JP2003057465A - Waveguide type optical circuit - Google Patents

Waveguide type optical circuit

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JP2003057465A
JP2003057465A JP2001241368A JP2001241368A JP2003057465A JP 2003057465 A JP2003057465 A JP 2003057465A JP 2001241368 A JP2001241368 A JP 2001241368A JP 2001241368 A JP2001241368 A JP 2001241368A JP 2003057465 A JP2003057465 A JP 2003057465A
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俊海 小湊
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彰夫 杉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a guide type optical circuit in which a deflection dependency is reduced or eliminated by reducing or eliminating birefringence. SOLUTION: A core structure is made into a multilayered structure formed by two or more kinds of layers having different refractive indexes. The birefringence of a waveguide can be decreased or eliminated when structural birefringence caused by the multilayered structure and the other birefringence among the birefringences of the waveguide cancel each other. For example, a silicon substrate is used for a substrate 501, a clad 502 and a core 503 are formed of silica glass, and the core 503 is made into the multilayered structure in which a plurality of first and second core layers 503a and 503b are alternately stacked.

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、光通信システムな
どで用いる光部品の形態の一つである導波型光回路に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type optical circuit which is one of the forms of optical parts used in optical communication systems and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】インターネット利用の世界的な広がりに
より、大量の大容量データを同時に、かつ高速に伝送で
きる通信システムの構築が急務となっている。この要望
を満たすシステムとして光波長多重(WDM)技術を用いた
光通信システムが注目されており、米国を中心に世界的
な導入が始まっている。
2. Description of the Related Art With the worldwide spread of Internet use, there is an urgent need to construct a communication system capable of simultaneously transmitting a large amount of large-capacity data at high speed. As a system satisfying this demand, an optical communication system using an optical wavelength division multiplexing (WDM) technology has been attracting attention and has been introduced worldwide mainly in the United States.

【0003】光WDM技術には、複数の異なる波長を合分
波できる光合分波器が必要不可欠であり、実現形態の一
つとして基板上の光導波路により光回路を構成する導波
型がある。
In the optical WDM technology, an optical multiplexer / demultiplexer capable of multiplexing and demultiplexing a plurality of different wavelengths is indispensable. One of the modes of realization is a waveguide type in which an optical circuit is constituted by an optical waveguide on a substrate. .

【0004】導波型光回路は、光におけるICであり、
LSI微細加工技術等を応用し、光導波路を平面基板上
に一括形成するものである。それゆえ、集積性、量産性
に優れ、複雑な回路構成を有する高機能回路を実現でき
る。近年、光通信システムへの関心の高まりにともな
い、半導体、LiNbO3、プラスチック、石英系ガラスな
ど、種々の材料による研究開発が進展している。その中
で、シリコン基板上に石英系ガラスにて形成する石英系
光導波路は、光通信の伝送路である石英系光ファィバと
の整合性が良く、形成材料の特徴である高い安定性と長
期信頼性から光回路の安定な動作を実現できる。また、
矩形状のコアを再現良く形成できることから、理論と実
際が良く一致し、複雑な光回路を有する高機能回路を実
現できる。これらの特徴から、他の導波路材料に比較し
て実用化が進んでいる。
A waveguide type optical circuit is an IC for light,
By applying LSI microfabrication technology and the like, optical waveguides are collectively formed on a flat substrate. Therefore, it is possible to realize a highly functional circuit having excellent integration and mass productivity and having a complicated circuit configuration. In recent years, research and development using various materials such as semiconductors, LiNbO 3 , plastics, and silica-based glass has been progressing with increasing interest in optical communication systems. Among them, the silica-based optical waveguide formed of silica-based glass on the silicon substrate has good compatibility with the silica-based optical fiber, which is the transmission line of optical communication, and has high stability and long-term The reliability enables stable operation of the optical circuit. Also,
Since the rectangular core can be formed with good reproducibility, the theory and practice are in good agreement, and a high-performance circuit having a complicated optical circuit can be realized. Due to these characteristics, practical application is progressing in comparison with other waveguide materials.

【0005】このような優れた特徴を有する石英系光導
波路における光合分波器の基本構成として、マッハ・ツ
ェンダー干渉計、及びアレイ導波路格子がある。マッハ
・ツェンダー干渉計、及びアレイ導波路格子を組み合わ
せて様々な光合分波特性を実現している。
A Mach-Zehnder interferometer and an arrayed-waveguide grating are basic configurations of an optical multiplexer / demultiplexer in a silica-based optical waveguide having such excellent characteristics. Various optical multiplexing / demultiplexing characteristics are realized by combining a Mach-Zehnder interferometer and an arrayed waveguide grating.

【0006】マッハ・ツェンダー干渉計は、異なる2つ
の波長を合分波する、あるいは、周期的に異なる複数の
波長を、交互に振り分ける機能を有する。図1(a)にマッ
ハ・ツェンダー干渉計101の構成を図1(a)示す。2つの光
結合器102と、2つの光結合器102間を接続する2本の光導
波路103と、それぞれ別の光結合器102と接続する入力導
波路104と出力導波路105により構成される。ここでは、
光結合器を、2本の光導波路を近接させた方向性結合器
により構成している。光導波路は単一モード導波路で構
成される。合分波する波長の間隔は、2本の光導波路103
の導波路長差により設定する。
The Mach-Zehnder interferometer has a function of multiplexing / demultiplexing two different wavelengths or alternately distributing a plurality of periodically different wavelengths. FIG. 1 (a) shows the configuration of the Mach-Zehnder interferometer 101. It is composed of two optical couplers 102, two optical waveguides 103 that connect the two optical couplers 102, an input waveguide 104 and an output waveguide 105 that are respectively connected to different optical couplers 102. here,
The optical coupler is composed of a directional coupler in which two optical waveguides are close to each other. The optical waveguide is composed of a single mode waveguide. The distance between the wavelengths for multiplexing and demultiplexing is two optical waveguides 103
It is set by the waveguide length difference.

【0007】アレイ導波路格子は、複数の異なる波長を
同時に合分波する機能を有する。同様の機能を複数のマ
ッハ・ツェンダー干渉計にて実現するのに比較して、小
型化が図れる。図1(b)にアレイ導波路格子111の構成を
示す。2つのスラブ導波路112と、2つのスラブ導波路112
間を接続する導波路アレイ113と、それぞれ別のスラブ
導波路112に接続される入力導波路114と出力導波路115
により構成される。導波路アレイ113、入力導波路114と
出力導波路115は、単一モード導波路で構成される。導
波路アレイ113は隣接する光導波路の導波路長が異な
り、隣接導波路との導波路長差により光合分波する波長
間隔を設定する。
The arrayed waveguide grating has a function of simultaneously multiplexing and demultiplexing a plurality of different wavelengths. Compared to implementing similar functions with multiple Mach-Zehnder interferometers, miniaturization can be achieved. FIG. 1 (b) shows the configuration of the arrayed waveguide grating 111. Two slab waveguides 112 and two slab waveguides 112
A waveguide array 113 connecting the two, and an input waveguide 114 and an output waveguide 115 connected to different slab waveguides 112, respectively.
It is composed of The waveguide array 113, the input waveguide 114, and the output waveguide 115 are composed of a single mode waveguide. In the waveguide array 113, the waveguide lengths of adjacent optical waveguides are different, and the wavelength interval for optical multiplexing / demultiplexing is set by the difference in the waveguide length between the adjacent waveguides.

【0008】これらの光合分波器を構成する石英系光導
波路の断面を図2に示す。基板201上に形成されたクラッ
ド202がコア203を覆う構造であり、基板101にシリコン
基板や石英基板等が用いられ、クラッド102とコア103は
石英系ガラスにて形成される。基板201としてシリコン
基板を用いることは、受発光素子等をハイブリッド実装
するためのプラットホームとして有用であり、圧縮応力
がクラッド202及びコア203に働くため、ひび割れや亀裂
等を防止し、信頼性を向上させている。
FIG. 2 shows a cross section of a silica-based optical waveguide forming these optical multiplexers / demultiplexers. The clad 202 formed on the substrate 201 has a structure covering the core 203, a silicon substrate, a quartz substrate, or the like is used for the substrate 101, and the clad 102 and the core 103 are made of quartz glass. The use of a silicon substrate as the substrate 201 is useful as a platform for hybrid mounting of light emitting and receiving elements and the like, and compressive stress acts on the clad 202 and the core 203, preventing cracks and cracks and improving reliability. I am letting you.

【0009】しかしながら、基板にシリコンを用いた場
合、石英系光導波路により形成したマッハ・ツェンダー
干渉計やアレイ導波路格子の光学特性は、基板と垂直な
電界を有するモード(TMモード)のスペクトルが水平方
向に電界を有するモード(TEモード)に比較して長波
長側にシフトする偏波依存性を生じる。マッハ・ツェン
ダー干渉計、及びアレイ導波路格子の透過スペクトル
を、図3、及び図4に示す。図3は、合分波間隔0.8nmのマ
ッハ・ツェンダー干渉計の透過スペクトルであるが、T
EモードとTMモードで最も損失が低くなるピーク波長
が約0.25nmシフトしており、それぞれのモードのピーク
波長での他方のモードの損失は数dB以上大きくなってい
る。図4は、合分波間隔0.8nmのアレイ導波路格子の透過
スペクトルであり、図4(b)は、図4(a)の1562nm付近の透
過スペクトルを拡大したものである。マッハ・ツェンダ
ー干渉計と同様にTEモードとTMモードで最も損失が
低くなるピーク波長が約0.25nmシフトしており、それぞ
れのモードのピーク波長での他方のモードの損失は数dB
大きくなっている。
However, when silicon is used for the substrate, the optical characteristics of the Mach-Zehnder interferometer and the arrayed-waveguide grating formed by the silica-based optical waveguide show that the spectrum of the mode (TM mode) having an electric field perpendicular to the substrate is Compared with a mode having an electric field in the horizontal direction (TE mode), polarization dependence that shifts to the long wavelength side occurs. The transmission spectra of the Mach-Zehnder interferometer and the arrayed waveguide grating are shown in FIGS. 3 and 4. Figure 3 shows the transmission spectrum of a Mach-Zehnder interferometer with a wavelength separation / division wavelength of 0.8 nm.
The peak wavelength at which the loss becomes the lowest in the E mode and the TM mode is shifted by about 0.25 nm, and the loss in the other mode at the peak wavelength of each mode is increased by several dB or more. FIG. 4 is a transmission spectrum of an arrayed-waveguide grating having a demultiplexing / demultiplexing interval of 0.8 nm, and FIG. 4 (b) is an enlarged transmission spectrum near 1562 nm of FIG. 4 (a). Similar to the Mach-Zehnder interferometer, the peak wavelength at which the TE and TM modes have the lowest loss is shifted by about 0.25 nm, and the loss of the other mode at the peak wavelength of each mode is several dB.
It is getting bigger.

【0010】このような光合分波器における偏波依存性
は、光ファィバにて伝送される信号光の偏波方向が不確
定かつ時間変動することから、透過損失やクロストーク
を時間変動させることになり、信号の信頼性を劣化させ
ることになる。
The polarization dependency in such an optical multiplexer / demultiplexer is that the transmission loss and crosstalk are time-varying because the polarization direction of the signal light transmitted by the optical fiber is indefinite and time-varying. Therefore, the reliability of the signal is deteriorated.

【0011】光合分波器の偏波依存性の原因は、回路を
形成している光導波路が、TMモードの感じる実効屈折
率に比較してTEモードの感じる実効屈折率より大きく
なる導波路複屈折を有するためである。マッハ・ツェン
ダー干渉計では2本の光導波路103に、アレイ導波路格子
では導波路アレイ113に有する導波路複屈折のために偏
波依存性が生じている。
The cause of the polarization dependence of the optical multiplexer / demultiplexer is that the optical waveguide forming the circuit is larger than the effective refractive index felt by the TE mode as compared with the effective refractive index felt by the TE mode. This is because it has refraction. In the Mach-Zehnder interferometer, polarization dependence occurs due to the waveguide birefringence in the two optical waveguides 103 and in the arrayed waveguide grating in the waveguide array 113.

【0012】石英系光導波路の導波路複屈折は、TMモ
ードの実効屈折率からTEモードの実効屈折率を引いた
値とすると、単一モード導波路の場合において、2×10
−4〜3×10−4の値となる。このような導波路複屈折
の原因は、光導波路に圧縮応力が働くためであり、圧縮
応力は基板であるシリコンと光導波路の材料である石英
系ガラスとの熱膨張係数差に起因する残留熱応力であ
る。また、石英系ガラスのドーパントの種類や濃度によ
り熱膨張係数が異なるため、同種の材料系であっても、
導波路複屈折が異なる。
The waveguide birefringence of a quartz optical waveguide is 2 × 10 in the case of a single mode waveguide, where the effective refractive index of the TM mode is subtracted from the effective refractive index of the TE mode.
The value is from -4 to 3 x 10-4 . The cause of such waveguide birefringence is that compressive stress acts on the optical waveguide, and the compressive stress is due to the residual thermal expansion due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon, which is the substrate, and silica glass, which is the material of the optical waveguide. It is stress. In addition, since the coefficient of thermal expansion differs depending on the type and concentration of the dopant in the silica-based glass, even if the material system is of the same type,
Waveguide birefringence is different.

【0013】光合分波器の偏波依存性を解消すること
は、実用化のために不可欠な課題であり、解消する方法
として、(1) 導波路の両脇に溝を形成し導波路にかかる
応力を低減し、導波路複屈折を低減する方法、(2)導波
路上にa−Si等応力付与膜を形成した後、光回路特性
をモニターしながら応力付与膜をトリミングすることで
複屈折を制御し、光回路全体の偏波依存性を低減する方
法、(3)光回路特性をモニターしながら導波路への紫外
線照射することで複屈折を制御し、光回路全体で偏波依
存性を低減する方法、(4)光回路内に1/2波長板を挿入
し、偏波モードを入れ替えることで光回路全体の偏波依
存性を低減する方法、(5)コアをおおうクラッドにGe
、B、P等の熱膨張係数を大きくする
材料をドープし、基板の熱膨張係数に近づけることで複
屈折を低減する方法等が開発され、先に述べたマッハ・
ツェンダー干渉計やアレイ導波路格子の波長シフトを0.
01nmオーダーまで低減している。これらの技術は、導波
型光回路の複屈折補償器として働いている。
Eliminating the polarization dependence of the optical multiplexer / demultiplexer is an essential issue for practical use. As a method of eliminating it, (1) forming grooves on both sides of the waveguide A method for reducing such stress and reducing waveguide birefringence, (2) after forming a stress-imparting film such as a-Si on the waveguide, trimming the stress-imparting film while monitoring the optical circuit characteristics. A method of controlling the refraction to reduce the polarization dependence of the entire optical circuit. (3) Controlling the birefringence by irradiating the waveguide with ultraviolet light while monitoring the optical circuit characteristics, and controlling the polarization dependence of the entire optical circuit. Method, (4) Inserting a half-wave plate in the optical circuit and changing the polarization mode to reduce the polarization dependence of the entire optical circuit, (5) The cladding that covers the core Ge
A method of reducing birefringence by doping a material such as O 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 which has a large coefficient of thermal expansion to bring it closer to the coefficient of thermal expansion of the substrate has been developed.・
The wavelength shift of the Zender interferometer or arrayed waveguide grating is set to 0.
It has been reduced to the order of 01 nm. These techniques act as a birefringence compensator for guided wave optical circuits.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】これらの方法により偏
波依存性を解消した導波型光回路が実現されているが、
実用化には次のような課題があった。
A waveguide type optical circuit in which the polarization dependence is eliminated has been realized by these methods.
There were the following problems in practical application.

