JP2002357732A - 光導波路回路 - Google Patents

光導波路回路

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JP2002357732A
JP2002357732A JP2001165193A JP2001165193A JP2002357732A JP 2002357732 A JP2002357732 A JP 2002357732A JP 2001165193 A JP2001165193 A JP 2001165193A JP 2001165193 A JP2001165193 A JP 2001165193A JP 2002357732 A JP2002357732 A JP 2002357732A
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optical waveguide
elements
waveguide circuit
connection surface
circuit
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English (en)
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Satoru Ouchi
悟 大内
Koichi Maru
浩一 丸
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 接続損失が低く、筐体内への組み込みが容易
な光導波路素子を提供する。 【解決手段】 屈折率の異なる光導波路素子10、11
同士が調心接続された光導波路回路であって、両素子の
クラッド面が同一平面(X−Z平面)上に位置し、接続
面10b、11bが両素子のコアに対して傾斜すると共
にクラッド面に対して垂直に研磨され、接続面10b、
11bでスネルの法則が成立する光導波路回路。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】図9は屈折率が等しい光導波路素子同士
を調心接続したときの外観斜視図であり、図10は屈折
率が互いに異なる光導波路素子同士を調心接続したとき
の外観斜視図であり、図11は図10のX−Y平面図で
ある。
【0003】図9〜図11において1は第1の光導波路
素子を示し、2は第2の光導波路素子を示し、3は光信
号が伝搬するコアを示している。
【0004】図9に示すように、両光導波路素子の接続
側の端面を斜め研磨することで、端面からの反射による
戻り光が発生しないようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、屈折率
が互いに異なる光導波路素子同士を調心接続する場合、
屈折率が等しい光導波路素子同士を調心接続する場合と
比べると、屈折率の違いから、出射側で光が屈折してし
まい、光導波路素子中のコアに光が入射しにくくなる。
このため、損失が増大するという問題が生じる。
【0006】これに対して光が屈折する角度に合わせて
光導波路素子の接続側の端面を斜めに研磨して調心接続
すれば損失を抑えることができる。しかしながら、屈折
角が大きいので、図10、11に示すように光導波路素
子の一方(図では右側)が浮いた状態となり、これらの
光導波路素子を筐体内に組み込むの際に困難が生じると
いう問題があった。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、接続損失が低く、筐体内への組み込みが容易な光導
波路素子を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光導波路回路は、屈折率の異なる光導波路素
子同士が調心接続された光導波路回路において、両光導
波路素子のクラッド面が同一平面上に位置し、両光導波
路素子の接続面が両コアに対して傾斜すると共に接続面
がクラッド面に対して垂直に研磨され、接続面でスネル
の法則が成立するものである。
【0009】本発明の光導波路回路は、屈折率の異なる
光導波路素子同士が調心接続された光導波路回路におい
て、両光導波路素子のクラッド面が同一平面上に位置
し、両コアが接続面に対して傾斜すると共に同一平面に
対して平行に形成され、接続面でスネルの法則が成立す
るものである。
【0010】上記構成に加え本発明の光導波路回路は、
一方の光導波路素子がSi基板、あるいは石英基板上に
形成された石英系ガラス(WG)からなり、他方の光導
波路素子が石英系ガラスと異なる屈折率のLiNbO3
(LN)からなっていてもよい。
【0011】上記構成に加え本発明の光導波路回路は、
石英系ガラスからなる光導波路素子のコアに対する接続
面の傾きθ1が略7.39°であり、LiNbO3からな
る光導波路素子のコアに対する接続面の傾きθ2が略5
°であるのが好ましい。
【0012】上記構成に加え本発明の光導波路回路は、
両光導波路素子が光学接着剤で接続されているのが好ま
しい。
【0013】本発明によれば、光導波路素子同士の接続
面でスネルの法則が成立するので、屈折率の違いによる
接続損失が最小となり、両光導波路素子のクラッド面が
同一平面上に位置することにより、光導波路回路の筐体
への組み込みが容易となる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0015】図1は本発明の光導波路回路の一実施の形
態を示す外観斜視図である。
【0016】本光導波路回路は、屈折率の異なる光導波
路素子同士が調心接続された光導波路回路であって、両
