JP3070016B2 - 光導波路デバイス - Google Patents
光導波路デバイスInfo
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- JP3070016B2 JP3070016B2 JP40623090A JP40623090A JP3070016B2 JP 3070016 B2 JP3070016 B2 JP 3070016B2 JP 40623090 A JP40623090 A JP 40623090A JP 40623090 A JP40623090 A JP 40623090A JP 3070016 B2 JP3070016 B2 JP 3070016B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反射戻り光の影響を小
さくした光導波路デバイスに関するものである。
さくした光導波路デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体光デバイスの端面には、反
射戻り光の影響を小さくする為、反射防止膜を蒸着して
いるが、一般に、これらの反射防止膜は完全ではなく、
残留反射戻り光が生じやすい。そのため、半導体光デバ
イスでは光導波路全体を光出射端に対し斜めにするか、
あるいは窓構造を設けるなど構造が用いられている。そ
の一例として、半導体光増幅器を図６に示す。図６で
は、光導波路１を半導体増幅器と空気との界面に対して
垂直ではなく、角度θだけ斜めに傾けると共に窓２を設
ける構造としている。このようにすると、光源から出た
光が光導波路１を伝搬して、その界面から角度θで出射
し、外部にある反射面で反射して、その一部が出射端に
入射することになる。
射戻り光の影響を小さくする為、反射防止膜を蒸着して
いるが、一般に、これらの反射防止膜は完全ではなく、
残留反射戻り光が生じやすい。そのため、半導体光デバ
イスでは光導波路全体を光出射端に対し斜めにするか、
あるいは窓構造を設けるなど構造が用いられている。そ
の一例として、半導体光増幅器を図６に示す。図６で
は、光導波路１を半導体増幅器と空気との界面に対して
垂直ではなく、角度θだけ斜めに傾けると共に窓２を設
ける構造としている。このようにすると、光源から出た
光が光導波路１を伝搬して、その界面から角度θで出射
し、外部にある反射面で反射して、その一部が出射端に
入射することになる。
【０００３】ここで、光を鏡面へ角度θだけ斜め傾けて
入射させると、この入射光と反射光のなす角度は２θと
なることに注意すると、光出射端における反射光と導波
光の結合効率、即ち反射光が光導波路１に戻る効率ηは
次式で与えられる。
入射させると、この入射光と反射光のなす角度は２θと
なることに注意すると、光出射端における反射光と導波
光の結合効率、即ち反射光が光導波路１に戻る効率ηは
次式で与えられる。
【０００４】 η＝ηR ・ Ｒ … (1) ηR ＝κexp(−κ｛x2/w2 ＋π2(w2＋ w2(z))・((２θ)2/2λ2)−ｘθ/w2 ｝) … (2) 但し、Ｒはパワー反射率、λは光の波長、ｘは光導波
路端面の中心と光導波路端面における反射戻り光の結像
点との距離、ｗは光導波路１を導波する光のスポットサ
イズ、ｚは光導波路１の出射端から素子の端面までの距
離（窓２の長さ）である。また、ηR は反射面で完全反
射したと仮定した場合の反射戻り光の導波路への結合効
率である。
路端面の中心と光導波路端面における反射戻り光の結像
点との距離、ｗは光導波路１を導波する光のスポットサ
イズ、ｚは光導波路１の出射端から素子の端面までの距
離（窓２の長さ）である。また、ηR は反射面で完全反
射したと仮定した場合の反射戻り光の導波路への結合効
率である。
【０００５】尚、κ，ｗ(z) は次式で定義される。 κ＝４／（４＋（λ（２ｚ）／πw2）2)… (3) w2(z) ＝w2( １＋（λｚ／πw2)2) … (4) 尚、スポットサイズとは、光の界分布Ｙを次のように近
似した場合の、光の界分布の振幅が１／ｅとなる座標ｘ
の値ωのことである。 Ｙ＝exp （−｛ｘ／ω｝2 ）
似した場合の、光の界分布の振幅が１／ｅとなる座標ｘ
の値ωのことである。 Ｙ＝exp （−｛ｘ／ω｝2 ）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体光増幅器においては、光導波路１を導波する光の
スポットサイズは１μｍ程度と小さいので、光導波路１
を斜めにする効果は小さいという欠点があった。さら
に、光は窓２において屈折するため、窓構造を設ける
と、その光導波路１を導波する光ののスポットサイズは
等価的に小さくなったと考えられる。光素子出射後のビ
ームの広がり角が大きくなるためである。従って、例え
ば、半導体光増幅器の出射光を単一モード光ファイバに
入射させるためにレンズを用いる場合、スポットサイズ
が小さいと、レンズの球面収差が大きくなり、どうして
も結合効率が劣化しやすいという欠点もあった。
半導体光増幅器においては、光導波路１を導波する光の
スポットサイズは１μｍ程度と小さいので、光導波路１
を斜めにする効果は小さいという欠点があった。さら
に、光は窓２において屈折するため、窓構造を設ける
と、その光導波路１を導波する光ののスポットサイズは
