JPH07174929A - 光ブランチングデバイスおよび光学部品 - Google Patents
光ブランチングデバイスおよび光学部品Info
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- JPH07174929A JPH07174929A JP6269161A JP26916194A JPH07174929A JP H07174929 A JPH07174929 A JP H07174929A JP 6269161 A JP6269161 A JP 6269161A JP 26916194 A JP26916194 A JP 26916194A JP H07174929 A JPH07174929 A JP H07174929A
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- JP
- Japan
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- core member
- waveguide
- face
- optical branching
- branching device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた加工安定性を有するとともに、損失を
低減することができる光ブランチングデバイスを提供す
る。 【構成】 本発明の光ブランチングデバイスは、基板2
01と、基板201上に形成された第1コア部材210
と、基板201上に形成され、第1コア部材210に近
づくにしたがって細くなった第2コア部材220と、基
板201上に形成され、第1コア部材210に近づくに
したがって細くなった第3コア部材221とを有する。
低減することができる光ブランチングデバイスを提供す
る。 【構成】 本発明の光ブランチングデバイスは、基板2
01と、基板201上に形成された第1コア部材210
と、基板201上に形成され、第1コア部材210に近
づくにしたがって細くなった第2コア部材220と、基
板201上に形成され、第1コア部材210に近づくに
したがって細くなった第3コア部材221とを有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光信号処理等
の分野で用いられる光学部品、特に分岐導波路や方向性
結合器などの光ブランチングデバイスに関する。
の分野で用いられる光学部品、特に分岐導波路や方向性
結合器などの光ブランチングデバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】光通信、光信号処理の分野では、光学部
品の小型化等の要請から導波路型光分岐結合素子が頻繁
に用いられている。代表的な光ブランチングデバイス
は、特開平5−11130号公報に記載されている。ま
た、光ブランチングデバイスの1つである方向性結合器
は、JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY.VOL.10,NO.20 D
ECEMBER,1992 1843-1849に記載されている。
品の小型化等の要請から導波路型光分岐結合素子が頻繁
に用いられている。代表的な光ブランチングデバイス
は、特開平5−11130号公報に記載されている。ま
た、光ブランチングデバイスの1つである方向性結合器
は、JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY.VOL.10,NO.20 D
ECEMBER,1992 1843-1849に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ブランチング
デバイスは、結合効率が十分ではなかった。その理由
は、分岐部における導波路の加工精度の限界により、分
岐による過剰分岐損失を抑制することができなかったた
めである。本発明の光ブランチングデバイスは、十分な
加工安定性を有するとともに、分岐部での損失をさらに
低減することができる。
デバイスは、結合効率が十分ではなかった。その理由
は、分岐部における導波路の加工精度の限界により、分
岐による過剰分岐損失を抑制することができなかったた
めである。本発明の光ブランチングデバイスは、十分な
加工安定性を有するとともに、分岐部での損失をさらに
低減することができる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ブランチン
グデバイスにおいて、基板と、第1コア部材と、第2コ
ア部材と第3コア部材とを備える。
グデバイスにおいて、基板と、第1コア部材と、第2コ
ア部材と第3コア部材とを備える。
【0005】第1コア部材は、基板上に形成されてい
る。
る。
【0006】第2コア部材は、基板上に形成されてい
る。第2コア部材は、第1コア部材に近づくにしたがっ
て細くなっている。
る。第2コア部材は、第1コア部材に近づくにしたがっ
て細くなっている。
【0007】第3コア部材も、基板上に形成されてい
る。第3コア部材は、第1コア部材に近づくにしたがっ
て細くなっている。さらに、第2コア部材と第3コア部
材との間の間隔は、第1コア部材に近づくにしたがって
狭くなっている。
る。第3コア部材は、第1コア部材に近づくにしたがっ
て細くなっている。さらに、第2コア部材と第3コア部
材との間の間隔は、第1コア部材に近づくにしたがって
狭くなっている。
【0008】本発明に係る光ブランチングデバイスは、
光を伝搬する導波路を基板上に備えている。この導波路
は、第1端面を有する第1コア部材(第1テーパ導波
路)と、第1端面に対向する第2端面を有し、第1端面
から第2端面へ向かう方向へのびたコア部材であって、
第2端面の面積が、第2端面から所定距離離れた場所に
おける第2端面に平行な平面によって規定されるその断
面積よりも小さくなる形状を有する第2コア部材(第2
導波路)と、第1端面に対向する第3端面を有し、第1
端面から第3端面へ向かう方向へのびたコア部材であっ
て、第3端面の面積が、第3端面から所定距離離れた場
所における第3端面に平行な平面によって規定されるそ
の断面積よりも小さくなる形状を有する第3コア部材
(第3導波路)とを有する。
光を伝搬する導波路を基板上に備えている。この導波路
は、第1端面を有する第1コア部材(第1テーパ導波
路)と、第1端面に対向する第2端面を有し、第1端面
から第2端面へ向かう方向へのびたコア部材であって、
第2端面の面積が、第2端面から所定距離離れた場所に
おける第2端面に平行な平面によって規定されるその断
面積よりも小さくなる形状を有する第2コア部材(第2
導波路)と、第1端面に対向する第3端面を有し、第1
端面から第3端面へ向かう方向へのびたコア部材であっ
て、第3端面の面積が、第3端面から所定距離離れた場
所における第3端面に平行な平面によって規定されるそ
の断面積よりも小さくなる形状を有する第3コア部材
(第3導波路)とを有する。
【0009】また、本発明の光ブランチングデバイス
は、光を伝搬する導波路を基板上に備えており、この導
波路は、第1端面を備えた第1コア部材と、第1コア部
材の第1端面に連続したコア部材であって、第1端面を
含む面によって規定されるその第2断面の面積が、第2
断面から所定距離離れた場所における第2断面に平行な
平面によって規定されるその断面積よりも小さくなる形
状を有する第2コア部材と、第1コア部材の第1端面に
連続したコア部材であって、第1端面を含む面によって
規定されるその第3断面の面積が、第3断面から所定距
離離れた場所における第3断面に平行な平面によって規
定されるその断面積よりも小さくなる形状を有する第3
コア部材とを備えている。ここで、第1端面の面積は、
第2断面の面積と第3断面の面積との和よりも大きい。
なお、以下の説明において、面積が等しいとは、実質的
にそれらの面積が等しいことであって、一方の面積が他
方の面積の100±3%以内であれば、これらの面積は
ほぼ等しいこととする。
は、光を伝搬する導波路を基板上に備えており、この導
波路は、第1端面を備えた第1コア部材と、第1コア部
材の第1端面に連続したコア部材であって、第1端面を
含む面によって規定されるその第2断面の面積が、第2
断面から所定距離離れた場所における第2断面に平行な
平面によって規定されるその断面積よりも小さくなる形
状を有する第2コア部材と、第1コア部材の第1端面に
連続したコア部材であって、第1端面を含む面によって
規定されるその第3断面の面積が、第3断面から所定距
離離れた場所における第3断面に平行な平面によって規
定されるその断面積よりも小さくなる形状を有する第3
コア部材とを備えている。ここで、第1端面の面積は、
第2断面の面積と第3断面の面積との和よりも大きい。
なお、以下の説明において、面積が等しいとは、実質的
にそれらの面積が等しいことであって、一方の面積が他
方の面積の100±3%以内であれば、これらの面積は
ほぼ等しいこととする。
【0010】この光ブランチングデバイスにおいて、第
1コア部材は、第1のマルチモード導波路であり、第2
コア部材は、第2のシングルモード導波路であり、第3
コア部材は、第3のシングルモード導波路ある。第1コ
ア部材は、テーパ導波路を含む。
1コア部材は、第1のマルチモード導波路であり、第2
コア部材は、第2のシングルモード導波路であり、第3
コア部材は、第3のシングルモード導波路ある。第1コ
ア部材は、テーパ導波路を含む。
【0011】第1コア部材は、第1端面を有し、第2コ
ア部材は、第1端面に対して所定の間隔をあけて対向す
る第2端面を有し、第3コア部材は、第1端面に対して
所定の間隔をあけて対向する第3端面を有することとし
てもよい。
ア部材は、第1端面に対して所定の間隔をあけて対向す
る第2端面を有し、第3コア部材は、第1端面に対して
所定の間隔をあけて対向する第3端面を有することとし
てもよい。
【0012】
【作用】本発明の光ブランチングデバイスは、2つの単
一モード導波路(第2および第3コア部材)の幅が基端
部側から多モード導波路(第1コア部材)側に向かって
徐々に縮小されているので、2つの単一モード導波路の
中心間の間隔が狭められる。換言すれば、第2コア部材
と第3コア部材は、共に先細りの形状を有しているの
で、第2コア部材と第3コア部材との間のスペースを一
定とした場合において、第2端面における第2コア部材
の光軸と、第3端面における第3コア部材の光軸との距
離を近接させることができる。
一モード導波路(第2および第3コア部材)の幅が基端
部側から多モード導波路(第1コア部材)側に向かって
徐々に縮小されているので、2つの単一モード導波路の
中心間の間隔が狭められる。換言すれば、第2コア部材
と第3コア部材は、共に先細りの形状を有しているの
で、第2コア部材と第3コア部材との間のスペースを一
定とした場合において、第2端面における第2コア部材
の光軸と、第3端面における第3コア部材の光軸との距
離を近接させることができる。
【0013】したがって、第2コア部材の第2端面にお
いて、この第2コア部材内を伝達する光は,コアの径方
向に電界分布を有する。電界分布のピーク位置(第1ピ
ーク位置)は、第2コア部材の光軸のある位置である。
第3コア部材の第3端面において、この第3コア部材内
を伝達する光は,コアの径方向に電界分布を有する。電
界分布のピーク位置(第2ピーク位置)は、第3コア部
材の光軸のある位置である。第1ピークと第2ピークと
を近接させれば、第1コア部材と第2コア部材との間を
伝搬する光の結合効率および第1コア部材と第3コア部
材との間を伝搬する光の結合効率は高めることができ
る。したがって、本発明によれば、分岐部での損失を低
減しつつ導波光を分岐、結合させて出力することができ
る。
いて、この第2コア部材内を伝達する光は,コアの径方
向に電界分布を有する。電界分布のピーク位置(第1ピ
ーク位置)は、第2コア部材の光軸のある位置である。
第3コア部材の第3端面において、この第3コア部材内
を伝達する光は,コアの径方向に電界分布を有する。電
界分布のピーク位置(第2ピーク位置)は、第3コア部
材の光軸のある位置である。第1ピークと第2ピークと
を近接させれば、第1コア部材と第2コア部材との間を
伝搬する光の結合効率および第1コア部材と第3コア部
材との間を伝搬する光の結合効率は高めることができ
る。したがって、本発明によれば、分岐部での損失を低
減しつつ導波光を分岐、結合させて出力することができ
る。
【0014】本発明に係る光ブランチングデバイスは、
コア部材を取り囲むクラッド部材を備えている。クラッ
ド部材は、第1表面を有している。第1表面は、クラッ
ド部材と基板との間の界面に平行である。クラッド部材
と、コア部材との比屈折率差は、0.3%以上が好まし
い。第1コア部材、第2コア部材および第3コア部材
は、クラッド部材内に埋設されている。
コア部材を取り囲むクラッド部材を備えている。クラッ
ド部材は、第1表面を有している。第1表面は、クラッ
ド部材と基板との間の界面に平行である。クラッド部材
と、コア部材との比屈折率差は、0.3%以上が好まし
い。第1コア部材、第2コア部材および第3コア部材
は、クラッド部材内に埋設されている。
【0015】詳細には、第1コア部材は、第1端面、第
1垂直断面、第2垂直断面および第1水平断面を有して
いる。第1垂直断面は、第1表面に対して垂直な第1面
と交差することにより規定される。第2垂直断面は、第
1表面に対して垂直な第2面であって第1端面と前記第
1面との間に位置する第2面と交差することにより規定
される。第1水平断面は、第1表面に対して平行な第3
面と交差することにより規定される。
1垂直断面、第2垂直断面および第1水平断面を有して
いる。第1垂直断面は、第1表面に対して垂直な第1面
と交差することにより規定される。第2垂直断面は、第
1表面に対して垂直な第2面であって第1端面と前記第
1面との間に位置する第2面と交差することにより規定
される。第1水平断面は、第1表面に対して平行な第3
面と交差することにより規定される。
【0016】第2コア部材は、クラッド部材内に埋設さ
れている。
れている。
【0017】第2コア部材は、第2端面、第3垂直断面
および第2水平断面を有している。
および第2水平断面を有している。
【0018】第2端面は、第1コア部材の第1端面に対
して第1の間隔を隔てて対向している。第3垂直断面
は、第1表面に対して垂直な第4面と交差することによ
り規定される。第2水平断面は、第3面と交差すること
により規定される。ここで、第2コア部材は、先細りの
形状であるので、第2端面の面積は、第3垂直断面の面
積よりも小さい。
して第1の間隔を隔てて対向している。第3垂直断面
は、第1表面に対して垂直な第4面と交差することによ
り規定される。第2水平断面は、第3面と交差すること
により規定される。ここで、第2コア部材は、先細りの
形状であるので、第2端面の面積は、第3垂直断面の面
積よりも小さい。
【0019】第3コア部材は、クラッド部材内に埋設さ
れている。
れている。
【0020】第3コア部材は、第3端面、第4垂直断
面、第3水平断面を有している。
面、第3水平断面を有している。
【0021】第3端面は、第1コア部材の第1端面に対
して第2の間隔を隔てて対向している。
して第2の間隔を隔てて対向している。
【0022】第4断面は、この第3コア部材が、第4面
と交差することにより規定される。第3水平断面は、第
3コア部材が、第3面と交差することにより規定され
る。
と交差することにより規定される。第3水平断面は、第
3コア部材が、第3面と交差することにより規定され
る。
【0023】第3コア部材は、先細りの形状を有してい
るので、第3端面の面積は、第4垂直断面の面積よりも
小さい。
るので、第3端面の面積は、第4垂直断面の面積よりも
小さい。
【0024】すなわち、この光ブランチングデバイスを
有する光学部品は、基板と、第1テーパ導波路と、第2
導波路と、第3導波路とを有している。基板は、基板表
面を有している。基板表面上には、クラッド部材が形成
されている。基板表面は、第1の表面に平行である。第
1テーパ導波路は、基板表面上に形成されている。第1
テーパ導波路は、第4導波路と、この第4導波路に連続
する第2テーパ導波路とを備えている。
有する光学部品は、基板と、第1テーパ導波路と、第2
導波路と、第3導波路とを有している。基板は、基板表
面を有している。基板表面上には、クラッド部材が形成
されている。基板表面は、第1の表面に平行である。第
1テーパ導波路は、基板表面上に形成されている。第1
テーパ導波路は、第4導波路と、この第4導波路に連続
する第2テーパ導波路とを備えている。
【0025】第4導波路は、基板表面と交差する面を含
む第1端面、基板表面と交差する面を含む第5側面、第
5側面に平行な第6側面を有している。第2テーパ導波
路は、第4導波路に連続している。第2テーパ導波路
は、第4導波路に近付く方向に広がっている。詳細に
は、第2テーパ導波路は、その幅が第4導波路に近づく
ほど大きくなっている。幅方向(ベクトルW)は、基板
に垂直な方向(基板の厚み方向:ベクトルT)と導波路
内を伝搬する光の進行方向(ベクトルL)との双方に垂
直な方向(ベクトルTxL:ベクトルTとベクトルLの
外積)で定義される。
む第1端面、基板表面と交差する面を含む第5側面、第
5側面に平行な第6側面を有している。第2テーパ導波
路は、第4導波路に連続している。第2テーパ導波路
は、第4導波路に近付く方向に広がっている。詳細に
は、第2テーパ導波路は、その幅が第4導波路に近づく
ほど大きくなっている。幅方向(ベクトルW)は、基板
に垂直な方向(基板の厚み方向:ベクトルT)と導波路
内を伝搬する光の進行方向(ベクトルL)との双方に垂
直な方向(ベクトルTxL:ベクトルTとベクトルLの
外積)で定義される。
【0026】第2導波路は、基板表面上に形成されてい
る。第2導波路は、第1端面に近かづくにしたがって細
くなっている。第3導波路は、基板表面上に形成されて
いる。第3光導波路は、第1端面に近付くにしたがって
細くなっている。
る。第2導波路は、第1端面に近かづくにしたがって細
くなっている。第3導波路は、基板表面上に形成されて
いる。第3光導波路は、第1端面に近付くにしたがって
細くなっている。
【0027】第1テーパ導波路は、第2テーパ導波路
と、これに連続した第4導波路とを備えているので、第
1端面の面積は、第1垂直断面の面積よりも大きく、ま
た、第2垂直断面の面積は、第1端面の面積と等しい。
換言すれば、第1水平断面と第1端面との交線の長さ
(Wt)は、第2水平断面と第2端面との交線の長さ
(W1)と、第3水平断面と前記第3端面との交線の長
さ(W2)と、第2端面と第3端面との間の距離(A)
との和(W1+W2+A)よりも大きい。
と、これに連続した第4導波路とを備えているので、第
1端面の面積は、第1垂直断面の面積よりも大きく、ま
た、第2垂直断面の面積は、第1端面の面積と等しい。
換言すれば、第1水平断面と第1端面との交線の長さ
(Wt)は、第2水平断面と第2端面との交線の長さ
(W1)と、第3水平断面と前記第3端面との交線の長
さ(W2)と、第2端面と第3端面との間の距離(A)
との和(W1+W2+A)よりも大きい。
【0028】第1コア部材は、第1コア部材に入力され
た光の波面を第1端面から平行に出射する形状を有して
いる。第2端面および第3端面は、第1端面から出射さ
れる光の波面にほぼ平行である。また、第1の間隔(B
1)は、第2の間隔(B2)と第2コア部材内を伝搬す
る光の波長(λ)との和(B2+λ)以下であり、第2
の間隔(B2)と第2コア部材内を伝搬する光の波長
(λ)との差(B2−λ)以上である。すなわち、(B
2−λ)≦(B1)≦(B2+λ)であり、ここで、光
の波長は1.55マイクロメータである。
た光の波面を第1端面から平行に出射する形状を有して
いる。第2端面および第3端面は、第1端面から出射さ
れる光の波面にほぼ平行である。また、第1の間隔(B
1)は、第2の間隔(B2)と第2コア部材内を伝搬す
る光の波長(λ)との和(B2+λ)以下であり、第2
の間隔(B2)と第2コア部材内を伝搬する光の波長
(λ)との差(B2−λ)以上である。すなわち、(B
2−λ)≦(B1)≦(B2+λ)であり、ここで、光
の波長は1.55マイクロメータである。
【0029】また、第2導波路は、一定幅導波路とこの
一定幅導波路に連続した傾斜幅導波路とを有している。
一定幅導波路は、一定の幅を有している。傾斜幅導波路
は、一定幅導波路に連続しており、第1端面に近づくに
したがって、その幅が細くなっている。傾斜幅導波路の
幅は、一定幅導波路の幅の1/2ないし4/5であるこ
とが望ましい。
一定幅導波路に連続した傾斜幅導波路とを有している。
一定幅導波路は、一定の幅を有している。傾斜幅導波路
は、一定幅導波路に連続しており、第1端面に近づくに
したがって、その幅が細くなっている。傾斜幅導波路の
幅は、一定幅導波路の幅の1/2ないし4/5であるこ
とが望ましい。
【0030】この光ブランチングデバイスは、方向性光
結合器に適用することもできる。コア部材は、第4端面
を有している。第4端面は、第1端面に対向している。
光ブランチングデバイスは、第4コア部材と第5コア部
材とを有している。第4コア部材は、クラッド部材内に
埋設されている。第4コア部材は、第1コア部材の第4
端面に対して所定の間隔を隔てて対向する第5端面を有
している。
結合器に適用することもできる。コア部材は、第4端面
を有している。第4端面は、第1端面に対向している。
光ブランチングデバイスは、第4コア部材と第5コア部
材とを有している。第4コア部材は、クラッド部材内に
埋設されている。第4コア部材は、第1コア部材の第4
端面に対して所定の間隔を隔てて対向する第5端面を有
している。
【0031】第5コア部材は、クラッド部材内に埋設さ
れている。第5コア部材は、第1コア部材の第4端面に
対して所定の間隔を隔てて対向する第6端面を有してい
る。
れている。第5コア部材は、第1コア部材の第4端面に
対して所定の間隔を隔てて対向する第6端面を有してい
る。
【0032】なお、第2コア部材内を伝搬する光と第3
コア部材内を伝搬する光との間の干渉を防止するため
に、光ブランチングデバイスは、第2コア部材と第3コ
ア部材との間に介在する遮光部材を備えることとしても
よい。
コア部材内を伝搬する光との間の干渉を防止するため
に、光ブランチングデバイスは、第2コア部材と第3コ
ア部材との間に介在する遮光部材を備えることとしても
よい。
【0033】また、上記の導波路型光分岐素子のうち、
多モード導波路がテーパ部と直線部とを有するテーパ導
波路であるものは、上記の作用に加えて特に以下の作用
を有する。すなわち、導波光が多モード導波路から単一
モード導波路へ向かって伝送される場合、導波光は、テ
ーパ部にて放射状に広がった波面が直線部にて平面状に
戻されてから単一モード導波路に入射する。これによ
り、多モード導波路の端面のうち、単一モード導波路の
末端幅縮小により、対向する導波路端面が存在しなくな
った部分にて生じる導波光の放射を抑えながら導波光を
分岐して出力することができる。
多モード導波路がテーパ部と直線部とを有するテーパ導
波路であるものは、上記の作用に加えて特に以下の作用
を有する。すなわち、導波光が多モード導波路から単一
モード導波路へ向かって伝送される場合、導波光は、テ
ーパ部にて放射状に広がった波面が直線部にて平面状に
戻されてから単一モード導波路に入射する。これによ
り、多モード導波路の端面のうち、単一モード導波路の
末端幅縮小により、対向する導波路端面が存在しなくな
った部分にて生じる導波光の放射を抑えながら導波光を
分岐して出力することができる。
【0034】また、本発明に係る導波路型光分岐素子の
うち、多モード導波路の一方の末端に2つの単一モード
導波路が接続されているものは、2つの単一モード導波
路の幅が基端部側から多モード導波路側に向かって徐々
に縮小されているので、2つの単一モード導波路の中心
間の間隔が狭められる。これにより、2つの単一モード
導波路の末端における電界分布の2つのピークが接近
し、分岐部での電磁界分布の結合効率が高まって、分岐
部での損失を低減しつつ導波光を分岐、結合させて出力
することができる。
うち、多モード導波路の一方の末端に2つの単一モード
導波路が接続されているものは、2つの単一モード導波
路の幅が基端部側から多モード導波路側に向かって徐々
に縮小されているので、2つの単一モード導波路の中心
間の間隔が狭められる。これにより、2つの単一モード
導波路の末端における電界分布の2つのピークが接近
し、分岐部での電磁界分布の結合効率が高まって、分岐
部での損失を低減しつつ導波光を分岐、結合させて出力
することができる。
【0035】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例およびこれに関連する光ブランチングデバイスについ
て説明する。なお、図面の説明において同一の要素には
同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
例およびこれに関連する光ブランチングデバイスについ
て説明する。なお、図面の説明において同一の要素には
同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【0036】本願発明者らは、長年に渡って光導波路の
研究を行ってきた。以下、本願発明者らによって構成さ
れる研究室内では、よく知られた数々の光ブランチング
デバイスについて説明する。
研究を行ってきた。以下、本願発明者らによって構成さ
れる研究室内では、よく知られた数々の光ブランチング
デバイスについて説明する。
【0037】図25は、Y字状の導波路型光分岐結合素
子(Y字状素子)の水平断面図である。図25に示され
る光ブランチングデバイスをタイプAの導波路とする。
タイプAの光導波路は、基板1001と、基板1001
上に形成された直線状の単一モード導波路1011と、
導波路1011に接続された多モードのテーパ導波路1
012と、導波路1012に接続のされた導波路分岐側
の単一モード導波路1020、1021とを備える。
子(Y字状素子)の水平断面図である。図25に示され
る光ブランチングデバイスをタイプAの導波路とする。
タイプAの光導波路は、基板1001と、基板1001
上に形成された直線状の単一モード導波路1011と、
導波路1011に接続された多モードのテーパ導波路1
012と、導波路1012に接続のされた導波路分岐側
の単一モード導波路1020、1021とを備える。
【0038】したがって、図25のY字状素子(タイプ
A)は、単一モード導波路1011または1020、1
021によって伝送される導波光を、多モード導波路1
012を介して分岐、結合させる素子である。
A)は、単一モード導波路1011または1020、1
021によって伝送される導波光を、多モード導波路1
012を介して分岐、結合させる素子である。
【0039】また、図26は、別の導波路型光分岐結合
素子を示す断面図である。図25に示される光ブランチ
ングデバイスをタイプBの導波路とする。タイプBの導
波路は、基板1001と、基板1001上に形成された
単一モード導波路1071,1072とを備えている。
単一モード導波路1071,1072は、その結合部1
070において、並列的に近接している。
素子を示す断面図である。図25に示される光ブランチ
ングデバイスをタイプBの導波路とする。タイプBの導
波路は、基板1001と、基板1001上に形成された
単一モード導波路1071,1072とを備えている。
単一モード導波路1071,1072は、その結合部1
070において、並列的に近接している。
【0040】本願発明者らは、これらのタイプAおよび
Bの導波路には、以下のような改良すべき点があること
に気付いた。
Bの導波路には、以下のような改良すべき点があること
に気付いた。
【0041】このタイプBの素子を設計通りの分岐比を
持つように作製するには、結合部1070における導波
路1071と1072の間隔が極めて正確に設計値に一
致するように製作工程を制御する必要がある。
持つように作製するには、結合部1070における導波
路1071と1072の間隔が極めて正確に設計値に一
致するように製作工程を制御する必要がある。
【0042】本願発明者らは、タイプBの導波路を幾つ
か試作した。その結果、いくつかの不良品ができた。そ
こで、本願発明者らは、この不良品のできた原因を考察
した。
か試作した。その結果、いくつかの不良品ができた。そ
こで、本願発明者らは、この不良品のできた原因を考察
した。
【0043】試作品を顕微鏡で観察したところ、結合部
1070における導波路1071と1072の間隔は、
設計値に一致していなかった。本願発明者らは、この原
因の1つは、結合部1070を製造する際のエッチング
の不完全性に起因すると考えている。図26の素子を大
量生産する場合の歩留まりは、改善されるべきである。
1070における導波路1071と1072の間隔は、
設計値に一致していなかった。本願発明者らは、この原
因の1つは、結合部1070を製造する際のエッチング
の不完全性に起因すると考えている。図26の素子を大
量生産する場合の歩留まりは、改善されるべきである。
【0044】図27の導波路は、図26の方向性結合器
において、結合部1070を、直線状の多モード導波路
1060に置き換えた光ブランチングデバイスである。
多モード導波路1060の両末端には、曲線状の単一モ
ード導波路1040、1041および1042、104
3がそれぞれ接続されている。図27に示す導波路をタ
イプCの導波路とする。
において、結合部1070を、直線状の多モード導波路
1060に置き換えた光ブランチングデバイスである。
多モード導波路1060の両末端には、曲線状の単一モ
ード導波路1040、1041および1042、104
3がそれぞれ接続されている。図27に示す導波路をタ
イプCの導波路とする。
【0045】タイプCの素子は、タイプBの素子のよう
な、2つの単一モード導波路を並列的に近接させた結合
部構造を有さないため、加工安定性に優れている。した
がって、タイプCの導波路は、タイプBの導波路より
も、歩留まりが高い。
な、2つの単一モード導波路を並列的に近接させた結合
部構造を有さないため、加工安定性に優れている。した
がって、タイプCの導波路は、タイプBの導波路より
も、歩留まりが高い。
【0046】一方、本願発明者らは、図25のY字状素
子は、導波路を形成の際に、分岐部にある鋭角形状の間
隙部80の先端が、シャープにならず、丸くなることに
気付いた。これは、分岐部における損失の増加を引き起
こす。損失の増加は、良品の歩留りを低下させてしま
う。
子は、導波路を形成の際に、分岐部にある鋭角形状の間
隙部80の先端が、シャープにならず、丸くなることに
気付いた。これは、分岐部における損失の増加を引き起
こす。損失の増加は、良品の歩留りを低下させてしま
う。
【0047】図28は、上記の素子における結合効率を
改善した優れた光ブランチングデバイスを示す断面図で
ある。しかし、この光ブランチングデバイスにおいて
も、さらに改善すべき点がある。この導波路をタイプD
の導波路とする。
改善した優れた光ブランチングデバイスを示す断面図で
ある。しかし、この光ブランチングデバイスにおいて
も、さらに改善すべき点がある。この導波路をタイプD
の導波路とする。
【0048】タイプCの方向性結合器において、本願発
明者らは、分岐部において多モード導波路1060側の
電界分布と、単一モード導波路1040〜1043側の
分布との結合効率を高めるため、単一モード導波路間の
間隔を縮小してみた。しかし、導波路を形成した際に、
導波路構成物質(コア物質)が分岐部付近の間隙部10
80に侵入し、この結果、その形状になまり(変形)が
生じた。
明者らは、分岐部において多モード導波路1060側の
電界分布と、単一モード導波路1040〜1043側の
分布との結合効率を高めるため、単一モード導波路間の
間隔を縮小してみた。しかし、導波路を形成した際に、
導波路構成物質(コア物質)が分岐部付近の間隙部10
80に侵入し、この結果、その形状になまり(変形)が
生じた。
【0049】間隙部1080の形状のなまりは、モード
形状の不連続を引き起こして結合損を上昇させる。単一
モード導波路間の間隔を縮小しすぎると、結合損失の上
昇を招く。通常の製造技術では、この間隔を0.5マイ
クロメータ以下に縮小することは、困難である。したが
って、極度の間隔の縮小は、加工安定性と製造歩留まり
の増加の点において、好ましくない。
形状の不連続を引き起こして結合損を上昇させる。単一
モード導波路間の間隔を縮小しすぎると、結合損失の上
昇を招く。通常の製造技術では、この間隔を0.5マイ
クロメータ以下に縮小することは、困難である。したが
って、極度の間隔の縮小は、加工安定性と製造歩留まり
の増加の点において、好ましくない。
【0050】以上、説明したようにタイプAないしDの
導波路は、損失を低下させると同時に、加工安定性を高
める必要がある。
導波路は、損失を低下させると同時に、加工安定性を高
める必要がある。
【0051】本発明の導波路型光分岐結合素子は、十分
な加工安定性を有するとともに、分岐部での損失がさら
に低減された導波路型光分岐結合素子を提供することを
目的とする。以下、本発明の実施例に係る光ブランチン
グデバイスについて説明する。
な加工安定性を有するとともに、分岐部での損失がさら
に低減された導波路型光分岐結合素子を提供することを
目的とする。以下、本発明の実施例に係る光ブランチン
グデバイスについて説明する。
【0052】図1は、本発明の1つの実施例に係る光ブ
ランチングデバイスを示す斜視図である。図2Aは、こ
のデバイスを図の矢印H−Hを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図2Bは、図2Aに示したデバイス
を図の矢印B−Bを通る平面で切ったデバイスの断面図
である。図2Cは、図2Aに示したデバイスを図の矢印
C−Cを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図
