JP2001215371A - モニタ付光導波路型素子 - Google Patents
モニタ付光導波路型素子Info
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- JP2001215371A JP2001215371A JP2000032789A JP2000032789A JP2001215371A JP 2001215371 A JP2001215371 A JP 2001215371A JP 2000032789 A JP2000032789 A JP 2000032789A JP 2000032789 A JP2000032789 A JP 2000032789A JP 2001215371 A JP2001215371 A JP 2001215371A
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- waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力光の強度をモニタする手段を有し、製造
が容易で小型化可能なモニタ付光導波路型素子の提供。 【解決手段】 誘電体基板の表面部に形成された光導波
路出力部の近傍に配置され、この出力部を伝播する導波
光を、直接に、或は基板の屈折率よりも高い屈折率を有
するエバネセント成分導入層を介して、又は、プリズム
を介して、受光する光検出器により、導波路を伝播する
導波光のエバネセント成分の一部を受光し、導波光出力
強度をモニタする素子。
が容易で小型化可能なモニタ付光導波路型素子の提供。 【解決手段】 誘電体基板の表面部に形成された光導波
路出力部の近傍に配置され、この出力部を伝播する導波
光を、直接に、或は基板の屈折率よりも高い屈折率を有
するエバネセント成分導入層を介して、又は、プリズム
を介して、受光する光検出器により、導波路を伝播する
導波光のエバネセント成分の一部を受光し、導波光出力
強度をモニタする素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モニタ付光導波路
型素子に関するものである。更に詳しく述べるならば、
本発明は、光変調器などの光導波路を含む光素子におい
て、その出力光の強度をモニタすることができるモニタ
付光導波路型素子に関するものである。
型素子に関するものである。更に詳しく述べるならば、
本発明は、光変調器などの光導波路を含む光素子におい
て、その出力光の強度をモニタすることができるモニタ
付光導波路型素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光伝送に用いられる機能素子において、
その動作を制御するためには、当該素子の出力光をモニ
タし、そのモニタ結果に基いて、素子の動作を制御する
ことが必要である。機能素子のモニタ方法としては下記
のものが知られている。 （１）機能素子からの出力光の一部を、例えばカプラを
用いて分岐し、この分岐光をモニタする。（例えば特開
平６−２３２８１４号公報） （２）光導波路素子の導波路基板の出力端面を、出力側
光導波路に対して斜めに形成し、この斜め端面からの反
射光を受光し、これをモニタする。（例えば特開平５−
３４６５０号公報） （３）光導波路素子の、出力光と、光導波路から漏洩す
る光とを干渉させて生成した干渉光を素子基板の端面か
ら出射させ、この際に干渉光出射手段において得られる
干渉光をモニタする。（特開平１０−２２８００６号公
報） （４）光導波路素子の光導波路に回折格子を設けて光導
波路を伝播する光の一部を回折してモニタする。
その動作を制御するためには、当該素子の出力光をモニ
タし、そのモニタ結果に基いて、素子の動作を制御する
ことが必要である。機能素子のモニタ方法としては下記
のものが知られている。 （１）機能素子からの出力光の一部を、例えばカプラを
用いて分岐し、この分岐光をモニタする。（例えば特開
平６−２３２８１４号公報） （２）光導波路素子の導波路基板の出力端面を、出力側
光導波路に対して斜めに形成し、この斜め端面からの反
