光ファイバ４ｂを固定するためのファイバブロック３ｂの石英系光回路１との接続端面のうち、光が伝播する光ファイバ４ｂが配置された領域とその両側の光が伝播しない領域とを分断するように、溝８ｂをファイバブロック３ｂの厚さ方向に沿って２箇所形成した。そして、ファイバブロック３ｂの接続端面のうち、溝８ｂの外側の、光が伝播しない領域に紫外線硬化型接着剤を塗布し、この接続端面と石英系光回路１の接続端面とを向かい合わせる。そして、光ファイバ４ｂと石英系光回路１の導波路との光軸調整後、紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射し、ファイバブロック３ｂと石英系光回路１とを接着する。また、ファイバブロック３ｂの接続端面の、光が伝播する光ファイバ４ｂが配置された領域と石英系光回路１の接続端面との間隙に高耐光性屈折率整合性樹脂を充填した。 Similarly, of the connection end faces of the fiber block 3b for fixing the optical fiber 4b to the quartz optical circuit 1, the region where the optical fiber 4b through which light propagates is arranged and the region where light does not propagate on both sides thereof. Two grooves 8b were formed along the thickness direction of the fiber block 3b so as to be divided. Then, of the connection end faces of the fiber block 3b, an ultraviolet curable adhesive is applied to a region outside the groove 8b where light does not propagate, and the connection end face and the connection end face of the quartz optical circuit 1 face each other. Then, after adjusting the optical axis between the optical fiber 4b and the waveguide of the quartz optical circuit 1, the ultraviolet curable adhesive is irradiated with ultraviolet rays to bond the fiber block 3b and the quartz optical circuit 1. Further, the gap between the connection end face of the fiber block 3b where the optical fiber 4b through which light propagates is arranged and the connection end face of the quartz optical circuit 1 is filled with a highly light-resistant refractive index matching resin.

図３は、図１の石英系光回路１の構成を示す平面図である。図３の３１〜３６は光が入出射するポートである。図３の石英系光回路１の導波路パターンでは、ＰＰＬＮ導波路２との接続端面１０ａのポート３６より、高強度の未変換基本波光（本実施例では、１．５μｍ帯光）と第２高調波光（ＳＨ光、０．７８μｍ帯光）が入射する。ポート３６に入射した光は、導波路３７を伝播した後、方向性結合器（directional coupler：ＤＣ）３８に入射する。この方向性結合器３８に入射した光のうち、基本波光（１．５μｍ光）は方向性結合器３８のクロスポートから導波路３９に出力され、ＳＨ光は方向性結合器３８のスルーポート（Through port）から導波路４０に出力されるように設計した。 FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the quartz-based optical circuit 1 of FIG. 31 to 36 in FIG. 3 are ports through which light enters and exits. In the waveguide pattern of the quartz optical circuit 1 of FIG. 3, high-intensity unconverted fundamental wave light (1.5 μm band light in this embodiment) and the second light are emitted from the port 36 of the connection end surface 10a with the PPLN waveguide 2. Harmonic light (SH light, 0.78 μm band light) is incident. The light incident on the port 36 propagates through the waveguide 37 and then enters the directional coupler (DC) 38. Of the light incident on the directional coupler 38, the fundamental wave light (1.5 μm light) is output from the cross port of the directional coupler 38 to the waveguide 39, and the SH light is the through port of the directional coupler 38 (15 μm light). It was designed to be output from the through port) to the waveguide 40.

導波路４０に設ける曲部４８の半径Ｒは約２ｍｍとした。導波路４０を伝播するＳＨ光は、方向性結合器４１に入射する。方向性結合器４１に入射した光のうち、ＳＨ光は方向性結合器４１のスルーポートから導波路４２に出力され、方向性結合器４５に入射し、基本波光は方向性結合器４１のクロスポートから導波路４３に出力される。 The radius R of the curved portion 48 provided in the waveguide 40 was set to about 2 mm. The SH light propagating in the waveguide 40 is incident on the directional coupler 41. Of the light incident on the directional coupler 41, SH light is output from the through port of the directional coupler 41 to the waveguide 42, is incident on the directional coupler 45, and the fundamental wave light is the cross of the directional coupler 41. It is output from the port to the waveguide 43.

