JPH1152168A - 光結合デバイス及び光結合方法 - Google Patents
光結合デバイス及び光結合方法Info
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- JPH1152168A JPH1152168A JP9211767A JP21176797A JPH1152168A JP H1152168 A JPH1152168 A JP H1152168A JP 9211767 A JP9211767 A JP 9211767A JP 21176797 A JP21176797 A JP 21176797A JP H1152168 A JPH1152168 A JP H1152168A
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 デバイス長を短くしてモジュールのコストを
低減すると共に、結合損失が少ない光結合デバイス及び
光結合方法を提供する。 【解決手段】 光波のスポットサイズが異なる２つの光
導波路デバイスを相互に光結合させる光結合デバイスで
あって、光導波路中に発生させた放射モードと導波モー
ドとを干渉させて、所望のスポットサイズの光波に変換
するスポットサイズ変換手段を有する構成とする。この
とき、スポットサイズ変換手段は、第１の光導波路と、
第１の光導波路と少なくとも導波路幅または導波路厚が
異なり、端面どうしが接合されて、導波路の長さが所望
のスポットサイズの光波が得られる長さに設定された第
２の光導波路とを有している。
低減すると共に、結合損失が少ない光結合デバイス及び
光結合方法を提供する。 【解決手段】 光波のスポットサイズが異なる２つの光
導波路デバイスを相互に光結合させる光結合デバイスで
あって、光導波路中に発生させた放射モードと導波モー
ドとを干渉させて、所望のスポットサイズの光波に変換
するスポットサイズ変換手段を有する構成とする。この
とき、スポットサイズ変換手段は、第１の光導波路と、
第１の光導波路と少なくとも導波路幅または導波路厚が
異なり、端面どうしが接合されて、導波路の長さが所望
のスポットサイズの光波が得られる長さに設定された第
２の光導波路とを有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光波のスポットサイ
ズが異なる２つの光導波路デバイスを光結合させる光結
合デバイス及び光結合方法に関するものである。
ズが異なる２つの光導波路デバイスを光結合させる光結
合デバイス及び光結合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体レーザダイオードや半導
体スイッチ等の半導体光デバイス、及び単一モード光フ
ァイバ等の光導波路デバイスどうしを光結合させる場
合、半導体光デバイスの端面と光ファイバの端面とを直
接突き合わせて結合（バットジョイント）させると、互
いの光導波路の光波のスポットサイズが異なるために、
突き合わせた部位で結合損失が発生する。
体スイッチ等の半導体光デバイス、及び単一モード光フ
ァイバ等の光導波路デバイスどうしを光結合させる場
合、半導体光デバイスの端面と光ファイバの端面とを直
接突き合わせて結合（バットジョイント）させると、互
いの光導波路の光波のスポットサイズが異なるために、
突き合わせた部位で結合損失が発生する。
【０００３】通常、半導体光デバイスから出射される光
波のスポットサイズ（モード径）は１μｍ程度であり、
光ファイバのスポットサイズは約５μｍである。また、
これらを光結合させたときの結合損失は約１０ｄＢにな
る。
波のスポットサイズ（モード径）は１μｍ程度であり、
光ファイバのスポットサイズは約５μｍである。また、
これらを光結合させたときの結合損失は約１０ｄＢにな
る。
【０００４】そこで、従来はレンズを用いてスポットサ
イズを変換することで半導体光デバイスと光ファイバと
の結合損失を低減する方法が一般的に採られていた。
イズを変換することで半導体光デバイスと光ファイバと
の結合損失を低減する方法が一般的に採られていた。
【０００５】しかしながら、レンズ等を用いて光結合を
行う場合、レンズのアライメントのトレランスが小さく
