JP2002228863A - 光結合構造 - Google Patents
光結合構造Info
- Publication number
- JP2002228863A JP2002228863A JP2001029521A JP2001029521A JP2002228863A JP 2002228863 A JP2002228863 A JP 2002228863A JP 2001029521 A JP2001029521 A JP 2001029521A JP 2001029521 A JP2001029521 A JP 2001029521A JP 2002228863 A JP2002228863 A JP 2002228863A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical fiber
- core
- waveguide
- optical waveguide
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
- G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12166—Manufacturing methods
- G02B2006/12195—Tapering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高Δの石英光導波路と単一モード光ファイバ
の結合効率を改善する。 【解決手段】 石英光導波路１０は単一モード光導波路
であり、そのコア１２は元々、矩形である。石英光導波
路１０の、光ファイバ２０に接する所定長さ部分１６
で、コア１２の横幅がテーパ状に細くなる。そのテーパ
部１６で、コア１２の厚み幅は不変である。
の結合効率を改善する。 【解決手段】 石英光導波路１０は単一モード光導波路
であり、そのコア１２は元々、矩形である。石英光導波
路１０の、光ファイバ２０に接する所定長さ部分１６
で、コア１２の横幅がテーパ状に細くなる。そのテーパ
部１６で、コア１２の厚み幅は不変である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光回路と光ファイ
バを相互に光学結合する光結合構造に関し、より具体的
には、単一モードの平面光導波路と単一モードの光ファ
イバを光学的に結合する光結合構造に関する。
バを相互に光学結合する光結合構造に関し、より具体的
には、単一モードの平面光導波路と単一モードの光ファ
イバを光学的に結合する光結合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】単一の光ファイバ中に波長の異なる複数
の光信号を同時に伝送することで、伝送容量を波長の数
だけ増やすことができる波長分割多重（Ｗａｖｅｌｎｇ
ｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：Ｗ
ＤＭ）光通信システムは、近年急速に進展しつつある。
の光信号を同時に伝送することで、伝送容量を波長の数
だけ増やすことができる波長分割多重（Ｗａｖｅｌｎｇ
ｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：Ｗ
ＤＭ）光通信システムは、近年急速に進展しつつある。
【０００３】それに伴い、異なる波長の光信号を合分波
する光デバイス、例えば、２つの異なる波長の信号を合
波又は分波するＷＤＭ合分波器、数１０波長の信号光を
一括で合波又は分波するアレイ導波路格子（Ａｒｒａｙ
ｅｄ ＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ：ＡＷＧ）の
重要度が高まっている。
する光デバイス、例えば、２つの異なる波長の信号を合
波又は分波するＷＤＭ合分波器、数１０波長の信号光を
一括で合波又は分波するアレイ導波路格子（Ａｒｒａｙ
ｅｄ ＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ：ＡＷＧ）の
重要度が高まっている。
【０００４】これらの光デバイスは、主に石英光導波路
を用いて実現されている。中距離以上の光通信システム
では、低損失伝送が可能なシングルモード伝搬石英光フ
ァイバが伝送路として用いられており、同じ石英系の材
料からなる石英光導波路と石英光ファイバは、直接、接
合するだけで低損失の光結合が可能であるからである。
を用いて実現されている。中距離以上の光通信システム
では、低損失伝送が可能なシングルモード伝搬石英光フ
ァイバが伝送路として用いられており、同じ石英系の材
料からなる石英光導波路と石英光ファイバは、直接、接
合するだけで低損失の光結合が可能であるからである。
【０００５】一般的に、光通信システムに用いられてい
る所謂シングルモードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄ
ｅ Ｆｉｂｅｒ：ＳＭＦ）及びそれと同様に広く用いら
れている分散シフトファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ
Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ：ＤＳＦ）のモードフィー
ルド直径（Ｍｏｄｅ Ｆｉｅｌｄ Ｄｅａｍｅｔｅｒ：
ＭＦＤ）は、共に、９．５±１μｍ程度である。
る所謂シングルモードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄ
ｅ Ｆｉｂｅｒ：ＳＭＦ）及びそれと同様に広く用いら
れている分散シフトファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ
Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ：ＤＳＦ）のモードフィー
ルド直径（Ｍｏｄｅ Ｆｉｅｌｄ Ｄｅａｍｅｔｅｒ：
ＭＦＤ）は、共に、９．５±１μｍ程度である。
【０００６】このような光ファイバとの結合損失を小さ
くするには、石英光導波路の導波路パラメータを光ファ