射光を受光し、これをモニタする。（例えば特開平５−
３４６５０号公報） （３）光導波路素子の、出力光と、光導波路から漏洩す
る光とを干渉させて生成した干渉光を素子基板の端面か
ら出射させ、この際に干渉光出射手段において得られる
干渉光をモニタする。（特開平１０−２２８００６号公
報） （４）光導波路素子の光導波路に回折格子を設けて光導
波路を伝播する光の一部を回折してモニタする。
【０００３】しかしながら、上記モニタ方法（１）に
は、光導波路内に光検出器を設置するため構造が複雑に
なるという問題点があり、また上記モニタ方法（２）及
び（３）には、モニタ手段設置位置に制限があり、作業
性が不十分になるという問題点があり、さらに、上記モ
ニタ方法（４）には、導波路回路に、細工を施す必要が
あるという問題点がある。
は、光導波路内に光検出器を設置するため構造が複雑に
なるという問題点があり、また上記モニタ方法（２）及
び（３）には、モニタ手段設置位置に制限があり、作業
性が不十分になるという問題点があり、さらに、上記モ
ニタ方法（４）には、導波路回路に、細工を施す必要が
あるという問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の光導
波路素子、例えば光変調器の上記問題点を解消し、実装
が容易かつ簡便で、小型化が容易な、モニタ付光導波路
型素子を提供しようとするものである。
波路素子、例えば光変調器の上記問題点を解消し、実装
が容易かつ簡便で、小型化が容易な、モニタ付光導波路
型素子を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のモニタ付光導波
路型素子は誘電体基板と、その上に形成された光導波路
とを有する光素子、及びこの光導波路の近傍に配置さ
れ、前記光導波路を伝播する導波光のエバネセント成分
の一部を受光し、これをモニタする光検出器とを有する
ことを特徴とするものである。本発明のモニタ付光導波
路素子において、前記光導波路と、前記光検出器との間
に、前記誘電体基板の屈折率より高い屈折率を有するエ
バネセント成分導入層が配置されているものであっても
よい。本発明のモニタ付光導波路型素子において、前記
光導波路にプリズムが配置され、このプリズムを介して
導波光のエバネセント成分の一部が、前記光検出器によ
り受光されるものであってもよい。本発明のモニタ付光
導波路型素子において、前記光導波路の近傍にカプラを
配置して前記出力部に分波導波路を形成し、この分波導
波路の近傍に、前記分波導波路を伝播する導波光のエバ
ネセント成分の一部を受光する光検出器が配置されてい
てもよい。本発明のモニタ付光導波路型素子において、
前記素子がマッハツェンダ型光変調器であることが好ま
しい。本発明のモニタ付光導波路型素子において、前記
誘電体基板がニオブ酸リチウムであることが好ましい。
路型素子は誘電体基板と、その上に形成された光導波路
とを有する光素子、及びこの光導波路の近傍に配置さ
れ、前記光導波路を伝播する導波光のエバネセント成分
の一部を受光し、これをモニタする光検出器とを有する
ことを特徴とするものである。本発明のモニタ付光導波
路素子において、前記光導波路と、前記光検出器との間
に、前記誘電体基板の屈折率より高い屈折率を有するエ
バネセント成分導入層が配置されているものであっても
よい。本発明のモニタ付光導波路型素子において、前記
光導波路にプリズムが配置され、このプリズムを介して
導波光のエバネセント成分の一部が、前記光検出器によ
り受光されるものであってもよい。本発明のモニタ付光
導波路型素子において、前記光導波路の近傍にカプラを
配置して前記出力部に分波導波路を形成し、この分波導
波路の近傍に、前記分波導波路を伝播する導波光のエバ
ネセント成分の一部を受光する光検出器が配置されてい
てもよい。本発明のモニタ付光導波路型素子において、
前記素子がマッハツェンダ型光変調器であることが好ま
しい。本発明のモニタ付光導波路型素子において、前記
誘電体基板がニオブ酸リチウムであることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１に示されている光導波路素子
