JP2006215102A - Ｙ分岐光導波路 - Google Patents

Abstract

【課題】 放射モードの光量を低減する。
【解決手段】 それぞれがシングルモード光導波路を構成する第１の導波路１１と第２及び第３の導波路１２，１３とを結合するＹ分岐光導波路において、一端が幅狭とされて第１の導波路１１と同一幅とされ、他端が幅広とされたテーパ導波路３１の上記一端が第１の導波路１１に接続され、上記他端に互いに平行な２本の直線導波路３２が接続され、それら直線導波路３２に第２及び第３の導波路１２，１３が接続される。２本の直線導波路３２は互いの導波光の電界が干渉しない間隔Ｄを有し、導波路１１〜１３のいずれよりも幅狭とされる。２本の直線導波路３２間に放射された光はそれら直線導波路３２に再結合される。
【選択図】 図１

Description

この発明はＹ分岐光導波路に関し、特に対称形シングルモードのＹ分岐光導波路に関する。

この種のＹ分岐光導波路の従来構成を図２を参照して説明する。
Ｙ分岐光導波路はそれぞれシングルモード光導波路を構成する３本の導波路がＹ字型に結合されたものであって、第１の導波路１１と分岐側をなす第２及び第３の導波路１２，１３とはテーパ導波路１４を介して接続されている。
テーパ導波路１４は一端が幅狭とされて第１の導波路１１と同一幅とされており、この一端が第１の導波路１１に接続され、幅広とされた他端に第２及び第３の導波路１２，１３が接続されている。テーパ導波路１４の幅広とされた他端の幅は第２及び第３の導波路１２，１３の幅の和とほぼ等しくされている。

このようなＹ分岐光導波路は例えば半導体基板等の基板１５上に形成され、Ｙ分岐パターンの形成にはフォトリソグラフィやエッチング等の技術が使用される。
分岐側の２本の導波路１２，１３間に構成されるくさび状の形状をなす分岐部１６は性能上、その先端形状をできるだけシャープにすることが要求され、図２中、実線で示した分岐部１６の先端形状はその理想的な形状を示したものであるが、実際にはフォトリソグラフィやエッチング等の工程でなまりが生じてこのようなシャープな形状は得られず、分岐部１６の先端は図２中、点線で示したような曲線状のなまった形状になることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２１１２４４号公報

上述したように、分岐部１６の先端には製作過程においてなまり（曲線状の形状）が生じてしまうことから、分岐側の２本の導波路１２，１３の接続部にはこのなまりによって図２中に示したように間隔Ａが生じ、よって例えば第１の導波路１１を伝播し、テーパ導波路１４を通ってこの接続部にきた光は２本の導波路１２，１３にそれぞれ入っていくだけでなく、一部はこの間隔部（間隔Ａの部分）１７から導波路外に放射されることになる。
このような放射光の存在は伝播損失となり、またＹ分岐光導波路を用いて構成されるデバイスにおいて、その特性劣化の原因となる。

図３はＹ分岐光導波路を用いて構成されるデバイスの一例として、マッハツェンダ（ＭＺ）干渉計型のデバイスの構成を模式的に示したものであり、この例では分波用及び合波用の２つのＹ分岐光導波路２１，２２を備え、それらＹ分岐光導波路２１，２２によって分岐されている２本の直線導波路２３，２４に機能部分２３ａ，２４ａが形成されたものとなっている。
このような構成とされたデバイスにおいて例えば矢印２５で示したように光が入射され、Ｙ分岐光導波路２１において上述したように間隔部１７の存在によって光が放射されると、２本の直線導波路２３，２４間に放射された光の一部はそのまま他方のＹ分岐光導波路２２の合波部分に届いてしまい、よって例えば機能部分２３ａ，２４ａで光が位相変調されるものとすると、その位相変調された光と干渉を起こし、合波後の光量変動を招くことになり、特性劣化の原因となる。

この発明の目的はこのような問題に鑑み、放射光を再結合することにより、放射モードの光量を大幅に低減することができるようにしたＹ分岐光導波路を提供することにある。

この発明によれば、それぞれがシングルモード光導波路を構成する第１の導波路と第２及び第３の導波路とを結合するＹ分岐光導波路において、一端が幅狭とされて第１の導波路と同一幅とされ、他端が幅広とされたテーパ導波路の上記一端が第１の導波路に接続され、上記他端に互いに平行な２本の直線導波路の各一端が接続され、それら直線導波路の他端に第２及び第３の導波路がそれぞれ接続されており、上記２本の直線導波路は互いの導波光の電界が干渉しない間隔を有し、かつ第１、第２及び第３の導波路のいずれよりも幅狭とされているものとされる。

