JP3151274B2 - 光波のスポット幅変換装置 - Google Patents
光波のスポット幅変換装置Info
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
- G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
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- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
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Description
れる小さいスポット幅の光波を、同様に光導波路中を導
かれ小さいスポット幅に比べて大きいスポット幅を有す
る光波のスポット幅に適合する光波へ変換する装置に関
する。
に結合する場合に、種々のスポット直径又は幅に基づい
て高い結合効率を達成するために光のモードを適合させ
ることが必要である。このことは通常マイクロレンズの
装置により行われるが、このような構成においては少な
くとも精密調節が必要である。
の種類の装置において、光学レンズを用いないでモード
適合を達成することにある。
づき、第1の導波路中を長手軸線の方向へ導こうとする
小さいスポット幅の光波の小さいスポット幅に適合する
小さい入力端面を備える第1の集積光導波路と、適合す
る光波を長手軸線の方向へ導くために比較的大きいスポ
ット幅に適合する比較的大きい断面、及びこの適合する
光波を第2の導波路から出力するために比較的大きいス
ポット幅に適合する比較的大きい端面を備える第2の集
積光導波路とが、第1の導波路は第2の導波路の内部に
配置されるように軸線平行に配置され、第1の導波路中
を小さい端面から長手軸線の方向へ第2の導波路の比較
的大きい端面へ向かって導かれる小さいスポット幅の光
波が第2の導波路の中へ移し替えられ、第2の導波路中
を長手軸線の方向へ比較的大きい端面へ向かって伝播し
て適合する光波へ拡幅されることにより解決される。
ード適合を既に半導体チップ上で行うことができ、また
ファイバを容易に例えば突き合わせ結合又はファイバテ
ーパ部により半導体デバイスに結合できるということに
ある。
し4に記載されている。
示す図面により、この発明を詳細に説明する。なお図面
は実際の寸法によるものではない。
光導波路1は例えば図4dに小さいスポット幅の光波を
入力する端面11の平面図で示されているような層状導
波路である。第1の導波路1の層14の厚さd1 は入力
しようとする光波のスポット4の垂直の小さいスポット
幅W1 に適合している。この導波路の水平の幅は入力し
ようとする光波のスポット4の水平の小さいスポット幅
W1 ′に適合し、層14から上に向かって突出するリッ
ジ10の幅d1 ′により画成される。
InGaAsPから成り、この材料は第1の導波路1が
埋め込まれている例えばInPから成る材料より高い屈
折率を有する。
い屈折率のこの又はこの種の材料から成り、層23中に
第1の導波路1が配置され、層23は第1の導波路1を
完全に囲む。
ポット幅の光波を出力する端面21の平面図で示された
導波路から成り、この導波路はn形にドープされたIn
Pから成る二つの層22、24の間に配置されドープさ
れていないInPから成る層23から成る。層23の厚
さd2 は出力しようとする光波のスポット5の垂直の大
きいスポット幅W2 に適合する。この第2の導波路2の
水平の幅は出力しようとする光波のスポット5の水平の
大きいスポット幅W2 ′に適合し、層23から下に向か
って突出するリッジ20の幅d2 ′により画成される。
導波路1の端面11は第2の導波路2の一方の端面25
上に存在する。大きいスポット幅の光波を出力する第2
の導波路2の端面21は端面25と反対側にある。
を出力する第2の導波路2の端面21の前方で間隔D
(図2参照)を置いて終わっており、入力端面11から
長手軸線の方向31へ出力端面21へ向かって薄くなっ
ている。例えば図1ないし図3に示されているように、
第1の導波路1はその層14及び第2の導波路2の層2
3の水平面に対し垂直に連続的に又は段階的に薄くなっ
ている。層14、23の平面は図2及び図3において図
の紙面と直交しかつ第1及び第2の導波路1、2の長手
軸線3を含む。
より示すように一般的には層14、23の平面に対しで
きるだけ対称に構成される。しかし図1ないし図3に示
すように薄くなる第1の導波路1がこの平面の片側にだ
け形成されるような、この平面に関して非対称な構成は
技術的に非常に容易に製作可能であり、しかも特に小さ
いスポット幅W1 が大きいスポット幅W2 より著しく小
さい例えば1ないし数桁だけスポット幅W2 より小さい
ときには実際上の要求をほぼ満たすことができる。これ
は例えば半導体レーザダイオードが光ファイバ例えば単
一モードファイバに結合される場合に問題となる。
かれる光波が長手軸線の方向31へ伝播する間に、光波
は第1の導波路1が薄くなることに基づき広がり、つい
には導波は第2の導波路2により引き継がれる。
垂直な入力光波の拡幅はこの方向へ第1の導波路1を拡
幅することにより達成できる。図1の実施例では図に示
すようにリッジ10を長手軸線の方向31へ連続的に又
は段階的に広げれば十分である。
31における長さLは、一般的には導かれるモードが断
熱的に相互に転換されるように選ばれる。薄くなる導波
