JP6631524B2 - 光回路素子及び光回路素子の構成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、低損失かつ低偏光依存で光信号を通過させるという課題を解決する光回路素子及び光回路素子の構成方法を提供することを目的とする。
第1の実施形態の光回路素子100と同様の効果を奏する光回路素子は、以下のようにも記載される。括弧内は、対応する図1の構成要素の参照符号を示す。すなわち、光回路素子は、平板状のスラブ(16、17)及び突起状のリブ(1〜5)を含むコア領域と、コア領域の上下に接して設けられたクラッド領域とで構成されるリブ型光導波路で構成される。そして、光回路素子100が備える第1の光導波路(101)は、第1の光導波路以外の他の光導波路(102〜104)と交差する交差点(13〜15)を複数備え、複数の交差点は1本の直線上に配置される。また、交差点の間の領域の第1の光導波路のコア幅は、交差点の間以外の領域(1、2)の第1の光導波路のコア幅よりも広く、コア幅が互いに異なる第1の光導波路の領域(2、4)の間は、コア幅が単調に変化するテーパ光導波路(3)で接続される。テーパ光導波路(3)の幅は、第1の光導波路の領域(2、4)の間で、なめらかにあるいは直線的に変化してもよい。さらに、コア幅が広い領域の第1の光導波路のスラブ(17)の厚さは、コア幅が広い領域以外の領域の第1の光導波路のスラブ(16)の厚さよりも大きい。このような光回路素子も、スラブを厚くすることで、高次モードの損失及びビート長の偏光依存性が低減されることにより、低損失かつ低偏光依存で光信号を通過させることが可能である。
第1の実施形態の光回路素子100と同様の効果を奏する光回路素子は、さらに、以下のようにも表現できる。括弧内は、対応する図1の構成要素の参照符号を示す。すなわち、光回路素子は、平板状のスラブ(16、17)及び突起状のリブ(1〜5)を含むコア領域と前記コア領域の上下に接して設けられたクラッド領域とで構成されるリブ型光導波路で構成された光回路素子である。光回路素子が備える第1の光導波路(101)は、第1の光導波路以外の他の光導波路(102〜104)と交差する交差点(13〜15)を複数備え、複数の交差点は1本の直線上に配置される。そして、複数の交差点の間に形成された第1の光導波路の領域は、基本モード及び高次モードを含んで光信号が伝搬する第1の領域(4から5まで)として構成される。第1の領域と、第1の光導波路の領域のうち基本モードのみを含んで光信号が伝搬する第2の領域(1、2)と、の間はテーパ光導波路(3)で接続される。さらに、第1の領域のスラブ(17)の厚さは、高次モードにおける損失及び偏光依存性が低減されるように設定される。このような光回路素子も、高次モードの損失及びビート長の偏光依存性が低減されることにより、低損失かつ低偏光依存で光信号を通過させることが可能である。
本発明の第2の実施形態では、幅広導波路で接続された3箇所以上の交差点を光信号が伝搬する際の、交差点の間隔(以下、「交差間隔」という。)と光信号の損失との関係が検討される。図1においては、交差点13と交差点14との交差間隔はc1、交差点14と交差点15との交差間隔はc2である。第1の実施形態で説明したように、交差間隔は、基本モードと高次モード(特に導波モードの中で最高次のモード)とのビート長の整数倍であることが、低損失化の観点からは望ましい。交差間隔がビート長の整数倍である場合には、複数の交差点を通過する光信号は、ある交差点で生じた高次モードが、次の交差点で基本モードと強め合うように干渉する。その結果、次の交差点におけるさらなる高次モード発生が抑制される。
X1〜X2間:L0+5(μm)
X2〜X3間:L0−5(μm)
X3〜X4間:L0
X4〜X5間:L0+5(μm)
X5〜X6間:L0−5(μm)
X6〜X7間:L0
図8と比較して、図9では損失の変動の幅が小さいことが示される。すなわち、図9は、交差間隔を全て同一とはしないことで、光回路素子の損失の交差間隔依存性が緩和されることを示す。
101〜104 第1〜第4の光導波路
1、2 第1の光導波路101上の領域
3 第1の光導波路101上の領域(テーパ光導波路)
4、5 第1の光導波路101上の領域(幅広導波路)
7、8 第2の光導波路102上の領域
9、10 第3の光導波路103上の領域
11、12 第4の光導波路104上の領域
13〜15 交差点
16、17 スラブ
21、24 シリコン基板
22、25、27 石英の光導波路クラッド
23、26 シリコンの光導波路コア
28 シリコンのリブ構造
51、55 光導波路コアの入射側
54、58 光導波路コアの出射側
52、53、56、57 テーパ部
59 交差点
60 基本モード
61、63、65、67 光導波路の入射側
62、64、66、68 光導波路の出射側
69〜71 交差点
Claims (7)
- 平板状のスラブ及び突起状のリブを含むコア領域と前記コア領域の上下に接して設けられたクラッド領域とで構成されるリブ型光導波路で構成された光回路素子であって、
前記光回路素子が備える第1の光導波路は、前記第1の光導波路以外の他の光導波路と交差する交差点を複数備え、