イバの導波路パラメータと同程度にするのがよいと考え
られている。即ち、石英光導波路のコアとクラッドの比
屈折率差△を０．３％程度、コア形状を一辺が８μｍ程
度の正方形として、ＭＦＤを光ファイバのそれと同程
度、即ち、９．５μｍ程度とすることが好ましいと考え
られている。
くするには、石英光導波路の導波路パラメータを光ファ
イバの導波路パラメータと同程度にするのがよいと考え
られている。即ち、石英光導波路のコアとクラッドの比
屈折率差△を０．３％程度、コア形状を一辺が８μｍ程
度の正方形として、ＭＦＤを光ファイバのそれと同程
度、即ち、９．５μｍ程度とすることが好ましいと考え
られている。
【０００７】これに対して、小型化の要請から、比屈折
率差Δが大きくなる傾向にある。ＷＤＭ合分波器及びＡ
ＷＧなどの石英光導波路デバイスは、曲線導波路を組み
合わせた光デバイスである。その曲線導波路の曲げ損失
は、曲率半径が小さくなるほど、大きくなる。比屈折率
差△を大きくすることにより、光の閉じ込めが強くな
り、その結果、曲率半径を小さくしても曲げ損失が増加
しにくくなる。すなわち、比屈折率差△を大きくするこ
とにより、デバイス面積を小さくすることができる。
率差Δが大きくなる傾向にある。ＷＤＭ合分波器及びＡ
ＷＧなどの石英光導波路デバイスは、曲線導波路を組み
合わせた光デバイスである。その曲線導波路の曲げ損失
は、曲率半径が小さくなるほど、大きくなる。比屈折率
差△を大きくすることにより、光の閉じ込めが強くな
り、その結果、曲率半径を小さくしても曲げ損失が増加
しにくくなる。すなわち、比屈折率差△を大きくするこ
とにより、デバイス面積を小さくすることができる。
【０００８】大面積を要するＡＷＧで波長多重数が３２
波を超えるようになると、比屈折率差△を０．６％程度
とやや大きめにしても、従来の４インチ径の基板内で所
望のＡＷＧデバイスを実現することが難しい。比屈折率
差△を１．５％程度と更に大きくした、所謂、高△石英
光導波路を採用すると、６４波のＡＷＧを４インチ程度
の基板内に納めることが可能となる。
波を超えるようになると、比屈折率差△を０．６％程度
とやや大きめにしても、従来の４インチ径の基板内で所
望のＡＷＧデバイスを実現することが難しい。比屈折率
差△を１．５％程度と更に大きくした、所謂、高△石英
光導波路を採用すると、６４波のＡＷＧを４インチ程度
の基板内に納めることが可能となる。
【０００９】このように比屈折率差Δが大きい石英光導
波路のＭＦＤは５μｍ程度と小さいので、石英光ファイ
バとの結合損失が大きくなってしまう。このような、曲
げ損失と結合損失の相反する関係を解決するために、石
英導波路の、光ファイバとの光結合部分のコアの屈折率
を下げると共にコア径を大きくする方法が提案されてい
る。それは、熱拡散コア（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｅｘｐ
ａｎｄｅｄ Ｃｏｒｅ；ＴＥＣ）法と呼ばれている。具
体的には、石英光導波路と石英光ファイバを接合した
後、接合部付近の石英光導波路のコアを紫外線レーザな
どで局所的に加熱し、石英光導波路のコアにドーピング
された元素を拡散させる。これにより、石英光導波路の
接合部付近では、コアの屈折率が下がると共にコア径が
拡大し、その結果、ＭＦＤが大きくなり、結合損失が低
下する。
波路のＭＦＤは５μｍ程度と小さいので、石英光ファイ
バとの結合損失が大きくなってしまう。このような、曲
げ損失と結合損失の相反する関係を解決するために、石
英導波路の、光ファイバとの光結合部分のコアの屈折率
を下げると共にコア径を大きくする方法が提案されてい
る。それは、熱拡散コア（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｅｘｐ
ａｎｄｅｄ Ｃｏｒｅ；ＴＥＣ）法と呼ばれている。具
体的には、石英光導波路と石英光ファイバを接合した
後、接合部付近の石英光導波路のコアを紫外線レーザな
どで局所的に加熱し、石英光導波路のコアにドーピング
された元素を拡散させる。これにより、石英光導波路の
接合部付近では、コアの屈折率が下がると共にコア径が
拡大し、その結果、ＭＦＤが大きくなり、結合損失が低
下する。
【００１０】別の手段として、ホトリソグラフィ法によ
る石英光導波路のコアのパターニングの際に、石英光導
波路のコア幅を接合部付近のみで拡大し、基本モードの
ＭＦＤが石英光ファイバのＭＦＤに近くなるようにす
る。
る石英光導波路のコアのパターニングの際に、石英光導
波路のコア幅を接合部付近のみで拡大し、基本モードの
ＭＦＤが石英光ファイバのＭＦＤに近くなるようにす
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ＴＥＣ法では、石英光
導波路と石英光ファイバの接合部毎に最低１回の局所加
熱プロセスが必要である。ＡＷＧなどのように接合箇所
が多数の光デバイスでは、局所加熱プロセス数が増加
し、極めて面倒である。また、この方法では、一旦、過
剰に加熱してしまうと、その後に修整することが不可能
である。
導波路と石英光ファイバの接合部毎に最低１回の局所加
熱プロセスが必要である。ＡＷＧなどのように接合箇所
が多数の光デバイスでは、局所加熱プロセス数が増加
し、極めて面倒である。また、この方法では、一旦、過
剰に加熱してしまうと、その後に修整することが不可能
である。
【００１２】コア幅を拡大する従来例では、複数の接合
箇所があっても、コアのパターニングにより一括形成が
可能である。しかし、接合部では、石英光導波路は、接
合部分、すなわちコア径を拡張した部分でマルチモード
導波路となっており、高次の横モードが発生することが
避けられない。この高次モードに移行した光は、シング
ルモードの石英光ファイバに結合することができない
か、ほとんど結合しないので、結合効率が低くなる。
箇所があっても、コアのパターニングにより一括形成が
可能である。しかし、接合部では、石英光導波路は、接
合部分、すなわちコア径を拡張した部分でマルチモード
導波路となっており、高次の横モードが発生することが
避けられない。この高次モードに移行した光は、シング
ルモードの石英光ファイバに結合することができない