アセンブリが困難であることから、レンズを備えたモジ
ュールのコストが高くなるという問題が発生する。特に
近年の半導体レーザダイオードを組み込んだモジュール
は、その使用分野が、基幹伝送系から、加入者系、ＬＡ
Ｎ、あるいはデータリンク等のシステムに急速に広がり
つつあるため、安価で大量のモジュールが要求されてい
る。
行う場合、レンズのアライメントのトレランスが小さく
アセンブリが困難であることから、レンズを備えたモジ
ュールのコストが高くなるという問題が発生する。特に
近年の半導体レーザダイオードを組み込んだモジュール
は、その使用分野が、基幹伝送系から、加入者系、ＬＡ
Ｎ、あるいはデータリンク等のシステムに急速に広がり
つつあるため、安価で大量のモジュールが要求されてい
る。
【０００６】上述したように半導体レーザダイオードを
組み込んだモジュールのコストが高くなるのはアセンブ
リ工程の困難さが主因であるため、部品点数の削減とパ
ッシブアライメントによる容易なアセンブリ工程が望ま
しい。そのため、光結合を行う様々な光結合デバイス
や、光結合デバイスと半導体レーザダイオードとを集積
化したレーザ光源が開発されている。
組み込んだモジュールのコストが高くなるのはアセンブ
リ工程の困難さが主因であるため、部品点数の削減とパ
ッシブアライメントによる容易なアセンブリ工程が望ま
しい。そのため、光結合を行う様々な光結合デバイス
や、光結合デバイスと半導体レーザダイオードとを集積
化したレーザ光源が開発されている。
【０００７】図７は従来の光結合デバイス及び半導体レ
ーザダイオードを集積化したレーザ光源の例と、そのデ
バイス長に対する結合損失の関係を示す図である。図７
に示したＡ〜Ｆの各文献で紹介された各光結合デバイス
では、いずれもスポットサイズを変換するために数百μ
ｍの長さのテーパ形状の導波路が設けられている。これ
は、ある導波モードから他の導波モードに変換する際
に、損失が少なくなるように導波路の幅をゆるやかに狭
めた形状にする必要があるためである。
ーザダイオードを集積化したレーザ光源の例と、そのデ
バイス長に対する結合損失の関係を示す図である。図７
に示したＡ〜Ｆの各文献で紹介された各光結合デバイス
では、いずれもスポットサイズを変換するために数百μ
ｍの長さのテーパ形状の導波路が設けられている。これ
は、ある導波モードから他の導波モードに変換する際
に、損失が少なくなるように導波路の幅をゆるやかに狭
めた形状にする必要があるためである。
【０００８】図８は従来の光結合デバイスの構造を示す
斜視図である。また、図９は図８に示した光結合デバイ
スを上面から見た平面図である。
斜視図である。また、図９は図８に示した光結合デバイ
スを上面から見た平面図である。
【０００９】図８及び図９において、従来の光結合デバ
イスは、基板１３と、基板１３に埋め込まれた太い直線
導波路である第１の導波路１１と、第１の導波路１１と
接する一端が第１の導波路１１と同じ幅で形成され、幅
が最小である他端に向って導波路の幅がゆるやかに狭め
られた（テーパ形状の）第２の導波路１２とによって構
成されている。ここで、第２の導波路１２の最も広い部
位の幅をＷ1 、最も狭い部位の幅をＷ2 、長さをＬと
し、基板１３の屈折率をｎ1 、第１の導波路１１及び第
２の導波路１２の屈折率をそれぞれｎc （＞ｎ1 ）とす
る。
イスは、基板１３と、基板１３に埋め込まれた太い直線
導波路である第１の導波路１１と、第１の導波路１１と
接する一端が第１の導波路１１と同じ幅で形成され、幅
が最小である他端に向って導波路の幅がゆるやかに狭め
られた（テーパ形状の）第２の導波路１２とによって構
成されている。ここで、第２の導波路１２の最も広い部
位の幅をＷ1 、最も狭い部位の幅をＷ2 、長さをＬと
し、基板１３の屈折率をｎ1 、第１の導波路１１及び第
２の導波路１２の屈折率をそれぞれｎc （＞ｎ1 ）とす
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来の光結合デバイスでは、デバイス長を短くす
ることによってコストの低減を図ると、図７に示したよ
うに結合損失が増加するという問題点があった。
