JP2012527010A - 反射率の小さな光導波路 - Google Patents

Abstract

少なくとも２個の光の入力導波路（４；６，７；１８，１９；３２，３３）を含みまたはこれらの入力導波路に接続する光分岐器である。本発明は、光分岐器（１，２，３０，４０）が１個または複数個の入力導波路（４；６，７；１８，１９；３２，３３；４１，４２）の反対側で、入射光の伝播の方向に、最大１個の出力導波路（８，１０，２０，３４）の中に移行することと、光の伝播の方向に対して或る角度に設定された表面（１４，２５，３１，４５）が、光分岐器の１個または複数個の入力導波路の反対側の部分にあることと、前記表面は前記光分岐器が入射光からの像を有する位置にあることと、内部の角が前記部分に存在しないこととを特徴とする。

Description

本発明は反射率の小さな光導波路に関するものである。

導波路光学では、光は分岐されて1個または複数個の導波路内の構成要素に入り、２個以上の出力を通してその構成要素から出る場合がある。
入力導波路に戻る反射は低レベルに保つのが望ましいことが多い。特に構成要素の端部（例えば出力導波路の領域）では光が発散して、例えば導波路の間に或る程度存在することがあるので、種々の表面は光の伝播の方向に垂直にならないように配置する。

これらの場合に全て、出力導波路の間に内部の角ができる。かかる角で反射が起こり、最悪の場合には光を逆に入力導波路内に戻すことがある。角が鋭いほど反射は小さいが、一般的なリソグラフィ技術およびエッチング技術の分解能のために、内部の角を小さく回るのを防ぐことは困難である。このように、反射を完全になくすことは困難である。

本発明はこの問題を解決する。
本発明は少なくとも1個の光の入力導波路を含みまたはこれらの入力導波路に接続する光分岐器に関するもので、その特徴は、光分岐器が、１個または複数個の入力導波路の反対側で、入射光の伝播の方向に、最大１個の出力導波路の中に移行することと、光の伝播の方向に対して或る角度に設定された表面が、光分岐器の１個または複数個の入力導波路の反対側の部分にあることと、前記表面は光分岐器が入射光からの像を有する位置にあることと、内部の角が前記部分に存在しないこととである。

本発明について、添付の図面に示す本発明の実施の形態に部分的に関連して以下に詳細に説明する。
従来技術に係る１ｘ２ＭＭＩを示す。 従来技術に係る２ｘ２ＭＭＩを示す。 本発明が適用される１ｘ２ＭＭＩを示す。 本発明が適用される２ｘ２ＭＭＩを示す。 本発明が適用される２ｘ２ＭＭＩを示す。 本発明が適用される２ｘ２ＭＭＩを示す。 本発明が適用される２ｘ２ＭＭＩを示す。

本発明は1個または2個の光の入力導波路を含む光分岐器に関する。
本発明では、光分岐器の1個または複数個の入力導波路を含む部分が、入射光の伝播の方向に、最大1個の出力導波路の中に移行する。
更に、光の伝播の方向に対して或る角度に設定された表面１４，２５，３１が光分岐器の1個または複数個の入力導波路の反対側の部分にあり、この表面は光分岐器が入射光からの像を有する位置にあり、内部の角は前記部分内に存在しない。

本発明の１つの非常に好ましい実施の形態は、1個４または2個６，７の光の入力導波路と2個の光の出力導波路８，９：１０，１１とを含む光分岐器１，２に関する。光分岐器１，２の、入力導波路４または入力導波路６，７を含みまたはこれらの入力導波路に接続する部分は、最大1個の出力導波路８，１０の中に移行する。更に、光分岐器から出る光を第２の出力導波路と同じ位置で捕獲するよう配置された捕獲導波路９，１１が、光分岐器１，２から或る距離に、前記第２の出力導波路と同じ方向にある。

