JP2002258086A - Optical waveguide and optical circuit board - Google Patents

Optical waveguide and optical circuit board

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JP2002258086A
JP2002258086A JP2001053176A JP2001053176A JP2002258086A JP 2002258086 A JP2002258086 A JP 2002258086A JP 2001053176 A JP2001053176 A JP 2001053176A JP 2001053176 A JP2001053176 A JP 2001053176A JP 2002258086 A JP2002258086 A JP 2002258086A
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Japan
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optical waveguide
refractive index
optical
effective refractive
light
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JP2001053176A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Abe
真一 阿部
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide which can be utilized as a waveguide type polarizer and is excellent in a transmission characteristic with less insertion loss, concerning an optical signal while being miniaturized and made low-profile and provides a high quenching rate and a wide usable band. SOLUTION: The optical waveguide is constituted by alternately and periodically connecting a first optical waveguide part consisting of a clad part 2 and a core part 1 to a second optical waveguide part having an effective refractive index being higher than that of the first optical waveguide part in a light propagating direction. When the effective refractive index is expressed as nE concerning the TE mode polarization of a propagation light and the effective refractive index is expressed as nM concerning TM mode polarization, |nE-nM|/nE or |nE-nM|/nM is >=1×10<-3> in at least one of the first and the second waveguide parts. Then the optical waveguide is utilized as the waveguide type polarizer and is excellent in the transmission characteristic with less insertion loss concerning the optical signal while being miniaturized and made low-profile, and provides the high quenching rate and the wide usable band.

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、光通信や光情報処
理等に利用される、光導波路を集積化した光集積回路を
形成するのに好適な、光導波路型偏光子として機能する
光導波路およびこれを用いた光回路基板に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide functioning as an optical waveguide polarizer suitable for forming an optical integrated circuit in which an optical waveguide is integrated, which is used for optical communication and optical information processing. And an optical circuit board using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板上に3次元導波路形状で形成される
光導波路は、光通信や光情報処理等に利用される光集積
回路を構成する重要な光学的要素として使用されてい
る。この光導波路に求められる機能としては、合分波・
波長選択・偏光選択・光路選択・光アイソレーション等
がある。これらの機能の中で、偏光選択機能は光アイソ
レータや偏光無依存デバイスに不可欠の機能であり、こ
れらを光導波路型で実現することが強く求められてい
る。
2. Description of the Related Art An optical waveguide formed in a three-dimensional waveguide shape on a substrate is used as an important optical element constituting an optical integrated circuit used for optical communication and optical information processing. The functions required of this optical waveguide are:
There are wavelength selection, polarization selection, optical path selection, and optical isolation. Among these functions, the polarization selection function is an indispensable function for an optical isolator and a polarization independent device, and it is strongly required to realize these functions in an optical waveguide type.

【0003】従来の導波路型偏光子の例としては、例え
ば金属装荷型の偏光子がある。これは、図9(a)に要
部斜視図で示すように、基板13上に形成された光導波路
のコア部11の近傍、例えば上部にクラッド部12を介して
金属層14を設け、この金属層14で伝搬光のTMモード偏
光を吸収することによって偏光子機能を実現している。
As an example of a conventional waveguide polarizer, there is, for example, a metal-loaded polarizer. As shown in FIG. 9A, a metal layer 14 is provided near a core portion 11 of an optical waveguide formed on a substrate 13, for example, via a cladding portion 12, as shown in a perspective view of a main part in FIG. The polarizer function is realized by absorbing the TM mode polarized light of the propagating light by the metal layer 14.

【0004】また、他の例として、図9(b)に要部斜
視図で示すような、異方性ブラッググレーティング型の
偏光子がある。これは、例えば基板13上のクラッド部12
上に形成されたコア部11に、伝搬方向に周期的に光照射
によって形成した屈折率上昇部(高屈折率部)15を設
け、これによって導波路型グレーティングを構成してい
るものである。
As another example, there is an anisotropic Bragg grating type polarizer as shown in a perspective view of a main part in FIG. This is, for example, the cladding 12 on the substrate 13.
A refractive index increasing portion (high refractive index portion) 15 formed by irradiating light periodically in the propagation direction is provided in the core portion 11 formed thereon, thereby constituting a waveguide grating.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金属装荷型の偏光子は、TMモード偏光を吸収して偏光
子機能を実現しているものの、TEモード偏光の吸収が
0ではないために、大きな消光比を得るには挿入損失が
大きくなってしまうという問題点があり、偏光選択機能
に必要とされる充分に小さい挿入損失と充分に大きい消
光比とを同時に満足することができないという問題点が
あった。
However, although the conventional metal-loaded polarizer realizes the polarizer function by absorbing the TM mode polarized light, the absorption of the TE mode polarized light is not zero. There is a problem that an insertion loss becomes large to obtain a large extinction ratio, and a problem that a sufficiently small insertion loss and a sufficiently large extinction ratio required for the polarization selection function cannot be satisfied at the same time. was there.

【0006】また、従来の異方性ブラッググレーティン
グ型の偏光子は、コア部11への光照射によって形成でき
る屈折率上昇部(高屈折率部)15における、伝搬光のT
Eモード偏光に対する実効屈折率をnE、TMモード偏
光に対する実効屈折率をnMとしたときの|nE−nM
/nEまたは|nE−nM|/nM(以下、これを比実効屈
折率差と称することがある)は大きくても10-3程度が限
界であり、この程度の値では互いに直交するTEモード
偏光およびTMモード偏光に対するグレーティングの共
振波長の差は大きくても1nm程度しか得られないた
め、非常に半値幅が小さく、かつ動作温度を調整して中
心波長の変動を抑えたレーザ光源から供給される光の伝
送にしか適用できず、用途が限られてしまうという問題
点があった。
A conventional anisotropic Bragg grating polarizer has a T.sub.1 of propagating light in a refractive index increasing portion (high refractive index portion) 15 which can be formed by irradiating the core portion 11 with light.
| N E −n M |, where n E is the effective refractive index for E-mode polarized light and n M is the effective refractive index for TM-mode polarized light.
/ N E or | n E −n M | / n M (hereinafter, this may be referred to as a specific effective refractive index difference) is at most about 10 −3 at the maximum, and a value of this degree is orthogonal to each other. A laser light source that has a very small half-value width and a low operating wavelength to suppress the fluctuation of the center wavelength because the difference between the resonance wavelengths of the gratings for TE-mode polarized light and TM-mode polarized light is only about 1 nm at most. However, it can be applied only to the transmission of light supplied from a computer, and there is a problem that the use is limited.

【0007】近年、レーザ光の干渉を利用して屈折率変
調を行なう導波路型またはファイバ型のグレーティング
の研究開発が進み、このグレーティング機能および導波
路光学異方性を利用した偏光子が提案されている(特開
平10−82923号公報、特開2000−56159号公報等参照)。
In recent years, research and development of a waveguide type or fiber type grating that modulates the refractive index utilizing interference of laser light has been advanced, and a polarizer utilizing this grating function and waveguide optical anisotropy has been proposed. (See JP-A-10-82923, JP-A-2000-56159, etc.).

【0008】しかしながら、これらの偏光子は、紫外線
誘起屈折率変化によって形成される屈折率周期構造であ
り、大きな屈折率変調が困難であることから、光の伝搬
方向に非常に多くの周期数を必要とするために小型化が
困難であり、かつ偏光機能を示す波長範囲も非常に狭い
という問題点があった。
However, these polarizers have a periodic structure of refractive index formed by ultraviolet-induced change in refractive index, and it is difficult to perform large refractive index modulation. Since it is necessary, miniaturization is difficult, and the wavelength range showing the polarization function is very narrow.

