JP2003195239A - 集積型光導波路デバイス - Google Patents
集積型光導波路デバイスInfo
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
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- G02F1/212—Mach-Zehnder type
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な構造であるにも拘わらず、光ファイバと
の結合損失及び光導波路の曲げ損失を小さくでき、しか
も偏光依存性の発生を抑止できる小型化可能な集積型光
導波路デバイスを提供する。 【解決手段】ＬＮ系基板に熱拡散により形成された直線
状の拡散型光導波路を有する位相シフタ部１０と、シリ
コン基板上に形成されたシリカ系材料から成る埋め込み
型光導波路の一端部が前記位相シフタ部の前記拡散型光
導波路の一端部に接合されるように配置された入力部２
０と、シリコン基板上に形成されたシリカ系材料から成
る埋め込み型光導波路の一端部が前記位相シフタ部の前
記拡散型光導波路の他端部に接合されるように配置され
た出力部３０、とを備えている。
の結合損失及び光導波路の曲げ損失を小さくでき、しか
も偏光依存性の発生を抑止できる小型化可能な集積型光
導波路デバイスを提供する。 【解決手段】ＬＮ系基板に熱拡散により形成された直線
状の拡散型光導波路を有する位相シフタ部１０と、シリ
コン基板上に形成されたシリカ系材料から成る埋め込み
型光導波路の一端部が前記位相シフタ部の前記拡散型光
導波路の一端部に接合されるように配置された入力部２
０と、シリコン基板上に形成されたシリカ系材料から成
る埋め込み型光導波路の一端部が前記位相シフタ部の前
記拡散型光導波路の他端部に接合されるように配置され
た出力部３０、とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積型光導波路デ
バイスに関し、特にハイブリット化により性能を向上さ
せる技術に関する。
バイスに関し、特にハイブリット化により性能を向上さ
せる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、集積型光導波路デバイスの１つと
して、例えば図４に示すような導波路型マッハツェンダ
（Mach-Zehnder）回路を用いた可変光減衰器（ＶＯＡ：
Variable Optical Attenuator）が知られている。この
可変光減衰器は、位相シフタ部１０、並びに干渉領域が
形成された入力部２０及び出力部３０から構成されてお
り、各部には光導波路４０が形成されている。干渉領域
は、スプリッタとして機能するＹ分岐回路、方向性結合
器等から構成される。
して、例えば図４に示すような導波路型マッハツェンダ
（Mach-Zehnder）回路を用いた可変光減衰器（ＶＯＡ：
Variable Optical Attenuator）が知られている。この
可変光減衰器は、位相シフタ部１０、並びに干渉領域が
形成された入力部２０及び出力部３０から構成されてお
り、各部には光導波路４０が形成されている。干渉領域
は、スプリッタとして機能するＹ分岐回路、方向性結合
器等から構成される。
【０００３】この可変光減衰器において、光入力ファイ
バ２１から入力された光信号は、入力部２０に形成され
たＹ分岐回路で２つに分岐されて位相シフタ部１０に送
られる。位相シフタ部１０では、各光信号の位相がシフ
トされて出力部３０に送られる。出力部３０に入力され
た異なる位相を有する２つの光信号は、Ｙ分岐回路で混
合されることによって減衰され、光出力ファイバ３１に
出力される。光の減衰量は、位相シフタ部１０でシフト
される位相の大きさによって制御される。
バ２１から入力された光信号は、入力部２０に形成され
たＹ分岐回路で２つに分岐されて位相シフタ部１０に送
られる。位相シフタ部１０では、各光信号の位相がシフ
トされて出力部３０に送られる。出力部３０に入力され
た異なる位相を有する２つの光信号は、Ｙ分岐回路で混
合されることによって減衰され、光出力ファイバ３１に
出力される。光の減衰量は、位相シフタ部１０でシフト
される位相の大きさによって制御される。
【０００４】上記のような可変光減衰器で使用される光
導波路としては、シリカ系導波路、ポリマ導波路、Ｌｉ
ＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム、以下「ＬＮ」と略称する
場合がある）導波路、半導体導波路等がある。位相制御
には、多くの場合、電気光学効果（ＥＯ効果）を利用し
たＬｉＮｂＯ3導波路及びポリマ導波路、熱光学効果
（ＴＯ効果）を利用したシリカ系導波路及びポリマ導波
路が用いられる。
導波路としては、シリカ系導波路、ポリマ導波路、Ｌｉ
ＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム、以下「ＬＮ」と略称する
場合がある）導波路、半導体導波路等がある。位相制御
には、多くの場合、電気光学効果（ＥＯ効果）を利用し
