光波导路元件的制作方法

1.本发明涉及一种光波导路元件，且特别涉及如下的光波导路元件：在基板上形成具有分支部的光波导路并包括引导从所述分支部漏出的高阶模式光的平板波导路。


背景技术：

2.在光通信领域或光测量领域中，多使用如光调制器等那样在基板上形成有光波导路的光波导路元件。作为光波导路的形成方法，已知有将ti等金属在石英、铌酸锂、半导体材料等的基板上进行热扩散而形成光波导路的方法，或者形成脊型的凸状部而形成光波导路的方法等。
3.光波导路如马赫-曾德尔(mach-zehnder)型光波导路那样包括分支部与合波部。另外，近年来，对应于多值调制或偏振波合成等，例如，如将多个马赫-曾德尔型光波导路组合成套匣状的嵌套型波导路(例如，参照图1)那样，在一个基板上配置有多个马赫-曾德尔型光波导路的光波导路元件也实用化。
4.为了在光调制器中实现高开/关(on/off)消光比，需要抑制光波导路内的分支部中的微小的分支比的偏移。如图1所示，在形成于基板1的光波导路2具有多个分支部(20～22)的情况下，在光所传输的方向的上游的分支部20泄漏的光(高阶模式光)入射至下游的分支部(21、22)，从而产生光的干涉。此种光的干涉特别是成为分支比的偏移的产生原因。
5.专利文献1中公开了在光波导路的周边设置平板波导路，设为吸收高阶模式光的吸收区域。然而，如图2所示，即便在光波导路的周围形成平板波导路(3a～3e)，在分支部20泄漏的高阶模式光也在平板波导路3c内传输，转移至位于其他分支部(21、22)等下游的光波导路，与在光波导路中被引导的波导光干涉。而且，在形成有光波导路的基板的厚度为20μm以下的薄板的情况下，所述现象变得特别显著。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本专利特开2011-75906号公报
9.专利文献2：日本专利特开2014-35451号公报


