专利名称：光波导元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光波导元件，尤其涉及基板上所形成的光波导由传播信号光的主波导和从该主波导去除不需要光的不需要光用波导构成的光波导元件。
背景技术：
在光通信领域、光计测领域及光信息处理领域，利用在铌酸锂等电介质基板上形成有光波导的光波导元件。用于光波导元件的光波导如以常用于光调制器及光开关等的马赫-曾德尔型光波导为代表，形成有将光波导分支或合波的部分。在将光波导合波的部分,如专利文献I所不，若反相光合波，则放射模式光被放射到基板内部。因此，以防止放射模式光与信号光再耦合为课题，设置屏蔽单元，或设置向外部导出放射模式光的光波导。此外，如专利文献2所示，在光波导的分支部，分支时在信号光中含有高次模式光的情况下，难以以适当的分支比将信号光分支成为问题，因此在分支前从在光波导中所传播的信号光去除不需要的高次模式光。作为该去除方法，设置向外部导出高次模式光的光波导。另一方面，如非专利文献I所示，还提出了密集设置有多个光波导的密集型调制器结构，在这种光波导元件中，形成有多个分支部及合波部。因此虽然能够容易去除来自沿着光波导整体的外侧配置的光波导的不需要光，但去除来自位于光波导整体的内侧的分支部及合波部的不需要光是非常困难的。并且，为了实现光调制器等调制信号的宽频带化及驱动电压的降低，将构成光波导元件的基板设置为30μπι以下的薄板，在这种薄板中，放射模式光等向基板内放出的不需要光将基板本身作为平板波导而在其中传播，因此与信号光再耦合的概率非常高。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2006-301612号公报专利文献2:日本特开2008-089875号公报非专利文献非专利文献1:1zutsu et al."integrated optical SSB modulator/f r equencyshifter〃，IEEE Journal of quntum electronics, vol.QE-17，N0.11，1981，pp.2225-222
发明内容
发明要解决的课题本发明要解决的课题在于解决上述问题，提供一种光波导元件，即使在光波导密集的情况下，也能够向基板外或光波导整体的外侧高效地导出不需要光。用于解决课题的手段
为了解决上述课题，技术方案I的发明的光波导元件，在基板上形成有光波导，该光波导由传播信号光的主波导和从该主波导去除不需要光的不需要光用波导构成，上述光波导元件的特征在于，在该不需要光用波导与该主波导交叉的交叉部，该不需要光用波导隔着该主波导而被断开。技术方案2的发明的特征在于，在技术方案I的光波导元件中，将在该交叉部断开的该不需要光用波导连接的直线与该主波导交叉的交叉角为3度以上且177度以下。技术方案3的发明的特征在于，在技术方案I或2所述的光波导元件中，在该交叉部断开的该不需要光用波导的端部与该主波导的距离为10 μ m以上。技术方案4的发明的特征在于，在技术方案I至3中任一项所述的光波导元件中，该不需要光用波导的宽度在该交叉部刚交叉之后比即将交叉之前宽。技术方案5的发明的特征在于，在技术方案I至4中任一项所述的光波导元件中，该基板的厚度为30 μ m以下。技术方案6的发明的特征在于,在技术方案I至5中任一项所述的光波导兀件中，该不需要光是在光波导中传播的高次模式光或从光波导的合波部产生的放射模式光。发明效果根据技术方案I的发明，在不需要光用波导与主波导交叉的交叉部，该不需要光用波导隔着该主波导而被断开，因此能够抑制由于不需要光用波导与主波导接触而导致不需要光与信号光再耦合，并且不需要光能够横穿主波导而向基板外或光波导整体的外侧导出。尤其，还能够抑制由于不需要光与信号光再耦合而导致光波导元件的消光比、信号串扰等光学特性劣化。根据技术方案2的发明，将在交叉部断开的不需要光用波导连接的直线与主波导交叉的交叉角为3度以上且177度以下，因此能够抑制不需要光与主波导再耦合。根据技术方案3的发明，在交叉部断开的不需要光用波导的端部与主波导的距离为10 μ m以上，因此比在主波导中传播的信号光的模直径更远离地配置有不需要光用波导，因此信号光不会因该不需要光用波导而耦合/散射，信号光的劣化得到抑制。根据技术方案4的发明，不需要光用波导的宽度在交叉部刚交叉之后比即将交叉之前宽，因此从即将交叉之前的不需要光用波导放出的不需要光能够被刚交叉之后的不需要光用波导高效地回收而向基板外等导出。根据技术方案5的发明，基板的厚度为30 μ m以下，因此即使在基板发挥平板波导的功能、不需要光难以向基板外放出的状况下，通过采用本发明的结构，也能够向基板外等高效地导出不需要光。根据技术方案6的发明，不需要光是在光波导中传播的高次模式光或从光波导的合波部产生的放射模式光，因此在具有多个光波导的分支部及合波部的光波导元件中，通过采用本发明的结构，能够提供抑制了消光比及信号串扰等光学特性劣化的光波导元件。
