JPH04293004A - Optical waveguide with isolator function - Google Patents
Optical waveguide with isolator functionInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、光伝送システムや光集
積回路に用いられて反射戻り光を抑制するアイソレータ
機能を有する光導波路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide that is used in optical transmission systems and optical integrated circuits and has an isolator function for suppressing reflected return light.
【0002】0002
【従来の技術とその課題】光伝送システム等において反
射戻り光を制御する機能を有する代表的なデバイスとし
て、従来より「アイソレータ」が知られている。2. Description of the Related Art An "isolator" has been known as a typical device having a function of controlling reflected return light in optical transmission systems and the like.
【0003】アイソレータは偏光子及び旋光子を構成要
素とし、光が旋光子を通過する際に、通過方向に依存し
て偏光方向が例えば常に45°右回転あるいは左回転す
る、ということを動作原理としている。[0003] An isolator has a polarizer and an optical rotator as its constituent elements, and its operating principle is that when light passes through the optical rotator, the polarization direction always rotates, for example, by 45 degrees to the right or left depending on the direction of passage. It is said that
【0004】この動作原理をさらに詳言する。例えば偏
光子の角度を直線偏光の入射光が通過する方向に設定し
、該偏光子を通過した光を右回転45°の旋光子を通過
させるようにする。もし、旋光子の後方からの反射があ
り、この反射光が再び旋光子を通過すると、その偏光方
向が左回転45°を受けるため、反射光の偏光方向は入
射光に対して90°回転することになる。そして、この
ように偏光方向が90°回転した反射光は入口にある偏
光子を通過できない。したがって、反射光が阻止される
ことになる。[0004] This operating principle will be explained in more detail. For example, the angle of the polarizer is set in the direction in which linearly polarized incident light passes, and the light that has passed through the polarizer is made to pass through an optical rotator with a clockwise rotation of 45°. If there is a reflection from behind the optical rotator and this reflected light passes through the optical rotator again, its polarization direction will be rotated 45 degrees to the left, so the polarization direction of the reflected light will be rotated 90 degrees with respect to the incident light. It turns out. The reflected light whose polarization direction has been rotated by 90 degrees cannot pass through the polarizer at the entrance. Therefore, reflected light is blocked.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述した従来のアイソ
レータは、構成する上で旋光子が不可欠であり、しかも
前述した動作を実現するためには旋光機能をもつ非相反
材料に磁場を与えることが不可欠となる。したがって、
従来のアイソレータは素子寸法が大きくなり、小形化が
困難であった。また、非相反材料を導波路化することが
難かしいので、導波路デバイスとの相性が悪かった。さ
らに、非相反材料は一般的半導体材料とは異なる材料で
あるので、アイソレータとレーザダイオードのモノシリ
ック集積が長年要望されているにもかかわらず、実現で
きなかった。[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned conventional isolator requires an optical polarizer in its construction, and in order to realize the above-mentioned operation, it is necessary to apply a magnetic field to a non-reciprocal material having an optical rotation function. becomes essential. therefore,
Conventional isolators have large element dimensions, making it difficult to downsize them. Furthermore, it is difficult to form a waveguide using a non-reciprocal material, so it is not compatible with waveguide devices. Furthermore, because non-reciprocal materials are different from typical semiconductor materials, monolithic integration of isolators and laser diodes has long been desired but has not been realized.
【0006】本発明はこのような事情に鑑み、偏光子,
旋光子などの非相反材料を用いず、反射光を阻止する機
能、すなわちアイソレータ機能を有する新規な光導波路
を提供することを目的とする。[0006] In view of these circumstances, the present invention provides a polarizer,
The object of the present invention is to provide a novel optical waveguide having a function of blocking reflected light, that is, an isolator function, without using a non-reciprocal material such as an optical rotator.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るアイソレータ機能を有する光導波路は、単一モ
ードのみを伝搬可能なストライプ状光導波路から構成さ
れ、一端が出力ポートとなる第一の光導波路に対し、こ
の第一の光導波路と比較して等価屈折率が相対的に小さ
く且つ一端が入力ポートとなる第二の光導波路の他端部
が、上記第一の光導波路の他端側と微小角度傾斜した方
向からY字状分岐的に結合し、且つ該結合部において第
一及び第二の光導波路のコア領域同士が互いに接した光
移行領域が形成されていることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] An optical waveguide having an isolator function according to the present invention that achieves the above object is composed of a striped optical waveguide capable of propagating only a single mode, and has a first end serving as an output port. The other end of the second optical waveguide, which has a relatively smaller equivalent refractive index than the first optical waveguide and whose one end serves as an input port, is connected to the optical waveguide other than the first optical waveguide. A light transition region is formed in which the core regions of the first and second optical waveguides are connected to each other in a Y-shaped branching manner from a direction inclined at a slight angle to the end side, and are in contact with each other at the joint portion. shall be.
