JP2003255164A - 光結合素子及び光デバイス - Google Patents
光結合素子及び光デバイスInfo
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
- G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光結合効率を犠牲にすることなく残留反射を
効果的に防止しうる光結合素子並びにこのような光結合
素子を有する光デバイスを提供する。 【解決手段】 基板上に形成された光素子と前記基板に
隣接して設けられた光伝送手段とを光学的に結合する光
結合素子であって、光伝送手段側の幅が光素子側の幅よ
りも狭い光導波路部１２と、光導波路部１２の光伝送手
段側に接続して形成され、光伝送手段側の幅が光素子側
の幅よりも狭く、信号光の２０波長分の長さに相当する
長さよりも短い光導波路部１４とを有する。これによ
り、光導波路部１２によって光結合効率を最適化すると
ともに、光導波路部１４によって残留反射を抑制するこ
とができる。
効果的に防止しうる光結合素子並びにこのような光結合
素子を有する光デバイスを提供する。 【解決手段】 基板上に形成された光素子と前記基板に
隣接して設けられた光伝送手段とを光学的に結合する光
結合素子であって、光伝送手段側の幅が光素子側の幅よ
りも狭い光導波路部１２と、光導波路部１２の光伝送手
段側に接続して形成され、光伝送手段側の幅が光素子側
の幅よりも狭く、信号光の２０波長分の長さに相当する
長さよりも短い光導波路部１４とを有する。これによ
り、光導波路部１２によって光結合効率を最適化すると
ともに、光導波路部１４によって残留反射を抑制するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光結合素子及び光
デバイスに係り、特に、光結合効率を犠牲にすることな
く残留反射を効果的に防止しうる光結合素子並びにこの
ような光結合素子を有する光デバイスに関する。
デバイスに係り、特に、光結合効率を犠牲にすることな
く残留反射を効果的に防止しうる光結合素子並びにこの
ような光結合素子を有する光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】光デバイスにおける内部残留反射光は、
デバイス性能を劣化する要因となることが知られてい
る。例えば、レーザ発振器では、残留反射光が光導波路
内に戻ると、発振状態を乱して雑音成分を大きくする要
因となる。このため、光結合素子においては、如何にし
て残留反射光の発生を抑制するかが極めて重要である。
デバイス性能を劣化する要因となることが知られてい
る。例えば、レーザ発振器では、残留反射光が光導波路
内に戻ると、発振状態を乱して雑音成分を大きくする要
因となる。このため、光結合素子においては、如何にし
て残留反射光の発生を抑制するかが極めて重要である。
【０００３】残留反射光は、主として、光デバイスや光
集積回路が形成されたチップの中或いは外において光信
号を光学的に結合する部位において発生する。このよう
な領域では光デバイスが大気と接する領域が存在するた
め、光デバイスを構成する物質の屈折率と空気の屈折率
との間の大きな屈折率差に起因して、この界面において
信号光が反射し、残留反射光となる。
集積回路が形成されたチップの中或いは外において光信
号を光学的に結合する部位において発生する。このよう
な領域では光デバイスが大気と接する領域が存在するた
め、光デバイスを構成する物質の屈折率と空気の屈折率
との間の大きな屈折率差に起因して、この界面において
信号光が反射し、残留反射光となる。
【０００４】従来より、残留反射を防止する方法とし
て、例えば以下に示す方法が提案されている。
て、例えば以下に示す方法が提案されている。
【０００５】第１の方法は、チップ端面に反射防止膜を
形成する方法である。この方法によれば、チップ端面に
おける反射率自体を低減することができる。
形成する方法である。この方法によれば、チップ端面に
おける反射率自体を低減することができる。
【０００６】第２の方法は、チップ端面の法線方向に対
し、光導波路を所定角度（例えば７度程度）傾斜する方
法である。この方法によれば、チップ端面で反射した反
射光のうち光導波路に戻る成分を低減することができ
る。
し、光導波路を所定角度（例えば７度程度）傾斜する方
法である。この方法によれば、チップ端面で反射した反
射光のうち光導波路に戻る成分を低減することができ
る。
【０００７】第３の方法は、光導波路の出力端部の幅に
テーパを設ける方法である。この方法によれば、チップ
端面における実効的な光フィールド分布が広がるため、
チップ端面で反射した反射光のうち光導波路に戻る成分
を低減することができる。また、光信号の光フィールド
幅を、光導波路の出力端部に光学的に接続する光伝搬手
段の光フィールド幅に合わせることも容易になる。
テーパを設ける方法である。この方法によれば、チップ
端面における実効的な光フィールド分布が広がるため、
チップ端面で反射した反射光のうち光導波路に戻る成分
を低減することができる。また、光信号の光フィールド
幅を、光導波路の出力端部に光学的に接続する光伝搬手
段の光フィールド幅に合わせることも容易になる。
【０００８】第４の方法は、いわゆる窓構造を用いる方
法である。窓構造とは、光導波路の端部をチップ端面か
ら離間して配置した構造である。窓構造を用いた場合に
も、光導波路の端部から出力された信号光の光フィール
ド幅は、進行方向に沿って徐々に増大する。したがっ
て、この方法によっても、チップ端面で反射した反射光
のうち光導波路に戻る成分を低減することができる。
法である。窓構造とは、光導波路の端部をチップ端面か
ら離間して配置した構造である。窓構造を用いた場合に
も、光導波路の端部から出力された信号光の光フィール
ド幅は、進行方向に沿って徐々に増大する。したがっ
て、この方法によっても、チップ端面で反射した反射光
のうち光導波路に戻る成分を低減することができる。
【０００９】これら方法は、単独で使用されることもあ
り、また、任意の２以上の方法を組み合わせて使用され
ることもある。
り、また、任意の２以上の方法を組み合わせて使用され
ることもある。
【００１０】図９（ａ）は、上記第２乃至第４の方法を
採用した光結合素子の構造を示す平面図である。すなわ
ち、図９（ａ）の光結合素子では、光導波路１００に入
力端面側１０２よりも出力端面１０４側の幅が狭くなる
ようなテーパを設け、出力端面１０４とチップ端面１１
０との間に窓領域を設け、チップ端面１１０の法線方向
に対して光信号の伝搬方向が所定の傾斜角度を有するよ
うに光導波路１１０を配置している。図９（ａ）の光結
合素子によれば、チップ端面１１０における反射光が光
導波路１００内に戻ることを効果的に防止することがで
きる。
採用した光結合素子の構造を示す平面図である。すなわ
ち、図９（ａ）の光結合素子では、光導波路１００に入
力端面側１０２よりも出力端面１０４側の幅が狭くなる
ようなテーパを設け、出力端面１０４とチップ端面１１
０との間に窓領域を設け、チップ端面１１０の法線方向
に対して光信号の伝搬方向が所定の傾斜角度を有するよ
うに光導波路１１０を配置している。図９（ａ）の光結
合素子によれば、チップ端面１１０における反射光が光
導波路１００内に戻ることを効果的に防止することがで
きる。
【００１１】一方、光結合素子においては、チップ端面
近傍における残留反射を防止することのみならず、チッ
プ上に形成された光導波路と、チップ外に形成された光
ファイバ等の光伝搬手段との間の光結合効率を高めるこ
とが極めて重要である。このため、光導波路の端部形
状、例えばテーパ部分の長さや端面の幅は、良好な光結
合効率を得るべく、シミュレーションツールを用いて最
適化されている。
近傍における残留反射を防止することのみならず、チッ
プ上に形成された光導波路と、チップ外に形成された光
ファイバ等の光伝搬手段との間の光結合効率を高めるこ
とが極めて重要である。このため、光導波路の端部形
状、例えばテーパ部分の長さや端面の幅は、良好な光結
合効率を得るべく、シミュレーションツールを用いて最
適化されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９
（ａ）に示す光結合素子は、チップ端面１１０における
反射光が光導波路１００内に戻ることを防止するうえで