【0015】(1)の方法では、複屈折が溝の位置、深さ
に強く依存するため、作製精度に敏感であり、歩留まり
が落ちる傾向があり、また工程が増加する。また、(2)
の方法では、作製精度は緩いが、光回路を個別に特性を
モニターしながらトリミングをするため、量産性に乏し
い。また、(3)の方法も、同様に、光回路を個別に特性
をモニターしながら調整する必要があるので量産性に乏
しい。また、(4)の方法では、十数ミクロンから数十ミ
クロンの波長板の厚み分以上の導波路を切断するため、
損失が増加する。また、(5)の方法では、クラッドにか
かる応力が引っ張り応力になるとクラッドガラスに亀裂
が入りやすくなり、ドーパントの高濃度ドープにより耐
候性が悪くなり、信頼性をおとすことになる。
In the method (1), since the birefringence strongly depends on the position and depth of the groove, it is sensitive to the manufacturing precision, the yield tends to be lowered, and the number of steps is increased. Also, (2)
In this method, the manufacturing accuracy is low, but since the trimming is performed while individually monitoring the characteristics of the optical circuit, mass productivity is poor. Also, the method (3) is also poor in mass productivity because it is necessary to adjust the optical circuit while individually monitoring the characteristics. In addition, in the method of (4), since the waveguide having a thickness of more than a few tens of microns to a few tens of microns of the wave plate is cut,
Loss increases. Further, in the method (5), when the stress applied to the clad becomes tensile stress, the clad glass is likely to be cracked, and due to the high concentration of the dopant, the weather resistance is deteriorated and the reliability is deteriorated.

【0016】本発明の目的は、これら歩留まり、量産
性、光学特性、信頼性に対する課題を解決し、複屈折を
低減あるいは解消することで偏向依存性を低減あるいは
解消した導波型光回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a waveguide type optical circuit which solves these problems of yield, mass productivity, optical characteristics and reliability, and reduces or eliminates birefringence to reduce or eliminate polarization dependence. To do.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る導波型光回路は、クラッドおよびコ
アを有する導波路を備えた導波型光回路であって、前記
導波路の少なくとも一部のコアは、屈折率の異なる複数
の種類の層により形成された多層構造となっている。
In order to achieve the above-mentioned object, a waveguide type optical circuit according to the present invention is a waveguide type optical circuit provided with a waveguide having a clad and a core. At least a part of the core of the waveguide has a multi-layer structure formed by a plurality of types of layers having different refractive indexes.

【0018】ここで、前記導波路の複屈折のうち、前記
多層構造により生じる構造複屈折の値と、それ以外の複
屈折の値とでは、正負の符号が逆であるものとすること
ができる。
Here, of the birefringence of the waveguide, the value of the structural birefringence caused by the multilayer structure and the value of the other birefringence may have opposite signs. .

【0019】ここで、前記導波型光回路は基板を備え、
前記導波路は前記基板の上に形成されており、前記多層
構造は、前記基板の面におおよそ垂直な方向で多層構造
になっているものとすることができる。
The waveguide type optical circuit includes a substrate,
The waveguide may be formed on the substrate, and the multilayer structure may be a multilayer structure in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate.

【0020】ここで、前記導波型光回路は基板を備え、
前記導波路は前記基板の上に形成されており、前記多層
構造は、前記基板の面におおよそ平行な方向で多層構造
になっているものとすることができる。
The waveguide type optical circuit includes a substrate,
The waveguide may be formed on the substrate, and the multilayer structure may have a multilayer structure in a direction substantially parallel to the surface of the substrate.

【0021】ここで、前記導波型光回路は基板を備え、
該基板はシリコン基板または石英基板であり、前記導波
路は石英系ガラスにより作製されているものとすること
ができる。
Here, the waveguide type optical circuit includes a substrate,
The substrate may be a silicon substrate or a quartz substrate, and the waveguide may be made of quartz glass.

【0022】ここで、前記導波路は、単一モード導波路
を含み、該単一モード導波路の少なくとも一部のコア
は、屈折率の異なる複数の種類の層により形成された多
層構造となっているものとすることができる。
Here, the waveguide includes a single mode waveguide, and at least a part of the core of the single mode waveguide has a multi-layer structure formed by a plurality of types of layers having different refractive indexes. It can be

【0023】ここで、前記導波路は、マルチモード導波
路を含み、該マルチモード導波路の少なくとも一部のコ
アは、屈折率の異なる複数の種類の層により形成された
多層構造となっているものとすることができる。
Here, the waveguide includes a multimode waveguide, and at least a part of the core of the multimode waveguide has a multi-layer structure formed by a plurality of types of layers having different refractive indexes. Can be one.

【0024】ここで、前記導波路は、単一モード導波路
およびマルチモード導波路を含み、前記単一モード導波
路の少なくとも一部のコアは、屈折率の異なる複数の種
類の層により形成された多層構造となっており、前記マ
ルチモード導波路の少なくとも一部のコアも、屈折率の
異なる複数の種類の層により形成された多層構造となっ
ているものとすることができる。
Here, the waveguide includes a single mode waveguide and a multimode waveguide, and at least a part of the core of the single mode waveguide is formed by a plurality of types of layers having different refractive indexes. The multi-mode waveguide may have a multi-layer structure, and at least a part of the cores of the multi-mode waveguide may have a multi-layer structure formed by a plurality of types of layers having different refractive indexes.

【0025】ここで、前記単一モード導波路の多層構造
により生じる構造複屈折値と、前記マルチモード導波路
の多層構造により生じる構造複屈折値とは、それぞれ異
なるものとすることができる。
Here, the structural birefringence value generated by the multilayer structure of the single mode waveguide and the structural birefringence value generated by the multilayer structure of the multimode waveguide can be different from each other.

【0026】ここで、前記マルチモード導波路の多層構
造により生じる構造複屈折値は、前記単一モード導波路
の多層構造により生じる構造複屈折値よりも大きいもの
とすることができる。
Here, the structural birefringence value generated by the multi-layer structure of the multimode waveguide may be larger than the structural birefringence value generated by the multi-layer structure of the single mode waveguide.

【0027】ここで、前記多層構造を形成する層の屈折
率および厚さは、中央層に対しておおよそ対称となって
いるものとすることができる。
Here, the refractive index and the thickness of the layers forming the multi-layer structure may be approximately symmetrical with respect to the central layer.

【0028】ここで、前記多層構造は、屈折率の異なる
少なくとも2種類の層をほぼ交互に配置して形成されて
いるものとすることができる。
Here, the multilayer structure may be formed by arranging at least two types of layers having different refractive indexes substantially alternately.

【0029】ここで、前記多層構造を形成する層の屈折
率は、クラッド側の両端の層からコア内部側層に向かっ
て高くなっているものとすることができる。
Here, the refractive index of the layer forming the multi-layer structure may be increased from the layers at both ends on the clad side toward the core inner side layer.

【0030】ここで、前記多層構造の総層数は、3層以
上であるものとすることができる。
Here, the total number of layers in the multi-layer structure may be three or more.

【0031】ここで、前記多層構造の総層数は、5層〜
おおよそ10層であるものとすることができる。
Here, the total number of layers of the multilayer structure is 5 to
It can be approximately 10 layers.

【0032】ここで、前記導波型光回路は、2つの光結
合器と、該2つの光結合器を結ぶ、長さの異なる複数の
導波路とを有する光干渉型回路を備え、前記複数の導波
路の中で最短の導波路長を有する導波路について、多層
構造となっているコアの長さをLとしたとき、前記最短
の導波路長を有する導波路以外の導波路の各々につい
て、多層構造となっているコアの長さは、その導波路の
長さと前記最短の導波路長との差分にLを加えた長さで
あるものとすることができる。
Here, the waveguide type optical circuit comprises an optical interference type circuit having two optical couplers and a plurality of waveguides connecting the two optical couplers and having different lengths. Regarding the waveguide having the shortest waveguide length among the waveguides, the length of the core having a multilayer structure is L, and each of the waveguides other than the waveguide having the shortest waveguide length is The length of the core having a multi-layer structure can be a length obtained by adding L to the difference between the length of the waveguide and the shortest waveguide length.

【0033】ここで、前記導波型光回路は、2つの光結
合器と、該2つの光結合器を結ぶ2本の単一モード導波
路とを有するマッハ・ツェンダー干渉計を備えたものと
することができる。
Here, the waveguide type optical circuit comprises a Mach-Zehnder interferometer having two optical couplers and two single mode waveguides connecting the two optical couplers. can do.

【0034】ここで、該導波型光回路は、2つのスラブ
導波路と、該2つのスラブ導波路を結ぶ、長さの異なる
複数の単一モード導波路からなる導波路アレイと、前記
2つのスラブ導波路の一方に接続される単一モード導波
路からなる入力導波路と、前記2つのスラブ導波路の他
方に接続される単一モード導波路からなる出力導波路と
を有するアレイ導波路回折格子を備えたものとすること
ができる。
Here, the waveguide type optical circuit includes two slab waveguides and a waveguide array which connects the two slab waveguides and is composed of a plurality of single mode waveguides having different lengths. Arrayed waveguide having an input waveguide formed of a single mode waveguide connected to one of the two slab waveguides and an output waveguide formed of a single mode waveguide connected to the other of the two slab waveguides It may be provided with a diffraction grating.

【0035】ここで、前記導波型光回路は、複屈折補償
器を備えたものとすることができる。
Here, the waveguide type optical circuit may include a birefringence compensator.

【0036】ここで、前記複屈折補償器は、λ/2波長板
を用いた複屈折補償器であるものとすることができる。
Here, the birefringence compensator may be a birefringence compensator using a λ / 2 wavelength plate.

【0037】本発明の従来との違いは、コアの構造を、
屈折率の異なる複数の種類の層により形成された多層構
造にすることである。そして、導波路の複屈折のうち、
多層構造により生じる構造複屈折と、それ以外の複屈折
とが打ち消し合うようにすることにより、導波路の複屈
折を減少あるいは解消することができる。すなわち、多
層構造により生じる構造複屈折の値と、それ以外の複屈
折の値とで、正負の符号が逆になるようにすることによ
り、導波路の複屈折を減少あるいは解消することができ
る。ここで、多層構造により生じる構造複屈折の値と、
それ以外の複屈折の値との間で、大きさ(絶対値)をほ
ぼ同じにして、正負の符号を逆にすることにより、導波
路の複屈折の値を0に近づけることができる。
The difference between the present invention and the conventional one is that the structure of the core is
That is, a multilayer structure is formed by a plurality of types of layers having different refractive indexes. And, of the birefringence of the waveguide,
By making the structural birefringence caused by the multilayer structure and the other birefringence cancel each other, the birefringence of the waveguide can be reduced or eliminated. That is, the birefringence of the waveguide can be reduced or eliminated by making the positive and negative signs of the values of the structural birefringence caused by the multilayer structure and the values of the other birefringence opposite to each other. Here, the value of the structural birefringence caused by the multilayer structure,
By setting the magnitudes (absolute values) of the other birefringence values substantially the same and inverting the positive and negative signs, the birefringence value of the waveguide can be brought close to zero.

【0038】コアを屈折率が異なる層の多層構造とする
ことで、層と平行な方向に実効屈折率が高くなる構造複
屈折を生じる。構造複屈折の大きさは、各層の屈折率、
及び厚さにより決まる。それゆえ、残留熱応力等により
生じた導波路複屈折を減少させる方向に層を形成し、多
層構造により生じる構造複屈折の大きさ│Bs│を、残留
熱応力等により生じる導波路複屈折の大きさ│B0│とほ
ぼ同程度とすることで、導波路の複屈折を解消でき、導
波型光回路の偏波依存性を低減できる。少なくとも、│
Bs│<2│B0│とすれば、従来に比較して複屈折を低減で
きる。この時、導波型光回路の全ての光導波路のコアを
多層構造とする必要はなく、導波型光回路の偏波依存性
に影響のある光導波路部分を多層化すれば良い。
When the core has a multi-layer structure of layers having different refractive indexes, structural birefringence in which the effective refractive index is increased in the direction parallel to the layers is generated. The magnitude of structural birefringence is the refractive index of each layer,
And the thickness. Therefore, a layer is formed in a direction that reduces the waveguide birefringence caused by residual thermal stress, and the magnitude of structural birefringence │B s │ caused by the multilayer structure is determined by the waveguide birefringence caused by residual thermal stress etc. Is almost equal to | B 0 |, the birefringence of the waveguide can be eliminated and the polarization dependence of the waveguide type optical circuit can be reduced. At least │
If B s │ <2│B 0 │, the birefringence can be reduced as compared with the conventional case. At this time, it is not necessary that all the cores of the optical waveguides of the waveguide type optical circuit have a multi-layer structure, and the optical waveguide portion that affects the polarization dependence of the waveguide type optical circuit may be multilayered.

【0039】光導波路材料を石英系ガラスに、基板をシ
リコンにした場合、光導波路に圧縮応力が働くため、基
板に垂直方向の電界(TMモード)に対して実効屈折率が
大きくなる。それゆえ、基板に水平方向に多層構造を形
成することで、圧縮応力による応力複屈折と多層構造に
よる構造複屈折とが打ち消し合い、光導波路の複屈折を
低減できる。また、基板を石英にした場合、光導波路の
実効屈折率が基板に水平方向の電界(TEモード)に対し
て大きくなるため、基板に垂直方向に多層構造とするこ
とで光導波路の複屈折を低減できる。
When silica glass is used as the optical waveguide material and silicon is used as the substrate, a compressive stress acts on the optical waveguide, so that the effective refractive index increases with respect to the electric field (TM mode) in the direction perpendicular to the substrate. Therefore, by forming the multilayer structure in the horizontal direction on the substrate, the stress birefringence due to the compressive stress and the structural birefringence due to the multilayer structure cancel each other and the birefringence of the optical waveguide can be reduced. In addition, when the substrate is made of quartz, the effective refractive index of the optical waveguide becomes larger with respect to the electric field (TE mode) in the horizontal direction to the substrate. It can be reduced.

【0040】単一モード導波路を屈折率が異なる層の多
層構造とすることで導波路の複屈折を低減できる。例え
ば、前述のようにアレイ導波路格子の主な偏波依存性
は、単一モード導波路で構成される導波路アレイの導波
路複屈折によるものであり、導波路アレイの各導波路を
多層構造とすることで導波路の複屈折を低減でき、偏波
依存性を低減できる。また、導波路アレイの各導波路を
同程度の割合の長さで多層コアにする、すなわち、偏波
依存性に影響のある光導波路部分の内の適当な一部分を
多層コアとすることで、従来に比較して偏波依存性を低
減できる。
The birefringence of the waveguide can be reduced by forming the single mode waveguide into a multi-layer structure of layers having different refractive indexes. For example, as described above, the main polarization dependence of the arrayed waveguide grating is due to the waveguide birefringence of the waveguide array composed of single mode waveguides, and each waveguide of the waveguide array is multi-layered. With the structure, the birefringence of the waveguide can be reduced and the polarization dependence can be reduced. In addition, each waveguide of the waveguide array is formed into a multilayer core with a length of a similar ratio, that is, by forming an appropriate part of the optical waveguide portion that affects the polarization dependence into a multilayer core, Polarization dependence can be reduced compared to the conventional case.

【0041】また、マルチモード導波路を屈折率が異な
る層の多層構造とすることで導波路の複屈折を低減でき
る。例えば、単一モード導波路の数倍の幅を有するマル
チモード導波路を光結合器としたマルチモード干渉型光
結合器(以下「MMI」という)では、過剰損失に偏波依
存性があり、これを多層構造とすることで、過剰損失に
偏波依存性を低減できる。
Further, the birefringence of the waveguide can be reduced by forming the multimode waveguide into a multi-layer structure of layers having different refractive indexes. For example, in a multimode interference optical coupler (hereinafter referred to as “MMI”) that uses a multimode waveguide having a width several times that of a single mode waveguide as an optical coupler, excess loss has polarization dependence, By using this as a multi-layer structure, the polarization dependence of excess loss can be reduced.

