JP2013186423A - Optical waveguide device - Google Patents

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Hiroshi Kawashima
洋志 川島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide device capable of preventing deterioration of optical characteristics or reliability, while suppressing a radiation loss by a slit.SOLUTION: An optical waveguide device includes: a cladding portion; an optical waveguide arranged inside the cladding portion and having a higher refraction index than the cladding portion; a plurality of slits formed so as to divide the optical waveguide in the cladding portion. In a case where a radiation loss by the slits periodically takes a minimum value if the alienation interval is incremented from 0 μm, the alienation interval between the plurality of slits is set to be the alienation interval having the second smallest value or larger, among alienation intervals corresponding to the minimum value.

Description

本発明は、光導波路素子に関する。   The present invention relates to an optical waveguide device.

石英系ガラスからなる平面光波回路(Planar Lightwave Circuit:PLC)によって構成される光導波路素子において、光導波路を分断するスリットが形成され、その中に光学材料が挿入される構成が開示されている。たとえば、特許文献1では、スリットが2つ形成され、そこに1/2波長板がそれぞれ挿入された素子が開示されている。このような素子は、例えば差動四値位相変調(Differential Quadrature Phase Shift Keying:DQPSK)、または差動位相変調(DPSK)通信方式において、D(Q)PSK光信号を復調する復調素子として使用される。また、特許文献2では、複数のスリットに、石英系ガラスの熱膨張を相殺するような熱膨張係数を有する樹脂を充填し、AWG(Arrayed Waveguide Grating)の温度依存性を低減する技術が記載されている。   In an optical waveguide element constituted by a planar lightwave circuit (PLC) made of quartz glass, a configuration is disclosed in which a slit for dividing the optical waveguide is formed and an optical material is inserted therein. For example, Patent Document 1 discloses an element in which two slits are formed and a half-wave plate is inserted therein. Such an element is used as a demodulation element for demodulating a D (Q) PSK optical signal, for example, in differential quadrature phase shift keying (DQPSK) or differential phase modulation (DPSK) communication system. The Patent Document 2 describes a technique for filling a plurality of slits with a resin having a thermal expansion coefficient that cancels the thermal expansion of quartz glass, thereby reducing the temperature dependence of AWG (Arrayed Waveguide Grating). ing.

国際公開WO2008/084707号公報International Publication WO2008 / 084707 特願2011−198818Japanese Patent Application No. 2011-198818

Shin Kamei, et al., “Low-Loss and Compact Silica-Based Athermal Arrayed Waveguide Grating Using Resin-Filled Groove” Journal of Lightwave Technology, Vol. 27, Issue 17, pp. 3790-3799 (2009).Shin Kamei, et al., “Low-Loss and Compact Silica-Based Athermal Arrayed Waveguide Grating Using Resin-Filled Groove” Journal of Lightwave Technology, Vol. 27, Issue 17, pp. 3790-3799 (2009).

ところで、光導波路を分断するスリットを形成した場合、光導波路を導波してきた光はスリットにおいて一部がクラッドに放射されるため、放射損失が発生する。非特許文献1では、スリット間の間隔を20μm前後にすることによって、スリットの形成による放射損失が抑制できることを開示している。   By the way, when the slit which divides | segments an optical waveguide is formed, since a part of light which guided the optical waveguide is radiated | emitted to a clad in a slit, a radiation loss generate | occur | produces. Non-Patent Document 1 discloses that the radiation loss due to the formation of the slits can be suppressed by setting the interval between the slits to about 20 μm.

しかしながら、スリット間の間隔が小さいと、スリット間のガラス部分の厚さが薄くなるので、その部分の機械的強度が低下し、光導波路素子の信頼性が低下する場合がある。また、スリットに挿入される光学素子が、スリットから突出する場合は、2つのスリットを近接させると、挿入された光学素子同士が突出した部分において干渉する場合がある。このような干渉によって光学素子の位置精度が低下して光導波路素子の光学特性が低下したり、光導波路素子の信頼性が低下したりする場合がある。   However, if the distance between the slits is small, the thickness of the glass portion between the slits becomes thin, so that the mechanical strength of the portion decreases, and the reliability of the optical waveguide element may decrease. When the optical element inserted into the slit protrudes from the slit, if the two slits are brought close to each other, the inserted optical element may interfere with the protruding portion. Such interference may reduce the positional accuracy of the optical element, thereby reducing the optical characteristics of the optical waveguide element, or reducing the reliability of the optical waveguide element.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スリットによる放射損失が抑制されつつ、光学特性や信頼性の低下が抑制された光導波路素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical waveguide element in which a loss of radiation due to a slit is suppressed and a decrease in optical characteristics and reliability is suppressed.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光導波路素子は、クラッド部と、前記クラッド部内に配置され、前記クラッド部よりも屈折率が高い光導波路と、前記クラッド部において前記光導波路を分断するように形成された複数のスリットと、を備え、前記複数のスリット間の離間間隔は、離間間隔を0μmから増加させたときに前記スリットによる放射損失が周期的に極小値を取る場合において、前記極小値に対応する離間間隔のうち、値が小さい方から2番目以降の離間間隔に設定されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an optical waveguide device according to the present invention includes a clad part, an optical waveguide disposed in the clad part and having a higher refractive index than the clad part, and the clad part A plurality of slits formed so as to divide the optical waveguide, and the spacing between the plurality of slits periodically minimizes radiation loss due to the slits when the spacing interval is increased from 0 μm. In the case of taking a value, it is characterized in that, among the separation intervals corresponding to the minimum value, the second and subsequent separation intervals from the smallest value are set.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記スリットに挿入された光学素子をさらに備えることを特徴とする。   Moreover, the optical waveguide device according to the present invention is characterized in that in the above invention, the optical waveguide device further comprises an optical element inserted into the slit.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記光学素子は1/2波長板であることを特徴とする。   The optical waveguide element according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the optical element is a half-wave plate.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記離間間隔は、値が小さい方から2番目の離間間隔に設定されていることを特徴とする。   The optical waveguide device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the separation interval is set to a second separation interval from the smallest value.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記光導波路は、前記複数のスリットの間に少なくとも1つの放射損失部が形成されたものであることを特徴とする。   The optical waveguide device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the optical waveguide has at least one radiation loss portion formed between the plurality of slits.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記放射損失部は、前記複数のスリット間の離間間隔を略等分する位置に形成されていることを特徴とする。   In the optical waveguide device according to the present invention as set forth in the invention described above, the radiation loss portion is formed at a position that substantially divides the spacing between the plurality of slits.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記放射損失部は、前記光導波路に形成されたギャップであることを特徴とする。   Moreover, the optical waveguide device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the radiation loss portion is a gap formed in the optical waveguide.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記放射損失部は、前記光導波路に他の光導波路が交差した交差部であることを特徴とする。   Moreover, the optical waveguide device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the radiation loss portion is an intersection where the optical waveguide intersects with another optical waveguide.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記放射損失部の幅は15μm〜30μmであることを特徴とする。   The optical waveguide device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the radiation loss portion has a width of 15 μm to 30 μm.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記離間間隔は、前記放射損失部の数をn(nは1以上の整数)として、前記放射損失部が無い場合に前記スリットによる放射損失が最小値となる離間間隔の(n+1)倍の値に設定されていることを特徴とする。   Further, in the optical waveguide device according to the present invention, in the above invention, the separation interval may be a radiation by the slit when the number of the radiation loss parts is n (n is an integer of 1 or more) and the radiation loss part is not present. The loss is set to a value that is (n + 1) times the separation interval at which the loss is minimized.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、前記スリットの数は2であることを特徴とする。   The optical waveguide device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the number of the slits is two.

また、本発明に係る光導波路素子は、上記発明において、マッハツェンダー光干渉計素子であることを特徴とする。   The optical waveguide element according to the present invention is a Mach-Zehnder optical interferometer element in the above invention.

本発明によれば、スリットによる放射損失が抑制されつつ、光学特性や信頼性の低下が抑制された光導波路素子を実現できるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to realize an optical waveguide device in which a decrease in optical characteristics and reliability is suppressed while radiation loss due to a slit is suppressed.

図1は、実施の形態1に係る光導波路素子の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an optical waveguide device according to the first embodiment. 図2は、スリットピッチとスリット損失との関係を調べるための実験用導波路素子の模式的な平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of an experimental waveguide element for examining the relationship between the slit pitch and the slit loss. 図3は、スリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss. 図4は、実施の形態2に係る光導波路素子の模式的な平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of the optical waveguide device according to the second embodiment. 図5は、ギャップ幅とスリット損失との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the gap width and the slit loss. 図6は、ギャップの位置ずれの影響を調べるための実験用導波路素子の模式的な平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view of an experimental waveguide device for investigating the influence of gap misalignment. 図7は、ギャップ幅とスリット損失との関係におけるギャップの位置ずれの影響を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the influence of gap misalignment in the relationship between gap width and slit loss. 図8は、スリット数が2、ギャップ数が2の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 2 and the number of gaps is 2. FIG. 図9は、スリット数が2、ギャップ数が1の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 2 and the number of gaps is 1. FIG. 図10は、スリット数が2、ギャップ数が3の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 2 and the number of gaps is 3. FIG. 図11は、スリット数が3、ギャップ数が1の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 3 and the number of gaps is 1. FIG. 図12は、スリット数が3、ギャップ数が2の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 3 and the number of gaps is 2. FIG. 図13は、スリット数が3、ギャップ数が3の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 3 and the number of gaps is 3. In FIG. 図14は、実施の形態3に係るMZI素子の模式的な平面図である。FIG. 14 is a schematic plan view of the MZI element according to the third embodiment. 図15は、図14に示す構成のMZI素子におけるスリットピッチとスリット損失との関係の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an example of the relationship between the slit pitch and the slit loss in the MZI element having the configuration shown in FIG. 図16は、実施の形態4に係るMZI素子の模式的な平面図である。FIG. 16 is a schematic plan view of an MZI element according to the fourth embodiment. 図17は、実施の形態5に係る復調用遅延回路の概略構成を示す平面図である。FIG. 17 is a plan view showing a schematic configuration of the demodulation delay circuit according to the fifth embodiment. 図18は、実施の形態6に係る光導波路素子の模式的な平面図である。FIG. 18 is a schematic plan view of an optical waveguide device according to the sixth embodiment.