一方、ファイバブロック３ｂとの接続端面１０ｂのポート３１より信号光（本実施例では、１．５μｍ光）が入射する。信号光は、導波路４４を伝播した後、方向性結合器４５に入射する。方向性結合器４５において信号光とＳＨ光とが合波され、合波された信号光とＳＨ光とが同じパラメトリック増幅用のＰＰＬＮ導波路２のポートに結合するようにレイアウトした。すなわち、信号光とＳＨ光の合波光は、方向性結合器４５から導波路４７に出力され、ＰＰＬＮ導波路２との接続端面１０ａのポート３５に出力される。出力ポート３５を、導波路４０の曲部４８からの長波長光の放射光が主に進む方向と反対側の端面１０ａに配置することにより、迷光の信号光ポートへの結合が低減されるようにした。 On the other hand, signal light (1.5 μm light in this embodiment) is incident from the port 31 of the connection end surface 10b with the fiber block 3b. The signal light propagates through the waveguide 44 and then enters the directional coupler 45. In the directional coupler 45, the signal light and the SH light are combined, and the combined signal light and the SH light are laid out so as to be coupled to the same port of the PPLN waveguide 2 for parametric amplification. That is, the combined light of the signal light and the SH light is output from the directional coupler 45 to the waveguide 47 and output to the port 35 of the connection end surface 10a with the PPLN waveguide 2. By arranging the output port 35 on the end face 10a opposite to the direction in which the synchrotron radiation from the curved portion 48 of the waveguide 40 mainly travels, the coupling of stray light to the signal light port is reduced. I made it.

ＰＰＬＮ導波路２内では、波長変換用のＰＰＬＮ導波路により基本波光がＳＨ光に変換され、また光パラメトリック増幅用のＰＰＬＮ導波路においてＳＨ光が励起光（Ｐｕｍｐ光）として作用し、信号光がパラメトリック増幅される。
前述のとおり、溝６は、ＰＰＬＮ導波路２との接続端面１０ａのポート３４，３５，３６（導波路４６，４７，３７）の外側に設けてある。 In the PPLN waveguide 2, the fundamental wave light is converted into SH light by the PPLN waveguide for wavelength conversion, and the SH light acts as excitation light (Pump light) in the PPLN waveguide for optical parametric amplification, and the signal light is generated. Parametrically amplified.
As described above, the groove 6 is provided outside the ports 34, 35, 36 (wavewave paths 46, 47, 37) of the connection end surface 10a with the PPLN waveguide 2.

図４は、図１〜図３に示したハイブリッド光回路を用いた光パラメトリック増幅の利得評価を行う系の概略図である。光源には、外部共振器型波長可変半導体レーザー（１．５５μｍ帯）５０を用いた。ファイバカプラ５１は、外部共振器型波長可変半導体レーザー５０の出力光を２系統に分岐させる。分岐させた２系統の光のうち、一方を信号光とし、他方をパラメトリック増幅の励起光となるＳＨＧ光の基本波光とした。 FIG. 4 is a schematic diagram of a system for evaluating the gain of optical parametric amplification using the hybrid optical circuit shown in FIGS. 1 to 3. An external resonator type tunable semiconductor laser (1.55 μm band) 50 was used as the light source. The fiber coupler 51 splits the output light of the external resonator type tunable semiconductor laser 50 into two systems. Of the two branched lights, one was used as signal light and the other was used as the fundamental wave light of SHG light which is the excitation light for parametric amplification.

基本波光は、Ｅｒ添加ファイバ光増幅器５２により概ね＋３０ｄＢｍ増幅された後、光ファイバ４ａを伝播してＰＰＬＮ導波路２に入射し、ＰＰＬＮ導波路２内でＳＨ光に変換される。
一方、信号光は、ファイバカプラ５３を通過した後、光ファイバ４ｂを伝播して石英系光回路１に入射する。ファイバカプラ５３を設けた理由は、信号光の一部を取り出して、信号光の強度をフォトディテクター５４を用いて測定するためである。 The fundamental wave light is amplified by approximately +30 dBm by the Er-added fiber optical amplifier 52, propagates through the optical fiber 4a, enters the PPLN waveguide 2, and is converted into SH light in the PPLN waveguide 2.
On the other hand, the signal light passes through the fiber coupler 53, propagates through the optical fiber 4b, and enters the quartz optical circuit 1. The reason why the fiber coupler 53 is provided is that a part of the signal light is taken out and the intensity of the signal light is measured by using the photo detector 54.

