CN1318868C - 光波导和光合/分波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光波导，其特征在于，具有射入芯4和射出芯5，射出芯5的宽度超过射入芯4的宽度的1.5倍。该光波导即使光的波长在10nm的宽范围内变动的情况下，也可以对光进行合/分波。进而，本发明在成为光路径的光波导和使用了以分光和聚光为目的的衍射光栅的光合/分波器中，在使用波长下，与膜平面平行的光波导芯层的折射率(nTE)和与膜平面垂直的光波导芯层的折射率(nTM)的差的绝对值在0.007以下。该光合/分波器可以通过将变为光路径的光波导芯层的复折射率设在0.007以下，将依存于射入信号光的偏光方向的输出信号光的波长变动控制在5nm以下。

Description

光波导和光合/分波器
技术领域
本发明涉及一种光波导和光合/分波器，尤其涉及一种按照每个波长分开多个波长的光信号的分波光波导和聚集多个波长的光信号的合波光波导和光合/分波器。本发明还涉及一种用于分割波长间隔是数十纳米的波长并进行多重传送的光合/分波器。
背景技术
伴随近年来的网络普及，信息传送需求急速增加。因此，在一根光纤内通过多个波长的光来传送信号的波长分割多重(WDM)传送技术扩展开来。在远距离通信中，为了在一根光纤中搭载尽量多的信息，将使用的波长间隔缩小在1nm以下，并使用了用具有较多波长的光的高密度波长分割多重(DWDM)传送。寻求这种情况下的各个波长中的波长变动必须在0.1nm以下，最好在0.01nm以下。
另一方面，对于数公里～数十公里的通信，同时扩展将波长间隔扩展在20nm以上的低密度波长分割多重(CWDM)传送，从而也与10nm程度的波长变动对应。在这种情况下，无需激光等温度调节器就可以降低成本。在实现这样的WDM传送中，必需一种将多个波长的光信号聚集的光合波器和根据每个波长分开光信号的光分波器。
作为DWDM用光合/分波器，虽然例如有一种使用记录在光学光纤大会2001技术文摘、WB1-1(2001)中的阵列衍射光栅(AWG)的DWDM用光合/分波器，但是其只能对应0.1nm以下的狭窄波长变动，而不能像CWDM一样在产生10nm程度的波长变动的时候完全进行合/分波。
作为与CWDM一样可以对应广阔范围的波长变动的光合/分波器，例如在应用光学Vol.21、p.2195(1982)中报告了一种利用光波导和衍射光栅的光合/分波器。利用光波导合衍射光栅的光合/分波器可以削减部件的数量，实现小型化。
进而，作为实现CWDM传送的方法，有一种通过仅在波长数程度中使用通过规定波长范围的光的薄膜多层膜滤波器而进行分波的方法。在该方法中使用的分波器调整薄膜厚度被高精度地控制在100层左右的薄膜组成的滤波器和瞄准镜以及光纤，以使它们与光轴吻合地装配。
在使用了现有的AWG的光合/分波器中，仅能对应0.1nm以下的狭窄波长变动，而不能像CWDM一样在产生10nm程度的波长变动的时候完全进行合/分波。在CWDM所用中，谋求一种对应10nm程度的波长变动而损失不会变化的如图9所示的平顶形状的特性。在使用了现有衍射光栅的合/分波器中，如上述应用光学Vol.21、p.2195(1982)中所记载，形成了由于波长变动损失增加的山形的特性。另外，在使用薄膜多层滤波器的合/分波的方法中，必须对应波长数而使用多张高价并且缺乏量产性的多层薄膜滤波器，另外，因为将其与高精度透镜以及将其与光纤高精度地配位，所以形成造价很高的装置。另外，还存在生产性低，量产化难的技术问题。
在使用了光波导和衍射光栅的光合/分波器的结构中，对于使用的光波导，在与膜平面平行方向的光波导芯层的折射率(nTE)和与膜平面垂直方向的光波导芯层的折射率(nTM)的差的绝对值(以下称为“复折射率”)较大的情况下，产生了由于输入信号光的偏光方向而导致输出信号光的波长变动的问题。如上所述，在CWDM通信中，必须至少产生10nm输出信号光的波长变动也可以进行合/分波。因为由于作为光源的激光制造不统一和用户使用环境的温度变化，而使激光的振荡波长至少产生了5nm的变动，所以要求由于复折射率而产生的波长变动在5nm以下。
复折射率和波长变动的关系一般为
Δλ＝λ×Δn/n…(1)
其中，一般波长变动量用Δλ(nm)表示，使用波长用λ(nm)表示，使用波长中的折射率用n表示，使用波长中的复折射率用Δn表示。
