JPH10325910A - Optical branching device - Google Patents
Optical branching deviceInfo
- Publication number
- JPH10325910A JPH10325910A JP13550997A JP13550997A JPH10325910A JP H10325910 A JPH10325910 A JP H10325910A JP 13550997 A JP13550997 A JP 13550997A JP 13550997 A JP13550997 A JP 13550997A JP H10325910 A JPH10325910 A JP H10325910A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- waveguide
- optical waveguide
- refractive index
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、光ファイ
バー通信、計測などに用いられ、入射光を分岐させる光
分岐器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical splitter used for, for example, optical fiber communication and measurement for splitting incident light.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光分岐器は、光ファイバー通信、計測に
おいて重要な部品であり、複数の端末への光信号の分
配、信号光からの制御光の取り出しなどに使用されてい
る。光導波路分岐器（以下、単に光分岐器という）は一
般に導波路の一端を緩やかな勾配で広げながら、二導波
路に変換するものである。図９に一般に用いられている
光分岐器の構造を示している。2. Description of the Related Art An optical splitter is an important component in optical fiber communication and measurement, and is used for distributing an optical signal to a plurality of terminals, extracting control light from signal light, and the like. An optical waveguide splitter (hereinafter, simply referred to as an optical splitter) generally converts one end of a waveguide into two waveguides while expanding one end of the waveguide at a gentle gradient. FIG. 9 shows the structure of a commonly used optical splitter.
【０００３】図９に示すように、光分岐器は、入射光導
波路１０、テーパー導波路２０、光導波路３０Ａ（分岐
Ａ）、光導波路３０Ｂ（分岐Ｂ）および分離部４０によ
り構成されている。入射光導波路１０、分岐Ａおよび分
岐Ｂは、それぞれ光導波材により構成されている、例え
ば、幅Ｗの光導波路である。光導波材は、使用波長で透
明な有機材料を用いることが可能である。テーパー導波
路２０は、導波路幅をＷから緩やかに二本分の導波路幅
２Ｗに拡大するものである。テーパー導波路２０を、他
の部分と同じ導波材を用いて形成することができる。[0003] As shown in FIG. 9, the optical branching device includes an incident optical waveguide 10, a tapered waveguide 20, an optical waveguide 30 A (branch A), an optical waveguide 30 B (branch B), and a separation unit 40. The incident optical waveguide 10, the branch A, and the branch B are each formed of an optical waveguide material, and are, for example, optical waveguides having a width W. As the optical waveguide material, it is possible to use an organic material that is transparent at the wavelength used. The tapered waveguide 20 gradually increases the waveguide width from W to two waveguide widths 2W. The tapered waveguide 20 can be formed using the same waveguide material as the other parts.
【０００４】デーパー導波路を二本の導波路、即ち、分
岐Ａと分岐Ｂに分離するための分離部４０が設けられて
いる。分離部４０の分岐角２θは、例えば約１°に設定
されている。さらに、図示していないが、分岐Ａと分岐
Ｂの導波路軸を入射光導波路軸と平行な軸に変換するた
めの曲がり導波路が必要であり、この導波路軸変換部分
は、緩やかな勾配を有している。このため、光分岐器全
体の長さが大きくなり、全長２０ｍｍになることもあ
る。[0004] A separation section 40 is provided for separating the data waveguide into two waveguides, namely, a branch A and a branch B. The branch angle 2θ of the separation unit 40 is set to, for example, about 1 °. Further, although not shown, a bent waveguide for converting the waveguide axes of the branch A and the branch B into an axis parallel to the axis of the incident optical waveguide is required, and the waveguide axis conversion portion has a gentle gradient. have. For this reason, the entire length of the optical branching device increases, and the total length may be 20 mm.
【０００５】図１０は従来に使用されている光スイッチ
の構成およびその原理を示している。本例の光スイッチ
は、屈折率の不連続面を電気的に形成し、その界面での
全反射を利用する、いわゆる内部全反射スイッチと呼ば
れるものである。図１０（ａ）に示すように、光スイッ
チは、入射光導波路１０ａ，１０ｂ、光出力導波路３０
ａ，３０ｂ、電極５０ａ，５０ｂおよび屈折率可変部６
０により構成されている。FIG. 10 shows a configuration and a principle of a conventional optical switch. The optical switch of this example is a so-called total internal reflection switch that electrically forms a discontinuous surface of the refractive index and utilizes total reflection at the interface. As shown in FIG. 10A, the optical switch comprises incident optical waveguides 10a and 10b, and an optical output waveguide 30.
a, 30b, electrodes 50a, 50b and refractive index variable section 6
0.
【０００６】入射光導波路１０ａ、１０ｂ、光出力導波
路３０ａ、３０ｂおよび屈折率可変部６０は、ニオブ酸
リチウム基板上にチタンを拡散させてなる２本の交差光
導波路により構成されており、その交差部の屈折率可変
部６０は、電極５０ａ、５０ｂに印加されている電圧Ｖ
0 に応じてその屈折率が変化する。The incident optical waveguides 10a and 10b, the optical output waveguides 30a and 30b, and the variable refractive index section 60 are composed of two crossed optical waveguides formed by diffusing titanium on a lithium niobate substrate. The variable refractive index portion 60 at the intersection is provided with a voltage V applied to the electrodes 50a and 50b.
The refractive index changes according to 0 .
【０００７】図１０（ｂ）は、光スイッチの動作原理を
示している。図示のように、電極５０ａと５０ｂにより
挟まれている屈折率可変部６０の屈折率をＮ−ΔＮ、電
極５０ａ、５０ｂの外側の部分を構成する材料の屈折率
をＮとする。電極に印加する電圧Ｖ0 を制御することに
よって、屈折率可変部６０の屈折率を変化させる。（Δ
Ｎ＝０）の場合に、即ち、屈折率可変部６０と電極の外
側を構成する材料の屈折率が等しくなるように制御され
ている場合に、界面において反射が起きることなく、入
射導波光は界面を通過する。図１０（ａ）においては、
例えば、入射導波路１０ａに入射された光のエネルギー
は、伝搬損失を除いて殆どが透過導波光として、光出力
導波路３０ｂにより出力される。FIG. 10B shows the operation principle of the optical switch. As shown in the drawing, the refractive index of the variable refractive index portion 60 sandwiched between the electrodes 50a and 50b is N-ΔN, and the refractive index of the material forming the outer portions of the electrodes 50a and 50b is N. By controlling the voltage V 0 applied to the electrode, the refractive index of the refractive index variable section 60 is changed. (Δ
N = 0), that is, when the refractive index of the material constituting the outside of the electrode is controlled to be equal to that of the variable refractive index portion 60, the incident guided light is reflected at the interface without reflection. Pass through the interface. In FIG. 10A,
For example, most of the energy of the light incident on the incident waveguide 10a, except for the propagation loss, is output as the transmitted waveguide light by the optical output waveguide 30b.
