JP3177563B2 - 光導波路装置と集積光導波路マルチプレクサ／ディマルチプレクサ装置 - Google Patents
光導波路装置と集積光導波路マルチプレクサ／ディマルチプレクサ装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極性（偏光）補償集積
光素子に関し、特に、極性独立（偏光無依存性）のスペ
クトル応答を有するフィルタおよびマルチプレクサに有
用な光素子に関する。
光素子に関し、特に、極性独立（偏光無依存性）のスペ
クトル応答を有するフィルタおよびマルチプレクサに有
用な光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信チャンネルが、金属ケー
ブルおよびマイクロ波伝送リンクに置き変わるにつれ
て、光信号を直接処理する集積光素子が益々重要となっ
てきている。光信号の処理に対する有益なアプローチ
は、シリコン製基板の上に形成された集積ガラス導波路
構造を利用することである。このような素子の基本的な
構造はC. H. Henry et al., "Glass Waveguides on Sil
icon for Hybrid Optical Packaging", 7J. Lightwave
Technol., pp.1530-1539 (1989)、に記載されている。
シリコン基板はＳｉＯ2製のベース層を有し、ドープし
たシリカガラスの薄いコアの層がこの酸化物の上に形成
されている。このコア層は所望の導波路構造（５−７μ
ｍの幅）に通常の標準的光リソグラフィ技術を用いて形
成され、ドープしたシリカガラス製の層がこのコアの上
に堆積されて、上部クラッド層として機能する。導波路
の詳細な形状により、この素子は様々な機能を実現でき
る。例えば、ビームスプリッテング(beam splitting)、
タッピング(tapping)、マルチプレクス(multiplexin
g)、脱マルチプレクス(demultiplexing)およびフィルタ
リング(filtering)である。
ブルおよびマイクロ波伝送リンクに置き変わるにつれ
て、光信号を直接処理する集積光素子が益々重要となっ
てきている。光信号の処理に対する有益なアプローチ
は、シリコン製基板の上に形成された集積ガラス導波路
構造を利用することである。このような素子の基本的な
構造はC. H. Henry et al., "Glass Waveguides on Sil
icon for Hybrid Optical Packaging", 7J. Lightwave
Technol., pp.1530-1539 (1989)、に記載されている。
シリコン基板はＳｉＯ2製のベース層を有し、ドープし
たシリカガラスの薄いコアの層がこの酸化物の上に形成
されている。このコア層は所望の導波路構造（５−７μ
ｍの幅）に通常の標準的光リソグラフィ技術を用いて形
成され、ドープしたシリカガラス製の層がこのコアの上
に堆積されて、上部クラッド層として機能する。導波路
の詳細な形状により、この素子は様々な機能を実現でき
る。例えば、ビームスプリッテング(beam splitting)、
タッピング(tapping)、マルチプレクス(multiplexin
g)、脱マルチプレクス(demultiplexing)およびフィルタ
リング(filtering)である。
【０００３】このような素子の欠点は、圧縮ひずみによ
り導波路コアに導入される複屈折の問題である。この複
屈折の影響は、伝送光の異なる極性モードが有効屈折率
の違いによって表れることである。例えば、トランスバ
ース磁気モード（ＴＭ）の屈折率はトランスバース電気
モード（ＴＥ）よりも大きい。このような分散傾向は導
波路内のカーブによりさらに悪化する。
り導波路コアに導入される複屈折の問題である。この複
屈折の影響は、伝送光の異なる極性モードが有効屈折率
の違いによって表れることである。例えば、トランスバ
ース磁気モード（ＴＭ）の屈折率はトランスバース電気
モード（ＴＥ）よりも大きい。このような分散傾向は導
波路内のカーブによりさらに悪化する。
【０００４】曲がった導波路を光が通過すると、光学モ
ードは急速に外側にシフトする。導波路のコアに緩やか
に結合したモード（ＴＭ）は、きつく結合したモード
（ＴＥ）よりもより外側にシフトし、その結果、緩やか
に結合したモード（ＴＭ）は、より長い光学パス及び位
相となる。
ードは急速に外側にシフトする。導波路のコアに緩やか
に結合したモード（ＴＭ）は、きつく結合したモード
（ＴＥ）よりもより外側にシフトし、その結果、緩やか
に結合したモード（ＴＭ）は、より長い光学パス及び位
相となる。
【０００５】様々な技術がガラス−オン−シリコン導波
路の本来有する複屈折の問題を解決するために提案され
ている。その１つの方法が導波路グレーティング（回折
格子）マルチプレクサの中央部に半波長板を挿入し、極
性を９０°回転させることである。これに関しては、H.