例如，在用作光波导材料的氟化聚酰亚胺中，在硅板上制膜并且使用波长λ是1300nm的情况下，折射率n是1.5291，复折射率Δn是0.009。从此，波长变动量Δλ从7nm变为8nm，在实际应用中造成了很大的障碍。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使在10nm程度的宽范围内、光波长产生变动的情况下，也可以对光进行合/分波的光波导构造。
本发明的其他目的在于提供一种输出信号光的波长变动较少的光合/分波器。
本发明提供以下光波导和光合/分波器。
(1)一种特征在于具有射入芯4和射出芯5，并且射出芯5的宽度超过射入芯4的宽度的1.5倍的光波导。
(2)射出芯5的宽度是射入芯4的宽度的2～20倍的上述光波导。
(3)射入芯4的宽度是3～10μm，射出芯5的宽度是10～50μm的上述光波导。
(4)一种特征在于在射入芯4中传播的光是单模的上述光波导。
(5)还具有一个以上的配位用芯的上述光波导。
(6)使用了上述光波导的光合/分波器。
(7)具有衍射光栅的上述光合/分波器。
(8)衍射光栅具有反射膜的上述光合/分波器。
(9)上述6～8中的任何一项所述的光合/分波器，其特征在于，在使用波长下，与膜平面平行的光波导芯层的折射率(nTE)和与膜平面垂直的光波导芯层的折射率(nTM)的差的绝对值在0.007以下。
(10)一种光合/分波器，其特征在于，在成为光路径的光波导和使用了以分光和聚光为目的的衍射光栅的光合/分波器中，在使用波长下，与膜平面平行的光波导芯层的折射率(nTE)和与膜平面垂直的光波导芯层的折射率(nTM)的差的绝对值在0.007以下。
(11)上述6～10中任何一项所述的光合/分波器，其特征在于，光波导以及支持它的基板都是树脂制成。
附图说明
图1(a)是本发明实施例1的模式化光合/分波器的侧视图，(b)是其沿着A-A’的截面图。
图2(a)是本发明实施例1的模式化光合/分波器的侧视图，(b)是其沿着A-A’的截面图。
图3(a)是本发明实施例1的模式化光合/分波器的侧视图，(b)是其沿着A-A’的截面图。
图4(a)是本发明实施例2的模式化光合/分波器的侧视图，(b)是其沿着A-A’的截面图。
图5(a)是本发明实施例2的模式化光合/分波器的侧视图，(b)是其沿着A-A’的截面图。
图6(a)是本发明实施例3的模式化光合/分波器的侧视图，(b)是其沿着A-A’的截面图。
图7(a)是本发明实施例3的模式化光合/分波器的侧视图，(b)是其沿着A-A’的截面图。
图8(a)是本发明实施例4的模式化光合/分波器的侧视图，(b)是其沿着A-A’的截面图。
图9(a)是表示CWMD用合/分波器的分波特性图。
图10(a)是表示本发明实施方式的光合/分波器的结构图，(b)是沿着(a)的A-A’面的截面图，(c)是沿着(a)的B-B’面的截面图。
图11是表示图10所记载的光合/分波器中的分波特性图。
具体实施方式
本发明的第一实施方式提供了以下的光波导。
即，在具有射入芯4和射出芯5的光波导中，射入芯5的宽度超过射入芯4的宽度的1.5倍，最好是2～20倍，更好的是2～10倍，特别好的是3～8倍。
另外，射入芯4的宽度最好是3～10μm，射出芯的宽度最好是15～50μm。例如在合/分波器中，分波特性为图9所示的平顶特性，则进入到射出芯5中的光最好形成细小点状，因此，最好是一种射入芯4传播的光是单模的光波导。
这里所谓的芯宽度，是在使用了多根芯的情况下的每根芯的宽度。
在射出芯5的宽度在射入芯4的宽度的1.5倍以下的情况下，仅对狭窄波长的变动产生图9的平顶损失，而不能与CWDM中求得的宽波长范围内的变动对应。在射出芯5的宽度大于射入芯4的宽度的20倍的情况下，与此对应产生了光波导的尺寸增加的问题。例如，存在对于宽度较大的芯，将射出的光射入的芯的宽度和受光器的受光面积增加，从而限制了光的传播速度并且不适于高速传播的情况。
在本发明的光波导中，因为射出芯5的宽度大于射入芯4的宽度，所以很难监视从射出芯5发出的光的强度，并也很难高精度地进行光波导和光纤与衍射光栅等构件的配位。因此，除了上述芯之外还设置一根以上的用于配位的芯，并且希望利用该配位芯，对上述衍射光栅等的射入光所投射到的构件进行配位。
