JP2005084090A - Integrated optical waveguide device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、集積型光導波路素子に関し、特に、基板の異なる面または複数の基板上に形成された光導波路を、光学的に結合することを特徴とする集積型光導波路素子に関する。 The present invention relates to an integrated optical waveguide device, and more particularly, to an integrated optical waveguide device characterized by optically coupling optical waveguides formed on different surfaces of a substrate or on a plurality of substrates.
近年、光通信などの分野において、高速なスイッチングを可能にすることなどの目的から、光導波路デバイスなどの外部変調器が広く用いられるようになった。そして、このような外部変調器としては、高周波特性や低挿入損失、高消光比などの特徴を有するニオブ酸リチウム(LiNbO3;以下、LNという)を基板に用い、この基板にTiなどを熱拡散させることにより形成した光導波路を具える導波路型の光変調器が実用化されている。 In recent years, external modulators such as optical waveguide devices have been widely used in the field of optical communications and the like for the purpose of enabling high-speed switching. As such an external modulator, lithium niobate (LiNbO 3 ; hereinafter referred to as LN) having characteristics such as high frequency characteristics, low insertion loss, and high extinction ratio is used as a substrate, and Ti or the like is heated on the substrate. A waveguide type optical modulator having an optical waveguide formed by diffusing has been put into practical use.
光変調器には、光強度変調器、位相変調器、偏波変調器などがあり、これらを複数組み合わせることにより、多種多様な光回路を形成することが行われているが、最近では、これら回路素子全体を高密度に集積化及びコンパクト化することが求められており、同一基板上に複数の光変調器を形成することが行われている。
具体的には、同一基板上に目的とする機能を有する複数の光導波路を基板の幅方向に平行に並べて構成し、それぞれを(1)ファイバーで結合する、(2)同一基板上の半円状の導波路で結合する、(3)基板端面で反射を利用する接続用導波路で結合するなどの方法により、複数の光導波路を光学的に結合させることが行われている。
Optical modulators include optical intensity modulators, phase modulators, polarization modulators, etc., and various types of optical circuits have been formed by combining a plurality of these. It is required to integrate and compact the entire circuit element with high density, and a plurality of optical modulators are formed on the same substrate.
Specifically, a plurality of optical waveguides having a desired function are arranged on the same substrate in parallel in the width direction of the substrate, and each is (1) coupled with a fiber, and (2) a semicircle on the same substrate. A plurality of optical waveguides are optically coupled by a method such as coupling with a rectangular waveguide, or (3) coupling with a connection waveguide using reflection on the end face of the substrate.
しかしながら、(1)の方法では、光ファイバを設置する空間が必要となるため、並列接続による光通信網の高密度化を十分に達成することができないという問題があった。また、(2)の方法においても、半円型の光導波路を別個に設けること、及びこの半円の曲率半径Rが非常に大きいため基板面積が増大し、結果的に、光通信網の高密度化を達成することができないという問題があった。さらに、(3)の方法は、基板端面の切断位置を高精度に制御する必要があることから、生産性が低下して歩留まりが悪化するという問題があった。 However, since the method (1) requires a space for installing an optical fiber, there is a problem in that it is not possible to sufficiently achieve a high-density optical communication network by parallel connection. Also in the method (2), a semicircular optical waveguide is separately provided and the radius of curvature R of the semicircle is very large, so that the substrate area is increased. There was a problem that densification could not be achieved. Furthermore, since the method (3) needs to control the cutting position of the substrate end face with high accuracy, there is a problem that the productivity is lowered and the yield is deteriorated.
これらの問題を解決するため、本出願人は、以下の特許文献1において、同一基板上に複数の光導波路を並列した場合に、各々の光導波路を図7に示すようにGRINレンズを用いて接続し、集積型光導波路素子を形成することを提案した。
なお、GRINレンズとは、グレーテッドインデックスレンズの略称であり、本技術分野において一般的に用いられている名称である。
図7に示す集積型光導波路素子は、電気光学効果を有する材料からなる基板51上にマッハツェンダ型の光導波路52及び53を具える。光ビームは、矢印に従って光導波路52に入射し、信号電極54−1及び接地電極55間で外部電源60−1から電気信号を印加されることによって強度変調された後、基板51の端面52Aに至り、GRINレンズ56を曲線58に沿って反射膜57に至る。
次いで、反射膜57で反射された後、曲線59に沿って再び端面52Aに戻り、光導波路53の入射口に入射される。
その後、該入射光は、信号電極54−2及び接地電極55間で外部電源60−2によって、さらに強度変調を受けた後、基板51の端面51Bから矢印に沿って出射する。
The GRIN lens is an abbreviation for a graded index lens and is a name generally used in this technical field.