【0009】また最近では、3次元の周期構造において
一方の偏光を光遮断とした、いわゆるフォトニック結晶
を利用した偏光子が研究されているが、まだ導波路型へ
の応用はまだ十分に成されていない。
In recent years, a polarizer using a so-called photonic crystal in which one polarized light is blocked in a three-dimensional periodic structure has been studied, but its application to a waveguide type has not yet been sufficiently developed. It has not been.

【0010】本発明は上記のような従来技術における問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、導波路
型偏光子として利用でき、小型化・薄型化を図りつつ光
信号に対する挿入損失が小さくて伝送特性に優れ、かつ
大きな消光比および広い使用可能帯域を得ることができ
る光導波路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and has as its object to be used as a waveguide-type polarizer, and to reduce the insertion loss for an optical signal while reducing the size and thickness. It is an object of the present invention to provide an optical waveguide which is small, has excellent transmission characteristics, and can obtain a large extinction ratio and a wide usable band.

【0011】また本発明の目的は、このような導波路型
偏光子として利用できる本発明の光導波路を具備した、
簡便な工程で作製でき、小型化・高集積化が可能な、光
通信や光情報処理に使用される光モジュール等に好適な
光回路基板を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an optical waveguide of the present invention which can be used as such a waveguide polarizer.
It is an object of the present invention to provide an optical circuit board which can be manufactured by a simple process, can be miniaturized and highly integrated, and is suitable for an optical module used for optical communication and optical information processing.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の光導波路は、ク
ラッド部およびこのクラッド部中のコア部から成る第1
の光導波路部と、この第1の光導波路部よりも高い実効
屈折率を有する第2の光導波路部とが光伝搬方向に交互
に周期的に接続されて成るとともに、前記第1および第
2の光導波路部の少なくとも一方が、伝搬光のTEモー
ド偏光に対する実効屈折率をnE、TMモード偏光に対
する実効屈折率をnMとしたとき、|nE−nM|/nE
たは|nE−nM|/nMが1×10-3以上であることを
特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An optical waveguide according to the present invention comprises a first cladding portion and a core portion in the cladding portion.
And a second optical waveguide having an effective refractive index higher than that of the first optical waveguide are alternately and periodically connected in the light propagation direction. When at least one of the optical waveguide portions of the above has the effective refractive index of propagating light for TE mode polarized light as n E and the effective refractive index for TM mode polarized light as n M , | n E −n M | / n E or | n E− n M | / n M is 1 × 10 −3 or more.

【0013】また、本発明の光導波路は、上記構成にお
いて、前記伝搬光のTEモード偏光またはTMモード偏
光に対して、前記第1および第2の光導波路部の少なく
とも1つにおける実効屈折率と長さとの積が前記伝搬光
の波長の略2分の1であり、かつその他の光導波路部に
おける実効屈折率と長さとの積が前記伝搬光の波長の略
4分の1であることを特徴とするものである。
[0013] In the above structure, the optical waveguide of the present invention may have an effective refractive index in at least one of the first and second optical waveguide portions with respect to TE mode polarized light or TM mode polarized light of the propagating light. The product of the length and the product of the effective refractive index and the length of the other optical waveguides is approximately one-fourth of the wavelength of the propagating light. It is a feature.

【0014】さらに、本発明の光導波路は、上記構成に
おいて、前記第1および第2の光導波路部の3つにおけ
る実効屈折率と長さとの積が前記伝搬光の波長の略2分
の1であり、かつその他の光導波路部における実効屈折
率と長さとの積が前記伝搬光の波長の略4分の1である
ことを特徴とするものである。
Further, in the optical waveguide according to the present invention, the product of the effective refractive index and the length of the three of the first and second optical waveguide portions is approximately one half of the wavelength of the propagating light. And the product of the effective refractive index and the length in the other optical waveguide portions is approximately one quarter of the wavelength of the propagating light.

【0015】また、本発明の光回路基板は、基板上に形
成された、上記各構成の光導波路と、この光導波路に光
結合された光電変換素子搭載部とを具備することを特徴
とするものである。
Further, an optical circuit board according to the present invention is characterized in that it comprises an optical waveguide having each of the above-mentioned structures formed on the substrate, and a photoelectric conversion element mounting portion optically coupled to the optical waveguide. Things.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の光導波路によれば、クラ
ッド部およびこのクラッド部中のコア部から構成される
比較的屈折率差の小さな光導波路に、光導波路の構成材
料より高屈折率または低屈折率の材料を付加して実効屈
折率の高低差を設けることによって光学異方性を高め、
それら第1および第2の光導波路部を光伝搬方向に交互
に周期的に接続して周期構造を形成したことから、互い
に直交する直線偏光(TEモード偏光とTMモード偏
光)に対する共振波長の差を大きくすることによって、
挿入損失を小さくしつつ導波路型偏光子の消光比を大き
くすることができ、かつ消光比が大きくなるため、その
接続数は少なくて済むので小型にすることができる。
According to the optical waveguide of the present invention, an optical waveguide having a relatively small refractive index difference composed of a clad portion and a core portion in the clad portion has a higher refractive index than the constituent material of the optical waveguide. Or by increasing the optical anisotropy by adding a low refractive index material and providing a height difference of the effective refractive index,
Since the first and second optical waveguide portions are connected alternately and periodically in the light propagation direction to form a periodic structure, the difference in resonance wavelength with respect to linearly polarized light (TE mode polarized light and TM mode polarized light) orthogonal to each other. By increasing
The extinction ratio of the waveguide-type polarizer can be increased while the insertion loss is reduced, and the extinction ratio is increased. Therefore, the number of connections can be reduced and the size can be reduced.

【0017】また本発明の光導波路によれば、伝搬光の
TEモード偏光またはTMモード偏光に対して、第1お
よび第2の光導波路部の少なくとも1つにおける実効屈
折率と長さとの積を伝搬光の波長の略2分の1とし、か
つその他の光導波路部における実効屈折率と長さとの積
を伝搬光の波長の略4分の1とすることによって、波長
選択特性の遮断波長帯に現れるリップルを抑圧すること
ができ、少ない接続数の第1および第2の光導波路部で
大きな消光比を得ることができる。
Further, according to the optical waveguide of the present invention, the product of the effective refractive index and the length of at least one of the first and second optical waveguide sections is determined for the TE mode polarized light or the TM mode polarized light of the propagating light. By setting the product of the effective refractive index and the length in the other optical waveguide portions to approximately one-fourth of the wavelength of the propagating light, the cutoff wavelength band of the wavelength selection characteristic is set to approximately one half of the wavelength of the propagating light. Can be suppressed, and a large extinction ratio can be obtained with the first and second optical waveguide portions having a small number of connections.

【0018】さらに本発明の光導波路によれば、第1お
よび第2の光導波路部の3つ(3つの第1の光導波路
部、2つの第1の光導波路部と1つの第2の光導波路
部、1つの第1の光導波路部と2つの第2の光導波路
部、または3つの第2の光導波路部)における実効屈折
率と長さとの積を伝搬光の波長の略2分の1とし、かつ
その他の光導波路部における実効屈折率と長さとの積を
伝搬光の波長の略4分の1とすることによって、透過波
長帯における透過率の最大値を維持し、かつリップルを
最小に抑制して平坦化することができるため、この光導
波路による導波路型偏光子の使用可能帯域を広くするこ
とができる。
Further, according to the optical waveguide of the present invention, three of the first and second optical waveguides (three first optical waveguides, two first optical waveguides and one second optical waveguide) are provided. The product of the effective refractive index and the length in the waveguide section, one first optical waveguide section and two second optical waveguide sections, or three second optical waveguide sections) is calculated by dividing the product of the effective refractive index and the length by approximately half of the wavelength of the propagating light. 1, and the product of the effective refractive index and the length in the other optical waveguide portions is set to approximately one quarter of the wavelength of the propagating light, so that the maximum value of the transmittance in the transmission wavelength band is maintained and the ripple is reduced. Since the optical waveguide can be flattened to a minimum, the usable band of the waveguide type polarizer using the optical waveguide can be widened.