たＬｉＮｂＯ3導波路及びポリマ導波路、熱光学効果
（ＴＯ効果）を利用したシリカ系導波路及びポリマ導波
路が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＬＮ基板に
熱拡散によって形成された拡散型光導波路を用いて可変
光減衰器を構成する場合、ＬＮは電気光学効果が大きい
ことから、制御速度を高速にすることができ、しかも電
圧を印加することにより発生される電界を利用して光信
号を制御できるので消費電力が極めて小さいという利点
がある。
熱拡散によって形成された拡散型光導波路を用いて可変
光減衰器を構成する場合、ＬＮは電気光学効果が大きい
ことから、制御速度を高速にすることができ、しかも電
圧を印加することにより発生される電界を利用して光信
号を制御できるので消費電力が極めて小さいという利点
がある。
【０００６】その反面、ＬＮ基板に拡散型光導波路が形
成された可変光減衰器は、以下のような問題を有する。
第１は、拡散型光導波路の材料と光ファイバの材料とが
相違することにより屈折率が相違すること、及び、拡散
型光導波路の断面形状と光ファイバの断面形状とが相違
することに起因して、光ファイバとの結合損失が大きい
という問題である。第２は、拡散型光導波路は屈折率差
が小さいことから光を閉じ込める能力が小さく曲げ損失
が大きいという問題である。その結果、光導波路の曲率
半径を小さくできないので光デバイスを小型化できな
い。第３は、干渉領域として形成されたＹ分岐回路、方
向性結合器では、光導波路の屈折率分布、応力分布等が
非対称であることに起因して偏光依存性が生じるという
問題である。
成された可変光減衰器は、以下のような問題を有する。
第１は、拡散型光導波路の材料と光ファイバの材料とが
相違することにより屈折率が相違すること、及び、拡散
型光導波路の断面形状と光ファイバの断面形状とが相違
することに起因して、光ファイバとの結合損失が大きい
という問題である。第２は、拡散型光導波路は屈折率差
が小さいことから光を閉じ込める能力が小さく曲げ損失
が大きいという問題である。その結果、光導波路の曲率
半径を小さくできないので光デバイスを小型化できな
い。第３は、干渉領域として形成されたＹ分岐回路、方
向性結合器では、光導波路の屈折率分布、応力分布等が
非対称であることに起因して偏光依存性が生じるという
問題である。
【０００７】一方、シリコン基板上にシリカ系材料から
成る光導波路を堆積して形成された埋め込み型光導波路
を用いて可変光減衰器を構成する場合、次のような利点
を有する。第１は、光ファイバはシリカ系材料から構成
されているので、光導波路の屈折率を光ファイバの屈折
率と同じにすることができ、この場合、屈折率が相違す
ること起因する結合損失を極めて小さくできるという利
点である。また、シリカ系材料は加工が容易であること
から、光導波路の断面形状を光ファイバに適合するよう
に構成でき、この点からも、結合損失を小さくできる。
第２は、シリカ系導波路は屈折率差の調整が容易であ
り、光を閉じ込める能力を大きくすることが可能なた
め、曲げ損失を小さくできるという利点である。第３
は、シリカ系導波路では、屈折率分布を対称にできるこ
とから、シリカ系材料でＹ分岐回路、方向性結合器等を
構成した場合、その偏光依存性を小さくできるという利
点である。
成る光導波路を堆積して形成された埋め込み型光導波路
を用いて可変光減衰器を構成する場合、次のような利点
を有する。第１は、光ファイバはシリカ系材料から構成
されているので、光導波路の屈折率を光ファイバの屈折
率と同じにすることができ、この場合、屈折率が相違す
ること起因する結合損失を極めて小さくできるという利
点である。また、シリカ系材料は加工が容易であること
から、光導波路の断面形状を光ファイバに適合するよう
に構成でき、この点からも、結合損失を小さくできる。
第２は、シリカ系導波路は屈折率差の調整が容易であ
り、光を閉じ込める能力を大きくすることが可能なた
め、曲げ損失を小さくできるという利点である。第３
は、シリカ系導波路では、屈折率分布を対称にできるこ
とから、シリカ系材料でＹ分岐回路、方向性結合器等を
構成した場合、その偏光依存性を小さくできるという利
点である。
【０００８】その反面、例えば位相シフタを構成する場
合、電気光学効果を利用できないために熱光学効果を利
用する必要がある。熱光学効果を利用した位相シフタ
は、加熱により位相シフト量を制御するので、制御速度
を高速にすることができず、また、電気光学効果を利用
した位相シフタに比べて消費電力が非常に大きいという
欠点がある。従って、特に多連の光デバイスを構成する
ことが困難になる。また、熱光学効果を用いた制御は、
環境温度による影響を受けやすく、熱が閉じ込めが弱い
性質のために、特にアレイ化した場合に互いに影響しあ
って、特性が劣化するという問題もある。
合、電気光学効果を利用できないために熱光学効果を利
用する必要がある。熱光学効果を利用した位相シフタ
は、加熱により位相シフト量を制御するので、制御速度
を高速にすることができず、また、電気光学効果を利用
した位相シフタに比べて消費電力が非常に大きいという
