JP2001033642A - 光導波路構造 - Google Patents
光導波路構造Info
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- JP2001033642A JP2001033642A JP20432299A JP20432299A JP2001033642A JP 2001033642 A JP2001033642 A JP 2001033642A JP 20432299 A JP20432299 A JP 20432299A JP 20432299 A JP20432299 A JP 20432299A JP 2001033642 A JP2001033642 A JP 2001033642A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】作製が簡易で、再現性良く結合損失を低減でき
る光導波路構造を提供する。 【解決手段】 基板１１上に形成された３次元光導波路
の一部が基板に垂直な方向に多層の光導波構造を有する
多層コア部１２，１３を有し、該多層コア部の少なくと
も１層が、楕円状の光導波路端部１６と、前記楕円状の
端部から光導波路幅が基板に平行な面内に広がる光導波
路幅変換機構１５を有することを特徴としている。 【効果】 作製が簡易で結合損失を再現性良く低減でき
る光導波路構造を提供することができる。
る光導波路構造を提供する。 【解決手段】 基板１１上に形成された３次元光導波路
の一部が基板に垂直な方向に多層の光導波構造を有する
多層コア部１２，１３を有し、該多層コア部の少なくと
も１層が、楕円状の光導波路端部１６と、前記楕円状の
端部から光導波路幅が基板に平行な面内に広がる光導波
路幅変換機構１５を有することを特徴としている。 【効果】 作製が簡易で結合損失を再現性良く低減でき
る光導波路構造を提供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路構造に関す
るものであり、さらに詳しくは光導波路と他の光導波構
造との接続損失を低減するための光導波路構造に関する
ものである。
るものであり、さらに詳しくは光導波路と他の光導波構
造との接続損失を低減するための光導波路構造に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信の急速な進展に伴い、光導波路部
品の高機能化、経済化への要求が高まっている。光導波
路部品を高機能化し、かつ経済化するためには、光導波
路構造の光の閉じ込めを強くすることが有効である。
品の高機能化、経済化への要求が高まっている。光導波
路部品を高機能化し、かつ経済化するためには、光導波
路構造の光の閉じ込めを強くすることが有効である。
【０００３】光の閉じ込めを強くすれば、光導波路の曲
げ半径を小さくでき、寄り添う光導波路の間隔を狭くで
き、かつ、光導波路要素のそれぞれのサイズを小さくで
きる。この結果、光導波路部品の大きさを小さくできる
ので、多くの機能を集積化した光回路を作製することが
可能となり、あるいは、一回の工程で作製できる光導波
路部品の数を多くすることが可能となる。
げ半径を小さくでき、寄り添う光導波路の間隔を狭くで
き、かつ、光導波路要素のそれぞれのサイズを小さくで
きる。この結果、光導波路部品の大きさを小さくできる
ので、多くの機能を集積化した光回路を作製することが
可能となり、あるいは、一回の工程で作製できる光導波
路部品の数を多くすることが可能となる。
【０００４】しかしながら、光の閉じ込めを強くする
と、光導波路部品と光ファイバをはじめとするその他の
光部品との結合損失が大きくなる問題がある。
と、光導波路部品と光ファイバをはじめとするその他の
光部品との結合損失が大きくなる問題がある。
【０００５】従来、光導波部品と光ファイバをはじめと
する他の光部品との結合損失を低減する手法として、横
方向テーパ導波路、縦・横方向テーパ導波路、２層テー
パ導波路、屈折率変化導波路、断熱導波路構造変換など
が知られている。なかでも、２層テーパ導波路による手
法は他の手法に比べてプロセスが簡易であるという特徴
を持ち、有望である（例えばＲ．Ｓ．Ｆａｎ ａｎｄ
Ｒ．Ｂ．Ｈｏｏｋｅｒ，“Ｔａｐｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒ
Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｆ
ｏｒ Ｍｏｄｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，”Ｉ
ＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｖｏｌ．１７，ｎｏ．３，ｐ
ｐ．４６６−４７４，１９９９．を参照）。
する他の光部品との結合損失を低減する手法として、横
方向テーパ導波路、縦・横方向テーパ導波路、２層テー
