JPH0470605A

JPH0470605A - 分岐合波光導波回路

Info

Publication number: JPH0470605A
Application number: JP17934890A
Authority: JP
Inventors: Senta Suzuki; 扇太鈴木; Tsutomu Kito; 勤鬼頭; Masao Kawachi; 河内　正夫
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1992-03-05
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2817898B2

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、基板上に形成された１本の主導波路と２本以
上の分岐導波路を有し、光の分岐及び合波を行う分岐合
波光導波回路に関するものである。

（従来の技術）光集積回路において、光分岐回路及び光合波回路は、そ
の基本構成要素として必要不可欠である。

このような分岐合波光導波回路としては、従来より、２
本以上の分岐先導波路を有するＹ分岐先導波回路か知ら
れている。

このＹ分岐先導波回路は、方向性結合器を用いた分岐先
導波回路に比べ、波長依存性が無（、分岐比の偏差か小
さいという長所を有しており、特に、ＩＸＮスプリッタ
等への応用が期待されている。

第２図は、従来のＹ分岐先導波回路を示す構成図であっ
て、同図の（ａ）は上面図、同図の（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ線矢視方向の断面図である。第２図において、１は
基板、２はクラッド、３１は主導波路、３２は主導波路
３１から徐々に外径が拡大して延びる拡大導波路、３３
．３４は分岐導波路である。

このＹ分岐先導波回路は、各導波路３１．　３２゜３３
．３４が基板１上のクラッド２中に埋め込まれる形で形
成されており、分岐導波路３３．　３４の曲率半径をＲ
１主導波路３１の幅Ｗ３、と分岐導波路３３．３４の幅
Ｗ３３．Ｗ３４が全て等しく、かつ、分岐点４近傍の分
岐導波路３３．３４に囲まれたクサビ形の先端幅が零で
あるような理想的な形状を有している。

このようなＹ分岐光導波回路の作製は、例えば特開昭５
８−１０５１１１号公報に開示されているような方法に
より行われる。

即ち、５ｒＣＩａ　、　ＧｅＣ１ａ　、　ＴＩＣｊａ　
、ｐｃｆｆ　３　、　ＢｃＪ２３の塩化物を出発材料と
し、例えば、まず、第３図の（ａ）乃至（Ｃ）に示すよ
うに、シリコン等の基板１上にクラッド層２　ａ　ｓコ
ア層３を順次堆積する。

次いで、同図の（ｄ）に示すように、エツチング加工に
より、第２図に示す各導波路３１，３２゜３３．３４に
対応するコア層３の部分のみを残して除去し、その後、
クラッド層２ａを堆積してＹ形の導波路を埋め込むこと
により、分岐合波光導波回路としてのＹ分岐先導波回路
が作製される。

（発明か解決しようとする課題）上記した分岐合波光導波回路においては、低損失化のた
め、分岐点４の形状が理想的な脱酸形状に近い形状とな
るように作製される。

しかしながら、現状の作製技術では、導波路が近接して
いる分岐点４の近傍部を精度良く加工したり、クラッド
層２ａで埋め込むことは困難であった。

即ち、第４図の（ａ）に示すように、分岐点４近傍に形
状変形が生じたり、同図の（ｂ）に示すように、クラッ
ドガラスが分岐点４近傍の分岐導波路３３と３４との間
に充填されずクラッド層２ａに空隙５か生じたり、同図
の（Ｃ）に示すように、分岐点４近傍の分岐導波路３３
と３４との間にクラッドガラスの供給が足りないため、
分岐導波路３３．３４が傾く等の導波路変形が生じる等
、種々の不都合があった。

このため、従来においては、分岐合波光導波回路を設計
通りに再現性良く製作することか困難であった。

また、従来のＹ分岐先導波回路においては、分岐点４近
傍の不完全性のため、７Ｍ偏波光の方がＴＥ偏波光より
も散乱損失が大きくなるという分岐損失の偏波依存性が
見られていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、分岐点近傍でのパターン変形や導波路の埋め
込み不良等が発生せず、製作が容易で、かつ、再現性に
優れた低損失の分岐合波光導波回路を提供することにあ
る。

