JPH0359502A - 導波路型光カプラ - 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】 概要 導波路型光デバイス、特に、多モード導波路を用いて構
成される導波路型光カプラに関し、低損失の導波路型光
カプラの提供を目的とし、導波路基板表面に直線状の第
１光導波路と、該第１光導波路から分岐する第２光導波
路を形威し、該第１光導波路の該第２光導波路が分岐す
る部分近傍を、導波光の波長の１／４以下の幅で、第１
光導波路幅方向に渡って斜めに切除し、該切除部に第１
及び第２光導波路の屈折率よりも高い屈折率を有する高
屈折率材料を充填して構成する。

産業上の利用分野 本発明は導波路型光デバイスに関し、特に、多モード導
波路を用いて構成される導波路型光カプラに関する。

光通信システムを構成するには、光源と伝送路以外に、
光ビームを透過あるいは遮断する光ゲート回路、光の進
行方向を変える光偏向器や光スィッチ、多数の光ビーム
を空間的に入れ替える光交換器、一つの光信号を複数の
端子に分岐しあるいはその逆の動作をなす光カプラ、そ
の他様々な機能を持つ光デバイスが必要になる。その一
部はしンズやハーフミラ−等の従来の光学素子（バルク
素子）で実現することは可能であるが、これらは光ファ
イバや半導体レーザ等に比べて大きいことから、振動等
の外的要因に対して素子を安定に保持することが容易で
なく、また、高集積化に限界がある。

導波路型光デバイスを用いるとこうした問題を解決する
ことができる。導波路型光デバイスは、透明な基板上に
、それより屈折率の高い厚さ数μｍの薄膜（光導波路）
を形成し、その中に光ビームを閉じ込めて制御するもの
であり、バルク素子と同じ機能を持つ薄膜素子を小さな
基板上に構成することができる。導波路型光デバイスは
バルク素子に比べてサイズが格段に小さく、また、ブレ
ーナ技術を用いて量産できるという特徴を有している。

従来の技術 このような導波路型光デバイスの一つである従来の導波
路型光カプラは、ガラス、光学結晶、半導体等の基板上
に、該基板より僅かに屈折率の高い部分を形成して光導
波路とし、この光導波路を第３図（Ａ）に示しているよ
うに単純に分岐し、あるいは、同図（Ｂ）に示している
ように、光導波路の電磁的結合を利用して構成されてい
る。

（Ａ）の分岐形のものは、光導波路１の上下の対称性を
変更することにより、その分岐比を変更することが可能
であり、（Ｂ）の方向性結合器形のものは、光入射側の
導波路２と分岐側の導波路３とのギャップａ１及び近接
部分の長さｂにより、その分岐比を変更することができ
る。

しかし、多モード導波路に（Ａ）及び（Ｂ）に示したよ
うな構成を適用すると、光の入射条件によって、出力端
４での分岐比が異なってしまうため、所定の分岐比を実
現したい場合には用いることはできなかった。このため
、第３図（Ｃ）に示されているような構成が採られてい
た。即ち、光入射側の導波路５を直線形状に形成し、こ
れの途中から分岐側の導波路６を図示の如く形成し、光
入射側導波路５の分岐部近傍を斜めに切断して、この部
分にガラス基板７の一面に誘電体膜８を形成したハーフ
ミラ−手段を介装して、入射光の一部を透過し、他を反
射して分岐側導波路６に導くように構成していた。

発明が解決しようとする課題 しかし、第３図（Ｃ）の構成によると、多モード導波路
に適用することはできるものの、これに用いているハー
フミラ−手段をその構成上薄く形成することができずく
例えば３０μｍ）、この部分には光導波路が無いことに
なるので、導波光の一部が漏洩し、損失が大きいという
問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、低
損失の導波路型光カプラの提供を目的としている。

課題を解決するための手段 上述した技術的課題は、導波路基板表面に直線状の第１
光導波路と、該第１光導波路から概略直角方向に分岐す
る第２光導波路を形成し、該第１光導波路の該第２光導
波路が分岐する部分近傍を、導波光の波長の１／４以下
の幅で、第１光導波路幅方向に渡って斜めに切除し、該
切除部に第１及び第２光導波路の屈折率よりも高い屈折
率を有する高屈折率材料を充填して構成することにより
解決される。

