JPS6394205A - 双方向伝送用光励振装置 - Google Patents
双方向伝送用光励振装置Info
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- JPS6394205A JPS6394205A JP23900486A JP23900486A JPS6394205A JP S6394205 A JPS6394205 A JP S6394205A JP 23900486 A JP23900486 A JP 23900486A JP 23900486 A JP23900486 A JP 23900486A JP S6394205 A JPS6394205 A JP S6394205A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- waveguide
- refractive index
- bidirectional transmission
- optical fiber
- Prior art date
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- Pending
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光ファイバと導波路の接続方法、半導体発光
あるいは受光素と薄波路の接続方法に関する。
あるいは受光素と薄波路の接続方法に関する。
光フアイバ通信の急速な進展に伴い、半導体発光素子、
受光素子、光スィッチ、光変調素子、光導 合分波素子、および光を瀞波する光導波路などを集積化
する、いわゆる光集積回路の研究が活発化してきた。こ
の光集積回路における重要な課題は、光導波路と上記光
素子、あるいは光ファイバとの結合にある。すなわち、
いかに効率良く結合させるかが重要である。
受光素子、光スィッチ、光変調素子、光導 合分波素子、および光を瀞波する光導波路などを集積化
する、いわゆる光集積回路の研究が活発化してきた。こ
の光集積回路における重要な課題は、光導波路と上記光
素子、あるいは光ファイバとの結合にある。すなわち、
いかに効率良く結合させるかが重要である。
従来、上記結合方法の代表例として、第５図に示すよう
な端面直接結合法と、第６図に示すようなテーパ導波路
を介しての結合法がある（特開昭６０−１３３４０８号
公報）。
な端面直接結合法と、第６図に示すようなテーパ導波路
を介しての結合法がある（特開昭６０−１３３４０８号
公報）。
第５図の方法は、構造が簡単である反面、高結合効率を
得るためには光導波路９のサイズを光フアイバのコア部
の直径に近づけなければならないという制約があり、光
導波路の設計自由度がない。
得るためには光導波路９のサイズを光フアイバのコア部
の直径に近づけなければならないという制約があり、光
導波路の設計自由度がない。
第６図の方法は、第５図の改良法であり、入力導波路１
０の屈折率ｎｌ を光導波路９の屈折率ｎ。
０の屈折率ｎｌ を光導波路９の屈折率ｎ。
と等しいかそれよりも大きくとり、かつ基板８の屈折率
ｎｓ ′＠：ｎｏ ＋ ｎｔ よりも低くとるようにし
た構成である。この構成では、光導波路９のサイズは光
ファイバ５のコア部６の直径に無関係に設計することが
でき、その代わりに、人力薄波路１０の厚み２幅を光フ
ァイバのコア部のサイズに合わせるように設計される。
ｎｓ ′＠：ｎｏ ＋ ｎｔ よりも低くとるようにし
た構成である。この構成では、光導波路９のサイズは光
ファイバ５のコア部６の直径に無関係に設計することが
でき、その代わりに、人力薄波路１０の厚み２幅を光フ
ァイバのコア部のサイズに合わせるように設計される。
したがって、光ファイバからの光は人力導波路１０に高
効率で結合される。そして入力薄波路のテーバ部１１を
介して光導波路に高効率で励振される。第５図および第
６図において、光ファイバの代わりに半導体レーザを用
いてもよい、しかし、第６図の励振方法は光ファイバあ
るいは半導体レーザから光導波路への励振方法としては
有効であるが、第７図のような双方向伝送用光モジュー
ル１に光ファイバ５を接続した構成の励振方法には不向
きである。すなわち、光モジュール１には光フアイバ５
内を伝搬してきた波長λ２の光を結合させると共に、逆
に光フアイバ５内へ光モジュール１からの波長λｌの光
を結合させなければならない、第６図の場合に、光導波
路９内を伝搬している光を入力導波路１０を介して逆に
光ファイバ５のコア部６に高効率で結合させることは非
常にむずかしい、その理由は、光導波路９内を矢印２２
のごとく伝搬していって入力導波路１０に結合しにくい
ためである。
効率で結合される。そして入力薄波路のテーバ部１１を
