JPH08327836A - Y-branching optical waveguide circuit - Google Patents

Y-branching optical waveguide circuit

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JPH08327836A
JPH08327836A JP15384695A JP15384695A JPH08327836A JP H08327836 A JPH08327836 A JP H08327836A JP 15384695 A JP15384695 A JP 15384695A JP 15384695 A JP15384695 A JP 15384695A JP H08327836 A JPH08327836 A JP H08327836A
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JP
Japan
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branch
optical waveguide
waveguide
wedge
circuit
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Pending
Application number
JP15384695A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Koshi
浩之 越
Takeshi Ueki
健 植木
Shoichi Ozawa
章一 小沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP15384695A priority Critical patent/JPH08327836A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a small Y branching optical waveguide circuit of good reproducibility, easy to manufacture, and capable of brancing a light beam with a low loss. CONSTITUTION: Optical waveguides 13a, 13b on the branching side are connected to an optical waveguide 11 on the coupling side in a Y-shaped manner through a tapered waveguide 12 widened on the side of the optical waveguides 13a, 13b so as to form the Y-branch optical waveguide 9. A temple bell-shaped wedge 14 having a lower refractive index than that of the Y-branch optical waveguide 9 is arranged in the branching part of the Y-branch optical waveguide 9. the branching angle p of the optical waveguides 13a, 13b on the branching side is formed to be larger than the opening angle 6 of the tapered waveguide 12 (θ=0.2 deg., β=0.7 deg.) and the optical waveguides 13a, 13b on the branching side have curved waveguides being bent in the direction for increasing a distance between the waveguides.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムにおい
て例えば光分岐合波回路として用いられるY分岐光導波
路回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Y-branch optical waveguide circuit used as an optical branching / multiplexing circuit in an optical communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバを用いた光通信システムの一
例として、電話通信があり、電話局と複数の加入者間を
1×N分岐および2×N分岐の機能を有する光分岐合波
回路を介して光ファイバ線路で結ぶ、PDS(Passive
Double Star )と呼ばれるネットワークトポロジーが検
討されている。
2. Description of the Related Art There is a telephone communication as an example of an optical communication system using an optical fiber, and an optical branching / multiplexing circuit having a function of 1 × N branch and 2 × N branch between a telephone station and a plurality of subscribers is provided. PDS (Passive
A network topology called Double Star) is under consideration.

【0003】このPDSに用いられる光分岐合波回路
は、その形態によりファイバ型回路と光導波路型回路と
に大別することができるが、ファイバ型回路は回路の構
成部品を個別に作製するために、生産性が悪いだけでな
く、分岐数の増加に伴い回路が大型化してしまうという
問題があり、最近では、光導波路型の光分岐合波回路を
用いることが有望視されている。
The optical branching / multiplexing circuit used in this PDS can be roughly classified into a fiber type circuit and an optical waveguide type circuit depending on its form. However, since the fiber type circuit individually manufactures components of the circuit. In addition, there is a problem that not only the productivity is poor, but also the circuit becomes large in size as the number of branches increases. Recently, it has been considered promising to use an optical waveguide type optical branching / multiplexing circuit.

【0004】図5には、光分岐導波路回路の一例とし
て、1×N(N=8)スターカプラが示されており、こ
のようなスターカプラは、例えば、図7に示すようなY
字型構造を有するY分岐光導波路回路を、多段(図5で
は3段)に接続することにより形成されている。
FIG. 5 shows a 1 × N (N = 8) star coupler as an example of the optical branching waveguide circuit. Such a star coupler is, for example, a Y coupler as shown in FIG.
It is formed by connecting Y-branch optical waveguide circuits having a V-shaped structure in multiple stages (three stages in FIG. 5).

【0005】光導波路型の回路は、例えばシリコン基板
上に形成されるものであり、図5に示すように、コア層
により形成される導波路パターンと、コア層の周りを覆
うクラッド層10を有して構成されており、このような光
導波路型の回路を形成するときには、例えば、図9の
(a)に示すように、シリコン基板18上に下部クラッド
層10aになる石英ガラスを火炎堆積法を堆積し、次に、
同図の(b)に示すように、コア層となるチタンもしく
はゲルマニウムを添加した石英ガラスを堆積し、これら
両層を透明ガラス化する。次に、同図の(c)に示すよ
うに、所定の光導波路パターンが描かれたフォトマスク
を用いて反応性イオンエッチングを用いたフォトリソグ
ラフィにより、チャンネル導波路19となる、図5に示し
た導波路パターンを形成する。そして、最後に、図9の
(d)に示すように、再び、火炎堆積法により、上部ク
ラッド層10bとなる石英ガラスを堆積し、これを透明ガ
ラス化することにより、埋込型光導波路が形成される。
An optical waveguide type circuit is formed, for example, on a silicon substrate, and as shown in FIG. 5, a waveguide pattern formed by a core layer and a cladding layer 10 covering the core layer are provided. When forming such an optical waveguide type circuit, for example, as shown in FIG. 9A, the silica glass to be the lower cladding layer 10a is deposited on the silicon substrate 18 by flame deposition. Deposit method, then
As shown in (b) of the same figure, silica glass added with titanium or germanium to be the core layer is deposited, and both layers are made into transparent vitrification. Next, as shown in FIG. 5C, a channel waveguide 19 is formed by photolithography using reactive ion etching using a photomask on which a predetermined optical waveguide pattern is drawn. A waveguide pattern is formed. Then, finally, as shown in FIG. 9D, silica glass to be the upper clad layer 10b is deposited again by the flame deposition method, and this is made into a transparent glass, whereby the embedded optical waveguide is formed. It is formed.

【0006】このように、光導波路型回路は、シリコン
基板等の平面基板上に多量の回路を一括して作製するこ
とができるために、大量生産が可能であり、しかも、再
現性が良好で、小型集積化が可能である等の利点を有し
ている。
As described above, the optical waveguide type circuit can be mass-produced because a large number of circuits can be collectively manufactured on a flat substrate such as a silicon substrate, and the reproducibility is good. It has advantages such as small size and integration.

【0007】スターカプラ等を形成するY分岐光導波路
9は、図7に示すように、2本の分側光導波路13a,13
bと1本の合流側光導波路11とを、分岐側光導波路13
a,13b側が拡幅のテーパ状光導波路12を介してY字型
に接続して成るものであり、従来のY分岐光導波路にお
いては、分岐側光導波路13a,13bの各分岐角度βがテ
ーパ状光導波路12の開き角度θと等しく形成されてい
る。また、分岐側光導波路13a,13bのテーパ状導波路
12との接続端側には、Y分岐光導波路9の屈折率よりも
低屈折率の三角形状の楔14が分岐側光導波路13a,13b
に挟まれる態様で打ち込まれている。この楔14は、その
三角形状の頂角φがY分岐光導波路9の分岐側光導波路
13a,13bの分岐角度βよりも小さく形成されており、
例えば、分岐角度β=0.2 °の場合に、楔14の頂角φ=
0.05°に形成されている。なお、この楔14は、クラッド
層10と同一の材質とすることもできる。
As shown in FIG. 7, the Y-branch optical waveguide 9 forming a star coupler or the like has two branch optical waveguides 13a and 13a.
b and one merge-side optical waveguide 11 are connected to the branch-side optical waveguide 13
The a and 13b sides are connected in a Y-shape via a widened tapered optical waveguide 12, and in the conventional Y-branch optical waveguide, each branching angle β of the branching side optical waveguides 13a and 13b is tapered. It is formed to have an opening angle θ of the optical waveguide 12. Also, the tapered waveguides of the branch side optical waveguides 13a and 13b
A triangular wedge 14 having a refractive index lower than that of the Y-branch optical waveguide 9 is provided on the connection end side with the branch-side optical waveguides 13a and 13b.
It is driven in such a manner that it is sandwiched between. This wedge 14 has a triangular apex angle φ of the branch side optical waveguide of the Y branch optical waveguide 9.
It is formed smaller than the branch angle β of 13a, 13b,
For example, when the branch angle β = 0.2 °, the apex angle φ of the wedge 14 =
It is formed at 0.05 °. The wedge 14 may be made of the same material as the clad layer 10.