图1是说明本发明的光波导元件的概要的图。(a)是整体图，(b)是用(a)的虚线包围的框内的放大图。图2是表示在光波导的分支部的前段配置有用于去除高次模式光的不需要光用波导的情况的实施例的图。图3是表示在光波导的合波部使用非对称X耦合器的情况的实施例的图。图4是表示与对监视光进行检测的光学系统组合的情况的实施例的图。图5是表示组合有偏振波合成调制单元的情况的实施例的图。图6是表示不需要光用波导与主波导的交叉部的其他实施例的图。
具体实施例方式以下，用优选例详细说明本发明的光波导元件。图1是表示适用本发明的光波导元件的概略图，图1(a)是光波导部分的整体图，图1(b)是用图1(a)的虚线包围的部分的放大图。如图1所示，本发明的光波导元件在基板I上形成有光波导2，该光波导由传播信号光的主波导(21 23)和从该主波导去除不需要光的不需要光用波导(31 33)构成，该光波导元件的特征在于，在该不需要光用波导与该主波导交叉的交叉部，该不需要光用波导(32、33)隔着该主波导而被断开。在本发明的光波导元件中所使用的基板只要能够在基板上形成光波导，就没有特别限定，但是在像光调制器及光开关那样通过控制电极对光波导施加的电场来控制信号光的情况下，可以适当利用具有电光效应的材料，例如LiNb03、LiTaO5或PLZT (锆钛酸镧铅)中的任一种的单晶。尤其，优选常用于光调制器等光控制元件的LiNb03、LiTaO515尤其，在本发明中所使用的基板在基板的厚度为30 μ m以下的情况下，能够发挥本发明的技术优越性。这种薄的基板在对光调制器等光波导元件实现高速调制化及低驱动电压化方面是有用的结构，但是向基板内放出的不需要光难以向基板外部放射，容易产生与信号光再耦合等不良情况。因此，通过采用本发明的结构，能够有效地向基板外等导出不
奎亜I而安兀ο基板上所形成的光波导例如通过在LiNbO3基板(LN基板)上热扩散钛(Ti)等高折射率物质而形成。光波导的形状不限定于图1所示的形状，本发明能够适用以下情况:在光波导具有分支部及合波部且在分支部的前段形成有用于去除高次模式光的不需要光用波导的情况、或形成有用于导出来自合波部的放射模式光的不需要光用波导的情况下该不需要光用波导的一部分具有因传播信号光的主波导而无法向外部导出的光波导的形状。在图1中，光波导2图示了在主马赫-曾德尔型光波导中组装有两个副主马赫-曾德尔型光波导的所谓嵌套型光波导。这样，光调制器用于SSB调制器及DQPSK调制器等。在反相光合波时，从光波导的合波部21放射出放射模式光。如专利文献I所述，为了将放射模式光作为不需要光而向基板外或光波导整体的外侧导出，设置有不需要光用波导31、32。在不需要光的导出端，配置有监视放射模式光的光检测器4及吸收不需要光的金属等吸收部件5等。不需要光用波导31在能够向基板外导出时不需要跨过主波导，因此没什么问题，但是不需要光用波导32例如由于存在主波导23而无法向基板外或光波导整体的外侧导出。在这种情况下，本发明将不需要光用波导32及33在与主波导的交叉部断开为两部分。交叉部的详细状况在图1(b)中用放大图来表示。
交叉部的特征之一为，将在交叉部断开的不需要光用波导(32、33)连接的直线与主波导23交叉的交叉角Θ被设定为3度以上且177度以下。通过该结构，能够抑制不需要光与主波导再耦合。交叉部的下一个的特征为，在交叉部断开的不需要光用波导(32、33)的端部与主波导23的距离为10 μ m以上。这意味着图1(b)的间隔d为20 μ m以上。在主波导23中传播的信号光的模直径根据光波导的宽度及基板的厚度、以及光波导与基板的折射率差等而变化。向LN基板扩散Ti的普通的光波导为ΙΟμπι左右。因此，通过确保在主波导23中传播的信号光的模直径的2倍以上的间隔d，能够抑制信号光因不需要光用波导(32、33)而耦合/散射。交叉部的另一个特征在于，不需要光用波导的宽度在交叉部刚交叉之后(w2)比即将交叉之前(wl)宽。由此，从即将交叉之前的不需要光用波导32放出的不需要光能够被刚交叉之后的不需要光用波导33高效地回收而向基板外等导出。尤其，通过确保后段的宽度《2为前段的宽度wl的3倍以上，能够进一步提高不需要光的回收效率。此外，关于不需要光用波导的宽度的调整，不仅可以如图1(b)所示扩大刚交叉之后的不需要光用波导的宽度，也可以如图6所示将即将交叉之前的不需要光用波导的宽度缩窄(锥状)。由此，能够抑制由于即将交叉之前的波导的模直径扩展而导致波导断开部分的光束发散。