JPH0792339A - 光導波路 - Google Patents

光導波路

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JPH0792339A
JPH0792339A JP24020893A JP24020893A JPH0792339A JP H0792339 A JPH0792339 A JP H0792339A JP 24020893 A JP24020893 A JP 24020893A JP 24020893 A JP24020893 A JP 24020893A JP H0792339 A JPH0792339 A JP H0792339A
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JP
Japan
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waveguide
void
optical waveguide
arc
angle
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JP24020893A
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English (en)
Inventor
Hiroki Okujima
裕樹 奥島
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 直線状導波路と直線状導波路から分岐した曲
り導波路とを有する光導波路に関し、直線状導波路と曲
り導波路とからなる光導波路を有する光デバイスの小形
化を目的とする。 【構成】 直線状導波路1と、第1,第2の円弧部21,2
2 を介して直線状導波路1から分岐した、終端のポート
31部分が直線状導波路1に平行な曲り導波路2とを有
する光導波路において、頂角が円弧部の中心を指向する
よう第1,第2の円弧部21,22 に少なくとも一個の二等
辺三角形状の空隙30を設けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直線状導波路と直線状
導波路から分岐した曲り導波路とを有する光導波路に関
する。
【0002】
【従来の技術】光合分岐器, 光合分波器等の光デバイス
は、図10に図示したように、シリコン基板の一方の側面
寄りの表面に始端のポートP1 と終端のポートP2 とを
結ぶ直線状導波路1を設けるとともに、第1,第2の円
弧部21,22 を介して直線状導波路1上の点20から分岐し
て、終端のポートP30部分が直線状導波路1に平行な曲
り導波路2を設けた光導波路を備えている。
【0003】このような光導波路は、直線状導波路1の
始端のポートP1 から光を入射すると、大半の光パワー
は直進して終端のポートP2 から出射する。そして残り
光パワーは分岐点20で分岐し、第1の円弧部21, 第2の
円弧部22を経て曲り導波路2の終端のポートP30から出
射する。
【0004】なお、この光導波路は、シリコン基板の表
面の全面に高屈折率の石英膜(コア層) を形成し、その
後フォトリソグラフィにより石英膜をエッチングして、
直線状導波路1及び曲り導波路2を形成する。
【0005】そして、直線状導波路1, 曲り導波路2上
を含むシリコン基板の全表面に石英膜よりも屈折率が小
さいクラッド層を設けたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで前述の光導波
路は、曲り導波路の第1の円弧部及び第2の円弧部の半
径Rが、伝送損失上から規制されてその最小半径は6mm
である。
【0007】したがって、曲り導波路を直線状導波路に
近づける、或いは曲り導波路のポートを直線状導波路の
始端側のポートに近づけることができなくて、光導波路
を有する光デバイスが大形になるという問題点があっ
た。
【0008】本発明はこのような点に鑑みて創作された
もので、直線状導波路と曲り導波路とからなる光導波路
を有する光デバイスの小形化を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、図1に例示したように、直線状導波路1
と、第1,第2の円弧部21,22 を介して直線状導波路1
から分岐した、終端のポートP31部分が直線状導波路1
に平行な曲り導波路2とを有する光導波路において、頂
角が円弧部の中心を指向するよう第1,第2の円弧部2
1,22 のそれぞれに、少なくとも一個の二等辺三角形状
の空隙30を設けた構成とする。
【0010】また、二等辺三角形状の空隙の等しい辺の
それぞれを、内側に凸の円弧にした構成とする。又は、
直線状導波路1と、第1,第2の円弧部21,22 を介して
直線状導波路1から分岐した、終端のポートP31部分が