【０００８】一方、電極５０ａおよび５０ｂに印加され
る電圧Ｖ0 を制御し、（ΔＮ≠０）になるように設定し
た場合に、即ち、屈折率可変部６０の屈折率が電極の外
側を構成する材料の屈折率より小さく制御されている場
合に、界面において全反射が起き、入射導波光は界面で
反射される。図１０（ａ）においては、例えば、入射導
波路１０ａに入射された光のエネルギーは、伝搬損失を
除いて殆どが反射導波光として、光出力導波路３０ａに
より出力される。On the other hand, when the voltage V 0 applied to the electrodes 50a and 50b is controlled so as to be set to (ΔN ≠ 0), that is, when the refractive index of the refractive index variable section 60 constitutes the outside of the electrodes. If the refractive index is controlled to be smaller than the refractive index of the material, the total reflection occurs at the interface, and the incident guided light is reflected at the interface. In FIG. 10A, for example, most of the energy of the light incident on the incident waveguide 10a is output from the optical output waveguide 30a as reflected waveguide light except for the propagation loss.
【０００９】このように、電極に印加する電圧Ｖ0 を制
御することにより、屈折率の不連続面を電気的に形成
し、光の通過または全反射を利用して、入射光の出力先
を切り替える。As described above, by controlling the voltage V 0 applied to the electrode, the discontinuous surface of the refractive index is formed electrically, and the output destination of the incident light is controlled by utilizing the passage or total reflection of light. Switch.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光分岐器または光スイッチにおいては、部品の小型
化および低コスト化の実現が困難であるという不利益が
ある。例えば、図９に示す光分岐器において、テーパー
導波路２０および図示しない導波路軸変換部分が必要で
あり、分岐器全長は約２０ｍｍと長くなる。一般的に部
品幅は全長に比例し、約５ｍｍとなる。微細加工に必要
な光導波路部品は、半導体加工と同様なプロセスによっ
て製作されるため、２〜５インチの円盤上に加工される
が、この大きさの部品では、一枚の基板上に製作できる
部品の個数は極端に少なく、例えば、３インチ基板では
２０〜３０となり、その材料費、加工費からなる部品の
コストは高くなる。However, in the above-described conventional optical branching device or optical switch, there is a disadvantage that it is difficult to reduce the size and cost of the components. For example, in the optical branching device shown in FIG. 9, a tapered waveguide 20 and a waveguide axis changing portion (not shown) are required, and the total length of the branching device is as long as about 20 mm. Generally, the component width is proportional to the total length and is about 5 mm. The optical waveguide components required for microfabrication are manufactured on a 2 to 5 inch disk because they are manufactured by the same process as semiconductor processing, but components of this size can be manufactured on a single substrate. The number of parts is extremely small, for example, 20 to 30 for a 3 inch substrate, and the cost of the parts including the material cost and the processing cost increases.
【００１１】一方、図１０に示す光スイッチにおいて
は、交差部に電界を加えることにより、屈折率不連続面
を形成する。このため、電極の設置が必要である。ま
た、全反射を実現する光スイッチの機能を目的としてい
るため、その交差角は大きく、電界による屈折率変化を
利用しているために、耐電圧の制約があり、屈折率が大
きくとれず、部品の小型化は不十分である。小型のスイ
ッチを実現するために、より大きな屈折率不連続の実現
および電極の削除が望まれる。On the other hand, in the optical switch shown in FIG. 10, an electric field is applied to the intersection to form a discontinuous refractive index surface. For this reason, it is necessary to install electrodes. Also, since the purpose of the optical switch is to achieve the function of total reflection, the intersection angle is large, and since the refractive index change due to the electric field is used, there is a restriction on the withstand voltage, and the refractive index cannot be large. The miniaturization of parts is not enough. In order to realize a small-sized switch, realization of a larger refractive index discontinuity and elimination of electrodes are desired.
【００１２】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、小型化、低コスト化を実現でき
る光分岐器を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical branching device that can realize a reduction in size and cost.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光分岐器は第１の材料からなる第１の光導
波路と、上記第１の光導波路の延長線上に、上記第１の
材料により形成されている第２の光導波路と、上記第１
の光導波路と所定の角度で交差して上記第１の材料によ
り形成されている第３の光導波路と、上記第１の光導波
路と上記第２の光導波路との間に、上記第１の材料より
屈折率の低い第２の材料により形成されている屈折率不
連続部とを有する。In order to achieve the above object, an optical branching device according to the present invention comprises a first optical waveguide made of a first material and an extension of the first optical waveguide. A second optical waveguide formed of the material described above;
A third optical waveguide formed of the first material, which intersects the optical waveguide at a predetermined angle, and the first optical waveguide between the first optical waveguide and the second optical waveguide. A discontinuous portion formed of a second material having a lower refractive index than the material.
【００１４】また、本発明では、好適には上記第１の光
導波路と上記屈折率不連続部との界面が、上記第１の光
導波路の軸に対して、所定の角度をなして形成されてい
る。In the present invention, preferably, the interface between the first optical waveguide and the refractive index discontinuity is formed at a predetermined angle with respect to the axis of the first optical waveguide. ing.
【００１５】また、本発明では、上記第１の材料は、使
用波長において透過性材料により構成されている。Further, in the present invention, the first material is made of a material that is transparent at the wavelength used.
【００１６】さらに、本発明では、上記第１、第２およ
び第３の光導波路は、ニオブ酸リチウム基板上にチタン
を拡散することにより形成され、或いは、上記第１、第
２および第３の光導波路は、ニオブ酸リチウム基板にこ
れらの光導波路の形状に応じて形成されたフォトレジス
ト膜をマスクとして、プロトン交換により形成されてい
る。または、上記第１、第２および第３の光導波路は、
シリコン基板上に上記第２の材料により形成されたクラ
ッド層に上記第１の材料で形成されたコア層により構成
されているFurther, in the present invention, the first, second and third optical waveguides are formed by diffusing titanium on a lithium niobate substrate, or the first, second and third optical waveguides are formed. The optical waveguide is formed by proton exchange using a photoresist film formed on a lithium niobate substrate according to the shape of the optical waveguide as a mask. Alternatively, the first, second, and third optical waveguides are:
It is constituted by a core layer formed of the first material on a clad layer formed of the second material on a silicon substrate.
【００１７】本発明によれば、第１の光導波路からなる
入射光導波路と第２の導波路からなる出力光導波路との
間に、これらの光導波路を構成する第１の材料より屈折
率の低い第２の材料により屈折率不連続部が形成され
る。さらに、入射光導波路と所定の角度で交差して形成
された第３の光導波路により、他の出力光導波路が形成
される。このように構成された光分岐器において、入射
光導波路から入射された光は、不連続部の界面で部分反
射が発生し、入射光の一部分は反射され、入射光導波と
所定の角度で交差して形成された第３の光導波路に入射
され、入射光の他の部分は屈折率不連続部を透過して、
入射光導波路の延長線上に形成された第２の光導波路に
入射される。According to the present invention, the refractive index between the first optical waveguide and the first optical waveguide is higher than that between the first optical waveguide and the output optical waveguide between the incident optical waveguide and the second optical waveguide. A low refractive index discontinuity is formed by the second material. Further, another output optical waveguide is formed by the third optical waveguide formed to intersect the incident optical waveguide at a predetermined angle. In the optical splitter thus configured, the light incident from the incident optical waveguide undergoes partial reflection at the interface of the discontinuous portion, and a part of the incident light is reflected and intersects the incident optical waveguide at a predetermined angle. And the other part of the incident light is transmitted through the refractive index discontinuity,
The light enters the second optical waveguide formed on the extension of the incident optical waveguide.
