JPH10111420A - 光導波路装置 - Google Patents
光導波路装置Info
- Publication number
- JPH10111420A JPH10111420A JP26725196A JP26725196A JPH10111420A JP H10111420 A JPH10111420 A JP H10111420A JP 26725196 A JP26725196 A JP 26725196A JP 26725196 A JP26725196 A JP 26725196A JP H10111420 A JPH10111420 A JP H10111420A
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- JP
- Japan
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- optical
- core
- transmission line
- diffraction grating
- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 曲率半径の小さいコアによって形成された光
回路は伝送損失が大きくなり、曲率半径の大きいコアに
よって光回路を形成すると、広いスペースが必要となる
問題があった。 【解決手段】 基板１の上に石英を主成分とするコア
と、コアを囲むクラッドとを備えた光回路２、３が形成
された光導波路装置において、コアの屈曲部７の外方近
傍に光の反射素子４を設けて、屈曲部７で放射された信
号光を再びコアに戻すものである。
回路は伝送損失が大きくなり、曲率半径の大きいコアに
よって光回路を形成すると、広いスペースが必要となる
問題があった。 【解決手段】 基板１の上に石英を主成分とするコア
と、コアを囲むクラッドとを備えた光回路２、３が形成
された光導波路装置において、コアの屈曲部７の外方近
傍に光の反射素子４を設けて、屈曲部７で放射された信
号光を再びコアに戻すものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送機能を有す
る曲率半径の小さい光導波路を有する光導波路装置の構
造に関するものである。
る曲率半径の小さい光導波路を有する光導波路装置の構
造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバ通信技術の進展にとも
ない、ネットワークの複雑化や信号波長の多重化などが
進行し、システム構成は高度化しつつある。このような
光通信システムでは、光回路素子の重要性が増大してい
る。
ない、ネットワークの複雑化や信号波長の多重化などが
進行し、システム構成は高度化しつつある。このような
光通信システムでは、光回路素子の重要性が増大してい
る。
【０００３】光回路素子の一つとしての光導波路装置
は、小型で挿入損失が小さいこと等の利点を有してい
る。例えば、図５に示すように、基板１に設けられた光
分岐回路２と、光分岐回路２に信号光をガイドする光伝
送路３とからなる光導波路装置が知られている。
は、小型で挿入損失が小さいこと等の利点を有してい
る。例えば、図５に示すように、基板１に設けられた光
分岐回路２と、光分岐回路２に信号光をガイドする光伝
送路３とからなる光導波路装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、このような
光分岐回路２と光伝送路３とからなる光導波路装置が直
線状に接続して構成されたのでは、光伝送路３の入力端
と、光分岐回路２の出力端が基板１の辺１−３および１
−２に配置されるため、接続箇所が２つに分かれ、また
アクセス回路との接続性がよくない場合がある。そこ
で、配線用の光ファイバ５を用いる等の手段が講ぜられ
た。
光分岐回路２と光伝送路３とからなる光導波路装置が直
線状に接続して構成されたのでは、光伝送路３の入力端
と、光分岐回路２の出力端が基板１の辺１−３および１
−２に配置されるため、接続箇所が２つに分かれ、また
アクセス回路との接続性がよくない場合がある。そこ
で、配線用の光ファイバ５を用いる等の手段が講ぜられ
た。
【０００５】一方、図６に示すように、光分岐回路２の
出力側と光伝送路３の入力側とを一つの辺１−２に配置
させるには、伝送路３をＵ字形に曲げなければならな
い。ところで、伝送損失を増加させない最小の曲率半径
Ｒは略３０ｍｍであり、このような曲率半径を設けるた
めに基板１が大きくなるという問題があった。
出力側と光伝送路３の入力側とを一つの辺１−２に配置
させるには、伝送路３をＵ字形に曲げなければならな
い。ところで、伝送損失を増加させない最小の曲率半径
Ｒは略３０ｍｍであり、このような曲率半径を設けるた
めに基板１が大きくなるという問題があった。
【０００６】そこで本発明の目的は、かかる問題を解決
して、小型で、またアクセス回路との接続性の良い光導