【0042】また、単一モード導波路、マルチモード導
波路の個々のコアを多層構造とするだけでなく、両導波
路のコアを多層構造とすることで、どちらか一方に比較
して導波型光回路の偏波依存性を低減できる。例えば、
MMIを光結合器としたマッハ・ツェンダー干渉計では、2
つのMMI間を繋ぐ2本の単一モード導波路と、2つのMMIの
マルチモード導波路を多層構造とすれば良い。
Further, not only the individual cores of the single mode waveguide and the multimode waveguide have a multi-layer structure, but also the cores of both waveguides have a multi-layer structure, so that the waveguide is compared with either one. The polarization dependence of the optical circuit can be reduced. For example,
In the Mach-Zehnder interferometer using the MMI as an optical coupler, 2
Two single-mode waveguides that connect two MMIs and a multimode waveguide of two MMIs may have a multilayer structure.

【0043】光導波路の寸法等形状により導波路複屈折
値が異なることがある。その場合、単一モード導波路と
マルチモード導波路にそれぞれ適切な構造複屈折値とな
る多層構造を適用することで、導波型光回路の偏向依存
性を適切に低減できる。石英系光導波路では、導波路幅
が広くなるにつれて導波路複屈折が大きくなる傾向にあ
る。それゆえ、単一モード導波路に比べてマルチモード
導波路の構造複屈折値が大きくなるように多層構造を形
成すれば良い。
The waveguide birefringence value may differ depending on the size and shape of the optical waveguide. In that case, the polarization dependence of the waveguide type optical circuit can be appropriately reduced by applying a multilayer structure having an appropriate structural birefringence value to each of the single mode waveguide and the multimode waveguide. In a silica-based optical waveguide, the waveguide birefringence tends to increase as the waveguide width increases. Therefore, the multilayer structure may be formed so that the structural birefringence value of the multimode waveguide is larger than that of the single mode waveguide.

【0044】多層構造については、コアの多層構造の各
層の屈折率及びその厚さを、層の中央層に対しておおよ
そ対称にすることで、伝搬する光の電磁界分布の中心
を、従来と同様に、コアのほぼ中心に位置させることが
でき、また、電磁界分布の形状を基板に垂直、水平方向
でコア中心よりほぼ対称にでき、従来とほぼ同様な回路
設計により、所望の回路特性を実現できる。
Regarding the multi-layer structure, the center of the electromagnetic field distribution of propagating light is set to be different from the conventional one by making the refractive index and the thickness of each layer of the multi-layer structure of the core approximately symmetrical with respect to the central layer of the layers. Similarly, it can be positioned almost at the center of the core, and the shape of the electromagnetic field distribution can be made symmetrical about the center of the core in the vertical and horizontal directions to the substrate. Can be realized.

【0045】また、屈折率の異なる少なくとも2層をほ
ぼ交互に配置することで、層に垂直方向での光が感じる
屈折率をおおよそ均一とみなせ、従来構造とほぼ同様な
電磁界分布を維持したままで光導波路の複屈折の低減、
あるいは、解消できる。
Further, by arranging at least two layers having different refractive indexes substantially alternately, the refractive index felt by the light in the direction perpendicular to the layers can be regarded as substantially uniform, and an electromagnetic field distribution substantially similar to that of the conventional structure is maintained. Until now, the reduction of the birefringence of the optical waveguide,
Alternatively, it can be resolved.

【0046】また、多層構造の各層の屈折率をクラッド
側の両端の層からコア内部側の層に向かって高くしたグ
レーデッドインデックスとすることで、従来の光導波路
と異なるスポットサイズを実現しながら、光導波路の複
屈折の低減、あるいは、解消できる。
Further, by using a graded index in which the refractive index of each layer of the multi-layer structure is increased from the layers at both ends on the clad side toward the layer on the core inner side, a spot size different from that of the conventional optical waveguide is realized. The birefringence of the optical waveguide can be reduced or eliminated.

【0047】多層構造の総層数については、5〜おおよ
そ10層とすることで、FHD法のような厚膜作製プロセス
にても、コアとして多層構造を容易に実現できる。ま
た、本発明の実施形態で述べるような光ファィバとの接
続損失を低減することができる。
By setting the total number of layers of the multi-layer structure to 5 to approximately 10, it is possible to easily realize the multi-layer structure as a core even in a thick film manufacturing process such as the FHD method. Further, it is possible to reduce the connection loss with the optical fiber as described in the embodiment of the present invention.

【0048】多層構造に関し、下記式(1)〜(3)をおおよ
そ満たすようにすることで、複雑な解析をすることな
く、多層構造を決めることができる。
Regarding the multilayer structure, by satisfying the following expressions (1) to (3), it is possible to determine the multilayer structure without complicated analysis.

【0049】[0049]

【数1】 [Equation 1]

【0050】ここで、│Bs│は多層構造により生じる構
造複屈折値であり、naveは多層構造によるコアの平均屈
折率であり、Nは多層構造の総層数であり、niおよびti
は、それぞれ多層構造の各層の屈折率および厚さであ
り、c1およびc2は、実測または計算によって導波路構造
ごとに定まる定数(補正係数)である。
Where | B s | is the structural birefringence value produced by the multilayer structure, n ave is the average refractive index of the core of the multilayer structure, N is the total number of layers in the multilayer structure, and n i and t i
Is the refractive index and thickness of each layer of the multilayer structure, and c 1 and c 2 are constants (correction coefficients) determined for each waveguide structure by actual measurement or calculation.

【0051】式(1)の右辺において、On the right side of equation (1),

【0052】[0052]

【数2】 [Equation 2]

【0053】は層に平行な方向の実効的な屈折率を、Is the effective refractive index in the direction parallel to the layer,

【0054】[0054]

【数3】 [Equation 3]

【0055】は層に垂直な方向の実効的な屈折率を表
す。したがって、これらの差が多層構造に由来する構造
複屈折となる。そして、これらの計算値は、式(1)の
ように補正係数c1およびc2によって、実測または計算に
よって求められる構造複屈折値│Bs│と結び付けられ
る。
Represents the effective refractive index in the direction perpendicular to the layer. Therefore, these differences become structural birefringence derived from the multilayer structure. Then, these calculated values are associated with the structural birefringence value | B s | obtained by actual measurement or calculation by the correction coefficients c 1 and c 2 as in the formula (1).

【0056】補正係数c1およびc2は、主に、導波路構造
(比屈折率差、寸法)による光の閉じ込めに依存し、光
の閉じ込めが一定の光導波路ではほぼ共通の値となる。
したがって、適当な多層構造コアを試作して、または適
当な多層構造コアについてモード解析を実行して、あら
かじめ補正係数を求めておけば、所望の構造複屈折を満
たすような多層構造の設計が容易に可能である。
The correction coefficients c 1 and c 2 mainly depend on the confinement of light due to the waveguide structure (difference in relative refractive index, size), and have substantially the same value in an optical waveguide where the confinement of light is constant.
Therefore, it is easy to design a multilayer structure that satisfies the desired structural birefringence by prototyping an appropriate multilayer structure core or performing modal analysis on an appropriate multilayer structure core to obtain the correction coefficient in advance. Is possible.

【0057】屈折率の異なる少なくとも2層を交互に配
置した多層構造では、補正係数c1=1はコア内に光が十分
に閉じこめられた場合にほぼ相当し、閉じこめが弱い場
合は、主に1以下に設定する。
In a multi-layer structure in which at least two layers having different refractive indexes are alternately arranged, the correction coefficient c 1 = 1 almost corresponds to the case where the light is sufficiently confined in the core, and mainly when the confinement is weak. Set to 1 or less.

【0058】導波型光回路の中で偏波依存性が顕著に現
れるのは、一方の光結合器と他方の光結合器を導波路長
の異なる複数の導波路で結ぶ光干渉型回路であり、マッ
ハ・ツェンダー干渉計やアレイ導波路回折格子は、典型
的な例である。光干渉型回路を、多層構造コアにて、導
波路複屈折を低減することにより、偏波依存性を低減し
た光回路を提供できる。光干渉型回路では、導波路長差
分のみ偏波依存性を低減、あるいは解消することで、回
路の偏波依存性を低減、あるいは解消できる。すなわ
ち、導波路長が最短の導波路に対する導波路長差分を多
層構造コアとすれば良い。あるいは、導波路長差分と一
定の長さを加えた長さを多層構造としても良い。すなわ
ち、各導波路について、コアのうち多層構造にする部分
の長さを、以下のように設定することができる。ただ
し、導波路のコア全体を多層構造にすることもできる。
The polarization dependence remarkably appears in the waveguide type optical circuit in the optical interference type circuit in which one optical coupler and the other optical coupler are connected by a plurality of waveguides having different waveguide lengths. Yes, Mach-Zehnder interferometers and arrayed-waveguide gratings are typical examples. An optical circuit with reduced polarization dependence can be provided by reducing the waveguide birefringence in the optical interference type circuit with the multilayer structure core. In the optical interference type circuit, the polarization dependency of the circuit can be reduced or eliminated by reducing or eliminating the polarization dependency of only the waveguide length difference. That is, the waveguide length difference with respect to the waveguide having the shortest waveguide length may be used as the multilayer structure core. Alternatively, the length obtained by adding a certain length to the waveguide length difference may be a multilayer structure. That is, for each waveguide, the length of the portion of the core having the multilayer structure can be set as follows. However, the entire core of the waveguide may have a multilayer structure.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】また、多層構造コアを連続で形成する必要
はなく、合計の導波路長が所定の長さとなれば良い。光
干渉型回路としては、ラティス型フィルタ等複数の光結
合器を複数の導波路で接続した光干渉型回路等も考えら
れる。
Further, it is not necessary to continuously form the multi-layer structure core, and it is sufficient that the total waveguide length becomes a predetermined length. As the optical interference type circuit, an optical interference type circuit in which a plurality of optical couplers such as a lattice type filter are connected by a plurality of waveguides can be considered.

【0061】従来技術で説明した偏波依存性を解消する
技術による複屈折補償器と組み合わせることで、複数の
多層構造の種類が必要な場合に、形成する多層構造の種
類を減らすことができる。また、所定の構造複屈折を与
えるための多層構造を作製することが困難な場合に、作
製可能な多層構造により設定できる構造複屈折で導波路
複屈折を解消することができる。すなわち、多層構造の
構造パラメータの選択の自由度を増やすことができる。
形成する多層構造の種類を減らす例として、MMIを光結
合器としたマッハ・ツェンダー干渉計にλ/2波長板を用
いる場合を考える。λ/2波長板を光結合器間の単一モー
ド導波路に挿入することで単一モード導波路の導波路複
屈折による偏波依存性を解消できる。多層構造は、マル
チモード導波路のコアに適用する1種類を形成すれば良
い。また、作製可能な多層構造により設定できる構造複
屈折により導波路複屈折を解消する方法として、例え
ば、従来技術のクラッドにGeO、B、P
等の熱膨張係数を大きくする材料をドープし、実現可
能な多層構造による構造複屈折値まで調整する。この場
合、信頼性をある程度確保するために、引っ張り応力が
掛からない程度にドープする必要がある。
By combining with the birefringence compensator based on the technique of eliminating the polarization dependence described in the prior art, when a plurality of types of multilayer structures are required, the types of multilayer structures to be formed can be reduced. Further, when it is difficult to produce a multilayer structure for giving a predetermined structural birefringence, the waveguide birefringence can be eliminated by the structural birefringence which can be set by the producible multilayer structure. That is, it is possible to increase the degree of freedom in selecting the structural parameters of the multilayer structure.
As an example of reducing the type of multilayer structure to be formed, consider the case where a λ / 2 wave plate is used in a Mach-Zehnder interferometer using an MMI as an optical coupler. By inserting the λ / 2 wave plate into the single mode waveguide between the optical couplers, the polarization dependence due to the waveguide birefringence of the single mode waveguide can be eliminated. The multilayer structure may be formed by one type applied to the core of the multimode waveguide. Further, as a method of eliminating the waveguide birefringence by the structural birefringence that can be set by the manufacturable multilayer structure, for example, GeO 2 , B 2 O 3 , and P 2 O are added to the cladding of the conventional technique.
A material having a large coefficient of thermal expansion such as 5 is doped to adjust the structural birefringence value due to the realizable multilayer structure. In this case, in order to secure reliability to some extent, it is necessary to dope to the extent that tensile stress is not applied.

【0062】上述のように、導波路のコアは、その全体
を多層構造にする必要はなく、多層構造のコアと一様の
コアを備えた導波路を用いることもできる。このような
導波路において、多層構造のコアの平均屈折率と一様な
コアの屈折率とを等しくし、多層構造がもたらす構造複
屈折の値と、一様なコアが備える複屈折の値との間で、
大きさをほぼ等しく、かつ正負の符号を逆にして、導波
路の複屈折を減少あるいは解消することもできる。ここ
で、多層構造によるコアの平均屈折率については式(2)
および(3)により、多層構造により生じる構造複屈折値
については式(1)および(3)により与えられるものとする
ことができる。
As described above, the waveguide core does not have to have a multilayer structure as a whole, and a waveguide having a multilayer core and a uniform core can be used. In such a waveguide, the average refractive index of the core of the multilayer structure and the refractive index of the uniform core are made equal, and the value of the structural birefringence brought about by the multilayer structure and the value of the birefringence of the uniform core are Between
The birefringence of the waveguide can be reduced or eliminated by making the sizes substantially equal and reversing the positive and negative signs. Here, regarding the average refractive index of the core having the multilayer structure,
By (3) and (3), the structural birefringence value generated by the multilayer structure can be given by the equations (1) and (3).

【0063】[0063]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について述べる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Specific embodiments of the present invention will be described below.

【0064】以下の実施の形態の説明では、多層構造コ
アの各層の屈折率、及びコアの平均屈折率を下部クラッ
ドとの比屈折率差、及び平均比屈折率差にて表す。下部
クラッドの屈折率は、石英ガラスの屈折率と一致させて
いる。
In the following description of the embodiments, the refractive index of each layer of the multilayer structure core and the average refractive index of the core are represented by the relative refractive index difference with the lower cladding and the average relative refractive index difference. The refractive index of the lower clad is matched with that of quartz glass.

【0065】(実施の形態1)図5は本発明の第1の実施
の形態の単一モード導波路の断面を示すもので、基板50
1にシリコン基板を用い、クラッド502及びコア503は石
英系ガラスにより形成している。ここで、コア503は、
第1コア層503a及び第2コア層503bをそれぞれ交互に複数
積層した多層構造である。
(Embodiment 1) FIG. 5 shows a cross section of a single mode waveguide according to a first embodiment of the present invention.
A silicon substrate is used for 1, and the clad 502 and the core 503 are made of quartz glass. Here, the core 503 is
This is a multilayer structure in which a plurality of first core layers 503a and second core layers 503b are alternately laminated.

【0066】本実施形態では、図5に示す断面のよう
に、コアを基板面に垂直な方向で多層構造とした。すな
わち、コア503は、第1コア層503a及び第2コア層503bを
基板面と垂直な方向に交互に配置した多層構造である。
In the present embodiment, as shown in the cross section of FIG. 5, the core has a multi-layer structure in a direction perpendicular to the substrate surface. That is, the core 503 has a multilayer structure in which the first core layers 503a and the second core layers 503b are alternately arranged in the direction perpendicular to the substrate surface.

【0067】第1コア層503a及び第2コア層503bの比屈折
率差Δi、層厚t i(i=1,2)は、次の手順にて設定し
た。手順 適当な多層構造により光回路を作製し、そ
の特性から多層構造による構造複屈折値を見積もる。そ
の結果と式(1)〜(3)から補正係数c1、c2を決める。手順
多層構造による構造複屈折が所定の値となるよう
に、式(1)〜(3)より比屈折率差Δi、層厚t i(i=1,2)
を決める。手順は、多層構造の作製精度が良く、屈折
率の異なる層を積層した多層構造による構造複屈折以外
に新たに応力複屈折等が付加されない場合は、光回路を
作製する代わりにモード解析を用いても良い。
The relative refractive index difference Δ i and the layer thickness t i (i = 1, 2) between the first core layer 503a and the second core layer 503b were set by the following procedure. Procedure Create an optical circuit with an appropriate multilayer structure and estimate the structural birefringence value of the multilayer structure from its characteristics. The correction factors c 1 and c 2 are determined from the result and the equations (1) to (3). Procedure From the formulas (1) to (3), the relative refractive index difference Δ i and the layer thickness t i (i = 1,2) are set so that the structural birefringence due to the multilayer structure has a predetermined value.
Decide. The procedure is to use modal analysis instead of creating an optical circuit when the manufacturing accuracy of the multilayer structure is good and stress birefringence, etc. is not newly added in addition to the structural birefringence due to the multilayer structure in which layers with different refractive indices are laminated. May be.