【0019】そして、基板上に形成されたこのような本
発明の光導波路と、この光導波路に光結合された光電子
変換素子搭載部とを具備する本発明の光回路基板によれ
ば、光導波路が低損失で高消光比であり、しかも小型化
が可能なことから、光信号の伝送特性に優れた、小型化
・高集積化が可能な、光通信や光情報処理に使用される
光モジュール等に好適な光回路基板となる。
According to the optical circuit board of the present invention including the above-described optical waveguide formed on the substrate and the photoelectric conversion element mounting portion optically coupled to the optical waveguide, the optical waveguide Is an optical module used for optical communication and optical information processing, which is excellent in optical signal transmission characteristics, and can be miniaturized and highly integrated because it has low loss, high extinction ratio, and can be miniaturized. It becomes a suitable optical circuit board.

【0020】以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明
する。図1(a)〜(c)は、それぞれ本発明の光導波
路の実施の形態の例を示す斜視図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 1A to 1C are perspective views each showing an example of an embodiment of the optical waveguide of the present invention.

【0021】図1(a)に示す例では、基板3上に形成
された、クラッド部2およびこのクラッド部2中のコア
部1から構成される光導波路に、元の光導波路を第1の
光導波路部として、これよりも高い実効屈折率を有する
第2の光導波路部を構成する高屈折率部4が光伝搬方向
に交互に周期的に挿入されて、第1および第2の光導波
路部が交互に周期的に接続された本発明の光導波路が構
成されている。
In the example shown in FIG. 1A, an optical waveguide formed on a substrate 3 and formed of a clad 2 and a core 1 in the clad 2 is connected to the first optical waveguide by a first optical waveguide. As the optical waveguide portion, high refractive index portions 4 constituting a second optical waveguide portion having a higher effective refractive index than this are inserted alternately and periodically in the light propagation direction to form the first and second optical waveguides. The optical waveguide of the present invention in which the portions are alternately and periodically connected is configured.

【0022】図1(b)に示す例では、基板3上に形成
された、クラッド部2およびこのクラッド部2中のコア
部1から構成される光導波路に、元の光導波路を第2の
光導波路部として、これよりも低い実効屈折率を有する
第1の光導波路部を構成するための低屈折率部5として
クラッド部2が光伝搬方向に交互に周期的に削除されて
空気が挿入されて、第1および第2の光導波路部が交互
に周期的に接続された本発明の光導波路が構成されてい
る。
In the example shown in FIG. 1B, an original optical waveguide is formed on a substrate 3 by an optical waveguide composed of a clad 2 and a core 1 in the clad 2. As a low-refractive-index portion 5 for forming a first optical waveguide portion having a lower effective refractive index than that of the optical waveguide portion, the cladding portions 2 are periodically and alternately deleted in the light propagation direction and air is inserted. Thus, the optical waveguide of the present invention in which the first and second optical waveguide portions are connected alternately and periodically is formed.

【0023】図1(c)に示す例では、図1(a)に示
す高屈折率部4と図1(b)に示す低屈折率部5の両方
を組み合わせて、第1の光導波路部とこれよりも高い実
効屈折率を有する第2の光導波路部とが光伝搬方向に交
互に周期的に接続された本発明の光導波路が構成されて
いる。
In the example shown in FIG. 1C, both the high refractive index portion 4 shown in FIG. 1A and the low refractive index portion 5 shown in FIG. An optical waveguide according to the present invention, in which a second optical waveguide having a higher effective refractive index than the second optical waveguide is alternately and periodically connected in the light propagation direction.

【0024】本発明の光導波路により、同一基板上に光
導波路とこの光導波路に光結合される光電変換素子の受
発光部とを集積化したような光回路を構成する場合に
は、受発光部を構成する半導体材料の屈折率が一般に高
く、本偏光子も同様の材料を中心に構成することによっ
て、光電変換素子との光結合が容易となることから、図
1(b)に示す例の実施形態が適している。
In the case where the optical waveguide of the present invention constitutes an optical circuit in which an optical waveguide and a light emitting / receiving portion of a photoelectric conversion element optically coupled to the optical waveguide are integrated on the same substrate, light receiving / emitting is performed. Since the semiconductor material constituting the portion generally has a high refractive index, and the present polarizer is made of the same material as the center, optical coupling with the photoelectric conversion element is facilitated. Therefore, the example shown in FIG. Is suitable.

【0025】この場合は、本発明の光導波路における第
1および第2の光導波路を構成するコア部1およびクラ
ッド部2を形成する材料としては、受光または発光が可
能な材料であることから、シリコン(Si)・GaAs
・AlGaAs・AlAs・InP・InGaAs等が
適している。
In this case, since the material forming the core portion 1 and the cladding portion 2 constituting the first and second optical waveguides in the optical waveguide of the present invention is a material capable of receiving or emitting light, Silicon (Si) / GaAs
-AlGaAs, AlAs, InP, InGaAs, etc. are suitable.

【0026】なお、第1の光導波路部を構成するために
図1(b)(c)に示す例のように低屈折率部5を形成
する場合には、空気を用いる以外にも、その材料として
は、上記の材料で形成したクラッド部2の屈折率がその
値で小さくても3弱程度と大きいことから、クラッド部
2よりも屈折率の小さな種々の光学材料が使用できる。
In the case where the low refractive index portion 5 is formed as shown in FIGS. 1B and 1C to form the first optical waveguide, not only is air used, but also As the material, various optical materials having a refractive index smaller than that of the clad portion 2 can be used since the refractive index of the clad portion 2 formed of the above-mentioned material is as small as about 3 at a minimum.

【0027】また、本発明の光導波路に対して基板3外
部からの光ファイバとの光結合が必要とされる場合は、
光ファイバ構成材料である石英の屈折率が1.4〜1.5程度
であり、本偏光子も同様の材料を中心に構成することに
よって、光ファイバとの光結合が容易となることから、
図1(c)に示す例の実施形態が適している。
When the optical waveguide of the present invention needs to be optically coupled to an optical fiber from outside the substrate 3,
Since the refractive index of quartz, which is an optical fiber constituent material, is about 1.4 to 1.5, and the present polarizer is also made of a similar material, optical coupling with an optical fiber becomes easy.
The example embodiment shown in FIG. 1 (c) is suitable.

【0028】この場合は、本発明の光導波路における第
1および第2の光導波路を構成するコア部1およびクラ
ッド部2を形成する材料としては、石英と屈折率が近い
ことから、光ファイバと比較的屈折率の近いガラス・フ
ッ素化ポリイミド・フッ素化アクリレート・シロキサン
ポリマ等が適している。
In this case, the material for forming the core portion 1 and the cladding portion 2 constituting the first and second optical waveguides in the optical waveguide of the present invention has a similar refractive index to that of quartz. Glass, fluorinated polyimide, fluorinated acrylate, siloxane polymer or the like having a relatively close refractive index is suitable.

【0029】なお、主に第1の光導波路部のコア部1に
挿入するように設けて高い実効屈折率を有する第2の光
導波路部を構成する高屈折率部4を形成する材料として
は、コア部1よりも屈折率が高いことから、酸化チタン
・酸化タンタル・酸化ジルコニウム・酸化アルミニウム
・酸化ゲルマニウム・窒化ケイ素・PMMA(ポリメチ
ルメタクリレート)等のコア部1よりも高屈折率の材料
が使用できる。また、第1の光導波路部の実効屈折率を
第2の光導波路部よりもさらに低いものとするために低
屈折率部5を形成する材料としては、空気・フッ化マグ
ネシウム・フッ化リチウム・フッ素樹脂等のクラッド部
2よりも低屈折率の材料が使用できる。
The material for forming the high refractive index portion 4 which is provided mainly to be inserted into the core portion 1 of the first optical waveguide portion and constitutes the second optical waveguide portion having a high effective refractive index is as follows. Since the refractive index is higher than that of the core 1, materials having a higher refractive index than the core 1, such as titanium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, germanium oxide, silicon nitride, and PMMA (polymethyl methacrylate), are used. Can be used. In order to make the effective refractive index of the first optical waveguide portion lower than that of the second optical waveguide portion, the material forming the low refractive index portion 5 may be air, magnesium fluoride, lithium fluoride, or the like. A material having a lower refractive index than that of the clad portion 2 such as a fluororesin can be used.