The integrated optical waveguide device shown in FIG. 7 includes Mach-Zehnder
Next, after being reflected by the
Thereafter, the incident light is further subjected to intensity modulation between the signal electrode 54-2 and the
これら集積型光導波路素子は、LNなどの基板上に光導波路が形成されており、一般的に、SiO2などの誘電体によるバッファ層が光導波路を含む基板全体を被覆するように構成されている。
例えば、LN基板にTiを拡散して形成した光導波路の屈折率分布は、図1に示すように、光導波路の延伸方向に垂直な断面(c)で見ると、基板表面上(y方向)ではガウス型分布(a)を形成し、基板の深さ方向(x方向、図1(b))では、基板表面以下はガウス型分布であるが、基板表面より上方は、バッファ層による一定の屈折率となる。ここでは、便宜上、光導波路の幅は2dyとし、最大屈折率nWGと基板の屈折率nLNとの差が1/eとなる領域幅とする。基板の深さ方向は、同様の考え方でdxで表す。
In these integrated optical waveguide elements, an optical waveguide is formed on a substrate such as LN, and generally, a buffer layer made of a dielectric such as SiO 2 is configured to cover the entire substrate including the optical waveguide. Yes.
For example, as shown in FIG. 1, the refractive index distribution of an optical waveguide formed by diffusing Ti in an LN substrate is on the substrate surface (y direction) when viewed in a section (c) perpendicular to the extending direction of the optical waveguide. In FIG. 1B, a Gaussian distribution (a) is formed, and in the depth direction of the substrate (x direction, FIG. 1B), the area below the substrate surface is a Gaussian distribution. Refractive index. For convenience, the width of the optical waveguide and 2d y, the difference between the refractive index n LN of maximum refractive index n WG and the substrate is a region width becomes 1 / e. The depth direction of the substrate is represented by d x in the same way.
図1(a)(b)のような屈折率分布を有する光導波路中を、図1(c)の紙面に垂直な方向に、進行する光のモードパターン(強度分布)は、図1(d)に示すように、基板表面に平行なy方向では、ガウス型分布(f)であるが、基板の深さ方向(x方向)では、非対称な強度分布(e)となっている。
このため、図2に示すように、GRINレンズ10を利用して、特定の光導波路から出射した光1を折り返し、2に示すようように他の光導波路の入射口に入射させた場合、光1の非対称な強度分布が、光2にように上下左右が反転した強度分布となる。なお、図2中の光1から光2に繋がる各線は、光の進行経路を示す。
図3は、GRINレンズ10を横方向から眺めた図であり、上向き矢印1’で示す光像から出た光が、GRINレンズ10中を進行し、反射膜11で反射した後、逆方向に戻って、下向き矢印2’の光像を形成する。このように、GRINレンズでは、光像の上下方向が反転する。
A mode pattern (intensity distribution) of light traveling in an optical waveguide having a refractive index distribution as shown in FIGS. 1A and 1B in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1C is shown in FIG. ), The y direction parallel to the substrate surface has a Gaussian distribution (f), but the depth direction (x direction) of the substrate has an asymmetric intensity distribution (e).
