JP2004264868A - Waveguide type optical functional device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導波路型光機能素子に関わり、特に、光通信用の波長合分波器、光アイソレータ、干渉計測装置、及び、光通信用の光スイッチに適用して好適な導波路型光機能素子に関する。 The present invention relates to a waveguide-type optical functional element, and in particular, a waveguide-type optical element suitable for application to a wavelength multiplexer / demultiplexer for optical communication, an optical isolator, an interference measurement device, and an optical switch for optical communication. It relates to a functional element.
図33は、従来の導波路型光機能素子の構成を示す断面図である。この例は導波路中に溝を形成し、溝に各種光学素子を挿入し、導波路型光機能素子を構成するものである。導波路基板201上に、下部クラッド層204、コア層203、及び、上部クラッド層202を順に形成した導波路の溝に光学素子205を挿入して屈折率整合透明接着剤206で接着固定するものである。 FIG. 33 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional waveguide-type optical functional device. In this example, a groove is formed in a waveguide, and various optical elements are inserted into the groove to constitute a waveguide type optical functional element. An optical element 205 is inserted into a groove of a waveguide in which a lower cladding layer 204, a core layer 203, and an upper cladding layer 202 are sequentially formed on a waveguide substrate 201, and is bonded and fixed with a refractive index matching transparent adhesive 206. It is.
図34は、別の従来の導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。この例は導波路中に溝を形成し、金属を蒸着してその端面を反射面とするものである。単一モード導波路207内に溝構造208を形成し、その溝構造208の内側に金属コーティング209を施す。溝構造208は光入射角度が大きい場合は金属コーティング209がなくとも全反射ミラーとして機能する。 FIG. 34 is a top view showing the configuration of another conventional waveguide type optical function element. In this example, a groove is formed in a waveguide, metal is deposited, and the end face is used as a reflection surface. A groove structure 208 is formed in the single mode waveguide 207, and a metal coating 209 is applied inside the groove structure 208. The groove structure 208 functions as a total reflection mirror without the metal coating 209 when the light incident angle is large.
図35は、従来の干渉計測光学系の構成を示す上面図である。この干渉計測光学系は、個別の光学部品であるハーフミラー302、可動ミラー303及び干渉パタン観測面304を空間的に配置し、レーザなどの光源からのコヒーレント照明光301をハーフミラー302で分光して、一方を可動ミラー303で反射させ、他方を観測物体で反射させて、ハーフミラー302で合波して干渉パタン観測面の干渉を観測することで観測物体までの距離を測定したり、観測物体の表面の形状を計測したりする。実際の計測に際しては、一方の光路長の可変制御のために可動ミラー303を電動ステージ等で微動させることで、距離計測などに利用されてきた。 FIG. 35 is a top view showing the configuration of a conventional interference measurement optical system. In this interference measurement optical system, a half mirror 302, a movable mirror 303, and an interference pattern observation surface 304, which are individual optical components, are spatially arranged, and coherent illumination light 301 from a light source such as a laser is split by the half mirror 302. Then, one is reflected by the movable mirror 303, the other is reflected by the observation object, and combined by the half mirror 302 to observe the interference on the observation surface of the interference pattern to measure the distance to the observation object, For example, measuring the shape of the surface of an object. In actual measurement, the movable mirror 303 is finely moved with an electric stage or the like for variable control of one of the optical path lengths, which is used for distance measurement and the like.
図36は、従来の光導波路で構成されるマッハツェンダー干渉型光スイッチの構成を示す上面図である。マッハツェンダー干渉型光スイッチは、入力導波路305に入力する入力光を1:2光分岐回路306で2つに分岐し、一方は屈折率制御部307によって屈折率を制御することで光路長を可変制御し、他方はそのまま導波路308を介して、それぞれ2:1光結合回路309に入力して結合して出力導波路310から出力する。このマッハツェンダー干渉系を成す2つのアームを伝搬する光の位相差を制御することによって出力導波路310に結合される光強度を制御する。すなわち、石英系導波路においては、導波路基板上の薄膜ヒータから発生する熱量を制御することによって導波路の屈折率を制御し、スイッチ動作を実現する。あるいは、半導体導波路においては、導波路への注入電流量や電界強度を制御することによって導波路の屈折率を制御し、スイッチ動作を実現する。あるいは、LiNbO3導波路では、進行波型の電極を設けて、電気信号による印加電界と伝搬光の位相整合を行いつつ電界強度を制御することによって導波路の屈折率を制御し、超高速のスイッチ動作を実現する。 FIG. 36 is a top view showing the configuration of a conventional Mach-Zehnder interference optical switch composed of optical waveguides. The Mach-Zehnder interference optical switch splits the input light input to the input waveguide 305 into two by a 1: 2 optical branch circuit 306, and controls the refractive index by a refractive index control unit 307 to control the optical path length. The other is variably controlled, and the other is directly input to and coupled to the 2: 1 optical coupling circuit 309 via the waveguide 308 and output from the output waveguide 310. By controlling the phase difference of the light propagating through the two arms forming the Mach-Zehnder interference system, the light intensity coupled to the output waveguide 310 is controlled. That is, in a quartz-based waveguide, the amount of heat generated from the thin-film heater on the waveguide substrate is controlled to control the refractive index of the waveguide, thereby realizing a switching operation. Alternatively, in a semiconductor waveguide, the switch operation is realized by controlling the refractive index of the waveguide by controlling the amount of current injected into the waveguide and the electric field intensity. Alternatively, in the LiNbO 3 waveguide, a traveling-wave-type electrode is provided, and the refractive index of the waveguide is controlled by controlling the electric field intensity while performing phase matching between the applied electric field by the electric signal and the propagating light. Implement switch operation.
しかし、図33に示す例では、溝幅sが大きくなると急激に接続損失が増大するという問題点がある。また、図34に示す例では、反射端面を平滑かつ垂直にしないと散乱損失ないし接続損失が非常に大きくなるという問題点がある。また、図35に示す例では、機械的駆動部分の信頼性が低いために光路長の可変制御の信頼性が低いこと、さらに、コンパクトに装置に組み上げることが困難であることが課題であった。図36に示す例では、熱効果、電流注入(プラズマ効果)、電界効果の何れの効果を利用しても、屈折率制御量は0.001程度である。このため、スイッチ動作に必要なπの位相差を実現するためには、1000λ程度(λは波長)の長さの屈折率制御導波路が必要である。さらに、高速スイッチでは、高電界が利用できないため、屈折率制御量が減り、5000λ程度の長さの屈折率制御導波路が必要になり、かつ、進行波電界と伝搬光の位相整合が不可欠となる。これらの屈折率制御導波路は、導波路の最小曲げ半径が一般的に数ミリメートルであるため、直線導波路で構成するので寸法が大きくなる。すなわち、従来のマッハツェンダー干渉型光スイッチは小型化が困難であり、高速変調には位相整合が不可欠であった。 However, in the example shown in FIG. 33, there is a problem that the connection loss sharply increases as the groove width s increases. Further, in the example shown in FIG. 34, there is a problem that the scattering loss or the connection loss becomes extremely large unless the reflection end face is made smooth and vertical. Further, in the example shown in FIG. 35, the reliability of the variable control of the optical path length is low due to the low reliability of the mechanical driving portion, and further, it is difficult to assemble the device compactly. . In the example shown in FIG. 36, the refractive index control amount is about 0.001 regardless of which of the thermal effect, the current injection (plasma effect), and the electric field effect is used. Therefore, in order to realize a phase difference of π required for the switch operation, a refractive index control waveguide having a length of about 1000λ (λ is a wavelength) is required. Further, in a high-speed switch, since a high electric field cannot be used, the amount of refractive index control is reduced, a refractive index control waveguide having a length of about 5000λ is required, and phase matching between the traveling wave electric field and the propagating light is indispensable. Become. Since these refractive index control waveguides have a minimum bending radius of a few millimeters in general and are constituted by straight waveguides, their dimensions are large. That is, it is difficult to reduce the size of the conventional Mach-Zehnder interference optical switch, and phase matching is indispensable for high-speed modulation.
本発明は、上記問題点に鑑み、光学素子を挿入することによる接続損失を低減し、短い長さの領域に損失が少なく大きな伝搬光路長の遅延導波路を形成することができる導波路型光機能素子を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention reduces a connection loss due to insertion of an optical element, and can form a waveguide waveguide light having a small propagation loss and a large propagation optical path length in a short length region. It is intended to provide a functional element.
本発明の導波路型光機能素子は、光導波路が保持される基板と、該基板上に形成され、その法線が前記光導波路面内にある曲面を側面とする曲面溝構造とを備える。 The waveguide type optical functional device of the present invention includes a substrate holding an optical waveguide, and a curved groove structure formed on the substrate and having a curved surface having a normal line in the optical waveguide surface as a side surface.
また、前記基板上に形成され、その法線が前記光導波路面内にある平面を側面とする平面溝構造と、前記曲面溝構造又は平面溝構造に挿入されている光学素子とをさらに備えることで、幅広い光学素子の用途に応用することができる。 Further, the optical device further includes a planar groove structure formed on the substrate and having a side surface facing a plane whose normal is in the plane of the optical waveguide, and an optical element inserted in the curved groove structure or the planar groove structure. Thus, it can be applied to a wide range of optical element applications.
また、入力光が入射する入力導波路と、該入力導波路からの光が入射するスラブ導波路と、該スラブ導波路内に設けられている第1曲面溝構造と、前記スラブ導波路内に設けられ、該第1曲面溝構造からの光が入射する第1乃至第n(n≧1)平面溝構造と、前記スラブ導波路内に設けられ、該第i(iは1≦i≦nのいずれか1つ)平面溝構造からの光が入射する第2曲面溝構造と、該第2曲面溝構造からの光が入射して出力光を出射する出力導波路とを備えることで、光の拡散を平面内に抑えられ、損失を小さくすることができる。 Further, an input waveguide on which input light is incident, a slab waveguide on which light from the input waveguide is incident, a first curved groove structure provided in the slab waveguide, and A first to an n-th (n ≧ 1) planar groove structure into which light from the first curved groove structure is incident, and the i-th (i is 1 ≦ i ≦ n) provided in the slab waveguide. Any one of the following): a second curved groove structure on which light from the planar groove structure is incident; and an output waveguide on which light from the second curved groove structure is incident and emits output light. Can be suppressed within a plane, and the loss can be reduced.
また、前記曲面溝構造に挿入されている光学素子は、柔軟なフィルム上に形成された誘電体膜、金属膜、又は、半導体膜であることで、簡易な構成で精度を高くすることができる。 In addition, the optical element inserted into the curved groove structure is a dielectric film, a metal film, or a semiconductor film formed on a flexible film, so that the accuracy can be increased with a simple configuration. .
また、少なくとも1つの前記平面溝構造に挿入されている誘電体多層膜をコーティングした基板をさらに備えることで、反射光を減らし損失を小さくすることができる。 Further, by further providing a substrate coated with a dielectric multilayer film inserted in at least one of the planar groove structures, reflected light can be reduced and loss can be reduced.
また、少なくとも1つの前記平面溝構造に挿入されている平板状の強磁性体をさらに備えることで、簡易な構成で光の偏光方向を変えることができる。 Further, by further providing a flat ferromagnetic material inserted in at least one of the planar groove structures, the polarization direction of light can be changed with a simple configuration.
また、少なくとも1つの前記平面溝構造に挿入されている円柱状又はシリンドリカルレンズ形状の強磁性体をさらに備えることで、光の拡散を抑え、損失を小さくすることができる。 Further, by further providing a columnar or cylindrical lens-shaped ferromagnetic material inserted in at least one of the planar groove structures, light diffusion can be suppressed and loss can be reduced.
また、少なくとも1つの前記平面溝構造に挿入されている球状、半球状又は回転対称面を有する形状の強磁性体をさらに備えることで、さらに光の拡散を抑えて、損失を小さくすることができる。 Further, by further providing a ferromagnetic material having a spherical shape, a hemispherical shape, or a shape having a rotationally symmetric surface inserted in at least one of the planar groove structures, it is possible to further suppress light diffusion and reduce loss. .
また、少なくとも1つの前記平面溝構造に挿入されている偏光フィルタ板をさらに備えることで、簡易な構成で光の偏光方向を変えることができる。 Further, by further including a polarizing filter plate inserted in at least one of the planar groove structures, the polarization direction of light can be changed with a simple configuration.
