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JP2002162528A - 平面型光回路及び光回路 - Google Patents

平面型光回路及び光回路

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JP2002162528A
JP2002162528A JP2001254990A JP2001254990A JP2002162528A JP 2002162528 A JP2002162528 A JP 2002162528A JP 2001254990 A JP2001254990 A JP 2001254990A JP 2001254990 A JP2001254990 A JP 2001254990A JP 2002162528 A JP2002162528 A JP 2002162528A
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waveguide
optical circuit
core
core width
substrate
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JP2001254990A
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隆之 水野
Tsutomu Kito
勤 鬼頭
Yasuyuki Inoue
靖之 井上
Yoshinori Hibino
善典 日比野
Mikitaka Itou
幹隆 井藤
Takashi Saida
隆志 才田
Yasuhiro Hida
安弘 肥田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 小型化を図りながらも結合損失を抑制するこ
とができる光回路を提供する。 【解決手段】 基板と、屈折率の高いコアを屈折率の低
いクラッドに埋め込んだ導波路と、該導波路の一部とし
て基板端面近傍に配置されたスポットサイズ変換器２０
とから構成される光回路において、該スポットサイズ変
換器２０は、そのコア幅が基板端面において最小となる
ように形成され、基板端面側のコア幅微調整部２１とそ
れに続くコア幅変換部２２とを有し、該コア幅微調整部
２１の平均テーパ角度θ１が、０°よりも大きく該コア
幅変換部２２の平均テーパ角度θ２よりも小さくなるよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバとの接
続や互いを接続する際に生じる結合損失を低減すること
ができる平面型光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】今後の超高速大容量光通信システムにお
ける光信号のルーティングなどのような重要な機能を担
う主要部品として、平面型光回路が益々多用されると予
測される。特に、通信容量の増加に伴い、さらに大規模
な光通信システムの構築が求められている。このような
光通信システムの大規模化を実現するには、平面型光回
路を小型化し、多数の平面型光回路を接続できるように
することが必須である。
【０００３】この従来の平面型光回路の概略構造を図３
０に示す。図３０に示すように、基板１１１上には、入
力導波路１１２が形成されている。この入力導波路１１
２は、基板１１１に形成されたスラブ導波路１１３に接
続している。スラブ導波路１１３には、基板１１１に形
成された複数のアレイ導波路１１４の一端側がそれぞれ
接続している。これらアレイ導波路１１４の途中には、
偏光依存性を解消する1/2波長板１１５が設けられてい
る。これらアレイ導波路１１４の他端側は、基板１１１
に形成されたスラブ導波路１１６に接続している。スラ
ブ導波路１１６には、基板１１１に形成された複数の出
力導波路１１７がそれぞれ接続している。
【０００４】このような平面型光回路１１０において
は、複数の異なる波長を有する多重化された光信号を入
力導波路１１２から入射すると、当該光がスラブ導波路
１１３を介してアレイ導波路１１４に入射し、 1/2波長
板１１５で偏光依存性を解消されると共に、各アレイ導
波路１１４の光路長の差により、スラブ導波路１１６内
で各波長ごとに分波して各出力導波路１１７から出力さ
れる。
【０００５】このような平面型光回路１１０において、
小型化を実現するには、下記の式（１）で示されるよう
に、コアの屈折率ｎcoreとクラッドの屈折率ｎcladとの
差に対するコアの屈折率ｎcoreの割合である比屈折率差
Δが１％以上の高い値を示す導波路（以下「ＳＨΔ導波
路」という。）を適用すると極めて有効である。なぜな
ら、比屈折率差Δの高い導波路ほど光の閉じ込めが強
く、急激に曲がるような導波路にも対応することができ
るからである。
【０００６】 Δ＝（ｎcore−ｎclad）／ｎcore （１）
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳＨΔ
導波路は、結合損失（接続損失ともいう）が非常に大き
いことが難点となっている。ここで、結合損失について
説明する。図３１に示すように、光ファイバ１２０のコ
ア１２０ａを伝搬する光信号を平面型光回路１１０の入
力導波路１１２のコア１１２ａに入力する場合、結合損
失といわれる光信号の減衰を生じてしまう。結合損失
は、異種の導波路を接続する場合に生じ、異種の導波路
間で界分布が異なることに起因しており、接続点が増え
るにしたがって増大してしまう。例えば、光通信システ
ムに用いる波長１．５μｍでは、コア径９μｍの単一モ
ード光ファイバと５μｍ四方のＳＨΔ導波路との間で約
３．５ｄＢもの多大な結合損失を生じてしまうのであ
る。
【０００７】光通信システムに使用する平面型光回路１
１０においては、小型化と結合損失の低減とが相反関係
にある。すなわち、Δを大きくすると、回路は小型化さ
れるが、結合損失は大きくなる。従って、実用的なシス
テムの構築に限界があった。すなわち、ＳＨΔ導波路の
結合損失の低減を図らなければ、今後望まれる通信路の
大容量化に対応することが難しくなってしまい、光通信
システムの機能や規模が制約されるようになってしまう
のである。
【０００８】ＳＨΔ導波路と光ファイバとの結合損失を
低減する１つの方法として、図３２に示すような基板端
面近傍でコア幅を狭くしたスポットサイズ変換器を用い
ることが知られている（例えば、特開昭６３−２８０２
０２）。
【０００９】すなわち、コア幅をある程度以上狭くして
いくと光のスポットサイズが広くなる領域があり、その
広がったスポットサイズを光ファイバのスポットサイズ
に合わせることにより両者の結合損失を低減することが
可能となる。
【００１０】しかしながら、コア幅を低減した狭テーパ
スポットサイズ変換は、コア幅、Δなどの僅かな作製誤
差により結合損失が大きく変化することが知られてお
り、このため、これまで実用回路への適用がなされなか
った。
【００１１】本発明は、小型化を図りながらも結合損失
を抑制することができる平面型光回路を提供することを
目的とする。特に、本発明は、作製誤差に対するトレラ
ンスを大きくした狭テーパスポットサイズ変換器を用い
た平面型光回路及び光回路を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による平面型光回路は、屈折率の高いコ
アを屈折率の低いクラッドで包囲した入力導波路および
出力導波路を基板上に形成された平面型光回路におい
て、前記入力導波路の前記コアの入力端側および前記出
力導波路の前記コアの出力端側のコア幅を次第に変化さ
せるように形成したことを特徴とする。
【００１３】上述した平面型光回路において、前記入力
導波路の前記コアの入力端側および前記出力導波路の前
記コアの出力端側にテーパ部が形成され、当該テーパ部
のテーパ角が０°よりも大きく５°以下であることを特
徴とする。
【００１４】上述した平面型光回路において、前記入力
