JP3219781B2 - 光回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信ネットワークにお
ける光送受信器、特に光導波路を用いた光送受信器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムの大容量化が進むと同時
に、多機能の高度なシステムが求められている一方で、
光ファイバネットワークの低コスト化の要求が強い。そ
の中で光送信器、光受信器等の光デイバイスの小型化、
高集積化、低コスト化は必須である。現在実用に供され
ている光送信器及び光受信器は半導体光源または半導体
光検出器と光ファイバの間にレンズを設置し空間的に光
学接続する構造が用いられている。このレンズを用いて
空間的に光学接続する構造をマイクロオプティックスと
呼ばれている。マイクロオプティックス構造ではレンズ
の形状、半導体光源及び半導体光検出器のパッケージの
形状等に制限されて小型化することは困難である。ま
た、空間を伝搬する光を効率よく光ファイバや光検出器
に結合させるためには、精度の良い光軸調整が要求さ
れ、その作業に多大な工数が必要とされるためコストが
下がらないのが現状である。同一機能または異種機能の
高集積化には全く不適であるのは言うまでもない。最
近、双方向の通信システムの必要が高まり、また家庭に
までこのシステムを導入することが望まれている。この
とき双方向通信を可能にさせる光デバイスとして光の送
信器と受信器が必要となるが、これを個別に構成してい
たのでは光送受信装置が大型化し、システム普及の妨げ
になる。従って，２つの機能を一体化した光デバイス
（光送受信器）が望まれるがマイクロオプティックス構
造では前述した理由から困難である。この様な背景から
小型化，高集積化、低コスト化を目指す構造として光導
波路を用いたものがヘンリーらの文献等によれば検討さ
れている。図３に従来の構造の光回路の平面図を示す。
図３の光回路では基板１上に合分岐機能を含む光導波路
２が形成され、この光導波路２と光ファイバ３、半導体
光源４及び信号検出用の半導体光検出器５ａがそれぞれ
同一の基板１上で直接光学結合されている。図３では半
導体光源４の光出力モニター用に半導体光検出器５ｂも
同一の基板１上に集積され、光導波路２と光学的に接続
されているが、この半導体光源４の光出力モニター用の
半導体光検出５ｂは無くても、双方向光通信送受信器の
機能としては何等問題無い。また、半導体光検出器５
ａ，５ｂの受信回路電子デバイス６が同一の基板１上に
集積されているが、この電子デバイスは同一の基板１上
に有ってもなくても双方向光通信用送受信器の機能とし
ては何等問題無い。図３に示した光導波路２を用いて光
送受信器を構成すれば、小型化はもちろんのこと、光軸
がリソグラヒィプロセスで決められ一定である光導波路
を伝搬する導波光との結合を行えば良いため光軸調整も
簡易化されるとともに、光導波路自体リソグラヒィプロ
セスを用いて一括に多量が生産されるために低コスト化
が可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この双方向光通信用光
送受信器では前述したように半導体光源と半導体検出器
が同一基板上に形成されているため、半導体光源の光出
力から及び光導波路の導波光からの漏れ光が半導体光検
出器へ入射し、光検出器の出力のＳＮ比が劣化する欠点
がある。

【０００４】本発明の目的は、高いＳＮ比を得る光回路
を与えることにある。

【課題を解決するための手段】本発明による光回路は、
基板上に、光の合分岐または合分波機能を有する光導波
路と、前記光導波路のうち２本の隣接した光導波路のそ
れぞれの端面が近接して配置され、前記端面の各々に光
学的に接続された発光素子及び受光素子とを有する光回
路において、前記２本の隣接した光導波路の間および前
記発光素子と前記受光素子との間に遮光板を有し、前記
遮光板は、前記受光素子の受光面から見て前記発光素子
の発光面および前記発光素子と光学的に接続される光導
波路が隠れるように配置されていることを特徴とする。

【０００５】本発明による光回路は、光の合分岐または
合分波機能を有する光導波路が基板上に形成され、ま
た、発光素子と受光素が前記光導波路のうち２本の近接
した光導波路のそれぞれの端面付近の前記基板上に設置
され，かつ、該光導波路と光学的に接続された光回路に
おいて、前記発光素子及び前記受光素子とがそれぞれに
光学的に接続された前記２本の接近した光導波路の端面
の光軸が互いに平行できないことを特徴とする。