また、少なくとも1つの前記平面溝構造にそれぞれ挿入されている偏光分離ミラー板及び1/2波長板をさらに備えることで、簡易な構成で偏光無依存型の導波路光アイソレータを実現することができる。 Further, by further including a polarization separating mirror plate and a half-wave plate inserted into at least one of the planar groove structures, a polarization independent waveguide optical isolator can be realized with a simple configuration. .
また、前記入力導波路及び出力導波路が複数の光導波路から構成されていることで、多数の光アイソレータを小型に集積することができる。 Further, since the input waveguide and the output waveguide are composed of a plurality of optical waveguides, a large number of optical isolators can be integrated in a small size.
また、本発明の導波路型光機能素子は、光導波路が保持される基板と、該基板上に形成される第1光導波路及び第2光導波路と、前記基板上に形成され前記第1光導波路の第1結合端と第2光導波路の第2結合端とを互いに結像関係にある位置に配置して結合する反射構造とを備え、 Further, the waveguide type optical functional device of the present invention includes a substrate holding the optical waveguide, a first optical waveguide and a second optical waveguide formed on the substrate, and the first optical waveguide formed on the substrate. A reflection structure for arranging and coupling the first coupling end of the waveguide and the second coupling end of the second optical waveguide to positions that are in an image forming relationship with each other;
w1:第1結合端Aにおけるモードフィールド半径
w2:スラブ導波路内1次元ガウシアンビームのミラー反射後のビームウエストにおけるモードフィールド半径
L1:反射構造と光軸の交わる点Bと第1結合端Aとの間の距離
L2:スラブ導波路内1次元ガウシアンビームのミラー反射後のビームウエスト位置と点Bとの間の距離
R:点B近傍における曲率
neff:光が伝搬する部分の有効屈折率
LW:光の波長
とするとき、第2結合端Cが点Bから距離L2の位置にあり、かつ、第2導波路のモードフィールド半径がw2に等しい。これにより、曲率半径の小さい反射構造での結合効率の低下を抑えることができる。
w1: mode field radius at the first coupling end A w2: mode field radius at the beam waist of the one-dimensional Gaussian beam in the slab waveguide after mirror reflection L1: point B where the reflection structure and the optical axis intersect with the first coupling end A L2: distance between the beam waist position of the one-dimensional Gaussian beam in the slab waveguide after mirror reflection and point B R: curvature near point B neff: effective refractive index of a portion where light propagates LW: Assuming the wavelength of light, the second coupling end C is located at a distance L2 from the point B, and the mode field radius of the second waveguide is equal to w2. Thereby, it is possible to suppress a decrease in coupling efficiency in the reflection structure having a small radius of curvature.
また、本発明の導波路型光機能素子は、光導波路が保持される基板と、該基板上に形成され、その法線が前記光導波路面内にある曲面を側面とする複数の曲面溝構造と、前記基板において、前記曲面溝構造によって光路変更されることで複数の光路が存在し、該光路の遅延量を制御する遅延制御用領域とを備える。 Further, the waveguide type optical functional device of the present invention comprises a substrate on which an optical waveguide is held, and a plurality of curved groove structures formed on the substrate, the normal of which is a curved surface within the optical waveguide surface. And a delay control area for controlling a delay amount of the optical path by providing a plurality of optical paths by changing the optical path by the curved groove structure in the substrate.
また、前記曲面溝構造は、光導波路コアを挟み互いに凹凸関係にある2つの曲面溝構造であることで、小さな損失で導波路を小さな曲率で曲げることができる。 Further, since the curved groove structure is two curved groove structures having an uneven relationship with each other across the optical waveguide core, the waveguide can be bent with a small loss and a small curvature.
また、上記導波路光機能素子を遅延制御導波路として、さらに、該遅延制御導波路の入力端に第1出力端が接続される2:2光結合回路と、前記遅延制御導波路の出力端に接続される反射構造と、前記2:2光結合回路の第2出力端を基板端に接続する出力導波路と、前記2:2光結合回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、を備えることで、干渉測定器を小さくすることができる。 Further, the waveguide optical function element is used as a delay control waveguide, a 2: 2 optical coupling circuit having a first output terminal connected to an input terminal of the delay control waveguide, and an output terminal of the delay control waveguide. , An output waveguide connecting the second output end of the 2: 2 optical coupling circuit to the substrate end, and an input waveguide connecting the input end of the 2: 2 optical coupling circuit to the substrate end , The size of the interference measurement device can be reduced.
また、上記導波路光機能素子を遅延制御導波路として、さらに、該遅延制御導波路の入力端に第1出力端が接続される2:2光結合回路と、前記遅延制御導波路の出力端に接続される反射構造と、前記2:2光結合回路の第2出力端を基板端に接続する出力導波路と、前記2:2光結合回路の第1及び第2入力端にそれぞれ出力端が接続される第1及び第2波長合分波器と、前記第1及び第2波長合分波器の複数の入力端をそれぞれ基板端に接続する複数の入力導波路とを備えることで、複数の異なる波長に対して計測して正確に測定することができる。 Further, the waveguide optical function element is used as a delay control waveguide, a 2: 2 optical coupling circuit having a first output terminal connected to an input terminal of the delay control waveguide, and an output terminal of the delay control waveguide. A coupling structure, an output waveguide for connecting a second output terminal of the 2: 2 optical coupling circuit to a substrate end, and output terminals for first and second input terminals of the 2: 2 optical coupling circuit, respectively. Are connected, and a plurality of input waveguides respectively connecting a plurality of input ends of the first and second wavelength multiplexer / demultiplexers to a substrate end, Measurement can be performed accurately for a plurality of different wavelengths.
また、上記導波路光機能素子を遅延制御導波路として、さらに、複数の該遅延制御導波路の入力端にそれぞれ出力端が接続される第1波長合分波器と、前記遅延制御導波路の出力端にそれぞれ接続される反射構造と、前記第1波長合分波器の入力端に第1出力端が接続される2:2光結合回路と、該2:2光結合回路の第2出力端を基板端に接続する出力導波路と、前記2:2光結合回路の第1及び第2入力端にそれぞれ出力端が接続される第2及び第3波長合分波器と、前記第2及び第3波長合分波器の複数の入力端をそれぞれ基板端に接続する入力導波路とを備えることで、異なる光源からの光の遅延時間を別々に制御して測定精度の向上が図れる。 Further, the waveguide optical function element is used as a delay control waveguide, and further, a first wavelength multiplexer / demultiplexer whose output ends are connected to input ends of the plurality of delay control waveguides, respectively, A reflection structure connected to each output terminal; a 2: 2 optical coupling circuit having a first output terminal connected to an input terminal of the first wavelength multiplexer / demultiplexer; and a second output of the 2: 2 optical coupling circuit. An output waveguide having an end connected to the substrate end; second and third wavelength multiplexer / demultiplexers having output ends connected to first and second input ends of the 2: 2 optical coupling circuit; And the input waveguides that connect the plurality of input ends of the third wavelength multiplexer / demultiplexer to the substrate end, respectively, so that the delay time of light from different light sources can be separately controlled to improve measurement accuracy.
また、上記導波路光機能素子を遅延制御導波路として、さらに、2つの該遅延制御導波路の入力端にそれぞれ第1出力端が接続される2つの2:2光結合回路と、2つの前記遅延制御導波路の出力端にそれぞれ接続される反射構造と、前記2:2光結合回路の第2出力端にそれぞれ第1及び第2入力端が接続される波長合分波器と、該波長合分波器の出力端を基板端に接続する出力導波路と、前記2:2光結合回路の入力端をそれぞれ基板端に接続する入力導波路とを備えることで、異なる光源からの光の遅延時間を別々に制御して測定精度の向上が図れる。 Further, the above-mentioned waveguide optical function element is used as a delay control waveguide, and two 2: 2 optical coupling circuits each having a first output terminal connected to an input terminal of each of the two delay control waveguides; A reflection structure connected to an output terminal of the delay control waveguide, a wavelength multiplexer / demultiplexer having first and second input terminals connected to a second output terminal of the 2: 2 optical coupling circuit, respectively, Providing an output waveguide for connecting the output end of the multiplexer / demultiplexer to the substrate end and an input waveguide for connecting the input end of the 2: 2 optical coupling circuit to the substrate end, respectively, enables light from different light sources to be provided. The measurement accuracy can be improved by separately controlling the delay times.
また、上記導波路光機能素子を遅延制御導波路として、さらに、2つの該遅延制御導波路の入力端に第1及び第2出力端が接続される1:2光分岐回路と、該1:2光分岐回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、2つの前記遅延制御導波路の出力端に第1及び第2入力端が接続される2:1光結合回路と、該2:1光結合回路の出力端を基板端に接続する出力導波路とを備えることで、マッハツェンダー干渉型光スイッチを小さくすることができる。 Further, a 1: 2 optical branch circuit in which the first and second output terminals are connected to the input terminals of the two delay control waveguides, using the waveguide optical function element as a delay control waveguide; An input waveguide connecting the input end of the two-optical branch circuit to the substrate end, a 2: 1 optical coupling circuit having first and second input ends connected to the output ends of the two delay control waveguides, 1: 1 optical coupling circuit and an output waveguide that connects the output end of the optical coupling circuit to the end of the substrate, thereby making it possible to reduce the size of the Mach-Zehnder interference optical switch.
また、上記導波路光機能素子を遅延制御導波路として、さらに、2つの該遅延制御導波路の入力端に第1及び第2出力端が接続される第1の2:2光結合回路と、該第1の2:2光結合回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、2つの前記遅延制御導波路の出力端に第1及び第2入力端が接続される第2の2:2光結合回路と、該第2の2:2光結合回路の出力端を基板端に接続する出力導波路とを備えることで、出力端を切り替えるマッハツェンダー干渉型光スイッチを小さくすることができる。 A first 2: 2 optical coupling circuit in which first and second output terminals are connected to input terminals of the two delay control waveguides, using the waveguide optical function element as a delay control waveguide; An input waveguide connecting the input end of the first 2: 2 optical coupling circuit to the substrate end, and a second input waveguide connecting the first and second input ends to the output ends of the two delay control waveguides. : 2 optical coupling circuit and an output waveguide for connecting the output end of the second 2: 2 optical coupling circuit to the substrate end to reduce the size of the Mach-Zehnder interference type optical switch for switching the output end. it can.
また、上記導波路光機能素子を遅延制御導波路として、さらに、2つの該遅延制御導波路の入力端に第1及び第2出力端が接続される2:2光結合回路と、該2:2光結合回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、2つの前記遅延制御導波路の出力端にそれぞれ接続される反射構造とを備えることで、光が二度、遅延制御導波路を伝搬するため、半分の光路長で同様の効果が得られ、素子の小型化に有効である。 In addition, a 2: 2 optical coupling circuit in which the first and second output terminals are connected to the input terminals of the two delay control waveguides, using the waveguide optical function element as a delay control waveguide; By providing an input waveguide that connects the input end of the two-optical coupling circuit to the substrate end, and a reflection structure that is connected to each of the output ends of the two delay control waveguides, the light is transmitted twice by the delay control waveguide. Therefore, the same effect can be obtained with a half optical path length, which is effective for downsizing the element.
また、上記導波路光機能素子を遅延制御導波路として、さらに、少なくとも1つが該遅延制御導波路である第1及び第2遅延導波路の入力端に第1及び第2出力端が接続される1:2光分岐回路と、該1:2光分岐回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、前記第1及び第2遅延導波路の出力端にそれぞれ接続され該出力端からの出射光をコリメートする第1及び第2反射構造と、第1反射構造からの平行光の一部を観測物体に反射し、反対側からの第2反射構造からの平行光の一部を受光器アレイに反射し、観測物体からの平行光の一部を前記受光器アレイに透過する半透鏡と、該半透鏡を透過して来る観測物体からの平行光を受光し、前記半透鏡を反射して来る第2反射構造からの平行光を受光する受光器アレイとを備えることで、遅延量を変える1回の走査で、1次元上の区間の各点における測定ができるため、計測の高速化が可能になる。 Further, the waveguide optical function element is used as a delay control waveguide, and further, first and second output terminals are connected to input terminals of first and second delay waveguides, at least one of which is the delay control waveguide. A 1: 2 optical branching circuit, an input waveguide connecting an input end of the 1: 2 optical branching circuit to a substrate end, and an output waveguide connected to output ends of the first and second delay waveguides, respectively. First and second reflecting structures for collimating the emitted light, a part of the parallel light from the first reflecting structure is reflected to an observation object, and a part of the parallel light from the second reflecting structure from the opposite side is received. A semi-transparent mirror that reflects off the array and transmits a part of the parallel light from the observation object to the light receiving array, receives parallel light from the observation object that passes through the semi-reflection mirror, and reflects the semi-reflection mirror. And an optical receiver array that receives parallel light from the incoming second reflecting structure. In one scan changing the delay amount, since it is measured at each point in the interval of one dimension, it is possible to speed up the measurement.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。 The following is a brief description of an effect obtained by a representative one of the inventions disclosed in the present application.
