JP2003177337A - Optical waveguide device - Google Patents

Optical waveguide device

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JP2003177337A
JP2003177337A JP2001374853A JP2001374853A JP2003177337A JP 2003177337 A JP2003177337 A JP 2003177337A JP 2001374853 A JP2001374853 A JP 2001374853A JP 2001374853 A JP2001374853 A JP 2001374853A JP 2003177337 A JP2003177337 A JP 2003177337A
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JP
Japan
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optical waveguide
optical
mirror
groove
refractive index
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Application number
JP2001374853A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiyuki Tate
彰之 館
Tatsuo Izawa
達夫 伊澤
Katsuhiko Kurumada
克彦 車田
Toshiaki Tamamura
敏昭 玉村
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NTT Electronics Corp
Original Assignee
NTT Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact optical waveguide device which has a low dependence on a polarized wave and a stable reflectance and is applicable to an optical attenuator, an optical equalizer, an optical switch or the like. <P>SOLUTION: The device is provided with a mirror 5 which is arranged being able to be inserted into a groove 4 so that an optical path extending from the input port of an optical waveguide 1 to the output port of an optical waveguide 2 is intercepted, and has a reflectance for a prescribed wavelength band and is transparent for outside of the prescribed wavelength band, a driving circuit which variably controls the attenuation ratio of a signal light passing through the optical path by controlling the relative positions of the optical path and the mirror 5. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、光導波路装置に関
し、より詳細には、光減衰器、光等化器、光スイッチな
どに適用可能な光導波路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide device, and more particularly to an optical waveguide device applicable to an optical attenuator, an optical equalizer, an optical switch and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信ネットワークの伝送容量の
増大と高度化に対応して、1本の光ファイバに波長の異
なる複数の光信号を多重化することが行われている。光
ファイバの送信端では、複数の波長帯において異なる光
信号を合波して送り込み、光ファイバを伝送した後に、
受信端では、もとの複数の光信号に分波する。このよう
な光信号の合分波機能を実現する装置として、石英系光
導波路が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, a plurality of optical signals having different wavelengths have been multiplexed in one optical fiber in response to the increase and the sophistication of transmission capacity of an optical communication network. At the transmitting end of the optical fiber, different optical signals in a plurality of wavelength bands are combined and sent, and after being transmitted through the optical fiber,
At the receiving end, the original optical signals are demultiplexed. A silica-based optical waveguide is known as a device that realizes such a multiplexing / demultiplexing function of optical signals.

【0003】波長多重化通信では、光信号を合波した後
または分波する前の多重化信号に対して、多重化された
複数の光信号間の強度を、相互に等しくする等化機能が
必要となる。等化機能は、例えば、ファイバ伝送によっ
て生ずる複数の光信号間の強度の不均衡を、予め補正し
た光強度分布を有する光等化器によって実現される。等
化機能は、各々の光信号が通過する光導波路ごとに設置
した光減衰機能部において、光減衰量を調整して行う。
In wavelength-division-multiplexed communication, there is an equalization function for making the intensities of a plurality of multiplexed optical signals equal to each other with respect to the multiplexed signal after multiplexing the optical signals or before demultiplexing. Will be needed. The equalization function is realized by, for example, an optical equalizer having a light intensity distribution in which an intensity imbalance between a plurality of optical signals caused by fiber transmission is corrected in advance. The equalization function is performed by adjusting the amount of optical attenuation in the optical attenuation function unit installed for each optical waveguide through which each optical signal passes.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来、石英光導波回路
により、マッハゼンダー(MZ)光干渉現象を用いる光
等化器では以下の問題があった。光等化器は、単一の光
波を可変減衰させるために、1つの光導波路を2つに分
岐し、分岐した各導波路の屈折率を加熱して変化させ
る。合流部では、光干渉を利用して2つの光波の位相差
を変化させ、減衰量を調整する。従って、光等化器は、
2つの導波路を形成する面積が必要であり、加熱のため
のヒータを付置するので、導波路領域の光波の伝播には
熱膨張による歪が加わって、偏波依存性が生ずる。
Conventionally, the optical equalizer using the Mach-Zehnder (MZ) optical interference phenomenon by the quartz optical waveguide circuit has the following problems. The optical equalizer splits one optical waveguide into two in order to variably attenuate a single light wave, and heats and changes the refractive index of each branched waveguide. At the merging portion, the phase difference between the two light waves is changed by utilizing optical interference, and the amount of attenuation is adjusted. Therefore, the optical equalizer
Since an area for forming the two waveguides is required and a heater for heating is installed, distortion due to thermal expansion is added to the propagation of the light wave in the waveguide region, and polarization dependence occurs.

【0005】一方、光導波路にミラーを設置し、スイッ
チ動作を行う光スイッチが知られている。ミラーの表面
は、クロム・金合金等の材料が蒸着されていた。かかる
ミラーと光導波路との組み合わせにおいては、金属表面
における微小な面荒れによる乱反射、金属表面の経時変
化による反射率の劣化、または金属の内部応力によって
生ずる金属表面の歪みによって、反射ビームの方向ずれ
などが生ずるという問題があった。
On the other hand, an optical switch is known in which a mirror is installed in an optical waveguide to perform a switching operation. The surface of the mirror was vapor-deposited with a material such as chrome / gold alloy. In such a combination of a mirror and an optical waveguide, the direction of the reflected beam is deviated due to irregular reflection due to minute surface roughness on the metal surface, deterioration of reflectance due to aging of the metal surface, or distortion of the metal surface caused by internal stress of the metal. There was a problem that such things occur.

【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、多層膜ミラーの制
御により減衰量を可変することができる、小型で偏波依
存性が少なく安定した反射率を有する光導波路装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to make it possible to vary the attenuation amount by controlling a multilayer film mirror, which is small and has little polarization dependence and is stable. An object is to provide an optical waveguide device having the above reflectance.

【0007】[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、基板上
に配置された光導波路に、該光導波路の屈折率に整合す
る屈折率を有する液体を充填した溝を有する光導波路装
置であって、前記光導波路の入力ポートから前記光導波
路の出力ポートに至る光路を遮断するように前記溝に挿
入可能に配置され、所定の波長帯域内で反射率を有し、
前記所定の波長帯域外では透過であるミラーと、前記光
路と前記ミラーとの相対位置関係を制御して、前記光路
を通過する信号光の減衰量を可変制御する駆動回路とを
備えたことを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention according to claim 1 is such that an optical waveguide arranged on a substrate is matched with a refractive index of the optical waveguide. An optical waveguide device having a groove filled with a liquid having a refractive index, which is arranged to be insertable in the groove so as to block an optical path from an input port of the optical waveguide to an output port of the optical waveguide, Has a reflectance within the wavelength band of
A mirror that is transparent outside the predetermined wavelength band, and a drive circuit that controls the relative positional relationship between the optical path and the mirror to variably control the attenuation amount of the signal light passing through the optical path. Characterize.

【0008】この構成によれば、光導波路に設けた溝に
ミラーを設置して、溝とミラーとの相対位置関係を制御
することにより、光路を通過する信号光の減衰量を変え
ることができる。
According to this structure, the attenuation amount of the signal light passing through the optical path can be changed by installing the mirror in the groove provided in the optical waveguide and controlling the relative positional relationship between the groove and the mirror. .

