JP2005250270A - Star coupler and optical integrated circuit - Google Patents

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JP2005250270A JP2004062744A JP2004062744A JP2005250270A JP 2005250270 A JP2005250270 A JP 2005250270A JP 2004062744 A JP2004062744 A JP 2004062744A JP 2004062744 A JP2004062744 A JP 2004062744A JP 2005250270 A JP2005250270 A JP 2005250270A
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一泰 本郷
Osamu Matsuda
修 松田
Kuninori Shino
邦宣 篠
Kazuyoshi Horie
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a star coupler in which variations in branching ratios of outputs is improved and losses are suppressed. <P>SOLUTION: In the star coupler, a plurality of input-side branch waveguides 5 are formed at one end of a main waveguide 4 and a plurality of output-side waveguides 6 are formed at another side of the main waveguide 4. Shape of waveguides are set so that the minimum radius of curvature in curved parts constituting the input-side branch waveguides 5 becomes smaller than the minimum radius of curvature in curved parts constituting the output-side branch waveguides 6 and each input-side branch waveguide 5 excites light of a higher-order mode from light of a lower-order mode. Moreover, respective output-side branch waveguides 6 propagate light of the higher-order mode excited in each input-side branch waveguide 5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、主導波路の一端に複数の入力側分岐導波路を備え、他端に複数の出力側分岐導波路を備えて、光信号を複数に分岐するスターカプラおよび光集積回路に関する。詳しくは、入力側分岐導波路で高次モードの光を励起し、出力側分岐導波路で高次モードの光を放射することなく伝搬できるようにすることで、各出力側分岐導波路への分岐比のばらつきを抑えると共に、各出力側分岐導波路での損失を抑えるものである。   The present invention relates to a star coupler and an optical integrated circuit that include a plurality of input-side branch waveguides at one end of a main waveguide and a plurality of output-side branch waveguides at the other end to branch an optical signal into a plurality of branches. Specifically, by exciting the higher-order mode light in the input-side branch waveguide and allowing the output-side branch waveguide to propagate without emitting the higher-order mode light, This suppresses variation in the branching ratio and suppresses loss in each output-side branching waveguide.

従来の光導波路型マルチモード光スターカプラの分岐導波路は、始点から終端にかけて幅が一定であるものが使用されている。一般的に、スターカプラでは外側の入力ポートからの入光になるほど出力の分岐比が悪くなるという問題があった。   As the branching waveguide of the conventional optical waveguide type multi-mode optical star coupler, one having a constant width from the start point to the end point is used. In general, the star coupler has a problem that the branching ratio of the output becomes worse as the light enters from the outer input port.

この分岐比のばらつきを改善するため、分岐導波路に始点から終端にかけてテーパを付与した導波路が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In order to improve the variation in the branching ratio, a waveguide is proposed in which the branching waveguide is tapered from the start point to the end point (see, for example, Patent Document 1).

特許第3269505号公報Japanese Patent No. 3269505

スターカプラでは分岐導波路に曲線部が存在し、この曲線部の曲率が損失に関係する。従来のスターカプラは入出力の分岐導波路が対称型でその最小曲率半径は曲線部での損失が少なくなるようできる限り大きくするように設計されている。   In the star coupler, a curved portion exists in the branching waveguide, and the curvature of the curved portion is related to the loss. The conventional star coupler is designed so that the input and output branch waveguides are symmetrical, and the minimum radius of curvature is as large as possible so that the loss at the curved portion is reduced.

導波路にテーパを付与すると、導波路での損失はテーパ量と曲率に依存するため、片方のパラメータを変化させるとそれに合わせもう片方の最適値も変わる。このため、設計が困難になる。   When the waveguide is tapered, the loss in the waveguide depends on the taper amount and the curvature. Therefore, when one parameter is changed, the optimum value of the other is changed accordingly. This makes it difficult to design.

また、入出力の分岐導波路が対称型であるため、両分岐導波路で導波モードが異なるとき、より高次のモードが伝搬される部分に合わせて曲率、テーパ量の設計が行われるため導波路長が長くなる。   In addition, because the input and output branch waveguides are symmetrical, when the waveguide modes are different between the two branch waveguides, the curvature and taper amount are designed according to the part where higher order modes are propagated. The waveguide length becomes longer.

本発明は、このような課題を解決し、出力の分岐比のばらつきを改善すると共に、損失を抑えたスターカプラおよび光集積回路を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a star coupler and an optical integrated circuit that solve such problems, improve the variation of the output branching ratio, and suppress the loss.

上述した課題を解決するため、本発明に係るスターカプラは、主導波路の両端がそれぞれ複数の分岐導波路に分割された光回路を有するスターカプラにおいて、分岐導波路は、主導波路の一端に形成され、それぞれが曲線部を有する複数の入力側分岐導波路と、主導波路の他端に形成され、それぞれが曲線部を有する複数の出力側分岐導波路とから構成され、入力側分岐導波路は低次のモードの光から高次のモードの光を励起する高次モード励起手段を備えると共に、出力側分岐導波路は入力側分岐導波路で励起された高次のモードの光を伝搬する高次モード伝搬手段を備えたものである。   In order to solve the above-described problems, a star coupler according to the present invention is a star coupler having an optical circuit in which both ends of a main waveguide are divided into a plurality of branch waveguides, and the branch waveguide is formed at one end of the main waveguide. A plurality of input-side branch waveguides each having a curved portion and a plurality of output-side branch waveguides each formed at the other end of the main waveguide, each having a curved portion. A high-order mode excitation means is provided for exciting light of a higher-order mode from light of a lower-order mode, and the output-side branch waveguide is a high-order light that propagates light of a higher-order mode pumped by the input-side branch waveguide. Next mode propagation means is provided.

本発明に係る光集積回路は、主導波路の一端に複数の入力側分岐導波路が形成され、他端に複数の出力側分岐導波路が形成されたスターカプラと、複数の入力側分岐導波路にそれぞれ形成された入力ポートと対向して配置される複数の発光素子と、複数の出力側分岐導波路にそれぞれ形成された出力ポートと対向して配置される複数の受光素子とを備え、入力側分岐導波路は低次のモードの光から高次のモードの光を励起する高次モード励起手段を備えると共に、出力側分岐導波路は入力側分岐導波路で励起された高次のモードの光を伝搬する高次モード伝搬手段を備えたものである。   An optical integrated circuit according to the present invention includes a star coupler in which a plurality of input-side branch waveguides are formed at one end of a main waveguide and a plurality of output-side branch waveguides at the other end, and a plurality of input-side branch waveguides A plurality of light emitting elements disposed opposite to the input ports formed on the plurality of light receiving elements, and a plurality of light receiving elements disposed opposite to the output ports formed respectively on the plurality of output side branch waveguides. The side branch waveguide includes high-order mode excitation means for exciting light of a higher order mode from light of a lower order mode, and the output-side branch waveguide is a high-order mode excited by the input-side branch waveguide. Higher order mode propagation means for propagating light is provided.

本発明に係るスターカプラおよび光集積回路によれば、入力側分岐導波路に入力された光は伝搬モードとして低次のモードから高次のモードが励起され、主導波路に入力する。   According to the star coupler and the optical integrated circuit of the present invention, the light input to the input-side branching waveguide is excited from the low-order mode to the high-order mode as the propagation mode and is input to the main waveguide.

例えば、入力側分岐導波路を構成する曲線部の中の最小曲率半径が、出力側分岐導波路を構成する曲線部の中の最小曲率半径より小さくなるように導波路形状を設定することで、入力側分岐導波路に入力した低次のモードの光から高次のモードの光が励起される。   For example, by setting the waveguide shape so that the minimum curvature radius in the curved portion constituting the input side branching waveguide is smaller than the minimum curvature radius in the curved portion constituting the output side branching waveguide, High-order mode light is excited from low-order mode light input to the input-side branching waveguide.

主導波路に入力した光は各出力側分岐導波路に分岐され、各出力側分岐導波路を伝搬される。例えば、出力側分岐導波路の曲線部の最小曲率半径が入力側より大きいことで、入力側分岐導波路で励起された高次モードの光が放射されることなく伝搬される。   The light input to the main waveguide is branched into each output-side branch waveguide and propagated through each output-side branch waveguide. For example, since the minimum curvature radius of the curved portion of the output-side branching waveguide is larger than that on the input side, the higher-order mode light excited by the input-side branching waveguide is propagated without being emitted.

また、出力側分岐導波路の比屈折率差を入力側分岐導波路より大きくすることでも、入力側分岐導波路で励起された高次モードの光が放射されることなく伝搬される。   Further, even when the relative refractive index difference of the output side branching waveguide is made larger than that of the input side branching waveguide, the high-order mode light excited in the input side branching waveguide is propagated without being emitted.

本発明のスターカプラでは、入力側分岐導波路で高次モードの光を励起し、出力側分岐導波路で高次モードの光を放射することなく伝搬できるようにすることで、各出力側分岐導波路への分岐比のばらつきが抑えられる。また、各出力側分岐導波路での損失を抑えることができる。   In the star coupler of the present invention, each output-side branch is formed by exciting higher-order mode light in the input-side branch waveguide and allowing the output-side branch waveguide to propagate without emitting higher-order mode light. Variation in the branching ratio to the waveguide is suppressed. Moreover, the loss in each output side branching waveguide can be suppressed.

これにより、入力側で励起されるモードに合わせて導波路長と分岐比と損失を最適化することが可能となる。従って、適用箇所に応じた特性の多分岐マルチモード光スターカプラを好収率に製造することが可能となる。   This makes it possible to optimize the waveguide length, the branching ratio, and the loss in accordance with the mode excited on the input side. Accordingly, it is possible to manufacture a multi-branch multi-mode optical star coupler having characteristics according to the application location with good yield.

本発明の光集積回路では、上述したスターカプラを用いることで、マルチモード光通信システムの信頼性を向上させ安価なシステムの構築が可能となる。   In the optical integrated circuit of the present invention, by using the above-described star coupler, the reliability of the multimode optical communication system can be improved and an inexpensive system can be constructed.

