JP2000056151A - Optical intersection waveguide - Google Patents

Optical intersection waveguide

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JP2000056151A
JP2000056151A JP22271798A JP22271798A JP2000056151A JP 2000056151 A JP2000056151 A JP 2000056151A JP 22271798 A JP22271798 A JP 22271798A JP 22271798 A JP22271798 A JP 22271798A JP 2000056151 A JP2000056151 A JP 2000056151A
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JP
Japan
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refractive index
layer
core
waveguide
ingaasp
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Application number
JP22271798A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuo Hirono
卓夫 廣野
Masaki Kamitoku
正樹 神徳
Shunji Seki
関  俊司
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the light loss at the part where linear waveguides cross each other. SOLUTION: A linear waveguide composed of an InP lower clad layer 2, an InGaAsP core layer 3 and an InP upper clad layer 4, is provided with an InGaAsP high-refractive-index imparting layer 5, the equivalent refractive index of the center part in the core of the linear waveguide is set higher than that nearby the clad at the peripheral part in the core to vary the electric field distribution of propagated light, and the light is made hard to spread at the intersection part, thereby reducing the light loss at the parts where linear waveguides cross each other.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上の光導波回
路において、直線導波路が交わっている交差導波路に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cross waveguide in which linear waveguides intersect in an optical waveguide circuit on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板上に形成されたコアとクラッドから
なる光導波路は、光信号を基板上の一点から他の点へ伝
達する働きを有し、オプトエレクトロニクスの分野で盛
んに使用されている。光導波路が同一の基板上に形成さ
れた分岐素子・合波素子・分光素子・変調素子・スイッ
チング素子等の間で光信号を伝達することにより、多彩
な機能を発現させることができる。同一の基板上にこの
ような素子を多数集積した集積光素子においては、素子
間において光信号を複雑にやり取りしなければならず、
光導波路を交差させることが必要となる。
2. Description of the Related Art An optical waveguide comprising a core and a clad formed on a substrate has a function of transmitting an optical signal from one point on the substrate to another point, and is widely used in the field of optoelectronics. . By transmitting an optical signal between a branching element, a multiplexing element, a spectral element, a modulation element, a switching element, and the like in which an optical waveguide is formed on the same substrate, various functions can be exhibited. In an integrated optical device in which many such devices are integrated on the same substrate, optical signals must be exchanged between the devices in a complicated manner.
It is necessary to cross the optical waveguides.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来は、直線光導波路
のコア内の屈折率は一様であるため、従来構造の直線導
波路を単に交差させただけでは、交差部の光損失が大き
くなる。このため、一つの光経路上に存在する交差数を
むやみに多くすることができず、これが、光集積素子の
集積度を向上させる上での障害となっていた。
Conventionally, since the refractive index in the core of the linear optical waveguide is uniform, simply intersecting the linear waveguide of the conventional structure increases the light loss at the intersection. . For this reason, the number of intersections existing on one optical path cannot be increased unnecessarily, which has been an obstacle in improving the integration degree of the optical integrated device.

【0004】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、直線導波路が交差する部分の光損失を低減すること
ができる交差導波路を提供することを目的とする。
[0004] The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a cross waveguide that can reduce light loss at a portion where a straight waveguide crosses.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、基板上に形成された光導波路回路に
おいて、交わっている直線導波路のコア内の中心部分の
等価屈折率が、中心軸に沿って、コア内の周辺部分のク
ラッド付近部分の等価屈折率より高いことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, according to the structure of the present invention, in an optical waveguide circuit formed on a substrate, an equivalent refractive index of a center portion in a core of an intersecting linear waveguide is reduced. Along the central axis, the peripheral portion in the core is higher than the equivalent refractive index in the vicinity of the cladding.

【0006】そして、基板上の所定幅を有するコア層
と、コア層の上方に位置しコア層の幅よりも狭い幅を有
する高屈折率付与層とを備えたことを特徴とする。ま
た、交差部の点が一方の直線導波路に属しているとした
場合の等価屈折率をAとし、交差部の点が他方の直線導
波路に属しているとした場合の等価屈折率をBとした
時、交差部の点はAとBのいずれか大きい方の等価屈折
率に設定されていることを特徴とする。
[0006] A core layer having a predetermined width on the substrate and a high refractive index imparting layer located above the core layer and having a width smaller than the width of the core layer are provided. The equivalent refractive index when the point at the intersection belongs to one of the linear waveguides is A, and the equivalent refractive index when the point at the intersection belongs to the other linear waveguide is B. Where the point at the intersection is set to the larger equivalent refractive index of A and B.