Therefore, as shown in FIG. 2, when the
FIG. 3 is a view of the
図2又は図3のように、GRINレンズ10を利用して光ビームを折り返した場合、基板から出射する光が非対称な強度分布を有すると、光の強度分布の上下左右の反転した光が該基板の入射口に入射される。このため、出射口から出射した光が別の光導波路の入射口へ折り返して結合される結合効率は、対称な強度分布を有する光ビームであれば、0.90以上(結合損0.5dB以下)であるのに対し、非対称の強度分布を有する光ビームでは、LN基板の場合、0.5程度(結合損3dB程度)に低下する。
As shown in FIG. 2 or 3, when the light beam is folded using the
本出願人は、上述した問題を解決するため、以下の特許文献2において、電気光学効果を有する材料からなる基板と、該基板上に形成された複数の光導波路とを備え、該基板の少なくとも一端面に前記複数の光導波路のいずれかの光導波路の出射口と入射口とが形成されており、該出射口から出射した光が該入射口に入射するように構成されたGRINレンズを前記一端面に近接して設けた集積型光導波路素子において、該GRINレンズは、GRINレンズの光軸方向に略半分に分割され、該分割面に反射面が形成されていることを特徴とする集積型光導波路素子を提案した。
具体的には、図4に示すように、GRINレンズ20の光軸方向であると共に、放物線状の屈折率分布を有するGRINレンズの中心を包含し、出射口と入射口を結ぶ直線を含む平面(略基板表面)に平行な平面により、GRINレンズを分割する。さらに、該分割面と、通常のGRINレンズの端面(基板と反対側の側面)とに反射膜22,21を施すことにより、該分割面を対称に上下方向の光像の反転を防止することが可能となる。
しかも望ましくは、図4に示すように、光ビームの出射位置(光ビームの中心軸に相当し、矢印1”又は矢印2”の中心)を該GRINレンズの光軸(図中の一点鎖線)より、若干上方にずらすことにより、例えば、上方矢印1”で出射した光ビームを、上方矢印2”で示すような、GRINレンズの反転を補正した光ビームとして、入射口に入射することが可能となる。
Specifically, as shown in FIG. 4, the plane includes the center of the GRIN lens having a parabolic refractive index distribution and including a straight line connecting the exit port and the entrance port, in the optical axis direction of the
In addition, preferably, as shown in FIG. 4, the emission position of the light beam (corresponding to the central axis of the light beam, the center of the
本発明が解決しようとする課題は、上述したような非対称な強度分布を有する光ビームが発生する集積型光導波路素子であっても、集積化及びコンパクト化を維持・向上しつつ、伝搬損失のより低い集積型光導波路素子を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that, even in an integrated optical waveguide device that generates a light beam having an asymmetric intensity distribution as described above, it is possible to reduce propagation loss while maintaining and improving integration and compactness. It is to provide a lower integrated optical waveguide device.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、電気光学効果を有する材料からなる基板と、該基板の表面に形成された光導波路と、該基板の裏面に形成された光導波路とを備え、該基板の少なくとも一端面において、前記異なる面に形成された光導波路が出射口と入射口とを有し、該出射口から出射した光が該入射口に入射するように、GRINレンズを前記一端面に近接して配置したことを特徴とする集積型光導波路素子である。
In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to
また、請求項2に係る発明は、電気光学効果を有する材料からなる複数の基板と、特定の基板の表面に形成された光導波路と、他の基板の裏面に形成された光導波路とを備え、該複数の基板を積層し、該積層した基板の少なくとも一端面において、前記異なる面に形成された光導波路が出射口と入射口とを有し、該出射口から出射した光が該入射口に入射するように、GRINレンズを前記一端面に近接して配置したことを特徴とする集積型光導波路素子である。
The invention according to
また、請求項3に係る発明では、請求項1又は2に記載された集積型光導波路素子において、該GRINレンズの光軸中心が、該光導波路の出射口と入射口との中間点を通るように配置されることを特徴とする。
In the invention according to claim 3, in the integrated optical waveguide device according to
また、請求項4に係る発明では、請求項1乃至3のいずれかに記載された集積型光導波路素子において、該基板の一端面と該GRINレンズの基板に対向する面の少なくとも一方の面が、該光導波路から出射する光又は該光導波路へ入射する光の進行方向に対してスネルの法則を満たす傾斜面を有していることを特徴とする。
In the invention according to claim 4, in the integrated optical waveguide element according to any one of
また、請求項5に係る発明では、請求項1乃至4のいずれかに記載された集積型光導波路素子において、該基板に接合した補強部材を設け、該GRINレンズは、該基板の一端面と該補強部材とに接着固定されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the integrated optical waveguide device according to any one of the first to fourth aspects, a reinforcing member bonded to the substrate is provided, and the GRIN lens is connected to one end surface of the substrate. The reinforcing member is bonded and fixed to the reinforcing member.