【0008】このY分岐光導波路回路においては、Y分
岐光導波路9の合流側光導波路11から光を入射すると、
その光はテーパ状導波路12でその界分布が拡大されて、
光の伝搬幅が広がりながら滑らかに分岐側光導波路13a
および13b側に伝搬していく。また、図7に示したよう
な楔14が配設されているY分岐光導波路9においては、
テーパ状導波路12側から分岐側光導波路13a,13b側に
伝搬する伝搬光の進行方向が、Y分岐光導波路9よりも
屈折率が小さい楔14により屈折率が高いY分岐光導波路
9側に強制的に曲げられ、それにより、伝搬光がほぼ均
等に分岐側光導波路13aと13bに分配されて伝搬してい
く。
In this Y-branch optical waveguide circuit, when light is incident from the merging-side optical waveguide 11 of the Y-branch optical waveguide 9,
The field distribution of the light is expanded in the tapered waveguide 12,
Smoothly branching optical waveguide 13a as the light propagation width spreads
And propagates to the 13b side. Further, in the Y branch optical waveguide 9 in which the wedge 14 as shown in FIG. 7 is arranged,
The traveling direction of the propagating light propagating from the tapered waveguide 12 side to the branch side optical waveguides 13a and 13b side is toward the Y branch optical waveguide 9 side where the refractive index is high due to the wedge 14 whose refractive index is smaller than that of the Y branch optical waveguide 9. It is forcibly bent, whereby the propagating light is distributed almost evenly to the branch side optical waveguides 13a and 13b and propagates.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Y分岐光導波路回路においては、Y分岐光導波路9の分
岐部(分岐側光導波路13a,13bのテーパ状導波路12と
の接続端側)に配設した楔14は、その頂角φ=0.05°と
いったような非常に小さな頂角を有する三角形状の楔で
あり、このように極端な鋭角の頂角を有する楔14を分岐
側光導波路13a,13b間に配設するためには、分岐側光
導波路13a,13bの分岐部の間隔を非常に小さくする必
要がある。このように、Y分岐光導波路9の形成条件が
厳しいために、従来のY分岐光導波路回路においては、
楔14の先端側(頂角側)が鈍る減少が生じたり、楔14の
先端側の位置が大きくばらついたりしてしまい、Y分岐
光導波路9を設計通り正確に再現性よく作製することが
困難であった。そして、その結果、このY分岐光導波路
9を多段に接続して成る1×N分岐スターカプラの特性
に大きなばらつきが生じることになった。
However, in the conventional Y-branch optical waveguide circuit, at the branch portion of the Y-branch optical waveguide 9 (the connection end side of the branch-side optical waveguides 13a and 13b with the tapered waveguide 12). The provided wedge 14 is a triangular wedge having a very small apex angle such as an apex angle φ = 0.05 °, and the wedge 14 having such an extremely acute apex angle is used as the branch side optical waveguide 13a. , 13b, it is necessary to make the distance between the branch portions of the branch side optical waveguides 13a, 13b very small. As described above, since the conditions for forming the Y-branch optical waveguide 9 are strict, in the conventional Y-branch optical waveguide circuit,
It is difficult to manufacture the Y-branch optical waveguide 9 exactly as designed and with good reproducibility because the tip side (vertical angle side) of the wedge 14 becomes dull and the position of the tip side of the wedge 14 greatly varies. Met. As a result, a large variation occurs in the characteristics of the 1 × N branch star coupler formed by connecting the Y branch optical waveguides 9 in multiple stages.

【0010】また、従来は、Y分岐光導波路9の分岐部
に楔14を打ち込むことにより、合流側光導波路11からの
光を分岐側光導波路13a,13b側に強制的に曲げて分岐
しているものの、楔14の形状や大きさをどのように形成
すればY分岐光導波路9の分岐部における損失を小さく
できるかといったきめ細かい検討がなされていなかった
ために、Y分岐光導波路9の分岐側光導波路13a,13b
の分岐角度βやテーパ状導波路12の開き角度θ等の大き
さと、楔14の大きさ、形状とが最適に設定されていなか
った。そのため、楔14によってテーパ状導波路12から分
岐側光導波路13a,13b側へ強制的に曲げられた伝搬光
は、その光強度のピーク位置が分岐側光導波路13a,13
bの導波路光軸と一致していない状態となり、それによ
り、テーパ状導波路12と分岐側光導波路13との間で整合
不一致による接続損失が生じるだけでなく、伝搬光が分
岐側光導波路13中を蛇行してしまうといった問題があっ
た。
Further, conventionally, by driving a wedge 14 into the branch portion of the Y-branch optical waveguide 9, the light from the merging side optical waveguide 11 is forcibly bent and branched to the branch side optical waveguides 13a and 13b side. However, the branch-side optical waveguide of the Y-branch optical waveguide 9 is not examined because no detailed study has been made as to how the shape and size of the wedge 14 should be formed to reduce the loss at the branch portion of the Y-branch optical waveguide 9. Waveguides 13a and 13b
The branch angle β, the opening angle θ of the tapered waveguide 12 and the like, and the size and shape of the wedge 14 are not optimally set. Therefore, in the propagating light that is forcibly bent from the tapered waveguide 12 to the branch side optical waveguides 13a and 13b by the wedge 14, the peak position of the light intensity thereof is at the branch side optical waveguides 13a and 13b.
In this case, the optical axis of the waveguide b does not coincide with the optical axis of the waveguide b, so that not only a connection loss occurs due to a mismatch in matching between the tapered waveguide 12 and the branch-side optical waveguide 13, but also the propagating light propagates into the branch-side optical waveguide. 13 There was a problem of meandering inside.

【0011】そうすると、このようなY分岐光導波路9
を多段に接続した1×Nスターカプラ等の回路において
は、2段目以降のY分岐光導波路回路において入射光の
軸がずれた軸ずれ入射となるため、その軸ずれ入射した
入射光の光強度を2本の分岐側光導波路13a,13bに等
分配することが不可能となる。そのため、1×Nスター
カプラ等の回路においては、その出射端(例えば図5に
おけるポート1〜8)から出射される光強度のポート間
均一性が著しく劣化するといった問題が生じた。しか
も、前記伝搬光の蛇行現象は非常に不安定であり、伝搬
光の波長の違いや温度、応力等の外部環境に影響され易
いために、温度等の外部環境の違いにより、ますます蛇
行現象等の悪影響が大きくなり、安定した特性を有する
光分岐合波回路のデバイスとすることが困難であった。
Then, such a Y-branch optical waveguide 9 is formed.
In a circuit such as a 1 × N star coupler in which multiple stages are connected, since the axis of the incident light is off-axis in the Y-branch optical waveguide circuit of the second and subsequent stages, the light of the incident light that is off-axis is incident. It becomes impossible to equally distribute the intensity to the two branch side optical waveguides 13a and 13b. Therefore, in a circuit such as a 1 × N star coupler, there is a problem that the uniformity of the intensity of light emitted from the emission end (for example, ports 1 to 8 in FIG. 5) between ports is significantly deteriorated. Moreover, the meandering phenomenon of the propagating light is very unstable and is easily affected by the external environment such as the wavelength of the propagating light, temperature and stress. However, it is difficult to obtain an optical branching / multiplexing circuit device having stable characteristics.

