WO2004068206A1 - 光導波路および光送受信モジュール - Google Patents

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Takahiro Arakida
Kenji Suzuki
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Sony Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide and an optical transceiver module, and more particularly to an optical waveguide for connecting an optical fiber and an optical element and an optical transceiver module including the optical waveguide.
  • the signal light sent from the optical fiber is divided by the Y-branch waveguide and transmitted to each of the light-receiving element and the light-emitting element.
  • No. 349 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-6969).
  • optical transmission / reception module configured to transmit signal light received from an optical fiber only to a light receiving element via a wavelength selection filter (see Japanese Patent Application Publication No. 2001-133642).
  • a Y-branch waveguide is used in the optical transmitting and receiving module described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2000-200834 and Japanese Patent Publication No. 2002-169043.
  • the incoming signal light is guided to each of the two branch waveguides at a ratio of 1: 1. Therefore, when receiving the signal light, the received signal light is also guided to the light emitting element. And cannot transmit signal light at the same time.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical waveguide and an optical transmission / reception module capable of performing simultaneous transmission and reception without using other optical components. To provide.
  • an optical waveguide comprises a first waveguide that extends in a straight line and that can guide signal light in two directions, one end serving as a common transmission / reception port and the other end serving as a reception port. Branching from the second waveguide so as to form an acute angle with respect to the reception port, and having one end coupled to the first waveguide and the other end serving as a transmission port, toward the first waveguide.
  • a second waveguide for guiding the signal light is
  • the signal light incident from the common transmission / reception port is guided by the first waveguide and reaches the reception port.
  • the first waveguide extends linearly, most of the signal light incident from the common transmission / reception port reaches the reception port without being guided to the second waveguide. Therefore, even when the signal light is input from the common transmission / reception port, it is edible to input the signal light from the transmission port of the second waveguide.
  • the second waveguide is branched from the first waveguide so as to be at an acute angle with respect to the receiving port, light is not guided to the receiving port side, but is guided by the second waveguide. Most of the signal light is guided to the common transmission / reception port of the first waveguide.
  • the optical transmitting and receiving module of the present invention comprises: A light transmitting / receiving module in which a light emitting element and a light receiving element are coupled via an optical waveguide, one end of which is coupled to the optical fiber and the other end of which is coupled to the light receiving element.
  • a first waveguide extending linearly, and branching from the first waveguide at an acute angle with respect to the other end of the first waveguide, and one end is coupled to the first waveguide. And the other end has a second waveguide coupled to the light emitting element.
  • the signal light from the optical fiber enters the second waveguide
  • the signal light is guided by the first waveguide and received by the light receiving element.
  • the first waveguide extends linearly, most of the signal light incident from the optical fiber is received by the light receiving element without being guided to the second waveguide. Therefore, even when the signal light is incident from the optical fiber, the signal light from the light emitting element can be incident on the second waveguide.
  • the signal light from the light emitting element When the signal light from the light emitting element is incident on the second waveguide, the signal light is guided toward the first waveguide by the second waveguide and is coupled to the second waveguide. The light is guided toward the optical fiber.
  • the second waveguide branches off from the first waveguide at an acute angle to the other end of the first waveguide, the light receiving portion coupled to the other end of the first waveguide is formed.
  • the signal light is not guided to the element, and most of the signal light guided by the second waveguide is guided to the optical fiber side of the first waveguide.
  • Figure 1 is a plan view showing an example of a configuration of an optical transceiver module including an optical waveguide according to the present embodiment e
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the optical waveguide shown in FIG.
  • FIG. 3A is a diagram showing a waveguide shape
  • FIG. 3B is a diagram showing a simulation result of an intensity pattern of a guided light at the time of receiving operation by the optical waveguide shown in FIG. 3A
  • FIG. 4A is a diagram showing a waveguide shape
  • FIG. 4B is a diagram showing a simulation result of an intensity pattern of guided light at the time of transmitting operation by the optical waveguide shown in FIG. 4A.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of the configuration of an optical transceiver module including an optical waveguide according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the optical waveguide shown in FIG.
  • the optical transmitting and receiving module according to the present embodiment shown in FIG. 1 includes an optical waveguide 2 formed on a substrate 1 made of a silicon substrate, a sapphire substrate or the like, an optical fiber 3, a light receiving element 4, and an optical fiber 3 mounted on the substrate.