（課題を解決するための０手段）上記目的を達成するため、請求項（１）では、基板上の
クラッド中に形成された、主導波路と該主導波路から徐
々に外径が拡大して延びる拡大導波路と該拡大導波路に
接続される２本以上の分岐導波路とからなる分岐合波光
導波回路において、前記拡大導波路と前記分岐導波路と
の接続部において両導波路軸が一致した状態で拡大導波
路と各分岐導波路とを所定の間隙をもって分離し、かつ
、谷分岐導波路同士を所定の間隔をもって分離した。

また、請求項（２）では、間隙及び間隔を３〜１０μｍ
に設定した。

（作用）請求項（１）によれば、回路作製時に、主導波路、拡大
導波路、分岐導波路をクラッドに埋め込む工程において
、各導波路間、特に分岐点近傍に対してもクラツド材が
十分に供給される。

また、請求項（２）によれば、導波路間隙及び間隔が３
μｍ未満でないことから導波路作製の容易性が確保され
、また、導波路間隙及び間隔が１０μｍより大きくない
ことから低損失性か確保される。

（実施例）第１図は、本発明に係る分岐合波光導波回路の第１の実
施例を示す構成図であって、従来例を示す第２図と同一
構成部分は同一符号をもって表す。

即ち、２はクラッド、３１は主導波路、３２ａは主導波
路３１から連続する拡大導波路、３３ａ２３４ａは分岐
導波路である。

分岐導波路３３ａ、３４ａは、曲率を持たない直接導波
路でその分岐角度は１度に設定してあり、それぞれが拡
大導波路３２ａと導波路軸が一致した状態で、端面３２
０ａと３３０ａ及び３２０ａと３４０ａ同士が所定の間
隙ＬＧＡＰをもって分離して形成されている。かつ、分
岐導波路３３ａと３４ａ同士も互いの最接近距離が所定
の間隔Ｗ。Ａ、をもって分離して形成されている。

この拡大導波路３２ａと分岐導波路３３ａ及び３４ａと
の導波路間隙り。Ａ、並びに分岐導波路３３ａと３４ａ
同士の導波路間隔Ｗ６Ａ、の値は、導波路作製技術の現
状から３μｍ以上が望ましく、また、損失の増大等の点
から１０μｍ以下が望ましい。

このような構成の分岐合波光導波回路は、第３図に示す
工程と同様の工程を経て作製される。

即ち、例えば直径３インチ、厚さ７００μｍのシリコン
基板１上に火炎堆積法によって、まず、クラッド層２ａ
として組成が８１０□−Ｐ２０５−３２０３の多孔質ガ
ラス膜を堆積する。

次に、コア層３として組成が５ｉＯｚ　　　Ｇｅｍ、、
−Ｐ２０５Ｂ２０３の多孔質ガラスを堆積し、その後、
温度１．３９０℃のＨｅと０２との混合雰囲気中で２時
間熱処理する。

次いで、反応性イオンエツチングにより上述したような
先導波路パターンを形成する。その後、このコア層３を
埋め込むように上記したと同様のクラッド層２ａを堆積
することにより作製される。

実際に、この方法によりコア寸法８×８μｍ１比屈折率
差０．２５％を有する分岐合波光導波回路を作製した。

第５図及び第６図は、上記した導波路間隙ＬＧＡＰ及び
分岐導波路間隔ＷＧＡＰと導波回路損失との関係を示す
グラフである。第５図の横軸は導波路間隙ＬＧＡＰの長
さを、縦軸は分岐導波路間隔Ｗ６Ａ、が３ｔｔｍ、４μ
ｍ、５．ｃｚｍの場合の過剰損失を表し、また、第６図
の横軸は導波路間隔Ｗ６Ａ、を、縦軸は導波路間隙Ｌ　
ＧＡＰが４μｍの場合の過剰損失を表している。

第５図から分かるように、導波路間隙り。Ａ、が１０μ
ｍ程度では、過剰損失はほとんど無視できる。また、第
６図から分かるように分岐導波路間隔Ｗ６Ａ、も４μｍ
程度までは、過剰損失を０　、３ｄＢ以下に抑えること
ができる。

以上説明したように、本第１の実施例によれば、導波路
間隙ＬＧＡＰ及び分岐導波路間隔ＷＧＡＰを３〜１０μ
ｍとしたので、従来の作製時のエツチング工程における
導波路パターンの変形を防止することができる。

また、主導波路３１、拡大導波路３２ａ、分岐導波路３
３ａ、３４ａを埋め込むクラッド２が導波路間に入り込
み易くなり、分岐導波路３３ａと３４ａ間に空隙が生じ
たり、２本の分岐導波路３３ａ、３４ａが互いに傾くよ
うな変形が防止される。

