JP2000056149A - Optical directional coupler - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路を用いる
光方向性結合器に関し、特に、光ファイバと高い結合効
率で接続可能な小型で低損失の光方向性結合器に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical directional coupler using an optical waveguide, and more particularly to a small and low-loss optical directional coupler that can be connected to an optical fiber with high coupling efficiency.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、光導波路を用いて構成される光
方向性結合器は、光の分岐や合波、伝搬経路の変更等を
行うための光デバイスであり、例えば、光導波路型の波
長フィルタや干渉計の要素部品などに用いられる。従来
の光方向性結合器には、例えば図２９に示すように、光
導波路の２つのコアを狭い間隔で平行に配置した光結合
部と、コアが比較的広い間隔で配置された入出射部と、
光結合部と入出射部とをつなぐ連結部とを有するものが
ある。この従来の方向性結合器においては、入出射部、
光結合部及び連結部のそれぞれについて、光の進行方向
に垂直なコア断面の形状が同一であり、また、コアとク
ラッドの比屈折率差が同一である。2. Description of the Related Art In general, an optical directional coupler formed by using an optical waveguide is an optical device for branching or multiplexing light, changing a propagation path, and the like. Used for elements such as filters and interferometers. For example, as shown in FIG. 29, a conventional optical directional coupler includes an optical coupling section in which two cores of an optical waveguide are arranged in parallel at a narrow interval, and an input / output section in which the cores are arranged at a relatively wide interval. When,
Some have a connecting part connecting the optical coupling part and the input / output part. In this conventional directional coupler, an input / output unit,
In each of the optical coupling portion and the coupling portion, the shape of the core cross section perpendicular to the light traveling direction is the same, and the relative refractive index difference between the core and the cladding is the same.
【０００３】上記のような構造の光方向性結合器におい
て、ガイドされる光のモードサイズが１０μｍ程度のシ
ングルモードファイバとの結合効率を向上させようとす
ると、光方向性結合器を構成する光導波路のコアサイズ
と比屈折率差を、シングルモードファイバのコアサイズ
と比屈折率差に近づける必要がある。In the optical directional coupler having the above-described structure, if an attempt is made to improve the coupling efficiency with a single mode fiber having a mode size of guided light of about 10 μm, the optical waveguide constituting the optical directional coupler is required. It is necessary to make the core size and relative refractive index difference of the waveguide close to the core size and relative refractive index difference of the single mode fiber.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光方向性結合器では、光導波路のコアサイズと比屈折率
差をシングルモードファイバに近づけた場合に光方向性
結合器を低損失にしようとすると、光結合部を長くする
必要が生じるため、光方向性結合器が大型化してしまう
という問題があった。However, in the conventional optical directional coupler, the loss of the optical directional coupler is reduced when the core size and the relative refractive index difference of the optical waveguide are brought close to that of a single mode fiber. Then, since it is necessary to lengthen the optical coupling section, there is a problem that the optical directional coupler becomes large.
【０００５】ここで、光方向性結合器を構成する光導波
路のコアサイズや比屈折率差と光結合部の長さとの関係
について簡単に説明する。まず、コアとクラッドの比屈
折率差Δを、コアの屈折率ｎ1 、クラッドの屈折率ｎ2
を用いて次のように定義する。 Δ＝（ｎ1 −ｎ2 ）／ｎ2 …（１） 光導波路と光ファイバとの結合効率は、図３０に示すよ
うに、光導波路の比屈折率差Δが光ファイバの比屈折率
差と同程度の値となるときに最も高くなり、その値より
も比屈折率差Δが大きくなると結合効率は低下する。ま
た、図示しないが、光導波路のコアサイズについては、
光ファイバのコア径と同程度の値のときに結合効率が最
も高くなり、光ファイバのコア径よりも光導波路のコア
サイズが小さくなると、結合効率は低下する。Here, the relationship between the core size and the relative refractive index difference of the optical waveguide constituting the optical directional coupler and the length of the optical coupling section will be briefly described. First, the relative refractive index difference Δ of the core and the cladding, the refractive index n 1 of the core, the refractive index of the cladding n 2
Is defined as follows. Δ = (n 1 −n 2 ) / n 2 (1) The coupling efficiency between the optical waveguide and the optical fiber is, as shown in FIG. 30, the relative refractive index difference Δ of the optical waveguide being the relative refractive index difference of the optical fiber. When the relative refractive index difference Δ is larger than that value, the coupling efficiency decreases. Although not shown, regarding the core size of the optical waveguide,
The coupling efficiency is highest when the value is approximately the same as the core diameter of the optical fiber, and the coupling efficiency decreases when the core size of the optical waveguide is smaller than the core diameter of the optical fiber.
【０００６】光方向性結合器の比屈折率差Δとコアの大
きさに関しては、光導波路をシングルモード導波路とす
るための制約として、比屈折率差Δを大きくするほど、
コアの大きさを小さくしなければならないということが
ある。図３１及び図３２は、光方向性結合器の光結合部
のギャップ幅（２つのコアの間隔）に対する結合長の関
係を示したものである。ただし、図３１には、コアサイ
ズ（コアを正方形としたときの一辺の大きさ）を一定と
して、比屈折率差Δを変化させたときの関係が示してあ
り、図３２には、比屈折率差Δを一定として、コアサイ
ズを変化させたときの関係が示してある。ここで結合長
とは、一方のコアから他方のコアヘ移動する光パワーが
１００％になる最短長さとする。With respect to the relative refractive index difference Δ of the optical directional coupler and the size of the core, as a constraint for making the optical waveguide a single mode waveguide, the larger the relative refractive index difference Δ, the larger the relative refractive index difference Δ.
Sometimes the size of the core must be reduced. FIG. 31 and FIG. 32 show the relationship of the coupling length to the gap width (the interval between two cores) of the optical coupling part of the optical directional coupler. However, FIG. 31 shows the relationship when the relative refractive index difference Δ is changed while keeping the core size (the size of one side when the core is square) constant, and FIG. 32 shows the relative refractive index difference. The relationship when the core size is changed while the rate difference Δ is constant is shown. Here, the coupling length is the shortest length at which the optical power traveling from one core to the other core becomes 100%.
【０００７】図に示すように、コアサイズと比屈折率差
Δが一定であればギャップ幅が小さいほど結合長が短く
なり、コアサイズとギャップ幅が一定であれば比屈折率
差Δが小さいほど結合長が短くなる。また、比屈折率差
Δとギャップ幅が一定であればコアサイズが小さくなる
ほど結合長は短くなる。図３３は、光方向性結合器の光
結合部のギャップ幅に対する光結合部の損失の関係を、
比屈折率差Δに応じて示したものである。ただし、コア
サイズは一定である。As shown in the figure, if the core size and the relative refractive index difference Δ are constant, the coupling length becomes shorter as the gap width is smaller, and if the core size and the gap width are constant, the relative refractive index difference Δ is smaller. The shorter the bond length, the shorter the bond length. If the relative refractive index difference Δ and the gap width are constant, the smaller the core size, the shorter the coupling length. FIG. 33 shows the relationship between the gap width of the optical coupling portion of the optical directional coupler and the loss of the optical coupling portion.
This is shown according to the relative refractive index difference Δ. However, the core size is constant.
【０００８】図３３に示すように、光結合部における損
失に着目すると、比屈折率差Δが一定であればギャップ
幅が大きいほど損失が小さくなり、ギャップ幅が一定で
あれば比屈折率差Δが大きいほど損失は小さくなる。こ
の理由は、次のように説明される。図３４に示すよう
に、光方向性結合器の光結合部における光パワーの移動
は、０次モードと１次モードとの結合によって生ずる。
即ち、図３４の上段に示した２つの光導波路のうちの上
側の光導波路の左端から入力されたシングルモード光
は、光結合部を伝搬する際に、図３４（Ｉ）に示すよう
な０次モードの電界分布と、図３４（II）に示すような
１次モードの電界分布とをもつようになり、図３４（II
I ）に示すような両モードの重ね合わせによる電界分布
が生じることになる。As shown in FIG. 33, focusing on the loss in the optical coupling portion, if the relative refractive index difference Δ is constant, the loss decreases as the gap width increases, and if the gap width is constant, the relative refractive index difference increases. The loss decreases as Δ increases. The reason is explained as follows. As shown in FIG. 34, the movement of the optical power in the optical coupling section of the optical directional coupler is caused by the coupling between the 0th-order mode and the 1st-order mode.
That is, when the single mode light input from the left end of the upper optical waveguide of the two optical waveguides shown in the upper part of FIG. 34 propagates through the optical coupling portion, the single-mode light becomes zero as shown in FIG. The electric field distribution of the second mode and the electric field distribution of the first-order mode as shown in FIG.
An electric field distribution occurs due to the superposition of both modes as shown in I).
【０００９】この際、光結合部の入射部（Ａ）及び出射
部（Ｅ）における０次モードの電界分布の中央部分の窪
みの極小値（これをＩｌとする）が小さいほど、２つの
モードを加算したときのモード形状が、片方の光導波路
に導波されるモード形状に近づくため、光結合部に損失
が小さくなる。逆に、窪みの極小値Ｉｌが大きいと、０
次モードの電界分布が綺麗な２つの山に別れないため、
２つのモードを加算したときのモード形状が、片方の光
導波路に導波されるモード形状とならない（他方の光導
波路を導波される成分が増える）ため、その分だけ損失
が大きくなる。At this time, the smaller the minimum value (referred to as Il) of the depression at the center of the electric field distribution of the zero-order mode in the incident part (A) and the emission part (E) of the optical coupling part, the smaller the two modes. Is closer to the mode shape guided by one of the optical waveguides, so that the loss at the optical coupling portion is reduced. Conversely, when the minimum value Il of the depression is large, 0
Because the electric field distribution of the next mode cannot be divided into two beautiful peaks,
Since the mode shape when the two modes are added does not become the mode shape guided by one of the optical waveguides (the component guided by the other optical waveguide increases), the loss increases accordingly.
