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JP2016024439A - Optical circuit component, and connection structure of optical circuit component and optical fiber - Google Patents

Optical circuit component, and connection structure of optical circuit component and optical fiber Download PDF

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JP2016024439A JP2014151125A JP2014151125A JP2016024439A JP 2016024439 A JP2016024439 A JP 2016024439A JP 2014151125 A JP2014151125 A JP 2014151125A JP 2014151125 A JP2014151125 A JP 2014151125A JP 2016024439 A JP2016024439 A JP 2016024439A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical circuit component designed to downsize an optical circuit component and simplify an alignment mechanism for connecting an optical fiber and the optical circuit component, and a connection structure of the optical circuit component and the optical fiber.SOLUTION: An optical circuit component 1 has a circuit board 10, a first core 11 formed on the circuit board 10 and configuring an optical waveguide for signal use, and a second core 12 and a third core 13 formed on the circuit board 10 and configuring an optical waveguide for alignment use, and a fourth core 14 configuring an optical waveguide for connecting the second core 12 and the third core 13. One tip of the first core 11, one tip of the second core 12, and one tip of the third core 13 are formed, with the core ends in a row, on one side of the circuit board 10, and the fourth core 14 has a bent section in a portion configured from silicon, the other tip of the second core 12 and the other tip of the third core 13 being connected.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光導波路が形成された光回路部品、および光回路部品と光ファイバとの接続構造に関し、例えばシリコンフォトニクスチップから成る光回路部品に関する。   The present invention relates to an optical circuit component in which an optical waveguide is formed, and a connection structure between the optical circuit component and an optical fiber, for example, an optical circuit component made of a silicon photonics chip.

情報処理システムや情報伝送システムの広範囲な応用が進展しつつある現在、これらの一翼を担う光回路にも、電子回路並みの大規模集積化と高機能化が望まれている。
近年、光回路の大規模集積化・高機能化を実現するための技術として、シリコン(Si)細線をコアとする光導波路やゲルマニウム(Ge)から構成されるフォトダイオード(以下「PD:Photo Diode」と称する。)等を同一の半導体基板上に集積化するシリコンフォトニクス(以下「SiPh」と称する。)技術が期待されており、その研究開発が進められている。
Now that a wide range of applications for information processing systems and information transmission systems is advancing, large-scale integration and high functionality equivalent to those of electronic circuits are also demanded for optical circuits that play a role in these.
In recent years, as a technique for realizing large-scale integration and high performance of an optical circuit, an optical waveguide having a silicon (Si) thin wire as a core and a photodiode (hereinafter referred to as “PD: Photo Diode”) composed of germanium (Ge). ) Is integrated on the same semiconductor substrate, and a silicon photonics (hereinafter referred to as “SiPh”) technology is expected.

SiPh技術では、Siをコアとし、SiO2をクラッドとするチャネル型の光導波路を基本とした光回路を、例えばSOI(Silicon−on insulator)基板上に形成する。SiPh技術によって形成された光導波路は、SiコアとSiO2クラッドとの比屈折率差Δが40%程度であり、石英系の光導波路に比べ数十倍大きい。すなわち、SiPh技術による光導波路は、大きな屈折率差による光閉じ込め効果が非常に強いことから、以下に示す優れた特徴がある。 In the SiPh technology, an optical circuit based on a channel-type optical waveguide having Si as a core and SiO 2 as a cladding is formed on, for example, an SOI (Silicon-on Insulator) substrate. The optical waveguide formed by the SiPh technology has a relative refractive index difference Δ of about 40% between the Si core and the SiO 2 cladding, which is several tens of times larger than that of the silica-based optical waveguide. That is, the optical waveguide based on the SiPh technology has the following excellent characteristics because the optical confinement effect due to a large refractive index difference is very strong.

例えば、SiPh技術による光導波路では、波長1550nm付近の通信用赤外領域においてシングルモード条件を満たす正方断面の光導波路のコアサイズは約300nm×300nmとなり、石英系の光導波路の数百分の1の断面積となるという特徴がある。また、SiPh技術による光導波路では、無損失で曲げることが可能な最小曲率半径は数μm程度であり、石英系の光導波路の最小曲率半径の数千分の1となるという特徴がある。これらの特徴により、SiPh技術による光回路の大規模集積化が期待されている。   For example, in the optical waveguide based on the SiPh technology, the core size of the optical waveguide having a square cross section that satisfies the single mode condition in the infrared region for communication near the wavelength of 1550 nm is about 300 nm × 300 nm, which is one hundredth of that of the silica-based optical waveguide. The cross-sectional area is characteristic. In addition, the optical waveguide based on the SiPh technology has a feature that the minimum radius of curvature that can be bent without loss is about several μm, which is one thousandth of the minimum radius of curvature of the silica-based optical waveguide. Due to these features, large-scale integration of optical circuits using SiPh technology is expected.

また、SiPh技術は、一般にSOI基板を用いるため電子回路とのモノリシック集積が可能であり、且つ100MW/cm2程度の光パワー密度が容易に得られることから、光非線形効果が効率的に発現可能であり、機能的にも優れた潜在能力をもつ。更に、製造技術の観点では、成熟したSi半導体の微細加工技術が適用できるため、微細パターンの形成が容易で量産性に優れている。   In addition, since the SiPh technology generally uses an SOI substrate, it can be monolithically integrated with an electronic circuit, and an optical power density of about 100 MW / cm 2 can be easily obtained, so that an optical nonlinear effect can be efficiently expressed. Yes, with great potential in terms of functionality. Furthermore, from the viewpoint of manufacturing technology, since a mature Si semiconductor microfabrication technology can be applied, it is easy to form a fine pattern and is excellent in mass productivity.

以上に示したように、SiPh技術には優れた特徴があることから、近年、リング共振器、スプリッタ、およびアレイ導波路格子型の波長フィルタ等のSi細線光導波路をベースにした各種光デバイスの研究開発が進められている。   As described above, the SiPh technology has excellent characteristics, and in recent years, various optical devices based on Si thin-wire optical waveguides such as ring resonators, splitters, and arrayed waveguide grating type wavelength filters have been used. Research and development is ongoing.

しかし、これらSi細線ベースの極小光デバイスの実用化には、光導波路の基本特性に大きな課題があることが指摘されてきた。   However, it has been pointed out that there are significant problems in the basic characteristics of optical waveguides in the practical application of these ultrafine optical devices based on Si wires.

第1の課題は、光入出力のための光ファイバとSi細線光導波路のモードフィールドサイズの大きな違いにより、光結合損失が非常に大きくなることである。一般に、Si細線光導波路のモードフィールドサイズは、300nm程度である。これに対し、通常のシングルモード光ファイバ(以下、「SMF:Single−mode optical fiber」とも称する。)のモードフィールド径は約9μmであり、2%程度の高比屈折率差を有する光ファイバであっても約4μmである。すなわち、光ファイバの断面積はSi細線光導波路の100倍から1000倍も大きい。したがって、大きなモードフィールドをもつ光ファイバとSi細線光導波路とを直接接続しても20dB以上の損失が発生するため、実用に供しない。また、端面反射により、波長特性も極端に悪化するという問題もある。   The first problem is that the optical coupling loss becomes very large due to the large difference in mode field size between the optical fiber for optical input / output and the Si thin-wire optical waveguide. In general, the mode field size of the Si fine wire optical waveguide is about 300 nm. On the other hand, the mode field diameter of a normal single mode optical fiber (hereinafter also referred to as “SMF: Single-mode optical fiber”) is about 9 μm, and an optical fiber having a high relative refractive index difference of about 2%. Even if it is, it is about 4 μm. That is, the cross-sectional area of the optical fiber is 100 to 1000 times larger than that of the Si fine wire optical waveguide. Therefore, even if an optical fiber having a large mode field is directly connected to a Si thin-wire optical waveguide, a loss of 20 dB or more is generated, so that it is not practically used. Further, there is a problem that the wavelength characteristics are extremely deteriorated due to the end face reflection.

このような結合損失の問題を解決するために、光ファイバとSi細線光導波路との接続構造として、従来から逆テーパ型のスポットサイズ変換(以下「SSC:Spot−size−converter」と称する。)構造が知られている(非特許文献1参照)。
SSC構造は、断熱逆テーパ形状のSi細線と、それを覆う接続用の大口径光導波路とから構成されている。Si細線で構成されたSiコア(例えば300nm×300nm)は、接続用の大口径光導波路内でテーパ状に細くなり、最終的には消失する。Siコアのテーパ状部分から漏れ出た光は、外側の大口径光導波路により捕獲される。この過程は断熱的であるので、反射や損失はほとんど発生しない。
In order to solve such a problem of coupling loss, an inversely tapered spot size conversion (hereinafter referred to as “SSC: Spot-size-converter”) is conventionally used as a connection structure between an optical fiber and a Si fine wire optical waveguide. The structure is known (see Non-Patent Document 1).
The SSC structure is composed of a heat-insulating reverse tapered Si thin wire and a large-diameter optical waveguide for connection that covers it. A Si core (for example, 300 nm × 300 nm) composed of a thin Si wire becomes tapered in a large-diameter optical waveguide for connection and eventually disappears. Light leaking from the tapered portion of the Si core is captured by the outer large-diameter optical waveguide. Since this process is adiabatic, little reflection or loss occurs.

また、上述した接続用の大口径光導波路は、屈折率が1.51程度のSiOxをコアとし、SiO2をクラッドとする比屈折率差が約3%のシングルモード光導波路であり、例えば3μm×3μmの大口径のコア断面を有する。したがって、モードフィールド径が約4μmの高比屈折率差を有する光ファイバと大口径光導波路とを接続することにより、低損失で接続することが可能となる。なお、この大口径光導波路における光ファイバに接続される端部は、石英系光導波路によって構成されたプレーナ光導波路回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)の端部と同様の構造を有している。   Further, the large-diameter optical waveguide for connection described above is a single mode optical waveguide having a relative refractive index difference of about 3% using SiOx having a refractive index of about 1.51 as a core and SiO2 as a cladding. It has a core with a large diameter of 3 μm. Therefore, it is possible to connect with low loss by connecting an optical fiber having a high relative refractive index difference with a mode field diameter of about 4 μm and a large-diameter optical waveguide. In addition, the end part connected to the optical fiber in this large-diameter optical waveguide has the same structure as the end part of a planar optical waveguide circuit (PLC: Planar Lightwave Circuit) constituted by a silica-based optical waveguide.

上記のSSC構造の適用により、Si細線光導波路と光ファイバとを低損失に接続することが可能となるが、実際にSi細線光導波路と光ファイバとの接続構造を実現するためには、光ファイバと接続用の大口径光導波路との正確な位置合わせ(以下、「調心」とも称する。)が必要となる。   The application of the SSC structure described above makes it possible to connect the Si thin-line optical waveguide and the optical fiber with low loss. However, in order to actually realize the connection structure between the Si thin-line optical waveguide and the optical fiber, Accurate alignment (hereinafter also referred to as “alignment”) between the fiber and the large-diameter optical waveguide for connection is required.

光ファイバと接続用の大口径光導波路との調心を行うための技術として、例えば特許文献1に、PLC回路を構成する光導波路を有するPLC部品に光回路と光ファイバとの接続に用いる調心用光導波路を設け、その調心用光導波路の入出力端面の一方をPLC回路の入出力導波路の入出力端面と同一端面に配置し、他方を反対側の端面に配置する技術が提案されている。
図16は、特許文献1に開示された従来の調心用光導波路を有する光回路部品と光入出力用の光ファイバブロックとを接続するための調心機構の一例を示す図である。同図には、簡単のため、光回路部品90の端面に設けられた1本の調心用光導波路901に対して、光ファイバブロック91に含まれる複数の光ファイバのうちの一本を接続するための調心機構900が図示されている。
As a technique for aligning an optical fiber and a large-diameter optical waveguide for connection, for example, Patent Document 1 discloses a technique used for connecting an optical circuit and an optical fiber to a PLC component having an optical waveguide constituting a PLC circuit. Proposed technology to provide an optical waveguide for the core, arrange one input / output end face of the aligning optical waveguide on the same end face as the input / output end face of the input / output waveguide of the PLC circuit, and place the other on the opposite end face Has been.
FIG. 16 is a diagram showing an example of an alignment mechanism for connecting an optical circuit component having a conventional alignment optical waveguide disclosed in Patent Document 1 and an optical fiber block for optical input / output. In the figure, for simplicity, one of a plurality of optical fibers included in the optical fiber block 91 is connected to one alignment optical waveguide 901 provided on the end face of the optical circuit component 90. An alignment mechanism 900 is shown for the purpose.

