JP2014089336A - Methods for manufacturing multimode interference device, mach-zehnder interferometer, and light guide device - Google Patents

Methods for manufacturing multimode interference device, mach-zehnder interferometer, and light guide device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multimode interference device such that a wavelength band satisfying desired wavelength loss characteristics can be widen against processing variance of manufacturing processes.SOLUTION: A multimode interference device 11 has a 11th waveguide 15 and a 12th waveguide 17 optically coupled to a multimode waveguide 13, defined by a first side face 23a and a second side face 23b, a first end face 25a, and a second end face 25b, on the first end face 25a, and also has a 21st waveguide 19 and a 22nd waveguide 21 optically coupled on the second end face 25b. A first reference surface Ref1 is not parallel with a second reference surface Ref2, so an offset is provided so that the path length from one of the 11th waveguide 15 and the 12th waveguide 17 to one of the 21st waveguide 19 and the 22nd waveguide 21 is different from the path length from the other of the 11th waveguide 15 and the 12th waveguide 17 to the other of the 21st waveguide 19 and the 22nd waveguide 21.

Description

本発明は、多モード干渉デバイス、マッハツェンダ干渉器、及び光導波路デバイスを作製する方法に関する。   The present invention relates to multimode interference devices, Mach-Zehnder interferometers, and methods of making optical waveguide devices.

非特許文献1は、多モード干渉に基づく集積素子の概要を開示する。多モード導波路における自己結像の原理を説明している。   Non-Patent Document 1 discloses an outline of an integrated device based on multimode interference. The principle of self-imaging in a multimode waveguide is explained.

”Optical Multi- Mode Interference Devices Based on Self-Imaging: Principles and Applications,” JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.13, NO.4, pp615-627, APRIL 1995“Optical Multi- Mode Interference Devices Based on Self-Imaging: Principles and Applications,” JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.13, NO.4, pp615-627, APRIL 1995

非特許文献1は、多モード干渉デバイスの設計指針を開示する。多モード干渉器といった多モード干渉デバイスは、作製工程における加工寸法のばらつきに起因して、光学的損失を発生する。例えば、多モード干渉器では、入射ポートから入射した光の焦点位置に出射ポートを設ける。発明者らの知見によれば、多モード干渉器の幅寸法のばらつきは、分岐損失に加えて別の損失を引き起こす。   Non-Patent Document 1 discloses design guidelines for multimode interference devices. Multimode interference devices such as multimode interferometers generate optical losses due to variations in processing dimensions in the fabrication process. For example, in a multimode interferometer, an exit port is provided at the focal position of light incident from the entrance port. According to the inventor's knowledge, the variation in the width dimension of the multimode interferometer causes another loss in addition to the branching loss.

また、光通信の波長多重化は、広い波長帯域で低損失であることを求める。しかしながら、製造プロセスの加工精度の限界に起因して多モード干渉器の幅が所望の値からずれると、多モード干渉器の波長損失特性がシフトする。この結果、所望の波長帯域において所望の波長損失特性が得られない。   Also, wavelength multiplexing for optical communication requires low loss over a wide wavelength band. However, if the width of the multimode interferometer deviates from a desired value due to the limit of processing accuracy of the manufacturing process, the wavelength loss characteristic of the multimode interferometer shifts. As a result, a desired wavelength loss characteristic cannot be obtained in a desired wavelength band.

本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、所望の波長損失特性を満たす波長帯域を、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して広げることを可能にする多モード干渉デバイスを提供することを目的とし、またこの多モード干渉デバイスを含む光導波路デバイスを作製する方法を提供することを目的とし、さらにこの光導波路デバイスを含むマッハツェンダ干渉器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a multimode interference device capable of expanding a wavelength band that satisfies a desired wavelength loss characteristic against processing variations in a manufacturing process. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an optical waveguide device including the multimode interference device, and to provide a Mach-Zehnder interferometer including the optical waveguide device.

本発明に係る多モード干渉デバイスは、(a)第1軸の方向に延在する第1側面及び第2側面、前記第1軸に交差する第1基準面に沿って延在する第1端面、並びに前記第1軸に交差する第2基準面に沿って延在する第2端面を含む多モード導波路と、(b)前記第1端面において、多モード干渉のための多モード導波路に光学的に結合された第11導波路と、(c)前記第1端面において、前記多モード導波路に光学的に結合された第12導波路と、(d)前記第2端面において、前記多モード導波路に光学的に結合された第21導波路と、(e)前記第2端面において、前記多モード導波路に光学的に結合された第22導波路と、を備え、前記第1基準面は前記第2基準面に平行ではない。   A multimode interference device according to the present invention includes: (a) a first side surface and a second side surface extending in the direction of a first axis; and a first end surface extending along a first reference plane intersecting the first axis. And a multimode waveguide including a second end face extending along a second reference plane intersecting the first axis, and (b) a multimode waveguide for multimode interference at the first end face. An eleventh optically coupled waveguide; (c) a twelfth waveguide optically coupled to the multimode waveguide at the first end surface; and (d) a multiplicity of the multiple waveguides at the second end surface. A first waveguide optically coupled to the mode waveguide; and (e) a twenty-second waveguide optically coupled to the multimode waveguide at the second end face, the first reference. The surface is not parallel to the second reference surface.

この多モード干渉デバイスによれば、第1側面、第2側面、第1端面及び第2端面によって規定される多モード導波路に、第1端面において第11導波路及び第12導波路が光学的に結合されると共に第2端面において第21導波路及び第22導波路が光学的に結合される。第1基準面は第2基準面に平行ではないので、第11導波路及び第12導波路のいずれかの一方から第21導波路及び第22導波路のいずれか一方への経路長が、第11導波路及び第12導波路のいずれか他方から第21導波路及び第22導波路のいずれか他方への経路長と異なる。このため、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して所望の波長損失特性をより広い波長帯域に達成できる多モード干渉デバイスを提供する。   According to this multimode interference device, the eleventh waveguide and the twelfth waveguide are optically connected to the multimode waveguide defined by the first side surface, the second side surface, the first end surface, and the second end surface. And the twenty-first and twenty-second waveguides are optically coupled at the second end face. Since the first reference plane is not parallel to the second reference plane, the path length from one of the eleventh waveguide and the twelfth waveguide to one of the twenty-first waveguide and the twenty-second waveguide is The path length is different from the other of the 11th waveguide and the 12th waveguide to the other of the 21st waveguide and the 22nd waveguide. Therefore, it is possible to provide a multimode interference device that can achieve a desired wavelength loss characteristic in a wider wavelength band against processing variations in the manufacturing process.

本発明に係る多モード干渉デバイスでは、前記第11導波路の中心線は第1位置で前記第1基準面に交差し、前記第21導波路の中心線は第2位置で前記第2基準面に交差し、前記第1位置及び前記第2位置は第2軸上に位置し、前記第12導波路の中心線は第3位置で前記第1基準面に交差し、前記第22導波路の中心線は第4位置で前記第2基準面に交差し、前記第3位置及び前記第4位置は第3軸上に位置することができる。   In the multimode interference device according to the present invention, the center line of the eleventh waveguide intersects the first reference plane at the first position, and the center line of the twenty-first waveguide is the second reference plane at the second position. The first position and the second position are located on a second axis, the center line of the twelfth waveguide intersects the first reference plane at a third position, and A center line may intersect the second reference plane at a fourth position, and the third position and the fourth position may be located on a third axis.

この多モード干渉デバイスによれば、第1位置及び第2位置が第2軸上に位置するように、第11導波路及び第21導波路が多モード導波路に結合されると共に、第3位置及び第4位置が第3軸上に位置するように、第12導波路及び第22導波路が多モード導波路に結合される。この多モード干渉デバイスの構造は、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して波長損失特性を所望の波長帯域に達成することを容易にする。   According to the multimode interference device, the eleventh waveguide and the twenty-first waveguide are coupled to the multimode waveguide so that the first position and the second position are located on the second axis, and the third position The twelfth waveguide and the twenty-second waveguide are coupled to the multimode waveguide so that the fourth position is located on the third axis. This structure of the multimode interference device makes it easy to achieve wavelength loss characteristics in a desired wavelength band against processing variations in the manufacturing process.

本発明に係る多モード干渉デバイスでは、前記第1軸上における前記第1位置と前記第2位置との距離は、前記第2軸上における前記第3位置と前記第4位置との距離と異なることができる。   In the multimode interference device according to the present invention, a distance between the first position and the second position on the first axis is different from a distance between the third position and the fourth position on the second axis. be able to.

この多モード干渉デバイスによれば、第1軸上における第1位置と第2位置との距離が第2軸上における第3位置と第4位置との距離と異なる多モード干渉デバイスの構造では、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して波長損失特性を所望の波長帯域に満たす設計が容易になる。   According to the multimode interference device, in the structure of the multimode interference device, the distance between the first position and the second position on the first axis is different from the distance between the third position and the fourth position on the second axis. It is easy to design to satisfy the wavelength loss characteristic in a desired wavelength band against processing variations in the manufacturing process.

本発明に係る多モード干渉デバイスは、前記第1端面は、前記第11導波路の内側側面と前記第12導波路の内側側面とを接続する接続面を含み、前記第2端面は、前記第21導波路の内側側面と前記第22導波路の内側側面とを接続する別の接続面を含むことができる。   In the multimode interference device according to the present invention, the first end surface includes a connection surface that connects an inner side surface of the eleventh waveguide and an inner side surface of the twelfth waveguide, and the second end surface includes the first end surface. Another connection surface connecting the inner side surface of the 21st waveguide and the inner side surface of the 22nd waveguide may be included.