上記のとおり、ＰＰＬＮ導波路２からのＳＨ光と未変換の基本波光とは石英系光回路１のポート３６に入射し、信号光は石英系光回路１のポート３１に入射する。図３で説明した石英系光回路１での処理により、未変換の基本波光が除去され、信号光とＳＨ光とが合波されて、この合波光が石英系光回路１のポート３５からＰＰＬＮ導波路２に入射する。ＰＰＬＮ導波路２において、信号光はＳＨ光とのパラメトリック効果により増幅されて、ＰＰＬＮ導波路２を出射する。図４の構成では、増幅された信号光の強度を測定するために、フォトディテクター５５が設けられている。 As described above, the SH light from the PPLN waveguide 2 and the unconverted fundamental wave light are incident on the port 36 of the quartz optical circuit 1, and the signal light is incident on the port 31 of the quartz optical circuit 1. By the processing in the quartz-based optical circuit 1 described with reference to FIG. 3, the unconverted fundamental wave light is removed, the signal light and the SH light are combined, and this combined wave light is PPLN from the port 35 of the quartz-based optical circuit 1. It is incident on the waveguide 2. In the PPLN waveguide 2, the signal light is amplified by the parametric effect with the SH light and exits the PPLN waveguide 2. In the configuration of FIG. 4, a photo detector 55 is provided to measure the intensity of the amplified signal light.

本実施例で用いたＰＰＬＮ−ＰＬＣハイブリッド光回路では、＋３０ｄＢｍの増幅された基本波光入力に対し、信号光の増幅率は、＋１１ｄＢであった。
図５は、本実施例のハイブリッド光回路の小信号利得の時間経過に対する安定性を評価した結果を示している。図５の縦軸は利得、横軸は時間である。ここでは、パラメトリック増幅の励起光の元となる基本波光の強度を、＋３０ｄＢｍで一定とした。図５の５８は本実施例のハイブリッド光回路の小信号利得（増幅率）を示している。図５によれば、外部共振器型波長可変半導体レーザー５０の光出力開始から２０００時間経過後も、小信号利得が安定して約１１ｄＢが得られていることが分かる。 In the PPLN-PLC hybrid optical circuit used in this example, the amplification factor of the signal light was +11 dB with respect to the amplified fundamental wave light input of +30 dBm.
FIG. 5 shows the result of evaluating the stability of the small signal gain of the hybrid optical circuit of this embodiment with respect to time. The vertical axis of FIG. 5 is the gain, and the horizontal axis is the time. Here, the intensity of the fundamental wave light, which is the source of the excitation light for parametric amplification, is kept constant at +30 dBm. 58 in FIG. 5 shows the small signal gain (amplification factor) of the hybrid optical circuit of this embodiment. According to FIG. 5, it can be seen that the small signal gain is stable and about 11 dB is obtained even after 2000 hours have passed from the start of the optical output of the external resonator type tunable semiconductor laser 50.

参考として、本実施例のように溝６，７，８ａ，８ｂを設けずに、石英系光回路１とＰＰＬＮ導波路２との接続端面、ＰＰＬＮ導波路２と光ファイバ４ａとの接続端面、石英系光回路１と光ファイバ４ｂとの接続端面のそれぞれについて、接続端面全面に紫外光硬化型着接着材を塗り、石英系光回路１とＰＰＬＮ導波路２とを接着し、ＰＰＬＮ導波路２と光ファイバ４ａとを接着し、石英系光回路１と光ファイバ４ｂとを接着したハイブリッド光回路の小信号利得の特性を図５の５９で示す。このハイブリッド光回路では、外部共振器型波長可変半導体レーザー５０の光出力開始から１５００時間が経過したときに小信号利得の減少が現れ、２０００時間経過後には小信号利得が９．１ｄＢに劣化した。この劣化は、紫外光硬化型着接着材による接続部の劣化に起因するものと推定される。 As a reference, the connection end face between the quartz optical circuit 1 and the PPLN waveguide 2 and the connection end face between the PPLN waveguide 2 and the optical fiber 4a without providing the grooves 6, 7, 8a, 8b as in this embodiment. For each of the connection end faces of the quartz-based optical circuit 1 and the optical fiber 4b, an ultraviolet light-curable adhesive is applied to the entire surface of the connection end face, and the quartz-based optical circuit 1 and the PPLN waveguide 2 are bonded to each other to bond the PPLN waveguide 2. The small signal gain characteristic of the hybrid optical circuit in which the optical fiber 4a is bonded to the optical fiber 4a and the quartz optical circuit 1 and the optical fiber 4b are bonded to each other is shown in FIG. 59 of FIG. In this hybrid optical circuit, the small signal gain decreased when 1500 hours had passed from the start of the optical output of the external resonator type tunable semiconductor laser 50, and the small signal gain deteriorated to 9.1 dB after 2000 hours. .. It is presumed that this deterioration is due to the deterioration of the connecting portion due to the ultraviolet light-curable adhesive.

