JPH10300957A - Optical waveguide and optical device using the same - Google Patents

Optical waveguide and optical device using the same

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JPH10300957A
JPH10300957A JP10873097A JP10873097A JPH10300957A JP H10300957 A JPH10300957 A JP H10300957A JP 10873097 A JP10873097 A JP 10873097A JP 10873097 A JP10873097 A JP 10873097A JP H10300957 A JPH10300957 A JP H10300957A
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JP
Japan
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optical
waveguide
gap
light
mode field
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JP10873097A
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Japanese (ja)
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Yasushi Sato
恭史 佐藤
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To optically couple a bulk type optical element, an optical fiber, an optical active element such as a semiconductor laser and other waveguide type parts simply with a low loss by specifying a gap width by a specified inequality. SOLUTION: An optical waveguide K2 is provided with one and more gap parts in which an optical element is packaged in the direction crossing a waveguide core 2 between a light entrance end part 2a and a light exit end part 2b. The gap width G of the gap part satisfys G<0.32πnω<2> /λ, where, λ: the wavelength of a waveguide length, n: refractive index of optical element, ω: the mode field radius of waveguide light. Otherwise, at least one of the gap parts satisfys 0.975<(1+((λG)/(2πnω<2> ))<2> )<-1> , where, λ: the wavelength of a waveguide length, G: gap width, n: the refractive index of the gap part, ω: the mode field radius of waveguide light. By arranging plural gap parts, the coupling loss is suitably decreased compared with the case that one gap width equal to the sum of the plural gap widths is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用機器,光
記録用機器,光センサー等に使用されるバルク型の光学
素子と、レーザーダイオード,光導波路,光ファイバ等
とのハイブリッド実装に関するものであり、特に光通信
用機器に用いられるレーザーモジュールに好適に使用可
能なハイブリッド実装用導波路等の光導波路体及びそれ
を用いた光デバイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid mounting of a bulk type optical element used for an optical communication device, an optical recording device, an optical sensor, and the like, and a laser diode, an optical waveguide, an optical fiber, and the like. In particular, the present invention relates to an optical waveguide such as a hybrid mounting waveguide which can be suitably used for a laser module used in an optical communication device, and an optical device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、光アイソレータや偏光子、各
種フィルタ、減衰機等の光素子が知られており、最近で
はこのようなバルク型の従来の部品に加え、導波路型の
部品が多く登場している。ただし、導波路形成の寸法ト
レランスが厳しく、波長依存性等も大きいため、実用化
に至っていないものが多い。そして、バルク型の部品と
一部の導波路型部品、光ファイバ、半導体レーザー等の
光能動素子が混在しているのが現状である。
2. Description of the Related Art Hitherto, optical elements such as optical isolators, polarizers, various filters, and attenuators have been known. Recently, in addition to such bulk-type conventional components, there have been many waveguide-type components. Has appeared. However, since the dimensional tolerance for forming the waveguide is strict and the wavelength dependency is large, many of them have not been put to practical use. At present, optical components such as bulk components and some waveguide components, optical fibers, and semiconductor lasers are mixed.

【0003】図5は、両端に光ファイバを接続した従来
の光デバイスであるピッグテイル型のバルク部品J1の
断面図である。図5に示すように、パッケージ51の内
部には、光アイソレータ、フィルタ、減衰器、偏光子等
の光学素子52が収容されている。光ファイバ53aか
ら出射された光は、レンズ54aでコリメートされ、光
学素子52を通過した後、再びレンズ55bで集光さ
れ、光ファイバ53bに入射される。
FIG. 5 is a sectional view of a pigtail type bulk component J1 which is a conventional optical device having optical fibers connected to both ends. As shown in FIG. 5, an optical element 52 such as an optical isolator, a filter, an attenuator, and a polarizer is housed inside the package 51. The light emitted from the optical fiber 53a is collimated by the lens 54a, passes through the optical element 52, is collected again by the lens 55b, and is incident on the optical fiber 53b.

【0004】また、図6(b)に示すように、図5と同
様な光デバイスあるバルク部品J2のごとくにレンズを
用いず、光ファイバ61a,61bの端面のモードフィ
ールド径を拡大し、光学部品62を挟み込む提案もなさ
れている。これは、図6(a)に示すように、光ファイ
バ61を加熱し、光ファイバ61のコア61cにドープ
されているGe等のドーパントを拡散させ、ドーパント
の拡散領域を広くするとともに屈折率差を小さくしてい
るものである。これにより、シングルモードを保ったま
ま、モードフィールド径を拡大させている。そして、図
6(b)に示すように、光ファイバ61を切断して成
る、すなわち、光ファイバ(コア拡大ファイバ)61
a,61bをV溝63に固定し、コア拡大部64の中央
にV溝63の一部を切り込んだ開口部65を形成した後
に、光学素子62を挿入するものである。
Further, as shown in FIG. 6B, the mode field diameter at the end faces of the optical fibers 61a and 61b is enlarged without using a lens as in a bulk part J2 as an optical device similar to that in FIG. It has been proposed to sandwich the component 62. This is because, as shown in FIG. 6 (a), the optical fiber 61 is heated to diffuse the dopant such as Ge doped in the core 61c of the optical fiber 61, so that the diffusion region of the dopant is widened and the refractive index difference is increased. Is reduced. As a result, the mode field diameter is increased while maintaining the single mode. Then, as shown in FIG. 6B, the optical fiber 61 is cut, that is, the optical fiber (core expanded fiber) 61 is formed.
The optical element 62 is inserted after fixing a and 61b to the V-groove 63 and forming an opening 65 in which a part of the V-groove 63 is cut at the center of the core enlarged portion 64.