【００１８】これにより、入射光が反射された部分と透
過した部分の二つに分岐され、光分岐器の機能が実現さ
れる。屈折率不連続部における反射光および透過光を利
用することにより、光導波路交差角度を大きく設定する
ことができ、光分岐器の小型化が可能であり、これによ
って低コスト化を実現できる。As a result, the incident light is split into two parts, a reflected part and a transmitted part, thereby realizing the function of an optical splitter. By using the reflected light and the transmitted light at the discontinuous portion of the refractive index, the crossing angle of the optical waveguide can be set large, and the size of the optical splitter can be reduced, thereby realizing a low cost.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】第１実施形態 図１は本発明に係る光分岐器の第１の実施形態を示す構
成図である。図示のように、本実施形態の光分岐器は、
入射光導波路１０、透過光導波路３０ａ、反射光導波路
３０ｂおよび屈折率不連続部７０により構成されてい
る。入射光導波路１０、透過光導波路３０ａおよび反射
光導波路３０ｂは、それぞれ光導波材により構成されて
いる。光導波材は、使用波長で透明な有機材料を用いる
ことが可能である。屈折率不連続部７０は、入射光導波
路１０と透過光導波路３０ａとの間の領域ＡＡ’Ｂ’Ｂ
に形成され、入射光導波路１０、透過光導波路３０ａお
よび反射光導波路３０ｂを構成する光導波材より屈折率
の低い導波材料により構成されている。また、図示のよ
うに屈折率不連続部７０の幅はＷである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the optical splitter according to the present invention. As shown in the figure, the optical branching device of the present embodiment includes:
It comprises an incident optical waveguide 10, a transmitted optical waveguide 30a, a reflected optical waveguide 30b, and a refractive index discontinuity portion 70. The incident optical waveguide 10, the transmitted optical waveguide 30a, and the reflected optical waveguide 30b are each made of an optical waveguide material. As the optical waveguide material, it is possible to use an organic material that is transparent at the wavelength used. The refractive index discontinuity 70 is formed in a region AA′B′B between the incident optical waveguide 10 and the transmitted optical waveguide 30a.
And is formed of a waveguide material having a lower refractive index than the optical waveguide material constituting the incident optical waveguide 10, the transmitted optical waveguide 30a, and the reflected optical waveguide 30b. Further, as shown, the width of the refractive index discontinuity portion 70 is W.
【００２０】以下、図１を参照しつつ、本実施形態の光
分岐器の動作について説明する。入射光Ｐｉｎは高屈折
率を有する入射光導波路１０から入射され、屈折率不連
続面ＡＢで一部が反射され、一部が透過する。透過した
光は、Ｐｔとして透過光導波路３０ａに入射され、反射
された光は、Ｐｒとして反射光導波路３０ｂに入射され
る。即ち、入射光Ｐｉｎは屈折率不連続面で透過光Ｐｔ
と反射光Ｐｒに分岐される。光の分岐率は屈折率の不連
続面と入力導波路１０とがなす角θおよび導波路と不連
続面との屈折率差により決定される。なお、屈折率不連
続部７０の幅Ｗが数μｍ以下になると、エバネッセント
波による透過の影響も考慮する必要がある。The operation of the optical splitter according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. The incident light Pin is incident from the incident optical waveguide 10 having a high refractive index, and is partially reflected by the refractive index discontinuity surface AB and partially transmitted. The transmitted light enters the transmission optical waveguide 30a as Pt, and the reflected light enters the reflection optical waveguide 30b as Pr. That is, the incident light Pin is transmitted light Pt on the discontinuous surface of the refractive index.
And reflected light Pr. The light branching index is determined by the angle θ formed between the discontinuous surface of the refractive index and the input waveguide 10 and the refractive index difference between the waveguide and the discontinuous surface. When the width W of the refractive index discontinuity 70 becomes several μm or less, it is necessary to consider the influence of transmission by the evanescent wave.
【００２１】ここで、不連続面ＡＢ面の法線８０と入射
光導波路１０の軸とがなす角をθｒとすると、反射光導
波路３０ｂと不連続面の法線８０とがなす角も同じくθ
ｒと設定される。これにより、反射光Ｐｒを反射光導波
路３０ｂに導波させることにより光分岐器が形成され
る。角θｒは全反射の条件より若干大きく、所望の分岐
比が得られるように設定される。屈折率不連続面Ａ’
Ｂ’では、屈折率の変化が低から高となり、比較的に小
さい屈折率差での反射は無視でき、透過した光は不連続
面のない直線導波路として、低損失で導波される。Here, assuming that the angle formed by the normal 80 of the discontinuous surface AB and the axis of the incident optical waveguide 10 is θr, the angle formed by the reflected light waveguide 30b and the normal 80 of the discontinuous surface is also θ.
r is set. Thus, an optical splitter is formed by guiding the reflected light Pr to the reflected light waveguide 30b. The angle θr is slightly larger than the condition of total reflection, and is set so as to obtain a desired branching ratio. Refractive index discontinuity surface A '
In B ′, the change in the refractive index changes from low to high, the reflection with a relatively small difference in the refractive index can be ignored, and the transmitted light is guided with low loss as a straight waveguide having no discontinuous surface.
【００２２】図２および図３は本実施形態の光分岐器の
形成方法を説明するための図であり、光分岐器の表面お
よびその断面図がそれぞれ示されている。本実施形態の
光分岐器は、例えば、ニオブ酸リチウム単結晶基板を光
導波路基板として用い、その上に形成されている。光導
波路は、チタン熱拡散あるいはプロトン交換により形成
され、低屈折率の導波路不連続部７０は、その導波路製
作過程で形成されている。FIGS. 2 and 3 are views for explaining the method of forming the optical splitter of the present embodiment, and show the surface of the optical splitter and its sectional view, respectively. The optical branching device of the present embodiment uses, for example, a lithium niobate single crystal substrate as an optical waveguide substrate and is formed thereon. The optical waveguide is formed by titanium thermal diffusion or proton exchange, and the low-refractive-index waveguide discontinuity 70 is formed in the process of manufacturing the waveguide.
【００２３】図２はチタン熱拡散法による光分岐器の製
造方法を示している。図２に示すように、ニオブ酸リチ
ウム単結晶基板１の上に、例えば、チタン膜を形成しこ
れを基板内に熱拡散させることにより、光分岐器の交差
する光導波路が形成される。これにより、屈折率不連続
部７０の屈折率は、基板の屈折率が維持され、チタン拡
散法で形成された光導波路１０，３０ａ，３０ｂと不連
続部７０の屈折率差は、例えば、０．００６前後とな
る。この時平面波のＴＥ，ＴＭ両偏波において１／２が
反射され、１／２が透過となる角度θｒは約８５．４°
と算出される。FIG. 2 shows a method for manufacturing an optical branching device by the titanium thermal diffusion method. As shown in FIG. 2, for example, a titanium film is formed on the lithium niobate single crystal substrate 1 and thermally diffused into the substrate, thereby forming an optical waveguide crossing the optical splitter. As a result, the refractive index of the refractive index discontinuity 70 is maintained at the refractive index of the substrate, and the refractive index difference between the optical waveguides 10, 30a, 30b formed by the titanium diffusion method and the discontinuity 70 is, for example, 0. .006. At this time, the angle θr at which 平面 is reflected and 透過 is transmitted at both the TE and TM polarizations of the plane wave is about 85.4 °.