【0009】請求項2に記載の発明は、基板上に配置さ
れた第1の光導波路と、該第1の光導波路と交差して前
記基板上に配置された第2の光導波路と、前記第1の光
導波路と前記第2の光導波路との交差位置に配置され、
前記光導波路の屈折率に整合する屈折率を有する液体を
充填した溝とを有する光導波路装置であって、前記第1
の光導波路の入力ポートから該第1の光導波路の出力ポ
ートに至る光路、ならびに前記第1の光導波路の入力ポ
ートから前記第2の光導波路の出力ポートに至る光路の
一方を選択するミラーであって、前記溝に挿入可能に配
置された反射面を有するミラーと、前記溝と前記ミラー
との相対位置関係を制御して、前記光路の一方を選択す
る駆動回路とを備えたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first optical waveguide arranged on the substrate, a second optical waveguide arranged on the substrate so as to intersect with the first optical waveguide, Disposed at the intersection of the first optical waveguide and the second optical waveguide,
An optical waveguide device having a groove filled with a liquid having a refractive index matching that of the optical waveguide,
A mirror for selecting one of the optical path from the input port of the optical waveguide to the output port of the first optical waveguide and the optical path from the input port of the first optical waveguide to the output port of the second optical waveguide. And a drive circuit for selecting one of the optical paths by controlling a relative positional relationship between the groove and the mirror, the mirror having a reflecting surface disposed so as to be inserted into the groove. And

【0010】この構成によれば、反射状態と透過状態と
において、出力する光導波路を切り替えることにより、
光スイッチとして機能することができる。
According to this structure, by switching the output optical waveguide between the reflective state and the transmissive state,
It can function as an optical switch.

【0011】請求項3に記載の発明は。基板上に配置さ
れ、互いに平行なm本の光導波路からなる第1組の光導
波路と、該第1組の光導波路と交差して前記基板上に配
置され、互いに平行なn本の光導波路からなる第2組の
光導波路と(m,nは整数)、前記第1組の光導波路と
前記第2組の光導波路との交差位置の各々に配置され、
前記光導波路の屈折率に整合する屈折率を有する液体を
充填した溝とを有する光導波路装置であって、単一の光
ファイバに多重化された信号光を、前記第1組の光導波
路の入力ポートの各々に分波する分波器と、前記第1組
の光導波路の入力ポートから該第1組の光導波路の出力
ポートに至る光路、ならびに前記第1組の光導波路の入
力ポートから前記第2組の光導波路の出力ポートに至る
光路の一方を選択するミラーであって、前記溝に挿入可
能に配置された反射面を有するミラーと、前記溝と前記
ミラーとの相対位置関係を制御して、前記光路の一方を
選択する駆動回路と、前記第2組の光導波路の出力ポー
トからの出力光を単一の光ファイバに合波する合波器と
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is. A first set of optical waveguides, which are arranged on the substrate and are composed of m parallel optical waveguides, and n parallel optical waveguides, which are arranged on the substrate and intersect the first set of optical waveguides. A second set of optical waveguides (m and n are integers), and a first set of optical waveguides and a second set of optical waveguides, respectively
An optical waveguide device having a groove filled with a liquid having a refractive index matching the refractive index of the optical waveguide, wherein the signal light multiplexed into a single optical fiber is supplied to the optical waveguide of the first set. From the demultiplexer for demultiplexing to each of the input ports, the optical path from the input port of the optical waveguide of the first set to the output port of the optical waveguide of the first set, and the input port of the optical waveguide of the first set A mirror for selecting one of the optical paths leading to the output port of the second set of optical waveguides, the mirror having a reflecting surface arranged to be insertable into the groove, and a relative positional relationship between the groove and the mirror. A drive circuit for controlling and selecting one of the optical paths; and a multiplexer for multiplexing output light from the output port of the second set of optical waveguides into a single optical fiber. To do.

【0012】この構成によれば、複数の光導波路に、複
数のミラーを設置して、各々の光導波路を通過する信号
光の減衰量を変えることにより、単一の光ファイバ内に
多重化された複数の光波の光強度を等化にすることがで
きる。
According to this structure, a plurality of mirrors are installed in the plurality of optical waveguides, and the attenuation amount of the signal light passing through each optical waveguide is changed, so that they are multiplexed in a single optical fiber. The light intensities of a plurality of light waves can be equalized.

【0013】請求項4に記載された発明は、請求項1、
2または3に記載の前記ミラーは、シリコン単結晶から
なる複数の薄層板を互いに平行に配置し、該薄層板の厚
さおよび前記薄層板の間隙を、入射光ビームの方向から
見て該ビームの1/4波長の奇数倍としたことを特徴と
する。
The invention described in claim 4 is the invention according to claim 1,
In the mirror described in 2 or 3, a plurality of thin layer plates made of silicon single crystal are arranged in parallel to each other, and the thickness of the thin layer plates and the gap between the thin layer plates are viewed from the direction of the incident light beam. It is characterized in that it is an odd multiple of 1/4 wavelength of the beam.

【0014】請求項5に記載の発明は、請求項4に記載
の前記薄層板は、シリコン単結晶板から形成され、面方
位が(111)のミラー面を有することを特徴とする。
The invention according to claim 5 is characterized in that the thin layer plate according to claim 4 is formed of a silicon single crystal plate and has a mirror surface with a plane orientation of (111).

【0015】請求項6に記載の発明は、請求項4または
5に記載の前記薄層板の間隙は、固体樹脂で充填されて
いることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is characterized in that the gap between the thin layer plates according to claim 4 or 5 is filled with a solid resin.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について詳細に説明する。本発明にかかる光
導波路装置は、石英系光導波路の溝内で、光路とミラー
との相対位置関係を変えることによって、光路を通過す
る信号光を透過状態から反射状態あるいはその中間状態
に制御する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The optical waveguide device according to the present invention controls the signal light passing through the optical path from the transmissive state to the reflective state or an intermediate state thereof by changing the relative positional relationship between the optical path and the mirror in the groove of the silica optical waveguide. .

【0017】(光減衰機能部の構成)図1に、本発明の
一実施形態にかかる光導波路装置の光減衰機能部を示
す。光導波路装置は、シリコン(Si)基板6上に石英
系のクラッド層7−1とコア層とを積層し、コア層にエ
ッチング処理などを付して光導波路コア1,2を形成す
る。さらに、クラッド層7−1と光導波路コア1,2と
の上に、クラッド層7−2を積戴する。光減衰機能部
は、溝4とミラー5とから構成されている。ミラー5
が、溝4を上下動することにより、光導波路1から光導
波路2に至る光路を、開放または遮断する。ミラー5の
上下動により、光路を通過する信号光は、透過したり反
射する。
(Structure of Optical Attenuation Function Section) FIG. 1 shows an optical attenuation function section of an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention. In the optical waveguide device, a silica-based clad layer 7-1 and a core layer are laminated on a silicon (Si) substrate 6, and the core layer is subjected to etching treatment or the like to form the optical waveguide cores 1 and 2. Further, the clad layer 7-2 is deposited on the clad layer 7-1 and the optical waveguide cores 1 and 2. The light attenuation function section is composed of the groove 4 and the mirror 5. Mirror 5
However, by vertically moving the groove 4, the optical path from the optical waveguide 1 to the optical waveguide 2 is opened or blocked. The signal light passing through the optical path is transmitted or reflected by the vertical movement of the mirror 5.

【0018】光導波路コア1,2とクラッド層7−1,
7−2との比屈折率差を0.2%以下とした場合、光波
をシングルモードに保つ光導波路1,2の大きさは、コ
ア断面の縦・横をそれぞれ10μm程度にすれば、低損
失のシングルモード伝播がなされる。このようなコア断
面のサイズは、ファイバ径に見合うので、光ファイバと
の接続近傍部分において、光導波路コアと光ファイバと
は低損失の接続が可能となる。
Optical waveguide cores 1 and 2 and clad layers 7-1,
When the relative refractive index difference with 7-2 is set to 0.2% or less, the size of the optical waveguides 1 and 2 for keeping the light wave in the single mode is low if the length and width of the core cross section are each about 10 μm. Single mode propagation of loss is made. Since the size of such a core cross section is commensurate with the fiber diameter, a low loss connection between the optical waveguide core and the optical fiber becomes possible in the vicinity of the connection with the optical fiber.

