JPH09297231A - 導波路型光分波器及びその製造方法 - Google Patents

導波路型光分波器及びその製造方法

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JPH09297231A
JPH09297231A JP10906196A JP10906196A JPH09297231A JP H09297231 A JPH09297231 A JP H09297231A JP 10906196 A JP10906196 A JP 10906196A JP 10906196 A JP10906196 A JP 10906196A JP H09297231 A JPH09297231 A JP H09297231A
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JP
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optical
waveguide
optical waveguide
stripe
wavelength
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Yokutou Kou
翊東 黄
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は、波長毎に異なる方向に回折される光
のパワーを、すべて導くことは困難であり、伝搬損失も
大きい。また、非常に接近した波長の光を分離するとき
は、損失が大きくなり、製造も困難である。 【解決手段】 光分波器は、InP基板10上に形成さ
れたストライプ状光導波路11と、そのストライプ状光
導波路11の側面に一端が連接するように形成されたn
本のテーパ状光導波路12〜12と、ストライプ状
光導波路11の各テーパ状光導波路12〜12の接
続領域にそれぞれ設けられた斜め回折格子13〜13
とから構成されている。ストライプ状光導波路11に
導かれた波長多重光信号は、斜め回折格子13〜13
により、対応する光の波長が回折されて光パワーの殆
どすべてがテーパ状光導波路12〜12に導入され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は導波路型光分波器に
係り、特に光波長多重された光信号波を波長毎に分離す
る、光集積回路素子として用いる導波路型光分波器及び
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信では、波長の異なる複数の光信号
を1本の光ファイバで伝搬する波長分割多重伝送(WD
M)技術が用いられる。この波長多重伝送方式において
は、受信装置内で光波長多重された光信号波を波長毎に
分離する光分波器が必要となる。従来の光分波器として
は、半導体素子と集積できる小型で安定な、図4に示す
ような導波路型光分波器が知られている(特開昭62−
189406号公報)。
【0003】図4の斜視図に示すように、この従来の導
波路型光分波器は、シリコン(Si)基板20上に二酸
化シリコン(SiO)によるバッファ層26が形成さ
れ、更にその上に入射用単一モード光導波路21と、こ
の入射用単一モード光導波路21に対しそれぞれ異なる
角度を持つ出射用光導波路22、23及び24とが形成
されている。更に、入射用単一モード光導波路21と、
この入射用単一モード光導波路21と出射用光導波路2
2、23及び24とのそれぞれの一端が一か所で交差し
た光導波路交差部27を有して形成されている。この光
導波路交差部27の側面には、反射形回折格子25が形
成されている。
【0004】入射用単一モード光導波路21中に導かれ
た3波長多重信号光は、反射形回折格子25により、波
長毎に異なる方向に回折されて出射用光導波炉22、2
3及び24にそれぞれ導かれて取り出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の導波路型光分波器では、波長毎に異なる方向に回折さ
れる光のパワーを、分岐テーパ状光導波路である出射用
光導波路22、23及び24の各々にすべて導くことは
困難であり、伝搬損失も大きい。また、分離できる光の
波長間隔が分岐出射用光導波路22、23及び24間の
角度及び長さで制限され、非常に接近した波長の光を分
離するときは、分離角度が小さくなるので、出射用光導
波路22、23及び24を長くしなければならず、損失
が大きくなるという欠点がある。更に、光導波路交差部
27の側面に反射形回折格子25を形成することは、実
際には非常に困難である。
【0006】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
波長多重光信号を低損失で分波し得る導波路型光分波器
及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】また、本発明の他の目的は、非常に接近し
た波長の光を低損失で分波し得る導波路型光分波器及び
その製造方法を提供することにある。
【0008】更に、本発明の他の目的は、製造が容易な
導波路型光分波器及びその製造方法を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の導波路型光分波器は波長多重光信号が入力
