JPH07198972A - Y分岐光導波路 - Google Patents

Y分岐光導波路

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JPH07198972A
JPH07198972A JP5338374A JP33837493A JPH07198972A JP H07198972 A JPH07198972 A JP H07198972A JP 5338374 A JP5338374 A JP 5338374A JP 33837493 A JP33837493 A JP 33837493A JP H07198972 A JPH07198972 A JP H07198972A
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JP
Japan
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waveguide
branch
width
input
optical waveguide
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JP5338374A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Shirata
知之 白田
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
Hideaki Arai
英明 荒井
Tsuneo Shioda
恒夫 塩田
Kenji Akiba
健次 秋葉
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分岐部での損失が少なく、製造が容易なY分
岐光導波路を提供する。 【構成】 基板上のクラッド内の入力導波路20と、入
力導波路20に接続され出力側の幅を広げたテーパ導波
路21と、テーパ導波路21に互いに接することなく一
定の間隔で接続され入力された光を2つに分岐する分岐
導波路22,23とを備えたY分岐光導波路において、
分岐導波路22,23とテーパ導波路21との接続部2
6を、分岐導波路22,23の入力端側の幅W1の2倍
と分岐導波路22,23の出力端側の幅Wとを加えた値
まで広げたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Y分岐光導波路に関
し、特に分岐部での放射損失を低減すると共に分岐導波
路間の損失ばらつきを低減したY分岐光導波路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図4は従来のY分岐光導波路の構造を示
す図である。同図に示すように、Y分岐光導波路は、光
を入力する入力導波路1と、入力導波路1からの光の幅
を広げるテーパ導波路2と、テーパ導波路2からの光を
2つに分岐する分岐導波路3,4とを接続したものであ
り、図示しない基板上に形成されている。分岐導波路
3,4は、一定の曲率半径rと変曲点5,6とを有する
曲り導波路である。また、分岐導波路3,4は、テーパ
導波路2との接続部で互いに接しており、その幅は入力
導波路1の幅に等しくなっている。
【0003】また図5は従来の他のY分岐光導波路の構
造を示す図である(特開平3−245107号公報)。
図5に示したY分岐光導波路との相違点は、分岐導波路
7,8とテーパ導波路9との接続部10において一定の
間隔(なまり幅)Waを設けた点である。また、分岐導
波路7,8は単一曲率半径Raを有している。入力導波
路11から入力した光が分岐されて分岐導波路7,8か
ら出力するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示したY分岐光導波路は、分岐導波路3,4がテーパ導
波路2の接続部で接続されているため、プロセス上の限
界により、製造誤差が生じて分岐部が設計構造通りに形
成できず、この製造誤差が分岐分放射損失及び分岐導波
路間の損失ばらつきの原因となる。また、テーパ導波路
2を入力導波路1の2倍の幅まで広げるため、光がテー
パ導波路1に強く閉じ込められるため、光の直進性によ
り分岐導波路3,4方向への光の波面変換が効率的に起
こらず、放射損失の原因となる。さらに分岐導波路3,
4は、変曲点5,6を有するため、変曲点5,6で光の
遷移損失が起こり、Y分岐の挿入損失増加の原因とな
る。またさらに分岐導波路3,4の出力端においても光
パワーの導波路中心からのずれが生じ、分岐導波路3,
4に接続される導波路間での遷移が生じる。
【0005】他方、図5に示したY分岐光導波路は、次
のような問題がある。
【0006】(1) なまり幅Waを2.0μm以下にしな
くてはならず、微細加工が難しい。
【0007】(2) 分岐導波路7,8間に、なまり幅Wa
を設けるため、入力導波路11からの光の波面の傾き
と、分岐導波路3,4内の光波面の傾きとが一致せず、
放射損失の原因となる。