【0008】[0008]
【作用】入力ポート、すなわち第二の光導波路の一端か
ら光を入射すると、該第二の光導波路の第二のコア領域
と第一の光導波路の第一のコア領域とが互いに接した領
域において、光は等価屈折率分布の影響を受けて上記第
二のコア領域から相対的に等価屈折率が高い第一のコア
領域へ移行し、出力ポートである第一の光導波路の一端
から出力される。一方、このように出力された光の反射
光が上記出力ポートから入射してきても、該反射光は上
記光移行領域において等価屈折率の大きいコア領域に導
かれて伝搬するので第一の光導波路のコア領域から第二
の光導波路のコア領域へ移行することなく、該第一の光
導波路の他端から出射することになる。したがって、か
かる光導波路はアイソレータ機能を果たしていることに
なる。[Operation] When light enters from the input port, that is, one end of the second optical waveguide, the area where the second core region of the second optical waveguide and the first core region of the first optical waveguide are in contact with each other. Under the influence of the equivalent refractive index distribution, light moves from the second core region to the first core region, which has a relatively high equivalent refractive index, and is output from one end of the first optical waveguide, which is the output port. be done. On the other hand, even if the reflected light of the light output in this way enters from the output port, the reflected light is guided to the core region with a large equivalent refractive index in the light transition region and propagates, so that the first optical waveguide The light is emitted from the other end of the first optical waveguide without transferring from the core region of the second optical waveguide to the core region of the second optical waveguide. Therefore, such an optical waveguide functions as an isolator.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。EXAMPLES The present invention will be explained below based on examples.
【0010】図1には一実施例に係る光導波路の基本的
な構成を概念的に示す。図において、11は等価屈折率
が大きな第一のストライプ状光導波路(以下、光導波路
という)、12は等価屈折率が小さい第二のストライプ
状光導波路(以下、光導波路という)であり、第二の光
導波路12は第一の光導波路11に対して微小角度θで
Y字状分岐的に結合している。また、この結合部分にお
いて、両方の光導波路11,12のコア領域の側面同士
が互いに相接した光移行領域13が形成されており、こ
の光移動領域ではあたかも一つのストライプ状光導波路
を形成しているようになっている。なお、このような光
導波路のA−A断面及びB−B断面における等価屈折率
分布を図1(B),(C)に示す。FIG. 1 conceptually shows the basic configuration of an optical waveguide according to an embodiment. In the figure, 11 is a first striped optical waveguide with a large equivalent refractive index (hereinafter referred to as an optical waveguide), 12 is a second striped optical waveguide with a small equivalent refractive index (hereinafter referred to as an optical waveguide); The second optical waveguide 12 is coupled to the first optical waveguide 11 at a small angle θ in a Y-shaped branching manner. Furthermore, in this joint portion, an optical transfer region 13 is formed in which the side surfaces of the core regions of both optical waveguides 11 and 12 are in contact with each other, and in this optical transfer region, it is as if one striped optical waveguide is formed. It seems like it is. Note that equivalent refractive index distributions in the AA cross section and the BB cross section of such an optical waveguide are shown in FIGS. 1(B) and 1(C).
【0011】ここで、第二の光導波路12の結合端とは
反射側をポートA、第一の光導波路11の第二の光導波
路12と微小角度θを成す側の一端をポートB、他端を
ポートCとする。ポートAから入射した光は、光移行領
域13において図1(C)に示す等価屈折率分布の影響
を受け、等価屈折率の小さい第二の光導波路12から等
価屈折率の大きい第一の光導波路11へ移り伝搬してポ
ートCに至る。逆に、ポートCから入射した光は、光移
行領域13で等価屈折率の小さい第二の光導波路12の
コア領域と出会うが、光は等価屈折率の大きなコア領域
に導かれて進むので、光移行領域13を通過してポート
Bに至ることになる。Here, the coupling ends of the second optical waveguide 12 include port A on the reflection side, port B on the side of the first optical waveguide 11 forming a small angle θ with the second optical waveguide 12, etc. Let the end be port C. The light incident from port A is influenced by the equivalent refractive index distribution shown in FIG. It moves to the wave path 11, propagates, and reaches port C. Conversely, the light incident from port C encounters the core region of the second optical waveguide 12 with a small equivalent refractive index in the light transition region 13, but the light is guided by the core region with a large equivalent refractive index and proceeds. The light passes through the light transition region 13 and reaches port B.