【0005】また、従来の光デバイスある半導体レーザ
ーモジュールJ3の例を図7に示す。パッケージ71内
に半導体レーザー72、レンズ73a、73b、光ファ
イバ74の端部等が収納されている。半導体レーザー7
2から出射された光は、レンズ73aでコリメートされ
光アイソレータ77や他の光学素子(図示せず)を通過
しレンズ73bで集光されファイバ74に入射する。
FIG. 7 shows an example of a conventional semiconductor laser module J3 as an optical device. A semiconductor laser 72, lenses 73a and 73b, an end of an optical fiber 74, and the like are housed in a package 71. Semiconductor laser 7
The light emitted from 2 is collimated by a lens 73a, passes through an optical isolator 77 and other optical elements (not shown), is condensed by a lens 73b, and enters a fiber 74.

【0006】また、フォトダイオード75は半導体レー
ザ72の発光強度をモニターするため、光ファイバ74
とは反対の位置に設置している。全体は外部の環境から
遮断するためパッケージ71に内蔵される。なお、図中
76は光ファイバの余長部74aを保護するためのラバ
ーブーツであり、78は電極が形成された基板であって
電子冷却素子79上に固定されている。
[0006] The photodiode 75 is provided with an optical fiber 74 for monitoring the emission intensity of the semiconductor laser 72.
And installed in the opposite position. The whole is housed in a package 71 for shielding from an external environment. In the drawing, reference numeral 76 denotes a rubber boot for protecting the extra length portion 74a of the optical fiber, and reference numeral 78 denotes a substrate on which electrodes are formed, which is fixed on the electronic cooling element 79.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示すような従来のピッグテイル型部品は、レンズと光フ
ァイバの位置調整が非常に精密で時間がかかる。また、
光路長が長くなるほど調整の困難さは増加するため、間
に挿入する光学素子の厚さや光学素子の個数に制限があ
る。更に個々の光学素子をそれぞれ固定用のホルダーに
取り付けてからパッケージに固定するため、部品点数が
非常に多くなり、これもコストと組み立ての煩雑さを増
加させている。
However, in the conventional pigtail type component as shown in FIG. 5, the position adjustment between the lens and the optical fiber is very precise and time-consuming. Also,
As the optical path length increases, the difficulty of adjustment increases, so that the thickness of the optical element to be inserted and the number of optical elements are limited. Further, since each optical element is fixed to a package after being attached to a fixing holder, the number of components is very large, which also increases the cost and the complexity of assembly.

【0008】また、図6のV溝に固定したコア拡大ファ
イバはファイバどうしの軸ずれは生じないが、コア拡大
部は均一加熱が難しく、進行方向に長い領域を作製する
ことができない。コア拡大部が局所的で短いため、厚い
素子や複数の素子の挿入には適さないし、開口部形成の
位置がずれるとコア拡大領域から外れてしまうため、開
口部位置トレランスが小さい。更に、一度作製したコア
拡大ファイバは、挿入する素子の厚さの増大や個数の増
加等の設計上の変化に対し汎用性がない。特に厚い素
子、複数の素子の実装が問題であった。
[0008] Although the core-expanded fiber fixed in the V-groove in FIG. 6 does not cause axial misalignment between the fibers, it is difficult to uniformly heat the enlarged-core portion, and it is not possible to produce a long region in the traveling direction. Since the enlarged core portion is local and short, it is not suitable for inserting a thick element or a plurality of elements, and if the position where the opening is formed is shifted, the core is deviated from the core enlarged region, so that the opening position tolerance is small. Furthermore, the core-expanded fiber once manufactured is not versatile with respect to design changes such as an increase in the thickness and the number of elements to be inserted. Particularly, there is a problem in mounting a thick element and a plurality of elements.

【0009】半導体レーザーモジュールでは、光アイソ
レータ、レンズとも独立した部品としてそれぞれが組み
立て用のホルダーに固定されたあとアライメントされる
ため部品点数が非常に多くなり、組み立て工程が煩雑で
長時間を要していた。
In a semiconductor laser module, both the optical isolator and the lens are aligned as independent parts after being fixed to a holder for assembly, so that the number of parts becomes very large, and the assembly process is complicated and takes a long time. I was

