JPH0287103A - Optical coupler - Google Patents

Optical coupler

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JPH0287103A
JPH0287103A JP23890188A JP23890188A JPH0287103A JP H0287103 A JPH0287103 A JP H0287103A JP 23890188 A JP23890188 A JP 23890188A JP 23890188 A JP23890188 A JP 23890188A JP H0287103 A JPH0287103 A JP H0287103A
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JP
Japan
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optical
optical waveguide
optical fiber
waveguide
light guide
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Application number
JP23890188A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Sakata
肇 坂田
Hideaki Nojiri
英章 野尻
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To decrease the light loss by the scattering, reflecting, mode unmatching, etc., which arise at the time of coupling with the optical coupler which has a 1st light guide and a 2nd light guide to be optically coupled to the 1st light guide by forming the optical coupler in such a manner that the 1st light guide has the propagation constant equal to the propagation constant of an optical fiber. CONSTITUTION:The three-dimensional light guide 12 and a groove 13 are provided on the surface of a substrate 11 and optical coupling is effected between the single-mode optical fiber 14 embedded in the groove 13 and the three- dimensional light guide 12. A grating 15 for executing phase matching is formed atop the three-dimensional light guide 12. The 1st light guide 12 coupling to the optical fiber 14 has the propagation constant equal to the propagation constant of the optical fiber 14 in this case and, therefore, the optical coupling of the low coupling loss is executed between the optical fiber 14 and the 1st light guide 12. The coupling loss to the optical fiber 14 is decreased in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光LAN、光CATV等の光通信システムに
おいて、光ファイバから光信号を受信するための光カプ
ラに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical coupler for receiving an optical signal from an optical fiber in an optical communication system such as an optical LAN or an optical CATV.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光通信システムにおいては、光信号情報の伝送路である
光ファイバと、各種端末、制御器、中継器等の、光ファ
イバを介して光信号情報の送信。
In optical communication systems, optical signal information is transmitted via optical fibers, which are transmission paths for optical signal information, and various terminals, controllers, repeaters, etc.

受信を行なう機器(以下、端末機器と総称する)との結
合を低損失で実行することが非常に重要である。このこ
とは、光通信システムのネットワーク形態がバス型、ル
ープ型のように情報なノードを介してリレー式に送る形
態であり、端末機器の増加に対して、各ノードにおける
結合損失が累乗的に増加する場合には、光通信システム
内に収容される端末機器数が制限されてしまうので特に
問題となる。近年、光ファイバと接続する端末機器とし
て光電子IC(以下、0EICと称す)や光ICが注目
されている。この0EICおよび光ICは、レーザ、フ
ォトディテクタ、増幅器、光スィッチ、光変調器、光分
波合波器およびこれらの制御回路等の光機能デバイスを
集積化することにより、新規な機能や高速動作、低消費
パワー等の効果を得ることを図ったものである。
It is very important to perform coupling with receiving equipment (hereinafter collectively referred to as terminal equipment) with low loss. This is because optical communication systems have network configurations such as bus and loop types in which information is transmitted in a relay manner through nodes, and as the number of terminal devices increases, the coupling loss at each node increases to a power. If the number of terminals increases, this becomes a particular problem because the number of terminal devices that can be accommodated within the optical communication system will be limited. In recent years, optoelectronic ICs (hereinafter referred to as 0EICs) and optical ICs have attracted attention as terminal devices that connect to optical fibers. These 0EICs and optical ICs have new functions, high-speed operation, This is aimed at achieving effects such as low power consumption.

従来、0EICや光ICに内蔵されるレーザ、フォトデ
ィテクタと光ファイバとを光結合させる光カプラとして
は、光導波路が用いられていた。
Conventionally, optical waveguides have been used as optical couplers that optically couple optical fibers with lasers and photodetectors built into 0EICs and optical ICs.

