JPH095548A - 光導波回路 - Google Patents
光導波回路Info
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- JPH095548A JPH095548A JP15164195A JP15164195A JPH095548A JP H095548 A JPH095548 A JP H095548A JP 15164195 A JP15164195 A JP 15164195A JP 15164195 A JP15164195 A JP 15164195A JP H095548 A JPH095548 A JP H095548A
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- clad
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光導波路で発生する散乱光が他の導波路に紛
れ込むのを防止し、クロストーク量が従来光導波回路に
比較して格段に少ない光導波回路を提供する。 【構成】 平坦な基板上に形成された光導波回路であ
る。光導波路は信号光の伝搬経路にあたらないクラッド
部が所望の厚みに除去されており、当該部位に光吸収物
質が付着せしめられている。
れ込むのを防止し、クロストーク量が従来光導波回路に
比較して格段に少ない光導波回路を提供する。 【構成】 平坦な基板上に形成された光導波回路であ
る。光導波路は信号光の伝搬経路にあたらないクラッド
部が所望の厚みに除去されており、当該部位に光吸収物
質が付着せしめられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光情報処理の
分野で用いられる光導波回路に関するものである。
分野で用いられる光導波回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光導波回路の一例として図６に示
す回路について説明する。すなわち回路パターンの等し
い２つの光分岐回路１，２が分岐間隔２Ｌの半分Ｌで平
行に並んだような回路について考える。このような配置
においては、第一の光分岐回路１の合流側導波路１Ａと
第二の光分岐回路２の片方の分岐側導波路２Ｂの光軸が
一致することになる。また第二の光分岐回路２の合流側
導波路２Ａと第一の光分岐回路１の片方の分岐側導波路
１Ｂの光軸についても同様である。さて一般に直線導波
路を伝搬してきた導波光が曲がり部にさしかかった場
合、光回路から発生する回路内散乱光の強度分布は入射
してきた直線導波路の延長上が最も強くなる。従って図
に示すように、ポートＣから第一の光分岐回路１の合流
側直線導波路１Ａに入射した導波光によって分岐部で発
生した散乱光のかなりの割合はクラッド３′中をそのま
ま直進する。その結果、直進散乱光の一部は第二の光分
岐回路２の上方分岐側導波路２Ｂに導波光として紛れ込
むことになる。反対に第二の光分岐回路２の上方分岐側
導波路２Ｂにポートｂ１から入射した場合も同様に、曲
がり部で発生した散乱の一部は第一光分岐回路１の合流
側導波路１Ａに紛れ込むことになる。第二の光分岐回路
２の合流側導波路２Ａと第一の光分岐回路１の下方分岐
側導波路１Ｂについても同様である。さらに第一，第二
の分岐側導波路１Ｂ，２Ｂの交差部は、導波構造が不連
続になっているため、ここでも散乱光が発生し、この散
乱光の一部もクラッド３′中を伝搬して導波路に紛れ込
み、ポートＣ，ｃ，Ｂ２，ｂ１に出射することになる。
す回路について説明する。すなわち回路パターンの等し
い２つの光分岐回路１，２が分岐間隔２Ｌの半分Ｌで平
行に並んだような回路について考える。このような配置
においては、第一の光分岐回路１の合流側導波路１Ａと
第二の光分岐回路２の片方の分岐側導波路２Ｂの光軸が
一致することになる。また第二の光分岐回路２の合流側
導波路２Ａと第一の光分岐回路１の片方の分岐側導波路
１Ｂの光軸についても同様である。さて一般に直線導波
路を伝搬してきた導波光が曲がり部にさしかかった場
合、光回路から発生する回路内散乱光の強度分布は入射
してきた直線導波路の延長上が最も強くなる。従って図
に示すように、ポートＣから第一の光分岐回路１の合流
側直線導波路１Ａに入射した導波光によって分岐部で発
生した散乱光のかなりの割合はクラッド３′中をそのま
ま直進する。その結果、直進散乱光の一部は第二の光分
岐回路２の上方分岐側導波路２Ｂに導波光として紛れ込
むことになる。反対に第二の光分岐回路２の上方分岐側
導波路２Ｂにポートｂ１から入射した場合も同様に、曲
がり部で発生した散乱の一部は第一光分岐回路１の合流
側導波路１Ａに紛れ込むことになる。第二の光分岐回路
２の合流側導波路２Ａと第一の光分岐回路１の下方分岐
側導波路１Ｂについても同様である。さらに第一，第二
の分岐側導波路１Ｂ，２Ｂの交差部は、導波構造が不連
続になっているため、ここでも散乱光が発生し、この散