極めて有効な構造ではあるが、残留反射の抑制に十分で
あるとはいえなかった。すなわち、図９（ｂ）に示すよ
うに、反射光はチップ内部の光導波路１００の出力端面
１０４においても発生するが、図９に示す光結合素子で
は光導波路１００の出力端面１０４における反射につい
ては考慮されておらず、出力端面１０４における反射に
起因する残留反射光の発生を抑制することはできなかっ
た。
（ａ）に示す光結合素子は、チップ端面１１０における
反射光が光導波路１００内に戻ることを防止するうえで
極めて有効な構造ではあるが、残留反射の抑制に十分で
あるとはいえなかった。すなわち、図９（ｂ）に示すよ
うに、反射光はチップ内部の光導波路１００の出力端面
１０４においても発生するが、図９に示す光結合素子で
は光導波路１００の出力端面１０４における反射につい
ては考慮されておらず、出力端面１０４における反射に
起因する残留反射光の発生を抑制することはできなかっ
た。
【００１３】光導波路の出力端面における反射を抑制す
るためには、光導波路の端面における幅がゼロになるよ
うなテーパを設けることが考えられる。しかしながら、
光ファイバ等に対する光結合効率を考慮した場合、端面
に所定の幅を持たせたテーパ構造において光結合効率の
最適値が存在する。このため、光導波路の端面の幅をゼ
ロにしたテーパ構造では、端面に所定の幅を持たせたテ
ーパ構造の場合と比較して光結合効率が低下してしま
う。また、端面の幅がゼロである光導波路を、端部の位
置を揃えて再現性よく形成することは、製造上極めて困
難である。
るためには、光導波路の端面における幅がゼロになるよ
うなテーパを設けることが考えられる。しかしながら、
光ファイバ等に対する光結合効率を考慮した場合、端面
に所定の幅を持たせたテーパ構造において光結合効率の
最適値が存在する。このため、光導波路の端面の幅をゼ
ロにしたテーパ構造では、端面に所定の幅を持たせたテ
ーパ構造の場合と比較して光結合効率が低下してしま
う。また、端面の幅がゼロである光導波路を、端部の位
置を揃えて再現性よく形成することは、製造上極めて困
難である。
【００１４】本発明の目的は、光結合効率を犠牲にする
ことなく残留反射を効果的に防止しうる光結合素子並び
にこのような光結合素子を有する光デバイスを提供する
ことにある。
ことなく残留反射を効果的に防止しうる光結合素子並び
にこのような光結合素子を有する光デバイスを提供する
ことにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、基板上に形
成された光素子と前記基板に隣接して設けられた光伝送
手段とを光学的に結合する光結合素子であって、前記基
板上に形成され、前記光伝送手段側の幅が前記光素子側
の幅よりも狭い第１の光導波路部と、前記第１の光導波
路部の前記光伝送手段側に接続して前記基板上に形成さ
れ、前記光伝送手段側の幅が前記光素子側の幅よりも狭
く、信号光の２０波長分の長さに相当する長さよりも短
い第２の光導波路部とを有することを特徴とする光結合
素子によって達成される。
成された光素子と前記基板に隣接して設けられた光伝送
手段とを光学的に結合する光結合素子であって、前記基
板上に形成され、前記光伝送手段側の幅が前記光素子側
の幅よりも狭い第１の光導波路部と、前記第１の光導波
路部の前記光伝送手段側に接続して前記基板上に形成さ
れ、前記光伝送手段側の幅が前記光素子側の幅よりも狭
く、信号光の２０波長分の長さに相当する長さよりも短
い第２の光導波路部とを有することを特徴とする光結合
素子によって達成される。
【００１６】また、上記の光結合素子において、前記第
１の光導波路部及び前記第２の光導波路部は、前記光伝
送手段側の前記幅が狭い直線的なテーパ形状を有し、前
記第２の光導波路部のテーパ形状が、前記第１の光導波
路部のテーパ形状よりも急峻であるようにしてもよい。
１の光導波路部及び前記第２の光導波路部は、前記光伝
送手段側の前記幅が狭い直線的なテーパ形状を有し、前
記第２の光導波路部のテーパ形状が、前記第１の光導波
路部のテーパ形状よりも急峻であるようにしてもよい。
【００１７】また、上記の光結合素子において、前記第
２の光導波路部の前記光伝送手段側の前記幅が、前記第
２の光導波路部の前記光素子側の前記幅の半分以下であ
るようにしてもよい。
２の光導波路部の前記光伝送手段側の前記幅が、前記第
２の光導波路部の前記光素子側の前記幅の半分以下であ
るようにしてもよい。
【００１８】また、上記の光結合素子において、前記光
結合素子を伝搬する光信号の光フィールド分布が、前記
第２の光導波路部の前記光伝送手段側の端面と前記光素
子側の端面とにおいてほぼ等しくなるようにしてもよ
い。
結合素子を伝搬する光信号の光フィールド分布が、前記
第２の光導波路部の前記光伝送手段側の端面と前記光素
子側の端面とにおいてほぼ等しくなるようにしてもよ
い。
【００１９】また、上記の光結合素子において、前記第
１の光導波路部は、前記光素子から出力される光信号の
光フィールド幅が前記光伝送手段の光フィールド幅とほ
ぼ等しくなるように、又は前記光伝送手段から出力され
る光信号の光フィールド幅が前記光素子の光フィールド
幅とほぼ等しくなるように、前記光信号の光フィールド
分布を変換するようにしてもよい。
１の光導波路部は、前記光素子から出力される光信号の
光フィールド幅が前記光伝送手段の光フィールド幅とほ
ぼ等しくなるように、又は前記光伝送手段から出力され
る光信号の光フィールド幅が前記光素子の光フィールド
幅とほぼ等しくなるように、前記光信号の光フィールド
分布を変換するようにしてもよい。
【００２０】また、上記の光結合素子において、前記第
２の光導波路部は、平面形状において略三角形形状に成
形されているようにしてもよい。
２の光導波路部は、平面形状において略三角形形状に成
形されているようにしてもよい。
【００２１】また、上記の光結合素子において、前記第
２の光導波路部は、側面が信号光の伝搬方向に対して非
対称のテーパ形状に成形されており、前記信号光の伝搬
方向は一の前記側面と交差しているようにしてもよい。
２の光導波路部は、側面が信号光の伝搬方向に対して非
対称のテーパ形状に成形されており、前記信号光の伝搬
方向は一の前記側面と交差しているようにしてもよい。
【００２２】また、上記の光結合素子において、前記光
結合素子内を伝搬する信号光の伝搬方向と、前記基板の
端面の法線方向とが、０度より大きい所定角度を成して
いるようにしてもよい。
結合素子内を伝搬する信号光の伝搬方向と、前記基板の
端面の法線方向とが、０度より大きい所定角度を成して
いるようにしてもよい。
【００２３】また、上記の光結合素子において、前記信
号光が通過する前記第２の光導波路部の端面の法線方向
と、前記基板の端面の法線方向との成す角度が、前記所
定角度よりも大きくなるようにしてもよい。
号光が通過する前記第２の光導波路部の端面の法線方向
と、前記基板の端面の法線方向との成す角度が、前記所
定角度よりも大きくなるようにしてもよい。
【００２４】また、上記目的は、基板上に形成された光
増幅器と、前記基板上に形成され、前記光増幅器に光学
的に結合された上記の光結合素子と、前記基板に隣接し
て設けられ、前記光結合素子に光学的に結合された光伝
搬手段とを有することを特徴とする光デバイスによって
も達成される。
増幅器と、前記基板上に形成され、前記光増幅器に光学
的に結合された上記の光結合素子と、前記基板に隣接し
て設けられ、前記光結合素子に光学的に結合された光伝
搬手段とを有することを特徴とする光デバイスによって
も達成される。
【００２５】
【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実
施形態による光結合素子の構造について図１乃至図３を
用いて説明する。
施形態による光結合素子の構造について図１乃至図３を
用いて説明する。
【００２６】図１は本実施形態による光結合素子の構造
を示す平面図及び概略断面図、図２は本実施形態の変形
例による光結合素子の構造を示す平面図、図３は本実施
形態による光結合素子の製造方法を示す工程断面図であ
る。
を示す平面図及び概略断面図、図２は本実施形態の変形
例による光結合素子の構造を示す平面図、図３は本実施
形態による光結合素子の製造方法を示す工程断面図であ
る。
【００２７】はじめに、本実施形態による光結合素子の