この多モード干渉デバイスによれば、第1端面の接続面は、第1基準面に沿って延在して第11導波路の内側側面を第12導波路の内側側面に繋ぐ。また、第2端面の別の接続面は、第2基準面に沿って延在して第21導波路の内側側面を第22導波路の内側側面に繋ぐ。この多モード干渉デバイスでは、第11導波路及び第12導波路は第1端面において隣り合い、第21導波路及び第22導波路は第2端面において隣り合う。   According to this multimode interference device, the connection surface of the first end surface extends along the first reference plane and connects the inner side surface of the eleventh waveguide to the inner side surface of the twelfth waveguide. In addition, another connection surface of the second end surface extends along the second reference surface and connects the inner side surface of the twenty-first waveguide to the inner side surface of the twenty-second waveguide. In this multimode interference device, the eleventh waveguide and the twelfth waveguide are adjacent at the first end face, and the twenty-first waveguide and the twenty-second waveguide are adjacent at the second end face.

本発明に係る多モード干渉デバイスでは、前記第11導波路、前記第12導波路、前記第21導波路、前記第22導波路、及び前記多モード導波路は、導波路構造を有しており、前記導波路構造は、第1InPクラッド層、AlGaInAs/AlInAs量子井戸構造、及び第2InPクラッド層を含み、前記第1InPクラッド層、前記AlGaInAs/AlInAs量子井戸構造、及び前記第2InPクラッド層は、基板上に順に配列されていることが好ましい。   In the multimode interference device according to the present invention, the eleventh waveguide, the twelfth waveguide, the twenty-first waveguide, the twenty-second waveguide, and the multimode waveguide have a waveguide structure. The waveguide structure includes a first InP clad layer, an AlGaInAs / AlInAs quantum well structure, and a second InP clad layer. The first InP clad layer, the AlGaInAs / AlInAs quantum well structure, and the second InP clad layer It is preferable that they are arranged in order.

本発明に係る多モード干渉デバイスは2×2構造を有することが好ましい。   The multimode interference device according to the present invention preferably has a 2 × 2 structure.

本発明に係るマッハツェンダ干渉器は、(a)第1の分岐導波路と、(b)第2の分岐導波路と、(c)前記第1の分岐導波路と前記第2の分岐導波路とを接続する第1アーム導波路と、(d)前記第1の分岐導波路と前記第2の分岐導波路とを接続する第2アーム導波路と、を備え、前記第1の分岐導波路は、上記のいずれかの多モード干渉デバイスを含む。   A Mach-Zehnder interferometer according to the present invention includes (a) a first branching waveguide, (b) a second branching waveguide, (c) the first branching waveguide, and the second branching waveguide. A first arm waveguide connecting the first branch waveguide and (d) a second arm waveguide connecting the first branch waveguide and the second branch waveguide, wherein the first branch waveguide is , Including any of the multimode interference devices described above.

マッハツェンダ干渉器によれば、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して、広い波長帯域において所望の波長損失特性を達成できる。   According to the Mach-Zehnder interferometer, desired wavelength loss characteristics can be achieved in a wide wavelength band against processing variations in the manufacturing process.

本発明に係るマッハツェンダ干渉器では、前記第2の分岐導波路は、上記のいずれかの多モード干渉デバイスを含むことができる。   In the Mach-Zehnder interferometer according to the present invention, the second branch waveguide may include any of the multimode interference devices described above.

本発明に係る光導波路デバイスを作製する方法は、(a)上記のいずれかにに記載された多モード干渉デバイスを含む光導波路デバイスを加工により作製する工程と、(b)前記光導波路デバイスの前記多モード干渉デバイスの前記第11導波路及び前記第12導波路のいずれか一方から前記多モード干渉デバイスの前記多モード導波路を介して前記第21導波路及び前記第22導波路のそれぞれに光を通過させる個々の形態で前記光導波路デバイスの特性の測定を行う工程と、(c)前記第11導波路及び前記第12導波路のいずれか他方から前記多モード干渉デバイスの前記多モード導波路を介して前記第21導波路及び前記第22導波路のそれぞれに光を通過させる個々の形態で前記光導波路デバイスの特性の測定を行う工程と、(d)前記測定の結果に基づき、前記形態のいずれを前記光導波路デバイスに適用するかを決定する工程と、を備える。   A method of manufacturing an optical waveguide device according to the present invention includes: (a) a process of manufacturing an optical waveguide device including the multimode interference device described in any of the above; and (b) From one of the eleventh waveguide and the twelfth waveguide of the multimode interference device to each of the twenty-first waveguide and the twenty-second waveguide via the multimode waveguide of the multimode interference device. Measuring the characteristics of the optical waveguide device in an individual form that allows light to pass; and (c) the multimode guide of the multimode interference device from one of the eleventh waveguide and the twelfth waveguide. Measuring the characteristics of the optical waveguide device in an individual form in which light passes through each of the twenty-first waveguide and the twenty-second waveguide through a waveguide; and (d Based on the results of the measurement, and a step of determining whether to apply any of the forms on the optical waveguide device.

光導波路デバイスを作製する方法(以下、「作製方法」と記す)によれば、いくつかの使用形態に対応する個々の特性の比較に基づき、これらの形態のいずれを光導波路デバイスの使用に適用するかを決定するので、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して、広い波長帯域において所望の波長損失特性を達成できる光導波路デバイスを作製できる。   According to the method of manufacturing an optical waveguide device (hereinafter referred to as “manufacturing method”), any of these forms is applied to the use of the optical waveguide device based on a comparison of individual characteristics corresponding to several types of use. Therefore, it is possible to manufacture an optical waveguide device that can achieve desired wavelength loss characteristics in a wide wavelength band, against processing variations in the manufacturing process.

本発明に係る作製方法では、前記光導波路デバイスはマッハツェンダ干渉器を含むことができる。この方法によれば、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して、広い波長帯域において所望の波長損失特性を達成できるマッハツェンダ干渉器を光導波路デバイスに提供できる。   In the manufacturing method according to the present invention, the optical waveguide device may include a Mach-Zehnder interferometer. According to this method, it is possible to provide a Mach-Zehnder interferometer that can achieve a desired wavelength loss characteristic in a wide wavelength band, to an optical waveguide device, against processing variations in the manufacturing process.

以上説明したように、本発明によれば、所望の波長損失特性を満たす波長帯域を、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して広げることを可能にする多モード干渉デバイスが提供される。また、本発明によれば、この多モード干渉デバイスを含む光導波路デバイスを作製する方法が提供される。さらに、本発明によれば、この光導波路デバイスを含むマッハツェンダ干渉器が提供される。   As described above, according to the present invention, there is provided a multimode interference device that makes it possible to expand a wavelength band that satisfies a desired wavelength loss characteristic against processing variations in a manufacturing process. In addition, according to the present invention, a method for manufacturing an optical waveguide device including the multimode interference device is provided. Furthermore, according to the present invention, a Mach-Zehnder interferometer including this optical waveguide device is provided.

図1は、光導波路デバイスの構造を示す図面である。FIG. 1 is a drawing showing the structure of an optical waveguide device. 図2は、本実施の形態に係る多モード干渉デバイスと異なる構造を有する多モード干渉デバイスを示す図面である。FIG. 2 is a drawing showing a multimode interference device having a structure different from that of the multimode interference device according to the present embodiment. 図3は、対称構造を有し設計寸法を有する多モード干渉デバイスの過剰損失特性を示す図面である。FIG. 3 is a diagram illustrating excess loss characteristics of a multimode interference device having a symmetrical structure and design dimensions. 図4は、いくらかの加工ばらつきで加工された多モード干渉デバイスの過剰損失特性を示す図面である。FIG. 4 is a diagram illustrating excess loss characteristics of a multimode interference device processed with some processing variation. 図5は、いくらかの加工ばらつきで加工された多モード干渉デバイスの過剰損失特性を示す図面である。FIG. 5 is a diagram showing excess loss characteristics of a multimode interference device processed with some processing variation. 図6は、非対称構造を有し設計寸法を有する多モード干渉デバイスの過剰損失特性を示す図面である。FIG. 6 is a diagram illustrating excess loss characteristics of a multimode interference device having an asymmetric structure and design dimensions. 図7は、加工に起因して付与された加工ばらつきを含む多モード干渉デバイスの過剰損失特性を示す図面である。FIG. 7 is a drawing showing excess loss characteristics of a multimode interference device including processing variations imparted due to processing. 図8は、加工に起因して付与された加工ばらつきを含む多モード干渉デバイスの過剰損失特性を示す図面である。FIG. 8 is a drawing showing excess loss characteristics of a multimode interference device including processing variations imparted due to processing. 図9は、加工に起因して付与された加工ばらつきを含む多モード干渉デバイスの過剰損失特性を示す図面である。FIG. 9 is a drawing showing excess loss characteristics of a multimode interference device including processing variations imparted due to processing. 図10は、加工に起因して付与された加工ばらつきを含む多モード干渉デバイスの過剰損失特性を示す図面である。FIG. 10 is a diagram illustrating excess loss characteristics of a multimode interference device including processing variations imparted due to processing. 図11は、本実施の形態に係る導波路デバイスの一例を示す図面である。FIG. 11 is a drawing showing an example of a waveguide device according to the present embodiment. 図12は、一実施例に係るマッハツェンダ干渉器を示す図面である。FIG. 12 is a diagram illustrating a Mach-Zehnder interferometer according to an embodiment. 図13は、MZI回路における損失特性を示す図面である。FIG. 13 is a diagram showing loss characteristics in the MZI circuit. 図14は、本実施の形態に係る光導波路デバイスを設計する方法の一例を示す図面である。FIG. 14 is a drawing showing an example of a method for designing an optical waveguide device according to the present embodiment. 図15は、本実施の形態に係る光導波路デバイスを作製する方法における主要な工程を示す図面である。FIG. 15 is a drawing showing main steps in the method of manufacturing the optical waveguide device according to the present embodiment.

引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の多モード干渉デバイス、マッハツェンダ干渉器、及び光導波路デバイスを作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。   Subsequently, embodiments of a method for manufacturing a multimode interference device, a Mach-Zehnder interferometer, and an optical waveguide device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、光導波路デバイスの構造を示す図面である。本実施例では、光導波路デバイスの一例として多モード干渉デバイスを説明する。   FIG. 1 is a drawing showing the structure of an optical waveguide device. In this example, a multimode interference device will be described as an example of an optical waveguide device.