において、誘電体からなる基板（クラット部）１の表面
部に光導波路２が形成されており、この光導波路は、入
力部２ａと、それから２分岐した分岐部２ｂ，２ｃと、
それらが収斂している出力部２ｄからなるものである。
素子には、光導波路を通る光波を制御するための電極が
配置されている（図示されていない）。この素子の光導
波路２の出力部（コア）２ｄ上に検出器３（例えばフォ
トダイオード）が配置されている。
において、誘電体からなる基板（クラット部）１の表面
部に光導波路２が形成されており、この光導波路は、入
力部２ａと、それから２分岐した分岐部２ｂ，２ｃと、
それらが収斂している出力部２ｄからなるものである。
素子には、光導波路を通る光波を制御するための電極が
配置されている（図示されていない）。この素子の光導
波路２の出力部（コア）２ｄ上に検出器３（例えばフォ
トダイオード）が配置されている。
【０００７】図２には、図１の光導波路素子の出力部分
が示されており、基板１の表面上に、光導波路２の出力
部２ｄが形成され、その上に光検出器３が配置されてい
る。光検出器３は、光導波路出力部２ｄ及び基板１に光
学用接着剤をもって接合されていてもよく、この光学用
接着剤の屈折率ｎは基板屈折率と同程度の、エバネセン
ト成分の導出に有効なものであることが好ましい。この
ような光学接着剤としては、例えばエポキシ系光学接着
剤又はアクリル系光学接着剤などを用いることができ
る。
が示されており、基板１の表面上に、光導波路２の出力
部２ｄが形成され、その上に光検出器３が配置されてい
る。光検出器３は、光導波路出力部２ｄ及び基板１に光
学用接着剤をもって接合されていてもよく、この光学用
接着剤の屈折率ｎは基板屈折率と同程度の、エバネセン
ト成分の導出に有効なものであることが好ましい。この
ような光学接着剤としては、例えばエポキシ系光学接着
剤又はアクリル系光学接着剤などを用いることができ
る。
【０００８】図１及び図２に示された本発明のモニタ付
光導波路型素子において、光導波路２の出力部２ｄを伝
播する光出力波から放射されるエバネセント成分の一部
を、光検出器が受光し、その受光強度から、光導波路出
力部２ｄを伝播する出力波の強度をモニタする。このよ
うな本発明素子においては、光検出器の配置位置は、そ
れが光導波路出力部２ｄから放射されるエバネセント成
分の一部を受光し得る限り、格別の制限はない。
光導波路型素子において、光導波路２の出力部２ｄを伝
播する光出力波から放射されるエバネセント成分の一部
を、光検出器が受光し、その受光強度から、光導波路出
力部２ｄを伝播する出力波の強度をモニタする。このよ
うな本発明素子においては、光検出器の配置位置は、そ
れが光導波路出力部２ｄから放射されるエバネセント成
分の一部を受光し得る限り、格別の制限はない。
【０００９】本発明のモニタ付光導波路型素子の他の実
施態様の構成が、図３に示されている。図３において、
光導波路基板（クラッド部）１の表面部分に、光導波路
出力部２ｄが形成されている。光導波路出力部２ｄ上に
は基板１の光屈折率よりも高い屈折率を有するエバネセ
ント成分導入層６が配置されており、このエバネセント
成分導入層６の上に光検出器用電極４が配置され、その
上に光検出器３が配置され、さらにその上に光検出器制
御用電極５が配置されている。光検出器用電極４には、
エバネセント成分導入層６と光検出器５とを接着する光
学接着層６ａが形成されていてもよく、この光学接着層
６ａに相当する部分は空隙であってもよい。
施態様の構成が、図３に示されている。図３において、
光導波路基板（クラッド部）１の表面部分に、光導波路
出力部２ｄが形成されている。光導波路出力部２ｄ上に
は基板１の光屈折率よりも高い屈折率を有するエバネセ
ント成分導入層６が配置されており、このエバネセント
成分導入層６の上に光検出器用電極４が配置され、その
上に光検出器３が配置され、さらにその上に光検出器制
御用電極５が配置されている。光検出器用電極４には、
エバネセント成分導入層６と光検出器５とを接着する光
学接着層６ａが形成されていてもよく、この光学接着層