【0010】そこで、本発明は上述の従来の諸問題を解
消し、バルク型の光学素子、光ファイバ、半導体レーザ
ー等の光能動素子、及び他の導波路型部品等を簡便にか
つ低損失に光結合できる導波路体及び光デバイスを提供
することを目的とする。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and makes it possible to easily and bulk-type optical elements, optical fibers, optical active elements such as semiconductor lasers, and other waveguide-type parts with low loss. It is an object of the present invention to provide a waveguide body and an optical device capable of optical coupling.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光導波路体は、導波路コアの光入射端部と
光出射端部との間に導波路コアを横切る方向に光学素子
が実装される間隙部を1つ以上備えて成り、前記間隙部
の間隙幅Gが下記式を満足することを特徴とする。 G<0.32πnω2 /λ (ただし、λ:導波光の波長、n:光学素子の屈折率、
ω:導波光のモードフィールド半径)。
In order to solve the above-mentioned problems, an optical waveguide according to the present invention comprises an optical waveguide between a light input end and a light output end of a waveguide core in a direction crossing the waveguide core. It is characterized by comprising one or more gaps where the element is mounted, wherein the gap width G of the gaps satisfies the following equation. G <0.32πnω 2 / λ (where λ: wavelength of guided light, n: refractive index of optical element,
ω: mode field radius of guided light).

【0012】また、本発明の光デバイスは、上記光導波
路体の間隙部に光学素子を実装させるとともに、導波路
コアの光入射端部及び/又は光出射端部に光ファイバを
併設させた光デバイスであって、導波路コアの光入射端
部及び/又は光出射端部のコア径を、併設させる光ファ
イバのモードフィールド径に合致させたことを特徴とす
る。
Further, in the optical device of the present invention, an optical element is mounted in the gap of the optical waveguide body, and an optical fiber is provided at the light input end and / or the light output end of the waveguide core. The device is characterized in that the core diameter of the light input end and / or the light output end of the waveguide core matches the mode field diameter of the optical fiber to be provided.

【0013】あるいは、導波路コアの光入射端部と光出
射端部との間に、導波路コアを横切る光学素子実装用の
間隙部を1つ以上備えているとともに、前記間隙部の少
なくとも1つが、 0.975<(1+((λG)/(2πnω2 ))2
-1 (ただし、λ:導波光の波長、G:間隙幅、n:間隙部
の屈折率、ω:導波光のモードフィールド半径)を満足
する。ここで、上記間隙部を複数設けて光学素子をそれ
ぞれの間隙部に配設することにより、複数の間隙幅の合
計と等しい間隙幅を有する一つの間隙部を設け、この間
隙部に光学素子を配設する場合よりも結合損失が低減す
るので好適である。これは、図4のグラフから明らかな
ように、間隙幅が大きくなるほど損失の上昇が急激とな
るので、間隙幅の小さいものを複数に分割して設けるこ
とで、合計の結合損失を一つの間隙部を設ける場合より
低く抑えることが可能となるのである。
Alternatively, at least one gap for mounting an optical element across the waveguide core is provided between the light input end and the light output end of the waveguide core, and at least one of the gaps is provided. One is 0.975 <(1 + ((λG) / (2πnω 2 )) 2 )
-1 (where, λ: wavelength of guided light, G: gap width, n: refractive index of gap, ω: mode field radius of guided light). Here, by providing a plurality of the gaps and arranging the optical elements in the respective gaps, one gap having a gap width equal to the sum of the plurality of gap widths is provided, and the optical element is provided in the gap. This is preferable because the coupling loss is reduced as compared with the case of disposing. This is because, as is clear from the graph of FIG. 4, the loss increases sharply as the gap width increases, so that the total coupling loss can be reduced to one gap by providing a plurality of small gap widths. Therefore, it is possible to keep it lower than in the case where a part is provided.

【0014】あるいは、本発明の光デバイスは、導波路
コアを横切る間隙部の少なくとも1つに光学素子を実装
して成ることを特徴とする。
Alternatively, the optical device according to the present invention is characterized in that an optical element is mounted on at least one of the gaps crossing the waveguide core.

【0015】具体的には、モードフィールド半径が20
μm以上の領域を光の進行方向に1mm以上持つハイブ
リッド実装用導波路を用いる。ここで、モードフィール
ド半径が20μm以上の領域はバルク素子実装用導波部
とする。このバルク素子実装用導波部を横切る様に間隙
部(開口部)を形成し、バルク状の光学素子の実装に対
応させる。ハイブリッド実装用導波路に挿入する光学素
子の厚さ、個数は予め定まっていなくとも、実装部の長
さがあるため汎用的に対応が可能である。
Specifically, when the mode field radius is 20
A hybrid mounting waveguide having a region of 1 μm or more in the traveling direction of light is used. Here, a region having a mode field radius of 20 μm or more is a waveguide for mounting a bulk element. A gap (opening) is formed so as to cross the waveguide for mounting a bulk element, so that the bulk optical element can be mounted. Even if the thickness and the number of optical elements to be inserted into the hybrid mounting waveguide are not predetermined, they can be universally used because of the length of the mounting portion.