【0007】コアの中央部分の等価屈折率を周辺部分よ
り高くすることにより、コア内の光の電界分布が変化
し、交差部分においても光が広がりにくく、交差による
光損失が低減される。
By making the equivalent refractive index of the central portion of the core higher than that of the peripheral portion, the electric field distribution of the light in the core changes, the light is hardly spread even at the intersection, and the light loss due to the intersection is reduced.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態例を図面に基づ
いて説明する。直線導波路の交差角は直角とした。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The crossing angle of the straight waveguide was a right angle.

【0009】図1には本発明の第1実施形態例に係る交
差導波路の概略斜視状態、図2には交差導波路の断面、
図3には交差導波路の基板上面から見た等価屈折率の分
布状況、図4には交差損失と高屈折率付与層の幅との関
係を表すグラフ、図5には導波路断面の電界の絶対値の
分布状況を示してある。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a cross waveguide according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the cross waveguide.
FIG. 3 shows the distribution of the equivalent refractive index of the cross waveguide as viewed from the top surface of the substrate, FIG. 4 shows a graph showing the relationship between the cross loss and the width of the high refractive index providing layer, and FIG. The distribution of the absolute value of is shown.

【0010】図1、図2において、1はInP 基板、2は
InP 下部クラッド層(厚さ1.5μm)、3はInGaAsP
コア層(InP 基板格子整合、吸収端波長1.53μm対
応組成、厚さ0.24μm)、4はInP 上部クラッド層
(厚さ0.01μm)、5はInGaAsP 高屈折率付与層
(InP 基板格子整合、吸収端波長1.50μm対応組
成、厚さ0.5μm)である。信号光の波長は1.55
μmとする。
1 and 2, 1 is an InP substrate, and 2 is
InP lower cladding layer (1.5μm thickness), 3 is InGaAsP
Core layer (InP substrate lattice matching, composition for absorption edge wavelength 1.53 μm, thickness 0.24 μm), 4 is InP upper cladding layer (thickness 0.01 μm), 5 is InGaAsP high refractive index imparting layer (InP substrate lattice Matching, composition for absorption edge wavelength 1.50 μm, thickness 0.5 μm). The wavelength of the signal light is 1.55
μm.

【0011】InGaAsP 高屈折率付与層5が無い部分のコ
アの等価屈折率は3.2であった。InGaAsP 高屈折率付
与層5はInGaAsP コア層3の中央部の等価屈折率をその
周辺部に対し増加させる。InGaAsP 高屈折率付与層5が
有る部分のコアの等価屈折率は3.4であった。InP 下
部クラッド層2の幅、InGaAsP コア層3の幅、InP 上部
クラッド層4の幅をすべて2.5μmとした。InGaAsP
高屈折率付与層5の幅を種々変えて、交差損失との関係
を調べた。高屈折率付与層の幅が0μmもしくは2.5
μmの場合は、コア内の等価屈折率が一様であり、従来
構造に相当する。
The equivalent refractive index of the core where the InGaAsP high refractive index imparting layer 5 was not provided was 3.2. The InGaAsP high refractive index imparting layer 5 increases the equivalent refractive index at the center of the InGaAsP core layer 3 with respect to the periphery. The equivalent refractive index of the core where the InGaAsP high refractive index providing layer 5 was present was 3.4. The width of the InP lower cladding layer 2, the width of the InGaAsP core layer 3, and the width of the InP upper cladding layer 4 were all 2.5 μm. InGaAsP
The relationship with the cross loss was examined by changing the width of the high refractive index providing layer 5 variously. The width of the high refractive index providing layer is 0 μm or 2.5
In the case of μm, the equivalent refractive index in the core is uniform, which corresponds to a conventional structure.

