JP2011090223A - Crossing optical waveguide - Google Patents

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Toshihiko Baba
俊彦 馬場
Yoshiki Arita
与希 有田
Fumihiro Nobuo
史弘 信夫
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crossing optical waveguide which has a simple configuration and a broad bandwidth and in which a loss due to a leakage at a crossing part is small. <P>SOLUTION: The crossing waveguide in which a plurality of optical waveguides cross in one and the same plane includes the plurality optical waveguides and a crossing part at which the plurality of optical waveguides cross in one and the same plane. The optical waveguide converges light after expanding the mode of propagating light and condenses light so that the center of the crossing part becomes a light-condensing position, and the respective mode distributions of light of the two optical waveguides disposed while interposing the crossing part in-between become symmetrical or asymmetrical about the light-condensing position. The width of the mode distribution of light propagating in the waveguides is broadened as approaching the crossing part, thus the straight advance property of light is enhanced. As the straight advance property of light is enhanced, the broadening of light at the crossing part is suppressed and the light arrives at the opposite side optical waveguide. By suppressing the broadening of the width of the mode distribution of light at the crossing part, the leakage of light from the optical waveguides crossing at the crossing part is suppressed, thus the loss of the propagating light is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光導波路に関し、特に、クロストーク特性が良好な交差光導波路に関する。   The present invention relates to an optical waveguide, and more particularly to a crossed optical waveguide having good crosstalk characteristics.

シリコンフォトニクスは、シリコン薄膜を成膜するシリコンテクノロジーを用いた光デバイスや光回路等を形成する技術であり、LSI中に光配線や光回路を導入してLSIを高速化する光インターコネクションを形成したり、LSIのシリコンプロセスを転用することによって光通信デバイスやセンサーデバイスの安価な製造への適用が期待されている。   Silicon photonics is a technology for forming optical devices and optical circuits that use silicon technology to form silicon thin films. Optical interconnections and optical circuits are introduced into LSIs to form optical interconnections that speed up LSIs. However, it is expected to be applied to inexpensive production of optical communication devices and sensor devices by diverting the LSI silicon process.

シリコンフォトニクスに用いる光配線や光回路を構成する基本的な要素として、曲げ、分岐、交差等がある。この要素の内、曲げおよび分岐については、低損失、コンパクト、広帯域、製造の容易性等の要求を満たすデバイス設計が確立している。一方、交差は、特に光配線や光回路をコンパクトな構成とするために必要な要素であるが、提案されているもののこれら要求を全て満たす構造は提案されていない。   Basic elements that constitute optical wiring and optical circuits used in silicon photonics include bending, branching, and intersection. Among these elements, device design that satisfies requirements such as low loss, compactness, wide bandwidth, and ease of manufacture has been established for bending and branching. On the other hand, the intersection is an element particularly necessary for making the optical wiring and the optical circuit compact, but a structure that satisfies all of these requirements has not been proposed.

図8は従来提案されている交差光導波路の概要を説明するための図である。図8(a)に示す交差光導波路11Aは、光導波路12A1〜12A4を交差部13Aで交差させることで構成される。この構成例では、例えば、光導波路12A4から入射した光は、交差部13Aをギャップとみなして光導波路12A2に伝搬する。この構造において、光導波路12A4と光導波路12A2との結合効率ηは波長λ、光導波路を伝搬する光のスポットサイズw、交差部におけるギャップ幅Dによって表され、スポットサイズwが大きいほど低損失となる。   FIG. 8 is a diagram for explaining the outline of a conventionally proposed crossed optical waveguide. An intersecting optical waveguide 11A shown in FIG. 8A is configured by intersecting optical waveguides 12A1 to 12A4 at an intersecting portion 13A. In this configuration example, for example, light incident from the optical waveguide 12A4 is propagated to the optical waveguide 12A2 with the intersection 13A regarded as a gap. In this structure, the coupling efficiency η between the optical waveguide 12A4 and the optical waveguide 12A2 is expressed by the wavelength λ, the spot size w of light propagating through the optical waveguide, and the gap width D at the intersection. The larger the spot size w, the lower the loss. Become.

図8(b)に示す交差光導波路11Bは、交差部13Bの幅や厚みを交差部以外に光導波路の値よりも小さくすることによって交差部のスポットサイズを大きくし、これによって、交差部における結合損失を低減している(特許文献1)。   In the crossed optical waveguide 11B shown in FIG. 8B, the spot size of the crossing portion is increased by making the width and thickness of the crossing portion 13B smaller than the value of the optical waveguide other than the crossing portion. The coupling loss is reduced (Patent Document 1).

本出願の発明者は、テーパー形状の光導波路によって交差部を構成する交差光導波路を提案している(非特許文献1)。図8(c)に示す交差光導波路11Cの構成例では、一方の光導波路は12C2および12C4は楕円形状あるいは放物線形状のテーパー形状を有し、このテーパー部分を交差部13Cとして他方の光導波路12C1、12C3と交差させている。また、図8(d)に示す交差光導波路11Dの構成例では、交差する光導波路12D1-12D4はそれぞれ楕円形状あるいは放物線形状のテーパー形状を有し、このテーパー部分を交差部13Dとして互いに交差させている。   The inventor of the present application has proposed a crossed optical waveguide in which a crossing portion is constituted by a tapered optical waveguide (Non-Patent Document 1). In the configuration example of the crossed optical waveguide 11C shown in FIG. 8C, one of the optical waveguides 12C2 and 12C4 has an elliptical or parabolic tapered shape, and the other optical waveguide 12C1 has this tapered portion as the intersecting portion 13C. , Crossed with 12C3. Further, in the configuration example of the intersecting optical waveguide 11D shown in FIG. 8D, the intersecting optical waveguides 12D1 to 12D4 each have an elliptical shape or a parabolic tapered shape, and the tapered portions intersect with each other as an intersecting portion 13D. ing.

また、テーパー形状の交差部を多層構造とする構成(非特許文献2)や矩形のモード変換器を挿入した構造(非特許文献3)も提案されている。   In addition, a configuration (Non-Patent Document 2) in which tapered intersections are formed in a multilayer structure and a structure (Non-Patent Document 3) in which a rectangular mode converter is inserted have been proposed.

また、交差部を連続して設ける構成によって伝搬する光のバランスを保つ手法(非特許文献4)、交差部を立体構造で形成する構成(非特許文献5)が提案されている。   In addition, a method of maintaining the balance of propagating light by a configuration in which intersecting portions are continuously provided (Non-Patent Document 4) and a configuration in which the intersecting portions are formed in a three-dimensional structure (Non-Patent Document 5) are proposed.

特開平5−60929号公報(図5,図1)Japanese Patent Laid-Open No. 5-60929 (FIGS. 5 and 1)

Low Loss Intersection of Si Photonic Wire Waveguides Japanese Journal of Applied Physics vol.43.No.2.2004,pp.646-647 Tatsuhiko FUKAZAWA, Tomohisa HIRANO, Fumiaki OHNO and Toshihiko BABALow Loss Intersection of Si Photonic Wire Waveguides Japanese Journal of Applied Physics vol.43.No.2.2004, pp.646-647 Tatsuhiko FUKAZAWA, Tomohisa HIRANO, Fumiaki OHNO and Toshihiko BABA Low-Loss, low-cross-talk crossings for silicon-on-insulator nanophotonic waveguides October 1,2007/Vol.32,No.19/OPTICS LETTRES ,pp.2801-2803o. Wim Bogaerts, Pieter Dumon, Dries Van Thourhount, and Roel BaetsLow-Loss, low-cross-talk crossings for silicon-on-insulator nanophotonic waveguides October 1,2007 / Vol.32, No.19 / OPTICS LETTRES, pp.2801-2803o.Wim Bogaerts, Pieter Dumon, Dries Van Thourhount, and Roel Baets Silicon cross-connect filters using microring resonator coupled multimode-interference-based waveguide crossings 9 June 2008/Vol.16,No.12/OPTICS EXPRESS pp.8649-8657 Fang Xu and Andrew W.PoonSilicon cross-connect filters using microring resonator coupled multimode-interference-based waveguide crossings 9 June 2008 / Vol.16, No.12 / OPTICS EXPRESS pp.8649-8657 Fang Xu and Andrew W. Poon Low-Loss Bloch Waves in Open Structures and Highly Compact, Efficient Si Waveguide-Crossing Arrays Tech. Dig. LEOS Annual Meet. (2007) Milos A. Popovic, Erich P.Ippen and Franz X.KartnerLow-Loss Bloch Waves in Open Structures and Highly Compact, Efficient Si Waveguide-Crossing Arrays Tech. Dig. LEOS Annual Meet. (2007) Milos A. Popovic, Erich P. Ippen and Franz X. Kartner Crosstalk-free design for the intersection of two dielectric waveguides 27 April 2009/Vol.17,No.9/OPTICS EXPRESS pp.7717-7724 Jingjing Li, David A. Fattal and Raymond G. BeausoleitCrosstalk-free design for the intersection of two dielectric waveguides 27 April 2009 / Vol.17, No.9 / OPTICS EXPRESS pp.7717-7724 Jingjing Li, David A. Fattal and Raymond G. Beausoleit

光通信で用いられる波長帯域であるCバンド(1.53〜1.565μm)では、損失が0.1dB以下であり、大きさが15μm角程度に収まることが望ましく、また、少ないパターニングの加工回数であることが望ましい。   In the C band (1.53 to 1.565 μm), which is a wavelength band used in optical communication, the loss is preferably 0.1 dB or less, the size is preferably about 15 μm square, and the number of patterning processes is small. desirable.

提案されている構成は、このような要求に対して十分に応じているとは言い難い。例えば、交差部を連続して設ける構成(非特許文献4)は、損失の点で十分でなく、また、帯域も狭いという問題があり、その連続構造から光回路に汎用的に適用することは難しい。   The proposed configuration is unlikely to adequately meet such requirements. For example, the configuration in which the intersecting portions are continuously provided (Non-Patent Document 4) is not sufficient in terms of loss and has a problem that the bandwidth is narrow. difficult.

また、光導波路をテーパー形状とした構成(非特許文献1)は、損失の点で十分とは云えない。   Further, the configuration in which the optical waveguide is tapered (Non-Patent Document 1) cannot be said to be sufficient in terms of loss.

また、テーパー形状の交差部を多層構造とする構成(非特許文献2)は、損失の点で改善されているものの、二段階のパターン加工が必要であるため製作プロセスが複雑となるという問題があり、矩形のモード変換器を挿入した構造(非特許文献3)は、実際の3次元デバイスでは損失が大きいという問題がある。交差部を立体構造で形成する構成(非特許文献5)は、製造が困難であるという問題がある。   Moreover, although the structure which makes a taper-shaped cross | intersection part multilayer structure (nonpatent literature 2) is improved in the point of loss, since the pattern process of two steps is required, there exists a problem that a manufacturing process becomes complicated. In addition, the structure in which the rectangular mode converter is inserted (Non-Patent Document 3) has a problem that the loss is large in an actual three-dimensional device. The configuration in which the intersecting portion is formed in a three-dimensional structure (Non-Patent Document 5) has a problem that it is difficult to manufacture.

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、構成が簡易で、帯域が広く、交差部での漏洩による損失が少ない交差光導波路を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to provide a crossed optical waveguide having a simple configuration, a wide band, and a small loss due to leakage at a crossing portion.

本発明は、複数の光導波路が同一面内で交差する交差光導波路であり、複数の光導波路と、この複数の光導波路が同一面内で交差する交差部とを備える。   The present invention is an intersecting optical waveguide in which a plurality of optical waveguides intersect in the same plane, and includes a plurality of optical waveguides and an intersecting portion in which the plurality of optical waveguides intersect in the same plane.

本発明の光導波路は、伝搬する光のモード分布の幅を拡大した後に絞って、交差部の中心が集光位置となるように集光させ、交差部を挟んで配置された2つの光導波路の光の各モード分布がこの集光位置を中心として分布させる構成とする。この光のモード分布において集光位置を中心とした分布は、対称とするほか非対称とすることができる。   The optical waveguide of the present invention is narrowed after expanding the width of the mode distribution of propagating light, condensed so that the center of the intersecting portion becomes the condensing position, and two optical waveguides arranged with the intersecting portion interposed therebetween Each mode distribution of the light is distributed around this condensing position. In this mode distribution of light, the distribution centered on the condensing position can be symmetric or asymmetric.

本発明の交差光導波路によれば、交差部に近づくにつれて導波路中を伝搬する光のモード分布の幅を広げ、これによって光の直進性を高める。光の直進性が高まることによって、光は交差部における広がりが抑制され、反対側の光導波路に到達する。交差部において光の広がりが抑制されることによって、交差部において交差する光導波路の光が漏洩することが抑えられ、伝搬する光の損失を低減することができる。   According to the crossed optical waveguide of the present invention, the width of the mode distribution of light propagating through the waveguide is increased as the crossing portion is approached, thereby improving the straightness of light. By increasing the straightness of light, the light is prevented from spreading at the intersection and reaches the opposite optical waveguide. By suppressing the spread of light at the intersection, it is possible to suppress the leakage of the light of the optical waveguide that intersects at the intersection, and to reduce the loss of propagating light.

導波路中を伝搬する光のモード分布の幅を、交差部に近づくにつれて単に広げる構成とした場合には、光の直進性は高まるものの、交差部においてモード分布が拡がる状態のままで進入するため、進入した光が交差する光導波路に漏れる漏洩分が発生する。この漏洩分は伝搬損失の要因となる。   When the width of the mode distribution of light propagating in the waveguide is simply widened as it approaches the intersection, the light goes straight, but it enters while the mode distribution is widened at the intersection. The leaked portion leaks into the optical waveguide where the light that has entered intersects. This leakage becomes a factor of propagation loss.

本発明は、複数の光導波路と、複数の光導波路が同一面内で交差する交差部とを備える構成において、光導波路は伝搬する光のモード分布の幅を拡大した後に縮小して絞ることによって、交差部の中心を集光位置として集光させ、集光位置を中心として導入側の導波路と導出側の導波路で対称又は非対称なモード分布を形成する構成とする。この構成とすることによって、一旦モード分布の幅が拡がった光を絞ることで、光導波路の中心軸に向かって内側にくぼんだ波面を形成し、交差部内において直進しながら光導波路の中心軸方向に進む。このとき、光のモード分布の幅の絞り量を調整して、集光位置が交差部の中心となるようにする。集光位置を交差部の中心に合わせることによって、交差光導波路、およびこの交差光導波路を伝搬する光の分布は交差部を中心として対称又は非対称な関係となる。光の分布の集光位置を交差部の中心とすることで、交差部に導入した光は交差する光導波路に漏れることなく、交差部を通過して他方の光導波路に導かれ、交差部での光の漏洩を無くして、交差部での損失を無くすことができる。   According to the present invention, in a configuration including a plurality of optical waveguides and intersections where the plurality of optical waveguides intersect in the same plane, the optical waveguide is reduced by narrowing after narrowing the width of the mode distribution of propagating light. The center of the intersection is condensed as the condensing position, and a symmetric or asymmetric mode distribution is formed between the introduction-side waveguide and the extraction-side waveguide with the condensing position as the center. By adopting this configuration, once the light whose mode distribution width has been widened is narrowed, a wavefront that is recessed inward toward the central axis of the optical waveguide is formed, and in the direction of the central axis of the optical waveguide while traveling straight in the intersection Proceed to At this time, the aperture amount of the light mode distribution width is adjusted so that the light condensing position becomes the center of the intersection. By matching the condensing position to the center of the intersection, the intersection optical waveguide and the distribution of light propagating through the intersection optical waveguide have a symmetric or asymmetric relationship about the intersection. By setting the condensing position of the light distribution as the center of the intersection, the light introduced into the intersection passes through the intersection and is guided to the other optical waveguide without leaking to the intersecting optical waveguide, and at the intersection It is possible to eliminate the loss of light at the intersections.