以下に、図面を参照して本発明に係る光導波路素子の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。   Embodiments of an optical waveguide device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Moreover, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected suitably to the same or corresponding element. Furthermore, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the dimensions of each element, the ratio of each element, and the like may differ from the actual ones. Even between the drawings, there are cases in which portions having different dimensional relationships and ratios are included.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る光導波路素子の模式図である。図1(a)は平面図、図1(b)は側面図である。図1に示すように、光導波路素子10は、石英ガラスまたはシリコンからなる基板B上に形成されたクラッド部11と、クラッド部の内部に配置されたコア部としての光導波路12と、クラッド部11において光導波路12を分断するように、互いに平行に形成された2本のスリット13と、各スリット13に挿入された光学素子としての2つの1/2波長板14a、14bとを備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical waveguide device according to the first embodiment. 1A is a plan view and FIG. 1B is a side view. As shown in FIG. 1, an optical waveguide element 10 includes a clad portion 11 formed on a substrate B made of quartz glass or silicon, an optical waveguide 12 as a core portion disposed inside the clad portion, and a clad portion. 11 includes two slits 13 formed in parallel to each other so as to divide the optical waveguide 12 and two half-wave plates 14 a and 14 b as optical elements inserted into the respective slits 13. .

クラッド部11は石英系ガラスからなる。クラッド部11の屈折率はたとえば波長1.55μmで1.465である。光導波路12はクラッド部11よりも屈折率が高くなるように屈折率を高めるための、たとえばゲルマニア(GeO)などのドーパントを添加した石英系ガラスからなる。クラッド部11に対する光導波路12の比屈折率差Δは1.2%である。光導波路12の長手方向に垂直な面での断面のサイズは、6μm×6μmであり、スリット13が形成される領域Sにおいては、導波路幅は19.5μmに拡大されている。ただし、光導波路12の比屈折率差Δや断面のサイズは、上記に限定されず、光導波路素子10に入力されるべき光がシングルモードで導波するように設定されることが好ましい。なお、光はたとえば図1に示すように、紙面左側から入力され、紙面右側に出力する。 The clad portion 11 is made of quartz glass. The refractive index of the cladding part 11 is 1.465 at a wavelength of 1.55 μm, for example. The optical waveguide 12 is made of quartz glass to which a dopant such as germania (GeO 2 ) is added to increase the refractive index so that the refractive index is higher than that of the cladding portion 11. The relative refractive index difference Δ of the optical waveguide 12 with respect to the clad portion 11 is 1.2%. The size of the cross section in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide 12 is 6 μm × 6 μm. In the region S where the slits 13 are formed, the waveguide width is expanded to 19.5 μm. However, the relative refractive index difference Δ and the cross-sectional size of the optical waveguide 12 are not limited to the above, and are preferably set so that light to be input to the optical waveguide element 10 is guided in a single mode. For example, as shown in FIG. 1, light is input from the left side of the paper and output to the right side of the paper.

スリット13は、光導波路12の長手方向におけるスリット幅W1が、1/2波長板14a、14bを挿入できる程度の幅に設定されている。2つのスリット13のスリット幅は等しく、スリット幅W1はたとえば15μm〜30μmである。1/2波長板14a、14bはスリット13に挿入されて光学接着剤で固定されている。   In the slit 13, the slit width W <b> 1 in the longitudinal direction of the optical waveguide 12 is set to such a width that the half-wave plates 14 a and 14 b can be inserted. The slit widths of the two slits 13 are equal, and the slit width W1 is, for example, 15 μm to 30 μm. The half-wave plates 14a and 14b are inserted into the slit 13 and fixed with an optical adhesive.

ここで、2つのスリット13の離間間隔(ピッチ)P1を、2つのスリット13のスリット幅の中心線の間の距離とする。この光導波路素子10では、スリットピッチP1が所定の値である約170μmという大きな値に設定されている。これによって、スリット13による放射損失(スリット損失)を抑制しつつ、スリットピッチP1を大きく取ることができる。   Here, the separation interval (pitch) P <b> 1 between the two slits 13 is a distance between the center lines of the slit widths of the two slits 13. In this optical waveguide device 10, the slit pitch P1 is set to a large value of about 170 μm, which is a predetermined value. As a result, the slit pitch P1 can be increased while suppressing radiation loss (slit loss) due to the slits 13.

スリットピッチP1を大きくすることによって、スリット13間のガラス部分の厚さが厚くなり、その部分の機械的強度を高くできるので、光導波路素子10の信頼性を高くできる。また、たとえば1/2波長板14a、14bを挿入するのに十分な深さのスリット13を形成するために、ダイシングなどの機械的手段を採用したとしても、スリット13間のガラス部分の破損等が生じにくくなる。また、スリットピッチP1を大きくすることによって、1/2波長板14a、14b同士が干渉しないように設置することが容易になる。   By increasing the slit pitch P1, the thickness of the glass portion between the slits 13 is increased, and the mechanical strength of the portion can be increased. Therefore, the reliability of the optical waveguide element 10 can be increased. Further, for example, even if mechanical means such as dicing is employed to form the slit 13 having a depth sufficient to insert the half-wave plates 14a and 14b, the glass portion between the slits 13 is broken. Is less likely to occur. Further, by increasing the slit pitch P1, it is easy to install the half-wave plates 14a and 14b so as not to interfere with each other.

また、1/2波長板14a、14bを挿入した後に光学接着剤でスリット13内に固定する場合に、スリットピッチP1が小さいと、各スリット13内に塗布した接着剤同士が混合し、1/2波長板14a、14b同士が互いに近づくように傾斜する場合があり、スリット13内における1/2波長板14a、14bの位置精度が低下する場合がある。しかしながら、スリットピッチP1を大きくすることによって、このような不具合を発生させないようにすることができる。   In addition, when the slit pitch P1 is small when the half-wave plates 14a and 14b are inserted and then fixed in the slit 13 with an optical adhesive, the adhesive applied in each slit 13 is mixed, The two-wave plates 14a and 14b may be inclined so as to approach each other, and the position accuracy of the half-wave plates 14a and 14b in the slit 13 may be lowered. However, it is possible to prevent such a problem from occurring by increasing the slit pitch P1.

スリットピッチP1の設定について具体的に説明する。本発明者らは、スリットピッチとスリット損失との関係を調べるために、実験1として、以下のような実験用導波路素子を製造し、その特性を調べた。   The setting of the slit pitch P1 will be specifically described. In order to investigate the relationship between the slit pitch and the slit loss, the present inventors manufactured the following experimental waveguide elements as Experiment 1, and investigated the characteristics thereof.

(実験1)
図2は、スリットピッチとスリット損失との関係を調べるための実験用導波路素子の模式的な平面図である。石英系ガラスからなる実験用光導波路素子20は、石英ガラスまたはシリコンからなる基板(不図示)上に形成されたクラッド部内に、光導波路22を複数並列に配置し、クラッド部21において光導波路22を分断するように、2本のスリット23を形成し、さらに各スリット23に1/2波長板24a、24bを挿入した構成を有する。
(Experiment 1)
FIG. 2 is a schematic plan view of an experimental waveguide element for examining the relationship between the slit pitch and the slit loss. In the experimental optical waveguide element 20 made of quartz glass, a plurality of optical waveguides 22 are arranged in parallel in a clad portion formed on a substrate (not shown) made of quartz glass or silicon. Are formed such that two slits 23 are formed and half-wave plates 24 a and 24 b are inserted into the slits 23.

なお、クラッド部21に対する光導波路22の比屈折率差Δは1.2%である。光導波路22の長手方向に垂直な面での断面のサイズは、6μm×6μmであり、スリット23が形成される領域においては、導波路幅は19.5μmに拡大されている。2つのスリット23のスリット幅は等しく、スリット幅は24μmである。2つのスリット23は、光導波路22の長手方向に垂直な面に対して、光導波路22の長手方向に、互いに逆向きに2.5度だけ傾斜するように形成されている。2つのスリット23間の相対的角度は5度である。これによって、各光導波路22における2つのスリット23のピッチは異なっている。   In addition, the relative refractive index difference Δ of the optical waveguide 22 with respect to the cladding portion 21 is 1.2%. The size of the cross section in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide 22 is 6 μm × 6 μm, and in the region where the slit 23 is formed, the waveguide width is expanded to 19.5 μm. The slit widths of the two slits 23 are equal and the slit width is 24 μm. The two slits 23 are formed so as to be inclined by 2.5 degrees in directions opposite to each other in the longitudinal direction of the optical waveguide 22 with respect to a plane perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide 22. The relative angle between the two slits 23 is 5 degrees. Thereby, the pitch of the two slits 23 in each optical waveguide 22 is different.

実験用光導波路素子20の各光導波路22の紙面左側から、波長1.55μmのTM偏波(実験用光導波路素子20の基板面に垂直方向の偏波)またはTE偏波(基板面と平行方向の偏波)の光を入力し、紙面右側から出力された光の強度を測定し、各光導波路22におけるスリット損失を調べた。   From the left side of each optical waveguide 22 of the experimental optical waveguide device 20, TM polarized light having a wavelength of 1.55 μm (polarized light perpendicular to the substrate surface of the experimental optical waveguide device 20) or TE polarized light (parallel to the substrate surface). Direction polarization), the intensity of the light output from the right side of the paper was measured, and the slit loss in each optical waveguide 22 was examined.