【0012】図3において、6はコア層が有る部分のう
ちでさらにInGaAsP 高屈折率付与層5がある部分で、In
GaAsP 高屈折率付与層5がある部分の等価屈折率は3.
4である。7はコア層が有る部分のうちでInGaAsP 高屈
折率付与層5がない部分で、InGaAsP 高屈折率付与層5
がない部分の等価屈折率は3.2である。8はクラッド
部分(InP 基板1しかない部分)で等価屈折率は1.0
である。
In FIG. 3, reference numeral 6 denotes a portion where the InGaAsP high refractive index imparting layer 5 is further provided among the portions where the core layer is provided.
The equivalent refractive index of the portion where the GaAsP high refractive index providing layer 5 is provided is 3.
4. Reference numeral 7 denotes a portion where the core layer is provided and where the InGaAsP high refractive index providing layer 5 is not provided.
The equivalent refractive index of the portion where there is no is 3.2. Reference numeral 8 denotes a clad portion (a portion having only the InP substrate 1) and an equivalent refractive index of 1.0.
It is.

【0013】ここで、交差部の点である図3のP点につ
いてみてみる。P点が第1の直線導波路(図中左右方向
に延びる直線導波路)に属していると考えた場合、P点
はInGaAsP 高屈折率付与層5がない部分7に属すことに
なる。P点が第2の直線導波路(図中上下方向に延びる
直線導波路)に属していると考えた場合、P点はInGaAs
P 高屈折率付与層5がある部分6に属すことになる。部
分7の等価屈折率(A)は3.2であり、部分6の等価
屈折率(B)は3.4であり、本発明においては、P点
の等価屈折率は、A,Bのうち大きい方に設定されるた
め、P点の等価屈折率は3.4(B)に設定された状態
になっている。交差部の任意の各点で、等価屈折率はこ
の関係で設定されている。
Here, consider the point P in FIG. 3, which is the point of the intersection. When it is considered that the point P belongs to the first linear waveguide (the linear waveguide extending in the left-right direction in the drawing), the point P belongs to the portion 7 where the InGaAsP high refractive index providing layer 5 is not provided. When it is considered that the point P belongs to the second linear waveguide (the linear waveguide extending in the vertical direction in the figure), the point P is InGaAs.
P The high refractive index providing layer 5 belongs to the portion 6. The equivalent refractive index (A) of the part 7 is 3.2, the equivalent refractive index (B) of the part 6 is 3.4, and in the present invention, the equivalent refractive index at point P is one of A and B. Since it is set to the larger one, the equivalent refractive index at point P is set to 3.4 (B). At any point in the intersection, the equivalent refractive index is set in this relationship.

【0014】図4には高屈折率付与層の幅と交差損失の
関係を示してある。図4に示すように、InGaAsP 高屈折
率付与層5の幅が0μmより大きく0.6μmより小さ
い場合は、従来構造の場合に比べ交差損失が低下し、第
1実施形態例の効果を示している。特に、InGaAsP 高屈
折率付与層5の幅が0.2μmの場合には、交差損失は
従来構造(コア内の等価屈折率が一様な構造)の約1/
3である。
FIG. 4 shows the relationship between the width of the high refractive index providing layer and the crossing loss. As shown in FIG. 4, when the width of the InGaAsP high refractive index providing layer 5 is larger than 0 μm and smaller than 0.6 μm, the crossing loss is reduced as compared with the conventional structure, and the effect of the first embodiment is shown. I have. In particular, when the width of the InGaAsP high refractive index providing layer 5 is 0.2 μm, the crossing loss is about 1 / of the conventional structure (a structure in which the equivalent refractive index in the core is uniform).
3.

【0015】図5には、モード解析法及びビーム伝播法
により求めた導波路断面の電界の絶対値の分布を、第1
実施形態例の導波路構造の場合と従来構造(コア内の屈
折率が一様な構造)の場合とで比較して示してある。
FIG. 5 shows the distribution of the absolute value of the electric field of the waveguide cross section obtained by the mode analysis method and the beam propagation method in the first section.
The comparison is made between the case of the waveguide structure of the embodiment and the case of the conventional structure (a structure in which the refractive index in the core is uniform).

【0016】図5(a) は高屈折率付与層の幅が0.2μ
mの場合の直線導波路の電界分布(固有モード)であ
り、図5(b) は高屈折率付与層の幅が0.2μmの場合
の交差部分通過直後の電界分布である。また、図5(c)
は従来構造の直線導波路の電界分布(固有モード)であ
り、図5(d) は従来構造の交差部分通過直後の電界分布
である。
FIG. 5A shows that the width of the high refractive index providing layer is 0.2 μm.
FIG. 5B shows the electric field distribution (eigenmode) of the linear waveguide in the case of m, and FIG. 5B shows the electric field distribution immediately after passing through the intersection when the width of the high refractive index providing layer is 0.2 μm. FIG. 5 (c)
FIG. 5 (d) shows the electric field distribution (eigenmode) of the linear waveguide of the conventional structure, and FIG. 5 (d) shows the electric field distribution immediately after passing through the intersection of the conventional structure.