請求項1に係る発明によれば、基板の表面に形成された光導波路と、該基板の裏面に形成された光導波路とでは、基板の表面に垂直な方向の非対称な屈折率分布が、逆の関係となっており、GRINレンズによる光ビームの強度分布の上下左右を反転させる性質を利用することにより、例えば、基板の表面の光導波路から出射した光ビームを、基板の裏面に形成された光導波路に入射させることにより、光損失を抑制した光学的結合を実現することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the asymmetric refractive index distribution in the direction perpendicular to the surface of the substrate is reversed between the optical waveguide formed on the surface of the substrate and the optical waveguide formed on the back surface of the substrate. For example, the light beam emitted from the optical waveguide on the surface of the substrate is formed on the back surface of the substrate by utilizing the property of reversing the vertical and horizontal directions of the intensity distribution of the light beam by the GRIN lens. By making the light incident on the optical waveguide, it is possible to realize optical coupling with suppressed light loss.
請求項2に係る発明によれば、特定の基板の表面に形成された光導波路と、他の基板の裏面に形成された光導波路とでは、基板の表面に垂直な方向の非対称な屈折率分布が、逆の関係となっており、GRINレンズによる光ビームの強度分布の上下左右を反転させる性質を利用することにより、例えば、特定の基板の表面の光導波路から出射した光ビームを、他の基板の裏面に形成された光導波路に入射させることにより、光損失を抑制した光学的結合を実現することが可能となる。
ここで、「他の基板の裏面に形成された光導波路」とは、単に、他の基板の裏面に光導波路を形成するものに限らず、他の基板の表面に光導波路を形成し、該光導波路を形成した面を、該特定の基板の表面に対して反対の面となるように配置するものも、含むものである。
According to the second aspect of the present invention, the optical waveguide formed on the surface of the specific substrate and the optical waveguide formed on the back surface of the other substrate have an asymmetric refractive index distribution in a direction perpendicular to the surface of the substrate. However, by utilizing the property of reversing the intensity distribution of the light beam by the GRIN lens in the reverse relationship, for example, the light beam emitted from the optical waveguide on the surface of a specific substrate By making it enter into the optical waveguide formed in the back surface of the board | substrate, it becomes possible to implement | achieve the optical coupling which suppressed the optical loss.
Here, “the optical waveguide formed on the back surface of the other substrate” is not limited to the one in which the optical waveguide is formed on the back surface of the other substrate, and the optical waveguide is formed on the surface of the other substrate. This includes the one in which the surface on which the optical waveguide is formed is arranged to be opposite to the surface of the specific substrate.
請求項3に係る発明によれば、GRINレンズの光軸中心が、該光導波路の出射口と入射口との中間点を通るように配置されているため、光導波路の出射口から出射した、非対称な強度分布を有する光ビームを、光ビームの上下左右方向を反転させ、正確に他の光導波路の入射口に入射させることが可能となるため、光導波路の結合効率の低下をより一層防止することが可能となる。 According to the invention of claim 3, since the center of the optical axis of the GRIN lens is disposed so as to pass through the intermediate point between the exit and entrance of the optical waveguide, the GRIN lens exits from the exit of the optical waveguide. A light beam having an asymmetric intensity distribution can be reversed in the vertical and horizontal directions of the light beam and accurately incident on the entrance of another optical waveguide, thus further reducing the coupling efficiency of the optical waveguide. It becomes possible to do.
請求項4に係る発明よれば、光の進行方向に対して、基板端面やGRINレンズの端面を傾斜させているため、進行方向に逆行する反射光の発生を防止でき、しかも、スネルの法則を満たす角度で基板とGRINレンズが接合されているため、光の進行方向に対して常に適正な方向に光導波路やGRINレンズを配置でき、光導波路などからの漏光を抑制できる。また、仮に、GRINレンズを複数設けた場合でも、光波の伝播強度の減衰を防止でき、より高密度に集積した光導波路素子を得ることが可能となる。 According to the invention of claim 4, since the substrate end face and the end face of the GRIN lens are inclined with respect to the light traveling direction, it is possible to prevent the generation of reflected light that goes backward in the traveling direction, and Snell's law is Since the substrate and the GRIN lens are bonded at a satisfying angle, the optical waveguide and the GRIN lens can always be arranged in an appropriate direction with respect to the light traveling direction, and light leakage from the optical waveguide or the like can be suppressed. Further, even if a plurality of GRIN lenses are provided, it is possible to prevent attenuation of light wave propagation intensity, and to obtain an optical waveguide element integrated at a higher density.
