JP6109002B2 - Optical waveguide element - Google Patents

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Description

本発明は光導波素子に関し、より特定的には、光ファイバ通信において光集積素子に用いられる光合分波器に関する。   The present invention relates to an optical waveguide device, and more particularly to an optical multiplexer / demultiplexer used for an optical integrated device in optical fiber communication.

近年、通信需要の飛躍的な増加に伴い、波長が異なる複数の信号光を多重化して1本の光ファイバで大容量伝送を可能とする波長分割多重通信システムが実用化されている。   In recent years, with a dramatic increase in communication demand, a wavelength division multiplexing communication system that multiplexes a plurality of signal lights having different wavelengths and enables large-capacity transmission using a single optical fiber has been put into practical use.

例えば、近年では、波長1.3μm帯において4波長を合波することによって伝送速度100Gbit/sの通信を行う方式(100Gbit Ethernet(登録商標))が規格化され、普及が進んでいる。このような通信方式では、光送受信モジュールが多波長を合分波する機能を有することが求められ、光合波器や光分波器を含む光導波素子として、光合分波素子のモジュール集積技術の開発が活発に行われている。   For example, in recent years, a method (100 Gbit Ethernet (registered trademark)) that performs communication at a transmission rate of 100 Gbit / s by combining four wavelengths in the 1.3 μm wavelength band has been standardized and is becoming popular. In such a communication system, the optical transceiver module is required to have a function of multiplexing / demultiplexing multiple wavelengths. As an optical waveguide element including an optical multiplexer and an optical demultiplexer, an optical multiplexing / demultiplexing element module integration technique is required. Development is active.

また、位相変調光通信方式に用いられる波長可変光源では、アレイ化したDFB−LD(Distributed Feedback Laser Diode)と、温度調整や電流注入による屈折率制御との併用、あるいは複数の反射ピークを有する特殊なDBR(Distributed Bragg Reflector)ミラーペアによる波長選択によって、通信で用いる全波長帯域をカバーすることが可能な波長可変LDも開発されている。   In addition, in the variable wavelength light source used for the phase modulation optical communication system, a combination of arrayed DFB-LD (Distributed Feedback Laser Diode) and refractive index control by temperature adjustment or current injection, or a special having a plurality of reflection peaks. A wavelength tunable LD that can cover the entire wavelength band used in communication by wavelength selection using a distributed DBR (Distributed Bragg Reflector) mirror pair has also been developed.

さらに、波長可変LD(Laser Diode)と、電界吸収(Electro Absorption:EA)型光変調器やマッハツェンダ(Mach Zehnder:MZ)型光変調器などの外部変調器とを同一基板上に集積した光集積素子についても開発が行われている。   Furthermore, an optical integration that integrates a wavelength tunable LD (Laser Diode) and an external modulator such as an electro absorption (EA) optical modulator or a Mach Zehnder (MZ) optical modulator on the same substrate. Devices are also being developed.

上記の光集積素子に用いられる光合分波部には、波長依存性が比較的少なくモノリシック集積化に適した多モード干渉(Multi Mode Interference:MMI)型の光合分波素子が広く用いられている。   Multi-mode interference (MMI) type optical multiplexing / demultiplexing elements that are relatively small in wavelength dependence and suitable for monolithic integration are widely used in the optical multiplexing / demultiplexing sections used in the above-mentioned optical integrated elements. .

光合分波素子としては、波長に依存しない一定の透過効率で光強度を合分波する光強度合分波素子と、特定の複数の波長の光を光強度合分波器よりも高い透過効率で合分波する光波長合分波素子とがある。   As an optical multiplexing / demultiplexing device, a light intensity multiplexing / demultiplexing device that multiplexes / demultiplexes light intensity with a constant transmission efficiency independent of wavelength, and a transmission efficiency higher than that of an optical intensity multiplexer / demultiplexer for light of specific wavelengths There is an optical wavelength multiplexing / demultiplexing element that multiplexes and demultiplexes at a wavelength.

従来、長方形型の光合分波素子の入力端面に対して、予め定められた入力波長に応じた形状を有する延伸部を設けることによって、光合分波素子の合波特性の波長依存性を改善する光波長合分波素子が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, the wavelength dependence of the multiplexing characteristics of the optical multiplexing / demultiplexing element has been improved by providing an extending portion having a shape corresponding to a predetermined input wavelength on the input end face of the rectangular optical multiplexing / demultiplexing element An optical wavelength multiplexing / demultiplexing device is disclosed (for example, see Patent Document 1).

特許第4208366号公報Japanese Patent No. 4208366

従来の長方形型の光合分波素子では、異なる波長の光信号が入力光導波路から光合分波部(光合分波素子のうち入力光導波路および出力光導波路を除く部分、以下、MMI部という)に入力したときに、入力した光の波長が長波長であるほど光の伝搬方向の手前側で光が収束するため、入力波長が最適な波長から大きく異なるとMMI部の出力端面から出力光導波路への光の結合が劣化し、透過特性が悪化するという問題があった。   In a conventional rectangular optical multiplexing / demultiplexing device, optical signals having different wavelengths are transmitted from an input optical waveguide to an optical multiplexing / demultiplexing portion (a portion of the optical multiplexing / demultiplexing device excluding the input optical waveguide and the output optical waveguide, hereinafter referred to as an MMI portion). When input, the longer the wavelength of the input light is, the more the light converges on the near side of the light propagation direction. Therefore, if the input wavelength is greatly different from the optimum wavelength, the output end face of the MMI unit is output to the output optical waveguide. There was a problem that the light coupling deteriorated and the transmission characteristics deteriorated.

また、光合分波素子の製造ばらつきが要因となって、光の収束位置がばらつき、出力端面から出力光導波路への光の結合が劣化し、透過特性が悪化するという問題があった。   In addition, due to manufacturing variations of optical multiplexing / demultiplexing elements, there is a problem in that the light convergence position varies, the light coupling from the output end face to the output optical waveguide deteriorates, and the transmission characteristics deteriorate.

このような問題の対策として、特許文献1では、入力光導波路とMMI部との間において、入力光導波路よりも幅が広くかつMMI部よりも幅が狭い延伸部を設け、入力光導波路ごとに入力波長を決めておくことが提案されている(例えば、特許文献1の図4参照)。しかし、このような場合であっても、光合分波器の製造ばらつきによって波長合分波特性の最適波長がずれて透過特性が劣化するという問題がある。   As a countermeasure against such a problem, in Patent Document 1, an extending portion that is wider than the input optical waveguide and narrower than the MMI portion is provided between the input optical waveguide and the MMI portion, and each input optical waveguide is provided. It has been proposed to determine the input wavelength (see, for example, FIG. 4 of Patent Document 1). However, even in such a case, there is a problem that transmission characteristics deteriorate due to a shift in the optimum wavelength of wavelength multiplexing / demultiplexing characteristics due to manufacturing variations of optical multiplexers / demultiplexers.

