专利名称：光耦合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将用于光通信的光纤和集成光路连接起来的光耦合器。
背景技术：
随着近年来通信需要的扩大，利用适于大容量和长距离的DWDM(Dense Wavelength Division Multiplex)的光通信系统被广泛使用。作为DWDM系统的关键部分，象图16(平面图)所示的AWG(ArrayedWaveguide Grating)元件那样的波导型光学功能元件的需要正在增加。为了实现上述波导元件的低成本化和高功能化，元件尺寸的小型化是非常重要的。为了实现元件尺寸的小型化，使波导的纤芯(折射率n1)和包层(折射率n2)的折射率差Δn变大是有效的。当使折射率差Δn变大时，能将光很好地封闭在波导中，所以能减小弯曲波导的最小弯曲半径等各波导要素，从而能减小元件尺寸。
但是，当增大Δn＝(n12-n22)÷(n12+n22)时，光波导内的光波的束斑直径缩小，光纤的束斑直径变小，从而由于在连接部的束斑直径的不匹配而导致产生较大的耦合损耗。例如，在PLC(PlannarLightwave Circuit)型的波导器件中，采用直接对接连接(butt joint)法连接时，其连接损耗在Δn＝0.5％情况下，接近单端2.0dB，双端为4.0dB。这是超过波导器件的一般容许损耗值的损耗。
为了降低该损耗，与半导体激光器同样，通过扩大波导器件的光波的束斑大小，来获得与光纤的束斑大小的匹配性的束斑尺寸变换型光耦合器的开发正在进行。迄今为止，采用如下的方法，即利用图17所示的二维锥形波导结构来扩大波导前端部分，由此扩大前端部分的光波场(lightwave field)，使其扩大到光纤的束斑大小。此外，也制造了各种改变纤芯的三维形状的束斑大小变换器，但该技术存在工艺复杂的问题。
迄今为止，图17所示的锥形波导结构最广泛使用，通过使波导1401的宽度扩大为锥形，从而扩大波导1401的二维束斑大小。在使用该方法的情况下，可以使水平方向的束斑大小绝热地扩大，而不会使波面的曲率和整体外观变化，但垂直方向的束斑大小相对于基板没有扩大。因此，可以改善耦合损耗中的一半(耦合损耗1.6dB变为0.8dB)，但不会超过上述改善。上述方法在原耦合损耗小的情况下是有效的，但在耦合损耗大的情况下不会得到所期望的效果。
因此，提出了多种用于实现垂直方向的束斑大小扩大的新方法。其中一种方法是通过使波导宽度变细，减弱由波导引起的束缚，来扩大束斑大小。此外，还有通过三维地使垂直方向的波导结构扩大或变窄，来三维地扩大束斑大小的方法。
例如，在文献1(特许2929481号公报)中，公开了设定波导前端的标准化传输常数V以使与光纤的耦合率最佳的尖端渐细型光耦合器。
按文献1的技术，设定与光纤的耦合效率为低损耗的0.1以下到0.01以上的波导结构的参数，通常在从波导部分到前端部分以及在锥形波导中变换前端部的标准化传输常数b(＝neff-n22)÷(n12+n22)。
其中，neff是波导的传输常数，表示在波导中传输的光在实际行进方向上的波数。另一方面，标准化传输常数b是利用传输常数neff以及纤芯和包层的折射率n1、n2标准化的值，是在材料和结构不同的波导间比较传输常数时使用的参数。
标准化传输常数b接近1意味着，在波导的行进方向波数与波导的纤芯行进方向端数大致相同，在该情况下，光能的大部分被封闭在纤芯内。另一方面，标准化传输常数b接近0意味着，光波的束斑比纤芯大，大部分的光能存在于包层中。标准化传输常数b也是表示在波导中传导的光波中的多少比率在纤芯中传输的参数，例如，b＝0.07表示波导光波中的7％在波导纤芯中传输。