以上のように、本実施例によれば、石英系光回路１のＰＰＬＮ導波路２との接続端面１０ａに溝６を設け、溝６の外側の光が伝播しない領域１２に紫外線硬化型接着剤１３を塗布して石英系光回路１とＰＰＬＮ導波路２とを接着することにより、接続端面１０ａの光が伝播する領域１１に紫外線硬化型接着剤１３が無い構造を実現することができるので、長時間経過した後においても、変わらぬ安定した利得特性を得ることができる。同様に、本実施例では、ファイバブロック３ａのＰＰＬＮ導波路２との接続端面、ファイバブロック３ｂの石英系光回路１との接続端面のそれぞれに溝８ａ，８ｂを設け、溝８ａ，８ｂの外側の光が伝播しない領域に紫外線硬化型接着剤を塗布して、ファイバブロック３ａとＰＰＬＮ導波路２とを接着する共にファイバブロック３ｂと石英系光回路１とを接着するので、光が伝播する光ファイバ４ａ，４ｂが配置された領域に紫外線硬化型接着剤が無い構造を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, the groove 6 is provided in the connection end surface 10a of the quartz optical circuit 1 with the PPLN waveguide 2, and the ultraviolet curable adhesive is provided in the region 12 outside the groove 6 where the light does not propagate. By applying 13 and adhering the quartz optical circuit 1 and the PPLN waveguide 2, it is possible to realize a structure in which the ultraviolet curable adhesive 13 does not exist in the region 11 where the light propagates on the connection end surface 10a. Even after a long period of time, stable gain characteristics that do not change can be obtained. Similarly, in the present embodiment, grooves 8a and 8b are provided on the connection end face of the fiber block 3a with the PPLN waveguide 2 and the connection end face of the fiber block 3b with the quartz optical circuit 1, respectively, and the outside of the grooves 8a and 8b. An ultraviolet curable adhesive is applied to the region where the light does not propagate, and the fiber block 3a and the PPLN waveguide 2 are bonded together, and the fiber block 3b and the quartz optical circuit 1 are bonded to each other. It is possible to realize a structure in which there is no ultraviolet curable adhesive in the region where the fibers 4a and 4b are arranged.

また、本実施例では、石英系光回路１に導波路３７，３９，４０，４２〜４４，４６，４７（第１の導波路）と方向性結合器３８，４１，４５とを設け、石英系光回路１内で信号光とＳＨ光の合波を行うことにより、ＰＰＬＮ導波路２にダイクロイックミラー等の部品を設けることを不要とし、ハイブリッド光回路の部品点数の削減を図ることができる。また、本実施例では、コリメート用レンズ、ダイクロイックミラー等の設置調整のアセンブリに係る工程を削減することができ、量産性を高め、製造コストの低減を図ることができ、ハイブリッド光回路を安価に製造することができる。 Further, in this embodiment, the quartz optical circuit 1 is provided with the waveguides 37, 39, 40, 42 to 44, 46, 47 (first waveguide) and the directional couplers 38, 41, 45, and quartz is provided. By combining the signal light and the SH light in the system optical circuit 1, it is not necessary to provide a component such as a dichroic mirror in the PPLN waveguide 2, and the number of components of the hybrid optical circuit can be reduced. Further, in this embodiment, it is possible to reduce the steps related to the assembly of the installation adjustment of the collimating lens, the dichroic mirror, etc., to improve the mass productivity, to reduce the manufacturing cost, and to make the hybrid optical circuit inexpensive. Can be manufactured.