また、製造ばらつきが小さい光合分波器が得られた場合であっても、入力光の波長差(入力光の波長と最適な波長との差)が小さい場合は明白な透過特性が得られるが、入力光の波長差が大きくなるとそれに応じて延伸部の長さを長くする必要があるため、MMI部に入力する光に対して延伸部での多モード干渉による望ましくない影響が生じて、透過特性が劣化するという問題がある。   Even if an optical multiplexer / demultiplexer with small manufacturing variations is obtained, clear transmission characteristics can be obtained if the wavelength difference of the input light (the difference between the wavelength of the input light and the optimum wavelength) is small. If the wavelength difference of the input light increases, the length of the extending portion needs to be increased accordingly. Therefore, the light input to the MMI portion is undesirably affected by multimode interference in the extending portion, and transmitted. There is a problem that characteristics deteriorate.

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、良好な光合波特性あるいは光分波特性を有する光導波素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide an optical waveguide element having good optical multiplexing characteristics or optical demultiplexing characteristics.

上記の課題を解決するために、本発明による光導波素子は、入力端面に接続された、少なくとも1つ以上の入力光導波路と、出力端面に接続された、少なくとも1つ以上でありかつ入力光導波路と同時に1つとはならない出力光導波路とを備え、光合波および光分波の少なくとも一方の機能を有する多モード干渉型の光導波素子であって、入力光導波路は、入力端面の中央よりも端部側に位置し、かつ入力端面との接続位置が中央に対しさらに端部側に逃げるように傾斜して入力端面と接続し、入力光導波路と入力端面との接続位置は、入力端面の中央が入力光導波路内に含まれない位置であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical waveguide device according to the present invention includes at least one input optical waveguide connected to an input end face, and at least one input optical waveguide connected to an output end face. And an output optical waveguide that is not one at the same time as the waveguide, and is a multimode interference optical waveguide element having at least one function of optical multiplexing and optical demultiplexing, wherein the input optical waveguide is more than the center of the input end face. It is located on the end side and is inclined so that the connection position with the input end face escapes further toward the end side with respect to the center, and is connected to the input end face. The connection position between the input optical waveguide and the input end face is the same as that of the input end face. center and said position der Rukoto not included in the input optical waveguide.

本発明によると、入力端面に接続された、少なくとも1つ以上の入力光導波路と、出力端面に接続された、少なくとも1つ以上でありかつ入力光導波路と同時に1つとはならない出力光導波路とを備え、光合波および光分波の少なくとも一方の機能を有する多モード干渉型の光導波素子であって、入力光導波路は、入力端面の中央よりも端部側に位置し、かつ入力端面との接続位置が中央に対しさらに端部側に逃げるように傾斜して入力端面と接続し、入力光導波路と入力端面との接続位置は、入力端面の中央が入力光導波路内に含まれない位置であるため、良好な光合波特性あるいは光分波特性を有することができる。
According to the present invention, at least one or more input optical waveguides connected to the input end face and at least one or more output optical waveguides connected to the output end face and not one at the same time as the input optical waveguide are provided. A multimode interference optical waveguide element having at least one function of optical multiplexing and optical demultiplexing, wherein the input optical waveguide is located on the end side with respect to the center of the input end face, and with the input end face The connection position is inclined so that it escapes further toward the end with respect to the center, and is connected to the input end face. The connection position between the input optical waveguide and the input end face is a position where the center of the input end face is not included in the input optical waveguide. Oh because, it can have good optical multiplexing properties or optical demultiplexing characteristics.

本発明の実施の形態1による光分波器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the optical demultiplexer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による光分波器の断面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross section of the optical demultiplexer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による光分波器における光強度分布の計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the light intensity distribution in the optical demultiplexer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による光分波器における光強度分布の計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the light intensity distribution in the optical demultiplexer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による光分波器の出力端面近傍における光強度分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the light intensity distribution in the output end surface vicinity of the optical demultiplexer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による光分波器の出力端面近傍における光強度分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the light intensity distribution in the output end surface vicinity of the optical demultiplexer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による光分波器の結合効率のMMI部の長さの依存性を示す図である。It is a figure which shows the dependence of the length of the MMI part of the coupling efficiency of the optical demultiplexer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による光分波器の結合効率のMMI部の長さの依存性を示す図である。It is a figure which shows the dependence of the length of the MMI part of the coupling efficiency of the optical demultiplexer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による光分波器の結合効率の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the coupling efficiency of the optical demultiplexer by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2による光合波器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the optical multiplexer by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2による光合波器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the optical multiplexer by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3による光合波器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the optical multiplexer by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3による光合波器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the optical multiplexer by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3による光分波器の結合効率の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the coupling efficiency of the optical demultiplexer by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3による光分波器の結合効率の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the coupling efficiency of the optical demultiplexer by Embodiment 3 of this invention. 従来の光分波器の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the conventional optical demultiplexer.

本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<実施の形態1>
本発明の実施の形態1では、光ファイバ通信において、単一モード半導体レーザを含む光集積素子に用いられる1入力2出力の光分波器について説明する。ここで、1入力2出力の光分波器とは、1つの入力光導波路と2つの出力光導波路とを備える光分波器のことをいう。
<Embodiment 1>
In the first embodiment of the present invention, a 1-input 2-output optical demultiplexer used in an optical integrated device including a single mode semiconductor laser in optical fiber communication will be described. Here, the 1-input 2-output optical demultiplexer refers to an optical demultiplexer including one input optical waveguide and two output optical waveguides.

図16は、従来の光分波器の構成の一例を示す図である。   FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional optical demultiplexer.

図16に示すように、光分波器は、1つの入力光導波路1aと、2つの出力光導波路3a,3bと、長方形型のMMI部5とを備えている。このようなMMI部5を備える光分波器のことを、特にMMI型(多モード干渉型)光分波器ともいう。   As shown in FIG. 16, the optical demultiplexer includes one input optical waveguide 1a, two output optical waveguides 3a and 3b, and a rectangular MMI section 5. Such an optical demultiplexer including the MMI unit 5 is particularly referred to as an MMI type (multimode interference type) optical demultiplexer.

図1は、本実施の形態1による光分波器の構成の一例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the optical demultiplexer according to the first embodiment.

図1に示すように、本実施の形態1による光分波器は、図16に示す従来の光分波器と比較して、入力光導波路1aが傾斜してMMI部5の入力端面に接続していることを特徴としている。その他の構成は、図16に示す従来の光分波器と同様である。   As shown in FIG. 1, the optical demultiplexer according to the first embodiment is connected to the input end face of the MMI section 5 with the input optical waveguide 1a inclined as compared with the conventional optical demultiplexer shown in FIG. It is characterized by that. Other configurations are the same as those of the conventional optical demultiplexer shown in FIG.

入力光導波路1aは、MMI部5の入力端面および出力端面の中央を通る中心線6から遠ざかるように、傾斜角度θで傾斜して入力端面に接続される。   The input optical waveguide 1a is connected to the input end face by being inclined at an inclination angle θ so as to be away from the center line 6 passing through the center of the input end face and the output end face of the MMI portion 5.