以下、図面を参照して本発明のスターカプラおよび光集積回路の実施の形態について説明する。なお、以下に例示する実施の形態は具体的に説明するものであって本発明の実施態様や発明範囲を限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of a star coupler and an optical integrated circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment illustrated below demonstrates concretely and does not limit the embodiment and invention range of this invention.

〈スターカプラの第1の実施の形態〉
図1は第1の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。第1の実施の形態のスターカプラ1aは、コア2とこのコア2より屈折率が低いクラッド3を有する平面型光導波路で、コア2を構成する主導波路4と入力側分岐導波路5および出力側分岐導波路6によって光信号の結合および分岐が行える光回路が形成される。なお、図1ではスターカプラ1aの縦横の比率等、各部の寸法の関係は正確ではない。
<First Embodiment of Star Coupler>
FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of the star coupler according to the first embodiment. The star coupler 1a according to the first embodiment is a planar optical waveguide having a core 2 and a clad 3 having a refractive index lower than that of the core 2, and a main waveguide 4, an input side branching waveguide 5 and an output constituting the core 2. An optical circuit capable of coupling and branching optical signals is formed by the side branching waveguide 6. In FIG. 1, the relationship between the dimensions of each part, such as the aspect ratio of the star coupler 1a, is not accurate.

主導波路4は一様な幅を有し、一端に複数本の入力側分岐導波路5(1)〜5(6)が形成され、他端に複数本の出力側分岐導波路6(1)〜6(6)が形成される。なお、入力側分岐導波路5および出力側分岐導波路6の本数は任意であるが、第1の実施の形態のスターカプラ1aではそれぞれ6本として説明する。   The main waveguide 4 has a uniform width, a plurality of input-side branch waveguides 5 (1) to 5 (6) are formed at one end, and a plurality of output-side branch waveguides 6 (1) at the other end. ~ 6 (6) are formed. The number of the input side branching waveguides 5 and the number of the output side branching waveguides 6 is arbitrary, but in the star coupler 1a of the first embodiment, description will be made assuming that each is six.

各入力側分岐導波路5(1)〜5(6)は一様な幅を有し、それぞれの端部に入力ポート5aが形成され、各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)も一様な幅を有し、それぞれの端部に出力ポート6aが形成される。   Each of the input-side branching waveguides 5 (1) to 5 (6) has a uniform width, and an input port 5a is formed at each end, and each of the output-side branching waveguides 6 (1) to 6 (6). ) Also have a uniform width, and an output port 6a is formed at each end.

そして、各入力側分岐導波路5(1)〜5(6)は曲線部を有する曲がり導波路として構成され、主導波路4に集合する。また、各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)も曲線部を有する曲がり導波路として構成され、主導波路4から分岐する。   Each of the input side branching waveguides 5 (1) to 5 (6) is configured as a curved waveguide having a curved portion, and gathers in the main waveguide 4. Each output-side branching waveguide 6 (1) to 6 (6) is also configured as a curved waveguide having a curved portion and branches from the main waveguide 4.

第1の実施の形態のスターカプラ1aでは、各入力側分岐導波路5(1)〜5(6)と各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)は、それぞれ一様な曲率半径を有する円弧を組み合わせた曲がり導波路として構成される。   In the star coupler 1a of the first embodiment, each of the input side branch waveguides 5 (1) to 5 (6) and each of the output side branch waveguides 6 (1) to 6 (6) has a uniform curvature. A curved waveguide is formed by combining circular arcs having radii.

更に、入力側分岐導波路5(1)〜5(6)は光の伝搬モードとして高次のモードが励起される高次モード励起手段を備え、出力側分岐導波路6(1)〜6(6)は高次のモードの光が伝搬される高次モード伝搬手段を備える。   Further, the input-side branching waveguides 5 (1) to 5 (6) include high-order mode excitation means for exciting a higher-order mode as a light propagation mode, and output-side branching waveguides 6 (1) to 6 ( 6) includes high-order mode propagation means for propagating high-order mode light.

具体的には、第1の実施の形態のスターカプラ1aでは、高次モード励起手段および高次モード伝搬手段として、入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6で曲率半径を異ならせ、入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6を非対称な形状とする。   Specifically, in the star coupler 1a of the first embodiment, the high-order mode excitation means and the high-order mode propagation means have different curvature radii between the input-side branch waveguide 5 and the output-side branch waveguide 6, The input-side branch waveguide 5 and the output-side branch waveguide 6 are asymmetrical.

すなわち、入力側分岐導波路5(1)〜5(6)を構成する円弧の曲率半径を、出力側分岐導波路6(1)〜6(6)を構成する円弧の曲率半径より小さく構成する。   That is, the radius of curvature of the arc that forms the input side branching waveguides 5 (1) to 5 (6) is configured to be smaller than the radius of curvature of the arc that forms the output side branching waveguides 6 (1) to 6 (6). .

これにより、入力側分岐導波路5(1)〜5(6)は曲率半径が小さい曲がり導波路となり、また、円弧を組み合わせている部分での不連続性が大きくなるので、各入力側分岐導波路5(1)〜5(6)では、入力ポート5aから入力された光の伝搬モードとして低次のモードから高次のモードが励起される。   As a result, the input-side branching waveguides 5 (1) to 5 (6) are bent waveguides having a small radius of curvature, and the discontinuity at the portion where the arcs are combined is increased. In the waveguides 5 (1) to 5 (6), a high-order mode is excited from a low-order mode as a propagation mode of light input from the input port 5a.

入力側分岐導波路5(1)〜5(6)の何れを伝搬される光であっても、主導波路4から各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)のそれぞれに分岐されるが、入力側分岐導波路5(1)〜5(6)で光の伝搬モードとして高次のモードが励起されると、各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)への分岐比のばらつきが抑えられる。   Whichever light propagates through the input-side branching waveguides 5 (1) to 5 (6), it is branched from the main waveguide 4 to each of the output-side branching waveguides 6 (1) to 6 (6). However, when a higher-order mode is excited as a light propagation mode in the input-side branching waveguides 5 (1) to 5 (6), the output-side branching waveguides 6 (1) to 6 (6) are connected to each other. Variation in branching ratio is suppressed.

また、出力側分岐導波路6の曲率半径を入力側分岐導波路5の曲率半径より大きくすることで、入力側分岐導波路5で励起された高次モードの光が出力側分岐導波路6で放射されずに出力ポート6aまで伝搬される。   Further, by making the radius of curvature of the output-side branch waveguide 6 larger than the radius of curvature of the input-side branch waveguide 5, the higher-order mode light excited by the input-side branch waveguide 5 is output from the output-side branch waveguide 6. Propagated to the output port 6a without being emitted.

次に、第1の実施の形態のスターカプラ1aにおける入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6の形状の具体例について説明する。   Next, specific examples of the shapes of the input side branching waveguide 5 and the output side branching waveguide 6 in the star coupler 1a of the first embodiment will be described.

主導波路4の延在方向をX軸、X軸に直交し、各分岐導波路の並ぶ方向をY軸とすると、各入力側分岐導波路5(1)〜5(6)の入力ポート5aは、Y軸方向に等間隔に一列に並んで配置される。同様に、各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)の出力ポート6aは、入力ポート5aと同じピッチでY軸方向に等間隔に一列に並んで配置される。   When the extending direction of the main waveguide 4 is the X axis, orthogonal to the X axis, and the direction in which the branched waveguides are arranged is the Y axis, the input ports 5a of the input side branched waveguides 5 (1) to 5 (6) are Are arranged in a line at equal intervals in the Y-axis direction. Similarly, the output ports 6a of the output-side branching waveguides 6 (1) to 6 (6) are arranged in a line at equal intervals in the Y-axis direction at the same pitch as the input ports 5a.

また、入力側分岐導波路5(1)〜5(3)と入力側分岐導波路5(4)〜5(6)はX軸を挟んで対称な形状で、出力側分岐導波路6(1)〜6(3)と出力側分岐導波路6(4)〜6(6)はX軸を挟んで対称な形状である。   The input side branch waveguides 5 (1) to 5 (3) and the input side branch waveguides 5 (4) to 5 (6) are symmetrical with respect to the X axis, and the output side branch waveguide 6 (1). ) To 6 (3) and the output side branching waveguides 6 (4) to 6 (6) have symmetrical shapes with respect to the X axis.

すなわち、最も外側の入力側分岐導波路5(1)と入力側分岐導波路5(6)は同じ形状を有し、その内側の入力側分岐導波路5(2)と入力側分岐導波路5(5)は同じ形状を有し、最も内側の入力側分岐導波路5(3)と入力側分岐導波路5(4)は同じ形状を有する。   That is, the outermost input side branch waveguide 5 (1) and the input side branch waveguide 5 (6) have the same shape, and the inner side input side branch waveguide 5 (2) and the input side branch waveguide 5 (5) has the same shape, and the innermost input side branching waveguide 5 (3) and the input side branching waveguide 5 (4) have the same shape.

同様に、最も外側の出力側分岐導波路6(1)と出力側分岐導波路6(6)は同じ形状を有し、その内側の出力側分岐導波路6(2)と出力側分岐導波路6(5)は同じ形状を有し、最も内側の出力側分岐導波路6(3)と出力側分岐導波路6(4)は同じ形状を有する。   Similarly, the outermost output side branch waveguide 6 (1) and the output side branch waveguide 6 (6) have the same shape, and the output side branch waveguide 6 (2) and the output side branch waveguide inside thereof. 6 (5) has the same shape, and the innermost output side branch waveguide 6 (3) and the output side branch waveguide 6 (4) have the same shape.