等価的に小さくなったと考えられる。光素子出射後のビ
ームの広がり角が大きくなるためである。従って、例え
ば、半導体光増幅器の出射光を単一モード光ファイバに
入射させるためにレンズを用いる場合、スポットサイズ
が小さいと、レンズの球面収差が大きくなり、どうして
も結合効率が劣化しやすいという欠点もあった。
【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、光入射端部や光出射端部などの光導波路端
部からの反射戻り光が光源へ与える影響を小さく抑えた
光導波路デバイスを提供することにある。
ものであり、光入射端部や光出射端部などの光導波路端
部からの反射戻り光が光源へ与える影響を小さく抑えた
光導波路デバイスを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は光導波路の端部から光を出射し、または、
入射する半導体の光導波路デバイスにおいて、前記光導
波路の端部を界面に近づくに従って幅を狭くした先細テ
ーパ状端部として前記光導波路の端部での導波光のスポ
ットサイズを拡大し、且つ前記光導波路の先細テーパ状
端部のみを界面に対して斜め傾斜させたことを特徴とす
る。
発明の構成は光導波路の端部から光を出射し、または、
入射する半導体の光導波路デバイスにおいて、前記光導
波路の端部を界面に近づくに従って幅を狭くした先細テ
ーパ状端部として前記光導波路の端部での導波光のスポ
ットサイズを拡大し、且つ前記光導波路の先細テーパ状
端部のみを界面に対して斜め傾斜させたことを特徴とす
る。
【０００９】
【００１０】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。本実施例
は、本発明を半導体光変調器又は半導体光増幅器に適用
したものである。即ち、光導波路１は界面に対して角度
θで傾斜するとともに、光導波路１の端部３は、界面に
近づくに従って幅を狭くした先細テーパ状となってい
る。ここで、導波路幅とスポットサイズとの関係は図７
に示すように、導波路幅が狭い場合には光が導波路から
しみだすのでスポットサイズが大きくなり、逆に、導波
路幅が広い場合には光の閉じ込め効果が大きくなるので
スポットサイズが小さくなり、更に導波路幅が広くなる
と光の界分布にとっては存在できる領域が広くなるので
スポットサイズは大きくなる（河野健治著、現代工学社
「光デバイスのための光結合系の基礎と応用」1990年12
月20日発刊) 。この為、導波路幅を一定以下に狭める
と、光導波路１の端部３における導波光のスポットサイ
ズは大きくなる。
は、本発明を半導体光変調器又は半導体光増幅器に適用
したものである。即ち、光導波路１は界面に対して角度
θで傾斜するとともに、光導波路１の端部３は、界面に
近づくに従って幅を狭くした先細テーパ状となってい
る。ここで、導波路幅とスポットサイズとの関係は図７
に示すように、導波路幅が狭い場合には光が導波路から
しみだすのでスポットサイズが大きくなり、逆に、導波
路幅が広い場合には光の閉じ込め効果が大きくなるので
スポットサイズが小さくなり、更に導波路幅が広くなる
と光の界分布にとっては存在できる領域が広くなるので
スポットサイズは大きくなる（河野健治著、現代工学社
「光デバイスのための光結合系の基礎と応用」1990年12
月20日発刊) 。この為、導波路幅を一定以下に狭める
と、光導波路１の端部３における導波光のスポットサイ
ズは大きくなる。
【００１１】この場合に、反射戻り光の結合効率は次式
で表される。
で表される。
【００１２】η＝ηR ・ Ｒ…(5) ここでηR は反射面で完全反射したと仮定した場合の反
射戻り光の導波路への結合効率であり、 式（２）、式
（３）、式（４）においてｚ＝０とおいた式、つまり次
式で与えられる。
射戻り光の導波路への結合効率であり、 式（２）、式
（３）、式（４）においてｚ＝０とおいた式、つまり次
式で与えられる。
【００１３】 ηR ＝exp ( −π2w2 ・ （２θ)2／２λ2)…(6) ここで、光導波路１の端部では光導光のスポットサイズ
ｗが従来の例よりも拡大されているので、反射戻り光が
光導波路へ結合する効率を低減できることになる。次
に、本発明の第二の実施例を図２を参照して説明する。
本実施例は、窓２を設けた構造であり、その他の構成
は、前述した実施例と同様である。このように窓構造を
設けると、式(4) においてｚ≠０となるので、スポット
サイズｗ(z) が一層大きくなり、反射戻り光の結合効率
を更に低減することができる。また、導波光のスポット
サイズを拡大しているので、本実施例では、窓２による
ビームの屈折の影響を小さくでき、単一モード光ファイ
バなど外部の光導波路との結合効率も高いという利点も
ある。
ｗが従来の例よりも拡大されているので、反射戻り光が
光導波路へ結合する効率を低減できることになる。次
に、本発明の第二の実施例を図２を参照して説明する。
本実施例は、窓２を設けた構造であり、その他の構成
は、前述した実施例と同様である。このように窓構造を
設けると、式(4) においてｚ≠０となるので、スポット
サイズｗ(z) が一層大きくなり、反射戻り光の結合効率
を更に低減することができる。また、導波光のスポット
サイズを拡大しているので、本実施例では、窓２による