2Dは、図2Aに示したデバイスを図の矢印D−Dを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図2Eは、図
2Aに示したデバイスを図の矢印E−Eを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。図2Fは、図2Aに示し
たデバイスを図の矢印F−Fを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図2Gは、図2Aに示したデバイス
を図の矢印G−Gを通る平面で切ったデバイスの断面図
である。図3は、図2Aに示した光ブランチングデバイ
スを示す図である。
ランチングデバイスを示す斜視図である。図2Aは、こ
のデバイスを図の矢印H−Hを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図2Bは、図2Aに示したデバイス
を図の矢印B−Bを通る平面で切ったデバイスの断面図
である。図2Cは、図2Aに示したデバイスを図の矢印
C−Cを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図
2Dは、図2Aに示したデバイスを図の矢印D−Dを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図2Eは、図
2Aに示したデバイスを図の矢印E−Eを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。図2Fは、図2Aに示し
たデバイスを図の矢印F−Fを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図2Gは、図2Aに示したデバイス
を図の矢印G−Gを通る平面で切ったデバイスの断面図
である。図3は、図2Aに示した光ブランチングデバイ
スを示す図である。
【0053】本実施例の導波路型光分岐素子(光ブラン
チングデバイス)は、シリコン基板201と、保持基板
201上に形成されたクラッド部材202と、第1コア
部材(第1テーパ導波路)210と、第2コア部材(第
2導波路)220と、第3コア部材(第3導波路)22
1とを備える。
チングデバイス)は、シリコン基板201と、保持基板
201上に形成されたクラッド部材202と、第1コア
部材(第1テーパ導波路)210と、第2コア部材(第
2導波路)220と、第3コア部材(第3導波路)22
1とを備える。
【0054】第1コア部材210は、クラッド部材20
2内に埋設されている。第2コア部材220は、クラッ
ド部材202内に埋設されている。第2コア部材220
は、第1コア部材210の第1端面211cに連続して
いる。第1端面211cと第2コア部材220との界面
(第2端面)を符号220cで示す。第3コア部材22
1も、クラッド部材202内に埋設されている。第3コ
ア部材221は、第1コア部材210の第1端面211
cに連続している。第1端面211cと第3コア部材2
21との界面(第3端面)を符号221cで示す。
2内に埋設されている。第2コア部材220は、クラッ
ド部材202内に埋設されている。第2コア部材220
は、第1コア部材210の第1端面211cに連続して
いる。第1端面211cと第2コア部材220との界面
(第2端面)を符号220cで示す。第3コア部材22
1も、クラッド部材202内に埋設されている。第3コ
ア部材221は、第1コア部材210の第1端面211
cに連続している。第1端面211cと第3コア部材2
21との界面(第3端面)を符号221cで示す。
【0055】クラッド部材202(クラッド202,ク
ラッド層202)は、第1表面202aを有している。
第1表面202aは、基板201の主表面(基板201
とクラッド部材202との界面)201aに平行であ
る。この第1表面202aに垂直な方向と光の伝搬する
方向の双方に垂直な方向を幅方向とする。また、第1表
面202aに垂直な方向を厚み方向とする。第1コア部
材210は、一定の幅および厚みを有する光伝送路21
2と、一定の厚みを有し、光伝送路212に連続してこ
の光伝送路212から離れるほど広い幅を有するテーパ
ー型のコア部分211とを有している。光伝送路212
の幅は、図2Aの面212aと面212bとの間の距離
により規定される。
ラッド層202)は、第1表面202aを有している。
第1表面202aは、基板201の主表面(基板201
とクラッド部材202との界面)201aに平行であ
る。この第1表面202aに垂直な方向と光の伝搬する
方向の双方に垂直な方向を幅方向とする。また、第1表
面202aに垂直な方向を厚み方向とする。第1コア部
材210は、一定の幅および厚みを有する光伝送路21
2と、一定の厚みを有し、光伝送路212に連続してこ
の光伝送路212から離れるほど広い幅を有するテーパ
ー型のコア部分211とを有している。光伝送路212
の幅は、図2Aの面212aと面212bとの間の距離
により規定される。
【0056】第1コア部材210は、第1表面202a
に対して垂直な第1面(図2Aの矢印B−Bを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面21
2dを有している。第1コア部材210は、第1表面2
02aに対して垂直な第2面(図2Aの矢印C−Cを通
る平面)であって第1端面211cと第1面(B−B
面)との間に位置する第2面(C−C面)と交差するこ
とにより規定される第2垂直断面212eを有してい
る。第1コア部材210は、第1表面2aに対して平行
な第3面(図1の矢印H−Hを通る平面)と交差するこ
とにより規定される第1水平断面(図2Aの符号210
aで示される)を有している。
に対して垂直な第1面(図2Aの矢印B−Bを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面21
2dを有している。第1コア部材210は、第1表面2
02aに対して垂直な第2面(図2Aの矢印C−Cを通
る平面)であって第1端面211cと第1面(B−B
面)との間に位置する第2面(C−C面)と交差するこ
とにより規定される第2垂直断面212eを有してい
る。第1コア部材210は、第1表面2aに対して平行
な第3面(図1の矢印H−Hを通る平面)と交差するこ
とにより規定される第1水平断面(図2Aの符号210
aで示される)を有している。
【0057】第2コア部材220は、第1表面202a
に対して垂直な第4面(図2Aの矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面22
0eを有している。第2コア部材220は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図2Aの符号220fで示される)を有している。
に対して垂直な第4面(図2Aの矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面22
0eを有している。第2コア部材220は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図2Aの符号220fで示される)を有している。
【0058】第3コア部材221は、第4面(E−E
面)と交差することにより規定される第4垂直断面22
1eを有している。第3コア部材221は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第3水平断面
221fを有している。
面)と交差することにより規定される第4垂直断面22
1eを有している。第3コア部材221は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第3水平断面
221fを有している。
【0059】換言すれば、図1ないし図3に示された分
岐導波路は、基板1、第1テーパ導波路210、第2導
波路220および第3導波路221を有している。
岐導波路は、基板1、第1テーパ導波路210、第2導
波路220および第3導波路221を有している。
【0060】第2コア部材220は、第1コア部材21
0に近づくにしたがって細くなっている。第3コア部材
221も、第1コア部材210に近づくにしたがって細
くなっている。さらに、第2コア部材220と第3コア
部材221との間の間隔は、第1コア部材210に近づ
くにしたがって狭くなっている。この光ブランチングデ
バイスにおいて、第1コア部材210は、第1のマルチ
モード導波路210でを含み、第2コア部材220は、
第2のシングルモード導波路220であり、第3コア部
材221は、第3のシングルモード導波路221ある。
第1コア部材210はテーパ導波路211を含む。
0に近づくにしたがって細くなっている。第3コア部材
221も、第1コア部材210に近づくにしたがって細
くなっている。さらに、第2コア部材220と第3コア
部材221との間の間隔は、第1コア部材210に近づ
くにしたがって狭くなっている。この光ブランチングデ
バイスにおいて、第1コア部材210は、第1のマルチ
モード導波路210でを含み、第2コア部材220は、
第2のシングルモード導波路220であり、第3コア部
材221は、第3のシングルモード導波路221ある。
第1コア部材210はテーパ導波路211を含む。
【0061】第2コア部材220と第3コア部材221
は、共に先細りの形状を有しているので、第2コア部材
220と第3コア部材221との間のスペースを一定と
した場合において、第2端面220cにおける第2コア
部材220の光軸OP220と、第3端面221cにお
ける第3コア部材221の光軸OP221との距離を近
接させることができる。
は、共に先細りの形状を有しているので、第2コア部材
220と第3コア部材221との間のスペースを一定と
した場合において、第2端面220cにおける第2コア
部材220の光軸OP220と、第3端面221cにお
ける第3コア部材221の光軸OP221との距離を近
接させることができる。
【0062】したがって、第2コア部材220の第2端
面220cにおいて、この第2コア部材220内を伝達
する光は,コア220の径方向に電界分布を有する。電
界分布のピーク位置(第1ピーク位置)は、第2コア部
材220の光軸OP220のある位置である。第3コア
部材221の第3端面221cにおいて、この第3コア
部材221c内を伝達する光は,コア221の径方向に
電界分布を有する。電界分布のピーク位置(第2ピーク
位置)は、第3コア部材221の光軸OP221のある
位置である。第1ピークと第2ピークとを近接させれ
ば、第1コア部材210と第2コア部材220との間を
伝搬する光の結合効率および第1コア部材210と第3
コア部材221との間を伝搬する光の結合効率は高める
ことができる。したがって、本発明によれば、分岐部で
の損失を低減しつつ導波光を分岐、結合させて出力する
ことができる。
面220cにおいて、この第2コア部材220内を伝達
する光は,コア220の径方向に電界分布を有する。電
界分布のピーク位置(第1ピーク位置)は、第2コア部
材220の光軸OP220のある位置である。第3コア
部材221の第3端面221cにおいて、この第3コア
部材221c内を伝達する光は,コア221の径方向に
電界分布を有する。電界分布のピーク位置(第2ピーク
位置)は、第3コア部材221の光軸OP221のある
位置である。第1ピークと第2ピークとを近接させれ
ば、第1コア部材210と第2コア部材220との間を
伝搬する光の結合効率および第1コア部材210と第3
コア部材221との間を伝搬する光の結合効率は高める
ことができる。したがって、本発明によれば、分岐部で
の損失を低減しつつ導波光を分岐、結合させて出力する
ことができる。
【0063】第2コア部材220は、第2端面(界面)
220c、第3垂直断面220eおよび第2水平断面2
20fを有している。
220c、第3垂直断面220eおよび第2水平断面2
20fを有している。
【0064】第2端面220cは、第1コア部材(第1
テーパ導波路)210の第1端面211cに対して対向
している。第3垂直断面220eは、第1表面202a
に対して垂直な第4面(E−E面)と交差することによ
り規定される。第2水平断面220fは、第3面(H−
H面)と交差することにより規定される。ここで、第2
コア部材220は、先細りの形状であるので、第2端面
220cの面積は、第3垂直断面220eの面積よりも
小さい。また、第2コア部材220は、第4面と平行な
面(G−G面)と交差することによって規定される断面
220hを有している。第3垂直断面220eは、界面
220cと断面220hとの間に配置される。断面22
0hの面積は、第3垂直断面220eの面積よりも大き
い。
テーパ導波路)210の第1端面211cに対して対向
している。第3垂直断面220eは、第1表面202a
に対して垂直な第4面(E−E面)と交差することによ
り規定される。第2水平断面220fは、第3面(H−
H面)と交差することにより規定される。ここで、第2
コア部材220は、先細りの形状であるので、第2端面
220cの面積は、第3垂直断面220eの面積よりも
小さい。また、第2コア部材220は、第4面と平行な
面(G−G面)と交差することによって規定される断面
220hを有している。第3垂直断面220eは、界面
220cと断面220hとの間に配置される。断面22
0hの面積は、第3垂直断面220eの面積よりも大き
い。
【0065】第3コア部材221は、クラッド部材20
2内に埋設されている。第3コア部材221は、第3端
面221c、第4垂直断面221e、第3水平断面22
1fを有している。第3端面(界面)221cは、第1
コア部材210の第1端面211cに対して対向してい
る。第4垂直断面221eは、この第3コア部材221
が、第4面(E−E面)と交差することにより規定され
る。第3水平断面221fは、第3コア部材221が、
第3面(H−H面)と交差することにより規定される。
第3コア部材221は、先細りの形状を有しているの
で、第3端面221cの面積は、第4垂直断面221e
の面積よりも小さい。また、第3コア部材221は、第
4面(E−E面)と平行な面(G−G面)と交差するこ
とによって規定される断面221hを有している。第4
垂直断面221eは、界面221cと断面221hとの
間に配置される。断面221hの面積は、第4垂直断面
221eの面積よりも大きい。
2内に埋設されている。第3コア部材221は、第3端
面221c、第4垂直断面221e、第3水平断面22
1fを有している。第3端面(界面)221cは、第1
コア部材210の第1端面211cに対して対向してい
る。第4垂直断面221eは、この第3コア部材221
が、第4面(E−E面)と交差することにより規定され
る。第3水平断面221fは、第3コア部材221が、
第3面(H−H面)と交差することにより規定される。
第3コア部材221は、先細りの形状を有しているの
で、第3端面221cの面積は、第4垂直断面221e
の面積よりも小さい。また、第3コア部材221は、第
4面(E−E面)と平行な面(G−G面)と交差するこ
とによって規定される断面221hを有している。第4
垂直断面221eは、界面221cと断面221hとの
間に配置される。断面221hの面積は、第4垂直断面
221eの面積よりも大きい。
【0066】基板1は、基板表面201aを有してい
る。第1テーパ導波路210は、基板表面201a上に
形成されており、第1端面211cを有している。第2
導波路220は、基板表面201a上に形成されてい
る。第2導波路220は、第1端面211cとの界面2
20c、基板表面1aと交差する面を含む第1側面22
0a、第1側面220aに対向する第2側面220bを
有している。
る。第1テーパ導波路210は、基板表面201a上に
形成されており、第1端面211cを有している。第2
導波路220は、基板表面201a上に形成されてい
る。第2導波路220は、第1端面211cとの界面2
20c、基板表面1aと交差する面を含む第1側面22
0a、第1側面220aに対向する第2側面220bを
有している。
【0067】第3導波路221は、基板表面201a上
に形成されている。第3導波路は221、第1端面21
1cとの界面221c、基板表面201aと交差する面
を含む第3側面221a、第3側面221aに対向する
第4側面221bを有している。第4側面221bは、
第1側面220aと第3側面221aとの間に配置され
ている。第1側面220aは、第2側面220bと第4
側面221bとの間に配置されている。
に形成されている。第3導波路は221、第1端面21
1cとの界面221c、基板表面201aと交差する面
を含む第3側面221a、第3側面221aに対向する
第4側面221bを有している。第4側面221bは、
第1側面220aと第3側面221aとの間に配置され
ている。第1側面220aは、第2側面220bと第4
側面221bとの間に配置されている。
【0068】第1端面211cの幅は、基板表面201
aの法線方向(厚み方向)および第1端面211cの法
線方向(光軸方向)の双方に垂直な方向(幅方向)に沿
った第1端面211cの長さである。第1端面211c
の幅(Wt)は、第2側面220bと第3側面221a
との間の距離よりも大きい。すなわち、側面220a、
220b、221a、221bと第1端面211cとの
交線をそれぞれ、交線220i、220j、221j、
221iとし、第1端面211cと端面211bとの間
の交線を211iとし、第1端面211cと端面211
aとの交線を211jとすれば、第1端面211cの幅
はWtは、交線211iと交線211jとの間の距離で
規定される。また、第2界面220cの幅(W2)は、
交線220iと220jとの間の距離によって規定さ
れ、第3界面221cの幅(W2)は、交線221iと
221jとの間の距離によって規定される。第3界面2
21cと第2界面220cとの間の距離(A)は、交線
220jと221jとの間の距離によって規定される。
つまり、交線211iと交線211jとの間の距離(W
t)は、交線220iと221iとの間の距離(W2+
W2+A)よりも大きい。
aの法線方向(厚み方向)および第1端面211cの法
線方向(光軸方向)の双方に垂直な方向(幅方向)に沿
った第1端面211cの長さである。第1端面211c
の幅(Wt)は、第2側面220bと第3側面221a
との間の距離よりも大きい。すなわち、側面220a、
220b、221a、221bと第1端面211cとの
交線をそれぞれ、交線220i、220j、221j、
221iとし、第1端面211cと端面211bとの間
の交線を211iとし、第1端面211cと端面211
aとの交線を211jとすれば、第1端面211cの幅
はWtは、交線211iと交線211jとの間の距離で
規定される。また、第2界面220cの幅(W2)は、
交線220iと220jとの間の距離によって規定さ
れ、第3界面221cの幅(W2)は、交線221iと
221jとの間の距離によって規定される。第3界面2
21cと第2界面220cとの間の距離(A)は、交線
220jと221jとの間の距離によって規定される。
つまり、交線211iと交線211jとの間の距離(W
t)は、交線220iと221iとの間の距離(W2+
W2+A)よりも大きい。
【0069】第1コア部材210は、界面212cを介
して第1コア部材210に入力された光が、第1垂直断
面212dおよび第2垂直断面212eを横切って第1
水平断面210aに沿った方向に伝搬して第1端面21
1cから出力されるように配置されている。
して第1コア部材210に入力された光が、第1垂直断
面212dおよび第2垂直断面212eを横切って第1
水平断面210aに沿った方向に伝搬して第1端面21
1cから出力されるように配置されている。
【0070】第2コア部材は、第1端面211cから出
力された光が、第2界面220cを通って第2コア部材
220に入力され、第3垂直断面220eを横切って第
2水平断面220fに沿った方向に伝搬して第2コア部
材220の端面220dを通って出力されるように配置
されている。
力された光が、第2界面220cを通って第2コア部材
220に入力され、第3垂直断面220eを横切って第
2水平断面220fに沿った方向に伝搬して第2コア部
材220の端面220dを通って出力されるように配置
されている。
【0071】第3コア部材221は、第1端面211c
から出力された光が、第3端面221cを通って第3コ
ア部材211に入力され、第4垂直断面221eを横切
って第3水平断面221fに沿った方向に伝搬して第3
コア部材221から出力されるように配置されている。
から出力された光が、第3端面221cを通って第3コ
ア部材211に入力され、第4垂直断面221eを横切
って第3水平断面221fに沿った方向に伝搬して第3
コア部材221から出力されるように配置されている。
【0072】ここで、第1端面211cの面積は、第1
垂直断面212dの面積よりも大きい。すなわち、第1
コア部材210は、第2および第3コア部材方向22
0,221に向かって広がったテーパー形状の部分21
1を有している。テーパー形状の部分211は、第1コ
ア部材210の光軸OP(中心線)に対して所定の角度
を有する面211aおよび211bを有している。換言
すれば、テーパー形状の部分(テーパ導波路)211の
第1表面202aに垂直な2つの表面と、第3表面(H
−H面)との交線211a,211bは、第3表面の第
1コア部材210の光軸OP(中心線)に対して所定の
角度を有している。第1コア部材210がテーパー部分
211を含んでいることにより、第1コア部材210の
端面(第4端面)212cに入力された光信号のエネル
ギー(パワー)密度は、この光が第1垂直断面212d
を通過して第1端面211cに向かうにしたがって減少
する。
垂直断面212dの面積よりも大きい。すなわち、第1
コア部材210は、第2および第3コア部材方向22
0,221に向かって広がったテーパー形状の部分21
1を有している。テーパー形状の部分211は、第1コ
ア部材210の光軸OP(中心線)に対して所定の角度
を有する面211aおよび211bを有している。換言
すれば、テーパー形状の部分(テーパ導波路)211の
第1表面202aに垂直な2つの表面と、第3表面(H
−H面)との交線211a,211bは、第3表面の第
1コア部材210の光軸OP(中心線)に対して所定の
角度を有している。第1コア部材210がテーパー部分
211を含んでいることにより、第1コア部材210の
端面(第4端面)212cに入力された光信号のエネル
ギー(パワー)密度は、この光が第1垂直断面212d
を通過して第1端面211cに向かうにしたがって減少
する。
【0073】第1コア部材210の端面211cから出
力された光は、界面220cから第2コア部材220に
入力され、第3端面221cから第3コア部材221に
入力される。本願発明者らは、これまでの研究から、2
つの光部品間を伝搬する光の結合効率を増加されるため
には、それぞれの光部品の対向する端面を光の伝搬する
方向に対して垂直にすることが有効であることに気付い
た。本実施例の光ブランチングデバイスの第1端面21
1cは、この第1端面211cを通過する光の進行方向
に対して垂直である。したがって、界面220cは、こ
の界面220cに入射される光の進行方向に対して垂直
である。界面221cは、この界面221cに入射され
る光の進行方向に対して垂直である。したがって、第1
端面211cは、界面220cに対して対向しており、
第1端面211cは界面220cに平行である。第1端
面211cは、界面221cに対して対向しており、第
1端面211cは第3端面221cに平行である。
力された光は、界面220cから第2コア部材220に
入力され、第3端面221cから第3コア部材221に
入力される。本願発明者らは、これまでの研究から、2
つの光部品間を伝搬する光の結合効率を増加されるため
には、それぞれの光部品の対向する端面を光の伝搬する
方向に対して垂直にすることが有効であることに気付い
た。本実施例の光ブランチングデバイスの第1端面21
1cは、この第1端面211cを通過する光の進行方向
に対して垂直である。したがって、界面220cは、こ
の界面220cに入射される光の進行方向に対して垂直
である。界面221cは、この界面221cに入射され
る光の進行方向に対して垂直である。したがって、第1
端面211cは、界面220cに対して対向しており、
第1端面211cは界面220cに平行である。第1端
面211cは、界面221cに対して対向しており、第
1端面211cは第3端面221cに平行である。
【0074】第2コア部材220は、第1表面202a
に対して垂直な面220aおよび220bを有してい
る。面220aおよび面220bは、第2コア部材22
0内を伝搬する光の進行方向に対して平行である。ま
た、面220aと面220bとは互いに対向しており、
面220aおよび面220bは平行である。したがっ
て、面220aと面220bは、第1表面202aと第
2端面220cの双方に垂直である。
に対して垂直な面220aおよび220bを有してい
る。面220aおよび面220bは、第2コア部材22
0内を伝搬する光の進行方向に対して平行である。ま
た、面220aと面220bとは互いに対向しており、
面220aおよび面220bは平行である。したがっ
て、面220aと面220bは、第1表面202aと第
2端面220cの双方に垂直である。
【0075】同様に、第3コア部材221は、第1表面
202aに対して垂直な面221aおよび221bを有
している。面221aおよび面221bは、第3コア部
材221内を伝搬する光の進行方向に対して平行であ
る。また、面221aと面221bとは互いに対向して
おり、面221aおよび面221bは平行である。した
がって、面221aと面221bは、第1表面202a
と第3端面221cの双方に垂直である。
202aに対して垂直な面221aおよび221bを有
している。面221aおよび面221bは、第3コア部
材221内を伝搬する光の進行方向に対して平行であ
る。また、面221aと面221bとは互いに対向して
おり、面221aおよび面221bは平行である。した
がって、面221aと面221bは、第1表面202a
と第3端面221cの双方に垂直である。
【0076】第2導波路220は、一定の幅を有する一
定幅導波路220xと、一定幅導波路220xに連続し
た傾斜幅導波路220yとを有している。傾斜幅導波路
220yは、第1端面211cに近づくにしたがって、
その幅が細くなっており、傾斜幅導波路220yの幅
は、一定幅導波路220xの幅の1/2ないし4/5で
ある。
定幅導波路220xと、一定幅導波路220xに連続し
た傾斜幅導波路220yとを有している。傾斜幅導波路
220yは、第1端面211cに近づくにしたがって、
その幅が細くなっており、傾斜幅導波路220yの幅
は、一定幅導波路220xの幅の1/2ないし4/5で
ある。
【0077】第3導波路221は、一定の幅を有する一
定幅導波路221xと、一定幅導波路221xに連続し
た傾斜幅導波路221yとを有している。傾斜幅導波路
221yは、第1端面211cに近づくにしたがって、
その幅が細くなっており、傾斜幅導波路221yの幅
は、一定幅導波路221xの幅の1/2ないし4/5で
ある。
定幅導波路221xと、一定幅導波路221xに連続し
た傾斜幅導波路221yとを有している。傾斜幅導波路
221yは、第1端面211cに近づくにしたがって、
その幅が細くなっており、傾斜幅導波路221yの幅
は、一定幅導波路221xの幅の1/2ないし4/5で
ある。
【0078】第2コア部材220と第3コア部材221
との間隔は、第1コア部材210から離れるにしたがっ
て広くなる。すなわち、第2コア部材220は、第3コ
ア部材221から離れる方向に曲った曲面230aおよ
び230bを有している。曲面230aは、平面220
aに連続しており、曲面230bは、平面220bに連
続している。曲面230aの曲率半径はRであり、曲面
230bの曲率半径もほぼRである。第3コア部材22
1は、第2コア部材220から離れる方向に曲った曲面
231aおよび231bを有している。曲面231a
は、平面221aに連続しており、曲面231bは、平
面221bに連続している。曲面230aの曲率半径は
Rであり、曲面230bの曲率半径もほぼRである。第
2コア部材220および第3コア部材221は、S字形
導波路である。
との間隔は、第1コア部材210から離れるにしたがっ
て広くなる。すなわち、第2コア部材220は、第3コ
ア部材221から離れる方向に曲った曲面230aおよ
び230bを有している。曲面230aは、平面220
aに連続しており、曲面230bは、平面220bに連
続している。曲面230aの曲率半径はRであり、曲面
230bの曲率半径もほぼRである。第3コア部材22
1は、第2コア部材220から離れる方向に曲った曲面
231aおよび231bを有している。曲面231a
は、平面221aに連続しており、曲面231bは、平
面221bに連続している。曲面230aの曲率半径は
Rであり、曲面230bの曲率半径もほぼRである。第
2コア部材220および第3コア部材221は、S字形
導波路である。
【0079】第2端面220cから第2コア部材220
に入力された光は、第2コア部材220の端面220d
から出力される。第3端面221cから第3コア部材2
21に入力された光は、第3コア部材221の端面22
1dから出力される。ここで、第2コア部材220の入
力端面220cから出力端面220dまでの光路長は、
第3コア部材221の入力端面221cから出力端面2
21dまでの光路長に等しい。
に入力された光は、第2コア部材220の端面220d
から出力される。第3端面221cから第3コア部材2
21に入力された光は、第3コア部材221の端面22
1dから出力される。ここで、第2コア部材220の入
力端面220cから出力端面220dまでの光路長は、
第3コア部材221の入力端面221cから出力端面2
21dまでの光路長に等しい。
【0080】したがって、第1コア部材210からこれ
らのコア部材220,221に入力された光がコア部材
220,221から出力される場合において、コア部材
220,221によって分岐されたそれぞれの光ビーム
の出力端面220d,221dにおける位相は揃ってい
る。それぞれの端面220d,221dから出力された
光ビームの位相は、お互いに揃っているので、これらの
出力光を再び合成する場合などにおいても、それぞれの
ビームの位相は容易に整合する。
らのコア部材220,221に入力された光がコア部材
220,221から出力される場合において、コア部材
220,221によって分岐されたそれぞれの光ビーム
の出力端面220d,221dにおける位相は揃ってい
る。それぞれの端面220d,221dから出力された
光ビームの位相は、お互いに揃っているので、これらの
出力光を再び合成する場合などにおいても、それぞれの
ビームの位相は容易に整合する。
【0081】図4は、図2Aに示した光ブランチングデ
バイスの第2コア部材220および第3コア部材221
の端面220d,221dを改良したデバイスを示す図
である。図2Aに示した光ブランチングデバイスの端面
220d,221dは、露出している。露出した端面2
20dの法線方向は、第3コア部材221の内を伝搬す
る光の進行方向(光軸方向)に対して所定の角度を有し
ている。また、露出した端面221dの法線方向は、第
3コア部材221内を伝搬する光の進行方向に対して所
定の角度を有している。前述のように、本願発明者ら
は、これまでの研究から、2つの光部品間を伝搬する光
の結合効率を増加されるためには、それぞれの光部品の
対向する端面を光の伝搬する方向(光軸)に対して垂直
にすることが有効であることに気付いた。そこで、本実
施例の光ブランチングデバイスは、図4に示すように、
第2コア部材220の出力端面220dが、第2コア部
材220の光軸OP202(一点鎖線で示す)に対して
垂直になるように第2コア部材220を配置する。第2
コア部材220の端面220dに対向する位置にレンズ
L202を介して光ファイバF202を配置する。ま
た、第3コア部材221の出力端面221dが、第3コ
ア部材221の光軸OP203(一点鎖線で示す)に対
して垂直になるように第3コア部材221を配置する。
第3コア部材221の端面221dに対向する位置にレ
ンズL203を介して光ファイバF203を配置する。
また、第1コア部材210の入力端面212cが、第1
コア部材210の光軸OP201(一点鎖線で示す)に
対して垂直になるように第1コア部材210を配置す
る。第1コア部材210の端面212cに対向する位置
にレンズL201を介して光ファイバF201を配置す
る。
バイスの第2コア部材220および第3コア部材221
の端面220d,221dを改良したデバイスを示す図
である。図2Aに示した光ブランチングデバイスの端面
220d,221dは、露出している。露出した端面2
20dの法線方向は、第3コア部材221の内を伝搬す
る光の進行方向(光軸方向)に対して所定の角度を有し
ている。また、露出した端面221dの法線方向は、第
3コア部材221内を伝搬する光の進行方向に対して所
定の角度を有している。前述のように、本願発明者ら
は、これまでの研究から、2つの光部品間を伝搬する光
の結合効率を増加されるためには、それぞれの光部品の
対向する端面を光の伝搬する方向(光軸)に対して垂直
にすることが有効であることに気付いた。そこで、本実
施例の光ブランチングデバイスは、図4に示すように、
第2コア部材220の出力端面220dが、第2コア部
材220の光軸OP202(一点鎖線で示す)に対して
垂直になるように第2コア部材220を配置する。第2
コア部材220の端面220dに対向する位置にレンズ
L202を介して光ファイバF202を配置する。ま
た、第3コア部材221の出力端面221dが、第3コ
ア部材221の光軸OP203(一点鎖線で示す)に対
して垂直になるように第3コア部材221を配置する。
第3コア部材221の端面221dに対向する位置にレ
ンズL203を介して光ファイバF203を配置する。
また、第1コア部材210の入力端面212cが、第1
