JPS6364005A - 光スタ−カプラ - 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〕 本発明は調等の構内光線路網を構成する上で必！！なデ
バイスである元スターカプラの低価格化及び小型化に関
する。

〔従来の技術〕

第４図は従来用いられている元スターカプラの１例の模
式図で、符号１は入力元ファイバ列、２は出力光ファイ
バ列、３はテーバ部、４′ｒｉミキシング部である。こ
の元スターカプラｔ−ｇ造する念めには、まず所要の入
出力ポート数の元ファイバを束ねて中央部を加熱し引伸
ばすことによシテーパ部３ｔ−形成する。次にこのテー
パ部を加熱しながらねじり等を加え各ファイバからの入
射光を空間的に均一にするためのミキシング部を形成す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この方法は入出力ポートが数本のときは表造が容易であ
るが、ポート数が多くなるに従って、光信号分配むらが
生じやすくなり、裏造歩Ｗまりが悪化し高価になるとい
う欠点があった。また製造に人手を介す部分が多く製造
プロセスの自動化が難かしく、将来的にも価格の低減が
困翔であるという欠点があった。

本発明の目的は、半導体製造プロセス技術の応用が可能
な安価にしてかつ小型な元スターカブラを提供すること
におる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明ｔ−概説すれば、本発明は元スターカプラに関す
る発明であって、ある入力ポートからの光信号を他のす
べての出力ポートに分配する機能を有する元スターカプ
ラにおいて、半導体基板上に該基板より屈折率の大きな
半導体薄膜が形成され、該薄膜上に所定の幅と厚さｔ″
有する誘電体薄膜が形成されており、該誘電体薄膜と該
半導体薄膜との間に生じる歪みに基づく光弾性効果によ
り、複数の入力及び出力ポートを有する光半導体導波路
が形成され、〆数の入力ポートを１つの導波路にスター
あるいはトリー状に収束させた後に再び該導波路をスタ
ーあるいはトリー状に分散させることを特徴とする０本
発明は、元スターカプラを構成する導波路として半導体
の光弾性効果を用いた導波路の凹レンズ効果を応用した
ことを最も主要な特徴とする。この点で従来の技術とは
基本的な構成が異なる。

第１図は本発明の１例を示す斜視図であって、符号５は
半導体基板、６は半導体薄膜、７及び８は半導体薄膜中
に導波路を形成するための誘電体薄膜、９はモードミキ
シング部、１０Ｆｉ分岐・合流部である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定てれない。

実施例１ 第１図に示した元スターカプラを炸裂した。

５の半導体基板としてｎｆｉ不純物ｆ　１０”ｃｍ−”
程度ドープしたＧａＡｓ　　を、また、６の半導体薄膜
として高純度なＧａＡａ　　ｔ−用いると、第２図に示
すように光子エネルギーがｔ４ｅＶ以下（波長１８８６
＃ｍ以上）では６の部分の屈折率が５の部分の屈折率よ
り大きくなり基板と垂直方向に元の閉じ込め効果を有す
る。すなわち第２図はノンドープ及びｎ形不純物をドー
プしたＧａＡｓの屈折率波長依存性’ｋ　ＧａＡｓ　　
の屈折率（”％縦軸）と元エネルギー（ｅＶ、横軸）と
の関係で示すグラフである。薄膜６の上にＳｉｎ、の膜
を形成すると、ＧａＡｓ　　薄膜には導波路の幅方向に
下記式（１）で与えられる単位長さ当夕の圧縮力Ｆ（ｋ
ｇｆ／■〕が作用する〔エレクトロニクス　レターズ（
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、　Ｌｅｔｔ、　）第１６巻、第５号
、第１６９〜１７０頁（１９８０）参照〕Ｆ　＝　ｅ’
ｆシ　　　　　　　　　・・・（１１上式でもｔ　（ｍ
）はＳｉｎ、薄膜の厚さであり、ｌｆ（ゆｆ／■１）は
単位厚さの８１０３　　薄膜による応力である。

