JP2003279767A - 半導体方向性結合器 - Google Patents
半導体方向性結合器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体材料の屈折率の高さを利用するととも
に、小型化が可能となる方向性結合器を提供すること。 【解決手段】 支持基板１上に光伝搬部２１，２１，…
と光結合部２２，２２からなる２本の光導波路２，２を
有し、光結合部２２，２２を略平行に近接して、一方の
光導波路２を伝搬する光が光結合部２２を伝搬する間に
他方の光導波路２へ光パワーを移行させる半導体方向性
結合器。少なくとも一方の光導波路２の光結合部２２に
はその光伝搬部２１より高次モードの光が存在するよう
にした半導体方向性結合器。
に、小型化が可能となる方向性結合器を提供すること。 【解決手段】 支持基板１上に光伝搬部２１，２１，…
と光結合部２２，２２からなる２本の光導波路２，２を
有し、光結合部２２，２２を略平行に近接して、一方の
光導波路２を伝搬する光が光結合部２２を伝搬する間に
他方の光導波路２へ光パワーを移行させる半導体方向性
結合器。少なくとも一方の光導波路２の光結合部２２に
はその光伝搬部２１より高次モードの光が存在するよう
にした半導体方向性結合器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いられ
る半導体方向性結合器に関し、特に光パワーの移行を短
距離で実現できる半導体方向性結合器に関するものであ
る。
る半導体方向性結合器に関し、特に光パワーの移行を短
距離で実現できる半導体方向性結合器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の方向性結合器として、光集積回路
（西原 浩 他 共書、オーム社）の２６６頁に示され
ているものを図３に示す。このものは、ニオブ酸リチウ
ム（ＬｉＮｂＯ３、屈折率は約２．２）の支持基板１０
１上にチタン（Ｔｉ）からなる光導波路１０２，１０３
を設けた構造である。この光導波路１０２，１０３は、
支持基板１０１にチタンを拡散させた後、光導波路１０
２，１０３となる以外の不要な部位をドライエッチング
により除去して形成されたリッジ型の導波路であり、そ
の中央部を互いに略平行にμｍ程度のオーダーで近接さ
せた光結合部１０４，１０４と、この光結合部１０４，
１０４と略同一の幅で連結する曲線状及び直線状に形成
された光伝搬部１０５，１０５，…とから構成されてい
る。この光結合部１０４，１０４，…は、両光導波路１
０２，１０３が分布結合するように形成されている。ま
た、光導波路１０２，１０３の露出面は上部クラッド層
（この従来例では空気、屈折率は約１．０）が形成され
ている。
（西原 浩 他 共書、オーム社）の２６６頁に示され
ているものを図３に示す。このものは、ニオブ酸リチウ
ム（ＬｉＮｂＯ３、屈折率は約２．２）の支持基板１０
１上にチタン（Ｔｉ）からなる光導波路１０２，１０３
を設けた構造である。この光導波路１０２，１０３は、
支持基板１０１にチタンを拡散させた後、光導波路１０
２，１０３となる以外の不要な部位をドライエッチング
により除去して形成されたリッジ型の導波路であり、そ
の中央部を互いに略平行にμｍ程度のオーダーで近接さ
せた光結合部１０４，１０４と、この光結合部１０４，
１０４と略同一の幅で連結する曲線状及び直線状に形成
された光伝搬部１０５，１０５，…とから構成されてい
る。この光結合部１０４，１０４，…は、両光導波路１
０２，１０３が分布結合するように形成されている。ま
た、光導波路１０２，１０３の露出面は上部クラッド層
（この従来例では空気、屈折率は約１．０）が形成され
ている。
【０００３】この方向性結合器によれば、光導波路１０
２，１０３の屈折率は上部クラッド層の屈折率より大き
く設定されているため、一方の光導波路１０２に光を入
力すると、光はその内部に閉じこめられた形で伝搬す
る。しかし、これにはわずかながら光導波路１０２から
染み出す光（以降、エバネセント光と称す）が存在し、
このエバネセント光が光結合部１０４，１０４の分布結
合にて他方の光導波路１０３に染み込むことにより光パ
ワーの移行を行うことができる。
２，１０３の屈折率は上部クラッド層の屈折率より大き
く設定されているため、一方の光導波路１０２に光を入
力すると、光はその内部に閉じこめられた形で伝搬す
る。しかし、これにはわずかながら光導波路１０２から
染み出す光（以降、エバネセント光と称す）が存在し、
このエバネセント光が光結合部１０４，１０４の分布結
合にて他方の光導波路１０３に染み込むことにより光パ
ワーの移行を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、光
結合部１０４，１０４の分布結合程度を示す結合係数か
ら光結合部１０４，１０４の長さ（結合長）を最適化す
