JP2003207664A - 光回路 - Google Patents
光回路Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＬＣ基板とＬＮを初めとする多元系酸化物
基板上に各々形成した光導波路を、Ａｒコート膜なし
で、少ない反射戻り光強度で接続すること。 【解決手段】 ＰＬＣ基板１は、Ｓｉ基板上に形成した
石英系光波回路により作製した高Δ導波路で、第２のＬ
ｉＮｂＯ３基板２は、ｚ面上に形成したＴｉ拡散による
光導波路を用いた。ＰＬＣ基板１とＬＮ基板２とは、基
板端面をＵＶ接着剤で接続することにより、光導波路同
士の光結合を行った。ＰＬＣ基板１上の光導波路４の入
射角が、θとなるように、ＰＬＣ基板１の出射側端面は
垂直から角度θだけ斜めに切断した。ＬＮ基板２の入射
側端面の角度φは、ＰＬＣ−ＬＮ境界面３での光損失が
最小となるように、スネルの法則sin(θ)/sin(φ) ＝ｎ
１／ｎ２を満たす角度とした。
基板上に各々形成した光導波路を、Ａｒコート膜なし
で、少ない反射戻り光強度で接続すること。 【解決手段】 ＰＬＣ基板１は、Ｓｉ基板上に形成した
石英系光波回路により作製した高Δ導波路で、第２のＬ
ｉＮｂＯ３基板２は、ｚ面上に形成したＴｉ拡散による
光導波路を用いた。ＰＬＣ基板１とＬＮ基板２とは、基
板端面をＵＶ接着剤で接続することにより、光導波路同
士の光結合を行った。ＰＬＣ基板１上の光導波路４の入
射角が、θとなるように、ＰＬＣ基板１の出射側端面は
垂直から角度θだけ斜めに切断した。ＬＮ基板２の入射
側端面の角度φは、ＰＬＣ−ＬＮ境界面３での光損失が
最小となるように、スネルの法則sin(θ)/sin(φ) ＝ｎ
１／ｎ２を満たす角度とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
応用可能な光導波路を有する光回路に関する。
応用可能な光導波路を有する光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、光通信や光信号処理の高度化に伴
い、高機能な光回路の実現が求められている。図５は、
従来の光回路の構成図で、図中符号３１は第１のＰＬＣ
基板（アレイ導波路光子を含む）、３２は第２の基板
（ＬｉＮｂＯ３基板）、３３は第３のＰＬＣ基板（アレ
イ導波路光子を含む）、３４はＬｉＮｂＯ３光導波路、
３５はマッハツェンダ回路を示している。光回路として
実績のある石英系光波回路（Planar Lightwave Circui
t：ＰＬＣ）３１，３３によるアレイ導波路格子を用い
た波長合分波器２個と、ＬｉＮｂＯ ３（ＬＮ）基板に形
成された光導波路３４を用いたマッハツェンダ回路３５
による高速ｏｎ／ｏｆｆスイッチとを、基板同士の端面
を結合させることにより同一平面上に作製している。
い、高機能な光回路の実現が求められている。図５は、
従来の光回路の構成図で、図中符号３１は第１のＰＬＣ
基板（アレイ導波路光子を含む）、３２は第２の基板
（ＬｉＮｂＯ３基板）、３３は第３のＰＬＣ基板（アレ
イ導波路光子を含む）、３４はＬｉＮｂＯ３光導波路、
３５はマッハツェンダ回路を示している。光回路として
実績のある石英系光波回路（Planar Lightwave Circui
t：ＰＬＣ）３１，３３によるアレイ導波路格子を用い
た波長合分波器２個と、ＬｉＮｂＯ ３（ＬＮ）基板に形
成された光導波路３４を用いたマッハツェンダ回路３５
による高速ｏｎ／ｏｆｆスイッチとを、基板同士の端面
を結合させることにより同一平面上に作製している。
【０００３】このようにパッシブな光導波路として実績
のある石英系ＰＬＣ３１，３３と、電気光学効果を用い
た高速変調機能の実績があるＬＮ回路３２を組み合わせ
て高機能化や多チャネル化を図っている。今後、このよ
うな高機能回路の実用化が進んでいくと予想する。
のある石英系ＰＬＣ３１，３３と、電気光学効果を用い
た高速変調機能の実績があるＬＮ回路３２を組み合わせ