パ導波路、屈折率変化導波路、断熱導波路構造変換など
が知られている。なかでも、２層テーパ導波路による手
法は他の手法に比べてプロセスが簡易であるという特徴
を持ち、有望である（例えばＲ．Ｓ．Ｆａｎ ａｎｄ
Ｒ．Ｂ．Ｈｏｏｋｅｒ，“Ｔａｐｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒ
Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｆ
ｏｒ Ｍｏｄｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，”Ｉ
ＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｖｏｌ．１７，ｎｏ．３，ｐ
ｐ．４６６−４７４，１９９９．を参照）。
【０００６】図４は従来の２層テーパ導波路１００によ
る結合損失低減手法の構造を示す図である。基板１０１
上に、コア部１０２、１０３とクラッド部１０４を有
し、コア部は第１層コア部１０２と第２層コア部１０３
を有している。第１層コア部１０２は光導波路幅を変換
する光導波路幅変換機構１０５を具備しており、第２層
コア部１０３は鋭角な光導波路端部１０６を有する五角
形状光導波路１０７を有している。
る結合損失低減手法の構造を示す図である。基板１０１
上に、コア部１０２、１０３とクラッド部１０４を有
し、コア部は第１層コア部１０２と第２層コア部１０３
を有している。第１層コア部１０２は光導波路幅を変換
する光導波路幅変換機構１０５を具備しており、第２層
コア部１０３は鋭角な光導波路端部１０６を有する五角
形状光導波路１０７を有している。
【０００７】しかしながら、従来の２層テーパ導波路に
よる手法は、以下に述べるような問題点がある。第１
に、従来の手法では第２層コア部１０３に五角形状光導
波路１０７を形成する必要があるが、この五角形の鋭角
の光導波路端部１０６のような微細な構造を作製するこ
とは、非常に困難である問題がある。
よる手法は、以下に述べるような問題点がある。第１
に、従来の手法では第２層コア部１０３に五角形状光導
波路１０７を形成する必要があるが、この五角形の鋭角
の光導波路端部１０６のような微細な構造を作製するこ
とは、非常に困難である問題がある。
【０００８】第２に、従来の手法では第２層コア部１０
３の五角形状導波路１０７が鋭角な光導波路端部１０６
を持つが、この鋭角な光導波路端部１０６では光導波路
が倒れたり曲がったりといった劣化を受けやすく、これ
により結合損失を低減する性能の再現性が得られない問
題点がある。
３の五角形状導波路１０７が鋭角な光導波路端部１０６
を持つが、この鋭角な光導波路端部１０６では光導波路
が倒れたり曲がったりといった劣化を受けやすく、これ
により結合損失を低減する性能の再現性が得られない問
題点がある。
【０００９】本発明の目的は、作製が簡易で、再現性良
く結合損失を低減できる光導波路構造を提供することに
ある。
く結合損失を低減できる光導波路構造を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の光導波路構造は、基板上に形成された３次
元光導波路の一部が基板に垂直な方向に多層の光導波構
造を有する多層コア部を有し、該多層コア部の少なくと
も１層が、楕円状の光導波路端部と、前記楕円状の端部
から光導波路幅が基板に平行な面内に広がる光導波路幅
変換機構を有することを特徴としている。
め、本発明の光導波路構造は、基板上に形成された３次
元光導波路の一部が基板に垂直な方向に多層の光導波構
造を有する多層コア部を有し、該多層コア部の少なくと
も１層が、楕円状の光導波路端部と、前記楕円状の端部
から光導波路幅が基板に平行な面内に広がる光導波路幅
変換機構を有することを特徴としている。
【００１１】また本発明による実施態様における光導波
路構造は、前記多層コア部の、基板に垂直な方向の数が
２であり、多層コア部の上層コア部あるいは下層コア部
の一方のコア部が前記楕円状の光導波路端部と、前記楕
円状の光導波路端部から光導波路幅が基板に平行な面内
に広がる前記光導波路幅変換を有し、他方のコア部は前
記一方のコア部の存在する個所に垂直に存在することを
特徴としている。
路構造は、前記多層コア部の、基板に垂直な方向の数が
２であり、多層コア部の上層コア部あるいは下層コア部
の一方のコア部が前記楕円状の光導波路端部と、前記楕
円状の光導波路端部から光導波路幅が基板に平行な面内
に広がる前記光導波路幅変換を有し、他方のコア部は前
記一方のコア部の存在する個所に垂直に存在することを
特徴としている。
【００１２】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１３】図１に本発明の実施の形態に係る２入力２
出力の多モード干渉光カプラの構成を示す。
出力の多モード干渉光カプラの構成を示す。