Takahashi et al., "Polarization-Insensitive Arraye
d-Waveguide Multiplexer on Silicon", Opt. Letts.,
17(7), p.499 (1992)、を参照のこと。この方法は過大
な損失を引き起こす。別の方法としては、導波路の上に
厚い（６μｍ）のアモルファスシリコンの層を形成する
ことである。しかし、このアモルファスシリコンの層
は、高出力レーザでもって整形しなければならない。こ
れに関しては、M.Kawatchi et al., "Laser Trimming A
djustmentof Waveguide Birefringence In Silica Inte
grated Optic Ring Resonators",Proc. CLEO'89, TuJ.1
7 (April 1989)、を参照のこと。さらに、別の方法は導
波路に沿って、溝をエッチングして、ひずみを解放する
ことである。しかし、この方法は、６０μｍの深さの程
度の溝が必要となる欠点がある。これについては、M.Ka
watchi et al., "Birefringence Control in High-Sili
ca Single-Mode Channel Waveguides in Silicon", Pro
c. OFC/I00C'87, TuQ31 (Jan. 1987)、を参照のこと。
これらの提案の何れも完全には満足し得るものでない。
路の本来有する複屈折の問題を解決するために提案され
ている。その１つの方法が導波路グレーティング（回折
格子）マルチプレクサの中央部に半波長板を挿入し、極
性を９０°回転させることである。これに関しては、H.
Takahashi et al., "Polarization-Insensitive Arraye
d-Waveguide Multiplexer on Silicon", Opt. Letts.,
17(7), p.499 (1992)、を参照のこと。この方法は過大
な損失を引き起こす。別の方法としては、導波路の上に
厚い（６μｍ）のアモルファスシリコンの層を形成する
ことである。しかし、このアモルファスシリコンの層
は、高出力レーザでもって整形しなければならない。こ
れに関しては、M.Kawatchi et al., "Laser Trimming A
djustmentof Waveguide Birefringence In Silica Inte
grated Optic Ring Resonators",Proc. CLEO'89, TuJ.1
7 (April 1989)、を参照のこと。さらに、別の方法は導
波路に沿って、溝をエッチングして、ひずみを解放する
ことである。しかし、この方法は、６０μｍの深さの程
度の溝が必要となる欠点がある。これについては、M.Ka
watchi et al., "Birefringence Control in High-Sili
ca Single-Mode Channel Waveguides in Silicon", Pro
c. OFC/I00C'87, TuQ31 (Jan. 1987)、を参照のこと。
これらの提案の何れも完全には満足し得るものでない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、集積光素子において、ひずみに起因する複屈折を補
償するような方法を改良することである。
は、集積光素子において、ひずみに起因する複屈折を補
償するような方法を改良することである。
【課題を解決するための手段】本発明によれば、シリコ
ン基板の上のシリカ製導波路の圧縮ひずみにより引き起
こされる複屈折は、高屈折率パッチ（例えば、窒化シリ
コン）をコアに隣接して配置することにより補償でき
る。この高屈折率パッチは、コアに十分近接して、伝送
する光モードと光学的に結合させる。このパッチは好ま
しくは、コアの幅以上で、伝送光モードのエクスポネン
シャルテール(exponential tail)と交差する程度であ