欠点がある。従って、特に多連の光デバイスを構成する
ことが困難になる。また、熱光学効果を用いた制御は、
環境温度による影響を受けやすく、熱が閉じ込めが弱い
性質のために、特にアレイ化した場合に互いに影響しあ
って、特性が劣化するという問題もある。
【０００９】なお、偏光依存性を抑止する技術は、例え
ば、特開昭６２−３６６３１号公報は「導波路型光変調
器」を開示されている。この導波路型光変調器は、入射
光を偏光分離素子（ＰＢＳ）を用いてＴＥモード光とＴ
Ｍモード光に分離し、個別に位相変調を行った後、再び
変更分離素子を用いて合成する。この導波路型光変調器
によればモード光毎に分離して変調するため偏光依存性
が抑止される。しかし、この導波路型光変調器は、４分
の１波長板を用いてトリミングを行うので構造が複雑に
なるという欠点を有する。
ば、特開昭６２−３６６３１号公報は「導波路型光変調
器」を開示されている。この導波路型光変調器は、入射
光を偏光分離素子（ＰＢＳ）を用いてＴＥモード光とＴ
Ｍモード光に分離し、個別に位相変調を行った後、再び
変更分離素子を用いて合成する。この導波路型光変調器
によればモード光毎に分離して変調するため偏光依存性
が抑止される。しかし、この導波路型光変調器は、４分
の１波長板を用いてトリミングを行うので構造が複雑に
なるという欠点を有する。
【００１０】本発明は、上述した従来の集積型光導波路
デバイスの欠点を除去するためになされたものであり、
その目的は、簡単な構造であるにも拘わらず、光ファイ
バとの結合損失及び光導波路の曲げ損失を小さくでき、
しかも偏光依存性の発生を抑止できる小型化可能な集積
型光導波路デバイスを提供することにある。
デバイスの欠点を除去するためになされたものであり、
その目的は、簡単な構造であるにも拘わらず、光ファイ
バとの結合損失及び光導波路の曲げ損失を小さくでき、
しかも偏光依存性の発生を抑止できる小型化可能な集積
型光導波路デバイスを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＬＮ系材料と
シリカ系材料の各特長を生かしてハイブリッド化するこ
とにより従来の光デバイスの欠点を除去するという着想
に基づいてなされたものである。
シリカ系材料の各特長を生かしてハイブリッド化するこ
とにより従来の光デバイスの欠点を除去するという着想
に基づいてなされたものである。
【００１２】即ち、本発明の第１の形態に係る集積型光
導波路デバイスは、上記目的を達成するために、電気光
学効果を有する直線状の光導波路で構成された位相シフ
タ部と、該位相シフタ部の前記光導波路の一端部に接合
されるように配置されたシリカ系材料から成る埋め込み
型光導波路で構成された入力部と、前記位相シフタ部の
前記光導波路の他端部に接合されるように配置されたシ
リカ系材料から成る埋め込み型光導波路で構成された出
力部、とを備えている。
導波路デバイスは、上記目的を達成するために、電気光
学効果を有する直線状の光導波路で構成された位相シフ
タ部と、該位相シフタ部の前記光導波路の一端部に接合
されるように配置されたシリカ系材料から成る埋め込み
型光導波路で構成された入力部と、前記位相シフタ部の
前記光導波路の他端部に接合されるように配置されたシ
リカ系材料から成る埋め込み型光導波路で構成された出
力部、とを備えている。
【００１３】この集積型光導波路デバイスによれば、位
相シフタ部の位相シフト量は、電気光学効果を用いて制
御できるので、制御速度を高速にすることができ、しか
も電圧を印加することにより発生される電界を利用して
光信号を制御できるので消費電力が極めて小さい。
相シフタ部の位相シフト量は、電気光学効果を用いて制
御できるので、制御速度を高速にすることができ、しか
も電圧を印加することにより発生される電界を利用して
光信号を制御できるので消費電力が極めて小さい。
【００１４】また、光ファイバに接続される入力部及び
出力部にはシリカ系材料から成る埋め込み型光導波路が
形成されているので、同じくシリカ系材料から構成され
る光ファイバの屈折率を埋め込み型光導波路の屈折率と
同じにすることができ、結合損失を小さくすることがで
きる。また、埋め込み型光導波路はシリカ系材料から構
成されているので、その断面形状を光ファイバの断面形
状に適合させることが容易であり、断面形状の相違によ
る結合損失を減少させることができる。
出力部にはシリカ系材料から成る埋め込み型光導波路が
形成されているので、同じくシリカ系材料から構成され
る光ファイバの屈折率を埋め込み型光導波路の屈折率と
同じにすることができ、結合損失を小さくすることがで
きる。また、埋め込み型光導波路はシリカ系材料から構
成されているので、その断面形状を光ファイバの断面形
状に適合させることが容易であり、断面形状の相違によ
る結合損失を減少させることができる。
【００１５】この集積型光導波路デバイスにおいて、前
記入力部及び前記出力部は、Ｙ分岐回路又は方向性結合
器から構成することができる。この場合、シリカ系材料
で構成された光導波路の屈折率分布は対称であるので、
Ｙ分岐回路、方向性結合器では偏光依存性を殆ど生じな
い。また、シリカ系材料は、曲がり損失が小さいので埋