Is calculated.
【００２４】従って、交差する直線導波路がなす角θ、
即ち、入射光導波路１０と反射光導波路３０ｂの軸がな
す角度は１７０．８°となる。なお、この角度はチタン
膜の膜厚、拡散時間および光導波路の伝送モードにより
変化する。Therefore, the angle θ formed by the intersecting linear waveguides,
That is, the angle formed by the axis of the incident light waveguide 10 and the axis of the reflected light waveguide 30b is 170.8 °. This angle changes depending on the thickness of the titanium film, the diffusion time, and the transmission mode of the optical waveguide.
【００２５】図１０に示す従来の光スイッチの場合に、
電界により形成された不連続面の屈折率差は耐電圧の制
限などにより、約０．００２以下と小さいが、本実施形
態の光分岐器の不連続部７０の屈折率差は従来に較べて
３倍以上大きくなっている。また、分岐器として、反射
光のみではなく、透過光も利用することから、従来の光
スイッチに較べて導波路交差角θを大きくすることが可
能である。さらに、本実施形態の光分岐器では、電極の
設置が不要となる。In the case of the conventional optical switch shown in FIG.
The difference in the refractive index of the discontinuous surface formed by the electric field is as small as about 0.002 or less due to the limitation of the withstand voltage. More than three times larger. In addition, since not only reflected light but also transmitted light is used as a branching device, the waveguide crossing angle θ can be increased as compared with a conventional optical switch. Further, in the optical branching device of the present embodiment, it is not necessary to install electrodes.
【００２６】なお、図１または図２に示す本実施形態の
不連続部７０の幅Ｗは、例えば、数μｍ〜数十μｍ程度
に形成されている。また、不連続部７０の表面には、Ｌ
Ｎ（ニオブ酸リチウム）基板材料を密着して貼り付け、
或いはスパッタリング、レーザアブレーションなどによ
りＬＮ薄膜で被覆し、光ビームの界面反射を防ぐ。The width W of the discontinuous portion 70 of this embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 2 is formed, for example, in the range of several μm to several tens μm. In addition, L
N (lithium niobate) substrate material is adhered and adhered,
Alternatively, it is coated with an LN thin film by sputtering, laser ablation, or the like to prevent the light beam from interfacial reflection.
【００２７】さらに、先の光導波路交差角θで分岐器の
出力端に光ファイバーを接続する場合に、光ファイバー
が重ならない最小距離は、ファイバー径を１２５μｍと
すれば、交差部からの寸法は〔１２５μｍ／ｓｉｎ（１
８０−１７０．８）＜１ｍｍ〕となり、導入直線部分を
含めても全長２ｍｍ以下の光分岐器を形成することが可
能であり、図９に示す従来のテーパー導波路２０を設け
るモード分離型光分岐器に較べて、寸法が約１０分の１
以下となり、小型化が実現できる。Further, when an optical fiber is connected to the output end of the splitter at the optical waveguide intersection angle θ, the minimum distance at which the optical fibers do not overlap is 125 μm when the fiber diameter is 125 μm, and the dimension from the intersection is [125 μm / Sin (1
80-170.8) <1 mm], and it is possible to form an optical branching device having a total length of 2 mm or less even including the introduced straight line portion, and to provide a mode-separated type light provided with the conventional tapered waveguide 20 shown in FIG. Approximately one-tenth the size of the switch
As described below, miniaturization can be realized.
【００２８】本実施形態の光分岐器の端面の加工は、図
２に示す点線のように、交差する導波路の何れかに垂直
に両端を基板から切断し、さらに、その直線導波路に平
行して、上下を切断する。その後、交差する他の導波路
に垂直に端面を切断または研磨することにより行う。こ
れにより、導波路端面に垂直に光ファイバーを接続する
ことが可能である。端面は光損失の低い切断加工を行う
か、切断後端面研磨加工することで、損失の少ない良好
な光分岐器を形成できる。In processing the end face of the optical branching device of this embodiment, both ends are cut perpendicularly to any of the intersecting waveguides from the substrate as shown by a dotted line in FIG. And cut the top and bottom. Thereafter, the cutting is performed by cutting or polishing the end face perpendicular to another intersecting waveguide. Thereby, it is possible to connect the optical fiber perpendicularly to the end face of the waveguide. By cutting the end face with low light loss or polishing the end face after cutting, a good optical branching device with little loss can be formed.
【００２９】この結果、一部品の切断面は平行四辺形と
して扱えるので、基板上に切断線を合わせてマトリック
ス状に部品をパターン形成することが可能で、基板スペ
ースを無駄なく利用でき、単位面積当たり製作できる部
品数が多くなり、低コスト化が可能となる。As a result, since the cut surface of one component can be treated as a parallelogram, it is possible to pattern the components in a matrix by aligning the cut lines on the substrate, to use the substrate space without waste, and to reduce the unit area. The number of parts that can be manufactured per hit increases, and cost reduction becomes possible.
【００３０】図３は、ニオブ酸リチウム基板１にプロト
ン交換による光分岐器の製造方法を示している。本例の
製造方法では、まず、ニオブ酸リチウム基板１に、チタ
ン、あるいはクロムにより構成されたレジスト膜を成膜
する。次いで、入射光導波路１０、透過光導波路３０ａ
および反射光導波路３０ｂからなる導波路の形状に応じ
て、プロトン交換を行うためのレジスト膜開口を図３の
ように形成する。そして、このレジスト膜をマスクとし
てプロトン交換を行うことにより光導波路を形成する。FIG. 3 shows a method of manufacturing an optical branching device on a lithium niobate substrate 1 by proton exchange. In the manufacturing method of this example, first, a resist film made of titanium or chromium is formed on the lithium niobate substrate 1. Next, the incident optical waveguide 10 and the transmitted optical waveguide 30a
A resist film opening for performing proton exchange is formed as shown in FIG. 3 according to the shape of the waveguide composed of the reflected light waveguide 30b. Then, proton exchange is performed using the resist film as a mask to form an optical waveguide.
【００３１】なお、本例の製造方法においては、不連続
部７０と導波路の屈折率差は０．０２〜０．０５と大き
くすることができ、交差角θはチタン拡散法で光導波路
を形成する場合より大きくできるため、より小型化、低
コスト化の光分岐器を製作することができる。In the manufacturing method of the present embodiment, the difference in the refractive index between the discontinuous portion 70 and the waveguide can be as large as 0.02 to 0.05, and the crossing angle θ is determined by the titanium diffusion method. Since it can be made larger than in the case of forming, it is possible to manufacture an optical branching device which is smaller and lower in cost.