波路装置を提供するものである。
して、小型で、またアクセス回路との接続性の良い光導
波路装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる光導波路
装置は、基板上にコアと、コアを囲むクラッドとを備え
た石英を主成分とする光回路が形成された光導波路装置
において、コアの屈曲部の近傍で、かつ、コアにそって
光の反射素子が設けられたことを特徴とする。この発明
によれば、コアの中を伝送する光信号が曲率半径の小さ
い屈曲部でその一部が屈曲部外方に放射されることにな
っても、放射光は反射素子によって再びコアに戻される
ので、実質上、伝送損失が増加することはない。
装置は、基板上にコアと、コアを囲むクラッドとを備え
た石英を主成分とする光回路が形成された光導波路装置
において、コアの屈曲部の近傍で、かつ、コアにそって
光の反射素子が設けられたことを特徴とする。この発明
によれば、コアの中を伝送する光信号が曲率半径の小さ
い屈曲部でその一部が屈曲部外方に放射されることにな
っても、放射光は反射素子によって再びコアに戻される
ので、実質上、伝送損失が増加することはない。
【０００８】本発明における反射素子は、基板上に設け
られた酸化ゲルマニウムを含む高屈折率領域に紫外光を
照射して形成された回折格子を用いてもよく、このよう
にすれば、構造が簡単であり、広いスペースを必要とし
ない。
られた酸化ゲルマニウムを含む高屈折率領域に紫外光を
照射して形成された回折格子を用いてもよく、このよう
にすれば、構造が簡単であり、広いスペースを必要とし
ない。
【０００９】本発明における光導波路装置の構成は、光
回路の入力端および出力端が基板の一つの辺に配置する
ことが好ましく、このようにすれば接続箇所が一つとな
り、アクセス回路との接合処理が簡単となる。
回路の入力端および出力端が基板の一つの辺に配置する
ことが好ましく、このようにすれば接続箇所が一つとな
り、アクセス回路との接合処理が簡単となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の光導波路にかかわる実施の形態を詳細に説明す
る。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符
号を付し、重複する説明を省略する。
発明の光導波路にかかわる実施の形態を詳細に説明す
る。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符
号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】図１は、シリコン等の基板１の上に、コア
およびクラッドからなる光信号をガイドする光伝送路３
と、入力された光信号を８分割する光分岐回路２が形成
され、光伝送路３の入力側、および光分岐回路２の出力
側は一つの辺１−２に配置された光導波路装置の構成を
示す図であ。一つの辺１−２に入力端と出力端が配置さ
れているため、屈曲部７を設けることが必要となり、ま
た光導波路装置を小型化するためには屈曲部７の曲率を
小さくしなければならない。一方、屈曲部７の曲率を伝
送損失に許容される最小半径の３０ｍｍより小さくする
と放射モードが発生して伝送損失が増加する。
およびクラッドからなる光信号をガイドする光伝送路３
と、入力された光信号を８分割する光分岐回路２が形成
され、光伝送路３の入力側、および光分岐回路２の出力
側は一つの辺１−２に配置された光導波路装置の構成を
示す図であ。一つの辺１−２に入力端と出力端が配置さ
れているため、屈曲部７を設けることが必要となり、ま
た光導波路装置を小型化するためには屈曲部７の曲率を
小さくしなければならない。一方、屈曲部７の曲率を伝
送損失に許容される最小半径の３０ｍｍより小さくする
と放射モードが発生して伝送損失が増加する。
【００１２】そこで、屈曲部７の外方近傍に、光伝送路
３にそって反射素子４を配置して、外方に放射された信
号光を再びコアに戻すものである。すなわち、光ファイ
バ５から基板１の光伝送路３に入射された光信号は、光
分岐回路２で８分割されて、リボン型光ファイバ等の多
心の光ファイバ６へ出射される。ここで、屈曲部７は放
射モードが発生しない３０ｍｍの曲率半径より小さい半
径で曲げられているので、伝送された信号光の一部は放
射される。
３にそって反射素子４を配置して、外方に放射された信
号光を再びコアに戻すものである。すなわち、光ファイ
バ５から基板１の光伝送路３に入射された光信号は、光
分岐回路２で８分割されて、リボン型光ファイバ等の多
心の光ファイバ６へ出射される。ここで、屈曲部７は放
射モードが発生しない３０ｍｍの曲率半径より小さい半
径で曲げられているので、伝送された信号光の一部は放
射される。
【００１３】しかるに、図２に示すように、屈曲部７の
近傍には酸化ゲルマニウムを含む高屈折率領域１４が設
けられ、高屈折率領域１４に紫外光を照射して形成され