但是，即使在文献1所记载的结构中，在变细到目标波导宽度期间也会发生散射损耗，不能进行稳定的光波变换。在利用文献1的技术变细到目标波导宽度的情况下，光波耦合为散射模式，发生散射损耗。在文献1的技术中，存在局部耦合损耗小的场所，但由于上述散射损耗，无法确保低损耗部分的公差。
图18是表示利用三维光束传播法进行解析的、直线锥形的尖端渐细光耦合器的耦合效率的推移。示出了在行进方向的中途切断锥形波导，在切断之前使其与光纤耦合时的耦合损耗。横轴是行进方向距离，纵轴是耦合损耗。该结构可以假定为PLC器件，波导结构为4.0μm×4.0μm、包层折射率n2＝1.457568、Δn＝1.3％、锥长12000μm的直锥形结构，将波导缩小到0.4μm×4.0μm。如果不使用束斑大小变换器而使其与直线波导耦合，则发生1.6dB的损耗。
如图18所示，在该光耦合器的情况下，被传输的光信号在向着波导的行进方向上，其耦合损耗最大改善0.4dB(1400μm附近)。但是，由于所传输的光波(光信号)被变换为散射模式，所以束斑大小过于扩大，从而结合损耗大幅度地增加。在该条件下，耦合损耗为0.5dB以下的区域仅存在250μm左右。这里所说的散射模式由于光波全部脱离波导的束缚，按原来的状态扩大，所以难以使耦合效率良好的区域为1mm以上。
为了改善上述问题，一种束斑大小变换器被提出，该束斑大小变换器的结构为利用使设在光波导中的锥形的变化为多项式等的曲线形状来进行稳定的光波变换。但是，即使使用这样的结构，也会象图18那样，在到达耦合率为最佳的波导结构之前发生散射模式，耦合率的公差大幅下降。
此外，如图19所示，虽然锥形区域1601的耦合率良好，但即使与直线波导1602耦合，也不会改善与光纤的耦合公差。这是因为，在到达直线波导之前，光波大部分已被变换为散射模式。由于已被耦合为散射模式的光波的波面弯曲，所以仅通过配置直线波导也不会耦合是公知的。
如上所述，在现有技术的光耦合器中，可以在局部大大提高耦合效率，但如果切断位置的公差很严格，切断位置一偏移，则会导致耦合损耗的严重恶化。如上所述，现有的光耦合器的峰值耦合效率为略小于0.5dB，但公差在数百μm以下，结合损耗由切断工序的切断精度决定。因此，在现有的光耦合器中，光波导器件的合格率由光耦合器的切断位置的精度决定。
此外，波导结构为三维的光耦合器存在获得稳定耦合的可能性，但由于形成三维结构，所以存在制造工艺非常复杂的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，不增加制造成本，即可降低与光纤的耦合损耗。
本发明的一个实施方式的光耦合器具有锥形波导，该锥形波导形成为从规定的开始位置起到信号放出端，波导宽度逐渐变窄，其特征在于，使第一耦合率与第二耦合率之差在预定的范围内，上述第一耦合率是在第一位置切断上述锥形波导的情况下，与具有与上述第一位置相同宽度的波导的在固有模式下的耦合率，上述第二耦合率是在从上述第一位置起在上述放出端方向上离开规定距离的第二位置切断上述锥形波导的情况下，与具有与上述第二位置相同宽度的波导的在固有模式下的耦合率。
采用该光耦合器，在锥形波导中传输的光信号越向放出端，束斑大小越扩大。
在上述光耦合器中，用1减去在上述放出端前方从该放出端放射出的光信号所耦合的对象之间的期望的耦合损耗而得到第一值，将该第一值乘以用上述第一位置和上述第二位置之间的距离分割上述锥形波导的分割数而得到的结果作为第二值，用1减去该第二值而得到第三值，上述第一耦合率与第二耦合率之差比上述第三值小。
