JPH0627334A - 光導波路 - Google Patents
光導波路Info
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- JPH0627334A JPH0627334A JP18326692A JP18326692A JPH0627334A JP H0627334 A JPH0627334 A JP H0627334A JP 18326692 A JP18326692 A JP 18326692A JP 18326692 A JP18326692 A JP 18326692A JP H0627334 A JPH0627334 A JP H0627334A
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- waveguide
- optical
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- waveguides
- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上に形成された光導波路の光ファイバ、
ＬＤ等の他の光部品との接続性を向上する。また、導波
路中に光素子を低損失で挿入する。 【構成】 基板上に形成された光導波路であって、光回
路の入出力端部の主導波路幅がテーパにより拡大されて
おり、該入出力端部の導波路の上部、下部の少なくとも
一方に、互いの光軸が平行でかつ基板に対して垂直に整
列した補助導波路が該主導波路に接するかもしくは近接
して形成されており、これらの上部、下部の補助導波路
の導波路端面と反対側の終端がテーパ状に形成され、光
回路の入出力端面が複数の導波路と一体化して形成され
ている。また、前記一体化導波路部の中心付近を横断す
る溝が形成され、該溝に光素子が挿入されている。
ＬＤ等の他の光部品との接続性を向上する。また、導波
路中に光素子を低損失で挿入する。 【構成】 基板上に形成された光導波路であって、光回
路の入出力端部の主導波路幅がテーパにより拡大されて
おり、該入出力端部の導波路の上部、下部の少なくとも
一方に、互いの光軸が平行でかつ基板に対して垂直に整
列した補助導波路が該主導波路に接するかもしくは近接
して形成されており、これらの上部、下部の補助導波路
の導波路端面と反対側の終端がテーパ状に形成され、光
回路の入出力端面が複数の導波路と一体化して形成され
ている。また、前記一体化導波路部の中心付近を横断す
る溝が形成され、該溝に光素子が挿入されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に形成されてな
る光導波路に関するものである。
る光導波路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システム等に用いられる光部品と
して、基板上の光導波路により構成される導波型光回路
は、フォトリソグラフィ技術により一括大量形成でき、
複雑な回路の集積化の可能性のある部品形態として注目
されている。特に、石英ガラス基板やシリコン基板上に
石英系ガラス材料を基本として構成される石英系光導波
路は、低損失で石英系光ファイバとの接続性にも優れる
ことから、実用的な導波路型光回路として開発が進んで
いる。
して、基板上の光導波路により構成される導波型光回路
は、フォトリソグラフィ技術により一括大量形成でき、
複雑な回路の集積化の可能性のある部品形態として注目
されている。特に、石英ガラス基板やシリコン基板上に
石英系ガラス材料を基本として構成される石英系光導波
路は、低損失で石英系光ファイバとの接続性にも優れる
ことから、実用的な導波路型光回路として開発が進んで
いる。
【０００３】光通信方式やシステムの高度化に伴い、光
導波型回路には、回路の大規模集積化、多機能化の要求
が高まってきている。これに対応する手段として、最小
曲率半径を小さくすることのできる比屈折率差△が大き
く、コア寸法の小さい高比屈折率差導波路を用いる方法
がある。
導波型回路には、回路の大規模集積化、多機能化の要求
が高まってきている。これに対応する手段として、最小
曲率半径を小さくすることのできる比屈折率差△が大き
く、コア寸法の小さい高比屈折率差導波路を用いる方法
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高比屈折率差
導波路は、標準の光ファイバとの整合性が悪いため、そ
れらの接続点において大きな接続損が生じるという問題
があった。
導波路は、標準の光ファイバとの整合性が悪いため、そ
れらの接続点において大きな接続損が生じるという問題
