JPH04172308A - Ｙ分岐光回路 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、７字形の導波路形状を持つＹ分岐光回路に関
し、特に、軸ずれ入射による分岐比変動を抑制し、分岐
比安定性を改善したＹ分岐光回路に関する。

［従来技術］ 従来のＹ分岐光回路の形状を第３図に示す。

従来のＹ分岐光回路は、導波路の断面形状及び屈折率が
等しい入射導波路１と出射導波路２．３によって構成さ
れ、これらの導波路が分岐部４で７字形に交わり接続さ
れていた。上記構成において、入射導波路１にある波長
の基底モードのみが励振された場合、光パワーは分岐部
４を介して、出射導波路２，３に均等に分岐されていた
。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来のＹ分岐光回路では、ある波長の基底モードの
みが入射導波路１に励振された場合であれば特に不具合
は生じず、５０：５０もしくはそれに近い分岐比が得ら
れていた。

しかし、僅かな軸ずれ入射等により入射導波路１に基底
モードと同時に高次モードやリーキーなモードが励振さ
れた場合、波長によって分岐部４における高次モードや
リーキーなモードの電界分布の吠態が異なり、出射導波
路２，３に分岐されるこれらのモードの光パワーが変化
してしまうため、分岐比が５０：５０から変化し、ある
波長範囲でみると分岐比が変動する問題が生じていた。

また、軸ずれかない場合でも、導波路の僅かな作製誤差
や作製ばらつきで高次モードやリーキーなモードが励振
され、軸ずれ入射と等価な問題が生じていた。

この現象は、Ｙ分岐光回路の入射導波路に単一モードフ
ァイバからの出射光を軸ずれ入射した場合に顕著に現れ
る。

本発明者らが２段自然イオン交換法で作製した従来のＹ
分岐光回路の入射導波路１に、単一モードファイバから
の出射光を軸ずれ入射して測定した波長損失特性の一例
を第４図に示す。なお、２段自然イオン交換法の詳細に
ついては、菅原、橋爪、関らが昭和６２年の電子情報通
信学会半導停会材料部門全国大会で報告した論文（論文
番号３６９）等に述べられているが、簡単に説明すると
、ガラス基板表面をイオン透過防止マスク膜で被覆し、
このマスク膜には所定の導波路パターンで開口を形成し
ておき、このマスク膜被覆ガラス基板を、ガラスの屈折
率を増大させる一価陽イオンを含む溶融塩と接触させて
塩中のイオンとガラス中のイオンとを交換させ、これに
より、屈折率がマスク開口部から内部に向けて次第に減
少する分布を持つ断面が略半円形の高屈折率領域を形成
する。

ついで、マスク膜を除去した後、ガラスの屈折率減少に
効果のある一価陽イオンを含む溶融塩にガラス基板を接
触させる。

この第２段イオン交換処理により、前記高屈折率領域の
最大屈折率中心が基板表面から深部へ移動するとともに
、高屈折率領域全体の断面形状がほぼ円形になる。

上記方法で作成した従来構造のＹ分枝光回路は、波長１
．３５μｍよりも長波長側で単一モードと評価された直
線導波路で形成されている。軸ずらし量は入射導波路１
の中心軸からＸ方向に＋２μｍである。この例では１．
４０μｍよりも長い波長で分岐比が一定になった。した
がって、１．３５μｍから１．４０μｍの波長では入射
導波路１を伝搬するリーキーなモードにより分岐比の変
動が発生し、１．３５μｍよりも短い波長では入射導波
路１を伝搬する高次モードとリーキーなモードの両方に
より分岐比の変動が発生したことを表している。

この現象のため、従来のＹ分岐光回路では、ある波長で
分岐比が５０：５０になるように単一モードファイバを
入射導波路に調心した場合でも、僅かな軸ずれや導波路
の作製誤差、作製ばらつきにより、ある波長範囲で分岐
比変動が起こり分岐比の安定性が悪くなる問題があった
。

［問題を解決するための手段］ 前記従来の問題点を解決するため本発明では、Ｙ分岐部
に至る入射導波路の一部または全部に、票決モードがカ
ットオフになり、かつ、基底モードの等偏屈折率が基板
内に形成された他の導波路よりも低くなる低等価屈折率
導波路部を設け、入射導波路を伝搬する高次モードやリ
ーキーなモードがこの部分で基板中に放射されるように
した。

低等価屈折率導波路部を入射導波路の一部に設ける場合
、低等価屈折率導波路部を伝搬した後に再び導波路の作
製誤差、作製ばらつきにより高次モードやリーキーなモ
ードが励振されるのを防ぐため、低等価屈折率導波路部
はできるだけ分岐部寄りに設けるのが望ましい。

