WO2004102238A1 - 光導波路構造 - Google Patents

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Nobuo Miyadera
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Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide structure, and more particularly, to an optical waveguide structure capable of highly equalizing a branching ratio and a multiplexing ratio.
  • An optical waveguide is used as an optical connection in optical transmission.
  • an optical device such as an optical splitter (branch coupler) is indispensable as a basic component of the optical waveguide.
  • the optical splitter (branch coupler) acts as a combined optical waveguide when the optical transmission direction is reversed.
  • a branch optical waveguide may be used in connection with another optical waveguide fiber.
  • an axis shift occurs between the incident light and the input optical waveguide due to manufacturing variations.
  • the branching ratio of the branch optical waveguide connected to the input optical waveguide varies. It is considered that the fluctuation of the light intensity peak position is caused by the interference of each mode, because higher-order modes other than the fundamental mode are excited in the optical waveguide by the axis shift.
  • the first conventional branch optical waveguide has a structure in which a long linear input optical waveguide is used to attenuate fluctuations in the light intensity peak position.
  • the second conventional branching and multiplexing optical waveguide has a structure in which a curved optical waveguide is provided in an input optical waveguide (for example, see Patent Document 1, FIG. 12 and its description).
  • the third conventional branching / multiplexing waveguide has a structure in which a constricted portion is provided in the input optical waveguide.
  • the first, second, and third branch optical waveguides described above have a problem in that the radiation loss increases because the fluctuation of the light intensity peak position is attenuated by higher-order mode radiation.
  • the first branch optical waveguide emits a higher-order mode using a long linear input optical waveguide, so that there is a problem that the first branch optical waveguide becomes longer.
  • the second and third branch optical waveguides change the shape of the optical waveguide and radiate higher-order modes with a weak confinement effect, but the fundamental mode is radiated due to the change in the shape of the optical waveguide. There is.
  • it is necessary to make the shape change in the light propagation direction dull in order to prevent the emission of the fundamental mode. is there. That is, in either case, there is a problem that the radiation loss becomes large and / or the length becomes long.
  • the above-described first branch optical waveguide requires a long linear input optical waveguide, and has a problem of being elongated.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional branch optical waveguide, and has as its object to provide a stable optical waveguide structure in which parts can be easily manufactured, assembly adjustment is simple, and the assembly is stable.
  • the present invention also provides an optical waveguide structure that can sufficiently compensate for the shift in the peak of the field distribution, has high reproducibility, reduces light quantity loss, and can evenly equalize the branching ratio with high accuracy.
  • the purpose is to provide.
  • Another object of the present invention is to provide an optical waveguide structure which is easy to manufacture without a constricted portion or the like, emits less high-order mode, and has a small radiation loss.
  • connection may be optically connected.
  • a connection surface may have a groove or a gap.
  • on-axis at the second exit / incident end means that when the center position between the second optical waveguide and the third optical waveguide is the oscillation center of the light intensity peak position, it is equal to or less than half the amplitude of the oscillation, preferably 1/3 or less, more preferred Or 1/4 or less.
  • the refractive index difference is defined as: n is the refractive index of the core, and ⁇ is the refractive index of the cladding.
  • the present invention provides a first optical waveguide having a ⁇ end and a ⁇ end, a second optical waveguide having a C end and a D end, a third optical waveguide having an E end and an F end, and A branch where the B end of the first optical waveguide is connected to the first outgoing / incoming end, and the C end of the second optical waveguide and the E end of the third optical waveguide are connected to the second outgoing / incoming end.
  • An optical waveguide structure having a multiplexed optical waveguide
  • the first optical waveguide so that the light intensity peak passes through the axis offset position at the A end of the first optical waveguide and passes on the axis at the second outgoing / incident end of the branching multiplexed optical waveguide. And the length of the branching and multiplexing optical waveguide is determined.
  • the present invention also provides a light intensity beak position of the shortest wavelength among the wavelengths used passes through an off-axis position at an A end of the first optical waveguide, and a second outgoing / incoming end of the branched multiplexed optical waveguide. Wherein the lengths of the first optical waveguide and the branched multiplexed optical waveguide are determined so as to pass on the axis.
  • the present invention also the core width of the first optical waveguide W s, the length L s, the length of the branch multiplexing optical waveguide L t, a core width of said second and out the exit end and W t ,
  • the present invention is also characterized in that the optical waveguide structure functions as a branch optical waveguide.
  • the present invention is also characterized in that the optical waveguide structure functions as a multiplexed optical waveguide.
  • the present invention is also characterized in that the optical waveguide structure is a resin optical waveguide.
  • the present invention is also characterized in that the optical waveguide structure includes a V-grooved optical waveguide substrate.
  • the light intensity peak may pass through an off-axis position at an A end of the first optical waveguide at a first wavelength and a second wavelength, and at a second outgoing / incoming end of the branched multiplexed optical waveguide.
  • the lengths of the first optical waveguide and the branch multiplexing optical waveguide are determined so as to pass on an axis.
  • the present invention is also characterized in that the core width of the first optical waveguide is wider than the core widths of the second and third optical waveguides.
  • the present invention also the core width of the first optical waveguide W s, the length L s, the length of the branch multiplexing optical waveguide L t, a Koa width of the second and out the exit end and W t ,
  • the present invention further provides the core width of the first optical waveguide W s, the length L s, the length of the branch multiplexing optical waveguide L t, a Koa width of the second and out the exit end and W t ,
  • the core width of the first optical waveguide is W s
  • the length is L s
  • the length of the branch multiplexed optical waveguide is L
  • the core width of the second input / output exit end is W t.
  • the core width of the first optical waveguide is W s
  • the length is L s
  • the length of the branched multiplexed optical waveguide is L t
  • the core width of the second outgoing and outgoing end is W t. age
  • the core width of the first optical waveguide is W s
  • the length is L s
  • the length of the branched multiplexed optical waveguide is L t
  • the core width of the second outgoing and outgoing end is W t. age
  • the present invention further provides a non-linear first optical waveguide having an A end and a B end, a non-linear second optical waveguide having a C end and a D end, and an E end and an F end.
  • a non-linear third optical waveguide having: and a B end of the first optical waveguide connected to a first outgoing / incoming end, a C end of the second optical waveguide and an E end of the third optical waveguide.
  • a branching multiplexed optical waveguide having a portion connected to the second outgoing / incoming end portion, wherein a light intensity peak passes through the axially offset position of the first outgoing / incoming end portion, and a light intensity peak is in the second outgoing / incoming portion.
  • various materials such as inorganic materials such as glass and semiconductor materials and organic materials such as resins can be mentioned. Polymers such as resins are processed in a short time by dry etching or the like. It is preferable because it is easy.
  • materials such as resin have advantages in that they are less fragile and tough because they are more flexible than inorganic materials such as glass and semiconductor materials. Furthermore, it is suitable for mass production because it can lower the temperature required for the formation of the laser beam and the etching rate is high, so that the time required for manufacturing the optical waveguide structure can be shortened.
  • materials such as resin may have higher propagation loss inherent to the material than quartz glass. Since the material-specific propagation loss is proportional to the length of the optical waveguide, it is preferable to reduce the length of the optical waveguide when configuring an optical waveguide that provides the same function.
  • the effect of shortening the length of the present invention is relatively large as compared with the conventional example, and it can be said that this is an effective choice.
  • polyimide resins eg, polyimide resins, poly (imide'isoindoloquinazolinedione imide) resins, polyetherimide resins, and polyetherimide resins.
  • the resin may have a fluorine atom.