  • the optical waveguide 2 has a first waveguide core portion (first waveguide) 21 extending linearly, and a second waveguide core having one end coupled to the first waveguide core portion 21 at an angle ⁇ . (A second waveguide) 22.
  • first waveguide first waveguide
  • second waveguide second waveguide
  • each of the waveguide cores 21 and 22 is formed on a clad 20 formed on the substrate 1.
  • a cladding part 23 is formed so as to cover each of the waveguide core parts 21 and 22.
  • One end of the first waveguide core part 2 # constitutes the common transmission / reception port 21a, and the other end constitutes the reception port 21b, and guides the signal light in both directions.
  • the second waveguide core 21 is preferably a multi-mode waveguide, for example, formed to have a diameter of 5O ⁇ m.
  • the reason Ho the second signal light guided from the waveguide core portion 2 2 branching obliquely to the waveguide to a common transmission port 2 1 a bond to a low loss has a diameter greater This is because it is preferable to use a multimode waveguide in which light can easily enter.
  • a multi-mode waveguide is defined as a waveguide that has dimensions that can guide multiple modes (the way light rays pass) of signal light.
  • the second waveguide core part 22 forms a branch part 22 a by being coupled at one end to the first waveguide core part 21 on the reception port 21 b side at an angle ⁇ . Constitute the transmission port 22b.
  • the angle and dimensions of the second waveguide core 22, which is obliquely branched with respect to the first waveguide core 21, are such that the signal light guided from the optical fiber 3 is the second waveguide core 2.
  • the angle 0 is required to be an acute angle, and is preferably 5 ° or more and 60 ° or less.
  • most of the signal light guided from the common transmission / reception port 21 a of the first waveguide core 21 is converted to the linear first waveguide core 21.
  • the light is guided inside to the reception port 21b.
  • the signal light guided from the transmission port 22b is coupled to the first waveguide core 21 with low loss and guided, and guided to the common transmission / reception port 21a.
  • the dimension of the branch portion 22 a of the second waveguide core portion 22, that is, the width or the thickness of the waveguide be smaller than that of the linear second waveguide core portion 21. .
  • the first waveguide core section 21 and the second waveguide core section 22 are further connected so that light is not scattered. Has a gentle curved shape.
  • Each of the waveguide cores 21 and 22 is made of a material that does not absorb light to be used and has a higher oscillating ratio for light to be used than the claddings 20 and 23.
  • the waveguide cores 21 and 22 are formed of a high molecular material such as an epoxy resin or a fluorinated polyimide, and the refractive index is adjusted by adding impurities to these.
  • the cladding sections 20 and 23 have no absorption for the light used and have a waveguide core section. It is formed of a material having a lower refractive index to light used than 2 1 and 2 2.
  • the cladding portions 20 and 23 are formed of a polymer material such as an epoxy resin or a fluorinated polyimide, and the refractive index is adjusted by adding an impurity to these.
  • the cladding portions 20 and 23 and the waveguide core portions 21 and 22 may be made of the same material or different materials.
  • the optical fiber 3 is mounted on the substrate 1 with the end face of the optical fiber 3 optically coupled to the common transmission / reception port 21 a of the first waveguide core 21.
  • the optical fiber 3 may be either a multimode fiber or a single mode fiber.
  • the light receiving element 4 is mounted on the substrate 1 with the light receiving surface of the light receiving element 4 optically coupled to the reception port 21 b of the first waveguide core 21.
  • the light receiving element 4 is made of, for example, a photo diode.
  • the light emitting element 5 is mounted on the substrate 1 with the light emitting surface of the light emitting element 5 optically coupled to the transmission port 22 b of the second waveguide core 22.
  • a semiconductor laser such as a Fabry-Perot laser (FP-LD) or a distributed laser (DFB-: LD) can be used.
  • FP-LD Fabry-Perot laser
  • DFB-: LD distributed laser
  • the received signal light incident from the optical fiber 3 is guided by the first waveguide core 21 from the common transmission / reception port 1 a to the reception port 21 b of the second waveguide core 21 and received.
  • Light is received by the element 4.
  • the signal light is converted into an electric signal by the photodetector 4 and input to a receiving circuit (not shown) connected to the photodetector 4.
  • the received signal light guided by the first waveguide core portion 21 is not guided to the second waveguide core portion 22 and the light emitting element 5, so that the light emitting element
  • the transmission signal light can be transmitted by the slave 5.
