(57)【要約】【課題】設計上の分岐比を達成する際、長尺化を防止し且つ放射損失を抑制することができる光導波路構造を提供する。【解決手段】本発明は、分岐部を有する光導波路構造に関する。本発明による光導波路構造(1)の分岐部(2)は、入射端(6a)から出射端(6b)に向かって光の進行方向(4)にテーパして広がるテーパコア(6)を有する。テーパコア(6)の形状及び寸法は、入射端(6a)から入射してテーパコア(6)内を蛇行しながら出射端(6b)に向かう光が、出射端(6b)の中心(6c)を通過するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分岐部を有する光導波路構造であって、
分岐部は、入射端から出射端に向かって光の進行方向にテーパして広がるテーパコアを有し、
前記テーパコアの形状及び寸法は、前記入射端から入射して前記テーパコア内を蛇行しながら前記出射端に向かう光が、前記出射端の中心を通過するように構成されることを特徴とする光導波路構造。
【請求項２】
前記テーパコアの形状及び寸法は、前記入射端の中心からずれた箇所を通過した光が、前記出射端の中心を通過するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の光導波路構造。
【請求項３】
前記テーパコアの形状及び寸法は、前記テーパコアの光の進行方向長さを調整することによって定められる、請求項１又は２に記載の光導波路構造。
【請求項４】
更に、前記入射端に光学的に接続された直線の入射側光導波路を有し、
前記入射側光導波路の長さは、前記入射端を通過する光の位置に応じて定められることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路構造に関し、更に詳細には、分岐部を有する光導波路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大しており、伝送速度が速く光伝送損失の小さい光導波路構造が要望されている。光導波路構造は、光伝送における光インターコネクションとして使用されており、例えば、入力された光を複数の光に分岐する光スプリッタ（分岐結合器）は、光導波路構造の基本的なものとして重要なものである。光スプリッタ（分岐結合器）は、その光の伝送方向を逆にすると、合波器として作用する。
【０００３】
光スプリッタは、入射光が所定の分岐比で分岐されるように設計された分岐合波部を有し、他の光導波路や光ファイバーに接続されて使用される。光スプリッタの入力ポートと予め軸合わせされた所定の位置に光ファイバー等を配置することが一般的であるが、光スプリッタに製造上のばらつきがあると、光ファイバーからの入射光と入力ポートとの間の軸ずれが生じることがある。この軸ずれは、光スプリッタの光導波路内に基本モード以外の高次モードを励振させ、基本モード及び高次モードがモード干渉を引き起こし、それにより、光スプリッタの光導波路内の光強度ピーク位置を変動させる。その結果、分岐合波部における実際の光の分岐比が、設計上の分岐比に対してばらつくことがある。逆にいえば、高次モードを励振させなければ、軸ずれが生じても光強度ピーク位置の変動を抑えることができる。
【０００４】
従来技術では、高次モードが光導波路内に閉じ込められにくく放射されやすいという特性を利用して、光強度ピーク位置の変動を抑える光導波路構造が知られている。
第１の従来技術の光導波路構造は、光を分岐する手前に、長い直線入力光導波路を有しており、それにより、光強度ピーク位置の変動を減衰させる。(例えば、特許文献１の図１３参照)。
第２の従来技術の光導波路構造は、直線入力光導波路の途中に曲線光導波路を設けていおり、それにより、光強度ピーク位置の変動を減衰させる(例えば、特許文献１の図１２参照)。
第３の従来技術の光導波路構造は、直線入力光導波路にくびれ部分を設けており、それにより、光強度ピーク位置の変動を減衰させる（例えば、特許文献１の図１４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８０９５１７号公報（図１２、図１３、図１４及びその説明参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来技術の第１、第２、第３の光導波路構造は、光強度ピーク位置の変動を減衰させるために、高次モードの放射を利用しているので、光の放射損失が大きくなってしまう。