  • Preferred as the polymer is a polyimide resin because of its high glass transition temperature (Tg) and excellent heat resistance.
  • Tg glass transition temperature
  • polyimide resin containing fluorine is particularly preferable in view of transmittance and refractive index characteristics.
  • Fluoride-containing polyimide resins include fluorine-containing polyimide resins, fluorine-containing poly (imide / isoindoloquinazolinedione imide) resins, fluorine-containing polyetherimide resins, and fluorine-containing polyimide resins. And a polyamide imide resin containing.
  • the precursor solution of the above-mentioned polyimide resin containing fluorine is prepared by dissolving tetracarboxylic acid dicarboxylic acid in a polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, heptylolactone, and dimethylsulfoxide. It is obtained by reacting an anhydride with diamine. Fluorine may be contained in both tetracarboxylic dianhydride and diamine, or may be contained in only one of them.
  • the precursor solution of the above-mentioned polyimide resin containing no fluorine is prepared in a polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, abutyrolactone, dimethylsulfoxide, etc.
  • a polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, abutyrolactone, dimethylsulfoxide, etc.
  • a polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, abutyrolactone, dimethylsulfoxide, etc.
  • acid dianhydrides containing fluorine include (trifluoromethyl) pyromellitic dianhydride, di (trifluoromethyl) pyromellitic dianhydride, di (heptafic) (Fluoropropyl) pyromellitoic dianhydride, pentafluoromethyl biromellidioic dianhydride, bis ⁇ 3,5-di (trifluoromethyl) phenoxy ⁇ pyromellitic dianhydride, 2, 2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, 5,5'-bis (trifluoromethyl) -1,3,3,4,4'-tetracarboxybiphenyl dianhydride, 2, 2 ', 5,5'-tetrakis (trifluoromethyl) 1,3,3', 4,4'-tetracarboxybiphenylnihydrate, 5,5'-bis (trifluoromethyl) -3 , 3
  • the Jiamin containing fluorine for example, 4- (1H, 1H, 11H- eicosapentaenoic full O row down decanoate carboxymethyl) one 1, 3-Jiaminobenzen, 4- (1 H 3 1H- Pas one Furuoro 1 Bed evening phenoxy) 1,3-diaminobenzene, 4- (1H, 1H-perfluoro-11-heptanoxy) 1,3-diaminobenzene, 4- (1 H, 1 H—perfluoro-1-octanooxy) -1,3-diaminobenzene, 4-pentylfluorophenoxy-1,3-diaminobenzene, 4- (2,3,5,6-tetrafluorophenoxy) 1,3-diaminobenzene, 4- (4-fluorophenoxy) 1-1,3-diaminobenzene, 4- (1H, 1 H, 2H, 2H —perfluoro-1-hexanoxy) 1,1,3
  • Two or more of the above tetracarboxylic dianhydrides and diamines may be used in combination.
  • a solution having photosensitivity may be used as the precursor solution of the polyimide resin.
  • the polyimide-based palm precursor solution is applied on the substrate surface by a method such as spinner or printing, and is heat-treated at a final temperature of 200 to 400 ° C and cured, and the polyimide-based palm precursor is applied to the substrate. It is said.
  • the light When connecting another optical waveguide or an optical fiber that is connected to input an optical signal to the A-end of the first optical waveguide, the light is guided to one of the optical waveguides and the other through the connection part. While monitoring the light intensity guided to the optical waveguides, the positional relationship between the two optical waveguides is finely adjusted with high precision so as to obtain the optimum connection, and the connection is fixed.
  • the optical waveguide structure of the present invention is used, the above-mentioned required alignment accuracy can be relaxed, the time required for assembling can be greatly reduced, and an optical component can be manufactured at low cost and high yield.
  • the optical waveguide structure of the present invention may include a means for passively mounting a fiber, such as a V-groove at the A end of the first optical waveguide, in addition to the optical waveguide assembled by the active alignment method described above. It can also be suitably used for optical waveguide components having In the case of an optical waveguide for passive mounting, a misalignment between the V-groove or the like and the first optical waveguide can be tolerated, thereby enabling high-yield manufacturing that is resistant to manufacturing variations.
  • optical waveguide structure of this invention there exists an effect which can manufacture a component easily, assembling adjustment is easy, and can constitute the stable optical waveguide structure.
  • the deviation of the peak of the field distribution can be sufficiently compensated for, the reproducibility is high, the light quantity loss is small, and the branching ratio and the multiplexing ratio can be adjusted with high accuracy.
  • This has the effect that an optical waveguide structure that can be equalized can be configured.
  • the present invention has an effect that an optical waveguide structure which is easy to manufacture without a constricted portion or the like, emits less high-order mode, and has a small radiation loss can be formed.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical waveguide structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical waveguide structure according to an embodiment of the present invention, in which there is a gap between the optical waveguides.
  • FIG. 3 is a plan view of a 1 ⁇ 4 optical splitting optical waveguide structure with a V-groove using the branched optical waveguide of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of a Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide using the branched optical waveguide of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of an optical waveguide structure according to another embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • optical waveguide structure according to one embodiment of the present invention is used as a branch optical waveguide structure
  • a branch optical waveguide structure will be described with reference to the drawings.
  • the branch optical waveguide structure 10 includes a first optical waveguide 16 having an A end 12 and a B end 14, and a second optical waveguide 26 having a C end 22 and a D end 24.
  • a third optical waveguide 36 having an E end 32 and an F end 34, and the B end 14 of the first optical waveguide 16 connected to a first outgoing / incoming end 42, and the second optical waveguide 26 has a C-coupled end 22 and a third multiplexed optical waveguide 48 in which the E-end 32 of the third optical waveguide 36 is connected to the second outgoing / incident end 44.
  • the sum of the length of the first optical waveguide 16 and the length of the branching / multiplexing optical waveguide 48 passes through the off-axis position at the end A of the first optical waveguide, and the second outgoing / incoming end of the branching / multiplexing optical waveguide. Is determined to pass on the axis.
  • Simulations of a 1 ⁇ 8 optical splitter using the branch optical waveguide of the present invention and a conventional 1 ⁇ 8 optical splitter were performed.
  • the 1 ⁇ 8 optical splitter using the branch optical waveguide of the present invention is simulated by installing the optical waveguide of the present invention in the first branch stage from the lch input. Yong went.
  • a simulation was performed by setting a constricted part in the lch-side input optical waveguide.
  • the shape of the branched optical waveguide of the present invention, the input linear optical waveguide and the first waveguide core width W s of 6. 5 m, the length L s of 4 x (10. 6 x 6. 5 +147) +6 . 4 870 zm branched multiplexing optical waveguide length 450 ⁇ M the L t, was set boss in 16 ⁇ M the core width W t of the entrance portion second out.
  • the core width of the input linear optical waveguide was set to 6.5 m, and the core width of the constriction was set to 3.5 zm. Table 1 shows the simulation results with the input light shifted by 0.5 mm.
  • the excess loss of the 1 ⁇ 8 optical splitter using the present invention is 0.47 dB at a wavelength of 1.31 ⁇ 111 and 0.44 dB at 1.55 ⁇ m. This is because the excess loss is smaller than when a constriction is provided in a conventional linear input optical waveguide. Also, as shown in Table 1, in the uniformity, when the present invention is used, the variation of about 0.3 dB is smaller. Thus, by using the branched optical waveguide of the present invention, it is possible to form an optical splitter which can be uniformized with high precision and has a small loss.
  • the branched optical waveguide of the present invention a 1 ⁇ 4 optical splitter with a V-groove was manufactured, and the optical characteristics were evaluated.