技术实现要素：

10.发明所要解决的问题
11.本发明所要解决的问题是解决如上所述的问题，提供一种光波导路元件，其控制在分支部产生的高阶模式光等泄漏光的传输路径，防止与在位于其他分支部等下游的光波导路中传输的波导光的干涉，且光学特性的劣化少。
12.解决问题的技术手段
13.为了解决所述问题，本发明的光波导路元件具有如下技术特征。
14.(1)一种光波导路元件，在基板上形成有光波导路，所述光波导路元件的特征在于，所述光波导路中，在第一分支部分支的两个分支波导路的至少其中一者包括第二分支
部，在所述两个分支波导路之间形成平板波导路，在所述第一分支部与所述第二分支部之间形成有狭缝，所述狭缝将所述平板波导路分割成靠近第一分支部的第一平板波导路区域与靠近第二分支部的第二平板波导路区域。
15.(2)根据所述(1)所述的光波导路元件，其特征在于，所述狭缝的折射率设定得比所述平板波导路区域的折射率低。
16.(3)根据所述(1)或(2)所述的光波导路元件，其特征在于，所述第一平板波导路区域是沿着形成于比所述第二分支部更靠下游侧的光波导路配置。
17.(4)根据所述(1)至(3)中任一项所述的光波导路元件，其特征在于，所述狭缝与所述第二平板波导路区域的边界的形状包括朝向所述第二平板波导路区域内突出的多个凸部，使在所述第二平板波导路区域中传播的高阶模式光行进至所述第一平板波导路区域内或所述光波导路整体的外部。
18.(5)根据所述(1)至(4)中任一项所述的光波导路元件，其特征在于，所述光波导路包括对在所述第一分支部分支的两个分支波导路进行合波的合波部，所述第一平板波导路区域的靠近所述合波部的部分的形状被设定为从所述第一平板波导路区域射出的高阶模式光避开所述合波部而以横穿所述分支波导路的方式行进。
19.(6)根据所述(1)至(5)中任一项所述的光波导路元件，其特征在于，至少在所述第一平板波导路区域的一部分配置有吸收在所述平板波导路中传输的高阶模式光的吸收材料。
20.发明的效果
21.根据本发明，能够提供一种光波导路元件，其在基板上形成有光波导路，且在所述光波导路元件中，所述光波导路中，在第一分支部分支的两个分支波导路的至少其中一者包括第二分支部，在所述两个分支波导路之间形成平板波导路，在所述第一分支部与所述第二分支部之间形成有狭缝，所述狭缝将所述平板波导路分割成靠近第一分支部的第一平板波导路区域与靠近第二分支部的第二平板波导路区域，因此控制在第一分支部产生的高阶模式光等泄漏光的传输路径，防止与在位于第二分支部等下游的光波导路中传输的波导光的干涉，且光学特性的劣化少。
附图说明
22.[图1]是表示用于光波导路元件的套匣型的光波导路的图。
[0023]
[图2]是图1的虚线区域a的放大图，且是表示在光波导路的周围配置有平板波导路的模型的图。
[0024]
[图3]是表示本发明的光波导路元件的第一实施例的图。
[0025]
[图4]是表示本发明的光波导路元件的第二实施例的图。
[0026]
[图5]是图4的虚线区域b的放大图。
[0027]
[图6]是表示用于光波导路元件的另一套匣型的光波导路的图。
[0028]
[图7]是图6的虚线区域c的放大图，且是表示在光波导路的周围配置有平板波导路的模型的图。
[0029]
[图8]是表示本发明的光波导路元件的第三实施例的图。
[0030]
[图9]是表示本发明的光波导路元件的第四实施例的图。
[0031]
[图10]是表示本发明的光波导路元件的第五实施例的图。
[0032]
[图11]是图10的虚线区域d的放大图。
[0033]
[图12]是表示本发明的光波导路元件的第六实施例的图。
[0034]
[图13]是表示本发明的光波导路元件的第七实施例的图。
[0035]
[图14]是表示本发明的光波导路元件的第八实施例的图。
[0036]
[图15]是表示本发明的光波导路元件的第九实施例的图。
[0037]
[图16]是图3中的点划线x-x'处的剖面图。
具体实施方式
[0038]
以下，使用适宜例对本发明进行详细说明。
[0039]
如图3所示，本发明的光波导路元件在基板上形成有光波导路，所述光波导路元件的特征在于，所述光波导路中，在第一分支部(20)分支的两个分支波导路(20a、20b)的至少其中一者包括第二分支部(21、22)，在所述两个分支波导路之间形成平板波导路(3c-1～3c-3)，在所述第一分支部与所述第二分支部之间形成有狭缝(41、42)，所述狭缝(41、42)将所述平板波导路分割成靠近第一分支部的第一平板波导路区域(3c-1)与靠近第二分支部的第二平板波导路区域(3c-2、3c-3)。
[0040]
作为构成本发明的光波导路元件的基板，只要是石英、铌酸锂、半导体材料等可将光波导路形成于基板上的材料，则并无特别限定。在利用光调制器等的电极所形成的电场来调制在光波导路中传播的光波的情况下，也可使用铌酸锂或钽酸锂等具有电光效应的基板。另外，在使用20μm以下的薄基板的情况下，通常容易在包含平板波导路的基板内引导泄漏光(高阶模式光)。相对于此，通过应用本发明，容易控制泄漏光的传输路径，从而可还抑制泄漏光与在光波导路中传输的波导光干涉。
[0041]
作为光波导路的形成方法，能够应用使ti等金属在基板中进行热扩散而形成相较于基板材料为高折射率的部分的方法，或在基板表面形成凹凸而构成脊型波导路(肋波导路)的方法等。图16示出了图3的点划线x-x'处的剖面，作为光波导路的分支波导路(20a、20b)由设置有基板1的凸状部分的肋型波导路形成。另外，平板波导路也能够由ti扩散层形成，或者配置相较于基板1为高折射率的高折射率介质，进而由凸状的肋波导路形成。关于后述的狭缝(41、42)，如图16的虚线所示，可在基板1的一部分形成凹部(脊)而设置。另外，即便是不配合狭缝的形状实施ti扩散或高折射率介质的配置的方法，也能够形成狭缝。狭缝部分的折射率必须设定得比平板波导路的折射率低。
[0042]