【0068】コアの平均比屈折率差Δaveが0.75%、コア
寸法が6μm×6μmでの多層構造を決めるために、手順
、図1(a)に示すマッハ・ツェンダー干渉計を次の3種
類の第1コア層503a及び第2コア層503bの比屈折率差
Δi、層厚t i(i=1,2)により作製した。層数は、総層
数を9層とし、第1コア層の層数N1を5層、第2コア層の層
数N2を4層で形成した。
In order to determine a multilayer structure in which the average relative refractive index difference Δ ave of the core is 0.75% and the core size is 6 μm × 6 μm, the following three types of Mach-Zehnder interferometer shown in FIG. The first core layer 503a and the second core layer 503b were manufactured with the relative refractive index difference Δ i and the layer thickness t i (i = 1, 2). Regarding the number of layers, the total number of layers was 9, and the number of layers N 1 of the first core layer was 5 and the number of layers N 2 of the second core layer was 4.

【0069】 第1コア層503a、Δ=1.0%、t=0.90μm 第2コア層503b、Δ2=0%、t2=0.38μm 第1コア層503a、Δ=3.0%、t=0.29μm 第2コア層503b、Δ2=0%、t2=1.14μm 第1コア層503a、Δ=5.1%、t=0.17μm 第2コア層503b、Δ2=0%、t2=1.29μmFirst core layer 503a, Δ 1 = 1.0%, t 1 = 0.90 μm Second core layer 503b, Δ 2 = 0%, t 2 = 0.38 μm First core layer 503a, Δ 1 = 3.0%, t 1 = 0.29 μm 2nd core layer 503b, Δ 2 = 0%, t 2 = 1.14 μm 1st core layer 503a, Δ 1 = 5.1%, t 1 = 0.17 μm 2nd core layer 503b, Δ 2 = 0%, t 2 = 1.29 μm

【0070】図6は、本実施形態の導波路を製造するた
めの工程図である。以下、工程順に説明する。(a)基
板601としてシリコン基板を用い、基板601上に下部クラ
ッド602、第1コア層用膜 603aと第2コア層用膜603bを
交互に積層したコア層603を火炎堆積法により形成す
る。火炎堆積法は、SiCl4を主成分とするガラス形
成原料ガスを酸水素バーナーの火炎内でSiO2を主成
分とするガラス微粒子を形成し、基板にガラス微粒子層
を堆積する方法である。堆積したガラス微粒子層は、基
板とともに電気炉で加熱し、透明なガラス膜を形成す
る。第1コア層用膜 603a用ガラス微粒子層には、屈折
率を高くするためにGeO2をドープしている。ドープ量
は、比屈折率差Δ1%当たり10mol%とした。また、透明化
温度を下げるためにB2O3とP2O5を添加している。(b)
コア層603の不要部分を反応性イオンエッチング法によ
り除去して、リッジ状のコア604を形成する。(c)コ
ア604をおおうように下部クラッド602と同等の屈折率を
有する上部クラッド604を形成する。上部クラッド605の
形成には、再度、火炎堆積法によりガラス微粒子層を堆
積し、電気炉で加熱した。
FIG. 6 is a process drawing for manufacturing the waveguide of this embodiment. The steps will be described below in order. (A) A silicon substrate is used as the substrate 601, and a lower cladding 602, a first core layer film 603a and a second core layer film 603b are alternately laminated on the substrate 601 to form a core layer 603 by a flame deposition method. The flame deposition method is a method in which glass forming raw material gas containing SiCl 4 as a main component is used to form glass fine particles containing SiO 2 as a main component in a flame of an oxyhydrogen burner, and a glass fine particle layer is deposited on a substrate. The deposited glass fine particle layer is heated in an electric furnace together with the substrate to form a transparent glass film. The glass fine particle layer for the first core layer film 603a is doped with GeO 2 in order to increase the refractive index. The doping amount was 10 mol% per relative refractive index difference Δ1%. In addition, B 2 O 3 and P 2 O 5 are added to lower the clearing temperature. (B)
Unnecessary portions of the core layer 603 are removed by reactive ion etching to form a ridge-shaped core 604. (C) An upper clad 604 having the same refractive index as the lower clad 602 is formed so as to cover the core 604. To form the upper clad 605, a glass fine particle layer was deposited again by the flame deposition method and heated in an electric furnace.

【0071】作製したマッハ・ツェンダー干渉計の透過
スペクトルを測定し、これより求められるTEモードとTM
モードの波長シフトより複屈折値Beを見積もる。多層構
造による構造複屈折Bsは、このBeから従来のコア構造で
生じる導波路複屈折値B0=2.3×10−4を引くことで求め
た。多層構造による複屈折の大きさ│Bs│をプロットし
たのが図7の黒丸である。この結果と(1)〜(3)式より補
正係数c1を0.8、c2を0とした。この補正係数と(1)〜(3)
式により計算した│Bs│を実線で示す。の構造での構
造複屈折をモード解析により求めた│Bs│は、3.8×10
−4であり、図7の計算とほぼ一致している。
The transmission spectrum of the produced Mach-Zehnder interferometer was measured, and the TE mode and TM obtained from this were measured.
The birefringence value Be is estimated from the wavelength shift of the mode. Structural birefringence B s by multilayer structure was determined by subtracting the waveguide birefringence B 0 = 2.3 × 10 -4 occurring in the conventional core structure from the B e. The black circle in Fig. 7 plots the magnitude of birefringence │B s │ due to the multilayer structure. Based on this result and the equations (1) to (3), the correction coefficient c 1 was set to 0.8 and c 2 was set to 0. This correction factor and (1) to (3)
The solid line indicates | B s | calculated by the formula. │B s │ obtained by modal analysis of the structural birefringence in the structure
-4, which is almost in agreement with the calculation in FIG.

【0072】次に、手順として、補正係数c1を0.8と
(1)〜(3)式より、│Bs│=│B0│=2.3×10−4となる第1
コア層503a及び第2コア層503bの比屈折率差Δi、層厚t
i(i=1,2)を求める。図7の計算結果である実線より、
│Bs│=│B0│=2.3×10−4となる第1コア層503aの比屈
折率差Δとして2.0%が求まり、 (2) (3)式より、
t 、t2は下記の値となる。
Next, as a procedure, the correction coefficient c1To 0.8
From equations (1) to (3), │Bs│ = │B0│ = 2.3 × 10-4Becomes the first
The relative refractive index difference Δ between the core layer 503a and the second core layer 503bi, Layer thickness t
iFind (i = 1,2). From the solid line that is the calculation result of FIG.
│Bs│ = │B0│ = 2.3 × 10-4Ratio of the first core layer 503a
Folding rate difference Δ12.0% is obtained, and from Eqs. (2) and (3),
t 1, T2Is the following value.

【0073】 第1コア層503a、Δ=2.0%、t=0.44μm、N=5 第2コア層503b、Δ2=0%、t2=0.95μm、N2=4 この見積もりは、 図7より│Bs│は、おおよそΔの1
次関数として変化するので、手順で数点のΔに対す
る│Bs│を求め、1次の近似曲線を見積もり、それより
所定の│Bs│に対するΔを求めても良い。
First core layer 503a, Δ 1 = 2.0%, t 1 = 0.44 μm, N 1 = 5 Second core layer 503b, Δ 2 = 0%, t 2 = 0.95 μm, N 2 = 4 , Fig. 7 shows that │B s │ is approximately 1 of Δ 1 .
Since it changes as a quadratic function, it is possible to obtain | B s | for several Δ 1 by a procedure, estimate a first-order approximation curve, and obtain Δ 1 for a predetermined | B s | from it.

【0074】この多層構造により、図1(a)に示すマッハ
・ツェンダー干渉計と図1 (b)に示すアレイ導波路格子
を作製した。アレイ導波路格子のスラブ導波路112は、
単一モード導波路と同様の層構造にて形成している。
With this multilayer structure, the Mach-Zehnder interferometer shown in FIG. 1 (a) and the arrayed waveguide grating shown in FIG. 1 (b) were produced. The slab waveguide 112 of the arrayed waveguide grating is
It is formed in the same layer structure as the single mode waveguide.

【0075】図8にマッハ・ツェンダー干渉計の透過ス
ペクトルを、図9にアレイ導波路格子の透過スペクトル
を示す。TEモードとTMモードの損失スペクトルがほ
ぼ一致している。TEモードとTMモードの最も損失が
低くなるピーク波長の波長シフトDlは、マッハ・ツェン
ダー干渉計では0.01nm以下、アレイ導波路格子で0.03nm
以下であり、この波長シフトから複屈折Beは3×10−5
以下と見積もれ、本発明の導波路構造により導波路の複
屈折を十分小さくできることがわかる。また、それぞれ
のモードのピーク波長における損失差は約0.1dBであ
り、従来の数dBに比較して低減しており、導波型光回路
の偏波依存性をほぼ解消できることがわかる。
FIG. 8 shows the transmission spectrum of the Mach-Zehnder interferometer, and FIG. 9 shows the transmission spectrum of the arrayed waveguide grating. The loss spectra of the TE mode and the TM mode are almost the same. The wavelength shift Dl of the peak wavelength that causes the lowest loss in TE mode and TM mode is 0.01 nm or less in the Mach-Zehnder interferometer and 0.03 nm in the arrayed waveguide grating.
Or less, the birefringence B e from the wavelength shift 3 × 10 -5
It is estimated as follows, and it is understood that the waveguide structure of the present invention can sufficiently reduce the birefringence of the waveguide. In addition, the loss difference at the peak wavelength of each mode is about 0.1 dB, which is smaller than the conventional several dB, and it can be seen that the polarization dependence of the waveguide type optical circuit can be almost eliminated.

【0076】(実施の形態2)本発明の第2の実施の形
態は、実施の形態1におけるコアの層数を約1/2〜約2倍
の範囲で変えた。
(Embodiment 2) In the second embodiment of the present invention, the number of layers of the core in Embodiment 1 is changed within the range of about 1/2 to about 2 times.

【0077】図5に示す単一モード導波路である多層構
造のコア503は、実施の形態1と同様に、平均比屈折率
差Δaveが0.75%、コア寸法が6μm×6μm、多層構造によ
る複屈折の大きさ│Bs│が2.3×10−4となるように、
第1コア層503aの比屈折率差Δを2.0%、第2コア層503
bの比屈折率差Δ2を0%にした。第1コア層の層数N1を2
層〜11層の範囲で変え、図1(b)に示すアレイ導波路格子
を作製した。アレイ導波路格子のスラブ導波路112は、
単一モード導波路と同様の層構造にて形成している。第
2コア層の層数N2は、(N1-1)層である。第1コア層503a
の層厚tと、第2コア層503bの層厚t2は、次のように設
定した。
The core 503 of the multilayer structure which is the single mode waveguide shown in FIG. 5 has an average relative refractive index difference Δ ave of 0.75%, a core size of 6 μm × 6 μm, and a multilayer structure as in the first embodiment. The magnitude of birefringence │B s │ is 2.3 × 10 -4 ,
The relative refractive index difference Δ 1 of the first core layer 503a is 2.0%, and the second core layer 503
The relative refractive index difference Δ 2 of b was set to 0%. Number of layers of the first core layer N 1 is 2
The arrayed waveguide grating shown in FIG. 1 (b) was produced by changing the number of layers to 11 layers. The slab waveguide 112 of the arrayed waveguide grating is
It is formed in the same layer structure as the single mode waveguide. First
The number of layers N 2 of the two core layers is (N 1 -1) layers. First core layer 503a
The layer thickness t 1 of the above and the layer thickness t 2 of the second core layer 503b were set as follows.

【0078】 N1=2、t=1.10μm、t2=3.79μm N1=3、t=0.74μm、t2=1.90μm N1=4、t=0.55μm、t2=1.26μm N1=5、t=0.44μm、t2=0.95μm N1=6、t=0.37μm、t2=0.76μm N1=7、t=0.32μm、t2=0.63μm N1=8、t=0.28μm、t2=0.54μm N1=9、t=0.25μm、t2=0.47μm N1=10、t=0.22μm、t2=0.42μm N1=11、t=0.20μm、t2=0.38μm 導波路の製造工程は、実施の形態1と同じである。[0078] N 1 = 2, t 1 = 1.10μm, t 2 = 3.79μm N 1 = 3, t 1 = 0.74μm, t 2 = 1.90μm N 1 = 4, t 1 = 0.55μm, t 2 = 1.26 μm N 1 = 5, t 1 = 0.44 μm, t 2 = 0.95 μm N 1 = 6, t 1 = 0.37 μm, t 2 = 0.76 μm N 1 = 7, t 1 = 0.32 μm, t 2 = 0.63 μm N 1 = 8, t 1 = 0.28 μm, t 2 = 0.54 μm N 1 = 9, t 1 = 0.25 μm, t 2 = 0.47 μm N 1 = 10, t 1 = 0.22 μm, t 2 = 0.42 μm N 1 = 11, t 1 = 0.20 μm, t 2 = 0.38 μm The manufacturing process of the waveguide is the same as that of the first embodiment.

【0079】測定した透過スペクトルの波長シフトより
見積もった多層構造による構造複屈折の大きさ│Bs│を
図10に示す。N1が2では、│Bs│が所定値より5×10−5
大きく、回路損失、及び通常の光ファィバとの接続損失
が若干大きくなる。これは、従来構造の電磁界分布に比
較して波形のひずみが大きいためである。すなわち、総
層数5以上では、所定の│Bs│に対して2×10−5以内で
設定できていることがわかる。また、通常の光ファィバ
との接続損失が、従来構造で約0.4dBあるが、N 1が3〜6
で約0.15dB、N1が7、8で約0.1dB、N1が9〜11で約0.05dB
小さな値となっており、適当な層数を選択することで、
接続損失を低減することができる。それゆえ、導波路の
複屈折を十分小さくでき、導波型光回路の偏波依存性を
ほぼ解消するには、総層数5以上にすることが望まし
い。
From the wavelength shift of the measured transmission spectrum
Magnitude of structural birefringence due to the estimated multilayer structure │Bs
As shown in FIG. N1Is 2, │Bs│ is 5 × 10 from the specified value-5
Large, circuit loss, and connection loss with ordinary optical fiber
Is slightly larger. This is compared to the electromagnetic field distribution of the conventional structure.
This is because the distortion of the waveform is large compared to the above. That is, total
If the number of layers is 5 or more,s│ against 2 × 10-5Within
You can see that it is set. Also, a normal optical fiber
The connection loss with the conventional structure is about 0.4 dB, but N 1Is 3 to 6
About 0.15 dB, N1Is about 0.1 dB at 7, 8 N1Is 9 to 11 and is about 0.05 dB
It is a small value, and by selecting an appropriate number of layers,
Connection loss can be reduced. Therefore, the waveguide
The birefringence can be made small enough, and the polarization dependence of the waveguide type optical circuit can be improved.
In order to eliminate it, it is desirable to set the total number of layers to 5 or more.
Yes.

【0080】(実施の形態3)本発明の第3の実施の形
態は、実施の形態1のコアより平均比屈折率差を高くし
たものである。
(Third Embodiment) The third embodiment of the present invention has a higher average relative refractive index difference than the core of the first embodiment.