すなわち、フォトディテクタ、グレーティング等を0E
ICや光IC内部に構成される光導波路を介して外部の
光ファイバと光結合させており、光ファイバと光導波路
とを接続する手段は、光ファイバ端を光導波路端面に密
着させるバットカップリングや、光ファイバ端を斜めに
研摩するか、もしくはグレーティングを付加して導波路
上面に結合させるエハネッセントカップリングにより行
なわれていた。
In other words, the photodetector, grating, etc.
Optical coupling is performed with an external optical fiber via an optical waveguide configured inside an IC or optical IC, and the means for connecting the optical fiber and the optical waveguide is a butt coupling that brings the end of the optical fiber into close contact with the end surface of the optical waveguide. Alternatively, this has been achieved by polishing the end of the optical fiber diagonally or by adding a grating to couple it to the top surface of the waveguide.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述した従来の光カプラにおいては、0EICや光IC
を構成する光導波路と光ファイバの屈折率、屈折率分布
および形状が著しく異なるため、結合損失が増大してし
まうという欠点がある。
In the conventional optical coupler mentioned above, 0EIC and optical IC
Since the refractive index, refractive index distribution, and shape of the optical waveguide and the optical fiber constituting the optical fiber are significantly different from each other, there is a drawback that coupling loss increases.

本発明は、光ファイバと結合損失が少ない光結合を行な
う光カプラを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical coupler that performs optical coupling with an optical fiber with low coupling loss.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の光カプラは、 光ファイバと光学的に接続する第1の光導波路と、註第
1の光導波路と光結合を行なう第2の光導波路とを有す
る光カプラにおいて、 +Ff記第1の光導波路が眞記光ファイバと同等の伝搬
定数を有する。
The optical coupler of the present invention includes: a first optical waveguide that optically connects to an optical fiber; and a second optical waveguide that optically couples the first optical waveguide; The optical waveguide has a propagation constant equivalent to that of the Makki optical fiber.

第1の光導波路は光フアイバ自身であってもよいし、f
、1の光導波路と第2の光導波路とを近接して設けて方
向性結合器としてもよい。
The first optical waveguide may be the optical fiber itself, or f
, the first optical waveguide and the second optical waveguide may be provided close to each other to form a directional coupler.

また、第1の光導波路と第2の光導波路とを、インター
コネクティンダ部上にグレーティングが設けられたT字
状の光導波路としてもよい。
Further, the first optical waveguide and the second optical waveguide may be T-shaped optical waveguides in which a grating is provided on the interconnecting section.

さらに、第1の光導波路と第2の光導波路とを、インタ
ーコネクティング部にビームスプリッタが設けられたT
字状の光導波路としてもよい。
Furthermore, the first optical waveguide and the second optical waveguide are connected to each other through a T, which is provided with a beam splitter in the interconnecting part.
It may also be a letter-shaped optical waveguide.

そして、第1の光導波路部と第2の光導波路とを、分岐
型光導波路としてもよい。
The first optical waveguide section and the second optical waveguide may be branched optical waveguides.

〔作用〕[Effect]

光ファイバと結合する第1の光導波路が光ファイバと同
等の伝搬定数を有しているので、結合損失の少ない光結
合が光ファイバと第1の光導波路の間で行なわれる。
Since the first optical waveguide coupled to the optical fiber has a propagation constant equivalent to that of the optical fiber, optical coupling with little coupling loss is performed between the optical fiber and the first optical waveguide.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第1の実施例の外観を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the appearance of a first embodiment of the present invention.

本実施例は、基板11の面上に3次元光導波路12およ
び溝13を設け、該溝13に埋め込んだシンクルモード
の光ファイバ14と3次元光導波路12との間で光結合
を行なわせるものである。なお、3次元光導波路12の
上面には位相整合を行なうためのグレーティング15が
バニ成されている。
In this embodiment, a three-dimensional optical waveguide 12 and a groove 13 are provided on the surface of a substrate 11, and optical coupling is performed between a single mode optical fiber 14 embedded in the groove 13 and the three-dimensional optical waveguide 12. It is. Incidentally, a grating 15 for performing phase matching is formed in a bunn on the upper surface of the three-dimensional optical waveguide 12.

本実施例の作製手順を以下に記す。The manufacturing procedure of this example is described below.