【0030】基板3は、これらクラッド部2およびクラ
ッド部2中のコア部1から成り、第1および第2の光導
波路部が光伝搬方向に交互に周期的に接続されて成る光
導波路がその上に形成され、この光導波路に対する支持
基板として、また電気回路および光導波路を始めとする
光電気回路が同時に形成される支持基板としても機能す
るものである。このような基板3には、光集積回路基板
や光電子混在基板等の光信号を扱う基板として使用され
る種々の基板、例えばシリコン基板やGaAs基板・I
nP基板・ガラス基板・アルミナ基板・ガラスセラミッ
ク基板・多層セラミック基板・プラスチック電気配線基
板等が使用できる。
The substrate 3 comprises the cladding portion 2 and the core portion 1 in the cladding portion 2. An optical waveguide formed by alternately and periodically connecting the first and second optical waveguide portions in the light propagation direction is provided. It functions as a support substrate formed on the optical waveguide, and also as a support substrate on which an electric circuit and an opto-electric circuit including the optical waveguide are formed at the same time. As such a substrate 3, various substrates used as substrates for handling optical signals, such as an optical integrated circuit substrate and a photoelectric mixed substrate, such as a silicon substrate and a GaAs substrate.
An nP substrate, a glass substrate, an alumina substrate, a glass ceramic substrate, a multilayer ceramic substrate, a plastic electric wiring substrate, and the like can be used.

【0031】また、この基板3は、コア部1に対して低
屈折率となる光学材料を用いて、コア部1との屈折率差
を利用したクラッド部2として機能するものとしてもよ
い。その場合の材質は、コア部1およびクラッド部2の
部分と同じものを用いてもよく、異なるものを用いても
よい。
The substrate 3 may be made of an optical material having a low refractive index with respect to the core portion 1 and function as the clad portion 2 utilizing a difference in refractive index from the core portion 1. In that case, the same material as the core portion 1 and the clad portion 2 may be used, or different materials may be used.

【0032】次に、図2は図1(c)に示す例の上面図
であり、図3(a)〜(c)はそれぞれ図1(c)に示
す例の図2に示すA−A’線断面図、B−B’線断面図
およびC−C’線断面図である。これらの図において
は、コア部1の幅をW、高屈折率部4の幅をWH、高屈
折率部4の光伝搬方向の長さをdH、低屈折率部5の幅
をWL、低屈折率部5の光伝搬方向の長さをdLで示して
いる。なお、これら高屈折率部4および低屈折率部5の
それぞれの長さdHおよびdLは、通常は伝搬光の波長λ
の略4分の1に設定することから、以下、これらをλ/
4部と表示することがある。また、高屈折率部4または
低屈折率部5の中には少なくとも1つにおける長さを伝
搬光の波長λの略2分の1に設定するものが含まれてお
り、以下、これをλ/2部と表示することがある。
Next, FIG. 2 is a top view of the example shown in FIG. 1C, and FIGS. 3A to 3C respectively show AA shown in FIG. 2 of the example shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a line, a line BB ′, and a line CC ′. In these figures, the width of the core portion 1 is W, the width of the high refractive index portion 4 is W H , the length of the high refractive index portion 4 in the light propagation direction is d H , and the width of the low refractive index portion 5 is W H L , the length of the low refractive index portion 5 in the light propagation direction is denoted by d L. The lengths d H and d L of the high refractive index portion 4 and the low refractive index portion 5 are usually the wavelengths λ of the propagating light.
Are set to approximately one-fourth of
4 copies may be displayed. Further, the high refractive index portion 4 or the low refractive index portion 5 includes a portion for setting the length of at least one of them to approximately one half of the wavelength λ of the propagating light. / 2 parts.

【0033】図3(a)のA−A’線断面図は、クラッ
ド部2からコア部1にかけて上下に高屈折率部4を貫通
挿入して高い実効屈折率を有する第2の光導波路部とし
た箇所の断面を示し、図3(b)のB−B’線断面図
は、コア部1の両側のクラッド部2に低屈折率部5を挿
入して低い実効屈折率を有する第1の光導波路部とした
箇所の断面を示し、図3(c)のC−C’線断面図は、
それらに対して元のコア部1とクラッド部2とのみから
構成される元の光導波路の箇所の断面を示している。こ
の例では、図3(c)のC−C’線断面図の箇所の光導
波路は光学異方性が無いが、図3(a)および(b)に
示すA−A’線断面図の箇所の第2の光導波路部および
B−B’線断面図の箇所の第1の光導波路部は、いずれ
も基板3の上面に対して水平方向に偏光したTEモード
偏光に比べて、垂直方向に偏光したTMモード偏光に対
する方が実効屈折率が大きくなる。
FIG. 3A is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. 3 showing a second optical waveguide portion having a high effective refractive index by vertically penetrating the high refractive index portion 4 from the cladding portion 2 to the core portion 1. 3B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 3B. The low refractive index portion 5 is inserted into the cladding portions 2 on both sides of the core portion 1 to have a low effective refractive index. FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 3C.
On the other hand, a cross section of a portion of the original optical waveguide composed of only the original core portion 1 and the clad portion 2 is shown. In this example, the optical waveguide at the position of the cross section taken along the line CC ′ in FIG. 3C has no optical anisotropy, but the optical waveguide in the cross section taken along the line AA ′ shown in FIGS. The second optical waveguide portion at the location and the first optical waveguide portion at the location along the BB ′ line cross-sectional view are both perpendicular to the TE mode polarized light that is polarized horizontally with respect to the upper surface of the substrate 3. The effective refractive index is larger for the TM-mode polarized light that is polarized in the negative direction.

【0034】ここで、図3(a)に示す第2の光導波路
部の実効屈折率をnHE(TEモード偏光)およびn
HM(TMモード偏光)とし、図3(b)の第1の光導波
路部の実効屈折率をnLE(TEモード偏光)およびnLM
(TMモード偏光)、共振波長をλE(TEモード偏
光)およびλM(TMモード偏光)とする。そして、各
λ/4部の長さdHおよびdLをnHE×dH=λE/4、n
LE×dL=λE/4、nHM×dH=λM/4、nLM×dL
λM/4を満足するように設定した場合、第2の光導波
路部における比実効屈折率差は(nHM−nHE)/nHE
M−λE)/λEおよび(n HM−nHE)/nHM=(λM
λE)/λMとなり、第1の光導波路部における比実効屈
折率差は(nLM−nLE)/nLE=(λM−λE)/λEおよび
(nLM−nLE)/nLM=(λ M−λE)/λMとなる。このこ
とは、比実効屈折率差が偏光の違いによる共振波長の相
対差に等しいことを示している。
Here, the second optical waveguide shown in FIG.
The effective refractive index of the part is nHE(TE mode polarization) and n
HM(TM mode polarization), and the first optical waveguide shown in FIG.
The effective refractive index of the road is nLE(TE mode polarization) and nLM
(TM mode polarization), resonance wavelength is λE(TE mode bias
Light) and λM(TM mode polarized light). And each
Length d of λ / 4 partHAnd dLTo nHE× dH= ΛE/ 4, n
LE× dL= ΛE/ 4, nHM× dH= ΛM/ 4, nLM× dL=
λM/ 4, the second optical waveguide
The relative effective refractive index difference in the road is (nHM-NHE) / NHE=
M−λE) / ΛEAnd (n HM-NHE) / NHM= (ΛM
λE) / ΛMAnd the specific effective bending in the first optical waveguide section.
The folding ratio difference is (nLM-NLE) / NLE= (ΛM−λE) / ΛEand
(nLM-NLE) / NLM= (Λ M−λE) / ΛMBecomes this child
Means that the relative effective refractive index difference is the phase of the resonance wavelength due to the difference in polarization.
It is equal to the difference.