直線状導波路1に平行な曲り導波路2とを有する光導波
路において、頂角が円弧部の中心とは反対方向を指向す
るよう第1,第2の円弧部21,22 のそれぞれに、二等辺
三角形状の空隙内に屈折率が曲り導波路2の屈折率より
大きい物質が充填されてなるプリズム状物体40を、少な
くとも一個埋設した構成とする。
【0011】或いはまた、二等辺三角形状のプリズム状
物体の等しい辺のそれぞれを、外側に凸の円弧にした構
成とする。さらにまた、二等辺三角形状の空隙30又はプ
リズム状物体40の頂角を、ブルースター角の2倍にした
構成とする。
【0012】
【作用】曲り導波路の円弧部に二等辺三角形状(頂角2
α)の空隙30又はプリズム状物体40を設けると、図5,
6に図示したように、空隙30(又はプリズム状物体40)
は、円弧部上の2θ=2(α−β)を隔てた2点A,B
を引き寄せる。
【0013】ここで 2θ・・・・中心角 β・・・・光の入射角 このことにより曲り導波路の終端のポートが、直線状導
波路に近づくように平行移動したり、直線状導波路の始
端のポートに近づくように平行移動する。
【0014】したがって、直線状導波路と曲り導波路と
からなる光導波路を有する光デバイスが小形となる。ま
た、二等辺三角形状の空隙(又はプリズム状物体) の等
しい辺のそれぞれを円弧とすることで、空隙(又はプリ
ズム状物体) がレンズとしても作用するので、集光効果
があって、空隙(又はプリズム状物体) 内の伝送損失が
小さくなる。
【0015】さらに二等辺三角形状の空隙(又はプリズ
ム状物体) の頂角を、ブルースター角の2倍とすること
で、入射角がブルースター角に等しくなる。よって、入
射した光(P波)の殆どが空隙(又はプリズム状物体)
を通過するので、P波に対する空隙(又はプリズム状物
体) 部分の伝送損失が小さくなり、P波だけを選択でき
る。
【0016】
【実施例】以下図を参照しながら、本発明を具体的に説
明する。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示
す。
【0017】図1は本発明の原理を示す図、図2は請求
項2の発明の実施例の図、図3は請求項1の発明の実施
例の図、図4は請求項1の発明の他の実施例の図、図5
は本発明の要所を示す図、図6は本発明の作用を説明す
る図、図7は本発明の要所の詳細図、図8は請求項3の
発明の実施例の図、図9は請求項4の発明の実施例の図
である。
【0018】図1に図示したように、光導波路は、シリ
コン基板の一方の側面寄りの表面に始端のポートP1
終端のポートP2 とを結ぶ直線状導波路1と、直線状導
波路1上の分岐点20から第1,第2の円弧部21,22 を介
して分岐した、終端のポートP31部分が直線状導波路1
に平行な、曲り導波路2とで構成されている。
【0019】第1の円弧部21の半径Rは、曲げ損失が発
生しない範囲の最小寸法である約6mmであり、また第2
の円弧部22の半径Rもまた約6mmである。なお、図1に
おいて、第1の円弧部21の中心O1 と第2の円弧部22の
中心O2とは曲り導波路2を挟んで反対側にあるので、
曲り導波路2の端末のポートP31は、直線状導波路1の
終端ポートP2 側にある。
【0020】頂角が第1の円弧部21の中心O1 を指向す
るように、第1の円弧部21の路中に二等辺三角形状の空
隙30を設けるとともに、頂角が第2の円弧部22の中心O
2 を指向するように、第2の円弧部22の路中に、二等辺
三角形状の他の空隙30を設けている。
【0021】なお、点線で示した終端のポートP30を有
する曲り導波路2' は、空隙30を設けてない、従来の曲
り導波路である。上述のように曲り導波路2の円弧部に
空隙30を設けたことにより、詳細は後述するが、第2の
円弧部22の終端のポートP31は、従来の曲り導波路2の
終端のポートP30よりX(直線状導波路1に直交する軸
をX軸とする)だけ直線状導波路1に近づき、従来の曲
り導波路2のポートP30よりY(直線状導波路1に平行
する軸をY軸とする)だけ直線状導波路1の始端のポー
トP1 方向に近づく。
【0022】したがって、直線状導波路と曲り導波路と
からなる光導波路を有する光デバイスが小形化になる。
なお、第1の円弧部21の中心と第2の円弧部22の中心を
曲り導波路2の同一側に設けて、U形の曲り導波路2と
すれば、曲り導波路2の終端のポートは、直線状導波路
1の始端のポートP1 に対向するようになる。本発明は
このようなU形の曲り導波路を有する光導波路に適用し
ても、同様の効果があることは勿論のことである。
【0023】図3は、分岐点20近傍の第1の円弧部21の
路中に、頂角が第1の円弧部21の中心O1 を指向するよ
うに二等辺三角形状の空隙30-1を設け、第2の円弧部22
の弧の終わり近傍に、頂角が第2の円弧部22の中心O2