本发明的另一个实施方式的光耦合器具有锥形波导，该锥形波导形成为从规定的开始位置起到信号放出端，波导宽度逐渐变窄，其特征在于，该锥形波导的宽度在上述光信号的行进方向上按照指数函数形状变化。
采用该光耦合器，在锥形波导中传输的光信号越向放出端，束斑大小越扩大。
在上述光耦合器中，设波导宽度为W，从上述锥形波导的开始点起的距离为z，锥形波导的初始波导宽度为Wi，上述放出端的宽度为W0，根据上述锥形波导开始时的初始波导宽度减少值计算出来的常数为α1，则上述指数函数可以表示为W(z)＝(Wi-W0)exp(-α1z)+W0。
在上述光耦合器中，波导可以由例如石英等硅玻璃材料、半导体或高分子材料构成。
本发明的其他结构在本说明书中将详细说明。
图1是表示本发明实施例的光耦合器的简要结构。
图2是表示本发明实施例的光耦合器的简要结构的局部平面图。
图3是表示本发明实施例的光耦合器的简要结构的侧视图。
图4是表示本发明实施例的光耦合器的简要结构的透视图。
图5是表示2DBPM的解析结果的说明图。
图6是表示实施例的光耦合器的锥形行进方向上的长度与光纤的耦合损耗的特性图。
图7是表示光波在指数函数型的光耦合器内的行为的特性图。
图8是表示在折射率差Δ为1.3％的光耦合器中，在锥形行进方向上的长度与光纤光纤的耦合损耗的特性图。
图9是表示将光耦合器的W0设定得比临界波导宽度细时的耦合特性的特性图。
图10是表示在折射率差Δ为1.2％的光耦合器中，在锥形行进方向上的长度与光纤光纤的耦合损耗的特性图。
图11是表示在折射率差Δ为1.4％的光耦合器中，在锥形行进方向上的长度与光纤光纤的耦合损耗的特性图。
图12是表示切断位置和耦合损耗的特性图。
图13是表示光耦合器的制造过程的工序图。
图14是表示光耦合器的制造过程的工序图。
图15是表示光耦合器的制造过程的工序图。
图16是表示作为波导型光功能元件的AWG(Arrayed WaveguideGrating)元件的结构的说明图。
图17是表示现有的锥形光耦合器的部分结构的结构图。
图18是表示利用三维光束传播法进行解析的直线锥形的尖端渐细光耦合器中的耦合效率的推移的说明图。
图19是表示现有的锥形光耦合器的部分结构的结构图。
具体实施例方式
以下参照附图，对本发明的实施例进行说明。
图1是表示本发明实施例的光耦合器的简要结构的平面图，图2是局部平面图，图3是侧视图，图4是透视图。如图1所示，本实施例的光耦合器101配置在未图示的小型光波导型功能器件和单模光纤102之间。
如图2所示，本实施例的光耦合器101形成将周围用包层覆盖的纤芯101 a的宽度从规定的位置开始逐渐变窄的形状，从而进行束斑大小的变换。另一方面，如图3所示，纤芯101a相对于纤芯101a的基板的垂直方向高度不变化而保持一定。
因此，利用公知的光刻技术，使用图2所示的形状的掩模图像对规定的光学材料进行蚀刻，由此可以形成本实施例的光耦合器。
如图2所示，设置锥形波导，使得纤芯101a的宽度随着接近光出射端201而逐渐变细，在光波导101中传播的光信号的束斑尺寸不仅在横向而且在三维方向上扩大。因此，根据本实施例的光波导101，可以降低与光纤的耦合率。但是，象PLC型光功能器件那样，在与Δn为3％以下以及比半导体型光功能元件小的器件对应的情况下，在纤芯101a宽度变细到最佳的波导宽度期间，耦合为散射模式的光波模式变大。
由于散射模式是从波导101的束缚逃逸，并向周围扩散，所以束斑大小在表现上虽然在扩大，但达到最佳束斑大小后还继续扩大。因此，散射模式在行进方向上继续行进时，束斑大小过于扩大，从而变大得光纤的束斑大小还大，所以耦合效率再次恶化。