請求項5に係る発明によれば、補強部材によりGRINレンズの接着固定する面積を十分に確保でき、GRINレンズを基板側により強固に固定することが可能となる。また、補強部材において、少なくとも基板上の光導波路と接する領域を特定の屈折率を有する誘電体(例えば、基板と補強部材とが同じ屈折率となる誘電体や、基板と補強部材の屈折率の大小関係が、基板とバッファ層との屈折率の大小関係に対して逆となるように設定された誘電体で構成する。)で形成することにより、光導波路の出射口から放出する光ビームの強度分布を略対称となるように、調整することも可能である。 According to the fifth aspect of the present invention, a sufficient area for bonding and fixing the GRIN lens can be secured by the reinforcing member, and the GRIN lens can be more firmly fixed to the substrate side. Further, in the reinforcing member, at least a region in contact with the optical waveguide on the substrate is a dielectric having a specific refractive index (for example, a dielectric having the same refractive index between the substrate and the reinforcing member, or a refractive index of the substrate and the reinforcing member). The size of the light beam emitted from the exit of the optical waveguide is made up of a dielectric that is set so as to be opposite to that of the refractive index of the substrate and the buffer layer. It is also possible to adjust the intensity distribution so as to be substantially symmetric.
以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
集積型光導波路素子を構成する基板としては、電気光学効果を有する材料、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)、及び石英系の材料から構成され、具体的には、これら単結晶材料の、Xカット板、Yカット板、及びZカット板から構成され、特に、光導波路デバイスとして構成されやすく、かつ異方性が大きいという理由から、ニオブ酸リチウム(LN)を用いることが好ましい。
基板上の光導波路は、熱拡散法及びプロトン交換法などで形成することができ、以下の説明では、LNを基板とし、これにTiを熱拡散させて光導波路を形成したものを中心に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail using preferred examples.
The substrate constituting the integrated optical waveguide element is composed of a material having an electro-optic effect, for example, lithium niobate, lithium tantalate, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), and a quartz-based material. Are composed of X-cut plates, Y-cut plates, and Z-cut plates of these single crystal materials, and in particular, lithium niobate (LN) because they are easily configured as optical waveguide devices and have high anisotropy. ) Is preferably used.
The optical waveguide on the substrate can be formed by a thermal diffusion method, a proton exchange method, or the like. In the following description, an explanation will be made focusing on the case where LN is used as a substrate and Ti is thermally diffused to form an optical waveguide. To do.
GRINレンズにはSelfoc Lensなど公知のものを用いることができる。また、GRINレンズの光軸方向の長さは、GRINレンズの端面で折り返した光ビームが、基板側の出射口及び入射口において、平行光束となる長さに設定する必要がある。実際には、GRINレンズを基板に固定するための接着剤などの厚さをも考慮する必要がある。 A known lens such as Selfoc Lens can be used for the GRIN lens. Further, the length of the GRIN lens in the optical axis direction needs to be set to such a length that the light beam turned back at the end surface of the GRIN lens becomes a parallel light flux at the exit and entrance of the substrate. Actually, it is necessary to consider the thickness of an adhesive or the like for fixing the GRIN lens to the substrate.
GRINレンズは接着剤によって基板に接着固定されている。これによって両者の位置関係を強く固定することができ、基板とGRINレンズとの位置ズレや脱落を防止し、長期に渡り安定した積型光導波路素子を提供することが可能となる。
接着剤としては、紫外線硬化型接着剤(UV接着剤)など、光の透過性、接着性、取扱いの容易性などを考慮して、公知の接着剤を選択することができる。
特に、基板とGRINレンズとの接合を強固なものとするため、基板に補助部材を接着し、さらに、基板と補助部材とに対し、GRINレンズを接合するよう構成することが望ましい。
The GRIN lens is bonded and fixed to the substrate with an adhesive. As a result, the positional relationship between the two can be strongly fixed, and it is possible to provide a product type optical waveguide element that is stable for a long period of time by preventing positional displacement and dropping of the substrate and the GRIN lens.