  • the transmission signal light emitted by the light emitting element 5 is From the transmission port 22 b to the branch part 22 a, the light is guided by the second waveguide core part 22, coupled to the first waveguide core part 2 ⁇ , and becomes the first waveguide core part 21.
  • the light is guided to the common transmission / reception port 21 a and coupled to the optical fiber 3. Since the second waveguide core 22 branches off from the first waveguide core 21 at an acute angle ⁇ ⁇ ⁇ with respect to the reception port 21 b, the transmission signal light is transmitted to the light receiving element 4. No light is guided to the side, and the light receiving operation to the light receiving element 4 is not affected.
  • the transmission signal light coupled to the optical fiber 3 is guided by the optical fiber 3 and sent to an external optoelectronic circuit device. Note that the wavelengths of the above-mentioned reception signal light and transmission signal light may be changed.
  • a polymer material such as epoxy resin or fluorinated polyimide is applied to the entire surface of the substrate 1 to form the cladding part 20, and then a polymer material such as epoxy resin or fluorinated polyimide is further applied to the entire surface. Coating is performed to form a high-refractive-index layer serving as a core. The refractive index difference between the cladding part 20 and the high refractive index layer is adjusted by including impurities.
  • a resist having a desired pattern is formed on the high-refractive-index layer by photolithography, and reactive ion etching of the high-refractive-index layer is performed using the resist as a mask, thereby obtaining a shape as shown in FIG.
  • the first waveguide core portion 21 and the second waveguide core portion 22 are patterned.
  • a polymer material such as epoxy resin or fluorinated polyimide is applied to the entire surface so as to cover the waveguide core portions 21 and 22 to form a cladding portion 23.
  • a polymer material such as epoxy resin or fluorinated polyimide is applied to the entire surface so as to cover the waveguide core portions 21 and 22 to form a cladding portion 23.
  • an optical waveguide 2 having waveguide core portions 21 and 22 embedded in cladding portions 20 and 23 is formed on a substrate.
  • the optical fiber 3 is mounted on the substrate 1 so that the end face of the optical fiber 3 is optically coupled to the common transmission / reception port 21a of the second waveguide core 2 #.
  • the light receiving element 4 is mounted on the substrate 1 so that the light receiving surface of the light receiving element 4 is optically coupled to the reception port 2 lb of the first waveguide core 21.
  • the light emitting element 5 is mounted on the substrate 1 so that the light emitting surface of the light emitting element 5 is optically coupled to the transmission port 22 b of the second waveguide core 22.
  • FIG. 3A is a diagram showing a waveguide shape
  • FIG. 3B is a diagram showing a simulation result of an intensity pattern of guided light at the time of receiving operation by the optical waveguide shown in FIG. 3A.
  • the linear first waveguide core 21 has a length of 7 mm, the reception port 21 b of the first waveguide core 21, and the second waveguide core 21.
  • the optical waveguide in which the interval between 22 transmission ports 22b is 250 was simulated.
  • the waveguide cores 21 and 22 have a 50 / urn angle, and the refractive index difference from the cladding is 1.5%.
  • the X coordinate and the Z coordinate indicate vertical coordinates obtained by dividing the shape of the optical waveguide in units of am.
  • the received signal light is guided to the receiving port 21 b of the first waveguide core unit 21, and the received signal light becomes 0%. 0.015% is guided to the transmission port 22 b of the second waveguide core part 22, and the received signal light travels substantially straight through the linear first waveguide core part 21. Therefore, the received signal light incident on the first waveguide core 21 is guided to the receiving port 21 b with a low loss of 0.10 dB which is less than ⁇ . It can be seen that the intensity of the signal light guided to the second waveguide core part 22 is about 28 dB, and that it is hardly guided.
  • FIG. 4A is a diagram showing the shape of a long wave path
  • FIG. 4B is a diagram showing a simulation result of an intensity pattern of guided light at the time of transmitting operation by the optical waveguide shown in FIG. 4A.
  • the optical waveguide shown in FIG. 4A is the same as that shown in FIG. 3A.
  • the X coordinate and the Z coordinate are obtained by dividing the shape of the optical waveguide in units of m. Indicates the position coordinates divided.
  • the transmission signal light from the second waveguide core unit 22 is coupled to the first waveguide A unit 2 ⁇ and the common transmission / reception port 2 It is guided to 1a. Therefore, the transmission signal light from the second waveguide core portion 22 is guided to the first waveguide core portion 21 with a low loss of 0.57 dB which is equal to or less than 1.0 dB. You can see that.
