JP2003131054A - 平面型光回路 - Google Patents
平面型光回路Info
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- JP2003131054A JP2003131054A JP2001326811A JP2001326811A JP2003131054A JP 2003131054 A JP2003131054 A JP 2003131054A JP 2001326811 A JP2001326811 A JP 2001326811A JP 2001326811 A JP2001326811 A JP 2001326811A JP 2003131054 A JP2003131054 A JP 2003131054A
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- core
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 過剰損失を低減しながらも交差部の大きさを
抑え、小型の平面型光回路を提供すること。 【解決手段】 コア幅ｗ１の交差する一方の導波路１０
１と、コア幅ｗの交差する他方の導波路１０２とを交差
角θで交差させる。ここで、交差角θは鋭角側の角度を
取るものとする（０°＜θ≦９０°）。また、コア幅ｗ
１とｗとの関係は、ｗ１＜ｗの関係にある。これによ
り、この交差部におけるいずれか一つ又は複数のコアの
断面積が小さくなっているので、互いに光の干渉を避け
られ、損失を低減させることができる。
抑え、小型の平面型光回路を提供すること。 【解決手段】 コア幅ｗ１の交差する一方の導波路１０
１と、コア幅ｗの交差する他方の導波路１０２とを交差
角θで交差させる。ここで、交差角θは鋭角側の角度を
取るものとする（０°＜θ≦９０°）。また、コア幅ｗ
１とｗとの関係は、ｗ１＜ｗの関係にある。これによ
り、この交差部におけるいずれか一つ又は複数のコアの
断面積が小さくなっているので、互いに光の干渉を避け
られ、損失を低減させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路で構成さ
れた平面型光回路に関し、より詳細には、導波路が交差
する交差部でいずれか一つ又は複数のコアの断面積を小
さくすることにより、導波路同士の光の干渉を抑えると
ともに、交差部に生じる損失を低減させるようにした平
面型光回路に関する。
れた平面型光回路に関し、より詳細には、導波路が交差
する交差部でいずれか一つ又は複数のコアの断面積を小
さくすることにより、導波路同士の光の干渉を抑えると
ともに、交差部に生じる損失を低減させるようにした平
面型光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信システムの拡大にともない
平面型光回路の需要が急激に増している。この需要に対
応し、コストを抑えるには光回路の集積度を向上させる
ことが重要である。その高密度化を実現する設計の一例
として、導波路同士を交差させる交差導波路を用いる場
合がある。しかし、交差部では互いの導波路の光が干渉
し合い、大きな損失が発生するので、数多くの交差導波
路が必要な光回路は損失が大きく従来から問題であっ
た。また、損失を抑制するため導波路同士は直角に交差
させる必要があり、設計の自由度が制限されていた。
平面型光回路の需要が急激に増している。この需要に対
応し、コストを抑えるには光回路の集積度を向上させる
ことが重要である。その高密度化を実現する設計の一例
として、導波路同士を交差させる交差導波路を用いる場
合がある。しかし、交差部では互いの導波路の光が干渉
し合い、大きな損失が発生するので、数多くの交差導波
路が必要な光回路は損失が大きく従来から問題であっ
た。また、損失を抑制するため導波路同士は直角に交差
させる必要があり、設計の自由度が制限されていた。
【０００３】例えば、図１５に示すように、交差部の近
傍でコア幅を狭める方法が従来から知られている（特開
平５−６０９２９号公報参照）。これは、交差するコア
幅ｗの一方の導波路１５０１と、交差されるコア幅ｗの
他方の導波路１５０２が直角に交差し、この交差部１５
０３における両者のコア幅ｗ１はｗよりも小さくなって
いる。交差部１５０３のコア幅ｗ１を狭くすることによ
りスポットサイズが広がるため、交差部１５０３におい
て互いの導波路には光の干渉が発生せず、その結果、交
差導波路の過剰損失は低減される。
傍でコア幅を狭める方法が従来から知られている（特開
平５−６０９２９号公報参照）。これは、交差するコア
幅ｗの一方の導波路１５０１と、交差されるコア幅ｗの
他方の導波路１５０２が直角に交差し、この交差部１５