【００１４】なお、以下に説明する第１の実施の形態で
は、光導波路としてシリコン基板上に形成した方形の石
英系光導波路を使用した光導波路構造について説明す
る。これは、この組み合わせが安定で制御性の良い光導
波路構造を提供できるからである。さらに、簡単のため
に、コア部の有する構造の数を２として説明する。しか
しながら、本発明はこの例に限定されるものではない。
は、光導波路としてシリコン基板上に形成した方形の石
英系光導波路を使用した光導波路構造について説明す
る。これは、この組み合わせが安定で制御性の良い光導
波路構造を提供できるからである。さらに、簡単のため
に、コア部の有する構造の数を２として説明する。しか
しながら、本発明はこの例に限定されるものではない。
【００１５】図１に示すように、本発明の実施の形態の
光導波路構造１０において、シリコン基板上１１には、
第１層コア部１２と第２層コア部１３を有するコア部が
配置されており、第１層コア部１２の光導波路は入出力
用ポート１７と光導波路幅変換機構１４と他の光導波路
との結合用端部１８を備えており、第２層コア部１３の
光導波路は楕円形状をした光導波路端部１６と光導波路
幅変換機構１５と他の光導波路との結合用端部１９を備
えている。
光導波路構造１０において、シリコン基板上１１には、
第１層コア部１２と第２層コア部１３を有するコア部が
配置されており、第１層コア部１２の光導波路は入出力
用ポート１７と光導波路幅変換機構１４と他の光導波路
との結合用端部１８を備えており、第２層コア部１３の
光導波路は楕円形状をした光導波路端部１６と光導波路
幅変換機構１５と他の光導波路との結合用端部１９を備
えている。
【００１６】図１において、機能を有する光の閉じ込め
の強い光導波路からの光信号は、入力ポート１７から本
発明の実施の形態の光導波路構造１０に導入される。入
力ポート１７から導入された光信号は、第１層コア部１
２の光導波路の光導波路幅変換機構１４により横方向に
広げられ、かつ、第２層コア部１３の光導波路の光導波
路幅変換機構１５により縦方向に広げられて、他の光導
波路との結合用端部１８，１９へと導かれる。このよう
に、光の閉じ込めの強い光導波路からの光信号は、縦・
横ともに広げられるので、比較的光の閉じ込めの弱い他
の光導波路と低い結合損失で接続することができる。
の強い光導波路からの光信号は、入力ポート１７から本
発明の実施の形態の光導波路構造１０に導入される。入
力ポート１７から導入された光信号は、第１層コア部１
２の光導波路の光導波路幅変換機構１４により横方向に
広げられ、かつ、第２層コア部１３の光導波路の光導波
路幅変換機構１５により縦方向に広げられて、他の光導
波路との結合用端部１８，１９へと導かれる。このよう
に、光の閉じ込めの強い光導波路からの光信号は、縦・
横ともに広げられるので、比較的光の閉じ込めの弱い他
の光導波路と低い結合損失で接続することができる。
【００１７】また、本発明の実施の形態の光導波路構造
１０では、第２層コア部１３の光導波路が楕円形状の光
導波路端部１６を有しているために、鋭角な光導波路端
部１０６を有する従来の構造と異なり、作製が簡易であ
り、さらに光導波路が倒れたり曲がったりといった劣化
を受けることがない。
１０では、第２層コア部１３の光導波路が楕円形状の光
導波路端部１６を有しているために、鋭角な光導波路端
部１０６を有する従来の構造と異なり、作製が簡易であ
り、さらに光導波路が倒れたり曲がったりといった劣化
を受けることがない。
【００１８】本発明の実施の形態の光導波路構造は、以
下のように作製した。
下のように作製した。
【００１９】Ｓｉ基板上に火炎堆積法によりＳｉＯ2の
下部クラッド層を堆積し、Ｇｅをドーパントとして添加
したＳｉＯ2ガラスのコア部２３，２４を堆積した後、
電気炉で加熱して透明ガラス化した（（ａ）参照）。次
に、図２に示したような工程で、基板２１および下部ク
ラッド層２２の上に、エッチングにより第２層コア部２
４を形成し（（ｂ）参照）、続いて、エッチングにより
第１層コア部２３を形成した（（ｃ）参照）。その後、
この上にＳｉＯ2の上部クラッド層を堆積して、再び電
気炉で加熱して透明ガラス化した。
下部クラッド層を堆積し、Ｇｅをドーパントとして添加
したＳｉＯ2ガラスのコア部２３，２４を堆積した後、
電気炉で加熱して透明ガラス化した（（ａ）参照）。次
に、図２に示したような工程で、基板２１および下部ク
ラッド層２２の上に、エッチングにより第２層コア部２
４を形成し（（ｂ）参照）、続いて、エッチングにより
第１層コア部２３を形成した（（ｃ）参照）。その後、
この上にＳｉＯ2の上部クラッド層を堆積して、再び電
気炉で加熱して透明ガラス化した。
【００２０】ここで、図１に示した本発明の実施の形態
の光導波路構造では、第２の層に光導波路が存在すると
きには必ず、基板に対して重直な第１の層の点にも光導
波路が存在するので、図２に示したような２段階のエッ
チング工程により簡易に構造を形成することができる。
