JP2614365B2 - Polarization-independent waveguide optical device - Google Patents

Polarization-independent waveguide optical device

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JP2614365B2
JP2614365B2 JP3002903A JP290391A JP2614365B2 JP 2614365 B2 JP2614365 B2 JP 2614365B2 JP 3002903 A JP3002903 A JP 3002903A JP 290391 A JP290391 A JP 290391A JP 2614365 B2 JP2614365 B2 JP 2614365B2
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polarization
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浩 ▲高▼橋
功雄 西
将之 奥野
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムの構
築、光情報処理装置の作製などに用いられる導波型光デ
バイスの偏波依存性の解消に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the elimination of polarization dependence of a waveguide type optical device used for construction of an optical communication system, fabrication of an optical information processing apparatus, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信や光情報処理の分野において、光
デバイスには、従来、マイクロレンズ、プリズム、干渉
膜フィルタ等を組み合わせて構成したバルク部品型や、
光ファイバを用いたファイバ型が用いられてきた。しか
しながら、両者ともミクロンオーダーの光軸調整や組立
精度が要求されるため、生産性が悪くコスト低減が困難
であった。しかも、要素部品にレンズやファイバ等を用
いているためデバイスの小型化には限界があった。これ
に対して、平面基板上にフォトリソグラフィ微細加工技
術により作製される光導波路を用いた導波型は、大量生
産性、小型化、集積化、再現性などの点で、バルク部品
型やファイバ型より優れており、将来、光デバイスの主
流になるものと考えられている。これは、電子デバイス
の分野において、真空管がIC(集積回路)に進歩した
ことと類似している。
2. Description of the Related Art In the field of optical communication and optical information processing, optical devices have conventionally been bulk component types formed by combining microlenses, prisms, interference film filters, and the like.
A fiber type using an optical fiber has been used. However, since both require optical axis adjustment and assembly accuracy on the order of microns, productivity is poor and cost reduction is difficult. In addition, since a lens, a fiber, or the like is used as an element component, there is a limit to miniaturization of the device. In contrast, the waveguide type using an optical waveguide fabricated on a flat substrate by photolithography microfabrication technology is a bulk component type or fiber type in terms of mass productivity, miniaturization, integration, and reproducibility. It is superior to the mold and is considered to become the mainstream of optical devices in the future. This is analogous to the advancement of vacuum tubes to ICs (integrated circuits) in the field of electronic devices.

【0003】図10に従来の導波型光デバイスの一例と
してマッハツェンダー干渉計を用いた光合分波器を示
す。本デバイスはシリコン基板50上に作製された第1
の入力導波路51と第2の入力導波路52、第1の方向
性結合器53、第2の方向性結合器54、第1の光路5
5、第2の光路56、第1の出力導波路57、第2の出
力導波路58から構成されている。導波路材料には火炎
堆積法により作製した石英ガラスを用いている。第1と
第2の光路はその長さがΔLだけ異なる。方向性結合器
は完全結合長の半分の長さであり、第1の入力導波路か
らの入力光は第1の光路と第2の光路にその電力が等し
く分岐される。第1の光路と第2の光路とからの光は第
2の方向性結合器で混合されたのち第1および第2の出
力導波路の出口に到達する。図11(a)に出力の波長
特性を示す。第1の出力導波路からの出力(第1の出
力)と第2の出力導波路からの出力(第2の出力)は波
長に対して正弦波的に変化する。たとえば、波長λ1
λ2の2波多重光を入力すると、λ1の光は第1の出力か
らλ2の光は第2の出力から取り出すことができる。す
なわち波長分波機能を有する。なお、光の相反性より出
力側と入力側を反転させると、異なる波長の2波を1つ
の出力から取り出す波長合波機能となる。
FIG. 10 shows an optical multiplexer / demultiplexer using a Mach-Zehnder interferometer as an example of a conventional waveguide type optical device. This device is a first device fabricated on a silicon substrate 50.
Input waveguide 51 and second input waveguide 52, first directional coupler 53, second directional coupler 54, first optical path 5
5, a second optical path 56, a first output waveguide 57, and a second output waveguide 58. As the waveguide material, quartz glass produced by a flame deposition method is used. The first and second optical paths differ in length by ΔL. The directional coupler is half the full coupling length, and the input light from the first input waveguide is equally split into a first optical path and a second optical path. Light from the first optical path and the second optical path reach the outlets of the first and second output waveguides after being mixed by the second directional coupler. FIG. 11A shows the wavelength characteristics of the output. The output from the first output waveguide (first output) and the output from the second output waveguide (second output) change sinusoidally with respect to the wavelength. For example, wavelength λ 1 ,
When two- wave multiplexed light of λ 2 is input, light of λ 1 can be extracted from the first output and light of λ 2 can be extracted from the second output. That is, it has a wavelength demultiplexing function. When the output side and the input side are inverted due to the reciprocity of light, a wavelength multiplexing function of extracting two waves having different wavelengths from one output is obtained.

【0004】図10に示した方向性結合器を用いたマッ
ハツェンダー干渉計では光路長差が波長の整数倍になっ
たとき(第1の入力から第2の出力へ光が伝搬する)ク
ロス状態になる。そのときの波長をλ0とする。先のλ2
も複数あるλ0のうちの1つである。λ0は以下の(1)
式で与えられる。 λ0=ncΔL/m
In the Mach-Zehnder interferometer using the directional coupler shown in FIG. 10, when the optical path length difference becomes an integral multiple of the wavelength (light propagates from the first input to the second output), a cross state occurs. become. The wavelength at that time is λ 0 . Previous λ 2
Is also one of the plurality of λ 0 . λ 0 is the following (1)
Given by the formula. λ 0 = n c ΔL / m

【0005】ここでncは第1および第2の導波路にお
ける実効屈折率、mは干渉の次数を表す数で正の整数で
ある。このような光の干渉を用いたデバイスでは光路長
差ΔLが透過波長域の中心波長であるλ0を決める重要
なパラメータであり、その精度は波長の数10分の1以
下でなければならない。この点において導波型光デバイ
スでは、導波路の作製寸法はフォトリソグラフィ工程の
精度で決まるため、組立を伴うバルク部品型やファイバ
型と比較して非常に優れているのである。
[0005] where n c is the effective refractive index in the first and second waveguides, m is a positive integer number that represents the order of interference. In such a device using light interference, the optical path length difference ΔL is an important parameter that determines λ 0 , which is the center wavelength of the transmission wavelength range, and its accuracy must be several tenths or less of the wavelength. In this regard, in the waveguide type optical device, since the fabrication size of the waveguide is determined by the accuracy of the photolithography process, it is much superior to a bulk component type or fiber type which requires assembly.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際に図1
0のデバイスを作製し測定を行うと偏波依存性があるこ
とが問題となった。図11(b)は図10のマッハツェ
ンダー干渉計の第2の出力の波長依存性を測定結果であ
る。水平偏波(TE)と垂直偏波(TM)とでは、中心
波長λ0がずれ、合分波機能が偏波により影響を受け
る。その原因はTEとTMで導波路の実効屈折率nc
異なる、すなわち、導波路が複屈折性を有するためであ
る。本来、石英ガラスは光学的に等方性であり複屈折性
を有しないが、シリコン基板上に作製した石英系導波路
においては、シリコン基板からの水平方向の圧縮応力が
石英ガラスに加わるため複屈折性を生じる。
However, FIG.
When a device of No. 0 was manufactured and measured, there was a problem that there was polarization dependence. FIG. 11B shows the measurement result of the wavelength dependence of the second output of the Mach-Zehnder interferometer of FIG. The center wavelength λ 0 is shifted between the horizontal polarization (TE) and the vertical polarization (TM), and the multiplexing / demultiplexing function is affected by the polarization. This is because the effective refractive index n c of the waveguide is different between TE and TM, that is, the waveguide has birefringence. Quartz glass is originally optically isotropic and does not have birefringence.However, in a quartz-based waveguide fabricated on a silicon substrate, the compressive stress in the horizontal direction from the silicon substrate is applied to the quartz glass, which causes the birefringence. Produces refraction.

