JP2001513917A - 光デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、光学部品に接続する少なくとも１つの接続端部に遷移部分を備える光導波管１に関するものである。遷移部分は、まず、拡幅部１５に移行し、つぎにこの拡幅部は歯状構造体１０に移行するように配置され、この歯状構造体１０は、前記光学部品に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】 光デバイス 技術分野 本発明は、光ファイバとの接続を容易化および改善する構造を有する光導波管 に関するものである。 従来の技術 光電子部品を備える通信ネットワークシステムの構造における基本的条件の１ つは、これらの間で単一モードファイバへの接続が、出来る限り小さな損失で行 われなければならないということである。一般的に、接続損失の多くは光ファイ バと導波管の間で大きさが違うことによる。光導波管が半導体材料から形成され る場合、導波管とファイバの間のインターフェース部での損失は、所定の場合に 多くて１０ｄＢとなることがある。 導波管の光領域（Optical Field）の寸法を増大することにより、ファイバの 光領域とのより優れた対応が達成され、これにより導波管とファイバの間のイン ターフェース部での接続損失が低減される。導波管の光領域を増大する多数の異 なる構造および方法が知られている。 導波管の光領域を変形する１つの方法は、ファイバと導波管との間のインター フェース部にレンズを配置することである。しかし、この方法は実用的ではない 。 上述の変形を達成する他の方法は、ファイバとのインターフェース部で、導波 管の寸法を変えることである。この変更は、一般的にテーパリングと呼ばれてい る。テーパリングは、光領域を増大するために、導波管の寸法を増大または減少 することにより行うことができる。しかし、寸法を最小とすることは、まず第１ に、単一モード導波管の寸法が非常に小さい場合に、実際上の困難につながる。 したがって、より一般的な方法は、導波管の寸法を増大することである。この寸 法の増大は、横方向、垂直方向または横および垂直方向同時に行うことが可能で ある。この垂直方向のテーパリングは、製造費用を比較的高くする複雑な工程段 階を備えることがある。 発明の開示 たとえば１または幾つかの半導体材料またはポリマー材料で形成された導波管 から、光ファイバへ遷移する際には、光の強度を維持するのに決定的な役割を果 たすいくつか要因がある。これらの要因の１つは、導波管および光ファイバの光 領域が互いにどのように適合しているかということである。 今日利用可能な解決策は、ファイバとの接続部の導波管の寸法を増大すること により上記問題を解決するものが多い。この寸法の増大は、光領域の適合を満足 なものとするために、導波管の光軸に対して横方向および垂直方向の双方に必要 である。製法の観点から、上記導波管寸法の増大は、とくに垂直方向において比 較的複雑であり、これは問題となることがある。 本発明は、ファイバとの接続部に、いわゆる歯状構造体が設けられた導波管に より、上述の問題を解決する。 ファイバとの接続部の導波管の構造は、これにより、いわゆるアップテーパリ ング(up-tapering)およびダウンテーパリング(down-tapering)の双方の組合せで あるということができる。アップテーパリングとは、導波管に形成されたいわゆ る光軸に向かう少なくとも一方の直角方向において寸法が増大していることを意 味し、ダウンテーパリングとは、光軸に向かう少なくとも一方の直角方向におい て寸法が最小となっていることを意味する。 光軸に対して直角方向にアップテーパリングであることの物理的効果は、光領 域がアップテーパリングと同じ方向に増大すること、および光軸に向かう他の直 角方向における光領域が比較的妨害されずにいられるということである。 光軸に対して直角方向にダウンテーパリングであることの物理的効果は、この ダウンテーパリングが導波管の断面を十分小さくする場合、光領域が光軸に向か う双方の直角方向に増大するということである。テーパリングしていない場合に 比して、光領域は、相対的に見て、テーパー方向に、この場合狭くなる方向によ り増大する。 上記構造により、導波管をファイバに接続するとき、この目的のために上記双 方の直角方向における寸法を変えることなく、光軸に向かう双方の直角方向にお ける光領域が増大する。 本発明の目的は、上記直角方向の一方における大きさおよび構造を変えるだけ で、光軸に対して双方の直角方向における導波管の光領域を増大することである 。 本発明の利点は、接続損失を低レベルに抑えられることである。 本発明の他の利点は、光ファイバおよび光導波管の整合を容易にできることで ある。 本発明の更に他の利点は、製造が比較的廉価なことである。 本発明の別の利点は、半導体材料、ポリマー材料および石英から製造された導 波管に適用できることである。 つぎに、好適な実施の形態により、および添付請求の範囲を参照することによ り本発明について詳細に説明する。 図面の説明 図１は、本発明の第１の実施形態の上面図である。 図２は、図１および図３の本発明の側面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態の上面図である。 好適な実施の形態 図１は、本発明の導波管１の上面図である。導波管１は、一方の端部に遷移部 分が設けられており、導波管からの光領域を増大する。この遷移部分は第１の部 分を備え、ここで導波管は導波管が配置される基板上の表面に対応する平面に拡 幅されている。つぎに、拡幅部１５は歯状構造体１０に移行する。したがって、 上述の遷移部分は、拡幅部１５と歯状構造体１０とを備えている。これは一般的 に“テーパ”と呼ぶことができる。 