の光導波路構造では、第２の層に光導波路が存在すると
きには必ず、基板に対して重直な第１の層の点にも光導
波路が存在するので、図２に示したような２段階のエッ
チング工程により簡易に構造を形成することができる。
【００２１】このようにして作製した本発明の光導波路
構造について、本光導波路構造と通常のシングルモード
光ファイバの接続損失を測定した。図３に、測定した接
続損失のヒストグラムを示す。平均接続損失は０．２８
ｄＢであり、これが再現性良く実現されている。図５は
従来の第２の層の光導波路が鋭角な端部を有する光導波
路構造と通常のシングルモード光ファイバとの接続損失
のヒストグラムを示す。従来の手法では、最小損失とし
ては０．２ｄＢ程度が実現されるが、値のばらつきが非
常に大きく、平均接続損失は０．２６ｄＢ程度である。
構造について、本光導波路構造と通常のシングルモード
光ファイバの接続損失を測定した。図３に、測定した接
続損失のヒストグラムを示す。平均接続損失は０．２８
ｄＢであり、これが再現性良く実現されている。図５は
従来の第２の層の光導波路が鋭角な端部を有する光導波
路構造と通常のシングルモード光ファイバとの接続損失
のヒストグラムを示す。従来の手法では、最小損失とし
ては０．２ｄＢ程度が実現されるが、値のばらつきが非
常に大きく、平均接続損失は０．２６ｄＢ程度である。
【００２２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
導波路構造によれば、基板上に、基板に垂直な方向に複
数の構造を有するコア部を有し、コア部の光導波構造の
少なくとも１つの領域が、楕円状の光導波路端部と、前
記楕円状の光導波路端部から光導波路幅が広がる機構を
有することを特徴としているので、作製が簡易で結合損
失を再現性良く低減できる光導波路構造を提供すること
ができる。
導波路構造によれば、基板上に、基板に垂直な方向に複
数の構造を有するコア部を有し、コア部の光導波構造の
少なくとも１つの領域が、楕円状の光導波路端部と、前
記楕円状の光導波路端部から光導波路幅が広がる機構を
有することを特徴としているので、作製が簡易で結合損
失を再現性良く低減できる光導波路構造を提供すること
ができる。
【図１】本発明の光導波路構造の実施例を示す平面図。
【図２】本発明の光導波路構造の作製工程の１つを表す
工程図。
工程図。
【図３】本発明の光導波路構造と通常のシングルモード
光ファイバとの結合損失を表すヒストグラム。
光ファイバとの結合損失を表すヒストグラム。
【図４】従来の２層テーパ導波路による光導波路構造を
表す図。
表す図。
【図５】従来の２層テーパ構造による光導波路構造と通
常のシングルモード光ファイバとの結合損失を表すヒス
トグラム。
常のシングルモード光ファイバとの結合損失を表すヒス
トグラム。
１０ 本発明の光導波路構造 １１ 基板 １２ 第１層コア部 １３ 第２層コア部 １４ 光導波路変換機構 １５ 光導波路変換機構 １６ 光導波路端部 １７ 入力ポート １８ 他の光導波路との結合用端部 １９ 他の光導波路との結合用端部 ２１ 基板 ２２ 下部クラッド層 ２３ 第１層コア部 ２４ 第２層コア部 １００ 従来の光導波路構造 １０１ 基板 １０２ 第１層コア部 １０３ 第２層コア部 １０４ クラッド部 １０５ 光導波路変換機構 １０６ 光導波路端部 １０７ 五角形状導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井藤 幹隆 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 岡本 勝就 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA13 KB03 KB08 LA11 PA01 PA24 QA04 TA32 TA43
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に形成された３次元光導波路の一
部が基板に垂直な方向に多層の光導波構造を有する多層
コア部であり、該多層コア部の少なくとも１層が、楕円
状の光導波路端部と、前記楕円状の端部から光導波路幅
が基板に平行な面内に広がる光導波路幅変換機構を有す
ることを特徴とする光導波路構造。 - 【請求項２】 前記多層コア部の、基板に垂直な方向の
数が２層であり、多層コア部の上層コア部あるいは下層
コア部の一方のコア部が前記楕円状の光導波路端部と、
前記楕円状の端部から光導波路幅が基板に平行な面内に
広がる前記光導波路幅変換を有し、他方のコア部は前記
一方のコア部の存在する個所に垂直に存在することを特
徴とする請求項１に記載の光導波路構造。 - 【請求項３】 前記光導波路が石英系光導波路であるこ
とを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の光導