導波路の前記コアの入力端側および前記出力導波路の前
記コアの出力端側に段部が形成されていることを特徴と
する。
【００１５】上述した平面型光回路において、前記段部
の大きさが０μｍよりも大きく５μｍ以下であることを
特徴とする。
【００１６】上述した平面型光回路において、前記入力
導波路の前記コアの入力端側および前記出力導波路の前
記コアの出力端側に、コア幅を次第に変化させたテーパ
部と、コア幅の一定なストレート部とが交互に形成され
ていることを特徴とする。
【００１７】上述した平面型光回路において、前記スト
レート部の長さが１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１８】上述した平面型光回路において、前記入力
導波路の入力端側および前記出力導波路の出力端側に、
これら導波路の切断位置またはコア幅の変化位置を示す
マーカが設けられていることを特徴とする。
【００１９】上述した平面型光回路において、前記入力
導波路の前記入力端および前記出力導波路の前記出力端
の位置する前記基板の縁端側と異なる縁端側に入力端が
形成され、当該入力端側のコア幅が次第に変化するよう
に形成されたコアをクラッドで包囲した第一モニター導
波路が当該基板に形成されていることを特徴とする。
【００２０】上述した平面型光回路において、前記入力
導波路の前記入力端側の位置する前記基板の縁端側に位
置して当該入力端側と同一の形状をなす入力端と、前記
出力導波路の前記出力端側の位置する当該基板の縁端側
に位置して当該出力端と同一の形状をなす出力端とを備
えた第二モニター導波路が当該基板に形成されているこ
とを特徴とする。
【００２１】上述した平面型光回路において、前記基板
がシリコンからなり、前記導波路が石英系ガラスからな
ることを特徴とする。
【００２２】また、本発明は次のように構成することも
できる。
【００２３】前述した課題を解決するための、本発明に
よる光回路は、基板と、屈折率の高いコアを屈折率の低
いクラッドに埋め込んだ導波路と、該導波路の一部とし
て基板端面近傍に配置されたスポットサイズ変換器とか
ら構成される光回路において、該スポットサイズ変換器
は、そのコア幅が基板端面に近づくにつれて狭くなるテ
ーパ部と、コア幅一定の直線部とが交互に形成されてい
ることを特徴とする。
【００２４】上述した光回路において、前記テーパ部の
形状として最適化テーパを用いたことを特徴とする。
【００２５】また、本発明による光回路は、基板と、屈
折率の高いコアを屈折率の低いクラッドに埋め込んだ導
波路と、該導波路の一部として基板端面近傍に配置され
たスポットサイズ変換器とから構成される光回路におい
て、該スポットサイズ変換器は、そのコア幅が基板端面
において最小であり、コア幅一定の直線部を段部を介し
て複数個備え、該段部の大きさが０μｍよりも大きく５
μｍ以下であることを特徴とする。
【００２６】上述した光回路において、前記直線部の長
さが１μｍ以上であることを特徴とする。
【００２７】上述した光回路において、前記スポットサ
イズ変換器の平均テーパ角度が０°よりも大きく５°以
下であることを特徴とする。
【００２８】また、本発明による光回路は、基板と、屈
折率の高いコアを屈折率の低いクラッドに埋め込んだ導
波路と、該導波路の一部として基板端面近傍に配置され
たスポットサイズ変換器とから構成される光回路であ
り、該スポットサイズ変換器は、そのコア幅が基板端面
において最小となるように形成され、基板端面側のコア
幅微調整部とそれに続くコア幅変換部とを有し、該コア
幅微調整部の平均テーパ角度θ１が、０°より大きく該
コア幅変換部の平均テーパ角度θ２よりも小さいことを
特徴とする。
【００２９】上述した光回路において、前記コア幅微調
整部が、テーパ角度の異なる複数のテーパ部を組み合わ
せて構成されていることを特徴とする。
【００３０】上述した光回路において、前記コア幅微調
整部が、複数のテーパ部と複数のコア幅一定の直線部と
を交互に組み合わせて構成されていることを特徴とす
る。
【００３１】上述した光回路において、前記コア幅微調
整部は、コア幅一定の直線部を段部を介して複数個備
え、該段部の大きさが０μｍよりも大きく５μｍ以下で
あることを特徴とする。
【００３２】上述した光回路において、前記コア幅変換
部の形状として最適化テーパを用いたことを特徴とす
る。
【００３３】上述した光回路において、前記コア幅微調
整部の平均テーパ角度θ１が０°よりも大きく０．０４
°以下であり、前記コア幅変換部の平均テーパ角度θ２
が０．０４°よりも大きく、５°以下であることを特徴
とする。
【００３４】上述した光回路において、前記光回路に、
端面形成用マーカが設けられていることを特徴とする。
【００３５】上述した光回路において、前記マーカは、
前記コア幅微調整部の形状の変化する位置に応じて設け
られていることを特徴とする。
【００３６】上述した光回路において、前記スポットサ
イズ変換器とは別のスポットサイズ変換器を有するモニ
ター導波路が前記基板上に形成されていることを特徴と
する光回路。
【００３７】上述した光回路において、複数の前記モニ
ター導波路におけるスポットサイズ変換器が、該モニタ
ー導波路の長手方向に一定の距離だけ互いにずらして配
置されていることを特徴とする光回路。
【００３８】上述した光回路において、前記導波路の入
力端又は出力端の位置する前記基板の縁端側と異なる縁
端側に前記別のスポットサイズ変換器を備える第一モニ
ター導波路と、前記導波路の入力端及び出力端の位置す
る前記基板の両縁端側に前記別のスポットサイズ変換器
を備える第二モニター導波路とを有することを特徴とす
る光回路。
【００３９】上述した光回路において、前記導波路はモ
ニター導波路であるとすることを特徴とする。
【００４０】また、本発明は、基板と、屈折率の高いコ
アを屈折率の低いクラッドに埋め込んだ導波路と、該導
波路の一部として基板端面近傍に配置されたスポットサ
イズ変換器とから構成される光回路を入力ポート又は出
力ポートとして備えた光回路であって、該スポットサイ
ズ変換器は、そのコア幅が基板端面において最小となる
ように形成され、基板端面側のコア幅微調整部とそれに
続くコア幅変換部とを有し、該コア幅微調整部の平均テ
ーパ角度θ１が、０°よりも大きく該コア幅変換部の平
均テーパ角度θ２よりも小さいことを特徴とする。
【００４１】
【発明の実施の形態】従来技術で説明したように、狭テ
ーパを用いたスポットサイズ変換器は、光ファイバとの
結合損失が最小となるコア幅の作製トレランスが非常に
狭い。すなわちコアとクラッドとの比屈折率差Δやコア
厚などの作製条件によりコア幅の最適値が変動してしま
う。本発明では、コア幅を微調整することにより最適な
コア幅を得ることを可能とするために、入出力導波路に
おけるコア幅を基板端面に近づくにつれて狭くなるよう
にする。その端面位置を調整することにより、最適なコ
ア幅を再現性よく実現する平面型光回路を提供する。以
下、本発明における各実施の形態について説明するが、
本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではな
い。 ［第一番目の実施の形態］ ＜第一例＞本発明による平面型光回路の第一番目の実施
の形態の第一例を図１〜５を用いて説明する。図１は、
平面型光回路の概略構成図、図２は、図１の平面型光回
路の入力導波路および出力導波路のコアの抽出拡大図、
図３は、図１の平面型光回路の入力導波路および出力導
波路の作成手順の説明図、図４は、 基板端面における
コア幅と結合損失の関係を計算で求めた結果であり、図
５は、切り出し誤差の説明図である。
【００４２】図１に示すように、シリコン製の基板１１
上には、屈折率の高いコアを屈折率の低いクラッドで包
囲した石英系ガラス製の入力導波路１２が形成されてお
り、当該入力導波路１２は、図２に示すように、コア１
２ａが基板１１の縁端側に位置する入力端側において当
該入力端側ほど小さいコア幅となるテーパ状となるよう
に当該コア幅を次第に変化させたテーパ部１２ａａを有
