JP6299170B2 - Optical waveguide device - Google Patents

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Description

本発明は、光導波路素子に関し、特に、基板に光導波路が形成され、該光導波路は、信号光を伝播する主導波路と、該主導波路から放出される不要光を導波する不要光用導波路とを備えた光導波路素子に関する。   The present invention relates to an optical waveguide device, and in particular, an optical waveguide is formed on a substrate, and the optical waveguide includes a main waveguide that propagates signal light and a guide for unnecessary light that guides unnecessary light emitted from the main waveguide. The present invention relates to an optical waveguide device including a waveguide.

光通信分野や光計測分野において、光変調器などの光学機能を具備した光導波路素子が多用されている。光導波路素子の中には、石英、ニオブ酸リチウム、半導体材料などの基板に、Tiなどの金属を熱拡散したり、リッジ型の凸状部を形成して光導波路を備えるものがある。   In the optical communication field and the optical measurement field, an optical waveguide element having an optical function such as an optical modulator is frequently used. Some optical waveguide elements are provided with an optical waveguide by thermally diffusing a metal such as Ti on a substrate made of quartz, lithium niobate, or a semiconductor material, or by forming a ridge-shaped convex portion.

このような基板を用いた光導波路素子では、同一の基板内に、複数本の光導波路が形成されたり、光導波路に分岐部や合波部を多数形成する場合には、光導波路の一部から放出される不要光が、光導波路の他の部分に結合し、光学特性を悪化させる原因となる。また、マッハツェンダー型光変調器では、ON/OFF消光比などの光学特性を劣化する原因となる。   In an optical waveguide device using such a substrate, when a plurality of optical waveguides are formed in the same substrate, or when a lot of branching portions and multiplexing portions are formed in the optical waveguide, a part of the optical waveguide Unnecessary light emitted from the light couples to other parts of the optical waveguide, causing deterioration of optical characteristics. Further, the Mach-Zehnder type optical modulator causes deterioration of optical characteristics such as an ON / OFF extinction ratio.

特許文献1乃至3などには、図1に示すように、信号光を伝播する主導波路2(21〜23)とは別に、不要光を導波する不要光用導波路(31〜33)を基板1に設け、不要光が主導波路と再結合することを抑制する構成が開示されている。不要光用導波路には、特許文献1のように主導波路と直接続されるものだけでなく、特許文献2又は3のように主導波路から離間されて配置されるものもある。また、特許文献1のように主導波路(22)を跨ぐ際には(点線Aで示した部分参照)、不要光用導波路(32,41〜42)の一部を分断して構成することも開示されている。   In Patent Documents 1 to 3 and the like, as shown in FIG. 1, a waveguide for unnecessary light (31 to 33) for guiding unnecessary light is provided separately from the main waveguide 2 (21 to 23) for propagating signal light. A configuration that is provided on the substrate 1 and suppresses unnecessary light from recombining with the main waveguide is disclosed. The unnecessary light waveguide is not only directly connected to the main waveguide as in Patent Document 1, but also is disposed apart from the main waveguide as in Patent Document 2 or 3. Moreover, when crossing the main waveguide (22) as in Patent Document 1 (see the portion indicated by the dotted line A), a part of the unnecessary light waveguide (32, 41 to 42) is divided. Is also disclosed.

さらに、特許文献1では、不要光用導波路で導波する不要光を吸収し消失させるため、不要光用導波路の一部に光吸収手段5を配置することも開示されている。なお、図1の符号4は、合波部21からの放射モード光を受光するための受光手段を示している。   Further, Patent Document 1 discloses that the light absorbing means 5 is disposed in a part of the unnecessary light waveguide in order to absorb and eliminate unnecessary light guided by the unnecessary light waveguide. In addition, the code | symbol 4 of FIG. 1 has shown the light-receiving means for light-receiving the radiation mode light from the multiplexing part 21. FIG.

マッハツェンダー型光導波路やマッハツェンダー型光導波路を入れ子状に組み合わせたネスト型光導波路などのように、光導波路が集積化する場合には、合波部からの放射モード光や分岐部を含む光導波路からの漏れ光などの発生箇所が多く存在し、不要光の除去は極めて重大な問題となる。   When optical waveguides are integrated, such as a Mach-Zehnder type optical waveguide or a nested optical waveguide that is a nested combination of Mach-Zehnder type optical waveguides, light that includes radiation mode light from the multiplexing part or branching part There are many places where light leaks from the waveguide and the like, and removal of unnecessary light becomes a very serious problem.