光ファイバブロック91の光回路部品90に対する調心は、例えば以下のように行われる。先ず、光源96から出力された光を、入力用光ファイバ94および光ファイバブロック91を介して、端面90A側の調心用光導波路901の端部に入力する。これにより、端面90B側の調心用光導波路901の端部から光が出力される。次に、調心用光導波路901の出力光を出力用光ファイバ95を介して光パワーメータ97に入力し、入力した出力光の光強度が最大になるように制御装置98によって光ファイバ移動装置92、93を移動させる。これにより、光ファイバブロック91の光回路部品90に対する調心を精度良く行うことが可能となる。   The alignment of the optical fiber block 91 with respect to the optical circuit component 90 is performed as follows, for example. First, the light output from the light source 96 is input to the end of the aligning optical waveguide 901 on the end face 90A side via the input optical fiber 94 and the optical fiber block 91. As a result, light is output from the end portion of the aligning optical waveguide 901 on the end face 90B side. Next, the output light of the aligning optical waveguide 901 is input to the optical power meter 97 via the output optical fiber 95, and the optical fiber moving device is controlled by the controller 98 so that the light intensity of the input output light is maximized. 92 and 93 are moved. As a result, alignment of the optical fiber block 91 with respect to the optical circuit component 90 can be performed with high accuracy.

特開2004−4907号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-4907

T.Shoji, et al. , "Low loss mode size converter from 0.3 μm square Si wire waveguides to singlemode fibers", ELECTRONICS LETTERS, Vol.38, No.25, pp.1669-1670, 5th December 2002.T. Shoji, et al., "Low loss mode size converter from 0.3 μm square Si wire waveguides to singlemode fibers", ELECTRONICS LETTERS, Vol.38, No.25, pp.1669-1670, 5th December 2002.

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、以下に示す問題があることが明らかとされた。すなわち、上述の調心機構900では、光回路部品90の端面90Aのみならず、その反対側の端面90Bにも出力用光ファイバ95を接続しなければならないため、2つの光ファイバ移動装置92、93とそれらを別個に適切に制御するための制御装置98等が必要となり、装置の大型化と構成の複雑化を招くという問題があった。   However, it has been clarified that the technique described in Patent Document 1 has the following problems. That is, in the alignment mechanism 900 described above, since the output optical fiber 95 must be connected not only to the end surface 90A of the optical circuit component 90 but also to the end surface 90B on the opposite side, the two optical fiber moving devices 92, 93 and a control device 98 for properly controlling them separately are required, which causes a problem that the device is enlarged and the configuration is complicated.

また、光回路部品上の光回路のレイアウトによっては、必ずしも調心用光導波路の両端部を光回路部品における対向する両端面に形成することができない場合がある。例えば、光回路内にゲルマニウム・フォトダイオード(以下「GePD」と称する。)を内蔵した構成の場合には、入力された光信号が光回路内に形成されたGePDによって電気信号に変換される。この場合には、光信号を調心用光導波路の端部から取り出すことができないので、上記のような調心機構を採用することはできない。このような光回路部品に対して光ファイバブロックの調心を行うためには、例えばGePDからの電気信号を検出し、その電気信号が最大になるように光ファイバブロックの位置合わせを行う必要がある。しかしながら、この場合には、GePDからの電気信号を検出するための調心用の電極パッド等を別途設ける必要があることから、光回路の面積が増大し、光回路部品の規模が大きくなるという問題があった。また、この場合、上記電極パッドと接続するためのプローブ等が必要になるため、調心機構の構成が複雑になるという問題もあった。   Further, depending on the layout of the optical circuit on the optical circuit component, there are cases where the both ends of the aligning optical waveguide cannot necessarily be formed on the opposite end surfaces of the optical circuit component. For example, in the case where a germanium photodiode (hereinafter referred to as “GePD”) is built in an optical circuit, an input optical signal is converted into an electrical signal by GePD formed in the optical circuit. In this case, since the optical signal cannot be taken out from the end of the aligning optical waveguide, the above aligning mechanism cannot be employed. In order to align an optical fiber block for such an optical circuit component, for example, it is necessary to detect an electrical signal from GePD and align the optical fiber block so that the electrical signal is maximized. is there. However, in this case, since it is necessary to separately provide an alignment electrode pad for detecting an electrical signal from GePD, the area of the optical circuit is increased and the scale of the optical circuit component is increased. There was a problem. In this case, since a probe or the like for connecting to the electrode pad is required, there is a problem that the configuration of the alignment mechanism is complicated.

本発明は、以上のような課題を解消するためになされたものであり、光回路部品の小型化を図りつつ、光ファイバと光回路部品とを接続するための調心機構の簡素化を図ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to simplify the alignment mechanism for connecting an optical fiber and an optical circuit component while reducing the size of the optical circuit component. For the purpose.

本発明に係る光回路部品(1〜4)は、平面視略矩形状の基板(10)と、前記基板上に形成され、信号用の光導波路を構成する第1コア(11、21、31)と、前記基板上に形成され、調心用の光導波路を構成する第2コアおよび第3コア(12、13)と、前記基板上に形成され、少なくとも一部がシリコンから構成され、前記第2コアと前記第3コアとを接続する光導波路を構成する第4コア(14、24、34、44)とを有し、前記第1コアの一方の端部と、前記第2コアの一方の端部と、前記第3コアの一方の端部とは、前記基板の一辺(10A)に沿って、コア端部が並んで形成され、前記第4コアは、前記シリコンから構成された部分に屈曲部を有し、前記第2コアの他方の端部と前記第3コアの他方の端部とを接続することを特徴とする。   An optical circuit component (1 to 4) according to the present invention includes a substrate (10) having a substantially rectangular shape in plan view, and a first core (11, 21, 31) formed on the substrate and constituting an optical waveguide for signals. ), A second core and a third core (12, 13) that are formed on the substrate and constitute an aligning optical waveguide, and are formed on the substrate, at least part of which is made of silicon, A fourth core (14, 24, 34, 44) constituting an optical waveguide connecting the second core and the third core, one end of the first core, and the second core One end portion and one end portion of the third core are formed side by side along one side (10A) of the substrate, and the fourth core is made of silicon. The portion has a bent portion, and connects the other end of the second core and the other end of the third core. And wherein the door.

上記光回路部品において、前記第1コアと、前記第2コアと、前記第3コアとは、平面視において前記基板の一辺にコア端部が並んで形成され、前記第1コアは、平面視において前記第2コアと前記第3コアとの間に配置されていてもよい。   In the optical circuit component, the first core, the second core, and the third core are formed such that a core end portion is aligned with one side of the substrate in a plan view, and the first core is a plan view. In, it may be arranged between the second core and the third core.

上記光回路部品(1、1A)において、前記基板上に形成され、シリコンから成る第5コア(15)を更に有し、前記第1コアは、前記第5コアの一方の端部を覆って形成され、前記第4コアは、シリコンから構成され一方の端部が前記第2コアの他方の端部に覆われて接続され、第1屈曲部(1410)を有する第6コア(141)と、シリコンから構成され一方の端部が前記第3コアの他方の端部に覆われて接続され、第2屈曲部(1420)を有する第7コア(142)と、前記第6コアの他方の端部と、前記第7コアの他方の端部と、前記第5コアの一部とを覆い、平面視において前記第5コアと交差する第8コア(143)とを含み、前記第1コア、前記第2コア、前記第3コア、および前記第8コアは、シリコンよりも屈折率の小さい材料から構成されていてもよい。   The optical circuit component (1, 1A) further includes a fifth core (15) formed on the substrate and made of silicon, the first core covering one end of the fifth core. The sixth core is formed of silicon, one end portion is covered and connected to the other end portion of the second core, and the sixth core (141) has a first bent portion (1410). , A seventh core (142) having a second bent portion (1420) and having one end portion covered with and connected to the other end portion of the third core, and the other end of the sixth core. An eighth core (143) that covers an end, the other end of the seventh core, and a part of the fifth core and intersects the fifth core in plan view, , The second core, the third core, and the eighth core have a refractive index higher than that of silicon. It may be constructed from old material.

上記光回路部品(2、2A、3、3A)において、前記第4コアは、シリコンから構成され一方の端部が前記第2コアの他方の端部に覆われて接続され、第1屈曲部(1410)を有する第5コア(141)と、シリコンから構成され一方の端部が前記第3コアの他方の端部に覆われて接続され、第2屈曲部(1420)を有する第6コア(142)と、前記第5コアの他方の端部と、前記第6コアの他方の端部とを覆い、平面視において前記第1コアと交差する第7コア(243、343)とを含み、前記第1コア、前記第2コア、前記第3コア、および前記第7コアは、シリコンよりも屈折率の小さい材料から構成され、前記第1コアと前記第7コアとは、交差する部分が共通化されて一体に形成されていてもよい。   In the optical circuit component (2, 2A, 3, 3A), the fourth core is made of silicon, one end portion is covered and connected to the other end portion of the second core, and the first bent portion A fifth core (141) having (1410) and a sixth core having a second bent portion (1420) composed of silicon and having one end covered and connected to the other end of the third core (142) and a seventh core (243, 343) that covers the other end of the fifth core and the other end of the sixth core and intersects the first core in plan view. The first core, the second core, the third core, and the seventh core are made of a material having a refractive index smaller than that of silicon, and the first core and the seventh core intersect each other. May be formed as a single unit.

上記光回路部品(3、3A)において、基板上に形成されシリコンから成る第8コア(35)を更に有し、前記第8コアは、平面視において前記第1コアと重なりを有して同一方向に延在する部分(351)を有し、前記第7コアは、平面視で前記第1コアと前記第8コアとが重なりを有する部分において前記第8コアと交差してもよい。   The optical circuit component (3, 3A) further includes an eighth core (35) made of silicon and formed on the substrate, and the eighth core is identical to the first core in plan view. A portion (351) extending in the direction may be provided, and the seventh core may intersect the eighth core at a portion where the first core and the eighth core overlap in a plan view.

上記光回路部品において、前記シリコンよりも屈折率の小さい材料は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物を含んでもよい。   In the optical circuit component, the material having a refractive index smaller than that of silicon may include silicon oxide or silicon nitride.

上記光回路部品(1A、2A、3A)において、前記第1コア(11_1〜11_4、21_1〜21_4、31_1〜31_4)を複数有していてもよい。   The optical circuit component (1A, 2A, 3A) may include a plurality of the first cores (11_1 to 11_4, 21_1 to 21_4, 31_1 to 31_4).

本発明に係る光ファイバと光回路部品との接続構造は、上記光回路部品(1)と、前記第1コア、前記第2コア、および前記第3コアの配列間隔に対応して配置された第1光ファイバ(71)、第2光ファイバ(72)および第3光ファイバ(73)を有する光ファイバブロック(7)とを備え、前記光回路部品と前記光ファイバブロックとは、前記第1コアの前記一方の端部の端面(11A)と前記第1光ファイバのコアの端面(71A)とが対向し、前記第2コアの前記一方の端部の端面(12A)と前記第2光ファイバのコアの端面(72A)とが対向し、前記第3コアの前記一方の端部の端面(13A)と前記第3光ファイバのコアの端面(73A)とが対向して接続されていることを特徴とする。   The connection structure between the optical fiber and the optical circuit component according to the present invention is arranged corresponding to the arrangement interval of the optical circuit component (1), the first core, the second core, and the third core. An optical fiber block (7) having a first optical fiber (71), a second optical fiber (72), and a third optical fiber (73), wherein the optical circuit component and the optical fiber block are the first optical fiber block (7). The end surface (11A) of the one end of the core and the end surface (71A) of the core of the first optical fiber face each other, and the end surface (12A) of the one end of the second core and the second light The end face (72A) of the core of the fiber faces, and the end face (13A) of the one end of the third core and the end face (73A) of the core of the third optical fiber face each other and are connected. It is characterized by that.

