JP2006309197A - 導波路型光結合器、光サブアセンブリユニット、光モジュールおよび光結合方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の導波路型光結合器、光サブアセンブリユニット、光モジュールおよび光結合方法は、互いに異なるスポットサイズを持つ光導波路と光学部品とを、光学的に結合するために、光導波路側に配置され、短波長帯よりも長波長帯の光信号に対して、スポットサイズ変換効率が高い第1のスポットサイズ変換手段と、光学部品側に配置され、長波長帯よりも短波長帯の光信号に対して、スポットサイズ変換効率が高い第2のスポットサイズ変換手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
W0:テーパ開始位置での導波路幅
W∞:無限遠(Z=∞)での導波路幅
図4は、上記式(1)で表される指数関数テーパ型導波路モデルを用いたBPM(Beam Propagation Method)シミュレーションの結果を示す。このシミュレーション結果は、比屈折率差Δnをパラメータとして、指数関数テーパの無限遠における導波路幅W∞を変化させた場合のSMFとの結合損失の関係を示す。なお、光の波長は、スポットサイズの拡大効果が高い1.6μm(マイクロメートル)で算出している。また、W0は4.5μm、Z0は1600μm、αは0.01、導波路高さは3.5μmとしている。
WeがWbよりも大きい場合(We>Wb)は、光の閉じこめ効果が強く、スポットサイズを拡大しきれていない。そのため、SMFのスポットサイズとのモードミスマッチが起こり、過剰損失が発生する。
L≧D
但し、Wsは分割型導波路の導波路幅、Lはその導波路長、Dはそのギャップ長である。
Lb≧D×0.5/(1−0.5)
Lb≧D ・・・(2)
ここで強調すべきは、最長波長である1.6μmの光は、前段のテーパ型導波路によって十分に拡大されているため、後段の分割型導波路から影響を受けにくい点にある。スポットサイズが拡大しているほど、光はコリメート光(平行光)に近くなる。そのため、その光は、分割型導波路において回折の影響を受けにくい。従って、テーパ型導波路によって拡大された長波長側の光のスポットサイズは、分割型導波路によって大きな影響を与えられることがない。言い換えると、長波長側の光のスポットサイズが拡大され過ぎる、あるいは外部に光が放射してしまう、ことなどにより、光導波路に結合しなくなる虞はない。このように、後段の分割型導波路において、短波長側の光のスポットサイズが、選択的、効果的に拡大できる。
2 第1のスポットサイズ変換部
3 第2のスポットサイズ変換部
10 PLCユニット
11 基板
12 石英膜
13 光導波路(コア)
14 V溝
15 LD
16 WDMフィルタ
17 PD
18 光ファイバ
21 セラミックパッケージ
23 制御IC
24 端子
25 フェルール
26 フランジ
Claims (37)
- 互いに異なるスポットサイズを持つ光導波路と光学部品とを、光学的に結合するための導波路型光結合器であって、
前記光導波路側に配置され、短波長帯よりも長波長帯の光信号に対して、スポットサイズ変換効率が高い第1のスポットサイズ変換手段と、
前記光学部品側に配置され、前記長波長帯よりも前記短波長帯の光信号に対して、スポットサイズ変換効率が高い第2のスポットサイズ変換手段と
を備えることを特徴とする導波路型光結合器。 - 前記第1のスポットサイズ変換手段は、伝送対象である波長のうち最長波長の光信号のスポットサイズを最も大きく変換し、
前記第2のスポットサイズ変換手段は、伝送対象である波長のうち最短波長の光信号のスポットサイズを最も大きく変換することを特徴とする請求項1記載の導波路型光結合器。 - 前記第1のスポットサイズ変換手段と前記第2のスポットサイズ変換手段は光学的に連結されており、連結されている位置の光路幅が互いに略同一であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の導波路型光結合器。
- 前記第1のスポットサイズ変換手段は、導波路幅が変えられたテーパ型導波路を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の導波路型光結合器。
- 前記第2のスポットサイズ変換手段は、光の導波方向に分割された分割型導波路を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の導波路型光結合器。
- 前記テーパ型導波路の幅は、前記第2のスポットサイズ変換手段側に向かって狭くなっていることを特徴とする請求項4記載の導波路型光結合器。
- 前記テーパ型導波路は、曲線の側面を備えることを特徴とする請求項6記載の導波路型光結合器。
- 前記曲線は、指数関数状の曲線を備えることを特徴とする請求項7記載の導波路型光結合器。
- 前記指数関数状の曲線を側面に備える前記テーパ型導波路において、導波路幅Wは、テーパ開始位置から距離Z離れた位置では、テーパ開始位置での導波路幅をW0、無限遠での導波路幅をW∞とした場合に、
W=(W0−W∞)×exp(−α×Z/(W0−W∞))+W∞(ただし、αは定数)で表されることを特徴とする請求項8記載の導波路型光結合器。 - 前記曲線は、n次関数(nは2以上の整数)状の曲線を備えることを特徴とする請求項7載の導波路型光結合器。
- 前記分割型導波路において、分割された導波路ブロックが配置される周期が、一定であることを特徴とする請求項5記載の導波路型光結合器。
- 前記分割型導波路において、分割された導波路ブロックの長さとそのギャップとを足した長さが、一定であることを特徴とする請求項5記載の導波路型光結合器。
- 前記ギャップが、前記第1のスポットサイズ変換手段から離れるに従って長くなることを特徴とする請求項12記載の導波路型光結合器。
- 前記分割型導波路において、分割された導波路ブロックの長さが、一定であることを特徴とする請求項5記載の導波路型光結合器。
- 前記分割型導波路において、分割された導波路ブロック間のギャップが、一定であることを特徴とする請求項5記載の導波路型光結合器。
