JP2012503783A - 低反射レベルの光の抽出用導波管 - Google Patents

Abstract

本発明は、光を素子上の電子工学部品から素子の面に抽出するために案内するように配置された、低レベル反射の光を抽出する導波管に関する。本発明の導波管は、第１部分と第２部分を有し、該第１部分（４）は、延長されており、該第２部分（５）は、光が導波管（１）から出る面（ＪＫ）を有しており、非断熱的な縦断面（ＧＨＬＭ）が第１部分（４）の後で光の伝播方向の前記面（ＪＫ）の前に配置され、該面（ＪＫ）が素子の面に、第１部分（４）の光軸（Ａ）に対して、５〜８０度の第１角度（Ｖ１）を形成していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、低反射レベルの光の抽出用導波管に関する。

レーザやアンプや変調器のような導波管を備えた電気光学部品には、光が発光結晶の後で導波管から抽出される点において、非常に低いレベルの反射を達成することが必要である。結晶の内側から見ると、反射は、例えば、突然遮断されるリン化インジウムの導波管では一般的に約３０％である。０．００１％より低い反射レベルが、必要とされることもある。

厚みと屈折率が低レベルの反射を与えるようにされた誘電体を備えた断面出口面の被覆剤は公知である。しかし、追加措置が必要である。導波管と切断面のなす角度が９０度でなければ、光のほんの少しの部分だけが、導波管に反射される。残りの部分は、異なる方向に反射され、失われてしまう。

もちろん、導波管が部品の長さの一部に亘って部品の面に直角で、部品の面との角度が直角ではないように曲げることも可能である。これは、例えば、半導体光増幅器において可能である。

他の方法は、導波管が面に到達する前に、部品や素子内に終端する導波管に関わる、窓構造の使用である。この方法では、光は、面に到達する前に回折によって広げられる。光ビームの広がりによって、光のほんの少しの部分が、面での反射の後、導波管に戻る。窓の領域、すなわち、導波管の端部と部品の面の間の領域は、例えば、リン化インジウムに対して、５〜５０マイクロメータの長さを有することができる。光は、ローブにおいて数度の角度でこのようにして広がる。

低レベルの反射は、導波管を面に直交しないように斜めに配置することと、窓領域との組合せによって得ることができる。導波管の傾斜が回折ローブの幅よりも大きいと、導波管に戻る光の割合は、非常に小さい。

この場合の素子は、広くなるので、非常に高い傾斜をもって導波管を配置すると、問題が生じる。工程の技術的特性の問題は、例えば、異方性エッチングが、傾斜の方向にメサ形の不利な形状をなすということになる。

本発明は、反射の非常に低いレベルの問題を解消する。

本発明は、従って、光を素子上の電子工学部品から素子の面に抽出するために案内するように配置された、低レベル反射の光を抽出する導波管に係り、該導波管は、第１部分と第２部分を有し、該第１部分は、延長されており、該第２部分は、光が導波管から出る面を有しており、非断熱的な縦断面が第１部分の後で光の伝播方向の面の前に配置され、該面が素子の面に、第１部分の光軸に対して、５〜８０度の第１角度を形成していることを特徴とする。

本発明は、添付の図面に示した実施例に関連して、以下により詳細に説明される。

本発明の部品を示す図。 面ＪＫへの入射角の関数としての屈折角を示す図。

低レベル反射の光を抽出するための、本発明による導波管１が、図１に示される。導波管１は、例えば、別の導波管への抽出のために、素子２上のレーザのような電気光学部品から素子上の面３に光を導くように配置されている。

本発明による導波管は、第１部分４と第２部分５を有している。第１部分４は、延長されている。図１の記号Ａは、第１部分４の光軸である。第２部分５は、光が導波管１から出る面ＪＫを有している。この面ＪＫは、第１部分４の光軸Ａに対して第１角度Ｖ１で要素の面に形成されており、この角度は、５〜８０度である。