本发明的光波导与凹凸具有多根射入芯4和宽度较大的多根射出芯5或者具有折射率分布的衍射光栅7或者阵列光波导衍射光栅10组合，并且也可以在与10nm程度的较广波长变动对应的光合/分波器中使用。
另外，本发明的光波导可以在通过设置多根射入芯4和一根射出芯5来缩小面积的光合波器中使用。另外，本发明的光波导可以在通过设置一根射入芯4和多根射出芯5来缩小面积的光分波器中使用。因为在超过1km这样的长距离传播中使用单模光纤，所以，在这种情况下，在本发明的光合波器中，在与光纤结合之际会产生损失，所以不适合。在这种情况下，最好在光分波器中使用本发明的光波导。
作为在光合/分波器中使用的、表面具有凹凸的衍射光栅，考虑到了穿透型和反射型，但是在反射型中，为了提高光反射率而需要使用覆盖金属等反射膜的部分。另外，在这种结构的合/分波器中，必须将光波导高精度地与衍射光栅配位。因此，制作上述配位用芯，并将从衍射光栅发出的衍射光射出到该配位用芯中，使通过配位用芯被射出的光强度达到最大，从而使衍射光栅的位置最佳。这样完成的光合/分波器，在看到光合/分波器内的光损失(对于射入光的射出光的能量削减的比率)的情况下，可以具有在10nm程度的波长范围内不依存于波长的图9所示的平顶形状的波长特性，并且还可以具有对由于激光的温度变动等造成的波长变动具有较高自由度的特性。
在使用本发明的上述光波导的光合/分波器中，在使用波长下，与膜平面平行的光波导芯层的折射率(nTE)和与膜平面垂直的光波导芯层的折射率(nTM)的差的绝对值希望在0.007以下。
本发明的第二实施方式提供了一种光合/分波器，其特征在于，在使用了变为光路径的光波导和以分光和聚光为目的的衍射光栅的光合/分波器中，在使用波长下，与膜平面平行的光波导芯层的折射率(nTE)和与膜平面垂直的光波导芯层的折射率(nTM)的差的绝对值在0.007以下。
通过将变为光路径的光波导芯层的复折射率设在0.007以下，可以将依存于射入信号光的偏光方向的输出信号光的波长变动控制在5nm以下。这是将使用波长λ设在1270～1610nm，将折射率n设在1.4～1.7，并从上述的式(1)中求得的波长变动量Δλ在5nm以内的复折射率Δn的值。
作为产生复折射率的原因为，材料固有的复折射率和光波导芯层的制造程序中会产生残余的应力。本发明通过减小这些固有复折射率和残留应力来解决上述课题。
虽然以在丙烯酸系树脂、环氧系树脂、硅脂、SiO2或者SiO2中涂抹Ge、Ti、F等添加物中的一种以上来控制折射率而作为固有复折射率小的材料为例，不过，我们也知道其中在丙烯酸树脂和SiO2或者SiO2中涂抹Ge、Ti、F等添加物中的一种以上来控制折射率的部分的固有折射率在0.001以下，这些最好都在光波导芯层中使用。
另一方面，作为用于降低光波导芯层的残留应力的手段，有一种减小包含光波导芯层的光波导的热膨胀系数和基板热膨胀系数的差的方法。热膨胀系数的差最好在30倍以下，更好的在20倍以下，特别好的在10倍以下。
在例如使用氟化聚酰亚胺制作包含光波导芯层的光波导的情况下，以往是在硅和石英等基板上形成的。在这种情况下，光波导和基板的热膨胀系数的比在10倍以上，并在制膜后的聚酰亚胺膜上产生残留应力，因为存在该应力，所以产生了较大的复折射率。为了解决该课题，使光波导和基板的热膨胀系数接近，即，在由聚合物制成了光波导的情况下，支持其的基板也由具有接近光波导中使用的聚合物的热膨胀系数的树脂制成。
作为具体的例子，也可以在使用氟化聚酰亚胺树脂作为光波导芯材料的情况下，将基板设置为聚酰亚胺制树脂基板。这样，复折射率就可以不足0.001。
作为在本发明的光合/分波器中使用的衍射光栅，虽然没有特别限定，但是也可以列举出例如在衍射光栅表面具有Al、Au等金属膜作为反射膜的反射型衍射光栅、例如使用石英、光线可以穿透的透明塑料等材料作为衍射光栅的基础材料的穿透型衍射光栅。
在上述第一实施方式和第二实施方式中，虽然对于与光波导基板独立设置了衍射光栅的方式进行了说明，但是，本发明并不限于这种实施方式，也可以将衍射光栅和光波导进行整体化设置。在这种方式中，因为无需衍射光栅与光波导在元件电平下的实际安装配位，所以可以简化光合/分波器的制作工序和降低成本。
以下，示出本发明的实施例以具体说明本发明。