そして、入力側分岐導波路5および出力側分岐導波路6では、最も外側の分岐導波路がそれぞれ最小の曲率半径を有する円弧の組み合わせで構成され、内側の分岐導波路ほど大きな曲率半径を有する円弧の組み合わせで構成される。   In the input-side branching waveguide 5 and the output-side branching waveguide 6, the outermost branching waveguides are each composed of a combination of arcs having the smallest radius of curvature, and the inner branching waveguide has a larger radius of curvature. Consists of

上述したように、入力側分岐導波路5(1)〜5(3)と入力側分岐導波路5(4)〜5(6)は対称な形状であるので、外側に位置する分岐導波路と内側に位置する分岐導波路の曲率半径の関係を入力側分岐導波路5(1)〜5(3)を用いて説明する。   As described above, the input-side branching waveguides 5 (1) to 5 (3) and the input-side branching waveguides 5 (4) to 5 (6) have a symmetrical shape. The relationship of the curvature radius of the branch waveguide located inside will be described using the input-side branch waveguides 5 (1) to 5 (3).

入力側分岐導波路5において、最も外側の入力側分岐導波路5(1)の半径をR1(1)、その内側の入力側分岐導波路5(2)の半径をR1(2)、最も内側の入力側分岐導波路5(3)の半径をR1(3)とすると、R1(1)<R1(2)<R1(3)となる。出力側分岐導波路6も同様の構成である。   In the input side branching waveguide 5, the radius of the outermost input side branching waveguide 5 (1) is R1 (1), the radius of the input side branching waveguide 5 (2) inside thereof is R1 (2), and the innermost side. R1 (1) <R1 (2) <R1 (3) where R1 (3) is the radius of the input side branching waveguide 5 (3). The output side branching waveguide 6 has the same configuration.

次に、第1の実施の形態のスターカプラ1aにおいて、入力側分岐導波路5の曲率半径を小さくし、出力側分岐導波路6の曲率半径を大きくする構成の具体例について説明する。   Next, in the star coupler 1a of the first embodiment, a specific example of a configuration in which the curvature radius of the input-side branch waveguide 5 is reduced and the curvature radius of the output-side branch waveguide 6 is increased will be described.

曲がり導波路で構成される入力側と出力側の分岐導波路で曲率半径を異ならせるには、例えば、入力側分岐導波路5のX軸方向の長さL1より、出力側分岐導波路6のX軸方向の長さL2を長くする。   In order to make the radius of curvature different between the input-side branch waveguide and the output-side branch waveguide constituted by the curved waveguide, for example, the length of the input-side branch waveguide 5 from the length L1 in the X-axis direction can be changed. The length L2 in the X-axis direction is increased.

上述したように、第1の実施の形態のスターカプラ1aでは、入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6の本数が同じで、入力ポート5aのピッチと出力ポート6aのピッチも同じであるので、入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6は1対1で対応している。   As described above, in the star coupler 1a of the first embodiment, the number of the input side branching waveguides 5 and the number of the output side branching waveguides 6 are the same, and the pitches of the input ports 5a and the output ports 6a are also the same. Therefore, the input side branching waveguide 5 and the output side branching waveguide 6 are in a one-to-one correspondence.

これにより、L1<L2とすると、入力側と出力側の分岐導波路で対応するチャネル同士、例えば最も外側の分岐導波路同士を比較した場合、入力側分岐導波路5(1)を構成する円弧の半径R1(1)より、出力側分岐導波路6(1)を構成する円弧の半径R2(1)が大きくなる。   Accordingly, when L1 <L2, when the corresponding channels in the input side and output side branch waveguides, for example, the outermost branch waveguides, are compared, the arc constituting the input side branch waveguide 5 (1) The radius R2 (1) of the arc that forms the output-side branching waveguide 6 (1) is larger than the radius R1 (1).

同様に、入力側分岐導波路5(2)と、この入力側分岐導波路5(2)と対応する出力側分岐導波路6(2)を比較した場合、入力側分岐導波路5(2)を構成する円弧の半径より、出力側分岐導波路6(2)を構成する円弧の半径が大きくなる。   Similarly, when the input side branch waveguide 5 (2) and the output side branch waveguide 6 (2) corresponding to the input side branch waveguide 5 (2) are compared, the input side branch waveguide 5 (2). The radius of the arc constituting the output-side branching waveguide 6 (2) is larger than the radius of the arc constituting the arc.

更に、最も内側の入力側分岐導波路5(3)と、この入力側分岐導波路5(3)と対応する出力側分岐導波路6(3)を比較した場合、入力側分岐導波路5(3)を構成する円弧の半径より、出力側分岐導波路6(3)を構成する円弧の半径が大きくなる。   Furthermore, when comparing the innermost input side branching waveguide 5 (3) with the output side branching waveguide 6 (3) corresponding to the input side branching waveguide 5 (3), the input side branching waveguide 5 ( The radius of the arc constituting the output-side branching waveguide 6 (3) is larger than the radius of the arc constituting 3).

入力側分岐導波路5(4)〜5(6)と出力側分岐導波路6(4)〜6(6)も同様の構成となる。   The input side branch waveguides 5 (4) to 5 (6) and the output side branch waveguides 6 (4) to 6 (6) have the same configuration.

次に、第1の実施の形態のスターカプラ1aにおける効果を実証するシミュレーション例について説明する。   Next, a simulation example that demonstrates the effect of the star coupler 1a of the first embodiment will be described.

図2は入力側分岐導波路における曲率半径と出力される光パワーの関係を示すシミュレーションである。図2(a)は曲率半径が大きい場合、図2(b)は曲率半径が小さい場合を示し、それぞれシミュレーションを行った導波路形状と、光パワーのグラフを並べて図示している。   FIG. 2 is a simulation showing the relationship between the radius of curvature and the output optical power in the input-side branching waveguide. 2A shows a case where the radius of curvature is large, and FIG. 2B shows a case where the radius of curvature is small. Each of the simulated waveguide shapes and optical power graphs are shown side by side.

ここで、グラフでは図1で説明したような曲がり導波路として構成される入力側分岐導波路から出力される光のトータルパワーを実線で示し、基本モード(0次モード)のパワーを破線で示している。なお、入力側分岐導波路から出力される高次モードの光パワーは、トータルパワーと基本モードのパワーとの差で表される。   Here, in the graph, the total power of light output from the input-side branching waveguide configured as a curved waveguide as described in FIG. 1 is indicated by a solid line, and the power of the basic mode (0th-order mode) is indicated by a broken line. ing. Note that the optical power of the higher-order mode output from the input-side branching waveguide is represented by the difference between the total power and the fundamental mode power.

入力側分岐導波路から出力される光のトータルパワーを「1」とすると、図2(a)では、基本モードのパワーが約0.6であるので、残りの約0.4が高次モードのパワーとなる。   Assuming that the total power of light output from the input-side branching waveguide is “1”, the power of the fundamental mode is about 0.6 in FIG. It becomes the power of.

これに対して、図2(a)の例より曲率半径が小さい図2(b)では、基本モードのパワーが約0.4であるので、残りの約0.6が高次モードのパワーとなる。従って、曲率半径が小さい曲がり導波路の方が高次モードの光が励起されていることが判る。   On the other hand, in FIG. 2B where the radius of curvature is smaller than the example of FIG. 2A, the power of the fundamental mode is about 0.4, so the remaining about 0.6 is the power of the higher-order mode. Become. Therefore, it can be seen that the higher-order mode light is excited in the bent waveguide having a smaller radius of curvature.

図2で説明したシミュレーションの結果から、図1で説明した第1の実施の形態のスターカプラ1aでは、入力側分岐導波路5を構成する円弧の曲率半径を小さくしたので、高次モードの光が励起されることになる。   From the result of the simulation described with reference to FIG. 2, in the star coupler 1a of the first embodiment described with reference to FIG. Will be excited.

入力側分岐導波路5で高次モードの光が励起されると、主導波路4から各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)への分岐比のばらつきを抑えることができ、各出力ポート6aから出力される光パワーのばらつきを抑えることができる。   When high-order mode light is excited in the input-side branching waveguide 5, the variation in the branching ratio from the main waveguide 4 to each of the output-side branching waveguides 6 (1) to 6 (6) can be suppressed. Variations in optical power output from the output port 6a can be suppressed.

図3は入力側分岐導波路と出力側分岐導波路の曲率半径と出力される光パワーの関係を示すシミュレーションである。図3(a)は入力側分岐導波路と出力側分岐導波路で曲率半径を同じとした対称型のスターカプラの場合、図3(b)は図1に示すように入力側分岐導波路より出力側分岐導波路の曲率半径を大きくした非対称型のスターカプラの場合を示し、それぞれシミュレーションを行った導波路形状と、光パワーのグラフを並べて図示している。なお、図3では光の漏れを導波路形状の凹凸の度合いで示している。   FIG. 3 is a simulation showing the relationship between the radius of curvature of the input side branch waveguide and the output side branch waveguide and the output optical power. FIG. 3A shows a symmetric star coupler in which the curvature radius is the same between the input side branch waveguide and the output side branch waveguide. FIG. 3B shows the input side branch waveguide as shown in FIG. The case of an asymmetric star coupler in which the curvature radius of the output-side branching waveguide is increased is shown, and the simulated waveguide shape and optical power graph are shown side by side. In FIG. 3, light leakage is shown by the degree of unevenness of the waveguide shape.

ここで、シミュレーション対象のスターカプラは入力側分岐導波路および出力側分岐導波路とも4本とし、最も外側の入力側分岐導波路から光を入射する。そして、グラフでは入力された光のパワーを「1」とした場合において、各出力側分岐導波路の出力ポートから出力される光のパワーを示している。   Here, the number of star couplers to be simulated is four for both the input-side branch waveguide and the output-side branch waveguide, and light enters from the outermost input-side branch waveguide. The graph shows the power of light output from the output port of each output-side branching waveguide when the input light power is “1”.

図3(a)では、外側の出力側分岐導波路で光の漏れ(放射)があり、損失により光パワーが減少している。これに対して、入力側分岐導波路より出力側分岐導波路の曲率半径を大きくした図3(b)では、出力側分岐導波路での光の放射が抑えられ、光パワーの減少が抑えられている。従って、入力側分岐導波路より出力側分岐導波路の曲率半径を大きくすると、出力側分岐導波路における放射による損失を抑えることができることが判る。   In FIG. 3A, there is light leakage (radiation) in the outer output side branch waveguide, and the optical power is reduced due to loss. In contrast, in FIG. 3B in which the radius of curvature of the output-side branch waveguide is larger than that of the input-side branch waveguide, light emission in the output-side branch waveguide is suppressed, and a decrease in optical power is suppressed. ing. Therefore, it can be seen that if the radius of curvature of the output side branch waveguide is made larger than that of the input side branch waveguide, loss due to radiation in the output side branch waveguide can be suppressed.