第1の効果は、柔軟なフィルム上に堆積された高反射ミラーを溝構造に挿入することによって、低損失な反射構造をスラブ導波路内に設けることができることである。 The first effect is that a low-loss reflection structure can be provided in the slab waveguide by inserting a high-reflection mirror deposited on a flexible film into the groove structure.
第2の効果は、基板厚に比例した効果を持つ光学部品(例えば、ファラデー素子、波長板等)を基板厚の総計を一定にしたまま分割して導波路内に挿入することによって、集積に伴う損失を低減することが可能なことである。 The second effect is that, by integrating optical components having an effect proportional to the substrate thickness (for example, a Faraday element, a wave plate, etc.) into the waveguide while keeping the total thickness of the substrate constant, integration is achieved. It is possible to reduce the accompanying loss.
第3の効果は、第1の効果から生じるものであるが、スラブ導波路内で幅の広い(スポット径の大きい)平行ビームを低損失に形成し、この平行ビームが伝搬するスラブ導波路内に設けた溝構造に光学部品を挿入することで、導波路が存在しない溝部分と光学部品部分を透過して再び導波路に結合する際の損失を半減することができることである。 The third effect arises from the first effect. A wide parallel beam (having a large spot diameter) is formed with low loss in the slab waveguide, and the parallel beam propagates in the slab waveguide through which the parallel beam propagates. By inserting the optical component into the groove structure provided in the above, it is possible to reduce the loss when the light passes through the groove portion where the waveguide does not exist and the optical component portion and is coupled to the waveguide again.
第4の効果は、ファラデー効果を有するYIG等の材料自体を、円柱状や球状に加工してレンズ機能を持たせることによって、これらの材料を低損失に導波路内にハイブリッド集積できることである。 The fourth effect is that a material such as YIG having a Faraday effect is processed into a columnar or spherical shape to have a lens function, so that these materials can be hybrid-integrated in a waveguide with low loss.
これらの第1から第4に至るミクロな効果を各種光導波回路に利用することによって次のようなマクロな効果を生み出す。 The following macro effects are produced by utilizing these first to fourth micro effects in various optical waveguide circuits.
第5の効果は、低損失な導波路型光アイソレータや光波長フィルタを構成できるようになることである。導波路型アイソレータは従来の微小光学を利用したアイソレータよりも小型であり、特にアレイにする場合にはその効果は顕著である。また、導波路内にアイソレータを組み込むことが出来れば、導波回路内に集積されたレーザや増幅器を安定に動作させることが可能になる。さらに、小規模な波長合分波回路に適用すれば、従来のアレイ導波路回折格子よりも小型で低損失な波長合分波回路を実現することができる。 A fifth effect is that a waveguide-type optical isolator and an optical wavelength filter with low loss can be configured. The waveguide type isolator is smaller than the conventional isolator using micro optics, and its effect is remarkable especially when it is formed into an array. Further, if an isolator can be incorporated in the waveguide, it becomes possible to operate a laser or an amplifier integrated in the waveguide circuit stably. Further, if the present invention is applied to a small-scale wavelength multiplexing / demultiplexing circuit, a wavelength multiplexing / demultiplexing circuit smaller in size and lower in loss than a conventional arrayed waveguide grating can be realized.
第6の効果は、非常に長い遅延線を導波路基板上に搭載できるので、従来、個別の部品を配置して構成していた干渉光学系を導波路基板上に構成することができる。また、遅延制御量が大きいため機械的にミラーを駆動することなく、段差のある凹凸形状の計測が容易になる。 The sixth effect is that an extremely long delay line can be mounted on the waveguide substrate, so that an interference optical system, which has conventionally been configured by disposing individual components, can be configured on the waveguide substrate. In addition, since the delay control amount is large, it is easy to measure the uneven shape having a step without mechanically driving the mirror.
第7の効果は、非常に長い遅延線を導波路基板上に搭載できるので、チップ全体の温度制御を行って駆動する光スイッチを構成することが可能になる。 The seventh effect is that an extremely long delay line can be mounted on the waveguide substrate, so that an optical switch driven by controlling the temperature of the entire chip can be configured.
第8の効果は、遅延線を導波路基板上に折り曲げてコンパクトに搭載できるので、光スイッチを小型化することが可能になる。 An eighth advantage is that the optical switch can be miniaturized because the delay line can be bent and mounted on the waveguide substrate and compactly mounted.
第9の効果は、遅延線を導波路基板上に折り曲げてコンパクトに搭載できるので、光スイッチの駆動電圧を低減することが可能になる。 The ninth effect is that the delay line can be folded on the waveguide substrate and mounted compactly, so that the drive voltage of the optical switch can be reduced.
第10の効果は、遅延線を導波路基板上に折り曲げてコンパクトに搭載できるので、光スイッチを駆動するための高周波電界と伝搬光の位相整合が不要になり、スイッチ構成が簡易になる。 A tenth advantage is that the delay line can be folded on the waveguide substrate and mounted compactly, so that the phase matching between the high-frequency electric field for driving the optical switch and the propagation light becomes unnecessary, and the switch configuration is simplified.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and a repeated description thereof will be omitted.
図1は、本発明の第1実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本導波路型光機能素子は波長フィルタ機能を有し、導波路基板101上に、入力導波路102、出力導波路103、スラブ導波路104、法線が導波路面内にある曲面を側面とする溝構造105a、ポリマーフィルム上に形成された誘電体多層膜からなる高反射ミラー105b、法線が導波路面内にある平面を側面とする溝構造107、及び、波長フィルタ板108を備える。また、ミラー面の形状を溝に合わせるために、押しつけ用微小物118を挿入しても良い。 FIG. 1 is a top view showing the configuration of the waveguide-type optical functional device according to the first embodiment of the present invention. The present waveguide type optical functional element has a wavelength filter function, and has a waveguide substrate 101, an input waveguide 102, an output waveguide 103, a slab waveguide 104, and a curved surface having a normal line within the waveguide surface as a side surface. Groove structure 105a, a high-reflection mirror 105b made of a dielectric multilayer film formed on a polymer film, a groove structure 107 whose side faces a plane whose normal line lies in the waveguide plane, and a wavelength filter plate 108. Further, in order to match the shape of the mirror surface to the groove, a minute pressing object 118 may be inserted.
図2は、第1実施の形態の高反射ミラー周辺の詳細を示す断面図である。高反射ミラー105bは、誘電体多層膜で構成される高反射ミラー膜109、及び、高反射ミラー膜109を保持する柔軟なポリマーフィルム基板110から成り、導波路とほぼ等しい屈折率を有する接着剤111によって上部クラッド層112、コア層113、及び、下部クラッド層114に形成されている溝構造105aに挿入され接着固定されている。溝構造105aの溝は、溝幅20−30μm、溝深さ20−50μm程度である。ポリマーフィルム基板110としては、膜厚2−200μm程度、好ましくは10μm程度のポリイミド基板、セルロース トリアセテート基板、ポリエステル基板、アクリル基板、ポリオレフィン基板、シリコーン基板、ポリスチレン基板、ラテックス基板、アラミド基板、及び、ポリエチレン基板等のポリマー基板の他に、アルミニウム、金、ニッケル等の金属基板も利用することが可能である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing details around the high-reflection mirror according to the first embodiment. The high-reflection mirror 105b includes a high-reflection mirror film 109 composed of a dielectric multilayer film and a flexible polymer film substrate 110 holding the high-reflection mirror film 109, and has an adhesive having a refractive index substantially equal to that of the waveguide. 111 inserts into the groove structure 105a formed in the upper clad layer 112, the core layer 113, and the lower clad layer 114, and is adhesively fixed. The groove of the groove structure 105a has a groove width of about 20 to 30 μm and a groove depth of about 20 to 50 μm. Examples of the polymer film substrate 110 include a polyimide substrate, a cellulose triacetate substrate, a polyester substrate, an acrylic substrate, a polyolefin substrate, a silicone substrate, a polystyrene substrate, a latex substrate, an aramid substrate, and a polyethylene substrate having a thickness of about 2-200 μm, preferably about 10 μm. In addition to a polymer substrate such as a substrate, a metal substrate of aluminum, gold, nickel, or the like can be used.
図3は、第1実施の形態の波長フィルタ板周辺の詳細を示す断面図である。波長フィルタ板108は、ガラス基板115、誘電体多層膜で構成される波長フィルタ膜116、及び、低反射コーティング117(ガラス基板115とコア層113の屈折率差が0.1以上有る場合必要)から成る。この実施の形態を実現するためには、非常に選択比の大きい溝形成が必要であるが、石英系、ポリマー(ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、エポキシ、シリコーン等)系、LiNbO3等の誘電体系の導波路では、反応性イオンエッチング技術、イオンビーム加工技術、又は、レーザ加工技術などを用いることにより実現できる。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing details around the wavelength filter plate of the first embodiment. The wavelength filter plate 108 includes a glass substrate 115, a wavelength filter film 116 composed of a dielectric multilayer film, and a low-reflection coating 117 (necessary when the refractive index difference between the glass substrate 115 and the core layer 113 is 0.1 or more). Consists of In order to realize this embodiment, it is necessary to form a groove having a very high selectivity. However, it is necessary to form a dielectric material such as quartz, polymer (polyimide, polymethyl methacrylate, epoxy, silicone, etc.) or LiNbO 3. The waveguide can be realized by using a reactive ion etching technology, an ion beam processing technology, a laser processing technology, or the like.
第1実施の形態の動作を説明する。入力導波路102に入射した光は、入力導波路102を伝搬して、スラブ導波路104に結合される。スラブ導波路104は、基板面に平行な方向の光閉じ込めが行われないため、光はスラブ導波路104内で広がりながら伝搬する。溝構造105a及び高反射ミラー105bの曲面と基板面との交線で規定される曲線の形状は、高反射ミラー105bからの反射光をコリメートするための条件から決められる。幾何光学的近軸のもとで、曲率Rの曲線の焦点距離はR/2であり、入力導波路102とスラブ導波路104の結合点Aと曲線上の点Bの距離は曲線の曲率をRとすればR/2となる。この配置で、高反射ミラー105bからの反射光はコリメートされて平行光になる。波長フィルタ板108(波長フィルタ膜116)は特定の波長のみを透過する機能を持ち、透過光は高反射ミラー106bで再び集光されて、出力導波路103に結合する。波長フィルタ板108(波長フィルタ膜116)を反射した光は、別の溝構造107で遮断される。必要に応じてこの溝構造107には光吸収体が挿入される。また、溝構造107の端面で不要な迷光が入力導波路102や出力導波路103に結合しないように、光軸に対して溝構造107の側面の法線方向を傾けると良い。傾き角は、入力導波路102からスラブ導波路104に入射された光の広がり角(半角)以上の大きさにすると良い。本構成では、スラブ導波路104内で平行光として、あるいは、スポット径の大きいガウシアンビームとして伝搬するため、溝構造107や波長フィルタ板108を挿入しても不要な過剰損失を低減することができる。光は伝搬方向に対して水平・垂直の2つの自由度を持ち、片方の自由度の損失に対する寄与が0になるため、本構成を利用することで損失を約半分(デシベル単位)に低減することが可能である。また、高反射ミラー105bがポリマーフィルム基板110をベースにして形成され、屈折率整合した接着剤111が充填されているため、溝構造105aの側面が十分に平滑でなくとも、高反射ミラー105bでの散乱損失がほとんど生じない。 The operation of the first embodiment will be described. Light incident on the input waveguide 102 propagates through the input waveguide 102 and is coupled to the slab waveguide 104. Since light is not confined in the slab waveguide 104 in a direction parallel to the substrate surface, light propagates in the slab waveguide 104 while spreading. The shape of the curve defined by the intersection of the curved surface of the groove structure 105a and the high-reflection mirror 105b with the substrate surface is determined by conditions for collimating the light reflected from the high-reflection mirror 105b. Under geometrical optical paraxial, the focal length of the curve of curvature R is R / 2, and the distance between the junction A of the input waveguide 102 and the slab waveguide 104 and the point B on the curve indicates the curvature of the curve. If R, it is R / 2. With this arrangement, the reflected light from the high reflection mirror 105b is collimated into parallel light. The wavelength filter plate 108 (wavelength filter film 116) has a function of transmitting only a specific wavelength, and the transmitted light is collected again by the high reflection mirror 106b and coupled to the output waveguide 103. Light reflected by the wavelength filter plate 108 (wavelength filter film 116) is blocked by another groove structure 107. A light absorber is inserted into the groove structure 107 as necessary. Further, it is preferable to incline the normal direction of the side surface of the groove structure 107 with respect to the optical axis so that unnecessary stray light is not coupled to the input waveguide 102 or the output waveguide 103 at the end face of the groove structure 107. The inclination angle is preferably set to be equal to or larger than the divergence angle (half angle) of the light incident on the slab waveguide 104 from the input waveguide 102. In this configuration, since the light propagates as parallel light or a Gaussian beam having a large spot diameter in the slab waveguide 104, unnecessary excessive loss can be reduced even when the groove structure 107 or the wavelength filter plate 108 is inserted. . Light has two degrees of freedom, horizontal and vertical, with respect to the propagation direction, and the contribution of one of the degrees of freedom to the loss is zero. Therefore, by using this configuration, the loss is reduced to about half (in decibels). It is possible. Further, since the high-reflection mirror 105b is formed based on the polymer film substrate 110 and is filled with the adhesive 111 whose refractive index is matched, even if the side surface of the groove structure 105a is not sufficiently smooth, the high-reflection mirror 105b can be used. Almost no scattering loss.