る。このような高屈折率パッチは、ＴＥ極性モードと優
先的に結合する。このパッチを適当な長さに選択するこ
とにより、ひずみと曲げによる複屈折が補償できる。
ン基板の上のシリカ製導波路の圧縮ひずみにより引き起
こされる複屈折は、高屈折率パッチ（例えば、窒化シリ
コン）をコアに隣接して配置することにより補償でき
る。この高屈折率パッチは、コアに十分近接して、伝送
する光モードと光学的に結合させる。このパッチは好ま
しくは、コアの幅以上で、伝送光モードのエクスポネン
シャルテール(exponential tail)と交差する程度であ
る。このような高屈折率パッチは、ＴＥ極性モードと優
先的に結合する。このパッチを適当な長さに選択するこ
とにより、ひずみと曲げによる複屈折が補償できる。
【０００７】
【実施例】図１に高屈折率パッチ９を有する集積光導波
路フィルタの上面図が示されている。この集積光導波路
フィルタはシリコン基板の上に形成された２つの下部導
波路１１と上部導波路１２を有し、これによりマッハツ
ェンダ(Mach-Zehnder)干渉計として機能する。この２つ
の下部導波路１１と上部導波路１２は、光分離部１４と
光再結合部１５の点で近接し、入力から出力への２つの
導波路の上を伝送する光を分離し、及び再結合する３ｄ
Ｂ方向性カプラを形成する。下部導波路１１は光学パス
長Ｌを有し、一方上部導波路１２はより長い光学パス長
Ｌ＋ΔＬを有し、下部導波路１１よりもより大きなカー
ブの形状を有する。高屈折率パッチ９は上部導波路１２
に対し、長さ方向にｌ及び幅ｗを有する。
路フィルタの上面図が示されている。この集積光導波路
フィルタはシリコン基板の上に形成された２つの下部導
波路１１と上部導波路１２を有し、これによりマッハツ
ェンダ(Mach-Zehnder)干渉計として機能する。この２つ
の下部導波路１１と上部導波路１２は、光分離部１４と
光再結合部１５の点で近接し、入力から出力への２つの
導波路の上を伝送する光を分離し、及び再結合する３ｄ
Ｂ方向性カプラを形成する。下部導波路１１は光学パス
長Ｌを有し、一方上部導波路１２はより長い光学パス長
Ｌ＋ΔＬを有し、下部導波路１１よりもより大きなカー
ブの形状を有する。高屈折率パッチ９は上部導波路１２
に対し、長さ方向にｌ及び幅ｗを有する。
【０００８】高屈折率パッチ９の形状は図２にその詳細
図を示す。集積光導波路フィルタはシリコン２２の基板
２１の上に形成されたコア２０を有する。この基板２１
は酸化物外部層２３を有する。この酸化物外部層２３は
コア２０に対し、底部クラッドとして機能し、上部クラ
ッド層２４がコア２０の上に配置されている。コア２０
に隣接し、コア２０から距離ｄだけ離れて、薄い高屈折
率パッチ９が配置されている。この高屈折率パッチ９は
コア２０の下で酸化物外部層２３により包囲されるのが
好ましい。
図を示す。集積光導波路フィルタはシリコン２２の基板
２１の上に形成されたコア２０を有する。この基板２１
は酸化物外部層２３を有する。この酸化物外部層２３は
コア２０に対し、底部クラッドとして機能し、上部クラ
ッド層２４がコア２０の上に配置されている。コア２０
に隣接し、コア２０から距離ｄだけ離れて、薄い高屈折
率パッチ９が配置されている。この高屈折率パッチ９は
コア２０の下で酸化物外部層２３により包囲されるのが
好ましい。
【０００９】コア２０内を伝送する光の一部は、コア２
０の境界の外側の部分にあり、その強度はコア２０の境
界からの距離に指数関数的に比例して減少する。ある特
性距離ｘに対して、光の強度は境界点の強度に対し、１
／ｅに減少する。
０の境界の外側の部分にあり、その強度はコア２０の境
界からの距離に指数関数的に比例して減少する。ある特
性距離ｘに対して、光の強度は境界点の強度に対し、１
／ｅに減少する。
【００１０】高屈折率パッチ９はコア２０に距離ｄだけ
離れており、これは高屈折率パッチ９がコア２０内の光
モードと結合する程度に小さい。好ましくはｄ＜ｘ＜２
ｄである。導波路の縦軸に直交する方向においては、高
屈折率パッチ９は導波路の何れかの側から延在し、その
距離はコア２０からのエクスポネンシャルテール(expon