て高機能化や多チャネル化を図っている。今後、このよ
うな高機能回路の実用化が進んでいくと予想する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図６は、図５に示した
ＰＬＣとＬＮとの基板接続部を示す図で、図中符号４１
はＰＬＣ基板、４２はＬＮ基板、４３はＰＬＣ基板とＬ
Ｎ基板の端面接続面（ＬＮ基板側端面にＡＲコート）、
４４，４５は光導波路を示している。
ＰＬＣとＬＮとの基板接続部を示す図で、図中符号４１
はＰＬＣ基板、４２はＬＮ基板、４３はＰＬＣ基板とＬ
Ｎ基板の端面接続面（ＬＮ基板側端面にＡＲコート）、
４４，４５は光導波路を示している。
【０００５】光導波路同士を低損失に接続するために
は、このように一直線に光導波路４４，４５を配置して
接続する必要がある。ここで石英ガラスの光導波路基板
４１とＬＮの光導波路基板４２では、屈折率が各々１．
４６，２．２と大きく異なる。そのため無処理の端面同
士を接続すると反射光が生じ元の光導波路中に戻ってし
まうため、特性を劣化する。そのため、ＬＮ端面側に垂
直に無反射コート（Ａｒコート）して反射戻り光強度
を、例えば−３０ｄＢ以下、望ましくは−４０ｄＢにす
る必要があった。
は、このように一直線に光導波路４４，４５を配置して
接続する必要がある。ここで石英ガラスの光導波路基板
４１とＬＮの光導波路基板４２では、屈折率が各々１．
４６，２．２と大きく異なる。そのため無処理の端面同
士を接続すると反射光が生じ元の光導波路中に戻ってし
まうため、特性を劣化する。そのため、ＬＮ端面側に垂
直に無反射コート（Ａｒコート）して反射戻り光強度
を、例えば−３０ｄＢ以下、望ましくは−４０ｄＢにす
る必要があった。
【０００６】このＡｒコートの形成は、例えば、ＳｉＮ
のような膜を極めて高い膜厚精度で多層に形成して作製
する必要があるため、専門性が高く歩留まりの低い作業
である。さらに、このような膜を基板に垂直な端面に形
成するのは一層の労力を要する。さらに、端面が薄いた
めに、その後の接続作業における摩擦等でＡｒコートが
剥がれる可能性もあった。そのため、このＡｒコートな
しでも反射光が元の光導波路に戻らない技術が望まれて
いた。
のような膜を極めて高い膜厚精度で多層に形成して作製
する必要があるため、専門性が高く歩留まりの低い作業
である。さらに、このような膜を基板に垂直な端面に形
成するのは一層の労力を要する。さらに、端面が薄いた
めに、その後の接続作業における摩擦等でＡｒコートが
剥がれる可能性もあった。そのため、このＡｒコートな
しでも反射光が元の光導波路に戻らない技術が望まれて
いた。
【０００７】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、ＰＬＣ基板とＬＮ
を初めとする多元系酸化物基板上に各々形成した光導波
路を、Ａｒコート膜なしで、少ない反射戻り光強度で接
続することを可能とする光回路を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、ＰＬＣ基板とＬＮ
を初めとする多元系酸化物基板上に各々形成した光導波
路を、Ａｒコート膜なしで、少ない反射戻り光強度で接
続することを可能とする光回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光信号
の入力側に設けられ、光導波路を有する第１の基板と、
該第１の基板の出力導波路に対応する入力導波路を有
し、該第１の基板と屈折率の異なる光導波路を有する第
２の基板と、前記第１及び第２の基板の接続が、該基板
同士を端面で突き合わせて各光導波路同士を光結合さ
せ、該光導波路同士が一直線でなく斜めに傾いているこ
とを特徴とする。
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光信号
の入力側に設けられ、光導波路を有する第１の基板と、
該第１の基板の出力導波路に対応する入力導波路を有