上面図としての図1の(a)部を参照すると、多モード干渉(MMI)デバイス11は、多モード導波路13、第11導波路15、第12導波路17、第21導波路19、及び第22導波路21を備える。多モード導波路13は、第1側面23a、第2側面23b、第1端面25a、及び第2端面25bを含む。第11導波路15は、第1端面25aにおいて、多モード干渉(MMI)のための多モード導波路13に光学的に結合される。第1側面23a及び第2側面23bは、第1軸Axの方向に延在する。第12導波路17は、第1端面25aにおいて、多モード導波路13に光学的に結合される。第21導波路19は、第2端面25bにおいて、多モード導波路13に光学的に結合される。第22導波路21は、第2端面25bにおいて、多モード導波路13に光学的に結合される。第1端面25aは、第1軸Axに交差する第1基準面Ref1に沿って延在する。第2端面25bは、第1軸Axに交差する第2基準面Ref2に沿って延在する。第1基準面Ref1は第2基準面Ref2に平行ではない。これ故に、本実施の形態に係るポートの位置関係にオフセットが設けられ、非対称構造を有する。   Referring to FIG. 1A as a top view, the multimode interference (MMI) device 11 includes a multimode waveguide 13, an eleventh waveguide 15, a twelfth waveguide 17, a twenty-first waveguide 19, and A twenty-second waveguide 21 is provided. The multimode waveguide 13 includes a first side surface 23a, a second side surface 23b, a first end surface 25a, and a second end surface 25b. The eleventh waveguide 15 is optically coupled to the multimode waveguide 13 for multimode interference (MMI) at the first end face 25a. The first side surface 23a and the second side surface 23b extend in the direction of the first axis Ax. The twelfth waveguide 17 is optically coupled to the multimode waveguide 13 at the first end face 25a. The twenty-first waveguide 19 is optically coupled to the multimode waveguide 13 at the second end face 25b. The twenty-second waveguide 21 is optically coupled to the multimode waveguide 13 at the second end face 25b. The first end face 25a extends along the first reference plane Ref1 that intersects the first axis Ax. The second end face 25b extends along the second reference plane Ref2 that intersects the first axis Ax. The first reference plane Ref1 is not parallel to the second reference plane Ref2. Therefore, an offset is provided in the positional relationship of the ports according to the present embodiment, and the asymmetric structure is provided.

この多モード干渉デバイス11によれば、第1側面23a、第2側面23b、第1端面25a及び第2端面25bによって規定される多モード導波路13に、第1端面25aにおいて第11導波路15及び第12導波路17が光学的に結合されると共に、第2端面25bにおいて第21導波路19及び第22導波路21が光学的に結合される。第1基準面Ref1が第2基準面Ref2に平行ではないので、第11導波路15及び第12導波路17のいずれかの一方から第21導波路19及び第22導波路21のいずれか一方への経路長が、第11導波路15及び第12導波路17のいずれか他方から第21導波路19及び第22導波路21のいずれか他方への経路長と異なりオフセットが設けられる。このため、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して所望の波長損失特性をより広い波長帯域に達成できる多モード干渉デバイスを提供できる。   According to the multimode interference device 11, the multimode waveguide 13 defined by the first side surface 23a, the second side surface 23b, the first end surface 25a, and the second end surface 25b is changed to the eleventh waveguide 15 at the first end surface 25a. And the twelfth waveguide 17 are optically coupled, and the twenty-first waveguide 19 and the twenty-second waveguide 21 are optically coupled at the second end face 25b. Since the first reference plane Ref1 is not parallel to the second reference plane Ref2, from one of the eleventh waveguide 15 and the twelfth waveguide 17 to one of the twenty-first waveguide 19 and the twenty-second waveguide 21. Unlike the path length from the other of the eleventh waveguide 15 and the twelfth waveguide 17 to the other of the twenty-first waveguide 19 and the twenty-second waveguide 21, an offset is provided. Therefore, it is possible to provide a multimode interference device that can achieve desired wavelength loss characteristics in a wider wavelength band against processing variations in the manufacturing process.

本実施例では、第11導波路15及び第12導波路17は、それぞれ、入力ポートINPUT1及びINPUT2として利用されることができ、また第21導波路19及び第22導波路21は、それぞれ、出力ポートOUTPUTA及びOUTPUTBとして利用されることができる。   In the present embodiment, the eleventh waveguide 15 and the twelfth waveguide 17 can be used as the input ports INPUT1 and INPUT2, respectively, and the twenty-first waveguide 19 and the twenty-second waveguide 21 are respectively output. It can be used as ports OUTPUT and OUTPUTTB.

このような構造の作製には、基板上に、上記のエピ構造を提供する複数のIII−V化合物半導体層を成長して、半導体積層を形成する。次いで、導波路及び多モード導波路の形状を規定するマスクを形成する。このマスクを用いて、ドライエッチングにより半導体積層をエッチングして、MMI構造といった光導波路デバイスを作製する。この導波路構造を樹脂で埋め込むことができる。また、樹脂を加工して、導波路構造の上面に至る開口を形成する。この開口上に電極を形成する。   In order to fabricate such a structure, a plurality of III-V compound semiconductor layers providing the above-described epi structure are grown on a substrate to form a semiconductor stack. Next, a mask that defines the shapes of the waveguide and the multimode waveguide is formed. Using this mask, the semiconductor stack is etched by dry etching to produce an optical waveguide device having an MMI structure. This waveguide structure can be embedded with resin. Further, the resin is processed to form an opening reaching the upper surface of the waveguide structure. An electrode is formed on the opening.

一例の多モード干渉デバイス11は、以下の構造を有する。
導波路幅(導波路15、17、19、21):2.4μm。
導波路間隔G:2μm。
多モード導波路幅(MMI幅)W:6.8μm。
多モード導波路長(MMI長)L:199μm。
(多モード導波路幅Wの中心における長さ)。
オフセット量OF:6μm。
n型クラッド半導体層(SiドープInP層):厚さ1μm。
コア半導体層(AlGaInAs/AlInAs多重量子井戸構造):厚さ0.6μm。
p型クラッド半導体層(ZnドープInP層):厚さ1μm。
第1基準面Ref1と第2基準面Ref2(基準面Ref0)との傾斜角TH:70度。基準面Ref0は第2基準面Ref2に平行である。また、多モード導波路の一対の側面は互いに平行である。
An example multimode interference device 11 has the following structure.
Waveguide width (waveguides 15, 17, 19, 21): 2.4 μm.
Waveguide spacing G: 2 μm.
Multimode waveguide width (MMI width) W: 6.8 μm.
Multimode waveguide length (MMI length) L: 199 μm.
(Length at the center of the multimode waveguide width W).
Offset amount OF: 6 μm.
n-type clad semiconductor layer (Si-doped InP layer): thickness 1 μm.
Core semiconductor layer (AlGaInAs / AlInAs multiple quantum well structure): thickness 0.6 μm.
p-type cladding semiconductor layer (Zn-doped InP layer): thickness 1 μm.
Inclination angle TH between the first reference surface Ref1 and the second reference surface Ref2 (reference surface Ref0): 70 degrees. The reference surface Ref0 is parallel to the second reference surface Ref2. Further, the pair of side surfaces of the multimode waveguide are parallel to each other.

多モード干渉デバイス11の一実施例では、多モード干渉デバイスの作製において、エピ成長工程では、n型クラッド半導体層(SiドープInP層)、コア半導体層(AlGaInAs/AlInAs多重量子井戸構造)、及びp型クラッド半導体層(ZnドープInP層)を半絶縁InP基板上にエピタキシャル成長して、半導体積層を作製する。この後に、加工工程では、半導体積層のリアクティブイオンエッチングを用いる加工によりハイメサ導波路構造を形成する。埋込工程では、このハイメサ導波路構造をBCB樹脂により埋め込む。この加工の際に、ハイメサ導波路構造の加工寸法にばらつきが生じる。   In one embodiment of the multimode interference device 11, in the production of the multimode interference device, in the epi growth process, an n-type cladding semiconductor layer (Si-doped InP layer), a core semiconductor layer (AlGaInAs / AlInAs multiple quantum well structure), and A p-type clad semiconductor layer (Zn-doped InP layer) is epitaxially grown on a semi-insulating InP substrate to produce a semiconductor stack. Thereafter, in the processing step, a high mesa waveguide structure is formed by processing using reactive ion etching of the semiconductor stack. In the embedding process, the high mesa waveguide structure is embedded with BCB resin. During this processing, the processing dimensions of the high mesa waveguide structure vary.

図2は、本実施の形態に係る多モード干渉デバイスと異なる対称形の構造を有する多モード干渉デバイス31を示す図面である。上面図として示された図2を参照すると、多モード干渉(MMI)デバイス31は、多モード導波路33、第11導波路35、第12導波路37、第21導波路39、及び第22導波路41を備える。多モード導波路33は、第1側面43a、第2側面43b、第1端面45a、及び第2端面45bを含む。第11導波路35は、第1端面45aにおいて、多モード干渉(MMI)のための多モード導波路33に光学的に結合される。第1側面43a及び第2側面43bは、第2軸Bxの方向に延在する。第12導波路37は、第1端面45aにおいて、多モード導波路33に光学的に結合される。第21導波路39は、第2端面45bにおいて、多モード導波路33に光学的に結合される。第22導波路41は、第2端面45bにおいて、多モード導波路33に光学的に結合される。第1端面45aは、第2軸Axに交差する第3基準面Ref3に沿って延在する。第2端面45bは、第2軸Bxに交差する第4基準面Ref4に沿って延在する。第3基準面Ref3は第4基準面Ref4に平行である。   FIG. 2 is a drawing showing a multimode interference device 31 having a symmetrical structure different from that of the multimode interference device according to the present embodiment. Referring to FIG. 2 shown as a top view, a multimode interference (MMI) device 31 includes a multimode waveguide 33, an eleventh waveguide 35, a twelfth waveguide 37, a twenty-first waveguide 39, and a twenty-second waveguide. A waveguide 41 is provided. The multimode waveguide 33 includes a first side surface 43a, a second side surface 43b, a first end surface 45a, and a second end surface 45b. The eleventh waveguide 35 is optically coupled to the multimode waveguide 33 for multimode interference (MMI) at the first end face 45a. The first side surface 43a and the second side surface 43b extend in the direction of the second axis Bx. The twelfth waveguide 37 is optically coupled to the multimode waveguide 33 at the first end face 45a. The twenty-first waveguide 39 is optically coupled to the multimode waveguide 33 at the second end face 45b. The twenty-second waveguide 41 is optically coupled to the multimode waveguide 33 at the second end face 45b. The first end face 45a extends along the third reference plane Ref3 that intersects the second axis Ax. The second end face 45b extends along the fourth reference plane Ref4 that intersects the second axis Bx. The third reference plane Ref3 is parallel to the fourth reference plane Ref4.