【0008】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、分岐部での損失が少なく、製造が容易なY分岐光導
波路を提供することにある。
【0009】
【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、基板上のクラッド内の入力導波路と、入力
導波路に接続され出力側の幅を広げたテーパ導波路と、
テーパ導波路に互いに接することなく一定の間隔で接続
され入力された光を2つに分岐する分岐導波路とを備え
たY分岐光導波路において、分岐導波路とテーパ導波路
との接続部を、分岐導波路の入力端側の幅の2倍と分岐
導波路の間隔とを加えた幅まで広げたものである。
【0010】本発明のY分岐光導波路は、分岐導波路
が、テーパ導波路と接続する側でその幅が入力導波路よ
りも狭く、分岐導波路の終端で入力導波路の幅に等しく
なるように、内側と外側とで異なる曲率半径の導波路幅
を有してもよい。
【0011】本発明のY分岐光導波路は、分岐導波路
が、入力端で狭く、出力端で入力導波路幅と等しい幅を
有し、かつ外形が正弦曲線で描かれるテーパ状に形成し
てもよい。
【0012】本発明のY分岐光導波路は、分岐導波路の
出力端側での曲率半径を無限大となるようにしてもよ
い。
【0013】本発明のY分岐光導波路は、入力導波路の
接線と、分岐導波路の入力端側及び出力端側の接線とを
平行になるようにしてもよい。
【0014】本発明のY分岐光導波路は、基板にSiO
2 、Si、InP等の半導体又はLiNbO3 等の強誘
電体を用いてもよい。
【0015】
【作用】上記構成によれば、テーパ導波路内に光が閉じ
込められることがなくなるので、分岐部での放射損失が
低減する。また、テーパ導波路と分岐導波路との接続部
で2つの分岐導波路間に間隔を設けたので、微細加工工
程がなくなって製造が容易となる。しかも微細加工によ
る非対称性が低減し、加工によって生じる製造誤差に起
因する分岐部の非対称による分岐導波路間の損失のばら
つきが低減する。
【0016】
【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。
【0017】図1は本発明のY分岐光導波路の一実施例
の概念図である。
【0018】Y分岐光導波路は、基板(図示せず)上の
クラッド内に形成され光を入力する入力導波路20と、
入力導波路20からの光の幅を広げるテーパ導波路21
と、テーパ導波路21からの光を分岐してさらにその幅
を広げる分岐導波路22,23と、分岐導波路22,2
3で分岐拡幅された光をそれぞれ出力する出力導波路2
4,25とからなっている。尚、基板にはSiO2 、S
i、InP等の半導体又はLiNbO3 等の強誘電体の
いずれを用いてもよい。
【0019】テーパ導波路21の入力導波路幅Wは、広
がり角θで幅W1×2+W2まで広げられている。テー
パ導波路21は、2つの分岐導波路22,23と接続部
(分岐部)26において接続されており、かつ、2つの
分岐導波路22,23は互いに接することなく一定の間
隔W2で接続されている。分岐導波路22は、その外形
が、曲率半径をR1とする円弧22b,22cと、曲率
半径をR(≠R1)とする円弧22a,22dとで描か
れており、かつ、入力側での導波路幅W1が徐々に導波
路幅Wまで広げられたテーパ状となっている。分岐導波
路23も、その外形が、曲率半径をR1とする円弧23
b,23cと、曲率半径をR(≠R1)とする円弧23
a,23dとで描かれており、かつ、入力側での導波路
幅W1が徐々に導波路幅Wまで広げられたテーパ状とな
っている。
【0020】図2は図1に示したY分岐光導波路のテー
パ導波路及び分岐導波路の接続部付近の構造を示す図で
ある。
【0021】分岐導波路22は、曲率半径R1の円弧2
2c側の接線27eがテーパ導波路21の出力側の端面
21aと垂直になるように接続されている。分岐導波路
23も、曲率半径R1の円弧側の接線28eがテーパ導
波路21の出力側の端面21aと垂直になるように接続
されている。
【0022】次に実施例の作用を述べる。
【0023】両分岐導波路22,23が一定の間隔(な
まり幅)W2を隔ててテーパ導波路21に接続されてい
るので、入力導波路20より入力した光が、テーパ導波
路21内に強く閉じ込められることがなくなり、入力導
波路20より入力した光の波面を徐々に分岐導波路2
2,23の波面まで交換することができ、分岐部26で
の放射損失が低減すると共に、導波路製造において微細
加工工程がなくなって製造が容易となる。しかも導波路
の構造が非対称となるのを低減することができ、微細加
工で生じる分岐部26での損失ばらつきが低減する。
【0024】図3は、図1に示したY分岐光導波路にお
いて、曲率半径Rを100mmとしたときの、分岐導波
路同士の間隔W2と分岐損失(放射損失)との関係を示
す図であり、横軸はなまり幅を示し、縦軸は放射損失を
示している。なまり幅W2が3.6μm以下の領域にお
いて、Y分岐光導波路の分岐損失は0.1dB以下とな