しかも、基板の厚みが薄い場合、例えば、30μm以下の厚みを有する場合には、不要光が基板内に閉じ込められ易く、基板が500μm以上のように十分な厚みを備える場合と比較し、主導波路と再結合する割合は極めて高くなる。しかも、基板上又は周辺に受光素子を配置する場合には、受光素子に不要光が入射し易くなり、精度の高いモニタ検出が困難となる。   In addition, when the thickness of the substrate is thin, for example, when it has a thickness of 30 μm or less, unnecessary light is easily trapped in the substrate, and compared with the case where the substrate has a sufficient thickness such that the substrate has a thickness of 500 μm or more. The recombination rate is extremely high. In addition, when the light receiving element is disposed on or around the substrate, unnecessary light is likely to enter the light receiving element, making it difficult to perform highly accurate monitor detection.

さらに、光導波路が集積化するに従い、不要光を吸収するための吸収手段5を配置する場所が限定される上、光導波路素子の製造プロセス上、光吸収材として使用可能な材料も限られ、十分な光吸収作用を発揮することが困難な場合がある。また、放射モード光などの光波を受光する受光手段4を配置した場合でも、受光素子の後方に漏出した不要光を処理する必要がある。図1に示すように、受光素子の後方に漏出した不要光(L1)や吸収しきれない不要光(L2)は、基板の側端部11へと進み、側端部(側面)11で反射され、再び主導波路2側に戻って来る結果となる。   Furthermore, as the optical waveguide is integrated, the place where the absorbing means 5 for absorbing unnecessary light is arranged is limited, and the material that can be used as the light absorbing material is limited in the manufacturing process of the optical waveguide element, It may be difficult to exert a sufficient light absorption effect. Even when the light receiving means 4 that receives light waves such as radiation mode light is disposed, it is necessary to process unnecessary light leaked behind the light receiving element. As shown in FIG. 1, unnecessary light (L1) leaked behind the light receiving element or unnecessary light (L2) that cannot be absorbed travels to the side edge 11 of the substrate and is reflected by the side edge (side) 11. As a result, it returns to the main waveguide 2 side again.

特許第5071542号公報Japanese Patent No. 5071542 特開2011−164388号公報JP 2011-164388 A 特開2004−46021号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-46021

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、基板側面での不要光の反射を抑制し、光学特性の劣化等を防止した光導波路素子を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an optical waveguide device that solves the above-described problems, suppresses reflection of unnecessary light on the side surface of the substrate, and prevents deterioration of optical characteristics.

上記課題を解決するため、本発明の光導波路素子は、以下のような技術的特徴を有する。
(1) 基板に光導波路が形成され、該光導波路は、信号光を伝播する主導波路と、該主導波路から放出される不要光を導波する不要光用導波路とを備えた光導波路素子において、該主導波路と該基板の側端部との間で、該主導波路を伝播する信号光が主に伝播している方向とほぼ同じ方向に沿って、不要光を集光する不要光集光用導波路が形成され、該不要光集光用導波路には、該不要光用導波路から出射される不要光が導入されていると共に、該不要光集光用導波路は該基板の側端部より10μm以上離間して配置されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the optical waveguide device of the present invention has the following technical features.
(1) An optical waveguide device having an optical waveguide formed on a substrate, the optical waveguide including a main waveguide that propagates signal light, and a waveguide for unnecessary light that guides unnecessary light emitted from the main waveguide. In this case, an unnecessary light collecting unit that collects unnecessary light between the main waveguide and the side edge portion of the substrate along substantially the same direction as the signal light propagating through the main waveguide is mainly transmitted. An optical waveguide is formed, and unnecessary light emitted from the unnecessary light waveguide is introduced into the unnecessary light collecting waveguide, and the unnecessary light collecting waveguide is formed on the substrate. It is characterized by being arranged at a distance of 10 μm or more from the side end .

(2) 上記(1)に記載の光導波路素子において、該不要光集光用導波路は、該主導波路を挟むように、該主導波路の両側に配置されていることを特徴とする。 (2) In the optical waveguide device according to (1), the unnecessary light collecting waveguide is disposed on both sides of the main waveguide so as to sandwich the main waveguide.

(3) 上記(1)又は(2)に記載の光導波路素子において、該不要光用導波路は、該不要光集光用導波路に直接接続されていることを特徴とする。 (3) The optical waveguide device according to (1) or (2), wherein the unnecessary light waveguide is directly connected to the unnecessary light collecting waveguide.