以上説明したことにより、本発明によれば、光回路部品の小型化を図りつつ、光ファイバと光回路部品とを接続するための調心機構の簡素化を図ることが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to simplify the alignment mechanism for connecting the optical fiber and the optical circuit component while reducing the size of the optical circuit component.

図1は、実施の形態1に係る光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a connection structure between an optical circuit component and an optical fiber block according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1に係る光回路部品の光導波路の構造を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of the optical waveguide of the optical circuit component according to the first embodiment. 図3Aは、図2の方向Pから見た、シリコンから成るコアとシリコンよりも屈折率の小さいコアとの接続部分のSSC構造を模式的に示す図である。FIG. 3A is a diagram schematically showing an SSC structure of a connection portion between a core made of silicon and a core having a refractive index smaller than that of silicon, viewed from a direction P in FIG. 図3Bは、図2の方向Qから見た、シリコンから成るコアとシリコンよりも屈折率の小さいコアとの接続部分のSSC構造を模式的に示す図である。FIG. 3B is a diagram schematically showing an SSC structure of a connection portion between a core made of silicon and a core having a refractive index smaller than that of silicon, viewed from a direction Q in FIG. 図3Cは、図2の方向Rから見た、シリコンから成るコアとシリコンよりも屈折率の小さいコアとの接続部分のSSC構造を模式的に示す図である。FIG. 3C is a diagram schematically showing an SSC structure of a connection portion between a core made of silicon and a core having a refractive index smaller than that of silicon, viewed from a direction R in FIG. 図4は、実施の形態1に係る光回路部品における調心用の光導波路と信号用の光導波路とが交差する部分の構造を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a structure of a portion where the alignment optical waveguide and the signal optical waveguide intersect in the optical circuit component according to the first embodiment. 図5は、実施の形態1に係る光回路部品に対する光ファイバブロックの調心を行うための調心機構を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an alignment mechanism for aligning the optical fiber block with respect to the optical circuit component according to the first embodiment. 図6は、調心後の光ファイバブロックと光回路部品との位置関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a positional relationship between the optical fiber block after alignment and the optical circuit component. 図7は、実施の形態1に係る、複数の信号用の光導波路を有する光回路部品の平面構造を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing a planar structure of an optical circuit component having a plurality of signal optical waveguides according to the first embodiment. 図8は、実施の形態2に係る光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造を模式的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing a connection structure between the optical circuit component and the optical fiber block according to the second embodiment. 図9は、実施の形態2に係る光回路部品における調心用の光導波路と信号用の光導波路とが交差する部分の構造を模式的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically showing the structure of a portion where the alignment optical waveguide and the signal optical waveguide intersect in the optical circuit component according to the second embodiment. 図10は、実施の形態2に係る、複数の信号用の光導波路を有する光回路部品の平面構造を模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a planar structure of an optical circuit component having a plurality of optical waveguides for signals according to the second embodiment. 図11は、実施の形態3に係る光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造を模式的に示す図である。FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a connection structure between the optical circuit component and the optical fiber block according to the third embodiment. 図12は、実施の形態3に係る光回路部品における調心用の光導波路と信号用の光導波路とが交差する部分の構造を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing a structure of a portion where the alignment optical waveguide and the signal optical waveguide intersect in the optical circuit component according to the third embodiment. 図13は、実施の形態3に係る、複数の信号用の光導波路を有する光回路部品の平面構造を模式的に示す図である。FIG. 13 is a diagram schematically showing a planar structure of an optical circuit component having a plurality of optical waveguides for signals according to the third embodiment. 図14Aは、実施の形態4に係る光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造を模式的に示す図である。FIG. 14A is a diagram schematically illustrating a connection structure between the optical circuit component and the optical fiber block according to Embodiment 4. 図14Bは、実施の形態4に係る光回路部品における信号用の光導波路を構成するコアの端部の構造を模式的に示す図である。FIG. 14B is a diagram schematically showing a structure of an end portion of a core constituting a signal optical waveguide in the optical circuit component according to Embodiment 4. 図15は、実施の形態4に係る別の光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造を模式的に示す図である。FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a connection structure between another optical circuit component and the optical fiber block according to the fourth embodiment. 図16は、従来の調心用光導波路を有する光回路部品と光入出力用の光ファイバブロックとを接続するための調心機構の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of an alignment mechanism for connecting a conventional optical circuit component having an alignment optical waveguide and an optical fiber block for optical input / output.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

≪実施の形態1≫
図1は、本発明の一実施の形態に係る光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造を模式的に示す図である。同図には、平面視における光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造が図示されている。
<< Embodiment 1 >>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a connection structure between an optical circuit component and an optical fiber block according to an embodiment of the present invention. This figure shows a connection structure between an optical circuit component and an optical fiber block in plan view.

光ファイバブロック7は、板状の部材70によって複数の光ファイバ71〜73を上下から挟んで固定した構造を有する。光ファイバ71〜73は、例えばモードフィールド径(MFD:Mode Field Diameter)が約4μmのシングルモードファイバ(SMF)である。光ファイバ71は、通信の目的とされる光(以下、「信号光」と称する。)SLを伝搬させるためのものである。光ファイバ72、73は、光回路部品1と光ファイバブロック7とを接続する組み立て工程において、光回路部品1に対する光ファイバブロック7の位置合わせ(調心)を行う際に調心用の光(以下、「調心光」と称する。)ALを伝搬させるためのものである。
光ファイバ71〜73は、光の導波方向に対して垂直な方向に沿って配列される。光ファイバ71は、光ファイバ72と光ファイバ73の間に配置される。光ファイバ71〜73の配列ピッチは、後述する光回路部品1のコア11〜13の配列に対応して設定されている。
The optical fiber block 7 has a structure in which a plurality of optical fibers 71 to 73 are sandwiched and fixed by a plate-like member 70 from above and below. The optical fibers 71 to 73 are, for example, single mode fibers (SMF) having a mode field diameter (MFD) of about 4 μm. The optical fiber 71 is for propagating light (hereinafter referred to as “signal light”) SL that is used for communication. The optical fibers 72 and 73 are used for aligning light (alignment) when aligning (aligning) the optical fiber block 7 with the optical circuit component 1 in the assembly process of connecting the optical circuit component 1 and the optical fiber block 7. Hereinafter, it is referred to as “alignment light.”) For propagating AL.
The optical fibers 71 to 73 are arranged along a direction perpendicular to the light guiding direction. The optical fiber 71 is disposed between the optical fiber 72 and the optical fiber 73. The arrangement pitch of the optical fibers 71 to 73 is set corresponding to the arrangement of the cores 11 to 13 of the optical circuit component 1 described later.

光回路部品1は、例えば、SiPh技術により基板10上に光回路が形成されたシリコンフォトニクスチップ(以下、「SiPhチップ」と称する。)である。
基板10は、例えばSOI基板から作製されている。基板10には、光回路を構成する複数の光導波路が形成されている。なお、図1では、上記複数の光導波路のうち、本実施の形態に係る光回路部品1の特徴部分である、光ファイバブロック7との光入出力インターフェース部としての光導波路のみ図示し、その他の光導波路については図示を省略する。
The optical circuit component 1 is, for example, a silicon photonics chip (hereinafter referred to as “SiPh chip”) in which an optical circuit is formed on a substrate 10 by SiPh technology.
The substrate 10 is made of, for example, an SOI substrate. A plurality of optical waveguides constituting an optical circuit are formed on the substrate 10. In FIG. 1, only the optical waveguide as an optical input / output interface unit with the optical fiber block 7, which is a characteristic part of the optical circuit component 1 according to the present embodiment, is illustrated among the plurality of optical waveguides. The illustration of the optical waveguide is omitted.

光回路部品1は、光導波路を構成する複数のコアとして、コア11〜コア15を有する。
コア11、コア12、およびコア13は、平面視において基板10の一辺に沿って、並んで形成されており、コア11の一方の端部と、コア12の一方の端部と、コア13の一方の端部とは、基板10の同一の端面10Aに並んで形成されている。
The optical circuit component 1 has cores 11 to 15 as a plurality of cores constituting the optical waveguide.
The core 11, the core 12, and the core 13 are formed side by side along one side of the substrate 10 in a plan view, and one end of the core 11, one end of the core 12, and the core 13 One end is formed side by side on the same end surface 10 </ b> A of the substrate 10.

コア11は、光ファイバブロック7を介して信号光SLを入力(または出力)するための信号用の光導波路を構成する。コア11は、平面視においてコア12とコア13との間に配置されている。   The core 11 constitutes a signal optical waveguide for inputting (or outputting) the signal light SL through the optical fiber block 7. The core 11 is disposed between the core 12 and the core 13 in plan view.

コア12、13は、調心光を伝搬させるための光導波路を構成する。コア14は、少なくとも一部がシリコンから成り、調心用のコア12とコア13とを接続する光導波路を構成する。コア14は、シリコンから成る部分が曲げられて形成されることにより、コア12の他方の端部とコア13の他方の端部とを接続する。   The cores 12 and 13 constitute an optical waveguide for propagating alignment light. The core 14 is at least partially made of silicon, and constitutes an optical waveguide that connects the aligning core 12 and the core 13. The core 14 is formed by bending a portion made of silicon, thereby connecting the other end of the core 12 and the other end of the core 13.

コア15は、一端がコア11と接続され、他端が例えば後段の図示されていない光回路に接続されている。例えば、コア15は、光ファイバブロック7を介してコア11に入力された信号光を後段の光回路まで伝搬する。   The core 15 has one end connected to the core 11 and the other end connected to, for example, an optical circuit (not shown) at the subsequent stage. For example, the core 15 propagates the signal light input to the core 11 via the optical fiber block 7 to the subsequent optical circuit.

ここで、コア11〜13およびコア15の具体的な構造について説明する。
図2は、実施の形態1に係る光回路部品の光導波路の構造を模式的に示す図である。同図には、代表的にコア11およびコア15の構造が図示されている。
Here, specific structures of the cores 11 to 13 and the core 15 will be described.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of the optical waveguide of the optical circuit component according to the first embodiment. In the figure, the structures of the core 11 and the core 15 are typically shown.

コア15は、下部クラッド層18上のシリコン(Si)を加工することによって形成されている。コア15の断面サイズ(厚さ×幅)は例えば220nm×440nmである。下部クラッド層18は、シリコン酸化膜(SiO2)であり、厚さは例えば3μmである。なお、本実施の形態では、下部クラッド層18が、基板10を構成するSOI基板の埋め込み酸化膜(BOX:Buried Oxide)層であるとして説明するが、これに限定されるものではない。 The core 15 is formed by processing silicon (Si) on the lower cladding layer 18. The cross-sectional size (thickness × width) of the core 15 is, for example, 220 nm × 440 nm. The lower cladding layer 18 is a silicon oxide film (SiO 2 ) and has a thickness of 3 μm, for example. In the present embodiment, the lower clad layer 18 is described as a buried oxide (BOX) layer of an SOI substrate constituting the substrate 10, but the present invention is not limited to this.

コア11は、下部クラッド層18上に、コア15の一方の端部150を覆って形成されている。コア11は、例えばシリコンよりも屈折率が小さい材料から構成されている。上記シリコンよりも屈折率が小さい材料としては、屈折率がシリコンよりも小さくなるように酸素の結合率が調整されたシリコン酸化物(SiOx)やシリコン窒化物等を例示することができる。コア11の断面サイズ(厚さ×幅)は、例えば3μm×3μmである。波長1.55μmの光に対するコア11の屈折率は例えば1.51であり、下部クラッド層18の屈折率は例えば1.46である。これにより、コア11は、比屈折率差が約3.3%の大口径のシングルモード光導波路を構成する。   The core 11 is formed on the lower cladding layer 18 so as to cover one end 150 of the core 15. The core 11 is made of a material having a refractive index smaller than that of silicon, for example. Examples of the material having a refractive index smaller than that of silicon include silicon oxide (SiOx), silicon nitride, and the like whose oxygen coupling rate is adjusted so that the refractive index is smaller than that of silicon. The cross-sectional size (thickness × width) of the core 11 is, for example, 3 μm × 3 μm. The refractive index of the core 11 with respect to light with a wavelength of 1.55 μm is, for example, 1.51, and the refractive index of the lower cladding layer 18 is, for example, 1.46. As a result, the core 11 constitutes a large-diameter single mode optical waveguide having a relative refractive index difference of about 3.3%.