【００３２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、入射光導波路１０、透過光導波路３０ａおよび反射
光導波路３０ｂの交差部分に、これらの導波路を構成す
る材料より屈折率の低い材料からなる屈折率不連続部７
０を形成し、入射光導波路１０から入射した光Ｐｉｎは
入射光導波路１０と不連続部７０との界面において、部
分反射が発生し、反射された光Ｐｒを反射光導波路３０
ｂに入射させ、透過した光Ｐｔを透過光導波路３０ａに
入射させることで、光分岐器を実現する。不連続部７０
と光導波路の屈折率差を大きく形成できるので、入射光
導波路１０と反射光導波路３０ｂの軸がなす角度θを大
きく設定でき、光分岐器の小型化を実現でき、基板上単
位面積に製作できる部品数が多くなり、低コスト化が図
れる。As described above, according to the present embodiment, the intersection of the incident light waveguide 10, the transmission light waveguide 30a, and the reflection light waveguide 30b is made of a material having a lower refractive index than the material constituting these waveguides. Refractive index discontinuity 7
0 is formed, and the light Pin incident from the incident optical waveguide 10 undergoes partial reflection at the interface between the incident optical waveguide 10 and the discontinuous portion 70, and the reflected light Pr is reflected by the reflected optical waveguide 30.
b, and the transmitted light Pt is incident on the transmitted light waveguide 30a, thereby realizing an optical splitter. Discontinuity 70
And the optical waveguide can be formed to have a large refractive index difference, so that the angle θ between the axis of the incident optical waveguide 10 and the axis of the reflected optical waveguide 30b can be set large, the optical branching device can be miniaturized, and it can be manufactured in a unit area on the substrate. The number of parts increases and cost reduction can be achieved.
【００３３】第２実施形態 図４は本発明に係る光導波路の第２の実施形態を示す構
成図である。本実施形態は、第１の実施形態の光分岐器
の原理を用いて、１入力４出力の光分岐器を構成してい
る。 Second Embodiment FIG. 4 is a view showing the configuration of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a one-input / four-output optical splitter is configured using the principle of the optical splitter of the first embodiment.
【００３４】図示のように、本実施形態の光分岐器は、
入射光導波路１０、透過光導波路３０ａ、反射光導波路
３０ｂ、出力導波路３０ａａ，３０ａｂ，３０ｂａ，３
０ｂｂおよび屈折率不連続部７０、７０ａ、７０ｂによ
り構成されている。屈折率不連続部７０，７０ａ，７０
ｂを構成する材料の屈折率は、光導波路を構成する材料
の屈折率より低く設定されている。As shown in the figure, the optical branching device of the present embodiment has:
Incident optical waveguide 10, transmitted optical waveguide 30a, reflected optical waveguide 30b, output waveguides 30aa, 30ab, 30ba, 3
0bb and the refractive index discontinuities 70, 70a, 70b. Refractive index discontinuities 70, 70a, 70
The refractive index of the material forming b is set lower than the refractive index of the material forming the optical waveguide.
【００３５】入射光導波路１０、不連続部７０、透過光
導波路３０ａおよび反射光導波路３０ｂからなる光分岐
器は図１に示す本発明の第１の実施形態の光分岐器と同
様に形成されている。入射光導波路１０から入射した光
は、不連続部７０との界面で部分反射が発生し、反射さ
れた光は反射光導波路３０ｂに入射され、透過した光は
透過光導波路３０ａに入射される。An optical splitter including the incident optical waveguide 10, the discontinuous portion 70, the transmitted optical waveguide 30a, and the reflected optical waveguide 30b is formed in the same manner as the optical splitter according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. I have. The light incident from the incident optical waveguide 10 undergoes partial reflection at the interface with the discontinuous portion 70, the reflected light enters the reflected optical waveguide 30b, and the transmitted light enters the transmitted optical waveguide 30a.
【００３６】透過光導波路３０ａと出力導波路３０ａ
ａ，３０ａｂとの交差部に設けられた不連続部７０ａに
おいて、透過光導波路３０ａからの入射光が不連続部７
０ａの界面で部分反射が発生し、入射した光が分岐し
て、反射された光は出力導波路３０ａｂに入射され、透
過した光は透過光導波路３０ａａに入射される。また、
反射光導波路３０ｂと出力導波路３０ｂａ，３０ｂｂと
の交差部に設けられた不連続部７０ｂにおいて、反射光
導波路３０ｂからの入射光が不連続部７０ｂの界面で部
分反射が発生し、入射した光が分岐して、反射された光
は出力導波路３０ｂｂに入射され、透過した光は出力導
波路３０ｂａに入射される。The transmitted light waveguide 30a and the output waveguide 30a
In the discontinuous portion 70a provided at the intersection with the a and 30ab, the incident light from the transmitted light waveguide 30a
Partial reflection occurs at the interface 0a, the incident light is branched, the reflected light is incident on the output waveguide 30ab, and the transmitted light is incident on the transmitted light waveguide 30aa. Also,
In the discontinuous portion 70b provided at the intersection of the reflected light waveguide 30b and the output waveguides 30ba, 30bb, the incident light from the reflected light waveguide 30b undergoes partial reflection at the interface of the discontinuous portion 70b, and the incident light. Are branched, the reflected light is incident on the output waveguide 30bb, and the transmitted light is incident on the output waveguide 30ba.
【００３７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、入射光導波路１０から入射した光は、不連続部７０
の界面で部分反射が発生し、入射光が分岐し、透過光導
波路３０ａと反射光導波路３０ｂにそれぞれ入射され
る。透過光導波路３０ａに入射した光は、不連続部７０
ａの界面で部分反射が発生し、光がさらに分岐し、出力
導波路３０ａａおよび３０ａｂにそれぞれ入射する。反
射光導波３０ｂに入射さした光は、不連続部７０ｂの界
面で部分反射が発生し、光がさらに分岐し、出力導波路
３０ｂａおよび３０ｂｂにそれぞれ入射するので、１入
力４出力光分岐器が実現でき、不連続部と光導波路を構
成する材料の屈折率差を大きく形成することができるの
で、交差部における交差角が大きく設定でき、光分岐器
の小型化および低コスト化を実現できる。As described above, according to the present embodiment, the light incident from the incident optical waveguide 10 is
At the interface, the incident light is branched, and is incident on the transmitted light waveguide 30a and the reflected light waveguide 30b, respectively. The light incident on the transmitted light waveguide 30a is
Partial reflection occurs at the interface a, and light is further branched and enters the output waveguides 30aa and 30ab, respectively. The light incident on the reflected light waveguide 30b undergoes partial reflection at the interface of the discontinuous portion 70b, and the light is further branched and enters the output waveguides 30ba and 30bb, respectively. Since the refractive index difference between the discontinuous portion and the material forming the optical waveguide can be made large, the crossing angle at the crossing portion can be set large, and the size and cost of the optical splitter can be reduced.
【００３８】第３実施形態 図５は本発明に係る光導波路の第３の実施形態を示す構
成図である。本実施形態の光分岐器は、図示のように入
射光導波路１０ａ、透過光導波路３０ｃ、反射光導波路
３０ｄおよび屈折率不連続部７０ｃにより構成されてい
る。光導波路材として、その使用波長において透明な有
機材料を用いることが可能である。本実施形態では、シ
リコン（Ｓｉ）基板２上に屈折率の低いポリマーからな
るクラッド層３およびポリマーからなるコア層４をそれ
ぞれ形成されている。コア層４により入射光導波路１０
ａ、透過光導波路３０ｃおよび反射光導波路３０ｄがそ
れぞれ構成される。さらに、光導波路間にクラッド層３
と同じ導波材からなる屈折率不連続部７０ｃが形成され
る。不連続部７０ｃの界面において発生する光の反射お
よび透過により、光の分岐を実現する。 Third Embodiment FIG. 5 is a structural view showing a third embodiment of the optical waveguide according to the present invention. As shown, the optical branching device of the present embodiment includes an incident optical waveguide 10a, a transmitted optical waveguide 30c, a reflected optical waveguide 30d, and a refractive index discontinuity portion 70c. As the optical waveguide material, it is possible to use a transparent organic material at the wavelength used. In the present embodiment, a cladding layer 3 made of a polymer having a low refractive index and a core layer 4 made of a polymer are formed on a silicon (Si) substrate 2. The incident optical waveguide 10 is formed by the core layer 4.
a, a transmitted light waveguide 30c and a reflected light waveguide 30d are respectively formed. Further, a cladding layer 3 is provided between the optical waveguides.