図3は、正確に加工された多モード干渉デバイスの過剰損失特性を示す図面である。図3において、シンボルdWは、多モード干渉デバイスを加工により作製する際の加工ばらつきを示しており、dW=0は多モード干渉デバイスの加工ばらつきがゼロであることを表す。図3における横軸は、伝送に用いられる波長帯域における光波長を示し、1510nm、1530nm、1550nm、1570nm及び1590nmが波長として記載されている。なお、本実施の形態における過剰損失特性では、当該多モード干渉デバイスにおける光の分岐に本質的な損失(3dB)を除いている。   FIG. 3 is a diagram illustrating excess loss characteristics of a correctly processed multimode interference device. In FIG. 3, a symbol dW indicates a processing variation when a multimode interference device is manufactured by processing, and dW = 0 indicates that the processing variation of the multimode interference device is zero. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the optical wavelength in the wavelength band used for transmission, and 1510 nm, 1530 nm, 1550 nm, 1570 nm, and 1590 nm are described as wavelengths. Note that, in the excess loss characteristic in the present embodiment, a loss (3 dB) essential to the branching of light in the multimode interference device is excluded.

図3を参照すると、多モード干渉デバイス31の過剰損失特性が示されている。設計寸法精度通りに製造した多モード干渉器(MMI)は、波長1530〜1570nmの波長範囲において非常に低い損失特性(例えば0.2dB以下)を有する。   Referring to FIG. 3, the excess loss characteristic of the multimode interference device 31 is shown. A multi-mode interferometer (MMI) manufactured according to design dimensional accuracy has a very low loss characteristic (for example, 0.2 dB or less) in the wavelength range of 1530 to 1570 nm.

図4及び図5は、いくらかの加工ばらつきで加工されたMMIの過剰損失特性を示す図面である。   4 and 5 are diagrams showing excess loss characteristics of MMI processed with some processing variation.

図4の(a)部は、加工ばらつきdW=−0.10μm(設計寸法に対して0.10μmの細り)を有する多モード干渉デバイス31の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造されたMMIでは、波長1530〜1570nmの波長範囲において、出力ポートA、Bともに、過剰損失特性が1dBを超えていない。   Part (a) of FIG. 4 shows excess loss characteristics of the multimode interference device 31 having a processing variation dW = −0.10 μm (0.10 μm narrower than the design dimension). In the MMI manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristics of the output ports A and B do not exceed 1 dB in the wavelength range of 1530 to 1570 nm.

図4の(b)部は、加工ばらつきdW=−0.15μm(設計寸法に対して0.15μmの細り)を有する多モード干渉デバイス31の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造されたMMIでは、波長1530〜1570nmの波長範囲において、出力ポートA、Bともに、過剰損失特性が1dB程度又は1dB以上である。   Part (b) of FIG. 4 shows the excess loss characteristic of the multimode interference device 31 having a processing variation dW = −0.15 μm (0.15 μm narrower than the design dimension). In the MMI manufactured with this dimensional variation, the output ports A and B have excess loss characteristics of about 1 dB or 1 dB or more in the wavelength range of 1530 to 1570 nm.

図5の(a)部は、加工ばらつきdW=+0.15μm(設計寸法に対して0.15μmの太り)を有する多モード干渉デバイス31の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造されたMMIでは、波長1530〜1570nmの波長範囲において、出力ポートA、Bともに、過剰損失特性が1dBを超えていない。   Part (a) of FIG. 5 shows the excess loss characteristic of the multimode interference device 31 having a processing variation dW = + 0.15 μm (0.15 μm thick with respect to the design dimension). In the MMI manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristics of the output ports A and B do not exceed 1 dB in the wavelength range of 1530 to 1570 nm.

また、図5の(b)部は、加工ばらつきdW=+0.20μm(設計寸法に対して0.20μmの太り)を有する多モード干渉デバイス31の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造されたMMIでは、波長1530〜1570nmの波長範囲において、出力ポートA、Bともに、過剰損失特性が1dB程度又は1dB以上である。   5B shows excess loss characteristics of the multimode interference device 31 having a processing variation dW = + 0.20 μm (0.20 μm thick with respect to the design dimension). In the MMI manufactured with this dimensional variation, the output ports A and B have excess loss characteristics of about 1 dB or 1 dB or more in the wavelength range of 1530 to 1570 nm.

図3に示されるように、設計寸法精度通りに製造された多モード干渉デバイス31は、波長1530〜1570nmの波長範囲において非常に低損失な分岐特性を示す。しかしながら、多モード干渉デバイス31においてMMI幅Wが設計目標値からずれたとき、結像する距離が各波長毎に変化するので、所定の波長範囲における最大損失が増加する。図3、図4及び図5における過剰損失特性によれば、波長帯域1530〜1570nmの範囲で分岐によるMMI過剰損失を1dB以下の品質にするには、製造プロセスの寸法加工精度として−0.1μm〜+0.15μm程度の範囲が要求される。   As shown in FIG. 3, the multimode interference device 31 manufactured according to the design dimensional accuracy exhibits very low loss branching characteristics in the wavelength range of 1530 to 1570 nm. However, when the MMI width W deviates from the design target value in the multimode interference device 31, the imaging distance changes for each wavelength, so that the maximum loss in a predetermined wavelength range increases. According to the excess loss characteristics in FIGS. 3, 4, and 5, in order to make the MMI excess loss due to branching within the wavelength band 1530 to 1570 nm in quality of 1 dB or less, the dimensional processing accuracy of the manufacturing process is −0.1 μm. A range of about +0.15 μm is required.

この加工寸法への要求を緩和するために、本実施の形態に係る多モード干渉デバイス11は、一端面に設けられる出力ポートの配列と他端面に設けられる入力ポートの配列とを有しており、対応する出力ポートと入力ポートとの距離が互いに異なるように、入力ポートの結合位置をMMI長の方向に変更する。この構造では、加工によるばらつきからのMMI幅ずれ量に応じて、好適な入力ポートを選択できる。この選択の可能化により、MMI過剰損失を抑制することを可能にする。これ故に、製造プロセスに要求される寸法加工精度の緩和を実現できる。   In order to alleviate the demand for this processing dimension, the multimode interference device 11 according to the present embodiment has an arrangement of output ports provided on one end face and an arrangement of input ports provided on the other end face. The coupling position of the input port is changed in the direction of the MMI length so that the distance between the corresponding output port and the input port is different from each other. With this structure, a suitable input port can be selected according to the amount of MMI width deviation due to variations caused by processing. By making this selection possible, it is possible to suppress MMI excess loss. Therefore, the dimensional processing accuracy required for the manufacturing process can be relaxed.

図6の(a)部を参照すると、多モード干渉デバイス11の過剰損失特性を示す。この特性は、入力導波路INPUT1から光を入力した使用形態に対応する。設計寸法精度通りに製造できた多モード干渉デバイス11の過剰損失特性は波長1530〜1570nmにおいて例えば0.5dB以下である。また、図6の(b)部を参照すると、多モード干渉デバイス11の過剰損失特性は、入力導波路INPUT2から光を入力した使用形態に対応する。設計寸法精度通りに製造した多モード干渉デバイス11の過剰損失特性は波長1530〜1570nmにおいて例えば0.65dB以下である。2つの入出力ポート間隔は4.4μmである。端面の傾斜角は70度である。   Referring to FIG. 6A, the excess loss characteristic of the multimode interference device 11 is shown. This characteristic corresponds to the usage pattern in which light is input from the input waveguide INPUT1. The excess loss characteristic of the multimode interference device 11 manufactured according to the designed dimensional accuracy is, for example, 0.5 dB or less at a wavelength of 1530 to 1570 nm. 6B, the excess loss characteristic of the multimode interference device 11 corresponds to a usage pattern in which light is input from the input waveguide INPUT2. The excess loss characteristic of the multimode interference device 11 manufactured according to the designed dimensional accuracy is, for example, 0.65 dB or less at a wavelength of 1530 to 1570 nm. The distance between the two input / output ports is 4.4 μm. The inclination angle of the end face is 70 degrees.

図7〜図10は、加工に起因して付与された加工ばらつきを含む多モード干渉デバイス11の過剰損失特性を示す図面である。   7 to 10 are diagrams showing excess loss characteristics of the multimode interference device 11 including processing variations given due to processing.

図7の(a)部は、加工ばらつきdW=−0.10μm(設計寸法に対して0.10μmの細り)を有する多モード干渉デバイス11に入力導波路INPUT1から光を入力した場合の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造された多モード干渉デバイス11では、出力OUTPUTAおよび出力OUTPUTBにおける過剰損失特性が波長1530〜1570nmにおいて、1dBを超えている。   FIG. 7A shows an excess loss when light is input from the input waveguide INPUT 1 to the multimode interference device 11 having a processing variation dW = −0.10 μm (0.10 μm narrower than the design dimension). Show properties. In the multimode interference device 11 manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristics at the output OUTPUT and the output OUTPUT TB exceed 1 dB at wavelengths of 1530 to 1570 nm.