図3で説明したシミュレーションの結果から、図1で説明した第1の実施の形態のスターカプラ1aでは、入力側分岐導波路5を構成する円弧の曲率半径より、出力側分岐導波路6を構成する円弧の曲率半径を大きくしたので、出力側分岐導波路6における放射による損失を抑えることができる。   From the result of the simulation described in FIG. 3, in the star coupler 1 a of the first embodiment described in FIG. 1, the output-side branch waveguide 6 is configured from the radius of curvature of the arc configuring the input-side branch waveguide 5. Since the radius of curvature of the arc to be increased is increased, loss due to radiation in the output-side branching waveguide 6 can be suppressed.

これにより、入力ポート5aから入射した光に対して各出力ポート6aから出力される光パワーの減少を抑えることができる。   Thereby, it is possible to suppress a decrease in optical power output from each output port 6a with respect to light incident from the input port 5a.

なお、図1に示すスターカプラ1aでは内側の分岐導波路ほど曲率半径が大きくなる。このため、入力側分岐導波路5の中で最も内側に配置される入力側分岐導波路5(3)の半径R1(3)よりも、出力側分岐導波路6の中で最も外側に配置される出力側分岐導波路6(1)の半径R2(1)の方が小さい。   In the star coupler 1a shown in FIG. 1, the radius of curvature increases toward the inner branch waveguide. For this reason, it is arranged on the outermost side in the output side branching waveguide 6 with respect to the radius R1 (3) of the input side branching waveguide 5 (3) arranged on the innermost side in the input side branching waveguide 5. The output side branch waveguide 6 (1) has a smaller radius R2 (1).

これに対して、入力側分岐導波路5(3)の半径R1(3)よりも、出力側分岐導波路6(1)の半径R2(1)の方が大きくなるように、L1とL2の関係等を設定してもよい。このような形状とすることで、出力側分岐導波路6における放射による損失をより抑えることができる。   In contrast, the radius R2 (1) of the output side branch waveguide 6 (1) is larger than the radius R1 (3) of the input side branch waveguide 5 (3). A relationship or the like may be set. By setting it as such a shape, the loss by radiation | emission in the output side branch waveguide 6 can be suppressed more.

また、入力側分岐導波路5において、内側の入力側分岐導波路でも曲率半径が小さくなるような形状とすることで、何れの入力側分岐導波路5から入射した光であっても分岐比のばらつきをより抑えることができる。   In addition, in the input-side branching waveguide 5, the shape of the inner input-side branching waveguide is such that the radius of curvature becomes small, so that the light incident from any of the input-side branching waveguides 5 has a branching ratio. Variation can be further suppressed.

〈スターカプラの第2の実施の形態〉
図4は第2の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。第2の実施の形態のスターカプラ1bは、コア2を構成する入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6を曲がり導波路として構成すると共に、入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6でクラッド3に対する屈折率(比屈折率差と呼ばれる)を異ならせる屈折率調整手段を備える。
<Second Embodiment of Star Coupler>
FIG. 4 is a plan view showing a configuration example of the star coupler according to the second embodiment. In the star coupler 1b of the second embodiment, the input side branch waveguide 5 and the output side branch waveguide 6 constituting the core 2 are configured as bent waveguides, and the input side branch waveguide 5 and the output side branch waveguide are formed. The waveguide 6 is provided with a refractive index adjusting means for making the refractive index (referred to as a relative refractive index difference) different from that of the clad 3.

各入力側分岐導波路5(1)〜5(6)と各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)は、それぞれ一様な曲率半径を有する円弧を組み合わせた曲がり導波路として構成される。   Each of the input-side branching waveguides 5 (1) to 5 (6) and each of the output-side branching waveguides 6 (1) to 6 (6) is configured as a bending waveguide in which arcs having uniform radii of curvature are combined. Is done.

そして、入力側分岐導波路5および出力側分岐導波路6では、最も外側の分岐導波路がそれぞれ最小の曲率半径を有する円弧の組み合わせで構成され、内側の分岐導波路ほど大きな曲率半径を有する円弧の組み合わせで構成される。   In the input-side branching waveguide 5 and the output-side branching waveguide 6, the outermost branching waveguides are each composed of a combination of arcs having the smallest radius of curvature, and the inner branching waveguide has a larger radius of curvature. Consists of

なお、入力側分岐導波路5のX軸方向の長さL1と、出力側分岐導波路6のX軸方向の長さL2は等しく、入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6は対称な形状で良い。   The length L1 in the X-axis direction of the input-side branch waveguide 5 is equal to the length L2 in the X-axis direction of the output-side branch waveguide 6, and the input-side branch waveguide 5 and the output-side branch waveguide 6 are symmetric. Any shape can be used.

入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6で比屈折率差を異ならせる屈折率調整手段としては、例えば比屈折率差を変化させたい部分のコア2に電圧を印加する構成を備える。   The refractive index adjusting means for making the relative refractive index difference different between the input side branched waveguide 5 and the output side branched waveguide 6 includes, for example, a configuration in which a voltage is applied to the core 2 at a portion where the relative refractive index difference is desired to be changed.

このため、第2の実施の形態のスターカプラ1bでは、例えば出力側分岐導波路6を挟んで電極7を備える。そして、電気光学効果を利用して出力側分岐導波路6の比屈折率差を変化させ、入力側分岐導波路5の比屈折率差より大きくする。   For this reason, in the star coupler 1b of the second embodiment, for example, the electrode 7 is provided with the output-side branching waveguide 6 interposed therebetween. Then, the relative refractive index difference of the output side branching waveguide 6 is changed using the electro-optic effect to be larger than the relative refractive index difference of the input side branching waveguide 5.

ここで、上述したように、出力側分岐導波路6では最も外側の出力側分岐導波路6(1),6(6)が最小の曲率半径を有するので、最も外側の出力側分岐導波路6(1),6(6)で放射による損失が起こりやすい構成である。   Here, as described above, in the output-side branch waveguide 6, the outermost output-side branch waveguides 6 (1) and 6 (6) have the smallest radius of curvature, and thus the outermost output-side branch waveguide 6 In (1) and 6 (6), loss due to radiation is likely to occur.

このため、最も外側の出力側分岐導波路6(1),6(6)の最大比屈折率差Δnoutが、最も外側の入力側分岐導波路5(1),5(6)の最大比屈折率差Δninより大きくなるように構成する。ここで、最大比屈折率差とは、比屈折率差が一様でない場合を考慮したものである。   Therefore, the maximum relative refractive index difference Δnout of the outermost output side branching waveguides 6 (1) and 6 (6) is the maximum relative refractive index of the outermost input side branching waveguides 5 (1) and 5 (6). It is configured to be larger than the rate difference Δnin. Here, the maximum relative refractive index difference is a case where the relative refractive index difference is not uniform.

なお、図4では全ての出力側分岐導波路6に電圧が印加できるように電極7を備えているが、最も外側の出力側分岐導波路6(1),6(6)が放射による損失が起こりやすい構成であるので、外側に位置する出力側分岐導波路6に電圧を印加できるように電極7を備えても良い。   In FIG. 4, an electrode 7 is provided so that a voltage can be applied to all the output-side branching waveguides 6, but the outermost output-side branching waveguides 6 (1) and 6 (6) have a loss due to radiation. Since the configuration is likely to occur, an electrode 7 may be provided so that a voltage can be applied to the output-side branching waveguide 6 positioned outside.

例えば、図4のように出力側分岐導波路6の本数が6本程度であれば、最も外側の出力側分岐導波路6(1),6(6)に電圧を印加できるように電極7を備えても良い。また、図示しないが出力側分岐導波路6の本数が多い場合は、外側の複数の出力側分岐導波路6に電圧を印加できるように電極7を備えても良い。   For example, if the number of output-side branching waveguides 6 is about six as shown in FIG. 4, the electrode 7 is provided so that a voltage can be applied to the outermost output-side branching waveguides 6 (1), 6 (6). You may prepare. Although not shown, when the number of output-side branching waveguides 6 is large, an electrode 7 may be provided so that a voltage can be applied to a plurality of outer output-side branching waveguides 6.

以上のように構成された第2の実施の形態のスターカプラ1bでは、出力側分岐導波路6の比屈折率差を入力側分岐導波路5の比屈折率差より大きくすることで、出力側分岐導波路6では光の閉じ込めが強くなる。   In the star coupler 1b of the second embodiment configured as described above, the relative refractive index difference of the output side branching waveguide 6 is made larger than the relative refractive index difference of the input side branching waveguide 5, whereby the output side In the branching waveguide 6, light confinement becomes strong.

入力側分岐導波路5の曲率半径を小さくすると、高次モードの光が励起されるが、上述したように、出力側分岐導波路6で光の閉じ込めを強くすることで、入力側分岐導波路5で励起された高次モード光を、各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)で放射することなく伝搬することができる。   When the curvature radius of the input-side branching waveguide 5 is reduced, higher-order mode light is excited. As described above, by strengthening the light confinement in the output-side branching waveguide 6, the input-side branching waveguide 5 is excited. The higher-order mode light pumped at 5 can be propagated without being radiated by the output side branch waveguides 6 (1) to 6 (6).

これにより、入力側分岐導波路5を曲率半径を小さくした曲がり導波路として構成することで、入力側分岐導波路5で高次モードの光を励起させ、主導波路4から各出力側分岐導波路6(1)〜6(6)への分岐比のばらつきを抑えることができる。   As a result, the input-side branching waveguide 5 is configured as a curved waveguide with a small radius of curvature, so that the input-side branching waveguide 5 excites high-order mode light and the main waveguide 4 outputs each output-side branching waveguide. Variation in the branching ratio to 6 (1) to 6 (6) can be suppressed.