发生这样的现象的原因是，当标准化传输常数b变小时，扩大的光波模式在波导纤芯中传输的比率变小，所以当波导宽度变化时，变换为散射模式的成分比变换为波导模式的成分大。
标准化传输常数b(b＝(neff2-n22)÷(n12+n22))是表示在波导中传输的光模式中的多少比率存在于纤芯中的参数，如果b＝0.1，则光波中的10％左右在波导的纤芯中传输(存在于纤芯中)。
一旦脱离波导的束缚而耦合为散射模式的光波模式的光信号随着行进，其波面弯曲，所以即使改变传输的波导结构，一旦耦合为散射模式的光信号，要再次耦合为导模也是非常困难的。
其中，如下所示，可以使用BPM(Beam Propagation Method)制作程序，来模拟波导的形状，以使波导的散射模式的比率能被控制为某一定的值。BPM是使在上述波导的行进方向上光能变化的一般模拟方法。
For减小波导宽度在BPM中前进一步求出与波导的固有模式的耦合率，该波导与现有的锥形波导截面波导具有相同宽度。
If上一次的耦合率与当前的耦合率之差比ε大使波导宽度和BPM步复原在BPM中前进一步endend在上述程序中，求出波导截面的固有模式与在锥形波导中行进的变换模式的耦合率，该耦合率的降低量是耦合为散射模式的光波的比率。如果找到相对于波导宽度的变化仅变化一定的耦合率的结构，则能抑制向散射模式的耦合。
换言之，如下所示。首先，将锥形波导的规定位置作为第一位置，将锥形波导的光信号从该第一位置在散射方向上离开规定距离的位置，即从第一位置起前进上述一步的位置作为第二位置。此时，可以这样构成上述锥形波导，即使第一耦合率与第二耦合率之差在预定的范围内，即成为比上述ε小的值，上述第一耦合率是在第一位置切断锥形波导时，与具有与第一位置相同宽度的波导的在固有模式下的耦合率，上述第二耦合率是在第二位置切断锥形波导时，与具有与第二位置相同宽度的波导的在固有模式下的耦合率。
利用上述方法设计的光耦合器的结构可以用下式近似表达。
W(z)＝(Wi-W0)exp(-α1z)+W0在该式中，W是波导宽度，z是离开锥形的开始点起的距离。此外，Wi是锥形波导的初始波导宽度。此外，W0在这里是临界波导宽度，如果波导宽度若比W0小，则表示耦合为散射模式的比率增大到某一定值以上。此外，α1是根据波导开始时的初始波导宽度减少值计算出的常数。
利用上述计算方法，即使折射率差Δ变化，临界波导宽度也能使得标准化频率V参数在0.4附近。以下的表1示出了在各种折射率差Δ下的W0以及在该W0下的V参数。
表1
利用该设计方法，如下式所示，通过2D-BPM解析尖端渐细锥形波导。在折射率差为Δ1.3％的情况下，开始时的波导宽度为2.0μm。
W(z)＝1.55exp(-0.00654z)+0.45此时的2DBPM的解析结果如图5和图6所示。图5是表示光强度分布的变化的说明图，图6表示锥形的行进方向长度与光纤的耦合损耗。如图5所示可知，在最初发生散射，但之后光能在光束上被进行绝热变换。此外，如图6所示可知，根据与光纤的耦合损耗，也可以对波面弯曲进行控制。
如图7所示，对上述指数函数型光耦合器内的光波的行为，可以认为在波导的行进方向上分为3个阶段，为了说明方便，将第一阶段称为绝热变换区域，将第二阶段称为散射模式区域，将第三阶段称为模式稳定区域。
以下对第一阶段的绝热变换区域进行说明。这是波导中的光波的束斑大小扩大和向散射模式变换的过程，随着波导宽度的减小，束斑大小在扩大。
以下对第二阶段的散射模式区域进行说明。这是散射模式的光波衍射散射的过程，因此是最能改善耦合损耗的区域。耦合损耗在散射模式区域的改善是通过耦合至散射模式的光波的束斑大小扩大而获得的。但是，一旦耦合至散射模式的光波的束斑大小会脱离波导的束缚。因此，随着在波导的行进方向上前进，束斑大小不断扩大，其大小会扩大到超过与光纤的匹配，所以表现为耦合损耗的增大。