乱光の一部もクラッド３′中を伝搬して導波路に紛れ込
み、ポートＣ，ｃ，Ｂ２，ｂ１に出射することになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
の光導波回路では、一つの光導波路内で発生する散乱光
が他の光導波路内に紛れ込んでクロストークが発生する
という問題があった。
の光導波回路では、一つの光導波路内で発生する散乱光
が他の光導波路内に紛れ込んでクロストークが発生する
という問題があった。
【０００４】本発明は、光導波路で発生する散乱光が他
の導波路に紛れ込むのを防止し、クロストーク量が従来
光導波回路に比較して格段に少ない光導波回路を提供す
ることにある。
の導波路に紛れ込むのを防止し、クロストーク量が従来
光導波回路に比較して格段に少ない光導波回路を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、平坦な基板上
に形成された光導波回路であって、信号光の伝搬経路に
あたらないクラッド部が所望の厚みに除去されており、
当該部位に光吸収物質が付着せしめられていることを特
徴とする。
に形成された光導波回路であって、信号光の伝搬経路に
あたらないクラッド部が所望の厚みに除去されており、
当該部位に光吸収物質が付着せしめられていることを特
徴とする。
【０００６】ここで、前記除去されたクラッド部の厚さ
が基板表面からコア中心までの距離以下であってもよ
い。
が基板表面からコア中心までの距離以下であってもよ
い。
【０００７】
【作用】従来例の説明で用いた図６のような光導波回路
において、導波光の伝搬距離にもよるが、数ｃｍの伝搬
距離を想定した場合、回路パターン１および２すなわち
コアパターンから導波光の波長の１０倍以上離れた領域
すなわち図１に示す領域３は、導波光の伝搬、例えば伝
搬損失には影響を及ぼさない領域である。この領域にク
ラッド３′が存在すると前述したように、クラッド３′
中を散乱光が伝搬して他の光導波路に紛れ込みクロスト
ークが生じることになる。そこで本発明では、導波光の
伝搬に不要なクラッド部を所望の深さだけ除去してしま
う。このときの図１の点線Ａ−Ａ′で切った断面図を図
２（ａ）に示す。４は基板である。かような回路上に光
吸収材５を図２（ｂ）に示すように全面に蒸着等によっ
て付着せしめるか、または図２（ｃ）に示すように、塗
布、印刷等によって付着せしめて遮光処理を施す。この
ようにすれば、導波光の伝搬中に生じたクラッド３′を
伝搬する散乱光は、クラッドと光吸収材界面で吸収され
るため、クロストークの発生を防止できる。一方光吸収
材５の付着部位はコアパターン１，２からは十分離れて
いるので、伝搬損失は劣化しない。
において、導波光の伝搬距離にもよるが、数ｃｍの伝搬
距離を想定した場合、回路パターン１および２すなわち
コアパターンから導波光の波長の１０倍以上離れた領域
すなわち図１に示す領域３は、導波光の伝搬、例えば伝
搬損失には影響を及ぼさない領域である。この領域にク
ラッド３′が存在すると前述したように、クラッド３′
中を散乱光が伝搬して他の光導波路に紛れ込みクロスト
ークが生じることになる。そこで本発明では、導波光の
伝搬に不要なクラッド部を所望の深さだけ除去してしま
う。このときの図１の点線Ａ−Ａ′で切った断面図を図
２（ａ）に示す。４は基板である。かような回路上に光
吸収材５を図２（ｂ）に示すように全面に蒸着等によっ
て付着せしめるか、または図２（ｃ）に示すように、塗
布、印刷等によって付着せしめて遮光処理を施す。この
ようにすれば、導波光の伝搬中に生じたクラッド３′を
伝搬する散乱光は、クラッドと光吸収材界面で吸収され
るため、クロストークの発生を防止できる。一方光吸収
材５の付着部位はコアパターン１，２からは十分離れて
いるので、伝搬損失は劣化しない。
【０００８】不要なクラッド部を除去する深さである
が、基板４に達するまで除去するのが最も効果的である
が、除去加工する時間、光吸収材５の光吸収性能、クラ
ッド層と基板４間の応力が回路性能に与える影響、要求
クロストーク等総合的にみて決めれば良い。また上記で
は、クラッド除去部３はコアパターンから導波光の波長
の１０倍以上離れた部分としたが、コアパターンが周回
パターンの場合などで導波光の伝搬距離が数十ｃｍにも
なるときは、クラッド除去部３はコアパターンから導波
光の波長の２０倍以上離せば良い。
が、基板４に達するまで除去するのが最も効果的である
が、除去加工する時間、光吸収材５の光吸収性能、クラ
ッド層と基板４間の応力が回路性能に与える影響、要求
クロストーク等総合的にみて決めれば良い。また上記で
は、クラッド除去部３はコアパターンから導波光の波長
の１０倍以上離れた部分としたが、コアパターンが周回
パターンの場合などで導波光の伝搬距離が数十ｃｍにも
なるときは、クラッド除去部３はコアパターンから導波
光の波長の２０倍以上離せば良い。
【０００９】次にクラッド除去部３のパターンについて
考える。図１では、クラッド除去部３とコア近傍のクラ