また、入力側分岐導波路5で励起された高次モードの光を出力側分岐導波路6で放射させずに伝搬することができ、損失を抑えることができる。   In addition, it is possible to propagate high-order mode light excited by the input-side branching waveguide 5 without radiating it from the output-side branching waveguide 6, thereby suppressing loss.

なお、入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6で比屈折率差を異ならせる構成としては、熱光学効果を利用して比屈折率差を変化させるため、比屈折率差を変化させる部分のコア2の温度制御を行う例えば薄膜ヒータを備える構成としても良い。   In addition, since the relative refractive index difference is changed using the thermo-optic effect as a configuration in which the relative refractive index difference is different between the input side branched waveguide 5 and the output side branched waveguide 6, the relative refractive index difference is changed. For example, a thin film heater that performs temperature control of the core 2 may be provided.

あるいは、コア2の一部にゲルマニア(GeO2)等を添加する等により導波路材料を部分的に変える構成でも良い。 Alternatively, the waveguide material may be partially changed by adding germania (GeO 2 ) or the like to a part of the core 2.

更に、図4では入力側分岐導波路5のX軸方向の長さL1と、出力側分岐導波路6のX軸方向の長さL2が等しい対称型のスターカプラとしたが、第1の実施の形態のスターカプラ1aと同様に、入力側分岐導波路5の曲率半径を小さくし、出力側分岐導波路6の曲率半径を大きくするためL1<L2とした非対称型のスターカプラでも良い。   Further, in FIG. 4, a symmetric star coupler in which the length L1 in the X-axis direction of the input-side branching waveguide 5 and the length L2 in the X-axis direction of the output-side branching waveguide 6 are equal is used. Similarly to the star coupler 1a of the form, an asymmetric star coupler in which L1 <L2 may be used in order to reduce the radius of curvature of the input-side branch waveguide 5 and increase the radius of curvature of the output-side branch waveguide 6.

〈スターカプラの第3の実施の形態〉
図5は第3の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。第3の実施の形態のスターカプラ1cは、一様な幅の主導波路4の一端に複数本の入力側分岐導波路5が形成され、他端に同数の出力側分岐導波路6が形成された構成である。そして、入力側分岐導波路5(1)〜5(6)と出力側分岐導波路6(1)〜6(6)を曲率半径を正弦波的に変化させたS字型導波路とした構成である。
<Third embodiment of star coupler>
FIG. 5 is a plan view showing a configuration example of the star coupler according to the third embodiment. In the star coupler 1c of the third embodiment, a plurality of input side branching waveguides 5 are formed at one end of the main waveguide 4 having a uniform width, and the same number of output side branching waveguides 6 are formed at the other end. It is a configuration. The input-side branching waveguides 5 (1) to 5 (6) and the output-side branching waveguides 6 (1) to 6 (6) are S-shaped waveguides whose radii of curvature are changed sinusoidally. It is.

入力側分岐導波路5および出力側分岐導波路6をS字型導波路とした場合も、L1<L2とすることにより、入力側分岐導波路5を構成する曲線部の最小曲率半径Rinが、出力側分岐導波路6を構成する曲線部の最小曲率半径Routより小さくなり、入力側の曲率の最大変化率が出力側より大きくなる。これにより、第1の実施の形態のスターカプラ2aと同等に本発明の効果を得ることができる。   Even when the input-side branching waveguide 5 and the output-side branching waveguide 6 are S-shaped waveguides, by setting L1 <L2, the minimum curvature radius Rin of the curved portion constituting the input-side branching waveguide 5 is The minimum curvature radius Rout of the curved portion constituting the output-side branching waveguide 6 becomes smaller, and the maximum change rate of the curvature on the input side becomes larger than that on the output side. Thereby, the effect of the present invention can be obtained in the same way as the star coupler 2a of the first embodiment.

また、第2の実施の形態を応用して、入力側分岐導波路5の最大比屈折率差Δninより出力側分岐導波路6の最大比屈折率差Δnoutが大きくなるような構成としても、同等の効果を得ることができる。この場合、入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6が対称な形状でも良いし、出力側分岐導波路6の曲率半径が大きい形状でも良い。   Further, by applying the second embodiment, the configuration in which the maximum relative refractive index difference Δnout of the output side branch waveguide 6 is larger than the maximum relative refractive index difference Δnin of the input side branch waveguide 5 is equivalent. The effect of can be obtained. In this case, the input-side branch waveguide 5 and the output-side branch waveguide 6 may have a symmetrical shape, or the output-side branch waveguide 6 may have a large curvature radius.

更に、入力側分岐導波路5および出力側分岐導波路6を構成する曲線部は正弦波形状に限定されるものではなく、高次曲線等で置き換えることも可能である。   Furthermore, the curved portions constituting the input-side branching waveguide 5 and the output-side branching waveguide 6 are not limited to sinusoidal shapes, and can be replaced with higher-order curves or the like.

〈スターカプラの第4の実施の形態〉
図6は第4の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。第4の実施の形態のスターカプラ1dは、一様な幅の主導波路4の一端に複数本の入力側分岐導波路5が形成され、他端に同数の出力側分岐導波路6が形成された構成である。そして、入力ポート5aと出力ポート6aが等間隔で並んでいない場合やY軸方向に一列に並んでいない場合の形状を示す。
<Fourth embodiment of star coupler>
FIG. 6 is a plan view showing a configuration example of the star coupler according to the fourth embodiment. In the star coupler 1d of the fourth embodiment, a plurality of input-side branch waveguides 5 are formed at one end of a main waveguide 4 having a uniform width, and the same number of output-side branch waveguides 6 are formed at the other end. It is a configuration. And the shape when the input port 5a and the output port 6a are not arranged at equal intervals, or when not arranged in a line in the Y-axis direction is shown.

この場合、入力側と出力側の分岐導波路で対応するチャネル同士、例えば入力側分岐導波路5(1)を構成する曲線部の最小曲率半径Rinが、出力側分岐導波路6(1)を構成する曲線部の最小曲率半径Routより小さくなるように、入力側分岐導波路5(1)のX軸方向の長さより、出力側分岐導波路6(1)のX軸方向の長さを長くする。   In this case, the channels corresponding to each other at the input side and output side branching waveguides, for example, the minimum radius of curvature Rin of the curved portion constituting the input side branching waveguide 5 (1), the output side branching waveguide 6 (1). The length in the X-axis direction of the output-side branch waveguide 6 (1) is made longer than the length in the X-axis direction of the input-side branch waveguide 5 (1) so as to be smaller than the minimum curvature radius Rout of the curved portion constituting the structure. To do.

または、入力側分岐導波路5(1)の最大比屈折率差Δninより出力側分岐導波路6(1)の最大比屈折率差Δnoutが大きくなるような構成とする。更に、両者を組み合わせた構成とする。   Alternatively, the maximum relative refractive index difference Δnout of the output side branch waveguide 6 (1) is larger than the maximum relative refractive index difference Δnin of the input side branch waveguide 5 (1). Furthermore, it is set as the structure which combined both.

これにより、第1の実施の形態あるいは第2の実施の形態と同様に本発明の効果を得ることができる。   Thereby, the effect of this invention can be acquired similarly to 1st Embodiment or 2nd Embodiment.

〈スターカプラの第5の実施の形態〉
図7は第5の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。第5の実施の形態のスターカプラ1eは、一様な幅の主導波路4の両端に第1の分岐導波路が形成され、第1の分岐導波路が更に複数に分割されて第2の分岐導波路が形成され、その先についてもあるチャネル数に達するまで分割されて分岐導波路が形成される構成である。
<Fifth embodiment of star coupler>
FIG. 7 is a plan view showing a configuration example of the star coupler according to the fifth embodiment. In the star coupler 1e of the fifth embodiment, the first branch waveguide is formed at both ends of the main waveguide 4 having a uniform width, and the first branch waveguide is further divided into a plurality of second branches. A waveguide is formed, and a branching waveguide is formed by dividing the waveguide until a certain number of channels is reached.

すなわち、主導波路4の一端に第1の入力側分岐導波路51が形成され、第1の入力側分岐導波路51が更に複数に分割されて第2の入力側分岐導波路52が形成され、その先についてもあるチャネル数に達するまで分割されて入力側分岐導波路5が形成される。   That is, a first input-side branch waveguide 51 is formed at one end of the main waveguide 4, the first input-side branch waveguide 51 is further divided into a plurality of parts, and a second input-side branch waveguide 52 is formed. Further, the input side branching waveguide 5 is formed by being divided until reaching a certain number of channels.

また、主導波路4の他端に第1の出力側分岐導波路61が形成され、第1の出力側分岐導波路61が更に複数に分割されて第2の出力側分岐導波路62が形成され、その先についても入力側と同じチャネル数に達するまで分割されて出力側分岐導波路6が形成される。   In addition, a first output-side branch waveguide 61 is formed at the other end of the main waveguide 4, and the first output-side branch waveguide 61 is further divided into a plurality of parts to form a second output-side branch waveguide 62. The output side branching waveguide 6 is formed by dividing until the same number of channels as the input side is reached.

以上の構成で、主導波路4を挟んで対称となる箇所の曲線部を比較し、それぞれの箇所あるいは一部の箇所において、上述した第1の実施の形態から第4の実施の形態の条件の少なくともいずれかを満たす構成とすることで、同等の効果を得ることができる。   With the above configuration, the curved portions of the portions that are symmetric with respect to the main waveguide 4 are compared, and the conditions of the first embodiment to the fourth embodiment described above are compared in each portion or some portions. By adopting a configuration that satisfies at least one of them, an equivalent effect can be obtained.

図7(a)は4×4スターカプラであり、比較箇所A同士および比較箇所B同士でそれぞれ入力側と出力側の分岐導波路の曲線部の曲率半径等の比較を行った場合に、入力側分岐導波路の最小曲率半径が出力側分岐導波路の最小曲率半径より小さくなるように構成される。以上の構成により、本発明の効果を得ることができる。   FIG. 7A shows a 4 × 4 star coupler, and the comparison radius A and the comparison radius B are compared when the curvature radii of the curved portions of the branched waveguides on the input side and the output side are compared. The minimum curvature radius of the side branch waveguide is configured to be smaller than the minimum curvature radius of the output side branch waveguide. With the above configuration, the effect of the present invention can be obtained.