ential tail)内で搬送される光のバルクと交差するのに
十分な距離である。ｃがコアの幅であるとすると、パッ
チの幅ｗはｃ＋２ｘより大きい。高屈折率パッチ９はコ
ア２０よりも薄い。実際には、高屈折率パッチ９は１．
９以上の屈折率を有し、その厚さは１００−５００オン
グストロームの範囲内で、その幅ｗは１０−２５μｍ
で、その長さは１００−１００００μｍである。これは
必要な補償量に依存する。
離れており、これは高屈折率パッチ９がコア２０内の光
モードと結合する程度に小さい。好ましくはｄ＜ｘ＜２
ｄである。導波路の縦軸に直交する方向においては、高
屈折率パッチ９は導波路の何れかの側から延在し、その
距離はコア２０からのエクスポネンシャルテール(expon
ential tail)内で搬送される光のバルクと交差するのに
十分な距離である。ｃがコアの幅であるとすると、パッ
チの幅ｗはｃ＋２ｘより大きい。高屈折率パッチ９はコ
ア２０よりも薄い。実際には、高屈折率パッチ９は１．
９以上の屈折率を有し、その厚さは１００−５００オン
グストロームの範囲内で、その幅ｗは１０−２５μｍ
で、その長さは１００−１００００μｍである。これは
必要な補償量に依存する。
【００１１】図２の構造体は前記に引用したHenry et a
l.の方法で形成された。シリコン製基板は高圧蒸気酸化
により、ＳｉＯ2の第１層により成長した第１ＳｉＯ2層
２３Ａ（１５μｍの厚さ）を有する。シリコン窒化層
（２００オングストローム）が低圧ＣＶＤ法により堆積
し、それにより高屈折率パッチ９が形成される。厚さｄ
（一般的には、２μｍ）の追加の酸化物層２３Ｂが高屈
折率パッチ９の上に（ＣＶＤ）プロセスにより堆積され
る。８％ヒッ素をドープしたシリカは４−６μｍの範囲
の厚さを有し、このコア層がＬＰＣＶＤを用いて、第１
ＳｉＯ2層２３Ａの上に堆積される。その後、このコア
層はマスクされ、ＲＩＥによりエッチングされて、コア
層を所望の形状の導波路層にパターン化する。その後、
このコアガラスをアニールし、７μｍのリンとボロンを
ドープしたシリカからなる７μｍ層のような上部クラッ
ド層が導波路コアの上に堆積される。この導波路コアの
幅は５−７μｍ範囲内にある。
l.の方法で形成された。シリコン製基板は高圧蒸気酸化
により、ＳｉＯ2の第１層により成長した第１ＳｉＯ2層
２３Ａ（１５μｍの厚さ）を有する。シリコン窒化層
（２００オングストローム）が低圧ＣＶＤ法により堆積
し、それにより高屈折率パッチ９が形成される。厚さｄ
（一般的には、２μｍ）の追加の酸化物層２３Ｂが高屈
折率パッチ９の上に（ＣＶＤ）プロセスにより堆積され
る。８％ヒッ素をドープしたシリカは４−６μｍの範囲
の厚さを有し、このコア層がＬＰＣＶＤを用いて、第１
ＳｉＯ2層２３Ａの上に堆積される。その後、このコア
層はマスクされ、ＲＩＥによりエッチングされて、コア
層を所望の形状の導波路層にパターン化する。その後、
このコアガラスをアニールし、７μｍのリンとボロンを
ドープしたシリカからなる７μｍ層のような上部クラッ
ド層が導波路コアの上に堆積される。この導波路コアの
幅は５−７μｍ範囲内にある。
【００１２】高屈折率パッチ９の最適な長さｌとその動
作は、図１、２の干渉計の動作として記載する。下部導
波路１１、上部導波路１２を伝搬する所定の波長λの光
は、位相差が２πｍ（ｍは整数または半整数で、干渉計
の次数（オーダ））であるように、出力３ｄＢカプラ光
再結合部１５に到達する。高屈折率パッチ９の影響を考
慮すると、この位相差は
作は、図１、２の干渉計の動作として記載する。下部導
波路１１、上部導波路１２を伝搬する所定の波長λの光
は、位相差が２πｍ（ｍは整数または半整数で、干渉計
の次数（オーダ））であるように、出力３ｄＢカプラ光
再結合部１５に到達する。高屈折率パッチ９の影響を考
慮すると、この位相差は
【数１】 で表される。ここで、ｎ1とｎ2は下部導波路１１と上部
導波路１２のそれぞれの有効屈折率で、Δｎｌは高屈折
率パッチ９に起因する増加したパス長の増加分である。
導波路１２のそれぞれの有効屈折率で、Δｎｌは高屈折
率パッチ９に起因する増加したパス長の増加分である。