し、該第１の基板と屈折率の異なる光導波路を有する第
２の基板と、前記第１及び第２の基板の接続が、該基板
同士を端面で突き合わせて各光導波路同士を光結合さ
せ、該光導波路同士が一直線でなく斜めに傾いているこ
とを特徴とする。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明において、前記光導波路同士の角度がスネ
ルの法則に従うことを特徴とする。
に記載の発明において、前記光導波路同士の角度がスネ
ルの法則に従うことを特徴とする。
【００１０】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の発明において、前記第１の基板が石英ガ
ラスを用いた光導波路を有する基板で、前記第２の基板
が多元系酸化物を用いた光導波路を有する基板であるこ
とを特徴とする。
又は２に記載の発明において、前記第１の基板が石英ガ
ラスを用いた光導波路を有する基板で、前記第２の基板
が多元系酸化物を用いた光導波路を有する基板であるこ
とを特徴とする。
【００１１】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
に記載の発明において、前記多元系酸化物を用いた光導
波路を有する基板として、Ｌｉ１-ｘＮｂｘＯ３，Ｌｉ
１-ｘＴａｘＯ３，ＫＴａ１-ｘＮｂｘＯ３又はＫ１-ｙ
ＬｉｙＴａ１-ｘＮｂｘＯ３を用いたことを特徴とす
る。
に記載の発明において、前記多元系酸化物を用いた光導
波路を有する基板として、Ｌｉ１-ｘＮｂｘＯ３，Ｌｉ
１-ｘＴａｘＯ３，ＫＴａ１-ｘＮｂｘＯ３又はＫ１-ｙ
ＬｉｙＴａ１-ｘＮｂｘＯ３を用いたことを特徴とす
る。
【００１２】このように、本発明は、従来例のように光
導波路に垂直に切断した基板同士を接続するのではな
く、光導波路に対して垂直から傾けた角度に切断した基
板同士を接続する。この角度については、光導波路同士
はスネルの法則から導かれる。結合損失が少ない角度に
設定され、かつ入射側の光導波路への反射戻り光が十分
小さくなるような角度に設定する。その結果、Ａｒコー
トなしで元の光導波路への反射を防ぐことができる。
導波路に垂直に切断した基板同士を接続するのではな
く、光導波路に対して垂直から傾けた角度に切断した基
板同士を接続する。この角度については、光導波路同士
はスネルの法則から導かれる。結合損失が少ない角度に
設定され、かつ入射側の光導波路への反射戻り光が十分
小さくなるような角度に設定する。その結果、Ａｒコー
トなしで元の光導波路への反射を防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。図１は、本発明の光回路の一実
施例を説明するための構造図（平面図）で、図中符号１
はＰＬＣ基板、２はＬＮ基板、３はＰＬＣ基板とＬＮ基
板の端面接続面（斜め端面）、４、５は光導波路を示し
ている。ＰＬＣ基板１は、Ｓｉ基板上に形成した石英系
光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）により
作製した高Δ導波路（モードフィールド径９．０μｍ）
とした。また、第２のＬｉＮｂＯ３基板２においては、
ｚ面上に形成したＴｉ拡散による光導波路（モードフィ
ールド径７．０μｍ）を用いた。
施例について説明する。図１は、本発明の光回路の一実
施例を説明するための構造図（平面図）で、図中符号１
はＰＬＣ基板、２はＬＮ基板、３はＰＬＣ基板とＬＮ基
板の端面接続面（斜め端面）、４、５は光導波路を示し
ている。ＰＬＣ基板１は、Ｓｉ基板上に形成した石英系
光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）により
作製した高Δ導波路（モードフィールド径９．０μｍ）
とした。また、第２のＬｉＮｂＯ３基板２においては、
ｚ面上に形成したＴｉ拡散による光導波路（モードフィ
ールド径７．０μｍ）を用いた。
【００１４】ＰＬＣ基板１とＬＮ基板２とは、基板端面