図7(b)は同様の考えで作成した場合の16×16スターカプラのモデル図である。なお、図7では分岐導波路の分岐箇所での分岐数は2に固定しているが、他の分岐数で分岐を行っても良い。   FIG. 7B is a model diagram of a 16 × 16 star coupler produced in the same way. In FIG. 7, the number of branches at the branching point of the branching waveguide is fixed to 2, but the branching may be performed with other numbers of branches.

〈スターカプラの第6の実施の形態〉
図8は第6の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。第6の実施の形態のスターカプラ1fは、一様な幅の主導波路4のどちらか一方の端部は複数の分岐導波路が形成され、もう一方の端部は第1の分岐導波路が形成され、第1の分岐導波路が更に複数に分割されて第2の分岐導波路が形成され、その先についてもあるチャネル数に達するまで分割されて分岐導波路が形成される構成である。
<Sixth Embodiment of Star Coupler>
FIG. 8 is a plan view showing a configuration example of the star coupler according to the sixth embodiment. In the star coupler 1f of the sixth embodiment, a plurality of branch waveguides are formed at one end of the main waveguide 4 having a uniform width, and the first branch waveguide is formed at the other end. In this configuration, the first branching waveguide is further divided into a plurality of parts to form a second branching waveguide, and the branching waveguide is formed by dividing the first branching waveguide until reaching a certain number of channels.

例えば、主導波路4の一端に第1の入力側分岐導波路51が形成され、第1の入力側分岐導波路51が更に複数に分割されて第2の入力側分岐導波路52が形成されて入力側分岐導波路5が形成される。また、主導波路4の他端に複数本の出力側分岐導波路6が形成される。   For example, a first input-side branch waveguide 51 is formed at one end of the main waveguide 4, and the first input-side branch waveguide 51 is further divided into a plurality of parts to form a second input-side branch waveguide 52. The input side branching waveguide 5 is formed. A plurality of output side branching waveguides 6 are formed at the other end of the main waveguide 4.

以上の構成で、入力側分岐導波路と出力側分岐導波路の最も外側の導波路を比較した際に、入力側分岐導波路を構成する曲線部の最小曲率半径Rinが、出力側分岐導波路を構成する曲線部の最小曲率半径Routより小さくなるような構成とする。   With the above configuration, when comparing the outermost waveguide of the input-side branch waveguide and the output-side branch waveguide, the minimum curvature radius Rin of the curved portion constituting the input-side branch waveguide is the output-side branch waveguide. Is configured to be smaller than the minimum radius of curvature Rout of the curved portion constituting the.

または、入力側分岐導波路の最大比屈折率差Δninより出力側分岐導波路の最大比屈折率差Δnoutが大きくなるような構成とする。   Alternatively, the maximum relative refractive index difference Δnout of the output side branch waveguide is larger than the maximum relative refractive index difference Δnin of the input side branch waveguide.

あるいは、入力側分岐導波路の曲率不連続点数が、出力側分岐導波路の曲率不連続点数より多くなるような構成とする。   Alternatively, the configuration is such that the number of curvature discontinuities in the input-side branch waveguide is greater than the number of curvature discontinuities in the output-side branch waveguide.

または、入力側分岐導波路の最大曲率変化率が、出力側分岐導波路の最大曲率変化率より大きくなるような構成とする。   Alternatively, the maximum curvature change rate of the input side branch waveguide is set to be larger than the maximum curvature change rate of the output side branch waveguide.

以上の条件の少なくとも1つを満たすように構成することにより、本発明の効果を得ることができる。   By configuring so as to satisfy at least one of the above conditions, the effect of the present invention can be obtained.

なお、第6の実施の形態のスターカプラ1fでは、入出力の分岐導波路の関係を逆にしても良いが、図8の構成とすると、入力側分岐導波路5における曲率不連続点数が、出力側より多くなるので好適である。   In the star coupler 1f of the sixth embodiment, the relationship between the input and output branch waveguides may be reversed, but with the configuration of FIG. 8, the number of curvature discontinuities in the input side branch waveguide 5 is This is preferable because it is larger than the output side.

〈スターカプラの第7の実施の形態〉
図9は第7の実施の形態のスターカプラの構成例を示す斜視図である。第7の実施の形態のスターカプラ1gは、フィルム状のフレキシブルな材質で構成される。導波路形状は模式的に図示しているが、主導波路4の一端に複数本の入力側分岐導波路5が形成され、他端に同数の出力側分岐導波路6が形成される。
<Seventh Embodiment of Star Coupler>
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration example of the star coupler according to the seventh embodiment. The star coupler 1g of the seventh embodiment is made of a film-like flexible material. Although the waveguide shape is schematically illustrated, a plurality of input side branching waveguides 5 are formed at one end of the main waveguide 4 and the same number of output side branching waveguides 6 are formed at the other end.

そして、入力側分岐導波路5および出力側分岐導波路6では、曲率半径を大きくしたり、曲率をなだらかに変化させて、入出力ポートでの損失が可能な限り小さくなるように構成する。   The input-side branch waveguide 5 and the output-side branch waveguide 6 are configured so that the loss at the input / output port is as small as possible by increasing the radius of curvature or by gently changing the curvature.

スターカプラ1gの使用時には、入力側分岐導波路5が形成される部分に曲げ手段の一例であるローラ8を突き当てて、スターカプラ1gの入力側分岐導波路5が形成される部分を厚み方向に曲げる。図9(a)は1本のローラ8で曲げた例、図9(b)は2本のローラ8で曲げた例を示す。   When the star coupler 1g is used, a roller 8 as an example of a bending means is abutted against a portion where the input side branching waveguide 5 is formed, and a portion where the input side branching waveguide 5 of the star coupler 1g is formed is in the thickness direction. Bend to. FIG. 9A shows an example of bending with one roller 8, and FIG. 9B shows an example of bending with two rollers 8.

スターカプラ1gの入力側分岐導波路5が形成される部分を厚み方向に曲げることでも、入力側分岐導波路5で高次モードの光を励起させ、主導波路4から各出力側分岐導波路6への分岐比のばらつきを抑えることができる。   Even by bending the portion of the star coupler 1g where the input-side branch waveguide 5 is formed in the thickness direction, the input-side branch waveguide 5 excites high-order mode light, and the main waveguide 4 outputs each output-side branch waveguide 6. Variation in the branching ratio can be suppressed.

また、出力側分岐導波路6は曲率半径を大きくする等の構成により、高次モードの光を放射させずに伝搬することができ、損失を抑えることができる。   In addition, the output-side branching waveguide 6 can propagate without emitting higher-order mode light by a configuration such as increasing the radius of curvature, and loss can be suppressed.

更に、出力をモニタしながらローラ8の押し付け位置や押し付け力を調整したり、ローラ8の曲率を変更することで、最適な形状を探すことができる。   Furthermore, an optimum shape can be found by adjusting the pressing position and pressing force of the roller 8 while monitoring the output, or by changing the curvature of the roller 8.

なお、第7の実施の形態のスターカプラ1gの各導波路の構成としては、第1の実施の形態〜第6の実施の形態と組み合わせて効果を得ることも可能である。   In addition, as a structure of each waveguide of the star coupler 1g of 7th Embodiment, it is also possible to acquire an effect in combination with 1st Embodiment-6th Embodiment.

以上説明したように、本発明のスターカプラでは、主導波路4の一端に曲がり導波路から構成される複数の入力側分岐導波路5を備え、他端に曲がり導波路から構成される複数の出力側分岐導波路6を備える。   As described above, in the star coupler of the present invention, the main waveguide 4 is provided with a plurality of input-side branching waveguides 5 composed of curved waveguides at one end and a plurality of outputs composed of curved waveguides at the other end. A side branching waveguide 6 is provided.

そして、入力側分岐導波路5を構成する曲線部の最小曲率半径Rinが、出力側分岐導波路6を構成する曲線部の最小曲率半径Routより小さくなるような構成とする。   The minimum curvature radius Rin of the curved portion constituting the input side branching waveguide 5 is set to be smaller than the minimum curvature radius Rout of the curved portion constituting the output side branching waveguide 6.

または、入力側分岐導波路5の最大比屈折率差Δninより出力側分岐導波路6の最大比屈折率差Δnoutが大きくなるような構成とする。   Alternatively, the maximum relative refractive index difference Δnout of the output side branch waveguide 6 is larger than the maximum relative refractive index difference Δnin of the input side branch waveguide 5.

あるいは、入力側分岐導波路5の曲率不連続点数が、出力側分岐導波路6の曲率不連続点数より多くなるような構成とする。   Alternatively, the configuration is such that the number of curvature discontinuities in the input side branching waveguide 5 is larger than the number of curvature discontinuities in the output side branching waveguide 6.

または、入力側分岐導波路5の最大曲率変化率が、出力側分岐導波路6の最大曲率変化率より大きくなるような構成とする。   Alternatively, the maximum curvature change rate of the input-side branch waveguide 5 is set to be larger than the maximum curvature change rate of the output-side branch waveguide 6.

以上の条件の少なくとも1つを満たすように構成することにより、本発明の効果を得ることができる。   By configuring so as to satisfy at least one of the above conditions, the effect of the present invention can be obtained.

〈光集積回路の実施の形態〉
図10は本実施の形態の光集積回路の構成例を示し、図10(a)は平面図、図10(b)は側面図である。
<Embodiment of optical integrated circuit>
FIG. 10 shows a configuration example of the optical integrated circuit of the present embodiment. FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a side view.

本実施の形態の光集積回路11は、実装基板12と図1等で説明した導波路構造を有するスターカプラ13を備える。スターカプラ13はコア2として本例では図1で説明した主導波路4と入力側分岐導波路5と出力側分岐導波路6を有する。   The optical integrated circuit 11 of this embodiment includes a mounting substrate 12 and a star coupler 13 having the waveguide structure described with reference to FIG. In this example, the star coupler 13 includes the main waveguide 4, the input side branch waveguide 5, and the output side branch waveguide 6 described in FIG.