まず、ZカットLiNbO3である結晶状の基板11(
10mmX lommX 2mmt)の上面にCrを下
地としたTi膜を用いてマスクを形成し、これを250
℃の安息香酸中に30分浸漬してプロトン交換を行なわ
せ、その後、Ti膜を除去することにより第1図に示す
ような両端がやや湾曲した形態で基板11の対辺間を結
ぶ3次元光導波路12を作製した。次に、同様のマスク
を用いて、3次元光導波路12の長平方向と・)1行で
あり、かつ近接するような直線状の溝13をイオンスパ
ッタリング法により形成した。次に、光ファイバ14を
、一部10m+nの長さ(基板11の対辺)にわたって
、コアとコアの周囲数μmの厚さのクラッドである埋め
込み部とし、該埋め込み部を前述の溝13に低屈折率接
着剤とともに充填した。このとき、光導波路である光フ
ァイバ14と3次元光導波路12は1mm〜5mmの長
さにわたって2μm〜5μmの間隔に近接して形成され
るため、光方向性結合を生じ得るが、この場合には光フ
ァイバ14と基板11の屈折率が各々異なっているので
、グレーティングを用いて位相整合を行なう必要がある
。グレーティングの格子定数Δは、光伝送に使用する波
長をλ。、基板11および光ファイバ14の屈折率をそ
れぞれ” +−Ns  nFとすると次式により与えら
れる。
First, a crystalline substrate 11 (
A mask was formed using a Ti film with a Cr base on the top surface (10mm x lomm x 2mmt), and this was
By immersing the substrate 11 in benzoic acid for 30 minutes to perform proton exchange, and then removing the Ti film, a three-dimensional light guide connecting opposite sides of the substrate 11 with slightly curved ends as shown in FIG. 1 is formed. A wave path 12 was created. Next, using the same mask, linear grooves 13 were formed by ion sputtering in one row and close to the long plane direction of the three-dimensional optical waveguide 12. Next, a part of the optical fiber 14 is made into an embedded part, which is a core and a cladding several μm thick around the core, over a length of 10 m+n (opposite sides of the substrate 11), and the embedded part is placed in the groove 13 described above. Filled with refractive index adhesive. At this time, since the optical fiber 14, which is an optical waveguide, and the three-dimensional optical waveguide 12 are formed close to each other at intervals of 2 μm to 5 μm over a length of 1 mm to 5 mm, optical directional coupling may occur. Since the refractive index of the optical fiber 14 and the substrate 11 are different from each other, it is necessary to perform phase matching using a grating. The lattice constant Δ of the grating is λ, which is the wavelength used for optical transmission. , the refractive index of the substrate 11 and the optical fiber 14 is given by the following equation.

ここでλ。=0.83μm 、 nLN=2.23、n
、=1.49であるため、Δ〜1.12μmが得られる
。グレーティングの形成方法としては種々な方法がある
が、本実施例においてはイオンスパッタリング法を用い
て3次元光導波路12上にレリーフ形のグレーティング
15を形成した。
Here λ. =0.83μm, nLN=2.23, n
, = 1.49, Δ~1.12 μm is obtained. There are various methods for forming a grating, but in this example, a relief-shaped grating 15 was formed on the three-dimensional optical waveguide 12 using an ion sputtering method.

次に、上述の工程により作成された光カプラの動作を以
下の手順により確認した。
Next, the operation of the optical coupler created through the above steps was confirmed using the following procedure.

光ファイバ14の一端へ、波長0.83μmの半導体レ
ーザ光とその他の光を順番に入力し、それぞれの場合に
ついて光ファイバ14の他端での出力光強度および3次
元光導波路12への結合光強度を測定した。半導体レー
ザ光の場合については、数%の結合効率にて入射光が光
導波路12へ遷移することが確認され、他の光の場合に
ついては、入射光のほとんどが光ファイバ14の他端か
ら出力されることが確認された。このことは、散乱、吸
収等による光の損失が極めて少ないことを示すものであ
る。このため、本実施例の光カプラか、中継時に増幅を
行なわないパッシブ型光ノードに使用されたときに、光
減衰量を必要最小限に押さえることができる極めて有効
な素子であることか確認できた。
Semiconductor laser light with a wavelength of 0.83 μm and other light are sequentially input to one end of the optical fiber 14, and in each case, the output light intensity at the other end of the optical fiber 14 and the light coupled to the three-dimensional optical waveguide 12 are determined. The strength was measured. In the case of semiconductor laser light, it has been confirmed that the incident light transitions to the optical waveguide 12 with a coupling efficiency of several percent, and in the case of other lights, most of the incident light is output from the other end of the optical fiber 14. It was confirmed that This shows that the loss of light due to scattering, absorption, etc. is extremely small. Therefore, it can be confirmed that the optical coupler of this example is an extremely effective element that can suppress optical attenuation to the necessary minimum when used in a passive optical node that does not perform amplification during relaying. Ta.

第2図は本発明の第2の実施例の外観を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the appearance of a second embodiment of the present invention.