コア部材210の光軸OP201(一点鎖線で示す)に
対して垂直になるように第1コア部材210を配置す
る。第1コア部材210の端面212cに対向する位置
にレンズL201を介して光ファイバF201を配置す
る。
【0082】図5は、図4に示した光ブランチングデバ
イスを3つ用意し、これらの光ブランチングデバイスB
R201,BR202,BR203を接続した1x4構
造を有する光ブランチングデバイスである。この光ブラ
ンチングデバイスは、第1の光ブランチングデバイスB
R201と、第1の光ブランチングデバイスBR201
の出力端面220dに、第2の光ブランチングデバイス
BR202の入力端面212cが接続された第2の光ブ
ランチングデバイスBR202と、第1の光ブランチン
グデバイスBR201の出力端面221dに、第3の光
ブランチングデバイスBR203の入力端面212cが
接続された第3の光ブランチングデバイスBR203と
を備える。
イスを3つ用意し、これらの光ブランチングデバイスB
R201,BR202,BR203を接続した1x4構
造を有する光ブランチングデバイスである。この光ブラ
ンチングデバイスは、第1の光ブランチングデバイスB
R201と、第1の光ブランチングデバイスBR201
の出力端面220dに、第2の光ブランチングデバイス
BR202の入力端面212cが接続された第2の光ブ
ランチングデバイスBR202と、第1の光ブランチン
グデバイスBR201の出力端面221dに、第3の光
ブランチングデバイスBR203の入力端面212cが
接続された第3の光ブランチングデバイスBR203と
を備える。
【0083】端面P201から第1の光ブランチングデ
バイスBR201に入力された光信号(図の実線矢印で
示す)は、この光ブランチングデバイスによって、分離
されて、第2の光ブランチングデバイスBR202の端
面P202,P203、および第3の光ブランチングデ
バイスBR203の端面P204,P205から出力さ
れる。一方、端面P202〜P205から入力されたそ
れぞれの光信号(図の一点鎖線矢印で示す)は、この光
ブランチングデバイスによって、合成されて、端面P2
01から出力される。
バイスBR201に入力された光信号(図の実線矢印で
示す)は、この光ブランチングデバイスによって、分離
されて、第2の光ブランチングデバイスBR202の端
面P202,P203、および第3の光ブランチングデ
バイスBR203の端面P204,P205から出力さ
れる。一方、端面P202〜P205から入力されたそ
れぞれの光信号(図の一点鎖線矢印で示す)は、この光
ブランチングデバイスによって、合成されて、端面P2
01から出力される。
【0084】図6は、図4に示した光ブランチングデバ
イスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイスB
R201,BR202,BR203,BR204,BR
205,BR206,BR207を接続した1x8構造
を有する光ブランチングデバイスである。この光ブラン
チングデバイスは、入力端面(入力ポート)を有する第
1の光ブランチングデバイスBR201と、第1の光ブ
ランチングデバイスBR201の出力端面220dに、
第2の光ブランチングデバイスBR202の入力端面2
12cが接続された第2の光ブランチングデバイスBR
202と、第1の光ブランチングデバイスBR201の
出力端面221dに、第3の光ブランチングデバイスB
R203の入力端面212cが接続された第3の光ブラ
ンチングデバイスBR203とを有している。
イスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイスB
R201,BR202,BR203,BR204,BR
205,BR206,BR207を接続した1x8構造
を有する光ブランチングデバイスである。この光ブラン
チングデバイスは、入力端面(入力ポート)を有する第
1の光ブランチングデバイスBR201と、第1の光ブ
ランチングデバイスBR201の出力端面220dに、
第2の光ブランチングデバイスBR202の入力端面2
12cが接続された第2の光ブランチングデバイスBR
202と、第1の光ブランチングデバイスBR201の
出力端面221dに、第3の光ブランチングデバイスB
R203の入力端面212cが接続された第3の光ブラ
ンチングデバイスBR203とを有している。
【0085】さらに、この光ブランチングデバイスは、
第2の光ブランチングデバイスB20R2の出力端面2
20dに、第4の光ブランチングデバイスBR204の
入力端面212cが接続された第4の光ブランチングデ
バイスBR204と、第2の光ブランチングデバイスB
R202の出力端面221dに、第5のブランチングデ
バイスBR205の入力端面212cが接続された第5
の光ブランチングデバイスBR205と、第3の光ブラ
ンチングデバイスBR203の出力端面220dに、第
6の光ブランチングデバイスBR206の入力端面21
2cが接続された第6の光ブランチングデバイスBR2
06と、第3の光ブランチングデバイスBR203の出
力端面221dに、第7の光ブランチングデバイスBR
207の入力端面212cが接続された第7の光ブラン
チングデバイスBR207とを備える。
第2の光ブランチングデバイスB20R2の出力端面2
20dに、第4の光ブランチングデバイスBR204の
入力端面212cが接続された第4の光ブランチングデ
バイスBR204と、第2の光ブランチングデバイスB
R202の出力端面221dに、第5のブランチングデ
バイスBR205の入力端面212cが接続された第5
の光ブランチングデバイスBR205と、第3の光ブラ
ンチングデバイスBR203の出力端面220dに、第
6の光ブランチングデバイスBR206の入力端面21
2cが接続された第6の光ブランチングデバイスBR2
06と、第3の光ブランチングデバイスBR203の出
力端面221dに、第7の光ブランチングデバイスBR
207の入力端面212cが接続された第7の光ブラン
チングデバイスBR207とを備える。
【0086】したがって、この光ブランチングデバイス
は、このデバイスに入力された1つの光ビームを8つの
ビームに分岐することができ、このデバイスに入力され
た8つのビームを1つのビームに合成することができ
る。なお、これらの光ブランチングデバイスBR20
1,BR202,BR203,BR204,BR20
5,BR206,BR207は同一基板201上に形成
されている。
は、このデバイスに入力された1つの光ビームを8つの
ビームに分岐することができ、このデバイスに入力され
た8つのビームを1つのビームに合成することができ
る。なお、これらの光ブランチングデバイスBR20
1,BR202,BR203,BR204,BR20
5,BR206,BR207は同一基板201上に形成
されている。
【0087】次に、本発明の1つの実施例に係る光ブラ
ンチングデバイスについて説明する。
ンチングデバイスについて説明する。
【0088】本発明の1つの実施例に係る光ブランチン
グデバイスを図7ないし図9に示す。これは単一モード
導波路312または320、321によって伝送される
導波光を、多モードのテーパ導波路311を介して分
岐、結合させる略Y字状の分岐結合素子(Y字状素子)
である。本実施例の光ブランチングデバイスは、図1に
示した光ブランチングデバイスの第2および第3コア部
材220,221を第1コア部材210から分離した構
造を有する。
グデバイスを図7ないし図9に示す。これは単一モード
導波路312または320、321によって伝送される
導波光を、多モードのテーパ導波路311を介して分
岐、結合させる略Y字状の分岐結合素子(Y字状素子)
である。本実施例の光ブランチングデバイスは、図1に
示した光ブランチングデバイスの第2および第3コア部
材220,221を第1コア部材210から分離した構
造を有する。
【0089】本発明に係る導波路型光分岐結合素子の一
つは、多モード導波路310と、2つの単一モード導波
路320,321とを備えている。単一モード導波路3
20,321は、多モード導波路310側の端部320
c,321cが互いに近接している。端面320c,3
21cは、多モード導波路310の一方の端面311c
と所定の間隔(B)をあけて対向している。
つは、多モード導波路310と、2つの単一モード導波
路320,321とを備えている。単一モード導波路3
20,321は、多モード導波路310側の端部320
c,321cが互いに近接している。端面320c,3
21cは、多モード導波路310の一方の端面311c
と所定の間隔(B)をあけて対向している。
【0090】2つの単一モード導波路320,321の
うち少なくとも1つの導波路は、基端部側から多モード
導波路311側に向かって徐々にその幅が縮小されてい
る。したがって、2つの単一モード導波路320,32
1の中心間の間隔は、図28に示した光ブランチングデ
バイスのそれよりも狭められている。
うち少なくとも1つの導波路は、基端部側から多モード
導波路311側に向かって徐々にその幅が縮小されてい
る。したがって、2つの単一モード導波路320,32
1の中心間の間隔は、図28に示した光ブランチングデ
バイスのそれよりも狭められている。
【0091】ここで、多モード導波路310は、所定幅
の単一モード導波路312と端部に接続されたテーパ導
波路311とからなる。このテーパ導波路311は、後
述するように、所定幅の導波路に接続され平面形状がテ
ーパ状のテーパ部と、テーパ部に接続されテーパ部の末
端とほぼ同一幅の直線部とを有するものであってもよ
い。また、後述するように、多モード導波路側の端部が
互いに近接し、多モード導波路の他方の端面と所定の間
隔をあけて対向する2つの単一モード導波路をさらに備
えてもよい。
の単一モード導波路312と端部に接続されたテーパ導
波路311とからなる。このテーパ導波路311は、後
述するように、所定幅の導波路に接続され平面形状がテ
ーパ状のテーパ部と、テーパ部に接続されテーパ部の末
端とほぼ同一幅の直線部とを有するものであってもよ
い。また、後述するように、多モード導波路側の端部が
互いに近接し、多モード導波路の他方の端面と所定の間
隔をあけて対向する2つの単一モード導波路をさらに備
えてもよい。
【0092】光ブランチングデバイスは、多モード導波
路と、多モード導波路の一方の末端に接続され、多モー
ド導波路側の端部が互いに近接する2つの単一モード導
波路とを備え、2つの単一モード導波路のうち少なくと
も1つが基端部側から多モード導波路側に向かって徐々
に幅が縮小されることにより、2つの単一モード導波路
の中心間の間隔が狭められたことを特徴としている。
路と、多モード導波路の一方の末端に接続され、多モー
ド導波路側の端部が互いに近接する2つの単一モード導
波路とを備え、2つの単一モード導波路のうち少なくと
も1つが基端部側から多モード導波路側に向かって徐々
に幅が縮小されることにより、2つの単一モード導波路
の中心間の間隔が狭められたことを特徴としている。
【0093】この導波路型光分岐結合素子は、多モード
導波路の他方の末端に接続され、多モード導波路側の端
部が互いに近接する2つの単一モード導波路をさらに備
えてもよい。以上の導波路型光分岐結合素子は、単一モ
ード導波路の多モード導波路側の末端幅が基端部の幅の
1/2〜4/5になるように縮小されていてもよい。
導波路の他方の末端に接続され、多モード導波路側の端
部が互いに近接する2つの単一モード導波路をさらに備
えてもよい。以上の導波路型光分岐結合素子は、単一モ
ード導波路の多モード導波路側の末端幅が基端部の幅の
1/2〜4/5になるように縮小されていてもよい。
【0094】本発明に係る導波路型光分岐結合素子のう
ち、多モード導波路の一方の端面と2つの単一モード導
波路の端面が対向するものは、多モード導波路と2つの
単一モード導波路とが分離した分岐部構造を有するの
で、分岐部に加工困難な間隙部を設けることなく導波光
の分岐、結合が可能である。このため、分岐部の加工が
容易で優れた加工安定性を有する。
ち、多モード導波路の一方の端面と2つの単一モード導
波路の端面が対向するものは、多モード導波路と2つの
単一モード導波路とが分離した分岐部構造を有するの
で、分岐部に加工困難な間隙部を設けることなく導波光
の分岐、結合が可能である。このため、分岐部の加工が
容易で優れた加工安定性を有する。
【0095】さらに、2つの単一モード導波路の幅が基
端部側から多モード導波路側に向かって徐々に縮小され
ているので、2つの単一モード導波路の中心間の間隔が
狭められる。これにより、単一モード導波路の末端にお
ける電界分布の2つのピークが接近し、分岐部での電磁
界分布の結合効率が高まる。したがって、分岐部での損
失を低減しつつ導波光を分岐、結合させて出力すること
ができる。
端部側から多モード導波路側に向かって徐々に縮小され
ているので、2つの単一モード導波路の中心間の間隔が
狭められる。これにより、単一モード導波路の末端にお
ける電界分布の2つのピークが接近し、分岐部での電磁
界分布の結合効率が高まる。したがって、分岐部での損
失を低減しつつ導波光を分岐、結合させて出力すること
ができる。
【0096】また、上記の導波路型光分岐素子のうち、
多モード導波路がテーパ部と直線部とを有するテーパ導
波路であるものは、上記の作用に加えて特に以下の作用
を有する。すなわち、導波光が多モード導波路から単一
モード導波路へ向かって伝送される場合、導波光は、テ
ーパ部にて放射状に広がった波面が直線部にて平面状に
戻されてから単一モード導波路に入射する。これによ
り、多モード導波路の端面のうち、単一モード導波路の
末端幅縮小により、対向する導波路端面が存在しなくな
った部分にて生じる導波光の放射を抑えながら導波光を
分岐して出力することができる。
多モード導波路がテーパ部と直線部とを有するテーパ導
波路であるものは、上記の作用に加えて特に以下の作用
を有する。すなわち、導波光が多モード導波路から単一
モード導波路へ向かって伝送される場合、導波光は、テ
ーパ部にて放射状に広がった波面が直線部にて平面状に
戻されてから単一モード導波路に入射する。これによ
り、多モード導波路の端面のうち、単一モード導波路の
末端幅縮小により、対向する導波路端面が存在しなくな
った部分にて生じる導波光の放射を抑えながら導波光を
分岐して出力することができる。
【0097】また、本発明に係る導波路型光分岐素子の
うち、多モード導波路の一方の末端に2つの単一モード
導波路が接続されているものは、2つの単一モード導波
路の幅が基端部側から多モード導波路側に向かって徐々
に縮小されているので、2つの単一モード導波路の中心
間の間隔が狭められる。これにより、2つの単一モード
導波路の末端における電界分布の2つのピークが接近
し、分岐部での電磁界分布の結合効率が高まって、分岐
部での損失を低減しつつ導波光を分岐、結合させて出力
することができる。
うち、多モード導波路の一方の末端に2つの単一モード
導波路が接続されているものは、2つの単一モード導波
路の幅が基端部側から多モード導波路側に向かって徐々
に縮小されているので、2つの単一モード導波路の中心
間の間隔が狭められる。これにより、2つの単一モード
導波路の末端における電界分布の2つのピークが接近
し、分岐部での電磁界分布の結合効率が高まって、分岐
部での損失を低減しつつ導波光を分岐、結合させて出力
することができる。
【0098】図7のように、例えばシリコンからなる基
板1の上面に、例えばSiO2 からなる透明材料層が形
成されている。この透明材料層は高屈折率のコア、すな
わち単一モード導波路312、多モードのテーパ導波路
311および分岐側の単一モード導波路(以下、分岐側
導波路と呼ぶ。)320,321と、このコアが埋め込
まれた低屈折率のクラッド302とからなる。なお、導
波路311,312,320および321は、いずれも
これらの部材内を光が伝搬する方向に沿って形成されて
いる。
板1の上面に、例えばSiO2 からなる透明材料層が形
成されている。この透明材料層は高屈折率のコア、すな
わち単一モード導波路312、多モードのテーパ導波路
311および分岐側の単一モード導波路(以下、分岐側
導波路と呼ぶ。)320,321と、このコアが埋め込
まれた低屈折率のクラッド302とからなる。なお、導
波路311,312,320および321は、いずれも
これらの部材内を光が伝搬する方向に沿って形成されて
いる。
【0099】テーパ導波路311は単一モード導波路3
12に接続されている。また、分岐側導波路320,3
21の端面320c,321cはともに、テーパ導波路
311の端面と所定の間隔をあけて対向している。
12に接続されている。また、分岐側導波路320,3
21の端面320c,321cはともに、テーパ導波路
311の端面と所定の間隔をあけて対向している。
【0100】単一モード導波路312の、基板の表面方
向に沿った平面形状は直線であり、テーパ導波路311
の平面形状は、単一モード導波路312側から分岐部側
に向かって末広がりのテーパ形状である。また、分岐側
導波路320,321は、基端部320d,321d側
からテーパ導波路312に向かって徐々に幅が縮小され
ている。
向に沿った平面形状は直線であり、テーパ導波路311
の平面形状は、単一モード導波路312側から分岐部側
に向かって末広がりのテーパ形状である。また、分岐側
導波路320,321は、基端部320d,321d側
からテーパ導波路312に向かって徐々に幅が縮小され
ている。
【0101】図9を用いて、図7および図8に示される
光ブランチングデバイスの構造をより詳しく説明する。
図9のように、テーパ導波路311は末端幅がWt、長
さがLtであり、幅がW1の単一モード導波路312に
接続されている。分岐側の単一モード導波路320,3
21の端面320c,321cは、テーパ導波路311
の端面と所定の間隔Bをあけて対向している。また、分
岐側導波路320、321は、分岐部側の端部が間隔A
をあけて互いに近接しており、テーパ導波路311の中
央線に関して対称に、なおかつ、光の伝搬する方向に向
かって徐々に互いの間隔が大きくなるように配置されて
いる。優れた加工安定性と低損失性を同時に実現するた
めには、テーパ導波路311の端面と分岐側導波路32
0、321の端面との間隔Bは、2〜8μm程度である
ことが好ましい。
光ブランチングデバイスの構造をより詳しく説明する。
図9のように、テーパ導波路311は末端幅がWt、長
さがLtであり、幅がW1の単一モード導波路312に
接続されている。分岐側の単一モード導波路320,3
21の端面320c,321cは、テーパ導波路311
の端面と所定の間隔Bをあけて対向している。また、分
岐側導波路320、321は、分岐部側の端部が間隔A
をあけて互いに近接しており、テーパ導波路311の中
央線に関して対称に、なおかつ、光の伝搬する方向に向
かって徐々に互いの間隔が大きくなるように配置されて
いる。優れた加工安定性と低損失性を同時に実現するた
めには、テーパ導波路311の端面と分岐側導波路32
0、321の端面との間隔Bは、2〜8μm程度である
ことが好ましい。
【0102】分岐側導波路320、321は、一定幅の
基端部320x,321xに、外縁の曲率半径がRでテ
ーパ導波路311に向かって徐々に幅が縮小された単一
モード導波路320y,321yが接続されたものであ
る。ここで、基端部320x,321xは、共に、幅が
W1で曲率半径がRの曲線形状の単一モード導波路であ
る。また、分岐側導波路320、321の第1端面31
1c側の末端幅はW2である。なお、分岐側導波路32
0、321の幅は、基端部320x,321x側から導
波路の光軸中心軸に沿って1mmテーパ導波路12側に
向かうごとに3μm小さくなる。
基端部320x,321xに、外縁の曲率半径がRでテ
ーパ導波路311に向かって徐々に幅が縮小された単一
モード導波路320y,321yが接続されたものであ
る。ここで、基端部320x,321xは、共に、幅が
W1で曲率半径がRの曲線形状の単一モード導波路であ
る。また、分岐側導波路320、321の第1端面31
1c側の末端幅はW2である。なお、分岐側導波路32
0、321の幅は、基端部320x,321x側から導
波路の光軸中心軸に沿って1mmテーパ導波路12側に
向かうごとに3μm小さくなる。
【0103】ここで、単一モード導波路の幅について述
べると、単一モード条件の下で十分なスラブ型の電磁界
の閉じ込め作用を実現し、導波路からの放射を十分に抑
えながら光を伝送するためには、導波路の正規化周波数
Vが、 (3/8)π≦V≦(1/2)π…(1) の条件を満たすように導波路の幅(W)を設定すること
が好ましい。なお、 V=(π・W/λ)・(N1 2 −N2 2 )1/2 ここで、W…導波路の幅 λ…導波光の波長 N1 …コアの屈折率 N2 …クラッドの屈折率 である。
べると、単一モード条件の下で十分なスラブ型の電磁界
の閉じ込め作用を実現し、導波路からの放射を十分に抑
えながら光を伝送するためには、導波路の正規化周波数
Vが、 (3/8)π≦V≦(1/2)π…(1) の条件を満たすように導波路の幅(W)を設定すること
が好ましい。なお、 V=(π・W/λ)・(N1 2 −N2 2 )1/2 ここで、W…導波路の幅 λ…導波光の波長 N1 …コアの屈折率 N2 …クラッドの屈折率 である。
【0104】本実施例に係る図9の素子では、基端部3
20x,321xおよび単一モード導波路312の幅
は、式(1)の条件をみたす様に設定される。基端部3
20x,321xおよび単一モード導波路312の幅の
値は、それぞれW1である。しかし、テーパ導波路31
1と分岐側導波路320、321とが分離した分岐部構
造を有する点、および分岐側導波路320、321の末
端幅(=W2)が基端部320x,321xおよび単一
モード導波路312の幅(=W1)より縮小されている
点で図25の素子と異なっている。
20x,321xおよび単一モード導波路312の幅
は、式(1)の条件をみたす様に設定される。基端部3
20x,321xおよび単一モード導波路312の幅の
値は、それぞれW1である。しかし、テーパ導波路31
1と分岐側導波路320、321とが分離した分岐部構
造を有する点、および分岐側導波路320、321の末
端幅(=W2)が基端部320x,321xおよび単一
モード導波路312の幅(=W1)より縮小されている
点で図25の素子と異なっている。
【0105】本実施例の素子について、さらに詳しく説
明する。
明する。
【0106】本実施例の光ブランチングデバイスは、図
7に示した光ブランチングデバイスの第2および第3コ
ア部材320,321を第1コア部材310から分離し
た構造を有する。第2コア部材320および第3コア部
材321は、第1端面311cに近づくにしたがって、
細くなっている。
7に示した光ブランチングデバイスの第2および第3コ
ア部材320,321を第1コア部材310から分離し
た構造を有する。第2コア部材320および第3コア部
材321は、第1端面311cに近づくにしたがって、
細くなっている。
【0107】図7は、この光ブランチングデバイスを示
す斜視図である。図8Aは、このデバイスを図の矢印H
−Hを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図8
Bは、図8Aに示したデバイスを図の矢印B−Bを通る
平面で切ったデバイスの断面図である。図8Cは、図8
Aに示したデバイスを図の矢印C−Cを通る平面で切っ
たデバイスの断面図である。図8Dは、図8Aに示した
デバイスを図の矢印D−Dを通る平面で切ったデバイス
の断面図である。図8Eは、図8Aに示したデバイスを
図の矢印E−Eを通る平面で切ったデバイスの断面図で
ある。図8Fは、図8Aに示したデバイスを図の矢印F
−Fを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図8
Gは、図8Aに示したデバイスを図の矢印G−Gを通る
平面で切ったデバイスの断面図である。図9は、図8A
に示した光ブランチングデバイスを示す図である。
す斜視図である。図8Aは、このデバイスを図の矢印H
−Hを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図8
Bは、図8Aに示したデバイスを図の矢印B−Bを通る
平面で切ったデバイスの断面図である。図8Cは、図8
Aに示したデバイスを図の矢印C−Cを通る平面で切っ
たデバイスの断面図である。図8Dは、図8Aに示した
デバイスを図の矢印D−Dを通る平面で切ったデバイス
の断面図である。図8Eは、図8Aに示したデバイスを
図の矢印E−Eを通る平面で切ったデバイスの断面図で
ある。図8Fは、図8Aに示したデバイスを図の矢印F
−Fを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図8
Gは、図8Aに示したデバイスを図の矢印G−Gを通る
平面で切ったデバイスの断面図である。図9は、図8A
に示した光ブランチングデバイスを示す図である。
【0108】本実施例の導波路型光分岐素子(光ブラン
チングデバイス)は、シリコン基板301と、保持基板
301上に形成されたクラッド部材302と、第1コア
部材(第1テーパ導波路)310と、第2コア部材(第
2導波路)320と、第3コア部材(第3導波路)32
1とを備える。
チングデバイス)は、シリコン基板301と、保持基板
301上に形成されたクラッド部材302と、第1コア
部材(第1テーパ導波路)310と、第2コア部材(第
2導波路)320と、第3コア部材(第3導波路)32
1とを備える。
【0109】第1コア部材310は、クラッド部材30
2内に埋設されている。第2コア部材320は、クラッ
ド部材302内に埋設されている。第2コア部材320
は、第1コア部材310の第1端面311cに第1の間
隔をあけて対向する第2の端面320cを有している。
第3コア部材321も、クラッド部材302内に埋設さ
れている。第3コア部材321は、第1コア部材10の
第1端面311cに第2の間隔を開けて対向する第3端
面321cを有している。
2内に埋設されている。第2コア部材320は、クラッ
ド部材302内に埋設されている。第2コア部材320
は、第1コア部材310の第1端面311cに第1の間
隔をあけて対向する第2の端面320cを有している。
第3コア部材321も、クラッド部材302内に埋設さ
れている。第3コア部材321は、第1コア部材10の
第1端面311cに第2の間隔を開けて対向する第3端
面321cを有している。
【0110】クラッド部材302(クラッド302,ク
ラッド層302)は、第1表面302aを有している。
第1表面302aは、基板301の主表面301aに平
行である。この第1表面302aに垂直な方向と光の伝
搬する方向の双方に垂直な方向を幅方向とする。また、
第1表面302aに垂直な方向を厚み方向とする。第1
コア部材310は、一定の幅および厚みを有する光伝送
路312、一定の厚みを有し、光伝送路312に連続し
てこの光伝送路312から離れるほど広い幅を有するテ
ーパー型のコア部分311とを有している。光伝送路3
12の幅312は、図8Aの面312aと面312bと
の間の距離により規定される。
ラッド層302)は、第1表面302aを有している。
第1表面302aは、基板301の主表面301aに平
行である。この第1表面302aに垂直な方向と光の伝
搬する方向の双方に垂直な方向を幅方向とする。また、
第1表面302aに垂直な方向を厚み方向とする。第1
コア部材310は、一定の幅および厚みを有する光伝送
路312、一定の厚みを有し、光伝送路312に連続し
てこの光伝送路312から離れるほど広い幅を有するテ
ーパー型のコア部分311とを有している。光伝送路3
12の幅312は、図8Aの面312aと面312bと
の間の距離により規定される。
【0111】第1コア部材310は、第1表面302a
に対して垂直な第1面(図8Aの矢印B−Bを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面31
2dを有している。第1コア部材310は、第1表面3
02aに対して垂直な第2面(図8Aの矢印C−Cを通
る平面)であって第1端面311cと第1面(B−B
面)との間に位置する第2面(C−C面)と交差するこ
とにより規定される第2垂直断面312eを有してい
る。第1コア部材310は、第1表面302aに対して
平行な第3面(図7の矢印H−Hを通る平面)と交差す
ることにより規定される第1水平断面(図8Aの符号3
10aで示される)を有している。
に対して垂直な第1面(図8Aの矢印B−Bを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面31
2dを有している。第1コア部材310は、第1表面3
02aに対して垂直な第2面(図8Aの矢印C−Cを通
る平面)であって第1端面311cと第1面(B−B
面)との間に位置する第2面(C−C面)と交差するこ
とにより規定される第2垂直断面312eを有してい
る。第1コア部材310は、第1表面302aに対して
平行な第3面(図7の矢印H−Hを通る平面)と交差す
ることにより規定される第1水平断面(図8Aの符号3
10aで示される)を有している。
【0112】第2コア部材320は、第1表面302a
に対して垂直な第4面(図8Aの矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面32
0eを有している。第2コア部材320は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図8Aの符号320fで示される)を有している。
に対して垂直な第4面(図8Aの矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面32
0eを有している。第2コア部材320は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図8Aの符号320fで示される)を有している。
【0113】第3コア部材321は、第4面(E−E
面)と交差することにより規定される第4垂直断面32
1eを有している。第3コア部材321は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第3水平断面
321fを有している。
面)と交差することにより規定される第4垂直断面32
1eを有している。第3コア部材321は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第3水平断面
321fを有している。
【0114】換言すれば、図7ないし図9に示された分
岐導波路は、基板301、第1テーパ導波路310、第
2導波路320および第3導波路321を有している。
岐導波路は、基板301、第1テーパ導波路310、第
2導波路320および第3導波路321を有している。
【0115】第2コア部材320は、第1コア部材31
0に近づくにしたがって細くなっている。第3コア部材
321も、第1コア部材310に近づくにしたがって細
くなっている。さらに、第2コア部材320と第3コア
部材321との間の間隔は、第1コア部材310に近づ
くにしたがって狭くなっている。この光ブランチングデ
バイスにおいて、第1コア部材310は、第1のマルチ
モード導波路310であり、第2コア部材320は、第
2のシングルモード導波路320であり、第3コア部材
321は、第3のシングルモード導波路321ある。第
1コア部材310はテーパ導波路311を含む。
0に近づくにしたがって細くなっている。第3コア部材
321も、第1コア部材310に近づくにしたがって細
くなっている。さらに、第2コア部材320と第3コア
部材321との間の間隔は、第1コア部材310に近づ
くにしたがって狭くなっている。この光ブランチングデ
バイスにおいて、第1コア部材310は、第1のマルチ
モード導波路310であり、第2コア部材320は、第
2のシングルモード導波路320であり、第3コア部材
321は、第3のシングルモード導波路321ある。第
1コア部材310はテーパ導波路311を含む。
【0116】第2コア部材320と第3コア部材321
は、共に先細りの形状を有しているので、第2コア部材
320と第3コア部材321との間のスペースを一定と
した場合において、第2端面320cにおける第2コア
部材320の光軸と、第3端面321cにおける第3コ
ア部材321の光軸との距離を近接させることができ
る。
は、共に先細りの形状を有しているので、第2コア部材
320と第3コア部材321との間のスペースを一定と
した場合において、第2端面320cにおける第2コア
部材320の光軸と、第3端面321cにおける第3コ
ア部材321の光軸との距離を近接させることができ
る。
【0117】したがって、第2コア部材320の第2端
面320cにおいて、この第2コア部材320内を伝達
する光は,コア320の径方向に電界分布を有する。電
界分布のピーク位置(第1ピーク位置P1)は、第2コ
ア部材320の光軸のある位置である。第3コア部材3
21の第3端面321cにおいて、この第3コア部材3
21c内を伝達する光は,コア321の径方向に電界分
布を有する。電界分布のピーク位置(第2ピーク位置P
2)は、第3コア部材321の光軸のある位置である。
第1ピークと第2ピークとを近接させれば、第1コア部
材310と第2コア部材320との間を伝搬する光の結
合効率および第1コア部材310と第3コア部材321
との間を伝搬する光の結合効率は高めることができる。
したがって、本発明によれば、分岐部での損失を低減し
つつ導波光を分岐、結合させて出力することができる。
面320cにおいて、この第2コア部材320内を伝達
する光は,コア320の径方向に電界分布を有する。電
界分布のピーク位置(第1ピーク位置P1)は、第2コ
ア部材320の光軸のある位置である。第3コア部材3
21の第3端面321cにおいて、この第3コア部材3
21c内を伝達する光は,コア321の径方向に電界分
布を有する。電界分布のピーク位置(第2ピーク位置P
2)は、第3コア部材321の光軸のある位置である。
第1ピークと第2ピークとを近接させれば、第1コア部
材310と第2コア部材320との間を伝搬する光の結