【0012】例えば、図8には、図7に示したようなY
分岐光導波路9を3段に接続して構成した1×8スター
カプラ(図5)の出射端側の各ポート1〜8における損
失特性の測定結果が示されているが、この図から明らか
なように、各ポート1〜8間の損失特性の差は2.5 dB
程度と非常に大きくなっている。しかも、平均の挿入損
失は11.2dB程度であり、原理的に生じる分割損失の値
である9.0 dBよりも2.2 dB程度も大きくなってい
る。ここで、直線導波路および曲線導波路等のリファレ
ンスパターンから求めた平均伝搬損失の値0.05dB/cm
をもとに、チップ長3.3 cmの伝搬損失を0.165 dBと見
積もると、Y分岐光導波路9を3段接続したことによ
り、2.03dBの過剰損失が生じていることが分かり、Y
分岐光導波路1個当たりの過剰損失は0.678 dB程度の
大きな値となってしまうことが分かる。
For example, in FIG. 8, Y as shown in FIG.
The measurement results of the loss characteristics at each of the ports 1 to 8 on the emission end side of the 1 × 8 star coupler (FIG. 5) configured by connecting the branched optical waveguides 9 in three stages are shown. , The difference in loss characteristics between each port 1-8 is 2.5 dB.
It has become very large. Moreover, the average insertion loss is about 11.2 dB, which is about 2.2 dB larger than 9.0 dB, which is the value of the division loss that occurs in principle. Here, the value of the average propagation loss obtained from the reference pattern of the linear waveguide and the curved waveguide is 0.05 dB / cm.
Based on the above, the propagation loss of a chip length of 3.3 cm was estimated to be 0.165 dB, and it was found that an excess loss of 2.03 dB was generated by connecting the Y branch optical waveguide 9 in three stages.
It can be seen that the excess loss per branched optical waveguide becomes a large value of about 0.678 dB.

【0013】また、上記のようなY分岐光導波路9にお
いて、分岐側光導波路13a,13bの分岐角度βを単に大
きくすると、2本の分岐側光導波路13a,13bの分岐部
の間隔が大きくなるために、伝搬光をテーパ状導波路12
から分岐側光導波路13a,13b側へ低損失で結合させる
ことができなくなり、伝搬光の一部が分岐部で放射して
しまうことから、分岐側光導波路13a,13bの分岐角度
βを極端に大きな角度に形成することはできない。
Further, in the above Y branch optical waveguide 9, if the branch angle β of the branch optical waveguides 13a and 13b is simply increased, the distance between the branch portions of the two branch optical waveguides 13a and 13b increases. In order to propagate the propagation light to the tapered waveguide 12
Cannot be coupled to the branch side optical waveguides 13a, 13b side with low loss, and a part of the propagating light is radiated at the branch part. Therefore, the branch angle β of the branch side optical waveguides 13a, 13b is extremely reduced. It cannot be formed at a large angle.

【0014】それにもかかわらず、従来のY分岐光導波
路9においては、分岐側光導波路13a,13bの分岐角度
βがテーパ状導波路12の開き角度θと一致しており、か
つ、分岐側光導波路13a,13bは直線導波路であるため
に、2本の分岐側光導波路13a,13bの先端側(出射端
側)の間隔を広げようとすると、Y分岐光導波路回路の
全回路長が長くなってしまうといった問題があった。例
えば、分岐角度β=0.2 °とすると、直線導波路である
2本の分岐側光導波路13a,13bの間隔を250μm離す
ためには、約35.81 mmの回路長が必要となる。
Nevertheless, in the conventional Y-branch optical waveguide 9, the branch angle β of the branch-side optical waveguides 13a and 13b matches the opening angle θ of the tapered waveguide 12, and the branch-side optical waveguide Since the waveguides 13a and 13b are straight waveguides, if the distance between the tip ends (emission end sides) of the two branch side optical waveguides 13a and 13b is increased, the total circuit length of the Y branch optical waveguide circuit becomes long. There was a problem that became. For example, when the branch angle β = 0.2 °, a circuit length of about 35.81 mm is required to separate the two branch-side optical waveguides 13a and 13b, which are straight waveguides, by 250 μm.

【0015】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、損失が小さく、か
つ、回路長を短くすることが可能であり、生産性、再現
性に優れたY分岐光導波路回路を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to reduce loss and shorten a circuit length, which is excellent in productivity and reproducibility. It is to provide a Y-branch optical waveguide circuit.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のように構成されている。すなわち、本
発明は、2本の分岐側光導波路と1本の合流側光導波路
とを分岐側光導波路側が拡幅のテーパ状導波路を介して
Y字型に接続されて成るY分岐光導波路を備えたY分岐
光導波路回路であって、前記分岐側光導波路のテーパ状
導波路との接続端側にはY分岐光導波路の屈折率より低
屈折率の釣鐘形状の楔が分岐側光導波路に挟まれる態様
で配設されており、該分岐側光導波路の分岐角度が前記
テーパ状導波路の開き角度よりも大きく形成されている
ことを特徴として構成されている。
In order to achieve the above object, the present invention is constructed as follows. That is, the present invention provides a Y-branch optical waveguide in which two branch-side optical waveguides and one merging-side optical waveguide are connected in a Y-shape on the branch-side optical waveguide side via a tapered waveguide having a wide width. In the Y-branch optical waveguide circuit, a bell-shaped wedge having a lower refractive index than the refractive index of the Y-branch optical waveguide is provided on the branch-side optical waveguide on the connection end side of the branch-side optical waveguide with the tapered waveguide. The branch-side optical waveguides are arranged in a sandwiched manner, and the branch angle of the branch-side optical waveguide is formed larger than the opening angle of the tapered waveguide.

【0017】また、前記楔の長さは約70〜150 μmに形
成されていること、前記分岐側光導波路の楔を挟んだ基
端側から先端側に伸びる領域は2本の分岐側光導波路間
距離を広げる方向に湾曲形成された曲線導波路と成して
いることも本発明の特徴的な構成とされている。
The wedge has a length of about 70 to 150 μm, and the region extending from the base end side to the tip end side of the branch side optical waveguide sandwiching the wedge is two branch side optical waveguides. It is also a characteristic configuration of the present invention that the curved waveguide is formed so as to be curved in a direction of increasing the distance.

【0018】[0018]

【作用】上記構成の本発明において、例えば、合流側光
導波路から入射した光は、テーパ状導波路を介して2本
の分岐側光導波路にそれぞれ分岐されるが、この光の分
岐に際して、光は、Y分岐光導波路の屈折率よりも低屈
折率の楔によって、分岐側光導波路側に強制的に進行方
向を変えられて分岐する。本発明においては、前記分岐
側光導波路の分岐角度がテーパ状導波路の開き角度より
も大きく形成されていることにより、楔によって強制的
に進行方向を変えられた分岐後の光強度のピーク位置が
分岐側光導波路の光軸中心とほぼ一致することになり、
光は分岐によってY分岐光導波路から漏れることは殆ど
なく、また、光は蛇行することなく分岐側光導波路を伝
搬する。
In the present invention having the above-mentioned structure, for example, the light incident from the merging side optical waveguide is branched into two branching side optical waveguides via the tapered waveguide. Is branched by forcibly changing its traveling direction to the branch side optical waveguide side by a wedge having a refractive index lower than that of the Y branch optical waveguide. In the present invention, since the branch angle of the branch side optical waveguide is formed to be larger than the opening angle of the tapered waveguide, the peak position of the light intensity after branching in which the traveling direction is forcibly changed by the wedge Is almost coincident with the optical axis center of the branch side optical waveguide,
Light hardly leaks from the Y-branch optical waveguide due to branching, and the light propagates in the branch-side optical waveguide without meandering.

