[发明专利]光波导和使用该光波导的光斑尺寸转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光波导和使用该光波导的光斑尺寸转换器，具体地涉及与光纤耦合的光波导的形状以及关于该光波导的构造的思想。

背景技术

随着近年来通信技术的进步，已经对作为光通信系统的一部分的光回路进行了各种类型的开发。因为平面光波回路在改善功能、减小尺寸以及降低成本方面非常优秀，所以对于光波导装置的期望正在高涨。

在光波导装置中，为了以非常有效率的方式将光波导与光纤耦合，光波导的模需要与光纤的模相匹配。一般地，与光纤相比，光波导的相对折射率差Δ较大，并且光波导的模直径较小。这里，使用折射率n1的芯层和折射率n2的包层，相对折射率差Δ如下所示：Δ＝(n1-n2)/n1。此外，当导波光的光强度分布可以通过高斯形曲线近似时，模直径为光强度相对于光强度的最大值(通常对应于芯层的中央部分)变为1/e²(e为自然对数的底数)的部分的直径(MFD：模场直径)。

一般的思想是使光纤的模直径靠近光波导的模直径(例如，见专利文献1)。但是，特别是在多通道光纤阵列的情况下，改变光纤的模直径尤其困难。即使有可能，成本也非常高。因此，在过去，为了实现低损耗耦合只改变过光波导式样(例如，见专利文献2到8等)。

但是，光波导的Δ随着光波导装置的尺寸减小而逐渐增加，并且根据上述方法，光波导的加工尺寸需要非常微细并且非常精确。因此，变得难以将模直径调整为光纤的直径。

因此，通过改变光波导的构造来增大模直径的方法之一为形成新的光波导，其Δ为光波导的Δ与光纤的Δ之间的中间值，以使得新的光波导被插入光波导与光纤之间(例如，见专利文献9到12等)。

专利文献1：日本专利No.3,318,406

专利文献2：JP-A-06-027334

专利文献3：日本专利No.3,663,310

专利文献4：JP-A-2000-235128

专利文献5：JP-A-2001-337252

专利文献6：JP-A-2002-258078

专利文献7：JP-A-2005-115017

专利文献8：JP-A-2006-146212

专利文献9：JP-A-05-249331

专利文献10：日本专利No.3450068

专利文献11：JP-A-04-015604

专利文献12：JP-A-03-081740

发明内容

技术问题

然而，上述相关技术中的任何一种都不能充分地减小耦合损耗。即，上述技术具有由于形成方法的复杂性而产生的关于成本和再现性的问题，由于折射率的不匹配而产生的关于反射发生在断面处的构造的问题，以及由于两个或更多波导可能接收光纤的光而产生的关于光轴的调整的问题。因此，没有能获得足够性能的光斑尺寸转换器。因此，为解决该问题，需要新的光波导以及新的用于光纤高效耦合方法。

本发明的目的为解决上述问题，并当光波导与光纤耦合时实现高效的耦合。

解决问题的方法

为实现上述目的，根据本发明，光波导包括平板形状的衬底、设置在衬底上的下包层以及设置在下包层上并传输光的芯层。这种光波导包括：第一光波导，其包括在包层上作为芯层的第一芯层，并被设置为沿着光传播的方向延伸到光波导的第一位置；第二光波导，其包括下包层上作为芯 层的第二芯层，并被设置为沿着光传播的方向延伸到光波导的第二位置，并相对于第一光波导具有较低的相对折射率差。在第一位置与第二位置之间，第一光波导和第二光波导形成层构造，在所述层构造中，第一芯层和第二芯层被设置为使得在垂直于衬底的方向上第一芯层定位在离第二芯层预定距离的位置。第一光波导和第二光波导中的至少一者包括：模耦合部，其包括在第一位置与第二位置之间进行第一芯层与第二芯层的模耦合的定向耦合器；模转换部，其连接到模耦合部，并具有锥形芯层构造以将第一芯层的模直径调整到第二芯层的模直径。

本发明的有益效果

根据本发明，当光波导与光纤耦合时，可以以非常高效率的方式完成耦合。

附图说明

图1为示出了根据本发明的第一示例的光波导的示意构造的图示。图1A为上表面主要部分的截面图。图1B为平面主要部分的截面图。图1C为右侧面主要部分的截面图。图1D为左侧面主要部分的截面图。

图2为示出了根据本发明的第二示例的光波导的示意构造的图示。图2A为上表面主要部分的截面图。图2B为平面主要部分的截面图。图2C为右侧面主要部分的截面图。图2D为左侧面主要部分的截面图。