【0081】図5に示す単一モード導波路である多層構
造のコア503の平均比屈折率差Δaveを1.5%、コア寸法
が4μm×4μmとし、図1(b)に示すアレイ導波路格子を作
製した。アレイ導波路格子のスラブ導波路112は、単一
モード導波路と同様の層構造にて形成している。多層構
造による複屈折の大きさ│Bs│が2.3×10−4となるよ
うに、各層の比屈折率差Δi、層厚t i、層数Niは、式
(1)〜(3)及び補正係数c 1=0.8、c2=0より、以下の値に設
定した。補正係数c1、c2は、実施の形態1で求めた値で
ある。
The multi-layer structure of the single mode waveguide shown in FIG.
Average relative refractive index difference Δ of the core 503aveTo 1.5%, core dimensions
Is 4 μm × 4 μm, and the arrayed waveguide grating shown in Fig. 1 (b) is made.
Made The slab waveguide 112 of the arrayed waveguide grating is a single
The layer structure is the same as that of the mode waveguide. Multi-layered structure
Size of birefringence due to structure│Bs│ is 2.3 × 10-4Will be
, The relative refractive index difference Δ of each layeri, Layer thickness ti, Number of layers NiIs the expression
(1) to (3) and correction coefficient c 1= 0.8, c2Set to the following values from = 0
Decided Correction factor c1, C2Is the value obtained in the first embodiment
is there.

【0082】 第1コア層503a、Δ=2.25%、t=0.56μm、N=5 第2コア層503b、Δ2=0%、t2=0.30μm、N2=4 導波路の製造工程は、実施の形態1と同じである。First core layer 503a, Δ 1 = 2.25%, t 1 = 0.56 μm, N 1 = 5 Second core layer 503b, Δ 2 = 0%, t 2 = 0.30 μm, N 2 = 4 The manufacturing process is the same as that of the first embodiment.

【0083】作製したアレイ導波路格子の透過スペクト
ルより、波長シフトは、TEモードがTMモードより大きい
-0.02nmであり、複屈折が2×10−5まで低減できている
ことがわかる。また、通常の光ファィバとの接続損失
は、従来構造に比較して0.2dB小さな値となった。
From the transmission spectrum of the fabricated arrayed waveguide grating, the wavelength shift shows that the TE mode is larger than the TM mode.
It is -0.02 nm, and it can be seen that the birefringence can be reduced to 2 x 10 -5 . In addition, the connection loss with an ordinary optical fiber was 0.2 dB smaller than that of the conventional structure.

【0084】ここでは、実施の形態1で求めた補正係数c
1、c2を適用したが、実施の形態1と同様に、次の3種類
の多層構造により図1(a)のマッハ・ツェンダー干渉計を
作製し、その透過スペクトルより補正係数c1、c2を見積
もった。第1コア層の層数N1を5層、第2コア層の層数N2
を4層とした総層数9層とした。
Here, the correction coefficient c obtained in the first embodiment is used.
1 and c 2 are applied, the Mach-Zehnder interferometer of FIG. 1 (a) is manufactured by the following three types of multilayer structures as in the first embodiment, and the correction coefficients c 1 and c are obtained from the transmission spectrum thereof. Estimated 2 . Number of layers of the first core layer N 1 is 5 layers, number of layers of the second core layer N 2
There were 4 layers and the total number of layers was 9 layers.

【0085】 第1コア層503a、Δ=2.02%、t=0.60μm 第2コア層503b、Δ2=0%、t2=0.26μm 第1コア層503a、Δ=3.05%、t=0.39μm 第2コア層503b、Δ2=0%、t2=0.51μm 第1コア層503a、Δ=5.13%、t=0.23μm 第2コア層503b、Δ2=0%、t2=0.72μm 作製したマッハ・ツェンダー干渉計の透過スペクトルよ
り見積もった多層構造による構造複屈折の大きさ│Bs
を図7の黒三角で示す。この結果と(1)〜(3)式の比較よ
り、c1は0.78、c2 は3×10−5と見積もれ、 (1)〜(3)
式による計算結果を図7の破線で示す。実施の形態1で見
積もったc1=0.8、c2 =0とほぼ同じ値であり、本実施の
形態で作製したΔ=2.25%では、この計算により見積
もられる│Bs│は2.5×10−4であり、作製したアレイ
導波路格子の波長シフトと対応している。
First core layer 503a, Δ 1 = 2.02%, t 1 = 0.60 μm Second core layer 503b, Δ 2 = 0%, t 2 = 0.26 μm First core layer 503a, Δ 1 = 3.05%, t 1 = 0.39 μm Second core layer 503b, Δ 2 = 0%, t 2 = 0.51 μm First core layer 503a, Δ 1 = 5.13%, t 1 = 0.23 μm Second core layer 503b, Δ 2 = 0%, t 2 = 0.72 μm Structural birefringence magnitude due to the multilayer structure estimated from the transmission spectrum of the fabricated Mach-Zehnder interferometer │B s
Is shown by the black triangle in FIG. From the comparison between this result and Eqs. (1) to (3), it is estimated that c 1 is 0.78 and c 2 is 3 × 10 −5, and (1) to (3)
The calculation result by the formula is shown by the broken line in FIG. The values are approximately the same as c 1 = 0.8 and c 2 = 0 estimated in the first embodiment, and for Δ 1 = 2.25% produced in the present embodiment, | B s | estimated by this calculation is 2.5 × 10 5. -4 , which corresponds to the wavelength shift of the fabricated arrayed waveguide grating.

【0086】これより、平均比屈折率差及び寸法が異な
る単一モード導波路構造の場合、作製誤差の影響も考慮
すると手順により補正係数c1、c2を見積もることが望
ましい。実施の形態1と本実施の形態のように同程度の
閉じ込め(同程度のVパラメータ)であれば、既に見積
もった値を適用しても、導波路の複屈折を十分小さくす
ることができ、導波型光回路の偏波依存性がほぼ解消で
きることがわかる。
Therefore, in the case of a single mode waveguide structure having different average relative refractive index differences and dimensions, it is desirable to estimate the correction coefficients c 1 and c 2 by the procedure in consideration of the influence of manufacturing error. With the same degree of confinement (similar V parameter) as in the first embodiment, even if the already estimated value is applied, the birefringence of the waveguide can be sufficiently reduced, It can be seen that the polarization dependence of the waveguide type optical circuit can be almost eliminated.

【0087】(実施の形態4)本発明の第4の実施の形
態では、従来のコア構造での導波路複屈折の大きさ│B0
│を第3の実施の形態の約1/2である1.1×10−4となる
石英系ガラスにてクラッドを形成した。また、第2コア
層503bの比屈折率差Δ2を0以外に設定した。
(Embodiment 4) In the fourth embodiment of the present invention, the magnitude of the waveguide birefringence in the conventional core structure | B 0
│ is a half of that of the third embodiment, and the clad is formed of 1.1 × 10 −4 silica glass. Further, the relative refractive index difference Δ 2 of the second core layer 503b was set to a value other than 0.

【0088】図5に示す多層構造のコア503の平均比屈折
率差Δaveを1.5%、コア寸法が4μm×4μmとなる単一モ
ード光導波路にて図1(b)に示すアレイ導波路格子を作製
した。アレイ導波路格子のスラブ導波路112は、以下で
述べる単一モード導波路と同様の層構造にて形成してい
る。多層構造による複屈折の大きさ│B│が1.2×10
−4となるように、各層の比屈折率差Di、層厚t i、層
数Niを、補正係数c1=0.8、c2=0とした式(1)〜(3)より
見積もり、以下の値に設定した。この補正係数c1、c
2は、実施の形態1で求めた値である。
Average Specific Refraction of Core 503 of Multilayer Structure shown in FIG.
Rate difference ΔaveIs 1.5% and the core size is 4 μm × 4 μm.
Fabricate arrayed waveguide grating shown in Fig. 1 (b)
did. The slab waveguide 112 of the arrayed waveguide grating is
It is formed with the same layer structure as the single-mode waveguide described below.
It Magnitude of birefringence due to multilayer structure │Bs│ is 1.2 × 10
-4So that the relative refractive index difference Di, Layer thickness ti,layer
Number NiIs the correction factor c1= 0.8, c2From equations (1) to (3) where = 0
Estimated and set the following values. This correction factor c1, C
2Is the value obtained in the first embodiment.

【0089】 第1コア層503a、Δ=1.91%、t=0.42μm、N=7 第2コア層503b、Δ2=0.37%、t2=0.18μm、N2=6 導波路の製造工程は、実施の形態1と同じである。First core layer 503a, Δ 1 = 1.91%, t 1 = 0.42 μm, N 1 = 7 Second core layer 503b, Δ 2 = 0.37%, t 2 = 0.18 μm, N 2 = 6 The manufacturing process is the same as that of the first embodiment.

【0090】作製したアレイ導波路格子の透過スペクト
ルから、波長シフトは、0.01nmであり、複屈折を1×10
−5まで低減できており、従来のコア構造での導波路複
屈折の大きさ│B0│に関係なく、複屈折を低減できるこ
とがわかる。また、実施の形態3と異なる多層構造を選
択することができる。
From the transmission spectrum of the fabricated arrayed waveguide grating, the wavelength shift is 0.01 nm and the birefringence is 1 × 10 5.
It can be reduced to −5, and it can be seen that the birefringence can be reduced regardless of the magnitude | B 0 | of the waveguide birefringence in the conventional core structure. Also, a multilayer structure different from that of the third embodiment can be selected.

【0091】(実施の形態5)本発明の第5の実施の形
態は、3種類の異なる比屈折率差をほぼ交互に多層化し
たコア構造である。
(Embodiment 5) The fifth embodiment of the present invention is a core structure in which three different types of relative refractive index differences are alternately laminated.

【0092】図11は本実施の形態の単一モード導波路の
断面を示すもので、基板1101にシリコン基板を用い、ク
ラッド1102及びコア1103は石英系ガラスにより形成して
いる。コア1103は、第1コア層1103a、第2コア層1103b、
及び第3コア層1103cを、基板側より第1コア層1103a、
第2コア層1103b、第3コア層1103c、第1コア層1103a、
第2コア層1103b、第3コア層1103c、膜厚が1/2の第2コ
ア層1103b、第1コア層1103a、膜厚が1/2の第2コア層110
3b、第3コア層1103c、第2コア層1103b、第1コア層1103
a、第3コア層1103c、第2コア層1103b、第1コア層1103a
の順で積層した構造であり、コア中央層に対して各層を
対称に配置した。
FIG. 11 shows a cross section of the single mode waveguide of this embodiment. A silicon substrate is used as the substrate 1101, and the clad 1102 and the core 1103 are made of silica glass. The core 1103, the first core layer 1103a, the second core layer 1103b,
And the third core layer 1103c from the substrate side to the first core layer 1103a,
Second core layer 1103b, third core layer 1103c, first core layer 1103a,
Second core layer 1103b, third core layer 1103c, half-thick second core layer 1103b, first core layer 1103a, half-thick second core layer 110
3b, third core layer 1103c, second core layer 1103b, first core layer 1103
a, third core layer 1103c, second core layer 1103b, first core layer 1103a
In this structure, each layer was symmetrically arranged with respect to the central layer of the core.

【0093】コアの平均比屈折率差Δaveを0.75%、コア
寸法を6μm×6μm、第1コア層1103aの比屈折率差Δ
3%、第2コア層1103bの比屈折率差Δ2を0.75%、第3コ
ア層1103cの比屈折率差Δ3を0%とし、実施の形態1で求
めた補正係数c1=0.8、c2=0を用いた(1)〜(3)式により多
層構造を設計できることを確認するために、層厚が下記
の4種類となるマッハ・ツェンダー干渉計を作製した。
導波路の製造工程は、実施の形態1と同様に行った。
The average relative refractive index difference Δ ave of the core is 0.75%, the core size is 6 μm × 6 μm, and the relative refractive index difference Δ 1 of the first core layer 1103a is
3%, the relative refractive index difference Δ 2 of the second core layer 1103b is 0.75%, the relative refractive index difference Δ 3 of the third core layer 1103c is 0%, the correction coefficient c 1 = 0.8 obtained in the first embodiment, In order to confirm that the multilayer structure can be designed by the equations (1) to (3) using c 2 = 0, Mach-Zehnder interferometers with the following four types of layer thickness were fabricated.
The waveguide manufacturing process was performed in the same manner as in the first embodiment.

【0094】 第1コア層1103a、Δ=3.0%、t=0.11μm 第2コア層1103b、Δ2=0.75%、t2=0.76μm 第3コア層1103c、Δ3=0%、t3=0.42μm 第1コア層1103a、Δ=3.0%、t=0.16μm 第2コア層1103b、Δ2=0.75%、t2=0.56μm 第3コア層1103c、Δ3=0%、t3=0.60μm 第1コア層1103a、Δ=3.0%、t=0.20μm 第2コア層1103b、Δ2=0.75%、t2=0.37μm 第3コア層1103c、Δ3=0%、t3=0.79μm 第1コア層1103a、Δ=3.0%、t=0.25μm 第2コア層1103b、Δ2=0.75%、t2=0.17μm 第3コア層1103c、Δ3=0%、t3=0.97μm 作製したマッハ・ツェンダー干渉計の透過スペクトルよ
り求められる波長シフトより多層構造による構造複屈折
│Bs│を見積もった。第1コア層の膜厚tに対して│Bs
│をプロットしたのが、図12に示す黒丸である。実線
は、補正係数c1=0.8、c2=0を用いた(1)〜(3)式により計
算した結果であり、波長シフトより見積もった│Bs│と
良い一致をしている。
First core layer 1103a, Δ 1 = 3.0%, t 1 = 0.11 μm Second core layer 1103b, Δ 2 = 0.75%, t 2 = 0.76 μm Third core layer 1103c, Δ 3 = 0%, t 3 = 0.42 μm First core layer 1103a, Δ 1 = 3.0%, t 1 = 0.16 μm Second core layer 1103b, Δ 2 = 0.75%, t 2 = 0.56 μm Third core layer 1103c, Δ 3 = 0%, t 3 = 0.60 μm First core layer 1103a, Δ 1 = 3.0%, t 1 = 0.20 μm Second core layer 1103b, Δ 2 = 0.75%, t 2 = 0.37 μm Third core layer 1103c, Δ 3 = 0% , T 3 = 0.79 μm 1st core layer 1103a, Δ 1 = 3.0%, t 1 = 0.25 μm 2nd core layer 1103b, Δ 2 = 0.75%, t 2 = 0.17 μm 3rd core layer 1103c, Δ 3 = 0 %, T 3 = 0.97 μm Structural birefringence │B s │ due to the multilayer structure was estimated from the wavelength shift obtained from the transmission spectrum of the fabricated Mach-Zehnder interferometer. │B s for the thickness t 1 of the first core layer
| Is plotted in the black circles shown in FIG. The solid line is the result calculated by the equations (1) to (3) using the correction factors c 1 = 0.8 and c 2 = 0, which is in good agreement with | B s | estimated from the wavelength shift.

【0095】これより、多層構造による構造複屈折│Bs
│が2.3×10−4となる各層の層厚を、補正係数c1=0.
8、c2=0とした(1)〜(3)式から次のように設定し、図1
(b)に示すアレイ導波路格子を作製した。アレイ導波路
格子のスラブ導波路112は、以下で述べる単一モード導
波路と同様の層構造にて形成している。製造工程は、実
施の形態1と同様である。
From this, the structural birefringence due to the multilayer structure | B s
The correction factor c 1 = 0 for the layer thickness of each layer where │ is 2.3 × 10 -4 .
8 and c 2 = 0, set as follows from Eqs. (1) to (3).
The arrayed waveguide grating shown in (b) was prepared. The slab waveguide 112 of the arrayed waveguide grating is formed in the same layer structure as the single mode waveguide described below. The manufacturing process is similar to that of the first embodiment.

