JPH0560928A - Waveguide type spot size converting element - Google Patents
Waveguide type spot size converting elementInfo
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- 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
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光導波回路における光
の結合損失を低減できる導波路形のスポットサイズ変換
素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type spot size conversion element capable of reducing the coupling loss of light in an optical waveguide circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光導波回路においては、導波光のスポッ
トサイズは結合損失に大きく影響する。なお、以下の説
明においては、光の界分布をガウシアン分布でフィッテ
ィングした場合にそのパワー分布がピークの値の１／ｅ
2 になる値（半値）をスポットサイズとする。2. Description of the Related Art In an optical waveguide circuit, the spot size of guided light greatly affects the coupling loss. In the following description, when the field distribution of light is fitted with a Gaussian distribution, the power distribution is 1 / e of the peak value.
The value that becomes 2 (half value) is the spot size.
【０００３】一般に、半導体光導波路の場合、コアとク
ラッドの屈折率差が大きいため半導体光導波路を伝搬す
る光のスポットサイズはサブミクロンオーダと小さくな
る。スポットサイズがｗ1 とｗ2 との２つのガウシアン
ビームが結合する場合の結合効率ηは、 η＝４／（ｗ1 ／ｗ2 ＋ｗ2 ／ｗ1 ）2 （１） と表される。そして、例えば、ｗ1 が０．５μｍでｗ2
が１μｍの場合、結合損失（−１０・log （η））は
１．９dB、ｗ2 が２μｍでは６．５dBとなる。さて、式
（１）から、光導波路間の結合損失を低減するために
は、スポットサイズを一致させればよいことがわかる。
受光用光導波路として単一モード光ファイバ（以下、Ｓ
ＭＦと略す）を用いる場合、そのスポットサイズｗ2 は
約５μｍであり、半導体光導波路と直接結合させたので
は結合損失が極めて大きくなる。そこで、後述のように
先端を研磨してレンズ効果を持たせてスポットサイズを
小さくする、いわゆる先球加工単一モード光ファイバ
（以下、先球ＳＭＦと略す）が用いられる。ところが、
先球ＳＭＦのスポットサイズをサブミクロンオーダにま
で小さくすると軸ずれのトレランスの問題が生じてく
る。つまり、スポットサイズｗの２個のガウシアンビー
ムが光軸に垂直にｘだけ軸ずれして結合する場合の結合
効率ηは η＝exp （−ｘ2 ／ｗ2 ） （２） で与えられ、スポットサイズｗがサブミクロンと小さい
時には結合損失が大幅に増加し、軸ずれのトレランスが
極めて厳しくなる。また、実際には、先球ＳＭＦの先端
のＲ2 を小さくしても研磨の際の加工精度のためスポッ
トサイズを０．５μｍ程度にまで小さくすることは大変
難しい（以上の参考文献：河野健治著、“光デバイスの
ための光結合系の基礎と応用”（現代工学社））。そこ
で、半導体光導波路のスポットサイズを大きくすること
が必要となる。Generally, in the case of a semiconductor optical waveguide, since the difference in refractive index between the core and the clad is large, the spot size of light propagating through the semiconductor optical waveguide is small, on the order of submicron. The coupling efficiency η when two Gaussian beams having spot sizes w 1 and w 2 are coupled is expressed as η = 4 / (w 1 / w 2 + w 2 / w 1 ) 2 (1). Then, for example, w 1 is 0.5 μm and w 2
Is 1 μm, the coupling loss (−10 · log (η)) is 1.9 dB, and w 2 is 2 μm, 6.5 dB. Now, from the formula (1), it can be seen that the spot sizes should be matched to reduce the coupling loss between the optical waveguides.