【００１０】０次モードの中央部分の窪みの極小値Ｉ１
は、コアサイズ及び比屈折率差Δが一定であればギャッ
プ幅が大きいほど小さくなり、比屈折率差Δとギャップ
幅が一定であればコアサイズが大きいほど小さくなり、
また、ギャップ幅とコアサイズが一定であれば比屈折率
差Δが大きいほど小さくなるという関係がある。図３５
は、０次モードのピーク強度をＩ０として、Ｉｌ／Ｉ０
が一定になる場合（即ち、損失が一定になる場合）の比
屈折率差Δと結合長の関係を、コアサイズに応じて示し
たものである。図３５に示すように、コアサイズが大き
くても小さくても、比屈折率差Δを大きくするほど結合
長が短くなることがわかる。The minimum value I1 of the dent at the center of the zero-order mode
If the core size and the relative refractive index difference Δ are constant, the smaller the gap width is, the smaller the gap width is.If the relative refractive index difference Δ and the gap width are constant, the smaller the core size, the smaller the gap size.
Further, if the gap width and the core size are constant, there is a relationship that the larger the relative refractive index difference Δ, the smaller the difference. FIG.
Is defined as Il / I0, where I0 is the peak intensity of the zero-order mode.
Shows the relationship between the relative refractive index difference Δ and the coupling length in the case where is constant (that is, when the loss is constant), according to the core size. As shown in FIG. 35, it can be seen that the larger the relative refractive index difference Δ, the shorter the coupling length, whether the core size is large or small.
【００１１】従って、小型で低損失の光方向性結合器を
実現する１つの手段としては、コアとクラッドの比屈折
率差Δを大きくし、それに応じてコアサイズを調整する
ことが有効であると考えられる。光導波路の屈折率分布
に特徴を持たせた方向性結合型の光デバイスとしては、
例えば、特開平４−１９７１３号公報等に記載された導
波型光スイッチが公知である。この導波型光スイッチ
は、近接する２つの光導波路の屈折率差を大きくする、
即ち、光結合部に位置する光導波路の各コアの屈折率に
違いを持たせることで、０次モードと１次モードの伝搬
定数（伝搬速度）の差を大きくしようとしたものであ
る。Therefore, as one means for realizing a small and low-loss optical directional coupler, it is effective to increase the relative refractive index difference Δ between the core and the clad and adjust the core size accordingly. it is conceivable that. As a directional coupling type optical device having a characteristic in the refractive index distribution of an optical waveguide,
For example, a waveguide type optical switch described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-19713 is known. This waveguide type optical switch increases the refractive index difference between two adjacent optical waveguides.
That is, an attempt is made to increase the difference in the propagation constant (propagation speed) between the 0th-order mode and the 1st-order mode by giving a difference in the refractive index of each core of the optical waveguide located at the optical coupling portion.
【００１２】しかし、上記の導波型光スイッチでは、図
３６に示すように、光結合部における０次モード及び１
次モードの電界強度分布が、２つの光導波路において非
対称となるため、干渉後の電界強度分布が単峰にはなら
ない。このため、上記のような公知技術を屈折率固定の
光方向性結合器に適用した場合には、損失の増加や消光
比の低下といった問題が生じることになる。However, in the above-described waveguide type optical switch, as shown in FIG.
Since the electric field intensity distribution of the next mode is asymmetric in the two optical waveguides, the electric field intensity distribution after interference does not become a single peak. Therefore, when the above-described known technique is applied to the optical directional coupler having a fixed refractive index, problems such as an increase in loss and a decrease in extinction ratio occur.
【００１３】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、光ファイバと高い結合効率で接続可能な小型で低損
失の光方向性結合器を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a small, low-loss optical directional coupler that can be connected to an optical fiber with high coupling efficiency.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】このため本発明の光方向
性結合器は、光の伝搬方向に沿って連続する第１〜５領
域に亘って設けられた２本の光導波路を有し、光が入出
射される第１領域及び第５領域では、前記各光導波路内
を光が独立して伝搬するように各光導波路間の間隔が相
対的に広くされ、第３領域では、前記各光導波路内を伝
搬する光が相互作用するように各光導波路間の間隔が相
対的に狭くされ、第２領域及び第４領域では、隣接する
領域の各光導波路がそれぞれ連結される構成の光方向性
結合器において、前記各光導波路は、少なくとも第３領
域におけるコアとクラッドとの比屈折率差が、第１領域
及び第５領域におけるコアとクラッドとの比屈折率差よ
りも大きくしたものである。For this purpose, the optical directional coupler of the present invention has two optical waveguides provided over first to fifth regions that are continuous along the light propagation direction. In the first region and the fifth region where light enters and exits, the interval between the optical waveguides is relatively widened so that light propagates independently in each of the optical waveguides. The space between the optical waveguides is relatively narrowed so that the light propagating in the optical waveguides interacts, and the second region and the fourth region are configured such that the optical waveguides in the adjacent regions are connected to each other. In the directional coupler, in each of the optical waveguides, at least a relative refractive index difference between the core and the clad in the third region is larger than a relative refractive index difference between the core and the clad in the first region and the fifth region. It is.
【００１５】かかる構成によれば、例えば、第１領域の
一方の光導波路に入射された光は、第２領域を介して第
３領域に伝搬される。第３領域では、２つの光導波路が
接近しているため一方の光導波路を伝搬してきた光が他
方の光導波路から出力され、第４領域を介して第５領域
に伝搬される。この際、光結合が行われる第３領域の比
屈折率差が第１領域及び第５領域よりも大きくされてい
ることで、第３領域の長さ、即ち、結合長が短くなる。
また、第１領域及び第５領域の比屈折率差は小さいの
で、高い結合効率で光ファイバと接続可能となる。According to such a configuration, for example, light incident on one of the optical waveguides in the first region is propagated to the third region via the second region. In the third region, since the two optical waveguides are close to each other, light that has propagated through one optical waveguide is output from the other optical waveguide and propagates through the fourth region to the fifth region. At this time, since the relative refractive index difference of the third region where the optical coupling is performed is made larger than that of the first region and the fifth region, the length of the third region, that is, the coupling length becomes shorter.
Further, since the relative refractive index difference between the first region and the fifth region is small, it is possible to connect to the optical fiber with high coupling efficiency.
【００１６】また、前記各光導波路は、少なくとも第３
領域におけるコアの屈折率が互いに略等しくなるように
するのが好ましい。２つの光導波路の各コアの屈折率を
略等しくすることで、第３領域の各光導波路における０
次モード及び１次モードの電界強度が対称的な分布とな
るため、干渉後の電界強度分布がほぼ単峰となり、光結
合の際の損失が低くなる。Each of the optical waveguides has at least a third
Preferably, the refractive indices of the cores in the regions are substantially equal to each other. By making the refractive indices of the respective cores of the two optical waveguides substantially equal to each other, 0
Since the electric field intensities of the second mode and the first mode have a symmetric distribution, the electric field intensity distribution after the interference becomes almost unimodal, and the loss at the time of optical coupling is reduced.
【００１７】さらに、前記各光導波路の具体的な構成と
しては、相対的に高い屈折率を有する内側コア及び相対
的に低い屈折率を有する外側コアからなる２重構造のコ
アをそれぞれ備え、少なくとも第３領域に位置する前記
各光導波路のコア幅が、それぞれ前記内側コアの幅とさ
れるようにしてもよい。加えて、上記の光方向性結合器
については、少なくとも第３領域に位置する前記各光導
波路のコアの間に設けられ、クラッドの屈折率よりも低
い屈折率を持つ低屈折率領域を備えて構成されるのが好
ましい。この低屈折率領域は、空気層により形成しても
よい。このように低屈折率領域を設けることで、第３領
域の比屈折率差がより大きくなって結合長が短くなると
ともに、光結合部のコア間の屈折率が低くなって損失が
小さくなる。Further, as a specific configuration of each of the optical waveguides, a core having a double structure including an inner core having a relatively high refractive index and an outer core having a relatively low refractive index is provided. The core width of each of the optical waveguides located in the third region may be the width of the inner core. In addition, the optical directional coupler includes a low-refractive-index region provided at least between the cores of the optical waveguides located in the third region and having a refractive index lower than the refractive index of the clad. Preferably, it is constituted. This low refractive index region may be formed by an air layer. By providing the low refractive index region in this way, the relative refractive index difference of the third region becomes larger and the coupling length becomes shorter, and the refractive index between the cores of the optical coupling part becomes lower and the loss becomes smaller.
【００１８】また、前記各光導波路は、前記低屈折率領
域の設けられている部分のコア幅が他の部分のコア幅よ
りも狭くなるようにするのが好ましい。これにより光結
合部コアサイズが小さくなって結合長がさらに短くな
る。さらに、前記低屈折率領域は、少なくとも第３領域
に位置する前記各光導波路のコアの間及び各コアの外側
に設けられるようにしてもよい。このようにすること
で、第３領域におけるコアとクラッドの比屈折率差が一
層大きくなる。In each of the optical waveguides, it is preferable that a core width of a portion where the low refractive index region is provided is smaller than a core width of another portion. Thereby, the core size of the optical coupling portion is reduced, and the coupling length is further reduced. Further, the low refractive index region may be provided at least between the cores of the optical waveguides located in the third region and outside the cores. By doing so, the relative refractive index difference between the core and the clad in the third region is further increased.