As the adhesive, a known adhesive can be selected in consideration of light transmittance, adhesiveness, ease of handling, etc., such as an ultraviolet curable adhesive (UV adhesive).
In particular, in order to strengthen the bonding between the substrate and the GRIN lens, it is desirable that the auxiliary member is bonded to the substrate and further the GRIN lens is bonded to the substrate and the auxiliary member.
GRINレンズに設けられる反射膜は、レンズ内を通過する光ビームに対して高い反射率を有するものであれば、その材料及び構成については限定されない。Cr、Au、Alなどの金属からなる金属膜、又はSiO2及びTiO2などの誘電体を交互に積層した誘電体多層膜などを好ましくは用いることができる。 The reflective film provided on the GRIN lens is not limited in its material and configuration as long as it has a high reflectance with respect to the light beam passing through the lens. A metal film made of a metal such as Cr, Au, Al, or a dielectric multilayer film in which dielectrics such as SiO 2 and TiO 2 are alternately stacked can be preferably used.
次に、本発明の特徴である、上下方向に非対称な強度分布を有する光ビームが、光導波路の出射口から出射する場合の問題への対応策について説明する。
図5(a)は、本発明に係る集積型光導波路素子の斜視図であり、図5(b)は、側面図であり、図5(c)は、基板とGRINレンズとの接合部の状態を示す図である。
基板30には、光導波路31,32が形成されており、特に、光導波路31は基板の表面に、光導波路32は、基板の裏面に各々形成されている。
基板の一端面には、光導波路31による出射口33と、光導波路32による入射口34が形成され、出射口33から出射した光ビーム35は、GRINレンズ10により、反射面11で折り返され、光ビームの強度分布の上下左右方向が反転させられ、入射口34に入射する。
Next, a countermeasure for the problem in the case where a light beam having an asymmetric intensity distribution in the vertical direction, which is a feature of the present invention, is emitted from the exit of the optical waveguide will be described.
FIG. 5A is a perspective view of the integrated optical waveguide device according to the present invention, FIG. 5B is a side view, and FIG. 5C is a view of a joint portion between the substrate and the GRIN lens. It is a figure which shows a state.
An
基板上に形成される光導波路は、図1が示すように、基板の表面に垂直な方向に向かって非対称な屈折率分布をしており、基板の表面に形成した光導波路と、基板の裏面に形成した光導波路とでは、互いに上下方向が逆向きの屈折率分布を構成する。
このため、GRINレンズ10により、光ビーム35の上下方向が反転することにより、光導波路32の入射口34における屈折率分布と、光ビーム35の強度分布が、適合することとなり、光損失を抑えた光学的結合を可能とすることができる。
特に、GRINレンズの光軸中心を、光導波路の出射口と入射口との中間点を通るように配置されている場合には、光導波路間の結合効率を最も高めることが可能となる。
As shown in FIG. 1, the optical waveguide formed on the substrate has an asymmetric refractive index distribution in a direction perpendicular to the surface of the substrate, and the optical waveguide formed on the surface of the substrate and the back surface of the substrate. In the optical waveguide formed in the above, a refractive index distribution in which the vertical direction is opposite to each other is formed.
Therefore, the vertical direction of the
In particular, when the center of the optical axis of the GRIN lens is disposed so as to pass through an intermediate point between the exit and entrance of the optical waveguide, the coupling efficiency between the optical waveguides can be maximized.