A single mode optical fiber (hereinafter referred to as S
In the case of using MF), the spot size w 2 is about 5 μm, and the coupling loss becomes extremely large when directly coupled to the semiconductor optical waveguide. Therefore, a so-called front-end processing single-mode optical fiber (hereinafter abbreviated as front-end SMF) is used in which the tip is polished to give a lens effect to reduce the spot size as described later. However,
If the spot size of the front spherical SMF is reduced to the submicron order, there arises a problem of tolerance of misalignment. That is, the coupling efficiency η when two Gaussian beams with a spot size w are coupled by shifting the axis perpendicular to the optical axis by x, is given by η = exp (−x 2 / w 2 ) (2) When the size w is as small as submicron, the coupling loss increases significantly and the tolerance of the axis deviation becomes extremely severe. In fact, it is very difficult to reduce the spot size to about 0.5 μm due to the processing accuracy at the time of polishing, even if R 2 at the tip of the front SMF is reduced (above reference: Kenji Kawano). "Fundamentals and Applications of Optical Coupling Systems for Optical Devices" (Hyundai Engineering Co.). Therefore, it is necessary to increase the spot size of the semiconductor optical waveguide.
【０００４】従来における半導体光導波路のスポットサ
イズ変換の一例を図５に示す。図５（Ａ）は一例の斜視
図、図５（Ｂ），（Ｃ）はそのＣ−Ｃ線断面図及びＤ−
Ｄ線断面図であり、０１は半導体光導波路、０２はその
クラッド、０３は出射用光導波路のコア、０４はスポッ
トサイズ変換用光導波路のコア、０５は受光用光導波路
としての先球ＳＭＦ、０６はそのクラッド、０７はその
コアを示す。ここで、出射用光導波路とスポットサイズ
変換用光導波路とは共に単一モード伝搬となるように設
計されており、スポットサイズ変換用光導波路のコア０
４は出射用光導波路のコア０３との接続端から出射端に
向って幅が漸少している（図５（Ｂ）参照）。なお、ス
ポットサイズ変換用光導波路のコア０４の厚みは出射用
光導波路のコア０３の厚みと同一である（図５（Ｃ）参
照）。FIG. 5 shows an example of conventional spot size conversion of a semiconductor optical waveguide. FIG. 5 (A) is a perspective view of an example, and FIGS. 5 (B) and 5 (C) are cross-sectional views taken along the line CC and D-.
It is a D line sectional view, 01 is a semiconductor optical waveguide, 02 is its clad, 03 is a core of an optical waveguide for emission, 04 is a core of an optical waveguide for spot size conversion, 05 is a front spherical SMF as an optical waveguide for receiving light, Reference numeral 06 indicates the clad, and 07 indicates the core. Here, both the emission optical waveguide and the spot size conversion optical waveguide are designed so as to perform single mode propagation, and the core 0 of the spot size conversion optical waveguide is designed.
4 has a width that gradually decreases from the connection end with the core 03 of the emission optical waveguide toward the emission end (see FIG. 5B). The thickness of the core 04 of the spot size converting optical waveguide is the same as the thickness of the core 03 of the emitting optical waveguide (see FIG. 5C).
【０００５】この従来例の動作原理を説明する。スポッ
トサイズ変換用光導波路のコア０４は図５（Ａ）や図５
（Ｂ）からわかるように先端の幅が徐々に細くなってい
るので、出射用光導波路のコア０３を伝搬してきた光が
スポットサイズ変換用光導波路のコア０４にさしかかる
と、光がクラッド０２へ漏れだす量が多くなり、光の界
分布が広がることになる。この結果、スポットサイズが
大きくなり、式（１）に与えた結合損失を低減すること
ができる。The operating principle of this conventional example will be described. The core 04 of the optical waveguide for spot size conversion is shown in FIG.