【0012】すなわち、図1に示す光導波路では、ポー
トAから入射した光はポートCから出射するが、例えば
その反射光がポートCから入射すると入射端であるポー
トAには至らずポートBから出射することになるので、
ポートAを入射端、ポートCを出射端とするとアイソレ
ータとして働くことになる。なお、かかる本発明の光導
波路のアイソレータ機能の動作原理は、従来のアイソレ
ータとは全く異なるので、偏光子や旋光子を必要とせず
、非相反材料を用いる必要がない。That is, in the optical waveguide shown in FIG. 1, light that enters from port A exits from port C, but for example, when reflected light enters from port C, it does not reach port A, which is the input end, but exits from port B. Since it will be emitted,
If port A is used as an input end and port C is used as an output end, it will work as an isolator. The operating principle of the isolator function of the optical waveguide of the present invention is completely different from that of conventional isolators, so there is no need for polarizers or optical rotators, and there is no need to use non-reciprocal materials.
【0013】本発明の光導波路で微小角度θの大きさは
第二の光導波路12の光が光移行領域13においてスム
ーズに第一の光導波路に移行する角度であればよく、通
常、1,2°までである。これ以上大きいと損失が大き
くなるからであり、最大10°程度である。また、第一
の光導波路11と第二の光導波路12との屈折率差△n
は、光移行部13においてポートAからの光が第二の光
導波路2から第一の光導波路1へ大きな損失なく移行す
るが、ポートCからの光が第一の光導波路11から第二
の光導波路12へは移行しないように設定すればよい。
実際には微小角度θや光移行領域13の長さ等を考慮し
つつ決定する必要があるが、通常、△nにすればよい。
さらに、光移行領域13の長手方向の長さは原則的には
長いほどよく、光導波路自体の寸法、上述した屈折率差
△n,微小角度θ等を考慮して設定する必要があるが、
通常、200μm以上必要となる。In the optical waveguide of the present invention, the small angle θ may be any angle such that the light from the second optical waveguide 12 smoothly transfers to the first optical waveguide in the optical transition region 13, and is usually 1, Up to 2°. This is because if the angle is larger than this, the loss increases, and the maximum angle is about 10°. Moreover, the refractive index difference Δn between the first optical waveguide 11 and the second optical waveguide 12
In the optical transition section 13, the light from port A is transferred from the second optical waveguide 2 to the first optical waveguide 1 without significant loss, but the light from port C is transferred from the first optical waveguide 11 to the second optical waveguide 1. What is necessary is to set it so that it does not migrate to the optical waveguide 12. In reality, it is necessary to determine the angle by taking into account the minute angle θ, the length of the light transition region 13, etc., but normally it is sufficient to set it to Δn. Furthermore, the length of the light transition region 13 in the longitudinal direction is, in principle, better as it is longer, and it is necessary to set it in consideration of the dimensions of the optical waveguide itself, the above-mentioned refractive index difference Δn, minute angle θ, etc.
Usually, 200 μm or more is required.
【0014】以下、具体的製造例を示しながら本発明の
光導波路をさらに詳細に説明する。The optical waveguide of the present invention will be explained in more detail below with reference to specific manufacturing examples.
【0015】図2には、大小の相対関係を有する等価屈
折率のストライプ状光導波路を実現するために、相対的
に大小の膜厚をもつ金属膜を誘電体結晶表面にストライ
プ形状に装荷し、熱拡散する方法を採用した光導波路を
示す。In FIG. 2, in order to realize a striped optical waveguide with an equivalent refractive index having a relative relationship between sizes, a metal film having a relatively large and small film thickness is loaded in a stripe shape on the surface of a dielectric crystal. , shows an optical waveguide that uses a method of thermal diffusion.
