JPS62239113A - 光導波路およびその接続方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基板の両面に配置された光導波路およびその
相互接続方法に関するものである。

［従来の技術］ 平板状の基板上の先導波回路は、分岐・合流・波長選択
、偏波選択等の各種機能を考慮した上で設計・作製する
ことを基本とするが、面積の限られた一枚の基板上に作
成できる光回路の内容が限られるため、特定の基板から
他の基板へと光信号を結合させる必要が生じたり、一枚
の基板上で光導波路を立体交差させたいという要求が生
じている。２枚の基板上の導波路間の結合に関しては、
例えば第３図に示すような例の概略が電子通信学会技術
報告ＯＱＥ　８３−８４　Ｐ、４７に開示されている。

第３図において、１．１′はそれぞれ第１及び第２の基
板、２．２’　は第１及び第２の基板上の光導波路、３
は第１の基板上から光信号を空中にとり出すための集光
グレーティングカブラ、４は基板外に回折された光、３
′　はこの回折光を受けて第２の基板上に光を導くため
の結合用導波路である。この結合例の動作は以下の通り
である。第１の基板１の上の光導波路２の光は、この導
波路の延長上に設けられた集光グレーティングカプラ３
を通過する際に、回折により空中に放出され、集束光４
となる。この集束光は第２の基板１′上に設けられた結
合用導波路３′を照射することにより、基板１′上の通
常の導波路２′　と結合する。

従来のこのような結合方法には、結合効率が低いこと（
空中放射効率で４０％程度、第２の基板への結合効率は
未確認）、集光グレーティングカブラの製作に高度の工
作精度（グレーティング周期１／１４００　ｍｍ）が要
求されること等の欠点があった。また、２枚の基板上の
導波路の結合を行うには、これらの相対的位置制御を厳
密に行うという困難な要求があった。更に、一枚の基板
上で２つの光導波路を互いに影響を与えることなく立体
交差させる方法については提案された例はなく、基板上
の素子の配置やこれらを結ぶ光導波路の設計を困難にし
ていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上述した従来の欠点、すなわち２枚の基板上の
導波路の結合しかできなかったこと、従って、必然的に
基板外の空間を介して結合が行なわれたこと、また基板
内で立体交差が不可能であったこと、結合効率の向上が
木質的に困難であったこと等を解決して結合効率の向上
、立体交差の実現、導波路間の相対位置の安定化等をは
かることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明の光導波路は
基板の両面にそれぞれ少くとも１個の光導波路を備え、
一方の面の光導波路と他方の面の光導波路のそれぞれ少
くとも１個は、基板を横切る連結用導波路によって結合
されていることを特徴とする。

また、本発明の光導波路の接続方法は基板の両面にそれ
ぞれ配設された光導波路のそれぞれのコア部に接するよ
うに基板の一方の面から他方の面に貫通する穴を設け、
穴の中に連結用光導波路を含むブロックを埋めこみ、連
結用光導波路の両端のコア部をそれぞれ基板の両面に配
設された光導波路のコア部と光学的に結合することを特
徴とする。

［作　用〕 本発明では、一枚の基板の表面と裏面に配置された光導
波路を、この基板を貫通する穴の中に埋め込んだ連結用
導波路を介して接続しているため、２つの導波路の相対
位置の安定性は十分であり、回折により空中に光をとり
出す方法に比べてきわめて低損失で結合できる。また、
基板面の表から裏へ、更に裏から表へと接続することに
より、基板面上の他の導波路と立体交差させることがで
きる。このために光導波回路の設計上の自由度を大幅に
増大させ、多機能の先導波回路を一枚の基板上に作製す
ることが可能である。

［実施例］ 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明の詳細な説明する図
であって、第１１ｆｆｉ（Ａ）は平面図、第１図（８）
は図（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。ここで１
は基板、２．２′は基板表面上の２つの光導波路、５は
基板裏面の光導波路、　６．６’　は基板１の表面から
裏面に貫通する穴に埋めこまれたブロックであって、７
．７′はそのブロック内に組みこまれた連結用光導波路
である。基板表面上の導波路２と連結用光導波路７の境
界面８Ａ、あるいは連結用光導波路７と基板裏面上の導
波路５の境界面８Ｂ、および光導波路５と連結用光導波
路７′の境界面８Ｃ，連結用光導波路７′　と光導波路
２′の境界面８０を介して導波光の結合が行なわれる。

このようにして基板表面から裏面へ、更に裏面から表面
へと結合することにより、例えば、基板表面上の他の光
導波路９を横切らずに基板の裏面を経由して導波路２か
ら２′へと光を導くことができる。

