JPH11271551A - マルチモード型光導波回路素子 - Google Patents

マルチモード型光導波回路素子

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JPH11271551A
JPH11271551A JP7009998A JP7009998A JPH11271551A JP H11271551 A JPH11271551 A JP H11271551A JP 7009998 A JP7009998 A JP 7009998A JP 7009998 A JP7009998 A JP 7009998A JP H11271551 A JPH11271551 A JP H11271551A
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JP
Japan
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optical waveguide
mode
intersection
waveguide circuit
width
Prior art date
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Pending
Application number
JP7009998A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Sakamoto
尊 坂本
Hiroyuki Tsuda
裕之 津田
Makoto Hikita
真 疋田
Takashi Kurokawa
隆志 黒川
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のものに比べて著しく交差部での漏れ
光、各光導波経路間での損失のバラツキを低減すること
を可能とする新規のマルチモード型光導波回路素子を提
供。 【解決手段】 入力部と出力部とを有し、かつ所定の幅
を有する複数のマルチモード型光導波経路と該複数のマ
ルチモード型光導波経路の間で交差することによって形
成される交差部とを有するマルチモード型光導波回路素
子に、複数のマルチモード型光導波経路の各々の入力部
近傍に入力側端面と出力側端面とを有する光導波路モー
ドフィルタ素子部を設ける。この際、光導波経路モード
フィルタ素子部の少なくとも出力側端面が所定の幅より
も大きい幅を有するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システム等
の光技術分野に利用可能なマルチモード型光導波回路素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のマルチモード型光導波回路素子の
一例を図を参照しながら説明する。
【0003】図8は、従来のマルチモード型光導波回路
素子の一例の概略的構成を説明するための平面図であ
り、また、図9は図8のII−II′線に沿う模式的断
面図である。
【0004】マルチモード型光導波回路素子は以下のよ
うに作製することができる。すなわち、シリコン基板9
01上に紫外線硬化型エポキシ樹脂を堆積させてクラッ
ド層902を設ける。次に、このクラッド層902の上
に重水素化ポリメチルメタクリレートを40μm堆積さ
せてコア層903を設ける。さらにレジストを堆積させ
た後、露光および現像を行う。この際、コアの幅が40
μm程度になるようにして図8に示すようなパターンと
なるようにレジストパターンを形成する。その後、反応
性イオンエッチングにより不要なコア層を除去した後、
クラッド層902を堆積させ、図9に示すような積層構
造にする。なお、コアおよびクラッド層の材料は、波長
830nmの光に対してコア層の屈折率が1.489程
度になるように、またクラッド層の屈折率が1.471
程度になるように選択する。
【0005】図8に示すように、この従来例のマルチモ
ード型光導波回路素子は、上記コア層903に対応して
入力部800aと出力部800bとを有する4本のマル
チモード型光導波路(以下、光導波経路とも呼ぶ)80
0と、光導波経路間の交差部803とを有する。この交
差部803の拡大図を図10に示す。この図では、2本
の光導波経路が交差して交差部803を形成し、光導波
経路を同一モードの光線Aおよび光線Bがコア・クラッ
ド境界面で全反射しながら伝搬する様子が模式的に表さ
れている。図11は従来のマルチモード型光導波回路素
子を用いた場合の光パワーの交差回数依存性を示すグラ
フである。縦軸は光パワー(dB)を示し、横軸は任意
の光導波経路が他の光導波経路と交差する回数を示す。
この従来例では一交差部あたりの損失は約0.04dB
である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のマルチ
モード型光導波回路素子は、図10に示すようにコア・
クラッド境界面804における全反射角が等しい同一モ
ードの光線A,Bであっても、例えば光線Aが交差部8
03を通過してさらに伝搬することができずに他の光導
波経路に漏れたり、あるいは損失する。
【0007】また、図8に示す従来例では、それぞれの
光導波経路が他の光導波経路と交差する回数は光導波経
路によって異なるので、入力から出力までの全導波損失
は各光導波経路で異なる。例えば、図8の光導波経路イ
→ロ→ハと光導波経路ニ→ロ→ホとでは入力から出力ま
での全導波損失が異なる。このような状態にあると、光
導波回路素子からの出射光を受光するフォトディテクタ
(不図示)に大きなダイナミックレンジが必要となる。
このことは光信号伝送にとって好ましくはない。また、
上記交差部において、図10に示すように、高次モード
の光が他の光導波経路に漏れやすく光信号の劣化を招
く。このような状態も光信号伝送にとって好ましくはな
い。