長方形型のMMI部5は、当該MMI部5の出力端面における2箇所で収束光が得られるように構成されている。   The rectangular MMI unit 5 is configured such that convergent light is obtained at two locations on the output end face of the MMI unit 5.

すなわち、本実施の形態1による光分波器は、入力端面に接続された、少なくとも1つ以上の入力光導波路1aと、出力端面に接続された、少なくとも1つ以上でありかつ入力光導波路1aと同時に1つとはならない出力光導波路3a,3bとを備え、光分波の機能を有する多モード干渉型の光分波器(光導波素子)であって、入力光導波路1aは、入力端面の中央よりも端部側に位置し、かつ入力端面との接続位置が中央に対しさらに端部側に逃げるように傾斜して入力端面と接続することを特徴としている。   That is, the optical demultiplexer according to the first embodiment has at least one input optical waveguide 1a connected to the input end face, and at least one input optical waveguide 1a connected to the output end face. At the same time, it is a multimode interference type optical demultiplexer (optical waveguide element) having an output optical waveguide 3a, 3b, which is not one, and having the function of optical demultiplexing, and the input optical waveguide 1a has an input end face It is located on the end side from the center, and is connected to the input end face so that the connection position with the input end face is inclined so as to escape further to the end side with respect to the center.

図2は、光分波器の断面の一例を示す図であり、図1のA−A断面の一例を示す図である。本実施の形態1による光分波器は、例えばInGaAsP系の半導体光回路の一部として作製される。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a cross section of the optical demultiplexer, and is a diagram illustrating an example of the AA cross section of FIG. 1. The optical demultiplexer according to the first embodiment is manufactured as part of an InGaAsP-based semiconductor optical circuit, for example.

図2に示すように、InP基板11上に、フォトルミネッセンス(Photoluminescence)の波長が1.30μmとなる組成のInGaAsP層12(厚さ0.2μm)と、InP層13(厚さ1.5μm)とを順にエピタキシャル成長させる。次いで、エピタキシャル成長後の半導体ウエハ上に、図3に示す形状を得るためのマスク層を公知の露光プロセスによって形成後、公知のドライエッチングプロセスによって深さ4.0μmエッチングする。その後、マスク層を除去し、半導体部を覆うSiO2などの誘電体層14(厚さ0.6μm以上)をスパッタ法など公知の方法によって成膜する。   As shown in FIG. 2, on the InP substrate 11, an InGaAsP layer 12 (thickness 0.2 μm) having a composition with a photoluminescence wavelength of 1.30 μm, and an InP layer 13 (thickness 1.5 μm). Are epitaxially grown in order. Next, a mask layer for obtaining the shape shown in FIG. 3 is formed on the semiconductor wafer after the epitaxial growth by a known exposure process, and then etched by a depth of 4.0 μm by a known dry etching process. Thereafter, the mask layer is removed, and a dielectric layer 14 (thickness of 0.6 μm or more) such as SiO 2 covering the semiconductor portion is formed by a known method such as sputtering.

図2の構成を有するMMI部5を備える、図1に示す光分波器の各構成要素の詳細は次の通りである。すなわち、入力光導波路1aおよび出力光導波路3a,3bの幅は、1.8μmである。また、使用波長(光ファイバ通信で用いる光の波長)が1.55μmの場合、MMI部5の入力端面および出力端面の幅W=12μm、MMI部5の長さL=610μmである。また、入力光導波路接続位置2aおよび出力光導波路接続位置4a,4bは、MMI部5の入力端面および出力端面のW/4である。また、入力光導波路1aの傾斜角度θは、MMI部5の端部に向かって2.87°である。   Details of each component of the optical demultiplexer shown in FIG. 1 including the MMI unit 5 having the configuration of FIG. 2 are as follows. That is, the width of the input optical waveguide 1a and the output optical waveguides 3a and 3b is 1.8 μm. When the wavelength used (the wavelength of light used in optical fiber communication) is 1.55 μm, the width W of the input end face and the output end face of the MMI section 5 is 12 μm, and the length L of the MMI section 5 is 610 μm. Further, the input optical waveguide connection position 2 a and the output optical waveguide connection positions 4 a and 4 b are W / 4 of the input end face and the output end face of the MMI portion 5. Further, the inclination angle θ of the input optical waveguide 1 a is 2.87 ° toward the end of the MMI unit 5.

次に、本実施の形態1による光分波器の動作について説明する。   Next, the operation of the optical demultiplexer according to the first embodiment will be described.

図3は、入力光導波路1aが傾斜していない光分波器(図16)における光強度分布のシミュレーション計算結果を示す図である。また、図4は、入力光導波路1aが傾斜している光分波器(図1)における光強度分布のシミュレーション計算結果を示す図である。図3,4中の長方形の白抜き実線は、MMI部5の外形を示している。また、図3(b)および図4(b)の各々は、図3(a)および図4(a)の右側(MMI部5の出力端面近傍)の拡大図である。なお、図3,4に示す光分波器には、波長1.55μmのTE(Transverse Electric)偏光が入力しているものとする。   FIG. 3 is a diagram showing a simulation calculation result of the light intensity distribution in the optical demultiplexer (FIG. 16) in which the input optical waveguide 1a is not inclined. FIG. 4 is a diagram showing a simulation calculation result of the light intensity distribution in the optical demultiplexer (FIG. 1) in which the input optical waveguide 1a is inclined. A rectangular solid line in FIGS. 3 and 4 indicates the outer shape of the MMI unit 5. 3 (b) and 4 (b) are enlarged views on the right side (near the output end face of the MMI unit 5) of FIGS. 3 (a) and 4 (a). 3 and 4, it is assumed that TE (Transverse Electric) polarized light having a wavelength of 1.55 μm is input.

図3,4では、MMI部5の出力端面近傍における収束光の強度分布をみるために、実際にはMMI部5の出力端面を設けず、MMI部5の幅が一定の状態で光が伝搬した場合の結果を示している。   3 and 4, in order to see the intensity distribution of the convergent light in the vicinity of the output end face of the MMI section 5, the output end face of the MMI section 5 is not actually provided, and light propagates with the width of the MMI section 5 being constant. The result is shown.

また、図3,4に示す2本の白色破線は、強度分布から読み取った収束光の光強度が維持されている領域の開始位置および終了位置を示している。当該開始位置と終了位置とを白色両矢印で示した範囲は、収束光の強度分布が平坦な領域である。実際には、収束光の強度分布の中央付近をMMI部5の長さの設計値とする。図3,4では、MMI部5の出力端面付近において、出力光が2箇所に収束されていることが示されている。   Moreover, the two white broken lines shown in FIGS. 3 and 4 indicate the start position and the end position of the region where the light intensity of the convergent light read from the intensity distribution is maintained. A range in which the start position and the end position are indicated by white double arrows is an area where the intensity distribution of the convergent light is flat. Actually, the vicinity of the center of the intensity distribution of the convergent light is set as the design value of the length of the MMI unit 5. 3 and 4, it is shown that the output light is converged at two locations in the vicinity of the output end face of the MMI unit 5.