か、ほとんど結合しないので、結合効率が低くなる。
【００１３】本発明は、複数の接合箇所を一括形成で
き、且つ、高い結合効率を達成する光結合構造を提示す
ることを目的とする。
き、且つ、高い結合効率を達成する光結合構造を提示す
ることを目的とする。
【００１４】本発明はまた、高Δの石英光導波路を単一
モード光ファイバに高効率に光結合する光結合構造を提
示することを目的とする。
モード光ファイバに高効率に光結合する光結合構造を提
示することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光結合構造
は、平面光導波路と光ファイバとを結合する構造であっ
て、当該平面光導波路の、当該光ファイバと対面する所
定長さ部分において当該平面光導波路の横方向及び深さ
方向の少なくとも一方の幅を当該光ファイバに近付くに
従い小さくすると共に、先端の幅を当該光ファイバのコ
ア径よりも小さくしたことを特徴とする。
は、平面光導波路と光ファイバとを結合する構造であっ
て、当該平面光導波路の、当該光ファイバと対面する所
定長さ部分において当該平面光導波路の横方向及び深さ
方向の少なくとも一方の幅を当該光ファイバに近付くに
従い小さくすると共に、先端の幅を当該光ファイバのコ
ア径よりも小さくしたことを特徴とする。
【００１６】このような構成により、平面光導波路と光
ファイバとを高い効率で光結合できる。当該平面光導波
路の横方向及び深さ方向の少なくとも一方の幅を当該光
ファイバに近付くに従い細くすればよいので、比較的簡
単に形成できる。特に、当該平面光導波路の横方向の幅
を当該光ファイバに近付くに従い細くするのは、極めて
容易であり、多数の光結合部が必要な場合でも一括形成
が可能であり、安価に形成可能である。
ファイバとを高い効率で光結合できる。当該平面光導波
路の横方向及び深さ方向の少なくとも一方の幅を当該光
ファイバに近付くに従い細くすればよいので、比較的簡
単に形成できる。特に、当該平面光導波路の横方向の幅
を当該光ファイバに近付くに従い細くするのは、極めて
容易であり、多数の光結合部が必要な場合でも一括形成
が可能であり、安価に形成可能である。
【００１７】当該平面光導波路が単一モードの光導波路
からなり、当該光ファイバが単一モード光ファイバから
なる場合に、より有益である。
からなり、当該光ファイバが単一モード光ファイバから
なる場合に、より有益である。
【００１８】当該平面光導波路の比屈折率差が当該光フ
ァイバの比屈折率差より大きい場合でも、テーパ構造が
両者の伝搬定数を接近させる作用を果たし、光結合を容
易にする。その結果、高Δの平面光導波路を利用できる
ようになるので、それを使用する光デバイスを小型化で
きる。
ァイバの比屈折率差より大きい場合でも、テーパ構造が
両者の伝搬定数を接近させる作用を果たし、光結合を容
易にする。その結果、高Δの平面光導波路を利用できる
ようになるので、それを使用する光デバイスを小型化で
きる。
【００１９】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００２０】図１は、本発明の一実施例の斜視図を示
し、図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線の断面図（中央断面
図）を示し、図２（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線から見た断面
図（横断面図）を示す。理解を容易にするために、図１
では、導波路のコア部分を実線で示し、それ以外を破線
で示してある。
し、図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線の断面図（中央断面
図）を示し、図２（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線から見た断面
図（横断面図）を示す。理解を容易にするために、図１
では、導波路のコア部分を実線で示し、それ以外を破線
で示してある。
【００２１】石英光導波路１０のコア１２は、本来、深
さ及び幅が４．５μｍの矩形であり、石英ファイバ２０
のコア２２は直径が９μｍである。本実施例では、石英
光導波路１０及び光ファイバ２０は共に、単一モードの
光導波路である。石英光導波路１０のコア１２の屈折率
は１．４６５７で、クラッド１４の屈折率は１．４４４
０である。従って、比屈折率差△は約１．５％である。
石英光ファイバ２０のコア２２の屈折率は１．４４８８
で、クラッド２４の屈折率は１．４４４０である。従っ
て、その比屈折率差Δは約０．３３％である。
さ及び幅が４．５μｍの矩形であり、石英ファイバ２０
のコア２２は直径が９μｍである。本実施例では、石英
光導波路１０及び光ファイバ２０は共に、単一モードの
光導波路である。石英光導波路１０のコア１２の屈折率
は１．４６５７で、クラッド１４の屈折率は１．４４４
０である。従って、比屈折率差△は約１．５％である。
石英光ファイバ２０のコア２２の屈折率は１．４４８８
で、クラッド２４の屈折率は１．４４４０である。従っ
て、その比屈折率差Δは約０．３３％である。
【００２２】石英光導波路１０の側面で、石英導波路１
０のコア１２と石英光ファイバ２０のコア２２は対面し
ている。本実施例では、石英光導波路１０の、光ファイ
バ２０に接する約１０００μの長さ部分１６で、コア１
２は、図２（Ｂ）に示すように、横幅方向でテーパ状に
細くなる。そのテーパ部１６も、図２（Ａ）に示すよう
に、厚み方向では一定のコア幅になっている。コア１２
の先端の横幅は、例えば０．５μｍである。コア１２
の、このような横方向面内でのテーパ形状は、石英基板
上にコア１２を形成する際に、ホトリソグラフ法で容易
に形成できる。
０のコア１２と石英光ファイバ２０のコア２２は対面し
ている。本実施例では、石英光導波路１０の、光ファイ
バ２０に接する約１０００μの長さ部分１６で、コア１
２は、図２（Ｂ）に示すように、横幅方向でテーパ状に
細くなる。そのテーパ部１６も、図２（Ａ）に示すよう
に、厚み方向では一定のコア幅になっている。コア１２
の先端の横幅は、例えば０．５μｍである。コア１２