【0017】図5(a) で示した第1実施形態例を用いた
直線導波路の電界分布は、図5(c)で示した従来構造の
直線導波路の電界分布に比べ、コア内の電界分布が変化
しており、交差部での光の広がりが小さい。その結果、
図5(b) で示した第1実施形態例の交差部分通過後の電
界分布は、図5(d) で示した従来構造の交差部分通過後
の電界分布に比べてほとんど変化しない。このため、低
い交差損失値が得られる。
The electric field distribution of the linear waveguide using the first embodiment shown in FIG. 5A is different from the electric field distribution of the conventional linear waveguide shown in FIG. The electric field distribution is changing, and the spread of light at the intersection is small. as a result,
The electric field distribution after passing through the intersection of the first embodiment shown in FIG. 5B hardly changes compared with the electric field distribution after passing through the intersection of the conventional structure shown in FIG. 5D. This results in a low cross-loss value.

【0018】尚、第1実施形態例の光交差導波路の直線
導波路を、通常のコア内の等価屈折率が一様な直線導波
路と接続して使用することも可能である。接続部分の構
造として、第1実施形態例の直線導波路の断面構造が滑
らかに変化し、コア内の等価屈折率が一様な直線導波路
の断面構造に一致するようなものを採用すれば、接続に
伴う損失は生じない。
It is also possible to use the linear waveguide of the optical cross waveguide of the first embodiment by connecting it to a normal linear waveguide having a uniform equivalent refractive index in the core. If the cross-sectional structure of the straight waveguide of the first embodiment changes smoothly and the equivalent refractive index in the core matches the cross-sectional structure of the uniform straight waveguide as the structure of the connection portion, No loss is caused by the connection.

【0019】本発明の第2実施形態例を説明する。図6
には本発明の第2実施形態例に係る交差導波路の断面、
図7には交差導波路の基板上面から見た等価屈折率の分
布状況、図8には交差損失と高屈折率付与層の幅との関
係を表すグラフを示してある。直線導波路の交差角は直
角とした。
A description will be given of a second embodiment of the present invention. FIG.
The cross section of the cross waveguide according to the second embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a graph showing the distribution of the equivalent refractive index of the cross waveguide as viewed from the upper surface of the substrate, and FIG. 8 is a graph showing the relationship between the cross loss and the width of the high refractive index providing layer. The crossing angle of the straight waveguide was a right angle.

【0020】図6において、13はInP 基板、14はIn
P 下部クラッド層(厚さ1.5μm)、15はInGaAsP
コア層(InP 基板格子整合、吸収端波長1.42μm対
応組成、厚さ0.28μm)、16はInP 上部クラッド
層(厚さ0.01μm)、17はInGaAsP 高屈折率付与
層(InP 基板格子整合、吸収端波長1.13μm対応組
成、厚さ0.5μm)である。信号光の波長は1.55
μmとする。
In FIG. 6, 13 is an InP substrate, and 14 is an InP substrate.
P Lower cladding layer (1.5 μm thick), 15 is InGaAsP
Core layer (InP substrate lattice matching, composition corresponding to absorption edge wavelength 1.42 μm, thickness 0.28 μm), 16: InP upper cladding layer (thickness: 0.01 μm), 17: InGaAsP high refractive index providing layer (InP substrate lattice) Matching, absorption edge wavelength 1.13 μm composition, thickness 0.5 μm). The wavelength of the signal light is 1.55
μm.

【0021】InGaAsP 高屈折率付与層17がない部分の
コアの等価屈折率は3.2であった。InGaAsP 高屈折率
付与層17がある部分のコアの等価屈折率は3.3であ
った。InP 下部クラッド層14の幅、InGaAsP コア層1
5の幅、InP 上部クラッド層16の幅をすべて2.5μ
mとした。InGaAsP 高屈折率付与層17の幅を種々変え
て、交差損失との関係を調べた。InGaAsP 高屈折率付与
層17の幅が0μmもしく2.5μmの場合は、コア内
の等価屈折率が一様であり、従来構造に相当する。
The equivalent refractive index of the core without the InGaAsP high refractive index providing layer 17 was 3.2. The equivalent refractive index of the core where the InGaAsP high refractive index imparting layer 17 was provided was 3.3. InP lower cladding layer 14 width, InGaAsP core layer 1
5 and the width of the InP upper cladding layer 16 are all 2.5 μm.
m. The width of the InGaAsP high refractive index providing layer 17 was variously changed, and the relationship with the cross loss was examined. When the width of the InGaAsP high refractive index providing layer 17 is 0 μm or 2.5 μm, the equivalent refractive index in the core is uniform, which corresponds to a conventional structure.

