JP2004101995A - Optical combining/branching device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光合分岐素子に関する、例えば、光通信若しくは光信号処理に用いられる光回路の基本回路要素として使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムや光信号処理技術の高度化に伴い、複雑な機能を果たす光回路が必要とされている。
石英系光導波路を用いた平面光回路は、設計上多くの自由度を有していること、並びに電子部品と類似した方法で基板上に光回路を製造することができるため、製造が簡易であると伴に、安定した同路が実現できるという特徴を有している。
このため、波長合分波器であるアレイ導波路回折格子などを代表として、現在の波長多重光通信システムにおいてなくてはならない光部品の製造法となっている。
【0003】
そして、今後の光通信のさらなる大容量化・高速化並びに、光信号処理システムにおいて、これらの光回路の重要性はますます大きくなると考えられている。これらの光回路を構成する回路要素として、光の合分岐機能は、最も重要なものの一つである。
本発明はその新たな構成方法を提供するものである。
尚、光分岐素子は光の伝搬方向を逆にすることで、光合波回路として機能するため、合わせて光合分岐素子と呼ぶ場合もある。
【0004】
まず、従来の光分岐素子の例を図9に示す。
光分岐素子を構成法としては様々なものが用いられている。
まず第一に図9(a)に示すY分岐回路が1つの例である。
この方法は、Y分岐部分により、導波路を伝搬する光の分布が急激に変化するために過剰損失が生じやすいことと、Y分岐の分岐角が小さいために、素子サイズが大きくなることが問題となっている。
また、本発明と比較を後で行うが、低損失で微小量の分岐を得ることが困難であるという問題点を有している。
【0005】
図9(b)は方向性結合器を用いた光分岐素子である。
この方法は近接した光導波路間の結合により光を分岐するため、安定な結合率を得ることが難しく、わずかな製造誤差により特性が大きく変化するという問題点を有している。
図9(c)はスラブ導波路を用いたスプリッタ回路である。
多数の光導波路に光を分配する方法として非常に優れた方法であるが、少ない本数の光導波路に光を分配する場合には、光損失が大きくなるという問題を有している。
【0006】
図9(d)は導波路中に部分反射ミラーを用いることで一部の光を分岐する方法である。
この方法は比較的安定な分岐を実現することができるが、部分反射ミラーと光回路を別々に製造する必要があるため、複雑な光回路を実現するためには、製造歩留まりやコスト面で問題を有していた。
図9(e)はマルチモード干渉導波路(MMI)を用いた光分岐素子である(本技術については非特許文献1に詳しい)。
この構成は他の手法に比べると、比較的小型の光同路を簡易に実現できるという特徴を有している。
また、特定の比率の光分岐比が安定して得られる有用な素子であることが知られている。
【0007】
しかしながら、安定な分岐比が得られるという特徴の反面、自由な分岐比を得ることは困難であった。
特に小さな分岐比を実現することが、困難な課題となっていた。
ここで、マルチモード干渉導波路は、マルチモード干渉導波路内における光の複雑な干渉現象を利用するために、パラメータの選択により、全く異なった素子特性を示す為、適切なパラメータを選択することは、非常に重要である。
尚、ここで言うパラメータとは、導波路の屈折率、導波路の屈折率差、入射導波路幅、入射導波路の接続位置、マルチモード導波路の幅及び長さ、出力用導波路幅、出力用導波路の接続位置、導波路の接続角度などがあり、非常に多くのパラメータの組み合わせが考えられる。
【0008】
以上に述べたように、従来の光分岐素子においては、小さな素子サイズ、低損失の素子構成、自由な分岐比(特に小さな分岐比)の実現などの、すべての要件を満たした光分岐素子の実現は困難であり、光回路の基本要素として改善が必要となっていた。
また、従来の素子においては、製造上特殊なプロセスが必要なものもあり、多くの機能を搭載した光回路の実現をはかる上で問題となっていた。
【0009】
【非特許文献1】
L. B. Soldano, and E. C. M. Pennings, ” Optical multi−mode interferencedevices based on self−imaging: principles and applications” J. of Lightwave Technol., vol.13 pp.615−627, 1995,