構造について図１及び図２を用いて説明する。なお、図
１（ａ）は本実施形態による光結合素子の構造を示す平
面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面
における概略断面図である。
構造について図１及び図２を用いて説明する。なお、図
１（ａ）は本実施形態による光結合素子の構造を示す平
面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面
における概略断面図である。
【００２８】光信号を伝搬する光導波路１０は、チップ
端面２０の法線方向に対して光信号の伝搬方向が角度α
（例えば７度或いは１０度）だけ傾くように配置されて
いる。光導波路１０の出力端面１８は、チップ端面２０
から所定距離離間して設けられており、いわゆる窓構造
が構成されている。チップ端面２０には、光導波路１０
に光学的に結合され、光導波路１０から出力される信号
光を伝搬するための光ファイバなどの光伝搬手段（図示
せず）が、設けられる。また、光導波路１０の入力端面
１６には、半導体光増幅器や半導体レーザなどの光素子
（図示せず）が光学的に結合される。光導波路１０は、
これら光素子の活性層を延在することにより構成するこ
とができる。
端面２０の法線方向に対して光信号の伝搬方向が角度α
（例えば７度或いは１０度）だけ傾くように配置されて
いる。光導波路１０の出力端面１８は、チップ端面２０
から所定距離離間して設けられており、いわゆる窓構造
が構成されている。チップ端面２０には、光導波路１０
に光学的に結合され、光導波路１０から出力される信号
光を伝搬するための光ファイバなどの光伝搬手段（図示
せず）が、設けられる。また、光導波路１０の入力端面
１６には、半導体光増幅器や半導体レーザなどの光素子
（図示せず）が光学的に結合される。光導波路１０は、
これら光素子の活性層を延在することにより構成するこ
とができる。
【００２９】光導波路１０は、図１（ａ）に示すよう
に、信号光の伝搬方向に向かうにつれて幅が狭くなるテ
ーパ形状を有している。光導波路１０を、例えば図１
（ａ）に示すように基幹部１２と先端部１４とに分けて
説明すると、先端部１４のテーパは、基幹部１２のテー
パよりも急峻になっている。光導波路１０は、また、図
１（ｂ）に示すように、例えばＩｎＧａＡｓＰよりなる
コア層３８と、コア層３８を囲むＩｎＰよりなるクラッ
ド層４２とにより構成されている。
に、信号光の伝搬方向に向かうにつれて幅が狭くなるテ
ーパ形状を有している。光導波路１０を、例えば図１
（ａ）に示すように基幹部１２と先端部１４とに分けて
説明すると、先端部１４のテーパは、基幹部１２のテー
パよりも急峻になっている。光導波路１０は、また、図
１（ｂ）に示すように、例えばＩｎＧａＡｓＰよりなる
コア層３８と、コア層３８を囲むＩｎＰよりなるクラッ
ド層４２とにより構成されている。
【００３０】このように、本実施形態による光結合素子
は、光導波路１０に、２段階のテーパが設けられている
ことに主たる特徴がある。各テーパ領域は、それぞれ以
下のような機能を有する。
は、光導波路１０に、２段階のテーパが設けられている
ことに主たる特徴がある。各テーパ領域は、それぞれ以
下のような機能を有する。
【００３１】光導波路１０の基幹部１２におけるテーパ
は、光結合効率を高めるためのものである。光導波路１
０の出力端面１８に光学的に接続される光伝送手段と光
導波路１０との間の光結合効率を向上するためには、光
導波路１０の出力端面１８における光フィールド幅と光
伝送手段の光フィールド幅とを近づける必要がある。他
方、光導波路１０の入力端面１６に接続される素子が例
えば半導体レーザの場合、活性層の幅は半導体レーザに
要求される特性等によって決定される。すなわち、基幹
部１２におけるテーパは、光素子によって規定される光
導波路１０の幅を、光伝送手段の光フィールド幅に相当
する光フィールド幅を実現するための幅まで減少するた
めのものである。
は、光結合効率を高めるためのものである。光導波路１
０の出力端面１８に光学的に接続される光伝送手段と光
導波路１０との間の光結合効率を向上するためには、光
導波路１０の出力端面１８における光フィールド幅と光
伝送手段の光フィールド幅とを近づける必要がある。他
方、光導波路１０の入力端面１６に接続される素子が例
えば半導体レーザの場合、活性層の幅は半導体レーザに
要求される特性等によって決定される。すなわち、基幹
部１２におけるテーパは、光素子によって規定される光
導波路１０の幅を、光伝送手段の光フィールド幅に相当
する光フィールド幅を実現するための幅まで減少するた
めのものである。
【００３２】光導波路１０の先端部１４におけるテーパ
は、出力端面１８に起因する残留反射を抑制するための
ものである。先端部１４のテーパでは、基幹部１２によ
って得た所望の光フィールド分布に影響を与えることな
く残留反射を低減する必要がある。そこで、本実施形態
による光結合素子では、先端部１４に、基幹部１２にお
けるテーパと比較して十分に急峻なテーパを設ける。具
体的には、光導波路１０の先端部１４に、光信号の２０
波長分に相当する長さよりも短く、先端部１４の出射端
面１８側の幅が基幹部１２に接する側の幅の半分以下の
幅となるテーパ領域を設ける。
は、出力端面１８に起因する残留反射を抑制するための
ものである。先端部１４のテーパでは、基幹部１２によ
って得た所望の光フィールド分布に影響を与えることな
く残留反射を低減する必要がある。そこで、本実施形態
による光結合素子では、先端部１４に、基幹部１２にお
けるテーパと比較して十分に急峻なテーパを設ける。具
体的には、光導波路１０の先端部１４に、光信号の２０
波長分に相当する長さよりも短く、先端部１４の出射端
面１８側の幅が基幹部１２に接する側の幅の半分以下の
幅となるテーパ領域を設ける。
【００３３】このような急峻なテーパは、信号光の光フ
ィールド分布に与える影響はきわめて小さく、先端部１
４を通過することによる光結合効率の変化はほとんどな
い。また、出射端面１８の面積を大幅に減少することが
できるので、出射端面 １８を反射して光導波路１０に
戻る光を低減することができる。
ィールド分布に与える影響はきわめて小さく、先端部１
４を通過することによる光結合効率の変化はほとんどな
い。また、出射端面１８の面積を大幅に減少することが
できるので、出射端面 １８を反射して光導波路１０に
戻る光を低減することができる。
【００３４】なお、出射端面１８は、必ずしも平坦であ
る必要はない。例えば図２（ａ）に示すように、出射端
面１８が丸みを帯びている形状であっても差し支えな
い。この場合の出射端面１８の幅は、以下のようにして
定義することができる。すなわち、図２（ａ）に示すよ
うに、出射端面１８の法線方向のベクトルｎ（ｐ１），
ｎ（ｐ２）と信号光の伝搬方向のベクトルとが成す角度
が、チップ端面２０の法線方向のベクトルｎ（ｆａｃｅ
ｔ）と光信号の伝搬方向のベクトルとが成す角度αとな
る場所の間隔を、出射端面側の幅と定義する。この幅と
基幹部１２に接する側の幅とが上記関係を満たす場合、
本発明の効果を得ることができる。
る必要はない。例えば図２（ａ）に示すように、出射端
面１８が丸みを帯びている形状であっても差し支えな
い。この場合の出射端面１８の幅は、以下のようにして
定義することができる。すなわち、図２（ａ）に示すよ
うに、出射端面１８の法線方向のベクトルｎ（ｐ１），
ｎ（ｐ２）と信号光の伝搬方向のベクトルとが成す角度
が、チップ端面２０の法線方向のベクトルｎ（ｆａｃｅ
ｔ）と光信号の伝搬方向のベクトルとが成す角度αとな
る場所の間隔を、出射端面側の幅と定義する。この幅と
基幹部１２に接する側の幅とが上記関係を満たす場合、
本発明の効果を得ることができる。
【００３５】或いは、図２（ｂ）に示すように、先端部
１４の出射端面１８の幅をゼロ、すなわち先端部１４の
平面形状が三角形形状となるようにしてもよい。信号光
の光フィールド分布は、光導波路１０の基幹部１２によ
って規定され、先端部１４によって影響を受けることは
ない。したがって、出射端面１８の幅をゼロとして残留
反射を抑制した場合であっても、光結合効率の最適化を
図ることができる。
１４の出射端面１８の幅をゼロ、すなわち先端部１４の
平面形状が三角形形状となるようにしてもよい。信号光
の光フィールド分布は、光導波路１０の基幹部１２によ