以下对第三阶段的模式稳定区域进行说明，这里的波导宽度近似为W0，耦合至散射模式的光波散射，成为耦合至波导模式的光波。在模式稳定区域，耦合损耗变得稳定。如图7所示，随着W0的变化，在模式稳定区域的耦合损耗在变化。当W0较小时，束斑大小没有充分扩大，所以与光纤的耦合损耗变大，相反，当W0过大时，由于向散射模式的耦合增大，所以耦合损耗再次变大。由此可知，W0存在由波导参数决定的最佳值。
临界波导宽度W0可以由标准化传输常数b来定义，并且由使上述程序中的单步耦合损耗ε为什么值来决定。例如在上述程序中，使在z方向上以每一步0.01μm前进，或者使2000μm前的波导前端(放出端)的耦合损耗为1％。在该情况下，将单步耦合损耗ε作为全部200000步后的损耗为1％时的单步耦合损耗ε，则可以由ε＝1-(1-0.01)1/200000决定，从而ε＝5.025E-08。其中，与被导出的临界波导宽度W0对应的V参数的V＝0.4，如果变换为参数标准化频率b，则为b＝0.1左右。
一般，通过减小参数b来改善与光纤的耦合率。在使波导变细的现有类型的光耦合器中，在波导前端将参数b设定为0.01～0.2之间。但是，由于临界波导宽度的参数b为0.1左右，所以在使折射率差更大的高Δ波导中，散射模式耦合增大，难以确保切断位置的公差。因此，通过调整，使得波导前端的波导宽度不小于临界波导宽度，由此可以减小与光纤的耦合损耗。
用于决定临界波导宽度W0所必需的参数b可以这样确定，即利用上述方法，根据到波导前端为止的散射损耗来求出ε，然后通过执行上述程序来确定参数b。
利用上述设计方法，通过三维全矢量BPM来估算在Δ1.3％时与光纤的耦合特性，从而如图8所示可知，在某一锥长的端部，可以得到稳定的耦合。在该波导结构中，使波导的宽度从初始值4.0μm到1.3μm，在2500μm范围内利用指数函数锥形进行变细。当波导宽度在1.5μm以下时，耦合损耗最少，之后不久耦合损耗稍有变动，从锥长1.0mm左右起，耦合损耗稳定为0.4dB，然后进行传输。
图9在将W0设定得比临界波导宽度细时的耦合特性。与直线锥形结构同样，不能获得发生散射模式的稳定的耦合。现有技术的方法中最适合于使锥形前端部分的标准化频率耦合的器件，所以在前端波导的标准化传输常数b比最佳标准化传输常数b小的条件下，耦合为散射模式的光波变多，结果耦合损耗增大，得不到耦合的稳定性。
以下，利用下式，研究相对于在制造光耦合器时发生的折射率差Δ变动的公差。在以下条件下，对折射率差Δ为1.2％、1.4％时进行解析。
W(z)＝2.9exp(-0.003448z)+1.1图10示出了折射率差Δ1.2％的结果，图11示出了折射率差Δ1.4％的结果。无论哪种情况，耦合损耗都不到0.5dB，可以维持公差范围0.1dB。由此可知，利用本实施例的光耦合器，耦合损耗的制造公差可以较大。
以下，对本发明的另一个形式进行说明。
本发明的另一个形式是利用AP-CVD(常压化学气相淀积法)来制造Δ1.4％的波导结构。波导结构为4.0μm×4.0μm。作为SSC结构，利用W(z)＝2.9exp(-0.003448z)+1.1。
该SSC结构与图8所示的结果相同。与图8的结果同样，图12是表示切断位置和耦合损耗的图表。在图12中，示出了TM模式的状态和TE模式的状态。从该测定结果可知，仅单端为SSC结构，连接损耗从2.0dB改善为0.5dB。
以下，对光耦合器的制造方法进行说明。