している。
【００４３】なお、各実施の形態において、基板端面の
近傍から基板端面にかけて幅の狭くなっている導波路の
部分をスポットサイズ変換器という。例えば、図２にお
けるテーパ状となっている導波路部分はスポットサイズ
変換器である。
【００４４】図１に示すように、前記入力導波路１２
は、基板１１に形成された石英系ガラス製のスラブ導波
路１３に接続している。スラブ導波路１３には、基板１
１に形成された石英系ガラス製のアレイ導波路１４の一
端側がそれぞれ接続している。アレイ導波路１４の途中
には、偏光依存性を解消する 1/2波長板１５が設けられ
ている。アレイ導波路１４の他端側は、基板１１に形成
された石英系ガラス製のスラブ導波路１６に接続してい
る。
【００４５】前記スラブ導波路１６には、基板１１に形
成された石英系ガラス製の出力導波路１７がそれぞれ接
続しており、当該出力導波路１７は、図２に示すよう
に、そのコア１７ａが基板１１の縁端側に位置する出力
端側において当該出力側ほど小さいコア幅となるテーパ
状となるように当該コア幅を次第に変化させたテーパ部
１７ａａを有している。
【００４６】このような平面型光回路１０の上記導波路
１２，１７は、以下のようにして形成される。
【００４７】まず、シリコン製の基板１１上にＳｉＯ2
を主体とした下部クラッドガラススートを火炎堆積法に
より堆積し、続いて、ＳｉＯ2 にＧｅＯ2 を添加したコ
アガラススートを上記下部クラッドガラススート上に火
炎堆積法により堆積した後、高温熱処理（１０００℃以
上）して上記ガラススートを透明化することにより、基
板１１上に下部クラッドガラス１２ｂａおよびコアガラ
ス１２ａを形成する（図３（ａ））。このとき、下部ク
ラッドガラス１２ｂａおよびコアガラス１２ａが目的と
する厚さとなるように上記火炎堆積法による堆積時の厚
さを調整する。
【００４８】次に、フォトリソグラフィ技術により、コ
アガラス１２ａ上にエッチングマスク１００を基板１１
の縁端側において当該縁端側ほど小さい幅のテーパ状と
なるように形成した後（図３（ｂ））、反応性イオンエ
ッチングにより、コアガラス１２ａのパターン化を行い
（図３（ｃ））、続いて、エッチングマスク１００を除
去する（図３（ｄ））。
【００４９】最後に、Ｂ２Ｏ３やＰ２Ｏ５などのような
ドーパントを添加してガラス転移温度を下げたＳｉＯ２
主体の上部クラッドガラス１２ｂｂを火炎堆積法により
下部クラッドガラス１２ｂａおよびコアガラス１２ａ上
に堆積して、隣り合うコアガラス１２ａの狭い間にも当
該上部クラッドガラス１２ｂｂを入り込ませることによ
り（図３（ｅ））、基板１１上に前記導波路１２，１７
を形成することができる。
【００５０】このような平面型光回路１０においては、
複数の異なる波長を有する多重化された光信号を入力導
波路１２から入射すると、当該光がスラブ導波路１３を
介してアレイ導波路１４に入射し、 1/2波長板１５で偏
光依存性を解消されると共に、各アレイ導波路１４の行
路長の差により、スラブ導波路１６内で各波長ごとに分
波して各出力導波路１７から出力される。
【００５１】ここで、図４に、コア径９μｍの単一モー
ド光ファイバに対して、基板端面におけるコア幅と結合
損失の関係を計算で求めた結果を示す。但しコア厚は５
μｍ、Δを１．５％とした。図からわかるように、コア
幅を５μｍから徐々に狭くしていくとそれに伴い導波路
中のスポットサイズは小さくなり、一旦ファイバとの結
合損失は増加する。しかし、コア幅が４μｍ以下となる
とコアへの光の閉じこめが弱くなりスポットサイズは広
がるため、ファイバとの結合損失は低くなる。更にコア
幅を低減していくと１．２μｍ近傍で結合損失が最低に
なる。しかし、その後急速に結合損失が増加する。これ
は、コア幅が狭すぎてスポットサイズが急速に拡大する
ためである。
【００５２】さて、図４に示すように、コア幅が１．２
μｍであると、結合損失が約０．５ｄＢとなり、入出力
の両側の合計で約１．０ｄＢ程度の結合損失に抑えるこ
とができる。一方、導波路は、シングルモード光を伝搬
させるように設計するため、その材質等によってコアの
幅や厚さが決まってしまう。
【００５３】そこで、本実施の形態の第一例の平面型光
回路１０においては、前記導波路１２，１７のコア１２
ａ，１７ａの基板１１の縁端側に上述したようなテーパ
部１２ａａ，１７ａａを形成することにより、シングル
モード光の伝搬条件を満足しながらも、結合損失を低減
することができるようにしたのである。
【００５４】上記のように、コア幅１．２μｍ近傍で
は、コア幅が少しずれただけで、結合損失が大幅に増大
してしまうため、平面型光回路１０の切り出し時の誤差
によって、入力導波路１２および出力導波路１７のコア
幅がずれて結合損失の増加を引き起こしてしまう可能性
がある。
【００５５】ここで、図５に示すように、コア１２ａ，
１７ａのテーパ部１２ａａ，１７ａａのテーパ角をθと
し、切り出し位置のずれ量をΔｘとすると、コア幅の片
側のずれ量Δａを下記の式（２）で表すことができる。
【００５６】Δａ＝Δｘ・ｔａｎθ （２） 例えば、θが１．５°とした場合にΔｘが５μｍ（切り
出し誤差の通常の大きさ）となった場合、Δａは０．１
３μｍとなるため、両側のずれ量２Δａは０．２６μｍ
となる。よって、コア幅は１．２±０．２６μｍとなっ
て、図４からわかるように、結合損失は約０．７ｄＢ程
度となり、Δｘが０の場合と比べても約０．２ｄＢ程度
しか増加しない。したがって、平面型光回路１０の切り
出し時に誤差を生じても、結合損失に大きな影響を及ぼ
すことがなく、結合損失を低減した平面型光回路１０を
定常的に製作することが容易にできる。
【００５７】なお、前記導波路１２，１７のコア１２
ａ，１７ａのテーパ部１２ａａ，１７ａａのテーパ角θ
は、０°よりも大きく５°以下であると好ましい。なぜ
なら、テーパ角θが０°であると、本発明による効果を
得ることができず、テーパ角θが５°を超えると、前述
した切り出し誤差によるコア幅のずれ量Δａが大きくな
り過ぎてしまい、結合損失が大きくなり過ぎてしまうか
らである。
【００５８】また、上述した平面型光回路１０において
は、シリコン製の基板１１上に石英系の各種導波路１１
〜１７を形成したが、これに限らず、ポリイミド、シリ
コン、半導体、ＬｉＮｂＯ３等の材料からなる前記導波
路１１〜１７を各種材料の基板１１上に形成したもので
あってもよい。
【００５９】＜第二例＞図２に示すような単純なテーパ
を設ける代わりに、例えば、図６に示すように、基板１
１の縁端側に位置する入力端側または出力端側において
当該入出力端側ほど小さいコア幅となるように当該コア
幅を次第に変化させる複数の段部３２ａａ，３７ａａを
形成したコア３２ａ，３７ａを適用してもよい。
【００６０】このとき、隣接する段部３２ａａ，３７ａ
ａの差Δｂをできるだけ小さくするように当該段部３２
ａａ，３７ａａの数を多くすれば、コア３２ａ，３７ａ
の形状が上述した場合のテーパ状に近似するようにな
り、結合損失の低減効果を向上させることができるた
め、切り出し誤差Δｘを考慮した上で、できる限り段部
３２ａａ，３７ａａの数を多くした方が好ましい。
【００６１】つまり、複数の段部３２ａａ，３７ａａに
より入出力端側ほど小さいコア幅となるようにしている
ため、切り出した位置において低結合損失が得られなか
ったとしても、別の位置で再度切断して使用することが
できるので、最適なコア幅の正確な値が既知でなく、解
析による推定値しか得られない場合であっても、切り出
し位置を変えていくことにより最適なコア幅を探索する
ことができるのである。
【００６２】よって、上記コア３２ａ，３７ａを適用す
れば、切り出し誤差Δｘを生じたとしても、目的とする
コア幅を得ることが容易にできるようになる。
【００６３】ここで、前記コア３２ａ，３７ａの隣り合
う段部３２ａａ，３７ａａの差（段部の大きさ）Δｂ
は、０μｍよりも大きく５μｍ以下であると好ましい。
なぜなら、Δｂが０μｍであると、本発明による効果を
得ることができず、Δｂが５μｍを超えると、シングル