め込み型光導波路の曲率半径を小さくでき、Ｙ分岐回
路、方向性結合器を小型化できる。また、この集積型光
導波路デバイスにおいて、前記位相シフタ部はＬＮ系材
料から成る光導波路で形成できる。
記入力部及び前記出力部は、Ｙ分岐回路又は方向性結合
器から構成することができる。この場合、シリカ系材料
で構成された光導波路の屈折率分布は対称であるので、
Ｙ分岐回路、方向性結合器では偏光依存性を殆ど生じな
い。また、シリカ系材料は、曲がり損失が小さいので埋
め込み型光導波路の曲率半径を小さくでき、Ｙ分岐回
路、方向性結合器を小型化できる。また、この集積型光
導波路デバイスにおいて、前記位相シフタ部はＬＮ系材
料から成る光導波路で形成できる。
【００１６】本発明の第２の形態に係る集積型光導波路
デバイスは、上記と同様の目的で、電気光学効果を有す
る直線状の光導波路で構成された位相シフタ部がアレイ
状に複数配置された位相シフタ部アレイと、前記複数の
位相シフタ部の各々の前記光導波路の一端部に、シリカ
系材料から成る埋め込み型光導波路の一端部が接合され
るように配置された入力部と、前記複数の位相シフタ部
の各々の前記光導波路の他端部に、シリカ系材料から成
る埋め込み型光導波路の一端部が接合されるように配置
された出力部、とを備えている。この集積型光導波路デ
バイスにおいて、前記入力部又は出力部はアレイ導波路
格子で構成することができる。
デバイスは、上記と同様の目的で、電気光学効果を有す
る直線状の光導波路で構成された位相シフタ部がアレイ
状に複数配置された位相シフタ部アレイと、前記複数の
位相シフタ部の各々の前記光導波路の一端部に、シリカ
系材料から成る埋め込み型光導波路の一端部が接合され
るように配置された入力部と、前記複数の位相シフタ部
の各々の前記光導波路の他端部に、シリカ系材料から成
る埋め込み型光導波路の一端部が接合されるように配置
された出力部、とを備えている。この集積型光導波路デ
バイスにおいて、前記入力部又は出力部はアレイ導波路
格子で構成することができる。
【００１７】この第２の形態に係る集積型光導波路デバ
イスは、上述した第１の形態に係る集積から光導波路デ
バイスを複数集めてアレイ化したものである。従って、
この第２の形態に係る集積型光導波路デバイスによって
も、上述した第１の形態に係る集積型光導波路デバイス
と同様の作用及び効果を奏する。
イスは、上述した第１の形態に係る集積から光導波路デ
バイスを複数集めてアレイ化したものである。従って、
この第２の形態に係る集積型光導波路デバイスによって
も、上述した第１の形態に係る集積型光導波路デバイス
と同様の作用及び効果を奏する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
集積型光導波路デバイスを、図面を参照しながら詳細に
説明する。
集積型光導波路デバイスを、図面を参照しながら詳細に
説明する。
【００１９】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１に係る集積型光導波路デバイスの一例としての、
導波路型マッハツェンダ回路を用いた可変光減衰器の構
成を模式的に示す図である。この可変光減衰器は、位相
シフタ部１０、並びに干渉領域が形成された入力部２０
及び出力部３０から構成されている。位相シフタ部１
０、入力部２０及び出力部３０の各々には、光導波路４
０が形成されている。また、入力部２０及び出力部３０
の各々には、スプリッタとして機能するＹ分岐回路２２
及び３２がそれぞれ形成されている。
形態１に係る集積型光導波路デバイスの一例としての、
導波路型マッハツェンダ回路を用いた可変光減衰器の構
成を模式的に示す図である。この可変光減衰器は、位相
シフタ部１０、並びに干渉領域が形成された入力部２０
及び出力部３０から構成されている。位相シフタ部１
０、入力部２０及び出力部３０の各々には、光導波路４
０が形成されている。また、入力部２０及び出力部３０
の各々には、スプリッタとして機能するＹ分岐回路２２
及び３２がそれぞれ形成されている。
【００２０】位相シフタ部１０は、ニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3：ＬＮ）から成る基板に、例えばＴｉを
熱拡散させて形成された２本の直線状の拡散型の光導波
路４０を備えている。なお、位相シフタ部１０は、２本
の光導波路４０の間に複数の電極が配置された構造を有
するが、この構造は周知であるので図示及び説明は省略
する。この位相シフタ部１０では、複数の電極間に電圧
を印加することによって発生された電界の大きさによ
り、光導波路４０を伝搬する導波光の位相のシフト量が
決定される。
（ＬｉＮｂＯ3：ＬＮ）から成る基板に、例えばＴｉを
熱拡散させて形成された２本の直線状の拡散型の光導波
路４０を備えている。なお、位相シフタ部１０は、２本
の光導波路４０の間に複数の電極が配置された構造を有
するが、この構造は周知であるので図示及び説明は省略
する。この位相シフタ部１０では、複数の電極間に電圧
を印加することによって発生された電界の大きさによ
り、光導波路４０を伝搬する導波光の位相のシフト量が