図２は、２個の入力導波路２６，２７と２個の出力導波路２８，２９とを持つ従来技術の２ｘ２ＭＭＩ（多モード干渉計）を示す。図２の矢印は入力光および出力光を示す。
図２に示すＭＭＩは入力導波路２６，２７のそれぞれからの光の半分を２個の出力導波路２８，２９に送る。これは、例えばマッハ・ツェンダー干渉計の端部に用いてよく、一方の出力導波路からの光がマッハ・ツェンダーからの出力信号である。この場合は、関心のあるのは一方の出力導波路からの光だけである。

光分岐器をこのように使用する場合、本発明では図２に示す光分岐器を図５に示す光分岐器１７で置き換えてよい。この場合は、入力導波路１８,１９は２個あるが、出力導波路２０は１個だけである。
このように、冒頭に述べた内部の角がないので反射は最小になる。
１つの好ましい実施の形態では、光分岐器１は２ｘ２ＭＭＩ（多モード干渉計）であり（図４参照）、連続した表面１４を光の伝播の方向１５，１６に対して或る角度で設ける。この表面は前記第２の出力導波路２９と同じ位置にある。

図４は２ｘ２ＭＭＩを示す。この設計では、捕獲導波路９は光分岐器から出る光を第２の出力導波路２９と同じ位置で捕獲するよう配置する。捕獲導波路９は光分岐器１から或る距離に、前記第２の出力導波路２９と同じ方向に設ける。
内部の角は存在しなくなる。前記第２の出力導波路２９内に入った光のほとんどを、代わりに捕獲導波路９が捕獲する。光は周囲の物体内に或る短距離だけ伝播するが、そこで捕獲する。捕獲導波路９はＭＭＩの端部での反射が小さいときに特に適している。反射が小さいのは、例えば浅くエッチされたリッジ導波路内または埋め込みヘテロ構造導波路内であり、導波路と周囲の表面との間の実効屈折率の差が小さい。

同様にして図１に示す１ｘ１ＭＭＩ２１を変更して、出力導波路２２を捕獲導波路１１で置き換えてよい（図３参照）。この設計では表面２５を、前記第２の出力導波路２２と同じ位置に、光の伝播の方向に対して或る角度で設ける。
図７は２ｘ２ＭＭＩ４０を示す。この場合は２個の入力導波路４１，４２があり、出力導波路はない。代わりに、前記角度をつけた表面４５に近接して２個の捕獲導波路４３，４４を設ける。捕獲導波路４３，４４は光分岐器４０から或る距離に、前記第２の出力導波路２２と同じ方向に設ける。矢印は光の伝播の方向を示す。

このようにして、２ｘ２ＭＭＩおよび１ｘ２ＭＭＩにおいて、入射光を反射する内部の角をなくす。ＭＭＩに関して、本発明は１個または複数個の入力導波路からの光が２つ以上の像を出力側に有する場合に適用することができる。この場合の特徴は、１つ以上の像が形成される場所で１個以上の出力導波路を取り除いたので、或る像は出力導波路に対応しないことである。
非常に好ましい設計では、光分岐器から出る光を捕獲するよう配置する捕獲導波路９，１１；４３，４４は光分岐器から０．１ないし１０マイクロメートルの距離に設ける。

図６に示す本発明に係る別の設計の２ｘ２ＭＭＩ３０では、第１の出力導波路２８と同じ位置で側面反射器を構成するよう配置して表面３１を設ける。２ｘ２ＭＭＩ３０は２個の入力導波路３２，３３と１個の出力導波路３４とを有する。表面３１は、表面３１に入射する光を入射光の伝播の方向に対して本質的に垂直の方向に反射するよう配置するので、光は表面３１の反対側でＭＭＩから出て多モード導波路３６（光分岐器３０の一体化された部分、または光分岐器３０に接続する）内に入る。

多モード導波路３２は比較的広く、或る形の低反射の終端に光を導く。この場合、内部の角とこれに関連する反射は存在しない。側面反射器３１が特に適しているのは、ＭＭＩの端部の反射が大きく（例えば深くエッチされたリッジ導波路）、導波路と周囲の表面との間の実効屈折率の差が大きいときである。
１つの好ましい設計では、表面３１は緩やかに外向きに凸面に（すなわち、図の上向きに凸面に）設計する。
冒頭に述べた問題が本発明により解決されることは明らかである。