また、図7の(b)部は、加工ばらつきdW=−0.05μm(設計寸法に対して0.05μmの細り)を有する多モード干渉デバイス11の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造された多モード干渉デバイス11では、出力OUTPUTAおよび出力OUTPUTBにおける過剰損失特性が波長1530〜1570nmにおいて、1dB以下である。   Moreover, the (b) part of FIG. 7 shows the excess loss characteristic of the multimode interference device 11 having a processing variation dW = −0.05 μm (0.05 μm narrower than the design dimension). In the multimode interference device 11 manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristics at the output OUTPUT and the output OUTPUT TB are 1 dB or less at wavelengths of 1530 to 1570 nm.

図8の(a)部は、加工ばらつきdW=+0.25μm(設計寸法に対して0.25μmの太り)を有する多モード干渉デバイス11の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造された多モード干渉デバイス11では、出力OUTPUTA及びOUTPUTBにおける過剰損失特性が波長1530〜1570nmにおいて1dB以下である。   Part (a) of FIG. 8 shows excess loss characteristics of the multimode interference device 11 having a processing variation dW = + 0.25 μm (a thickness of 0.25 μm with respect to the design dimension). In the multimode interference device 11 manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristics at the outputs OUTPUT and OUTPUTTB are 1 dB or less at wavelengths of 1530 to 1570 nm.

また、図8の(b)部は、加工ばらつきdW=+0.30μm(設計寸法に対して0.30μmの太り)を有する多モード干渉デバイス11の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造された多モード干渉デバイス11では、波長1530〜1570nmにおいて、出力OUTPUTAにおける過剰損失特性は1dB程度であるが、出力OUTPUTBにおける過剰損失特性は、1dBを超えている。   8B shows the excess loss characteristic of the multimode interference device 11 having a processing variation dW = + 0.30 μm (thickness of 0.30 μm with respect to the design dimension). In the multimode interference device 11 manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristic at the output OUTPUT is about 1 dB at a wavelength of 1530 to 1570 nm, but the excess loss characteristic at the output OUTPUT TB exceeds 1 dB.

図9の(a)部は、加工ばらつきdW=−0.25μm(設計寸法に対して0.25μmの細り)を有する多モード干渉デバイス11の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造された多モード干渉デバイス11では、出力OUTPUTAおよび出力OUTPUTBにおける過剰損失特性は波長1530〜1570nmにおいて1dBを超えている。   Part (a) of FIG. 9 shows the excess loss characteristics of the multimode interference device 11 having a processing variation dW = −0.25 μm (0.25 μm narrower than the design dimension). In the multimode interference device 11 manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristics at the output OUTPUT and the output OUTPUT TB exceed 1 dB at wavelengths of 1530 to 1570 nm.

また、図9の(b)部は、加工ばらつきdW=−0.20μm(設計寸法に対して0.20μmの細り)を有する多モード干渉デバイス11の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造された多モード干渉デバイス11では、出力OUTPUTAおよび出力OUTPUTBにおける過剰損失特性は波長1530〜1570nmにおいて1dB以下である。   FIG. 9B shows the excess loss characteristics of the multimode interference device 11 having a processing variation dW = −0.20 μm (0.20 μm narrower than the design dimension). In the multimode interference device 11 manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristics at the output OUTPUT and the output OUTPUT TB are 1 dB or less at wavelengths of 1530 to 1570 nm.

図10の(a)部は、加工ばらつきdW=+0.05μm(設計寸法に対して0.05μmの太り)を有する多モード干渉デバイス11の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造された多モード干渉デバイス11では、出力OUTPUTAおよび出力OUTPUTBにおける過剰損失特性は波長1530〜1570nmにおいて、1dB以下である。   Part (a) of FIG. 10 shows excess loss characteristics of the multimode interference device 11 having a processing variation dW = + 0.05 μm (thickness of 0.05 μm with respect to the design dimension). In the multimode interference device 11 manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristics at the output OUTPUT and the output OUTPUT TB are 1 dB or less at wavelengths of 1530 to 1570 nm.

また、図10の(b)部は、加工ばらつきdW=+0.10μm(設計寸法に対して0.10μmの太り)を有する多モード干渉デバイス11の過剰損失特性を示す。この寸法ばらつきで製造された多モード干渉デバイス11では、出力OUTPUTAおよび出力OUTPUTBにおける過剰損失特性は波長1530〜1570nmにおいて、1dB以上である。   Moreover, the (b) part of FIG. 10 shows the excess loss characteristic of the multimode interference device 11 having the processing variation dW = + 0.10 μm (thickness of 0.10 μm with respect to the design dimension). In the multimode interference device 11 manufactured with this dimensional variation, the excess loss characteristics at the output OUTPUT and the output OUTPUT TB are 1 dB or more at wavelengths of 1530 to 1570 nm.

入力ポートINPUT1から光入力を行う形態では、図7及び図8の損失特性から理解されるように、波長1530〜1570nmの範囲における損失1dB以下の過剰損失特性は、MMI幅−0.05μm〜+0.25μmの範囲において達成される。入力ポートINPUT2から光入力を行う形態では、図9及び図10の損失特性から理解されるように、波長1530〜1570nmの範囲における損失1dB以下の過剰損失特性は、MMI幅−0.20μm〜+0.05μmの範囲において達成される。これらの結果は、MMI幅ずれ量に応じて入力ポートを選択することにより、製造プロセスの寸法加工精度を−0.20μm〜+0.25μmに緩和できることを示す。   As understood from the loss characteristics of FIGS. 7 and 8, in the form in which optical input is performed from the input port INPUT 1, the excess loss characteristic with a loss of 1 dB or less in the wavelength range of 1530 to 1570 nm has an MMI width of −0.05 μm to +0. In the range of 25 μm. As understood from the loss characteristics shown in FIGS. 9 and 10, in the form in which optical input is performed from the input port INPUT 2, the excess loss characteristic with a loss of 1 dB or less in the wavelength range of 1530 to 1570 nm has an MMI width of −0.20 μm to +0. In the range of .05 μm. These results indicate that the dimensional processing accuracy of the manufacturing process can be relaxed to −0.20 μm to +0.25 μm by selecting the input port according to the MMI width deviation amount.

再び図1を参照しながら、多モード干渉デバイス11を説明する。多モード干渉デバイス11では、第11導波路15の中心線C1は第1位置P1で第1基準面Ref1に交差し、第21導波路19の中心線C2は第2位置P2で第2基準面Ref2に交差する。第1位置P1及び第2位置P2は第2軸Ax2上に位置する。第12導波路17の中心線C3は第3位置P3で第1基準面Ref1に交差し、第22導波路21の中心線C4は第4位置P4で第2基準面Ref2に交差する。第3位置P3及び第4位置P4は第3軸Ax3上に位置する。軸Ax、Ax2、Ax3は互いに交差しない。本実施例では、第2軸Ax2は第3軸Ax3に平行である。   The multi-mode interference device 11 will be described with reference to FIG. 1 again. In the multimode interference device 11, the center line C1 of the eleventh waveguide 15 intersects the first reference plane Ref1 at the first position P1, and the center line C2 of the twenty-first waveguide 19 is the second reference plane at the second position P2. Crosses Ref2. The first position P1 and the second position P2 are located on the second axis Ax2. The center line C3 of the twelfth waveguide 17 intersects the first reference plane Ref1 at the third position P3, and the center line C4 of the twenty-second waveguide 21 intersects the second reference plane Ref2 at the fourth position P4. The third position P3 and the fourth position P4 are located on the third axis Ax3. The axes Ax, Ax2, Ax3 do not intersect each other. In the present embodiment, the second axis Ax2 is parallel to the third axis Ax3.

この多モード干渉デバイス11によれば、第1位置P1及び第2位置P2は第2軸Ax2上に位置するように、第11導波路15及び第21導波路19が多モード導波路13に結合されると共に、第3位置P3及び第4位置P4が第3軸Ax3上に位置するように、第12導波路17及び第22導波路21が多モード導波路13に結合される。この多モード干渉デバイス11の構造は、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して波長損失特性を所望の波長帯域に達成することが容易になる。   According to the multimode interference device 11, the eleventh waveguide 15 and the twenty-first waveguide 19 are coupled to the multimode waveguide 13 so that the first position P1 and the second position P2 are located on the second axis Ax2. In addition, the twelfth waveguide 17 and the twenty-second waveguide 21 are coupled to the multimode waveguide 13 so that the third position P3 and the fourth position P4 are located on the third axis Ax3. This structure of the multimode interference device 11 makes it easy to achieve wavelength loss characteristics in a desired wavelength band against processing variations in the manufacturing process.

第2軸Ax2上における第1位置P1と第2位置P2との距離L2は、MMI長Lと異なる。第3軸Ax3上における第3位置P3と第4位置P4との距離L3は、MMI長Lと異なる。距離L2は距離L3と異なる。中心線C1、C3は、それぞれ、点P1、P3において、軸Ax2になめらかに接続される。中心線C2、C4は、それぞれ、点P2、P4において、軸Ax3になめらかに接続される。   A distance L2 between the first position P1 and the second position P2 on the second axis Ax2 is different from the MMI length L. A distance L3 between the third position P3 and the fourth position P4 on the third axis Ax3 is different from the MMI length L. The distance L2 is different from the distance L3. Center lines C1 and C3 are smoothly connected to axis Ax2 at points P1 and P3, respectively. Center lines C2 and C4 are smoothly connected to axis Ax3 at points P2 and P4, respectively.

この多モード干渉デバイス11によれば、距離L2が距離L3と異なる多モード干渉デバイスの構造では、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して波長損失特性が所望の波長帯域に満たす設計が容易になる。   According to the multimode interference device 11, in the structure of the multimode interference device in which the distance L2 is different from the distance L3, it is easy to design the wavelength loss characteristic to satisfy a desired wavelength band against the processing variation of the manufacturing process.