【0016】また、ハイブリッド実装用導波路の光入出
射端部は、光ファイバのモードフィールド径に合致させ
られている。また、一方端部を光ファイバのモードフィ
ールド径に、他方端部を半導体レーザー等の光能動素子
のモードフィールド径に合致させてもよい。これによ
り、任意の厚さの複数枚のバルク状の光学素子と光ファ
イバあるいは光能動素子を容易に結合できる。
The light input / output end of the hybrid mounting waveguide is matched to the mode field diameter of the optical fiber. Further, one end may be matched with the mode field diameter of the optical fiber, and the other end may be matched with the mode field diameter of an optically active element such as a semiconductor laser. Thus, a plurality of bulk optical elements having an arbitrary thickness can be easily coupled to an optical fiber or an optical active element.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。図1に基づいて本発明
の光導波路体及びそれを用いた光デバイスについて説明
する。図1に示すように、光導波路体K1は基体下部で
ある基板1上に導波路コア2が形成された基体上部であ
る導波層(クラッド)3が設けられ、導波路コア2の光
入射端部2aと光出射端部2bとの間に、導波路コア2
を横切る光学素子実装用の間隙部4を1つ以上備えてお
り、この間隙部4の少なくとも1つが、 0.975<(1+((λG)/(2πnω2 ))2 -1 ・・・(A) (ただし、λ:導波光の波長、G:間隙幅、n:間隙部
の屈折率、ω:導波光のモードフィールド半径)を満足
する。ここで、上記式の左辺の0.975は回折損失の
1dBに相当する数値であり、電力透過係数をdBに換
算して得られた値である。上記(A)式はG<0.32
πnω2 /λのようにも変形できる(ただし、λ:導波
光の波長、n:光学素子の屈折率、ω:導波光のモード
フィールド半径)。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. An optical waveguide according to the present invention and an optical device using the same will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, an optical waveguide body K1 is provided with a waveguide layer (cladding) 3 which is an upper part of a base where a waveguide core 2 is formed on a substrate 1 which is a lower part of the base. The waveguide core 2 is located between the end 2a and the light emitting end 2b.
Is provided with at least one gap 4 for mounting an optical element, and at least one of the gaps 4 is 0.975 <(1 + ((λG) / (2πnω 2 )) 2 ) -1. (A) (where, λ: wavelength of guided light, G: gap width, n: refractive index of gap, ω: mode field radius of guided light). Here, 0.975 on the left side of the above equation is a numerical value corresponding to 1 dB of the diffraction loss, and is a value obtained by converting the power transmission coefficient into dB. The above equation (A) is G <0.32.
πnω 2 / λ (where λ: wavelength of guided light, n: refractive index of optical element, ω: mode field radius of guided light).

【0018】このような光導波路体K1において、導波
路コア2の光入射端部2a及び/又は光出射端部2b
に、併設させる光ファイバのモードフィールド径に合致
させて光結合させて光デバイスを構成してもよい。
In such an optical waveguide body K1, the light input end 2a and / or the light output end 2b of the waveguide core 2 are provided.
Alternatively, an optical device may be configured by optically coupling the optical fiber with the mode field diameter of the optical fiber to be provided.

【0019】さらに、光デバイスは導波路コア2を横切
る間隙部4の少なくとも1つに、光アイソレータや偏光
子、各種フィルタ、減衰器等の光学素子5を実装して構
成してもよい。
Further, the optical device may be configured by mounting an optical element 5 such as an optical isolator, a polarizer, various filters, and an attenuator on at least one of the gaps 4 crossing the waveguide core 2.

【0020】上記構成の光導波路体K1や光デバイスに
よれば、光学アライメントのための光学素子を保持する
部品が不要になり部品点数、容積が減らすことができ、
小型化が可能となる。また、導波路コアに設けたバルク
部品実装用導波部の長さの許す限り、任意の厚み、個数
の間隙部溝を形成することができる。したがって、簡便
な設計(製品)で種々の厚さや個数のハイブリッド実装
に対応できる。
According to the optical waveguide body K1 and the optical device having the above-described configuration, the components for holding the optical elements for optical alignment are not required, and the number of components and the volume can be reduced.
The size can be reduced. In addition, as long as the length of the bulk component mounting waveguide portion provided in the waveguide core permits, it is possible to form gap grooves of any thickness and number. Therefore, it is possible to cope with hybrid mounting of various thicknesses and numbers with a simple design (product).

【0021】[0021]

【実施例】次に具体的な実施例について説明する。EXAMPLES Next, specific examples will be described.

【0022】〔例1〕図1に本発明に係る光導波路体K
1を示す。図1に示すように、石英の基板1上に屈折率
が基板1より0.3%高い導波層(クラッド)3を形成
する。次に、全長7mmに対し、コア径36μmのバル
ク素子実装用導波部6を3mm、その両側にテーパ部7
a,7bを1.5mmずつ設け、コア径9μmの光入射
端部2a,光出射端部2bを両端に0.5mmになるよ
うに、導波路コア2の形状をCVD及びエッチング等に
より形成する。光入射端部4a,光出射端部4bは、基
板1に対し比屈折率差0.3%、バルク素子実装用導波
部6は比屈折率差0.019%となるようにする。な
お、コア半径4.5μm、比屈折率差3%でシングルモ
ードであるが、コア半径をr,比屈折率差をDとすると
r×D1/2 は規格化周波数に比例する数値である。これ
が一定ならば同様にシングルモード条件が保たれること
になり高次モードは励振されない。
Example 1 FIG. 1 shows an optical waveguide body K according to the present invention.
1 is shown. As shown in FIG. 1, a waveguide layer (cladding) 3 whose refractive index is higher than that of the substrate 1 by 0.3% is formed on a quartz substrate 1. Next, for a total length of 7 mm, a bulk element mounting waveguide 6 having a core diameter of 36 μm is 3 mm, and tapered portions 7 on both sides thereof.
The waveguide core 2 is formed by CVD, etching, or the like so that a and 7b are provided by 1.5 mm each, and the light incident end 2a and the light output end 2b having a core diameter of 9 μm are 0.5 mm at both ends. . The light incident end 4a and the light output end 4b are set to have a relative refractive index difference of 0.3% with respect to the substrate 1, and the bulk element mounting waveguide 6 is set to have a relative refractive index difference of 0.019%. Note that the single mode is used with a core radius of 4.5 μm and a relative refractive index difference of 3%. However, if the core radius is r and the relative refractive index difference is D, r × D 1/2 is a numerical value proportional to the normalized frequency. . If this is constant, the single mode condition is similarly maintained and the higher mode is not excited.