【００１９】また、本発明に係る他の光方向性結合器
は、光の伝搬方向に沿って連続する第１〜９領域に亘っ
て設けられた２本の光導波路を有し、光が入出射される
第１領域及び第９領域では、前記各光導波路内を光が独
立して伝搬するように各光導波路間の間隔が相対的に広
くされ、第３〜７領域では、前記各光導波路内を伝搬す
る光が相互作用するように各光導波路間の間隔が相対的
に狭くされ、第２領域及び第８領域では、隣接する領域
の各光導波路がそれぞれ連結される構成の光方向性結合
器において、第５領域に位置する前記各光導波路間の間
隔が、第３領域及び第７領域に位置する前記各光導波路
間の間隔よりも狭くされ、第５領域の各光導波路が、第
４領域及び第６領域を介して第３領域及び第７領域の各
光導波路に連結される構成としたものである。Further, another optical directional coupler according to the present invention has two optical waveguides provided over the first to ninth regions that are continuous along the light propagation direction, and receives light. In the first region and the ninth region where the light is emitted, the distance between the respective optical waveguides is relatively widened so that the light propagates independently in each of the optical waveguides. The distance between the optical waveguides is relatively narrowed so that light propagating in the wave path interacts. In the second and eighth regions, the light direction is configured such that the optical waveguides in adjacent regions are connected to each other. In the sexual coupler, an interval between the optical waveguides located in the fifth region is narrower than an interval between the optical waveguides located in the third region and the seventh region, and each optical waveguide in the fifth region is Connected to the optical waveguides of the third and seventh regions via the fourth and sixth regions. It is obtained by the configuration.
【００２０】かかる構成によれば、光結合部となる第３
〜７領域のうちの中央部分に位置する第５領域が強光結
合領域となるので結合長が短くなるとともに、第３、７
領域の各コア間の間隔が第５領域のコア間隔よりも広く
なっているので、光結合部における損失が低く抑えられ
るようになる。さらに、前記各光導波路は、少なくとも
第５領域に位置するコアの幅が他の領域に位置するコア
の幅よりも狭くなるようにしてもよい。加えて、上記の
光方向性結合器については、少なくとも第３〜７領域に
位置する前記各光導波路のコアの間に設けられ、クラッ
ドの屈折率よりも低い屈折率を持つ低屈折率領域を備え
て構成されるのが好ましい。According to this configuration, the third optical coupling portion is provided.
Since the fifth region located in the central part of the regions No. 7 to No. 7 is a strong light coupling region, the coupling length is shortened, and the third and seventh regions are reduced.
Since the interval between the cores in the region is wider than the core interval in the fifth region, the loss at the optical coupling portion can be suppressed low. Further, in each of the optical waveguides, at least the width of the core located in the fifth region may be smaller than the width of the core located in the other region. In addition, with respect to the above-described optical directional coupler, a low-refractive-index region provided at least between the cores of the optical waveguides located in the third to seventh regions and having a refractive index lower than the refractive index of the clad is provided. It is preferable to be provided.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、第１の実施形態に係る光方
向性結合器の構成を示す上面図である。また、図２は、
図１の一点鎖線で示す(a) 〜(e) における断面図であ
る。図において、本光方向性結合器は、例えば、シリコ
ン基板１０と、該シリコン基板１０上にポリイミド等を
用いて形成された光導波路層とから構成される。光導波
路層は、クラッド１１に囲まれた２つのコア１２からな
り、各コア１２は、図１で左右方向に平行に形成され、
互いの間隔が中央部分において狭くなっている。ここで
は、図１で左右端に位置する部分（入出射部）を第１領
域及び第５領域とし、中央に位置する各コア１２の間隔
が狭くなった部分（光結合部）を第３領域とし、第１領
域及び第５領域と第３領域との間に位置する部分（連結
部）を第２領域及び第４領域とする。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view illustrating the configuration of the optical directional coupler according to the first embodiment. Also, FIG.
It is sectional drawing in (a)-(e) shown by the dashed-dotted line of FIG. In the figure, the present optical directional coupler includes, for example, a silicon substrate 10 and an optical waveguide layer formed on the silicon substrate 10 using polyimide or the like. The optical waveguide layer includes two cores 12 surrounded by a clad 11, and each core 12 is formed in parallel in the left-right direction in FIG.
The distance between each other is reduced at the center. Here, the portions (incoming and outgoing portions) located at the left and right ends in FIG. 1 are the first region and the fifth region, and the portion (optical coupling portion) where the interval between the cores 12 located in the center is narrow is the third region. The portions (connecting portions) located between the first and fifth regions and the third region are referred to as second and fourth regions.
【００２２】各コア１２は、外側に位置するコア（アウ
ターコア）１２Ａ及び内側に位置するコア（インナーコ
ア）１２Ｂとからなるダブルコア構造を有している。ア
ウターコア１２Ａは、例えばシングルモードファイバ等
との接続が行われる第１領域及び第５領域の端部付近に
形成され（図２(a)(e)参照）、接続端面において広い断
面積を有することにより高い結合効率でシングルモード
ファイバとの接続が可能となる。インナーコア１２Ｂ
は、断面積がアウターコア１２Ａよりも狭くしてあり、
第２領域〜第４領域にかけて形成されている。また、２
つのコア１２の対向する部分の屈折率は互いに略等しく
なるようにしてあり、２つのコア１２が対称的な構造を
もつように設定されている。Each core 12 has a double core structure including an outer core (outer core) 12A and an inner core (inner core) 12B. The outer core 12A is formed, for example, near the ends of the first region and the fifth region where connection with a single mode fiber or the like is performed (see FIGS. 2A and 2E), and has a wide cross-sectional area at the connection end surface. This enables connection with a single mode fiber with high coupling efficiency. Inner core 12B
Has a smaller cross-sectional area than the outer core 12A,
The second region to the fourth region are formed. Also, 2
The refractive indices of the opposing portions of the two cores 12 are set to be substantially equal to each other, and the two cores 12 are set to have a symmetric structure.
【００２３】アウターコア１２Ａからインナーコア１２
Ｂへの変換は、例えば、第１領域及び第５領域内におい
て、テーパー状に形成した各コアを接合させることで行
われる。この変換部分のコア断面が、図２(b)(d)に示す
ように２重構造となる。なお、アウターコア１２Ａから
インナーコア１２Ｂへの変換を第１領域及び第５領域内
で行うようにしたが、これに限らず、第２領域及び第４
領域内で行うようにしてもよい。ただし、第１領域及び
第５領域内で変換を行えば、第２領域及び第４領域のコ
アを細くでき曲率半径を小さくできるので、光方向性結
合器がより小型のものとなる。From the outer core 12A to the inner core 12
The conversion to B is performed, for example, by joining the respective tapered cores in the first region and the fifth region. The cross section of the core of the conversion portion has a double structure as shown in FIGS. The conversion from the outer core 12A to the inner core 12B is performed in the first area and the fifth area. However, the present invention is not limited to this.
It may be performed within the area. However, if the conversion is performed in the first and fifth regions, the cores of the second and fourth regions can be made thinner and the radius of curvature can be made smaller, so that the optical directional coupler becomes smaller.
【００２４】アウターコア１２Ａの屈折率（ｎ1o）は、
クラッド１１の屈折率（ｎ2 ）よりも高く、インナーコ
ア１２Ｂの屈折率（ｎ1i）は、アウターコア１２Ａの屈
折率（ｎ1o）よりも高くしてある。即ち、光導波路の屈
折率は次のような大小関係をもつように設定される。 ｎ1i＞ｎ1o＞ｎ2 ここで、第１の実施形態における各設定値の具体例を示
しておく。インナーコア１２Ｂについては、コアサイズ
を幅Ｗ１＝４μｍ×高さＨ１＝７μｍとし、屈折率ｎ1i
を1.532 とする。アウターコア１２Ａについては、コア
サイズを幅Ｗ２＝７μｍ×高さＨ２＝７μｍとし、屈折
率ｎ1oを1.528 とする。クラッド１１については、屈折
率ｎ2 を1.520 とし、アンダークラッドの厚さを１０μ
ｍ、オーバークラッドの厚さを１５μｍとする。また、
このような設定では、第３領域におけるコア間のギャッ
プ幅Ｇ１を5.5 μｍとすると、結合長は5.4 ｍｍとな
る。The refractive index (n 1o ) of the outer core 12A is
The refractive index (n 2 ) of the clad 11 is higher, and the refractive index (n 1i ) of the inner core 12B is higher than the refractive index (n 1o ) of the outer core 12A. That is, the refractive index of the optical waveguide is set to have the following magnitude relationship. n 1i > n 1o > n 2 Here, a specific example of each set value in the first embodiment will be described. Regarding the inner core 12B, the core size is set to width W1 = 4 μm × height H1 = 7 μm, and the refractive index n 1i
Is set to 1.532. Regarding the outer core 12A, the core size is W2 = 7 μm × H2 = 7 μm, and the refractive index n 1o is 1.528. The cladding 11 has a refractive index n 2 of 1.520 and a thickness of the under cladding of 10 μm.
m, and the thickness of the over cladding is 15 μm. Also,
In such a setting, when the gap width G1 between the cores in the third region is 5.5 μm, the coupling length is 5.4 mm.
【００２５】また、上述したダブルコア構造の形成方法
について簡単に説明する。図３は、例えば、フッ素化ポ
リイミドを用いたダブルコア構造の形成方法である。な
お、ここではフッ素化ポリイミドを用いたが、本発明は
これに限られるものではない。ただし、フッ素化ポリイ
ミドのような有機材料を用いると、ダブルコア構造を比
較的容易に作製できる。The method of forming the above-mentioned double core structure will be briefly described. FIG. 3 shows a method of forming a double core structure using, for example, fluorinated polyimide. Although fluorinated polyimide is used here, the present invention is not limited to this. However, when an organic material such as fluorinated polyimide is used, a double core structure can be relatively easily manufactured.