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べたように、従来の光分岐素子においては、小さな素子サイズ、低損失の構成、自由な分岐比(特に小さな分岐比)、製造上特殊なプロセスを要求しないことなどのすべての要件を満たした光分岐素子の実現は困難であり、光回路の基本要素として改善が必要となっていた。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記問題が、マルチモード干渉導波路を用いた光回路において、適切な条件を設定することにより、解決できることを見いだした。
具体的には、請求項1に掲げるように基板上に、入力用光導波路と、前記入力用光導波路に接続されたマルチモード干渉光導波路と、前記マルチモード干渉光導波路に接続された、複数の出力用導波路から構成された光合分岐素子において、前記入力用導波路が、前記マルチモード干渉導波路の中心からオフセット量を有した位置に配置され、かつそのオフセット量が前記入力用光導波路幅の半分以下であることを特徴とする光合分岐素子とすることにより、光の分岐比を変化させることができる。
【0012】
また、請求項2に掲げるように、基板上に、入力用光導波路と、前記入力用光導波路に接続されたマルチモード干渉光導波路と、前記マルチモード干渉光導波路に接続された、複数の出力用導波路から構成された光合分岐素子において、該入力用導波路がマルチモード干渉導波路に対して斜めに配置されていることを特徴とする光合分岐素子とすることにより、光の分岐比を変化させることができる。
【0013】
また、請求項3に掲げるように、3本の出力用導波路を有する光合分岐素子においては、請求項1と同様に前記入力用光導波路を前記マルチモード干渉導波路の中心から微小量のオフセット量を有した位置に配置すると共に、出力用導波路の位置を特定の位置に配置することにより、従来の構成方法では困難であった微小量の分岐比を簡易に実現できる。
【0014】
また、請求項4並びに請求項5では、3本の光導波路に導波路オフセット量若しくは導波路幅を不連続に変化させることにより、光分岐比を微調整し、所望の光分岐比を実現することができる。
【0015】
また、請求項6では、前記光導波路をシリコン基板乃至は石英基板上に形成された石英系光導波路としたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
ただし、説明の反復を避けるために、図中では同じ機能を有する光学回路には同じ番号を付与している。
また、以下の説明では、光導波路はシリコン基板上に形成された石英系光導波路である。
これは、安定で信頼性に優れた導波路型光フィルタを実現できるからである。
しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではなく、半導体導波路、ポリマ導波路、LiNbO3導波路などの他の光導波路を用いても勿論構わない。
【0017】
〔実施形態1〕
本発明の第1の実施形態に係る光分岐素子の構成例を図1に示す。
図1に示すように、基板10上には、入力用光導波路11、マルチモード干渉導波路12、2本の出力用導波路13が配置され、マルチモード干渉導波路12は入力用導波路11に接続し、また、2本の出力用導波路13はマルチモード干渉導波路12に接続している。
また、本発明の主要な要件として、入力用光導波路11の中心とマルチモード干渉導波路12の中心がオフセット量14を有しており、そのオフセット量14が入力用光導波路11の幅の半分以下であることを特徴とする。
【0018】
尚、図1においては、構成をわかりやすくするため、入力用導波路11が1本、出力用導波路13が2本の例を示しているが、請求項1の条件を満たす入力用導波路11を少なくとも1本有していれば、入力用導波路11並びに出力用導波路13の本数に制限はない。
本実施形態の効果について、図2を参照して説明する。
図1に示すような光分岐回路において、従来の構成、即ち、オフセット量=0の場合には、50%:50%の分岐比を得ることは簡単であるが、分岐比を変化させることは困難であった。
【0019】
一方、本実施形態においては、オフセット量14を変化させることで、光の分岐比を変化させることができる。