スターカプラ13は石英系材料や高分子有機化合物系材料等で構成され、両端部に傾斜端面14を備える。この傾斜端面14は例えば45度の角度で傾斜している。各入力側分岐導波路5の入力ポート5aは一方の傾斜端面14に露出して、反射面を形成する。また、各出力側分岐導波路6の出力ポート6aは他方の傾斜端面14に露出して、反射面を形成する。   The star coupler 13 is made of a quartz-based material, a polymer organic compound-based material, or the like, and includes inclined end surfaces 14 at both ends. The inclined end surface 14 is inclined at an angle of 45 degrees, for example. The input port 5a of each input side branching waveguide 5 is exposed to one inclined end face 14 to form a reflection surface. Further, the output port 6a of each output-side branching waveguide 6 is exposed to the other inclined end face 14 to form a reflection surface.

実装基板12は一方の面に発光素子として複数の面発光半導体レーザ(VCSEL)15と受光素子として複数のフォトダイオード(PD)16を備える。なお、本実施の形態では、入力側分岐導波路5の本数に合わせて6個の面発光半導体レーザ15と、出力側分岐導波路6の本数に合わせて6個のフォトダイオード16を備える。   The mounting substrate 12 includes a plurality of surface emitting semiconductor lasers (VCSEL) 15 as light emitting elements and a plurality of photodiodes (PD) 16 as light receiving elements on one surface. In the present embodiment, six surface emitting semiconductor lasers 15 are provided according to the number of input side branching waveguides 5, and six photodiodes 16 are provided according to the number of output side branching waveguides 6.

実装基板12の一方の面にスターカプラ13が取り付けられる。ここで、スターカプラ13の一方の傾斜端面14に露出する各入力側分岐導波路5の入力ポート5aと各面発光半導体レーザ15が対向し、他方の傾斜端面14に露出する各出力側分岐導波路6の出力ポート6aとフォトダイオード16が対向する。   A star coupler 13 is attached to one surface of the mounting substrate 12. Here, the input port 5a of each input side branching waveguide 5 exposed on one inclined end face 14 of the star coupler 13 and each surface emitting semiconductor laser 15 face each other, and each output side branch guide exposed on the other inclined end face 14 is exposed. The output port 6a of the waveguide 6 and the photodiode 16 face each other.

次に、光集積回路11の動作について説明する。複数の面発光半導体レーザ15の中の1つから出射されたレーザ光は、この面発光半導体レーザ15と対向した入力ポート5aで反射して、入力側分岐導波路5に入力する。   Next, the operation of the optical integrated circuit 11 will be described. Laser light emitted from one of the plurality of surface-emitting semiconductor lasers 15 is reflected by the input port 5 a facing the surface-emitting semiconductor laser 15 and is input to the input-side branching waveguide 5.

スターカプラ13は、図1で説明した導波路構造を有することで、入力側分岐導波路5は曲率半径が小さい曲がり導波路として構成される。これにより、入力側分岐導波路5に入力した光の伝搬モードは、低次のモードから高次のモードが励起される。   Since the star coupler 13 has the waveguide structure described with reference to FIG. 1, the input-side branching waveguide 5 is configured as a curved waveguide having a small curvature radius. As a result, the propagation mode of light input to the input-side branching waveguide 5 is excited from a low-order mode to a high-order mode.

なお、半導体レーザから出射した光は低次モードが主であるので、面発光半導体レーザ15の直近に入力ポート5aが配置される構成では、入力側分岐導波路5に入射する光は低次モードが主である。   Since the light emitted from the semiconductor laser is mainly in the low-order mode, in the configuration in which the input port 5a is disposed in the immediate vicinity of the surface emitting semiconductor laser 15, the light incident on the input-side branching waveguide 5 is in the low-order mode. Is the main.

このため、入力側分岐導波路5を曲率半径の小さい曲がり導波路として構成しても、入力側分岐導波路5では光が放射されることなく伝搬されて、高次モードが励起される。   For this reason, even if the input-side branching waveguide 5 is configured as a curved waveguide having a small curvature radius, light is propagated without being emitted in the input-side branching waveguide 5 to excite higher-order modes.

入力側分岐導波路5を伝搬された光は主導波路4に入力し、各出力側分岐導波路6に分岐される。入力側分岐導波路5からは高次モードを含む光が入力されるので、主導波路4から各出力側分岐導波路6への分岐比のばらつきが抑えられる。   The light propagated through the input-side branching waveguide 5 is input to the main waveguide 4 and branched to each output-side branching waveguide 6. Since light including higher-order modes is input from the input-side branching waveguide 5, variation in the branching ratio from the main waveguide 4 to each output-side branching waveguide 6 can be suppressed.

出力側分岐導波路6は図1で説明したように曲率半径の大きい曲がり導波路として構成される。これにより、各出力側分岐導波路6では、入力側分岐導波路5で励起された高次モードの光が放射されることなく伝搬される。各出力側分岐導波路6を伝搬される光は、それぞれ出力ポート6aで反射し、フォトダイオード16に入力する。   As described with reference to FIG. 1, the output-side branching waveguide 6 is configured as a bent waveguide having a large curvature radius. Thereby, in each output side branching waveguide 6, the light of the higher mode excited by the input side branching waveguide 5 is propagated without being emitted. Light propagated through each output-side branching waveguide 6 is reflected by the output port 6 a and input to the photodiode 16.

以上のように、本実施の形態の光集積回路11では、任意の面発光半導体レーザ15と各フォトダイオード16の間で1対Nの光送受信が行える。そして、どの入力側分岐導波路5から入力した光であっても、各出力側分岐導波路6への分岐比のばらつきが抑えられ、各出力側分岐導波路6では放射による損失が抑えられるので、信頼性を向上させることができる。   As described above, in the optical integrated circuit 11 of the present embodiment, 1 to N optical transmission / reception can be performed between an arbitrary surface emitting semiconductor laser 15 and each photodiode 16. And even if it is the light input from which input side branch waveguide 5, the dispersion | variation in the branch ratio to each output side branch waveguide 6 is suppressed, and the loss by radiation | emission is suppressed in each output side branch waveguide 6. , Reliability can be improved.

なお、図11の実施の形態ではスターカプラ13として図1で説明した導波路構造を有するスターカプラを用いたが、図4〜図9で説明した他の実施の形態のスターカプラでも同様の効果を得ることができる。また、発光素子としてへき開面から発光する素子をパッケージした一般的な半導体レーザを用いる構成でも良い。   In the embodiment of FIG. 11, the star coupler having the waveguide structure described with reference to FIG. 1 is used as the star coupler 13. However, the same effects can be obtained with the star couplers of the other embodiments described with reference to FIGS. Can be obtained. Moreover, the structure using the general semiconductor laser which packaged the element which light-emits from a cleavage plane as a light emitting element may be sufficient.

本発明は、スターカプラを伝達手段とする素子間インタコネクション等に適用して大容量かつ高速通信を可能にすることができる。   The present invention can be applied to an interconnection between elements using a star coupler as a transmission means, and can enable large capacity and high speed communication.

第1の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the star coupler of 1st Embodiment. 入力側分岐導波路における曲率半径と出力される光パワーの関係を示すシミュレーションである。It is a simulation which shows the relationship between the curvature radius in an input side branching waveguide, and the optical power output. 入力側分岐導波路と出力側分岐導波路の曲率半径と出力される光パワーの関係を示すシミュレーションである。It is a simulation which shows the relationship between the curvature radius of an input side branch waveguide and an output side branch waveguide, and the output optical power. 第2の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the star coupler of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the star coupler of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the star coupler of 4th Embodiment. 第5の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the star coupler of 5th Embodiment. 第6の実施の形態のスターカプラの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the star coupler of 6th Embodiment. 第7の実施の形態のスターカプラの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the star coupler of 7th Embodiment. 本実施の形態の光集積回路の構成例を示し、図10(a)は平面図、図10(b)は側面図である。FIG. 10A is a plan view, and FIG. 10B is a side view, illustrating a configuration example of an optical integrated circuit according to the present embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1a〜1g・・・スターカプラ、2・・・コア、3・・・クラッド、4・・・主導波路、5(1)〜5(6)・・・入力側分岐導波路、5a・・・入力ポート、6(1)〜6(6)・・・出力側分岐導波路、6a・・・入力ポート、7・・・電極、8・・・ローラ、11・・・光集積回路、12・・・実装基板、13・・・スターカプラ、14・・・傾斜端面、15・・・面発光半導体レーザ、16・・・フォトダイオード
1a to 1g: Star coupler, 2 ... Core, 3 ... Cladding, 4 ... Main waveguide, 5 (1) to 5 (6) ... Input side branching waveguide, 5a ... Input port, 6 (1) to 6 (6) ... output side branch waveguide, 6a ... input port, 7 ... electrode, 8 ... roller, 11 ... optical integrated circuit, 12. ..Mounting substrate, 13 ... Star coupler, 14 ... Inclined end face, 15 ... Surface emitting semiconductor laser, 16 ... Photodiode

Claims (15)