って規定され、先端部１４によって影響を受けることは
ない。したがって、出射端面１８の幅をゼロとして残留
反射を抑制した場合であっても、光結合効率の最適化を
図ることができる。
【００３６】このように、本実施形態による光結合素子
では、残留反射の効果的な抑制と光結合効率の最適化と
を同時に実現することができる。
では、残留反射の効果的な抑制と光結合効率の最適化と
を同時に実現することができる。
【００３７】次に、本実施形態による光結合素子の製造
法について図３を用いて説明する。
法について図３を用いて説明する。
【００３８】まず、例えばＩｎＰ基板３０上に、例えば
ＭＯＶＰＥ法により、例えば膜厚２００ｎｍ、１．３μ
ｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ層３２をエピタキシャル成長す
る。
ＭＯＶＰＥ法により、例えば膜厚２００ｎｍ、１．３μ
ｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ層３２をエピタキシャル成長す
る。
【００３９】次いで、ＩｎＧａＡｓＰ層３２上に、例え
ばＭＯＶＰＥ法により、ＩｎＰ層３４をエピタキシャル
成長する。
ばＭＯＶＰＥ法により、ＩｎＰ層３４をエピタキシャル
成長する。
【００４０】次いで、ＩｎＰ層３４上に、例えばＣＶＤ
法により、シリコン酸化膜３６を形成する（図３
（ａ））。
法により、シリコン酸化膜３６を形成する（図３
（ａ））。
【００４１】次いで、リソグラフィー及びエッチングに
より、シリコン酸化膜３６を、例えば図１（ａ）に示す
ような光導波路１０の形状にパターニングする。
より、シリコン酸化膜３６を、例えば図１（ａ）に示す
ような光導波路１０の形状にパターニングする。
【００４２】次いで、パターニングしたシリコン酸化膜
３６をマスクとして、ＩｎＰ層３４及びＩｎＧａＡｓＰ
層３２をパターニングし、ＩｎＧａＡｓＰ層３２よりな
るコア層３８を形成する（図３（ｂ））。
３６をマスクとして、ＩｎＰ層３４及びＩｎＧａＡｓＰ
層３２をパターニングし、ＩｎＧａＡｓＰ層３２よりな
るコア層３８を形成する（図３（ｂ））。
【００４３】次いで、例えばＭＯＶＰＥ法により、光導
波路１０を構成するメサの周りにＩｎＰ層４０を選択的
にエピタキシャル成長し、コア層３８の側面部分をＩｎ
Ｐ層４０により覆う。
波路１０を構成するメサの周りにＩｎＰ層４０を選択的
にエピタキシャル成長し、コア層３８の側面部分をＩｎ
Ｐ層４０により覆う。
【００４４】次いで、シリコン酸化膜を除去した後、Ｉ
ｎＰ層を再成長し、表面を平坦化する。こうして、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層３２よりなるコア層３８と、ＩｎＰ基板３
０及びＩｎＰ層３４，４０よりなりコア層３８を覆うク
ラッド層４２とを形成する（図３（ｃ））。
ｎＰ層を再成長し、表面を平坦化する。こうして、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層３２よりなるコア層３８と、ＩｎＰ基板３
０及びＩｎＰ層３４，４０よりなりコア層３８を覆うク
ラッド層４２とを形成する（図３（ｃ））。
【００４５】こうして、図１に示す光結合素子を製造す
ることができる。
ることができる。
【００４６】上記製造方法により、光導波路の先端部の
テーパ長が５μｍ、出射端面の幅が０．８μｍである光
結合素子を構成した結果、光導波路端部における反射率
を、約１桁程度以上低減することができた。
テーパ長が５μｍ、出射端面の幅が０．８μｍである光
結合素子を構成した結果、光導波路端部における反射率
を、約１桁程度以上低減することができた。
【００４７】このように、本実施形態によれば、光導波
路の端部に、光結合効率に影響しない急峻なテーパ領域
を設けるので、残留反射の効果的な抑制と光結合効率の
最適化とを同時に実現することができる。
路の端部に、光結合効率に影響しない急峻なテーパ領域
を設けるので、残留反射の効果的な抑制と光結合効率の
最適化とを同時に実現することができる。
【００４８】［第２実施形態］本発明の第２実施形態に
よる光結合素子について図４乃至図６を用いて説明す
る。なお、図１乃至図３に示す第１実施形態による光結
合素子及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符
号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
よる光結合素子について図４乃至図６を用いて説明す
る。なお、図１乃至図３に示す第１実施形態による光結
合素子及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符
号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
【００４９】図４は本実施形態による光結合素子の構造
を示す平面図、図５は反射率と光導波路の幅及び端面の
角度との関係をシミュレーションにより求めた結果を示
すグラフ、図６は図５のシミュレーションに用いた構造
を示す図である。
を示す平面図、図５は反射率と光導波路の幅及び端面の
角度との関係をシミュレーションにより求めた結果を示
すグラフ、図６は図５のシミュレーションに用いた構造
を示す図である。
【００５０】本実施形態による光結合素子は、基本的な
原理は第１実施形態による光結合素子と同様である。本
実施形態による光結合素子は、図４に示すように、先端
部１４のテーパを非対称に構成し、光導波路１０の中心
軸が一方の側面と交差するように構成していることに主
たる特徴がある。
原理は第１実施形態による光結合素子と同様である。本
実施形態による光結合素子は、図４に示すように、先端
部１４のテーパを非対称に構成し、光導波路１０の中心
軸が一方の側面と交差するように構成していることに主
たる特徴がある。
【００５１】このようにして先端部１４のテーパを構成
することにより、出射端面１８となる側面の法線方向の
ベクトルｎと信号光の伝搬方向のベクトルとが成す角度
を大きくすることができ、残留反射を更に抑制すること
ができる。
することにより、出射端面１８となる側面の法線方向の
ベクトルｎと信号光の伝搬方向のベクトルとが成す角度
を大きくすることができ、残留反射を更に抑制すること
ができる。
【００５２】より具体的には、出射端面となる側面の法
線方向のベクトルｎと信号光の伝搬方向のベクトルとが
成す角度は、チップ端面の法線方向のベクトルと光信号
の伝搬方向のベクトルとが成す角度αよりも大きいこと
が望ましい。このようにして先端部のテーパを構成する
ことにより、残留反射を効果的に抑制することができ
る。
線方向のベクトルｎと信号光の伝搬方向のベクトルとが
成す角度は、チップ端面の法線方向のベクトルと光信号
の伝搬方向のベクトルとが成す角度αよりも大きいこと
が望ましい。このようにして先端部のテーパを構成する
ことにより、残留反射を効果的に抑制することができ
る。
【００５３】図５は、反射率と光導波路の幅及び端面の
角度との関係をシミュレーションにより求めた結果を示
すグラフである。図５のシミュレーションは、図６に示
す構造に基づいて行ったものである。
角度との関係をシミュレーションにより求めた結果を示
すグラフである。図５のシミュレーションは、図６に示
す構造に基づいて行ったものである。
【００５４】図示するように、端面の角度を一定とした
場合、光導波路の幅が狭くなるほどに反射率が低下して
いることが判る。また、光導波路の幅を一定とした場
合、端面の角度を大きくするほどに反射率が低下してい
ることが判る。例えば、光導波路の幅を１．０μｍと仮
定した場合、端面の角度を約１５度程度まで増加する
と、反射率を約２桁低減することができる。
場合、光導波路の幅が狭くなるほどに反射率が低下して
いることが判る。また、光導波路の幅を一定とした場
合、端面の角度を大きくするほどに反射率が低下してい
ることが判る。例えば、光導波路の幅を１．０μｍと仮
定した場合、端面の角度を約１５度程度まで増加する
と、反射率を約２桁低減することができる。
【００５５】このように、本実施形態によれば、先端部
のテーパを非対称に構成し、出射端面の法線方向のベク
トルと信号光の伝搬方向のベクトルとが成す角度を大き
くするので、残留反射の更に効果的に抑制することがで
きる。