此外，关于主波导的宽度，基本上设定为主要传播基模光的宽度，从而能够有效地抑制高次模式光等与主波导再耦合。尤其，通过在交叉部对主波导采用这样的结构，能够抑制从不需要光用波导的端部朝向主波导放出的不需要光与主波导再耦合，能够横穿主波导而向后段的不需要光用波导再入射。图2是在光波导的分支部24的前段配置有用于去除高次模式光的不需要光用波导(61、62)的情况的实施例。这样，不需要光用波导除了能够用作上述放射模式光的去除单元以外，还能够作为像专利文献2中所公开那样的高次模式光的去除单元而得到利用。在图2中，对于不需要光用波导62，为了横穿主波导26，采用图1(b)所示的交叉部的结构。标号63是断开的后段侧的不需要光用波导。关于合波部25，与图1同样地，形成有导出放射模式光的不需要光用波导(34、35)，不需要光用波导35在中途被主波导26断开而接到不需要光用波导36。图3是在光波导的合波部使用非对称X型耦合器27的情况的实施例。如图1所示，作为合波部示例了 X-Y耦合器(两个输入、以及中心与外侧的波导宽度不同的三个输出的结构)，但适用本发明的合波部不限于此，也可以是定向耦合器、非对称定向耦合器、非对称X型耦合器等。在非对称X型耦合器中，在同相光合波的情况下，光波在主波导28中行进，在反相光合波的情况下，光波在不需要光用波导71中行进。并且，不需要光用波导横穿主波导29，因此如图1 (b)所示那样被断开为波导71和72。图4是与对监视光进行检测的光学系统组合的情况的实施例。基板I上所形成的光波导具有基本上与图1相同的结构。在具有基板I的光波导元件上连接有入射侧光纤81和射出侧光纤82。在将光波导82与光波导元件结合时，使用毛细管(capillary) 10。该毛细管10的端面的一部分构成为，将放射模式光(粗体箭头)的一部分作为监视光向受光元件11导入。为了防止在图4的监视光中混入不需要光，需要构成为不需要光不进入区域A的范围，断开的不需要光用波导33的末端位于该区域A的外侧。图5是组合有偏振波合成调制单元12的情况的实施例。偏振波合成调制单元12使从光波导兀件输出的两个信号光的偏振面回转例如以两个信号光的偏振面相互正交的关系进行合波。在这种偏振波合成调制单元12的部分，为了构成为防止不需要光进入，以向区域A的范围外导出不需要光的方式配置有不需要光用波导。工业上的可利用性如上所述，根据本发明，能够提供一种光波导元件，即使在光波导密集的情况下，也能够向基板外或光波导整体的外侧高效地导出不需要光。标号说明I 基板2光波导21 29主波导31 36、61 63、71、72不需要光用波导4、11受光元件5光吸收单元8U82 光纤10毛细管12偏振波合成调制单元
权利要求
1.一种光波导兀件，在基板上形成有光波导，该光波导由传播信号光的主波导和从该主波导去除不需要光的不需要光用波导构成，上述光波导元件的特征在于， 在该不需要光用波导与该主波导交叉的交叉部，该不需要光用波导隔着该主波导而被断开。
2.根据权利要求1所述的光波导元件，其特征在于， 将在该交叉部断开的该不需要光用波导连接的直线与该主波导交叉的交叉角为3度以上且177度以下。
3.根据权利要求1或2所述的光波导元件，其特征在于， 在该交叉部断开的该不需要光用波导的端部与该主波导的距离为10 μ m以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光波导元件，其特征在于， 该不需要光用波导的宽度在该交叉部刚交叉之后比即将交叉之前宽。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光波导元件，其特征在于， 该基板的厚度为30 μ m以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光波导元件，其特征在于， 该不需要光是在光波导中传播的高次模式光或从光波导的合波部产生的放射模式光。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种光波导元件，即使在光波导密集的情况下，也能够向基板外或光波导整体的外侧高效地导出不需要光。在基板(1)上形成有光波导(2)，该光波导由传播信号光的主波导(21～23)和从该主波导去除不需要光的不需要光用波导(31～33)构成，该光波导元件的特征在于，在该不需要光用波导与该主波导交叉的交叉部，该不需要光用波导(32、33)隔着该主波导而被断开。
文档编号G02B6/122GK103119485SQ20118004633
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年9月30日
发明者宫崎德一, 加藤圭 申请人:住友大阪水泥股份有限公司