As can be seen from (B), since the width of the tip is gradually narrowed, when the light propagating through the core 03 of the emission optical waveguide reaches the core 04 of the spot size conversion optical waveguide, the light is transmitted to the cladding 02. The amount of leakage increases, and the field distribution of light spreads. As a result, the spot size becomes large, and the coupling loss given in equation (1) can be reduced.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来例においてはスポットサイズ変換用光導波路とし
て単一モード光導波路を用いている。このため、スポッ
トサイズを大きくするには、スポットサイズ変換用光導
波路の導波路幅を細くすることが要求されるが、加工上
の制約からあまり細くできず（せいぜい０．４μｍ程
度）スポットサイズを大幅に大きくすることはできな
い。また、細くし過ぎると光導波路として伝搬モードが
存在できない状態、即ちカットオフ状態となってしま
う。さらに、図５（Ｃ）からわかるように、導波路の厚
み（通常は０．１μｍから０．４μｍ程度）を薄くする
ことは加工上大変難しく、スポットサイズは横方向にの
み広がり、深さ方向には閉じ込められたままとなってし
まい、スポットサイズ変換の効率が小さいという欠点が
ある。However, in such a conventional example, a single mode optical waveguide is used as the optical waveguide for spot size conversion. For this reason, in order to increase the spot size, it is required to narrow the waveguide width of the spot size conversion optical waveguide, but it is not possible to make the spot width too narrow (at most about 0.4 μm) due to processing restrictions. It cannot be significantly increased. On the other hand, if it is made too thin, the optical waveguide will be in a state in which no propagation mode can exist, that is, it will be in a cut-off state. Further, as can be seen from FIG. 5C, it is very difficult in terms of processing to reduce the thickness of the waveguide (usually about 0.1 μm to 0.4 μm), and the spot size spreads only in the lateral direction and the depth direction. Has the drawback that it remains trapped and the spot size conversion efficiency is low.
【０００７】本発明はこのような事情に鑑み、従来と比
較して、光導波路の厚み方向も含め、スポットサイズの
より大きな変換効率を得ることができる導波路形スポッ
トサイズ変換素子を提供することを目的とする。In view of such circumstances, the present invention provides a waveguide-type spot size conversion element capable of obtaining a larger conversion efficiency of the spot size in the thickness direction of the optical waveguide as compared with the prior art. With the goal.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る導波路形スポットサイズ変換素子は、導波光の
スポットサイズが小さい第１の光導波路と、導波光のス
ポットサイズが大きい第２の光導波路と、これらを接続
すると共にスポットサイズを変換するスポットサイズ変
換用光導波路とを少なくとも有し且つ前記第１の光導波
路及び第２の光導波路がほぼ単一モードの光を伝搬する
導波路形スポットサイズ変換素子において、前記スポッ
トサイズ変換用光導波路を多モード光導波路とすると共
に該多モード光導波路内でのモード変換効果により前記
第１の光導波路から入射して伝搬する導波光のスポット
サイズを拡大するよう当該多モード光導波路の長さを設
定したことを特徴とし、また、導波光のスポットサイズ
が小さい第１の光導波路と、導波光のスポットサイズが
大きい第２の光導波路と、これらを接続する共にスポッ
トサイズを変換するスポットサイズ変換用光導波路とを
少なくとも有し且つ前記第１の光導波路及び第２の光導
波路がほぼ単一モードの光を伝搬する導波路形スポット
サイズ変換素子において、前記スポットサイズ変換用光
導波路を多モード光導波路とすると共に該多モード光導
波路内でのモード変換効果により前記第２の光導波路か
ら入射して伝搬する導波光のスポットサイズを縮小する
よう当該多モード光導波路の長さを設定したことを特徴
とする。A waveguide type spot size conversion device according to the present invention that achieves the above object comprises a first optical waveguide having a small spot size of guided light and a second optical waveguide having a large spot size of guided light. And an optical waveguide for spot size conversion for connecting them and converting a spot size, and the first optical waveguide and the second optical waveguide are guides for propagating almost single mode light. In the waveguide type spot size conversion element, the spot size conversion optical waveguide is a multi-mode optical waveguide, and the guided light propagating from the first optical waveguide is propagated by the mode conversion effect in the multi-mode optical waveguide. The length of the multimode optical waveguide is set so as to enlarge the spot size, and the first light with a small spot size of the guided light is also used. A first waveguide, a second optical waveguide having a large spot size of the guided light, and a spot size conversion optical waveguide connecting the two and converting the spot size, and the first optical waveguide and the second optical waveguide. In a waveguide-type spot size conversion element in which a waveguide propagates light of substantially a single mode, the spot size conversion optical waveguide is a multi-mode optical waveguide, and the second conversion is performed by a mode conversion effect in the multi-mode optical waveguide. The length of the multimode optical waveguide is set so as to reduce the spot size of the guided light which is incident from the optical waveguide and propagates.