本発明の光導波路は、伝搬する光のモード分布の幅を拡大した後に縮小し、集光位置が交差部の中心となるように集光させる構成とする。交差部に向かう光軸方向において、伝搬する光のモード分布の幅を拡大した後に縮小させ、このモード分布の幅を縮小させることによって、交差部の中心においてモード分布の幅を最も絞り、交差部の中心に集光させる。   The optical waveguide of the present invention has a configuration in which the width of the mode distribution of propagating light is enlarged and then reduced, and the light is condensed so that the light condensing position becomes the center of the intersection. In the optical axis direction toward the intersection, the width of the mode distribution of the propagating light is enlarged and then reduced, and the width of the mode distribution is reduced at the center of the intersection by reducing the width of the mode distribution. Focus on the center of the.

本発明の光導波路は、単一モードあるいは多モードとすることができるが、低次モードが望ましい。本発明の交差光導波路において、各光導波路を伝搬するモードは、常に一つのモードに保持され、そのモード分布の幅のみを拡大・縮小する。   The optical waveguide of the present invention can be single-mode or multi-mode, but a low-order mode is desirable. In the crossed optical waveguide of the present invention, the mode propagating through each optical waveguide is always maintained as one mode, and only the width of the mode distribution is enlarged / reduced.

本発明の光導波路は、モード分布の幅を拡大・縮小させる構成として、光導波路の幅と厚さの少なくとも何れか一つについてその大きさを増減させる。この幅又は厚さの調整、あるいは幅と厚さの両方を調整することによって、伝搬する光のモード分布の幅を拡大・縮小させる。   The optical waveguide of the present invention is configured to increase or decrease the width of the mode distribution, and increase or decrease the size of at least one of the width and thickness of the optical waveguide. By adjusting the width or thickness, or adjusting both the width and thickness, the width of the mode distribution of the propagating light is expanded or reduced.

本発明の交差光導波路は、複数の光導波路が同一面内で交差する交差光導波路において、複数の光導波路と、複数の光導波路が同一面内で交差する交差部とを備え、光導波路はモード分布の幅を拡大・縮小させる構成としてテーパー部を備える。テーパー部は、その形状によって、モード分布の幅の拡大・縮小すると共に、伝搬するモードを常に一つに保つ。   The crossed optical waveguide of the present invention is a crossed optical waveguide in which a plurality of optical waveguides intersect in the same plane, and includes a plurality of optical waveguides and a crossing portion in which the plurality of optical waveguides intersect in the same plane. A tapered portion is provided as a configuration for expanding and reducing the width of the mode distribution. Depending on the shape of the tapered portion, the width of the mode distribution is enlarged / reduced, and the propagating mode is always kept at one.

本発明の光導波路は、光の各導出入端部と交差部との間でモード分布の幅を拡大・縮小させる第1のテーパー部と第2のテーパー部とを備えた構成によって形成することができる。   The optical waveguide of the present invention is formed by a configuration including a first taper portion and a second taper portion that expand and contract the width of the mode distribution between each light entry / exit end portion and the intersection portion. Can do.

第1のテーパー部は、幅と厚さの少なくとも何れか一方が交差部に向かって増加する構成とし、第2のテーパー部は、幅と厚さの少なくとも何れか一方が交差部に向かって減少する構成とする。第1のテーパー部および第2のテーパー部の構成において、光が幅や厚さが増加する方向に進む場合にはモード分布の幅は拡大し、逆に、光が幅や厚さが減少する方向に進む場合にはモード分布の幅は縮小する。さらに、第1のテーパー部を導出入端部側に設け、第2のテーパー部を交差部側に設ける。このテーパー部の構成によって、交差部を挟む2つの光導波路は、交差部の中心を集光位置とし、この集光位置を中心として導入側と導出側で対称又は非対称なモード分布を形成する。   The first tapered portion is configured such that at least one of the width and the thickness increases toward the intersecting portion, and the second tapered portion decreases at least one of the width and the thickness toward the intersecting portion. The configuration is as follows. In the configuration of the first taper portion and the second taper portion, the width of the mode distribution increases when the light proceeds in the direction in which the width and thickness increase, and conversely, the light decreases in width and thickness. When proceeding in the direction, the width of the mode distribution is reduced. Further, the first taper portion is provided on the lead-out input end portion side, and the second taper portion is provided on the crossing portion side. With the configuration of the tapered portion, the two optical waveguides sandwiching the intersecting portion form a symmetric or asymmetric mode distribution on the introduction side and the outlet side with the center of the intersecting portion as the condensing position.

本発明の光導波路は、SiOのクラッドとSiのコアとによって形成することができ、テーパー部は、複数の形状によって形成することができる。 The optical waveguide of the present invention can be formed by a SiO 2 cladding and a Si core, and the tapered portion can be formed by a plurality of shapes.

テーパー部を形成する第1の形態は、コアを楕円形状で形成することができる。第1の形態において、第1のテーパー部および第2のテーパー部のコアの側壁部を楕円形状に形成することができる。楕円形状は、その楕円形状の焦点を交差部の中心とすることによって、交差部の中心を集光位置とし、この集光位置を中心として導入側と導出側の光導波路に対称又は非対称なモード分布を形成する。   The 1st form which forms a taper part can form a core by elliptical shape. In the first embodiment, the side wall portions of the cores of the first tapered portion and the second tapered portion can be formed in an elliptical shape. In the elliptical shape, the focal point of the elliptical shape is set as the center of the intersection, and the center of the intersection is set as the condensing position. Form a distribution.

テーパー部を形成する第2の形態は、コアを放物線形状で形成することができる。第2の形態において、第1のテーパー部および第2のテーパー部のコアの側壁部を放物線形状に形成することができる。放物線形状は、その放物線形状の焦点を交差部の中心とすることによって、交差部の中心を集光位置とし、この集光位置を中心として導入側と導出側の光導波路に対称又は非対称なモード分布を形成する。   The 2nd form which forms a taper part can form a core in a parabolic shape. In the second embodiment, the side wall portions of the cores of the first tapered portion and the second tapered portion can be formed in a parabolic shape. The parabolic shape is a mode in which the focal point of the parabolic shape is the center of the intersection, and the center of the intersection is the condensing position. Form a distribution.

テーパー部を形成する第3の形態は、コアを傾斜した直線形状で形成することができる。第3の形態において、第1のテーパー部および第2のテーパー部のコアの側壁部を直線形状に形成することができる。第2のテーパー部の直線形状の傾斜は、モード減少の焦点を前記交差部の中心とすることによって、交差部の中心を集光位置とし、この集光位置を中心として導入側と導出側の光導波路に対称又は非対称なモード分布を形成する。   The 3rd form which forms a taper part can be formed in the linear shape which inclined the core. In the third embodiment, the side wall portions of the cores of the first tapered portion and the second tapered portion can be formed in a linear shape. The inclination of the linear shape of the second tapered portion is such that the center of the intersecting portion is a condensing position by setting the focal point of mode reduction to the center of the intersecting portion, and the center of the converging portion is the center of the converging portion. A symmetric or asymmetric mode distribution is formed in the optical waveguide.

本発明のテーパー部を備える構成において、隣接する第2のテーパー部のコアの側壁部が形成する角度において、クラッド側の角度を90度未満の鋭角とする。隣接する第2のテーパー部のコアの側壁部が形成する角度を鋭角とすることで、拡大したモード分布の幅を交差部側に向かって絞る構成とすることができる。   In the configuration including the tapered portion of the present invention, the angle on the cladding side is an acute angle of less than 90 degrees in the angle formed by the side wall portion of the core of the adjacent second tapered portion. By making the angle formed by the side wall portion of the core of the adjacent second tapered portion an acute angle, the width of the expanded mode distribution can be narrowed toward the intersecting portion side.

本発明の交差光導波路によれば、十分な広帯域で低損失とすることができる。伝搬損失のシミュレートによる評価例では0.07dBの低損失とすることができる。   According to the crossed optical waveguide of the present invention, low loss can be achieved with a sufficiently wide band. In the evaluation example by simulating propagation loss, the loss can be as low as 0.07 dB.

特許文献1には、交差部に向かって光導波路の幅を狭め、交差部のスポットサイズを大きくすることで、交差部における結合損失を低減する構成が示されているが、本発明のように、伝搬する光のモード分布の幅を拡大する構成ではないため、交差部における直線性が十分でなく、公差する光導波路への漏洩を抑制することができない。また、特許文献1は、単に交差部のスポットサイズを大きくすることで交差部における結合損失を低減する構成であり、本発明のように、拡大したモード分布の幅を縮小して絞り、交差部の中心に集光させる構成ではないため、光の分布を交差部の中心に対して対称な構成とすることができず、交差部における漏洩の抑制効果は十分とは云えない。   Patent Document 1 discloses a configuration in which the coupling loss at the intersection is reduced by narrowing the width of the optical waveguide toward the intersection and increasing the spot size of the intersection, as in the present invention. Since the configuration does not increase the width of the mode distribution of propagating light, the linearity at the intersection is not sufficient, and leakage to the optical waveguide having a tolerance cannot be suppressed. Further, Patent Document 1 is a configuration in which the coupling loss at the intersection is reduced by simply increasing the spot size of the intersection. As in the present invention, the width of the expanded mode distribution is reduced and the intersection is reduced. Therefore, the light distribution cannot be symmetric with respect to the center of the intersection, and the effect of suppressing leakage at the intersection is not sufficient.

また、非特許文献1,3には、楕円形状や矩形のモード変換器の構成が示されているものの、本発明のように、拡大したモード分布の幅を縮小し絞り、交差部の中心に集光させる構成ではないため、光の分布を交差部の中心に対して対称な構成とすることができず、交差部における漏洩の抑制効果は十分とは云えない。   Although Non-Patent Documents 1 and 3 show the configuration of an elliptical or rectangular mode converter, as in the present invention, the width of the expanded mode distribution is reduced and reduced to the center of the intersection. Since the light is not condensed, the light distribution cannot be symmetric with respect to the center of the intersection, and the effect of suppressing leakage at the intersection is not sufficient.

以上説明したように、本発明の交差光導波路によれば、交差部での漏洩による損失を低減させることができ、光導波路の幅や厚さを調整するのみで形成することができるため、簡易な構成とすることができ、また、連続した交差部を要することなく、一つの交差部で構成することができるため、伝搬する光を広帯域とすることができる。   As described above, according to the intersecting optical waveguide of the present invention, loss due to leakage at the intersecting portion can be reduced, and it can be formed only by adjusting the width and thickness of the optical waveguide. In addition, since it can be configured with one intersection without requiring a continuous intersection, the propagating light can be in a wide band.

本発明の交差光導波路の第1の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st structural example of the crossing optical waveguide of this invention. 本発明の交差光導波路の第1の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st structural example of the crossing optical waveguide of this invention. 本発明の交差光導波路の第2の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd structural example of the crossing optical waveguide of this invention. 本発明の交差光導波路の第3の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 3rd structural example of the crossing optical waveguide of this invention. 本発明の交差光導波路の第4の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 4th structural example of the crossing optical waveguide of this invention. 本発明の交差光導波路の第5の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 5th structural example of the crossing optical waveguide of this invention. 本発明の交差光導波路のシミュレーション例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a simulation of the crossing optical waveguide of this invention. 従来提案されている交差光導波路の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the crossing optical waveguide proposed conventionally.

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。以下、本発明の交差光導波路の構成例について、図1〜図6を用いて説明し、シミュレーション例を図7を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6, and a simulation example will be described with reference to FIG.

図1,2は本発明の交差光導波路の第1の構成例を説明するための図であり、図3は本発明の交差光導波路の第2の構成例を説明するための図であり、図4は本発明の交差光導波路の第3の構成例を説明するための図であり、図5は本発明の交差光導波路の第4の構成例を説明するための図であり、図6は本発明の交差光導波路の第5の構成例を説明するための図である。なお、図1〜6に示す例は、2本の光導波路を交差させた構成例を示している。   1 and 2 are diagrams for explaining a first configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention. FIG. 3 is a diagram for explaining a second configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention. 4 is a diagram for explaining a third configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention, and FIG. 5 is a diagram for explaining a fourth configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention. These are the figures for demonstrating the 5th structural example of the crossing optical waveguide of this invention. The example shown in FIGS. 1 to 6 shows a configuration example in which two optical waveguides are crossed.

本発明の交差光導波路の第1〜3の構成例は、光導波路におけるモード分布の幅の拡大・縮小を導波路の幅によって調整する例であり、本発明の交差光導波路の第4の構成例は、光導波路におけるモード分布の幅の拡大・縮小を導波路の厚さによって調整する例であり、本発明の交差光導波路の第5の構成例は、光導波路におけるモード分布の幅の拡大・縮小を導波路の幅および厚さによって調整する例を示している。   The first to third configuration examples of the crossed optical waveguide of the present invention are examples in which the expansion / reduction of the width of the mode distribution in the optical waveguide is adjusted by the width of the waveguide, and the fourth configuration of the crossed optical waveguide of the present invention. The example is an example in which the expansion / reduction of the width of the mode distribution in the optical waveguide is adjusted by the thickness of the waveguide, and the fifth configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention is the expansion of the width of the mode distribution in the optical waveguide. An example in which the reduction is adjusted by the width and thickness of the waveguide is shown.

また、第1〜3の構成例において、第1の構成例は、光導波路を形成するコアの外形形状を楕円形状で構成する例であり、第2の構成例は、光導波路を形成するコアの外形形状を放物線形状で構成する例であり、第3の構成例は、光導波路を形成するコアの外形形状を傾斜した直線形状で構成する例を示している。   In the first to third configuration examples, the first configuration example is an example in which the outer shape of the core that forms the optical waveguide is an elliptical shape, and the second configuration example is the core that forms the optical waveguide. The third configuration example shows an example in which the outer shape of the core forming the optical waveguide is configured as a tilted linear shape.

[交差光導波路の第1の構成例]
はじめに、本発明の交差光導波路の第1の構成例について、図1,2を用いて説明する。
第1の構成例は、光導波路のモード分布の幅の拡大・縮小を導波路の幅によって調整する例であり、光導波路を形成するコアの外形形状を楕円形状で構成し、この楕円形状によって導波路の幅調整を行う例である。
[First configuration example of crossed optical waveguide]
First, a first configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention will be described with reference to FIGS.
The first configuration example is an example in which the expansion / reduction of the width of the mode distribution of the optical waveguide is adjusted by the width of the waveguide, and the outer shape of the core forming the optical waveguide is configured in an elliptical shape. This is an example of adjusting the width of the waveguide.

図1(a)は第1の構成例の平面図であり、図1(b)は第1の構成例の断面図であり、一方の光導波路の断面(図1(a)中の一点鎖線で示す部分)を示している。   1A is a plan view of the first configuration example, FIG. 1B is a cross-sectional view of the first configuration example, and shows a cross-section of one optical waveguide (the chain line in FIG. 1A). The portion indicated by).

第1の構成例の交差光導波路1Aは、2本の光導波路2(2A1〜2A4)を交差部3Aで交差させて構成し、基板を構成する低屈折率のSiOのクラッド部10に高屈折率のSiのコア11を生成することで形成することができる。なお、SiOのクラッド部10上にSiのコア11を生成するプロセスは、フォトリソグラフィ技法を用いて行うことができる。 The intersecting optical waveguide 1A of the first configuration example is configured by intersecting two optical waveguides 2 (2A1 to 2A4) at an intersecting portion 3A, and is high in a low refractive index SiO 2 cladding portion 10 constituting a substrate. It can be formed by generating a Si core 11 having a refractive index. The process of generating the Si core 11 on the SiO 2 cladding 10 can be performed using a photolithography technique.