される平面基板上に形成されたストライプ状光導波路
と、ストライプ状光導波路の側面に一端が連接するよう
に、平面基板上に形成された複数のテーパ状光導波路
と、ストライプ状光導波路の複数のテーパ状光導波路と
の接続領域にそれぞれに形成された、少なくともピッチ
及び傾斜角度の一方が互いに異なる斜め回折格子とを有
する構成としたものである。
【0010】また、本発明の導波路型光分波器の製造方
法は、上記の目的を達成するため、平面基板上に光導波
路となるべき材質の膜を成長する第1の工程と、この膜
を加工してストライプ状光導波路と、そのストライプ状
光導波路の側面に一端が連接する複数のテーパ状光導波
路とを形成する第2の工程と、ストライプ状光導波路の
複数のテーパ状光導波路との接続領域に、少なくともピ
ッチ及び傾斜角度の一方が互いに異なる斜め回折格子を
形成する第3の工程とを含むことを特徴とする。
【0011】本発明では、ストライプ状光導波路に導か
れた波長多重光信号は、斜め回折格子により、その回折
格子のピッチ及び傾斜角度で決まる波数ベクトルに対応
する光の波長が回折されてテーパ状光導波路に導入され
る。ここで、斜め回折格子は少なくともピッチ及び傾斜
角度の一方が互いに異なる複数設けられているため、斜
め回折格子のそれぞれにおいて、対応する波長の光が回
折されて光パワーの殆どすべてがテーパ状光導波路に導
入される。また、本発明では、斜め回折格子はストライ
プ状光導波路の平面である接続領域に形成できる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になる導波路型光
分波器の一実施の形態の斜視図を示す。この実施の形態
の導波路型光分波器は、長波長帯半導体レーザとのモノ
リシック集積化を行うためにInP基板10が用いら
れ、そのInP基板10上に形成されたストライプ状光
導波路11と、そのストライプ状光導波路11の側面に
一端が連接するように形成されたn本のテーパ状光導波
路12〜12と、ストライプ状光導波路11の各テ
ーパ状光導波路12〜12の接続領域にそれぞれ設
けられた斜め回折格子13〜13とから構成されて
いる。斜め回折格子13、13、...、13
は、互いに異なるピッチΛ、Λ、...、Λ
(ここでは、Λ<Λ<...<Λ)に形成され
ている。
【0013】次に、この実施の形態の動作について図1
及び図2を併せ参照して説明する。互いに異なる波長λ
〜λの光が波長分割多重された波長多重光信号がス
トライプ状光導波路11の一端に導かれ、斜め回折格子
13〜13の領域を通過しながらストライプ状光導
波路11の他端に向かって伝搬していく。このとき、斜
め回折格子13〜13の波数ベクトルと位相整合条
件を満足する光信号が回折されてテーパ状光導波路12
〜12に導かれこれより導出される。
【0014】ここで、回折格子の波数ベクトルは回折格
子のピッチ及び傾斜角度で決まる。ある波長の入射光の
波長に対して、位相整合条件さえ満足すれば、この入射
光の波長に対応するテーパ状光導波路12〜12
の光の回折が生じる。すなわち、斜め回折格子13
13のピッチと傾斜角度で一義的に決定される波長の
み位相整合条件を満足し回折が生じる。
【0015】図2に示すように、斜め回折格子13
13の伝搬定数βの入射光に対するベクトルβ1i
βniと、波数ベクトル2π/Λ〜2π/Λとから
回折ベクトルβ1d〜βndが決まり、これにより決定
される波長λ〜λのみが回折してテーパ状光導波路
12〜12へ導かれて取り出される。
【0016】このようにして、波長多重光信号は、波長
毎に異なる斜め回折格子13〜13の領域でそれぞ
れテーパ状光導波路12〜12へ回折されることに
より分波されるため、各波長に対応する回折光の光パワ
ーを殆どすべて対応するテーパ状光導波路12〜12
に導くことができるので、伝搬損失が極めて小さく、
また、分離できる波長の間隔が回折格子ベクトルで決め
られるため、設計の自由度が大きい。更に、斜め回折格
子13〜13の回折効率の波長特性により、非常に
鋭い波長選択性を得ることができる。
【0017】次に、本発明になる導波路型光分波器の製
造方法の実施の形態について説明する。図3は本発明製
造方法の一実施の形態の各工程説明図を示す。まず、同
図(a)に示すように、InP基板10上にInGaA
sP四元層15を0.2μm成長する。次に、同図
(b)に示すように、通常のフォトリソグラフィーとエ
ッチングによりInGaAsP四元層15を加工して、
2μm幅のストライプ状光導波路11と、そのストライ
プ状光導波路11の側面に隣接する3つのテーパ状光導
波路121、122及び123を形成する(すなわち、こ
こではn=3の場合)。
【0018】続いて、同図(c)に示すように、電子ビ
ーム露光技術等を用いてストライプ状光導波路11のテ
ーパ状光導波路121、122及び123との接続領域
に、同一の傾斜角度で、かつ、異なるピッチΛ1、Λ2
びΛ3を有する斜め回折格子131、132及び133を形
成する。これにより、図1及び図2と共に説明した実施
の形態の導波路型光分波器が完成する。この実施の形態
では、斜め回折格子131、132及び133がストライ
プ状光導波路11の平面上に形成されるため、側面に形
成する場合にくらべて容易に形成することができる。
【0019】なお、図3(b)に示した素子に対して、
同図(d)に示すように、電子ビーム露光技術等を用い
てストライプ状光導波路11のテーパ状光導波路1