【0019】溝4の形成方法は、例えば、エッチング処
理により形成することができ、下川他「低損失自己保持
型光マトリクススイッチの研究」NTT R&D Vol.44, No.
8, 1995. P.684-688、または堀野他「平面導波路を用い
たマイクロメカニカル光スイッチ」電子情報通信学会誌
C-1, Vol.J82-C-1, No.6, p.335-341, 1999/6に記載さ
れている。
The groove 4 can be formed by, for example, etching treatment, and can be formed by Shimokawa et al. "Research on low loss self-holding type optical matrix switch" NTT R & D Vol.44, No.
8, 1995. P.684-688, or Horino et al., "Micromechanical Optical Switch Using Planar Waveguide", The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
C-1, Vol. J82-C-1, No. 6, p.335-341, 1999/6.

【0020】光ファイバと石英系光導波路との接続損失
の上限は、通常0.2dB程度である。光減衰機能部と
して、溝4の透過状態における損失についても、上限値
を0.2dBとすればよい。損失を0.2dB以下にす
るための溝4の幅は、光路から出射されるビームの方向
における実効溝幅で表し、比屈折率差0.2%の光導波
路では約30μmとなる。
The upper limit of the connection loss between the optical fiber and the silica optical waveguide is usually about 0.2 dB. As for the optical attenuation function section, the upper limit of the loss in the transmissive state of the groove 4 may be set to 0.2 dB. The width of the groove 4 for reducing the loss to 0.2 dB or less is represented by the effective groove width in the direction of the beam emitted from the optical path, and is about 30 μm in the optical waveguide having a relative refractive index difference of 0.2%.

【0021】また、ミラー5の反射面と光導波路コア1
の光路とは、垂直ではない。ミラー5の反射面は、光導
波路コア1の光路に対して垂直入射からθ度ずらした入
射角(θ>0)を有している。光導波路コア1を入力導
波路とした場合に、光導波路コア1への戻り光を抑制す
るためである。ミラー5によって反射された反射光は、
他の光導波路コアの端面か、または側壁に照射される。
Further, the reflecting surface of the mirror 5 and the optical waveguide core 1
The optical path of is not vertical. The reflection surface of the mirror 5 has an incident angle (θ> 0) which is offset by θ degrees from the normal incidence with respect to the optical path of the optical waveguide core 1. This is to suppress light returning to the optical waveguide core 1 when the optical waveguide core 1 is used as the input waveguide. The reflected light reflected by the mirror 5 is
The end face or side wall of another optical waveguide core is irradiated.

【0022】この結果、光導波路コア1と入射角θを持
つミラー5を備えた場合には、実効溝幅30μmの溝4
において、光路から出射されるビームの進行方向で見た
真の溝幅は、θ=20度で28.2(=30cos θ)μ
mである。
As a result, when the optical waveguide core 1 and the mirror 5 having the incident angle θ are provided, the groove 4 having an effective groove width of 30 μm is provided.
, The true groove width seen in the traveling direction of the beam emitted from the optical path is 28.2 (= 30 cos θ) μ at θ = 20 degrees.
m.

【0023】溝4の真の溝幅28.2μmに対して、挿
入されるミラー5の全体の厚さは、最大で25μmであ
る。このような溝4とミラー5は、現在のLSI製造プ
ロセスのデザインルールに基づく0.2μm以下の加工
精度によって、微細加工、マスク合わせを容易に実現す
ることができる。
With respect to the true groove width of the groove 4 of 28.2 μm, the total thickness of the inserted mirror 5 is 25 μm at the maximum. Such a groove 4 and a mirror 5 can easily realize fine processing and mask alignment with a processing accuracy of 0.2 μm or less based on the design rule of the current LSI manufacturing process.

【0024】図2を参照して、本発明の一実施形態にか
かる光減衰機能部の機能を説明する。光減衰機能部にお
ける反射状態では、光導波路コア1のコア端面と、これ
に対向する光導波路コア2のコア端面との間に、ミラー
5が挿入される。光導波路コア1から溝4に入射した信
号光は、ミラー5で反射される。ミラー5によって反射
された反射光は、光導波路コア3のコア端面に照射され
る。
The function of the optical attenuation function section according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the reflection state in the optical attenuation function section, the mirror 5 is inserted between the core end surface of the optical waveguide core 1 and the core end surface of the optical waveguide core 2 facing the core end surface. The signal light that has entered the groove 4 from the optical waveguide core 1 is reflected by the mirror 5. The reflected light reflected by the mirror 5 is applied to the core end surface of the optical waveguide core 3.

【0025】反射状態において、光導波路コア1から溝
4に入射した信号光は、3つの成分に分かれる。第1の
成分は、ミラー5からの反射成分であり、光導波路コア
3のコア端面に向かう。第2の成分は、ミラー5の透過
成分であり、光導波路コア2のコア端面に向かう。第3
の成分は、ミラー5内のSi薄層板を透過する間に減衰
した光損失成分である。入射した信号光は、実用上ほぼ
100%が、ミラー5によって、第1の成分と第2の成
分とに分配される。
In the reflection state, the signal light incident on the groove 4 from the optical waveguide core 1 is divided into three components. The first component is a reflection component from the mirror 5 and goes to the core end surface of the optical waveguide core 3. The second component is the transmission component of the mirror 5 and goes toward the core end face of the optical waveguide core 2. Third
The component is a light loss component attenuated while transmitting through the Si thin layer plate in the mirror 5. Almost 100% of the incident signal light is practically divided by the mirror 5 into a first component and a second component.

【0026】(ミラーの構成と製造方法)次に、光減衰
機能部に適用されるミラーについて説明する。互いに屈
折率の異なる薄膜を交互に重ね合わせた多層膜におい
て、特定波長の1/4の長さを単位厚さとして、単位厚
さの奇数倍で薄膜の厚さを制御する。このようにして、
特定波長を中心とする所定の波長帯域内において、所定
の反射率を有し、他の波長帯域においては、透過である
特性が得られる。
(Structure and Manufacturing Method of Mirror) Next, a mirror applied to the optical attenuation function section will be described. In a multilayer film in which thin films having different refractive indexes are alternately stacked, a length of ¼ of a specific wavelength is set as a unit thickness, and the thickness of the thin films is controlled by an odd multiple of the unit thickness. In this way
It has a predetermined reflectance in a predetermined wavelength band centered on a specific wavelength, and has a characteristic of being transmitted in another wavelength band.

【0027】本実施形態においては、ミラーとしてSi
結晶からなる多層膜ミラーを用いる。図3に、Si結晶
薄層板を3枚有するミラーの構成を示す。ミラー5は、
支持基体9にSi結晶薄層板10a〜10cが接続され
た構成である。Si結晶薄層板10a〜10cは、多層
膜構造の高屈折率層となり、間隙11a,11bは、低
屈折率媒質層となる。Si結晶薄層板10a〜10cの
厚さと、間隙11a,11bの寸法は、光の進行方向に
対して、1/4波長の整数倍になるように設定される。
In this embodiment, Si is used as the mirror.
A multilayer mirror made of crystals is used. FIG. 3 shows the structure of a mirror having three Si crystal thin layer plates. Mirror 5
This is a configuration in which the Si crystal thin layer plates 10a to 10c are connected to the support base 9. The Si crystal thin layer plates 10a to 10c are high refractive index layers having a multilayer film structure, and the gaps 11a and 11b are low refractive index medium layers. The thickness of the Si crystal thin layer plates 10a to 10c and the dimensions of the gaps 11a and 11b are set to be an integral multiple of ¼ wavelength with respect to the traveling direction of light.