【０００９】[0009]
【作用】第１の光導波路からの導波光は多モード光導波
路からなるスポットサイズ変換用光導波路に入ると、各
モード間の伝搬速度に差があるためこれを重ね合せて形
成した導波光の形状が伝搬距離と共に変化し導波光が広
がり、結合損失が小さい状態で第２の光導波路に結合さ
れる。一方、第２の光導波路からの導波光は多モード光
導波路内で導波光が縮小し、結合損失が小さい状態で第
１の光導波路に結合される。When the guided light from the first optical waveguide enters the spot size conversion optical waveguide composed of the multi-mode optical waveguide, there is a difference in the propagation speed between the respective modes, so that the guided light formed by superposing them The shape changes with the propagation distance, the guided light spreads, and is coupled to the second optical waveguide with a small coupling loss. On the other hand, the guided light from the second optical waveguide is coupled to the first optical waveguide in a state where the guided light is reduced in the multimode optical waveguide and the coupling loss is small.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.
【００１１】図１には第１の実施例を示す。図１（Ａ）
は斜視図、図１（Ｂ），（Ｃ）はそのＡ−Ａ線断面図及
びＢ−Ｂ線断面図であり、図中、１は半導体光導波路、
２はそのクラッド、３は第１の光導波路のコア、４はス
ポットサイズ変換用光導波路のコア、５は第２の光導波
路としての先球ＳＭＦ、６はそのクラッド、７はそのコ
アである。本実施例では、スポットサイズ変換用光導波
路のコア４の幅Ｗ及び厚みＤを極めて大きくしており、
この結果、スポットサイズ変換用光導波路が多モード光
導波路となるよう設計されている。なお、半導体光導波
路の場合、このスポットサイズ変換用光導波路は結晶再
成長技術により容易に形成できる。また、第１の光導波
路、及び第２の光導波路としての先球ＳＭＦ５は単一モ
ード伝搬となっており、第１の光導波路の導波光のスポ
ットサイズは小さく、先球ＳＭＦの導波光のスポットサ
イズは大きい。なお、先球ＳＭＦ５の先端のＲ1 は図５
のＲ2 より大きくなっている。FIG. 1 shows a first embodiment. Figure 1 (A)
Is a perspective view, and FIGS. 1B and 1C are cross-sectional views taken along the line AA and the line BB, in which 1 is a semiconductor optical waveguide,
2 is the clad, 3 is the core of the first optical waveguide, 4 is the core of the spot size converting optical waveguide, 5 is the front spherical SMF as the second optical waveguide, 6 is the cladding thereof, and 7 is its core. .. In this embodiment, the width W and the thickness D of the core 4 of the spot size conversion optical waveguide are made extremely large.
As a result, the spot size conversion optical waveguide is designed to be a multimode optical waveguide. In the case of a semiconductor optical waveguide, this spot size converting optical waveguide can be easily formed by a crystal regrowth technique. Further, the first optical waveguide and the front spherical SMF 5 as the second optical waveguide have single mode propagation, the spot size of the guided light of the first optical waveguide is small, and the guided light of the front spherical SMF is The spot size is large. In addition, R 1 at the tip of the front ball SMF5 is shown in FIG.
It is larger than R 2 of .