(4) 上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の光導波路素子において、該基板を平面視した際の該不要光集光用導波路を画定する境界線であり、かつ該基板の側端部に近い境界線は、該不要光用導波路から出射される不要光が、該境界線を含む該不要光集光用導波路の境界面で全反射するよう、当該境界線の形状が設定されていることを特徴とする。 (4) The optical waveguide device according to any one of (1) to (3), wherein the optical waveguide element is a boundary line defining the waveguide for collecting unnecessary light when the substrate is viewed in plan, The boundary line close to the side end is shaped so that unnecessary light emitted from the unnecessary light waveguide is totally reflected at the boundary surface of the unnecessary light collecting waveguide including the boundary line. Is set.

(5) 上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の光導波路素子において、該不要光集光用導波路は、不要光が伝搬する方向の下流側に設けられた該不要光を吸収する吸収構造、または、基板端に設けられた該不要光の不要光集光導波路への反射防止構造の少なくとも一方を有することを特徴とする。
(6) 上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の光導波路素子において、該不要光集光用導波路の導波路幅は、シングルモード導波路の導波路幅の3倍以上に設定されていることを特徴とする。
(5) In the optical waveguide device according to any one of (1) to (4), the unnecessary light collecting waveguide absorbs the unnecessary light provided on the downstream side in the direction in which the unnecessary light propagates. And at least one of an antireflection structure for the unnecessary light to the unnecessary light condensing waveguide provided at the end of the substrate.
(6) In the optical waveguide device according to any one of (1) to (5), the waveguide width of the unnecessary light collecting waveguide is set to be three times or more of the waveguide width of the single mode waveguide. It is characterized by being.

本発明により、基板に光導波路が形成され、該光導波路は、信号光を伝播する主導波路と、該主導波路から放出される不要光を導波する不要光用導波路とを備えた光導波路素子において、該主導波路と該基板の側端部との間で、該主導波路を伝播する信号光が主に伝播している方向とほぼ同じ方向に沿って、不要光を集光する不要光集光用導波路が形成され、該不要光集光用導波路には、該不要光用導波路から出射される不要光が導入されていると共に、該不要光集光用導波路は該基板の側端部より10μm以上離間して配置されているため、不要光用導波路で導波している不要光が不要光集光用導波路に集められ、基板の側面で不要光が反射するのが抑制される。これにより、不要光が主導波路に再結合することが効果的に抑制され、光学特性の劣化等が防止された光導波路素子を提供することが可能となる。 According to the present invention, an optical waveguide is formed on a substrate, and the optical waveguide includes a main waveguide that propagates signal light, and a waveguide for unnecessary light that guides unnecessary light emitted from the main waveguide. In the element, unnecessary light that collects unnecessary light between the main waveguide and the side edge portion of the substrate in substantially the same direction as the signal light propagating through the main waveguide is mainly propagating. A collecting waveguide is formed, and unnecessary light emitted from the unnecessary light waveguide is introduced into the unnecessary light collecting waveguide, and the unnecessary light collecting waveguide is formed on the substrate. The unnecessary light guided in the unnecessary light waveguide is collected in the unnecessary light collecting waveguide, and the unnecessary light is reflected on the side surface of the substrate. Is suppressed. Accordingly, it is possible to provide an optical waveguide element in which unnecessary light is effectively suppressed from recombining with the main waveguide, and deterioration of optical characteristics and the like are prevented.

従来の光導波路素子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional optical waveguide element. 本発明の光導波路素子を説明する概略図である。It is the schematic explaining the optical waveguide element of this invention. 本発明の光導波路素子における不要光集光用導波路の第1の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Example of the waveguide for unnecessary light condensing in the optical waveguide element of this invention. 本発明の光導波路素子における不要光集光用導波路の第2の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Example of the waveguide for unnecessary light condensing in the optical waveguide element of this invention. 本発明の光導波路素子における不要光集光用導波路の第3の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd Example of the waveguide for unnecessary light condensing in the optical waveguide element of this invention. 本発明の光導波路素子における不要光集光用導波路の第4の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 4th Example of the waveguide for unnecessary light condensing in the optical waveguide element of this invention. 本発明の光導波路素子における不要光集光用導波路の第5の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 5th Example of the waveguide for unnecessary light condensing in the optical waveguide element of this invention.