ような従来の光結合デバイスでは、デバイス長を短くす
ることによってコストの低減を図ると、図７に示したよ
うに結合損失が増加するという問題点があった。
【００１１】また、光結合デバイスと半導体レーザダイ
オードとを集積化したレーザ光源のうち、光結合部も活
性層として用いるタイプのものでは（例えば、M.Kito e
t.al.,OECC'96 Technical Digest,PP.539-541,1996）、
テーパ形状の導波路が長い程、半導体レーザダイオード
の利得が減少し、しきい値電流、あるいは高温環境下に
おける動作電流が増大する問題があった。
オードとを集積化したレーザ光源のうち、光結合部も活
性層として用いるタイプのものでは（例えば、M.Kito e
t.al.,OECC'96 Technical Digest,PP.539-541,1996）、
テーパ形状の導波路が長い程、半導体レーザダイオード
の利得が減少し、しきい値電流、あるいは高温環境下に
おける動作電流が増大する問題があった。
【００１２】すなわち、モジュールのコストを低減し、
動作電流の増大を防止するためには、上述した光結合デ
バイスを、短いデバイス長にすると共に、結合損失を少
なくすることが必要である。
動作電流の増大を防止するためには、上述した光結合デ
バイスを、短いデバイス長にすると共に、結合損失を少
なくすることが必要である。
【００１３】本発明は上記したような従来の技術が有す
る問題点を解決するためになされたものであり、デバイ
ス長を短くしてモジュールのコストを低減すると共に、
結合損失が少ない光結合デバイス及び光結合方法を提供
することを目的とする。
る問題点を解決するためになされたものであり、デバイ
ス長を短くしてモジュールのコストを低減すると共に、
結合損失が少ない光結合デバイス及び光結合方法を提供
することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の光結合デバイスは、光波のスポットサイズが異
なる２つの光導波路デバイスを相互に光結合させる光結
合デバイスであって、光導波路中に発生させた放射モー
ドと導波モードとを干渉させて、所望のスポットサイズ
の光波に変換するスポットサイズ変換手段を有すること
を特徴とする。
本発明の光結合デバイスは、光波のスポットサイズが異
なる２つの光導波路デバイスを相互に光結合させる光結
合デバイスであって、光導波路中に発生させた放射モー
ドと導波モードとを干渉させて、所望のスポットサイズ
の光波に変換するスポットサイズ変換手段を有すること
を特徴とする。
【００１５】このとき、前記スポットサイズ変換手段
は、第１の光導波路と、前記第１の光導波路と少なくと
も導波路幅または導波路厚が異なり、端面どうしが接合
されて、導波路の長さが所望のスポットサイズの光波が
得られる長さに設定された第２の光導波路と、を有して
いるのが望ましい。
は、第１の光導波路と、前記第１の光導波路と少なくと
も導波路幅または導波路厚が異なり、端面どうしが接合
されて、導波路の長さが所望のスポットサイズの光波が
得られる長さに設定された第２の光導波路と、を有して
いるのが望ましい。
【００１６】また、前記第１の光導波路及び前記第２の
光導波路が、前記光導波路デバイスの一方に形成されて
いてもよい。
光導波路が、前記光導波路デバイスの一方に形成されて
いてもよい。
【００１７】一方、本発明の光結合方法は、光波のスポ
ットサイズが異なる２つの光導波路デバイスを相互に光
結合させる光結合方法であって、光導波路中に発生させ
た放射モードと導波モードとを干渉させて、所望のスポ
ットサイズの光波に変換することを特徴とする。
ットサイズが異なる２つの光導波路デバイスを相互に光
結合させる光結合方法であって、光導波路中に発生させ
た放射モードと導波モードとを干渉させて、所望のスポ
ットサイズの光波に変換することを特徴とする。
【００１８】このとき、少なくとも導波路幅または導波
路厚が異なる２つの前記光導波路を端面どうし接合し、
一方の光導波路の長さを所望のスポットサイズの光波が
得られる長さに設定するのが望ましい。
路厚が異なる２つの前記光導波路を端面どうし接合し、
一方の光導波路の長さを所望のスポットサイズの光波が