上述の拡幅部１５は、たとえば、放物線形状あるいは直線形状とすることがで きる。 図１の歯状構造体１０の歯数は、３つである。この数は当然のことながら一例 にすぎず、この数は導波管１の光領域の所望の変形を達成するために、および、 たとえば光ファイバ２０に整合させる際の簡略さを失わないようにするために、 少なくとも２つでなければならない。上記の歯は、別の形状とすることもできる 。これらの歯に共通することは、これらが全て円錐形状の主要部を有していると いうことである。歯状構造体の所定の歯は、他の歯に対して異なる形状とするこ と も考えられる。 各歯の先端部は、鋭くまたは平坦にすることができる。 図１の歯状構造体１０の各歯間の距離は等しい。隣接した異なる歯の間の距離 が互いに異なる距離を有する歯状構造体１０を配置することも、当然のことなが ら可能である。 図２は、図１に示したものと同じ導波管１の側面図である。この図は、導波管 １と拡幅部と歯状構造体が、配置される表面３０から同じ高さを有することを示 している。 導波管１、したがって拡幅部１５と歯状構造体１０の材料は、ポリマー、石英 または半導体の型式とすることができる。 図３は、本発明の導波管の他の実施形態を示している。この実施形態の場合、 厳格な意味では、導波管はアップテーパもダウンテーパもしていない。導波管の 少なくとも一方の端部には、歯状構造体が配置され、歯状構造体は、上述のよう に他の光ユニットに対する整合の簡略さが失なわれないように、少なくとも２つ の歯を備えているのが好ましい。歯の大きさおよび形状は、同じあるいは異なる ものとすることができる。歯の間の距離は、同じあるいは異なるものとすること ができる。 他の実施形態と同様に、この実施形態の材料は、石英、ポリマーあるいは半導 体の型式とすることができる。 これらの導波管を製造する方法は、当業者に周知な技術を使用して実施するこ とが可能であり、したがって、より詳しく説明する必要はない。 本発明は、上述の、および図面に示した実施形態に制限されないことは当然の ことであるが、添付請求の範囲の範囲内で修正することもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 光学部品に接続する少なくとも１つの接続端部に、遷移部分を備える光 導波管（１）であって、前記遷移部分は、まず拡幅部（１５）に切り換わり、つ ぎにこれが歯状構造体（１０）に切り換わるように配置され、該歯状構造体（１ ０）は、前記光学部品に接続するようにされていることを特徴とする光導波管（ １）。 ２． 拡幅部（１５）は、導波管が配置される基板上の表面（３０）と平行な 平面内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波管（１）。 ３． 拡幅部（１５）を有する導波管（１）と歯状構造体（１０）とは、これ らが配置される基板の表面（３０）に対して同じ高さであることを特徴とする請 求項２に記載の光導波管（１）。 ４． 導波管の材料が、ポリマーであることを特徴とする請求項３に記載の光 導波管（１）。 ５． 導波管の材料が、半導体の型式であることを特徴とする請求項３に記載 の光導波管（１）。 ６． 導波管の材料が、石英であることを特徴とする請求項３に記載の光導波 管（１）。 ７． 歯状構造体（１０）は、少なくとも２つの歯を備えることを特徴とする 請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の光導波管（１）。 ８． 歯状構造体（１０）の歯は、互いに形状および大きさが同一であること を特徴とする請求項７に記載の光導波管（１）。 ９． 歯状構造体（１０）の歯は、互いに異なる形状および大きさを有するこ とを特徴とする請求項７に記載の光導波管（１）。 １０． 歯状構造体（１０）の各歯は、隣接する歯に対する距離が、歯状構造 体の各歯および全ての歯で同じに配置されていることを特徴とする請求項８また は請求項９に記載の光導波管（１）。 １１． 歯状構造体の少なくとも１つの歯は、隣接する歯に対する距離が、歯 状構造体の他の歯の間の相互の距離に対して異なって配置されることを特徴とす る請求項８または請求項９に記載の光導波管（１）。 １２． 少なくとも１つの接続端部が歯状構造体（１０）を備え、導波管と前 記歯状構造体は、これらが配置される基板の表面（３０）に対して同じ高さであ ることを特徴とする光導波管（１）。 １３． 歯状構造体（１０）の歯が、互いに同じ形状および大きさを有するこ とを特徴とする請求項１２に記載の光導波管（１）。 １４． 歯状構造体（１０）の歯が、互いに異なる形状および大きさを有する ことを特徴とする請求項１２に記載の光導波管（１）。 １５． 歯状構造体（１０）の各歯は、隣接する歯に対する距離が、歯状構造 体の各歯および全ての歯で同じに配置されることを特徴とする請求項１３または 請求項１４に記載の光導波管（１）。 １６． 導波管の材料が、ポリマーであることを特徴とする請求項１５に記載 の光導波管（１）。 １７． 導波管の材料が、半導体の型式であることを特徴とする請求項１５に 記載の光導波管（１）。 １８． 導波管の材料が、石英であることを特徴とする請求項１５に記載の光 導波管（１）。 １９． 歯状構造体の少なくとも１つの歯は、隣接する歯に対する距離が、歯 状構造体の他の歯の間の相互の距離に対して異なって配置されることを特徴とす る請求項１３または請求項１４に記載の光導波管（１）。 ２０． 導波管の材料が、ポリマーであることを特徴とする請求項１９に記載 の光導波管（１）。 ２１． 導波管の材料が、半導体の型式であることを特徴とする請求項１９に 記載の光導波管（１）。 ２２． 導波管の材料が、石英であることを特徴とする請求項１９に記載の光 導波管（１）。