０３における両者のコア幅ｗ１はｗよりも小さくなって
いる。交差部１５０３のコア幅ｗ１を狭くすることによ
りスポットサイズが広がるため、交差部１５０３におい
て互いの導波路には光の干渉が発生せず、その結果、交
差導波路の過剰損失は低減される。
【０００４】このように、交差部の過剰損失が低減され
れば、光回路中に多くの交差導波路を用いることがで
き、設計の自由度を向上させることができる。また、構
成上数多くの交差導波路が必要な光回路でも損失を低減
でき、高性能な光部品を実現できる。
れば、光回路中に多くの交差導波路を用いることがで
き、設計の自由度を向上させることができる。また、構
成上数多くの交差導波路が必要な光回路でも損失を低減
でき、高性能な光部品を実現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では、交差角は大きく、また交差部にお
けるすべての導波路のコア幅を狭めなければならないた
め、回路の小型化には制限があるという問題があった。
うな従来の方法では、交差角は大きく、また交差部にお
けるすべての導波路のコア幅を狭めなければならないた
め、回路の小型化には制限があるという問題があった。
【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、過剰損失を低減し
ながらも交差部の大きさを抑え、小型の平面型光回路を
提供することにある。
たもので、その目的とするところは、過剰損失を低減し
ながらも交差部の大きさを抑え、小型の平面型光回路を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、コア
と、該コアよりも屈折率の低いクラッドで囲まれた複数
の導波路が形成された平面型光回路において、前記複数
の導波路が互いに所定の角度で交差する交差部を有し、
該交差部におけるいずれか一つ又は複数のコアの断面積
が小さくなっていることを特徴とする。
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、コア
と、該コアよりも屈折率の低いクラッドで囲まれた複数
の導波路が形成された平面型光回路において、前記複数
の導波路が互いに所定の角度で交差する交差部を有し、
該交差部におけるいずれか一つ又は複数のコアの断面積
が小さくなっていることを特徴とする。
【０００８】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、前記コアの断面積の断面形状が
次第に変化していることを特徴とする。
に記載の発明において、前記コアの断面積の断面形状が
次第に変化していることを特徴とする。
【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の発明において、前記交差部の角度が１５
°以上で、９０°以下であることを特徴とする。
又は２に記載の発明において、前記交差部の角度が１５
°以上で、９０°以下であることを特徴とする。
【００１０】また、請求項４に記載の発明は、請求項
１，２又は３に記載の発明において、前記平面型光回路
がシリコン基板上に形成され、前記導波路が石英系ガラ
スからなることを特徴とする。
１，２又は３に記載の発明において、前記平面型光回路
がシリコン基板上に形成され、前記導波路が石英系ガラ
スからなることを特徴とする。
【００１１】このように、本発明では導波路のコア幅を
狭めることによりスポットサイズが拡大できることに着
目し、交差部の一つのもしくは複数の導波路を狭いコア
幅に設定するようにしたので、互いに光の干渉を避けら
れるので損失が低減できる。また、交差角θを小さくす
ることにより交差導波路を小型にすることができる。
狭めることによりスポットサイズが拡大できることに着
目し、交差部の一つのもしくは複数の導波路を狭いコア
幅に設定するようにしたので、互いに光の干渉を避けら
れるので損失が低減できる。また、交差角θを小さくす
ることにより交差導波路を小型にすることができる。
【００１２】また、コア幅を狭めるだけでなく、コア厚
も薄くすることによりさらにスポットサイズが拡大され
るので、損失低減の効果が得られる。
も薄くすることによりさらにスポットサイズが拡大され
るので、損失低減の効果が得られる。
【００１３】さらに、交差部近傍の導波路相互の形状を
異なるものとすることにより互いの干渉を抑える効果が
期待できる。
異なるものとすることにより互いの干渉を抑える効果が
期待できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【００１５】[第１実施形態]図１は、本発明の平面型光
回路の第１実施形態を説明するための図で、コア幅ｗ１
の交差する一方の導波路１０１と、コア幅ｗの交差する