得られる長さに設定するのが望ましい。
【００１９】また、２つの前記光導波路を、前記光導波
路デバイスの一方に形成してもよい。
路デバイスの一方に形成してもよい。
【００２０】上記のように構成された光結合デバイス
は、スポットサイズ変換手段によって光導波路中に発生
させた放射モードと導波モードとを干渉させる。このと
き、光導波路の位置によって放射モードの電界強度が変
動しているため、光導波路の長さを適切に選択すること
で所望のスポットサイズを得ることができる。また、こ
のときの光導波路の長さが短くても結合損失を従来より
も少なくすることができる。
は、スポットサイズ変換手段によって光導波路中に発生
させた放射モードと導波モードとを干渉させる。このと
き、光導波路の位置によって放射モードの電界強度が変
動しているため、光導波路の長さを適切に選択すること
で所望のスポットサイズを得ることができる。また、こ
のときの光導波路の長さが短くても結合損失を従来より
も少なくすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２２】図１は本発明の光結合デバイスの構造を示
す斜視図である。また、図２は図１に示した光結合デバ
イスを上面から見た平面図である。
す斜視図である。また、図２は図１に示した光結合デバ
イスを上面から見た平面図である。
【００２３】図８に示した従来の光結合デバイスでは、
１つの導波モードから他の導波モードへ変換することの
みを考えていた。そのため、結合損失が少なくなるよう
にゆるやかなテーパ形状の導波路が必要であり、デバイ
ス長が長くなっていた。
１つの導波モードから他の導波モードへ変換することの
みを考えていた。そのため、結合損失が少なくなるよう
にゆるやかなテーパ形状の導波路が必要であり、デバイ
ス長が長くなっていた。
【００２４】本発明の光結合デバイスは、図１に示すよ
うに、基板３と、基板３に埋め込まれた太い直線導波路
である第１の導波路１と、細い直線導波路である第２の
導波路２によって構成され、幅が異なる第１の導波路１
の端面及び第２の導波路２の端面が結合されている。
うに、基板３と、基板３に埋め込まれた太い直線導波路
である第１の導波路１と、細い直線導波路である第２の
導波路２によって構成され、幅が異なる第１の導波路１
の端面及び第２の導波路２の端面が結合されている。
【００２５】ここで、基板３の屈折率をｎ1 、第１の導
波路１及び第２の導波路２の屈折率をそれぞれｎc （＞
ｎ1 ）、第１の導波路１の幅をＷ1 、第２の導波路２の
幅をＷ2 （＜Ｗ1 ）、第２の導波路２の長さをＬとす
る。また、第１の導波路１及び第２の導波路２はそれぞ
れ基本モードのみが伝搬するように設計されている。
波路１及び第２の導波路２の屈折率をそれぞれｎc （＞
ｎ1 ）、第１の導波路１の幅をＷ1 、第２の導波路２の
幅をＷ2 （＜Ｗ1 ）、第２の導波路２の長さをＬとす
る。また、第１の導波路１及び第２の導波路２はそれぞ
れ基本モードのみが伝搬するように設計されている。
【００２６】このような構成において、太い直線導波路
である第１の導波路１内を伝搬する導波モードは、第１
の導波路１と第２の導波路２との結合部位で、細い直線
導波路である第２の導波路２の導波モード及び放射モー
ドに結合する。このとき、放射モードも第２の導波路２
に沿って伝搬するため、第２の導波路２では導波モード
と放射モードで干渉が発生する。
である第１の導波路１内を伝搬する導波モードは、第１
の導波路１と第２の導波路２との結合部位で、細い直線
導波路である第２の導波路２の導波モード及び放射モー
ドに結合する。このとき、放射モードも第２の導波路２
に沿って伝搬するため、第２の導波路２では導波モード
と放射モードで干渉が発生する。
【００２７】図３は第２の導波路で発生する干渉の様子
を示す図であり、第２の導波路に沿った放射モードの電
界強度を示すグラフである。
を示す図であり、第２の導波路に沿った放射モードの電
界強度を示すグラフである。
【００２８】図３において、Ｚ＝６０μｍ及び３００μ
ｍの位置を中心とする周辺では、放射モードは両側に肩
がある形状になる。このような状態では、導波モードと