また、基板30には、補助部材40が接合されており、基板30と補助部材40とに対してGRINレンズ10を接合することで、GRINレンズと基板とのより強固な接合を可能としている。
補助部材40には、GRINレンズとの接合強度を高く保つ目的以外に、例えば、基板と補強部材とが同じ屈折率となる誘電体や、基板と補強部材の屈折率の大小関係が、基板とバッファ層との屈折率の大小関係に対して逆となるように設定された誘電体で構成する補助部材を用いることにより、出射口33から出射する光ビームの強度分布を調整する働きもある。
In addition, the
In addition to the purpose of keeping the bonding strength with the GRIN lens high, the
さらに、図5(b)に示すように、基板の一端面とGRINレンズの基板に対向する面の少なくとも一方の面が傾斜面を有するように、基板とGRINレンズが接合されている。この傾斜面の角度は、光ビームの出射口33及び入射口34において、光導波路の屈折率とGRINレンズの屈折率との差により、光ビームの屈折角がスネルの法則を満たすよう設定されている。これにより、出射口33や入射口34における光損失を低減させることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 5B, the substrate and the GRIN lens are bonded so that at least one of the one end surface of the substrate and the surface of the GRIN lens facing the substrate has an inclined surface. The angle of the inclined surface is set so that the refraction angle of the light beam satisfies Snell's law at the
本発明に係る集積型光導波路素子の他の実施例を図6に示す。
図6(a)は、基板30の表面に光導波路(出射口33,36)を形成し、該基板の裏面に他の光導波路(入射口34,37)を形成したものである。
光導波路の出射口33から出射した光ビームは、GRINレンズ40により入射口34に導かれ、また、出射口26から出射した光ビームは同様に、入射口37に入射する。
この際に、出射口33と入射口34、及び出射口36と入射口37の中間点にGRINレンズの光軸中心(図6(a)のGRINレンズ40を示す点線の円の中心)が通るように配置することが好ましい。
Another embodiment of the integrated optical waveguide device according to the present invention is shown in FIG.
In FIG. 6A, an optical waveguide (
The light beam emitted from the
At this time, the center of the optical axis of the GRIN lens (the center of the dotted circle indicating the
図6(b)は、異なる基板上に形成される光導波路を、光学的に結合する例を示すものである。
基板30の表面に出射口33を有する光導波路を形成し、基板30’の裏面(基板の表面に形成する場合には、該表面を裏返した面)に入射口34’を有する光導波路を形成し、2つの基板30,30’を互いに接合したものである。2つの基板は、図6(b)のように直接接合しても良いが、必要に応じて、2つの基板間に光導波路を有する他の基板や、スペーサーなどを挟む状態で、両者を接合することも可能である。
出射口33から出射した光ビーム35’は、GRINレンズ40により、入射口34’に導かれる。
FIG. 6B shows an example in which optical waveguides formed on different substrates are optically coupled.
An optical waveguide having an
The
図6(c)は、光導波路が形成された異なる基板を、光導波路が形成された面を互いに対向するように配置した場合を示す。
基板30の表面に出射口33を有する光導波路を形成し、基板30’’の裏面に入射口34’’を有する光導波路を形成し、2つの基板30,30’’を互いに接合したものである。2つの基板は、図6(C)のように直接接合しても良いが、必要に応じて、2つの基板間に光導波路を有する他の基板や、スペーサーなどを挟む状態で、両者を接合することも可能である。
出射口33から出射した光ビーム35’’は、GRINレンズ40により、入射口34’’に導かれる。
FIG. 6C shows a case where different substrates on which optical waveguides are formed are arranged so that the surfaces on which the optical waveguides are formed face each other.
An optical waveguide having an
The
以上説明したように、本発明によれば、基板上の光導波路の屈折率分布の非対称性などに起因する、非対称な強度分布を有する光ビームが発生する場合であっても、GRINレンズを用いて集積型光導波路素子を構成でき、しかも、集積化及びコンパクト化を維持・向上しつつ、光ビームの伝搬損失の低減を達成することが可能となる。 As described above, according to the present invention, even when a light beam having an asymmetric intensity distribution due to the asymmetry of the refractive index distribution of the optical waveguide on the substrate is generated, the GRIN lens is used. Thus, it is possible to configure an integrated optical waveguide element, and to achieve a reduction in propagation loss of the light beam while maintaining and improving integration and compactness.
1 基板からの出射光
2 基板への入射光
10 GRINレンズ
11 反射膜
20 分割したGRINレンズ
21,22 反射膜
30 基板
31,32 光導波路
33 出射口
34 入射口
40 補強部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
5. The integrated optical waveguide device according to claim 1, wherein a reinforcing member bonded to the substrate is provided, and the GRIN lens is bonded and fixed to one end surface of the substrate and the reinforcing member. An integrated optical waveguide device characterized by the above.
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