決定される。
【００２１】位相シフタ部１０には、ＸカットＺ軸伝搬
となるように切り出された基板を用いることができる。
この基板のＸカット面（ＹＺ面）の表面に２本の平行な
光導波路４０が形成され、導波光はＺ軸（光学軸）に沿
って伝搬する。
となるように切り出された基板を用いることができる。
この基板のＸカット面（ＹＺ面）の表面に２本の平行な
光導波路４０が形成され、導波光はＺ軸（光学軸）に沿
って伝搬する。
【００２２】なお、この実施の形態１では、基板の材料
の一例としてニオブ酸リチウムを用いているが、基板の
材料はこれに限定されない。本発明のＬＮ系基板として
は、電気光学効果を有する三方晶系、六方晶系といった
一軸性結晶、又は結晶の点群がＣ3V、Ｃ3、Ｄ3、Ｃ3h、
Ｄ3hである材料から成る基板を用いることができる。こ
れらの材料は、電界の印加によって屈折率変化が伝搬光
のモードによって異符号となるような屈折率調整機能を
有する。具体例としては、ニオブ酸リチウムの他に、タ
ンタル酸リチウム（ＬｉＴＯ3：ＬＴ）、β−ＢａＢ2Ｏ
4（略称ＢＢＯ）、ＬｉＩＯ3等を用いることができる。
の一例としてニオブ酸リチウムを用いているが、基板の
材料はこれに限定されない。本発明のＬＮ系基板として
は、電気光学効果を有する三方晶系、六方晶系といった
一軸性結晶、又は結晶の点群がＣ3V、Ｃ3、Ｄ3、Ｃ3h、
Ｄ3hである材料から成る基板を用いることができる。こ
れらの材料は、電界の印加によって屈折率変化が伝搬光
のモードによって異符号となるような屈折率調整機能を
有する。具体例としては、ニオブ酸リチウムの他に、タ
ンタル酸リチウム（ＬｉＴＯ3：ＬＴ）、β−ＢａＢ2Ｏ
4（略称ＢＢＯ）、ＬｉＩＯ3等を用いることができる。
【００２３】光導波路４０は、Ｔｉを１００ｎｍ程度パ
ターン化して１０００゜Ｃで１２〜４０時間程度加熱し
て熱拡散させることにより形成される。これにより、基
板の表面に、幅５μｍ程度の光導波路４０が、基板を縦
断するように形成される。
ターン化して１０００゜Ｃで１２〜４０時間程度加熱し
て熱拡散させることにより形成される。これにより、基
板の表面に、幅５μｍ程度の光導波路４０が、基板を縦
断するように形成される。
【００２４】入力部２０のＹ分岐回路２２は、周知の技
術により、シリコン基板（Ｓｉ）上に酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2）を堆積して埋め込むことにより形成された埋め
込み型の光導波路４０から構成されている。同様に、出
力部３０のＹ分岐回路３２は、周知の技術により、シリ
コン基板（Ｓｉ）上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）を堆積
して埋め込むことにより形成された埋め込み型の光導波
路４０から構成されている。
術により、シリコン基板（Ｓｉ）上に酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2）を堆積して埋め込むことにより形成された埋め
込み型の光導波路４０から構成されている。同様に、出
力部３０のＹ分岐回路３２は、周知の技術により、シリ
コン基板（Ｓｉ）上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）を堆積
して埋め込むことにより形成された埋め込み型の光導波
路４０から構成されている。
【００２５】上記のようにして製造された位相シフタ部
１０、入力部２０出力部３０は、図１に示すように、各
部の光導波路４０が位置合わせされて接合され、以て可
変光減衰器が完成する。この可変光減衰器の入力部２０
の光導波路４０の入力端には、光信号を入力するための
光入力ファイバ２１が、出力部３０の光導波路４０の出
力端には、光信号を出力するための光出力ファイバ３１
がそれぞれ接続される。
１０、入力部２０出力部３０は、図１に示すように、各
部の光導波路４０が位置合わせされて接合され、以て可
変光減衰器が完成する。この可変光減衰器の入力部２０
の光導波路４０の入力端には、光信号を入力するための
光入力ファイバ２１が、出力部３０の光導波路４０の出
力端には、光信号を出力するための光出力ファイバ３１
がそれぞれ接続される。
【００２６】上記のように構成される可変光減衰器にお
いて、光入力ファイバ２１から入力された光信号は、入
力部２０に形成されたＹ分岐回路２２で２つに分岐され
て位相シフタ部１０に送られる。位相シフタ部１０で
は、各光信号の位相がシフトされて出力部３０に送られ
る。出力部３０は、入力された異なる位相を有する２つ
の光信号をＹ分岐回路３２で混合する。これにより、光
導波路４０を伝搬する導波光は減衰され、光出力ファイ
バ３１に出力される。導波光の減衰量は、位相シフタ部
１０でシフトされる位相の大きさによって制御される。
いて、光入力ファイバ２１から入力された光信号は、入
力部２０に形成されたＹ分岐回路２２で２つに分岐され
て位相シフタ部１０に送られる。位相シフタ部１０で
は、各光信号の位相がシフトされて出力部３０に送られ
る。出力部３０は、入力された異なる位相を有する２つ
