JPH03240006A - 光導波路素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光導波路素子に関する。より詳細には、本発明
は、特に光通信機器等に使用される受動光デバイスを伝
播光路に挿入するための光導波路素子の新規な構成に関
する。

従来の技術 イオン交換法等によって形成することがでる埋込み型平
面光導波路は、伝播損失が低く且つ屈曲したパターンを
含む種々の形状の光導波路を精密に作製することができ
るので、種々の光デバイスへの応用が提案されている。

このような埋込み型光導波路の代表的な用途に、ハーフ
ミラ−やフィルタ等の板状の光学素子を光路上に挿入す
るための光導波路素子がある。

第３図は、上述のような用途に使用される光導波路素子
の典型的な構成例を示す図である。

同図に示すように、この光導波路素子は、基板１の両端
から中央に向かって延在する光導波路２．３および４と
、基板１の略中夫に形成されたギャップ５とから構成さ
れている。ギャップ５の内側で各光導波路２および３の
端面と４の端面とは互いに対面している。

以上のように構成された光導波路素子は、そのギャップ
５に板状の光学素子６を挿入して使用される。ここでは
、挿入されるのは波長選択性を有するハーフミラ−であ
り、これをギャップ５に挿入することによって光導波路
２に入射された光りは、ハーフミラ−の特性に応じて透
過あるいは反射されて、分岐光Ｌ２またはＬ３として光
導波路２および３から出射される。

以上のような光導波路素子は、その光導波路パターンや
ギャップの配置およびギャップに挿入する板状光学素子
の種類等を適切に設定することによって、光分岐器、光
分波器、光スィッチ等の種々の光デバイスを形成するこ
とができる。

発明が解決しようとする課題 上述のように、光導波路素子は、種々の光デバイスを作
製するために広範に応用できる素子であるが、光導波路
の一部にギャップを設けた構成となっていることから、
このギャップ内で導波光の漏れが生じ、無視し得ない伝
播損失が生じることが知られている。しかしながら、実
際に光回路を構成する場合には、上述のような光導波路
素子を使用した光デバイスを複数使用することが多く、
光導波路素子の伝播損失を低減させることは、当分野に
おいて極めて重要な課題となっている。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、板
状の光学素子を挿入するためのギャップを備えながら、
より損失の少ない新規な光導波路素子を提供することを
その目的としている。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、基板と、該基板上に平面導波路
として形成された一方から他方に光を伝播する少なくと
も１対の光導波路と、該光導波路の間の伝播光路に板状
の光学素子を挿入するために該基板に形成されたギャッ
プとを含む光導波路素子において、 該光導波路の一方の出射端近傍と該光導波路の他方の入
射端近傍とが、それぞれ、少なくともその導波路幅が該
ギャップ内の端面に向かって漸増するように形成されて
いることを特徴とする光導波路素子が提供される。

作用 本発明に係る光導波路素子は、この素子を形成する少な
くとも１対の光導波路が、板状光学素子を挿入するため
のギャップに近づくにつれてその幅を漸増するように構
成されていることをその主要な特徴としている。

即ち、従来の光導波路素子における伝播光の振舞いを詳
細に検討したところ、この種の光導波路素子において発
生する伝播損失の多くは、ギャップ内における光の拡散
に起因するものであることが見出された。即ち、光導波
路内においては、光導波路と基板との屈折率差によって
導波光は導波路内に閉じ込められる。しかしながら、ギ
ャップ内に出射された光は、出射されたときの伝播角度
に応じて拡散されるので、ギャップ内で対面する他の光
導波路には、出射された光の一部しか入射せず、このた
めに大きな導波損失が生じている。

これに対して、本発明に係る光導波路素子では、各光導
波路の幅が、ギャップに近づくにつれて漸増しており、
ギャップ内の端面で最大幅を有するように形成されてい
る。このように形成された光導波路では、入射側光導波
路内で導波光がギャップに近づくにつれて導波光の導波
路側面に対する導波角度が減少し、ギャップ内での拡散
幅が減少される。一方、出射側光導波路では、幅の広が
ったギャップ内端面に導波光を注入されるので、進行と
共に導波光が通常の幅の光導波路に収束される。従って
、ギャップ内で漏れる光は著しく低減される。

また、上述のような光導波路の独特の形状の作用は、互
いに結合された光導波路のミスアライメントに対しても
有利に作用し、ギャップを含む光導波路の伝播損失を更
に低減させる。

尚、本発明に係る光導波路素子における光導波路の独特
の機能は、その導波路幅のみがギャップに向かって漸増
するような形状に光導波路を形成することによって実現
できるが、更に、光導波路の高さ方向にも同様な機能を
持たせることも可能である。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。