合効率および第1コア部材310と第3コア部材321
との間を伝搬する光の結合効率は高めることができる。
したがって、本発明によれば、分岐部での損失を低減し
つつ導波光を分岐、結合させて出力することができる。
【0118】第2コア部材320は、第2端面320
c、第3垂直断面320eおよび第2水平断面320f
を有している。第2端面320cは、第1コア部材(第
1テーパ導波路)310の第1端面311cに対して対
向している。
c、第3垂直断面320eおよび第2水平断面320f
を有している。第2端面320cは、第1コア部材(第
1テーパ導波路)310の第1端面311cに対して対
向している。
【0119】第3垂直断面320eは、第1表面302
aに対して垂直な第4面(E−E面)と交差することに
より規定される。第2水平断面320fは、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される。ここで、第
2コア部材320は、先細りの形状であるので、第2端
面320cの面積は、第3垂直断面320eの面積より
も小さい。また、第2コア部材320は、第4面と平行
な面(G−G面)と交差することによって規定される断
面320hを有している。第3垂直断面320eは、界
面320cと断面320hとの間に配置される。断面3
20hの面積は、第3垂直断面320eの面積よりも大
きい。
aに対して垂直な第4面(E−E面)と交差することに
より規定される。第2水平断面320fは、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される。ここで、第
2コア部材320は、先細りの形状であるので、第2端
面320cの面積は、第3垂直断面320eの面積より
も小さい。また、第2コア部材320は、第4面と平行
な面(G−G面)と交差することによって規定される断
面320hを有している。第3垂直断面320eは、界
面320cと断面320hとの間に配置される。断面3
20hの面積は、第3垂直断面320eの面積よりも大
きい。
【0120】第3コア部材321は、クラッド部材30
2内に埋設されている。第3コア部材321は、第3端
面321c、第4垂直断面321e、第3水平断面32
1fを有している。第3端面)321cは、第1コア部
材310の第1端面311cに対して対向している。第
4垂直断面321eは、この第3コア部材321が、第
4面(E−E面)と交差することにより規定される。第
3水平断面321fは、第3コア部材321が、第3面
(H−H面)と交差することにより規定される。第3コ
ア部材321は、先細りの形状を有しているので、第3
端面321cの面積は、第4垂直断面321eの面積よ
りも小さい。また、第3コア部材321は、第4面(E
−E面)と平行な面(G−G面)と交差することによっ
て規定される断面321hを有している。第4垂直断面
321eは、界面321cと断面321hとの間に配置
される。断面321hの面積は、第4垂直断面321e
の面積よりも大きい。
2内に埋設されている。第3コア部材321は、第3端
面321c、第4垂直断面321e、第3水平断面32
1fを有している。第3端面)321cは、第1コア部
材310の第1端面311cに対して対向している。第
4垂直断面321eは、この第3コア部材321が、第
4面(E−E面)と交差することにより規定される。第
3水平断面321fは、第3コア部材321が、第3面
(H−H面)と交差することにより規定される。第3コ
ア部材321は、先細りの形状を有しているので、第3
端面321cの面積は、第4垂直断面321eの面積よ
りも小さい。また、第3コア部材321は、第4面(E
−E面)と平行な面(G−G面)と交差することによっ
て規定される断面321hを有している。第4垂直断面
321eは、界面321cと断面321hとの間に配置
される。断面321hの面積は、第4垂直断面321e
の面積よりも大きい。
【0121】基板301は、基板表面301aを有して
いる。第1テーパ導波路310は、基板表面301a上
に形成されており、第1端面311cを有している。第
2導波路320は、基板表面301a上に形成されてい
る。第2導波路320は、第1端面311cとの界面3
20c、基板表面301aと交差する面を含む第1側面
320a、第1側面320aに対向する第2側面320
bを有している。
いる。第1テーパ導波路310は、基板表面301a上
に形成されており、第1端面311cを有している。第
2導波路320は、基板表面301a上に形成されてい
る。第2導波路320は、第1端面311cとの界面3
20c、基板表面301aと交差する面を含む第1側面
320a、第1側面320aに対向する第2側面320
bを有している。
【0122】第3導波路321は、基板表面301a上
に形成されている。第1端面311cとの界面321
c、基板表面301aと交差する面を含む第3側面32
1a、第3側面321aに対向する第4側面321bを
有している。第4側面321bは、第1側面320aと
第3側面321aとの間に配置されている。第1側面3
20aは、第2側面320bと第4側面321bとの間
に配置されている。
に形成されている。第1端面311cとの界面321
c、基板表面301aと交差する面を含む第3側面32
1a、第3側面321aに対向する第4側面321bを
有している。第4側面321bは、第1側面320aと
第3側面321aとの間に配置されている。第1側面3
20aは、第2側面320bと第4側面321bとの間
に配置されている。
【0123】第1端面311cの幅は、基板表面301
aの法線方向(厚み方向)および第1端面311cの法
線方向(光軸方向)の双方に垂直な方向(幅方向)に沿
った第1端面311cの長さである。第1端面311c
の幅(Wt)は、第2側面320bと第3側面321a
との間の距離よりも大きい。すなわち、側面320a、
320b、321a、321bと第1端面311cとの
交線をそれぞれ、交線320i、320j、321j、
321iとし、第1端面311cと端面311bとの間
の交線を311iとし、第1端面311cと端面311
aとの交線を311jとすれば、第1端面311cの幅
はWtは、交線311iと交線311jとの間の距離で
規定される。また、第2端面320cの幅(W2)は、
交線320iと320jとの間の距離によって規定さ
れ、第3端面321cの幅(W2)は、交線321iと
321jとの間の距離によって規定される。第3端面3
21cと第2端面320cとの間の距離(A)は、交線
320jと321jとの間の距離によって規定される。
つまり、交線311iと交線311jとの間の距離(W
t)は、交線320iと321iとの間の距離(W2+
W2+A)よりも大きい。
aの法線方向(厚み方向)および第1端面311cの法
線方向(光軸方向)の双方に垂直な方向(幅方向)に沿
った第1端面311cの長さである。第1端面311c
の幅(Wt)は、第2側面320bと第3側面321a
との間の距離よりも大きい。すなわち、側面320a、
320b、321a、321bと第1端面311cとの
交線をそれぞれ、交線320i、320j、321j、
321iとし、第1端面311cと端面311bとの間
の交線を311iとし、第1端面311cと端面311
aとの交線を311jとすれば、第1端面311cの幅
はWtは、交線311iと交線311jとの間の距離で
規定される。また、第2端面320cの幅(W2)は、
交線320iと320jとの間の距離によって規定さ
れ、第3端面321cの幅(W2)は、交線321iと
321jとの間の距離によって規定される。第3端面3
21cと第2端面320cとの間の距離(A)は、交線
320jと321jとの間の距離によって規定される。
つまり、交線311iと交線311jとの間の距離(W
t)は、交線320iと321iとの間の距離(W2+
W2+A)よりも大きい。
【0124】第1コア部材310は、界面312cを介
して第1コア部材310に入力された光が、第1垂直断
面312dおよび第3垂直断面312eを横切って第1
水平断面310aに沿った方向に伝搬して第1端面31
1cから出力されるように配置されている。
して第1コア部材310に入力された光が、第1垂直断
面312dおよび第3垂直断面312eを横切って第1
水平断面310aに沿った方向に伝搬して第1端面31
1cから出力されるように配置されている。
【0125】第2コア部材は、第1端面311cから出
力された光が、第2界面320cを通って第2コア部材
320に入力され、第3垂直断面320eを横切って第
2水平断面320fに沿った方向に伝搬して第2コア部
材320の端面320dを通って出力されるように配置
されている。
力された光が、第2界面320cを通って第2コア部材
320に入力され、第3垂直断面320eを横切って第
2水平断面320fに沿った方向に伝搬して第2コア部
材320の端面320dを通って出力されるように配置
されている。
【0126】第3コア部材321は、第1端面311c
から出力された光が、第3端面321cを通って第3コ
ア部材311に入力され、第4垂直断面321eを横切
って第3水平断面321fに沿った方向に伝搬して第3
コア部材321から出力されるように配置されている。
から出力された光が、第3端面321cを通って第3コ
ア部材311に入力され、第4垂直断面321eを横切
って第3水平断面321fに沿った方向に伝搬して第3
コア部材321から出力されるように配置されている。
【0127】ここで、第1端面311cの面積は、第1
垂直断面312dの面積よりも大きい。すなわち、第1
コア部材310は、第2および第3コア部材方向32
0,321に向かって広がったテーパー形状の部分31
1を有している。テーパー形状の部分311は、第1コ
ア部材310の光軸OP310(中心線)に対して所定
の角度を有する面311aおよび311bを有してい
る。換言すれば、テーパー形状の部分(テーパ導波路)
311の第1表面302aに垂直な2つの表面と、第3
表面(H−H面)との交線311a,311bは、第3
表面の第1コア部材310の光軸OP310(中心線)
に対して所定の角度を有している。第1コア部材310
がテーパー部分311を含んでいることにより、第1コ
ア部材310の端面(第4端面)312cに入力された
光信号のエネルギー(パワー)密度は、この光が第1垂
直断面312dを通過して第1端面311cに向かうに
したがって減少する。
垂直断面312dの面積よりも大きい。すなわち、第1
コア部材310は、第2および第3コア部材方向32
0,321に向かって広がったテーパー形状の部分31
1を有している。テーパー形状の部分311は、第1コ
ア部材310の光軸OP310(中心線)に対して所定
の角度を有する面311aおよび311bを有してい
る。換言すれば、テーパー形状の部分(テーパ導波路)
311の第1表面302aに垂直な2つの表面と、第3
表面(H−H面)との交線311a,311bは、第3
表面の第1コア部材310の光軸OP310(中心線)
に対して所定の角度を有している。第1コア部材310
がテーパー部分311を含んでいることにより、第1コ
ア部材310の端面(第4端面)312cに入力された
光信号のエネルギー(パワー)密度は、この光が第1垂
直断面312dを通過して第1端面311cに向かうに
したがって減少する。
【0128】第1コア部材310の端面311cから出
力された光は、界面320cから第2コア部材320に
入力され、第3端面321cから第3コア部材321に
入力される。
力された光は、界面320cから第2コア部材320に
入力され、第3端面321cから第3コア部材321に
入力される。
【0129】光ブランチングデバイスの第1端面311
cは、第1端面311cを通過する光の進行方向に対し
て垂直である。したがって、第2端面320cは、この
第2端面320cに入射される光の進行方向に対して垂
直である。第3端面321cは、この第3端面321c
に入射される光の進行方向に対して垂直である。したが
って、第1端面311cは、第2端面320cに対して
対向しており、第1端面311cは第2端面320cに
平行である。第1端面311cは、第3端面321cに
対して対向しており、第1端面311cは第3端面32
1cに平行である。
cは、第1端面311cを通過する光の進行方向に対し
て垂直である。したがって、第2端面320cは、この
第2端面320cに入射される光の進行方向に対して垂
直である。第3端面321cは、この第3端面321c
に入射される光の進行方向に対して垂直である。したが
って、第1端面311cは、第2端面320cに対して
対向しており、第1端面311cは第2端面320cに
平行である。第1端面311cは、第3端面321cに
対して対向しており、第1端面311cは第3端面32
1cに平行である。
【0130】第2コア部材320は、第1表面302a
に対して垂直な面320aおよび320bを有してい
る。面320aおよび面320bは、第2コア部材32
0内を伝搬する光の進行方向に対して平行である。ま
た、面320aと面320bとは互いに対向しており、
面320aおよび面320bは平行である。したがっ
て、面320aと面320bは、第1表面302aと第
2端面320cの双方に垂直である。
に対して垂直な面320aおよび320bを有してい
る。面320aおよび面320bは、第2コア部材32
0内を伝搬する光の進行方向に対して平行である。ま
た、面320aと面320bとは互いに対向しており、
面320aおよび面320bは平行である。したがっ
て、面320aと面320bは、第1表面302aと第
2端面320cの双方に垂直である。
【0131】同様に、第3コア部材321は、第1表面
302aに対して垂直な面321aおよび321bを有
している。面321aおよび面321bは、第3コア部
材321内を伝搬する光の進行方向に対して平行であ
る。また、面321aと面321bとは互いに対向して
おり、面321aおよび面321bは平行である。した
がって、面321aと面321bは、第1表面302a
と第3端面321cの双方に垂直である。
302aに対して垂直な面321aおよび321bを有
している。面321aおよび面321bは、第3コア部
材321内を伝搬する光の進行方向に対して平行であ
る。また、面321aと面321bとは互いに対向して
おり、面321aおよび面321bは平行である。した
がって、面321aと面321bは、第1表面302a
と第3端面321cの双方に垂直である。
【0132】第2導波路320は、一定の幅を有する一
定幅導波路320xと、一定幅導波路320xに連続し
た傾斜幅導波路320yとを有している。傾斜幅導波路
320yは、第1端面311cに近づくにしたがって、
その幅が細くなっており、傾斜幅導波路320yの幅
は、一定幅導波路320xの幅の1/2ないし4/5で
ある。
定幅導波路320xと、一定幅導波路320xに連続し
た傾斜幅導波路320yとを有している。傾斜幅導波路
320yは、第1端面311cに近づくにしたがって、
その幅が細くなっており、傾斜幅導波路320yの幅
は、一定幅導波路320xの幅の1/2ないし4/5で
ある。
【0133】第3導波路321は、一定の幅を有する一
定幅導波路321xと、一定幅導波路321xに連続し
た傾斜幅導波路321yとを有している。傾斜幅導波路
321yは、第1端面311cに近づくにしたがって、
その幅が細くなっており、傾斜幅導波路321yの幅
は、一定幅導波路321xの幅の1/2ないし4/5で
ある。
定幅導波路321xと、一定幅導波路321xに連続し
た傾斜幅導波路321yとを有している。傾斜幅導波路
321yは、第1端面311cに近づくにしたがって、
その幅が細くなっており、傾斜幅導波路321yの幅
は、一定幅導波路321xの幅の1/2ないし4/5で
ある。
【0134】第2コア部材320と第3コア部材321
との間隔は、第1コア部材310から離れるにしたがっ
て広くなる。すなわち、第2コア部材320は、第3コ
ア部材321から離れる方向に曲った曲面330aおよ
び330bを有している。曲面330aは、平面320
aに連続しており、曲面330bは、平面320bに連
続している。曲面330aの曲率半径はRであり、曲面
330bの曲率半径もほぼRである。第3コア部材32
1は、第2コア部材320から離れる方向に曲った曲面
331aおよび331bを有している。曲面331a
は、平面321aに連続しており、曲面331bは、平
面321bに連続している。曲面330aの曲率半径は
Rであり、曲面330bの曲率半径もほぼRである。第
2コア部材320および第3コア部材321は、S字形
導波路である。
との間隔は、第1コア部材310から離れるにしたがっ
て広くなる。すなわち、第2コア部材320は、第3コ
ア部材321から離れる方向に曲った曲面330aおよ
び330bを有している。曲面330aは、平面320
aに連続しており、曲面330bは、平面320bに連
続している。曲面330aの曲率半径はRであり、曲面
330bの曲率半径もほぼRである。第3コア部材32
1は、第2コア部材320から離れる方向に曲った曲面
331aおよび331bを有している。曲面331a
は、平面321aに連続しており、曲面331bは、平
面321bに連続している。曲面330aの曲率半径は
Rであり、曲面330bの曲率半径もほぼRである。第
2コア部材320および第3コア部材321は、S字形
導波路である。
【0135】第2端面320cから第2コア部材320
に入力された光は、第2コア部材320の端面320d
から出力される。第3端面321cから第3コア部材3
21に入力された光は、第3コア部材321の端面32
1dから出力される。ここで、第2コア部材320の入
力端面320cから出力端面320dまでの光路長は、
第3コア部材321の入力端面321cから出力端面3
21dまでの光路長に等しい。
に入力された光は、第2コア部材320の端面320d
から出力される。第3端面321cから第3コア部材3
21に入力された光は、第3コア部材321の端面32
1dから出力される。ここで、第2コア部材320の入
力端面320cから出力端面320dまでの光路長は、
第3コア部材321の入力端面321cから出力端面3
21dまでの光路長に等しい。
【0136】したがって、第1コア部材310からこれ
らのコア部材320,321に入力された光がコア部材
320,321から出力される場合において、コア部材
320,321によって分岐されたそれぞれの光ビーム
の出力端面320d,321dにおける位相は揃ってい
る。それぞれの端面320d,321dから出力された
光ビームの位相は、お互いに揃っているので、これらの
出力光を再び合成する場合などにおいても、それぞれの
ビームの位相は容易に整合する。
らのコア部材320,321に入力された光がコア部材
320,321から出力される場合において、コア部材
320,321によって分岐されたそれぞれの光ビーム
の出力端面320d,321dにおける位相は揃ってい
る。それぞれの端面320d,321dから出力された
光ビームの位相は、お互いに揃っているので、これらの
出力光を再び合成する場合などにおいても、それぞれの
ビームの位相は容易に整合する。
【0137】図10は、図8Aに示した光ブランチング
デバイスの第2コア部材320および第3コア部材32
1の端面320d,321dを改良したデバイスであ
る。図8Aに示した光ブランチングデバイスの端面32
0d,321dは、露出している。露出した端面320
dの法線方向は、第3コア部材321の内を伝搬する光
の進行方向(光軸方向)に対して所定の角度を有してい
る。また、露出した端面321dの法線方向は、第3コ
ア部材321内を伝搬する光の進行方向に対して所定の
角度を有している。前述のように、本願発明者らは、こ
れまでの研究から、2つの光部品間を伝搬する光の結合
効率を増加されるためには、それぞれの光部品の対向す
る端面を光の伝搬する方向(光軸)に対して垂直にする
ことが有効であることに気付いた。
デバイスの第2コア部材320および第3コア部材32
1の端面320d,321dを改良したデバイスであ
る。図8Aに示した光ブランチングデバイスの端面32
0d,321dは、露出している。露出した端面320
dの法線方向は、第3コア部材321の内を伝搬する光
の進行方向(光軸方向)に対して所定の角度を有してい
る。また、露出した端面321dの法線方向は、第3コ
ア部材321内を伝搬する光の進行方向に対して所定の
角度を有している。前述のように、本願発明者らは、こ
れまでの研究から、2つの光部品間を伝搬する光の結合
効率を増加されるためには、それぞれの光部品の対向す
る端面を光の伝搬する方向(光軸)に対して垂直にする
ことが有効であることに気付いた。
【0138】そこで、本実施例の光ブランチングデバイ
スは、図10に示すように、第2コア部材320の出力
端面320dが、第2コア部材320の光軸OP302
(一点鎖線で示す)に対して垂直になるように第2コア
部材320を配置する。第2コア部材320の端面32
0dに対向する位置にレンズL302を介して光ファイ
バF302を配置する。また、第3コア部材321の出
力端面321dが、第3コア部材321の光軸OP30
3(一点鎖線で示す)に対して垂直になるように第3コ
ア部材321を配置する。第3コア部材321の端面3
21dに対向する位置にレンズL303を介して光ファ
イバF303を配置する。また、第1コア部材310の
入力端面312cが、第1コア部材310の光軸OP3
01(一点鎖線で示す)に対して垂直になるように第1
コア部材310を配置する。第1コア部材310の端面
312cに対向する位置にレンズL301を介して光フ
ァイバF301を配置する。
スは、図10に示すように、第2コア部材320の出力
端面320dが、第2コア部材320の光軸OP302
(一点鎖線で示す)に対して垂直になるように第2コア
部材320を配置する。第2コア部材320の端面32
0dに対向する位置にレンズL302を介して光ファイ
バF302を配置する。また、第3コア部材321の出
力端面321dが、第3コア部材321の光軸OP30
3(一点鎖線で示す)に対して垂直になるように第3コ
ア部材321を配置する。第3コア部材321の端面3
21dに対向する位置にレンズL303を介して光ファ
イバF303を配置する。また、第1コア部材310の
入力端面312cが、第1コア部材310の光軸OP3
01(一点鎖線で示す)に対して垂直になるように第1
コア部材310を配置する。第1コア部材310の端面
312cに対向する位置にレンズL301を介して光フ
ァイバF301を配置する。
【0139】図11は、図10に示した光ブランチング
デバイスを3つ用意し、これらの光ブランチングデバイ
スBR301,BR302,BR303を接続した1x
4構造を有する光ブランチングデバイスである。この光
ブランチングデバイスは、第1の光ブランチングデバイ
スBR301と、第1の光ブランチングデバイスBR3
01の出力端面320dに、第2の光ブランチングデバ
イスBR302の入力端面312cが接続された第2の
光ブランチングデバイスBR302と、第1の光ブラン
チングデバイスBR1の出力端面321dに、第3の光
ブランチングデバイスBR303の入力端面312cが
接続された第3の光ブランチングデバイスBR303と
を備える。したがって、S字型導波路の一端部分は、テ
ーパ導波路を構成している。
デバイスを3つ用意し、これらの光ブランチングデバイ
スBR301,BR302,BR303を接続した1x
4構造を有する光ブランチングデバイスである。この光
ブランチングデバイスは、第1の光ブランチングデバイ
スBR301と、第1の光ブランチングデバイスBR3
01の出力端面320dに、第2の光ブランチングデバ
イスBR302の入力端面312cが接続された第2の
光ブランチングデバイスBR302と、第1の光ブラン
チングデバイスBR1の出力端面321dに、第3の光
ブランチングデバイスBR303の入力端面312cが
接続された第3の光ブランチングデバイスBR303と
を備える。したがって、S字型導波路の一端部分は、テ
ーパ導波路を構成している。
【0140】端面P301から第1の光ブランチングデ
バイスBR301に入力された光信号(図の実線矢印で
示す)は、この光ブランチングデバイスによって、分離
されて、第2の光ブランチングデバイスBR302の端
面P302,P303、および第3の光ブランチングデ
バイスBR3の端面P304,P305から出力され
る。一方、端面P302〜P305から入力されたそれ
ぞれの光信号(図の一点鎖線矢印で示す)は、この光ブ
ランチングデバイスによって、合成されて、端面P30
1から出力される。
バイスBR301に入力された光信号(図の実線矢印で
示す)は、この光ブランチングデバイスによって、分離
されて、第2の光ブランチングデバイスBR302の端
面P302,P303、および第3の光ブランチングデ
バイスBR3の端面P304,P305から出力され
る。一方、端面P302〜P305から入力されたそれ
ぞれの光信号(図の一点鎖線矢印で示す)は、この光ブ
ランチングデバイスによって、合成されて、端面P30
1から出力される。
【0141】図12は、図10に示した光ブランチング
デバイスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイ
スBR301,BR302,BR303,BR304,
BR305,BR306,BR307を接続した1x8
構造を有する光ブランチングデバイスである。この光ブ
ランチングデバイスは、入力端面(入力ポート)を有す
る第1の光ブランチングデバイスBR301と、第1の
光ブランチングデバイスBR301の出力端面320d
に、第2の光ブランチングデバイスBR302の入力端
面312cが接続された第2の光ブランチングデバイス
BR302と、第1の光ブランチングデバイスBR30
1の出力端面321dに、第3の光ブランチングデバイ
スBR303の入力端面312cが接続された第3の光
ブランチングデバイスBR303とを有している。
デバイスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイ
スBR301,BR302,BR303,BR304,
BR305,BR306,BR307を接続した1x8
構造を有する光ブランチングデバイスである。この光ブ
ランチングデバイスは、入力端面(入力ポート)を有す
る第1の光ブランチングデバイスBR301と、第1の
光ブランチングデバイスBR301の出力端面320d
に、第2の光ブランチングデバイスBR302の入力端
面312cが接続された第2の光ブランチングデバイス
BR302と、第1の光ブランチングデバイスBR30
1の出力端面321dに、第3の光ブランチングデバイ
スBR303の入力端面312cが接続された第3の光
ブランチングデバイスBR303とを有している。
【0142】さらに、この光ブランチングデバイスは、
第2の光ブランチングデバイスB30R2の出力端面3
20dに、第4の光ブランチングデバイスBR304の
入力端面312cが接続された第4の光ブランチングデ
バイスBR304と、第2の光ブランチングデバイスB
R302の出力端面321dに、第5のブランチングデ
バイスBR305の入力端面312cが接続された第5
の光ブランチングデバイスBR305と、第3の光ブラ
ンチングデバイスBR303の出力端面320dに、第
6の光ブランチングデバイスBR306の入力端面31
2cが接続された第6の光ブランチングデバイスBR3
06と、第3の光ブランチングデバイスBR303の出
力端面321dに、第7の光ブランチングデバイスBR
307の入力端面312cが接続された第7の光ブラン
チングデバイスBR307とを備える。
第2の光ブランチングデバイスB30R2の出力端面3
20dに、第4の光ブランチングデバイスBR304の
入力端面312cが接続された第4の光ブランチングデ
バイスBR304と、第2の光ブランチングデバイスB
R302の出力端面321dに、第5のブランチングデ
バイスBR305の入力端面312cが接続された第5
の光ブランチングデバイスBR305と、第3の光ブラ
ンチングデバイスBR303の出力端面320dに、第
6の光ブランチングデバイスBR306の入力端面31
2cが接続された第6の光ブランチングデバイスBR3
06と、第3の光ブランチングデバイスBR303の出
力端面321dに、第7の光ブランチングデバイスBR
307の入力端面312cが接続された第7の光ブラン
チングデバイスBR307とを備える。
【0143】したがって、この光ブランチングデバイス
は、このデバイスに入力された1つの光ビームを8つの
ビームに分岐することができ、このデバイスに入力され
た8つのビームを1つのビームに合成することができ
る。なお、これらの光ブランチングデバイスBR30
1,BR302,BR303,BR304,BR30
5,BR306,BR307は同一基板301上に形成
されている。
は、このデバイスに入力された1つの光ビームを8つの
ビームに分岐することができ、このデバイスに入力され
た8つのビームを1つのビームに合成することができ
る。なお、これらの光ブランチングデバイスBR30
1,BR302,BR303,BR304,BR30
5,BR306,BR307は同一基板301上に形成
されている。
【0144】次に、本実施例との比較のため、図28の
素子(比較例)について説明する。
素子(比較例)について説明する。
【0145】図28の素子(比較例)は、基板1001
上に形成された直線状の単一モード導波路1011と、
これに接続された多モードのテーパ導波路1012と、
テーパ導波路1012の端面が間隔Aをあけて対向する
分岐側の単一モード導波路1020,1021を備えて
いる。図28示した素子は、光導波路320,321の
幅の点で本実施例の素子と異なる。
上に形成された直線状の単一モード導波路1011と、
これに接続された多モードのテーパ導波路1012と、
テーパ導波路1012の端面が間隔Aをあけて対向する
分岐側の単一モード導波路1020,1021を備えて
いる。図28示した素子は、光導波路320,321の
幅の点で本実施例の素子と異なる。
【0146】本実施例のY字状素子は、テーパ導波路3
11と分岐側導波路320,321とが分離した分岐部
構造を有している点で、図27のY字状素子と異なる。
したがって、図27における鋭角形状の間隙部80が不
要となって分岐部の加工が容易になる。この結果、本実
施例の光ブランチングデバイスは、大規模通信システム
の構築の際などに歩留まりよく大量生産することができ
る。
11と分岐側導波路320,321とが分離した分岐部
構造を有している点で、図27のY字状素子と異なる。
したがって、図27における鋭角形状の間隙部80が不
要となって分岐部の加工が容易になる。この結果、本実
施例の光ブランチングデバイスは、大規模通信システム
の構築の際などに歩留まりよく大量生産することができ
る。
【0147】図28の素子の分岐側導波路1020,1
021は一定幅(=W1)であるのに対し、本実施例の
素子は、その末端幅が基端部320x,321xの幅よ
り縮小された分岐側導波路320,321を備えてい
る。
021は一定幅(=W1)であるのに対し、本実施例の
素子は、その末端幅が基端部320x,321xの幅よ
り縮小された分岐側導波路320,321を備えてい
る。
【0148】したがって、本実施例の素子では、分岐部
において、分岐側導波路320,321の末端320
c,321cでの電界分布が多モード導波路311の末
端311cでの電界分布により合致する。
において、分岐側導波路320,321の末端320
c,321cでの電界分布が多モード導波路311の末
端311cでの電界分布により合致する。
【0149】詳しく説明すると、本実施例の光分岐結合
素子における分岐部のような導波路の形状が急激に変化
する箇所では、多モード導波路311の末端311cお
よび320,321の末端320c,321cにおける
導波光の電磁界分布の結合効率が大きいほど、導波光の
分岐、結合の際の損失は低減される。
素子における分岐部のような導波路の形状が急激に変化
する箇所では、多モード導波路311の末端311cお
よび320,321の末端320c,321cにおける
導波光の電磁界分布の結合効率が大きいほど、導波光の
分岐、結合の際の損失は低減される。
【0150】13Bは、図7ないし図9に示した光ブラ
ンチングデバイスの第1コア部材310,第2コア部材
320,第3コア部材321を図1ないし図3から抜出
して示す図である。図13Bには、座標軸が示してあ
る。図13Aは、図13Bに示した第1コア部材310
の末端、すなわち、座標Y1、における導波光の電界分
布、および、第2および第3コア部材320,321の
末端、すなわち、座標Y2における導波光の電界分布
(座標Y2におけるコア部材の固有の界分布であって、
これらの分布の一致度が高いと損失は少ない。この分布
は以下同様に示す。)を示すグラフである。図13Aに
おいて、座標Y1における導波光の電界分布は、実線で
示し、座標Y2における導波光の電界分布は、点線で示
す。図13Aに示された座標X1,X2は、図13Bの
位置座標X1,X2にそれぞれ対応している。導波光と
は、本光ブランチングデバイスのコア部材310,32
0,321内を伝搬する光である。ここで、第2および
第3コア部材320,321の末端320c,321c
の幅は、それぞれ、図28に示した第2コア部材102
0,1021の末端1020c,1021cの幅の半分
である。
ンチングデバイスの第1コア部材310,第2コア部材
320,第3コア部材321を図1ないし図3から抜出
して示す図である。図13Bには、座標軸が示してあ
る。図13Aは、図13Bに示した第1コア部材310
の末端、すなわち、座標Y1、における導波光の電界分
布、および、第2および第3コア部材320,321の
末端、すなわち、座標Y2における導波光の電界分布
(座標Y2におけるコア部材の固有の界分布であって、
これらの分布の一致度が高いと損失は少ない。この分布
は以下同様に示す。)を示すグラフである。図13Aに