図4は、本発明の第2実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図であり、図5は、その強磁性体周辺の詳細を示す断面図である。本導波路型光機能素子は偏波依存型の導波路光アイソレータであり、YIG(イットリウム鉄ガーネット)及びその他のRIG(希土類鉄ガーネット)等のファラデー効果を有する強磁性体119及び偏光フィルタ120a,120bを有し、偏光フィルタ120a,120bは光の伝搬に垂直な平面での偏光軸が45度互いに傾いている。なお、強磁性体119を磁化するための外部磁界を加える磁石が必要であるが、図面からは省いてある。 FIG. 4 is a top view showing a configuration of a waveguide type optical function element according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing details around the ferromagnetic material. The present waveguide type optical function device is a polarization dependent type waveguide optical isolator, and includes a ferromagnetic material 119 having a Faraday effect such as YIG (yttrium iron garnet) and other RIG (rare earth iron garnet) and a polarizing filter 120a. The polarization filters 120a and 120b have their polarization axes in a plane perpendicular to the propagation of light inclined by 45 degrees. Although a magnet for applying an external magnetic field for magnetizing the ferromagnetic material 119 is required, it is omitted from the drawing.
入力導波路102への入射光が高反射ミラー105bによってスラブ導波路104において平行光になるまでの動作は第1実施の形態と同様である。偏光フィルタ120aに入射する前にスラブ導波路104から、屈折率整合した接着剤111中へ光が入射される。この光の伝搬方向に対して直交する2つの偏光成分は、極めて良い近似で各々導波路を伝搬する光のTEモードとTMモードに結合する。例えば、入力導波路102へ入射した光がTEモードで伝搬して、偏光フィルタ120aの偏光透過軸を導波路基板101と平行方向に固定しておけば、偏光フィルタ120aに入射する光の偏光軸は導波路基板101と平行になり、ほとんど偏光フィルタ120aを透過して伝搬する。強磁性体119に外部磁界を光の伝搬方向と平行に加えておけば、強磁性体119を透過した光の偏光面は45度回転し、再び導波路に結合する際にTEモードとTMモードをほぼ等しい割合で誘起する。偏光フィルタ120bに入射する際には強磁性体119を透過した偏光状態が再現されるが、偏光フィルタ120bの偏光透過軸は偏光フィルタ120aに対して45度傾けてあるので、光は偏光フィルタ120bでの損失を極小として透過し、再び導波路に結合される。その後、光は高反射ミラー106bで集光されて出力導波路103に結合される。出力導波路103側からの反射戻り光は、偏光フィルタ120bを透過するが、強磁性体119によって偏光面がさらに同方向に45度回転するため、偏光フィルタ120aへ入射する際の偏光軸が導波路基板101に垂直になり偏光フィルタ120aでの損失が極大になる。このようにして、本構成は偏波依存性のある導波路型光アイソレータとして機能する。 The operation until the incident light to the input waveguide 102 becomes parallel light in the slab waveguide 104 by the high reflection mirror 105b is the same as that of the first embodiment. Before the light enters the polarizing filter 120a, light is incident from the slab waveguide 104 into the adhesive 111 whose refractive index has been matched. The two polarization components orthogonal to the propagation direction of the light are coupled to the TE mode and the TM mode of the light propagating through the waveguide, respectively, with a very good approximation. For example, if the light incident on the input waveguide 102 propagates in the TE mode and the polarization transmission axis of the polarization filter 120a is fixed in a direction parallel to the waveguide substrate 101, the polarization axis of the light incident on the polarization filter 120a Is parallel to the waveguide substrate 101 and propagates almost through the polarizing filter 120a. If an external magnetic field is applied to the ferromagnetic material 119 in parallel to the light propagation direction, the polarization plane of the light transmitted through the ferromagnetic material 119 is rotated by 45 degrees, and when the light is coupled to the waveguide again, the TE mode and the TM mode are used. Are induced in approximately equal proportions. When the light enters the polarization filter 120b, the polarization state transmitted through the ferromagnetic material 119 is reproduced. However, since the polarization transmission axis of the polarization filter 120b is inclined by 45 degrees with respect to the polarization filter 120a, the light is transmitted through the polarization filter 120b. Is transmitted as a minimum, and is coupled back to the waveguide. Thereafter, the light is condensed by the high reflection mirror 106b and is coupled to the output waveguide 103. The return light reflected from the output waveguide 103 transmits through the polarization filter 120b, but the polarization plane is further rotated by 45 degrees in the same direction by the ferromagnetic material 119, so that the polarization axis when entering the polarization filter 120a is guided. It becomes perpendicular to the waveguide substrate 101, and the loss in the polarizing filter 120a becomes maximum. In this manner, this configuration functions as a waveguide-type optical isolator having polarization dependence.
導波路型アイソレータの利点は、3次元空間にレンズや偏光板、磁性体を配置した構成よりも小型化が容易であること及び他の光回路に集積することが可能になることである。本実施の形態では、導波路中に形成された反射構造を利用し、幅の広い(スポット径の大きい)ビームを形成して、スラブ導波路中を伝搬させて、その間に各光学素子を配置するため、従来よりも損失をほぼ半減させた導波路型アイソレータを構成できる。 The advantages of the waveguide type isolator are that it is easier to reduce the size than a configuration in which a lens, a polarizing plate, and a magnetic body are arranged in a three-dimensional space, and that it can be integrated with other optical circuits. In the present embodiment, a wide beam (having a large spot diameter) is formed using a reflection structure formed in the waveguide, and the beam is propagated through the slab waveguide, and each optical element is arranged therebetween. Therefore, a waveguide type isolator in which the loss is almost halved as compared with the related art can be configured.
図6は、本発明の第3実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態と第2実施の形態の相違点は、YIG及びその他のRIG等のファラデー効果を有する強磁性体119を複数の薄い強磁性体119に分割している点である。ファラデー素子による偏光面の回転角はその厚みに比例するので、厚みが1/k(kは自然数)の強磁性体119をk枚利用しても同様の動作をすることは明らかである。しかしながら、溝構造が有る場合の溝による損失は溝の厚さに比例するのではなく、指数関数的に増加する。 FIG. 6 is a top view showing the configuration of the waveguide-type optical functional device according to the third embodiment of the present invention. The difference between this embodiment and the second embodiment is that a ferromagnetic material 119 having a Faraday effect such as YIG and other RIGs is divided into a plurality of thin ferromagnetic materials 119. Since the rotation angle of the polarization plane by the Faraday element is proportional to its thickness, it is clear that the same operation is performed even when k ferromagnetic bodies 119 having a thickness of 1 / k (k is a natural number) are used. However, the loss due to the groove in the presence of the groove structure is not proportional to the thickness of the groove but increases exponentially.
図7は、強磁性体の分割による損失の低減効果を示すグラフである。ここでは、溝幅の余裕と強磁性体119表面でのフレネル反射損を無視している。この計算では、強磁性体119のトータルの厚さL=200μmと仮定している。分割数kが多くなると損失が小さくなることが確認できる。この手法は、本実施の形態以降に説明する実施の形態においても適用可能である。 FIG. 7 is a graph showing the effect of reducing loss by dividing the ferromagnetic material. Here, the margin of the groove width and the Fresnel reflection loss on the surface of the ferromagnetic material 119 are ignored. In this calculation, it is assumed that the total thickness L of the ferromagnetic material 119 is 200 μm. It can be confirmed that the loss decreases as the number k of divisions increases. This technique can be applied to the embodiments described below.
図8は、本発明の第4実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図であり、図9は、その強磁性体周辺の詳細を示す断面図である。本実施の形態と第2実施の形態の相違点は、YIG及びその他のRIG等のファラデー効果を有する強磁性体121を円柱形状としたことである。一般に強磁性体121は、石英やポリマー導波路材料とそれに整合する接着剤よりも高屈折率であるため、円柱形状とすることによりシリンドリカルレンズとして機能する。円柱形状でなく、平凸、両凸形状のシリンドリカルレンズに加工しても良いが、ここでは、容易に加工・固定できる円柱形状とする。光ファイバに整合する単一モード導波路では、コアとクラッドの屈折率差比が小さいので、レンズの収差はそれ程接続損失には影響しない。強磁性体121を定位置に固定しやすいように、溝の底には別の凹状の溝あるいはV字形状の溝を形成しても良い。本構成では、拡散した光を強磁性体121によって収束させるので、強磁性体121を挿入することによる損失をほぼ零とすることが可能である。 FIG. 8 is a top view showing a configuration of a waveguide-type optical function device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing details around the ferromagnetic material. The difference between this embodiment and the second embodiment is that the ferromagnetic material 121 having the Faraday effect such as YIG and other RIGs has a cylindrical shape. Generally, the ferromagnetic material 121 has a higher refractive index than quartz or a polymer waveguide material and an adhesive matching the material, and thus functions as a cylindrical lens by being formed in a cylindrical shape. Instead of a cylindrical shape, it may be processed into a cylindrical lens having a plano-convex or biconvex shape, but here, a cylindrical shape that can be easily processed and fixed is used. In a single-mode waveguide matched to an optical fiber, since the refractive index difference ratio between the core and the clad is small, the aberration of the lens does not significantly affect the connection loss. Another concave groove or a V-shaped groove may be formed at the bottom of the groove so that the ferromagnetic body 121 can be easily fixed at a fixed position. In this configuration, since the diffused light is converged by the ferromagnetic material 121, the loss due to the insertion of the ferromagnetic material 121 can be made substantially zero.
図10は、本発明の第5実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態と第2実施の形態の相違点は、入力導波路122及び出力導波路123を複数の導波路とした点である。他の実施の形態にも適用可能であることは言うまでもない。本構成では、複数の入出力が行われることで多数の光アイソレータを小型に集積することが可能になる。導波路型ではない光アイソレータをアレイ化することは、入出力の光ファイバアレイ間隔が最小125μm、通常250μmであり、多数の入出力を具備すると大型の光学部品が必要になるため事実上不可能である。すなわち、ファイバアレイ間を一組のレンズで高効率に結合するためには、アレイの端から端までの長さをレンズ直径の1/20程度にする必要があるため大型のレンズが必要になる。また、各々のファイバにレンズを付ける場合は、各レンズの直径を2−3mm程度にする必要があり、ファイバ間隔を広げるため大型のファイバアレイが必要となる。 FIG. 10 is a top view showing the configuration of the waveguide-type optical functional device according to the fifth embodiment of the present invention. The difference between this embodiment and the second embodiment is that the input waveguide 122 and the output waveguide 123 are a plurality of waveguides. It goes without saying that the present invention is applicable to other embodiments. In this configuration, a plurality of optical isolators can be integrated in a small size by performing a plurality of inputs and outputs. It is practically impossible to array optical isolators that are not waveguide-type because the minimum spacing between the input and output optical fiber arrays is 125 μm, usually 250 μm, and large numbers of inputs and outputs require large optical components. It is. That is, in order to couple the fiber arrays with a single set of lenses with high efficiency, it is necessary to make the length from one end of the array to about 1/20 of the lens diameter, so a large lens is required. . In addition, when attaching a lens to each fiber, the diameter of each lens needs to be about 2-3 mm, and a large fiber array is required to widen the fiber interval.