た回折格子９が配置されている。光伝送路３を伝搬して
きた信号光は、その一部が屈曲部７の近傍において、回
折格子９の法線方向と角度Φで放出されるが、回折格子
９によって角度Φで反射され、再び光伝送路３に戻され
る。したがって、光伝送路３に曲率半径の小さい屈曲部
７を設けても、伝送損失の増大を抑制することができ
る。
近傍には酸化ゲルマニウムを含む高屈折率領域１４が設
けられ、高屈折率領域１４に紫外光を照射して形成され
た回折格子９が配置されている。光伝送路３を伝搬して
きた信号光は、その一部が屈曲部７の近傍において、回
折格子９の法線方向と角度Φで放出されるが、回折格子
９によって角度Φで反射され、再び光伝送路３に戻され
る。したがって、光伝送路３に曲率半径の小さい屈曲部
７を設けても、伝送損失の増大を抑制することができ
る。
【００１４】上記の光導波路とアクセス回路とを正確、
かつ容易に接続するために結合部材８が用いられる。結
合部材８は細長い基板の上には、長方形の基板１に設け
られた光伝送路３の入力端および光分岐回路２の出力端
と同一寸法、同一間隔のコアおよびクラッドが形成さ
れ、細長基板の一方の端面には光ファイバ５および６が
固着されている。
かつ容易に接続するために結合部材８が用いられる。結
合部材８は細長い基板の上には、長方形の基板１に設け
られた光伝送路３の入力端および光分岐回路２の出力端
と同一寸法、同一間隔のコアおよびクラッドが形成さ
れ、細長基板の一方の端面には光ファイバ５および６が
固着されている。
【００１５】図１に示した光導波路装置は光分岐回路２
の出力端と、光伝送路の入力端とが基板１の一つの辺１
−２に配置されているので、基板１と結合部材８とを接
続するだけでアクセス回路と連結することができる。
の出力端と、光伝送路の入力端とが基板１の一つの辺１
−２に配置されているので、基板１と結合部材８とを接
続するだけでアクセス回路と連結することができる。
【００１６】図１は反射素子４が伝送路３の近傍に適用
される場合を示したが、同様の方法によって光分岐回路
２の近傍に適用することもできる。
される場合を示したが、同様の方法によって光分岐回路
２の近傍に適用することもできる。
【００１７】次に、図３の工程図にしたがって光導波路
装置の製造方法を説明する。先ず、シリコン基板１０の
上に火炎バーナ２０によってSiO2を主成分とするガラス
微粒子の下部クラッド層１１−０を形成する（図３
（ａ））。この時、ガラス微粒子は屈折率を下げる B2O
3と屈折率を上げるP2O5を若干加えて、透明ガラス化す
るときの温度を下げるようにしている。
装置の製造方法を説明する。先ず、シリコン基板１０の
上に火炎バーナ２０によってSiO2を主成分とするガラス
微粒子の下部クラッド層１１−０を形成する（図３
（ａ））。この時、ガラス微粒子は屈折率を下げる B2O
3と屈折率を上げるP2O5を若干加えて、透明ガラス化す
るときの温度を下げるようにしている。
【００１８】次いで、火炎バーナ２０によって下部クラ
ッド層１１−０の上に、GeO2をドープしたSiO2にB2O3と
P2O5を若干加えたガラス微粒子からなる高屈折率層１２
−０を形成した（図３（ｂ））後、下部クラッド層１１
−０および高屈折率層１２−０を堆積した基板１０を１
０００℃に加熱して、透明なガラス体の下部クラッド層
１１および高屈折率層１２を得る（図３（ｃ））。
ッド層１１−０の上に、GeO2をドープしたSiO2にB2O3と
P2O5を若干加えたガラス微粒子からなる高屈折率層１２
−０を形成した（図３（ｂ））後、下部クラッド層１１
−０および高屈折率層１２−０を堆積した基板１０を１
０００℃に加熱して、透明なガラス体の下部クラッド層
１１および高屈折率層１２を得る（図３（ｃ））。
【００１９】次に、高屈折率層１２の上にレジスト膜を
設け、リソグラフィ技術によってパーターニングしてコ
ア１３および高屈折率領域１４を形成する（図３
（ｄ））。
設け、リソグラフィ技術によってパーターニングしてコ
ア１３および高屈折率領域１４を形成する（図３
（ｄ））。
【００２０】コア１３および高屈折率領域１４の上に火
炎バーナ２０によってSiO2を主成分とし、B2O3、P2O5を
若干加えたガラス微粒子からなる上部クラッド層１５−
０を形成した（図３（ｅ））後、上部クラッド層１５−
０を堆積した基板１０を１０００℃に加熱して、透明な
ガラス体の上部クラッド層１５を得る（図３（ｆ））。
炎バーナ２０によってSiO2を主成分とし、B2O3、P2O5を
若干加えたガラス微粒子からなる上部クラッド層１５−
０を形成した（図３（ｅ））後、上部クラッド層１５−
０を堆積した基板１０を１０００℃に加熱して、透明な
ガラス体の上部クラッド層１５を得る（図３（ｆ））。
【００２１】最後に、高屈折率領域１４の部分に、位相
格子法によって紫外光を照射して屈折率の縞からなる回
折格子９を形成する（図３（ｇ））。