【0028】図3に示した多層膜ミラーは、5層構造で
あるが、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された
ミラーであれば、層の数に制限はなく、層の数を多くす
るほど反射率を高めることができる。高屈折率層として
用いるSi結晶は、屈折率が3以上と大きいので、屈折
率が1.5程度の低屈折率層と組にして多層膜を構成す
れば、少ない層の数でも高反射率、広帯域の反射帯域を
有するミラーを構成することができる。また、Si結晶
体は、蒸着やスパッタなどで得られる多結晶体Si薄膜
と比較して、吸収損失が小さい点で有利である。
Although the multilayer mirror shown in FIG. 3 has a five-layer structure, the number of layers is not limited as long as the high-refractive index layers and the low-refractive index layers are alternately laminated. The reflectance can be increased by increasing the number of. Since the Si crystal used as the high-refractive index layer has a large refractive index of 3 or more, if a multilayer film is formed in combination with a low-refractive index layer having a refractive index of about 1.5, a high reflectance can be obtained even with a small number of layers. , A mirror having a broadband reflection band can be constructed. Further, the Si crystal body is advantageous in that the absorption loss is smaller than that of a polycrystalline Si thin film obtained by vapor deposition or sputtering.

【0029】Si単結晶は、光ファイバ通信に適用され
る1.3μm波長帯または1.5μm波長帯、いわゆる
長波長帯の光に対して、完全に透明ではない。しかし、
光の吸収量は、結晶の厚さが数十μm以下の場合は、光
減衰機能部の性能に影響を及ぼす値よりも相当に低い。
The Si single crystal is not completely transparent to light in the 1.3 μm wavelength band or 1.5 μm wavelength band, so-called long wavelength band, which is applied to optical fiber communication. But,
The absorption amount of light is considerably lower than the value that affects the performance of the light attenuating function section when the crystal thickness is several tens of μm or less.

【0030】例えば、1.5μm波長帯の場合、Bor
onを1018(/cm)のオーダーで含む厚さ2.
55mmの、吸収の多いSi結晶を用いたときの透過率
は55%である。この透過率は、厚さ5〜15μmのS
i結晶薄層板を通過する光の吸収率に換算すると、入射
光の1/100程度、すなわち0.04dB程度であ
る。かかる光の吸収量、すなわち減衰量は、通常の石英
系光導波回路とファイバとの接続損失に比べても十分に
低い値となるので、光減衰機能部の性能を損なう値では
ない。
For example, in the case of 1.5 μm wavelength band, Bor
on in the order of 10 18 (/ cm 3 ).
The transmittance is 55% when a highly absorbing Si crystal of 55 mm is used. This transmittance is 5 to 15 μm of S
When converted into the absorptance of light passing through the i-crystal thin layer plate, it is about 1/100 of the incident light, that is, about 0.04 dB. The amount of absorption of light, that is, the amount of attenuation, is a value that is sufficiently lower than the connection loss between the ordinary silica-based optical waveguide circuit and the fiber, and therefore does not impair the performance of the optical attenuation function section.

【0031】また、Si単結晶は安定であり、屈折率が
3.41である。Si単結晶の屈折率は、石英系光導波
路および溝4に充填されるマッチングオイルの屈折率
1.45に対して高いことから、Si単結晶とマッチン
グオイルとを組み合わせた光干渉の周期的多層構造を成
すことができる。
The Si single crystal is stable and has a refractive index of 3.41. Since the refractive index of the Si single crystal is higher than the refractive index of 1.45 of the matching oil filled in the silica-based optical waveguide and the groove 4, a periodic multilayer of optical interference in which the Si single crystal and the matching oil are combined. Can form a structure.

【0032】Si結晶薄層板は、(110)面方位の表
面を有するSiウエーハを出発材料とする。(110)
面方位の表面にエッチング方位を決定するためのマスク
となるシリコン窒化膜を形成した後、扇型パターンをフ
ォトレジストで形成する。次に、例えば、KOH液によ
るエッチングを行い、決定した方位に基づき目標のパタ
ーンを作製するためのフォトレジストパターンを形成す
る。
The Si crystal thin layer plate uses a Si wafer having a (110) plane-oriented surface as a starting material. (110)
After forming a silicon nitride film that serves as a mask for determining the etching orientation on the surface of the plane orientation, a fan-shaped pattern is formed with photoresist. Next, for example, etching with a KOH solution is performed to form a photoresist pattern for producing a target pattern based on the determined orientation.

【0033】フォトレジストパターンは、薄層板の枚
数、厚さ、配置間隔を考慮して決定する。具体的には、
Si結晶薄層板の厚さ・配置間隔を光ビームの中心波長
の1/4の奇数倍とし、マッチングオイルとの関係で、
所望の反射率が得られるようにする。フォトレジストを
マスクにして、シリコン窒化膜をエッチングし、パター
ンを得る。その後、シリコン窒化膜パターンをマスクに
して、例えば、KOH液による異方性エッチングを施せ
ば、深さ方向(110)にエッチングが進行し、極端に
エッチング速度が遅い(111)面が、ウェハ表面に対
して90度の角度で出現して、Si結晶薄層板の対向す
るミラー面が形成される。シリコン窒化膜パターンによ
って、Si結晶薄層板の枚数、厚さ、配置間隔の異なる
Si結晶薄層板を得る。この方法は、半導体単結晶格子
の配列が表面(111)に現れるために、原子間隔レベ
ルのオーダの平坦面、すなわちミラーとしての理想的な
鏡面を得ることができる。
The photoresist pattern is determined in consideration of the number of thin layer plates, the thickness, and the arrangement interval. In particular,
The thickness and arrangement interval of the Si crystal thin layer plate are set to an odd multiple of 1/4 of the center wavelength of the light beam, and in relation to the matching oil,
The desired reflectance is obtained. Using the photoresist as a mask, the silicon nitride film is etched to obtain a pattern. Then, using the silicon nitride film pattern as a mask, if anisotropic etching is performed using a KOH solution, for example, the etching proceeds in the depth direction (110), and the (111) plane with an extremely slow etching rate is the wafer surface. Appearing at an angle of 90 degrees with respect to, the opposing mirror surfaces of the Si crystal lamina are formed. Depending on the silicon nitride film pattern, Si crystal thin layer plates having different numbers, thicknesses and arrangement intervals of Si crystal thin layer plates are obtained. In this method, since the array of semiconductor single crystal lattices appears on the surface (111), it is possible to obtain a flat surface on the order of atomic spacing, that is, an ideal mirror surface as a mirror.

【0034】例えば、CrAuを用いた金属ミラーで
は、表面の面荒れによる乱反射、材質の経時変化による
反射率の変化、金属の内部応力によって生ずる表面の歪
みなどが生じて、理想鏡面での反射が得られ難い。上述
したように、Si単結晶を用いることにより、結晶表面
全域にわたり規則格子配列となり、ミラーとしての理想
鏡面を得ることができる。
For example, in the case of a metal mirror using CrAu, irregular reflection due to surface roughness of the surface, change of reflectance due to aging of material, surface distortion caused by internal stress of metal, and the like cause reflection on an ideal mirror surface. Hard to get. As described above, by using the Si single crystal, a regular lattice array is formed over the entire crystal surface, and an ideal mirror surface as a mirror can be obtained.

【0035】1.5μm波長帯において、1.55±
0.03μmの波長は、垂直から20度の入射角でSi
結晶薄層板に入射する場合、1/4波長に相当する厚さ
は、Si単結晶の屈折率を考慮に入れて106.5nm
となる。1/4波長×17倍とすると、Si結晶の厚さ
は1.811μmとなり、所定の反射率を有する波長帯
域は、1.811±0.036μmに相当する。
1.55 ±± 1.5 μm wavelength band
The wavelength of 0.03 μm is Si at an incident angle of 20 degrees from the vertical.
When incident on a thin crystal plate, the thickness corresponding to ¼ wavelength is 106.5 nm, considering the refractive index of the Si single crystal.
Becomes Assuming a quarter wavelength × 17 times, the thickness of the Si crystal becomes 1.811 μm, and the wavelength band having a predetermined reflectance corresponds to 1.811 ± 0.036 μm.