  • the structure of the branch optical waveguide is such that an incident portion 102 having one V-groove 100 and an emission portion 104 having four V-grooves 100 are arranged. Is used in the first branch stage from the lch input.
  • an input optical waveguide with a conventional structure using the same input and output sections and a straight input optical waveguide was also fabricated.
  • the production was performed according to the following procedure. Forming a Si_ ⁇ two layers on V grooved silicon wafer was coated an organic zirconium two Yuumukire Ichito to a dry film thickness of 100 Ongusu Toro Ichimu by spin coating. After drying, a lower cladding layer (8 m) made of polyimide resin containing fluorine and a core layer (6.5 ⁇ ) were formed thereon. Next, a silicon-containing resist was applied on the core layer to a thickness of 0.5 m, dried, exposed and developed through a core pattern. Reactive ion etching was performed through the resist pattern to form a core layer.
  • an upper cladding layer (15 ⁇ m) was formed to produce a 1 ⁇ 4 optical splitter with a V-groove of a polyimide optical waveguide.
  • the 1 ⁇ 4 optical splitter was evaluated.
  • fiber was passively mounted in the V-groove, and semiconductor lasers with wavelengths of 1.31 ⁇ 11 and 1.55 ⁇ m were used as light sources.
  • the insertion loss of the 1X4 optical splitter using the branch optical waveguide of the present invention was 7.31 dB at a wavelength of 1.31 m, uniformity was 0.41 dB, and the wavelength was 1.19 dB at a wavelength of 1.55 ⁇ m. The uniformity was 0.33 dB.
  • the insertion loss of the conventional 1 ⁇ 4 optical splitter is 7.87 dB at 1.31 m wavelength, the uniformity is 0.79 dB, the wavelength is 1.65 ⁇ m, 7.65 dB, and the uniformity is 0.47 dB Met.
  • the 1 ⁇ 4 optical splitter according to the present invention was used for the first-stage branch on the 1-channel input side.
  • W s is 6.7 ⁇ 111
  • W t is 16 m
  • L is 1330 m
  • L t is 450 zm
  • L s is 880 ⁇ m.
  • W t is 6.5 ⁇ m
  • L s is an arbitrary length.
  • the optical device according to the present invention is not limited to the optical splitter, but has a branching structure, such as a Matsuhatsu-Donda interferometer type optical waveguide, and needs to be highly accurately equalized. It is also possible to use it.
  • the Machdahnder interferometer type optical waveguide 200 has two optical waveguide structures of the present invention, one is a branch optical waveguide 202, and the other is a multiplexed optical waveguide 200. 0 is 4.
  • it has optical waveguides 220 and 222 of different lengths.
  • One of the optical waveguides 220 has one end thereof as one emission optical waveguide of the branch optical waveguide 202 and the other end thereof as one incident optical waveguide of the combined optical waveguide 204.
  • One end of the other optical waveguide 222 is the other emission optical waveguide of the branch optical waveguide 202, and the other end is the other incident optical waveguide of the combined optical waveguide 204.
  • An optical waveguide structure according to another embodiment of the present invention will be described.
  • the branch optical waveguide structure 10 shown in FIG. 5 has a non-linear first optical waveguide 16 having an A end 12 and a B end 14, a C end 22 and a D end 24.
  • Wave optical waveguides 48 are provided.
  • the length T of the branched multiplexed optical waveguide 48 is set so that the light intensity peak passes through the off-axis position of the first outgoing / incoming end portion 42 and passes through the on-axis position of the second outgoing / incoming end portion 44. It is determined.
  • the use of the branched optical waveguide structure of the present invention makes it possible to make the light branching ratio uniform with high accuracy. It is possible to create a low-loss optical splitter.

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Abstract

