JP2007093743A - Spot size conversion waveguide and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive spot conversion waveguide capable of connecting a high Δ optical waveguide and a single mode fiber with a low loss without using a spot size conversion member such as a TEC fiber, and also to provide a manufacturing method of the same. <P>SOLUTION: In the spot size conversion waveguide 1, a single mode fiber with a different spot size is connected to a core end face of an optical waveguide having a waveguide core 3 on a substrate 2. In a fiber connecting end of the waveguide core 3, there is provided a ridge part 10 with a convex cross section such that the spot size on the fiber side is equivalent to the single mode fiber, that the spot size on the waveguide core 3 side is equivalent to the waveguide core 3, and that the ridge core width and the ridge core height are shrinked from the fiber side toward the waveguide core 3 side. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、比屈折率差(Δ)が0.3%より大きい光導波路(以下、高Δ光導波路という)とシングルモードファイバを低損失に接続するスポットサイズ変換導波路及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a spot size conversion waveguide that connects an optical waveguide (hereinafter referred to as a high Δ optical waveguide) having a relative refractive index difference (Δ) larger than 0.3% and a single mode fiber with low loss, and a method for manufacturing the same.

高Δ光導波路とシングルモードファイバは、スポットサイズ(ビーム半径)が異なる。一般に高Δ光導波路のスポットサイズはΔ=1.5%の場合で約2.5μm、シングルモードファイバのスポットサイズは約5μmである。このため、高Δ光導波路とシングルモードファイバを接続するには、特別な部品を用いたり、複雑な構成の光導波路を用いたりする必要がある。   The high Δ optical waveguide and the single mode fiber have different spot sizes (beam radii). In general, the spot size of a high Δ optical waveguide is about 2.5 μm when Δ = 1.5%, and the spot size of a single mode fiber is about 5 μm. For this reason, in order to connect the high Δ optical waveguide and the single mode fiber, it is necessary to use a special part or an optical waveguide having a complicated configuration.

従来、比屈折率差が大きい高Δ光導波路とシングルモードファイバの接続には、TEC(コア拡大)ファイバを用いて接続していた。   Conventionally, a high-mode optical waveguide having a large relative refractive index difference and a single mode fiber are connected using a TEC (core expansion) fiber.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。   The prior art document information related to the invention of this application includes the following.

特開平6−160675号公報JP-A-6-160675 特許第3607129号Japanese Patent No. 3607129

ところで、TECファイバを用いる場合、高Δ光導波路とシングルモードファイバ間にTECファイバを接続する必要があるため、接続部の数が増えてしまい、従来のファイバアレイに比べて、部品点数の増加と製作コストの上昇を招くという問題があった。   By the way, when using a TEC fiber, it is necessary to connect the TEC fiber between the high Δ optical waveguide and the single mode fiber, which increases the number of connections, and increases the number of parts compared to the conventional fiber array. There was a problem that the production cost was increased.

また、高Δ光導波路とシングルモードファイバを接続するため、導波路コアとシングルモードファイバの軸ずれの許容範囲が、従来の低Δ(0.3%以下)の光導波路とシングルモードファイバの場合に比べて厳しくなるという問題があった。   In addition, since the high Δ optical waveguide is connected to the single mode fiber, the tolerance of axial misalignment between the waveguide core and the single mode fiber is smaller than that of the conventional low Δ (0.3% or less) optical waveguide and the single mode fiber. There was a problem of becoming severe.

一方、理想的なスポット変換導波路として、コア高さ及びコア幅が光の伝搬方向にわたって徐々に変化するテーパ導波路構造が挙げられる。このテーパ導波路構造のスポット変換導波路は、光導波路素子のコア端面におけるスポットサイズを、シングルモードファイバのスポットサイズに近づけることができ、結合損失を大きく低減することができる。しかしながら、テーパ導波路構造のスポット変換導波路は、製造工程が複雑であり、製作コストの上昇を招くという問題があった。   On the other hand, as an ideal spot conversion waveguide, there is a tapered waveguide structure in which the core height and the core width gradually change over the light propagation direction. The spot conversion waveguide having the tapered waveguide structure can make the spot size at the core end face of the optical waveguide device close to the spot size of the single mode fiber, and can greatly reduce the coupling loss. However, the spot conversion waveguide having the tapered waveguide structure has a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost increases.