【００１２】図２は図１に示した本発明の第１の実施例
についての３次元ビーム伝搬法による計算結果である。
ここで、第１の光導波路のコア３を伝搬する導波光のス
ポットサイズは２μｍと仮定した。スポットサイズ変換
用光導波路のコア４はバンドギャップ波長が１．３μｍ
にＩｎＧａＡｓＰにより構成されているとし、その幅Ｗ
と厚みＤは各々２μｍと仮定した。導波路解析によれば
このスポットサイズ変換用光導波路には数多くのモード
が伝搬し、多モード光導波路となっている。FIG. 2 shows a calculation result by the three-dimensional beam propagation method for the first embodiment of the present invention shown in FIG.
Here, it is assumed that the spot size of the guided light propagating through the core 3 of the first optical waveguide is 2 μm. The core 4 of the optical waveguide for spot size conversion has a bandgap wavelength of 1.3 μm.
Is composed of InGaAsP, its width W
And the thickness D were assumed to be 2 μm. According to the waveguide analysis, many modes are propagated in this spot size conversion optical waveguide to form a multimode optical waveguide.
【００１３】ここで、本発明の原理について説明する。
第１の光導波路のコア２を伝搬する導波光をψ0 、多モ
ード光導波路であるスポットサイズ変換用光導波路のコ
ア３を伝搬し得るモードをφi とする（φi は固有関数
ともよばれ、ｉ＝０，１，２，…Ｎ）。第１の光導波路
のコア３を伝搬する導波光ψ0 が、スポットサイズ変換
用光導波路のコア４に入射すると、次式（２）のように
導波光ψ0 はスポットサイズ変換用光導波路のコア４の
固有関数φi で展開される。 ψ0 ＝Σｃi φi （２） ここで、ｃi は展開係数であり、Σはｉについての０か
らＮまでの和を表している（前述の参考文献を参照）。
導波光ψ0 がスポットサイズ変換用光導波路のコア４に
入射した直後ではスポットサイズ変換用光導波路内の高
次モードの寄与のため、導波光ψ0 はほぼ同じ形の導波
光に再現され伝搬する。ところが、各モード間の伝搬速
度に差があるため、これらを重ね合わせて形成した導波
光の形状が伝搬距離とともに変わってくる（この場合に
は広がる）。この結果、図２に示したようにスポットサ
イズ変換用光導波路の長さとともに結合損失を低減する
ことができることがわかる。なお、ここでは入力用光導
波路として先球ＳＭＦを想定したが、通常のＳＭＦでも
よく、その場合にはスポットサイズ変換用光導波路とＳ
ＭＦの間にレンズを挿入すればよい。また、図２から、
この場合の結合損失はスポットサイズ変換用光導波路の
長さが５．５μｍの時に最小となるが、さらに長くなる
と再び増加しほぼ元の値となることがわかる。これはモ
ード変換が引き続き生じ、最適な界分布からずれてくる
ためであると考えられる。この光の伝搬の様子を図３に
示す。同図からスポットサイズ変換用光導波路内におけ
る導波光の形状の変化の様子がわかる。なお、図３は伝
搬距離を５μｍとした様子を示す。Now, the principle of the present invention will be described.
The guided light propagating in the core 2 of the first optical waveguide is ψ 0 , and the mode propagating in the core 3 of the spot size conversion optical waveguide which is a multimode optical waveguide is φ i (φ i is also called an eigenfunction. , I = 0, 1, 2, ... N). When the guided light ψ 0 propagating in the core 3 of the first optical waveguide is incident on the core 4 of the spot size conversion optical waveguide, the guided light ψ 0 of the spot size conversion optical waveguide is expressed by the following equation (2). It is expanded by the eigenfunction φ i of the core 4. ψ 0 = Σc i φ i (2) Here, c i is the expansion coefficient, and Σ represents the sum of 0 to N for i (see the above-mentioned reference).