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例では、Ｖ溝に光ファイバを並べたファイバアレイブロックを第１の実施例のファイバブロック３ａ，３ｂと同様に作製し、このファイバアレイブロックを用いて石英系光回路とＰＰＬＮ導波路とを接続する。 [Second Example]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a fiber array block in which optical fibers are arranged in a V-groove is manufactured in the same manner as the fiber blocks 3a and 3b of the first embodiment, and the fiber array block is used to form a quartz optical circuit and a PPLN waveguide. To connect.

図６は、本実施例に係るファイバアレイブロックの構成を示す斜視図である。ファイバアレイブロック１５では、Ｖ溝基板１６上に光ファイバ１７を配置し、Ｖ溝基板１６と例えばヤトイガラス製の補強硝材１８ａ，１８ｂで光ファイバ１７を挟むようにして、Ｖ溝基板１６と補強硝材１８ａ，１８ｂとの間に接着剤を充填して硬化させることにより、光ファイバ１７を固定する。 FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the fiber array block according to the present embodiment. In the fiber array block 15, the optical fiber 17 is arranged on the V-groove substrate 16, and the optical fiber 17 is sandwiched between the V-groove substrate 16 and the reinforcing glass materials 18a and 18b made of, for example, Yatoi glass, so that the V-groove substrate 16 and the reinforcing glass material 18a, The optical fiber 17 is fixed by filling an adhesive between the 18b and the 18b and curing the adhesive.

第１の実施例の石英系光回路１と同様に、Ｖ溝基板１６のＰＰＬＮ導波路との接続端面１９ａのうち、光が伝播する光ファイバ１７が配置された領域２０とその両側の光が伝播しない領域２１とを分断するように、接続端面１９ａからＶ溝基板１６の内側に向かう溝２２ａをＶ溝基板１６の厚さ方向に沿って２箇所形成した。同様に、Ｖ溝基板１６の石英系光回路との接続端面１９ｂのうち、光が伝播する光ファイバ１７が配置された領域とその両側の光が伝播しない領域とを分断するように、接続端面１ｂａからＶ溝基板１６の内側に向かう溝２２ｂをＶ溝基板１６の厚さ方向に沿って２箇所形成した。 Similar to the quartz-based optical circuit 1 of the first embodiment, in the connection end surface 19a of the V-groove substrate 16 with the PPLN waveguide, the region 20 in which the optical fiber 17 through which light propagates is arranged and the light on both sides thereof are emitted. Two grooves 22a from the connection end surface 19a toward the inside of the V-groove substrate 16 were formed along the thickness direction of the V-groove substrate 16 so as to separate the non-propagating region 21. Similarly, of the connection end surface 19b of the V-groove substrate 16 with the quartz optical circuit, the connection end surface is divided into a region in which the optical fiber 17 through which light propagates is arranged and a region on both sides thereof where light does not propagate. Two grooves 22b extending from 1ba to the inside of the V-groove substrate 16 were formed along the thickness direction of the V-groove substrate 16.

また、上記のようにヤトイガラス製の補強硝材１８ａ，１８ｂを、その端面が接続端面１９ａ，１９ｂと面一になるようにＶ溝基板１６の上面に接着剤で貼り付けると共に、同じくヤトイガラス製の補強硝材１８ｃ，１８ｄを、その端面が接続端面１９ａ，１９ｂと面一になるようにＶ溝基板１６の下面に接着剤で貼り付けた。 Further, as described above, the reinforcing glass materials 18a and 18b made of Yatoi glass are attached to the upper surface of the V-groove substrate 16 with an adhesive so that their end faces are flush with the connecting end faces 19a and 19b, and are also reinforced made of Yatoi glass. The glass materials 18c and 18d were attached to the lower surface of the V-groove substrate 16 with an adhesive so that their end faces were flush with the connection end faces 19a and 19b.