【0096】 第1コア層1103a、Δ=3%、t=0.17μm、N=5 第2コア層1103b、Δ2=0.75%、t2=0.51μm、N2=6 (膜厚が1/2の第2コア層1103bの膜厚は0.26μm、N2=6
は、膜厚が1/2の2層を含む) 第3コア層1103c、Δ3=0%、t3=0.65μm、N3=4 作製したアレイ導波路格子の透過スペクトルより、波長
シフトは0.01nmであり、複屈折を1×10−5まで低減で
き、3種類の異なる比屈折率差を有す層の交互配置でも
偏波依存性を解消した導波型光回路を実現できることを
確認した。
First core layer 1103a, Δ 1 = 3%, t 1 = 0.17 μm, N 1 = 5 Second core layer 1103b, Δ 2 = 0.75%, t 2 = 0.51 μm, N 2 = 6 (film thickness The thickness of the second core layer 1103b having a thickness of 1/2 is 0.26 μm and N 2 = 6.
Includes two layers with a film thickness of 1/2) Third core layer 1103c, Δ 3 = 0%, t 3 = 0.65 μm, N 3 = 4 From the transmission spectrum of the arrayed waveguide grating produced, the wavelength shift is It is 0.01nm, and it is confirmed that the birefringence can be reduced to 1 × 10 −5 and that the waveguide type optical circuit that eliminates the polarization dependence can be realized even by alternately arranging three types of layers having different relative refractive index differences. did.

【0097】3種類の異なる比屈折率差の層を交互に配
置して多層構造を構成することは、2種類の異なる比屈
折率差の層を交互に配置して多層構造を構成するのに比
べて、比屈折率差、膜厚の選択の自由度が上がる。コア
の平均比屈折率差と多層構造による構造複屈折│Bs
は、主に、多層構造を構成する層の比屈折率差と膜厚に
より決まる。ここでは、層数は固定して考えることとす
る。
The arrangement of three types of layers having different relative refractive index differences alternately to form a multilayer structure means that the layers of two types of different relative refractive index difference are alternately arranged to form a multilayer structure. In comparison, the degree of freedom in selecting the relative refractive index difference and the film thickness is increased. Average birefringence difference of core and structural birefringence due to multilayer structure │B s
Is mainly determined by the relative refractive index difference and the film thickness of the layers constituting the multilayer structure. Here, the number of layers is fixed.

【0098】2種類の層の交互層で構成する場合、多層
構造を規定するパラメータは、2種類の比屈折率差と2種
類の膜厚であり、その内の1つを設定すると、平均比屈
折率差と構造複屈折│Bs│が決まっているため、他の3
つの値が自動的に設定される。3種類の層の交互層で構
成する場合、多層構造を規定するパラメータは、6種類
であり、その内の3つを定めると、平均比屈折率差と│B
s│が決まっているため、他の3つの値が決まる。
In the case of being composed of alternating layers of two kinds of layers, the parameters that define the multilayer structure are two kinds of relative refractive index difference and two kinds of film thickness. If one of them is set, the average ratio is set. Since the refractive index difference and the structural birefringence │B s │ are fixed, the other 3
Two values are set automatically. When it is composed of alternating layers of three kinds of layers, there are six kinds of parameters that define the multilayer structure.If three of them are defined, the average relative refractive index difference and | B
Since s │ has been decided, the other three values are decided.

【0099】それゆえ、例えば、2種類の層の交互層で
は、実施の形態1〜4のように、第2コア層の比屈折率差
を始めに設定したため、第1コア層の比屈折率差、第1
コア層及び第2コア層の膜厚が自動的に決まった。3種類
の層の交互層では、本実施の形態に示すように、各層の
比屈折率差を設定すれば、各層の膜厚が自動的に決ま
る。すなわち、比屈折率差を適当に選択できる。作製精
度を出しにくいパラメータがある場合、例えば、本実施
の形態で設定した3種類の比屈折率差にしか設定できな
い場合、膜厚を高い精度に設定できれば、適切な構造複
屈折を与えることができ、複屈折を低減できる。
Therefore, for example, in alternate layers of two types of layers, the relative refractive index difference of the second core layer is set first as in Embodiments 1 to 4, so that the relative refractive index of the first core layer is set. Difference, first
The film thicknesses of the core layer and the second core layer were automatically determined. In the alternating layers of three types of layers, as shown in the present embodiment, if the relative refractive index difference of each layer is set, the film thickness of each layer is automatically determined. That is, the relative refractive index difference can be appropriately selected. If there is a parameter that makes it difficult to obtain the manufacturing accuracy, for example, if it can be set only to the three types of relative refractive index difference set in the present embodiment, if the film thickness can be set to a high accuracy, then appropriate structural birefringence can be given. Therefore, birefringence can be reduced.

【0100】3種類の層の交互層の利点として、石英系
光導波路においては、光誘起屈折率変化を効率よく生じ
させることができる。これは、GeO2を高濃度に添加し
た石英系ガラスは、高い光誘起屈折率を得ることがで
き、3種類の層の交互層は、2種類の層の交互層に比べ
て、GeO2を高濃度に添加した層を設定しやすいからで
ある。以上の利点は、交互層の層の種類をさらに増やす
ことで増す。
As an advantage of the alternating layers of the three types of layers, the photo-induced refractive index change can be efficiently generated in the silica type optical waveguide. This is because the silica-based glass to which GeO 2 is added at a high concentration can obtain a high photo-induced refractive index, and the alternating layers of the three types of layers contain GeO 2 more than the alternating layers of the two types of layers. This is because it is easy to set a layer added at a high concentration. The above advantages are enhanced by further increasing the number of types of alternating layers.

【0101】(実施の形態6)本発明の第6の実施の形
態では、基板1301に石英基板を用い、図13に示す単一モ
ード導波路の断面のように、コアを基板面に平行な方向
で多層構造とした。クラッド1302及びコア1303は石英系
ガラスにより形成し、コア1303は、第1コア層1303a及び
第2コア層1303bを基板面と平行な方向に交互に配置した
多層構造である。層は光の進行方向とおおよそ平行、す
なわち、光導波路の側面とほぼ平行になっている。
(Embodiment 6) In the sixth embodiment of the present invention, a quartz substrate is used as the substrate 1301, and the core is parallel to the substrate surface as in the cross section of the single mode waveguide shown in FIG. A multilayer structure was formed in the direction. The clad 1302 and the core 1303 are formed of silica glass, and the core 1303 has a multilayer structure in which the first core layers 1303a and the second core layers 1303b are alternately arranged in the direction parallel to the substrate surface. The layers are approximately parallel to the traveling direction of light, that is, substantially parallel to the side surface of the optical waveguide.

【0102】石英基板上に図2に示す従来構造の光導波
路を作製した場合、TEモードに比較したTMモードの
実効屈折率の値は、上記実施の形態とは逆に、小さくな
り、複屈折値B0が−2.1×10−4となる負の値である。
これは、光導波路に引っ張り応力が働くためである。図
1(b)に示すアレイ導波路格子の透過スペクトルはTMモ
ードに比べてTEモードが長波長側にシフトする。それ
ゆえ、導波路複屈折を低減するために、TEモードに比
べてTMモードの実効屈折率が高くなる構造複屈折を与
える基板に垂直方向の多層構造をコア1303に形成した。
When the optical waveguide having the conventional structure shown in FIG. 2 is formed on the quartz substrate, the value of the effective refractive index of the TM mode compared with the TE mode is smaller than that of the above embodiment, and the birefringence is decreased. The value B 0 is a negative value of −2.1 × 10 −4 .
This is because tensile stress acts on the optical waveguide. Figure
In the transmission spectrum of the arrayed waveguide grating shown in 1 (b), the TE mode shifts to the long wavelength side as compared with the TM mode. Therefore, in order to reduce the waveguide birefringence, a multilayer structure in the vertical direction is formed in the core 1303 on the substrate that gives the structural birefringence in which the effective refractive index of TM mode is higher than that of TE mode.

【0103】図13に示す多層構造のコア1303の平均比屈
折率差Δaveを0.75%、コア寸法が6μm×6μmとし、多
層構造による複屈折の大きさが2.1×10−4となるよう
に、各層の比屈折率差Di、層厚t i、層数Niを、補正係
数c1=0.8、c2=0とした式(1)〜(3)より以下の値に設定し
た。補正係数c1、c2は、実施の形態1で求めた値であ
る。また、図1(b)に示すアレイ導波路格子を作製した。
アレイ導波路格子のスラブ導波路112は、以下で述べる
単一モード導波路と同様の層構造にて形成しており、層
は入出力導波路の中央と導波路アレイの中央を結ぶ方向
にほぼ平行に形成した。
The average relative refractive index difference Δ ave of the multilayer core 1303 shown in FIG. 13 is 0.75%, the core size is 6 μm × 6 μm, and the birefringence of the multilayer structure is 2.1 × 10 −4. , The relative refractive index difference D i of each layer, the layer thickness t i , and the number of layers N i are set to the following values from the equations (1) to (3) in which the correction coefficients c 1 = 0.8 and c 2 = 0. The correction coefficients c 1 and c 2 are the values obtained in the first embodiment. Further, the arrayed waveguide grating shown in FIG. 1 (b) was manufactured.
The slab waveguide 112 of the arrayed waveguide grating is formed in the same layer structure as the single mode waveguide described below, and the layers are almost in the direction connecting the center of the input / output waveguide and the center of the waveguide array. Formed in parallel.

【0104】 第1コア層1303a、Δ=2.0%、t=0.75μm、N=3 第2コア層1303b、Δ2=0%、t2=1.88μm、N2=2 図14は、本実施の形態の導波路を製造するための工程図
である。以下、工程順に説明する。(a)基板1401とし
て石英基板を用い、基板1401上に下部クラッド1402用ガ
ラス微粒子層及び第1コア層1404a用ガラス微粒子を火炎
堆積法により堆積し、電気炉にて透明ガラス化した。
(b)第1コア層用膜1403の不要部分を反応性イオンエ
ッチング法により除去して、短冊状の第1コア層1404aを
形成する。(c)第1コア層1404aをおおうように下部ク
ラッド1402と同等の屈折率を有する上部クラッド1405を
形成する。上部クラッド1405の形成には、再度、火炎堆
積法によりガラス微粒子層を堆積し、電気炉で加熱し
た。上部クラッド1405を形成することで短冊状の第1コ
ア層1404aが埋め込まれ、第2コア層1404bを形成し、コ
ア1404が多層構造となる。
First Core Layer 1303a, Δ 1 = 2.0%, t 1 = 0.75 μm, N 1 = 3 Second Core Layer 1303b, Δ 2 = 0%, t 2 = 1.88 μm, N 2 = 2 FIG. FIG. 6 is a process diagram for manufacturing the waveguide according to the present embodiment. The steps will be described below in order. (A) A quartz substrate was used as the substrate 1401, and the glass fine particle layer for the lower clad 1402 and the glass fine particles for the first core layer 1404a were deposited on the substrate 1401 by the flame deposition method, and the glass vitrified in an electric furnace.
(B) An unnecessary portion of the first core layer film 1403 is removed by reactive ion etching to form a strip-shaped first core layer 1404a. (C) An upper clad 1405 having the same refractive index as the lower clad 1402 is formed so as to cover the first core layer 1404a. To form the upper clad 1405, a glass fine particle layer was deposited again by the flame deposition method and heated in an electric furnace. By forming the upper clad 1405, the strip-shaped first core layer 1404a is embedded, the second core layer 1404b is formed, and the core 1404 has a multilayer structure.

【0105】作製したアレイ導波路格子の透過スペクト
ルより、波長シフトは、TMモードに比べてTEモード
が0.05nmであり、複屈折は約5×10−5まで低減で
き、複屈折の符号の違いに関係なく低減でき、導波型光
回路の偏向依存性を低減できることがわかる。
From the transmission spectrum of the fabricated arrayed waveguide grating, the wavelength shift is 0.05 nm in the TE mode compared to the TM mode, the birefringence can be reduced to about 5 × 10 −5, and the sign of the birefringence is different. It can be seen that the polarization dependence of the waveguide type optical circuit can be reduced regardless of the above.

【0106】本実施の形態では、図13に示す基板1301と
コア1303の間にクラッドを形成した構造に多層構造を適
用したが、基板が石英基板であるので、基板をクラッド
とした図15の構造でも当然適用できる。
In this embodiment, the multilayer structure is applied to the structure in which the clad is formed between the substrate 1301 and the core 1303 shown in FIG. 13, but since the substrate is a quartz substrate, the substrate shown in FIG. Of course, the structure can also be applied.

【0107】(実施の形態7)本発明の第7の実施の形
態は、クラッド側の両端の層からコア中央の層に向かっ
て屈折率を高くしたグレーデッドインデクスとなる多層
構造である。図16は本実施の形態のグレーデッドインデ
クスとした多層構造の単一モード導波路の断面を示すも
ので、基板1601にシリコン基板を用い、クラッド1602及
びコア1603は石英系ガラスにより形成している。コア16
03は、第1コア層1603aと第2コア層1603bを中間のコア層
である第3コア層1603cに対称となる位置に配置した総層
数5層の多層構造であり、屈折率が第1コア層1603a、第2
コア層1603b、第3コア層1603cの順番で高くした。
(Embodiment 7) A seventh embodiment of the present invention is a multi-layered structure having a graded index in which the refractive index is increased from the layers at both ends on the cladding side toward the layer at the center of the core. FIG. 16 shows a cross section of a single mode waveguide having a multilayer structure as a graded index according to the present embodiment. A silicon substrate is used as a substrate 1601, and a clad 1602 and a core 1603 are made of silica glass. . Core 16
03 is a multilayer structure having a total number of layers of 5 in which the first core layer 1603a and the second core layer 1603b are arranged symmetrically with respect to the third core layer 1603c which is an intermediate core layer, and the refractive index is the first. Core layer 1603a, second
The core layer 1603b and the third core layer 1603c were made higher in this order.

【0108】下記の設定にて平均比屈折率差Δaveを0.7
5%、及び1.5%の2種類の構造により図1(b)に示すアレイ
導波路格子を作製した。アレイ導波路格子のスラブ導波
路112は、単一モード導波路と同様の層構造にて形成し
た。平均比屈折率差Δaveを0.75%の多層構造のコア160
3は、コア寸法を6μm×6μmとし、各層を、 第1コア層1603a、Δ=0.45%、t=1.0μm 第2コア層1603b、Δ2=0.75%、t2=1.2μm 第3コア層1603c、Δ3=1.1%、t3=1.6μm とした。また、平均比屈折率差Δaveを1.5%の多層構造
のコア1603は、コア寸法を4μm×4μmとし、各層を、 第1コア層1603a、Δ=1.1%、t=0.8μm 第2コア層1603b、Δ2=1.5%、t2=0.9μm 第3コア層1603c、Δ3=2.0%、t3=1.1μm とした。
The average relative refractive index difference Δ ave is set to 0.7 with the following settings.
The arrayed waveguide grating shown in FIG. 1 (b) was fabricated with two types of structures, 5% and 1.5%. The slab waveguide 112 of the arrayed waveguide grating was formed in the same layer structure as the single mode waveguide. Multilayer core 160 with an average relative refractive index difference Δ ave of 0.75%
3 has a core size of 6 μm × 6 μm, and each layer is composed of a first core layer 1603a, Δ 1 = 0.45%, t 1 = 1.0 μm, a second core layer 1603b, Δ 2 = 0.75%, t 2 = 1.2 μm The core layer 1603c had Δ 3 = 1.1% and t 3 = 1.6 μm. The core 1603 having a multilayer structure with an average relative refractive index difference Δ ave of 1.5% has a core size of 4 μm × 4 μm, and each layer is a first core layer 1603a, Δ 1 = 1.1%, t 1 = 0.8 μm Core layer 1603b, Δ 2 = 1.5%, t 2 = 0.9 μm Third core layer 1603c, Δ 3 = 2.0%, t 3 = 1.1 μm.

【0109】製造工程は、実施の形態1と同様である。
クラッドは、実施の形態4と同様に、従来のコア構造で
の導波路複屈折の大きさ│B0│が1.1×10−4となる石
英系ガラスにて形成した。
The manufacturing process is the same as that of the first embodiment.
As in the case of the fourth embodiment, the clad is made of silica-based glass in which the magnitude of waveguide birefringence | B 0 | in the conventional core structure is 1.1 × 10 −4 .