図1に示すような光分岐回路において、入力導波路11のオフセット量14を変化させた時の各ポートからの出力特性、並びに全挿入損失を図2に示す。
図2から明らかなように、従来法では困難であった、光強度の調整が低損失で実現が可能となる。
【0020】
このように、従来構成では困難であった光の分岐比の調整が、本実施形態の構成を用いることで実現できた。
尚、オフセット量14が大きくなりすぎると、図2(b)に示すように過剰損失が大きくなる為、低損失の光分岐回路を実現するためには、オフセット量14が入力用導波路幅11の半分以下であることが望ましい。
【0021】
〔実施形態2〕
本発明の第2の実施形態に係わる光分岐素子の構成例を図3に示す。
図3に示すように、基板10上には、入力用光導波路11、マルチモード干渉導波路12、出力用導波路13が配置されている。
また、本発明の主要な要件として、入力用光導波路11はマルチモード干渉導波路12に対して斜めに接続されている。
尚、本実施形態においては入力用光導波路11の位置はマルチモード干渉導波路12の中心若しくは中心近傍が望ましいが、その場所のみに限定されるものではない。
【0022】
例えば、請求項1に掲げるようにオフセット量を設けることで更に高い効果を得る事が可能である。
尚、図3においては、構成をわかりやすくするため、入力用導波路11が1本、出力用導波路13が2本の例を示しているが、請求項2の条件を満たす入力用導波路11を少なくとも1本有していれば、入力用導波路11並びに出力用導波路13の本数に制限はない。
【0023】
本実施形態の効果は、ほぼ実施例1と同様である。
簡単のために、導波路がマルチモード導波路の中心に配置されている場合をもとに説明するが、入力用導波路11とマルチモード干渉導波路12の角度の差が0である場合には、従来の構成と同等となる。即ち、50%:50%の分岐比となる。
これに対して、入力用導波路11を斜めにすることで、光の分岐比を変化させる事ができる。
このように、従来構成では困難であった光の分岐比の調整が、本実施形態の構成を用いる事で実現できた。
【0024】
〔実施形態3〕
本発明の第3の実施形態に係わる光分岐素子の構成例を図4に示す。本実施形態は、請求項3に掲げるものである。
図4に示すように、基板10上には、入力用光導波路11、マルチモード干渉導波路12、第1、第2、第3の出力用導波路13が配置され、マルチモード干渉導波路12は入力用導波路11に接続し、また、3本の出力用導波路13はマルチモード干渉導波路12に接続している。
【0025】
また、実施形態1と同様に、入力用光導波路11の中心とマルチモード干渉導波路12の中心がオフセット量14を有しており、そのオフセット量14が入力用光導波路11の幅の半分以下である光分岐素子において、マルチモード干渉導波路12の幅をWS、3本の出力用導波路13の導波路幅をW1,W2,W3、出力用導波路13の接続位置のマルチモード干渉導波路12の中心からのオフセット量をΔ1,Δ2,Δ3として、Δ1=(WS−W1)/2,Δ2=0,Δ3=−(WS−W3)/2と設定したことを特徴とする。
【0026】
前述したようにマルチモード干渉導波路12を用いた光回路においては、これらのパラメータの選択により、大きく特性が変化することが知られており、このような構成とすることで、従来の方法では実現困難であった、微小量の分岐を低損失で実現する事が可能となる。
【0027】
本実施形態の効果について図5を参照して説明する。
図4に示す光分岐回路において、入力用導波路11のオフセット量14を変化させたときの各ポートからの出力特性、並びに全挿入損失を図5に示す。
図5に示すように、従来法では困難であった、微小量の光分岐を低損失で実現することが可能になった。
尚、図4においても、請求項1又は2の条件を満たす入力用導波路11を少なくとも1本有していれば、入力用導波路11の本数に制限はない。
【0028】
〔実施形態4〕
本発明の第4の実施形態に係わる光分岐素子の構成例を図6に示す。本実施形態は、請求項4に掲げるものである。
請求項3の光合分岐素子であって、出力用導波路13の接続位置を出力用導波路幅の半分以下の微小量変化させることにより、第1の出力用導波路13と第3の出力用導波路13の光出力強度を一致させたことを特徴とする。
【0029】
通常の光回路においては、光の分岐比が対称になることが求められることが多い、即ち、第1の出力用導波路13と第3の出力用導波路13の強度が一致していることが望ましい。
本実施形態では、出力用導波路13の接続位置を微小量変化させることにより調整を可能とした。