【００２６】図３において、まず、クラッド層、アウタ
ーコア層及びインナーコア層がスピンコートによりシリ
コン基板１０上に順次形成される。次に、インナーコア
幅に相当するマスクをインナーコア層上に形成した後、
リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によってイン
ナーコア層及びアウターコア層の一部をエッチングし、
さらに、インナーコアを囲むようにアウターコア層が塗
布される。In FIG. 3, first, a clad layer, an outer core layer and an inner core layer are sequentially formed on a silicon substrate 10 by spin coating. Next, after forming a mask corresponding to the inner core width on the inner core layer,
A part of the inner core layer and the outer core layer is etched by reactive ion etching (RIE),
Further, an outer core layer is applied so as to surround the inner core.
【００２７】次に、第１領域または第５領域に位置する
ダブルコア部分を形成する場合には、アウターコア幅に
相当するマスクをアウターコア層上に形成した後、ＲＩ
Ｅによって不要なアウターコア層を除去してアウターコ
アを形成し、さらにアウターコアを囲むようにクラッド
層が塗布されて、第１領域または第５領域のダブルコア
構造が形成される。一方、第２〜第４領域に位置するコ
ア部分を形成する場合には、インナーコア幅に相当する
マスクをアウターコア層上に形成した後、ＲＩＥによっ
て不要なアウターコア層を除去する。ただし、この場合
にはインナーコアの上下にアウターコアが残存すること
になる。そして、コアを囲むようにクラッド層が塗布さ
れて、第２〜第４領域のダブルコア構造が形成される。Next, when forming a double core portion located in the first region or the fifth region, a mask corresponding to the outer core width is formed on the outer core layer, and then the RI is formed.
An unnecessary outer core layer is removed by E to form an outer core, and a clad layer is applied so as to surround the outer core, thereby forming a double core structure in the first region or the fifth region. On the other hand, when forming the core portions located in the second to fourth regions, a mask corresponding to the inner core width is formed on the outer core layer, and then unnecessary outer core layers are removed by RIE. However, in this case, the outer core remains above and below the inner core. Then, a clad layer is applied so as to surround the core, and a double core structure of the second to fourth regions is formed.
【００２８】上記のようにして形成されたダブルコア構
造を有する光方向性結合器では、シングルモードファイ
バとの接続において、コアサイズの大きなアウターコア
１２Ａと接続されるので、従来の光方向性結合器よりも
高い結合効率が実現される。一方、第３領域の光結合部
では、屈折率を高くしたインナーコア１２Ｂが形成さ
れ、クラッド１１とコア１２の比屈折率差Δが大きくな
っているため、結合長（第３領域の長さ）を短くでき
る。具体的には、屈折率を高くしたインナーコアを持た
ない従来の光方向性結合器（例えば、コア幅が７μｍ、
比屈折率差Δが0.5など）では、結合長が10ｍｍ程度と
なるが、本実施形態の構造を用いることにより、結合長
は5.4 ｍｍ程度となる。従って、比較的低損失で小型の
光方向性結合器を実現できる。また、光結合部では、コ
ア１２の幅がインナーコア幅とされており、この幅の設
定を適宜に調節することによって、比屈折率差Δが大き
くなってもシングルモードを保つことが可能である。In the optical directional coupler having the double-core structure formed as described above, the conventional optical directional coupler is connected to a single-mode fiber because it is connected to the outer core 12A having a large core size. A higher coupling efficiency is achieved. On the other hand, in the optical coupling portion of the third region, the inner core 12B having a high refractive index is formed, and the relative refractive index difference Δ between the cladding 11 and the core 12 is large, so that the coupling length (the length of the third region) ) Can be shortened. Specifically, a conventional optical directional coupler having no inner core with a high refractive index (for example, a core width of 7 μm,
When the relative refractive index difference Δ is 0.5, for example), the coupling length is about 10 mm, but by using the structure of the present embodiment, the coupling length is about 5.4 mm. Therefore, a small optical directional coupler with relatively low loss can be realized. In the optical coupling portion, the width of the core 12 is set to the inner core width. By appropriately adjusting the setting of the width, the single mode can be maintained even when the relative refractive index difference Δ is increased. is there.
【００２９】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図４は、第２の実施形態に係る光方向性結合器
の構成を示す上面図である。また、図５は、図４の一点
鎖線で示す(a) 〜(c) における断面図である。図におい
て、本光方向性結合器は、シリコン基板１０上にクラッ
ド１１に囲まれた２つのコア１２を形成し、そのクラッ
ド１１とコア１２の比屈折率差Δを大きくするために、
少なくとも第３領域（光結合部）に位置する各コア間に
低屈折率領域１３を設けた構成とする。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a top view illustrating the configuration of the optical directional coupler according to the second embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view along (a)-(c) shown by a dashed line in FIG. In the figure, the present optical directional coupler forms two cores 12 surrounded by a clad 11 on a silicon substrate 10, and increases a relative refractive index difference Δ between the clad 11 and the core 12.
At least the low refractive index region 13 is provided between the cores located in the third region (optical coupling portion).
【００３０】各コア１２は、第１の実施形態の場合とは
異なり、単一のコアサイズ及び屈折率（ｎ1 ）を有する
ものとする。具体例を示すと、コアサイズを幅Ｗ３＝７
μｍ×高さＨ３＝７μｍとし、屈折率ｎ1 を1.530 とす
る。また、各コア間のギャップ幅Ｇ２を5.5 μｍとす
る。さらに、クラッド１１については、その屈折率ｎ2
を1.522 とする。Each core 12 has a single core size and refractive index (n 1 ), unlike the first embodiment. As a specific example, the core size is set to width W3 = 7.
μm × height H3 = 7 μm, and the refractive index n 1 is 1.530. The gap width G2 between the cores is set to 5.5 μm. Furthermore, the cladding 11 has a refractive index n 2
Is set to 1.522.
【００３１】低屈折率領域１３は、第３領域における各
コア１２間のギャップ幅以下の幅をもち、クラッド１１
の屈折率ｎ2 より低い屈折率ｎ3 を持つ領域である。こ
の低屈折率領域１３は、例えばポリイミドを用いた光方
向性結合器では、エッチングにより溝を形成し、そこに
クラッド１１より低屈折率な物質を塗布すれば形成でき
る。低屈折率領域１３の断面形状は、例えば図６(A) 〜
(D) などに示すような種々の形状とすることが可能であ
る。ここでは、低屈折率領域１３の具体的な設定例とし
て、幅Ｗ４＝４μｍ×深さＤ４＝４μｍ×長さＬ４＝60
00μｍとし、屈折率ｎ3 を1.520 とする。The low-refractive-index region 13 has a width equal to or less than the gap width between the cores 12 in the third region.
Is a region having a refractive index n 3 lower than the refractive index n 2 . The low-refractive-index region 13 can be formed, for example, by forming a groove by etching in a light-directional coupler using polyimide and applying a substance having a lower refractive index than the clad 11 to the groove. The cross-sectional shape of the low refractive index region 13 is, for example, as shown in FIGS.
Various shapes as shown in (D) and the like are possible. Here, as a specific setting example of the low refractive index region 13, a width W4 = 4 μm × depth D4 = 4 μm × length L4 = 60
00 μm, and the refractive index n 3 is 1.520.
【００３２】上記のような構造の光方向性結合器によれ
ば、光結合部における比屈折率差Δを大きくすることが
できるので、結合長を短くできる。また、比屈折率差Δ
は、低屈折率領域１３の幅、深さや屈折率ｎ3 を変える
ことにより調節できる。さらに、光結合部におけるコア
の間の屈折率が下がることから、上述の図３４（Ｉ）に
示した０次モードの電界分布の中央部分の窪みの極小値
Ｉｌが低くなるため、光結合部での損失を低くすること
ができる。従って、第２の実施形態によれば、第１の実
施形態の場合と同様にシングルモードファイバと高い結
合効率で接続でき、かつ、低損失で小型の光方向性結合
器を実現することができる。According to the optical directional coupler having the above-described structure, the relative refractive index difference Δ in the optical coupling portion can be increased, so that the coupling length can be shortened. Also, the relative refractive index difference Δ
Can be adjusted by changing the width and depth of the low refractive index region 13 and the refractive index n 3 . Further, since the refractive index between the cores in the optical coupling portion is reduced, the minimum value Il of the hollow at the center of the electric field distribution of the zero-order mode shown in FIG. Loss can be reduced. Therefore, according to the second embodiment, as in the case of the first embodiment, it is possible to connect to a single mode fiber with high coupling efficiency, and to realize a small optical directional coupler with low loss. .
【００３３】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。図７は、第３の実施形態に係る光方向性結合器
の構成を示す上面図である。また、図８は、図７の一点
鎖線で示す(a) 〜(c) における断面図である。図におい
て、本光方向性結合器は、第２の実施形態の光方向性結
合器について、低屈折率領域１３に代えてエアギャップ
（空気層）１４を設けたものである。上記以外の構成
は、第２の実施形態の構成と同様である。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a top view illustrating the configuration of the optical directional coupler according to the third embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view along (a)-(c) shown by a dashed line in FIG. In the figure, the present optical directional coupler is the same as the optical directional coupler of the second embodiment except that an air gap (air layer) 14 is provided instead of the low refractive index region 13. The configuration other than the above is the same as the configuration of the second embodiment.