波路構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20432299A JP2001033642A (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | 光導波路構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20432299A JP2001033642A (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | 光導波路構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001033642A true JP2001033642A (ja) | 2001-02-09 |
Family
ID=16488579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20432299A Pending JP2001033642A (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | 光導波路構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001033642A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1400822A2 (en) * | 2002-09-20 | 2004-03-24 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Mode-field transforming planar optical waveguide device and manufacturing method |
| JP2011164376A (ja) * | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | スポットサイズ変換導波路 |
| US8913860B2 (en) | 2010-09-28 | 2014-12-16 | Nec Corporation | Optical waveguide structure and optical waveguide device |
| US9411099B2 (en) | 2014-02-04 | 2016-08-09 | Nec Corporation | Optical waveguide and manufacturing method of optical waveguide |
-
1999
- 1999-07-19 JP JP20432299A patent/JP2001033642A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1400822A2 (en) * | 2002-09-20 | 2004-03-24 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Mode-field transforming planar optical waveguide device and manufacturing method |
| EP1400822A3 (en) * | 2002-09-20 | 2004-04-21 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Mode-field transforming planar optical waveguide device and manufacturing method |
| US7076135B2 (en) | 2002-09-20 | 2006-07-11 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and manufacturing method therefor |
| JP2011164376A (ja) * | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | スポットサイズ変換導波路 |
| US8913860B2 (en) | 2010-09-28 | 2014-12-16 | Nec Corporation | Optical waveguide structure and optical waveguide device |
| US9411099B2 (en) | 2014-02-04 | 2016-08-09 | Nec Corporation | Optical waveguide and manufacturing method of optical waveguide |
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