A discontinuous refractive index portion 70c made of the same waveguide material as described above is formed. Light branching is realized by the reflection and transmission of light generated at the interface of the discontinuous portion 70c.
【００３９】図６は本実施形態の光分岐器の製造工程を
示す簡略化断面図である。具体的に、図６は図５の構造
図において、入射光導波路１０ａ、透過光導波路３０ｃ
の軸ａ−ｂにおける断面を示している。以下、図６を参
照しつつ、本実施形態における光分岐器の製造方法につ
いて説明する。まず、同図（ａ）に示すように、シリコ
ン基板２の表面に屈折率の低いポリマー層が成層され、
クラッド層３が形成される。そして、同図（ｂ）に示す
ように、クラッド層３の上に、コア層４を構成するポリ
マー層がスピンコートなどにより塗布される。ここで、
クラッド層３およびコア層４のそれぞれの膜厚は、最終
的な導波路幅と膜厚との関係からシングルモード導波路
となるように設計される。本実施形態では、コア層４の
膜厚は３μｍ、クラッド層３の膜厚も３μｍとする。FIG. 6 is a simplified sectional view showing a manufacturing process of the optical branching device of the present embodiment. Specifically, FIG. 6 shows the structure of FIG. 5 in which the incident optical waveguide 10a and the transmitted optical waveguide 30c are used.
2 shows a cross section taken along axis ab. Hereinafter, a method for manufacturing the optical branching device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a polymer layer having a low refractive index is formed on the surface of the silicon substrate 2 as shown in FIG.
The clad layer 3 is formed. Then, as shown in FIG. 2B, a polymer layer constituting the core layer 4 is applied on the cladding layer 3 by spin coating or the like. here,
The thickness of each of the cladding layer 3 and the core layer 4 is designed to be a single mode waveguide from the relationship between the final waveguide width and the thickness. In the present embodiment, the thickness of the core layer 4 is 3 μm, and the thickness of the cladding layer 3 is also 3 μm.
【００４０】次いで、同図（ｃ）に示すように、コア層
４とクラッド層３の上に、フォトレジスト膜５を成膜
し、直線導波路の交差部に屈折率不連続部７０ｃを設け
た３〜６μｍ、好ましくは４〜５μｍ幅の開口を有する
レジストパターンをフォトリソグラフィー工法で形成す
る。フォトレジスト膜５をマスクとして、酸素ガス中で
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）処理を行い、コア層
４のみをエッチングしてコア層４ａと４ｂをそれぞれ形
成する。同図（ｄ）はエッチング処理後の断面を示して
いる。図示のように、エッチング処理によりコア層４は
４ａと４ｂに分割され、コア層４ａは、例えば図５に示
す入射光導波路１０ａを形成し、コア層４ｂは、例え
ば、図５に示す透過光導波路３０ｃを形成する。Next, as shown in FIG. 3C, a photoresist film 5 is formed on the core layer 4 and the cladding layer 3, and a discontinuous refractive index portion 70c is provided at the intersection of the linear waveguide. A resist pattern having an opening having a width of 3 to 6 μm, preferably 4 to 5 μm is formed by a photolithography method. Using the photoresist film 5 as a mask, RIE (reactive ion etching) is performed in oxygen gas to etch only the core layer 4 to form the core layers 4a and 4b, respectively. FIG. 3D shows a cross section after the etching process. As shown, the core layer 4 is divided into 4a and 4b by an etching process, and the core layer 4a forms, for example, an incident optical waveguide 10a shown in FIG. 5, and the core layer 4b forms, for example, a transmission light guide shown in FIG. The wave path 30c is formed.
【００４１】その後、同図（ｅ）に示すように、クラッ
ド層３およびコア４ａ、４ｂの表面に再びクラッド層３
ａがスピンコートなどにより形成される。この際、直線
導波路の交差部に形成された不連続部７０ｃもクラッド
層と同じ材料で充填されることになり、導波路において
屈折率の不連続面が形成される。これにより形成された
導波路の側面および断面の様子を図７に示している。Thereafter, as shown in FIG. 4E, the cladding layer 3 is again applied to the surfaces of the cladding layer 3 and the cores 4a and 4b.
a is formed by spin coating or the like. At this time, the discontinuous portion 70c formed at the intersection of the straight waveguides is also filled with the same material as the cladding layer, and a discontinuous surface of the refractive index is formed in the waveguide. FIG. 7 shows the side surface and the cross section of the waveguide thus formed.
【００４２】導波路材として、コア層４に屈折率１．５
４５のポリイミド系ポリマーを、また、クラッド層３に
屈折率１．５３７のポリイミド系ポリマーをそれぞれ用
いた場合に、光導波路１０ａと不連続部７０ｃとの屈折
率差は、０．００８となる。即ち、図１０に示す従来の
光スイッチに較べて、屈折率差がおよそ４倍大きくな
る。このとき、平面波のＴＥ，ＴＭ両偏波に対して１／
２が反射され、１／２が透過となる角度θｒは約８４．
２°と算出される。従って、交差する直線導波路がなす
角θ、即ち、入射光導波路１０ａと反射光導波路３０ｄ
の軸がなす角度は１６８．４°となる。なお、この角度
はコア層４、クラッド層３を構成する導波材の屈折率差
によって異なった値となる。As a waveguide material, the core layer 4 has a refractive index of 1.5
When the polyimide polymer of No. 45 and the polyimide polymer of refractive index 1.537 are used for the cladding layer 3, respectively, the difference in the refractive index between the optical waveguide 10a and the discontinuous portion 70c is 0.008. That is, as compared with the conventional optical switch shown in FIG. 10, the refractive index difference is about four times larger. At this time, 1/1/2 for both TE and TM polarizations of the plane wave
2 is reflected and 1/2 is transmitted.
It is calculated as 2 °. Therefore, the angle θ formed by the intersecting linear waveguides, that is, the incident optical waveguide 10a and the reflected optical waveguide 30d
Is 168.4 °. Note that this angle has a different value depending on the difference in the refractive index of the waveguide material forming the core layer 4 and the cladding layer 3.