实施例1
利用图1对本发明的光波导的第一实施例进行说明。图1(a)是本发明的光波导的侧视图，(b)是(a)沿着A-A’的截面图。在配置在基板1的附着金属层2内埋设了横截面是矩形的芯3，该芯3的图案如(b)所示，由四根射入芯4和四根射出芯5、配位用的射入芯8和射出芯9、厚板状的芯6构成，并在光波导右端配置了衍射光栅7。这里，在该基板上使用玻璃和半导体(Si等)和聚合树脂基板等。在附着金属层2和芯3中可以使用在丙烯酸树脂和SiO2或者SiO2中至少包含了Ge、Ti、F等控制折射率的添加物中的一种的物质，或者调整了氟化聚酰亚胺和硅脂、环氧树脂等折射率的聚合材料。在衍射光栅7的表面上形成了固定周期的凹凸，因为在与光波导连接的表面上使光反射，所以镀了一层Au或Al等金属。
在使用本发明中的合/分波器作为合波器的情况下，如图2所示，将波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四道光输入到四根射入芯4中。被射入的光在射入芯4中传播，然后通过厚板状芯6被投射到衍射光栅7上，并按照波长所决定的角度被反射。设计衍射光栅7从而将波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四道光射入到一根射出芯5中，由此，衍射光栅7反射的四个波长的光可以通过一根射出芯5被射出到外部，并作为合波器而运作。
另外，在本合/分波器用作为分波器的情况下，如图3所示，将多重波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四个光信号输入确定的射入芯4中。被射入的光在射入芯4中传播，还通过厚板状芯6被投射到衍射光栅7上，并被按照波长所决定的角度反射。设计衍射光栅7从而将波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四道光射入到一根射出芯5中，由此，衍射光栅7反射的四个波长的光按照波长被逐一分出，然后进入到与波长是λ1、λ2、λ3、λ4对应的每个射出芯5，并可以通过四根射出芯5被射出到外部，并作为分波器而运作。
在本实施例中，射出芯5的宽度大于入射用芯4的宽度，具体地说，入射用芯4的宽度为每根7μm，射出芯5的宽度为每根30μm。在该实施例中，在射入芯4、射出芯5以外形成了衍射光栅7的配位用射入芯8和射出芯9。其用于高精度地将衍射光栅7配置在固定位置上。使波长为λ5的光射入到配位用射入芯8中，利用射出芯9接受被衍射光栅7反射的光，测定从射出芯9射出的光的强度，通过移动衍射光栅7的位置进行衍射光栅7的配位以使该光强度为最大。
这里，λ5也可以使用λ1～λ4中的任何一个。另外，也可以通过使用λ1～λ4以外的波长作为λ5，将射入λ1～λ4中的任何一个的光射入芯4兼用作配位用射入芯8。根据本发明的光波导的结构，入射的光的波长λ1～λ4也可以在各个规定的波长范围内变动，并使光从与λ1～λ4对应的射出芯5中射出来。
在本实施例中，虽然对与四个波长对应的光波导进行了叙述，即使是四个波长以外也可以配合波长数量来改变射入芯4和射出芯5的数量。
实施例2
利用图4对本发明的光波导的第二实施例进行说明。图4(a)是本发明的光波导的侧视图，(b)是(a)的A-A’截面图。
在配置在基板1的附着金属层2内埋设矩形芯3，该芯3的图案如(b)所示，由四根射入芯4和一根射出芯5、配位用的射入芯8和射出芯9、厚板状的芯6构成，并在光波导右端配置了衍射光栅7。这里，在该基板上使用玻璃和半导体(Si等)和聚合树脂基板等。在附着金属层2和芯3中可以使用在丙烯酸树脂和SiO2或者SiO2中至少包含了Ge、Ti、F等控制折射率的添加物中的一种的物质，或者调整了氟化聚酰亚胺和硅脂、环氧树脂等折射率的聚合材料。
衍射光栅7的表面上形成了固定周期的凹凸，因为在与光波导连接的表面上反射光，所以镀了一层Au或Al等金属。
根据本结构，可以用作光合波器。如图4所示，将波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四道光输入到四根射入芯4中。被射入的光在射入芯4中传播，然后通过厚板状芯6到达衍射光栅7，并按照波长所决定的角度被反射，将波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四道光射入到一根射出芯5中，并且四个波长的光可以通过一根射出芯5被射出到外部，并作为合波器而运作。