【0023】この導波路コア2の上に石英のクラッド層
3をCVD法等により形成する。モードフィールド径は
コア径の約1.1倍程になるため、バルク素子実装用導
波部6でモードフィールド径はおよそ40μm(半径2
0μm)、光入射端部2a、光出射端部2bでモードフ
ィールド径はおよそ10μm(半径5μm)となる。
A quartz cladding layer 3 is formed on the waveguide core 2 by a CVD method or the like. Since the mode field diameter is about 1.1 times the core diameter, the mode field diameter is about 40 μm (radius 2
0 μm), and the mode field diameter is about 10 μm (radius 5 μm) at the light incident end 2a and the light exit end 2b.

【0024】このバルク素子実装用導波部6に所定の間
隔Gを有する間隙部4をダイシング等により形成し、任
意の厚さ、任意の枚数の素子を実装できる。多数の素子
を一体化し、間隙部4を一個所にしても良いが、素子の
枚数に応じて間隙部4の数を増やして実装しても良い。
なお、間隙部4はエッチング等で形成してもよい。
A gap 4 having a predetermined interval G is formed in the bulk element mounting waveguide section 6 by dicing or the like, so that an arbitrary thickness and an arbitrary number of elements can be mounted. A large number of elements may be integrated and the gap 4 may be formed in one place, but the number of the gaps 4 may be increased according to the number of elements and mounted.
The gap 4 may be formed by etching or the like.

【0025】図4に2つの導波路コア2を対向させた場
合の光の結合損失を示す。横軸は2つの導波路コア2の
対向間隔であり、本発明においては間隙部4の間隔(間
隙幅G)に相当し、縦軸は回折損失、すなわち導波路コ
ア2を離すことによる結合損失を示す。図中のwはそれ
ぞれモードフィールド半径である。モードフィールド半
径が5μmの場合の通常の石英系導波路のものを示し、
実線のカーブはモードフィールド半径を20μmに拡大
した場合を示す。波長は1.31μmで間隙部内の屈折
率は空気(n=1)としてある。回折損失を1dB程度
(1dBが式(A)の約0.975に相当する)に抑え
ようとすれば、1mmの対向間距離で少なくてもモード
フィールド半径は20μm必要である。また、複数の素
子を挿入する場合、例えばモードフィールド半径20μ
mの場合、厚さ200μmの素子2枚をまとめて400
μmの厚さで導波路中に挿入すると、損失は0.185
dBだが、別の個所に間隙部を設け、厚さ200μmの
素子を別々に挿入すると合計の損失は0.094dBと
なり、より低損失化が可能である。これはレンズ系では
不可能であり、バルク素子実装用導波部を長い区間設け
ているため可能になる。
FIG. 4 shows the coupling loss of light when two waveguide cores 2 are opposed to each other. The horizontal axis is the distance between the two waveguide cores 2 facing each other, and corresponds to the distance between the gaps 4 (gap width G) in the present invention, and the vertical axis is the diffraction loss, that is, the coupling loss caused by separating the waveguide cores 2. Is shown. In the drawing, w is a mode field radius. A normal silica-based waveguide having a mode field radius of 5 μm is shown.
The solid curve shows the case where the mode field radius is enlarged to 20 μm. The wavelength is 1.31 μm, and the refractive index in the gap is air (n = 1). In order to suppress the diffraction loss to about 1 dB (1 dB corresponds to about 0.975 in the formula (A)), a mode field radius of at least 20 μm is required at a distance of 1 mm between the facing sides. When a plurality of elements are inserted, for example, the mode field radius is 20 μm.
m, two elements having a thickness of 200 μm are put together at 400
When inserted into a waveguide with a thickness of μm, the loss is 0.185
However, if a gap is provided at another place and elements having a thickness of 200 μm are separately inserted, the total loss is 0.094 dB, and the loss can be further reduced. This is not possible with a lens system, but is possible because the waveguide for mounting the bulk element is provided in a long section.

