JP2002006244A - 効率的な反射結合を行なうための導波路の配置と角度の決定 - Google Patents
効率的な反射結合を行なうための導波路の配置と角度の決定Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光導波路を効率的に光結合するための手段を提
供する。 【解決手段】全反射境界面に沿ってク゛ース゛-ヘンヒェン効果を
補償することにより、導波路(56及び58、70及び74)の効
率的な光結合構成を実現する。1実施態様では、境界面
に沿った反射光の横方向シフトを、2つの導波路の軸(64と6
6)間の距離を決定するために計算する。TE偏光を有する
光またはTM偏光を有する光の結合を最大にするために、
軸間の距離を計算することができる。軸間の距離は、偏
光依存損失が最小になるように設定するのが好ましい。
本発明の他の実施態様では、2つの偏光の横方向シフトが等
しくなるように2つの導波路の入射角度を選択して、偏
光依存損失を最小にする。
供する。 【解決手段】全反射境界面に沿ってク゛ース゛-ヘンヒェン効果を
補償することにより、導波路(56及び58、70及び74)の効
率的な光結合構成を実現する。1実施態様では、境界面
に沿った反射光の横方向シフトを、2つの導波路の軸(64と6
6)間の距離を決定するために計算する。TE偏光を有する
光またはTM偏光を有する光の結合を最大にするために、
軸間の距離を計算することができる。軸間の距離は、偏
光依存損失が最小になるように設定するのが好ましい。
本発明の他の実施態様では、2つの偏光の横方向シフトが等
しくなるように2つの導波路の入射角度を選択して、偏
光依存損失を最小にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、光導波
路の効率的な結合に関し、さらに詳しくは、全反射面に
対する導波路の位置および角度の決定に関するものであ
る。
路の効率的な結合に関し、さらに詳しくは、全反射面に
対する導波路の位置および角度の決定に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】遠隔通信あるいはデータ通信環境におけ
る信号伝達には、光学的なネットワークが盛んに使用さ
れるようになってきた。レーザ光の変調の形態で情報を
交換することができる。光信号を効率的に発生させるた
めの装置と長距離にわたって光信号を送信するためのケ
ーブルは、容易に入手可能である。しかしながら、信号
の強度に大きく減衰させることなく信号を局所的に操作
できるようにすることには多少の問題がある。局所的な
操作は、２つの導波路間における定常状態信号送信装置
により可能であり、あるいは、一つの導波路を通る光信
号を多数の出力導波路のいずれかに伝達することができ
るスイッチング装置により可能となる。
る信号伝達には、光学的なネットワークが盛んに使用さ
れるようになってきた。レーザ光の変調の形態で情報を
交換することができる。光信号を効率的に発生させるた
めの装置と長距離にわたって光信号を送信するためのケ
ーブルは、容易に入手可能である。しかしながら、信号
の強度に大きく減衰させることなく信号を局所的に操作
できるようにすることには多少の問題がある。局所的な
操作は、２つの導波路間における定常状態信号送信装置
により可能であり、あるいは、一つの導波路を通る光信
号を多数の出力導波路のいずれかに伝達することができ
るスイッチング装置により可能となる。
【０００３】一つの導波路から他の導波路への光信号を
再び導くための１つの技術として、反射鏡（または、ミ
ラー）を使用する。反射鏡は固定することができ、ある
いは、反射鏡をマイクロマシン装置に接続することによ
りスイッチング装置で使用することができる。反射鏡を
使用する代わりに、全反射面（ＴＩＲ）を設けることが
できる。従来技術において知られているように、ＴＩＲ
は、光線が屈折率の高い領域と屈折率の低い領域との間
の境界面に向かって、屈折率の高い方の側から進行する
ときに生じる。ＴＩＲの現象を利用したスイッチング装
置は、本発明の譲受人に譲渡されているFouquet他によ
る米国特許第５，６９９，４６２号に記載されている。
分離したスイッチングユニット１０を図１に示す。スイ
ッチングユニットは、基板上の層によって形成された平
らな導波路を有している。導波路層は、下方のクラッド
層１４、光学的なコア１６、および、図示せぬ上方のク
ラッド層からなる。光学的なコアは、主として２酸化ケ
イ素から構成することができるが、必要な屈折率を得る
ための材料が注入されている。クラッド層は、コア材料
の屈折率とは大きく異なる屈折率を有する材料から形成
されているので、光信号はコアに沿って導かれる。導波
路の実効位相屈折率は、当該技術分野において周知のよ
うに、コア材料の屈折率とクラッド層の材料の屈折率に
よって決まる。コア材料の層は、第１の光路における第
１の入力導波路２０と第１の出力導波路２６を画定する
導波路セグメントにパターン形成されている。このパタ
ーン形成は、また、第２の直線路における第２の入力導
波路２４と第２の出力導波路２２を画定する。次に、上
方のクラッド層が、パターン化されたコア材料の上に被
着される。コア材料、上方のクラッド層、および、下方
のクラッド層１４の少なくとも一部分を貫通するように
トレンチ２８をエッチングすることによりギャップが形
成される。
再び導くための１つの技術として、反射鏡（または、ミ
ラー）を使用する。反射鏡は固定することができ、ある
いは、反射鏡をマイクロマシン装置に接続することによ
りスイッチング装置で使用することができる。反射鏡を
使用する代わりに、全反射面（ＴＩＲ）を設けることが
できる。従来技術において知られているように、ＴＩＲ
は、光線が屈折率の高い領域と屈折率の低い領域との間
の境界面に向かって、屈折率の高い方の側から進行する
ときに生じる。ＴＩＲの現象を利用したスイッチング装
置は、本発明の譲受人に譲渡されているFouquet他によ
る米国特許第５，６９９，４６２号に記載されている。
分離したスイッチングユニット１０を図１に示す。スイ
ッチングユニットは、基板上の層によって形成された平
らな導波路を有している。導波路層は、下方のクラッド
層１４、光学的なコア１６、および、図示せぬ上方のク
ラッド層からなる。光学的なコアは、主として２酸化ケ
イ素から構成することができるが、必要な屈折率を得る
ための材料が注入されている。クラッド層は、コア材料
の屈折率とは大きく異なる屈折率を有する材料から形成
されているので、光信号はコアに沿って導かれる。導波
路の実効位相屈折率は、当該技術分野において周知のよ
うに、コア材料の屈折率とクラッド層の材料の屈折率に
よって決まる。コア材料の層は、第１の光路における第
