JPH09258047A - Optical waveguide device - Google Patents
Optical waveguide deviceInfo
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- JPH09258047A JPH09258047A JP8067867A JP6786796A JPH09258047A JP H09258047 A JPH09258047 A JP H09258047A JP 8067867 A JP8067867 A JP 8067867A JP 6786796 A JP6786796 A JP 6786796A JP H09258047 A JPH09258047 A JP H09258047A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】偏光や波長等の光を選択する機能を有する導波
路素子であって、精密な微細加工が要求されず、素子長
の短い導波路素子を提供する。
【解決手段】入射光を2方に分岐し、それぞれを曲がり
導波路で伝搬する。各曲がり導波路の直線導波路の長さ
LTE、LTMは、数9を満たすように定める。
【数9】
(57) Abstract: A waveguide element having a function of selecting light such as polarized light or wavelength, which does not require precise microfabrication and has a short element length. SOLUTION: Incident light is branched into two directions, and each is bent and propagates in a waveguide. The lengths L TE and L TM of the straight waveguide of each curved waveguide are determined so as to satisfy the equation (9). [Equation 9]
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信や
光計測等に用いられる光導波路素子に関するものであ
り、特に、光導波路を用いて、TEモード光とTMモー
ド光とを分離するモードスプリッタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide device used for optical fiber communication, optical measurement, etc., and particularly to a mode splitter for separating TE mode light and TM mode light by using an optical waveguide. Regarding
【0002】[0002]
【従来の技術】光素子の集積化は、システムの小型化、
光信頼性化、低電力化、低価格化などの様々な点で、光
ファイバ通信のネットワーク並びに光計測システムの光
化に大きな寄与を与える。その中で、TE/TMモード
スプリッタは、光ファイバ通信における偏波ダイバーシ
ティ型ヘテロダインレシーバ等のモード分離や、光計測
分野における干渉計での偏光分離というきわめて重要な
構成要素に用いられる。2. Description of the Related Art Integrating optical elements is a system miniaturization,
From various points such as optical reliability, low power consumption, low price, etc., it greatly contributes to opticalization of optical fiber communication networks and optical measurement systems. Among them, the TE / TM mode splitter is used as a very important component of mode separation such as polarization diversity type heterodyne receiver in optical fiber communication and polarization separation in an interferometer in the field of optical measurement.
【0003】TE/TMモードスプリッタ素子の構成と
しては、従来、方向性結合器構造、もしくは、モード干
渉を利用したダブルモード導波路型構造などが報告され
ている。これらを実用化するために報告されている技術
としては、石英系ガラス、もしくはニオブ酸リチウム
(LiNbO3)基板を用いた導波路型光集積素子や、
半導体レーザと光導波路とを集積した化合物半導体系光
集積素子がある。As a structure of the TE / TM mode splitter element, a directional coupler structure or a double mode waveguide type structure utilizing mode interference has been reported. Techniques reported for putting these into practical use include a waveguide type optical integrated device using a silica glass or a lithium niobate (LiNbO 3 ) substrate,
There is a compound semiconductor optical integrated device in which a semiconductor laser and an optical waveguide are integrated.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
モードスプリッタは、導波路長や導波路間隔を精度よく
製造する必要があったため、細密な微細加工が要求され
ていた。また、良好なモード分離を行うためには、素子
長を長くする必要があった。However, in the conventional mode splitter, since it is necessary to manufacture the waveguide length and the waveguide interval with high precision, fine processing is required. Further, in order to perform good mode separation, it is necessary to lengthen the element length.
【0005】本発明は、偏光や波長等の光を選択する機
能を有する導波路素子であって、精密な微細加工が要求
されず、素子長の短い導波路素子を提供することを目的
とする。An object of the present invention is to provide a waveguide element having a function of selecting light such as polarized light and wavelength, which does not require precise microfabrication and has a short element length. .
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、入射光を順に伝搬する第1および
第2の直線導波路部と、光の伝搬方向が予め定められた
角度だけずれるように前記第1の直線導波路部と第2の
直線導波路部とを接続する接続部とからなる曲がり導波
路を有し、前記第1の直線導波路と第2の直線導波路と
は、予め定めた角度だけ接続され、前記第1の直線導波
路部の長さは、前記伝搬させるべき偏光について数1が
満たされる長さLであることを特徴とする偏光選択性を
有する光導波路素子が提供される。In order to achieve the above object, according to the present invention, first and second linear waveguide portions for sequentially propagating incident light and a light propagating direction are predetermined. A curved waveguide including a connecting portion that connects the first linear waveguide portion and the second linear waveguide portion so as to be displaced by an angle is provided, and the first linear waveguide and the second linear waveguide are provided. The polarization selectivity is characterized in that the first linear waveguide section is connected to the waveguide at a predetermined angle, and the length of the first linear waveguide section is a length L satisfying the equation 1 for the polarized light to be propagated. An optical waveguide device having the same is provided.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0008】まず、本発明の第1の実施の形態の光導波
路素子を図2を用いて説明する。図2の導波路素子は、
入射した光のうちTEモード光のみを取り出すための偏
光選択素子である。First, the optical waveguide device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The waveguide element of FIG.
