JPS5882209A - 導波路スタ−カプラ - Google Patents
導波路スタ−カプラInfo
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- JPS5882209A JPS5882209A JP18023281A JP18023281A JPS5882209A JP S5882209 A JPS5882209 A JP S5882209A JP 18023281 A JP18023281 A JP 18023281A JP 18023281 A JP18023281 A JP 18023281A JP S5882209 A JPS5882209 A JP S5882209A
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- Japan
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- main line
- star coupler
- waveguides
- light
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2852—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using tapping light guides arranged sidewardly, e.g. in a non-parallel relationship with respect to the bus light guides (light extraction or launching through cladding, with or without surface discontinuities, bent structures)
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明は光分岐素子、特に光が入射される主線路に複数
の直線先導波路を交叉させ、その交叉部における主線路
から他の線路への光のもれ込みを利用して光を複数の導
波路へ分配することを再論にする導波路スターカプラ（
ｓｔａｒ ｃｏαｐｌｅｒ ）に関する。
の直線先導波路を交叉させ、その交叉部における主線路
から他の線路への光のもれ込みを利用して光を複数の導
波路へ分配することを再論にする導波路スターカプラ（
ｓｔａｒ ｃｏαｐｌｅｒ ）に関する。
（２）技術の背景
最近の光デバイス技術において入射光信号を分岐するた
めにスターカプラを使用する場合、従来のスターカプラ
には導波路型のものは少なく小型化が困難である。ここ
でスターカプラとは光の分岐素子であって、１つの入射
光を例えば８とか１６の複数の出射光に等分に分岐する
素子をいう。
めにスターカプラを使用する場合、従来のスターカプラ
には導波路型のものは少なく小型化が困難である。ここ
でスターカプラとは光の分岐素子であって、１つの入射
光を例えば８とか１６の複数の出射光に等分に分岐する
素子をいう。
従来技術においては、Ｙ分岐導波路を多数接続してスタ
ーカプラとしている。かかるスターカプラは第１図に平
ｗＪＩ！ｌＩで示され、同図で矢印Ｉは入射光を、１は
第１のＹ分岐、２は第２のＹ分岐、３は第３．のＹ分岐
、・・−を示す。導波路はリチウムナイオベート（Ｌｉ
Ｎｂ０ｓ）などの誘電体基板に（第２図参照）チタン（
Ｔｉ）の如き金属拡散物を拡散して形成してもよく、ま
たは第３図に示されるように光学的ガラス基板をエツチ
ングして凸状に形成してもよい。更に、光学的ガラスに
銀などをイオン交換して形成することも可能である。
ーカプラとしている。かかるスターカプラは第１図に平
ｗＪＩ！ｌＩで示され、同図で矢印Ｉは入射光を、１は
第１のＹ分岐、２は第２のＹ分岐、３は第３．のＹ分岐
、・・−を示す。導波路はリチウムナイオベート（Ｌｉ
Ｎｂ０ｓ）などの誘電体基板に（第２図参照）チタン（
Ｔｉ）の如き金属拡散物を拡散して形成してもよく、ま
たは第３図に示されるように光学的ガラス基板をエツチ
ングして凸状に形成してもよい。更に、光学的ガラスに
銀などをイオン交換して形成することも可能である。
（３）従来技術と問題点
第１図から理解されうる如く、従来のＹ分岐導波路を用
いるときは、構造が複数で集積化が困難である。理由は
第２、第３−・・と分岐の数が増大するにつれて導波路
