JP2007292947A - Method and apparatus of measuring optical waveguide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に光製品に使用され、光導波路の導波損失値を簡単に測定できる方法および測定装置に関する。 The present invention relates to a method and a measurement apparatus that are mainly used in optical products and can easily measure the waveguide loss value of an optical waveguide.
近年の情報通信技術における発展は目覚ましく、光通信は、超高速、大容量という優れた特徴を有するため次世代のブロードキャスティングにとって必要不可欠な通信手段である。また、インフラの面でも光ファイバーを家庭まで敷設する高速通信サービス「FTTH(Fiber to the home)」が提供され、加入者数が増加している。光ファイバー網の普及のためには、光合分波器や光スイッチ等の光導波路を備える装置(以下、光導波路装置)がキーデバイスである。 In recent years, the development of information communication technology has been remarkable, and optical communication is an indispensable communication means for next-generation broadcasting because it has excellent features such as ultra-high speed and large capacity. Also, in terms of infrastructure, a high-speed communication service “FTTH (Fiber to the home)” for laying optical fibers to homes is provided, and the number of subscribers is increasing. In order to spread the optical fiber network, a device including an optical waveguide such as an optical multiplexer / demultiplexer or an optical switch (hereinafter referred to as an optical waveguide device) is a key device.
光導波路装置は通信用光信号の合波および分波等の処理用回路部品であり、通信用光ファイバーや受発光素子と組み合わせて用いられる。したがって、光導波路装置の通信特性は帯域や信号強度等の光信号処理モジュールの特性を決定する重要な役割を持っている。光導波路装置はその構成において、周囲より屈折率が高く光が導波する部分(以下、光導波路またはコアと記す。)およびコアを取り囲む部分(以下、クラッドと記す。)を持つ。主な光導波路の作製法には、(1)フォトリソグラフィーおよび異方性エッチングを用いる方法、(2)金属或いは石英等の透明材料によるスタンプ式複製作製法、(3)紫外線硬化樹脂をマスク露光により硬化させる直接露光法等が挙げられる。 An optical waveguide device is a circuit component for processing such as multiplexing and demultiplexing of a communication optical signal, and is used in combination with a communication optical fiber or a light emitting / receiving element. Therefore, the communication characteristics of the optical waveguide device have an important role in determining the characteristics of the optical signal processing module such as the band and the signal intensity. The optical waveguide device has, in its configuration, a portion where the refractive index is higher than that of the surroundings (hereinafter referred to as an optical waveguide or a core) and a portion surrounding the core (hereinafter referred to as a clad). The main optical waveguide fabrication methods are (1) a method using photolithography and anisotropic etching, (2) a stamp-type replication fabrication method using a transparent material such as metal or quartz, and (3) UV-curing resin mask exposure. For example, a direct exposure method for curing by the above method may be used.
上述した光導波路を作製した後に評価される光学特性としては、例えば、光ファイバーと光導波路との接続点における信号強度の減衰を示す接続損失値、光信号が光導波路を伝搬する際の単位長さ当たりの信号強度減衰を示す導波損失値等が挙げられる。導波損失値を測定する方法には、例えば、測定毎に同一導波路の長さを切断により徐々に短くし、各長さにおける挿入損失値の1次回帰曲線の傾きから単位長さ辺りの導波損失値を算出すると共に、該1次回帰曲線の切片から接続損失値を算出するカットバック法が挙げられる(例えば、非特許文献1)。
上述した光導波路装置としては、例えば、波長の異なる複数の光信号が多重化された光信号をそれぞれの波長の光に分波する波長分波器や、一個の光信号を複数個の光信号に任意の強度で分岐する分岐器等、多様な機能を有する光導波路装置が求められている。単位長さ当たりに減衰する光信号強度を示す導波損失値は、導波路作製に用いられる材料および導波路作製プロセス等により異なり、光導波路装置の設計において、製造可能な光導波路長を決定する大きな要素となる。 As the above-described optical waveguide device, for example, a wavelength demultiplexer that demultiplexes an optical signal obtained by multiplexing a plurality of optical signals having different wavelengths into light of each wavelength, or a single optical signal into a plurality of optical signals. Therefore, there is a demand for optical waveguide devices having various functions such as a branching device that branches at an arbitrary strength. The waveguide loss value indicating the optical signal intensity attenuated per unit length varies depending on the material used for waveguide fabrication, the waveguide fabrication process, etc., and determines the length of the optical waveguide that can be manufactured in the design of the optical waveguide device. It becomes a big element.