図5は、図3に示す出力光の収束状態を模式的に示した図である。また、図6は、図4に示す出力光の収束状態を模式的に示した図である。図5,6では、MMI部5の長さが十分長いと仮定した場合について示している。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the convergence state of the output light shown in FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing the convergence state of the output light shown in FIG. 5 and 6 show a case where the length of the MMI unit 5 is assumed to be sufficiently long.

図5に示すように、入力光の鏡像である光の収束状態(光の収束領域15a,15b)が出力端面近傍に出現している。出力端面の光伝搬方向の位置は、出力光導波路3a,3bの接続部分と、光の収束状態の中央付近で光強度分布が最も高い位置Bとが一致する場合において、出力光導波路3a,3bへの光結合が最大になり、この位置が出力端面の最適な位置となる(図5中の位置Bを通る紙面上下方向の破線で示す位置)。   As shown in FIG. 5, a light convergence state (light convergence regions 15a and 15b) that is a mirror image of the input light appears near the output end face. The position of the output end face in the light propagation direction is such that the connection portion of the output optical waveguides 3a and 3b and the position B where the light intensity distribution is the highest near the center of the light convergence state coincide with each other. This position is the optimum position of the output end face (a position indicated by a broken line in the vertical direction of the paper passing through position B in FIG. 5).

しかし、実際には、様々なばらつき要因によって、光の収束状態と出力端面の位置とのずれが生じ得る。図5では、出力端面の最適な位置から光の収束状態が、BからAまたはCのように遠ざかるにつれて光強度分布が減少することに伴い、出力光導波路3a,3bへの光結合が減少する。詳細は、図7にて後述する。   However, in practice, a deviation between the light convergence state and the position of the output end face may occur due to various variation factors. In FIG. 5, as the light convergence state decreases from B at the optimum position of the output end face as B or A or C, the light intensity distribution decreases, and the optical coupling to the output optical waveguides 3 a and 3 b decreases. . Details will be described later with reference to FIG.

一方、図6に示すように、入力光導波路1aが傾斜してMMI部5の入力端面に接続されているため、出力端面近傍に出現する入力光の鏡像である光の収束状態がMMI部5の側面側(外側)に向かって傾斜している(図6中のAB間)。このような光がMMI部5の内部を伝搬すると、MMI部5の側面からの光の反射の寄与を反映して、図6に示すようにA,B,Cの順で伝搬しながら光強度分布に小さい曲がり(湾曲)が生じるようになる。光強度分布は、図5と同様、位置Bで最大となり、位置A,Cでは減少する。   On the other hand, as shown in FIG. 6, since the input optical waveguide 1 a is inclined and connected to the input end face of the MMI section 5, the convergence state of light that is a mirror image of the input light that appears near the output end face is MMI section 5. It inclines toward the side surface side (outside) (between AB in FIG. 6). When such light propagates inside the MMI unit 5, the light intensity propagates in the order of A, B, and C as shown in FIG. 6, reflecting the contribution of light reflection from the side surface of the MMI unit 5. A small bend (curvature) occurs in the distribution. Similar to FIG. 5, the light intensity distribution becomes maximum at the position B and decreases at the positions A and C.

MMI部5の幅方向に関する光強度分布の位置と出力光導波路の位置とのずれは、位置Bの方が位置A,Cよりも大きくなるように調整されており、出力光導波路3a,3bが位置Bの位置で出力端面に接続される場合の光結合が位置A,Cよりも減少する。従って、図5の場合よりも図6の場合の方が、光結合(あるいは挿入損失)の出力光導波路接続位置4a,4b(あるいはMMI部5の長さ)依存性が平坦になる。   The deviation between the position of the light intensity distribution in the width direction of the MMI section 5 and the position of the output optical waveguide is adjusted so that the position B is larger than the positions A and C, and the output optical waveguides 3a and 3b The optical coupling when connected to the output end face at the position B is smaller than the positions A and C. Accordingly, the dependence of optical coupling (or insertion loss) on the output optical waveguide connection positions 4a and 4b (or the length of the MMI portion 5) is flatter in the case of FIG. 6 than in the case of FIG.

図7は、図3,4と同一シミュレーション条件で計算した透過効率(結合効率)のMMI部5の長さの依存性の結果を示す図である。横軸のMMI長はMMI部5の長さを示し、縦軸の挿入損失は透過効率を示している。   FIG. 7 is a diagram illustrating a result of the dependency of the transmission efficiency (coupling efficiency) on the length of the MMI unit 5 calculated under the same simulation conditions as those in FIGS. The MMI length on the horizontal axis indicates the length of the MMI unit 5, and the insertion loss on the vertical axis indicates the transmission efficiency.

図7では、2つの出力光導波路の透過効率を示している。また、透過効率が最大となる条件から0.3dBだけ透過効率が減少するMMI部5の長さの範囲を長方形のハッチングで示している。当該範囲は、入力光導波路1aを2.87°傾斜させた図1に示す光分波器では9.5μm、入力光導波路1aを傾斜させていない図16に示す光分波器では7.7μmとなり、入力光導波路1aを2.87°傾斜させた図1に示す光分波器の方が透過効率のMMI部5の長さの依存性が小さくなっていることが分かる。この結果は、入力光導波路1aを2.87°傾斜させた図1に示す光分波器の方が、MMI部5の構造ばらつき(製造ばらつき)に対する耐性が優れていることを示している。   FIG. 7 shows the transmission efficiency of the two output optical waveguides. Further, the range of the length of the MMI portion 5 where the transmission efficiency is reduced by 0.3 dB from the condition that the transmission efficiency is maximized is indicated by rectangular hatching. This range is 9.5 μm for the optical demultiplexer shown in FIG. 1 in which the input optical waveguide 1a is inclined by 2.87 °, and 7.7 μm for the optical demultiplexer shown in FIG. 16 in which the input optical waveguide 1a is not inclined. Thus, it can be seen that the dependence of the transmission efficiency on the length of the MMI portion 5 is smaller in the optical demultiplexer shown in FIG. 1 in which the input optical waveguide 1a is inclined by 2.87 °. This result shows that the optical demultiplexer shown in FIG. 1 in which the input optical waveguide 1a is inclined by 2.87 ° is more resistant to structural variations (manufacturing variations) of the MMI section 5.

次に、入力光導波路1aの最適な傾斜角度について説明する。   Next, the optimum inclination angle of the input optical waveguide 1a will be described.