があった。
【０００５】また、高比屈折率差導波路との整合性を持
たせた高比屈折率差光ファイバと接続した場合にも光信
号のモードフィールド径が数μｍと小さいため、高精度
な接続技術を必要とし、実用性に欠けていた。
たせた高比屈折率差光ファイバと接続した場合にも光信
号のモードフィールド径が数μｍと小さいため、高精度
な接続技術を必要とし、実用性に欠けていた。
【０００６】更に、高比屈折率差導波路は、導波回路中
に薄膜フィルタや偏光子、磁気光学材料等の薄型の光素
子を挿入するために溝を切った場合、溝幅の増加ととも
に光の散乱による損失が急激に増加するため、この方法
が実用的でなくなるという問題があった。
に薄膜フィルタや偏光子、磁気光学材料等の薄型の光素
子を挿入するために溝を切った場合、溝幅の増加ととも
に光の散乱による損失が急激に増加するため、この方法
が実用的でなくなるという問題があった。
【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
であり、本発明の目的は、基板上に形成された光導波路
の光ファイバ、レーザダイオード（ＬＤ）等の他の光部
品との接続性を向上することが可能な技術を提供するこ
とにある。
であり、本発明の目的は、基板上に形成された光導波路
の光ファイバ、レーザダイオード（ＬＤ）等の他の光部
品との接続性を向上することが可能な技術を提供するこ
とにある。
【０００８】本発明の他の目的は、導波路中に光素子を
低損失で挿入することが可能な技術を提供することにあ
る。
低損失で挿入することが可能な技術を提供することにあ
る。
【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、基板上に形成された光導波路であって、
光回路の入出力端部の主導波路幅がテーパにより拡大さ
れており、該入出力端部の導波路の上部、下部の少なく
とも一方に、互いの光軸が平行で、かつ基板に対して垂
直に整列した補助導波路が、該主導波路に接するかもし
くは近接して形成されており、これらの上部、下部の補
助導波路の導波路端面と反対側の終端がテーパ状に形成
され、光回路の入出力端面が複数の導波路と一体化して
形成されていることを最も主要な特徴とする。
に、本発明は、基板上に形成された光導波路であって、
光回路の入出力端部の主導波路幅がテーパにより拡大さ
れており、該入出力端部の導波路の上部、下部の少なく
とも一方に、互いの光軸が平行で、かつ基板に対して垂
直に整列した補助導波路が、該主導波路に接するかもし
くは近接して形成されており、これらの上部、下部の補
助導波路の導波路端面と反対側の終端がテーパ状に形成
され、光回路の入出力端面が複数の導波路と一体化して
形成されていることを最も主要な特徴とする。
【００１１】また、前記一体化導波路部の中心付近を横
断する溝が形成され、該溝に光素子が挿入されているこ
とを特徴とする。
断する溝が形成され、該溝に光素子が挿入されているこ
とを特徴とする。
【００１２】
【作用】従来の技術では、同一基板内でモードフィール
ド径を低損失で変化させることは困難であったが、前述
した手段によれば、光導波路の幅をその一部で拡大させ
るとともに、その幅拡大導波路部分の上部、下部または
その両方に補助導波路を積層した構造を形成し、それら
の導波路を一体化させることにより、同一基板内で光導
波路の一部のモードフィールド径を低損失で拡大するこ
とができる。
ド径を低損失で変化させることは困難であったが、前述
した手段によれば、光導波路の幅をその一部で拡大させ
るとともに、その幅拡大導波路部分の上部、下部または
その両方に補助導波路を積層した構造を形成し、それら
の導波路を一体化させることにより、同一基板内で光導
波路の一部のモードフィールド径を低損失で拡大するこ
とができる。
【００１３】
【実施例】以下に、図面を参照して、本発明の実施例を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１４】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
【００１５】（実施例１）図１は、本発明の光導波路の
実施例１の入出力端子部の導波路構造を示す斜視図であ
って、１は基板、２は下側クラッド層、３は主導波路コ
ア、４は中間クラッド層、５は上部補助導波路コア、６
は上側クラッド層である。
実施例１の入出力端子部の導波路構造を示す斜視図であ
って、１は基板、２は下側クラッド層、３は主導波路コ
ア、４は中間クラッド層、５は上部補助導波路コア、６
は上側クラッド層である。
【００１６】本実施例１では、図１に示すように、導波
