JP5304209B2 - Spot size converter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spot size converter, facilitating its manufacture, low cost, and having a favorable light containment effect. <P>SOLUTION: This spot size converter 11 is equipped with: a clad 15 formed on a substrate 13; and a core 17 buried in the clad. The spot size converter has an input/output end face 25. The core is tapered toward the input/output end face along a light propagation direction 27. The clad is provided with groove parts 31a and 31b formed along the light propagation direction on both sides of the core for exposing a substrate surface 13a extending to the input/output end face. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、Si細線導波路とレーザダイオードや光ファイバ等の外部光学系との間の光接続に用いられるスポットサイズ変換器に関する。   The present invention relates to a spot size converter used for optical connection between a Si wire waveguide and an external optical system such as a laser diode or an optical fiber.

近年、Siを光導波路材料として用いる技術が注目を集めている。これらの技術の中で、Siをコアとして用い、かつSiよりも極めて屈折率が小さいSiOをクラッドとして用いた、特にSi細線導波路と称せられる光導波路が知られている。 In recent years, a technique using Si as an optical waveguide material has attracted attention. Among these techniques, there is known an optical waveguide called Si thin-wire waveguide, in which Si is used as a core and SiO 2 having a refractive index much smaller than that of Si is used as a cladding.

Si細線導波路は、コアとクラッドとの屈折率差が極めて大きいために、光をコアに強く閉じ込めることが可能である。その結果、Si細線導波路を用いることにより、例えば、曲げ半径を1μm程度まで小さくした、小型の曲線導波路の製造を実現できる等、非常に微細なサブミクロンオーダーの寸法の光学装置を作成することが可能である。   Since the Si fine wire waveguide has a very large refractive index difference between the core and the clad, it is possible to strongly confine light in the core. As a result, by using the Si fine wire waveguide, for example, it is possible to manufacture a small-sized curved waveguide with a bending radius reduced to about 1 μm, and so on, so that an optical device having a very fine submicron order size is produced. It is possible.

そのため、Si細線導波路は、Si電子デバイスと光デバイスとを同一のチップ上で融合することができる可能性を秘めた技術として注目されている。   For this reason, the Si wire waveguide is attracting attention as a technology that has the potential to fuse Si electronic devices and optical devices on the same chip.

ところで、Si細線導波路と、例えばレーザダイオード(以下、LDとも称する)や光ファイバ等の外部光素子との接続を行うためには、これらの間にスポットサイズ変換器を配置する。これは、Si細線導波路のコアの径が、一般的なLDや光ファイバ等の外部光素子と比して、非常に小さいためである。そのため、スポットサイズ変換器を用いることによって、LDからSi細線導波路に入力される光のスポットサイズを縮小する、または、Si細線導波路から光ファイバに出力する光のスポットサイズを拡大する必要がある。   By the way, in order to connect an Si optical waveguide and an external optical element such as a laser diode (hereinafter also referred to as LD) or an optical fiber, a spot size converter is disposed between them. This is because the diameter of the core of the Si wire waveguide is very small as compared with a general external optical element such as an LD or an optical fiber. Therefore, by using a spot size converter, it is necessary to reduce the spot size of light input from the LD to the Si wire waveguide, or to increase the spot size of light output from the Si wire waveguide to the optical fiber. is there.

このようなスポットサイズ変換器としては、従来から種々の提案がなされている。例えば、光導波路の幅を、入出力端面側に向かってテーパ状に小さくしていく、すなわち狭めていくスポットサイズ変換器が周知である(例えば、特許文献1〜4参照)。また、光導波路の厚みを、入出力端面側に向かってテーパ状に小さくしていく、すなわち薄くしていくスポットサイズ変換器が周知である(例えば、特許文献5または6参照)。   Various proposals have been made for such spot size converters. For example, a spot size converter in which the width of the optical waveguide is reduced in a tapered manner toward the input / output end face side, that is, a spot size converter is known (for example, see Patent Documents 1 to 4). Also, a spot size converter is known in which the thickness of the optical waveguide is reduced in a tapered manner toward the input / output end face side, that is, the spot size converter is reduced (see, for example, Patent Document 5 or 6).

ここで、このようなスポットサイズ変換器では、スポットサイズ変換器の入出力端面と、この入出力端面側のコアの端部とが離間している場合に、これら入出力端面とコアの端部との間において光が広がり、コア及びクラッドが形成されている基板に光が漏れ出す恐れがある。その結果、例えば、LDからSi細線導波路に光を入力する際に、カップリング効率が悪化するという問題が生じる。   Here, in such a spot size converter, when the input / output end face of the spot size converter is separated from the end of the core on the input / output end face side, the input / output end face and the end of the core The light spreads between them, and there is a risk of light leaking to the substrate on which the core and the cladding are formed. As a result, for example, when light is input from the LD to the Si thin wire waveguide, there arises a problem that the coupling efficiency is deteriorated.

そこで、この問題を解消するために、従来から、光導波路を第2のコアで包含することによって光の閉じ込め効果を増強した構造、すなわち2重コア構造が周知である(例えば、特許文献7参照)。
特開2002−162528号公報 特開2000−235128号公報 米国特許第6684011号明細書 特開2003−207684号公報 特開平9−15435号公報 特開2005−326876号公報 特開平7−63935号公報
Therefore, in order to solve this problem, a structure in which the optical confinement effect is enhanced by including an optical waveguide with a second core, that is, a double core structure is known (for example, see Patent Document 7). ).
JP 2002-162528 A JP 2000-235128 A US Pat. No. 6,684,011 JP 2003-207684 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-15435 JP 2005-326876 A JP-A-7-63935

しかし、このような2重コア構造のスポットサイズ変換器は、製造が困難であり、かつ製造コストが増大するという問題があった。   However, the spot size converter having such a double core structure has a problem that it is difficult to manufacture and the manufacturing cost increases.

この発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものである。従って、この発明の目的は、製造が容易であり、かつ低コストな、良好な光の閉じ込め効果を有したスポットサイズ変換器を提供することにある。   The present invention has been made in view of these problems. Accordingly, an object of the present invention is to provide a spot size converter that is easy to manufacture and low in cost and has a good light confinement effect.

この出願に係る発明者らは、研究を重ねた結果、コアの両側に、クラッドを部分的に除去して形成した溝部を設けることによって、効率良く光を閉じ込めることができることを見出した。   As a result of repeated research, the inventors of this application have found that light can be efficiently confined by providing groove portions formed by partially removing the clad on both sides of the core.

そこで、上述の目的の達成を図るため、この発明のスポットサイズ変換器は、以下の特徴を有している。   In order to achieve the above object, the spot size converter of the present invention has the following features.

すなわち、この発明によるスポットサイズ変換器は、基板上に形成されているクラッドと、このクラッド内に埋め込まれているコアとを具えている。また、この発明によるスポットサイズ変換器は、入出力端面を有している。そして、コアは、光伝播方向に沿って、入出力端面側に向かって先細となっている。また、クラッドには、光伝播方向に沿って、コアの両側に、基板面を露出させる溝部が、入出力端面まで延在して形成されている。また、コアを包含する周辺クラッド部分に、溝部からコア側に向かって、基板面に沿った横溝が形成されている。 That is, the spot size converter according to the present invention includes a clad formed on a substrate and a core embedded in the clad. The spot size converter according to the present invention has an input / output end face. The core tapers toward the input / output end face along the light propagation direction. Further, in the clad, grooves that expose the substrate surface are formed on both sides of the core along the light propagation direction so as to extend to the input / output end surfaces. Further, a lateral groove along the substrate surface is formed in the peripheral clad portion including the core from the groove portion toward the core side.

このような技術的特徴を具えることによって、この発明のスポットサイズ変換器では、上述した従来技術によるスポットサイズ変換器とは異なり、2重コア構造を形成することなく、クラッドに、基板面を露出させる溝部を設けるのみで、良好な光の閉じ込め効果を得ることができる。従って、この発明では、従来技術と比して、製造が容易で、かつ低コストで、効率良く光を閉じ込めることができるスポットサイズ変換器を提供することができる。   By providing such a technical feature, the spot size converter of the present invention differs from the above-described spot size converter according to the prior art in that the substrate surface is formed on the clad without forming a double core structure. A good light confinement effect can be obtained only by providing the groove to be exposed. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a spot size converter that is easy to manufacture and can confine light efficiently at a low cost as compared with the prior art.

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態及び参考例に係るスポットサイズ変換器について説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、この発明の構成は、何ら図示の構成例にのみ限定されるものではない。 Hereinafter, a spot size converter according to an embodiment and a reference example of the present invention will be described with reference to the drawings. Each drawing merely schematically shows the shape, size, and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. Therefore, the configuration of the present invention is not limited to the illustrated configuration example.

参考例
参考例では、基板上に形成されているクラッドと、このクラッド内に埋め込まれているコアとを具えるスポットサイズ変換器について説明する。
< Reference example >
In the reference example , a spot size converter including a clad formed on a substrate and a core embedded in the clad will be described.

図1(A)は、この発明の参考例によるスポットサイズ変換器の要部を概略的に表した平面図である。そして、図1(B)は、図1(A)に示す構造体について、図1(A)のI−I線、すなわち光伝播方向に直交する方向に沿って、基板の厚み方向に切り取った断面を示す図である。 FIG. 1A is a plan view schematically showing a main part of a spot size converter according to a reference example of the present invention. FIG. 1B shows the structure shown in FIG. 1A cut in the thickness direction of the substrate along the line II in FIG. 1A, that is, the direction orthogonal to the light propagation direction. It is a figure which shows a cross section.