以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の光導波路素子は、図2に示すように、基板1に光導波路が形成され、該光導波路は、信号光を伝播する主導波路2と、該主導波路から放出される不要光を導波する不要光用導波路(a,b1〜b3,c1〜c3,d1〜d2,e,f1〜f3)とを備えた光導波路素子において、該主導波路2と該基板の側端部11との間で、該主導波路を伝播する信号光が主に伝播している方向とほぼ同じ方向に沿って、不要光を集光する不要光集光用導波路6が形成され、該不要光集光用導波路には、該不要光用導波路から出射される不要光が導入されていることを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail using preferred examples.
As shown in FIG. 2, the optical waveguide device of the present invention has an optical waveguide formed on a substrate 1, and the optical waveguide guides a main waveguide 2 that propagates signal light and unnecessary light emitted from the main waveguide. In an optical waveguide element including waveguides for unnecessary light (a, b1 to b3, c1 to c3, d1 to d2, e, and f1 to f3), the main waveguide 2 and the side end portion 11 of the substrate The unnecessary light collecting waveguide 6 for collecting unnecessary light is formed along substantially the same direction as the direction in which the signal light propagating through the main waveguide is mainly propagating. In the optical waveguide, unnecessary light emitted from the unnecessary light waveguide is introduced.

本発明の光導波路素子を構成する基板としては、石英、ニオブ酸リチウム、半導体材料など光導波路を基板に形成できる材料であれば、特に限定されない。光変調器等の電極が形成する電界で光導波路を伝播する光波を変調する場合には、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの電気光学効果を有する基板を用いることが好ましい。また、30μm以下の薄い基板を用いる場合には、本発明を効果的に適用することができる。   The substrate constituting the optical waveguide device of the present invention is not particularly limited as long as it is a material capable of forming an optical waveguide on the substrate, such as quartz, lithium niobate, and a semiconductor material. When the light wave propagating through the optical waveguide is modulated by an electric field formed by an electrode such as an optical modulator, it is preferable to use a substrate having an electro-optic effect such as lithium niobate or lithium tantalate. In addition, when a thin substrate of 30 μm or less is used, the present invention can be effectively applied.

光導波路の形成方法としては、Ti等の金属を基板中に熱拡散し、基板材料より高屈折率な部分を形成する方法や、基板表面に凹凸を形成しリッジ型導波路を構成する方法などが適用可能である。   As a method for forming the optical waveguide, a method of thermally diffusing a metal such as Ti into the substrate to form a portion having a higher refractive index than the substrate material, a method of forming a ridge waveguide by forming irregularities on the substrate surface, etc. Is applicable.

不要光用導波路としては、特許文献1乃至3に開示された不要光の導波手段を採用することが可能である。例えば、合波部から放射される放射モード光を導波するため、合波部に接触又は離間して不要光用導波路を配置することができる。特許文献1のように、分岐部に導波する前に高次モード光を除去するため不要光用導波路を分岐部より前の主導波路に配置する使用することも可能である。さらに、主導波路から漏れ出し基板内を伝播している漏れ光を集光する不要光用導波路を設けることも可能である。   As the waveguide for unnecessary light, the waveguide means for unnecessary light disclosed in Patent Documents 1 to 3 can be adopted. For example, since the radiation mode light radiated from the multiplexing unit is guided, the unnecessary light waveguide can be disposed in contact with or separated from the multiplexing unit. As in Patent Document 1, it is also possible to use a waveguide for unnecessary light arranged in the main waveguide before the branching section in order to remove higher-order mode light before being guided to the branching section. Further, it is possible to provide a waveguide for unnecessary light that collects leaked light that leaks out of the main waveguide and propagates in the substrate.

また、不要光用導波路は、図2の符号a及びeのように、1本の連続した光導波路として形成するだけでなく、符号b1〜b3,c1〜c3、f1〜f3のように、主導波路等の他の光導波路を跨ぐ際に分断して構成することも可能である。   Further, the unnecessary light waveguide is not only formed as one continuous optical waveguide as indicated by symbols a and e in FIG. 2, but also as indicated by symbols b1 to b3, c1 to c3, and f1 to f3. It is also possible to divide and configure when straddling another optical waveguide such as a main waveguide.

不要光用導波路は、点線Cで示した部分のように、複数本の導波路(c2,d2)を合流させて構成することも可能である。そして合波した不要光は、単一の不要光用導波路(c3)で導出することができる。   The unnecessary light waveguide can be formed by joining a plurality of waveguides (c2, d2) as indicated by the dotted line C. The combined unnecessary light can be derived by a single unnecessary light waveguide (c3).