本実施例は、基板21に第1の実施例で示した3次元光
導波路12および溝13と同様の位置関係にあるリッジ
型光導波路22と埋め込み型光導波路24とを設け、そ
の間で光結合を行なわせるものである。
In this embodiment, a ridge-type optical waveguide 22 and a buried optical waveguide 24 are provided on a substrate 21 in the same positional relationship as the three-dimensional optical waveguide 12 and groove 13 shown in the first embodiment, and optical coupling is performed between them. It is something that allows you to do this.

本実施例の作製手順は以下の通りである。The manufacturing procedure of this example is as follows.

Siドープしたn”−GaAs基板21 (10mmx
 l0au++x2mmt)上に、厚さ約1μa+のG
a、−XAl、AS (Xは0.05以下)であるクラ
ッド層、厚さ約5μmのn−−GaAsである光導波層
を順にエピタキシャル成長させ、この後フォトリソグラ
フィー法およびイオンビームミーリングにより幅7μm
のリッジ型光導波路22を形成した。次に、第1の実施
例の場合と同様にリッジ型光導波路22の上面に位相整
合用のグレーティングを装荷した。これは、格子定数A
=0.647(μm)のAI@からなるものである。
Si-doped n”-GaAs substrate 21 (10 mm x
G with a thickness of about 1μa+ on
A cladding layer of a, -XAl, AS (X is 0.05 or less) and an optical waveguide layer of n--GaAs with a thickness of approximately 5 μm are epitaxially grown in this order, and then a width of 7 μm is formed by photolithography and ion beam milling.
A ridge-type optical waveguide 22 was formed. Next, a grating for phase matching was loaded on the upper surface of the ridge type optical waveguide 22, as in the case of the first embodiment. This is the lattice constant A
=0.647 (μm) AI@.

続いて、選択エツチングにより、幅12μm、深さ10
μmの溝23をリッジ型光導波路23に近接する位置に
形成した。その後、クラッド層となる厚さ2μmの5i
O7を溝23中にスパッタ蒸着により形成し、次にコア
となるポリメチルメタアクリレート(以下、PMMAと
称す)を溝23中に充填し、埋め込み型光導波路26を
形成した。この埋め込み型光導波路26は、第1の実施
例に示した光ファイバ14とほぼ同等の伝搬特性を有し
ており、その端面ば基板21の各面と同一平面とされる
。この後、先端を研摩した光ファイバ14と同様の伝搬
特性を有するシングルモードの光ファイバ24.、24
2を埋め込み型光導波路26の両端にコアか一致するよ
うにアライメントして当接させ、この状態で屈折率整合
が行なわれる接着剤を用いて接着し固定した。
Then, by selective etching, a width of 12 μm and a depth of 10
A μm groove 23 was formed at a position close to the ridge type optical waveguide 23. After that, a 2 μm thick 5i film which becomes the cladding layer
O7 was formed in the groove 23 by sputter deposition, and then polymethyl methacrylate (hereinafter referred to as PMMA) serving as a core was filled in the groove 23 to form a buried optical waveguide 26. This embedded optical waveguide 26 has substantially the same propagation characteristics as the optical fiber 14 shown in the first embodiment, and its end surfaces are flush with each surface of the substrate 21. After this, a single-mode optical fiber 24. which has the same propagation characteristics as the optical fiber 14 with its tip polished. , 24
2 were aligned and brought into contact with both ends of the buried optical waveguide 26 so that the cores coincided with each other, and in this state, they were bonded and fixed using an adhesive that performs refractive index matching.

このため、外部形状が第1の実施例とほぼ同様な光カプ
ラが作製された。
Therefore, an optical coupler having an external shape substantially similar to that of the first example was manufactured.

本実施例において、光損失の大部分は、光ファイバ24
.、242と、埋め込み型光導波路26内のPMMA導
波層部との接合部で生じるものであるが、両者とも伝搬
特性が酷似しているため、反射、散乱等の損失は極めて
少なく、アライメント精度に依存した位置ずれに超囚す
る光損失のみが生じ、その値はO11〜0.2dB程度
であり、十分に低い値であった。
In this example, most of the optical loss occurs in the optical fiber 24.
.. , 242 and the PMMA waveguide layer in the buried optical waveguide 26, but since the propagation characteristics of both are very similar, losses such as reflection and scattering are extremely small, and the alignment accuracy can be improved. Only the optical loss caused by the positional deviation depending on was caused, and the value was about O11 to 0.2 dB, which was a sufficiently low value.