【0007】一般には、導波路の複屈折性は、導波路材
料の光学的異方性、コア形状の非対称性、などから生じ
る。導波路の複屈折性を除去するための様々な技術が研
究・開発されたが、決定的な解決方法がないのが現状で
ある。そのため、上述のマッハツェンダー干渉計を用い
た導波型光合分波器を始めとする、強度変調器、リング
共振器など様々な導波型光デバイスは、その特性が偏波
依存性を有するという問題を抱えていた。
Generally, the birefringence of a waveguide results from the optical anisotropy of the waveguide material, the asymmetry of the core shape, and the like. Various techniques for removing the birefringence of the waveguide have been researched and developed, but at present there is no definitive solution. For this reason, various waveguide-type optical devices such as a waveguide-type optical multiplexer / demultiplexer using the above-mentioned Mach-Zehnder interferometer, such as an intensity modulator and a ring resonator, have characteristics that their characteristics have polarization dependence. Had a problem.

【0008】本発明は、上記の現状を鑑みなされたもの
であり、偏波依存性の解消を解決課題とし、より実用的
な導波型光デバイスの実現を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to solve the problem of polarization dependence, and to provide a more practical waveguide type optical device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】先に述べたようにチャン
ネル導波路の複屈折性は用いる材料や形状に起因するの
で、作製された後でこれを除去することは困難である。
そこで、本発明においては、複屈折性を除去することな
く、導波型光デバイスの偏波依存性を解消するための新
しい光回路構成を提案する。本発明の特徴は、導波路の
途中に偏波回転器を配置して、動作範囲の全ての波長成
分に対して水平偏波光を垂直偏波光に、垂直偏波光を水
平偏波光に変換し、水平偏波および垂直偏波いずれの入
力信号光の成分に対しても、デバイス内の光路長を等し
くする。
As described above, since the birefringence of the channel waveguide depends on the material and the shape used, it is difficult to remove the birefringence after the channel waveguide is manufactured.
Therefore, the present invention proposes a new optical circuit configuration for eliminating the polarization dependence of the waveguide type optical device without removing the birefringence. A feature of the present invention is that a polarization rotator is arranged in the middle of the waveguide, so that all wavelength components in the operating range are provided.
Converts horizontally polarized light into vertically polarized light and vertically polarized light into horizontally polarized light, and equalizes the optical path length in the device for both horizontally polarized and vertically polarized input signal light components. I do.

【0010】[0010]

【作用】本発明の作用を、例として図10のマッハツェ
ンダー干渉計を用いた導波型光合分波器に適用する場合
について説明する。上述の偏波回転器を第1の光路およ
び第2の光路の中間点に配置すると、動作範囲の全ての
波長成分のTE入力光は途中でTM光に変わり、TM入
力光は途中でTE光に変わるので、どちらの偏波の入力
光に対しても光の位相回転量は等しいので、入射信号光
がどちらの偏波であっても干渉計の動作に変化はない。
すなわち、入射信号光に対する偏波依存性は解消され
る。このように本発明は、導波路の途中で動作範囲の全
ての波長成分の偏波の交換を行い、TEとTMどちらの
入力に対しても光路長を等しくできることにその特徴が
ある。この作用の適用はマッハツェンダー干渉計に限定
されるものではなく、リング共振器、アレー導波路回折
格子、方向性結合器など種々の光導波回路に適用するこ
とが可能である。
The operation of the present invention will be described as applied to a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer using the Mach-Zehnder interferometer of FIG. 10 as an example. When the above-described polarization rotator is disposed at an intermediate point between the first optical path and the second optical path ,
Since the TE input light of the wavelength component changes to TM light on the way, and the TM input light changes to TE light on the way, the phase rotation amount of the light is the same for the input lights of both polarizations. There is no change in the operation of the interferometer for either polarization.
That is, the polarization dependence on the incident signal light is eliminated. As described above, the present invention provides the entire operation range in the middle of the waveguide.
The feature is that the polarization of all wavelength components is exchanged, and the optical path length can be made equal for both TE and TM inputs. The application of this function is not limited to the Mach-Zehnder interferometer, but can be applied to various optical waveguide circuits such as a ring resonator, an array waveguide diffraction grating, and a directional coupler.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示す図で、厚
さ750μmのシリコン基板1上に作製された2本のシ
ングルモード導波路から構成されるマッハツェンダー干
渉計を用いた導波型光合分波器である。導波路は、火炎
堆積法と反応性イオンエッチングにより作製された石英
系導波路である。その断面はシリコン基板上に堆積され
た厚さ50μmのクラッディングガラス膜のほぼ中央
に、寸法7μm×7μmのコアが埋設された構造であ
る。クラッディングとコアの比屈折率差は0.75%で
ある。先の2本の導波路は、第1の入力2、第2の入力
3、第1の方向性結合器4、第2の方向性結合器5、第
1の光路6、第2の光路7、第1の出力8、第2の出力
9を構成している。第1および第2の方向性結合器は分
岐比が50%である。第1および第2の光路はその長さ
がΔLだけ異なっている。第1の光路と第2の光路の中
間点を通る直線上には幅90μm深さ300μmの溝1
0が掘られている。溝の作製には、エッチングあるい
は、ダイシングソーなどの機械加工のいずれを用いても
よい。溝の中には光学的主軸が基板と45°の角度をな
すように切断された、厚さ85μmのYカット水晶板1
1(偏波回転器)が埋め込まれている。水晶板の固定に
は、導波路端で生じる光の反射を抑制するように導波路
と屈折率の等しい紫外線硬化樹脂を用いている。水晶板
はλ/2板として作用し、第1および第2の光路を伝搬
してきた波長1.55μmのTE光をTM光に、TM光
をTE光にという具合に、偏波面を90度回転させる。
第1の入力には光ファイバが接続される(図示省略)。
なお、第2の入力に光ファイバを接続した場合には、以
下の記述で第1の出力と第2の出力が入れ替わるだけ
で、導波型光合分波器の動作には影響しない。第1の入
力からの信号光は第1の方向性結合器でその電力が等分
され第1と第2の光路を独立に伝搬し、第2の方向性結
合器で再び合流した後、第1と第2の出力から取り出さ
れる。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which a Mach-Zehnder interferometer composed of two single-mode waveguides formed on a silicon substrate 1 having a thickness of 750 μm is used. This is a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer. The waveguide is a quartz-based waveguide manufactured by a flame deposition method and reactive ion etching. The cross section has a structure in which a core having a size of 7 μm × 7 μm is buried almost in the center of a 50 μm thick cladding glass film deposited on a silicon substrate. The relative refractive index difference between the cladding and the core is 0.75%. The previous two waveguides include a first input 2, a second input 3, a first directional coupler 4, a second directional coupler 5, a first optical path 6, and a second optical path 7. , A first output 8 and a second output 9. The first and second directional couplers have a branching ratio of 50%. The first and second optical paths differ in length by ΔL. A groove 1 having a width of 90 μm and a depth of 300 μm is formed on a straight line passing through the intermediate point between the first optical path and the second optical path.
0 is dug. Either etching or machining with a dicing saw or the like may be used to form the grooves. In the groove, a 85 μm thick Y-cut quartz plate 1 cut so that the optical main axis forms an angle of 45 ° with the substrate
1 (polarization rotator) is embedded. For fixing the quartz plate, an ultraviolet curable resin having the same refractive index as that of the waveguide is used so as to suppress the reflection of light generated at the end of the waveguide. The quartz plate acts as a λ / 2 plate, and rotates the polarization plane by 90 degrees so that the 1.55 μm wavelength TE light propagated through the first and second optical paths becomes TM light, and the TM light becomes TE light. Let it.
An optical fiber is connected to the first input (not shown).
When an optical fiber is connected to the second input, only the first output and the second output are interchanged in the following description, and the operation of the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer is not affected. The signal light from the first input is equally divided in power by the first directional coupler, propagates independently through the first and second optical paths, and rejoins at the second directional coupler. Retrieved from the first and second outputs.