  • simultaneous bidirectional transmission and reception using one optical fiber can be realized without using optical components such as a wavelength selection filter. can do.
  • the respective waveguide core portions 21 and 22 of the optical waveguide can be formed collectively by using patterning or the like as described above, and there is no need for a groove for inserting an optical component such as a wavelength selection filter.
  • a low-loss optical waveguide can be manufactured with good yield. This is because, when an optical component such as a wavelength selection filter is inserted, there are many factors that deteriorate characteristics such as light scattering loss and reliability of the adhesive strength.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the material constituting the substrate 1, the cladding portions 20 and 23 constituting the optical waveguide 2 and the waveguide core portions 21 and 22 is not particularly limited, and the optical fiber 3 is constituted.
  • the material is not particularly limited.
  • the present invention can be applied to an optical waveguide and an optical transmission / reception module of the present invention, for example, an optical access system.

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Abstract

本発明は、他の光学部品を用いずに、送信と受信との同時動作を行うことが可能な光導波路および光送受信モジュールを提供する。直線状の第１の導波路２１の一端が光ファイバ３に結合され他端が受光素子４に結合されている。そして、受光素子４に結合される側の第１の導波路２１に対し鋭角θで一端が結合され、他端が発光素子５に結合される第２の導波路２２が設けられている。この第２の導波路２２の形状を制御することにより、光ファイバ３からの受信信号光は第２の導波路２２に導波されることなく、受光素子４に受光される。従って、受信動作と同時に送信動作が可能となる。すなわち、発光素子５からの送信信号光が第２の導波路２２に入射されると、当該信号光は、第２の導波路２２により第１の導波路２１に向けて導波されて、第１の導波路２１に結合されて光ファイバ３に向けて導波される。

Description

明 細 光導波路および光送受信モジュール 技術分野
本発明は、 光導波路および光送受信モジュールに関し、 特に光ファイバと光素 子を接続する光導波路および当該光導波路を備えた光送受信モジュールに関する
背景技術
近年、 光アクセス系システムに使用される光モジユールの小型化とコスト低減 を図るため、 光導波路等を使用して送信機能と受信機能とを一体化した光送受信 モジュールの適用が主流となりつつある。 この背景としてインターネツ 卜の爆発 的な普及に後押しされた情報伝送容量の拡大への要求がある。 光送受信モジユー ルでは、 送信用の発光素子と受信用の受光素子とが一つの光送受信モジュールの 中に実装されている。
従来例の光送受信モジュールでは、 光フアイバから送られてきた信号光が Y分 岐導波路で分けられて、 受光素子と発光素子のそれぞれに伝送される （特闢 2 0 0 0 - 2 0 6 3 4 9号公報、 特開 2 0 0 2—】 6 9 0 4 3号公報参照) 。