ることによりほぼ１００％の光パワーの移行を行うもの
であった。
結合部１０４，１０４の分布結合程度を示す結合係数か
ら光結合部１０４，１０４の長さ（結合長）を最適化す
ることによりほぼ１００％の光パワーの移行を行うもの
であった。
【０００５】しかしながら、このものでは、光導波路１
０２，１０３と上部クラッド層との屈折率差が比較的小
さいため、例えば、光伝搬部１０５，１０５を折り曲げ
て形成した場合には折り曲げ部分での散乱損失が大きく
なってしまう。それを補うためには折り曲げ率を小さく
する必要があるが光伝搬部１０５，１０５が大型化する
という懸念点があり、最近では光導波路１０２，１０３
にシリコン（Ｓｉ、屈折率は約３．４）やガリウムヒ素
（ＧａＡｓ、屈折率は約３．４）等の一般的に屈折率が
高い半導体材料を用いて小型化するという傾向がある。
ところが、屈折率が高くなると光導波路１０２，１０３
内への光の閉じ込め効果が大きくなり、光導波路１０
２，１０３から染み出すエバネセント光の量が少なくな
るため、光パワーを十分に移行させるためには光結合部
１０４，１０４の長さを長くする必要がある。したがっ
て、光結合部１０４，１０４の長さと光伝搬部１０５，
１０５，…の長さはトレードオフの関係になってしま
い、方向性結合器を小型化するということが比較的困難
であった。
０２，１０３と上部クラッド層との屈折率差が比較的小
さいため、例えば、光伝搬部１０５，１０５を折り曲げ
て形成した場合には折り曲げ部分での散乱損失が大きく
なってしまう。それを補うためには折り曲げ率を小さく
する必要があるが光伝搬部１０５，１０５が大型化する
という懸念点があり、最近では光導波路１０２，１０３
にシリコン（Ｓｉ、屈折率は約３．４）やガリウムヒ素
（ＧａＡｓ、屈折率は約３．４）等の一般的に屈折率が
高い半導体材料を用いて小型化するという傾向がある。
ところが、屈折率が高くなると光導波路１０２，１０３
内への光の閉じ込め効果が大きくなり、光導波路１０
２，１０３から染み出すエバネセント光の量が少なくな
るため、光パワーを十分に移行させるためには光結合部
１０４，１０４の長さを長くする必要がある。したがっ
て、光結合部１０４，１０４の長さと光伝搬部１０５，
１０５，…の長さはトレードオフの関係になってしま
い、方向性結合器を小型化するということが比較的困難
であった。
【０００６】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、光のパワー伝達比を
大きくして小型化を可能にした方向性結合器を提供する
ことにある。
であり、その目的とするところは、光のパワー伝達比を
大きくして小型化を可能にした方向性結合器を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体方向性結合器においては、支持基板
上に光伝搬部と光結合部からなる２本の光導波路を有
し、光結合部を略平行に近接して、一方の光導波路を伝
搬する光が前記光結合部を伝搬する間に他方の光導波路
へ光パワーを移行させる半導体方向性結合器において、
少なくとも一方の光導波路の光結合部にはその光伝搬部
より高次モードの光が存在するようにしたことを特徴と
している。
に、本発明の半導体方向性結合器においては、支持基板
上に光伝搬部と光結合部からなる２本の光導波路を有
し、光結合部を略平行に近接して、一方の光導波路を伝
搬する光が前記光結合部を伝搬する間に他方の光導波路
へ光パワーを移行させる半導体方向性結合器において、
少なくとも一方の光導波路の光結合部にはその光伝搬部
より高次モードの光が存在するようにしたことを特徴と
している。
【０００８】請求項２に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１記載の構成において、前記光結合部におけ
る幅が、その光伝搬部における幅より広く形成したこと
としている。
は、請求項１記載の構成において、前記光結合部におけ
る幅が、その光伝搬部における幅より広く形成したこと
としている。
【０００９】請求項３に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１又は２記載の構成において、前記光結合部
における幅が、一方から他方へ向かって拡開或いは狭小
するような台形状であることとしている。
は、請求項１又は２記載の構成において、前記光結合部
における幅が、一方から他方へ向かって拡開或いは狭小
するような台形状であることとしている。
【００１０】請求項４に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１乃至３いずれかに記載の構成において、前
記光伝搬部と前記光結合部との間に連結部を有し、この
連結部により光伝搬部と光結合部の幅が連続的に変化し
ていることとしている。
は、請求項１乃至３いずれかに記載の構成において、前