なお、実際のスポットサイズ変換器では、図1(A)に示す構造体において、コア全体がクラッド内に埋め込まれて形成されているが、この図1(A)では、参考例に係る特徴部分を明瞭に示すために、クラッドの一部を省略している。 In the actual spot size converter, in the structure shown in FIG. 1 (A), the entire core is embedded in the clad. In FIG. 1 (A), the characteristic part according to the reference example is formed. For the sake of clarity, a portion of the cladding is omitted.

また、参考例によるスポットサイズ変換器は、例えばLDや光ファイバ等の外部光素子とSi細線導波路との間に配設される。そして、これら外部光素子及びSi細線導波路間において、外部光素子からSi細線導波路へ入力される入力光、またはSi細線導波路から外部光素子へ出力される出力光のスポットサイズ変換を行う。そのため、このスポットサイズ変換器の、少なくとも入力光または出力光が伝播する領域は、これら入力光及び出力光に対して透明な領域として形成されている。 In addition, the spot size converter according to the reference example is disposed between an external optical element such as an LD or an optical fiber and the Si thin wire waveguide. Then, spot size conversion is performed between the external optical element and the Si thin wire waveguide for input light input from the external optical element to the Si thin wire waveguide or output light output from the Si thin wire waveguide to the external optical element. . For this reason, at least a region in which the input light or output light propagates in the spot size converter is formed as a region transparent to the input light and output light.

参考例によるスポットサイズ変換器11は、基板13上に形成されており、クラッド15及びコア17を含む光導波路部19を具えている。 The spot size converter 11 according to the reference example is formed on a substrate 13 and includes an optical waveguide portion 19 including a clad 15 and a core 17.

そして、この参考例によるスポットサイズ変換器11では、外部光素子からSi細線導波路へ入力される入力光、またはSi細線導波路から外部光素子へ出力される出力光は、入出力端面25、従って入出力ポートから入力または出力される。 In the spot size converter 11 according to this reference example , the input light input from the external optical element to the Si thin wire waveguide, or the output light output from the Si thin wire waveguide to the external optical element is input / output end face 25, Therefore, it is input or output from the input / output port.

なお、この参考例では、図1に示すように、スポットサイズ変換器11によって、外部光素子としてのLD21から出射される入力光23を、図示しないSi細線導波路のスポットサイズに対応させるために、スポットサイズ変換する構成例について説明する。Si細線導波路は、例えば、スポットサイズ変換器11を挟んでLD21と対向する側に配置され、上述した光導波路部19と連続的かつ一体的に設けられている(図示せず)。 In this reference example , as shown in FIG. 1, the spot size converter 11 causes the input light 23 emitted from the LD 21 as an external optical element to correspond to the spot size of the Si wire waveguide (not shown). A configuration example for spot size conversion will be described. The Si fine wire waveguide is disposed, for example, on the side facing the LD 21 with the spot size converter 11 interposed therebetween, and is provided continuously and integrally with the above-described optical waveguide portion 19 (not shown).

また、スポットサイズ変換器11は、入出力端面25が、LD21の、出射光、すなわちスポットサイズ変換器11への入力光23を出射する出射端面21aと正対し、かつ好ましくは、例えば1〜2μm離間して配置されている。   In the spot size converter 11, the input / output end face 25 faces the exit end face 21a of the LD 21 that emits the emitted light, that is, the input light 23 to the spot size converter 11, and preferably, for example, 1 to 2 μm. They are spaced apart.

基板13は、好ましくは、例えば矩形状の平行平板とする。また、基板13を構成する材料は、好ましくは、例えば単結晶Siとする。   The substrate 13 is preferably a rectangular parallel plate, for example. The material constituting the substrate 13 is preferably single crystal Si, for example.

クラッド15は、基板13の上側表面13a、すなわち基板面13aの全面に渡って配置されている。また、クラッド15を構成する材料は、好ましくは、例えばSiOとする。 The clad 15 is disposed over the upper surface 13a of the substrate 13, that is, the entire substrate surface 13a. The material constituting the clad 15 is preferably SiO 2 , for example.

コア17は、クラッド15内に埋め込まれて設けられており、直線的に延在して形成されている。   The core 17 is provided so as to be embedded in the clad 15 and extends linearly.

また、コア17の屈折率は、クラッド15の屈折率よりも高くなっている。より具体的には、この参考例では、コア17の屈折率を例えば3.5程度に、また、クラッド15の屈折率を例えば1.5〜1.7程度に設定するのが好ましい。この屈折率差によって、入出力端面25から光導波路部19に入力された入力光23は、コア17に閉じ込められ、その結果、コア17内を、コア17の延在方向に沿って伝播する。従って、この参考例によるスポットサイズ変換器11では、コア17の延在方向が、矢印で示す光伝播方向27となる。 Further, the refractive index of the core 17 is higher than the refractive index of the clad 15. More specifically, in this reference example, it is preferable to set the refractive index of the core 17 to, for example, about 3.5, and the refractive index of the cladding 15 to, for example, about 1.5 to 1.7. Due to this refractive index difference, the input light 23 input to the optical waveguide portion 19 from the input / output end face 25 is confined in the core 17, and as a result, propagates in the core 17 along the extending direction of the core 17. Therefore, in the spot size converter 11 according to this reference example , the extending direction of the core 17 is a light propagation direction 27 indicated by an arrow.

また、スポットサイズ変換器11は、コア17の厚みT1を、好ましくは、例えば0.3μmとする。また、コア17の下側、すなわちコア17及び基板13間のクラッド15の厚みT2を、好ましくは、例えば2μm、また、コア17の上側のクラッド15の厚みT3を、好ましくは、例えば2μmとする。   In the spot size converter 11, the thickness T1 of the core 17 is preferably set to 0.3 μm, for example. The thickness T2 of the clad 15 between the core 17 and the substrate 13 is preferably 2 μm, for example, and the thickness T3 of the clad 15 above the core 17 is preferably 2 μm, for example. .

また、コア17は、延在方向、すなわち光伝播方向27に沿って、入出力端面25側に向かって先細となっている。このような形状、すなわちテーパ形状でコア17を形成することによって、LD21からの入力光23は、コア17を伝播しながらスポットサイズ変換される。   The core 17 is tapered toward the input / output end face 25 along the extending direction, that is, the light propagation direction 27. By forming the core 17 in such a shape, that is, in a tapered shape, the input light 23 from the LD 21 is spot-size converted while propagating through the core 17.

ここで、入力光23をスポットサイズ変換する目的で、コア17を先細形状とする場合には、コア17の厚みT1が入出力端面25側に向かって徐々に小さくなる形状、または光伝播方向27に直交し、かつ基板面13aに沿った幅、すなわち短手方向29に沿った幅W1が入出力端面25側に向かって徐々に小さくなる形状の、いずれの形状を採用してもよい。   Here, when the core 17 is tapered for the purpose of spot size conversion of the input light 23, the thickness T1 of the core 17 gradually decreases toward the input / output end face 25 or the light propagation direction 27. Any shape may be employed in which the width along the substrate surface 13a, that is, the width W1 along the short direction 29 gradually decreases toward the input / output end surface 25 side.

そして、コア17を、厚みT1が入出力端面25側に向かって徐々に小さくなる形状とした場合には、コア17の、入出力端面25側の先端において、厚みT1が0となる。なお、この場合には、上述したコア17の厚みT1の好適値は、厚みT1の最大値であり、入出力端面25と対向する反対側の端部、すなわち図示しないSi細線導波路との界面17bにおける厚みである。   When the core 17 has a shape in which the thickness T1 gradually decreases toward the input / output end face 25 side, the thickness T1 becomes 0 at the tip of the core 17 on the input / output end face 25 side. In this case, the preferable value of the thickness T1 of the core 17 described above is the maximum value of the thickness T1, and the opposite end facing the input / output end face 25, that is, the interface with the Si wire waveguide (not shown). The thickness at 17b.

また、コア17を、幅W1が入出力端面25側に向かって徐々に小さくなる形状とした場合には、コア17の、入出力端面25側の先端において、幅W1が0となる。なお、図1(A)に示す構成例では、コア17の短手方向に沿った幅W1が、入出力端面25側に向かって徐々に幅狭となる形状を採用した場合について示している。   Further, when the core 17 has a shape in which the width W1 gradually decreases toward the input / output end face 25, the width W1 becomes zero at the tip of the core 17 on the input / output end face 25 side. In the configuration example shown in FIG. 1A, a case is employed in which the width W1 along the short direction of the core 17 is gradually narrowed toward the input / output end face 25 side.

また、コア17の入出力端面25側の先端部17aは、LD21からの入力光23を効率良くコア17に入力するために、入出力端面25の面位置と一致させるのが好適である。ただし、LD21のスポットサイズ、製造の容易性、またはその他設計に応じて、先端部17a及び入出力端面25をわずかに離間させてもよい。なお、LD21のスポットサイズとは、このLD21から出射される入力光の光強度のピークの、短手方向29に沿った半値幅を意味する。また、図1(A)では、これら先端部17a及び入出力端面25間を、離間させた構成例について示している。   In addition, it is preferable that the tip portion 17a of the core 17 on the input / output end face 25 side coincides with the surface position of the input / output end face 25 in order to input the input light 23 from the LD 21 to the core 17 efficiently. However, the distal end portion 17a and the input / output end face 25 may be slightly separated according to the spot size of the LD 21, ease of manufacture, or other design. The spot size of the LD 21 means the half width along the short direction 29 of the peak of the light intensity of the input light emitted from the LD 21. Further, FIG. 1A shows a configuration example in which the distal end portion 17a and the input / output end face 25 are separated from each other.

また、参考例によるスポットサイズ変換器11では、クラッド15に溝部31a及び31bが形成されている。 Further, in the spot size converter 11 according to the reference example , grooves 31 a and 31 b are formed in the clad 15.