本実施例の場合にも第1の実施例の場合と同様に光ファ
イバ25.の一端から波長1.3μmの半導体レーザ光
およびその他の光を入射し、リッジ型光導波路22との
結合効率及び光損失を測定した。
In this embodiment, as in the first embodiment, the optical fiber 25. Semiconductor laser light with a wavelength of 1.3 μm and other light were incident on one end of the ridge type optical waveguide 22, and the coupling efficiency and optical loss with the ridge type optical waveguide 22 were measured.

その結果、第1の実施例の場合と同様に良好な結果が得
られた。
As a result, good results were obtained as in the case of the first example.

なお、本実施例においては、使用する光ファイバをシン
グルモードのものとして説明したが、PMMA導波層部
と伝搬特性がほぼ等しいマルチモードのものを使用して
も良い。PMMA導波層部はマルチモードであり、n−
GaAsからなるリッジ型光導波路22の光導波層部は
シングルモードに近いため、結合するモードは、PMM
A導波層部の伝搬モードのうちのいくつかとなり、この
他のモード光はPMMA導波層部を通過することになる
In this embodiment, the optical fiber used is a single-mode optical fiber, but a multi-mode optical fiber having substantially the same propagation characteristics as the PMMA waveguide layer portion may be used. The PMMA waveguide layer is multimode and n-
Since the optical waveguide layer portion of the ridge-type optical waveguide 22 made of GaAs is close to a single mode, the coupled mode is PMM.
This becomes some of the propagation modes of the A waveguide layer section, and other mode light passes through the PMMA waveguide layer section.

以上説明したように本実施例は、方向性結合器を構成す
る各導波路の伝達モードを異なるものとなっているので
、使用する光ファイバの種類にかかわらず、低損失、高
効率な伝送を行なうことができる。このため、リッジ型
光導波路22の末端に半導体レーザ等を配置″4−るこ
とにより、容易に光信号を送信することができる。
As explained above, in this embodiment, the transmission mode of each waveguide making up the directional coupler is different, so regardless of the type of optical fiber used, low loss and high efficiency transmission can be achieved. can be done. Therefore, by arranging a semiconductor laser or the like at the end of the ridge-type optical waveguide 22, optical signals can be easily transmitted.

第3図は本発明の第3の実施例の外観を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the appearance of a third embodiment of the present invention.

本実施例はSi基板31−トに光結合を行なうリッジ型
光導波路3:l、 :14およびホトダイオード:12
を設け、光結合によって得られる光信号を検出すること
を121つたものである。
In this embodiment, a ridge type optical waveguide 3:l, :14 and a photodiode:12 are used for optical coupling to a Si substrate 31-.
121, and detects the optical signal obtained by optical coupling.

本実施例の作製手順を以下に記す。The manufacturing procedure of this example is described below.

まず、フォトダイオード32が一部の面上に予め形成さ
れているSi基板31を水蒸気加湿した酸素雰囲気中で
熱酸化させ、バッファ層となるS i02層を)1ニ成
させた。続いて5in2と’ra、05の混成膜を屈折
率が1.49となるように調整して成膜し、膜厚8μm
の先導波層を形成した。次に、フォトリソグラフィー法
とイオンビームエツチング法により幅、高さともに8μ
mの第1および第2の光導波路であるリッジ型光導波路
:l]、 35を形成した。
First, a Si substrate 31 on which a photodiode 32 had been previously formed was thermally oxidized in an oxygen atmosphere humidified with water vapor to form a Si02 layer that would become a buffer layer. Next, a composite film of 5in2 and 'ra,05 was formed with the refractive index adjusted to 1.49, and the film thickness was 8 μm.
A leading wave layer was formed. Next, using photolithography and ion beam etching, the width and height were both 8 μm.
Ridge-type optical waveguides (1) and 35, which are the first and second optical waveguides of m, were formed.

