JP4377848B2 - スポットサイズ変換器 - Google Patents
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Description
本明細書において、「高Δ導波路」など、Δが高い導波路や、「低Δ導波路」など、Δが低い導波路が意味するところは、対象となる2つの導波路に対する相対的な表現であって、異なるΔを有する2つの導波路において、高い方のΔを有する導波路が「高Δ導波路」となり、低い方のΔを有する導波路が「低Δ導波路」となる。
ファイバーとLDとの結合効率を所望の値にするには、個々の導波路は、シングルモードであることが望ましい。しかしながら、Δが高い導波路をΔが低い導波路上、または内部に作製すると、一つの導波路としてみた際に、個々の導波路はシングルモードを達成する形状であっても、積層、内包させるとコアのサイズや、Δによっては、シングルモードではなくなる。
本実施形態では、シリコン基板上に石英系のガラスを堆積させて作製した石英系平面光導波路回路(PLC)を用いる。
石英系PLCはシリコン基板上に火炎堆積法と反応性イオンエッチング法で作製され、低損失でシングルモード光ファイバーと整合性の良い光導波回路が実現されている(非特許文献5参照)。
LDが、高Δ導波路である第二コア83にすべて結合されれば問題とはならないが、実際は、下層に位置する低Δ導波路である第一コア81にも結合を生じてしまう。すると上述の理由から、波長特性上にリップルが生じる結果となる。そこで、それを防ぐために、第一コア81内に結合してしまった光をスラブ領域(スラブ82)にて放射させる。放射させてから、SSCの移行部(テーパー部分85)により第二コア83内の光を第一コア81に移行させスポットサイズの変換を行う。そうすることで、上下層の導波路内の光の干渉による透過特性上のリップルの発生を抑制することができる。このように、スポットサイズ移行部(テーパー部分85)を長くしなくても、リップルの発生を抑制することができるので、装置の小型化を図ることができる。
W>Ltanφ
あれば、スラブ側面で反射した光が他方の導波路に結合することはない。
図10(b)の構成では、図10(a)の幅が無限長のスラブ102に代えて、有限長の幅を有するスラブ107を備えた構成である。
本実施形態では、第1の実施形態で説明したSSCを備えた光トランシーバーについて説明する。
図11は、本実施形態に係る、光トランシーバーの構成を示す図である。また、図11(b)は、図11(a)の、導波路が有するSSCとLDとの接続部の拡大部分Sを示す図である。
本実施形態では、第1の実施形態にて説明したSSCにおいて、スラブに多モード干渉導波路(Multi Mode Interference Waveguide;MMI)を適用した構成について説明する。また、スラブの長さを短くするための、有限のスラブ幅の最適化についても説明する。
Ws=We−(λo/π)(nL/nc)2σ(nL 2−nc 2)−(0.5) (式1)
ここで、Weは、スラブ内での基本モードの幅に対応し、λoは、スラブへの入射光の波長に対応し、nL、ncはそれぞれ、スラブを構成する導波路の屈折率、スラブのアンダークラッドの屈折率である。σは入射光の偏光に対応していて、TEの時、σ=0であり、TMの時、σ=1となる。
We=(λo・N・L/nL) (式2)
で与えられる。
図17において、アンダークラッド(不図示)上に形成された第一コア151上に、直線部分156とテーパー部分157からなる、第一コア151よりも屈折率の高い第二コア155が形成されている。なお、上記テーパー部分157が、スポットサイズ移行部となる。また、上述のように、本実施形態では、第一コア151と第二コア155との屈折率の関係から、第一コア151が低Δ導波路となり、第二コア155が高Δ導波路となる。
本実施形態では、曲げ導波路と、スラブ導波路を併用することで、第一コア内残留光の除去を行う方法について述べる。
第一コア(低Δ導波路)は、第二コア(高Δ導波路)よりも屈折率が低いために、急峻な曲げに対し放射を示す。図18(a)に示すように、第二コア182では光が放射せず曲げが実施できる曲げ半径にて構成する。すると第一コア181内の光は曲がりきらずにクラッド内に放射し、結果第一コア181内の残留光を減衰させる効果がある。図18(a)のように、第一コアおよび第二コアに曲げだけを作製しても効果はあるが、全く第一コア181内の光は曲げに対し曲がらないわけではなく、損失は大きいものの、幾分かは移行部であるテーパー部分183まで残留光が伝播する。
本実施例では、図19(a)に示すような構造のアレイ導波路型回折格子の作製を行った。第一コア194は、Δ=0.3%、コア形状が8×8um2とし、第二コア195はΔ=1.5%、コア形状が4×4um2とし、100G、16チャンネルのものを作製した。第二コア195のテーパー部分196の長さは1mmとした。
従来、AWGの高性能化(偏波無依存化、アサーマル化)の手法として、AWGが有するアレイ導波路に溝を形成し、所望に応じて、該溝に波長板の挿入やアサーマル樹脂の充填等が行われている。すなわち、アレイ導波路は溝部で切断され、該切断領域に波長板やアサーマル溝が挿入されることになる。よって、このとき、空間や波長板、アサーマル樹脂など、アレイ導波路以外の領域を介して、切断された導波路を結合する必要がある。
82、88、102、107 スラブ
83、103 第二コア
84、104 直線部分
85、105 テーパー部分
86 アンダークラッド
87 突起部分
89 対向導波路
106 凸部
Claims (3)
- アンダークラッド上に形成された、該アンダークラッドよりも屈折率が高い第一の導波路であって、第二の導波路と、該第二の導波路の一方端に設けられたスラブ領域と、
前記スラブ領域の長さをLとし、前記スラブ領域の幅をWとし、前記第一の導波路のクラッドに対する比屈折率差をΔ 1 とすると、W>Ltan(2Δ 1 ) 1/2 を満たすように前記スラブ領域の幅Wが設定されており、
前記スラブ領域の、前記第二の導波路が設けられた側に対して対向する側に設けられた第三の導波路とを有する第一の導波路と、
前記第一の導波路上に形成された、第四の導波路とテーパー状の導波路とを有し、前記第一の導波路よりも屈折率が高い第五の導波路とを備え、
前記第二の導波路上には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路のいずれか一方が形成されており、前記第三の導波路上には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路の他方が形成されており、かつ少なくとも前記スラブ領域上には、前記第四の導波路が形成されていることを特徴とする光スポットサイズ変換器。 - アンダークラッド上に形成された、該アンダークラッドよりも屈折率が高い第一の導波路であって、第二の導波路と、該第二の導波路の一方端に設けられたスラブ領域と、
前記スラブ領域の長さをLとし、前記スラブ領域の幅をWとし、前記第一の導波路のクラッドに対する比屈折率差をΔ 1 とすると、W>Ltan(2Δ 1 ) 1/2 を満たすように前記スラブ領域の幅Wが設定されており、
前記スラブ領域の、前記第二の導波路が設けられた側に対して対向する側に設けられた第三の導波路とを有する第一の導波路と、
前記第一の導波路内に埋め込まれて形成された、第四の導波路とテーパー状の導波路とを有し、前記第一の導波路よりも屈折率が高い第二の導波路とを備え、
前記第二の導波路内には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路のいずれか一方が埋め込まれて形成されており、前記第三の導波路内には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路の他方が埋め込まれて形成されており、かつ少なくとも前記スラブ領域内には、前記第四の導波路が埋め込まれて形成されていることを特徴とするスポットサイズ変換器。 - 前記第二の導波路上に前記第四の導波路が形成される場合は、前記第二の導波路の幅と前記第四の導波路の幅とはほぼ等しい幅であることを特徴とする請求項1または2に記載のスポットサイズ変換器。
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