It is a polarization selection element for extracting only TE mode light from the incident light.
【0009】図2の光導波路素子は、直線導波路12、
13、14、15を光の伝搬方向が角度θBずつずれる
ように曲がり部16、17、18で順に接続した構造の
曲がり導波路を有する。すなわち、曲がり部16におい
ては、直線導波路12と直線導波路13とが、光の伝搬
方向が角度θBだけずれるように角度をもって接続され
ている。同様に、曲がり部17では、直線導波路13と
直線導波路14とが、光の伝搬方向が角度θBだけずれ
るように角度をもって接続され、曲がり部18では、直
線導波路14と直線導波路15とが、光の伝搬方向が角
度θBだけずれるように角度をもって接続されている。
本実施の形態では、角度θBは、1゜程度の一定の角度
とした。The optical waveguide device shown in FIG. 2 has a linear waveguide 12,
The bent waveguide has a structure in which 13, 14, and 15 are sequentially connected by bent portions 16, 17, and 18 so that the light propagation direction is deviated by an angle θ B. That is, in the bent portion 16, the linear waveguide 12 and the linear waveguide 13 are connected at an angle so that the light propagation direction is deviated by an angle θ B. Similarly, in the bent portion 17, the linear waveguide 13 and the linear waveguide 14 are connected at an angle such that the light propagation directions are deviated by an angle θ B , and in the bent portion 18, the linear waveguide 14 and the linear waveguide 14 are connected. And 15 are connected at an angle such that the light propagation direction is deviated by an angle θ B.
In this embodiment, the angle θ B is a constant angle of about 1 °.
【0010】また、直線導波路12、13、14、15
の長さは、本実施の形態では、一定の長さLTEとした。
LTEは、TEモード光について、数6が満たされるよう
に定めた長さである。The linear waveguides 12, 13, 14, 15
The length is set to a constant length L TE in the present embodiment.
L TE is a length determined so that Expression 6 is satisfied for TE mode light.
【0011】[0011]
【数6】 (Equation 6)
【0012】また、本実施の形態では、数6のΔnTEの
値が、ΔnTM(ΔnTM=NeffTMーNeff'TMただし、Ne
ffTM:直線導波路12、13、14、15におけるTM
モードの導波モードの実効屈折率、Neff'TM:曲がり部
16、17、18におけるTMモードの非導波モードの
実効屈折率の平均値)の値と異なる値になるように直線
導波路を構成した。In the present embodiment, the value of Δn TE in the equation 6 is Δn TM (Δn TM = Neff TM -Neff ' TM , where Ne
ff TM : TM in the straight waveguides 12, 13, 14, and 15
The effective refractive index of the guided mode of the mode, Neff ' TM : the average value of the effective refractive index of the non-guided mode of the TM mode in the bent portions 16, 17 and 18) Configured.
【0013】また、NeffTEは、直線導波路12等の構
造から計算により求めた値を、NeffTE’は、実験に
より求めた値を用いた。Neff TE is a value obtained by calculation from the structure of the linear waveguide 12 and the like, and Neff TE 'is a value obtained by experiment.
【0014】このような構成の図1の光導波路素子にお
いて、直線導波路12の入射端11から入射した光は、
直線導波路12をTEモード、TMモードそれぞれで伝
搬して、曲がり部16に達する。曲がり部16では、直
線導波路13が角度をもって直線導波路12に接続され
ているため、TEモード、TMモードそれぞれについて
非導波モード(放射モード)が励振され、TEモード
光、TMモード光の一部は、直線導波路12から放射さ
れる。このとき、放射された各モード光は、直線導波路
13に再結合し、直線導波路13を伝搬する。非導波モ
ード光が直線導波路13に再結合する効率は、図3のよ
うに、直線導波路12の長さLTEに依存する周期性を有
する。In the optical waveguide element of FIG. 1 having such a structure, the light incident from the incident end 11 of the linear waveguide 12 is
Each of the TE mode and the TM mode propagates through the linear waveguide 12 and reaches the bending portion 16. In the bent portion 16, since the linear waveguide 13 is connected to the linear waveguide 12 at an angle, a non-guided mode (radiation mode) is excited for each of TE mode and TM mode, and TE mode light and TM mode light are excited. A part is radiated from the straight waveguide 12. At this time, the emitted mode lights are recombined with the linear waveguide 13 and propagate through the linear waveguide 13. The efficiency of recombination of the non-guided mode light into the linear waveguide 13 has a periodicity depending on the length L TE of the linear waveguide 12, as shown in FIG.