【００１３】所定の極性においては、直線の導波路では
ｎ1＝ｎ2である。しかし、導波路はＳｉＯ2層のひずみ
に起因して、複屈折性を示すので、ＴＥとＴＭは異なる
屈折率を有する。さらに、ＴＭモードの有効屈折率は、
上部導波路１２のカーブに起因して、上部導波路１２の
中で増加する。
ｎ1＝ｎ2である。しかし、導波路はＳｉＯ2層のひずみ
に起因して、複屈折性を示すので、ＴＥとＴＭは異なる
屈折率を有する。さらに、ＴＭモードの有効屈折率は、
上部導波路１２のカーブに起因して、上部導波路１２の
中で増加する。
【００１４】しかし、高屈折率パッチ９の範囲内で、Ｔ
Ｅモードの有効屈折率はＴＭモードに比較して増加す
る。
Ｅモードの有効屈折率はＴＭモードに比較して増加す
る。
【００１５】複屈折に起因するマッハツェンダ干渉計を
伝送波長λの変化δλTE-TMは以下のように表すことが
できる。
伝送波長λの変化δλTE-TMは以下のように表すことが
できる。
【数２】 ここで、複屈折に寄与する要素がはっきりとする。ひず
み複屈折はΔｎbi＝ｎeff（ＴＥ）−ｎeff（ＴＭ）で、
曲げ複屈折はΔｎbend＝ｎbend（ＴＥ）−ｎbend（Ｔ
Ｍ）で、パッチ補償はΔｎ＝ｎ（ＴＥ）−ｎ（ＴＭ）
で、このパッチの項がひずみの項と曲げの項を補償す
る。その理由はΔｎの符号は、ΔｎbiとΔｎbendの両方
の符号の反対だからである。
み複屈折はΔｎbi＝ｎeff（ＴＥ）−ｎeff（ＴＭ）で、
曲げ複屈折はΔｎbend＝ｎbend（ＴＥ）−ｎbend（Ｔ
Ｍ）で、パッチ補償はΔｎ＝ｎ（ＴＥ）−ｎ（ＴＭ）
で、このパッチの項がひずみの項と曲げの項を補償す
る。その理由はΔｎの符号は、ΔｎbiとΔｎbendの両方
の符号の反対だからである。
【００１６】パッチ長さｌを決定するために、様々なパ
ッチ長さを有する複数の干渉計をＳｉ3Ｎ4製で、１００
μｍ毎に増える長さで同一のウェーハ上に形成した。こ
の干渉計は４９ｎｍの自由空間範囲で、Ｌ＝１０２９８
μｍで、Δｌ＝３０．６９μｍで、オーダＭ＝２８であ
る。図３、４、５はそれぞれ０μｍ、２００μｍ、５０
０μｍの長さのパッチに対する出力点における伝送トレ
ースである。このＴＥモードは実線で、ＴＭモードは点
線のカーブで示されている。図３においては、パッチが
ない場合で、このＴＥモードはＴＭモードに比較して
６．９オングストロームだけ下側にシフトしている。図
４においては、２００μｍの長さのパッチが形成され、
この２つの極性は同一の伝送分離を有し、すべての検知
可能な複屈折はこのパッチにより補償されている。図５
においては、５００μｍの長さのパッチを有し、ＴＥモ
ードは１５．１オングストロームだけ上方にシフトして
いる。データに直線を適合すると、上記の構造の複屈折
の補償係数はΔｎ／ｎ＝８．６４×１０-5となる。
ッチ長さを有する複数の干渉計をＳｉ3Ｎ4製で、１００
μｍ毎に増える長さで同一のウェーハ上に形成した。こ
の干渉計は４９ｎｍの自由空間範囲で、Ｌ＝１０２９８
μｍで、Δｌ＝３０．６９μｍで、オーダＭ＝２８であ
る。図３、４、５はそれぞれ０μｍ、２００μｍ、５０
０μｍの長さのパッチに対する出力点における伝送トレ
ースである。このＴＥモードは実線で、ＴＭモードは点
線のカーブで示されている。図３においては、パッチが
ない場合で、このＴＥモードはＴＭモードに比較して
６．９オングストロームだけ下側にシフトしている。図
４においては、２００μｍの長さのパッチが形成され、
この２つの極性は同一の伝送分離を有し、すべての検知
可能な複屈折はこのパッチにより補償されている。図５
においては、５００μｍの長さのパッチを有し、ＴＥモ
ードは１５．１オングストロームだけ上方にシフトして
いる。データに直線を適合すると、上記の構造の複屈折
の補償係数はΔｎ／ｎ＝８．６４×１０-5となる。
【００１７】図６は極性独立スペクトル応答を提供する
高屈折率パッチを有する集積光導波路マルチプレクサ／
ディマルチプレクサの模式図である。図６のマルチプレ
クサはカプラ６０とカプラ６１の間に配置された導波路
のアレイ（Ｗ1，Ｗ2，...，Ｗn）を有する。このマルチ
