JPH06167623A - フィルタ挿入光導波路および光集積回路 - Google Patents

フィルタ挿入光導波路および光集積回路

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JPH06167623A
JPH06167623A JP32069292A JP32069292A JPH06167623A JP H06167623 A JPH06167623 A JP H06167623A JP 32069292 A JP32069292 A JP 32069292A JP 32069292 A JP32069292 A JP 32069292A JP H06167623 A JPH06167623 A JP H06167623A
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JP
Japan
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filter
core
optical waveguide
groove
light
Prior art date
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Application number
JP32069292A
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English (en)
Inventor
Hideaki Arai
英明 荒井
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルタでの光の回折現象を防止するフィル
タ挿入光導波路および光集積回路を提供する。 【構成】 クラッド3中にコア2を埋め込んで光導波路
4を形成し、その光導波路4にコア2と交差する溝5を
設け、この溝5にフィルタ7を挿入してなるフィルタ挿
入光導波路9において、溝5の両側近傍でコア2の幅を
溝5に近付くにつれて拡大させて形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路中にフィルタ
を挿入したフィルタ挿入光導波路に係り、特に、フィル
タでの光の回折現象を防止するフィルタ挿入光導波路お
よび光集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光導波路は、基板上に光を通すためのコ
アが線状に形成され、その周りにクラッドが満たされて
構成される。コアの一端から注入された光はコア内を通
って他端に到達することになる。通常、コアは延長上の
どこでも一定の幅となるように形成されている。
【0003】この光導波路に任意の波長の光だけを通し
たいときには、フィルタを備えた光導波路を使用する。
光導波路内にフィルタを具備する光導波路、即ちフィル
タ挿入光導波路は、クラッド中にコアを埋め込んで光導
波路を形成し、その後、この光導波路をエッチングして
コアにコアと交差する溝を設け、この溝にフィルタを挿
入して形成する。溝はコアと直交してもよいし斜めでも
よい。フィルタはある波長帯域の光を透過させ、それ以
外の波長の光を遮断するものである。このフィルタを上
記のように溝に挿入し、光学的接着剤によって固定す
る。コア内を通る光は、フィルタによって、ある波長帯
域の光だけが透過するようになる。
【0004】フィルタ挿入光導波路は、1つの光導波路
を通る2種以上の波長の光を、2つの光導波路に波長別
に選択的に分岐する光分岐に応用される。光分岐には、
2つの光導波路のコア同士をその延長上のどこかで接近
させて形成した方向性結合器が用いられる。方向性結合
器は、一方のコアを通る光がコア同士の接近部で他方の
コアに流れ込むことを利用して、2種の波長の光を両方
とも2つのコアに分岐するものである。その2つの出口
側にそれぞれの波長帯域を有するフィルタを設けておけ
ば、フィルタの下流側には、2種の波長の光が別々に取
り出せることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、フィルタ挿
入光導波路は、コアに設けた溝にフィルタを挿入して形
成されるが、コアの幅が比較的狭いのに対してこれに交
差させて挿入するフィルタの方はどうしてもコア幅方向
の大きさが大きくなる。コアは、周りをクラッドで囲ま
れているのでコア内の光は、コアの幅に応じた比較的狭
い範囲に存在している。フィルタのところでは、フィル
タがクラッドにも割り込んでいるので、その部分だけ光
の通ることのできる幅が広くなっていることになる。即
ち、フィルタの部分で光導波路が急に広くなっていると
考えることができる。
【0006】このように狭いとことから広いところへ光
が出てくると、光の回折現象が起きる。光の回折現象は
スリットを通過した後の光の回り込みの現象としてよく
知られているが、フィルタの部分で光導波路が急に広く
なっている状態はスリットの出口と同じであるから、コ
アからフィルタに入った光は光の回折現象によって拡が
ってしまう。光の拡がった部分は、クラッドへの放射損
失となる。このようにフィルタを設けたことによって、
そのフィルタのために光の回折現象による損失が生じる
ことは問題である。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、フィルタでの光の回折現象を防止するフィルタ挿入
光導波路および光集積回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、クラッド中にコアを埋め込んで光導波路を