【００３４】エアギャップ１４は、石英系やフッ素化ポ
リイミドを用いた光導波路であれば、エッチングにより
簡易に作製することができる。また、エアギャップ１４
の断面形状は、上述した低屈折率領域１３の断面形状の
場合と同様に、例えば図９(A) 〜(D) などに示すような
種々の形状とすることが可能である。ここでは、エアギ
ャップ１４の具体例として、幅Ｗ５＝４μｍ×深さＤ５
＝４μｍ×長さＬ５＝6000μｍのものを用いる。The air gap 14 can be easily manufactured by etching if it is an optical waveguide using quartz or fluorinated polyimide. The air gap 14
The cross-sectional shape can be various shapes, for example, as shown in FIGS. 9A to 9D, like the cross-sectional shape of the low refractive index region 13 described above. Here, as a specific example of the air gap 14, a width W5 = 4 μm × a depth D5
= 4 μm × length L5 = 6000 μm.
【００３５】上記のような構造の光方向性結合器によれ
ば、第２の実施形態の場合と同様に、光結合部における
比屈折率差Δを大きくすることができるので、結合長を
短くできる。また、比屈折率差Δは、エアギャップ１４
の幅や深さを変えることにより調節可能である。さら
に、光結合部におけるコアの間の屈折率が下がることか
ら、光結合部での損失を低くすることもできる。加え
て、エアギャップ１４は、低屈折率領域１３に比べて容
易に形成することができるという利点もある。According to the optical directional coupler having the above-described structure, the relative refractive index difference Δ in the optical coupling portion can be increased as in the case of the second embodiment. it can. In addition, the relative refractive index difference Δ
It can be adjusted by changing the width and depth of the. Further, since the refractive index between the cores in the optical coupling section is reduced, the loss in the optical coupling section can be reduced. In addition, there is an advantage that the air gap 14 can be easily formed as compared with the low refractive index region 13.
【００３６】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。図１０は、第４の実施形態に係る光方向性結合
器の構成を示す上面図である。また、図１１は、図１０
の一点鎖線で示す(a) 〜(c) における断面図である。図
において、本光方向性結合器は、第２の実施形態の光方
向性結合器について、コアサイズが全長に亘って均一な
２つのコア１２に代えて、第３領域に位置する部分のコ
アサイズを他の領域に位置する部分よりも小さくした２
つのコア１２’を設けたものである。上記以外の構成
は、第２の実施形態の構成と同様である。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a top view illustrating the configuration of the optical directional coupler according to the fourth embodiment. Also, FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of (a) to (c) indicated by a dashed line. In the figure, the present optical directional coupler is different from the optical directional coupler of the second embodiment in that the core of the portion located in the third region is replaced with two cores 12 each having a uniform core size over the entire length. Size 2 smaller than the part located in other areas
One core 12 'is provided. The configuration other than the above is the same as the configuration of the second embodiment.
【００３７】各コア１２’は、第１領域及び第５領域に
位置する部分については、第２の実施形態で用いたコア
１２と同様のサイズを有し、第３の部分に位置する部分
のサイズが、例えば、幅Ｗ６＝４μｍ×高さＨ６＝４μ
ｍとされ、第２領域及び第４領域に位置する部分が、テ
ーパー状に形成されて第３領域と第１領域及び第５領域
とをつないでいる。また、各領域におけるコアの屈折率
ｎ1 は等しくなるように設定され、例えば、屈折率ｎ1
＝1.530 とされる。このコア１２’を用いた場合の比屈
折率差Δは、低屈折率領域１３の幅や深さ等を変えるこ
とにより調節できる。Each core 12 ′ has the same size as that of the core 12 used in the second embodiment with respect to the portions located in the first region and the fifth region, and has the same size as the core 12 used in the second embodiment. The size is, for example, width W6 = 4 μm × height H6 = 4 μ
m, the portions located in the second region and the fourth region are formed in a tapered shape, and connect the third region to the first region and the fifth region. Further, the refractive index n 1 of the core in each region is set to be equal, for example, the refractive index n 1
= 1.530. The relative refractive index difference Δ when the core 12 ′ is used can be adjusted by changing the width, depth, and the like of the low refractive index region 13.
【００３８】かかる構成によれば、比屈折率差Δが一定
の場合、コアサイズが大きくなると光導波路がマルチモ
ードになる。シングルモード導披路の場合、コアサイズ
を小さくするほど比屈折率差Δを大きくすることができ
る。上述の図３５に示したように、比屈折率差Δを大き
くし、かつ、コアサイズを小さくすれば、シングルモー
ドを保ったままで結合長を短くできる。従って、上記の
構成によれば、より低損失でより小型の光方向性結合器
が実現されることになる。また、第１領域及び第５領域
に位置する部分では、コアサイズが大さいので、シング
ルモードファイバとの結合効率が高く維持される。According to such a configuration, when the relative refractive index difference Δ is constant, the optical waveguide becomes multimode when the core size increases. In the case of a single mode guideway, the relative refractive index difference Δ can be increased as the core size is reduced. As shown in FIG. 35 described above, if the relative refractive index difference Δ is increased and the core size is reduced, the coupling length can be reduced while maintaining the single mode. Therefore, according to the above configuration, a smaller optical directional coupler with lower loss can be realized. Further, in the portions located in the first region and the fifth region, the core size is large, so that the coupling efficiency with the single mode fiber is kept high.
【００３９】なお、上述した第４の実施形態では、第３
領域に位置する部分のコアを細くするようにしたが、図
１２に示すように、光結合部だけでなく、第２領域及び
第４領域に位置する部分のコアも細くしてもよい。この
ようにすれば、第２領域及び第４領域の曲がり部分の曲
率を小さくすることができるので、光方向性結合器を更
に小型にすることができる。また、上述の第４の実施形
態の低屈折率領域１３は、第３の実施形態の場合と同様
にエアギャップ１４に代えても構わない。In the above-described fourth embodiment, the third embodiment
Although the core of the portion located in the region is made thinner, as shown in FIG. 12, not only the optical coupling portion but also the core of the portion located in the second region and the fourth region may be made thinner. With this configuration, the curvature of the bent portions of the second region and the fourth region can be reduced, so that the size of the optical directional coupler can be further reduced. Further, the low-refractive-index region 13 of the above-described fourth embodiment may be replaced with the air gap 14 as in the case of the third embodiment.
【００４０】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。図１３は、第５の実施形態に係る光方向性結合
器の構成を示す上面図である。また、図１４は、図１３
の一点鎖線で示す(a) 〜(e) における断面図である。図
において、本光方向性結合器は、上述した第１の実施形
態のダブルコア構造の光方向性結合器について、第３の
実施形態の場合と同様に、少なくとも第３領域の各コア
間にエアギャップ１４を設けて、クラッド１１とコア１
２Ｂの比屈折率差Δを大きくしたものである。なお、こ
こで用いたエアギャップ１４は、上述した第２の実施形
態の場合と同様の低屈折率領域１３とすることもでき
る。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a top view illustrating the configuration of the optical directional coupler according to the fifth embodiment. Also, FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view in (a) to (e) indicated by a one-dot chain line. In the figure, the present optical directional coupler has a double-core optical directional coupler according to the above-described first embodiment, as in the case of the third embodiment. By providing a gap 14, the clad 11 and the core 1
2B is obtained by increasing the relative refractive index difference Δ of 2B. Note that the air gap 14 used here may be the same low refractive index region 13 as in the above-described second embodiment.
【００４１】このような構成の光方向性結合器では、ダ
ブルコア構造としたことで、シングルモードファイバと
の結合効率を下げることなく光結合部における比屈折率
差Δを大きくできるので、結合長を一層短くできる。ま
た、エアギャップ１４を設けたことで、上述した０次モ
ードの中央部分の窪みの極小値Ｉｌを低くすることがで
きるので、光結合部での損失を低くできる。In the optical directional coupler having such a configuration, since the double core structure is employed, the relative refractive index difference Δ in the optical coupling portion can be increased without lowering the coupling efficiency with the single mode fiber. Can be shorter. Further, since the air gap 14 is provided, the minimum value Il of the depression in the central portion of the zero-order mode can be reduced, so that the loss at the optical coupling portion can be reduced.
【００４２】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。図１５は、第６の実施形態に係る光方向性結合
器の構成を示す上面図である。また、図１６は、図１５
の一点鎖線で示す(a) 〜(c) における断面図である。図
において、本光方向性結合器は、第２の実施形態の光方
向性結合器について、クラッド１１とコア１２の比屈折
率差Δをより大きくするために、少なくとも第３領域に
おいて、各コア１２の間だけでなく各コア１２の外側に
も低屈折率領域１３’を設けたものである。その他の構
成は、第２の実施形態の構成と同様である。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a top view illustrating the configuration of the optical directional coupler according to the sixth embodiment. FIG. 16 corresponds to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of (a) to (c) indicated by a dashed line. In the figure, the present optical directional coupler is different from the optical directional coupler according to the second embodiment in that at least the third region is provided with each core in order to further increase the relative refractive index difference Δ between the cladding 11 and the core 12. The low-refractive-index regions 13 ′ are provided not only between the cores 12 but also outside each core 12. Other configurations are the same as those of the second embodiment.
【００４３】低屈折率領域１３’は、ここでは、第１、
２領域の境界付近から第４、５領域の境界付近に亘って
形成され、その断面形状は、図１６(b) に示すように、
２つのコア１２の間及び各コア１２の外側に突出した部
分を有する。なお、低屈折率領域１３’の断面形状は、
図１７(A) 〜(D) などに示すような種々の形状とするこ
とが可能である。この低屈折率領域１３’の幅や深さ等
を変えることで、クラッド１１とコア１２の比屈折率差
Δを適宜に調整することが可能である。The low-refractive-index region 13 ′ is, here, the first,
It is formed from the vicinity of the boundary between the two regions to the vicinity of the boundary between the fourth and fifth regions, and its cross-sectional shape is as shown in FIG.