図3は、スリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。凡例において、「TE」、「TM」とは、それぞれTE偏波、TM偏波の光についての値を示している。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss. In the legend, “TE” and “TM” indicate values for TE polarized light and TM polarized light, respectively.

本発明者らは、図3に示すように、スリットピッチを増加させるにつれて、スリット損失は周期的に変化することを発見した。なお、矢印Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5は、スリットピッチが、それぞれ約65μm、約170μm、約275μm、約380μm、約480μmの位置を示しており、これらのスリットピッチでは、スリット損失が極小値となっている。   As shown in FIG. 3, the present inventors have found that the slit loss periodically changes as the slit pitch is increased. The arrows Ar1, Ar2, Ar3, Ar4, and Ar5 indicate positions where the slit pitch is about 65 μm, about 170 μm, about 275 μm, about 380 μm, and about 480 μm, respectively, and the slit loss is minimal at these slit pitches. It is a value.

そこで、実施の形態1に係る光導波路素子10では、スリットピッチP1を、0μmから増加させたときに、スリット損失が周期的に極小値を取る場合において、極小値に対応する離間間隔(矢印Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5の位置)のうち、値が小さい方から2番目のスリットピッチである約170μmに設定している。これによって、光導波路素子10では、スリット13による放射損失が抑制されつつ、ピッチP1を大きくしているので、光学特性や信頼性の低下が抑制される。   Therefore, in the optical waveguide device 10 according to the first embodiment, when the slit pitch P1 is increased from 0 μm, when the slit loss periodically takes the minimum value, the separation interval corresponding to the minimum value (arrow Ar1) , Ar2, Ar3, Ar4, Ar5), the second slit pitch from the smallest value is set to about 170 μm. As a result, in the optical waveguide element 10, the radiation loss due to the slits 13 is suppressed, and the pitch P <b> 1 is increased, so that a decrease in optical characteristics and reliability is suppressed.

なお、スリットピッチP1は、2番目以降の極小値としてもよい。たとえば、図3に示すように、3番目の極小値である約275μmや、4番目の極小値である約380μmや、5番目の極小値である約480μmとしてもよい。ただし、小型化の観点から5番目以内を用いることが好ましい。また、図1では、スリット13は、その深さ方向が光導波路12の長手方向に垂直に形成されているが、光導波路12の長手方向に垂直な面に対して、当該面および基板に平行な線を軸として8度程度傾斜させて形成しても良い。これによって、光導波路12のスリット13における端面反射光が光導波路12に戻ることが抑制される。なお、このようにスリットを傾斜させて形成しても、好適なスリットピッチP1の値には影響を与えない。   The slit pitch P1 may be the second and subsequent minimum values. For example, as shown in FIG. 3, the third minimum value may be about 275 μm, the fourth minimum value may be about 380 μm, and the fifth minimum value may be about 480 μm. However, it is preferable to use the fifth or less from the viewpoint of miniaturization. In FIG. 1, the slit 13 is formed so that its depth direction is perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide 12, but parallel to the surface and the substrate with respect to the surface perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide 12. A straight line may be inclined about 8 degrees. As a result, the end surface reflected light in the slit 13 of the optical waveguide 12 is suppressed from returning to the optical waveguide 12. It should be noted that even if the slits are formed in such an inclined manner, the preferred value of the slit pitch P1 is not affected.

(実施の形態2)
図4は、実施の形態2に係る光導波路素子の模式的な平面図である。図4に示すように、光導波路素子30は、図1に示す光導波路素子10において、スリットピッチをスリットピッチP2に設定し、光導波路12を光導波路32に置き換えた構成を有する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic plan view of the optical waveguide device according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the optical waveguide element 30 has a configuration in which the slit pitch is set to the slit pitch P <b> 2 and the optical waveguide 12 is replaced with the optical waveguide 32 in the optical waveguide element 10 shown in FIG. 1.

光導波路32は、光導波路12において、放射損失部としての2つのギャップ35を設けたものである。ギャップ35は、光導波路32が分断され、その間がクラッド部11と同じ材料で埋められることによって構成されている。2つのギャップ35の幅(ギャップ幅)W2は略等しく設定されている。   The optical waveguide 32 is obtained by providing two gaps 35 as radiation loss portions in the optical waveguide 12. The gap 35 is configured by dividing the optical waveguide 32 and filling the gap with the same material as that of the cladding portion 11. The widths (gap widths) W2 of the two gaps 35 are set to be approximately equal.

この光導波路素子30では、スリット13における放射モードが、ギャップ35における放射モードと結合するため、ギャップ35が無い場合よりもスリット損失が抑制される。また、ギャップ35の存在によって、スリットピッチP2を、図3に示すようなスリット損失が極小値になる値としなくても、スリット損失が抑制される。したがって、スリット損失を抑制しつつ、スリットピッチP2を大きくすることができるので、光導波路素子30の光学特性や信頼性の低下が抑制される。また、スリットピッチP2の設計の自由度も高い。   In this optical waveguide element 30, since the radiation mode in the slit 13 is coupled with the radiation mode in the gap 35, the slit loss is suppressed as compared with the case without the gap 35. Further, due to the presence of the gap 35, the slit loss can be suppressed even if the slit pitch P2 is not set to a value at which the slit loss becomes a minimum value as shown in FIG. Therefore, since the slit pitch P2 can be increased while suppressing the slit loss, the optical characteristics and reliability of the optical waveguide element 30 are prevented from being lowered. Further, the degree of freedom in designing the slit pitch P2 is high.

ギャップ幅W2の好適な値について具体的に説明する。本発明者らは、ギャップ幅とスリット損失との関係を調べるために、実験2として、以下のような実験用導波路素子を製造し、その特性を調べた。   A preferred value of the gap width W2 will be specifically described. In order to investigate the relationship between the gap width and the slit loss, the present inventors manufactured the following experimental waveguide device as Experiment 2, and examined the characteristics thereof.

(実験2)
実験用導波路素子は、図4に示す構成を有するものである。ただし、2つのスリットは、光導波路の長手方向に垂直な面に対して8度傾斜させた。なお、スリットを傾斜させて設けた場合、スリットピッチは、導波路の中心とスリットが交差する位置での2つのスリットのスリット幅の中心線の間の距離とする。クラッド部に対する光導波路の比屈折率差Δは1.2%である。光導波路の長手方向に垂直な面での断面のサイズは、6μm×6μmであり、スリットが形成される領域においては、導波路幅は19.5μmに拡大されている。スリットピッチは200μmである。2つのスリットのスリット幅は等しく、スリット幅は24μmである。また、図4で1/2波長板14aに相当する1/2波長板は、その主軸が、TM偏波の方向とTE偏波の両方向に対して45度をなすように挿入されている。また、1/2波長板14bに相当する1/2波長板は、その主軸が、TE偏波の方向と平行になるように挿入されている。ギャップ幅は、0μm(ギャップ無し)15μm、20μm、25μmとした。また、ギャップは、スリットピッチを3等分した位置をギャップ幅の中心位置として形成した。
(Experiment 2)
The experimental waveguide element has the configuration shown in FIG. However, the two slits were inclined by 8 degrees with respect to a plane perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide. When the slit is provided with an inclination, the slit pitch is the distance between the center line of the slit width of the two slits at the position where the center of the waveguide and the slit intersect. The relative refractive index difference Δ of the optical waveguide with respect to the cladding is 1.2%. The size of the cross section in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide is 6 μm × 6 μm, and the waveguide width is increased to 19.5 μm in the region where the slit is formed. The slit pitch is 200 μm. The slit widths of the two slits are equal, and the slit width is 24 μm. Further, the half-wave plate corresponding to the half-wave plate 14a in FIG. 4 is inserted so that its main axis forms 45 degrees with respect to both the TM polarization direction and the TE polarization direction. The half-wave plate corresponding to the half-wave plate 14b is inserted so that its main axis is parallel to the direction of TE polarization. The gap width was set to 0 μm (no gap) 15 μm, 20 μm, and 25 μm. Further, the gap was formed with the position obtained by dividing the slit pitch into three equal parts as the center position of the gap width.

そして、実験用導波路素子の紙面左側から、波長1.55μmのTM偏波またはTE偏波の光を入力し、紙面右側から出力された光の強度を測定し、スリット損失を調べた。   Then, TM polarized light or TE polarized light with a wavelength of 1.55 μm was input from the left side of the experimental waveguide element, the intensity of the light output from the right side of the paper was measured, and the slit loss was examined.

図5は、ギャップ幅とスリット損失との関係を示す図である。凡例において、「TE」、「TM」とは、それぞれTE偏波、TM偏波の光についての値を示している。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the gap width and the slit loss. In the legend, “TE” and “TM” indicate values for TE polarized light and TM polarized light, respectively.

図5に示すように、ギャップを形成することによって、ギャップが無い場合(ギャップ幅0μm)のスリット損失である約1.2dBよりも小さいスリット損失を実現できることが確認された。特に、ギャップ幅が20μmの場合は、スリット損失を、ギャップが無い場合の値である約1.2dBよりも約0.8dBも低い約0.6dBまで小さくできることが確認された。   As shown in FIG. 5, it was confirmed that a slit loss smaller than about 1.2 dB, which is a slit loss when there is no gap (gap width 0 μm), can be realized by forming a gap. In particular, when the gap width is 20 μm, it was confirmed that the slit loss can be reduced to about 0.6 dB, which is about 0.8 dB lower than about 1.2 dB which is a value when there is no gap.