コア12、13は、コア11と同一の材料および同一の断面サイズ(厚さ×幅)で形成されており、コア11と同様に大口径のシングルモード光導波路を構成する。   The cores 12 and 13 are formed of the same material and the same cross-sectional size (thickness × width) as the core 11, and constitute a large-diameter single mode optical waveguide like the core 11.

上部クラッド層16は、下部クラッド層18上に、コア11およびコア15を覆って形成されている。コア11の上部に形成された上部クラッド層16の厚さは例えば7μmである。   The upper cladding layer 16 is formed on the lower cladding layer 18 so as to cover the core 11 and the core 15. The thickness of the upper cladding layer 16 formed on the core 11 is, for example, 7 μm.

コア11とコア15との接続部分は、スポットサイズ変換(SSC)構造を有している。
図3A〜図3Cは、コア11とコア15との接続部分110の構造を模式的に示す図である。図3Aには、図2の方向Pから見たときの接続部分110の構造が模式的に示され、図3Bには、図2における方向Qから見たときの接続部分110の構造が模式的に示され、図3Cには、図2における方向Rから見たときの接続部分110の構造が模式的に示されている。
The connecting portion between the core 11 and the core 15 has a spot size conversion (SSC) structure.
3A to 3C are diagrams schematically showing the structure of the connecting portion 110 between the core 11 and the core 15. 3A schematically shows the structure of the connecting portion 110 when viewed from the direction P in FIG. 2, and FIG. 3B schematically shows the structure of the connecting portion 110 when viewed from the direction Q in FIG. FIG. 3C schematically shows the structure of the connecting portion 110 when viewed from the direction R in FIG.

図3A〜図3Cに示されるように、コア11とコア15との接続部分110では、大口径のコア11に覆われるコア15の端部150が先端に向かってコア幅が狭くなる先細のテーパ形状となるように形成されたSSC構造を有している。これによれば、前述したように、コア11とコア15とを光学的に低損失に接続することができる。   As shown in FIG. 3A to FIG. 3C, in the connecting portion 110 between the core 11 and the core 15, the end 150 of the core 15 covered with the large-diameter core 11 becomes a tapered taper with the core width becoming narrower toward the tip. It has an SSC structure formed to have a shape. According to this, as described above, the core 11 and the core 15 can be optically connected with low loss.

次に、コア14の具体的な構造について説明する。
図1に示すように、調心用の光導波路を構成するコア14は、平面視において信号用の光導波路を構成するコア15と交差して形成される。コア14は、コア141と、コア142と、コア143とを含む。
Next, a specific structure of the core 14 will be described.
As shown in FIG. 1, the core 14 constituting the aligning optical waveguide is formed so as to intersect with the core 15 constituting the signal optical waveguide in plan view. The core 14 includes a core 141, a core 142, and a core 143.

コア141は、一方の端部がコア12に接続され、他方の端部がコア143に接続されている。コア142は、一方の端部がコア13に接続され、他方の端部がコア143に接続されている。図1に示されるように、コア141、142は、シリコンから構成され、一部が曲げられた形状(以下、「屈曲部」と称する。)を有し、コア143を介してコア141の他方の端部とコア142の他方の端部とが対向して配置されている。コア141の屈曲部1410およびコア142の屈曲部1420は、例えば円弧状に形成されている。コア141の屈曲部1410およびコア142の屈曲部1420の曲率半径は、それぞれ、光導波路の損失が許容される範囲まで小さくすることが可能であり、例えば10μm程度である。   The core 141 has one end connected to the core 12 and the other end connected to the core 143. The core 142 has one end connected to the core 13 and the other end connected to the core 143. As shown in FIG. 1, the cores 141 and 142 are made of silicon and have a partially bent shape (hereinafter referred to as a “bent portion”), and the other of the core 141 via the core 143. And the other end of the core 142 are arranged to face each other. The bent portion 1410 of the core 141 and the bent portion 1420 of the core 142 are formed in an arc shape, for example. The radii of curvature of the bent portion 1410 of the core 141 and the bent portion 1420 of the core 142 can be reduced to a range where the loss of the optical waveguide is allowed, for example, about 10 μm.

コア141とコア12との接続部分、およびコア142とコア13との接続部分は、前述したコア11とコア15との接続部分110と同様のSSC構造を有する。   The connecting portion between the core 141 and the core 12 and the connecting portion between the core 142 and the core 13 have the same SSC structure as the connecting portion 110 between the core 11 and the core 15 described above.

コア143は、シリコンから成るコア15と交差して形成され、コア141とコア142とを接続する光導波路を構成する。
図4は、実施の形態1に係る光回路部品における調心用の光導波路と信号用の光導波路とが交差する部分の構造を模式的に示す図である。なお、同図では、上部クラッド層16の図示を省略している。
同図に示されるように、コア143は、基板10(下部クラッド層18)上に、コア141の他方の端部と、コア142の他方の端部と、コア15の一部とを覆って形成され、平面視においてコア15と交差して延在している。コア143は、コア11〜13と同一の材料(例えばSiOx)から成り、コア11〜13と同一の断面サイズを有している。
The core 143 is formed so as to intersect with the core 15 made of silicon, and constitutes an optical waveguide that connects the core 141 and the core 142.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a structure of a portion where the alignment optical waveguide and the signal optical waveguide intersect in the optical circuit component according to the first embodiment. In the figure, the illustration of the upper cladding layer 16 is omitted.
As shown in the figure, the core 143 covers the other end of the core 141, the other end of the core 142, and a part of the core 15 on the substrate 10 (lower clad layer 18). It is formed and extends across the core 15 in plan view. The core 143 is made of the same material (for example, SiOx) as the cores 11 to 13 and has the same cross-sectional size as the cores 11 to 13.

コア143とコア141の接続部分、およびコア143とコア142との接続部分は、前述したコア11とコア15との接続部分110と同様のSSC構造を有する。   The connecting portion between the core 143 and the core 141 and the connecting portion between the core 143 and the core 142 have the same SSC structure as the connecting portion 110 between the core 11 and the core 15 described above.

例えば、光ファイバブロック7の調心時に、調心用のコア12の端面12Aに調心光ALを入力すると、調心光ALは以下のように伝搬する。先ず、調心用のコア12の端面12Aに入力された調心光ALは、SSC部1411を介してコア141に入力される。コア141に入力された調心光ALは、コア141内を伝搬し、コア141の途中に形成された屈曲部1410によって導波方向が変更され、SSC部1412を介してコア143に入力される。コア143に入力された調心光ALは、コア143内を伝搬し、SSC部1421を介してコア142に入力される。コア142に入力された調心光ALは、コア142内を伝搬し、コア142の途中に形成された屈曲部1420によって導波方向が変更され、SSC部1421を介してコア13に入力される。コア13に入力された調心光ALは、コア13内部を伝搬し、コア13の端面13Aから出力される。   For example, when the alignment light AL is input to the end face 12A of the alignment core 12 during alignment of the optical fiber block 7, the alignment light AL propagates as follows. First, the alignment light AL input to the end surface 12A of the alignment core 12 is input to the core 141 via the SSC unit 1411. The aligning light AL input to the core 141 propagates through the core 141, changes the waveguide direction by a bent portion 1410 formed in the middle of the core 141, and is input to the core 143 via the SSC portion 1412. . The alignment light AL input to the core 143 propagates through the core 143 and is input to the core 142 via the SSC unit 1421. The alignment light AL input to the core 142 propagates through the core 142, the waveguide direction is changed by a bent portion 1420 formed in the middle of the core 142, and is input to the core 13 via the SSC portion 1421. . The alignment light AL input to the core 13 propagates through the core 13 and is output from the end face 13A of the core 13.

上記の構造を有するコア14によれば、一方の調心用のコアに入力された調心光ALを低損失に他方の調心用のコアから出力することが可能となる。また、シリコンから成るコア141、142の途中に屈曲部を形成することにより、シリコンよりも屈折率の小さいSiOx等から成るコアの途中に屈曲部を形成する場合に比べて、より小さい曲率半径で光の導波方向を変更することができる。これにより、SiPhチップ上に形成する調心用の光導波路の占有面積を小さくすることが可能となる。   According to the core 14 having the above structure, the alignment light AL input to one alignment core can be output from the other alignment core with low loss. Further, by forming a bent portion in the middle of the cores 141 and 142 made of silicon, the bending radius is smaller than that in the case of forming a bent portion in the middle of the core made of SiOx having a refractive index smaller than that of silicon. The light guiding direction can be changed. This makes it possible to reduce the area occupied by the aligning optical waveguide formed on the SiPh chip.

次に、光回路部品1に対する光ファイバブロック7の調心方法について説明する。
図5は、本実施の形態に係る光回路部品に対する光ファイバブロックの調心を行うための調心機構を示す図である。
同図に示されるように、調心機構100は、光源80、入力用光ファイバ81、出力用光ファイバ82、光パワーメータ83、制御装置84、光ファイバブロック移動装置85、およびステージ86を備えている。
Next, a method for aligning the optical fiber block 7 with respect to the optical circuit component 1 will be described.
FIG. 5 is a diagram showing an alignment mechanism for aligning the optical fiber block with respect to the optical circuit component according to the present embodiment.
As shown in the figure, the alignment mechanism 100 includes a light source 80, an input optical fiber 81, an output optical fiber 82, an optical power meter 83, a control device 84, an optical fiber block moving device 85, and a stage 86. ing.

ステージ86は、光回路部品1を支持し、固定するための支持台である。
光ファイバブロック移動装置85は、光ファイバブロック7を支持し、固定するための支持部材を備えている。光ファイバブロック移動装置85は、上記支持部材に光ファイバブロック7を固定した状態において、制御装置84からの制御信号に従ってX方向、Y方向、およびZ方向に移動することにより、光ファイバブロック7の光回路部品1に対する位置合わせ(調心)を行う。
The stage 86 is a support base for supporting and fixing the optical circuit component 1.
The optical fiber block moving device 85 includes a support member for supporting and fixing the optical fiber block 7. The optical fiber block moving device 85 moves in the X direction, the Y direction, and the Z direction in accordance with a control signal from the control device 84 in a state where the optical fiber block 7 is fixed to the support member. Alignment (alignment) with respect to the optical circuit component 1 is performed.

光源80は、調心用の光(調心光)を照射する。入力用光ファイバ81は、光ファイバブロック移動装置85に固定された光ファイバブロック7と光源80とを接続する光ファイバであり、光源80から照射された調心光ALを光ファイバブロック7の調心用の光ファイバ(例えば光ファイバ72)に入力する。   The light source 80 emits alignment light (alignment light). The input optical fiber 81 is an optical fiber that connects the optical fiber block 7 fixed to the optical fiber block moving device 85 and the light source 80, and the alignment light AL emitted from the light source 80 is adjusted by the optical fiber block 7. It inputs into the optical fiber for hearts (for example, optical fiber 72).

出力用光ファイバ82は、光ファイバブロック移動装置85に固定された光ファイバブロック7と光パワーメータ80とを接続する光ファイバであり、光ファイバブロック7の調心用の光ファイバ(例えば光ファイバ73)から出力された調心光ALを光パワーメータ83に入力する。光パワーメータ83は、入力した光の強度を計測し、計測結果を出力する装置である。制御装置84は、光パワーメータ83の計測結果に基づいて光ファイバブロック移動装置85を制御するための制御信号を生成することにより、光ファイバブロック移動装置85を制御する。   The output optical fiber 82 is an optical fiber that connects the optical fiber block 7 fixed to the optical fiber block moving device 85 and the optical power meter 80, and an optical fiber for alignment of the optical fiber block 7 (for example, an optical fiber). 73) The alignment light AL output from 73) is input to the optical power meter 83. The optical power meter 83 is a device that measures the intensity of input light and outputs a measurement result. The control device 84 controls the optical fiber block moving device 85 by generating a control signal for controlling the optical fiber block moving device 85 based on the measurement result of the optical power meter 83.