【0016】図2において、20はニオブ酸リチウム単
結晶からなる基板であり、21,22はチタン金属を熱
拡散させることによって図1と同様にY字状に結合状態
に形成されたストライプ状光導波路であり、その横幅は
約4ミクロンである。ここで、第一の光導波路21の基
板20との屈折率差△nは2×10−3程度であり、第
二の光導波路22の基板20との屈折率差△nは1×1
0−3程度である。すなわち、第二の光導波路22の等
価屈折率が第一の光導波路21のそれにより小さいこと
になる。このような光導波路21,22は、チタン金属
の厚さを変えてストライプ状に形成された拡散源を、同
時に高温処理することにより簡単に作成できる。なお、
光導波路21,22が成す微小角度θは0.5°でり、
素子の全長は約10mmである。In FIG. 2, 20 is a substrate made of lithium niobate single crystal, and 21 and 22 are striped light guides formed in a Y-shaped bonded state by thermally diffusing titanium metal. It is a wave path, and its width is approximately 4 microns. Here, the refractive index difference Δn between the first optical waveguide 21 and the substrate 20 is about 2×10 −3 , and the refractive index difference Δn between the second optical waveguide 22 and the substrate 20 is 1×1
It is about 0-3. That is, the equivalent refractive index of the second optical waveguide 22 is smaller than that of the first optical waveguide 21. Such optical waveguides 21 and 22 can be easily created by simultaneously subjecting diffusion sources formed in stripes of titanium metal with different thicknesses to high temperature treatment. In addition,
The small angle θ formed by the optical waveguides 21 and 22 is 0.5°,
The total length of the element is approximately 10 mm.
【0017】図2(B)は、光移行領域23の横断面図
(C−C線断面)における屈折率分布を示す。この断面
における屈折率分布は四つの領域に分かれ、両側a及び
dはコア領域の外側のニオブ酸リチウム基板21からな
るクラッド領域、領域bは等価屈折率の小さい光導波路
22のコア領域、領域cは等価屈折率の大きな光導波路
21のコア領域である。FIG. 2B shows a refractive index distribution in a cross-sectional view (cross-section taken along the line C--C) of the light transfer region 23. The refractive index distribution in this cross section is divided into four regions, where both sides a and d are cladding regions made of the lithium niobate substrate 21 outside the core region, region b is the core region of the optical waveguide 22 with a small equivalent refractive index, and region c is the core region of the optical waveguide 21 having a large equivalent refractive index.
【0018】一般に、高屈折率の物質からなるコア部分
を低屈折率の物質からなるクラッドで囲んだ光導波路に
おいて、光は高屈折率のコア領域を伝搬する特性を有す
る。したがって、図2に示す光導波路は図1に示すもの
と同様なアイソレータ機能を有し、ポートAから入射し
た光はポートCから出射し、一方、その反射光がポート
Cから入射してもポートAには戻らずポートBから出射
することになる。Generally, in an optical waveguide in which a core portion made of a material with a high refractive index is surrounded by a cladding made of a material with a low refractive index, light has a characteristic that light propagates through the core region with a high refractive index. Therefore, the optical waveguide shown in FIG. 2 has an isolator function similar to that shown in FIG. The light will not return to A but will be emitted from port B.
【0019】波長1.5μmのレーザ光を光導波路12
のポートAから入射すると、光移行領域23を通過した
後、光導波路22のポートCから大きな損失を受けない
で出射した。一方、ポートCから同一波長のレーザ光を
入射すると、光移行領域23で等価屈折率が大きい光導
波路21のコア領域を伝搬し、最終的にポートBから出
射し、ポートAからは光は出射しなかった。正確にポー
トBとポートAからの出力光パワーを測定するとその比
はPB /PA =20dB以上であった。すなわち、
図2に示す光導波路のアイソレーション比は20dB以
上であった。この値はレーザ光の偏波方向を変えても大
きな変化はなかった。このことは従来のアイソレータで
は、偏光子が不可欠であり、使用可能なレーザ光の偏波
方向が規定されていたという問題があったが、本発明に
よるアイソレータ機能をもつ光導波路では、偏波によら
ず動作するという特徴が生じることを示している。また
、レーザ光の波長は1.50μmに変えても、アイソレ
ータ特性に大きな変化はなかった。このことは、本発明
によるアイソレータ機能導波路は、動作波長の依存性が
小さいという特徴を有することを示している。Laser light with a wavelength of 1.5 μm is transmitted through the optical waveguide 12.