　Ａ端部とＢ端部を有する第１光導波路と、Ｃ端部とＤ端部を有する第２光導波路と、Ｅ端部とＦ端部を有する第３光導波路と、及び前記第１光導波路のＢ端部を第１出入射端部に接続し、前記第２光導波路のＣ端部及び第３光導波路のＥ端部を第２出入射端部に接続した分岐合波光導波路とを有する光導波路構造であって、光強度ピークが、前記第１光導波路のＡ端部において軸ずれ位置を通過し、前記分岐合波光導波路の第２出入射端部において軸上を通過するように前記第１光導波路及び分岐合波光導波路の長さを決定したことを特徴とする光導波路構造である。

Description

明 細 書 光導波路構造 発明の背景
本発明は、 光導波路構造、 さらに詳しくは、 分岐比及び合波比を高度に均等化 できる光導波路構造に関する。
近年のパソコンやイン夕一ネッ卜の普及に伴い、 情報伝送需要が急激に増大し ており、 伝送速度が速く光伝送損失の小さい光導波路が要望されている。 光導波 路は、 光伝送における光イン夕一コネクションとして使用されており、 例えば光 スプリヅ夕 （分岐結合器） のような光学装置は、 光導波路の基本構成要素として 必要不可欠のものである。 一方、 光スプリツ夕 （分岐結合器） は、 光伝送方向を 逆にすると、 合波光導波路として作用する。
分岐光導波路は、 他の光導波路ゃフアイバと接続されて使われることがある。 その場合、 製造上のばらつきによって入射光と入力光導波路とで軸ずれが生じて しまう。 このような場合は、 光強度ピーク位置が変動するため、 入力光導波路に 接続された分岐光導波路の分岐比がばらつく結果となる。 光強度ピーク位置の変 動は、 軸ずれによって光導波路内に基本モード以外の高次モードが励振され、 各 モードの干渉によって発生すると考えられる。 従来の分岐光導波路としては、 高 次モ一ドが光導波路に対して閉じ込め効果が弱い特性を利用した構造がある。 第 1の従来の分岐光導波路としては、 長い直線入力光導波路を用いて光強度ピ —ク位置の変動を減衰させる構造である。
第 2の従来の分岐合波光導波路は、 入力光導波路に曲線光導波路を設ける構造 である（例えば、 特許文献 1、 図 1 2及びその説明参照)。
第 3の従来の分岐合波導波路は、 入力光導波路にくびれ部分を設ける構造であ る。 例えば、 特許第 2 8 0 9 5 1 7号公報の図 1 4及びその説明を参照すべきで める。
前述した第 1、 第 2、 第 3の分岐光導波路は、 高次モードの放射により光強度 ピーク位置変動を減衰させるため、 放射損失が大きくなる問題がある。 また、 第 1の分岐光導波路は、 長い直線入力光導波路を用いて高次モードを放射させるの で、 長尺化する問題がある。
第 2、 第 3の分岐光導波路は、 光導波路形状に変化を加え、 閉じ込め効果が弱 い高次モ一ドを放射させるが、 光導波路形状が変化しているので基本モードも放 射する問題がある。 また、 光導波路形状を変化させる場合、 基本モードを放射さ せないようにするには、 光の伝搬方向に対して形状変化具合を鈍くする必要があ り、 長尺ィ匕してしまう問題がある。 すなわち、 いずれの場合においても放射損失 が大きくなり、 かつ（または)長尺化してしまう問題がある。 前述した第 1の分岐 光導波路は、 長い直線入力光導波路を必要とし、 長尺化する問題がある。
本発明は、 従来の分岐光導波路の上述した問題に鑑みてなされたものであって 、 部品の製作が容易でありかつ組立て調整が簡易で安定した光導波路構造を提供 することを目的とする。
本発明はまた、 界分布のピークのずれの補填を十分に行うことができ、 また再 現性が高く、 光量損失を小さく、 さらに分岐比を高精度に均等化することができ る光導波路構造を提供することを目的とする。
本発明はさらに、 くびれ部等がなく製作が容易で、 かつ高次モードの放射が少 なく放射損失が小さい光導波路構造を提供することを目的とする。
本明細書において、 接続とは、 光学的に接続されていればよく、 例えば、 図 2 に示すように、 接続面に溝や空隙があってもよい。 また、 第 2出入射端部におけ る軸上とは、 第 2光導波路と第 3光導波路との中心位置を光強度ピーク位置の振 動中心とすると、 振動の振幅の半分以下、 好ましくは 1 / 3以下、 さらに好まし くは 1 /4以下とする。
また、 屈折率差とは、 コアの屈折率を nい クラッドの屈折率を ¾としたとき、
2 2
ηλ 一 η2
である。
本発明は、 Α端部と Β端部を有する第 1光導波路と、 C端部と D端部を有する 第 2光導波路と、 E端部と F端部を有する第 3光導波路と、 及び前記第 1光導波 路の B端部を第 1出入射端部に接続し、 前記第 2光導波路の C端部及び第 3光導 波路の E端部を第 2出入射端部に接続した分岐合波光導波路とを有する光導波路 構造であって、
光強度ピークが、 前記第 1光導波路の A端部において軸ずれ位置を通過し、 前 記分岐合波光導波路の第 2出入射端部において軸上を通過するように前記第 1光 導波路及び分岐合波光導波路の長さを決定したことを特徴とする光導波路構造で ある。
本発明はまた、 使用される波長のうち最も短波長の光強度ビーク位置が前記第 1光導波路の A端部において軸ずれ位置を通過し、 前記分岐合波光導波路の第 2出 入射端部において軸上を通過するように前記第 1光導波路及び分岐合波光導波路 の長さを決定したことを特徴とする。
本発明はまた、 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐合波光 導波路の長さを Lt、 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
Lt = 4 5 0
Wt = 1 6 ^m
コアとクラッドの屈折率差 = 0 . 4 %であるとき、
LS = N ( 1 0 . 6 WS + 1 4 7 ) + 6 . 4
(N = l、 2、 3、 . - ) であることを特徴とする。
本発明はまた、 前記光導波路構造が、 分岐光導波路として作用することを特徴 とする。
本発明はまた、 前記光導波路構造が、 合波光導波路として作用することを特徴 とする。
本発明はまた、 前記光導波路構造が、 樹脂製光導波路である特徴とする。 本発明はまた、 前記光導波路構造が、 V溝付き光導波路基板を包含することを 特徴とする。
本発明はまた、 前記光強度ピークが、 第 1波長及び第 2波長において前記第 1 光導波路の A端部において軸ずれ位置を通過し、 前記分岐合波光導波路の第 2出 入射端部において軸上を通過するように前記第 1光導波路及び分岐合波光導波路 の長さを決定したことを特徴とする。
本発明はまた、 前記第 1光導波路のコア幅が、 前記第 2及び第 3光導波路のコ ァ幅に比べて広いことを特徴とする。
本発明はまた、 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐合波光 導波路の長さを L t、 前記第 2出入射出端部のコァ幅を Wtとし、
Lt = 450 jam
コアとクラッドの屈折率差 =0. 4%であるとき、
LS = N (10. 6WS + 147) -12. 6Wt+208
(N= K 2、 3、 · ·）
であることを特徴とする。
本発明はさらに、 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐合波 光導波路の長さを L t、 前記第 2出入射出端部のコァ幅を Wtとし、
コアとクラッドの屈折率差 =0. 4%であるとき、
L = N (10. 6WS+147) -12. 6Wt+658 .
(N= l、 2、 3、 . ·）
ただし、 L = LS + Lt
であることを特徴とする。
本発明はさらにまた、 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐 合波光導波路の長さを Lい 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
Figure imgf000007_0001
Wt = 16 zm
コアとクラッドの屈折率差 =0. 4%であるとき、
S = N (32. 5W -415WS+1540) +6. 4
(N= l、 2、 3、 · - )
であることを特徴とする。
本発明はさらにまた、 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐 合波光導波路の長さを Lt、 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
Lt = 450 μτα
コアとクラッドの屈折率差 =0. 4%であるとき、
LS = N (32. 5Wg 2-415WS+1540) -12. 6Wt+208 (N= l、 2、 3、 · .）
であることを特徴とする。
本発明はさらにまた、 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐 合波光導波路の長さを Lt、 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
コアとクラッドの屈折率差 =0. 4%であるとき、