このとき、補強硝材１８ａ，１８ｃの端面には、接続端面１９ａに形成された溝２２ａと同じ間隔、同じ幅の溝２３ａを２箇所形成しておき、溝２２ａと溝２３ａの位置が一致するように、補強硝材１８ａ，１８ｃをＶ溝基板１６の上面と下面に貼り付けた。同様に、補強硝材１８ｂ，１８ｄの端面には、接続端面１９ｂに形成された溝２２ｂと同じ間隔、同じ幅の溝２３ｂを２箇所形成し、溝２２ｂと溝２３ｂの位置が一致するように、補強硝材１８ｂ，１８ｄをＶ溝基板１６の上面と下面に貼り付けた。 At this time, two grooves 23a having the same spacing and the same width as the grooves 22a formed on the connecting end faces 19a are formed on the end faces of the reinforcing glass materials 18a and 18c so that the positions of the grooves 22a and the grooves 23a coincide with each other. The reinforcing glass materials 18a and 18c were attached to the upper surface and the lower surface of the V-groove substrate 16. Similarly, on the end faces of the reinforcing glass materials 18b and 18d, two grooves 23b having the same spacing and the same width as the grooves 22b formed on the connecting end face 19b are formed so that the positions of the grooves 22b and the grooves 23b coincide with each other. Reinforcing glass materials 18b and 18d were attached to the upper and lower surfaces of the V-groove substrate 16.

図７は、本実施例に係るハイブリッド光回路の構成を示す斜視図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
ＰＰＬＮ導波路２とファイバブロック３ａ，３ｂの構成、ＰＰＬＮ導波路２とファイバブロック３ａ（光ファイバ４ａ）との接続方法、石英系光回路１ａとファイバブロック３ｂ（光ファイバ４ｂ）との接続方法は、第１の実施例で説明したとおりである。本実施例の石英系光回路１ａは、ＰＰＬＮ導波路２側の接続端面に第１の実施例で説明した溝６が無い点のみ石英系光回路１と異なる。 FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the hybrid optical circuit according to the present embodiment, and the same configurations as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
The configuration of the PPLN waveguide 2 and the fiber blocks 3a and 3b, the connection method between the PPLN waveguide 2 and the fiber block 3a (optical fiber 4a), and the connection method between the quartz optical circuit 1a and the fiber block 3b (optical fiber 4b) are as follows. , As described in the first embodiment. The quartz-based optical circuit 1a of this embodiment is different from the quartz-based optical circuit 1 only in that the connection end surface on the PPLN waveguide 2 side does not have the groove 6 described in the first embodiment.

ファイバアレイブロック１５とＰＰＬＮ導波路２との接続のため、ファイバアレイブロック１５のＰＰＬＮ導波路２との接続端面１９ａのうち、溝２２ａ，２３ａの外側の、光が伝播しない領域２１に紫外線硬化型接着剤２４を塗布し、接続端面１９ａとＰＰＬＮ導波路２の接続端面とを向かい合わせる。そして、光ファイバ１７とＰＰＬＮ導波路２との光軸調整後、紫外線硬化型接着剤２４に紫外線を照射し、ファイバアレイブロック１５とＰＰＬＮ導波路２とを接着する。この接続端面１９ａの、光が伝播する光ファイバ１７が配置された領域２０とＰＰＬＮ導波路２の接続端面との間には、紫外線硬化型接着剤２４の厚さ分の僅かな間隙がある。そこで、紫外線硬化型接着剤２４の硬化後、この間隙に高耐光性屈折率整合性樹脂２５を充填することにより、ファイバアレイブロック１５とＰＰＬＮ導波路２の間隙で反射が発生することを抑制する。 In order to connect the fiber array block 15 and the PPLN waveguide 2, the ultraviolet curable type is applied to the region 21 outside the grooves 22a and 23a where the light does not propagate, out of the connection end faces 19a of the fiber array block 15 with the PPLN waveguide 2. The adhesive 24 is applied, and the connection end surface 19a and the connection end surface of the PPLN waveguide 2 face each other. Then, after adjusting the optical axis of the optical fiber 17 and the PPLN waveguide 2, the ultraviolet curable adhesive 24 is irradiated with ultraviolet rays to bond the fiber array block 15 and the PPLN waveguide 2. There is a slight gap corresponding to the thickness of the ultraviolet curable adhesive 24 between the region 20 of the connection end surface 19a where the optical fiber 17 through which light propagates is arranged and the connection end surface of the PPLN waveguide 2. Therefore, after the ultraviolet curable adhesive 24 is cured, the gap is filled with the highly light-resistant refractive index matching resin 25 to prevent reflection from occurring in the gap between the fiber array block 15 and the PPLN waveguide 2. ..