一方、第１の光導波路構造は、高次モードを放射させるために長い直線入力光導波路を用いているので、光導波路構造が長尺化する。また、第２、第３の光導波路構造は、高次モードを放射させるために、光導波路の形状を変化させているので、基本モードを放射するおそれがある。基本モードを放射しないようにするには、光導波路形状変化の程度を光の伝搬方向に対して鈍くする必要があるので、光導波路構造が長尺化する。
結局、従来技術の第１、第２、第３のいずれの光導波路構造においても、放射損失が大きくなるか又は長尺化してしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、設計上の分岐比を達成する際、長尺化を防止し且つ放射損失を抑制することができる光導波路構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明による光導波路構造は、分岐部を有する光導波路構造であって、分岐部は、入射端から出射端に向かって光の進行方向にテーパして広がるテーパコアを有し、テーパコアの形状及び寸法は、入射端から入射してテーパコア内を蛇行しながら出射端に向かう光が、出射端の中心を通過するように構成されることを特徴とする光導波路構造。
【０００９】
このように構成された光導波路構造では、入射端から入射した光が高次モードを含む場合、テーパコア内を蛇行しながら光の進行方向に進む。このことは、光強度ピーク位置が光の進行方向に対して直角方向両側に振れながら進行することを意味する。光が出射端の中心を通過するようにテーパコアの形状及び寸法を構成されているので、光が出射端の中心を通過するとき、光強度ピーク位置も出射端の中心になる。したがって、光が出射端において設計通りに分配され、出射端に接続される出射側光導波路の位置に応じて、設計上の分岐比を得ることができる。また、テーパコアの形状及び寸法の調整により、出射端における光の位置を構成するので、従来技術と異なり、長尺化を防止することができる。また、高次モードを積極的に放射させる必要がなく、放射損失を抑制することができる。
【００１０】
本発明の実施形態において、好ましくは、テーパコアの形状及び寸法は、入射端の中心からずれた箇所を通過した光が、出射端の中心を通過するように構成される。
【００１１】
このように構成された光導波路構造では、テーパコアの入射端を通過する光が、入射端の中心からずれている場合であっても、設計上の分岐比を達成でき、しかも、長尺化を防止し且つ放射損失を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の実施形態において、好ましくは、テーパコアの形状及び寸法は、テーパコアの光の進行方向長さを調整することによって定められる。
【００１３】
また、本発明の実施形態において、好ましくは、更に、入射端に光学的に接続された直線の入射側光導波路を有し、入射側光導波路の長さは、入射端を通過する光の位置に応じて定められる。
【００１４】
このように構成された光導波路構造では、テーパコアの入射端に直線の入射側光導波路が光学的に接続され、高次モードを含む光が入射側光導波路を伝搬する場合、光が入射側光導波路を蛇行しながら進行する。入射側光導波路の長さが、入射端を通過する光の位置に応じて定められるので、出射端における所定の分岐比に影響を与えることなしに、光導波路構造の長尺化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明した通り、本発明による光導波路構造によれば、設計上の分岐比を達成する際、長尺化を防止し且つ放射損失を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明による光導波路構造の実施形態を説明する。図１は、本発明による光導波路構造の平面概略図である。
光導波路構造１は、分岐部２を有し、分岐部２は、入射端６ａから出射端６ｂに向かって光の進行方向４にテーパして広がるテーパコア６を有している。入射端６ａには、第１の入射側光導波路８が光学的に接続され、出射端６ｂには、第２の出射側光導波路１０及び第３の出射側光導波路１２が光学的に接続されている。第１〜第３の光導波路８、１０、１２はそれぞれ、光導波路コア１４を有し、テーパコア６及び光導波路コア１４の周りには、クラッド１６が配置されている。