図1(a)に示す交差光導波路1Aが備える光導波路2の内、一方の光導波路は交差部3Aを挟んで対称な位置に配置される光導波路2A2と光導波路2A4とから構成され、他方の光導波路は交差部3Aを挟んで対称な位置に配置される光導波路2A1と光導波路2A3とから構成され、光導波路(2A2,2A4)と光導波路(2A1,2A3)とは交差部3Aにおいて直交している。   Of the optical waveguides 2 provided in the crossed optical waveguide 1A shown in FIG. 1A, one optical waveguide is composed of an optical waveguide 2A2 and an optical waveguide 2A4 that are arranged symmetrically across the intersecting portion 3A, and the other The optical waveguide is composed of an optical waveguide 2A1 and an optical waveguide 2A3 that are arranged symmetrically across the intersection 3A, and the optical waveguide (2A2, 2A4) and the optical waveguide (2A1, 2A3) are at the intersection 3A. Orthogonal.

光導波路2A2と光導波路2A4とは、交差部3Aを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。また、光導波路2A1と光導波路2A3とについても、交差部3Aを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。   The optical waveguide 2A2 and the optical waveguide 2A4 are optically symmetric with respect to the intersection 3A, and any of them may be an introduction path or a lead-out path. The optical waveguide 2A1 and the optical waveguide 2A3 are also optically symmetric with respect to the intersecting portion 3A, and any of them may be an introduction path or a lead-out path.

ここでは、便宜上、光導波路2A4を導入路とし、光導波路2A2を導出路とし、また、光導波路2A3を導入路とし、光導波路2A1を導出路として説明する。   Here, for convenience, the optical waveguide 2A4 will be described as an introduction path, the optical waveguide 2A2 as an output path, the optical waveguide 2A3 as an introduction path, and the optical waveguide 2A1 as an output path.

以下、光導波路の構成について、光導波路2A2と光導波路2A4を備えた光導波路を用いて説明する。光導波路2A2と光導波路2A4からなる光導波路は、光導波路2A1と光導波路2A3とからなる光導波路に対して交差する関係にあり、光導波路2A4から導入された光は、交差する光導波路(光導波路2A1と光導波路2A3からなる光導波路)側に漏れることなく交差部3Aを通過して、光導波路2A2に進むことが求められる。   Hereinafter, the configuration of the optical waveguide will be described using an optical waveguide including the optical waveguide 2A2 and the optical waveguide 2A4. The optical waveguide composed of the optical waveguide 2A2 and the optical waveguide 2A4 intersects the optical waveguide composed of the optical waveguide 2A1 and the optical waveguide 2A3, and the light introduced from the optical waveguide 2A4 intersects the optical waveguide (optical It is required to proceed to the optical waveguide 2A2 through the intersecting portion 3A without leaking to the side of the optical waveguide comprising the waveguide 2A1 and the optical waveguide 2A3.

第1の構成例は、各光導波路2A1〜2A4のコアの外形形状を楕円形状で構成し、楕円形状の焦点位置と交差部3Aの中心位置を合わせることによって、交差する光導波路間の漏れを抑制して、光の伝搬損失を低減する。   In the first configuration example, the outer shape of the core of each of the optical waveguides 2A1 to 2A4 is configured as an ellipse, and the leakage between the intersecting optical waveguides is obtained by matching the elliptical focal position and the center position of the intersection 3A. Suppressing and reducing light propagation loss.

図1(a)に示す構成において、各光導波路2A1〜2A4は、SiOのクラッド部10上にSiのコア11を形成することで生成される。第1の構成例の各光導波路2A1〜2A4のコア11の外形形状は楕円形状で形成される。ここで、楕円形状の長軸の長さ(長径)を2a、短軸の長さ(短径)を2bとすると、楕円形状は一般にx/a+y/bの関数で表され、x軸上の焦点は(±√(a−b),0)で表される。各光導波路2A1〜2A4は、焦点位置5Aを中心にして4つの楕円形状を90度間隔で四回対称となる位置に配置して構成される。 In the configuration shown in FIG. 1 (a), each optical waveguide 2A1~2A4 is produced by forming a core 11 of Si on the cladding portion 10 of SiO 2. The outer shape of the core 11 of each of the optical waveguides 2A1 to 2A4 in the first configuration example is an elliptical shape. Here, when the length (major axis) of the major axis of the ellipse is 2a and the length (minor axis) of the minor axis is 2b, the ellipse shape is generally expressed by a function of x 2 / a 2 + y 2 / b 2. , The focal point on the x-axis is represented by (± √ (a 2 −b 2 ), 0). Each of the optical waveguides 2A1 to 2A4 is configured by arranging four elliptical shapes around the focal position 5A at positions that are four-fold symmetric at intervals of 90 degrees.

各光導波路2A1〜2A4は、光軸方向に幅の増減が異なる第1のテーパー部2a1と第2のテーパー部2a2とを備える。第1のテーパー部2a1は、導出入端部4から交差部3Aに向かって楕円形状に幅が広がり、第2のテーパー部2a2は、第1のテーパー部2a1から交差部3Aに向かって楕円形状に幅を狭める。このとき、各楕円形状の中心位置と焦点位置5Aとの距離dは√(a−b)で表され、この距離dが短軸の長さ(短径)2bの半分bよりも長い関係(d>b)にあるとき、隣接する光導波路の楕円形状の外形部分が形成する角度θは鋭角となる。 Each of the optical waveguides 2A1 to 2A4 includes a first tapered portion 2a1 and a second tapered portion 2a2 that have different widths in the optical axis direction. The first taper portion 2a1 has an elliptical shape extending from the lead-in / in end portion 4 toward the intersection portion 3A, and the second taper portion 2a2 is elliptical from the first taper portion 2a1 toward the intersection portion 3A. Narrow the width. At this time, the distance d between the center position of each elliptical shape and the focal position 5A is represented by √ (a 2 −b 2 ), and this distance d is longer than half b of the short axis length (short diameter) 2b. When the relationship (d> b) is satisfied, the angle θ formed by the elliptical outer shape portion of the adjacent optical waveguide is an acute angle.

図2は、光導波路の幅の増減および隣接する光導波路が成す角度を説明するための図である。なお、図2では、隣接する光導波路2A4と光導波路2A1のみを示し、光導波路2A2および光導波路2A3は省略している。   FIG. 2 is a diagram for explaining the increase / decrease of the width of the optical waveguide and the angle formed by the adjacent optical waveguides. In FIG. 2, only the adjacent optical waveguide 2A4 and the optical waveguide 2A1 are shown, and the optical waveguide 2A2 and the optical waveguide 2A3 are omitted.

光導波路2A4において、第1のテーパー部2a1は導出入端部4から交差部3Aに向かって幅W1が楕円関数に従って増加し、第2のテーパー部2a2との境界において最大幅W2となる。第2のテーパー部2a2と第1のテーパー部2a1との境界から交差部3Aに向かって幅W3が楕円関数に従って、モード分布の幅が焦点位置5Aで収斂するように狭められる。   In the optical waveguide 2A4, the width W1 of the first tapered portion 2a1 increases from the lead-in / in end portion 4 toward the intersecting portion 3A according to an elliptic function, and becomes the maximum width W2 at the boundary with the second tapered portion 2a2. From the boundary between the second tapered portion 2a2 and the first tapered portion 2a1, the width W3 is narrowed so as to converge at the focal position 5A in accordance with an elliptic function from the boundary 3A toward the intersecting portion 3A.

隣接する光導波路2A4と光導波路2A1のコアの外形部分が交わる箇所において、第2のテーパー部2a2の幅が狭められるため、外形部分が成す角度θは鋭角となる。   Since the width of the second taper portion 2a2 is narrowed at the location where the adjacent optical waveguide 2A4 and the outer portion of the core of the optical waveguide 2A1 intersect, the angle θ formed by the outer portion becomes an acute angle.

上記した位置関係によれば、光導波路2A4において、導出入端部4から導入した光は第1のテーパー部2a1において交差部3Aに向かって光のモード分布の幅が拡大し、第2のテーパー部2a2では第1のテーパー部2a1から交差部3Aに向かって光のモード分布の幅が縮小する。第2のテーパー部2a2で絞られた光は、交差部3Aの焦点位置5Aに集光する。   According to the positional relationship described above, in the optical waveguide 2A4, the light introduced from the lead-in / out end portion 4 has its light mode distribution width expanded toward the intersecting portion 3A in the first taper portion 2a1, and the second taper. In the portion 2a2, the width of the mode distribution of light decreases from the first tapered portion 2a1 toward the intersecting portion 3A. The light narrowed down by the second tapered portion 2a2 is collected at the focal position 5A of the intersecting portion 3A.

さらに、交差部3Aの焦点位置5Aで集光された光は、光の対称性から光のモード分布の幅を拡大しながら光導波路2A2に向かって進む。光導波路2A2において、第2のテーパー部2a2では交差部3Aから第1のテーパー部2a1に向かって光のモード分布の幅が拡大し、第1のテーパー部2a1では第1のテーパー部2a1から反対側の導出入端部4に向かって光のモード分布の幅が縮小し、導出入端部4から導出される。   Furthermore, the light condensed at the focal position 5A of the intersection 3A advances toward the optical waveguide 2A2 while expanding the width of the mode distribution of the light due to the symmetry of the light. In the optical waveguide 2A2, the width of the mode distribution of light increases from the intersecting portion 3A toward the first tapered portion 2a1 at the second tapered portion 2a2, and the opposite from the first tapered portion 2a1 at the first tapered portion 2a1. The width of the mode distribution of light decreases toward the lead-out entrance end 4 and is led out from the lead-out entrance end 4.

図1(a)中の符号21〜27は光導波路を伝搬する光のモード分布の幅の変化を模式的に示している。符号21は光導波路2A4側の導出入端部4を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号22は光導波路2A4側の第1のテーパー部2a1を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号23は光導波路2A4側の第2のテーパー部2a2を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号24は交差部3Aを伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号25は光導波路2A2側の第2のテーパー部a2を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号26は光導波路2A2側の第1のテーパー部2a1を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号27は光導波路2A2側の導出入端部4を伝搬する光のモード分布の幅を示している。   Reference numerals 21 to 27 in FIG. 1A schematically show changes in the width of the mode distribution of light propagating through the optical waveguide. Reference numeral 21 denotes the width of the mode distribution of the light propagating through the lead-in / out end 4 on the optical waveguide 2A4 side, and reference numeral 22 denotes the width of the mode distribution of the light propagating through the first tapered portion 2a1 on the optical waveguide 2A4 side. Reference numeral 23 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the second tapered portion 2a2 on the optical waveguide 2A4 side, reference numeral 24 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the intersection 3A, and reference numeral 25 denotes the optical waveguide. Reference numeral 26 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the second tapered portion a2 on the 2A2 side, reference numeral 26 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the first tapered portion 2a1 on the optical waveguide 2A2 side, and reference numeral 27 denotes The width of the mode distribution of light propagating through the lead-in / out end 4 on the optical waveguide 2A2 side is shown.

したがって、光導波路2A4、交差部3A、および光導波路2A2を伝搬する光のモード分布の幅は第1のテーパー部2a1で拡大した後、第2のテーパー部2a2で縮小して狭まり、交差部3Aの中心位置に形成された焦点位置5Aをモード分布の幅が小さい状態で通過する。伝搬光は、焦点位置5Aを通過した後、光の対称性からモード分布の幅を広げながら進み、光導波路2A2の第2のテーパー部2a2でモード分布の幅を拡大した後、光導波路2A2の第1のテーパー部2a1でモード分布の幅を縮小して狭める。   Therefore, the width of the mode distribution of the light propagating through the optical waveguide 2A4, the intersecting portion 3A, and the optical waveguide 2A2 is enlarged by the first tapered portion 2a1, and then reduced and narrowed by the second tapered portion 2a2, and the intersecting portion 3A. Passes through the focal position 5A formed at the center position of the lens with the mode distribution width being small. The propagating light passes through the focal position 5A, proceeds while expanding the width of the mode distribution due to the symmetry of the light, expands the width of the mode distribution by the second tapered portion 2a2 of the optical waveguide 2A2, and then propagates through the optical waveguide 2A2. The first tapered portion 2a1 reduces and narrows the mode distribution width.

したがって、光導波路2A4と光導波路2A2とは、構造上および光のモード分布において、交差部3Aの中心を境界にして対称な位置関係となり、光導波路2A4に導入された光は、交差部3Aで交差する光導波路(光導波路2A1および光導波路2A3)側に漏れることなく通過して、対向配置される光導波路2A2に導かれる。   Therefore, the optical waveguide 2A4 and the optical waveguide 2A2 have a symmetric positional relationship with respect to the center of the intersection 3A in the structure and the light mode distribution, and the light introduced into the optical waveguide 2A4 passes through the intersection 3A. It passes without leaking to the intersecting optical waveguides (optical waveguide 2A1 and optical waveguide 2A3) side, and is guided to the optical waveguide 2A2 arranged oppositely.

図1(b)は、光導波路2A4、交差部3A、および光導波路2A2の断面の構成例を示している。Siのコア11は、上下をSiOのクラッド部10aおよび10bで挟んだ構成である。 FIG. 1B shows a configuration example of a cross section of the optical waveguide 2A4, the intersecting portion 3A, and the optical waveguide 2A2. The Si core 11 has a structure in which the upper and lower sides are sandwiched between SiO 2 cladding portions 10a and 10b.

図1の構成での数値例は、以下の例とすることができる。
コア11の数値例は、楕円形状の長軸側の長さaは4〜6μm、短軸側の長さbは0.5〜1.5μm、第1のテーパー部2a1と第2のテーパー部2a2との境界から隣接する光導波路のコアの外形部分が交わる部分までの距離cは〜3μm(なお、0μmは含まないものとする)、厚さは220nmである。また、クラッド部10a,10bの厚さは800nm、光導波路2Aへの導出入端部4の幅は400nmである。また、波長が1.55μmの光を用いる場合、コア11の屈折率は3.50、クラッド部10の屈折率は1.44を用いる。
Numerical examples in the configuration of FIG. 1 can be the following examples.
In the numerical example of the core 11, the length a on the major axis side of the elliptical shape is 4 to 6 μm, the length b on the minor axis side is 0.5 to 1.5 μm, and the first taper portion 2a1 and the second taper portion 2a2 The distance c from the boundary to the portion where the outer portions of the cores of adjacent optical waveguides intersect is ˜3 μm (note that 0 μm is not included), and the thickness is 220 nm. Further, the thickness of the cladding portions 10a and 10b is 800 nm, and the width of the leading end portion 4 to the optical waveguide 2A is 400 nm. When light having a wavelength of 1.55 μm is used, the refractive index of the core 11 is 3.50, and the refractive index of the cladding part 10 is 1.44.

なお、上記した数値例は一例であって、この数値に限られるものではなく、本発明の構成に基づいて定めることができる。   The numerical examples described above are merely examples, and are not limited to these numerical values, and can be determined based on the configuration of the present invention.

[交差光導波路の第2の構成例]
次に、本発明の交差光導波路の第2の構成例について、図3を用いて説明する。
第2の構成例は、光導波路の光のモード分布の拡大・縮小を導波路の幅によって調整する例であり、光導波路を形成するコアの外形形状を放物線形状で構成し、この放物線形状によって導波路の幅調整を行う例である。
[Second configuration example of crossed optical waveguide]
Next, a second configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention will be described with reference to FIG.
The second configuration example is an example in which the expansion / reduction of the light mode distribution in the optical waveguide is adjusted by the width of the waveguide, and the outer shape of the core forming the optical waveguide is configured in a parabolic shape, and the parabolic shape This is an example of adjusting the width of the waveguide.