モード光の伝搬条件を満たせなくなってしまうからであ
る。
【００６４】なお、図６に示した場合では、隣接する段
部３２ａａ，３７ａａの差（段部の大きさ）Δｂおよび
段部３２ａａ，３７ａａの長さをすべて一定としたが、
隣接する段部３２ａａ，３７ａａの差（段部の大きさ）
Δｂおよび段部３２ａａ，３７ａａの長さを異なるよう
に設定することも可能である。
【００６５】＜第三例＞さらに、例えば、図７に示すよ
うに、基板１１の縁端側に位置する入力端側または出力
端側において当該入出力端側ほど小さいコア幅となるテ
ーパ状となるように当該コア幅を次第に変化させたテー
パ部４２ａａ，４７ａａと、一定のコア幅となるように
軸心方向に沿って形成されたストレート部４２ａｂ，４
７ａｂとを交互に複数形成されたコア４２ａ，４７ａを
適用することも可能である。
【００６６】このようなコア４２ａ，４７ａを適用すれ
ば、シングルモード光の伝搬条件を満足しながらも、結
合損失を低減することができるのはもちろんのこと、ス
トレート部４２ａｂ，４７ａｂで切り出すことにより、
切り出し誤差を緩衝することができ、目的とするコア幅
を得ることが容易にできる。
【００６７】ここで、前記コア４２ａ，４７ａの前記ス
トレート部４２ａｂ，４７ａｂの長さｓは、１μｍ以上
であると好ましい。なぜなら、ｓが１μｍ未満である
と、切り出し誤差を緩衝することが困難となってしまう
からである。
【００６８】なお、図７に示した場合では、テーパ部４
２ａａ，４７ａａおよびストレート部４２ａｂ，４７ａ
ｂの長さをすべて一定としたが、これら長さを異なるよ
うに設定することも可能である。
【００６９】＜第四例＞また、例えば、図８に示すよう
に、平面型光回路１０の表面の前記導波路１２，１７の
入出力端側の近傍に、これら導波路１２，１７の切断位
置を示すマーカＬa1，Ｌa2を製造時に形成したり、上述
したようなコア１２ａ，１７ａ，４２ａ，４７ａのコア
幅の変化点位置を示すマーカＬb1，Ｌb2を製造時に形成
しておけば、切断精度を容易に向上させることができ
る。
【００７０】［第二番目の実施の形態］ ＜第一例＞本発明による平面型光回路の第二番目の実施
の形態の第一例を図９，１０を用いて説明する。図９
は、平面型光回路の概略構成図、図１０は、図９の平面
型光回路の入力導波路および出力導波路のコアの抽出拡
大図である。ただし、前述した第一番目の実施の形態と
同様な部材については、前述した第一番目の実施の形態
の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、
その説明を省略する。
【００７１】本実施の形態は、平面型光回路として、光
波長多重通信システムにおいて複数の異なる波長の光信
号を合波および分波するアレイ導波路格子型光波長分波
回路（ＡＷＧ）に本発明を適用した場合である。なお、
ＡＷＧは導波路型光回路の例である。
【００７２】図９に示すように、基板１１上には、入力
導波路１２が複数形成されており、これら入力導波路１
２は、図１０に示すように、コア１２ａのテーパ部１２
ａａの入力端面のコア幅が各入力導波路１２ごとにそれ
ぞれ異なっている。
【００７３】また、基板１１には、出力導波路１７が複
数形成されており、これら出力導波路１７は、図１０に
示すように、コア１７ａのテーパ部１７ａａの出力端面
のコア幅が各出力導波路１７ごとにそれぞれ異なってい
る。
【００７４】このようなＡＷＧ５０の上記導波路１２，
１７は、基本的には前述した第一番目の実施の形態の平
面型光回路１０と同様にして作製することができ、例え
ば、図１１に示すように、基板１１の縁端側において当
該縁端側ほど小さくなると共にテーパ角θがそれぞれ異
なるテーパ状のエッチングマスクを形成して反応性イオ
ンエッチングを行ったり、図１２に示すように、基板１
１の縁端側において当該縁端側ほど小さくなると共にテ
ーパ部の区間がそれぞれ異なる同一のテーパ角θのテー
パ状のエッチングマスク１００を形成して反応性イオン
エッチングを行い、基板１１を直線的に切り出すことに
より、入力端面または出力端面のコア幅が各々異なるテ
ーパ部１２ａａ，１７ａａを有するコア１２ａ，１７ａ
を容易に形成することができる。
【００７５】このような構造をなすＡＷＧ５０において
は、複数の異なる波長を有する多重化された光信号を任
意の入力導波路１２から入射すると、当該光がスラブ導
波路１３を介してアレイ導波路１４に入射し、 1/2波長
板１５で偏光依存性を解消されると共に、各アレイ導波
路１４の行路長の差により、スラブ導波路１６内で各波
長ごとに分波して各出力導波路１７から出力される。
【００７６】このようなＡＷＧ５０によれば、前記コア
１２ａ，１７ａのテーパ部１２ａ，１７ａの入出力端面
のコア幅がそれぞれ異なっているので、製造誤差による
結合損失の増加を解消することができる。この理由を以
下に説明する。
【００７７】入力導波路１２に接続される図示しない入
力ポートから入射された多重波長の信号光は、上述した
ようにして各波長ごとに分波されて各出力導波路１７に
それぞれ接続される図示しない出力ポートから出力され
る。このとき、切り出し誤差により各出力ポートのコア
幅にバラツキがあるため、各出力ポートごとに結合損失
がそれぞれ異なってしまう。
【００７８】そこで、入力端面でのコア幅の異なる複数
の入力導波路１２を設け、これら入力導波路１２に入力
ポートを各々接続しておくことにより、結合損失を低減
できる入力ポートを各出力ポートごとに選択することが
できるようにしたものである。また、入力ポートと出力
ポートとの結合損失の和を一定にすることができるの
で、すべてのポートの結合損失の低減量を均等にするこ
とができる。
【００７９】＜第二例＞また、例えば、前述した第一番
目の実施の形態の第二例で説明したような、基板１１の
縁端側に位置する入力端側または出力端側おいて当該入
出力端側ほど小さいコア幅となるように当該コア幅を次
第に変化させる複数の段部３２ａａ，３７ａａを形成し
たコア３２ａ，３７ａを適用することも可能である。
【００８０】＜第三例＞さらに、前述した第一番目の実
施の形態の第三例で説明したような、基板１１の縁端側
に位置する入力端側または出力端側において当該入出力
端側ほど小さいコア幅となるテーパ状となるように当該
コア幅を次第に変化させたテーパ部４２ａａ，４７ａａ
と、一定のコア幅となるように軸心方向に沿って形成さ
れたストレート部４２ａｂ，４７ａｂとを交互に複数形
成されたコア４２ａ，４７ａを適用することも可能であ
る。
【００８１】＜第四例＞また、本実施の形態の第一例で
は、複数の入力導波路１２にそれぞれ接続された入力ポ
ートのうち、結合損失が最も小さくなる入力ポートを選
択して信号光を入射するようにしたが、すべての入力導
波路１２を使用する必要がある場合には、例えば、図１
３に示すように、前述した第一番目の実施の形態で説明
したような入力導波路１２を複数備えた入力ポートｉを
ＡＷＧ５０の各入力導波路１２に接続すると共に、前述
した第一番目の実施の形態で説明したような出力導波路
１７を複数備えた出力ポートｊをＡＷＧ５０の各出力導
波路１７に接続し、各入力ポートｉにおいて最適な入力
導波路１２をそれぞれ選択してＡＷＧ５０の各入力導波
路１２に信号光を入射すれば、ＡＷＧ５０の各出力導波
路１７の出力ポートｊの出力導波路１７から信号光を出
力することができるので、製造誤差にかかわらず、すべ
てのポートｉ，ｊにおいて結合損失を低減することがで
きる。
【００８２】［第三番目の実施の形態］本発明による平
面型光回路の第三番目の実施の形態を図１４を用いて説
明する。図１４は、平面型光回路の概略構成図である。
ただし、前述した第一，二番目の実施の形態と同様な部
材については、前述した第一，二番目の実施の形態の説
明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、その
説明を省略する。
【００８３】図１４に示すように、基板１１には、第一
モニター導波路６８および第二モニター導波路６９がそ
れぞれ複数形成されている。上記第一モニター導波路６