６ａに相当する部分は空隙であってもよい。
【００１０】図３の右部分に、図３の装置の各部を通る
光の強度分布を示すグラフが示されている。このグラフ
に示された光強度分布において、エバネセント成分の一
部である光検出器により受光された光１３の強度が光検
出器により検出測定される。この光検出器３により検出
された光の強度から、光導波路出力部２ｄを通る光の強
度を求めることができる。
光の強度分布を示すグラフが示されている。このグラフ
に示された光強度分布において、エバネセント成分の一
部である光検出器により受光された光１３の強度が光検
出器により検出測定される。この光検出器３により検出
された光の強度から、光導波路出力部２ｄを通る光の強
度を求めることができる。
【００１１】エバネセント成分導入層を形成する材料と
しては、光導波路出力部を形成する材料の光屈折率より
も高い屈折率を有するものが用いられる。例えばＬｉＮ
ｂＯ 3 を用いた光導波路では、光導波路の光屈折率は通
常ｎ＝２．１５であるから、エバネセント成分導入層の
屈折率ｎは２．１５以上であることが好ましく、このよ
うな材料としては、シリコン（Ｓｉ，ｎ＝３．５）、Ｇ
ｅ，ＴｉＯ2 、及びＴａ2 Ｏ5 などを用いることが好ま
しい。
しては、光導波路出力部を形成する材料の光屈折率より
も高い屈折率を有するものが用いられる。例えばＬｉＮ
ｂＯ 3 を用いた光導波路では、光導波路の光屈折率は通
常ｎ＝２．１５であるから、エバネセント成分導入層の
屈折率ｎは２．１５以上であることが好ましく、このよ
うな材料としては、シリコン（Ｓｉ，ｎ＝３．５）、Ｇ
ｅ，ＴｉＯ2 、及びＴａ2 Ｏ5 などを用いることが好ま
しい。
【００１２】エバネセント成分導入層は導波条件を満た
さない厚さであることが好しく、例えば基板ＬｉＮｂＯ
3 （ｎ＝２．１５）、導入層Ｓｉ（ｎ＝３．５）、波長
λ＝１．５５μｍとすると、厚さは０．１５μｍよりう
すいことが好ましい。
さない厚さであることが好しく、例えば基板ＬｉＮｂＯ
3 （ｎ＝２．１５）、導入層Ｓｉ（ｎ＝３．５）、波長
λ＝１．５５μｍとすると、厚さは０．１５μｍよりう
すいことが好ましい。
【００１３】上記の実施態様において、エバネセント成
分導入層及びその上に配置される光検出器は、光導波路
出力部の任意の位置に配置でき、その位置に格別の制限
はなく、また、その取付作業も容易かつ単純である。ま
た光導波路そのものに加工を施す必要は全くない。
分導入層及びその上に配置される光検出器は、光導波路
出力部の任意の位置に配置でき、その位置に格別の制限
はなく、また、その取付作業も容易かつ単純である。ま
た光導波路そのものに加工を施す必要は全くない。
【００１４】本発明のモニタ付光導波路型素子の更に他
の実施態様において、図４に示されているように光導波
路出力部２ｄ上に、プリズム７が配置され、光導波路出
力部２ｄを矢印８の方向に伝播する光のエバネセント成
分の一部１２が、プリズム７を通りその傾斜面９におい
て屈折して、光検出器３により受光検出される。この態
様に用いられるプリズムは、導波路の実効屈折率より高
い屈折率特性を有するもの、例えばルチル型二酸化チタ
ン（ＴｉＯ2 ）などを用いて製造される。
の実施態様において、図４に示されているように光導波
路出力部２ｄ上に、プリズム７が配置され、光導波路出
力部２ｄを矢印８の方向に伝播する光のエバネセント成
分の一部１２が、プリズム７を通りその傾斜面９におい
て屈折して、光検出器３により受光検出される。この態
様に用いられるプリズムは、導波路の実効屈折率より高
い屈折率特性を有するもの、例えばルチル型二酸化チタ
ン（ＴｉＯ2 ）などを用いて製造される。
【００１５】プリズムの寸法・形状については、所望強
度のエバネセント成分の一部を所定位置の光検出器に受
光させ得る限り格別の制限はない。光検出器の受光面
は、プリズムの傾斜面に接触していてもよく、或は、近
接していてもよく、又は導光手段（例えばミラー及びレ
ンズ等）により連結されていてもよい。
度のエバネセント成分の一部を所定位置の光検出器に受
光させ得る限り格別の制限はない。光検出器の受光面