【０００６】本発明による光回路は、光の合分岐または
合分波機能を有する光導波路が基板上に形成され、発光
素子と受光素子が前記光導波路のうち２本の近接した光
導波路のそれぞれの端面付近の前記基板上に設置され，
かつ、該光導波路と光学的に接続された光回路におい
て、前記発光素子と前記受光素子と光学的に接続された
それぞれ２本の光導波路の表面に光の吸収機能を有する
膜が装荷されていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明による光導波路、光源、検出器を同一基
板上に集積した光回路を用いれば、高いＳＮ比を光検出
器の出力として得られる。即ち、本発明では従来の構造
と異なり、発光素子と受光素子がそれぞれ光学的に接続
された光導波路の間に遮閉板が設置されている。したが
って、光源の光出力から及び光導波路の導波光からの漏
れ光が光検出器へ入射する光を低減でき、光検出器の出
力のＳＮ比を向上させることができる。

【０００８】また、発光素子と受光素子とがそれぞれ光
学的に接続された光導波路の端面での光軸が平行でな
い。したがって、受光素子の受光面は、発光素子の発光
面および発光素子の接続された光導波路の各光軸と平行
にならない。光の伝搬の直進性から漏れ光が受光素子へ
入射するのを低減できる。さらに、本発明では従来れぞ
れ光学的に接続された光導波路路の表面に光の吸収、反
射機能を有する膜が装荷されている。したがって，半導
体光源の光出力から及び光導波路の導波光から漏れ光が
半導体光検出器へ入射する光を低減でき、光検出器の出
力のＳＮ比を向上させることが出来る。

【０００９】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１０】図１は本発明の第１の実施例に係わる光回
路の構造を示す平面図である。図１において、基板１に
はＳｉを用い、光パワー分岐または光波長分岐機能７を
含む光導波路２は石英系の材料からなる。光パワー分岐
または光波長分波機能光回路７は、例えば光パワー分岐
機能光回路７の場合は、Ｙ分岐光回路や方向性結合器な
どが用いられ、光波長分波機能光回路７の場合は、方向
性結合器、分岐干渉器などが用いられる。光ファイバ
３、半導体光源４及び半導体検出器５はそれぞれ光導波
路２に光学的に接続されており、また、光導波路２、光
ファイバ３、半導体光源４及び半導体検出器５基板１上
に集積されている。図１において、半導体光源４と光学
的に接続された光導波路２ａ（今後、光源側光導波路と
呼ぶ）と半導体光検出器５と光学的に接続された光導波
路２ｂ（今後、検出器側光導波路と呼ぶ）の間に遮閉板
８が設置されている。この遮閉板８は半導体光源４及び
半導体検出器５の間にまで達している。この構造によ
り、半導体光源４と光源側光導波路２ａの光学的の際の
結合損失として発生する漏れ光及び光導波路２を伝搬す
る導波光の伝搬損失として表される漏れ光が半導体検出
器５へ入射する光量は従来の構造に比べ大幅に低減さ
れ、半導体光検出器５の出力のＳＮ比が大幅に向上す
る。遮閉板８には金属、セラミック等が用いられ、光源
側導波路２ａと検出器側光導波路２ｂの間に挿入し設
置、固定する。なお、この場合遮閉板８は光を遮断する
ものなら何でもよく、材料は限定されない。

【００１１】図２は、本発明の第２の実施例に係わる光
回路の構造を示す断面図である。図２では、光源側光導
波路２ａと検出器側光導波路２ｂの間に、光導波路２と
同じ材料を用いて遮閉板８は光導波路２の材料を用いて
形成された型の表面に金属等の光を透過させないコーテ
ィング膜９を装荷することにより得られる。この場合，
遮閉板８の型は光源側光導波路２ａ、検出器側光導波路
２ｂ等の光導波路２と形成と同時にリソグラヒィプロセ
スを用いて形成できるため、位置合わせ及び固定等の工
程を必要としないため、低コスト化が図られる利点を有
する。

【００１２】図４は本発明の第３の実施例に係わる光回
路の構造を示す平面図である。図４では，半導体光検出
器５と光学的に接続された光導波路２ｂ（今後、光検出
器側光導波路と呼ぶ）の端面４８（今後，光検出器側光
導波路端面と呼ぶ）が光検出器側光導波路２ｂの導波光
の光軸に対して角度θ分だけ斜めになっているため、光
検出器側光導波路２ｂの導波光は光検出器側光導波路端
面４８で全反射され、結果として前記角度θの２倍の角
度の光軸変換が得られる。従って、光検出器側光導波路
２ｂの導波光の光軸及び半導体光検出器５の受光面は半
導体レーザ４の出射光、光導波路２の導波光の光軸とお
よそ垂直となる。光の伝搬の直進性から半導体光源４の
光出力から及び光導波路２の導波光からの漏れ光が半導
体光検出器５へ入射する光量は従来の構造に比べて大幅
に低減され、半導体光検出器５の出力のＳＮ比が大幅に
向上する。なお、光検出器側光導波路端面４８は光導波
路２をリソグラヒィプロセスで形成するのと同時に形成
すればよい。