ッド３′との界面は直線状であるが、これを図３に示す
ように、鋸歯状にする。このようにすればクラッド３′
を伝搬する散乱光がクラッド除去部３との界面で反射す
る回数が増え、より光吸収材５に吸収されやすくなる。
考える。図１では、クラッド除去部３とコア近傍のクラ
ッド３′との界面は直線状であるが、これを図３に示す
ように、鋸歯状にする。このようにすればクラッド３′
を伝搬する散乱光がクラッド除去部３との界面で反射す
る回数が増え、より光吸収材５に吸収されやすくなる。
【００１０】図１および図３では、光回路全面にわたっ
てクラッド除去部３が形成されている。このような場
合、平板上に光伝搬部が突起状に出ており、機械的強度
が危惧される場合がある。また回路面上に電気配線等を
形成する必要があり、クラッド除去部３とコア近傍クラ
ッド３′との境界での段差が問題となる場合も想定され
る。かような場合には以下に示すように、主要な散乱光
の発生部にのみ部分的遮光処理を施せばよい。
てクラッド除去部３が形成されている。このような場
合、平板上に光伝搬部が突起状に出ており、機械的強度
が危惧される場合がある。また回路面上に電気配線等を
形成する必要があり、クラッド除去部３とコア近傍クラ
ッド３′との境界での段差が問題となる場合も想定され
る。かような場合には以下に示すように、主要な散乱光
の発生部にのみ部分的遮光処理を施せばよい。
【００１１】図６のような光導波回路において、主要な
散乱光の発生部は、曲がり部、分岐部および交差部であ
る。図４にこれらの回路部に対する部分的遮光処理の例
を示す。図４（ａ）は曲がり部に対する遮光処理の例で
ある。散乱光は、曲がりの接線方向に発生し、しかも入
射してきた直線導波路の延長方向が強度が最も強い。こ
のような散乱光を処理するには、図に示すように、散乱
光発生源から回路外に向かって絞り込むようなテーパ状
にコアパターン近傍のクラッド３′を残すようにする。
散乱光はクラッド３′とクラッド除去部３の境界で反射
を繰り返すうちに減衰するとともに、境界に対する入射
角が大きくなるため、曲がり回路外に漏れでる散乱光は
少ない。図４（ｂ）は、分岐部に対する例である。これ
は、曲がり部に対する図４（ａ）に示したパターンを２
つ組み合わせたものである。図４（ｃ）は交差部に対す
る遮光処理の例である。交差部は導波路構造が不連続に
なっており、主に交差角の狭角側に散乱光が発生する。
これに対しても、上記と同様に回路外に向かって絞り込
まれたテーパ状のクラッド３′を残すようにクラッド除
去部を設ければよい。図５は、図６に示す光導波回路に
上記に従って遮光処理を施したものである。かようにす
れば、クラッド除去部３は部分的となり、平坦なクラッ
ド部３′に電気配線などを設けることができる。
散乱光の発生部は、曲がり部、分岐部および交差部であ
る。図４にこれらの回路部に対する部分的遮光処理の例
を示す。図４（ａ）は曲がり部に対する遮光処理の例で
ある。散乱光は、曲がりの接線方向に発生し、しかも入
射してきた直線導波路の延長方向が強度が最も強い。こ
のような散乱光を処理するには、図に示すように、散乱
光発生源から回路外に向かって絞り込むようなテーパ状
にコアパターン近傍のクラッド３′を残すようにする。
散乱光はクラッド３′とクラッド除去部３の境界で反射
を繰り返すうちに減衰するとともに、境界に対する入射
角が大きくなるため、曲がり回路外に漏れでる散乱光は
少ない。図４（ｂ）は、分岐部に対する例である。これ
は、曲がり部に対する図４（ａ）に示したパターンを２
つ組み合わせたものである。図４（ｃ）は交差部に対す
る遮光処理の例である。交差部は導波路構造が不連続に
なっており、主に交差角の狭角側に散乱光が発生する。
これに対しても、上記と同様に回路外に向かって絞り込
まれたテーパ状のクラッド３′を残すようにクラッド除
去部を設ければよい。図５は、図６に示す光導波回路に
上記に従って遮光処理を施したものである。かようにす
れば、クラッド除去部３は部分的となり、平坦なクラッ
ド部３′に電気配線などを設けることができる。
【００１２】
【実施例】本発明を適用すべき光導波回路を以下のよう
にして作製した。基板４としてＳｉ基板を用い、これに
ＳｉＯ2 を主成分とするガラスから成る図６に示すよう
な石英系光導波回路を火炎直接堆積法およびドライエッ
チング法にて形成した。コア、クラッド間の屈折率差は
０．３％、コアサイズ８μｍ角、クラッド３′の厚みは
４０μｍである。分岐、曲がり部の半径は３０．９１ｍ
ｍ、分岐導波路の間隔２Ｌは２ｍｍとし、図６において
左側に４本の分岐側導波路、右側に２本の合流側導波路
が１ｍｍの間隔で並ぶようにした。この設計条件では、
第一、第二の光分岐回路１，２の分岐側導波路の交差角
θは２０．００°であった（図４（ｃ）参照）。回路両
側の直線部を１０ｍｍとり、回路長は３１．４ｍｍとな
った。
にして作製した。基板４としてＳｉ基板を用い、これに
ＳｉＯ2 を主成分とするガラスから成る図６に示すよう