【0030】
〔実施形態5〕
本発明の第5の実施形態に係わる光分岐素子の構成例を図7に示す。本実施形態は、請求項5に掲げるものである。
【0031】
請求項1−3の光合分岐素子であって、出力用導波路13に、これと同じ幅の他の出力用導波路15とを接続し、これら導波路13,15の接続位置にオフセットを設けるか、若しくは、出力用導波路13に、これよりも幅の狭い他の出力用導波路16を接続したものである。つまり、導波路幅を不連続に変化させたことにより、光強度の調整を可能としたものである。
【0032】
以上述べてきたように、本発明の光合分岐素子は低損失で小さなサイズで、分岐比の設計自由度の高い分岐回路が実現できる。特に、比較的小さな分岐比が実現できる点で効果が高い。
更に、従来型の分岐回路の形状と、その分岐部の幅と分岐比、分岐部の幅と長さの関係について図8に示す。
図8(a)はY分岐素子を二つ組み合わせた、従来型のW型の分岐回路を示している。
この素子においては、テーパ状に広げた導波路の終端幅とテーパの広がり角度(テーパの長さ)が、良好な特性を得る為に重要なパラメータである。
テーパの広がり角度は、急すぎると安定に光を拡大することができないため、損失の原因となる。
また、角度が小さすぎると無用に素子長が長くなるため、好ましくない。
【0033】
図8(b)(c)では、ほぼ最適化された条件において、分岐比と素子長の関係を示す。
図8(b)はテーパ状に広げた導波路の終端幅に対して、両端にある導波路への光の分岐比を示したものである。
図に示したように、終端導波路幅が広がるほど分岐比を小さくすることができる。
1%の分岐比を実現するためには導波路幅として90μm程度に設定すればよい事が分かる。
一方、図8(c)から、10000μm以上と非常に大きくなってしまい、集積回路に用いるには適していない。
【0034】
これに対し、本発明においては、1000μm若しくはそれ以下のサイズで、微小な分岐比を実現する事ができ、従来型の1/10以下のサイズで素子の実現が可能となる。
以上より、明らかなように、本発明は低損失かつ小型の素子の実現に適しており、光集積回路に適した回路である。
【0035】
このように説明したように、本発明は、マルチモード干渉導波路を用いた光合分岐素子に関するもので、マルチモード干渉導波路に対する入出力導波路の配置関係(オフセット、傾き、幅等)に特徴があり、低損失、高い分岐比自由度を実現できる。
【0036】
【発明の効果】
以上、図面を参照して詳細に説明したように、本発明の光合分波器を用いれば、従来の方法では困難であった、小さな素子サイズで低損失、特に小さな分岐比を自由に設計できるようになる、また、製造も簡易になる。
本素子は光回路を実現するための基本要素であるため、光回路の製造が簡易になり、安価な素子の実現に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の請求項に関する光分岐素子の構成図である。
【図2】本発明の第1の請求項に係るオフセット量に対する分岐比(過剰損失)の関係を示すグラフである。
【図3】本発明の第2の請求項に関する光分岐素子の構成図である。
【図4】本発明の第3の請求項に関する光分岐素子の構成図である。
【図5】本発明の第3の請求項に係るオフセット量に対する出力強度とLossの関係を示すグラフである。
【図6】本発明の第4の請求項に関する光分岐素子の構成図である。
【図7】本発明の第5の請求項に関する光分岐素子の構成図である。
【図8】図8(a)は従来の分岐回路の形状を示す平面図、図8(b)は従来の分岐回路の分岐部の幅と分岐比との関係を示すグラフ、図8(c)は従来の分岐回路の分岐部の幅はと長さの関係を示すグラフである。
【図9】従来の光分岐素子の構成図である。
【符号の説明】
10 基板
11 入力用導波路
12 マルチモード干渉導波路
13 出力用導波路
14 入力用導波路とマルチモード干渉導波路のオフセット量
15 他の出力用導波路
16 他の出力用導波路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical coupling / branching element, for example, used as a basic circuit element of an optical circuit used for optical communication or optical signal processing.