を指向するように二等辺三角形状の空隙30-4を設けたも
のである。
【0024】図4では、図3に示す空隙30-1及び空隙30
-4に加えて、第1の円弧部21の路中に、頂角が第1の円
弧部21の中心O1 を指向するように二等辺三角形状の空
隙30-2を設け、第2の円弧部22の路中に、頂角が第2の
円弧部22の中心O2 を指向するように二等辺三角形状の
空隙30-3を設けたものである。
【0025】以下図5〜7を参照しながら、本発明の作
用について詳述する。図5において、曲り導波路2( 屈
折率n=1.45) の円弧部(半径6mm )の路中に設けた二
等辺三角形状の空隙30の頂角は2αであり、空隙30に入
射する光線の入射角はβである。
【0026】なお、頂角2α は n× sinβ=sin α の関係が成立する角度である。
【0027】よって、入射光線と出射光線とのなす角度
は、2(α−β)になる。即ち、空隙30に入射した光
は、空隙30部分で急峻の角度で方向変換する。
【0028】図6において、半径Rの円弧形の曲り導波
路2の路中で、X軸とのなす角度Φの位置に、頂角の中
心Oを指向する図5に図示した二等辺三角形状の空隙30
を設けてある。
【0029】いま、空隙30の頂点と中心Oとを結ぶ直線
を二等分線とする中心角2θの半径と、曲り導波路2の
交点をそれぞれ点A,Bとする。なお、中心角2θは、 2θ=2(α−β)・・・・・・・・(1) の関係が成立する角度である。したがって、点Aと点B
のX軸上の距離SX 及び点Aと点BのY軸上の距離SY
は、角度Φ、中心角2θとの間に下記の相関関係があ
る。
【0030】SX =2R・ tanθ・sin Φ・・・・・・・(2) SY =2R・ tanθ・cos Φ・・・・・・・(3) したがって、Φ及びαを変数として、前述の式(1),(2),
(3) からSX 及びSYを計算する下表のようになる。
【0031】
【表1】 この表に基づいて、図3及び図4の実施例の曲り導波路
2の終端のポートP31が、直線状導波路1に近づく長さ
X、及び直線状導波路1の始端のポートP1 に近づく長
さYを計算すると下表のようになる。
【0032】
【表2】 即ち、曲り導波路2の終端のポートP31が、直線状導波
路1の始端のポートに近づく、また直線状導波路1側に
近づくので、光デバイスが小形になる。
【0033】なお、この近づく詳細を図7を参照して説
明する。図7に図示したように、空隙30より終端のポー
ト寄りの第1の円弧部210 (鎖線で示す、中心はO1
は、空隙30を設けたことにより直線状導波路側に平行移
動して実線で示すように第1の円弧部211 (中心はO11
に移る)となり、第1の円弧部21を実質的に短縮するこ
とができる。
【0034】同様に空隙30より終端のポート寄りの第2
の円弧部221 (鎖線で示す、中心はO2 )は、空隙30を
設けたことにより直線状導波路側に平行移動して実線で
示すように第2の円弧部221 (中心はO21に移る)とな
り、第2の円弧部22を実質的に短縮することができる。
【0035】 なお空隙30は、クラッド層を形成した後に
エッチングすることで設けることができる。図2におい
て、35は、二等辺三角形の等しい辺のそれぞれを、内側
に凸の円弧にした二等辺三角形状の空隙である。
【0036】頂角が円弧部の中心を指向するように、曲
り導波路2の円弧部の路中に空隙35を設けている。この
空隙35はレンズとしても作用するので、集光効果がある
ので、空隙35内での伝送損失が少なくなる。
【0037】図8において、40は、二等辺三角形状の空
隙内に、屈折率が曲り導波路2の屈折率より大きい屈折
率の物質(例えばアルミナ、屈折率は1.77) を充填した
プリズム状物体である。
【0038】プリズム状物体40は、頂角が円弧部の中心
とは反対方向を指向するよう、曲り導波路2の円弧部の
路中に、プリズム状物体40を設けている。このようなプ
リズム状物体40に入射した光は、プリズム状物体40部分
で曲り導波路2の円弧部の中心側の方向へ急峻の角度で
方向変換する。
【0039】したがって、前述の空隙30と同様の効果を
有する。図9において、45は、二等辺三角形の等しい辺
のそれぞれを外側に凸の円弧にした空隙内に、屈折率が
曲り導波路2の屈折率より大きい屈折率の物質を充填し
たプリズム状物体である。
【0040】このようなプリズム状物体45は、レンズと
しても作用するので、集光効果があって、プリズム状物
体45内の伝送損失が小さくなる。次に請求項5の発明に
付いて説明する。
【0041】請求項5の発明は、図示省略したが二等辺
三角形状の空隙30の頂角を、ブルースター角の2倍にし
たものである。なお、入射側が空気で曲り導波路の屈折
率が1.45の場合に、この境界面でのブルースター角は5
5.4度である。
【0042】このように二等辺三角形状の空隙30の頂角