の、このような横方向面内でのテーパ形状は、石英基板
上にコア１２を形成する際に、ホトリソグラフ法で容易
に形成できる。
【００２３】石英光導波路１０を伝搬する信号光のフィ
ールド径は、テーパ部１６を進行するに従い、小さくな
る。図３は、各部での幅方向及び厚み方向のフィールド
分布を示す。これから、幅方向でフィールド径が非常に
小さくなっていることが分かる。図３（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は厚み方向内でのフィールド分布を示し、同
（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、横幅方向のフィールド分布
を示す。縦軸は、相対的な光強度を示し、横幅は距離の
相対値を示す。
ールド径は、テーパ部１６を進行するに従い、小さくな
る。図３は、各部での幅方向及び厚み方向のフィールド
分布を示す。これから、幅方向でフィールド径が非常に
小さくなっていることが分かる。図３（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は厚み方向内でのフィールド分布を示し、同
（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、横幅方向のフィールド分布
を示す。縦軸は、相対的な光強度を示し、横幅は距離の
相対値を示す。
【００２４】図４は、コア１２の先端の横幅を変化させ
た場合の、ＴＥモードの光ファイバ２０への結合損失を
示す。横軸は、コア１２の先端部の横幅を示し、縦軸は
結合損失を示す。いうまでもないが、結合損失が小さい
ほど好ましい。図４から容易に理解できるように、コア
１２の先端の横幅を小さくする程、結合損失が少なくな
り、０．５ｄＢ以下の結合損失も容易に実現できてい
る。
た場合の、ＴＥモードの光ファイバ２０への結合損失を
示す。横軸は、コア１２の先端部の横幅を示し、縦軸は
結合損失を示す。いうまでもないが、結合損失が小さい
ほど好ましい。図４から容易に理解できるように、コア
１２の先端の横幅を小さくする程、結合損失が少なくな
り、０．５ｄＢ以下の結合損失も容易に実現できてい
る。
【００２５】図４では、コア１２の先端の横幅が１２μ
ｍ付近である場合に、結合損失の極小値が存在する。そ
の結合損失は１．０２ｄＢ、即ち、２０．９％の損失で
ある。これは、コア径を大きくする従来例における高次
モード変換による結合損失の最小値に相当する。これに
対し、コア１２の先端の横幅を２μｍ以下に少なくして
も結合損失は減少し、特に、０。５μｍ以下で結合損失
は０．４０ｄＢ、損失にして８．８％となり、非常に小
さくなる。これ以上、コア１２の先端横幅を小さくする
と、エッチング時の先端の変形や欠損が発生し易くな
り、パターニングによる形成が困難になるので、実質的
には、この０．４０ｄＢが最小の結合損失である。勿
論、製造技術の向上により、コア１２の先端横幅を小さ
く出来れば、結合損失がより小さくなる可能性がある。
ｍ付近である場合に、結合損失の極小値が存在する。そ
の結合損失は１．０２ｄＢ、即ち、２０．９％の損失で
ある。これは、コア径を大きくする従来例における高次
モード変換による結合損失の最小値に相当する。これに
対し、コア１２の先端の横幅を２μｍ以下に少なくして
も結合損失は減少し、特に、０。５μｍ以下で結合損失
は０．４０ｄＢ、損失にして８．８％となり、非常に小
さくなる。これ以上、コア１２の先端横幅を小さくする
と、エッチング時の先端の変形や欠損が発生し易くな
り、パターニングによる形成が困難になるので、実質的
には、この０．４０ｄＢが最小の結合損失である。勿
論、製造技術の向上により、コア１２の先端横幅を小さ
く出来れば、結合損失がより小さくなる可能性がある。
【００２６】横幅及び深さ方向共に同じ値のコア１２で
は、光はシングルモードで伝搬し、その時のモードフィ
ールド径は約５μｍである。テーパ部１６では、コア１
２の横幅が徐々に減少しているので、光は徐々に放射モ
ードに移行する。テーパ部１６の長さが１０００μｍと
十分に長いので、基本導波モードから放射モードへの移
行は断熱的（ａｄｉａｂａｔｉｃ）に起こり、そのモー
ド変換による損失は極めて小さい。放射モードは、コア
１２内に閉じ込められないので、徐々にそのＭＦＤが大
きくなる。図３に示すように、伝搬光のフィールドパタ
ーンは幅方向と厚み方向で僅かに違いが発生するが、共
に、略ガウス分布で近似できる形を保つ。テーパ部１６
の先端では、ＭＦＤは幅及び厚み方向の平均値で約９．
０μｍとなり、光ファイバ２０のＭＦＤである約９．５
μｍに近い値となっている。テーパ部１６の形状は、左
右及び上下とも対称形であるので、放射モードの進行方
向自体は、導波モードのそれと一致しており、ほとんど
全ての光が放射モードに移行した後も、光の進行方向は
変化しない。これらが、図４に示すように、コア１２の
先端幅を極度に小さくする程、結合損失が少なくなる理
由であると考えられる。
は、光はシングルモードで伝搬し、その時のモードフィ
ールド径は約５μｍである。テーパ部１６では、コア１
２の横幅が徐々に減少しているので、光は徐々に放射モ
ードに移行する。テーパ部１６の長さが１０００μｍと
十分に長いので、基本導波モードから放射モードへの移
行は断熱的（ａｄｉａｂａｔｉｃ）に起こり、そのモー
ド変換による損失は極めて小さい。放射モードは、コア
１２内に閉じ込められないので、徐々にそのＭＦＤが大
きくなる。図３に示すように、伝搬光のフィールドパタ
ーンは幅方向と厚み方向で僅かに違いが発生するが、共
に、略ガウス分布で近似できる形を保つ。テーパ部１６
の先端では、ＭＦＤは幅及び厚み方向の平均値で約９．
０μｍとなり、光ファイバ２０のＭＦＤである約９．５
μｍに近い値となっている。テーパ部１６の形状は、左
右及び上下とも対称形であるので、放射モードの進行方
向自体は、導波モードのそれと一致しており、ほとんど
全ての光が放射モードに移行した後も、光の進行方向は
変化しない。これらが、図４に示すように、コア１２の
先端幅を極度に小さくする程、結合損失が少なくなる理
由であると考えられる。
【００２７】即ち、コア１２の先端を更に細く加工した