【0015】本実施の形態では、直線導波路12の長さ
をTEモード光が数6を満たす長さLTEに設定すること
により、曲がり部16でのTEモードの導波モード光と
非導波モード光との間の位相差Φが、数7のように、π
の奇数倍になる。これにより、TEモードの非導波モー
ド光が直線導波路13への再結合する効率は最大にな
り、TEモード光は、直線導波路13に完全に結合す
る。したがって、TEモード光は、導波路の伝搬損失を
無視すると損失がほぼ0で直線導波路13へ結合し、こ
れを伝搬する。In the present embodiment, the length of the straight waveguide 12 is set to the length L TE for the TE mode light to satisfy the equation 6, so that the TE mode light and the TE mode light in the bending portion 16 are not guided. The phase difference Φ with the wave mode light is π
Will be an odd multiple of. As a result, the efficiency of recombination of the TE mode non-guided mode light into the linear waveguide 13 is maximized, and the TE mode light is completely coupled into the linear waveguide 13. Therefore, the TE mode light is coupled to the straight waveguide 13 with a loss of almost 0 when the propagation loss of the waveguide is neglected, and propagates this.
【0016】[0016]
【数7】 (Equation 7)
【0017】これに対し、 LTEに設定された曲がり部
16でのTMモードの導波モード光と非導波モード光と
の間の位相差Φは、数7を満たさない。このため、TM
モードの非導波モード光が、直線導波路13へ再結合す
る効率は低くなり、TMモード光は、曲がり部16にお
いて損失される。On the other hand, the phase difference Φ between the guided mode light of the TM mode and the non-guided mode light in the bent portion 16 set to L TE does not satisfy the expression (7). Therefore, TM
The efficiency of recombination of the non-guided mode light of the mode to the linear waveguide 13 becomes low, and the TM mode light is lost at the bending portion 16.
【0018】よって、曲がり部16においては、TMモ
ード光は、多くが損失されるのに対し、TEモード光
は、損失されることなく直線導波路13に結合する。Therefore, in the bent portion 16, most of the TM mode light is lost, whereas the TE mode light is coupled to the straight waveguide 13 without being lost.
【0019】直線導波路13を伝搬した光は、曲がり部
17、直線光導波路14、曲がり部18、直線導波路1
5を経て出射端19から出射される。このとき、曲がり
部17および18においては、曲がり部16と同じよう
に、TMモード光が大きく損失され、TEモード光は損
失なく再結合する。よって、入射端11から入射した光
が、曲がり部16、17、18を順に通過することによ
り、TMモード光の多くが繰り返し損失され、TMモー
ド光のほとんどが取り除かれる。よって、出射端12か
ら出射される光は、TMモード光をほとんど含まず、T
Eモード光のみを取り出すことができる。The light propagating through the linear waveguide 13 has a curved portion 17, a linear optical waveguide 14, a curved portion 18, and a linear waveguide 1.
It is emitted from the emission end 19 via At this time, in the bent portions 17 and 18, as in the bent portion 16, the TM mode light is largely lost and the TE mode light is recombined without loss. Therefore, the light incident from the incident end 11 passes through the bent portions 16, 17, and 18 in order, whereby most of the TM mode light is repeatedly lost and most of the TM mode light is removed. Therefore, the light emitted from the emission end 12 contains almost no TM mode light, and
Only E mode light can be extracted.
【0020】図2の導波路素子を構成するための直線導
波路12、13、14、15としては、数6のΔnTEの
値が、ΔnTMの値と異なる構造であれば、どのような構
造であってもよい。例えば、導波路を構成する材料とし
て、TEモード方向とTMモード方向について光学的異
方性のある材料で導波路を構成することにより達成でき
る。また、例えば、図4のように、導波路の構造によっ
て、TMモード光の実効屈折率とTEモード光の実効屈
折率とを異なる値にすることができる。また、異方性の
ある材料と、異方性の生じる導波路構造とを組み合わせ
て用いることもできる。As the linear waveguides 12, 13, 14, 15 for constructing the waveguide element of FIG. 2, any structure may be used as long as the value of Δn TE of the equation 6 is different from the value of Δn TM. It may be a structure. For example, it can be achieved by forming the waveguide with a material having optical anisotropy in the TE mode direction and the TM mode direction as the material forming the waveguide. Further, for example, as shown in FIG. 4, the effective refractive index of TM mode light and the effective refractive index of TE mode light can be set to different values depending on the structure of the waveguide. Further, an anisotropic material and a waveguide structure in which anisotropy occurs can be used in combination.