射出芯5的宽度大于射入芯4的宽度，射入芯4的宽度为每根7μm，射出芯5的宽度为每根30μm。
在该实施例中，在射入芯4、射出芯5以外形成了衍射光栅7的配位用射入芯8和射出芯9。其用于高精度地将衍射光栅7配置在固定位置上。使波长为λ5的光射入到配位用射入芯8中，利用射出芯9接受被衍射光栅7反射的光，测定从射出芯9射出的光的强度，通过移动衍射光栅7的位置进行衍射光栅7的配位以使该光强度为最大。这里，λ5也可以使用λ1～λ4中的任何一个。
另外，也可以通过使用λ1～λ4以外的波长作为λ5，如图5所示的光波导，将射入λ1～λ4中的任何一个的光射入芯4兼用作配位用射入芯8。根据本发明的光波导的结构，入射的光的波长λ1～λ4也可以在各个规定的波长范围内变动，并使光从与λ1～λ4对应的射出芯5中射出来。
在本实施例中，虽然对与四个波长对应的光波导进行了叙述，即使是四个波长以外也可以配合波长数量来改变射入芯4和射出芯5的数量。
实施例3
利用图6对本发明的光波导的第三实施例进行说明。图6(a)是本发明的光波导的侧视图，图6(b)是(a)的A-A’截面图。在配置在基板1上的附着金属层2内埋设了横截面是矩形的芯3，该芯3的图案如(b)所示，由四根射入芯4和四根射出芯5、配位用的射入芯8和射出芯9、厚板状的芯6构成，并在光波导右端配置了衍射光栅7。这里，在该基板上使用玻璃和半导体(Si等)和聚合树脂基板等。在附着金属层2和芯3中可以使用在丙烯酸树脂和SiO2或者SiO2中至少包含了Ge、Ti、F等控制折射率的添加物中的一种的物质，或者调整了氟化聚酰亚胺和硅脂、环氧树脂等折射率的聚合材料。
衍射光栅7的表面上形成了固定周期的凹凸，因为在与光波导连接的表面上反射光，所以镀了一层Au或Al等金属。通过采用本结构，可以用作光分波器。在使用本发明中的合/分波器作为合波器的情况下，如图2所示，将波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四道光输入到四根射入芯4中。被射入的光在射入芯4中传播，然后通过厚板状芯6到达衍射光栅7，并按照波长所决定的角度被反射。设计衍射光栅7从而将波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四道光射入到一根射出芯5中，由此，衍射光栅7反射的四个波长的光可以通过一根射出芯5被射出到外部，并作为合波器而运作。
射出芯5的宽度大于入射用芯4的宽度，在本实施例中，入射用芯4的宽度为每根7μm，射出芯5的宽度为每根30μm。
在本实施例中，在射入芯4、射出芯5以外形成了衍射光栅7的配位用射入芯8和射出芯9。其用于高精度地将衍射光栅7配置在固定位置上。使波长为λ5的光射入到配位用射入芯8中，利用射出芯9接受被衍射光栅7反射的光，测定从射出芯9射出的光的强度，通过移动衍射光栅7的位置进行衍射光栅7的配位以使该光强度为最大。
这里，λ5也可以使用λ1～λ4中的任何一个。另外，也可以通过使用λ1～λ4以外的波长作为λ5，将射入λ1～λ4中的任何一个的光射入芯4兼用作配位用射入芯8。根据本发明的光波导的结构，入射的光的波长λ1～λ4也可以在各个规定的波长范围内变动，并使光从与λ1～λ4对应的射出芯5中射出来。
在本实施例中，虽然对与四个波长对应的光波导进行了叙述，即使是四个波长以外也可以配合波长数量来改变射入芯4和射出芯5的数量。
实施例4
利用图8对本发明的光波导的第四实施例进行说明。图8是本发明光波导的结构图。如图8(a)所示，光波导形成了配置在基板1上的附着金属层2内埋设了横截面是矩形的芯3的结构，该芯3的图案如图8(b)所示，由四根射入芯4和四根宽度大于射入芯4的射出芯5、厚板状的芯6和阵列状的芯10构成。如此被称为阵列光波导衍射光栅的结构。通过采用这些结构可以作为合/分波器运作。在作为合波器的运作中，将波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四道光输入到四根射入芯4中。被射入的光在射入芯4中传播然后射入到厚板状的芯6中，进而通过阵列状芯10、厚板状芯6，并射入到四根射出芯5中的一根中。此时，通过将四根波长是λ1、λ2、λ3、λ4的光射入到一根射出芯5中来进行合波，并在射出芯5中传播，然后从射出芯5中射出去。