放射モードが干渉することでスポットサイズがより大き
くなる。一方、Ｚ＝１７０μｍの位置を中心とする周辺
では、放射モードは両側で逆方向に肩がある形状にな
る。このため、導波モードと放射モードが干渉すること
でスポットサイズが小さくなる。
ｍの位置を中心とする周辺では、放射モードは両側に肩
がある形状になる。このような状態では、導波モードと
放射モードが干渉することでスポットサイズがより大き
くなる。一方、Ｚ＝１７０μｍの位置を中心とする周辺
では、放射モードは両側で逆方向に肩がある形状にな
る。このため、導波モードと放射モードが干渉すること
でスポットサイズが小さくなる。
【００２９】本発明の光結合デバイスは、この導波モー
ドと放射モードの干渉を利用し、第２の導波路２の長さ
を所望のスポットサイズが得られる長さに設定する。こ
のようにすることで最適なスポットサイズを形成するこ
とができる。
ドと放射モードの干渉を利用し、第２の導波路２の長さ
を所望のスポットサイズが得られる長さに設定する。こ
のようにすることで最適なスポットサイズを形成するこ
とができる。
【００３０】次に、本発明の光結合デバイスの効果につ
いて説明する。
いて説明する。
【００３１】図４は本発明の光結合デバイス及び従来の
光結合デバイスの第２の導波路長Ｌに対する結合損失の
関係を示すグラフである。なお、図４に示したグラフ
は、半径５．０μｍの単一モード光ファイバと本発明の
光結合デバイス及び従来の光結合デバイスをそれぞれバ
ットジョイントさせたときの、第２の導波路長Ｌに対す
る結合損失の関係を示し、導波路がＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰで構成され、導波光の波長は１．３μｍ、ｎ1 ＝
３．２１、ｎc ＝３．３４、Ｗ1 ＝１．２μｍ、Ｗ 2 ＝
０．６μｍとした場合のシミュレーション結果を示して
いる。
光結合デバイスの第２の導波路長Ｌに対する結合損失の
関係を示すグラフである。なお、図４に示したグラフ
は、半径５．０μｍの単一モード光ファイバと本発明の
光結合デバイス及び従来の光結合デバイスをそれぞれバ
ットジョイントさせたときの、第２の導波路長Ｌに対す
る結合損失の関係を示し、導波路がＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｓＰで構成され、導波光の波長は１．３μｍ、ｎ1 ＝
３．２１、ｎc ＝３．３４、Ｗ1 ＝１．２μｍ、Ｗ 2 ＝
０．６μｍとした場合のシミュレーション結果を示して
いる。
【００３２】図４に示すように、本発明の光結合デバイ
スはＬ＝６０μｍで、最小の結合損失−２．８ｄＢが得
られる。これに対して、従来の光結合デバイスではテー
パ形状の導波路の長さが長い程、結合損失が少なくなる
が、その値は−４．２ｄＢよりも少なくなることはな
い。
スはＬ＝６０μｍで、最小の結合損失−２．８ｄＢが得
られる。これに対して、従来の光結合デバイスではテー
パ形状の導波路の長さが長い程、結合損失が少なくなる
が、その値は−４．２ｄＢよりも少なくなることはな
い。
【００３３】したがって、本発明の光結合デバイスを用
いることにより、従来よりも短いデバイス長で結合損失
が改善されることが分かる（例えば、Ｌ＝６０μｍで従
来よりも約２ｄＢ改善）。
いることにより、従来よりも短いデバイス長で結合損失
が改善されることが分かる（例えば、Ｌ＝６０μｍで従
来よりも約２ｄＢ改善）。
【００３４】次に、光結合デバイス及び単一モード光フ
ァイバを結合する際のトレランスの指標となる水平及び
垂直方向の遠視野像の半値幅と第２の導波路長Ｌの関係
について、従来と本発明の光結合デバイスについてそれ
ぞれシミュレーションした結果を図５及び図６に示す。
ァイバを結合する際のトレランスの指標となる水平及び
垂直方向の遠視野像の半値幅と第２の導波路長Ｌの関係
について、従来と本発明の光結合デバイスについてそれ
ぞれシミュレーションした結果を図５及び図６に示す。
【００３５】遠視野像の半値幅は出射されるビームの拡
がりの目安であり、遠視野の強度が１／２になる角度を
指す。結合損失や遠視野像の半値幅は出射口における導
波路の形状によって決まる。