溝部31a及び31bは、光伝播方向27に沿って、コア17を挟んで、コア17の両側に設けられており、入出力端面25まで延在して形成されている。そして、溝部31a及び31bは、これら31a及び31b内の底面から基板面13aを露出さている。   The groove portions 31 a and 31 b are provided on both sides of the core 17 along the light propagation direction 27 with the core 17 interposed therebetween, and extend to the input / output end face 25. And the groove parts 31a and 31b have exposed the substrate surface 13a from the bottom face in these 31a and 31b.

このような溝部31a及び31bは、屈折率が大気と同様、すなわち1程度であるため、クラッド15と比して屈折率が低くなる。そのため、溝部31a及び31bを形成することによって、参考例によるスポットサイズ変換器11では、これら溝部31a及び31b間に挟まれた部分の光導波路部19、すなわちコア17、及びコア17を包含する周辺クラッド部分15aにおいて、入力された入力光23を、短手方向29に沿った両側から強く閉じ込めることができる。その結果、コア17及び周辺クラッド部分15aからなる、光導波路部19の部分、すなわち実効光導波路部19aに対して入力光23を入力することによって、この参考例によるスポットサイズ変換器11では、基板13に光が漏れることなく、良好なカップリング効率でスポットサイズ変換を行うことができる。 Such groove portions 31 a and 31 b have a refractive index lower than that of the clad 15 because the refractive index is the same as that of the atmosphere, that is, about 1. Therefore, by forming the groove portions 31a and 31b, in the spot size converter 11 according to the reference example , the portion including the optical waveguide portion 19 sandwiched between the groove portions 31a and 31b, that is, the core 17 and the core 17, is included. In the clad portion 15 a, the input input light 23 can be strongly confined from both sides along the short direction 29. As a result, by inputting the input light 23 to the portion of the optical waveguide portion 19 consisting of the core 17 and the peripheral cladding portion 15a, that is, the effective optical waveguide portion 19a, the spot size converter 11 according to this reference example uses the substrate Therefore, spot size conversion can be performed with a good coupling efficiency without light leaking to 13.

なお、参考例によるスポットサイズ変換器11では、溝部31a及び31bを、クラッド15よりも屈折率の低い材料を用いて、埋め込む構成としてもよい。 In the spot size converter 11 according to the reference example , the grooves 31 a and 31 b may be embedded using a material having a refractive index lower than that of the cladding 15.

ここで、溝部31a及び31b間の幅、すなわち実効光導波路部19aの短手方向29に沿った幅W2には、LD21のスポットサイズに応じた好適な値が存在することが、シミュレーションにより判明した。すなわち、参考例によるスポットサイズ変換器11では、溝部31a及び31b間の短手方向29に沿った幅、すなわち実効光導波路部19aの幅W2を、最大でもLD21のスポットサイズの70%以下とするのが好ましい。なお、このシミュレーションについては、その詳細を後述する。 Here, it has been found by simulation that a suitable value corresponding to the spot size of the LD 21 exists in the width between the groove portions 31a and 31b, that is, the width W2 along the short direction 29 of the effective optical waveguide portion 19a. . That is, in the spot size converter 11 according to the reference example , the width along the short direction 29 between the groove portions 31a and 31b, that is, the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is set to 70% or less of the spot size of the LD 21 at the maximum. Is preferred. Details of this simulation will be described later.

このように、参考例によるスポットサイズ変換器11では、従来技術によるスポットサイズ変換器とは異なり、2重コア構造を形成することなく、クラッド15に溝部31a及び31bを設けるのみで、良好な光の閉じ込め効果を得ることができる。従って、この参考例では、従来技術と比して、製造が容易で、かつ低コストで、効率良く光を閉じ込めることができるスポットサイズ変換器を提供することができる。 Thus, unlike the spot size converter according to the prior art, the spot size converter 11 according to the reference example does not form a double core structure, and only the grooves 31a and 31b are provided in the clad 15, so that a good light can be obtained. The confinement effect can be obtained. Therefore, in this reference example, it is possible to provide a spot size converter that is easy to manufacture and can confine light efficiently at a low cost as compared with the prior art.

また、このような参考例によるスポットサイズ変換器11は、例えば周知のSOI基板を用意することによって、容易に製造することができる。 In addition, the spot size converter 11 according to such a reference example can be easily manufactured by preparing a well-known SOI substrate, for example.

すなわち、まず、単結晶Si層、SiO膜、及びSi膜がこの順に積層されて構成されたSOI基板を用意する。そして、周知のエッチング技術を用いてSi膜を部分的に除去することによって、このSi膜の残存部分から、上述したコア17を形成する。しかる後、SOI基板全面に、コア17を埋め込んでSiO膜を堆積する。これによって、上述したような、単結晶Si基板13上に、SiOで構成されたクラッド15と、このクラッド15内に埋め込まれて形成されたコア17とを含む光導波路部19が形成される。さらに、クラッド15の、光伝播方向27に沿った、コア17の両側領域を、この両側領域から入出力端面25に渡って、周知のエッチング技術を用いて、基板面13aが露出するまで除去することによって、この除去領域を上述した溝部31a及び31bとする。 That is, first, an SOI substrate in which a single crystal Si layer, a SiO 2 film, and a Si film are stacked in this order is prepared. Then, the core 17 described above is formed from the remaining portion of the Si film by partially removing the Si film using a known etching technique. Thereafter, the core 17 is buried on the entire surface of the SOI substrate, and an SiO 2 film is deposited. As a result, the optical waveguide section 19 including the clad 15 made of SiO 2 and the core 17 embedded in the clad 15 is formed on the single crystal Si substrate 13 as described above. . Further, both side regions of the core 17 along the light propagation direction 27 of the clad 15 are removed from the both side regions to the input / output end surface 25 using a known etching technique until the substrate surface 13a is exposed. As a result, the removed regions are referred to as the above-described grooves 31a and 31b.

ここで、この発明に係る発明者らは、この参考例によるスポットサイズ変換器の特性を評価するために、また、種々の寸法の最適値を確認するために、BPM(Beam Propagation Method)を用いてシミュレーションを行った。 Here, the inventors of the present invention use BPM (Beam Propagation Method) in order to evaluate the characteristics of the spot size converter according to this reference example and to confirm the optimum values of various dimensions. And simulated.

図2〜図8は、それぞれBPMによるシミュレーションの結果を示している。以下、これらの各結果について説明する。   2 to 8 show the results of simulation by BPM, respectively. Hereinafter, each of these results will be described.

なお、これら図2〜図8の各結果を得た各シミュレーションは、特に断らない限りは、図1(A)及び(B)に示す構成例による参考例のスポットサイズ変換器11について、以下の各条件を設定して行った。 In addition, unless otherwise indicated, each simulation which obtained each result of these FIGS. 2-8 is the following about the spot size converter 11 of the reference example by the structural example shown to FIG. 1 (A) and (B). Each condition was set and performed.

すなわち、各シミュレーションでは、コア17の下側のクラッド15の厚みT2を2μm、及びコア17の上側のクラッド15の厚みT3を2μmに設定した。   That is, in each simulation, the thickness T2 of the lower clad 15 of the core 17 was set to 2 μm, and the thickness T3 of the upper clad 15 of the core 17 was set to 2 μm.

また、各シミュレーションでは、参考例のスポットサイズ変換器11を、厚みが0.3μmであり、かつ厚み方向及び光伝播方向に直交する幅が0.3μmのコアを有するSi細線導波路と接続して使用する場合を想定して行った。そのために、スポットサイズ変換器11のコア17の厚みT1を0.3μmに設定した。そして、テーパ形状であるコア17の、短手方向に沿った幅W1の最大値、すなわち図示しないSi細線導波路のコアとの界面17bにおける幅W1を0.3μmに設定した。 In each simulation, the spot size converter 11 of the reference example is connected to a Si wire waveguide having a core having a thickness of 0.3 μm and a width of 0.3 μm perpendicular to the thickness direction and the light propagation direction. This was done assuming that it will be used. Therefore, the thickness T1 of the core 17 of the spot size converter 11 is set to 0.3 μm. Then, the maximum value of the width W1 along the short direction of the core 17 having a tapered shape, that is, the width W1 at the interface 17b with the core of the Si wire waveguide (not shown) was set to 0.3 μm.

また、各シミュレーションでは、LD21のスポットサイズを3μmとし、このLD21から出射される波長1.31μmの入力光23を、入出力端面25から実効光導波路部19aに入力した場合のカップリング効率について示している。   Each simulation shows the coupling efficiency when the spot size of the LD 21 is 3 μm and the input light 23 having a wavelength of 1.31 μm emitted from the LD 21 is input from the input / output end face 25 to the effective optical waveguide portion 19a. ing.

また、各図の縦軸は、スポットサイズ変換器11のカップリング効率を、光強度の相対値を以って示している。すなわち、LD21から出射される入力光23の光強度を1とし、この入力光23の、スポットサイズ変換器11によってスポットサイズ変換された場合における、光強度の相対値を示している。なお、各図には、この相対的な光強度値が1を超える結果を示しているものがある。これは、スポットサイズ変換されることによって、入力光23の形状が変化したことによる誤差だと考えられる。   Moreover, the vertical axis | shaft of each figure has shown the coupling efficiency of the spot size converter 11 with the relative value of light intensity. That is, the light intensity of the input light 23 emitted from the LD 21 is set to 1, and the relative value of the light intensity when the input light 23 is spot size converted by the spot size converter 11 is shown. In each figure, there is a figure showing the result that the relative light intensity value exceeds 1. This is considered to be an error due to a change in the shape of the input light 23 due to spot size conversion.