同様に、ファイバアレイブロック１５と石英系光回路１ａとの接続のため、ファイバアレイブロック１５の石英系光回路１ａとの接続端面１９ｂのうち、溝２２ｂ，２３ｂの外側の、光が伝播しない領域に紫外線硬化型接着剤を塗布し、接続端面１９ｂと石英系光回路１ａの接続端面とを向かい合わせる。そして、光ファイバ１７と石英系光回路１ａの導波路との光軸調整後、紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射し、ファイバアレイブロック１５と石英系光回路１ａとを接着する。この接続端面１９ｂの、光が伝播する光ファイバ１７が配置された領域と石英系光回路１ａの接続端面との間には、僅かな間隙がある。紫外線硬化型接着剤の硬化後、この間隙に高耐光性屈折率整合性樹脂を充填することにより、ファイバアレイブロック１５と石英系光回路１ａの間隙で反射が発生することを抑制する。 Similarly, for the connection between the fiber array block 15 and the quartz optical circuit 1a, a region of the connection end face 19b of the fiber array block 15 with the quartz optical circuit 1a, outside the grooves 22b and 23b, where light does not propagate. An ultraviolet curable adhesive is applied to the surface, and the connection end surface 19b and the connection end surface of the quartz optical circuit 1a face each other. Then, after adjusting the optical axis between the optical fiber 17 and the waveguide of the quartz optical circuit 1a, the ultraviolet curable adhesive is irradiated with ultraviolet rays to bond the fiber array block 15 and the quartz optical circuit 1a. There is a slight gap between the region of the connection end face 19b where the optical fiber 17 through which light propagates is arranged and the connection end face of the quartz optical circuit 1a. After the ultraviolet curable adhesive is cured, the gap is filled with a highly light-resistant refractive index matching resin to prevent reflection from occurring in the gap between the fiber array block 15 and the quartz optical circuit 1a.

本実施例では、溝２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂを設けたことにより、ファイバアレイブロック１５の接続端面１９ａ，１９ｂを、光が伝播する光ファイバ１７が配置された領域と光が伝播しない領域とに分断しているので、光が伝播しない領域に塗布した紫外線硬化型接着剤が、光が伝播する光ファイバ１７が配置された領域まで食み出すことはない。 In this embodiment, by providing the grooves 22a, 22b, 23a, 23b, the connection end faces 19a, 19b of the fiber array block 15 are defined as a region in which the optical fiber 17 through which light propagates is arranged and a region in which light does not propagate. The ultraviolet curable adhesive applied to the region where the light does not propagate does not squeeze out to the region where the optical fiber 17 where the light propagates is arranged.

本実施例では、ファイバアレイブロック１５を用いることにより、石英系光回路１ａ及びＰＰＬＮ導波路２には、付加的加工を必要とせず、従来のチップの形態で、ハイブリッド光回路を実現することができる。
石英系光回路１ａに付加工程を要しない作製方法は、種々の石英系ＰＬＣとのハイブリッド光回路を作製する量産時に、特に生産効率を高め、且つ、溝作製部を石英系ＰＬＣに設ける必要がないことから、設計自由度を制限しないという利点を有している。 In this embodiment, by using the fiber array block 15, the quartz-based optical circuit 1a and the PPLN waveguide 2 do not require additional processing, and a hybrid optical circuit can be realized in the form of a conventional chip. it can.
A manufacturing method that does not require an additional step to the quartz-based optical circuit 1a requires that the production efficiency be particularly improved and a groove forming portion is provided in the quartz-based PLC at the time of mass production for manufacturing hybrid optical circuits with various quartz-based PLCs. Since there is no such thing, it has the advantage of not limiting the degree of design freedom.

更に、ファイバアレイブロック１５において用いる光ファイバ１７としてＧＩファイバを用い、ファイバアレイブロック１５を適当な長さにすることにより、ＧＲＩＮレンズと同様の効果を得ることができ、ＰＰＬＮ導波路２と石英系光回路１ａの導波路との間に開口数（ＮＡ）の差があっても、損失を低減して接続することが可能となる。 Further, by using a GI fiber as the optical fiber 17 used in the fiber array block 15 and making the fiber array block 15 an appropriate length, the same effect as that of the GRIN lens can be obtained, and the PPLN waveguide 2 and the quartz system can be obtained. Even if there is a difference in the numerical aperture (NA) between the optical circuit 1a and the waveguide, the loss can be reduced and the connection can be made.