【0012】本実施例の場合、図10の場合と異なり、
途中で偏波が入れ替わるために、λ 0 は以下の様に修正
される。 入力がTEの時には、 λ0=(nc(TE)ΔL/2+nc(TM)ΔL/2)/m (2) 入力がTMの時には λ0=(nc(TM)ΔL/2+nc(TE)ΔL/2/m (3) 明らかに両式の値は一致し、中心波長λ0が偏波に依存
しないことがわかる。
In the case of this embodiment, unlike the case of FIG.
Since the polarizations are switched on the way, λ 0 is modified as follows. When the input is TE, λ 0 = (nc (TE) ΔL / 2 + nc (TM) ΔL / 2) / m (2) When the input is TM, λ 0 = (nc (TM) ΔL / 2 + nc ( TE) ΔL / 2 ) / m (3) Obviously, the values of both formulas match, indicating that the center wavelength λ 0 does not depend on the polarization.

【0013】図2は本実施例の光合分波器の特性を示す
グラフである。特性の測定に当たっては、実際の通信系
を想定して、入力信号光にはあらゆる偏波が含まれるL
EDを用いた。横軸は信号光の波長、縦軸は第2の出力
から取り出される光の損失量である。なお、比較のため
図10に示した従来の偏波依存性を有する光合分波器の
特性を波線で示してある。実線が本実施例の場合であ
る。従来の場合には、偏波によりλ0が異なっていたの
でピークが2つ存在し、また、入射信号光の電力もTE
とTMの2つの成分に分配されているのでピーク波長で
の損失が3dBであった。これに対して、本発明では先
の2つのピークは一致し偏波依存性が解消されている。
それにともない、従来と比較して通過帯域幅も狭くなっ
ている。損失は4dBであるが、その原因は溝を掘りλ
/2板を挿入したことにあるので、溝による損失を低減
すれば原理的には損失を0dBにすることも可能であ
る。その方法については後に図8で説明する。
FIG. 2 is a graph showing the characteristics of the optical multiplexer / demultiplexer of this embodiment. In measuring the characteristics, assuming an actual communication system, the input signal light contains all polarizations.
ED was used. The horizontal axis represents the wavelength of the signal light, and the vertical axis represents the loss amount of light extracted from the second output. For comparison, the characteristics of the conventional optical multiplexer / demultiplexer having polarization dependency shown in FIG. 10 are indicated by broken lines. The solid line is the case of the present embodiment. In the conventional case, since λ 0 differs depending on the polarization, there are two peaks, and the power of the incident signal light is also TE
And TM, the loss at the peak wavelength was 3 dB. On the other hand, in the present invention, the above two peaks coincide with each other, and the polarization dependence is eliminated.
Accordingly, the pass band width is narrower than in the conventional case. The loss is 4dB, but the cause is
Since the / 2 plate has been inserted, the loss can be reduced to 0 dB in principle by reducing the loss due to the groove. The method will be described later with reference to FIG.

【0014】図3は第2の実施例であり、本発明を導波
型リング共振器に適用したものである。シリコン基板1
2上には入力導波路13、リング導波路14、出力導波
路15が配置され、入力導波路とリング導波路は第1の
方向性結合器16、出力導波路とリング導波路は第2の
方向性結合器17により結合されている。導波路の寸
法、作製条件、伝搬特性等は第1の実施例と同じであ
る。また、リング導波路の2カ所には応力解放溝18を
用いた導波型λ/2板19(偏波回転器)が作製されて
いる。その詳細は図9に示してあり、機能はTEモード
とTMモードを交換するものである。なお、リング導波
路の形状は円に限定されるものではなく、環状で閉じて
いればよく、このとき2つの導波型λ/2板の位置は環
状導波路の長さを2等分する位置であればその場所はど
こでもよい。
FIG. 3 shows a second embodiment, in which the present invention is applied to a waveguide ring resonator. Silicon substrate 1
2, an input waveguide 13, a ring waveguide 14, and an output waveguide 15 are arranged. The input waveguide and the ring waveguide are a first directional coupler 16, and the output waveguide and the ring waveguide are a second directional coupler. They are connected by a directional coupler 17. The dimensions, manufacturing conditions, propagation characteristics, and the like of the waveguide are the same as in the first embodiment. In addition, a waveguide type λ / 2 plate 19 (polarization rotator) using the stress release groove 18 is formed at two places in the ring waveguide. The details are shown in FIG. 9, and the function is to exchange the TE mode and the TM mode. It should be noted that the shape of the ring waveguide is not limited to a circle, but may be closed in a ring shape. At this time, the positions of the two waveguide λ / 2 plates divide the length of the ring waveguide into two equal parts. The location can be anywhere as long as it is a location.