路として比屈折率差△＝２％の高比屈折率差（△）導波
路を用い、主導波路コア３の断面は４μｍ角で、入出力
部付近のみ横幅が８μｍに拡大している。この横幅拡大
部の長さは２ｍｍで、横幅はそれに続く０.７５ｍｍ長
のテーパ部により直線的に増加させた。上部補助導波路
コア５は、主導波路コア３の端子部に重ねるように形成
し、その形状は、端面側で厚さ４μｍ、幅８μｍで長さ
２ｍｍの均一幅部とそれに続く長さ１.５ｍｍのテーパ
部とより成り立っており、厚さは均一である。
路として比屈折率差△＝２％の高比屈折率差（△）導波
路を用い、主導波路コア３の断面は４μｍ角で、入出力
部付近のみ横幅が８μｍに拡大している。この横幅拡大
部の長さは２ｍｍで、横幅はそれに続く０.７５ｍｍ長
のテーパ部により直線的に増加させた。上部補助導波路
コア５は、主導波路コア３の端子部に重ねるように形成
し、その形状は、端面側で厚さ４μｍ、幅８μｍで長さ
２ｍｍの均一幅部とそれに続く長さ１.５ｍｍのテーパ
部とより成り立っており、厚さは均一である。
【００１７】この光導波路の作製工程を図２に示す。直
径４インチ、厚さ１ｍｍのシリコン基板上にＦＨＤ堆積
法により、まず、下側クラッド層２として組成がＳｉＯ
2−Ｐ2Ｏ5−Ｂ2Ｏ3の石英系ガラス膜を２０μｍ堆積し
た（ａ）。膜の透明化は１４００℃のＨｅとＯ2の混合
雰囲気中で行った。次に、主導波路コア３のコア膜とし
て組成がＳｉＯ2−ＧｅＯ2の石英系ガラスをＥＣＲ堆積
法により堆積した。
径４インチ、厚さ１ｍｍのシリコン基板上にＦＨＤ堆積
法により、まず、下側クラッド層２として組成がＳｉＯ
2−Ｐ2Ｏ5−Ｂ2Ｏ3の石英系ガラス膜を２０μｍ堆積し
た（ａ）。膜の透明化は１４００℃のＨｅとＯ2の混合
雰囲気中で行った。次に、主導波路コア３のコア膜とし
て組成がＳｉＯ2−ＧｅＯ2の石英系ガラスをＥＣＲ堆積
法により堆積した。
【００１８】本実施例１では、ＥＣＲ堆積法を用いた
が、ＣＶＤ堆積法やスパッタ堆積法、ＦＨＤ堆積法を用
いてもコア膜の作製は可能である。その次に、反応性イ
オンエッチングにより主導波路コア３を成形した
（ｂ）。
が、ＣＶＤ堆積法やスパッタ堆積法、ＦＨＤ堆積法を用
いてもコア膜の作製は可能である。その次に、反応性イ
オンエッチングにより主導波路コア３を成形した
（ｂ）。
【００１９】次に、中間クラッド層４として組成がＳｉ
Ｏ2の石英ガラスをＥＣＲ堆積法により堆積した
（ｃ）。その際、中間クラッド層４は、特願平１−４３
７８１号の導波路クラッド膜平坦化技術を用いて、主導
波路コア３と同じ厚さの表面が平坦なクラッド層とし
た。
Ｏ2の石英ガラスをＥＣＲ堆積法により堆積した
（ｃ）。その際、中間クラッド層４は、特願平１−４３
７８１号の導波路クラッド膜平坦化技術を用いて、主導
波路コア３と同じ厚さの表面が平坦なクラッド層とし
た。
【００２０】本実施例１では、ＥＣＲ堆積法を用いて中
間クラッド層を作製したが、ＣＶＤ堆積法やスパッタ堆
積法、ＦＨＤ堆積法等で堆積した後、研磨等により表面
を平坦にする方法を用いても、平坦な中間クラッド層の
作製は可能である。
間クラッド層を作製したが、ＣＶＤ堆積法やスパッタ堆
積法、ＦＨＤ堆積法等で堆積した後、研磨等により表面
を平坦にする方法を用いても、平坦な中間クラッド層の
作製は可能である。
【００２１】次に、主導波路コア３と同様にして入出力
端部に上部補助導波路コア５を成形し、主導波路コア３
の入出力部と一体化させた（ｄ）。最後に、ＦＨＤ堆積
法を用いて、上部補助導波路コア５を埋め込む上側クラ
ッド層６として組成がＳｉＯ2−Ｐ2Ｏ5−Ｂ2Ｏ3の石英
系ガラス膜を２０μｍ堆積した（ｅ）。ガラスの透明化
は１２００℃のＨｅとＯ2の混合雰囲気中で行った。
端部に上部補助導波路コア５を成形し、主導波路コア３
の入出力部と一体化させた（ｄ）。最後に、ＦＨＤ堆積
法を用いて、上部補助導波路コア５を埋め込む上側クラ
ッド層６として組成がＳｉＯ2−Ｐ2Ｏ5−Ｂ2Ｏ3の石英
系ガラス膜を２０μｍ堆積した（ｅ）。ガラスの透明化
は１２００℃のＨｅとＯ2の混合雰囲気中で行った。
【００２２】この光導波路の単一モード光ファイバとの
接続損失を測定した。用いた光ファイバは比屈折率差△
＝０.３２％、コア径７.８μｍ、ファイバ径１２４μ
ｍ、遮断波長１.１９μｍの石英系光ファイバとした。
光導波路と光ファイバとの位置合わせは、精密微動台を
用い、突き合わせにより測定した。光源は波長１.５５
μｍのレーザダイオード（ＬＤ）光源を用いた。測定接
続損失は０.５ｄＢであった。従来の入出力端子部の形
成されていない光導波路で同様な試験をしたところ、接
続損失は約２.５ｄＢであり、本実施例１では、従来法
と比較し接続損失を大幅に低減することができた。