をＵＶ接着剤で接続することにより、光導波路同士の光
結合を行った。なお、ＰＬＣ基板１上の光導波路４の入
射角が、図１に示したようにθとなるように、ＰＬＣ基
板１の出射側端面は垂直から角度θだけ斜めに切断し
た。
をＵＶ接着剤で接続することにより、光導波路同士の光
結合を行った。なお、ＰＬＣ基板１上の光導波路４の入
射角が、図１に示したようにθとなるように、ＰＬＣ基
板１の出射側端面は垂直から角度θだけ斜めに切断し
た。
【００１５】一方、ＬＮ基板２の入射側端面の角度φ
は、ＰＬＣ−ＬＮ境界面３での光損失が最小となるよう
に、スネルの法則sin(θ)/sin(φ) ＝ｎ１／ｎ２を満た
す角度とした。但しｎ１，ｎ２は各々石英ガラス、ＬＮ
の屈折率である。
は、ＰＬＣ−ＬＮ境界面３での光損失が最小となるよう
に、スネルの法則sin(θ)/sin(φ) ＝ｎ１／ｎ２を満た
す角度とした。但しｎ１，ｎ２は各々石英ガラス、ＬＮ
の屈折率である。
【００１６】図２は、図１における反射減衰量の入射角
度θ依存性を示す図で、反射戻り光の入射光に対する減
衰量を反射減衰量と定義して計算により求めるたもので
ある。ここで石英ガラス、ＬＮの屈折率を各々１．４
６，２．２とした。反射光強度は、ＴＭモード（図１で
はｓ偏光に対応する）を想定し、ｓ偏光におけるフレネ
ル反射強度ｒｓは、 ｒｓ＝sin(θ−φ)／sin(θ＋φ) ・・・（１） により計算した。さらに、その反射光が入射光導波路に
結合する結合率は、各々をガウスビームと仮定して導か
れる近似式により計算した（例えば、河野健治：『光デ
バイスのための光結合系の基礎と応用』，（現代工学
社，１９９１），ｐ．４４）。
度θ依存性を示す図で、反射戻り光の入射光に対する減
衰量を反射減衰量と定義して計算により求めるたもので
ある。ここで石英ガラス、ＬＮの屈折率を各々１．４
６，２．２とした。反射光強度は、ＴＭモード（図１で
はｓ偏光に対応する）を想定し、ｓ偏光におけるフレネ
ル反射強度ｒｓは、 ｒｓ＝sin(θ−φ)／sin(θ＋φ) ・・・（１） により計算した。さらに、その反射光が入射光導波路に
結合する結合率は、各々をガウスビームと仮定して導か
れる近似式により計算した（例えば、河野健治：『光デ
バイスのための光結合系の基礎と応用』，（現代工学
社，１９９１），ｐ．４４）。
【００１７】図２に示すように、斜め端面角度が増大す
るに従い、反射減衰量を増大、すなわち、反射戻り光強
度を減少させることができる。この例では、斜め端面角
度が５度以上の時には反射戻り光強度を−４０ｄＢ以下
になる。この際の反射光は損失となるが、斜め端面角度
が５度の時、反射光による損失は０．２ｄＢとほとんど
問題にならないほど小さい。
るに従い、反射減衰量を増大、すなわち、反射戻り光強
度を減少させることができる。この例では、斜め端面角
度が５度以上の時には反射戻り光強度を−４０ｄＢ以下
になる。この際の反射光は損失となるが、斜め端面角度
が５度の時、反射光による損失は０．２ｄＢとほとんど
問題にならないほど小さい。
【００１８】以上、ＰＬＣ基板からＬＮ基板へ光を入射
する例を挙げたが、光の相反性により、ＬＮ基板からＰ
ＬＣ基板へ光を入射する際にも同様の効果がある。
する例を挙げたが、光の相反性により、ＬＮ基板からＰ
ＬＣ基板へ光を入射する際にも同様の効果がある。
【００１９】以上のように、ＡＲコートを端面に施すこ
となく、屈折率の異なる基板間の光導波路同士を、反射
戻り光を十分低くして接続することができた。
となく、屈折率の異なる基板間の光導波路同士を、反射
戻り光を十分低くして接続することができた。
【００２０】なお、この効果は、光導波路同士の角度と
基板端面の角度の関係が、スネルの法則を満たすように
なっていれば存在する。例えば、図３及び図４のよう
に、上方から見て光導波路同士が一直線であっても、断
面方向からみて曲がっている構成も可能である。
基板端面の角度の関係が、スネルの法則を満たすように