この結果５１０２薄膜が装荷されている近傍のＧａＡａ
　薄膜の屈折率は第３図に示すようになる。

第３図は第１図のＡ　−Ａ’及びＢ−Ｂ″断面おける各
屈折率分布を示すグラフである◇Δｎ　＝　０における
Ｘの長さが、導波路の幅を示している。

第３図より８１０．薄膜が装荷されている近傍の（）ａ
Ａｓ　　薄膜の屈折率は周囲の部分より高くなっている
ことがわかり、水平方向の元の閉じ込め効果を有し、３
次元的な導波路が形成される。

（１１式から分るように所要の屈折率差は、５ｉ０３薄
膜の厚さを変えることにより得ることができる。

第３図で曲線ａは導波路幅の広い分岐及び合流部（Ａ　
−Ａ’　）、曲線すは各入出力導波路（Ｂ−Ｂ’　）の
各屈折率分布である。第５図から分るように、（１）式
の応力Ｆ′１Ｓｉｎ、薄膜のエツジ部分に作用するため
導波路幅が広い分岐・合流部１０（人−Ａ’）では導波
路中心部分の屈折率が導波路周囲の屈折率に比べ低くな
り平面的な凹レンズが形成される点が注目される。各ポ
ートから入射した信号光は、合流し、モードミキシング
部９ｔ−通過する。モードミキシング部９における元パ
ワーはその屈折率分布が第３図の）で与えられるので、
中心部の強直が大きいガウス形に近い分布となっている
。このため通常の導波路で構成された元スターカプラで
は、中央部分の出射ポートに分岐される元パワーが最も
大きくなり、周辺の導波路はど分岐パワーが小さいとい
う分岐むらが生じる。ところが、５ｉＯ１薄膜が装荷さ
れた導波路では、モードミキシング部９を通過した信号
光は、徐々に幅の広くなる分岐・合流部１０の凹レンズ
効果により、周辺部分へも元が導波され分岐むらが減少
するという大きな利点がある。

ここで述べた元スターカプラを多ポート化する上で、導
波路損失が小さいことが必要であるが、本実施例で述べ
たＧａＡａ　は吸収端波長であるα８７μｍより充分長
い波長、例えばＬ１５ｊＪｍでは損失がα１　ｄＢ／ａ
ｎ程度と充分低損失である。

またここで示した元スターカプラは、半導体製造プロセ
スを応用して製造することが可能なため、量産化による
価格低減が可能であるという利点がある。更に５ｉＯ１
薄膜の幅、厚さ及び基板の不純物ドープ量等を変えるこ
と（より単一モードファイバ用及び多モードファイバ用
のスターカプラも容易に製造できるという利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の元スターカブラは、導波
路自体のレンズ効果により分岐むらを減少することがで
きるという利点があり、更に導波路の作成に半導体製造
プロセスを応用でき、貴意が可能となるので、低価格化
が可能であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の元スターカプラの１例を示す斜視図、
第２図はノンドープ及びｎ形不純物をドープしたＧａＡ
ａ　　の屈折率波長依存性を示すグラフ、第３図は入出
カポ−）１−構成する導波路断面（第１図のＢ　−Ｂ’
　）及び分岐・合流部の断面（第１図のＡ　−Ａ’　）
の各屈折率分布を示すグラフ、第４図は従来の元スター
カプラの１例の模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ある入力ポートからの光信号を他のすべての出力ポ
   ートに分配する機能を有する光スターカプラにおいて、
   半導体基板上に該基板より屈折率の大きな半導体薄膜が
   形成され、該薄膜上に所定の幅と厚さを有する誘電体薄
   膜が形成されており、該誘電体薄膜と該半導体薄膜との
   間に生じる歪みに基づく光弾性効果により、複数の入力
   及び出力ポートを有する光半導体導波路が形成され、複
   数の入力ポートを１つの導波路にスターあるいはトリー
   状に収束させた後に再び該導波路をスターあるいはトリ
   ー状に分散させることを特徴とする光スターカプラ。 ２、該誘電体薄膜が、ＳｉＯ＿２から成る特許請求の範
   囲第１項記載の光スターカプラ。 ３、該半導体が、ＧａＡｓあるいはＳｉから成る特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の光スターカプラ。