【0110】作製したアレイ導波路格子の透過スペクト
ルより、波長シフトは、平均比屈折率差Δave 0.75%で
0.02nm、平均比屈折率差Δave1.5%で0.01nmであり、複
屈折│Be│を、それぞれ2×10−5、1×10−5まで低減
でき、グレーデッドインデックスとなる層構造にても、
導波路複屈折を低減でき、導波型光回路の偏波依存性を
低減できることを確認した。
From the transmission spectrum of the arrayed waveguide grating thus produced, the wavelength shift is the average relative refractive index difference Δ ave 0.75%.
0.02 nm, 0.01 nm with an average relative refractive index difference Δ ave 1.5%, birefringence │B e │ can be reduced to 2 × 10 −5 and 1 × 10 −5 , respectively, and a layered structure that becomes a graded index is obtained. Even
It was confirmed that the waveguide birefringence can be reduced and the polarization dependence of the waveguide type optical circuit can be reduced.

【0111】モード解析より見積もった多層構造による
構造複屈折の大きさ│Bs│は、平均比屈折率差Δave 0.
75%で2.2×10−5であり、平均比屈折率差Δave 1.5%
で6.3×10−5である。従来構造での│B0│1.1×10−4
に比較して約1/2以下の値である。これは、グレーデッ
ドインデックス構造にすることで、第3コア層中央付近
での電界分布が強くなったことと、コア内で顕著な応力
分布があり、コア中心付近の複屈折が小さくなったため
と類推される。屈折率の異なるコア層を交互に配置した
場合、光は、応力による複屈折分布の平均的な値を感
じ、その大きさは従来の光導波路構造での導波路複屈折
とほぼ同程度になっているため、上述の実施の形態のよ
うに補正係数c1のみの補正により(1)式を設定できてい
ると考えられる。
The magnitude of the structural birefringence │B s │ by the multilayer structure estimated by the mode analysis is the average relative refractive index difference Δ ave 0.
It is 2.2 × 10 −5 at 75%, and the average relative refractive index difference Δ ave 1.5%
Is 6.3 × 10 −5 . │B 0 │1.1 × 10 -4 with conventional structure
The value is about 1/2 or less compared to. This is because the graded index structure strengthens the electric field distribution near the center of the third core layer and that there is a remarkable stress distribution in the core, and the birefringence near the center of the core is reduced. By analogy. When core layers with different refractive indexes are alternately arranged, light feels an average value of birefringence distribution due to stress, and its magnitude is almost the same as the waveguide birefringence in the conventional optical waveguide structure. Therefore, it is considered that the equation (1) can be set by correcting only the correction coefficient c 1 as in the above-described embodiment.

【0112】従来のコア構造での導波路複屈折の大きさ
│B0│、モード解析から求められた構造複屈折の大きさ
│Bs│、及びアレイ導波路格子の透過スペクトルより見
積もられた複屈折│Be│から、モード解析から求められ
た構造複屈折の大きさ│Bs│以外に生じた複屈折は、平
均比屈折率差Δave 0.75%、7×10−5、平均比屈折率
差Δave1.5%で4×10−5である。さらに適正化するた
めに、上記の設定近傍で調整する場合は、 (1)〜(3)式
の補正係数c1、c2を、c1=1.15、c2=7×10−5、c1=2.5
2、c2=4×10−5にて設定すれば良い。
Estimated from the magnitude of waveguide birefringence │B 0 │ in the conventional core structure, the magnitude of structural birefringence │B s │ obtained from mode analysis, and the transmission spectrum of the arrayed waveguide grating. From the birefringence │B e │, the birefringence other than the structural birefringence │B s │ obtained from the mode analysis is the average relative refractive index difference Δ ave 0.75%, 7 × 10 -5 , the average. The relative refractive index difference Δ ave is 1.5%, which is 4 × 10 −5 . For further optimization, when adjusting in the vicinity of the above setting, the correction factors c 1 and c 2 in the equations (1) to (3) should be set to c 1 = 1.15, c 2 = 7 × 10 −5 , c 1 = 2.5
2, c 2 = 4 × 10 −5 .

【0113】(実施の形態8)本発明の第8の実施の形
態は、図17に示す光結合器であるMMI1701の光干渉部で
あるマルチモード導波路1702に、図5と同様な比屈折率
差の異なる2種類の層を交互に積層した多層構造を適用
した導波型光回路である。
(Embodiment 8) In the eighth embodiment of the present invention, a multimode waveguide 1702 which is an optical interference part of an MMI 1701 which is an optical coupler shown in FIG. This is a waveguide type optical circuit to which a multilayer structure in which two types of layers having different index differences are alternately laminated is applied.

【0114】MMI1701は、方向性結合器に比較して、結
合率が作製誤差による変動が小さいが、過剰損失が大き
い。また、導波路複屈折を有する場合、過剰損失に偏波
依存性を生じる。
Compared to the directional coupler, the MMI1701 has a small variation in the coupling rate due to a manufacturing error, but has a large excess loss. Further, when the waveguide has birefringence, the excess loss has polarization dependency.

【0115】コアの平均比屈折率差Δaveを0.75%、コ
ア高さを6μm 、マルチモード導波路1702のコア幅を24
μm、入力及び出力導波路1703、1704のコア幅を6μmと
した。多層構造による複屈折の大きさ│Bs│が5×10
−4となるように、モード解析より、各層の比屈折率差
Δi、層厚t i、層数Niを以下の値に設定した。│Bs
の値は、従来の導波路構造で作製したMMI 1701の過剰損
失の偏波依存性からBPMにより見積もった。また、モ
ード解析の結果から式(1)の補正係数を見積もるとc1=0.
97、c2=0となる。マルチモード導波路1702の光の伝搬方
向の長さは、1.4mmと1.45mmの2種類作製した。
The average relative refractive index difference Δ ave of the core is 0.75%, the core height is 6 μm, and the core width of the multimode waveguide 1702 is 24.
The core width of the input and output waveguides 1703 and 1704 was 6 μm. Birefringence │B s │ due to the multilayer structure is 5 × 10
The relative refractive index difference Δ i of each layer, the layer thickness t i , and the number of layers N i were set to the following values by modal analysis so as to be −4 . │ B s
The value of was estimated by BPM from the polarization dependence of the excess loss of MMI 1701 manufactured by the conventional waveguide structure. Also, estimating the correction coefficient of equation (1) from the result of modal analysis, c 1 = 0.
97, c 2 = 0. Two lengths of the multimode waveguide 1702 in the light propagation direction, 1.4 mm and 1.45 mm, were prepared.

【0116】 第1コア層503a、Δ=3.1%、t=0.28μm、N=5 第2コア層503b、Δ2=0%、t2=1.15μm、N2=4 製造工程は、実施の形態1と同様である。First core layer 503a, Δ 1 = 3.1%, t 1 = 0.28 μm, N 1 = 5 Second core layer 503b, Δ 2 = 0%, t 2 = 1.15 μm, N 2 = 4 The same as in the first embodiment.

【0117】マルチモード導波路1702の光の伝搬方向の
長さが1.4mmと1.45mmにおけるMMI 1701の偏波による過
剰損失差(波長1.55μm)は、従来のコア構造で0.1dB、
0.4dBであったが、多層構造により両方とも0.02dB以下
まで低減した。これにより、マルチモード導波路のコア
を多層構造にすることで、導波型光回路の偏波依存性を
低減できることを確認できた。
The excess loss difference (wavelength 1.55 μm) due to the polarization of the MMI 1701 when the lengths of the multimode waveguide 1702 in the light propagation direction are 1.4 mm and 1.45 mm is 0.1 dB in the conventional core structure,
It was 0.4 dB, but both were reduced to less than 0.02 dB due to the multilayer structure. From this, it was confirmed that the polarization dependence of the waveguide type optical circuit can be reduced by making the core of the multimode waveguide a multilayer structure.

【0118】図1(a)に示すマッハ・ツェンダー干渉計10
1を、方向性結合器102の代わりにMMI 1802を適用して作
製する場合、光導波路103とMMI 1702で複屈折が異なる
ため、光導波路103に実施の形態1の多層構造を、MMI 17
02に本実施の形態の多層構造を適用することが望まし
い。作製工程として、本実施の形態のプロセスに従い、
マルチモード導波路のコアを作製し、そののち、単一モ
ード導波路を実施の形態1に従って作製すれば良い。単
一モード導波路用コア層を形成する際に、マルチモード
導波路のコア上にも形成されるが、その後のコア層を加
工してコアリッジを形成する際に、同時に、除去するこ
とができる。このようにして作製したマッハ・ツェンダ
ー干渉計の特性は、透過スペクトルより、波長シフトは
0.01nmであり、TEモードとTMモードのピーク波長の損失
差は、0.03dB以下であった。これにより、異なる複屈折
を有する光導波路に適切な多層構造を形成することで、
導波型光回路の偏波依存性を解消できることを確認でき
た。
The Mach-Zehnder interferometer 10 shown in FIG.
In the case where 1 is produced by applying MMI 1802 instead of the directional coupler 102, the optical waveguide 103 and the MMI 1702 have different birefringences.
It is desirable to apply the multilayer structure of the present embodiment to 02. As a manufacturing process, according to the process of this embodiment,
The core of the multimode waveguide may be manufactured, and then the single mode waveguide may be manufactured according to the first embodiment. When the core layer for a single mode waveguide is formed, it is also formed on the core of the multimode waveguide, but it can be removed at the same time when the core layer is processed to form a core ridge. . The characteristics of the Mach-Zehnder interferometer fabricated in this way are that the wavelength shift is
It was 0.01 nm, and the difference in peak wavelength loss between TE mode and TM mode was 0.03 dB or less. Thereby, by forming an appropriate multilayer structure in the optical waveguide having different birefringence,
It was confirmed that the polarization dependence of the waveguide type optical circuit can be eliminated.

【0119】本実施の形態では、単一モード導波路とマ
ルチモード導波路を異なる多層構造により実現したが、
マルチモード導波路に合わせた多層構造により両導波路
のコアを作製し、光導波路103にλ/2波長板を挿入して
もよい。この構成では、波長シフトは0.005nmであり、T
EモードとTMモードのピーク波長の損失差は、0.03dB以
下であった。
In the present embodiment, the single mode waveguide and the multimode waveguide are realized by different multilayer structures.
The cores of both waveguides may be manufactured by a multilayer structure adapted to the multimode waveguide, and the λ / 2 wavelength plate may be inserted into the optical waveguide 103. In this configuration, the wavelength shift is 0.005 nm and T
The loss difference between the peak wavelengths of E mode and TM mode was 0.03 dB or less.

【0120】(その他)本発明は、コアの平均比屈折率
差、寸法、多層構造による複屈折値を、各層の比屈折率
差、厚さ、層数により調整すれば良い。それゆえ、上述
した実施の形態のコアの平均比屈折率差、寸法、多層構
造による複屈折値、コア部の各層の屈折率、厚さ、層数
に限定されるものでない。
(Others) In the present invention, the average relative refractive index difference of the core, the size, and the birefringence value due to the multilayer structure may be adjusted by the relative refractive index difference of each layer, the thickness, and the number of layers. Therefore, the average relative refractive index difference, size, birefringence value due to the multilayer structure, refractive index of each layer of the core, thickness, and number of layers are not limited to those in the above-described embodiments.

【0121】本発明における単一モード導波路は、2モ
ード程度の導波路で、回路内ではおおよそ単一モード導
波路として機能する疑似単一モード導波路を含む。
The single-mode waveguide in the present invention is a waveguide of about two modes, and includes a pseudo single-mode waveguide that functions as a single-mode waveguide in a circuit.

【0122】また、上記の実施の形態では、マッハ・ツ
ェンダー干渉計、アレイ導波路格子、及びMMI単体の導
波型光回路を用いたが、これに限定されるものでなく、
リング共振器など光導波路により構成できる光回路であ
れば適用できる。
Further, although the Mach-Zehnder interferometer, the arrayed-waveguide grating, and the waveguide type optical circuit of the MMI alone are used in the above-mentioned embodiments, the present invention is not limited to this.
Any optical circuit such as a ring resonator can be applied as long as it can be configured by an optical waveguide.

【0123】また、上記の実施の形態では、多層構造に
よる構造複屈折値│BS│を、コア構造での導波路複屈折
の大きさ│B0│とほぼ等しくなるようにしたが、│B0
の2倍未満であれば、少なくとも従来よりも複屈折を低
減できる。また、上記の実施の形態のマッハ・ツェンダ
ー干渉計やアレイ導波路格子では、複屈折を約5×10
−5以下まで低減することで、偏波による損失変動を約
0.1dB以内に抑えることができる。
In addition, in the above-described embodiment, a multi-layer structure is adopted.
Structural birefringence value │BS│ is the waveguide birefringence in the core structure
Size │B0I made it almost equal to │, but │B0
If it is less than 2 times, the birefringence will be at least lower than before.
Can be reduced. In addition, the Mach-Zehnder of the above embodiment
-For interferometers and arrayed waveguide gratings, the
-5By reducing to below, loss fluctuation due to polarization can be reduced
It can be suppressed within 0.1 dB.

【0124】第2及び第3の実施の形態で光ファィバとの
接続損失が従来と比較して低減していることを述べた
が、他の実施の形態でも、層数が少ない場合に光ファィ
バとの接続損失がより低減している。作製した光回路の
回路としての過剰損失は、従来と比較して増加しておら
ず、層数を適切に選択することで、回路特性を損なわず
に、入出力導波路を伝搬する光のスポットサイズを光フ
ァイバに近づけることができ、光ファィバとの接続損失
を低減することができる。
Although it has been described in the second and third embodiments that the connection loss with the optical fiber is reduced as compared with the conventional one, the optical fibers of other embodiments are also used when the number of layers is small. The connection loss with is further reduced. The excess loss of the fabricated optical circuit as a circuit has not increased compared to the conventional one, and by appropriately selecting the number of layers, the spot of light propagating through the input / output waveguide can be maintained without impairing the circuit characteristics. The size can be made closer to the optical fiber, and the connection loss with the optical fiber can be reduced.

【0125】上述した実施形態では、火炎堆積法により
クラッド及びコアを形成したが、作製法に限定されるも
のでなく、他の石英ガラスによる多層構造を形成できる
手段、例えば、ECR−CVD(Electron Cyclotron R
esonance Chemical Vapor Deposition)、スパッタ、
プラズマCVDなどにより形成しても導波路複屈折を低
減・解消できる。また、屈折率を調整するのにGeO2
用いたが、屈折率を所望の値に設定できればよいので、
TiO2等ほかのドーパントを適用してもよい。さら
に、導波路材料として、石英系ガラスを用いたが、屈折
率の異なる層を多層化できればよく、他のガラス系材
料、高分子材料などにも適用できる。
Although the cladding and the core are formed by the flame deposition method in the above-mentioned embodiment, the method is not limited to the manufacturing method, and means for forming another multilayer structure of quartz glass, such as ECR-CVD (Electron). Cyclotron R
esonance Chemical Vapor Deposition), spatter,
The waveguide birefringence can be reduced or eliminated even if it is formed by plasma CVD or the like. Although GeO 2 was used to adjust the refractive index, it is sufficient if the refractive index can be set to a desired value.
Other dopants such as TiO 2 may be applied. Furthermore, although silica-based glass is used as the waveguide material, it is sufficient if layers having different refractive indices can be formed into multiple layers, and other glass-based materials, polymer materials, and the like can be applied.

【0126】上記実施形態では、多層構造のみで、従来
構造で生じている導波路複屈折を低減しているが、従来
技術で述べたコアを覆うクラッドのドーパント材料・ド
ープ量を調整した導波路の複屈折の低減方法と組み合わ
せることもできる。
In the above-mentioned embodiment, the waveguide birefringence generated in the conventional structure is reduced only by the multi-layer structure. However, the waveguide in which the cladding material covering the core and the doping amount are adjusted as described in the prior art. It can also be combined with the method for reducing birefringence.