本発明の光導波路素子の特徴は、主導波路2と基板の側端部11との間に、不要光集光用導波路6を配置することである。そして、この不要光集光用導波路に、不要光用導波路で導波した不要光を集め、不要光が基板の側面で反射することを抑制すると共に、各不要光用導波路で行っていた不要光の処理も、不要光集光用導波路で一括して行うことができる。これにより、主導波路への不要光の再結合が抑制され、光導波路素子の光学特性の劣化等を防止することができる。しかも、各不要光用導波路毎に配置した光吸収手段を省略することができ、光導波路素子に係る構成を簡素化することができる。また、基板上に配置した受光素子(図1の符号4)の後方に漏出した不要光についても、不要光集光用導波路に集めて、確実に処理することができる。   The feature of the optical waveguide device of the present invention is that an unnecessary light condensing waveguide 6 is disposed between the main waveguide 2 and the side end portion 11 of the substrate. Then, unnecessary light guided by the unnecessary light waveguide is collected in the unnecessary light collecting waveguide, and the unnecessary light is prevented from being reflected on the side surface of the substrate, and is performed in each unnecessary light waveguide. Unnecessary light can also be processed in a lump in the unnecessary light collecting waveguide. Thereby, the recombination of unnecessary light to the main waveguide is suppressed, and deterioration of the optical characteristics of the optical waveguide element can be prevented. In addition, the light absorbing means arranged for each unnecessary light waveguide can be omitted, and the configuration related to the optical waveguide element can be simplified. Further, unnecessary light leaking behind the light receiving element (reference numeral 4 in FIG. 1) arranged on the substrate can also be collected in the unnecessary light collecting waveguide and reliably processed.

不要光集光用導波路の配置は、主導波路2と基板の側端部(側面)11との間で、さらに、該主導波路2を伝播する信号光が主に伝播している方向(図2の左から右に向かう方向)とほぼ同じ方向に沿って配置される。これは、不要光の多くが、信号光と同じ方向に向かうベクトル成分を有しており、これらの不要光を効率良く集光するためである。   The unnecessary light condensing waveguide is disposed between the main waveguide 2 and the side end (side surface) 11 of the substrate, and the direction in which the signal light propagating through the main waveguide 2 is mainly propagated (see FIG. 2 in the direction from the left to the right). This is because most of the unnecessary light has a vector component directed in the same direction as the signal light, and the unnecessary light is efficiently collected.

また、不要光集光用導波路は、基板の側端部(側面)11より10μm以上離した位置に配置することが好ましい。これは、光導波路素子の製造時に、基板を切断する際のゆとりを確保するだけでなく、不要光集光用導波路を伝搬する不要光が側端部(側面)の表面粗さによる散乱等の影響を受けることを排除するためである。   The unnecessary light collecting waveguide is preferably arranged at a position separated by 10 μm or more from the side end (side surface) 11 of the substrate. This is not only to secure a space for cutting the substrate during the manufacture of the optical waveguide element, but also to scatter unnecessary light propagating through the waveguide for collecting unnecessary light due to the surface roughness of the side end (side surface). This is to eliminate the influence of.

不要光用導波路は、基本的にシングルモード導波路以上の幅を有している。不要光集光用導波路の導波路幅は、シングルモード導波路の導波路幅の3倍以上が好ましく、より好ましくは5倍以上に設定される。これにより、シングルモードや高次モード光を含む多様なモードの不要光を安定して導波できる。   The unnecessary light waveguide basically has a width larger than that of the single mode waveguide. The waveguide width of the unnecessary light collecting waveguide is preferably at least three times the waveguide width of the single mode waveguide, more preferably at least five times. This makes it possible to stably guide unnecessary light in various modes including single mode and higher-order mode light.

不要光用導波路と不要光集光用導波路とは、図2の点線B1〜B5に示すように、直接接続するように配置するだけでなく、両者を離間して配置することも可能である。その場合は、不要光用導波路から放出される不要光が、不要光集光用導波路の境界面で反射されることがないよう、不要光用導波路の出射端面の形状や当該境界面の形状を調整する必要がある。   As shown by dotted lines B1 to B5 in FIG. 2, the unnecessary light waveguide and the unnecessary light condensing waveguide can be disposed not only directly but also spaced apart from each other. is there. In that case, the shape of the exit end face of the unnecessary light waveguide and the boundary surface are prevented so that unnecessary light emitted from the unnecessary light waveguide is not reflected by the boundary surface of the unnecessary light collecting waveguide. It is necessary to adjust the shape.

不要光集光用導波路6は、基板の側端部11に近接して、少なくとも1本配置するだけでも、上述した各種効果をそうすることができるが、図2に示すように、主導波路2を挟んで2本配置する方がより効果的に不要光の反射等を抑制することが可能となる。   The unnecessary light condensing waveguide 6 can achieve the above-described various effects even if it is disposed at least one in the vicinity of the side end portion 11 of the substrate. However, as shown in FIG. It is possible to more effectively suppress the reflection of unnecessary light and the like by arranging two with the two interposed therebetween.