図3(a)は第2の構成例の平面図であり、図3(b)は第2の構成例の断面図(図3(a)中の一点鎖線で示す部分)であり、一方の光導波路の断面を示している。   FIG. 3A is a plan view of the second configuration example, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the second configuration example (a portion indicated by a one-dot chain line in FIG. 3A). The cross section of the optical waveguide is shown.

第2の構成例の交差光導波路1Bは、第1の構成例と同様に、2本の光導波路2(2B1〜2B4)を交差部3Bで交差させて構成し、基板を構成する低屈折率のSiOのクラッド部10に高屈折率のSiのコア11を生成することで形成することができる。 As in the first configuration example, the cross optical waveguide 1B of the second configuration example is configured by crossing two optical waveguides 2 (2B1 to 2B4) at the intersection 3B to form a low refractive index that forms a substrate. The high refractive index Si core 11 can be formed in the SiO 2 cladding 10.

図3(a)に示す交差光導波路1Bが備える光導波路2の内、一方の光導波路は交差部3Bを挟んで対称な位置に配置される光導波路2B2と光導波路2B4とから構成され、他方の光導波路は交差部3Bを挟んで対称な位置に配置される光導波路2B1と光導波路2B3とから構成され、光導波路(2B2,2B4)と光導波路(2B1,2B3)とは交差部3Bにおいて直交している。   Of the optical waveguides 2 included in the crossed optical waveguide 1B shown in FIG. 3A, one optical waveguide is composed of an optical waveguide 2B2 and an optical waveguide 2B4 arranged at symmetrical positions with the crossing portion 3B interposed therebetween, and the other. The optical waveguide is composed of an optical waveguide 2B1 and an optical waveguide 2B3 that are arranged symmetrically across the intersection 3B, and the optical waveguide (2B2, 2B4) and the optical waveguide (2B1, 2B3) are at the intersection 3B. Orthogonal.

光導波路2B2と光導波路2B4とは、交差部3Bを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。また、光導波路2B1と光導波路2B3とについても、交差部3Bを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。   The optical waveguide 2B2 and the optical waveguide 2B4 are optically symmetric with respect to the intersection 3B, and any of them may be an introduction path or a lead-out path. The optical waveguide 2B1 and the optical waveguide 2B3 are also optically symmetric with respect to the intersecting portion 3B, and any of them may be an introduction path or a lead-out path.

ここでは、便宜上、光導波路2B4を導入路とし、光導波路2B2を導出路とし、また、光導波路2B3を導入路とし、光導波路2B1を導出路として説明する。   Here, for convenience, the optical waveguide 2B4 will be described as an introduction path, the optical waveguide 2B2 as an extraction path, the optical waveguide 2B3 as an introduction path, and the optical waveguide 2B1 as an extraction path.

以下、光導波路の構成について、光導波路2B2と光導波路2B4を備えた光導波路を用いて説明する。光導波路2B2と光導波路2B4からなる光導波路は、光導波路2B1と光導波路2B3とからなる光導波路に対して交差する関係にあり、光導波路2B4から導入された光は、交差する光導波路(光導波路2B1と光導波路2B3からなる光導波路)側に漏れることなく交差部3Bを通過して、光導波路2B2に進むことが求められる。   Hereinafter, the configuration of the optical waveguide will be described using an optical waveguide including the optical waveguide 2B2 and the optical waveguide 2B4. The optical waveguide composed of the optical waveguide 2B2 and the optical waveguide 2B4 intersects the optical waveguide composed of the optical waveguide 2B1 and the optical waveguide 2B3, and the light introduced from the optical waveguide 2B4 intersects the optical waveguide (optical It is required to proceed to the optical waveguide 2B2 through the intersection 3B without leaking to the optical waveguide) side of the waveguide 2B1 and the optical waveguide 2B3.

第2の構成例は、各光導波路2B1〜2B4のコアの外形形状を放物線形状で構成し、放物線形状の焦点位置と交差部3Bの中心位置を合わせることによって、交差する光導波路間の漏れを抑制して、光の伝搬損失を低減する。   In the second configuration example, the outer shape of the core of each of the optical waveguides 2B1 to 2B4 is configured as a parabolic shape, and the leakage between the intersecting optical waveguides is obtained by matching the focal position of the parabolic shape and the center position of the intersecting portion 3B. Suppressing and reducing light propagation loss.

図3(a)に示す構成において、各光導波路2B1〜2B4は、SiOのクラッド部10上にSiのコア11を形成することで生成される。第2の構成例の各光導波路2B1〜2B4のコア11の外形形状は放物線形状で形成される。ここで、放物線形状において、焦点と準線との距離を2aとすると、放物線形状は一般にy=4axの関数で表される。各光導波路2B1〜2B4は、焦点位置5Bを中心にして放物線形状からなる4つの形状を90度間隔で四回対称となる位置に配置して構成される。 In the configuration shown in FIG. 3 (a), each optical waveguide 2B1~2B4 is produced by forming a core 11 of Si on the cladding portion 10 of SiO 2. The outer shape of the core 11 of each of the optical waveguides 2B1 to 2B4 in the second configuration example is formed in a parabolic shape. Here, in the parabolic shape, when the distance between the focal point and the quasi-line is 2a, the parabolic shape is generally expressed by a function of y 2 = 4ax. Each of the optical waveguides 2B1 to 2B4 is configured by arranging four parabolic shapes centering on the focal position 5B at positions that are four-fold symmetrical at intervals of 90 degrees.

各光導波路2B1〜2B4は、光軸方向に幅の増減が異なる第1のテーパー部2b1と第2のテーパー部2b2とを備え、第1のテーパー部2b1と第2のテーパー部2b2とを幅広部分の部分で合わせることで形成することができる。   Each of the optical waveguides 2B1 to 2B4 includes a first taper portion 2b1 and a second taper portion 2b2 that have different widths in the optical axis direction, and the first taper portion 2b1 and the second taper portion 2b2 are widened. It can be formed by combining parts.

第1のテーパー部2b1は、導出入端部4から交差部3Bに向かって放物線形状に幅が広がり、第2のテーパー部2b2は、第1のテーパー部2b1と第2のテーパー部2b2との境界から交差部3Bに向かって幅を狭める。このとき、各放物線形状の中心位置と焦点位置5Bとの距離dが放物線形状で最も幅広の部分の長さbよりも長い関係(d>b)にあるとき、隣接する光導波路の放物線形状の外形部分が形成する角度θは鋭角となる。   The first taper portion 2b1 is widened in a parabolic shape from the lead-in / in end portion 4 toward the intersection portion 3B, and the second taper portion 2b2 is formed between the first taper portion 2b1 and the second taper portion 2b2. The width is narrowed from the boundary toward the intersection 3B. At this time, when the distance d between the center position of each parabolic shape and the focal position 5B is longer than the length b of the widest portion in the parabolic shape (d> b), the parabolic shape of the adjacent optical waveguide The angle θ formed by the outer shape portion is an acute angle.

光導波路2B4において、第1のテーパー部2b1の幅W1は、導出入端部4から交差部3Bに向かって放物線関数に従って増加し、第2のテーパー部2b2との境界において最大幅W2となる。第2のテーパー部2b2の幅W3は、第2のテーパー部2b2と第1のテーパー部2b1との境界から交差部3Bに向かって放物線形状に従って減少し、光のモード分布の幅が焦点位置5Bで収斂するように狭められる。   In the optical waveguide 2B4, the width W1 of the first tapered portion 2b1 increases in accordance with a parabolic function from the lead-in / in end portion 4 toward the intersecting portion 3B, and reaches the maximum width W2 at the boundary with the second tapered portion 2b2. The width W3 of the second tapered portion 2b2 decreases according to the parabolic shape from the boundary between the second tapered portion 2b2 and the first tapered portion 2b1 toward the intersecting portion 3B, and the width of the mode distribution of the light is the focal position 5B. Narrowed to converge.

隣接する光導波路2B4と光導波路2B1のコアの外形部分が交わる箇所において、第2のテーパー部2b2の幅が狭められるため、外形部分が成す角度θは鋭角となる。   Since the width of the second taper portion 2b2 is narrowed at the location where the adjacent optical waveguide 2B4 and the outer portion of the core of the optical waveguide 2B1 intersect, the angle θ formed by the outer portion becomes an acute angle.

上記した位置関係によれば、光導波路2B4において、導出入端部4から導入した光は第1のテーパー部2b1において交差部3Bに向かって光のモード分布の幅が拡大し、第2のテーパー部2b2では第1のテーパー部2b1から交差部3Bに向かって光のモード分布の幅が縮小する。第2のテーパー部2b2で絞られた光は、交差部3Bの焦点位置5Bに集光する。   According to the positional relationship described above, in the optical waveguide 2B4, the light introduced from the lead-in / out end portion 4 has the width of the mode distribution of the light expanded toward the intersecting portion 3B in the first taper portion 2b1, and the second taper. In the portion 2b2, the width of the mode distribution of light decreases from the first tapered portion 2b1 toward the intersecting portion 3B. The light narrowed down by the second tapered portion 2b2 is collected at the focal position 5B of the intersecting portion 3B.

さらに、交差部3Bの焦点位置5Bに集光された光は、光の対称性から光のモード分布の幅を拡大しながら光導波路2B2に向かって進む。光導波路2B2において、第2のテーパー部2b2では交差部3Bから第1のテーパー部2b1に向かって光のモード分布の幅が拡大し、第1のテーパー部2b1では第1のテーパー部2b1から反対側の導出入端部4に向かって光のモード分布の幅が縮小し、導出入端部4から導出される。   Further, the light collected at the focal position 5B of the intersecting portion 3B travels toward the optical waveguide 2B2 while expanding the width of the light mode distribution due to the symmetry of the light. In the optical waveguide 2B2, the width of the mode distribution of light increases from the intersecting portion 3B toward the first tapered portion 2b1 at the second tapered portion 2b2, and opposite from the first tapered portion 2b1 at the first tapered portion 2b1. The width of the mode distribution of light decreases toward the lead-out entrance end 4 and is led out from the lead-out entrance end 4.

図3(a)中の符号21〜27は、図1(a)と同様に、光導波路を伝搬する光のモード分布の幅の変化を模式的に示している。符号21は光導波路2B4側の導出入端部4を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号22は光導波路2B4側の第1のテーパー部2b1を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号23は光導波路2B4側の第2のテーパー部2b2を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号24は交差部3Bを伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号25は光導波路2B2側の第2のテーパー部2b2を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号26は光導波路2B2側の第1のテーパー部2b1を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号27は光導波路2B2側の導出入端部4を伝搬する光のモード分布の幅を示している。   Reference numerals 21 to 27 in FIG. 3A schematically show changes in the width of the mode distribution of light propagating through the optical waveguide, as in FIG. Reference numeral 21 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the lead-in / out end 4 on the optical waveguide 2B4 side, and reference numeral 22 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the first tapered portion 2b1 on the optical waveguide 2B4 side. Reference numeral 23 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the second tapered portion 2b2 on the optical waveguide 2B4 side, reference numeral 24 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the intersection 3B, and reference numeral 25 denotes the optical waveguide. Reference numeral 26 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the second tapered portion 2b2 on the 2B2 side, reference numeral 26 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the first tapered portion 2b1 on the optical waveguide 2B2 side, and reference numeral 27 denotes The width of the mode distribution of light propagating through the lead-in / out end 4 on the optical waveguide 2B2 side is shown.

したがって、光導波路2B4、交差部3B、および光導波路2B2を伝搬する光は、光のモード分布の幅が第1のテーパー部2b1で拡大した後、第2のテーパー部2b2で縮小して狭められ、交差部3Bの中心位置に形成された焦点位置5Bを小さいモードで通過する。さらに、伝搬光は、焦点位置5Bを通過した後、光の対称性から光のモード分布の幅が広がりながら進み、光導波路2B2の第2のテーパー部2b2で光のモード分布の幅が広がった後、光導波路2B2の第1のテーパー部2b1で光のモード分布の幅が縮小して狭まる。   Accordingly, the light propagating through the optical waveguide 2B4, the intersecting portion 3B, and the optical waveguide 2B2 is narrowed by the second tapered portion 2b2 after the width of the mode distribution of the light is enlarged by the first tapered portion 2b1. The focal position 5B formed at the center position of the intersection 3B passes through in a small mode. Further, after passing through the focal position 5B, the propagating light travels while the width of the light mode distribution is widened due to the symmetry of the light, and the width of the light mode distribution is widened at the second tapered portion 2b2 of the optical waveguide 2B2. Thereafter, the width of the mode distribution of the light is reduced and narrowed at the first tapered portion 2b1 of the optical waveguide 2B2.

したがって、光導波路2B4と光導波路2B2とは、構造上および光のモード分布において、交差部3Bの中心を境界にして対称な位置関係となり、光導波路2B4に導入された光は、交差部3Bで交差する光導波路(光導波路2B1および光導波路2B3)側に漏れることなく通過して、対向配置される光導波路2B2に導かれる。   Therefore, the optical waveguide 2B4 and the optical waveguide 2B2 have a symmetrical positional relationship with respect to the center of the intersection 3B in the structure and the mode distribution of light, and the light introduced into the optical waveguide 2B4 is transmitted at the intersection 3B. It passes through the intersecting optical waveguides (optical waveguide 2B1 and optical waveguide 2B3) without leaking, and is guided to the optical waveguide 2B2 arranged oppositely.

図3(b)は、光導波路2B4、交差部3B、および光導波路2B2の断面の構成例を示している。Siのコア11は、上下をSiOのクラッド部10aおよび10bで挟んだ構成である。 FIG. 3B shows a configuration example of a cross section of the optical waveguide 2B4, the intersecting portion 3B, and the optical waveguide 2B2. The Si core 11 has a structure in which the upper and lower sides are sandwiched between SiO 2 cladding portions 10a and 10b.

図3の構成での数値例は、以下の例とすることができる。
コア11の数値例は、放物線形状の長さaは4〜6μm、長さbは0.5〜1.5μm、第1のテーパー部2b1と第2のテーパー部2b2との境界から隣接する光導波路のコアの外形部分が交わる部分までの距離cは〜3μm(なお、0μmは含まないものとする)、厚さは220nmである。また、クラッド部10a,10bの厚さは800nmとし、光導波路2Bへの導出入端部4の幅は400nmとする。また、波長が1.55μmの光を用いる場合、コア11の屈折率は3.50、クラッド部10の屈折率は1.44を用いる。
Numerical examples in the configuration of FIG. 3 can be the following examples.
In the numerical example of the core 11, the length a of the parabola is 4 to 6 μm, the length b is 0.5 to 1.5 μm, and the core of the optical waveguide adjacent from the boundary between the first tapered portion 2b1 and the second tapered portion 2b2 The distance c to the part where the external parts intersect is ~ 3 μm (note that 0 μm is not included), and the thickness is 220 nm. Further, the thickness of the cladding portions 10a and 10b is 800 nm, and the width of the lead-in / out end portion 4 to the optical waveguide 2B is 400 nm. When light having a wavelength of 1.55 μm is used, the refractive index of the core 11 is 3.50, and the refractive index of the cladding part 10 is 1.44.

なお、上記した数値例は一例であって、この数値に限られるものではなく、本発明の構成に基づいて定めることができる。   The numerical examples described above are merely examples, and are not limited to these numerical values, and can be determined based on the configuration of the present invention.