８は、入力端６８ａが、入力導波路１２の入力端および
出力導波路１７の出力端の位置する基板１１の縁端側と
異なる縁端側に位置し、当該入力端６８ａ側が、当該入
力端６８ａ側ほど小さいコア幅となるなるようにテーパ
状に形成されると共に、入力端６８ａのコア幅が、各導
波路６８ごとにそれぞれ異なる一方、出力端６８ｂが、
出力導波路１７の出力端の位置する基板１１の縁端側に
位置している。
【００８４】また、上記第二モニター導波路６９は、そ
の入力端６９ａおよび出力端６９ｂが、入力導波路１２
および出力導波路１７と同一の構造をなしている。すな
わち、その入力端６９ａが、入力導波路１２の入力端の
位置する基板１１の縁端側に位置し、当該入力端６９ａ
側が、当該入力端６９ａ側ほど小さいコア幅となるよう
にテーパ状に形成されると共に、入力端６９ａのコア幅
が、各導波路６９ごとにそれぞれ異なる一方、出力端６
９ｂが、出力導波路１７の出力端の位置する基板１１の
縁端側に位置し、当該出力端６９ｂ側が、当該出力端６
９ｂ側ほど小さいコア幅となるようにテーパ状に形成さ
れると共に、出力端６９ｂのコア幅が、各導波路６９ご
とにそれぞれ異なっている。
【００８５】このようなモニター導波路６８，６９を形
成されたＡＷＧ６０においては、基板１１の上記モニタ
ー導波路６８の上記入力端６８ａを切断してその結合損
失を測定することを繰り返し、結合損失のコア幅依存性
を調べて最適なコア幅を求めた後、当該コア幅となるよ
うに基板１１の入力導波路１２側および出力導波路１７
側の縁端を切断することにより、入力導波路１２の入力
端面および出力導波路１７の出力端面のコア幅を最適な
大きさにそれぞれ設定することができる。
【００８６】また、モニター導波路６９の結合損失を測
定すれば、入力導波路１２および出力導波路１７の切断
誤差を調べることができる。
【００８７】このような本実施の形態のＡＷＧ６０によ
れば、個々の基板１１ごとに発生する切断誤差を監視す
ることができると共に、個々の基板１１ごとに最適なコ
ア幅とすることができる。
【００８８】なお、前述した第二，三番目の実施の形態
においては、ＡＷＧに適用した場合について説明した
が、ＡＷＧに限らず、コア幅の異なる複数の入出力導波
路を設けて、最適なポートを選択して使用するようにす
れば、任意の平面型光回路において、製造誤差に関係な
く結合損失の低減を図ることができる。
【００８９】［第四番目の実施の形態］次に、第四番目
の実施の形態について図１５〜１７を用いて説明する。
【００９０】図１５は、平面型光回路の入出力導波路に
設けられたスポットサイズ変換器の拡大図、図１６は、
テーパ角と過剰損失の関係を示す図、図１７は、本実施
の形態におけるスポットサイズ変換器の適用例を示す図
である。なお、前述した実施の形態と同様な部材につい
ては、前述した実施の形態の説明で用いた符号と同一の
符号を用いることにより、その説明を省略する。
【００９１】本実施の形態は、図１に示した平面型光回
路の構成における入出力導波路に図１５に示す構成のス
ポットサイズ変換器２１を設けたものである。なお、入
力導波路及び出力導波路に設けられるスポットサイズ変
換器は同じであるので、以下、特に図中における符号を
区別しない。
【００９２】図１５に示すように、本実施例のスポット
サイズ変換器２１は、コア幅微調整部２１とそれに続く
コア幅変換部２２とから構成されている。両者の主な違
いはそのテーパ角にある。ここでテーパ角とは図２中の
θ１もしくはθ２で表される角度の２倍で定義する。コ
ア幅微調整部２１のテーパ角２θ１はコア幅変換部２２
のテーパ角２θ２に比べて小さく設定する。また、導波
路の切断位置を示すマーカ２３を設けてもよい。マーカ
の詳細については後述する。
【００９３】両者の設計パラメータについて以下に説明
する。
【００９４】本発明では、入出力導波路をテーパ形状と
し、その端面位置を調整することにより、最適なコア幅
を再現性よく実現する。しかし、導波路端面位置は以下
に示す理由により±１００μm程度の精度しかないこと
から、本実施例では、最終的に得られるコア幅の精度を
±０．１μmとするために、テーパ角度２θ１を０．０
５７°と設定している。
【００９５】一般的に光導波路と光ファイバは接着剤で
接続固定される。この接着剤の屈折率がガラスの屈折率
と微妙に異なるため、この接続面において光の反射が生
じる。この反射光が光ファイバもしくは光導波路に結合
することを防ぐために、両者の端面を５°〜１０°程度
の斜めに研磨加工するのが一般的である。この斜め研磨
加工により入出力端面を形成している現状では、入出力
端面位置を高精度に出すことは困難である。実験的に得
られた入出力端面位置精度は±１００μmであった。
【００９６】このため最適コア幅を微調整するテーパの
角度は非常に小さい値であることが望まれる。よって、
上述に通り、本実施例では、最終的に得られるコア幅の
精度を±０．１μmとするために、テーパ角度２θ１を
０．０５７°と設定している。
【００９７】この場合、単純に単一のテーパでコア幅を
５μmから０．８μmまで狭くすると４．２mmのテーパ長
が必要となる。本来、ＳＨΔ導波路を採用した目的が平
面型光回路の小型化であることから考えると、入出力導
波路が４．２mmもの長さになることは好ましくない。
【００９８】そこで本発明では、スポットサイズ変換器
２１を、損失が発生しない範囲でコア幅を急速に低減す
るコア幅変換部２２と、端面形成位置の誤差を考慮して
テーパ角を小さく設定したコア幅微調整部２１とに分け
ている。
【００９９】コア幅変換部のテーパ角２θ２は過剰損失
が発生しない範囲で大きな値が好ましい。図１６に示す
テーパ角と過剰損失の関係より、テーパ角が小さいほど
損失が低いことがわかる。本実施例では２θ２を１°と
設定し、コア幅変換部におけるコア幅を５μmから１．
５μmにまで低減させるようにした。このとき、コア幅
変換部の長さは約２００μmとなる。
【０１００】コア幅微調整部に関しては、前述の通り最
適コア幅の形成精度を±０．１μmとするために、テー
パ角度２θ１を０．０５７°と設定し、コア幅が１．５
μmから０．８μmにまで低減するテーパとした。このと
きのコア幅微調整部の長さは７００μmである。
【０１０１】この結果、コア幅微調整部とコア幅変換部
の長さの合計は９００μmとなり、単一のテーパで形成
する場合の４．２ｍｍに比べて、約１／５の長さとな
る。
【０１０２】なお、コア幅変換部のテーパ角２θ２は
０．０８°よりも大きく、１０°以下であると好まし
い。なぜなら、テーパ角２θ２が０．０８°以下である
とコア幅変換部の長さが長くなり、小型化の効果が得ら
れない。また、テーパ角２θ２が１０°よりも大きいと
過剰損失が大きくなりすぎてしまう。さらにコア幅微調
整部のテーパ角度２θ１は０°より大きく０．０８°以
下であると好ましい。なぜなら、テーパ角度２θ１が
０．０８°よりも大きいとテーパ部の長さが短くなり、
研磨の誤差により充分な精度を得られなくなってしまう
からである。
【０１０３】さて、図１５に示したスポットサイズ変換
器２０は、図１に示す平面型光回路の他、図１７に示す
ように、第二の実施の形態で説明したＡＷＧに適用する
こともできる。
【０１０４】この場合に、ＡＷＧ７０の入力端に、入力
端に近づくほどコア幅が狭くなる本発明のスポットサイ
ズ変換器を備え、ＡＷＧの出力端に、出力端に近づくほ
どコア幅が狭くなる本発明のスポットサイズ変換器を備
える。
【０１０５】また、第二の実施の形態と同様にして、入
力端面、出力端面における各スポットサイズ変換器のテ
ーパ角度θ１を異なるようにするか、もしくは、各スポ
ットサイズ変換器の位置を互いにずらしておき、基板を
直線的に切り出すことにより、端面のコア幅がそれぞれ
のスポットサイズ変換器で異なるようにすることもでき
る。
【０１０６】さらに、図１５及び図１７に示すマーカを
用いて端面の切断位置を決めることができる。図１７に
示すように、スポットサイズ変換器の上側だけにマーカ
を設けてもよいし、上側と下側に設けてもよい。