この発明によれば、テーパ導波路の幅広端部に接続して設けた２本の互いに平行な直線導波路によって放射光が再結合されるものとなっており、よって放射モードの光量を大幅に低減することができ、その点で優れた性能を有するＹ分岐光導波路を得ることができる。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明によるＹ分岐光導波路の一実施例を示したものであり、この例ではＹ分岐光導波路はそれぞれがシングルモード光導波路を構成する第１の導波路１１と分岐側をなす第２及び第３の導波路１２，１３との間に、テーパ導波路３１と互いに近接して平行に配置した２本の直線導波路３２とが介在されているものとされる。

テーパ導波路３１は一端が幅狭とされて第１の導波路１１と同一幅とされており、この一端が第１の導波路１１に接続されている。テーパ導波路３１の幅広とされた他端には互いに平行な２本の直線導波路３２の各一端が図１に示したように接続されており、これら直線導波路３２の他端に第２及び第３の導波路１２，１３がそれぞれ接続されている。第２及び第３の導波路１２，１３は互いの間隔が広がっていくように対称に配置されている。

第１、第２及び第３の導波路１１〜１３の幅はこの例では共に等しくＷ０とされており、これに対し、２本の直線導波路３２の幅Ｗ２は、
Ｗ２＜Ｗ０
とされている。また、２本の直線導波路３２の間隔Ｄはそれら直線導波路３２を導波させる光の導波路媒質（導波路コア）中での波長よりやや大とされている。なお、テーパ導波路３１の幅広とされた他端の幅Ｗ１は、
Ｗ１＝２×Ｗ２＋Ｄ
と表わされ、テーパ導波路３１はその幅がＷ０からＷ１に滑らかに変化されているものとされる。

上記のような構成とされたＹ分岐光導波路によれば、テーパ導波路３１に接続して設けた２本の直線導波路３２の幅Ｗ２が導波路１１〜１３の幅Ｗ０より狭くされているため、これら直線導波路３２において導波路コア部分からの導波光の電界分布の染み出しが大きくなっている。一方、２本の直線導波路３２の間隔Ｄは上述したように導波光の導波路コア内での波長より大きくされているため、互いの導波光の電界は干渉しないが、２本の直線導波路３２間に放射された光には影響を与えることができるものとなっており、つまり放射光を再結合することができるものとなっている。

従って、この例では２本の直線導波路３２の間隔Ｄに対応してテーパ導波路３１の幅広端部に間隔部３３が存在しているものの、この間隔部３３から放射された光は２本の直線導波路３２に再結合されるものとなっており、よって２本の直線導波路３２が分岐側の２本の導波路１２，１３に接続される部分での放射モードの光量を大幅に減らすことができるものとなっている。
なお、間隔部３３から放射された光は伝送モードを構成することなく、２本の直線導波路３２間の間隙のクラッド層内を広がりながら伝播していくので、２本の直線導波路３２を適宜の長さ伸長することで、放射光の再結合の最大化を図ることができる。

２本の直線導波路３２の間隔Ｄを大きくしていくと、製作上のばらつきの影響を小さくすることができる反面、放射光へ与える影響が減少していく。間隔Ｄはデバイス構成や要求される性能等に応じて適宜決定される。
上述したように、この発明によるＹ分岐光導波路によれば、分岐側の２本の導波路１２，１３間に伝播していく放射モードの光量を低減することができるため、このようなＹ分岐光導波路を用いて構成されるデバイスにおいて、放射モードの影響による特性劣化を防止することができ、その点でデバイスの高性能化を図ることができる。なお、この発明によるＹ分岐光導波路においても、一般的なＹ分岐光導波路に求められる分岐比５０％は維持される。

この発明によるＹ分岐光導波路の一実施例を説明するための図。 Ｙ分岐光導波路の従来構成を説明するための図。 Ｙ分岐光導波路を用いて構成されるデバイスの一例を模式的に示した図。

Claims (1)

1. それぞれがシングルモード光導波路を構成する第１の導波路と第２及び第３の導波路とを結合するＹ分岐光導波路において、
   一端が幅狭とされて上記第１の導波路と同一幅とされ、他端が幅広とされたテーパ導波路の上記一端が上記第１の導波路に接続され、
   上記他端に互いに平行な２本の直線導波路の各一端が接続され、
   それら直線導波路の他端に上記第２及び第３の導波路がそれぞれ接続されており、
   上記２本の直線導波路は互いの導波光の電界が干渉しない間隔を有し、かつ上記第１、第２及び第３の導波路のいずれよりも幅狭とされていることを特徴とするＹ分岐光導波路。

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