１の入力導波路２０と第１の出力導波路２６を画定する
導波路セグメントにパターン形成されている。このパタ
ーン形成は、また、第２の直線路における第２の入力導
波路２４と第２の出力導波路２２を画定する。次に、上
方のクラッド層が、パターン化されたコア材料の上に被
着される。コア材料、上方のクラッド層、および、下方
のクラッド層１４の少なくとも一部分を貫通するように
トレンチ２８をエッチングすることによりギャップが形
成される。
【０００４】第１の入力導波路２０と第２の出力導波路
２２は、導波路の接合部３０が蒸気あるいはガスで充填
されているときに、第１の入力導波路２０から第２の出
力導波路２２に向かうＴＩＲ転向光を生じることになる
入射角度でトレンチ２８の側壁と交差する軸を有する。
しかしながら、接合部３０が導波路の実効位相屈折率に
ほぼ一致する屈折率を有する流体で充填されているとき
は、第１の入力導波路２０からの光は、屈折率の一致し
た流体を通って直線的に整列した第１の出力導波路２６
に向かって進むことになる。
２２は、導波路の接合部３０が蒸気あるいはガスで充填
されているときに、第１の入力導波路２０から第２の出
力導波路２２に向かうＴＩＲ転向光を生じることになる
入射角度でトレンチ２８の側壁と交差する軸を有する。
しかしながら、接合部３０が導波路の実効位相屈折率に
ほぼ一致する屈折率を有する流体で充填されているとき
は、第１の入力導波路２０からの光は、屈折率の一致し
た流体を通って直線的に整列した第１の出力導波路２６
に向かって進むことになる。
【０００５】Fouquet他による特許には、透過状態と反
射状態に光学スイッチングユニット１０を切り換えるた
めの多数の代替実施態様が記載されている。透過状態で
は、２つの入力導波路２０と２４は、それらと直線的に
整列した出力導波路２６と２２にそれぞれ光学的に結合
される。反射状態では、第１の入力導波路２０は、第２
の出力導波路２２に光学的に結合されるが、第２の入力
導波路２４は、出力導波路２２及び２６のいずれにも光
学的に接続されない。２つの状態を切り換えるための一
つのアプローチを図１に示す。スイッチングユニット１
０は、流体が収容されたトレンチ内における気泡の形成
を制御するマイクロヒータ３８を有している。ヒータ
が、屈折率の一致している流体内に気泡を形成するのに
十分な高温に達しているときは、気泡は、４つの導波路
の接合部３０に配置される。その結果、導波路２０に沿
って進む光は、トレンチ２８の側壁に達する際に屈折率
の不一致に遭遇してＴＩＲを生じ、これにより、導波路
２０と２２は、光学的に結合される。しかしながら、ヒ
ータ３８が動作していないときは、屈折率の一致してい
る流体が、再び、４つの導波路間の接合部３０に留まる
ことになる。
射状態に光学スイッチングユニット１０を切り換えるた
めの多数の代替実施態様が記載されている。透過状態で
は、２つの入力導波路２０と２４は、それらと直線的に
整列した出力導波路２６と２２にそれぞれ光学的に結合
される。反射状態では、第１の入力導波路２０は、第２
の出力導波路２２に光学的に結合されるが、第２の入力
導波路２４は、出力導波路２２及び２６のいずれにも光
学的に接続されない。２つの状態を切り換えるための一
つのアプローチを図１に示す。スイッチングユニット１
０は、流体が収容されたトレンチ内における気泡の形成
を制御するマイクロヒータ３８を有している。ヒータ
が、屈折率の一致している流体内に気泡を形成するのに
十分な高温に達しているときは、気泡は、４つの導波路
の接合部３０に配置される。その結果、導波路２０に沿
って進む光は、トレンチ２８の側壁に達する際に屈折率
の不一致に遭遇してＴＩＲを生じ、これにより、導波路
２０と２２は、光学的に結合される。しかしながら、ヒ
ータ３８が動作していないときは、屈折率の一致してい
る流体が、再び、４つの導波路間の接合部３０に留まる
ことになる。
【０００６】図1を参照して説明する原理は、定常状態
反射装置にも適用できる。すなわち、屈折率の一致して
いる流体がトレンチ２８から除去されると、導波路２０
と２２は、トレンチの壁においてＴＩＲにより連続的に
結合される。この定常状態の実施態様には、導波路２４
と２６は含まれない。
反射装置にも適用できる。すなわち、屈折率の一致して
いる流体がトレンチ２８から除去されると、導波路２０
と２２は、トレンチの壁においてＴＩＲにより連続的に
結合される。この定常状態の実施態様には、導波路２４
と２６は含まれない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＴＩＲの現象は、一つ
の導波路から他の導波路への光信号の転送にうまく使わ
れてきたが、さらなる改善が必要である。屈折率の高い
領域と屈折率の低い領域との間の境界面に入射する光
は、ＴＥ偏光を有するモードとＴＭ偏光を有するモード
との間で変化する。光は、その偏光に従い、境界面で異
なる応答をする。結果として、導波路モードへの結合が
不完全なために偏光依存損失（ＰＤＬ）が生じる。境界
面に入射する光の偏光はランダムに変化するので、ＰＤ
Ｌの変化もランダムである。
の導波路から他の導波路への光信号の転送にうまく使わ
れてきたが、さらなる改善が必要である。屈折率の高い
領域と屈折率の低い領域との間の境界面に入射する光
は、ＴＥ偏光を有するモードとＴＭ偏光を有するモード
との間で変化する。光は、その偏光に従い、境界面で異
なる応答をする。結果として、導波路モードへの結合が
不完全なために偏光依存損失（ＰＤＬ）が生じる。境界
面に入射する光の偏光はランダムに変化するので、ＰＤ
Ｌの変化もランダムである。
【０００８】偏光依存損失をなくし、あるいは、予測可
能にする導波路の光学的結合構成が必要とされている。
ＴＩＲ境界面に対して導波路を位置決めするための効率
的なレイアウトを決定する方法も必要とされている。
能にする導波路の光学的結合構成が必要とされている。
ＴＩＲ境界面に対して導波路を位置決めするための効率
的なレイアウトを決定する方法も必要とされている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】屈折率の高い領域と屈折
率の低い領域との間の境界面を交差する２つの導波路の
結合における光学的な効率は、境界面に沿ったグーズ−
ヘンヒェン効果を補償することによって高められる。１
実施態様では、境界面に沿った反射光の横方向のずれ
が、２つの導波路の軸が境界面に沿って離れているべき
距離を決定するために予測される。他の実施態様では、
２つの導波路の軸間の距離が固定されていても、適切な
角度を選択することによって第２の導波路による集光度
を上げることができるので、２つの導波路の入射角度
は、偏光による横方向のずれを等しくするように選択さ