【０１０７】上記の光導波路も、これまでに説明した実
施の形態と同様の方法により形成することが可能であ
る。また、これまでの実施の形態と同様に、導波路材料
は石英系ガラスに限らず、ポリイミド、シリコン、半導
体、ＬｉＮｂＯ３ 等であってもよい。
【０１０８】また、本実施の形態は、図１３で説明した
ような入出力ポートに適用することもできる。更に、本
実施の形態では、目的とする平面型光回路としてアレイ
導波路型回折格子（ＡＷＧ）を取り上げたが、本発明の
ポイントはスポットサイズ変換器を含む入出力導波路に
あるため、平面型光回路の種類には依存しない。よっ
て、平面型光回路としてはＡＷＧに特定されるものでは
ない。
【０１０９】[第五番目の実施の形態]本発明第五の実施
形態のスポットサイズ変換器７５を図１８に、更に図１
８のコア幅微調整部７６の拡大図を図１９、２０に示
す。
【０１１０】本実施形態は、第四の実施の形態とほぼ等
しく、唯一の相違点はコア幅微調整部７６にある。図１
５に示したように、第四の実施形態ではコア幅微調整部
はテーパ角２θ１の単一のテーパ導波路で構成されてい
た。これに対し、本実施の形態では、例えば図１８に示
すように単一のテーパ導波路の代わりにテーパ角度の異
なる複数のテーパ導波路を組み合わせて構成する。
【０１１１】コア幅微調整部は例えば図１９に示すよう
に、テーパ導波路８２と直線導波路８１を交互に接続し
て構成してもよいし、図２０に示すように、直線導波路
を階段状に接続して構成してもよい。導波路端面がテー
パ部ではなく直線導波路部となることによって光ファイ
バとの結合損失が低減する。
【０１１２】ここでテーパ角２θ１の平均値（平均テー
パ角度という）を次式により定義する。ただしファイバ
と接続する側のコア幅をＷ１、コア幅変換部と接続する
側でのコア幅をＷ２、コア幅微調整部の長さをＬとする
（図２１）。
【０１１３】
【数１】 コア幅微調整部の具体的なパラメータは、平均テーパ角
度２θ１を０．０５７°、直線導波路を２００μmと
し、それを７回繰り返す構成とすると、コア幅は１．５
μmから０．８μmまで低減させることができる。
【０１１４】なお、上記の平均テーパ角度の定義は、コ
ア幅変換部についても用いることができる。この場合、
上記のＷ１としてＷ２を用い、上記のＷ２としてスポッ
トサイズ変換器外の導波路部分のコア幅を用い、Ｌとし
てコア幅変換部の長さを用いる。
【０１１５】更に、上記の平均テーパ角度の定義は、コ
ア幅変換部のない構成である第一の実施の形態における
スポットサイズ変換器にも用いることができる。この場
合、上記のＷ２としてスポットサイズ変換器外の導波路
部分のコア幅を用い、Ｌとしてスポットサイズ変換器の
長さを用いる。
【０１１６】また、本実施の形態においても図１７、図
１３に示す構成をとることが可能であり、本実施の形態
も第４の実施の形態と同様に種々の光回路に適用でき
る。
【０１１７】[第六番目の実施の形態]次に、第六の実施
の形態として、プロセス条件に依存して種々の条件が変
化する場合において、最適なコア幅を形成することを可
能とする平面型光回路について図２２〜２５を用いて説
明する。なお、各図において、前述した実施の形態と同
様な部材については、前述した実施の形態の説明で用い
た符号と同一の符号を用いることにより、その説明を省
略する。
【０１１８】本実施の形態では、第三の実施の形態と同
様に、作製を目的とする平面型光回路とは別に、当該平
面型光回路と同一基板内に、本発明のスポットサイズ変
換器を有するモニター導波路を配置する。
【０１１９】図２２にモニター導波路と、図１７に示し
たようなＡＷＧ９０とを同一基板内に設けた例を示し、
図２３にこのモニター導波路の部分を示す。図２３に示
すように、本実施の形態では、モニター導波路８７は、
コア幅微調整部８８とコア幅変換部８９を有するスポッ
トサイズ変換器の位置を互いに１００μmずつずらして
７つ配置している。これらのモニター導波路はその切断
位置で一括して切断することにより、端面で各々異なる
コア幅を有するモニター導波路となる。各モニター導波
路と光ファイバとの結合損失を評価することにより、光
ファイバとの結合損失が最も小さくなるコア幅を実験的
に求めることが可能となる。図２４に切断後の形状を示
す。
【０１２０】図２２に示す構成では、ＡＷＧの入出力端
側に備えられたスポットサイズ変換器が、モニター導波
路の切断位置よりも内側にあるので、モニター導波路で
最適形状を導出した後に、本回路を再度切断することが
できる。
【０１２１】また、本実施の形態においても図１４に示
したモニター導波路と同様の構成をとることもできる。
図２５に、この場合のモニター導波路を含む部分の拡大
図を示す。同図における第１モニター導波路９２におけ
る右端は直線であり、第１モニター導波路９２により最
適なコア幅を明らかにし、本回路を切断する。また、第
２モニター回路９３により、ＡＷＧの結合損失を見積も
ることができる。同図のように、第２モニター導波路９
３は、両端がＡＷＧの入出力端と同一のスポットサイズ
変換器、及び両端が直線の導波路の２本で構成すること
ができる。この場合、両者の全体の過剰損失の差が、ス
ポットサイズ変換器の過剰損失低減量となる。
【０１２２】なお、モニター導波路を有する平面型光回
路と、作製しようとしている平面型光回路とを別々に設
けてもよい。
【０１２３】[第七番目の実施の形態]次に、端面形成位
置を示すためのマーカに関する種々の実施形態について
説明する。
【０１２４】前述したように、図２２、図２５等に示し
たモニター導波路を用いることにより得られたコア幅
を、目的とする平面型光回路の入出力導波路で実現する
ために、平面型光回路の入出力導波路におけるコア幅微
調整部に端面形成位置が研磨過程でもわかるように例え
ば図１５に示したマーカが設けられる。
【０１２５】例えば、モニター導波路及びマーカを適切
に設けておくことにより、モニター導波路の測定で５番
目のモニター導波路が最も損失が小さかった場合、５番
目のマーカが端面となるように端面加工を行えば、目的
とする平面型光回路の損失を最小することができる。
【０１２６】マーカは種々の形で付することが可能であ
るが、例えば図２６〜２８に示すようなマーカを付する
ことができる。
【０１２７】図２６に示すマーカ（第１の例）は、定規
のように等間隔に縦線９５を並べてマーカとするもので
ある。図に示すような記号（数字）を付してもよい。切
断位置は、定規のメモリを読み取ることにより決定す
る。
【０１２８】図２７（ａ）〜（ｃ）に示すマーカ（第２
の例）は、スポットサイズ変換器の形状が変化する部分
の位置を示すものである。この場合、例えば、所定の２
つのマーカの間を切断すれば最適なコア幅を得ることが
できる。
【０１２９】図２８（ａ）、（ｂ）に示すマーカ（第３
の例）は切断位置を示すものであり、各図上側のマーカ
９６の幅を切断幅に等しくし、下側のマーカ９７は切断
語の端面位置を示すものである。これにより、切断幅を
考慮して切断を行うことが可能となる。
【０１３０】図２９（ａ）、（ｂ）に示すマーカ（第４
の例）は、図２８（ａ）、（ｂ）に示したマーカとほぼ
同じであるが、研磨により削られる量を考慮してマーカ
を配置した点が異なる。
【０１３１】本発明は、上記の実施例に限定されること
なく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能であ
る。
【０１３２】例えば、本発明のスポットサイズ変換器に
おけるテーパ部分の形状として、線形にコア幅が変化す
る直線形状だけでなく、指数関数あるいは放物線等の曲
線形状を用いることができる。例えば、図１５等に示す
コア幅変換部におけるテーパの形状を、文献「Soon Ryo
ng Park and Beom-hoan O, “Novel Design Conceptof
Waveguide Mode Adapter for Low-Loss Mode Conversio
n”, IEEE PHOTONICSTECHNOLOGY LETTERS, VOL.13, NO.