プレクサの動作と構造については、米国特許第５１３６
６７１号に開示されている。さらに、また、3 IEEE Pho
tonics Technical Letters No.9 (Sept. 1991)、にも開
示されている。この装置は高密度の波長分割多重化用の
近接分離したナロウバンドのチャネルを製造するのに有
益である。
高屈折率パッチを有する集積光導波路マルチプレクサ／
ディマルチプレクサの模式図である。図６のマルチプレ
クサはカプラ６０とカプラ６１の間に配置された導波路
のアレイ（Ｗ1，Ｗ2，...，Ｗn）を有する。このマルチ
プレクサの動作と構造については、米国特許第５１３６
６７１号に開示されている。さらに、また、3 IEEE Pho
tonics Technical Letters No.9 (Sept. 1991)、にも開
示されている。この装置は高密度の波長分割多重化用の
近接分離したナロウバンドのチャネルを製造するのに有
益である。
【００１８】導波路Ｗ1，Ｗ2，...，ＷnはＷ1から上の
方に移動するに従って、徐々に大きく曲げられている。
図１に関連して説明したのと同じ理由により、有効屈折
率が順に異なるようなＴＭモードとＴＥモードとを表
す。このようにして、得られた複屈折は前記したのと同
一な関係式により、小さいな高屈折材料性（例、窒化シ
リコン）のくさび状パッチ６２を導波路のアレイの下に
配置することによりうまく修正しうる。
方に移動するに従って、徐々に大きく曲げられている。
図１に関連して説明したのと同じ理由により、有効屈折
率が順に異なるようなＴＭモードとＴＥモードとを表
す。このようにして、得られた複屈折は前記したのと同
一な関係式により、小さいな高屈折材料性（例、窒化シ
リコン）のくさび状パッチ６２を導波路のアレイの下に
配置することによりうまく修正しうる。
【００１９】図７は高屈折率パッチを有する光導波路フ
ィルタの別の実施例である。このフィルタは図２に示さ
れたのと同様な単一の光導波路を有するが、但し、コア
７０にはブラグ回析格子（レフレクタ）７１を形成する
周期的な溝が形成されている。このフィルタの構造と動
作については、R.Adar et al., "Polarization indepen
dent narrow Bragg reflection grating made with sil
ica-on-silicon waveguides", Appl. Phys. Lett., 60
(15), p.1779 (1992)、に開示されている。
ィルタの別の実施例である。このフィルタは図２に示さ
れたのと同様な単一の光導波路を有するが、但し、コア
７０にはブラグ回析格子（レフレクタ）７１を形成する
周期的な溝が形成されている。このフィルタの構造と動
作については、R.Adar et al., "Polarization indepen
dent narrow Bragg reflection grating made with sil
ica-on-silicon waveguides", Appl. Phys. Lett., 60
(15), p.1779 (1992)、に開示されている。
【００２０】本発明の装置においては、ＴＭモードとＴ
Ｅモード間の複屈折率は、圧縮ひずみにより導波路コア
内に導入される。高屈折率パッチ７２は図２に示された
のと同様な寸法で形成されて、偏光独立スペクトル応答
を示す。
Ｅモード間の複屈折率は、圧縮ひずみにより導波路コア
内に導入される。高屈折率パッチ７２は図２に示された
のと同様な寸法で形成されて、偏光独立スペクトル応答
を示す。
【００２１】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の光導波路
装置はＴＭモードとＴＥモードとの間の複屈折を補償す
る手段を有し、このためにフィルタとしてマルチプレク
サ／ディマルチプレクサ等として有用な用途を有するも
のである。
装置はＴＭモードとＴＥモードとの間の複屈折を補償す
る手段を有し、このためにフィルタとしてマルチプレク
サ／ディマルチプレクサ等として有用な用途を有するも
