JP5163234B2 - Optical waveguide - Google Patents

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Description

本発明は、光電変換素子やそれらが集積化された光集積回路に用いられる光導波路と、その製造方法に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, an optical waveguide used in an optical integrated circuit in which they are integrated, and a manufacturing method thereof.

近年、地域内ネットワーク、都市間ネットワーク等に代表される光通信、ならびにサーバ・ルータ等に適用される光インターコネクションなどの分野においては、複数の光信号の分波/合波、送信・受信操作などの光信号処理を行う光集積回路が利用される。利用範囲の拡大に伴い、小型、低電力、低コストの光集積回路の提供が期待されている。   In recent years, in the fields of optical communication represented by regional networks, intercity networks, etc., and optical interconnections applied to servers, routers, etc., multiple optical signal demultiplexing / multiplexing, transmission / reception operations An optical integrated circuit that performs optical signal processing such as is used. As the range of use expands, it is expected to provide a compact, low power, and low cost optical integrated circuit.

光集積回路においては、光信号の伝送路として、通常、平面光導波路が利用されている。平面光導波路では、コア/クラッドで構成される導波路中、通常、コアの断面形状は、実質的に矩形形状とされ、その上面/下面、ならびに、両側面をクラッドで覆う構造が採用されている。信号光に光透過性を有する無機材料をコア材料に利用する際、従来の平面光導波路では、下クラッド層上にコア層の平坦成膜を行い、エッチング加工によって、実質的に矩形の断面形状を有するコアを形成する。このコア形成工程では、例えば、感光性材料による露光現像を利用して、コア層の平面パターンに対応するエッチングマスクを作製する。次いで、作製されたエッチングマスクを利用して、RIE(Reactive Ion Etching)などのエッチングによって、コア層をエッチング加工することで、コアの断面形状を矩形としている。一方、信号光に光透過性を有する有機高分子材料をコア材料に利用する際には、例えば、該有機高分子材料自体が感光性材料である場合、露光現像を利用して、所望の平面パターンを有するコア層の形成がなされている。その後、形成されたコアの両側面、ならびに、上面を覆うように、上クラッド層を形成する。従って、前記の方法で作製されるコア/クラッド構造は、コアの両側面は、同じクラッド材料と接する状態となり、水平方向は対称構造になっている。   In an optical integrated circuit, a planar optical waveguide is normally used as an optical signal transmission path. In a planar optical waveguide, a core / cladding waveguide generally has a substantially rectangular cross-sectional shape, and a structure in which the top / bottom surface and both side surfaces are covered with a cladding is adopted. Yes. When an inorganic material having optical transparency for signal light is used as the core material, in the conventional planar optical waveguide, the core layer is flatly formed on the lower clad layer and etched to form a substantially rectangular cross-sectional shape. Forming a core having In this core formation step, for example, an etching mask corresponding to the planar pattern of the core layer is produced by using exposure and development with a photosensitive material. Next, the core layer is etched by etching such as RIE (Reactive Ion Etching) using the produced etching mask, so that the cross-sectional shape of the core is rectangular. On the other hand, when an organic polymer material having optical transparency to signal light is used as a core material, for example, when the organic polymer material itself is a photosensitive material, exposure and development are used to obtain a desired plane. A core layer having a pattern is formed. Thereafter, an upper clad layer is formed so as to cover both side surfaces and the upper surface of the formed core. Therefore, in the core / cladding structure manufactured by the above-described method, both side surfaces of the core are in contact with the same cladding material, and the horizontal direction is symmetrical.

上記のエッチング加工で形成されるコアをクラッド層で被覆する構造以外に、従来の光導波路構造として、下記のものが報告されている。平面光導波路構造として、基板や下クラッド部に溝を形成し、この溝を埋め込むように、エピタキシャル成長によりコア層を形成している構造、ならびに、その製造方法が開示されている(例えば、特許文献1(図1−6)参照)。また、特許文献2の図4に示されるように、エッチング加工によって、コアを形成した後、上クラッド層と屈折率の異なる中間層を、下クラッド層とコアの上面、両側面を被覆するように、均一で薄い膜厚で形成し、次いで、上クラッド層で全体を覆う構造も報告されている。   In addition to the structure in which the core formed by the etching process is covered with a clad layer, the following is reported as a conventional optical waveguide structure. As a planar optical waveguide structure, a structure in which a core layer is formed by epitaxial growth so that a groove is formed in a substrate or a lower clad portion and the groove is embedded, and a manufacturing method thereof are disclosed (for example, Patent Documents) 1 (FIGS. 1-6)). Further, as shown in FIG. 4 of Patent Document 2, after the core is formed by etching, an intermediate layer having a refractive index different from that of the upper cladding layer is covered with the lower cladding layer and the upper surface and both side surfaces of the core. In addition, a structure in which a uniform and thin film thickness is formed and then covered with an upper clad layer is also reported.

矩形形状のコアをクラッドで取り囲む構造の平面光導波路の場合、直線導波路と曲線導波路領域とを含むため、下記の要因による損失が生じる。まず、同じ屈折率のコア材料でコアの両側面を被覆する構成を有する曲線導波路では、曲率R0の円弧を描く伝搬経路において、内周側と外周側とでは、光路長に差異が生じることに起因して、実効的な屈折率分布が変形する(非特許文献1(図8.17)参照)。それに伴って、伝搬する光の導波モードがシングルモードである場合、曲線導波路領域を伝搬する光の導波モードにおける、光強度分布の中心(極大)は、外周側にシフトする結果、曲率R0が一定の曲線導波路自体の放射損(一様曲げ損失)が生じる。 In the case of a planar optical waveguide having a structure in which a rectangular core is surrounded by a clad, since it includes a straight waveguide and a curved waveguide region, loss due to the following factors occurs. First, in a curved waveguide having a configuration in which both side surfaces of the core are covered with a core material having the same refractive index, a difference occurs in the optical path length between the inner peripheral side and the outer peripheral side in the propagation path that draws an arc of curvature R0. As a result, the effective refractive index distribution is deformed (see Non-Patent Document 1 (FIG. 8.17)). Accordingly, when the propagation mode of the propagating light is a single mode, the center (maximum) of the light intensity distribution in the waveguide mode of the light propagating through the curved waveguide region is shifted to the outer peripheral side, resulting in the curvature. Radiation loss (uniform bending loss) of the curved waveguide itself having a constant R 0 occurs.

古典的な光学では、屈折率差を有する界面において、高屈折率媒質から低屈折率媒質へと光が入射する際、入射角θiが臨界角θC以上となると、低屈折率媒質側への透過光が無くなり、全反射される。直線導波路領域では、コア層の屈折率ncoreとクラッド層の屈折率ncladとで決定される臨界角θC以上で、コア/クラッド界面に入射する光が主に伝搬されている。一方、曲率R0が一定の曲線導波路において、コア側からその外周側側面に対して、例えば、入射角θi=θCの条件で入射する光は、その入射点での接線方向に伝搬することになる。従って、入射角θi=θCの条件で入射する光は、円弧を描く外周側側面から、クラッド層へと滲み出す状態となる。このように、曲率R0が一定の曲線導波路において、円弧を描く外周側側面からクラッド層へと滲み出す光成分は、損失となる。一方、内周側側面でも、入射角θi=θCの条件で入射する光は、その入射点での接線方向に伝搬することになる。従って、入射角θi=θCの条件で入射する光は、円弧を描く内周側側面から、コアの中心部へ向かって進むことになる。 In classical optics, when light is incident from a high refractive index medium to a low refractive index medium at an interface having a refractive index difference, if the incident angle θ i is greater than or equal to the critical angle θ C , the low refractive index medium side is reached. The transmitted light disappears and is totally reflected. In the straight waveguide region, light incident on the core / cladding interface is mainly propagated at a critical angle θ C or more determined by the refractive index n core of the core layer and the refractive index n clad of the cladding layer. On the other hand, in a curved waveguide having a constant curvature R 0 , for example, light incident on the outer peripheral side surface from the core side under the condition of incident angle θ i = θ C propagates in the tangential direction at the incident point. Will do. Therefore, the light incident under the condition of the incident angle θ i = θ C is in a state of oozing out from the outer peripheral side surface describing the circular arc to the cladding layer. Thus, in a curved waveguide having a constant curvature R 0 , the light component that oozes out from the outer peripheral side surface that draws an arc into the cladding layer becomes a loss. On the other hand, also on the inner peripheral side surface, the light incident under the condition of the incident angle θ i = θ C propagates in the tangential direction at the incident point. Accordingly, the light incident under the condition of the incident angle θ i = θ C travels from the inner peripheral side surface that draws an arc toward the center of the core.

コア層の幅がWであり、その中心が曲率R0の円弧を描く曲線導波路では、微小な角度δΘを曲がる際、その中心での光路長δL0は、δL0=R0・δΘである。一方、その中心から、内周側にδr隔たる位置(R0−δr)では、その光路長は、(R0−δr)・δΘとなり、外周側にδr隔たる位置(R0+δr)では、その光路長は、(R0+δr)・δΘとなる。従って、微小な角度δΘを曲がる際に生じる、真空中の波長λ0の光の位相変化は、曲線導波路の中心(R0)では、2π・(R0・δΘ)/(λ0/ncore)、位置(R0−δr)では、2π・{(R0−δr)・δΘ}/(λ0/ncore)、位置(R0+δr)では、2π・{(R0+δr)・δΘ}/(λ0/ncore)と近似的に示される。換言すると、実効的な屈折率は、曲線導波路の中心(R0)では、ncore、位置(R0−δr)では、ncore・(R0−δr)/R0、位置(R0+δr)では、ncore・(R0+δr)/R0と近似的に示される。同様に、クラッド層の実効的な屈折率は、コア層の中心(R0)の内周側にΔr隔たる位置(R0−Δr)では、nclad・(R0−Δr)/R0、外周側にΔr隔たる位置(R0+Δr)では、nclad・(R0+Δr)/R0と近似的に示される。伝搬する光の導波モードがシングルモードである場合、前述の実効的な屈折率分布を示す曲線導波路中を伝搬する光の電磁界分布は、その分布の中心(極大位置)は、コア層の中心(R0)から外周側にシフトした状態となる(非特許文献1(図8.18)参照)。従って、伝搬する光の導波モードがシングルモードである場合、曲率R0が一定の曲線導波路を伝搬する光の導波モードにおける、光強度分布は、導波路の幅中央(R0)ではなく、外周側に分布の中心(極大)を示すものとなる。 In a curved waveguide in which the width of the core layer is W and the center of the curved waveguide describes an arc having a curvature R 0 , the optical path length δL 0 at the center is δL 0 = R 0 · δΘ when bending a minute angle δΘ. is there. On the other hand, the optical path length is (R 0 −δr) · δΘ at a position (R 0 −δr) separated from the center by δr on the inner circumference side, and at a position (R 0 + δr) separated by δr on the outer circumference side. The optical path length is (R 0 + δr) · δΘ. Therefore, the phase change of the light having the wavelength λ 0 in the vacuum that occurs when turning the minute angle δΘ is 2π · (R 0 · δΘ) / (λ 0 / n) at the center (R 0 ) of the curved waveguide. core ), position (R 0 −δr), 2π · {(R 0 −δr) · δΘ} / (λ 0 / n core ), position (R 0 + δr), 2π · {(R 0 + δr) · It is approximately shown as δΘ} / (λ 0 / n core ). In other words, the effective refractive index, the center of the curved waveguides (R 0), n core, in the position (R 0 -δr), n core · (R 0 -δr) / R 0, the position (R 0 + Δr) is approximately shown as n core · (R 0 + δr) / R 0 . Similarly, the effective refractive index of the cladding layer is n clad · (R 0 −Δr) / R 0 at a position (R 0 −Δr) separated by Δr on the inner peripheral side of the center (R 0 ) of the core layer. At a position (R 0 + Δr) separated by Δr on the outer peripheral side, it is approximately indicated as n clad · (R 0 + Δr) / R 0 . When the waveguide mode of propagating light is a single mode, the electromagnetic field distribution of light propagating in the above-described curved waveguide showing the effective refractive index distribution is the core layer (maximum position) of the distribution. Is shifted from the center (R 0 ) to the outer peripheral side (see Non-Patent Document 1 (FIG. 8.18)). Accordingly, when the waveguide mode of the propagating light is a single mode, the light intensity distribution in the waveguide mode of the light propagating through the curved waveguide having a constant curvature R 0 is the center of the waveguide width (R 0 ). The distribution center (maximum) is shown on the outer peripheral side.

また、伝搬する光の導波モードがシングルモードである場合、曲線導波路領域を伝搬する光の導波モードにおける、光強度分布の中心(極大)は、外周側にシフトすることに伴って、直線導波路と曲線導波路との結合部や、曲率の異なる曲線導波路相互の結合部での放射損(モード変換損)も発生する。   In addition, when the propagation mode of the propagating light is a single mode, the center (maximum) of the light intensity distribution in the waveguide mode of the light propagating through the curved waveguide region is shifted to the outer peripheral side. Radiation loss (mode conversion loss) also occurs at the coupling portion between the straight waveguide and the curved waveguide, or at the coupling portion between the curved waveguides having different curvatures.

古典的な光学では、直線導波路と曲線導波路との結合部において、曲線導波路の外周側側面に続く位置に、入射角θi=θCの条件で入射する光は、直線導波路のコア側面に沿って進む。そのため、曲線導波路側に達すると、円弧を描く外周側側面から、クラッド層へと滲み出す状態となる。結合部に続く、曲線導波路領域に達した際、円弧を描く外周側側面からクラッド層へと滲み出す光成分は、損失となる。同様に、曲率の異なる曲線導波路相互の結合部においても、曲率の大きな曲線導波路の後に、曲率の小さな曲線導波路を連結する場合、あるいは、前後の曲線導波路の曲げ方向(曲率中心の存在する側)が異なり、S字型の曲線導波路が構成されている場合は、後段の曲線導波路領域に達した際、円弧を描く外周側側面からクラッド層へと滲み出す光成分は、損失となる。 In classical optics, light incident on the condition where the incident angle θ i = θ C at the position following the outer peripheral side surface of the curved waveguide at the coupling portion between the linear waveguide and the curved waveguide is as follows. Proceed along the side of the core. For this reason, when reaching the curved waveguide side, a state of oozing out from the outer peripheral side surface describing the arc into the cladding layer is obtained. When the curved waveguide region following the coupling portion is reached, the light component that oozes out from the outer peripheral side surface that draws the arc to the cladding layer becomes a loss. Similarly, at the joint between curved waveguides with different curvatures, when a curved waveguide with a small curvature is connected after a curved waveguide with a large curvature, or the bending direction of the front and rear curved waveguides (the center of curvature) When the S-shaped curved waveguide is configured, the light component that oozes out from the outer peripheral side surface that draws the arc to the cladding layer when reaching the subsequent curved waveguide region is: Loss.

また、伝搬する光の導波モードがシングルモードである場合、上述の曲線導波路における、実効的な屈折率分布に由来して、その電磁界分布の中心(極大)が、コア層の中心(R0)から外周側へとシフトした状態となっている。その際、曲線導波路において、そのコア層の外周側のクラッド層へと滲みだしている電磁界は相対的に増した状態となる(非特許文献1(図8.18)参照)。その際、直線導波路と曲線導波路との結合部においては、電磁界分布の中心(極大)が一致していないため、軸ずれ損失に類似した損失が生じる。同様に、曲率の異なる曲線導波路相互の結合部においても、曲率の大きな曲線導波路の後に、曲率の小さな曲線導波路を連結する場合、あるいは、前後の曲線導波路の曲げ方向(曲率中心の存在する側)が異なり、S字型の曲線導波路が構成されている場合は、その結合部においては、電磁界分布の中心(極大)が一致していないため、軸ずれ損失に類似した損失が生じる。 Further, when the waveguide mode of propagating light is a single mode, the center (maximum) of the electromagnetic field distribution is derived from the effective refractive index distribution in the curved waveguide described above, and the center of the core layer ( R 0 ) is shifted to the outer peripheral side. At that time, in the curved waveguide, the electromagnetic field oozing out into the cladding layer on the outer peripheral side of the core layer is relatively increased (see Non-Patent Document 1 (FIG. 8.18)). At that time, at the coupling portion between the straight waveguide and the curved waveguide, the center (maximum) of the electromagnetic field distribution does not match, so that a loss similar to the off-axis loss occurs. Similarly, at the joint between curved waveguides with different curvatures, when a curved waveguide with a small curvature is connected after a curved waveguide with a large curvature, or the bending direction of the front and rear curved waveguides (the center of curvature) When the S-shaped curved waveguide is configured differently, the center of the electromagnetic field distribution (maximum) does not match at the coupling portion, so that the loss is similar to the off-axis loss. Occurs.

従来の同じ屈折率のコア材料でコアの両側面を被覆する構成を有する平面光導波路では、曲率R0が一定の曲線導波路における一様曲げ損失を抑制するため、コア層の屈折率ncoreとクラッド層の屈折率ncladの差異を大きくする方法が利用されている。例えば、クラッド層の屈折率ncladを従来と同じとし、コア層の屈折率ncoreを高くする。その際、曲線導波路の内周側の光路長と、外周側の光路長との差異は、相対的に小さくなるため、実効的な屈折率分布の変形は、相対的に抑制される。従って、曲線導波路領域を伝搬する光の導波モードにおける、光強度分布の極大は、外周側にシフトする傾向はあるが、そのシフト量は低減され、同時に、コアの外周側側面からクラッド層側に浸み出す部分も減少する。結果的に、曲線導波路領域を伝搬する過程で、コアの外周側側面からクラッド層側への光の浸み出しに起因する損失は抑制される。 In a conventional planar optical waveguide having a structure in which both side surfaces of the core are covered with a core material having the same refractive index, the refractive index n core of the core layer is suppressed in order to suppress uniform bending loss in a curved waveguide having a constant curvature R 0. And a method of increasing the difference between the refractive indexes n clad of the clad layer is used. For example, the refractive index n clad of the cladding layer is made the same as the conventional one, and the refractive index n core of the core layer is increased. At this time, the difference between the optical path length on the inner circumference side of the curved waveguide and the optical path length on the outer circumference side becomes relatively small, so that the deformation of the effective refractive index distribution is relatively suppressed. Therefore, the maximum of the light intensity distribution in the waveguide mode of light propagating in the curved waveguide region tends to shift to the outer peripheral side, but the shift amount is reduced, and at the same time, the cladding layer extends from the outer peripheral side surface of the core. The part that oozes out to the side is also reduced. As a result, in the process of propagating through the curved waveguide region, loss due to light leaching from the outer peripheral side surface of the core to the cladding layer side is suppressed.

また、直線導波路と曲線導波路との結合部での放射損(モード変換損)を低減する手段として、実効的な導波モード分布(光強度分布)に沿うように導波路にオフセットをつける手段が開示されている(例えば、非特許文献1(図8.18)参照)。具体的には、結合部において、曲線導波路領域のコアの内周側側面を、直線導波路の側面よりも、曲率中心側に移動させ、また、曲線導波路領域のコアの外周側側面を、直線導波路の側面よりも、コアの中心部側に移動させた状態とする。従って、曲線導波路領域のコアの中心を、直線導波路のコアの中心よりも、曲率中心側にシフトさせた状態とする。伝搬する光の導波モードがシングルモードである際、導波モード分布(光強度分布)は、単一のピークを示しており、このピークの極大位置を導波モード分布(光強度分布)の中心と見做すことができる。その際、「オフセット」を設けない場合には、曲線導波路領域における、実効的な導波モード分布(光強度分布)の中心は、コアの中心部から外周側へシフトする。一方、「オフセット」によって、コアの中心自体が内周側(曲率中心側)へ移動されているため、直線導波路における、実効的な導波モード分布(光強度分布)の中心と一致した状態とできる。結果的に、直線導波路側から曲線導波路領域へと伝搬される光強度の損失は、相対的に低減される。
特開2005−300678号公報 特開2004−264689号公報 國分泰雄著「光波工学」共立出版、1999年6月10日、250−253頁。
In addition, as a means of reducing radiation loss (mode conversion loss) at the coupling portion between the straight waveguide and the curved waveguide, an offset is added to the waveguide so as to follow an effective waveguide mode distribution (light intensity distribution). Means are disclosed (for example, see Non-Patent Document 1 (FIG. 8.18)). Specifically, at the coupling portion, the inner peripheral side surface of the core of the curved waveguide region is moved to the center of curvature rather than the side surface of the straight waveguide region, and the outer peripheral side surface of the core of the curved waveguide region is moved. In this state, the linear waveguide is moved to the center side of the core rather than the side surface. Therefore, the center of the core of the curved waveguide region is shifted to the center of curvature from the center of the core of the straight waveguide. When the waveguide mode of propagating light is a single mode, the waveguide mode distribution (light intensity distribution) shows a single peak, and the maximum position of this peak is the waveguide mode distribution (light intensity distribution). It can be regarded as the center. At this time, when no “offset” is provided, the center of the effective waveguide mode distribution (light intensity distribution) in the curved waveguide region is shifted from the center of the core to the outer peripheral side. On the other hand, the center of the core itself is moved to the inner circumference side (curvature center side) by the “offset”, so that it matches the center of the effective waveguide mode distribution (light intensity distribution) in the straight waveguide And can. As a result, the loss of light intensity propagated from the straight waveguide side to the curved waveguide region is relatively reduced.
JP-A-2005-300678 JP 2004-264689 A Yasuo Kokubun, “Lightwave Engineering”, Kyoritsu Shuppan, June 10, 1999, pages 250-253.

チャンネル型の導波路構造を採用する、従来の光導波路におけるコア形成工程では、下クラッド層上にコア層の平坦成膜を行い、感光性材料による露光現像を利用して、コア層の平面パターンに対応するエッチングマスクを作製する。次いで、作製されたエッチングマスクを利用して、RIEなどのエッチングによって、コア層をエッチング加工することで、コアの断面形状を矩形としている。作製される矩形の断面形状のコアの両側面と上面を被覆するように、上クラッド層が形成される。従って、コア/クラッド構造において、その水平方向の屈折率分布は、コアの中心に対して、対称な構造となる。この屈折率分布を有するコア/クラッド構造によって曲線導波路を形成すると、実効的な屈折率分布が変形し、曲線導波路内を光が伝搬する際、その導波モードは、コアの中心から外周側にシフトする。また、それに伴って、光の導波モードがシングルモードである際、その導波モード分布(光強度分布)の中心に対して、内周側と外周側の光強度分布は非対称となる。特に、外周側の分布の裾が、コアの外周側の側壁から外部へ相当に滲み出した形状となる。この導波モードの非対称性と外周側への滲み出した形状が、曲線導波路自体の放射損(一様曲げ損失)や、直線導波路や曲率の異なる導波路との結合部での放射損(モード変換損)が発生する原因となっている。   In the core formation process in a conventional optical waveguide that employs a channel-type waveguide structure, the core layer is flatly formed on the lower clad layer, and the planar pattern of the core layer is formed using exposure development using a photosensitive material. An etching mask corresponding to is prepared. Next, the core layer is etched by etching such as RIE using the produced etching mask, so that the cross-sectional shape of the core is rectangular. The upper cladding layer is formed so as to cover both side surfaces and the upper surface of the core having a rectangular cross-sectional shape to be manufactured. Therefore, in the core / cladding structure, the refractive index profile in the horizontal direction is symmetric with respect to the center of the core. When a curved waveguide is formed by a core / clad structure having this refractive index distribution, the effective refractive index distribution is deformed, and when light propagates in the curved waveguide, the waveguide mode changes from the center of the core to the outer periphery. Shift to the side. Accordingly, when the waveguide mode of light is a single mode, the light intensity distribution on the inner peripheral side and the outer peripheral side is asymmetric with respect to the center of the waveguide mode distribution (light intensity distribution). In particular, the skirt of the distribution on the outer peripheral side has a shape that exudes considerably from the outer peripheral side wall of the core to the outside. This asymmetry of the waveguide mode and the shape that oozes out to the outer periphery are the radiation loss of the curved waveguide itself (uniform bending loss), and the radiation loss at the joint with a straight waveguide or a waveguide with a different curvature. (Mode conversion loss) occurs.

曲線導波路における一様曲げ損失は、主に、コアの外周側の側壁から外部への光の放散に起因している。例えば、コアの外周側の側壁面における、コアの屈折率ncoreとクラッドの屈折率ncladの比:nclad/ncoreにより決定される臨界角θCを小さくすると、一様曲げ損失の低減がなされる。従って、従来の光導波路では、クラッド層の屈折率ncladが同じ場合、コアの屈折率ncoreとクラッドの屈折率ncladの比屈折率差:Δ=(ncore 2−nclad 2)/(2・ncore 2)を大きくする、すなわち、比:nclad/ncoreを小さくすることで、臨界角θCを小さくし、一様曲げ損失の低減がなされている。この手法では、コアの形成に利用する光透過性材料として、より高い屈折率を有する材料を用いる必要がある。その際、シングルモード条件を満足する、矩形の断面形状のコアの厚さD、幅Wは、コア内を伝搬する光の波長:(λ0/ncore)に基づき選択されるため、コアの屈折率ncoreがより高くなると、コアの厚さD、幅Wはより小さくなる。例えば、コアの屈折率ncoreを大きくすることで、コアの屈折率ncoreとクラッドの屈折率ncladの比:nclad/ncoreを小さくする方法は、本質的な手段ではあるが、利用可能な高屈折率材料は限られ、また、コアのサイズを低下する必要があり、加工精度の面で課題を内在している。 The uniform bending loss in the curved waveguide is mainly caused by the diffusion of light from the outer peripheral side wall of the core to the outside. For example, the ratio of the refractive index n core of the core to the refractive index n clad of the clad on the side wall surface on the outer peripheral side of the core: reducing the critical angle θ C determined by n clad / n core reduces the uniform bending loss. Is made. Therefore, in the conventional optical waveguide, when the refractive index n clad of the cladding layer is the same, the relative refractive index difference between the refractive index n core of the core and the refractive index n clad of the cladding: Δ = (n core 2 −n clad 2 ) / By increasing ( 2.n core 2 ), that is, by reducing the ratio: n clad / n core , the critical angle θ C is reduced and the uniform bending loss is reduced. In this method, it is necessary to use a material having a higher refractive index as a light-transmitting material used for forming the core. At this time, the thickness D and the width W of the rectangular cross-sectional core that satisfies the single mode condition are selected based on the wavelength of light propagating in the core: (λ 0 / n core ). When the refractive index n core is higher, the core thickness D and width W are smaller. For example, by increasing the refractive index n core of the core, the ratio of the refractive index n clad of a refractive index n core and cladding of the core: How to reduce the n clad / n core, albeit an essential means, use Possible high refractive index materials are limited, and it is necessary to reduce the size of the core, which presents a problem in terms of processing accuracy.