［作用］ 入射導波路を伝搬する高次モードやリーキーなモードが
、上記の低等価屈折率導波路部分で基板中に放射され、
分岐部に基底モードのみが伝搬されるようになるため、
入射導波路の光パワーを２本の出射導波路に均等に分岐
することができる。

したがって、軸ずれ入射や導波路の作製誤差、作製ばら
つきに対する分岐比変動が従来のＹ分枝光回路よりも起
こりにくくなり、広い波長範囲で５０＝５０もしくはそ
れに近い分岐比を実現できることができる。

［実施例コ 以下、本発明を図面に示した一実施例について詳細に説
明する。

第１図は本発明によるＹ分岐光回路の一例を示す平面図
である。入射導波路工と出射導波路２，３は、屈折率が
ｎ（ｎ導波路幅がＷ。の直線導波路であり、これらの導
波路は分岐部４で７字形に交わるように接続されている
。入射導波路１の一部には、導波路幅Ｗ、がＷ、＜Ｗｏ
である低等価屈折率導波路部６と、この部分の前後に連
なる導波路幅がＷｏからＷ、に徐々に変化する接続導波
路部７，８が設けである。

低等価屈折率導波路部６の屈折率は、−例として入射導
波路１よりも０．０００４だけ小さくなっている。

以上のように構成したＹ分岐光回路を２段自然イオン交
換法で作製し、単一モードファイバからの出射光を軸ず
れ入射して測定した波長損失特性の一例を第２図に示す
。軸ずれ量は第４図の場合と同一で、入射導波路１′の
中心軸からＸ方向に＋２μｍである。イオン交換条件も
第４図の場合と同一であり、入射導波路１および出射導
波路２゜３は、波長１．３５μｍよりも長波長側で単一
モードと評価された直線導波路で形成されている。

入射導波路１を伝搬する１、３５μｍ前後の波長の高次
モードやリーキーなモードを低等価屈折率導波路部６で
基板Ｓ中に放射させるため、この部分のイオン交換阻止
膜のマスク開口幅は、入射導波路１のマスク開口幅の０
．６７倍に、長さは２ｍｍにした。この例では従来のＹ
分岐光回路に軸ずれ入射した場　合に起こっていた１、
３１μｍから１．４０μｍの波長範囲での分岐比変動を
抑制することができた。

なお本実施例では入射導波路１よりもＸ方向の導波路幅
を狭＜シ、屈折率をやや小さくすることにより低等価屈
折率導波路部６を構成したが、屈折率を変えずにＸ方向
やＸ方向の導波路幅を狭くすることによってもこの部分
を構成することかでき、また、導波路幅を変えずに屈折
率を小さくす　　　　−ることによっても同様に構成す
ることができる。

要するに入射導波路１を伝搬する高次モードのカットオ
フ波長の前後で高次モードやリーキーなモードが基板５
中に放射されるように低等価屈折率導波路部６の等偏屈
折率を下げればよい。

ただし、屈折率差の比率があまり大きいと、分布形状が
急峻となってモード変換ロスを生じ易く、一方上記比が
あまり小さい場合には本発明の効果が十分得られないの
で、導波路部６の等偏屈折率を、入出射導波路の屈折率
を基準としてその０゜５０倍ないし０．９０倍の範囲内
とすることが望ましい。

［発明の効果］ 本発明によれば、Ｙ分岐光回路の入射導波路を伝搬する
高次モードやリーキーなモードが低等価屈折率導波路部
で基板中に放射され分岐部に基底モードのみが伝搬する
ようになるため、入射導波路の光パワーを２本の出射導
波路に安定、かつ、均等に分岐することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は２段
自然イオン交換法で作製した本発明のＹ分岐光回路の波
長損失特性の測定結果の一例を示す図、第３図は従来の
Ｙ分岐光回路を示す平面図、第４図は２段自然イオン交
換法で作製した従来のＹ分岐光回路の波長損失特性の測
定結果の一例を示す図である。 １、、、、、入射導波路 ２、　３．　　、　、出射導波路 ４、、、、、分岐部 ５、、、、、基板 ｅ、、、、、低等価屈折率導波路部 ７、　８．　　、　、接続導波路部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板内に形成された単一モード導波路または数個のモー
   ドのみが伝搬する多モード導波路からなり、入射導波路
   と少なくとも２本の出射導波路を有するＹ分岐光回路に
   おいて、入射導波路の一部または全部に、高次モードが
   カットオフになり、且つ基底モードの等価屈折率が基板
   内に形成された他の導波路よりも低くなる低等価屈折率
   導波路部を設けたことを特徴とするＹ分岐光回路。