場合、コア１２を伝搬する光は、最終的に放射モードと
して外部に放射される。通常、石英光導波路１０の側面
を光ファイバ２０の端面に密着させるので、図４から
も、光ファイバ２０への結合損失を大きくすることはな
いと推測される。
場合、コア１２を伝搬する光は、最終的に放射モードと
して外部に放射される。通常、石英光導波路１０の側面
を光ファイバ２０の端面に密着させるので、図４から
も、光ファイバ２０への結合損失を大きくすることはな
いと推測される。
【００２８】図５は、光路長の異なる非対称マッハツェ
ンダ干渉計からなる平面光回路と光ファイバとの光結合
に本実施例を適用した場合の平面図を示す。３０は石英
基板上に主として石英で形成される平面光回路であり、
その両端面に光ファイバ３２，３４，３６，３８が当接
する。平面光回路３０の端面近辺で、平面光回路３０の
コアを、図１及び図２に図示したようなテーパ形状に加
工しておく。
ンダ干渉計からなる平面光回路と光ファイバとの光結合
に本実施例を適用した場合の平面図を示す。３０は石英
基板上に主として石英で形成される平面光回路であり、
その両端面に光ファイバ３２，３４，３６，３８が当接
する。平面光回路３０の端面近辺で、平面光回路３０の
コアを、図１及び図２に図示したようなテーパ形状に加
工しておく。
【００２９】図５に示すような干渉型平面光回路３０以
外にも、アレイ導波路格子の入力部及び出力部にも本実
施例を適用できることは明らかである。特に、ＡＷＧの
ように大面積が必要な石英光導波路と多数の石英光ファ
イバを接合する必要がある光回路モジュールでは、より
大きな効果を得ることができる。平面光回路を積層した
多層の平面光回路に本実施例を適用できることもまた、
明らかである。
外にも、アレイ導波路格子の入力部及び出力部にも本実
施例を適用できることは明らかである。特に、ＡＷＧの
ように大面積が必要な石英光導波路と多数の石英光ファ
イバを接合する必要がある光回路モジュールでは、より
大きな効果を得ることができる。平面光回路を積層した
多層の平面光回路に本実施例を適用できることもまた、
明らかである。
【００３０】本実施例では、高Δの平面光導波路からシ
ングルモード光ファイバに高い結合効率で光を入射でき
る。
ングルモード光ファイバに高い結合効率で光を入射でき
る。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、非常に簡単な構造でありながら、
高い結合効率で平面光導波路からシングルモード光ファ
イバに光を入射できるようになる。
に、本発明によれば、非常に簡単な構造でありながら、
高い結合効率で平面光導波路からシングルモード光ファ
イバに光を入射できるようになる。
【００３２】平面光導波路のコアを横方向、即ち平面光
回路の平面内で細くすることにより、非常に簡単に平面
光導波路のコア先端部分をテーパ状に細くすることがで
きる。簡単な方法で光導波路の先端部分をテーパ状に加
工できる。
回路の平面内で細くすることにより、非常に簡単に平面
光導波路のコア先端部分をテーパ状に細くすることがで
きる。簡単な方法で光導波路の先端部分をテーパ状に加
工できる。
【００３３】平面光導波路の比屈折率差が光ファイバの
比屈折率差より大きい場合でも、テーパ構造が両者のモ
ードフィールド径を接近させる作用を果たし、光結合を
容易にする。その結果、高Δの平面光導波路を利用でき
るようになるので、それを使用する光デバイスを小型化
できる。
比屈折率差より大きい場合でも、テーパ構造が両者のモ
ードフィールド径を接近させる作用を果たし、光結合を
容易にする。その結果、高Δの平面光導波路を利用でき
るようになるので、それを使用する光デバイスを小型化
できる。
【図１】 本発明の一実施例の主要要素の斜視図であ
る。
る。
【図２】 （Ａ）は図１のＡ−Ａ先から見た縦断面図、
（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線から見た横断面図である。
（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線から見た横断面図である。
【図３】 光導波路１０の横方向及び厚み方向のフィー
ルド分布の変化を示す模式図である。
ルド分布の変化を示す模式図である。
【図４】 本実施例の結合損失の測定例である。
【図５】 非対称マッハツェンダ干渉計からなる平面光
回路と光ファイバとの光結合に本実施例を適用した場合
の平面図である。
回路と光ファイバとの光結合に本実施例を適用した場合
の平面図である。
１０：石英光導波路 １２：コア １４：クラッド １６：テーパ部 ２０：シングルモード光ファイバ ２２：コア ２４：クラッド ３０：平面光回路 ３２，３４，３６，３８：光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 英憲 埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会 社ケイディディ研究所内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA24 CA04 CA36 2H047 KA03 KA13 MA05 PA21 PA24 QA04 TA02 TA18 TA32
Claims (5)
- 【請求項１】 平面光導波路と光ファイバとを結合する
構造であって、当該平面光導波路の、当該光ファイバと
対面する所定長さ部分において当該平面光導波路の横方
向及び深さ方向の少なくとも一方の幅を当該光ファイバ
に近付くに従い小さくすると共に、先端の幅を当該光フ
ァイバのコア径よりも小さくしたことを特徴とする光結
合構造。 - 【請求項２】 当該所定長さ部分において、当該平面光
導波路の横方向の幅を当該光ファイバに近付くに従い細
くすると共に、先端の幅を当該光ファイバのコア径より
も小さくした請求項１に記載の光結合構造。 - 【請求項３】 当該平面光導波路が単一モードの光導波
路からなり、当該光ファイバが単一モード光ファイバか
らなる請求項１に記載の光結合構造。 - 【請求項４】 当該平面光導波路の比屈折率差が当該光
ファイバの比屈折率差より大きい請求項１に記載の光結