まず、図2は、スポットサイズ変換器11における、光伝播方向27に沿ったコア17の長さL1、すなわちテーパ形状のテーパ長L1と、カップリング効率との関係を示す図である。図2において、横軸は、コア17の長さL1をμm単位で目盛ってある。なお、この図2の結果を得たシミュレーションでは、溝部31a及び31b間の幅、すなわち実効光導波路部19aの短手方向29に沿った幅W2を2μmとした。   First, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the coupling efficiency and the length L1 of the core 17 along the light propagation direction 27, that is, the tapered length L1 of the tapered shape, in the spot size converter 11. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the length L1 of the core 17 in units of μm. In the simulation for obtaining the result of FIG. 2, the width between the groove portions 31a and 31b, ie, the width W2 along the short direction 29 of the effective optical waveguide portion 19a was set to 2 μm.

また、図2における曲線Iは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を0μm、すなわち先端部17aを入出力端面25の面位置と一致させた場合の結果を示している。また、図2における曲線IIは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を10μmとした場合の結果を示している。また、図2における曲線IIIは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を20μmとした場合の結果を示している。   A curve I in FIG. 2 shows the result when the separation distance L2 between the tip end portion 17a and the input / output end face 25 is 0 μm, that is, the tip end portion 17a matches the surface position of the input / output end face 25. A curve II in FIG. 2 shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 10 μm. Curve III in FIG. 2 shows the result when the distance L2 between the tip 17a and the input / output end face 25 is 20 μm.

図2の結果から、スポットサイズ変換器11では、テーパ長L1が20μm以上であれば、各離間距離L2において、得られるカップリング効率が大きく変化しないことが明らかである。従って、この結果から、参考例によるスポットサイズ変換器11では、テーパ長L1を少なくとも20μmと設定するのが好ましい。 From the results of FIG. 2, it is clear that in the spot size converter 11, when the taper length L1 is 20 μm or more, the obtained coupling efficiency does not change greatly at each separation distance L2. Therefore, from this result, in the spot size converter 11 according to the reference example , the taper length L1 is preferably set to at least 20 μm.

次に、図3は、スポットサイズ変換器11における、実効光導波路部19aの短手方向29に沿った幅W2と、カップリング効率との関係を示す図である。図3において、横軸は、実効光導波路部19aの幅W2をμm単位で目盛ってある。なお、この図3の結果を得たシミュレーションでは、テーパ長L1を30μmとした。   Next, FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the coupling efficiency and the width W2 along the short direction 29 of the effective optical waveguide portion 19a in the spot size converter 11. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a in units of μm. In the simulation that obtained the result of FIG. 3, the taper length L1 was set to 30 μm.

また、図3における曲線Iは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を0μm、すなわち先端部17aを入出力端面25の面位置と一致させた場合の結果を示している。また、図3における曲線IIは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を5μmとした場合の結果を示している。また、図3における曲線IIIは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を10μmとした場合の結果を示している。また、図3における曲線IVは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を15μmとした場合の結果を示している。また、図3における曲線Vは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を20μmとした場合の結果を示している。   A curve I in FIG. 3 shows the result when the separation distance L2 between the tip end portion 17a and the input / output end face 25 is 0 μm, that is, the tip end portion 17a matches the surface position of the input / output end face 25. A curve II in FIG. 3 shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 5 μm. A curve III in FIG. 3 shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 10 μm. Further, a curve IV in FIG. 3 shows the result when the separation distance L2 between the tip end portion 17a and the input / output end face 25 is 15 μm. A curve V in FIG. 3 shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 20 μm.

図3の結果から、スポットサイズ変換器11では、LD21のスポットサイズが3μmである場合には、各離間距離L2において、実効光導波路部19aの幅W2が2μmよりも大きくなると、得られるカップリング効率が著しく低下することが分かる。従って、この結果から、参考例によるスポットサイズ変換器11では、LD21のスポットサイズが例えば3μmである場合には、実効光導波路部19aの幅W2を最大でも2μm以下に設定するのが好ましい。 From the results of FIG. 3, in the spot size converter 11, when the spot size of the LD 21 is 3 μm, the coupling obtained when the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is larger than 2 μm at each separation distance L2. It can be seen that the efficiency is significantly reduced. Therefore, from this result, in the spot size converter 11 according to the reference example , when the spot size of the LD 21 is 3 μm, for example, the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is preferably set to 2 μm or less at the maximum.

次に、図4(A)及び(B)は、参考例によるスポットサイズ変換器11の溝部31a及び31bの効果を評価するための図である。 Next, FIGS. 4A and 4B are diagrams for evaluating the effects of the grooves 31a and 31b of the spot size converter 11 according to the reference example .

図4(A)は、従来技術によるスポットサイズ変換器、すなわち溝部が形成されていないスポットサイズ変換器において、LDを短手方向に沿って両側にずらした場合のずれ量と、カップリング効率との関係を示す図である。   FIG. 4A shows the amount of shift when coupling the LD to the both sides along the short direction and the coupling efficiency in a spot size converter according to the prior art, that is, a spot size converter in which no groove is formed. It is a figure which shows the relationship.

また、図4(B)は、参考例によるスポットサイズ変換器11において、LD21を短手方向29に沿って両側にずらした場合のずれ量と、カップリング効率との関係を示す図である。なお、この図4(B)の結果を得たシミュレーションでは、溝部31a及び31b間の幅、すなわち実効光導波路部19aの幅W2を2μmとした。なお、図4(B)の結果を得たシミュレーションでは、図1に示す構成とは異なり、コア17の、先端部17aから延在し、基板面13aに直交する一方の側面を光伝播方向27に沿って平行とし、この一方の側面に対して、他方の側面を傾斜面とすることによって、テーパ形状とした構成例のスポットサイズ変換器11を想定している。 FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the amount of shift and the coupling efficiency when the LD 21 is shifted to both sides along the short direction 29 in the spot size converter 11 according to the reference example . 4B, the width between the grooves 31a and 31b, that is, the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is set to 2 μm. 4B, unlike the configuration shown in FIG. 1, in the simulation, the one side surface of the core 17 extending from the tip end portion 17a and orthogonal to the substrate surface 13a is placed in the light propagation direction 27. The spot size converter 11 is assumed to have a tapered configuration by making the other side surface an inclined surface with respect to the one side surface.

これら図4(A)及び(B)の結果を得たシミュレーションにおいて、サンプルとして想定した参考例によるスポットサイズ変換器11と、従来技術によるスポットサイズ変換器とが構成上相違するのは、溝部の有無のみである。なお、これら図4(A)及び(B)の結果を得たシミュレーションでは、光伝播方向にそったコアの長さ、すなわちテーパ長を20μmとした。 4A and 4B, the spot size converter 11 according to the reference example assumed as a sample is different from the spot size converter according to the conventional technique in terms of the configuration. There is only presence or absence. 4A and 4B, the length of the core along the light propagation direction, that is, the taper length was set to 20 μm.

また、図4(A)及び(B)において、横軸は、LDのスポットの光伝播方向に沿った中心軸と、スポットサイズ変換器の、コアの光伝播方向に沿った、短手方向の中心とが一致する点を0とし、この点からの短手方向に沿ったLDのずれ量をμm単位で目盛ってある。なお、この横軸では、LDを上述した0の点から、短手方向に沿って一方の側にずらした場合のずれ量を正の値で、また他方の側にずらした場合のずれ量を負の値で示している。   4 (A) and 4 (B), the horizontal axis represents the central axis along the light propagation direction of the LD spot, and the short direction along the light propagation direction of the core of the spot size converter. The point where the center coincides is set to 0, and the deviation amount of the LD along the short direction from this point is graduated in units of μm. In this horizontal axis, the amount of deviation when the LD is shifted from the above-described zero point to one side along the short direction is a positive value, and the amount of deviation when the LD is shifted to the other side is Negative values are shown.

また、図4(A)における曲線Iは、従来技術によるスポットサイズ変換器において、コアの入出力端面側の先端部及び入出力端面間の離間距離を0μm、すなわち先端部を入出力端面の面位置と一致させた場合の結果を示している。また、図4(A)における曲線IIは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を5μmとした場合の結果を示している。また、図4(A)における曲線IIIは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を10μmとした場合の結果を示している。また、図4(A)における曲線IVは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を15μmとした場合の結果を示している。また、図4(A)における曲線Vは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を20μmとした場合の結果を示している。   Further, curve I in FIG. 4A shows a spot size converter according to the prior art, in which the separation distance between the tip portion on the input / output end face side of the core and the input / output end face is 0 μm, that is, the tip portion is the surface of the input / output end face. The result when matched with the position is shown. Further, a curve II in FIG. 4A shows the result when the separation distance between the core tip and the input / output end face is 5 μm. In addition, a curve III in FIG. 4A shows the result when the separation distance between the tip portion of the core and the input / output end face is 10 μm. Further, a curve IV in FIG. 4A shows the result when the separation distance between the core tip and the input / output end face is 15 μm. Further, a curve V in FIG. 4A shows the result when the separation distance between the tip portion of the core and the input / output end face is 20 μm.

また、図4(B)における曲線I’は、参考例によるスポットサイズ変換器11において、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を0μm、すなわち先端部17aを入出力端面25の面位置と一致させた場合の結果を示している。また、図4(B)における曲線II’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を5μmとした場合の結果を示している。また、図4(B)における曲線III’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を10μmとした場合の結果を示している。また、図4(B)における曲線IV’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を15μmとした場合の結果を示している。また、図4(B)における曲線V’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を20μmとした場合の結果を示している。 4B indicates that the distance L2 between the tip 17a and the input / output end face 25 is 0 μm, that is, the tip 17a is the surface of the input / output end face 25 in the spot size converter 11 according to the reference example. The result when matched with the position is shown. A curve II ′ in FIG. 4B shows the result when the separation distance L2 between the tip end portion 17a and the input / output end face 25 is 5 μm. Further, a curve III ′ in FIG. 4B shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 10 μm. Further, a curve IV ′ in FIG. 4B shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 15 μm. A curve V ′ in FIG. 4B shows the result when the separation distance L2 between the tip end portion 17a and the input / output end face 25 is 20 μm.