【0022】図7において、18はコア層が有る部分の
うちでさらにInGaAsP 高屈折率付与層17がある部分
で、InGaAsP 高屈折率付与層17がある部分の等価屈折
率は3.3である。19はコア層がある部分のうちでIn
GaAsP 高屈折率付与層17がない部分で、InGaAsP 高屈
折率付与層17がない部分の等価屈折率は3.2であ
る。20はクラッド部分(InP 基板しか無い部分)で等
価屈折率は1.0である。
In FIG. 7, reference numeral 18 denotes a portion having the InGaAsP high refractive index providing layer 17 among the portions having the core layer, and an equivalent refractive index of the portion having the InGaAsP high refractive index providing layer 17 is 3.3. . 19 is the portion where the core layer is located.
The equivalent refractive index of the portion without the GaAsP high refractive index providing layer 17 and the portion without the InGaAsP high refractive index providing layer 17 is 3.2. Reference numeral 20 denotes a clad portion (a portion having only the InP substrate), and the equivalent refractive index is 1.0.

【0023】ここで、交差部の点の等価屈折率は、第1
の直線導波路(図中左右方向に延びる直線導波路)に属
していると考えた場合の等価屈折率と、P点が第2の直
線導波路(図中上下方向に延びる直線導波路)に属して
いると考えた場合の等価屈折率とのうち、大きい方に設
定されている。即ち、第2実施形態例では、交差部の等
価屈折率は3.3となっている。
Here, the equivalent refractive index at the point of intersection is the first
And the point P corresponds to the second straight waveguide (the straight waveguide extending in the vertical direction in the figure) when the equivalent refractive index is considered to belong to the straight waveguide (the straight waveguide extending in the horizontal direction in the figure). It is set to the larger of the equivalent refractive index when it is considered to belong. That is, in the second embodiment, the equivalent refractive index at the intersection is 3.3.

【0024】図8には高屈折率付与層の幅と交差損失の
関係を示してある。図8に示すように、InGaAsP 高屈折
率付与層17の幅が0μmより大きく2.3μmより小
さい場合は、従来構造の場合に比べ交差損失が低下し、
第2実施形態例の効果を示している。特に、InGaAsP 高
屈折率付与層17の幅が0.4μmの場合には、交差損
失は従来構造(コア内の屈折率が一様な構造)の約40
%である。
FIG. 8 shows the relationship between the width of the high refractive index providing layer and the crossing loss. As shown in FIG. 8, when the width of the InGaAsP high refractive index providing layer 17 is larger than 0 μm and smaller than 2.3 μm, the cross loss is reduced as compared with the conventional structure.
This shows the effect of the second embodiment. In particular, when the width of the InGaAsP high refractive index providing layer 17 is 0.4 μm, the crossing loss is about 40 times that of the conventional structure (the structure having a uniform refractive index in the core).
%.

【0025】本発明の第3実施形態例を説明する。図9
には本発明の第3実施形態例に係る交差導波路の断面、
図10には交差導波路の基板上面から見た等価屈折率の
分布状況、図11には交差損失と高屈折率付与層の幅と
の関係を表すグラフを示してある。直線導波路の交差角
は直角とした。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG.
The cross section of the cross waveguide according to the third embodiment of the present invention,
FIG. 10 is a graph showing the distribution of the equivalent refractive index of the cross waveguide as viewed from the upper surface of the substrate, and FIG. 11 is a graph showing the relationship between the cross loss and the width of the high refractive index providing layer. The crossing angle of the straight waveguide was a right angle.

