JP2006284791A - マルチモード干渉光カプラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1入出力光導波路部200及び第2入出力光導波路部250、第1マルチモード光導波路部210、第2マルチモード光導波路部220、第4マルチモード光導波路部230及び第3マルチモード光導波路部240を具えるマルチモード干渉光カプラである。第2マルチモード光導波路部は、対称軸260に対して線対称形であって、その幅が境界B2から境界B3に向かって、連続的に広がった平面形状のマルチモード光導波路222が設置されている。第3マルチモード光導波路部は、対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第1サブマルチモード光導波路242及び第2サブマルチモード光導波路244で以って構成される。第1サブマルチモード光導波路及び第2サブマルチモード光導波路は、境界B3から境界B4に向かって、連続的に狭まった平面形状を有している。
【選択図】図4
Description
また、マルチモード光導波路部100の長さVは、次式(2)で与えられることが知られている(例えば非特許文献2及び3参照)。
ここで、nはマルチモード光導波路部100の等価屈折率、λはマルチモード光導波路部100に入力される光の波長である。
V=2n×[3(Wg + S)]2/(3λ)
=2×3×[3×(2+2)]2/(3×1.5)
=192
となるので、マルチモード光導波路部100の長さは200μm程度必要であることになる。
また、マルチモード光導波路部130の長さV'は、次式(4)で与えられることが知られている(例えば非特許文献2及び3参照)。
ここで、nはマルチモード光導波路部130の等価屈折率、λはマルチモード光導波路部130に入力される光の波長である。
V'=2n×[2Wg'+ S']2/λ
=2×3×[(2×2)+2)]2/(1.5)
=144
となるので、マルチモード光導波路部130の長さは144μm程度必要であることになり、上述の図2(A)に示すMMI光カプラよりも短くて済むことがわかる。しかしながら、図2(B)に示すMMI光カプラのマルチモード光導波路部130の幅W'は6μm(W'=2Wg'+ S'=(2×2)+2)=6)と、図2(A)に示すMMI光カプラの幅Wが12μm(W=3(Wg + S)=3×(2+2)=12)であるのと比較して狭い。このことから、マルチモード光導波路部の幅の寸法誤差に対する出力光の強度分岐比の変化、すなわち、動作特性に与える効果が大きいという欠点がある。
図4(A)及び(B)を参照して第1実施例のMMI光カプラの構造及びその機能について説明する。第1実施例のMMI光カプラは、上述した第1の発明のMMI光カプラの実施例である。
図9(A)及び(B)を参照して第2実施例のMMI光カプラの構造及びその機能について説明する。第2実施例のMMI光カプラは、上述した第2の発明のMMI光カプラの実施例である。
再び、図9(A)及び(B)を参照して第3実施例のMMI光カプラの構造及びその機能について説明する。第3実施例のMMI光カプラは、図9(A)及び(B)に示す、第2サブ光導波路208を具えていない上述した第3の発明のMMI光カプラの実施例である。
図10(A)及び(B)を参照して第4実施例のマッハツェンダ型光変調器の構造及びその機能について説明する。第4実施例のマッハツェンダ型光変調器は、上述した第1及び第2の発明のMMI光カプラを利用して構成されるマッハツェンダ型光変調器である。マッハツェンダ型光変調器は、入力された光を2つの光に分岐する分岐部と、この2つの光をそれぞれ伝播させる第1及び第2の光導波路と、この第1及び第2の光導波路部を伝播した光を合波して出力する合波部とを具えて構成される。
図10(C)を参照して第5実施例のマッハツェンダ型光変調器の構造及びその機能について説明する。第5実施例のマッハツェンダ型光変調器は、上述した第3の発明のMMI光カプラを利用して構成される第5の発明のマッハツェンダ型光変調器である。マッハツェンダ型光変調器は、入力された光を2つの光に分岐する分岐部と、この2つの光をそれぞれ伝播させる第1及び第2光導波路と、この第1及び第2光導波路を伝播した光を合波して出力する合波部とを具えて構成される。
第6の実施例は、上記の第1、第2及び第3のMMI光カプラのいずれかを利用して構成される、光カプラである。図12を参照して、第6の実施例として、1入力4分岐型の1×4光カプラの第1の構成例を説明する。ここでは、第6の発明の光カプラを、説明の便宜上分岐器として説明するが、全く同一の構造で合波器として利用することも可能である。
12、14、16、26、32、34、36、38、46、48、52、54、62、64、76、78:シングルモード光導波路
18、22、42、44、66、68、92:金属膜電極
20:2×1光カプラ
24、25、50、51:電極パッド
30、40、60、70:2×2光カプラ