例えば、直線導波路と曲線導波路の接続部におけるモード変換損を低減する手法として、従来、導波モードがシングルモードである場合、直線導波路中を光が伝搬する際の、導波モード分布の中心と、曲線導波路中を光が伝搬する際の導波モード分布の中心を一致させるため、接続部に「オフセット」を設ける手段が利用されている。曲線導波路のコア中心の曲率半径:R0、コアの幅:Wに対して、「オフセット」量:δR0は、例えば、{1/8・(W2/R0)}のオーダーとなるため、加工精度の面で課題を内在している。さらには、適切な「オフセット」量:δR0は、曲線導波路のコア中心の曲率半径:R0、コアの幅:W、コアの屈折率ncore、クラッドの屈折率ncladの4種のパラメータに基づき、設計を行う必要があり、相当な量の数値シミュレーション計算が必要となる。 For example, as a technique for reducing the mode conversion loss at the connection between a straight waveguide and a curved waveguide, conventionally, when the waveguide mode is a single mode, the waveguide mode distribution when light propagates through the straight waveguide In order to make the center of the waveguide and the center of the waveguide mode distribution when light propagates through the curved waveguide coincide with each other, means for providing an “offset” at the connection portion is used. The radius of curvature of the core center of the curved waveguide: R 0 , the width of the core: W, and the “offset” amount: δR 0 is, for example, in the order of {1/8 · (W 2 / R 0 )}. Therefore, the problem is inherent in the processing accuracy. Furthermore, an appropriate “offset” amount: δR 0 is a radius of curvature of the core center of the curved waveguide: R 0 , a core width: W, a core refractive index n core , and a clad refractive index n clad . It is necessary to design based on the parameters, and a considerable amount of numerical simulation calculation is required.

本発明は上記の課題を解決するものであり、本発明は、下記の目的に適合する平面光導波路を提供するものである。   The present invention solves the above problems, and the present invention provides a planar optical waveguide that meets the following objectives.

本発明の第一の目的は、平面光導波路において、コア/クラッドで構成される導波路の水平方向の屈折率分布、ならびに、水平方向の実効的な屈折率分布をはじめとする諸特性を容易に調整できる構造を具えている光導波路を提供することにある。   The first object of the present invention is to facilitate various characteristics including a horizontal refractive index distribution and an effective horizontal refractive index distribution of a waveguide composed of a core / clad in a planar optical waveguide. It is an object of the present invention to provide an optical waveguide having a structure that can be adjusted.

加えて、本発明の更なる目的は、曲線導波路に適用した際、例えば、コアの屈折率ncoreとクラッドの屈折率ncladの比:nclad/ncoreを大きくする手段を利用して、コアの外周側の側壁面から外部への光の放散を低減し、一様曲げ損失を低減するのではなく、コア/クラッドで構成される導波路の水平方向の屈折率分布を調整することによって、一様曲げ損失の低減を実現している光導波路を提供することにある。 In addition, a further object of the present invention is to use, for example, a means for increasing the ratio of the refractive index n core of the core and the refractive index n clad of the cladding: n clad / n core when applied to a curved waveguide. To adjust the refractive index profile in the horizontal direction of the waveguide composed of the core / cladding instead of reducing the uniform bending loss, reducing the diffusion of light from the sidewall surface on the outer peripheral side of the core to the outside Therefore, an object of the present invention is to provide an optical waveguide that achieves uniform bending loss reduction.

また、本発明の更なる目的は、導波モードをシングルモードに維持しつつ、直線導波路と曲線導波路の接続部、あるいは、曲率の異なる曲線導波路相互の接続部において、各光導波路内を光が伝搬する際の実効的な導波モード分布における中心を相互に一致させ、モード変換損の低減を図るため、接続部に「オフセット」を設けるのではなく、コア/クラッドで構成される導波路の水平方向の屈折率分布を調整することによって、各光導波路内を光が伝搬する際の実効的な導波モード分布における中心を相互に一致させ、モード変換損の低減を実現している光導波路を提供することにある。   A further object of the present invention is to maintain the waveguide mode in a single mode, and to connect each of the optical waveguides at the connection portion between the straight waveguide and the curved waveguide or between the curved waveguides having different curvatures. In order to reduce the mode conversion loss by matching the centers in the effective waveguide mode distribution when light propagates through the core, it is configured with a core / cladding rather than providing an “offset” at the connection By adjusting the refractive index distribution in the horizontal direction of the waveguide, the centers in the effective waveguide mode distribution when light propagates through each optical waveguide are made to coincide with each other, reducing the mode conversion loss. It is to provide an optical waveguide.

上述する課題を解決するためには、コア/クラッドで構成される導波路の水平方向の屈折率分布、特には、クラッドとの水平方向の界面近傍のコア領域の実効的な屈折率を調整することが有効であることを見出した。具体的には、基板と、基板上に形成される、下クラッド部と、コア部と、上クラッド部からなる平面光導波路を構成する際、光の伝搬経路を構成する、断面が矩形形状のコア領域と、その両側面に接するクラッド部との界面近傍のコア領域の実効的な屈折率を調整する機能を有する調整部を設けることが有効である。特に、曲線導波路においては、断面が矩形形状のコア領域における実効的屈折率分布は、連続的な実効的な屈折率の変化であり、この連続的な屈折率変化を補償・相殺する目的では、前記調整部を利用する実効的な屈折率の変化も連続的であることが望ましいことを見出した。   In order to solve the above-mentioned problems, the refractive index distribution in the horizontal direction of the waveguide constituted by the core / cladding, in particular, the effective refractive index of the core region in the vicinity of the horizontal interface with the cladding is adjusted. Found that it was effective. Specifically, when forming a planar optical waveguide composed of a substrate, a lower clad portion, a core portion, and an upper clad portion formed on the substrate, the cross section that forms a light propagation path and has a rectangular shape It is effective to provide an adjustment unit having a function of adjusting the effective refractive index of the core region in the vicinity of the interface between the core region and the clad portion in contact with both side surfaces thereof. In particular, in a curved waveguide, the effective refractive index distribution in the core region having a rectangular cross section is a continuous effective refractive index change. For the purpose of compensating and canceling this continuous refractive index change, The inventors have found that it is desirable that the effective refractive index change using the adjusting unit is also continuous.

本発明は、これらの知見に基いて、完成されたものである。   The present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明の第一の形態にかかる光導波路は、
基板と、前記基板上に形成されている、屈折率nclad1の下クラッド部と、屈折率ncoreのコア部と、屈折率nclad2の上クラッド部とを具えてなる光導波路であって、
該光導波路は、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を具える平面光導波路であり、
前記断面が矩形形状の溝領域の下面、左側面、右側面は、下クラッド部と接する界面を構成しており、
該光導波路内を伝搬する真空中の波長λ0の光に対して、下クラッド部の屈折率nclad1、コア部の屈折率ncore、上クラッド部の屈折率nclad2は、ncore>nclad1、かつ、ncore>nclad2の関係を満たすように選択されており、
前記コア部の断面形状は、
コア部の上面は、上クラッド部と接して、平坦な界面を形成し、
コア部の下面は、少なくとも、前記溝領域内において、下クラッド部と接して、平坦な界面を形成しており、
前記溝領域の左側面、右側面の一方は、
下クラッド部と、屈折率n1の第1調整部とが接する界面で構成されており、
前記溝領域の下面内において、前記第1調整部は下クラッド部と接して、幅W1の平坦な界面を形成しており、
前記溝領域内において、前記第1調整部は、コア部と接して界面を形成しており、
該第1調整部とコア部とが接する界面は、前記溝領域の下面に対して、傾斜角θ1で交差しており、該傾斜角θ1は、θ1<90°に選択されており、
前記第1調整部の断面形状は、前記溝領域の一方側面において、下クラッド部と該第1調整部とが接する界面、該第1調整部とコア部とが接する界面、ならびに、前記溝領域の下面内において、該第1調整部と下クラッド部と接する界面により形成されており、
前記溝領域の左側面、右側面の残る一方は、
下クラッド部と、屈折率n2の第2調整部とが接する界面で構成されており、
前記溝領域の下面内において、前記第2調整部は下クラッド部と接して、幅W2の平坦な界面を形成しており、
前記溝領域内において、前記第2調整部は、コア部と接して界面を形成しており、
該第2調整部とコア部とが接する界面は、前記溝領域の下面に対して、傾斜角θ2で交差しており、該傾斜角θ2は、θ2<90°に選択されており、
前記第2調整部の断面形状は、前記溝領域の他方の側面において、下クラッド部または上クラッド部のいずれかと該第2調整部とが接する界面、該第2調整部とコア部とが接する界面、ならびに、前記溝領域の下面内において、該第2調整部と下クラッド部と接する界面により形成されている
ことを特徴とする光導波路である。
That is, the optical waveguide according to the first aspect of the present invention is
And the substrate, are formed on the substrate, a lower cladding portion of the refractive index n clad1, the core part of the refractive index n core, an optical waveguide made comprises an upper cladding portion of the refractive index n clad2,
The optical waveguide is a planar optical waveguide comprising a rectangular groove region having a width W and a depth D, constituting a light propagation path,
The lower surface, left side surface, and right side surface of the groove region having a rectangular cross section constitute an interface in contact with the lower cladding part,
With respect to the wavelength lambda 0 of the light in vacuum propagating in the optical waveguide, the refractive index n clad1 the lower cladding portion, the refractive index n core, the refractive index n clad2 the upper cladding portion of the core portion, n core> n clad1 and n core > n clad2 are selected to satisfy the relationship,
The cross-sectional shape of the core part is
The upper surface of the core part is in contact with the upper cladding part to form a flat interface,
The lower surface of the core portion is in contact with the lower cladding portion at least in the groove region, and forms a flat interface,
One of the left side and the right side of the groove region is
It is composed of an interface where the lower cladding part and the first adjusting part having a refractive index n 1 are in contact with each other.
In the lower surface of the groove region, the first adjustment portion is in contact with the lower cladding portion and forms a flat interface having a width W 1 .
In the groove region, the first adjustment portion forms an interface in contact with the core portion,
The interface between the first adjustment portion and the core portion intersects the lower surface of the groove region at an inclination angle θ 1 , and the inclination angle θ 1 is selected as θ 1 <90 °. ,
The cross-sectional shape of the first adjustment portion includes an interface where the lower cladding portion and the first adjustment portion are in contact with each other on one side surface of the groove region, an interface where the first adjustment portion and the core portion are in contact, and the groove region. Is formed by an interface in contact with the first adjustment portion and the lower clad portion,
The left side of the groove region, the remaining one of the right side,
It is composed of an interface where the lower clad part and the second adjusting part having a refractive index n 2 are in contact with each other.
In the lower surface of the groove region, the second adjustment portion is in contact with the lower cladding portion and forms a flat interface having a width W 2 .
In the groove region, the second adjustment part forms an interface in contact with the core part,
The interface between the second adjusting portion and the core portion intersects the lower surface of the groove region at an inclination angle θ 2 , and the inclination angle θ 2 is selected as θ 2 <90 °. ,
The cross-sectional shape of the second adjusting portion is such that, on the other side surface of the groove region, either the lower cladding portion or the upper cladding portion is in contact with the second adjusting portion, and the second adjusting portion and the core portion are in contact with each other. The optical waveguide is characterized by being formed by the interface and the interface in contact with the second adjustment part and the lower cladding part in the lower surface of the groove region.

その際、
第1調整部の屈折率n1は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n1>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n1≠ncoreの関係を満たしており、
第2調整部の屈折率n2は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n2>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n2≠ncoreの関係を満たしている構成を選択することができる。
that time,
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 1 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
For the refractive index n core of the core part, the relationship of n 1 ≠ n core is satisfied,
The refractive index n 2 of the second adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 2 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
A configuration satisfying the relationship of n 2 ≠ n core with respect to the refractive index n core of the core portion can be selected.

さらには、
第1調整部の屈折率n1は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n1>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n1≠ncoreの関係を満たしており、
第2調整部の屈折率n2は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n2>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n2=ncoreの関係を満たしている構成;
あるいは、
第1調整部の屈折率n1は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n1>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n1=ncoreの関係を満たしており、
第2調整部の屈折率n2は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n2>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n2≠ncoreの関係を満たしている構成を選択することもできる。
Moreover,
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 1 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
For the refractive index n core of the core part, the relationship of n 1 ≠ n core is satisfied,
The refractive index n 2 of the second adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 2 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
A configuration satisfying the relationship of n 2 = n core with respect to the refractive index n core of the core portion;
Or
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 1 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
For the refractive index n core of the core part, the relationship of n 1 = n core is satisfied,
The refractive index n 2 of the second adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 2 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
A configuration satisfying the relationship of n 2 ≠ n core with respect to the refractive index n core of the core portion can also be selected.

例えば、曲線導波路のように、光の伝搬経路の左右で異なる状態を形成する必要がある際には、
第1調整部の屈折率n1と、第2調整部の屈折率n2は、
少なくとも、n1≠n2の関係を満たしている構成を選択する。
For example, when it is necessary to form different states on the left and right of the light propagation path, such as a curved waveguide,
The refractive index n 1 of the first adjustment unit and the refractive index n 2 of the second adjustment unit are
A configuration that satisfies at least the relationship of n 1 ≠ n 2 is selected.

本発明の第一の形態にかかる曲線導波路では、例えば、
第1調整部の屈折率n1は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n1>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n1≠ncoreの関係を満たしており、
第2調整部の屈折率n2は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n2>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n2≠ncoreの関係を満たしている構成を選択した上で、
前記平面光導波路は、曲線導波路であり、
該曲線導波路において、
前記溝領域の外周側の側面に、屈折率n1の第1調整部を、
前記溝領域の内周側の側面に、屈折率n2の第2調整部を配置し、
第1調整部の屈折率n1と、第2調整部の屈折率n2を、
コア部の屈折率ncoreに対して、n2>ncore>n1の関係を満たすように選択している構成を採用することが好ましい。
In the curved waveguide according to the first aspect of the present invention, for example,
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 1 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
For the refractive index n core of the core part, the relationship of n 1 ≠ n core is satisfied,
The refractive index n 2 of the second adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 2 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
Relative refractive index n core of the core part, on the selected configuration meets a relation of n 2 ≠ n core,
The planar optical waveguide is a curved waveguide;
In the curved waveguide,
A first adjustment portion having a refractive index n 1 is provided on the outer peripheral side surface of the groove region.
A second adjusting portion having a refractive index n 2 is disposed on the inner peripheral side surface of the groove region;
The refractive index n 1 of the first adjustment unit and the refractive index n 2 of the second adjustment unit are
It is preferable to adopt a configuration selected so as to satisfy the relationship of n 2 > n core > n 1 with respect to the refractive index n core of the core portion.

なお、上述する、本発明の第一の形態にかかる光導波路を製造する方法は、
その製造プロセスとして、
基板上に屈折率nclad1の下クラッド部を成膜する工程;
下クラッド部の上面に、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を形成する加工を施す工程;
第1調整部、右側面の一方に、該側面と、該側面から幅W1で前記溝領域の下面を被覆ように、前記溝領域の側面に第1調整材を選択的に成膜し、屈折率n1の第1調整部を形成する工程;
溝領域の左側面、右側面の残る一方に、該側面と、該側面から幅W2で前記溝領域の下面を被覆するように、前記溝領域の側面に第2調整材を選択的に成膜し、屈折率n2の第2調整部を形成する工程;
前記溝領域内において、第1調整部の成膜表面、第2調整部の成膜表面、ならびに、溝領域の下面を被覆し、溝領域内を埋め込むように、屈折率ncoreのコア部を成膜し、コア部と第1調整部とが接する界面、コア部と第2調整部とが接する界面を形成する工程;
コア部の上面、第1調整部の上面、第2調整部の上面、ならびに、下クラッド部の上面を被覆するように、屈折率nclad2の上クラッド部を成膜する工程を具えている
ことを特徴とする光導波路の製造方法である。
In addition, the method for manufacturing the optical waveguide according to the first aspect of the present invention described above is as follows.
As its manufacturing process,
Forming a lower clad portion of refractive index n clad1 on a substrate;
A step of forming a rectangular groove region having a cross section of width W and depth D on the upper surface of the lower clad portion;
A first adjustment member is selectively formed on one side of the groove region so as to cover the side surface and the lower surface of the groove region with a width W 1 from the side surface on one side of the first adjustment unit, Forming a first adjusting portion having a refractive index n 1 ;
A second adjustment material is selectively formed on the side surface of the groove region so that the left side surface and the right side surface of the groove region are covered with the side surface and the lower surface of the groove region with a width W 2 from the side surface. Forming a film and forming a second adjusting portion having a refractive index n 2 ;
In the groove region, a core portion having a refractive index n core is formed so as to cover the film formation surface of the first adjustment portion, the film formation surface of the second adjustment portion, and the lower surface of the groove region, and to fill the groove region. Forming a film and forming an interface where the core portion and the first adjustment portion are in contact, and an interface where the core portion and the second adjustment portion are in contact;
A step of forming an upper clad portion of refractive index n clad2 so as to cover the upper surface of the core portion, the upper surface of the first adjustment portion, the upper surface of the second adjustment portion, and the upper surface of the lower clad portion; An optical waveguide manufacturing method characterized by the following.

また、本発明の第二の形態にかかる光導波路は、
基板と、前記基板上に形成されている、屈折率nclad1の下クラッド部と、屈折率ncoreのコア部と、屈折率nclad2の上クラッド部とを具えてなる光導波路であって、
該光導波路は、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を具える平面光導波路であり、
前記断面が矩形形状の溝領域の下面、左側面、右側面は、下クラッド部と接する界面を構成しており、
該光導波路内を伝搬する真空中の波長λ0の光に対して、下クラッド部の屈折率nclad1、コア部の屈折率ncore、上クラッド部の屈折率nclad2は、ncore>nclad1、かつ、ncore>nclad2の関係を満たすように選択されており、
前記コア部の断面形状は、
コア部の上面は、上クラッド部と接して、平坦な界面を形成し、
コア部の下面は、少なくとも、前記断面が矩形形状の領域内において、下クラッド部と接して、平坦な界面を形成しており、
前記溝領域の左側面、右側面の一方は、
下クラッド部と、屈折率n1の第1調整部とが接する界面で構成されており、
前記溝領域の下面内において、前記第1調整部は下クラッド部と接して、幅W1の平坦な界面を形成しており、
前記溝領域内において、前記第1調整部は、コア部と接して界面を形成しており、
該第1調整部とコア部とが接する界面は、前記溝領域の下面に対して、傾斜角θ1で交差しており、該傾斜角θ1は、θ1<90°に選択されており、
前記第1調整部の断面形状は、前記溝領域の一方の側面において、下クラッド部と該第1調整部とが接する界面、該第1調整部とコア部とが接する界面、ならびに、前記溝領域の下面内において、該第1調整部と下クラッド部と接する界面により形成されており、
前記溝領域の左側面、右側面の残る一方は、
下クラッド部と、コア部とが接する界面で構成されている
ことを特徴とする光導波路である。
The optical waveguide according to the second aspect of the present invention is
And the substrate, are formed on the substrate, a lower cladding portion of the refractive index n clad1, the core part of the refractive index n core, an optical waveguide made comprises an upper cladding portion of the refractive index n clad2,
The optical waveguide is a planar optical waveguide comprising a rectangular groove region having a width W and a depth D, constituting a light propagation path,
The lower surface, left side surface, and right side surface of the groove region having a rectangular cross section constitute an interface in contact with the lower cladding part,
With respect to the wavelength lambda 0 of the light in vacuum propagating in the optical waveguide, the refractive index n clad1 the lower cladding portion, the refractive index n core, the refractive index n clad2 the upper cladding portion of the core portion, n core> n clad1 and n core > n clad2 are selected to satisfy the relationship,
The cross-sectional shape of the core part is
The upper surface of the core part is in contact with the upper cladding part to form a flat interface,
The lower surface of the core part is in contact with the lower cladding part in at least the region where the cross section is rectangular, and forms a flat interface,
One of the left side and the right side of the groove region is
It is composed of an interface where the lower cladding part and the first adjusting part having a refractive index n 1 are in contact with each other.
In the lower surface of the groove region, the first adjustment portion is in contact with the lower cladding portion and forms a flat interface having a width W 1 .
In the groove region, the first adjustment portion forms an interface in contact with the core portion,
The interface between the first adjustment portion and the core portion intersects the lower surface of the groove region at an inclination angle θ 1 , and the inclination angle θ 1 is selected as θ 1 <90 °. ,
The cross-sectional shape of the first adjustment part is such that, on one side surface of the groove region, an interface between the lower cladding part and the first adjustment part, an interface between the first adjustment part and the core part, and the groove In the lower surface of the region, formed by an interface in contact with the first adjustment portion and the lower cladding portion,
The left side of the groove region, the remaining one of the right side,
An optical waveguide comprising an interface where a lower cladding part and a core part are in contact with each other.

その際、
第1調整部の屈折率n1は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n1>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n1≠ncoreの関係を満たしている構成とすることが望ましい。
that time,
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 1 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
It is desirable to have a configuration satisfying the relationship of n 1 ≠ n core with respect to the refractive index n core of the core portion.

本発明の第二の形態にかかる曲線導波路では、例えば、
第1調整部の屈折率n1は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率nclad1に対して、n1>nclad1の関係を満たし、
コア部の屈折率ncoreに対して、n1≠ncoreの関係を満たしている構成を選択した上で、
前記平面光導波路は、曲線導波路であり、
該曲線導波路において、
前記溝領域の外周側の側面に、屈折率n1の第1調整部を配置し、
第1調整部の屈折率n1を、
コア部の屈折率ncoreに対して、ncore>n1の関係を満たすように選択している構成;
あるいは、
前記平面光導波路は、曲線導波路であり、
該曲線導波路において、
前記溝領域の内周側の側面に、屈折率n1の第1調整部を配置し、
第1調整部の屈折率n1を、
コア部の屈折率ncoreに対して、ncore<n1の関係を満たすように選択している構成を採用することが好ましい。
In the curved waveguide according to the second aspect of the present invention, for example,
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 1 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part,
Relative refractive index n core of the core part, on the selected configuration meets a relation of n 1 ≠ n core,
The planar optical waveguide is a curved waveguide;
In the curved waveguide,
A first adjustment portion having a refractive index n 1 is disposed on the outer peripheral side surface of the groove region,
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
A configuration selected so as to satisfy the relationship of n core > n 1 with respect to the refractive index n core of the core portion;
Or
The planar optical waveguide is a curved waveguide;
In the curved waveguide,
A first adjusting portion having a refractive index n 1 is disposed on the inner peripheral side surface of the groove region;
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
It is preferable to adopt a configuration selected so as to satisfy the relationship of n core <n 1 with respect to the refractive index n core of the core portion.

なお、上述する、本発明の第二の形態にかかる光導波路を製造する方法は、
その製造プロセスとして、
基板上に屈折率nclad1の下クラッド部を成膜する工程;
下クラッド部の上面に、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を形成する加工を施す工程;
第1調整部、右側面の一方に、該側面と、該側面から幅W1で前記溝領域の下面を被覆ように、前記溝領域の側面に第1調整材を選択的に成膜し、屈折率n1の第1調整部を形成する工程;
前記溝領域内において、溝領域の左側面、右側面の残る一方、第1調整部の成膜表面、ならびに、溝領域の下面を被覆し、溝領域内を埋め込むように、屈折率ncoreのコア部を成膜し、コア部と第1調整部とが接する界面を形成する工程;
コア部の上面、ならびに、下クラッド部の上面を被覆するように、屈折率nclad2の上クラッド部を成膜する工程を具えている
ことを特徴とする光導波路の製造方法である。
In addition, the method for manufacturing the optical waveguide according to the second aspect of the present invention described above is as follows.
As its manufacturing process,
Forming a lower clad portion of refractive index n clad1 on a substrate;
A step of forming a rectangular groove region having a cross section of width W and depth D on the upper surface of the lower clad portion;
A first adjustment member is selectively formed on one side of the groove region so as to cover the side surface and the lower surface of the groove region with a width W 1 from the side surface on one side of the first adjustment unit, Forming a first adjusting portion having a refractive index n 1 ;
In the groove area, the left side surface of the groove area, while remaining on the right side, the deposition surface of the first adjusting portion, and covers the lower surface of the groove area to fill the trench region, the refractive index n core Forming a core part and forming an interface between the core part and the first adjustment part;
An optical waveguide manufacturing method comprising a step of forming a film of an upper cladding portion of a refractive index n clad2 so as to cover an upper surface of a core portion and an upper surface of a lower cladding portion.

さらに、本発明にかかる光導波路は、特に、曲線導波路に適用する際にその有効性が顕著に発揮される。例えば、下記する形態の光導波路において、その曲線導波路部分に利用することが好ましい。   Furthermore, the optical waveguide according to the present invention is particularly effective when applied to a curved waveguide. For example, in the optical waveguide having the form described below, it is preferable to use it for the curved waveguide portion.

例えば、
直線導波路部分と曲線導波路部分とが接続されてなる光導波路であって、
前記直線導波路部分は、
基板と、前記基板上に形成されている、屈折率nclad1の下クラッド部と、屈折率ncoreのコア部と、屈折率nclad2の上クラッド部とを具え、
光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を具える平面光導波路であり、
前記断面が矩形形状の溝領域の下面、左側面、右側面は、下クラッド部と接する界面を構成しており、
該光導波路内を伝搬する真空中の波長λ0の光に対して、下クラッド部の屈折率nclad1、コア部の屈折率ncore、上クラッド部の屈折率nclad2は、ncore>nclad1、かつ、ncore>nclad2の関係を満たすように選択されており、
前記コア部の断面形状は、
コア部の上面は、上クラッド部と接して、平坦な界面を形成し、
コア部の下面は、少なくとも、前記溝領域内において、下クラッド部と接して、平坦な界面を形成しており、
前記溝領域の左側面、右側面は、ともに、
下クラッド部と、コア部とが接する界面で構成されており;
前記曲線導波路部分は、上述の本発明の第一の形態にかかる曲線導波路、あるいは、本発明の第二の形態にかかる曲線導波路であり;
前記直線導波路部分と曲線導波路部分との接続は、
該直線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域と、該曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域とを、両者の下面、左側面、右側面を一致する形態で接続している
ことを特徴とする光導波路とすることができる。
For example,
An optical waveguide in which a straight waveguide portion and a curved waveguide portion are connected,
The straight waveguide portion is
A substrate, a lower clad portion having a refractive index n clad1 formed on the substrate, a core portion having a refractive index n core , and an upper clad portion having a refractive index n clad2 ;
A planar optical waveguide comprising a rectangular groove region having a width W and a depth D, constituting a light propagation path,
The lower surface, left side surface, and right side surface of the groove region having a rectangular cross section constitute an interface in contact with the lower cladding part,
With respect to the wavelength lambda 0 of the light in vacuum propagating in the optical waveguide, the refractive index n clad1 the lower cladding portion, the refractive index n core, the refractive index n clad2 the upper cladding portion of the core portion, n core> n clad1 and n core > n clad2 are selected to satisfy the relationship,
The cross-sectional shape of the core part is
The upper surface of the core part is in contact with the upper cladding part to form a flat interface,
The lower surface of the core portion is in contact with the lower cladding portion at least in the groove region, and forms a flat interface,
Both the left side surface and the right side surface of the groove region,
It consists of the interface where the lower cladding and the core are in contact;
The curved waveguide portion is the above-described curved waveguide according to the first aspect of the present invention or the curved waveguide according to the second aspect of the present invention;
The connection between the straight waveguide portion and the curved waveguide portion is as follows:
In the straight waveguide portion, a rectangular groove region having a cross section having a width W and a depth D, which forms a light propagation path, and in the curved waveguide portion, a cross section having a width W, which forms a light propagation path. In addition, a rectangular groove region having a depth D can be connected to each other in a form in which the lower surface, the left side surface, and the right side surface thereof coincide with each other.