光導波路素子10、11のクラッド面10a、11aが
同一平面(X−Z平面)上に位置し、両光導波路素子1
0、11の接続面10b、11bが両コア12、13に
対して傾斜すると共に接続面10b、11bがクラッド
面10a、11aに対して垂直に研磨され、接続面10
b、11bでスネルの法則が成立するものである。
【0017】このように構成したことで、屈折率の異な
る光導波路素子同士の接続損失が最小となり、筐体への
組み込みが容易となる。
【0018】図2は本発明の光導波路回路の他の実施の
形態を示す外観斜視図であり、図3は図2のX−Z平面
図である。
【0019】図1に示した実施の形態との相違点は、両
光導波路素子20、21のクラッド面20a、21aが
同一平面(X−Z平面)上に位置し、両コア22、23
が接続面20b、21bに対して傾斜すると共に平面
(X−Z平面)に対して平行に形成され、接続面20
b、21bでスネルの法則が成立する点である。
【0020】すなわち、図2に示す光導波路回路は、ス
ネルの法則から導出した角度に合わせたコアパターンを
形成した光導波路素子20、21同士を調心接続したも
のである。
【0021】このような光導波路回路においても図1に
示した光導波路回路と同様の効果が得られる。
【0022】次に具体的な数値を挙げて説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
【0023】
【実施例】図4は本発明の光導波路回路の一実施例を示
す平面図である。
【0024】同図を参照して屈折率1.45のSiO2
(石英)からなる光導波路素子30と、屈折率2.14
のLiNbO3(LN)からなる光導波路素子31との
接続について説明する。
【0025】光導波路素子30は、基板32上に1本の
入力導波路33、入力導波路33に接続された入力側ス
ラブ導波路34、入力側スラブ導波路34に接続され一
定の長さずつ長さが異なる導波路アレイ35、導波路ア
レイ35に接続された出力側スラブ導波路36及び出力
側スラブ導波路36に接続された複数の出力導波路37
が形成されたものである。各出力導波路は接続面30a
の法線に対して角度θ 1だけ傾斜している。
【0026】光導波路素子31は、光導波路素子30の
出力導波路37に接続するための複数の直線導波路38
が基板39上に形成されたものである。各直線導波路は
接続面の法線に対して角度θ2だけ傾斜している。
【0027】まず、図4に示す光導波路回路を構成する
両光導波路素子30、31の最適な接続角度θ1、θ2
ついて求める。入射側の角度をθ1とし、出力側の角度
をθ2とすると、スネルの法則から、数1式で表され
る。
【0028】
【数1】sinθ1×n1=sinθ2×n2 数1式は入射角θ1か出射角θ2のいずれか一方の角度を
任意に決めることで、他方の角度が決定されることを意
味する。
【0029】例えば、出射角度θ2を5°にしたときの
入射角度θ1は、SiO2の屈折率(n1=1.45)及
びLiNbO3の屈折率(n2=2.14)から、θ1
sin -1((2.14/1.45)×sinθ2)とな
るので、θ1≒7.39°となる。
【0030】図5は光導波路回路を構成する一方の光導
波路素子としての石英系導波路素子のコア付近の部分拡
大断面図であり、図6は光導波路回路を構成する他方の
光導波路素子としてのLN光導波路素子のコア付近の部
分拡大断面図である。
【0031】図5に示すコア40の幅及び高さ(共に
W)を9.6μmとし、図6に示すコア41の幅WSX
を8.55μmとし、高さWSYを6.2μmとし、L
N光導波路素子の導波路直線距離を6750μmとし
た。
【0032】図7は図6に示したLN光導波路素子の入
射角θ1を5°としたときのガラス導波路側入射角と損
失との関係を示す図である。同図において横軸は導波路
側入射角軸を示し、縦軸は損失軸を示す。
【0033】図7より導波路入射角が、屈折率を考慮し
て求めた角度θ1よりずれると、屈折率の異なる光導波
路素子同士の接続による損失はそのずれ量分だけ大きく
なることを示している。
【0034】ここで、図4に示す光導波路素子30、3
1の接続面31a、32aに対する傾きを決定し、その
傾きの値を満足するようにいずれか一方あるいは両光導
波路素子30、31を研磨加工した後、光学接着剤で接
続する。但し、光学接着剤は、互いの光導波路素子3
0、31の膨張率を考慮して選定する必要がある。
【0035】両光導波路素子30、31を接続した後、
筐体に組み込み、光導波路素子30、31をヒータ等の
熱源で制御する場合を考える。
【0036】光導波路素子30、31を基板の一方の面
に貼り付け、ヒータを基板の他方の面に貼り付ける際
に、接続部の端面を傾ける従来の素子接続方法では図1
0に示したような形態をとるので、一方の光導波路素子
は基板に平行に貼り付けることができたとしても、他方
の光導波路素子は浮いた状態になり、基板に貼り付ける
ことができない。光導波路素子が熱による制御を必要と
する場合にはヒータから発生した熱は、基板から浮いた
方の光導波路素子には伝導しにくいので、光回路の性能
を発揮することができない。
【0037】しかしながら、本光導波路は、光導波路素
子のX−Z平面側が基板から浮かない構造となっている
ので、図8に示すような構造の筐体に、接続した光導波
路素子からなる光導波路回路を組み込むことができる。
【0038】図8は本発明の光導波路回路を筐体に組み
込んだ状態を示す断面図である。
【0039】同図において、基板50の一方の面(図で
は上面)に光導波路素子30及び光導波路素子31から
なる光導波路回路が貼り付けられている。基板50の他