これら図4(A)及び(B)の結果から明らかなように、それぞれのコアの先端部及び入出力端面間の離間距離において、参考例によるスポットサイズ変換器11は、従来技術によるスポットサイズ変換器と比して、良好なカップリング効率を示している。従って、この結果から、溝部31a及び31bを設けることによって、入力光23を効率良く実効光導波路部19a内に閉じ込められることが確認された。 As is apparent from the results of FIGS. 4A and 4B, the spot size converter 11 according to the reference example performs spot size conversion according to the conventional technique at the separation distance between the tip end portion and the input / output end face of each core. Compared to the vessel, it shows good coupling efficiency. Therefore, from this result, it was confirmed that the input light 23 can be efficiently confined in the effective optical waveguide portion 19a by providing the groove portions 31a and 31b.

また、これら図4(A)及び(B)の結果から、参考例によるスポットサイズ変換器11及び従来技術によるスポットサイズ変換器では、LDとスポットサイズ変換器との、短手方向に沿った位置ずれによる、カップリング効率への影響が同程度であることが分かる。ただし、上述したように、参考例によるスポットサイズ変換器11は、それぞれのコアの先端部及び入出力端面間の離間距離において、従来技術によるスポットサイズ変換器と比して、カップリング効率が向上しているため、LDが短手方向に沿ってずれた場合においても、良好なカップリング効率を得ることができる。 4A and 4B, in the spot size converter 11 according to the reference example and the spot size converter according to the prior art, the positions of the LD and the spot size converter along the short direction. It can be seen that the effect on the coupling efficiency due to the deviation is comparable. However, as described above, the spot size converter 11 according to the reference example has improved coupling efficiency in comparison with the spot size converter according to the prior art in the separation distance between the tip portion and the input / output end face of each core. Therefore, even when the LD is displaced along the short side direction, a good coupling efficiency can be obtained.

次に、図5は、参考例によるスポットサイズ変換器11において、図4(B)と同様に、LD21を短手方向29に沿って両側にずらした場合のずれ量と、カップリング効率との関係を示す図である。なお、この図5の結果を得たシミュレーションでは、溝部31a及び31b間の幅、すなわち実効光導波路部19aの幅W2を1μmとした。また、この図5の結果を得たシミュレーションでは、テーパ長L1を20μmとした。 Next, FIG. 5 shows the amount of deviation and coupling efficiency when the LD 21 is shifted to both sides along the short direction 29 in the spot size converter 11 according to the reference example , as in FIG. It is a figure which shows a relationship. In the simulation that obtained the result of FIG. 5, the width between the groove portions 31a and 31b, that is, the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a was set to 1 μm. Moreover, in the simulation which obtained the result of this FIG. 5, taper length L1 was 20 micrometers.

また、図5において、横軸は、LDのスポットの光伝播方向に沿った中心軸と、スポットサイズ変換器の、コアの光伝播方向に沿った、短手方向の中心とが一致する点を0とし、この点からの短手方向に沿ったLD21のずれ量をμm単位で目盛ってある。なお、この横軸では、LD21を上述した0の点から、短手方向29に沿って一方の側にずらした場合のずれ量を正の値で、また他方の側にずらした場合のずれ量を負の値で示している。   In FIG. 5, the horizontal axis indicates that the central axis along the light propagation direction of the LD spot coincides with the center of the spot size converter along the light propagation direction of the core in the short direction. The deviation amount of the LD 21 along the short direction from this point is graduated in units of μm. On the horizontal axis, the shift amount when the LD 21 is shifted from the above-described zero point to one side along the short direction 29 is a positive value, and the shift amount when the LD 21 is shifted to the other side. Is shown as a negative value.

また、図5における曲線Iは、参考例によるスポットサイズ変換器11において、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を0μm、すなわち先端部17aを入出力端面25の面位置と一致させた場合の結果を示している。また、図5における曲線IIは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を5μmとした場合の結果を示している。また、図5における曲線IIIは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を10μmとした場合の結果を示している。また、図5における曲線IVは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を15μmとした場合の結果を示している。また、図5における曲線Vは、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を20μmとした場合の結果を示している。 5 indicates that, in the spot size converter 11 according to the reference example , the separation distance L2 between the tip 17a and the input / output end face 25 is 0 μm, that is, the tip 17a is made to coincide with the surface position of the input / output end face 25. The result is shown. Further, a curve II in FIG. 5 shows the result when the separation distance L2 between the tip end portion 17a and the input / output end face 25 is 5 μm. A curve III in FIG. 5 shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 10 μm. A curve IV in FIG. 5 shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 15 μm. A curve V in FIG. 5 shows the result when the separation distance L2 between the tip end portion 17a and the input / output end face 25 is set to 20 μm.

図5の結果を、既に説明した図4(B)の結果と比較すると、参考例によるスポットサイズ変換器11では、実効光導波路部19aの幅W2を1μmまで短縮したことによって、各離間距離L2において、得られるカップリング効率が向上していることが分かる。 Comparing the result of FIG. 5 with the result of FIG. 4B already described, in the spot size converter 11 according to the reference example , the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is shortened to 1 μm, and thus each separation distance L2 It can be seen that the coupling efficiency obtained is improved.

また、図5の結果を得たシミュレーションでは、スポットサイズ変換器11の実効光導波路部19aの幅W2を短縮したことによって、入力光23が入射される、入出力端面25の短手方向29に沿った実質的な幅が短くなっている。その結果、LD21の短手方向29に沿ったずれが、図4(B)の結果を得たシミュレーション、すなわち実効光導波路部19aの幅W2を2μmとした場合と比して、大きく影響している。しかし、図5の結果から明らかなように、幅W2が1μmに設定されたスポットサイズ変換器11は、LD21のずれ量が−0.5〜0.5μmの範囲内であれば、このずれの影響をほとんど受けず、良好なカップリング効率を示している。そして、幅W2が1μmの実効光導波路部19aに対して、スポットサイズが3μmのLD21を、−0.5〜0.5μmの範囲内のずれ量に抑えて位置決めすることは、容易であるため、幅W2を1μmとしたスポットサイズ変換器11においても、良好なカップリング効率を得ることができるといえる。   Further, in the simulation obtained from the result of FIG. 5, the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a of the spot size converter 11 is shortened, so that the input light 23 is incident in the short direction 29 of the input / output end face 25. The substantial width along is shortened. As a result, the deviation of the LD 21 along the short direction 29 has a greater effect than in the simulation in which the result of FIG. 4B is obtained, that is, when the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is 2 μm. Yes. However, as is apparent from the results of FIG. 5, the spot size converter 11 having the width W2 set to 1 μm is not affected by this deviation if the deviation amount of the LD 21 is in the range of −0.5 to 0.5 μm. It is almost unaffected and shows good coupling efficiency. Since it is easy to position the LD 21 having a spot size of 3 μm with respect to the effective optical waveguide portion 19a having a width W2 of 1 μm while keeping the amount of deviation within a range of −0.5 to 0.5 μm. Even in the spot size converter 11 with the width W2 of 1 μm, it can be said that good coupling efficiency can be obtained.

次に、図6(A)及び(B)は、参考例によるスポットサイズ変換器11の溝部31a及び31bの効果を評価するための図である。 Next, FIGS. 6A and 6B are diagrams for evaluating the effects of the grooves 31a and 31b of the spot size converter 11 according to the reference example .

図6(A)は、従来技術によるスポットサイズ変換器、すなわち溝部が形成されていないスポットサイズ変換器において、LDを基板の厚み方向に沿って上下にずらした場合のずれ量と、カップリング効率との関係を示す図である。   FIG. 6A shows a shift amount and coupling efficiency when the LD is shifted up and down along the thickness direction of the substrate in a spot size converter according to the prior art, that is, a spot size converter in which no groove is formed. It is a figure which shows the relationship.

また、図6(B)は、参考例によるスポットサイズ変換器11において、LD21を、基板13の厚み方向に沿って上下にずらした場合のずれ量と、カップリング効率との関係を示す図である。なお、この図4(B)の結果を得たシミュレーションでは、溝部31a及び31b間の幅、すなわち実効光導波路部19aの幅W2を2μmとした。 FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the amount of shift and the coupling efficiency when the LD 21 is shifted up and down along the thickness direction of the substrate 13 in the spot size converter 11 according to the reference example . is there. 4B, the width between the grooves 31a and 31b, that is, the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is set to 2 μm.

これら図6(A)及び(B)の結果を得たシミュレーションにおいて、サンプルとして想定した参考例によるスポットサイズ変換器11と、従来技術によるスポットサイズ変換器とが構成上相違するのは、溝部の有無のみである。なお、これら図6(A)及び(B)の結果を得たシミュレーションでは、光伝播方向にそったコアの長さ、すなわちテーパ長を20μmとした。また、既に説明したように、このシミュレーションでは、LDから出射される入力光の波長を1.31μmとした。 6A and 6B, in the simulation, the spot size converter 11 according to the reference example assumed as a sample and the spot size converter according to the prior art are structurally different. There is only presence or absence. 6A and 6B, the length of the core along the light propagation direction, that is, the taper length was set to 20 μm. As already described, in this simulation, the wavelength of the input light emitted from the LD is 1.31 μm.

また、図6(A)及び(B)において、横軸は、LDのスポットの光伝播方向に沿った中心軸と、スポットサイズ変換器の、コアの光伝播方向に沿った、厚み方向の中心とが一致する点を0とし、この点からの厚み方向に沿ったLDのずれ量をμm単位で目盛ってある。なお、この横軸では、LDを上述した0の点から、厚み方向に沿って上側にずらした場合のずれ量を正の値で、また下側にずらした場合のずれ量を負の値で示している。   6A and 6B, the horizontal axis represents the central axis along the light propagation direction of the LD spot, and the center of the spot size converter in the thickness direction along the light propagation direction of the core. The point at which these coincide with each other is set to 0, and the deviation amount of the LD along the thickness direction from this point is graduated in units of μm. On the horizontal axis, the amount of deviation when the LD is shifted upward from the above-described zero point along the thickness direction is a positive value, and the amount of deviation when the LD is shifted downward is a negative value. Show.