また、 光フアイバから受信した信号光を波長選択フィル夕を介して受光素子だ けに送る構成の光送受信モジュールもある （特闢 2 0 0 1 - 1 33 6 4 2号公報 参照）。
特開 2 0 0 0— 2 0 8 34 9号公報および特闘 2 0 0 2 - 1 6 9 04 3号公報 に記載の光送受信モジュールでは、 Y分岐導波路を用いるため、 光ファイバから 送られてきた信号光は、 1対 1の割合で 2つの分岐導波路のそれぞれに導波され る。 従って、 信号光を受信している時は、 発光素子にも受信した信号光が導波さ れており、 同時に信号光を送信することができない。
また、 特許文献 3に記載の光送受信モジュ^ "ルでは、 送信と受信との同時動作 を行うことができるが、 波長選択フィルタ等の他の光学部品を光送受信モジユー ルに組み込まなくてはならないため、 コストや生産性の面で不利となる。 発明の開示
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、 その目的は、 他の光学部品 を用いずに、 送信と受信との同時動作を行うことが可能な光導波路および光送受 信モジュールを握供することにある。
上記の目的を達成するため、 本発明の光導波路は、 一端が共通送受信ポートと なり他端が受信ポートとなる、 双方向に信号光を導波し得る直線状に伸びた第 1 の導波路と、 前記受信ポートに対し鋭角となるように前記第〗の導波路から分岐 し、 前記第 1の導波路に一端が結合され他端が送信ポートとなる、 前記第 1の導 波路に向けて信号光を導波する第 2の導波路とを有する。
上記の本発明の光導波路では、 共通送受信ポートから入射した信号光は第 1の 導波路により導波されて受信ポートへ達する。 このとき、 第 1の導波路が直線状 に延びていることから、 共通送受信ポートから入射した信号光のほとんどが第 2 の導波路へ導波せずに受信ポートへ達する。 従って、 共通送受信ポートから信号 光を入射している際にも、 第 2の導波路の送信ポー卜から信号光を入射すること も可食 となる。
第 2の導波路の送信ポー卜から入射した光は第 1の導波路に向けて導波されて 、 第〗の導波路に結合されて共通送受信ポートまで導波される。 第 2の導波路は 受信ポー卜に対し鋭角となるように第 1の導波路から分岐していることから、 受 信ポート側へ光は導波されず、 第 2の導波路により導波された信号光のほとんど が第 1の導波路の共通送受信ポートへと導波される。
さらに、 上記の目的を達成するため、 本発明の光送受信モジュールは、 光ファ ィパ、 発光素子および受光素子が光導波路を介して結合された光送受信モジュ ^ ルであつて、 一端が前記光ファィパに結合され他端が前記受光素子に結合される
、 直線状に伸びた第 1の導波路と、 前記第 1の導波路の他端側に対し鋭角となる ように前記第 1の導波路から分岐し、 前記第 1の導波路に一端が結合され他端が 前記発光素子に結合される第 2の導波路とを有する。
上記の本発明の光送受信モジュールでは、 光フアイバからの信号光が第】の導 波路に入射されると、 当該信号光は第 1の導波路により導波されて受光素子によ り受光される。 このとき、 第 1の導波路が直線状に延びていることから、 光ファ ィパから入射した信号光のほとんどが第 2の導波路へ導波せずに受光素子に受光 される。 従って、 光ファイバから信号光を入射している際にも、 発光素子からの 信号光を第 2の導波路に入射することも可能となる。
発光素子からの信号光が第 2の導波路に入射されると、 当該信号光は、 第 2の 導波路により第 1の導波路に向けて導波されて、 第】の導波路に結合されて光フ アイバに向けて導波される。
第 2の導波路は、 第 1の導波路の他端側に対し鋭角となるように第 1の導波路 から分岐していることから、 第 1の導波路の他端側に結合された受光素子へ信号 光は導波されず、 第 2の導波路により導波された信号光のほとんどが第 1の導波 路の光ファィパ側へと導波される。 図面の簡単な説明
図 1は、 本実施形態に係る光導波路を備えた光送受信モジュールの構成の一例 を示す平面図である e
図 2は、 図 1に示す光導波路の A— A ' 線における断面図である。
図 3 Aは、 導波路形状を示す図であり、 図 3 Bは、 図 3 Aに示す光導波路によ る受信動作の際の導波光の強度パターンのシュミレーシヨン結果を示す図である 図 4 Aは、 導波路形状を示す図であり、 図 4 Bは図 4 Aに示す光導波路による 送信動作の際の導波光の強度パターンのシュミレーシヨン結果を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明の光導波路および光送受信モジュールの実施の形態について、 図面を参照して説明する。