図11は、本発明の第6実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本導波路型光機能素子は、偏光無依存型の導波路光アイソレータであり、YIG及びその他のRIG等のファラデー効果を有する強磁性体119a,119b、1/2波長板124a,124b、偏光分離ミラー板125a,125b、及び、高反射ミラー126a,126bを備える。本構成では、偏光分離ミラー板125aにおいて、入射光の直交する偏光成分、すなわち導波路中のTE及びTM波が分離される。TE波は透過し、偏光面が1/2波長板124aによって進行方向に対して右に45度回転される。次に強磁性体119aによってさらに偏光面が右に45度回転され、TM波に変換されて伝搬する。高反射ミラー126aで反射され、偏光分離ミラー板125bではTM波なので反射される。同様に入力導波路102を伝搬するTM波は偏光分離ミラー板125aで反射され高反射ミラー126bで反射され1/2波長板124bで偏光面が右に45度回転され、さらに強磁性体119bで偏光面が右に45度回転されてTE波に変換されて偏光分離ミラー板125bを透過し、別の経路を辿った光と合波される。出力導波路103側からの反射戻り光は、偏光分離ミラー板125bで分離されて強磁性体119a,119b、及び、1/2波長板124a,124bを透過するが、偏光面の回転がキャンセルされるため、偏光分離ミラー板125aにおいて、それぞれ反射、透過して入力導波路102には結合しない。すなわち、偏光無依存型の導波路光アイソレータとして機能する。 FIG. 11 is a top view showing the configuration of the waveguide type optical functional device according to the sixth embodiment of the present invention. The present waveguide type optical functional element is a polarization independent waveguide optical isolator, and includes ferromagnetic materials 119a and 119b having a Faraday effect such as YIG and other RIGs, half-wave plates 124a and 124b, polarization separation. Mirror plates 125a and 125b and high reflection mirrors 126a and 126b are provided. In this configuration, the polarization separation mirror plate 125a separates the orthogonal polarization components of the incident light, that is, the TE and TM waves in the waveguide. The TE wave is transmitted, and the polarization plane is rotated 45 degrees to the right with respect to the traveling direction by the half-wave plate 124a. Next, the plane of polarization is further rotated to the right by 45 degrees by the ferromagnetic material 119a, converted into a TM wave and propagated. The light is reflected by the high reflection mirror 126a and is reflected by the polarization separation mirror plate 125b because it is a TM wave. Similarly, the TM wave propagating through the input waveguide 102 is reflected by the polarization separating mirror plate 125a, reflected by the high reflection mirror 126b, rotated by 45 degrees by the half-wave plate 124b, and further rotated by the ferromagnetic material 119b. The polarization plane is rotated 45 degrees to the right, converted into a TE wave, transmitted through the polarization separation mirror plate 125b, and combined with light that has traveled another path. The reflected return light from the output waveguide 103 side is separated by the polarization separating mirror plate 125b and transmitted through the ferromagnetic materials 119a and 119b and the half-wave plates 124a and 124b, but the rotation of the polarization plane is canceled. Therefore, the light is reflected and transmitted by the polarization separating mirror plate 125a, and is not coupled to the input waveguide 102. That is, it functions as a polarization independent waveguide optical isolator.
図12は、本発明の第7実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図であり、図13は、その断面図である。本実施の形態と第4の実施の形態の相違点は、YIG及びその他のRIG等のファラデー効果を有する強磁性体127を2つの球状としたことである。球状以外にも、半球状などの光軸に対して回転対称性を持つ曲面を表面とする形状でも良いことは言うまでもない。球状に研磨することは、ベアリング等の高精度加工技術が適用できるため構成が容易になる。また、固定するためにV型や凹型の溝を設けると良い。 FIG. 12 is a top view showing a configuration of a waveguide-type optical functional device according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a sectional view thereof. The difference between this embodiment and the fourth embodiment is that the ferromagnetic material 127 having the Faraday effect, such as YIG and other RIGs, has two spherical shapes. Needless to say, a shape having a curved surface having rotational symmetry with respect to the optical axis such as a hemisphere may be used instead of the spherical shape. Polishing into a sphere facilitates the configuration because a high-precision processing technology such as a bearing can be applied. Further, it is preferable to provide a V-shaped or concave groove for fixing.
図14は、本発明の第8実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図であり、図15は、その断面図である。本実施の形態では、球状等の回転対称性を持つ曲面を表面とする形状に加工した強磁性体127が導波路基板101に平行及び垂直の2つの軸に対してレンズ機能を持つので、2つの単一モード光導波路128間に挿入することも可能である。この構成では、位置合わせ精度を高くすれば、容易に光回路中に強磁性体127を挿入することが可能になる。 FIG. 14 is a top view showing the configuration of the waveguide type optical function element according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a sectional view thereof. In the present embodiment, the ferromagnetic material 127 processed into a shape having a curved surface having rotational symmetry such as a sphere has a lens function with respect to two axes parallel and perpendicular to the waveguide substrate 101. It is also possible to insert between two single mode optical waveguides 128. In this configuration, if the positioning accuracy is increased, the ferromagnetic material 127 can be easily inserted into the optical circuit.
図16は、本発明の第9実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態に示す構成は、反射構造を利用した光結合回路の結合効率を高める構成である。従来の幾何光学的近似によれば、入射結合点及び出射結合点を楕円の焦点とする、楕円ミラーを利用する構成が最も良いと考えられる。しかしながら、より精度の高い結像条件は、第1の導波路から出射した光が、スラブ導波路面内では、出射端にビームウエストがあり、ビームスポット半径が結合端におけるモードフィールド半径に等しい1次元のガウシアンビームであると仮定して求めることができる。スラブ導波路面に垂直な方向成分は、常に単一モード条件が満たされ、モードフィールド径が変化しないので結合効率は100%であり、考慮する必要はない。曲率半径Rのミラーが近軸近似で、焦点距離f=R/2の結像素子であることを利用すれば、楕円ミラーの場合も含み、一般的に FIG. 16 is a top view showing the configuration of the waveguide-type optical functional device according to the ninth embodiment of the present invention. The structure described in this embodiment is a structure for increasing the coupling efficiency of the optical coupling circuit using the reflection structure. According to the conventional geometric optical approximation, it is considered that the configuration using an elliptical mirror in which the entrance coupling point and the exit coupling point are the focal points of the ellipse is the best. However, a more accurate imaging condition is that the light emitted from the first waveguide has a beam waist at the emission end in the plane of the slab waveguide, and the beam spot radius is equal to the mode field radius at the coupling end. It can be obtained assuming that the beam is a dimensional Gaussian beam. The directional component perpendicular to the slab waveguide plane always satisfies the single mode condition, and the mode field diameter does not change. Therefore, the coupling efficiency is 100% and need not be considered. The fact that the mirror having the radius of curvature R is a paraxial approximation and an imaging element with a focal length f = R / 2 is used, including the case of an elliptical mirror.
w1:第1結合端Aにおけるモードフィールド半径
w2:スラブ導波路内1次元ガウシアンビームのミラー反射後のビームウエストにおけるモードフィールド半径
L1:反射構造と光軸の交わる点Bと第1結合端Aとの間の距離
L2:スラブ導波路内1次元ガウシアンビームのミラー反射後のビームウエスト位置と点Bとの間の距離
R:点B近傍における曲率
neff:光が伝搬する部分の有効屈折率
LW:光の波長
となる。2つのガウシアンビームの結合効率は、ビームウエスト位置とビームスポット半径が一致するときに最大となる。すなわち、第2結合端Cを、点Bから距離L2の位置に配置し、かつ、第2の導波路のモードフィールド半径をw2に等しくするとき、最大の結合効率が得られることを見いだした。
w1: mode field radius at the first coupling end A w2: mode field radius at the beam waist of the one-dimensional Gaussian beam in the slab waveguide after mirror reflection L1: point B where the reflection structure and the optical axis intersect with the first coupling end A L2: distance between the beam waist position of the one-dimensional Gaussian beam in the slab waveguide after mirror reflection and point B R: curvature near point B neff: effective refractive index of a portion where light propagates LW: It is the wavelength of light. The coupling efficiency of the two Gaussian beams is maximized when the beam waist position and the beam spot radius match. That is, it has been found that the maximum coupling efficiency is obtained when the second coupling end C is arranged at a distance L2 from the point B and the mode field radius of the second waveguide is equal to w2.
図17は、反射構造の曲率半径と結合効率との関係を示すグラフである。従来の幾何光学的近似に基づく設計による構成と、本実施の形態による構成の場合の結合効率を計算した結果を示している。計算の前提は、w1=5μm、入出力導波路間距離500μm、neff=1.534、LW=1.55μm、入力側と出力側が対称な構成であるとした。図から明らかなように、反射構造の曲率半径を小さくしていくと、幾何光学近似ではR/2=200μm近傍から結合効率が低下してくるのに対し、本実施の形態ではR/2=80μm近傍まで結合効率が低下しないことが分かる。そして、本実施の形態ではR/2=60〜200μmで従来よりも優れた結合効率を実現することができる。 FIG. 17 is a graph showing the relationship between the radius of curvature of the reflection structure and the coupling efficiency. The results of calculating the coupling efficiency in the case of the configuration based on the conventional geometric optical approximation and the case of the configuration according to the present embodiment are shown. The assumptions for the calculation were that w1 = 5 μm, the distance between the input and output waveguides was 500 μm, neff = 1.534, LW = 1.55 μm, and the input side and output side were symmetrical. As is clear from the figure, when the radius of curvature of the reflecting structure is reduced, the coupling efficiency decreases from around R / 2 = 200 μm in the geometrical optics approximation, whereas in the present embodiment, R / 2 = It can be seen that the coupling efficiency does not decrease to around 80 μm. In this embodiment, when R / 2 = 60 to 200 μm, a coupling efficiency superior to that of the related art can be realized.
図18は、本発明の第10実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態は全体として干渉測定器139を構成しており、導波路基板101、入力導波路102、出力導波路103、方向性結合器又はマルチモード干渉結合器131、導波路132,133、遅延制御導波路134、反射構造135、レンズ136、半導体レーザ137、及び、受光器138を備える。干渉測定の原理は以下の通りである。半導体レーザ137から出射されたコヒーレント光は入力導波路102を介して方向性結合器131の入力端Pに入力され、出力端Rと出力端Sに分岐して出力される。出力端Rから出力される分岐光は導波路132を経て反射構造135で反射され再び導波路132を経て方向性結合器131に出力端Rから入力される。別の出力端Sから出力される分岐光は導波路外部に接続され、レンズ136を介して観測物体に照射され、反射光の一部は再びレンズ136を介して導波路133に接続され出力端Sに戻る。 FIG. 18 is a top view showing the configuration of the waveguide type optical function element according to the tenth embodiment of the present invention. This embodiment constitutes an interference measuring device 139 as a whole, and includes a waveguide substrate 101, an input waveguide 102, an output waveguide 103, a directional coupler or a multi-mode interference coupler 131, waveguides 132 and 133, It includes a delay control waveguide 134, a reflection structure 135, a lens 136, a semiconductor laser 137, and a light receiver 138. The principle of the interference measurement is as follows. The coherent light emitted from the semiconductor laser 137 is input to the input terminal P of the directional coupler 131 via the input waveguide 102, is branched to the output terminal R and the output terminal S, and is output. The branched light output from the output end R is reflected by the reflection structure 135 via the waveguide 132 and is again input to the directional coupler 131 via the waveguide 132 from the output end R. The branched light output from another output end S is connected to the outside of the waveguide, is irradiated on the observation object via the lens 136, and a part of the reflected light is connected again to the waveguide 133 via the lens 136 and is output. Return to S.