記光伝搬部と前記光結合部との間に連結部を有し、この
連結部により光伝搬部と光結合部の幅が連続的に変化し
ていることとしている。
【００１１】請求項５に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成において、
前記光導波路は、支持基板上に形成された絶縁膜を介し
て形成されていることとしている。
は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成において、
前記光導波路は、支持基板上に形成された絶縁膜を介し
て形成されていることとしている。
【００１２】請求項６に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１乃至５いずれかに記載の構成において、前
記光導波路の高さは、１０μｍ以下であることとしてい
る。
は、請求項１乃至５いずれかに記載の構成において、前
記光導波路の高さは、１０μｍ以下であることとしてい
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示例に基づいて
説明する。
説明する。
【００１４】［第１の実施形態］図１は、本実施形態に
係る半導体方向性結合器を示すものであり、（ａ）はそ
の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿って切断したときの断
面図である。
係る半導体方向性結合器を示すものであり、（ａ）はそ
の平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿って切断したときの断
面図である。
【００１５】この実施形態の半導体方向性結合器は、支
持基板１と光導波路２，２を主要構成要素としている。
持基板１と光導波路２，２を主要構成要素としている。
【００１６】支持基板１は、後述する光導波路２，２を
支持するものであり、例えば、平面視において略四角形
をした平板である。このものは、例えば、シリコンから
なる半導体材料にて形成されている。また、支持基板１
の上面（図１の上方向）には、例えば、酸化膜（ＳｉＯ
２、屈折率は約１．４）からなる絶縁膜１０が形成され
ている。
支持するものであり、例えば、平面視において略四角形
をした平板である。このものは、例えば、シリコンから
なる半導体材料にて形成されている。また、支持基板１
の上面（図１の上方向）には、例えば、酸化膜（ＳｉＯ
２、屈折率は約１．４）からなる絶縁膜１０が形成され
ている。
【００１７】光導波路２，２は、入射した光をそのもの
の中に閉じ込めた状態で伝搬させるものである。その形
状は、断面視において略四角形をしており、支持基板の
長手方向に向かって延設されている。このものは、絶縁
膜１０上に、例えば、エピタキシャル成長させたシリコ
ンからなる半導体材料にて２個形成されている。また、
この光導波路２，２は、後述する光伝搬部２１，２１，
…と同じく後述する光結合部２２，２２とから構成され
ている。
の中に閉じ込めた状態で伝搬させるものである。その形
状は、断面視において略四角形をしており、支持基板の
長手方向に向かって延設されている。このものは、絶縁
膜１０上に、例えば、エピタキシャル成長させたシリコ
ンからなる半導体材料にて２個形成されている。また、
この光導波路２，２は、後述する光伝搬部２１，２１，
…と同じく後述する光結合部２２，２２とから構成され
ている。
【００１８】光伝搬部２１，２１，…は、直線状の部位
２１ａ，２１ａ，…と滑らかな曲線状の部位２１ｂ，２
１ｂ，…にて構成され、この曲線状の部位２１ｂ，２１
ｂ，…の一端で連結部２３，２３，…を介して光結合部
２２，２２と連結している。また、その高さを１０μｍ
としている。
２１ａ，２１ａ，…と滑らかな曲線状の部位２１ｂ，２
１ｂ，…にて構成され、この曲線状の部位２１ｂ，２１
ｂ，…の一端で連結部２３，２３，…を介して光結合部
２２，２２と連結している。また、その高さを１０μｍ
としている。
【００１９】光結合部２２，２２は、直線状の部位のみ
から構成され、その両端は光伝搬部２１，２１，…の曲
線状の部位２１ｂ，２１ｂ，…の一端と連結部２３，２
３，…を介して連結されている。その光の伝搬方向と直
交する幅は、光伝搬部２１，２１，…の幅より広く形成
されている。また、光結合部２２，２２と光伝搬部２
１，２１，…とは、光伝搬部２１，２１，…から光結合
部２２，２２に向かって連続的に拡開する台形状に形成
された連結部２３，２３，…にて接続されている。
から構成され、その両端は光伝搬部２１，２１，…の曲
線状の部位２１ｂ，２１ｂ，…の一端と連結部２３，２
３，…を介して連結されている。その光の伝搬方向と直
交する幅は、光伝搬部２１，２１，…の幅より広く形成
されている。また、光結合部２２，２２と光伝搬部２
１，２１，…とは、光伝搬部２１，２１，…から光結合
部２２，２２に向かって連続的に拡開する台形状に形成