另一方面，在作为分波器的运作中，将多重波长是λ1、λ2、λ3、λ4的四个光信号输入确定的射入芯4中。被射入的光在射入芯4中传播然后射入到厚板状的芯6中，进而通过阵列状芯10、厚板状芯6，并射入到四根射出芯5中的一根中。此时，光按照波长被分开，然后射入到与波长λ1、λ2、λ3、λ4对应的各个射出芯5中，并在射出芯5中传播，然后从射出芯5中射出去。这里，在该基板上使用玻璃和半导体(Si等)和聚合树脂基板等。在附着金属层2和芯3中可以使用在丙烯酸树脂和SiO2或者SiO2中至少包含了Ge、Ti、F等控制折射率的添加物中的一种的物质，或者调整了氟化聚酰亚胺和硅脂、环氧树脂等折射率的聚合材料。
射出芯5的宽度大于射入芯4的宽度，在本实施例中，入射用芯4的宽度为每根7μm，射出芯5的宽度为每根30μm。通过本发明的光波导的结构，可以使射入光的波长λ1～λ4在每个规定的波长范围内变动并作为光合/分波器运作。
在本实施例中，虽然对与四个波长对应的光波导进行了叙述，即使是四个波长以外也可以配合波长数量来改变射入芯4和射出芯5的数量。
接下来，参考图10和图11对本发明第二实施方式中的光合/分波器的一个实施例进行说明。图10(a)是表示本发明的光合/分波器的一实施例的结构图，(b)是其沿着(a)的A-A’面的截面图，(c)是沿着(a)的B-B’面的截面图。图10虽然是使用了反射型衍射光栅4的一个例子，但是在使用了穿透型衍射光栅的情况下，本发明同样有效。
为了使光波导芯层2的复折射率在0.007以内，使用例如在丙烯酸树脂和SiO2或者SiO2中至少包含了Ge、Ti、F等控制折射率的添加物中的一种来控制折射率的物质。
另外，即使在光波导芯层2中使用氟化聚酰亚胺这样复折射率较大的物质的情况下，也可以通过在基板5上使用聚酰亚胺等树脂制的基板将复折射率控制在0.007以内。
图11是表示在图10记载的光合/分波器中，多重化的输入信号被衍射光栅分光之后，从CH1被输出到CH4的通道的视图。通过设置这种实施方式，可以将复折射率控制在0.007以内，并且将图11所述的输出信号光的波长变动量控制在5nm以下。
实施例5
通过上述的式(1)对复折射率和波长变动量进行说明。根据式(1)可知，如果减小光波导芯层的复折射率，则可以控制波长的变动。在Si基板上制作在光波导芯层中使用的聚甲基丙烯酸甲酯(ポリメチルメタクリレ一ト)膜时的复折射率在1300nm的波长下小于等于0.001。在光波导芯层中使用聚氟烷基甲基丙烯酸酯(ポリフルオロアルキルメタクリレ一ト)，以通过将聚甲基丙烯酸甲酯在光波导厚板层氟化来调整折射率的并在Si基板上形成光波导，安装以其与石英作为母材的衍射光栅的光合/分波器，可以将波长变动控制在1nm以下。
对比例1
将日立化成工业制造OPI-N3265(氟化聚酰亚胺树脂)作为光波导芯层，将该OPI-N3115(氟化聚酰亚胺树脂)作为光波导厚板层使用，并在Si基板上形成了光波导的部分(波长1300nm的光波导芯层的复折射率是0.009)与以石英为母材的衍射光栅组合，制作光合/分波器，并测定偏光方向和分波特性的关系。在这种情况下，根据射入到光波导中的信号光是TE偏光还是TM偏光，分波特性不同，并且产生了8nm的波长变动。该波长变动表示为与上述式(1)求出的值一致。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供一种在可以波长在规定的波长范围内变动的多个波长的光进行合波和分波的光合/分波器中使用的光波导。另外，本发明还可以提供一种在波长分割多重通信中使用的光合/分波器中，通过将光波导芯层的复折射率控制在0.007以下，从而将依存于输入信号光的偏光方向的输出信号光的波长变动控制在5nm以下的光合/分波器。

Claims (10)

1.一种光合/分波器，使用了光波导，其特征在于，光波导具有射入芯(4)和射出芯(5)，射出芯(5)的宽度超过射入芯(4)的宽度的1.5倍，并且还具有一个以上的配位用芯。
2.根据权利要求1所述的光合/分波器，其特征在于，射出芯(5)的宽度是射入芯(4)的宽度的2～20倍。