2つの戻り光は、光路差が半導体レーザ137のコヒーレント長よりも短ければ干渉し、入力端Qからの出力は光路差を制御すると、波長の単位で変動する。これを利用して物体までの距離を、波長を単位として計測することが可能になる。光路差の制御のために遅延制御導波路134が利用される。干渉測定器139を移動させれば物体上の一点を基準として相対的な距離を計測することによって物体形状を計測できる。勿論、レンズ136を介さずに、光ファイバ等で観測用の光を導波すれば、干渉測定器139全体を動かすことなく、光ファイバの先端を駆動して計測することが可能であることは言うまでもない。あるいは物体を微動ステージ上で駆動しても良い。 The two return lights interfere if the optical path difference is shorter than the coherent length of the semiconductor laser 137, and the output from the input terminal Q fluctuates in units of wavelength when the optical path difference is controlled. Using this, it is possible to measure the distance to the object in units of wavelength. A delay control waveguide 134 is used for controlling the optical path difference. If the interferometer 139 is moved, the shape of the object can be measured by measuring the relative distance based on one point on the object. Of course, if the observation light is guided by an optical fiber or the like without passing through the lens 136, it is possible to measure by driving the tip of the optical fiber without moving the entire interference measuring device 139. Needless to say. Alternatively, the object may be driven on a fine movement stage.
さらに、半導体レーザ137の発振波長を制御すれば、複数の異なる波長に対して計測することによって正確に測定することができる。また、複数の目盛りがあるので波長の最小公倍数程度の大型の物体形状の計測にも有効である。 Further, if the oscillation wavelength of the semiconductor laser 137 is controlled, accurate measurement can be performed by measuring a plurality of different wavelengths. In addition, since there are a plurality of scales, it is also effective for measuring a large object shape having the least common multiple of the wavelength.
さらに、コヒーレント光でなく、インコヒーレント光(コヒーレント長が数ミクロンから数十ミクロン程度)を利用する干渉計測にも適用可能である。この場合は可干渉長が非常に短いことを利用して、物質界面からの反射光を検出し層構造等を測定するので、出力端Rから反射構造135までの光路長と出力端Sから物体までの光路長をほぼ一致させておく必要がある。インコヒーレント光源にはスーパールミネッセントダイオードなどを利用する。 Further, the present invention can be applied to interferometric measurement using incoherent light (coherent length is several microns to several tens of microns) instead of coherent light. In this case, utilizing the fact that the coherence length is very short, the reflected light from the material interface is detected to measure the layer structure, etc., so that the optical path length from the output end R to the reflective structure 135 and the output end S to the object It is necessary to make the optical path lengths up to approximately the same. A super luminescent diode or the like is used as the incoherent light source.
図19は、遅延制御導波路の第1の例の構成を示す上面図である。本実施の形態の最大の特徴は、遅延制御導波路134の構成にある。本第1の例の遅延制御導波路134は、導波路132、スラブ導波路141、ミラー105、及び、遅延制御用領域143を備える。遅延制御用領域143は、例えば、石英導波路であれば、薄膜ヒータである。半導体導波路であれば、電流注入ないし電界印加用電極であり、裏面にはもう一方の電極が設けられる。また、LiNbO3等の誘電体導波路であれば、コプレーナ線路あるいはストリップ線路型の電極が設けられる場合もある。通常の導波路では、最小曲げ半径は5mm程度であるため、そのまま本例に示すようなつづら折りの導波路を作成すると数cm角の大きさになり実用的ではない。ところが、本例に示すように導波路中にミラーを構成して光路変更すれば、0.05〜0.5mm間隔で並列する単一モード導波路間を接続することができるので、つづら折りの光回路を短い長さの領域に構成することができる。ミラー105は、端面が垂直になるようにドライエッチングを行い、エッチング端面にアルミニウムや金、銀等の金属膜を蒸着やスパッタリングによって堆積して形成しても良い。例えば、つづら折り導波路間隔を0.1mm、導波路直線部長を1mmとすれば、約1mm×1mmの領域に全長10mmの導波路を配置することができる。 FIG. 19 is a top view showing the configuration of the first example of the delay control waveguide. The greatest feature of this embodiment resides in the configuration of the delay control waveguide 134. The delay control waveguide 134 of the first example includes a waveguide 132, a slab waveguide 141, a mirror 105, and a delay control region 143. The delay control region 143 is, for example, a thin film heater in the case of a quartz waveguide. If it is a semiconductor waveguide, it is an electrode for current injection or electric field application, and the other electrode is provided on the back surface. In the case of a dielectric waveguide such as LiNbO 3 , a coplanar line or strip line type electrode may be provided. In a normal waveguide, the minimum bending radius is about 5 mm. Therefore, if a serpentine waveguide as shown in this example is formed as it is, the size becomes several cm square, which is not practical. However, if the optical path is changed by forming a mirror in the waveguide as shown in this example, it is possible to connect single-mode waveguides arranged in parallel at an interval of 0.05 to 0.5 mm. Circuits can be configured in short length regions. The mirror 105 may be formed by performing dry etching so that the end surface is vertical, and depositing a metal film such as aluminum, gold, or silver on the etched end surface by vapor deposition or sputtering. For example, if the interval between the zigzag waveguides is 0.1 mm and the length of the linear portion of the waveguide is 1 mm, a waveguide having a total length of 10 mm can be arranged in a region of about 1 mm × 1 mm.
図20は、遅延制御導波路の第2の例の構成を示す上面図である。本第2の例の遅延制御導波路134は、渦巻き状に導波路132を形成し、中心部の曲率の小さくなる部分にスラブ導波路141とミラー142によりつづら折り導波路を配置するものであり、いたずらにミラー142の数を増やすことなく、面積の無駄なく遅延制御導波路134を形成することができる。例えば、コア径を0.01mm、導波路間隔を0.05mmとすれば、半径1cmの領域に5m程度の遅延導波路を形成できる。導波路の有効屈折率を1.5、その温度依存性を5×10-5[1/℃]、温度制御を20℃とすれば、最大遅延制御量は片道で5mmにも及ぶ。すなわち、図18に示すような干渉測定器139に利用すれば、10mm程度の段差までの表面凹凸形状を計測できる。勿論、導波路133の途中にも遅延導波路を形成すれば、近い位置の観測物体も計測できる。 FIG. 20 is a top view showing the configuration of the second example of the delay control waveguide. The delay control waveguide 134 of the second example is a waveguide in which a waveguide 132 is formed in a spiral shape, and a slab waveguide 141 and a mirror 142 are used to arrange a zigzag waveguide in a portion where the curvature at the center is reduced. The delay control waveguide 134 can be formed without wasting area without unnecessarily increasing the number of mirrors 142. For example, if the core diameter is 0.01 mm and the waveguide interval is 0.05 mm, a delay waveguide of about 5 m can be formed in a region having a radius of 1 cm. If the effective refractive index of the waveguide is 1.5, its temperature dependency is 5 × 10 −5 [1 / ° C.], and the temperature control is 20 ° C., the maximum delay control amount reaches 5 mm in one way. That is, when used in an interference measuring device 139 as shown in FIG. 18, the surface unevenness up to a step of about 10 mm can be measured. Of course, if a delay waveguide is formed in the middle of the waveguide 133, an observation object at a close position can be measured.
図21は、遅延制御導波路の第3の例の構成を示す上面図である。本第3の例の遅延制御導波路134は、全体を大型のスラブ導波路141とし、そのスラブ導波路141の中に複数のミラー134を設けて、これらミラー134間を往復する光路の領域を遅延制御用領域143として、ここには単一モードの導波路132を配置しないものである。単一モード導波路への接続における損失が無くなるので低損失化が可能である。 FIG. 21 is a top view showing the configuration of the third example of the delay control waveguide. The delay control waveguide 134 of the third example is a large slab waveguide 141 as a whole, a plurality of mirrors 134 are provided in the slab waveguide 141, and a region of an optical path reciprocating between the mirrors 134 is provided. The single-mode waveguide 132 is not disposed here as the delay control region 143. Since the loss in connection to the single mode waveguide is eliminated, the loss can be reduced.
図22及び図23は、遅延制御導波路の第4の例の構成を示す上面図及びその一部断面図である。本第4の例の遅延制御導波路134は、ミラーを利用しない低損失な曲率の小さい曲げ構造とそれを利用したつづら折り導波路によって構成されている。導波路132は曲率の小さい曲げ構造部分において互いに凹凸関係にある溝構造145によって挟まれることで低損失になるようにしている。図23は、図22のA−A’の断面図である。このように、導波路基板101上において導波路コア146及び導波路クラッド147を溝構造145で両側から挟む構造になっている。溝構造145の側面には、金属膜を堆積してミラーとしても良い。本構成は、曲げ部分周辺にのみ溝構造を設けて導波路への光閉じ込めを強くし、曲げ損失を減らすものである。 FIG. 22 and FIG. 23 are a top view and a partial cross-sectional view showing the configuration of the fourth example of the delay control waveguide. The delay control waveguide 134 of the fourth example is configured by a low-loss, low-curvature bending structure that does not use a mirror and a meandering waveguide that uses the bending structure. The waveguide 132 is made to have low loss by being sandwiched between groove structures 145 having a concave-convex relationship with each other in a bending structure portion having a small curvature. FIG. 23 is a sectional view taken along line A-A ′ of FIG. As described above, the waveguide core 146 and the waveguide clad 147 are sandwiched from both sides by the groove structure 145 on the waveguide substrate 101. A mirror may be formed by depositing a metal film on the side surface of the groove structure 145. In this configuration, a groove structure is provided only around the bent portion to enhance light confinement in the waveguide and reduce bending loss.
図24及び図25は遅延制御導波路の第5の例の構成を示す上面図及びその一部拡大図である。本第5の例の遅延制御導波路134は、別のミラーを利用しない低損失な曲率の小さい曲げ構造とそれを利用したつづら折り導波路によって構成されている。導波路132は曲率の小さい曲げ構造部分において互いに凹凸関係にある微小な穴148の領域によって挟まれることで低損失になるようにしている。図25は、図24の領域Bの部分の拡大図である。このように、導波路コア146周辺に波長よりも寸法の小さい微小な穴148(円筒形)を沢山設けることによって導波路132への光閉じ込めを強くし、曲げ損失を減らすものである。 24 and 25 are a top view and a partially enlarged view showing a configuration of a fifth example of the delay control waveguide. The delay control waveguide 134 of the fifth example is constituted by a low-loss, small-bending structure that does not use another mirror and a meandering waveguide that uses the bending structure. The waveguide 132 is made to have a low loss by being sandwiched between the small holes 148 having a concave-convex relationship with each other in a bending structure portion having a small curvature. FIG. 25 is an enlarged view of a portion of a region B in FIG. As described above, by providing many small holes 148 (cylindrical) having a smaller size than the wavelength around the waveguide core 146, light confinement in the waveguide 132 is strengthened and bending loss is reduced.
図26は、本発明の第11実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態の干渉測定器139は、半導体レーザ150a,150b、受光器151a,151b、及び、異なる波長の光を合波し、また、異なる波長の光に分波する波長合分波器152をさらに備える。半導体レーザ150aと半導体レーザ150bの発振波長は僅かに異なるので、複数の異なる波長に対して計測することによって正確に測定することができる。また、複数の目盛りがあることになるので波長の最小公倍数程度の大型の物体形状の計測にも有効である。 FIG. 26 is a top view showing the configuration of the waveguide type optical function element according to the eleventh embodiment of the present invention. The interferometer 139 according to the present embodiment includes a semiconductor laser 150a, 150b, a photodetector 151a, 151b, and a wavelength multiplexer / demultiplexer 152 that multiplexes light of different wavelengths and demultiplexes light of different wavelengths. Is further provided. Since the oscillation wavelengths of the semiconductor laser 150a and the semiconductor laser 150b are slightly different, accurate measurement can be performed by measuring a plurality of different wavelengths. In addition, since there are a plurality of scales, it is also effective in measuring a large object shape having the least common multiple of the wavelength.
図27は、本発明の第12実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態の干渉測定器139は、方向性結合器又はマルチモード干渉結合器131の出力端Rからの光を波長合分波器152によって異なる波長に分波してそれぞれの遅延を遅延制御導波路134で制御するものである。 FIG. 27 is a top view showing the configuration of the waveguide optical function device according to the twelfth embodiment of the present invention. The interference measuring device 139 of the present embodiment separates the light from the output end R of the directional coupler or the multi-mode interference coupler 131 into different wavelengths by the wavelength multiplexer / demultiplexer 152, and delay-controls each delay. It is controlled by the waveguide 134.
図28は、本発明の第13実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態の干渉測定器139は、方向性結合器131を2つ備え、異なる波長に対してそれぞれの遅延を遅延制御導波路134で制御するものである。 FIG. 28 is a top view showing the configuration of the waveguide type optical function element according to the thirteenth embodiment of the present invention. The interferometer 139 of the present embodiment includes two directional couplers 131, and controls respective delays for different wavelengths by the delay control waveguide 134.