そこで、本発明の目的は、TECファイバなどのスポットサイズ変換部材を用いること無く、高Δ光導波路とシングルモードファイバを低損失で接続できる安価なスポット変換導波路及びその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive spot conversion waveguide that can connect a high Δ optical waveguide and a single mode fiber with low loss without using a spot size conversion member such as a TEC fiber, and a method for manufacturing the same. is there.

上記目的を達成すべく本発明に係るスポットサイズ変換導波路は、基板上にコアを有する光導波路のコア端面に、スポットサイズが異なるシングルモードファイバが接続されるスポットサイズ変換導波路において、
コアのファイバ接続端部に、ファイバ側のスポットサイズが上記シングルモードファイバと同等、コア側のスポットサイズが上記コアと同等であり、かつ、リッジコア幅及びリッジコア高さがファイバ側からコア側に向かって小さくなる横断面凸字状のリッジ部を備えるものである。
To achieve the above object, the spot size conversion waveguide according to the present invention is a spot size conversion waveguide in which single mode fibers having different spot sizes are connected to the core end face of an optical waveguide having a core on a substrate.
At the fiber connection end of the core, the spot size on the fiber side is equivalent to that of the single mode fiber, the spot size on the core side is equivalent to that of the core, and the ridge core width and ridge core height are from the fiber side to the core side. A ridge portion having a convex cross-sectional shape that is reduced in size is provided.

ここで、リッジ部は、コアで構成される中心部の周りを、コアの屈折率と同じ又はそれ以下の材料で構成される膜で覆設してなるものである。また、リッジ部は、横断面ほぼ凸字状のコアで構成される中心部の凸部上に、コアの屈折率と同じ又はそれ以下の材料で構成される膜を覆設してなるものである。   Here, the ridge portion is formed by covering the periphery of the central portion constituted by the core with a film made of a material having the same or lower refractive index than the core. The ridge portion is formed by covering a central convex portion formed of a substantially convex core with a film made of a material having the same or lower refractive index as the core. is there.

コア部の比屈折率差は1.5%、リッジ部の比屈折率差は1.1〜1.5%、リッジ部の高さは3〜9μmとされる。また、リッジ部の長手方向長さは1000μm以上とされる。   The relative refractive index difference of the core portion is 1.5%, the relative refractive index difference of the ridge portion is 1.1 to 1.5%, and the height of the ridge portion is 3 to 9 μm. The longitudinal length of the ridge portion is 1000 μm or more.

一方、本発明に係るスポットサイズ変換導波路の製造方法は、基板上にコアを有する光導波路のコア端面に、スポットサイズが異なるシングルモードファイバが接続されるスポットサイズ変換導波路の製造方法において、
基板上に第1コア膜を形成するステップと、
第1コア膜にエッチング処理を施して第1コアを形成するステップと、
第1コアから離間させた状態で、基板及び第1コアをマスクで覆うと共に、コア端面から所定長さにわたって基板及び第1コアを露出させるステップと、
そのマスクを介して、第1コア膜と屈折率が同じ又はそれ以下の材料で構成される第2コア膜の成膜を行い、マスクから露出した部分には膜厚が一定の均等膜を形成すると共に、マスクの下側部分には膜厚が徐々に薄くなる傾斜膜を形成するステップとを備え、
第2コア膜成膜ステップにより、コアのファイバ接続端部に、ファイバ側のスポットサイズがシングルモードファイバと同等、コア側のスポットサイズがコアと同等であり、かつ、リッジコア幅及びリッジコア高さがファイバ側からコア側に向かって小さくなる横断面凸字状のリッジ部を形成するものである。
On the other hand, the spot size conversion waveguide manufacturing method according to the present invention is a spot size conversion waveguide manufacturing method in which single mode fibers having different spot sizes are connected to the core end face of an optical waveguide having a core on a substrate.
Forming a first core film on a substrate;
Etching the first core film to form a first core;
Covering the substrate and the first core with a mask in a state separated from the first core, and exposing the substrate and the first core over a predetermined length from the core end surface;
A second core film made of a material having the same or lower refractive index as that of the first core film is formed through the mask, and a uniform film having a constant film thickness is formed on the portion exposed from the mask. And a step of forming an inclined film with a gradually decreasing film thickness on the lower portion of the mask,
By the second core film forming step, the fiber-side spot size is equal to that of the single mode fiber, the core-side spot size is equivalent to that of the core, and the ridge core width and ridge core height are A ridge portion having a convex cross-sectional shape that decreases from the fiber side toward the core side is formed.