【0035】本発明の光導波路に対する伝搬光の代表的
な光源である一般的なDFB(分布帰還)レーザによる
レーザ光では、0.1nm/℃程度の中心波長変動が発生
する。例えば動作環境として0〜80℃を想定すると、こ
の中心波長変動は8nm程度となる。そのようなレーザ
光源からの光に対して十分な偏光子の機能を示すために
は、λM−λE>8nmであることが必要であり、透過波
長帯の幅も少なくとも8nm程度必要である。また、λ
M−λEは比実効屈折率差が大きい程大きく、波長が1.31
μmのときは6.1×10-3より大きな比実効屈折率差が必
要となる。透過波長帯の幅は、第1および第2の光導波
路部の全部の数に占めるλ/2部の数の割合が大きい程
広く、全部の数に占めるλ/2部の数の割合が同じ場合
はλ/2部が3つの場合が最も広くなる。
The laser light from a general DFB (distributed feedback) laser, which is a typical light source of the light propagating through the optical waveguide of the present invention, has a center wavelength fluctuation of about 0.1 nm / ° C. For example, assuming that the operating environment is 0 to 80 ° C., the center wavelength fluctuation is about 8 nm. In order to exhibit a sufficient function of the polarizer with respect to light from such a laser light source, it is necessary that λ M −λ E > 8 nm, and the width of the transmission wavelength band needs to be at least about 8 nm. . Also, λ
M− λ E is larger as the relative effective refractive index difference is larger, and the wavelength is 1.31.
In the case of μm, a specific effective refractive index difference larger than 6.1 × 10 −3 is required. The width of the transmission wavelength band is wider as the ratio of the number of λ / 2 parts to the total number of the first and second optical waveguide portions is larger, and the ratio of the number of λ / 2 parts to the total number is the same. In this case, the case where the number of λ / 2 portions is three becomes the largest.

【0036】次に、図4(a)および(b)は、それぞ
れ本発明の光導波路の作製工程の例を示す工程毎の要部
断面図である。
Next, FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views of essential parts in each step showing an example of a manufacturing step of the optical waveguide of the present invention.

【0037】図4(a)に示す例では、まずコア部1と
クラッド部2を形成した後、(1)に示すように高屈折
率部のパターン形状をしたマスク層6を電子線露光機や
紫外線露光機等で描画・形成し、(2)に示すようにコ
ア部1およびクラッド部2に対してエッチングを行な
う。次に、(3)に示すようにこの部分を埋めるように
高屈折率部4を蒸着・スパッタ・CVD・スピンコート
またはディップコート等にて成膜後、(4)に示すよう
にクラッド部2の上方の余分な高屈折率部4を研磨また
はエッチングでマスク層6と共に除去する。さらに、こ
の上に(5)に示すように低屈折率部5のパターン形状
をしたマスク層6を新たに形成し、(6)に示すように
コア部1およびクラッド部2に対してエッチングを行な
う。最後に、(7)に示すようにマスク層6を除去す
る。これにより、図1(c)に示す例の形状の本発明の
光導波路が得られる。
In the example shown in FIG. 4A, after the core 1 and the clad 2 are formed, the mask layer 6 having the pattern of the high refractive index as shown in FIG. And the core part 1 and the clad part 2 are etched as shown in FIG. Next, as shown in (3), a high refractive index portion 4 is formed by vapor deposition, sputtering, CVD, spin coating, dip coating or the like so as to fill this portion, and then the cladding portion 2 is formed as shown in (4). Excess high refractive index portion 4 above is removed together with mask layer 6 by polishing or etching. Further, a mask layer 6 having a pattern of the low refractive index portion 5 is newly formed thereon as shown in (5), and the core portion 1 and the clad portion 2 are etched as shown in (6). Do. Finally, the mask layer 6 is removed as shown in (7). Thereby, the optical waveguide of the present invention having the shape shown in FIG. 1C is obtained.

【0038】他方、図4(b)に示す例では、(a)の
工程例と比べると工数が増えて工程がやや複雑になる短
所があるが、フォトマスク等を用いてマスク層を描画す
る場合のマスク位置合わせ精度についてあまり高い精度
を必要としない利点がある。電子線描画装置やステッパ
等ではサブミクロン精度のマスク位置合わせが容易であ
るが、通常のフォトマスクを用いる露光機ではサブミク
ロン精度のマスク位置合わせは困難であるため、図4
(b)に示す工程例によれば、後者をマスク層の描画に
使用する場合には非常に有用なものである。
On the other hand, the example shown in FIG. 4B has a disadvantage that the number of steps is increased and the process is slightly complicated as compared with the example of the process shown in FIG. 4A, but the mask layer is drawn using a photomask or the like. There is an advantage that a very high accuracy is not required for the mask alignment accuracy in the case. Sub-micron-accuracy mask alignment is easy with an electron beam lithography apparatus, stepper, or the like, but sub-micron-accuracy mask alignment is difficult with an exposure machine using a normal photomask.
According to the process example shown in (b), when the latter is used for drawing a mask layer, it is very useful.

【0039】まず、(1)に示すように高屈折率部4と
低屈折率部5のパターン形状をしたマスク層7を電子線
露光機や紫外線露光機等で描画・形成し、(2)に示す
ように低屈折率部5のパターン上を別のマスク層8で覆
う。次に、(3)に示すようにコア部1およびクラッド
部2に対してエッチングを行なった後に、(4)に示す
ように高屈折率部4を蒸着・スパッタ・CVD・スピン
コートまたはディップコート等にて成膜後、(5)に示
すようにクラッド部2の上方の余分な高屈折率部4を研
磨またはエッチングでマスク層8と共に除去する。さら
に、(6)に示すように高屈折率部4のパターン上を新
たに形成したマスク層8で覆い、(7)に示すようにコ
ア部1およびクラッド部2に対してエッチングを行な
う。最後に、(8)に示すようにマスク層7およびマス
ク層8を除去する。これにより、図1(c)に示す例の
形状の本発明の光導波路が得られる。
First, as shown in (1), a mask layer 7 having a pattern of a high refractive index portion 4 and a low refractive index portion 5 is drawn and formed by an electron beam exposure machine, an ultraviolet exposure machine or the like, and (2) As shown in FIG. 7, the pattern on the low refractive index portion 5 is covered with another mask layer 8. Next, after etching the core portion 1 and the cladding portion 2 as shown in (3), the high refractive index portion 4 is formed by vapor deposition, sputtering, CVD, spin coating or dip coating as shown in (4). After forming the film by using the above method, as shown in (5), the excess high refractive index portion 4 above the clad portion 2 is removed together with the mask layer 8 by polishing or etching. Further, the pattern of the high refractive index portion 4 is covered with a newly formed mask layer 8 as shown in (6), and the core portion 1 and the clad portion 2 are etched as shown in (7). Finally, the mask layer 7 and the mask layer 8 are removed as shown in (8). Thereby, the optical waveguide of the present invention having the shape shown in FIG. 1C is obtained.