これら第12及び第13実施の形態は、異なる光源からの光の遅延時間を別々に制御することが可能である。装置構成は複雑になるが、測定の精度の向上が図れる。 In the twelfth and thirteenth embodiments, it is possible to separately control the delay time of light from different light sources. Although the device configuration becomes complicated, the accuracy of the measurement can be improved.
図29は、本発明の第14実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態はマッハツェンダー干渉型光スイッチを構成するものであり、入力導波路153、1:2光分岐回路154、導波路155,156、遅延制御導波路157a,157b、2:1光結合回路158、及び、出力導波路159を備える。本実施の形態のマッハツェンダー干渉型光スイッチは非常に長い遅延制御導波路157a,157bをコンパクトに導波路上に搭載することができるため、通常のマッハツェンダー干渉型光スイッチと比較して次のような利点がある。(1)低速信号用(ビットレート<1Gbit/s程度)のスイッチを熱効果による屈折率制御方法で構成する場合、遅延制御導波路157aと遅延制御導波路157bの遅延時間差を信号ビット幅の5%程度を上限に非常に長くすることによって、スイッチ全体の温度を制御してスイッチングを行うことができる。例えば、遅延制御導波路157aと遅延制御導波路157bの遅延時間差を0.5ns(石英系導波路の場合、距離に換算して1cm程度)とすると、等化屈折率温度依存性を5×10-5[1/℃]とすれば、温度を1度制御してスイッチングが可能である。チップにヒータ電極を設けずに全体の温度制御でスイッチ動作が可能であるため低コストなスイッチングが可能となる。(2)高速信号用のスイッチ、あるいは高速スイッチングを行うスイッチにおいては、遅延制御導波路157aと遅延制御導波路157bの光路長差は0か多くても数波長程度に設定される。遅延制御導波路157aと遅延制御導波路157bの光路長を従来の5000λ程度とすれば、従来直線で5mm程度の長さが必要であったが、0.5mm角程度の領域につづら折りに形成することが可能になり、スイッチを小型化することができる。また、制御電極長が短くなるため、電極に印加される高周波電界と伝搬光の位相の整合が不要になり、スイッチ構成が簡易になる。あるいは、遅延制御導波路157aと遅延制御導波路157bの光路長を50000λ程度(10倍)とすれば、印加電圧を1/10に低減することが可能である。 FIG. 29 is a top view showing the configuration of the waveguide type optical function element according to the fourteenth embodiment of the present invention. This embodiment constitutes a Mach-Zehnder interference type optical switch, and includes an input waveguide 153, a 1: 2 optical branch circuit 154, waveguides 155, 156, delay control waveguides 157a, 157b, and 2: 1 optical coupling. A circuit 158 and an output waveguide 159 are provided. The Mach-Zehnder interference type optical switch of the present embodiment can mount the very long delay control waveguides 157a and 157b compactly on the waveguide. There are such advantages. (1) When a switch for a low-speed signal (bit rate <about 1 Gbit / s) is configured by a refractive index control method using a thermal effect, the delay time difference between the delay control waveguide 157a and the delay control waveguide 157b is set to 5 times the signal bit width. %, The temperature of the entire switch can be controlled to perform switching. For example, assuming that the delay time difference between the delay control waveguides 157a and 157b is 0.5 ns (about 1 cm in terms of distance in the case of a silica-based waveguide), the temperature dependence of the equalized refractive index is 5 × 10 With -5 [1 / ° C.], switching is possible by controlling the temperature once. Since a switch operation can be performed by controlling the entire temperature without providing a heater electrode on the chip, low-cost switching can be performed. (2) In a switch for high-speed signal or a switch for high-speed switching, the optical path length difference between the delay control waveguide 157a and the delay control waveguide 157b is set to zero or at most several wavelengths. If the optical path length of the delay control waveguide 157a and the delay control waveguide 157b is set to about 5000λ in the related art, a length of about 5mm in a conventional straight line is required. This makes it possible to reduce the size of the switch. Further, since the length of the control electrode is shortened, it is not necessary to match the phase of the high-frequency electric field applied to the electrode and the phase of the propagating light, and the switch configuration is simplified. Alternatively, if the optical path lengths of the delay control waveguides 157a and 157b are set to about 50,000λ (10 times), the applied voltage can be reduced to 1/10.
図30は、本発明の第15実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態のマッハツェンダー干渉型光スイッチは、入力導波路153、2:2光結合回路160、遅延制御導波路157a,157b、及び、出力導波路159a,159bを備える。本実施の形態は、信号をオンオフするのではなく、出力導波路159a又は出力導波路159bのどちらに出力するかを切り替えるスイッチである。 FIG. 30 is a top view showing the configuration of the waveguide type optical functional device according to the fifteenth embodiment of the present invention. The Mach-Zehnder interference optical switch according to the present embodiment includes an input waveguide 153, a 2: 2 optical coupling circuit 160, delay control waveguides 157a and 157b, and output waveguides 159a and 159b. In this embodiment mode, a switch is used to switch whether to output the signal to the output waveguide 159a or the output waveguide 159b instead of turning the signal on and off.
図31は、本発明の第16実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態のマッハツェンダー干渉型光スイッチは、入力導波路153、2:2光結合回路160、導波路155,156、遅延制御導波路157a,157b、反射構造161、及び、出力導波路159cを備える。本実施の形態は、入力導波路153又は出力導波路159cのどちらに出力するかを切り替えるスイッチである。この構成では、切り替えた出力の一方は入力導波路153から出力されるため、入力導波路153の手前に光サーキュレータを接続する必要がある。本実施の形態は第15実施の形態(図30参照)の構成を反射構造161によって折り返した構成である。光が二度、遅延制御導波路157a,157bを伝搬するため、半分の光路長で同様の効果が得られ、素子の小型化に有効である。 FIG. 31 is a top view showing the configuration of the waveguide type optical function element according to the sixteenth embodiment of the present invention. The Mach-Zehnder interference optical switch according to the present embodiment includes an input waveguide 153, a 2: 2 optical coupling circuit 160, waveguides 155 and 156, delay control waveguides 157a and 157b, a reflection structure 161, and an output waveguide 159c. Is provided. The present embodiment is a switch for switching output to either the input waveguide 153 or the output waveguide 159c. In this configuration, since one of the switched outputs is output from the input waveguide 153, it is necessary to connect an optical circulator before the input waveguide 153. This embodiment is a configuration in which the configuration of the fifteenth embodiment (see FIG. 30) is folded back by the reflection structure 161. Since the light propagates twice through the delay control waveguides 157a and 157b, the same effect can be obtained with a half optical path length, which is effective for miniaturization of the device.
図32は、本発明の第17実施の形態による導波路型光機能素子の構成を示す上面図である。本実施の形態の干渉測定器139は、干渉測定系を1次元に拡張した構成である。半導体レーザ150から入射した光は1:2光分岐回路165で分岐され、一方は可変遅延機能を持つ遅延制御導波路162aに、もう一方は、遅延導波路162bに導かれる。用途に応じて遅延導波路162bにも可変機能を付加しても良い。遅延制御導波路162a及び遅延導波路162bを出射した光はそれぞれスラブ導波路104内で広がり、反射構造105,106によって平行光にされる。遅延制御導波路162a−反射構造105−半透鏡163−観測物体−半透鏡163−受光器アレイ164と伝搬する光と、遅延導波路162b−反射構造106−半透鏡163−受光器アレイ164と伝搬する光の干渉光強度を受光器アレイ164で観測する。この際、例えば反射構造105−半透鏡163−反射構造106と伝搬する光が遅延導波路162bに入射することがないように、遅延制御導波路162a及び遅延導波路162bを配置する。本実施の形態の場合は、可変遅延機能を持つ遅延制御導波路162aの遅延量を変える1回の走査で、受光器アレイ164により1次元上の区間の各点における測定ができるため、計測の高速化が可能になる。 FIG. 32 is a top view showing the configuration of the waveguide optical function element according to the seventeenth embodiment of the present invention. The interferometer 139 of the present embodiment has a configuration in which the interferometer is extended one-dimensionally. Light incident from the semiconductor laser 150 is branched by the 1: 2 optical branch circuit 165, one of which is guided to the delay control waveguide 162a having a variable delay function, and the other is guided to the delay waveguide 162b. A variable function may be added to the delay waveguide 162b according to the application. The light emitted from the delay control waveguide 162a and the light emitted from the delay waveguide 162b spread in the slab waveguide 104, and are converted into parallel light by the reflection structures 105 and 106. Delay control waveguide 162a-reflection structure 105-semi-reflection mirror 163-observation object-semi-reflection mirror 163-light propagating through photodetector array 164, and delay waveguide 162b-reflection structure 106-semi-reflection mirror 163-propagation through photodetector array 164 The light intensity of the interference light is observed by the light receiver array 164. At this time, for example, the delay control waveguide 162a and the delay waveguide 162b are arranged so that light propagating with the reflection structure 105-the semi-transparent mirror 163-reflection structure 106 does not enter the delay waveguide 162b. In the case of the present embodiment, measurement can be performed at each point in a one-dimensional section by the photodetector array 164 in one scan in which the delay amount of the delay control waveguide 162a having a variable delay function is changed. Higher speed is possible.
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。 Note that the present invention is not limited to the above embodiment.
101 導波路基板
102 入力導波路
103 出力導波路
104 スラブ導波路
105,134 ミラー
105a,107 溝構造
105b,106b,126 高反射ミラー
108 波長フィルタ板
109 高反射ミラー膜
110 ポリマーフィルム基板
111 接着剤
112,202 上部クラッド層
113,203 コア層
114,204 下部クラッド層
115 ガラス基板
116 波長フィルタ膜
117 低反射コーティング
118 押しつけ用微小物
119,121 強磁性体
120 偏光フィルタ
122 入力導波路
123 出力導波路
124 1/2波長板
125 偏光分離ミラー板
127 強磁性体
128 単一モード光導波路
131 方向性結合器又はマルチモード干渉結合器
132,133 導波路
134 遅延制御導波路
135 反射構造
136 レンズ
137 半導体レーザ
138 受光器
139 干渉測定器
141 スラブ導波路
142 ミラー
143 遅延制御用領域
145 溝構造
146 導波路コア
147 導波路クラッド
148 穴
150a,150b 半導体レーザ
151a 受光器
152 波長合分波器
153 入力導波路
154 1:2光分岐回路
155,156 導波路
157a,157b 遅延制御導波路
158 2:1光結合回路
159,159a,159b,159c 出力導波路
160 2:2光結合回路
161 反射構造
162a 遅延制御導波路
162b 遅延導波路
163 半透鏡
164 受光器アレイ
165 1:2光分岐回路
201 導波路基板
205 光学素子
206 屈折率整合透明接着剤
207 単一モード導波路
208 溝構造
209 金属コーティング
301 コヒーレント照明光
302 ハーフミラー
303 可動ミラー
304 干渉パタン観測面
305 入力導波路
306 1:2光分岐回路
307 屈折率制御部
308 導波路
309 2:1光結合回路
310 出力導波路
Reference Signs List 101 waveguide substrate 102 input waveguide 103 output waveguide 104 slab waveguide 105, 134 mirror 105a, 107 groove structure 105b, 106b, 126 high reflection mirror 108 wavelength filter plate 109 high reflection mirror film 110 polymer film substrate 111 adhesive 112 , 202 Upper cladding layer 113, 203 Core layer 114, 204 Lower cladding layer 115 Glass substrate 116 Wavelength filter film 117 Low reflection coating 118 Pressing minute object 119, 121 Ferromagnetic material 120 Polarizing filter 122 Input waveguide 123 Output waveguide 124波長 wavelength plate 125 polarization separating mirror plate 127 ferromagnetic material 128 single mode optical waveguide 131 directional coupler or multi-mode interference coupler 132, 133 waveguide 134 delay control waveguide 135 reflection Structure 136 Lens 137 Semiconductor laser 138 Light receiver 139 Interferometer 141 Slab waveguide 142 Mirror 143 Delay control region 145 Groove structure 146 Waveguide core 147 Waveguide cladding 148 Hole 150a, 150b Semiconductor laser 151a Light receiver 152 Wavelength demultiplexing Device 153 Input waveguide 154 1: 2 optical branch circuit 155,156 Waveguide 157a, 157b Delay control waveguide 158 2: 1 Optical coupling circuit 159, 159a, 159b, 159c Output waveguide 160 2: 2 Optical coupling circuit 161 Reflection Structure 162a Delay control waveguide 162b Delay waveguide 163 Semi-transparent mirror 164 Receiver array 165 1: 2 optical branch circuit 201 Waveguide substrate 205 Optical element 206 Refractive index matching transparent adhesive 207 Single mode waveguide 208 Groove structure 209 Metallic coating 301 Coherent illumination light 302 Half mirror 303 Movable mirror 304 Interference pattern observation surface 305 Input waveguide 306 1: 2 optical branching circuit 307 Refractive index controller 308 Waveguide 309 2: 1 optical coupling circuit 310 Output waveguide
Claims (22)
該基板上に形成され、その法線が前記光導波路面内にある曲面を側面とする曲面溝構造と
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。 A substrate on which the optical waveguide is held;
A curved groove structure formed on the substrate and having a curved surface having a normal line in the optical waveguide surface as a side surface.