な石英系光導波回路を火炎直接堆積法およびドライエッ
チング法にて形成した。コア、クラッド間の屈折率差は
０．３％、コアサイズ８μｍ角、クラッド３′の厚みは
４０μｍである。分岐、曲がり部の半径は３０．９１ｍ
ｍ、分岐導波路の間隔２Ｌは２ｍｍとし、図６において
左側に４本の分岐側導波路、右側に２本の合流側導波路
が１ｍｍの間隔で並ぶようにした。この設計条件では、
第一、第二の光分岐回路１，２の分岐側導波路の交差角
θは２０．００°であった（図４（ｃ）参照）。回路両
側の直線部を１０ｍｍとり、回路長は３１．４ｍｍとな
った。
【００１３】（Ａ、比較のための従来例） かような図
６に示すような光導波回路において、導波路端に単一モ
ード光ファイバを接続して波長１．５５μｍにて導波性
能を測定した。ポートＣより入射した光のポートＢ１と
ポートｂ１から光ファイバに出射した光の強度比、すな
わちクロストークＣＴ１は−１８ｄＢであった。またポ
ートｃより入射した光のポートｂ２とポートＢ２に出射
した光についてはクロストークＣＴ２は−１７ｄＢであ
った。
６に示すような光導波回路において、導波路端に単一モ
ード光ファイバを接続して波長１．５５μｍにて導波性
能を測定した。ポートＣより入射した光のポートＢ１と
ポートｂ１から光ファイバに出射した光の強度比、すな
わちクロストークＣＴ１は−１８ｄＢであった。またポ
ートｃより入射した光のポートｂ２とポートＢ２に出射
した光についてはクロストークＣＴ２は−１７ｄＢであ
った。
【００１４】（Ｂ） 次に上記と同一パターンの光導波
回路について、図３に示す鋸歯状パターンのクラッド除
去部３をドライエッチング法で形成した。クラッド除去
深さはクラッド表面からコア中心までの深さと同じ２０
μｍである。鋸歯状パターンは、頂角３０度、辺の長さ
５０μｍの二等辺三角形の繰り返しパターンである。除
去部３はコアパターン１，２から最小距離で２０μｍ離
れているようにした。さらにこの上面に、図２（ｂ）に
示すように光吸収材５としてＴｉを０．２μｍの厚みに
全面蒸着した。この試料のクロストークＣＴ１は−３１
ｄＢ、ＣＴ２は−２９ｄＢであった。
回路について、図３に示す鋸歯状パターンのクラッド除
去部３をドライエッチング法で形成した。クラッド除去
深さはクラッド表面からコア中心までの深さと同じ２０
μｍである。鋸歯状パターンは、頂角３０度、辺の長さ
５０μｍの二等辺三角形の繰り返しパターンである。除
去部３はコアパターン１，２から最小距離で２０μｍ離
れているようにした。さらにこの上面に、図２（ｂ）に
示すように光吸収材５としてＴｉを０．２μｍの厚みに
全面蒸着した。この試料のクロストークＣＴ１は−３１
ｄＢ、ＣＴ２は−２９ｄＢであった。
【００１５】（Ｃ） （Ｂ）と同じ鋸歯状クラッド除去
部３が形成された導波回路に、シリコン樹脂にカーボン
粉末を混ぜたものを塗布し、次にローラにてコア近傍ク
ラッド３′上部の樹脂をふき取って図２（ｃ）に示す構
成にし、しかる後に樹脂を硬化させたものを作製した。
この試料のクロストークＣＴ１は−４２ｄＢ、ＣＴ２は
−３９ｄＢであった。
部３が形成された導波回路に、シリコン樹脂にカーボン
粉末を混ぜたものを塗布し、次にローラにてコア近傍ク
ラッド３′上部の樹脂をふき取って図２（ｃ）に示す構
成にし、しかる後に樹脂を硬化させたものを作製した。
この試料のクロストークＣＴ１は−４２ｄＢ、ＣＴ２は
−３９ｄＢであった。
【００１６】（Ｄ） （Ａ）と同一パターンの光導波回
路について、曲がり、分岐、交差部のみに図４，図５に
示すように、テーパ角φが１５度のクラッド除去部３を
ドライエッチングで設けたものを作製した。この場合、
エッチング深さは４０μｍで、散乱光吸収効果を高める
ために基板まで掘込んだ。次にクラッド除去部３を
（Ｃ）と同様の方法でカーボン粉末を混ぜたシリコン樹
脂で埋めた。この試料のクロストークＣＴ１は−４０ｄ
Ｂ、ＣＴ２は−３８ｄＢであった。
路について、曲がり、分岐、交差部のみに図４，図５に
示すように、テーパ角φが１５度のクラッド除去部３を
ドライエッチングで設けたものを作製した。この場合、
エッチング深さは４０μｍで、散乱光吸収効果を高める
ために基板まで掘込んだ。次にクラッド除去部３を
（Ｃ）と同様の方法でカーボン粉末を混ぜたシリコン樹
脂で埋めた。この試料のクロストークＣＴ１は−４０ｄ
Ｂ、ＣＴ２は−３８ｄＢであった。
【００１７】念のため導波光の伝搬損失も測定したが、
上記（Ｂ）〜（Ｄ）いずれの場合においても実験誤差の
範囲内で（Ａ）の場合と同一であり、クラッド除去部３
および光吸収材５を設けたことによる伝搬損失への影響
はみられなかった。
上記（Ｂ）〜（Ｄ）いずれの場合においても実験誤差の
範囲内で（Ａ）の場合と同一であり、クラッド除去部３
および光吸収材５を設けたことによる伝搬損失への影響
はみられなかった。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来例に比較して、光導波回路の導波機能は損なわずにク