前記複数の交差点は1本の直線上に配置され、
前記交差点の間の領域の前記第1の光導波路のコア幅は、前記交差点の間以外の領域の前記第1の光導波路のコア幅よりも広く、
前記コア幅が互いに異なる前記第1の光導波路の領域の間は、前記コア幅が単調に変化するテーパ光導波路で接続され、
前記コア幅が広い領域の前記第1の光導波路の前記スラブの厚さは、前記コア幅が広い領域以外の領域の前記第1の光導波路の前記スラブの厚さよりも大きい、
ことを特徴とする光回路素子。 - 前記交差点が前記第1の光導波路上に3箇所以上配置され、かつ、隣接する前記交差点の間隔の全てが同一ではないことを特徴とする請求項1に記載された光回路素子。
- 前記交差点の間隔を前記同一ではない値に設定する範囲を、基準長L0と前記コア幅が広い領域の前記第1の導波路の構造から定まる基本モードと1次の高次モードとのビート長Lπとを用いてL0±Lπ/32としたことを特徴とする請求項2に記載された光回路素子。
- 平板状のスラブ及び突起状のリブを含むコア領域と前記コア領域の上下に接して設けられたクラッド領域とで構成されるリブ型光導波路で構成された光回路素子であって、
前記光回路素子が備える第1の光導波路は、前記第1の光導波路以外の他の光導波路と交差する交差点を複数備え、
前記複数の交差点は1本の直線上に配置され、
前記複数の交差点の間に形成された前記第1の光導波路の領域は、基本モード及び高次モードを含んで光信号が伝搬する第1の領域として構成され、
前記第1の領域と、前記第1の光導波路の領域のうち基本モードのみを含んで前記光信号が伝搬する第2の領域と、の間はテーパ光導波路で接続され、
前記第1の領域の前記スラブの厚さは、前記第1の領域の前記スラブの厚さが前記第2の領域の前記スラブの厚さと同様である場合と比較して、高次モードにおける損失及び基本モードと高次モードとのビート長の偏光依存性が低減されるように設定される、
ことを特徴とする光回路素子。 - 前記第1の領域の前記スラブの厚さは、前記第2の領域の前記スラブの厚さよりも大きいことを特徴とする、請求項4に記載された光回路素子。
- 平板状のスラブ及び突起状のリブを含むコア領域と前記コア領域の上下に接して設けられたクラッド領域とで構成される光回路素子の構成方法であって、
前記光回路素子が備える第1の光導波路に、前記第1の光導波路以外の他の光導波路と交差する交差点を複数配置し、
前記複数の交差点を1本の直線上に配置し、
前記複数の交差点の間の領域の前記第1の光導波路のコア幅を、前記交差点の間以外の領域の前記第1の光導波路のコア幅よりも広く設定し、
前記コア幅が互いに異なる前記第1の光導波路の領域の間を、前記コア幅が単調に変化するテーパ光導波路で接続し、
前記コア幅が広い領域の前記第1の光導波路の前記スラブの厚さを、前記コア幅が広い領域以外の領域の前記第1の光導波路の前記スラブの厚さに比べて大きく設定する、
ことを特徴とする光回路素子の構成方法。 - 平板状のスラブ及び突起状のリブを含むコア領域と前記コア領域の上下に接して設けられたクラッド領域とで構成される光回路素子の構成方法であって、
前記光回路素子が備える第1の光導波路に、前記第1の光導波路以外の他の光導波路と交差する交差点を複数配置し、
前記複数の交差点を1本の直線上に配置し、
前記複数の交差点の間に形成された前記第1の光導波路の領域を、基本モード及び高次モードを含んで光信号が伝搬する第1の領域として構成し、
前記第1の領域と、前記第1の光導波路の領域のうち基本モードのみを含んで前記光信号が伝搬する第2の領域と、の間をテーパ光導波路で接続し、
前記第1の領域の前記スラブの厚さを、前記第1の領域の前記スラブの厚さが前記第2の領域の前記スラブの厚さと同様である場合と比較して、前記コア領域の構造不均一及び基本モードと高次モードとのビート長の偏光依存性を低減するように設定する、
ことを特徴とする光回路素子の構成方法。
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US20090097808A1 (en) * | 2004-07-30 | 2009-04-16 | President And Fellows Of Harvard College | Fluid waveguide and uses thereof |
US9164026B2 (en) * | 2009-08-03 | 2015-10-20 | Omega Optics, Inc. | Packaged chip for multiplexing photonic crystal microcavity coupled waveguide and photonic crystal slot waveguide devices for chip-integrated label-free detection and absorption spectroscopy with high throughput, sensitivity, specificity, and wide dynamic range |
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