前記曲面溝構造又は平面溝構造に挿入されている光学素子と
をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の導波路型光機能素子。 A plane groove structure formed on the substrate, and having a side surface on a plane whose normal is in the plane of the optical waveguide;
2. The optical waveguide device according to claim 1, further comprising an optical element inserted into the curved groove structure or the planar groove structure.
該入力導波路からの光が入射するスラブ導波路と、
該スラブ導波路内に設けられている第1曲面溝構造と、
前記スラブ導波路内に設けられ、該第1曲面溝構造からの光が入射する第1乃至第n(n≧1)平面溝構造と、
前記スラブ導波路内に設けられ、該第i(iは1≦i≦nのいずれか1つ)平面溝構造からの光が入射する第2曲面溝構造と、
該第2曲面溝構造からの光が入射して出力光を出射する出力導波路と
を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の導波路型光機能素子。 An input waveguide into which input light is incident;
A slab waveguide into which light from the input waveguide is incident,
A first curved groove structure provided in the slab waveguide;
First to n-th (n ≧ 1) planar groove structures provided in the slab waveguide and receiving light from the first curved groove structure;
A second curved groove structure provided in the slab waveguide, and receiving light from the i-th (i is any one of 1 ≦ i ≦ n) planar groove structure;
3. The waveguide-type optical functional device according to claim 1, further comprising: an output waveguide from which light from the second curved groove structure enters and emits output light.
該基板上に形成される第1光導波路及び第2光導波路と、
前記基板上に形成され前記第1光導波路の第1結合端と第2光導波路の第2結合端とを互いに結像関係にある位置に配置して結合する反射構造と
を備え、
w1:第1結合端Aにおけるモードフィールド半径
w2:スラブ導波路内1次元ガウシアンビームのミラー反射後のビームウエストにおけるモードフィールド半径
L1:反射構造と光軸の交わる点Bと第1結合端Aとの間の距離
L2:スラブ導波路内1次元ガウシアンビームのミラー反射後のビームウエスト位置と点Bとの間の距離
R:点B近傍における曲率
neff:光が伝搬する部分の有効屈折率
LW:光の波長
とするとき、第2結合端Cが点Bから距離L2の位置にあり、かつ、第2導波路のモードフィールド半径がw2に等しいことを特徴とする導波路型光機能素子。 A substrate on which the optical waveguide is held;
A first optical waveguide and a second optical waveguide formed on the substrate;
A reflection structure formed on the substrate, wherein the first coupling end of the first optical waveguide and the second coupling end of the second optical waveguide are arranged at positions in an image-forming relationship with each other and coupled,
w1: mode field radius at the first coupling end A w2: mode field radius at the beam waist of the one-dimensional Gaussian beam in the slab waveguide after mirror reflection L1: point B where the reflection structure and the optical axis intersect with the first coupling end A L2: distance between the beam waist position of the one-dimensional Gaussian beam in the slab waveguide after mirror reflection and point B R: curvature near point B neff: effective refractive index of a portion where light propagates LW: A waveguide-type optical functional element, wherein the second coupling end C is located at a distance L2 from the point B, and the mode field radius of the second waveguide is equal to w2 when the wavelength of light is used.
該基板上に形成され、その法線が前記光導波路面内にある曲面を側面とする複数の曲面溝構造と、
前記基板において、前記曲面溝構造によって光路変更されることで複数の光路が存在し、該光路の遅延量を制御する遅延制御用領域と
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。 A substrate on which the optical waveguide is held;
A plurality of curved groove structures formed on the substrate, the normal of which is a curved surface lying in the optical waveguide surface;
A waveguide-type optical functional element, comprising: a plurality of optical paths in the substrate, the optical paths being changed by the curved groove structure; and a delay control region for controlling a delay amount of the optical path.
該遅延制御導波路の入力端に第1出力端が接続される2:2光結合回路と、
前記遅延制御導波路の出力端に接続される反射構造と、
前記2:2光結合回路の第2出力端を基板端に接続する出力導波路と、
前記2:2光結合回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。 The waveguide optical function element according to claim 13 or 14 as a delay control waveguide, further,
A 2: 2 optical coupling circuit having a first output terminal connected to an input terminal of the delay control waveguide;
A reflection structure connected to an output end of the delay control waveguide;
An output waveguide connecting a second output end of the 2: 2 optical coupling circuit to a substrate end;
An input waveguide for connecting an input end of the 2: 2 optical coupling circuit to a substrate end;
A waveguide type optical functional element, comprising:
該遅延制御導波路の入力端に第1出力端が接続される2:2光結合回路と、
前記遅延制御導波路の出力端に接続される反射構造と、
前記2:2光結合回路の第2出力端を基板端に接続する出力導波路と、
前記2:2光結合回路の第1及び第2入力端にそれぞれ出力端が接続される第1及び第2波長合分波器と、
前記第1及び第2波長合分波器の複数の入力端をそれぞれ基板端に接続する複数の入力導波路と
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。 The waveguide optical function element according to claim 13 or 14 as a delay control waveguide, further,
A 2: 2 optical coupling circuit having a first output terminal connected to an input terminal of the delay control waveguide;
A reflection structure connected to an output end of the delay control waveguide;
An output waveguide connecting a second output end of the 2: 2 optical coupling circuit to a substrate end;
First and second wavelength multiplexer / demultiplexers having output terminals connected to first and second input terminals of the 2: 2 optical coupling circuit, respectively;
A plurality of input waveguides respectively connecting a plurality of input ends of the first and second wavelength multiplexer / demultiplexers to a substrate end.
複数の該遅延制御導波路の入力端にそれぞれ出力端が接続される第1波長合分波器と、
前記遅延制御導波路の出力端にそれぞれ接続される反射構造と、
前記第1波長合分波器の入力端に第1出力端が接続される2:2光結合回路と、
該2:2光結合回路の第2出力端を基板端に接続する出力導波路と、
前記2:2光結合回路の第1及び第2入力端にそれぞれ出力端が接続される第2及び第3波長合分波器と、
前記第2及び第3波長合分波器の複数の入力端をそれぞれ基板端に接続する入力導波路と
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。 The waveguide optical function element according to claim 13 or 14 as a delay control waveguide, further,
A first wavelength multiplexer / demultiplexer having an output terminal connected to an input terminal of each of the plurality of delay control waveguides;
Reflection structures respectively connected to the output ends of the delay control waveguides,
A 2: 2 optical coupling circuit having a first output terminal connected to an input terminal of the first wavelength multiplexer / demultiplexer;
An output waveguide connecting a second output end of the 2: 2 optical coupling circuit to a substrate end;
Second and third wavelength multiplexer / demultiplexers having output terminals connected to the first and second input terminals of the 2: 2 optical coupling circuit, respectively;
An input waveguide for connecting a plurality of input ends of the second and third wavelength multiplexer / demultiplexers to substrate ends, respectively.
2つの該遅延制御導波路の入力端にそれぞれ第1出力端が接続される2つの2:2光結合回路と、
2つの前記遅延制御導波路の出力端にそれぞれ接続される反射構造と、
前記2:2光結合回路の第2出力端にそれぞれ第1及び第2入力端が接続される波長合分波器と、
該波長合分波器の出力端を基板端に接続する出力導波路と、
前記2:2光結合回路の入力端をそれぞれ基板端に接続する入力導波路と
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。 The waveguide optical function element according to claim 13 or 14 as a delay control waveguide, further,
Two 2: 2 optical coupling circuits each having a first output terminal connected to an input terminal of the two delay control waveguides;
Reflection structures respectively connected to output ends of the two delay control waveguides,
A wavelength multiplexer / demultiplexer having first and second input terminals connected to a second output terminal of the 2: 2 optical coupling circuit, respectively;
An output waveguide that connects an output end of the wavelength multiplexer / demultiplexer to a substrate end;
An input waveguide for connecting an input end of the 2: 2 optical coupling circuit to an end of the substrate.
2つの該遅延制御導波路の入力端に第1及び第2出力端が接続される1:2光分岐回路と、
該1:2光分岐回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、
2つの前記遅延制御導波路の出力端に第1及び第2入力端が接続される2:1光結合回路と、
該2:1光結合回路の出力端を基板端に接続する出力導波路と
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。 The waveguide optical function element according to claim 13 or 14 as a delay control waveguide, further,
A 1: 2 optical branching circuit having first and second output terminals connected to the input terminals of the two delay control waveguides;
An input waveguide connecting an input end of the 1: 2 optical branch circuit to a substrate end;
A 2: 1 optical coupling circuit having first and second input terminals connected to output terminals of the two delay control waveguides,
An output waveguide for connecting an output end of the 2: 1 optical coupling circuit to a substrate end.
2つの該遅延制御導波路の入力端に第1及び第2出力端が接続される第1の2:2光結合回路と、
該第1の2:2光結合回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、
2つの前記遅延制御導波路の出力端に第1及び第2入力端が接続される第2の2:2光結合回路と、
該第2の2:2光結合回路の出力端を基板端に接続する出力導波路と
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。 The waveguide optical function element according to claim 13 or 14 as a delay control waveguide, further,
A first 2: 2 optical coupling circuit having first and second output terminals connected to the input terminals of the two delay control waveguides;
An input waveguide connecting an input end of the first 2: 2 optical coupling circuit to a substrate end;
A second 2: 2 optical coupling circuit having first and second input terminals connected to output terminals of the two delay control waveguides,
An output waveguide for connecting an output end of the second 2: 2 optical coupling circuit to a substrate end.
2つの該遅延制御導波路の入力端に第1及び第2出力端が接続される2:2光結合回路と、
該2:2光結合回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、
2つの前記遅延制御導波路の出力端にそれぞれ接続される反射構造と
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。 The waveguide optical function element according to claim 13 or 14 as a delay control waveguide, further,
A 2: 2 optical coupling circuit having first and second output terminals connected to input terminals of the two delay control waveguides,
An input waveguide for connecting an input end of the 2: 2 optical coupling circuit to a substrate end;
A reflection structure connected to output ends of the two delay control waveguides, respectively.
少なくとも1つが該遅延制御導波路である第1及び第2遅延導波路の入力端に第1及び第2出力端が接続される1:2光分岐回路と、
該1:2光分岐回路の入力端を基板端に接続する入力導波路と、
前記第1及び第2遅延導波路の出力端にそれぞれ接続され該出力端からの出射光をコリメートする第1及び第2反射構造と、
第1反射構造からの平行光の一部を観測物体に反射し、反対側からの第2反射構造からの平行光の一部を受光器アレイに反射し、観測物体からの平行光の一部を前記受光器アレイに透過する半透鏡と、
該半透鏡を透過して来る観測物体からの平行光を受光し、前記半透鏡を反射して来る第2反射構造からの平行光を受光する受光器アレイと
を備えることを特徴とする導波路型光機能素子。
The waveguide optical function element according to claim 13 or 14 as a delay control waveguide, further,
A 1: 2 optical branch circuit in which first and second output terminals are connected to input terminals of first and second delay waveguides, at least one of which is the delay control waveguide;
An input waveguide connecting an input end of the 1: 2 optical branch circuit to a substrate end;
First and second reflection structures respectively connected to output ends of the first and second delay waveguides and collimating light emitted from the output ends;
A part of the parallel light from the first reflection structure is reflected to the observation object, and a part of the parallel light from the second reflection structure from the opposite side is reflected to the light receiver array, and a part of the parallel light from the observation object is reflected. A semi-transparent mirror transmitting the light to the light receiving array,
A light-receiving array that receives parallel light from an observation object transmitted through the semi-transparent mirror and receives parallel light from a second reflection structure that reflects the semi-transparent mirror. Type optical function element.
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