- 前記短波長帯は、1.3マイクロメートル帯以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれかに記載の導波路型光結合器。
- 前記長波長帯は、1.5マイクロメートル帯以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれかに記載の導波路型光結合器。
- 光導波路と光学部品とが光学的に結合された光サブアセンブリユニットであって、
光導波路と、
前記光導波路と異なるスポットサイズを持つ光学部品と、
前記光導波路と前記光学部品の結合位置に、請求項1乃至請求項17のいずれかに記載の導波路型光結合器と
を備えることを特徴とする光サブアセンブリユニット。 - 前記光導波路および前記光学部品は、位置合わせされて、同一基板上に搭載されていることを特徴とする請求項18記載の光サブアセンブリユニット。
- 前記光学部品は、光ファイバであることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の光サブアセンブリユニット。
- 前記基板は、シリコンで形成されており、
前記基板上には、前記光導波路と対向するV溝が形成されており、
前記光ファイバは、前記V溝上に固定されていることを特徴とする請求項20記載の光サブアセンブリユニット。 - 前記光サブアセンブリユニットは、さらに
光を発信する発光手段と、
光を受信する受光手段と、
光を波長に対して選択的に透過または反射する波長選択手段と
を備え、
前記光導波路は、前記基板上に略V字状に折り返して形成されており、
前記導波路型光結合器は、前記光導波路の一方の端部に形成されており、
前記V溝は、前記導波路型光結合器に連結して形成されており、
前記光ファイバは、前記V溝上に搭載されて、前記導波路型光結合器と光を送受信しており、
前記発光手段は、前記光導波路の他方の端部に対向して搭載されて、該光導波路に光を送信し、
前記波長選択手段は、折り返し部に搭載されて、光を波長に対して選択的に透過または反射し、
前記受光手段は、前記波長選択手段に対向して搭載されて、波長選択的に透過された光を受信していることを特徴とする請求項21記載の光サブアセンブリユニット。 - 前記光学部品は、光アクティブデバイスであることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の光サブアセンブリユニット。
- 前記光学部品は、光パッシブデバイスであることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の光サブアセンブリユニット。
- 前記光アクティブデバイスは、光検出素子を備えることを特徴とする請求項23記載の光サブアセンブリユニット。
- 前記光パッシブデバイスは、レンズを備えることを特徴とする請求項24記載の光サブアセンブリユニット。
- 前記光パッシブデバイスは、薄膜フィルタを備えることを特徴とする請求項24または請求項26に記載の光サブアセンブリユニット。
- 光導波路と光学部品とが光学的に結合された光モジュールであって、
請求項22に記載の光サブアセンブリユニットと、
前記光サブアセンブリユニットが有する前記発光手段の発信光を制御するとともに前記受光手段の受信光を処理する制御手段と、
前記光サブアセンブリユニット及び前記制御手段を収容するパッケージと、
前記光サブアセンブリユニット及び前記制御手段へ電力を供給し、かつこれらからの電気信号を取り出す端子と
を備えることを特徴とする光モジュール。 - 前記光モジュールは、さらに
前記光ファイバの端部を収容するフェルールと、
前記フェルールを前記パッケージに固定するフランジと
を備えることを特徴とする請求項28記載の光モジュール。 - 互いに異なるスポットサイズを持つ光導波路と光学部品とを、光学的に結合するための光結合方法であって、
前記光導波路側に配置された第1のスポットサイズ変換手段にて、短波長帯よりも長波長帯の光信号のスポットサイズをより大きく変換し、そして
前記光学部品側に配置された第2のスポットサイズ変換手段にて、前記長波長帯よりも前記短波長帯の光信号のスポットサイズをより大きく変換することを特徴とする光結合方法。 - 前記第1のスポットサイズ変換手段にて、伝送対象である波長のうち最長波長帯の光信号のスポットサイズを最も大きく変換し、そして
前記第2のスポットサイズ変換手段にて、伝送対象である波長のうち最短波長の光信号のスポットサイズを最も大きく変換することを特徴とする請求項30記載の光結合方法。 - 前記第1のスポットサイズ変換手段は、光路幅を変えることによって前記長波長帯の光信号のスポットサイズをより大きく変換することを特徴とする請求項30または請求項31に記載の光結合方法。
- 前記光路幅は、前記第2のスポットサイズ変換手段に向かって狭くなっていることを特徴とする請求項32記載の光結合方法。
- 前記第2のスポットサイズ変換手段は、光の回折効果によって前記短波長帯の光信号のスポットサイズをより大きく変換することを特徴とする請求項30乃至請求項33のいずれかに記載の光結合方法。
- 前記光の回折効果は、光導波路を分割することにより実現していることを特徴とする請求項34記載の光結合方法。
- 前記短波長帯は、1.3マイクロメートル帯以下であることを特徴とする請求項30乃至請求項35のいずれかに記載の光結合方法。
- 前記長波長帯は、1.5マイクロメートル帯以上であることを特徴とする請求項30乃至請求項36のいずれかに記載の光結合方法。
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---|---|---|---|
JP2006087460A JP2006309197A (ja) | 2005-03-30 | 2006-03-28 | 導波路型光結合器、光サブアセンブリユニット、光モジュールおよび光結合方法 |
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-
2006
- 2006-03-28 JP JP2006087460A patent/JP2006309197A/ja active Pending
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