のである。
【図１】高屈折率パッチを有する集積型光導波路フィル
タのブロック図。
タのブロック図。
【図２】図１のラインＡＡ′に沿った拡大部分断面図。
【図３】異なる長さのパッチを有する図１の素子に対す
る波長と伝送率との関係を表すグラフ。
る波長と伝送率との関係を表すグラフ。
【図４】異なる長さのパッチを有する図１の素子に対す
る波長と伝送率との関係を表すグラフ。
る波長と伝送率との関係を表すグラフ。
【図５】異なる長さのパッチを有する図１の素子に対す
る波長と伝送率との関係を表すグラフ。
る波長と伝送率との関係を表すグラフ。
【図６】極性独立スペクトル応答を提供する高屈折率パ
ッチを有する集積型光導波路マルチプレクサ／ディマル
チプレクサを表す図。
ッチを有する集積型光導波路マルチプレクサ／ディマル
チプレクサを表す図。
【図７】高屈折率パッチを有する集積型光導波路フィル
タの他の実施例を表す斜視図。
タの他の実施例を表す斜視図。
９ 高屈折率パッチ １１ 下部導波路 １２ 上部導波路 １４ 光分離部 １５ 光再結合部 ２０ コア ２１ 基板 ２２ シリコン ２３ 酸化物外部層 ２３Ａ 第１ＳｉＯ2層 ２３Ｂ 追加の酸化物層 ２４ 上部クラッド層 ６０、６１ カプラ ６２ くさび状パッチ ７０ コア ７１ ブラグ回折格子 ７２ 高屈折率パッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミッチェル アン ミルブロッド アメリカ合衆国、18062 ペンシルベニ ア、マカンギー、マグノリア サークル 2985 (72)発明者 ヘンリー ハワード ヤッフェ アメリカ合衆国、07023 ニュージャー ジー、ファンウッド、チンバーライン ドライブ ８ (56)参考文献 特開 昭63−71808（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−3624（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−58229（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−157920（ＪＰ，Ａ) ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ，ＶＯ Ｌ．29（３）（1990），ｐｐ．337−339 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14
Claims (11)
- 【請求項１】 基板と、該基板の上に配置されたクラッ
ド層と、該クラッド層の上に配置され周囲のクラッド材
料の屈折率よりも高い屈折率を有する細長い光伝送用導
波路コアと、該コアの上に配置された上部クラッドとを
有し、相異なる偏光状態を有する複数の光モードで光を
伝送することが可能な光導波路装置において、該光導波
路装置は、 前記コアから離間して前記クラッド層内に配置された層
からなるパッチをさらに有し、該パッチは、前記光導波
路装置内で伝送される光モードと光学結合できる程度に
前記コアに近接して配置され、 前記パッチの屈折率は前記コアの屈折率より高く、前記
パッチの幅は前記コアの幅より大きく、前記パッチの厚
さは前記コアの厚さより小さく、前記パッチの長さは前
記コアの長さより小さく、前記パッチの長さは、前記光
導波路装置内で伝送される光に対して偏光無依存性スペ
クトル応答を提供するように選択されることを特徴とす
る光導波路装置。 - 【請求項２】 前記基板はシリコンからなることを特徴
とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記基板はシリコンからなり、前記クラ
ッド層はＳｉＯ2からなることを特徴とする請求項１に
記載の装置。 - 【請求項４】 前記基板はシリコンからなり、前記クラ
ッド層はシリカからなり、前記コアはドープしたシリカ
ガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の装