56、72:マルチモード光導波路
80:p-InP単結晶板
82、83:p-InPクラッド層
84、85:i-InGaAsP導波層
86、87:n-InPクラッド層
88a、88b、88c:ポリイミド層
90:リッジ形のマルチモード光導波路
94:リッジ形のシングルモード光導波路
100、130、170:マルチモード光導波路部
102、132:マルチモード光導波路第1側面
104、134:マルチモード光導波路第2側面
106、136:マルチモード光導波路入力側側面
108、138:マルチモード光導波路出力側側面
110、140、162:入力光導波路部
112、142:第1入力光導波路
114、144:第2入力光導波路
120、150、164:出力光導波路部
122、152:第1出力光導波路
124、154:第2出力光導波路
200:第1入出力光導波路部
202:第1サブ光導波路
204、208:第2サブ光導波路
210:第1マルチモード光導波路部
220:第2マルチモード光導波路部
221、222、232:マルチモード光導波路
230:第4マルチモード光導波路部
240:第3マルチモード光導波路部
242:第1サブマルチモード光導波路
244:第2サブマルチモード光導波路
250:第2入出力光導波路部
252:第3サブ光導波路
254:第4サブ光導波路
260:導波方向に平行な対称軸
262:第1光導波路
264:第2光導波路
270、274、278:分岐部
272、276、280:合波部
300:InP基板
302:ポリイミド層
304:光導波路のコア
306、308:光導波路のクラッド
310、330:第1の光カプラ
312、332:第2の光カプラ
314、334:第3の光カプラ
320:Si基板
322:SiO2クラッド層
324:埋め込み型光導波路
Claims (10)
- 第1入出力光導波路部及び第2入出力光導波路部と、該第1入出力光導波路部の最外側端間の距離よりも幅の広いマルチモード導波光を伝播させる、第1、第2及び第3マルチモード光導波路部とを具える構造体として形成され、
前記第1入出力光導波路部、前記第1マルチモード光導波路部、前記第2マルチモード光導波路部、前記第3マルチモード光導波路部、及び前記第2入出力光導波路部は、この順序で連続的につながっており、
前記第1入出力光導波路部は、導波方向に平行な対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第1及び第2サブ光導波路で以って構成されており、
前記第2マルチモード光導波路部は、前記対称軸に対して線対称形であって、当該第2マルチモード光導波路部の幅が、前記第1マルチモード光導波路部との境界から前記第3マルチモード光導波路部との境界に向かって、連続的に広がった第1形状の平面形状を有し、
前記第3マルチモード光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第1及び第2サブマルチモード光導波路で以って構成されており、
該第1及び第2サブマルチモード光導波路は、前記第2マルチモード光導波路部との境界から前記第2入出力光導波路部との境界に向かって、連続的に狭まった第2形状の平面形状を有し、
前記第2入出力光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第3及び第4サブ光導波路で以って構成されており、
前記第1及び第2サブ光導波路と、前記第1マルチモード光導波路部とは、前記第1及び第2サブ光導波路のそれぞれの中心軸と該第1マルチモード光導波路部の中心軸とがずれた位置につながっている
ことを特徴とするマルチモード干渉光カプラ。 - 第1入出力光導波路部及び第2入出力光導波路部と、該第1入出力光導波路部の最外側端間の距離よりも幅の広いマルチモード導波光を伝播させる、第1、第2及び第3マルチモード光導波路部とを具える構造体として形成され、
前記第1入出力光導波路部、前記第1マルチモード光導波路部、前記第2マルチモード光導波路部、前記第3マルチモード光導波路部、及び前記第2入出力光導波路部は、この順序で連続的につながっており、
前記第1入出力光導波路部部は、第1及び第2サブ光導波路を以って構成されており、
前記第2マルチモード光導波路部は、導波方向に平行な対称軸に対して線対称形であって、当該第2マルチモード光導波路部の幅が、前記第1マルチモード光導波路部との境界から前記第3マルチモード光導波路部との境界に向かって、連続的に広がった第1形状の平面形状を有し、
前記第3マルチモード光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第1及び第2サブマルチモード光導波路で以って構成されており、
該第1及び第2サブマルチモード光導波路は、前記第2マルチモード光導波路部との境界から前記第2入出力光導波路部との境界に向かって、連続的に狭まった第2形状の平面形状を有し、