【0019】そのため、例えば、本発明のY分岐光導波
路回路を多段に接続してスターカプラ回路等を構成する
と、1段目のY分岐光導波路回路の合流側光導波路から
入射した光が殆ど漏れずに、その分岐側光導波路側に伝
搬する。そして、さらに、均一に、かつ、蛇行せずに分
岐側光導波路の光軸に沿って伝搬し、2段目のY分岐光
導波路回路の合流側光導波路回路の合流側光導波路に入
射することが可能となり、このような動作が繰り返され
ることにより、本発明のY分岐光導波路回路を多段に接
続して形成したスターカプラの複数の出射端側からは、
いずれもほぼ均一な光強度の光が出射される。
Therefore, for example, when the Y-branch optical waveguide circuits of the present invention are connected in multiple stages to form a star coupler circuit or the like, almost all the light incident from the merging side optical waveguide of the first-stage Y-branch optical waveguide circuit leaks. Instead, it propagates to the branch side optical waveguide side. Further, the light propagates along the optical axis of the branch-side optical waveguide evenly and without meandering, and is incident on the merge-side optical waveguide of the merge-side optical waveguide circuit of the second stage Y-branch optical waveguide circuit. By repeating such operation, from the plurality of emission end sides of the star coupler formed by connecting the Y branch optical waveguide circuits of the present invention in multiple stages,
In both cases, light with a substantially uniform light intensity is emitted.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一名
称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。
図1には、本発明に係るY分岐光導波路回路の一実施例
の要部構成が示されている。本実施例も従来例と同様
に、2本の分岐側光導波路13a,13bとテーパ状導波路
12、合流側光導波路11から成るY分岐光導波路9を備え
たY分岐光導波路回路であり、本実施例が従来例と異な
る特徴的なことは、分岐側光導波路13a,13bのテーパ
状導波路12との接続端側に配設した楔14を釣鐘形状の楔
とし、分岐側光導波路13a,13bの分岐角度βをテーパ
状導波路12の開き角度θよりも大きく形成したことと、
分岐側光導波路を曲線導波路を有する構成としたことで
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same reference numerals will be given to the same names as those in the conventional example, and the duplicated description will be omitted.
FIG. 1 shows a main configuration of an embodiment of a Y-branch optical waveguide circuit according to the present invention. In this embodiment as well as the conventional example, two branch side optical waveguides 13a and 13b and a tapered waveguide are provided.
12. A Y-branch optical waveguide circuit provided with a Y-branch optical waveguide 9 composed of a merging-side optical waveguide 11. This embodiment is different from the conventional example in that the branch-side optical waveguides 13a and 13b are tapered. The wedge 14 disposed on the connection end side with the waveguide 12 is a bell-shaped wedge, and the branch angle β of the branch side optical waveguides 13a and 13b is formed larger than the opening angle θ of the tapered waveguide 12.
That is, the branch side optical waveguide has a curved waveguide.

【0021】なお、本明細書における釣鐘形状とは、図
1に示すように、楔14の側面15aと15bがほぼ平行の矩
形に近い形状のものや、図10に示すように、側面15aと
15bとが平行ではない台形に近い形状のもの等を含む広
い概念で用いている。
The bell shape in this specification means that the side surfaces 15a and 15b of the wedge 14 are substantially parallel to each other as shown in FIG. 1, or the side surface 15a and the side surface 15a are as shown in FIG.
It is used in a wide concept including a shape close to a trapezoid that is not parallel to 15b.

【0022】前記分岐側光導波路13a,13bの分岐角度
βは、Y分岐光導波路9の分岐部で分岐され、楔14によ
って分岐側光導波路13a,13b側にそれぞれ強制的に進
行方向(伝搬方向)が変えられた光の光強度のピーク位
置が分岐側光導波路13a,13bの各光軸中心と一致する
ように、テーパ状導波路12の開き角度θよりも大きく形
成されており、具体的には、開き角度θ=0.2 °に対
し、分岐角度β=0.7 °に形成されている。また、本実
施例においては、楔14の長さ(分岐側光導波路13a,13
bの長手方向の長さ)Lは120 μm、楔の幅Wは2.5 μ
mに形成されている。楔14の材質はクラッド層10と同じ
材質である石英ガラスにより形成されており、楔14およ
びクラッド層10とY分岐光導波路9との比屈折率差Δは
0.30%である。
The branch angle β of the branch side optical waveguides 13a and 13b is branched at the branch portion of the Y branch optical waveguide 9 and is forced by the wedge 14 to the branch side optical waveguides 13a and 13b, respectively. ) Is formed larger than the opening angle θ of the tapered waveguide 12 so that the peak position of the light intensity of the changed light coincides with the center of each optical axis of the branch side optical waveguides 13a and 13b. Is formed with a branch angle β = 0.7 ° for an opening angle θ = 0.2 °. Further, in the present embodiment, the length of the wedge 14 (the branch side optical waveguides 13a, 13a
The length in the longitudinal direction of b) L is 120 μm, and the width W of the wedge is 2.5 μm.
It is formed in m. The wedge 14 is made of quartz glass, which is the same material as the clad layer 10, and the relative refractive index difference Δ between the wedge 14 and the clad layer 10 and the Y-branch optical waveguide 9 is
It is 0.30%.

【0023】分岐側光導波路13a,13bの曲線導波路
は、分岐側光導波路13a,31bの楔14を挟んだ基端側16
から先端側に伸びる領域に形成されており、2本の分岐
側光導波路13a,13b間の距離を広げる方向に湾曲形成
されている。この曲線導波路の曲率半径Rは50mmであ
る。
The curved waveguides of the branch side optical waveguides 13a and 13b are the base side 16 which sandwiches the wedge 14 of the branch side optical waveguides 13a and 31b.
Is formed in a region extending from the to the tip side, and is curved so as to increase the distance between the two branch side optical waveguides 13a and 13b. The radius of curvature R of this curved waveguide is 50 mm.

【0024】ところで、本出願人は、図1に示す構成の
Y分岐光導波路9を特定するために、合流側光導波路11
と分岐側光導波路13の各導波路幅を8.0 μmとし、分岐
側光導波路13a,13bの曲率半径を50mmとし、楔14の幅
Wを2.5 μmとし、Y分岐光導波路9と楔14およびクラ
ッド層10との比屈折率差Δを0.3 %と設定し、以上の設
定条件において、楔14の長さLと、テーパ状導波路12の
開き角度θ、分岐側光導波路13a,13bの分岐角度β、
合流側光導波路11から入射する光の波長λをパラメータ
として、一定強度の光を入射したときの2本の分岐側光
導波路13a,13bから出射される光強度のシミュレーシ
ョンを行った。そして、合流側光導波路11から分岐側光
導波路13a,13bへの光の挿入損失を求め、この値から
原理的な分割損失を差し引いて、Y分岐光導波路9の分
岐部での過剰損失を計算により求めた。この結果が図2
に示されている。
By the way, in order to specify the Y-branch optical waveguide 9 having the structure shown in FIG.
And the branch-side optical waveguide 13 has a width of 8.0 μm, the branch-side optical waveguides 13a and 13b have a radius of curvature of 50 mm, the wedge 14 has a width W of 2.5 μm, and the Y-branch optical waveguide 9 and the wedge 14 and the clad. The relative refractive index difference Δ with the layer 10 is set to 0.3%, and under the above setting conditions, the length L of the wedge 14, the opening angle θ of the tapered waveguide 12, and the branch angles of the branch side optical waveguides 13a and 13b. β,
Using the wavelength λ of the light incident from the merging-side optical waveguide 11 as a parameter, a simulation of the light intensity emitted from the two branch-side optical waveguides 13a and 13b when light of a constant intensity was incident was performed. Then, the insertion loss of light from the merging side optical waveguide 11 to the branching side optical waveguides 13a and 13b is obtained, and the theoretical division loss is subtracted from this value to calculate the excess loss at the branching portion of the Y branching optical waveguide 9. Sought by. This result is shown in Figure 2.
Is shown in.