れる。好ましい実施例では、軸間の距離および入射角度
の両方とも、グーズ−ヘンヒェン効果を補償するように
選択される。
率の低い領域との間の境界面を交差する２つの導波路の
結合における光学的な効率は、境界面に沿ったグーズ−
ヘンヒェン効果を補償することによって高められる。１
実施態様では、境界面に沿った反射光の横方向のずれ
が、２つの導波路の軸が境界面に沿って離れているべき
距離を決定するために予測される。他の実施態様では、
２つの導波路の軸間の距離が固定されていても、適切な
角度を選択することによって第２の導波路による集光度
を上げることができるので、２つの導波路の入射角度
は、偏光による横方向のずれを等しくするように選択さ
れる。好ましい実施例では、軸間の距離および入射角度
の両方とも、グーズ−ヘンヒェン効果を補償するように
選択される。
【００１０】前述したように、ＴＩＲは、屈折率の高い
領域と屈折率の低い領域との間の境界面に、屈折率の高
い領域の側から光線が入射するときに生じる。しかしな
がら、グーズ−ヘンヒェン効果により、反射光は、入射
光が境界面と交差するポイントから短い距離だけ離れた
境界面から生じることになる。反射光の集光が最大にな
るように導波路の位置および／または角度を調整するこ
とによって、信号処理の信頼性を高めることができる。
最適な位置決めは、偏光に左右される。すなわち、ＴＭ
偏光を有する光の横方向のずれ（ＺTM）は、ＴＥ偏光を
有する光の横方向のずれ（ＺTE）とは異なる。ＴＭ偏光
またはＴＥ偏光のいずれかに対して反射を最適化するこ
とができる。代替的には、境界面に沿った導波路の軸間
の距離を、２つの偏光に対する損失が等しくなるように
選択することができる。２つの偏光における２つの最適
ポイント間の差の半分になるように距離を選択すること
によって、反射の偏光依存損失（ＰＤＬ）を０に近づけ
ることができる。これにより、許容可能な全体的な低損
失構成が得られる。
領域と屈折率の低い領域との間の境界面に、屈折率の高
い領域の側から光線が入射するときに生じる。しかしな
がら、グーズ−ヘンヒェン効果により、反射光は、入射
光が境界面と交差するポイントから短い距離だけ離れた
境界面から生じることになる。反射光の集光が最大にな
るように導波路の位置および／または角度を調整するこ
とによって、信号処理の信頼性を高めることができる。
最適な位置決めは、偏光に左右される。すなわち、ＴＭ
偏光を有する光の横方向のずれ（ＺTM）は、ＴＥ偏光を
有する光の横方向のずれ（ＺTE）とは異なる。ＴＭ偏光
またはＴＥ偏光のいずれかに対して反射を最適化するこ
とができる。代替的には、境界面に沿った導波路の軸間
の距離を、２つの偏光に対する損失が等しくなるように
選択することができる。２つの偏光における２つの最適
ポイント間の差の半分になるように距離を選択すること
によって、反射の偏光依存損失（ＰＤＬ）を０に近づけ
ることができる。これにより、許容可能な全体的な低損
失構成が得られる。
【００１１】ＴＭ偏光を有する光の横方向のずれは、以
下の式に基づいて計算することができる。
下の式に基づいて計算することができる。
【式１】 ここで、ｋ＝２π／λ、ｎsは低い方の屈折率、ｎfは高
い方の屈折率、Ｎ＝ｎｓｉｎθ、θは入射角度、λは光
の波長である。ＴＥ偏光を有する光の横方向のずれは、
以下の式を用いて決定することができる。
い方の屈折率、Ｎ＝ｎｓｉｎθ、θは入射角度、λは光
の波長である。ＴＥ偏光を有する光の横方向のずれは、
以下の式を用いて決定することができる。
【式２】 により決定される。ＺTMとＺTEの値は、幾何学的な反射
が生じたとしたときに光束が得られる位置からの光束の
ずれに対して既知の三角法を用いることにより変換する
ことができる。この変換を使用して、２つの導波路が幾
何学的な反射位置にあるときに生じるであろう信号減衰
を決定することができる。しかしながら、導波路の軸が
必要な距離だけ離れるように、２つの導波路を全反射面
と交差させて配置することによってこの損失を除去する
ことができる。導波路を配置するこの工程は、境界面を
画定する予め選択された面で終端するように導波路を作
製することによって実施することができる。代替的に
は、交差軸を有するように導波路を作製し、次いで、そ
れらの２つの軸間に所望の距離を与える面に沿って切り
取ることによって実施することができる。前述したよう
に、ＺTMの決定にのみ基づいて、あるいは、ＺTEの決定
にのみ基づいて、あるいは、ＺTMとＺTEの平均に基づい
て、この距離を選択することができる。
が生じたとしたときに光束が得られる位置からの光束の
ずれに対して既知の三角法を用いることにより変換する
ことができる。この変換を使用して、２つの導波路が幾
何学的な反射位置にあるときに生じるであろう信号減衰
を決定することができる。しかしながら、導波路の軸が
必要な距離だけ離れるように、２つの導波路を全反射面
と交差させて配置することによってこの損失を除去する
ことができる。導波路を配置するこの工程は、境界面を
画定する予め選択された面で終端するように導波路を作
製することによって実施することができる。代替的に
は、交差軸を有するように導波路を作製し、次いで、そ
れらの２つの軸間に所望の距離を与える面に沿って切り
取ることによって実施することができる。前述したよう
に、ＺTMの決定にのみ基づいて、あるいは、ＺTEの決定
にのみ基づいて、あるいは、ＺTMとＺTEの平均に基づい
て、この距離を選択することができる。
【００１２】２つの導波路に沿った伝播を含む光路の折
り曲げを行なう特定のアプリケーションに対する入射角
度を、偏光依存損失が最小になるように選択することが
できる。式１と式2における横方向のずれは入射角度
（θ）に依存するので、境界面の法線に対して等しくな
るように選択された２つの導波路の入射角度は、導波路
の屈折率（ｎf）（すなわち、導波路の実効位相屈折
率）と、導波路に対向する境界面の側にある領域の屈折
率（ｎs）の関数である。２つの偏光に対してずれがほ
ぼ等しくなる条件について式１と式2を解くと、式３及
び式４になる。
り曲げを行なう特定のアプリケーションに対する入射角
度を、偏光依存損失が最小になるように選択することが
できる。式１と式2における横方向のずれは入射角度
（θ）に依存するので、境界面の法線に対して等しくな
るように選択された２つの導波路の入射角度は、導波路
の屈折率（ｎf）（すなわち、導波路の実効位相屈折
率）と、導波路に対向する境界面の側にある領域の屈折
率（ｎs）の関数である。２つの偏光に対してずれがほ
ぼ等しくなる条件について式１と式2を解くと、式３及
び式４になる。
【式３】
【式４】 境界面に沿った軸方向のずれの決定と同じように、一方
の偏光あるいは他方の偏光に対して入射角度を最適化す
ることができるが、式４を使用して、偏光依存損失が理