は、プリズムの傾斜面に接触していてもよく、或は、近
接していてもよく、又は導光手段（例えばミラー及びレ
ンズ等）により連結されていてもよい。
【００１６】プリズムの底面は、光導波路出力部及び基
板上に接触していてもよいし、或は、光学接着剤により
接着されていてもよい。
板上に接触していてもよいし、或は、光学接着剤により
接着されていてもよい。
【００１７】本発明のモニタ付光導波路型素子の上述の
実施態様においては、エバネセント成分検出器は、光導
波路出力部に直接配置されているものであるが、本発明
のさらに他の実施態様において、光導波路出力部の一
部、例えば２つの分岐部の収斂結合部の近傍にタップカ
プラを配置して分波導波路を形成し、この分波導波路の
近傍に光検出器を配置して、前記分波導波路を伝播する
導波光のエバネセント成分の一部を受光しモニターする
ようにしてもよい。
実施態様においては、エバネセント成分検出器は、光導
波路出力部に直接配置されているものであるが、本発明
のさらに他の実施態様において、光導波路出力部の一
部、例えば２つの分岐部の収斂結合部の近傍にタップカ
プラを配置して分波導波路を形成し、この分波導波路の
近傍に光検出器を配置して、前記分波導波路を伝播する
導波光のエバネセント成分の一部を受光しモニターする
ようにしてもよい。
【００１８】図５において、光導波路２の二分岐部２
ｂ，２ｃの結合部１０にカプラを配置することによりこ
の分波導波路２ｅの近傍に光検出器３を配置し、導波路
２ｅに、出力導波路２ｄの相補的な出力を得ることがで
きる。分波導波路２ｅを伝播する導波光のエバネセント
成分の一部を受光し、モニターする。これにより、出力
導波路２ｄの導波光を、受光器を設置したことによる損
失等の影響なしにモニターすることが可能になる。この
分波導波路２ｅと光検出器３とは、直接連通していても
よいし、それらの間に図３に示されているエバネセント
成分導入層が設けられてもよいし、或は、図４に示され
ているように、プリズムが配置されていてもよい。前記
エバネセント検出器を光導波路の入力部の近傍に直接、
又は前記入力部から分岐した分波導波路の近傍に、前記
と同様にして配置することにより、入力光をモニタする
ことができる。
ｂ，２ｃの結合部１０にカプラを配置することによりこ
の分波導波路２ｅの近傍に光検出器３を配置し、導波路
２ｅに、出力導波路２ｄの相補的な出力を得ることがで
きる。分波導波路２ｅを伝播する導波光のエバネセント
成分の一部を受光し、モニターする。これにより、出力
導波路２ｄの導波光を、受光器を設置したことによる損
失等の影響なしにモニターすることが可能になる。この
分波導波路２ｅと光検出器３とは、直接連通していても
よいし、それらの間に図３に示されているエバネセント
成分導入層が設けられてもよいし、或は、図４に示され
ているように、プリズムが配置されていてもよい。前記
エバネセント検出器を光導波路の入力部の近傍に直接、
又は前記入力部から分岐した分波導波路の近傍に、前記
と同様にして配置することにより、入力光をモニタする
ことができる。
【００１９】前記分波導波路２ｅを形成するために用い
られるカプラは、対称、または非対称方向性結合器、ク
ロスカプラなどから形成又は選択することができる。
られるカプラは、対称、または非対称方向性結合器、ク
ロスカプラなどから形成又は選択することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明のモニタ付光導波路素子は、モニ
タ手段を、光導波路素子チップ上に実装することがで
き、或は素子チップを収容する筐体内に内蔵することが
できる。また、モニタ手段の配置位置を、光導波路出力
部の近傍に自由に選択することができ、その取り付け作
業が容易であり、かつ光導波路自体に加工を施す必要も
ない。このため、モニタ付光素子を小型化することが可
能になり、実用上、高い効用を有するものである。
タ手段を、光導波路素子チップ上に実装することがで
き、或は素子チップを収容する筐体内に内蔵することが
できる。また、モニタ手段の配置位置を、光導波路出力