つぎに、ギャップの位置ズレの影響を確認するために、図6に示すように、実験2で用いた実験用光導波路40からギャップ幅W2の幅を同一としたままギャップ45の位置を距離dだけ長手方向にずらした実験用光導波路50を製造し、そのギャップ損失を測定した。なお、距離dは、+15μm(紙面右側へのずれ)、0μm、−15μm(紙面左側へのずれ)とした。   Next, in order to confirm the influence of the gap misalignment, as shown in FIG. 6, the position of the gap 45 is set to the distance d from the experimental optical waveguide 40 used in Experiment 2 while keeping the gap width W2 the same. An experimental optical waveguide 50 shifted in the longitudinal direction was manufactured, and the gap loss was measured. The distance d was set to +15 μm (shift to the right side of the paper), 0 μm, and −15 μm (shift to the left side of the paper).

図7は、ギャップ幅とスリット損失との関係におけるギャップの位置ずれの影響を示す図である。なお、凡例において、たとえば「TE_−15」とは、距離dが−15μmの場合の、TE偏波の光についての値を示している。   FIG. 7 is a diagram showing the influence of gap misalignment in the relationship between gap width and slit loss. In the legend, for example, “TE_−15” indicates a value for TE polarized light when the distance d is −15 μm.

図7に示すように、ギャップの位置ずれはない方が好ましいが、ギャップの位置ずれが±15μm程度であっても、それによるスリット損失の増加は0.2dB〜0.3dB程度である。したがって、ギャップの位置ずれがあったとしても、ギャップ無しの場合よりもスリット損失を小さくできる。また、ギャップの位置ずれは、ギャップとスリットとの相対位置のずれと考えることができる。したがって、図7の結果は、ギャップの位置に対して、スリットの形成位置が±15μm程度ずれても、ギャップ無しの場合よりもスリット損失を小さくできることも示している。   As shown in FIG. 7, it is preferable that there is no gap misalignment. However, even if the gap misalignment is about ± 15 μm, the increase in slit loss due to this is about 0.2 dB to 0.3 dB. Therefore, even if there is a gap misalignment, the slit loss can be made smaller than when there is no gap. Further, the gap displacement can be considered as a relative displacement between the gap and the slit. Accordingly, the result of FIG. 7 also shows that the slit loss can be reduced even when the slit forming position is shifted by about ± 15 μm with respect to the gap position as compared with the case without the gap.

つぎに、ビーム伝搬法(BPM法)による計算結果を用いて、本発明についてさらに説明する。以下では、計算用光導波路素子として、図4に示す構成の光導波路を用いた。ただし、クラッド部に対する光導波路の比屈折率差Δは1.2%である。光導波路の長手方向に垂直な面での断面のサイズは、6μm×6μmである。なお、放射損失としては、光導波路素子の基板面に垂直な方向での放射損失のみを計算している。この理由は、基板面に平行な方向(光導波路の幅方向)においては、図4に示す構成のように導波路幅を広げることによって、放射損失を略ゼロにすることができるからである。   Next, the present invention will be further described using calculation results obtained by a beam propagation method (BPM method). In the following, an optical waveguide having the configuration shown in FIG. 4 was used as the optical waveguide element for calculation. However, the relative refractive index difference Δ of the optical waveguide with respect to the cladding is 1.2%. The size of the cross section in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide is 6 μm × 6 μm. As the radiation loss, only the radiation loss in the direction perpendicular to the substrate surface of the optical waveguide element is calculated. This is because, in the direction parallel to the substrate surface (the width direction of the optical waveguide), the radiation loss can be made substantially zero by widening the waveguide width as in the configuration shown in FIG.

計算条件としては、ギャップの数は、0、1、2、3とする。ギャップは、nをギャップの数として、スリットピッチを(n+1)等分した位置をギャップ幅の中心位置とする。ギャップ幅は、15μm〜30μmの間で変化させる。また、スリット数は2または3とする。各スリットのスリット幅は等しく、スリット幅は24μmである。スリットピッチは40μm〜200μmの範囲で変化させる。また、スリット内は、屈折率が1.464の材料で充填されているとする。この屈折率は、ギャップ数が0の場合に、計算結果と、実験1の実験結果とが略一致するように設定した値である。   As calculation conditions, the number of gaps is 0, 1, 2, and 3. The gap is defined as the center position of the gap width, where n is the number of gaps and the slit pitch is divided into (n + 1) equal parts. The gap width is changed between 15 μm and 30 μm. The number of slits is 2 or 3. The slit width of each slit is equal, and the slit width is 24 μm. The slit pitch is changed in the range of 40 μm to 200 μm. Further, it is assumed that the slit is filled with a material having a refractive index of 1.464. This refractive index is a value set so that the calculation result and the experimental result of Experiment 1 substantially coincide with each other when the number of gaps is zero.

図8は、スリット数が2、ギャップ数が2の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。なお、凡例において、「No Gap」とは、ギャップが無い(ギャップ数が0)の場合を示しており、「GapW=15」とは、ギャップ幅が15μmの場合を示している。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 2 and the number of gaps is 2. FIG. In the legend, “No Gap” indicates that there is no gap (the number of gaps is 0), and “GapW = 15” indicates that the gap width is 15 μm.

図8に示すように、ギャップが無い場合のスリット損失は、図3に示す結果と良く一致している。また、ギャップが有る場合でスリットピッチが200μmの場合のスリット損失が、ギャップが無い場合に比べて0.6dB程度低下する点は、図5に示す結果と良く一致している。また、ギャップ幅が15μm〜30μm、特には20μm〜30μmの場合に、スリットピッチを0μmから増加させたときにスリット損失が1番目の極小値(最小値)を取るスリットピッチが、ギャップが無い場合よりも大きくなり、且つ、スリット損失の最小値も、ギャップが無い場合よりも小さくなることが確認された。   As shown in FIG. 8, the slit loss when there is no gap is in good agreement with the result shown in FIG. Further, the fact that the slit loss when the gap is present and the slit pitch is 200 μm is reduced by about 0.6 dB compared with the case where there is no gap is in good agreement with the result shown in FIG. When the gap width is 15 μm to 30 μm, especially 20 μm to 30 μm, and the slit pitch takes the first minimum value (minimum value) when the slit pitch is increased from 0 μm, there is no gap. It was confirmed that the minimum value of the slit loss was smaller than that without the gap.

さらには、ギャップ幅にあまり依存せず、ギャップが無い場合にスリット損失が最小となるスリットピッチの約3倍の値のスリットピッチに設定した場合に、スリット損失を最小にできることが確認された。   Furthermore, it has been confirmed that the slit loss can be minimized when the slit pitch is set to a value about three times the slit pitch at which the slit loss is minimized when there is no gap, without depending on the gap width.

つぎに、図9は、スリット数が2、ギャップ数が1の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。図10は、スリット数が2、ギャップ数が3の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。図8、図9、図10から、ギャップ幅にあまり依存せず、ギャップが無い場合にスリット損失が最小となるスリットピッチの約(n+1)倍(nは1以上の整数であるギャップ数)の値のスリットピッチに設定した場合に、スリット損失を最小にでき、且つそのスリット損失の最小値は、ギャップが無い場合よりも小さくなることが確認された。   Next, FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 2 and the number of gaps is 1. FIG. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 2 and the number of gaps is 3. FIG. From FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 10, it does not depend much on the gap width, and is about (n + 1) times the slit pitch (n is an integer equal to or greater than 1) that makes the slit loss minimum when there is no gap. When the slit pitch is set to a value, it was confirmed that the slit loss can be minimized and the minimum value of the slit loss is smaller than that in the case where there is no gap.

さらに、図11、図12、図13は、スリット数が3、ギャップ数がそれぞれ1、2、3の場合の、ギャップ幅を変えた場合のスリットピッチとスリット損失との関係を示す図である。図11、図12、図13から、スリット数が3の場合も、ギャップ幅にあまり依存せず、ギャップが無い場合にスリット損失が最小となるスリットピッチの約(n+1)倍の値のスリットピッチに設定した場合に、スリット損失を最小にでき、且つそのスリット損失の最小値は、ギャップが無い場合よりも小さくなることが確認された。   Further, FIGS. 11, 12, and 13 are diagrams showing the relationship between the slit pitch and the slit loss when the gap width is changed when the number of slits is 3 and the number of gaps is 1, 2, and 3, respectively. . 11, 12, and 13, even when the number of slits is 3, the slit pitch does not depend much on the gap width, and the slit pitch is about (n + 1) times the slit pitch at which the slit loss is minimized when there is no gap. It was confirmed that the slit loss can be minimized and the minimum value of the slit loss is smaller than when there is no gap.

以上説明したように、スリットピッチを、ギャップが無い場合にスリット損失が最小となるスリットピッチの約(n+1)倍(nは1以上の整数であるギャップ数)の値のスリットピッチに設定することで、スリット損失を最小かつギャップが無い場合よりも小さくできる。   As described above, the slit pitch is set to a slit pitch having a value approximately (n + 1) times (n is an integer of 1 or more) the slit pitch at which the slit loss is minimized when there is no gap. Thus, the slit loss can be minimized and smaller than when there is no gap.

さらに、実施の形態1のように、スリットピッチを、0μmから増加させたときにスリット損失が2番目または3番目に極小値を取るスリットピッチに設定してもよい。たとえば図9、図11に示すように、2番目または3番目の極小値であるスリット損失についても、ギャップが無い場合の2番目または3番目の極小値であるスリット損失よりも小さくなる。   Furthermore, as in the first embodiment, the slit pitch may be set to a slit pitch at which the slit loss takes the second or third minimum value when the slit pitch is increased from 0 μm. For example, as shown in FIGS. 9 and 11, the slit loss that is the second or third minimum value is also smaller than the slit loss that is the second or third minimum value when there is no gap.