[0002]
[Prior art]
With the advancement of optical communication systems and optical signal processing techniques, optical circuits that perform complicated functions are required.
Planar optical circuits using silica-based optical waveguides have many degrees of freedom in design, and because optical circuits can be manufactured on substrates in a manner similar to electronic components, manufacturing is simple. It has the characteristic that a stable same road can be realized.
For this reason, the method of manufacturing an optical component that is indispensable in the current wavelength division multiplexing optical communication system is represented by an array waveguide diffraction grating, which is a wavelength multiplexer / demultiplexer, as a representative.
[0003]
It is considered that these optical circuits will become more and more important in the future increase in capacity and speed of optical communication and in optical signal processing systems. As a circuit element constituting these optical circuits, a light coupling / branching function is one of the most important ones.
The present invention provides a new configuration method.
Note that the optical branching element functions as an optical multiplexing circuit by reversing the propagation direction of light, and thus may be collectively referred to as an optical multiplexing / branching element.
[0004]
First, FIG. 9 shows an example of a conventional optical branching element.
Various methods are used for forming the optical branching element.
First, a Y branch circuit shown in FIG. 9A is one example.
This method is problematic in that the distribution of light propagating through the waveguide changes abruptly due to the Y-branch portion, so that excess loss is likely to occur, and the element size increases due to the small branch angle of the Y-branch. It has become.
Further, although comparison with the present invention will be made later, there is a problem that it is difficult to obtain a small amount of branches with low loss.
[0005]
FIG. 9B shows an optical branching element using a directional coupler.
In this method, light is branched by coupling between adjacent optical waveguides, so that it is difficult to obtain a stable coupling rate, and there is a problem that characteristics are greatly changed due to a slight manufacturing error.
FIG. 9C shows a splitter circuit using a slab waveguide.
Although this is a very excellent method for distributing light to a large number of optical waveguides, it has a problem in that light loss increases when distributing light to a small number of optical waveguides.
[0006]
FIG. 9D shows a method of splitting a part of light by using a partial reflection mirror in the waveguide.
Although this method can achieve relatively stable branching, it is necessary to manufacture the partially reflecting mirror and the optical circuit separately, so that in order to realize a complicated optical circuit, there are problems in manufacturing yield and cost. Had.
FIG. 9E shows an optical branching element using a multi-mode interference waveguide (MMI) (this technology is described in detail in Non-Patent Document 1).
This configuration has a feature that a relatively small optical path can be easily realized as compared with other methods.
Further, it is known that the device is a useful device that can stably obtain a light branching ratio of a specific ratio.
[0007]
However, it is difficult to obtain a free branching ratio, although it has a feature that a stable branching ratio can be obtained.
In particular, achieving a small branching ratio has been a difficult task.
Here, in order to utilize the complex interference phenomenon of light in the multi-mode interference waveguide, the multi-mode interference waveguide exhibits completely different device characteristics by selecting parameters, so that appropriate parameters must be selected. Is very important.