の光信号をＹ分岐回路３２で混合する。これにより、光
導波路４０を伝搬する導波光は減衰され、光出力ファイ
バ３１に出力される。導波光の減衰量は、位相シフタ部
１０でシフトされる位相の大きさによって制御される。
【００２７】以上説明した可変光変調器によれば、位相
シフタ部１０にＬＮ系材料を用いたので、電気光学効果
を用いて、電圧の印加で発生される電界の大きさにより
位相シフト量を制御できる。従って、熱光学効果を用い
る場合に比べて位相シフト量の制御が簡単になり、制御
速度を高速化でき、しかも電界を発生させるためには電
流を流す必要はないので低消費電力を実現できる。ま
た、熱光学効果を用いていないため、環境温度による影
響も受けにくい。
シフタ部１０にＬＮ系材料を用いたので、電気光学効果
を用いて、電圧の印加で発生される電界の大きさにより
位相シフト量を制御できる。従って、熱光学効果を用い
る場合に比べて位相シフト量の制御が簡単になり、制御
速度を高速化でき、しかも電界を発生させるためには電
流を流す必要はないので低消費電力を実現できる。ま
た、熱光学効果を用いていないため、環境温度による影
響も受けにくい。
【００２８】また、光入力ファイバ２１に接合される入
力部２０の光導波路４０（Ｙ分岐回路２２）及び光出力
ファイバ３１に接続される出力部３０の光導波路４０
（Ｙ分岐回路３２）はシリカ系材料で構成されているの
で、その屈折率を光入力ファイバ２１及び光出力ファイ
バ３１の屈折率と同じになるように構成できる。この構
成によれば、接合する材料の屈折率が相違することに起
因する結合損失を低減できる。
力部２０の光導波路４０（Ｙ分岐回路２２）及び光出力
ファイバ３１に接続される出力部３０の光導波路４０
（Ｙ分岐回路３２）はシリカ系材料で構成されているの
で、その屈折率を光入力ファイバ２１及び光出力ファイ
バ３１の屈折率と同じになるように構成できる。この構
成によれば、接合する材料の屈折率が相違することに起
因する結合損失を低減できる。
【００２９】また、シリカ系材料で構成される埋め込み
型光導波路の断面形状の加工は容易であるので、この埋
め込み型光導波路の断面形状を光入力ファイバ２１及び
光出力ファイバ３１の断面形状に適合させるように構成
できる。この構成によれば、可変光減衰器の埋め込み型
光導波路の断面形状と光入力ファイバ２１及び光出力フ
ァイバ３１との断面形状の相違に起因する結合損失を低
減できる。
型光導波路の断面形状の加工は容易であるので、この埋
め込み型光導波路の断面形状を光入力ファイバ２１及び
光出力ファイバ３１の断面形状に適合させるように構成
できる。この構成によれば、可変光減衰器の埋め込み型
光導波路の断面形状と光入力ファイバ２１及び光出力フ
ァイバ３１との断面形状の相違に起因する結合損失を低
減できる。
【００３０】なお、位相シフタ部１０に形成された拡散
型光導波路と、入力部２０及び出力部３０に形成された
埋め込み型光導波路とを接合する場合は、シリカ系材料
から成る埋め込み型光導波路の加工は容易であるので、
この埋め込み型光導波路の断面形状を拡散型光導波路の
断面形状に適合するように加工した後に接合するように
構成できる。これにより、拡散型光導波路と埋め込み型
光導波路のスポットサイズを一致させて結合損失を低減
できる。
型光導波路と、入力部２０及び出力部３０に形成された
埋め込み型光導波路とを接合する場合は、シリカ系材料
から成る埋め込み型光導波路の加工は容易であるので、
この埋め込み型光導波路の断面形状を拡散型光導波路の
断面形状に適合するように加工した後に接合するように
構成できる。これにより、拡散型光導波路と埋め込み型
光導波路のスポットサイズを一致させて結合損失を低減
できる。
【００３１】また、拡散型光導波路は屈折率差が小さい
ことから光を閉じ込める能力が小さいので曲げ損失が大
きくなるが、入力部２０及び出力部３０のＹ分岐回路２
２及び３２のように曲げが要求される部分は、シリカ系
材料で光導波路を形成したので光導波路の曲率半径を小
さくできる。その結果、集積型光導波路デバイスを小型
化できる。
ことから光を閉じ込める能力が小さいので曲げ損失が大
きくなるが、入力部２０及び出力部３０のＹ分岐回路２
２及び３２のように曲げが要求される部分は、シリカ系
材料で光導波路を形成したので光導波路の曲率半径を小
さくできる。その結果、集積型光導波路デバイスを小型
化できる。
【００３２】また、Ｙ分岐回路が形成される入力部２０
及び出力部３０は、シリカ系材料から成る埋め込み型光
導波路で形成されているので、屈折率分布を対称にでき
ることから偏光依存性は生じない。なお、シリカ系材料
から成る光導波路であっても、リッジ型である場合は偏
光依存性が生じるが、この実施の形態１に係る光導波路
は埋め込み型であるために、偏光依存性が生じることは
ない。
及び出力部３０は、シリカ系材料から成る埋め込み型光
導波路で形成されているので、屈折率分布を対称にでき
ることから偏光依存性は生じない。なお、シリカ系材料
から成る光導波路であっても、リッジ型である場合は偏
光依存性が生じるが、この実施の形態１に係る光導波路
は埋め込み型であるために、偏光依存性が生じることは
ない。