がりの目安であり、遠視野の強度が１／２になる角度を
指す。結合損失や遠視野像の半値幅は出射口における導
波路の形状によって決まる。
【００３６】図５は本発明の光結合デバイス及び従来の
光結合デバイスの第２の導波路長に対する水平方向の遠
視野像の半値幅の関係を示すグラフであり、図６は本発
明の光結合デバイス及び従来の光結合デバイスの第２の
導波路長に対する垂直方向の遠視野像の半値幅の関係を
示すグラフである。なお、シミュレーションに用いたパ
ラメータは図４に示した結合損失のシミュレーション時
と同じ値である。
光結合デバイスの第２の導波路長に対する水平方向の遠
視野像の半値幅の関係を示すグラフであり、図６は本発
明の光結合デバイス及び従来の光結合デバイスの第２の
導波路長に対する垂直方向の遠視野像の半値幅の関係を
示すグラフである。なお、シミュレーションに用いたパ
ラメータは図４に示した結合損失のシミュレーション時
と同じ値である。
【００３７】図５に示すように、水平方向の遠視野像の
半値幅は従来の１４度から７度になり約２分の１に改善
される。また、図６に示すように、垂直方向の遠視野像
の半値幅も従来の１６度から１２度になり約４分の３に
改善される。
半値幅は従来の１４度から７度になり約２分の１に改善
される。また、図６に示すように、垂直方向の遠視野像
の半値幅も従来の１６度から１２度になり約４分の３に
改善される。
【００３８】したがって、幅が異なる第１の導波路１の
端面及び第２の導波路２の端面を結合して光結合デバイ
スを構成することで、短いデバイス長で、しかも結合損
失が少なく、さらに遠視野像の半値幅が狭い光結合デバ
イスを得ることができる。
端面及び第２の導波路２の端面を結合して光結合デバイ
スを構成することで、短いデバイス長で、しかも結合損
失が少なく、さらに遠視野像の半値幅が狭い光結合デバ
イスを得ることができる。
【００３９】なお、本実施の形態では、ＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰからなる埋め込み直線導波路を例にして説明し
たが、リッジ型等の他の導波路形状にも適用可能であ
る。また、ＭＱＷ等の導波路やＧａＡｓ等の他の半導
体、半導体以外の材料、例えばＬｉＮｂＯ3 等の強誘電
体材料やＳｉＯ2 等のガラス材料、あるいは有機材料を
導波路に用いた場合にも適用できる。
ａＡｓＰからなる埋め込み直線導波路を例にして説明し
たが、リッジ型等の他の導波路形状にも適用可能であ
る。また、ＭＱＷ等の導波路やＧａＡｓ等の他の半導
体、半導体以外の材料、例えばＬｉＮｂＯ3 等の強誘電
体材料やＳｉＯ2 等のガラス材料、あるいは有機材料を
導波路に用いた場合にも適用できる。
【００４０】さらに、光結合デバイスと半導体レーザダ
イオードとを集積化する場合や、光結合デバイスの導波
路自体を活性層にして集積化した全活性層型の半導体レ
ーザダイオードにも適用できる。
イオードとを集積化する場合や、光結合デバイスの導波
路自体を活性層にして集積化した全活性層型の半導体レ
ーザダイオードにも適用できる。
【００４１】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。
いるので、以下に記載する効果を奏する。
【００４２】光導波路中に発生させた放射モードと導波
モードとを干渉させて、所望のスポットサイズの光波に
変換するスポットサイズ変換手段を有することで、短い
デバイス長で、しかも結合損失が少なく、さらに遠視野
像の半値幅が狭い光結合デバイスを得ることができる。
モードとを干渉させて、所望のスポットサイズの光波に
変換するスポットサイズ変換手段を有することで、短い
デバイス長で、しかも結合損失が少なく、さらに遠視野
像の半値幅が狭い光結合デバイスを得ることができる。
【図１】本発明の光結合デバイスの構造を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】図１に示した光結合デバイスを上面から見た平
面図である。
面図である。
【図３】第２の導波路で発生する干渉の様子を示す図で
あり、第２の導波路に沿った放射モードの電界強度を示
すグラフである。
あり、第２の導波路に沿った放射モードの電界強度を示