調心機構100を用いた光ファイバブロック7の調心手順について説明する。
先ず、光回路部品1をステージ86上に固定するとともに、光ファイバブロック7を光ファイバブロック移動装置85に固定する。次に、上部からカメラを用いた画像認識により、手動または自動で、ステージ上86に固定された光回路部品1に対する光ファイバブロック7の大まかな位置合わせを行う。具体的には、調心用の光ファイバ72の導波方向と光回路部品1の調心用のコア12の導波方向とが一直線状になり、且つ調心用の光ファイバ73の導波方向と光回路部品1の調心用のコア13の導波方向とが一直線上になるように、光ファイバブロック移動装置85を移動させる。
The alignment procedure of the optical fiber block 7 using the alignment mechanism 100 will be described.
First, the optical circuit component 1 is fixed on the stage 86 and the optical fiber block 7 is fixed to the optical fiber block moving device 85. Next, the optical fiber block 7 is roughly aligned with the optical circuit component 1 fixed to the stage 86 manually or automatically by image recognition using a camera from above. Specifically, the waveguide direction of the alignment optical fiber 72 and the waveguide direction of the alignment core 12 of the optical circuit component 1 are aligned, and the waveguide of the alignment optical fiber 73 is aligned. The optical fiber block moving device 85 is moved so that the direction and the waveguide direction of the alignment core 13 of the optical circuit component 1 are aligned.

次に、光源80から調心光ALを照射する。光源80から出射された調心光ALは、入力用光ファイバ81を介して光ファイバブロック7の調心用の光ファイバ72に入力される。光ファイバ72に入力された調心光ALは、光ファイバ72を伝搬し、光回路部品1の端面に設けられた調心用のコア12に入力される。コア12に入力された調心光ALは、コア14を介して調心用のコア13に伝搬し、コア13の端部から出力される。コア13の端部から出力された調心光ALは、光ファイバブロック7の調心用の光ファイバ73を伝搬し、出力用光ファイバ82を介して光パワーメータ83に入力される。制御装置84は、光パワーメータ83によって計測された調心光の光強度が最大になるように、光ファイバブロック移動装置85を制御し、光ファイバブロック7の調心を行う。   Next, alignment light AL is emitted from the light source 80. The alignment light AL emitted from the light source 80 is input to the alignment optical fiber 72 of the optical fiber block 7 through the input optical fiber 81. The alignment light AL input to the optical fiber 72 propagates through the optical fiber 72 and is input to the alignment core 12 provided on the end face of the optical circuit component 1. The alignment light AL input to the core 12 propagates to the alignment core 13 via the core 14 and is output from the end of the core 13. The alignment light AL output from the end of the core 13 propagates through the alignment optical fiber 73 of the optical fiber block 7 and is input to the optical power meter 83 via the output optical fiber 82. The controller 84 controls the optical fiber block moving device 85 so as to align the optical fiber block 7 so that the light intensity of the aligning light measured by the optical power meter 83 is maximized.

図6に、調心後の光ファイバブロック7と光回路部品1との位置関係を示す。
同図には、端面10A側から見た光回路部品1の構造が模式的に示されている。同図において、光ファイバ71〜73は、点線で図示されている。
同図に示されるように、調心後、調心用の光ファイバ72のコアの端面72Aと調心用のコア12の端面12Aとが対向し、調心用の光ファイバ73のコアの端面73Aと調心用のコア13の端面13Aとが対向し、信号用の光ファイバ71のコアの端面71Aと信号用のコア11の端面11Aとが対向して、配置される。
FIG. 6 shows the positional relationship between the optical fiber block 7 and the optical circuit component 1 after alignment.
In the figure, the structure of the optical circuit component 1 as viewed from the end face 10A side is schematically shown. In the figure, the optical fibers 71 to 73 are indicated by dotted lines.
As shown in the figure, after alignment, the end surface 72A of the core of the alignment optical fiber 72 and the end surface 12A of the alignment core 12 face each other, and the end surface of the core of the alignment optical fiber 73 73A and the end face 13A of the aligning core 13 face each other, and the end face 71A of the core of the signal optical fiber 71 and the end face 11A of the signal core 11 face each other.

ここで、“対向”とは、2つの端面が互いに正面に相手を見る位置にあることを言い、対応するコアの光軸同士が同一直線上に配置されている場合のみならず、光学的な損失が許容できる範囲の多少の誤差を有して光軸同士が配置されている場合も含む。   Here, “opposite” means that the two end faces are in a position where they face each other in front of each other, not only when the optical axes of the corresponding cores are arranged on the same straight line, but also optically This includes the case where the optical axes are arranged with some errors within the allowable range of loss.

光ファイバブロック7の調心が完了したら、例えば接着剤を用いて光ファイバブロック7の端面を光回路部品1の端面(SiPhチップの端面)に固定する。これにより、調心作業が完了する。なお、上記接着剤は、光回路部品1におけるコア11〜13と光ファイバ71〜73との間に光学的な損失が生じないように屈折率が調整された材料から構成されており、例えば紫外線硬化型のエポキシ系、あるいはアクリル系等の接着材料から構成されている。   When alignment of the optical fiber block 7 is completed, the end face of the optical fiber block 7 is fixed to the end face of the optical circuit component 1 (end face of the SiPh chip) using, for example, an adhesive. Thereby, the alignment work is completed. In addition, the said adhesive agent is comprised from the material by which refractive index was adjusted so that an optical loss may not arise between the cores 11-13 in the optical circuit component 1, and the optical fibers 71-73, for example, ultraviolet rays It is composed of an adhesive material such as a curable epoxy type or acrylic type.

上記のように光ファイバブロック7の調心を行うことにより、信号用の光導波路を構成するコア11と信号用の光ファイバ71とが低損失に接続された、光ファイバと光回路部品との接続構造を実現することができる。   By aligning the optical fiber block 7 as described above, the core 11 and the signal optical fiber 71 constituting the signal optical waveguide are connected with low loss, and the optical fiber and the optical circuit component are connected. A connection structure can be realized.

以上、本実施の形態に係る光回路部品1によれば、調心光を入出力するためのコア12、13の双方の端面を光回路部品1の一つの端面10Aに形成したので、光ファイバと光回路部品とを接続するための調心機構の簡素化を図ることが可能となる。すなわち、光回路部品1によれば、前述した従来の調心機構900(図16参照)のように、2つの光ファイバ移動装置とそれらを別個に制御するための制御装置等が不要となるので、調心機構の簡素化を図ることができる。これにより、従来に比べて調心作業における作業工程も少なくなるので、調心作業も容易となる。   As described above, according to the optical circuit component 1 according to the present embodiment, since both end surfaces of the cores 12 and 13 for inputting and outputting the aligning light are formed on one end surface 10A of the optical circuit component 1, the optical fiber It is possible to simplify the alignment mechanism for connecting the optical circuit component and the optical circuit component. That is, according to the optical circuit component 1, two optical fiber moving devices and a control device for separately controlling them are not required as in the above-described conventional alignment mechanism 900 (see FIG. 16). Thus, the alignment mechanism can be simplified. As a result, the number of work steps in the aligning work is reduced as compared with the prior art, and the aligning work becomes easy.

また、本実施の形態に係る光回路部品1によれば、コア14の一部をシリコンによって構成し、そのシリコンから構成された部分を曲げることによって調心光を入出力するためのコア12、13同士を接続するので、調心用の光導波路を低損失且つ小面積に形成することができる。これにより、調心用の光導波路を備えたSiPhチップを従来よりも小面積で実現することができ、光回路部品の製造コストの低減が期待できる。
すなわち、本実施の形態に係る光回路部品1によれば、光回路部品の小型化を図りつつ、調心機構の簡素化を図ることが可能となる。
Further, according to the optical circuit component 1 according to the present embodiment, a core 12 for inputting and outputting alignment light by forming a part of the core 14 from silicon and bending the part formed from the silicon, Since 13 are connected to each other, the aligning optical waveguide can be formed with a low loss and a small area. Thereby, the SiPh chip provided with the aligning optical waveguide can be realized with a smaller area than the conventional one, and the manufacturing cost of the optical circuit component can be expected to be reduced.
That is, according to the optical circuit component 1 according to the present embodiment, it is possible to simplify the alignment mechanism while reducing the size of the optical circuit component.

なお、本実施の形態では、信号用の光導波路が一つである場合を例示したが、これに限られず、信号用の光導波路は複数あってもよい。   In this embodiment, the case where there is one signal optical waveguide is illustrated, but the present invention is not limited to this, and there may be a plurality of signal optical waveguides.

図7は、実施の形態1に係る、複数の信号用の光導波路を有する光回路部品の平面構造を模式的に示す図である。同図において、上述した光回路部品1と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。また、同図では、信号用の光導波路が4つ形成される場合を例示しているが、信号用の光導波路の個数に特に制限はない。   FIG. 7 is a diagram schematically showing a planar structure of an optical circuit component having a plurality of signal optical waveguides according to the first embodiment. In the figure, the same components as those of the optical circuit component 1 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, although the figure illustrates the case where four signal optical waveguides are formed, the number of signal optical waveguides is not particularly limited.

同図に示されるように、光回路部品1Aは、信号用の光導波路を構成するコア11_1〜11_4と、コア15_1〜15_4とを有している。コア11_1〜11_4は、平面視において、調心用のコア12と調心用のコア13との間に端面10Aに沿って配置される。コア11_1〜11_4は、前述のコア11と同一の材料(例えばSiOx)によって形成され、同一の構造を有する。コア15_1〜15_4は、前述のコア15と同一の材料(シリコン)によって形成され、同一の構造を有する。コア15_1〜15_4とコア11_1〜11_4とは、前述のコア11とコア15と同様に、対応するコア同士がSSC構造により、それぞれ接続されている。また、コア143は、前述のコア15と同様に、コア15_1〜15_4とそれぞれ交差して形成されている。   As shown in the figure, the optical circuit component 1A includes cores 11_1 to 11_4 and cores 15_1 to 15_4 that constitute an optical waveguide for signals. The cores 11_1 to 11_4 are arranged along the end surface 10A between the aligning core 12 and the aligning core 13 in plan view. The cores 11_1 to 11_4 are formed of the same material (for example, SiOx) as the core 11 described above and have the same structure. The cores 15_1 to 15_4 are formed of the same material (silicon) as the core 15 described above and have the same structure. Similarly to the core 11 and the core 15, the cores 15_1 to 15_4 and the cores 11_1 to 11_4 are connected to each other by the SSC structure, respectively. Similarly to the core 15 described above, the core 143 is formed so as to intersect with the cores 15_1 to 15_4.

光ファイバブロック7は、調心用の光ファイバ72、73に加えて、信号用の光ファイバ71_1〜71_4を4本有する。信号用の光ファイバ71_1〜71_4は、コア11_1〜11_4の配列に対応した配列ピッチで光ファイバブロック7内にそれぞれ配置されている。   The optical fiber block 7 includes four optical fibers 71_1 to 71_4 for signal in addition to the optical fibers 72 and 73 for alignment. The optical fibers 71_1 to 71_4 for signals are respectively arranged in the optical fiber block 7 at an arrangement pitch corresponding to the arrangement of the cores 11_1 to 11_4.

信号用の光導波路を複数有する光回路部品1Aによれば、信号用の光導波路を1つ有する光導波路1と同様に、光回路部品の小型化を図りつつ、調心機構の簡素化を図ることが可能となる。   According to the optical circuit component 1A having a plurality of signal optical waveguides, the alignment mechanism can be simplified while reducing the size of the optical circuit components in the same manner as the optical waveguide 1 having one signal optical waveguide. It becomes possible.