図 1は、 本実施形態に係る光導波路を備えた光送受信モジュールの構成の一例 を示す平面図である。 図 2は、 図 1に示す光導波路の A— A' 線における断面図 である。
図 1に示す本実施形態に係る光送受信モジュールは、 シリコン基板ゃサフアイ ァ基板等からなる基板 1上に形成された光導波路 2と、 基板〗上に実装された光 ファイバ 3、 受光素子 4および発光素子 5とを有する。
光導波路 2には、 直線状に延びた第 1の導波路コア部 （第 1の導波路） 2 1と 、 第 1の導波路コア部 2 1に対し角度 øで一端が結合された第 2の導波路コア部 (第 2の導波路） 2 2とを有する。 図 2の断面図に示すように、 各導波路コア部 2 1， 2 2は、 基板 1上に形成されたクラツ ド部 2 0上に形成されている。 各導 波路コア部 2 1， 2 2を被覆するようにクラッ ド部 2 3が形成されている。 第 1の導波路コア部 2 〗は、 一端が共通送受信ポート 2 1 aを構成し、 他端が 受信ポート 2 1 bを構成しており、 双方向に信号光を導波する。. 第】の導波路コ ァ部 2 1は、 マルチモード導波路であることが好ましく、 例えば 5 O ^ m径に形 成されている。 その理由ほ、 斜めに分岐した第 2の導波路コア部 2 2から導波さ れた信号光を低損失で結合して共通送受信ポート 2 1 aへと導波するためには、 径が大きく光を入れやすいマルチモード導波路とすることが好ましいからである 。 マルチモード導波路とは、 信号光の複数のモード （光線の通り方） を導波可能 な寸法をもつ導波路と定義する。 第 2の導波路コア部 2 2は、 受信ポート 2 1 b側の第 1の導波路コア部 2 1に 対し角度 Θで一端が結合されることにより分岐部 2 2 aを構成し、 他端が送信ポ ート 2 2 bを構成している。 第 1め導波路コア部 2 1に対して斜めに分岐した第 2の導波路コア部 2 2の角度および寸法は、 光ファイバ 3から導波された信号光 が第 2の導波路コア部 2 2に導波されないような角度および寸法に規定されてい このための条件として、 角度 0は鋭角である必要があり、 好ましくは、 5 ° 以 上 6 0 ° 以下であることが好ましい。 このような角度に規定することにより、 第 1の導波路コア部 2 1の共通送受信ポート 2 1 aから導波された信号光の大部分 は、 直線状の第 1の導波路コア部 2 1内を導波して受信ポート 2 1 bへと導波さ れる。 また、 送信ポート 2 2 bから導波された信号光は、 第 1の導波路コア部 2 1に低損失で結合されて導波され、 共通送受信ポート 2 1 aへと導波される。 また、 第 2の導波路コア部 2 2の分岐部 2 2 aにおける寸法、 すなわち導波路 の幅あるいは膜厚は、 直線状の第〗の導波路コア部 2 1に比べて小さくすること が好ましい。 このように分岐部 2 2 aにおける導波路幅あるいは膜厚を小さくす ることにより、 第】の導波路コア部 2 1の共通送受信ポート 2 〗 aから導波され た信号光が第 2の導波路コア部 2 2へ導波することが防止される。
図 1に示す例では、 さらに、 光の散乱がないように第 1の導波路コア部 2 1 と 第 2の導波路コア部 2 2とを連結させるため、 第 2の導波路コア部 2 2はゆるや かな曲線形状を有している。
各導波路コア部 2 1， 2 2ほ、 使用する光に対して吸収がなく、 かつクラツ ド 部 2 0 , 2 3よりも使用する光に対する犀折率が高い材料により形成されている 。 導波路コア部 2 1 , 2 2は、 例えばエポキシ樹脂やフッ素化ポリイミ ド等の高 分子材料により形成され、 これらに不純物を加えることにより屈折率が調整され る
クラッ ド部 2 0 , 2 3は、 使用する光に対して吸収がなく、 かつ導波路コア部 2 1 , 2 2よりも使用する光に対する屈折率が低い材料により形成されている。 クラッ ド部 2 0， 2 3は、 例えばエポキシ樹脂やフッ素化ポリイミ ド等の高分子 材料により形成され、 これらに不純物を加えることにより屈折率が調整される。 なお、 クラッ ド部 2 0， 2 3と導波路コア部 2 1， 2 2とは、 同種材料であって も異種材料であってもよい。