主導波路の両端がそれぞれ複数の分岐導波路に分割された光回路を有するスターカプラにおいて、
前記分岐導波路は、前記主導波路の一端に形成され、それぞれが曲線部を有する複数の入力側分岐導波路と、前記主導波路の他端に形成され、それぞれが曲線部を有する複数の出力側分岐導波路とから構成され、
前記入力側分岐導波路は低次のモードの光から高次のモードの光を励起する高次モード励起手段を備えると共に、前記出力側分岐導波路は前記入力側分岐導波路で励起された高次のモードの光を伝搬する高次モード伝搬手段を備えた
ことを特徴とするスターカプラ。
In a star coupler having an optical circuit in which both ends of the main waveguide are each divided into a plurality of branch waveguides,
The branching waveguide is formed at one end of the main waveguide, each of which has a curved portion, and a plurality of input side branching waveguides formed at the other end of the main waveguide, and each of the plurality of output sides having a curved portion. A branching waveguide,
The input-side branch waveguide includes high-order mode pumping means for pumping high-order mode light from low-order mode light, and the output-side branch waveguide is a high-order pump excited by the input-side branch waveguide. A star coupler comprising high-order mode propagation means for propagating light of the next mode.
前記高次モード励起手段および前記高次モード伝搬手段は、前記入力側分岐導波路を構成する曲線部の中の最小曲率半径が、前記出力側分岐導波路を構成する曲線部の中の最小曲率半径より小さくなるように導波路形状を設定したものである
ことを特徴とする請求項1記載のスターカプラ。
In the high-order mode excitation means and the high-order mode propagation means, the minimum curvature radius in the curved portion constituting the input-side branch waveguide is the minimum curvature in the curved portion constituting the output-side branch waveguide. The star coupler according to claim 1, wherein the waveguide shape is set to be smaller than the radius.
前記入力側分岐導波路の延在方向の導波路長を、前記出力側分岐導波路の延在方向の導波路長より短くした
ことを特徴とする請求項2記載のスターカプラ。
The star coupler according to claim 2, wherein a waveguide length in the extending direction of the input side branching waveguide is shorter than a waveguide length in the extending direction of the output side branching waveguide.
前記入力側分岐導波路および前記出力側分岐導波路は、前記主導波路の延在方向に対して対称に広がる形状で、
最も外側の入力側分岐導波路が前記入力側分岐導波路の中で最小曲率半径を有し、
最も外側の出力側分岐導波路が前記出力側分岐導波路の中で最小曲率半径を有する
ことを特徴とする請求項2記載のスターカプラ。
The input-side branching waveguide and the output-side branching waveguide are shaped to spread symmetrically with respect to the extending direction of the main waveguide,
The outermost input side branching waveguide has the smallest radius of curvature among the input side branching waveguides;
The star coupler according to claim 2, wherein the outermost output side branch waveguide has a minimum radius of curvature in the output side branch waveguide.
前記高次モード励起手段および前記高次モード伝搬手段は、前記入力側分岐導波路を構成する曲線部の曲率不連続点が、前記出力側分岐導波路を構成する曲線部の曲率不連続点より多くなるように導波路形状を設定したものである
ことを特徴とする請求項1記載のスターカプラ。
In the higher-order mode excitation means and the higher-order mode propagation means, the curvature discontinuity point of the curved portion constituting the input-side branch waveguide is more than the curvature discontinuity point of the curved portion constituting the output-side branch waveguide. The star coupler according to claim 1, wherein the waveguide shape is set so as to increase.
前記高次モード励起手段および前記高次モード伝搬手段は、前記入力側分岐導波路を構成する曲線部の最大曲率変化率が、前記出力側分岐導波路を構成する曲線部の最大曲率変化率より大きくなるように導波路形状を設定したものである
ことを特徴とする請求項1記載のスターカプラ。
In the higher-order mode excitation means and the higher-order mode propagation means, the maximum curvature change rate of the curved portion constituting the input-side branch waveguide is greater than the maximum curvature change rate of the curved portion constituting the output-side branch waveguide. The star coupler according to claim 1, wherein the waveguide shape is set so as to be large.
前記高次モード励起手段および前記高次モード伝搬手段は、前記入力側分岐導波路の最大比屈折率差より、前記出力側分岐導波路の最大比屈折率差を大きくする屈折率調整手段を備えた
ことを特徴とする請求項1記載のスターカプラ。
The higher-order mode excitation means and the higher-order mode propagation means include a refractive index adjustment means that makes the maximum relative refractive index difference of the output side branch waveguide larger than the maximum relative refractive index difference of the input side branch waveguide. The star coupler according to claim 1, wherein:
前記入力側分岐導波路および前記出力側分岐導波路の少なくとも一方は、前記主導波路が複数に分割されて第1の分岐導波路が形成され、前記第1の分岐導波路が更に複数に分割されて第2の分岐導波路が形成され、以降、所定のチャネル数に達するまで分割されて分岐導波路が形成される
ことを特徴とする請求項1記載のスターカプラ。
In at least one of the input side branch waveguide and the output side branch waveguide, the main waveguide is divided into a plurality of parts to form a first branch waveguide, and the first branch waveguide is further divided into a plurality of parts. 2. The star coupler according to claim 1, wherein the second branch waveguide is formed, and thereafter, the branch waveguide is formed by being divided until a predetermined number of channels is reached.
前記入力側分岐導波路の中で最も外側に配置される入力側分岐導波路と、前記出力側分岐導波路の中で最も外側に配置される出力側分岐導波路を比較して、
前記入力側分岐導波路を構成する曲線部の中の最小曲率半径を、前記出力側分岐導波路を構成する曲線部の中の最小曲率半径より小さくする構成か、
前記入力側分岐導波路を構成する曲線部の曲率不連続点を、前記出力側分岐導波路を構成する曲線部の曲率不連続点より多くする構成か、
前記入力側分岐導波路を構成する曲線部の最大曲率変化率を、前記出力側分岐導波路を構成する曲線部の最大曲率変化率より大きくする構成か、
前記入力側分岐導波路の最大比屈折率差より、前記出力側分岐導波路の最大比屈折率差を大きくする構成の中の少なくとも1つの構成を備えた
ことを特徴とする請求項8記載のスターカプラ。
Comparing the input side branch waveguide disposed on the outermost side in the input side branch waveguide and the output side branch waveguide disposed on the outermost side in the output side branch waveguide,
The minimum curvature radius in the curved portion constituting the input side branching waveguide is configured to be smaller than the minimum curvature radius in the curved portion constituting the output side branching waveguide, or
A configuration in which the curvature discontinuity of the curved portion constituting the input-side branching waveguide is greater than the curvature discontinuity of the curved portion constituting the output-side branching waveguide,
The maximum curvature change rate of the curved portion constituting the input side branching waveguide is configured to be larger than the maximum curvature change rate of the curved portion constituting the output side branching waveguide,
9. The apparatus according to claim 8, comprising at least one of a configuration in which a maximum relative refractive index difference of the output side branch waveguide is made larger than a maximum relative refractive index difference of the input side branch waveguide. Star coupler.
少なくとも前記入力側分岐導波路は折り曲げ自在に構成され、
前記高次モード励起手段は、前記入力側分岐導波路を所定の形状に折り曲げる曲げ手段を備えた
ことを特徴とする請求項1記載のスターカプラ。
At least the input-side branching waveguide is configured to be bendable,
2. The star coupler according to claim 1, wherein the higher-order mode excitation unit includes a bending unit configured to bend the input-side branching waveguide into a predetermined shape.
主導波路の一端に複数の入力側分岐導波路が形成され、他端に複数の出力側分岐導波路が形成されたスターカプラと、
前記複数の入力側分岐導波路にそれぞれ形成された入力ポートと対向して配置される複数の発光素子と、
前記複数の出力側分岐導波路にそれぞれ形成された出力ポートと対向して配置される複数の受光素子とを備え、
前記入力側分岐導波路は低次のモードの光から高次のモードの光を励起する高次モード励起手段を備えると共に、前記出力側分岐導波路は前記入力側分岐導波路で励起された高次のモードの光を伝搬する高次モード伝搬手段を備えた
ことを特徴とする光集積回路。
A star coupler in which a plurality of input-side branch waveguides are formed at one end of the main waveguide and a plurality of output-side branch waveguides are formed at the other end;
A plurality of light emitting elements arranged to face input ports respectively formed in the plurality of input side branching waveguides;
A plurality of light receiving elements disposed facing the output ports respectively formed in the plurality of output side branching waveguides;
The input-side branch waveguide includes high-order mode pumping means for pumping high-order mode light from low-order mode light, and the output-side branch waveguide is a high-order pump excited by the input-side branch waveguide. An optical integrated circuit comprising high-order mode propagation means for propagating light of the next mode.
前記高次モード励起手段および前記高次モード伝搬手段は、前記入力側分岐導波路を構成する曲線部の中の最小曲率半径が、前記出力側分岐導波路を構成する曲線部の中の最小曲率半径より小さくなるように導波路形状を設定したものである
ことを特徴とする請求項11記載の光集積回路。
In the high-order mode excitation means and the high-order mode propagation means, the minimum curvature radius in the curved portion constituting the input-side branch waveguide is the minimum curvature in the curved portion constituting the output-side branch waveguide. The optical integrated circuit according to claim 11, wherein the waveguide shape is set to be smaller than the radius.
前記高次モード励起手段および前記高次モード伝搬手段は、前記入力側分岐導波路を構成する曲線部の曲率不連続点が、前記出力側分岐導波路を構成する曲線部の曲率不連続点より多くなるように導波路形状を設定したものである
ことを特徴とする請求項11記載の光集積回路。
In the higher-order mode excitation means and the higher-order mode propagation means, the curvature discontinuity point of the curved portion constituting the input-side branch waveguide is more than the curvature discontinuity point of the curved portion constituting the output-side branch waveguide. The optical integrated circuit according to claim 11, wherein the waveguide shape is set so as to increase.
前記高次モード励起手段および前記高次モード伝搬手段は、前記入力側分岐導波路を構成する曲線部の最大曲率変化率が、前記出力側分岐導波路を構成する曲線部の最大曲率変化率より大きくなるように導波路形状を設定したものである
ことを特徴とする請求項11記載の光集積回路。
In the higher-order mode excitation means and the higher-order mode propagation means, the maximum curvature change rate of the curved portion constituting the input-side branch waveguide is greater than the maximum curvature change rate of the curved portion constituting the output-side branch waveguide. The optical integrated circuit according to claim 11, wherein the waveguide shape is set to be large.
前記高次モード励起手段および前記高次モード伝搬手段は、前記入力側分岐導波路の最大比屈折率差より、前記出力側分岐導波路の最大比屈折率差を大きくする屈折率調整手段を備えた
ことを特徴とする請求項11記載の光集積回路。
The higher-order mode excitation means and the higher-order mode propagation means include a refractive index adjustment means that makes the maximum relative refractive index difference of the output side branch waveguide larger than the maximum relative refractive index difference of the input side branch waveguide. The optical integrated circuit according to claim 11.
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