の数が末広りに増大するからである。
いるときは、構造が複数で集積化が困難である。理由は
第２、第３−・・と分岐の数が増大するにつれて導波路
の数が末広りに増大するからである。
（４）発明の目的
本発明は従来技術のスターカプラの上記の問題点を解決
するために、構造が簡単で集積化に適した交叉導波路か
ら成るスターカプラを提供することを目的とする。
するために、構造が簡単で集積化に適した交叉導波路か
ら成るスターカプラを提供することを目的とする。
（５）発明の構成
第２図を参照すると、本願の発明者は、導波路１１．１
２の交叉角φ、それぞれの導波路の幅Ｗ。
２の交叉角φ、それぞれの導波路の幅Ｗ。
Ｗ または屈折率変化量を変えることによって、導波路
１１への入射光が導波路１２にもれ込むことを確認した
。更に、導波路は第３図の如くに形成しても、またはガ
ラス基板に銀を第２図に示す如くにイオン交換して形成
してもよい。
１１への入射光が導波路１２にもれ込むことを確認した
。更に、導波路は第３図の如くに形成しても、またはガ
ラス基板に銀を第２図に示す如くにイオン交換して形成
してもよい。
（６）発明の実施例
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
第４図には本発明の一実施例が平面図で示され、図にお
いて３０は主線路、３１，３２．３３．３４は主線路３
０と交叉する直線先導波路、Ｘｌ、 Ｘ２． Ｘ３．
Ｘ、は主線路３０とかかる直線先導波路との交叉部であ
る。
いて３０は主線路、３１，３２．３３．３４は主線路３
０と交叉する直線先導波路、Ｘｌ、 Ｘ２． Ｘ３．
Ｘ、は主線路３０とかかる直線先導波路との交叉部であ
る。
図示の実施例において、直線先導波路３１−・−３４は
主線路３０とそれぞれ異なった交叉角で交叉する。本願
の発明者が実施した実験例によると、交叉部における光
のもれ込み量と交叉角との間には次の関係が認められる
。
主線路３０とそれぞれ異なった交叉角で交叉する。本願
の発明者が実施した実験例によると、交叉部における光
のもれ込み量と交叉角との間には次の関係が認められる
。
第２図において、導波路１２に入射される光のパワーを
Ｐ、導波路１２内を直進して出て行く光の。
Ｐ、導波路１２内を直進して出て行く光の。
パワーをＰｌ、導波路１１にもれ込んで出て行く光のパ
ワーをＰ２ としたとき、′分岐比はｐ、／ （Ｐ１
＋ Ｐ２）で表される。この分岐比と導波路の交叉角ψ
との関係は第５図の線図に示される。かかる結果は、チ
タンをリチウムナイオベート基板に、９８２°Ｃの温度
で５時間拡散して形成された導波路について得られたも
のでチタン膜厚４２０人、導波路パターン１０．ｕ ｔ
ａの場合である。第５図において、横軸は導波路の交叉
角を「度」で示し、縦軸は前記した分岐比を示す。
ワーをＰ２ としたとき、′分岐比はｐ、／ （Ｐ１
＋ Ｐ２）で表される。この分岐比と導波路の交叉角ψ
との関係は第５図の線図に示される。かかる結果は、チ
タンをリチウムナイオベート基板に、９８２°Ｃの温度
で５時間拡散して形成された導波路について得られたも
のでチタン膜厚４２０人、導波路パターン１０．ｕ ｔ
ａの場合である。第５図において、横軸は導波路の交叉
角を「度」で示し、縦軸は前記した分岐比を示す。
以上の実験例を基にして、本発明の一実施例においては
、第４図に平面図で示されるスターカプラを形成する。
、第４図に平面図で示されるスターカプラを形成する。
同図において、直線導波路３１゜３２．３３．３４は主
線路３０とＸｌ、 Ｘ２． Ｘｓ、 Ｘ、Ｌオイｉ’＋
れぞれψ１ 、ψ２ 、ψ３．φ１ の交叉角で交叉す
る。
線路３０とＸｌ、 Ｘ２． Ｘｓ、 Ｘ、Ｌオイｉ’＋
れぞれψ１ 、ψ２ 、ψ３．φ１ の交叉角で交叉す
る。
かかるスターカプラを用いると、主線路３０に入射され
るパワーＰの光は、Ｘ、、 Ｘ２． Ｘ、、 Ｘ、ニお
いて分岐され、直線導波路３１．３２．３３ および
３４にはそれぞれＰ、、 Ｐ２． Ｐ３． Ｐ、 の
パワーの光がもれ（５） 込み、それが図示の如く出力され、また主線路３０から
は、これらもれ込みの結果Ｐ −（Ｐ、＋ Ｐ２＋Ｐ。
るパワーＰの光は、Ｘ、、 Ｘ２． Ｘ、、 Ｘ、ニお
いて分岐され、直線導波路３１．３２．３３ および
３４にはそれぞれＰ、、 Ｐ２． Ｐ３． Ｐ、 の
パワーの光がもれ（５） 込み、それが図示の如く出力され、また主線路３０から
は、これらもれ込みの結果Ｐ −（Ｐ、＋ Ｐ２＋Ｐ。