介して光導波路に高効率で励振される。第５図および第
６図において、光ファイバの代わりに半導体レーザを用
いてもよい、しかし、第６図の励振方法は光ファイバあ
るいは半導体レーザから光導波路への励振方法としては
有効であるが、第７図のような双方向伝送用光モジュー
ル１に光ファイバ５を接続した構成の励振方法には不向
きである。すなわち、光モジュール１には光フアイバ５
内を伝搬してきた波長λ２の光を結合させると共に、逆
に光フアイバ５内へ光モジュール１からの波長λｌの光
を結合させなければならない、第６図の場合に、光導波
路９内を伝搬している光を入力導波路１０を介して逆に
光ファイバ５のコア部６に高効率で結合させることは非
常にむずかしい、その理由は、光導波路９内を矢印２２
のごとく伝搬していって入力導波路１０に結合しにくい
ためである。
特に、光導波路９が単一モードあるいは低次モード伝送
用にサイズ、屈折率が定められている場合には、その傾
向が大きい。
用にサイズ、屈折率が定められている場合には、その傾
向が大きい。
本発明の目的は、上記問題点を解決させることにある。
すなわち、双方向伝送用光集積化モジュールと光ファイ
バとの結合を高効率で実現させることにある。また、光
導波路のサイズは上記高効率化と無関係に選べるような
設計自由度をもたせた方法も合わせて提供することにあ
る。
バとの結合を高効率で実現させることにある。また、光
導波路のサイズは上記高効率化と無関係に選べるような
設計自由度をもたせた方法も合わせて提供することにあ
る。
上記目的は次のような構成方法にすることにより、達成
される。すなわち、基板上に屈折率ｎｃ１の層を介して
屈折率ｎｌの入力薄波路と屈折率ｎｏの先導波路を接し
て平行に配置しくｎｌ、≧−ｎ。
される。すなわち、基板上に屈折率ｎｃ１の層を介して
屈折率ｎｌの入力薄波路と屈折率ｎｏの先導波路を接し
て平行に配置しくｎｌ、≧−ｎ。
＞ｎｃｌ）、該平行配置した両導波路の外周を屈折率ｎ
ｃｚ Ｃｎｔ＞ｎｏ＞ｎｃｓンｎｃ２）で覆い、該入力
導波路の一方端に光ファイバあるいは半導体光素子を配
置させ、その反対端をテーバ形状にし、また入力導波路
の一方端側の光導波路もテーバ形状にした構成にするこ
とにより達成される。
ｃｚ Ｃｎｔ＞ｎｏ＞ｎｃｓンｎｃ２）で覆い、該入力
導波路の一方端に光ファイバあるいは半導体光素子を配
置させ、その反対端をテーバ形状にし、また入力導波路
の一方端側の光導波路もテーバ形状にした構成にするこ
とにより達成される。
光ファイバ（あるいは半導体発光素子）からの光信号は
入力導波路に励振され、入力導波路を伝搬し、テーバ部
内をジグザグに反射をくり返し、そのたびに反射角度を
大きくし、除々に光導波路内に結合されていく。逆に先
導波路内を逆方向に伝搬してきた光信号は、光導波路の
テーバ部に入るにつれて除々に反射角度を大きくし、入
力導波路に効率よく結合され、そして入力導波路から光
ファイバへ光信号が結合され、光フアイバ内を逆方向に
伝搬していく。
入力導波路に励振され、入力導波路を伝搬し、テーバ部
内をジグザグに反射をくり返し、そのたびに反射角度を
大きくし、除々に光導波路内に結合されていく。逆に先
導波路内を逆方向に伝搬してきた光信号は、光導波路の
テーバ部に入るにつれて除々に反射角度を大きくし、入
力導波路に効率よく結合され、そして入力導波路から光
ファイバへ光信号が結合され、光フアイバ内を逆方向に
伝搬していく。
第１図に本発明の双方向伝送周光励振方法の実施例を示
す、この図は側面図の一部を示したものであり、半導体
レーザ、受光素子などの光素子は省略して記載されてい
ないが、実際には当然存在するものである。５は光ファ
イバ、６はコア部、７はクラッド部である。この光フア
イバ内には双方向に光が伝送される。入力薄波路（屈折
率ｎｘ）１２は角度αＢのテーパ部１３を有している。
す、この図は側面図の一部を示したものであり、半導体
レーザ、受光素子などの光素子は省略して記載されてい
ないが、実際には当然存在するものである。５は光ファ
イバ、６はコア部、７はクラッド部である。この光フア
イバ内には双方向に光が伝送される。入力薄波路（屈折
率ｎｘ）１２は角度αＢのテーパ部１３を有している。
光導波路（屈折率ｎｏ）１４も角度α＾のテーバ部１５
を有している。基板８の屈折率はこの場合ｎｃｌとする
。各々の屈折率の関係は次式のように決定される。
を有している。基板８の屈折率はこの場合ｎｃｌとする
。各々の屈折率の関係は次式のように決定される。
。□、≧−ｎｏ＞。。□ ・・・
（１）入力導波路１２の上面はこの場合、空気で覆われ
ている。入力導波路１２．光導波路１４はこの場合、３
次元導波路（埋込み型、リッジ型など）であるが、光フ
ァイバと入力導波路の間にレンズを設ける構成にすれば