ロストークを飛躍的に低下させることができる。従って
クロストークを低下させるために導波路間隔を必要以上
に離して回路を設計する必要が無くなり、回路の小型
化、高密度化が実現できる。このことは光デバイスの低
価格化、高性能化につながることは明らかである。
来例に比較して、光導波回路の導波機能は損なわずにク
ロストークを飛躍的に低下させることができる。従って
クロストークを低下させるために導波路間隔を必要以上
に離して回路を設計する必要が無くなり、回路の小型
化、高密度化が実現できる。このことは光デバイスの低
価格化、高性能化につながることは明らかである。
【図１】本発明の第一の構成を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ′線に沿った断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第二の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第三の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第四の構成を示す平面図である。
【図６】従来の光導波回路の構成を示す平面図である。
１ 第一の光分岐回路 ２ 第二の光分岐回路 ３ クラッド除去部 ３′ クラッド ４ 基板 ５ 光吸収材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 扇太 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 赤堀 裕二 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 平坦な基板上に形成された光導波回路で
あって、信号光の伝搬経路にあたらないクラッド部が所
望の厚みに除去されており、当該部位に光吸収物質が付
着せしめられていることを特徴とする光導波回路。 - 【請求項２】 前記除去されたクラッド部の厚さが基板
表面からコア中心までの距離以下であることを特徴とす
る請求項１に記載の光導波回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15164195A JP3184426B2 (ja) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | 光導波回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15164195A JP3184426B2 (ja) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | 光導波回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095548A true JPH095548A (ja) | 1997-01-10 |
| JP3184426B2 JP3184426B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=15523004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15164195A Expired - Lifetime JP3184426B2 (ja) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | 光導波回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3184426B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6002514A (en) * | 1997-06-11 | 1999-12-14 | Bookham Technology Ltd. | Integrated light absorber |
| JP2000349369A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-15 | Trw Inc | 高出力ファイバリボンレーザー及び増幅器 |
| JP2003078209A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-14 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
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| JP2008089875A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
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