前記第2入出力光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第3及び第4サブ光導波路で以って構成されており、
前記第2サブ光導波路と、前記第1マルチモード光導波路部とは分離され、かつ前記第1マルチモード光導波路部からの放射光を結合させて前記第2サブ光導波路に入力されるように、あるいは前記第2サブ光導波路からの放射光を結合させて前記第1マルチモード光導波路部に入力されるように配置されており、
前記第1サブ光導波路と、前記第1マルチモード光導波路部とは、該第1サブ光導波路の中心軸と該第1マルチモード光導波路部の中心軸とがずれた位置につながっている
ことを特徴とするマルチモード干渉光カプラ。 - 第1入出力光導波路部及び第2入出力光導波路部と、該第1入出力光導波路部の最外側端間の距離よりも幅の広いマルチモード導波光を伝播させる、第1、第2及び第3マルチモード光導波路部とを具える構造体として形成され、
前記第1入出力光導波路部、前記第1マルチモード光導波路部、前記第2マルチモード光導波路部、前記第3マルチモード光導波路部、及び前記第2入出力光導波路部は、この順序で連続的につながっており、
前記第1入出力光導波路部は、第1サブ光導波路で以って構成されており、
前記第2マルチモード光導波路部は、導波方向に平行な対称軸に対して線対称形であって、当該第2マルチモード光導波路部の幅が、前記第1マルチモード光導波路部との境界から前記第3マルチモード光導波路部との境界に向かって、連続的に広がった第1形状の平面形状を有し、
前記第3マルチモード光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第1及び第2サブマルチモード光導波路で以って構成されており、
該第1及び第2サブマルチモード光導波路は、前記第2マルチモード光導波路部との境界から前記第2入出力光導波路部との境界に向かって、連続的に狭まった第2形状の平面形状を有し、
前記第2入出力光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第3及び第4サブ光導波路を以って構成されており、
前記第1サブ光導波路と、前記第1マルチモード光導波路部とは、該第1サブ光導波路の中心軸と該第1マルチモード光導波路部の中心軸とがずれた位置につながっている
ことを特徴とするマルチモード干渉光カプラ。 - 第1入出力光導波路部及び第2入出力光導波路部と、該第1入出力光導波路部の最外側端間の距離よりも幅の広いマルチモード導波光を伝播させる、第1、第2、第3及び第4マルチモード光導波路部とを具える構造体として形成され、
前記第1入出力光導波路部、前記第1マルチモード光導波路部、前記第2マルチモード光導波路部、前記第4マルチモード光導波路部、前記第3マルチモード光導波路部、及び前記第2入出力光導波路部は、この順序で連続的につながっており、
前記第1入出力光導波路部は、導波方向に平行な対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第1及び第2サブ光導波路で以って構成されており、
前記第2マルチモード光導波路部は、前記対称軸に対して線対称形であって、当該第2マルチモード光導波路部の幅が、前記第1マルチモード光導波路部との境界から前記第4マルチモード光導波路部との境界に向かって、連続的に広がった第1形状の平面形状を有し、
前記第3マルチモード光導波路部は、前記対称軸に対して線対称に、かつ離間して配置された第1及び第2サブマルチモード光導波路で以って構成されており、
該第1及び第2サブマルチモード光導波路は、前記第4マルチモード光導波路部との境界から前記第2入出力光導波路部との境界に向かって、連続的に狭まった第2形状の平面形状を有し、
前記第2入出力光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第3及び第4サブ光導波路で以って構成されていおり、
前記第1及び第2サブ光導波路と、前記第1マルチモード光導波路部とは、前記第1及び第2サブ光導波路のそれぞれの中心軸と該第1マルチモード光導波路部の中心軸とがずれた位置につながっている
ことを特徴とするマルチモード干渉光カプラ。 - 第1入出力光導波路部及び第2入出力光導波路部と、該第1入出力光導波路部の最外側端間の距離よりも幅の広いマルチモード導波光を伝播させる、第1、第2、第3及び第4マルチモード光導波路部とを具える構造体として形成され、
前記第1入出力光導波路部、前記第1マルチモード光導波路部、前記第2マルチモード光導波路部、前記第4マルチモード光導波路部、前記第3マルチモード光導波路部、及び前記第2入出力光導波路部は、この順序で連続的につながっており、
前記第1入出力光導波路部は、第1及び第2サブ光導波路を以って構成されており、
前記第2マルチモード光導波路部は、導波方向に平行な対称軸に対して線対称形であって、当該第2マルチモード光導波路部の幅が、前記第1マルチモード光導波路部との境界から前記第4マルチモード光導波路部との境界に向かって、連続的に広がった第1形状の平面形状を有し、