L = N (32. 5Ws 2-415WS+1540) -12. 6Wt + 658
(N= 1、 2、 3、 · ·）
ただし、 L = LS + Lt
であることを特徴とする。 本発明はさらにまた、 A端部と B端部を有する非直線の第 1光導波路と、 C端 部と D端部を有する非直線の第 2光導波路と、 E端部と F端部を有する非直線の 第 3光導波路と、 及び前記第 1光導波路の: B端部を第 1出入射端部に接続し、 前 記第 2光導波路の C端部及び第 3光導波路の E端部を第 2出入射端部に接続した 分岐合波光導波路とを有し、 光強度ピークが前記第 1出入射端部の軸ずれ位置を 通過し、 かつ光強度ピークが前記第 2出入射端部の軸上位置を通過するように前 記分岐合波光導波路の長さを決定したことを特徴とする光導波路構造である。 本発明の曲線光導波路のコア、 クラッド材料としてはガラスや半導体材料等の 無機材料、 樹脂等の有機材料など様々なものが挙げられるが、 樹脂等のポリマ一 がドライェヅチング等により短時間で加工しやすいため好ましい。
また、 樹脂等の材料は、 ガラス、 半導体材料等の無機材料に比較して柔軟性に 富んでいるために、 割れにくく、 強靭である長所がある。 さらに、 月莫形成に要す る温度を低くすることができ、 エッチング速度が早いため、 光導波路構造の製造 に挂トかる時間を短くすることができるため、 量産性に向いている。
—方、 樹脂等の材料では、 石英ガラスに比較して材料固有の伝播損失が大きく なることがある。 材料固有の伝播損失は、 光導波路の長さに比例するので、 同じ 機能を与える光導波路を構成するにあたって、 光導波路長を短くすることが好ま しい。 この点で、 樹脂製光導波路の場合、 従来例に比較して本発明の短尺化効果 は相対的に大きくなり、 有効な選択と言える。 - このようなポリマ一としてはいずれのものも使用できるが、 具体例としては、 ポリイミ ド系樹脂 （例、 ポリイミド樹脂、 ポリ （イミド 'イソインドロキナゾリ ンジオンイミ ド） 樹脂、 ポリエーテルイミド樹脂、 ポリエーテルケトン樹脂、 ポ リエステルイミ ド樹脂等） 、 シリコーン系樹脂、 アクリル系桉; f脂、 ポリスチレン 系樹脂、 ポリカーボネート系樹脂、 ポリアミ ド系樹脂、 ポリエステル系樹脂、 フ エノ一ル系樹脂、 ポリキノリン系樹脂、 ポリキノキサリン系樹 3旨、 ポリべンゾォ キサゾ一ル系樹脂、 ポリべンゾチアゾール系樹脂、 ポリべンゾイミダゾ一ル系樹 脂、 及びフォトブリーチング用樹脂 （例、 特閧 2 0 0 1— 2 9 6 4 3 8号公報記 載のポリシラン、 二トロン化合物を有するシリコーン樹月旨、 DMAP N { ( 4一 N， N—ジメチルァミノフエニル） 一N—フエニルニトロン } を含有するポリメ タクリル酸メチル、 ダイポリマ一 （dye polymer) 、 二トロン化合物を含有する ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂、 特開 2 0 0 0— 6 6 0 5 1号公報記載の 加水分解性シラン化合物等） が挙げられる。 上記樹脂はフッ素原子を有している ものであってもよい。 ポリマ一として好ましいものとしては、 ガラス転移温度 ( T g) が高く、 耐熱性に優れることからポリイミド樹脂が挙げられ、 その中でも 透過率、 屈折率特性からフッ素を含むポリイミ ド系樹脂が特に好ましい。
フッ素を含むポリイミ ド系ネ細旨としては、 フッ素を含むポリイミ ド樹脂、 フヅ 素を含むポリ （イミド ·イソインドロキナゾリンジオンイミ ド） 樹脂、 フヅ素を 含むポリエーテルィミド樹脂、 フッ素を含むポリアミ ドィミ ド樹脂などが挙げら れる。
上記フッ素を含むポリイミ ド系樹脂の前駆体溶液は、 N—メチル—2—ピロリ ドン， N， N—ジメチルァセ卜アミド、 ァ一プチロラクトン、 ジメチルスルホキ シドなどの極性溶媒中で、 テトラカルボン酸二無水物とジァミンを反応させるこ とにより得られる。 フッ素は、 テトラカルボン酸二無水物とジァミンの両者に含 まれていても良いし、 いずれか一方にのみ含まれていてもよい。
また、 上記フッ素を含まないポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、 N—メチル— 2—ピロリドン， N , N—ジメチルァセトアミド、 ァ一ブチロラクトン、 ジメチ ルスルホキシドなどの極性溶媒中で、 フヅ素を含まないテトラカルボン酸二無水 物とフッ素を含まないジァミンを反応させることにより得られる。
フヅ素を含む酸二無水物の例としては、 （トリフルォロメチル） ピロメリヅ ト 酸二無水物、 ジ （トリフルォロメチル） ピロメリヅト酸二無水物、 ジ （ヘプタフ ルォロプロピル） ピロメリヅト酸ニ無水物、 ペン夕フルォロェチルビロメリヅト 酸二無水物、 ビス {3, 5—ジ （トリフルォロメチル） フエノキシ } ピロメリヅ ト酸ニ無水物、 2, 2—ビス （3, 4—ジカルボキシフエニル） へキサフルォロ プロパン二無水物、 5, 5' —ビス （トリフルォロメチル） 一 3, 3' , 4, 4 ' —テトラカルボキシビフエニルニ無水物、 2， 2' , 5, 5' —テトラキス （ トリフルォロメチル） 一 3， 3' , 4， 4' —テトラカルボキシビフエ二ルニ無 水物、 5， 5' —ビス （トリフルォロメチル） —3， 3' ， 4， 4' ーテトラ力 ルボキシジフエニルエーテル二無水物、 5， 5' —ビス （トリフルォロメチル） —3, 3'， 45 4' ーテトラカルボキシベンゾフエノン二無水物、 ビス { (ト リフルォロメチル） ジカルボキシフエノキシ }ベンゼン二無水物、 ビス { (トリ フルォロメチル） ジカルボキシフエノキシ } (トリフルォロメチル） ベンゼン二 無水物、 ビス （ジカルボキシフエノキシ） （トリフルォロメチル） ベンゼン二無 水物、 ビス （ジカルボキシフエノキシ） ビス （トリフルォロメチル） ベンゼン二 無水物、 ビス （ジカルボキシフエノキシ） テトラキス （トリフルォロメチル） ぺ ンゼン二無水物、 2, 2—ビス { (4— (3, 4—ジカルボキシフエノキシ） フ ェニル }へキサフルォロプロパン二無水物、 ビス { (トリフルォロメチル） ジカ ルポキシフエノキシ } ビフエニルニ無水物、 ビス { (トリフルォロメチル） ジカ ルポキシフエノキシ } ビス (トリフルォロメチル) ビフエニルニ無水物、 ビス { (トリフルォロメチル） ジカルボキシフエノキシ } ジフエニルエーテル二無水物 、 ビス （ジカルボキシフエノキシ） ビス （トリフルォロメチル） ビフエ二ルニ無 水物などが挙げられる。
フッ素を含むジァミンとしては、 例えば、 4— (1H, 1H, 11H—エイコ サフルォロウンデカノキシ） 一1， 3—ジァミノベンゼン、 4— ( 1 H3 1H— パ一フルオロー 1—ブ夕ノキシ） 一1, 3—ジァミノベンゼン、 4— (1H, 1 H—パ一フルオロー 1一ヘプタノキシ） 一1， 3—ジァミノベンゼン、 4一 （1 H, 1 H—パーフルオロー 1—ォクタノキシ） ー 1， 3—ジァミノベンゼン、 4 —ペン夕フルオロフエノキシ一 1, 3—ジァミノベンゼン、 4一 (2, 3, 5, 6—テトラフルオロフエノキシ） 一1, 3—ジァミノベンゼン、 4— (4—フル オロフエノキシ） 一 1， 3—ジァミノベンゼン、 4一 （1H, 1 H, 2H, 2H —パ一フルオロー 1—へキサノキシ） 一 1, 3—ジァミノベンゼン、 4— ( 1 H , 1 H, 2H, 2 H—パ一フルオロー 1ードデカノキシ） 一 1, 3—ジァミノべ ンゼン、 2， 5—ジァミノべンゾトリフルオライ ド、 ビス （トリフルォロメチル ) フエ二レンジァミン、 ジアミノテトラ （トリフルォロメチル） ベンゼン、 ジァ ミノ （ペン夕フルォロェチル） ベンゼン、 2, 5—ジァミノ （パーフルォ口へキ シル） ベンゼン、 2 , 5—ジァミノ (パ一フルォロブチル) ベンゼン、 2, 2' —ビス （トリフルォロメチル） 一4, 4' —ジアミノビフエニル、 3, 3' —ビ ス (トリフルォロメチル) —4, 4' ージァミノビフエニル、 ォクタフルォ口べ ンジジン、 4， 4' —ジアミノジフエニルエーテル、 2, 2—ビス （ρ—ァミノ フエニル） へキサフルォロプロパン、 1, 3—ビス （ァニリノ） へキサフルォロ プロパン、 1， 4—ビス （ァニリノ） ォク夕フルォロブタン、 1， 5—ビス （ァ 二リノ） デカフルォロペンタン、 1， 7 -ビス (ァニリノ） テトラデカフルォロ ヘプ夕ン、 2， 2' —ビス （トリフルォロメチル） 一 4， 4' —ジアミノジフエ ニルエーテル、 3, 3' —ビス （トリフルォロメチル） 一4, 4' —ジアミノジ フエニルエーテル、 3, 3 ' ， 5, 5 ' ーテトラキス (トリフルォロメチル) ― 4, 4' ージアミノジフエニルエーテル、 3, 3' 一ビス （トリフルォロメチル ) —4, 