された連結部２３，２３，…にて接続されている。
【００２０】このように、光導波路２，２は、光伝搬部
２１、光結合部２２，２２、光伝搬部２１という接続関
係からなることは上述した通りであるが、その光導波路
２，２の配置は、一方の光導波路２の光伝搬部２１，２
１が他方の光導波路２の光伝搬部２１，２１と分布結合
しない間隔、すなわち、エバネセント光が十分減衰する
間隔を空けて配置し、逆に光結合部２２，２２は互いが
分布結合する間隔、すなわち、エバネセント光が減衰し
ない間隔で互いが略平行になるように配置している。
２１、光結合部２２，２２、光伝搬部２１という接続関
係からなることは上述した通りであるが、その光導波路
２，２の配置は、一方の光導波路２の光伝搬部２１，２
１が他方の光導波路２の光伝搬部２１，２１と分布結合
しない間隔、すなわち、エバネセント光が十分減衰する
間隔を空けて配置し、逆に光結合部２２，２２は互いが
分布結合する間隔、すなわち、エバネセント光が減衰し
ない間隔で互いが略平行になるように配置している。
【００２１】この実施形態の半導体方向性結合器による
と、光結合部２２，２２の光の伝搬方向と直交する幅が
光伝搬部２１，２１，…の光の伝搬方向と直交する幅よ
り広いので、光結合部２２，２２では光伝搬部２１，２
１，…より高次モードの光が光導波路２，２内に存在す
ることができ、一方の光導波路２からのエバネセント光
の染み出し量の増加及び他方の光導波路２へのエバネセ
ント光の染み込み量が増加して従来構成よりも短い光結
合部２２，２２で目的量の光パワーの移行が可能となる
のである。
と、光結合部２２，２２の光の伝搬方向と直交する幅が
光伝搬部２１，２１，…の光の伝搬方向と直交する幅よ
り広いので、光結合部２２，２２では光伝搬部２１，２
１，…より高次モードの光が光導波路２，２内に存在す
ることができ、一方の光導波路２からのエバネセント光
の染み出し量の増加及び他方の光導波路２へのエバネセ
ント光の染み込み量が増加して従来構成よりも短い光結
合部２２，２２で目的量の光パワーの移行が可能となる
のである。
【００２２】したがって、以上説明した半導体方向性結
合器によると、光結合部２２，２２における光の伝搬方
向と直交する幅をその光伝搬部２１，２１，…における
幅より広く形成して多モードの光を存在させるので、一
方の光導波路２からのエバネセント光の染み出し量の増
加及び他方の光導波路２へのエバネセント光の染み込み
量が増加し、光搬送部２１，２１，…を短く保ちつつ、
従来構成よりも短い光結合部２２，２２で目的量の光パ
ワーの移行が可能となり、結果的に小型化が可能とな
る。また、光結合部２２，２２と光伝搬部２１，２１，
…とを光伝搬部２１，２１，…から光結合部２２，２２
に向かって連続的に拡開する台形状の連結部２３，２
３，…により接続しているので、光伝搬部２１，２１，
…と光結合部２２，２２とを直接連結する場合と比較し
て連結部２３，２３での光の反射や損失を低減し、効率
よく光の伝搬を行うことができる。そして、光導波路
２，２は絶縁膜１０を介して支持基板１上に形成してい
るので、光導波路２，２と絶縁膜１０との間の屈折率が
異なるようになり（光導波路２，２の屈折率＞絶縁膜１
０の屈折率）、支持基板１方向への光の閉じ込め効果が
向上する。さらに、光導波路２，２の高さを１０μｍと
しているので、光導波路２，２と入出力部材との接続
を、例えば、光ファイバ等を用いて容易に実現すること
ができる。
合器によると、光結合部２２，２２における光の伝搬方
向と直交する幅をその光伝搬部２１，２１，…における
幅より広く形成して多モードの光を存在させるので、一
方の光導波路２からのエバネセント光の染み出し量の増
加及び他方の光導波路２へのエバネセント光の染み込み
量が増加し、光搬送部２１，２１，…を短く保ちつつ、
従来構成よりも短い光結合部２２，２２で目的量の光パ
ワーの移行が可能となり、結果的に小型化が可能とな
る。また、光結合部２２，２２と光伝搬部２１，２１，
…とを光伝搬部２１，２１，…から光結合部２２，２２
に向かって連続的に拡開する台形状の連結部２３，２
３，…により接続しているので、光伝搬部２１，２１，
…と光結合部２２，２２とを直接連結する場合と比較し
て連結部２３，２３での光の反射や損失を低減し、効率
よく光の伝搬を行うことができる。そして、光導波路
２，２は絶縁膜１０を介して支持基板１上に形成してい
るので、光導波路２，２と絶縁膜１０との間の屈折率が
異なるようになり（光導波路２，２の屈折率＞絶縁膜１
０の屈折率）、支持基板１方向への光の閉じ込め効果が
向上する。さらに、光導波路２，２の高さを１０μｍと
しているので、光導波路２，２と入出力部材との接続
を、例えば、光ファイバ等を用いて容易に実現すること
ができる。
【００２３】なお、光結合部２２，２２は、少なくとも
一方が光伝搬部２１，２１，…より大きければ光結合部