【0036】ここで、電子ビーム露光機のパターン描画
精度は、±0.003μm程度であることから、中心波
長は、さらに±0.17%程度変動する。かかる中心波
長の変動量は、帯域幅全体0.072μmの4%に過ぎ
ず、本装置の性能を妨げる誤差にはならない。
Since the pattern drawing accuracy of the electron beam exposure apparatus is about ± 0.003 μm, the center wavelength further fluctuates by about ± 0.17%. The fluctuation amount of the center wavelength is only 4% of the entire bandwidth of 0.072 μm and does not cause an error that hinders the performance of the present apparatus.

【0037】図3に示したミラー5の間隙11a,11
bには、マッチングオイルまたは樹脂が充填される。光
導波路コア1〜3のコア断面の高さは、約10μm程度
であり、クラッド層7−1,7−2の厚さは、各10μ
m程度である。従って、Si結晶薄層板10a〜10c
の支持基体9からの高さは、30μmである。
The gaps 11a, 11 of the mirror 5 shown in FIG.
Matching oil or resin is filled in b. The height of the core cross section of the optical waveguide cores 1 to 3 is about 10 μm, and the thickness of each of the cladding layers 7-1 and 7-2 is 10 μm.
It is about m. Therefore, the Si crystal thin layer plates 10a to 10c
The height from the support substrate 9 is 30 μm.

【0038】ミラー5の厚さは、上述したように25μ
m以下とし、Si結晶薄層板10a〜10cの厚みの総
計を、実用上損失が問題にならない5〜15μmとす
る。光ビームの入射角θ=20度の場合、実効厚さは、
4.7μm〜14.1μmとなり、Si結晶薄層板10
a〜10c1枚あたりで1.57μm〜4.7μmであ
る。従って、Si結晶薄層板10a〜10cの厚さと高
さのアスペクト比は、1:19〜1:6.4である。加
工精度上の実用的な上限は、1:20と言われており、
この値は十分に実用的である。
The thickness of the mirror 5 is 25 μm as described above.
m or less, and the total thickness of the Si crystal thin layer plates 10a to 10c is set to 5 to 15 μm in which loss is not a problem in practical use. When the incident angle θ of the light beam is 20 degrees, the effective thickness is
4.7 μm to 14.1 μm, and the Si crystal thin layer plate 10
It is 1.57 μm to 4.7 μm per sheet a to 10 c. Therefore, the aspect ratio of thickness and height of the Si crystal thin layer plates 10a to 10c is 1:19 to 1: 6.4. The practical upper limit on processing accuracy is said to be 1:20,
This value is sufficiently practical.

【0039】一方、Si結晶薄層板10a〜10cに挟
まれる間隙11a,11bの厚さの合計は、ミラー5の
厚さを25μmとすると、20.3μm〜10.9μm
となる。以上のように、Si結晶薄層板を有するミラー
の機械強度は十分である。
On the other hand, the total thickness of the gaps 11a and 11b sandwiched between the Si crystal thin layer plates 10a to 10c is 20.3 μm to 10.9 μm when the thickness of the mirror 5 is 25 μm.
Becomes As described above, the mechanical strength of the mirror having the Si crystal thin plate is sufficient.

【0040】なお、Si結晶薄層板10a〜10cの厚
さと高さのアスペクト比を、加工精度上の上限である
1:20とすると、ミラー5全体の厚さを25μmより
薄くすることができる。間隙11a,11bの各々幅
は、ミラー高さ30μmの1/20として、1.5μm
となり、合計は2ヶ所で3μmとなる。Si結晶薄層板
10a〜10cの厚みの総計は、4.7〜14.1μm
であるから、ミラー5全体の厚さは、7.7μm〜1
7.1μmとなる。このとき、溝幅は、20μm程度で
よいことから、溝4の挿入損失を一層低減することがで
きる。
When the aspect ratio of the thickness and height of the Si crystal thin layer plates 10a to 10c is set to 1:20 which is the upper limit in processing accuracy, the total thickness of the mirror 5 can be made thinner than 25 μm. . The width of each of the gaps 11a and 11b is 1.5 μm, which is 1/20 of the mirror height of 30 μm.
And the total is 3 μm at two locations. The total thickness of the Si crystal thin layer plates 10a to 10c is 4.7 to 14.1 μm.
Therefore, the total thickness of the mirror 5 is 7.7 μm to 1
It becomes 7.1 μm. At this time, since the groove width may be about 20 μm, the insertion loss of the groove 4 can be further reduced.

【0041】また、Si結晶薄層板10a〜10cの厚
みの総計を、7.7〜12.5μmとすれば、ミラー5
の厚さが25μmのとき、Si結晶薄層板を2倍の層
数、すなわち6枚の多層構成が可能となる。
If the total thickness of the Si crystal thin layer plates 10a to 10c is set to 7.7 to 12.5 μm, the mirror 5 is formed.
When the thickness is 25 μm, the number of layers of the Si crystal thin layer plate can be doubled, that is, a multilayer structure of 6 sheets can be formed.

【0042】なお、Si結晶薄層板の間隙11a,11
bに、マッチングオイルの代わりに、マッチングオイル
と同等もしくは異なる屈折率の有機物、例えばポリイミ
ドなどの樹脂を充填し、固形化したミラー5としてもよ
い。ミラー5の強度は、一層強固なものになる。有機物
の屈折率がマッチングオイルの屈折率と異なる場合、間
隙11a,11bの幅は、有機物の屈折率で換算した1
/4波長の奇数倍の値となる。
The gaps 11a, 11 between the Si crystal thin layer plates
Instead of the matching oil, b may be filled with an organic material having a refractive index equal to or different from that of the matching oil, for example, a resin such as polyimide, to be a solidified mirror 5. The strength of the mirror 5 becomes stronger. When the refractive index of the organic substance is different from the refractive index of the matching oil, the width of the gaps 11a and 11b is converted to the refractive index of the organic substance by 1
The value is an odd multiple of / 4 wavelength.

【0043】かかる固相の樹脂はマッチングオイルのよ
うな液相状態に比べて、屈折率の温度による変化が低減
される結果、ミラーの反射特性の温度依存性が減少す
る。
Compared with a liquid state such as a matching oil, such a solid phase resin reduces the change in refractive index with temperature, and as a result, the temperature dependence of the reflection characteristics of the mirror is reduced.

【0044】(光減衰機能部の機能)光減衰機能部の溝
4が透過状態においては、ミラー5と光導波路コア1の
コア端面との干渉はなく、上述したように溝4の挿入損
失は0.2dBとなる。
(Function of Optical Attenuation Function Section) When the groove 4 of the optical attenuation function section is in a transmissive state, there is no interference between the mirror 5 and the core end surface of the optical waveguide core 1, and the insertion loss of the groove 4 is as described above. It becomes 0.2 dB.

【0045】図4に、Si結晶薄層板を3枚有するミラ
ーの反射率の波長依存性を示す。図1に示したように、
マッチングオイルを満たした溝4の側壁に並行に、かつ
光導波路コア1に垂直に、図3に示したミラー5を挿入
する。このとき、波長範囲1.52μm〜1.58μm
におけるミラー5の反射率は、短波側1.52μmで9
8.64%、長波側1.58μmで98.30%、透過
率は、同じ波長範囲で1.36%〜1.7%となる。従
って、図3に示したミラー5は、所望の波長帯域におい
て平坦性を備え、光減衰量18.2dB±0.4dBを
実現している。
FIG. 4 shows the wavelength dependence of the reflectance of the mirror having three Si crystal thin layer plates. As shown in Figure 1,
The mirror 5 shown in FIG. 3 is inserted parallel to the side wall of the groove 4 filled with the matching oil and perpendicular to the optical waveguide core 1. At this time, the wavelength range is 1.52 μm to 1.58 μm
The reflectivity of the mirror 5 is 9 at 1.52 μm on the short wave side.
8.64%, 98.30% at 1.58 μm on the long wave side, and the transmittance is 1.36% to 1.7% in the same wavelength range. Therefore, the mirror 5 shown in FIG. 3 has flatness in a desired wavelength band and realizes an optical attenuation amount of 18.2 dB ± 0.4 dB.