(実施の形態3)
図14は、実施の形態3に係る光導波路素子であるマッハツェンダー光干渉計(Mach-Zehnder interferometer:MZI)素子の模式的な平面図である。図14に示すように、石英系ガラスからなるMZI素子60は、石英ガラスまたはシリコンからなる基板上に形成されたクラッド部61と、クラッド部61の内部に配置されたコア部としての光導波路62と、クラッド部61において光導波路62を分断するように、互いに平行に形成された2つのスリット63a、63bと、スリット63a、63bのそれぞれに挿入された2個の1/2波長板64a、64bとを備えている。
(Embodiment 3)
FIG. 14 is a schematic plan view of a Mach-Zehnder interferometer (MZI) element that is an optical waveguide element according to the third embodiment. As shown in FIG. 14, the MZI element 60 made of quartz glass includes a clad portion 61 formed on a substrate made of quartz glass or silicon, and an optical waveguide 62 as a core portion arranged inside the clad portion 61. And two slits 63a and 63b formed in parallel to each other so as to divide the optical waveguide 62 in the cladding portion 61, and two half-wave plates 64a and 64b inserted into the slits 63a and 63b, respectively. And.

光導波路62は、光が入力される側である2つの入力光導波路62aと、方向性結合器からなる50%光カプラ62bと、2つのアーム光導波路62cと、方向性結合器からなる50%光カプラ62dと、光が出力する側である2つの出力光導波路62eと、が順次接続されて構成されている。光導波路62を構成する各光導波路は、いずれもクラッド部61に対する比屈折率差Δが1.2%である。各光導波路の長手方向に垂直な面での断面のサイズは、6μm×6μmであるが、アーム光導波路62cにおいては、スリット63a、63bが形成される領域において、導波路幅は19.5μmに拡大されている。ただし、光導波路62の比屈折率差Δや断面のサイズは、上記に限定されず、MZI素子60に入力されるべき光がシングルモードで導波するように設定されることが好ましい。また、2つのアーム光導波路62c間には、FSR(Free Spectral Range)が約23GHzになるように光路差が設けられている。   The optical waveguide 62 includes two input optical waveguides 62a on the light input side, a 50% optical coupler 62b including a directional coupler, two arm optical waveguides 62c, and 50% including a directional coupler. The optical coupler 62d and two output optical waveguides 62e on the light output side are sequentially connected. Each of the optical waveguides constituting the optical waveguide 62 has a relative refractive index difference Δ with respect to the cladding portion 61 of 1.2%. The size of the cross section of each optical waveguide in the plane perpendicular to the longitudinal direction is 6 μm × 6 μm. In the arm optical waveguide 62c, the waveguide width is 19.5 μm in the region where the slits 63a and 63b are formed. It has been expanded. However, the relative refractive index difference Δ and the cross-sectional size of the optical waveguide 62 are not limited to the above, and are preferably set so that light to be input to the MZI element 60 is guided in a single mode. Further, an optical path difference is provided between the two arm optical waveguides 62c so that an FSR (Free Spectral Range) is about 23 GHz.

スリット63aは、アーム光導波路62cの長手方向中央に形成されており、スリット63bは、それよりも出力光導波路62e側に形成されており、いずれもアーム光導波路62cを分断している。スリット63a、63bは、光導波路62の長手方向に垂直な面に対して、当該面および基板に平行な線を軸として8度傾斜させて形成されている。スリット63a、63bのスリット幅は等しく、たとえば15μm〜30μmである。   The slit 63a is formed at the center in the longitudinal direction of the arm optical waveguide 62c, and the slit 63b is formed on the output optical waveguide 62e side of the slit 63b, both of which divide the arm optical waveguide 62c. The slits 63a and 63b are formed to be inclined by 8 degrees with respect to a plane perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide 62, with a line parallel to the plane and the substrate as an axis. The slit widths of the slits 63a and 63b are equal, for example, 15 μm to 30 μm.

スリット63aに挿入される1/2波長板64aは、その主軸が、TM偏波の方向とTE偏波の両方向に対して45度をなすように挿入されて光学接着剤で固定されている。また、スリット63bに挿入される1/2波長板64bは、その主軸が、TE偏波の方向と平行になるように挿入されて光学接着剤で固定されている。   The half-wave plate 64a inserted into the slit 63a is inserted so that its main axis forms 45 degrees with respect to both the TM polarization direction and the TE polarization direction, and is fixed with an optical adhesive. The half-wave plate 64b inserted into the slit 63b is inserted and fixed with an optical adhesive so that its principal axis is parallel to the direction of TE polarization.

このMZI素子60では、1/2波長板64a、64bを用いることで、特許文献1に記載されているように、50%光カプラ62bで偏波変換が発生した場合でも、偏波変換光の干渉条件が偏波変換されない通常光の干渉条件と同一となるため、PDF(Polarization Dependent Frequency shift:偏波乖離量)の劣化を抑制することができる。なお、PDFとは、光干渉計によって生じた透過特性の周波数のピークが、光導波路を伝搬する光の2つの偏波状態(TM偏波とTE偏波)の間で差が生じる現象のことである。   In this MZI element 60, by using the half-wave plates 64a and 64b, as described in Patent Document 1, even when polarization conversion occurs in the 50% optical coupler 62b, Since the interference condition is the same as the interference condition of normal light that is not polarization-converted, deterioration of PDF (Polarization Dependent Frequency shift) can be suppressed. Note that PDF is a phenomenon in which the frequency peak of transmission characteristics generated by an optical interferometer causes a difference between two polarization states (TM polarization and TE polarization) of light propagating through an optical waveguide. It is.

さらに、このMZI素子60では、2つのスリット63a、63b間のスリットピッチP3が、実施の形態1のスリットピッチP1と同様に約170μmという大きな値に設定されている。これによって、MZI素子60は、スリット63a、63bによるスリット損失を抑制されつつ、光学特性や信頼性の低下が抑制されている。   Further, in the MZI element 60, the slit pitch P3 between the two slits 63a and 63b is set to a large value of about 170 μm, like the slit pitch P1 in the first embodiment. Thereby, in the MZI element 60, the optical loss and the deterioration of the reliability are suppressed while the slit loss due to the slits 63a and 63b is suppressed.

スリットピッチP3の設定について具体的に説明する。本発明者らは、実施の形態3に係るMZI素子において、スリットピッチとスリット損失との関係を調べるために、図14に示す構成を有し、スリットピッチを様々に設定したMZI素子を製造した。そして、製造した各MZI素子の入力光導波路の一方から、波長1.55μmのTM偏波またはTE偏波の光を入力し、出力光導波路の一方から出力された光の強度を測定し、スリット損失を調べた。   The setting of the slit pitch P3 will be specifically described. In order to investigate the relationship between the slit pitch and the slit loss in the MZI element according to Embodiment 3, the present inventors manufactured an MZI element having the configuration shown in FIG. 14 and variously set the slit pitch. . Then, TM polarized light or TE polarized light with a wavelength of 1.55 μm is input from one of the input optical waveguides of each manufactured MZI element, and the intensity of the light output from one of the output optical waveguides is measured. I examined the loss.

図15は、図14に示す構成のMZI素子におけるスリットピッチとスリット損失との関係の一例を示す図である。図15に示すように、図3の結果と同様に、スリットピッチを増加させるにつれて、スリット損失は周期的に変化した。矢印Ar6、Ar7は、スリットピッチが、それぞれ約170μm、約275μmの位置を示しており、これらのスリットピッチで、スリット損失が極小値となっている点も、図3と同様であった。なお、スリット損失としては、スリットピッチを約170μm、約275μmとすることによって、約0.8dBと小さくすることができることを確認した。   FIG. 15 is a diagram showing an example of the relationship between the slit pitch and the slit loss in the MZI element having the configuration shown in FIG. As shown in FIG. 15, similarly to the result of FIG. 3, the slit loss changed periodically as the slit pitch was increased. Arrows Ar6 and Ar7 indicate the positions at which the slit pitches are about 170 μm and about 275 μm, respectively, and the slit loss has a minimum value at these slit pitches, as in FIG. It was confirmed that the slit loss can be reduced to about 0.8 dB by setting the slit pitch to about 170 μm and about 275 μm.

(実施の形態4)
図16は、実施の形態4に係るMZI素子の模式的な平面図である。図16に示すように、MZI素子70は、図14に示すMZI素子60において、スリットピッチをスリットピッチP4に設定し、光導波路62を光導波路72に置き換えた構成を有する。
(Embodiment 4)
FIG. 16 is a schematic plan view of an MZI element according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 16, the MZI element 70 has a configuration in which the slit pitch is set to the slit pitch P4 and the optical waveguide 62 is replaced with the optical waveguide 72 in the MZI element 60 shown in FIG. 14.

光導波路72は、光導波路62において、2つのアーム光導波路62cを2つのアーム光導波路72cに置き換えた構成を有する。2つのアーム光導波路72cは、2つのアーム光導波路62cに放射損失部としての2つのギャップ75をそれぞれ設けたものである。ギャップ75は、アーム光導波路72cが分断され、その間がクラッド部61と同じ材料で埋められることによって構成されている。4つのギャップ75のギャップ幅は略等しく設定されている。   The optical waveguide 72 has a configuration in which two arm optical waveguides 62c are replaced with two arm optical waveguides 72c in the optical waveguide 62. The two arm optical waveguides 72c are obtained by providing the two arm optical waveguides 62c with two gaps 75 as radiation loss portions, respectively. The gap 75 is configured by dividing the arm optical waveguide 72 c and filling the gap with the same material as that of the cladding portion 61. The gap widths of the four gaps 75 are set to be approximately equal.

このMZI素子70では、実施の形態2と同様に、スリット63a、63bにおける放射モードが、ギャップ75における放射モードと結合するため、ギャップ75が無い場合よりもスリット損失が抑制される。また、ギャップ75の存在によって、スリットピッチを、図15に示すようなスリット損失が極小値になる値としなくても、スリット損失が抑制される。したがって、スリット損失を抑制しつつ、スリットピッチを大きくすることができるので、MZI素子70の光学特性や信頼性の低下が抑制される。また、スリットピッチの設計の自由度も高い。   In this MZI element 70, as in the second embodiment, the radiation mode in the slits 63a and 63b is coupled to the radiation mode in the gap 75, so that the slit loss is suppressed as compared with the case without the gap 75. Further, due to the existence of the gap 75, the slit loss can be suppressed even if the slit pitch is not set to a value at which the slit loss becomes a minimum value as shown in FIG. Therefore, the slit pitch can be increased while suppressing the slit loss, so that the optical characteristics and reliability of the MZI element 70 are prevented from being lowered. Also, the degree of freedom in designing the slit pitch is high.