多数の実施の形態を上に記述した。内部の角をなくすように光分岐器を設計するという本発明の考え方から逸れずに、当業者が詳細な設計を変更できることは明らかである。
したがって、本発明は特許請求の範囲により規定される範囲内で変更することができるので、本発明は上に述べた実施の形態に限定されるものではない。

Claims (8)

1. 少なくとも１個の光の入力導波路（４;６,７;１８,１９；３２，３３；４１，４２）を含みまたはこれらの入力導波路に接続する光分岐器であって、光分岐器（１，２，１７，３０，４０）が、１個または複数個の入力導波路（４;６,７;１８,１９；３２，３３；４１，４２）の反対側で、入射光の伝播の方向に、最大１個の出力導波路（８，１０，２０，３４）の中に移行することと、光の伝播の方向に対して或る角度に設定された表面（１４，２５，３１，４５）が、前記光分岐器の前記１個または複数個の入力導波路の反対側の部分にあることと、前記表面は前記光分岐器が入射光からの像を有する位置にあることと、内部の角が前記部分に存在しないこととを特徴とする光分岐器。
2. 光分岐器（１，２）の、入力導波路（４）または入力導波路（６，７；１８，１９；３２，３３）を含みまたはこれらの入力導波路に接続する部分は、入射光の伝播の方向に、１個の出力導波路（８，１０，２０，３４）の中に移行することと、前記光分岐器から出る光を第２の出力導波路（２２，２９）と同じ位置で捕獲するよう配置された１個の捕獲導波路（９，１１）があり、前記捕獲導波路（９，１１）は前記光分岐器から或る距離に、前記第２の出力導波路と同じ方向にあることとを特徴とする、請求項１記載の光分岐器。
3. 前記光分岐器（１）は２ｘ２ＭＭＩ（多モード干渉計）であり、前記第２の出力導波路（２９）と同じ位置に、光の伝播の方向に対して或る角度に設定された表面（１４）があることを特徴とする、請求項１または２記載の光分岐器。
4. 前記光分岐器（４０）の１個または複数個の入力導波路（４１，４２）を含みまたはこれらの入力導波路に接続する部分は２ｘ２ＭＭＩであることと、前記光分岐器の前記表面（４５）は前記光分岐器が入射光からの像を有する位置にあることと、前記光分岐器から出る光を前記出力導波路と同じ位置で捕獲するよう配置された２個の捕獲導波路（４３，４４）があり、前記捕獲導波路（４３，４４）は前記光分岐器から或る距離に、前記第２の出力導波路と同じ方向にあることとを特徴とする、請求項１または３記載の光分岐器。
5. 前記光分岐器（２）は１ｘ２ＭＭＩ（多モード干渉計）であり、前記第２の出力導波路（２２）と同じ位置に、光の伝播の方向に対して或る角度に設定された表面（２５）があることを特徴とする、請求項１または２記載の光分岐器。
6. 前記光分岐器から出る光を捕獲するよう配置された前記捕獲導波路（９，１１）を前記光分岐器から０．１ないし１０マイクロメートルの距離に設けることを特徴とする、請求項２、３、４、または５記載の光分岐器。
7. 前記光分岐器（３０）は２ｘ２ＭＭＩであり、表面（３１）が、第１の出力導波路（２２）と同じ位置に、前記表面（３１）に入射する光を、入射する光の伝播の方向に本質的に垂直の方向に、前記光分岐器の一体化された部分である、または前記光分岐器に接続する、多モード導波路（３６）内に反射するよう配置された側面反射器を構成して存在することを特徴とする、請求項１記載の光分岐器。
8. 前記表面（３１）を緩やかに外向きに凸面になるように設計することを特徴とする、請求項７記載の光分岐器。

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