図8は、入力光導波路1aをMMI部5の外側に向けて傾斜させたときの角度を正、内側に向けて傾斜させたときの角度を負とし、入力光導波路1aの傾斜角度を−2.87°〜+5.74°の範囲で変化させた光分波器における透過効率のMMI部5の長さの依存性を示す図である。横軸のMMI長はMMI部5の長さを示し、縦軸の挿入損失は透過効率を示している。   In FIG. 8, the angle when the input optical waveguide 1a is inclined toward the outside of the MMI portion 5 is positive, the angle when the input optical waveguide 1a is inclined toward the inside is negative, and the inclination angle of the input optical waveguide 1a is −2 It is a figure which shows the dependence of the transmission efficiency in the optical demultiplexer changed in the range of .87 degrees-+5.74 degrees of the length of the MMI part 5. FIG. The MMI length on the horizontal axis indicates the length of the MMI unit 5, and the insertion loss on the vertical axis indicates the transmission efficiency.

図8に示すように、上記で説明した透過効率のMMI部5の長さの依存性の平坦化は、正の角度すなわちMMI部5の外側に向けて傾斜している場合にのみ生じることが分かる。また、入力光導波路1aの傾斜角度が大きくなるほど透過効率のMMI部5の長さの依存性がより平坦化されるが、半面、透過効率の最大値が減少してしまうというトレードオフの関係がある。従って、光分波器の設計時には、透過効率の目標仕様を満たす範囲内で、入力光導波路1aをMMI部5の外側に向けて傾斜させる角度を決定すればよい。   As shown in FIG. 8, the above-described flattening of the dependency of the transmission efficiency on the length of the MMI portion 5 occurs only when the transmission efficiency is inclined toward a positive angle, that is, toward the outside of the MMI portion 5. I understand. In addition, as the inclination angle of the input optical waveguide 1a increases, the dependency of the transmission efficiency on the length of the MMI portion 5 is flattened, but on the other hand, there is a trade-off relationship that the maximum value of the transmission efficiency decreases. is there. Therefore, when designing the optical demultiplexer, it is only necessary to determine the angle at which the input optical waveguide 1a is inclined toward the outside of the MMI unit 5 within a range that satisfies the target specification of transmission efficiency.

図9は、MMI部5の長さを610μmに固定した場合における、図16および図1に示す光分波器の透過効率の波長依存性を示す図である。横軸は波長を示し、縦軸の挿入損失は透過効率を示している。なお、図1に示す入力光導波路1aの傾斜角度は2.87°に固定している。   FIG. 9 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmission efficiency of the optical demultiplexer shown in FIGS. 16 and 1 when the length of the MMI unit 5 is fixed to 610 μm. The horizontal axis indicates the wavelength, and the insertion loss on the vertical axis indicates the transmission efficiency. The inclination angle of the input optical waveguide 1a shown in FIG. 1 is fixed at 2.87 °.

図9に示すように、入力光導波路1aが傾斜している場合(図1)は、透過効率の減少が透過効率の最大値から0.3dB以内である波長範囲が20nm以上あり、入力光導波路1aが傾斜していない場合(図16)よりも透過効率の波長依存性が平坦となっていることが分かる。   As shown in FIG. 9, when the input optical waveguide 1a is inclined (FIG. 1), the wavelength range in which the decrease in transmission efficiency is within 0.3 dB from the maximum value of the transmission efficiency is 20 nm or more. It can be seen that the wavelength dependence of the transmission efficiency is flatter than that when 1a is not inclined (FIG. 16).

以上のことから、本実施の形態1によれば、1入力2出力のMMI型の光分波器において、入力光導波路1aをMMI部5の外側に向けて傾斜させてMMI部5の入力端面に接続することによって、MMI部5の構造ばらつきに対して透過効率が平坦であり、波長依存性の小さい光分波器を得ることができる。すなわち、本実施の形態1による光分波器に適用可能な波長範囲を、従来よりも広帯域化することができる。   From the above, according to the first embodiment, in the 1-input 2-output MMI type optical demultiplexer, the input optical waveguide 1 a is inclined toward the outside of the MMI unit 5, and the input end face of the MMI unit 5 By connecting to the optical demultiplexer, it is possible to obtain an optical demultiplexer having a flat transmission efficiency with respect to the structural variation of the MMI portion 5 and a small wavelength dependency. In other words, the wavelength range applicable to the optical demultiplexer according to the first embodiment can be made wider than that in the past.

なお、本実施の形態1では、傾斜させてMMI部に接続する入力光導波路が1つの場合について説明したが、2つであっても同様の効果が得られる。すなわち、各入力光導波路からの入力光の分波特性が、製造ばらつきに対して透過効率が平坦であり、波長依存性の小さい光分波器を得ることができる。   In the first embodiment, the case where there is one input optical waveguide that is inclined and connected to the MMI unit has been described, but the same effect can be obtained even when there are two input optical waveguides. That is, it is possible to obtain an optical demultiplexer in which the demultiplexing characteristics of input light from each input optical waveguide have a flat transmission efficiency with respect to manufacturing variations and have small wavelength dependence.

<実施の形態2>
本発明の実施の形態2では、光ファイバ通信において、単一モード半導体レーザを含む光集積素子に用いられる2入力1出力または2入力2出力の光合波器について説明する。
<Embodiment 2>
In the second embodiment of the present invention, a two-input one-output or two-input two-output optical multiplexer used in an optical integrated device including a single mode semiconductor laser in optical fiber communication will be described.

図10,11は、本実施の形態2による光合波器の構成の一例を示す図である。図10は2入力1出力の光合波器を、図11は2入力2出力の光合波器を示している。以下では、特に図10に示す光合波器について説明する。   10 and 11 are diagrams illustrating an example of the configuration of the optical multiplexer according to the second embodiment. FIG. 10 shows a 2-input 1-output optical multiplexer, and FIG. 11 shows a 2-input 2-output optical multiplexer. In the following, the optical multiplexer shown in FIG. 10 will be described in particular.

図10に示すように、本実施の形態2による光合波器は、2つの入力光導波路1a,1bと、1つの出力光導波路3aと、長方形型のMMI部5とを備えている。   As shown in FIG. 10, the optical multiplexer according to the second embodiment includes two input optical waveguides 1a and 1b, one output optical waveguide 3a, and a rectangular MMI unit 5.

入力光導波路1a,1bは、MMI部5の入力端面および出力端面の中央を通る中心線6から遠ざかるように、傾斜角度θで傾斜してMMI部5の入力端面に接続される。   The input optical waveguides 1 a and 1 b are connected to the input end face of the MMI section 5 while being inclined at an inclination angle θ so as to be away from the center line 6 passing through the center of the input end face and the output end face of the MMI section 5.

長方形型のMMI部5は、当該MMI部5の出力端面における2箇所で収束光が得られるように構成されている。   The rectangular MMI unit 5 is configured such that convergent light is obtained at two locations on the output end face of the MMI unit 5.