例えば、
曲率が互いに相違する二つの曲線導波路部分が接続されてなる光導波路であって、
前記曲率が互いに相違する二つの曲線導波路部分は、それぞれ、上述の本発明の第一の形態にかかる曲線導波路、あるいは、本発明の第二の形態にかかる曲線導波路であり;
二つの曲線導波路部分相互の接続は、
一方の曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域と、他方の曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域とを、両者の下面、左側面、右側面を一致する形態で接続している
ことを特徴とする光導波路とすることができる。
For example,
An optical waveguide formed by connecting two curved waveguide portions having different curvatures,
The two curved waveguide portions having different curvatures are respectively the curved waveguide according to the first aspect of the present invention or the curved waveguide according to the second aspect of the present invention;
The connection between the two curved waveguide sections is
In one curved waveguide portion, a light propagation path is formed. A rectangular groove region having a cross section of width W and depth D, and in the other curved waveguide portion, a light propagation path is formed. A rectangular groove region having a width W and a depth D is connected to each other in a form in which the lower surface, the left side surface, and the right side surface of the two are coincident with each other.

例えば、
曲りの方向が互いに相違する二つの曲線導波路部分が接続されてなる光導波路であって、
前記曲りの方向が互いに相違する二つの曲線導波路部分は、それぞれ、上述の本発明の第一の形態にかかる曲線導波路、あるいは、本発明の第二の形態にかかる曲線導波路であり;
二つの曲線導波路部分相互の接続は、
一方の曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域と、他方の曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域とを、両者の下面、左側面、右側面を一致する形態で接続している
ことを特徴とする光導波路とすることができる。
For example,
An optical waveguide formed by connecting two curved waveguide portions having different bending directions,
The two curved waveguide portions having different bending directions are respectively the curved waveguide according to the first aspect of the present invention or the curved waveguide according to the second aspect of the present invention;
The connection between the two curved waveguide sections is
In one curved waveguide portion, a light propagation path is formed. A rectangular groove region having a cross section of width W and depth D, and in the other curved waveguide portion, a light propagation path is formed. A rectangular groove region having a width W and a depth D is connected to each other in a form in which the lower surface, the left side surface, and the right side surface of the two are coincident with each other.

本発明にかかる光導波路では、平面光導波路を構成するコア/クラッド構造において、コア領域とクラッドとの水平方向の境界に、コア部を形成する光透過性材料と光学・電磁気学的な特性の異なる光透過性材料を配置することによって、例えば、導波路の水平方向の屈折率分布、特には、クラッドとの水平方向の界面近傍のコア領域の実効的な屈折率を容易に調整することできる。特には、導波路の水平方向の実効的な屈折率分布において、クラッドとの水平方向の境界からコア領域の中心部に向って、実効的な屈折率が連続的に変化する分布を容易に形成することができる。   In the optical waveguide according to the present invention, in the core / clad structure constituting the planar optical waveguide, the optically and electromagnetically characteristic of the light transmissive material forming the core portion at the horizontal boundary between the core region and the clad. By arranging different light transmissive materials, for example, the refractive index distribution in the horizontal direction of the waveguide, particularly the effective refractive index of the core region near the horizontal interface with the cladding can be easily adjusted. . In particular, in the effective refractive index distribution in the horizontal direction of the waveguide, a distribution in which the effective refractive index continuously changes from the horizontal boundary with the cladding toward the center of the core region is easily formed. can do.

例えば、導波モードがシングルモードである場合、従来の曲線導波路においては、コア領域の中心部と比較して、内周側では実効的屈折率が減少し、外周側では実効的屈折率が増加することに由来して、光が導波路内を伝搬する際、モード分布の中心が、コア領域の中心部から外周側へシフトする。一方、本発明に従って、コア領域の外周側の境界に、コアの屈折率ncore、クラッドの屈折率ncladの中間の屈折率を有する調整部を設けることで、相対的に、内周側における実効的な屈折率が、外周側における実効的な屈折率よりも高い状態とすることができる。また、例えば、本発明に従って、コア領域の内周側の境界に、コアの屈折率ncoreよりも高い屈折率を有する調整部を設けることで、相対的に、内周側における実効的な屈折率が、外周側における実効的な屈折率よりも高くなる状態とすることができる。前記のような屈折率分布を達成することで、光が導波路内を伝搬する際、モード分布の中心が、コア領域の中心部から外周側へシフトする現象を抑制し、モード分布の中心をコア領域の中心に一致させることが可能となる。その際、コア領域の実効的な屈折率分布が、相対的に、内周側における実効的な屈折率が、外周側における実効的な屈折率よりも高い状態とし、モード分布の中心をコア領域の中心に一致させると、結果的に、コア領域の外周側からクラッド側への光の滲み出しも抑制された状態となる。 For example, when the waveguide mode is a single mode, in the conventional curved waveguide, the effective refractive index decreases on the inner peripheral side and the effective refractive index on the outer peripheral side as compared with the central portion of the core region. Due to the increase, when light propagates in the waveguide, the center of the mode distribution shifts from the center of the core region to the outer peripheral side. On the other hand, according to the present invention, an adjustment portion having a refractive index intermediate between the refractive index n core of the core and the refractive index n clad of the cladding is provided at the boundary on the outer peripheral side of the core region. The effective refractive index can be made higher than the effective refractive index on the outer peripheral side. In addition, for example, according to the present invention, an effective refraction at the inner peripheral side can be achieved relatively by providing an adjustment portion having a refractive index higher than the refractive index n core of the core at the boundary on the inner peripheral side of the core region. The refractive index can be higher than the effective refractive index on the outer peripheral side. By achieving the refractive index distribution as described above, when the light propagates in the waveguide, the center of the mode distribution is prevented from shifting from the center of the core region to the outer peripheral side, and the center of the mode distribution is reduced. It is possible to match the center of the core region. At that time, the effective refractive index distribution of the core region is relatively in a state where the effective refractive index on the inner peripheral side is higher than the effective refractive index on the outer peripheral side, and the center of the mode distribution is at the core region. As a result, the bleeding of light from the outer peripheral side of the core region to the cladding side is suppressed.

まず、導波モードがシングルモードである場合、本発明にかかる光導波路を曲線導波路に適用し、光が導波路内を伝搬する際、モード分布の中心が、コア領域の中心部から外周側へシフトする現象を抑制すると、直線導波路と曲線導波路を接続する際、「オフセット」補正を施さなくとも、直線導波路におけるモード分布の中心と、曲線導波路におけるモード分布の中心を一致させることが可能となる。その結果、直線導波路と曲線導波路の接続部において生じるモード変換損を抑えることができる。また、光が曲線導波路内を伝搬する際に生じる一様曲げ損失を相対的に抑制することも可能である。本発明は、コアの屈折率ncoreとクラッドの屈折率ncladの比:nclad/ncoreを小さくする手段を用いなくとも、曲線導波路における一様曲げ損失を抑制することを可能とするので、本発明にかかる光導波路を適用して、一様曲げ損失の増大を抑え、曲率の小さな曲線導波路を作製することが可能となる。すなわち、本発明にかかる光導波路を適用することで、モード変換損、一様曲げ損失の増大を抑えて、直線導波路と曲線導波路領域を含む平面光導波路の小型化が可能となる。 First, when the waveguide mode is a single mode, the optical waveguide according to the present invention is applied to a curved waveguide, and when light propagates in the waveguide, the center of the mode distribution is the outer periphery side from the center of the core region. By suppressing the phenomenon of shifting to a straight waveguide, the center of the mode distribution in the straight waveguide is matched with the center of the mode distribution in the curved waveguide without performing "offset" correction when connecting the straight waveguide and the curved waveguide. It becomes possible. As a result, it is possible to suppress mode conversion loss that occurs at the connecting portion between the straight waveguide and the curved waveguide. It is also possible to relatively suppress uniform bending loss that occurs when light propagates through the curved waveguide. The present invention makes it possible to suppress uniform bending loss in a curved waveguide without using a means for reducing the ratio of the refractive index n core of the core and the refractive index n clad of the clad : n clad / n core. Therefore, by applying the optical waveguide according to the present invention, it is possible to suppress an increase in uniform bending loss and to produce a curved waveguide having a small curvature. That is, by applying the optical waveguide according to the present invention, an increase in mode conversion loss and uniform bending loss can be suppressed, and the planar optical waveguide including the straight waveguide region and the curved waveguide region can be miniaturized.

次に、本発明の光導波路に関して、代表的な実施形態を例に採り、図面を参照して詳細に説明する。以下に例示する、各実施形態は、本発明の最良の実施形態の一例であるが、本発明は、これら例示される形態に限定されるものではない。   Next, the optical waveguide of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking a typical embodiment as an example. Each embodiment illustrated below is an example of the best mode of the present invention, but the present invention is not limited to these illustrated modes.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施の形態にかかる平面光導波路について、図1を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる平面光導波路の構造の一例である、光導波路構造1の構造を模式的に示す断面図である。図1に例示すように、第1の実施形態で利用される光導波路構造1は、基板2上に形成される下クラッド部31、下クラッド部31の上面に形成される溝、溝部の一方の側壁部に形成される第1調整部41、溝部の他の側壁部に形成される第2調整部42、溝の中央部に形成されるコア部32、下クラッド部31とコア部32の上面を覆うように形成される上クラッド部33からなる。
(First embodiment)
A planar optical waveguide according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an optical waveguide structure 1, which is an example of the structure of a planar optical waveguide according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 1, the optical waveguide structure 1 used in the first embodiment includes a lower clad portion 31 formed on a substrate 2, a groove formed on the upper surface of the lower clad portion 31, and one of the groove portions. Of the first adjustment portion 41 formed on the side wall portion of the groove, the second adjustment portion 42 formed on the other side wall portion of the groove portion, the core portion 32 formed at the center portion of the groove, the lower cladding portion 31 and the core portion 32 The upper clad portion 33 is formed so as to cover the upper surface.

下クラッド部31の上面に形成される溝部自体の断面形状は、深さ:D、幅:Wの矩形状である。第1調整部41は、溝部の一方の側壁面と、溝部の底面の一部と接している。第1調整部41とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ1は、一定の角度に設定されている。第2調整部42は、溝部の他方の側壁面と、溝部の底面の一部と接している。第1調整部42とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ2は、一定の角度に設定されている。 The cross-sectional shape of the groove part itself formed on the upper surface of the lower cladding part 31 is a rectangular shape having a depth: D and a width: W. The first adjustment portion 41 is in contact with one side wall surface of the groove portion and a part of the bottom surface of the groove portion. The interface where the first adjusting portion 41 and the core portion 32 are in contact with each other is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 1 is set to a constant angle. The second adjustment portion 42 is in contact with the other side wall surface of the groove portion and a part of the bottom surface of the groove portion. The interface where the first adjusting portion 42 and the core portion 32 are in contact with each other is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 2 is set to a constant angle.

図1に例示する光導波路構造1においては、溝部の内部を占める第1調整部41、コア部32、第2調整部42と、その周囲を取り囲む、下クラッド部31と上クラッド部33との間に設ける比屈折率差を利用して、屈折率導波構造が構成されている。下クラッド部31は、厚さ:Tclad1で作製されるが、その上面から深さ:Dの溝部が形成されるため、コア部32の下に残される厚さは(Tclad1−D)となる。 In the optical waveguide structure 1 illustrated in FIG. 1, the first adjustment portion 41, the core portion 32, and the second adjustment portion 42 occupying the inside of the groove portion, and the lower cladding portion 31 and the upper cladding portion 33 that surround the periphery thereof. A refractive index waveguide structure is configured by utilizing a relative refractive index difference provided therebetween. The lower clad part 31 is manufactured with a thickness: T clad1 , but since a groove part with a depth: D is formed from the upper surface, the thickness left under the core part 32 is (T clad1 -D). Become.

例えば、下クラッド部31が形成されている基板2として、半導体基板を利用すると、一般に、基板2の屈折率:nsubは、コア部32を形成する光透過性材料の屈折率:ncoreより高くなる。その際、残される厚さ:(Tclad1−D)が薄い場合、基板2への光の放散が顕著な影響を示す。この基板2への光の放散に起因する影響を排除するため、残される厚さ:(Tclad1−D)が十分に厚くなるように、溝部の深さ:Dに応じて、下クラッド部31の厚さ:Tclad1を選択する。 For example, when a semiconductor substrate is used as the substrate 2 on which the lower cladding portion 31 is formed, the refractive index: n sub of the substrate 2 is generally more than the refractive index: n core of the light transmissive material forming the core portion 32. Get higher. At that time, when the remaining thickness (T clad1 -D) is thin, the diffusion of light to the substrate 2 shows a significant influence. In order to eliminate the influence caused by the diffusion of light to the substrate 2, the lower cladding portion 31 according to the depth: D of the groove portion so that the remaining thickness: (T clad1 -D) is sufficiently thick. Thickness: Select T clad1 .

コア部32、下クラッド部31と上クラッド部33の形成に利用される材料は、導波される光の真空中における波長:λ0に対して、光透過性を示す材料である。また、第1調整部41、第2調整部42の形成に利用される材料も、導波される光の真空中における波長:λ0に対して、光透過性を示す材料とする。その際、第1調整部41、第2調整部42には、溝部の側壁面を覆うように形成するため、垂直側面に選択的に良好な被覆・堆積が可能な成膜方法を採用して、堆積を行うことが可能な光透過性材料を選択することが望ましい。垂直側面に選択的に良好な被覆・堆積が可能な成膜方法として、例えば、イオンビームスパッタやエアロゾルデポジションなどが利用でき、これらの堆積方法に適する光透過性材料から、第1調整部41、第2調整部42の形成に利用される材料を選択することが望ましい。 The material used for forming the core part 32, the lower clad part 31, and the upper clad part 33 is a material exhibiting light transmittance with respect to the wavelength λ 0 of the guided light in vacuum. In addition, the material used for forming the first adjustment unit 41 and the second adjustment unit 42 is also a material that transmits light with respect to the wavelength λ 0 of the guided light in vacuum. At that time, since the first adjusting portion 41 and the second adjusting portion 42 are formed so as to cover the side wall surface of the groove portion, a film forming method capable of selectively covering and depositing on the vertical side surface is adopted. It is desirable to select a light transmissive material that can be deposited. For example, ion beam sputtering, aerosol deposition, or the like can be used as a film forming method capable of selectively covering and depositing on the vertical side surface. It is desirable to select a material used for forming the second adjustment unit 42.

特に、コア部32、第1調整部41、第2調整部42には、通常、真空中の波長:λ0の光が伝搬する際、吸収(あるいは非弾性光散乱・弾性光散乱)に起因する透過光強度の減衰を実質的に示さない光透過性材料を利用する。また、下クラッド部31と上クラッド部33にも、通常、真空中の波長:λ0の光が伝搬する際、吸収(あるいは非弾性光散乱・弾性光散乱)に起因する透過光強度の減衰を実質的に示さない光透過性材料を利用する。 In particular, the core 32, the first adjustment unit 41, and the second adjustment unit 42 are usually caused by absorption (or inelastic light scattering / elastic light scattering) when light having a wavelength of λ 0 in the vacuum propagates. A light-transmitting material that does not substantially exhibit transmitted light intensity attenuation is utilized. Further, when light having a wavelength of λ 0 in a vacuum propagates to the lower clad part 31 and the upper clad part 33 as well, attenuation of transmitted light intensity due to absorption (or inelastic light scattering / elastic light scattering). A light-transmitting material that does not substantially exhibit the above is utilized.

以降、コア部32、第1調整部41、第2調整部42、下クラッド部31と上クラッド部33は、何れも、導波される光の真空中における波長:λ0に対して、吸収(あるいは非弾性光散乱・弾性光散乱)に起因する透過光強度の減衰を示さない光透過性材料を利用する態様を例にとって、説明を行う。また、真空中の屈折率:n0に対する比率:n/n0として定義される、比屈折率nrの値を、以後、各材料の屈折率と表記する。 Thereafter, the core part 32, the first adjustment part 41, the second adjustment part 42, the lower cladding part 31 and the upper cladding part 33 all absorb the wavelength λ 0 of the guided light in vacuum. An explanation will be given by taking as an example an embodiment using a light-transmitting material that does not show attenuation of transmitted light intensity due to (or inelastic light scattering / elastic light scattering). The refractive index in vacuum: ratio n 0: is defined as n / n 0, the value of the specific refractive index n r, hereinafter referred to as the refractive index of each material.

導波される光の真空中の波長:λ0における、コア部32の屈折率:ncore、上クラッド部33の屈折率nclad2、下クラッド部31の屈折率nclad1は、ncore>nclad1、ncore>nclad2の関係を満足するように、コア部32、下クラッド部31と上クラッド部33の形成に利用される光透過性材料を選択する。 Wavelength in vacuum of the guided light being: at lambda 0, the refractive index of the core portion 32: n core, the refractive index n clad2 the upper cladding portion 33, the refractive index n clad1 the lower cladding 31, n core> n A light transmissive material used for forming the core portion 32, the lower clad portion 31, and the upper clad portion 33 is selected so as to satisfy the relationship of clad1 , n core > n clad2 .

上下方向は、溝部の底面を構成する下クラッド部31と、上面を覆う上クラッド部33と、コア部32との比屈折率差によって、光の閉じ込めがなされている。通常、上クラッド部33の屈折率nclad2と下クラッド部31の屈折率nclad1は、等しくなるように、下クラッド部31と上クラッド部33の形成に利用される光透過性材料を選択する。その際、下クラッド部31とコア部32の界面、上クラッド部33とコア部32の界面における臨界角:θCdown、θCupは、それぞれ、sinθCdown=(nclad1/ncore)、sinθCup=(nclad2/ncore)を満たす。通常、nclad2=nclad1の条件を選択するので、θCdown=θCupとなる。 In the vertical direction, light is confined by the relative refractive index difference between the lower clad part 31 constituting the bottom surface of the groove part, the upper clad part 33 covering the upper surface, and the core part 32. Usually, the refractive index n clad1 refractive index n clad2 and the lower cladding portion 31 of the upper cladding portion 33 is to be equal, for selecting light transmissive material utilized in the formation of the lower cladding portion 31 and the upper cladding portion 33 . At that time, the interface of the lower cladding portion 31 and the core portion 32, the critical angle at the interface of the upper cladding portion 33 and the core portion 32: theta Cdown, theta Cup respectively, sinθ Cdown = (n clad1 / n core), sinθ Cup = (N clad2 / n core ) is satisfied. Usually, the condition of n clad2 = n clad1 is selected, so that θ Cdown = θ Cup .

なお、溝部全体をコア部32が占めている従来の平面光導波路では、溝部の両側壁面ともに、下クラッド部31とコア部32の界面が形成され、その界面における臨界角:θCsideは、sinθCside=(nclad1/ncore)を満たす。すなわち、θCside=θCdownとなっている。古典的な光学では、下クラッド部31とコア部32の界面に対して、入射角:θi<θCsideで、コア部32側から入射する光は、この界面で屈折され、下クラッド部31側へと進む。入射角:θi≧θCsideで、コア部32側から入射する光は、この界面を透過して、下クラッド部31側へと進むことができない。例外的に、入射角:θi=θCsideで、コア部32側から入射する光では、屈折率の低い下クラッド部31側に滲み出し、実効的に入射点における界面の接線方向に進行する光成分(エバネッセント波)が生じる。 In the conventional planar optical waveguide in which the core portion 32 occupies the entire groove portion, the interface between the lower cladding portion 31 and the core portion 32 is formed on both side wall surfaces of the groove portion, and the critical angle at the interface: θ Cside is sin θ Cside = (n clad1 / n core ) is satisfied. That is, θ Cside = θ Cdown . In classical optics, the incident angle: θ iCside with respect to the interface between the lower cladding part 31 and the core part 32, and the light incident from the core part 32 side is refracted at this interface, and the lower cladding part 31 Go to the side. Incident angle: θ i ≧ θ Cside , and light incident from the core portion 32 side cannot pass through this interface and travel to the lower cladding portion 31 side. Exceptionally, when the incident angle is θ i = θ Cside , light incident from the core portion 32 side oozes out to the lower cladding portion 31 side having a low refractive index and effectively travels in the tangential direction of the interface at the incident point. An optical component (evanescent wave) is generated.

この溝部を利用して作製される平面光導波路中を真空中の波長:λ0の光を伝搬させる際、伝搬する光の光強度分布が、シングルモード条件を満足するようにする。特には、矩形状の溝部の断面サイズ;深さ:D、幅:Wは、それぞれ縦方向の光強度分布、横方向の光強度分布がシングルモードとなる範囲に選択することが好ましい。 When propagating light having a wavelength of λ 0 in a vacuum through a planar optical waveguide manufactured using this groove, the light intensity distribution of the propagating light satisfies the single mode condition. In particular, it is preferable to select the cross-sectional size; depth: D, and width: W of the rectangular groove so that the vertical light intensity distribution and the horizontal light intensity distribution are in a single mode.

シングルモード条件を達成する際、矩形状の溝部の断面サイズ;深さ:D、幅:Wは、W>Dとすることも、あるいは、W≦Dとすることもできる。なお、第1の実施形態〜第5の実施形態では、W>Dの範囲に選択した構成を例に採り、本発明の動作原理と、その効果を説明している。   When achieving the single mode condition, the cross-sectional size of the rectangular groove; depth: D, width: W may be W> D or W ≦ D. In the first to fifth embodiments, the configuration selected in the range of W> D is taken as an example, and the operation principle and effects of the present invention are described.

第1の実施形態にかかる平面光導波路の一例では、少なくとも、第1調整部41の形成に利用する光透過性材料の屈折率:n1、第2調整部42の形成に利用する光透過性材料の屈折率:n2を、ともに、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも高く選択する。すなわち、n1>nclad1ならびにn2>nclad1の関係を満たすように、選択する。また、第1調整部41の形成に利用する光透過性材料の屈折率:n1、第2調整部42の形成に利用する光透過性材料の屈折率:n2の少なくとも一方は、コア部32の屈折率:ncoreと相違する値に選択する。通常、n1≠ncoreならびにn2≠ncoreの関係を満たすように選択する。従って、一般に、第1調整部41の形成に利用する光透過性材料、第2調整部42の形成に利用する光透過性材料には、コア部32の形成に利用する光透過性材料とは、異なる電気・光学的特性を有する光透過性材料を使用する。 In an example of the planar optical waveguide according to the first embodiment, at least the refractive index of the light-transmitting material used for forming the first adjustment unit 41: n 1 and the light transmission used for forming the second adjustment unit 42. The refractive index of the material: n 2 is selected to be higher than the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31. That is, the selection is made so as to satisfy the relationship of n 1 > n clad1 and n 2 > n clad1 . Further, at least one of the refractive index of the light transmissive material used for forming the first adjusting portion 41: n 1 and the refractive index of the light transmissive material used for forming the second adjusting portion 42: n 2 is the core portion. Refractive index of 32: A value different from n core is selected. Usually, selection is made so as to satisfy the relationship of n 1 ≠ n core and n 2 ≠ n core . Therefore, in general, the light-transmitting material used for forming the first adjustment portion 41 and the light-transmitting material used for forming the second adjustment portion 42 include the light-transmitting material used for forming the core portion 32. Use light transmissive materials with different electrical and optical properties.

次に、第1の実施形態にかかる平面光導波路を曲線導波路として利用する一態様について、光導波路構造1の屈折率構造ならびにその動作原理に関して、図2を参照して説明する。図2に例示する、光導波路構造1の屈折率構造は、曲線導波路の曲率中心が、第1調整部41を設ける側壁側に位置する態様である。その際、曲線導波路を構成する際、溝部の中心が描く軌跡は、曲率半径:R0の円弧の形状とする。従って、溝部の内周側の側壁面は、曲率半径:R0−(1/2・W)の円弧の形状となり、外周側の側壁面は、曲率半径:R0+(1/2・W)の円弧の形状となる。 Next, an aspect in which the planar optical waveguide according to the first embodiment is used as a curved waveguide will be described with reference to FIG. 2 regarding the refractive index structure of the optical waveguide structure 1 and its operating principle. The refractive index structure of the optical waveguide structure 1 illustrated in FIG. 2 is an aspect in which the center of curvature of the curved waveguide is located on the side wall side where the first adjustment unit 41 is provided. At this time, when the curved waveguide is formed, the locus drawn by the center of the groove is an arc shape having a radius of curvature R 0 . Accordingly, the side wall surface on the inner peripheral side of the groove has an arc shape with a radius of curvature: R 0 − (1/2 · W), and the side wall surface on the outer peripheral side has a radius of curvature: R 0 + (1/2 · W). ) Arc shape.

図2(a)は、図1に模式的に示す光導波路構造1において、A−A’の横断面における、屈折率構造を示したものである。すなわち、溝部の内周側の側壁部に形成される第1調整部41の屈折率:n1は、コア部32の屈折率:ncoreよりも高く、溝部の外周側の側壁部に形成される第2調整部42の屈折率:n2は、コア部32の屈折率:ncoreよりも低く選択されている。従って、n1>ncore>n2>nclad1の関係となっている。溝部は下クラッド部31の上面に形成されているので、溝部の内周側の側壁面は、下クラッド部31を形成する光透過性材料と第1調整部41との界面、外周側の側壁面は、下クラッド部31を形成する光透過性材料と第1調整部41との界面となっている。従って、溝部の内周側の側壁面における臨界角:θCinは、sinθCin=(nclad1/n1)を満たす。また、溝部の内周側の側壁面における臨界角:θCoutは、sinθCout=(nclad1/n2)を満たす。従って、θCin>θCside>θCoutとなっている。 FIG. 2A shows a refractive index structure in the cross section AA ′ in the optical waveguide structure 1 schematically shown in FIG. That is, the refractive index: n 1 of the first adjusting portion 41 formed on the inner peripheral side wall portion of the groove portion is higher than the refractive index: n core of the core portion 32 and is formed on the outer peripheral side wall portion of the groove portion. that the refractive index of the second adjusting portion 42: n 2 is the refractive index of the core portion 32: is selected lower than the n core. Therefore, the relationship is n 1 > n core > n 2 > n clad1 . Since the groove portion is formed on the upper surface of the lower clad portion 31, the side wall surface on the inner peripheral side of the groove portion is the interface between the light transmissive material forming the lower clad portion 31 and the first adjustment portion 41, the outer peripheral side. The wall surface is an interface between the light transmissive material forming the lower cladding part 31 and the first adjustment part 41. Therefore, the critical angle: θ Cin on the inner peripheral side wall surface of the groove satisfies sin θ Cin = (n clad1 / n 1 ). The critical angle θ Cout on the inner peripheral side wall surface of the groove satisfies sin θ Cout = (n clad1 / n 2 ). Therefore, θ Cin > θ Cside > θ Cout .