4' —ジァミノべンゾフエノン、 4, 4' —ジアミノー p—テルフエ二 ル、 1, 4—ビス （p—ァミノフエニル） ベンゼン、 p—ビス （4—アミノー 2 —トリフルォロメチルフエノキシ） ベンゼン、 ビス （アミノフエノキシ） ビス （ トリフルォロメチル） ベンゼン、 ビス （アミノフエノキシ） テトラキス （トリフ ルォロメチル） ベンゼン、 2, 2—ビス {4— (4一アミノフエノキシ） フエ二 ル} へキサフルォロプロパン、 2， 2—ビス { 4一 （3—アミノフエノキシ） フ ェニル } へキサフルォロプロパン、 2 , 2—ビス { 4一 （2—アミノフ土ノキシ ) フエ二ル} へキサフルォロプロパン、 2 , 2—ビス { 4一 （4—アミノフエノ キシ） 一3 , 5—ジメチルフエ二ル]" へキサフルォロプロパン、 2 , 2—ビス { 4 - ( 4—アミノフエノキシ） 一3 , 5—ジトリフルォロメチルフエ二ル} へキ サフルォロプロパン、 4， 4 ' —ビス （4ーァミノ一 2—トリフルォロメチルフ エノキシ） ビフエニル、 4 , 4 ' —ビス ( 4ーァミノ一 3—トリフルォロメチル フエノキシ） ビフエニル、 4， 4 ' —ビス （4—アミノー 2—トリフルォロメチ ルフエノキシ） ジフエニルスルホン、 4 , 4 ' —ビス （3—アミノー 5—トリフ ルォロメチルクエノキシ） ジフエニルスルホン、 2， 2—ビス { 4一 （4—アミ ノー 3—トリフルォロメチルフエノキシ) フエ二ル} へキサフルォロプロパン、 ビス { (トリフルォロメチル) ァミノフエノキシ } ビフエニル、 ビス 〔 { (トリ フルォロメチル） アミノフエノキシ } フエニル〕 へキサフルォロプロパン、 ビス { 2— 〔 （ァミノフヱノキシ） フエニル〕 へキサフルォロイソプロピル } ベンゼ ンなどが挙げられる。
上記のテトラカルボン酸二無水物およびジァミンは二種以上を併用してもよい 。 ポリイミ ド系樹脂の前駆体溶液として、 感光性を有するものを使用することも できる。
ポリイミ ド系棕 旨前駆体溶液は、 スピナあるいは印刷などによる方法により基 板表面上に塗布され、 最終温度 2 0 0〜4 0 0 °Cで熱処理し硬化されてポリイミ ド系樹旨被 J3莫とされる。
第 1光導波路の A端部に光信号を入射するために接続される他の光導波路もし くは光ファイバを接続する際には、 一方の光導波路に光を導きながら接続部を経 て他方の光導波路に導かれる光強度をモニタしながら、 最適な接続が得られるよ うに両光導波路の位置関係を高精度に微調整し、 接続固定される。 本発明の光導波路構造を用いると、 上記調芯要求精度を緩和することができ、 組み立てに要する時間を大幅に短縮でき、 低コストかつ高歩留に光部品を製造す ることができる。
また、 本発明の光導波路構造は、 上記のようなアクティブ調芯法によって組み 立てられる光導波路以外に、 例えば、 第 1光導波路の A端部に V溝等、 ファイバ をパッシブ実装するための手段を有する光導波路部品に対しても好適に用いるこ とができる。 パッシブ実装用光導波路の場合には、 V溝等と第 1光導波路とのァ ライメントずれを許容することができるので、 製造ばらつきに強い高歩留な製造 を可能とする。
本発明の光導波路構造によれば、 部品の製作が容易でありかつ組立て調整が簡 易で安定した光導波路構造を構成できる効果を有する。
本発明の光導波路構造によればまた、 界分布のピークのずれの補填を十分に行 うことができ、 また再現性が高く、 光量損失を小さく、 さらに分岐比及び合波比 を高精度に均等化することができる光導波路構造を構成できる効果を有する。 本発明はさらに、 くびれ部等がなく製作が容易で、 かつ高次モードの放射が少 なく放射損失が小さい光導波路構造を構成することができる効果を する。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施態様の光導波路構造の説明図である。
図 2は、 本発明の実施態様の光導波路構造であって、 光導波路間に間隙が有る 例の説明図である。
図 3は、 本発明の分岐光導波路を用いた V溝付き 1 x4光スプリッ夕光導波路 構造の平面図である。
図 4は、 本発明の分岐光導波路を用いたマッハヅェンダ干渉計型光導波路の平 面図である。 図 5は、 本発明の他の実施態様の光導波路構造の説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の一実施態様の光導波路構造を分岐光導波路構造として使用した ものを図に基づいて説明する。
分岐光導波路構造 10は、 図 1に示すように、 A端部 12と B端部 14を有す る第 1光導波路 16と、 C端部 22と D端部 24を有する第 2光導波路 26と、 E端部 32と F端部 34を有する第 3光導波路 36と、 及び前記第 1光導波路 1 6の B端部 14を第 1出入射端部 42に接続し、 前記第 2光導波路 26の C端部 22及び第 3光導波路 36の E端部 32を第 2出入射端部 44に接続した分岐合 波光導波路 48とを有する。
第 1光導波路 16の長さ及び分岐合波光導波路 48の長さの和は、 第 1光導波 路の A端部において軸ずれ位置を通過し、 分岐合波光導波路の第 2出入射端部にお いて軸上を通過するように決定される。
第 1光導波路 16のコア幅を Ws、 長さを Ls、 分岐合波光導波路 48の長さを Lい 第 2出入射端部の 44のコア幅を Wtとし、
Figure imgf000014_0001
Wt = 16 μ.τη.
コアとクラヅドの屈折率差 =0. 4%であるとき、
LS = N (10. 6WS + 1 7) +6. 4 (N= 1、 2、 3、 · ·） を満たすように、 第 1光導波路 16及び分岐合波光導波路 48の長さが決定され る。
本発明の分岐光導波路を使用した 1 X 8光スプリッ夕と従来の 1 X8光スプリッ 夕のシミュレーションを行った。 本発明の分岐光導波路を使用した 1 X 8光スプ リッ夕は、 lch入力から最初の分岐段に本発明光導波路を設置してシミュレ一シ ヨンを行った。 従来の 1x8光スプリッ夕は lch側入力光導波路にくびれ部を設 置してシミュレーションを行った。
本発明の分岐光導波路の形状は、 入力直線光導波路を第 1光導波路としコア幅 Wsを 6. 5 m、 長さ Lsを 4 x( 10. 6 x 6. 5 +147 )+6. 4 = 870 zm 分岐合波光導波路の長さ Ltを 450〃m、 第 2出入射部のコア幅 Wtを 16〃mで設 定した。 従来の分岐光導波路の形状は、 入力直線光導波路のコア幅を 6. 5 m 、 くびれ部のコア幅を 3. 5 zmに設定した。 入力光は、 0. 5〃m軸ずれさせた シミュレ一ション結果を表 1に示す。 本発明を使用した 1 X8光スプリッ夕の過 剰損失は、 波長 1. 31〃111で0. 47dB、 1. 55〃mで、 0. 44dBである。 これは、 従来の直線入力光導波路にくびれ部を設けた場合に比べ、 過剰損失が小 さくなつている。 また、 均一性においても表 1に示すとおり、 本発明を使用した 場合の方が約 0. 3dBばらつきが小さくなつている。 このことより、 本発明の分 岐光導波路を使用することで、 高精度に均一化でき、 損失が小さい光スプリツ夕 を作成することが可能である。 区分 本発明 参考例
入力波長（ m) 過剰損失 (dB) 均一性 (dB) 過剰損失 (dB) 均一性 (dB)
1.31 0.47 0.20 0.92 0.52
1.55 0.44 0.48 0.60 0.74 本発明の分岐光導波路を用いて V溝付き 1X4光スプリッ夕を作製し、 光学特性 を評価した。 分岐光導波路の構造は、 図 3に示すように、 一本の V溝 100を設 けた入射部 102と、 4本の V溝 100を設けた射 '出部 104を配置し、 本発明 の分岐光導波路 110を lch入力から最初の分岐段に使用している。 同一の入射 部及び射出部を使用し、 従来構造の入力光導波路を直線にしたものも比較のため に作製した。
製造は、 以下の手順で行った。 V溝付きシリコンウェハ上に Si〇2層を形成し 、 有機ジルコ二ユウムキレ一トをスピンコート法により乾燥膜厚 100オングス トロ一ムとなるように塗布した。 乾燥後、 その上にフヅ素を含むポリイミ ド樹脂 からなる下部クラヅド層（8 m)及びコア層（6. 5 ζιη)を形成した。 次に、 コア 層の上にシリコン含有レジストを 0. 5 m厚となるように塗布し、 乾燥し、 コ ァパターンを介して露光及び現像した。 このレジストパ夕一ンを介して反応性ィ オンエッチングを行い、 コア層を形成した。 レジスト剥離後、 上部クラヅド層（ 15〃m)を形成してポリイミド光導波路の V溝付き 1x4光スプリッ夕を作製した 次に、 前記 1x4光スプリツ夕の評価を行った。 評価に当たっては、 V溝にファ ィバをパッシブ実装した形態で行い、 光源としては、 波長 1. 31〃11と 1. 5 5〃mの半導体レーザを使用した。