首先如图13(a)所示，利用AP-CVD(常压化学气相淀积法)在Si基板1301上淀积PSG(磷掺杂硅玻璃)，形成包层1302。然后如图13(b)所示，利用AP-CVD(常压化学气相淀积法)在包层1302上淀积BPSG(硼磷掺杂硅玻璃)，形成玻璃层1303，然后在800℃气氛中进行6小时退火。
然后如上述实施例所述，利用光刻技术，在进行了退火的玻璃层1303上形成以规定的形状逐渐变细的图形1304(图13(c))。然后，将形成的图形1304作为掩模，利用使用CF4气体的RIE(活性离子蚀刻)来加工玻璃层1303，如图13(d)所示，形成逐渐变细的纤芯1303a。然后，利用例如使用氧气的灰化(ashing)来除去纤芯1303a上的图形1304。
最后，利用AP-CVD淀积BPSG，在800℃的气氛中对其进行6小时的退火，如图13(e)所示，形成覆盖纤芯1303a的上部包层1305。
如上所述，完成用玻璃制作的波导结构。另外，此处虽举石英为例，但使用其他玻璃材料，同样也可以实现玻璃波导结构。再有，虽示出埋入型波导，但同样也可以制作脊型结构波导。
此外，可以使用石英基板等其他基板来代替Si基板。此外，不限于用CVD法来形成由各种材料构成的层，也可以利用火焰淀积法等其他淀积方法，该火焰淀积法是将在SiCl4和TiCl4的混合气体的氧化反应产生的火焰中生成的玻璃微粒淀积在基板上。
以下，对以化合物半导体为材料的光耦合器的制造方法进行说明。
首先如图14(a)所示，利用例如有机金属气相淀积法(MOCVD)在InP基板1401上成长InP包层1402结晶。然后如图14(b)所示，形成对导波光透明的构成纤芯的半导体层1403。半导体层1403由膜厚50nm的非掺杂InP层、膜厚150nm的波长组成1.3μm的无应变InGaAsP层和膜厚50nm的非掺杂InP层构成。
然后，利用公知的光刻技术和电感耦合等离子(ICP)的光刻技术，对所形成的半导体层1403进行加工，如图14(c)所示，在InP包层1402上形成纤芯层1403a。其中，纤芯层1403a形成根据指数函数逐渐变细的锥形。
然后进行选择生长，使掺杂浓度7.0×1017(1/cm3)的p-InP层1404结晶生长到厚度0.6μm，并且使掺杂浓度7.0×1017(1/cm3)的n-InP包层1405结晶生长到膜厚3μm左右。最后，使掺杂浓度1.0×1019(1/cm3)的p-InGaAs导体层1406形成为膜厚100nm。通过使包层变厚，即使在束斑大小变换过程中束斑大小扩大，光也不会散射到基板上部。
通过以上工序，可以形成电绝缘的InP半导体波导结构的光耦合器。在该结构中，InP半导体的折射率差Δ为4％左右，该光耦合器通过使宽度2μm的波导按照指数函数变窄到0.4μm，从而进行束斑大小变换。以上以InP为例，但在GaAs等其他半导体波导结构中也同样能实现。此外，以上对埋入型波导进行了说明，但也能同样制造图14(e)所示的高台型结构波导和图14(f)所示的脊型结构波导。
以下，对使用高分子材料的光耦合器的制造方法进行说明。
首先如图15(a)所示，利用旋涂法在Si基板1501上涂覆氘化PMMA(聚异丁烯酸甲基)，通过使其热固化，形成膜厚20μm左右的包层1502。然后，利用旋涂法在包层1502上形成膜厚8μm左右的由紫外线固化环氧树脂构成的感光树脂膜1503。
然后，将紫外线作为光源，将上述尖端渐细锥形的光像曝光在感光树脂膜1503上，使成为纤芯的区域紫外线固化。然后，进行使用氧气的干蚀刻，如图15(b)所示，形成尖端渐细锥形的纤芯1503a。在干蚀刻之后进行加热，促进纤芯1503a的效果。最后，涂覆氘化PMMA并使其热固化，以覆盖纤芯1503a，由此如图15(c)所示，形成覆盖包层1504，从而形成埋入型波导结构。