【0008】したがって、本発明の目的は従来のものに
比べて著しく交差部での漏れ光、各光導波経路間での損
失のバラツキを低減することを可能とする新規のマルチ
モード型光導波回路素子を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづくマルチモード型光導波回路素子
は、入力部と出力部とを有し、かつ所定の幅を有する複
数のマルチモード型光導波経路と該複数のマルチモード
型光導波経路の間で交差することによって形成される交
差部とを有するマルチモード型光導波回路素子であっ
て、複数のマルチモード型光導波経路の各々の入力部近
傍に入力側端面と出力側端面とを有する光導波路モード
フィルタ素子部が設けられ、さらに光導波経路モードフ
ィルタ素子部の少なくとも出力側端面は所定の幅よりも
大きい幅を有することを特徴とする。
【0010】好ましくは、一本のマルチモード型光導波
経路あたりの交差部の数が複数のマルチモード型光導波
経路の各々において等しい数となるように適宜偽交差部
を備える。また、交差部は該交差部を通る一本の光導波
経路の中心線に沿って線対称の多角形状または円形状の
構造からなり、かつ該構造の対角線または直径は光導波
経路の幅よりも長いことが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明にもとづくマルチ
モード型光導波回路素子の一例の概略的構成を説明する
ための平面図であり、また、図2は図1のI−I′線に
沿う模式的断面図である。
【0012】マルチモード型光導波回路素子は以下のよ
うに作製することができる。すなわち、シリコン基板2
01上に紫外線硬化型エポキシ樹脂を堆積させてクラッ
ド層202を設ける。次に、このクラッド層202の上
に重水素化ポリメチルメタクリレートを40μm堆積さ
せてコア層203を設ける。さらにレジストを堆積させ
た後、露光および現像を行う。この際、コアの幅が40
μm程度になるようにして図1に示すようなパターンと
なるようにレジストパターンを形成する。その後、反応
性イオンエッチングにより不要なコア層を除去した後、
クラッド層202を堆積させ、図2に示すような積層構
造にする。なお、コアおよびクラッド層の材料は、波長
830nmの光に対してコア層の屈折率が1.489程
度になるように、またクラッド層の屈折率が1.471
程度になるように選択する。
【0013】図1に示すように、この実施形態例のマル
チモード型光導波回路素子は、上記コア層203に対応
する4本のマルチモード型光導波路(以下、光導波経路
とも呼ぶ)100を有する。各マルチモード型光導波路
100は入力部100aと出力部bとを有し、途中他の
マルチモード型光導波路と交差しながら光導波経路を構
成する。また、この実施形態例のマルチモード型光導波
回路素子は各々の光導波経路の光入射部近傍に設けられ
た光導波路モードフィルタ素子部101と、光導波経路
間の交差部103と、光導波経路100上に形成された
偽交差部102とをさらに備える。
【0014】光導波路モードフィルタ素子部101は、
図3に示すようにコア部分の幅が拡大された部分で、本
実施形態例では幅が約200μm、長さが約500μm
の矩形状の部分からなる。光導波路モードフィルタ素子
部101は、コア・クラッド境界面104における反射
角が大きい高次モードの光線を取り除くものである。し
たがって、光導波路モードフィルタ素子部101の形状
は矩形に限定されるものではなく、この光導波経路モー
ドフィルタ素子部101の少なくとも出力側端面101
aが光導波経路100の幅100cよりも大きい幅を有
するものであればよい。例えば図4に示すように出力側
(底辺側)の幅が広くなった台形状をなすものであって
もよい。ところで、図3では低次モードの光線をC、高
次モードの光線をDとする。この図に示すように、高次
モードの光線Dは全反射角が大きいので光導波路モード
フィルタ素子部101を越えることができず、該フィル
タ部で損失することになる。一方、低次モードの光線C
は反射角が小さいため、光導波路モードフィルタ素子部
101を越えてさらに光導波経路を進む。
【0015】偽交差部102は、図1に示すように、光
導波経路間の交差部103の数が各光導波経路とも等し
い数となるようにするために設けられる。これによっ
て、各光導波経路の交差損失を等しくする。
【0016】交差部103は、円形状をなすもので2本
の光導波経路が交差し、かつ該光導波経路の中心線に沿
う線対称的構造を呈している。該交差部103の一例を
図5に示す。この例では、交差部103をなす円の直径
を約150μmとする。図10において従来例として説
明した交差部では同一の全反射角を持つ光線AおよびB
のうち光線Aが伝搬不可能となる。このような従来例で
は光源の入射条件等の若干の揺らぎにより損失が変化し
うるので、各光導波経路間の交差損失のバラツキも必然
的に大きくなる。一方、図5に示す交差部の構造は既に
指摘したように線対称性を有するので従来のものに比べ
て交差損失のバラツキ著しい低減を達成することが可能
である。なお、交差部103の構造は上記円形状に限定
されるものではなく、上記線対称性を有していればよ
く、例えば図6に示すような多角形状であってもよい。
この際、該構造の対角線または直径は光導波経路の幅1
00cよりも長い。
【0017】図7は、本発明にもとづくマルチモード型
光導波回路素子を適用した場合の光パワーの交差回数依
存性を示すグラフである。縦軸は光パワー(dB)を示
し、横軸は任意の光導波経路が他の光導波経路と交差す
る回数を示す。交差一ヶ所あたりの光パワー損失は約
0.005dBであり、図11に示す従来例の場合(約
0.04dB)よりも交差部での光パワー損失が著しく
減少している(すなわち、漏れ光が減少している)。ま
た、光導波経路イ′→ロ′→ハ′と光導波経路ニ′→
