JP2012047873A - 光結合構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光回路面内に形成され、光回路面に対して垂直方向から入射する光ビームを、光回路面内で、少なくとも1組の相互に逆向きの2方向に回折させる回折格子1と、相互に逆向きの2方向からの回折光を同相にて合波する少なくとも1つの合波機構と、合波機構により合波された合波光を光回路に導く少なくとも1本の合波光用光導波路3cとを備えている光結合構造。
【選択図】図1
Description
そのようなチップ内或いはチップ間光通信においては、チップの内外での光信号の受け渡しが必要となる。
このようなチップ内の光回路では微細な光導波路が使用されるため、チップ外の光ファイバなどとの光結合には通常高精度の位置決めが必要となる。
そのため比較的位置合わせ精度を緩和できる回折格子を用いた面型の光結合構造が提案されている(特許文献1、非特許文献1、非特許文献2、図8を参照)。
前記合波機構により同相で合波された2組の合波光を更に1本の光導波路に合波する結合手段と、前記合波機構により同相で合波された2組の合波光をそれぞれ導く2本の合波光用光導波路の片方または両方に設置され、前記合波光の位相を調整する位相調整手段とを更に備えていることにより、前述した課題を解決したものである。
当然シリコン系光導波路の場合は、動作波長はSiによる光の吸収の無い波長1μm以上に限られる。
この部分に回折格子1を形成し、垂直方向から入射された光を1次回折により、入射光に対して垂直な2つの方向に回折させている。
回折光は、構造の対称性から回折格子1に対して左右両方向に等しく回折される。
ここで、クロス側の光導波路2bの光路長をストレート側の光導波路2aの光路長に比べ(n+1/4)λ(ただし、λは真空中の光の波長、nは整数)に相当する長さだけ長くなるよう、すなわち、クロス側の光導波路の位相をさらにπ/2遅らせることができ、方向性結合器型の光合波器4−2における位相遅れと合わせて、位相をπだけ遅らせることができる。
当然、位相調整器6は、左右の光導波路3a、3bのどちらか一方あるいは両方の光導波路3a、3bの途中に設けてもよい。
また、使用する光結合器4は、図1に示すようなY分岐型の光合波器4−1でも、図2に示すような方向性結合器型の光合波器4−2でも、位相調整器の調整範囲が適切に設定されるものであれば、いずれであっても何ら構わない。
その他には、電気光学効果を用いるものも考えられる。
すなわち、出力調整機能や出力のON−OFF機能を有する光結合構造を提供できる。
また、その一部の光は、回折格子1によって上下方向に回折される。
したがって、回折格子1に戻されたレーザ光の内、回折格子1を通過し、光導波路3aに出力されるレーザ光は、最初に入射光が回折格子1で回折されて光導波路3aに出力されるレーザ光と同相となり強め合う。
また、回折格子1に戻されたレーザ光の内、下方向に回折される光の位相は、最初に入射光が回折格子1に入射してそれを透過する光の位相と逆相となり打ち消し合う。
この打ち消し合って回折格子1の下方向に出力されなかった光の一部は、光導波路3aに出力される光の強度をさらに強めるように作用する。
また、反射器7の構造としては、ミラーなどを用いることもできる。
一方、図5bは、反射器7を設置した場合の回折格子1での回折状況を示しており、回折格子1の下方への透過光L3’の光強度が弱くなり、左側への光L2a’の光強度が強められている様子が伺える。
図6aは、回折格子1の中心部がスペースの場合であり、図6bは、回折格子1の中心部がラインの場合を示している。
それぞれ、回折格子1の中心位置から格子ピッチの整数倍のところで、スペースまたはラインが終わる位置を回折格子1の終端位置と規定し、この終端位置を基準として反射器7との光路長を決めている。
また、左右の光導波路を大きく湾曲させて光合波器で合波することがないので、構造が簡素でサイズも小さい光結合構造を実現できる。
すなわち、安価で小型の光コネクタ構造を容易に実現できる。
すなわち、出力調整機能を有する光結合構造を提供できる。
入射する光の偏波の方向を意識する必要がなくなるので、安価な光コネクタを実現できる。
1−2 ・・・ 2次元回折格子
2a、2b ・・・ モード変換器(SSC)
3a、3b、3c ・・・ 光導波路
4、4−1、4−2 ・・・ 光合波器
5、7 ・・・ 反射器
6 ・・・ 位相調整器
Claims (9)
- 光回路面内に形成され、前記光回路面に対して垂直方向から入射する光ビームを、前記光回路面内で、少なくとも1組の相互に逆向きの2方向に回折させる回折格子と、前記相互に逆向きの2方向からの回折光を同相にて合波する少なくとも1つの合波機構と、前記合波機構により合波された合波光を光回路に導く少なくとも1本の合波光用光導波路とを備えていることを特徴とする光結合構造。
- 光回路面内に形成され、前記光回路面に対して垂直方向から入射する光ビームを、前記光回路面内で、少なくとも1組の相互に逆向きの2方向に回折させる回折格子と、前記相互に逆向きの2方向からの回折光のモード径を断熱的にそれぞれ縮小していって単一モード導波路サイズに変換するための少なくとも1組のモード変換器と、前記モード変換器からの光を光合波器に導くための少なくとも1組の単一モード導波路と、前記光合波器に導かれた光を同相にて合波させる合波機構と、前記光合波器で合波された光を光回路に導く少なくとも1本の合波光用光導波路とを備えていることを特徴とする光結合構造。
- 前記光合波器はY分岐型の光合波器であり、