【0021】具体的には、LiNbO3の単結晶基板
に、Tiを拡散することにより形成した導波路や、図4
の構造を、GaAs基板51と、AlxGa1ーxAsクラ
ッド層52と、GaAs導波路層53と、AlyGa1ーy
As(y≠x)クラッド層54とにより実現した導波路
を用いることができる。Specifically, a waveguide formed by diffusing Ti into a LiNbO 3 single crystal substrate, or a waveguide shown in FIG.
Of the structure of GaAs substrate 51, Al x Ga 1-x As clad layer 52, GaAs waveguide layer 53, and Al y Ga 1-y.
A waveguide realized by the As (y ≠ x) cladding layer 54 can be used.
【0022】また、上述の図2の導波路素子では、3つ
の曲がり部16、17、18のみを含む構成であった
が、曲がり部の数が多いほど、繰り返しTMモード光を
損失させることができるため、TMモード光の再結合効
率と、出射光に含まれるTMモード光量の許容量とか
ら、導波路素子に必要な曲がり部の数を定めることがで
きる。Further, the above-described waveguide device of FIG. 2 has a configuration including only three bent portions 16, 17, and 18, but the larger the number of bent portions, the more the TM mode light can be lost. Therefore, the number of bends required for the waveguide element can be determined from the recombination efficiency of the TM mode light and the allowable amount of the TM mode light included in the emitted light.
【0023】つぎに、本発明の第2の実施の形態の導波
路素子について、図1を用いて説明する。Next, a waveguide device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0024】図1の導波路素子は、入射端21から入射
した光からTEモード光とTMモード光をそれぞれ取り
出して、TEモード光を出射端29から出射させ、TM
モード光を出射端34から出射させるTE/TMモード
スプリッタである。In the waveguide device of FIG. 1, TE mode light and TM mode light are extracted from the light incident from the incident end 21 and TE mode light is emitted from the emission end 29, and TM
It is a TE / TM mode splitter that emits mode light from the emission end 34.
【0025】この導波路素子は、図1のように、入射端
21を有する直線導波路22と、この直線導波路22を
伝搬した光を2分岐する分岐部35とを有する。分岐部
35には、直線導波路23と直線導波路30とが接続さ
れ、2分岐された光がそれぞれ伝搬する。As shown in FIG. 1, this waveguide element has a straight waveguide 22 having an incident end 21, and a branching portion 35 for splitting the light propagating through the straight waveguide 22 into two. The linear waveguide 23 and the linear waveguide 30 are connected to the branching portion 35, and the two branched lights propagate respectively.
【0026】直線導波路23には、順に、直線導波路2
4、25、26、27、28が、曲がり部36、37、
38、39、40によって角度をもって接続されてい
る。直線導波路23、24、25、26、27、28の
間の角度は、いずれも第1の実施の形態と同じく角度θ
Bである。また、直線導波路23、24、25、26、
27の長さは、第1の実施の形態で説明したように、数
6を満たす長さLTEである。The linear waveguide 23 has, in order, the linear waveguide 2
4, 25, 26, 27, 28 are bent portions 36, 37,
Angled connections by 38, 39, 40. The angle between the linear waveguides 23, 24, 25, 26, 27 and 28 is the same as the angle θ in the first embodiment.
B. In addition, the linear waveguides 23, 24, 25, 26,
The length of 27 is the length L TE that satisfies the equation 6, as described in the first embodiment.
【0027】一方、直線導波路30には、順に、直線導
波路31、32、33が曲がり部41、42、43によ
って接続されている。直線導波路30、31、32、3
3の間の角度はθAである。また、直線導波路30、3
1、32の長さは、数8を満たす長さLTMである。On the other hand, to the linear waveguide 30, linear waveguides 31, 32 and 33 are connected in order by curved portions 41, 42 and 43. Straight waveguides 30, 31, 32, 3
The angle between 3 is θ A. In addition, the straight waveguides 30, 3
The lengths of 1 and 32 are the length L TM that satisfies the expression 8.
【0028】[0028]
【数8】 (Equation 8)
【0029】また、図1の導波路素子を構成する全ての
直線導波路22等は、数6のΔnTEの値が、数8のΔ
nTMの値と異なる値になるような構造とした。具体的
には、第1の実施の形態で述べたように実効屈折率がT
EモードとTMモードとで異なる導波路構造とした。Further, in all the linear waveguides 22 and the like constituting the waveguide device of FIG. 1, the value of Δn TE in the equation 6 is Δ in the equation 8.
The structure is such that the value is different from the value of n TM . Specifically, as described in the first embodiment, the effective refractive index is T
Different waveguide structures are used for the E mode and the TM mode.