The parameters referred to here are the refractive index of the waveguide, the refractive index difference of the waveguide, the width of the incident waveguide, the connection position of the incident waveguide, the width and length of the multi-mode waveguide, the width of the output waveguide, There are a connection position of an output waveguide, a connection angle of a waveguide, and the like, and a very large number of parameter combinations are conceivable.
[0008]
As described above, in the conventional optical branching device, an optical branching device that satisfies all requirements such as a small device size, a low-loss device configuration, and a free branching ratio (especially a small branching ratio) is realized. Realization was difficult, and improvement was needed as a basic element of the optical circuit.
In addition, some of the conventional devices require a special process in manufacturing, which has been a problem in realizing an optical circuit having many functions.
[0009]
[Non-patent document 1]
L. B. Soldano, and E.S. C. M. Pennings, "Optical multi-mode interference devices based on self-imaging: principals and applications" of Lightwave Technology. , Vol. 13 pp. 615-627, 1995,
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional optical branching device, all the requirements such as a small device size, a low-loss configuration, a free branching ratio (particularly a small branching ratio), and no special process in manufacturing are required. It is difficult to realize a satisfying optical branching element, and improvement has been required as a basic element of an optical circuit.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, it has been found that the above problem can be solved by setting appropriate conditions in an optical circuit using a multimode interference waveguide.
Specifically, on the substrate as set forth in
[0012]
Further, as set forth in
[0013]
Further, in the optical coupling / branching device having three output waveguides, the input optical waveguide is offset from the center of the multi-mode interference waveguide by a very small amount as in the first aspect. By arranging the output waveguide at a specific position and arranging the output waveguide at a specific position, it is possible to easily realize a minute amount of branching ratio which is difficult with the conventional configuration method.
[0014]
In the fourth and fifth aspects, the optical branching ratio is finely adjusted by changing the waveguide offset amount or the waveguide width discontinuously in the three optical waveguides, thereby realizing a desired optical branching ratio. be able to.
[0015]
In a sixth aspect, the optical waveguide is a quartz optical waveguide formed on a silicon substrate or a quartz substrate.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
However, to avoid repetition of description, the same numbers are given to optical circuits having the same functions in the drawings.
In the following description, the optical waveguide is a quartz optical waveguide formed on a silicon substrate.
This is because a waveguide type optical filter which is stable and excellent in reliability can be realized.
However, the present invention is not limited to this configuration. Of course, other optical waveguides such as a semiconductor waveguide, a polymer waveguide, and a LiNbO 3 waveguide may be used.
[0017]
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a configuration example of the optical branching device according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, an input
Further, as a main requirement of the present invention, the center of the input
[0018]
FIG. 1 shows an example in which one
The effect of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the optical branching circuit as shown in FIG. 1, it is easy to obtain a branching ratio of 50%: 50% when the offset amount = 0, but it is not possible to change the branching ratio. It was difficult.
[0019]
On the other hand, in the present embodiment, by changing the offset
FIG. 2 shows the output characteristics from each port and the total insertion loss when the offset
As is clear from FIG. 2, the adjustment of the light intensity, which was difficult with the conventional method, can be realized with low loss.
[0020]
As described above, the adjustment of the light branching ratio, which was difficult in the conventional configuration, can be realized by using the configuration of the present embodiment.
If the offset
[0021]
[Embodiment 2]
FIG. 3 shows a configuration example of an optical branching element according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, on the
As a main requirement of the present invention, the input
In the present embodiment, the position of the input
[0022]
For example, a higher effect can be obtained by providing an offset amount as set forth in
FIG. 3 shows an example in which one
[0023]
The effect of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment.
For the sake of simplicity, description will be made based on the case where the waveguide is arranged at the center of the multimode waveguide. However, when the difference between the angles of the
On the other hand, by making the
As described above, the adjustment of the light branching ratio, which was difficult in the conventional configuration, can be realized by using the configuration of the present embodiment.