リッジ型光導波路33はSi基板31の対辺を直線状に
結ぶ形態に作成し、リッジ型光導波路35は、一端かフ
ォトダイオード32と接し、他端はリッジ型光導波路3
3と光方向性結合が生じるように、リッジ型光導波路3
3に3μmの間隔で沿う形態に作成した。このリッジの
作成後、5in2をスパッタ蒸着してクラッド層を形成
した。次に、リッジ型光導波路33と屈折率および径が
ほぼ等しい光ファイバ34、、34□の端面を研摩し、
リッジ型光導波路33の・両端にバットカップリングし
た。この場合、光ファイバ34.、342から入射され
る光がリッジ型光導波路33との接合部にて損失される
ことは極めて少ない。
The ridge type optical waveguide 33 is created in a form in which opposite sides of the Si substrate 31 are connected in a straight line, and one end of the ridge type optical waveguide 35 is in contact with the photodiode 32, and the other end is in contact with the ridge type optical waveguide 3.
ridge type optical waveguide 3 so that optical directional coupling occurs with 3.
3 at intervals of 3 μm. After creating this ridge, a cladding layer was formed by sputter depositing 5in2. Next, the end faces of the optical fibers 34, 34□, which have approximately the same refractive index and diameter as the ridge-type optical waveguide 33, are polished,
Butt coupling was made to both ends of the ridge type optical waveguide 33. In this case, the optical fiber 34. , 342 is extremely unlikely to be lost at the junction with the ridge-type optical waveguide 33.

光ファイバ34+からリッジ型光導波路33に入射され
る光信号の一部は、近接して設置されたリッジ型光導波
路35と方向性結合し、51基板上に形成されているフ
ォトダイオード32に入射されるため、光信号の検出が
可能となる。本実施例においては、方向性結合器を構成
するりッジ型光導波路:]:]、 :]5の伝搬特性が
等しいため、グレーティングによる位相整合の必要がな
く、第1、第2の実bK例と比較してさらに光損失か低
減された。
A part of the optical signal that enters the ridge-type optical waveguide 33 from the optical fiber 34+ is directionally coupled to the ridge-type optical waveguide 35 installed nearby, and enters the photodiode 32 formed on the substrate 51. This makes it possible to detect optical signals. In this example, since the propagation characteristics of the ridge-type optical waveguides : ] : ], : ] 5 constituting the directional coupler are the same, there is no need for phase matching using a grating, and the first and second optical waveguides are the same. The optical loss was further reduced compared to the bK example.

第4図は本発明の第4の実施例の外観を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the appearance of a fourth embodiment of the present invention.

本実施例は、第3の実施例において、基板上に形成され
る導波路をT字状とし、第1および第2の光導波路とし
たものである。
In this embodiment, in the third embodiment, the waveguides formed on the substrate are T-shaped, and are used as first and second optical waveguides.

本実施例において、フォトディテクタ42が形成された
基板41.)1にリッジ型光導波路43を構成する工程
は第3の実施例と同様であるため省略する。
In this embodiment, a substrate 41 .on which a photodetector 42 is formed. ) The step of configuring the ridge type optical waveguide 43 in 1 is the same as that in the third embodiment, and will therefore be omitted.

このリッジ型光導波路43は、基板41の対辺を結ぶ方
向(以下・、第1の方向と称す)に直線状に設けられ、
その両端に第3の実施例と同様の手順により光ファイバ
44.、442が取り付けられている第1の光導波路で
ある第1の部分と、第1の部分から分岐して第1の方向
と垂直方向に延在し、その開放端かフォトディテクタ4
2と接するように形成された第2の光導波路である第2
の部分から構成されている。リッジ型光導波路43の形
成後、第1の部分と第2の部分とが接続するインターコ
ネクティング部上にグレーティング45を第1の方向に
対して45°傾いた形態に作り、入射光のうちの特定波
長の光がブラッグ反射され、リッジ型光導波路43の第
2の部分に入射されるようにした。このため、光ファイ
バ44.に入力された光信号の一部がフォトディテクタ
42に入射されるため、光信号を検出することができる
This ridge-type optical waveguide 43 is provided in a straight line in a direction connecting opposite sides of the substrate 41 (hereinafter referred to as the first direction),
An optical fiber 44. .
2, which is a second optical waveguide formed so as to be in contact with
It is composed of parts. After forming the ridge-type optical waveguide 43, a grating 45 is formed on the interconnecting part where the first part and the second part are connected to each other so that the grating 45 is inclined at 45 degrees with respect to the first direction. Light of a specific wavelength is Bragg-reflected and made incident on the second portion of the ridge-type optical waveguide 43. For this reason, the optical fiber 44. Since a part of the optical signal input to the photodetector 42 is input to the photodetector 42, the optical signal can be detected.

なお、本実施例においては、特定波長を分岐するために
グレーティングを用いたが、インターコネクティング部
に狭いギャップを形成してビームスプリッタとしても同
様の効果が得られる。
Note that in this embodiment, a grating is used to split a specific wavelength, but the same effect can be obtained by forming a narrow gap in the interconnecting portion and using it as a beam splitter.