【0026】図9において、21はInP 基板、22はIn
P 下部クラッド層(厚さ1.5μm)、23はInGaAsP
コア層(InP 基板格子整合、吸収端波長1.62μm対
応組成、厚さ0.26μm)、24はInP 上部クラッド
層(厚さ0.01μm)、25はInP 高屈折率付与層
(厚さ0.59μm)である。信号光の波長は1.65
μmとする。
In FIG. 9, reference numeral 21 denotes an InP substrate;
P Lower cladding layer (1.5 μm thickness), 23 is InGaAsP
Core layer (InP substrate lattice matching, composition corresponding to absorption edge wavelength 1.62 μm, thickness 0.26 μm), 24: InP upper cladding layer (thickness: 0.01 μm), 25: InP high refractive index providing layer (thickness: 0) .59 μm). The wavelength of the signal light is 1.65.
μm.

【0027】InP 高屈折率付与層25がない部分のコア
の等価屈折率は3.2であった。InP 高屈折率付与層2
5がある部分のコアの等価屈折率は3.28であった。
InP下部クラッド層22の幅、InGaAsP コア層23の
幅、InP 上部クラッド層24の幅をすべて2.5μmと
した。InP 高屈折率付与層25の幅を種々変えて、交差
損失との関係を調べた。InP 高屈折率付与層25の幅が
0μmもしく2.5μmの場合は、コア内の屈折率が一
様であり、従来構造に相当する。
The equivalent refractive index of the core without the InP high refractive index providing layer 25 was 3.2. InP high refractive index imparting layer 2
The equivalent refractive index of the core in the portion where No. 5 was found was 3.28.
The width of the InP lower cladding layer 22, the width of the InGaAsP core layer 23, and the width of the InP upper cladding layer 24 were all 2.5 μm. The width of the InP high refractive index providing layer 25 was variously changed, and the relationship with the cross loss was examined. When the width of the InP high refractive index providing layer 25 is 0 μm or 2.5 μm, the refractive index in the core is uniform, which corresponds to a conventional structure.

【0028】図10において、26はコア層がある部分
のうちでさらにInP 高屈折率付与層25がある部分で、
InP 高屈折率付与層25がある部分の等価屈折率は3.
28である。27はコア層がある部分のうちでInP 高屈
折率付与層25がない部分で、InP 高屈折率付与層25
がない部分の等価屈折率は3.2である。28はクラッ
ド部分(InP 基板しか無い部分)で等価屈折率は1.0
である。
In FIG. 10, reference numeral 26 denotes a portion where the InP high refractive index providing layer 25 is further provided among the portions where the core layer is provided.
The equivalent refractive index of the portion where the InP high refractive index providing layer 25 is provided is 3.
28. Reference numeral 27 denotes a portion where the core layer does not have the InP high refractive index providing layer 25,
The equivalent refractive index of the portion where there is no is 3.2. Reference numeral 28 denotes a clad portion (a portion having only an InP substrate) having an equivalent refractive index of 1.0.
It is.

【0029】ここで、交差部の点の等価屈折率は、第1
の直線導波路(図中左右方向に延びる直線導波路)に属
していると考えた場合の等価屈折率と、P点が第2の直
線導波路(図中上下方向に延びる直線導波路)に属して
いると考えた場合の等価屈折率とのうち、大きい方に設
定されている。即ち、第3実施形態例では、交差部の等
価屈折率は3.3となっている。
Here, the equivalent refractive index at the point of intersection is the first
And the point P corresponds to the second straight waveguide (the straight waveguide extending in the vertical direction in the figure) when the equivalent refractive index is considered to belong to the straight waveguide (the straight waveguide extending in the horizontal direction in the figure). It is set to the larger of the equivalent refractive index when it is considered to belong. That is, in the third embodiment, the equivalent refractive index at the intersection is 3.3.

【0030】図11には高屈折率付与層の幅と交差損失
の関係を示してある。図11に示すように、InP 高屈折
率付与層25の幅が0μmより大きく2.3μmより小
さい場合は、従来構造の場合に比べ交差損失が低下し、
第3実施形態例の効果を示している。特に、InP 高屈折
率付与層25の幅が0.5μmの場合には、交差損失は
従来構造(コア内の屈折率が一様な構造)の約43%で
ある。
FIG. 11 shows the relationship between the width of the high refractive index providing layer and the crossing loss. As shown in FIG. 11, when the width of the InP high refractive index providing layer 25 is larger than 0 μm and smaller than 2.3 μm, the crossing loss is reduced as compared with the conventional structure.
The effect of the third embodiment is shown. In particular, when the width of the InP high refractive index providing layer 25 is 0.5 μm, the crossing loss is about 43% of the conventional structure (a structure in which the refractive index in the core is uniform).