溝部全体をコア部32が占めている従来の平面光導波路により、同様に、曲率半径:R0の円弧形状の曲線導波路を構成した場合、光が曲線導波路中を伝搬した際、水平方向の光強度分布が、溝部の中心よりも外周側に極大を示す分布となる。曲率半径:R0に対して、溝部の幅:Wが十分に小さい条件、W/R0≪1が満たされる範囲では、この溝部を含む微小な領域の実効的な屈折率分布は、非特許文献1にあるように、曲率中心からの距離rに比例して傾斜する形状となる。具体的には、曲線導波路に沿って、微小な角度δθの円弧を光が進む際、内周側では、曲率中心からの距離r=R0−δrとすると、光路長は、δθ・(R0−δr)となり、外周側では、曲率中心からの距離r=R0+δrとすると、光路長は、δθ・(R0+δr)となる。その際、真空中の波長:λ0の光が、屈折率nの媒体中において、前記の光路長を進む際に示す位相変化Δψは、
内周側では、Δψin=2π・δθ・(R0−δr)/(λ0/n)、
溝部の中心では、Δψcenter=2π・δθ・R0/(λ0/n)、
外周側では、Δψout=2π・δθ・(R0+δr)/(λ0/n)となる。
Similarly, when an arc-shaped curved waveguide having a radius of curvature R 0 is formed by a conventional planar optical waveguide in which the core portion 32 occupies the entire groove portion, when light propagates in the curved waveguide, the horizontal direction The light intensity distribution becomes a distribution showing a maximum on the outer peripheral side from the center of the groove. As long as the groove width: W is sufficiently small with respect to the radius of curvature: R 0 and W / R 0 << 1 is satisfied, the effective refractive index distribution of a minute region including this groove is not patented. As described in Document 1, the shape is inclined in proportion to the distance r from the center of curvature. Specifically, when light travels along a circular arc having a small angle δθ along the curved waveguide, on the inner peripheral side, if the distance from the center of curvature is r = R 0 −δr, the optical path length is δθ · ( R 0 −δr), and on the outer peripheral side, if the distance from the center of curvature is r = R 0 + δr, the optical path length is δθ · (R 0 + δr). At that time, the phase change Δψ shown when the light having a wavelength of λ 0 in the vacuum advances in the optical path length in the medium having the refractive index n is:
On the inner circumference side, Δψ in = 2π · δθ · (R 0 −δr) / (λ 0 / n),
At the center of the groove, Δψ center = 2π · δθ · R 0 / (λ 0 / n),
On the outer peripheral side, Δψ out = 2π · δθ · (R 0 + δr) / (λ 0 / n).

従って、実効的な屈折率neffは、
内周側では、Δψin=2π・δθ・R0/(λ0/nin)=2π・δθ・(R0−δr)/(λ0/n)、
溝部の中心では、Δψcenter=2π・δθ・R0/(λ0/ncenter)=2π・δθ・R0/(λ0/n)、
外周側では、Δψout=2π・δθ・R0/(λ0/nout)=2π・δθ・(R0+δr)/(λ0/n)
を満たすように、近似的に算定される。すなわち、実効的な屈折率neffは、
内周側では、nin=n・(R0−δr)/R0
溝部の中心では、ncenter=n、
外周側では、nout=n・(R0+δr)/R0
と近似的に表される。
Therefore, the effective refractive index n eff is
On the inner circumference side, Δψ in = 2π · δθ · R 0 / (λ 0 / n in ) = 2π · δθ · (R 0 −δr) / (λ 0 / n),
At the center of the groove, Δψ center = 2π · δθ · R 0 / (λ 0 / n center ) = 2π · δθ · R 0 / (λ 0 / n),
On the outer peripheral side, Δψ out = 2π · δθ · R 0 / (λ 0 / n out ) = 2π · δθ · (R 0 + δr) / (λ 0 / n)
It is calculated approximately so as to satisfy. That is, the effective refractive index n eff is
On the inner circumference side, n in = n · (R 0 −δr) / R 0 ,
At the center of the groove, n center = n,
On the outer peripheral side, n out = n · (R 0 + δr) / R 0
It is expressed approximately.

この実効的な屈折率分布においては、クラッド部、ならびに溝の内部では、内周側よりも外周側の実効的屈折率が高くなっており、伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の極大は、溝部の中心から外周側にシフトした形状となる。   In this effective refractive index distribution, the effective refractive index on the outer peripheral side is higher than the inner peripheral side in the clad part and groove, and the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of the propagating light. The maximum is a shape shifted from the center of the groove portion to the outer peripheral side.

図1に模式的に示す光導波路構造1では、内周側の側壁部に形成する第1調整部41とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ1は、一定の角度に設定されている。第1調整部41が、溝部の底面と接する幅をW1とすると、前記傾斜角:θ1は、tanθ1=D/W1を満たしている。外周側の側壁部に形成する第2調整部42とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ2は、一定の角度に設定されている。第2調整部42が、溝部の底面と接する幅をW2とすると、前記傾斜角:θ2は、tanθ2=D/W2を満たしている。勿論、W1+W2≦Wとなっており、通常、W1≦(1/2)・W、W2≦(1/2)・Wとする。 In the optical waveguide structure 1 schematically shown in FIG. 1, the interface between the first adjustment portion 41 formed on the inner peripheral side wall portion and the core portion 32 is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion. Angle: θ 1 is set to a constant angle. Assuming that the width of the first adjusting portion 41 that contacts the bottom surface of the groove portion is W 1 , the inclination angle θ 1 satisfies tan θ 1 = D / W 1 . The interface between the second adjusting portion 42 formed on the outer peripheral side wall portion and the core portion 32 is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 2 is set to a constant angle. . Assuming that the width of the second adjusting portion 42 that contacts the bottom surface of the groove portion is W 2 , the inclination angle θ 2 satisfies tan θ 2 = D / W 2 . Of course, W 1 + W 2 ≦ W, and normally, W 1 ≦ (1/2) · W and W 2 ≦ (1/2) · W.

光導波路構造1では、実効的な屈折率分布は、下記のようになっている。
内周側の側壁面:r=R0−(1/2・W)において、
下クラッド部31では、nclad1-eff=nclad1・{R0−(1/2・W)}/R0
第1調整部41では、n1-eff=n1・{R0−(1/2・W)}/R0
内周側の側壁面からW1の位置:r=R0−(1/2・W)+W1において、
コア部32では、ncore-eff=ncore・{R0−(1/2・W)+W1}/R0
外周側の側壁面からW2の位置:r=R0+(1/2・W)−W2において、
コア部32では、ncore-eff=ncore・{R0+(1/2・W)−W2}/R0
外周側の側壁面:r=R0+(1/2・W)において、
下クラッド部31では、nclad1-eff=nclad1・{R0+(1/2・W)}/R0
第2調整部42では、n2-eff=n2・{R0+(1/2・W)}/R0
溝部において、その深さ方向に屈折率分布が存在している、内周側の領域:R0−(1/2・W)<r<R0−(1/2・W)+W1では、各位置rにおいて、実効的な屈折率neff(r)は、n1・{R0−(1/2・W)}/R0>neff(r)>ncore・{R0−(1/2・W)+W1}/R0という連続的な変化を示す。一方、外周側の領域:R0+(1/2・W)−W2<r<R0+(1/2・W)では、各位置rにおいて、実効的な屈折率neff(r)は、ncore・{R0+(1/2・W)−W2}/R0>neff(r)>n2・{R0+(1/2・W)}/R0という連続的な変化を示す。
In the optical waveguide structure 1, the effective refractive index distribution is as follows.
On the inner peripheral side wall surface: r = R 0 − (1/2 · W)
In the lower cladding part 31, n clad1-eff = n clad1 · {R 0 − (1/2 · W)} / R 0 ;
In the first adjustment unit 41, n 1−eff = n 1 · {R 0 − (1/2 · W)} / R 0 ;
At the position of W 1 from the side wall surface on the inner peripheral side: r = R 0 − (1/2 · W) + W 1 ,
In the core unit 32, n core-eff = n core · {R 0 − (1/2 · W) + W 1 } / R 0 ;
At the position of W 2 from the outer peripheral side wall surface: r = R 0 + (1/2 · W) −W 2
In the core section 32, n core-eff = n core · {R 0 + (1/2 · W) −W 2 } / R 0 ;
On the outer peripheral side wall surface: r = R 0 + (1/2 · W)
In the lower cladding part 31, n clad1-eff = n clad1 · {R 0 + (1/2 · W)} / R 0 ;
In the second adjustment unit 42, n 2−eff = n 2 · {R 0 + (1/2 · W)} / R 0
In the groove portion, the refractive index distribution exists in the depth direction, and the inner peripheral region: R 0 − (1/2 · W) <r <R 0 − (1/2 · W) + W 1 At each position r, the effective refractive index n eff (r) is n 1 · {R 0 − (1/2 · W)} / R 0 > n eff (r)> n core · {R 0 − ( It shows a continuous change of 1/2 · W) + W 1 } / R 0 . On the other hand, in the region on the outer peripheral side: R 0 + (1/2 · W) −W 2 <r <R 0 + (1/2 · W), the effective refractive index n eff (r) at each position r. N core · {R 0 + (1/2 · W) −W 2 } / R 0 > n eff (r)> n 2 · {R 0 + (1/2 · W)} / R 0 Change.

従って、光導波路構造1において、前記の実効的な屈折率分布を採用すると、下クラッド部31では、内周側よりも外周側の実効的屈折率が高くなっているが、溝部の内部では、相対的に外周側よりも内周側の実効的屈折率が高くなる状況が達成されている。そのため、導波モードがシングルモードである場合、伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の中心(極大)は、溝部の中心から外周側にシフトする形状ではなく、溝部の中心に位置する状態とすることができる。   Therefore, in the optical waveguide structure 1, when the above effective refractive index distribution is employed, the effective refractive index on the outer peripheral side is higher than that on the inner peripheral side in the lower cladding part 31, but in the inside of the groove part, A situation has been achieved in which the effective refractive index on the inner peripheral side is relatively higher than that on the outer peripheral side. Therefore, when the waveguide mode is a single mode, the center (maximum) of the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of the propagating light is not in a shape that shifts from the center of the groove to the outer peripheral side, but is positioned at the center of the groove. It can be in a state to do.

図2(b)に、従来の構造の曲線導波路における光強度分布;従来のモード分布34と、上記の光導波路構造1を利用する曲線導波路における光強度分布;本発明におけるモード分布35とを模式的に対比して示す。従来のモード分布34では、伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の中心(極大)は、溝部の中心から外周側にシフトした形状となることに付随して、溝部の外周側の側壁から、外周側のクラッドへの滲み出しが相当な比率を示している。一方、本発明におけるモード分布35では、伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の中心(極大)は、溝部の中心(R0)に位置する状態となることに伴い、溝部の外周側の側壁から、外周側のクラッドへの滲み出しが相対的に抑制される。 FIG. 2B shows a light intensity distribution in a curved waveguide having a conventional structure; a conventional mode distribution 34; a light intensity distribution in a curved waveguide using the optical waveguide structure 1; and a mode distribution 35 in the present invention. Are shown schematically in comparison. In the conventional mode distribution 34, the center (maximum) of the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of the propagating light is shifted to the outer peripheral side from the center of the groove part. The oozing from the side wall to the cladding on the outer peripheral side shows a considerable ratio. On the other hand, in the mode distribution 35 according to the present invention, the center (maximum) of the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of the propagating light is positioned at the center (R 0 ) of the groove part, so that the outer circumference of the groove part is increased. The seepage from the side wall to the outer cladding is relatively suppressed.

なお、図2(a)には、内周側の側壁部に形成する第1調整部41が形成されている幅W1と、外周側の側壁部に形成する第2調整部42が形成されている幅W2を等しくする態様が例示されている。換言するならば、W1=W2の条件を満足する際、曲線導波路内を伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の極大は、溝部の中心に位置する状態となるように、コア部32の屈折率:ncoreに対して、第1調整部41の屈折率:n1と第2調整部42の屈折率:n2を適正に選択した一態様を例示している。 2A, the width W 1 in which the first adjustment portion 41 formed on the inner peripheral side wall portion is formed, and the second adjustment portion 42 formed on the outer peripheral side wall portion are formed. An example in which the widths W 2 are equal is illustrated. In other words, when the condition of W 1 = W 2 is satisfied, the maximum of the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of the light propagating in the curved waveguide is positioned at the center of the groove. , the refractive index of the core portion 32: for n core, the refractive index of the first adjusting portion 41: n 1 and the refractive index of the second adjusting portion 42: the n 2 illustrates a properly selected one embodiment.

勿論、W1≠W2とする条件、例えば、W1>W2とする際にも、曲線導波路内を伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の極大は、溝部の中心に位置する状態となるように、コア部32の屈折率:ncoreに対して、第1調整部41の屈折率:n1と第2調整部42の屈折率:n2を適正に選択することが可能である。具体的には、外周側の側壁部に形成する第2調整部42に関して、(n2、W2)を図2(a)と同じに選択する場合、第1調整部41の形成される幅W1を、(W1+ΔW1)と広くする際には、第1調整部41の屈折率:n1は、(n1−Δn1)と低くすることで、曲線導波路内を伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の極大は、溝部の中心に位置する状態を達成することができる。その際、(n1−ncore)・W1と(n1−Δn1−ncore)・(W1+ΔW1)は、ほぼ等しくなる。 Of course, even when W 1 ≠ W 2 , for example, when W 1 > W 2 , the maximum of the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of light propagating in the curved waveguide is at the center of the groove. as a state positioned, the refractive index of the core portion 32: for n core, the refractive index of the first adjusting portion 41: n 1 and the refractive index of the second adjusting portion 42: n 2 properly selecting the Is possible. Specifically, regarding the second adjustment portion 42 formed on the outer peripheral side wall portion, when (n 2 , W 2 ) is selected in the same manner as in FIG. 2A, the width formed of the first adjustment portion 41 When W 1 is widened to (W 1 + ΔW 1 ), the refractive index n 1 of the first adjustment unit 41 is reduced to (n 1 −Δn 1 ) to propagate in the curved waveguide. The state where the maximum of the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of light is located at the center of the groove can be achieved. At that time, (n 1 −n core ) · W 1 and (n 1 −Δn 1 −n core ) · (W 1 + ΔW 1 ) are substantially equal.

また、内周側の側壁部に形成する第1調整部41は、溝部の中心より内周側で生じるコア部の実効的な屈折率の低下を補償し、一方、外周側の側壁部に形成する第2調整部42は、溝部の中心より外周側で生じるコア部の実効的な屈折率の増大を相殺する機能を果たしている。従って、(n1−ncore)・W1ならびに(ncore−n2)・W2は、{n・(W/2)/R0}・(W/2)と同程度となる。 In addition, the first adjustment portion 41 formed on the inner peripheral side wall portion compensates for a decrease in the effective refractive index of the core portion that occurs on the inner peripheral side from the center of the groove portion, while it is formed on the outer peripheral side wall portion. The second adjusting portion 42 that functions to cancel the increase in effective refractive index of the core portion that occurs on the outer peripheral side from the center of the groove portion. Therefore, (n 1 −n core ) · W 1 and (n core −n 2 ) · W 2 are approximately the same as {n · (W / 2) / R 0 } · (W / 2).

上述するように、光導波路構造1の平面光導波路を利用して、曲率半径:R0の円弧形状の曲線導波路を構成する際には、その曲率中心に対して、第1調整部41と第2調整部42の内、溝部の内周側に設けるものは、コア部32の屈折率:ncoreよりも高く、溝部の外周側に設けるものは、コア部32の屈折率:ncoreよりも低くなるようにする。従って、図2に示す例では、第1調整部41側に曲率中心がある場合について説明したが、第2調整部42側に曲率中心がある場合については、左右反対にすればよいことはいうまでもない。 As described above, when an arc-shaped curved waveguide having a radius of curvature of R 0 is configured using the planar optical waveguide of the optical waveguide structure 1, the first adjusting unit 41 and the center of curvature are Among the second adjusting portions 42, those provided on the inner peripheral side of the groove portion are higher than the refractive index of the core portion 32: n core, and those provided on the outer peripheral side of the groove portion are based on the refractive index of the core portion 32: n core . To be low. Therefore, in the example shown in FIG. 2, the case where the center of curvature is on the first adjustment unit 41 side has been described. However, when the center of curvature is on the second adjustment unit 42 side, it can be reversed. Not too long.

次に、光導波路構造1を有する平面光導波路を製造方法について、図3を参照して説明する。図3は、図1に示す光導波路構造1を製造する工程を説明する断面図である。   Next, a method for manufacturing a planar optical waveguide having the optical waveguide structure 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the optical waveguide structure 1 shown in FIG.

まず、図3(a)に示すように、Si等からなる基板2上に、下クラッド部31を形成する。下クラッド部31を構成する光透過性材料を成膜後、幅W、深さDの矩形断面の溝部をRIE等のエッチングにより形成する。   First, as shown in FIG. 3A, a lower clad portion 31 is formed on a substrate 2 made of Si or the like. After forming the light transmissive material constituting the lower cladding portion 31, a groove portion having a rectangular cross section having a width W and a depth D is formed by etching such as RIE.

続いて、図3(b)に示すように、第1調整部41を、溝部の一方の側壁部に形成する。第1調整部41の成膜にあたっては、エアロゾルでポジション法や、イオンビームスパッタなど、溝部の垂直側面に選択的に良好な被覆・成膜が可能な方法を利用することが最適である。   Subsequently, as illustrated in FIG. 3B, the first adjustment portion 41 is formed on one side wall portion of the groove portion. For film formation of the first adjustment unit 41, it is optimal to use a method capable of selectively covering and forming a film on the vertical side surface of the groove, such as an aerosol position method or ion beam sputtering.

続いて、図3(c)に示すように、第1調整部41の反対側の溝部の側壁部に第2調整部42を形成する。第2調整部42の成膜に利用する成膜方法は、第1調整部41の成膜を行う方法と同様である。   Subsequently, as illustrated in FIG. 3C, the second adjustment portion 42 is formed on the side wall portion of the groove portion on the opposite side of the first adjustment portion 41. The film formation method used for film formation of the second adjustment unit 42 is the same as the method of film formation of the first adjustment unit 41.

続いて、図3(d)に示すように、溝部を埋め込むように、コア部32を形成する。コア部32の形成には、第1調整部41および第2調整部42の成膜に利用する成膜方法と同様の成膜方法が利用できる。また、コア部32のみが選択的に埋め込まれるようなリフトオフの手法、あるいは、下クラッド部31の上面全体を覆うように成膜した後、研磨して、コア部32の上面が下クラッド部31の上面と同じ水準面となるように平坦化するなど、コア部32の上面が下クラッド部31の上面の平坦性に調整する工程を適宜追加してもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 3D, the core portion 32 is formed so as to fill the groove portion. For the formation of the core portion 32, a film formation method similar to the film formation method used for film formation of the first adjustment portion 41 and the second adjustment portion 42 can be used. Further, a lift-off method in which only the core portion 32 is selectively embedded, or a film is formed so as to cover the entire upper surface of the lower cladding portion 31 and then polished, so that the upper surface of the core portion 32 is the lower cladding portion 31. A step of adjusting the flatness of the upper surface of the core portion 32 to the flatness of the upper surface of the lower cladding portion 31 may be added as appropriate, such as flattening so as to be the same level as the upper surface of the lower clad.

そして、図3(e)に示すように、コア部32と下クラッド部31の上面を被覆するように、上クラッド部33を形成する。   And as shown in FIG.3 (e), the upper clad part 33 is formed so that the upper surface of the core part 32 and the lower clad part 31 may be coat | covered.

以上に説明したように、本発明の第1の実施形態にかかる平面光導波路では、図1に示す光導波路構造1に例示するように、溝部にコア部32を形成する際、溝部の側壁部に第1調整部41と第2調整部42を設けることで、クラッド部の水平境界に、特性の異なる材料を配置することができる。従って、クラッド部の水平境界における、溝部側の屈折率などの特性を容易に調整できる光導波路を実現することができる。   As described above, in the planar optical waveguide according to the first embodiment of the present invention, when the core portion 32 is formed in the groove portion, as illustrated in the optical waveguide structure 1 shown in FIG. By providing the first adjusting portion 41 and the second adjusting portion 42 in the same, materials having different characteristics can be disposed on the horizontal boundary of the cladding portion. Therefore, it is possible to realize an optical waveguide capable of easily adjusting characteristics such as the refractive index on the groove portion side at the horizontal boundary of the cladding portion.

例えば、導波モードがシングルモードである場合、曲線導波路を作製する際、外周側のコア部とクラッド部の水平境界付近に、コア部とクラッド部との中間の屈折率を持つ、屈折率調整部を設けることで、曲線導波路を伝搬する光の導波モードの中心(極大位置)を、曲率中心方向にシフトさせることができる。この機能(特徴)を利用すると、曲線導波路において、コア部が形成される溝部の中心と、導波モードの中心(極大位置)を揃えることが可能である。   For example, when the waveguide mode is a single mode, when producing a curved waveguide, the refractive index has an intermediate refractive index between the core part and the cladding part near the horizontal boundary between the core part and the cladding part on the outer peripheral side. By providing the adjustment unit, the center (maximum position) of the waveguide mode of light propagating through the curved waveguide can be shifted in the direction of the center of curvature. By utilizing this function (feature), it is possible to align the center of the groove part where the core part is formed and the center (maximum position) of the waveguide mode in the curved waveguide.

また、上記の第1の実施形態にかかる平面光導波路では、溝部に形成されるコア部の上下、左右をクラッドで取り囲むチャンネル型の導波路構造を示している。チャンネル型の導波路構造に代えて、コア部32が溝部だけでなく、上クラッド部33の下面全体に形成されている、逆リッジ構造の平面光導波路の形態に適用してもよい。すなわち、逆リッジ構造においても、その溝部の側壁部に第1調整部41と第2調整部42を設けることで、コア部とクラッド部とが水平境界を構成する、溝部の側壁面に、例えば、実効的な屈折率を調整する調整部が存在する構成となる。   The planar optical waveguide according to the first embodiment shows a channel-type waveguide structure in which the upper and lower sides and the left and right sides of the core portion formed in the groove portion are surrounded by a clad. Instead of the channel-type waveguide structure, the present invention may be applied to a planar optical waveguide having an inverted ridge structure in which the core portion 32 is formed not only on the groove portion but also on the entire lower surface of the upper cladding portion 33. That is, even in the reverse ridge structure, by providing the first adjustment part 41 and the second adjustment part 42 on the side wall part of the groove part, the core part and the clad part form a horizontal boundary on the side wall surface of the groove part. In other words, the adjustment unit for adjusting the effective refractive index is present.

また、上記の事例では、曲線導波路における光の導波モード分布の調整に、本発明の第1の実施形態を適用する態様に関して、説明している。一方、溝部の側壁部に形成する、第1調整部41と第2調整部42の特性、例えば、光学的・電磁気学的な特性が同じ場合は、スポットサイズ変換などのモード分布の調整を図る機能性の光導波路の構築に応用が可能である。   In the above example, the aspect in which the first embodiment of the present invention is applied to the adjustment of the waveguide mode distribution of light in the curved waveguide has been described. On the other hand, when the characteristics of the first adjustment unit 41 and the second adjustment unit 42 formed on the side wall portion of the groove, for example, the optical and electromagnetic characteristics are the same, adjustment of mode distribution such as spot size conversion is attempted. It can be applied to the construction of functional optical waveguides.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施の形態にかかる平面光導波路について、図4を参照して説明する。図4は、第2の実施の形態にかかる平面光導波路の構造の一例である、光導波路構造1Aの構造を模式的に示す断面図である。図4に例示すように、第2の実施形態で利用される光導波路構造1Aは、基板2上に形成される下クラッド部31、下クラッド部31の上面に形成される溝、溝部の片側に形成される第1調整部41、溝の中央部に形成されるコア部32、下クラッド部31とコア部32の上面を覆うように形成される上クラッド部33からなる。
(Second Embodiment)
A planar optical waveguide according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the optical waveguide structure 1A, which is an example of the structure of the planar optical waveguide according to the second embodiment. As illustrated in FIG. 4, the optical waveguide structure 1 </ b> A used in the second embodiment includes a lower clad part 31 formed on the substrate 2, a groove formed on the upper surface of the lower clad part 31, and one side of the groove part. The first adjustment portion 41 is formed on the core portion 32, the core portion 32 is formed at the center of the groove, the lower cladding portion 31, and the upper cladding portion 33 formed so as to cover the upper surface of the core portion 32.

溝部自体の断面形状は、矩形状であり、第1調整部41は、溝部の片側の側壁面と、溝部の底面の一部と接している。第1調整部41とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ1は、一定の角度に設定されている。第1調整部41が、溝部の底面と接する幅をW1とすると、前記傾斜角:θ1は、tanθ1=D/W1を満たしている。 The cross-sectional shape of the groove part itself is rectangular, and the first adjustment part 41 is in contact with the side wall surface on one side of the groove part and a part of the bottom surface of the groove part. The interface where the first adjusting portion 41 and the core portion 32 are in contact with each other is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 1 is set to a constant angle. Assuming that the width of the first adjusting portion 41 that contacts the bottom surface of the groove portion is W 1 , the inclination angle θ 1 satisfies tan θ 1 = D / W 1 .

この光導波路構造1Aを曲線導波路領域に採用する際、直線導波路領域との接合部では、溝部は「オフセット」を設けず形成されている。従って、曲線導波路領域においても、下クラッド部31の上面に形成される溝の深さ:D、溝の幅:Wは、直線導波路領域と同じである。また、曲線導波路領域における、溝部の内周側の側壁、ならびに、溝部の外周側の側壁は、直線導波路領域の溝部の二つの側壁とそれぞれ段差を設けずに連結されている。その際、下クラッド部31、上クラッド部33、ならびに、コア部32は、直線導波路領域と曲線導波路領域とでは、それぞれ同じ材料を利用して、一体に形成されている。すなわち、曲線導波路領域における、コア部32の屈折率:ncore、上クラッド部33の屈折率nclad2、下クラッド部31の屈折率nclad1は、直線導波路を構成するコア部、上クラッド部、下クラッド部の屈折率と同じ値となっている。通常、上クラッド部33の屈折率nclad2と下クラッド部31の屈折率nclad1は、等しくなるように選択されている。 When this optical waveguide structure 1A is employed in the curved waveguide region, the groove is formed without providing an “offset” at the junction with the straight waveguide region. Therefore, also in the curved waveguide region, the groove depth D formed on the upper surface of the lower cladding portion 31 and the groove width W are the same as those in the straight waveguide region. Further, the side wall on the inner peripheral side of the groove part and the side wall on the outer peripheral side of the groove part in the curved waveguide region are connected to the two side walls of the groove part in the linear waveguide region without providing a step. At that time, the lower clad part 31, the upper clad part 33, and the core part 32 are integrally formed using the same material in the linear waveguide region and the curved waveguide region, respectively. That is, the curved waveguide region, the refractive index of the core portion 32: n core, the refractive index n clad2 the upper cladding portion 33, the refractive index n clad1 the lower cladding 31, core portion constituting the straight waveguide, upper cladding This is the same value as the refractive index of the lower and lower cladding portions. Usually, the refractive index n clad1 refractive index n clad2 and the lower cladding portion 31 of the upper cladding portion 33 is selected to be equal.