Immediately after the guided light ψ 0 is incident on the core 4 of the spot size conversion optical waveguide, the guided light ψ 0 is reproduced and propagated as a guided light of almost the same shape due to the contribution of the higher mode in the spot size conversion optical waveguide. To do. However, since there is a difference in the propagation velocity between the modes, the shape of the guided light formed by superposing them changes with the propagation distance (in this case, spreads). As a result, it is understood that the coupling loss can be reduced together with the length of the spot size conversion optical waveguide as shown in FIG. Although a spherical SMF is assumed as the input optical waveguide here, a normal SMF may be used. In that case, the spot size conversion optical waveguide and the SMF are used.
A lens may be inserted between the MFs. Also, from FIG.
It can be seen that the coupling loss in this case is minimum when the length of the spot size conversion optical waveguide is 5.5 μm, but increases again and becomes almost the original value when the length becomes longer. This is considered to be because mode conversion continues to occur and deviates from the optimal field distribution. The state of this light propagation is shown in FIG. The figure shows how the shape of the guided light changes in the spot size conversion optical waveguide. Note that FIG. 3 shows a state in which the propagation distance is 5 μm.
【００１４】一方、本実施例において光の入出力を反転
する、即ち先球ＳＭＦ５から光を出射すると、スポット
サイズ変換用光導波路内において導波光の広がりは縮小
され、第１の光導波路のコア３に効率よく光を結合でき
る。On the other hand, in the present embodiment, when the input / output of light is reversed, that is, when the light is emitted from the front spherical SMF 5, the spread of the guided light is reduced in the spot size conversion optical waveguide, and the core of the first optical waveguide is reduced. Light can be efficiently coupled to 3.
【００１５】なお、第１の光導波路を伝搬する導波光の
スポットサイズが０．５μｍである図２においてはＷ＝
Ｄ＝２μｍとしたが、ＷとＤがこれ以上大きくなると逆
に結合損失が大きくなることを計算により確認してい
る。これは、０．５μｍという小さなスポットサイズに
起因する回折結果（液面の歪効果）のためであると考え
られる。そこで、ＷとＤをなるべく大きくして、先球Ｓ
ＭＦとの結合損失を一層下げるには第１の光導波路を伝
搬する導波光のスポットサイズをなるべく大きくするよ
う工夫すればよい。即ち、例えば、第１の光導波路のコ
ア３の出射側をテーパ状に細くする。あるいは異なった
幅と厚みの複数の多モード光導波路を多段接続して、多
モード光導波路の幅と厚みを徐々に大きくしてもよい。
さらには、例えば最終段にコアとクラッドとの屈折率差
を小さくすることによりスポットサイズを拡大した単一
モード光導波路を形成してもよい。この実施例を図４に
示す。Note that in FIG. 2 where the spot size of the guided light propagating through the first optical waveguide is 0.5 μm, W =
Although D = 2 μm was set, it has been confirmed by calculation that the coupling loss increases conversely when W and D become larger than this. It is considered that this is due to the diffraction result (liquid surface distortion effect) due to the small spot size of 0.5 μm. Therefore, W and D are made as large as possible, and the front ball S
In order to further reduce the coupling loss with the MF, it may be devised to make the spot size of the guided light propagating through the first optical waveguide as large as possible. That is, for example, the emission side of the core 3 of the first optical waveguide is tapered to be thin. Alternatively, a plurality of multimode optical waveguides having different widths and thicknesses may be connected in multiple stages to gradually increase the width and thickness of the multimode optical waveguides.
Furthermore, for example, a single mode optical waveguide having an enlarged spot size may be formed in the final stage by reducing the refractive index difference between the core and the clad. This embodiment is shown in FIG.