第１の入射側光導波路８は、直線であり、光の進行方向４に延びる軸線４ａを有している。また、テーパコア６は、第１の入射側光導波路８と共通の軸線４ａを有し、軸線４ａに対して対称な平面形状を有している。第１の入射側光導波路８は、光の進行方向の長さＬｓを有し、テーパコア６は、光の進行方向４の長さＬＴを有している。
【００１７】
テーパコア６の形状及び寸法は、入射端６ａから入射してテーパコア６内を蛇行しながら出射端６ｂに向かう光が、出射端６ｂの中心６ｃを通過するように構成されている。本実施形態では、平面で見たテーパコア６の側面６ｄの輪郭は、直線である。また、テーパコア６の形状及び寸法は、光が、入射端６ａの中心６ｅからずれた箇所を通過するように構成されてもよいし、入射端６ａの中心６ｅを通過するように構成されてもよい。
【００１８】
次に、光導波路構造の動作を説明する。
高次モードを含む光が第１の入射側光導波路８及びテーパコア６を伝搬するとき、光は、第１の入射側光導波路８及びテーパコア６内を蛇行しながら光の進行方向４に進む。このことは、光強度ピーク位置が、光の進行方向４に対して直角方向両側に、光の波長によって定まる周期で振動しながら進行することを意味する。光が出射端６ｂの中心６ｃを通過するとき、光強度ピーク位置も出射端６ｂの中心６ｃになる。それにより、出射端６ｂにおける光の分配が設計通りになり、出射端６ｂに接続された出射側光導波路１０、１２の位置に応じて、設計上の分岐比を得ることができる。
【００１９】
次に、光導波路構造の設計方法について説明する。第１の入射側光導波路８の幅、即ち、テーパコア６の入射端６ａの幅Ｗｓは決められているものとする。
第１の設計方法は、第１の入射側光導波路８の長さＬｓを決めておき、テーパコア６の中を蛇行する光がテーパコア６の出射端６ｂの中心６ｃを通過するようにテーパコア６の長さＬｔ及び出射端６ｂの幅Ｗｔを定める方法である。更に、テーパコア６の出射端６ｂの幅Ｗｔが決められているときには、テーパコア６の長さＬｔを定めればよい。
第２の設計方法は、テーパコア６の長さＬｔ及び出射端の幅Ｗｔが決められているとき、テーパコア６の入射端６ｅを通過する光の位置に応じて、入射側光導波路８の長さＬｓを定める方法である。詳細には、テーパコア６の長さＬｔ及び出射端６ｂの幅Ｗｔが決められているとき、テーパコア６の出射端６ｂの中心６ｃを通過するようにテーパコア６内を蛇行する光がテーパコア６の入射端６ａを通過する位置は自動的に決まる。その位置を入射側光導波路８を蛇行して伝搬する光が通過するように、入射側光導波路８の長さＬｓを定める。
実際には、第１の設計方法と第２の設計方法とを適宜組合せて、最終的な製品仕様を決定する。
【００２０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、第２の出射側光導波路１０及び第３の出射側光導波路１２の光導波路コア１４が分岐部２のテーパコア６と連続しているが、分岐部２と第２の出射側光導波路１０及び第３の出射側光導波路１２とが光学的に接続され、それらの間を光が伝搬することができれば、図２の変形例に示すように、分岐部２と第２の出射側光導波路１０及び第３の出射側光導波路１２との間にクラッド１６が介在していてもよい。
また、上記実施形態では、第１の入射側光導波路８は直線であったが、図３に示す変形例のように、曲線であってもよい。この場合、光導波路構造の設計方法は、第１の設計方法を使用する。
また、上記実施形態では、平面で見たテーパコア６の側面６ｄの輪郭が直線である例を説明したが、図３に示す変形例のように、輪郭が曲線であってもよい。
また、実施形態の光導波路構造１を直列的に組合せて、第１の入射側光導波路８に入射した光を多数に、例えば、１対８に分岐してもよいし、マッハツェンダー干渉計型光導波路に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による光導波路構造の平面概略図である。
【図２】変形例の光導波路構造の平面概略図である。
【図３】変形例の光導波路構造の平面概略図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  光導波路構造
２  分岐部
４  光の進行方向
６  テーパコア
６ａ  入射端
６ｂ  出射端
６ｃ  出射端の中心
６ｅ  入射端の中心
８  第１の入射側光導波路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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