２２，２２内で多モードの光が存在でき、小型化が実現
可能となる。
一方が光伝搬部２１，２１，…より大きければ光結合部
２２，２２内で多モードの光が存在でき、小型化が実現
可能となる。
【００２４】また、支持基板１は、シリコンに限定され
るものではなく、例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ、屈折率
は約４．０）やガリウムヒ素やインジウムリン（Ｉｎ
Ｐ、屈折率は約３．２）等の半導体材料を用いてもよ
い。
るものではなく、例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ、屈折率
は約４．０）やガリウムヒ素やインジウムリン（Ｉｎ
Ｐ、屈折率は約３．２）等の半導体材料を用いてもよ
い。
【００２５】また、絶縁膜１０は、酸化膜に限定される
ものではなく、光導波路２，２より屈折率の小さい材料
であれば、例えば、窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４、屈折率は約
２．０）等を用いてもよい。
ものではなく、光導波路２，２より屈折率の小さい材料
であれば、例えば、窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４、屈折率は約
２．０）等を用いてもよい。
【００２６】また、連結部２３，２３，…は、必ずしも
連続的に変化する形状に限定されるものではなく、段階
的に変化する形状でもよい。
連続的に変化する形状に限定されるものではなく、段階
的に変化する形状でもよい。
【００２７】［第２の実施形態］図２は、本実施形態に
係る方向性結合器を示すものであり、（ａ）はその平面
図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿って切断したときの断面図で
ある。
係る方向性結合器を示すものであり、（ａ）はその平面
図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿って切断したときの断面図で
ある。
【００２８】この実施形態の半導体方向性結合器は、光
導波路３，３が第１の実施形態と異なるものであり、他
の構成要素は第１の実施形態のものと実質的に同一であ
るので説明を省略する。また、同一部材においては第１
の実施形態と同一の番号を付す。
導波路３，３が第１の実施形態と異なるものであり、他
の構成要素は第１の実施形態のものと実質的に同一であ
るので説明を省略する。また、同一部材においては第１
の実施形態と同一の番号を付す。
【００２９】光導波路３，３は、第１の実施形態と同じ
く入射した光をそのものの中に閉じ込めた状態で伝搬さ
せるものであるが、その光結合部３２，３２の形状のみ
が異なっている。その形状は、光の伝搬方向に向かって
拡開或いは狭小する台形状をしている。また、その両端
は光伝搬部３１，３１，…の曲線状の部位３１ｂ，３１
ｂ，…の一端と連結部３３，３３，…を介して連結され
ており、その伝搬方向から見た幅は、光伝搬部３１，３
１，…より広く形成されている。さらに、光結合部３
２，３２は互いが分布結合する間隔、すなわち、エバネ
セント光が減衰しない間隔で一様の幅を持つように配置
されている。
く入射した光をそのものの中に閉じ込めた状態で伝搬さ
せるものであるが、その光結合部３２，３２の形状のみ
が異なっている。その形状は、光の伝搬方向に向かって
拡開或いは狭小する台形状をしている。また、その両端
は光伝搬部３１，３１，…の曲線状の部位３１ｂ，３１
ｂ，…の一端と連結部３３，３３，…を介して連結され
ており、その伝搬方向から見た幅は、光伝搬部３１，３
１，…より広く形成されている。さらに、光結合部３
２，３２は互いが分布結合する間隔、すなわち、エバネ
セント光が減衰しない間隔で一様の幅を持つように配置
されている。
【００３０】この実施形態の半導体方向性結合器による
と、光結合部３２，３２の光の伝搬方向と直交する幅が
光伝搬部３１，３１，…のその幅より広く、また、その
幅が一様でなく所定の大きさで変化しているので、光結
合部３２，３２で存在可能な光のモード次数を場所によ
って変化させることができるようになり、効率よく光パ
ワーを移行させることができるのである。
と、光結合部３２，３２の光の伝搬方向と直交する幅が
光伝搬部３１，３１，…のその幅より広く、また、その
幅が一様でなく所定の大きさで変化しているので、光結
合部３２，３２で存在可能な光のモード次数を場所によ
って変化させることができるようになり、効率よく光パ
ワーを移行させることができるのである。
【００３１】したがって、以上説明した半導体方向性結
合器によると、光結合部３２，３２における光の伝搬方
向と直交する幅をその光伝搬部３１，３１，…における
幅より広く形成して多モードの光を存在させるので、一
方の光導波路３からのエバネセント光の染み出し量の増