第5図は本発明の第5の実施例の外観を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the appearance of a fifth embodiment of the present invention.

本実施例は、第3および第4の実施例に示したりッジ型
光導波路を図に示すような分岐構造とし、第1および第
2の光導波路としたものである。
In this embodiment, the wedge-type optical waveguides shown in the third and fourth embodiments are changed to a branched structure as shown in the figure, and are used as first and second optical waveguides.

本実施例においてはフォトディテクタ52が形成された
基板53上に、リッジ型光導波路5Xをフォトリソグラ
フィー法とイオンビームエツチング法によって幅、高さ
ともに8μmとなるように形成し、この後5i02をス
パッタ蒸着してクラッド層を形成した。リッジ型光導波
路51は、基板53の対辺を結ぶ直線状の第1の光導波
路である第1の部分と、第1の部分から徐々に分岐し、
その開放端がフォトディテクタ52と接するように形成
された曲がり導波路状の第2の光導波路である第2の部
分から構成されている。リッジ型光導波路51の形成後
、第1の部分に第3および第4の実施例と同様の手順に
より光ファイバ441、442、541、、542を取
り付けた。
In this example, a ridge type optical waveguide 5X is formed on a substrate 53 on which a photodetector 52 is formed by photolithography and ion beam etching so that both the width and height are 8 μm, and then 5i02 is sputter-evaporated. A cladding layer was formed. The ridge-type optical waveguide 51 includes a first portion that is a linear first optical waveguide connecting opposite sides of the substrate 53, and gradually branches from the first portion.
It is composed of a second portion that is a curved waveguide-shaped second optical waveguide whose open end is in contact with the photodetector 52 . After forming the ridge type optical waveguide 51, optical fibers 441, 442, 541, 542 were attached to the first portion using the same procedure as in the third and fourth embodiments.

このため、光ファイバ441、442、541、に入力
された光信号の部が第3、第4の実施例と同様にフォト
ディテクタ42に入射されるため、光信号を検出するこ
とが可能となる。
Therefore, the portion of the optical signal input to the optical fibers 441, 442, 541 is input to the photodetector 42 as in the third and fourth embodiments, so that the optical signal can be detected.

なお、本発明の各実施例において、光ファイバと結合す
る基板としてはGaASを例としたが、この他にはLi
NbO3、InP、 Si、ガラス、有機薄膜、ZnO
1PLZT等が好適である。また、光ファイバと同等な
伝搬特性を有することができる光導波路としては、ファ
イバ自身、5in2、ガラス、有機薄膜等が挙げられる
In each embodiment of the present invention, GaAS was used as an example of the substrate to be coupled to the optical fiber, but Li
NbO3, InP, Si, glass, organic thin film, ZnO
1PLZT etc. are suitable. Furthermore, examples of optical waveguides that can have propagation characteristics equivalent to those of optical fibers include the fiber itself, 5in2, glass, and organic thin films.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it produces the effects described below.

請求項1に記載の光カプラにおいては、伝搬特性が光フ
ァイバと同等の第1の光導波路を用いることにより、結
合の際に生じる散乱1反射、モード不整合等による光損
失が低減される。
In the optical coupler according to the first aspect, by using the first optical waveguide whose propagation characteristics are equivalent to those of an optical fiber, optical loss due to scattering, reflection, mode mismatch, etc. occurring during coupling is reduced.

請求項2に記載の光カプラにおいては、第1の光導波路
に光フアイバ自身が使用されているので、上記効果がさ
らに増加する。
In the optical coupler according to the second aspect, since the optical fiber itself is used for the first optical waveguide, the above-mentioned effect is further increased.

請求項3に記載の光カプラにおいては、方向性結合器が
構成されているので、上記効果のほかに第2の導波路部
を利用して送信機または受イ8機を構成することが容易
となる。
In the optical coupler according to claim 3, since a directional coupler is configured, in addition to the above effects, it is easy to configure eight transmitters or receivers using the second waveguide section. becomes.

請求項4に記載の光カプラにおいてはグレーティングが
上部に設けられたT字状の光導波路によって第1および
第2の光導波路が構成されているため、第1および第2
の光導波路を別々に構成する場合と比べて製造工程を省
くことができるとともに、特定波長の光信号を選択的に
検出することができる。
In the optical coupler according to claim 4, since the first and second optical waveguides are constituted by T-shaped optical waveguides with gratings provided on the upper part, the first and second optical waveguides are
Compared to the case where the optical waveguides are configured separately, the manufacturing process can be omitted, and optical signals of specific wavelengths can be selectively detected.