部の近傍に自由に選択することができ、その取り付け作
業が容易であり、かつ光導波路自体に加工を施す必要も
ない。このため、モニタ付光素子を小型化することが可
能になり、実用上、高い効用を有するものである。
【図１】本発明のモニタ付光導波路型素子の一例の要部
を示す平面説明図。
を示す平面説明図。
【図２】図１のモニタ付光導波路型素子の出力端部分の
要部を示す斜視説明図。
要部を示す斜視説明図。
【図３】本発明のモニタ付光導波路型素子の他の一例の
出力端部の要部を示す断面説明図。
出力端部の要部を示す断面説明図。
【図４】本発明のモニタ付光導波路型素子のさらに他の
一例の出力端部の要部を示す正面説明図。
一例の出力端部の要部を示す正面説明図。
【図５】本発明のモニタ付光導波路型素子のさらに他の
一例の要部の平面説明図。
一例の要部の平面説明図。
１…光導波路基板 ２…光導波路 ２ａ…入力部 ２ｂ，２ｃ…分岐部 ２ｄ…出力部 ２ｅ…分波導波路 ３…光検出器 ４…光導波路用電極 ５ａ，５ｂ…光検出器用電極 ６…エバネセント成分導入層 ７…プリズム ８…光導波路出力部２ｄを伝播する光の進行方向 ９…プリズムの傾斜面 １０…結合部 １１…光導波路出力部を伝播する光 １２…エバネセント成分 １３…光検出器に受光された光
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 BA11 BA21 CA32 DA03 2H047 KB03 LA09 NA00 QA03 TA01 2H079 DA21 EA01 EA05 KA09 KA19 5F088 AA00 BA15 EA11 JA11 JA14
Claims (6)
- 【請求項１】 誘電体基板と、その上に形成された光導
波路とを有する光素子、及びこの光導波路の近傍に配置
され、前記光導波路の出力部を伝播する導波光のエバネ
セント成分の一部を受光し、これをモニタする光検出器
とを有するモニタ付光導波路型素子。 - 【請求項２】 前記光導波路と、前記光検出器との間
に、前記誘電体基板の屈折率より高い屈折率を有するエ
バネセント成分導入層が配置されている、請求項１に記
載のモニタ付光導波路素子。 - 【請求項３】 前記光導波路上にプリズムが配置され、
このプリズムを介して導波光のエバネセント成分の一部
が、前記光検出器に受光される請求項１又は請求項２に
記載のモニタ付光導波路素子。 - 【請求項４】 前記光導波路の出力部の近傍にカプラを
配置して、前記出力部に分波導波路を形成し、この分波
導波路の近傍に、前記分波導波路を伝播する導波光のエ
バネセント成分の一部を受光する光検出器が配置されて
いる、請求項１又は２に記載のモニタ付光導波路素子。 - 【請求項５】 前記光素子が、マッハツェンダ型光変調
器である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモニタ
付光導波路型素子。 - 【請求項６】 前記誘電体基板がニオブ酸リチウムであ
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載
のモニタ付光導波路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000032789A JP2001215371A (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | モニタ付光導波路型素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000032789A JP2001215371A (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | モニタ付光導波路型素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001215371A true JP2001215371A (ja) | 2001-08-10 |
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