加及び他方の光導波路３へのエバネセント光の染み込み
量が増加し、光搬送部２１，２１，…を短く保ちつつ、
従来構成よりも短い光結合部３２，３２で目的量の光パ
ワーの移行が可能となり、結果的に小型化が可能とな
る。また、光結合部３２，３２の光の伝搬方向と直交す
る幅が、一方から他方へ向かって拡開或いは狭小するよ
うな台形状にしているので、光結合部３２，３２で存在
可能な光のモード次数を場所によって変化させることが
できるようになり、効率よく光パワーを移行させること
ができる。また、光結合部３２，３２と光伝搬部３１，
３１，…とを光伝搬部３１，３１，…から光結合部３
２，３２に向かって連続的に拡開する台形状の連結部３
３，３３，…により接続しているので、光伝搬部３１，
３１，…と光結合部３２，３２とを直接連結する場合と
比較して連結部３３，３３での光の反射や損失を低減
し、効率よく光の伝搬を行うことができる。そして、光
導波路３，３は絶縁膜１０を介して支持基板１上に形成
しているので、光導波路３，３と絶縁膜１０との間の屈
折率が異なるようになり（光導波路３，３の屈折率＞絶
縁膜１０の屈折率）、支持基板１方向への光の閉じ込め
効果が向上する。さらに、光導波路３，３の高さを１０
μｍとしているので、光導波路３，３と入出力部材との
接続を、例えば、光ファイバ等を用いて容易に実現する
ことができる。
合器によると、光結合部３２，３２における光の伝搬方
向と直交する幅をその光伝搬部３１，３１，…における
幅より広く形成して多モードの光を存在させるので、一
方の光導波路３からのエバネセント光の染み出し量の増
加及び他方の光導波路３へのエバネセント光の染み込み
量が増加し、光搬送部２１，２１，…を短く保ちつつ、
従来構成よりも短い光結合部３２，３２で目的量の光パ
ワーの移行が可能となり、結果的に小型化が可能とな
る。また、光結合部３２，３２の光の伝搬方向と直交す
る幅が、一方から他方へ向かって拡開或いは狭小するよ
うな台形状にしているので、光結合部３２，３２で存在
可能な光のモード次数を場所によって変化させることが
できるようになり、効率よく光パワーを移行させること
ができる。また、光結合部３２，３２と光伝搬部３１，
３１，…とを光伝搬部３１，３１，…から光結合部３
２，３２に向かって連続的に拡開する台形状の連結部３
３，３３，…により接続しているので、光伝搬部３１，
３１，…と光結合部３２，３２とを直接連結する場合と
比較して連結部３３，３３での光の反射や損失を低減
し、効率よく光の伝搬を行うことができる。そして、光
導波路３，３は絶縁膜１０を介して支持基板１上に形成
しているので、光導波路３，３と絶縁膜１０との間の屈
折率が異なるようになり（光導波路３，３の屈折率＞絶
縁膜１０の屈折率）、支持基板１方向への光の閉じ込め
効果が向上する。さらに、光導波路３，３の高さを１０
μｍとしているので、光導波路３，３と入出力部材との
接続を、例えば、光ファイバ等を用いて容易に実現する
ことができる。
【００３２】なお、光結合部３２，３２は、少なくとも
一方が光伝搬部３１，３１，…より大きければ光結合部
３２，３２内で多モードの光が存在でき、小型化が実現
可能とある。
一方が光伝搬部３１，３１，…より大きければ光結合部
３２，３２内で多モードの光が存在でき、小型化が実現
可能とある。
【００３３】また、連結部３３，３３，…は、必ずしも
連続的に変化する形状に限定されるものではなく、段階
的に変化する形状でもよい。
連続的に変化する形状に限定されるものではなく、段階
的に変化する形状でもよい。
【００３４】
【発明の効果】請求項１に係る発明の半導体方向性結合
器は、少なくとも一方の光導波路の光結合部をその光伝
搬部より高次モードの光が存在するようにしているの
で、光結合部でのエバネセント光の染み出し量及び染み
込み量が増加してパワー伝達比が大きくなり、従来より
短い光結合部で目的量の光パワーの移行ができる、すな
わち、半導体方向性結合器の小型化が可能となる。
器は、少なくとも一方の光導波路の光結合部をその光伝
搬部より高次モードの光が存在するようにしているの
で、光結合部でのエバネセント光の染み出し量及び染み
込み量が増加してパワー伝達比が大きくなり、従来より
短い光結合部で目的量の光パワーの移行ができる、すな
わち、半導体方向性結合器の小型化が可能となる。
【００３５】請求項２に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１の効果に加えて、光結合部における幅をそ
の光伝搬部における幅より広く形成しているので、光結
合部において光伝搬部より高次モードの光を存在させる
ことが可能となる。
は、請求項１の効果に加えて、光結合部における幅をそ
の光伝搬部における幅より広く形成しているので、光結
合部において光伝搬部より高次モードの光を存在させる
ことが可能となる。