を、ブルースター角の2倍にすると、空隙30の出射側の
境界面に入射する光の入射角が、ブルースター角に等し
くなる。
【0043】よって、出射側の境界面に入射した光(P
波)は反射することなくすべてが、境界面を通過して曲
り導波路に進行する。即ち、P波に対する空隙30部分の
伝送損失が小さくなり、P波だけを選択できる。
【0044】また、図示省略したが二等辺三角形状のプ
リズム状物体40の頂角を、ブルースター角の2倍にす
る。このよう二等辺三角形状のプリズム状物体40の頂角
を、ブルースター角の2倍にすると、プリズム状物体40
の入射側の境界面に入射する光の入射角が、ブルースタ
ー角に等しくなる。
【0045】よって、入射側の境界面に入射した光(P
波)は反射することなくすべてが、境界面を通過してプ
リズム状物体40内に進入する。よって、P波に対するプ
リズム状物体40部分の伝送損失が小さくなり、P波だけ
を選択できる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、直線状導
波路と曲り導波路とからなる光導波路において、曲り導
波路の円弧部の路中に頂角が円弧部の中心を指向するよ
う二等辺三角形状の空隙、又は頂角が円弧部の中心とは
反対方向を指向するプリズム状物体を設けたもので、直
線状導波路と曲り導波路とからなる光導波路を有する光
デバイスが小形化になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理を示す図
【図2】 請求項2の発明の実施例の図
【図3】 請求項1の発明の実施例の図
【図4】 請求項1の発明の他の実施例の図
【図5】 本発明の要所を示す図
【図6】 本発明の作用を説明する図
【図7】 本発明の要所の詳細図
【図8】 請求項3の発明の実施例の図
【図9】 請求項4の発明の実施例の図
【図10】従来例の図
【符号の説明】
1 直線状導波路 2,2’ 曲り導波路 21,211 第1の円弧部 22,221 第2の円弧部 30,35 空隙 40,45 プリズム状物体 P1,2,30, 31 ポート

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直線状導波路(1) と、 第1,第2の円弧部(21,22) を介して直線状導波路(1)
    から分岐した、終端のポート(P31)部分が該直線状導
    波路(1) に平行な曲り導波路(2) とを有する光導波路に
    おいて、 頂角が円弧部の中心を指向するよう該第1,第2の円弧
    部(21,22) に、少なくとも一個の二等辺三角形状の空隙
    (30)が設けられてなることを特徴とする光導波路。
  2. 【請求項2】 二等辺三角形状の空隙の等しい辺のそれ
    ぞれが、内側に凸の円弧であることを特徴とする請求項
    1記載の光導波路。
  3. 【請求項3】 直線状導波路(1) と、 第1,第2の円弧部(21,22) を介して直線状導波路(1)
    から分岐した、終端のポート(P31)部分が該直線状導
    波路(1) に平行な曲り導波路(2) とを有する光導波路に
    おいて、 頂角が円弧部の中心とは反対方向を指向するよう、該第
    1,第2の円弧部(21,22) に、二等辺三角形状の空隙内
    に屈折率が該曲り導波路(2) の屈折率より大きい物質が
    充填されてなるプリズム状物体40が、少なくとも一個埋
    設されてなることを特徴とする光導波路。
  4. 【請求項4】 二等辺三角形状のプリズム状物体の等し
    い辺のそれぞれが、外側に凸の円弧であることを特徴と
    する請求項4記載の光導波路。
  5. 【請求項5】 二等辺三角形状の前記空隙(30)又は前記
    プリズム状物体(40)の頂角が、ブルースター角の2倍で
    あることを特徴とする請求項1又は2記載の光導波路。
JP24020893A 1993-09-28 1993-09-28 光導波路 Withdrawn JPH0792339A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09211501A (ja) * 1996-01-31 1997-08-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 熱光学光スイッチ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09211501A (ja) * 1996-01-31 1997-08-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 熱光学光スイッチ

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