＋Ｐ、１）−Ｐ５ の光が出力される。ここで、上記
した実験例に基づき、交叉角φ１−ψ、を適宜選定する
ことにより、Ｐｌ・・−Ｐｓを均等にすることが可能に
なる。
した実験例に基づき、交叉角φ１−ψ、を適宜選定する
ことにより、Ｐｌ・・−Ｐｓを均等にすることが可能に
なる。
主線路３０および直線導波路３１−・・３４は、第２図
または第３図に示す如く形成してもよく、または光学的
ガラスに銀またはその他の金属材料をイオン交換して形
成してもよい。
または第３図に示す如く形成してもよく、または光学的
ガラスに銀またはその他の金属材料をイオン交換して形
成してもよい。
本願発明者の行なった他の実験例によると、交叉導波路
において、主線路から他の導波路への光の分岐比は当該
交叉部における導波路形成に用いた材料の拡散濃度に依
存することが確認された。
において、主線路から他の導波路への光の分岐比は当該
交叉部における導波路形成に用いた材料の拡散濃度に依
存することが確認された。
第６ＷＪには、導波路の交叉角を２゛、導波路幅を１０
μ−とし、チタンをリチウムナイオベート基板に９８２
０Ｃで５時間拡散したときの、チタン膜軍と分岐比の関
係が示され、同図において、横軸はチタン膜厚を人で、
また縦軸は前記した分岐比を示す。
μ−とし、チタンをリチウムナイオベート基板に９８２
０Ｃで５時間拡散したときの、チタン膜軍と分岐比の関
係が示され、同図において、横軸はチタン膜厚を人で、
また縦軸は前記した分岐比を示す。
（６）
従って、第７図に平面図で示される本発明の他の実施例
においては、リチウムナイオベート基板上にチタンを拡
散することにより、主線路４０と交叉部Ｘｌｌ、Ｘ１２
１ Ｘ１ｔｌ Ｘ１ｌｔである角度で交叉する一群の平
行な直線導波路４１．４２．４３．．４４を形成するが
、交叉部Ｘｌｌ・−・Ｘ１ｌｔにおけるチタン濃度を上
記の実験結果に基づいて適宜選定する。かくすることに
より、交叉部における拡散物濃度従って光の分岐比を変
え、パワーＰｂ Ｐ２．Ｐ３＋ Ｐｂｎ ｐｓ
が均等になるようにする。
においては、リチウムナイオベート基板上にチタンを拡
散することにより、主線路４０と交叉部Ｘｌｌ、Ｘ１２
１ Ｘ１ｔｌ Ｘ１ｌｔである角度で交叉する一群の平
行な直線導波路４１．４２．４３．．４４を形成するが
、交叉部Ｘｌｌ・−・Ｘ１ｌｔにおけるチタン濃度を上
記の実験結果に基づいて適宜選定する。かくすることに
より、交叉部における拡散物濃度従って光の分岐比を変
え、パワーＰｂ Ｐ２．Ｐ３＋ Ｐｂｎ ｐｓ
が均等になるようにする。
本願の発明者は更に、第７図に示す実施例において、交
叉部Ｘ１１・−・Ｘｌ、における拡散物濃度が均等であ
っても、これら交叉部を選択的にレーザアニールするこ
とにより、交叉部の屈折率従って光の分岐比を変えうろ
ことを確認した。
叉部Ｘ１１・−・Ｘｌ、における拡散物濃度が均等であ
っても、これら交叉部を選択的にレーザアニールするこ
とにより、交叉部の屈折率従って光の分岐比を変えうろ
ことを確認した。
第８図には上記したレーザアニールと分岐線との関係が
示され、図示の結果は次のようにして得られた。リチウ
ムナイオベート基板にチタンを約４２０人真空蒸着し、
導波路幅１０μｍでパターン形成した後、約９６０９Ｃ
で約５時間拡散して導波路を形成した０次に、Ｃ０２レ
ーザをビーム径約３０μ讃ビームパワー約５０ｄに調整
して交叉部を照射した。ここで第２図に示す如く光を入
射し、出力光のパワーｐ１．ｐ、を観測して、照射時間
と分岐比の関係をみた結果が第８図の曲線で、同図にお
いて横軸は照射時間を分で、また縦軸は分岐比を表す、
第８図は、照射時間の経過とともに分岐比が低下する状
態を示す。
示され、図示の結果は次のようにして得られた。リチウ
ムナイオベート基板にチタンを約４２０人真空蒸着し、
導波路幅１０μｍでパターン形成した後、約９６０９Ｃ
で約５時間拡散して導波路を形成した０次に、Ｃ０２レ
ーザをビーム径約３０μ讃ビームパワー約５０ｄに調整
して交叉部を照射した。ここで第２図に示す如く光を入
射し、出力光のパワーｐ１．ｐ、を観測して、照射時間
と分岐比の関係をみた結果が第８図の曲線で、同図にお
いて横軸は照射時間を分で、また縦軸は分岐比を表す、
第８図は、照射時間の経過とともに分岐比が低下する状
態を示す。
従って、本発明の更に他の実施例においては、リチウム
ナイオベート基板にチタンを拡散して第５図に示す如き
スターカプラを形成し、しかる後に、上記の実験結果に
