JP6704436B2 - 光ハイブリッド回路 - Google Patents
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Description
図1及び図2を参照して、この発明の第1実施形態に係る光ハイブリッド回路(以下、第1の光ハイブリッド回路とも称する)を説明する。図1及び図2は、第1の光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。図1は、第1の光ハイブリッド回路を示す概略平面図である。また、図2は、図1に示す構造体をI−I線で切り取った概略的端面図である。なお、図1では、光導波路コアのみを示してあり、後述する支持基板及びクラッドを省略して示してある。
上式(1)において、Nは、像形成のパラメータである。MMIカプラにおいて、入力光を4等分する場合にはN=4である。4×4カプラ40の幅をW1として、上式(1)より、4×4カプラ40の長さL1は、L1=nW1 2/λとなる。
φ(x、y)=π+φN−(y+x−1)/2=ψ0+{π(y+x−1)(2N−y−x+1)}/4N ・・・(3)
また、第1入力部41a及び第3入力部41cに入力される光を干渉させた場合の、第y出力部からの出力パワーP(y)は、下式(4)で表される。
ここで、φ0は、第1入力部41aに入力される光と第3入力部41cに入力される光との位相差を、P1は、第1入力部41aに入力される光の入力パワーを、P3は、第3入力部41cに入力される光の入力パワーを、それぞれ示す。
発明者は、3次元ビーム伝播法(BPM:Beam Propagation Method)を用いて、第1の光ハイブリッド回路100の特性を評価するシミュレーションを行った。
図4を参照して、この発明の第2実施形態に係る光ハイブリッド回路(以下、第2の光ハイブリッド回路とも称する)について説明する。図4は、第2の光ハイブリッド回路を示す概略的平面図である。なお、図4では、光導波路コアのみを示してあり、支持基板及びクラッドを省略している。また、なお、第2の光ハイブリッド回路は、接続導波路部が1×1カプラである点において、上述した第1の光ハイブリッド回路と相違する。第1の光ハイブリッド回路と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
発明者は、3次元BPMを用いて、第2の光ハイブリッド回路200及び変形例に係る光ハイブリッド回路250の特性を評価するシミュレーションを行った。
図7を参照して、この発明の第3実施形態に係る光ハイブリッド回路(以下、第3の光ハイブリッド回路とも称する)について説明する。図7は、第3の光ハイブリッド回路を示す概略的平面図である。なお、図7では、光導波路コアのみを示してあり、支持基板及びクラッドを省略している。また、なお、第3の光ハイブリッド回路は、接続導波路部としての1×1カプラを3×3カプラと共通の設計で形成する点において、上述した第1及び第2の光ハイブリッド回路と相違する。第1及び第2の光ハイブリッド回路と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
上述した各光ハイブリッド回路は、例えばSOI(Silicon On Insulator)基板を利用することによって、簡易に製造することができる。以下、光ハイブリッド回路の製造方法の一例を説明する。
20:クラッド
30:光導波路コア
40:4×4カプラ
50:3×3カプラ
60、260、360:接続導波路部
61:テーパ部
62:第1アーム導波路部
63:直線導波路部
64:第2アーム導波路部
80:第1バランス受光器
90:第2バランス受光器
100:第1の光ハイブリッド回路
110:第1入力導波路部
111、121:入力ポート部
112、122:入力テーパ部
120:第2入力導波路部
200、250:第2の光ハイブリッド回路
210:第1出力導波路部
211、221、231、241:出力テーパ部
212、222、232、242:出力ポート部
220:第2出力導波路部
230:第3出力導波路部
240:第4出力導波路部
300:第3の光ハイブリッド回路
Claims (8)
- 光導波路コアと、
前記光導波路コアを包含するクラッドと
を備え、
前記光導波路コアは、
一端側にこの順に並列に配置された第1〜第4入力部と、他端側にこの順に並列に配置された第1〜第4出力部を備え、第1入力部と第1出力部とが互いに対向し、第2入力部と第2出力部とが互いに対向し、第3入力部と第3出力部とが互いに対向し、第4入力部と第4出力部とが互いに対向する4×4カプラと、
一端側にこの順に並列に配置された第1〜第3入力部と、他端側にこの順に並列に配置された第1〜第3出力部を備え、第1入力部と第1出力部とが互いに対向し、第2入力部と第2出力部とが互いに対向し、第3入力部と第3出力部とが互いに対向する3×3カプラと、
入力部と出力部とを備える接続導波路部と
を含み、
前記4×4カプラの第1出力部は、前記接続導波路部の入力部に接続され、
前記4×4カプラの第2出力部は、前記3×3カプラの第1入力部に接続され、
前記4×4カプラの第3出力部は、前記3×3カプラの第2入力部に接続され、
前記4×4カプラの第4出力部は、前記3×3カプラの第3入力部に接続され、
第1の光が、前記4×4カプラの第1入力部に入力され、