【0046】図5に、Si結晶薄層板を6枚有するミラ
ーの反射率の波長依存性を示す。6枚の多層構成では、
反射率99.8%以上となる。減衰量の可変範囲は、上
述した3枚の多層構成で0〜18.2dBであり、6枚
の多層構成では0〜27dBに広がる。
FIG. 5 shows the wavelength dependence of the reflectance of a mirror having six Si crystal thin layer plates. With a six-layer construction,
The reflectance is 99.8% or more. The variable range of the attenuation amount is 0 to 18.2 dB in the above-mentioned three-layer structure, and extends to 0 to 27 dB in the six-layer structure.

【0047】一般に反射率は入射光の偏光面に依存す
る。上述した反射率の値は、入射光の偏光面を小刻みに
変えて算出した反射率の平均値である。反射率が98%
台にあることから、反射率の偏波依存性が僅少であるこ
とがわかる。以上のように、光減衰機能部は、光導波路
コア1から光導波路コア2への光路を通過する信号光
に、20dB前後の減衰量を与えることができる。
Generally, the reflectance depends on the plane of polarization of incident light. The above-mentioned reflectance value is an average value of reflectances calculated by changing the plane of polarization of incident light in small steps. 98% reflectance
Since it is on the table, it can be seen that the polarization dependence of the reflectance is very small. As described above, the optical attenuation function section can provide the signal light passing through the optical path from the optical waveguide core 1 to the optical waveguide core 2 with an attenuation amount of about 20 dB.

【0048】図2に示した光導波路装置において、上述
の反射状態と透過状態との切り替わりは、光導波路コア
1からの光路を光導波路コア2または光導波路コア3の
いずれかに切り替える光スイッチの機能を実現する。
In the optical waveguide device shown in FIG. 2, the switching between the reflection state and the transmission state is performed by an optical switch that switches the optical path from the optical waveguide core 1 to either the optical waveguide core 2 or the optical waveguide core 3. Realize the function.

【0049】また、図2に示した光導波路装置におい
て、ミラー5を可動ミラーとすることにより、反射光量
を制御して、減衰量を可変にすることができる。従っ
て、上述した透過状態における0.2dBから、反射状
態の20dB前後まで、連続的に調整することができ
る。このような可動ミラーは、既知のマイクロマシン技
術を適用することで実現できる。
Further, in the optical waveguide device shown in FIG. 2, the amount of reflected light can be controlled and the amount of attenuation can be made variable by making the mirror 5 a movable mirror. Therefore, it is possible to continuously adjust from 0.2 dB in the transmissive state described above to around 20 dB in the reflective state. Such a movable mirror can be realized by applying a known micromachine technology.

【0050】例えば、金属鏡面のミラーをカンチレバー
により上下動させる方法が、M.Katayama et al "Microm
achined 2x2 Optical Switch Array by Stress-Induced
Bending" Technical Digest Forth International Top
ical Meeting on Contemporary Photonic Technologies
(CTP 2001), p.27-28, Mc-4, Jan. 15-17,2001に記載
されている。Si結晶薄層板を複数枚並行配置したミラ
ーは、カンチレバーによっても、透過状態、反射状態、
中間状態のいずれの状態をも実現できる。
For example, a method of vertically moving a metal mirror mirror by a cantilever is described in M. Katayama et al "Microm.
achined 2x2 Optical Switch Array by Stress-Induced
Bending "Technical Digest Forth International Top
ical Meeting on Contemporary Photonic Technologies
(CTP 2001), p.27-28, Mc-4, Jan. 15-17, 2001. A mirror with a plurality of Si crystal thin layer plates arranged in parallel can also be used for transmission, reflection,
Any of the intermediate states can be realized.

【0051】(実施例)図6に、本発明の第1の実施形
態にかかる光導波路装置の構成を示す。光導波路装置
は、光減衰器として機能する。光導波路装置は、光導波
路コア1の光路からの信号光を、所定量減衰させて光導
波路コア2に導入する。なお、光導波路コア1または光
導波路コア2の少なくとも一方に別の光導波路コアを近
接させ、一定比で漏洩する光を検出するモニタ機能を付
加してもよい。
(Example) FIG. 6 shows the structure of an optical waveguide device according to the first embodiment of the present invention. The optical waveguide device functions as an optical attenuator. The optical waveguide device attenuates the signal light from the optical path of the optical waveguide core 1 by a predetermined amount and introduces it into the optical waveguide core 2. Note that another optical waveguide core may be placed close to at least one of the optical waveguide core 1 and the optical waveguide core 2 to add a monitor function for detecting light leaking at a constant ratio.

【0052】図7に、本発明の第2の実施形態にかかる
光導波路装置の構成を示す。光導波路装置は、光導波路
コア1、光導波路コア2及び光導波路コア3の組を、複
数個互いに並列に配置した構成を有する。光導波路装置
は、単一の光ファイバに多重化された信号光を、光導波
路コア1の入力ポートに分波する分波器と、光導波路コ
ア2の出力ポートからの出力光を合波する合波器とを備
えることにより、単一の光ファイバ内に多重化された複
数の光波の光強度を等化にする等化減衰器としての機能
を有する。
FIG. 7 shows the configuration of an optical waveguide device according to the second embodiment of the present invention. The optical waveguide device has a configuration in which a plurality of sets of optical waveguide core 1, optical waveguide core 2 and optical waveguide core 3 are arranged in parallel with each other. The optical waveguide device multiplexes the demultiplexer that demultiplexes the signal light multiplexed in a single optical fiber into the input port of the optical waveguide core 1 and the output light from the output port of the optical waveguide core 2. By including a multiplexer, it has a function as an equalization attenuator that equalizes the optical intensities of a plurality of light waves multiplexed in a single optical fiber.

【0053】光導波路コア3は、分波光の各々をミラー
5で反射させて、その強度をモニタするモニタ導波路と
して用いることができる。ミラー5は、分波光の一部が
反射されるような中間の位置に設定される。このような
中間位置に対して、予め求められた反射光と透過光との
強度比、すなわち分岐比に基づけば、光導波路コア2へ
の透過光の強度が、ポート間で一定になるようにミラー
5の位置を設定することができる。この結果、等化され
た出力光を合波器に入力する。なお、光導波路コア3を
モニタ導波路としたが、光導波路コア2をモニタ導波路
として光導波路コア3の出力光を合波器に入力してもよ
い。
The optical waveguide core 3 can be used as a monitor waveguide that reflects the respective demultiplexed lights by the mirror 5 and monitors the intensity thereof. The mirror 5 is set at an intermediate position where a part of the demultiplexed light is reflected. Based on the intensity ratio of the reflected light and the transmitted light obtained in advance at such an intermediate position, that is, based on the branching ratio, the intensity of the transmitted light to the optical waveguide core 2 is made constant between the ports. The position of the mirror 5 can be set. As a result, the equalized output light is input to the multiplexer. Although the optical waveguide core 3 is used as the monitor waveguide, the output light of the optical waveguide core 3 may be input to the multiplexer as the optical waveguide core 2 is used as the monitor waveguide.

【0054】一方、光導波路装置は、ミラー5を透過状
態または反射状態のいずれかに設定することにより、出
力光が光導波路コア2または光導波路コア3にいずれか
に出力される光スイッチとしても機能する。
On the other hand, the optical waveguide device may also be used as an optical switch in which the output light is output to either the optical waveguide core 2 or the optical waveguide core 3 by setting the mirror 5 to either the transmissive state or the reflective state. Function.