のテーパを非対称に構成し、出射端面の法線方向のベク
トルと信号光の伝搬方向のベクトルとが成す角度を大き
くするので、残留反射の更に効果的に抑制することがで
きる。
【００５６】［第３実施形態］本発明の第３実施形態に
よる光デバイスについて図７を用いて説明する。
よる光デバイスについて図７を用いて説明する。
【００５７】図７は、本実施形態による光デバイスの構
造を示す平面図である。なお、図７では、信号光の伝搬
する領域である活性層やコア層のみを示している。
造を示す平面図である。なお、図７では、信号光の伝搬
する領域である活性層やコア層のみを示している。
【００５８】基板５０上には、２つの分布帰還型半導体
レーザ５２，５４と、これら分布帰還型半導体レーザ５
２，５４から発せられたレーザ光を同軸ビームにするコ
ンバイナ５６と、コンバイナからの出力光を増幅する半
導体光増幅器５８とが形成されている。半導体光増幅器
５８の出力端には、第２実施形態による光結合素子６０
が設けられている。これら素子が形成されたチップの入
力端面及び出力端面には、反射防止膜６２，６４がそれ
ぞれ形成されている。
レーザ５２，５４と、これら分布帰還型半導体レーザ５
２，５４から発せられたレーザ光を同軸ビームにするコ
ンバイナ５６と、コンバイナからの出力光を増幅する半
導体光増幅器５８とが形成されている。半導体光増幅器
５８の出力端には、第２実施形態による光結合素子６０
が設けられている。これら素子が形成されたチップの入
力端面及び出力端面には、反射防止膜６２，６４がそれ
ぞれ形成されている。
【００５９】このように、本実施形態による光デバイス
は、２つの分布帰還型半導体レーザ５２，５４から発せ
られたレーザ光を結合・増幅して出力する光デバイスに
おいて、半導体光増幅器５８の出力端に第２実施形態に
よる光結合素子６０が設けられていることに主たる特徴
がある。
は、２つの分布帰還型半導体レーザ５２，５４から発せ
られたレーザ光を結合・増幅して出力する光デバイスに
おいて、半導体光増幅器５８の出力端に第２実施形態に
よる光結合素子６０が設けられていることに主たる特徴
がある。
【００６０】半導体光増幅器や半導体レーザなどの活性
素子を有する光デバイスの場合、チップ端面近傍におけ
る反射率を抑えることが特に重要となる。例えば半導体
光増幅器では、本来増幅すべき信号光のみならず端面で
反射された光までもが増幅され、光利得の波長依存性に
リップルが生じることがある。このため、増幅率の高い
光増幅器ほどに、端面における反射を抑える必要があ
る。
素子を有する光デバイスの場合、チップ端面近傍におけ
る反射率を抑えることが特に重要となる。例えば半導体
光増幅器では、本来増幅すべき信号光のみならず端面で
反射された光までもが増幅され、光利得の波長依存性に
リップルが生じることがある。このため、増幅率の高い
光増幅器ほどに、端面における反射を抑える必要があ
る。
【００６１】本実施形態による光デバイスのように、半
導体光増幅器５８の出力端に第２実施形態による光結合
素子６０を設けることにより、チップ端面近傍における
反射を効果的に抑制することができる。したがって、高
性能の光デバイスを構成することができる。
導体光増幅器５８の出力端に第２実施形態による光結合
素子６０を設けることにより、チップ端面近傍における
反射を効果的に抑制することができる。したがって、高
性能の光デバイスを構成することができる。
【００６２】なお、本実施形態による光デバイスに用い
る分布帰還型半導体レーザ５２，５４、コンバイナ５
６、半導体光増幅器５８としては、それぞれ公知の構造
を適用することができる。また、反射防止膜６２，６４
としては、例えば膜厚２７０ｎｍのシリコン酸化膜を用
いることができる。
る分布帰還型半導体レーザ５２，５４、コンバイナ５
６、半導体光増幅器５８としては、それぞれ公知の構造
を適用することができる。また、反射防止膜６２，６４
としては、例えば膜厚２７０ｎｍのシリコン酸化膜を用
いることができる。
【００６３】また、本実施形態による光デバイスにおい
て、光結合素子６０は、半導体光増幅器５８の一部と考
えることもできる。
て、光結合素子６０は、半導体光増幅器５８の一部と考
えることもできる。
【００６４】このように、本実施形態によれば、光デバ
イスの光出力端に、第２実施形態による光結合素子を設
けるので、残留反射の少ない高性能の光デバイスを構成
することができる。
イスの光出力端に、第２実施形態による光結合素子を設
けるので、残留反射の少ない高性能の光デバイスを構成
することができる。
【００６５】［第４実施形態］本発明の第４実施形態に
よる光デバイスについて図８を用いて説明する。
よる光デバイスについて図８を用いて説明する。
【００６６】図８は本実施形態による光デバイスの構造
を示す平面図である。なお、図８では、信号光の伝搬す
る領域である活性層やコア層のみを示している。
を示す平面図である。なお、図８では、信号光の伝搬す
る領域である活性層やコア層のみを示している。
【００６７】基板５０上には、半導体光増幅器５８が設
けられている。半導体光増幅器の入力端及び出力端に
は、第２実施形態による光結合素子６０ａ，６０ｂがそ
れぞれ設けられている。半導体光増幅器５８が形成され
たチップの入力端面及び出力端面には、反射防止膜６
２，６４がそれぞれ形成されている。
けられている。半導体光増幅器の入力端及び出力端に
は、第２実施形態による光結合素子６０ａ，６０ｂがそ
れぞれ設けられている。半導体光増幅器５８が形成され
たチップの入力端面及び出力端面には、反射防止膜６
２，６４がそれぞれ形成されている。
【００６８】このように、本実施形態による光デバイス
は、入射光を半導体光増幅器５８によって増幅して出力
する光デバイスにおいて、半導体光増幅器５８の入力端
及び出力端のそれぞれに第２実施形態による光結合素子
６０が設けられていることに主たる特徴がある。第２実
施形態による光結合素子を入力端側に更に設けることに
より、出力端面における反射を効果的に抑制できるとと
もに、反射光が入射端面において再反射するのを抑制す
ることができる。したがって、高性能の光デバイスを構
成することができる。
は、入射光を半導体光増幅器５８によって増幅して出力
する光デバイスにおいて、半導体光増幅器５８の入力端
及び出力端のそれぞれに第２実施形態による光結合素子
６０が設けられていることに主たる特徴がある。第２実
施形態による光結合素子を入力端側に更に設けることに
より、出力端面における反射を効果的に抑制できるとと
もに、反射光が入射端面において再反射するのを抑制す
ることができる。したがって、高性能の光デバイスを構
成することができる。
【００６９】なお、本実施形態による光デバイスにおい
て、光結合素子６０は、半導体光増幅器５８の一部と考
えることもできる。
て、光結合素子６０は、半導体光増幅器５８の一部と考
えることもできる。
【００７０】このように、本実施形態によれば、光デバ
イスの入力端及び出力端に、第２実施形態による光結合
素子をそれぞれ設けるので、残留反射の少ない高性能の
光デバイスを構成することができる。
イスの入力端及び出力端に、第２実施形態による光結合
素子をそれぞれ設けるので、残留反射の少ない高性能の
光デバイスを構成することができる。
【００７１】［変形実施形態］本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。
限らず種々の変形が可能である。
【００７２】例えば、上記第１及び第２実施形態では、
チップ端面に反射防止膜を設けていないが、反射防止膜
を設けるようにしてもよい。
チップ端面に反射防止膜を設けていないが、反射防止膜
を設けるようにしてもよい。
【００７３】また、上記第１乃至第４実施形態では、光
導波路の出力端部に窓構造を設けたが、必ずしも窓構造
を採用する必要はない。チップ端面における反射が問題
とはならず又は反射防止膜その他の方法によってこの反
射を十分に抑制できるのであれば、窓構造を設けなくて
もよい。同様に、必ずしも光信号の伝搬方向がチップ端
面の法線方向に対して傾斜するように光導波路を配置す
る必要はない。
導波路の出力端部に窓構造を設けたが、必ずしも窓構造
を採用する必要はない。チップ端面における反射が問題
とはならず又は反射防止膜その他の方法によってこの反
射を十分に抑制できるのであれば、窓構造を設けなくて
もよい。同様に、必ずしも光信号の伝搬方向がチップ端