≪実施の形態2≫
実施の形態2に係る光回路部品は、調心用の光導波路と信号用の光導波路とが、シリコンよりも屈折率の小さい材料から成るコア同士で交差する点において、実施の形態1に係る光回路部品1と相違し、その他の点は光回路部品1と同様である。実施の形態2に係る光回路部品2において、実施の形態1に係る光回路部品1と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 2 >>
The optical circuit component according to the second embodiment is related to the first embodiment in that the alignment optical waveguide and the signal optical waveguide intersect at cores made of a material having a refractive index smaller than that of silicon. The optical circuit component 1 is different from the optical circuit component 1 in other points. In the optical circuit component 2 according to the second embodiment, the same components as those in the optical circuit component 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図8は、実施の形態2に係る光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造を模式的に示す図である。
同図に示されるように、光回路部品2は、信号用の光導波路を構成するコア21、25と、調心用の光導波路を構成するコア12、13、24とを備える。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a connection structure between the optical circuit component and the optical fiber block according to the second embodiment.
As shown in the figure, the optical circuit component 2 includes cores 21 and 25 that constitute an optical waveguide for signals and cores 12, 13, and 24 that constitute an optical waveguide for alignment.

コア24は、シリコンから成るコア141、142と、シリコンよりも屈折率の小さい材料から成るコア243とを含む。図8に示されるように、コア243は、平面視において基板10(下部クラッド層18)上にコア21と交差して形成されている。以下、コア243とコア21について詳細に説明する。   The core 24 includes cores 141 and 142 made of silicon and a core 243 made of a material having a refractive index smaller than that of silicon. As shown in FIG. 8, the core 243 is formed on the substrate 10 (lower clad layer 18) so as to intersect with the core 21 in a plan view. Hereinafter, the core 243 and the core 21 will be described in detail.

図9は、実施の形態2に係る光回路部品における調心用の光導波路と信号用の光導波路とが交差する部分の構造を模式的に示す図である。なお、同図では、上部クラッド層16の図示を省略している。
同図に示されるように、コア243は、実施の形態1に係るコア143と同様に、基板10(下部クラッド層18)上にコア141の他方の端部と、コア142の他方の端部とを覆って形成され、平面視においてコア21と交差して延在している。なお、図9に示されるように、コア243とコア141との接続部、およびコア243とコア142との接続部とは、実施の形態1に係る光回路部品1と同様に、SSC構造を有している。
FIG. 9 is a diagram schematically showing the structure of a portion where the alignment optical waveguide and the signal optical waveguide intersect in the optical circuit component according to the second embodiment. In the figure, the illustration of the upper cladding layer 16 is omitted.
As shown in the figure, the core 243 includes the other end portion of the core 141 and the other end portion of the core 142 on the substrate 10 (lower clad layer 18), similarly to the core 143 according to the first embodiment. And extends across the core 21 in plan view. As shown in FIG. 9, the connecting portion between the core 243 and the core 141 and the connecting portion between the core 243 and the core 142 have the SSC structure as in the optical circuit component 1 according to the first embodiment. Have.

コア21は、実施の形態1に係るコア11と同様に、基板10(下部クラッド層18)上に、コア25の一方の端部(SSC部)250を覆って形成されている。   The core 21 is formed on the substrate 10 (lower cladding layer 18) so as to cover one end portion (SSC portion) 250 of the core 25, similarly to the core 11 according to the first embodiment.

コア21とコア243とは、コア12、13と同様に、シリコンよりも屈折率の小さい同一の材料(例えばSiOxやシリコン窒化物)から構成されている。図9に示されるように、コア21とコア243とは、例えば一部において2つのコアが交差した十字形状の構造体として一体に形成されている。コア21とコア243との交差角度は、例えば90度である。なお、コア21およびコア243の断面サイズ(厚さ×幅)は、実施の形態1に係るコア11およびコア143と同様であり、例えば3μm×3μmである。   The core 21 and the core 243 are made of the same material (for example, SiOx or silicon nitride) having a refractive index smaller than that of silicon, similarly to the cores 12 and 13. As shown in FIG. 9, the core 21 and the core 243 are integrally formed as, for example, a cross-shaped structure in which two cores intersect each other. The intersection angle between the core 21 and the core 243 is, for example, 90 degrees. The cross-sectional size (thickness × width) of the core 21 and the core 243 is the same as that of the core 11 and the core 143 according to the first embodiment, and is, for example, 3 μm × 3 μm.

例えば、光ファイバブロック7の調心時に、調心用のコア12の端面12Aに調心光ALを入力すると、調心光ALは以下のように伝搬する。先ず、コア12の端面12Aに入力された調心光ALは、コア12を伝搬し、コア141を介してコア243に入力される。コア243に入力された調心光ALは、コア243内を伝搬し、コア243とコア21との交差する部分を通って、コア142に入力される。その後、コア142に入力された調心光ALは、コア142内を伝搬し、コア13に入力され、コア13を伝搬してコア13の端面13Aから出力される。一方、調心後の通常使用時には、通信の目的とされる信号光SLが、光ファイバブロック7の信号用の光ファイバ71を介して信号用のコア21の端面21Aに入力される。信号用のコア21の端面21Aに入力された信号光SLは、コア21内部を伝搬してコア25に入力され、コア25の内部を通って後段の光回路(図示せず)まで伝搬する。   For example, when the alignment light AL is input to the end face 12A of the alignment core 12 during alignment of the optical fiber block 7, the alignment light AL propagates as follows. First, the alignment light AL input to the end face 12 </ b> A of the core 12 propagates through the core 12 and is input to the core 243 via the core 141. The alignment light AL input to the core 243 propagates through the core 243, passes through the intersection of the core 243 and the core 21, and is input to the core 142. Thereafter, the alignment light AL input to the core 142 propagates through the core 142, is input to the core 13, propagates through the core 13, and is output from the end face 13A of the core 13. On the other hand, during normal use after alignment, the signal light SL that is the object of communication is input to the end face 21 </ b> A of the signal core 21 via the signal optical fiber 71 of the optical fiber block 7. The signal light SL input to the end face 21 </ b> A of the signal core 21 propagates through the core 21, is input to the core 25, and propagates through the core 25 to a subsequent optical circuit (not shown).

なお、図8および図9では、信号用の光導波路が一つである場合を例示したが、信号用の光導波路は複数あってもよい。
図10は、実施の形態2に係る、複数の信号用の光導波路を有する光回路部品の平面構造を模式的に示す図である。同図において、上述した光回路部品2と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。また、同図では、信号用の光導波路が4つ形成される場合を例示しているが、信号用の光導波路の個数に特に制限はない。
8 and 9 illustrate the case where there is one signal optical waveguide, but there may be a plurality of signal optical waveguides.
FIG. 10 is a diagram schematically showing a planar structure of an optical circuit component having a plurality of optical waveguides for signals according to the second embodiment. In the figure, the same components as those of the optical circuit component 2 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, although the figure illustrates the case where four signal optical waveguides are formed, the number of signal optical waveguides is not particularly limited.

同図に示されるように、光回路部品2Aは、信号用の光導波路を構成する4つのコア21_1〜21_4と、4つのコア25_1〜25_4とを有している。コア21_1〜21_4は、平面視において、調心用のコア12と調心用のコア13との間に端面10Aに沿って配置される。コア21_1〜21_4は、前述のコア21と同一の材料(例えばSiOx)によって形成され、同一の構造を有する。コア25_1〜25_4は、前述のコア25と同一の材料(シリコン)によって形成され、同一の構造を有する。コア25_1〜25_4とコア21_1〜21_4とは、前述のコア21およびコア25同様に、対応するコア同士がSSC構造により、それぞれ接続されている。
コア243は、前述のコア25と同様に、コア21_1〜21_4とそれぞれ交差して形成されている。
As shown in the figure, the optical circuit component 2A includes four cores 21_1 to 21_4 and four cores 25_1 to 25_4 that constitute an optical waveguide for signals. The cores 21_1 to 21_4 are arranged along the end face 10A between the aligning core 12 and the aligning core 13 in plan view. The cores 21_1 to 21_4 are formed of the same material (for example, SiOx) as the core 21 described above, and have the same structure. The cores 25_1 to 25_4 are made of the same material (silicon) as the core 25 described above and have the same structure. Similarly to the core 21 and the core 25, the cores 25_1 to 25_4 and the cores 21_1 to 21_4 are connected to each other through the SSC structure.
Similarly to the core 25 described above, the core 243 is formed so as to intersect with the cores 21_1 to 21_4.

以上、実施の形態2に係る光回路部品2、2Aによれば、実施の形態1に係る光回路部品1と同様に、光回路部品の小型化を図りつつ、調心機構の簡素化を図ることが可能となる。   As described above, according to the optical circuit components 2 and 2A according to the second embodiment, as with the optical circuit component 1 according to the first embodiment, the alignment mechanism is simplified while reducing the size of the optical circuit component. It becomes possible.

また、実施の形態2に係る光回路部品2、2Aは、調心用の光導波路と信号用の光導波路とが、シリコンよりも屈折率の小さい材料から成るコア(コア243とコア21)同士で交差する構造を有しているので、例えばAWG(Arrayed Waveguide Grating)を有する光回路部品に適用する場合に、特に有効である。
例えば、図10において、光回路部品2Aを、シリコンからなるコア25_1〜25_4を取り除き、SiOxまたはシリコン窒化物から成るコア21_1〜21_4を延長して後段の光回路に接続するAWG構造とすれば、調心用の光導波路を備えたAWG構造の光回路部品を小面積で実現することが可能となる。
Further, in the optical circuit components 2 and 2A according to the second embodiment, the alignment optical waveguide and the signal optical waveguide are cores (core 243 and core 21) made of a material having a refractive index smaller than that of silicon. Therefore, the present invention is particularly effective when applied to, for example, an optical circuit component having AWG (Arrayed Waveguide Grating).
For example, in FIG. 10, if the optical circuit component 2A has an AWG structure in which the cores 25_1 to 25_4 made of silicon are removed and the cores 21_1 to 21_4 made of SiOx or silicon nitride are extended and connected to the optical circuit in the subsequent stage, An AWG-structured optical circuit component having an aligning optical waveguide can be realized in a small area.

≪実施の形態3≫
実施の形態3に係る光回路部品3は、調心用の光導波路を構成するコアが、信号用の光導波路を構成するシリコンから成るコアとシリコンよりも屈折率の小さい材料から成るコアの双方と交差する点において、実施の形態1に係る光回路部品1と相違し、その他の点は光回路部品1と同様である。実施の形態3に係る光回路部品3において、実施の形態1に係る光回路部品1と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 3 >>
In the optical circuit component 3 according to the third embodiment, the core constituting the alignment optical waveguide includes both a core made of silicon constituting the optical waveguide for signal and a core made of a material having a refractive index smaller than that of silicon. Is different from the optical circuit component 1 according to the first embodiment, and is otherwise the same as the optical circuit component 1. In the optical circuit component 3 according to the third embodiment, the same components as those in the optical circuit component 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図11は、実施の形態3に係る光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造を模式的に示す図である。
同図に示されるように、光回路部品3は、信号用の光導波路を構成するコア31、35と、調心用の光導波路を構成するコア12、13、34とを備える。
FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a connection structure between the optical circuit component and the optical fiber block according to the third embodiment.
As shown in the figure, the optical circuit component 3 includes cores 31 and 35 that constitute a signal optical waveguide, and cores 12, 13, and 34 that constitute an aligning optical waveguide.

コア34は、シリコンから成るコア141、142と、シリコンよりも屈折率の小さい材料(例えばSiOx)から成るコア343とを含む。図11に示されるように、コア343は、平面視において基板10(下部クラッド層18)上にコア31およびコア35と交差して形成されている。以下、コア343、コア31、およびコア35について詳細に説明する。   The core 34 includes cores 141 and 142 made of silicon and a core 343 made of a material (for example, SiOx) having a refractive index smaller than that of silicon. As shown in FIG. 11, the core 343 is formed on the substrate 10 (lower cladding layer 18) so as to intersect the core 31 and the core 35 in a plan view. Hereinafter, the core 343, the core 31, and the core 35 will be described in detail.