格子法によって紫外光を照射して屈折率の縞からなる回
折格子９を形成する（図３（ｇ））。
【００２２】図４は、基板１０の上に設けられた高屈折
率領域１４に紫外光の干渉縞を照射して回折格子９を形
成する方法を示す図であり、格子が所定間隔Λ´で配列
された位相格子３０の表面の法線方向に対して紫外光を
角度θで照射して干渉させている。そのため、高屈折率
領域１４における干渉縞の間隔Λは、 Λ＝Λ´ となる。したがって、高屈折率領域１４には、異なる屈
折率を有する干渉縞が間隔Λを周期とした回折格子９が
形成さる。
率領域１４に紫外光の干渉縞を照射して回折格子９を形
成する方法を示す図であり、格子が所定間隔Λ´で配列
された位相格子３０の表面の法線方向に対して紫外光を
角度θで照射して干渉させている。そのため、高屈折率
領域１４における干渉縞の間隔Λは、 Λ＝Λ´ となる。したがって、高屈折率領域１４には、異なる屈
折率を有する干渉縞が間隔Λを周期とした回折格子９が
形成さる。
【００２３】図２に示すように、角度Φで回折格子９に
入射した信号光が、角度Φで反射されて光伝送路３に戻
されるので、干渉縞の間隔Λは各干渉縞から反射される
信号光が同一位相となるように選択される。
入射した信号光が、角度Φで反射されて光伝送路３に戻
されるので、干渉縞の間隔Λは各干渉縞から反射される
信号光が同一位相となるように選択される。
【００２４】また、干渉縞の屈折率差を大きくして反射
効率を向上させるために、回折格子９を形成する前に、
２０〜４００気圧のもとで光屈折率領域１４に水素を添
加する。高屈折率領域１４に水素が添加されると、高屈
折率領域１４の部分にドープされている酸化ゲルマニウ
ムが還元され易くなり、ＧｅやＳｉと結合している酸素
が一部取り除かれる現象が発生する。結合酸素が一部取
り除かれたＧｅやＳｉが結合しあえば、酸素欠損型の欠
陥が新たに生じることとなり、酸素欠損型の欠陥が増大
して、紫外光の露光領域における屈折率変化が大きくな
る。
効率を向上させるために、回折格子９を形成する前に、
２０〜４００気圧のもとで光屈折率領域１４に水素を添
加する。高屈折率領域１４に水素が添加されると、高屈
折率領域１４の部分にドープされている酸化ゲルマニウ
ムが還元され易くなり、ＧｅやＳｉと結合している酸素
が一部取り除かれる現象が発生する。結合酸素が一部取
り除かれたＧｅやＳｉが結合しあえば、酸素欠損型の欠
陥が新たに生じることとなり、酸素欠損型の欠陥が増大
して、紫外光の露光領域における屈折率変化が大きくな
る。
【００２５】
【実施例】図３に示した火炎堆積法および反応性イオン
エッチングにより、石英基板上に図１に示した８分割の
光分岐回路２、光伝送路３及び光反射素子４からなる光
導波路装置を形成した。コアおよび高屈折率領域にはGe
O2をドープしたSiO2にB2O3とP2O5を若干加えて比屈折率
差Δｎ＝０．３％とした。光分岐回路２および光伝送路
３のコア径は８×８μｍ、光伝送路３の屈曲部７には夫
々光反射素子４を設けた。回折格子９は、水素添加処理
をした後、位相格子法によって形成した。
エッチングにより、石英基板上に図１に示した８分割の
光分岐回路２、光伝送路３及び光反射素子４からなる光
導波路装置を形成した。コアおよび高屈折率領域にはGe
O2をドープしたSiO2にB2O3とP2O5を若干加えて比屈折率
差Δｎ＝０．３％とした。光分岐回路２および光伝送路
３のコア径は８×８μｍ、光伝送路３の屈曲部７には夫
々光反射素子４を設けた。回折格子９は、水素添加処理
をした後、位相格子法によって形成した。
【００２６】このように作製された光導波路の大きさ
は、図６に示した従来の導波路装置に較べて、長さが４
５ｍｍ、幅が２０ｍｍ小さくすることができた。また、
波長１．５５μｍでの伝送損失の増加は０．３ｄＢ以下
であった。
は、図６に示した従来の導波路装置に較べて、長さが４
５ｍｍ、幅が２０ｍｍ小さくすることができた。また、
波長１．５５μｍでの伝送損失の増加は０．３ｄＢ以下
であった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、コアの曲率半径を小さ
くした場合でも、小型の光導波路装置を実現できる効果
がある。屈曲部の外方近傍に反射素子が設けられている
ので伝送損失の増加を抑制することができる。このた
め、本発明の反射素子として、屈曲部の近傍に形成され
た回折格子を用いるようにすれば、構造が簡単であり、
広いスペースを必要としない。
くした場合でも、小型の光導波路装置を実現できる効果
がある。屈曲部の外方近傍に反射素子が設けられている
ので伝送損失の増加を抑制することができる。このた
め、本発明の反射素子として、屈曲部の近傍に形成され
た回折格子を用いるようにすれば、構造が簡単であり、
広いスペースを必要としない。
【００２８】また、基板の一つの面に入力端および出力
端を配置することとすると、アクセス回路との接合が簡
単となる。
端を配置することとすると、アクセス回路との接合が簡