他方の導波路１０２とが交差角θで交差させている。た
だし、交差角θは鋭角側の角度を取るものとする（０°
＜θ≦９０°）。また、コア幅ｗ１とｗとの関係は、ｗ
１＜ｗの関係にある。なお、一方を交差する導波路、他
方を交差する他方の導波路と表現したが、それらを入れ
替えても違いはない。ここでは解析例としてコアとクラ
ッドの比屈折率差Δ＝１．５％、交差する他方の導波路
のコア幅ｗ＝４．５μｍ、コア厚ｈ＝４．５μｍに設定
した。
回路の第１実施形態を説明するための図で、コア幅ｗ１
の交差する一方の導波路１０１と、コア幅ｗの交差する
他方の導波路１０２とが交差角θで交差させている。た
だし、交差角θは鋭角側の角度を取るものとする（０°
＜θ≦９０°）。また、コア幅ｗ１とｗとの関係は、ｗ
１＜ｗの関係にある。なお、一方を交差する導波路、他
方を交差する他方の導波路と表現したが、それらを入れ
替えても違いはない。ここでは解析例としてコアとクラ
ッドの比屈折率差Δ＝１．５％、交差する他方の導波路
のコア幅ｗ＝４．５μｍ、コア厚ｈ＝４．５μｍに設定
した。
【００１６】図２は、いくつかの交差角に対する一交差
点辺りの過剰損失のコア幅ｗ１依存性を示す図で、コア
幅ｗに対して一方の導波路のコア幅ｗ１を狭めるにつれ
て過剰損失は一旦増加した後、ｗ１＝０．５μｍ前後で
最小値を取る。また、過剰損失を最小にする最適なコア
幅ｗ１は交差角に依存しない。例えば、交差角θを３０
°に設定した場合、通常は０．１２ｄＢ／交差点もの損
失が発生するが、一方の導波路のコア幅が０．５μｍで
あれば０．０１ｄＢ／交差点に抑えることが可能であ
る。このように、交差角θを小さくした場合でも、交差
する一方の導波路のコア幅を狭めれば過剰損失を低減す
ることができる。
点辺りの過剰損失のコア幅ｗ１依存性を示す図で、コア
幅ｗに対して一方の導波路のコア幅ｗ１を狭めるにつれ
て過剰損失は一旦増加した後、ｗ１＝０．５μｍ前後で
最小値を取る。また、過剰損失を最小にする最適なコア
幅ｗ１は交差角に依存しない。例えば、交差角θを３０
°に設定した場合、通常は０．１２ｄＢ／交差点もの損
失が発生するが、一方の導波路のコア幅が０．５μｍで
あれば０．０１ｄＢ／交差点に抑えることが可能であ
る。このように、交差角θを小さくした場合でも、交差
する一方の導波路のコア幅を狭めれば過剰損失を低減す
ることができる。
【００１７】図３は、いくつかのコア幅ｗ１に対する過
剰損失の交差角依存性を示す図で、損失が急激に増大す
る交差角度θｍｉｎはコア幅ｗ１＝０．５μｍで最も小
さいことがわかる。したがって、一方の導波路のコア幅
を狭くすることにより、損失を低減しながらも交差角を
小さくすることができ小型化が可能である。例えば、損
失を０．０１ｄＢ／交差点に抑えたい場合は、一方の導
波路のコア幅を０．５μｍ、最低交差角度θｍｉｎ＝３
０°以上の交差角を用いればよい。
剰損失の交差角依存性を示す図で、損失が急激に増大す
る交差角度θｍｉｎはコア幅ｗ１＝０．５μｍで最も小
さいことがわかる。したがって、一方の導波路のコア幅
を狭くすることにより、損失を低減しながらも交差角を
小さくすることができ小型化が可能である。例えば、損
失を０．０１ｄＢ／交差点に抑えたい場合は、一方の導
波路のコア幅を０．５μｍ、最低交差角度θｍｉｎ＝３
０°以上の交差角を用いればよい。
【００１８】図４（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態に
おける他の例を説明するための図で、図４（ａ）は、コ
ア幅ｗ１の交差する一方の導波路４０１と、コア幅ｗの
交差する他方の導波路４０２とが交差角θで交差させて
いる。一方の導波路４０１は、交差部においてコア幅は
ｗ１であるが、コア幅ｗに向けてを変化するテーパ部４
０１ａを有している。図４（ｂ）は、コア幅ｗ１の交差
する一方の導波路４０３と、コア幅ｗの交差する他方の
導波路４０２とが交差角θで交差させている。一方の導
波路４０３は、交差部においてコア幅はｗ１であるが、
コア幅ｗ２（ｗ１＞ｗ２）に向けてを変化するテーパ部
４０３ａを有している。
おける他の例を説明するための図で、図４（ａ）は、コ
ア幅ｗ１の交差する一方の導波路４０１と、コア幅ｗの
交差する他方の導波路４０２とが交差角θで交差させて
いる。一方の導波路４０１は、交差部においてコア幅は
ｗ１であるが、コア幅ｗに向けてを変化するテーパ部４
０１ａを有している。図４（ｂ）は、コア幅ｗ１の交差
する一方の導波路４０３と、コア幅ｗの交差する他方の
導波路４０２とが交差角θで交差させている。一方の導
波路４０３は、交差部においてコア幅はｗ１であるが、
コア幅ｗ２（ｗ１＞ｗ２）に向けてを変化するテーパ部
４０３ａを有している。
【００１９】次に、交差角と回路サイズの関係を説明す