【0030】図1の構成の導波路素子において、入射端
21から入射した光は、直線導波路22を伝搬し、分岐
部35において、直線導波路23と直線導波路30とに
2分岐される。直線導波路23に分岐された光は、これ
を伝搬し、曲がり部36に達する。曲がり部36では、
直線導波路23の長さLTEが、数6を満たす長さに設定
されているため、第1の実施の形態で説明したように、
TEモード光は、完全に直線導波路24に再結合する
が、TMモード光は、低効率でしか再結合できず、TM
モード光が大きく損失される。直線導波路24に再結合
したTEモード光とTMモード光は、順に、直線導波路
24、25、26、27、28を伝搬する。このとき、
曲がり部37、38、39、40では、いずれも、TE
モード光が完全に再結合するのに対し、TMモード光が
大きく損失されるため、出射端29に達した光には、T
Mモード光は、ほとんど含まれず、ほとんど全てがTE
モード光の光が出射される。In the waveguide element having the structure shown in FIG. 1, the light incident from the incident end 21 propagates through the linear waveguide 22, and is branched into a linear waveguide 23 and a linear waveguide 30 at the branching portion 35. . The light branched into the straight waveguide 23 propagates through the straight waveguide 23 and reaches the bending portion 36. In the bend 36,
Since the length L TE of the linear waveguide 23 is set to a length that satisfies the formula 6, as described in the first embodiment,
TE mode light is completely recombined into the straight waveguide 24, but TM mode light can be recombined only with low efficiency.
Mode light is largely lost. The TE mode light and the TM mode light recombined in the linear waveguide 24 propagate in the linear waveguides 24, 25, 26, 27, 28 in order. At this time,
In the bent portions 37, 38, 39, 40, TE
Since the mode light is completely recombined, the TM mode light is largely lost, so that the light reaching the emission end 29 has T
Almost all M-mode light is not contained and TE
The mode light is emitted.
【0031】また、一方、直線導波路30では、その長
さLTMが数8を満たす長さに設定されているため、直線
導波路30に分岐された光は、曲がり部41において、
TMモード光が直線導波路31に完全に再結合するのに
対し、TEモード光は抵効率でしか再結合できず、TE
モード光は大きく損失される。直線導波路31に再結合
したTMモード光とTEモード光は、順に、直線導波路
32、33を伝搬する。このとき、曲がり部42、43
では、いずれも、TMモード光が完全に再結合するのに
対し、TEモード光が損失されるため、出射端34に達
した光には、TEモード光はほとんど含まれず、ほとん
ど全てがTMモード光が出射される。On the other hand, since the length L TM of the linear waveguide 30 is set to satisfy the equation (8), the light branched to the linear waveguide 30 is bent at the bent portion 41.
While the TM mode light is completely recombined into the linear waveguide 31, the TE mode light can be recombined only with low efficiency.
Mode light is greatly lost. The TM mode light and the TE mode light recombined in the linear waveguide 31 propagate in the linear waveguides 32 and 33 in order. At this time, the bent portions 42 and 43
In each case, the TM mode light is completely recombined, but the TE mode light is lost. Therefore, the light reaching the emission end 34 contains almost no TE mode light, and almost all the TM mode light is TM mode light. Light is emitted.
【0032】このように、図1の導波路素子を用いるこ
とにより、出射端29からTEモード光が出射され、出
射端34からTMモード光が出射されるTE/TMモー
ドスプリッタが実現できる。As described above, by using the waveguide element of FIG. 1, a TE / TM mode splitter can be realized in which the TE mode light is emitted from the emission end 29 and the TM mode light is emitted from the emission end 34.
【0033】図1の導波路素子を構成するための直線導
波路22、23、30等としては、第1の実施の形態で
述べたように数6のΔnTEの値が、数8のΔnTMの値と
異なる構造であれば、どのような構造であってもよい。
また、図4のように、GaAs基板51の上に導波路層
53を形成する導波路構造を用いる場合には、半導体素
子や受光素子等を同一基板51上に集積した光集積回路
を構成することができる。As the linear waveguides 22, 23, 30 and the like for constructing the waveguide device of FIG. 1, the value of Δn TE of equation 6 is equal to the value of Δn of equation 8 as described in the first embodiment. Any structure may be used as long as it has a structure different from the value of TM .
Further, as shown in FIG. 4, when a waveguide structure in which the waveguide layer 53 is formed on the GaAs substrate 51 is used, an optical integrated circuit in which semiconductor elements, light receiving elements, etc. are integrated on the same substrate 51 is formed. be able to.