【0015】入力ファイバ20から入射した光は第1の
方向性結合器からリング導波路に入り、リング導波路の
1周の長さL(共振長)で決まる共振波長のみが第2の
方向性結合器を通じて出力導波路へと導かれ出力ファイ
バ21から取り出される。図4は、入力光の強度を1と
した時の、本実施例の出力特性(a)、および偏波回転
器のない従来型の出力特性(b)であり、横軸は波長、
縦軸は光出力(入力を1としたときの透過率)である。
リング共振器の共振波長λOは導波路の実効屈折率を考
慮した1周の長さ(実効共振長)nCLできまる。本実
施例の場合の実効共振長は、TE,TMどちらの入力に
対しても
Light incident from the input fiber 20 enters the ring waveguide from the first directional coupler, and only the resonance wavelength determined by the length L (resonance length) of one circumference of the ring waveguide is in the second directionality. The light is guided to the output waveguide through the coupler and extracted from the output fiber 21. FIG. 4 shows the output characteristic (a) of the present embodiment and the conventional output characteristic (b) without the polarization rotator when the intensity of the input light is 1, and the horizontal axis represents the wavelength,
The vertical axis is the optical output (transmittance when the input is 1).
The resonance wavelength λ O of the ring resonator can be determined by the length of one circumference (effective resonance length) n C L in consideration of the effective refractive index of the waveguide. The effective resonance length in the case of this embodiment is the same for both TE and TM inputs.

【0016】 nCL=nC(TE)・L/2+nC(TM)・L/2 (4) であり、共振波長λ0は、次数をm(整数)として、 λ0=nCL/m となる。従って、その特性は図4(a)のように理想的
なリング共振器の特性を示す。これに対し偏波依存性を
有する従来型(b)では、実効共振長が偏波により異な
るため、TEおよびTMに対してそれぞれ、 λ0(TE)=nC(TE)L/m (5) λ0(TM)=nC(TM)L/m (6) の2つの共振波長を有する。しかも、入力光の電力がT
EとTMの2つのモードに分配されるので出力も最大で
0.5である。
N C L = n C (TE) · L / 2 + n C (TM) · L / 2 (4), and the resonance wavelength λ 0 is λ 0 = n C L where the order is m (integer). / M. Therefore, the characteristic shows the characteristic of an ideal ring resonator as shown in FIG. On the other hand, in the conventional type (b) having polarization dependence, since the effective resonance length differs depending on the polarization, λ 0 (TE) = n C (TE) L / m (5 ) Λ 0 (TM) = n C (TM) L / m (6) Moreover, the power of the input light is T
The output is 0.5 at the maximum because it is distributed to two modes, E and TM.

【0017】以上の説明のように本発明によれば、導波
型λ/2板を2カ所に作製することにより容易に導波型
リング共振器の偏波依存性を解消することが可能とな
る。なお、導波型λ/2板の位置は図面の位置に限定さ
れるものではなく、リング導波路の一周長を2等分する
位置であればどこでもよい。特に、方向性結合器の中間
点に配置すると方向性結合器の偏波依存性も解消できる
のでより一層の特性向上が図れることを付記する。な
お、本実施例においては、導波型λ/2板は2カ所に作
製されているが本発明はこれに限定されるものではな
く、偶数個であれば同様の効果が得られることは明白で
ある。また、1あるいは3など奇数個の場合には、偏波
依存性解消の効果はそのままで、共振長が2倍になる。
すなわち、リング導波路の長さを1/2にすることがで
き、小型化が可能となることを付記する。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily eliminate the polarization dependence of the waveguide type ring resonator by manufacturing the waveguide type λ / 2 plate at two locations. Become. The position of the waveguide type λ / 2 plate is not limited to the position shown in the drawing, but may be any position as long as the circumference of the ring waveguide is bisected. In particular, it should be noted that if the antenna is disposed at the intermediate point of the directional coupler, the polarization dependence of the directional coupler can be eliminated, so that the characteristics can be further improved. In the present embodiment, the waveguide type λ / 2 plate is formed at two places, but the present invention is not limited to this, and it is apparent that the same effect can be obtained if the number is even. It is. In the case of an odd number such as 1 or 3, the resonance length is doubled while the effect of eliminating the polarization dependency is maintained.
In other words, it is noted that the length of the ring waveguide can be reduced to half, and the size can be reduced.

【0018】図5は本発明の第3の実施例であり、アレ
ー導波路型回折格子を用いた光合分波器に適用したもの
である。シリコン基板22上には入力導波路23、第1
のスラブ導波路24、アレー導波路25、第2のスラブ
導波路27、複数の出力導波路28が順次接続されてい
る。導波路の材質、寸法、特性などは第1の実施例と同
様である。2つのスラブ導波路はそれぞれ入力導波路あ
るいは出力導波路端を曲率中心とする扇型である。アレ
ー導波路25は長さがΔLづつ異なる複数のチャンネル
導波路26から構成されている。溝29が作製され、そ
の中にはλ/2板30(偏波回転器)が挿入されてい
る。溝29とλ/2板30の寸法と特性などは第1の実
施例と同様である。λ/2板30は各チャンネル導波路
26の中間点に配置される必要があるが、各チャンネル
導波路26の中間点が1直線上に並ぶようにアレー導波
路25を左右対称に設計し、溝29が連続した1つの直
線になるようにしてある。このときλ/2板30は、ア
レー導波路25を構成するすべてのチャンネル導波路2
6を横切る長さをもつもの1枚で十分である。設計によ
っては左右対称でない場合も有り得るが、その時には溝
29が1直線上にないため、チャンネル導波路26の数
のλ/2板30を挿入する必要があり、作業量が増加す
るのであまり好ましくない。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, which is applied to an optical multiplexer / demultiplexer using an arrayed waveguide type diffraction grating. On a silicon substrate 22, an input waveguide 23, a first
The slab waveguide 24, array waveguide 25, second slab waveguide 27, and a plurality of output waveguides 28 are sequentially connected. The material, dimensions, characteristics, etc. of the waveguide are the same as in the first embodiment. Each of the two slab waveguides has a sector shape with the end of the input waveguide or the output waveguide at the center of curvature. The array waveguide 25 is composed of a plurality of channel waveguides 26 having different lengths by ΔL. A groove 29 is formed, into which a λ / 2 plate 30 (polarization rotator) is inserted. The dimensions and characteristics of the groove 29 and the λ / 2 plate 30 are the same as in the first embodiment. Although the λ / 2 plate 30 needs to be arranged at the midpoint of each channel waveguide 26, the array waveguide 25 is designed symmetrically so that the midpoint of each channel waveguide 26 is aligned on a straight line. The groove 29 is formed as one continuous straight line. At this time, the λ / 2 plate 30 is provided with all the channel waveguides 2 constituting the array waveguide 25.
One having a length across 6 is sufficient. Depending on the design, it may not be symmetrical, but at that time, since the grooves 29 are not on one straight line, it is necessary to insert as many λ / 2 plates 30 as the number of the channel waveguides 26, and the amount of work increases, so that it is less preferable. Absent.