ビームの屈折の影響を小さくでき、単一モード光ファイ
バなど外部の光導波路との結合効率も高いという利点も
ある。
【００１４】図３は、本発明の第三の実施例を示すもの
である。本実施例は、光導波路１の端部３のみを界面に
対して斜めとする構成である。このような構成でも、光
導波路１自体を斜めにした第一の実施例と同様な効果を
得ることができる。特に、光導波路と結晶の方位とのな
す角度が重要な場合には光導波路端部のみを斜めにする
この構成が有効となる。
である。本実施例は、光導波路１の端部３のみを界面に
対して斜めとする構成である。このような構成でも、光
導波路１自体を斜めにした第一の実施例と同様な効果を
得ることができる。特に、光導波路と結晶の方位とのな
す角度が重要な場合には光導波路端部のみを斜めにする
この構成が有効となる。
【００１５】図４は、本発明の第四の実施例を示すもの
である。本実施例は、分布帰還形（ＤＦＢ）半導体レー
ザ５と光変調器６を集積したモノリシック光変調器に関
するものである。即ち、分布帰還形半導体レーザ５と光
変調器６とが結合され、その界面においては、先細テー
パ状となった光導波路１の端部３と先細テーパ状となっ
た光導波路１の端部４とが接続している。この為、分布
帰還形半導体レーザ５と光変調器６との界面において、
導波光のスポットサイズが拡大して反射戻り光の結合効
率が低くなり、反射戻り光が分布帰還形半導体レーザ５
に与える影響が低減されることになる。また、光変調器
６からの出射光の影響を低減できることは、前述した実
施例と同様である。本実施例において、第２の実施例と
同様に窓構造を設けることによりその効果をより高める
ことができる。
である。本実施例は、分布帰還形（ＤＦＢ）半導体レー
ザ５と光変調器６を集積したモノリシック光変調器に関
するものである。即ち、分布帰還形半導体レーザ５と光
変調器６とが結合され、その界面においては、先細テー
パ状となった光導波路１の端部３と先細テーパ状となっ
た光導波路１の端部４とが接続している。この為、分布
帰還形半導体レーザ５と光変調器６との界面において、
導波光のスポットサイズが拡大して反射戻り光の結合効
率が低くなり、反射戻り光が分布帰還形半導体レーザ５
に与える影響が低減されることになる。また、光変調器
６からの出射光の影響を低減できることは、前述した実
施例と同様である。本実施例において、第２の実施例と
同様に窓構造を設けることによりその効果をより高める
ことができる。
【００１６】図５は、本発明の第五の実施例を示すもの
である。本実施例は、導波光のスポットサイズを広げる
他の構造を示すものである。即ち、光導波路１の端部３
を界面に近づくに従って幅を広くした先広テーパ状とし
たものである。このように光導波路１の端部３を先広テ
ーパ状としても、図７に示すようにスポットサイズを拡
大することができる。更に、本実施例においても窓２を
設けているので、図２に示した第２の実施例と同じ効果
を得ることができる。
である。本実施例は、導波光のスポットサイズを広げる
他の構造を示すものである。即ち、光導波路１の端部３
を界面に近づくに従って幅を広くした先広テーパ状とし
たものである。このように光導波路１の端部３を先広テ
ーパ状としても、図７に示すようにスポットサイズを拡
大することができる。更に、本実施例においても窓２を
設けているので、図２に示した第２の実施例と同じ効果
を得ることができる。
【００１７】
【００１８】尚、上記実施例においては、半導体光導波
路デバイスについて説明したが、本発明はＬi Ｎb Ｏ3
（ニオブ酸リチウム）や石英などを用いる誘電体光導波
路デバイスなど、導波路形光デバイス全てに適用可能で
ある。
路デバイスについて説明したが、本発明はＬi Ｎb Ｏ3
（ニオブ酸リチウム）や石英などを用いる誘電体光導波
路デバイスなど、導波路形光デバイス全てに適用可能で
ある。
【００１９】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は光導波路の端部を界面に近づくに従
って幅を狭くした先細テーパ状端部として光導波路端部
の導波光のスポットサイズを大きくして、反射面に入射
させるので、反射戻り光が光導波路に結合する効率を低
減することができる。さらに、窓構造を採用することに
より、その効果を一層高めることができる。
たように、本発明は光導波路の端部を界面に近づくに従
って幅を狭くした先細テーパ状端部として光導波路端部
の導波光のスポットサイズを大きくして、反射面に入射
させるので、反射戻り光が光導波路に結合する効率を低
減することができる。さらに、窓構造を採用することに
より、その効果を一層高めることができる。
【図１】本発明の第一の実施例に係る半導体光増幅器或
いは半導体光変調器を示す構成図である。
いは半導体光変調器を示す構成図である。
【図２】本発明の第二の実施例に係り、窓部を設けた構
造を示す構成図ものである。
造を示す構成図ものである。
【図３】本発明の第三の実施例に係り、光導波路の端部
のみを傾斜させた構造を示す構成図である。
のみを傾斜させた構造を示す構成図である。
【図４】本発明の第四の実施例に係り、分布帰還形半導
体レーザと光変調器を集積したモノリシック光変調器の
構造を示す構成図である。。
体レーザと光変調器を集積したモノリシック光変調器の