合構造。 - 【請求項５】 当該平面光導波路が石英導波路からな
り、当該光ファイバが石英光ファイバからなる請求項１
に記載の光結合構造。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001029521A JP3952696B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 光結合構造 |
| EP02000882A EP1229363A3 (en) | 2001-02-06 | 2002-01-15 | Optical coupling structure |
| CA002369191A CA2369191A1 (en) | 2001-02-06 | 2002-01-23 | Optical coupling structure |
| US10/067,552 US6801692B2 (en) | 2001-02-06 | 2002-02-04 | Optical coupling structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001029521A JP3952696B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 光結合構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002228863A true JP2002228863A (ja) | 2002-08-14 |
| JP3952696B2 JP3952696B2 (ja) | 2007-08-01 |
Family
ID=18893863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001029521A Expired - Fee Related JP3952696B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 光結合構造 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6801692B2 (ja) |
| EP (1) | EP1229363A3 (ja) |
| JP (1) | JP3952696B2 (ja) |
| CA (1) | CA2369191A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006317572A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Photonic Science Technology Inc | 光導波路及びその製造方法 |
| WO2014156957A1 (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | 光結合構造及び光モジュール |
| JP2017203966A (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 光回路 |
| WO2018105712A1 (ja) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 学校法人慶應義塾 | スポットサイズ変換器、及びその製造方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11204729B2 (en) | 2000-11-01 | 2021-12-21 | Flexiworld Technologies, Inc. | Internet based digital content services for pervasively providing protected digital content to smart devices based on having subscribed to the digital content service |
| US20020051200A1 (en) | 2000-11-01 | 2002-05-02 | Chang William Ho | Controller for device-to-device pervasive digital output |
| US10860290B2 (en) | 2000-11-01 | 2020-12-08 | Flexiworld Technologies, Inc. | Mobile information apparatuses that include a digital camera, a touch sensitive screen interface, support for voice activated commands, and a wireless communication chip or chipset supporting IEEE 802.11 |
| US10915296B2 (en) | 2000-11-01 | 2021-02-09 | Flexiworld Technologies, Inc. | Information apparatus that includes a touch sensitive screen interface for managing or replying to e-mails |
| US20020078101A1 (en) | 2000-11-20 | 2002-06-20 | Chang William Ho | Mobile and pervasive output client device |
| US20020097408A1 (en) | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Chang William Ho | Output device for universal data output |