【0040】そして、基板上にこのようにして形成した
本発明の光導波路と、この本発明の光導波路と光結合さ
れた、発光素子や受光素子あるいは光演算素子等の光電
変換素子の搭載部とを具備する本発明の光回路基板によ
れば、低損失でかつ小型化・薄型化が可能な高集積化に
好適な本発明の光導波路を用いて光電変換素子との間で
光信号の授受が良好に行なえるものとなり、光通信や光
情報処理に利用される光回路モジュール等に好適な光回
路基板となる。
Then, the optical waveguide of the present invention thus formed on the substrate, and a mounting portion of a photoelectric conversion element such as a light-emitting element, a light-receiving element, or an optical operation element optically coupled to the optical waveguide of the present invention. According to the optical circuit board of the present invention comprising: the optical signal of the optical signal between the photoelectric conversion element using the optical waveguide of the present invention, which is suitable for high integration that is low loss and can be reduced in size and thickness. The transmission and reception can be performed satisfactorily, and the optical circuit board is suitable for an optical circuit module used for optical communication and optical information processing.

【0041】なお、このような本発明の光導波路と光電
変換素子搭載部に搭載された光電変換素子とを光結合さ
せた光回路基板の構成例としては、受発光部および波長
フィルタを集積化した波長多重通信用光送受信モジュー
ル用基板や、光受発光部および光スイッチを集積化した
光演算回路基板等がある。
As an example of the configuration of an optical circuit board in which the optical waveguide of the present invention and the photoelectric conversion element mounted on the photoelectric conversion element mounting section are optically coupled, a light receiving / emitting section and a wavelength filter are integrated. There is a substrate for an optical transceiver module for wavelength multiplexing communication, an optical operation circuit substrate on which an optical receiving / emitting unit and an optical switch are integrated.

【0042】[0042]

【実施例】次に、本発明の光導波路および光回路基板に
ついて具体例を説明する。
Next, specific examples of the optical waveguide and the optical circuit board of the present invention will be described.

【0043】図5(a)および(b)は、それぞれ図3
(a)および(b)に示す断面構造を有する光導波路の
実効屈折率および比実効屈折率差を示す線図である。
FIGS. 5A and 5B respectively show FIGS.
It is a diagram which shows the effective refractive index and specific effective refractive index difference of the optical waveguide which has a cross-sectional structure shown to (a) and (b).

【0044】図5(a)においては、横軸は高屈折率部
4の幅WH(単位:μm)を、縦軸は左側が高屈折率部
4におけるTEモード偏光に対する実効屈折率nHEおよ
びTMモード偏光に対する実効屈折率nHMを、右側が比
実効屈折率差(nHM−nHE)/nHEおよび(nHM−nHE)/
HMをそれぞれ表わしており、各プロットおよび特性曲
線は、同図中に示すようにそれぞれnHE・nHM・(nHM
−nHE)/nHEおよび(nHM−nHE)/nHMの変化の様子
を示している。なお、伝搬光の波長λは1.31μmとし、
各部の屈折率は、コア部1を1.451、クラッド部2を1.4
44、高屈折率部4を2.11(酸化チタン)としている。図
5(a)に示す結果から分かるように、nHMはnHEに比
べて大きく、比実効屈折率差はWH=0.25μmの時に最
大となっている。さらに、比実効屈折率差が最大の時に
両偏光の共振波長の差が最大となることが分かる。
In FIG. 5A, the horizontal axis represents the width W H (unit: μm) of the high refractive index portion 4, and the vertical axis represents the effective refractive index n HE for the TE mode polarized light in the high refractive index portion 4. The effective refractive index n HM for TM and TM mode polarized light is shown on the right, and the specific effective refractive index difference (n HM −n HE ) / n HE and (n HM −n HE ) /
n HM , and each plot and characteristic curve are represented by n HE , n HM and (n HM) , respectively, as shown in FIG.
The graph shows how −n HE ) / n HE and (n HM −n HE ) / n HM change. Note that the wavelength λ of the propagating light is 1.31 μm,
The refractive index of each part is 1.451 for the core part 1 and 1.4 for the clad part 2.
44, the high refractive index portion 4 is 2.11 (titanium oxide). As can be seen from the results shown in FIG. 5A, n HM is larger than n HE , and the relative effective refractive index difference is maximum when W H = 0.25 μm. Further, it can be seen that the difference between the resonance wavelengths of the two polarized lights is maximum when the relative effective refractive index difference is maximum.

【0045】また、図5(b)においては、横軸は低屈
折率部5の幅WL(単位:μm)を、縦軸は左側が低屈
折率部5におけるTEモード偏光に対する実効屈折率n
LEおよびTMモード偏光に対する実効屈折率nLMを、右
側が比実効屈折率差(nLM−nLE)/nLEおよび(nLM
LE)/nLMをそれぞれ表わしており、各プロットおよ
び特性曲線は、同図中に示すようにそれぞれnLE・nLM
・(nLM−nLE)/nLE・(nLM−nLE)/nLMの変化の様
子を示している。なお、各部の屈折率は、コア部1を1.
451、クラッド部2を1.444、低屈折率部5を1.0(空
気)としている。図5(b)に示す結果から分かるよう
に、同図(a)と同様に、nLMはnLEに比べて大きく、
比実効屈折率差はWL=0.35μmの時に最大となってい
る。さらに、比実効屈折率差が最大の時に両偏光の共振
波長の差が最大となることが分かる。
Further, in FIG. 5 (b), the width W L (unit: [mu] m) on the abscissa low refractive index portion 5, the effective refractive index and the vertical axis on the left for the TE mode polarization in the low refractive index portion 5 n
The effective refractive index n LM for LE and TM mode polarized light is shown on the right, and the specific effective refractive index difference (n LM −n LE ) / n LE and (n LM
n LE ) / n LM , and the plots and characteristic curves are respectively n LE · n LM as shown in FIG.
· (N LM -n LE) / n LE · (n LM -n LE) / n shows how the LM changes. The refractive index of each part is 1.
451, the cladding part 2 is 1.444, and the low refractive index part 5 is 1.0 (air). As can be seen from the results shown in FIG. 5B, n LM is larger than n LE , as in FIG.
The relative effective refractive index difference is maximum when W L = 0.35 μm. Further, it can be seen that the difference between the resonance wavelengths of the two polarized lights is maximum when the relative effective refractive index difference is maximum.

【0046】次に、図6に本発明の光導波路を用いた導
波路型偏光子の構成例を表わす線図を示す。図6におい
て、横軸は光導波路における伝搬光の伝搬方向を表わ
し、縦軸は第1および第2の光導波路部における屈折率
を表わしている。この例における導波路型偏光子は、第
1および第2の光導波路部によるλ/4部の全数が47
で、λ/2部の数が3となっている。
Next, FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a waveguide type polarizer using the optical waveguide of the present invention. In FIG. 6, the horizontal axis represents the direction of propagation of the propagating light in the optical waveguide, and the vertical axis represents the refractive index in the first and second optical waveguide portions. In the waveguide type polarizer in this example, the total number of λ / 4 parts of the first and second optical waveguide parts is 47.
And the number of λ / 2 parts is 3.

【0047】また、図7(a)および(b)に、図1
(c)に示す構造の光導波路で形成した図6に示す構成
の導波路型偏光子の透過率を示す線図を示す。図7にお
いて、横軸は伝搬光の波長(単位:μm)を、縦軸は透
過率T(単位:dB)を表わしており、各プロットおよ
び特性曲線は、それぞれ波長1.31μmにおけるTEモー
ド偏光に対する透過率およびTMモード偏光に対する透
過率の変化の様子を示している。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) show FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a transmittance of a waveguide polarizer having a configuration shown in FIG. 6 formed by an optical waveguide having a structure shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the wavelength (unit: μm) of the propagating light, and the vertical axis represents the transmittance T (unit: dB). Each plot and characteristic curve correspond to TE mode polarized light at a wavelength of 1.31 μm. The state of change of the transmittance with respect to the transmittance and the TM mode polarized light is shown.