形成し、その光導波路にコアと交差する溝を設け、この
溝にフィルタを挿入してなるフィルタ挿入光導波路にお
いて、溝の両側近傍でコアの幅を上記溝に近付くにつれ
て拡大させて形成したものである。
【0009】上記コアを石英系ガラスで形成し、且つガ
ラス基板上に設けてもよい。
【0010】また、フィルタ挿入光集積回路は、基板上
に2本の光導波路からなる方向性結合器を複数集積し、
各方向性結合器の光導波路に、コアと交差する溝を設
け、上記溝の両側近傍でコアの幅を上記溝に近付くにつ
れて拡大させて形成すると共にこの溝にフィルタを挿入
したものである。
【0011】
【作用】上記構成により、溝の両側近傍でコアの幅が溝
に近付くにつれて拡大されている。従って、光導波路を
比較的狭い幅に制限されて通る光が、溝に近付くにつれ
て幅を拡げ、フィルタに入射するときには充分な幅を有
している。これは上記光の回折現象を起こすスリットに
おいて、スリット幅を拡げたことに相当し、よく知られ
ているようにスリット幅が広ければ光の回折現象の大き
さが小さくなること(ホイヘンスの原理)から、フィル
タに入射する光は光の回折現象によって大きく拡がるこ
とがない。フィルタを通った光は、溝の反対側のコアに
入射し、溝から遠ざかるに従って徐々に幅が狭められて
元のように比較的狭い幅に収まる。フィルタでの光の回
折現象が小さいので、所望の波長の光においてはフィル
タ透過前後でほとんど損失がない。
【0012】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
【0013】図3は、本発明によるフィルタ挿入光集積
回路の例である。フィルタ挿入光集積回路10内の光導
波路4において、円Aの部分が拡大されて図1に、その
断面が図2に示されている。
【0014】図1、図2に示されるように、ガラス基板
1上に石英系ガラスからなる所定の高さと幅を有するコ
ア2が形成され、その周り(上部及び側部)にクラッド
3が満たされて、コア2がクラッド3中に埋め込まれた
形の光導波路4が形成されている。ここで図の左側を光
導波路の上流4u、右側を下流4dとする。コア2の幅
は、円外では所定の比較的狭い幅wに形成されている
が、円内では上流4uから下流4dに向かって徐々に幅
が拡大されテーパ状を呈している。その最大幅wmax
位置に、コア2の長手方向に対して直角にコア2と交差
する溝5が設けられている。溝5は、コア2の長手方向
に一定の幅を有し、コア2の両側に接するクラッド3内
に食い込むまで延長され、厚み方向にもガラス基板1内
に食い込むまで延長されている。光導波路4の表面側で
はクラッド3が取り除かれて開口部6が形成されてい
る。溝5の下流側では、上流4uから下流4dに向かっ
て徐々にコア2の幅が縮小され、前記溝5の上流4u側
と逆のテーパ状を呈している。
【0015】溝5には、その開口部6よりフィルタ7が
挿入されている。フィルタ7は、コア2の直角方向には
溝5の大きさに略一致し、光導波路4の厚み方向にはガ
ラス基板1内の溝底部5aに接すると共に開口部6から
はクラッド3より外方に突き出すような大きさに形成さ
れている。フィルタ7の上下流面7u、7dと溝5に現
れるコア2断面とは、それぞれ光学接着剤8で接着され
ている。図2のフィルタ7は、波長1.3μmの光を透
過し、1.55μmの光を遮断するような帯域特性を有
している。光導波路4は、溝5にフィルタ7が挿入され
たことによりフィルタ挿入光導波路9になっている。
【0016】次に実施例の作用を述べる。
【0017】図2のフィルタ挿入光導波路9の上流4u
からの光は、比較的狭い幅wであったものが、コア2が
テーパ状に拡がっているので、徐々に幅を拡げて最大幅
max となりフィルタ7に至る。フィルタ7において波
長1.3μmの帯域の光が透過され、1.55μmを含
む他の帯域の光が遮断される。フィルタ7を透過した波
長1.3μmの帯域の光は、コア2のテーパ状形状に従
って徐々に幅を狭め、やがて元のように比較的狭い幅w
に収まる。
【0018】図5には、フィルタ7の位置における光の
回折現象の様子が、本発明の実施例と従来例について示
されている。図5を用いて比較を行う。図5(a)は、
従来の光導波路のフィルタ7近傍を示しておりコア2の
幅はwで一定である。図5(b)は、本発明の光導波路
のフィルタ近傍を示しておりコアの幅はwからwma x
で拡がっている。
【0019】従来例では進行方向両側を制限されコア2
内に閉じ込められて透過する光が、制限のないフィルタ
7内に入射するとき、光の回折現象を起こして拡がる。
このとき、従来の一定幅の狭いコア2からフィルタ7に
入射した光は、比較的大きな角度αで拡がる。拡がった
光は、フィルタ7を経てクラッド3中に吸収され放射損
失となる。一方、本発明のコア2は、フィルタ7の直前
において充分に幅が広いので、フィルタ7に入射した光
は、比較的小さな角度βで拡がる。フィルタ7の下流側
においてもコア2は充分に幅が広いので、殆どの光がコ
ア2に入射され、クラッド3に漏れ込む光は少ない。
【0020】図3を用いて、本発明のフィルタ挿入光集
積回路の実施例を説明する。フィルタ挿入光集積回路1
0は、方向性結合器11を利用した光分岐12を集積し
たものであって、ガラス基板1上に2本の光導波路
-1、4-2からなる方向性結合器11を複数集積し、各
方向性結合器11の光導波路に、コア2と交差する溝5
を設け、溝5の両側近傍でコア2の幅を溝5に近付くに
つれて拡大させて形成すると共にこの溝5にフィルタ7
を挿入したものである。
【0021】各方向性結合器11において、2つの光導
波路4は、それぞれの上流側を入力ポート13とし、そ
の延長上(図1の中央部)でコア2同士が接近させて設