また、本発明に係るスポットサイズ変換導波路の製造方法は、基板上にコアを有する光導波路のコア端面に、スポットサイズが異なるシングルモードファイバが接続されるスポットサイズ変換導波路の製造方法において、
基板上に第1コア膜を形成するステップと、
第1コア膜から離間させた状態で、基板及び第1コア膜をマスクで覆うと共に、コア膜端面から所定長さにわたって基板及び第1コア膜を露出させるステップと、
そのマスクを介して、第1コア膜と屈折率が同じ又はそれ以下の材料で構成される第2コア膜の成膜を行い、マスクから露出した部分には膜厚が一定の均等膜を形成すると共に、マスクの下側部分には膜厚が徐々に薄くなる傾斜膜を形成するステップと、
第1コア膜及び第2コア膜にエッチング処理を施してコアを形成するステップとを備え、
コア形成ステップにより、コアのファイバ接続端部に、ファイバ側のスポットサイズがシングルモードファイバと同等、コア側のスポットサイズがコアと同等であり、かつ、リッジコア幅及びリッジコア高さがファイバ側からコア側に向かって小さくなる横断面凸字状のリッジ部を形成するものである。
The spot size conversion waveguide manufacturing method according to the present invention is a spot size conversion waveguide manufacturing method in which a single mode fiber having a different spot size is connected to a core end surface of an optical waveguide having a core on a substrate.
Forming a first core film on a substrate;
Covering the substrate and the first core film with a mask in a state separated from the first core film, and exposing the substrate and the first core film over a predetermined length from the end face of the core film;
A second core film made of a material having the same or lower refractive index as that of the first core film is formed through the mask, and a uniform film having a constant film thickness is formed on the portion exposed from the mask. And a step of forming an inclined film whose film thickness is gradually reduced on the lower portion of the mask;
Forming a core by performing an etching process on the first core film and the second core film,
In the core forming step, at the fiber connection end of the core, the spot size on the fiber side is equivalent to that of the single mode fiber, the spot size on the core side is equivalent to that of the core, and the ridge core width and ridge core height are the core from the fiber side. A ridge portion having a convex cross section that decreases toward the side is formed.

ここで、第1コア形成ステップのエッチング処理の際、基板にまで達するオーバーエッチングを行い、基板の凸部の上に上記第1コアを形成してもよい。オーバーエッチングのエッチング深さは、第2コア膜の均等膜の厚さよりも大きくなるように調整することが好ましい。   Here, in the etching process of the first core forming step, overetching reaching the substrate may be performed to form the first core on the convex portion of the substrate. It is preferable to adjust the etching depth of overetching to be larger than the thickness of the uniform film of the second core film.

コア形成ステップのエッチング処理の際、ファイバ接続端部側に拡径部を有するエッチングマスクを用いることが好ましい。   In the etching process of the core forming step, it is preferable to use an etching mask having an enlarged diameter portion on the fiber connection end portion side.

本発明によれば、部品点数を増やすこと無く、高Δ光導波路とシングルモードファイバを低損失で接続することができるという優れた効果を発揮する。   According to the present invention, it is possible to connect the high Δ optical waveguide and the single mode fiber with low loss without increasing the number of parts.

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の好適一実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路の構造図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a structural diagram of a spot size conversion waveguide according to a preferred embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1は、高Δの光導波路であり、石英(又はSi)製の基板2上に断面矩形状の導波路コア3を有し、その導波路コア3のファイバ接続端部(図1中では手前側の端部)に横断面凸字状のリッジ部10を備えるものである。導波路コア3、リッジ部10、及び基板2は上部クラッド(図示せず)で覆われる。スポットサイズ変換導波路1において、リッジ部10を含む部分がリッジ導波路1fであり、残りの部分が一般のメサ形導波路1bとなる。   As shown in FIG. 1, a spot size conversion waveguide 1 according to the present embodiment is a high Δ optical waveguide, and has a waveguide core 3 having a rectangular cross section on a quartz (or Si) substrate 2. The waveguide core 3 is provided with a ridge portion 10 having a convex cross section at the fiber connection end (the front end in FIG. 1). The waveguide core 3, the ridge portion 10, and the substrate 2 are covered with an upper clad (not shown). In the spot size conversion waveguide 1, a portion including the ridge portion 10 is a ridge waveguide 1f, and the remaining portion is a general mesa waveguide 1b.