不要光集光用導波路6の終端は、基板の端部又はその近傍に配置し、集光した不要光を基板から放出するよう構成することが可能である。また、図2に示すように、不要集光用導波路6の途中(不要光が伝播する方向の下流側)に、不要光の吸収構造として、1つ以上の光吸収手段(51,52)を配置し、集光した不要光を吸収し消失させることが可能である。光吸収手段を構成する材料としては、特許文献1と同様に金属等の各種材料を使用することができる。また、反射防止構造として、反射防止膜などの反射防止手段53を基板端に配置することで、基板端面で不要光が反射し逆進する不具合を抑制することが可能である。吸収構造と反射防止構造とを、同じ不要光集光用導波路に対して共に設けることが可能であることは言うまでも無い。   The end of the unnecessary light condensing waveguide 6 can be arranged at the end of the substrate or in the vicinity thereof so as to emit the condensed unnecessary light from the substrate. Further, as shown in FIG. 2, one or more light absorbing means (51, 52) as an unnecessary light absorbing structure is provided in the middle of the unnecessary light collecting waveguide 6 (downstream in the direction in which unnecessary light propagates). It is possible to arrange and absorb the unnecessary light collected and disappear. As a material constituting the light absorbing means, various materials such as metal can be used as in Patent Document 1. Further, by disposing antireflection means 53 such as an antireflection film at the substrate end as the antireflection structure, it is possible to suppress a problem that unnecessary light is reflected by the substrate end surface and reversely moves. It goes without saying that the absorption structure and the antireflection structure can be provided together with respect to the same unnecessary light collecting waveguide.

次に、不要光用導波路と不要光集光用導波路の接続部近傍における、不要光集光用導波路の形状について説明する。具体的には、不要光用導波路を不要光集光用導波路に接続するだけでは、不要光用導波路と不要光集光用導波路のなす角度関係より、不要光が不要光集光用導波路を突き抜けてしまう場合がある。本発明では、この不具合を解消するため、図3乃至図7に示すように、基板を平面視した際の該不要光集光用導波路を画定する境界線(外側境界線LOと内側境界線LI)であり、かつ該基板の側端部に近い境界線(外側境界線LO)は、不要光用導波路から出射される不要光が、該境界線を含む該不要光集光用導波路の境界面で全反射するよう、少なくとも当該境界線(LO)の形状が設定されている。   Next, the shape of the unnecessary light collecting waveguide in the vicinity of the connection portion between the unnecessary light waveguide and the unnecessary light collecting waveguide will be described. Specifically, by simply connecting the unnecessary light waveguide to the unnecessary light condensing waveguide, unnecessary light can be collected due to the angular relationship between the unnecessary light waveguide and the unnecessary light condensing waveguide. May penetrate through the waveguide for use. In the present invention, in order to solve this problem, as shown in FIGS. 3 to 7, a boundary line (outer boundary line LO and inner boundary line) that defines the waveguide for collecting unnecessary light when the substrate is viewed in plan view. LI) and the boundary line (outer boundary line LO) close to the side edge of the substrate is the unnecessary light collecting waveguide in which unnecessary light emitted from the unnecessary light waveguide includes the boundary line. At least the shape of the boundary line (LO) is set so as to be totally reflected at the boundary surface.

図3は、第1の実施例を示す図であり、不要光用導波路と不要光集光用導波路の接続部分の拡大図を示す。不要光用導波路と不要光集光用導波路のなす角がθ、不要光用導波路から出射される光の広がり角がαである場合、不要光用導波路からの不要光を漏れなく不要光集光用導波路に結合させるためには、次の式(1)を満たす必要がある。
θ+α < p/2−Φ・・・・・式(1)
ここでΦは導波路界面での全反射角を示す。
例えば、光導波路内の屈折率をn、基板の屈折率nとした時、Φ=sin−1(n/n)の関係で規定される。
FIG. 3 is a diagram showing the first embodiment, and shows an enlarged view of a connection portion between the unnecessary light waveguide and the unnecessary light collecting waveguide. When the angle between the unnecessary light waveguide and the unnecessary light condensing waveguide is θ and the spread angle of the light emitted from the unnecessary light waveguide is α, the unnecessary light from the unnecessary light waveguide is not leaked. In order to couple to the unnecessary light collecting waveguide, it is necessary to satisfy the following formula (1).
θ + α <p / 2−Φ ・ ・ ・ Formula (1)
Here, Φ represents the total reflection angle at the waveguide interface.
For example, when the refractive index in the optical waveguide is n 1 and the refractive index n 0 of the substrate is defined as Φ = sin −1 (n 0 / n 1 ).