前記第3マルチモード光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第1及び第2サブマルチモード光導波路で以って構成されており、
該第1及び第2サブマルチモード光導波路は、前記第4マルチモード光導波路部との境界から前記第2入出力光導波路部との境界に向かって、連続的に狭まった第2形状の平面形状を有し、
前記第2入出力光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第3及び第4サブ光導波路で以って構成されており、
前記第2サブ光導波路と、前記第1マルチモード光導波路部とは分離され、かつ前記第1マルチモード光導波路部からの放射光を結合させて前記第2サブ光導波路に入力されるように、あるいは前記第2サブ光導波路からの放射光を結合させて前記第1マルチモード光導波路部に入力されるように配置されており、
前記第1サブ光導波路と、前記第1マルチモード光導波路部とは、該第1サブ光導波路の中心軸と該第1マルチモード光導波路部の中心軸とがずれた位置につながっている
ことを特徴とするマルチモード干渉光カプラ。 - 第1入出力光導波路部及び第2入出力光導波路部と、該第1入出力光導波路部の最外側端間の距離よりも幅の広いマルチモード導波光を伝播させる、第1、第2、第3及び第4マルチモード光導波路部とを具える構造体として形成され、
前記第1入出力光導波路部、前記第1マルチモード光導波路部、前記第2マルチモード光導波路部、前記第4マルチモード光導波路部、前記第3マルチモード光導波路部、及び前記第2入出力光導波路部は、この順序で連続的につながっており、
前記第1入出力光導波路部は、第1サブ光導波路で以って構成されており、
前記第2マルチモード光導波路部は、導波方向に平行な対称軸に対して線対称形であって、当該第2マルチモード光導波路部の幅が、前記第1マルチモード光導波路部との境界から前記第4マルチモード光導波路部との境界に向かって、連続的に広がった第1形状の平面形状を有し、
前記第3マルチモード光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第1及び第2サブマルチモード光導波路で以って構成されており、
該第1及び第2サブマルチモード光導波路は、前記第4マルチモード光導波路部との境界から前記第2入出力光導波路部との境界に向かって、連続的に狭まった第2形状の平面形状を有し、
前記第2入出力光導波路部は、前記対称軸に対して、互いに線対称にかつ離間して、配置された第3及び第4サブ光導波路で以って構成されており、
前記第1サブ光導波路と、前記第1マルチモード光導波路部とは、該第1サブ光導波路の中心軸と該第1マルチモード光導波路部の中心軸とがずれた位置につながっている
ことを特徴とするマルチモード干渉光カプラ。 - 入力された光を2つの光に分岐する分岐部と、該2つの光をそれぞれ伝播させる第1及び第2光導波路と、該第1及び第2光導波路を伝播した光を合波して出力する合波部とを有し、
前記分岐部が、請求項1、2、4、5のいずれか1項に記載のマルチモード干渉光カプラによって構成され、
前記合波部が、請求項1、2、4、5のいずれか1項に記載のマルチモード干渉光カプラによって構成され、
前記第3サブ光導波路が前記第1光導波路とつながっており、
前記第4サブ光導波路が前記第2光導波路とつながっていることを特徴とするマッハツェンダ型光変調器。 - 入力された光を2つの光に分岐する分岐部と、該2つの光をそれぞれ伝播させる第1及び第2光導波路と、該第1及び第2光導波路を伝播した光を合波して出力する合波部とを有し、
前記分岐部が、請求項3または6に記載のマルチモード干渉光カプラによって構成され、
前記合波部が、請求項3または6に記載のマルチモード干渉光カプラによって構成され、
前記第3サブ光導波路が前記第1光導波路とつながっており、
前記第4サブ光導波路が前記第2光導波路とつながっていることを特徴とするマッハツェンダ型光変調器。 - 1つの入力光を2つの光に分岐するY分岐型の光カプラを、各分岐枝に順次結合して全体でN段(Nは2以上の整数)に接続して構成され、
入力された光を2N分岐して出力させる光カプラであって、
前記Y分岐型の光カプラとして請求項1から6のいずれか一項に記載のマルチモード干渉光カプラを用いて構成される
ことを特徴とする光カプラ。 - 2つの入力光を1つの光に合波するY分岐型の光カプラを、各合波枝に順次結合して全体でN段(Nは2以上の整数)に接続して構成され、
入力された2N個の入力光を合波して出力させる光カプラであって、
前記Y分岐型の光カプラとして請求項1から6のいずれか一項に記載のマルチモード干渉光カプラを用いて構成される
ことを特徴とする光カプラ。
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