なお、スリットピッチやギャップ幅については、上記の実験2やBPM法を用いた計算結果で示した好適な値とすることができる。たとえば、スリットピッチを200μmとし、ギャップ幅を20μmとすることができる。   The slit pitch and the gap width can be set to suitable values shown in the above-described Experiment 2 and the calculation result using the BPM method. For example, the slit pitch can be 200 μm and the gap width can be 20 μm.

(実施の形態5)
図17は、実施の形態5に係る復調用遅延回路の概略構成を示す平面図である。図17に示す復調用遅延回路101は、たとえば、伝送速度が40GbpsのDQPSK方式を用いた光伝送システムに使用される40GbpsDQPSK用遅延復調デバイスである(本願発明者による特許文献2も参照)。
(Embodiment 5)
FIG. 17 is a plan view showing a schematic configuration of the demodulation delay circuit according to the fifth embodiment. The demodulation delay circuit 101 shown in FIG. 17 is, for example, a 40 Gbps DQPSK delay demodulation device used in an optical transmission system using a DQPSK system with a transmission rate of 40 Gbps (see also Patent Document 2 by the present inventor).

復調用遅延回路101は、DQPSK信号が入力される入力光導波路102と、入力されるDQPSK信号の光パワーをモニタPDにてモニタするため、入力光導波路102を伝搬する光信号の5%をモニタ出力導波路181へと分岐するタップカプラ180と、タップカプラ180にて分岐されなかった残りの光信号を略等分岐する光分岐器としてのY分岐導波路103と、Y分岐導波路103により分岐されたDQPSK信号をそれぞれ1ビット遅延させるMZI素子104、105と、を備えている。なお、モニタ出力導波路181には不図示のモニタPDが接続されている。なお、本実施の形態ではタップカプラ180の分岐比は5%であるが、20%以下が好ましく、5%〜10%がさらに好ましい。   The demodulation delay circuit 101 monitors 5% of the optical signal propagated through the input optical waveguide 102 in order to monitor the input optical waveguide 102 to which the DQPSK signal is input and the optical power of the input DQPSK signal by the monitor PD. A tap coupler 180 that branches to the output waveguide 181, a Y branch waveguide 103 as an optical branching device that branches the remaining optical signal that has not been branched by the tap coupler 180, and a branch by the Y branch waveguide 103. MZI elements 104 and 105 that respectively delay the DQPSK signal thus generated by 1 bit. A monitor PD (not shown) is connected to the monitor output waveguide 181. In the present embodiment, the branching ratio of the tap coupler 180 is 5%, preferably 20% or less, and more preferably 5% to 10%.

復調用遅延回路101は、1/2波長板147、170をさらに備え、導波路の交差点162、164を有する。1/2波長板147、170については後に説明する。   The demodulation delay circuit 101 further includes half-wave plates 147 and 170, and has waveguide intersections 162 and 164. The half-wave plates 147 and 170 will be described later.

MZI素子104は、Y分岐導波路103の一方の出力側に接続された導波路114に接続された入力側カプラ106と、2つの出力光導波路121、122に2つの出力端がそれぞれ接続された出力側カプラ107と、両カプラ106、107間に接続された長さの異なる遅延導波路である2つのアーム光導波路108、109とを有する。同様に、MZI素子105は、Y分岐導波路103の他方の出力側に接続された導波路115に接続された入力側カプラ110と、2つの出力光導波路123、124に2つの出力端がそれぞれ接続された出力側カプラ111と、両カプラ110、111間に接続された遅延導波路である長さの異なる2つのアーム光導波路112、113とを有する。なお、このMZI素子104、105は、その比屈折率差や光導波路のサイズ、FSR等は、実施の形態4のMZI素子と同様に設定されている。   The MZI element 104 has an input side coupler 106 connected to the waveguide 114 connected to one output side of the Y branch waveguide 103, and two output ends connected to the two output optical waveguides 121 and 122, respectively. An output-side coupler 107 and two arm optical waveguides 108 and 109 which are delay waveguides having different lengths connected between the couplers 106 and 107 are provided. Similarly, the MZI element 105 has two output ends on the input-side coupler 110 connected to the waveguide 115 connected to the other output side of the Y-branch waveguide 103 and the two output optical waveguides 123 and 124, respectively. It has a connected output side coupler 111 and two arm optical waveguides 112 and 113 having different lengths, which are delay waveguides connected between the two couplers 110 and 111. The MZI elements 104 and 105 are set in the same manner as the MZI element of the fourth embodiment in terms of relative refractive index difference, optical waveguide size, FSR, and the like.

入力側カプラ106、110および出力側カプラ107、111は、それぞれ2入力×2出力型の50%カプラである。そして、MZI素子104の入力側カプラ106の2つの入力端の一方が導波路114に接続されている。MZI素子105の入力側カプラ110の2つの入力端の一方が、導波路115に接続されている。   The input-side couplers 106 and 110 and the output-side couplers 107 and 111 are 2-input × 2-output type 50% couplers, respectively. One of the two input ends of the input side coupler 106 of the MZI element 104 is connected to the waveguide 114. One of the two input ends of the input side coupler 110 of the MZI element 105 is connected to the waveguide 115.

また、MZI素子104は、入力側カプラ106における光の伝搬方向と出力側カプラ107における光の伝搬方向が略180度異なるようにアーム光導波路108、109が屈曲して形成されている。同様に、MZI素子105は、入力側カプラ110における光の伝搬方向と出力側カプラ111における光の伝搬方向が略180度異なるようにアーム光導波路112、113が屈曲して形成されている。   Further, the MZI element 104 is formed by bending the arm optical waveguides 108 and 109 so that the light propagation direction in the input-side coupler 106 and the light propagation direction in the output-side coupler 107 differ by approximately 180 degrees. Similarly, the MZI element 105 is formed by bending the arm optical waveguides 112 and 113 so that the light propagation direction in the input-side coupler 110 and the light propagation direction in the output-side coupler 111 differ by approximately 180 degrees.

また、MZI素子104の出力側カプラ107の2つの出力端(スルーポートとクロスポート)は、出力光導波路121、122にそれぞれ接続されている。同様に、MZI素子105の出力側カプラ111の2つの出力端(スルーポートとクロスポート)は、出力光導波路123、124にそれぞれ接続されている。出力光導波路121、122、123、124は、それぞれ出力ポートPout1、Pout2、Pout3、Pout4に接続している。   The two output ends (through port and cross port) of the output side coupler 107 of the MZI element 104 are connected to the output optical waveguides 121 and 122, respectively. Similarly, two output terminals (through port and cross port) of the output side coupler 111 of the MZI element 105 are connected to output optical waveguides 123 and 124, respectively. The output optical waveguides 121, 122, 123, and 124 are connected to output ports Pout1, Pout2, Pout3, and Pout4, respectively.

また、MZI素子104において、長さが長い方のアーム光導波路108を伝搬するDQPSK信号の位相を、長さが短い方のアーム光導波路109を伝搬するDQPSK信号の位相に対して、シンボルレートの1ビット(1ビットのタイムスロット:1タイムスロット)に相当する遅延量だけ遅延させる光路長差を持たせてある。例えば、シンボルレートが40Gbpsの場合、Iチャネル、Qチャネルそれぞれのシンボルレートは半分の20Gbpsでよいので、遅延量は50ps(ピコ秒)である。同様に、MZI素子105において、長さが長い方のアーム光導波路112を伝搬するDQPSK信号の位相を、長さが短い方のアーム光導波路113を伝搬するDQPSK信号の位相に対して、シンボルレートの1ビットに相当する遅延量(例えば、シンボルレートが40Gbpsの場合、50psの遅延量)だけ遅延させる光路長差を持たせてある。なお、遅延量は、正確に1ビットに相当する量に限られない。たとえば、システム構成によっては、略1ビットであるが1ビットから少しずらした遅延量として、各ビットが隣接するビットと干渉するように設定する場合もある。   Further, in the MZI element 104, the phase of the DQPSK signal propagating through the longer arm optical waveguide 108 is set to the symbol rate of the phase of the DQPSK signal propagating through the shorter arm optical waveguide 109. The optical path length difference is delayed by a delay amount corresponding to 1 bit (1 bit time slot: 1 time slot). For example, when the symbol rate is 40 Gbps, the symbol rate of each of the I channel and the Q channel may be 20 Gbps, which is half, so the delay amount is 50 ps (picosecond). Similarly, in the MZI element 105, the phase of the DQPSK signal propagating through the longer arm optical waveguide 112 is set to a symbol rate with respect to the phase of the DQPSK signal propagating through the shorter arm optical waveguide 113. The optical path length difference is delayed by a delay amount corresponding to 1 bit (for example, when the symbol rate is 40 Gbps, the delay amount is 50 ps). Note that the delay amount is not limited to an amount corresponding to exactly one bit. For example, depending on the system configuration, each bit may be set to interfere with an adjacent bit as a delay amount that is substantially 1 bit but slightly shifted from 1 bit.