【0055】光導波路コア3の曲がり部分の曲率半径
は、反射光を導波路内に十分閉じ込めるために、一定以
上の値が必要である。例えば、コアとクラッドとの比屈
折率差が0.45%の光導波路の場合、曲率半径は30
mm程である。このとき、光導波路コア3と光導波路コ
ア1とが、互いに平行に配置されるまでに要する平面的
広がりは、相当に大きい。光導波路コア3と光導波路コ
ア1とが40度で交差する場合、すなわちミラー5の入
射角が20度の場合において、光導波路コア3と光導波
路コア1とが、互いに平行に配置されるまでの導波路長
は、導波路間隔をファイバの平面内最稠密配置間隔であ
る約250μmとした場合、3mmを超える長さとな
る。従って、導波路が互いに交差しない構成において
は、曲がり部分の導入によって、チップの面積が大幅に
増大する。
The radius of curvature of the bent portion of the optical waveguide core 3 needs to be a certain value or more in order to sufficiently confine the reflected light in the waveguide. For example, in the case of an optical waveguide in which the relative refractive index difference between the core and the clad is 0.45%, the radius of curvature is 30.
It is about mm. At this time, the planar expansion required until the optical waveguide core 3 and the optical waveguide core 1 are arranged in parallel with each other is considerably large. When the optical waveguide core 3 and the optical waveguide core 1 intersect at 40 degrees, that is, when the incident angle of the mirror 5 is 20 degrees, until the optical waveguide core 3 and the optical waveguide core 1 are arranged in parallel with each other. The waveguide length of is more than 3 mm when the waveguide spacing is about 250 μm, which is the densest arrangement spacing in the plane of the fiber. Therefore, in the structure in which the waveguides do not cross each other, the area of the chip is significantly increased by introducing the bent portion.

【0056】図8に、本発明の第3の実施形態にかかる
光導波路装置の構成を示す。第2の実施形態との相違点
は、光導波路コア3が他の組の光導波路コア1と交差す
る点である。コアが交差する部分の損失により、入力光
とモニタ光または出力光に損失を与えるという欠点があ
る。しかし、第2の実施形態と比較して、光導波路をよ
り密に配列することができ、チップ面積を小さくするこ
とができる。なお、交差部分の損失は、0.1dB前後
であり、用途によっては十分に許容される。
FIG. 8 shows the configuration of an optical waveguide device according to the third embodiment of the present invention. The difference from the second embodiment is that the optical waveguide core 3 intersects with another set of optical waveguide cores 1. There is a drawback that input light and monitor light or output light is lost due to the loss at the intersection of the cores. However, as compared with the second embodiment, the optical waveguides can be arranged more densely and the chip area can be reduced. Note that the loss at the intersection is around 0.1 dB, which is sufficiently allowable depending on the application.

【0057】図9に、本発明の第4の実施形態にかかる
光導波路装置の構成を示す。第3の実施形態において、
光導波路コア3の曲がり部分を有しない構成である。光
ファイバを接続するチップ端部を、光導波路コア1と光
導波路コア3とで異なる面にすることができるので、光
導波路を密に配列することができ、チップ面積を小さく
することができる。
FIG. 9 shows the configuration of an optical waveguide device according to the fourth embodiment of the present invention. In the third embodiment,
The optical waveguide core 3 does not have a bent portion. Since the end portions of the chips connecting the optical fibers can be formed on different surfaces of the optical waveguide core 1 and the optical waveguide core 3, the optical waveguides can be densely arranged and the chip area can be reduced.

【0058】図10に、本発明の第5の実施形態にかか
る光導波路装置を示す。光導波路装置は、光導波路コア
1および光導波路コア2と、光導波路コア3とにより導
波路の格子を形成し、各々格子点にミラー5を配置した
光マトリクス・スイッチである。光マトリクス・スイッ
チは、光導波路コア1からなる複数の端子を光信号入力
端子とし、光導波路コア3からなる複数の端子を光信号
出力端子とする。光信号入力端子より入力された光信号
は、格子点に設置されたミラー5によって反射経路が選
択されて、任意の出力端子に出力される。
FIG. 10 shows an optical waveguide device according to the fifth embodiment of the present invention. The optical waveguide device is an optical matrix switch in which an optical waveguide core 1 and an optical waveguide core 2 and an optical waveguide core 3 form a waveguide lattice, and a mirror 5 is arranged at each lattice point. The optical matrix switch has a plurality of terminals formed of the optical waveguide core 1 as optical signal input terminals and a plurality of terminals formed of the optical waveguide core 3 as optical signal output terminals. The optical signal input from the optical signal input terminal has its reflection path selected by the mirror 5 installed at the lattice point, and is output to an arbitrary output terminal.

【0059】図11に、本発明の一実施形態にかかる光
導波路装置を含む光電子回路システムを示す。光電子回
路システムは、光導波路装置の光導波路コア3からのモ
ニタ光cを受光し、光電気変換を行い、増幅して出力す
るOE変換器12と、OE変換器12の出力から透過光
の減衰量を演算して、ミラー5を駆動する電力を供給す
る駆動回路13とを備えている。なお、溝の、マッチン
グオイル、ミラー5のアクチュエーターは、図示を省略
している。
FIG. 11 shows an optoelectronic circuit system including an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention. The optoelectronic circuit system receives the monitor light c from the optical waveguide core 3 of the optical waveguide device, performs photoelectric conversion, amplifies and outputs, and attenuates transmitted light from the output of the OE converter 12. And a drive circuit 13 for calculating the amount and supplying electric power for driving the mirror 5. Illustration of the matching oil in the groove and the actuator of the mirror 5 is omitted.

【0060】OE変換器12に入力するモニタ光は、光
導波路コア1または光導波路コア2の少なくとも一方に
別の光導波路コアを近接させ、一定比で漏洩する光を検
出するモニタ機能を適用してもよい。
The monitor light input to the OE converter 12 is applied with a monitor function of detecting light leaking at a constant ratio by bringing another optical waveguide core close to at least one of the optical waveguide core 1 and the optical waveguide core 2. May be.

【0061】駆動回路13は、ミラー5の位置とミラー
5の透過光の減衰量との関係を、予め記憶しておき、外
部から設定する減衰量に基づいて、ミラー5を制御する
方法を用いてもよい。この場合、OE変換器12と駆動
回路13との接続は不要であり、モニタ光cは、本来の
モニタリングにのみ利用される。
The drive circuit 13 uses a method in which the relationship between the position of the mirror 5 and the attenuation amount of the transmitted light of the mirror 5 is stored in advance and the mirror 5 is controlled based on the attenuation amount set from the outside. May be. In this case, the connection between the OE converter 12 and the drive circuit 13 is not necessary, and the monitor light c is used only for the original monitoring.

【0062】また、光導波路コア2の透過出力光bをモ
ニタするためのOE変換器を設け、モニタ光cと透過出
力光bとから減衰量を得て、ミラー5を制御する構成と
することもできる。
An OE converter for monitoring the transmitted output light b of the optical waveguide core 2 is provided, and the mirror 5 is controlled by obtaining the attenuation amount from the monitor light c and the transmitted output light b. You can also

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光路とミラーとの相対位置関係を制御して、光路を通過
する信号光の減衰量を可変することができ、小型で偏波
依存性が少なく安定した反射率を有することが可能とな
る。
As described above, according to the present invention,
By controlling the relative positional relationship between the optical path and the mirror, the amount of attenuation of the signal light passing through the optical path can be varied, and it is possible to have a small size and a stable reflectance with little polarization dependence.

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

【図1】本発明の一実施形態にかかる光導波路装置の光
減衰機能部を示した断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical attenuation function section of an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態にかかる光減衰機能部の機
能を説明するための上面図である。
FIG. 2 is a top view for explaining the function of the light attenuation function section according to the embodiment of the present invention.

【図3】Si結晶薄層板を3枚有するミラーの構成を示
した断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a mirror having three Si crystal thin layer plates.

【図4】Si結晶薄層板を3枚有するミラーの反射率の
波長依存性を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing the wavelength dependence of the reflectance of a mirror having three Si crystal thin layer plates.