【００１６】図４は図１（Ｂ）に対応する断面図であ
り、図中、１１は半導体光導波路、１２はそのクラッ
ド、１３は第１の光導波路のコア、１４Ａ，１４Ｂは多
モード光導波路のコア、１４Ｃは単一モード光導波路の
コアである。すなわち、本実施例では、スポットサイズ
変換用光導波路を３段階にして、コア１４Ａ，１４Ｂで
幅と厚みを徐々に大きくし、さらに出射端を単一モード
導波路としている。これにより、先球ＳＭＦ等との結合
損失を一層下げることができる。また、この場合には所
定の多モード光導波路の先端に単一モード光導波路が形
成されているが、単一モード光導波路は長さを長くして
もモード変換を起こさないのでクリーブによる端面加工
が容易となるという効果も奏する。FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B, in which 11 is a semiconductor optical waveguide, 12 is a clad thereof, 13 is a core of the first optical waveguide, and 14A and 14B are multimode optical waveguides. The core of the waveguide, 14C, is the core of the single mode optical waveguide. That is, in this embodiment, the optical waveguide for spot size conversion has three stages, the width and thickness of the cores 14A and 14B are gradually increased, and the exit end is a single mode waveguide. This can further reduce the coupling loss with the front SMF or the like. In this case, a single-mode optical waveguide is formed at the tip of a given multimode optical waveguide, but since the single-mode optical waveguide does not cause mode conversion even if the length is increased, end face processing by cleaving is performed. There is also an effect that it becomes easy.
【００１７】以上、実施例では半導体光導波路について
説明したが、本発明は石英導波路などの誘電体光導波
路、あるいはアレー形光導波路の場合にも適用可能であ
ることは言うまでもない。Although the semiconductor optical waveguide has been described in the above embodiments, it goes without saying that the present invention is also applicable to a dielectric optical waveguide such as a quartz waveguide or an array type optical waveguide.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではこのス
ポットサイズ変換のために多モード光導波路を用い、多
モード光導波路内のモード変換効果を利用するとともに
多モード光導波路の長さを最適に設定することにより、
従来の単一モード光導波路を用いたスポットサイズ変換
素子と比較してスポットサイズの変換効率を向上でき、
さらに光導波路の厚み方向のスポットサイズも大きくで
きるという効果も奏する。As described above, in the present invention, the multimode optical waveguide is used for this spot size conversion, the mode conversion effect in the multimode optical waveguide is utilized, and the length of the multimode optical waveguide is optimized. By setting
The spot size conversion efficiency can be improved compared to the conventional spot size conversion element using a single mode optical waveguide,
Further, there is an effect that the spot size in the thickness direction of the optical waveguide can be increased.
【図１】第１の実施例に係るスポットサイズ変換素子を
説明する斜視図及びそのＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線断面図であ
る。FIG. 1 is a perspective view illustrating a spot size conversion element according to a first embodiment and a cross-sectional view taken along line AA and BB thereof.
【図２】本発明の原理を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.
【図３】本発明の原理を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.
【図４】他の実施例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment.
【図５】従来のスポットサイズ変換の一例を示す斜視図
及びそのＣ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線断面図である。FIG. 5 is a perspective view showing an example of conventional spot size conversion, and a cross-sectional view taken along line CC and DD of FIG.
１，１１ 半導体光導波路 ２，１２ クラッド ３，１３ 第１の光導波路のコア ４，１４Ａ，１４Ｂ 多モード光導波路のコア（スポッ
トサイズ変換用光導波路） ５ 先球ＳＭＦ（第２の光導波路） ６ クラッド ７ コア １４Ｃ 単一モード光導波路のコア（スポットサイズ変
換用光導波路）1, 11 Semiconductor optical waveguide 2, 12 Clad 3, 13 First optical waveguide core 4, 14A, 14B Multimode optical waveguide core (spot size conversion optical waveguide) 5 Spherical SMF (second optical waveguide) 6 clad 7 core 14C single mode optical waveguide core (optical waveguide for spot size conversion)
Claims (6)
光導波路と、導波光のスポットサイズが大きい第２の光
導波路と、これらを接続すると共にスポットサイズを変
換するスポットサイズ変換用光導波路とを少なくとも有
し且つ前記第１の光導波路及び第２の光導波路がほぼ単
一モードの光を伝搬する導波路形スポットサイズ変換素
子において、前記スポットサイズ変換用光導波路を多モ
ード光導波路とすると共に該多モード光導波路内でのモ
ード変換効果により前記第１の光導波路から入射して伝
搬する導波光のスポットサイズを拡大するよう当該多モ
ード光導波路の長さを設定したことを特徴とする導波路
形スポットサイズ変換素子。1. A first optical waveguide having a small spot size of guided light, a second optical waveguide having a large spot size of guided light, and a spot size conversion optical waveguide connecting these and converting the spot size. In the waveguide type spot size conversion element having at least the above, and the first optical waveguide and the second optical waveguide propagate substantially single mode light, the spot size conversion optical waveguide is a multimode optical waveguide. At the same time, the length of the multimode optical waveguide is set so that the spot size of the guided light which is incident and propagates from the first optical waveguide is enlarged by a mode conversion effect in the multimode optical waveguide. Waveguide type spot size converter.