リッジ部10は、中心部(ファイバ接続端部における導波路コア3)の周りを、疑似コアとなる膜4で覆設して構成される。膜4は、基板2上のシングルモードファイバのコアと接続する部分に形成される。膜4は、一般にCVD法で成膜して形成されるため、CVDコアとも呼ばれる。リッジ部10の、シングルモードファイバとの接続側のスポットサイズはシングルモードファイバ(図示せず)と同等であり、メサ形導波路1b側のスポットサイズは導波路コア3と同等となっている。   The ridge portion 10 is configured by covering a central portion (the waveguide core 3 at the fiber connection end portion) with a film 4 serving as a pseudo core. The film 4 is formed on a portion connected to the core of the single mode fiber on the substrate 2. Since the film 4 is generally formed by a CVD method, it is also called a CVD core. The spot size of the ridge portion 10 on the connection side with the single mode fiber is equivalent to that of the single mode fiber (not shown), and the spot size on the mesa waveguide 1b side is equivalent to that of the waveguide core 3.

リッジ部10は、リッジコアの幅及びリッジコアの高さがファイバ側(図1中では手前側)からメサ形導波路1b側(図1中では奥側)に向かって小さくなる。ここで言うリッジコアの幅は、[導波路コア3の幅w+膜4の膜幅d10×2]のことであり、リッジコアの高さは、[導波路コア3の高さh+膜4の膜厚d]のことである。導波路コア3はその長手方向にわたって断面形状が同じであるため、実際には膜4の断面形状が光の伝搬方向にわたって変化する。具体的には、図2(a)〜図2(d)に示すように、膜4は、シングルモードファイバ側からリッジ導波路1f側に向かって膜厚がd1、d2(<d1)と徐々に薄くなり、リッジ導波路1fとメサ形導波路1bの境界b1において膜厚がゼロとなる。   In the ridge portion 10, the width of the ridge core and the height of the ridge core are reduced from the fiber side (front side in FIG. 1) toward the mesa waveguide 1b side (back side in FIG. 1). The width of the ridge core here is [the width w of the waveguide core 3 + the film width d10 × 2 of the film 4], and the height of the ridge core is [the height h of the waveguide core 3 + the film thickness of the film 4]. d]. Since the waveguide core 3 has the same cross-sectional shape in the longitudinal direction, the cross-sectional shape of the film 4 actually changes in the light propagation direction. Specifically, as shown in FIGS. 2A to 2D, the film 4 gradually has a film thickness of d1 and d2 (<d1) from the single mode fiber side toward the ridge waveguide 1f side. The film thickness becomes zero at the boundary b1 between the ridge waveguide 1f and the mesa waveguide 1b.

ここで、メサ形導波路1b(コア部)及びリッジ導波路1f(リッジ部10)の比屈折率差は、接続されるシングルモードファイバの比屈折率差より大きくされる。また、導波路コア3の屈折率は、基板2及び上部クラッドの屈折率よりも高くされ、例えば、1.0〜3.0%、好ましくは1.5〜2.5%前後とされる。膜4の屈折率は、導波路コア3の屈折率と同じか、又はそれよりもやや低くされる。基板2としては、石英基板やSi基板などが用いられる。基板としてSiを用いた場合、基板2と導波路コア3の間には下部クラッドを設ける必要がある。   Here, the relative refractive index difference between the mesa waveguide 1b (core portion) and the ridge waveguide 1f (ridge portion 10) is made larger than the relative refractive index difference of the connected single mode fiber. The refractive index of the waveguide core 3 is higher than the refractive indexes of the substrate 2 and the upper clad, for example, 1.0 to 3.0%, preferably about 1.5 to 2.5%. The refractive index of the film 4 is the same as or slightly lower than the refractive index of the waveguide core 3. As the substrate 2, a quartz substrate, a Si substrate, or the like is used. When Si is used as the substrate, it is necessary to provide a lower cladding between the substrate 2 and the waveguide core 3.

導波路コア3及びリッジ部10のリッジコアの断面形状は、矩形状に限定するものではなく、例えば、台形状、半円状、半楕円状などであってもよい。   The cross-sectional shape of the waveguide core 3 and the ridge core of the ridge portion 10 is not limited to a rectangular shape, and may be, for example, a trapezoidal shape, a semicircular shape, a semielliptical shape, or the like.

次に、本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the spot size conversion waveguide 1 according to the present embodiment will be described.

先ず、図3(a)に示すように、基板2上に、CVD法、スパッタ法、FHD(火炎堆積)法などを用いて、導波路コア膜(第1コア膜)31が成膜される(第1コア膜形成ステップ)。導波路コア膜31を構成する材料の屈折率は、基板2を構成する材料の屈折率よりも高くされる。   First, as shown in FIG. 3A, a waveguide core film (first core film) 31 is formed on the substrate 2 by using a CVD method, a sputtering method, an FHD (flame deposition) method, or the like. (First core film forming step). The refractive index of the material constituting the waveguide core film 31 is set higher than the refractive index of the material constituting the substrate 2.