7, JULY 2001, pp.675-677」に示すような最適化テーパ
とすることにより、更に効果的に結合損失を低減させる
ことが可能となる。もちろん、コア幅微調整部にも最適
化テーパを使用することができる。
【０１３３】また、本発明の実施の形態は平面型光回路
を例として説明したが、本発明のスポットサイズ変換器
は平面型光回路に限定されるものではなく、例えば、多
層構造の光回路や導波路が積層された光回路等、任意の
光回路に適用することができる。なお、本明細書におけ
る“光回路”の用語は、平面型光回路や導波路型光回路
に限定されない広い意味での光回路をさしている。
【０１３４】更に、本発明は光回路と光ファイバとの結
合損失を低減することを主な目的としているが、半導体
レーザ等の導波路型光回路より構成される光デバイス
を、光ファイバや平面型光回路に結合する場合にも、最
適なコア幅を用いることにより結合損失を低減できる。
また、異なる光回路同士を互いに接続する際にも本発明
を適用することが可能である。
【０１３５】
【発明の効果】本発明の光回路によれば、小型化を図り
ながらもＳＨΔ導波路の結合損失を抑制することができ
る。また、基板の切断時に生じる切断誤差を解消するこ
とができ、さらに、製造誤差を生じた場合にも、最適な
コア幅に製造できたポートを選択して使用することによ
り、低結合損失を常に実現することができる。このた
め、多くの光回路、特に、低損失で高集積な光回路を光
通信システムに効率よく適用することができるので、需
要の伸びる大容量光通信システムを構築することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による平面型光回路の第一番目の実施の
形態の第一例の概略構成図である。
【図２】図１の平面型光回路の入力導波路および出力導
波路のコアの抽出拡大図である。
【図３】図１の平面型光回路の入力導波路および出力導
波路の作製手順の説明図である。
【図４】基板端面におけるコア幅と結合損失の関係を計
算で求めた結果である。
【図５】切り出し誤差の説明図である。
【図６】本発明による平面型光回路の第一番目の実施の
形態の第二例の入力導波路および出力導波路のコアの抽
出拡大図である。
【図７】本発明による平面型光回路の第一番目の実施の
形態の第三例の入力導波路および出力導波路のコアの抽
出拡大図である。
【図８】本発明による平面型光回路の第一番目の実施の
形態の第四例の入力導波路および出力導波路の入出力端
側周辺の抽出拡大図である。
【図９】本発明による平面型光回路の第二番目の実施の
形態の第一例の概略構成図である。
【図１０】図９の平面型光回路の入力導波路および出力
導波路のコアの抽出拡大図である。
【図１１】図１０のコアの製作方法の説明図である。
【図１２】図１０のコアの他の製作方法の説明図であ
る。
【図１３】本発明による平面型光回路の第二番目の実施
の形態の第二例の概略構成図である。
【図１４】本発明による平面型光回路の第三番目の実施
の形態の概略構成図である。
【図１５】本発明による第四番目の実施の形態の平面型
光回路の入出力導波路に設けられたスポットサイズ変換
器の拡大図である。
【図１６】テーパ角２θと過剰損失の関係を計算で求め
た結果である。
【図１７】第四番目の実施の形態におけるスポットサイ
ズ変換器の適用例を示す図である。
【図１８】本発明による第五番目の実施の形態の平面型
光回路の入出力導波路に設けられたスポットサイズ変換
器の拡大図である。
【図１９】第五番目の実施の形態におけるコア幅微調整
部の例を示す図である。
【図２０】第五番目の実施の形態におけるコア幅微調整
部の例を示す図である。
【図２１】平均テーパ角度の定義を説明するための図で
ある。
【図２２】本発明における第六番目の実施の形態におけ
る平面型光回路の概略構成図である。
【図２３】第六番目の実施の形態におけるモニター導波
路の構成図である。
【図２４】第六番目の実施の形態におけるモニター導波
路の切断後の形状を示す図である。
【図２５】第六番目の実施の形態におけるモニター導波
路の他の例を示す図である。
【図２６】本発明の平面型光回路におけるマーカの第１
の例を示す図である。
【図２７】本発明の平面型光回路におけるマーカの第２
の例を示す図である。
【図２８】本発明の平面型光回路におけるマーカの第３
の例を示す図である。
【図２９】本発明の平面型光回路におけるマーカの第４
の例を示す図である。
【図３０】従来の平面型光回路の一例の概略構成図であ
る。
【図３１】従来の平面型光回路の入力導波路と光ファイ
バとの接続状態の説明図である。
【図３２】従来技術におけるスポットサイズ変換器の例
を示す図である。
【符号の説明】
１０ 平面型光回路 １１ 基板 １２ 入力導波路 １２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ コア １２ａａ，２２ａａ，４２ａａ テーパ部 ３２ａａ 段部 ４２ａｂ ストレート部 １３ スラブ導波路 １４ アレイ導波路 １５ 1/2波長板 １６ スラブ導波路 １７ 出力導波路 １７ａ，２７ａ，３７ａ，４７ａ コア １７ａａ，２７ａａ，４７ａａ テーパ部 ３７ａａ 段部 ４７ａｂ ストレート部 ５０，６０，７０，９０ アレイ導波路格子型光波長分
波回路（ＡＷＧ） ６８ 第一モニター導波路 ６８ａ 入力端 ６８ｂ 出力端 ６９ 第二モニター導波路 ６９ａ 入力端 ６９ｂ 出力端 Ｌa1，Ｌa2，Ｌb1，Ｌb2，２３，７８， マーカ ２０，７５ スポットサイズ変換器 ２１，７６，８０，８５，８８ コア幅微調整部 ２２，７７，８９ コア幅変換部 ８７ モニター導波路 ８１，８６ 直線部 ８２ テーパ部 ９２ 第１モニター導波路 ９３ 第２モニター導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 靖之 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 日比野 善典 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 井藤 幹隆 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 才田 隆志 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 肥田 安弘 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） 2H047 KA04 KA13 KA15 KB03 QA04 QA07 TA01 TA33 TA34

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 屈折率の高いコアを屈折率の低いクラッ
    ドで包囲した入力導波路および出力導波路を基板上に形
    成された平面型光回路において、 前記入力導波路の前記コアの入力端側および前記出力導
    波路の前記コアの出力端側のコア幅を次第に変化させる
    ように形成したことを特徴とする平面型光回路。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記入力導波路の前記コアの入力端側および前記出力導
    波路の前記コアの出力端側にテーパ部が形成され、当該
    テーパ部のテーパ角が０°よりも大きく５°以下である
    ことを特徴とする平面型光回路。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 前記入力導波路の前記コアの入力端側および前記出力導
    波路の前記コアの出力端側に段部が形成されていること
    を特徴とする平面型光回路。
  4. 【請求項４】 請求項３において、 前記段部の大きさが０μｍよりも大きく５μｍ以下であ
