JP6290742B2 - 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 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。 - 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。 - 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
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。 - 請求項3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。 - 請求項3または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。 - 請求項1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。 - 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。 - 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。
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