非断熱的な縦断面（ＧＨＬＭ）が第１部分４と第２部分５の間に存在する。もし、この断面（ＧＨＬＭ）がなければ、大きなレベルの反射が、導波管の端部で起こる。この断面の目的は、光が側面ＧＨとＬＭから出るようにすることであり、或いは、側面は、真っ直ぐに続く光を送るようにする。幅広にすることが、突然でも断熱的でもなければ、光は、角部ＫまたはＬとＩまたはＪにぶつかり、反射が起こり、光の一部を導波管に戻すように反射するであろう。側面間の角部ＨとＫ、Ｌで反射が生じるおそれがある。

図１でＪＫで示す面は、導波管の斜断面を構成する。図１の角度Ｖｋは、面ＪＫと線Ａに直交する、すなわち、第１部分の光軸に直交する線６との間の角度である。角度Ｖｋは、以下、「断面角」と呼ぶ。

好ましい実施例によれば、この面ＪＫは、第１部分４の光軸と第１角度Ｖ１をなし、この角度は、７０度より小さく、２０度より大きい。

好ましい実施例によれば、この第１部分４は、素子の面に第２角度Ｖ２をなし、この角度は、面３に対して直角ではない。その理由は、面ＪＫからの屈折が角度によって制限され、光が面３に直交しない第１部分の方向を既に有していることは有利であるからである。

好ましい実施例によれば、第２角度Ｖ２は、８９度より小さく、８５度より大きい。

本発明によれば、完全な導波管を斜めに配置することに関連する問題を避けることができ、傾斜面における屈折によって、直交しないように面に到達する光に導く。

屈折効果は、ＪＫの低角度斜断面を介して得られ、この屈折効果は、光が導波管から出る時に導波管に戻る十分低いレベルの反射を得るだけの十分大きな角度で導波管１から光が出ることを保証する。

導波管から出る光ビームの角度が図２に示されており、ここで、屈折角度は、面ＪＫへの入射角度の関数として示されている。図２は、例えば、２度をちょうど超える屈折を得るためには、６０度の入射角が、必要であることを明確にしている。

しかし、大きすぎる断面角度Ｖｋは、面ＪＫでの反射が大きくなりすぎることにつながる。この光が導波された態様で導波管の狭い部分４に戻るおそれは小さいが、この光は、不要な角度で運ばれてしまうので、失われてしまう。

好ましい実施例によれば、この第１角度Ｖ１は、断面角度Ｖｋ＝９０度−Ｖ１で示される時に、５０〜６０度の間である。

好ましい実施例によれば、この第２角度Ｖ２は、８６〜８８度の間である。

更に好ましい実施例によれば、この第２部分５は、図１の断面ＦＧＭＮを有し、この断面に沿って、導波管１は、断熱的に広がり、第１部分４の幅よりも大きな幅を有する導波管を形成する。

導波管１は、導波管が面３に到達する前に、素子２内に終端するのが好ましい。

図１は、光学導波管部品における、本発明による導波管の終端の設計の１実施例である。導波管は、図１の面ＥＯの下に続いており、増幅器やレーザや変調器のような光学要素を含んでいる。部品は、複数の適切な導波材料によって製造されている。部品は、面３に終端するリン化インジウム結晶に配置されていることが好ましい。

面３は、好ましい実施例による反射防止膜で処理される。

参照記号Ｐ、Ｑ、Ｒは、同一の断面角度Ｖｋの３つの異なる概略レイパスを特定する。３つの光線は、光線の異なる部分が回折によってどのように広がるか、そしてどのように構造物を通過するかを示している。光線は、導波管の第１部分４から断熱拡張を介して、ＧＨＫＬＭにおける導波管のより急速な非断熱拡張を介して、斜めに切断した導波管の第２部分５を介して、面３に広められる。

ＧＭでの急速な増加の最初に、光線は、回折の結果として分岐し始める。

光線は、傾斜断面ＪＫで屈折されて、光線が断面角Ｖｋによって異なる角度となるようになる。このことは、光のほとんどが、直交しないように面３に到達することに寄与し、導波管１へ戻る反射光が非常に少なくなることになる。

図１の例における断面角Ｖｋは、６０度である。更に、第１角度Ｖ１は、この例では、８７度である。

断面角度が６０である時、ＪＫまでの導波管の第１部分４に従う中央光線Ｑは、図２で指定されるように、約２．６度、面ＪＫで屈折され、これにより、面ＪＫへのこの中央光線の入射角は、６０度となるのである。第２角度Ｖ２は、８７度であり、光は、８４．４度（８７−２．６）の角度で面３に到達する。

光線Ｐは、断面ＧＭにおいて左に５度回折によってそれる。面ＪＫへの入射角は、６５度となる。図２は、光が７８．７度（８７−５−３．３）の角度で面に到達するように、３．３度屈折されることを示している。

その代わりに、光線Ｒは、断面ＧＭにおいて右に５度回折によってそれる。面ＪＫへの入射角は、５５度となる。図２は、光が８９．９度（８７＋５−２．１）の角度で面に到達するように、２．１度屈折されることを示している。

光のほとんどが、５度を大きく下回る角度で回折するので、光のほんの少しの部分だけが直交するようにして面３に到達し、導波管１に反射して戻る危険にさらされる。

このようにして、冒頭で記載した導波管への反射による戻りの問題が、本発明によって解決される。

たくさんの実施例が上記された。しかし、導波管の詳細な設計は、本発明が提供する技術的効果が失われることなく変更可能であることは自明である。

このようにして、導波管の面のいくつかは曲げることができる。例えば、面ＩＨは、光がこの面に到達する恐れを減らすために凸状に丸くしてもよく、光線束をゆがめる能力を有してもよい。面ＪＫは、同様に、凸状に丸くしてもよい。これにより、光線束は、面ＪＫを通過後、より高度に平行にされるようになる。

よって、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される範囲で変更することができるので、上記した実施例によって限定されるものと考えてはならない。

Claims (9)

1. 光を素子上の電子工学部品から素子の面に抽出するために案内するように配置された、低レベル反射の光を抽出する導波管であって、該導波管は、第１部分と第２部分を有し、該第１部分（４）は、延長されており、該第２部分（５）は、光が導波管（１）から出る面（ＪＫ）を有しており、非断熱的な縦断面（ＧＨＬＭ）が第１部分（４）の後で光の伝播方向の前記面（ＪＫ）の前に配置され、該面（ＪＫ）が素子の面に、第１部分（４）の光軸（Ａ）に対して、５〜８０度の第１角度（Ｖ１）を形成していることを特徴とする、導波管。
2. 前記第１部分（４）が、素子の面に、前記面（３）と第２角度（Ｖ２）を形成することを特徴とする、請求項１に記載の導波管。
3. 前記面（ＪＫ）が、第１部分（４）の光軸と、７０度よりもわずかに小さく２０度よりも大きい角度（Ｖ１）を形成することを特徴とする、請求項１または２に記載の導波管。
4. 前記第２部分（５）が、区間（ＦＧＭＮ）を有し、該区間に沿って、導波管（１）が、第１部分（４）の幅よりも大きな幅の導波管を形成するように、断熱的に広げられることを特徴とする、請求項１、２または３に記載の導波管。
5. 前記導波管（１）が、面（３）に到達する前に、素子（２）内で終端することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の導波管。
6. 前記第２角度（Ｖ２）が、８９度よりもわずかに小さく、８５度より大きいことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の導波管。
7. 前記第２角度（Ｖ２）が、８６度と８８度の間であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の導波管。
8. 前記第１角度（Ｖ１）が、断面角度（Ｖｋ）＝９０度−Ｖ１で表現される時に、４５度から６０度の間であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の導波管。
9. 前記面（３）が、反射防止膜で処理されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の導波管。
   

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