本发明的特征在于，利用狭缝(41、42)将位于第一分支部(20)与第二分支部(21、22)之间的平板波导路分割成多个区域(3c-1～3c-3)。由此，能够抑制将从第一分支部及其附近(以下，称为“第一分支部等”)泄漏的高阶模式光入射至第二分支部及其附近的光波导路中，并限制在靠近第一分支部的第一平板波导路区域(3c-1)中(参照在图3中的区域3c-1中传输的箭头)。
[0043]
但是，从第一分支部等泄漏的光的一部分横穿狭缝(41、42)，并到达靠近第二分支部的第二平板波导路区域(3c-2、3c-3)。如图3所示，此种泄漏光停留在第二平板波导路区域(例如，3c-2)内，最终入射至第二分支部及其附近的光波导路。
[0044]
在本发明中，为了进一步消除此种问题，如图4及图5所示，例如由三角波状的多个
凸部构成狭缝(41)与第二平板波导路区域(3c-2)的边界(411)的形状。通过此种结构，解除泄漏光在所述边界处的限制，并将泄漏光从第二平板波导路区域(3c-2)引导至第一平板波导路区域(3c-1)。然后，能够将泄漏光限制在第一平板波导路区域(3c-1)中，并抑制泄漏光入射至第二分支部等。在图5的模型中，边界(411)的一部分(411a)的形状被设定为如泄漏光透过那样的角度。如后述那样，边界的一部分形状不限于使泄漏光透过的形状，也可为使泄漏光朝向第一平板状波导路区域方向反射的形状。
[0045]
图6是套匣型的光波导路的变形例，配置成使设置于分支波导路的两个马赫-曾德尔型光波导路的位置相对于附图的横向错开。即便在此种情况下，也能够与所述实施例同样地应用本发明。
[0046]
图7至图10是图6的虚线区域c的放大图，特别是图8至图10示出了本发明的光波导路元件的实施例。
[0047]
图7在光波导路的周边设置有平板波导路(3a～3e)以去除泄漏光(高阶模式光)。在此情况下，与图2同样地，从第一分支部(20)及其附近泄漏的泄漏光在平板波导路(3c)的内部传输，并到达第二分支部(21、22)及其附近。其结果，在光波导路内传输的波导光与泄漏光干涉，从而成为光学特性的劣化的原因。
[0048]
为了消除所述问题，与图3同样地，如图8所示，使用狭缝(41、42)将平板波导路分割成靠近第一分支部(20)的第一平板波导路区域(3c-1)与靠近第二分支部(21、22)的第二平板波导路区域(3c-2、3c-3)。狭缝的形状不限于如图3那样为直线状，也可为如图8那样的曲线。
[0049]
进而，为了将被限制在第二平板波导路区域(例如，3c-2)中的泄漏光引导至第一平板波导路区域(3c-1)，如图9所示，例如，狭缝(41)与第二平板波导路区域(3c-2)的边界的形状能够形成为如图5那样的三角波状。
[0050]
另外，如图10及图11所示，所述边界(411)的形状也能够由泄漏光所透过的部分(411a)与泄漏光所反射的部分(411b)的组合构成。图11是图10的虚线区域d的放大图。此外，相对于第一平板波导路区域的泄漏光的传输方向以锐角入射的泄漏光不限制在第一平板波导路区域(3c-1)，例如，如图10所示，走过行进至光波导路整体的外部的路径。
[0051]
图12及图13并联配置四个马赫-曾德尔型波导路(输入侧y分支部211～输入侧y分支部222)，并且由多个分支部(20～22)连接各马赫-曾德尔型波导路。如此，即便在光波导路为复杂的形状的情况下，如图12所示，通过在被分支波导路间夹着的区域形成平板波导路，并设置对其进行分割的狭缝(41、42)，能够抑制将从第一分支部(20)等泄漏的大部分泄漏光入射至第二分支部(21、22)等。
[0052]
进而，如图13所示，通过在狭缝的一部分采用图5所示的边界(411)的形状，能够将第二平板波导路区域的泄漏光引导至第一平板波导路区域。
[0053]
另外，在图14中，并联配置有两个套匣型的光波导路，符合将独立的多个光波导路形成于同一基板上的情况。在与此种独立的光波导路(2a、2b)之间配置将平板波导路分割的狭缝(4a、4b)，并区分为平板波导路区域(30a-1～30a-3)。而且，设置有收集泄漏光并将泄漏光引导至基板的后方侧的传输路径(30a-1)。平板波导路区域(30a-1)的作用与所述第一平板波导路区域基本上相同，还能够设置三角波状等的凸部作为狭缝的边界部分的形状。
[0054]
能够将光波导路的输入端附近的泄漏光或释放至独立的光波导路(图14的2a)整体的外部的泄漏光引导至平板波导路区域(30a-1)中。
[0055]
图15示出了图1的虚线区域a的更右侧所示的光波导路的后段的结构。如图3及图15所示，第一平板波导路区域(30a-1)是沿着形成于比第二分支部(21、22)更靠下游侧的光波导路配置。进而，为了将第一平板波导路区域(3c-1)所引导的泄漏光导出至基板的外部，也能够采用如图15所示那样的结构。在图15中，光波导路包括对图3的在第一分支部(20)分支的两个分支波导路进行合波的合波部(24)，所述第一平板波导路区域(3c-1)的靠近所述合波部的部分的形状被设定为从所述第一平板波导路区域射出的高阶模式光避开所述合波部(24)而以横穿所述分支波导路(符号23与符号24之间)的方式行进。
[0056]
通过如图15那样的结构，可抑制泄漏光(高阶模式光)入射至合波部及其附近的光波导路中。
[0057]
进而，为了吸收在第一平板波导路区域中传输的泄漏光，也可如专利文献1或专利文献2所公开那样，至少在第一平板波导路区域的一部分配置吸收在所述平板波导路中传输的高阶模式光的吸收材料。作为吸收材料，适宜的是导电性的金属材料，且也能够兼用作配置于基板上的接地电极等控制电极的一部分。另外，通过隔着相较于平板波导路为高折射率的高折射率膜而配置金属材料，也能够提高泄漏光的吸收效率。
[0058]
产业上的可利用性
[0059]
如以上所述，根据本发明的光波导路元件，能够提供一种光波导路元件，其抑制在分支部产生的高阶模式光等泄漏光的传输路径，防止与在位于其他分支部等下游的光波导路中传输的波导光的干涉，且光学特性的劣化少。
[0060]
符号的说明
[0061]
1：基板
[0062]
2：光波导路
[0063]
3c-1：第一平板波导路区域
[0064]
3c-2、3c-3：第二平板波导路区域
[0065]
41、42：狭缝