しかしながら、従来の光導波路の導波損失値の測定方法は、同一の光導波路を切断により一定の長さ毎に短くしていき、各導波路長さにおける損失を測定することで単位長さ当たりの導波損失値を決定していたため、切断および調芯・測定の繰り返しに時間がかかってしまい、測定時間が長くなってしまうという問題があった。 However, the conventional method for measuring the waveguide loss value of an optical waveguide is to shorten the length of the same optical waveguide by a certain length by cutting, and measure the loss at each waveguide length. Therefore, there has been a problem that it takes time to repeat cutting and alignment / measurement, resulting in a long measurement time.
そこで本発明は、上記事情に鑑みて、光導波路装置の開発工程の短縮化のために、光導波路の導波損失評価時間を短縮する測定方法および測定装置を提供することを課題として掲げた。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a measurement method and a measurement apparatus that reduce the waveguide loss evaluation time of an optical waveguide in order to shorten the development process of the optical waveguide device.
上記課題を解決し得た本発明の光導波路の測定方法は、同一基板上に複数の導波路長が異なる光導波路を形成し、前記各光導波路の挿入損失値を測定し、前記各光導波路の測定結果から、単位長あたりの前記光導波路の導波損失値を算出するところに要旨を有する。 The method for measuring an optical waveguide of the present invention that has solved the above-described problem is that a plurality of optical waveguides having different waveguide lengths are formed on the same substrate, an insertion loss value of each optical waveguide is measured, and each optical waveguide is measured. From this measurement result, the gist is obtained by calculating the waveguide loss value of the optical waveguide per unit length.
また、本発明の光導波路の測定装置は、同一基板上に複数の導波路長が異なる光導波路が形成された測定対象の基板が設置される基板ユニットと、前記基板ユニットに接続される測定光の入射部および受光部とを備え、前記各光導波路の端部には入射部もしくは受光部の接続構造が形成され、測定対象の光導波路の一端に前記入射部が接続され、別の一端には前記受光部が接続されて、前記入射部から測定光が入射され前記受光部で測定光の光強度を測定することにより前記光導波路の損失値を測定し、この損失値の測定を複数の前記光導波路で行うところに要旨を有する。 The optical waveguide measurement apparatus of the present invention includes a substrate unit on which a measurement target substrate in which a plurality of optical waveguides having different waveguide lengths are formed on the same substrate, and measurement light connected to the substrate unit. The incident portion or the light receiving portion is formed at the end portion of each optical waveguide, and the incident portion or the light receiving portion is connected to the one end of the optical waveguide to be measured. Measuring the loss value of the optical waveguide by measuring the light intensity of the measurement light when the measurement light is incident from the incident part and the light reception part is connected, and the loss value is measured in a plurality of ways. The gist of the present invention is that of the optical waveguide.
本発明の測定方法では、長さの異なる光導波路を一度に作製できるので、導波損失測定にかかる時間を短縮することができる。また、光導波路と同じ導波路間隔および切断角度を持つ光ファイバーアレイ等を備えた簡易評価が可能な測定装置を用いることで、評価時間をさらに短縮できる。 In the measurement method of the present invention, since optical waveguides having different lengths can be produced at a time, it is possible to reduce the time required for waveguide loss measurement. In addition, the evaluation time can be further shortened by using a measuring device capable of simple evaluation including an optical fiber array having the same waveguide interval and cutting angle as the optical waveguide.
本発明における光導波路の測定方法を用いた導波損失値の測定方法は、光導波路の導波方向に対して任意の角度で基板を切断し、長さの異なる複数の光導波路を一度に作製する工程と、前記光導波路を用いて導波損失値を測定する工程と、測定結果から単位長さあたりの導波損失値を算出する工程とを有する。 The waveguide loss measurement method using the optical waveguide measurement method of the present invention cuts the substrate at an arbitrary angle with respect to the waveguide direction of the optical waveguide, and produces a plurality of optical waveguides having different lengths at a time. A step of measuring a waveguide loss value using the optical waveguide, and a step of calculating a waveguide loss value per unit length from the measurement result.
以下、本発明の光導波路の測定方法に関する実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments relating to the optical waveguide measuring method of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
まず、導波路長の異なる複数の光導波路を一度に作製する工程について説明する。図1は、測定対象の光導波路サンプルの原型の斜視図であり、図2は測定対象の光導波路の斜視図である。 First, a process of manufacturing a plurality of optical waveguides having different waveguide lengths at once will be described. FIG. 1 is a perspective view of an original optical waveguide sample to be measured, and FIG. 2 is a perspective view of the optical waveguide to be measured.