おいて、座標Y1における導波光の電界分布は、実線で
示し、座標Y2における導波光の電界分布は、点線で示
す。図13Aに示された座標X1,X2は、図13Bの
位置座標X1,X2にそれぞれ対応している。導波光と
は、本光ブランチングデバイスのコア部材310,32
0,321内を伝搬する光である。ここで、第2および
第3コア部材320,321の末端320c,321c
の幅は、それぞれ、図28に示した第2コア部材102
0,1021の末端1020c,1021cの幅の半分
である。
【0151】図13A内の各電界分布は、各導波モード
が運ぶ光パワーが1になるように正規化(nomalization
for power)して示してある。なお、ここでは、非分岐側
導波路310および分岐側導波路320,321のいず
れにおいても最低次モードのみが励振されると仮定して
いる。光分岐後の電界分布は、分岐側導波路320、3
21における各電界分布を合成して得られる。
が運ぶ光パワーが1になるように正規化(nomalization
for power)して示してある。なお、ここでは、非分岐側
導波路310および分岐側導波路320,321のいず
れにおいても最低次モードのみが励振されると仮定して
いる。光分岐後の電界分布は、分岐側導波路320、3
21における各電界分布を合成して得られる。
【0152】一方、図28に示した比較例の光ブランチ
ングデバイスの電界分布は、図30Aに示される。図2
8に示した光ブランチングデバイスでは、直線導波路1
011に付加されたテーパ導波路1012の末端幅(W
t)は、分岐側導波路1020,1021の幅(W)の
和(2W)と、分岐側導波路1020、1021の分岐
部における間隔(A)との総和(2W+A)に等しい。
ングデバイスの電界分布は、図30Aに示される。図2
8に示した光ブランチングデバイスでは、直線導波路1
011に付加されたテーパ導波路1012の末端幅(W
t)は、分岐側導波路1020,1021の幅(W)の
和(2W)と、分岐側導波路1020、1021の分岐
部における間隔(A)との総和(2W+A)に等しい。
【0153】図30Bは、図28に示した光ブランチン
グデバイスの第1コア部材1010,第2コア部材10
20,第3コア部材1021を図28から抜出して示す
図である。図30Bには、座標軸が示してある。
グデバイスの第1コア部材1010,第2コア部材10
20,第3コア部材1021を図28から抜出して示す
図である。図30Bには、座標軸が示してある。
【0154】図30Aは、図30Bに示した第1コア部
材1010の末端、すなわち、座標Y1、における導波
光の電界分布、および、第2および第3コア部材102
0,1021の末端、すなわち、座標Y2における導波
光の電界分布を示すグラフである。図30Aにおいて、
座標Y1における導波光の電界分布は、実線で示し、座
標Y2における導波光の電界分布は、点線で示す。図3
0Aに示された座標X1,X2は、図30Bの位置座標
X1,X2にそれぞれ対応している。導波光とは、本光
ブランチングデバイスのコア部材1010,1020,
1021内を伝搬する光である。図30A内の各分布は
光パワーが1になるように正規化して示してある。な
お、ここでは、非分岐側導波路1010および分岐側導
波路1020,1021のいずれにおいても最低次モー
ドのみが励振されると仮定している。分岐側導波路10
20,1021の幅は、一定である。光分岐後の電界分
布は、分岐側導波路1020、1021における各電界
分布を合成して得られる。
材1010の末端、すなわち、座標Y1、における導波
光の電界分布、および、第2および第3コア部材102
0,1021の末端、すなわち、座標Y2における導波
光の電界分布を示すグラフである。図30Aにおいて、
座標Y1における導波光の電界分布は、実線で示し、座
標Y2における導波光の電界分布は、点線で示す。図3
0Aに示された座標X1,X2は、図30Bの位置座標
X1,X2にそれぞれ対応している。導波光とは、本光
ブランチングデバイスのコア部材1010,1020,
1021内を伝搬する光である。図30A内の各分布は
光パワーが1になるように正規化して示してある。な
お、ここでは、非分岐側導波路1010および分岐側導
波路1020,1021のいずれにおいても最低次モー
ドのみが励振されると仮定している。分岐側導波路10
20,1021の幅は、一定である。光分岐後の電界分
布は、分岐側導波路1020、1021における各電界
分布を合成して得られる。
【0155】図13Aから、第1端面311cに近づく
にしたがって細くなった第2コア部材320、第1端面
311cに近づくにしたがって細くなった第3コア部材
321を用いることにより、第2コア部材320および
第3コア部材321の末端320c,321cにおける
電界分布と、テーパ導波路311の末端311cにおけ
る電界分布を図28に示した光ブランチングデバイスの
それらよりも多く重ねることができる。すなわち、光分
岐前後の電界の重なり部分の面積が大きくなる。したが
って、光分岐前後の電磁界分布の重畳積分(overlap in
tegral) で与えられる結合効率が向上する。このため、
分岐側導波路320と321の間からの導波光放射が抑
えられ、比較例の導波路型光分岐素子に比べて光分岐の
際の損失が低くなる。
にしたがって細くなった第2コア部材320、第1端面
311cに近づくにしたがって細くなった第3コア部材
321を用いることにより、第2コア部材320および
第3コア部材321の末端320c,321cにおける
電界分布と、テーパ導波路311の末端311cにおけ
る電界分布を図28に示した光ブランチングデバイスの
それらよりも多く重ねることができる。すなわち、光分
岐前後の電界の重なり部分の面積が大きくなる。したが
って、光分岐前後の電磁界分布の重畳積分(overlap in
tegral) で与えられる結合効率が向上する。このため、
分岐側導波路320と321の間からの導波光放射が抑
えられ、比較例の導波路型光分岐素子に比べて光分岐の
際の損失が低くなる。
【0156】図13Aから明らかなように、分岐側導波
路320、321の末端320c,321cの幅を基端
320x,321xの幅よりも縮小することによって、
分岐側導波路320、321の中心間(光軸間)の間隔
が狭まるので、分岐導波路320、321側の電界分布
(点線)の2つのピーク(PE1,PE2)が接近し、
多モード導波路311側の電界分布に非常によく合致す
る。
路320、321の末端320c,321cの幅を基端
320x,321xの幅よりも縮小することによって、
分岐側導波路320、321の中心間(光軸間)の間隔
が狭まるので、分岐導波路320、321側の電界分布
(点線)の2つのピーク(PE1,PE2)が接近し、
多モード導波路311側の電界分布に非常によく合致す
る。
【0157】図13Aに示した多モード導波路311の
電界分布のピーク位置PEと、第1のピークPE1との
間の距離は、1マイクロメータ以上、2マイクロメータ
以下であることが望ましい。
電界分布のピーク位置PEと、第1のピークPE1との
間の距離は、1マイクロメータ以上、2マイクロメータ
以下であることが望ましい。
【0158】図13Aに示した多モード導波路311の
電界分布のピーク位置PEと、第2のピークPE2との
間の距離は、1マイクロメータ以上、2マイクロメータ
以下であることが望ましい。
電界分布のピーク位置PEと、第2のピークPE2との
間の距離は、1マイクロメータ以上、2マイクロメータ
以下であることが望ましい。
【0159】これにより、電界の重なる面積が大きくな
り、分岐導波路320、321側および多モード導波路
311側の電磁界分布の重畳積分で与えられる結合効率
が向上する。その結果、導波光を分岐、結合して出力す
るにあたり、分岐部での結合損失を低減することが可能
である。
り、分岐導波路320、321側および多モード導波路
311側の電磁界分布の重畳積分で与えられる結合効率
が向上する。その結果、導波光を分岐、結合して出力す
るにあたり、分岐部での結合損失を低減することが可能
である。
【0160】換言すれば、第2コア部材320の第2端
面320cにおいて、この第2コア部材320内を伝達
する光は,コア320の径方向に電界分布を有する。電
界分布のピーク位置(第1ピーク位置PE1)は、第2
コア部材320の光軸OP320のある位置である。第
3コア部材321の第3端面321cにおいて、この第
3コア部材321c内を伝達する光は,コア321の径
方向に電界分布を有する。電界分布のピーク位置(第2
ピーク位置PE2)は、第3コア部材321の光軸OP
321のある位置である。第1ピークPE1と第2ピー
クPE2とを近接させれば、第1コア部材310と第2
コア部材320との間を伝搬する光の結合効率および第
1コア部材310と第3コア部材321との間を伝搬す
る光の結合効率は高めることができる。したがって、本
発明によれば、分岐部での損失を低減しつつ導波光を分
岐、結合させて出力することができる。
面320cにおいて、この第2コア部材320内を伝達
する光は,コア320の径方向に電界分布を有する。電
界分布のピーク位置(第1ピーク位置PE1)は、第2
コア部材320の光軸OP320のある位置である。第
3コア部材321の第3端面321cにおいて、この第
3コア部材321c内を伝達する光は,コア321の径
方向に電界分布を有する。電界分布のピーク位置(第2
ピーク位置PE2)は、第3コア部材321の光軸OP
321のある位置である。第1ピークPE1と第2ピー
クPE2とを近接させれば、第1コア部材310と第2
コア部材320との間を伝搬する光の結合効率および第
1コア部材310と第3コア部材321との間を伝搬す
る光の結合効率は高めることができる。したがって、本
発明によれば、分岐部での損失を低減しつつ導波光を分
岐、結合させて出力することができる。
【0161】一方、末端幅が縮小された分岐側導波路3
20,321を有さない図28の素子では、分岐側の電
界分布を多モード導波路側の分布により合致させるた
め、分岐側導波路1020,1021の間隔(=A)を
狭めて、導波路1020,1021の中心間の間隔を狭
めることが考えられる。ところが、間隔を狭め過ぎると
加工安定性が低下し、歩留まりの悪化を招いてしまう。
20,321を有さない図28の素子では、分岐側の電
界分布を多モード導波路側の分布により合致させるた
め、分岐側導波路1020,1021の間隔(=A)を
狭めて、導波路1020,1021の中心間の間隔を狭
めることが考えられる。ところが、間隔を狭め過ぎると
加工安定性が低下し、歩留まりの悪化を招いてしまう。
【0162】歩留まりの悪化を防ぎ、十分な加工安定性
と低損失性をともに実現するには、第2導波路320と
第3導波路321との間の間隔の値は2〜4μmである
ことが好ましい。
と低損失性をともに実現するには、第2導波路320と
第3導波路321との間の間隔の値は2〜4μmである
ことが好ましい。
【0163】これに対し、実施例のY字状素子は、分岐
側導波路320,321の末端320c,321cの幅
が基端部320x,321xの幅より縮小された構造を
有している。したがって、分岐側導波路320と321
の間隔を狭めることなく、導波路320、321の中心
同士(素子のコアの中心同士)の間隔を狭まくすること
ができる。そして、第2導波路320と第3導波路32
1との間の間隔の値が2〜4μmであるので、その加工
が容易である。
側導波路320,321の末端320c,321cの幅
が基端部320x,321xの幅より縮小された構造を
有している。したがって、分岐側導波路320と321
の間隔を狭めることなく、導波路320、321の中心
同士(素子のコアの中心同士)の間隔を狭まくすること
ができる。そして、第2導波路320と第3導波路32
1との間の間隔の値が2〜4μmであるので、その加工
が容易である。
【0164】本実施例の光ブランチングデバイスは、図
28に示した光ブランチングデバイスよりも、導波光の
分岐、結合の際の損失を低減することができる。
28に示した光ブランチングデバイスよりも、導波光の
分岐、結合の際の損失を低減することができる。
【0165】次に、本発明の1つの実施例に係る光ブラ
ンチングデバイスについて説明する。
ンチングデバイスについて説明する。
【0166】図14は、本発明の1つの実施例に係る光
ブランチングデバイスを示す斜視図である。図15A
は、このデバイスを図14の矢印H−Hを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。図15Bは、図15Aに
示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切ったデ
バイスの断面図である。図15Cは、図15Aに示した
デバイスを図の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイス
の断面図である。図15Dは、図15Aに示したデバイ
スを図の矢印D−Dを通る平面で切ったデバイスの断面
図である。図15Eは、図15Aに示したデバイスを図
の矢印E−Eを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図15Fは、図15Aに示したデバイスを図の矢印
F−Fを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図
15Gは、図15Aに示したデバイスを図の矢印G−G
を通る平面で切ったデバイスの断面図である。図16
は、図15Aに示したデバイスの断面図である。
ブランチングデバイスを示す斜視図である。図15A
は、このデバイスを図14の矢印H−Hを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。図15Bは、図15Aに
示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切ったデ
バイスの断面図である。図15Cは、図15Aに示した
デバイスを図の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイス
の断面図である。図15Dは、図15Aに示したデバイ
スを図の矢印D−Dを通る平面で切ったデバイスの断面
図である。図15Eは、図15Aに示したデバイスを図
の矢印E−Eを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図15Fは、図15Aに示したデバイスを図の矢印
F−Fを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図
15Gは、図15Aに示したデバイスを図の矢印G−G
を通る平面で切ったデバイスの断面図である。図16
は、図15Aに示したデバイスの断面図である。
【0167】図14ないし図16に示されるように、こ
のY字状素子では、末端幅がWtのテーパ部415に、
幅がWtで長さがLsの直線部416が接続されてい
る。このため、導波光がテーパ導波路411から分岐側
導波路へ向かって伝送される場合、テーパ部415にて
放射状に広がった波面を直線部416にて平面状に戻し
てから、導波光を分岐側導波路420,421に入射さ
せることができる。
のY字状素子では、末端幅がWtのテーパ部415に、
幅がWtで長さがLsの直線部416が接続されてい
る。このため、導波光がテーパ導波路411から分岐側
導波路へ向かって伝送される場合、テーパ部415にて
放射状に広がった波面を直線部416にて平面状に戻し
てから、導波光を分岐側導波路420,421に入射さ
せることができる。
【0168】これによって、テーパ導波路411の端面
411cのうち、分岐側導波路420,421の末端幅
縮小により対向する導波路端面が存在しなくなった部分
(テーパ導波路412の端面のうち、分岐側導波路42
0,421の末端幅と分岐側導波路420,421の間
隔との総和よりも幅が大きくなった部分)にて生じる導
波光の放射(反射、回折)を抑え、光分岐の際の損失を
さらに低減することができる。
411cのうち、分岐側導波路420,421の末端幅
縮小により対向する導波路端面が存在しなくなった部分
(テーパ導波路412の端面のうち、分岐側導波路42
0,421の末端幅と分岐側導波路420,421の間
隔との総和よりも幅が大きくなった部分)にて生じる導
波光の放射(反射、回折)を抑え、光分岐の際の損失を
さらに低減することができる。
【0169】この導波路型光分岐素子は、テーパ導波路
(第1テーパ導波路)411の末端411cに、このテ
ーパ部416の末端311cとほぼ同一幅の直線部41
6が付加された構造を有している。
(第1テーパ導波路)411の末端411cに、このテ
ーパ部416の末端311cとほぼ同一幅の直線部41
6が付加された構造を有している。
【0170】このため、テーパ部415にて放射状に広
がった波面を直線部416にて平面状に戻してから、導
波光を分岐側導波路420,141に入射させることが
できる。
がった波面を直線部416にて平面状に戻してから、導
波光を分岐側導波路420,141に入射させることが
できる。
【0171】この波面が進行する様子を、図31に示
す。これにより、テーパ導波路411の分岐部側の端面
のうち、末端幅を拡大するために設けられた部分(分岐
側導波路420、421の末端幅と、分岐側導波路42
0、421の間隔との総和よりも幅を大きくした部分)
にて生じる導波光の放射(反射、回折)を抑え、分岐部
での放射損失(radiation loss) をさらに低減すること
ができる。
す。これにより、テーパ導波路411の分岐部側の端面
のうち、末端幅を拡大するために設けられた部分(分岐
側導波路420、421の末端幅と、分岐側導波路42
0、421の間隔との総和よりも幅を大きくした部分)
にて生じる導波光の放射(反射、回折)を抑え、分岐部
での放射損失(radiation loss) をさらに低減すること
ができる。
【0172】入力手段IMは、光源IM1と、光源IM
1から出射された光IM4が入力される光ファイバIM
2と、光ファイバIM2から出力された光IM5が入力
されるレンズIM3とを有している。レンズIM3から
出力された光IM6は、第1コア部材110の第4端面
412dに入力される。この光IM6は、第1コア部材
410を通って、第1端面411cから出力される。第
1端面411cから出力された光IM7は、第2コア部
材420に入力される。第1端面411cから出力され
た光IM8は。第コア部材430に入力される。第2コ
ア部材420から出力された光IM9は、光検出器OM
1に入力される。第3コア部材421から出力された光
IM10は、光検出器OM2に入力される。
1から出射された光IM4が入力される光ファイバIM
2と、光ファイバIM2から出力された光IM5が入力
されるレンズIM3とを有している。レンズIM3から
出力された光IM6は、第1コア部材110の第4端面
412dに入力される。この光IM6は、第1コア部材
410を通って、第1端面411cから出力される。第
1端面411cから出力された光IM7は、第2コア部
材420に入力される。第1端面411cから出力され
た光IM8は。第コア部材430に入力される。第2コ
ア部材420から出力された光IM9は、光検出器OM
1に入力される。第3コア部材421から出力された光
IM10は、光検出器OM2に入力される。
【0173】本実施例の光ブランチングデバイスについ
てさらに詳しく説明する。
てさらに詳しく説明する。
【0174】図14ないし図16に示すように、本実施
例の光ブランチングデバイスは、シリコン基板401
と、保持基板401上に形成されたクラッド部材402
と、第1コア部材410と、第2コア部材420と、第
3コア部材421とを備える。
例の光ブランチングデバイスは、シリコン基板401
と、保持基板401上に形成されたクラッド部材402
と、第1コア部材410と、第2コア部材420と、第
3コア部材421とを備える。
【0175】第1コア部材410は、クラッド部材40
2内に埋設されている。第2コア部材420は、クラッ
ド部材402内に埋設されている。第2コア部材420
は、第1コア部材410の第1端面411cに対して第
1の間隔Bを隔てて対向する第2端面420cを有して
いる。第3コア部材421も、クラッド部材402内に
埋設されている。第3コア部材421は、第1コア部材
410の第1端面411cに対して第2の間隔Bを隔て
て対向する第3端面421cを有している。ここで、第
1の間隔Bと第2の間隔Bとは等しくしてある。
2内に埋設されている。第2コア部材420は、クラッ
ド部材402内に埋設されている。第2コア部材420
は、第1コア部材410の第1端面411cに対して第
1の間隔Bを隔てて対向する第2端面420cを有して
いる。第3コア部材421も、クラッド部材402内に
埋設されている。第3コア部材421は、第1コア部材
410の第1端面411cに対して第2の間隔Bを隔て
て対向する第3端面421cを有している。ここで、第
1の間隔Bと第2の間隔Bとは等しくしてある。
【0176】クラッド部材402(クラッド402,ク
ラッド層402)は、第1表面402aを有している。
第1表面402aは、基板401の主表面401aに平
行である。主表面401aは、クラッド部材402と基
板401との界面で規定される。この第1表面402a
に垂直な方向と光の伝搬する方向の双方に垂直な方向を
幅方向とする。また、第1表面402aに垂直な方向を
厚み方向とする。第1コア部材410は、一定の幅およ
び厚みを有する光伝送路412、一定の厚みを有し、光
伝送路412に連続してこの光伝送路412から離れる
ほど広い幅を有するテーパー型の第1コア部分415
と、一定の厚みおよび幅を有し、コア部分415に連続
した第2コア部分416とを有する。
ラッド層402)は、第1表面402aを有している。
第1表面402aは、基板401の主表面401aに平
行である。主表面401aは、クラッド部材402と基
板401との界面で規定される。この第1表面402a
に垂直な方向と光の伝搬する方向の双方に垂直な方向を
幅方向とする。また、第1表面402aに垂直な方向を
厚み方向とする。第1コア部材410は、一定の幅およ
び厚みを有する光伝送路412、一定の厚みを有し、光
伝送路412に連続してこの光伝送路412から離れる
ほど広い幅を有するテーパー型の第1コア部分415
と、一定の厚みおよび幅を有し、コア部分415に連続
した第2コア部分416とを有する。
【0177】光伝送路412の幅412は、図15Aの
面412aと面412bとの間の距離により規定され
る。
面412aと面412bとの間の距離により規定され
る。
【0178】第1コア部材410は、第1表面402a
に対して垂直な面(図15Aの矢印B−Bを通る平面)
と交差することにより規定される第5垂直断面412d
を有している。
に対して垂直な面(図15Aの矢印B−Bを通る平面)
と交差することにより規定される第5垂直断面412d
を有している。
【0179】第1コア部材410は、第1表面402a
に対して垂直な第1面(図15Aの矢印C−Cを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面41
2eを有している。
に対して垂直な第1面(図15Aの矢印C−Cを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面41
2eを有している。
【0180】第1コア部材410は、第1表面402a
に対して垂直な第2面(図15Aの矢印G−Gを通る平
面)であって第1端面411cと第1面(B−B面)と
の間に位置する第2面(G−G面)と交差することによ
り規定される第2垂直断面416cを有している。
に対して垂直な第2面(図15Aの矢印G−Gを通る平
面)であって第1端面411cと第1面(B−B面)と
の間に位置する第2面(G−G面)と交差することによ
り規定される第2垂直断面416cを有している。
【0181】第1コア部材410は、第1表面2aに対
して平行な第3面(図14の矢印H−Hを通る平面)と
交差することにより規定される第1水平断面(図15A
の符号410aで示される)を有している。
して平行な第3面(図14の矢印H−Hを通る平面)と
交差することにより規定される第1水平断面(図15A
の符号410aで示される)を有している。
【0182】第2コア部材420は、第1表面402a
に対して垂直な第4面(図15Aの矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面42
0eを有している。第2コア部材420は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図15Aの符号420fで示される)を有している。
第3コア部材421は、第4面(E−E面)と交差する
ことにより規定される第4垂直断面421eを有してい
る。第3コア部材421は、第3面(H−H面)と交差
することにより規定される第3水平断面421fを有し
ている。
に対して垂直な第4面(図15Aの矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面42
0eを有している。第2コア部材420は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図15Aの符号420fで示される)を有している。
第3コア部材421は、第4面(E−E面)と交差する
ことにより規定される第4垂直断面421eを有してい
る。第3コア部材421は、第3面(H−H面)と交差
することにより規定される第3水平断面421fを有し
ている。
【0183】第1コア部材410は、端面412cを介
して第1コア部材410に入力された光が、第1垂直断
面412eおよび第2垂直断面416cを横切って第1
水平断面410aに沿った方向に伝搬して第1端面41
1cから出力されるように配置されている。
して第1コア部材410に入力された光が、第1垂直断
面412eおよび第2垂直断面416cを横切って第1
水平断面410aに沿った方向に伝搬して第1端面41
1cから出力されるように配置されている。
【0184】なお、断面は、第1端面411cに平行で
あり、導波光の進行方向に垂直であるとする。
あり、導波光の進行方向に垂直であるとする。
【0185】第2コア部材420は、第1端面411c
から出力された光が、第2端面420cを通って第2コ
ア部材420に入力され、第3垂直断面420eを横切
って第2水平断面420fに沿った方向に伝搬して第2
コア部材420の端面420dを通って出力されるよう
に配置されている。第3コア部材421は、第1端面か
ら出力された光が、第3端面421cを通って第3コア
部材421に入力され、第4垂直断面421eを横切っ
て第3水平断面421fに沿った方向に伝搬して第3コ
ア部材421から出力されるように配置されている。
から出力された光が、第2端面420cを通って第2コ
ア部材420に入力され、第3垂直断面420eを横切
って第2水平断面420fに沿った方向に伝搬して第2
コア部材420の端面420dを通って出力されるよう
に配置されている。第3コア部材421は、第1端面か
ら出力された光が、第3端面421cを通って第3コア
部材421に入力され、第4垂直断面421eを横切っ
て第3水平断面421fに沿った方向に伝搬して第3コ
ア部材421から出力されるように配置されている。
【0186】ここで、第1端面411cの面積は、第1
垂直断面412eの面積よりも大きい。すなわち、第1
コア部材410は、第2および第3コア部材420,4
21方向に向かって広がったテーパー形状の部分415
を有している。テーパー形状の部分415は、第1コア
部材410の光軸OP410(中心線)に対して所定の
角度を有する面415aおよび415bを有している。
換言すれば、部分415における第1表面402aに垂
直な2つの表面415a,415bと、第3表面(H−
H面)との交線415a,415bは、第3表面内にお
いて第1コア部材410の光軸OP410(中心線)に
対して所定の角度を有している。
垂直断面412eの面積よりも大きい。すなわち、第1
コア部材410は、第2および第3コア部材420,4
21方向に向かって広がったテーパー形状の部分415
を有している。テーパー形状の部分415は、第1コア
部材410の光軸OP410(中心線)に対して所定の
角度を有する面415aおよび415bを有している。
換言すれば、部分415における第1表面402aに垂
直な2つの表面415a,415bと、第3表面(H−
H面)との交線415a,415bは、第3表面内にお
いて第1コア部材410の光軸OP410(中心線)に
対して所定の角度を有している。
【0187】換言すれば、この光ブランチングデバイス
は、基板表面401aを有する基板401、第1テーパ
導波路410、第2導波路420および第3導波路42
1を有している。
は、基板表面401aを有する基板401、第1テーパ
導波路410、第2導波路420および第3導波路42
1を有している。
【0188】1テーパ導波路410は、第4導波路41
6とこの第4導波路416に連続した第2テーパ導波路
415を有している。第1テーパ導波路410は、基板
表面401a上に形成されている。
6とこの第4導波路416に連続した第2テーパ導波路
415を有している。第1テーパ導波路410は、基板
表面401a上に形成されている。
【0189】第4導波路416は、基板表面401aと
交差する面を含む第1端面411c、基板表面401a
と交差する面を含む第5側面416a、第5側面416
aに平行な第6側面416を有している。第5側面41
6aは、第6に側面416bに対してほぼ平行であり、
これらの側面416a,416bのなす角度が3度以内
であればこれらの側面416a,416bはほぼ平行で
ある。
交差する面を含む第1端面411c、基板表面401a
と交差する面を含む第5側面416a、第5側面416
aに平行な第6側面416を有している。第5側面41
6aは、第6に側面416bに対してほぼ平行であり、
これらの側面416a,416bのなす角度が3度以内
であればこれらの側面416a,416bはほぼ平行で
ある。
【0190】第2テーパ導波路415は、第4導波路
(真っ直ぐな導波路)416に連続している。第2テー
パ導波路415は、第4導波路416に近付く方向に広
がっている。第2導波路420は、基板表面401a上
に形成されている。第2導波路420は、第1端面41
1cに対して所定の間隔をあけて対向する第2端面42
0cを有している。
(真っ直ぐな導波路)416に連続している。第2テー
パ導波路415は、第4導波路416に近付く方向に広
がっている。第2導波路420は、基板表面401a上
に形成されている。第2導波路420は、第1端面41
1cに対して所定の間隔をあけて対向する第2端面42
0cを有している。
【0191】第3導波路421は、基板表面401a上
に形成されている。第3導波路421は、第1端面41
1cに対して所定の間隔をあけて対向する第3端面42
1cを有している。第1コア部材がテーパー部分415
を含んでいることにより、第1コア部材410の端面4
12cに入力された光信号のエネルギー(パワー)密度
は、この光が第1垂直断面412dを通過して第1端面
411cに向かうにしたがって減少する。
に形成されている。第3導波路421は、第1端面41
1cに対して所定の間隔をあけて対向する第3端面42
1cを有している。第1コア部材がテーパー部分415
を含んでいることにより、第1コア部材410の端面4
12cに入力された光信号のエネルギー(パワー)密度
は、この光が第1垂直断面412dを通過して第1端面
411cに向かうにしたがって減少する。
【0192】第1コア部材410の端面411cから出
力された光は、第2端面420cから第2コア部材42
0に入力され、第3端面421cから第3コア部材42
1に入力される。本願発明者らは、これまでの研究か
ら、2つの光部品間を伝搬する光の結合効率を増加され
るためには、それぞれの光部品の対向する端面を光の伝
搬する方向に対して垂直にすることが有効であることに
気付いた。本実施例の光ブランチングデバイスの第1端
面411cは、この第1端面411cを通過する光の進
行方向に対して垂直である。また、第2端面420c
は、この第2端面420cに入射される光の進行方向に
対して垂直である。第3端面421cは、この第3端面
421cに入射される光の進行方向に対して垂直であ
る。
力された光は、第2端面420cから第2コア部材42
0に入力され、第3端面421cから第3コア部材42
1に入力される。本願発明者らは、これまでの研究か
ら、2つの光部品間を伝搬する光の結合効率を増加され
るためには、それぞれの光部品の対向する端面を光の伝
搬する方向に対して垂直にすることが有効であることに
気付いた。本実施例の光ブランチングデバイスの第1端
面411cは、この第1端面411cを通過する光の進
行方向に対して垂直である。また、第2端面420c
は、この第2端面420cに入射される光の進行方向に
対して垂直である。第3端面421cは、この第3端面
421cに入射される光の進行方向に対して垂直であ
る。
【0193】したがって、第1端面411cは、第2端
面420cに対して対向しており、第1端面411cは
第2端面420cに平行である。第1端面411cは、
第3端面421cに対して対向しており、第1端面41
1cは第3端面421cに平行である。前記実施例と同
様に、第1端面411cの幅(Wt)は、第2側面42
0bと第3側面421aとの間の距離よりも大きい。す
なわち、側面420a、420b、421a、421b
と第1端面411cとの交線をそれぞれ、交線420
i、420j、421j、421iとし、第1端面41
1cと端面416bとの間の交線を411iとし、第1
端面411cと端面416aとの交線を411jとすれ
ば、第1端面411cの幅はWtは、交線416iと交
線416jとの間の距離で規定される。また、第2端面
420cの幅(W2)は、交線420iと420jとの