また、第11導波路15の外側側面15aが第1側面23aに連続的に繋がり、第21導波路19の外側側面19aが第1側面23aに連続的に繋がる。また、第12導波路17の外側側面17aが第2側面23bに連続的に繋がり、第22導波路21の外側側面21aが第2側面23bに連続的に繋がる。   Further, the outer side surface 15a of the eleventh waveguide 15 is continuously connected to the first side surface 23a, and the outer side surface 19a of the twenty-first waveguide 19 is continuously connected to the first side surface 23a. Further, the outer side surface 17a of the twelfth waveguide 17 is continuously connected to the second side surface 23b, and the outer side surface 21a of the twenty-second waveguide 21 is continuously connected to the second side surface 23b.

第11導波路15の外側側面15a及び第21導波路19の外側側面19aが第1側面23aに連続的に繋がる共に第12導波路17の外側側面17a及び第22導波路21の外側側面21aが第1側面23bに連続的に繋がる構造では、多モード導波路13の側面と導波路側面とが互いに連続的に接続されるので、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して波長損失特性が所望の波長帯域に満たす設計が容易になる。   The outer side surface 15a of the eleventh waveguide 15 and the outer side surface 19a of the twenty-first waveguide 19 are continuously connected to the first side surface 23a, and the outer side surface 17a of the twelfth waveguide 17 and the outer side surface 21a of the twenty-second waveguide 21 are connected. In the structure continuously connected to the first side surface 23b, the side surface of the multimode waveguide 13 and the side surface of the waveguide are continuously connected to each other. Design that fills the bandwidth is easy.

本実施例では、第1端面25aは、第11導波路15の内側側面15bと第12導波路17の内側側面17bとを接続する接続面である。第2端面25bは第21導波路19の内側側面19bと第22導波路21の内側側面21bとを接続する別の接続面である。この多モード干渉デバイスによれば、第1端面25aの接続面は、第1基準面Ref1に沿って延在して第11導波路15の内側側面15bを第12導波路17の内側側面17bに繋ぐ。また、第2端面25bの接続面は、第2基準面Ref2に沿って延在して第21導波路19の内側側面19bを第22導波路21の内側側面21bに繋ぐ。この多モード干渉デバイス11では、第11導波路15及び第12導波路17は第1端面25aにおいて隣り合い、第21導波路19及び第22導波路21は第2端面25aにおいて隣り合う。この構造は、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して波長損失特性が所望の波長帯域に満たす設計を容易にする。   In the present embodiment, the first end surface 25 a is a connection surface that connects the inner side surface 15 b of the eleventh waveguide 15 and the inner side surface 17 b of the twelfth waveguide 17. The second end surface 25 b is another connection surface that connects the inner side surface 19 b of the twenty-first waveguide 19 and the inner side surface 21 b of the twenty-second waveguide 21. According to this multimode interference device, the connection surface of the first end face 25a extends along the first reference plane Ref1, and the inner side surface 15b of the eleventh waveguide 15 becomes the inner side surface 17b of the twelfth waveguide 17. Connect. The connection surface of the second end face 25 b extends along the second reference plane Ref 2 and connects the inner side surface 19 b of the twenty-first waveguide 19 to the inner side surface 21 b of the twenty-second waveguide 21. In the multimode interference device 11, the eleventh waveguide 15 and the twelfth waveguide 17 are adjacent to each other at the first end face 25a, and the twenty-first waveguide 19 and the twenty-second waveguide 21 are adjacent to each other at the second end face 25a. This structure facilitates a design in which the wavelength loss characteristic satisfies a desired wavelength band against the processing variation of the manufacturing process.

図1の(a)部に示されるように、本実施例では、第2基準面Ref2が軸Axに直交すると共に、第1基準面Ref1が軸Axに対して傾斜する。   As shown in FIG. 1A, in this embodiment, the second reference plane Ref2 is orthogonal to the axis Ax, and the first reference plane Ref1 is inclined with respect to the axis Ax.

既に説明したように、多モード干渉デバイス11では、多モード導波路13、第11導波路15、第12導波路17、第21導波路19、及び第22導波路21は、図1の(b)部に示されるように、2つのクラッド層2a、2bとこれらのクラッド層2a、2bで挟まれるコア層4とを含む導波路構造6を有する。導波路構造6は基板8上に設けられ、埋め込み領域10で埋め込まれている。   As already described, in the multimode interference device 11, the multimode waveguide 13, the eleventh waveguide 15, the twelfth waveguide 17, the twenty-first waveguide 19, and the twenty-second waveguide 21 are formed as shown in FIG. As shown in the figure), it has a waveguide structure 6 including two cladding layers 2a and 2b and a core layer 4 sandwiched between the cladding layers 2a and 2b. The waveguide structure 6 is provided on the substrate 8 and is embedded in the embedded region 10.

一実施例では、この導波路構造は、第1InPクラッド層、AlGaInAs/AlInAs量子井戸構造、及び第2InPクラッド層を含むことができる。第1InPクラッド層、AlGaInAs/AlInAs量子井戸構造、及び第2InPクラッド層は半絶縁性InP基板上に順に配列されている。多モード干渉デバイス11の構造を適用可能な材料として、InGaAsPの他、Si導波路、SiO導波路等も用いることができる。 In one example, the waveguide structure can include a first InP cladding layer, an AlGaInAs / AlInAs quantum well structure, and a second InP cladding layer. The first InP cladding layer, the AlGaInAs / AlInAs quantum well structure, and the second InP cladding layer are sequentially arranged on the semi-insulating InP substrate. As a material to which the structure of the multimode interference device 11 can be applied, Si waveguide, SiO 2 waveguide, or the like can be used in addition to InGaAsP.

多モード干渉デバイス11は、図1に示されるような2×2構造に好適に適用される。2×2構造によれば、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して、広い波長帯域において所望の波長損失特性を満足するマッハツェンダ干渉器を作成出来る。   The multimode interference device 11 is preferably applied to a 2 × 2 structure as shown in FIG. According to the 2 × 2 structure, it is possible to create a Mach-Zehnder interferometer that satisfies desired wavelength loss characteristics in a wide wavelength band, against processing variations in the manufacturing process.

図11は、マッハツェンダ干渉器を示す図面である。マッハツェンダ干渉器51は、第1の分岐導波路53と、第2の分岐導波路55と、第1アーム導波路57と、第2アーム導波路59とを備える。第1アーム導波路57は第1の分岐導波路53と第2の分岐導波路55とを接続する。第2アーム導波路59は第1の分岐導波路53と第2の分岐導波路55とを接続する。第1の分岐導波路53は、多モード干渉デバイス11を含むことができる。マッハツェンダ干渉器51によれば、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して、広い波長帯域において所望の波長損失特性が達成される。第1の分岐導波路53内の多モード干渉デバイスの2つの入力ポートには、それぞれ、2つの第1導波路61a、61bが接続される。多モード干渉デバイス11の2つの出力ポートには、それぞれ、第1アーム導波路57及び第2アーム導波路59が接続される。第1アーム導波路57及び第2アーム導波路59の各々には、位相制御電極が設けられている。第2の分岐導波路55内の多モード干渉デバイスの2つの出力ポートには、それぞれ、2つの第2導波路63a、63bが接続される。多モード干渉デバイスの2つの入力ポートには、それぞれ、第1アーム導波路57及び第2アーム導波路59が接続される。   FIG. 11 shows a Mach-Zehnder interferometer. The Mach-Zehnder interferometer 51 includes a first branch waveguide 53, a second branch waveguide 55, a first arm waveguide 57, and a second arm waveguide 59. The first arm waveguide 57 connects the first branch waveguide 53 and the second branch waveguide 55. The second arm waveguide 59 connects the first branch waveguide 53 and the second branch waveguide 55. The first branching waveguide 53 can include the multimode interference device 11. According to the Mach-Zehnder interferometer 51, desired wavelength loss characteristics can be achieved in a wide wavelength band against processing variations in the manufacturing process. Two first waveguides 61a and 61b are connected to the two input ports of the multimode interference device in the first branching waveguide 53, respectively. A first arm waveguide 57 and a second arm waveguide 59 are connected to the two output ports of the multimode interference device 11, respectively. Each of the first arm waveguide 57 and the second arm waveguide 59 is provided with a phase control electrode. Two second waveguides 63a and 63b are connected to the two output ports of the multimode interference device in the second branch waveguide 55, respectively. A first arm waveguide 57 and a second arm waveguide 59 are connected to the two input ports of the multimode interference device, respectively.

また、マッハツェンダ干渉器51では、第2の分岐導波路55が多モード干渉デバイス11を含むことができる。第1の分岐導波路53のみが多モード干渉デバイス11を含むことができ、第2の分岐導波路55のみが多モード干渉デバイス11を含むことができる。   Further, in the Mach-Zehnder interferometer 51, the second branch waveguide 55 can include the multimode interference device 11. Only the first branch waveguide 53 can include the multimode interference device 11, and only the second branch waveguide 55 can include the multimode interference device 11.

2つの第2導波路63a、63bには、それぞれ、第1及び第2の光モニタ65a、65bが設けられる。これらの光モニタ65(65a、65b)は光出力レベルのモニタとして使用される。   The two second waveguides 63a and 63b are provided with first and second optical monitors 65a and 65b, respectively. These optical monitors 65 (65a, 65b) are used as optical output level monitors.