第1調整部41は、コア部32とは特性の異なる材料で形成されている。例えば、第1調整部41の屈折率:n1は、コア部32の屈折率:ncoreと異なるものとされている。例えば、曲線導波路領域において、溝部の曲率中心側(内周側)に第1調整部41を形成する際には、コア部32の屈折率:ncoreよりも、第1調整部41の屈折率:n1が高くなるように材料を選択する。従って、下クラッド部31の屈折率nclad1、コア部32の屈折率:ncore、第1調整部41の屈折率:n1は、n1>ncore>nclad1の関係を満たす。 The first adjustment unit 41 is formed of a material having characteristics different from those of the core unit 32. For example, the refractive index: n 1 of the first adjustment unit 41 is different from the refractive index: n core of the core unit 32. For example, in the curved waveguide region, when the first adjustment unit 41 is formed on the curvature center side (inner peripheral side) of the groove, the refractive index of the first adjustment unit 41 is lower than the refractive index of the core unit 32: n core. Ratio: Select a material so that n 1 is high. Therefore, the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31, the refractive index of the core part 32: n core , and the refractive index of the first adjusting part 41: n 1 satisfy the relationship of n 1 > n core > n clad1 .

逆に、曲線導波路領域において、溝部の曲率中心と異なる側(外周側)に第1調整部41を形成する際には、コア部32の屈折率:ncoreよりも、第1調整部41の屈折率:n1が低くなるように材料を選択する。その際、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも、第1調整部41の屈折率:n1が高くなるように材料を選択する。従って、下クラッド部31の屈折率nclad1、コア部32の屈折率:ncore、第1調整部41の屈折率:n1は、ncore>n1>nclad1の関係を満たす。 On the contrary, in the curved waveguide region, when the first adjustment unit 41 is formed on the side (outer peripheral side) different from the center of curvature of the groove portion, the first adjustment unit 41 is smaller than the refractive index of the core unit 32: n core. The material is selected such that the refractive index of n 1 is low. At that time, the material is selected so that the refractive index n 1 of the first adjustment unit 41 is higher than the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31. Therefore, the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31, the refractive index of the core part 32: n core , and the refractive index: n 1 of the first adjustment part 41 satisfy the relationship of n core > n 1 > n clad1 .

次に、第2の実施形態にかかる平面光導波路を曲線導波路として利用する一態様について、光導波路構造1Aの屈折率構造ならびにその動作原理に関して、図4を参照して説明する。図4に例示する、光導波路構造1Aの屈折率構造は、曲線導波路の曲率中心が、第1調整部41を設ける側壁側に位置し、n1>ncore>nclad1の関係を満たす態様である。その際、曲線導波路を構成する際、溝部の中心が描く軌跡は、曲率半径:R0の円弧の形状とする。従って、溝部の内周側の側壁面は、曲率半径:R0−(1/2・W)の円弧の形状となり、外周側の側壁面は、曲率半径:R0+(1/2・W)の円弧の形状となる。 Next, an aspect in which the planar optical waveguide according to the second embodiment is used as a curved waveguide will be described with reference to FIG. 4 regarding the refractive index structure of the optical waveguide structure 1A and its operating principle. The refractive index structure of the optical waveguide structure 1A illustrated in FIG. 4 is an aspect in which the center of curvature of the curved waveguide is located on the side wall side where the first adjustment unit 41 is provided and satisfies the relationship of n 1 > n core > n clad 1 It is. At this time, when the curved waveguide is formed, the locus drawn by the center of the groove is an arc shape having a radius of curvature R 0 . Accordingly, the side wall surface on the inner peripheral side of the groove has an arc shape with a radius of curvature: R 0 − (1/2 · W), and the side wall surface on the outer peripheral side has a radius of curvature: R 0 + (1/2 · W). ) Arc shape.

曲率半径:R0に対して、溝部の幅:Wが十分に小さい条件、W/R0≪1が満たされる範囲では、この溝部を含む微小な領域の実効的な屈折率分布は、下記のように近似的表記される。 In a range where the groove width: W is sufficiently small with respect to the radius of curvature: R 0 and W / R 0 << 1 is satisfied, the effective refractive index distribution of a minute region including the groove is as follows: As an approximate notation.

例えば、溝部の曲率中心側(内周側)に第1調整部41を形成する態様では、
内周側の側壁面:r=R0−(1/2・W)において、
下クラッド部31では、nclad1-eff=nclad1・{R0−(1/2・W)}/R0
第1調整部41では、n1-eff=n1・{R0−(1/2・W)}/R0
内周側の側壁面からW1の位置:r=R0−(1/2・W)+W1において、
コア部32では、ncore-eff=ncore・{R0−(1/2・W)+W1}/R0
外周側の側壁面:r=R0+(1/2・W)において、
下クラッド部31では、nclad1-eff=nclad1・{R0+(1/2・W)}/R0
コア部32では、ncore-eff=ncore・{R0+(1/2・W)}/R0
溝部において、その深さ方向に屈折率分布が存在している、内周側の領域:R0−(1/2・W)<r<R0−(1/2・W)+W1では、各位置rにおいて、その実効的な屈折率neff(r)は、ncore・{R0−(1/2・W)+W1}/R0<neff(r)<n1・{R0−(1/2・W)}/R0という連続的な変化を示す。
For example, in an aspect in which the first adjustment portion 41 is formed on the curvature center side (inner peripheral side) of the groove portion,
On the inner peripheral side wall surface: r = R 0 − (1/2 · W)
In the lower cladding part 31, n clad1-eff = n clad1 · {R 0 − (1/2 · W)} / R 0 ;
In the first adjustment unit 41, n 1−eff = n 1 · {R 0 − (1/2 · W)} / R 0 ;
At the position of W 1 from the side wall surface on the inner peripheral side: r = R 0 − (1/2 · W) + W 1 ,
In the core unit 32, n core-eff = n core · {R 0 − (1/2 · W) + W 1 } / R 0 ;
On the outer peripheral side wall surface: r = R 0 + (1/2 · W)
In the lower cladding part 31, n clad1-eff = n clad1 · {R 0 + (1/2 · W)} / R 0 ;
In the core unit 32, n core-eff = n core · {R 0 + (1/2 · W)} / R 0
In the groove portion, the refractive index distribution exists in the depth direction, and the inner peripheral region: R 0 − (1/2 · W) <r <R 0 − (1/2 · W) + W 1 At each position r, the effective refractive index n eff (r) is n core · {R 0 − (1/2 · W) + W 1 } / R 0 <n eff (r) <n 1 · {R It shows a continuous change of 0− (1/2 · W)} / R 0 .

従って、光導波路構造1Aにおいて、前記の実効的な屈折率分布を採用すると、下クラッド部31では、内周側よりも外周側の実効的屈折率が高くなっているが、溝部の内部では、相対的に外周側よりも内周側の実効的屈折率が高くなる状況を達成することが可能である。その際には、導波モードがシングルモードである場合、伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の中心(極大)は、溝部の中心から外周側にシフトする形状ではなく、溝部の中心(R0)に位置する状態とすることができる。 Therefore, in the optical waveguide structure 1A, when the above effective refractive index distribution is adopted, the effective refractive index on the outer peripheral side is higher than that on the inner peripheral side in the lower cladding part 31, but in the inside of the groove part, It is possible to achieve a situation in which the effective refractive index on the inner peripheral side is relatively higher than that on the outer peripheral side. In this case, when the waveguide mode is a single mode, the center (maximum) of the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of the propagating light is not a shape that shifts from the center of the groove part to the outer peripheral side. It can be in a state located at the center (R 0 ).

また、内周側の側壁部に形成する第1調整部41は、溝部の中心より内周側で生じるコア部の実効的な屈折率の低下と、溝部の中心より外周側で生じるコア部の実効的な屈折率の増大に起因して、相対的に、溝部の中心より外周側と比較し、溝部の中心より内周側では実効的な屈折率が低くなる状態を補償する機能を果たしている。従って、(n1−ncore)・W1は、2・{n・(W/2)/R0}・(W/2)と同程度となる。 In addition, the first adjustment portion 41 formed on the inner peripheral side wall portion reduces the effective refractive index of the core portion generated on the inner peripheral side from the center of the groove portion and the core portion generated on the outer peripheral side from the center of the groove portion. Due to the increase in the effective refractive index, it has a function to compensate for a state in which the effective refractive index is relatively lower on the inner peripheral side than the groove center compared to the outer peripheral side from the groove center. . Therefore, (n 1 −n core ) · W 1 is approximately equal to 2 · {n · (W / 2) / R 0 } · (W / 2).

また、光導波路構造1Aの作製は、光導波路構造1を作製する製造工程において、第1調整部41のみを溝部の一方の側壁に成膜した後、第2調整部42を成膜する工程を省き、溝部を埋め込むようにコア部32を形成する工程を行うように変更することで達成できる。あるいは、光導波路構造1を作製する製造工程において、第2調整部42を成膜する工程の際、第2調整部42を形成する材料をコア部32を形成する材料と同じ材料とすることでも、光導波路構造1Aの作製が達成できる。   Further, the production of the optical waveguide structure 1A includes the step of forming the second adjustment portion 42 after forming only the first adjustment portion 41 on one side wall of the groove portion in the manufacturing process of producing the optical waveguide structure 1. This can be achieved by omitting and changing the step of forming the core portion 32 so as to fill the groove portion. Alternatively, in the manufacturing process for manufacturing the optical waveguide structure 1, the material for forming the second adjustment part 42 may be the same material as the material for forming the core part 32 in the step of forming the second adjustment part 42. The production of the optical waveguide structure 1A can be achieved.

また、通常の上面への成膜を行うと溝側面への成膜レートが異なる材料では第1および第2の調整部とコア部の材料を同じ構造として、作製方法においては、光導波路構造1あるいは1Aの作製方法としてもよい。   In addition, when the film is formed on the normal upper surface, the materials of the first and second adjustment portions and the core portion are made the same structure in materials having different film formation rates on the groove side surfaces, and the optical waveguide structure 1 is used in the manufacturing method. Or it is good also as a preparation method of 1A.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施の形態にかかる平面光導波路について、図5を参照して説明する。図5は、第3の実施の形態にかかる平面光導波路の構造の一例である、光導波路構造1Bの構造を模式的に示す横断面図である。
(Third embodiment)
A planar optical waveguide according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the optical waveguide structure 1B, which is an example of the structure of the planar optical waveguide according to the third embodiment.

図5の横断面図に例示すように、第3の実施形態で利用される光導波路構造1Bは、リング形状をした平面光導波路である。その光導波路構造1Bは、図3に例示される断面構造を有している。すなわち、基板2上に形成される下クラッド部31、下クラッド部31の上面に形成される溝、溝部の片側に形成される第1調整部41、溝の中央部に形成されるコア部32、下クラッド部31とコア部32の上面を覆うように形成される上クラッド部33からなる。その際、溝部の片側に形成される第1調整部41は、リング形状をした溝部の外周側に形成されている。   As illustrated in the cross-sectional view of FIG. 5, the optical waveguide structure 1B used in the third embodiment is a planar optical waveguide having a ring shape. The optical waveguide structure 1B has a cross-sectional structure illustrated in FIG. That is, the lower clad part 31 formed on the substrate 2, the groove formed on the upper surface of the lower clad part 31, the first adjustment part 41 formed on one side of the groove part, and the core part 32 formed in the center part of the groove. The upper cladding portion 33 is formed so as to cover the upper surfaces of the lower cladding portion 31 and the core portion 32. In that case, the 1st adjustment part 41 formed in the one side of a groove part is formed in the outer peripheral side of the ring-shaped groove part.

コア部32の屈折率:ncoreは、上クラッド部33の屈折率nclad2、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも高く選択されている。第1調整部41は、コア部32とは特性の異なる材料で形成されている。コア部32の屈折率:ncoreよりも、溝部の外周側に形成されている第1調整部41の屈折率:n1が低くなるように材料を選択する。その際、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも、第1調整部41の屈折率:n1が高くなるように材料を選択する。従って、下クラッド部31の屈折率nclad1、コア部32の屈折率:ncore、第1調整部41の屈折率:n1は、ncore>n1>nclad1の関係を満たす。 The refractive index n core of the core portion 32 is selected to be higher than the refractive index n clad2 of the upper cladding portion 33 and the refractive index n clad1 of the lower cladding portion 31. The first adjustment unit 41 is formed of a material having characteristics different from those of the core unit 32. The material is selected so that the refractive index: n 1 of the first adjusting portion 41 formed on the outer peripheral side of the groove portion is lower than the refractive index: n core of the core portion 32. At that time, the material is selected so that the refractive index n 1 of the first adjustment unit 41 is higher than the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31. Therefore, the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31, the refractive index of the core part 32: n core , and the refractive index: n 1 of the first adjustment part 41 satisfy the relationship of n core > n 1 > n clad1 .

このリング形状の平面光導波路において、リング状の溝部の中心が通る軌跡は、曲率(半径):R0の真円形状である。その際、下クラッド部31の上面に形成される溝の断面は、溝の深さ:D、溝の幅:Wの矩形である。その外周側に形成される第1調整部41は、溝部の外周側の側壁面と、溝部の底面の一部と接している。第1調整部41とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ1は、一定の角度に設定されている。第1調整部41が、溝部の底面と接する幅をW1とすると、前記傾斜角:θ1は、tanθ1=D/W1を満たしている。 In this ring-shaped planar optical waveguide, the trajectory passing through the center of the ring-shaped groove is a perfect circle having a curvature (radius): R 0 . At that time, the cross section of the groove formed on the upper surface of the lower cladding part 31 is a rectangle having a groove depth: D and a groove width: W. The 1st adjustment part 41 formed in the outer peripheral side is in contact with the side wall surface of the outer peripheral side of a groove part, and a part of bottom face of a groove part. The interface where the first adjusting portion 41 and the core portion 32 are in contact with each other is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 1 is set to a constant angle. Assuming that the width of the first adjusting portion 41 that contacts the bottom surface of the groove portion is W 1 , the inclination angle θ 1 satisfies tan θ 1 = D / W 1 .

溝の内周側の側壁面では、屈折率:ncoreのコア部32と屈折率nclad1の下クラッド部31が接しており、この内周側の側壁面における臨界角θCinは、sinθCin=(nclad1/ncore)を満たす。溝の外周側の側壁面では、屈折率:n1の第1調整部41が屈折率nclad1の下クラッド部31が接しており、この外周側の側壁面における臨界角θCoutは、sinθCout=(nclad1/n1)を満たす。また、屈折率:ncoreのコア部32と屈折率:n1の第1調整部41との界面における臨界角θC1は、sinθC1=(n1/ncore)を満たす。従って、θCout>θC1>θCinとなっている。 The inner peripheral sidewall surface of the groove, the refractive index: the n core of the core portion 32 is in contact the lower cladding portion 31 of the refractive index n clad1, critical angle theta Cin in the side wall surface of the inner peripheral side, sin [theta Cin = (N clad1 / n core ) is satisfied. On the outer peripheral side wall surface of the groove, the first adjusting portion 41 having a refractive index n 1 is in contact with the lower cladding portion 31 of the refractive index n clad 1 , and the critical angle θ Cout on the outer peripheral side wall surface is sin θ Cout. = satisfy (n clad1 / n 1). The critical angle θ C1 at the interface between the core portion 32 having a refractive index: n core and the first adjusting portion 41 having a refractive index: n 1 satisfies sin θ C1 = (n 1 / n core ). Therefore, θ Cout > θ C1 > θ Cin .

第1調整部41を設けていないリング形状の平面光導波路における、外周側の側壁面から、外周側の下クラッド部31への滲み出しに起因する放射損(一様曲げ損失)は、外周側の側壁面に対して、入射角θi≦θCinでコア部31側から入射する光成分の放射損に相当する。一方、屈折率:n1の第1調整部41を設けているリング形状の平面光導波路において、外周側の側壁面から、外周側の下クラッド部31への滲み出しに起因する放射損(一様曲げ損失)は、コア部31側から第1調整部41側へと滲み出す光成分のうち、外周側の側壁面に対して、入射角θi≦θCoutで第1調整部41側から入射する光成分の放射損に相当する。 Radiation loss (uniform bending loss) due to oozing from the outer peripheral side wall surface to the lower cladding portion 31 on the outer peripheral side in the ring-shaped planar optical waveguide not provided with the first adjustment portion 41 is the outer peripheral side. This corresponds to the radiation loss of the light component incident from the core portion 31 side at an incident angle θ i ≦ θ Cin . On the other hand, in a ring-shaped planar optical waveguide provided with the first adjusting portion 41 having a refractive index of n 1 , radiation loss (one) caused by oozing from the outer peripheral side wall surface to the lower cladding portion 31 on the outer peripheral side. The bending loss) is an incident angle θ i ≦ θ Cout from the first adjustment unit 41 side with respect to the side wall surface on the outer peripheral side of the light component oozing from the core unit 31 side to the first adjustment unit 41 side. This corresponds to the radiation loss of the incident light component.

次に、第3の実施形態にかかる平面光導波路をリング形状の導波路として利用する一態様について、光導波路構造1Bの屈折率構造ならびにその動作原理に関して、図5を参照して説明する。図5に例示する、光導波路構造1Bの屈折率構造は、曲線導波路の曲率中心が、第1調整部41を設ける側壁と反対側に位置し、ncore>n1>nclad1の関係を満たす態様である。その際、曲線導波路を構成する際、溝部の中心が描く軌跡は、曲率半径:R0の円弧の形状とする。従って、溝部の内周側の側壁面は、曲率半径:R0−(1/2・W)の円弧の形状となり、外周側の側壁面は、曲率半径:R0+(1/2・W)の円弧の形状となる。 Next, an aspect of using the planar optical waveguide according to the third embodiment as a ring-shaped waveguide will be described with reference to FIG. 5 regarding the refractive index structure of the optical waveguide structure 1B and its operating principle. The refractive index structure of the optical waveguide structure 1B illustrated in FIG. 5 is such that the center of curvature of the curved waveguide is located on the side opposite to the side wall on which the first adjustment unit 41 is provided, and the relationship of n core > n 1 > n clad 1 It is a mode to satisfy. At this time, when the curved waveguide is formed, the locus drawn by the center of the groove is an arc shape having a radius of curvature R 0 . Accordingly, the side wall surface on the inner peripheral side of the groove has an arc shape with a radius of curvature: R 0 − (1/2 · W), and the side wall surface on the outer peripheral side has a radius of curvature: R 0 + (1/2 · W). ) Arc shape.

曲率半径:R0に対して、溝部の幅:Wが十分に小さい条件、W/R0≪1が満たされる範囲では、この溝部を含む微小な領域の実効的な屈折率分布は、下記のように近似的に表記される。
内周側の側壁面:r=R0−(1/2・W)において、
下クラッド部31では、nclad1-eff=nclad1・{R0−(1/2・W)}/R0
コア部32では、ncore-eff=ncore・{R0−(1/2・W)}/R0
外周側の側壁面からW1の位置:r=R0+(1/2・W)−W1において、
コア部32では、ncore-eff=ncore・{R0+(1/2・W)−W1}/R0
外周側の側壁面:r=R0+(1/2・W)において、
下クラッド部31では、nclad1-eff=nclad1・{R0+(1/2・W)}/R0
第1調整部41では、n1-eff=n1・{R0+(1/2・W)}/R0
溝部において、その深さ方向に屈折率分布が存在している、外周側の領域:R0+(1/2・W)−W1<r<R0+(1/2・W)では、各位置rにおいて、実効的な屈折率neff(r)は、ncore・{R0+(1/2・W)−W1}/R0>neff(r)>n1・{R0+(1/2・W)}/R0という連続的な変化を示す。
In a range where the groove width: W is sufficiently small with respect to the radius of curvature: R 0 and W / R 0 << 1 is satisfied, the effective refractive index distribution of a minute region including the groove is as follows: Are expressed approximately.
On the inner peripheral side wall surface: r = R 0 − (1/2 · W)
In the lower cladding part 31, n clad1-eff = n clad1 · {R 0 − (1/2 · W)} / R 0 ;
In the core unit 32, n core-eff = n core · {R 0 − (1/2 · W)} / R 0 ;
At the position of W 1 from the side wall surface on the outer peripheral side: r = R 0 + (1/2 · W) −W 1
In the core unit 32, n core-eff = n core · {R 0 + (1/2 · W) −W 1 } / R 0 ;
On the outer peripheral side wall surface: r = R 0 + (1/2 · W)
In the lower cladding part 31, n clad1-eff = n clad1 · {R 0 + (1/2 · W)} / R 0 ;
In the first adjustment unit 41, n 1−eff = n 1 · {R 0 + (1/2 · W)} / R 0
In the groove portion, a refractive index profile exists in the depth direction, and the outer peripheral region: R 0 + (1/2 · W) −W 1 <r <R 0 + (1/2 · W) At each position r, the effective refractive index n eff (r) is n core · {R 0 + (1/2 · W) −W 1 } / R 0 > n eff (r)> n 1 · {R It shows a continuous change of 0+ (1/2 · W)} / R 0 .

従って、光導波路構造1Bにおいて、前記の実効的な屈折率分布を採用すると、下クラッド部31では、内周側よりも外周側の実効的屈折率が高くなっているが、溝部の内部では、相対的に外周側よりも内周側の実効的屈折率が高くなる状況を達成することが可能である。その際には、導波モードがシングルモードである場合、伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の中心(極大)は、溝部の中心から外周側にシフトする形状ではなく、溝部の中心(R0)に位置する状態とすることができる。 Therefore, when the above effective refractive index distribution is employed in the optical waveguide structure 1B, the effective refractive index on the outer peripheral side is higher than that on the inner peripheral side in the lower cladding part 31, but in the inside of the groove part, It is possible to achieve a situation in which the effective refractive index on the inner peripheral side is relatively higher than that on the outer peripheral side. In this case, when the waveguide mode is a single mode, the center (maximum) of the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of the propagating light is not a shape that shifts from the center of the groove part to the outer peripheral side. It can be in a state located at the center (R 0 ).

仮に、リング形状の平面光導波路に対して、その溝部の中心に光強度の極大を示す対称的な光強度分布の光を入射した際、このリング形状の平面光導波路を伝搬する光の光強度分布を考察する。第1調整部41を設けていないリング形状の平面光導波路中を伝搬する光の光強度分布は、図2の(b)に示す、従来のモード分布34に相当するように、コア部32の中心より外周側に光強度分布の極大を有するものとなっている。一方、外周側に屈折率:n1の第1調整部41を傾斜角:θ1で設けているリング形状の平面光導波路では、コア部31側から第1調整部41側へと滲み出す光成分は抑制されている。従って、このリング形状の平面光導波路を伝搬する光の光強度分布の極大の位置は、図2の(b)に示す、従来のモード分布34と比較して、相対的に内側へのシフトしたものとなる。結果的に、外周側に屈折率:n1の第1調整部41を設けているリング形状の平面光導波路中を伝搬する光の光強度分布において、溝部の外周側の側壁面より外部に分布する光強度の総和は、従来のモード分布34において、溝部の外周側の側壁面より外部に分布する光強度の総和より低減される。換言すると、外周側に屈折率:n1の第1調整部41を傾斜角:θ1で設けることによって、リング形状の平面光導波路における、外周側の側壁面から、外周側の下クラッド部31への滲み出しに起因する放射損を抑制することが可能となる。 Temporarily, when light having a symmetric light intensity distribution showing the maximum light intensity is incident on the center of the groove portion of the ring-shaped planar optical waveguide, the light intensity of the light propagating through the ring-shaped planar optical waveguide Consider the distribution. The light intensity distribution of the light propagating through the ring-shaped planar optical waveguide not provided with the first adjustment unit 41 corresponds to the conventional mode distribution 34 shown in FIG. The light intensity distribution has a maximum on the outer peripheral side from the center. On the other hand, in the ring-shaped planar optical waveguide in which the first adjustment portion 41 having the refractive index: n 1 is provided on the outer peripheral side with the inclination angle: θ 1 , the light oozes from the core portion 31 side to the first adjustment portion 41 side. Ingredients are suppressed. Therefore, the maximum position of the light intensity distribution of the light propagating through the ring-shaped planar optical waveguide is shifted relatively inward as compared with the conventional mode distribution 34 shown in FIG. It will be a thing. As a result, in the light intensity distribution of the light propagating through the ring-shaped planar optical waveguide provided with the first adjusting portion 41 having the refractive index: n 1 on the outer peripheral side, it is distributed outside from the side wall surface on the outer peripheral side of the groove portion. In the conventional mode distribution 34, the sum of the light intensities to be reduced is lower than the sum of the light intensities distributed outside the outer peripheral side wall surface of the groove. In other words, by providing the first adjusting portion 41 having a refractive index n 1 on the outer peripheral side with an inclination angle θ 1 , the lower cladding portion 31 on the outer peripheral side from the side wall surface on the outer peripheral side in the ring-shaped planar optical waveguide. It is possible to suppress the radiation loss due to the oozing out into the surface.

また、外周側の側壁部に形成する第1調整部41は、溝部の中心より内周側で生じるコア部の実効的な屈折率の低下と、溝部の中心より外周側で生じるコア部の実効的な屈折率の増大に起因して、相対的に、溝部の中心より内周側と比較し、溝部の中心より外周側では実効的な屈折率が高くなる状態を相殺する機能を果たしている。従って、(ncore−n1)・W1は、2・{n・(W/2)/R0}・(W/2)と同程度となる。 In addition, the first adjustment portion 41 formed on the outer peripheral side wall portion reduces the effective refractive index of the core portion generated on the inner peripheral side from the center of the groove portion and the effective portion of the core portion generated on the outer peripheral side from the center of the groove portion. In comparison with the inner peripheral side from the center of the groove portion, the function of canceling out the state where the effective refractive index is higher at the outer peripheral side than the center of the groove portion is relatively achieved due to the increase in the refractive index. Therefore, (n core −n 1 ) · W 1 is approximately equal to 2 · {n · (W / 2) / R 0 } · (W / 2).

図5には、外周側に屈折率:n1の第1調整部41を傾斜角:θ1で設けているリング形状の平面光導波路中を伝搬する光の光強度分布の一例として、導波モードがシングルモードである場合、水平方向の光強度分布(モード分布)の中心(極大位置)が、溝部の中心位置と一致している態様を例示している。 In FIG. 5, as an example of the light intensity distribution of light propagating in a ring-shaped planar optical waveguide in which the first adjusting portion 41 having a refractive index: n 1 is provided on the outer peripheral side at an inclination angle: θ 1 When the mode is a single mode, the mode in which the center (maximum position) of the light intensity distribution (mode distribution) in the horizontal direction coincides with the center position of the groove is illustrated.