また、図6(A)における曲線Iは、従来技術によるスポットサイズ変換器において、コアの入出力端面側の先端部及び入出力端面間の離間距離を0μm、すなわち先端部を入出力端面の面位置と一致させた場合の結果を示している。また、図6(A)における曲線IIは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を5μmとした場合の結果を示している。また、図6(A)における曲線IIIは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を10μmとした場合の結果を示している。また、図6(A)における曲線IVは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を15μmとした場合の結果を示している。また、図6(A)における曲線Vは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を20μmとした場合の結果を示している。   Further, curve I in FIG. 6A shows a spot size converter according to the prior art, in which the separation distance between the tip portion on the input / output end face side of the core and the input / output end face is 0 μm, that is, the tip portion is the surface of the input / output end face. The result when matched with the position is shown. Further, a curve II in FIG. 6A shows the result when the separation distance between the core tip and the input / output end face is 5 μm. Further, a curve III in FIG. 6A shows the result when the separation distance between the tip portion of the core and the input / output end face is 10 μm. A curve IV in FIG. 6 (A) shows the result when the separation distance between the tip of the core and the input / output end face is 15 μm. A curve V in FIG. 6A shows the result when the separation distance between the tip end portion of the core and the input / output end face is 20 μm.

また、図6(B)における曲線I’は、参考例によるスポットサイズ変換器11において、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を0μm、すなわち先端部17aを入出力端面25の面位置と一致させた場合の結果を示している。また、図6(B)における曲線II’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を5μmとした場合の結果を示している。また、図6(B)における曲線III’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を10μmとした場合の結果を示している。また、図6(B)における曲線IV’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を15μmとした場合の結果を示している。また、図6(B)における曲線V’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を20μmとした場合の結果を示している。 In addition, in the spot size converter 11 according to the reference example , the curve I ′ in FIG. The result when matched with the position is shown. A curve II ′ in FIG. 6B shows the result when the separation distance L2 between the tip end portion 17a and the input / output end face 25 is 5 μm. A curve III ′ in FIG. 6B shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 10 μm. A curve IV ′ in FIG. 6B shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 15 μm. A curve V ′ in FIG. 6B shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 20 μm.

これら図6(A)及び(B)の結果から明らかなように、それぞれのコアの先端部及び入出力端面間の離間距離において、参考例によるスポットサイズ変換器11は、従来技術によるスポットサイズ変換器と比して、良好なカップリング効率を示している。従って、溝部31a及び31bを設けることによって、入力光23を効率良く実効光導波路部19a内に閉じ込められることが確認された。 As is apparent from the results of FIGS. 6A and 6B, the spot size converter 11 according to the reference example performs spot size conversion according to the prior art at the separation distance between the tip end portion and the input / output end face of each core. Compared to the vessel, it shows good coupling efficiency. Therefore, it was confirmed that the input light 23 can be efficiently confined in the effective optical waveguide portion 19a by providing the groove portions 31a and 31b.

また、これら図6(A)及び(B)の結果から、参考例によるスポットサイズ変換器11及び従来技術によるスポットサイズ変換器では、LDとスポットサイズ変換器との、厚み方向に沿った位置ずれによる、カップリング効率への影響が同程度であることが分かる。ただし、上述したように、参考例によるスポットサイズ変換器11は、それぞれのコアの先端部及び入出力端面間の離間距離において、従来技術によるスポットサイズ変換器と比して、カップリング効率が向上しているため、LDが厚み方向に沿ってずれた場合においても、良好なカップリング効率を得ることができる。 Further, from the results of FIGS. 6A and 6B, in the spot size converter 11 according to the reference example and the spot size converter according to the related art, the positional deviation along the thickness direction between the LD and the spot size converter. It can be seen that the influence on the coupling efficiency is about the same. However, as described above, the spot size converter 11 according to the reference example has improved coupling efficiency in comparison with the spot size converter according to the prior art in the separation distance between the tip portion and the input / output end face of each core. Therefore, even when the LD is displaced along the thickness direction, good coupling efficiency can be obtained.

次に、図7(A)及び(B)は、参考例によるスポットサイズ変換器11の溝部31a及び31bの効果を評価するための図である。 Next, FIGS. 7A and 7B are diagrams for evaluating the effects of the grooves 31a and 31b of the spot size converter 11 according to the reference example .

これら図7(A)及び(B)は、上述した図6(A)及び(B)を得たシミュレーションと同様のシミュレーションを、LDからの入力光の波長、及びコアの光伝播方向に沿った長さ、すなわちテーパ長を変更して行うことによって得た。すなわち、このシミュレーションでは、LDからの入力光の波長を1.49μmとした。また、このシミュレーションでは、従来技術によるスポットサイズ変換器及び参考例によるスポットサイズ変換器11のそれぞれにおいて、コアのテーパ長を10μmとした。なお、その他の構成は、上述した図6(A)及び(B)を得たシミュレーションにおいてサンプルとした、従来技術によるスポットサイズ変換器及び参考例によるスポットサイズ変換器11と同様である。 FIGS. 7A and 7B show the same simulation as that obtained with the above-described FIGS. 6A and 6B along the wavelength of the input light from the LD and the light propagation direction of the core. It was obtained by changing the length, that is, the taper length. That is, in this simulation, the wavelength of the input light from the LD was 1.49 μm. In this simulation, the taper length of the core is 10 μm in each of the spot size converter according to the prior art and the spot size converter 11 according to the reference example . Other configurations are the same as those of the spot size converter according to the prior art and the spot size converter 11 according to the reference example , which are used as samples in the simulations obtained in FIGS. 6A and 6B described above.

また、図7(A)及び(B)において、横軸は、図6(A)及び(B)と同様に、LDの厚み方向に沿ったLDのずれ量をμm単位で目盛ってある。   Further, in FIGS. 7A and 7B, the horizontal axis indicates the amount of deviation of the LD along the thickness direction of the LD in units of μm, as in FIGS. 6A and 6B.

また、図7(A)における曲線Iは、従来技術によるスポットサイズ変換器において、コアの入出力端面側の先端部及び入出力端面間の離間距離を0μm、すなわち先端部を入出力端面の面位置と一致させた場合の結果を示している。また、図7(A)における曲線IIは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を5μmとした場合の結果を示している。また、図7(A)における曲線IIIは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を10μmとした場合の結果を示している。また、図7(A)における曲線IVは、コアの先端部及び入出力端面間の離間距離を15μmとした場合の結果を示している。   Further, curve I in FIG. 7A shows a spot size converter according to the prior art, in which the separation distance between the tip portion on the input / output end face side of the core and the input / output end face is 0 μm, that is, the tip portion is the surface of the input / output end face. The result when matched with the position is shown. In addition, a curve II in FIG. 7A shows the result when the separation distance between the tip portion of the core and the input / output end face is 5 μm. A curve III in FIG. 7A shows the result when the distance between the tip of the core and the input / output end face is 10 μm. Further, a curve IV in FIG. 7A shows the result when the separation distance between the core tip and the input / output end face is 15 μm.

また、図7(B)における曲線I’は、参考例によるスポットサイズ変換器11において、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を0μm、すなわち先端部17aを入出力端面25の面位置と一致させた場合の結果を示している。また、図7(B)における曲線II’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を5μmとした場合の結果を示している。また、図7(B)における曲線III’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を10μmとした場合の結果を示している。また、図7(B)における曲線IV’は、先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を15μmとした場合の結果を示している。 7B shows a curve I ′ in the spot size converter 11 according to the reference example. The distance L2 between the tip 17a and the input / output end face 25 is 0 μm, that is, the tip 17a is the surface of the input / output end face 25. The result when matched with the position is shown. Further, a curve II ′ in FIG. 7B shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 5 μm. A curve III ′ in FIG. 7B shows the result when the separation distance L2 between the tip end portion 17a and the input / output end face 25 is 10 μm. In addition, a curve IV ′ in FIG. 7B shows the result when the separation distance L2 between the distal end portion 17a and the input / output end face 25 is 15 μm.

これら図7(A)及び(B)から明らかなように、入力光の波長が1.49μmの場合においても、それぞれのコアの先端部及び入出力端面間の離間距離において、参考例によるスポットサイズ変換器11は、従来技術によるスポットサイズ変換器と比して、良好なカップリング効率を示している。従って、溝部31a及び31bを設けることによって、入力光23を効率良く実効光導波路部19a内に閉じ込められることが確認された。 As is clear from FIGS. 7A and 7B, even when the wavelength of the input light is 1.49 μm, the spot size according to the reference example is different in the separation distance between the tip end portion and the input / output end face of each core. The converter 11 shows good coupling efficiency compared to a spot size converter according to the prior art. Therefore, it was confirmed that the input light 23 can be efficiently confined in the effective optical waveguide portion 19a by providing the groove portions 31a and 31b.

また、これら図7(A)及び(B)の結果から、参考例によるスポットサイズ変換器11及び従来技術によるスポットサイズ変換器では、LDとスポットサイズ変換器との、厚み方向に沿った位置ずれによる、カップリング効率への影響が同程度であることが分かる。 7A and 7B, in the spot size converter 11 according to the reference example and the spot size converter according to the prior art, the positional deviation along the thickness direction between the LD and the spot size converter. It can be seen that the influence on the coupling efficiency is about the same.