When the light enters from the port A of the optical waveguide 22, the light passes through the optical transition region 23 and then exits from the port C of the optical waveguide 22 without suffering a large loss. On the other hand, when laser light of the same wavelength enters from port C, it propagates through the core region of the optical waveguide 21 with a large equivalent refractive index in the light transition region 23, and finally exits from port B, and the light exits from port A. I didn't. When the output optical power from port B and port A was accurately measured, the ratio thereof was PB /PA = 20 dB or more. That is,
The isolation ratio of the optical waveguide shown in FIG. 2 was 20 dB or more. This value did not change significantly even if the polarization direction of the laser beam was changed. This was a problem in that conventional isolators required a polarizer and the polarization direction of usable laser light was regulated, but in the optical waveguide with an isolator function according to the present invention, the polarization direction This shows that the characteristic of operating regardless of the situation arises. Furthermore, even when the wavelength of the laser beam was changed to 1.50 μm, there was no significant change in the isolator characteristics. This indicates that the isolator function waveguide according to the present invention is characterized by a small dependence on the operating wavelength.
【0020】以上説明した実施例では、大小の相対関係
を有する等価屈折率のストライプ状光導波路として、ニ
オブ酸リチウム単結晶にチタンを熱拡散させる場合を例
としたが、石英ガラス導波路や光ガラスファイバなどに
おいて、コア部の材料に用いるドーパントの種類を制御
することによっても、同様にアイソレータが形成可能で
ある。In the embodiments described above, titanium is thermally diffused into a lithium niobate single crystal to form a striped optical waveguide with an equivalent refractive index having a relative relationship in size. An isolator can be similarly formed by controlling the type of dopant used in the core material of glass fiber or the like.
【0021】次に、図3を参照しながら他の実施例につ
いて説明する。この実施例は、相対的にコア領域の寸法
に大小を与えることにより、大小の相対関係を有する等
価屈折率のストライプ状光導波路を実現したものである
。Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a striped optical waveguide with an equivalent refractive index having a relative size relationship is realized by giving the core region a relatively large or small dimension.
【0022】図3(A)に示すように、この光導波路は
等価屈折率が大きい第一の光導波路31と等価屈折率が
小さい第二の光導波路32とが、図1と同様に微小角度
θをもってY字状に結合され、且つその結合部分に光移
行領域33が形成されたものである。すなわち、この光
導波路は、InP基板34上に、バンドギャップ波長が
1.3μmでリブ部を有するInGaAsPコア35を
形成し、これをInPクラッド層36で覆ったものであ
り、コア35の高さが大きいリブ部35aが第一の光導
波路31、高さが小さいリブ部35bが第二の光導波路
32を形成する。なお、このような導波路構造は従来か
らリブ構造として知られているものである。As shown in FIG. 3(A), in this optical waveguide, a first optical waveguide 31 having a large equivalent refractive index and a second optical waveguide 32 having a small equivalent refractive index are arranged at a small angle as in FIG. They are coupled in a Y-shape at an angle of θ, and a light transfer region 33 is formed at the coupled portion. That is, in this optical waveguide, an InGaAsP core 35 having a bandgap wavelength of 1.3 μm and a rib portion is formed on an InP substrate 34, and this is covered with an InP cladding layer 36, and the height of the core 35 is The rib portion 35a with a large height forms a first optical waveguide 31, and the rib portion 35b with a small height forms a second optical waveguide 32. Note that such a waveguide structure is conventionally known as a rib structure.
【0023】本実施例では、コア35の厚さTcを50
00オングストローム、高さの大きいリブ部35aの高
さh1 を500オングストローム、高さが小さいリブ
部35bの高さh2 を250オングストローム、各リ
ブ部35a,35bの幅を5μmとした。In this embodiment, the thickness Tc of the core 35 is set to 50
The height h1 of the larger rib portion 35a was 500 angstrom, the height h2 of the smaller rib portion 35b was 250 angstrom, and the width of each rib portion 35a, 35b was 5 μm.
【0024】本実施例の光導波路において波長1.5μ
mのレーザ光を用いて導波路特性を調べた。光導波路3
2のポートAから光を入射させたときは光は光導波路3
1のポートCから出射した。一方、光導波路31のポー
トCから入射させた光はポートAから出射し、このとき
のポートB,ポートAでの出力光パワー比PB /PA
は20dB以上であった。また、ニアフィールドパタ
ーンを観察した結果、単一モードで伝搬していることが
確認できた。さらに、波長1.50μmの光を用いた場
合でも同様であった。In the optical waveguide of this example, the wavelength is 1.5μ.