、スラブ導波路であってもよい。ここで、角度αＢ、α
＾は入力導波路１２と光導波路１４間の結合が強くなる
ようにできる限り小さい角度が好ましい、すなわち、光
線方程式により近似的に表わすとすると、上記角度と相
接する側の導波路への屈折角θ、との関係は、で表わさ
れる。上式において、ｎｌとｎｏはほぼ等しい。そして
θ、が９０”に近い程、結合量が大きくとれる。したが
って、式（２）より、αＢは小さい方がよい。具体的に
は１０°以下が好ましい。またこのα＾、αＢの値が小
さいほど、導波路以外への放射光を小さく抑えることが
できる。
（１）入力導波路１２の上面はこの場合、空気で覆われ
ている。入力導波路１２．光導波路１４はこの場合、３
次元導波路（埋込み型、リッジ型など）であるが、光フ
ァイバと入力導波路の間にレンズを設ける構成にすれば
、スラブ導波路であってもよい。ここで、角度αＢ、α
＾は入力導波路１２と光導波路１４間の結合が強くなる
ようにできる限り小さい角度が好ましい、すなわち、光
線方程式により近似的に表わすとすると、上記角度と相
接する側の導波路への屈折角θ、との関係は、で表わさ
れる。上式において、ｎｌとｎｏはほぼ等しい。そして
θ、が９０”に近い程、結合量が大きくとれる。したが
って、式（２）より、αＢは小さい方がよい。具体的に
は１０°以下が好ましい。またこのα＾、αＢの値が小
さいほど、導波路以外への放射光を小さく抑えることが
できる。
第２図は本発明の双方向伝送月光励振方法の別の実施例
を示したものである。これは入力導波路。
を示したものである。これは入力導波路。
１２を下に、その上に光導波路１４を設けた構造である
。光導波路１４の上部は空気で覆われているので、光導
波路から入力導波路への結合効率は第１図の場合よりも
よい。
。光導波路１４の上部は空気で覆われているので、光導
波路から入力導波路への結合効率は第１図の場合よりも
よい。
第３図は第２図の入力導波路の下に低屈折率（ｎｃｘ）
層１６を、光導波路の上部に低屈折率（ｎ ｃｚ）層１
７をそれぞれ設けた構成である。この場合、基板８の屈
折率は１６の屈折率よりも高くてもよい。
層１６を、光導波路の上部に低屈折率（ｎ ｃｚ）層１
７をそれぞれ設けた構成である。この場合、基板８の屈
折率は１６の屈折率よりも高くてもよい。
第４図は基板８に半導体レーザ２４を設けた光モジュー
ルの実施例である。同図において、１８はＩｎＰ層、１
９はＩｎＰバッファ層、２５はＩｎＧａＡｓＰの活性層
、２６はＩｎＰバッファ層、２７はＩｎＰクラッド層で
ある。１２′は半導体レーザ２４と光導波路１４とを結
合させる入力導波路であるが、この屈折率は半導体レー
ザ２４との結合効率が最適になるように選ばれる。した
がって、１２の入力導波路の屈折率と異なっていてもよ
い。
ルの実施例である。同図において、１８はＩｎＰ層、１
９はＩｎＰバッファ層、２５はＩｎＧａＡｓＰの活性層
、２６はＩｎＰバッファ層、２７はＩｎＰクラッド層で
ある。１２′は半導体レーザ２４と光導波路１４とを結
合させる入力導波路であるが、この屈折率は半導体レー
ザ２４との結合効率が最適になるように選ばれる。した
がって、１２の入力導波路の屈折率と異なっていてもよ
い。
本発明は上記実施例に限定されない、まず基板の材質は
半導体以外に、ガラス、サファイヤなどであってもよい
、また基板には半導体光素子以外に、光合分波素子、光
スイツチ素子、光合分岐素子、レンズ、などの光素子、
電気回路（レーザ駆動回路、増幅回路、など）を含んで
いてもよい。
半導体以外に、ガラス、サファイヤなどであってもよい
、また基板には半導体光素子以外に、光合分波素子、光
スイツチ素子、光合分岐素子、レンズ、などの光素子、
電気回路（レーザ駆動回路、増幅回路、など）を含んで
いてもよい。
［発明の効果〕
本発明によれば、双方向伝送用光集積化モジュールと光
ファイバ（あるいは半導体光素子）との結合を高効率で
実現させることができる。また光導波路のサイズを上記
高効率化とほぼ無関係に選ぶことができるので、設計の
自由度をもたせることができる。
ファイバ（あるいは半導体光素子）との結合を高効率で
実現させることができる。また光導波路のサイズを上記
高効率化とほぼ無関係に選ぶことができるので、設計の
自由度をもたせることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図、第３図及び第４図は本発明の双方向伝
送月光励振方法の実施例を示す図、第５図および第６図
は従来の光ファイバ（あるいは半導体光素子）と光モジ
ュールの結合方法を示す図、第７図は本発明者が検討中
の双方向伝送用光モジュールと光ファイバを結合した概
略図である。 １・・・双方向伝送用光モジュール、２・・・発光素子