結果、 本発明の分岐光導波路を使用した 1X4光スプリツ夕の挿入損失は、 波 長 1. 31 mで 7. 31 dB、 均一性 0. 41 dB、 波長 1. 55〃mで Ί . 19dB 、 均一性 0. 33 dBであった。 一方、 従来構造の 1 X 4光スプリヅ夕の挿入損失 は波長 1. 31 mで 7. 87 dB、 均一性は 0. 79 dB波長 1. 55〃mで 7. 6 5dB、 均一性 0. 47dBであった。 本発明の分岐光導波路を使用することで従来 構造よりも、 高均一性でかつ低損失の特性を得ることができた。
他の実施例を説明する。 本発明の 1 X 4光スプリヅ夕を 1チャンネル入力側 の初段分岐に使用した。 Wsが 6. 7〃111、 Wtが 16 m、 Lが 1330 m 、 Ltが 450 zm、 Lsが 880〃mである。 参考例として、 Wtが 6. 5〃m 、 Lsが任意の長さである 480〃mの 1 X 4光スプリツ夕を想定し、 シミュレ —シヨンを行った。
シミュレーションには、 2次元のビーム伝播法を用いた。 入力光は、 0 . 5〃 m軸ずれさせた。 シミュレーションの結果を表 2に示す。 表 2から判るように、 本発明の 1 X 4光スプリツ夕においては、 入力が 0， 5 mずれた場合でも、 4 c h出力側の各チャンネル損失ばらつきが小さく、 均一性を保つことができる 。 本発明によらず L sを任意に設定した参考例ではばらつきが大きく、 均一性を 保つことが困難である。 このことにより、 本発明の分岐合波光導波路を使用する ことにより、 高精度に均一性を保つことができ、 損失が小さい光スプリツ夕を作 成することができる。
表 2
区分 本発明
入力波長 ( zm) 過剰損失 (dB) 均一性 (dB) 過剰損失 (dB) 均一性 (dB) 1.31 0.38 0.04 0.50 0.72
1.55 . 0.36 0.05 0.50 1.49 本発明の分岐光導波路は光スプリツ夕以外にも、 例えば、 マツハツヱンダ干渉 計型光導波路等のように、 分岐構造を有し、 高精度に均等化する必要がある光学 装置に使用することも可能である。 このマッハヅヱンダ干渉計型光導波路 2 0 0 は、 図 4に示すように、 2つの本発明の光導波路構造を有し、 一方は分岐光導波 路 2 0 2であり、 他方は合波光導波路 2 0 4である。 また、 異なった長さの光導 波路 2 2 0、 2 2 2を有する。 一方の光導波路 2 2 0は、 一端部が分岐光導波路 2 0 2の一方の射出光導波路であり、 他端部が合波光導波路 2 0 4の一方の入射 光導波路である。 他方の光導波路 2 2 2は、 一端部が分岐光導波路 2 0 2の他方 の射出光導波路であり、 他端部が合波光導波路 2 0 4の他方の入射光導波路であ る。 本発明の他の実施態様の光導波路構造を説明する。 図 5に示す分岐光導波路構 造 1 0は、 A端部 1 2と B端部 1 4を有する非直線の第 1光導波路 1 6と、 C端 部 2 2と D端部 2 4を有する非直線の第 2光導波路 2 6と、 E端部 3 2と F端部 3 4を有する非直線の第 3光導波路 3 6と、 及び前記第 1光導波路 1 6の B端部 1 4を第 1出入射部 4 2に接続し、 前記第 2光導波路 2 6の C端部 2 2及び第 3 光導波路 3 6の E端部 3 2を第 2出入射部 4 4に接続した分岐合波光導波路 4 8 を有する。
分岐合波光導波路 4 8の長さ Tは、 光強度ピークが第 1出入射端部 4 2の軸ず れ位置を通過し第 2出入射端部 4 4の軸上位置を通過するように決定される。 例 えば、 光スプリッ夕の曲線光導波路と分岐合波光導波路が接続される構造におい て、 本発明の分岐光導波路構造を使用することで、 高精度に光の分岐比を均一化 することができ、 低損失な光スプリヅ夕を作成することが可能である。

Claims

請求の範囲
1. A端部と B端部を有する第 1光導波路と、 C端部と D端部を有する第 2光導 波路と、 E端部と F端部を有する第 3光導波路と、 及び前記第 1光導波路の B端 部を第 1出入射端部に接続し、 前記第 2光導波路の C端部及び第 3光導波路の E 端部を第 2出入射端部に接続した分岐合波光導波路とを有する光導波路構造であ つて、
光強度ピークが、 前記第 1光導波路の A端部において軸ずれ位置を通過し、 前 記分岐合波光導波路の第 2出入射端部において軸上を通過するように前記第 1光 導波路及び分岐合波光導波路の長さを決定したことを特徴とする光導波路構造。
2. 使用される波長のうち最も短波長の光強度.ビーク位置が前記第 1光導波路の A端部において軸ずれ位置を通過し、 前記分岐合波光導波路の第 2出入射端部に おいて軸上を通過するように前記第 1光導波路及び分岐合波光導波路の長さを決 定したことを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
3. 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐合波光導波路の長さ を Lt、 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
Lt = 450 μπι
Wt= 16 zm
コアとクラッドの屈折率差 =0. 4%であるとき、
LS=N ( 10. 6WS+147) +6. 4
(N= 1、 2、 3、 . ·）
であることを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
4. 前記光導波路構造が、 分岐光導波路として作用することを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
5. 前記光導波路構造が、 合波光導波路として作用することを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
6. 前記光導波路構造が、 梭 ί脂製光導波路である特徴とする請求項 1に記載の光 導波路構造。
7. 前記光導波路構造が、 V溝付き光導波路基板を包含することを特徴とする請 求項 1に記載の光導波路構造。
8. 前記光強度ピークが、 第 1波長及び第 2波長において前記第 1光導波路の A 端部において軸ずれ位置を通過し、 前記分岐合波光導波路の第 2出入射端部にお いて軸上を通過するように前記第 1光導波路及び分岐合波光導波路の長さを決定 したことを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
9. 前記第 1光導波路のコア幅が、 前記第 2及び第 3光導波路のコア幅に比べて 広いことを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
10. 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐合波光導波路の長 さを Lt、 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
Figure imgf000020_0001
コアとクラッドの屈折率差 4%であるとき、
LS=N (10. 6WS+147) -12. 6Wt+208
(N= 1、 2、 3、 . .）
であることを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
11. 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐合波光導波路の長 さを Lt、 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
コアとクラヅ ドの屈折率.差 =0. 4%であるとき、
L=N (10. 6WS+147) -12. 6Wt + 658
(N= 1、 2、 3、 · ·）
ただし、 L = LS + Lt
であることを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
12. 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐合波光導波路の長 さを Lt、 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
Figure imgf000021_0001
コアとクラヅ ドの屈折率差 4%であるとき、
LS=N (32. 5Ws 2-415WS+1540) +6. 4
(N= ls 2、 3、 · ·）
であることを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
13. 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐合波光導波路の長 さを Lt、 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
Lt = 450 μ.τα.