【0127】[0127]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、導波路複屈折を解消、あるいは、小さくでき、光回
路の偏向依存性を解消、あるいは、小さくすることがで
きる。また、上記で説明したように、本発明では、コア
を多層構造とするのみで、従来の導波路製造方法を適用
することができるので、上述した他の偏向依存性の解消
技術の課題であった製造歩留まり、量産性、光学特性、
信頼性をおとすことなく光回路を作製でき、低価格、高
性能、高信頼となる実用的な光回路を提供することがで
きる。
As described above, according to the present invention, the waveguide birefringence can be eliminated or reduced, and the polarization dependence of the optical circuit can be eliminated or reduced. Further, as described above, in the present invention, the conventional waveguide manufacturing method can be applied only by forming the core into a multi-layer structure, which is a problem of the other technology for eliminating the polarization dependence described above. Manufacturing yield, mass productivity, optical characteristics,
An optical circuit can be manufactured without reducing reliability, and a practical optical circuit with low cost, high performance, and high reliability can be provided.

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

【図1】マッハ・ツェンダー干渉計((a))、およびア
レイ導波路格子((b))の構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a Mach-Zehnder interferometer ((a)) and an arrayed waveguide grating ((b)).

【図2】従来の光導波路の断面の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross section of a conventional optical waveguide.

【図3】従来のマッハ・ツェンダー干渉計の透過スペク
トルの例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a transmission spectrum of a conventional Mach-Zehnder interferometer.

【図4】従来のアレイ導波路格子の透過スペクトルの例
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a transmission spectrum of a conventional arrayed waveguide grating.

【図5】本発明の第1、第2、第3、第4および第8の実施
の形態における光導波路の断面の例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a cross section of an optical waveguide in the first, second, third, fourth and eighth embodiments of the present invention.

【図6】本発明の第1、第2、第3、第4、第5および第8の
実施の形態における光導波路の製造工程の例を説明する
ための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of an optical waveguide in the first, second, third, fourth, fifth and eighth embodiments of the present invention.

【図7】本発明の第1および第3の実施の形態における多
層構造のコアの第1層の比屈折率差Δ1に対する多層構造
による複屈折の大きさ│BS│の例を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an example of the birefringence magnitude | B S | of the multilayer structure with respect to the relative refractive index difference Δ 1 of the first layer of the core of the multilayer structure according to the first and third embodiments of the present invention. Is.

【図8】本発明の第1の実施の形態におけるマッハ・ツ
ェンダー干渉計の透過スペクトルの例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a transmission spectrum of the Mach-Zehnder interferometer according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第1の実施の形態におけるアレイ導波
路格子の透過スペクトルの例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a transmission spectrum of the arrayed waveguide grating in the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施の形態における多層構造
のコアの第1層の層数N1に対する多層構造による複屈折
の大きさ│BS│の例を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing an example of the birefringence magnitude | B S | of the multilayer structure with respect to the number N 1 of layers of the first layer of the core of the multilayer structure according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施の形態における光導波路
の断面の例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a cross section of an optical waveguide according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施の形態における多層構造
のコアの第1層の厚さt1に対する多層構造による複屈折
の大きさ│BS│の例を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing an example of the magnitude | B S | of birefringence due to the multilayer structure with respect to the thickness t 1 of the first layer of the core of the multilayer structure according to the fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第6の実施の形態における光導波路
の断面の例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a cross section of an optical waveguide according to a sixth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第6の実施の形態における光導波路
の製造工程の例を説明するための図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a manufacturing process of the optical waveguide in the sixth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第6の実施の形態における光導波路
の断面の別の例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing another example of the cross section of the optical waveguide in the sixth exemplary embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第7の実施の形態における光導波路
の断面の別の例を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing another example of the cross section of the optical waveguide according to the seventh embodiment of the invention.

【図17】本発明の第8の実施の形態におけるMMIの構成
例を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of an MMI in the eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 マッハ・ツェンダー干渉計 102 方向性結合器 103 光導波路 104 入力導波路 105 出力導波路 111 アレイ導波路格子 112 スラブ導波路 113 導波路アレイ 114 入力導波路 115 出力導波路 201 基板 202 クラッド 203 コア 501 基板 502 クラッド 503 コア 503a 第1コア層 503b 第2コア層 601 基板 602 下部クラッド 603 コア層 603a 第1コア層用膜 603b 第2コア層用膜 604 コア 604a 第1コア層 604b 第2コア層 605 上部クラッド 1101 基板 1102 クラッド 1103 コア 1103a 第1コア層 1103b 第2コア層 1103c 第3コア層 1301 基板 1302 クラッド 1303 コア 1303a 第1コア層 1303b 第2コア層 1401 基板 1402 下部クラッド 1403 第1コア層用膜 1404 コア 1404a 第1コア層 1404b 第2コア層 1405 上部クラッド 1501 基板 1502 上部クラッド 1503 コア 1503a 第1コア層 1503b 第2コア層 1601 基板 1602 クラッド 1603 コア 1603a 第1コア層 1603b 第2コア層 1603c 第3コア層 1701 MMI 1702 マルチモード導波路 1703 入力導波路 1704 出力導波路 101 Mach-Zehnder interferometer 102 directional coupler 103 Optical waveguide 104 Input waveguide 105 Output waveguide 111 arrayed waveguide grating 112 slab waveguide 113 Waveguide array 114 Input waveguide 115 Output waveguide 201 substrate 202 clad 203 core 501 board 502 clad 503 core 503a 1st core layer 503b 2nd core layer 601 board 602 lower cladding 603 core layer 603a 1st core layer film 603b Second core layer film 604 core 604a 1st core layer 604b 2nd core layer 605 Upper cladding 1101 PCB 1102 Clad 1103 core 1103a 1st core layer 1103b Second core layer 1103c Third core layer 1301 PCB 1302 Clad 1303 Core 1303a 1st core layer 1303b 2nd core layer 1401 PCB 1402 lower cladding 1403 1st core layer film 1404 core 1404a 1st core layer 1404b 2nd core layer 1405 upper cladding 1501 PCB 1502 Upper cladding 1503 core 1503a 1st core layer 1503b Second core layer 1601 PCB 1602 clad 1603 core 1603a 1st core layer 1603b 2nd core layer 1603c 3rd core layer 1701 MMI 1702 Multimode waveguide 1703 Input waveguide 1704 Output waveguide

フロントページの続き (72)発明者 井藤 幹隆 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA01 KA04 KA12 KB01 LA00 LA12 LA18 QA02 QA04 TA22Continued front page    (72) Inventor Mikitaka Ito             2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 2H047 KA01 KA04 KA12 KB01 LA00                       LA12 LA18 QA02 QA04 TA22

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クラッドおよびコアを有する導波路を備
えた導波型光回路であって、前記導波路の少なくとも一
部のコアは、屈折率の異なる複数の種類の層により形成
された多層構造となっていることを特徴とする導波型光
回路。
1. A waveguide type optical circuit including a waveguide having a clad and a core, wherein at least a part of the core of the waveguide is a multi-layer structure formed by a plurality of types of layers having different refractive indexes. A waveguide type optical circuit characterized in that
【請求項2】 請求項1に記載の導波型光回路であっ
て、前記導波路の複屈折のうち、前記多層構造により生
じる構造複屈折の値と、それ以外の複屈折の値とでは、
正負の符号が逆であることを特徴とする導波型光回路。
2. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein, of the birefringence of the waveguide, a value of structural birefringence caused by the multilayer structure and a value of other birefringence are different. ,
A guided-wave optical circuit having positive and negative signs reversed.
【請求項3】 請求項1または2に記載の導波型光回路
であって、該導波型光回路は基板を備え、前記導波路は
前記基板の上に形成されており、前記多層構造は、前記
基板の面におおよそ垂直な方向で多層構造になっている
ことを特徴とする導波型光回路。
3. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide type optical circuit includes a substrate, and the waveguide is formed on the substrate. Is a waveguide type optical circuit having a multilayer structure in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate.
【請求項4】 請求項1または2に記載の導波型光回路
であって、該導波型光回路は基板を備え、前記導波路は
前記基板の上に形成されており、前記多層構造は、前記
基板の面におおよそ平行な方向で多層構造になっている
ことを特徴とする導波型光回路。
4. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide type optical circuit includes a substrate, and the waveguide is formed on the substrate. Is a waveguide type optical circuit having a multilayer structure in a direction substantially parallel to the surface of the substrate.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の導
波型光回路であって、該導波型光回路は基板を備え、該
基板はシリコン基板または石英基板であり、前記導波路
は石英系ガラスにより作製されていることを特徴とする
導波型光回路。
5. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide type optical circuit includes a substrate, and the substrate is a silicon substrate or a quartz substrate. Is a waveguide type optical circuit characterized by being made of quartz glass.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の導
波型光回路であって、前記導波路は、単一モード導波路
を含み、該単一モード導波路の少なくとも一部のコア
は、屈折率の異なる複数の種類の層により形成された多
層構造となっていることを特徴とする導波型光回路。
6. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide includes a single mode waveguide, and a core of at least a part of the single mode waveguide. Is a waveguide type optical circuit having a multi-layer structure formed by a plurality of types of layers having different refractive indexes.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかに記載の導
波型光回路であって、前記導波路は、マルチモード導波
路を含み、該マルチモード導波路の少なくとも一部のコ
アは、屈折率の異なる複数の種類の層により形成された
多層構造となっていることを特徴とする導波型光回路。
7. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide includes a multimode waveguide, and at least a part of cores of the multimode waveguide is A waveguide type optical circuit having a multi-layer structure formed by a plurality of types of layers having different refractive indexes.
【請求項8】 請求項1ないし7のいずれかに記載の導
波型光回路であって、前記導波路は、単一モード導波路
およびマルチモード導波路を含み、前記単一モード導波
路の少なくとも一部のコアは、屈折率の異なる複数の種
類の層により形成された多層構造となっており、前記マ
ルチモード導波路の少なくとも一部のコアも、屈折率の
異なる複数の種類の層により形成された多層構造となっ
ていることを特徴とする導波型光回路。
8. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide includes a single mode waveguide and a multimode waveguide. At least some of the cores have a multilayer structure formed by a plurality of types of layers having different refractive indices, and at least some of the cores of the multimode waveguide are also made of a plurality of types of layers having different refractive indices. A waveguide type optical circuit having a formed multilayer structure.
【請求項9】 請求項8に記載の導波型光回路であっ
て、前記単一モード導波路の多層構造により生じる構造
複屈折値と、前記マルチモード導波路の多層構造により
生じる構造複屈折値とは、それぞれ異なることを特徴と
する導波型光回路。
9. The waveguide type optical circuit according to claim 8, wherein a structural birefringence value generated by the multilayer structure of the single mode waveguide and a structural birefringence generated by the multilayer structure of the multimode waveguide. Waveguide type optical circuits characterized by different values.
【請求項10】 請求項9に記載の導波型光回路であっ
て、前記マルチモード導波路の多層構造により生じる構
造複屈折値は、前記単一モード導波路の多層構造により
生じる構造複屈折値よりも大きいことを特徴とする導波
型光回路。
10. The waveguide type optical circuit according to claim 9, wherein the structural birefringence value generated by the multilayer structure of the multimode waveguide is the structural birefringence value generated by the multilayer structure of the single mode waveguide. A waveguide type optical circuit characterized by being larger than a value.
【請求項11】 請求項1ないし10のいずれかに記載
の導波型光回路であって、前記多層構造を形成する層の
屈折率および厚さは、中央層に対しておおよそ対称とな
っていることを特徴とする導波型光回路。
11. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the layers forming the multilayer structure have a refractive index and a thickness that are substantially symmetrical with respect to the central layer. A waveguide type optical circuit characterized in that
【請求項12】 請求項1ないし11のいずれかに記載
の導波型光回路であって、前記多層構造は、屈折率の異
なる少なくとも2種類の層をほぼ交互に配置して形成さ
れていることを特徴とする導波型光回路。
12. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the multilayer structure is formed by arranging at least two types of layers having different refractive indexes substantially alternately. A waveguide type optical circuit characterized by the above.
【請求項13】 請求項1ないし11のいずれかに記載
の導波型光回路であって、前記多層構造を形成する層の
屈折率は、クラッド側の両端の層からコア内部側層に向
かって高くなっていることを特徴とする導波型光回路。
13. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein a layer forming the multilayer structure has a refractive index from a layer at both ends on a clad side toward a layer on an inner side of a core. Guided-type optical circuit characterized by high height.
【請求項14】 請求項1ないし13のいずれかに記載
の導波型光回路であって、前記多層構造の総層数は、3
層以上であることを特徴とする導波型光回路。
14. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the total number of layers of the multilayer structure is three.
A waveguide type optical circuit characterized in that it is composed of more layers.
【請求項15】 請求項14に記載の導波型光回路であ
って、前記多層構造の総層数は、5層〜おおよそ10層
であることを特徴とする導波型光回路。
15. The waveguide type optical circuit according to claim 14, wherein the total number of layers of the multilayer structure is 5 to approximately 10 layers.
【請求項16】 請求項1ないし15のいずれかに記載
の導波型光回路であって、該導波型光回路は、2つの光
結合器と、該2つの光結合器を結ぶ、長さの異なる複数
の導波路とを有する光干渉型回路を備え、前記複数の導
波路の中で最短の導波路長を有する導波路について、多
層構造となっているコアの長さをLとしたとき、前記最
短の導波路長を有する導波路以外の導波路の各々につい
て、多層構造となっているコアの長さは、その導波路の
長さと前記最短の導波路長との差分にLを加えた長さで
あることを特徴とする導波型光回路。
16. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide type optical circuit comprises two optical couplers and a long optical coupler. An optical interference type circuit having a plurality of waveguides having different lengths is provided, and the length of the core having a multilayer structure is L for the waveguide having the shortest waveguide length among the plurality of waveguides. At this time, for each of the waveguides other than the waveguide having the shortest waveguide length, the length of the core having the multilayer structure is L, which is the difference between the length of the waveguide and the shortest waveguide length. A waveguide type optical circuit characterized by having an added length.
【請求項17】 請求項1ないし16のいずれかに記載
の導波型光回路であって、該導波型光回路は、2つの光
結合器と、該2つの光結合器を結ぶ2本の単一モード導
波路とを有するマッハ・ツェンダー干渉計を備えたこと
を特徴とする導波型光回路。
17. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide type optical circuit includes two optical couplers and two optical couplers connecting the two optical couplers. And a single mode waveguide of Mach-Zehnder interferometer.
【請求項18】 請求項1ないし16のいずれかに記載
の導波型光回路であって、該導波型光回路は、2つのス
ラブ導波路と、該2つのスラブ導波路を結ぶ、長さの異
なる複数の単一モード導波路からなる導波路アレイと、
前記2つのスラブ導波路の一方に接続される単一モード
導波路からなる入力導波路と、前記2つのスラブ導波路
の他方に接続される単一モード導波路からなる出力導波
路とを有するアレイ導波路回折格子を備えたことを特徴
とする導波型光回路。
18. A waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide type optical circuit connects two slab waveguides and a long slab waveguide. A waveguide array composed of a plurality of single mode waveguides having different heights,
Array having an input waveguide formed of a single mode waveguide connected to one of the two slab waveguides and an output waveguide formed of a single mode waveguide connected to the other of the two slab waveguides A waveguide-type optical circuit comprising a waveguide diffraction grating.
【請求項19】 請求項1ないし18のいずれかに記載
の導波型光回路であって、該導波型光回路は、複屈折補
償器を備えたことを特徴とする導波型光回路。
19. The waveguide type optical circuit according to claim 1, wherein the waveguide type optical circuit includes a birefringence compensator. .
【請求項20】 請求項19に記載の導波型光回路であ
って、前記複屈折補償器は、λ/2波長板を用いた複屈折
補償器であることを特徴とする導波型光回路。
20. The guided-wave optical circuit according to claim 19, wherein the birefringence compensator is a birefringence compensator using a λ / 2 wavelength plate. circuit.
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