【００３３】なお、上述した実施の形態１に係る可変光
減衰器では、入力部２０及び出力部３０にＹ分岐回路２
２及び３２を形成したが、図２に示すように、方向性結
合器２３及び３３を形成することができる。この場合
も、上述したと同様の作用及び効果を奏する。
減衰器では、入力部２０及び出力部３０にＹ分岐回路２
２及び３２を形成したが、図２に示すように、方向性結
合器２３及び３３を形成することができる。この場合
も、上述したと同様の作用及び効果を奏する。
【００３４】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
係る集積型光導波路デバイスは、上述した実施の形態１
に係る集積型光導波路デバイスとしての可変光減衰器を
アレイ化して可変光減衰器アレイを構成したものであ
る。
係る集積型光導波路デバイスは、上述した実施の形態１
に係る集積型光導波路デバイスとしての可変光減衰器を
アレイ化して可変光減衰器アレイを構成したものであ
る。
【００３５】図３は、本発明の実施の形態２に係る集積
型光導波路デバイスの構成を模式的に示す図である。こ
の集積型光導波路デバイスは、位相シフタ部アレイ１０
０、入力部２００及び出力部３００から構成されてい
る。位相シフタ部アレイ１００は、実施の形態１で説明
した位相シフタ部、即ちＬＮ系基板に熱拡散により形成
された直線状の拡散型光導波路を有する位相シフタ部が
アレイ状に複数配置されることにより構成されている。
なお、この実施の形態２では、入力部２００をアレイ導
波路格子（ＡＷＧ）とした場合を例として示している
が、この他に、入力部２００を出力部３００と同様な構
成にすることも可能である。
型光導波路デバイスの構成を模式的に示す図である。こ
の集積型光導波路デバイスは、位相シフタ部アレイ１０
０、入力部２００及び出力部３００から構成されてい
る。位相シフタ部アレイ１００は、実施の形態１で説明
した位相シフタ部、即ちＬＮ系基板に熱拡散により形成
された直線状の拡散型光導波路を有する位相シフタ部が
アレイ状に複数配置されることにより構成されている。
なお、この実施の形態２では、入力部２００をアレイ導
波路格子（ＡＷＧ）とした場合を例として示している
が、この他に、入力部２００を出力部３００と同様な構
成にすることも可能である。
【００３６】入力部２００は、位相シフタ部アレイ１０
０を構成する複数の位相シフタ部の各々の拡散型光導波
路の一端部に、シリコン基板上に形成されたシリカ系材
料から成る埋め込み型光導波路の一端部が接合されて構
成されている。また、出力部３００は、位相シフタ部ア
レイ１００を構成する複数の位相シフタ部の各々の拡散
型光導波路の他端部に、シリコン基板上に形成されたシ
リカ系材料から成る埋め込み型光導波路の一端部が接合
されて構成されている。
０を構成する複数の位相シフタ部の各々の拡散型光導波
路の一端部に、シリコン基板上に形成されたシリカ系材
料から成る埋め込み型光導波路の一端部が接合されて構
成されている。また、出力部３００は、位相シフタ部ア
レイ１００を構成する複数の位相シフタ部の各々の拡散
型光導波路の他端部に、シリコン基板上に形成されたシ
リカ系材料から成る埋め込み型光導波路の一端部が接合
されて構成されている。
【００３７】この実施の形態２に係る集積型光導波路デ
バイスを構成する個々の可変光減衰器の動作は、上述し
た実施の形態１に係る集積型光導波路デバイスとしての
可変光減衰器の動作と同じである。
バイスを構成する個々の可変光減衰器の動作は、上述し
た実施の形態１に係る集積型光導波路デバイスとしての
可変光減衰器の動作と同じである。
【００３８】以上のように構成される集積型光導波路デ
バイスによれば、上述した実施の形態１に係る集積型光
導波路デバイスと同様の作用及び効果を奏する。
バイスによれば、上述した実施の形態１に係る集積型光
導波路デバイスと同様の作用及び効果を奏する。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
簡単な構造であるにも拘わらず、光ファイバとの結合損
失及び光導波路の曲げ損失を小さくでき、しかも偏光依
存性の発生を抑止できる小型化可能な集積型光導波路デ
バイスを提供できる。
簡単な構造であるにも拘わらず、光ファイバとの結合損
失及び光導波路の曲げ損失を小さくでき、しかも偏光依
存性の発生を抑止できる小型化可能な集積型光導波路デ
バイスを提供できる。
【図１】本発明の実施の形態１に係る集積型光導波路デ
バイス（可変光減衰器）の構成を模式的に示す図であ
る。
バイス（可変光減衰器）の構成を模式的に示す図であ
る。
【図２】本発明の実施の形態１に係る集積型光導波路デ
バイス（可変光減衰器）の変形例の構成を模式的に示す
図である。
バイス（可変光減衰器）の変形例の構成を模式的に示す
図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る集積型光導波路デ
バイス（可変光減衰器アレイ）の構成を模式的に示す図
である。
バイス（可変光減衰器アレイ）の構成を模式的に示す図
である。
【図４】従来の可変光減衰器を説明するための図であ
る。
る。