った。導波路のコア断面は幅、高さ共に8μmで、比屈
折率差Δは0.3%で、分岐導波路の最小コア幅W1は
3.4μmであった。
【0025】以上において、本実施例によれば、テーパ
導波路に接続する分岐導波路間に一定の間隔を設けたの
で、微細加工部分がなくなり、製造誤差に起因する非対
称性の影響を受けにくいY分岐光導波路を実現すること
ができる。また、分岐導波路構造を、テーパ導波路側で
導波路幅が狭く、出力導波路側で入力導波路幅とするよ
うに曲率半径を有するテーパ構造とすることにより、入
力波面を徐々に分岐導波路の波面まで変換でき、低分岐
損失で波長依存性の小さいY分岐構造が得られる。
【0026】尚、上述した実施例では両分岐導波路が内
側と外側とで異なる曲率半径の導波路幅を有する場合で
説明したが、これに限定されるものではなく、両分岐導
波路を、外形が2本の正弦曲線で描かれるテーパ状に形
成してもよい。この場合これらの正弦曲線は、テーパ導
波路の出力端での接続部の接線及び出力端での接続部の
接線と、入力導波路の接線とが平行となるような周期を
有している。分岐導波路において、外形を2本の正弦曲
線で描かれるテーパ状に形成することにより、変曲点に
おける遷移損失が生じないので、低損失化を計ることが
できる。さらに分岐導波路の入力端から出力端までを正
弦曲線のn(n=1,2,3…)周期分とすることで、
出力端における導波路の曲率半径を無限大とすることが
でき、出力端において導波路の中心に光を伝搬させるこ
とができる。このことにより分岐導波路端に、さらに他
のY分岐光導波路を接続する場合、次段のY分岐光導波
路の分岐比のばらつきが低減する。
【0027】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0028】(1) テーパ導波路内に光が閉じ込められる
ことがなくなるので、分岐部での放射損失が低減する。
【0029】(2) テーパ導波路と分岐導波路との接続部
で2つの分岐導波路を一定の間隔を隔てて接続したの
で、微細加工工程がなくなり製造が容易となると共に、
加工によって生じる製造誤差に起因する分岐導波路間の
損失のばらつきが低減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のY分岐光導波路の一実施例の概念図で
ある。
【図2】図1に示したY分岐光導波路のテーパ導波路及
び分岐導波路の接続部付近の構造を示す図である。
【図3】図1に示したY分岐光導波路において、曲率半
径Rを100mmとしたときの、分岐導波路同士の間隔
W2と分岐損失(放射損失)との関係を示す図である。
【図4】従来のY分岐光導波路の構造を示す図である。
【図5】従来の他のY分岐光導波路の構造を示す図であ
る。
【符号の説明】
20 入力導波路 21 テーパ導波路 22,23 分岐導波路 26 接続部(分岐部)
フロントページの続き (72)発明者 塩田 恒夫 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 秋葉 健次 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上のクラッド内の入力導波路と、該
    入力導波路に接続され出力側の幅を広げたテーパ導波路
    と、該テーパ導波路に互いに接することなく一定の間隔
    で接続され入力された光を2つに分岐する分岐導波路と
    を備えたY分岐光導波路において、前記分岐導波路と前
    記テーパ導波路との接続部を、前記分岐導波路の入力端
    側の幅の2倍と前記分岐導波路の出力端側の幅とを加え
    た値まで広げたことを特徴とするY分岐光導波路。
  2. 【請求項2】 前記分岐導波路が、前記テーパ導波路と
    接続する側でその幅が前記入力導波路よりも狭く、前記
    分岐導波路の出力端側で前記入力導波路の幅に等しくな
    るように、内側と外側とで異なる曲率半径の導波路幅を
    有することを特徴とする請求項1記載のY分岐光導波
    路。
  3. 【請求項3】 前記分岐導波路が、入力端で狭く、出力
    端で前記入力導波路の幅と等しい幅を有し、かつ外形が
    正弦曲線で描かれるテーパ状に形成されていることを特
    徴とする請求項1又は2記載のY分岐光導波路。
  4. 【請求項4】 前記分岐導波路の出力端側での曲率半径
    を無限大となるようにしたことを特徴とする請求項1か
    ら3のいずれか1項記載のY分岐光導波路。
  5. 【請求項5】 前記入力導波路の接線と、前記分岐導波
    路の入力端側及び出力端側の接線とが平行になるように
    したことを特徴とする請求項4記載のY分岐光導波路。
  6. 【請求項6】 前記基板にSiO2 、Si、InP等の
    半導体又はLiNbO3 等の強誘電体を用いたことを特
    徴とする請求項1から5のいずれか1項記載のY分岐光
    導波路。
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