構造を示す構成図である。。
【図５】本発明の第五の実施例に係り、先広テーパ状と
した光導波路端部を有する構造を示すものである。
した光導波路端部を有する構造を示すものである。
【図６】従来技術に係る半導体光増幅器を示す構成図で
ある。
ある。
【図７】導波路幅（任意スケール）とスポットサイズ
（任意スケール）との関係を示すグラフである。
（任意スケール）との関係を示すグラフである。
１ 光導波路 ２ 窓 ３ 光導波路の端部 ４ 光導波路の端部 ５ 分布帰還形半導体レーザ ６ 光変調器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永沼 充 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 八坂 洋 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−139563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−280202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−135906（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−57213（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/54
Claims (1)
- 【請求項１】 光導波路の端部から光を出射し、また
は、入射する半導体の光導波路デバイスにおいて、前記
光導波路の端部を界面に近づくに従って幅を狭くした先
細テーパ状端部として前記光導波路の端部での導波光の
スポットサイズを拡大し、且つ前記光導波路の先細テー
パ状端部のみを界面に対して斜め傾斜させたことを特徴
とする光導波路デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40623090A JP3070016B2 (ja) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | 光導波路デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40623090A JP3070016B2 (ja) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | 光導波路デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0527130A JPH0527130A (ja) | 1993-02-05 |
| JP3070016B2 true JP3070016B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=18515840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40623090A Expired - Lifetime JP3070016B2 (ja) | 1990-12-07 | 1990-12-07 | 光導波路デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3070016B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11307353B2 (en) | 2019-09-04 | 2022-04-19 | Denso Corporation | End device of optical waveguide and optical filter |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH08211342A (ja) * | 1995-02-03 | 1996-08-20 | Hitachi Ltd | 半導体光機能素子 |
| DE69704544T2 (de) * | 1996-12-26 | 2001-11-29 | Nec Corp., Tokio/Tokyo | Optischer Halbleiterverstärker |
| JPH10200209A (ja) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Nec Corp | 半導体光増幅素子 |
| JP3479220B2 (ja) * | 1998-07-03 | 2003-12-15 | 日本電気株式会社 | 光集積モジュール |
| JP4660999B2 (ja) * | 2001-08-01 | 2011-03-30 | パナソニック株式会社 | 光導波路デバイス及びコヒーレント光源及び光学装置 |
| JP3766637B2 (ja) | 2002-03-04 | 2006-04-12 | 富士通株式会社 | 光結合素子及び光デバイス |
| JP2006049650A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ |
| JP2006093614A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ |
| JP4860628B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2012-01-25 | アンリツ株式会社 | 半導体光素子および半導体光素子を搭載した外部共振レーザ |
| JP4946346B2 (ja) * | 2005-10-24 | 2012-06-06 | 日本電気株式会社 | 光導波路デバイスおよびその伝送損失の調整方法 |
| JP4967700B2 (ja) * | 2007-02-16 | 2012-07-04 | 富士通株式会社 | 光半導体素子 |
| JP2008205409A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-04 | Anritsu Corp | 半導体レーザ，半導体レーザ・モジュールおよびラマン増幅器 |
| JP5239559B2 (ja) * | 2008-07-01 | 2013-07-17 | 日本電気株式会社 | 外部共振器型レーザモジュール及びその製造方法 |
| JP5374106B2 (ja) | 2008-09-26 | 2013-12-25 | ネオフォトニクス・セミコンダクタ合同会社 | 半導体光機能デバイス |
| JP2010171098A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | 導波路型光機能素子及びその製造方法 |
| JP5299009B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-09-25 | 日本電気株式会社 | 外部共振器型波長可変レーザ及びその製造方法 |
| JP5670098B2 (ja) * | 2010-05-19 | 2015-02-18 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光変調素子及び光半導体モジュール |
| JP2012048036A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Fujikura Ltd | 光導波路素子 |
| JP6303280B2 (ja) * | 2013-04-05 | 2018-04-04 | 三菱電機株式会社 | 光導波路および光集積素子 |
| JP5837015B2 (ja) * | 2013-09-30 | 2015-12-24 | 沖電気工業株式会社 | 半導体レーザモジュール及びその製造方法 |
| JP6349792B2 (ja) * | 2014-03-07 | 2018-07-04 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光送信装置 |
| JP6335609B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2018-05-30 | 三菱電機株式会社 | スポットサイズ変換素子および半導体装置 |
| JP6417276B2 (ja) * | 2015-05-22 | 2018-11-07 | 日本電信電話株式会社 | 光半導体素子 |
| JP6585578B2 (ja) | 2016-11-07 | 2019-10-02 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 光デバイス、およびアライメント方法 |
| JP7062358B2 (ja) * | 2016-12-27 | 2022-05-06 | 古河電気工業株式会社 | 半導体レーザモジュール |
| JP6810671B2 (ja) * | 2017-09-19 | 2021-01-06 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
| JP7192255B2 (ja) * | 2018-05-31 | 2022-12-20 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光デバイス、これを用いた光モジュール、及び光デバイスの試験方法 |
| WO2021106158A1 (ja) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | 日本電信電話株式会社 | 光位相変調器 |
-
1990
- 1990-12-07 JP JP40623090A patent/JP3070016B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11307353B2 (en) | 2019-09-04 | 2022-04-19 | Denso Corporation | End device of optical waveguide and optical filter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0527130A (ja) | 1993-02-05 |
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