[交差光導波路の第3の構成例]
次に、本発明の交差光導波路の第3の構成例について、図4を用いて説明する。
第3の構成例は、光導波路の光のモード分布の幅の拡大・縮小を導波路の幅によって調整する例であり、光導波路を形成するコアの外形形状を、傾斜を有した直線形状で構成し、この直線形状の傾きによって導波路の幅調整を行う例である。
[Third configuration example of crossed optical waveguide]
Next, a third configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention will be described with reference to FIG.
The third configuration example is an example in which the expansion / reduction of the width of the mode distribution of the light of the optical waveguide is adjusted by the width of the waveguide, and the outer shape of the core forming the optical waveguide is a linear shape having an inclination. In this example, the width of the waveguide is adjusted by the inclination of the linear shape.

図4(a)は第3の構成例の平面図であり、図4(b)は第3の構成例の断面図(図4(a)中の一点鎖線で示す部分)であり、一方の光導波路の断面を示している。   FIG. 4A is a plan view of the third configuration example, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the third configuration example (part indicated by a one-dot chain line in FIG. 4A). The cross section of the optical waveguide is shown.

第3の構成例の交差光導波路1Cは、第1の構成例と同様に、2本の光導波路2(2C1〜2C4)を交差部3Cで交差させて構成し、基板を構成する低屈折率のSiOのクラッド部10に高屈折率のSiのコア11を生成することで形成することができる。 As in the first configuration example, the cross optical waveguide 1C of the third configuration example is configured by crossing two optical waveguides 2 (2C1 to 2C4) at the crossing portion 3C to form a low refractive index that forms a substrate. The high refractive index Si core 11 can be formed in the SiO 2 cladding 10.

図4(a)に示す交差光導波路1Cが備える光導波路2の内、一方の光導波路は交差部3Cを挟んで対称な位置に配置される光導波路2C2と光導波路2C4とから構成され、他方の光導波路は交差部3Cを挟んで対称な位置に配置される光導波路2C1と光導波路2C3とから構成され、光導波路(2C2,2C4)と光導波路(2C1,2C3)とは交差部3Cにおいて直交している。   Of the optical waveguides 2 provided in the crossed optical waveguide 1C shown in FIG. 4A, one optical waveguide is composed of an optical waveguide 2C2 and an optical waveguide 2C4 arranged at symmetrical positions with the crossing portion 3C interposed therebetween, and the other. The optical waveguide is composed of an optical waveguide 2C1 and an optical waveguide 2C3 that are arranged symmetrically across the intersection 3C, and the optical waveguide (2C2, 2C4) and the optical waveguide (2C1, 2C3) are at the intersection 3C. Orthogonal.

光導波路2C2と光導波路2C4とは、交差部3Cを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。また、光導波路2C1と光導波路2C3とについても、交差部3Cを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。   The optical waveguide 2C2 and the optical waveguide 2C4 are optically symmetric with respect to the intersection 3C, and any of them may be an introduction path or a lead-out path. Also, the optical waveguide 2C1 and the optical waveguide 2C3 are optically symmetric with respect to the intersection 3C, and any of them may be an introduction path or a lead-out path.

ここでは、便宜上、光導波路2C4を導入路とし、光導波路2C2を導出路とし、また、光導波路2C3を導入路とし、光導波路2C1を導出路として説明する。   Here, for the sake of convenience, the optical waveguide 2C4 will be described as an introduction path, the optical waveguide 2C2 as an extraction path, the optical waveguide 2C3 as an introduction path, and the optical waveguide 2C1 as an extraction path.

以下、光導波路の構成について、光導波路2C2と光導波路2C4を備えた光導波路を用いて説明する。光導波路2C2と光導波路2C4からなる光導波路は、光導波路2C1と光導波路2C3とからなる光導波路に対して交差する関係にあり、光導波路2C4から導入された光は、交差する光導波路(光導波路2C1と光導波路2C3からなる光導波路)側に漏れることなく交差部3Cを通過して、光導波路2C2に進むことが求められる。   Hereinafter, the configuration of the optical waveguide will be described using an optical waveguide including the optical waveguide 2C2 and the optical waveguide 2C4. The optical waveguide composed of the optical waveguide 2C2 and the optical waveguide 2C4 intersects the optical waveguide composed of the optical waveguide 2C1 and the optical waveguide 2C3, and the light introduced from the optical waveguide 2C4 intersects the optical waveguide (optical It is required to proceed to the optical waveguide 2C2 through the intersection 3C without leaking to the side of the optical waveguide comprising the waveguide 2C1 and the optical waveguide 2C3.

第3の構成例は、各光導波路2C1〜2C4のコアの外形形状を、傾斜を有した直線形状で構成し、直線形状の傾斜によって絞られるモードの焦点位置と交差部3Cの中心位置を合わせることによって、交差する光導波路間の漏れを抑制して、光の伝搬損失を低減する。   In the third configuration example, the outer shape of the core of each of the optical waveguides 2C1 to 2C4 is configured as a linear shape having an inclination, and the focal position of the mode narrowed down by the linear inclination and the center position of the intersection 3C are matched. This suppresses leakage between intersecting optical waveguides and reduces light propagation loss.

図4(a)に示す構成において、各光導波路2C1〜2C4は、SiOのクラッド部10上にSiのコア11を形成することで生成される。第3の構成例の各光導波路2C1〜2C4のコア11の外形形状は傾斜を有した直線形状で形成される。ここで、傾斜を有した直線形状において、光導波路の幅が最小の位置と最大となる位置との光軸方向の距離をaとし、最大の幅をbとすると、直線形状の傾きはb/aで表される。各光導波路2C1〜2C4は、焦点位置5Cを中心にして直線形状からなる4つの形状を90度間隔で四回対称となる位置に配置して構成される。 In the configuration shown in FIG. 4 (a), each optical waveguide 2C1~2C4 is produced by forming a core 11 of Si on the cladding portion 10 of SiO 2. The outer shape of the core 11 of each of the optical waveguides 2C1 to 2C4 in the third configuration example is formed in a linear shape having an inclination. Here, in the linear shape having an inclination, when the distance in the optical axis direction between the position where the width of the optical waveguide is the minimum and the position where the optical waveguide is maximum is a and the maximum width is b, the inclination of the linear shape is b / It is represented by a. Each of the optical waveguides 2C1 to 2C4 is configured by arranging four linear shapes centering on the focal position 5C at positions that are four-fold symmetrical at 90 ° intervals.

各光導波路2C1〜2C4は、光軸方向に幅の増減が異なる第1のテーパー部2c1と第2のテーパー部2c2とを備え、第1のテーパー部2c1と第2のテーパー部2c2とを幅広部分を合わせることで形成することができる。   Each of the optical waveguides 2C1 to 2C4 includes a first taper portion 2c1 and a second taper portion 2c2 that have different widths in the optical axis direction, and the first taper portion 2c1 and the second taper portion 2c2 are widened. It can be formed by combining the parts.

第1のテーパー部2c1は、導出入端部4から交差部3Cに向かって直線形状に幅が広がり、第2のテーパー部2c2は、第1のテーパー部2c1と第2のテーパー部2c2との境界から交差部3Cに向かって直線形状に幅を狭める。このとき、各直線形状において、第1のテーパー部2c1と第2のテーパー部2c2との境界と焦点位置5Cとの距離dが直線形状で最も幅弘の部分の長さbよりも長い関係(d>b)にあるとき、隣接する光導波路の直線形状の外形部分が形成する角度θは鋭角となる。   The first taper portion 2c1 is linearly widened from the lead-in / in end portion 4 toward the intersecting portion 3C, and the second taper portion 2c2 is formed between the first taper portion 2c1 and the second taper portion 2c2. The width is narrowed in a straight line shape from the boundary toward the intersection 3C. At this time, in each linear shape, the distance d between the boundary between the first tapered portion 2c1 and the second tapered portion 2c2 and the focal position 5C is longer than the length b of the widest portion in the linear shape ( When d> b), the angle θ formed by the linear outer shape portion of the adjacent optical waveguide is an acute angle.

光導波路2C4において、第1のテーパー部2c1の幅W1は、導出入端部4から交差部3Cに向かって直線的に増加し、第2のテーパー部2c2との境界において最大幅W2となる。第2のテーパー部2c2の幅W3は、第2のテーパー部2c2と第1のテーパー部2c1との境界から交差部3Cに向かって直線的に減少し、光のモード分布の幅が焦点位置5Cで収斂するように狭められる。   In the optical waveguide 2C4, the width W1 of the first tapered portion 2c1 increases linearly from the lead-in / in end portion 4 toward the intersecting portion 3C, and becomes the maximum width W2 at the boundary with the second tapered portion 2c2. The width W3 of the second tapered portion 2c2 decreases linearly from the boundary between the second tapered portion 2c2 and the first tapered portion 2c1 toward the intersecting portion 3C, and the width of the mode distribution of the light is the focal position 5C. Narrowed to converge.

隣接する光導波路2C4と光導波路2C1のコアの外形部分が交わる箇所において、第2のテーパー部2c2の幅が狭められるため、外形部分が成す角度θは鋭角となる。   Since the width of the second taper portion 2c2 is narrowed at the location where the adjacent optical waveguide 2C4 and the outer portion of the core of the optical waveguide 2C1 intersect, the angle θ formed by the outer portion becomes an acute angle.

上記した位置関係によれば、光導波路2C4において、導出入端部4から導入した光は第1のテーパー部2c1において交差部3Cに向かって光のモードが増え、第2のテーパー部2c2では第1のテーパー部2c1から交差部3Cに向かって光のモード分布の幅が縮小する。第2のテーパー部2c2で絞られた光は、交差部3Cの焦点位置5Cに集光する。   According to the positional relationship described above, in the optical waveguide 2C4, the light introduced from the lead-in / in end 4 increases in the light mode toward the intersection 3C in the first tapered portion 2c1, and the second tapered portion 2c2 The width of the mode distribution of light decreases from the tapered portion 2c1 to the intersecting portion 3C. The light focused by the second tapered portion 2c2 is collected at the focal position 5C of the intersecting portion 3C.

さらに、交差部3Cの焦点位置5Cに集光された光は、光の対称性から光のモード分布の幅が広がりながら光導波路2C2に向かって進む。光導波路2C2において、第2のテーパー部2c2では交差部3Cから第1のテーパー部2c1に向かって光のモード分布の幅が拡大し、第1のテーパー部2c1では第1のテーパー部2c1から反対側の導出入端部4に向かって光のモード分布の幅が縮小し、導出入端部4から導出される。   Furthermore, the light condensed at the focal position 5C of the intersection 3C travels toward the optical waveguide 2C2 while the width of the mode distribution of the light is widened due to the symmetry of the light. In the optical waveguide 2C2, the width of the mode distribution of light increases from the intersecting portion 3C toward the first tapered portion 2c1 at the second tapered portion 2c2, and the opposite from the first tapered portion 2c1 at the first tapered portion 2c1. The width of the mode distribution of light decreases toward the lead-out entrance end 4 and is led out from the lead-out entrance end 4.

図4(a)中の符号21〜27は、図1(a)と同様に、光導波路を伝搬する光のモード分布の幅の変化を模式的に示している。符号21は光導波路2C4側の導出入端部4を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号22は光導波路2C4側の第1のテーパー部2c1を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号23は光導波路2C4側の第2のテーパー部2c2を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号24は交差部3Cを伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号25は光導波路2C2側の第2のテーパー部2c2を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号26は光導波路2C2側の第1のテーパー部2c1を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号27は光導波路2C2側の導出入端部4を伝搬する光のモード分布の幅を示している。   Reference numerals 21 to 27 in FIG. 4A schematically show changes in the width of the mode distribution of light propagating through the optical waveguide, as in FIG. Reference numeral 21 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the lead-in / out end 4 on the optical waveguide 2C4 side, and reference numeral 22 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the first tapered portion 2c1 on the optical waveguide 2C4 side. Reference numeral 23 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the second tapered portion 2c2 on the optical waveguide 2C4 side, reference numeral 24 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the intersection 3C, and reference numeral 25 denotes the optical waveguide. Reference numeral 26 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the second tapered portion 2c2 on the 2C2 side, reference numeral 26 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the first tapered portion 2c1 on the optical waveguide 2C2 side, and reference numeral 27 denotes The width of the mode distribution of light propagating through the lead-in / out end portion 4 on the optical waveguide 2C2 side is shown.

したがって、光導波路2C4、交差部3C、および光導波路2C2を伝搬する光のモード分布の幅は第1のテーパー部2c1で拡大した後、第2のテーパー部2c2で縮小し、交差部3Cの中心位置に形成された焦点位置5Cを光のモード分布の幅が小さい状態で通過する。さらに、伝搬光は、焦点位置5Cを通過した後、光の対称性から光のモード分布の幅が広がりながら進み、光導波路2C2の第2のテーパー部2c2で光のモード分布の幅が拡大した後、光導波路2C2の第1のテーパー部2c1で光のモード分布の幅が縮小する。   Therefore, the width of the mode distribution of the light propagating through the optical waveguide 2C4, the intersection 3C, and the optical waveguide 2C2 is enlarged by the first taper 2c1, then reduced by the second taper 2c2, and the center of the intersection 3C is obtained. It passes through the focal position 5C formed at the position in a state where the width of the mode distribution of light is small. Further, after passing through the focal position 5C, the propagating light travels while the width of the light mode distribution is widened due to the symmetry of the light, and the width of the light mode distribution is expanded at the second tapered portion 2c2 of the optical waveguide 2C2. Thereafter, the width of the mode distribution of light is reduced at the first tapered portion 2c1 of the optical waveguide 2C2.

したがって、光導波路2C4と光導波路2C2とは、構造上および光のモード分布において、交差部3Cの中心を境界にして対称な位置関係となり、光導波路2C4に導入された光は、交差部3Cで交差する光導波路(光導波路2C1および光導波路2C3)側に漏れることなく通過して、対向配置される光導波路2C2に導かれる。   Therefore, the optical waveguide 2C4 and the optical waveguide 2C2 have a symmetrical positional relationship with respect to the center of the intersection 3C in the structure and the mode distribution of light, and the light introduced into the optical waveguide 2C4 is transmitted at the intersection 3C. It passes without leaking to the intersecting optical waveguides (optical waveguide 2C1 and optical waveguide 2C3) side, and is guided to the optical waveguide 2C2 arranged oppositely.

図4(b)は、光導波路2C4、交差部3C、および光導波路2C2の断面の構成例を示している。Siのコア11は、上下をSiOのクラッド部10aおよび10bで挟んだ構成である。 FIG. 4B shows a configuration example of a cross section of the optical waveguide 2C4, the intersecting portion 3C, and the optical waveguide 2C2. The Si core 11 has a structure in which the upper and lower sides are sandwiched between SiO 2 cladding portions 10a and 10b.

図4の構成での数値例は、以下の例とすることができる。
コア11の数値例は、長さaは4〜6μm、長さbは0.5〜1.5μm、第1のテーパー部2c1と第2のテーパー部2c2との境界から隣接する光導波路のコアの外形部分が交わる部分までの距離cは〜3μm(なお、0μmは含まないものとする)、厚さは220nmである。また、クラッド部10a,10bの厚さは800nmとし、光導波路2Cへの導出入端部4の幅は400nmとする。また、波長が1.55μmの光を用いる場合、コア11の屈折率は3.50、クラッド部10の屈折率は1.44を用いる。
The numerical example in the configuration of FIG. 4 can be the following example.
In the numerical example of the core 11, the length a is 4 to 6 μm, the length b is 0.5 to 1.5 μm, and the outer portion of the core of the optical waveguide adjacent from the boundary between the first tapered portion 2c1 and the second tapered portion 2c2 The distance c to the intersecting portion is ˜3 μm (note that 0 μm is not included), and the thickness is 220 nm. Further, the thickness of the cladding portions 10a and 10b is 800 nm, and the width of the lead-in / out end portion 4 to the optical waveguide 2C is 400 nm. When light having a wavelength of 1.55 μm is used, the refractive index of the core 11 is 3.50, and the refractive index of the cladding part 10 is 1.44.