| US7221826B2 (en) * | 2002-10-08 | 2007-05-22 | Tdk Corporation | Spot-size transformer, method of producing spot-size transformer and waveguide-embedded optical circuit using spot-size transformer |
| JP2004170924A (ja) * | 2002-11-05 | 2004-06-17 | Tdk Corp | 導波路埋め込み型光回路及びこれに用いる光学素子 |
| EP1639679B1 (en) * | 2003-06-16 | 2008-07-02 | Soreq Nuclear Research Center | Optical apparatus |
| US8078020B2 (en) * | 2008-04-08 | 2011-12-13 | Alcatel Lucent | Optical mode-converter structure |
| WO2015168419A1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Inverse taper waveguides for low-loss mode converters |
| US9563018B2 (en) | 2014-10-09 | 2017-02-07 | International Business Machines Corporation | Tapered photonic waveguide to optical fiber proximity coupler |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05323139A (ja) * | 1992-05-20 | 1993-12-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光結合デバイス |
| JPH0784146A (ja) * | 1993-09-16 | 1995-03-31 | Hitachi Cable Ltd | 接続用光素子、その製造方法及び光素子の接続方法 |
| JPH08330671A (ja) * | 1995-05-31 | 1996-12-13 | Hitachi Ltd | 半導体光素子 |
| JP2000304964A (ja) * | 1999-04-23 | 2000-11-02 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 光結合装置 |
| JP2000332350A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Hitachi Cable Ltd | グレーティング導波路一体型アクティブデバイス |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5515464A (en) * | 1992-07-06 | 1996-05-07 | Sheem Sang K | Optical fiber interconnections using self-aligned core-extensions |
| US5844929A (en) * | 1994-02-24 | 1998-12-01 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical device with composite passive and tapered active waveguide regions |
| US6229947B1 (en) * | 1997-10-06 | 2001-05-08 | Sandia Corporation | Tapered rib fiber coupler for semiconductor optical devices |
| JP3059171B1 (ja) * | 1999-09-14 | 2000-07-04 | 株式会社東芝 | 光ファイバ出力半導体装置 |
-
2001
- 2001-02-06 JP JP2001029521A patent/JP3952696B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-01-15 EP EP02000882A patent/EP1229363A3/en not_active Withdrawn
- 2002-01-23 CA CA002369191A patent/CA2369191A1/en not_active Abandoned
- 2002-02-04 US US10/067,552 patent/US6801692B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05323139A (ja) * | 1992-05-20 | 1993-12-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光結合デバイス |
| JPH0784146A (ja) * | 1993-09-16 | 1995-03-31 | Hitachi Cable Ltd | 接続用光素子、その製造方法及び光素子の接続方法 |
| JPH08330671A (ja) * | 1995-05-31 | 1996-12-13 | Hitachi Ltd | 半導体光素子 |
| JP2000304964A (ja) * | 1999-04-23 | 2000-11-02 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 光結合装置 |
| JP2000332350A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Hitachi Cable Ltd | グレーティング導波路一体型アクティブデバイス |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006317572A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Photonic Science Technology Inc | 光導波路及びその製造方法 |