論的に０となる条件を決定するのが好ましい。１例とし
て、ｎsが空気の屈折率であり、導波路が１．３０〜
１．６０の範囲にある実効位相屈折率を与える材料から
形成されている場合は、式4を用いて決定される入射角
度の範囲は４８°〜６０°である。
の偏光あるいは他方の偏光に対して入射角度を最適化す
ることができるが、式４を使用して、偏光依存損失が理
論的に０となる条件を決定するのが好ましい。１例とし
て、ｎsが空気の屈折率であり、導波路が１．３０〜
１．６０の範囲にある実効位相屈折率を与える材料から
形成されている場合は、式4を用いて決定される入射角
度の範囲は４８°〜６０°である。
【００１３】
【発明の実施の形態】図２を参照して説明する。高い屈
折率を有する光路に沿って伝播する入力光４０が屈折率
の低い領域に対する境界である境界面４２に入射したと
き、全反射が生じる。例えば、この屈折率の低い領域
を、空気で充填された領域とすることができる。入力光
４０は、ＴＥ偏光を有するモードとＴＭ偏光を有するモ
ードとの間でランダムに変化する。図２では、２つの偏
光を数字４６と４４で示している。グーズ−ヘンヒェン
効果として知られている現象のために、反射光は、入力
光４０が境界面に入射する境界面４２のポイントから短
い距離だけ離れたポイントから発する。この距離は、入
力光のその時点での偏光によって決まる。図２では、Ｔ
Ｍ偏光を有する出力光４８は、ＴＥ偏光を有する出力光
５０が生じる距離（ＺTE）よりも、その入射ポイントか
ら短い距離（ＺTM）において生じるものとして示してい
る。
折率を有する光路に沿って伝播する入力光４０が屈折率
の低い領域に対する境界である境界面４２に入射したと
き、全反射が生じる。例えば、この屈折率の低い領域
を、空気で充填された領域とすることができる。入力光
４０は、ＴＥ偏光を有するモードとＴＭ偏光を有するモ
ードとの間でランダムに変化する。図２では、２つの偏
光を数字４６と４４で示している。グーズ−ヘンヒェン
効果として知られている現象のために、反射光は、入力
光４０が境界面に入射する境界面４２のポイントから短
い距離だけ離れたポイントから発する。この距離は、入
力光のその時点での偏光によって決まる。図２では、Ｔ
Ｍ偏光を有する出力光４８は、ＴＥ偏光を有する出力光
５０が生じる距離（ＺTE）よりも、その入射ポイントか
ら短い距離（ＺTM）において生じるものとして示してい
る。
【００１４】グーズ−ヘンヒェン効果を考慮して、光結
合装置の設計者は、出力光線４８の位置または出力光線
５０の位置のいずれかに出力導波路を配置することによ
り、特定の偏光を有する光の結合を最適化するように選
択することができる。従って、入力導波路と出力導波路
の軸間距離は、ＺTMあるいはＺTEのいずれかになる。一
方、設計者は、距離ＺTMおよびＺTEの平均値であるＺ
AVEで示される距離に出力導波路を配置することによっ
て偏光依存損失が０になるよう試みることもできる。
合装置の設計者は、出力光線４８の位置または出力光線
５０の位置のいずれかに出力導波路を配置することによ
り、特定の偏光を有する光の結合を最適化するように選
択することができる。従って、入力導波路と出力導波路
の軸間距離は、ＺTMあるいはＺTEのいずれかになる。一
方、設計者は、距離ＺTMおよびＺTEの平均値であるＺ
AVEで示される距離に出力導波路を配置することによっ
て偏光依存損失が０になるよう試みることもできる。
【００１５】効率の良い光結合装置を得るためには、導
波路の入射角度を考慮することも必要である。以下でさ
らに詳しく説明するように、入射角度は、入力光４０の
光線軸から２つの偏光依存出力光４８及び５０の光線軸
への横方向のずれを決定する際の一つのファクタであ
る。導波路について適正な角度を選択することにより、
２つの偏光について同じずれを得ることができ、出力光
線５２の理論的な偏光依存損失が０になる。この角度
は、導波路の屈折率と境界面４２の反対側の領域の屈折
率によって決まる。
波路の入射角度を考慮することも必要である。以下でさ
らに詳しく説明するように、入射角度は、入力光４０の
光線軸から２つの偏光依存出力光４８及び５０の光線軸
への横方向のずれを決定する際の一つのファクタであ
る。導波路について適正な角度を選択することにより、
２つの偏光について同じずれを得ることができ、出力光
線５２の理論的な偏光依存損失が０になる。この角度
は、導波路の屈折率と境界面４２の反対側の領域の屈折
率によって決まる。
【００１６】図３に、トレンチ６０と交差する入力導波
路５６および出力導波路５８を有する定常状態光結合構
成５４を示す。導波路は、基板６２上に形成されてい
る。導波路の構造は、図1に関して説明した構造と同一
のものとすることができる。すなわち、パターン形成さ
れた２酸化ケイ素の層から導波路を形成することができ
る。この２酸化ケイ素は、所望の屈折率を有する導波路
のコアを形成するように注入処理（またはドーピング）
されており、伝播する光をコア材料内に捕捉するための
クラッド層がコアの回りに形成されている。しかしなが
ら、導波路を形成するためにドーピングされた２酸化ケ
イ素を使用することは、本発明にとって重要なことでは
ない。コア材料とクラッド層をエッチング処理すること
によりトレンチ６０を形成して、空気が充填された領域
を作り出し、これによって、その屈折率を導波路の実効
位相屈折率よりも十分小さくすることができる。しかし
ながら、高い屈折率と低い屈折率の間に境界面を形成す
るために、他の技術を使用することもできる。
路５６および出力導波路５８を有する定常状態光結合構
成５４を示す。導波路は、基板６２上に形成されてい
る。導波路の構造は、図1に関して説明した構造と同一
のものとすることができる。すなわち、パターン形成さ
れた２酸化ケイ素の層から導波路を形成することができ
る。この２酸化ケイ素は、所望の屈折率を有する導波路
のコアを形成するように注入処理（またはドーピング）
されており、伝播する光をコア材料内に捕捉するための
クラッド層がコアの回りに形成されている。しかしなが
ら、導波路を形成するためにドーピングされた２酸化ケ
イ素を使用することは、本発明にとって重要なことでは
ない。コア材料とクラッド層をエッチング処理すること
によりトレンチ６０を形成して、空気が充填された領域
を作り出し、これによって、その屈折率を導波路の実効
位相屈折率よりも十分小さくすることができる。しかし
ながら、高い屈折率と低い屈折率の間に境界面を形成す
るために、他の技術を使用することもできる。
【００１７】入力導波路５６は、出力導波路５８の軸６
６の交差ポイントから離れたポイントでトレンチ６０の
壁に交差する軸６４を有している。全反射のため、入力
導波路５６からトレンチ６０の側壁に光が入射する際