接続損失を測定した。用いた光ファイバは比屈折率差△
＝０.３２％、コア径７.８μｍ、ファイバ径１２４μ
ｍ、遮断波長１.１９μｍの石英系光ファイバとした。
光導波路と光ファイバとの位置合わせは、精密微動台を
用い、突き合わせにより測定した。光源は波長１.５５
μｍのレーザダイオード（ＬＤ）光源を用いた。測定接
続損失は０.５ｄＢであった。従来の入出力端子部の形
成されていない光導波路で同様な試験をしたところ、接
続損失は約２.５ｄＢであり、本実施例１では、従来法
と比較し接続損失を大幅に低減することができた。
【００２３】（実施例２）図３は、本発明の光導波路の
実施例２の波長選択素子挿入部の光導波路コアの構造を
示す斜視図であり、図４は、本実施例２の中心付近の断
面構造を示す断面図であって、１１は基板、１２は第１
クラッド層、１３は下部補助導波路コア、１４は第２ク
ラッド層、１５は主導波路コア、１６は第３クラッド
層、１７は上部補助導波路コア、１８は上部クラッド
層、１９は波長選択素子挿入用溝である。
実施例２の波長選択素子挿入部の光導波路コアの構造を
示す斜視図であり、図４は、本実施例２の中心付近の断
面構造を示す断面図であって、１１は基板、１２は第１
クラッド層、１３は下部補助導波路コア、１４は第２ク
ラッド層、１５は主導波路コア、１６は第３クラッド
層、１７は上部補助導波路コア、１８は上部クラッド
層、１９は波長選択素子挿入用溝である。
【００２４】本実施例２の光導波路は、前記実施例１と
同様な方法で作製した。
同様な方法で作製した。
【００２５】本実施例２では、図３に示すように、導波
路として比屈折率差△＝１.８％の高比屈折率差（△）
導波路を用い、主導波路コア１５の断面は４μｍ角で、
波長選択素子挿入部のみ横幅が１２μｍに拡大してい
る。この横幅拡大部の長さは４ｍｍで、横幅は両側の２
ｍｍ長のテーパ部により直線的に増加させた。下部及び
上部補助導波路コア１３，１７は、主導波路コア１５の
横幅増加部に重ねるように形成し、その形状は中心付近
で厚さ３.８μｍ、幅１２μｍで長さ４ｍｍの均一幅部
と、それに続く両側の３ｍｍのテーパ部とより成り立っ
ており、厚さは均一である。導波路間の第２及び第３ク
ラッド層１４，１６の厚さは、何れも０.２μｍとし
た。これらの３つの導波路が一体となって形成された素
子挿入部の中心に幅が約４５μｍ、導波路光軸に垂直な
面からの傾きが８度の波長選択素子挿入用溝１９をダイ
シングソーにより形成し、大きさ２ｍｍ×２ｍｍ、厚さ
３０μｍの誘電体多層膜（ＴｉＯ2／ＳｉＯ2）からなる
短波長通過形フィルタ（１.３／１.５５μｍＳＷＰＦ）
を挿入して、光学接着剤で固定した。
路として比屈折率差△＝１.８％の高比屈折率差（△）
導波路を用い、主導波路コア１５の断面は４μｍ角で、
波長選択素子挿入部のみ横幅が１２μｍに拡大してい
る。この横幅拡大部の長さは４ｍｍで、横幅は両側の２
ｍｍ長のテーパ部により直線的に増加させた。下部及び
上部補助導波路コア１３，１７は、主導波路コア１５の
横幅増加部に重ねるように形成し、その形状は中心付近
で厚さ３.８μｍ、幅１２μｍで長さ４ｍｍの均一幅部
と、それに続く両側の３ｍｍのテーパ部とより成り立っ
ており、厚さは均一である。導波路間の第２及び第３ク
ラッド層１４，１６の厚さは、何れも０.２μｍとし
た。これらの３つの導波路が一体となって形成された素
子挿入部の中心に幅が約４５μｍ、導波路光軸に垂直な
面からの傾きが８度の波長選択素子挿入用溝１９をダイ
シングソーにより形成し、大きさ２ｍｍ×２ｍｍ、厚さ
３０μｍの誘電体多層膜（ＴｉＯ2／ＳｉＯ2）からなる
短波長通過形フィルタ（１.３／１.５５μｍＳＷＰＦ）
を挿入して、光学接着剤で固定した。
【００２６】本実施例２の導波路の波長選択素子挿入部
の過剰損失を波長１.３μｍのレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）光源で測定したところ、約１ｄＢであった。従来の
均一幅の主導波路のみの場合、波長選択素子を本実施例
２と同様な方法で挿入したところ、過剰損失は約５ｄＢ
であった。本実施例２では、回折損失が大幅に低減され
たものと考えられる。
の過剰損失を波長１.３μｍのレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）光源で測定したところ、約１ｄＢであった。従来の
均一幅の主導波路のみの場合、波長選択素子を本実施例
２と同様な方法で挿入したところ、過剰損失は約５ｄＢ
であった。本実施例２では、回折損失が大幅に低減され
たものと考えられる。
【００２７】以上、本発明を、前記実施例に基づき具体