【００４３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、シリコン基板上に屈折率の低いポリマーからなるク
ラッド層３を形成し、その上にポリマー層を塗布し、コ
ア層４を形成する。入射光導波１０ａ、透過光導波路３
０ｃおよび反射光導波路３０ｄからなる光導波路の形状
に応じて、フォトリソグラフィー工法でフォトレジスト
パターンを形成し、これをマスクとしてエッチング処理
を行い、光導波路を形成し、さらにその上にクラッド層
３と同様な導波材を塗布することで屈折率不連続部７０
ｃを形成するので、光導波路と不連続部７０ｃ間の屈折
率差が大きくなり、光分岐器として反射光のみではな
く、透過光も利用することから、従来の光スイッチに較
べて光導波交差角を大きくすることが可能であり、部品
の小型化、低コスト化を実現できる。As described above, according to the present embodiment, the clad layer 3 made of a polymer having a low refractive index is formed on a silicon substrate, and the polymer layer is applied thereon to form the core layer 4. Incident optical waveguide 10a, transmitted optical waveguide 3
A photoresist pattern is formed by a photolithography method in accordance with the shape of the optical waveguide composed of the optical waveguide 0c and the reflected optical waveguide 30d, and etching is performed using the photoresist pattern as a mask to form an optical waveguide. By applying a similar waveguide material, the refractive index discontinuity 70
c, the refractive index difference between the optical waveguide and the discontinuous portion 70c increases, and not only reflected light but also transmitted light is used as an optical branching device. The angle can be increased, and miniaturization and cost reduction of components can be realized.
【００４４】第４実施形態 図８は本発明に係る光導波路の第４の実施形態を示す構
成図である。本実施形態の光分岐器は、図示のように入
射光導波路１０ｂ、透過光導波路３０ｅ、反射光導波路
３０ｆおよび屈折率不連続部７０ｄにより構成されてい
る。 Fourth Embodiment FIG. 8 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the optical waveguide according to the present invention. As shown, the optical branching device of the present embodiment includes an incident optical waveguide 10b, a transmitted optical waveguide 30e, a reflected optical waveguide 30f, and a refractive index discontinuity portion 70d.
【００４５】本実施形態の光分岐器は、連続した光交差
路の一部に屈折率不連続部７０ｄからなる全反射面を形
成し、伝搬光の一部が連続した導波路を直進し、他の伝
搬光が屈折率不連続部７０ｄで反射光として分岐される
構成となっている。In the optical branching device of this embodiment, a total reflection surface composed of a refractive index discontinuity portion 70d is formed in a part of a continuous optical intersection, and a part of the propagating light travels straight through the continuous waveguide. The other propagating light is branched off as reflected light at the refractive index discontinuity portion 70d.
【００４６】なお、本実施形態の光分岐器は、第１の実
施形態の光分岐器と同様に、例えば、ニオブ酸リチウム
基板を用いて、チタン拡散法によって光導波路を形成す
る場合には、角度θｒを８５．８°以上にすれば全反射
面が得られる。また、第３の実施形態の光分岐器と同様
に、例えば、ポリマー層により光導波路を形成し、低屈
折率ポリマー層により不連続部を構成する場合には、角
度θｒを８４．２°以上にすれば全反射面が得られる。The optical branching device of this embodiment is similar to the optical branching device of the first embodiment, for example, when an optical waveguide is formed by a titanium diffusion method using a lithium niobate substrate. If the angle θr is 85.8 ° or more, a total reflection surface can be obtained. Further, similarly to the optical branching device of the third embodiment, for example, when an optical waveguide is formed by a polymer layer and a discontinuous portion is formed by a low refractive index polymer layer, the angle θr is 84.2 ° or more. If so, a total reflection surface can be obtained.
【００４７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、連続した交差光導波路の交差路の一部に光導波路を
構成する材料より屈折率の低い材料により、不連続部７
０ｄを形成し、伝搬光の一部が連続した導波路を直進
し、他の伝搬光を不連続部７０ｄで反射光として分岐さ
せることにより、光分岐器を構成する。光導波路は、ニ
オブ酸リチウム基板上にチタンを拡散することにより形
成でき、または、プロトン交換を行うことによりも形成
できる。さらに、有機材料例えば、ポリマーを用いて屈
折率の低いポリマー層でクラッド層を構成し、その上に
ポリマー層によりコア層を形成し、光導波路を構成する
ことができる。この結果、光分岐器として、部品の小型
化、低コスト化を実現できる。As described above, according to the present embodiment, the discontinuous portion 7 is formed on a part of the crossing of the continuous crossing optical waveguide by using a material having a lower refractive index than the material forming the optical waveguide.
An optical splitter is formed by forming 0d, traveling straight through a waveguide in which a part of the propagating light is continuous, and splitting another propagating light as reflected light at the discontinuous portion 70d. The optical waveguide can be formed by diffusing titanium on the lithium niobate substrate, or by performing proton exchange. Further, an optical waveguide can be formed by forming a clad layer with a polymer layer having a low refractive index using an organic material such as a polymer and forming a core layer with the polymer layer thereon. As a result, the size and cost of the components can be reduced as the optical branching device.
【００４８】本発明は、上述した各実施形態に挙げた例
に限定されることなく、その他に、硝子基板にＫ+ ，Ａ
ｇ+ ，Ｔｌ+ などの陽イオンをイオン交換して埋め込み
型導波路を形成するものや、光或いは電子ビームで直接
書き込みを行う埋め込み型導波路を形成するものなど、
光導波路と基板との屈折率差により反射導波成分を得る
光分岐器は、同様に形成できる。[0048] The present invention is not limited to the examples listed in the above-described embodiments, the other, K the glass substrate +, A
g +, which cations such as Tl + form ion exchange to embedded waveguide or the like which forms an embedded waveguide of writing directly by light or electron beam,
An optical splitter that obtains a reflected waveguide component by a difference in refractive index between an optical waveguide and a substrate can be formed in a similar manner.
【００４９】また、以上に説明した各実施形態の光分岐
器において、光導波路の表面に、例えば、酸化シリコン
（ＳｉＯ2 ）などのクラッド層、或いはバッファ層や他
の機能のための電極など、一般の光導波路で表面に設け
られた機構については、特に言及していないが、これら
の機構は、本発明の機能を阻害するものではなく、本発
明の光分岐器にこれらの機構を付加できることはいうま
でもない。In the optical branching device of each embodiment described above, for example, a cladding layer such as silicon oxide (SiO 2 ), a buffer layer, an electrode for other functions, etc. may be formed on the surface of the optical waveguide. Although the mechanism provided on the surface in the general optical waveguide is not particularly mentioned, these mechanisms do not inhibit the function of the present invention, and these mechanisms can be added to the optical branching device of the present invention. Needless to say.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光分岐器
によれば、光導波路の交差部に屈折率の低い不連続部を
形成し、界面において部分反射を発生させることによ
り、入射光の一部分を反射し、一部分を透過させること
により光分岐機能を実現でき、部品の小型化、低コスト
化を実現できる利点がある。As described above, according to the optical branching device of the present invention, a discontinuous portion having a low refractive index is formed at the intersection of the optical waveguides, and partial reflection is generated at the interface, whereby the incident light is reduced. There is an advantage that the light branching function can be realized by reflecting a part of the light and transmitting a part of the light, and the size and cost of the component can be reduced.
【図１】本発明に係る光分岐器の第１の実施形態を示す
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an optical splitter according to the present invention.
【図２】チタン熱拡散法による光分岐器の製造方法を示
す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing an optical branching device by a titanium thermal diffusion method.
【図３】プロトン交換法による光分岐器の製造方法を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing a method for manufacturing an optical branching device by a proton exchange method.
【図４】本発明に係る光分岐器の第２の実施形態を示す
構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical splitter according to the present invention.