図12は、実施の形態3に係る光回路部品における調心用の光導波路と信号用の光導波路とが交差する部分の構造を模式的に示す図である。
同図に示されるように、コア35は、実施の形態1に係るコア15と同様にシリコンから構成されており、コア35の端部(SSC部)350を含む一部がコア31に覆われている。また、図11、12に示されるように、コア35は、平面視においてコア31と重なりを有して同一方向に延在する部分351を有する。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a structure of a portion where the alignment optical waveguide and the signal optical waveguide intersect in the optical circuit component according to the third embodiment.
As shown in the figure, the core 35 is made of silicon similarly to the core 15 according to the first embodiment, and a part including the end portion (SSC portion) 350 of the core 35 is covered with the core 31. ing. 11 and 12, the core 35 has a portion 351 that overlaps with the core 31 and extends in the same direction in plan view.

コア343およびコア31は、実施の形態2に係るコア243およびコア21と同様にシリコンよりも屈折率の小さい同一の材料(例えばSiOxやシリコン窒化物)によって構成され、一部において2つのコアが交差した十字形状の構造体として一体に形成されている。また、コア343は、平面視でコア31とコア35とが重なりを有する部分351において、コア31および35と交差する。すなわち、コア343は、信号用の光導波路を構成するコア31およびコア35の双方と交差して形成される。コア343とコア31、35との交差角度は、例えば90度である。なお、コア31およびコア343の断面サイズ(厚さ×幅)は、実施の形態1に係るコア11およびコア143と同様であり、例えば3μm×3μmである。   The core 343 and the core 31 are made of the same material (for example, SiOx or silicon nitride) having a refractive index smaller than that of silicon, similarly to the core 243 and the core 21 according to the second embodiment. It is integrally formed as an intersecting cross-shaped structure. The core 343 intersects the cores 31 and 35 at a portion 351 where the core 31 and the core 35 overlap in a plan view. That is, the core 343 is formed so as to intersect with both the core 31 and the core 35 constituting the signal optical waveguide. The intersection angle between the core 343 and the cores 31 and 35 is, for example, 90 degrees. The cross-sectional size (thickness × width) of the core 31 and the core 343 is the same as that of the core 11 and the core 143 according to the first embodiment, and is, for example, 3 μm × 3 μm.

例えば、光ファイバブロック7の調心時に、調心用のコア12の端面12Aに調心光ALを入力すると、調心光ALは以下のように伝搬する。先ず、コア12の端面12Aに入力された調心光ALは、コア12を伝搬し、コア141を介してコア343に入力される。コア343に入力された調心光ALは、コア343内を伝搬し、コア343とコア31とが交差する部分を通ってコア142に入力される。その後、コア142に入力された調心光ALは、コア142内を伝搬し、コア13に入力され、コア13を伝搬してコア13の端面13Aから出力される。   For example, when the alignment light AL is input to the end face 12A of the alignment core 12 during alignment of the optical fiber block 7, the alignment light AL propagates as follows. First, the alignment light AL input to the end face 12 </ b> A of the core 12 propagates through the core 12 and is input to the core 343 via the core 141. The alignment light AL input to the core 343 propagates through the core 343 and is input to the core 142 through a portion where the core 343 and the core 31 intersect. Thereafter, the alignment light AL input to the core 142 propagates through the core 142, is input to the core 13, propagates through the core 13, and is output from the end face 13A of the core 13.

一方、調心後の通常使用時には、通信の目的とされる信号光SLが、光ファイバブロック7の信号用の光ファイバ71を介して信号用のコア31の端面31Aに入力される。信号用のコア31の端面31Aに入力された信号光SLは、コア31内部を伝搬してコア35に入力され、コア35とコア343とが交差する部分を通って、後段の光回路(図示せず)まで伝搬する。   On the other hand, during normal use after alignment, the signal light SL that is the object of communication is input to the end face 31 A of the signal core 31 through the signal optical fiber 71 of the optical fiber block 7. The signal light SL input to the end surface 31A of the signal core 31 propagates through the core 31, is input to the core 35, passes through a portion where the core 35 and the core 343 intersect, and then passes through the optical circuit (see FIG. (Not shown).

このとき、コア35は、上記部分351の上部を覆うクラッドがSiOx等(コア31)によって均一に形成されているため、上記部分351の上部において屈折率が変化する箇所が生じないので、光の反射や錯乱が起こり難くなる。これにより、コア35で生じる損失を抑えることでき、信号光をより低損失に後段の光回路まで伝搬させることができる。   At this time, since the clad covering the upper portion of the portion 351 is uniformly formed of SiOx or the like (core 31), the core 35 does not have a portion where the refractive index changes in the upper portion of the portion 351. Reflections and confusion are less likely to occur. Thereby, the loss generated in the core 35 can be suppressed, and the signal light can be propagated to the subsequent optical circuit with lower loss.

以上、実施の形態3に係る光回路部品3によれば、実施の形態1に係る光回路部品1と同様に、光回路部品の小型化を図りつつ、調心機構の簡素化を図ることが可能となる。   As described above, according to the optical circuit component 3 according to the third embodiment, as with the optical circuit component 1 according to the first embodiment, the alignment mechanism can be simplified while reducing the size of the optical circuit component. It becomes possible.

また、実施の形態3に係る光回路部品3によれば、調心用の光導波路を構成するコア343を信号用の光導波路を構成するコア31およびコア35の双方と交差して形成することにより、コア35の上部クラッドの屈折率が変化しないので、コア35を伝搬する光の反射や錯乱の発生を抑えることができ、調心用の光導波路を設けたことによるコア35での損失の発生を抑制することができる。   Further, according to the optical circuit component 3 according to the third embodiment, the core 343 constituting the alignment optical waveguide is formed so as to intersect with both the core 31 and the core 35 constituting the signal optical waveguide. Therefore, since the refractive index of the upper clad of the core 35 does not change, reflection of light propagating through the core 35 and generation of confusion can be suppressed, and loss of the core 35 due to the provision of the aligning optical waveguide can be suppressed. Occurrence can be suppressed.

なお、図11および図12では、信号用の光導波路が一つである場合を例示したが、信号用の光導波路は複数あってもよい。   11 and 12 exemplify the case where there is one signal optical waveguide, there may be a plurality of signal optical waveguides.

図13は、実施の形態3に係る、複数の信号用の光導波路を有する光回路部品の平面構造を模式的に示す図である。同図において、上述した光回路部品3と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。また、同図では、信号用の光導波路が4つ形成される場合を例示しているが、信号用の光導波路の個数に特に制限はない。   FIG. 13 is a diagram schematically showing a planar structure of an optical circuit component having a plurality of optical waveguides for signals according to the third embodiment. In the figure, the same components as those of the optical circuit component 3 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Further, although the figure illustrates the case where four signal optical waveguides are formed, the number of signal optical waveguides is not particularly limited.

同図に示されるように、光回路部品3Aは、信号用の光導波路を構成する4つのコア31_1〜31_4と、4つのコア35_1〜35_4とを有している。コア31_1〜31_4は、平面視において、調心用のコア12と調心用のコア13との間に端面10Aに沿って配置される。コア31_1〜31_4は、前述のコア31と同一の材料(例えばSiOx)によって形成され、同一の構造を有する。コア35_1〜35_4は、前述のコア35と同一の材料(シリコン)によって形成され、同一の構造を有する。コア35_1〜35_4とコア31_1〜31_4とは、前述のコア31およびコア35同様に、対応するコア同士がSSC構造により、それぞれ接続されている。
コア343は、前述のコア35と同様に、コア31_1〜31_4とコア35_1〜35_4とがそれぞれ交差して形成されている。
As shown in the figure, the optical circuit component 3A has four cores 31_1 to 31_4 and four cores 35_1 to 35_4 that constitute an optical waveguide for signals. The cores 31_1 to 31_4 are disposed along the end face 10A between the aligning core 12 and the aligning core 13 in plan view. The cores 31_1 to 31_4 are formed of the same material (for example, SiOx) as the core 31 described above and have the same structure. The cores 35_1 to 35_4 are made of the same material (silicon) as the core 35 described above and have the same structure. Similarly to the core 31 and the core 35, the cores 35_1 to 35_4 and the cores 31_1 to 31_4 are connected to each other by the SSC structure.
Similarly to the core 35 described above, the core 343 is formed by intersecting the cores 31_1 to 31_4 and the cores 35_1 to 35_4.

光回路部品3Aによれば、信号用の光導波路を1つ有する光導波路3と同様に、光回路部品の小型化を図りつつ、調心機構の簡素化を図ることが可能となり、且つ、調心用の光導波路を設けたことによるコア35_1〜35_4での損失の発生を抑制することができる。   According to the optical circuit component 3A, as with the optical waveguide 3 having one optical waveguide for signals, it is possible to simplify the alignment mechanism while reducing the size of the optical circuit component. It is possible to suppress the occurrence of loss in the cores 35_1 to 35_4 due to the provision of the optical waveguide for the heart.

≪実施の形態4≫
実施の形態4に係る光回路部品4は、調心用の光導波路と信号用の光導波路とが交差しない点において、実施の形態1に係る光回路部品1と相違し、その他の点は光回路部品1と同様である。実施の形態4に係る光回路部品4において、実施の形態1に係る光回路部品1と同様の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 4 >>
The optical circuit component 4 according to the fourth embodiment is different from the optical circuit component 1 according to the first embodiment in that the alignment optical waveguide and the signal optical waveguide do not intersect with each other. This is the same as the circuit component 1. In the optical circuit component 4 according to the fourth embodiment, the same components as those in the optical circuit component 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図14Aは、実施の形態4に係る光回路部品と光ファイバブロックとの接続構造を模式的に示す図である。
同図に示されるように、光回路部品4は、信号用の光導波路を構成するコア11、45と、調心用の光導波路を構成するコア12、13、44と、フォトダイオード46とを備える。
FIG. 14A is a diagram schematically illustrating a connection structure between the optical circuit component and the optical fiber block according to Embodiment 4.
As shown in the figure, the optical circuit component 4 includes cores 11 and 45 that constitute an optical waveguide for signals, cores 12, 13, and 44 that constitute an optical waveguide for alignment, and a photodiode 46. Prepare.

図14Bは、実施の形態4に係る光回路部品における信号用の光導波路を構成するコア45の端部の構造を模式的に示す図である。同図に示されるように、コア45は、実施の形態1に係るコア15と同様に、シリコンから構成されており、コア45の一方の端部(SSC部)450においてコア11に覆われている。   FIG. 14B is a diagram schematically showing the structure of the end portion of the core 45 constituting the optical waveguide for signals in the optical circuit component according to Embodiment 4. As shown in the figure, the core 45 is made of silicon similarly to the core 15 according to the first embodiment, and is covered with the core 11 at one end portion (SSC portion) 450 of the core 45. Yes.

フォトダイオード46は、コア45の他方の端部に配置され、コア11に入力され、コア45を介して伝搬した光を電気信号に変換する。フォトダイオード46は、例えば、ゲルマニウム・フォトダイオード(GePD)である。フォトダイオード46によって変換された電気信号は、図示されていない電子回路等に供給される。   The photodiode 46 is disposed at the other end of the core 45, converts light input to the core 11 and propagated through the core 45 into an electrical signal. The photodiode 46 is, for example, a germanium photodiode (GePD). The electric signal converted by the photodiode 46 is supplied to an electronic circuit or the like (not shown).

コア44は、シリコンから成るコア141、142と、シリコンよりも屈折率の小さい材料(例えばSiOxやシリコン窒化物等)から成るコア443とを含む。図15に示されるように、コア443は、実施の形態1に係るコア143や実施の形態2に係るコア243とは異なり、平面視においてコア45やコア11と交差することなく、基板10(下部クラッド層)上に形成されている。これによれば、一方の調心用のコア12に入力された調心光ALを低損失に他方の調心用のコア13から出力することが可能となる。   The core 44 includes cores 141 and 142 made of silicon and a core 443 made of a material having a refractive index smaller than that of silicon (for example, SiOx, silicon nitride, etc.). As shown in FIG. 15, the core 443 is different from the core 143 according to the first embodiment and the core 243 according to the second embodiment, and does not cross the core 45 or the core 11 in a plan view. Lower clad layer). According to this, the alignment light AL input to one alignment core 12 can be output from the other alignment core 13 with low loss.