ここで、例えば光加入者系システム等の、一本の光ファイバを用いて光信号の送受信を行う光送受信システムでは、多くの場合、加入者側から局への上り光信号として波長1.31μmの光信号が、また、局から加入者側への下り光信号として波長1.49μmの光信号が、それぞれ用いられる。そして、上述した図6(A)及び(B)と図7(A)及び(B)の結果から明らかなように、参考例によるスポットサイズ変換器11は、波長1.31μmの入力光及び波長1.49μmの入力光の、双方に対して良好なカップリング効率を得られることが分かった。従って、この参考例によるスポットサイズ変換器11は、上述した光送受信システムにおいて、上り光信号及び下り光信号の、いずれの光信号に対しても、良好なカップリング効率でスポットサイズ変換することができる。 Here, in an optical transmission / reception system that transmits and receives an optical signal using a single optical fiber, such as an optical subscriber system, in many cases, the wavelength is 1.31 μm as an upstream optical signal from the subscriber side to the station. In addition, an optical signal having a wavelength of 1.49 μm is used as a downstream optical signal from the station to the subscriber side. As is clear from the results of FIGS. 6A and 6B and FIGS. 7A and 7B described above, the spot size converter 11 according to the reference example has the input light and wavelength of 1.31 μm. It was found that good coupling efficiency can be obtained for both of 1.49 μm input light. Therefore, the spot size converter 11 according to this reference example can perform spot size conversion with good coupling efficiency for both the upstream optical signal and downstream optical signal in the optical transmission / reception system described above. it can.

次に、図8(A)及び(B)は、参考例によるスポットサイズ変換器11における、実効光導波路部19aの短手方向29に沿った幅W2と、カップリング効率との関係を示す図である。これら図8(A)及び(B)において、横軸は、実効光導波路部19aの幅W2をμm単位で目盛ってある。 Next, FIGS. 8A and 8B are views showing the relationship between the width W2 along the short direction 29 of the effective optical waveguide portion 19a and the coupling efficiency in the spot size converter 11 according to the reference example . It is. 8A and 8B, the horizontal axis indicates the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a in units of μm.

そして、図8(A)は、参考例によるスポットサイズ変換器11に対して、スポットサイズが3μmのLD21からの入力光23を入力した場合の結果を示している。なお、この結果を得たシミュレーションでは、コア17の光伝播方向27に沿った長さL1、すなわちテーパ長L1を30μmに、また、コア17の先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を5μmに設定した。 FIG. 8A shows the result when the input light 23 from the LD 21 having a spot size of 3 μm is input to the spot size converter 11 according to the reference example . In the simulation obtained this result, the length L1 of the core 17 along the light propagation direction 27, that is, the taper length L1 is set to 30 μm, and the separation distance L2 between the tip 17a of the core 17 and the input / output end face 25 is set. Was set to 5 μm.

また、図8(B)は、参考例によるスポットサイズ変換器11に対して、スポットサイズが6μmのLD21からの入力光23を入力した場合の結果を示している。なお、この結果を得たシミュレーションでは、コア17の光伝播方向27に沿った長さL1、すなわちテーパ長L1を70μmに、また、コア17の先端部17a及び入出力端面25間の離間距離L2を5μmに設定した。 FIG. 8B shows the result when the input light 23 from the LD 21 having a spot size of 6 μm is input to the spot size converter 11 according to the reference example . In the simulation that obtained this result, the length L1 of the core 17 along the light propagation direction 27, that is, the taper length L1 is set to 70 μm, and the separation distance L2 between the tip 17a of the core 17 and the input / output end face 25 Was set to 5 μm.

また、図8(A)における曲線Iは、コア17の下側のクラッド15の厚みT2を1μm、及びコア17の上側のクラッド15の厚みT3を1μmに設定した場合の結果を示している。また、図8(A)における曲線IIは、厚みT2を2μm、及び厚みT3を2μmに設定した場合の結果を示している。また、図8(A)における曲線IIIは、厚みT2を3μm、及び厚みT3を3μmに設定した場合の結果を示している。   A curve I in FIG. 8A shows the result when the thickness T2 of the lower clad 15 of the core 17 is set to 1 μm and the thickness T3 of the upper clad 15 of the core 17 is set to 1 μm. Further, a curve II in FIG. 8A shows a result when the thickness T2 is set to 2 μm and the thickness T3 is set to 2 μm. Further, a curve III in FIG. 8A shows a result when the thickness T2 is set to 3 μm and the thickness T3 is set to 3 μm.

また、図8(B)における曲線I’は、コア17の下側のクラッド15の厚みT2を2μm、及びコア17の上側のクラッド15の厚みT3を2μmに設定した場合の結果を示している。また、図8(A)における曲線II’は、厚みT2を3μm、及び厚みT3を3μmに設定した場合の結果を示している。   A curve I ′ in FIG. 8B shows the result when the thickness T2 of the lower cladding 15 of the core 17 is set to 2 μm and the thickness T3 of the upper cladding 15 of the core 17 is set to 2 μm. . In addition, a curve II ′ in FIG. 8A shows the result when the thickness T2 is set to 3 μm and the thickness T3 is set to 3 μm.

図8(A)の結果から、スポットサイズ変換器11では、LD21のスポットサイズが3μmである場合には、クラッド15の各厚みT2及びT3において、実効光導波路部19aの幅W2が2μm以内であれば、良好なカップリング効率が得られることが分かる。   8A, in the spot size converter 11, when the spot size of the LD 21 is 3 μm, the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is within 2 μm at each thickness T2 and T3 of the clad 15. If it exists, it turns out that favorable coupling efficiency is obtained.

また、図8(B)の結果から、スポットサイズ変換器11では、LD21のスポットサイズが6μmである場合には、クラッド15の各厚みT2及びT3において、実効光導波路部19aの幅W2が2〜4μm以内であれば、良好なカップリング効率が得られることが分かる。   8B, in the spot size converter 11, when the spot size of the LD 21 is 6 μm, the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is 2 at each thickness T2 and T3 of the cladding 15. It can be seen that good coupling efficiency can be obtained when the thickness is within ˜4 μm.

従って、これら図8(A)及び(B)の結果から明らかなように、参考例によるスポットサイズ変換器11では、良好なカップリング効率を得るために、実効光導波路部19aの幅W2を、最大でもLD21のスポットサイズの70%以下とするのが好適であるといえる。 Therefore, as apparent from the results of FIGS. 8A and 8B, in the spot size converter 11 according to the reference example , in order to obtain a good coupling efficiency, the width W2 of the effective optical waveguide portion 19a is set to It can be said that it is preferable to set it to 70% or less of the spot size of the LD 21 at the maximum.

〈第1の実施の形態
第1の実施の形態では、上述した参考例において説明した溝部31a及び31bの構成(図1(B)参照)を、上述した構成例から変更したスポットサイズ変換器について説明する。
<First Embodiment >
In the first embodiment, a spot size converter in which the configuration of the grooves 31a and 31b described in the above-described reference example (see FIG. 1B) is changed from the above-described configuration example will be described.

この第1の実施の形態では、上述した光の閉じ込めの効果をより効率良く得るために、上述した参考例によるスポットサイズ変換器11(図1(A)及び(B)参照)に、さらに追加的な構成を設ける。それ以外の構成要素及び作用効果は、参考例と同様であるので、共通する構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。 In the first embodiment , in order to obtain the above-described light confinement effect more efficiently, the spot size converter 11 (see FIGS. 1A and 1B) according to the reference example described above is further added. A typical configuration is provided. Since other components and operational effects are the same as those of the reference example , common components are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.

図9は、第1の実施の形態を説明する概略的な断面図である。なお、この図9に示す断面は、図1(A)に示すI−I線に沿って、基板の厚み方向に切り取った断面に相当する。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the first embodiment . The cross section shown in FIG. 9 corresponds to a cross section cut in the thickness direction of the substrate along the line II shown in FIG.

第1の実施の形態によるスポットサイズ変換器35では、コア17を包含する周辺クラッド部分15aに、溝部31a及び31bが形成されている。 In the spot size converter 35 according to the first embodiment , grooves 31 a and 31 b are formed in the peripheral cladding portion 15 a including the core 17.

横溝37a及び37bは、コア17側に向かって、基板面13aに沿って形成されている。   The lateral grooves 37a and 37b are formed along the substrate surface 13a toward the core 17 side.

このような、第1の実施の形態によるスポットサイズ変換器35では、溝部31a及び31bによる、短手方向29に沿った両側からの光の閉じ込め効果に加えて、さらに横溝37a及び37bによって、実効光導波路部分19aと基板13との間において、基板13の厚み方向に沿った、下側からの、光の閉じ込め効果を得ることができる。従って、この第1の実施の形態によるスポットサイズ変換器35の構成では、上述した参考例によるスポットサイズ変換器の光の閉じ込め効果を、さらに効率良く得ることができる。 In such a spot size converter 35 according to the first embodiment, in addition to the light confinement effect from both sides along the short direction 29 by the grooves 31a and 31b, the lateral grooves 37a and 37b are further effective. A light confinement effect from the lower side along the thickness direction of the substrate 13 can be obtained between the optical waveguide portion 19 a and the substrate 13. Therefore, with the configuration of the spot size converter 35 according to the first embodiment, the light confinement effect of the spot size converter according to the reference example described above can be obtained more efficiently.

〈第2の実施の形態
第2の実施の形態では、上述した参考例または第1の実施の形態において説明した溝部31a及び31bの構成(図1(B)及び図9参照)を、上述したこれらの構成例から変更したスポットサイズ変換器について説明する。
<Second Embodiment >
In the second embodiment, the configuration of the grooves 31a and 31b described in the reference example described above or the first embodiment (see FIGS. 1B and 9) is changed from these configuration examples described above. A spot size converter will be described.