【0025】この計算結果から明らかなように、分岐側
光導波路13a,13bの分岐角度βを0.2 〜1.2 のいずれ
の値としたときにも、楔14の長さLによって過剰損失の
大きさが異なり、楔14の長さLに対応して、楔14の長さ
Lが約120 μmのところに過剰損失の極小値が存在する
ことが分かる。そして、この極小値は、分岐角度βを0.
7 °にしたときに、最も小さくなることが分かり、この
ように、分岐角度βをテーパ状導波路12の開き角度θ
(0.2 °又は0.4 °)よりも大きな0.7 °といった値に
設定することにより、過剰損失の極小値を小さくできる
ことが分かる。
As is clear from this calculation result, the length L of the wedge 14 causes the excess loss to be large when the branch angle β of the branch side optical waveguides 13a and 13b is set to any value of 0.2 to 1.2. In contrast, it can be seen that there is a minimum excess loss value at a length L of the wedge 14 of about 120 μm corresponding to the length L of the wedge 14. And this minimum value makes the branch angle β 0.
It was found that the angle becomes the smallest when the angle is set to 7 °, and thus the branch angle β is set to the opening angle θ of the tapered waveguide 12.
It can be seen that the minimum value of excess loss can be reduced by setting a value such as 0.7 ° that is larger than (0.2 ° or 0.4 °).

【0026】周知のように、光波は、コア部のような屈
折率の高い部分を伝搬する伝搬速度よりも、楔14のよう
な屈折率の低い部分を伝搬する伝搬速度の方が速いため
に、図11に示すように、Y分岐光導波路9のような光導
波路の分岐部に低屈折率の楔14を設定すると、光の同位
相部を表す波面(同位相面20)が、屈折率の高い方向、
すなわち、分岐側光導波路13a,13bの方向に強制的に
向けられる。このような効果は、フェーズアクセラレー
タ(Phase Accelerator )効果と呼ばれている。図2に
示される上記結果は、このフェーズアクセラレータ効果
と、テーパ状導波路12の開き角度θに対する分岐側光導
波路13a,13bの分岐角度βの関係に起因すると考えら
れる。
As is well known, the propagation speed of a light wave propagates in a portion having a low refractive index such as the wedge 14 is faster than the propagation velocity in a portion having a high refractive index such as the core portion. As shown in FIG. 11, when a wedge 14 having a low refractive index is set at a branch portion of an optical waveguide such as the Y-branch optical waveguide 9, the wavefront (the in-phase surface 20) representing the in-phase portion of light has a refractive index. High direction,
That is, it is forcibly directed in the direction of the branch side optical waveguides 13a and 13b. Such an effect is called a phase accelerator (Phase Accelerator) effect. It is considered that the above results shown in FIG. 2 are due to the phase accelerator effect and the relationship between the opening angle θ of the tapered waveguide 12 and the branch angle β of the branch side optical waveguides 13a and 13b.

【0027】言い換えれば、合流側光導波路11側から入
射した光が、Y分岐光導波路9の分岐部で分岐され、こ
のとき、光の進行方向(伝搬方向)が楔14のフェーズア
クセラレータ効果によって、分岐側光導波路13a側と13
b側とに強制的に曲げられて各分岐側光導波路13a,13
bを伝搬することになるが、テーパ状導波路12の開き角
度θよりも分岐側光導波路13a,13bの分岐角度βを大
きく設定することにより、合流側光導波路11からの光が
楔14によって強制的に曲げられる角度と分岐側光導波路
13a,13bの分岐角度βが一致することになり、それに
より、分岐側光導波路13a,13bを伝搬する光の光強度
のピーク位置が各分岐側光導波路13a,13bの光軸中心
と一致する。その結果、光がY分岐光導波路9から外に
漏れることが殆どなく、しかも、光が蛇行せずに伝搬で
きるようになることから過剰損失が抑制されるものと考
えられる。
In other words, the light incident from the merging side optical waveguide 11 side is branched at the branch portion of the Y branch optical waveguide 9, and at this time, the traveling direction (propagating direction) of the light is due to the phase accelerator effect of the wedge 14. Branch side optical waveguide 13a side and 13
The branch side optical waveguides 13a and 13 are forcibly bent to the b side.
However, by setting the branch angle β of the branch-side optical waveguides 13a and 13b larger than the opening angle θ of the tapered waveguide 12, the light from the merge-side optical waveguide 11 is guided by the wedge 14. Forcibly bendable angle and branch side optical waveguide
The branching angles β of the 13a and 13b coincide with each other, whereby the peak position of the light intensity of the light propagating through the branching optical waveguides 13a and 13b coincides with the optical axis center of each of the branching optical waveguides 13a and 13b. . As a result, it is considered that the light hardly leaks from the Y-branch optical waveguide 9 and the light can propagate without meandering, so that the excess loss is suppressed.

【0028】また、この楔14によって光が強制的に曲げ
られる角度は、楔14の長さL等により依存しているもの
と考えられ、楔14の長さLを約100 〜120 μmとしたと
きに、楔14によって光が強制的に曲げられる角度が約0.
7 °となり、分岐側光導波路13a,13bの分岐角度βを
0.7 と設定することにより、分岐角度と楔14によって光
が曲げられる角度とが一致するものと考えられる。
The angle at which the light is forcibly bent by the wedge 14 is considered to depend on the length L of the wedge 14, etc., and the length L of the wedge 14 is set to about 100 to 120 μm. Sometimes the wedge 14 forces the light to bend at an angle of about 0.
7 °, and the branch angle β of the branch side optical waveguides 13a and 13b is
By setting it to 0.7, it is considered that the branch angle and the angle at which the light is bent by the wedge 14 match.

【0029】図3には、楔14の長さに対するY分岐光導
波路9の分岐部での過剰損失の依存性を明らかにするた
めに、楔14の長さLのみをパラメータとして、図1に示
す構成のY分岐光導波路9の光学的特性評価を行った結
果が示されている。なお、分岐側光導波路13a,13bの
分岐角度β=0.7 °、テーパ状導波路12のテーパ角度θ
=0.2 °、楔14の幅W=2.5 μmとして評価を行ってい
る。図3から明らかなように、合流側導波路11に入射す
る光の波長λを1.31μmとしたときも、1.55μmとした
ときも、楔14の長さLが約70〜約150 μmの範囲内のと
きには過剰損失が小さい値となることが分かり、特に、
楔14の長さLが約120 μm付近のときに、過剰損失が最
も小さくなることが立証された。
In FIG. 3, in order to clarify the dependence of the excess loss at the branch portion of the Y-branch optical waveguide 9 on the length of the wedge 14, only the length L of the wedge 14 is used as a parameter in FIG. The result of optical characteristic evaluation of the Y-branch optical waveguide 9 having the configuration shown is shown. The branch angle β of the branch side optical waveguides 13a and 13b is 0.7 ° and the taper angle θ of the tapered waveguide 12 is θ.
= 0.2 °, and the width W of the wedge 14 is W = 2.5 μm. As is apparent from FIG. 3, when the wavelength λ of the light incident on the merging side waveguide 11 is set to 1.31 μm or 1.55 μm, the length L of the wedge 14 is in the range of about 70 to about 150 μm. It can be seen that the excess loss becomes a small value when
It has been proved that the excess loss becomes the smallest when the length L of the wedge 14 is around 120 μm.

【0030】また、図4に示すように、計算によると、
楔14の幅Wは狭ければ狭い程過剰損失を小さくすること
ができることが分かるが、楔14の幅Wを非常に小さくす
ると、三角形状の楔14の頂角を非常に小さく設定した従
来のY分岐光導波路回路と同様に、Y分岐光導波路回路
を正確に、かつ、再現性よく作製することは困難である
ために、本実施例では、楔14の幅を2.5 μmとした。
Further, as shown in FIG. 4, according to the calculation,
It is understood that the narrower the width W of the wedge 14, the smaller the excess loss. However, if the width W of the wedge 14 is made extremely small, the apex angle of the triangular wedge 14 is set to be very small. Like the Y-branch optical waveguide circuit, it is difficult to manufacture the Y-branch optical waveguide circuit accurately and with good reproducibility. Therefore, in this embodiment, the width of the wedge 14 is set to 2.5 μm.