また、MZI素子104、105には、90度だけ位相がずれた干渉特性を持たせている。そのため、MZI素子104のアーム光導波路108、109の光路長差は、上記1ビットに相当する遅延量に、光信号の位相で1/4πに相当する長さだけ長く設定されている。一方、MZI素子105のアーム光導波路112、113の光路長差は、上記1ビットに相当する遅延量に、光信号の位相で1/4πに相当する長さだけ短く設定されている。
これにより、MZI素子104で干渉する隣接するタイムスロットの光の位相と、MZI素子105で干渉する隣接するタイムスロットの光の位相とが90度だけずれる。
Further, the MZI elements 104 and 105 have interference characteristics that are 90 degrees out of phase. For this reason, the optical path length difference between the arm optical waveguides 108 and 109 of the MZI element 104 is set longer than the delay amount corresponding to 1 bit by a length corresponding to 1 / 4π in the phase of the optical signal. On the other hand, the optical path length difference between the arm optical waveguides 112 and 113 of the MZI element 105 is set shorter than the delay amount corresponding to 1 bit by a length corresponding to 1 / 4π in the phase of the optical signal.
As a result, the phase of the light in the adjacent time slot that interferes with the MZI element 104 and the phase of the light in the adjacent time slot that interferes with the MZI element 105 are shifted by 90 degrees.

1/2波長板147、170は、MZI素子104、105の各アーム光導波路108、109、112、113を分断するように設けられたスリット148、171内に挿入されている。1/2波長板147は、その主軸が、TM偏波の方向とTE偏波の両方向に対して45度をなすように挿入されている。また、1/2波長板170は、その主軸が、TE偏波の方向と平行になるように挿入されている。スリット148は各アーム光導波路108、109、112、113の長手方向の中央に位置し、スリット171は、それよりも出力側に約275μmのスリットピッチで形成されている。スリット148、171は、各アーム光導波路108、109、112、113が平行になっている部分の長手方向に垂直な面に対して、当該面および基板に平行な線を軸として8度傾斜させて形成されている。   The half-wave plates 147 and 170 are inserted into slits 148 and 171 provided so as to divide the arm optical waveguides 108, 109, 112 and 113 of the MZI elements 104 and 105. The half-wave plate 147 is inserted such that its main axis forms 45 degrees with respect to both the TM polarized wave direction and the TE polarized wave direction. The half-wave plate 170 is inserted so that its principal axis is parallel to the direction of TE polarization. The slit 148 is located at the center in the longitudinal direction of each arm optical waveguide 108, 109, 112, 113, and the slit 171 is formed at a slit pitch of about 275 μm on the output side. The slits 148, 171 are inclined by 8 degrees with respect to a plane perpendicular to the longitudinal direction of the portion where the arm optical waveguides 108, 109, 112, 113 are parallel to each other, with a line parallel to the plane and the substrate as an axis. Is formed.

なお、交差点162、164では、MZI素子104のアーム光導波路109とMZI素子105のアーム光導波路112とが交差しているが、各アーム導波路をそれぞれ伝搬する光(DQPSK信号)は、各交差点162、164を通った後も、そのまま同じアーム導波路を伝搬していく。   Note that, at the intersections 162 and 164, the arm optical waveguide 109 of the MZI element 104 and the arm optical waveguide 112 of the MZI element 105 intersect, but light (DQPSK signal) propagating through each arm waveguide is transmitted at each intersection. After passing through 162, 164, it propagates through the same arm waveguide as it is.

また、MZI素子104の短い方のアーム導波路であるアーム光導波路109の光路長と、MZI素子105の短い方のアーム導波路であるアーム光導波路113の光路長とが互いに異なり、かつ、Y分岐導波路103からMZI素子104のアーム光導波路109を経てMZI素子104の出力側(出力光導波路121、122の出力ポートPout1、Pout2)に至るまでの各光路長と、Y分岐導波路103からMZI素子105のアーム光導波路113を経てMZI素子105の出力側(出力光導波路123、124の出力ポートPout3、Pout4)に至るまでの光路長とを全て略等しくしている。   Further, the optical path length of the arm optical waveguide 109, which is the shorter arm waveguide of the MZI element 104, is different from the optical path length of the arm optical waveguide 113, which is the shorter arm waveguide of the MZI element 105, and Y Each optical path length from the branching waveguide 103 to the output side of the MZI element 104 (output ports Pout1 and Pout2 of the output optical waveguides 121 and 122) through the arm optical waveguide 109 of the MZI element 104, and from the Y branching waveguide 103 The optical path lengths from the MZI element 105 through the arm optical waveguide 113 to the output side of the MZI element 105 (output ports Pout3 and Pout4 of the output optical waveguides 123 and 124) are all substantially equal.

また、MZI素子104、105の各アーム光導波路108、109、112、113上には、トリミングのためのヒータA,B,C,D,E,F,G,Hがそれぞれ形成されている。各ヒータA〜Hは、対応するアーム光導波路の上方にあって、クラッド部上にスパッタにより形成されたTa系の薄膜ヒータである。   Further, heaters A, B, C, D, E, F, G, and H for trimming are formed on the arm optical waveguides 108, 109, 112, and 113 of the MZI elements 104 and 105, respectively. Each of the heaters A to H is a Ta-based thin film heater formed above the corresponding arm optical waveguide and formed on the clad portion by sputtering.

復調用遅延回路101では、MZI素子104にあっては、入力されたDQPSK信号がY分岐導波路103で分岐され、その分岐されたDQPSK信号が、MZI素子104の長さの異なるアーム光導波路108、109を伝搬する。MZI素子104は、アーム光導波路108を伝搬するDQPSK信号の位相を、アーム光導波路109を伝搬する光信号の位相に対してシンボルレートの1ビットに相当する遅延量+1/4πだけ遅延させるようになっている。同様に、MZI素子105は、アーム光導波路112を伝搬するDQPSK信号の位相を、アーム光導波路113を伝搬する光信号の位相に対してシンボルレートの1ビットに相当する遅延量−1/4πだけ遅延させるようになっている。   In the demodulation delay circuit 101, in the MZI element 104, the input DQPSK signal is branched by the Y branch waveguide 103, and the branched DQPSK signal is an arm optical waveguide 108 having a different length of the MZI element 104. , 109 is propagated. The MZI element 104 delays the phase of the DQPSK signal propagating through the arm optical waveguide 108 by a delay amount + 1 / 4π corresponding to one bit of the symbol rate with respect to the phase of the optical signal propagating through the arm optical waveguide 109. It has become. Similarly, the MZI element 105 causes the phase of the DQPSK signal propagating through the arm optical waveguide 112 to be a delay amount −1 / 4π corresponding to one bit of the symbol rate with respect to the phase of the optical signal propagating through the arm optical waveguide 113. It is supposed to be delayed.

復調用遅延回路101においても、実施の形態3と同様に、1/2波長板147、170を用いることで、PDFの劣化を、たとえば250MHz以下に抑制することができる。さらに、2つのスリット148、171間のスリットピッチが、実施の形態1のスリットピッチP1と同様に約275μmという大きな値に設定されている。これによって、MZI素子104、105は、スリット148、171によるスリット損失が抑制されつつ、光学特性や信頼性の低下が抑制されている。たとえば、スリット損失については、スリットピッチを200μmに設定した場合よりも約0.5dB程度低減することができる。   Also in the demodulation delay circuit 101, the degradation of the PDF can be suppressed to, for example, 250 MHz or less by using the ½ wavelength plates 147 and 170 as in the third embodiment. Further, the slit pitch between the two slits 148 and 171 is set to a large value of about 275 μm, similarly to the slit pitch P1 of the first embodiment. Thereby, in the MZI elements 104 and 105, the slit loss due to the slits 148 and 171 is suppressed, and the deterioration of the optical characteristics and reliability is suppressed. For example, the slit loss can be reduced by about 0.5 dB as compared with the case where the slit pitch is set to 200 μm.

(実施の形態6)
図18は、実施の形態6に係る光導波路素子の模式的な平面図である。図18に示すように、光導波路素子80は、石英ガラスまたはシリコンからなる基板上に形成されたクラッド部81と、クラッド部の内部に配置されたコア部としての光導波路82と、クラッド部81において光導波路82を分断するように、互いに平行に形成された3つのスリット83a、83b、83cと、各スリット83a、83b、83cに挿入された光学素子としての偏光子84a、1/2波長板84b、偏光子84cと、光導波路82に、各スリット間に2つずつ設けられた放射損失部としてのギャップ85とを設けたものである。
(Embodiment 6)
FIG. 18 is a schematic plan view of an optical waveguide device according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 18, the optical waveguide device 80 includes a clad portion 81 formed on a substrate made of quartz glass or silicon, an optical waveguide 82 as a core portion disposed inside the clad portion, and a clad portion 81. 3, three slits 83 a, 83 b, 83 c formed in parallel to each other so as to divide the optical waveguide 82, and a polarizer 84 a, a half-wave plate as an optical element inserted in each slit 83 a, 83 b, 83 c 84b, the polarizer 84c, and the optical waveguide 82 are provided with gaps 85 as two radiation loss portions provided between the slits.

偏光子84aの透過軸は一方の偏波(たとえばTM偏波)と平行になるように挿入されている。偏光子84cの透過軸は偏光子84aの透過軸と直交する偏波(たとえばTE偏波)と平行になるように挿入されている。1/2波長板84bは、その主軸が、TM偏波の方向とTE偏波の両方向に対して45度をなすように挿入されている。   The transmission axis of the polarizer 84a is inserted so as to be parallel to one polarization (for example, TM polarization). The transmission axis of the polarizer 84c is inserted so as to be parallel to the polarization orthogonal to the transmission axis of the polarizer 84a (for example, TE polarization). The half-wave plate 84b is inserted so that its main axis forms 45 degrees with respect to both the TM polarization direction and the TE polarization direction.

クラッド部81の材質、光導波路82の材質やサイズは、上記の各実施の形態の対応する要素と同様のものである。3つのスリット83a、83b、83cのスリット幅は24μmである。スリットピッチP5、P6は略等しく、たとえば275μmである。また、各ギャップ85は、スリットピッチP5またはP6を3等分した位置をギャップ幅の中心位置として形成したものである。ギャップ幅W3は20μmである。   The material of the clad part 81 and the material and size of the optical waveguide 82 are the same as the corresponding elements in the above embodiments. The slit width of the three slits 83a, 83b, 83c is 24 μm. The slit pitches P5 and P6 are substantially equal, for example, 275 μm. Each gap 85 is formed by setting the position obtained by dividing the slit pitch P5 or P6 into three equal parts as the center position of the gap width. The gap width W3 is 20 μm.