る。図５は、導波路間隔Ｇの２本の導波路を交差させた
様子を示す図で、図中符号５０１は間隔Ｇの導波路、５
０２は交差角θで交差する導波路の交差点、Ｌは間隔Ｇ
の導波路が交差する交差点の長さを示している。図６
は、曲率半径が２０００μｍの場合の交差角と導波路間
隔の関係を示す図である。明らかに交差角が大きいほど
大きな導波路間隔Ｇが必要であり、交差角９０°で交差
させるには導波路間隔Ｇは約６００μｍでなければなら
ない。導波路のコア幅は４．５μｍなので、導波路間隔
はコア幅の１００倍以上にもなる。ここで、交差角θを
３５°とすれば、導波路同士を約１００μｍまで近づけ
ることが可能となる。
る。図５は、導波路間隔Ｇの２本の導波路を交差させた
様子を示す図で、図中符号５０１は間隔Ｇの導波路、５
０２は交差角θで交差する導波路の交差点、Ｌは間隔Ｇ
の導波路が交差する交差点の長さを示している。図６
は、曲率半径が２０００μｍの場合の交差角と導波路間
隔の関係を示す図である。明らかに交差角が大きいほど
大きな導波路間隔Ｇが必要であり、交差角９０°で交差
させるには導波路間隔Ｇは約６００μｍでなければなら
ない。導波路のコア幅は４．５μｍなので、導波路間隔
はコア幅の１００倍以上にもなる。ここで、交差角θを
３５°とすれば、導波路同士を約１００μｍまで近づけ
ることが可能となる。
【００２０】図７は、交差角と交差部の規格化回路サイ
ズの関係を示す図である。ただし、交差部の長さをＬ、
曲率半径をＲとすれば、交差部の規格化回路サイズはＬ
×Ｇ／Ｒ２で表される。交差角を９０°から３５°に下
げることにより、規格化回路サイズは０．４から０．０
３に低下させることができる。
ズの関係を示す図である。ただし、交差部の長さをＬ、
曲率半径をＲとすれば、交差部の規格化回路サイズはＬ
×Ｇ／Ｒ２で表される。交差角を９０°から３５°に下
げることにより、規格化回路サイズは０．４から０．０
３に低下させることができる。
【００２１】以上の計算例に示したように、交差する一
方の導波路のコア幅を狭くすることでθｍｉｎを小さく
でき、回路サイズを小型にしながらも損失を低減でき
る。また一方の交差部のコア幅のみを狭くすればいいの
で、回路をより小型にすることが可能である。なお、本
実施形態の説明ではΔ＝１．５％、ｗ＝４．５μｍ、ｈ
＝４．５μｍに固定して解析した結果を示したが、Δ，
ｗ，ｈの値を変えた場合にも、同様の効果が期待でき
る。
方の導波路のコア幅を狭くすることでθｍｉｎを小さく
でき、回路サイズを小型にしながらも損失を低減でき
る。また一方の交差部のコア幅のみを狭くすればいいの
で、回路をより小型にすることが可能である。なお、本
実施形態の説明ではΔ＝１．５％、ｗ＝４．５μｍ、ｈ
＝４．５μｍに固定して解析した結果を示したが、Δ，
ｗ，ｈの値を変えた場合にも、同様の効果が期待でき
る。
【００２２】図８（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の導波
路作製方法を説明するための図である。まず、シリコン
基板８０１上に火炎堆積法でＳｉＯ２を主体にした下部
クラッドガラススート８０２、ＳｉＯ２にＧｅＯ２を添
加したコアガラススート８０３ａを堆積する（図８
（ａ））。
路作製方法を説明するための図である。まず、シリコン
基板８０１上に火炎堆積法でＳｉＯ２を主体にした下部
クラッドガラススート８０２、ＳｉＯ２にＧｅＯ２を添
加したコアガラススート８０３ａを堆積する（図８
（ａ））。
【００２３】その後、１０００℃以上の高温でガラス透
明化を行う。この時に、下部クラッドガラス層８０３、
コアガラス８０４は設計した厚さとなるように、ガラス
の堆積を行っている（図８（ｂ））。
明化を行う。この時に、下部クラッドガラス層８０３、
コアガラス８０４は設計した厚さとなるように、ガラス
の堆積を行っている（図８（ｂ））。
【００２４】引き続き、フォトリソグラフィ技術を用い
てコアガラス８０４上にエッチングマスクを形成し（図
８（ｃ））、反応性イオンエッチングによってコアガラ
ス８０４のパターン化を行う（図８（ｄ））。
てコアガラス８０４上にエッチングマスクを形成し（図
８（ｃ））、反応性イオンエッチングによってコアガラ
ス８０４のパターン化を行う（図８（ｄ））。
【００２５】エッチングマスク８０５を除去した後、上
部クラッドガラス８０６を再度火炎堆積法で形成する。
上部クラッドガラス８０６にはＢ２Ｏ３やＰ２Ｏ５など
のドーパントを添加してガラス転移温度を下げ、それぞ
れのコアガラス８０４とコアガラス８０４の狭い隙間に
も上部クラッドガラス８０６が入り込むようにしている
（図８（ｅ））。
部クラッドガラス８０６を再度火炎堆積法で形成する。
上部クラッドガラス８０６にはＢ２Ｏ３やＰ２Ｏ５など