に、光路が折り曲げられる。反射光の集光が最大になる
ように導波路の位置および／または角度を調整すること
によって、信号処理の信頼性を高めることができる。入
射角度は等しいが、これは、図３では、入力導波路軸６
４とトレンチ６０の側壁に対する法線とのなす角θ
1と、出力導波路軸６６とトレンチ６０の側壁に対する
法線とのなす角θ2として別々に示されている。角度θ1
とθ2とが固定されている場合は、軸６４と６６がトレ
ンチ６０の側壁と交差するポイント間の距離を変えるこ
とができる。例えば、あるアプリケーションにおいて、
導波路は形成するが、トレンチ６０の位置については選
択の余地があり、従って、図２における三つの距離、Ｚ
TM、ＺTEあるいはＺAVEの任意の１つを、トレンチ６０
を適切な位置に正確にエッチングすることによって画定
することができる。一方、トレンチ上における導波路軸
の交差ポイント間の距離は固定であるが、入射角度は選
択できるというアプリケーションも考えられる。アプリ
ケーションに応じて、導波路および境界面の幾何学的な
形状は、入力導波路５６から出力導波路５８への結合が
効率の良いものになるよう選択される。
６の交差ポイントから離れたポイントでトレンチ６０の
壁に交差する軸６４を有している。全反射のため、入力
導波路５６からトレンチ６０の側壁に光が入射する際
に、光路が折り曲げられる。反射光の集光が最大になる
ように導波路の位置および／または角度を調整すること
によって、信号処理の信頼性を高めることができる。入
射角度は等しいが、これは、図３では、入力導波路軸６
４とトレンチ６０の側壁に対する法線とのなす角θ
1と、出力導波路軸６６とトレンチ６０の側壁に対する
法線とのなす角θ2として別々に示されている。角度θ1
とθ2とが固定されている場合は、軸６４と６６がトレ
ンチ６０の側壁と交差するポイント間の距離を変えるこ
とができる。例えば、あるアプリケーションにおいて、
導波路は形成するが、トレンチ６０の位置については選
択の余地があり、従って、図２における三つの距離、Ｚ
TM、ＺTEあるいはＺAVEの任意の１つを、トレンチ６０
を適切な位置に正確にエッチングすることによって画定
することができる。一方、トレンチ上における導波路軸
の交差ポイント間の距離は固定であるが、入射角度は選
択できるというアプリケーションも考えられる。アプリ
ケーションに応じて、導波路および境界面の幾何学的な
形状は、入力導波路５６から出力導波路５８への結合が
効率の良いものになるよう選択される。
【００１８】導波路５６及び導波路５８を、それぞれ入
力導波路及び出力導波路として説明するが、図３に示す
構成では双方向の結合が実現できる。すなわち、外部の
光源から導波路５６に導かれる光線は、トレンチ６０の
側壁から導波路５６に反射されるが、これは、逆方向に
伝播する場合の効率と同じ効率で行なわれる。
力導波路及び出力導波路として説明するが、図３に示す
構成では双方向の結合が実現できる。すなわち、外部の
光源から導波路５６に導かれる光線は、トレンチ６０の
側壁から導波路５６に反射されるが、これは、逆方向に
伝播する場合の効率と同じ効率で行なわれる。
【００１９】所定の入射角度に対して、ＴＭ偏光を有す
る光の横方向のずれは、以下の式に基づいて計算するこ
とができる。
る光の横方向のずれは、以下の式に基づいて計算するこ
とができる。
【式５】 ここで、ｋ＝２π／λ、ｎfは導波路の屈折率（実効位
相屈折率）、ｎsはトレンチ６０内の領域の屈折率、Ｎ
＝ｎｓｉｎθ、θは入射角度、λは光線の波長である。
ＴＭ偏光を有する光に関して入力導波路５６と出力導波
路５８との結合を最適化することを目的とするアプリケ
ーションについてはこの式が使える。この場合は、高い
偏光依存損失が生じることになる。なぜなら、光結合構
成では偏光が優先するからである。しかしながら、偏光
の選択性は、いくつかのアプリケーションでは必要とさ
れる場合がある。
相屈折率）、ｎsはトレンチ６０内の領域の屈折率、Ｎ
＝ｎｓｉｎθ、θは入射角度、λは光線の波長である。
ＴＭ偏光を有する光に関して入力導波路５６と出力導波
路５８との結合を最適化することを目的とするアプリケ
ーションについてはこの式が使える。この場合は、高い
偏光依存損失が生じることになる。なぜなら、光結合構
成では偏光が優先するからである。しかしながら、偏光
の選択性は、いくつかのアプリケーションでは必要とさ
れる場合がある。
【００２０】ＴＥ偏光を有する光の選択性が所望される
アプリケーションでは、以下の式を使うことができる。
アプリケーションでは、以下の式を使うことができる。
【式６】 入力および出力導波路５６および５８の軸を距離ＺTEだ
け離すことにより、結合構成は、所望の偏光を有する光
に優位なものとなる。
け離すことにより、結合構成は、所望の偏光を有する光
に優位なものとなる。
【００２１】他のアプリケーションでは、入力導波路５
６から出力導波路５８への反射に対する偏光依存損失を
最小にすることが目的である。これは、所与の導波路入
射角度に対して、ＺTMとＺTEとの平均の距離だけ２つの
導波路軸６４と６６を分離することによって達成され
る。結果として、出力導波路５８への伝達は、光線の中
心と出力導波路の軸６６との間のずれに関してほぼガウ
ス形の伝達係数を有する。従って、信号損失は予測可能
であり、許容可能な範囲内にある。
６から出力導波路５８への反射に対する偏光依存損失を
最小にすることが目的である。これは、所与の導波路入
射角度に対して、ＺTMとＺTEとの平均の距離だけ２つの
導波路軸６４と６６を分離することによって達成され
る。結果として、出力導波路５８への伝達は、光線の中
心と出力導波路の軸６６との間のずれに関してほぼガウ
ス形の伝達係数を有する。従って、信号損失は予測可能
であり、許容可能な範囲内にある。
【００２２】他の実施態様では、入射角度は、入力導波
路５６と出力導波路５８との間に光学的に効率の良い結
合構成を実現するために選択される。適切な入射角度を
選択することによって、２つの偏光に同じ横方向のずれ
が生じる。２つの偏光に対して同じずれを与える条件は
以下の式によって求められる。
路５６と出力導波路５８との間に光学的に効率の良い結
合構成を実現するために選択される。適切な入射角度を
選択することによって、２つの偏光に同じ横方向のずれ
が生じる。２つの偏光に対して同じずれを与える条件は
以下の式によって求められる。
【式７】 導波路軸６４、６６のそれぞれと、トレンチ６０の側壁
に直交する線とのなす角度は、以下の式によって求めら
れる。
に直交する線とのなす角度は、以下の式によって求めら
れる。
【式８】 従って、導波路の材料の屈折率（ｎf）と、トレンチ領
域の屈折率（ｎs）が既知の場合は、入射角度は簡単に
計算できる。例えば、ｎsが空気の屈折率であり、導波