【0048】図7(a)においては、TEモード偏光の
波長λE=1.31μmにおいて、TEモード偏光を透過し
TMモード偏光を遮断する導波路型偏光子の伝搬光の波
長に対する透過率Tの変化を示しており、各部の屈折率
は図5に示す例と同一である。また、各部の寸法はWH
=0.45μm(nHE=1.8233、nHM=1.9152)、WL=0.6
5μm(nLE=1.2515、nLM=1.3143)、dH=λE/4
HE、dL=λE/4nLEである。各部の比実効屈折率差
は5×10-2であり、λM−λE=65.5nm(λM=1.3755
μm)となっている。
In FIG. 7A, at the wavelength λ E of the TE mode polarized light, λ E = 1.31 μm, the transmittance T with respect to the wavelength of the propagating light of the waveguide polarizer that transmits the TE mode polarized light and blocks the TM mode polarized light is shown. 5 shows changes, and the refractive index of each part is the same as that of the example shown in FIG. The dimensions of each part are W H
= 0.45μm (n HE = 1.8233, n HM = 1.9152), W L = 0.6
5 μm (n LE = 1.2515, n LM = 1.3143), d H = λ E / 4
n HE , d L = λ E / 4n LE . The relative effective refractive index difference of each part is 5 × 10 −2 and λ M −λ E = 65.5 nm (λ M = 1.3755)
μm).

【0049】図7(a)に示す結果によれば、TEモー
ド偏光の波長λE=1.31μm近傍の透過波長帯は10nm
程度の幅が確保できており、λE=1.31μmにおける消
光比も45dB以上あることが分かる。この程度の仕様で
あれば、温度調節をしないDFBレーザを光源とする光
の偏光子として十分な性能を有している。
According to the results shown in FIG. 7A, the transmission wavelength band near the TE mode polarized light wavelength λ E = 1.31 μm is 10 nm.
It can be seen that the extinction ratio at λ E = 1.31 μm is 45 dB or more. With such a specification, it has sufficient performance as a light polarizer using a DFB laser as a light source without temperature control.

【0050】また図7(b)においては、TMモード偏
光の波長λM=1.31μmにおいて、TMモード偏光を透
過し、TEモード偏光を遮断する導波路型偏光子の伝搬
光の波長に対する透過率の変化を示しており、dH=λM
/4nHMおよびdL=λM/4nLM以外のパラメータは図
7(a)と同じ値である。
In FIG. 7B, at the wavelength of TM mode polarized light λ M = 1.31 μm, the transmittance of the waveguide type polarizer that transmits TM mode polarized light and blocks TE mode polarized light with respect to the wavelength of propagating light is shown. And d H = λ M
The parameters other than / 4n HM and d L = λ M / 4n LM have the same values as in FIG.

【0051】図7(b)に示す結果によれば、λE=1.2
445μmであり、λM=1.31μmにおける透過波長帯の幅
および消光比は、図7(a)と同様の結果を得ているこ
とが分かる。
According to the result shown in FIG. 7B, λ E = 1.2
It is 445 μm, and it can be seen that the width of the transmission wavelength band and the extinction ratio at λ M = 1.31 μm are similar to those in FIG. 7A.

【0052】さらに、図8に、波長1.31μm近傍のTE
モード偏光に対する透過波長帯の透過特性についてのλ
/2部の数による変化を線図で示す。図8において、横
軸および縦軸は、図7と同じく伝搬光の波長(単位:μ
m)および透過率T(単位:dB)を表わしている。ま
た各プロットおよび特性曲線は、それぞれ第1および第
2の光導波路部の全数に占めるλ/2部の数の割合をほ
ぼ一定とし、λ/2部の数が1(全数が15)・2(全数
が31)・3(全数が47)・4(全数が63)・5(全数が
79)の場合の変化の様子を示している。この結果より、
λ/2部の数が3(全数が47)の場合が、透過波長帯の
幅も広く、透過率Tの平坦性も最も良くなっていること
が分かる。
FIG. 8 shows the TE around the wavelength of 1.31 μm.
Λ for transmission characteristics in transmission wavelength band for mode polarized light
The change with the number of / 2 parts is shown diagrammatically. 8, the horizontal axis and the vertical axis represent the wavelength (unit: μ) of the propagating light as in FIG.
m) and transmittance T (unit: dB). Further, in each plot and characteristic curve, the ratio of the number of λ / 2 parts to the total number of the first and second optical waveguide parts is made substantially constant, and the number of λ / 2 parts is 1 (the total number is 15) · 2. (All 31) ・ 3 (47 all) ・ 4 (63 all) ・ 5 (all
The state of the change in the case of 79) is shown. From this result,
It can be seen that when the number of λ / 2 parts is 3 (the total number is 47), the width of the transmission wavelength band is wide and the flatness of the transmittance T is the best.

【0053】なお、本発明は以上の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更が可能である。例えば、第1の光導波路部
と第2の光導波路部は、上記の実施の形態の例に限定さ
れず、実効屈折率の異方性のある導波路であれば他の構
造としてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the first optical waveguide portion and the second optical waveguide portion are not limited to the above-described embodiment, and may have other structures as long as the waveguide has an effective refractive index anisotropy.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明の光導波路によれば、クラッド部
およびこのクラッド部中のコア部から構成される比較的
屈折率差の小さな光導波路に、光導波路の構成材料より
高屈折率または低屈折率の材料を付加して実効屈折率の
高低差を設けることによって光学異方性を高め、それら
第1および第2の光導波路部を光伝搬方向に交互に周期
的に接続して周期構造を形成したことから、互いに直交
する直線偏光(TEモード偏光とTMモード偏光)に対
する共振波長の差を大きくすることによって、挿入損失
を小さくしつつ導波路型偏光子の消光比を大きくするこ
とができ、かつ消光比が大きくなるため、その接続数は
少なくて済むので小型にすることができる。
According to the optical waveguide of the present invention, the optical waveguide composed of the cladding and the core in the cladding having a relatively small refractive index difference has a higher refractive index or a lower refractive index than the constituent material of the optical waveguide. The optical anisotropy is enhanced by adding a material having a refractive index to provide a height difference in the effective refractive index, and the first and second optical waveguide portions are connected alternately and periodically in the light propagation direction to form a periodic structure. Is formed, it is possible to increase the extinction ratio of the waveguide polarizer while reducing the insertion loss by increasing the difference between the resonance wavelengths with respect to linearly polarized light (TE mode polarized light and TM mode polarized light) orthogonal to each other. And the extinction ratio is large, so that the number of connections is small and the size can be reduced.

【0055】また本発明の光導波路によれば、伝搬光の
TEモード偏光またはTMモード偏光に対して、第1お
よび第2の光導波路部の少なくとも1つにおける実効屈
折率と長さとの積を伝搬光の波長の略2分の1とし、か
つその他の光導波路部における実効屈折率と長さとの積
を伝搬光の波長の略4分の1とすることによって、波長
選択特性の遮断波長帯に現れるリップルを抑圧すること
ができ、少ない接続数の第1および第2の光導波路部で
大きな消光比を得ることができる。
Further, according to the optical waveguide of the present invention, the product of the effective refractive index and the length of at least one of the first and second optical waveguide portions is determined for the TE mode polarized light or the TM mode polarized light of the propagating light. By setting the product of the effective refractive index and the length in the other optical waveguide portions to approximately one-fourth of the wavelength of the propagating light, the cutoff wavelength band of the wavelength selection characteristic is set to approximately one half of the wavelength of the propagating light. Can be suppressed, and a large extinction ratio can be obtained with the first and second optical waveguide portions having a small number of connections.