【００１３】図５は、本発明に係わる第４の実施例の光
回路の平面図である。図５では光検出器側光導波路波面
４８の斜めの向きが、図４と逆向きになっている。半導
体光検出器５の出力のＳＮ比が向上する原理は図４と全
く同じである。

【００１４】なお、光検出器側光導波路端面４８での導
波光の光軸変換は何度でもよい。また、基板１及び光導
波路２の材料は限定されないのは明らかである。

【００１５】図６は本発明の第６の実施例に係わる別の
光回路の構造を示す平面図である。図６では光検出器側
光導波路２ｂからの出射光の光軸を曲がり光導波路２ｃ
を用いて、半導体光源４及び光導波路２の光軸と平行で
無くしている。半導体光検出器５の出力のＳＮ比が向上
する原理は図４の構造と全く同じである。

【００１６】図７（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第
６の実施例に係わる光回路の構造を示す平面図及び断面
図である。図７において、半導体光源４と光学的に接続
された光源波路２ａ（今後、光源側光導波路と呼ぶ）と
半導体光検出器５と光学的に接続された光導波路２ｂ
（今後、検出器側光導波路と呼ぶ）のそれぞれの表面に
コーティング膜７８が装荷されている。このコーティン
グ膜７８は光を吸収する材料が用いられる。この構造に
より，半導体光源４と光源側光導波路２ａの光学的接続
の際の結合損失として発生する漏れ光及び光導波路２を
伝搬する導波光の伝搬損失として表される漏れ光の大部
分はコーティング膜７８で吸収され、半導体光検出器５
へ入射する光量は従来に構造に比べ大幅に低減され、半
導体光検出器５の出力のＳＮ比が大幅に向上する。コー
ティング膜７８にはＣｒ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ａｌ，Ａｕなど
の金属が良好な効果が得られ、光源側光導波路２ａと検
出器側光導波路２ｂのの形成後、スパッタリング法、蒸
着法等により堆積される。なお、この場合コーティング
膜７８は金属に限定されず、酸化物等の光を吸収するも
のなら何でもよく、材料は限定されない。

【００１７】

【発明の効果】本発明による光導波路、光源、検出器を
同一基板上に集積した光回路を用いれば、高いＳＮ比を
光検出器の出力として得られる。即ち，本発明では、光
源の光出力から及び光導波路の導波光からの漏れ光が光
検出器へ入射するのを低減でき、光検出の出力のＳＮ比
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構造を示す平面図である。

【図２】本発明の実施例の構造を示す断面図である。

【図３】従来の光制御デバイスの構造を示す平面図であ
る。

【図４】本発明の実施例の構造を示した平面図である。

【図５】本発明の実施例の構造を示した平面図である。

【図６】本発明の実施例の構造を示した平面図である。

【図７】本発明の実施例の構造を示す平面図及び断面図
である。

【符号の説明】

１ 基板 ２，２ａ，２ｂ 光導波路 ３ 光ファイバ ４ 半導体光源 ５，５ａ，５ｂ 半導体検出器 ６ 電子デバイス ７ 光パワー分岐または光波長分波機能光回路 ８ 遮閉板 ９ コーティング膜 ４８ 光検出器側光導波路端面 ７８ コーティング膜

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−46911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−97147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−51047（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−284706（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−90108（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、光の合分岐または合分波機能
   を有する光導波路と、前記光導波路のうち２本の隣接し
   た光導波路のそれぞれの端面が近接して配置され、前記
   端面の各々に光学的に接続された発光素子及び受光素子
   とを有する光回路において、 前記２本の隣接した光導波路の間および前記発光素子と
   前記受光素子との間に遮光板を有し、前記遮光板は前記
   受光素子の受光面から見て、前記発光素子の発光面およ
   び前記発光素子と光学的に接続される光導波路が隠れる
   ように配置されていることを特徴とする光回路。
2. 【請求項２】 前記遮光板が金属又はセラミックである
   ことを特徴とする請求項１記載の光回路。
3. 【請求項３】 前記光導波路が石英系の材料からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の光回路。