多モード干渉デバイス11を用いて光のマッハツェンダ干渉器(MZ1)を構成できる。このマッハツェンダ干渉器は、入射光を2分岐するMMIと、光の位相を調整する2本のアーム導波路と、これらのアームからの光を合波するMMIとを備える。図11に示されるマッハツェンダ干渉器51の例では、光の合分波に2入力・2出力のMMIを用い、各アームに設けた位相制御電極への電圧印加により導波路の屈折率変化を変化させて光の位相調整を行う。   An optical Mach-Zehnder interferometer (MZ1) can be configured using the multimode interference device 11. This Mach-Zehnder interferometer includes an MMI that splits incident light into two branches, two arm waveguides that adjust the phase of the light, and an MMI that combines light from these arms. In the example of the Mach-Zehnder interferometer 51 shown in FIG. 11, two-input / two-output MMI is used for optical multiplexing / demultiplexing, and the refractive index change of the waveguide is changed by applying a voltage to the phase control electrode provided in each arm. To adjust the phase of the light.

図12は、一実施例に係るマッハツェンダ干渉器を示す図面である。マッハツェンダ変調器の入力側のMMIは出力側のMMIと同じ構造であることが好ましく、入力側のMMIの入力ポートが出力側のMMIでは出力ポートとして接続されるように、マッハツェンダ変調器に組み込まれて、出力側のMMIが入力側のMMIに対して2×2入出力を反転させて構成したMZI回路が提供される。このMZI回路では、MMI幅ずれの際に、焦点ずれが小さいポート同士を組み合わせて入出力ポートを構成でき、MZI回路で損失の上昇を抑制可能である。これによれば、プロセス精度に起因するMMI幅ずれが生じる場合でも損失の抑制が可能である。   FIG. 12 is a diagram illustrating a Mach-Zehnder interferometer according to an embodiment. The MMI on the input side of the Mach-Zehnder modulator preferably has the same structure as the MMI on the output side, and is incorporated in the Mach-Zehnder modulator so that the input port of the MMI on the input side is connected as the output port in the MMI on the output side. Thus, an MZI circuit is provided in which the output side MMI inverts the 2 × 2 input / output with respect to the input side MMI. In this MZI circuit, when the MMI width shifts, the input / output ports can be configured by combining ports with small focus shifts, and the increase in loss can be suppressed by the MZI circuit. According to this, loss can be suppressed even when an MMI width shift caused by process accuracy occurs.

MZI回路では、一対のアーム導波路が、それぞれ、第2端面25bに接続される光導波路19、21に結合される。光入力及び光出力に用いられる光導波路が、第1端面25aに接続される光導波路15、17に結合される。図1の(a)部に示されるように、本実施例では、第2端面25bに係る第2基準面Ref2が軸Axに直交すると共に、第1端面25aに係る第1基準面Ref1が軸Axに対して傾斜する。   In the MZI circuit, the pair of arm waveguides are coupled to the optical waveguides 19 and 21 connected to the second end face 25b, respectively. Optical waveguides used for optical input and optical output are coupled to optical waveguides 15 and 17 connected to the first end face 25a. As shown in FIG. 1A, in this embodiment, the second reference surface Ref2 related to the second end surface 25b is orthogonal to the axis Ax, and the first reference surface Ref1 related to the first end surface 25a is the axis. Tilt with respect to Ax.

図13は、MZI回路における損失特性を示す図面である。図13の(a)部に示されるように、図2に示されるMMIを用いたMZI回路における幅ずれの許容範囲は、図11に示されたMZI回路において、入力ポートINPUT1から出力ポートOUTOUT2への経路を用いて見積もることができ、その値は、損失特性2dB以下の条件で、−0.10μm〜+0.15μmである。一方、MMI幅ずれに応じて、MZI回路に入力ポート及び出力ポートを切り替えることによって、図1に示されるMMIを用いたMZI回路における幅ずれの許容範囲は、図13の(b)部に示されるように、損失特性2dB以下の条件で−0.20μm〜+0.25μmである。この切り替えにより、以下の4経路のうち小さい損失の経路を利用できる。
入力ポートINPUT1から出力ポートOUTOUT2への経路。
入力ポートINPUT1から出力ポートOUTOUT1への経路。
入力ポートINPUT2から出力ポートOUTOUT2への経路。
入力ポートINPUT2から出力ポートOUTOUT1への経路。
FIG. 13 is a diagram showing loss characteristics in the MZI circuit. As shown in part (a) of FIG. 13, the allowable range of width deviation in the MZI circuit using the MMI shown in FIG. 2 is from the input port INPUT1 to the output port OUTOUT2 in the MZI circuit shown in FIG. The value is −0.10 μm to +0.15 μm under the condition that the loss characteristic is 2 dB or less. On the other hand, by switching the input port and the output port to the MZI circuit according to the MMI width shift, the allowable range of the width shift in the MZI circuit using the MMI shown in FIG. 1 is shown in FIG. As shown in the graph, the loss characteristic is −0.20 μm to +0.25 μm under the condition of 2 dB or less. By this switching, a path with a small loss can be used among the following four paths.
A path from the input port INPUT1 to the output port OUTOUT2.
A path from the input port INPUT1 to the output port OUTOUT1.
A path from the input port INPUT2 to the output port OUTOUT2.
A path from the input port INPUT2 to the output port OUTOUT1.

本実施の形態では、N個の入力ポート、M個の出力ポートを有するMMIにおいて、出力ポートが物理的に接続される出力端面と各入力ポート端面との距離が互いに異なるようにしてもよい。加工ばらつきによりMMI幅が設計値から外れたときに、MMIが、出力ポートにおける小さい焦点ずれの入力ポートを有するようにできる。プロセス精度に起因するMMI幅ずれに起因する損失抑制が可能になる。好ましくは、MMIは2×2構造を有することができる。これらのMMIは、例えばマッハツェンダ変調器といった導波路型光デバイスに適用可能である。   In the present embodiment, in an MMI having N input ports and M output ports, the distance between the output end face to which the output port is physically connected and each input port end face may be different from each other. When the MMI width deviates from the design value due to processing variations, the MMI can have an input port with a small defocus at the output port. It is possible to suppress loss due to MMI width deviation due to process accuracy. Preferably, the MMI can have a 2 × 2 structure. These MMIs can be applied to a waveguide type optical device such as a Mach-Zehnder modulator.

図14は、本実施の形態に係る光導波路デバイスを設計する方法の一例を示す図面である。工程S101では、MMIの導波路幅W1を決定する。この際に、導波路幅W1の導波路が、高次モードを生成することなくシングルモード導波路であり、また曲げ導波路部で損失が著しく発生しないことに留意する。工程S102では、ポート間隔Gを決定する。ポート間隔Gは、フォトリソグラフィ及びリアクティブイオンエッチングのプロセス精度に関連するので、プロセスウインドウを考慮する。工程S103では、MMI幅WMを決定する。決定されたMMI幅WMは例えば(2×W1+G)で表される。工程S104では、MMIの等価幅Weを算出する。工程S105では、MMIにおける0次モードと1次モードのビート長Lπを算出する。工程S106では、MMI長Lをパワー等分岐距離として決定する。パワー等分岐距離Lは、例えば3×Lπ/2であり、またこの値の整数倍であることができる。工程S107では、MMIにおけるオフセット量を決定する。工程S108では、オフセット有りのMMI構造及びオフセット無しのMMI構造のシミュレーションを行う。このシミュレーションは例えばビーム伝搬法(BPM)により行われることができる。これにより、MMI過剰損失を見積もることができる。工程S109では、MMIの設計値に基づき、MMIを作製する。   FIG. 14 is a drawing showing an example of a method for designing an optical waveguide device according to the present embodiment. In step S101, the waveguide width W1 of the MMI is determined. At this time, it should be noted that the waveguide having the waveguide width W1 is a single mode waveguide without generating a higher-order mode, and that no loss occurs in the bending waveguide portion. In step S102, the port interval G is determined. Since the port gap G is related to the process accuracy of photolithography and reactive ion etching, the process window is considered. In step S103, the MMI width WM is determined. The determined MMI width WM is represented by (2 × W1 + G), for example. In step S104, an equivalent width We of the MMI is calculated. In step S105, beat lengths Lπ for the 0th order mode and the 1st order mode in MMI are calculated. In step S106, the MMI length L is determined as the power branching distance. The power equal branching distance L is, for example, 3 × Lπ / 2, and can be an integral multiple of this value. In step S107, an offset amount in the MMI is determined. In step S108, an MMI structure with offset and an MMI structure without offset are simulated. This simulation can be performed, for example, by a beam propagation method (BPM). Thereby, the MMI excess loss can be estimated. In step S109, the MMI is produced based on the design value of the MMI.

図15は、本実施の形態に係る光導波路デバイスを作製する方法における主要な工程を示す図面である。工程S201では、本実施の形態に係る多モード干渉デバイスを含む光導波路デバイスを加工により形成する。工程S202では、この光導波路デバイスの多モード干渉デバイスの第11導波路及び第12導波路のいずれか一方から多モード干渉デバイスの多モード導波路を介して第21導波路及び第22導波路の個々に光を通過させる第1及び第2形態で光導波路デバイスの特性を測定して特性を得る。工程S203では、第11導波路及び第12導波路のいずれか他方から多モード干渉デバイスの多モード導波路を介して第21導波路及び第22導波路の個々に光を通過させる第3及び第4形態で光導波路デバイスの特性を測定して第2特性を得る。工程S204では、第1特性及び第2特性の比較に基づき、これらの形態のいずれを光導波路デバイスに適用するかを決定する。工程S205では、この決定に応じて、光導波路デバイスにマーキングを行う。このマーキングは、使用可能なポートを示す。これにより、使用ポートが決定された光導波路デバイスを作製する。   FIG. 15 is a drawing showing main steps in the method of manufacturing the optical waveguide device according to the present embodiment. In step S201, an optical waveguide device including the multimode interference device according to the present embodiment is formed by processing. In step S202, the twenty-first waveguide and the twenty-second waveguide are routed from one of the eleventh waveguide and the twelfth waveguide of the multimode interference device of the optical waveguide device through the multimode waveguide of the multimode interference device. The characteristics are obtained by measuring the characteristics of the optical waveguide device in the first and second modes in which light is individually transmitted. In step S203, the third and second waveguides allow light to individually pass through either the eleventh waveguide or the twelfth waveguide through the multimode waveguide of the multimode interference device. The second characteristic is obtained by measuring the characteristics of the optical waveguide device in four forms. In step S204, based on the comparison between the first characteristic and the second characteristic, it is determined which of these forms is applied to the optical waveguide device. In step S205, the optical waveguide device is marked according to this determination. This marking indicates an available port. Thereby, the optical waveguide device whose use port is determined is manufactured.