すなわち、本実施の形態2による光合波器は、入力端面に接続された、少なくとも1つ以上の入力光導波路1a,1bと、出力端面に接続された、少なくとも1つ以上でありかつ入力光導波路1a,1bと同時に1つとはならない出力光導波路3aとを備え、光合波の機能を有する多モード干渉型の光合波器(光導波素子)であって、入力光導波路1a,1bは、入力端面の中央よりも端部側に位置し、かつ入力端面との接続位置が中央に対しさらに端部側に逃げるように傾斜して入力端面と接続することを特徴とする。   That is, the optical multiplexer according to the second embodiment includes at least one or more input optical waveguides 1a and 1b connected to the input end face, and at least one input optical waveguide connected to the output end face. 1a, 1b and an output optical waveguide 3a that does not become one at the same time, and is a multimode interference type optical multiplexer (optical waveguide element) having an optical multiplexing function, and the input optical waveguides 1a, 1b are input end faces And the input end face is inclined so that the connection position with the input end face escapes further toward the end side with respect to the center.

図10に示す光合波器の各構成要素の詳細は次の通りである。すなわち、入力光導波路1a,1bおよび出力光導波路3aの幅は、1.8μmである。また、使用波長(光ファイバ通信で用いる光の波長)が1.55μmの場合、MMI部5の入力端面および出力端面の幅W=12μm、MMI部5の長さL=610μmである。また、入力光導波路接続位置2a,2bおよび出力光導波路接続位置4aは、MMI部5の入力端面および出力端面のW/4である。また、入力光導波路1a,1bの傾斜角度θは、MMI部5の外側に向かって2.87°である。なお、本実施の形態2による光合波器の断面(エピタキシャル構造)は、実施の形態1(図2)と同様である。また、図11に示す光合波路器の各構成要素についても同様である。   Details of each component of the optical multiplexer shown in FIG. 10 are as follows. That is, the width of the input optical waveguides 1a and 1b and the output optical waveguide 3a is 1.8 μm. When the wavelength used (the wavelength of light used in optical fiber communication) is 1.55 μm, the width W of the input end face and the output end face of the MMI section 5 is 12 μm, and the length L of the MMI section 5 is 610 μm. The input optical waveguide connection positions 2a and 2b and the output optical waveguide connection position 4a are W / 4 of the input end face and the output end face of the MMI section 5. Further, the inclination angle θ of the input optical waveguides 1 a and 1 b is 2.87 ° toward the outside of the MMI unit 5. The cross section (epitaxial structure) of the optical multiplexer according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 2). The same applies to each component of the optical waveguide device shown in FIG.

次に、本実施の形態2による光合波器(図10)の動作について説明する。   Next, the operation of the optical multiplexer (FIG. 10) according to the second embodiment will be described.

図10に示す光合波器の光合波特性は、実施の形態1による光分波器(図1)の光分波特性と同様の特性を示す。   The optical multiplexing characteristics of the optical multiplexer shown in FIG. 10 are similar to the optical demultiplexing characteristics of the optical demultiplexer (FIG. 1) according to the first embodiment.

例えば、図10に示す光合波器の光合波特性は、入力光導波路1aから出力光導波路3aへの透過効率と、入力光導波路1bから出力光導波路3aへの透過効率とから求めることができる。このことは、図10に示す光合波器および図1に示す光分波器の形状の対称性から、図10における入力光導波路1bから出力光導波路3aへの透過効率は、図1における入力光導波路1aから出力光導波路3bへの透過効率と同じである。すなわち、所定の傾斜角度を有する入力光導波路を備える構造において、光分波器として用いるとMMI部5の構造ばらつきに対して透過効率が平坦な光分波器が得られ、光合波器として用いるとMMI部5の構造ばらつきに対して透過効率が平坦な光合波器が得られる。   For example, the optical multiplexing characteristics of the optical multiplexer shown in FIG. 10 can be obtained from the transmission efficiency from the input optical waveguide 1a to the output optical waveguide 3a and the transmission efficiency from the input optical waveguide 1b to the output optical waveguide 3a. . This is because the transmission efficiency from the input optical waveguide 1b in FIG. 10 to the output optical waveguide 3a in FIG. 10 depends on the symmetry of the shapes of the optical multiplexer shown in FIG. 10 and the optical demultiplexer shown in FIG. The transmission efficiency from the waveguide 1a to the output optical waveguide 3b is the same. That is, in a structure including an input optical waveguide having a predetermined inclination angle, when used as an optical demultiplexer, an optical demultiplexer having a flat transmission efficiency with respect to structural variations of the MMI unit 5 can be obtained, and used as an optical multiplexer. Thus, an optical multiplexer having a flat transmission efficiency with respect to the structural variation of the MMI unit 5 can be obtained.

なお、上記では2入力1出力の光合波器(図10)について説明したが、2入力2出力の光合波器(図11)であっても同様の光合波特性を有する出力が2箇所得られ、各々の出力の透過効率特性にはほとんど差がない。   In the above description, the two-input one-output optical multiplexer (FIG. 10) has been described. However, even if the two-input two-output optical multiplexer (FIG. 11) is used, two outputs having similar optical multiplexing characteristics are obtained. Therefore, there is almost no difference in the transmission efficiency characteristics of each output.

以上のことから、本実施の形態2によれば、2入力1出力あるいは2入力2出力のMMI型の光合波器において、2つの入力光導波路1a,1bをMMI部5の外側に向けて傾斜させてMMI部5の入力端面に接続することによって、MMI部5の構造ばらつきに対して透過効率が平坦であり、波長依存性の小さい光合波器を得ることができる。すなわち、本実施の形態2による光合波器に適用可能な波長範囲を、従来よりも広帯域化することができる。   From the above, according to the second embodiment, the two input optical waveguides 1a and 1b are inclined toward the outside of the MMI unit 5 in the two-input one-output or two-input two-output MMI type optical multiplexer. By connecting to the input end face of the MMI unit 5, it is possible to obtain an optical multiplexer that has a flat transmission efficiency with respect to structural variations of the MMI unit 5 and a small wavelength dependency. That is, the wavelength range applicable to the optical multiplexer according to the second embodiment can be made wider than that of the conventional one.

<実施の形態3>
本発明の実施の形態3では、光ファイバ通信において、単一モード半導体レーザを含む光集積素子に用いられる2入力1出力または2入力2出力の光合波器について説明する。
<Embodiment 3>
In a third embodiment of the present invention, a two-input one-output or two-input two-output optical multiplexer used in an optical integrated device including a single mode semiconductor laser in optical fiber communication will be described.

図12,13は、本実施の形態3による光合波器の構成の一例を示す図である。図12は2入力1出力の光合波器を、図13は2入力2出力の光合波器を示している。以下では、特に図13に示す光合波器について説明する。   12 and 13 are diagrams illustrating an example of the configuration of the optical multiplexer according to the third embodiment. 12 shows a two-input one-output optical multiplexer, and FIG. 13 shows a two-input two-output optical multiplexer. In the following, the optical multiplexer shown in FIG. 13 will be described in particular.