ロ′→ホ′とでほとんど入力から出力までの全導波損失
に差がない。つまり、光パワーの各光導波経路間のバラ
ツキが改善されたことになる。
【0018】なお、上記実施形態例ではコア材料として
重水素化ポリメチルメタクリレートを用いた。しかし、
本発明のマルチモード型光導波回路素子に適用されるコ
ア材料はそれに限定されるものではない。すなわち、そ
の他のアクリル系、ポリカーボネート、イミド系のポリ
マー材料をコア材料として使用することが可能であり、
さらに該ポリマー材料に限定されることなく、石英系光
導波路や、コアにInP、クラッドにInGaAsP等
を用いた半導体光導波路にも本発明は適用可能であるこ
とは言うまでもない。
【0019】以上説明した構成についてまとめると、マ
ルチモード型光導波回路素子は、入力部100aと出力
部100bとを有し、かつ所定の幅100cを有する複
数のマルチモード型光導波経路100と該複数のマルチ
モード型光導波経路100の間で交差することによって
形成される交差部103とを有する。各々のマルチモー
ド型光導波経路の入力部近傍に入力側端面と出力側端面
とを有する光導波路モードフィルタ素子部101が設け
られ、さらに光導波経路モードフィルタ素子部101の
少なくとも出力側端面101aは所定の幅100cより
も大きい幅を有する。
【0020】好ましくは、一本のマルチモード型光導波
経路あたりの交差部103の数が複数のマルチモード型
光導波経路の各々において等しい数となるように適宜偽
交差部102を備える。また、交差部103は該交差部
を通る一本の光導波経路100の中心線に沿って線対称
の多角形状または円形状の構造からなり、かつ該構造の
対角線または直径は光導波経路の幅100cよりも長
い。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
マルチモード型光導波回路素子は、従来のものに比べて
著しく交差部での漏れ光、各光導波経路間での損失のバ
ラツキを低減することを可能とする。
【0022】また、本発明にもとづくマルチモード型光
導波回路素子は上記のように構成されるので、従来のマ
ルチモード型光導波回路素子を作製する工程において露
光時に用いるマスクパターンの書き換えだけで実現する
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にもとづくマルチモード型光導波回路素
子の一例を示す模式的平面図である。
【図2】図1のI−I′線に沿う断面図である。
【図3】本発明にもとづくマルチモード型光導波回路素
子に適用されるモードフィルタ素子部の一例を示す模式
的平面図である。
【図4】本発明にもとづくマルチモード型光導波回路素
子に適用されるモードフィルタ素子部の他の例を示す模
式的平面図である。
【図5】本発明にもとづくマルチモード型光導波回路素
子に適用される交差部の一例を示す模式的平面図であ
る。
【図6】本発明にもとづくマルチモード型光導波回路素
子に適用される交差部の他の例を示す模式的平面図であ
る。
【図7】本発明にもとづくマルチモード型光導波回路素
子を使用した際の光パワーの交差回数依存性を示すグラ
フである。
【図8】従来のマルチモード型光導波回路素子の一例の
概略的構成を説明するための模式的平面図である。
【図9】図8のII−II′線に沿う模式的断面図であ
る。
【図10】従来のマルチモード型光導波回路素子の交差
部の一例を示す模式的平面図である。
【図11】従来のマルチモード型光導波回路素子を使用
した際の光パワーの交差回数依存性を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
100 マルチモード型光導波路(光導波経路) 100a 入力部 100b 出力部 100c 幅 101 光導波路モードフィルタ素子部 101a 出力側端面 102 偽交差部 103 交差部 104 コア・クラッド境界面 201 基板 202 クラッド層 203 コア層
フロントページの続き (72)発明者 黒川 隆志 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力部と出力部とを有し、かつ所定の幅
    を有する複数のマルチモード型光導波経路と該複数のマ
    ルチモード型光導波経路の間で交差することによって形
    成される交差部とを有するマルチモード型光導波回路素
    子であって、 前記複数のマルチモード型光導波経路の各々の入力部近
    傍に入力側端面と出力側端面とを有する光導波路モード
    フィルタ素子部が設けられ、さらに、 前記光導波経路モードフィルタ素子部の少なくとも前記
    出力側端面は前記所定の幅よりも大きい幅を有すること
    を特徴とするマルチモード型光導波回路素子。
  2. 【請求項2】 一本のマルチモード型光導波経路あたり
    の交差部の数が前記複数のマルチモード型光導波経路の
    各々において等しい数となるように適宜偽交差部を備え
    ることを特徴とする請求項1に記載のマルチモード型光
    導波回路素子。
  3. 【請求項3】 前記交差部は該交差部を通る一本の光導
    波経路の中心線に沿って線対称の多角形状または円形状
    の構造からなり、かつ該構造の対角線または直径は前記
    光導波経路の幅よりも長いことを特徴とする請求項2に
    記載のマルチモード型光導波回路素子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003102648A3 (en) * 2002-06-04 2004-09-02 Nkt Integration As Integrated splitter with reduced losses
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