本発明は、石英系光回路とＰＰＬＮ導波路とを接合する技術に適用することができる。 The present invention can be applied to a technique for joining a quartz-based optical circuit and a PPLN waveguide.

１…石英系光回路、２，２００，２０１…ＰＰＬＮ導波路、３ａ，３ｂ…ファイバブロック、４ａ，４ｂ，１７…光ファイバ、５ａ，５ｂ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…補強硝材、６，７，８ａ，８ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ…溝、１０ａ，１０ｂ，１９ａ，１９ｂ…接続端面、１３，２４…紫外線硬化型接着剤、１４，２５…高耐光性屈折率整合性樹脂、１５…ファイバアレイブロック、１６…Ｖ溝基板、３１〜３６…ポート、３７，３９，４０，４２，４３，４４，４６，４７…導波路、３８，４１，４５…方向性結合器、５０…外部共振器型波長可変半導体レーザー、５１，５３…ファイバカプラ、５２…Ｅｒ添加ファイバ光増幅器、５４，５５…フォトディテクター。 1 ... Quartz-based optical circuit, 2,200,201 ... PPLN waveguide, 3a, 3b ... Fiber block, 4a, 4b, 17 ... Optical fiber, 5a, 5b, 18a, 18b, 18c, 18d ... Reinforcing glass material, 6, 7,8a, 8b, 22a, 22b, 23a, 23b ... Grooves, 10a, 10b, 19a, 19b ... Connection end faces, 13,24 ... UV curable adhesive, 14,25 ... High light resistance refractive index matching resin, 15 ... Fiber optic array block, 16 ... V-groove substrate, 31-36 ... Port, 37, 39, 40, 42, 43, 44, 46, 47 ... Wavelength path, 38, 41, 45 ... Directional coupler, 50 ... External resonator type wavelength variable semiconductor laser, 51, 53 ... Fiber coupler, 52 ... Er-added fiber optical amplifier, 54, 55 ... Photodetector.

Claims

A quartz-based optical circuit including a first waveguide formed mainly of quartz-based glass, and a quartz-based optical circuit.
A second waveguide composed of a second-order nonlinear optical material having a periodic polarization inversion structure and generating the second harmonic light of the fundamental wave light, and a second waveguide that parametrically amplifies the signal light using the second harmonic light as the excitation light. A second-order nonlinear waveguide including the waveguide of 3 and
A fiber array block for connecting the quartz-based optical circuit and the second-order nonlinear waveguide via an optical fiber is provided.
The fiber array block has a region in which the optical fiber in which light propagates is arranged and a region in which light does not propagate in each of the connection end face with the quartz-based optical circuit and the connection end face with the secondary nonlinear waveguide. have a groove formed so as to divide,
The groove of the fiber array block at least divides the region in which the optical fiber in which light propagates is arranged and the region in which the light does not propagate on both sides of the end face connected to the secondary nonlinear waveguide. At least two locations are formed so as to divide the region where the optical fiber in which light propagates is arranged and the region in which the light does not propagate on both sides of the end face connected to the quartz optical circuit. Formed,
Of the connection end face of the fiber array block with the second-order nonlinear waveguide, the second-order nonlinear waveguide facing the connection end face of the fiber array block by an adhesive provided in a region where light does not propagate. The connection end face is adhered to the fiber array block, and the adhesive provided in a region of the connection end face of the fiber array block with the quartz optical circuit where light does not propagate is used to face the connection end face of the fiber array block. A hybrid optical circuit characterized in that it is adhered to the connecting end face of a quartz optical circuit.

In the hybrid optical circuit according to claim 1,
Of the connection end faces of the fiber array block with the secondary nonlinear waveguide, the gap between the region where the optical fiber through which light propagates is arranged and the connection end face of the secondary nonlinear waveguide, and the fiber array block. Of the connection end faces with the quartz optical circuit, the gap between the region where the optical fiber through which light propagates is arranged and the connection end face of the quartz optical circuit is filled with a highly light-resistant refractive index matching resin. A hybrid optical circuit characterized by being present.

In the hybrid optical circuit according to claim 1,
The adhesive is a hybrid optical circuit characterized by being an ultraviolet curable adhesive.