该波导的折射率差为1.3％左右，能有效的起到上述光耦合器的作用。作为高分子材料，举以PMMA聚合物为例进行了说明，但也可以使用氟化聚合物等其他高分子材料。此外，不限于埋入型波导，也可以构成高台型结构波导或脊型结构波导。
如上所述，采用本发明，可以获得以下效果，即由于控制向散射模式的耦合比率，从而控制耦合为散射模式的光能，所以能成为可进行绝热变化的状态，降低与光纤的耦合损耗。此外，由于不使波导的高度变化，所以在不提高制造成本的情况下就能实现上述发明。
此外，应于理解，本发明不限于上述各实施例，在本发明的技术思想的范围内，可以对上述各实施例进行适当变更。
权利要求
1.一种光耦合器，具有锥形波导，该锥形波导形成为从规定的开始位置起到信号放出端，波导宽度逐渐变窄，其特征在于，使第一耦合率与第二耦合率之差在预定的范围内，上述第一耦合率是在第一位置切断上述锥形波导的情况下，与具有与上述第一位置相同宽度的波导的在固有模式下的耦合率，上述第二耦合率是在从上述第一位置起在上述放出端方向上离开规定距离的第二位置切断上述锥形波导的情况下，与具有与上述第二位置相同宽度的波导的在固有模式下的耦合率。
2.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，用1减去在上述放出端前方从该放出端放射出的光信号所耦合的对象之间的期望的耦合损耗而得到第一值，将该第一值乘以用上述第一位置和上述第二位置之间的距离分割上述锥形波导的分割数而得到的结果作为第二值，用1减去该第二值而得到第三值，上述第一耦合率与第二耦合率之差比上述第三值小。
3.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，上述波导由硅玻璃材料构成。
4.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，上述波导由半导体构成。
5.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于，上述波导由高分子材料构成。
6.一种光耦合器，具有锥形波导，该锥形波导形成为从规定的开始位置起到信号放出端，波导宽度逐渐变窄，其特征在于，该锥形波导的宽度在上述光信号的行进方向上按照指数函数形状变化。
7.根据权利要求6所述的光耦合器，其特征在于，设波导宽度为W，从上述锥形波导的开始点起的距离为z，锥形波导的初始波导宽度为Wi，上述放出端的宽度为W0，根据上述锥形波导开始时的初始波导宽度减少值计算出来的常数为α1，则上述指数函数可以表示为W(z)＝(Wi-W0)exp(-α1z)+W0。
8.根据权利要求6所述的光耦合器，其特征在于，上述波导由硅玻璃材料构成。
9.根据权利要求6所述的光耦合器，其特征在于，上述波导由半导体构成。
10.根据权利要求6所述的光耦合器，其特征在于，上述波导由高分子材料构成。
全文摘要
本发明的光耦合器具有锥形波导，该锥形波导形成为从规定的开始位置起到信号放出端，波导宽度逐渐变窄。使第一耦合率与第二耦合率之差在预定的范围内。第一耦合率是在第一位置切断锥形波导的情况下，与具有与第一位置相同宽度的波导在固有模式下的耦合率。第二耦合率是在从第一位置起在放出端方向上离开规定距离的第二位置切断锥形波导的情况下，与具有与第二位置相同宽度的波导在固有模式下的耦合率。
文档编号G02B6/34GK1503920SQ0280825
公开日2004年6月9日 申请日期2002年8月2日 优先权日2001年8月2日
发明者铃木耕一, 花田忠彦, 卖野丰, 彦 申请人:日本电气株式会社