【0026】〔例2〕次に別の実施例について図2に基
づき光導波路体K2及び光デバイスS2を説明する。石
英の基板上1に屈折率が基板より0.3%高い導波層3
を形成する。次に、全長7mmに対し、コア径36μm
のバルク素子実装用導波部6を3mm、その両側にテー
パ部7a,7bを1.5mmずつ、コア径9μmの光入
射端部2a、光出射端部2bを両端に0.5mmになる
ようコア形状をCVD及びエッチング等により形成す
る。
Example 2 Next, an optical waveguide K2 and an optical device S2 according to another embodiment will be described with reference to FIG. A waveguide layer 3 having a refractive index 0.3% higher than that of a substrate 1 on a quartz substrate 1
To form Next, for a total length of 7 mm, a core diameter of 36 μm
The bulk element mounting waveguide 6 is 3 mm, the tapered portions 7a and 7b are 1.5 mm on both sides, and the light incident end 2a and the light output end 2b having a core diameter of 9 μm are 0.5 mm at both ends. The core shape is formed by CVD and etching.

【0027】光入出射端部2a,2bは、基板1に対し
比屈折率差0.3%、バルク素子実装用導波部6は比屈
折率差0.019%となるようにする。モードフィール
ド径はコア径の約1.1倍程になるため、バルク素子実
装用導波部6でモードフィールド径はおよそ40μm
(半径20μm)、光入出射端部2a,2bでモードフ
ィールド径はおよそ10μm(半径5μm)となる。
The light input / output ends 2a and 2b have a relative refractive index difference of 0.3% with respect to the substrate 1, and the bulk element mounting waveguide 6 has a relative refractive index difference of 0.019%. Since the mode field diameter is about 1.1 times the core diameter, the mode field diameter of the waveguide section 6 for mounting a bulk element is about 40 μm.
(Radius 20 μm), and the mode field diameter becomes approximately 10 μm (radius 5 μm) at the light input / output ends 2a and 2b.

【0028】光入出射端部2a,2bには、光ファイバ
8a,8bをバットジョイントにより接続する。9はハ
イブリッド実装用導波路10と光ファイバ8a,8bを
アライメントして固定するためのV溝付き基板であり、
光ファイバ8a,8bの位置決め、保持のためにV溝1
1を有している。
Optical fibers 8a, 8b are connected to the light input / output ends 2a, 2b by butt joints. Reference numeral 9 denotes a V-grooved substrate for aligning and fixing the hybrid mounting waveguide 10 and the optical fibers 8a and 8b.
V-groove 1 for positioning and holding optical fibers 8a and 8b
One.

【0029】また、バルク素子実装用導波部6には間隙
部4aが約500μm、間隙部4bが800μmの幅で
切削されており、ここに波長フィルター12と光アイソ
レータ13を挿入固定している。なお、光アイソレータ
13は予め、ガーネット14と2枚の偏光子15の計3
枚の光学素子を貼り合せ一体化しているが、結合損失低
減のため開口(間隙部)を3個所設け別々に挿入固定し
ても良い。
In the waveguide 6 for mounting a bulk element, the gap 4a is cut with a width of about 500 μm and the gap 4b is cut with a width of 800 μm, and the wavelength filter 12 and the optical isolator 13 are inserted and fixed therein. . The optical isolator 13 is previously provided with a garnet 14 and two polarizers 15 in total.
Although the two optical elements are bonded and integrated, three openings (gap portions) may be provided and separately inserted and fixed to reduce coupling loss.

【0030】この例では、それぞれ光硬化性樹脂を用い
て光学素子が接着固定されている。この光硬化性樹脂は
屈折率の微調整が可能なため、ハイブリッド実装用導波
路10の光入出射端部2a、2bの導波路コアと光ファ
イバ8a,8bのコアと同一の屈折率をもたせている。
波長フィルター12と光アイソレータ13の表面は対接
着剤用のARコートを施している。
In this example, the optical element is bonded and fixed using a photocurable resin. Since the refractive index of the photocurable resin can be finely adjusted, the cores of the optical input / output ends 2a and 2b of the hybrid mounting waveguide 10 and the cores of the optical fibers 8a and 8b have the same refractive index. ing.
The surfaces of the wavelength filter 12 and the optical isolator 13 are provided with an AR coating for an adhesive.

【0031】なお、固定は半田等でもよいが、その場合
は、波長フィルター12と光アイソレータ13の両面は
対空気用のARコートとし、エアーギャップを設ける必
要がある。さらに、固定を半田で行い、波長フィルター
12の両面は対接着剤用ARコートを施し、波長フィル
ター12と光アイソレータ13の挿入時の隙間は前述の
光硬化樹脂を充填してもよい。また、図2には図示しな
いが、最終的にはパッケージ内に密閉される。
The fixing may be performed by soldering or the like, but in this case, it is necessary to provide both surfaces of the wavelength filter 12 and the optical isolator 13 with an AR coat for air and to provide an air gap. Further, the fixing may be performed by soldering, the both surfaces of the wavelength filter 12 may be coated with an AR coating for an adhesive, and the gap at the time of inserting the wavelength filter 12 and the optical isolator 13 may be filled with the above-described photocurable resin. Although not shown in FIG. 2, it is finally sealed in a package.

【0032】この例でも回折損失は間隙部4a、4bの
合計で1dB以下となった。
Also in this example, the total diffraction loss of the gaps 4a and 4b was 1 dB or less.