従って、第１図の分岐合波光導波回路は、設計通りに再
現性良（作製することができる。また、Ｙ分岐の分岐点
近傍の不完全性が生じないため、７Ｍ偏波光がＴＥ偏波
光よりも散乱損失が太き（なるという、分岐損失の偏波
依存性を抑制することかできる。

第７図は、本発明に係る分岐合波光導波回路の第２の実
施例を示す構成図である。

本第２の実施例が前記第１の実施例と異なる点は、分岐
導波路３３ｂ、３４ｂを曲率をもたない直線導波路では
なく、曲率半径４０＋＋＋ｍ以上の曲線導波路により構
成したことにある。なお、拡大導波路３２ｂの広がり角
度は１度である。

本第２の実施例においても、前記第１の実施例と同様の
効果を得ることができる。

第８図は、本発明に係る分岐合波光導波回路の第３の実
施例を示す構成図である。

本第３の実施例においては、前記第１及び第２の実施例
では拡大導波路と分岐導波路の端面３２０ａと３３０ａ
及び３２０ａと３４０ａ同士が光軸（導波路軸）に対し
て直交するような構成となっていたのに対し、拡大導波
路３２ｃの端面３２０ｃとこれに対向する分岐導波路３
３ｃ、３４ｃの端面３３０ｃ、　３４０ｃを光軸に対し
て９０°を除く所定角度を持つように構成している。

このような構成にすることにより、前記第１及び第２の
実施例の効果に加えて、各導波路端面からの反射戻り光
を抑制することができ、ひいては分岐合波光導波回路の
信頼性の向上を図れる利点がある。

（発明の効果）以上説明したように、請求項（１）によれば、拡大導波
路と分岐導波路との接続部において両導波路軸が一致し
た状態で、テーパ状導波路と各分岐導波路とを所定の間
隙をもって分離し、かつ、各分岐導波路同士を所定の間
隔をもって分離したので、分岐点近傍でのパターン変形
や導波路埋め込み不良を防止できるとともに、分岐損失
の偏波依存性を抑制することができる。このため、作製
が容易で、かつ、再現性に優れた低損失の分岐合波光導
波回路を提供できる利点がある。

また、請求項（２）によれば、導波路間隙及び間隔を３
〜１０μｍに設定したので、上記効果に加えて、より低
損失で、導波路加工の容易な分岐合波光導波回路を実現
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る分岐合波光導波回路の第１の実施
例を示す構成図、第２図は従来例の構成図、第３図は分
岐合波光導波回路の作製方法の説明図、第４図は従来の
問題点の説明図、第５図は導波路間隙長と過剰損失との
関係を示すグラフ、第６図は分岐導波路間隔と過剰損失
との関係を示すグラフ、第７図は本発明に係る分岐合波
光導波回路の第２の実施例を示す構成図、第８図は本発
明に係る分岐合波光導波回路の第３の実施例を示す構成
図である。図中、１・・・基板、２・・・クラッド、２ａ・・・ク
ラッド層、３・・・コア層、３１・・・主導波路、３２
ａ。３２　ｂ　、　　３２　ｃ−−−拡大導波路、３３ａ、
３３ｂ。３３ｃ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃｍ・・分岐導波路、Ｌ
ＧＡＰ・・・導波路間隙、Ｗ６Ａ、・・・分岐導波路間
隔。特許出願人　日本電信電話株式会社代理人弁理士　吉　　１）　精　　孝第図第図導波路間隙ＬＧＡＩ）（μｍ）導波路間隙と過剰損失との関係２示すグラフ第５図導波路間隔Ｗｃ、ｘｐ（ｐｍ）導波路間隔と過剰損失との関係２示すグラフ第６図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上のクラッド中に形成された、主導波路と該
主導波路から徐々に外径が拡大して延びる拡大導波路と
該拡大導波路に接続される２本以上の分岐導波路とから
なる分岐合波光導波回路において、前記拡大導波路と前記分岐導波路との接続部において両
導波路軸が一致した状態で拡大導波路と各分岐導波路と
を所定の間隙をもって分離し、かつ、各分岐導波路同士
を所定の間隔をもって分離したことを特徴とする分岐合波光導波回路。
（２）前記間隙及び間隔を３〜１０μｍに設定した請求
項（１）記載の分岐合波光導波回路。