図13に示すように、本実施の形態3による光合波器は、2つの入力光導波路1a,1bと、2つの出力光導波路3a,3bと、長方形型のMMI部5と、入力光導波路1bとMMI部5との間に設けられた延伸部7とを備えている。   As shown in FIG. 13, the optical multiplexer according to the third embodiment includes two input optical waveguides 1a and 1b, two output optical waveguides 3a and 3b, a rectangular MMI section 5, and an input optical waveguide 1b. And an extending portion 7 provided between the MMI portion 5 and the MMI portion 5.

入力光導波路1a,1bは、MMI部5の入力端面および出力端面の中央を通る中心線6から遠ざかるように、傾斜角度θで傾斜してMMI部5の入力端面に接続される。   The input optical waveguides 1 a and 1 b are connected to the input end face of the MMI section 5 while being inclined at an inclination angle θ so as to be away from the center line 6 passing through the center of the input end face and the output end face of the MMI section 5.

長方形型のMMI部5は、当該MMI部5の出力端面における2箇所で収束光が得られるように構成されている。   The rectangular MMI unit 5 is configured such that convergent light is obtained at two locations on the output end face of the MMI unit 5.

すなわち、本実施の形態3による光合波器は、入力端面に接続され、かつ異なる周波数の光がそれぞれ入力される複数の入力光導波路1a,1bと、出力端面に接続された、少なくとも1つ以上の出力光導波路3aと、最も長波長ではない光が入力された入力光導波路1a,1bと入力端面との間に接続して設けられた延伸部7とを備え、光合波の機能を有する多モード干渉型の光合波器(光導波素子)であって、延伸部7は、当該延伸部7に接続された入力光導波路1a,1bよりも幅が広く、かつ当該延伸部7に接続された入力光導波路1a,1bに入力された光の波長と最も長波長との差に応じた長さを有し、各入力光導波路1a,1bは、入力端面の中央よりも端部側に位置し、かつ入力端面または延伸部7との接続位置が中央に対しさらに端部側に逃げるように傾斜して入力端面または延伸部7と接続することを特徴とする。   That is, the optical multiplexer according to the third embodiment has at least one or more input optical waveguides 1a and 1b that are connected to the input end face and to which light having different frequencies are respectively input, and are connected to the output end face. Output optical waveguide 3a and an extending portion 7 connected between the input optical waveguides 1a and 1b to which light having the longest wavelength is input and the input end face, and has a function of optical multiplexing. It is a mode interference type optical multiplexer (optical waveguide element), and the extending portion 7 is wider than the input optical waveguides 1 a and 1 b connected to the extending portion 7 and connected to the extending portion 7. The input optical waveguides 1a and 1b have a length corresponding to the difference between the wavelength of the light input to the input optical waveguides 1a and 1b and the longest wavelength, and the input optical waveguides 1a and 1b are located on the end side from the center of the input end face. , And the connection position with the input end face or the extended portion 7 is centered. Further characterized by connecting the inclined to the input end face or drawing unit 7 to escape on the end side.

入力光導波路1aに入力される波長λ1の光と、入力光導波路1bに入力される波長λ2の光とは、予め設計された異なる波長帯の中に含まれており、MMI部5の出力端面までの伝搬距離が短い波長λ1の方が波長λ2よりも長波長となるようにする。   The light of wavelength λ1 input to the input optical waveguide 1a and the light of wavelength λ2 input to the input optical waveguide 1b are included in different wavelength bands designed in advance, and the output end face of the MMI unit 5 The wavelength λ1 with a shorter propagation distance is made longer than the wavelength λ2.

延伸部7の長さΔLは、波長λ1および波長差Δλ(=λ1−λ2)に応じて決められており、MMI部5の長さLに対して次式(1)から求められる。
ΔL=(Δλ/λ1)×L ・・・(1)
延伸部7の幅は、入力光が多モード伝搬できるように選択されていればよく、例えば、図12に示すようにMMI部5の入力端面幅の1/2とする。このような延伸部7を設けることによって、MMI部5の出力端面近傍において、異なる波長の入力光による出力光の伝搬方向における収束位置が概ね一致するようになる。
The length ΔL of the extending portion 7 is determined according to the wavelength λ1 and the wavelength difference Δλ (= λ1-λ2), and is obtained from the following equation (1) with respect to the length L of the MMI portion 5.
ΔL = (Δλ / λ1) × L (1)
The width of the extending portion 7 may be selected so that the input light can propagate in multiple modes. For example, the width of the extending portion 7 is ½ of the input end face width of the MMI portion 5 as shown in FIG. By providing such an extending portion 7, the convergence positions in the propagation direction of the output light by the input light having different wavelengths are substantially matched in the vicinity of the output end face of the MMI portion 5.

図13に示す光合波器の各構成要素の詳細は次の通りである。すなわち、入力光導波路1a,1bおよび出力光導波路3a,3bの幅は、1.8μmである。また、使用波長(光ファイバ通信で用いる光の波長)が1.55μmの場合、MMI部5の入力端面および出力端面の幅W=12μm、MMI部5の長さL=610μmである。また、入力光導波路接続位置2a,2bおよび出力光導波路接続位置4a,4bは、MMI部5の入力端面および出力端面のW/4である。また、入力光導波路1a,1bの傾斜角度θは、MMI部5の外側に向かって2.87°である。また、入力光導波路1aに入力する入力光の波長λ1=1.55μmであり、入力光導波路1bに入力する入力光の波長λ2=1.53μmである。また、延伸部7の長さΔL=7.8μmである。なお、本実施の形態3による光合波器の断面(エピタキシャル構造)は、実施の形態1(図2)と同様である。また、図12に示す光合波路器の各構成要素についても同様である。   Details of each component of the optical multiplexer shown in FIG. 13 are as follows. That is, the width of the input optical waveguides 1a and 1b and the output optical waveguides 3a and 3b is 1.8 μm. When the wavelength used (the wavelength of light used in optical fiber communication) is 1.55 μm, the width W of the input end face and the output end face of the MMI section 5 is 12 μm, and the length L of the MMI section 5 is 610 μm. Further, the input optical waveguide connection positions 2 a and 2 b and the output optical waveguide connection positions 4 a and 4 b are W / 4 of the input end face and the output end face of the MMI unit 5. Further, the inclination angle θ of the input optical waveguides 1 a and 1 b is 2.87 ° toward the outside of the MMI unit 5. Further, the wavelength λ1 of the input light input to the input optical waveguide 1a is 1.55 μm, and the wavelength λ2 of the input light input to the input optical waveguide 1b is 1.53 μm. Further, the length of the stretched portion 7 is ΔL = 7.8 μm. The cross section (epitaxial structure) of the optical multiplexer according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 2). The same applies to each component of the optical waveguide device shown in FIG.

次に、本実施の形態3による光合波器(図13)の動作について説明する。   Next, the operation of the optical multiplexer (FIG. 13) according to the third embodiment will be described.