この光導波路素子80では、紙面左側から、偏光子84aの透過軸に平行な直線偏波成分が大部分である光を入力させると、偏光子84aが当該光に含まれるクロストーク成分をカットして透過し、1/2波長板84bが当該光を偏波変換して透過し、偏光子84cが偏波変換された光に含まれるクロストーク成分をさらにカットして透過し、紙面右側に出力する。   In this optical waveguide element 80, when light having a majority of linearly polarized components parallel to the transmission axis of the polarizer 84a is input from the left side of the page, the polarizer 84a cuts the crosstalk component included in the light. The half-wave plate 84b polarizes and transmits the light, and the polarizer 84c further cuts and transmits the crosstalk component included in the polarization-converted light, and outputs it to the right side of the page. To do.

この光導波路素子80でも、スリット83a、83b、83cのスリット損失が抑制されつつ、光学特性や信頼性の低下が抑制される。   In this optical waveguide element 80, the slit loss of the slits 83a, 83b, and 83c is suppressed, and the deterioration of optical characteristics and reliability is suppressed.

なお、スリットに挿入される光学素子としては、1/2波長板や偏光子に限られず、他の偏波素子や光学フィルタなどを適用することができる。各スリットに挿入される光学素子の種類は互いに異なっていても良い。また、スリットの数やギャップの数は特に限定されない。スリットの数は複数であればよく、ギャップの数は少なくとも1つであればよい。スリットピッチやギャップ幅は、スリットの数やギャップの数を勘案して、スリット損失が低減され、極小または最小になるように設定することができる。また、スリットに光学素子を挿入しない場合でも、スリットピッチを適正な値とし、および/またはギャップを設けることによって、スリットによる放射損失が抑制されつつ、光学特性や信頼性の低下が抑制された光導波路素子を実現できる。   The optical element inserted into the slit is not limited to a half-wave plate or a polarizer, and other polarization elements or optical filters can be applied. The types of optical elements inserted into the slits may be different from each other. Further, the number of slits and the number of gaps are not particularly limited. The number of slits may be plural, and the number of gaps may be at least one. The slit pitch and gap width can be set so that the slit loss is reduced and minimized or minimized in consideration of the number of slits and the number of gaps. In addition, even when no optical element is inserted into the slit, by setting the slit pitch to an appropriate value and / or providing a gap, light loss in which the optical loss and reliability are suppressed while the radiation loss due to the slit is suppressed is suppressed. A waveguide element can be realized.

また、本発明では、ギャップのような放射損失が発生する放射損失部であれば、ギャップに換えて設けることができる。このような放射損失部としては、光導波路同士が互いに交差する交差部がある。   Moreover, in this invention, if it is a radiation loss part which generate | occur | produces radiation loss like a gap, it can replace with a gap and can be provided. As such a radiation loss portion, there is an intersection where the optical waveguides intersect each other.

また、本発明に係る光導波路素子は、MZI素子に限らず、AWG素子、コヒーレントミキサ、スプリッタなどの各種光導波路回路に適用できる。   The optical waveguide device according to the present invention is not limited to an MZI device, but can be applied to various optical waveguide circuits such as an AWG device, a coherent mixer, and a splitter.

また、本発明は、石英系ガラスからなる光導波路素子に限られず、他のガラスや、ポリマー、半導体等の、光導波路を構成できる各種材料からなる光導波路素子に適用できる。   The present invention is not limited to an optical waveguide element made of quartz glass, but can be applied to optical waveguide elements made of various materials that can form an optical waveguide, such as other glass, polymers, and semiconductors.

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。   Further, the present invention is not limited by the above embodiment. What was comprised combining each component mentioned above suitably is also contained in this invention. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

10、30、80 光導波路素子
11、21、22、61、81 クラッド部
12、22、32、62、72、82 光導波路
13、23、63a、63b、83a、83b、83c、148、171 スリット
14a、14b、24a、24b、64a、64b、84b、147、170 1/2波長板
20 実験用光導波路素子
35、45、75、85 ギャップ
40、50 実験用光導波路
60、70、104、105 MZI素子
62a、102 入力光導波路
62b、62d 50%光カプラ
62c、72c、108、109、112、113 アーム光導波路
62e、121、122、123、124 出力光導波路
84a、84c 偏光子
101 復調用遅延回路
103 分岐導波路
106、110 入力側カプラ
107、111 出力側カプラ
114、115 導波路
162、164 交差点
180 タップカプラ
181 モニタ出力導波路
A、B、C、D、E、F、G、H ヒータ
Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6 矢印
B 基板
d 距離
P1、P2、P3、P4、P5、P6、Ar7 スリットピッチ
Pout1、Pout2、Pout3、Pout4 出力ポート
S 領域
W1 スリット幅
W2、W3 ギャップ幅
10, 30, 80 Optical waveguide device 11, 21, 22, 61, 81 Clad portion 12, 22, 32, 62, 72, 82 Optical waveguide 13, 23, 63a, 63b, 83a, 83b, 83c, 148, 171 Slit 14a, 14b, 24a, 24b, 64a, 64b, 84b, 147, 170 1/2 wavelength plate 20 Optical waveguide element for experiment 35, 45, 75, 85 Gap 40, 50 Optical waveguide for experiment 60, 70, 104, 105 MZI element 62a, 102 Input optical waveguide 62b, 62d 50% optical coupler 62c, 72c, 108, 109, 112, 113 Arm optical waveguide 62e, 121, 122, 123, 124 Output optical waveguide 84a, 84c Polarizer 101 Demodulation delay Circuit 103 Branching waveguide 106, 110 Input side coupler 107, 111 Output side Plastic 114, 115 Waveguide 162, 164 Intersection 180 Tap coupler 181 Monitor output waveguide A, B, C, D, E, F, G, H Heater Ar1, Ar2, Ar3, Ar4, Ar5, Ar6 Arrow B Substrate d Distance P1, P2, P3, P4, P5, P6, Ar7 Slit pitch Pout1, Pout2, Pout3, Pout4 Output port S area W1 Slit width W2, W3 Gap width

Claims (12)

クラッド部と、
前記クラッド部内に配置され、前記クラッド部よりも屈折率が高い光導波路と、
前記クラッド部において前記光導波路を分断するように形成された複数のスリットと、
を備え、前記複数のスリット間の離間間隔は、離間間隔を0μmから増加させたときに前記スリットによる放射損失が周期的に極小値を取る場合において、前記極小値に対応する離間間隔のうち、値が小さい方から2番目以降の離間間隔に設定されていることを特徴とする光導波路素子。
A cladding part;
An optical waveguide disposed in the cladding part and having a higher refractive index than the cladding part;
A plurality of slits formed so as to divide the optical waveguide in the cladding portion;
The separation interval between the plurality of slits is a separation interval corresponding to the minimum value when radiation loss due to the slit periodically takes a minimum value when the separation interval is increased from 0 μm. An optical waveguide device characterized in that the second and subsequent spacing intervals are set from the smallest value.
前記スリットに挿入された光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の光導波路素子。   The optical waveguide element according to claim 1, further comprising an optical element inserted into the slit. 前記光学素子は1/2波長板であることを特徴とする請求項1または2に記載の光導波路素子。   The optical waveguide element according to claim 1, wherein the optical element is a half-wave plate. 前記離間間隔は、値が小さい方から2番目の離間間隔に設定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の光導波路素子。   The optical waveguide device according to any one of claims 1 to 3, wherein the separation interval is set to a second separation interval from a smaller value. 前記光導波路は、前記複数のスリットの間に少なくとも1つの放射損失部が形成されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の光導波路素子。   The optical waveguide device according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical waveguide has at least one radiation loss portion formed between the plurality of slits. 前記放射損失部は、前記複数のスリット間の離間間隔を略等分する位置に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の光導波路素子。   The optical waveguide element according to claim 5, wherein the radiation loss portion is formed at a position that substantially divides a separation interval between the plurality of slits. 前記放射損失部は、前記光導波路に形成されたギャップであることを特徴とする請求項5または6に記載の光導波路素子。   The optical waveguide device according to claim 5, wherein the radiation loss portion is a gap formed in the optical waveguide. 前記放射損失部は、前記光導波路に他の光導波路が交差した交差部であることを特徴とする請求項5または6に記載の光導波路素子。   7. The optical waveguide element according to claim 5, wherein the radiation loss portion is an intersection where the optical waveguide intersects with another optical waveguide. 前記放射損失部の幅は15μm〜30μmであることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一つに記載の光導波路素子。   9. The optical waveguide device according to claim 5, wherein a width of the radiation loss portion is 15 μm to 30 μm. 前記離間間隔は、前記放射損失部の数をn(nは1以上の整数)として、前記放射損失部が無い場合に前記スリットによる放射損失が最小値となる離間間隔の(n+1)倍の値に設定されていることを特徴とする請求項5〜9のいずれか一つに記載の光導波路素子。   The separation interval is a value (n + 1) times the separation interval where the number of the radiation loss portions is n (n is an integer of 1 or more) and the radiation loss due to the slit becomes the minimum value when there is no radiation loss portion. The optical waveguide device according to claim 5, wherein the optical waveguide device is set as follows. 前記スリットの数は2であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の光導波路素子。   The optical waveguide device according to claim 1, wherein the number of slits is two. マッハツェンダー光干渉計素子であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載の光導波路素子。   The optical waveguide element according to claim 1, wherein the optical waveguide element is a Mach-Zehnder optical interferometer element.
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