    ることを特徴とする平面型光回路。
  5. 【請求項５】 請求項１において、 前記入力導波路の前記コアの入力端側および前記出力導
    波路の前記コアの出力端側に、コア幅を次第に変化させ
    たテーパ部と、コア幅の一定なストレート部とが交互に
    形成されていることを特徴とする平面型光回路。
  6. 【請求項６】 請求項５において、 前記ストレート部の長さが１μｍ以上であることを特徴
    とする平面型光回路。
  7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれかにおいて、 前記入力導波路の入力端側および前記出力導波路の出力
    端側に、これら導波路の切断位置またはコア幅の変化位
    置を示すマーカが設けられていることを特徴とする平面
    型光回路。
  8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれかにおいて、 前記入力導波路の前記入力端および前記出力導波路の前
    記出力端の位置する前記基板の縁端側と異なる縁端側に
    入力端が形成され、当該入力端側のコア幅が次第に変化
    するように形成されたコアをクラッドで包囲した第一モ
    ニター導波路が当該基板に形成されていることを特徴と
    する平面型光回路。
  9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかにおいて、 前記入力導波路の前記入力端側の位置する前記基板の縁
    端側に位置して当該入力端側と同一の形状をなす入力端
    と、前記出力導波路の前記出力端側の位置する当該基板
    の縁端側に位置して当該出力端と同一の形状をなす出力
    端とを備えた第二モニター導波路が当該基板に形成され
    ていることを特徴とする平面型光回路。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれかにおいて、 前記基板がシリコンからなり、前記導波路が石英系ガラ
    スからなることを特徴とする平面型光回路。
  11. 【請求項１１】 基板と、屈折率の高いコアを屈折率の
    低いクラッドに埋め込んだ導波路と、該導波路の一部と
    して基板端面近傍に配置されたスポットサイズ変換器と
    から構成される光回路において、 該スポットサイズ変換器は、そのコア幅が基板端面に近
    づくにつれて狭くなるテーパ部と、コア幅一定の直線部
    とが交互に形成されていることを特徴とする光回路。
  12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記テーパ部の形状として最適化テーパを用いたことを
    特徴とする光回路。
  13. 【請求項１３】 基板と、屈折率の高いコアを屈折率の
    低いクラッドに埋め込んだ導波路と、該導波路の一部と
    して基板端面近傍に配置されたスポットサイズ変換器と
    から構成される光回路において、 該スポットサイズ変換器は、そのコア幅が基板端面にお
    いて最小であり、コア幅一定の直線部を段部を介して複
    数個備え、該段部の大きさが０μｍよりも大きく５μｍ
    以下であることを特徴とする光回路。
  14. 【請求項１４】 請求項１１から１３のいずれかにおい
    て、 前記直線部の長さが１μｍ以上であることを特徴とする
    光回路。
  15. 【請求項１５】 請求項１１から１３のいずれかにおい
    て、 前記スポットサイズ変換器の平均テーパ角度が０°より
    も大きく５°以下であることを特徴とする光回路。
  16. 【請求項１６】 基板と、屈折率の高いコアを屈折率の
    低いクラッドに埋め込んだ導波路と、該導波路の一部と
    して基板端面近傍に配置されたスポットサイズ変換器と
    から構成される光回路において、 該スポットサイズ変換器は、そのコア幅が基板端面にお
    いて最小となるように形成され、基板端面側のコア幅微
    調整部とそれに続くコア幅変換部とを有し、 該コア幅微調整部の平均テーパ角度θ１が、０°よりも
    大きく該コア幅変換部の平均テーパ角度θ２よりも小さ
    いことを特徴とする光回路。
  17. 【請求項１７】 請求項１６において、 前記コア幅微調整部が、テーパ角度の異なる複数のテー
    パ部を組み合わせて構成されていることを特徴とする光
    回路。
  18. 【請求項１８】 請求項１６において、 前記コア幅微調整部が、複数のテーパ部と複数のコア幅
    一定の直線部とを交互に組み合わせて構成されているこ
    とを特徴とする光回路。
  19. 【請求項１９】 請求項１６において、 前記コア幅微調整部は、コア幅一定の直線部を段部を介
    して複数個備え、該段部の大きさが０μｍよりも大きく
    ５μｍ以下であることを特徴とする光回路。
  20. 【請求項２０】 請求項１６において、 前記コア幅変換部の形状として最適化テーパを用いたこ
    とを特徴とする光回路。
  21. 【請求項２１】 請求項１６から２０のいずれかにおい
    て、 前記コア幅微調整部の平均テーパ角度θ１が０°よりも
    大きく０．０４°以下であり、前記コア幅変換部の平均
    テーパ角度θ２が０．０４°よりも大きく、５°以下で
    あることを特徴とする光回路。
  22. 【請求項２２】 請求項１６から２１のいずれかにおい
    て、 前記光回路に、端面形成用マーカが設けられていること
    を特徴とする光回路。
  23. 【請求項２３】 請求項２２において、 前記マーカは、前記コア幅微調整部の形状の変化する位
    置に応じて設けられていることを特徴とする光回路。
  24. 【請求項２４】 請求項１６から２３のいずれかにおい
    て、 前記スポットサイズ変換器とは別のスポットサイズ変換
    器を有するモニター導波路が前記基板上に形成されてい
    ることを特徴とする光回路。
  25. 【請求項２５】 請求項２４において、 複数の前記モニター導波路におけるスポットサイズ変換
    器が、該モニター導波路の長手方向に一定の距離だけ互
    いにずらして配置されていることを特徴とする光回路。
  26. 【請求項２６】 請求項２４において、 前記導波路の入力端又は出力端の位置する前記基板の縁
    端側と異なる縁端側に前記別のスポットサイズ変換器を
    備える第一モニター導波路と、 前記導波路の入力端及び出力端の位置する前記基板の両
    縁端側に更に別のスポットサイズ変換器を備える第二モ
    ニター導波路とを有することを特徴とする光回路。
  27. 【請求項２７】 請求項１６において、 前記基板がシリコンからなり、前記導波路が石英系ガラ
    スからなることを特徴とする光回路。
  28. 【請求項２８】 請求項１６において、 前記導波路はモニター導波路であることを特徴とする光
    回路。
  29. 【請求項２９】 基板と、屈折率の高いコアを屈折率の
    低いクラッドに埋め込んだ導波路と、該導波路の一部と
    して基板端面近傍に配置されたスポットサイズ変換器と
    から構成される光回路を入力ポート又は出力ポートとし
    て備えた光回路であって、 該スポットサイズ変換器は、そのコア幅が基板端面にお
    いて最小となるように形成され、基板端面側のコア幅微
    調整部とそれに続くコア幅変換部とを有し、該コア幅微
    調整部の平均テーパ角度θ１が、０°よりも大きく該コ
    ア幅変換部の平均テーパ角度θ２よりも小さいことを特
    徴とする光回路。
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