【図５】本発明に係る光分岐器の第３の実施形態を示す
構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a third embodiment of the optical branching device according to the present invention.
【図６】図５の光分岐器の製造工程を示す簡略断面図で
ある。FIG. 6 is a simplified sectional view showing a manufacturing process of the optical branching device of FIG.
【図７】本実施形態の光分岐器の構成を示す断面図であ
る。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical splitter according to the present embodiment.
【図８】本発明に係る光分岐器の第４の実施形態を示す
構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the optical splitter according to the present invention.
【図９】従来のモード分離型光分岐器の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional mode separation type optical splitter.
【図１０】従来の光スイッチの構成およびその原理を示
す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration and a principle of a conventional optical switch.
１…ニオブ酸リチウム基板、２…シリコン基板、３…ク
ラッド層、４…コア層、５…フォトレジスト膜、１０，
１０ａ，１０ｂ…入射光導波路、２０…テーパー導波
路、３０ａ，３０ｃ，３０ｅ…透過光導波路、３０ｂ，
３０ｄ，３０ｆ…反射光導波路、３０ａａ，３０ａｂ，
３０ｂａ，３０ｂｂ…出力光導波路、５０ａ，５０ｂ…
電極、６０…屈折率可変部、７０，７０ａ，７０ｂ，７
０ｃ，７０ｄ…屈折率不連続部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lithium niobate substrate, 2 ... Silicon substrate, 3 ... Cladding layer, 4 ... Core layer, 5 ... Photoresist film, 10,
10a, 10b: incident optical waveguide, 20: tapered waveguide, 30a, 30c, 30e: transmitted optical waveguide, 30b,
30d, 30f: reflected optical waveguides, 30aa, 30ab,
30ba, 30bb ... output optical waveguide, 50a, 50b ...
Electrode, 60 ... refractive index variable part, 70, 70a, 70b, 7
0c, 70d: refractive index discontinuity portion.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 靖博 茨城県つくば市和台25番地 エヌオーケー 株式会社内 (72)発明者 牛島 慎二 茨城県つくば市和台25番地 エヌオーケー 株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yasuhiro Kubota 25th Wadai, Tsukuba, Ibaraki Prefecture NOK Co., Ltd. (72) Inventor Shinji Ushijima 25th Wadai, Tsukuba City, Ibaraki NOK Co., Ltd.
Claims (6)
り形成されている第２の光導波路と、 上記第１の光導波路と所定の角度で交差して、上記第１
の材料により形成されている第３の光導波路と、 上記第１の光導波路と上記第２の光導波路との間に、上
記第１の材料より屈折率の低い第２の材料により形成さ
れている屈折率不連続部とを有する光分岐器。A first optical waveguide made of a first material; a second optical waveguide formed of the first material on an extension of the first optical waveguide; Crossing the optical waveguide at a predetermined angle, the first
A third optical waveguide formed of the material described above, and a second material having a lower refractive index than the first material formed between the first optical waveguide and the second optical waveguide. Optical splitter having a refractive index discontinuity.
との界面が、上記第１の光導波路の軸に対して、所定の
角度をなして形成されている請求項１記載の光分岐器。2. An apparatus according to claim 1, wherein an interface between said first optical waveguide and said refractive index discontinuity is formed at a predetermined angle with respect to an axis of said first optical waveguide. Optical switch.
おいて透過性材料により構成されている請求項１または
２記載の光分岐器。3. The optical branching device according to claim 1, wherein the first and second materials are made of a material that is transparent at a used wavelength.
ニオブ酸リチウム基板上にチタンを拡散することにより
形成されている請求項１〜３いずれか記載の光分岐器。4. The first, second, and third optical waveguides,
The optical splitter according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical splitter is formed by diffusing titanium on a lithium niobate substrate.
ニオブ酸リチウム基板にこれらの光導波路の形状に応じ
て形成されたフォトレジスト膜をマスクとして、プロト
ン交換により形成されている請求項１〜４いずれか記載
の光分岐器。5. The first, second, and third optical waveguides,
The optical branching device according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical branching device is formed by proton exchange on a lithium niobate substrate using a photoresist film formed according to the shape of the optical waveguide as a mask.
シリコン基板上に上記第２の材料により形成されたクラ
ッド層に上記第１の材料で形成されたコア層により構成
され、上記屈折率不連続部は、上記コア層の交差部に上
記第２の材料を充填して形成されている請求項１〜５い
ずれか記載の光分岐器。6. The first, second, and third optical waveguides,
A cladding layer formed of the second material on a silicon substrate is constituted by a core layer formed of the first material, and the refractive index discontinuous portion is formed at an intersection of the core layer with the second layer. The optical splitter according to claim 1, wherein the optical splitter is formed by filling a material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13550997A JPH10325910A (en) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | Optical branching device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13550997A JPH10325910A (en) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | Optical branching device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325910A true JPH10325910A (en) | 1998-12-08 |
Family
ID=15153432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13550997A Pending JPH10325910A (en) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | Optical branching device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10325910A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012215901A (en) * | 2012-07-02 | 2012-11-08 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Optical waveguide device |
| US20130195400A1 (en) * | 2010-09-30 | 2013-08-01 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device |
-
1997
- 1997-05-26 JP JP13550997A patent/JPH10325910A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130195400A1 (en) * | 2010-09-30 | 2013-08-01 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device |
| US8909006B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-12-09 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device |
| JP2012215901A (en) * | 2012-07-02 | 2012-11-08 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Optical waveguide device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6449404B1 (en) | Optical switch | |
| US6243516B1 (en) | Merging optical waveguides having branch angle within a specific range | |
| US5157756A (en) | Optical waveguide circuit with intersections | |
| JP2000056146A (en) | Light self-guide optical circuit | |
| US6061487A (en) | Optical waveguide circuit, optical branched waveguide circuit, and optical modulator | |
| KR20010062610A (en) | Integrated optics chip having reduced surface wave propagation | |
| CN112097754B (en) | Lithium niobate and SU-8 hybrid integrated hollow-core photonic crystal fiber optic gyroscope | |
| JPH10300956A (en) | Optical branching waveguide and optical waveguide circuit | |
| JP2005122162A (en) | Cascaded deflector for multi-channel optical switch, optical switching module having cascaded deflector, and method | |
| JPH10325910A (en) | Optical branching device | |
| JP2000193838A (en) | Optical waveguide structure | |
| JPH04333004A (en) | Light guide device | |
| JP3032647B2 (en) | Optical waveguide device | |
| WO2010035568A1 (en) | Optical lens and optical variable device | |
| JP2000137128A (en) | Optical branch waveguide and optical modulator | |
| JP3665871B2 (en) | Optical parts | |
| JP2000121854A (en) | Optical part, optical branching device, optical demultiplexer and optical multiplexer | |
| JPS6283731A (en) | Optical switch | |
| JP3379658B2 (en) | Light switch | |
| JPH04330406A (en) | Optical jumper | |
| JP2788762B2 (en) | Optical circuit | |
| JPH10325911A (en) | Optical waveguide element | |
| JPH11311713A (en) | Optical branch waveguide | |
| JPS60173502A (en) | Waveguide type optical branching circuit | |
| JPH10319361A (en) | Optical modulator |