１０ 位相シフタ部
２０ 入力部
２１ 光入力ファイバ
２２ Ｙ分岐回路
２３ 方向性結合器
３０ 出力部
３１ 光出力ファイバ
３２ Ｙ分岐回路
３３ 方向性結合器
４０ 光導波路
１００ 位相シフタ部アレイ
２００ 入力部
３００ 出力部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H038 AA22 BA30
2H047 KA04 KA12 KB04 LA12 MA05
PA04 PA12 QA02 QA03 TA01
TA05 TA32 TA36
2H079 AA02 AA12 BA03 CA05 DA03
EA04 EA05 EA32 GA04 HA13
KA20
Claims (6)
- 【請求項１】 電気光学効果を有する直線状の光導波路
で構成された位相シフタ部と、 該位相シフタ部の前記光導波路の一端部に接合されるよ
うに配置されたシリカ系材料から成る埋め込み型光導波
路で構成された入力部と、 前記位相シフタ部の前記光導波路の他端部に接合される
ように配置されたシリカ系材料から成る埋め込み型光導
波路で構成された出力部、とを備えた集積型光導波路デ
バイス。 - 【請求項２】 前記入力部及び前記出力部には、Ｙ分岐
回路が形成されている、請求項１に記載の集積型光導波
路デバイス。 - 【請求項３】 前記入力部及び前記出力部には、方向性
結合器が形成されている請求項１に記載の集積型光導波
路デバイス。 - 【請求項４】 前記位相シフタ部がＬＮ系材料から成る
光導波路で構成されている請求項１乃至３の何れか１項
に記載の集積型光導波路デバイス。 - 【請求項５】 電気光学効果を有する直線状の光導波路
で構成された位相シフタ部がアレイ状に複数配置された
位相シフタ部アレイと、 前記複数の位相シフタ部の各々の前記光導波路の一端部
に、シリカ系材料から成る埋め込み型光導波路の一端部
が接合されるように配置された入力部と、 前記複数の位相シフタ部の各々の前記光導波路の他端部
に、シリカ系材料から成る埋め込み型光導波路の一端部
が接合されるように配置された出力部、とを備えた集積
型光導波路デバイス。 - 【請求項６】 前記入力部又は出力部がアレイ導波路格
子である請求項５に記載の集積型光導波路デバイス。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001392442A JP2003195239A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 集積型光導波路デバイス |
| US10/326,377 US6876782B2 (en) | 2001-12-25 | 2002-12-23 | Integrated type optical waveguide device |
| GB0230191A GB2383642B (en) | 2001-12-25 | 2002-12-24 | Integrated type optical waveguide device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001392442A JP2003195239A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 集積型光導波路デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003195239A true JP2003195239A (ja) | 2003-07-09 |
Family
ID=19188634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001392442A Pending JP2003195239A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 集積型光導波路デバイス |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6876782B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003195239A (ja) |
| GB (1) | GB2383642B (ja) |
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- 2001-12-25 JP JP2001392442A patent/JP2003195239A/ja active Pending
-
2002
- 2002-12-23 US US10/326,377 patent/US6876782B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-12-24 GB GB0230191A patent/GB2383642B/en not_active Expired - Fee Related
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