【0019】アレー導波路回折格子に本発明を適用した
ときの偏波依存性解消の効果は第1の実施例のマッハツ
ェンダー干渉計の場合と同様である。図6は図5の光合
分波器の損失の波長特性を示すグラフである。実線が本
発明の方法により偏波依存性を解消したアレー導波路回
折格子の場合であり、波線は偏波依存性のある従来型の
アレー導波路回折格子の場合である。従来型において
は、入射光の内TE成分とTM成分でnCが異なるた
め、ピークが2つ生じている。また、入力電力がTEと
TMの2つの成分に分配されるので透過波長の損失が3
dBである。一方、本発明の場合には、偏波依存性が解
消されており先の2つのピークは一致している。それに
ともない、従来と比較して通過帯域幅も狭くなってい
る。損失は4dBであるが、その原因は溝を掘りλ/2
板を挿入したことにあるので、溝における損失を低減す
れば原理的には損失を0dBにすることも可能である。
その方法については後に図8で説明する。
The effect of eliminating the polarization dependency when the present invention is applied to an arrayed waveguide diffraction grating is the same as that of the Mach-Zehnder interferometer of the first embodiment. FIG. 6 is a graph showing the wavelength characteristic of the loss of the optical multiplexer / demultiplexer of FIG. The solid line shows the case of the arrayed waveguide grating in which the polarization dependency is eliminated by the method of the present invention, and the broken line shows the case of the conventional arrayed waveguide grating having polarization dependency. In the conventional type, since the TE component and the TM component of the incident light have different n C , two peaks are generated. Further, since the input power is distributed to two components, TE and TM, the loss of the transmission wavelength is 3
dB. On the other hand, in the case of the present invention, the polarization dependence has been eliminated, and the above two peaks coincide. Accordingly, the pass band width is narrower than in the conventional case. The loss is 4 dB, but the reason is that
Since the plate has been inserted, the loss can be reduced to 0 dB in principle by reducing the loss in the groove.
The method will be described later with reference to FIG.

【0020】図7は第4の実施例であり、本発明を方向
性結合器に適用したものである。シリコン基板31上に
は第1の入力導波路32、第2の入力導波路33、方向
性結合器34、第1の出力導波路35、第2の出力導波
路36が作製され、さらに方向性結合器の中間点には溝
37が作製されその中に水晶のλ/2板38(偏波回転
器)が挿入されている。本実施例で用いられている導波
路、溝、λ/2板の寸法および特性は第1の実施例と同
様である。方向性結合器の長さLは完全結合長の半分
で、このデイスが3dBカプラ(分岐比1対1)とし
て動作するように設計されているが、本発明はこれに限
定されるものではなく、様々な分岐比を有する方向性結
合器に適用できる。
FIG. 7 shows a fourth embodiment in which the present invention is applied to a directional coupler. On the silicon substrate 31, a first input waveguide 32, a second input waveguide 33, a directional coupler 34, a first output waveguide 35, and a second output waveguide 36 are formed. A groove 37 is formed at an intermediate point of the coupler, and a quartz λ / 2 plate 38 (polarization rotator) is inserted therein. The dimensions and characteristics of the waveguide, groove, and λ / 2 plate used in this embodiment are the same as those in the first embodiment. The length L of the directional coupler at half the full coupling length, as the de-Bas chair has been designed to operate as a 3dB coupler (branching ratio of 1: 1), the present invention is not limited to this Instead, the present invention can be applied to directional couplers having various branching ratios.

【0021】方向性結合器における2つの伝搬モード
(偶モードと奇モード)の実効屈折率をそれぞれne
oとし、偏波に応じて(TE),(TM)の添え字を
付ける。第1の入力導波路から伝搬してきた光により方
向性結合器の左端では偶モードと奇モードが励振され
る。途中で偏波面が交換されるので、偶モードと奇モー
ドの光路長の差は以下のようになる。TE入力に対し
て、 (ne(TE)L/2+ne(TM)L/2)−(no(TE)L/2+no(TM)L/2)(7) TM入力に対して、 (ne(TM)L/2+ne(TE)L/2)−(no(TM)L/2+no(TE)L/2)(8) であり、両者の値は一致する。従って、分岐比に偏波依
存性はない。方向性結合器の長さLは第7式および第8
式の値が波長の1/4になるように設定されているの
で、1対1に分配された電力が第1および第2の出力導
波路から取り出される。もちろん、本発明は分岐比が1
対1のものに限定されるものではなく、様々な分岐比の
ものに適用できることは明らかである。
The effective refractive indices of two propagation modes (even mode and odd mode) in the directional coupler are ne and n e , respectively.
and n o, depending on the polarization (TE), attach a subscript of (TM). Even and odd modes are excited at the left end of the directional coupler by the light propagating from the first input waveguide. Since the polarization planes are exchanged on the way, the difference between the optical path lengths of the even mode and the odd mode is as follows. For the TE input, ( ne (TE) L / 2 + ne (TM) L / 2)-(no (TE) L / 2 + no (TM) L / 2) (7) For the TM input, ( Ne (TM) L / 2 + ne (TE) L / 2)-(no (TM) L / 2 + no (TE) L / 2) (8), and the values of the two coincide. Therefore, the branching ratio has no polarization dependence. The length L of the directional coupler is given by Equation 7 and 8
Since the value of the equation is set to be 1/4 of the wavelength, one-to-one distributed power is extracted from the first and second output waveguides. Of course, the present invention has a branching ratio of 1
It is clear that the invention is not limited to one-to-one but can be applied to various branching ratios.

【0022】以上4つの実施例のうちマッハツェンダー
干渉計、アレー導波路回折格子、方向性結合器には偏波
回転器として溝に挿入したλ/2板、リング共振器には
応力解放溝を用いた導波型λ/2板を用いている。どち
らの偏波回転器を用いるかは偏波回転角の精度と損失の
どちらを優先するかによる。リング共振器の場合には損
失が大きいとフィネスが小さくなり共振そのものが劣化
するので、損失の小さい導波型λ/2を用いたのであ
る。もちろん、いずれの導波型光デバイスにどちらの偏
波回転器を用いても本発明の効果は有効である。
Of the above four embodiments, the Mach-Zehnder interferometer, the array waveguide diffraction grating, the directional coupler have a λ / 2 plate inserted in a groove as a polarization rotator, and the ring resonator has a stress release groove. The used waveguide type λ / 2 plate is used. Which of the polarization rotators is used depends on which of the precision and the loss of the polarization rotation angle is prioritized. In the case of a ring resonator, if the loss is large, the finesse becomes small and the resonance itself deteriorates, so the waveguide type λ / 2 having a small loss was used. Of course, the effect of the present invention is effective regardless of which polarization rotator is used for any waveguide type optical device.