【図5】Si結晶薄層板を6枚有するミラーの反射率の
波長依存性を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing wavelength dependence of reflectance of a mirror having six Si crystal thin layer plates.

【図6】本発明の第1の実施形態にかかる光導波路装置
を示した構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing an optical waveguide device according to a first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態にかかる光導波路装置
を示した構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing an optical waveguide device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施形態にかかる光導波路装置
を示した構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing an optical waveguide device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施形態にかかる光導波路装置
を示した構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing an optical waveguide device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施形態にかかる光導波路装
置を示した構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing an optical waveguide device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施形態にかかる光導波路装置を
含む光電子回路システムを示した構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing an optoelectronic circuit system including an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜3 光導波路コア 4 溝 5 ミラー 6 Si基板 7−1,7−2 クラッド層 8−1,8−2 コア端面 12 OE変換器 13 駆動回路 1-3 optical waveguide core 4 grooves 5 mirror 6 Si substrate 7-1, 7-2 Clad layer 8-1, 8-2 Core end face 12 OE converter 13 Drive circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 車田 克彦 東京都渋谷区道玄坂1丁目12番1号 エヌ ティティエレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 玉村 敏昭 東京都渋谷区道玄坂1丁目12番1号 エヌ ティティエレクトロニクス株式会社内 Fターム(参考) 2H041 AA15 AA16 AB13 AC01 AC06 AZ01 AZ08 2H047 KA04 KA12 KB01 LA14 LA18 PA24 QA02 TA18    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Katsuhiko Kurumada             1-12-1 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo             Titi Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Toshiaki Tamamura             1-12-1 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo             Titi Electronics Co., Ltd. F-term (reference) 2H041 AA15 AA16 AB13 AC01 AC06                       AZ01 AZ08                 2H047 KA04 KA12 KB01 LA14 LA18                       PA24 QA02 TA18

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に配置された光導波路に、該光導
波路の屈折率に整合する屈折率を有する液体を充填した
溝を有する光導波路装置であって、 前記光導波路の入力ポートから前記光導波路の出力ポー
トに至る光路を遮断するように前記溝に挿入可能に配置
され、所定の波長帯域内で反射率を有し、前記所定の波
長帯域外では透過であるミラーと、 前記光路と前記ミラーとの相対位置関係を制御して、前
記光路を通過する信号光の減衰量を可変制御する駆動回
路とを備えたことを特徴とする光導波路装置。
1. An optical waveguide device comprising: an optical waveguide disposed on a substrate; and a groove filled with a liquid having a refractive index matching the refractive index of the optical waveguide. A mirror that is arranged so that it can be inserted into the groove so as to block the optical path leading to the output port of the optical waveguide, has a reflectance within a predetermined wavelength band, and is transparent outside the predetermined wavelength band; and the optical path. An optical waveguide device comprising: a drive circuit that controls a relative positional relationship with the mirror to variably control an attenuation amount of signal light passing through the optical path.
【請求項2】 基板上に配置された第1の光導波路と、
該第1の光導波路と交差して前記基板上に配置された第
2の光導波路と、前記第1の光導波路と前記第2の光導
波路との交差位置に配置され、前記光導波路の屈折率に
整合する屈折率を有する液体を充填した溝とを有する光
導波路装置であって、 前記第1の光導波路の入力ポートから該第1の光導波路
の出力ポートに至る光路、ならびに前記第1の光導波路
の入力ポートから前記第2の光導波路の出力ポートに至
る光路の一方を選択するミラーであって、前記溝に挿入
可能に配置された反射面を有するミラーと、 前記溝と前記ミラーとの相対位置関係を制御して、前記
光路の一方を選択する駆動回路とを備えたことを特徴と
する光導波路装置。
2. A first optical waveguide disposed on the substrate,
A second optical waveguide that is disposed on the substrate so as to intersect with the first optical waveguide, and is disposed at an intersecting position between the first optical waveguide and the second optical waveguide, and the refraction of the optical waveguide is performed. An optical waveguide device having a groove filled with a liquid having a refractive index matching the refractive index, the optical path extending from an input port of the first optical waveguide to an output port of the first optical waveguide, and the first optical waveguide. A mirror for selecting one of the optical paths from the input port of the optical waveguide to the output port of the second optical waveguide, the mirror having a reflecting surface arranged to be inserted into the groove, the groove and the mirror And a drive circuit for selecting one of the optical paths by controlling the relative positional relationship with the optical waveguide device.
【請求項3】 基板上に配置され、互いに平行なm本の
光導波路からなる第1組の光導波路と、該第1組の光導
波路と交差して前記基板上に配置され、互いに平行なn
本の光導波路からなる第2組の光導波路と(m,nは整
数)、前記第1組の光導波路と前記第2組の光導波路と
の交差位置の各々に配置され、前記光導波路の屈折率に
整合する屈折率を有する液体を充填した溝とを有する光
導波路装置であって、 単一の光ファイバに多重化された信号光を、前記第1組
の光導波路の入力ポートの各々に分波する分波器と、 前記第1組の光導波路の入力ポートから該第1組の光導
波路の出力ポートに至る光路、ならびに前記第1組の光
導波路の入力ポートから前記第2組の光導波路の出力ポ
ートに至る光路の一方を選択するミラーであって、前記
溝に挿入可能に配置された反射面を有するミラーと、 前記溝と前記ミラーとの相対位置関係を制御して、前記
光路の一方を選択する駆動回路と、 前記第2組の光導波路の出力ポートからの出力光を単一
の光ファイバに合波する合波器とを備えたことを特徴と
する光導波路装置。
3. A first set of optical waveguides, which are arranged on a substrate and are composed of m optical waveguides that are parallel to each other, and an optical waveguide that intersects the first set of optical waveguides and is disposed on the substrate, and is parallel to each other. n
A second set of optical waveguides composed of a plurality of optical waveguides (m and n are integers), and arranged at each of the intersecting positions of the first set of optical waveguides and the second set of optical waveguides. An optical waveguide device having a groove filled with a liquid having a refractive index matching the refractive index, wherein signal light multiplexed in a single optical fiber is supplied to each of the input ports of the first set of optical waveguides. Demultiplexer, an optical path from an input port of the optical waveguide of the first set to an output port of the optical waveguide of the first set, and an input port of the optical waveguide of the first set to the second set A mirror for selecting one of the optical paths leading to the output port of the optical waveguide, the mirror having a reflecting surface arranged to be insertable into the groove, and controlling the relative positional relationship between the groove and the mirror, A drive circuit for selecting one of the optical paths, and a second set of light guides. An optical waveguide device comprising: a multiplexer that multiplexes output light from an output port of the waveguide into a single optical fiber.
【請求項4】 前記ミラーは、シリコン単結晶からなる
複数の薄層板を互いに平行に配置し、該薄層板の厚さお
よび前記薄層板の間隙を、入射光ビームの方向から見て
該ビームの1/4波長の奇数倍としたことを特徴とする
請求項1、2または3に記載の光導波路装置。
4. The mirror comprises a plurality of thin layer plates made of silicon single crystal arranged in parallel with each other, and a thickness of the thin layer plates and a gap between the thin layer plates are viewed from a direction of an incident light beam. The optical waveguide device according to claim 1, 2 or 3, wherein the wavelength is set to an odd multiple of ¼ wavelength of the beam.
【請求項5】 前記薄層板は、シリコン単結晶板から形
成され、面方位が(111)のミラー面を有することを
特徴とする請求項4に記載の光導波路装置。
5. The optical waveguide device according to claim 4, wherein the thin layer plate is formed of a silicon single crystal plate and has a mirror surface with a plane orientation of (111).
【請求項6】 前記薄層板の間隙は、固体樹脂で充填さ
れていることを特徴とする請求項4または5に記載の光
導波路装置。
6. The optical waveguide device according to claim 4, wherein the gap between the thin layer plates is filled with a solid resin.
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