路が１．３０〜１．６０の範囲にある屈折率（ｎf）を
与える材料で形成されている場合に、式７を用いて決定
される入射角度の範囲を表１に示す。表１に示す屈折率
は導波路の実効位相屈折率であり、これは、典型的な導
波路にはほぼ５３°の入射角度が必要であることを意味
している。
域の屈折率（ｎs）が既知の場合は、入射角度は簡単に
計算できる。例えば、ｎsが空気の屈折率であり、導波
路が１．３０〜１．６０の範囲にある屈折率（ｎf）を
与える材料で形成されている場合に、式７を用いて決定
される入射角度の範囲を表１に示す。表１に示す屈折率
は導波路の実効位相屈折率であり、これは、典型的な導
波路にはほぼ５３°の入射角度が必要であることを意味
している。
【表１】
【００２３】図４は、本発明によるスイッチング構成６
８を示すものである。このスイッチング構成は、２つの
入力導波路７０及び７２、２つの出力導波路７４及び７
６を備えている。図４では、このスイッチング構成は反
射状態で示されている。この状態では、マイクロヒータ
７８が励起されてトレンチ８２内の流体８０を加熱す
る。この流体は、導波路の実効位相屈折率にほぼ等しい
屈折率を有している。１つの許容可能な流体はイソプロ
ピルアルコールである。マイクロヒータ７８の加熱によ
り４つの導波路の接合部で気泡が形成され、これによ
り、トレンチ８２の側壁に全反射境界面が形成される。
８を示すものである。このスイッチング構成は、２つの
入力導波路７０及び７２、２つの出力導波路７４及び７
６を備えている。図４では、このスイッチング構成は反
射状態で示されている。この状態では、マイクロヒータ
７８が励起されてトレンチ８２内の流体８０を加熱す
る。この流体は、導波路の実効位相屈折率にほぼ等しい
屈折率を有している。１つの許容可能な流体はイソプロ
ピルアルコールである。マイクロヒータ７８の加熱によ
り４つの導波路の接合部で気泡が形成され、これによ
り、トレンチ８２の側壁に全反射境界面が形成される。
【００２４】スイッチング構成６８が図４に示す反射状
態にあるとき、入力導波路７０は、出力導波路７４に光
学的に結合される。従って、入力導波路７０を伝播する
光は、トレンチ８２の側壁で反射されて出力導波路７４
に入る。一方、導波路７６の軸は、入力導波路７２の軸
から十分に離れているため、入力導波路７２と出力導波
路７６との間の光結合は阻止される。しかしながら、い
くつかの実施態様では、入力導波路７２と出力導波路７
６を光学的に結合することが望ましい場合もある。
態にあるとき、入力導波路７０は、出力導波路７４に光
学的に結合される。従って、入力導波路７０を伝播する
光は、トレンチ８２の側壁で反射されて出力導波路７４
に入る。一方、導波路７６の軸は、入力導波路７２の軸
から十分に離れているため、入力導波路７２と出力導波
路７６との間の光結合は阻止される。しかしながら、い
くつかの実施態様では、入力導波路７２と出力導波路７
６を光学的に結合することが望ましい場合もある。
【００２５】マイクロヒータ７８が停止すると、トレン
チ８２内の流体８０は、４つの導波路７０、７２、７４
および７６の接合部においてトレンチ８２の一部分を占
めることになる。流体８０は導波路の実効位相屈折率に
ほぼ等しい屈折率を有しているので、スイッチング構成
６８は透過状態にある。入力導波路７０を経由して導か
れる信号は、屈折率の一致した流体８０を通って出力導
波路７６に伝播する。同様に、入力導波路７２を介して
導入される光信号は、流体８０を通って出力導波路７４
に伝搬する。４つの導波路の接合部に関して流体を操作
する他のアプローチを使用することもできる。例えば、
インクジェットプリントヘッドに使われる技術を使用し
て、導波路の接合部から屈折率の一致した液体を噴射す
ることができる。この場合は、流体を充填するために毛
管作用を利用する。
チ８２内の流体８０は、４つの導波路７０、７２、７４
および７６の接合部においてトレンチ８２の一部分を占
めることになる。流体８０は導波路の実効位相屈折率に
ほぼ等しい屈折率を有しているので、スイッチング構成
６８は透過状態にある。入力導波路７０を経由して導か
れる信号は、屈折率の一致した流体８０を通って出力導
波路７６に伝播する。同様に、入力導波路７２を介して
導入される光信号は、流体８０を通って出力導波路７４
に伝搬する。４つの導波路の接合部に関して流体を操作
する他のアプローチを使用することもできる。例えば、
インクジェットプリントヘッドに使われる技術を使用し
て、導波路の接合部から屈折率の一致した液体を噴射す
ることができる。この場合は、流体を充填するために毛
管作用を利用する。
【００２６】図５に示すように、全反射（ＴＩＲ）境界
面を用いて導波路を効率的に光結合するための１実施例
は、ＴＭ偏光を有する光の横方向のずれを決定するステ
ップ８４を有している。このステップは、式５を使用し
て実行することができる。ステップ８６で、ＴＥ偏光を
有する光の横方向のずれが決定される。この計算は、式
６に基づいて行うことができる。ＴＭ偏光された光ある
いはＴＥ偏光された光の一方のみの結合が好ましいアプ
リケーションもあるので、ステップ８４と８６の一方の
みを使用することも任意に可能である。
面を用いて導波路を効率的に光結合するための１実施例
は、ＴＭ偏光を有する光の横方向のずれを決定するステ
ップ８４を有している。このステップは、式５を使用し
て実行することができる。ステップ８６で、ＴＥ偏光を
有する光の横方向のずれが決定される。この計算は、式
６に基づいて行うことができる。ＴＭ偏光された光ある
いはＴＥ偏光された光の一方のみの結合が好ましいアプ
リケーションもあるので、ステップ８４と８６の一方の
みを使用することも任意に可能である。
【００２７】ステップ８８において、導波路とＴＩＲ境
界面との間の計算された関係が設定される。このステッ
プの１実施例では、導波路は、固定されたＴＩＲ境界面
に対してパターン形成される。他の実施例では、導波路
は、交差する軸を備えるように作製されるが、導波路材
料は、所望の位置にＴＩＲ境界面を形成するようにエッ
チングされ、それらの軸は、図３と図４に関連して説明
したようにＴＩＲ境界面において離れて配置される。
界面との間の計算された関係が設定される。このステッ
プの１実施例では、導波路は、固定されたＴＩＲ境界面
に対してパターン形成される。他の実施例では、導波路
は、交差する軸を備えるように作製されるが、導波路材
料は、所望の位置にＴＩＲ境界面を形成するようにエッ
チングされ、それらの軸は、図３と図４に関連して説明
したようにＴＩＲ境界面において離れて配置される。
【００２８】導波路の効率的な光結合構成を提供するた
めの他のまたは追加のプロセスとして、図６のステップ
９０は、ＴＭ偏光とＴＥ偏光を有する光線にほぼ等しい