光ファイバ 3は、 当該光ファイバ 3の端面が第 1の導波路コア部 2 1の共通送 受信ポート 2 1 aと光学的に結合されて、 基板 1上に搭載されている。 光フアイ パ 3は、 マルチモードファイバ又はシングルモードファイバのいずれでもよい。 受光素子 4は、 当該受光素子 4の受光面が第 1の導波路コア部 2 1の受信ポー ト 2 1 bに光学的に結合されて、 基板 1上に実装されている。 受光素子 4は、 例 えばフォ トダイォードよりなる。
発光素子 5は、 当該発光素子 5の発光面が第 2の導波路コア部 2 2の送信ポー ト 2 2 bに光学的に結合されて、 基板 1上に実装されている。 発光素子 5として は、 半導体レーザであるフアブリ一ペローレーザ （F P— L D ) や分布帰遺型レ —ザ （D F B— : L D ) 等を用いることができる。
次に、 上記構成の本実施形態に係る光送受信モジュールの動作について、 図 1 を参照して説明する。
光ファイバ 3から入射した受信信号光は、 第〗の導波路コア部 2 1の共通送受 信ポート 1 aから受信ポート 2 1 bまで第 1の導波路コア部 2 1により導波さ れ、 受光素子 4により受光される。 この受光秦子 4により信号光が電気信号に変 換されて、 受光秦子 4に接続された図示しない受信回路に入力される。 上記の受 信動作において、 第 1の導波路コア部 2 1により導波された受信信号光は、 第 2 の導波路コア部 2 2および発光素子 5へは導波されないことから、 同時に発光素 子 5による送信信号光の送信が可能になる。
すなわち、 上記の受信動作の際に、 発光素子 5により発光された送信信号光は 、 送信ポート 2 2 bから分岐部 2 2 aまで第 2の導波路コア部 2 2により導波さ れ、 第〗の導波路コア部 2 〗に結合し、 第 1の導波路コア部 2 1により共通送受 信ポート 2 1 aまで導波され、 光ファイバ 3に結合される。 第 2の導波路コア部 2 2は、 受信ポート 2 1 bに対し鋭角の角度 Θとなるように第 1の導波路コア部 2 1から分岐していることから、 送信信号光は受光素子 4側には導波されること はなく、 受光素子 4への受光動作に影響を与えることもない。
光ファイバ 3に結合された送信信号光は、 光ファイバ 3により導波されて外部 の光電子回路装置に送られる。 なお、 上記の受信信号光と送信信号光の波長を変 えてもよい。
次に、 上記の本実施形態に係る光送受信モジュ ^ルの製造方法の一例について 、 図 1および図 2を参照して説明する。
まず、 基板 1上にエポキシ樹脂あるいはフッ素化ポリイミ ド等の高分子材料を 全面に塗布してクラッ ド部 2 0を形成した後に、 エポキシ樹脂あるいはフッ素化 ポリイミ ド等の高分子材料をさらに全面に塗布してコア部となる高屈折率層を形 成する。 クラつド部 2 0と高屈折率層の屈折率差は、 不純物を含有させて調整す る
次に、 高屈折率層上にフォトリソグラフィにより所望のパターンをもつレジス トを形成し、 当該レジストをマスクとして高屈折率層の反応性イオンエッチング を行うことにより、 図 1に示すような形状の第〗の導波路コア部 2 1 と第 2の導 波路コア部 2 2をパターン形成する。
レジストを除去した後に、 導波路コア部 2 1 , 2 2を覆うようにエポキシ樹脂 あるいはフッ素化ポリイミ ド等の高分子材料を全面に塗布してクラッ ド部 2 3を 形成することにより、 図 2に示すように基板】上にクラッ ド部 2 0 , 2 3内に埋 め込まれた導波路コア部 2 1 , 2 2を有する光導波路 2が形成される。
最後に、 光ファイバ 3の端面が第】の導波路コア部 2 〗の共通送受信ポート 2 1 aに光学的に結合されるように、 基板 1上に光ファイバ 3を搭載する。 また、 受光素子 4の受光面が第 1の導波路コア部 2 1の受信ポート 2 l bに光 学的に結合されるように、 受光素子 4を基板 1上に実装する。 さらに、 発光素子 5の発光面が第 2の導波路コア部 2 2の送信ポート 2 2 bに光学的に結合される ように、 発光素子 5を基板 1上に実装する。
次に、 上記の本実施形態に係る光導波路および光送受信モジュールの効果につ いて、 説明する。
図 3 Aは導波路形状を示す図であり、 図 3 Bは図 3 Aに示す光導波路による受 信動作の際の導波光の強度パターンのシュミレーシヨン結果を示す図である。 図
3 Aに示すように、 直線状の第 1の導波路コア部 2 1の長さが 7 mm、 第 1の導 波路コア部 2 1の受信ポート 2 1 bと、 第 2の導波路コア部 2 2の送信ポ ト 2 2 b間の間隔が 2 5 0 となる光導波路についてシュミレーシヨンした。 各導 波路コア部 2 1， 2 2は 5 0 /u rn角とし、 クラッ ド部との屈折率差を 1 . 5 %と した。 なお、 図 3 Aおよび図 3 Bにおいて、 X座標および Z座標は、 光導波路の 形状を a m単位で分割した^ Ϊ置座標を示す。