なっていれば存在する。例えば、図３及び図４のよう
に、上方から見て光導波路同士が一直線であっても、断
面方向からみて曲がっている構成も可能である。
【００２１】図３は、光導波路の曲角度が鉛直方向のみ
に存在する例を示す図で、上方から見た平面図である。
図中符号１１はＰＬＣ基板、１２はＬＮ基板、１３はＰ
ＬＣ基板とＬＮ基板の端面接続面（斜め端面）、１４、
１５は光導波路を示している。
に存在する例を示す図で、上方から見た平面図である。
図中符号１１はＰＬＣ基板、１２はＬＮ基板、１３はＰ
ＬＣ基板とＬＮ基板の端面接続面（斜め端面）、１４、
１５は光導波路を示している。
【００２２】図４は、光導波路の曲角度が鉛直方向のみ
に存在する例を示す図で、基板断面を水平方向から見た
図である。図中符号２１はＰＬＣ基板、２２はＬＮ基
板、２３はＰＬＣ基板とＬＮ基板の端面接続面（斜め端
面）、２４、２５は光導波路を示している。
に存在する例を示す図で、基板断面を水平方向から見た
図である。図中符号２１はＰＬＣ基板、２２はＬＮ基
板、２３はＰＬＣ基板とＬＮ基板の端面接続面（斜め端
面）、２４、２５は光導波路を示している。
【００２３】なお、図１に示した実施例では、多元系酸
化物により作製された光導波路基板としてＬｉＮｂＯ３
基板の例を挙げたが、ＫＴａ１-ｘＮｂｘＯ３またはＫ
１-ｙＬｉｙＴａ１-ｘＮｂｘＯ３を初めとした他の多元
系酸化物もＬＮ基板同様に屈折率がガラスに比べ大き
く、同様の効果を得られるのは言うまでもない。
化物により作製された光導波路基板としてＬｉＮｂＯ３
基板の例を挙げたが、ＫＴａ１-ｘＮｂｘＯ３またはＫ
１-ｙＬｉｙＴａ１-ｘＮｂｘＯ３を初めとした他の多元
系酸化物もＬＮ基板同様に屈折率がガラスに比べ大き
く、同様の効果を得られるのは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
信号の入力側に設けられ、光導波路を有する第１の基板
と、第１の基板の出力導波路に対応する入力導波路を有
し、第１の基板と屈折率の異なる光導波路を有する第２
の基板と、第１及び第２の基板の接続が、基板同士を端
面で突き合わせて各光導波路同士を光結合させ、光導波
路同士が一直線でなく斜めに傾いているので、ＰＬＣ基
板とＬＮを初めとする多元系酸化物基板上に各々形成し
た光導波路を、Ａｒコート膜なしで、少ない反射戻り光
強度で接続することが可能となる。
信号の入力側に設けられ、光導波路を有する第１の基板
と、第１の基板の出力導波路に対応する入力導波路を有
し、第１の基板と屈折率の異なる光導波路を有する第２
の基板と、第１及び第２の基板の接続が、基板同士を端
面で突き合わせて各光導波路同士を光結合させ、光導波
路同士が一直線でなく斜めに傾いているので、ＰＬＣ基
板とＬＮを初めとする多元系酸化物基板上に各々形成し
た光導波路を、Ａｒコート膜なしで、少ない反射戻り光
強度で接続することが可能となる。
【図１】本発明の光回路の一実施例を説明するための構
造図（平面図）である。
造図（平面図）である。
【図２】図１における反射減衰量の入射角度θ依存性を
示す図である。
示す図である。
【図３】光導波路の曲角度が鉛直方向のみに存在する例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】光導波路の曲角度が鉛直方向のみに存在する例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】従来の光回路の構成図である。
【図６】図５に示したＰＬＣとＬＮとの基板接続部を示
す図である。
す図である。
１，１１，２１ ＰＬＣ基板
２，１２，２２ ＬＮ基板
３，１３，２３ ＰＬＣ基板とＬＮ基板の端面接続面
（斜め端面） ４、５，１４，１５，２４，２５ 光導波路 ３１ 第１のＰＬＣ基板 ３２ 第２の基板（ＬｉＮｂＯ３基板） ３３ 第３のＰＬＣ基板 ３４ ＬｉＮｂＯ３光導波路 ３５ マッハツェンダ回路 ４１ ＰＬＣ基板 ４２ ＬＮ基板 ４３ ＰＬＣ基板とＬＮ基板の端面接続面 ４４，４５ 光導波路