図4は、第2の実施例を示す図である。角度θの関係にある幅w1の不要光用導波路と幅w2の不要光集光用導波路があり、不要光用導波路から不要光集光用導波路に入射される光はビーム広がり角αをもつ。このとき、不要光集光用導波路に対する不要光ガイド導波路からの入射光の最大角はθ+αになる。ここで、図4の境界線LOの一部を折り曲げ境界線LO1を形成する場合には、境界線LO1のなす角βとした時、θ+α−βが全反射条件を満たしていれば、導波路を内に不要光を閉じ込めた状態で誘導することができる。これは、式(2)で表わされる。
θ+α−β < p/2−Φ・・・・・式(2)
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment. There is a waveguide for unnecessary light having a width w1 and a waveguide for collecting unnecessary light having a width w2, which are related to an angle θ, and the light incident on the waveguide for collecting unnecessary light from the waveguide for unnecessary light is a beam divergence angle. Has α. At this time, the maximum angle of incident light from the unnecessary light guide waveguide with respect to the unnecessary light condensing waveguide is θ + α. Here, when a part of the boundary line LO in FIG. 4 is bent to form the boundary line LO1, if the angle β formed by the boundary line LO1 is θ, if θ + α−β satisfies the total reflection condition, the waveguide Can be guided in a state where unnecessary light is confined. This is expressed by equation (2).
θ + α−β <p / 2−Φ ・ ・ ・ ・ ・ Expression (2)

図5は、第3の実施例を示す図である。不要光用導波路から不要光集光用導波路へ結合する直進光に対して、境界線LO1の途中から境界線の角度を小さくし、境界線LO2としている。これにより、図5の矢印Dが示すように、境界線LO1を延長した場合と比較し、直進光が結合した後の不要光集光用導波路の幅を小さくすることができ、基板に占める不要光集光用導波路の使用領域の削減が達成できる。   FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment. For straight light coupled from the unnecessary light waveguide to the unnecessary light collecting waveguide, the angle of the boundary line is reduced from the middle of the boundary line LO1 to form the boundary line LO2. As a result, as shown by the arrow D in FIG. 5, the width of the waveguide for collecting unnecessary light after the straight light is coupled can be reduced compared with the case where the boundary line LO1 is extended, and occupies the substrate. The use area of the waveguide for collecting unnecessary light can be reduced.

図6は、第4の実施例を示す図である。不要光用導波路は、不要光の発生源より、直接シングルモード導波路(幅W1)を用いて不要光を導波している。このようにシングルモード導波路を用いると、光の閉じ込めが強く、導波路の曲げ半径をスラブ導波路と比較し小さくできる。また、光導波路が細いため、基板上を占有する領域を節約できる点でも有利となる。   FIG. 6 is a diagram showing a fourth embodiment. The unnecessary light waveguide guides unnecessary light directly from the source of unnecessary light by using a single mode waveguide (width W1). When a single mode waveguide is used in this way, light confinement is strong, and the bending radius of the waveguide can be made smaller than that of a slab waveguide. Further, since the optical waveguide is thin, it is advantageous in that the area occupied on the substrate can be saved.

図7は、第5の実施例を示す図である。不要光集光用導波路内で不要光が図の左から右に伝搬する場合、不要光用導波路の付け根付近では、不要光は不要光集光用導波路の上側方向(主導波路側方向)へも広がる。その不要光の上側方向への広がりを抑制するため、境界線LIについても、その一部を境界線LI1として主導波路側に張り出させることで、このような不要光も不要光集光用導波路から漏れ出すことを抑制することが可能となる。   FIG. 7 is a diagram showing a fifth embodiment. When unnecessary light propagates from the left to the right of the figure in the unnecessary light collecting waveguide, the unnecessary light is near the root of the unnecessary light waveguide. ). In order to suppress the spread of the unnecessary light in the upward direction, a part of the boundary line LI is projected to the main waveguide side as the boundary line LI1, so that the unnecessary light is also guided to collect unnecessary light. It is possible to suppress leakage from the waveguide.

