JP4886627B2 - 光結合デバイス - Google Patents
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Description
T. Tsuchizawa et al., IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.11, pp.232-239, 2005.
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる光結合デバイスの概略構成を説明するためのもので、(a)は斜視図、(b)は平面図である。
d0 ≦d1 ≦λ/n1 …(1)
とする。このとき、光は上部クラッド層14内を導波しない。しかし、上部クラッド層14とSi細線光導波路13のテーパ部分13aを合わせた構造の有効屈折率が十分に大きく、またモード整合が良い場合には、Si細線光導波路13への高効率の光結合が可能となる。
d2 ≧λ/n2 …(2)
とする必要がある。なお、このとき上部クラッド層14の幅W1 は横方向の光の閉じ込めを良くして、光の横方向への広がりを抑制するために、入射する光のスポット径をrとしたとき、
W1 ≧r …(3)
とするのが望ましい。スポットサイズが3μm程度であれば、3〜6μmの幅にすることが望ましい。即ち、上部クラッド層14の幅W1 を余り大きくすると、横方向への広がりを抑制できなくなるために、W1 の上限は2r程度が望ましい。
d1 +d2 ≧r …(4)
の関係が成り立つようにすればよい。
図7は、本発明の第2の実施形態に係わる光結合デバイスの概略構成を示す斜視図である。なお、図1と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
第1の実施形態では光入力部のみについて述べたが、光出力部に同じ構造を形成することにより、Si細線導波路からの出力を光ファイバーに結合させる場合においても、効率良く光を結合させることが可能である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態ではSOI基板を用いたが、必ずしもSOI基板を用いる必要はない。下部クラッド層上の一部に光導波路が配置され、その上に上部クラッド層を有する構成であればよい。更に、上部クラッド層,下部クラッド層,及び光導波路の材料は実施形態に何ら限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。上部クラッド層の屈折率n1 、下部クラッド層の屈折率n2 、光導波路の屈折率n0 とした時に、
n2 <n1 <n0
の関係であればよい。
11…Si基板
12…下部クラッド層
13…Si細線光導波路
13a…テーパ部
14…上部クラッド層
15…入射光のスポット
21…光ファイバー支持用基板
26…光ファイバー
30…波長多重分岐部
33…Si細線光導波路
34…上部クラッド層
Claims (10)
- 基板上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に、先端を前記下部クラッド層の端部に向けて形成され、該先端部がテーパ状に絞られた光導波路と、
前記下部クラッド層上及び前記光導波路の先端部上に、前記下部クラッド層の端部から前記光導波路の先端部まで連続して形成された、前記下部クラッド層よりも屈折率の大きな上部クラッド層と、
を具備し、
前記下部クラッド層の端部に入射された光を、前記上部クラッド層により該上部クラッド層側に引き付け、前記光導波路の先端部に結合させることを特徴とする光結合デバイス。 - 前記上部クラッド層の厚さd1 は、前記光導波路の厚さをd0 、前記入射する光の波長をλ、前記上部クラッド層の屈折率をn1 としたとき、
d0 ≦d1 ≦λ/n1
の関係にあることを特徴とする請求項1記載の光結合デバイス。 - 前記下部クラッド層の厚さd2 は、前記入射する光の波長をλ、前記下部クラッド層の屈折率をn2 としたとき、
d2 ≧λ/n2
の関係にあることを特徴とする請求項1又は2記載の光結合デバイス。 - 前記上部クラッド層の幅W1 は、前記入射する光のスポット径をrとしたとき、
W1 ≧r
の関係にあることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の光結合デバイス。 - 前記上部クラッド層の厚さd1 と前記下部クラッド層の厚さd2 は、前記入射する光のスポット径をrとしたとき、
d1 +d2 ≧r
の関係にあることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の光結合デバイス。 - 前記光導波路は、細線光導波路であることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の光結合デバイス。
- 前記細線光導波路はSi、前記下部クラッド層はSiO2からなることを特徴とする請求項6記載の光結合デバイス。
- 前記下部クラッド層は、Si基板上に埋め込み絶縁膜を介してSi層を形成したSOI基板の埋め込み絶縁膜であり、
前記光導波路は、前記SOI基板のSi層を線状に加工したものであることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の光結合デバイス。 - 基板上に光導波部材を固定するための固定部と該光導波部材に光結合される光結合部とを設けた光結合デバイスであって、
前記光結合部は、前記固定部に対向する端面を有し、前記基板上に形成された下部クラッド層と、この下部クラッド層上に先端を前記下部クラッド層の端部に向けて形成され、該先端部がテーパ状に絞られた光導波路と、前記下部クラッド層上及び前記光導波路の先端部上に、前記下部クラッド層の端部から前記光導波路の先端部まで連続して形成された、前記下部クラッド層よりも屈折率の大きな上部クラッド層とから構成され、
前記下部クラッド層の端部に入射された光を、前記上部クラッド層により該クラッド層側に引き付け、前記光導波路の先端部に結合させることを特徴とする光結合デバイス。 - Si基板上に埋め込み絶縁膜を介してSi層を形成したSOI基板を用い、このSOI基板に光ファイバー固定部と光結合部を設けた光結合デバイスであって、
前記光ファイバー固定部は、前記SOI基板のSi層及び埋め込み絶縁膜を除去し、露出したSi基板の表面に断面がV字型の溝を形成して構成され、
前記光結合部は、前記光ファイバー固定部に対向する端面を有し、前記埋め込み絶縁膜からなる下部クラッド層と、この下部クラッド層上に先端を前記下部クラッド層の端部に向けて形成され、該先端部がテーパ状に絞られたSi細線光導波路と、前記下部クラッド層上及び前記光導波路の先端部上に、前記下部クラッド層の端部から前記光導波路の先端部まで連続して形成された、前記下部クラッド層よりも屈折率の大きな上部クラッド層とから構成され、
前記下部クラッド層の端部に入射された光を、前記上部クラッド層により該クラッド層側に引き付け、前記光導波路の先端部に結合させることを特徴とする光結合デバイス。
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