【0031】以上のように、本実施例においては、Y分
岐光導波路9の分岐部に配設する楔14を釣鐘形状に形成
し、その長さLを120 μmとし、さらに、分岐側光導波
路13a,13bの分岐角度βを0.7 °としてテーパ状導波
路12の開き角度θ=0.2 °よりも大きく形成することに
より、合流側光導波路11側から入射した光を分岐部で分
岐するときに、楔14によって各分岐側光導波路13a,13
bに強制的に光を曲げる角度を分岐側光導波路13a,13
bの分岐角度βと一致させることが可能となり、それに
より、光が分岐部でマッチングできずに漏れることを抑
制し、かつ、テーパ状導波路12と分岐側光導波路13a,
13b間での整合不一致による蛇行伝搬も防ぐことが可能
となり、損失を非常に小さくできる優れたY分岐光導波
路回路とすることができる。
As described above, in this embodiment, the wedge 14 provided at the branch portion of the Y-branch optical waveguide 9 is formed in a bell shape, and the length L thereof is 120 μm. When the branch angle β of 13a and 13b is set to 0.7 ° and the opening angle θ of the tapered waveguide 12 is set to be larger than 0.2 °, when the light incident from the merging side optical waveguide 11 side is branched at the branching portion, Each of the branch side optical waveguides 13a, 13 is formed by the wedge 14.
The angle at which the light is forcibly bent to b is set to the branch side optical waveguides 13a, 13
It becomes possible to match the branching angle β of b, thereby suppressing leakage of light that cannot be matched at the branching portion, and the tapered waveguide 12 and the branch-side optical waveguide 13a,
It is possible to prevent meandering propagation due to mismatching between 13b, and it is possible to provide an excellent Y-branch optical waveguide circuit in which loss can be made extremely small.

【0032】また、本実施例によれば、分岐側光導波路
13a,31bの分岐角度βをテーパ状導波路12の開き角度
θよりも大きく形成することにより、従来のように分岐
角度βと開き角度θとを等しく形成するよりも、Y分岐
光導波路回路の回路長を短縮することができる。例え
ば、分岐側光導波路13a,13bの先端側の間隔を250 μ
m離すときには、従来のY分岐光導波路回路(β=θ=
0.2 °)においては、その回路長が約35.81 mmとなる
が、本実施例のようにθ=0.2 °,β=0.7 °として分
岐角度βを開き角度θよりも大きく設定すると、分岐側
光導波路13a,13bを直線導波路で構成したとしても、
その回路長は約10.23 mmに短縮できる。
Further, according to the present embodiment, the branch side optical waveguide
By forming the branch angle β of 13a and 31b larger than the opening angle θ of the tapered waveguide 12, the branch angle β and the opening angle θ are formed equal to each other as in the conventional case, and the Y branch optical waveguide circuit The circuit length can be shortened. For example, the distance between the tip ends of the branch side optical waveguides 13a and 13b is 250 μm.
When separated by m, the conventional Y-branch optical waveguide circuit (β = θ =
0.2 °), the circuit length is about 35.81 mm, but if the branch angle β is set larger than the opening angle θ by setting θ = 0.2 ° and β = 0.7 ° as in this embodiment, the branch side optical waveguide is set. Even if 13a and 13b are composed of linear waveguides,
Its circuit length can be reduced to about 10.23 mm.

【0033】さらに、本実施例によれば、分岐側光導波
路13a,13bの楔14を挟んだ基端側16から先端側に伸び
る領域は2本の分岐側光導波路13a,13b間の距離を広
げる方向に湾曲形成された曲線導波路としているため
に、Y分岐光導波路回路の回路長をさらに短縮すること
が可能であり、本実施例では、分岐側光導波路13a,13
bの先端側の間隔を250 μm離すようにすると、Y分岐
光導波路回路の回路長は約3.53mmとなり、従来例に比べ
てほぼ10分の1の短い回路長の回路とすることができ
る。そのため、本実施例のY分岐光導波路回路は非常に
小型の回路とすることが可能であり、回路の低コスト化
を図ることができる。
Further, according to this embodiment, the region extending from the base end side 16 sandwiching the wedge 14 of the branch side optical waveguides 13a and 13b to the tip side is the distance between the two branch side optical waveguides 13a and 13b. Since the curved waveguide is formed in the expanding direction, the circuit length of the Y-branch optical waveguide circuit can be further shortened. In this embodiment, the branch-side optical waveguides 13a and 13 are provided.
When the distance on the tip side of b is set to be 250 μm apart, the circuit length of the Y-branch optical waveguide circuit becomes about 3.53 mm, and the circuit length can be shortened to about 1/10 of the conventional example. Therefore, the Y-branch optical waveguide circuit of the present embodiment can be a very small circuit, and the cost of the circuit can be reduced.

【0034】なお、図6には、本実施例のY分岐光導波
路回路を3段に接続して図5に示すような1×8スター
カプラ回路を構成し、1段目のY分岐光導波路回路の合
流側光導波路11から光を入射した時の各出射ポート1〜
8の出射光強度を測定することにより求めた各ポートの
挿入損失の評価結果が示されている。この図から明らか
なように、各ポート1〜8間における挿入損失はほぼ同
様の値となり、ポート間均一性は0.9 dB程度となり、
図8に示した従来例のY分岐光導波路回路を接続して形
成したスターカプラに比べて非常に均一性がよいことが
分かる。
In FIG. 6, the Y-branch optical waveguide circuit of this embodiment is connected in three stages to form a 1 × 8 star coupler circuit as shown in FIG. Output ports 1 to 1 when light enters from the optical waveguide 11 on the merging side of the circuit
The evaluation results of the insertion loss of each port obtained by measuring the intensity of the emitted light of No. 8 are shown. As is clear from this figure, the insertion loss between ports 1-8 is almost the same, and the uniformity between ports is about 0.9 dB.
It can be seen that the uniformity is much better than that of the star coupler formed by connecting the Y-branch optical waveguide circuits of the conventional example shown in FIG.

【0035】また、各ポート1〜8の平均挿入損失も9.
7 dBとなり、しかも、入射光の波長の違いによる影響
もほとんどないことが分かる。なお、この結果から、従
来と同様にして各Y分岐光導波路回路1段で生じている
過剰損失を求めると、僅か0.178 dB程度となり、従来
のY分岐光導波路回路における過剰損失0.678 dB程度
と比較すると、本実施例のY分岐光導波路回路の過剰損
失は従来の約4分の1の小さい値に低減できたことが確
認された。
The average insertion loss of each port 1-8 is also 9.
It is 7 dB, and it can be seen that there is almost no effect due to the difference in the wavelength of the incident light. From this result, the excess loss generated in one stage of each Y-branch optical waveguide circuit was calculated in the same manner as the conventional one, and it was only about 0.178 dB, which was compared with the excess loss of about 0.678 dB in the conventional Y-branch optical waveguide circuit. Then, it was confirmed that the excess loss of the Y-branch optical waveguide circuit of the present example could be reduced to a small value of about 1/4 of the conventional value.

【0036】さらに、本実施例によれば、楔14を釣鐘形
状としており、その幅を2.5 μmとすることにより、楔
14の形成が非常に容易であり、頂角が極端に小さい三角
形状の楔14を配設した従来の例のY分岐光導波路回路と
異なり、分岐側光導波路13a,13b間に挟まれる態様で
楔14を配設することにより、Y分岐光導波路回路を正
確、かつ、再現性よく作製することができる。
Further, according to the present embodiment, the wedge 14 has a bell shape, and the width thereof is set to 2.5 μm.
14 is very easy to form, and unlike the conventional Y-branch optical waveguide circuit in which a triangular wedge 14 having an extremely small apex angle is arranged, it is sandwiched between the branch-side optical waveguides 13a and 13b. By disposing the wedge 14, the Y-branch optical waveguide circuit can be manufactured accurately and with good reproducibility.