【0023】第1、第3および第4の実施例において
は、挿入したλ/2板が導波構造になっていないため、
ビームが広がり損失を生じている。理想的にはλ/2板
の所望の位置に屈折率の高いコアを作製し、導波構造を
形成することが望ましい。ただし、λ/2板を溝に挿入
する際、導波路のコアとλ/2板のコアを正確に位置合
わせする必要がある。損失低減の簡便な方法としては、
図8に示す方法が有用である。
In the first, third and fourth embodiments, since the inserted λ / 2 plate does not have a waveguide structure,
The beam is divergent and loss occurs. Ideally, it is desirable to form a core having a high refractive index at a desired position on the λ / 2 plate to form a waveguide structure. However, when inserting the λ / 2 plate into the groove, it is necessary to accurately align the core of the waveguide with the core of the λ / 2 plate. As a simple method of reducing loss,
The method shown in FIG. 8 is useful.

【0024】第1には、溝付近では導波路の幅を太くす
ることが望ましい。導波路の幅を大きくすれば、ビーム
の水平方向の広がり角が小さくなり損失を抑制できる。
通常の幅を導波路40と溝近傍の幅の広い導波路42と
の接続部にはテーパ導波路41を挿入し導波路幅が変わ
るときに生じるモード変換損失を抑えるのがよい。垂直
方向に関しても同様のことが言え、40における導波膜
の厚みより、42の厚みを大きくし、その途中のテーパ
導波路では厚みを徐々に変化させるのがよい。ただし、
その作製工程が複雑である場合には全ての導波路を42
の厚さに設定してもよい。この時導波路は厚み方向に関
してマルチモードとなるが、平面基板上に作製された導
波路では光は水平方向にしか曲がらないので、伝搬中に
厚み方向の高次モードが発生する確立は低く、モーダル
ノイズは少ない。ただし、入力ファイバから導波路に光
を入れる際に、厚み方向の位置合わせを厳密に行い、高
次モードを励振しないように考慮する必要があることを
付記する。
First, it is desirable to increase the width of the waveguide near the groove. If the width of the waveguide is increased, the spread angle of the beam in the horizontal direction is reduced, and the loss can be suppressed.
It is preferable to insert a tapered waveguide 41 at the connection portion between the waveguide 40 having a normal width and the wide waveguide 42 near the groove to suppress the mode conversion loss that occurs when the waveguide width changes. The same can be said for the vertical direction. It is preferable that the thickness of the waveguide film is made larger than the thickness of the waveguide film at 40, and the thickness of the tapered waveguide in the middle is gradually changed. However,
If the manufacturing process is complicated, all the waveguides must be 42
May be set. At this time, the waveguide is multi-mode in the thickness direction, but in a waveguide fabricated on a flat substrate, since light bends only in the horizontal direction, the probability that a higher-order mode in the thickness direction occurs during propagation is low, Low modal noise. However, it should be noted that when light is input from the input fiber to the waveguide, it is necessary to perform strict alignment in the thickness direction and take care not to excite higher-order modes.

【0025】第2に溝付近に曲線導波路39が存在する
場合には、溝と曲線導波路を直接接合することは避け、
間に直線導波路を入れることが望ましい。曲線導波路で
波面が傾いたまま導波構造のない水晶板44に光が入る
と、光の進行方向がずれて損失を生じるからである。そ
こで曲線導波路と水晶板の間に直線導波路を配置すれ
ば、直線導波路を伝搬する際に徐々に波面の傾きが回復
され、損失を低減できるからである。
Second, when the curved waveguide 39 exists near the groove, the groove and the curved waveguide should not be directly joined.
It is desirable to insert a straight waveguide between them. This is because, if light enters the quartz plate 44 without a waveguide structure while the wavefront is inclined in the curved waveguide, the traveling direction of the light is shifted and loss occurs. Therefore, if a straight waveguide is arranged between the curved waveguide and the quartz plate, the inclination of the wavefront is gradually recovered when propagating through the straight waveguide, and the loss can be reduced.

【0026】第3にλ/2板からの反射戻り光が問題に
なるような光通信システムにおいて使用される場合に
は、溝43と導波路42のなす角度を90度からわずか
に傾け、反射戻り光が導波されないようにするのが望ま
しい。さらには、基板に対して垂直でなく、わずかに傾
けて溝を掘っても同様の効果があることは自明である。
Thirdly, when used in an optical communication system in which reflected return light from the λ / 2 plate becomes a problem, the angle between the groove 43 and the waveguide 42 is slightly inclined from 90 degrees, and It is desirable that return light is not guided. Furthermore, it is obvious that the same effect can be obtained even if the groove is dug slightly inclining, not perpendicularly to the substrate.

【0027】なお、先に述べたλ/2板中の導波構造形
成と図8に示す方法を組み合わせれば一段と損失の少な
いものが実現できることを付記する。さらに、先述の実
施例においては、λ/2板としてYカット水晶板を用い
ているが、これは水晶が波長板として実用的であり、ま
たその屈折率が導波路材料である石英ガラスに近く反射
による損失を低減できる理由からであり、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば、フッ化マグネシウ
ムなどの結晶、高分子フィルム、液晶などの種々の複屈
折性を有する材料を用いることができる。なお、その表
面には導波路の屈折率と整合がとれるように無反射コー
ティングが施されていることが望ましい。また、λ/2
板の厚さとしては高次の厚いものも使用できるが、先述
のビームの広がりを考慮すると、できるだけ薄い低次の
ものを使用するのが望ましい。
It should be noted that a combination of the above-described formation of the waveguide structure in the λ / 2 plate and the method shown in FIG. 8 can further reduce the loss. Further, in the above-mentioned embodiment, a Y-cut quartz plate is used as the λ / 2 plate. This is because quartz is practical as a wave plate and its refractive index is close to that of quartz glass which is a waveguide material. This is because the loss due to reflection can be reduced, and the present invention is not limited to this. For example, use of various birefringent materials such as crystals such as magnesium fluoride, polymer films, and liquid crystals Can be. It is desirable that a non-reflective coating be applied to the surface so as to match the refractive index of the waveguide. Also, λ / 2
As the thickness of the plate, a thicker plate having a higher order can be used, but it is preferable to use a thinner plate as thin as possible in consideration of the above-mentioned beam spread.

【0028】また、第2の偏波回転器の例として用いた
導波型の位相板(特開昭63−147114)について
説明する。図9は上記導波型位相板の構成を示す導波路
断面図(a)および平面図(b)である。シリコン基板
45上にはクラッディングガラス46が堆積されていて
その中にコア47が埋設されている。コア近傍のクラッ
ディングガラスがエッチングにより削除され、応力解放
溝48が作製されている。応力解放溝の長さは、直交す
る2つの偏波に対してその光路長の差が波長の1/2に
なるように、すなわちλ/2板の動作をする様に設計し
てある。応力解放溝の位置及び大きさは、導波路コア近
傍で光学的主軸49が基板垂直と22.5度の角度をな
すように設計してある。TEとTMを変換、すなわち偏
波面を90度回すには主軸を45度に傾ける必要がある
が、本実施例で用いている石英系導波路では応力の関係
上これが実現できないため半分の22.5度にしてあ
る。そのため、1つの解放溝では偏波面を45度しか回
転できないので、図9(b)で示すように2段で合計9
0度回すようにしてある。もちろん、導波路に用いる材
料系によっては1段で実現することも可能である。
A waveguide type phase plate (JP-A-63-147114) used as an example of the second polarization rotator will be described. FIGS. 9A and 9B are a sectional view of a waveguide and a plan view showing a configuration of the waveguide type phase plate. A cladding glass 46 is deposited on a silicon substrate 45, and a core 47 is embedded therein. The cladding glass near the core is removed by etching, and a stress release groove 48 is formed. The length of the stress release groove is designed such that the difference between the optical path lengths of two orthogonally polarized waves is の of the wavelength, that is, the λ / 2 plate operates. The position and size of the stress relief groove are designed so that the optical main axis 49 forms an angle of 22.5 degrees with the substrate perpendicular near the waveguide core. To convert TE and TM, that is, to rotate the plane of polarization by 90 degrees, the main axis must be inclined at 45 degrees. However, in the quartz-based waveguide used in this embodiment, since this cannot be realized due to the stress, the half of 22. 5 degrees. For this reason, since the polarization plane can be rotated only 45 degrees with one release groove, as shown in FIG.
It is designed to be turned 0 degrees. Of course, it can be realized in one stage depending on the material system used for the waveguide.