けられている。方向性結合器11は、一方の光導波路4
のコア2を通る光がコア2同士の接近部で他方の光導波
路4のコア2に流れ込むことを利用して、2種の波長の
光を両方とも2つのコア2に分岐するものである。ここ
では第1入力ポート13-1には波長1.3μmの光(破
線)と波長1.55μmの光(点線)とが重畳されて導
かれており、第2入力ポート13-2は光入力のない状態
である。コア2同士の接近部の下流側はそれぞれ第1、
第2の出力ポート14-1、14-2である。この実施例で
は、第2出力ポート14-2の光導波路に図1で説明した
フィルタ挿入光導波路が使用されている。
【0022】第1入力ポート13-1から波長1.3μm
の光と波長1.55μmの光とが入力されると、方向性
結合器11によりそれぞれの光の何%かが第2出力ポー
ト14-2の側の光導波路4-2に結合される。結合されな
かった光はそのまま第1出力ポート14-1から出力され
る。第2出力ポート14-2側の光導波路4-2に結合され
た光のうち波長1.3μmの光はフィルタ7を透過して
第2出力ポート14-2に出力される。波長1.55μm
の光はフィルタ7で遮断されて第2出力ポート14-2
は出力されない。このように、フィルタ挿入光集積回路
10は、各光分岐12において、2種の波長の光から、
1種の波長の光を選択的に分岐できるものである。
【0023】次にフィルタとフィルタ挿入光導波路の製
造工程の一例を説明する。図4に示されるように<11
0>方向に厚み800μmを有するSiウエハ41の片
面に5μm以下の酸化膜42を形成し、反対面にTiO
2 −SiO2 多層膜からなるフィルタ膜43を蒸着す
る。両面にレジスト44を塗布した後、両面マスクアラ
イナを使用し、フィルタ膜43側に幅d1 、酸化膜42
側に幅d2 (>d1 )でマスクし、露光・現像によりレ
ジストを除去する。レジストを除去された部分のフィル
タ膜43及び酸化膜42をHF−NH4 F水溶液を用い
てウエットエッチングにより除去する。さらに、これら
の部分のSi基板41をKOH水溶液を用いてウエット
エッチングにより除去すると、Si基板41は2分され
一方にSi基板41よりフィルタ膜43が突き出された
ものが残る。これよりレジストを除去するとフィルタ付
Si基板45が形成される。
【0024】この一方で、ガラス基板1上に石英系ガラ
スからなるコア2とコア2を覆うクラッド3とを設けた
光導波路4をダイシング装置46にて掘り込み、所望の
位置に溝5を形成する。この溝5にフィルタ付Si基板
45のフィルタ7を挿入し、溝5とフィルタ7とを光学
接着剤8で接着すると共にフィルタ付Si基板45をク
ラッド3にUV樹脂で接着し固定する。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、フィルタでの光の回折
現象が小さくなることにより、光の損失が小さくなり光
導波路の性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すフィルタ挿入光導波路
の部分拡大図である。
【図2】図1のB−BB断面図である。
【図3】本発明の一実施例を示すフィルタ挿入光集積回
路の構成図である。
【図4】本発明のフィルタ挿入光導波路の製造工程図で
ある。
【図5】従来のフィルタ挿入光導波路と本発明のフィル
タ挿入光導波路における光の回折現象の説明図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 コア 3 クラッド 4 光導波路 5 溝 7 フィルタ 9 フィルタ挿入光導波路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クラッド中にコアを埋め込んで光導波路
    を形成し、その光導波路にコアと交差する溝を設け、こ
    の溝にフィルタを挿入してなるフィルタ挿入光導波路に
    おいて、上記溝の両側近傍でコアの幅を上記溝に近付く
    につれて拡大させて形成したことを特徴とするフィルタ
    挿入光導波路。
  2. 【請求項2】 上記コアが石英系ガラスからなり、且つ
    ガラス基板上に設けられることを特徴とする請求項1記
    載のフィルタ挿入光導波路。
  3. 【請求項3】 基板上に2本の光導波路からなる方向性
    結合器を複数集積し、各方向性結合器の光導波路に、コ
    アと交差する溝を設け、上記溝の両側近傍でコアの幅を
    上記溝に近付くにつれて拡大させて形成すると共にこの
    溝にフィルタを挿入したことを特徴とするフィルタ挿入
    光集積回路。
JP32069292A 1992-11-30 1992-11-30 フィルタ挿入光導波路および光集積回路 Pending JPH06167623A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09292539A (ja) * 1996-04-26 1997-11-11 Nec Corp 導波路形コリメータ
AU725956B2 (en) * 1997-05-14 2000-10-26 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Heat-sensitive recording material and novel crystal of bisphenol S derivative
KR100446524B1 (ko) * 2002-11-25 2004-09-04 삼성전자주식회사 파장분할 다중화/역다중화기

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