【0031】以上の3つの実施形態例から考えると、本
発明の効果が顕著に現れる高屈折率付与層の幅は、0.
1μm以上で、コア層の幅の1/3以下のときであると
いえる。
Considering the above three embodiments, the width of the high refractive index imparting layer in which the effect of the present invention is remarkably exhibited is 0.1 mm.
It can be said that this is the case where the width is 1 μm or more and 1/3 or less of the width of the core layer.

【0032】以上3つの実施形態例に基づいて本発明を
具体的に説明したが、本発明の「コア内の中心部分の等
価屈折率がコア内の周辺部分の等価屈折率より高い構
造」は、上述した実施形態例に具体的に記述されていな
い層構造を用いても実現可能である。
Although the present invention has been specifically described based on the above three embodiments, the "structure in which the equivalent refractive index of the central portion in the core is higher than the equivalent refractive index of the peripheral portion in the core" of the present invention is as follows. The present invention can also be realized by using a layer structure not specifically described in the above-described embodiment.

【0033】例えば、図12に示すように、InP 基板2
9の上に、InP 下部クラッド層30及びInGaAsP コア層
31を設け、InGaAsP コア層31の上にInGaAsP 高屈折
率付与層32を設けるようにしてもよい。
For example, as shown in FIG.
9, an InP lower cladding layer 30 and an InGaAsP core layer 31 may be provided, and an InGaAsP high refractive index providing layer 32 may be provided on the InGaAsP core layer 31.

【0034】また、図13に示すように、InP 基板33
の上に、InP 下部クラッド層34及びInGaAsP 下部ガイ
ド層35、InGaAsP コア層36、InP 上部クラッド層3
7を設け、InP 上部クラッド層37の上にInGaAsP 高屈
折率付与層38を設けるようにしてもよい。
Further, as shown in FIG.
On top of this, an InP lower cladding layer 34, an InGaAsP lower guide layer 35, an InGaAsP core layer 36, and an InP upper cladding layer 3.
7 may be provided, and an InGaAsP high refractive index providing layer 38 may be provided on the InP upper cladding layer 37.

【0035】また、図14に示すように、InP 基板39
の上に、InP 下部クラッド層40及びInGaAsP 下部ガイ
ド層41、InGaAsP コア層42を設け、InGaAsP コア層
42の上にInGaAsP 高屈折率付与層43を設けるように
してもよい。
Further, as shown in FIG.
An InP lower cladding layer 40, an InGaAsP lower guide layer 41, and an InGaAsP core layer 42 may be provided thereon, and an InGaAsP high refractive index providing layer 43 may be provided on the InGaAsP core layer 42.

【0036】更に、図15に示すように、InP 基板44
の上に、InP 下部クラッド層45及びInGaAsP コア層4
6を設け、InGaAsP コア層46の上にInGaAsP コア層4
6と同一組成のInGaAsP 高屈折率付与層47を設けるよ
うにしてもよい。
Further, as shown in FIG.
On top of this, the InP lower cladding layer 45 and the InGaAsP core layer 4
6 is provided, and the InGaAsP core layer 4 is formed on the InGaAsP core layer 46.
6 may be provided with an InGaAsP high refractive index providing layer 47 having the same composition.

【0037】図12乃至図15の層構造でも「コア内の
中心部分の等価屈折率がコア内の周辺部分の等価屈折率
より高い構造」が実現可能で、交差損失を低減する効果
を得る事ができる。
12 to 15, it is possible to realize "a structure in which the equivalent refractive index of the central portion in the core is higher than the equivalent refractive index of the peripheral portion in the core", and obtain the effect of reducing the cross loss. Can be.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直線導波路を交差させた場合の光損失を低減できるの
で、基板上に製作された集積光素子の集積度向上に有効
である。
As described above, according to the present invention,
Since the optical loss when the straight waveguides are crossed can be reduced, it is effective for improving the integration degree of the integrated optical device manufactured on the substrate.

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

【図1】本発明の第1実施形態例に係る交差導波路の概
略斜視図。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a cross waveguide according to a first embodiment of the present invention.

【図2】交差導波路の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a cross waveguide.

【図3】交差導波路の基板上面から見た等価屈折率の分
布図。
FIG. 3 is a distribution diagram of an equivalent refractive index as viewed from the upper surface of the substrate of the cross waveguide.