The waveguide characteristics were investigated using a laser beam of m. Optical waveguide 3
When light enters from port A of 2, the light enters optical waveguide 3.
It was emitted from port C of 1. On the other hand, the light incident from port C of the optical waveguide 31 is emitted from port A, and the output optical power ratio at port B and port A at this time is PB /PA
was 20 dB or more. Furthermore, as a result of observing the near-field pattern, it was confirmed that propagation occurred in a single mode. Furthermore, the same result was obtained when light with a wavelength of 1.50 μm was used.
【0025】以上の結果より、本実施例の光導波路にお
て良好なアイソレーション機能が動作していることが認
められた。なお、本実施例では二つのストライプ状光導
波路のコア領域の高さ、すなわちリブ高さに差を与えて
等価屈折率に大小の差を与えたが、ストライプ幅に差を
与えても同様に等価屈折率に差を与えることができ、同
様にアイソレーション機能を有する光導波路を形成する
ことができる。From the above results, it was confirmed that the optical waveguide of this example had a good isolation function. In this example, the heights of the core regions of the two striped optical waveguides, that is, the heights of the ribs, were varied to give a difference in the equivalent refractive index; A difference can be given to the equivalent refractive index, and an optical waveguide having an isolation function can also be formed.
【0026】次に、図4を参照しながら、他の実施例に
ついて説明する。本実施例では、超格子構造からなるコ
ア領域の一方を混晶化するとにより、大小関係を有する
等価屈折率のストライプ状光導波路を実現したものであ
る。Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In this example, a striped optical waveguide having equivalent refractive indexes having a magnitude relationship is realized by making one of the core regions having a superlattice structure mixed crystal.
【0027】図4(A)は光移行領域での断面図、図4
(B)は他の領域での断面図である。図中、41は第一
の光導波路、42は第二の光導波路であり、両者は図1
と同様にY字状に結合されて光移行領域43が形成され
たものであり、かかる構造についての説明は省略する。FIG. 4(A) is a cross-sectional view in the light transfer region, FIG.
(B) is a cross-sectional view in another area. In the figure, 41 is a first optical waveguide, and 42 is a second optical waveguide, both of which are shown in FIG.
Similarly, the light transfer region 43 is formed by coupling in a Y-shape, and a description of this structure will be omitted.
【0028】ここで、光導波路41,42は、InP基
板44上に形成されたInGaAs/InPからなる超
格子45に加工されたリブ部45a,45bからなるも
のであるが、第一の光導波路41は混晶化されてもとの
屈折率とは異なっている。すなわち、リブ部35aの上
面にはSi3N4 からなる誘電体薄膜46が装荷され
ており、この状態で適当な温度で急加熱すると、リブ部
35aの超格子構造が破壊されて混晶化が進み、混晶化
領域47が形成され、これが第一の光導波路41となっ
ている。Here, the optical waveguides 41 and 42 are composed of rib portions 45a and 45b processed into a superlattice 45 made of InGaAs/InP formed on an InP substrate 44, but the first optical waveguide 41 has been mixed crystallized and has a different refractive index from the original. That is, a dielectric thin film 46 made of Si3N4 is loaded on the upper surface of the rib portion 35a, and when it is rapidly heated at an appropriate temperature in this state, the superlattice structure of the rib portion 35a is destroyed and mixed crystal formation progresses. A mixed crystal region 47 is formed and serves as the first optical waveguide 41.
【0029】混晶領域の屈折率はもとの超格子とは異な
り、大小関係は光の偏光方向に依存する。すなわちTE
モード光に対しては混晶化された領域部の屈折率がもと
の超格子よりも小さく、第一の光導波路41が第二の光
導波路42より等価屈折率が小さいことになる。一方、
TMモードの光に対しては上述した関係が逆になり、第
一の光導波路41が第二の光導波路42より大きいこと
になる。何れにしても、光導波路41,42間に大小関
係が生じるので、上述した実施例と同様なアイソレータ
機能を有する光導波路となる。The refractive index of the mixed crystal region is different from that of the original superlattice, and the magnitude relationship depends on the polarization direction of light. That is, T.E.