【００３６】請求項３に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１又は２の効果に加えて、光結合部における
幅を一方から他方へ向かって拡開或いは狭小するような
台形状に形成しているので、光結合部で存在可能な光の
モード次数を場所によって変化させることができるよう
になり、効率よく光パワーを移行させることができる。
は、請求項１又は２の効果に加えて、光結合部における
幅を一方から他方へ向かって拡開或いは狭小するような
台形状に形成しているので、光結合部で存在可能な光の
モード次数を場所によって変化させることができるよう
になり、効率よく光パワーを移行させることができる。
【００３７】請求項４に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１乃至３の効果に加えて、光伝搬部と光結合
部との間に連結部を有し、この連結部により光伝搬部と
光結合部の幅を連続的に変化させているので、光伝搬部
と光結合部とを直接連結する場合と比較して光導波路内
での光の反射や損失を低減し、効率よく光の伝搬を行う
ことができる。
は、請求項１乃至３の効果に加えて、光伝搬部と光結合
部との間に連結部を有し、この連結部により光伝搬部と
光結合部の幅を連続的に変化させているので、光伝搬部
と光結合部とを直接連結する場合と比較して光導波路内
での光の反射や損失を低減し、効率よく光の伝搬を行う
ことができる。
【００３８】請求項５に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１乃至４いずれかの効果に加えて、光導波路
を支持基板上に形成された絶縁膜を介して形成している
ので、光導波路と絶縁膜との間の屈折率が異なるように
なり、支持基板方向への光の閉じ込め効果が向上する。
は、請求項１乃至４いずれかの効果に加えて、光導波路
を支持基板上に形成された絶縁膜を介して形成している
ので、光導波路と絶縁膜との間の屈折率が異なるように
なり、支持基板方向への光の閉じ込め効果が向上する。
【００３９】請求項６に係る発明の半導体方向性結合器
は、請求項１乃至５いずれかの効果に加えて、光導波路
の高さを１０μｍ以下としているので、光導波路と入出
力部材との接続を容易に実現することができる。
は、請求項１乃至５いずれかの効果に加えて、光導波路
の高さを１０μｍ以下としているので、光導波路と入出
力部材との接続を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る半導体方向性
結合器を示すものであり、（ａ）はその平面図、（ｂ）
はＡ−Ａ線に沿って切断したときの断面図である。
結合器を示すものであり、（ａ）はその平面図、（ｂ）
はＡ−Ａ線に沿って切断したときの断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態に係る半導体方向性
結合器の平面図である。
結合器の平面図である。
【図３】 従来の方向性結合器を示す平面図である。
１ 支持基板
１０ 絶縁膜
２ 光導波路
２１ 光伝搬部
２２ 光結合部
２３ 連結部
３ 光導波路
３１ 光伝搬部
３２ 光結合部
３３ 連結部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 鈴木 裕二
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
Ｆターム(参考） 2H047 KA05 KA12 KB04 LA21 QA02
TA31
Claims (6)
- 【請求項１】 支持基板上に光伝搬部と光結合部からな
る２本の光導波路を有し、光結合部を略平行に近接し
て、一方の光導波路を伝搬する光が光結合部を伝搬する
間に他方の光導波路へ光パワーを移行させる半導体方向
性結合器において、 少なくとも一方の光導波路の光結合部にはその光伝搬部
より高次モードの光が存在するようにしたことを特徴と
する半導体方向性結合器。 - 【請求項２】 前記光結合部における幅が、その光伝搬
部における幅より広く形成した請求項１記載の半導体方
向性結合器。 - 【請求項３】 前記光結合部における幅が、一方から他
方へ向かって拡開或いは狭小するような台形状である請
求項１又は２記載の半導体方向性結合器。 - 【請求項４】 前記光伝搬部と前記光結合部との間に連
続的に幅が変化している連結部を備えた請求項１乃至３
いずれかに記載の半導体方向性結合器。 - 【請求項５】 前記光導波路は、支持基板上に形成され
た絶縁膜を介して形成されている請求項１乃至４いずれ
かに記載の半導体方向性結合器。 - 【請求項６】 前記光導波路の高さは、１０μｍ以下で
ある請求項１乃至５いずれかに記載の半導体方向性結合