前記の構成に代えて、内周側に、コア部32の屈折率:ncoreより高い屈折率:n1の第2調整部42を傾斜角:θ2で設けているリング形状の平面光導波路の形態においても、水平方向の光強度分布(モード分布)の中心(極大位置)が、溝部の中心位置と一致している態様とすることが可能である。さらには、内周側に、コア部32の屈折率:ncoreより高い屈折率:n1の第2調整部42を、外周側に、コア部32の屈折率:ncoreより低い屈折率:n1の第1調整部41を設けているリング形状の平面光導波路の形態とすることも可能である。 Instead of the above configuration, a ring-shaped planar optical waveguide in which the second adjustment portion 42 having a refractive index: n 1 higher than the refractive index: n core of the core portion 32 is provided at an inclination angle: θ 2 on the inner peripheral side. In this embodiment, the center (maximum position) of the light intensity distribution (mode distribution) in the horizontal direction can be made to coincide with the center position of the groove. Furthermore, the refractive index of the core portion 32: the refractive index higher than n core : the second adjusting portion 42 with n 1 is provided on the inner peripheral side, and the refractive index of the core portion 32 lower than refractive index: n core on the outer peripheral side: It is also possible to adopt a form of a ring-shaped planar optical waveguide provided with the n 1 first adjusting portion 41.

以上のように、導波モードがシングルモードである場合、光導波路構造1Bでは、リング形状の導波路中を伝搬する際、光の導波モードの中心(極大位置)を、従来のリング形状の導波路における導波モードの中心(極大位置)よりも、曲率中心側にシフトさせることができる。この利点を利用すると、リング形状の導波路中を伝搬する際、光の導波モードの外周側の裾中、溝部の外周側の側壁より外周部に染み出す部分の比率を相対的に抑えることが可能である。その際には、従来のリング形状の導波路のように、コア部32と下クラッド部31の比屈折率差を高くしないでも、一様曲げ損失を小さくすることができる。また、コア部32と下クラッド部31の比屈折率差:(ncore 2−nclad1 2)/(2・ncore 2)が同じ場合、従来のリング形状の導波路と同程度の一様曲げ損失の範囲で、リング形状の曲率半径(R0)をより小さくすることも可能である。 As described above, when the waveguide mode is the single mode, in the optical waveguide structure 1B, when propagating through the ring-shaped waveguide, the center (maximum position) of the waveguide mode of light is changed to the conventional ring-shaped mode. The center of curvature can be shifted from the center (maximum position) of the waveguide mode in the waveguide. Utilizing this advantage, when propagating through a ring-shaped waveguide, the ratio of the portion of the light guide mode that oozes out from the outer peripheral side wall of the groove portion to the outer peripheral portion is relatively suppressed. Is possible. In this case, the uniform bending loss can be reduced without increasing the relative refractive index difference between the core portion 32 and the lower cladding portion 31 as in the conventional ring-shaped waveguide. Further, when the relative refractive index difference between the core portion 32 and the lower clad portion 31 is the same (n core 2 −n clad 1 2 ) / ( 2.n core 2 ), it is as uniform as a conventional ring-shaped waveguide. In the range of bending loss, the radius of curvature (R 0 ) of the ring shape can be made smaller.

図5に示すリング形状の平面光導波路は、導波路自体は閉じた光伝搬経路を構成している。この閉じた光伝搬経路の内部は、光を発生する機構は具わっていないため、伝搬させるべき光は、外部から供給する必要がある。閉じた光伝搬経路に対して、伝搬させるべき光を外部から注入する手段として、例えば、方向性結合器やマルチモード干渉計結合器を利用することができる。逆に、この閉じた光伝搬経路を伝搬している光を外部へ取り出す手段にも、同じく、方向性結合器やマルチモード干渉計結合器を利用することができる。   The ring-shaped planar optical waveguide shown in FIG. 5 constitutes a closed light propagation path. Since the inside of this closed light propagation path is not provided with a mechanism for generating light, it is necessary to supply light to be propagated from the outside. For example, a directional coupler or a multimode interferometer coupler can be used as means for injecting light to be propagated from the outside into the closed light propagation path. Conversely, a directional coupler or a multimode interferometer coupler can also be used as means for extracting the light propagating through the closed light propagation path to the outside.

(第4の実施形態)
本発明の第4の実施の形態にかかる平面光導波路について、図6を参照して説明する。図6は、第4の実施の形態にかかる平面光導波路の構造の一例である、光導波路構造1Cの構造を模式的に示す横断面図である。図6の横断面図に例示すように、第4の実施形態で利用される光導波路構造1Cは、直線導波路302と曲線導波路301が接続された導波路構造を有している。
(Fourth embodiment)
A planar optical waveguide according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the optical waveguide structure 1C, which is an example of the structure of the planar optical waveguide according to the fourth embodiment. As illustrated in the cross-sectional view of FIG. 6, the optical waveguide structure 1 </ b> C used in the fourth embodiment has a waveguide structure in which a straight waveguide 302 and a curved waveguide 301 are connected.

直線導波路302は、基板2上に形成される下クラッド部31、下クラッド部31の上面に形成される溝、溝部に形成されるコア部32、下クラッド部31とコア部32の上面を覆うように形成される上クラッド部33からなる。下クラッド部31の上面に形成される溝の断面は、溝の深さ:D、溝の幅:Wの矩形である。その際、この溝部の内部の構造は、図1に示すように、溝部の側壁にそれぞれ接するように形成される、第1調整部41と第2調整部42、ならびに、溝の中央部を埋め込むように形成されるコア部32とで構成され、第1調整部41の屈折率:n1S、第2調整部42の屈折率:n2Sならびにコア部32の屈折率:ncoreは、等しい値(n1S=ncore=n2S)とされている。勿論、直線導波路302では、コア部32の屈折率:ncoreは、上クラッド部33の屈折率nclad2、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも高く選択されている。 The straight waveguide 302 includes a lower clad part 31 formed on the substrate 2, a groove formed on the upper surface of the lower clad part 31, a core part 32 formed in the groove part, and an upper surface of the lower clad part 31 and the core part 32. The upper clad part 33 is formed so as to cover it. The cross section of the groove formed on the upper surface of the lower cladding part 31 is a rectangle having a groove depth: D and a groove width: W. At that time, as shown in FIG. 1, the internal structure of the groove portion is embedded in the first adjustment portion 41 and the second adjustment portion 42 and the central portion of the groove, which are formed so as to be in contact with the side walls of the groove portion, respectively. is composed of a core portion 32 formed to the refractive index of the first adjusting portion 41: n 1S, refractive index of the second adjusting portion 42: n 2S and the refractive index of the core portion 32: n core is equal (N 1S = n core = n 2S ). Of course, in the straight waveguide 302, the refractive index n core of the core portion 32 is selected to be higher than the refractive index n clad2 of the upper cladding portion 33 and the refractive index n clad1 of the lower cladding portion 31.

一方、曲線導波路301は、図3に例示される断面構造を有している。すなわち、基板2上に形成される下クラッド部31、下クラッド部31の上面に形成される溝、溝部の片側に形成される第1調整部41、溝の中央部に形成されるコア部32、下クラッド部31とコア部32の上面を覆うように形成される上クラッド部33からなる。その際、溝部の片側に形成される第1調整部41は、曲線導波路301に利用される溝部の外周側に形成されている。   On the other hand, the curved waveguide 301 has a cross-sectional structure illustrated in FIG. That is, the lower clad part 31 formed on the substrate 2, the groove formed on the upper surface of the lower clad part 31, the first adjustment part 41 formed on one side of the groove part, and the core part 32 formed in the center part of the groove. The upper cladding portion 33 is formed so as to cover the upper surfaces of the lower cladding portion 31 and the core portion 32. In that case, the 1st adjustment part 41 formed in the one side of a groove part is formed in the outer peripheral side of the groove part utilized for the curved waveguide 301. FIG.

曲線導波路301の下クラッド部31、下クラッド部31は、直線導波路302の下クラッド部31、下クラッド部31と、それぞれ一体に形成されている。また、曲線導波路301のコア部32は、直線導波路302のコア部32と一体に形成されている。従って、曲線導波路301でも、コア部32の屈折率:ncoreは、上クラッド部33の屈折率nclad2、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも高く選択されている。 The lower clad part 31 and the lower clad part 31 of the curved waveguide 301 are integrally formed with the lower clad part 31 and the lower clad part 31 of the linear waveguide 302, respectively. Further, the core portion 32 of the curved waveguide 301 is formed integrally with the core portion 32 of the straight waveguide 302. Therefore, also in the curved waveguide 301, the refractive index: n core of the core portion 32 is selected to be higher than the refractive index n clad2 of the upper cladding portion 33 and the refractive index n clad1 of the lower cladding portion 31.

曲線導波路301において、溝部の外周側に形成される、第1調整部41は、コア部32とは特性の異なる材料で形成されている。具体的には、コア部32の屈折率:ncoreよりも、溝部の外周側に形成されている第1調整部41の屈折率:n1が低くなるように材料を選択する。その際、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも、第1調整部41の屈折率:n1が高くなるように材料を選択する。従って、下クラッド部31の屈折率nclad1、コア部32の屈折率:ncore、第1調整部41の屈折率:n1は、ncore>n1>nclad1の関係を満たす。 In the curved waveguide 301, the first adjustment portion 41 formed on the outer peripheral side of the groove portion is formed of a material having characteristics different from those of the core portion 32. Specifically, the material is selected so that the refractive index: n 1 of the first adjusting portion 41 formed on the outer peripheral side of the groove portion is lower than the refractive index: n core of the core portion 32. At that time, the material is selected so that the refractive index n 1 of the first adjustment unit 41 is higher than the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31. Therefore, the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31, the refractive index of the core part 32: n core , and the refractive index: n 1 of the first adjustment part 41 satisfy the relationship of n core > n 1 > n clad1 .

曲線導波路301において、溝部の中心が通る軌跡は、曲率(半径):R0の円弧形状である。その際、円弧形状の溝の断面は、溝の深さ:D、溝の幅:Wの矩形である。「オフセット」を設けることなく連結される、曲線導波路301と直線導波路302との接続部では、円弧形状の溝部の側壁面と、直線状の溝部の側壁面と段差なく繋がっている。 In the curved waveguide 301, the trajectory through which the center of the groove passes has an arc shape with a curvature (radius): R0 . At this time, the cross section of the arc-shaped groove is a rectangle having a groove depth: D and a groove width: W. In the connection portion between the curved waveguide 301 and the straight waveguide 302 that are connected without providing an “offset”, the side wall surface of the arc-shaped groove portion and the side wall surface of the linear groove portion are connected without a step.

その外周側に形成される第1調整部41は、溝部の外周側の側壁面と、溝部の底面の一部と接している。第1調整部41とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ1は、一定の角度に設定されている。第1調整部41が、溝部の底面と接する幅をW1とすると、前記傾斜角:θ1は、tanθ1=D/W1を満たしている。 The 1st adjustment part 41 formed in the outer peripheral side is in contact with the side wall surface of the outer peripheral side of a groove part, and a part of bottom face of a groove part. The interface where the first adjusting portion 41 and the core portion 32 are in contact with each other is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 1 is set to a constant angle. Assuming that the width of the first adjusting portion 41 that contacts the bottom surface of the groove portion is W 1 , the inclination angle θ 1 satisfies tan θ 1 = D / W 1 .

直線導波路302の領域では、矩形の溝部内は、全て、コア部32の屈折率:ncoreとなっており、その両側壁面で、屈折率nclad1の下クラッド部31と接する構造となっている。従って、直線導波路302の領域では、水平方向の屈折率分布は、矩形の溝部の中心に対して、左右対称となっている。そのため、導波モードがシングルモードである場合、図6中に例示するように、光が直線導波路302を伝搬していく過程で、その水平方向の光強度分布(モード分布)は、矩形の溝部の中心に光強度の極大を示す、左右対称の分布を示す。 In the region of the straight waveguide 302, the inside of the rectangular groove portion has the refractive index: n core of the core portion 32, and has a structure in contact with the lower cladding portion 31 of the refractive index n clad1 on both side walls. Yes. Therefore, in the region of the straight waveguide 302, the horizontal refractive index distribution is symmetrical with respect to the center of the rectangular groove. Therefore, when the waveguide mode is a single mode, the horizontal light intensity distribution (mode distribution) is rectangular in the process of light propagating through the straight waveguide 302 as illustrated in FIG. A symmetrical distribution is shown in which the light intensity is maximized at the center of the groove.

一方、円弧形状の平面光導波路で構成される、曲線導波路301の領域に対して、直線導波路302から、その溝部の中心に光強度の極大を示す対称的な光強度分布の光を入射した際、この円弧形状の平面光導波路を伝搬する光の光強度分布を考察する。   On the other hand, light of a symmetric light intensity distribution showing the maximum of light intensity is incident on the center of the groove portion from the straight waveguide 302 to the curved waveguide 301 region composed of an arc-shaped planar optical waveguide. Then, the light intensity distribution of the light propagating through the arc-shaped planar optical waveguide will be considered.

円弧形状の溝の内周側の側壁面では、屈折率:ncoreのコア部32と屈折率nclad1の下クラッド部31が接しており、この内周側の側壁面における臨界角θCinは、sinθCin=(nclad1/ncore)を満たす。溝の外周側の側壁面では、屈折率:n1の第1調整部41が屈折率nclad1の下クラッド部31が接しており、この外周側の側壁面における臨界角θCoutは、sinθCout=(nclad1/n1)を満たす。また、屈折率:ncoreのコア部32と屈折率:n1の第1調整部41との界面における臨界角θC1は、sinθC1=(n1/ncore)を満たす。従って、θCout>θC1>θCinとなっている。 On the inner peripheral side wall surface of the arc-shaped groove, the core portion 32 of refractive index: n core and the lower cladding portion 31 of the refractive index n clad1 are in contact, and the critical angle θ Cin on the inner peripheral side wall surface is , Sin θ Cin = (n clad1 / n core ). On the outer peripheral side wall surface of the groove, the first adjusting portion 41 having a refractive index n 1 is in contact with the lower cladding portion 31 of the refractive index n clad 1 , and the critical angle θ Cout on the outer peripheral side wall surface is sin θ Cout. = satisfy (n clad1 / n 1). The critical angle θ C1 at the interface between the core portion 32 having a refractive index: n core and the first adjusting portion 41 having a refractive index: n 1 satisfies sin θ C1 = (n 1 / n core ). Therefore, θ Cout > θ C1 > θ Cin .

第1調整部41を設けていない円弧形状の平面光導波路における、外周側の側壁面から、外周側の下クラッド部31への滲み出す成分は、外周側の側壁面に対して、入射角θi≦θCinでコア部31側から入射する光成分に相当する。一方、屈折率:n1の第1調整部41を設けている円弧形状の平面光導波路における、外周側の側壁面から、外周側の下クラッド部31への滲み出す成分は、コア部31側から第1調整部41側へと滲み出す光成分のうち、外周側の側壁面に対して、入射角θi≦θCoutで第1調整部41側から入射する光成分に相当する。コア部31側から第1調整部41側へと滲み出す光成分は、コア部31と第1調整部41の界面に対して、入射角θi≦θC1でコア部31側から入射する光成分に相当する。 The component that oozes out from the outer peripheral side wall surface into the lower cladding portion 31 on the outer peripheral side in the arc-shaped planar optical waveguide not provided with the first adjusting portion 41 is incident angle θ on the outer peripheral side wall surface. It corresponds to the light component incident from the core portion 31 side with i ≦ θ Cin . On the other hand, the component that exudes from the outer peripheral side wall surface to the lower cladding portion 31 on the outer peripheral side in the arc-shaped planar optical waveguide provided with the first adjusting portion 41 of refractive index: n 1 is the core portion 31 side. Among the light components that ooze out from the first adjustment unit 41 to the first adjustment unit 41 side, the light component is incident on the outer peripheral side wall surface from the first adjustment unit 41 side at an incident angle θ i ≦ θ Cout . The light component that oozes from the core part 31 side to the first adjustment part 41 side is incident on the interface between the core part 31 and the first adjustment part 41 at an incident angle θ i ≦ θ C1 from the core part 31 side. Corresponds to the ingredients.

次に、第4の実施形態にかかる平面光導波路を曲線導波路として利用する一態様について、光導波路構造1Cの屈折率構造ならびにその動作原理に関して、図6を参照して説明する。図6に例示する、光導波路構造1Bの屈折率構造は、曲線導波路の曲率中心が、第1調整部41を設ける側壁と反対側に位置し、ncore>n1>nclad1の関係を満たす態様である。その際、曲線導波路を構成する際、溝部の中心が描く軌跡は、曲率半径:R0の円弧の形状とする。従って、溝部の内周側の側壁面は、曲率半径:R0−(1/2・W)の円弧の形状となり、外周側の側壁面は、曲率半径:R0+(1/2・W)の円弧の形状となる。 Next, an aspect of using the planar optical waveguide according to the fourth embodiment as a curved waveguide will be described with reference to FIG. 6 regarding the refractive index structure of the optical waveguide structure 1C and its operating principle. In the refractive index structure of the optical waveguide structure 1B illustrated in FIG. 6, the center of curvature of the curved waveguide is located on the side opposite to the side wall on which the first adjustment unit 41 is provided, and the relationship of n core > n 1 > n clad 1 is satisfied . It is a mode to satisfy. At this time, when the curved waveguide is formed, the locus drawn by the center of the groove is an arc shape having a radius of curvature R 0 . Accordingly, the side wall surface on the inner peripheral side of the groove has an arc shape with a radius of curvature: R 0 − (1/2 · W), and the side wall surface on the outer peripheral side has a radius of curvature: R 0 + (1/2 · W). ) Arc shape.

曲率半径:R0に対して、溝部の幅:Wが十分に小さい条件、W/R0≪1が満たされる範囲では、この溝部を含む微小な領域の実効的な屈折率分布は、下記のように近似的に表記される。
内周側の側壁面:r=R0−(1/2・W)において、
下クラッド部31では、nclad1-eff=nclad1・{R0−(1/2・W)}/R0
コア部32では、ncore-eff=ncore・{R0−(1/2・W)}/R0
外周側の側壁面からW1の位置:r=R0+(1/2・W)−W1において、
コア部32では、ncore-eff=ncore・{R0+(1/2・W)−W1}/R0
外周側の側壁面:r=R0+(1/2・W)において、
下クラッド部31では、nclad1-eff=nclad1・{R0+(1/2・W)}/R0
第1調整部41では、n1-eff=n1・{R0+(1/2・W)}/R0
溝部において、その深さ方向に屈折率分布が存在している、外周側の領域:R0+(1/2・W)−W1<r<R0+(1/2・W)では、各位置rにおいて、実効的な屈折率neff(r)は、ncore・{R0+(1/2・W)−W1}/R0>neff(r)>n1・{R0+(1/2・W)}/R0という連続的な変化を示す。
In a range where the groove width: W is sufficiently small with respect to the radius of curvature: R 0 and W / R 0 << 1 is satisfied, the effective refractive index distribution of a minute region including the groove is as follows: Are expressed approximately.
On the inner peripheral side wall surface: r = R 0 − (1/2 · W)
In the lower cladding part 31, n clad1-eff = n clad1 · {R 0 − (1/2 · W)} / R 0 ;
In the core unit 32, n core-eff = n core · {R 0 − (1/2 · W)} / R 0 ;
At the position of W 1 from the side wall surface on the outer peripheral side: r = R 0 + (1/2 · W) −W 1
In the core unit 32, n core-eff = n core · {R 0 + (1/2 · W) −W 1 } / R 0 ;
On the outer peripheral side wall surface: r = R 0 + (1/2 · W)
In the lower cladding part 31, n clad1-eff = n clad1 · {R 0 + (1/2 · W)} / R 0 ;
In the first adjustment unit 41, n 1−eff = n 1 · {R 0 + (1/2 · W)} / R 0
In the groove portion, a refractive index profile exists in the depth direction, and the outer peripheral region: R 0 + (1/2 · W) −W 1 <r <R 0 + (1/2 · W) At each position r, the effective refractive index n eff (r) is n core · {R 0 + (1/2 · W) −W 1 } / R 0 > n eff (r)> n 1 · {R It shows a continuous change of 0+ (1/2 · W)} / R 0 .

従って、光導波路構造1Cにおいて、前記の実効的な屈折率分布を採用すると、曲線導波路301では、下クラッド部31では、内周側よりも外周側の実効的屈折率が高くなっているが、溝部の内部では、相対的に外周側よりも内周側の実効的屈折率が高くなる状況を達成することが可能である。その際には、導波モードがシングルモードである場合、伝搬する光の電磁界強度分布(光強度分布)の中心(極大)は、溝部の中心から外周側にシフトする形状ではなく、溝部の中心(R0)に位置する状態とすることができる。 Therefore, when the above effective refractive index distribution is adopted in the optical waveguide structure 1C, the effective refractive index on the outer peripheral side is higher in the lower cladding portion 31 than in the inner peripheral side in the curved waveguide 301. It is possible to achieve a situation where the effective refractive index on the inner peripheral side is relatively higher than that on the outer peripheral side inside the groove. In this case, when the waveguide mode is a single mode, the center (maximum) of the electromagnetic field intensity distribution (light intensity distribution) of the propagating light is not a shape that shifts from the center of the groove part to the outer peripheral side. It can be in a state located at the center (R 0 ).

仮に、第1調整部41を設けていない平面光導波路構造を採用すると、導波モードがシングルモードである場合、この円弧形状の平面光導波路中を伝搬する光の光強度分布は、図2の(b)に示す、従来のモード分布34に相当するように、コア部32の中心より外周側に光強度分布の中心(極大)を有するものとなっている。一方、外周側に屈折率:n1の第1調整部41を傾斜角:θ1で設けているリング形状の平面光導波路では、コア部31側から第1調整部41側へと滲み出す光成分は抑制されている。従って、導波モードがシングルモードである場合、この円弧形状の平面光導波路を伝搬する光の光強度分布の中心(極大)の位置は、図2の(b)に示す、従来のモード分布34と比較して、相対的に内周側へシフトしたものとなる。 If a planar optical waveguide structure in which the first adjustment unit 41 is not provided is adopted, when the waveguide mode is a single mode, the light intensity distribution of light propagating in the circular arc-shaped planar optical waveguide is as shown in FIG. The center (maximum) of the light intensity distribution is provided on the outer peripheral side from the center of the core portion 32 so as to correspond to the conventional mode distribution 34 shown in FIG. On the other hand, in the ring-shaped planar optical waveguide in which the first adjustment portion 41 having the refractive index: n 1 is provided on the outer peripheral side with the inclination angle: θ 1 , the light oozes from the core portion 31 side to the first adjustment portion 41 side. Ingredients are suppressed. Therefore, when the waveguide mode is a single mode, the position of the center (maximum) of the light intensity distribution of the light propagating through the arc-shaped planar optical waveguide is the conventional mode distribution 34 shown in FIG. As compared with the above, it is relatively shifted to the inner peripheral side.

また、外周側の側壁部に形成する第1調整部41は、溝部の中心より内周側で生じるコア部の実効的な屈折率の低下と、溝部の中心より外周側で生じるコア部の実効的な屈折率の増大に起因して、相対的に、溝部の中心より内周側と比較し、溝部の中心より外周側では実効的な屈折率が高くなる状態を相殺する機能を果たしている。従って、(ncore−n1)・W1は、2・{n・(W/2)/R0}・(W/2)と同程度となる。 In addition, the first adjustment portion 41 formed on the outer peripheral side wall portion reduces the effective refractive index of the core portion generated on the inner peripheral side from the center of the groove portion and the effective portion of the core portion generated on the outer peripheral side from the center of the groove portion. In comparison with the inner peripheral side from the center of the groove portion, the function of canceling out the state where the effective refractive index is higher at the outer peripheral side than the center of the groove portion is relatively achieved due to the increase in the refractive index. Therefore, (n core −n 1 ) · W 1 is approximately equal to 2 · {n · (W / 2) / R 0 } · (W / 2).

図6には、導波モードがシングルモードである場合、外周側に屈折率:n1の第1調整部41を設けている円弧形状の平面光導波路で構成される曲線導波路301中を伝搬する光の光強度分布の一例として、水平方向の光強度分布(モード分布)の中心(極大位置)が、溝部の中心位置と一致している態様を例示している。この態様では、直線導波路302を伝搬してきた光の水平方向の光強度分布と、曲線導波路301中を伝搬する光の水平方向の光強度分布は、共に、その中心(極大位置)は、溝部の中心位置と一致する。すなわち、直線導波路と曲線導波路との結合部に「オフセット」を設け、直線導波路を伝搬してきた光の水平方向の光強度分布の中心(極大位置)と、曲線導波路中を伝搬する光の水平方向の光強度分布の中心(極大位置)を一致させる場合と同様に、図6に示す態様でも、直線導波路と曲線導波路との結合部での放射損(モード変換損)を低減することができる。 In FIG. 6, when the waveguide mode is a single mode, the light propagates through a curved waveguide 301 formed by an arc-shaped planar optical waveguide provided with a first adjusting portion 41 having a refractive index of n 1 on the outer peripheral side. As an example of the light intensity distribution of the light to be transmitted, a mode in which the center (maximum position) of the light intensity distribution (mode distribution) in the horizontal direction coincides with the center position of the groove portion is illustrated. In this aspect, the center (maximum position) of the horizontal light intensity distribution of light propagating through the straight waveguide 302 and the horizontal light intensity distribution of light propagating through the curved waveguide 301 are both It coincides with the center position of the groove. In other words, an “offset” is provided at the coupling portion between the straight waveguide and the curved waveguide, and the center (maximum position) of the light intensity distribution in the horizontal direction of the light propagating through the straight waveguide is propagated through the curved waveguide. Similar to the case where the centers (maximum positions) of the light intensity distributions in the horizontal direction of light are matched, in the embodiment shown in FIG. 6, the radiation loss (mode conversion loss) at the coupling portion between the straight waveguide and the curved waveguide is also reduced. Can be reduced.