| WO2014156957A1 (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | 光結合構造及び光モジュール |
| JP2017203966A (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 光回路 |
| WO2017195892A1 (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 光モジュール |
| CN107367802A (zh) * | 2016-05-13 | 2017-11-21 | Ntt电子股份有限公司 | 光模块 |
| CN107367802B (zh) * | 2016-05-13 | 2019-10-11 | Ntt电子股份有限公司 | 光模块 |
| US10649147B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-05-12 | Ntt Electronics Corporation | Optical module |
| WO2018105712A1 (ja) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 学校法人慶應義塾 | スポットサイズ変換器、及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1229363A2 (en) | 2002-08-07 |
| US20020106159A1 (en) | 2002-08-08 |
| US6801692B2 (en) | 2004-10-05 |
| JP3952696B2 (ja) | 2007-08-01 |
| CA2369191A1 (en) | 2002-08-06 |
| EP1229363A3 (en) | 2004-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101121459B1 (ko) | 광섬유 및 평면 광학 도파관을 치밀하게 결합하는 방법 및장치 | |
| JP3952696B2 (ja) | 光結合構造 | |
| US20020159703A1 (en) | Optical apparatus and method having predetermined group velocity dispersion | |
| JP5093527B2 (ja) | 複合光導波路、波長可変フィルタ、波長可変レーザ、および光集積回路 | |
| CN113777708B (zh) | 模变换器 | |
| JPH11316310A (ja) | 光学干渉計 | |
| JP2011022464A (ja) | 光導波路 | |
| JPH11167034A (ja) | 平板導波路型グレーティング素子 | |
| JPH08304664A (ja) | 波長分波素子 | |
| JP2007148290A (ja) | 方向性光結合器 | |
| JP3039491B2 (ja) | 光波長合分波器 | |
| JP3795821B2 (ja) | 光分岐器 | |
| JP2003172830A (ja) | 光合分波器 | |
| JP2002062444A (ja) | アレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法 | |
| JP2001042146A (ja) | アレイ導波路回折格子 | |
| JP2000171663A (ja) | クラッドモ―ド結合器とブラッグファイバ格子で形成されるアッド／ドロップフィルタ―及びマルチプレクサ | |
| JP2008281639A (ja) | 光偏向素子、光偏向モジュール及び光スイッチモジュール、並びに光偏向方法 | |
| KR100281552B1 (ko) | 열광학 효과를 이용한 집적광학형 가변 광감쇄기 | |
| JPH11218624A (ja) | 光波長合分波器 | |
| JP2004226561A (ja) | 光ファイバカプラ及び光ファイバカプラ用光ファイバ | |
| JP2001235645A (ja) | 光導波回路 | |
| JP3969320B2 (ja) | 導波路型光部品 | |
| JP2000321449A (ja) | 導波路型光合分波回路チップ | |
| JP3137165B2 (ja) | 光導波回路の製造方法 | |
| JP3144620B2 (ja) | アレイ導波路格子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20040831 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050908 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070116 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070309 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070312 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070410 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070423 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110511 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130511 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |