JP3184426B2 - 光導波回路 - Google Patents
光導波回路Info
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Description
分野で用いられる光導波回路に関するものである。
す回路について説明する。すなわち回路パターンの等し
い2つの光分岐回路1,2が分岐間隔2Lの半分Lで平
行に並んだような回路について考える。このような配置
においては、第一の光分岐回路1の合流側導波路1Aと
第二の光分岐回路2の片方の分岐側導波路2Bの光軸が
一致することになる。また第二の光分岐回路2の合流側
導波路2Aと第一の光分岐回路1の片方の分岐側導波路
1Bの光軸についても同様である。さて一般に直線導波
路を伝搬してきた導波光が曲がり部にさしかかった場
合、光回路から発生する回路内散乱光の強度分布は入射
してきた直線導波路の延長上が最も強くなる。従って図
に示すように、ポートCから第一の光分岐回路1の合流
側直線導波路1Aに入射した導波光によって分岐部で発
生した散乱光のかなりの割合はクラッド3′中をそのま
ま直進する。その結果、直進散乱光の一部は第二の光分
岐回路2の上方分岐側導波路2Bに導波光として紛れ込
むことになる。反対に第二の光分岐回路2の上方分岐側
導波路2Bにポートb1から入射した場合も同様に、曲
がり部で発生した散乱の一部は第一光分岐回路1の合流
側導波路1Aに紛れ込むことになる。第二の光分岐回路
2の合流側導波路2Aと第一の光分岐回路1の下方分岐
側導波路1Bについても同様である。さらに第一,第二
の分岐側導波路1B,2Bの交差部は、導波構造が不連
続になっているため、ここでも散乱光が発生し、この散
乱光の一部もクラッド3′中を伝搬して導波路に紛れ込
み、ポートC,c,B2,b1に出射することになる。
の光導波回路では、一つの光導波路内で発生する散乱光
が他の光導波路内に紛れ込んでクロストークが発生する
という問題があった。
の導波路に紛れ込むのを防止し、クロストーク量が従来
光導波回路に比較して格段に少ない光導波回路を提供す
ることにある。
に形成された光導波回路であって、信号光の伝搬経路に
あたらないクラッド部のうち、導波路の曲がり部、分岐
部、交差部などの散乱光発生部の近傍で、散乱光発生源
から回路外に向かって絞り込まれたテーパ状のクラッド
を残すように、部分的なクラッド除去部を設け、当該部
位に光吸収物質を付着したことを特徴とする。
が基板表面からコア中心までの距離以下であってもよ
い。
において、導波光の伝搬距離にもよるが、数cmの伝搬
距離を想定した場合、回路パターン1および2すなわち
コアパターンから導波光の波長の10倍以上離れた領域
すなわち図1に示す領域3は、導波光の伝搬、例えば伝
搬損失には影響を及ぼさない領域である。この領域にク
ラッド3′が存在すると前述したように、クラッド3′
中を散乱光が伝搬して他の光導波路に紛れ込みクロスト
ークが生じることになる。そこで本発明では、導波光の
伝搬に不要なクラッド部を所望の深さだけ除去してしま
う。このときの図1の点線A−A′で切った断面図を図
2(a)に示す。4は基板である。かような回路上に光
吸収材5を図2(b)に示すように全面に蒸着等によっ
て付着せしめるか、または図2(c)に示すように、塗
布、印刷等によって付着せしめて遮光処理を施す。この
ようにすれば、導波光の伝搬中に生じたクラッド3′を
伝搬する散乱光は、クラッドと光吸収材界面で吸収され
るため、クロストークの発生を防止できる。一方光吸収
材5の付着部位はコアパターン1,2からは十分離れて
いるので、伝搬損失は劣化しない。
が、基板4に達するまで除去するのが最も効果的である
が、除去加工する時間、光吸収材5の光吸収性能、クラ
ッド層と基板4間の応力が回路性能に与える影響、要求
クロストーク等総合的にみて決めれば良い。また上記で
は、クラッド除去部3はコアパターンから導波光の波長
の10倍以上離れた部分としたが、コアパターンが周回
パターンの場合などで導波光の伝搬距離が数十cmにも
なるときは、クラッド除去部3はコアパターンから導波
光の波長の20倍以上離せば良い。
考える。図1では、クラッド除去部3とコア近傍のクラ
ッド3′との界面は直線状であるが、これを図3に示す
ように、鋸歯状にする。このようにすればクラッド3′
を伝搬する散乱光がクラッド除去部3との界面で反射す
る回数が増え、より光吸収材5に吸収されやすくなる。
てクラッド除去部3が形成されている。このような場
合、平板上に光伝搬部が突起状に出ており、機械的強度
が危惧される場合がある。また回路面上に電気配線等を
形成する必要があり、クラッド除去部3とコア近傍クラ
ッド3′との境界での段差が問題となる場合も想定され
る。かような場合には以下に示すように、主要な散乱光
の発生部にのみ部分的遮光処理を施せばよい。
散乱光の発生部は、曲がり部、分岐部および交差部であ
る。図4にこれらの回路部に対する部分的遮光処理の例
を示す。図4(a)は曲がり部に対する遮光処理の例で
ある。散乱光は、曲がりの接線方向に発生し、しかも入
射してきた直線導波路の延長方向が強度が最も強い。こ
のような散乱光を処理するには、図に示すように、散乱
光発生源から回路外に向かって絞り込むようなテーパ状
にコアパターン近傍のクラッド3′を残すようにする。
散乱光はクラッド3′とクラッド除去部3の境界で反射
を繰り返すうちに減衰するとともに、境界に対する入射
角が大きくなるため、曲がり回路外に漏れでる散乱光は
少ない。図4(b)は、分岐部に対する例である。これ
は、曲がり部に対する図4(a)に示したパターンを2
つ組み合わせたものである。図4(c)は交差部に対す
る遮光処理の例である。交差部は導波路構造が不連続に
なっており、主に交差角の狭角側に散乱光が発生する。
これに対しても、上記と同様に回路外に向かって絞り込
まれたテーパ状のクラッド3′を残すようにクラッド除
去部を設ければよい。図5は、図6に示す光導波回路に
上記に従って遮光処理を施したものである。かようにす
れば、クラッド除去部3は部分的となり、平坦なクラッ
ド部3′に電気配線などを設けることができる。
にして作製した。基板4としてSi基板を用い、これに
SiO2 を主成分とするガラスから成る図6に示すよう
な石英系光導波回路を火炎直接堆積法およびドライエッ
チング法にて形成した。コア、クラッド間の屈折率差は
0.3%、コアサイズ8μm角、クラッド3′の厚みは
40μmである。分岐、曲がり部の半径は30.91m
m、分岐導波路の間隔2Lは2mmとし、図6において
左側に4本の分岐側導波路、右側に2本の合流側導波路
が1mmの間隔で並ぶようにした。この設計条件では、
第一、第二の光分岐回路1,2の分岐側導波路の交差角
θは20.00°であった(図4(c)参照)。回路両
側の直線部を10mmとり、回路長は31.4mmとな
った。
6に示すような光導波回路において、導波路端に単一モ
ード光ファイバを接続して波長1.55μmにて導波性
能を測定した。ポートCより入射した光のポートB1と
ポートb1から光ファイバに出射した光の強度比、すな
わちクロストークCT1は−18dBであった。またポ
ートcより入射した光のポートb2とポートB2に出射
した光についてはクロストークCT2は−17dBであ
った。
部を形成した参考例) 次に上記と同一パターンの光
導波回路について、図3に示す鋸歯状パターンのクラッ
ド除去部3をドライエッチング法で形成した。クラッド
除去深さはクラッド表面からコア中心までの深さと同じ
20μmである。鋸歯状パターンは、頂角30度、辺の
長さ50μmの二等辺三角形の繰り返しパターンであ
る。除去部3はコアパターン1,2から最小距離で20
μm離れているようにした。さらにこの上面に、図2
(b)に示すように光吸収材5としてTiを0.2μm
の厚みに全面蒸着した。この試料のクロストークCT1
は−31dB、CT2は−29dBであった。
に、シリコン樹脂にカーボン粉末を混ぜたものを塗布
し、次にローラにてコア近傍クラッド3′上部の樹脂を
ふき取って図2(c)に示す構成にし、しかる後に樹脂
を硬化させたものを作製した。この試料のクロストーク
CT1は−42dB、CT2は−39dBであった。
路について、曲がり、分岐、交差部のみに図4,図5に
示すように、テーパ角φが15度のクラッド除去部3を
ドライエッチングで設けたものを作製した。この場合、
エッチング深さは40μmで、散乱光吸収効果を高める
ために基板まで掘込んだ。次にクラッド除去部3を
(C)と同様の方法でカーボン粉末を混ぜたシリコン樹
脂で埋めた。この試料のクロストークCT1は−40d
B、CT2は−38dBであった。
上記(B)〜(D)いずれの場合においても実験誤差の
範囲内で(A)の場合と同一であり、クラッド除去部3
および光吸収材5を設けたことによる伝搬損失への影響
はみられなかった。
来例に比較して、光導波回路の導波機能は損なわずにク
ロストークを飛躍的に低下させることができる。従って
クロストークを低下させるために導波路間隔を必要以上
に離して回路を設計する必要が無くなり、回路の小型
化、高密度化が実現できる。このことは光デバイスの低
価格化、高性能化につながることは明らかである。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 平坦な基板上に形成された光導波回路で
あって、信号光の伝搬経路にあたらないクラッド部のう
ち、導波路の曲がり部、分岐部、交差部などの散乱光発
生部の近傍で、散乱光発生源から回路外に向かって絞り
込まれたテーパ状のクラッドを残すように、部分的なク
ラッド除去部を設け、当該部位に光吸収物質を付着した
ことを特徴とする光導波回路。 - 【請求項2】 前記除去されたクラッド部の厚さが基板
表面からコア中心までの距離以下であることを特徴とす
る、請求項1に記載の光導波回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15164195A JP3184426B2 (ja) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | 光導波回路 |
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JP15164195A JP3184426B2 (ja) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | 光導波回路 |
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ID=15523004
Family Applications (1)
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JP15164195A Expired - Lifetime JP3184426B2 (ja) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | 光導波回路 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1995
- 1995-06-19 JP JP15164195A patent/JP3184426B2/ja not_active Expired - Lifetime
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