JP2003207664A - 光回路 - Google Patents

光回路

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JP2003207664A
JP2003207664A JP2002003921A JP2002003921A JP2003207664A JP 2003207664 A JP2003207664 A JP 2003207664A JP 2002003921 A JP2002003921 A JP 2002003921A JP 2002003921 A JP2002003921 A JP 2002003921A JP 2003207664 A JP2003207664 A JP 2003207664A
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optical
plc
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waveguide
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JP2002003921A
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Shinji Mino
真司 美野
Takashi Yamada
貴 山田
Ikuo Ogawa
育生 小川
Motohaya Ishii
元速 石井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 PLC基板とLNを初めとする多元系酸化物
基板上に各々形成した光導波路を、Arコート膜なし
で、少ない反射戻り光強度で接続すること。 【解決手段】 PLC基板1は、Si基板上に形成した
石英系光波回路により作製した高Δ導波路で、第2のL
iNbO基板2は、z面上に形成したTi拡散による
光導波路を用いた。PLC基板1とLN基板2とは、基
板端面をUV接着剤で接続することにより、光導波路同
士の光結合を行った。PLC基板1上の光導波路4の入
射角が、θとなるように、PLC基板1の出射側端面は
垂直から角度θだけ斜めに切断した。LN基板2の入射
側端面の角度φは、PLC−LN境界面3での光損失が
最小となるように、スネルの法則sin(θ)/sin(φ) =n
/nを満たす角度とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
応用可能な光導波路を有する光回路に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、光通信や光信号処理の高度化に伴
い、高機能な光回路の実現が求められている。図5は、
従来の光回路の構成図で、図中符号31は第1のPLC
基板(アレイ導波路光子を含む)、32は第2の基板
(LiNbO基板)、33は第3のPLC基板(アレ
イ導波路光子を含む)、34はLiNbO光導波路、
35はマッハツェンダ回路を示している。光回路として
実績のある石英系光波回路(Planar Lightwave Circui
t:PLC)31,33によるアレイ導波路格子を用い
た波長合分波器2個と、LiNbO (LN)基板に形
成された光導波路34を用いたマッハツェンダ回路35
による高速on/offスイッチとを、基板同士の端面
を結合させることにより同一平面上に作製している。
【0003】このようにパッシブな光導波路として実績
のある石英系PLC31,33と、電気光学効果を用い
た高速変調機能の実績があるLN回路32を組み合わせ
て高機能化や多チャネル化を図っている。今後、このよ
うな高機能回路の実用化が進んでいくと予想する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図6は、図5に示した
PLCとLNとの基板接続部を示す図で、図中符号41
はPLC基板、42はLN基板、43はPLC基板とL
N基板の端面接続面(LN基板側端面にARコート)、
44,45は光導波路を示している。
【0005】光導波路同士を低損失に接続するために
は、このように一直線に光導波路44,45を配置して
接続する必要がある。ここで石英ガラスの光導波路基板
41とLNの光導波路基板42では、屈折率が各々1.
46,2.2と大きく異なる。そのため無処理の端面同
士を接続すると反射光が生じ元の光導波路中に戻ってし
まうため、特性を劣化する。そのため、LN端面側に垂
直に無反射コート(Arコート)して反射戻り光強度
を、例えば−30dB以下、望ましくは−40dBにす
る必要があった。
【0006】このArコートの形成は、例えば、SiN
のような膜を極めて高い膜厚精度で多層に形成して作製
する必要があるため、専門性が高く歩留まりの低い作業
である。さらに、このような膜を基板に垂直な端面に形
成するのは一層の労力を要する。さらに、端面が薄いた
めに、その後の接続作業における摩擦等でArコートが
剥がれる可能性もあった。そのため、このArコートな
しでも反射光が元の光導波路に戻らない技術が望まれて
いた。
【0007】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、PLC基板とLN
を初めとする多元系酸化物基板上に各々形成した光導波
路を、Arコート膜なしで、少ない反射戻り光強度で接
続することを可能とする光回路を提供することにある。
【0008】
【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、光信号
の入力側に設けられ、光導波路を有する第1の基板と、
該第1の基板の出力導波路に対応する入力導波路を有
し、該第1の基板と屈折率の異なる光導波路を有する第
2の基板と、前記第1及び第2の基板の接続が、該基板
同士を端面で突き合わせて各光導波路同士を光結合さ
せ、該光導波路同士が一直線でなく斜めに傾いているこ
とを特徴とする。
【0009】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、前記光導波路同士の角度がスネ
ルの法則に従うことを特徴とする。
【0010】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、前記第1の基板が石英ガ
ラスを用いた光導波路を有する基板で、前記第2の基板
が多元系酸化物を用いた光導波路を有する基板であるこ
とを特徴とする。
【0011】また、請求項4に記載の発明は、請求項3
に記載の発明において、前記多元系酸化物を用いた光導
波路を有する基板として、Li1-xNb,Li
1-xTa,KTa1-xNb又はK1-y
LiTa1-xNbを用いたことを特徴とす
る。
【0012】このように、本発明は、従来例のように光
導波路に垂直に切断した基板同士を接続するのではな
く、光導波路に対して垂直から傾けた角度に切断した基
板同士を接続する。この角度については、光導波路同士
はスネルの法則から導かれる。結合損失が少ない角度に
設定され、かつ入射側の光導波路への反射戻り光が十分
小さくなるような角度に設定する。その結果、Arコー
トなしで元の光導波路への反射を防ぐことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。図1は、本発明の光回路の一実
施例を説明するための構造図(平面図)で、図中符号1
はPLC基板、2はLN基板、3はPLC基板とLN基
板の端面接続面(斜め端面)、4、5は光導波路を示し
ている。PLC基板1は、Si基板上に形成した石英系
光波回路(Planar Lightwave Circuit:PLC)により
作製した高Δ導波路(モードフィールド径9.0μm)
とした。また、第2のLiNbO基板2においては、
z面上に形成したTi拡散による光導波路(モードフィ
ールド径7.0μm)を用いた。
【0014】PLC基板1とLN基板2とは、基板端面
をUV接着剤で接続することにより、光導波路同士の光
結合を行った。なお、PLC基板1上の光導波路4の入
射角が、図1に示したようにθとなるように、PLC基
板1の出射側端面は垂直から角度θだけ斜めに切断し
た。
【0015】一方、LN基板2の入射側端面の角度φ
は、PLC−LN境界面3での光損失が最小となるよう
に、スネルの法則sin(θ)/sin(φ) =n/nを満た
す角度とした。但しn,nは各々石英ガラス、LN
の屈折率である。
【0016】図2は、図1における反射減衰量の入射角
度θ依存性を示す図で、反射戻り光の入射光に対する減
衰量を反射減衰量と定義して計算により求めるたもので
ある。ここで石英ガラス、LNの屈折率を各々1.4
6,2.2とした。反射光強度は、TMモード(図1で
はs偏光に対応する)を想定し、s偏光におけるフレネ
ル反射強度rは、 r=sin(θ−φ)/sin(θ+φ) ・・・(1) により計算した。さらに、その反射光が入射光導波路に
結合する結合率は、各々をガウスビームと仮定して導か
れる近似式により計算した(例えば、河野健治:『光デ
バイスのための光結合系の基礎と応用』,(現代工学
社,1991),p.44)。
【0017】図2に示すように、斜め端面角度が増大す
るに従い、反射減衰量を増大、すなわち、反射戻り光強
度を減少させることができる。この例では、斜め端面角
度が5度以上の時には反射戻り光強度を−40dB以下