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084856A JP2003279767A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 半導体方向性結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002084856A JP2003279767A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 半導体方向性結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003279767A true JP2003279767A (ja) | 2003-10-02 |
Family
ID=29232024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002084856A Pending JP2003279767A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 半導体方向性結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003279767A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012098472A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
| JP5697778B1 (ja) * | 2014-04-03 | 2015-04-08 | 株式会社フジクラ | 基板型光導波路素子 |
| IT202100025160A1 (it) * | 2021-09-30 | 2023-03-30 | Photonpath S R L | Dispositivo di accoppiamento ottico e relativo metodo di sintonizzazione |
| IT202100025166A1 (it) * | 2021-09-30 | 2023-03-30 | Photonpath S R L | Dispositivo di accoppiamento ottico e relativo metodo di sintonizzazione |
-
2002
- 2002-03-26 JP JP2002084856A patent/JP2003279767A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012098472A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
| JP5697778B1 (ja) * | 2014-04-03 | 2015-04-08 | 株式会社フジクラ | 基板型光導波路素子 |
| WO2015151597A1 (ja) * | 2014-04-03 | 2015-10-08 | 株式会社フジクラ | 基板型光導波路素子、偏波多重４値位相変調器、コヒーレント受信機及び偏波ダイバーシティ |
| US9851504B2 (en) | 2014-04-03 | 2017-12-26 | Fujikura Ltd. | Planar optical waveguide device, DP-QPSK modulator, coherent receiver, and polarization diversity |
| IT202100025160A1 (it) * | 2021-09-30 | 2023-03-30 | Photonpath S R L | Dispositivo di accoppiamento ottico e relativo metodo di sintonizzazione |
| IT202100025166A1 (it) * | 2021-09-30 | 2023-03-30 | Photonpath S R L | Dispositivo di accoppiamento ottico e relativo metodo di sintonizzazione |
| WO2023053153A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | Photonpath S.R.L | Optical coupling device and respective method for tuning |
| WO2023053154A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | Photonpath S.R.L | Optical coupling device and respective method for tuning |
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