以上のように、本発明に係る光導波路素子によれば、基板側面での不要光の反射を抑制し、光学特性の劣化等を防止した光導波路素子を提供することが可能となる。   As described above, according to the optical waveguide device of the present invention, it is possible to provide an optical waveguide device that suppresses the reflection of unnecessary light on the side surface of the substrate and prevents the deterioration of optical characteristics and the like.

1 基板
2 主導波路
4 受光手段
5,51,52 光吸収手段
53 反射防止手段
6 不要光集光用導波路
a,b1〜b3,c1〜c3,d1〜d2,e,f1〜f3 不要光用導波路
LO,LO1,LO2 外側境界線
LI,LI1 内側境界線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Main waveguide 4 Light-receiving means 5,51,52 Light absorption means 53 Antireflection means 6 Waveguide for unnecessary light condensing a, b1-b3, c1-c3, d1-d2, e, f1-f3 For unnecessary light Waveguide LO, LO1, LO2 Outer boundary line LI, LI1 Inner boundary line

Claims (6)

基板に光導波路が形成され、該光導波路は、信号光を伝播する主導波路と、該主導波路から放出される不要光を導波する不要光用導波路とを備えた光導波路素子において、
該主導波路と該基板の側端部との間で、該主導波路を伝播する信号光が主に伝播している方向とほぼ同じ方向に沿って、不要光を集光する不要光集光用導波路が形成され、
該不要光集光用導波路には、該不要光用導波路から出射される不要光が導入されていると共に、該不要光集光用導波路は該基板の側端部より10μm以上離間して配置されていることを特徴とする光導波路素子。
An optical waveguide is formed on a substrate, and the optical waveguide includes a main waveguide that propagates signal light and an unnecessary light waveguide that guides unnecessary light emitted from the main waveguide.
For collecting unnecessary light between the main waveguide and the side edge portion of the substrate, in which the unnecessary light is collected in substantially the same direction as the signal light propagating through the main waveguide is mainly propagating. A waveguide is formed,
The unnecessary light collecting waveguide is introduced with unnecessary light emitted from the unnecessary light waveguide, and the unnecessary light collecting waveguide is separated from the side edge of the substrate by 10 μm or more. An optical waveguide device characterized by being arranged .
請求項1に記載の光導波路素子において、
該不要光集光用導波路は、該主導波路を挟むように、該主導波路の両側に配置されていることを特徴とする光導波路素子。
The optical waveguide device according to claim 1,
The waveguide for collecting unnecessary light is disposed on both sides of the main waveguide so as to sandwich the main waveguide.
請求項1又は2に記載の光導波路素子において、
該不要光用導波路は、該不要光集光用導波路に直接接続されていることを特徴とする光導波路素子。
In the optical waveguide device according to claim 1 or 2,
The optical waveguide device, wherein the unnecessary light waveguide is directly connected to the unnecessary light collecting waveguide.
請求項1乃至3のいずれかに記載の光導波路素子において、
該基板を平面視した際の該不要光集光用導波路を画定する境界線であり、かつ該基板の側端部に近い境界線は、該不要光用導波路から出射される不要光が、該境界線を含む該不要光集光用導波路の境界面で全反射するよう、当該境界線の形状が設定されていることを特徴とする光導波路素子。
The optical waveguide device according to any one of claims 1 to 3,
The boundary line that demarcates the unnecessary light condensing waveguide when the substrate is viewed in plan, and the boundary line close to the side edge of the substrate is the unnecessary light emitted from the unnecessary light waveguide. The shape of the boundary line is set so as to be totally reflected at the boundary surface of the unnecessary light collecting waveguide including the boundary line.
請求項1乃至4のいずれかに記載の光導波路素子において、
該不要光集光用導波路は、不要光が伝搬する方向の下流側に設けられた該不要光を吸収する吸収構造、または、基板端に設けられた該不要光の不要光集光導波路への反射防止構造の少なくとも一方を有することを特徴とする光導波路素子。
The optical waveguide device according to any one of claims 1 to 4,
The unnecessary light condensing waveguide is directed to an absorption structure for absorbing the unnecessary light provided downstream in the direction in which the unnecessary light propagates, or to the unnecessary light condensing waveguide for the unnecessary light provided at the substrate end. An optical waveguide device having at least one of the antireflection structures.
請求項1乃至5のいずれかに記載の光導波路素子において、  The optical waveguide device according to any one of claims 1 to 5,
該不要光集光用導波路の導波路幅は、シングルモード導波路の導波路幅の3倍以上に設定されていることを特徴とする光導波路素子。  An optical waveguide element characterized in that the waveguide width of the unnecessary light collecting waveguide is set to be three times or more the waveguide width of the single mode waveguide.
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