光導波路と、導波光のスポットサイズが大きい第２の光
導波路と、これらを接続する共にスポットサイズを変換
するスポットサイズ変換用光導波路とを少なくとも有し
且つ前記第１の光導波路及び第２の光導波路がほぼ単一
モードの光を伝搬する導波路形スポットサイズ変換素子
において、前記スポットサイズ変換用光導波路を多モー
ド光導波路とすると共に該多モード光導波路内でのモー
ド変換効果により前記第２の光導波路から入射して伝搬
する導波光のスポットサイズを縮小するよう当該多モー
ド光導波路の長さを設定したことを特徴とする導波路形
スポットサイズ変換素子。2. A first optical waveguide having a small spot size of guided light, a second optical waveguide having a large spot size of guided light, and a spot size conversion optical waveguide for connecting these and converting the spot size. In the waveguide type spot size conversion element having at least the above, and the first optical waveguide and the second optical waveguide propagate substantially single mode light, the spot size conversion optical waveguide is a multimode optical waveguide. At the same time, the length of the multimode optical waveguide is set so as to reduce the spot size of the guided light which is incident and propagates from the second optical waveguide due to the mode conversion effect in the multimode optical waveguide. Waveguide type spot size converter.
ズ変換用光導波路として複数個の多モード光導波路を用
いたことを特徴とする導波路形スポットサイズ変換素
子。3. A waveguide type spot size conversion element according to claim 1, wherein a plurality of multimode optical waveguides are used as the spot size conversion optical waveguide.
サイズ変換用光導波路の少なくとも一部に単一モード光
導波路を用いたことを特徴とする導波路形スポットサイ
ズ変換素子。4. The waveguide type spot size conversion element according to claim 1, wherein a single mode optical waveguide is used for at least a part of the spot size conversion optical waveguide.
ットサイズ変換用光導波路と第２の光導波路との間に少
なくとも１個のレンズを挿入したことを特徴とするスポ
ットサイズ変換素子。5. The spot size conversion element according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein at least one lens is inserted between the spot size conversion optical waveguide and the second optical waveguide.
第１の光導波路、スポットサイズ変換用光導波路及び第
２の光導波路の対をアレー状に並べたことを特徴とする
導波路形スポットサイズ変換素子。6. The method according to claim 1, 2, 3, 4, or 5,
A waveguide type spot size conversion element, characterized in that a pair of a first optical waveguide, a spot size converting optical waveguide and a second optical waveguide are arranged in an array.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22185391A JPH0560928A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Waveguide type spot size converting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22185391A JPH0560928A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Waveguide type spot size converting element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560928A true JPH0560928A (en) | 1993-03-12 |
Family
ID=16773216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22185391A Pending JPH0560928A (en) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | Waveguide type spot size converting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0560928A (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08181376A (en) * | 1994-12-21 | 1996-07-12 | Nec Corp | Optical semiconductor element |
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| US9453962B2 (en) | 2010-08-12 | 2016-09-27 | Octrolix Bv | Beam combiner |
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1991
- 1991-09-02 JP JP22185391A patent/JPH0560928A/en active Pending
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