【0029】この偏波回転器は第1から第4の実施例に
すべて適用でき、以下の2つの長所を有する。第1に、
応力解放溝を作製するエッチング工程は、導波路のコア
をパターニングするエッチング工程と同一のものを使用
できるので、作製コストを低減できる。第2に、偏波回
転器内の導波路はそれ以外の導波路と連続していて同一
のものであり、接続部における損失がない。
This polarization rotator can be applied to all of the first to fourth embodiments, and has the following two advantages. First,
The etching step for forming the stress release groove can be the same as the etching step for patterning the core of the waveguide, so that the manufacturing cost can be reduced. Second, the waveguides in the polarization rotator are continuous and identical to the other waveguides, and there is no loss at the connection.

【0030】以上、本発明をマッハツェンダー干渉計、
リング共振器、アレー導波路回折格子、方向性結合器に
適用した4つの実施例について説明したが、本発明はこ
れらに限定されるものではなく、様々な導波型光デ
スの偏波依存性解消に適用することが可能である。特
に、強い偏波依存性が問題となっていた、ニオブ酸リチ
ウム基板上のマッハツェンダー干渉計型強度変調器など
には有用であろう。また、本発明の実施例においては、
導波路材料としてシリコンウェーハ上の石英ガラスを用
いているが、これは石英系ガラスが最も実用的な材料で
あるためであり、本発明はこれに限定されるものではな
く、種々の導波路系でも同様の偏波依存性解消効果が得
られることは明らかである。また、本実施例において
は、シリコン基板1上のマッハツェンダー干渉計、シリ
コン基板12上のリング共振器、シリコン基板22上の
アレー導波路回折格子、シリコン基板31上の方向性結
合器に、それぞれ偏波回転器が設けられているが、これ
らは、全て同一のシリコン基板上に設けても良い。
As described above, the present invention relates to a Mach-Zehnder interferometer,
Ring resonator array waveguide diffraction grating has been described four embodiments applied to the directional coupler, the present invention is not limited thereto, various waveguide type optical de Bas y <br / > It can be applied to the solution of the polarization dependence of In particular, it would be useful for a Mach-Zehnder interferometer type intensity modulator on a lithium niobate substrate, which had a problem with strong polarization dependence. In the embodiment of the present invention,
Quartz glass on a silicon wafer is used as the waveguide material because quartz glass is the most practical material, and the present invention is not limited to this. However, it is apparent that the same polarization dependency eliminating effect can be obtained. In the present embodiment, the Mach-Zehnder interferometer on the silicon substrate 1, the ring resonator on the silicon substrate 12, the arrayed waveguide diffraction grating on the silicon substrate 22, and the directional coupler on the silicon substrate 31, Although the polarization rotators are provided, they may all be provided on the same silicon substrate.

【0031】なお、本発明は導波路の中間点で偏波を交
換し偏波による位相ずれをキャンセルすることを特徴と
しているため、中間点を境として前半と後半の導波路の
複屈折値が等しい必要がある。シリコン基板上に作製さ
れた石英系導波路の複屈折性は基板からの圧縮応力によ
るものであり、ウェーハ内で同心円状の複屈折値のばら
つきが生じることが考えられる。この点を考慮すると、
偏波回転器を配置する位置が複屈折分布の対称中心(例
えばウェーハの中心)になるように、導波路のレイアウ
トを決める必要があることを付記する。導波路としてニ
オブ酸リチウムなどの結晶を用いた場合には、シリコン
基板上の石英系導波路ほどの複屈折分布はないが、結晶
の不均一性を考慮すれば、やはりウェーハの中心に偏波
回転器が配置されるようにレイアウトするのが望まし
い。
Since the present invention is characterized in that the polarization is exchanged at the midpoint of the waveguide and the phase shift due to the polarization is canceled, the birefringence values of the first half and the second half of the waveguide with respect to the midpoint are determined. Must be equal. The birefringence of a quartz-based waveguide fabricated on a silicon substrate is due to compressive stress from the substrate, and concentric birefringence values may vary within the wafer. With this in mind,
Note that it is necessary to determine the layout of the waveguide so that the position where the polarization rotator is arranged is the center of symmetry of the birefringence distribution (for example, the center of the wafer). When a crystal such as lithium niobate is used as a waveguide, the birefringence distribution is not as high as that of a quartz-based waveguide on a silicon substrate. It is desirable to lay out so that the rotator is arranged.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導波路の途中に設置された偏波回転器により動作範囲の
全ての波長成分に対してTEモードとTMモードを交換
し、偏波依存性のない種々の導波型光デイスを容易に
作製することが可能となる。導波型光デイスの偏波依
存性は導波路の複屈折性に依存するものであり、従来、
偏波依存性解消のため複屈折性の除去に力が注がれてき
た。しかしながら、複屈折性は導波路材料の固有の性質
でもあり、その除去には複雑な工程を必要とするので実
用的な方法とは言い難かった。これに対し本発明の方法
は、従来の方法とは異なり複屈折性を除去するのではな
く、動作範囲の全ての波長成分に対して偏波を交換し偏
波依存性をキャンセルするという極めて巧みな方法であ
り、その基本原理はすべての導波型光デイスに適用が
可能である。しかも、溝を掘りλ/2板を挿入する、応
力解放溝を掘るなどきわめて容易な方法で作製でき、そ
の作製コストは極めて低い。
As described above, according to the present invention,
The operating range is controlled by the polarization rotator installed in the middle of the waveguide.
Replace the TE and TM modes for all wavelength components, it is possible to easily produce various waveguide type optical de Bas chair without polarization dependence. Polarization dependent waveguide type optical de Bas chair are dependent on the birefringence of the waveguide, conventionally,
Efforts have been made to remove birefringence to eliminate polarization dependence. However, the birefringence is also an inherent property of the waveguide material, and its removal requires a complicated process, so it has been difficult to say that it is a practical method. On the other hand, unlike the conventional method, the method of the present invention does not eliminate birefringence, but rather exchanges polarization for all wavelength components in the operating range and cancels polarization dependence. such a method, the basic principles can be applied to all of the guided optical de bus chair. Moreover, it can be manufactured by a very easy method such as digging a groove and inserting a λ / 2 plate, or digging a stress release groove, and the manufacturing cost is extremely low.