実施例 第１図は、本発明に従う光導波路素子の具体的な構成例
を示す図である。

同図に示すように、この光導波路素子は、基板ｌ上に形
成された光導波路２．３および４とギャップ５とから構
成されている。本実施例では、ギャップ５には、波長選
択性を有するハーフミラ−を板状光学素子６として挿入
するものとする。光導波路２は入射用の光導波路であり
、光導波路２に入射された光が、ギャップ５に挿入され
た板状光学素子６によって分岐された後、光導波路３お
よび４を介して出射されるように構成されている。

各光導波路２．３および４は、それぞれ基板１の両端に
近い側は通常の光導波路と同様に幅の均一な入射ポート
２１または出射ボート３１．４１を形成している。一方
、各光導波路２．３および４のギャップ５に近い側は、
ギャップ５内の端面に近づくにつれてその幅が漸増して
結合部２２．３２および４２を形成している。

第２図（ａ）および（ｂ）は、上述のような／発明に係
る光導波路素子の機能を説明するための図であり、中央
にギャップ５を備えた基板１上に形成された１本の入射
側光導波路２と出射側の光導波路３との間の光学的結合
状態を示している。尚、ここでは、説明を簡単にするた
めに、ギャップ５内には板状光学素子を挿入していない
。

第２図（ａ）に示す光導波路素子では、本発明に従って
、ギャップ５の近傍で、ギャップ５内の端面に近づくに
従って導波路幅が漸増して結合部２２．３２を構成して
おり、ギャップ５内の端面で最大幅となるように構成さ
れている。

以上のように構成された光導波路素子においては、図中
に光路β１または！、°として示すように、伝播光Ｌ１
が結合部２２に到達するとその伝播角θ。

は図中に角度θ、として示すように小さくなる。

従って、伝播光がギャップ５内の端面からギャップ５内
に出射して拡散しても、その拡散光Ｗ１の殆どは光導波
路３の結合部３２に入射する。

これに対して、第２図（ｂ）に示す従来の光導波路素子
では、図中に光路β１または］、ｌとして示すように、
光導波路２に入射した伝播光り、の伝播角。は終始変化
しないので、伝播光Ｌ１がギャップ５内の端面からギャ
ップ５内に出射して拡散されると、その拡散光Ｗ。の一
部のみが光導波路３の結合部３２に入射する。

このように、本発明に従ってテーパ状の結合部を有する
光導波路素子では、ギャップ内での拡散による損失が極
めて効果的に低減されている。また、結合部の端面にお
いては導波路幅が太くなっているので、結合される光導
波路間のミスアライメントによる損失の増加も低減する
ことができる。

以上のような本発明に係る光導波路素子の効果は、第１
図に示したように、分岐路を含むような構成の場合にも
、また、ギャップ５にフィルタやハーフミラ−等の板状
光導波路素子６を挿入した場合にも同様に得られ、ギャ
ップを含む光導波路素子の伝播損失を著しく低減するこ
とができる。

尚、硼珪酸ガラス（ＢＫ７）基板を使用してイオン交換
法によって第１図に示すような構造の光導波路素子を作
製したところ、従来の素子と同様に導波路幅を変化しな
い構成の素子では０．２７ｄＢの損失が発生したのに対
して、本発明に従って構成された素子では、損失が０．
１６ｄＢまで低減された。

尚、この光導波路素子は、断面の径が５０μｍの略円形
の光導波路によって構成し、幅３０μｍのギャップ内の
導波路端面における幅を２００μｍとした。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る光導波路素子は、光学
素子を挿入するために形成されたギャップにおける損失
が少ないので、光分岐器、光スィッチ等の各種の光回路
において、フィルタ、ハーフミラ−１全反射ミラー等の
板状光学素子のホルダとして広く利用することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る光導波路素子の具体的な構成例
を示す図であり、 第２図（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る光導波路素
子の機能を、従来の光導波路素子と対比して示す図であ
り、 第３図は、従来の光導波路素子の構成を示す図である。 〔主な参照番号〕 １・・・基板、 ２．３．４・・・光導波路、 ５・・・ギャップ、 ６・・・光学素子、 ２１．３１４１・・・入射ボートまたは出射ボート、２
２．３２．４２・・・結合部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板と、該基板上に平面導波路として形成された一方か
   ら他方に光を伝播する少なくとも１対の光導波路と、該
   光導波路の間の伝播光路に板状の光学素子を挿入するた
   めに該基板に形成されたギャップとを含む光導波路素子
   において、 該光導波路の一方の出射端近傍と該光導波路の他方の入
   射端近傍とが、それぞれ、少なくともその導波路幅が該
   ギャップ内の端面に向かって漸増するように形成されて
   いることを特徴とする光導波路素子。