【0034】また、上述の図1の導波路素子に含まれる
曲がり部36、41等の数を増加させることにより、モ
ードスプリット効率をさらに向上させることができる。
また、第1、第2の実施の形態では曲がり部の角度や直
線導波路の長さを予め定めた一定の角度および長さとし
たが、曲がり部ごとに角度を変え、この角度に応じて直
線導波路の長さを変えた構成にすることも可能である。Further, the mode split efficiency can be further improved by increasing the number of the bent portions 36, 41, etc. included in the waveguide element of FIG.
Further, in the first and second embodiments, the angle of the bent portion and the length of the linear waveguide are set to a predetermined constant angle and length, but the angle is changed for each bent portion, and the straight line is changed according to this angle. It is also possible to adopt a configuration in which the length of the waveguide is changed.
【0035】図1、図2に示した導波路素子のセグメン
トとなる直線導波路の長さLTEやLTMは、通常50μm
から200μmのオーダーに設定できるため、従来と比
較して素子長を大幅に縮小することができる。また、従
来のような精密な微細加工をすることなく簡便に良好な
モードスプリッタを形成することができる。The lengths L TE and L TM of the straight waveguides which are the segments of the waveguide elements shown in FIGS. 1 and 2 are usually 50 μm.
Since it can be set to the order of 200 μm, the element length can be significantly reduced as compared with the conventional one. In addition, it is possible to easily form a good mode splitter without performing precision microfabrication as in the past.
【0036】さらに、本発明の導波路素子は、導波路を
予め設計された長さLごとに屈折させた曲がり導波路で
構成されるため、本発明の導波路素子を光の目的とする
位置に導くための導波路と兼用させることができる。こ
のようにした場合には、従来のように、モードスプリッ
タを配置するための空間を特別に用意する必要がなく、
素子長を大幅に低減できる。Further, since the waveguide element of the present invention is composed of a curved waveguide in which the waveguide is refracted for each predesigned length L, the waveguide element of the present invention is positioned at the target position of light. It can also be used as a waveguide for guiding to. In this case, it is not necessary to prepare a space for arranging the mode splitter as in the conventional case,
The element length can be significantly reduced.
【0037】また、TEモード出力するための直線導波
路23〜28のいずれかに、金属装荷型のTEモード偏
光子を配置することにより、さらに、モードスプリット
比率を向上させることが可能である。Further, by disposing a metal-loaded TE mode polarizer in any of the linear waveguides 23 to 28 for outputting the TE mode, it is possible to further improve the mode split ratio.
【0038】また、分岐部35を電気光学効果を有する
材料で構成し、分岐部35に電界を印加、もしくは、電
流を注入するための電極等を配置し、電界の印加や電流
を注入することにより、屈折率変化を生じさせる構成に
することもできる。この場合には、分岐部35が直線導
波路23と直線導波路30とに分岐させる光の割合を任
意の割合にすることができ、これにより、出射端29、
34から出射されるTEモード光とTMモード光との割
合を任意の割合にすることができる。Further, the branch portion 35 is made of a material having an electro-optical effect, and an electrode or the like for applying an electric field or injecting a current is arranged in the branch portion 35 to apply an electric field or inject a current. Thus, it is possible to adopt a configuration in which a change in the refractive index is caused. In this case, it is possible to set the ratio of the light branched by the branching portion 35 to the linear waveguide 23 and the linear waveguide 30 to an arbitrary ratio, whereby the emission end 29,
The ratio of the TE mode light and the TM mode light emitted from 34 can be set to an arbitrary ratio.
【0039】また、図1の導波路素子において、Δnに
波長依存性があることを利用し、直線導波路の長さ
LTE、LTMを数5のLλ1、Lλ2に置き換えることによ
り、図1の導波路素子を波長分波器として作用させるこ
とができる。これにより、波長の異なる2波長(λ1、
λ2)を含む入射光を入射端21から入射させて、波長
λ1の光を出射端29から出射させ、波長λ2の光を出
射端34から出射させることができる。In the waveguide element of FIG. 1, the fact that Δn has wavelength dependence is used to replace the lengths L TE and L TM of the linear waveguides with Lλ 1 and Lλ 2 of the equation 5, The waveguide element of FIG. 1 can act as a wavelength demultiplexer. As a result, two wavelengths with different wavelengths (λ1,
Incident light including λ2) can be incident from the incident end 21, light of the wavelength λ1 can be emitted from the emission end 29, and light of the wavelength λ2 can be emitted from the emission end 34.
【0040】[0040]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、偏光
や波長等の光を選択する機能を有する導波路素子であっ
て、精密な微細加工が要求されず、素子長の短い導波路
素子を提供することができる。As described above, according to the present invention, a waveguide element having a function of selecting light such as polarized light or wavelength, which does not require precise microfabrication and has a short element length. An element can be provided.