請求項5に記載の光カプラにおいてはビームスプリッタ
が設けられたT字状の光導波路によって第1および第2
の光導波路が構成されているので、請求項4に記載の光
カプラの場合と同様に製造工程を省くことができるとと
もに、すべての波長の光信号を検出することができる。
In the optical coupler according to claim 5, the first and second
Since the optical waveguide is constructed, manufacturing steps can be omitted as in the case of the optical coupler according to claim 4, and optical signals of all wavelengths can be detected.

請求項6に記載の光カプラにおいては、分岐型光導波路
によって第1および第2の光導波路部を構成することに
より、基板上にフォトディテクタ等とともに形成する際
の設計自由度を増すことができる。
In the optical coupler according to the sixth aspect, by configuring the first and second optical waveguide sections with branched optical waveguides, the degree of freedom in design can be increased when forming the optical coupler together with a photodetector etc. on a substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図乃至第5図は本発明の第1乃至第5の実施例の外
観を示す図である。 ++、 2+、 :11.41.51・・・・基板、1
2・・・・3次元光導波路、 1:l、 23・・・・溝、 +4.24..24□、341,342,441,44
2,541.54□・・・・光ファイバ、 15、25.45・・・・グレーティング、22、33
.35.43.51・・・・リッジ型光導波路、32・
・・・フォトダイオード、 42、52・・・・フォトディテクタ。 特許出願人  キャノン株式会社
1 to 5 are diagrams showing the appearance of first to fifth embodiments of the present invention. ++, 2+, :11.41.51...Substrate, 1
2...Three-dimensional optical waveguide, 1:l, 23...Groove, +4.24. .. 24□, 341, 342, 441, 44
2,541.54□...Optical fiber, 15, 25.45...Grating, 22, 33
.. 35.43.51...Ridge type optical waveguide, 32.
...Photodiode, 42, 52...Photodetector. Patent applicant Canon Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光ファイバ(14、24_1、24_2、34_1
、34_2、44_1、44_2、54_1、54_2
)と光学的に接続する第1の光導波路(26、33)と
、該第1の光導波路と光結合を行なう第2の光導波路(
12、22)とを有する光カプラにおいて、前記第1の
光導波路が前記光ファイバと同等の伝搬定数を有するこ
とを特徴とする光カプラ。 2、請求項1記載の光カプラにおいて、第1の光導波路
が光ファイバ(14)自身であることを特徴とする光カ
プラ。 3、請求項1記載の光カプラにおいて、第1の光導波路
と第2の光導波路とを近接して設けて方向性結合器とす
ることを特徴とする光カプラ。 4、請求項1記載の光カプラにおいて、第1の光導波路
と第2の光導波路とが、インターコネクティング部上に
グレーティング(45)が設けられたT字状の光導波路
(43)であることを特徴とする光カプラ。 5、請求項1記載の光カプラにおいて、第1の光導波路
と第2の光導波路とが、インターコネクテイング部にビ
ームスプリッタが設けられたT字状の光導波路であるこ
とを特徴とする光カプラ。 6、請求項1記載の光カプラにおいて、第1の光導波路
と第2の光導波路とが、分岐型光導波路(51)である
ことを特徴とする光カプラ。
[Claims] 1. Optical fiber (14, 24_1, 24_2, 34_1
, 34_2, 44_1, 44_2, 54_1, 54_2
), a first optical waveguide (26, 33) optically connected to the second optical waveguide (26, 33), and a second optical waveguide (
12, 22), wherein the first optical waveguide has a propagation constant equivalent to that of the optical fiber. 2. The optical coupler according to claim 1, wherein the first optical waveguide is the optical fiber (14) itself. 3. The optical coupler according to claim 1, wherein the first optical waveguide and the second optical waveguide are provided close to each other to form a directional coupler. 4. In the optical coupler according to claim 1, the first optical waveguide and the second optical waveguide are T-shaped optical waveguides (43) provided with a grating (45) on the interconnecting part. An optical coupler featuring: 5. The optical coupler according to claim 1, wherein the first optical waveguide and the second optical waveguide are T-shaped optical waveguides in which a beam splitter is provided in the interconnecting part. coupler. 6. The optical coupler according to claim 1, wherein the first optical waveguide and the second optical waveguide are branched optical waveguides (51).
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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