前記単一モード導波路は、前記相互に逆向きの2方向からの回折光をそれぞれ導く2本の単一モード導波路間で、その光路長が(n+1/2)λ(ただし、λは真空中の光の波長、nは0または自然数)に相当する長さだけ異なるように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の光結合構造。 - 前記光合波器は方向性結合器型の光合波器であり、
前記単一モード導波路は、前記相互に逆向きの2方向からの回折光をそれぞれ導く2本の単一モード導波路間で、方向性結合器型光合波器のクロス側の導波路の光路長が、ストレート側の導波路の光路長よりも(n+1/4)λ(ただし、λは真空中の光の波長、nは整数)に相当する長さだけ長くなるように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の光結合構造。 - 前記2本の単一モード導波路の片方または両方に、前記回折光の位相を調整する位相調整手段が設けられていることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の光結合構造。
- 光回路面内に形成され、前記光回路面に対して垂直方向から入射する光ビームを、前記光回路面内で、少なくとも1組の相互に逆向きの2方向に回折させる回折格子と、前記相互に逆向きの2方向からの回折光のモード径を断熱的に縮小していって単一モード導波路サイズに変換するための少なくとも1組のモード変換器と、前記モード変換器からの光を導くための少なくとも1組の単一モード導波路と、前記単一モード導波路のうちのどちらか一方に光を反射させる反射器を備え、入射光と同相となるように回折格子に一方の回折光をもどしてやる合波機構と、もう一方の導波路からの光を光回路に導く機構とを備えていることを特徴とする光結合構造。
- 前記単一モード導波路における反射器と、前記回折格子との間の光路長は、前記反射器での反射光が回折格子に入射する時点において入射光と同相となるようにするために、(n+1/2)λ/2(ただし、λは真空中の光の波長、nは0または自然数)に設定されていることを特徴とする請求項6に記載の光結合構造。
- 前記反射器と前記回折格子との間に、前記回折光の位相を調整する位相調整手段が設けられていることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の光結合構造。
- 前記相互に逆向きの2方向から成る組の組数は、2組であり、
前記合波機構により同相で合波された2組の合波光を更に1本の光導波路に合波する結合手段と、前記合波機構により同相で合波された2組の合波光をそれぞれ導く2本の合波光用光導波路の片方または両方に設置され、前記合波光の位相を調整する位相調整手段とを更に備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の光結合構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010188175A JP2012047873A (ja) | 2010-08-25 | 2010-08-25 | 光結合構造 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104317004A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-01-28 | 天津工业大学 | 偏振多样性垂直耦合光纤接口兼四路功率分束器 |
JP2017513056A (ja) * | 2014-03-18 | 2017-05-25 | 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. | グレーティングカプラ及びその製造方法 |
JP2019101153A (ja) * | 2017-11-30 | 2019-06-24 | 日本電信電話株式会社 | グレーティングカプラ |
CN112034638A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-04 | 苏州易缆微光电技术有限公司 | 一种偏振无关光学移相器 |
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2010
- 2010-08-25 JP JP2010188175A patent/JP2012047873A/ja active Pending
Non-Patent Citations (4)
Title |
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CSNC201008170595; 野澤道直、木下雅夫、大橋啓之、山田博仁: '垂直入出射型グレーティングカプラの設計解析' 第70回応用物理学会学術講演会講演予稿集 Vol. 3, 20090908, pp. 1095 * |
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JPN6014031255; 野澤道直、木下雅夫、大橋啓之、山田博仁: '垂直入出射型グレーティングカプラの動作特性評価' 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会講演予稿集 , 20100303, pp. 05-082 * |
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