になる。この際の反射光は損失となるが、斜め端面角度
が5度の時、反射光による損失は0.2dBとほとんど
問題にならないほど小さい。
【0018】以上、PLC基板からLN基板へ光を入射
する例を挙げたが、光の相反性により、LN基板からP
LC基板へ光を入射する際にも同様の効果がある。
【0019】以上のように、ARコートを端面に施すこ
となく、屈折率の異なる基板間の光導波路同士を、反射
戻り光を十分低くして接続することができた。
【0020】なお、この効果は、光導波路同士の角度と
基板端面の角度の関係が、スネルの法則を満たすように
なっていれば存在する。例えば、図3及び図4のよう
に、上方から見て光導波路同士が一直線であっても、断
面方向からみて曲がっている構成も可能である。
【0021】図3は、光導波路の曲角度が鉛直方向のみ
に存在する例を示す図で、上方から見た平面図である。
図中符号11はPLC基板、12はLN基板、13はP
LC基板とLN基板の端面接続面(斜め端面)、14、
15は光導波路を示している。
【0022】図4は、光導波路の曲角度が鉛直方向のみ
に存在する例を示す図で、基板断面を水平方向から見た
図である。図中符号21はPLC基板、22はLN基
板、23はPLC基板とLN基板の端面接続面(斜め端
面)、24、25は光導波路を示している。
【0023】なお、図1に示した実施例では、多元系酸
化物により作製された光導波路基板としてLiNbO
基板の例を挙げたが、KTa1-xNbまたはK
1-yLiTa1-xNbを初めとした他の多元
系酸化物もLN基板同様に屈折率がガラスに比べ大き
く、同様の効果を得られるのは言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
信号の入力側に設けられ、光導波路を有する第1の基板
と、第1の基板の出力導波路に対応する入力導波路を有
し、第1の基板と屈折率の異なる光導波路を有する第2
の基板と、第1及び第2の基板の接続が、基板同士を端
面で突き合わせて各光導波路同士を光結合させ、光導波
路同士が一直線でなく斜めに傾いているので、PLC基
板とLNを初めとする多元系酸化物基板上に各々形成し
た光導波路を、Arコート膜なしで、少ない反射戻り光
強度で接続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光回路の一実施例を説明するための構
造図(平面図)である。
【図2】図1における反射減衰量の入射角度θ依存性を
示す図である。
【図3】光導波路の曲角度が鉛直方向のみに存在する例
を示す図である。
【図4】光導波路の曲角度が鉛直方向のみに存在する例
を示す図である。
【図5】従来の光回路の構成図である。
【図6】図5に示したPLCとLNとの基板接続部を示
す図である。
【符号の説明】
1,11,21 PLC基板 2,12,22 LN基板 3,13,23 PLC基板とLN基板の端面接続面
(斜め端面) 4、5,14,15,24,25 光導波路 31 第1のPLC基板 32 第2の基板(LiNbO基板) 33 第3のPLC基板 34 LiNbO光導波路 35 マッハツェンダ回路 41 PLC基板 42 LN基板 43 PLC基板とLN基板の端面接続面 44,45 光導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 育生 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 石井 元速 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) 2H037 AA01 BA24 CA34 DA17 2H047 KA11 KA12 LA12 LA18 QA07 TA32 TA36

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光信号の入力側に設けられ、光導波路を
    有する第1の基板と、該第1の基板の出力導波路に対応
    する入力導波路を有し、該第1の基板と屈折率の異なる
    光導波路を有する第2の基板と、前記第1及び第2の基
    板の接続が、該基板同士を端面で突き合わせて各光導波
    路同士を光結合させ、該光導波路同士が一直線でなく斜
    めに傾いていることを特徴とする光回路。
  2. 【請求項2】 前記光導波路同士の角度がスネルの法則
    に従うことを特徴とする請求項1に記載の光回路。
  3. 【請求項3】 前記第1の基板が石英ガラスを用いた光
    導波路を有する基板で、前記第2の基板が多元系酸化物
    を用いた光導波路を有する基板であることを特徴とする
    請求項1又は2に記載の光回路。
  4. 【請求項4】 前記多元系酸化物を用いた光導波路を有
    する基板として、Li1-xNb,Li1-xTa
    ,KTa1-xNb又はK1-yLiTa
    1-xNbを用いたことを特徴とする請求項3に
    記載の光回路。
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