のドーパントを添加してガラス転移温度を下げ、それぞ
れのコアガラス８０４とコアガラス８０４の狭い隙間に
も上部クラッドガラス８０６が入り込むようにしている
（図８（ｅ））。
【００２６】[第２実施形態]図９（ａ），（ｂ）は、本
発明の平面型光回路の第２実施形態を説明するための図
で、図９（ａ）は、コア幅ｗ１の一方の導波路９０１を
任意のコア幅ｗ３の他方の導波路９０２と交差角θで交
差させている場合を示す図で、図９（ｂ）は、コア幅ｗ
１の一方の導波路９０３を任意のコア幅ｗ４の他方の導
波路９０４と交差角θで交差させている場合を示す図で
あるが、導波路９０３はコア幅ｗ１からｗ（ｗ＞ｗ１）
に向けたテーパ部９０３ａを有している。上述した第１
実施形態では、交差する他方の導波路のコア幅をｗとし
たのに対し、本実施形態ではｗ３，ｗ４は任意の値であ
る。
発明の平面型光回路の第２実施形態を説明するための図
で、図９（ａ）は、コア幅ｗ１の一方の導波路９０１を
任意のコア幅ｗ３の他方の導波路９０２と交差角θで交
差させている場合を示す図で、図９（ｂ）は、コア幅ｗ
１の一方の導波路９０３を任意のコア幅ｗ４の他方の導
波路９０４と交差角θで交差させている場合を示す図で
あるが、導波路９０３はコア幅ｗ１からｗ（ｗ＞ｗ１）
に向けたテーパ部９０３ａを有している。上述した第１
実施形態では、交差する他方の導波路のコア幅をｗとし
たのに対し、本実施形態ではｗ３，ｗ４は任意の値であ
る。
【００２７】図１０は、本構成の過剰損失のコア幅ｗ
３，ｗ４依存性を示す図である。ここではΔ＝１．５
％、交差角θ＝３０°、導波路のコア厚４．５μｍとし
た。コア幅ｗ３やｗ４に対し、交差する一方の導波路の
コア幅をｗ１＝０．５μｍに狭めることにより、コア幅
がｗ１＝４．５μｍである場合に比べて更に損失が低減
される。
３，ｗ４依存性を示す図である。ここではΔ＝１．５
％、交差角θ＝３０°、導波路のコア厚４．５μｍとし
た。コア幅ｗ３やｗ４に対し、交差する一方の導波路の
コア幅をｗ１＝０．５μｍに狭めることにより、コア幅
がｗ１＝４．５μｍである場合に比べて更に損失が低減
される。
【００２８】このように回路の構成上、一方をコア幅ｗ
とは異なる任意のコア幅ｗ３，ｗ４の導波路と交差させ
なければならない場合も存在する。本実施形態のように
一方を狭いコア幅にすれば、第１実施形態と同様に損失
が低減される。
とは異なる任意のコア幅ｗ３，ｗ４の導波路と交差させ
なければならない場合も存在する。本実施形態のように
一方を狭いコア幅にすれば、第１実施形態と同様に損失
が低減される。
【００２９】以上述べた本発明の各実施形態では、交差
導波路のいずれか一方又は両者のコア幅を狭くする場合
について説明したが、図１１（ａ），（ｂ）及び図１２
（ａ），（ｂ）に示すように、コアの断面を変化させる
ことによっても同様の効果が得られる。図１１（ａ）
は、一定のコア幅ｗを有する一方の導波路１１０２と、
他方の導波路１１０１のコア幅ｗ１に向けたテーパ部１
１０１ａとが交差している場合を示す図で、図１１
（ｂ）は、一定のコア幅ｗを有する一方の導波路１１０
２と、他方の導波路１１０３のコア幅ｗ１からｗ２（ｗ
１＞ｗ２）に向けたテーパ部１１０３ａとが交差してい
る場合を示す図である。
導波路のいずれか一方又は両者のコア幅を狭くする場合
について説明したが、図１１（ａ），（ｂ）及び図１２
（ａ），（ｂ）に示すように、コアの断面を変化させる
ことによっても同様の効果が得られる。図１１（ａ）
は、一定のコア幅ｗを有する一方の導波路１１０２と、
他方の導波路１１０１のコア幅ｗ１に向けたテーパ部１
１０１ａとが交差している場合を示す図で、図１１
（ｂ）は、一定のコア幅ｗを有する一方の導波路１１０
２と、他方の導波路１１０３のコア幅ｗ１からｗ２（ｗ
１＞ｗ２）に向けたテーパ部１１０３ａとが交差してい
る場合を示す図である。
【００３０】また、図１２（ａ）は、一定のコア幅ｗ１
を有する一方の導波路１２０１と、他方の導波路１２０
２のコア幅ｗから縮小されたテーパ部１２０２ａとが交
差している場合を示す図で、図１２（ｂ）は、一方の導
波路１２０３のコア幅ｗからｗ１（ｗ＞ｗ１）に向けた
テーパ部１２０３ａと、他方の導波路１２０４のコア幅
ｗからｗ１（ｗ＞ｗ１）に向けたテーパ部１２０４ａと
を交差された場合を示す図である。
を有する一方の導波路１２０１と、他方の導波路１２０
２のコア幅ｗから縮小されたテーパ部１２０２ａとが交
差している場合を示す図で、図１２（ｂ）は、一方の導
波路１２０３のコア幅ｗからｗ１（ｗ＞ｗ１）に向けた
テーパ部１２０３ａと、他方の導波路１２０４のコア幅
ｗからｗ１（ｗ＞ｗ１）に向けたテーパ部１２０４ａと
を交差された場合を示す図である。
【００３１】また、例えば、図１３に示すように、一方