間の距離によって規定され、第3端面421cの幅(W
2)は、交線421iと421jとの間の距離によって
規定される。第3端面421cと第2端面420cとの
間の距離(A)は、交線420jと421jとの間の距
離によって規定される。つまり、交線411iと交線4
11jとの間の距離(Wt)は、交線420iと421
iとの間の距離よ(W2+W2+A)よりも大きい。
面420cに対して対向しており、第1端面411cは
第2端面420cに平行である。第1端面411cは、
第3端面421cに対して対向しており、第1端面41
1cは第3端面421cに平行である。前記実施例と同
様に、第1端面411cの幅(Wt)は、第2側面42
0bと第3側面421aとの間の距離よりも大きい。す
なわち、側面420a、420b、421a、421b
と第1端面411cとの交線をそれぞれ、交線420
i、420j、421j、421iとし、第1端面41
1cと端面416bとの間の交線を411iとし、第1
端面411cと端面416aとの交線を411jとすれ
ば、第1端面411cの幅はWtは、交線416iと交
線416jとの間の距離で規定される。また、第2端面
420cの幅(W2)は、交線420iと420jとの
間の距離によって規定され、第3端面421cの幅(W
2)は、交線421iと421jとの間の距離によって
規定される。第3端面421cと第2端面420cとの
間の距離(A)は、交線420jと421jとの間の距
離によって規定される。つまり、交線411iと交線4
11jとの間の距離(Wt)は、交線420iと421
iとの間の距離よ(W2+W2+A)よりも大きい。
【0194】光ブランチングデバイスにおける光の結合
効率をさらに向上させるために、本実施例の光ブランチ
ングデバイスでは、第2垂直断面416cの面積が、第
1端面411cの面積と等しいこととした。換言すれ
ば、第2垂直断面416cの幅は、第1端面411cの
幅(Wt)と等しい。
効率をさらに向上させるために、本実施例の光ブランチ
ングデバイスでは、第2垂直断面416cの面積が、第
1端面411cの面積と等しいこととした。換言すれ
ば、第2垂直断面416cの幅は、第1端面411cの
幅(Wt)と等しい。
【0195】すなわち、図15に示すように、第1コア
部材410に入力された光は、第1垂直断面412eか
ら第1端面411cに進行するにしたがって、光のパワ
ー密度(エネルギー密度)が減少すると同時に、この光
の波面WA1が第1水平断面410a内において扇型に
変形する。この第2垂直断面416cの面積が、第1端
面411cの面積と等しいこととすれば、この光が、第
2垂直断面416cから第1端面411cへ伝搬する間
にその波面が、第1端面411cに平行になる。
部材410に入力された光は、第1垂直断面412eか
ら第1端面411cに進行するにしたがって、光のパワ
ー密度(エネルギー密度)が減少すると同時に、この光
の波面WA1が第1水平断面410a内において扇型に
変形する。この第2垂直断面416cの面積が、第1端
面411cの面積と等しいこととすれば、この光が、第
2垂直断面416cから第1端面411cへ伝搬する間
にその波面が、第1端面411cに平行になる。
【0196】したがって、第1端面411cから出力さ
れた光の指向性は高くなり、第2コア部材420および
第3コア部材421に結合する光の結合効率は高くな
る。
れた光の指向性は高くなり、第2コア部材420および
第3コア部材421に結合する光の結合効率は高くな
る。
【0197】また、第2端面420cおよび第3端面4
21cは、第1端面411cから出射される光の波面W
A2に平行であるので、光の結合効率は高くなる。
21cは、第1端面411cから出射される光の波面W
A2に平行であるので、光の結合効率は高くなる。
【0198】すなわち、第1コア部材410は、第1端
面411cを有し、入力された光のエネルギー密度を低
下させるとともに、光の波面WA1を第1端面411c
に対して平行にして光を第1端面411cから出射する
形状を有している。第2コア部材420は、第1端面4
11cに対して所定の間隔をあけて対向する第2端面4
20cを有しており、第3コア部材421cは、第1端
面411cに対して所定の間隔(B)をあけて対向する
第3端面421cを有している。
面411cを有し、入力された光のエネルギー密度を低
下させるとともに、光の波面WA1を第1端面411c
に対して平行にして光を第1端面411cから出射する
形状を有している。第2コア部材420は、第1端面4
11cに対して所定の間隔をあけて対向する第2端面4
20cを有しており、第3コア部材421cは、第1端
面411cに対して所定の間隔(B)をあけて対向する
第3端面421cを有している。
【0199】この光は、一定の幅(コアサイズ)を有す
る光伝送路(コア)412内を通過する。光伝送路41
2cは、第1コア部材410の一部分であり、テーパー
導波路部415に連続し、第1垂直断面412eの断面
積の最小値と等しい断面積を有している。
る光伝送路(コア)412内を通過する。光伝送路41
2cは、第1コア部材410の一部分であり、テーパー
導波路部415に連続し、第1垂直断面412eの断面
積の最小値と等しい断面積を有している。
【0200】第2コア部材420は、第1表面402a
に対して垂直な面420aおよび420bを有してい
る。面420aおよび面420bは、第2コア部材42
0内を伝搬する光の進行方向に対して平行である。ま
た、面420aと面420bとは互いに対向しており、
面420aおよび面420bは平行である。したがっ
て、面420aと面420bは、第1表面402aと第
2端面420cの双方に垂直である。
に対して垂直な面420aおよび420bを有してい
る。面420aおよび面420bは、第2コア部材42
0内を伝搬する光の進行方向に対して平行である。ま
た、面420aと面420bとは互いに対向しており、
面420aおよび面420bは平行である。したがっ
て、面420aと面420bは、第1表面402aと第
2端面420cの双方に垂直である。
【0201】同様に、第3コア部材421は、第1表面
402aに対して垂直な面421aおよび421bを有
している。面421aおよび面421bは、第3コア部
材421内を伝搬する光の進行方向に対して平行であ
る。また、面421aと面421bとは互いに対向して
おり、面421aおよび面421bは平行である。した
がって、面421aと面421bは、第1表面402a
と第3端面421cの双方に垂直である。
402aに対して垂直な面421aおよび421bを有
している。面421aおよび面421bは、第3コア部
材421内を伝搬する光の進行方向に対して平行であ
る。また、面421aと面421bとは互いに対向して
おり、面421aおよび面421bは平行である。した
がって、面421aと面421bは、第1表面402a
と第3端面421cの双方に垂直である。
【0202】第2部材420と第3部材421との間隔
は、第1コア部材410から離れるにしたがって広くな
る。すなわち、第2コア部材420は、第3コア部材4
21から離れる方向に曲った曲面430aおよび430
bを有している。曲面430aは、平面420aに連続
しており、曲面430bは、平面420bに連続してい
る。曲面430aの曲率半径はRであり、曲面430b
の曲率半径もほぼRである。第3コア部材421は、第
2コア部材420から離れる方向に曲った曲面431a
および431bを有している。曲面431aは、平面4
21aに連続しており、曲面431bは、平面421b
に連続している。曲面430aの曲率半径はRであり、
曲面431bの曲率半径もほぼRである。
は、第1コア部材410から離れるにしたがって広くな
る。すなわち、第2コア部材420は、第3コア部材4
21から離れる方向に曲った曲面430aおよび430
bを有している。曲面430aは、平面420aに連続
しており、曲面430bは、平面420bに連続してい
る。曲面430aの曲率半径はRであり、曲面430b
の曲率半径もほぼRである。第3コア部材421は、第
2コア部材420から離れる方向に曲った曲面431a
および431bを有している。曲面431aは、平面4
21aに連続しており、曲面431bは、平面421b
に連続している。曲面430aの曲率半径はRであり、
曲面431bの曲率半径もほぼRである。
【0203】第2端面420cから第2コア部材420
に入力された光は、第2コア部材420の端面420d
から出力される。第3端面421cから第3コア部材4
21に入力された光は、第3コア部材421の端面42
1dから出力される。ここで、第2コア部材420の入
力端面420cから出力端面420dまでの光路長は、
第3コア部材421の入力端面421cから出力端面4
21dまでの光路長に等しい。したがって、第1コア部
材410からこれらのコア部材420,421に入力さ
れた光がコア部材420,421から出力される場合に
おいて、コア部材420,421によって分岐されたそ
れぞれの光ビームの出力端面420d,421dにおけ
る位相は揃っている。それぞれの端面420d,421
dから出力された光ビームの位相は、お互いに揃ってい
るので、これらの出力光を再び合成する場合などにおい
ても、それぞれのビームの位相は容易に整合する。
に入力された光は、第2コア部材420の端面420d
から出力される。第3端面421cから第3コア部材4
21に入力された光は、第3コア部材421の端面42
1dから出力される。ここで、第2コア部材420の入
力端面420cから出力端面420dまでの光路長は、
第3コア部材421の入力端面421cから出力端面4
21dまでの光路長に等しい。したがって、第1コア部
材410からこれらのコア部材420,421に入力さ
れた光がコア部材420,421から出力される場合に
おいて、コア部材420,421によって分岐されたそ
れぞれの光ビームの出力端面420d,421dにおけ
る位相は揃っている。それぞれの端面420d,421
dから出力された光ビームの位相は、お互いに揃ってい
るので、これらの出力光を再び合成する場合などにおい
ても、それぞれのビームの位相は容易に整合する。
【0204】図17は、図15Aに示した光ブランチン
グデバイスの第2コア部材420および第3コア部材4
21の端面420d,421dを改良したデバイスであ
る。図15Aに示した光ブランチングデバイスの端面4
20d,421dは、露出している。露出した端面42
0dの法線方向は、第3コア部材421の内を伝搬する
光の進行方向(光軸方向)に対して所定の角度を有して
いる。また、露出した端面421dの法線方向は、第3
コア部材421内を伝搬する光の進行方向に対して所定
の角度を有している。すなわち、第2コア部材420お
よび第3コア部材421は、S字形導波路(S-shaped wa
veguid) である。前述のように、本願発明者らは、これ
までの研究から、2つの光部品間を伝搬する光の結合効
率を増加されるためには、それぞれの光部品の対向する
端面を光の伝搬する方向(光軸)に対して垂直にするこ
とが有効であることに気付いた。そこで、本実施例の光
ブランチングデバイスは、図17に示すように、第2コ
ア部材420の出力端面420dが、第2コア部材42
0の光軸OP402(一点鎖線で示す)に対して垂直に
なるように第2コア部材420を配置する。第2コア部
材420の端面420dに対向する位置にレンズL40
2を介して光ファイバF402を配置する。また、第3
コア部材421の出力端面421dが、第3コア部材4
21の光軸OP403(一点鎖線で示す)に対して垂直
になるように第3コア部材421を配置する。第3コア
部材421の端面421dに対向する位置にレンズL4
02を介して光ファイバF403を配置する。また、第
1コア部材410の入力端面412cが、第1コア部材
410の光軸OP401(一点鎖線で示す)に対して垂
直になるように第1コア部材410を配置する。第1コ
ア部材410の端面412cに対向する位置にレンズL
401を介して光ファイバF401を配置する。
グデバイスの第2コア部材420および第3コア部材4
21の端面420d,421dを改良したデバイスであ
る。図15Aに示した光ブランチングデバイスの端面4
20d,421dは、露出している。露出した端面42
0dの法線方向は、第3コア部材421の内を伝搬する
光の進行方向(光軸方向)に対して所定の角度を有して
いる。また、露出した端面421dの法線方向は、第3
コア部材421内を伝搬する光の進行方向に対して所定
の角度を有している。すなわち、第2コア部材420お
よび第3コア部材421は、S字形導波路(S-shaped wa
veguid) である。前述のように、本願発明者らは、これ
までの研究から、2つの光部品間を伝搬する光の結合効
率を増加されるためには、それぞれの光部品の対向する
端面を光の伝搬する方向(光軸)に対して垂直にするこ
とが有効であることに気付いた。そこで、本実施例の光
ブランチングデバイスは、図17に示すように、第2コ
ア部材420の出力端面420dが、第2コア部材42
0の光軸OP402(一点鎖線で示す)に対して垂直に
なるように第2コア部材420を配置する。第2コア部
材420の端面420dに対向する位置にレンズL40
2を介して光ファイバF402を配置する。また、第3
コア部材421の出力端面421dが、第3コア部材4
21の光軸OP403(一点鎖線で示す)に対して垂直
になるように第3コア部材421を配置する。第3コア
部材421の端面421dに対向する位置にレンズL4
02を介して光ファイバF403を配置する。また、第
1コア部材410の入力端面412cが、第1コア部材
410の光軸OP401(一点鎖線で示す)に対して垂
直になるように第1コア部材410を配置する。第1コ
ア部材410の端面412cに対向する位置にレンズL
401を介して光ファイバF401を配置する。
【0205】図18は、図17に示した光ブランチング
デバイスを3つ用意し、これらの光ブランチングデバイ
スBR401,BR402,BR403を接続した1x
4構造を有する光ブランチングデバイスの断面図であ
る。この光ブランチングデバイスは、第1の光ブランチ
ングデバイスBR401と、第1の光ブランチングデバ
イスBR401の出力端面420dに、第2の光ブラン
チングデバイスBR402の入力端面412cが接続さ
れた第2の光ブランチングデバイスBR402と、第1
の光ブランチングデバイスBR401の出力端面421
dに、第3の光ブランチングデバイスBR403の入力
端面412cが接続された第3の光ブランチングデバイ
スBR403とを備える。端面P401から第1の光ブ
ランチングデバイスBR401に入力された光信号(図
の実線矢印で示す)は、この光ブランチングデバイスに
よって、分離されて、第2の光ブランチングデバイスB
R402の端面P402,P403、および第3の光ブ
ランチングデバイスBR403の端面P404,P40
5から出力される。一方、端面P402〜P405から
入力されたそれぞれの光信号(図の一点鎖線矢印で示
す)は、この光ブランチングデバイスによって、合成さ
れて、端面P401から出力される。
デバイスを3つ用意し、これらの光ブランチングデバイ
スBR401,BR402,BR403を接続した1x
4構造を有する光ブランチングデバイスの断面図であ
る。この光ブランチングデバイスは、第1の光ブランチ
ングデバイスBR401と、第1の光ブランチングデバ
イスBR401の出力端面420dに、第2の光ブラン
チングデバイスBR402の入力端面412cが接続さ
れた第2の光ブランチングデバイスBR402と、第1
の光ブランチングデバイスBR401の出力端面421
dに、第3の光ブランチングデバイスBR403の入力
端面412cが接続された第3の光ブランチングデバイ
スBR403とを備える。端面P401から第1の光ブ
ランチングデバイスBR401に入力された光信号(図
の実線矢印で示す)は、この光ブランチングデバイスに
よって、分離されて、第2の光ブランチングデバイスB
R402の端面P402,P403、および第3の光ブ
ランチングデバイスBR403の端面P404,P40
5から出力される。一方、端面P402〜P405から
入力されたそれぞれの光信号(図の一点鎖線矢印で示
す)は、この光ブランチングデバイスによって、合成さ
れて、端面P401から出力される。
【0206】図20は、図17に示した光ブランチング
デバイスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイ
スBR401,BR402,BR403,BR404,
BR405,BR406,BR407を接続した1x8
構造を有する光ブランチングデバイスの断面図である。
この光ブランチングデバイスは、入力端面(入力ポー
ト)を有する第1の光ブランチングデバイスBR401
と、第1の光ブランチングデバイスBR401の出力端
面420dに、第2の光ブランチングデバイスBR40
2の入力端面412cが接続された第2の光ブランチン
グデバイスBR402と、第1の光ブランチングデバイ
スBR401の出力端面421dに、第3の光ブランチ
ングデバイスBR403の入力端面412cが接続され
た第3の光ブランチングデバイスBR403とを有して
いる。さらに、この光ブランチングデバイスは、第2の
光ブランチングデバイスBR2の出力端面420dに、
第4の光ブランチングデバイスBR404の入力端面4
12cが接続された第4の光ブランチングデバイスBR
404と、第2の光ブランチングデバイスBR402の
出力端面421dに、第5のブランチングデバイスBR
405の入力端面412cが接続された第5の光ブラン
チングデバイスBR405と、第3の光ブランチングデ
バイスBR403の出力端面420dに、第6の光ブラ
ンチングデバイスBR406の入力端面412cが接続
された第6の光ブランチングデバイスBR406と、第
3の光ブランチングデバイスBR3の出力端面421d
に、第7の光ブランチングデバイスBR407の入力端
面412cが接続された第7の光ブランチングデバイス
BR407とを備える。
デバイスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイ
スBR401,BR402,BR403,BR404,
BR405,BR406,BR407を接続した1x8
構造を有する光ブランチングデバイスの断面図である。
この光ブランチングデバイスは、入力端面(入力ポー
ト)を有する第1の光ブランチングデバイスBR401
と、第1の光ブランチングデバイスBR401の出力端
面420dに、第2の光ブランチングデバイスBR40
2の入力端面412cが接続された第2の光ブランチン
グデバイスBR402と、第1の光ブランチングデバイ
スBR401の出力端面421dに、第3の光ブランチ
ングデバイスBR403の入力端面412cが接続され
た第3の光ブランチングデバイスBR403とを有して
いる。さらに、この光ブランチングデバイスは、第2の
光ブランチングデバイスBR2の出力端面420dに、
第4の光ブランチングデバイスBR404の入力端面4
12cが接続された第4の光ブランチングデバイスBR
404と、第2の光ブランチングデバイスBR402の
出力端面421dに、第5のブランチングデバイスBR
405の入力端面412cが接続された第5の光ブラン
チングデバイスBR405と、第3の光ブランチングデ
バイスBR403の出力端面420dに、第6の光ブラ
ンチングデバイスBR406の入力端面412cが接続
された第6の光ブランチングデバイスBR406と、第
3の光ブランチングデバイスBR3の出力端面421d
に、第7の光ブランチングデバイスBR407の入力端
面412cが接続された第7の光ブランチングデバイス
BR407とを備える。
【0207】したがって、この光ブランチングデバイス
は、このデバイスに入力された1つの光ビームを8つの
ビームに分岐することができ、このデバイスに入力され
た8つのビームを1つのビームに合成することができ
る。なお、これらの光ブランチングデバイスBR40
1,BR402,BR403,BR404,BR40
5,BR406,BR407は同一基板401上に形成
されている。
は、このデバイスに入力された1つの光ビームを8つの
ビームに分岐することができ、このデバイスに入力され
た8つのビームを1つのビームに合成することができ
る。なお、これらの光ブランチングデバイスBR40
1,BR402,BR403,BR404,BR40
5,BR406,BR407は同一基板401上に形成
されている。
【0208】図19は、図14ないし図16に示した本
実施例のY字状素子について、直線部416の幅(=W
t)と分岐側導波路420,421の末端幅(=W2)
をパラメーターとして、導波光の波長が1.55μmの
場合の分岐過剰損を計算し、その結果を示したグラフで
ある。分岐過剰損の計算はビーム伝搬法により行った。
計算にあたっては、図16に示される各部の寸法を、A
=4μm、B=4μm、W1=8μm、Lt=1200
μm、R=50mmとし、コアとクラッドの比屈折率差
を0.3%とした。また、末端幅の各数値ごとに直線部
416の幅(=Wt)を1μm間隔で異ならせてデータ
を5個ずつ求めた。
実施例のY字状素子について、直線部416の幅(=W
t)と分岐側導波路420,421の末端幅(=W2)
をパラメーターとして、導波光の波長が1.55μmの
場合の分岐過剰損を計算し、その結果を示したグラフで
ある。分岐過剰損の計算はビーム伝搬法により行った。
計算にあたっては、図16に示される各部の寸法を、A
=4μm、B=4μm、W1=8μm、Lt=1200
μm、R=50mmとし、コアとクラッドの比屈折率差
を0.3%とした。また、末端幅の各数値ごとに直線部
416の幅(=Wt)を1μm間隔で異ならせてデータ
を5個ずつ求めた。
【0209】図19のグラフによれば、分岐側導波路4
20,421の末端幅(=W2)を小さくすると分岐過
剰損の最小値を与える直線部416の幅(=Wt)が小
さくなり、最小値自体も小さくなる傾向が認められる。
20,421の末端幅(=W2)を小さくすると分岐過
剰損の最小値を与える直線部416の幅(=Wt)が小
さくなり、最小値自体も小さくなる傾向が認められる。
【0210】ただし、末端幅を縮小し過ぎると、電界の
閉じ込め作用が弱まって電界が広がり、放射損失が増加
するうえ、加工性も低下する。本発明者らの知見によれ
ば、末端幅縮小による効果が顕著で放射損失の増加を上
回り、なおかつ十分な加工安定性を維持するためには、
分岐側導波路420,421の末端420c,421c
の幅は、基端部420x,421xの幅の1/2〜4/
5であることが望ましい。ここで、導波光の波長は約
1.3〜1.55μmを想定している。
閉じ込め作用が弱まって電界が広がり、放射損失が増加
するうえ、加工性も低下する。本発明者らの知見によれ
ば、末端幅縮小による効果が顕著で放射損失の増加を上
回り、なおかつ十分な加工安定性を維持するためには、
分岐側導波路420,421の末端420c,421c
の幅は、基端部420x,421xの幅の1/2〜4/
5であることが望ましい。ここで、導波光の波長は約
1.3〜1.55μmを想定している。
【0211】本発明者らは、実施例のY字状素子の効果
を確認するために、図20に示されるような1×8構造
を有する分岐結合素子を作製した。図20に示される素
子は、図17のY字状素子を光伝搬方向に沿って3段組
み合わせて作製した光学部品である。図20に示される
光学部品について、その伝送特性を測定した。また、比
較のために図28のY字状素子(比較例)を3段組み合
わせた1×8素子も併せて作製し、伝送特性を測定し
た。
を確認するために、図20に示されるような1×8構造
を有する分岐結合素子を作製した。図20に示される素
子は、図17のY字状素子を光伝搬方向に沿って3段組
み合わせて作製した光学部品である。図20に示される
光学部品について、その伝送特性を測定した。また、比
較のために図28のY字状素子(比較例)を3段組み合
わせた1×8素子も併せて作製し、伝送特性を測定し
た。
【0212】1×8素子は、シリコン基板401上に火
炎堆積法でSiO2 ガラス層(クラッド)を形成し、次
いで、ドーパントを含んだ高屈折率のSiO2 ガラス層
を堆積して、エッチングすることによりコアを形成し、
さらに上部クラッドとしてのSiO2 ガラス層を堆積し
て形成することにより作製された。
炎堆積法でSiO2 ガラス層(クラッド)を形成し、次
いで、ドーパントを含んだ高屈折率のSiO2 ガラス層
を堆積して、エッチングすることによりコアを形成し、
さらに上部クラッドとしてのSiO2 ガラス層を堆積し
て形成することにより作製された。
【0213】1×8素子を構成するY字状素子の各部の
寸法は、図16、図28における符号を用いて表すと、
次の通りである。
寸法は、図16、図28における符号を用いて表すと、
次の通りである。
【0214】A=4μm B=4μm W1=8μm Lt=1200μm R=50mm であり、分岐側導波路420、421の末端幅(=W
2)、直線部416の末端幅Wtおよび直線部416の
長さLsは、以下の通りである。
2)、直線部416の末端幅Wtおよび直線部416の
長さLsは、以下の通りである。
【0215】図20の素子…W2=4μm、Wt=18
μm、Ls=150μm。
μm、Ls=150μm。
【0216】図28の素子(比較例)…W2=W1=8
μm、Wt=20μm、Ls=0μm。
μm、Wt=20μm、Ls=0μm。
【0217】いずれの素子においても、コアとクラッド
の比屈折率差は0.3%、導波路の厚さは8μmとし
た。なお、図14ないし図20の素子において上記の寸
法を採用した理由は、図19に示されたデータに基づ
く。この寸法を有する光ブランチングデバイスは、図1
9のグラフに表されるW2=4μmのデータの中で比較
的低い分岐過剰損を示したからである。
の比屈折率差は0.3%、導波路の厚さは8μmとし
た。なお、図14ないし図20の素子において上記の寸
法を採用した理由は、図19に示されたデータに基づ
く。この寸法を有する光ブランチングデバイスは、図1
9のグラフに表されるW2=4μmのデータの中で比較
的低い分岐過剰損を示したからである。
【0218】分岐過剰損(素子全体の損失から1×8分
岐の本質的な損失9dB、入出力ファイバとの結合損、
導波路の伝送損失を差し引いた値)の測定は、図20、
28のY字状素子にシングルモードファイバを通じて波
長1.55μmのレーザダイオード光を入出力すること
により行われた。
岐の本質的な損失9dB、入出力ファイバとの結合損、
導波路の伝送損失を差し引いた値)の測定は、図20、
28のY字状素子にシングルモードファイバを通じて波
長1.55μmのレーザダイオード光を入出力すること
により行われた。
【0219】1×8素子の8個の出力ポートの出力平均
を測定して平均分岐過剰損を求めたところ、図28のタ
イプの1×8素子(比較例)は1.53dBであるのに
対し、図20の素子(図14の素子を含む)の1×8素
子の平均分岐過剰損は、0.80dBであり、比較例の
素子に比べ格段に優れた特性を示した。これは、分岐側
導波路420、421の末端幅が縮小された構造を採用
したことに基づく効果の現れである。
を測定して平均分岐過剰損を求めたところ、図28のタ
イプの1×8素子(比較例)は1.53dBであるのに
対し、図20の素子(図14の素子を含む)の1×8素
子の平均分岐過剰損は、0.80dBであり、比較例の
素子に比べ格段に優れた特性を示した。これは、分岐側
導波路420、421の末端幅が縮小された構造を採用
したことに基づく効果の現れである。
【0220】図29は、図20の1×8素子(実施例)
および図28の1×8素子(比較例)の分岐過剰損の波
長特性を測定した結果を示したグラフである。なお、こ
こでの分岐過剰損とは、分岐一段当たりのもので、1×
8素子全体の分岐過剰損を3等分したものである。
および図28の1×8素子(比較例)の分岐過剰損の波
長特性を測定した結果を示したグラフである。なお、こ
こでの分岐過剰損とは、分岐一段当たりのもので、1×
8素子全体の分岐過剰損を3等分したものである。
【0221】図29によれば、測定波長全域にわたり図
14の素子(実施例)のほうが低損失で、とくに、長波
長領域での実施例の素子の損失は図28の素子(比較
例)のそれの半分程度である。広範囲にわたる導波光の
波長領域において、実施例の素子の方が比較例の素子よ
り優れていることが確認できる。また、実施例の素子は
比較例の素子に比べ導波光波長の変化による損失の変動
が小さい。したがって、本発明の導波路型光分岐素子
は、広波長域にわたる光を掃引するような光測定システ
ムなどにおいて好適な使用が可能な点でも優れている。
14の素子(実施例)のほうが低損失で、とくに、長波
長領域での実施例の素子の損失は図28の素子(比較
例)のそれの半分程度である。広範囲にわたる導波光の
波長領域において、実施例の素子の方が比較例の素子よ
り優れていることが確認できる。また、実施例の素子は
比較例の素子に比べ導波光波長の変化による損失の変動
が小さい。したがって、本発明の導波路型光分岐素子
は、広波長域にわたる光を掃引するような光測定システ
ムなどにおいて好適な使用が可能な点でも優れている。
【0222】なお、第2コア部材420および第3コア
部材421は、図21に示すように、第1コア部材41
0に連続していてもよい。
部材421は、図21に示すように、第1コア部材41
0に連続していてもよい。
【0223】次に、本発明に係る方向性結合器について
説明する。図22はこの方向性結合器の斜視図である。
図23は、図22のデバイスを図22の矢印H−Hを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図24Aは、
図23に示したデバイスを図の矢印A−Aを通る平面で
切ったデバイスの断面図である。図24Bは、図23に
示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切ったデ
バイスの断面図である。
説明する。図22はこの方向性結合器の斜視図である。
図23は、図22のデバイスを図22の矢印H−Hを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図24Aは、
図23に示したデバイスを図の矢印A−Aを通る平面で
切ったデバイスの断面図である。図24Bは、図23に
示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切ったデ
バイスの断面図である。
【0224】図24Cは、図23に示したデバイスを図
の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図24Dは、図23に示したデバイスを図の矢印D
−Dを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図2
4Eは、図23に示したデバイスを図の矢印E−Eを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。
の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図24Dは、図23に示したデバイスを図の矢印D
−Dを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図2
4Eは、図23に示したデバイスを図の矢印E−Eを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。
【0225】本実施例の方向性結合器は、シリコン基板
501と、保持基板501上に形成されたクラッド部材
502と、第1コア部材560と、第2コア部材(第2
導波路)520と、第3コア部材(第3導波路)521
とを備える。
501と、保持基板501上に形成されたクラッド部材
502と、第1コア部材560と、第2コア部材(第2
導波路)520と、第3コア部材(第3導波路)521
とを備える。
【0226】第1コア部材560は、クラッド部材50
2内に埋設されている。第2コア部材520は、クラッ
ド部材502内に埋設されている。第2コア部材520
は、第1コア部材560の第1端面511cに連続した
界面(第2端面)520cを有している。第3コア部材
521も、クラッド部材502内に埋設されている。第
3コア部材521は、第1コア部材560の第1端面5
11cに連続した界面(第3端面)521cを有してい
る。
2内に埋設されている。第2コア部材520は、クラッ
ド部材502内に埋設されている。第2コア部材520
は、第1コア部材560の第1端面511cに連続した
界面(第2端面)520cを有している。第3コア部材
521も、クラッド部材502内に埋設されている。第
3コア部材521は、第1コア部材560の第1端面5
11cに連続した界面(第3端面)521cを有してい
る。
【0227】第1コア部材510は、第1端面511c
に対向する第4端面511dを有している。
に対向する第4端面511dを有している。
【0228】第4コア部材540は、クラッド部材50
2内に埋設されている。第4コア部材540は、第1コ
ア部材560の第4端面511dに連続した界面(第5
端面)520cを有している。第5コア部材502も、
クラッド部材502内に埋設されている。第5コア部材
541は、第1コア部材560の第4端面511dに連
続した界面(第6端面)521cを有している。
2内に埋設されている。第4コア部材540は、第1コ
ア部材560の第4端面511dに連続した界面(第5
端面)520cを有している。第5コア部材502も、
クラッド部材502内に埋設されている。第5コア部材
541は、第1コア部材560の第4端面511dに連
続した界面(第6端面)521cを有している。
【0229】クラッド部材502(クラッド502,ク
ラッド層502)は、第1表面502aを有している。
第1表面502aは、基板501の主表面501aに平
行である。この第1表面502aに垂直な方向と光の伝
搬する方向の双方に垂直な方向を幅方向とする。また、