、３・・・受光素子、４・・・光合分波器、５・・・光
ファイバ、６・・・コア部、７・・・クラッド部、８・
・・基板、９・・・光導波路、１０，１２，１２’・・
・入力光導波路、１３．１３’ 、１５，１５’・・・
テーパ部、１４・・・光導波路、１６．１７・・・クラ
ッド部、１８・・・ＩｎＰ層、１９・・・ＩｎＰバッフ
ァ層、２４・・・半導体レーザ、２５−ＩｎＧａＡｓＰ
活性層、２６ ”・Ｉ ｎ Ｐパツフ第 １１７ Ｚ ２ ＋］ Ｚ３ 図 ／ｂ クラ、７ド郵 １７ クラ・・ド苦ｐ 名 ５ ロ ア クラ１．ド（ｐ ’Ｈｂ ロ ア ７ラン）−ＩＰ ＩＯ）ｓｎｅ％ｉｋｚ ｑ
ｌ￥１
送月光励振方法の実施例を示す図、第５図および第６図
は従来の光ファイバ（あるいは半導体光素子）と光モジ
ュールの結合方法を示す図、第７図は本発明者が検討中
の双方向伝送用光モジュールと光ファイバを結合した概
略図である。 １・・・双方向伝送用光モジュール、２・・・発光素子
、３・・・受光素子、４・・・光合分波器、５・・・光
ファイバ、６・・・コア部、７・・・クラッド部、８・
・・基板、９・・・光導波路、１０，１２，１２’・・
・入力光導波路、１３．１３’ 、１５，１５’・・・
テーパ部、１４・・・光導波路、１６．１７・・・クラ
ッド部、１８・・・ＩｎＰ層、１９・・・ＩｎＰバッフ
ァ層、２４・・・半導体レーザ、２５−ＩｎＧａＡｓＰ
活性層、２６ ”・Ｉ ｎ Ｐパツフ第 １１７ Ｚ ２ ＋］ Ｚ３ 図 ／ｂ クラ、７ド郵 １７ クラ・・ド苦ｐ 名 ５ ロ ア クラ１．ド（ｐ ’Ｈｂ ロ ア ７ラン）−ＩＰ ＩＯ）ｓｎｅ％ｉｋｚ ｑ
ｌ￥１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、屈折率ｎ＿１の入力導波路と屈折率ｎ＿０の光導波
路（ｎ＿１≧ｎ＿０）が互いに接して平行に配置され、
該平行配置された両導波路の周りは上記屈折率よりは低
屈折率の層で覆われ、上記入力導波路の一端に光ファイ
バあるいは半導体光素子が配置され、その他端側がテー
パ形状を呈し、また入力導波路側の光導波路もテーパ形
状を呈していることを特徴とする双方向伝送用光励振装
置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記両導波路が基
板上に形成されていることを特徴とする双方向伝送用光
励振装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記基板上に半導
体光素子が少なくとも１個形成されていることを特徴と
する双方向伝送用光励振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23900486A JPS6394205A (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 双方向伝送用光励振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23900486A JPS6394205A (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 双方向伝送用光励振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6394205A true JPS6394205A (ja) | 1988-04-25 |
Family
ID=17038463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23900486A Pending JPS6394205A (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 双方向伝送用光励振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6394205A (ja) |
Cited By (10)
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| JPS60133408A (ja) * | 1983-12-22 | 1985-07-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光結合装置 |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP23900486A patent/JPS6394205A/ja active Pending
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