（斜め端面） ４、５，１４，１５，２４，２５ 光導波路 ３１ 第１のＰＬＣ基板 ３２ 第２の基板（ＬｉＮｂＯ３基板） ３３ 第３のＰＬＣ基板 ３４ ＬｉＮｂＯ３光導波路 ３５ マッハツェンダ回路 ４１ ＰＬＣ基板 ４２ ＬＮ基板 ４３ ＰＬＣ基板とＬＮ基板の端面接続面 ４４，４５ 光導波路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小川 育生
東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日
本電信電話株式会社内
(72)発明者 石井 元速
東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日
本電信電話株式会社内
Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA24 CA34 DA17
2H047 KA11 KA12 LA12 LA18 QA07
TA32 TA36
Claims (4)
- 【請求項１】 光信号の入力側に設けられ、光導波路を
有する第１の基板と、該第１の基板の出力導波路に対応
する入力導波路を有し、該第１の基板と屈折率の異なる
光導波路を有する第２の基板と、前記第１及び第２の基
板の接続が、該基板同士を端面で突き合わせて各光導波
路同士を光結合させ、該光導波路同士が一直線でなく斜
めに傾いていることを特徴とする光回路。 - 【請求項２】 前記光導波路同士の角度がスネルの法則
に従うことを特徴とする請求項１に記載の光回路。 - 【請求項３】 前記第１の基板が石英ガラスを用いた光
導波路を有する基板で、前記第２の基板が多元系酸化物
を用いた光導波路を有する基板であることを特徴とする
請求項１又は２に記載の光回路。 - 【請求項４】 前記多元系酸化物を用いた光導波路を有
する基板として、Ｌｉ１-ｘＮｂｘＯ３，Ｌｉ１-ｘＴａ
ｘＯ３，ＫＴａ１-ｘＮｂｘＯ３又はＫ１-ｙＬｉｙＴａ
１-ｘＮｂｘＯ３を用いたことを特徴とする請求項３に
記載の光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002003921A JP2003207664A (ja) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | 光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002003921A JP2003207664A (ja) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | 光回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003207664A true JP2003207664A (ja) | 2003-07-25 |
Family
ID=27643386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002003921A Pending JP2003207664A (ja) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | 光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003207664A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006001172A1 (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-05 | Anritsu Corporation | 導波路型光デバイス |
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