【0037】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、楔14の幅を2.5 μmに設定したが、楔14の
幅は2.5 μmに限定されることはなく、楔14の形成が容
易であり、再現性よく作製することができれば、楔14の
幅は、図4に示したようにできるだけ小さい値とするこ
とが望ましい。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various embodiments can be adopted. For example, although the width of the wedge 14 is set to 2.5 μm in the above embodiment, the width of the wedge 14 is not limited to 2.5 μm, the wedge 14 can be easily formed, and the wedge 14 can be manufactured with good reproducibility. If possible, the width of the wedge 14 should be as small as possible as shown in FIG.

【0038】また、上記実施例では、楔14の長さを120
μmに設定したが、楔14の長さは120 μmにするとは限
らず、適宜設定されるものであり、例えば約70〜150 μ
mに形成することにより、Y分岐光導波路回路の過剰損
失を非常に小さくすることが可能となるために、楔14の
長さを約70〜150 μmに形成することが望ましい。
In the above embodiment, the wedge 14 has a length of 120.
Although the length of the wedge 14 is not limited to 120 μm, it is set appropriately, for example, about 70 to 150 μm.
Since the excess loss of the Y-branch optical waveguide circuit can be made extremely small by forming the wedge m, it is desirable to form the wedge 14 to have a length of about 70 to 150 μm.

【0039】さらに、上記実施例では、テーパ状導波路
12の開き角度を0.2 °とし、分岐側光導波路13a,13b
の分岐角度βを0.7 °としたが、テーパ状導波路12の開
き角度θや分岐側光導波路13a,13bの分岐角度βは特
に限定されるものではなく、分岐角度βを開き角度θよ
りも大きく形成することにより、Y分岐光導波路回路の
過剰損失をできるだけ小さくするように適宜設定される
ものである。
Further, in the above embodiment, the tapered waveguide is used.
The opening angle of 12 is 0.2 °, and the branch side optical waveguides 13a and 13b
Although the branch angle β of the above is set to 0.7 °, the opening angle θ of the tapered waveguide 12 and the branch angle β of the branch side optical waveguides 13a and 13b are not particularly limited, and the branch angle β is smaller than the opening angle θ. By making the Y-branch optical waveguide circuit large, the excess loss of the Y-branch optical waveguide circuit is appropriately set.

【0040】さらに、上記実施例では、合流側光導波路
11および分岐側光導波路13a,13bの導波路幅を8μm
としたが、合流側光導波路11や分岐側光導波路13a,13
bの導波路幅は8μmに限定されるものではなく、適宜
設定されるものである。
Furthermore, in the above embodiment, the merging side optical waveguide is used.
11 and branch side optical waveguides 13a and 13b have a waveguide width of 8 μm
However, the merging side optical waveguide 11 and the branch side optical waveguides 13a, 13
The waveguide width of b is not limited to 8 μm, but may be set as appropriate.

【0041】さらに、上記実施例では、分岐側光導波路
13aの楔14を挟んだ基端側16から先端側に伸びる領域を
曲率半径が50μmの湾曲した曲線導波路としたが、分岐
側光導波路13a,13bの曲線導波路の曲率半径は必ずし
も50μmとするとは限らず、適宜設定されるものであ
る。また、分岐側光導波路13a,13bは直線光導波路に
より形成することもできる。ただし、上記実施例のよう
に、2本の分岐側光導波路13a,13b間の距離を広げる
方向に分岐側光導波路13a,13bを湾曲形成することに
より、Y分岐光導波路回路の回路長を短くして、回路を
小型のものとすることができるために、分岐側光導波路
13a,13bは曲線導波路を有する構成とすることが望ま
しい。
Further, in the above embodiment, the branch side optical waveguide
A region extending from the base end side 16 to the tip end side sandwiching the wedge 14 of 13a is a curved waveguide having a radius of curvature of 50 μm, but the curvature radius of the curved waveguides of the branch side optical waveguides 13a and 13b is not always 50 μm. This is not always the case, but is set appropriately. Further, the branch side optical waveguides 13a and 13b can also be formed by linear optical waveguides. However, the circuit length of the Y-branch optical waveguide circuit is shortened by forming the branch-side optical waveguides 13a and 13b in a curved manner so as to widen the distance between the two branch-side optical waveguides 13a and 13b as in the above embodiment. In addition, the branch side optical waveguide is
It is desirable that 13a and 13b have a curved waveguide.

【0042】さらに、上記実施例では、楔14をクラッド
層10と同じ材質の石英ガラス等により形成したが、楔14
はクラッド層10と異なる材質のものにより形成してもよ
く、コア層であるY分岐光導波路9よりも屈折率が低い
適宜の材質により形成されるものである。
Further, in the above embodiment, the wedge 14 is made of quartz glass or the like made of the same material as the cladding layer 10.
May be formed of a material different from that of the clad layer 10, and is formed of an appropriate material having a lower refractive index than the Y-branch optical waveguide 9 which is the core layer.

【0043】さらに、本発明のY分岐光導波路回路を形
成するY分岐光導波路9やクラッド層10の材質および形
成方法等は特に限定されるものではなく、適宜設定され
るものである。
Further, the material and forming method of the Y-branch optical waveguide 9 and the clad layer 10 which form the Y-branch optical waveguide circuit of the present invention are not particularly limited and may be appropriately set.

【0044】さらに、上記実施例では、Y分岐光導波路
回路の合流側光導波路11から波長λが1.31μm又は1.55
μmの光を入射して評価を行ったが、Y分岐光導波路回
路に入射する光の波長は特に限定されるものではなく、
適宜設定されるものである。
Further, in the above embodiment, the wavelength λ from the merging side optical waveguide 11 of the Y branch optical waveguide circuit is 1.31 μm or 1.55.
The evaluation was carried out by injecting light of μm, but the wavelength of light incident on the Y-branch optical waveguide circuit is not particularly limited,
It is set appropriately.

【0045】さらに、上記実施例では、本発明のY分岐
光導波路回路を3段に接続して、図5に示したような1
×8スターカプラを形成する形成例について述べたが、
本発明のY分岐光導波路回路を多段に接続することによ
り、1×8スターカプラ以外にも、1×N分岐回路や2
×N分岐回路等の様々な回路を構成することができる。
Further, in the above embodiment, the Y-branch optical waveguide circuit of the present invention is connected in three stages to obtain the one shown in FIG.
The formation example for forming the × 8 star coupler has been described.
By connecting the Y-branch optical waveguide circuits of the present invention in multiple stages, 1 × N branch circuits and 2
Various circuits such as a × N branch circuit can be configured.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、Y分岐光導波路の分岐
部(分岐側光導波路のテーパ状導波路との接続端側)
に、Y分岐光導波路の屈折率より低屈折率の釣鐘形状の
楔を配設し、分岐側光導波路の分岐角度をテーパ状導波
路の開き角度よりも大きく形成することにより、楔によ
って分岐側光導波路側に強制的に曲げられる光の角度と
前記分岐角度とをほぼ一致させることが可能となり、そ
れにより、分配された光強度のピーク位置と分岐側光導
波路の光軸中心とを一致させて、テーパ状導波路と分岐
側光導波路との整合不一致による光の漏れや光の蛇行伝
搬を抑制することができる。
According to the present invention, the branch portion of the Y-branch optical waveguide (the side of the branch-side optical waveguide connected to the tapered waveguide).
, A bell-shaped wedge having a refractive index lower than that of the Y-branching optical waveguide is arranged, and the branching angle of the branching-side optical waveguide is formed to be larger than the opening angle of the tapered waveguide. It is possible to substantially match the angle of the light that is forcibly bent to the optical waveguide side with the branching angle, so that the peak position of the distributed light intensity and the center of the optical axis of the branching side optical waveguide are matched. As a result, it is possible to suppress light leakage and light meandering propagation due to mismatching between the tapered waveguide and the branch side optical waveguide.