It has a portion projecting between two cores 12 and outside each core 12. The cross-sectional shape of the low refractive index region 13 'is
Various shapes such as those shown in FIGS. 17 (A) to 17 (D) are possible. The relative refractive index difference Δ between the clad 11 and the core 12 can be appropriately adjusted by changing the width, depth, and the like of the low refractive index region 13 ′.
【００４４】このような構成の光方向性結合器では、第
２の実施形態の場合に比べて、光結合部における比屈折
率差Δがさらに大きくなるので、結合長をより短くする
ことが可能である。また、第２の実施形態の場合と同様
に、各コア１２間の屈折率が下がることから、０次モー
ドの中央の窪みの極小値Ｉｌは小さくなり、低損失とな
る。従って、第６の実施形態によれば、より小型で低損
失の光方向性結合器を実現することができる。In the optical directional coupler having such a configuration, since the relative refractive index difference Δ in the optical coupling portion is further increased as compared with the case of the second embodiment, the coupling length can be further reduced. It is. Further, similarly to the case of the second embodiment, since the refractive index between the cores 12 is reduced, the minimum value Il of the center depression of the 0th-order mode is reduced, and the loss is reduced. Therefore, according to the sixth embodiment, a more compact and low-loss optical directional coupler can be realized.
【００４５】次に、本発明の第７の実施形態について説
明する。図１８は、第７の実施形態に係る光方向性結合
器の構成を示す上面図である。また、図１９は、図１８
の一点鎖線で示す(a) 〜(c) における断面図である。図
において、本光方向性結合器は、第６の実施形態の光方
向性結合器について、低屈折率領域１３’に代えてエア
ギャップ（空気層）１４’を設けたものである。この構
成は、第３の実施形態で用いたエアギャップ１４をエア
ギャップ１４’に代えたものとも同様である。上記以外
の構成は、第６の実施形態の構成と同様である。Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 18 is a top view illustrating the configuration of the optical directional coupler according to the seventh embodiment. FIG. 19 is similar to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of (a) to (c) indicated by a dashed line. In the figure, the present optical directional coupler is the same as the optical directional coupler of the sixth embodiment except that an air gap (air layer) 14 'is provided instead of the low refractive index region 13'. This configuration is the same as that obtained by replacing the air gap 14 used in the third embodiment with an air gap 14 '. The configuration other than the above is the same as the configuration of the sixth embodiment.
【００４６】このエアギャップ１４’は、石英系やフッ
素化ポリイミドを用いた光導波路であれば、エッチング
により簡易に作製することができる。また、エアギャッ
プ１４’の断面形状は、上述した低屈折率領域１３’の
断面形状の場合と同様に、例えば図２０(A) 〜(D) など
に示すような種々の形状とすることが可能である。この
エアギャップ１４’の幅や深さ等を変えることで、クラ
ッド１１とコア１２の比屈折率差Δを適宜に調整するこ
とが可能である。The air gap 14 'can be easily manufactured by etching if it is an optical waveguide using quartz or fluorinated polyimide. The cross-sectional shape of the air gap 14 ′ may be various shapes as shown in FIGS. 20A to 20D, for example, similarly to the case of the low-refractive-index region 13 ′ described above. It is possible. By changing the width and depth of the air gap 14 ', the relative refractive index difference Δ between the clad 11 and the core 12 can be appropriately adjusted.
【００４７】上記のような構造の光方向性結合器によれ
ば、第６の実施形態の場合と同様に、光結合部における
比屈折率差Δがさらに大きくなるので、結合長をより短
くでき、また、光結合部における損失も低くできる。さ
らに、エアギャップ１４’は、低屈折率領域１３’に比
べて容易に形成することができるという利点もある。な
お、上述の第６、７の実施形態では、第２、３の実施形
態について低屈折率領域１３’やエアギャップ１４’を
適用した場合について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、第４、５の実施形態について低屈折率領域１３’や
エアギャップ１４’を適用することも勿論可能である。
図２１及び図２２には、第４の実施形態について低屈折
率領域１３’を適用した場合の上面図及び各断面図を示
し、図２３及び図２４には、第５の実施形態について低
屈折率領域１３’を適用した場合の上面図及び各断面図
を示しておく。According to the optical directional coupler having the above-described structure, the relative refractive index difference Δ in the optical coupling portion is further increased as in the case of the sixth embodiment, so that the coupling length can be further reduced. Also, the loss at the optical coupling portion can be reduced. Further, there is an advantage that the air gap 14 'can be easily formed as compared with the low refractive index region 13'. In the sixth and seventh embodiments, the case where the low refractive index region 13 ′ and the air gap 14 ′ are applied to the second and third embodiments has been described. However, the present invention is not limited to this. It is of course possible to apply the low refractive index region 13 'and the air gap 14' to the fourth and fifth embodiments.
21 and 22 show a top view and each cross-sectional view in the case where the low-refractive-index region 13 ′ is applied to the fourth embodiment. FIGS. 23 and 24 show low-refractive-index regions according to the fifth embodiment. A top view and each cross-sectional view when the rate region 13 'is applied are shown.
【００４８】次に、本発明の第８の実施形態について説
明する。図２５は、第８の実施形態に係る光方向性結合
器の構成を示す上面図である。図２５において、本光方
向性結合器は、従来の光方向性結合器について、光結合
部の中央部分に、２つのコア１５間のギャップ幅をさら
に狭くした強光結合領域を設けたものである。図では、
従来の光方向性結合器の入出射部を第１、９領域とし、
連結部を第２、８領域とし、光結合部を第３〜７領域と
している。光結合部となる第３〜７領域は、従来と同様
のギャップ幅Ｇ３を有する第３、７領域と、さらに狭い
ギャップ幅Ｇ４を有する強光結合領域としての第５領域
と、第３、７領域と第５領域とをつなぐ第４、６領域と
から構成されている。具体的な設定例としては、各コア
１５の幅を７μｍ、高さを７μｍとし、第５領域におけ
るギャップ幅Ｇ４を４μｍとする。なお、光結合部に強
光結合領域を設けたこと以外の構成は、従来の光方向性
結合器の構成と同様である。Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 25 is a top view illustrating the configuration of the optical directional coupler according to the eighth embodiment. In FIG. 25, the present optical directional coupler differs from the conventional optical directional coupler in that a strong optical coupling region in which the gap width between the two cores 15 is further reduced is provided at the center of the optical coupling portion. is there. In the figure,
The input and output portions of the conventional optical directional coupler are first and ninth regions,
The connecting portion is defined as second and eighth regions, and the optical coupling portion is defined as third to seventh regions. The third to seventh regions serving as optical coupling portions are the third and seventh regions having the same gap width G3 as in the related art, the fifth region as the strong optical coupling region having the narrower gap width G4, and the third and seventh regions. It is composed of fourth and sixth regions connecting the region and the fifth region. As a specific setting example, the width of each core 15 is 7 μm, the height is 7 μm, and the gap width G4 in the fifth region is 4 μm. The configuration other than that the strong coupling region is provided in the optical coupling section is the same as the configuration of the conventional optical directional coupler.
【００４９】このような構成の光方向性結合器では、強
光結合領域を設けたことで、光結合部におけるギャップ
幅がより狭くなるため結合長を短くできる。ただし、第
３〜７領域すべてにおけるギャップ幅を狭くすると、上
述したように０次モードの電界分布の中央の窪みの極小
値Ｉｌが大きくなって、光結合部における損失が増加し
てしまう。これを防ぐためには、光結合部の光入出射部
分（第３、７領域）のギャップ幅を従来と同様に広くし
ておくことで、前記極小値Ｉｌを小さく維持でき損失の
増加を防止できる。従って、第８の実施形態によれば、
従来の光方向性結合器について、損失を増加させること
なく小型化を図った光方向性結合器を実現できる。In the optical directional coupler having such a configuration, by providing the strong optical coupling region, the gap width in the optical coupling portion becomes narrower, so that the coupling length can be shortened. However, when the gap width in all of the third to seventh regions is reduced, the minimum value Il of the central depression of the electric field distribution of the zero-order mode increases as described above, and the loss in the optical coupling portion increases. In order to prevent this, the minimum value Il can be kept small and an increase in loss can be prevented by increasing the gap width of the light input / output portion (the third and seventh regions) of the optical coupling portion as in the related art. . Therefore, according to the eighth embodiment,
With respect to the conventional optical directional coupler, it is possible to realize an optical directional coupler that is reduced in size without increasing loss.
【００５０】次に、本発明の第９の実施形態について説
明する。図２６は、第９の実施形態に係る光方向性結合
器の構成を示す上面図である。図２６において、本光方
向性結合器は、上記第８の実施形態について、均一なコ
アサイズを有する各コア１５に代えて、少なくとも強光
結合領域（第５領域）に位置する部分のコアサイズを小
さくしたコア１５’を設けた構成とする。具体的には、
強光結合領域における各コア１５’の幅を、例えば４μ
ｍとしたものである。上記以外の構成は、第８の実施形
態の構成と同様である。Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 26 is a top view illustrating the configuration of the optical directional coupler according to the ninth embodiment. In FIG. 26, the optical directional coupler differs from the eighth embodiment in that each core 15 having a uniform core size is replaced with at least a core size of a portion located in a strong light coupling region (fifth region). Is provided with a core 15 ′ having a smaller size. In particular,
The width of each core 15 ′ in the strong light coupling region is, for example, 4 μm.
m. The configuration other than the above is the same as the configuration of the eighth embodiment.