基づいて交叉部Ｘｔ １−Ｘｌ。
ナイオベート基板にチタンを拡散して第５図に示す如き
スターカプラを形成し、しかる後に、上記の実験結果に
基づいて交叉部Ｘｔ １−Ｘｌ。
に選択的に異なったエネルギーのレーザビームを照射す
る。かかるレーザアニールにより、交叉部Ｘｌｌ −Ｘ
１４における屈折率従って分岐比は調整され、パワーＰ
ニーＰ、は均等になる。アニールに用いるものはレーザ
に限られるものでなく、電子ビームの如きエネルギー線
を用いることが可能である。
る。かかるレーザアニールにより、交叉部Ｘｌｌ −Ｘ
１４における屈折率従って分岐比は調整され、パワーＰ
ニーＰ、は均等になる。アニールに用いるものはレーザ
に限られるものでなく、電子ビームの如きエネルギー線
を用いることが可能である。
なお、この実施例は、上記した２つの実施例における分
岐比の微調整に役立つ。
岐比の微調整に役立つ。
（７）発明の効果
以上に説明した如く、本発明にかかるスターカプラにお
いては、主線路とそれぞれ所定の交叉角で交叉する一群
の直線導波路を設け、または主線路に対しある角度で交
叉する一群の平行な直線光導波路を設け、交叉部におけ
る拡散物濃度を調整しまたは拡散物濃度が一定のときは
交叉部を選択的かつ局部的にエネルギー線で熱処理する
ことにより、構造が簡単でかつ集積化の容易なスターカ
プラが得られるものである。
いては、主線路とそれぞれ所定の交叉角で交叉する一群
の直線導波路を設け、または主線路に対しある角度で交
叉する一群の平行な直線光導波路を設け、交叉部におけ
る拡散物濃度を調整しまたは拡散物濃度が一定のときは
交叉部を選択的かつ局部的にエネルギー線で熱処理する
ことにより、構造が簡単でかつ集積化の容易なスターカ
プラが得られるものである。
第１図は従来のＹ分岐スターカプラの平面図、第２図と
第３図とは交叉する導波路の斜視図、第４図は本発明に
かかるスターカプラの平面図、第５図と第６図とはそれ
ぞれ導波路の交叉角およびチタン膜厚と分岐比との関係
を示す線図、第７図は本発明にかかる他のスターカプラ
の平面図、第８図はレーザアニール時間と分岐比との関
係を示す線図である。 ３０．４０−−・主線路、３１．４１．３２．４２．３
３，４３．３４．４４８．−直線導波路、Ｘ□、Ｘよ、
、 Ｘ、、 Ｘ１２． Ｘ、、 Ｘ□＠＊Ｌ＋×□、−
・・交叉部、ψ１．ψ２．φ３．φヘー・交叉角、Ｐ・
−入射光パワー、ＰＩ、 Ｐ２． Ｐｓ、 ｐＨ。 Ｐｓ・・・出力パワー 第１図 １０ 第３図 第 ｂ囚 第７１ 賦＃１＠ｒａ＜分） 第８ｒｉｌＪ
第３図とは交叉する導波路の斜視図、第４図は本発明に
かかるスターカプラの平面図、第５図と第６図とはそれ
ぞれ導波路の交叉角およびチタン膜厚と分岐比との関係
を示す線図、第７図は本発明にかかる他のスターカプラ
の平面図、第８図はレーザアニール時間と分岐比との関
係を示す線図である。 ３０．４０−−・主線路、３１．４１．３２．４２．３
３，４３．３４．４４８．−直線導波路、Ｘ□、Ｘよ、
、 Ｘ、、 Ｘ１２． Ｘ、、 Ｘ□＠＊Ｌ＋×□、−
・・交叉部、ψ１．ψ２．φ３．φヘー・交叉角、Ｐ・
−入射光パワー、ＰＩ、 Ｐ２． Ｐｓ、 ｐＨ。 Ｐｓ・・・出力パワー 第１図 １０ 第３図 第 ｂ囚 第７１ 賦＃１＠ｒａ＜分） 第８ｒｉｌＪ
Claims (4)
- （１）光伝達用の主線路に複数の直線導波路を交叉させ
て形成した光分岐素子にして、主線路と直線導波路の交
叉部において主線路に入射される光を分岐させ、各直線
導波路および主線路から光出力を得ることを特徴とする
導波路スターカプラ。 - （２）前記主線路および複数の直線導波路においてかか
る直線導波路はそれぞれ異なった交叉角で、主線路と交
叉することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の導
波路スターカプラ。 - （３）前記主線路および複数の直線導波路は誘電体など
への金属材料の拡散によって形成し、前記交叉部におけ
る拡散物濃度がそれぞれ異なることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の導波路スターカプラ。 - （４）拡散物濃度は均一であり、各交叉部を選択的かつ