【0047】そのうえ、本実施例によれば、前記分岐側
光導波路の分岐角度をテーパ状光導波路の開き角度より
も大きく形成することにより、回路全体の回路長を短く
することも可能となり、それにより、前記分岐部での損
失の低減化に加えて、光の伝搬損失も抑制することが可
能となり、非常に低損失で効率よく光の分岐および伝搬
を行うことができる優れた回路とすることができるし、
回路の小型化、低コスト化も図ることができる。
Moreover, according to the present embodiment, the branch angle of the branch side optical waveguide is made larger than the opening angle of the tapered optical waveguide, so that the circuit length of the entire circuit can be shortened. As a result, in addition to reducing the loss at the branch portion, it is possible to suppress the propagation loss of light, and to provide an excellent circuit that can efficiently branch and propagate light with very low loss. You can
It is possible to reduce the circuit size and cost.

【0048】また、本実施例によれば、楔は釣鐘形状の
楔としており、従来のY分岐光導波路回路のように極端
に頂角が小さい三角形状の楔を配設する場合と異なり、
容易に楔を形成することが可能となり、それにより、Y
分岐光導波路回路を正確、かつ、再現性よく作製するこ
とができる。
Further, according to this embodiment, the wedge is a bell-shaped wedge, which is different from the case where a triangular wedge having an extremely small apex angle is arranged as in the conventional Y-branch optical waveguide circuit.
It is possible to easily form a wedge, which allows Y
The branched optical waveguide circuit can be manufactured accurately and with good reproducibility.

【0049】特に、楔の長さは約70〜150 μmに形成さ
れている本発明によれば、楔の長さを約70〜150 μmの
範囲内の長さに形成することにより、楔により曲げられ
た光強度のピーク位置と分岐側光導波路の光軸とをより
確実に一致させることが可能となり、前記効果をより一
層確実に果たすことができる。
In particular, according to the present invention, the length of the wedge is about 70 to 150 μm. According to the present invention, the wedge is formed to a length within the range of about 70 to 150 μm. The bent peak position of the light intensity and the optical axis of the branch-side optical waveguide can be more surely aligned with each other, and the above-mentioned effect can be achieved more reliably.

【0050】さらに、分岐側光導波路の楔を挟んだ基端
側から先端側に伸びる領域は2本の分岐側光導波路間距
離を広げる方向に湾曲形成された曲線導波路と成してい
る本発明によれば、2本の分岐側光導波路間の距離を広
く設定するときにも、Y分岐光導波路回路の回路長を短
縮することが可能となり、回路の伝搬損失の低減化およ
び回路の小型化、低コスト化をより一層図ることができ
る。
Further, the region extending from the base end side to the tip end side of the branch side optical waveguide sandwiching the wedge is a curved waveguide formed in a direction to increase the distance between the two branch side optical waveguides. According to the invention, the circuit length of the Y-branch optical waveguide circuit can be shortened even when the distance between the two branch-side optical waveguides is set to be wide, which reduces the propagation loss of the circuit and reduces the size of the circuit. And further cost reduction can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るY分岐光導波路回路の一実施例を
示す要部構成図である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing an embodiment of a Y-branch optical waveguide circuit according to the present invention.

【図2】図1に示す構成のY分岐光導波路回路におい
て、楔の長さLと分岐側光導波路の分岐角度βをパラメ
ータとして求めた過剰損失のシミュレーション結果を示
すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a simulation result of excess loss obtained by using a wedge length L and a branch angle β of a branch side optical waveguide as parameters in the Y branch optical waveguide circuit having the configuration shown in FIG.

【図3】図1に示す構成のY分岐光導波路回路におい
て、楔の長さLをパラメータとして求めた過剰損失の測
定結果を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a measurement result of excess loss obtained by using a wedge length L as a parameter in the Y-branch optical waveguide circuit having the configuration shown in FIG.

【図4】図1に示す構成のY分岐光導波路において、楔
の幅をパラメータとして求めた過剰損失のシミュレーシ
ョン結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a simulation result of excess loss obtained by using the width of a wedge as a parameter in the Y-branch optical waveguide having the configuration shown in FIG.

【図5】Y分岐光導波路回路を3段に接続して形成した
1×8スターカプラを示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a 1 × 8 star coupler formed by connecting Y branch optical waveguide circuits in three stages.

【図6】上記実施例のY分岐光導波路回路を図5に示す
ように接続して形成した1×8スターカプラにおける挿
入損失の測定結果を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the measurement results of insertion loss in a 1 × 8 star coupler formed by connecting the Y-branch optical waveguide circuits of the above example as shown in FIG.

【図7】従来のY分岐光導波路回路を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a conventional Y-branch optical waveguide circuit.

【図8】図7に示した従来例のY分岐光導波路回路を図
5に示すように接続して形成した1×8スターカプラに
おける挿入損失の測定結果を示すグラフである。
8 is a graph showing measurement results of insertion loss in a 1 × 8 star coupler formed by connecting the Y-branch optical waveguide circuit of the conventional example shown in FIG. 7 as shown in FIG.

【図9】導波路型光分岐回路の形成方法の一例を示す説
明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a method of forming a waveguide type optical branch circuit.

【図10】釣鐘形状の楔の別の形成例を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of forming a bell-shaped wedge.

【図11】楔のフェーズアクセラレータ効果の説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a wedge phase accelerator effect.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9 Y分岐光導波路 11 合流側光導波路 12 テーパ状導波路 13a,13b 分岐側光導波路 14 楔 θ 開き角度 β 分岐角度 9 Y branch optical waveguide 11 Merging side optical waveguide 12 Tapered waveguides 13a, 13b Branch side optical waveguide 14 Wedge θ Opening angle β Branching angle

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2本の分岐側光導波路と1本の合流側光
導波路とを分岐側光導波路側が拡幅のテーパ状導波路を
介してY字型に接続されて成るY分岐光導波路を備えた
Y分岐光導波路回路であって、前記分岐側光導波路のテ
ーパ状導波路との接続端側にはY分岐光導波路の屈折率
より低屈折率の釣鐘形状の楔が分岐側光導波路に挟まれ
る態様で配設されており、該分岐側光導波路の分岐角度
が前記テーパ状導波路の開き角度よりも大きく形成され
ていることを特徴とするY分岐光導波路回路。
1. A Y-branch optical waveguide in which two branch-side optical waveguides and one merging-side optical waveguide are connected in a Y-shape on the branch-side optical waveguide side through a tapered waveguide having a wide width. In the Y-branch optical waveguide circuit, a bell-shaped wedge having a refractive index lower than that of the Y-branch optical waveguide is sandwiched between the branch-side optical waveguides on the connection end side of the branch-side optical waveguide with the tapered waveguide. The Y-branch optical waveguide circuit, wherein the branch-side optical waveguide has a branching angle larger than an opening angle of the tapered waveguide.
【請求項2】 楔の長さは約70〜150 μmに形成されて
いることを特徴とする請求項1記載のY分岐光導波路回
路。
2. The Y-branch optical waveguide circuit according to claim 1, wherein the wedge has a length of about 70 to 150 μm.
【請求項3】 分岐側光導波路の楔を挟んだ基端側から
先端側に伸びる領域は2本の分岐側光導波路間距離を広
げる方向に湾曲形成された曲線導波路と成していること
を特徴とする請求項1又は請求項2記載のY分岐光導波
路回路。
3. An area extending from a base end side to a tip side of a branch side optical waveguide sandwiching a wedge is formed as a curved waveguide curved in a direction of increasing a distance between two branch side optical waveguides. The Y-branch optical waveguide circuit according to claim 1 or 2.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6404957B1 (en) 1997-11-05 2002-06-11 Samsung Electronics, Co., Ltd. Optical power divider and fabrication method thereof
JP2006507542A (en) * 2002-12-24 2006-03-02 インテル・コーポレーション Vertical taper waveguide
CN109001859A (en) * 2017-06-06 2018-12-14 日月光半导体制造股份有限公司 Optical device packaging

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