方の面(図では下面)にはヒータ51が貼り付けられて
いる。基板50がスペーサ52で筐体53内に支持され
ている。両光導波路素子30、31は光ファイバを介し
て光コネクタ54、55に接続されている。光導波路回
路は基板50と平行なため、基板50に貼り付けやす
い。このため、光導波路回路の筐体53内への組み込み
が容易である。
【0040】このように本実施の形態によれば、屈折率
の異なる光導波路素子同士を接続する場合の接続損失
を、従来の接続法による接続損失よりも低く抑えること
ができる。また、光導波路素子同士の接続を行ったとき
に、互いの光導波路素子端面のクラッド面側の傾きが大
きく異なるようなことがないので、一方の光導波路素子
が基板から浮かずにすみ、筐体に光導波路回路を組み込
むのが容易となる。
【0041】以上において本発明によれば、互いに屈折
率の異なる光導波路素子を接続する際に、スネルの法則
を用いて求めた最適な入射角θ1、出射角θ2を考慮した
素子構造とすることで、光の屈折率による損失を著しく
増大させずに素子を接続することができる。特に、石英
系基板とLN基板とで形成される、屈折率の異なる導波
路の接続を行う際には、石英系光導波路素子のコアの角
度θ1を略7.39°とし、LN光導波路素子のコアの
角度θ2を5°にすることで、損失の増大を抑えること
ができ、かつ、屈折率の異なる二つの光導波路素子の平
面度が保たれる。また、光導波路回路を基板に配置して
も一方の光導波路素子が傾かずにすむので、筐体への組
み込みが容易となる。
【0042】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0043】接続損失が低く、筐体内への組み込みが容
易な光導波路素子の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光導波路回路の一実施の形態を示す外
観斜視図である。
【図2】本発明の光導波路回路の他の実施の形態を示す
外観斜視図である。
【図3】図2のX−Z平面図である。
【図4】本発明の光導波路回路の一実施例を示す平面図
である。
【図5】光導波路回路を構成する一方の光導波路素子と
しての石英系光導波路素子のコア付近の部分拡大断面図
である。
【図6】光導波路回路を構成する他方の光導波路素子と
してのLN光導波路素子のコア付近の部分拡大断面図で
ある。
【図7】図6に示したLN導波路の入射角θ1を5°と
したときのガラス導波路側入射角と損失との関係を示す
図である。
【図8】本発明の光導波路回路を筐体に組み込んだ状態
を示す断面図である。
【図9】屈折率が等しい光導波路素子同士を調心接続し
たときの外観斜視図である。
【図10】屈折率が互いに異なる光導波路素子同士を調
心接続したときの外観斜視図である。
【図11】図10のX−Y平面図である。
【符号の説明】
10、11 光導波路素子 10a、11a クラッド面 10b、11b 接続面 12、13 コア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上塚 尚登 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 Fターム(参考) 2H036 KA01 MA02 2H047 KA04 KA12 LA00 NA01 QA03 QA04 TA47

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屈折率の異なる光導波路素子同士が調心
    接続された光導波路回路において、両光導波路素子のク
    ラッド面が同一平面上に位置し、両光導波路素子の接続
    面が両コアに対して傾斜すると共に該接続面が上記クラ
    ッド面に対して垂直に研磨され、上記接続面でスネルの
    法則が成立することを特徴とする光導波路回路。
  2. 【請求項2】 屈折率の異なる光導波路素子同士が調心
    接続された光導波路回路において、両光導波路素子のク
    ラッド面が同一平面上に位置し、両コアが上記接続面に
    対して傾斜すると共に上記同一平面に対して平行に形成
    され、上記接続面でスネルの法則が成立することを特徴
    とする光導波路回路。
  3. 【請求項3】 一方の光導波路素子がSi基板、あるい
    は石英基板上に形成された石英系ガラスからなり、他方
    の光導波路素子が石英系ガラスと異なる屈折率のLiN
    bO3からなる請求項1又は2に記載の光導波路回路。
  4. 【請求項4】 上記石英系ガラスからなる光導波路素子
    のコアに対する接続面の傾きθ1が略7.39°であ
    り、LiNbO3からなる光導波路素子のコアに対する
    接続面の傾きθ2が略5°である請求項3に記載の光導
    波路回路。
  5. 【請求項5】 両光導波路素子が光学接着剤で接続され
    ている請求項1から4のいずれかに記載の光導波路回
    路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009224371A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Nec Corp 端面入射型受光素子、その光結合方法及び光結合構造
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KR101473687B1 (ko) 2013-08-29 2014-12-18 전자부품연구원 광원 분할 장치

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