面の法線方向に対して傾斜するように光導波路を配置す
る必要はない。
【００７４】残留反射の原因となる反射光には、チップ
端面による反射光と光導波路端面による反射光とが含ま
れるが、本発明は主として光導波路端面による反射を抑
制することを目的としている。一方、反射防止膜、窓構
造、光導波路の傾斜構造は、主としてチップ端面による
反射を抑制することを目的とするものである。したがっ
て、これら構造を採用せずとも、本発明の構造を適用す
ることによって光導波路端面における反射を抑制するこ
とができる。もっとも、全体的な反射を抑制するという
意味では、これら構造を組み合わせることが望ましい。
端面による反射光と光導波路端面による反射光とが含ま
れるが、本発明は主として光導波路端面による反射を抑
制することを目的としている。一方、反射防止膜、窓構
造、光導波路の傾斜構造は、主としてチップ端面による
反射を抑制することを目的とするものである。したがっ
て、これら構造を採用せずとも、本発明の構造を適用す
ることによって光導波路端面における反射を抑制するこ
とができる。もっとも、全体的な反射を抑制するという
意味では、これら構造を組み合わせることが望ましい。
【００７５】また、上記第１及び第２実施形態では、光
導波路の幅が線形的に変化する２段階のテーパを設けた
光結合素子を示したが、必ずしも光導波路の幅が線形的
に変化する２段階のテーパを設ける必要はない。例え
ば、先端部に急峻なテーパ領域を設ける代わりに、先端
部に丸みを持たせるようにしてもよい。この場合にも、
先端部の幅は、図２（ａ）の場合と同様に定義すること
ができる。
導波路の幅が線形的に変化する２段階のテーパを設けた
光結合素子を示したが、必ずしも光導波路の幅が線形的
に変化する２段階のテーパを設ける必要はない。例え
ば、先端部に急峻なテーパ領域を設ける代わりに、先端
部に丸みを持たせるようにしてもよい。この場合にも、
先端部の幅は、図２（ａ）の場合と同様に定義すること
ができる。
【００７６】また、第３実施形態では２つの分布帰還型
半導体レーザから発せられたレーザ光を結合・増幅して
出力する光デバイスを、第４実施形態では入射光を半導
体光増幅器によって増幅して出力する光デバイスを本発
明の適用例として示したが、本発明を適用しうる光デバ
イスは実施例に記載のものに限定されるものではない。
本発明は、光素子を光ファイバなどの光伝送手段に光学
的に結合する構造を有する光デバイスに広く適用するこ
とができる。
半導体レーザから発せられたレーザ光を結合・増幅して
出力する光デバイスを、第４実施形態では入射光を半導
体光増幅器によって増幅して出力する光デバイスを本発
明の適用例として示したが、本発明を適用しうる光デバ
イスは実施例に記載のものに限定されるものではない。
本発明は、光素子を光ファイバなどの光伝送手段に光学
的に結合する構造を有する光デバイスに広く適用するこ
とができる。
【００７７】また、上記第３及び第４実施形態では、第
２実施形態による光結合素子を設けたが、図１或いは図
３に示す第１実施形態による光結合素子を用いてもよ
い。
２実施形態による光結合素子を設けたが、図１或いは図
３に示す第１実施形態による光結合素子を用いてもよ
い。
【００７８】また、上記第４実施形態では、半導体光増
幅器５８の入力側と出力側に同一構造の光結合素子を設
けたが、入力側と出力側に設ける光結合素子の構造を異
なるようにしてもよい。
幅器５８の入力側と出力側に同一構造の光結合素子を設
けたが、入力側と出力側に設ける光結合素子の構造を異
なるようにしてもよい。
【００７９】また、光結合素子を構成する材料は、上記
実施形態に記載の材料系に限定されるものではなく、信
号光の波長等に基づいて好適な材料系を適宜選択するこ
とができる。
実施形態に記載の材料系に限定されるものではなく、信
号光の波長等に基づいて好適な材料系を適宜選択するこ
とができる。
【００８０】以上詳述したように、本発明の特徴をまと
めると以下の通りとなる。
めると以下の通りとなる。
【００８１】（付記１） 基板上に形成された光素子と
前記基板に隣接して設けられた光伝送手段とを光学的に
結合する光結合素子であって、前記基板上に形成され、
前記光伝送手段側の幅が前記光素子側の幅よりも狭い第
１の光導波路部と、前記第１の光導波路部の前記光伝送
手段側に接続して前記基板上に形成され、前記光伝送手
段側の幅が前記光素子側の幅よりも狭く、信号光の２０
波長分の長さに相当する長さよりも短い第２の光導波路
部とを有することを特徴とする光結合素子。
前記基板に隣接して設けられた光伝送手段とを光学的に
結合する光結合素子であって、前記基板上に形成され、
前記光伝送手段側の幅が前記光素子側の幅よりも狭い第
１の光導波路部と、前記第１の光導波路部の前記光伝送
手段側に接続して前記基板上に形成され、前記光伝送手
段側の幅が前記光素子側の幅よりも狭く、信号光の２０
波長分の長さに相当する長さよりも短い第２の光導波路
部とを有することを特徴とする光結合素子。
【００８２】（付記２） 付記１記載の光結合素子にお
いて、前記第１の光導波路部及び前記第２の光導波路部
は、前記光伝送手段側の幅が狭い直線的なテーパ形状を
有し、前記第２の光導波路部のテーパ形状が、前記第１
の光導波路部のテーパ形状よりも急峻であることを特徴
とする光結合素子。
いて、前記第１の光導波路部及び前記第２の光導波路部
は、前記光伝送手段側の幅が狭い直線的なテーパ形状を
有し、前記第２の光導波路部のテーパ形状が、前記第１
の光導波路部のテーパ形状よりも急峻であることを特徴
とする光結合素子。
【００８３】（付記３） 付記１又は２記載の光結合素
子において、前記第２の光導波路部の前記光伝送手段側
の前記幅が、前記第２の光導波路部の前記光素子側の前
記幅の半分以下であることを特徴とする光結合素子。
子において、前記第２の光導波路部の前記光伝送手段側
の前記幅が、前記第２の光導波路部の前記光素子側の前
記幅の半分以下であることを特徴とする光結合素子。
【００８４】（付記４） 付記１乃至３のいずれか１項
に記載の光結合素子において、前記光結合素子を伝搬す
る光信号の光フィールド分布が、前記第２の光導波路部
の前記光伝送手段側の端面と前記光素子側の端面とにお
いてほぼ等しいことを特徴とする光結合素子。
に記載の光結合素子において、前記光結合素子を伝搬す
る光信号の光フィールド分布が、前記第２の光導波路部
の前記光伝送手段側の端面と前記光素子側の端面とにお
いてほぼ等しいことを特徴とする光結合素子。
【００８５】（付記５） 付記１乃至４のいずれか１項
に記載の光結合素子において、前記第１の光導波路部
は、前記光素子から出力される光信号の光フィールド幅
が前記光伝送手段の光フィールド幅とほぼ等しくなるよ
うに、又は前記光伝送手段から出力される光信号の光フ
ィールド幅が前記光素子の光フィールド幅とほぼ等しく
なるように、前記光信号の光フィールド分布を変換する
ことを特徴とする光結合素子。
に記載の光結合素子において、前記第１の光導波路部
は、前記光素子から出力される光信号の光フィールド幅
が前記光伝送手段の光フィールド幅とほぼ等しくなるよ
うに、又は前記光伝送手段から出力される光信号の光フ
ィールド幅が前記光素子の光フィールド幅とほぼ等しく
なるように、前記光信号の光フィールド分布を変換する
ことを特徴とする光結合素子。
【００８６】（付記６） 付記１乃至５のいずれか１項
に記載の光結合素子において、前記第２の光導波路部
は、平面形状において略三角形形状に成形されているこ
とを特徴とする光結合素子。
に記載の光結合素子において、前記第２の光導波路部
は、平面形状において略三角形形状に成形されているこ
とを特徴とする光結合素子。
【００８７】（付記７） 付記１乃至６のいずれか１項
に記載の光結合素子において、前記第２の光導波路部
は、側面が信号光の伝搬方向に対して非対称のテーパ形
状に成形されており、前記信号光の伝搬方向は一の前記
側面と交差していることを特徴とする光結合素子。
に記載の光結合素子において、前記第２の光導波路部
は、側面が信号光の伝搬方向に対して非対称のテーパ形
状に成形されており、前記信号光の伝搬方向は一の前記
側面と交差していることを特徴とする光結合素子。
【００８８】（付記８） 付記１乃至７のいずれか１項
に記載の光結合素子において、前記第２の光導波路部
は、前記光伝送手段側の端面が丸みを帯びていることを
特徴とする光結合素子。