[0024]
[Embodiment 3]
FIG. 4 shows a configuration example of an optical branching element according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment is described in
As shown in FIG. 4, on a
[0025]
Further, similarly to the first embodiment, the center of the input
[0026]
As described above, in an optical circuit using the
[0027]
The effect of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows the output characteristics from each port and the total insertion loss when the offset
As shown in FIG. 5, it has become possible to realize a small amount of light branching with low loss, which was difficult with the conventional method.
In FIG. 4, the number of
[0028]
[Embodiment 4]
FIG. 6 shows a configuration example of an optical branching element according to the fourth embodiment of the present invention. The present embodiment is described in
The optical coupling / branching element according to
[0029]
In ordinary optical circuits, it is often required that the branching ratio of light is symmetrical, that is, the
In the present embodiment, the adjustment can be performed by changing the connection position of the
[0030]
[Embodiment 5]
FIG. 7 shows a configuration example of an optical branching element according to the fifth embodiment of the present invention. The present embodiment is described in
[0031]
4. The optical coupling / branching element according to
[0032]
As described above, the optical coupling / branching element of the present invention can realize a branching circuit having a low loss, a small size, and a high degree of freedom in designing a branching ratio. In particular, the effect is high in that a relatively small branching ratio can be realized.
FIG. 8 shows the relationship between the shape of a conventional branch circuit, the width and branch ratio of the branch portion, and the width and length of the branch portion.
FIG. 8A shows a conventional W-shaped branch circuit in which two Y-branch elements are combined.
In this device, the terminal width of the tapered waveguide and the taper spread angle (taper length) are important parameters for obtaining good characteristics.
If the spread angle of the taper is too steep, light cannot be stably expanded, which causes a loss.
If the angle is too small, the element length is unnecessarily long, which is not preferable.
[0033]
FIGS. 8B and 8C show the relationship between the branching ratio and the element length under almost optimized conditions.
FIG. 8B shows the branching ratio of light to the waveguides at both ends with respect to the terminal width of the waveguide expanded in a tapered shape.
As shown in the figure, the branching ratio can be reduced as the terminal waveguide width increases.
It can be seen that the waveguide width may be set to about 90 μm in order to realize a branching ratio of 1%.
On the other hand, as shown in FIG. 8C, the size is as large as 10000 μm or more, which is not suitable for use in integrated circuits.
[0034]
On the other hand, in the present invention, a small branching ratio can be realized with a size of 1000 μm or less, and an element can be realized with a size of 1/10 or less of the conventional type.
As is apparent from the above, the present invention is suitable for realizing a low-loss and small-sized element, and is a circuit suitable for an optical integrated circuit.
[0035]
As described above, the present invention relates to an optical multiplexing / branching device using a multimode interference waveguide, and is characterized by an arrangement relationship (offset, inclination, width, etc.) of an input / output waveguide with respect to the multimode interference waveguide. And a low loss and a high degree of freedom in branching ratio can be realized.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail with reference to the drawings, by using the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention, it is possible to freely design a small element size and low loss, particularly a small branching ratio, which were difficult with the conventional method. And the manufacturing is simplified.
Since the present element is a basic element for realizing an optical circuit, the manufacture of the optical circuit is simplified, which can contribute to the realization of an inexpensive element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical branching element according to a first claim of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a branch ratio (excess loss) and an offset amount according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical branching element according to a second claim of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical branching element according to a third claim of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between output intensity and Loss with respect to an offset amount according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of an optical branching element according to a fourth aspect of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical branching element according to a fifth aspect of the present invention.
8A is a plan view showing the shape of a conventional branch circuit, FIG. 8B is a graph showing the relationship between the width of a branch portion and the branch ratio of the conventional branch circuit, and FIG. () Is a graph showing the relationship between the width and length of the branch portion of the conventional branch circuit.
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional optical branching element.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
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