の導波路１３０１と他方の曲がり導波路１３０２との交
差部１３０３でコアの断面形状が次第に変化しているも
のでもよい。
の導波路１３０１と他方の曲がり導波路１３０２との交
差部１３０３でコアの断面形状が次第に変化しているも
のでもよい。
【００３２】また、コアの厚さが一定である場合につい
て具体的に説明したが、コアの厚さを変化させることに
よっても互いに光の干渉を避けられるので、過剰損失が
低減できる。
て具体的に説明したが、コアの厚さを変化させることに
よっても互いに光の干渉を避けられるので、過剰損失が
低減できる。
【００３３】また、以上の説明では互いに交差する二本
の導波路の場合、すなわち交差点に接続する導波路本数
が４本の場合であった、しかしながら、図１４に示すよ
うに、３本以上の導波路１４０１（コア幅ｗ），１４０
２（コア幅ｗ１），１４０３（コア幅ｗ１）の場合にも
適用可能である。なお、１４０４は交差部である。
の導波路の場合、すなわち交差点に接続する導波路本数
が４本の場合であった、しかしながら、図１４に示すよ
うに、３本以上の導波路１４０１（コア幅ｗ），１４０
２（コア幅ｗ１），１４０３（コア幅ｗ１）の場合にも
適用可能である。なお、１４０４は交差部である。
【００３４】また、シリコン基板上の石英系ガラス導波
路を用いた例を示したが、その導波路材料がポリイミ
ド，シリコン，半導体，ＬｉＮｂＯ３などであっても本
発明の上記の原理は適用可能である。また、基板もシリ
コンに限定するものではない。
路を用いた例を示したが、その導波路材料がポリイミ
ド，シリコン，半導体，ＬｉＮｂＯ３などであっても本
発明の上記の原理は適用可能である。また、基板もシリ
コンに限定するものではない。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
アと、このコアよりも屈折率の低いクラッドで囲まれた
複数の導波路が形成された平面型光回路において、複数
の導波路が互いに所定の角度で交差する交差部を有し、
この交差部におけるいずれか一つ又は複数のコアの断面
積が小さくなっているので、互いに光の干渉を避け、損
失を低減させることができる。それと同時に交差角をθ
ｍｉｎまで下げることができるので、回路の大幅な小型
化が可能となる。
アと、このコアよりも屈折率の低いクラッドで囲まれた
複数の導波路が形成された平面型光回路において、複数
の導波路が互いに所定の角度で交差する交差部を有し、
この交差部におけるいずれか一つ又は複数のコアの断面
積が小さくなっているので、互いに光の干渉を避け、損
失を低減させることができる。それと同時に交差角をθ
ｍｉｎまで下げることができるので、回路の大幅な小型
化が可能となる。
【００３６】また、交差部の近傍の導波路相互の形状を
異なるものとすることにより互いの干渉を抑える効果が
期待できる。
異なるものとすることにより互いの干渉を抑える効果が
期待できる。
【００３７】このようにして、本発明により損失を低減
させながら回路の設計の自由度を向上させ、平面型光回
路の小型化を実現できる。
させながら回路の設計の自由度を向上させ、平面型光回
路の小型化を実現できる。
【図１】本発明の平面型光回路の第１実施形態を説明す
るための図である。
るための図である。
【図２】本発明の第１実施形態における交差導波路の過
剰損失とコア幅の関係を示す図である。
剰損失とコア幅の関係を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態における交差導波路の過
剰損失と交差角の関係を示す図である。
剰損失と交差角の関係を示す図である。
【図４】第１実施形態において交差部の近傍でコア幅を
テーパで徐々に変化させた例を示す図である。
テーパで徐々に変化させた例を示す図である。
【図５】間隔Ｇの導波路を交差角θで交差させた様子を
示す図である。
示す図である。
【図６】交差角θと導波路間隔Ｇの関係を示す図であ
る。
る。
【図７】交差角θと交差部の規格化された回路サイズの
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１実施形態の作製
工程を示す図である。
工程を示す図である。
【図９】本発明の平面型光回路の第２実施形態を説明す
るための図で、（ａ）は、コア幅ｗ１の一方の導波路を
任意のコア幅ｗ３の他方の導波路と交差角θで交差させ
ている場合を示す図で、（ｂ）は、コア幅ｗ１の導波路
を任意のコア幅ｗ４の導波路と交差角θで交差させてい
る場合を示す図である。
るための図で、（ａ）は、コア幅ｗ１の一方の導波路を
任意のコア幅ｗ３の他方の導波路と交差角θで交差させ
ている場合を示す図で、（ｂ）は、コア幅ｗ１の導波路
を任意のコア幅ｗ４の導波路と交差角θで交差させてい