横方向のずれを生じる入射角度を決定するステップを含
んでいる。ステップ９０を実施する際には、式８を使用
することできる。次に、決定された入射角度をステップ
９２で使用して、各導波路とＴＩＲ境界面との間の計算
された関係を確立する。結果として、ほぼ０である偏光
依存損失が、０の反射損失と同時に達成される。
めの他のまたは追加のプロセスとして、図６のステップ
９０は、ＴＭ偏光とＴＥ偏光を有する光線にほぼ等しい
横方向のずれを生じる入射角度を決定するステップを含
んでいる。ステップ９０を実施する際には、式８を使用
することできる。次に、決定された入射角度をステップ
９２で使用して、各導波路とＴＩＲ境界面との間の計算
された関係を確立する。結果として、ほぼ０である偏光
依存損失が、０の反射損失と同時に達成される。
【００２９】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
【００３０】１．光結合装置（５４、６８）において、
第1の軸（６４）と第1の端部を有する第1の光導波路
（５６、７０）と、第２の軸（６６）と第２の端部を有
する第２の光導波路（５８、７４）であって、前記第１
および第２の端部が共通の境界面（６０、８２）に沿っ
て配置されており、前記境界面における屈折率の変化に
より、前記第１の光導波路から前記第2の光導波路への
光の反射が生じ、前記第１および第２の軸が、前記境界
面において前記境界面に沿ったグーズ−ヘンヒェン効果
を補償するように選択された距離だけ離れて配置されて
いる、第２の光導波路（５８、７４）とからなる、光結
合装置（５４、６８）。 ２．前記境界面（６０、８２）が、前記第１の光導波路
（５６、７０）および第２の光導波路（５８、７４）の
比較的高い屈折率からそれより低い屈折率に屈折率が変
化する境界であり、前記グーズ−ヘンヒェン効果が、前
記境界面に入射する光の、前記第１の光導波路からの横
方向のずれ（ＺS）である、上項１の光結合装置。 ３．前記第1および第2の軸（６４及び６６）が、ＴＭ偏
光を有する光の横方向のずれとＴＥ偏光を有する光の横
方向のずれとのオフセットだけ前記境界面に沿って互い
に離れて配置される、上項２の光結合装置。 ４．前記ＴＭ偏光を有する前記光の横方向のずれ
（ＺTM）が、 ＺTM＝２（Ｎ2−ｎs 2）-1/2ｔａｎ（θ）／ｋ（Ｎ2／ｎ
s 2＋Ｎ2／ｎf 2−１） であり、前記ＴＥ偏光を有する前記光の横方向のずれ
（ＺTE）が、 ＺTE＝２（Ｎ2−ｎs 2）-1/2ｔａｎ（θ）／ｋ であり、ここで、ｋ＝２π／λ、ｎfは前記比較的高い
屈折率、ｎsは前記低い方の屈折率、Ｎ＝ｎfｓｉｎθ、
θは前記境界面への前記光の入射角度、および、λは前
記光の波長である、上項３の光結合装置。 ５．前記第1および第2の軸（６４、６６）が、ＴＭ偏光
を有する光とＴＥ偏光を有する光のうちの一方の効率の
高い結合に基づくオフセットだけ前記境界面に沿って離
れて配置される、上項２の光結合装置。 ６．前記第１の光導波路（５６、７０）および第２の光
導波路（５８、７４）が、前記境界面の法線に対して、
それぞれ、角度θ1とθ2をなし、これらの角度が、前記
境界面（８２）におけるグーズ−ヘンヒェン効果を補償
するように選択される、上項1の光結合装置。 ７．前記角度θ1とθ2のそれぞれが、それらの角度が、
ａｒｃｓｉｎ（（２／（ｎf 2／ｎs 2＋１））1/2）にほ
ぼ等しいということに基づいて決定され、ここで、ｎf
は前記第１の光導波路（５６、７０）および第２の光導
波路（５８、７４）の屈折率、ｎsは前記境界面におけ
る屈折率であり、前記角度が等しいことからなる、上項
６の光結合装置。 ８．前記第１の光導波路（７０）および第２の光導波路
（７４）の実効位相屈折率にほぼ等しい屈折率を有する
流体（８０）と、前記第１および第２の端部に対して前
記流体を操作するためのメカニズム（７８）であって、
前記流体が前記第１および第２の端部に存在しない反射
状態と、及び、前記流体が前記第１および第２の端部に
存在して、前記第１および第2の光導波路からの光を前
記境界面を通して伝播するようにした透過状態とを形成
するメカニズムをさらに備える、上項１、２、３、４、
５、６、または７の光結合装置。 ９．第１の導波路（５６、７０）を第２の導波路（５
８、７４）に光学的に結合する方法において、前記第１
の導波路から伝播する光線の横方向のずれを決定して全
反射面に入射させるステップであって、前記第１の導波
路と前記第１の導波路に対向する前記面の側にある領域
（６０、８２）の屈折率を含むファクタ（要因）に基づ
いて前記横方向のずれを決定するステップを含む、ステ
ップと、前記第１および第２の導波路を前記全反射面に
交差するように配置するステップであって、前記第１お
よび第２の導波路の軸（６４、６６）を、前記決定され
た横方向のずれに基づいた距離だけ前記面において離し
て配置する、ステップからなる、方法。
第1の軸（６４）と第1の端部を有する第1の光導波路
（５６、７０）と、第２の軸（６６）と第２の端部を有
する第２の光導波路（５８、７４）であって、前記第１
および第２の端部が共通の境界面（６０、８２）に沿っ
て配置されており、前記境界面における屈折率の変化に
より、前記第１の光導波路から前記第2の光導波路への
光の反射が生じ、前記第１および第２の軸が、前記境界
面において前記境界面に沿ったグーズ−ヘンヒェン効果
を補償するように選択された距離だけ離れて配置されて
いる、第２の光導波路（５８、７４）とからなる、光結
合装置（５４、６８）。 ２．前記境界面（６０、８２）が、前記第１の光導波路
（５６、７０）および第２の光導波路（５８、７４）の
比較的高い屈折率からそれより低い屈折率に屈折率が変
化する境界であり、前記グーズ−ヘンヒェン効果が、前
記境界面に入射する光の、前記第１の光導波路からの横
方向のずれ（ＺS）である、上項１の光結合装置。 ３．前記第1および第2の軸（６４及び６６）が、ＴＭ偏
光を有する光の横方向のずれとＴＥ偏光を有する光の横
方向のずれとのオフセットだけ前記境界面に沿って互い
に離れて配置される、上項２の光結合装置。 ４．前記ＴＭ偏光を有する前記光の横方向のずれ
（ＺTM）が、 ＺTM＝２（Ｎ2−ｎs 2）-1/2ｔａｎ（θ）／ｋ（Ｎ2／ｎ
s 2＋Ｎ2／ｎf 2−１） であり、前記ＴＥ偏光を有する前記光の横方向のずれ
（ＺTE）が、 ＺTE＝２（Ｎ2−ｎs 2）-1/2ｔａｎ（θ）／ｋ であり、ここで、ｋ＝２π／λ、ｎfは前記比較的高い
屈折率、ｎsは前記低い方の屈折率、Ｎ＝ｎfｓｉｎθ、
θは前記境界面への前記光の入射角度、および、λは前
記光の波長である、上項３の光結合装置。 ５．前記第1および第2の軸（６４、６６）が、ＴＭ偏光
を有する光とＴＥ偏光を有する光のうちの一方の効率の
高い結合に基づくオフセットだけ前記境界面に沿って離