置。 - 【請求項５】 前記パッチは窒化シリコンからなること
を特徴とする請求項１、２、３または４に記載の装置。 - 【請求項６】 干渉計として機能することを特徴とする
請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】 前記パッチの屈折率は１．９以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項８】 前記パッチの厚さは１００〜５００オン
グストロームの範囲にあることを特徴とする請求項１に
記載の装置。 - 【請求項９】 前記パッチの幅は１０〜２５μｍの範囲
にあることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記コアはブラグリフレクタを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１１】 ２個のカプラと、該カプラどうしの間
の複数の光導波路からなる光導波路アレイとを有し、該
複数の光導波路の曲げの程度が光導波路ごとに順に異な
る集積光導波路マルチプレクサ／ディマルチプレクサ装
置において、 前記複数の光導波路の下に配置され、前記複数の光導波
路に偏光無依存性応答を提供する高屈折率材料からなる
くさび形パッチをさらに有し、前記光導波路は、基板と、該基板の上に配置されたクラ
ッド層と、該クラッド層の上に配置され周囲のクラッド
材料の屈折率よりも高い屈折率を有する細長い光伝送用
導波路コアと、該コアの上に配置された上部クラッドと
を有し、相異なる偏光状態を有する複数の光モードで光
を伝送し、 前記くさび形パッチは、前記光導波路内を伝送される光
モードと光学結合できる程度に前記コアに近接して配置
され、前記パッチの屈折率は前記コアの屈折率より高
く、前記パッチの幅は前記コアの幅より大きく、前記パ
ッチの厚さは前記コアの厚さより小さく、前記パッチの
長さは前記コアの長さより小さく、前記パッチの長さ
は、前記光導波路装置内で伝送される光に対して偏光無
依存性スペクトル応答を提供するように選択される こと
を特徴とする集積光導波路マルチプレクサ／ディマルチ
プレクサ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US035143 | 1993-03-19 | ||
| US08/035,143 US5341444A (en) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Polarization compensated integrated optical filters and multiplexers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317717A JPH06317717A (ja) | 1994-11-15 |
| JP3177563B2 true JP3177563B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=21880920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07377194A Expired - Lifetime JP3177563B2 (ja) | 1993-03-19 | 1994-03-22 | 光導波路装置と集積光導波路マルチプレクサ／ディマルチプレクサ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5341444A (ja) |
| EP (1) | EP0616235B1 (ja) |
| JP (1) | JP3177563B2 (ja) |
| DE (1) | DE69418753T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0616235B1 (en) | 1999-06-02 |
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