る場合を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における平面型光回路
の過剰損失とコア幅の関係を示す図である。
の過剰損失とコア幅の関係を示す図である。
【図１１】本発明の各実施形態において交差部でコアの
断面形状が次第に変化している場合（テーパ導波路）を
示す図で、（ａ）は、一定のコア幅ｗを有する一方の導
波路と、他方の導波路のテーパ部とが交差している場合
を示す図で、（ｂ）は、一定のコア幅ｗを有する一方の
導波路と、他方の導波路のテーパ部とが交差している場
合を示す図である。
断面形状が次第に変化している場合（テーパ導波路）を
示す図で、（ａ）は、一定のコア幅ｗを有する一方の導
波路と、他方の導波路のテーパ部とが交差している場合
を示す図で、（ｂ）は、一定のコア幅ｗを有する一方の
導波路と、他方の導波路のテーパ部とが交差している場
合を示す図である。
【図１２】本発明の各実施形態において交差部でコアの
断面形状が次第に変化している場合（テーパ導波路）を
示す図で、（ａ）は、一定のコア幅ｗ１を有する一方の
導波路と、他方の導波路のテーパ部とが交差している場
合を示す図で、（ｂ）は、一方の導波路のテーパ部と、
他方の導波路のテーパ部とを交差された場合を示す図で
ある。
断面形状が次第に変化している場合（テーパ導波路）を
示す図で、（ａ）は、一定のコア幅ｗ１を有する一方の
導波路と、他方の導波路のテーパ部とが交差している場
合を示す図で、（ｂ）は、一方の導波路のテーパ部と、
他方の導波路のテーパ部とを交差された場合を示す図で
ある。
【図１３】本発明の各実施形態において交差部でコアの
断面形状が次第に変化している場合（曲がり導波路）を
示す図である。
断面形状が次第に変化している場合（曲がり導波路）を
示す図である。
【図１４】本発明の各実施形態において交差部に接続す
る導波路が６本である場合を示す図である。
る導波路が６本である場合を示す図である。
【図１５】交差部の近傍において互いの導波路のコア幅
が狭い従来型の平面型光回路を示す図である。
が狭い従来型の平面型光回路を示す図である。
１０１，９０１，１２０１，１４０２，１４０３ コア
幅ｗよりも狭いコア幅ｗ１の導波路 １０２，４０２，１１０２，１４０１ コア幅ｗの導波
路 ４０１，９０３，１２０３，１２０４ コア幅ｗからｗ
１に向けたテーパ部を有する導波路 ４０１ａ，４０３ａ，９０３ａ，１１０１ａ，１１０３
ａ，１２０２ａ，１２０３ａ，１２０４ａ テーパ部 ４０３，１１０３ コア幅ｗ１からｗ２に向けたテーパ
部を有する導波路 ５０１ 間隔Ｇの導波路 ５０２ 交差角θで交差する導波路の交差点 ８０１ シリコン基板 ８０２ 下部ガラスクラッドスート ８０２ａ コアガラススート ８０３ 下部クラッドガラス層 ８０４ コアガラス ８０５ エッチングマスク ８０６ 上部クラッドガラス ９０２ 任意のコア幅ｗ３の導波路 ９０４ 任意のコア幅ｗ４の導波路 １１０１ コア幅ｗよりも狭いコア幅ｗ１に向けたテー
パ部を有する導波路 １２０２ コア幅ｗから縮小したテーパ部を有する導波
路 １３０１ 導波路 １３０２ 曲がり導波路 １３０３，１４０４ 交差部
幅ｗよりも狭いコア幅ｗ１の導波路 １０２，４０２，１１０２，１４０１ コア幅ｗの導波
路 ４０１，９０３，１２０３，１２０４ コア幅ｗからｗ
１に向けたテーパ部を有する導波路 ４０１ａ，４０３ａ，９０３ａ，１１０１ａ，１１０３
ａ，１２０２ａ，１２０３ａ，１２０４ａ テーパ部 ４０３，１１０３ コア幅ｗ１からｗ２に向けたテーパ
部を有する導波路 ５０１ 間隔Ｇの導波路 ５０２ 交差角θで交差する導波路の交差点 ８０１ シリコン基板 ８０２ 下部ガラスクラッドスート ８０２ａ コアガラススート ８０３ 下部クラッドガラス層 ８０４ コアガラス ８０５ エッチングマスク ８０６ 上部クラッドガラス ９０２ 任意のコア幅ｗ３の導波路 ９０４ 任意のコア幅ｗ４の導波路 １１０１ コア幅ｗよりも狭いコア幅ｗ１に向けたテー
パ部を有する導波路 １２０２ コア幅ｗから縮小したテーパ部を有する導波
路 １３０１ 導波路 １３０２ 曲がり導波路 １３０３，１４０４ 交差部
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(72)発明者 才田 隆志
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
(72)発明者 日比野 善典
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 KA04 KA13 KB01 KB08 LA11
TA36
Claims (4)
- 【請求項１】 コアと、該コアよりも屈折率の低いクラ
ッドで囲まれた複数の導波路が形成された平面型光回路