なお、上記した数値例は一例であって、この数値に限られるものではなく、本発明の構成に基づいて定めることができる。   The numerical examples described above are merely examples, and are not limited to these numerical values, and can be determined based on the configuration of the present invention.

[交差光導波路の第4の構成例]
次に、本発明の交差光導波路の第4の構成例について、図5を用いて説明する。
[Fourth configuration example of crossed optical waveguide]
Next, a fourth configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention will be described with reference to FIG.

第4の構成例は、光導波路のモード増減を導波路の厚さによって調整する例である。
図5(a)は第4の構成例の平面図であり、図5(b),(c)は第4の構成例の断面図(図5(a)中の一点鎖線で示す部分)であり、各光導波路の断面を示している。
The fourth configuration example is an example in which the mode increase / decrease of the optical waveguide is adjusted by the thickness of the waveguide.
FIG. 5A is a plan view of the fourth configuration example, and FIGS. 5B and 5C are cross-sectional views of the fourth configuration example (parts indicated by alternate long and short dash lines in FIG. 5A). Yes, the cross section of each optical waveguide is shown.

第4の構成例の交差光導波路1Dは、第1の構成例と同様に、2本の光導波路2(2D1〜2D4)を交差部3Dで交差させて構成し、基板を構成する低屈折率のSiOのクラッド部10に高屈折率のSiのコア11を生成することで形成することができる。 As in the first configuration example, the cross optical waveguide 1D of the fourth configuration example is configured by crossing two optical waveguides 2 (2D1 to 2D4) at the intersection 3D to form a low refractive index that constitutes the substrate. The high refractive index Si core 11 can be formed in the SiO 2 cladding 10.

図5(a)に示す交差光導波路1Dが備える光導波路2の内、一方の光導波路は交差部3Dを挟んで対称な位置に配置される光導波路2D2と光導波路2D4とから構成され、他方の光導波路は交差部3Dを挟んで対称な位置に配置される光導波路2D1と光導波路2D3とから構成され、光導波路(2D2,2D4)と光導波路(2D1,2D3)とは交差部3Dにおいて直交している。   Of the optical waveguides 2 included in the crossed optical waveguide 1D shown in FIG. 5A, one of the optical waveguides is composed of an optical waveguide 2D2 and an optical waveguide 2D4 that are arranged symmetrically across the intersection 3D, and the other The optical waveguide is composed of an optical waveguide 2D1 and an optical waveguide 2D3 that are arranged symmetrically across the intersection 3D, and the optical waveguide (2D2, 2D4) and the optical waveguide (2D1, 2D3) are at the intersection 3D. Orthogonal.

光導波路2D2と光導波路2D4とは、交差部3Dを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。また、光導波路2D1と光導波路2D3とについても、交差部3Dを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。   The optical waveguide 2D2 and the optical waveguide 2D4 are optically symmetric with respect to the intersection 3D, and any of them may be an introduction path or a lead-out path. Also, the optical waveguide 2D1 and the optical waveguide 2D3 are optically symmetric with respect to the intersection 3D, and any of them may be an introduction path or a lead-out path.

ここでは、便宜上、光導波路2D4を導入路とし、光導波路2D2を導出路とし、また、光導波路2D3を導入路とし、光導波路2D1を導出路として説明する。   Here, for the sake of convenience, the optical waveguide 2D4 will be described as an introduction path, the optical waveguide 2D2 as an output path, the optical waveguide 2D3 as an introduction path, and the optical waveguide 2D1 as an output path.

以下、光導波路の構成について、光導波路2D2と光導波路2D4を備えた光導波路を用いて説明する。光導波路2D2と光導波路2D4からなる光導波路は、光導波路2D1と光導波路2D3とからなる光導波路に対して交差する関係にあり、光導波路2D4から導入された光は、交差する光導波路(光導波路2D1と光導波路2D3からなる光導波路)側に漏れることなく交差部3Dを通過して、光導波路2D2に進むことが求められる。   Hereinafter, the configuration of the optical waveguide will be described using an optical waveguide including the optical waveguide 2D2 and the optical waveguide 2D4. The optical waveguide composed of the optical waveguide 2D2 and the optical waveguide 2D4 intersects the optical waveguide composed of the optical waveguide 2D1 and the optical waveguide 2D3, and the light introduced from the optical waveguide 2D4 intersects the optical waveguide (optical The optical waveguide 2D2 is required to pass through the intersection 3D without leaking to the side of the optical waveguide 2D1 and the optical waveguide 2D3.

第4の構成例は、各光導波路2D1〜2D4のコアの厚さを段階的に調整し、厚さの調整によって絞られる光のモード分布の焦点位置と交差部3Dの中心位置を合わせることによって、交差する光導波路間の漏れを抑制して、光の伝搬損失を低減する。   In the fourth configuration example, the thickness of the core of each of the optical waveguides 2D1 to 2D4 is adjusted stepwise, and the focal position of the mode distribution of light narrowed down by adjusting the thickness and the center position of the intersection 3D are matched. By suppressing leakage between intersecting optical waveguides, light propagation loss is reduced.

図5(a)に示す構成において、各光導波路2D1〜2D4は、SiOのクラッド部10上にSiのコア11を形成することで生成される。第4の構成例の各光導波路2D1〜2D4のコア11は厚さを段階的に変えることで光のモード分布の幅を拡大・縮小させ、一旦拡大した光のモード分布の幅を縮小して絞って焦点位置5Dに集光させる。 In the configuration shown in FIG. 5 (a), each optical waveguide 2D1~2D4 is produced by forming a core 11 of Si on the cladding portion 10 of SiO 2. The core 11 of each of the optical waveguides 2D1 to 2D4 in the fourth configuration example expands / reduces the width of the mode distribution of the light by changing the thickness stepwise, and reduces the width of the mode distribution of the light once expanded. The aperture is squeezed and condensed at the focal position 5D.

各光導波路2D1〜2D4は、焦点位置5Dを中心とする4つの形状を90度間隔で四回対称となる位置に配置して構成することができる。   Each of the optical waveguides 2D1 to 2D4 can be configured by arranging four shapes centered on the focal position 5D at positions that are four-fold symmetric at intervals of 90 degrees.

各光導波路2D1〜2D4は、光軸方向に厚さの増減が異なる第1のテーパー部2d1と第2のテーパー部2d2とを備え、第1のテーパー部2d1と第2のテーパー部2d2とを、それぞれ厚さが大きい部分で合わせることで形成することができる。   Each of the optical waveguides 2D1 to 2D4 includes a first taper portion 2d1 and a second taper portion 2d2 whose thickness increases and decreases in the direction of the optical axis, and includes the first taper portion 2d1 and the second taper portion 2d2. , And can be formed by combining the portions having a large thickness.

第1のテーパー部2d1は、導出入端部4から交差部3Dに向かって段階的に厚さを減らし、第2のテーパー部2d2は、第1のテーパー部2d1と第2のテーパー部2d2との境界から交差部3Dに向かって段階的に厚さを増す。   The first tapered portion 2d1 gradually decreases in thickness from the lead-in / in end portion 4 toward the intersecting portion 3D, and the second tapered portion 2d2 includes the first tapered portion 2d1 and the second tapered portion 2d2. The thickness is increased stepwise from the boundary toward the intersection 3D.

光導波路2D4において、第1のテーパー部2d1の厚さT1は、導出入端部4から交差部3Dに向かって段階的に減らし、第2のテーパー部2d2との境界において最小厚さT2となる。第2のテーパー部2d2の幅T3は、第2のテーパー部2d2と第1のテーパー部2d1との境界から交差部3Dに向かって段階的に増し、光のモード分布の幅が焦点位置5Dで収斂するように狭められる。   In the optical waveguide 2D4, the thickness T1 of the first taper portion 2d1 is gradually reduced from the lead-in / in end portion 4 toward the intersecting portion 3D, and becomes the minimum thickness T2 at the boundary with the second taper portion 2d2. . The width T3 of the second tapered portion 2d2 increases stepwise from the boundary between the second tapered portion 2d2 and the first tapered portion 2d1 toward the intersecting portion 3D, and the width of the mode distribution of light is at the focal position 5D. Narrowed to converge.

上記した構成によれば、光導波路2D4において、導出入端部4から導入した光は第1のテーパー部2d1において交差部3Dに向かって光のモード分布の幅が拡大し、第2のテーパー部2d2では第1のテーパー部2d1から交差部3Dに向かって光のモード分布の幅が縮小する。第2のテーパー部2d2で絞られた光は、交差部3Dの焦点位置5Dに集光する。   According to the above configuration, in the optical waveguide 2D4, the width of the mode distribution of the light introduced from the lead-in / out end portion 4 increases toward the intersecting portion 3D in the first taper portion 2d1, and the second taper portion In 2d2, the width of the mode distribution of light decreases from the first tapered portion 2d1 toward the intersecting portion 3D. The light narrowed down by the second tapered portion 2d2 is condensed at the focal position 5D of the intersecting portion 3D.

さらに、交差部3Dの焦点位置5Dに集光された光は、光の対称性から光のモード分布の幅を広げながら光導波路2D2に向かって進む。光導波路2D2において、第2のテーパー部2d2では交差部3Dから第1のテーパー部2d1に向かって光のモード分布の幅が拡大し、第1のテーパー部2d1では第1のテーパー部2d1から反対側の導出入端部4に向かって光のモード分布の幅が縮小し、導出入端部4から導出される。   Furthermore, the light condensed at the focal position 5D of the intersecting portion 3D travels toward the optical waveguide 2D2 while widening the width of the light mode distribution due to the symmetry of the light. In the optical waveguide 2D2, the width of the mode distribution of light increases from the intersecting portion 3D toward the first tapered portion 2d1 at the second tapered portion 2d2, and the first tapered portion 2d1 is opposite from the first tapered portion 2d1. The width of the mode distribution of light decreases toward the lead-out entrance end 4 and is led out from the lead-out entrance end 4.

図5(a)中の符号21〜27は、図1(a)と同様に、光導波路を伝搬する光のモード分布の幅の変化を模式的に示している。符号21は光導波路2D4側の導出入端部4を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号22は光導波路2D4側の第1のテーパー部2d1を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号23は光導波路2D4側の第2のテーパー部2d2を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号24は交差部3Dを伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号25は光導波路2D2側の第2のテーパー部2d2を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号26は光導波路2D2側の第1のテーパー部2d1を伝搬する光のモード分布の幅を示し、符号27は光導波路2D2側の導出入端部4を伝搬する光のモード分布の幅を示している。   Reference numerals 21 to 27 in FIG. 5A schematically show changes in the width of the mode distribution of light propagating through the optical waveguide, as in FIG. Reference numeral 21 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the lead-in / out end 4 on the optical waveguide 2D4 side, and reference numeral 22 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the first tapered portion 2d1 on the optical waveguide 2D4 side. Reference numeral 23 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the second tapered portion 2d2 on the optical waveguide 2D4 side, reference numeral 24 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the intersection 3D, and reference numeral 25 denotes the optical waveguide. Reference numeral 26 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the second tapered portion 2d2 on the 2D2 side, reference numeral 26 denotes the width of the mode distribution of light propagating through the first tapered portion 2d1 on the optical waveguide 2D2 side, and reference numeral 27 denotes The width of the mode distribution of light propagating through the lead-in / out end 4 on the optical waveguide 2D2 side is shown.

したがって、光導波路2D4、交差部3D、および光導波路2D2を伝搬する光のモード分布の幅は第1のテーパー部2d1で拡大した後、第2のテーパー部2d2で縮小され、交差部3Dの中心位置に形成された焦点位置5Dを光のモード分布の幅が縮小された状態で通過する。さらに、伝搬光は、焦点位置5Dを通過した後、光の対称性から光のモード分布の幅が広がりながら進み、光導波路2D2の第2のテーパー部2d2で光のモード分布の幅が拡大した後、光導波路2D2の第1のテーパー部2d1でモードが縮小する。   Accordingly, the width of the mode distribution of the light propagating through the optical waveguide 2D4, the intersection 3D, and the optical waveguide 2D2 is enlarged by the first taper 2d1, then reduced by the second taper 2d2, and the center of the intersection 3D It passes through the focal position 5D formed at the position with the width of the mode distribution of light reduced. Further, after passing through the focal position 5D, the propagating light travels while the width of the light mode distribution is widened due to the symmetry of the light, and the width of the light mode distribution is expanded by the second tapered portion 2d2 of the optical waveguide 2D2. Thereafter, the mode is reduced by the first tapered portion 2d1 of the optical waveguide 2D2.

上記したテーパー部は、厚さを段階的に変える構成としているが、段階的に限らず連続的に厚さを変える構成としてもよい。なお、光導波路のテーパー部の形成において、SiOのクラッド部上にSiのコアを生成するプロセスをフォトリソグラフィ技法を用いて行う場合には、段階的に厚さを変える構成が好適である。 The taper portion described above has a configuration in which the thickness is changed stepwise, but is not limited to a stepwise configuration and may be configured to change the thickness continuously. In the formation of the tapered portion of the optical waveguide, when the process of generating the Si core on the SiO 2 cladding portion is performed using a photolithography technique, a configuration in which the thickness is changed step by step is preferable.

したがって、光導波路2D4と光導波路2D2とは、構造上および光の分布において、交差部3Dの中心を境界にして対称な位置関係となり、光導波路2D4に導入された光は、交差部3Dで交差する光導波路(光導波路2D1および光導波路2D3)側に漏れることなく通過して、対向配置される光導波路2D2に導かれる。   Therefore, the optical waveguide 2D4 and the optical waveguide 2D2 have a symmetric positional relationship with respect to the structure and light distribution with the center of the intersection 3D as a boundary, and the light introduced into the optical waveguide 2D4 intersects at the intersection 3D. It passes without leaking to the optical waveguides (optical waveguide 2D1 and optical waveguide 2D3) side to be guided to the optical waveguide 2D2 arranged oppositely.

図5(b)は、光導波路2D4、交差部3D、および光導波路2D2の断面の構成例を示し、図5(c)は、光導波路2D3、交差部3D、および光導波路2D1の断面の構成例を示している。Siのコア11は、上下をSiOのクラッド部10aおよび10bで挟んだ構成である。 FIG. 5B shows an example of the cross-sectional configuration of the optical waveguide 2D4, the crossing portion 3D, and the optical waveguide 2D2, and FIG. 5C shows the cross-sectional configuration of the optical waveguide 2D3, the crossing portion 3D, and the optical waveguide 2D1. An example is shown. The Si core 11 has a structure in which the upper and lower sides are sandwiched between SiO 2 cladding portions 10a and 10b.

図5の構成での数値例は、以下の例とすることができる。
コア11の数値例は、導出光部の厚さを220nmとしている。また、クラッド部10a,10bの厚さは800nmとし、光導波路2Cへの導出入端部4の幅は400nmとする。また、波長が1.55μmの光を用いる場合、コア11の屈折率は3.50、クラッド部10の屈折率は1.44を用いる。
Numerical examples in the configuration of FIG. 5 can be the following examples.
In the numerical example of the core 11, the thickness of the derived light portion is 220 nm. Further, the thickness of the cladding portions 10a and 10b is 800 nm, and the width of the lead-in / out end portion 4 to the optical waveguide 2C is 400 nm. When light having a wavelength of 1.55 μm is used, the refractive index of the core 11 is 3.50, and the refractive index of the cladding part 10 is 1.44.