図 3 Bに示すように、 受信動作において、 受信信号光の 9 7 . 6 %が第1の導 波路コア部 2 1の受信ポ^"ト 2 1 bに導波され、 受信信号光の 0 . 0 0 1 5 %が 第 2の導波路コア部 2 2の送信ポート 2 2 bに導波されており、 受信信号光は直 線状の第 1の導波路コア部 2 1をほぼ直進していることがわかる。 従って、 第 1 の導波路コア部 2 1に入射した受信信号光は、 】. O d B以下である 0 . 1 0 d Bの低損失で受信ポート 2 1 bに導波されていることがわかる。 なお、 第 2の導 波路コア部 2 2へ導波される信号光の強度ほ、 — 2 8 d Bでありほとんど導波さ れないこと力わカヽる
図 4 Aは、 翳波路形状を示す図であり、 図 4 Bは図 4 Aに示す光導波路による 送信動作の際の導波光の強度パターンのシュミレーシヨン結果を示す図であ。 図
4 Aに示す光導波路は、 図 3 Aに示すものと同じものとしてある。 なお、 図 4 A および図 4 Bにおいて、 X座標および Z座標は、 光導波路の形状を m単位で分 割した位置座標を示す。
図 4 Bに示すように、 送信動作において、 第 2の導波路コア部 2 2からの送信 信号光の 8 7 . 8 %が第〗の導波路 ア部 2 〗に結合されて共通送受信ポート 2 1 aに導波されている。 従って、 第 2の導波路コア部 2 2からの送信信号光は 1 . O d B以下である 0 . 5 7 d Bの低損失で第 1の導波路コア部 2 1に導波され ていることがわかる。
以上説明したように、 本実施形態に係る光導波路および光送受信モジュールに よれば、 一本の光フアイバを用いた同時双方向送受信を波長選択フィル夕等の光 学部品を使用することなく、 実現することができる。
また、 光導波路の各導波路コア部 2 1 , 2 2は、 上述したようにパターニング 等を用いて一括して形成することができ、 波長選択フィルタ等の光学部品を挿入 する溝もいらないため、 低損失な光導波路を歩留り良く作製することができる。 これは、 波長選択フィルタ等の光学部品を入れる場合には、 そこでの光散乱損失 や接着強度の信頼性など特性劣化させる要因が多くなるからである。
本発明は、 上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、 基板 1や、 光導波路 2を構成するクラッ ド部 2 0， 2 3および導波路 コア部 2 1， 2 2を構成する材料には特に限定されず、 また、 光ファイバ 3を構 成する材料にも特に限定はない。
その他、 本発明の要旨を逸脱しない範囲で、 種々の変更が可能である。 産業上の利用可能性
本発明の光導波路およぴ光送受信モジュ一ルほ、 例えば光アクセス系システム に適用することができる。

Claims

言青求の範囲
1 . 一端が共通送受信ポートとなり他端が受信ポートとなる、 双方向に信号光を 導波し得る直線状に伸びた第 1の導波路と、
前記受信ポートに対し鋭角となるように前記第 1の導波路から分岐し、 前記 第 1の導波路に一端が結合され他端が送信ポートとなる、 前記第〗の導波路に向 けて信号光を導波する第 2の導波路と
を有する光導波路。
2 . 前記第〗の導波路は、 信号光の複数のモードを導波し得る寸法により形成さ れている
請求項 1記載の光導波路。
3 . 前記第 2の光導波路は、 前記第 1の導波路に結合される一端部の寸法が、 前 記第 1の導波路側ほど小さくなるように形成されている
請求項 1記載の光導波路。
4 . 光ファイバ、 発光素子および受光素子が光導波路を介して結合された光送受 信モジュールであって、
一端が前記光ファィバに結合され他端が前記受光素子に結合される、 直線状 に伸びた第 1の導波路と、
前記第 1の導波路の他端側に対し鋭角となるように前記第 1の導波路から分 岐し、 前記第〗の導波路に一端が結合され他端が前記発光素子に結合される第 2 の導波路と .
を有する光送受信モジユール。
5 . 前記第〗の導波路は、 信号光の複数のモードを導波し得る寸法により形成さ れている
請求項 4記載の光送受信モジュール。
6 . 前記第 2の光導波路は、 前記第〗の導波路に結合される一端部の寸法が、 前 記第 1の導波路側ほど小さくなるように形成されている 請求項 4記載の光送受信モジユール。
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