【図4】交差損失と高屈折率付与層の幅との関係を表す
グラフ。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between crossing loss and a width of a high refractive index imparting layer.

【図5】導波路断面の電界の絶対値の分布状況を表すグ
ラフ。
FIG. 5 is a graph showing a distribution state of an absolute value of an electric field in a waveguide section.

【図6】本発明の第2実施形態例に係る交差導波路の断
面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a cross waveguide according to a second embodiment of the present invention.

【図7】交差導波路の基板上面から見た等価屈折率の分
布図。
FIG. 7 is a distribution diagram of an equivalent refractive index as viewed from above the substrate of the cross waveguide.

【図8】交差損失と高屈折率付与層の幅との関係を表す
グラフ。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between crossing loss and the width of a high refractive index providing layer.

【図9】本発明の第3実施形態例に係る交差導波路の断
面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a cross waveguide according to a third embodiment of the present invention.

【図10】交差導波路の基板上面から見た等価屈折率の
分布図。
FIG. 10 is a distribution diagram of an equivalent refractive index as viewed from above the substrate of the cross waveguide.

【図11】交差損失と高屈折率付与層の幅との関係を表
すグラフ。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the crossing loss and the width of the high refractive index providing layer.

【図12】本発明の他の実施形態例に係る交差導波路の
断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a cross waveguide according to another embodiment of the present invention.

【図13】本発明の他の実施形態例に係る交差導波路の
断面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a cross waveguide according to another embodiment of the present invention.

【図14】本発明の他の実施形態例に係る交差導波路の
断面図。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a cross waveguide according to another embodiment of the present invention.

【図15】本発明の他の実施形態例に係る交差導波路の
断面図。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a cross waveguide according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 InP 基板 2 InP 下部クラッド層 3 InGaAsP コア層 4 InP 上部クラッド層 5 InGaAsP 高屈折率付与層 13 InP 基板 14 InP 下部クラッド層 15 InGaAsP コア層 16 InP 上部クラッド層 17 InGaAsP 高屈折率付与層 21 InP 基板 22 InP 下部クラッド層 23 InGaAsP コア層 24 上部クラッド層 25 InP 高屈折率付与層 REFERENCE SIGNS LIST 1 InP substrate 2 InP lower cladding layer 3 InGaAsP core layer 4 InP upper cladding layer 5 InGaAsP high refractive index providing layer 13 InP substrate 14 InP lower cladding layer 15 InGaAsP core layer 16 InP upper cladding layer 17 InGaAsP high refractive index providing layer 21 InP Substrate 22 InP lower cladding layer 23 InGaAsP core layer 24 Upper cladding layer 25 InP high refractive index imparting layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 俊司 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H047 AA05 AB01 GG02 GG07  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shunji Seki 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo F-term in Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2H047 AA05 AB01 GG02 GG07

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された光導波路回路におい
て、交わっている直線導波路のコア内の中心部分の等価
屈折率が、中心軸に沿って、コア内の周辺部分のクラッ
ド付近部分の等価屈折率より高いことを特徴とする交差
導波路。
In an optical waveguide circuit formed on a substrate, an equivalent refractive index of a central portion in a core of an intersecting linear waveguide is changed along a central axis in a peripheral portion of the core near a clad. A cross waveguide characterized by having a higher refractive index than an equivalent refractive index.
【請求項2】 請求項1において、基板上の所定幅を有
するコア層と、コア層の上方に位置しコア層の幅よりも
狭い幅を有する高屈折率付与層とを備えたことを特徴と
する交差導波路。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a core layer having a predetermined width on the substrate; and a high refractive index providing layer located above the core layer and having a width smaller than the width of the core layer. And a cross waveguide.
【請求項3】 請求項1もしくは請求項2において、交
差部の点が一方の直線導波路に属しているとした場合の
等価屈折率をAとし、交差部の点が他方の直線導波路に
属しているとした場合の等価屈折率をBとした時、交差
部の点はAとBのいずれか大きい方の等価屈折率に設定
されていることを特徴とする交差導波路。
3. The method according to claim 1, wherein the equivalent refractive index is A when the point of the intersection belongs to one of the linear waveguides, and the point of the intersection is the other of the linear waveguides. A crossed waveguide characterized in that, when the equivalent refractive index is assumed to be B, the point of the intersection is set to the larger equivalent refractive index of A and B.
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