において、前記複数の導波路が互いに所定の角度で交差
する交差部を有し、該交差部におけるいずれか一つ又は
複数のコアの断面積が小さくなっていることを特徴とす
る平面型光回路。 - 【請求項２】 前記コアの断面積の断面形状が次第に変
化していることを特徴とする請求項１に記載の平面型光
回路。 - 【請求項３】 前記交差部の角度が１５°以上で、９０
°以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
平面型光回路。 - 【請求項４】 前記平面型光回路がシリコン基板上に形
成され、前記導波路が石英系ガラスからなることを特徴
とする請求項１，２又は３に記載の平面型光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001326811A JP2003131054A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | 平面型光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001326811A JP2003131054A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | 平面型光回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003131054A true JP2003131054A (ja) | 2003-05-08 |
Family
ID=19143129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001326811A Pending JP2003131054A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | 平面型光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003131054A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008504562A (ja) * | 2004-03-24 | 2008-02-14 | シオプティカル インコーポレーテッド | 薄いシリコン中の光クロスオーバ |
| JP2009204736A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Toshiba Corp | 光導波回路及びそれを用いたマルチコア中央処理装置 |
| JPWO2009041571A1 (ja) * | 2007-09-27 | 2011-01-27 | アルプス電気株式会社 | 交差型導光路 |
| JP2013174839A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 光導波路、光配線部品および電子機器 |
-
2001
- 2001-10-24 JP JP2001326811A patent/JP2003131054A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008504562A (ja) * | 2004-03-24 | 2008-02-14 | シオプティカル インコーポレーテッド | 薄いシリコン中の光クロスオーバ |
| JPWO2009041571A1 (ja) * | 2007-09-27 | 2011-01-27 | アルプス電気株式会社 | 交差型導光路 |
| JP2009204736A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Toshiba Corp | 光導波回路及びそれを用いたマルチコア中央処理装置 |
| JP2013174839A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 光導波路、光配線部品および電子機器 |
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| A977 | Report on retrieval |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070209 |
|
| A521 | Written amendment |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070508 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070921 |