路1が過度に短いと放射損失及び高次モードの励起を招
く。他方では第1の導波路1が過度に長いと必要なチッ
プ面積を増加させる。従って両者の有利な妥協を行うこ
とが望ましい。
る光波を発生させる構成部品例えばレーザ、増幅器、フ
ィルタ及び/又はスイッチの種類により決まり、これら
の構成部品はこの発明に基づく装置と共に共通なチップ
上に集積することができる。
れた第1の導波路1の構造のほかに、図4aないし図4
cに示された第1の導波路1の実施例を用いることがで
きる。
層13の欠落により図4dに示す実施例と異なってい
る。
ポット幅W1 ′の幅d1 ′に適合する層14のリッジ1
0が層13により分離され例えばInPから成る。
が厚さd1 及び幅d1 ′の帯状の層14により画成さ
れ、層14は完全に材料12中に埋め込まれている。例
えば層14はn形にドープされたInP又はInGaA
sPから成り、周囲の材料12はInPから成る。
合しようとする部品例えば単一モードファイバにより決
まる。この第2の導波路2の形状寸法は、導かれる光波
ができるだけ良好に単一モードファイバ又は結合しよう
とする他の部品に適合するように設計すべきである。図
5aに示す実施例のほかに第2の導波路2の別の可能な
実施例が図5b及び図5cに示されている。
3はInGaAsPから成り層23に比べて薄い二つの
層25、26の間に配置され厚さd2 のInPから成る
層により画成される。第2の導波路2の幅d2 ′はこの
幅d2 ′のInGaAsPから成る別の薄い層27によ
り画成される。この層27は層23から間隔d3 を置い
て配置され、層25に隣接しInPから成る層22中に
埋め込まれている。層26にはInPから成る層24が
隣接する。
波路2により実現され、その際図3では層22中の層2
7は示されていない。
の導波路1の図4cに示す実施例に相応する。
す実施例及び第2の導波路2の図5aないし図5cに示
す実施例は、製造技術と両立し得る限り任意に相互に組
み合わせることができる。
である。
の平面図である。
の平面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 光導波路中を導かれる小さいスポット幅
(W1)の光波を、同様に光導波路中を導かれ小さいス
ポット幅(W1)に比べて大きいスポット幅(W2)を有
する光波のスポット幅(W2)に適合する光波へ変換す
る装置であって、第1の導波路(1)中を長手軸線の方
向(31)へ導こうとする小さいスポット幅(W1)の
光波の小さいスポット幅(W1)に適合する小さい入力
端面(11)を備える第1の集積光導波路(1)と、適
合する光波を長手軸線の方向(31)へ導くために比較
的大きいスポット幅(W2)に適合する比較的大きい断
面、及びこの適合する光波を第2の導波路(2)から出
力するために比較的大きいスポット幅(W2)に適合す
る比較的大きい端面(21)を備える第2の集積光導波
路(2)とが、第1の導波路(1)は第2の導波路
(2)の内部に配置されるように軸線平行に配置され、
第1の導波路(1)中を小さい端面(11)から長手軸
線の方向(31)へ第2の導波路(2)の比較的大きい
端面(21)へ向かって導かれる小さいスポット幅(W
1)の光波が第2の導波路(2)の中へ移し替えられ、
第2の導波路(2)中を長手軸線の方向(31)へ比較
的大きい端面(21)へ向かって伝播して適合する光波
へ拡幅されるものにおいて、 第1の導波路(1)が第2の導波路(2)の比較的大き
い端面(21)の方向に向かってテーパ状に薄くなると
共に、該端面の方向へ向かって幅広がりになっており、 しかも第1の導波路(1)は、その入力端面(11)が
層(14)と、小さいスポット幅(W 1 )に適合する幅
を持つ、突出したリッジ(10)とからなり、 第2の導波路(2)は、その比較的大きい端面(21)
が層(23)と、大きいスポット幅(W 2 )を持つ、突
出したリッジ(20)とからなっている ことを特徴とす
る光波のスポット幅変換装置。 - 【請求項2】 第1の導波路(1)が第2の導波路
(2)中で第2の導波路(2)の比較的大きい端面(2
1)の前方で間隔(D)を置いて終わっていることを特
徴とする請求項1記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4100991.6 | 1991-01-15 | ||
DE4100991 | 1991-01-15 |
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- 1991-12-13 US US07/806,352 patent/US5153935A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-01-13 JP JP02480292A patent/JP3151274B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
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Also Published As
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EP0495202A3 (en) | 1992-11-19 |
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