【００５１】このような光方向性結合器では、上述の図
３２に示したように、ギャップ幅及び比屈折率差Δが一
定の状態であるならば、コアサイズの小さい方が結合長
を短くすることができる。よって、第９の実施形態によ
れば、第８の実施形態と同様の効果が得られ、かつ、結
合長をさらに短くできる。次に、本発明の第１０の実施
形態について説明する。In such an optical directional coupler, as shown in FIG. 32, if the gap width and the relative refractive index difference Δ are constant, the smaller the core size, the shorter the coupling length. can do. Therefore, according to the ninth embodiment, the same effects as those of the eighth embodiment can be obtained, and the coupling length can be further reduced. Next, a tenth embodiment of the present invention will be described.
【００５２】図２７は、第１０の実施形態に係る光方向
性結合器の構成を示す上面図である。また、図２８は、
図２７の一点鎖線で示す(a) 〜(e) における断面図であ
る。図において、本光方向性結合器は、第８の実施形態
の光方向性結合器について、第２の実施形態の場合と同
様にして、少なくとも第３〜７領域（光結合部）に位置
する各コア間に低屈折率領域１６を設けた構成とする。
低屈折率領域１６は、ここでは、第２領域の途中から第
８領域の途中にかけて設けられ、その幅は強光結合領域
におけるコア間のギャップ幅以下にしてある。なお、低
屈折率領域１６の断面形状は、図２８(c) に示した形状
に限らず、上述の図６(A) 〜(D) などに示すような種々
の形状とすることが可能である。また、ここで用いた低
屈折率領域１６に代えて、第３の実施形態の場合と同様
なエアギャップを設けるようにしてもよい。FIG. 27 is a top view showing the configuration of the optical directional coupler according to the tenth embodiment. Also, FIG.
It is sectional drawing in (a)-(e) shown by the dashed-dotted line of FIG. In the figure, the present optical directional coupler is located at least in the third to seventh regions (optical coupling portions) in the same manner as in the second embodiment with respect to the optical directional coupler of the eighth embodiment. The configuration is such that a low refractive index region 16 is provided between each core.
Here, the low refractive index region 16 is provided from the middle of the second region to the middle of the eighth region, and the width thereof is equal to or less than the gap width between cores in the strong light coupling region. The cross-sectional shape of the low refractive index region 16 is not limited to the shape shown in FIG. 28 (c), but may be various shapes as shown in FIGS. 6 (A) to 6 (D) described above. is there. Further, instead of the low refractive index region 16 used here, an air gap similar to that of the third embodiment may be provided.
【００５３】このような光方向性結合器では、低屈折率
領域１６を設けたことによって、光結合部におけるコア
間の屈折率が下がるため、クラッド１１とコア１５の比
屈折率差Δを大きくすることができる。この場合の比屈
折率差Δは、低屈折率領域１６の幅や深さ等を変えるこ
とで調節可能である。従って、第１０の実施形態によれ
ば、結合長を一層短くできるとともに、光結合部におけ
る損失もより低くすることが可能である。In such an optical directional coupler, the provision of the low refractive index region 16 lowers the refractive index between the cores in the optical coupling portion, so that the relative refractive index difference Δ between the cladding 11 and the core 15 increases. can do. In this case, the relative refractive index difference Δ can be adjusted by changing the width, depth, and the like of the low refractive index region 16. Therefore, according to the tenth embodiment, the coupling length can be further reduced, and the loss at the optical coupling section can be further reduced.
【００５４】なお、上記第１０の実施形態では、光結合
部の各コアの間に低屈折率領域を設けるようにしたが、
これ以外にも、上述した第６の実施形態の場合と同様
に、各コアの間だけでなく各コアの外側にも低屈折率領
域を設けるようにしてもよい。また、第９の実施形態の
光方向性結合器について、低屈折率領域を設けるように
しても構わない。In the tenth embodiment, the low refractive index region is provided between the cores of the optical coupling portion.
In addition, similarly to the case of the above-described sixth embodiment, a low refractive index region may be provided not only between each core but also outside each core. Further, the optical directional coupler of the ninth embodiment may be provided with a low refractive index region.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光結合が行われる第３領域におけるコアとクラッドとの
比屈折率差が第１、５領域における比屈折率差よりも大
きくなるようにしたことにより、結合長を短くできるた
め、高い結合効率で光ファイバとの接続を可能にしなが
ら光方向性結合器の小型化を図ることが可能となる。ま
た、各コアの屈折率を互いに略等しくしたり、低屈折率
領域を設けたりなどすることによって、光結合の際の損
失を低く抑えることができる。従って、低損失で小型の
光方向性結合器を提供することができる。さらに、低屈
折率領域を空気層で形成すれば、光方向性結合器の作製
が簡易なものとなる。As described above, according to the present invention,
Since the relative refractive index difference between the core and the clad in the third region where the optical coupling is performed is larger than the relative refractive index difference in the first and fifth regions, the coupling length can be shortened, so that high coupling efficiency can be achieved. It is possible to reduce the size of the optical directional coupler while enabling connection with an optical fiber. Further, by making the refractive indices of the cores substantially equal to each other or providing a low refractive index region, the loss at the time of optical coupling can be suppressed low. Therefore, a small optical directional coupler with low loss can be provided. Furthermore, if the low refractive index region is formed by an air layer, the manufacture of the optical directional coupler is simplified.
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す上面図で
ある。FIG. 1 is a top view illustrating a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図２】同上第１の実施形態の図１の(a) 〜(e) におけ
る各断面図である。FIGS. 2A to 2E are cross-sectional views of FIGS. 1A to 1E of the first embodiment.
【図３】同上第１の実施形態におけるダブルコア構造の
形成方法の一例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for forming a double core structure according to the first embodiment.
【図４】本発明の第２の実施形態の構成を示す上面図で
ある。FIG. 4 is a top view illustrating a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図５】同上第２の実施形態の図４の(a) 〜(c) におけ
る各断面図である。FIG. 5 is a sectional view of each of FIGS. 4A to 4C of the second embodiment.
【図６】同上第２の実施形態の低屈折率領域の断面形状
の例示図である。FIG. 6 is a view showing an example of a cross-sectional shape of a low refractive index region according to the second embodiment;
【図７】本発明の第３の実施形態の構成を示す上面図で
ある。FIG. 7 is a top view illustrating a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.
【図８】同上第３の実施形態の図７の(a) 〜(c) におけ
る各断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of each of FIGS. 7A to 7C of the third embodiment.
【図９】同上第３の実施形態のエアギャップの断面形状
の例示図である。FIG. 9 is an exemplary view of a cross-sectional shape of an air gap according to the third embodiment.
【図１０】本発明の第４の実施形態の構成を示す上面図
である。FIG. 10 is a top view showing the configuration of the fourth embodiment of the present invention.
【図１１】同上第４の実施形態の図１０の(a) 〜(c) に
おける各断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of each of FIGS. 10A to 10C of the fourth embodiment.
【図１２】同上第４の実施形態に関して他の構成例を示
す上面図である。FIG. 12 is a top view showing another configuration example of the fourth embodiment.
【図１３】本発明の第５の実施形態の構成を示す上面図
である。FIG. 13 is a top view showing the configuration of the fifth embodiment of the present invention.
【図１４】同上第５の実施形態の図１３の(a) 〜(e) に
おける各断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of each of the fifth embodiment in FIGS. 13A to 13E.
【図１５】本発明の第６の実施形態の構成を示す上面図
である。FIG. 15 is a top view showing the configuration of the sixth embodiment of the present invention.
【図１６】同上第６の実施形態の図１５の(a) 〜(c) に
おける各断面図である。FIG. 16 is a sectional view of each of FIGS. 15A to 15C of the sixth embodiment.
【図１７】同上第６の実施形態の低屈折率領域の断面形
状の例示図である。FIG. 17 is an exemplary view of a cross-sectional shape of a low refractive index region according to the sixth embodiment.
【図１８】本発明の第７の実施形態の構成を示す上面図
である。FIG. 18 is a top view showing the configuration of the seventh embodiment of the present invention.
【図１９】同上第７の実施形態の図１８の(a) 〜(c) に
おける各断面図である。FIG. 19 is a sectional view of each of FIGS. 18A to 18C of the seventh embodiment.
【図２０】同上第７の実施形態のエアギャップの断面形
状の例示図である。FIG. 20 is an exemplary view of a cross-sectional shape of an air gap according to the seventh embodiment.
【図２１】第６、７の実施形態に関して、第４の実施形
態の構成に対して適用した場合の構成を示す上面図であ
る。FIG. 21 is a top view showing a configuration in a case where the sixth and seventh embodiments are applied to the configuration of the fourth embodiment.
【図２２】図２１の(a) 〜(c) における各断面図であ
る。22 is a sectional view of each of FIGS. 21 (a) to 21 (c). FIG.
【図２３】第６、７の実施形態に関して、第５の実施形
態の構成に対して適用した場合の構成を示す上面図であ
る。FIG. 23 is a top view showing a configuration in a case where the sixth and seventh embodiments are applied to the configuration of the fifth embodiment.
【図２４】図２３の(a) 〜(c) における各断面図であ
る。24 is a sectional view of each of FIGS. 23 (a) to 23 (c). FIG.
【図２５】本発明の第８の実施形態の構成を示す上面図
である。FIG. 25 is a top view showing the configuration of the eighth embodiment of the present invention.
【図２６】本発明の第９の実施形態の構成を示す上面図
である。FIG. 26 is a top view showing the configuration of the ninth embodiment of the present invention.