コアとクラッドの屈折率差 =0. 4%であるとき、
LS=N (32. 5Ws 2-415WS+1540) -12. 6Wt+208 (N= 、 2、 3、 · ·）
であることを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
14. 前記第 1光導波路のコア幅を Ws、 長さを Ls、 前記分岐合波光導波路の長 さを Lい 前記第 2出入射出端部のコア幅を Wtとし、
コアとクラヅ ドの屈折率差 =0. 4%であるとき、
L = N (32. 5Ws 2-415WS+1540) -12. 6Wt + 658
(N=l、 2、 3、 · ·）
ただし、 L = LS + Lt
であることを特徴とする請求項 1に記載の光導波路構造。
15. A端部 12と B端部 14を有する非直線の第 1光導波路 16と、 C端部 2 2と D端部 24を有する非直線の第 2光導波路 26と、 E端部 32と F端部 34 を有する非直線の第 3光導波路 36と、 及び前記第 1光導波路 16の B端部 14 を第 1出入射端部 4 2に接続し、 前記第 2光導波路 2 6の C端部 2 2及び第 3光 導波路 3 6の E端部 3 2を第 2出入射端部 4 4に接続した分岐合波光導波路 4 8 とを有し、 光強度ピークが前記第 1出入射端部 4 2の軸ずれ位置を通過し、 かつ 光強度ピークが前記第 2出入射端部 4 4の軸上位置を通過するように前記分岐合 波光導波路 4 8の長さを決定したことを特徴とする光導波路構造。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018169593A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070003190A1 (en) * 2005-06-30 2007-01-04 Costas Saravanos Optical planar splitter
US7391954B1 (en) * 2007-05-30 2008-06-24 Corning Cable Systems Llc Attenuated optical splitter module
SE0850021L (sv) * 2008-09-23 2009-12-29 Syntune Ab Vågledare för utkoppling med låg reflex.
US10422957B2 (en) * 2014-04-07 2019-09-24 Luxtera, Inc. Method and system for a low-loss optical Y-junction power splitter
CA3026263A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-07 AGC Inc. Resin optical waveguide
CN109581586B (zh) * 2019-01-10 2021-03-23 上海理工大学 一种结构紧凑型氮化硅波分复用光子芯片

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04213407A (ja) * 1990-12-10 1992-08-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 分岐合波光導波回路
JP2003207663A (ja) * 2002-01-14 2003-07-25 Samsung Electronics Co Ltd 安定化光導波路を備える光パワー分割器

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2120792C (en) * 1993-07-16 2006-05-09 Eisuke Sasaoka Optical waveguide device
US5745619A (en) * 1996-06-07 1998-04-28 Lucent Technologies Inc. Low-loss optical power splitter for high-definition waveguides
US5799119A (en) * 1996-07-03 1998-08-25 Northern Telecom Limited Coupling of strongly and weakly guiding waveguides for compact integrated mach zehnder modulators
US6236784B1 (en) * 1998-08-10 2001-05-22 Hitachi, Ltd. Y branching optical waveguide and optical integrated circuit
JP2000066045A (ja) 1998-08-21 2000-03-03 Oki Electric Ind Co Ltd Ｙ分岐光導波路、反射型波長分波器、波長分波器及び光スターカプラ
KR100310086B1 (ko) * 1998-11-17 2002-11-27 삼성전자 주식회사 광결합기및그제작방법
US6222966B1 (en) * 1998-12-29 2001-04-24 Lucent Technologies Inc. Adiabatic Y-branch waveguide having controllable chirp
JP2001091774A (ja) * 1999-09-24 2001-04-06 Oki Electric Ind Co Ltd 光集積回路装置
JP2001124945A (ja) * 1999-10-28 2001-05-11 Oki Electric Ind Co Ltd Ｙ分岐導波路
JP3736303B2 (ja) * 2000-06-29 2006-01-18 日本電気株式会社 アレイ導波路格子、マルチプレクサ装置、デマルチプレクサ装置、ノード装置および光通信システム
US6633703B2 (en) * 2000-09-13 2003-10-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical multiplexer/demultiplexer
KR100350413B1 (ko) * 2000-10-02 2002-08-28 (주)젠포토닉스 외부 조절이 가능한 광도파로형 고차모드 발생기
JP2002214460A (ja) * 2001-01-19 2002-07-31 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 光導波路デバイスおよびその製造方法
DE10102592A1 (de) * 2001-01-20 2002-07-25 Deutsche Telekom Ag Optik zur Einkopplung von Licht aus einer Lichtquelle in ein Medium
JP4127975B2 (ja) * 2001-02-16 2008-07-30 富士通株式会社 光導波装置
US6563988B2 (en) * 2001-04-25 2003-05-13 Lightwave Microsystems Corporation Optical apparatus and method having predetermined group velocity dispersion
KR100416997B1 (ko) * 2001-07-23 2004-02-05 삼성전자주식회사 와이-분기 광도파로 및 이를 이용한 다단 광파워 분할기
US7046881B2 (en) * 2001-07-30 2006-05-16 Fujikura, Ltd. Manufacturing method for optical coupler/splitter and method for adjusting optical characteristics of planar lightwave circuit device
GB2379517B (en) * 2001-09-11 2003-08-13 Kymata Netherlands B V Optical arrayed waveguide grating
JP3795821B2 (ja) * 2002-03-29 2006-07-12 日本発条株式会社 光分岐器
JP3543137B2 (ja) 2002-04-01 2004-07-14 Ｔｄｋ株式会社 光分岐回路
JP3543138B2 (ja) * 2002-04-24 2004-07-14 Ｔｄｋ株式会社 光分岐回路及び装置
WO2003102648A2 (en) * 2002-06-04 2003-12-11 Nkt Integration A/S Integrated splitter with reduced losses
US6970625B2 (en) * 2002-07-12 2005-11-29 Intel Corporation Optimized Y-branch design
GB0216319D0 (en) * 2002-07-13 2002-08-21 Alcatel Optronics Uk Ltd Improved optical splitter
US6892008B2 (en) * 2003-02-14 2005-05-10 Optovia Corporation Planar star couplers with reduced insertion loss
US7006734B2 (en) * 2003-09-29 2006-02-28 Intel Corporation Optical waveguide Y-branch splitter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04213407A (ja) * 1990-12-10 1992-08-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 分岐合波光導波回路
JP2003207663A (ja) * 2002-01-14 2003-07-25 Samsung Electronics Co Ltd 安定化光導波路を備える光パワー分割器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KLEKAMP A, KERSTEN P, REHM W: "An improved single-mode y-branch design for cascaded 1:2 splitters", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, vol. 14, no. 12, 1996, pages 2684 - 2686, XP000642257 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018169593A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子

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