図6に例示する態様では、曲線導波路301の断面構造は、溝部の外周側に、コア部32の屈折率ncoreよりも低い屈折率:n1の第1調整部41を設ける構成を利用している。それに代えて、曲線導波路301の断面構造として、溝部の外周側に、コア部32の屈折率ncoreよりも低い屈折率:n1の第1調整部41を、溝部の内周側に、コア部32の屈折率ncoreよりも高い屈折率:n2の第2調整部42を設ける構成を採用することもできる。あるいは、曲線導波路301の断面構造として、溝部の内周側に、コア部32の屈折率ncoreよりも高い屈折率:n1の第1調整部41を設ける構成を採用することもできる。 In the aspect illustrated in FIG. 6, the cross-sectional structure of the curved waveguide 301 uses a configuration in which the first adjustment portion 41 having a refractive index n 1 lower than the refractive index n core of the core portion 32 is provided on the outer peripheral side of the groove portion. doing. Instead, as the cross-sectional structure of the curved waveguide 301, the first adjusting portion 41 having a refractive index n 1 lower than the refractive index n core of the core portion 32 is provided on the outer peripheral side of the groove portion on the inner peripheral side of the groove portion. It is also possible to employ a configuration in which the second adjustment section 42 having a refractive index n 2 higher than the refractive index n core of the core section 32 is provided. Alternatively, as the cross-sectional structure of the curved waveguide 301, a configuration in which the first adjusting portion 41 having a refractive index n 1 higher than the refractive index n core of the core portion 32 can be adopted on the inner peripheral side of the groove portion.

以上のように、光導波路構造1Cでは、曲線導波路と直線導波路のモード分布の中心軸を一致させることができるので、「オフセット」補正をせずに直線導波路と曲線導波路を接続する形態とする際、モード変換損を抑えることができる。   As described above, in the optical waveguide structure 1C, the central axes of the mode distributions of the curved waveguide and the straight waveguide can be matched, so that the straight waveguide and the curved waveguide are connected without performing “offset” correction. In the form, mode conversion loss can be suppressed.

(第5の実施形態)
本発明の第5の実施の形態にかかる平面光導波路について、図7を参照して説明する。図7は、第5の実施の形態にかかる平面光導波路の構造の一例である、光導波路構造1Dの構造を模式的に示す横断面図である。図7の横断面図に例示すように、第5の実施形態で利用される光導波路構造1Dは、直線導波路302、直線導波路303、直線導波路304が接続された導波路構造を有している。
(Fifth embodiment)
A planar optical waveguide according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an optical waveguide structure 1D, which is an example of the structure of a planar optical waveguide according to the fifth embodiment. As shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the optical waveguide structure 1D used in the fifth embodiment has a waveguide structure in which a straight waveguide 302, a straight waveguide 303, and a straight waveguide 304 are connected. doing.

直線導波路302は、基板2上に形成される下クラッド部31、下クラッド部31の上面に形成される溝、溝部に形成されるコア部32、下クラッド部31とコア部32の上面を覆うように形成される上クラッド部33からなる。下クラッド部31の上面に形成される溝の断面は、溝の深さ:D、溝の幅:Wの矩形である。この矩形の溝部は、コア部32で占められている。その際、直線導波路302では、コア部32の屈折率:ncoreは、上クラッド部33の屈折率nclad2、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも高く選択されている。 The straight waveguide 302 includes a lower clad part 31 formed on the substrate 2, a groove formed on the upper surface of the lower clad part 31, a core part 32 formed in the groove part, and an upper surface of the lower clad part 31 and the core part 32. The upper clad part 33 is formed so as to cover it. The cross section of the groove formed on the upper surface of the lower cladding part 31 is a rectangle having a groove depth: D and a groove width: W. The rectangular groove portion is occupied by the core portion 32. At this time, in the straight waveguide 302, the refractive index: n core of the core portion 32 is selected to be higher than the refractive index n clad2 of the upper cladding portion 33 and the refractive index n clad1 of the lower cladding portion 31.

従って、直線導波路302の領域では、水平方向の屈折率分布は、矩形の溝部の中心に対して、左右対称となっている。そのため、図7中に例示するように、光が直線導波路302を伝搬していく過程で、その水平方向の光強度分布(モード分布)は、矩形の溝部の中心に光強度の極大を示す、左右対称の分布を示す。   Therefore, in the region of the straight waveguide 302, the horizontal refractive index distribution is symmetrical with respect to the center of the rectangular groove. Therefore, as illustrated in FIG. 7, in the process of light propagating through the straight waveguide 302, the horizontal light intensity distribution (mode distribution) shows the maximum light intensity at the center of the rectangular groove. Shows a symmetrical distribution.

直線導波路302領域では、溝部の側壁面では、屈折率:ncoreのコア部32と屈折率nclad1の下クラッド部31が接しており、この側壁面における臨界角θCS1は、sinθCS1=(nclad1/ncore)を満たす。従って、側壁面に対して、コア部32側から入射角θi<θCS1で入射する光は、溝部の側壁面を通過し、下クラッド部31へと散逸していく。結果的に、光が直線導波路302を伝搬していく過程で、側壁面に対して、コア部32側から入射角θi≧θCS1で入射する光の成分が、コア部32に閉じ込められる。 The linear waveguide 302 area, the sidewall surface of the groove, the refractive index: the lower cladding portion 31 of the core portion 32 and the refractive index n clad1 of n core is in contact, the critical angle theta CS1 in the side wall surface, sin [theta CS1 = (N clad1 / n core ) is satisfied. Accordingly, light incident at an incident angle θ iCS1 from the core portion 32 side with respect to the side wall surface passes through the side wall surface of the groove portion and is dissipated to the lower cladding portion 31. As a result, in the process in which light propagates through the straight waveguide 302, the light component incident at the incident angle θ i ≧ θ CS1 from the core portion 32 side with respect to the side wall surface is confined in the core portion 32. .

次の直線導波路303でも、下クラッド部31の上面に形成される溝の断面は、溝の深さ:D、溝の幅:Wの矩形である。この溝部の内部の構造は、図1に示すように、溝部の側壁にそれぞれ接するように形成される、第1調整部41と第2調整部42、ならびに、溝の中央部を埋め込むように形成されるコア部32とで構成されている。   In the next straight waveguide 303 as well, the cross section of the groove formed on the upper surface of the lower cladding part 31 is a rectangle having a groove depth: D and a groove width: W. As shown in FIG. 1, the internal structure of the groove is formed so as to embed the first adjustment part 41 and the second adjustment part 42 and the central part of the groove, which are formed so as to be in contact with the side walls of the groove, respectively. The core part 32 is configured.

直線導波路303において、溝部の側壁側に形成される、第1調整部41と第2調整部42は、共に、コア部32とは特性の異なる材料で形成されている。具体的には、コア部32の屈折率:ncoreよりも、溝部の片側に形成されている第1調整部41の屈折率:n1A、第2調整部42の屈折率:n2Aが、共に低くなるように材料を選択する。その際、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも、第1調整部41の屈折率:n1A、第2調整部42の屈折率:n2Aが、共に高くなるように材料を選択する。従って、下クラッド部31の屈折率nclad1、コア部32の屈折率:ncore、第1調整部41の屈折率:n1Aならびに第2調整部42の屈折率:n2Aは、それぞれ、ncore>n1A>nclad1、ncore>n2A>nclad1の関係を満たす。 In the straight waveguide 303, both the first adjustment part 41 and the second adjustment part 42 formed on the side wall side of the groove part are formed of a material having different characteristics from the core part 32. Specifically, the refractive index: n 1A of the first adjustment part 41 formed on one side of the groove part than the refractive index: n core of the core part 32 and the refractive index: n 2A of the second adjustment part 42 are: Select materials so that both are low. At that time, materials are selected so that the refractive index: n 1A of the first adjustment unit 41 and the refractive index: n 2A of the second adjustment unit 42 are both higher than the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31. Therefore, the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31, the refractive index of the core part 32: n core , the refractive index of the first adjusting part 41: n 1A and the refractive index of the second adjusting part 42: n 2A are n The relationship of core > n 1A > n clad1 and n core > n 2A > n clad1 is satisfied.

その溝部の片側に形成される第1調整部41は、溝部の側壁面と、溝部の底面の一部と接している。第1調整部41とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ1Aは、一定の角度に設定されている。第1調整部41が、溝部の底面と接する幅をW1Aとすると、前記傾斜角:θ1Aは、tanθ1A=D/W1Aを満たしている。また、溝部の他の片側に形成される第2調整部42は、溝部の側壁面と、溝部の底面の一部と接している。第2調整部42とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ2Aは、一定の角度に設定されている。第2調整部42が、溝部の底面と接する幅をW2Aとすると、前記傾斜角:θ2Aは、tanθ2A=D/W2Aを満たしている。 The 1st adjustment part 41 formed in the one side of the groove part is in contact with the side wall surface of a groove part, and a part of bottom face of a groove part. The interface where the first adjusting portion 41 and the core portion 32 are in contact with each other is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 1A is set to a constant angle. Assuming that the width of the first adjusting portion 41 contacting the bottom surface of the groove portion is W 1A , the inclination angle θ 1A satisfies tan θ 1A = D / W 1A . Moreover, the 2nd adjustment part 42 formed in the other one side of a groove part is in contact with the side wall surface of a groove part, and a part of bottom face of a groove part. The interface where the second adjustment portion 42 and the core portion 32 are in contact with each other is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 2A is set to a constant angle. Assuming that the width of the second adjusting portion 42 contacting the bottom surface of the groove portion is W 2A , the inclination angle θ 2A satisfies tan θ 2A = D / W 2A .

直線導波路303の領域においても、水平方向の屈折率分布は、矩形の溝部の中心に対して、左右対称としている。具体的には、第1調整部41の屈折率:n1Aと第2調整部42の屈折率:n2Aを等しくし、その傾斜角:θ1Aとθ2Aを等しくしている。そのため、導波モードがシングルモードである場合、図7中に例示するように、光が直線導波路303を伝搬していく過程で、その水平方向の光強度分布(モード分布)は、矩形の溝部の中心に光強度の極大を示す、左右対称の分布を示す。 Also in the region of the straight waveguide 303, the horizontal refractive index distribution is symmetrical with respect to the center of the rectangular groove. Specifically, the refractive index: n 1A of the first adjustment unit 41 and the refractive index: n 2A of the second adjustment unit 42 are made equal, and the inclination angles: θ 1A and θ 2A are made equal. Therefore, when the waveguide mode is a single mode, the light intensity distribution (mode distribution) in the horizontal direction is rectangular in the process of light propagating through the linear waveguide 303 as illustrated in FIG. A symmetrical distribution is shown in which the light intensity is maximized at the center of the groove.

直線導波路303領域では、溝部の側壁面では、屈折率:n1Aの第1調整部41、あるいは、屈折率:n2Aの第2調整部42と屈折率nclad1の下クラッド部31が接しており、この側壁面における臨界角:θCSA1、θCSA2は、sinθCSA1=(nclad1/n1A)、sinθCSA2=(nclad1/n2A)を満たす。n1A=n2Aであるので、側壁面における臨界角は、θCSA1=θCSA2となっている。従って、側壁面に対して、第1調整部41(または第2調整部42)から入射角θi<θCSA1(またはθi<θCSA2)で入射する光は、溝部の側壁面を通過し、下クラッド部31へと散逸していく。 In the straight waveguide 303 region, the first adjusting portion 41 having a refractive index of n 1A or the second adjusting portion having a refractive index of n 2A is in contact with the lower cladding portion 31 of the refractive index n clad1 on the side wall surface of the groove. and which, critical angle at the side wall surface: theta CSA1, theta CSA 2 is, sinθ CSA1 = (n clad1 / n 1A), sinθ CSA2 = satisfy (n clad1 / n 2A). since it is n 1A = n 2A, the critical angle at the side wall surface has a θ CSA1 = θ CSA2. Thus, for the side wall surface, light incident at the first adjusting portion 41 (or the second adjusting portion 42) incident angle theta i from <theta CSA1 (or θ iCSA2) passes through the side wall surfaces of the groove Then, it dissipates to the lower cladding part 31.

さらに、直線導波路304でも、下クラッド部31の上面に形成される溝の断面は、溝の深さ:D、溝の幅:Wの矩形である。この溝部の内部の構造は、図1に示すように、溝部の側壁にそれぞれ接するように形成される、第1調整部41と第2調整部42、ならびに、溝の中央部を埋め込むように形成されるコア部32とで構成されている。   Further, in the straight waveguide 304 as well, the cross section of the groove formed on the upper surface of the lower cladding part 31 is a rectangle having a groove depth: D and a groove width: W. As shown in FIG. 1, the internal structure of the groove is formed so as to embed the first adjustment part 41 and the second adjustment part 42 and the central part of the groove, which are formed so as to be in contact with the side walls of the groove, respectively. The core part 32 is configured.

直線導波路304でも、溝部の側壁側に形成される、第1調整部41と第2調整部42は、共に、コア部32とは特性の異なる材料で形成されている。具体的には、コア部32の屈折率:ncoreよりも、溝部の片側に形成されている第1調整部41の屈折率:n1BA、第2調整部42の屈折率:n2Bが、共に低くなるように材料を選択する。その際、下クラッド部31の屈折率nclad1よりも、第1調整部41の屈折率:n1B、第2調整部42の屈折率:n2Bが、共に高くなるように材料を選択する。従って、下クラッド部31の屈折率nclad1、コア部32の屈折率:ncore、第1調整部41の屈折率:n1Bならびに第2調整部42の屈折率:n2Bは、それぞれ、ncore>n1B>nclad1、ncore>n2B>nclad1の関係を満たす。 In the straight waveguide 304 as well, the first adjustment part 41 and the second adjustment part 42 formed on the side wall side of the groove part are both made of a material having different characteristics from the core part 32. Specifically, the refractive index: n 1BA of the first adjustment part 41 formed on one side of the groove part than the refractive index: n core of the core part 32, and the refractive index: n 2B of the second adjustment part 42 are: Select materials so that both are low. At that time, materials are selected so that the refractive index: n 1B of the first adjustment unit 41 and the refractive index: n 2B of the second adjustment unit 42 are both higher than the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31. Therefore, the refractive index n clad1 of the lower cladding part 31, the refractive index of the core part 32: n core , the refractive index of the first adjustment part 41: n 1B, and the refractive index of the second adjustment part 42: n 2B are n The relationship of core > n 1B > n clad1 and n core > n 2B > n clad1 is satisfied.

その溝部の片側に形成される第1調整部41は、溝部の側壁面と、溝部の底面の一部と接している。第1調整部41とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ1Bは、一定の角度に設定されている。第1調整部41が、溝部の底面と接する幅をW1Bとすると、前記傾斜角:θ1Bは、tanθ1B=D/W1Bを満たしている。また、溝部の他の片側に形成される第2調整部42は、溝部の側壁面と、溝部の底面の一部と接している。第2調整部42とコア部32とが接する界面は、溝部の底面に対して傾斜しており、その傾斜角:θ2Bは、一定の角度に設定されている。第2調整部42が、溝部の底面と接する幅をW2Bとすると、前記傾斜角:θ2Bは、tanθ2B=D/W2Bを満たしている。 The 1st adjustment part 41 formed in the one side of the groove part is in contact with the side wall surface of a groove part, and a part of bottom face of a groove part. The interface between the first adjusting portion 41 and the core portion 32 is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 1B is set to a constant angle. Assuming that the width of the first adjusting portion 41 that contacts the bottom surface of the groove portion is W 1B , the inclination angle θ 1B satisfies tan θ 1B = D / W 1B . Moreover, the 2nd adjustment part 42 formed in the other one side of a groove part is in contact with the side wall surface of a groove part, and a part of bottom face of a groove part. The interface where the second adjusting portion 42 and the core portion 32 are in contact with each other is inclined with respect to the bottom surface of the groove portion, and the inclination angle θ 2B is set to a constant angle. Assuming that the width of the second adjusting portion 42 that contacts the bottom surface of the groove portion is W 2B , the inclination angle θ 2B satisfies tan θ 2B = D / W 2B .

直線導波路304の領域においても、水平方向の屈折率分布は、矩形の溝部の中心に対して、左右対称としている。具体的には、第1調整部41の屈折率:n1Bと第2調整部42の屈折率:n2Bを等しくし、その傾斜角:θ1Bとθ2Bを等しくしている。そのため、導波モードがシングルモードである場合、図7中に例示するように、光が直線導波路304を伝搬していく過程で、その水平方向の光強度分布(モード分布)は、矩形の溝部の中心に光強度の極大を示す、左右対称の分布を示す。 Also in the region of the straight waveguide 304, the horizontal refractive index distribution is symmetrical with respect to the center of the rectangular groove. Specifically, the refractive index: n 1B of the first adjustment unit 41 and the refractive index: n 2B of the second adjustment unit 42 are made equal, and the inclination angles: θ 1B and θ 2B are made equal. Therefore, when the waveguide mode is a single mode, as illustrated in FIG. 7, the light intensity distribution (mode distribution) in the horizontal direction in the process of light propagating through the straight waveguide 304 is rectangular. A symmetrical distribution is shown in which the light intensity is maximized at the center of the groove.

その際、直線導波路304の領域における、第1調整部41の屈折率:n1Bと第2調整部42の屈折率:n2Bは、直線導波路303の領域における、第1調整部41の屈折率:n1Aと第2調整部42の屈折率:n2Aと等しくしている。一方、直線導波路304の領域における、傾斜角:θ1Bとθ2Bは、直線導波路303の領域における、傾斜角:θ1Aとθ2Aよりも小さくしている。 At that time, the refractive index: n 1B of the first adjustment unit 41 and the refractive index: n 2B of the second adjustment unit 42 in the region of the straight waveguide 304 are the same as those of the first adjustment unit 41 in the region of the straight waveguide 303. The refractive index: n 1A is equal to the refractive index of the second adjusting section 42: n 2A . On the other hand, the inclination angles: θ 1B and θ 2B in the region of the straight waveguide 304 are smaller than the inclination angles: θ 1A and θ 2A in the region of the straight waveguide 303.

直線導波路304の領域では、溝部の側壁面では、屈折率:n1Bの第1調整部41、あるいは、屈折率:n2Bの第2調整部42と屈折率nclad1の下クラッド部31が接しており、この側壁面における臨界角:θCSB1、θCSB2は、sinθCSB1=(nclad1/n1B)、sinθCSB2=(nclad1/n2B)を満たす。n1B=n2B=n1A=n2Aであるので、側壁面における臨界角は、θCSB1=θCSB2=θCSA1=θCSA2となっている。従って、側壁面に対して、第1調整部41(または第2調整部42)から入射角θi<θCSB1(またはθi<θCSB2)で入射する光は、溝部の側壁面を通過し、下クラッド部31へと散逸していく。 In the region of the straight waveguide 304, on the side wall surface of the groove portion, the first adjustment portion 41 having a refractive index: n 1B or the second adjustment portion 42 having a refractive index: n 2B and the lower cladding portion 31 of the refractive index n clad1 are formed. in contact, the critical angle at the side wall surface: theta CSB1, theta CSB2 is, sinθ CSB1 = (n clad1 / n 1B), sinθ CSB2 = satisfy (n clad1 / n 2B). since it is n 1B = n 2B = n 1A = n 2A, the critical angle at the side wall surface has a θ CSB1 = θ CSB2 = θ CSA1 = θ CSA2. Thus, for the side wall surface, light incident at the first adjusting portion 41 (or the second adjusting portion 42) incident angle theta i from <theta CSB1 (or θ iCSB2) passes through the side wall surfaces of the groove Then, it dissipates to the lower cladding part 31.

導波モードがシングルモードである場合、図7中に例示するように、光が直線導波路302を伝搬していく過程では、その水平方向の光強度分布(モード分布)は、矩形の溝部の中心に光強度の極大を示し、両側の側壁面の外部に存在する光成分は少ない、相対的に鋭いピーク形状を示す。次段の直線導波路303を伝搬していく過程でも、水平方向の光強度分布(モード分布)は、左右対称の分布を示すが、両側の側壁面の外部に存在する光成分の比率が増し、相対的にピーク形状の拡がりを示す。さらに、直線導波路304を伝搬していく過程でも、水平方向の光強度分布(モード分布)は、左右対称の分布ではあるが、両側の側壁面の外部に存在する光成分の比率が一層増し、光強度の極大値の低下も顕著に進む。結果的に、相対的なピーク形状は、大幅に拡がった状態となる。光強度の極大値に対して、その1/2の強度となる幅(半値全幅)をスポットサイズの指標とすると、光が、直線導波路302、直線導波路303、直線導波路304と順次伝搬していく過程において、スポットサイズは、徐々に拡大している。   When the waveguide mode is a single mode, as illustrated in FIG. 7, in the process in which light propagates through the straight waveguide 302, the horizontal light intensity distribution (mode distribution) of the rectangular groove is The peak of the light intensity is shown at the center, and a relatively sharp peak shape with few light components existing outside the side wall surfaces on both sides is shown. Even in the process of propagating through the next-stage straight waveguide 303, the horizontal light intensity distribution (mode distribution) shows a symmetrical distribution, but the ratio of the light components existing outside the side wall surfaces on both sides increases. , Relatively broadening of the peak shape. Further, even in the process of propagating through the straight waveguide 304, the light intensity distribution (mode distribution) in the horizontal direction is a symmetrical distribution, but the ratio of the light components existing outside the side wall surfaces on both sides further increases. Further, the decrease in the maximum value of the light intensity also proceeds remarkably. As a result, the relative peak shape is greatly expanded. When the width (full width at half maximum) that is ½ of the maximum value of the light intensity is used as an index of the spot size, light propagates sequentially through the straight waveguide 302, the straight waveguide 303, and the straight waveguide 304. In the process of doing so, the spot size gradually increases.

図7に例示する態様では、直線導波路302、直線導波路303、直線導波路304における、溝部における実効的な屈折率の分布は、下記のようになる。まず、直線導波路302の領域では、溝部における屈折率は、溝部の両側壁の間で、コア部32の屈折率:ncoreで一定である。 In the aspect illustrated in FIG. 7, the effective refractive index distribution in the groove portion in the linear waveguide 302, the linear waveguide 303, and the linear waveguide 304 is as follows. First, in the region of the straight waveguide 302, the refractive index in the groove is constant at the refractive index of the core 32: n core between both side walls of the groove.

直線導波路303の領域では、第1調整部41が形成されている側壁面からW1Aの幅では、側壁面の第1調整部41の屈折率:n1Aから、W1Aの幅で直線的にコア部32の屈折率:ncoreまで実効的屈折率は増加する。同様に、第2調整部42が形成されている側壁面からW2Aの幅では、側壁面の第2調整部42の屈折率:n2Aから、W2Aの幅で直線的にコア部32の屈折率:ncoreまで実効的屈折率は増加する。溝の中央部、(W−W1A−W2A)の幅の部分は、コア部32の屈折率:ncoreとなっている。 In the region of the straight waveguide 303, the width of W 1A from the side wall surface on which the first adjustment portion 41 is formed is linear from the refractive index n 1A of the first adjustment portion 41 on the side wall surface to the width of W 1A. Further, the effective refractive index increases up to the refractive index of the core portion 32: n core . Similarly, in the width of W 2A from the side wall surface on which the second adjustment portion 42 is formed, the refractive index of the second adjustment portion 42 on the side wall surface: n 2A , linearly with the width of W 2A of the core portion 32. Refractive index: The effective refractive index increases up to n core . The central portion of the groove, the width portion of (W−W 1A −W 2A ) is the refractive index of the core portion 32: n core .

直線導波路304の領域では、第1調整部41が形成されている側壁面からW1Bの幅では、側壁面の第1調整部41の屈折率:n1Bから、W1Bの幅で直線的にコア部32の屈折率:ncoreまで実効的屈折率は増加する。同様に、第2調整部42が形成されている側壁面からW2Bの幅では、側壁面の第2調整部42の屈折率:n2Bから、W2Bの幅で直線的にコア部32の屈折率:ncoreまで実効的屈折率は増加する。溝の中央部、(W−W1B−W2B)の幅の部分は、コア部32の屈折率:ncoreとなっている。 In the region of the straight waveguide 304, the width of W 1B from the side wall surface on which the first adjustment portion 41 is formed is linear from the refractive index n 1B of the first adjustment portion 41 on the side wall surface to the width of W 1B. Further, the effective refractive index increases up to the refractive index of the core portion 32: n core . Similarly, in the width of W 2B from the side wall surface on which the second adjustment portion 42 is formed, the refractive index of the second adjustment portion 42 on the side wall surface: n 2B , linearly with the width of W 2B of the core portion 32. Refractive index: The effective refractive index increases up to n core . The center portion of the groove, the width portion of (W−W 1B −W 2B ) is the refractive index of the core portion 32: n core .

前記の態様に代えて、直線導波路304での、第1調整部41の幅W1Bと第2調整部42の幅W2Bを、直線導波路303での、第1調整部41の幅W1Aと第2調整部42の幅W2Aと等しくし、直線導波路304における第1調整部41、第2調整部42の屈折率:n1B、n2Bを、直線導波路303における第1調整部41、第2調整部42の屈折率:n1A、n2Aよりも低くする構成とすることも可能である。この態様でも、光強度の極大値に対して、その1/2の強度となる幅(半値全幅)をスポットサイズの指標とすると、光が、直線導波路302、直線導波路303、直線導波路304と順次伝搬していく過程において、スポットサイズは、徐々に拡大していく。 Instead of the above-described embodiment, the width W 1B of the first adjustment unit 41 and the width W 2B of the second adjustment unit 42 in the straight waveguide 304 are set as the width W 1B of the first adjustment unit 41 in the straight waveguide 303. 1A is equal to the width W 2A of the second adjustment unit 42, and the refractive indexes n 1B and n 2B of the first adjustment unit 41 and the second adjustment unit 42 in the linear waveguide 304 are set as the first adjustment in the linear waveguide 303. The refractive index of the part 41 and the second adjustment part 42 may be lower than n 1A and n 2A . Also in this aspect, when the width (full width at half maximum) that is half the light intensity maximum value is used as an index of the spot size, the light is linear waveguide 302, linear waveguide 303, linear waveguide. In the process of sequentially propagating with 304, the spot size gradually increases.

さらには、第1調整部41の幅と第2調整部42の幅、ならびに、第1調整部41、第2調整部42の屈折率を、前記の指針に沿って、同時に変化させる態様としても、光が、直線導波路302、直線導波路303、直線導波路304と順次伝搬していく過程において、スポットサイズは、徐々に拡大していく。   Furthermore, the width of the first adjustment unit 41 and the width of the second adjustment unit 42 and the refractive index of the first adjustment unit 41 and the second adjustment unit 42 may be changed simultaneously along the pointer. In the process in which light sequentially propagates through the straight waveguide 302, the straight waveguide 303, and the straight waveguide 304, the spot size gradually increases.

以上のように、溝部自体の幅Wは変化させずに、その溝部の両側壁に同じ屈折率の第1調整部と第2調整部とを同じ幅;W1=W2で設ける直線導波路を接続することによって、スポットサイズ変換器を形成することができる。その際、変換されるスポットサイズの調整は、溝部の両側壁に設ける第1調整部と第2調整部の幅:W1、W2の調節により行うことが可能である。 As described above, the linear waveguide provided with the same width of the first and second adjustment portions having the same refractive index on both side walls of the groove portion without changing the width W of the groove portion itself; W 1 = W 2 Can be connected to form a spot size converter. At this time, the spot size to be converted can be adjusted by adjusting the widths W 1 and W 2 of the first and second adjusting portions provided on both side walls of the groove.