第2の光が、前記4×4カプラの第3入力部に入力され、
前記4×4カプラは、多モード干渉カプラとして構成されており、第1入力部に入力される光と第3入力部に入力される光との干渉光を、第1出力部及び第4出力部から出力し、かつ第1入力部に入力される光と、第3入力部に入力される光に対しπ/2の位相回転を与えた光との干渉光を、第2出力部及び第3出力部から出力し、
前記3×3カプラは、多モード干渉カプラとして構成されており、第1入力部に入力される光を第3出力部から、第2入力部に入力される光を第2出力部から、第3入力部に入力される光を第1出力部から、それぞれ出力し、
前記接続導波路部は、入力部に入力される光を出力部から出力し、
前記3×3カプラに入力された光が該3×3カプラから出力されるタイミングと、前記接続導波路部に入力された光が該接続導波路部から出力されるタイミングとが揃っている
ことを特徴とする光ハイブリッド回路。 - 前記接続導波路部が、シングルモード導波路である
ことを特徴とする請求項1に記載の光ハイブリッド回路。 - 前記4×4カプラの第1入力部に接続された第1入力導波路部と、
前記4×4カプラの第3入力部に接続された第2入力導波路部と、
前記接続導波路部の出力部に接続された第1出力導波路部と、
前記3×3カプラの第1出力部に接続された第2出力導波路部と、
前記3×3カプラの第2出力部に接続された第3出力導波路部と、
前記3×3カプラの第3出力部に接続された第4出力導波路部と
をさらに備え、
前記第1入力導波路部は、前記4×4カプラと接続された端に向かって連続的に幅が拡大する入力テーパ部を含み、
前記第2入力導波路部は、前記4×4カプラと接続された端に向かって連続的に幅が拡大する入力テーパ部を含み、
前記第2出力導波路部は、3×3カプラと接続された端から離れる方向に向かって、連続的に幅が縮小する出力テーパ部を含み、
前記第3出力導波路部は、3×3カプラと接続された端から離れる方向に向かって、連続的に幅が縮小する出力テーパ部を含み、
前記第4出力導波路部は、3×3カプラと接続された端から離れる方向に向かって、連続的に幅が縮小する出力テーパ部を含み、
前記接続導波路部は、前記4×4カプラと接続された端から離れる方向に向かって、連続的に幅が縮小するテーパ部を含む
ことを特徴とする請求項2に記載の光ハイブリッド回路。 - 前記接続導波路部が、多モード干渉カプラとして構成された1×1カプラであり、
前記接続導波路部の入力部は、該接続導波路部の一端側に配置され、前記接続導波路部の出力部は、該接続導波路部の他端側に配置され、
前記接続導波路部の入力部と出力部とは、互いに対向して配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光ハイブリッド回路。 - 前記接続導波路部が、この順に直列に接続された第1部分と第2部分とを備え、
前記第1部分は、前記接続導波路部の出力部に向かうにつれて前記3×3カプラから離間するように形成されており、
前記第2部分は、前記接続導波路部の出力部に向かうにつれて前記3×3カプラへ接近するように形成されている
ことを特徴とする請求項4に記載の光ハイブリッド回路。 - 前記接続導波路部が、多モード干渉カプラとして構成された1×1カプラであり、
前記接続導波路部の入力部は、該接続導波路部の一端側に配置され、前記接続導波路部の出力部は、該接続導波路部の他端側に配置され、
前記接続導波路部の入力部と出力部とは、互いに点対称となる位置に配置されており、
前記接続導波路部は、前記3×3カプラと共通の設計で形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光ハイブリッド回路。 - 前記4×4カプラの第1入力部に接続された第1入力導波路部と、
前記4×4カプラの第3入力部に接続された第2入力導波路部と、
前記接続導波路部の出力部に接続された第1出力導波路部と、
前記3×3カプラの第1出力部に接続された第2出力導波路部と、
前記3×3カプラの第2出力部に接続された第3出力導波路部と、
前記3×3カプラの第3出力部に接続された第4出力導波路部と、
をさらに備え、
前記第1入力導波路部は、前記4×4カプラと接続された端に向かって連続的に幅が拡大する入力テーパ部を含み、
前記第2入力導波路部は、前記4×4カプラと接続された端に向かって連続的に幅が拡大する入力テーパ部を含み、
前記第1出力導波路部は、前記接続導波路部と接続された端から離れる方向に向かって、連続的に幅が縮小する出力テーパ部を含み、
前記第2出力導波路部は、3×3カプラと接続された端から離れる方向に向かって、連続的に幅が縮小する出力テーパ部を含み、
前記第3出力導波路部は、3×3カプラと接続された端から離れる方向に向かって、連続的に幅が縮小する出力テーパ部を含み、
前記第4出力導波路部は、3×3カプラと接続された端から離れる方向に向かって、連続的に幅が縮小する出力テーパ部を含む
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。 - 前記光導波路コアが、シリコンを材料として形成されている
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
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