1、122及び123との接続領域に、同一のピッチ
で、かつ、異なる傾斜角度を有する斜め回折格子1
1、162及び163を形成するようにしてもよい。こ
の分波器も図2と共に説明したと同じ原理で分波効果を
得ることができる。
【0020】
【実施例】図3(b)〜(d)に示すテーパ状光導波路
121〜123は、単一モードで、かつ、低損失で伝搬で
きるようにするため、その入射端と出射端の幅を各々5
μmと1μmとし、長さは100μmに設計される。ま
た、分波する光の波長間隔を2nmとすると、図3
(c)に示す斜め回折格子131〜133それぞれの差は
約5Åである。波長1.3μm帯の光に対して、斜め回
折格子131、132及び133のピッチはそれぞれ約3
100Å、3105Å、3110Åで、波長1.5μm
帯の光に対しては、斜め回折格子131、132及び13
3のピッチはそれぞれ約3570Å、3575Å、35
85Åである。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ストライプ状光導波路に導かれた波長多重光信号は、複
数の斜め回折格子により、対応する光の波長が回折され
て光パワーの殆どすべてがテーパ状光導波路に導入され
るようにしたため、低損失で、かつ、非常に鋭い波長選
択性により分波できる。更に、本発明によれば、分離で
きる波長の間隔が回折格子ベクトルで決められるため、
設計の自由度を大きくできる。
【0022】また、本発明によれば、斜め回折格子を平
面上に形成するため、側面に形成する従来装置に比し、
構成及び製造が容易にできる。以上より本発明によれ
ば、波長多重分割信号の受信回路に適用して特に好適で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の斜視図である。
【図2】図1における波数ベクトルの説明図である。
【図3】本発明方法の一実施の形態の各工程説明図であ
る。
【図4】従来の一例の斜視図である。
【符号の説明】
10 基板 11 ストライプ状光導波路 121〜12n テーパ状光導波路 131〜13n、161〜163 斜め回折格子 Λ1〜Λn ピッチ λ1〜λ n 波長

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長多重光信号が入力される平面基板上
    に形成されたストライプ状光導波路と、 前記ストライプ状光導波路の側面に一端が連接するよう
    に、前記平面基板上に形成された複数のテーパ状光導波
    路と、 前記ストライプ状光導波路の前記複数のテーパ状光導波
    路との接続領域にそれぞれに形成された、少なくともピ
    ッチ及び傾斜角度の一方が互いに異なる斜め回折格子と
    を有することを特徴とする導波路型光分波器。
  2. 【請求項2】 前記複数の斜め回折格子は、互いに傾斜
    角度が同一で、かつ、前記入力波長多重光信号の波長に
    応じて、ピッチが互いに異なる値に設定されていること
    を特徴とする請求項1記載の導波路型光分波器。
  3. 【請求項3】 前記複数の斜め回折格子は、互いにピッ
    チが同一で、かつ、前記入力波長多重光信号の波長に応
    じて、前記ストライプ状光導波路の長手方向に対する傾
    斜角度が互いに異なる値に設定されていることを特徴と
    する請求項1記載の導波路型光分波器。
  4. 【請求項4】 前記テーパ状光導波路は、前記ストライ
    プ状光導波路と接続された入射端の幅が、出射端の幅よ
    りも狭く構成されていることを特徴とする請求項1記載
    の導波路型光分波器。
  5. 【請求項5】 平面基板上に光導波路となるべき材質の
    膜を成長する第1の工程と、 前記膜を加工してストライプ状光導波路と、そのストラ
    イプ状光導波路の側面に一端が連接する複数のテーパ状
    光導波路とを形成する第2の工程と、 前記ストライプ状光導波路の前記複数のテーパ状光導波
    路との接続領域に、少なくともピッチ及び傾斜角度の一
    方が互いに異なる斜め回折格子を形成する第3の工程と
    を含むことを特徴とする導波路型光分波器の製造方法。
JP10906196A 1996-04-30 1996-04-30 導波路型光分波器及びその製造方法 Pending JPH09297231A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100397320B1 (ko) * 2000-10-05 2003-09-06 주식회사 에이티아이 광 모드 크기 변환기
ES2206043A1 (es) * 2002-10-17 2004-05-01 Universidad De Cantabria Dispositivo de interrogacion de transductores fotonicos basado en la medida del campo cercano de una red de difraccion inclinada en guia de onda optica.
JP2017161765A (ja) * 2016-03-10 2017-09-14 富士通株式会社 光素子及び光生成装置

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