本発明にかかる光導波路は、地域内ネットワーク、都市間ネットワーク等に代表される光通信、ならびにサーバ・ルータ等に適用される光インターコネクションに使用される光集積回路を作製する際、例えば、複数の光信号の分波/合波、送信・受信操作などの光信号処理の過程における、光伝搬経路として機能する、曲線導波路領域を含む平面光導波路として利用できる。   The optical waveguide according to the present invention can be used, for example, when an optical integrated circuit used for optical interconnection represented by an intra-area network, an inter-city network, etc., and an optical interconnection applied to a server / router, etc. It can be used as a planar optical waveguide including a curved waveguide region that functions as an optical propagation path in the process of optical signal processing such as optical signal demultiplexing / multiplexing and transmission / reception operations.

本発明の第1の実施の形態にかかる光導波路の構造の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the structure of the optical waveguide concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態にかかる光導波路の屈折率構造と、曲線導波路における光強度分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the refractive index structure of the optical waveguide concerning the 1st Embodiment of this invention, and the light intensity distribution in a curve waveguide. 本発明の第1の実施形態にかかる光導波路の製造工程の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the manufacturing process of the optical waveguide concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる光導波路の構造の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the structure of the optical waveguide concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態にかかる光導波路の構造の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the optical waveguide concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態にかかる光導波路の構造の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the optical waveguide concerning the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態による光導波路の構造の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the optical waveguide by the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、1B、1C、1D 光導波路構造
2 基板
3 光導波路
301 曲線導波路
302、303、304 直線導波路
31、51 下クラッド部
32、52 コア部
33、53 上クラッド部
34 従来構造の光導波路における曲線導波路のモード分布
35 本発明にかかる光導波路における曲線導波路のモード分布
41 第1調整部
42 第2調整部
1, 1A, 1B, 1C, 1D Optical waveguide structure 2 Substrate 3 Optical waveguide 301 Curved waveguides 302, 303, 304 Linear waveguide 31, 51 Lower cladding part 32, 52 Core part 33, 53 Upper cladding part 34 Conventional structure Mode distribution 35 of a curved waveguide in an optical waveguide Mode distribution 41 of a curved waveguide in an optical waveguide according to the present invention 41 First adjustment unit 42 Second adjustment unit

Claims (9)

基板と、前記基板上に形成されている、屈折率n clad1 の下クラッド部と、屈折率n core のコア部と、屈折率n clad2 の上クラッド部とを具えてなる光導波路であって、
該光導波路は、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を具える平面光導波路であり、
前記断面が矩形形状の溝領域の下面、左側面、右側面は、下クラッド部と接する界面を構成しており、
該光導波路内を伝搬する真空中の波長λ 0 の光に対して、下クラッド部の屈折率n clad1 、コア部の屈折率n core 、上クラッド部の屈折率n clad2 は、n core >n clad1 、かつ、n core >n clad2 の関係を満たすように選択されており、
前記コア部の断面形状は、
コア部の上面は、上クラッド部と接して、平坦な界面を形成し、
コア部の下面は、少なくとも、前記溝領域内において、下クラッド部と接して、平坦な界面を形成しており、
前記溝領域の左側面、右側面の一方は、
下クラッド部と、屈折率n 1 の第1調整部とが接する界面で構成されており、
前記溝領域の下面内において、前記第1調整部は下クラッド部と接して、幅W 1 の平坦な界面を形成しており、
前記溝領域内において、前記第1調整部は、コア部と接して界面を形成しており、
該第1調整部とコア部とが接する界面は、前記溝領域の下面に対して、傾斜角θ 1 で交差しており、該傾斜角θ 1 は、θ 1 <90°に選択されており、
前記第1調整部の断面形状は、前記溝領域の一方側面において、下クラッド部と該第1調整部とが接する界面、該第1調整部とコア部とが接する界面、ならびに、前記溝領域の下面内において、該第1調整部と下クラッド部と接する界面により形成されており、
前記溝領域の左側面、右側面の残る一方は、
下クラッド部と、屈折率n 2 の第2調整部とが接する界面で構成されており、
前記溝領域の下面内において、前記第2調整部は下クラッド部と接して、幅W 2 の平坦な界面を形成しており、
前記溝領域内において、前記第2調整部は、コア部と接して界面を形成しており、
該第2調整部とコア部とが接する界面は、前記溝領域の下面に対して、傾斜角θ 2 で交差しており、該傾斜角θ 2 は、θ 2 <90°に選択されており、
前記第2調整部の断面形状は、前記溝領域の他方の側面において、下クラッド部または上クラッド部のいずれかと該第2調整部とが接する界面、該第2調整部とコア部とが接する界面、ならびに、前記溝領域の下面内において、該第2調整部と下クラッド部と接する界面により形成されており;
第1調整部の屈折率n 1 は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率n clad1 に対して、n 1 >n clad1 の関係を満たし、
コア部の屈折率n core に対して、n 1 ≠n core の関係を満たしており、
第2調整部の屈折率n 2 は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率n clad1 に対して、n 2 >n clad1 の関係を満たし、
コア部の屈折率n core に対して、n 2 ≠n core の関係を満たしており;
第1調整部の屈折率n 1 と、第2調整部の屈折率n 2 は、
少なくとも、n 1 ≠n 2 の関係を満たしており、
前記平面光導波路は、曲線導波路であり、
該曲線導波路において、
前記溝領域の外周側の側面に、屈折率n1の第1調整部を、
前記溝領域の内周側の側面に、屈折率n2の第2調整部を配置し、
第1調整部の屈折率n1と、第2調整部の屈折率n2を、
コア部の屈折率ncoreに対して、n2>ncore>n1の関係を満たすように選択している
ことを特徴とする光導波路
And the substrate, are formed on the substrate, a lower cladding portion of the refractive index n clad1, the core part of the refractive index n core, an optical waveguide made comprises an upper cladding portion of the refractive index n clad2,
The optical waveguide is a planar optical waveguide comprising a rectangular groove region having a width W and a depth D, constituting a light propagation path,
The lower surface, left side surface, and right side surface of the groove region having a rectangular cross section constitute an interface in contact with the lower cladding part,
With respect to the wavelength lambda 0 of the light in vacuum propagating in the optical waveguide, the refractive index n clad1 the lower cladding portion, the refractive index n core, the refractive index n clad2 the upper cladding portion of the core portion, n core> n clad1 and n core > n clad2 are selected to satisfy the relationship,
The cross-sectional shape of the core part is
The upper surface of the core part is in contact with the upper cladding part to form a flat interface,
The lower surface of the core portion is in contact with the lower cladding portion at least in the groove region, and forms a flat interface,
One of the left side and the right side of the groove region is
It is composed of an interface where the lower cladding part and the first adjusting part having a refractive index n 1 are in contact
In the lower surface of the groove region, the first adjustment portion is in contact with the lower cladding portion and forms a flat interface having a width W 1 .
In the groove region, the first adjustment portion forms an interface in contact with the core portion,
The interface between the first adjustment portion and the core portion intersects the lower surface of the groove region at an inclination angle θ 1 , and the inclination angle θ 1 is selected as θ 1 <90 °. ,
The cross-sectional shape of the first adjustment portion includes an interface where the lower cladding portion and the first adjustment portion are in contact with each other on one side surface of the groove region, an interface where the first adjustment portion and the core portion are in contact, and the groove region. Is formed by an interface in contact with the first adjustment portion and the lower clad portion,
The left side of the groove region, the remaining one of the right side,
It is composed of an interface where the lower clad part and the second adjustment part having a refractive index n 2 are in contact
In the lower surface of the groove region, the second adjustment portion is in contact with the lower cladding portion and forms a flat interface having a width W 2 .
In the groove region, the second adjustment part forms an interface in contact with the core part,
The interface between the second adjusting portion and the core portion intersects the lower surface of the groove region at an inclination angle θ 2 , and the inclination angle θ 2 is selected as θ 2 <90 °. ,
The cross-sectional shape of the second adjusting portion is such that, on the other side surface of the groove region, either the lower cladding portion or the upper cladding portion is in contact with the second adjusting portion, and the second adjusting portion and the core portion are in contact with each other. An interface, and an interface in contact with the second adjustment portion and the lower cladding portion in the lower surface of the groove region;
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 1 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part ,
For the refractive index n core of the core part, the relationship of n 1 ≠ n core is satisfied,
The refractive index n 2 of the second adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 2 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part ,
Satisfies the relationship of n 2 ≠ n core with respect to the refractive index n core of the core part ;
The refractive index n 1 of the first adjustment unit and the refractive index n 2 of the second adjustment unit are
Satisfy at least the relationship of n 1 ≠ n 2 ,
The planar optical waveguide is a curved waveguide;
In the curved waveguide,
A first adjustment portion having a refractive index n 1 is provided on the outer peripheral side surface of the groove region.
A second adjusting portion having a refractive index n 2 is disposed on the inner peripheral side surface of the groove region;
The refractive index n 1 of the first adjustment unit and the refractive index n 2 of the second adjustment unit are
An optical waveguide characterized by being selected so as to satisfy a relationship of n 2 > n core > n 1 with respect to the refractive index n core of the core portion.
基板と、前記基板上に形成されている、屈折率n clad1 の下クラッド部と、屈折率n core のコア部と、屈折率n clad2 の上クラッド部とを具えてなる光導波路であって、
該光導波路は、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を具える平面光導波路であり、
前記断面が矩形形状の溝領域の下面、左側面、右側面は、下クラッド部と接する界面を構成しており、
該光導波路内を伝搬する真空中の波長λ 0 の光に対して、下クラッド部の屈折率n clad1 、コア部の屈折率n core 、上クラッド部の屈折率n clad2 は、n core >n clad1 、かつ、n core >n clad2 の関係を満たすように選択されており、
前記コア部の断面形状は、
コア部の上面は、上クラッド部と接して、平坦な界面を形成し、
コア部の下面は、少なくとも、前記断面が矩形形状の領域内において、下クラッド部と接して、平坦な界面を形成しており、
前記溝領域の左側面、右側面の一方は、
下クラッド部と、屈折率n 1 の第1調整部とが接する界面で構成されており、
前記溝領域の下面内において、前記第1調整部は下クラッド部と接して、幅W 1 の平坦な界面を形成しており、
前記溝領域内において、前記第1調整部は、コア部と接して界面を形成しており、
該第1調整部とコア部とが接する界面は、前記溝領域の下面に対して、傾斜角θ 1 で交差しており、該傾斜角θ 1 は、θ 1 <90°に選択されており、
前記第1調整部の断面形状は、前記溝領域の一方の側面において、下クラッド部と該第1調整部とが接する界面、該第1調整部とコア部とが接する界面、ならびに、前記溝領域の下面内において、該第1調整部と下クラッド部と接する界面により形成されており、
前記溝領域の左側面、右側面の残る一方は、
下クラッド部と、コア部とが接する界面で構成されており;
第1調整部の屈折率n 1 は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率n clad1 に対して、n 1 >n clad1 の関係を満たし、
コア部の屈折率n core に対して、n 1 ≠n core の関係を満たしており;
前記平面光導波路は、曲線導波路であり、
該曲線導波路において、
前記溝領域の外周側の側面に、屈折率n1の第1調整部を配置し、
第1調整部の屈折率n1を、
コア部の屈折率ncoreに対して、ncore>n1の関係を満たすように選択している
ことを特徴とする光導波路
And the substrate, are formed on the substrate, a lower cladding portion of the refractive index n clad1, the core part of the refractive index n core, an optical waveguide made comprises an upper cladding portion of the refractive index n clad2,
The optical waveguide is a planar optical waveguide comprising a rectangular groove region having a width W and a depth D, constituting a light propagation path,
The lower surface, left side surface, and right side surface of the groove region having a rectangular cross section constitute an interface in contact with the lower cladding part,
With respect to the wavelength lambda 0 of the light in vacuum propagating in the optical waveguide, the refractive index n clad1 the lower cladding portion, the refractive index n core, the refractive index n clad2 the upper cladding portion of the core portion, n core> n clad1 and n core > n clad2 are selected to satisfy the relationship,
The cross-sectional shape of the core part is
The upper surface of the core part is in contact with the upper cladding part to form a flat interface,
The lower surface of the core part is in contact with the lower cladding part in at least the region where the cross section is rectangular, and forms a flat interface,
One of the left side and the right side of the groove region is
It is composed of an interface where the lower cladding part and the first adjusting part having a refractive index n 1 are in contact
In the lower surface of the groove region, the first adjustment portion is in contact with the lower cladding portion and forms a flat interface having a width W 1 .
In the groove region, the first adjustment portion forms an interface in contact with the core portion,
The interface between the first adjustment portion and the core portion intersects the lower surface of the groove region at an inclination angle θ 1 , and the inclination angle θ 1 is selected as θ 1 <90 °. ,
The cross-sectional shape of the first adjustment portion is such that, on one side surface of the groove region, an interface between the lower cladding portion and the first adjustment portion, an interface between the first adjustment portion and the core portion, and the groove In the lower surface of the region, formed by an interface in contact with the first adjustment portion and the lower cladding portion,
The left side of the groove region, the remaining one of the right side,
It consists of the interface where the lower cladding and the core are in contact;
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 1 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part ,
Satisfies the relationship of n 1 ≠ n core with respect to the refractive index n core of the core part ;
The planar optical waveguide is a curved waveguide;
In the curved waveguide,
A first adjustment portion having a refractive index n 1 is disposed on the outer peripheral side surface of the groove region,
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
An optical waveguide characterized by being selected so as to satisfy a relationship of n core > n 1 with respect to the refractive index n core of the core portion.
基板と、前記基板上に形成されている、屈折率n clad1 の下クラッド部と、屈折率n core のコア部と、屈折率n clad2 の上クラッド部とを具えてなる光導波路であって、
該光導波路は、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を具える平面光導波路であり、
前記断面が矩形形状の溝領域の下面、左側面、右側面は、下クラッド部と接する界面を構成しており、
該光導波路内を伝搬する真空中の波長λ 0 の光に対して、下クラッド部の屈折率n clad1 、コア部の屈折率n core 、上クラッド部の屈折率n clad2 は、n core >n clad1 、かつ、n core >n clad2 の関係を満たすように選択されており、
前記コア部の断面形状は、
コア部の上面は、上クラッド部と接して、平坦な界面を形成し、
コア部の下面は、少なくとも、前記断面が矩形形状の領域内において、下クラッド部と接して、平坦な界面を形成しており、
前記溝領域の左側面、右側面の一方は、
下クラッド部と、屈折率n 1 の第1調整部とが接する界面で構成されており、
前記溝領域の下面内において、前記第1調整部は下クラッド部と接して、幅W 1 の平坦な界面を形成しており、
前記溝領域内において、前記第1調整部は、コア部と接して界面を形成しており、
該第1調整部とコア部とが接する界面は、前記溝領域の下面に対して、傾斜角θ 1 で交差しており、該傾斜角θ 1 は、θ 1 <90°に選択されており、
前記第1調整部の断面形状は、前記溝領域の一方の側面において、下クラッド部と該第1調整部とが接する界面、該第1調整部とコア部とが接する界面、ならびに、前記溝領域の下面内において、該第1調整部と下クラッド部と接する界面により形成されており、
前記溝領域の左側面、右側面の残る一方は、
下クラッド部と、コア部とが接する界面で構成されており;
第1調整部の屈折率n 1 は、
少なくとも、下クラッド部の屈折率n clad1 に対して、n 1 >n clad1 の関係を満たし、
コア部の屈折率n core に対して、n 1 ≠n core の関係を満たしており;
前記平面光導波路は、曲線導波路であり、
該曲線導波路において、
前記溝領域の内周側の側面に、屈折率n1の第1調整部を配置し、
第1調整部の屈折率n1を、
コア部の屈折率ncoreに対して、ncore<n1の関係を満たすように選択している
ことを特徴とする光導波路
And the substrate, are formed on the substrate, a lower cladding portion of the refractive index n clad1, the core part of the refractive index n core, an optical waveguide made comprises an upper cladding portion of the refractive index n clad2,
The optical waveguide is a planar optical waveguide comprising a rectangular groove region having a width W and a depth D, constituting a light propagation path,
The lower surface, left side surface, and right side surface of the groove region having a rectangular cross section constitute an interface in contact with the lower cladding part,
With respect to the wavelength lambda 0 of the light in vacuum propagating in the optical waveguide, the refractive index n clad1 the lower cladding portion, the refractive index n core, the refractive index n clad2 the upper cladding portion of the core portion, n core> n clad1 and n core > n clad2 are selected to satisfy the relationship,
The cross-sectional shape of the core part is
The upper surface of the core part is in contact with the upper cladding part to form a flat interface,
The lower surface of the core part is in contact with the lower cladding part in at least the region where the cross section is rectangular, and forms a flat interface,
One of the left side and the right side of the groove region is
It is composed of an interface where the lower cladding part and the first adjusting part having a refractive index n 1 are in contact
In the lower surface of the groove region, the first adjustment portion is in contact with the lower cladding portion and forms a flat interface having a width W 1 .
In the groove region, the first adjustment portion forms an interface in contact with the core portion,
The interface between the first adjustment portion and the core portion intersects the lower surface of the groove region at an inclination angle θ 1 , and the inclination angle θ 1 is selected as θ 1 <90 °. ,
The cross-sectional shape of the first adjustment portion is such that, on one side surface of the groove region, an interface between the lower cladding portion and the first adjustment portion, an interface between the first adjustment portion and the core portion, and the groove In the lower surface of the region, formed by an interface in contact with the first adjustment portion and the lower cladding portion,
The left side of the groove region, the remaining one of the right side,
It consists of the interface where the lower cladding and the core are in contact;
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
At least satisfy the relationship of n 1 > n clad1 with respect to the refractive index n clad1 of the lower cladding part ,
Satisfies the relationship of n 1 ≠ n core with respect to the refractive index n core of the core part ;
The planar optical waveguide is a curved waveguide;
In the curved waveguide,
A first adjusting portion having a refractive index n 1 is disposed on the inner peripheral side surface of the groove region;
The refractive index n 1 of the first adjustment unit is
An optical waveguide characterized by being selected so as to satisfy the relationship of n core <n 1 with respect to the refractive index n core of the core portion.
直線導波路部分と曲線導波路部分とが接続されてなる光導波路であって、
前記直線導波路部分は、
基板と、前記基板上に形成されている、屈折率nclad1の下クラッド部と、屈折率ncoreのコア部と、屈折率nclad2の上クラッド部とを具え、
光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を具える平面光導波路であり、
前記断面が矩形形状の溝領域の下面、左側面、右側面は、下クラッド部と接する界面を構成しており、
該光導波路内を伝搬する真空中の波長λ0の光に対して、下クラッド部の屈折率nclad1、コア部の屈折率ncore、上クラッド部の屈折率nclad2は、ncore>nclad1、かつ、ncore>nclad2の関係を満たすように選択されており、
前記コア部の断面形状は、
コア部の上面は、上クラッド部と接して、平坦な界面を形成し、
コア部の下面は、少なくとも、前記溝領域内において、下クラッド部と接して、平坦な界面を形成しており、
前記溝領域の左側面、右側面は、ともに、
下クラッド部と、コア部とが接する界面で構成されており;
前記曲線導波路部分は、請求項1、2、3のいずれか一項に記載の光導波路であり;
前記直線導波路部分と曲線導波路部分との接続は、
該直線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域と、該曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域とを、両者の下面、左側面、右側面を一致する形態で接続している
ことを特徴とする光導波路。
An optical waveguide in which a straight waveguide portion and a curved waveguide portion are connected,
The straight waveguide portion is
A substrate, a lower clad portion having a refractive index n clad1 formed on the substrate, a core portion having a refractive index n core , and an upper clad portion having a refractive index n clad2 ;
A planar optical waveguide comprising a rectangular groove region having a width W and a depth D, constituting a light propagation path,
The lower surface, left side surface, and right side surface of the groove region having a rectangular cross section constitute an interface in contact with the lower cladding part,
With respect to the wavelength lambda 0 of the light in vacuum propagating in the optical waveguide, the refractive index n clad1 the lower cladding portion, the refractive index n core, the refractive index n clad2 the upper cladding portion of the core portion, n core> n clad1 and n core > n clad2 are selected to satisfy the relationship,
The cross-sectional shape of the core part is
The upper surface of the core part is in contact with the upper cladding part to form a flat interface,
The lower surface of the core portion is in contact with the lower cladding portion at least in the groove region, and forms a flat interface,
Both the left side surface and the right side surface of the groove region,
It consists of the interface where the lower cladding and the core are in contact;
The curved waveguide portion is the optical waveguide according to any one of claims 1, 2 , and 3;
The connection between the straight waveguide portion and the curved waveguide portion is as follows:
In the straight waveguide portion, a cross-section having a width W and a depth D forming a light propagation path and a cross-section having a width W forming a light propagation path in the curved waveguide portion. An optical waveguide characterized in that a rectangular groove region having a depth D is connected in such a manner that the lower surface, the left side surface, and the right side surface of both are matched.
曲率が互いに相違する二つの曲線導波路部分が接続されてなる光導波路であって、
前記曲率が互いに相違する二つの曲線導波路部分は、それぞれ、請求項1、2、3のいずれか一項に記載の光導波路であり;
二つの曲線導波路部分相互の接続は、
一方の曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域と、他方の曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域とを、両者の下面、左側面、右側面を一致する形態で接続している
ことを特徴とする光導波路。
An optical waveguide formed by connecting two curved waveguide portions having different curvatures,
The two curved waveguide portions having different curvatures are optical waveguides according to any one of claims 1, 2 , and 3;
The connection between the two curved waveguide sections is
In one curved waveguide portion, a light propagation path is formed. A rectangular groove region having a cross section of width W and depth D, and in the other curved waveguide portion, a light propagation path is formed. An optical waveguide characterized in that a rectangular groove region having a width W and a depth D is connected in such a manner that the lower surface, the left side surface, and the right side surface of the two regions coincide with each other.
曲りの方向が互いに相違する二つの曲線導波路部分が接続されてなる光導波路であって、
前記曲りの方向が互いに相違する二つの曲線導波路部分は、それぞれ、請求項1、2、3のいずれか一項に記載の光導波路であり;
二つの曲線導波路部分相互の接続は、
一方の曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域と、他方の曲線導波路部分において、光の伝搬経路を構成する、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域とを、両者の下面、左側面、右側面を一致する形態で接続している
ことを特徴とする光導波路。
An optical waveguide formed by connecting two curved waveguide portions having different bending directions,
The two curved waveguide portions having different bending directions are optical waveguides according to any one of claims 1, 2 , and 3;
The connection between the two curved waveguide sections is
In one curved waveguide portion, a light propagation path is formed. A rectangular groove region having a cross section of width W and depth D, and in the other curved waveguide portion, a light propagation path is formed. An optical waveguide characterized in that a rectangular groove region having a width W and a depth D is connected in such a manner that the lower surface, the left side surface, and the right side surface of the two regions coincide with each other.
前記断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域において、
幅W、深さDは、W>Dの範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光導波路。
In the rectangular groove region having a cross section of width W and depth D,
The optical waveguide according to any one of claims 1 to 6, wherein the width W and the depth D are selected in a range of W> D.
請求項1に記載する光導波路を製造する方法であって、
基板上に屈折率nclad1の下クラッド部を成膜する工程;
下クラッド部の上面に、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を形成する加工を施す工程;
第1調整部、右側面の一方に、該側面と、該側面から幅W1で前記溝領域の下面を被覆ように、前記溝領域の側面に第1調整材を選択的に成膜し、屈折率n1の第1調整部を形成する工程;
溝領域の左側面、右側面の残る一方に、該側面と、該側面から幅W2で前記溝領域の下面を被覆ように、前記溝領域の側面に第2調整材を選択的に成膜し、屈折率n2の第2調整部を形成する工程;
前記溝領域内において、第1調整部の成膜表面、第2調整部の成膜表面、ならびに、溝領域の下面を被覆し、溝領域内を埋め込むように、屈折率ncoreのコア部を成膜し、コア部と第1調整部とが接する界面、コア部と第2調整部とが接する界面を形成する工程;
コア部の上面、ならびに、下クラッド部の上面を被覆するように、屈折率nclad2の上クラッド部を成膜する工程を具えている
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
A method for producing an optical waveguide according to claim 1, comprising:
Forming a lower clad portion of refractive index n clad1 on a substrate;
A step of forming a rectangular groove region having a cross section of width W and depth D on the upper surface of the lower clad portion;
A first adjustment member is selectively formed on one side of the groove region so as to cover the side surface and the lower surface of the groove region with a width W 1 from the side surface on one side of the first adjustment unit, Forming a first adjusting portion having a refractive index n 1 ;
A second adjustment material is selectively formed on the side surface of the groove region so that the left side surface and the right side surface of the groove region are covered with the side surface and the lower surface of the groove region with a width W 2 from the side surface. And a step of forming a second adjusting portion having a refractive index n 2 ;
In the groove region, a core portion having a refractive index n core is formed so as to cover the film formation surface of the first adjustment portion, the film formation surface of the second adjustment portion, and the lower surface of the groove region, and to fill the groove region. Forming a film and forming an interface where the core portion and the first adjustment portion are in contact, and an interface where the core portion and the second adjustment portion are in contact;
An optical waveguide manufacturing method comprising a step of forming a film of an upper clad portion of a refractive index n clad2 so as to cover an upper surface of a core portion and an upper surface of a lower clad portion.
請求項2または請求項3に記載する光導波路を製造する方法であって、
基板上に屈折率nclad1の下クラッド部を成膜する工程;
下クラッド部の上面に、断面が幅W、深さDの矩形形状の溝領域を形成する加工を施す工程;
第1調整部、右側面の一方に、該側面と、該側面から幅W1で前記溝領域の下面を被覆ように、前記溝領域の側面に第1調整材を選択的に成膜し、屈折率n1の第1調整部を形成する工程;
前記溝領域内において、溝領域の左側面、右側面の残る一方、第1調整部の成膜表面、ならびに、溝領域の下面を被覆し、溝領域内を埋め込むように、屈折率ncoreのコア部を成膜し、コア部と第1調整部とが接する界面を形成する工程;
コア部の上面、ならびに、下クラッド部の上面を被覆するように、屈折率nclad2の上クラッド部を成膜する工程を具えている
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
A method of manufacturing an optical waveguide according to claim 2 or claim 3 ,
Forming a lower clad portion of refractive index n clad1 on a substrate;
A step of forming a rectangular groove region having a cross section of width W and depth D on the upper surface of the lower clad portion;
A first adjustment member is selectively formed on one side of the groove region so as to cover the side surface and the lower surface of the groove region with a width W 1 from the side surface on one side of the first adjustment unit, Forming a first adjusting portion having a refractive index n 1 ;
In the groove area, the left side surface of the groove area, while remaining on the right side, the deposition surface of the first adjusting portion, and covers the lower surface of the groove area to fill the trench region, the refractive index n core Forming a core part and forming an interface between the core part and the first adjustment part;
An optical waveguide manufacturing method comprising a step of forming a film of an upper clad portion of a refractive index n clad2 so as to cover an upper surface of a core portion and an upper surface of a lower clad portion.
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