【0033】〔例3〕次に、別の実施例を図3に基づい
て光導波路体K3及び光デバイスS3について説明す
る。図3に示すように、石英の基板1上に、全長7mm
に対し、モードフィールド半径20μmのバルク素子実
装用導波部6を6mm、その両側にテーパ部7a,7b
を1.5mmずつ、モードフィールド半径3μmの光入
射端部2aとモードフィールド半径5μmの光出射端部
2bを両端に0.5mmになるよう形成する。14はハ
イブリッド実装用導波路10と光ファイバ8と半導体レ
ーザー16をアライメントして固定するためのプラット
フォームである。
Example 3 Next, another example of the optical waveguide body K3 and the optical device S3 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, a total length of 7 mm
In contrast, a bulk element mounting waveguide 6 having a mode field radius of 20 μm is 6 mm, and tapered portions 7 a and 7 b are provided on both sides thereof.
The light incident end 2a having a mode field radius of 3 μm and the light emitting end 2b having a mode field radius of 5 μm are formed to be 0.5 mm at both ends. Reference numeral 14 denotes a platform for aligning and fixing the hybrid mounting waveguide 10, the optical fiber 8, and the semiconductor laser 16.

【0034】光入射端部2aはプラットフォーム14上
に固定された半導体レーザー16と光学的に結合され、
光出射端部2bには、光ファイバ8をバットジョイント
により接続する。またバルク素子実装用導波部6には間
隙部4aが約800μm、間隙部4bが約800μmの
幅で切削されており、ここに2つの光アイソレータ13
a,13bを挿入固定している。これにより、2段型光
アイソレータが簡単に実現できる。なお、2つの光アイ
ソレータ13a,13bの偏光面は合わせられているこ
とはいうまでもない。更に、光アイソレータ13a,1
3bはそれぞれガーネットと2枚の偏光子から形成され
ているが、計6個の間隙部を形成し別々に配置しても良
い。この場合は損失を小さくする事が可能である。素子
の屈折率を考えずに単純に間隙部の広さで考え、ガーネ
ット厚400μm、偏光子厚200μmとして、単純に
800μm厚に貼り合わせたアイソレータを2つの場
合、回折損失は1.4dB、各素子をバラバラに設置し
た場合回折損失の合計は0.56dBとなる。なお波長
は1.31μmとしている。
The light incident end 2a is optically coupled to a semiconductor laser 16 fixed on a platform 14,
An optical fiber 8 is connected to the light emitting end 2b by a butt joint. The gap 4a is cut to a width of about 800 μm and the gap 4b is cut to a width of about 800 μm in the bulk element mounting waveguide section 6.
a and 13b are inserted and fixed. Thus, a two-stage optical isolator can be easily realized. It goes without saying that the polarization planes of the two optical isolators 13a and 13b are matched. Furthermore, the optical isolators 13a, 1
3b is formed of garnet and two polarizers, respectively, but a total of six gaps may be formed and arranged separately. In this case, the loss can be reduced. Without considering the refractive index of the element, simply considering the width of the gap, and assuming a garnet thickness of 400 μm and a polarizer thickness of 200 μm, and two isolators simply bonded to each other with a thickness of 800 μm, the diffraction loss is 1.4 dB. When the elements are installed separately, the total diffraction loss is 0.56 dB. The wavelength is 1.31 μm.

【0035】なお、実施例1と同様にこの例において
も、それぞれ光硬化性樹脂を用いて接着固定されてい
る。
In this embodiment, as in the first embodiment, each of them is bonded and fixed by using a photocurable resin.

【0036】光モジュールの組立の際、最も煩雑で不具
合が発生する可能性が高い工程が半導体レーザーをアラ
イメントし固定する工程である。光学素子を実装する間
隙部を形成する前に本発明のハイブリッド実装用導波路
に半導体レーザーと光ファイバをアライメントし、この
時点で不良を取り除けば後から間隙部を形成する工数や
光学素子の無駄を防ぐことができる。これは、光学素子
の有無にかかわらず、半導体レーザーと光ファイバの最
適なアライメントが可能となる構造による。
When assembling an optical module, the most complicated and most likely process to cause a problem is the process of aligning and fixing the semiconductor laser. Before forming the gap for mounting the optical element, the semiconductor laser and the optical fiber are aligned with the waveguide for hybrid mounting of the present invention, and if the defect is removed at this time, the man-hour for forming the gap and the waste of the optical element are eliminated. Can be prevented. This is due to the structure that enables optimal alignment between the semiconductor laser and the optical fiber regardless of the presence or absence of the optical element.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
体及びそれを用いた光デバイスによれば、以下に示す優
れた効果を奏することができる。
As described above, according to the optical waveguide of the present invention and the optical device using the same, the following excellent effects can be obtained.

【0038】・光学アライメントのための光学素子を保
持する部品が不要になり部品点数、容積が減らすことが
できる。すなわち、組み立てが容易となり小型化が可能
となる。
Parts for holding optical elements for optical alignment are not required, and the number of parts and the volume can be reduced. That is, assembling is easy and miniaturization is possible.