作　　　用 本発明によれば、第１光導波路の一部を、導波光の波長
の１／４以下の幅で、第１光導波路幅方向に渡って斜め
に切除し、この部分に第１及び第２光導波路の屈折率よ
りも高い屈折率を有する材料を充填して構成しているか
ら、導波光のモードに拘わらず、入射光の一部はこの高
屈折率部を透過して直進し、他は反射して第２光導波路
に導かれる。出力端での分岐比は高屈折率部の第１光導
波路形戊方向に対する角度及びその幅により調整するこ
とができ、この分岐比は入射光の入射条件に依存するこ
とは無い。そして、この高屈折率部の幅は導波光の波長
の１／４以下と狭いから、光導波路の切除部分は第３図
（Ｃ）と比較して小さく、この部分からの光の漏洩は少
なく、その損失を少なくすることができる。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を適用してなる導波路型光カプラの要部
構成を示す図である。この導波路型光カプラは、Ｓｉ基
板表面を熱酸化せしめてＳｉ０２層を形成し、これのさ
らに表面にＴｉをドープして、その屈折率を０．３〜０
．５％増加しく屈折率ｎ＝１．４６）、ドライエツチン
グ等により、不要部分を除去して第１図に示されている
ような直線形状の光導波路１０及びこの直線形状の光導
波路ｌＯに対して直角方向に分岐する光導波路１１を形
成して構成されている。

光導波路１０の光導波路１１の分岐部分近傍は、その幅
が導波光の波長λの１／４で、光導波路１０の形成方向
に対して４５度の角度で光導波路が切断・除去されてい
る。この除去は、光導波路１０及び１１形戊の際にＴ１
をドープした３１０２層の不要部分の除去と同時になさ
れている。そして、この除去部１２には、スパッタリン
グ等により、Ｓｉ（屈折率ｎ＝３．５＞が充填・形成さ
れ、光導波路１０よりも高屈折率部１３が形成されてい
る。この高屈折率部１３の材料はＡ１２０゜（ｎ＝１．
７＞や　ＴｉＯ２（ｎ＝２．　２）等でも形成すること
ができる。

本実施例によれば、光導波路１０の光導波路１１の分岐
部分近傍にその幅が導波光の波長λの１／４で、光導波
路１０の形成方向に対して４５度の角度で高屈折率部１
３が形成されており、入射光はモードを問わずその一部
はこの高屈折率部１３を透過し、他は反射して光導？ａ
、路１１に導かれるようになっている。

第２図に本実施例による分岐比の波長特性が示されてい
る。横軸が波長（ｎｍ）であり、縦軸が透過率（反射率
）である。本実施例では、高屈折率部１３を４５度の角
度で形成しており、この場合の分岐比を同図は示してお
り、この角度及び高屈折率部の幅を変更することにより
、分岐比を任意に変更することが可能である。

発明の効果 本発明は以上詳述したように構成したから、入射光のモ
ードを問わず所定の分岐比で入射光を分配することがで
きるとともに、高屈折率部の幅は導波光の波長の１／４
以下と狭いから、低損失の導波路型光カプラを提供する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の要部構成を示す図、第２図は
本発明一実施例の分岐比の波長特性を示す図、 第３図（Ａ）〜（Ｃ）は従来技術の説明図である。 １０゜ １・・・光導波路、 ３・・・高屈折率部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 導波路基板表面に直線状の第１光導波路（１０）と、該
   第１光導波路（１０）から分岐する第２光導波路（１１
   ）を形成し、 該第１光導波路（１０）の該第２光導波路（１１）が分
   岐する部分近傍を、導波光の波長の１／４以下の幅で、
   第１光導波路幅方向に渡って斜めに切除し、該切除部（
   １２）に第１及び第２光導波路の屈折率よりも高い屈折
   率を有する高屈折率材料を充填したことを特徴とする導
   波路型光カプラ。