この作製方法によれば、複数の特性の比較に基づき、いくかの形態のいずれを光導波路デバイスの使用に適用するかを決定するとき、製造プロセスの加工ばらつきに対抗して、所望の波長帯域において所望の波長損失特性を達成できる光導波路デバイスを作製できる。また、光導波路デバイスはマッハツェンダ干渉器を含むことができる。製造プロセスの加工ばらつきに対抗して、広い波長帯域において所望の波長損失特性を達成できるマッハツェンダ干渉器を光導波路デバイスに提供できる。   According to this fabrication method, when deciding which of several forms to apply to the use of an optical waveguide device based on a comparison of a plurality of characteristics, a desired wavelength band is countered against processing variations in the manufacturing process. Thus, an optical waveguide device capable of achieving a desired wavelength loss characteristic can be manufactured. The optical waveguide device can also include a Mach-Zehnder interferometer. A Mach-Zehnder interferometer capable of achieving a desired wavelength loss characteristic in a wide wavelength band can be provided to the optical waveguide device against the processing variation of the manufacturing process.

本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment.

11…多モード干渉デバイス(MMI)、13…多モード導波路、15…第11導波路、17…第12導波路、19…第21導波路、21…第22導波路、23a…第1側面、23b…第2側面、25a…第1端面、25b…第2端面、Ax、Ax2、Ax3…軸、Ref1、Ref2、Ref0…基準面、W1…導波路幅、G…導波路間隔、W…多モード導波路幅、L…多モード導波路長、2a、2b…クラッド層、4…コア層、6…導波路構造、8…基板、10…埋め込み領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Multimode interference device (MMI), 13 ... Multimode waveguide, 15 ... 11th waveguide, 17 ... 12th waveguide, 19 ... 21st waveguide, 21 ... 22nd waveguide, 23a ... 1st side surface , 23b ... second side surface, 25a ... first end face, 25b ... second end face, Ax, Ax2, Ax3 ... axis, Ref1, Ref2, Ref0 ... reference plane, W1 ... waveguide width, G ... waveguide spacing, W ... Multimode waveguide width, L ... multimode waveguide length, 2a, 2b ... cladding layer, 4 ... core layer, 6 ... waveguide structure, 8 ... substrate, 10 ... embedded region.

Claims (10)

多モード干渉デバイスであって、
第1軸の方向に延在する第1側面及び第2側面、前記第1軸に交差する第1基準面に沿って延在する第1端面、並びに前記第1軸に交差する第2基準面に沿って延在する第2端面を含む多モード干渉のための多モード導波路と、
前記第1端面において前記多モード導波路に光学的に結合された第11導波路と、
前記第1端面において前記多モード導波路に光学的に結合された第12導波路と、
前記第2端面において前記多モード導波路に光学的に結合された第21導波路と、
前記第2端面において前記多モード導波路に光学的に結合された第22導波路と、
を備え、
前記第1基準面は、前記第2基準面に平行な別の基準面に対して傾斜している、多モード干渉デバイス。
A multi-mode interference device,
First and second side surfaces extending in the direction of the first axis, a first end surface extending along a first reference surface intersecting the first axis, and a second reference surface intersecting the first axis A multimode waveguide for multimode interference comprising a second end face extending along
An eleventh waveguide optically coupled to the multimode waveguide at the first end face;
A twelfth waveguide optically coupled to the multimode waveguide at the first end face;
A twenty-first waveguide optically coupled to the multimode waveguide at the second end face;
A twenty-second waveguide optically coupled to the multimode waveguide at the second end face;
With
The multi-mode interference device, wherein the first reference plane is inclined with respect to another reference plane parallel to the second reference plane.
前記第11導波路の中心線は第1位置で前記第1基準面に交差し、
前記第21導波路の中心線は第2位置で前記第2基準面に交差し、
前記第1位置及び前記第2位置は第2軸上に位置し、
前記第12導波路の中心線は第3位置で前記第1基準面に交差し、
前記第22導波路の中心線は第4位置で前記第2基準面に交差し、
前記第3位置及び前記第4位置は第3軸上に位置する、請求項1に記載された多モード干渉デバイス。
The center line of the eleventh waveguide intersects the first reference plane at a first position,
A center line of the twenty-first waveguide intersects the second reference plane at a second position;
The first position and the second position are located on a second axis;
A center line of the twelfth waveguide intersects the first reference plane at a third position;
The center line of the 22nd waveguide intersects the second reference plane at the fourth position,
The multi-mode interference device according to claim 1, wherein the third position and the fourth position are located on a third axis.
前記第1軸上における前記第1位置と前記第2位置との距離は、前記第2軸上における前記第3位置と前記第4位置との距離と異なる、請求項2に記載された多モード干渉デバイス。   The multimode according to claim 2, wherein a distance between the first position and the second position on the first axis is different from a distance between the third position and the fourth position on the second axis. Interfering device. 前記第1端面は、前記第11導波路の内側側面と前記第12導波路の内側側面とを接続する接続面を含み、
前記第2端面は、前記第21導波路の内側側面と前記第22導波路の内側側面とを接続する別の接続面を含む、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された多モード干渉デバイス。
The first end surface includes a connection surface that connects an inner side surface of the eleventh waveguide and an inner side surface of the twelfth waveguide;
The said 2nd end surface was described in any one of Claims 1-3 including another connection surface which connects the inner side surface of the said 21st waveguide, and the inner side surface of the said 22nd waveguide. Multimode interference device.
前記第11導波路、前記第12導波路、前記第21導波路、前記第22導波路、及び前記多モード導波路は、導波路構造を有しており、
前記導波路構造は、第1InPクラッド層、AlGaInAs/AlInAs量子井戸構造、及び第2InPクラッド層を含み、
前記第1InPクラッド層、前記AlGaInAs/AlInAs量子井戸構造、及び前記第2InPクラッド層は、基板上に順に配列されている、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載された多モード干渉デバイス。
The eleventh waveguide, the twelfth waveguide, the twenty-first waveguide, the twenty-second waveguide, and the multimode waveguide have a waveguide structure;
The waveguide structure includes a first InP cladding layer, an AlGaInAs / AlInAs quantum well structure, and a second InP cladding layer,
5. The multimode interference according to claim 1, wherein the first InP cladding layer, the AlGaInAs / AlInAs quantum well structure, and the second InP cladding layer are sequentially arranged on a substrate. device.
当該多モード干渉デバイスは2×2構造を有する、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載された多モード干渉デバイス。   The multimode interference device according to claim 1, wherein the multimode interference device has a 2 × 2 structure. マッハツェンダ干渉器であって、
第1の分岐導波路と、
第2の分岐導波路と、
前記第1の分岐導波路と前記第2の分岐導波路とを接続する第1アーム導波路と、
前記第1の分岐導波路と前記第2の分岐導波路とを接続する第2アーム導波路と、
を備え、
前記第1の分岐導波路は、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載された多モード干渉デバイスを含む、マッハツェンダ干渉器。
A Mach-Zehnder interferometer,
A first branching waveguide;
A second branching waveguide;
A first arm waveguide connecting the first branch waveguide and the second branch waveguide;
A second arm waveguide connecting the first branching waveguide and the second branching waveguide;
With
The first branching waveguide is a Mach-Zehnder interferometer including the multimode interference device according to any one of claims 1 to 6.
前記第2の分岐導波路は、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載された多モード干渉デバイスを含む、請求項7に記載されたマッハツェンダ干渉器。   The Mach-Zehnder interferometer according to claim 7, wherein the second branching waveguide includes the multimode interference device according to any one of claims 1 to 6. 光導波路デバイスを作製する方法であって、
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載された多モード干渉デバイスを含む光導波路デバイスを加工により形成する工程と、
前記光導波路デバイスの前記多モード干渉デバイスの前記第11導波路及び前記第12導波路のいずれか一方から前記多モード干渉デバイスの前記多モード導波路を介して前記第21導波路及び前記第22導波路のそれぞれに光を通過させる個々の形態で前記光導波路デバイスの特性の測定を行う工程と、
前記第11導波路及び前記第12導波路のいずれか他方から前記多モード干渉デバイスの前記多モード導波路を介して前記第21導波路及び前記第22導波路のそれぞれに光を通過させる個々の形態で前記光導波路デバイスの特性の測定を行う工程と、
前記測定の結果に基づき、前記形態のいずれを前記光導波路デバイスに適用するかを決定する工程と、
を備える、光導波路デバイスを作製する方法。
A method for producing an optical waveguide device, comprising:
Forming an optical waveguide device including the multimode interference device according to any one of claims 1 to 6 by processing;
The twenty-first waveguide and the twenty-second waveguide from either the eleventh waveguide or the twelfth waveguide of the multimode interference device of the optical waveguide device through the multimode waveguide of the multimode interference device. Measuring the characteristics of the optical waveguide device in an individual form that allows light to pass through each of the waveguides;
Individual light passing from the other of the eleventh waveguide and the twelfth waveguide to each of the twenty-first waveguide and the twenty-second waveguide through the multimode waveguide of the multimode interference device. Measuring the characteristics of the optical waveguide device in the form;
Determining which of the forms to apply to the optical waveguide device based on the measurement results;
A method of fabricating an optical waveguide device.
前記光導波路デバイスはマッハツェンダ干渉器を含む、請求項9に記載された光導波路デバイスを作製する方法。   The method of making an optical waveguide device according to claim 9, wherein the optical waveguide device comprises a Mach-Zehnder interferometer.
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