【図1】本発明の第2の実施の形態のTE/TMモード
スプリッタの構成を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a TE / TM mode splitter according to a second embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態の偏光素子の構成を
示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a polarizing element according to the first embodiment of the present invention.
【図3】第1の実施の形態において、直線導波路の長さ
Lと再結合公立との関係を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the length L of the straight waveguide and the recombination axis in the first embodiment.
【図4】第1、第2の実施の形態の導波路素子に用いる
ことのできる導波路の構造を示すための断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a waveguide that can be used in the waveguide device of the first and second embodiments.
11…入射端、12、13、14、15…直線導波路、
16、17、18…曲がり部、19…出射端、21…入
射端、22、23、24、25、26、27、28、3
0、31、32、33…直線導波路、29、34…出射
端、35…分岐部、36、37、38、39、40、4
1、42、43…曲がり部。11 ... Incident end, 12, 13, 14, 15 ... Straight waveguide,
16, 17, 18 ... Bent portion, 19 ... Emitting end, 21 ... Incident end, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 3
0, 31, 32, 33 ... Linear waveguide, 29, 34 ... Emitting end, 35 ... Branch portion, 36, 37, 38, 39, 40, 4
1, 42, 43 ... Bent part.
Claims (7)
線導波路部と、光の伝搬方向が予め定められた角度だけ
ずれるように前記第1の直線導波路部と第2の直線導波
路部とを接続する接続部とからなる曲がり導波路を有
し、 前記第1の直線導波路と第2の直線導波路とは、予め定
めた角度だけ接続され、 前記第1の直線導波路部の長さは、前記伝搬させるべき
偏光について数1が満たされる長さLであることを特徴
とする偏光選択性を有する光導波路素子。 【数1】 1. A first and a second straight waveguide portion for propagating incident light in sequence, and the first straight waveguide portion and the second straight waveguide portion so that the propagation directions of the light are deviated by a predetermined angle. A first waveguide and a second waveguide, wherein the first straight waveguide and the second straight waveguide are connected at a predetermined angle. The optical waveguide element having polarization selectivity, wherein the length of the waveguide portion is a length L that satisfies Expression 1 for the polarized light to be propagated. [Equation 1]
備え、前記複数の曲がり導波路は前記入射光を順に伝搬
するように配置されていることを特徴とする偏光選択性
を有する光導波路素子。2. The optical waveguide having polarization selectivity according to claim 1, wherein a plurality of curved waveguides are provided, and the plurality of curved waveguides are arranged so as to sequentially propagate the incident light. element.
められた角度だけずれるように前記複数の直線導波路部
を順に接続する曲がり部とを有し、 前記直線導波路部の長さは、前記伝搬させるべき偏光に
ついて数2が満たされる長さLであることを特徴とする
偏光選択性を有する光導波路素子。 【数2】 3. A straight waveguide portion having a plurality of straight waveguide portions and a bend portion which sequentially connects the plurality of straight waveguide portions so that the propagation direction is displaced by a predetermined angle. The optical waveguide element having polarization selectivity is characterized in that the length L satisfies the expression 2 for the polarized light to be propagated. [Equation 2]
と、前記分岐部で分岐された光をそれぞれ伝搬するため
の第1の導波路と第2の導波路とを有し、 前記第1の導波路は、第1の曲がり導波路を有し、 前記第2の導波路は、第2の曲がり導波路を有し、 前記第1の曲がり導波路は、前記分岐された光を順に伝
搬する第3および第4の直線導波路部と、光の伝搬方向
が予め定めた角度だけずれるように前記第3の直線導波
路部と第4の直線導波路部とを接続する第1の接続部と
からなり、 前記第2の曲がり導波路は、前記分岐された光を順に伝
搬する第5および第6の直線導波路部と、光の伝搬方向
が予め定めた角度だけずれるように前記第5の直線導波
路部と第6の直線導波路部とを接続する第2の接続部と
からなり、 前記第3の直線導波路部の長さは、下記数3のLTEを満
たし、第5の直線導波路部の長さは、下記数3のLTMを
満たすことを特徴とする偏光選択性を有する光導波路素
子。 【数3】 4. A branching part for branching incident light into two directions, a first waveguide and a second waveguide for respectively propagating the light branched at the branching part, The first waveguide has a first curved waveguide, the second waveguide has a second curved waveguide, and the first curved waveguide has the branched light. A third and a fourth linear waveguide portion that propagate in sequence, and a third linear waveguide portion that connects the third linear waveguide portion and the fourth linear waveguide portion such that the propagation direction of light is deviated by a predetermined angle. The second bent waveguide is configured so that the propagation direction of the light is deviated by a predetermined angle from the fifth and sixth straight waveguide parts that sequentially propagate the branched light. And a second connecting portion that connects the fifth linear waveguide portion and the sixth linear waveguide portion to each other. Length of the waveguide portion satisfies L TE the following equation 3, the length of the straight waveguide portion of the fifth optical waveguide device having polarization selectivity and satisfies the L TM the following equation 3 . (Equation 3)