れて配置される、上項２の光結合装置。 ６．前記第１の光導波路（５６、７０）および第２の光
導波路（５８、７４）が、前記境界面の法線に対して、
それぞれ、角度θ1とθ2をなし、これらの角度が、前記
境界面（８２）におけるグーズ−ヘンヒェン効果を補償
するように選択される、上項1の光結合装置。 ７．前記角度θ1とθ2のそれぞれが、それらの角度が、
ａｒｃｓｉｎ（（２／（ｎf 2／ｎs 2＋１））1/2）にほ
ぼ等しいということに基づいて決定され、ここで、ｎf
は前記第１の光導波路（５６、７０）および第２の光導
波路（５８、７４）の屈折率、ｎsは前記境界面におけ
る屈折率であり、前記角度が等しいことからなる、上項
６の光結合装置。 ８．前記第１の光導波路（７０）および第２の光導波路
（７４）の実効位相屈折率にほぼ等しい屈折率を有する
流体（８０）と、前記第１および第２の端部に対して前
記流体を操作するためのメカニズム（７８）であって、
前記流体が前記第１および第２の端部に存在しない反射
状態と、及び、前記流体が前記第１および第２の端部に
存在して、前記第１および第2の光導波路からの光を前
記境界面を通して伝播するようにした透過状態とを形成
するメカニズムをさらに備える、上項１、２、３、４、
５、６、または７の光結合装置。 ９．第１の導波路（５６、７０）を第２の導波路（５
８、７４）に光学的に結合する方法において、前記第１
の導波路から伝播する光線の横方向のずれを決定して全
反射面に入射させるステップであって、前記第１の導波
路と前記第１の導波路に対向する前記面の側にある領域
（６０、８２）の屈折率を含むファクタ（要因）に基づ
いて前記横方向のずれを決定するステップを含む、ステ
ップと、前記第１および第２の導波路を前記全反射面に
交差するように配置するステップであって、前記第１お
よび第２の導波路の軸（６４、６６）を、前記決定され
た横方向のずれに基づいた距離だけ前記面において離し
て配置する、ステップからなる、方法。
【００３１】本発明の概要を以下に示す。全反射境界面
に沿ってク゛ース゛-ヘンヒェン効果を補償することより、導波路
(56及び58と70及び74)の効率的な光結合構成を実現す
る。1実施態様では、境界面に沿った反射光の横方向シフト
を、2つの導波路の軸(64及び66)間の距離を決定するた
めに計算する。TE偏光を有する光またはTM偏光を有する
光の結合を最大にするために、軸間の距離を計算するこ
とができる。好ましくは、軸間の距離は、偏光依存損失
が最小になるよう設定される。本発明の他の実施態様で
は、2つの偏光の横方向シフトが等しくなるように2つの導
波路の入射角度を選択して、偏光依存損失を最小にす
る。
に沿ってク゛ース゛-ヘンヒェン効果を補償することより、導波路
(56及び58と70及び74)の効率的な光結合構成を実現す
る。1実施態様では、境界面に沿った反射光の横方向シフト
を、2つの導波路の軸(64及び66)間の距離を決定するた
めに計算する。TE偏光を有する光またはTM偏光を有する
光の結合を最大にするために、軸間の距離を計算するこ
とができる。好ましくは、軸間の距離は、偏光依存損失
が最小になるよう設定される。本発明の他の実施態様で
は、2つの偏光の横方向シフトが等しくなるように2つの導
波路の入射角度を選択して、偏光依存損失を最小にす
る。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、偏光依存損失を低減し
た効率の良い導波路の光結合手段が得られる。
た効率の良い導波路の光結合手段が得られる。
【図１】従来技術による全反射を用いた光スイッチング
ユニットの上面図である。
ユニットの上面図である。
【図２】グーズ−ヘンヒェン効果の結果としての全反射
を表す図である。
を表す図である。
【図３】本発明による定常状態の光スイッチング構成の
上面図である。
上面図である。
【図４】本発明によるスイッチング構成の上面図であ
る。
る。
【図５】本発明の１実施態様を実施するための処理フロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図６】本発明の代替実施態様または追加の実施態様を
実施するための処理フローを示す図である。
実施するための処理フローを示す図である。
５４、６８ 光結合装置 ５６、７０ 第1の光導波路 ５８、７４ 第２の光導波路 ６０、８２ 境界面（トレンチ） ６４ 第１の光導波路の軸 ６６ 第２の光導波路の軸 ８０ 流体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (1)
- 【請求項１】光結合装置（５４、６８）において、 第1の軸（６４）と第1の端部を有する第1の光導波路
（５６、７０）と、 第２の軸（６６）と第２の端部を有する第２の光導波路
（５８、７４）であって、前記第１および第２の端部が
共通の境界面（６０、８２）に沿って配置されており、
前記境界面における屈折率の変化により、前記第１の光
導波路から前記第2の光導波路への光の反射が生じ、前
記第１および第２の軸が、前記境界面において前記境界
面に沿ったグーズ−ヘンヒェン効果を補償するように選
択された距離だけ離れて配置されている、第２の光導波
路（５８、７４）とからなる、光結合装置（５４、６
８）。
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|---|---|
| JP2002006244A true JP2002006244A (ja) | 2002-01-09 |
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| JP5108180B2 JP5108180B2 (ja) | 2012-12-26 |
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2000
- 2000-06-08 US US09/590,754 patent/US6470109B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-03-19 EP EP01106813A patent/EP1162483A3/en not_active Withdrawn
- 2001-05-24 JP JP2001155578A patent/JP5108180B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US6470109B1 (en) | 2002-10-22 |
| EP1162483A2 (en) | 2001-12-12 |
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