For mode light, the refractive index of the mixed crystal region is smaller than that of the original superlattice, and the first optical waveguide 41 has a smaller equivalent refractive index than the second optical waveguide 42. on the other hand,
For TM mode light, the above relationship is reversed, and the first optical waveguide 41 is larger than the second optical waveguide 42. In any case, since there is a size relationship between the optical waveguides 41 and 42, the optical waveguides have the same isolator function as in the embodiment described above.
【0030】以上説明した実施例では、主として、半導
体を基板とした導波路における実施例を述べたが、ガラ
ス材料からなる石英光導波路あるいは光ファイバを素材
としても、あるいは他の材料からなる光導波路において
も、本発明と同様の原理を用いることにより、高性能な
アイソレータ機能を容易に実現することができる。[0030] In the embodiments described above, the embodiments are mainly related to waveguides using a semiconductor as a substrate. Also, by using the same principle as the present invention, a high-performance isolator function can be easily realized.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば偏
光子や旋光子などを用いず、半導体のみでアイソレータ
機能を実現することが可能となるから、半導体レーザと
のモノリシック集積が容易になるばかりでなく、光集積
回路のキーデバイスとしての応用が期待される。また、
半導体以外の材料による集積回路に組み込むことも可能
となる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to realize an isolator function only with a semiconductor without using a polarizer or a rotator, so monolithic integration with a semiconductor laser is facilitated. In addition, it is expected that it will be used as a key device in optical integrated circuits. Also,
It also becomes possible to incorporate it into integrated circuits made of materials other than semiconductors.
【図1】一実施例に係る光導波路の構成を示す概念図で
ある。FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of an optical waveguide according to an example.
【図2】他の実施例に係る光導波路の構成を示す概念図
である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of an optical waveguide according to another embodiment.
【図3】他の実施例に係る光導波路の構成を示す概念図
である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the configuration of an optical waveguide according to another embodiment.
【図4】他の実施例に係る光導波路の構成を示す概念図
である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing the configuration of an optical waveguide according to another embodiment.
11,21,31,41 第一の光導波路12,22
,32,42 第二の光導波路13,23,33,4
3 光移行領域20 ニオブ酸リチウム単結晶
34 InP基板
35 InGaAsコア
36 InPクラッド層
44 InP基板
45 InGaAs/InP超格子
46 誘導体薄膜(Si3N4 )11, 21, 31, 41 first optical waveguide 12, 22
, 32, 42 Second optical waveguide 13, 23, 33, 4
3 Optical transition region 20 Lithium niobate single crystal 34 InP substrate 35 InGaAs core 36 InP cladding layer 44 InP substrate 45 InGaAs/InP superlattice 46 Dielectric thin film (Si3N4)
Claims (1)
プ状光導波路から構成され、一端が出力ポートとなる第
一の光導波路に対し、この第一の光導波路と比較して等
価屈折率が相対的に小さく且つ一端が入力ポートとなる
第二の光導波路の他端部が、上記第一の光導波路の他端
側と微小角度傾斜した方向からY字状分岐的に結合し、
且つ該結合部において第一及び第二の光導波路のコア領
域同士が互いに接した光移行領域が形成されていること
を特徴とするアイソレータ機能を有する光導波路。Claim 1: A first optical waveguide consisting of a striped optical waveguide capable of propagating only a single mode, one end of which is an output port, has an equivalent refractive index relative to that of the first optical waveguide. The other end of the second optical waveguide, which is small in size and has one end serving as an input port, is coupled to the other end of the first optical waveguide in a Y-shaped branching direction from a direction inclined at a slight angle,
An optical waveguide having an isolator function, characterized in that an optical transition region is formed in which the core regions of the first and second optical waveguides are in contact with each other at the coupling portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5872791A JPH04293004A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Optical waveguide with isolator function |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5872791A JPH04293004A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Optical waveguide with isolator function |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04293004A true JPH04293004A (en) | 1992-10-16 |
Family
ID=13092539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5872791A Pending JPH04293004A (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Optical waveguide with isolator function |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04293004A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07283485A (en) * | 1992-11-24 | 1995-10-27 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Waveguide type optical isolator |
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JP2009008812A (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Sharp Corp | Optical isolator |
JP2009145673A (en) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Sharp Corp | Waveguide optical isolator |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP5872791A patent/JPH04293004A/en active Pending
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