この第2の実施の形態では、上述した光の閉じ込めの効果をより効率良く得るために、上述した参考例によるスポットサイズ変換器11(図1(A)及び(B)参照)、または第1の実施の形態によるスポットサイズ変換器35に、さらに追加的な構成を設ける。それ以外の構成要素及び作用効果は、参考例と同様であるので、共通する構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。そして、ここでは、上述した参考例によるスポットサイズ変換器11に、この第2の実施の形態を適用した場合の構成例について、図示するとともに説明する。 In the second embodiment , in order to obtain the above-described light confinement effect more efficiently, the spot size converter 11 (see FIGS. 1A and 1B) according to the reference example described above, or the first The spot size converter 35 according to the embodiment is further provided with an additional configuration. Since other components and operational effects are the same as those of the reference example , common components are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted. Here, a configuration example in which the second embodiment is applied to the spot size converter 11 according to the reference example described above is illustrated and described.

図10は、第2の実施の形態を説明する概略的な断面図である。なお、この図 に示す断面は、図1(A)に示すI−I線に沿って、基板の厚み方向に切り取った断面に相当する。 FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining the second embodiment . Note that the cross section shown in this figure corresponds to a cross section taken in the thickness direction of the substrate along the line II shown in FIG.

実施の形態によるスポットサイズ変換器39では、周辺クラッド部分15aの露出表面15b、すなわち実効光導波路部19aの露出表面15bが、反射膜41で被覆されている。 In the spot size converter 39 according to the second embodiment, the exposed surface 15b of the peripheral cladding portion 15a, that is, the exposed surface 15b of the effective optical waveguide portion 19a is covered with the reflective film 41.

反射膜41は、好ましくは、例えば屈折率が3.5程度の単結晶Siを材料として、例えば0.1μm程度の厚みで設けるのがよい。   The reflective film 41 is preferably provided with a thickness of, for example, about 0.1 μm using, for example, single crystal Si having a refractive index of about 3.5.

このような、第2の実施の形態によるスポットサイズ変換器39では、反射膜41によって実効光導波路部19aが被覆されているため、実効光導波路部19a内に入力された光は、短手方向29に沿った両側から、及び基板13の厚み方向に沿った上側から、この反射膜41によって閉じ込められる。従って、この第2の実施の形態によるスポットサイズ変換器39の構成では、上述した参考例または第1の実施の形態によるスポットサイズ変換器の光の閉じ込め効果を、さらに効率良く得ることができる。 In such a spot size converter 39 according to the second embodiment , since the effective optical waveguide portion 19a is covered with the reflective film 41, the light input into the effective optical waveguide portion 19a is in the short direction. The reflective film 41 is confined from both sides along the line 29 and from the upper side along the thickness direction of the substrate 13. Therefore, with the configuration of the spot size converter 39 according to the second embodiment, the light confinement effect of the spot size converter according to the reference example or the first embodiment described above can be obtained more efficiently.

ここで、図10では、反射膜41が、周辺クラッド部分15aの露出表面15b、すなわち基板面13aに対向する上面15ba、及び溝部31a及び31bの内側壁面として露出した、基板面13aに直交しかつ光伝播方向27に沿った両側側面15bb及び15bcの全面を覆う構成例を示している。しかし、この第2の実施の形態によるスポットサイズ変換器39では、製造の容易性、製造コスト、その他設計に応じて、反射膜41が、周辺クラッド部分15aの露出表面15bの一部、例えば上面15baのみを覆う構成としてもよい。この場合には、上面15baへの光の漏れは、反射膜41による閉じ込め効果によって抑えられ、短手方向29に沿った両側への光の漏れは、溝部31a及び31bによる閉じ込め効果によって抑えられる。 Here, in FIG. 10, the reflective film 41 is orthogonal to the substrate surface 13a exposed as the exposed surface 15b of the peripheral cladding portion 15a, that is, the upper surface 15ba facing the substrate surface 13a, and the inner wall surfaces of the grooves 31a and 31b, and The structural example which covers the whole surface of both side surface 15bb and 15bc along the light propagation direction 27 is shown. However, in the spot size converter 39 according to the second embodiment , the reflective film 41 is a part of the exposed surface 15b of the peripheral cladding portion 15a, for example, the upper surface, depending on the ease of manufacturing, manufacturing cost, and other designs. It is good also as a structure which covers only 15ba. In this case, light leakage to the upper surface 15ba is suppressed by the confinement effect by the reflective film 41, and light leakage to both sides along the short direction 29 is suppressed by the confinement effect by the grooves 31a and 31b.

(A)は、この発明の参考例によるスポットサイズ変換器の要部を概略的に表した平面図である。(B)は、(A)に示す構造体について、I−I線に沿って切り取った断面図である。(A) is the top view which represented roughly the principal part of the spot size converter by the reference example of this invention. (B) is sectional drawing cut out along the II line | wire about the structure shown to (A). この発明の参考例によるスポットサイズ変換器における、テーパ長L1とカップリング効率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between taper length L1 and coupling efficiency in the spot size converter by the reference example of this invention. この発明の参考例によるスポットサイズ変換器における、実効光導波路部の幅W2とカップリング効率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the width W2 of an effective optical-waveguide part, and coupling efficiency in the spot size converter by the reference example of this invention. (A)及び(B)は、参考例によるスポットサイズ変換器の溝部の効果を評価するための図である。(A) And (B) is a figure for evaluating the effect of the groove part of the spot size converter by a reference example . この発明の参考例によるスポットサイズ変換器の溝部の効果を評価するための図である。It is a figure for evaluating the effect of the groove part of the spot size converter by the reference example of this invention. (A)及び(B)は、この発明の参考例によるスポットサイズ変換器の溝部の効果を評価するための図である。(A) And (B) is a figure for evaluating the effect of the groove part of the spot size converter by the reference example of this invention. (A)及び(B)は、この発明の参考例によるスポットサイズ変換器の溝部の効果を評価するための図である。(A) And (B) is a figure for evaluating the effect of the groove part of the spot size converter by the reference example of this invention. (A)及び(B)は、この発明の参考例によるスポットサイズ変換器における、実効光導波路部の幅W2とカップリング効率との関係を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the relationship between the width W2 of an effective optical-waveguide part and coupling efficiency in the spot size converter by the reference example of this invention. この発明の第1の実施の形態を説明する概略的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view illustrating a first embodiment of the present invention. この発明の第2の実施の形態を説明する概略的な断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11、35、39:スポットサイズ変換器
13:基板
15:クラッド
17:コア
19:光導波路部
19a:実効光導波路部
21:LD
23:入力光
25:入出力端面
27:光伝播方向
29:短手方向
31a、31b:溝部
37a、37b:横溝
41:反射膜
11, 35, 39: Spot size converter 13: Substrate 15: Clad 17: Core 19: Optical waveguide portion 19a: Effective optical waveguide portion 21: LD
23: input light 25: input / output end face 27: light propagation direction 29: short direction 31a, 31b: groove 37a, 37b: lateral groove 41: reflective film

Claims (3)

基板上に形成されているクラッドと、該クラッド内に埋め込まれているコアとを具えているスポットサイズ変換器であって、
当該スポットサイズ変換器は、入出力端面を有し、
前記コアは、光伝播方向に沿って、前記入出力端面側に向かって先細となっており、
前記クラッドには、前記光伝播方向に沿って、前記コアの両側に、基板面を露出させる溝部が、前記入出力端面まで延在して形成されており、
前記コアを包含する周辺クラッド部分に、前記溝部から前記コア側に向かって、前記基板面に沿った横溝が形成されている
ことを特徴とするスポットサイズ変換器。
A spot size converter comprising a clad formed on a substrate and a core embedded in the clad,
The spot size converter has an input / output end face,
The core is tapered toward the input / output end face along the light propagation direction,
In the clad, grooves are formed on both sides of the core along the light propagation direction so as to expose the substrate surface, extending to the input / output end surface,
A spot size converter characterized in that a lateral groove along the substrate surface is formed in the peripheral cladding part including the core from the groove part toward the core side.
請求項1に記載のスポットサイズ変換器であって、  The spot size converter according to claim 1,
前記コア及び前記クラッドが、それぞれ一つの材料で構成されている  The core and the clad are each made of one material.
ことを特徴とするスポットサイズ変換器。A spot size converter characterized by that.
請求項1または2に記載のスポットサイズ変換器であって、
前記周辺クラッド部分の露出表面を、反射膜で被覆してある
ことを特徴とするスポットサイズ変換器。
The spot size converter according to claim 1 or 2,
A spot size converter characterized in that an exposed surface of the peripheral cladding portion is coated with a reflective film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5933293B2 (en) 2012-03-01 2016-06-08 富士通株式会社 Optical device, optical transmitter, optical receiver, optical transmitter / receiver, and method of manufacturing optical device
JP2015045789A (en) * 2013-08-29 2015-03-12 沖電気工業株式会社 Spot size converter
WO2016063786A1 (en) * 2014-10-22 2016-04-28 株式会社フジクラ Method for connecting optical waveguide and optical fiber, semiconductor optical device, and production method for semiconductor optical device having optical fiber connected thereto
JP6495640B2 (en) * 2014-12-11 2019-04-03 日本オクラロ株式会社 Optical communication device and method of manufacturing optical communication device
JP6345153B2 (en) * 2015-05-21 2018-06-20 Nttエレクトロニクス株式会社 Si photonics lightwave circuit and manufacturing method thereof
JP7003928B2 (en) * 2016-10-21 2022-01-21 大日本印刷株式会社 Laminated body, booklet body
JP6762392B2 (en) * 2019-03-07 2020-09-30 日本ルメンタム株式会社 Optical communication device and manufacturing method of optical communication device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001004877A (en) * 1999-06-22 2001-01-12 Hitachi Ltd Optical waveguide, optical module and optical system
JP2004184986A (en) * 2002-11-20 2004-07-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical element and its manufacturing method
JP2006030733A (en) * 2004-07-20 2006-02-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical waveguide and method for manufacturing optical waveguide

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