光導波路1は、基板(図示しない)と、コア2と、クラッド3により構成され、本実施形態では、図1に示すように、上面から見て四角形状の光導波路サンプルを使用した。なお、コア2は5本形成され、互いに平行な位置関係となっている(コア2の位置関係については、図2の光導波路を面方向に切断したものの平面図である図3参照)。光導波路1の一方の導波路端面を任意の角度θをもつ切断面4をもってダイシングソー等の精密切断装置により切断する。その結果、図2に示すように、非平行な一対の導波路端面を持つ光導波路1が形成され、導波路長の異なる5本の光導波路(コア2)が一度に作製される。なお、各光導波路(コア2)の導波路長は、各光導波路(コア2)が平行に形成されている場合、切断面4の角度θと隣り合う2本の導波路(コア2)の距離(以下、ピッチ)により決定される。この各光導波路(コア2)の導波路長は、特に制限は無く、測定数(n数)およびピッチに応じて、適宜角度θを選択すればよい。本実施形態では、角度θを5°〜60°の範囲で切断面4を形成した。なお、種々の切削角度で損失値を測定したが、損失値の切削角度θへの依存性は認められないことを確認している(図4参照)。
The
次に、図2に示す光導波路の導波損失値を測定する工程について説明する。図3に示すように、本実施形態における導波損失値の測定工程は、まず、光導波路1のいずれかのコア2の一方の端部(図3では紙面上向って左側端部)に測定用光ファイバ5を設置し、もう一方の端部(図3では紙面上向って右側端部)に受光用光ファイバ6を設置する。次に、測定用光ファイバ5から任意の光強度の測定光を光導波路1のコア2に入射し、コア2内を伝播した測定光を受光用光ファイバ6で受光し、挿入損失値を測定する。図3ではこの測定を5回繰り返し、各光導波路(各コア2)の挿入損失値を測定する。
Next, the process of measuring the waveguide loss value of the optical waveguide shown in FIG. 2 will be described. As shown in FIG. 3, the waveguide loss value measurement process in the present embodiment is first measured at one end of one of the
なお、図示しないが、5本の測定用光ファイバがアレイ状に形成された測定用光ファイバアレイと、5本の受光用光ファイバがアレイ状に形成された受光用光ファイバアレイを使用し、測定回数を1回としても良い。この測定回数および光ファイバアレイの光ファイバの本数は、特に限定されることはなく、必要に応じて決定すればよい。 Although not shown, a measurement optical fiber array in which five measurement optical fibers are formed in an array and a light reception optical fiber array in which five light reception optical fibers are formed in an array are used. The number of measurements may be one. The number of measurements and the number of optical fibers in the optical fiber array are not particularly limited, and may be determined as necessary.
また、測定用光ファイバ5および受光用光ファイバ6の種類、コア径、開口数(NA)および、入射モード等は特に限定されず、測定に用いる波長や光導波路のNAに応じて適切なものを用いればよい。測定用光ファイバ5のコア径については、入射側では光導波路1のコア2のコア径よりも小さい方が好ましく、受光用光ファイバ6では光導波路1のコア2のコア径よりも大きいコア径を有する光ファイバーが好ましい。
Further, the type, core diameter, numerical aperture (NA), incident mode, etc. of the measurement
さらに、測定用光ファイバ5のクラッド径については、特に限定されないが、切断面4の角度θによっては、受光用光ファイバ6のコアと、光導波路1のコア2との間にギャップが出来てしまう。つまり、受光用光ファイバ6のクラッドが光導波路1のクラッド3に接触し、受光用光ファイバ6のコアと光導波路1のコア2とが十分に近接できない可能性がある。この構成を考慮すると、受光用光ファイバ6のクラッド径は小さい方が好ましい。なお、光導波路1と受光用光ファイバ6の間にギャップが生じた場合は、適切な屈折率を持つ屈折率調整液等をそのギャップに充填させればよい。例えば、コア2の径70μm(NA0.39)、測定用光ファイバ5のコア径50μm(クラッド径125μm、NA0.22)、受光用ファイバ6のコア径200μm(クラッド径230μm、NA0.48)、屈折率1.56の屈折率調整液を用いた場合における切断面4の角度θと導波損失値の関係は、角度θに殆ど依存しないことが、測定の結果判明している(図4を参照)。
Further, the clad diameter of the measurement
次に、測定結果から単位長さあたりの導波損失値を算出する工程を説明する。上述のように、複数の異なる導波路長を有する各光導波路の導波損失値を測定した後、各長さにおける挿入損失値の1次回帰曲線の傾きから単位長さ当たりの導波損失値、また、該1次回帰曲線の切片から接続損失値を算出する。図3に示すような5本の光導波路が形成されている場合、挿入損失値を5つ測定した後、各長さにおける挿入損失値の1次回帰曲線の傾きから光導波路1(コア2)の導波損失値が得られることになる。 Next, a process of calculating a waveguide loss value per unit length from the measurement result will be described. As described above, after measuring the waveguide loss value of each optical waveguide having a plurality of different waveguide lengths, the waveguide loss value per unit length is determined from the slope of the linear regression curve of the insertion loss value at each length. In addition, a connection loss value is calculated from the intercept of the linear regression curve. When five optical waveguides as shown in FIG. 3 are formed, after measuring five insertion loss values, the optical waveguide 1 (core 2) is determined from the slope of the linear regression curve of the insertion loss value at each length. The waveguide loss value of is obtained.