【図２７】本発明の第１０の実施形態の構成を示す上面
図である。FIG. 27 is a top view showing the configuration of the tenth embodiment of the present invention.
【図２８】同上第１０の実施形態の図２７の(a) 〜(e)
における各断面図である。28 (a) to (e) of FIG. 27 of the tenth embodiment;
FIG.
【図２９】従来の光方向性結合器の構成を示す上面図で
ある。FIG. 29 is a top view showing a configuration of a conventional optical directional coupler.
【図３０】光ファイバとの結合効率と比屈折率差との関
係を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing a relationship between coupling efficiency with an optical fiber and a relative refractive index difference.
【図３１】コアサイズを一定とした場合の光結合部のギ
ャップ幅に対する結合長の関係を示した図である。FIG. 31 is a diagram illustrating a relationship between a coupling length and a gap width of an optical coupling portion when a core size is fixed.
【図３２】比屈折率差を一定とした場合の光結合部のギ
ャップ幅に対する結合長の関係を示した図である。FIG. 32 is a diagram showing the relationship between the gap length of the optical coupling portion and the coupling length when the relative refractive index difference is fixed.
【図３３】光結合部のギャップ幅に対する損失の関係を
示した図である。FIG. 33 is a diagram showing a relationship between a loss and a gap width of an optical coupling portion.
【図３４】光結合部における光パワーの移動の様子を説
明する図である。FIG. 34 is a diagram illustrating a state of movement of optical power in an optical coupling unit.
【図３５】損失を一定とした場合の比屈折率差に対する
結合長の関係を示した図である。FIG. 35 is a diagram showing the relationship between the relative refractive index difference and the coupling length when the loss is fixed.
【図３６】従来の導波型光スイッチの光結合部における
電界強度分布を示す図である。FIG. 36 is a view showing an electric field intensity distribution in an optical coupling portion of a conventional waveguide type optical switch.
１０…シリコン基板 １１…クラッド １２，１２’，１５，１５’…コア １２Ａ…アウターコア １２Ｂ…インナーコア １３，１３’，１６…低屈折率領域 １４，１４’…エアギャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate 11 ... Cladding 12, 12 ', 15, 15' ... Core 12A ... Outer core 12B ... Inner core 13, 13 ', 16 ... Low refractive index area 14, 14' ... Air gap
Claims (10)
域に亘って設けられた２本の光導波路を有し、光が入出
射される第１領域及び第５領域では、前記各光導波路内
を光が独立して伝搬するように各光導波路間の間隔が相
対的に広くされ、第３領域では、前記各光導波路内を伝
搬する光が相互作用するように各光導波路間の間隔が相
対的に狭くされ、第２領域及び第４領域では、隣接する
領域の各光導波路がそれぞれ連結される構成の光方向性
結合器において、 前記各光導波路は、少なくとも第３領域におけるコアと
クラッドとの比屈折率差が、第１領域及び第５領域にお
けるコアとクラッドとの比屈折率差よりも大きいことを
特徴とする光方向性結合器。A first region and a fifth region through which light enters and exits, the first and fifth regions having two optical waveguides provided over first to fifth regions that are continuous along a light propagation direction; The distance between the optical waveguides is relatively widened so that light propagates independently in each optical waveguide, and in the third region, each optical waveguide is interacted so that light propagating in each optical waveguide interacts. In the optical directional coupler having a configuration in which the distance between the optical waveguides is relatively narrowed and the optical waveguides of the adjacent regions are connected to each other in the second region and the fourth region, each of the optical waveguides is at least a third region. Wherein the relative refractive index difference between the core and the cladding is larger than the relative refractive index difference between the core and the cladding in the first region and the fifth region.
おけるコアの屈折率が互いに略等しいことを特徴とする
請求項１記載の光方向性結合器。2. The optical directional coupler according to claim 1, wherein each of the optical waveguides has at least a refractive index of a core in the third region substantially equal to each other.
有する内側コア及び相対的に低い屈折率を有する外側コ
アからなる２重構造のコアをそれぞれ備え、少なくとも
第３領域に位置する前記各光導波路のコア幅が、それぞ
れ前記内側コアの幅とされたことを特徴とする請求項１
または２記載の光方向性結合器。3. Each of the optical waveguides includes a double-structure core having an inner core having a relatively high refractive index and an outer core having a relatively low refractive index, and is located at least in the third region. The core width of each of the optical waveguides is set to the width of the inner core.
Or the optical directional coupler according to 2.
波路のコアの間に設けられ、クラッドの屈折率よりも低
い屈折率を持つ低屈折率領域を備えて構成されたことを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光方向
性結合器。4. A low refractive index region provided at least between the cores of the respective optical waveguides located in the third region and having a refractive index lower than the refractive index of the cladding. The optical directional coupler according to claim 1.
れたことを特徴とする請求項４記載の光方向性結合器。5. The optical directional coupler according to claim 4, wherein said low refractive index region is formed by an air layer.
けられている部分のコア幅が他の部分のコア幅よりも狭
いことを特徴とする請求項４または５記載の光方向性結
合器。6. The optical directivity according to claim 4, wherein each of the optical waveguides has a core width in a portion where the low refractive index region is provided is smaller than a core width in another portion. Combiner.
に位置する前記各光導波路のコアの間及び各コアの外側
に設けられたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか
１つに記載の光方向性結合器。7. The optical system according to claim 4, wherein the low refractive index region is provided at least between and outside the cores of the optical waveguides located in the third region. 4. The optical directional coupler according to claim 1.
域に亘って設けられた２本の光導波路を有し、光が入出
射される第１領域及び第９領域では、前記各光導波路内
を光が独立して伝搬するように各光導波路間の間隔が相
対的に広くされ、第３〜７領域では、前記各光導波路内
を伝搬する光が相互作用するように各光導波路間の間隔
が相対的に狭くされ、第２領域及び第８領域では、隣接
する領域の各光導波路がそれぞれ連結される構成の光方
向性結合器において、 第５領域に位置する前記各光導波路間の間隔が、第３領
域及び第７領域に位置する前記各光導波路間の間隔より
も狭くされ、第５領域の各光導波路が、第４領域及び第
６領域を介して第３領域及び第７領域の各光導波路に連
結される構成としたことを特徴とする光方向性結合器。8. A light-emitting device comprising two optical waveguides provided over first to ninth regions continuous along a light propagation direction, wherein the first region and the ninth region through which light enters and exits have the aforementioned structure. The intervals between the respective optical waveguides are relatively widened so that the light propagates independently in the respective optical waveguides, and in the third to seventh regions, each of the optical waveguides interacts so that the light propagating in the respective optical waveguides interacts. The distance between the optical waveguides is relatively narrowed, and in the second region and the eighth region, in the optical directional coupler having the configuration in which the optical waveguides of the adjacent regions are respectively connected, The distance between the optical waveguides is made smaller than the distance between the optical waveguides located in the third and seventh regions, and each optical waveguide in the fifth region is connected to the third region via the fourth and sixth regions. Light directional coupling characterized by being connected to each optical waveguide of the region and the seventh region vessel.
位置するコアの幅が他の領域に位置するコアの幅よりも
狭いことを特徴とする請求項８記載の光方向性結合器。9. The optical directional coupler according to claim 8, wherein in each of the optical waveguides, at least a width of a core located in a fifth region is smaller than a width of a core located in another region.
各光導波路のコアの間に設けられ、クラッドの屈折率よ
りも低い屈折率を持つ低屈折率領域を備えて構成された
ことを特徴とする請求項８または９記載の光方向性結合
器。10. A low refractive index region which is provided at least between the cores of the respective optical waveguides located in the third to seventh regions and has a refractive index lower than the refractive index of the cladding. The optical directional coupler according to claim 8, wherein
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Related Child Applications (1)
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|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004503800A (en) * | 2000-07-10 | 2004-02-05 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | Mode transformer provided between low index difference waveguide and high index difference waveguide |
| JP2004151689A (en) * | 2002-10-08 | 2004-05-27 | Tdk Corp | Spot size converting element and waveguide embedded type optical circuit using the same |
| JP2004170627A (en) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Fujitsu Ltd | Planar waveguide and array waveguide type grating |
| KR20050073907A (en) * | 2004-01-12 | 2005-07-18 | 삼성전자주식회사 | Directional coupler and bi-directional optical transceiver module using it |
| US7221826B2 (en) | 2002-10-08 | 2007-05-22 | Tdk Corporation | Spot-size transformer, method of producing spot-size transformer and waveguide-embedded optical circuit using spot-size transformer |
| JP2014063058A (en) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | Spot size converter |
-
1998
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004503800A (en) * | 2000-07-10 | 2004-02-05 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | Mode transformer provided between low index difference waveguide and high index difference waveguide |
| JP2004151689A (en) * | 2002-10-08 | 2004-05-27 | Tdk Corp | Spot size converting element and waveguide embedded type optical circuit using the same |
| US7221826B2 (en) | 2002-10-08 | 2007-05-22 | Tdk Corporation | Spot-size transformer, method of producing spot-size transformer and waveguide-embedded optical circuit using spot-size transformer |
| US7236668B2 (en) | 2002-10-08 | 2007-06-26 | Tdk Corporation | Spot-size transformer, method of producing spot-size transformer and waveguide-embedded optical circuit using spot-size transformer |
| JP2004170627A (en) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Fujitsu Ltd | Planar waveguide and array waveguide type grating |
| KR20050073907A (en) * | 2004-01-12 | 2005-07-18 | 삼성전자주식회사 | Directional coupler and bi-directional optical transceiver module using it |
| JP2014063058A (en) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | Spot size converter |
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| Publication number | Publication date |
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