単となる。
【図１】本実施形態の光導波路装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図２】本実施形態に係わる反射素子の作用効果を説明
するための図である。
するための図である。
【図３】本実施形態に係わる光導波路装置の製造方法を
説明する工程図である。
説明する工程図である。
【図４】反射素子の製造方法を説明する図である。
【図５】従来の光導波路装置の構成を示す図である。
【図６】従来の光導波路装置の構成を示す図である。
１、１０・・・基板、１−２、１−３・・・基板の一つの辺、
２・・・光回路、３・・・光伝送路、４・・・光反射素子、５、
６・・・光ファイバ、７・・・屈曲部、８・・・結合部材、９・・・
回折格子、１１・・・下部クラッド層、１１−０・・・下部ク
ラッド用ガラス微粒子層、１２・・・高屈折率層、１２−
０・・・高屈折率部材用ガラス微粒子層、１３・・・コア、１
４・・・高屈折率領域、１５・・・上部クラッド層、１５−０
・・・上部クラッド層用微粒子層、２０・・・火炎バーナ、２
１・・・火炎、３０・・・位相格子
２・・・光回路、３・・・光伝送路、４・・・光反射素子、５、
６・・・光ファイバ、７・・・屈曲部、８・・・結合部材、９・・・
回折格子、１１・・・下部クラッド層、１１−０・・・下部ク
ラッド用ガラス微粒子層、１２・・・高屈折率層、１２−
０・・・高屈折率部材用ガラス微粒子層、１３・・・コア、１
４・・・高屈折率領域、１５・・・上部クラッド層、１５−０
・・・上部クラッド層用微粒子層、２０・・・火炎バーナ、２
１・・・火炎、３０・・・位相格子
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上にコアと、コアを囲むクラッドと
を備えた石英を主成分とする光回路が形成された光導波
路装置において、 前記コアの屈曲部外方の近傍で、かつ、前記コアにそっ
て光の反射素子が設けられたことを特徴とする光導波路
装置。 - 【請求項２】 前記反射素子は、基板上に設けられた酸
化ゲルマニウムを含む高屈折率領域に紫外光を照射して
形成された回折格子であることを特徴とする請求項１に
記載の光導波路装置。 - 【請求項３】 前記光回路の入力端および出力端が前記
基板の一つの辺に配置されたことを特徴とする請求項１
に記載の光導波路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26725196A JPH10111420A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 光導波路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26725196A JPH10111420A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 光導波路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10111420A true JPH10111420A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17442242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26725196A Pending JPH10111420A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 光導波路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10111420A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023174434A (ja) * | 2022-05-25 | 2023-12-07 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 | 分光計 |
-
1996
- 1996-10-08 JP JP26725196A patent/JPH10111420A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023174434A (ja) * | 2022-05-25 | 2023-12-07 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 | 分光計 |
| US11841270B1 (en) | 2022-05-25 | 2023-12-12 | Visera Technologies Company Ltd. | Spectrometer |
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