次に、光導波路の測定装置について説明する。測定装置については、特に限定されないが、例えば、前記測定用光ファイバアレイおよび受光用光ファイバアレイを備えたマルチチャンネル測定器、または光導波路1のピッチおよび切断面4の角度θに合わせて測定用光ファイバ5および受光用光ファイバ6を移動させる光ファイバ移動機構を備えた自動調芯装置を用いるのが好ましい。
Next, an optical waveguide measuring device will be described. The measuring device is not particularly limited, but for example, a multi-channel measuring device including the measuring optical fiber array and the receiving optical fiber array, or measuring according to the pitch of the
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to these.
実施例
《光導波路の切断》
コア径70μm角の高分子光導波路をシリコンウエハー上に作製した。光導波路の長さは42.5mmであった。ダイシングソーを用い、θを45度とする、台形状の測定試料を上記シリコンウエハー基板から切り出した。導波路(コア)同士の間隔は250μmであり、長さが42.5mmから23mmまで変化する導波路(コア)が250μm間隔で形成された光導波路を一度の切断作業により作製した。
Example << Cut optical waveguide >>
A polymer optical waveguide having a core diameter of 70 μm was fabricated on a silicon wafer. The length of the optical waveguide was 42.5 mm. Using a dicing saw, a trapezoidal measurement sample having a θ of 45 degrees was cut from the silicon wafer substrate. An interval between the waveguides (cores) was 250 μm, and an optical waveguide in which the waveguides (cores) whose length changed from 42.5 mm to 23 mm was formed at intervals of 250 μm was produced by a single cutting operation.
《光導波路の導波損失測定》
最大長さ42.5mmの上記測定試料を用いて、波長850nmの光源による導波損失測定を行った。比較のために、同一の基板を用いて従来のカットバック法による評価も同時に行った。結果を図5に示す。導波損失値は、本発明法では0.08dB/cm、カットバック法(導波路1と導波路2について測定した)では0.09dB/cmと算出され、非常に良い一致を得た。
<< Measurement of waveguide loss in optical waveguide >>
Using the above measurement sample having a maximum length of 42.5 mm, waveguide loss was measured with a light source having a wavelength of 850 nm. For comparison, a conventional cutback method was also used for evaluation using the same substrate. The results are shown in FIG. The waveguide loss value was calculated to be 0.08 dB / cm in the method of the present invention, and 0.09 dB / cm in the cutback method (measured with respect to the
1 光導波路
2 光導波路コア
3 光導波路クラッド
4 光導波路切断面
5 測定用光ファイバ
6 受光用光ファイバ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記各光導波路の挿入損失値を測定し、
前記各光導波路の測定結果から、単位長あたりの前記光導波路の導波損失値を算出することを特徴とする光導波路の測定方法。 Forming multiple optical waveguides with different waveguide lengths on the same substrate,
Measure the insertion loss value of each optical waveguide,
A method for measuring an optical waveguide, comprising: calculating a waveguide loss value of the optical waveguide per unit length from a measurement result of each optical waveguide.
前記基板ユニットに接続される測定光の入射部および受光部とを備え、
前記各光導波路の端部には入射部もしくは受光部の接続構造が形成され、
測定対象の光導波路の一端に前記入射部が接続され、別の一端には前記受光部が接続されて、前記入射部から測定光が入射され前記受光部で測定光の光強度を測定することにより前記光導波路の損失値を測定し、
この損失値の測定を複数の前記光導波路で行うことを特徴とする光導波路の測定装置。 A substrate unit on which a substrate to be measured in which optical waveguides having different waveguide lengths are formed on the same substrate;
The measuring light incident portion and the light receiving portion connected to the substrate unit,
A connection structure of the incident part or the light receiving part is formed at the end of each optical waveguide,
The incident portion is connected to one end of the optical waveguide to be measured, the light receiving portion is connected to the other end, the measurement light is incident from the incident portion, and the light intensity of the measurement light is measured by the light receiving portion. To measure the loss value of the optical waveguide,
An apparatus for measuring an optical waveguide, wherein the loss value is measured by a plurality of the optical waveguides.
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JP2006119537A JP2007292947A (en) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | Method and apparatus of measuring optical waveguide |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112350772A (en) * | 2020-10-23 | 2021-02-09 | 西安空间无线电技术研究所 | Method for testing waveguide by using insertion loss value |
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2006
- 2006-04-24 JP JP2006119537A patent/JP2007292947A/en not_active Withdrawn
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