【0056】さらに本発明の光導波路によれば、第1お
よび第2の光導波路部の3つ(3つの第1の光導波路
部、2つの第1の光導波路部と1つの第2の光導波路
部、1つの第1の光導波路部と2つの第2の光導波路
部、または3つの第2の光導波路部)における実効屈折
率と長さとの積を伝搬光の波長の略2分の1とし、かつ
その他の光導波路部における実効屈折率と長さとの積を
伝搬光の波長の略4分の1とすることによって、透過波
長帯における透過率の最大値を維持し、かつリップルを
最小に抑制して平坦化することができるため、この光導
波路による導波路型偏光子の使用可能帯域を広くするこ
とができる。
Further, according to the optical waveguide of the present invention, three of the first and second optical waveguide portions (three first optical waveguide portions, two first optical waveguide portions, and one second optical waveguide portion) are provided. The product of the effective refractive index and the length in the waveguide section, one first optical waveguide section and two second optical waveguide sections, or three second optical waveguide sections) is calculated by dividing the product of the effective refractive index and the length by approximately half of the wavelength of the propagating light. 1, and the product of the effective refractive index and the length in the other optical waveguide portions is set to approximately one quarter of the wavelength of the propagating light, so that the maximum value of the transmittance in the transmission wavelength band is maintained and the ripple is reduced. Since the optical waveguide can be flattened to a minimum, the usable band of the waveguide type polarizer using the optical waveguide can be widened.

【0057】そして、基板上に形成されたこのような本
発明の光導波路と、この光導波路に光結合された光電子
変換素子搭載部とを具備する本発明の光回路基板によれ
ば、光導波路が低損失で高消光比であり、しかも小型化
が可能なことから、光信号の伝送特性に優れた、小型化
・高集積化が可能な、光通信や光情報処理に使用される
光モジュール等に好適な光回路基板となる。
According to the optical circuit board of the present invention including the optical waveguide of the present invention formed on the substrate and the photoelectric conversion element mounting portion optically coupled to the optical waveguide, the optical waveguide Is an optical module used for optical communication and optical information processing, which is excellent in optical signal transmission characteristics, and can be miniaturized and highly integrated because it has low loss, high extinction ratio, and can be miniaturized. It becomes a suitable optical circuit board.

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

【図1】(a)〜(c)は、それぞれ本発明の光導波路
の実施の形態の例を示す要部斜視図である。
FIGS. 1A to 1C are perspective views of a main part showing an example of an embodiment of an optical waveguide of the present invention.

【図2】図1(c)に示す本発明の光導波路の実施の形
態の例の上面図である。
FIG. 2 is a top view of the embodiment of the optical waveguide of the present invention shown in FIG. 1 (c).

【図3】(a)〜(c)は、それぞれ図1(c)に示す
本発明の光導波路の実施の形態の例を示すA−A’線断
面図、B−B’線断面図およびC−C’断面図である。
FIGS. 3 (a) to 3 (c) are cross-sectional views taken along line AA ′, line BB ′ and FIG. 1 (c), respectively, showing an example of the embodiment of the optical waveguide of the present invention shown in FIG. 1 (c). It is CC 'sectional drawing.

【図4】(a)および(b)は、それぞれ本発明の光導
波路の作製工程の例を示す工程毎の断面図である。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views of respective steps showing an example of a manufacturing step of an optical waveguide of the present invention.

【図5】(a)および(b)は、それぞれ本発明の光導
波路の実施例におけるWHまたはWLに対する導波路の実
効屈折率の変化を示す線図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing changes in the effective refractive index of the waveguide with respect to W H or W L in an optical waveguide according to an embodiment of the present invention, respectively.

【図6】本発明の光導波路による導波路型変更子の構成
例を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a waveguide type modifier using an optical waveguide of the present invention.

【図7】(a)および(b)は、それぞれ本発明の光導
波路の実施例における伝搬光波長に対する透過率の変化
を示す線図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing changes in transmittance with respect to a propagation light wavelength in an embodiment of the optical waveguide of the present invention.

【図8】本発明の光導波路の実施例における伝搬光波長
に対する透過率の変化を示す線図である。
FIG. 8 is a diagram showing a change in transmittance with respect to a propagation light wavelength in an embodiment of the optical waveguide of the present invention.

【図9】(a)および(b)は、それぞれ従来の導波路
型偏光子の例を示す要部斜視図である。
FIGS. 9A and 9B are perspective views of relevant parts showing an example of a conventional waveguide polarizer, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・コア部 2・・・・・クラッド部 3・・・・・基板 4・・・・・高屈折率部 5・・・・・低屈折率部 1 ... core part 2 ... clad part 3 ... substrate 4 ... high refractive index part 5 ... low refractive index part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[The claims] 【請求項1】 クラッド部および該クラッド部中のコア
部から成る第1の光導波路部と、該第1の光導波路部よ
りも高い実効屈折率を有する第2の光導波路部とが光伝
搬方向に交互に周期的に接続されて成るとともに、前記
第1および第2の光導波路部の少なくとも一方が、伝搬
光のTEモード偏光に対する実効屈折率をnE、TMモ
ード偏光に対する実効屈折率をnMとしたとき、|nE
M|/n Eまたは|nE−nM|/nMが1×10-3以上
であることを特徴とする光導波路。
1. A cladding portion and a core in the cladding portion.
A first optical waveguide section comprising: a first optical waveguide section;
The second optical waveguide having a higher effective refractive index
Connected alternately in the carrying direction, and
At least one of the first and second optical waveguide portions is a
The effective refractive index for the TE mode polarization of light is nE, TM
The effective index of refraction forM| NE
nM| / N EOr | nE-NM| / NMIs 1 × 10-3that's all
An optical waveguide characterized by the following.
【請求項2】 前記伝搬光のTEモード偏光またはTM
モード偏光に対して、前記第1および第2の光導波路部
の少なくとも1つにおける実効屈折率と長さとの積が前
記伝搬光の波長の略2分の1であり、かつその他の光導
波路部における実効屈折率と長さとの積が前記伝搬光の
波長の略4分の1であることを特徴とする請求項1記載
の光導波路。
2. A TE mode polarized light or TM of the propagating light.
For mode polarized light, the product of the effective refractive index and the length in at least one of the first and second optical waveguide portions is approximately one half of the wavelength of the propagating light, and the other optical waveguide portions 2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the product of the effective refractive index and the length is approximately one fourth of the wavelength of the propagating light.
【請求項3】 前記第1および第2の光導波路部の3つ
における実効屈折率と長さとの積が前記伝搬光の波長の
略2分の1であり、かつその他の光導波路部における実
効屈折率と長さとの積が前記伝搬光の波長の略4分の1
であることを特徴とする請求項2記載の光導波路。
3. The product of the effective refractive index and the length in three of the first and second optical waveguide sections is approximately one half of the wavelength of the propagating light, and the effective refractive index in the other optical waveguide sections is three. The product of the refractive index and the length is approximately one quarter of the wavelength of the propagating light.
The optical waveguide according to claim 2, wherein
【請求項4】 基板上に形成された、請求項1乃至請求
項3のいずれかに記載の光導波路と、該光導波路に光結
合された光電変換素子搭載部とを具備することを特徴と
する光回路基板。
4. An optical waveguide according to claim 1, formed on a substrate, and a photoelectric conversion element mounting portion optically coupled to the optical waveguide. Optical circuit board.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010072401A (en) * 2008-09-19 2010-04-02 Fujitsu Ltd Optical waveguide device
JP2010190969A (en) * 2009-02-16 2010-09-02 Fujifilm Corp Fine pattern forming member
JP2016207871A (en) * 2015-04-24 2016-12-08 三菱電機株式会社 Plane waveguide, laser amplifier and laser oscillator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010072401A (en) * 2008-09-19 2010-04-02 Fujitsu Ltd Optical waveguide device
JP2010190969A (en) * 2009-02-16 2010-09-02 Fujifilm Corp Fine pattern forming member
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