図14は、入力光導波路1a,1bが傾斜していない光合波器の透過効率の波長依存性のシミュレーション計算結果を示す図である。また、図15は、入力光導波路1a,1bが傾斜している光合波器の透過効率の波長依存性のシミュレーション計算結果を示す図である。横軸は波長を示し、縦軸の挿入損失は透過効率を示している。   FIG. 14 is a diagram illustrating a simulation calculation result of the wavelength dependence of the transmission efficiency of the optical multiplexer in which the input optical waveguides 1a and 1b are not inclined. FIG. 15 is a diagram showing a simulation calculation result of the wavelength dependence of the transmission efficiency of the optical multiplexer in which the input optical waveguides 1a and 1b are inclined. The horizontal axis indicates the wavelength, and the insertion loss on the vertical axis indicates the transmission efficiency.

図14に示すように、実施の形態1(図9)よりも波長依存性が顕著に小さくなっているが、これは延伸部7を設けることによって出力光の収束位置の波長依存性を補正したためである。   As shown in FIG. 14, the wavelength dependency is significantly smaller than that of the first embodiment (FIG. 9). This is because the wavelength dependency of the convergence position of the output light is corrected by providing the extending portion 7. It is.

また、図14と図15とを比較すると、図14の方が透過効率の波長依存性が平坦になっている。これは、実施の形態1,2と同様、入力光導波路1a,1bを傾斜させてMMI部5に接続したため、出力端面近傍において出力光の収束状態が維持される長さが増大した効果によるものと考えられる。   Further, when FIG. 14 is compared with FIG. 15, the wavelength dependency of the transmission efficiency is flatter in FIG. This is because the input optical waveguides 1a and 1b are inclined and connected to the MMI unit 5 in the same manner as in the first and second embodiments, so that the length that the output light convergence state is maintained near the output end face is increased. it is conceivable that.

以上のことから、本実施の形態3によれば、入力光導波路1a,1bをMMI部5の外側に向けて傾斜させてMMI部5の入力端面に接続し、入力光導波路1bとMMI部5との間に延伸部7を設けることによって、異なる波長の入力光に対して透過効率の波長依存性が特に優れた(透過効率の波長依存性が小さい)光合波器を得ることができる。すなわち、本実施の形態3による光合波器に適用可能な波長範囲を、実施の形態2よりもさらに広帯域化することができる。   From the above, according to the third embodiment, the input optical waveguides 1a and 1b are inclined toward the outside of the MMI section 5 and connected to the input end face of the MMI section 5, and the input optical waveguide 1b and the MMI section 5 are connected. By providing the extending portion 7 between the two, it is possible to obtain an optical multiplexer that is particularly excellent in wavelength dependency of transmission efficiency with respect to input light of different wavelengths (small wavelength dependency of transmission efficiency). That is, the wavelength range applicable to the optical multiplexer according to the third embodiment can be made wider than that in the second embodiment.

なお、本実施の形態3では光合波の機能を有する光合波器について説明したが、光分波の機能を有する光分波器としても適用可能である。   Although the optical multiplexer having the optical multiplexing function has been described in the third embodiment, the present invention can also be applied as an optical demultiplexer having the optical demultiplexing function.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

1a,1b 入力光導波路、2a,2b 入力光導波路接続位置、3a,3b 出力光導波路、4a,4b 出力光導波路接続位置、5 MMI部、6 中心線、7 延伸部、11 IP基板、12 InGaAsP層、13 InP層、14 誘電体層、15a,15b 光の収束領域。   1a, 1b Input optical waveguide, 2a, 2b Input optical waveguide connection position, 3a, 3b Output optical waveguide, 4a, 4b Output optical waveguide connection position, 5 MMI part, 6 Center line, 7 Extension part, 11 IP substrate, 12 InGaAsP Layer, 13 InP layer, 14 Dielectric layer, 15a, 15b Light converging region.

Claims (2)

入力端面に接続された、少なくとも1つ以上の入力光導波路と、
出力端面に接続された、少なくとも1つ以上でありかつ前記入力光導波路と同時に1つとはならない出力光導波路と、
を備え、光合波および光分波の少なくとも一方の機能を有する多モード干渉型の光導波素子であって、
前記入力光導波路は、前記入力端面の中央よりも端部側に位置し、かつ前記入力端面との接続位置が前記中央に対しさらに前記端部側に逃げるように傾斜して前記入力端面と接続し、
前記入力光導波路と前記入力端面との接続位置は、前記入力端面の前記中央が前記入力光導波路内に含まれない位置であることを特徴とする、光導波素子。
At least one input optical waveguide connected to the input end face;
An output optical waveguide connected to the output end face, and at least one output optical waveguide that is not simultaneously with the input optical waveguide;
A multimode interference optical waveguide element having at least one function of optical multiplexing and demultiplexing,
The input optical waveguide is positioned closer to the end side than the center of the input end face, and is connected to the input end face with an inclination so that the connection position with the input end face escapes further toward the end side with respect to the center. And
Connection position between the input optical waveguide and the input end face, characterized by position der Rukoto said center of said input end face is not included in the input optical waveguide, optical waveguide elements.
入力端面に接続され、かつ異なる周波数の光がそれぞれ入力される複数の入力光導波路と、
出力端面に接続された、少なくとも1つ以上の出力光導波路と、
最も長波長ではない光が入力された前記入力光導波路と前記入力端面との間に接続して設けられた延伸部と、
を備え、光合波および光分波の少なくとも一方の機能を有する多モード干渉型の光導波素子であって、
前記延伸部は、当該延伸部に接続された前記入力光導波路よりも幅が広く、かつ当該延伸部に接続された前記入力光導波路に入力された光の波長と前記最も長波長との差に応じた長さを有し、
各前記入力光導波路は、前記入力端面の中央よりも端部側に位置し、かつ前記入力端面または前記延伸部との接続位置が前記中央に対しさらに前記端部側に逃げるように傾斜して前記入力端面または前記延伸部と接続し、
各前記入力光導波路と前記入力端面との接続位置は、前記入力端面の前記中央が各前記入力光導波路内に含まれない位置であることを特徴とする、光導波素子。
A plurality of input optical waveguides connected to the input end face and receiving light of different frequencies respectively;
At least one output optical waveguide connected to the output end face;
An extending portion provided connected between the input optical waveguide to which light that is not the longest wavelength is input and the input end face;
A multimode interference optical waveguide element having at least one function of optical multiplexing and demultiplexing,
The extending portion is wider than the input optical waveguide connected to the extending portion, and the difference between the wavelength of the light input to the input optical waveguide connected to the extending portion and the longest wavelength. According to the length,
Each of the input optical waveguides is positioned closer to the end side than the center of the input end surface, and is inclined so that the connection position with the input end surface or the extending portion escapes further toward the end side with respect to the center. Connect to the input end face or the extension part ,
Connecting position between each said input optical waveguide and the input end face, characterized by position der Rukoto said center of said input end face is not included in each of said input optical waveguide, optical waveguide elements.
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