局部的に熱処理したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記戦の導波路スターカプラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18023281A JPS5882209A (ja) | 1981-11-10 | 1981-11-10 | 導波路スタ−カプラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18023281A JPS5882209A (ja) | 1981-11-10 | 1981-11-10 | 導波路スタ−カプラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5882209A true JPS5882209A (ja) | 1983-05-17 |
Family
ID=16079682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18023281A Pending JPS5882209A (ja) | 1981-11-10 | 1981-11-10 | 導波路スタ−カプラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5882209A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6269204A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-03-30 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 分岐・結合器 |
| US4730887A (en) * | 1985-01-22 | 1988-03-15 | Etat Francais Represente Par Le Ministre Des Ptt (Centre National D'etudes Des Telecommunications) | Fiber optic coupling device and method of constructing such a device |
| FR2680418A1 (fr) * | 1991-08-13 | 1993-02-19 | Corning Inc | Diviseur achromatique en optique integree et coupleur de m entrees vers n sorties incorporant un tel diviseur. |
-
1981
- 1981-11-10 JP JP18023281A patent/JPS5882209A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4730887A (en) * | 1985-01-22 | 1988-03-15 | Etat Francais Represente Par Le Ministre Des Ptt (Centre National D'etudes Des Telecommunications) | Fiber optic coupling device and method of constructing such a device |
| JPS6269204A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-03-30 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 分岐・結合器 |
| FR2680418A1 (fr) * | 1991-08-13 | 1993-02-19 | Corning Inc | Diviseur achromatique en optique integree et coupleur de m entrees vers n sorties incorporant un tel diviseur. |
| US5297233A (en) * | 1991-08-13 | 1994-03-22 | Corning Incorporated | Integrated optics achromatic splitter and an MxN coupler incorporating such a splitter |
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