【0033】実際の光通信システムでは、伝送路の偏波
を一定に保つことは困難であるため、光デイスは偏波
の影響を受けないことが必須条件である。本発明によれ
ば、低価格で量産が可能な偏波無依存の導波型光デ
スを提供することが可能になり、光通信システムを構築
する上で多大な効果が期待できる。
[0033] In a practical optical communication system, since it is difficult to keep the polarization of the transmission line constant, the optical de Bas chair is a necessary condition not influenced by polarization. According to the present invention, it is possible to provide a low cost can be mass-produced a polarization-independent waveguide-type optical de bus y <br/> scan, significant effect in building an optical communication system Can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるマッハツェンダー干渉計を用いた
導波型光合分波器を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer using a Mach-Zehnder interferometer according to the present invention.

【図2】第1図の導波型光合分波器の分波特性を示すグ
ラフ。
FIG. 2 is a graph showing the demultiplexing characteristics of the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG.

【図3】本発明による導波型リング共振器を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a waveguide ring resonator according to the present invention.

【図4】第2図の導波型リング共振器の特性を示すグラ
フ。
FIG. 4 is a graph showing characteristics of the waveguide ring resonator of FIG.

【図5】本発明によるアレー導波路回折格子を用いた導
波型光合分波器を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer using an array waveguide diffraction grating according to the present invention.

【図6】第3図の導波型光合分波器の分波特性を示すグ
ラフを示す図。
FIG. 6 is a graph showing a demultiplexing characteristic of the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 3;

【図7】本発明による導波型方向性結合器を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a waveguide type directional coupler according to the present invention.

【図8】本発明における、第1の偏波回転器の詳細図。FIG. 8 is a detailed view of a first polarization rotator according to the present invention.

【図9】本発明における、第2の偏波回転器の詳細図。FIG. 9 is a detailed view of a second polarization rotator according to the present invention.

【図10】従来のマッハツェンダー干渉計を用いた導波
型光合分波器を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer using a conventional Mach-Zehnder interferometer.

【図11】第10図の導波型光合分波器の特性を示すグ
ラフ。である。
11 is a graph showing characteristics of the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. It is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 第1の入力導波路 3 第2の入力導波路 4 第1の方向性結合器 5 第2の方向性結合器 6 第1の光路 7 第2の光路 8 第1の出力導波路 9 第2の出力導波路 10 溝 11 水晶板 12 シリコン基板 13 入力導波路 14 リング導波路 15 出力導波路 16 第1の方向性結合器 17 第2の方向性結合器 18 応力解放溝 19 導波型λ/2板 20 入力ファイバ 21 出力ファイバ 22 シリコン基板 23 入力導波路 24 第1のスラブ導波路 25 アレー導波路 26 チャンネル導波路 27 第2のスラブ導波路 28 出力導波路 29 溝 30 水晶板 31 シリコン基板 32 第1の入力導波路 33 第2の入力導波路 34 方向性結合器 35 第1の出力導波路 36 第2の出力導波路 37 溝 38 水晶板 39 曲線導波路 40 第1の直線導波路 41 テーパ導波路 42 第2の直線導波路 43 溝 44 水晶板 45 シリコン基板 46 クラッディングガラス 47 コア 48 応力解放溝 49 光学的主軸 50 シリコン基板 51 第1の入力導波路 52 第2の入力導波路 53 第1の方向性結合器 54 第2の方向性結合器 55 第1の光路 56 第2の光路 57 第1の出力導波路 58 第2の出力導波路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 1st input waveguide 3 2nd input waveguide 4 1st directional coupler 5 2nd directional coupler 6 1st optical path 7 2nd optical path 8 1st output waveguide Reference Signs List 9 second output waveguide 10 groove 11 quartz plate 12 silicon substrate 13 input waveguide 14 ring waveguide 15 output waveguide 16 first directional coupler 17 second directional coupler 18 stress release groove 19 waveguide Type λ / 2 plate 20 Input fiber 21 Output fiber 22 Silicon substrate 23 Input waveguide 24 First slab waveguide 25 Array waveguide 26 Channel waveguide 27 Second slab waveguide 28 Output waveguide 29 Groove 30 Quartz plate 31 Silicon substrate 32 First input waveguide 33 Second input waveguide 34 Directional coupler 35 First output waveguide 36 Second output waveguide 37 Groove 38 Quartz plate 39 Curved waveguide Reference Signs List 40 first linear waveguide 41 taper waveguide 42 second linear waveguide 43 groove 44 quartz plate 45 silicon substrate 46 cladding glass 47 core 48 stress release groove 49 optical main axis 50 silicon substrate 51 first input waveguide 52 second input waveguide 53 first directional coupler 54 second directional coupler 55 first optical path 56 second optical path 57 first output waveguide 58 second output waveguide

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に作製された1本あるいは2本以
上の複屈折性を有する導波路から構成される導波型光デ
バイスにおいて、その動作範囲の全ての波長成分に対し
水平偏波を垂直偏波に、垂直偏波を水平偏波に変換せ
しめる偏波回転器を、水平偏波入力光に対する光路長と
垂直偏波入力光に対する光路長とが等しくなるように、
該導波路の途中に1個あるいは2個以上設置したことを
特徴とする偏波無依存導波型光デバイス。
1. A waveguide type optical device comprising one or two or more birefringent waveguides fabricated on a substrate , wherein all wavelength components within the operating range are controlled.
A polarization rotator that converts horizontal polarization to vertical polarization and vertical polarization to horizontal polarization so that the optical path length for horizontal polarization input light and the optical path length for vertical polarization input light are equal.
A polarization independent waveguide type optical device, wherein one or two or more waveguides are provided in the middle of the waveguide.
【請求項2】 上記偏波回転器が、導波路に対し垂直あ
るいはそれに近い角度を有し該導波路を横断するように
掘られた溝に、その光学的主軸が導波路基板と45度の
角度をなすように設置されたλ/2板であることを特徴
とする請求項1記載の偏波無依存導波型光デバイス。
2. A waveguide according to claim 1, wherein said polarization rotator has an angle perpendicular to or close to said waveguide, and is formed in a groove dug so as to traverse said waveguide. 2. The polarization-independent waveguide optical device according to claim 1, wherein the optical device is a λ / 2 plate installed at an angle.
【請求項3】 上記偏波回転器が、導波路近傍に作製さ
れた応力解放溝を有する導波型のλ/2板であることを
特徴とする請求項1記載の偏波無依存導波型光デバイ
ス。
3. The polarization-independent waveguide according to claim 1, wherein the polarization rotator is a waveguide type λ / 2 plate having a stress release groove formed near the waveguide. Type optical device.
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