第1表面502aに垂直な方向を厚み方向とする。第1
コア部材560は、一定の幅および厚みを有している。
ラッド層502)は、第1表面502aを有している。
第1表面502aは、基板501の主表面501aに平
行である。この第1表面502aに垂直な方向と光の伝
搬する方向の双方に垂直な方向を幅方向とする。また、
第1表面502aに垂直な方向を厚み方向とする。第1
コア部材560は、一定の幅および厚みを有している。
【0230】第1コア部材560は、第1表面502a
に対して垂直な第1面(図23の矢印C−Cを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面51
2dを有している。第1垂直断面512dの幅は一定で
ある。
に対して垂直な第1面(図23の矢印C−Cを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面51
2dを有している。第1垂直断面512dの幅は一定で
ある。
【0231】第1コア部材560は、第1表面502a
に対して平行な第3面(図1の矢印H−Hを通る平面)
と交差することにより規定される第1水平断面(図23
の符号560aで示される)を有している。
に対して平行な第3面(図1の矢印H−Hを通る平面)
と交差することにより規定される第1水平断面(図23
の符号560aで示される)を有している。
【0232】第2コア部材520は、第1表面102a
に対して垂直な第4面(図23の矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面52
0eを有している。第2コア部材520は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図23の符号520fで示される)を有している。
に対して垂直な第4面(図23の矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面52
0eを有している。第2コア部材520は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図23の符号520fで示される)を有している。
【0233】第3コア部材521は、第4面(E−E
面)と交差することにより規定される第4垂直断面52
1eを有している。第3コア部材521は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第3水平断面
521fを有している。
面)と交差することにより規定される第4垂直断面52
1eを有している。第3コア部材521は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第3水平断面
521fを有している。
【0234】第4コア部材540は、第1表面102a
に対して垂直な第5面(図23の矢印A−Aを通る平
面)と交差することにより規定される第5垂直断面54
0eを有している。第4コア部材540は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第4水平断面
(図23の符号540fで示される)を有している。
に対して垂直な第5面(図23の矢印A−Aを通る平
面)と交差することにより規定される第5垂直断面54
0eを有している。第4コア部材540は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第4水平断面
(図23の符号540fで示される)を有している。
【0235】第5コア部材541は、第5面(A−A
面)と交差することにより規定される第6垂直断面54
1eを有している。第5コア部材541は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第5水平断面
541fを有している。
面)と交差することにより規定される第6垂直断面54
1eを有している。第5コア部材541は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第5水平断面
541fを有している。
【0236】換言すれば、図22ないし図24Eに示さ
れた分岐導波路は、基板1、直線導波路(ミキサー)5
60、第2導波路520、第3導波路521、第4導波
路540および第5導波路541を有している。
れた分岐導波路は、基板1、直線導波路(ミキサー)5
60、第2導波路520、第3導波路521、第4導波
路540および第5導波路541を有している。
【0237】第1端面511cの幅は、基板表面501
aの法線方向(厚み方向)および第1端面511cの法
線方向(光軸方向)の双方に垂直な方向(幅方向)に沿
った第1端面511cの長さである。第1端面511c
の幅は、第2端面520cと第3端面521cとの間の
距離よりも大きい。第1端面511cの幅は、第2側面
520bと第3側面521aとの間の距離よりも大き
い。
aの法線方向(厚み方向)および第1端面511cの法
線方向(光軸方向)の双方に垂直な方向(幅方向)に沿
った第1端面511cの長さである。第1端面511c
の幅は、第2端面520cと第3端面521cとの間の
距離よりも大きい。第1端面511cの幅は、第2側面
520bと第3側面521aとの間の距離よりも大き
い。
【0238】第2導波路520の幅は、ミキサー560
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面520eの面積は、第2端面520cの面積よりも
大きい。
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面520eの面積は、第2端面520cの面積よりも
大きい。
【0239】第3導波路521の幅は、ミキサー560
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面521eの面積は、第3端面521cの面積よりも
大きい。
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面521eの面積は、第3端面521cの面積よりも
大きい。
【0240】第4導波路540の幅は、ミキサー560
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面540eの面積は、第5端面540cの面積よりも
大きい。
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面540eの面積は、第5端面540cの面積よりも
大きい。
【0241】第5導波路541の幅は、ミキサー560
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面521eの面積は、第6端面521cの面積よりも
大きい。
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面521eの面積は、第6端面521cの面積よりも
大きい。
【0242】第1コア部材560は、第4導波路540
および第5導波路541を通って第1コア部材560に
入力された光が、第2導波路520および第3導波路5
21を通って光ブランチングデバイスから出力されるよ
うに配置されている。
および第5導波路541を通って第1コア部材560に
入力された光が、第2導波路520および第3導波路5
21を通って光ブランチングデバイスから出力されるよ
うに配置されている。
【0243】図23の方向性結合器は、本実施例のY字
状素子と同様に、シリコンからなる基板501上に形成
されたコア、すなわち単一モード導波路520,52
1,540,541および多モード導波路560と、こ
のコアが埋め込まれたクラッド502とを備えている。
状素子と同様に、シリコンからなる基板501上に形成
されたコア、すなわち単一モード導波路520,52
1,540,541および多モード導波路560と、こ
のコアが埋め込まれたクラッド502とを備えている。
【0244】多モード導波路560の一方の末端511
cには、単一モード導波路520、521が接続されて
おり、他方の末端511dには単一モード導波路54
0、541が接続されている。単一モード導波路52
0,521および540,541は、それぞれ多モード
導波路560側の端部が間隔Aをあけて互いに近接し、
多モード導波路560の中央線(光軸)に関して対称に
配置去れている。また、第1コア部材560から離れる
ほど、単一モード導波路520と521との間隔は、広
くなる。第1コア部材560から離れるほど、単一モー
ド導波路540と541との間隔は、広くなる。
cには、単一モード導波路520、521が接続されて
おり、他方の末端511dには単一モード導波路54
0、541が接続されている。単一モード導波路52
0,521および540,541は、それぞれ多モード
導波路560側の端部が間隔Aをあけて互いに近接し、
多モード導波路560の中央線(光軸)に関して対称に
配置去れている。また、第1コア部材560から離れる
ほど、単一モード導波路520と521との間隔は、広
くなる。第1コア部材560から離れるほど、単一モー
ド導波路540と541との間隔は、広くなる。
【0245】単一モード導波路520,521は、図1
のY字状素子の分岐側導波路220、221と同じもの
である。一定幅の基端部520x,521xに、多モー
ド導波路560に向かって徐々に幅が縮小され、外縁の
曲率半径がRの単一モード導波路520y,521yが
接続されている。基端部520x,521xは、幅がW
1、曲率半径がRの曲り導波路である。また、単一モー
ド導波路520y,521yの多モード導波路560側
の末端520c,521cの幅はW2である。
のY字状素子の分岐側導波路220、221と同じもの
である。一定幅の基端部520x,521xに、多モー
ド導波路560に向かって徐々に幅が縮小され、外縁の
曲率半径がRの単一モード導波路520y,521yが
接続されている。基端部520x,521xは、幅がW
1、曲率半径がRの曲り導波路である。また、単一モー
ド導波路520y,521yの多モード導波路560側
の末端520c,521cの幅はW2である。
【0246】一定幅の基端部540x,541xに、多
モード導波路560に向かって徐々に幅が縮小され、外
縁の曲率半径がRの単一モード導波路540y,541
yが接続されている。基端部540x,541xは、幅
がW1、曲率半径がRの曲り導波路である。また、単一
モード導波路540y,541yの多モード導波路56
0側の末端540c,541cの幅はW2である。
モード導波路560に向かって徐々に幅が縮小され、外
縁の曲率半径がRの単一モード導波路540y,541
yが接続されている。基端部540x,541xは、幅
がW1、曲率半径がRの曲り導波路である。また、単一
モード導波路540y,541yの多モード導波路56
0側の末端540c,541cの幅はW2である。
【0247】また、基端部520x,521x,540
x,541xの導波路幅(=W1)はスラブ型では、 (3/8)π≦V≦(1/2)π…(1) の条件をみたすよう設定されている。
x,541xの導波路幅(=W1)はスラブ型では、 (3/8)π≦V≦(1/2)π…(1) の条件をみたすよう設定されている。
【0248】この方向性結合器は、単一モード導波路5
20,521,540,541の多モード導波路560
側の末端520c,521c,540c,541cの幅
が基端部520x,521x,540x,541xの幅
(=W1)より縮小された分岐側導波路を有する。
20,521,540,541の多モード導波路560
側の末端520c,521c,540c,541cの幅
が基端部520x,521x,540x,541xの幅
(=W1)より縮小された分岐側導波路を有する。
【0249】すなわち、単一モード導波路520,52
1,540,541の多モード導波路560側の末端5
20c,521c,540c,541cの幅が、基端部
520x,521x,540x,541xの幅であるW
1から縮小されてW2となっていることが特徴である。
1,540,541の多モード導波路560側の末端5
20c,521c,540c,541cの幅が、基端部
520x,521x,540x,541xの幅であるW
1から縮小されてW2となっていることが特徴である。
【0250】これにより、図23の方向性結合器は、単
一モード導波路520,521,540,541の中心
同士の間隔が狭まっているので、十分な加工安定性を維
持している。したがって、この光ブランチングデバイス
の分岐部における導波光の結合効率は従来のそれよりも
高い。したがって、本実施例の方向性結合器の導波光の
分岐、結合の際の損失は、図27に示したの方向性結合
器のそれよりも低い。なお、末端幅縮小による効果が顕
著で放射損失の増加を上回り、なおかつ十分な加工安定
性を維持するためには、単一モード導波路520,52
1,540,541の多モード導波路560側の末端5
20c,521c,540c,541cの幅(W2)
が、基端部520x,521x,540x,541xの
幅(=W1)の1/2〜4/5であることが望ましい。
一モード導波路520,521,540,541の中心
同士の間隔が狭まっているので、十分な加工安定性を維
持している。したがって、この光ブランチングデバイス
の分岐部における導波光の結合効率は従来のそれよりも
高い。したがって、本実施例の方向性結合器の導波光の
分岐、結合の際の損失は、図27に示したの方向性結合
器のそれよりも低い。なお、末端幅縮小による効果が顕
著で放射損失の増加を上回り、なおかつ十分な加工安定
性を維持するためには、単一モード導波路520,52
1,540,541の多モード導波路560側の末端5
20c,521c,540c,541cの幅(W2)
が、基端部520x,521x,540x,541xの
幅(=W1)の1/2〜4/5であることが望ましい。
【0251】すなわち、(W1)x(1/2)<=W2
<=(W1)x(4/5)である。
<=(W1)x(4/5)である。
【0252】次に、本発明の1つの実施例に係る方向性
結合器について説明する。
結合器について説明する。
【0253】図32はこの方向性結合器の斜視図であ
る。図33は、図32のデバイスを図32の矢印H−H
を通る平面で切ったデバイスの断面図である。図34A
は、図33に示したデバイスを図の矢印A−Aを通る平
面で切ったデバイスの断面図である。図34Bは、図3
3に示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切っ
たデバイスの断面図である。
る。図33は、図32のデバイスを図32の矢印H−H
を通る平面で切ったデバイスの断面図である。図34A
は、図33に示したデバイスを図の矢印A−Aを通る平
面で切ったデバイスの断面図である。図34Bは、図3
3に示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切っ
たデバイスの断面図である。
【0254】図34Cは、図33に示したデバイスを図
の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図34Dは、図33に示したデバイスを図の矢印D
−Dを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図3
4Eは、図33に示したデバイスを図の矢印E−Eを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。
の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図34Dは、図33に示したデバイスを図の矢印D
−Dを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図3
4Eは、図33に示したデバイスを図の矢印E−Eを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。
【0255】本実施例の方向性結合器は、シリコン基板
601と、保持基板601上に形成されたクラッド部材
602と、第1コア部材660と、第2コア部材(第2
導波路)620と、第3コア部材(第3導波路)621
とを備える。
601と、保持基板601上に形成されたクラッド部材
602と、第1コア部材660と、第2コア部材(第2
導波路)620と、第3コア部材(第3導波路)621
とを備える。
【0256】第1コア部材660は、クラッド部材60
2内に埋設されている。第2コア部材620は、クラッ
ド部材602内に埋設されている。第2コア部材620
は、第1コア部材660の第1端面611cに所定の間
隔(B)をあけて対向する第2端面620cを有してい
る。第3コア部材621も、クラッド部材2内に埋設さ
れている。第3コア部材621は、第1コア部材660
の第1端面611cに所定の間隔(B)をあけて対向し
た第3端面621cを有している。
2内に埋設されている。第2コア部材620は、クラッ
ド部材602内に埋設されている。第2コア部材620
は、第1コア部材660の第1端面611cに所定の間
隔(B)をあけて対向する第2端面620cを有してい
る。第3コア部材621も、クラッド部材2内に埋設さ
れている。第3コア部材621は、第1コア部材660
の第1端面611cに所定の間隔(B)をあけて対向し
た第3端面621cを有している。
【0257】第1コア部材660は、第1端面611c
に対向する第4端面611dを有している。
に対向する第4端面611dを有している。
【0258】第4コア部材640は、クラッド部材60
2内に埋設されている。第4コア部材640は、第1コ
ア部材660の第4端面611dに対して所定の間隔
(B)をあけて対向した第5端面640cを有してい
る。
2内に埋設されている。第4コア部材640は、第1コ
ア部材660の第4端面611dに対して所定の間隔
(B)をあけて対向した第5端面640cを有してい
る。
【0259】第5コア部材641も、クラッド部材60
2内に埋設されている。第5コア部材641は、第1コ
ア部材660の第4端面611dに対して所定の間隔
(B)をあけて対向した第6端面621dを有してい
る。
2内に埋設されている。第5コア部材641は、第1コ
ア部材660の第4端面611dに対して所定の間隔
(B)をあけて対向した第6端面621dを有してい
る。
【0260】クラッド部材602(クラッド602,ク
ラッド層602)は、第1表面602aを有している。
第1表面602aは、基板601の主表面601aに平
行である。この第1表面602aに垂直な方向と光の伝
搬する方向の双方に垂直な方向を幅方向とする。また、
第1表面602aに垂直な方向を厚み方向とする。第1
コア部材660は、一定の幅および厚みを有している。
ラッド層602)は、第1表面602aを有している。
第1表面602aは、基板601の主表面601aに平
行である。この第1表面602aに垂直な方向と光の伝
搬する方向の双方に垂直な方向を幅方向とする。また、
第1表面602aに垂直な方向を厚み方向とする。第1
コア部材660は、一定の幅および厚みを有している。
【0261】第1コア部材660は、第1表面602a
に対して垂直な第1面(図33の矢印C−Cを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面61
2dを有している。第1垂直断面612dの幅は一定で
ある。
に対して垂直な第1面(図33の矢印C−Cを通る平
面)と交差することにより規定される第1垂直断面61
2dを有している。第1垂直断面612dの幅は一定で
ある。
【0262】第1コア部材660は、第1表面602a
に対して平行な第3面(図32の矢印H−Hを通る平
面)と交差することにより規定される第1水平断面(図
33の符号660aで示される)を有している。
に対して平行な第3面(図32の矢印H−Hを通る平
面)と交差することにより規定される第1水平断面(図
33の符号660aで示される)を有している。
【0263】第2コア部材620は、第1表面602a
に対して垂直な第4面(図33の矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面62
0eを有している。第2コア部材620は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図33の符号620fで示される)を有している。
に対して垂直な第4面(図33の矢印E−Eを通る平
面)と交差することにより規定される第3垂直断面62
0eを有している。第2コア部材620は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第2水平断面
(図33の符号620fで示される)を有している。
【0264】第3コア部材621は、第4面(E−E
面)と交差することにより規定される第4垂直断面62
1eを有している。第3コア部材621は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第3水平断面
621fを有している。
面)と交差することにより規定される第4垂直断面62
1eを有している。第3コア部材621は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第3水平断面
621fを有している。
【0265】第4コア部材640は、第1表面602a
に対して垂直な第5面(図33の矢印A−Aを通る平
面)と交差することにより規定される第5垂直断面64
0eを有している。第4コア部材640は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第4水平断面
(図33の符号640fで示される)を有している。
に対して垂直な第5面(図33の矢印A−Aを通る平
面)と交差することにより規定される第5垂直断面64
0eを有している。第4コア部材640は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第4水平断面
(図33の符号640fで示される)を有している。
【0266】第5コア部材641は、第5面(A−A
面)と交差することにより規定される第6垂直断面64
1eを有している。第5コア部材641は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第5水平断面
641fを有している。
面)と交差することにより規定される第6垂直断面64
1eを有している。第5コア部材641は、第3面(H
−H面)と交差することにより規定される第5水平断面
641fを有している。
【0267】換言すれば、図32ないし図34Eに示さ
れた分岐導波路は、基板1、直線導波路(ミキサー)6
60、第2導波路620、第3導波路621、第4導波
路640および第5導波路641を有している。
れた分岐導波路は、基板1、直線導波路(ミキサー)6
60、第2導波路620、第3導波路621、第4導波
路640および第5導波路641を有している。
【0268】第1端面611cの幅は、基板表面601
aの法線方向(厚み方向)および第1端面611cの法
線方向(光軸方向)の双方に垂直な方向(幅方向)に沿
った第1端面611cの長さである。第1端面611c
の幅は、第2端面620cと第3端面621cとの間の
距離よりも大きい。第1端面611cの幅は、第2側面
620bと第3側面621aとの間の距離よりも大き
い。
aの法線方向(厚み方向)および第1端面611cの法
線方向(光軸方向)の双方に垂直な方向(幅方向)に沿
った第1端面611cの長さである。第1端面611c
の幅は、第2端面620cと第3端面621cとの間の
距離よりも大きい。第1端面611cの幅は、第2側面
620bと第3側面621aとの間の距離よりも大き
い。
【0269】第2導波路620の幅は、ミキサー660
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面620eの面積は、第2端面620cの面積よりも
大きい。
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面620eの面積は、第2端面620cの面積よりも
大きい。
【0270】第3導波路621の幅は、ミキサー660
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面621eの面積は、第3端面621cの面積よりも
大きい。
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面621eの面積は、第3端面621cの面積よりも
大きい。
【0271】第4導波路640の幅は、ミキサー660
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面640eの面積は、第5端面640cの面積よりも
大きい。
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面640eの面積は、第5端面640cの面積よりも
大きい。
【0272】第5導波路641の幅は、ミキサー660
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面621eの面積は、第6端面621cの面積よりも
大きい。
に近づくにしたがって、細くなっている。したがって、
断面621eの面積は、第6端面621cの面積よりも
大きい。
【0273】第1コア部材660は、第4導波路640
および第5導波路641を通って第1コア部材660に
入力された光が、第2導波路620および第3導波路6
21を通って光ブランチングデバイスから出力されるよ
うに配置されている。
および第5導波路641を通って第1コア部材660に
入力された光が、第2導波路620および第3導波路6
21を通って光ブランチングデバイスから出力されるよ
うに配置されている。
【0274】図33の方向性結合器は、本実施例のY字
状素子と同様に、シリコンからなる基板601上に形成
されたコア、すなわち単一モード導波路620,62
1,640,641および多モード導波路660と、こ
のコアが埋め込まれたクラッド602とを備えている。
状素子と同様に、シリコンからなる基板601上に形成
されたコア、すなわち単一モード導波路620,62
1,640,641および多モード導波路660と、こ
のコアが埋め込まれたクラッド602とを備えている。
【0275】多モード導波路660の一方の末端611
cには、単一モード導波路620、621が接続されて
おり、他方の末端611dには単一モード導波路64
0、641が接続されている。単一モード導波路62
0,621および640,641は、それぞれ多モード
導波路660側の端部が間隔Aをあけて互いに近接し、
多モード導波路660の中央線(光軸)OP660に関
して対称に配置されている。また、第1コア部材660
から離れるほど、単一モード導波路620と621との
間隔は、広くなる。第1コア部材660から離れるほ
ど、単一モード導波路640と641との間隔は、広く
なる。
cには、単一モード導波路620、621が接続されて
おり、他方の末端611dには単一モード導波路64
0、641が接続されている。単一モード導波路62
0,621および640,641は、それぞれ多モード
導波路660側の端部が間隔Aをあけて互いに近接し、
多モード導波路660の中央線(光軸)OP660に関
して対称に配置されている。また、第1コア部材660
から離れるほど、単一モード導波路620と621との
間隔は、広くなる。第1コア部材660から離れるほ
ど、単一モード導波路640と641との間隔は、広く
なる。
【0276】この方向性結合器は、単一モード導波路6
40,641の端面640c,641cが多モード導波
路660の端面660dと所定の間隔(B)をあけて対
向している点、単一モード導波路620,621の端面
620c,621cが多モード導波路660の端面66
0c所定の間隔(B)をあけて対向している点のみが図
23の光結合素子と異なる。
40,641の端面640c,641cが多モード導波
路660の端面660dと所定の間隔(B)をあけて対
向している点、単一モード導波路620,621の端面
620c,621cが多モード導波路660の端面66
0c所定の間隔(B)をあけて対向している点のみが図
23の光結合素子と異なる。
【0277】図23に示される構造をさらに説明する
と、単一モード導波路640,641の端面640c,
641cは、多モード導波路660の端面660dと間
隔Bをあけて対向している。単一モード導波路620,
621についても同様である。なお、本実施例の光ブラ
ンチングデバイスにおいて、優れた加工安定性と十分な
低損失性を実現するためには、単一モード導波路64
0,641および620,621の端面640c,64
1cおよび620c,621cと多モード導波路660
の端面660d,660cとの間隔Bは、2〜8μm程
度であることが好ましい。
と、単一モード導波路640,641の端面640c,
641cは、多モード導波路660の端面660dと間
隔Bをあけて対向している。単一モード導波路620,
621についても同様である。なお、本実施例の光ブラ
ンチングデバイスにおいて、優れた加工安定性と十分な
低損失性を実現するためには、単一モード導波路64
0,641および620,621の端面640c,64
1cおよび620c,621cと多モード導波路660
の端面660d,660cとの間隔Bは、2〜8μm程
度であることが好ましい。
【0278】図33の方向性結合器は単一モード導波路
620,621,640,641とマルチモード導波路
660とが分離した分岐部構造を有している。したがっ
て、図27の方向性結合器における分岐部付近の間隙部
1080のような作製上なまりやすい部分を有さない。
したがって、図33の素子は、図27の素子よりもさら
に優れた加工安定性を有しており、歩留まりよく大量生
産することができるので、大規模通信システム等の構築
にいっそう適している。
620,621,640,641とマルチモード導波路
660とが分離した分岐部構造を有している。したがっ
て、図27の方向性結合器における分岐部付近の間隙部
1080のような作製上なまりやすい部分を有さない。
したがって、図33の素子は、図27の素子よりもさら
に優れた加工安定性を有しており、歩留まりよく大量生
産することができるので、大規模通信システム等の構築
にいっそう適している。
【0279】本発明者らは、図33の方向性結合器(実
施例4)の効果を確認するためにこれを作製し、その光
伝送特性を測定した。また、比較のために図27の方向
性結合器も併せて作製し、その光伝送特性を測定した。
方向性結合器の作製方法は、上記の素子のそれと同様で
ある。また、各部の寸法は、図10、13における符号
を用いて表すと、次の通りである。
施例4)の効果を確認するためにこれを作製し、その光
伝送特性を測定した。また、比較のために図27の方向
性結合器も併せて作製し、その光伝送特性を測定した。
方向性結合器の作製方法は、上記の素子のそれと同様で
ある。また、各部の寸法は、図10、13における符号
を用いて表すと、次の通りである。
【0280】A=4μm B=4μm W1=8μm R=50mm (以上、図33、27の2タイプに共通)であり、単一
モード導波路640,641および単一モード導波路6
20,621の末端幅(=W2)、多モード導波路60
の導波路幅Wmおよび長さLmについては、 図33の素子…W2=4μm、Wm=18μm、Lm=
1.5mm 図27の素子…W2=W1=8μm、Wm=20μm、
Lm=1.8mm と異なっている。いずれにおいても、コアとクラッドの
比屈折率差は0.3%、導波路の厚さは8μmである。
なお、図33の素子において分岐部構造の寸法が上記の
ようになっているのは、図33の素子が図16の素子と
同じ分岐部構造を有していることに鑑みて、図19のグ
ラフに表されるW2=4μmのデータの中で比較的低い
分岐過剰損を示す寸法を採用したためである。
モード導波路640,641および単一モード導波路6
20,621の末端幅(=W2)、多モード導波路60
の導波路幅Wmおよび長さLmについては、 図33の素子…W2=4μm、Wm=18μm、Lm=
1.5mm 図27の素子…W2=W1=8μm、Wm=20μm、
Lm=1.8mm と異なっている。いずれにおいても、コアとクラッドの
比屈折率差は0.3%、導波路の厚さは8μmである。
なお、図33の素子において分岐部構造の寸法が上記の
ようになっているのは、図33の素子が図16の素子と
同じ分岐部構造を有していることに鑑みて、図19のグ
ラフに表されるW2=4μmのデータの中で比較的低い
分岐過剰損を示す寸法を採用したためである。
【0281】光伝送特性の測定は、分岐比と挿入損失を
求めるもので、図33および図27の方向性結合器にシ
ングルモードファイバを通じて波長1.55μmのレー
ザダイオード光を入出力することにより行われた。その
結果、分岐比はともに約51:49でほぼ同一であった
が、挿入損失は、図27の素子で0.65dBであった
のに対し、図33の素子は0.42dBであり、本実施
例の素子の方が優れていた。
求めるもので、図33および図27の方向性結合器にシ
ングルモードファイバを通じて波長1.55μmのレー
ザダイオード光を入出力することにより行われた。その
結果、分岐比はともに約51:49でほぼ同一であった
が、挿入損失は、図27の素子で0.65dBであった
のに対し、図33の素子は0.42dBであり、本実施
例の素子の方が優れていた。
【0282】また本実施例の素子の分岐部構造は、図1
6のY字状素子の構造と同じであるから、本発明に係る
方向性結合器も図26のY字状素子と同様、広範囲にわ
たる導波光の波長領域において低損失で、導波光波長の
変化による損失の変動が小さいと推測される。したがっ
て、本発明に係る方向性結合器も、広波長域にわたる光
を掃引するような光測定システムなどにおいて好適な使
用が可能である。
6のY字状素子の構造と同じであるから、本発明に係る