以上、実施の形態4に係る光回路部品4によれば、実施の形態1に係る光回路部品1と同様に、光回路部品の小型化を図りつつ、調心機構の簡素化を図ることが可能となる。   As described above, according to the optical circuit component 4 according to the fourth embodiment, as with the optical circuit component 1 according to the first embodiment, the alignment mechanism can be simplified while reducing the size of the optical circuit component. It becomes possible.

また、実施の形態4に係る光回路部品4によれば、従来のように光ファイバブロックの調心を行うためにフォトダイオードからの電気信号を検出する必要がないので、フォトダイオードの電気信号を検出するための調心用の電極パッド等が不要となり、従来に比べて光回路部品の小型化が可能となる。   Further, according to the optical circuit component 4 according to the fourth embodiment, it is not necessary to detect the electrical signal from the photodiode in order to align the optical fiber block as in the conventional case. An alignment electrode pad or the like for detection is not required, and the optical circuit component can be miniaturized as compared with the prior art.

更に、実施の形態4に係る光回路部品4によれば、電極パッドと接続するためのプローブ等も必要ないので、従来の調心用の電極パッドを有する光回路部品のための調心機構と比べて、装置の簡素化が可能となる。   Furthermore, according to the optical circuit component 4 according to the fourth embodiment, since a probe or the like for connecting to the electrode pad is not necessary, the alignment mechanism for the optical circuit component having the conventional alignment electrode pad, In comparison, the apparatus can be simplified.

なお、図14Aでは、調心用のコア12およびコア13を接続するコア44を、シリコンから成るコア141、142とシリコンよりも屈折率の小さい材料から成るコア443とから構成する場合を例示したが、これに限られず、図15に示されるように、調心用のコア12およびコア13を接続するコア44を、シリコンから成る1つのコアによって構成してもよい。
この場合、コア44は、シリコンから成るコア444によって形成され、コア444の2か所を曲げることによって、コア12とコア13とを接続する。
14A illustrates the case where the core 44 for connecting the alignment core 12 and the core 13 is composed of cores 141 and 142 made of silicon and a core 443 made of a material having a refractive index smaller than that of silicon. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 15, the core 44 that connects the alignment core 12 and the core 13 may be constituted by a single core made of silicon.
In this case, the core 44 is formed by a core 444 made of silicon, and the core 12 and the core 13 are connected by bending two portions of the core 444.

これによれば、図14Aに示すようにコア44を2種類のコア材料によって形成する場合と同様に、光回路部品の小型化を図りつつ、調心機構の簡素化を図ることが可能となる。   According to this, as in the case where the core 44 is formed of two types of core materials as shown in FIG. 14A, it is possible to simplify the alignment mechanism while reducing the size of the optical circuit component. .

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。   As mentioned above, although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、上記実施の形態において、光回路部品1〜4の信号用のコア11、21、31が平面視において調心用の2つのコア12、13に挟まれて配置される場合を例示したが、これに限られない。例えば、調心用の2つのコア12、13を並べて配置し、調心用のコア12、13の何れか一方に並んで信号用のコア11,21、31を配置しても良い。これによれば、上記実施の形態と同様に、光回路部品の小型化を図りつつ、調心機構の簡素化を図ることが可能となる。   For example, in the above embodiment, the case where the signal cores 11, 21, and 31 of the optical circuit components 1 to 4 are disposed between the two cores 12 and 13 for alignment in a plan view is illustrated. Not limited to this. For example, the alignment cores 12 and 13 may be arranged side by side, and the signal cores 11, 21 and 31 may be arranged side by side on either one of the alignment cores 12 and 13. According to this, as with the above-described embodiment, it is possible to simplify the alignment mechanism while reducing the size of the optical circuit component.

1〜4、1A、2A、3A…光回路部品、10…基板、10A…基板の端面、11〜15、24、25、34、35、44、45、141〜143、243、343、443、11_1〜11_4、15_1〜15_4、21_1〜21_4、25_1〜25_4、31_1〜31_4、35_1〜35_4…コア、16…上部クラッド層、18…下部クラッド層、11A〜13A、21A、31A…コアの端面、1410、1420…屈曲部、150、250、350、450、1411、1421、1412、1422…SSC部、7…光ファイバブロック、71〜73、71_1〜71_4…光ファイバ、71A〜73A…光ファイバの端面、80…光源、81…入力用光ファイバ、82…出力用光ファイバ、83…光パワーメータ、84…制御装置、85…光ファイバブロック移動装置、86…ステージ、351…コア35におけるコア31と重なる部分、SL…信号光、AL…調心光。   1-4, 1A, 2A, 3A ... optical circuit components, 10 ... substrate, 10A ... end face of substrate, 11-15, 24, 25, 34, 35, 44, 45, 141-143, 243, 343, 443, 11_1 to 11_4, 15_1 to 15_4, 21_1 to 21_4, 25_1 to 25_4, 31_1 to 31_4, 35_1 to 35_4 ... core, 16 ... upper clad layer, 18 ... lower clad layer, 11A-13A, 21A, 31A ... end face of the core, 1410, 1420 ... bent portion, 150, 250, 350, 450, 1411, 1421, 1412, 1422 ... SSC portion, 7 ... optical fiber block, 71-73, 71_1-71_4 ... optical fiber, 71A-73A ... optical fiber End face, 80 ... light source, 81 ... input optical fiber, 82 ... output optical fiber, 83 ... optical power meter, 4 ... control unit, 85 ... optical fiber block moving device, 86 ... stage, the portion overlapping with the core 31 in the 351 ... core 35, SL ... signal light, AL ... aligning light.

Claims (8)

平面視略矩形状の基板と、
前記基板上に形成され、信号用の光導波路を構成する第1コアと、
前記基板上に形成され、調心用の光導波路を構成する第2コアおよび第3コアと、
前記基板上に形成され、少なくとも一部がシリコンから構成され、前記第2コアと前記第3コアとを接続する光導波路を構成する第4コアと、を有し、
前記第1コアの一方の端部と、前記第2コアの一方の端部と、前記第3コアの一方の端部は、前記基板の一辺に、コア端部が並んで形成され、
前記第4コアは、前記シリコンから構成された部分に屈曲部を有し、前記第2コアの他方の端部と前記第3コアの他方の端部とを接続する
ことを特徴とする光回路部品。
A substantially rectangular substrate in plan view;
A first core formed on the substrate and constituting a signal optical waveguide;
A second core and a third core which are formed on the substrate and constitute an alignment optical waveguide;
A fourth core formed on the substrate, at least part of which is made of silicon, and constituting an optical waveguide connecting the second core and the third core;
One end portion of the first core, one end portion of the second core, and one end portion of the third core are formed on one side of the substrate side by side with the core end portion,
The fourth core has a bent portion in a portion made of silicon, and connects the other end of the second core and the other end of the third core. parts.
請求項1に記載の光回路部品において、
前記第1コアと、前記第2コアと、前記第3コアは、平面視において前記基板の一辺に、コア端部が並んで形成され、
前記第1コアは、平面視において前記第2コアと前記第3コアとの間に配置されている
ことを特徴とする光回路部品。
The optical circuit component according to claim 1,
The first core, the second core, and the third core are formed such that core ends are arranged side by side on one side of the substrate in a plan view,
The optical circuit component, wherein the first core is disposed between the second core and the third core in plan view.
請求項1または2に記載の光回路部品において、
前記基板上に形成され、シリコンから成る第5コアを更に有し、
前記第1コアは、前記第5コアの一方の端部を覆って形成され、
前記第4コアは、
シリコンから構成され、一方の端部が前記第2コアの他方の端部に覆われて接続され、第1屈曲部を有する第6コアと、
シリコンから構成され、一方の端部が前記第3コアの他方の端部に覆われて接続され、第2屈曲部を有する第7コアと、
前記第6コアの他方の端部と、前記第7コアの他方の端部と、前記第5コアの一部とを覆い、平面視において前記第5コアと交差する第8コアとを含み、
前記第1コア、前記第2コア、前記第3コア、および前記第8コアは、シリコンよりも屈折率の小さい材料から構成されている
ことを特徴とする光回路部品。
The optical circuit component according to claim 1 or 2,
A fifth core formed on the substrate and made of silicon;
The first core is formed to cover one end of the fifth core,
The fourth core is
A sixth core made of silicon, having one end covered with and connected to the other end of the second core, and a first bent portion;
A seventh core made of silicon, having one end covered and connected to the other end of the third core, and having a second bent portion;
An eighth core that covers the other end of the sixth core, the other end of the seventh core, and a portion of the fifth core and intersects the fifth core in plan view;
The first core, the second core, the third core, and the eighth core are made of a material having a refractive index smaller than that of silicon.
請求項1または2に記載の光回路部品において、
前記第4コアは、
シリコンから構成され、一方の端部が前記第2コアの他方の端部に接続され、第1屈曲部を有する第5コアと、
シリコンから構成され、一方の端部が前記第3コアの他方の端部に接続され、第2屈曲部を有する第6コアと、
前記第5コアの他方の端部と、前記第6コアの他方の端部とを覆い、平面視において前記第1コアと交差する第7コアとを含み、
前記第1コア、前記第2コア、前記第3コア、および前記第7コアは、シリコンよりも屈折率の小さい材料から構成され、
前記第1コアと前記第7コアとは、交差する部分が共通化されて一体に形成されている
ことを特徴とする光回路部品。
The optical circuit component according to claim 1 or 2,
The fourth core is
A fifth core made of silicon, having one end connected to the other end of the second core and having a first bent portion;
A sixth core made of silicon, having one end connected to the other end of the third core and having a second bent portion;
A seventh core that covers the other end of the fifth core and the other end of the sixth core and intersects the first core in plan view;
The first core, the second core, the third core, and the seventh core are made of a material having a refractive index smaller than that of silicon,
The first core and the seventh core are formed integrally with a common intersection.
請求項4に記載の光回路部品において、
基板上に形成され、シリコンから成る第8コアを更に有し、
前記第8コアは、平面視において前記第1コアと重なりを有して同一方向に延在する部分を有し、
前記第7コアは、平面視で前記第1コアと前記第8コアとが重なりを有する部分において、前記第8コアと交差する
ことを特徴とする光回路部品。
The optical circuit component according to claim 4,
An eighth core formed on the substrate and made of silicon;
The eighth core has a portion that overlaps the first core and extends in the same direction in plan view;
The optical circuit component, wherein the seventh core intersects the eighth core at a portion where the first core and the eighth core overlap in plan view.
請求項3から5までの何れか一項に記載の光回路部品において、
前記シリコンよりも屈折率の小さい材料は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物を含む
ことを特徴とする光回路部品。
In the optical circuit component according to any one of claims 3 to 5,
The optical circuit component, wherein the material having a refractive index smaller than that of silicon includes silicon oxide or silicon nitride.
請求項1から6までの何れか一項に記載の光回路部品において、
前記第1コアを複数有する
ことを特徴とする光回路部品。
In the optical circuit component according to any one of claims 1 to 6,
An optical circuit component comprising a plurality of the first cores.
請求項1から7までの何れか一項に記載の光回路部品と、
前記第1コア、前記第2コア、および前記第3コアの配列間隔に対応して配置された第1光ファイバ、第2光ファイバおよび第3光ファイバを有する光ファイバブロックとを備え、
前記光回路部品と前記光ファイバブロックとは、前記第1コアの前記一方の端部の端面と前記第1光ファイバのコアの端面とが対向し、前記第2コアの前記一方の端部の端面と前記第2光ファイバのコアの端面とが対向し、前記第3コアの前記一方の端部の端面と前記第3光ファイバのコアの端面とが対向して接続されている
ことを特徴とする光ファイバと光回路部品との接続構造。
An optical circuit component according to any one of claims 1 to 7,
An optical fiber block having a first optical fiber, a second optical fiber, and a third optical fiber arranged corresponding to an arrangement interval of the first core, the second core, and the third core;
In the optical circuit component and the optical fiber block, the end surface of the one end of the first core and the end surface of the core of the first optical fiber face each other, and the end of the one end of the second core. An end face and an end face of the core of the second optical fiber face each other, and an end face of the one end of the third core and an end face of the core of the third optical fiber face each other and are connected. Connection structure of optical fiber and optical circuit components.
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