なお、上記した数値例は一例であって、この数値に限られるものではなく、本発明の構成に基づいて定めることができる。   The numerical examples described above are merely examples, and are not limited to these numerical values, and can be determined based on the configuration of the present invention.

[交差光導波路の第5の構成例]
次に、本発明の交差光導波路の第5の構成例について、図6を用いて説明する。
第5の構成例は、導波路におけるモードの増減を、一方の導波路については幅によって調整し、交差する他方の導波路については厚さによって調整する例を示している。
[Fifth Configuration Example of Crossed Optical Waveguide]
Next, a fifth configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention will be described with reference to FIG.
The fifth configuration example shows an example in which the mode increase / decrease in the waveguide is adjusted by the width of one waveguide and the thickness of the other waveguide intersecting is adjusted.

図6(a)は第5の構成例の平面図であり、図6(b),(c)は第5の構成例の断面図(図6(a)中の一点鎖線で示す部分)であり、各光導波路の断面を示している。   FIG. 6A is a plan view of the fifth configuration example, and FIGS. 6B and 6C are cross-sectional views of the fifth configuration example (parts indicated by alternate long and short dash lines in FIG. 6A). Yes, the cross section of each optical waveguide is shown.

第5の構成例の交差光導波路1Eは、第1の構成例と同様に、2本の光導波路2(2E1〜2E4)を交差部3Eで交差させて構成し、基板を構成する低屈折率のSiOのクラッド部10に高屈折率のSiのコア11を生成することで形成することができる。 As in the first configuration example, the crossed optical waveguide 1E of the fifth configuration example is configured by crossing two optical waveguides 2 (2E1 to 2E4) at a crossing portion 3E to form a low refractive index that constitutes a substrate. The high refractive index Si core 11 can be formed in the SiO 2 cladding 10.

図6(a)に示す交差光導波路1Eが備える光導波路2の内、一方の光導波路は交差部3Eを挟んで対称な位置に配置される光導波路2E2と光導波路2E4とから構成され、他方の光導波路は交差部3Eを挟んで対称な位置に配置される光導波路2E1と光導波路2E3とから構成され、光導波路(2E2,2E4)と光導波路(2E1,2E3)とは交差部3Eにおいて直交している。   Of the optical waveguides 2 included in the crossed optical waveguide 1E shown in FIG. 6A, one optical waveguide is composed of an optical waveguide 2E2 and an optical waveguide 2E4 arranged at symmetrical positions with the crossing portion 3E interposed therebetween, and the other. The optical waveguide is composed of an optical waveguide 2E1 and an optical waveguide 2E3 that are arranged symmetrically across the intersection 3E, and the optical waveguide (2E2, 2E4) and the optical waveguide (2E1, 2E3) are at the intersection 3E. Orthogonal.

光導波路2E2と光導波路2E4とは、交差部3Eを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。また、光導波路2E1と光導波路2E3とについても、交差部3Eを挟んで光学的に対称であり、何れを導入路あるいは導出路としてもよい。   The optical waveguide 2E2 and the optical waveguide 2E4 are optically symmetric with respect to the intersection 3E, and any of them may be an introduction path or a lead-out path. The optical waveguide 2E1 and the optical waveguide 2E3 are also optically symmetric with respect to the intersecting portion 3E, and any of them may be an introduction path or a lead-out path.

ここでは、便宜上、光導波路2E4を導入路とし、光導波路2E2を導出路とし、また、光導波路2E3を導入路とし、光導波路2E1を導出路として説明する。   Here, for the sake of convenience, the optical waveguide 2E4 will be described as an introduction path, the optical waveguide 2E2 as an extraction path, the optical waveguide 2E3 as an introduction path, and the optical waveguide 2E1 as an extraction path.

一方の光導波路である光導波路2E2と光導波路2E4は、第1の構成例と同様に、コアの外形形状を楕円形形状によって形成してなり、それぞれ第1の構成例の光導波路2A4と光導波路2A2と同様の構成とすることができる。また、他方の光導波路である光導波路2E3と光導波路2E1は、第4の構成例と同様に、コアの厚さを段階的に調整してなり、それぞれ第4の構成例の光導波路2D3と光導波路2D1と同様の構成とすることができる   Similarly to the first configuration example, the optical waveguide 2E2 and the optical waveguide 2E4, which are one of the optical waveguides, have an outer shape of the core formed in an elliptical shape, and the optical waveguide 2A4 of the first configuration example and the optical waveguide, respectively. The configuration can be the same as that of the waveguide 2A2. Further, the optical waveguide 2E3 and the optical waveguide 2E1, which are the other optical waveguides, are formed by adjusting the thickness of the core stepwise in the same manner as in the fourth configuration example, and the optical waveguide 2D3 in the fourth configuration example, respectively. The same configuration as that of the optical waveguide 2D1 can be adopted.

光導波路2E2と光導波路2E4からなる光導波路は、光導波路2E1と光導波路2E3とからなる光導波路に対して交差する関係にある。光導波路2E4から導入された光は、交差する光導波路(光導波路2E1と光導波路2E3からなる光導波路)側に漏れることなく交差部3Eを通過して、光導波路2E2に進むことが求められ、また、光導波路2E3から導入された光は、交差する光導波路(光導波路2E2と光導波路2E4からなる光導波路)側に漏れることなく交差部3Eを通過して、光導波路2E1に進むことが求められる。   The optical waveguide composed of the optical waveguide 2E2 and the optical waveguide 2E4 intersects the optical waveguide composed of the optical waveguide 2E1 and the optical waveguide 2E3. The light introduced from the optical waveguide 2E4 is required to pass through the intersecting portion 3E without leaking to the intersecting optical waveguide (the optical waveguide composed of the optical waveguide 2E1 and the optical waveguide 2E3) and proceed to the optical waveguide 2E2. Further, it is required that the light introduced from the optical waveguide 2E3 passes through the intersecting portion 3E without leaking to the intersecting optical waveguide (the optical waveguide composed of the optical waveguide 2E2 and the optical waveguide 2E4) and proceeds to the optical waveguide 2E1. It is done.

第5の構成例は、導波路2E4,2E2のコアの外形形状を楕円形状で構成し、楕円形状の焦点位置と交差部3Eの中心位置を合わせ、また、光導波路2E3,2E1のコアの厚さを段階的に調整し、厚さの調整によって絞られる光のモード分布の焦点位置と交差部3Eの中心位置を合わせることによって、互いに交差する光導波路間の漏れを抑制して、光の伝搬損失を低減する。   In the fifth configuration example, the outer shapes of the cores of the waveguides 2E4 and 2E2 are configured in an elliptical shape, the focal position of the elliptical shape and the center position of the intersection 3E are aligned, and the thickness of the cores of the optical waveguides 2E3 and 2E1 By adjusting the thickness stepwise and aligning the focal position of the mode distribution of light focused by adjusting the thickness and the center position of the intersecting portion 3E, leakage between the optical waveguides intersecting each other is suppressed, and light propagation Reduce loss.

図6(a)に示す構成において、光導波路2E4,2E2は、SiOのクラッド部10上にSiのコア11を形成することで生成され、コア11の外形形状は楕円形状で形成される。楕円形状のコアは、第1の構成と同様とすることができる、焦点位置5Eを中心にして2つの楕円形状を対称となる位置に配置して構成される。 In the configuration shown in FIG. 6 (a), the optical waveguide 2E4,2E2 is generated by forming the core 11 of Si on the cladding portion 10 of SiO 2, the outer shape of the core 11 is formed in an elliptical shape. The elliptical core, which can be the same as the first configuration, is configured by arranging two elliptical shapes at symmetrical positions around the focal position 5E.

光導波路2E4,2E2は、光軸方向に幅の増減が異なる第1のテーパー部2e1と第2のテーパー部2e2とを備える。第1のテーパー部2e1は、導出入端部4から交差部3Eに向かって楕円形状に幅が広がり、第2のテーパー部2e2は、第1のテーパー部2e1から交差部3Eに向かって楕円形状に幅を狭める。このとき、第2のテーパー部2e2は、隣接する光導波路2E3,2E1の直線状の外形部分と成す角度θは鋭角となる。   Each of the optical waveguides 2E4 and 2E2 includes a first tapered portion 2e1 and a second tapered portion 2e2 that have different widths in the optical axis direction. The first taper portion 2e1 has an elliptical shape extending from the lead-in / in end portion 4 toward the intersection portion 3E, and the second taper portion 2e2 is elliptical from the first taper portion 2e1 toward the intersection portion 3E. Narrow the width. At this time, the angle θ formed between the second tapered portion 2e2 and the linear outer shape portion of the adjacent optical waveguides 2E3 and 2E1 is an acute angle.

上記した位置関係によれば、光導波路2E4において、導出入端部4から導入した光は第1のテーパー部2e1において交差部3Eに向かって光のモードが増え、第2のテーパー部2e2では第1のテーパー部2e1から交差部3Eに向かって光のモード分布の幅が縮小する。第2のテーパー部2e2で縮小されて絞られた光は、交差部3Eの焦点位置5Eに集光する。   According to the positional relationship described above, in the optical waveguide 2E4, the light introduced from the lead-in / out end 4 increases in the light mode toward the intersection 3E in the first taper 2e1, and the second taper 2e2 The width of the mode distribution of light decreases from the tapered portion 2e1 to the intersecting portion 3E. The light reduced and narrowed by the second tapered portion 2e2 is condensed at the focal position 5E of the intersecting portion 3E.

さらに、交差部3Eの焦点位置5Eで集光された光は、光の対称性から光のモード分布の幅が拡がりながら光導波路2E2に向かって進む。光導波路2E2において、第2のテーパー部2e2では交差部3Eから第1のテーパー部2e1に向かって光のモード分布の幅が拡大し、第1のテーパー部2e1では第1のテーパー部2e1から反対側の導出入端部4に向かって光のモード分布の幅が縮小し、導出入端部4から導出される。   Furthermore, the light collected at the focal position 5E of the intersection 3E travels toward the optical waveguide 2E2 while the width of the mode distribution of the light is widened due to the symmetry of the light. In the optical waveguide 2E2, the width of the mode distribution of light increases from the intersecting portion 3E toward the first tapered portion 2e1 at the second tapered portion 2e2, and opposite from the first tapered portion 2e1 at the first tapered portion 2e1. The width of the mode distribution of light decreases toward the lead-out entrance end 4 and is led out from the lead-out entrance end 4.

したがって、光導波路2E4、交差部3E、および光導波路2E2を伝搬する光のモード分布の幅は、第1のテーパー部2e1で拡大した後、第2のテーパー部2e2で縮小して狭まり、交差部3Eの中心位置に形成された焦点位置5Eを光のモード分布の幅が縮小された状態で通過する。伝搬光は、焦点位置5Eを通過した後、光の対称性から光のモード分布の幅を広げながら進み、光導波路2E2の第2のテーパー部2e2で光のモード分布の幅を拡大した後、光導波路2E2の第1のテーパー部2e1で光のモード分布の幅を縮小する。   Therefore, the width of the mode distribution of the light propagating through the optical waveguide 2E4, the intersecting portion 3E, and the optical waveguide 2E2 is enlarged by the first tapered portion 2e1 and then reduced and narrowed by the second tapered portion 2e2. It passes through the focal position 5E formed at the center position of 3E with the width of the mode distribution of light reduced. After propagating light passes through the focal position 5E, it advances while expanding the width of the mode distribution of light from the symmetry of light, and after the width of the mode distribution of light is expanded by the second tapered portion 2e2 of the optical waveguide 2E2, The width of the mode distribution of light is reduced at the first tapered portion 2e1 of the optical waveguide 2E2.

したがって、光導波路2E4と光導波路2E2とは、構造上および光のモード分布において、交差部3Eの中心を境界にして対称な位置関係となり、光導波路2E4に導入された光は、交差部3Eで交差する光導波路(光導波路2E1および光導波路2E3)側に漏れることなく通過して、対向配置される光導波路2E2に導かれる。   Therefore, the optical waveguide 2E4 and the optical waveguide 2E2 have a symmetrical positional relationship with respect to the center of the intersection 3E in the structure and the mode distribution of light, and the light introduced into the optical waveguide 2E4 passes through the intersection 3E. It passes without leaking to the intersecting optical waveguides (optical waveguide 2E1 and optical waveguide 2E3) side, and is guided to the optical waveguide 2E2 arranged oppositely.

図6(b)は、光導波路2E4、交差部3E、および光導波路2E2の断面の構成例を示し、図6(c)は、光導波路2E3、交差部3E、および光導波路2E1の断面の構成例を示している。Siのコア11は、上下をSiOのクラッド部10aおよび10bで挟んだ構成である。 FIG. 6B shows an example of the cross-sectional configuration of the optical waveguide 2E4, the crossing portion 3E, and the optical waveguide 2E2, and FIG. 6C shows the cross-sectional configuration of the optical waveguide 2E3, the crossing portion 3E, and the optical waveguide 2E1. An example is shown. The Si core 11 has a structure in which the upper and lower sides are sandwiched between SiO 2 cladding portions 10a and 10b.

図6(b)は、光導波路2E4、交差部3E、および光導波路2E2の断面の構成例を示している。Siのコア11は、上下をSiOのクラッド部10aおよび10bで挟んだ構成である。 FIG. 6B shows a configuration example of a cross section of the optical waveguide 2E4, the intersecting portion 3E, and the optical waveguide 2E2. The Si core 11 has a structure in which the upper and lower sides are sandwiched between SiO 2 cladding portions 10a and 10b.

また、図6(c)に示す構成において、各光導波路2E1,2E3は、SiOのクラッド部10上にSiのコア11を形成することで生成され、コア11は厚さを段階的に変えることで光のモード分布の幅を増減させ、一旦拡大した光のモード分布の幅を縮小して絞って焦点位置5Eに集光させる。 Further, in the configuration shown in FIG. 6 (c), each optical waveguide 2E1,2E3 is generated by forming the core 11 of Si on the cladding portion 10 of SiO 2, the core 11 changes the thickness stepwise As a result, the width of the mode distribution of the light is increased / decreased, the width of the mode distribution of the once expanded light is reduced and narrowed down and condensed at the focal position 5E.

各光導波路2E1,2E4は、焦点位置5Eを中心として対称となる位置に配置して構成される。   Each of the optical waveguides 2E1 and 2E4 is arranged at a position that is symmetrical about the focal position 5E.

各光導波路2E1,2E3は、光軸方向に厚さの増減が異なる第1のテーパー部2e1と第2のテーパー部2e2とを備え、第1のテーパー部2e1と第2のテーパー部2e2とを、それぞれ厚さが大きい部分で合わせることで形成することができる。   Each of the optical waveguides 2E1 and 2E3 includes a first taper portion 2e1 and a second taper portion 2e2 whose thickness increases and decreases in the optical axis direction, and includes the first taper portion 2e1 and the second taper portion 2e2. , And can be formed by combining the portions having a large thickness.

第1のテーパー部2e1は、導出入端部4から交差部3Eに向かって段階的に厚さを減らし、第2のテーパー部2e2は、第1のテーパー部2e1と第2のテーパー部2e2との境界から交差部3Eに向かって段階的に厚さを増し、光のモード分布の幅が焦点位置5Eで収斂するように狭められる。   The first taper portion 2e1 gradually decreases in thickness from the lead-in / in end portion 4 toward the intersecting portion 3E, and the second taper portion 2e2 includes the first taper portion 2e1 and the second taper portion 2e2. The thickness is gradually increased from the boundary to the intersection 3E, and the width of the light mode distribution is narrowed so as to converge at the focal position 5E.