方向性結合器も図26のY字状素子と同様、広範囲にわ
たる導波光の波長領域において低損失で、導波光波長の
変化による損失の変動が小さいと推測される。したがっ
て、本発明に係る方向性結合器も、広波長域にわたる光
を掃引するような光測定システムなどにおいて好適な使
用が可能である。
【0283】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、様々な変形が可能である。例えば、分岐側の単一
モード導波路の末端幅が基端部より縮小された構造を有
するかぎり、導波路型光分岐結合素子の組成や、各部の
形状、寸法等は、上記実施例のものに限定されない。ま
た、導波路型光分岐結合素子の構造は、本実施例の埋込
み型構造に限られず、リッジ型や装荷型といった他の構
造であってもよい。
なく、様々な変形が可能である。例えば、分岐側の単一
モード導波路の末端幅が基端部より縮小された構造を有
するかぎり、導波路型光分岐結合素子の組成や、各部の
形状、寸法等は、上記実施例のものに限定されない。ま
た、導波路型光分岐結合素子の構造は、本実施例の埋込
み型構造に限られず、リッジ型や装荷型といった他の構
造であってもよい。
【0284】また、分岐側の単一モード導波路は、上記
実施例のように多モード導波路の中央線に関して対称に
配置されるものに限られない。本発明者らは、非対称の
光分岐結合素子であっても上記実施例と同様に優れた加
工安定性と低損失性が実現できるものと考える。
実施例のように多モード導波路の中央線に関して対称に
配置されるものに限られない。本発明者らは、非対称の
光分岐結合素子であっても上記実施例と同様に優れた加
工安定性と低損失性が実現できるものと考える。
【0285】また、光分岐結合素子の例として、Y字状
素子と方向性結合器をあげたが、このほかにもスターカ
プラなどがあり、このような素子も本発明の特徴である
分岐部構造を有する限り本発明に含まれる。
素子と方向性結合器をあげたが、このほかにもスターカ
プラなどがあり、このような素子も本発明の特徴である
分岐部構造を有する限り本発明に含まれる。
【0286】また、本発明の光分岐結合素子を、一の素
子の出力側導波路の末端を他の素子の入力側導波路とす
ることにより複数組み合わせて一つの導波路型素子とす
ることもできる。この導波路型素子は、各素子の効果が
累積されるので、優れた加工安定性を有するとともに格
段に損失を抑えて、導波光を分岐、結合させて出力する
ことができる。
子の出力側導波路の末端を他の素子の入力側導波路とす
ることにより複数組み合わせて一つの導波路型素子とす
ることもできる。この導波路型素子は、各素子の効果が
累積されるので、優れた加工安定性を有するとともに格
段に損失を抑えて、導波光を分岐、結合させて出力する
ことができる。
【0287】本発明の特徴は、多モード導波路側の末端
幅が基端部の導波路幅より縮小された単一モード導波路
を備えることより、2つの単一モード導波路の中心同士
の間隔が狭められていることであり、このような構造を
有する導波路型素子は本発明に含まれる。
幅が基端部の導波路幅より縮小された単一モード導波路
を備えることより、2つの単一モード導波路の中心同士
の間隔が狭められていることであり、このような構造を
有する導波路型素子は本発明に含まれる。
【0288】図35は、図33に示された光ブランチン
グデバイスBR601を3つ用意し、これらの光ブラン
チングデバイスを接続した光学部品である。それぞれの
光ブランチングデバイスをBR601,BR602,B
R603とする。
グデバイスBR601を3つ用意し、これらの光ブラン
チングデバイスを接続した光学部品である。それぞれの
光ブランチングデバイスをBR601,BR602,B
R603とする。
【0289】この光学部品は、第1光ミキサー660
と、第1の端部621cと第2の端部621pを有する
S字型導波路621と、第1の端部620cと第2の端
部620pを有するS字型導波路620と、第2光ミキ
サー1660と、第3光ミキサー2660とを備える。
と、第1の端部621cと第2の端部621pを有する
S字型導波路621と、第1の端部620cと第2の端
部620pを有するS字型導波路620と、第2光ミキ
サー1660と、第3光ミキサー2660とを備える。
【0290】第1の端部621cは、第1ミキサー66
0に対向している。第2の端部621pは、第3のミキ
サー2660に対向している。第1の端部620cは、
第1ミキサー660に対向している。第2の端部620
pは、第2のミキサー1660に対向している。
0に対向している。第2の端部621pは、第3のミキ
サー2660に対向している。第1の端部620cは、
第1ミキサー660に対向している。第2の端部620
pは、第2のミキサー1660に対向している。
【0291】ポートP1ないしP4から入力された光
は、合成されてポートP4ないしP8から出力される。
は、合成されてポートP4ないしP8から出力される。
【図1】図1は、本発明の1つの実施例に係る光ブラン
チングデバイスを示す斜視図である。
チングデバイスを示す斜視図である。
【図2】図2Aは、このデバイスを図の矢印H−Hを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図2Bは、図
2Aに示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。図2Cは、図2Aに示し
たデバイスを図の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図2Dは、図2Aに示したデバイス
を図の矢印D−Dを通る平面で切ったデバイスの断面図
である。図2Eは、図2Aに示したデバイスを図の矢印
E−Eを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図
2Fは、図2Aに示したデバイスを図の矢印F−Fを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図2Gは、図
2Aに示したデバイスを図の矢印G−Gを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。
る平面で切ったデバイスの断面図である。図2Bは、図
2Aに示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。図2Cは、図2Aに示し
たデバイスを図の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図2Dは、図2Aに示したデバイス
を図の矢印D−Dを通る平面で切ったデバイスの断面図
である。図2Eは、図2Aに示したデバイスを図の矢印
E−Eを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図
2Fは、図2Aに示したデバイスを図の矢印F−Fを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図2Gは、図
2Aに示したデバイスを図の矢印G−Gを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。
【図3】図3は、図2Aに示した光ブランチングデバイ
スを示す図である。
スを示す図である。
【図4】図4は、図2Aに示した光ブランチングデバイ
スの第2コア部材220および第3コア部材221の端
面220d,221dを改良したデバイスを示す断面図
である。
スの第2コア部材220および第3コア部材221の端
面220d,221dを改良したデバイスを示す断面図
である。
【図5】図5は、図4に示した光ブランチングデバイス
を3つ用意し、これらの光ブランチングデバイスBR2
01,BR202,BR203を接続した1x4構造を
有する光ブランチングデバイスの断面図である。
を3つ用意し、これらの光ブランチングデバイスBR2
01,BR202,BR203を接続した1x4構造を
有する光ブランチングデバイスの断面図である。
【図6】図6は、図4に示した光ブランチングデバイス
を7つ用意し、これらの光ブランチングデバイスBR2
01,BR202,BR203,BR204,BR20
5,BR206,BR207を接続した1x8構造を有
する光ブランチングデバイスを示す図である。
を7つ用意し、これらの光ブランチングデバイスBR2
01,BR202,BR203,BR204,BR20
5,BR206,BR207を接続した1x8構造を有
する光ブランチングデバイスを示す図である。
【図7】図7は、この光ブランチングデバイスを示す斜
視図である。
視図である。
【図8】図8Aは、このデバイスを図の矢印H−Hを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図8Bは、図
8Aに示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。図8Cは、図8Aに示し
たデバイスを図の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図8Dは、図8Aに示したデバイス
を図の矢印D−Dを通る平面で切ったデバイスの断面図
である。図8Eは、図8Aに示したデバイスを図の矢印
E−Eを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図
8Fは、図8Aに示したデバイスを図の矢印F−Fを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図8Gは、図
8Aに示したデバイスを図の矢印G−Gを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。
る平面で切ったデバイスの断面図である。図8Bは、図
8Aに示したデバイスを図の矢印B−Bを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。図8Cは、図8Aに示し
たデバイスを図の矢印C−Cを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図8Dは、図8Aに示したデバイス
を図の矢印D−Dを通る平面で切ったデバイスの断面図
である。図8Eは、図8Aに示したデバイスを図の矢印
E−Eを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図
8Fは、図8Aに示したデバイスを図の矢印F−Fを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図8Gは、図
8Aに示したデバイスを図の矢印G−Gを通る平面で切
ったデバイスの断面図である。
【図9】図9は、図8Aに示した光ブランチングデバイ
スを示す図である。
スを示す図である。
【図10】図10は、図8Aに示した光ブランチングデ
バイスの第2コア部材320および第3コア部材321
の端面320d,321dを改良したデバイスの断面図
である。
バイスの第2コア部材320および第3コア部材321
の端面320d,321dを改良したデバイスの断面図
である。
【図11】は、図10に示した光ブランチングデバイス
を3つ用意し、これらの光ブランチングデバイスBR3
01,BR302,BR303を接続した1x4構造を
有する光ブランチングデバイスの断面図である。
を3つ用意し、これらの光ブランチングデバイスBR3
01,BR302,BR303を接続した1x4構造を
有する光ブランチングデバイスの断面図である。
【図12】図12は、図10に示した光ブランチングデ
バイスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイス
BR301,BR302,BR303,BR304,B
R305,BR306,BR307を接続した1x8構
造を有する光ブランチングデバイスの断面図である。
バイスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイス
BR301,BR302,BR303,BR304,B
R305,BR306,BR307を接続した1x8構
造を有する光ブランチングデバイスの断面図である。
【図13】図13Aは、図13Bに示した第1コア部材
310の末端、すなわち、座標Y1、における導波光の
電界分布、および、第2および第3コア部材320,3
21の末端、すなわち、座標Y2における導波光の電界
分布を示すグラフである。図13Bは、図7ないし図9
に示した光ブランチングデバイスの第1コア部材31
0,第2コア部材320,第3コア部材321を図7い
し図9ら抜出して示す図である。図13Bには、座標軸
が示してある。
310の末端、すなわち、座標Y1、における導波光の
電界分布、および、第2および第3コア部材320,3
21の末端、すなわち、座標Y2における導波光の電界
分布を示すグラフである。図13Bは、図7ないし図9
に示した光ブランチングデバイスの第1コア部材31
0,第2コア部材320,第3コア部材321を図7い
し図9ら抜出して示す図である。図13Bには、座標軸
が示してある。
【図14】図14は、本発明の1つの実施例に係る光ブ
ランチングデバイスを示す斜視図である。
ランチングデバイスを示す斜視図である。
【図15】図15Aは、このデバイスを図14の矢印H
−Hを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図1
5Bは、図15Aに示したデバイスを図の矢印B−Bを
通る平面で切ったデバイスの断面図である。図15C
は、図15Aに示したデバイスを図の矢印C−Cを通る
平面で切ったデバイスの断面図である。図15Dは、図
15Aに示したデバイスを図の矢印D−Dを通る平面で
切ったデバイスの断面図である。図15Eは、図15A
に示したデバイスを図の矢印E−Eを通る平面で切った
デバイスの断面図である。図15Fは、図15Aに示し
たデバイスを図の矢印F−Fを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図15Gは、図15Aに示したデバ
イスを図の矢印G−Gを通る平面で切ったデバイスの断
面図である。
−Hを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図1
5Bは、図15Aに示したデバイスを図の矢印B−Bを
通る平面で切ったデバイスの断面図である。図15C
は、図15Aに示したデバイスを図の矢印C−Cを通る
平面で切ったデバイスの断面図である。図15Dは、図
15Aに示したデバイスを図の矢印D−Dを通る平面で
切ったデバイスの断面図である。図15Eは、図15A
に示したデバイスを図の矢印E−Eを通る平面で切った
デバイスの断面図である。図15Fは、図15Aに示し
たデバイスを図の矢印F−Fを通る平面で切ったデバイ
スの断面図である。図15Gは、図15Aに示したデバ
イスを図の矢印G−Gを通る平面で切ったデバイスの断
面図である。
【図16】図16は、図15Aに示したデバイスの断面
図である。この波面が進行する様子を、図31に示す。
図である。この波面が進行する様子を、図31に示す。
【図17】図17は、図15Aに示した光ブランチング
デバイスの第2コア部材420および第3コア部材42
1の端面420d,421dを改良したデバイスの断面
図である。
デバイスの第2コア部材420および第3コア部材42
1の端面420d,421dを改良したデバイスの断面
図である。
【図18】図18は、図17に示した光ブランチングデ
バイスを3つ用意し、これらの光ブランチングデバイス
BR401,BR402,BR403を接続した1x4
構造を有する光ブランチングデバイスを示す図である。
バイスを3つ用意し、これらの光ブランチングデバイス
BR401,BR402,BR403を接続した1x4
構造を有する光ブランチングデバイスを示す図である。
【図19】図19は、図14ないし図16に示した本実
施例のY字状素子について、直線部416の幅(=W
t)と分岐側導波路420,421の末端幅(=W2)
をパラメーターとして、導波光の波長が1.55μmの
場合の分岐過剰損を計算し、その結果を示したグラフで
ある。
施例のY字状素子について、直線部416の幅(=W
t)と分岐側導波路420,421の末端幅(=W2)
をパラメーターとして、導波光の波長が1.55μmの
場合の分岐過剰損を計算し、その結果を示したグラフで
ある。
【図20】図20は、図17に示した光ブランチングデ
バイスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイス
BR401,BR402,BR403,BR404,B
R405,BR406,BR407を接続した1x8構
造を有する光ブランチングデバイスを示す図である。
バイスを7つ用意し、これらの光ブランチングデバイス
BR401,BR402,BR403,BR404,B
R405,BR406,BR407を接続した1x8構
造を有する光ブランチングデバイスを示す図である。
【図21】本発明の1つの実施例に係る光ブランチング
デバイスの断面図である。
デバイスの断面図である。
【図22】図22は方向性結合器の斜視図である。
【図23】図23は、図22のデバイスを図22の矢印
H−Hを通る平面で切ったデバイスの断面図である。
H−Hを通る平面で切ったデバイスの断面図である。
【図24】図24Aは、図23に示したデバイスを図の
矢印A−Aを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図24Bは、図23に示したデバイスを図の矢印B
−Bを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図2
4Cは、図23に示したデバイスを図の矢印C−Cを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図24Dは、
図23に示したデバイスを図の矢印D−Dを通る平面で
切ったデバイスの断面図である。図24Eは、図23に
示したデバイスを図の矢印E−Eを通る平面で切ったデ
バイスの断面図である。
矢印A−Aを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図24Bは、図23に示したデバイスを図の矢印B
−Bを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図2
4Cは、図23に示したデバイスを図の矢印C−Cを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図24Dは、
図23に示したデバイスを図の矢印D−Dを通る平面で
切ったデバイスの断面図である。図24Eは、図23に
示したデバイスを図の矢印E−Eを通る平面で切ったデ
バイスの断面図である。
【図25】図25は、Y字状の導波路型光分岐結合素子
(Y字状素子)の水平断面図である。
(Y字状素子)の水平断面図である。
【図26】図26は、別の導波路型光分岐結合素子を示
す断面図である。
す断面図である。
【図27】図27は、図26の方向性結合器において、
結合部1070を、直線状の多モード導波路1060に
置き換えた光ブランチングデバイスの断面図である。
結合部1070を、直線状の多モード導波路1060に
置き換えた光ブランチングデバイスの断面図である。
【図28】図28は、上記の素子における結合効率を改
善した優れた光ブランチングデバイスを示す断面図であ
る。
善した優れた光ブランチングデバイスを示す断面図であ
る。
【図29】図29は、図20の1×8素子(実施例)お
よび図28の1×8素子(比較例)の分岐過剰損の波長
特性を測定した結果を示したグラフである。
よび図28の1×8素子(比較例)の分岐過剰損の波長
特性を測定した結果を示したグラフである。
【図30】図30Aは、図30Bに示した第1コア部材
1010の末端、すなわち、座標Y1、における導波光
の電界分布、および、第2および第3コア部材102
0,1021の末端、すなわち、座標Y2における導波
光の電界分布を示すグラフである。図30Bは、図28
に示した光ブランチングデバイスの第1コア部材101
0,第2コア部材1020,第3コア部材1021を図
28から抜出して示す図である。図30Bには、座標軸
が示してある。
1010の末端、すなわち、座標Y1、における導波光
の電界分布、および、第2および第3コア部材102
0,1021の末端、すなわち、座標Y2における導波
光の電界分布を示すグラフである。図30Bは、図28
に示した光ブランチングデバイスの第1コア部材101
0,第2コア部材1020,第3コア部材1021を図
28から抜出して示す図である。図30Bには、座標軸
が示してある。
【図31】光ブランチングデバイス内を波面が伝搬する
ようすを示す断面図である。
ようすを示す断面図である。
【図32】図32は方向性結合器の斜視図である。
【図33】図33は、図32のデバイスを図32の矢印
H−Hを通る平面で切ったデバイスの断面図である。
H−Hを通る平面で切ったデバイスの断面図である。
【図34】図34Aは、図33に示したデバイスを図の
矢印A−Aを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図34Bは、図33に示したデバイスを図の矢印B
−Bを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図3
4Cは、図33に示したデバイスを図の矢印C−Cを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図34Dは、
図33に示したデバイスを図の矢印D−Dを通る平面で
切ったデバイスの断面図である。図34Eは、図33に
示したデバイスを図の矢印E−Eを通る平面で切ったデ
バイスの断面図である。
矢印A−Aを通る平面で切ったデバイスの断面図であ
る。図34Bは、図33に示したデバイスを図の矢印B
−Bを通る平面で切ったデバイスの断面図である。図3
4Cは、図33に示したデバイスを図の矢印C−Cを通
る平面で切ったデバイスの断面図である。図34Dは、
図33に示したデバイスを図の矢印D−Dを通る平面で
切ったデバイスの断面図である。図34Eは、図33に
示したデバイスを図の矢印E−Eを通る平面で切ったデ
バイスの断面図である。
【図35】図35は、図33に示された光ブランチング
デバイスを3つ用意し、これらを接続した光学部品の断
面図である。
デバイスを3つ用意し、これらを接続した光学部品の断
面図である。
201…基板、202…クラッド(クラッド部材)、2
10…第1コア部材(第1テーパ導波路)、220…第
2コア部材(第2導波路)、221…第3コア部材(第
3導波路)、212…単一モード導波路、211…第2
テーパ導波路、211c…第1端面。
10…第1コア部材(第1テーパ導波路)、220…第
2コア部材(第2導波路)、221…第3コア部材(第
3導波路)、212…単一モード導波路、211…第2
テーパ導波路、211c…第1端面。
Claims (21)
- 【請求項1】 基板と、前記基板上に形成され、光を伝
搬する導波路とを備えた光ブランチングデバイスにおい
て、 前記導波路は、 第1端面を有する第1コア部材と、 前記第1端面に対向する第2端面を有し、前記第1端面
から前記第2端面へ向かう方向へのびたコア部材であっ
て、前記第2端面の面積が、前記第2端面から所定距離
離れた場所における前記第2端面に平行な平面によって
規定されるその断面積よりも小さくなる形状を有する第
2コア部材と、 前記第1端面に対向する第3端面を有し、前記第1端面
から前記第3端面へ向かう方向へのびたコア部材であっ
て、前記第3端面の面積が、前記第3端面から所定距離
離れた場所における前記第3端面に平行な平面によって
規定されるその断面積よりも小さくなる形状を有する第
3コア部材と、を有することを特徴とする光ブランチン
グデバイス。 - 【請求項2】 基板と、前記基板上に形成され、光を伝
搬する導波路とを備えた光ブランチングデバイスにおい
て、 前記導波路は、 第1端面を備えた第1コア部材と、 前記第1コア部材の前記第1端面に連続したコア部材で
あって、前記第1端面を含む面によって規定されるその
第2断面の面積が、前記第2断面から所定距離離れた場
所における前記第2断面に平行な平面によって規定され
るその断面の面積よりも小さくなる形状を有する第2コ
ア部材と、 前記第1コア部材の前記第1端面に連続したコア部材で
あって、前記第1端面を含む面によって規定されるその
第3断面の面積が、前記第3断面から所定距離離れた場
所における前記第3断面に平行な平面によって規定され
るその断面の面積よりも小さくなる形状を有する第3コ
ア部材と、を備え、 前記第1端面の面積は、前記第2断面の面積と前記第3
断面の面積との和よりも大きいことを特徴とする光ブラ
ンチングデバイス。 - 【請求項3】 前記第1コア部材は、第1のマルチモー
ド導波路を含み、 前記第2コア部材は、第2のシングルモード導波路を含
み、 前記第3コア部材は、第3のシングルモード導波路を含
む、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
光ブランチングデバイス。 - 【請求項4】 前記第1コア部材は、テーパ導波路を含
むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光
ブランチングデバイス。 - 【請求項5】 前記基板上に形成され、前記第1コア部
材に近づくにしたがって細くなった第4コア部材と、 前記基板上に形成され、前記第1コア部材に近づくにし
たがって細くなった第5コア部材と、を備えることを特
徴とする請求項1または請求項2に記載の光ブランチン
グデバイス。 - 【請求項6】 光ブランチングデバイスにおいて、 第1表面を有するクラッド部材と、 前記クラッド部材内に埋設され、第1端面、前記第1表
面に対して垂直な第1面と交差することにより規定され
る第1垂直断面、前記第1表面に対して垂直な第2面で
あって前記第1端面と前記第1面との間に位置する第2
面と交差することにより規定される第2垂直断面、およ
び前記第1表面に対して平行な第3面と交差することに
より規定される第1水平断面を有する第1コア部材と、 前記クラッド部材内に埋設され、前記第1コア部材の前
記第1端面に対して第1の間隔を隔てて対向する第2端
面、前記第1表面に対して垂直な第4面と交差すること
により規定される第3垂直断面、および前記第3面と交
差することにより規定される第2水平断面を有する第2
コア部材と、 前記クラッド部材内に埋設され、前記第1コア部材の前
記第1端面に対して第2の間隔を隔てて対向する第3端
面、前記第4面と交差することにより規定される第4垂
直断面、および前記第3面と交差することにより規定さ
れる第3水平断面を有する第3コア部材と、を備え、 前記第2コア部材は、前記第2端面の面積が前記第3垂
直断面の面積よりも小さくなるような先細りの形状を有
しており、 前記第3コア部材は、前記第3端面の面積が前記第4垂
直断面の面積よりも小さくなるような先細りの形状を有
していることを特徴とする光ブランチングデバイス。 - 【請求項7】 前記第1端面の面積は、前記第1垂直断
面の面積よりも大きく、 前記第2垂直断面の面積は、前記第1端面の面積と略等
しいことを特徴とする請求項6に記載の光ブランチング
デバイス。 - 【請求項8】 前記第1水平断面と前記第1端面との交
線の長さは、前記第2水平断面と前記第2端面との交線
の長さ、前記第3水平断面と前記第3端面との交線の長
さ、および前記第2端面と前記第3端面との間の距離を
足し合わせた長さよりも長いことを特徴とする請求項6
に記載の光ブランチングデバイス。 - 【請求項9】 前記第1コア部材は、第4端面を有し、 前記光ブランチングデバイスは、 前記クラッド部材内に埋設され、前記第1コア部材の前
記第4端面に対して所定の間隔を隔てて対向する第5端
面を有する第4コア部材、および前記クラッド部材内に
埋設され、前記第1コア部材の前記第4端面に対して所
定の間隔を隔てて対向する第6端面を有する第5コア部
材を備えることを特徴とする請求項6に記載の光ブラン
チングデバイス。 - 【請求項10】 前記第1コア部材は、前記第1コア部
材に入力された光の波面を前記第1端面から略平行に出
射する形状を有していることを特徴とする請求項6に記
載の光ブランチングデバイス。 - 【請求項11】 前記第2端面および前記第3端面は、
前記第1端面から出射される光の波面に略平行であるこ
とを特徴とする請求項6に記載の光ブランチングデバイ
ス。 - 【請求項12】 前記第1の間隔は、前記第2の間隔と
前記第2コア部材内を伝搬する光の波長との和以下であ
り、前記第2の間隔と前記第2コア部材内を伝搬する光
の波長との差以上であることを特徴とする請求項6に記
載の光ブランチングデバイス。 - 【請求項13】 基板表面を有する基板と、 前記基板表面上に形成された第1テーパ導波路であっ
て、前記基板表面と交差する面を含む第1端面、前記基
板表面と交差する面を含む第5側面、および前記第5側
面に平行な第6側面を有する第4導波路、並びに前記第
4導波路に連続し、前記第4導波路に近付く方向に広が
った第2テーパ導波路を有する第1テーパ導波路と、 前記基板表面上に形成され、前記第1端面に近かづくに
したがって細くなった第2導波路と、 前記基板表面上に形成され、前記第1端面に近かづくに
したがって細くなった第3導波路と、を備える光学部
品。 - 【請求項14】 分岐導波路を備えた光学部品におい
て、前記分岐導波路は、 基板表面を有する基板と、 前記基板表面上に形成され、第1端面を有する第1テー
パ導波路と、 前記基板表面上に形成された第2導波路であって、前記
第1端面に対して対向する第2端面、前記基板表面と交
差する面を含む第1側面、および前記第1側面に対向す
る第2側面を有し、前記第1端面に近づくにしたがって
細くなった第2導波路と、 前記基板表面上に形成された第3導波路であって、前記
第1端面に対して対向する第3端面、前記基板表面と交
差する面を含む第3側面、および前記第3側面に対向す
る第4側面を有し、前記第4側面が前記第1側面と前記
第3側面との間に配置され、前記第1側面が前記第2側
面と前記第4側面との間に配置されるように前記基板表
面上に配置され、前記第1端面に近かづくにしたがって
細くなった第3導波路と、を備え、 前記基板表面の法線方向および前記第1端面の法線方向
の双方に垂直な方向に沿った前記第1端面の幅は、前記
第2側面と前記第3側面との間の距離よりも大きいこと
を特徴とする光学部品。 - 【請求項15】 前記第1端面の幅は、前記第2側面と
前記第2端面との交線と、前記第3側面と前記第3端面
との間の交線との間の距離よりも広いことを特徴とする
請求項14に記載の光学部品。 - 【請求項16】 前記第2端面は、前記第1端面に接触
しており、 前記第3端面は、前記第1端面に接触していることを特
徴とする請求項14に記載の光学部品。 - 【請求項17】 前記第2導波路は、前記第1導波路に
連続しており、 前記第3導波路は、前記第1導波路に連続していること
を特徴とする請求項16に記載の光学部品。 - 【請求項18】 前記第1テーパ導波路は、前記基板表
面と交差する面を含む第5側面、および前記第5側面に
平行な第6側面を有する第4導波路と、 前記第4導波路に連続し、前記第4導波路に近付く方向
に広がった第2テーパ導波路と、を有することを特徴と
する請求項14に記載の光学部品。 - 【請求項19】 前記第1テーパ導波路は、 前記基板表面と交差する面を含む第5側面、および前記
第5側面に略平行な第6側面を有する第4導波路と、 前記第4導波路に連続し、前記第4導波路に近付く方向
に広がった第2テーパ導波路と、を有し、 前記第1端面の幅は、前記第2側面と前記第3側面との
間の距離に4マイクロメータを加えた値よりも大きく、
10マイクロメータを加えた値よりも小さいことを特徴
とする請求項14に記載の光学部品。 - 【請求項20】 前記第2導波路は、 一定の幅を有する一定幅導波路と、 前記一定幅導波路に連続し、第1端面に近づくにしたが
ってその幅が細くなった傾斜幅導波路と、を有する請求
項15に記載の光学部品。 - 【請求項21】 前記第2導波路は、 一定の幅を有する一定幅導波路と、 前記一定幅導波路に連続し、第1端面に近づくにしたが
って、その幅が細くなった傾斜幅導波路と、を有し、 前記傾斜幅導波路の幅は、前記一定幅導波路の幅の1/
2ないし4/5であることを特徴とする請求項15に記
載の光学部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6269161A JPH07174929A (ja) | 1993-11-01 | 1994-11-01 | 光ブランチングデバイスおよび光学部品 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27328893 | 1993-11-01 | ||
JP5-273288 | 1993-11-01 | ||
JP6269161A JPH07174929A (ja) | 1993-11-01 | 1994-11-01 | 光ブランチングデバイスおよび光学部品 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07174929A true JPH07174929A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=26548640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6269161A Pending JPH07174929A (ja) | 1993-11-01 | 1994-11-01 | 光ブランチングデバイスおよび光学部品 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07174929A (ja) |
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