【0039】・導波路コアに形成されたバルク部品実装
用導波部の長さの許す限り、任意の厚み、個数の間隙部
溝を形成する事ができる。したがって、一つの設計(製
品)のみで、さまざまな厚さ、個数のハイブリッド実装
に対応できる。特に、複数の素子を同時に、容易に実装
できるので好適である。また、光学素子の実装位置を分
割することで、実装時の損失を低減することができ、間
隙部(溝)の形成位置のトレランスも非常に大きい。
As long as the length of the waveguide for mounting a bulk component formed on the waveguide core is allowed, the gap groove having an arbitrary thickness and number can be formed. Therefore, a single design (product) can support various thicknesses and numbers of hybrid mountings. In particular, it is preferable because a plurality of elements can be easily and simultaneously mounted. Further, by dividing the mounting position of the optical element, the loss at the time of mounting can be reduced, and the tolerance of the forming position of the gap (groove) is very large.

【0040】・ハイブリッド実装用導波路と光ファイバ
とのバットジョイントにより、モードフィールドの合致
した導波路型部品との損失を極力少なく光結合すること
ができる。したがって、バルク部品と他の導波路型部品
のハイブリッド化が簡便かつ容易になる。
By the butt joint between the hybrid mounting waveguide and the optical fiber, optical coupling can be minimized with a waveguide type component whose mode field is matched. Therefore, it is easy and easy to hybridize the bulk component and other waveguide components.

【0041】・光の通過部には空気中の空間伝播部がほ
とんど存在しないため、環境の変化による特性の変化が
生じにくい。
Since there is almost no space propagating part in the air at the light passing part, a change in characteristics due to a change in environment is unlikely to occur.

【0042】・ハイブリッド実装用導波路と光ファイバ
とLD等を初めに接続しておいて、後から間隙部を形成
し、バルクの光学素子の実装を行ってもよく、各工程の
不良率等を考慮し、最適な組み立て順序を採用すること
ができる。
The waveguide for hybrid mounting, the optical fiber, the LD, and the like may be connected first, a gap may be formed later, and the bulk optical element may be mounted. In consideration of the above, an optimal assembly order can be adopted.

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

【図1】本発明に係るハイブリッド実装用の光導波路体
を説明する斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an optical waveguide body for hybrid mounting according to the present invention.

【図2】本発明に係る他のハイブリッド実装用の光導波
路体及び光デバイスを説明する斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view illustrating another optical waveguide body and an optical device for hybrid mounting according to the present invention.

【図3】本発明に係る他のハイブリッド実装用の光導波
路体及び光デバイスを説明する斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view illustrating another optical waveguide body and an optical device for hybrid mounting according to the present invention.

【図4】モードフィールド半径、対向間距離及び回折損
失の関係を説明するグラフである。
FIG. 4 is a graph illustrating a relationship among a mode field radius, a facing distance, and a diffraction loss.

【図5】従来のピッグテイル型部品を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional pigtail type component.

【図6】(a),(b)はそれぞれ従来のコア拡大ファ
イバによる実装方法を説明する一部断面図である。
6A and 6B are partial cross-sectional views illustrating a mounting method using a conventional core-enlarged fiber.

【図7】従来の半導体レーザーモジュールを示す一部断
面図である。
FIG. 7 is a partial sectional view showing a conventional semiconductor laser module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 : 基板 2 : 導波路コア 2a: 光入射端部 2b: 光出射端部 3 : 導波層(クラッド層) 4,4a,4b: 間隙部 K1,K2,K3: 光導波路体 S,S2,S3 : 光デバイス 1: substrate 2: waveguide core 2a: light incident end 2b: light exit end 3: waveguide layer (clad layer) 4, 4a, 4b: gap K1, K2, K3: optical waveguide S, S2 S3: Optical device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導波路コアの光入射端部と光出射端部と
の間に導波路コアを横切る方向に光学素子が実装される
間隙部を1つ以上備えて成り、前記間隙部の間隙幅Gが
下記式を満足することを特徴とする光導波路体。 G<0.32πnω2 /λ (ただし、λ:導波光の波長、n:光学素子の屈折率、
ω:導波光のモードフィールド半径)
1. A waveguide core comprising at least one gap between a light input end and a light output end of a waveguide core in which an optical element is mounted in a direction crossing the waveguide core. An optical waveguide having a width G satisfying the following expression. G <0.32πnω 2 / λ (where λ: wavelength of guided light, n: refractive index of optical element,
ω: mode field radius of guided light)
【請求項2】 請求項1に記載の光導波路体の間隙部に
光学素子を実装させるとともに、前記導波路コアの光入
射端部及び/又は光出射端部に光ファイバを併設させた
光デバイスであって、前記導波路コアの光入射端部及び
/又は光出射端部のコア径を、併設させる光ファイバの
モードフィールド径に合致させたことを特徴とする光デ
バイス。
2. An optical device in which an optical element is mounted in a gap of the optical waveguide body according to claim 1, and an optical fiber is additionally provided at a light input end and / or a light output end of the waveguide core. An optical device, wherein a core diameter of a light incident end and / or a light output end of the waveguide core is matched with a mode field diameter of an optical fiber to be provided.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7245793B2 (en) 2002-11-19 2007-07-17 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical waveguide circuit
WO2010013662A1 (en) * 2008-07-28 2010-02-04 古河電気工業株式会社 Array waveguide lattice
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JP2016200676A (en) * 2015-04-08 2016-12-01 日本電信電話株式会社 Method for manufacturing optical waveguide

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