すグラフである。
【図４】本発明の光結合デバイス及び従来の光結合デバ
イスの第２の導波路長に対する結合損失の関係を示すグ
ラフである。
イスの第２の導波路長に対する結合損失の関係を示すグ
ラフである。
【図５】本発明の光結合デバイス及び従来の光結合デバ
イスの第２の導波路長に対する水平方向の遠視野像の半
値幅の関係を示すグラフである。
イスの第２の導波路長に対する水平方向の遠視野像の半
値幅の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の光結合デバイス及び従来の光結合デバ
イスの第２の導波路長に対する垂直方向の遠視野像の半
値幅の関係を示すグラフである。
イスの第２の導波路長に対する垂直方向の遠視野像の半
値幅の関係を示すグラフである。
【図７】従来の光結合デバイス及び半導体レーザダイオ
ードを集積化したレーザ光源の例と、そのデバイス長に
対する結合損失の関係を示す図である。
ードを集積化したレーザ光源の例と、そのデバイス長に
対する結合損失の関係を示す図である。
【図８】従来の光結合デバイスの構造を示す斜視図であ
る。
る。
【図９】図８に示した光結合デバイスを上面から見た平
面図である。
面図である。
１ 第１の導波路 ２ 第２の導波路 ３ 基板
Claims (6)
- 【請求項１】 光波のスポットサイズが異なる２つの光
導波路デバイスを相互に光結合させる光結合デバイスで
あって、 光導波路中に発生させた放射モードと導波モードとを干
渉させて、所望のスポットサイズの光波に変換するスポ
ットサイズ変換手段を有することを特徴とする光結合デ
バイス。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光結合デバイスにおい
て、 前記スポットサイズ変換手段は、 第１の光導波路と、 前記第１の光導波路と少なくとも導波路幅または導波路
厚が異なり、端面どうしが接合されて、導波路の長さが
所望のスポットサイズの光波が得られる長さに設定され
た第２の光導波路と、を有することを特徴とする光結合
デバイス。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光結合デバイスにおい
て、 前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路が、前記光
導波路デバイスの一方に形成されていることを特徴とす
る光結合デバイス。 - 【請求項４】 光波のスポットサイズが異なる２つの光
導波路デバイスを相互に光結合させる光結合方法であっ
て、 光導波路中に発生させた放射モードと導波モードとを干
渉させて、所望のスポットサイズの光波に変換すること
を特徴とする光結合方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の光結合方法において、 少なくとも導波路幅または導波路厚が異なる２つの前記
光導波路を端面どうし接合し、一方の光導波路の長さを
所望のスポットサイズの光波が得られる長さに設定する
ことを特徴とする光結合方法。 - 【請求項６】 請求項４または５に記載の光結合方法に
おいて、 ２つの前記光導波路を、前記光導波路デバイスの一方に
形成することを特徴とする光結合方法。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP09211767A JP3104650B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 光結合デバイス及び光結合方法 |
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|---|---|
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1998
- 1998-08-04 US US09/128,741 patent/US6253003B1/en not_active Expired - Lifetime
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