に記載の光結合素子において、前記第２の光導波路部
は、前記光伝送手段側の端面が丸みを帯びていることを
特徴とする光結合素子。
【００８９】（付記９） 付記１乃至８のいずれか１項
に記載の光結合素子において、前記光結合素子内を伝搬
する信号光の伝搬方向と、前記基板の端面の法線方向と
が、０度より大きい所定角度を成していることを特徴と
する光結合素子。
に記載の光結合素子において、前記光結合素子内を伝搬
する信号光の伝搬方向と、前記基板の端面の法線方向と
が、０度より大きい所定角度を成していることを特徴と
する光結合素子。
【００９０】（付記１０） 付記９記載の光結合素子に
おいて、前記信号光が通過する前記第２の光導波路部の
端面の法線方向と、前記基板の端面の法線方向との成す
角度が、前記所定角度よりも大きいことを特徴とする光
結合素子。
おいて、前記信号光が通過する前記第２の光導波路部の
端面の法線方向と、前記基板の端面の法線方向との成す
角度が、前記所定角度よりも大きいことを特徴とする光
結合素子。
【００９１】（付記１１） 付記１乃至１０のいずれか
１項に記載の光結合素子において、前記第２の光導波路
部の前記光伝送手段側の端面は、前記基板の端面から離
間して形成されていることを特徴とする光結合素子。
１項に記載の光結合素子において、前記第２の光導波路
部の前記光伝送手段側の端面は、前記基板の端面から離
間して形成されていることを特徴とする光結合素子。
【００９２】（付記１２） 付記１乃至１１のいずれか
１項に記載の光結合素子において、前記基板の端面に形
成された反射防止膜を更に有することを特徴とする光結
合素子。
１項に記載の光結合素子において、前記基板の端面に形
成された反射防止膜を更に有することを特徴とする光結
合素子。
【００９３】（付記１３） 基板上に形成された光増幅
器と、前記基板上に形成され、前記光増幅器に光学的に
結合された、付記１乃至１２のいずれか１項に記載の光
結合素子と、前記基板に隣接して設けられ、前記光結合
素子に光学的に結合された光伝搬手段とを有することを
特徴とする光デバイス。
器と、前記基板上に形成され、前記光増幅器に光学的に
結合された、付記１乃至１２のいずれか１項に記載の光
結合素子と、前記基板に隣接して設けられ、前記光結合
素子に光学的に結合された光伝搬手段とを有することを
特徴とする光デバイス。
【００９４】（付記１４） 光信号を増幅する光増幅器
であって、前記光信号の入力端及び／又は出力端に、付
記１乃至１２のいずれか１項に記載の光結合素子を有す
ることを特徴とする光増幅器。
であって、前記光信号の入力端及び／又は出力端に、付
記１乃至１２のいずれか１項に記載の光結合素子を有す
ることを特徴とする光増幅器。
【００９５】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、光素子に
結合された光導波路を、異なるテーパ形状を有する基幹
部と先端部とにより構成し、基幹部によって光結合効率
を高め、先端部によって残留反射を抑制するので、残留
反射の効果的な抑制と光結合効率の最適化とを同時に実
現することができる。
結合された光導波路を、異なるテーパ形状を有する基幹
部と先端部とにより構成し、基幹部によって光結合効率
を高め、先端部によって残留反射を抑制するので、残留
反射の効果的な抑制と光結合効率の最適化とを同時に実
現することができる。
【図１】本発明の第１実施形態による光結合素子の構造
を示す平面図及び概略断面図である。
を示す平面図及び概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の変形例による光結合素
子の構造を示す平面図である。
子の構造を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による光結合素子の製造
方法を示す工程断面図である。
方法を示す工程断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による光結合素子の構造
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図５】光導波路の幅及び端面の角度と反射率との関係
をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフであ
る。
をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフであ
る。
【図６】図５のシミュレーションに用いた構造を示す図
である。
である。
【図７】本発明の第３実施形態による光デバイスの構造
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図８】本発明の第４実施形態による光デバイスの構造
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図９】従来の光結合素子の構造及びその課題を示す図
である。
である。
１０…光導波路
１２…基幹部
１４…先端部
１６…入力端面
１８…出力端面
２０…チップ端面
３０…ＩｎＰ基板
３２…ＩｎＧａＡｓＰ層
３４，４０…ＩｎＰ層
３６…シリコン酸化膜
３８…コア層
４２…クラッド層
５０…基板
５２，５４…分布帰還型半導体レーザ
５６…コンバイナ
５８…半導体光増幅器
６０…光結合素子
６２，６４…反射防止膜
１００…光導波路
１０２…入射端面
１０４…出射端面
１１０…チップ端面
Claims (10)
- 【請求項１】 基板上に形成された光素子と前記基板に
隣接して設けられた光伝送手段とを光学的に結合する光
結合素子であって、 前記基板上に形成され、前記光伝送手段側の幅が前記光
素子側の幅よりも狭い第１の光導波路部と、 前記第１の光導波路部の前記光伝送手段側に接続して前
記基板上に形成され、前記光伝送手段側の幅が前記光素
子側の幅よりも狭く、信号光の２０波長分の長さに相当
する長さよりも短い第２の光導波路部とを有することを
特徴とする光結合素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の光結合素子において、 前記第１の光導波路部及び前記第２の光導波路部は、前
記光伝送手段側の前記幅が狭い直線的なテーパ形状を有
し、前記第２の光導波路部のテーパ形状が、前記第１の
光導波路部のテーパ形状よりも急峻であることを特徴と
する光結合素子。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の光結合素子におい
て、 前記第２の光導波路部の前記光伝送手段側の前記幅が、
前記第２の光導波路部の前記光素子側の前記幅の半分以
下であることを特徴とする光結合素子。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
光結合素子において、 前記光結合素子を伝搬する光信号の光フィールド分布
が、前記第２の光導波路部の前記光伝送手段側の端面と
前記光素子側の端面とにおいてほぼ等しいことを特徴と
する光結合素子。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
光結合素子において、 前記第１の光導波路部は、前記光素子から出力される光
信号の光フィールド幅が前記光伝送手段の光フィールド
幅とほぼ等しくなるように、又は前記光伝送手段から出
力される光信号の光フィールド幅が前記光素子の光フィ
ールド幅とほぼ等しくなるように、前記光信号の光フィ
ールド分布を変換することを特徴とする光結合素子。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
光結合素子において、 前記第２の光導波路部は、平面形状において略三角形形
状に成形されていることを特徴とする光結合素子。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
光結合素子において、 前記第２の光導波路部は、側面が信号光の伝搬方向に対
して非対称のテーパ形状に成形されており、前記信号光
の伝搬方向は一の前記側面と交差していることを特徴と
する光結合素子。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
光結合素子において、 前記光結合素子内を伝搬する信号光の伝搬方向と、前記