的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、基板上に形成された光導波路において、同一基板内
で光導波路の一部のモードフィールド径を低損失で拡大
することができるので、光ファイバ、レーザダイオード
（ＬＤ）等の他の光部品との接続性を向上することがで
きる。また、導波路中に光素子を低損失で挿入すること
ができる。
ば、基板上に形成された光導波路において、同一基板内
で光導波路の一部のモードフィールド径を低損失で拡大
することができるので、光ファイバ、レーザダイオード
（ＬＤ）等の他の光部品との接続性を向上することがで
きる。また、導波路中に光素子を低損失で挿入すること
ができる。
【図１】 本発明の光導波路の実施例１の入出力端子部
の導波路構造を示す斜視図、
の導波路構造を示す斜視図、
【図２】 本実施例１の光導波路の作製工程を示す断面
図、
図、
【図３】 本発明の光導波路の実施例２による波長選択
素子挿入部の光導波路コアの構造を示す斜視図、
素子挿入部の光導波路コアの構造を示す斜視図、
【図４】 本実施例２の光導波路の中心付近の断面構造
を示す断面図。
を示す断面図。
１…基板、２…下側クラッド層、３…主導波路コア、４
…中間クラッド層、５…上部補助導波路コア、６…上側
クラッド層、１１…基板、１２…第１クラッド層、１３
…下部補助導波路コア、１４…第２クラッド層、１５…
主導波路コア、１６…第３クラッド層、１７…上部補助
導波路コア、１８…上部クラッド層、１９…波長選択素
子挿入用溝。
…中間クラッド層、５…上部補助導波路コア、６…上側
クラッド層、１１…基板、１２…第１クラッド層、１３
…下部補助導波路コア、１４…第２クラッド層、１５…
主導波路コア、１６…第３クラッド層、１７…上部補助
導波路コア、１８…上部クラッド層、１９…波長選択素
子挿入用溝。
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に形成された光導波路であって、
光回路の入出力端部の主導波路幅がテーパにより拡大さ
れており、該入出力端部の導波路の上部、下部の少なく
とも一方に、互いの光軸が平行で、かつ基板に対して垂
直に整列した補助導波路が、該主導波路に接するかもし
くは近接して形成されており、これらの上部、下部の補
助導波路の導波路端面と反対側の終端がテーパ状に形成
され、光回路の入出力端面が複数の導波路と一体化して
形成されていることを特徴とする光導波路。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光導波路において、前
記一体化導波路部の中心付近を横断する溝が形成され、
該溝に光素子が挿入されていることを特徴とする光導波
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18326692A JPH0627334A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18326692A JPH0627334A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0627334A true JPH0627334A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16132660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18326692A Pending JPH0627334A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627334A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100333900B1 (ko) * | 1999-01-21 | 2002-04-24 | 윤종용 | 모드모양 변환기, 그 제작 방법 및 이를 구비한 집적광학 소자 |
| KR100358133B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2002-10-25 | 한국전자통신연구원 | 스트레인 분산 패드를 이용한 측면-테이퍼 도파로 제조방법과 이를 응용한 모드변환기 제조방법 및 그에 따른광소자 |
| KR100399577B1 (ko) * | 2000-10-02 | 2003-09-26 | 한국전자통신연구원 | 광 모드 크기 변환기의 제조 방법 |
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