は、前記第1の曲がり導波路を複数組有し、これらの複
数組の第1の曲がり導波路は、前記分岐光を順に伝搬す
るように配置され、 前記第2の導波路部は、前記第2の曲がり導波路を複数
組有し、これらの複数組の第2の曲がり導波路は、前記
分岐光を順に伝搬するように配置されていることを特徴
とする偏光選択性を有する光導波路素子。5. The fourth waveguide section according to claim 4, wherein the first waveguide section has a plurality of sets of the first bent waveguides, and the plurality of sets of the first bent waveguides sequentially output the branched light. The second waveguide section is arranged so as to propagate, and the second waveguide section has a plurality of sets of the second curved waveguides, and the plurality of sets of the second curved waveguides propagate the branched light in order. An optical waveguide element having polarization selectivity, which is characterized in that
と、前記分岐部で分岐された光をそれぞれ伝搬するため
の第1の曲がり導波路と第2の曲がり導波路路とを有
し、 前記第1の曲がり導波路には、複数の直線導波路部と、
光の伝搬方向が予め定められた角度だけずれるよう前記
複数の直線導波路部を順に接続する複数の曲がり部とが
設けられ、 前記第2の曲がり導波路には、複数の直線導波路部と、
光の伝搬方向が予め定められた角度だけずれるように前
記複数の直線導波路部を順に接続する曲がり部とが設け
られ、 前記第1の曲がり導波路の前記複数の直線導波路部の長
さは、下記数4のLTEを満たし、前記第2の曲がり導波
路の前記複数の直線導波路部の長さは、下記数4のLTM
を満たすことを特徴とする偏光分離性を有する光導波路
素子。 【数4】 6. A branch portion for splitting incident light into two directions, a first curved waveguide and a second curved waveguide for propagating the light split by the branched portion, respectively. And a plurality of linear waveguide portions are provided in the first curved waveguide,
A plurality of curved portions that sequentially connect the plurality of linear waveguide portions are provided so that the propagation direction of light is deviated by a predetermined angle, and a plurality of linear waveguide portions are provided in the second curved waveguide. ,
A bent portion that sequentially connects the plurality of linear waveguide portions is provided so that the propagation direction of light is deviated by a predetermined angle, and the length of the plurality of linear waveguide portions of the first bent waveguide is provided. Satisfies L TE of the following equation 4, and the length of the plurality of straight waveguide portions of the second curved waveguide is L TM of the following equation 4.
An optical waveguide device having a polarization splitting property, which satisfies: (Equation 4)
と、前記分岐部で分岐された光をそれぞれ伝搬するため
の第1の曲がり導波路と第2の曲がり導波路とを有し、 前記第1の曲がり導波路は、複数の直線導波路部と、光
の伝搬方向が予め定められた角度だけずれるように前記
複数の直線導波路部を順に接続する複数の接続部とを有
し、 前記第2の曲がり導波路は、複数の直線導波路部と、光
の伝搬方向が予め定められた角度だけずれるように前記
複数の直線導波路部を順に接続する複数の接続部とを有
し、 前記第1の曲がり導波路の前記複数の直線導波路部の長
さは、下記数5のLλ1を満たし、前記第2の曲がり導
波路の前記複数の直線導波路部の長さは、下記数5のL
λ2を満たすことを特徴とする波長選択性を有する光導
波路素子。 【数5】 7. A branch portion for splitting incident light into two directions, a first curved waveguide and a second curved waveguide for propagating the light branched by the branch portion, respectively. However, the first curved waveguide includes a plurality of linear waveguide portions and a plurality of connecting portions that sequentially connect the plurality of linear waveguide portions so that the light propagation direction is deviated by a predetermined angle. The second curved waveguide has a plurality of linear waveguide portions, and a plurality of connecting portions that sequentially connect the plurality of linear waveguide portions so that the light propagation direction is displaced by a predetermined angle. The length of the plurality of linear waveguide portions of the first curved waveguide satisfies Lλ 1 of the following expression 5, and the length of the plurality of linear waveguide portions of the second curved waveguide is Sa is L of following 5
An optical waveguide device having wavelength selectivity characterized by satisfying λ 2 . (Equation 5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8067867A JPH09258047A (en) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | Optical waveguide device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8067867A JPH09258047A (en) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | Optical waveguide device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09258047A true JPH09258047A (en) | 1997-10-03 |
Family
ID=13357316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8067867A Pending JPH09258047A (en) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | Optical waveguide device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09258047A (en) |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP8067867A patent/JPH09258047A/en active Pending
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