次に、本実施例の具体的材質３寸法、損失特性について
例をのべる。光導波路用基板としては厚さ２ｎ＋ｍ程度
以下の石英板が最も一般的に用いられる。光回路の必要
とする機能によってはＬｉＮｂＯ３のような結晶基板が
用いられることもある。これらの基板上に不純物拡散、
感光性材料塗布及び露光、エツチング、あるいは光ファ
イバの埋め込み等のさまざまな手段で光導波路が作製さ
れる。これらの基板に直径１〜２ｍｍ程度の穴を２＋ｎ
ｎ＋程度の間隔であけることは容易である。連結用導波
路は基本的には２つの９０゛曲り部を１つの曲線導波路
でなめらかにつないだものである。これは通常の基板上
にあらかじめ導波路部分を作製しておき、これを１〜２
ｍ＋ａφ×（基板厚さ）の大きさに切り出して作ること
ができる。第２図は連結用導波路を含む柱状ブロック６
の具体的な形態の例を示すものであって、例えば、導波
路部分７の曲り部の最小曲率半径は０．５ｍｍ程度、導
波路の幅は基板上の他の導波路と同様であり、例えばｌ
Ｏμｍ程度。

コア・クラッド間屈折率差比は０．２〜０．５％程度で
ある。

１０Ａ、１０Ｂ、ＩＯＣ，１００は柱状ブロックを基板
１に埋めこみ接着するための間隙であって、ここに導波
路と屈折率整合のとれたエポキシ等の接着剤を流しこむ
ことにより、反射損失なく接着が可能である。基板表面
上の単一モード光導波路から連結用導波路を経由して基
板裏面上の単一モード光導波路へ結合する際の主要損失
要因とその大きさの典型値は、（１）基板上光導波路２
．５と連結用光導波路７のコア形状の相違による接続損
失０．０４ｄＢＸ２（コア径の相違がｌＯ％程度あって
、連結用導波路の屈折率構造が最適化されている場合）
、（２）基板上光導波路２．５と連結用光導波路７の境
界８Ａ、　８Ｂにおける両導波路の曲率変化による損失
０．０２ｄＢＸ　２　（曲率が指数関数的に連続的に変
化するように最適化した場合）、（３）基板上光導波路
２．５と連結用光導波路７の光学軸のずれによる損失０
．１６ｄＢｘ　２　（軸ずれ量１μｍの場合）、（４）
連結用光導波路７内の一様曲り損失０．０１ｄＢ以下（
曲率半径１ｍｍのとき）、（５）連結用光導波路の吸収
、散乱損失０．１５ｄＢ　（アクリル酸メチル系導波路
３ｍｍを波長１．３μＩで使用のとき）以上合計０．６
ｄＢ程度となる。（ここで（１）　、　（２）　、　（
３）のＸ２は同種の損失が２ケ所で生じることを示す。

）これは結合効率８７％程度に相当し、コネクタによる
光フアイバ相互接続損失（典型値０．５ｄＢ）にほぼ匹
敵する低損失な値である′。光導波路５と光導波路２′
間の結合損失は、光導波路２．５間の結合損失と全く同
様である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本廃明では、一枚の基板の表面と
裏面に配置された光導波路を、この基板を貫通する穴の
中に埋め込んだ連結用光導波路を介して接続しているた
め、２つの光導波路の相対位置の安定性は十分であり、
回折により空中に光をとり出す方法に比べてきわめて低
損失で結合できる利点がある。また、基板面の表から裏
へ、裏から表へと接続することにより、基板面上の他の
導波路と立体交差させることができるという利点がある
。このことは先導波回路の設計上の自由度を大幅に増大
させ、多機能の光導波回路を一枚の基板上に作製するこ
とを可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明の一実施例のそれぞ
れ平面図及び断面図、 第２図は連結用光導波路を含む柱状ブロックの一例を示
す図、 第３図は２枚の基板上の光導波路間の結合方法の従来の
例を示す図である。 １．１′・・・基板、 ２．２′　・・・光導波路、 ３・・・集光グレーティングカプラ、 ４・・・回折光、 ５・・・光導波路、 ６．６′・・・柱状ブロック、 ７．７′・・・連結用光導波路、 ８Ａ、　８Ｂ、　８Ｇ、　８Ｄ・・・基板上光導波路と
連結用光導波路の境界面、 ９・・・基板上の光導波路、 １０Ａ、１０Ｂ、ＩＯＣ，１００・・・接着用間隙。 第１図（Ａ） 第１図（Ｂ） 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板の両面にそれぞれ少くとも１個の光導波路を備
   え、一方の面の光導波路と他方の面の光導波路のそれぞ
   れ少くとも１個は、前記基板を横切る連結用導波路によ
   って結合されていることを特徴とする光導波路。 ２）基板の両面にそれぞれ配設された光導波路のそれぞ
   れのコア部に接するように前記基板の一方の面から他方
   の面に貫通する穴を設け、該穴の中に連結用光導波路を
   含むブロックを埋めこみ、前記連結用光導波路の両端の
   コア部をそれぞれ前記基板の両面に配設された光導波路
   のコア部と光学的に結合することを特徴とする光導波路
   の接続方法。