3.根据权利要求1所述的光合/分波器，其特征在于，射入芯(4)的宽度是3～10μm，射出芯(5)的宽度是15～50μm。
4.根据权利要求1所述的光合/分波器，其特征在于，传播射入芯(4)的光是单模。
5.根据权利要求1-4之一所述的光合/分波器，其特征在于，具有衍射光栅。
6.根据权利要求5所述的光合/分波器，其特征在于，衍射光栅具有反射膜。
7.根据权利要求6所述的光合/分波器，其特征在于，在使用波长下，与膜平面平行的光波导芯层的折射率(nTE)和与膜平面垂直的光波导芯层的折射率(nTM)的差的绝对值在0.007以下。
8.根据权利要求1-4之一所述的光合/分波器，其特征在于，光波导以及支持它的基板都是树脂制成。
9.根据权利要求5所述的光合/分波器，其特征在于，光波导以及支持它的基板都是树脂制成。
10.根据权利要求6或7所述的光合/分波器，其特征在于，光波导以及支持它的基板都是树脂制成。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI372465B (en) * 2007-09-28 2012-09-11 Chimei Innolux Corp Image display system and fabrication method thereof
KR101181991B1 (ko) 2011-01-07 2012-09-11 호남대학교 산학협력단 플라스틱 광섬유 커플러
JP6384860B2 (ja) * 2014-07-31 2018-09-05 日東電工株式会社 光導波路およびそれを用いた位置センサ
US11335774B2 (en) * 2019-10-18 2022-05-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Contact structure for semiconductor device and method

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05313029A (ja) * 1992-05-13 1993-11-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光合分波器
JPH0627338A (ja) * 1992-07-08 1994-02-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光合分波器及びその製造方法
JPH0915608A (ja) * 1995-07-03 1997-01-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 低複屈折ポリイミド膜の製造方法
JPH1090537A (ja) * 1996-09-13 1998-04-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光合分波回路
JPH10227936A (ja) * 1997-02-13 1998-08-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ハイブリッド平面型光回路とその作製方法
JPH1152151A (ja) * 1997-08-06 1999-02-26 Nec Corp 光導波路デバイス
JPH11218625A (ja) * 1998-02-04 1999-08-10 Hitachi Ltd プラスティック平板光導波路及びその製造方法
US6205273B1 (en) * 1999-03-02 2001-03-20 Lucent Technologies Inc. Waveguide grating router having a predetermined composite amplitude spectrum

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3309349A1 (de) * 1983-03-16 1984-09-20 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Wellenlaengen-multiplexer oder -demultiplexer