基板の端面の法線方向とが、０度より大きい所定角度を
成していることを特徴とする光結合素子。 - 【請求項９】 請求項８記載の光結合素子において、 前記信号光が通過する前記第２の光導波路部の端面の法
線方向と、前記基板の端面の法線方向との成す角度が、
前記所定角度よりも大きいことを特徴とする光結合素
子。 - 【請求項１０】 基板上に形成された光増幅器と、 前記基板上に形成され、前記光増幅器に光学的に結合さ
れた、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光結合素
子と、 前記基板に隣接して設けられ、前記光結合素子に光学的
に結合された光伝搬手段とを有することを特徴とする光
デバイス。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
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| DE60302684T DE60302684T2 (de) | 2002-03-04 | 2003-02-18 | Integrierter Lichtwellenleiter zur Modenanpassung und Verminderung der Rückreflexion |
| US10/376,317 US7046880B2 (en) | 2002-03-04 | 2003-03-03 | Optical coupling element and optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002057301A JP3766637B2 (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | 光結合素子及び光デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003255164A true JP2003255164A (ja) | 2003-09-10 |
| JP3766637B2 JP3766637B2 (ja) | 2006-04-12 |
Family
ID=27751034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002057301A Expired - Lifetime JP3766637B2 (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | 光結合素子及び光デバイス |
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| EP (1) | EP1343028B1 (ja) |
| JP (1) | JP3766637B2 (ja) |
| DE (1) | DE60302684T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012048036A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Fujikura Ltd | 光導波路素子 |
| JP2014202936A (ja) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | 三菱電機株式会社 | 光導波路および光集積素子 |
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| US7203409B2 (en) * | 2004-08-16 | 2007-04-10 | Covega Corporation | Superluminescent diodes having high output power and reduced internal reflections |
| SE532380C2 (sv) * | 2008-09-23 | 2009-12-29 | Syntune Ab | Vågledare för utkoppling med låg reflex. |
| US20160377809A1 (en) * | 2015-06-25 | 2016-12-29 | Futurewei Technologies, Inc. | Optical Edge Coupling With A Separate Trimmed Taper |
| US10545291B1 (en) * | 2018-08-28 | 2020-01-28 | Cisco Technology, Inc. | Gain integration in Si photonic coherent modulators |
| JP7379962B2 (ja) | 2019-09-04 | 2023-11-15 | 株式会社デンソー | 光導波路終端素子およびそれを用いた光フィルタ |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0720359A (ja) | 1993-07-01 | 1995-01-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光デバイス |
| EP0808522B1 (en) * | 1995-11-08 | 2000-02-16 | Uniphase Opto Holdings, Inc. | Semiconductor diode laser, in particular a laser amplifier, and method of manufacturing this laser |
| US6415087B1 (en) * | 1997-06-04 | 2002-07-02 | Corning Laserton, Inc. | Polished fused optical fiber endface |
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| US6229947B1 (en) * | 1997-10-06 | 2001-05-08 | Sandia Corporation | Tapered rib fiber coupler for semiconductor optical devices |
| US6339606B1 (en) * | 1998-06-16 | 2002-01-15 | Princeton Lightwave, Inc. | High power semiconductor light source |
-
2002
- 2002-03-04 JP JP2002057301A patent/JP3766637B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-02-18 EP EP03250989A patent/EP1343028B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-02-18 DE DE60302684T patent/DE60302684T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-03-03 US US10/376,317 patent/US7046880B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| JP2012048036A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Fujikura Ltd | 光導波路素子 |
| JP2014202936A (ja) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | 三菱電機株式会社 | 光導波路および光集積素子 |
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| US20030165296A1 (en) | 2003-09-04 |
| EP1343028A1 (en) | 2003-09-10 |
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