上記した構成により、光導波路2E3において、導出入端部4から導入した光は第1のテーパー部2e1において交差部3Eに向かって光のモード分布の幅が拡大し、第2のテーパー部2e2では第1のテーパー部2e1から交差部3Eに向かって光のモード分布の幅が縮小する。第2のテーパー部2e2で縮小されて絞られた光は、交差部3Eの焦点位置5Eに集光する。   With the configuration described above, in the optical waveguide 2E3, the width of the mode distribution of the light introduced from the lead-in / out end portion 4 in the first tapered portion 2e1 increases toward the intersecting portion 3E, and the second tapered portion 2e2 The width of the mode distribution of light decreases from the first tapered portion 2e1 toward the intersecting portion 3E. The light reduced and narrowed by the second tapered portion 2e2 is condensed at the focal position 5E of the intersecting portion 3E.

さらに、交差部3Eの焦点位置5Eに集光された光は、光の対称性から光のモード分布の幅を広げながら光導波路2E2に向かって進む。光導波路2E2において、第2のテーパー部2e2では交差部3Eから第1のテーパー部2e1に向かって光のモード分布の幅が拡大し、第1のテーパー部2e1では第1のテーパー部2e1から反対側の導出入端部4に向かって光のモード分布の幅が縮小し、導出入端部4から導出される。   Further, the light collected at the focal position 5E of the intersection 3E travels toward the optical waveguide 2E2 while widening the mode distribution of the light due to the symmetry of the light. In the optical waveguide 2E2, the width of the mode distribution of light increases from the intersecting portion 3E toward the first tapered portion 2e1 at the second tapered portion 2e2, and the first tapered portion 2e1 is opposite from the first tapered portion 2e1. The width of the mode distribution of the light is reduced toward the lead-out end 4 on the side, and the light is derived from the lead-out end 4.

光導波路2E3と光導波路2E1とは、構造上および光の分布において、交差部3Eの中心を境界にして対称な位置関係となり、光導波路2E3に導入された光は、交差部3Eで交差する光導波路(光導波路2E2および光導波路2E4)側に漏れることなく通過して、対向配置される光導波路2E1に導かれる。   The optical waveguide 2E3 and the optical waveguide 2E1 are symmetrical in terms of structure and light distribution with the center of the intersection 3E as a boundary, and the light introduced into the optical waveguide 2E3 intersects at the intersection 3E. The light passes through the waveguides (optical waveguide 2E2 and optical waveguide 2E4) without leaking, and is guided to the optical waveguide 2E1 disposed oppositely.

上記した交差光導波路の構成例は、入出導波路および交差導波路は、集光位置を交差の中心とする構成を共通に備える。この構成において、入出導波路および交差導波路の集光位置を挟んで両側に配置される導波路は、光のモード分布を対称とする構成の他に、非対称とする構成としてもよい。   In the above-described configuration example of the crossed optical waveguide, the input / output waveguide and the crossed waveguide have a common configuration in which the condensing position is the center of the crossing. In this configuration, the waveguides disposed on both sides of the condensing positions of the input / output waveguide and the crossing waveguide may be asymmetrical in addition to the configuration in which the light mode distribution is symmetric.

例えば、光導波路の外形形状を楕円形状で形成する構成では、光のモード分布を対称とする場合には、楕円形状の長軸と短軸を同サイズとし、一方、光のモード分布を非対称とする場合には、楕円形状の長軸と短軸のサイズを異ならせる。何れの構成においても、集光位置が交差の中心となるように、楕円形状の長軸と短軸の比率を設定する。   For example, in a configuration in which the outer shape of the optical waveguide is formed in an elliptical shape, when the light mode distribution is symmetric, the major and minor axes of the elliptical shape are the same size, while the light mode distribution is asymmetric. In this case, the sizes of the major axis and the minor axis of the elliptical shape are different. In any configuration, the ratio between the major axis and the minor axis of the elliptical shape is set so that the condensing position is the center of the intersection.

また、光導波路の外形形状を放物線形状や傾斜した直線形状によって構成する場合においても、その形状のサイズを調整することによって、集光位置が交差の中心と共に、交差の中心に対して対称あるいは非対称な構成とすることができる。   Even when the outer shape of the optical waveguide is configured as a parabola shape or an inclined linear shape, the focusing position is symmetric or asymmetric with respect to the intersection center by adjusting the size of the shape. It can be set as a simple structure.

[交差光導波路のシミュレーション例]
本発明の交差光導波路の第1の構成例のシミュレーション例について、図7を用いて説明する。
[Example of crossed optical waveguide simulation]
A simulation example of the first configuration example of the crossed optical waveguide of the present invention will be described with reference to FIG.

図7は、コアの外形形状を楕円形状とする構成例について、コアの屈折率を3.50とし、クラッド部の屈折率を1.44とし、波長λが1.55μmの光を用いてシミュレートしたときの例である。  FIG. 7 shows an example of a configuration in which the outer shape of the core is an elliptical shape when the refractive index of the core is 3.50, the refractive index of the cladding is 1.44, and the wavelength λ is 1.55 μm. It is.

図7(a)は、図1に示す長軸のサイズをa=4.556μmとし、短軸のサイズをb=1.222μmとし、第2のテーパー部2a2のサイズをc=2.796μmとしたときのシミュレーション例を示している。この例での透過損失は0.18dBである。   FIG. 7A shows a case where the major axis size shown in FIG. 1 is a = 4.556 μm, the minor axis size is b = 1.222 μm, and the second tapered portion 2a2 is c = 2.696 μm. A simulation example is shown. The transmission loss in this example is 0.18 dB.

図7(b)は、図1に示す長軸のサイズをa=5.667μmとし、短軸のサイズをb=1.185μmとし、第2のテーパー部2a2のサイズをc=0.722μmとしたときのシミュレーション例を示している。この例での透過損失は0.07dBである。  FIG. 7B shows the case where the major axis size shown in FIG. 1 is a = 5.667 μm, the minor axis size is b = 1.185 μm, and the second tapered portion 2a2 is c = 0.722 μm. A simulation example is shown. The transmission loss in this example is 0.07 dB.

図7(a),(b)に示す例によれば、導入された光は交差部で集光された後に拡がって導出され、導入側と導出側の光導波路を伝搬する光の分布は、交差部を中心として対称であることを確認することができる。  According to the example shown in FIGS. 7A and 7B, the introduced light is condensed and extracted after being collected at the intersection, and the distribution of the light propagating through the introduction-side and emission-side optical waveguides is as follows: It can be confirmed that it is symmetrical about the intersection.

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。   The present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

本発明の交差光導波路は、LSIチップ、光トランシーバーや高速インサーネット等の光通信部品、センサー等の適用することができる。   The crossed optical waveguide of the present invention can be applied to optical communication parts such as LSI chips, optical transceivers and high-speed internets, sensors, and the like.

1A〜1E 交差光導波路
2,2A〜2E 光導波路
2A1〜2A4 光導波路
2B1〜2B4 光導波路
2C1〜2C4 光導波路
2D1〜2D4 光導波路
2E1〜2E4 光導波路
2a1 テーパー部
2a2 テーパー部
2b1 テーパー部
2b2 テーパー部
2c1 テーパー部
2c2 テーパー部
2d1 テーパー部
2d2 テーパー部
2e1 テーパー部
2e2 テーパー部
3A〜3E 交差部
4 導出入端部
5A〜5E 焦点位置
10,10a,10b クラッド部
11 コア
11A〜11D 交差光導波路
12A1-12A4 光導波路
12C1 光導波路
12D1-12D4 光導波路
13A〜13D 交差部
1A to 1E Crossed optical waveguide 2, 2A to 2E Optical waveguide 2A1 to 2A4 Optical waveguide 2B1 to 2B4 Optical waveguide 2C1 to 2C4 Optical waveguide 2D1 to 2D4 Optical waveguide 2E1 to 2E4 Optical waveguide 2a1 Taper 2a2 Taper 2b1 Taper 2b2 2c1 taper part 2c2 taper part 2d1 taper part 2d2 taper part 2e1 taper part 2e2 taper part 3A-3E crossing part 4 lead-in / in end part 5A-5E focal point position 10, 10a, 10b clad part 11 core 11A-11D cross optical waveguide 12A1- 12A4 optical waveguide 12C1 optical waveguide 12D1-12D4 optical waveguide 13A-13D intersection

Claims (9)

複数の光導波路が同一面内で交差する交差光導波路において、
複数の光導波路と、当該複数の光導波路が同一面内で交差する交差部とを備え、
前記光導波路は、当該光導波路を伝搬する光のモード分布を広げた後に絞って前記交差部の中心を集光位置として集光させ、前記交差部を挟んで対向配置される2つの光導波路の光のモード分布を、前記集光位置を中心として対称又は非対称とすることを特徴とする、交差光導波路。
In crossed optical waveguides where multiple optical waveguides intersect in the same plane,
A plurality of optical waveguides and an intersection where the plurality of optical waveguides intersect in the same plane,
The optical waveguide is narrowed after converging the mode distribution of light propagating through the optical waveguide, condensing the center of the intersecting portion as a condensing position, and two optical waveguides arranged opposite to each other across the intersecting portion. A crossed optical waveguide characterized in that a mode distribution of light is symmetric or asymmetric with respect to the light collection position.
前記交差部に向かう光軸方向において、伝搬する光のモード分布の幅を拡大したのち縮小させ、当該モード分布の幅の縮小によって、前記交差部の中心においてモード分布の幅を最も絞って前記交差部の中心に集光させることを特徴とする、請求項1に記載の交差光導波路。   In the optical axis direction toward the intersection, the width of the mode distribution of the propagating light is enlarged and then reduced, and the width of the mode distribution is narrowed down at the center of the intersection by reducing the width of the mode distribution. The crossed optical waveguide according to claim 1, wherein the light is condensed at the center of the portion. 前記光導波路は、
幅と厚さの少なくとも何れか一つについてその大きさを増減させることによって、伝搬する光のモード分布の幅を拡大および又は縮小することを特徴とする、請求項1又は2に記載の交差光導波路。
The optical waveguide is
The cross light according to claim 1 or 2, wherein the width of the mode distribution of propagating light is expanded and / or reduced by increasing or decreasing the size of at least one of width and thickness. Waveguide.
複数の光導波路が同一面内で交差する交差光導波路において、
複数の光導波路と、当該複数の光導波路が同一面内で交差する交差部とを備え、
前記光導波路は、光の各導出入端部と交差部との間で光のモード分布の幅を拡大又は縮小する第1のテーパー部と第2のテーパー部とを有し、
前記第1のテーパー部は、幅が交差部に向かって増加し、
前記第2のテーパー部は、幅が交差部に向かって減少し、
前記第1のテーパー部を前記導出入端部側に設け、前記第2のテーパー部を前記交差部側に設け、
前記交差部を挟む2つの光導波路は、前記交差部の中心を集光位置とし、当該集光位置を対称中心として導入側と導出側で対称なモード分布を形成することを特徴とする、交差光導波路。
In crossed optical waveguides where multiple optical waveguides intersect in the same plane,
A plurality of optical waveguides and an intersection where the plurality of optical waveguides intersect in the same plane,
The optical waveguide has a first taper portion and a second taper portion for expanding or reducing the width of the mode distribution of light between each light entry / exit end portion and the intersection portion,
The first tapered portion has a width that increases toward the intersection,
The second tapered portion has a width that decreases toward the intersection,
Providing the first tapered portion on the lead-in / in end portion side, providing the second tapered portion on the intersecting portion side,
The two optical waveguides sandwiching the intersecting part form a symmetric mode distribution on the introduction side and the derivation side with the center of the intersecting part as the condensing position and the condensing position as the center of symmetry. Optical waveguide.
複数の光導波路が同一面内で交差する交差光導波路において、
複数の光導波路と、当該複数の光導波路が同一面内で交差する交差部とを備え、
前記光導波路は、光の各導出入端部と交差部との間で光のモード分布の幅を拡大又は縮小する第1のテーパー部と第2のテーパー部とを有し、
前記第1のテーパー部は、厚さが交差部に向かって減少し、
前記第2のテーパー部は、厚さが交差部に向かって増加し、
前記第1のテーパー部を前記導出入端部側に設け、前記第2のテーパー部を前記交差部側に設け、
前記交差部を挟む2つの光導波路は、前記交差部の中心を集光位置とし、当該集光位置を対称中心として導入側と導出側で対称なモード分布を形成することを特徴とする、交差光導波路。
In crossed optical waveguides where multiple optical waveguides intersect in the same plane,
A plurality of optical waveguides and an intersection where the plurality of optical waveguides intersect in the same plane,
The optical waveguide has a first taper portion and a second taper portion for expanding or reducing the width of the mode distribution of light between each light entry / exit end portion and the intersection portion,
The first tapered portion has a thickness that decreases toward the intersection,
The second tapered portion increases in thickness toward the intersection,
Providing the first tapered portion on the lead-in / in end portion side, providing the second tapered portion on the intersecting portion side,
The two optical waveguides sandwiching the intersecting part form a symmetric mode distribution on the introduction side and the derivation side with the center of the intersecting part as the condensing position and the condensing position as the center of symmetry. Optical waveguide.
前記光導波路は、SiOのクラッドとSiのコアとによって形成され、
前記第1のテーパー部および第2のテーパー部のコアの側壁部は楕円形状を成し、
前記楕円形状は、当該楕円形状の焦点を前記交差部の中心とすることを特徴とする、請求項4に記載の交差光導波路。
The optical waveguide is formed by a SiO 2 cladding and a Si core,
The side walls of the cores of the first tapered portion and the second tapered portion have an elliptical shape,
The crossed optical waveguide according to claim 4, wherein the elliptical shape has a focal point of the elliptical shape as a center of the intersecting portion.
前記光導波路は、SiOのクラッドとSiのコアとによって形成され、
前記第1のテーパー部および第2のテーパー部のコアの側壁部は放物線形状を成し、
第2のテーパー部の放物線形状は、当該放物線形状の焦点を前記交差部の中心とすることを特徴とする、請求項4に記載の交差光導波路。
The optical waveguide is formed by a SiO 2 cladding and a Si core,
The side wall portions of the cores of the first tapered portion and the second tapered portion have a parabolic shape,
5. The crossed optical waveguide according to claim 4, wherein the parabolic shape of the second tapered portion has a focal point of the parabolic shape as a center of the intersecting portion.
前記光導波路は、SiOのクラッドとSiのコアとによって形成され、
前記第1のテーパー部および第2のテーパー部のコアの側壁部は直線形状を成し、
第2のテーパー部の直線形状の傾斜は、モード減少の焦点を前記交差部の中心とすることを特徴とする、請求項4に記載の交差光導波路。
The optical waveguide is formed by a SiO 2 cladding and a Si core,
The side wall portions of the cores of the first tapered portion and the second tapered portion have a linear shape,
5. The crossed optical waveguide according to claim 4, wherein the linearly inclined slope of the second tapered portion has a mode-decreasing focus at the center of the intersecting portion.
前記光導波路は、SiOのクラッドとSiのコアとによって形成され、
隣接する第2のテーパー部のコアの側壁部が形成する、クラッド側の角度は鋭角であることを特徴とする、請求項4,6,7,8の何れか一つに記載の交差光導波路。
The optical waveguide is formed by a SiO 2 cladding and a Si core,
The crossed optical waveguide according to any one of claims 4, 6, 7, and 8, wherein an angle on a clad side formed by a side wall portion of a core of an adjacent second tapered portion is an acute angle. .
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