JPS63244003A (ja) * 1987-03-31 1988-10-11 Shimadzu Corp 合分波器
US5461683A (en) * 1994-05-09 1995-10-24 Harman; Murray R. Apparatus and method for aligning optical fibers
JP3214545B2 (ja) * 1996-09-10 2001-10-02 日本電信電話株式会社 アレイ導波路格子
US6091870A (en) * 1998-02-20 2000-07-18 Corning Incorporated Wavelength division multiplexer/demultiplexer optical device
KR100296384B1 (ko) * 1999-06-21 2001-07-12 윤종용 정렬 도파로를 구비한 광파장 분할기/결합기 및 그 정렬장치
US6633703B2 (en) * 2000-09-13 2003-10-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical multiplexer/demultiplexer
JP2002341158A (ja) * 2001-05-14 2002-11-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アレイ導波路格子型光波長合分波器
KR100389837B1 (ko) * 2001-07-24 2003-07-02 삼성전자주식회사 광도파로 소자의 패키징 장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05313029A (ja) * 1992-05-13 1993-11-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光合分波器
JPH0627338A (ja) * 1992-07-08 1994-02-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光合分波器及びその製造方法
JPH0915608A (ja) * 1995-07-03 1997-01-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 低複屈折ポリイミド膜の製造方法
JPH1090537A (ja) * 1996-09-13 1998-04-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光合分波回路
JPH10227936A (ja) * 1997-02-13 1998-08-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ハイブリッド平面型光回路とその作製方法
JPH1152151A (ja) * 1997-08-06 1999-02-26 Nec Corp 光導波路デバイス
JPH11218625A (ja) * 1998-02-04 1999-08-10 Hitachi Ltd プラスティック平板光導波路及びその製造方法
US6205273B1 (en) * 1999-03-02 2001-03-20 Lucent Technologies Inc. Waveguide grating router having a predetermined composite amplitude spectrum

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Publication number Publication date
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