次に、図3(b)に示すように、導波路コア膜31上に光回路パターン32が形成される。その後、図3(c)に示すように、光回路パターン32をマスクとして、導波路コア膜31にエッチング処理を施し、導波路コア(第1コア)3が形成される(第1コア形成ステップ)。エッチング処理後、光回路パターン32は除去される。   Next, as shown in FIG. 3B, an optical circuit pattern 32 is formed on the waveguide core film 31. Thereafter, as shown in FIG. 3C, the waveguide core film 31 is etched using the optical circuit pattern 32 as a mask to form the waveguide core (first core) 3 (first core formation step). ). After the etching process, the optical circuit pattern 32 is removed.

最後に、図3(d)に示すように、基板2及び導波路コア3のファイバ接続端部(図1中では手前側の端部)上に、CVD法、スパッタ法、FHD法などで膜(第2コア膜)4が成膜され(第2コア膜成膜ステップ)、図1に示したスポットサイズ変換導波路1が得られる。   Finally, as shown in FIG. 3 (d), a film is formed on the fiber connection end (the end on the near side in FIG. 1) of the substrate 2 and the waveguide core 3 by CVD, sputtering, FHD, or the like. (Second core film) 4 is formed (second core film forming step), and the spot size conversion waveguide 1 shown in FIG. 1 is obtained.

ここで、膜4の成膜の際、基板2及び導波路コア3上にマスク33を配置した状態で成膜がなされる。より詳細には、図4に示すように、導波路コア3から距離(高さ)H離した状態で、基板2及び導波路コア3上にマスク33が配置され、コア端面3aから所定長さLにわたって基板2及び導波路コア3を一部露出させる(マスク配置ステップ)。このようにマスク33を配置した状態で、マスク33を介してガラスを堆積させ、膜4を成膜すると、基板2及び導波路コア3とマスク33の隙間(離間部)から、ガラスがマスク33の下方に回り込む。回り込むガラスの量は、マスク33のコア端面(図4中では左端面)から離れるほど少なくなる。   Here, when the film 4 is formed, the film is formed in a state where the mask 33 is disposed on the substrate 2 and the waveguide core 3. More specifically, as shown in FIG. 4, a mask 33 is disposed on the substrate 2 and the waveguide core 3 with a distance (height) H away from the waveguide core 3, and a predetermined length from the core end surface 3a. The substrate 2 and the waveguide core 3 are partially exposed over L (mask placement step). When the glass 33 is deposited through the mask 33 and the film 4 is formed in the state where the mask 33 is arranged in this manner, the glass is masked from the gap between the substrate 2 and the waveguide core 3 and the mask 33 (spaced portion). Go around below. The amount of glass that wraps around decreases as the distance from the core end surface (the left end surface in FIG. 4) of the mask 33 decreases.

その結果、マスク33から露出した基板2及び導波路コア3(所定長さLの部分)上には膜厚が一定の均等膜41が形成される。また、マスク33で覆われた基板2及び導波路コア3(マスク33の下側部分)上には膜厚が徐々に薄くなる傾斜膜42が形成される。すなわち、膜4は、均等膜41と傾斜膜42で構成される。傾斜膜42の傾斜角度は、マスク33の高さHを調整することで自在に調整可能であり、Hが大きいほど傾斜角度が小さくなり、Hが小さいほど傾斜角度が大きくなる。   As a result, a uniform film 41 having a constant film thickness is formed on the substrate 2 and the waveguide core 3 (part of a predetermined length L) exposed from the mask 33. Further, an inclined film 42 with a gradually decreasing film thickness is formed on the substrate 2 and the waveguide core 3 (the lower portion of the mask 33) covered with the mask 33. That is, the film 4 is composed of the uniform film 41 and the inclined film 42. The tilt angle of the tilt film 42 can be freely adjusted by adjusting the height H of the mask 33. The greater the H, the smaller the tilt angle, and the smaller the H, the greater the tilt angle.

従来、リッジ部10の高さ(厚さ)を光の伝搬方向にわたって連続的に変化させるには、平らな膜に、光の伝搬方向にわたってエッチング量の異なるエッチング処理を施す必要があった。しかし、このエッチング処理のエッチング量を調整するのは、非常に困難な作業であった。これに対し本願発明によれば、マスク33を用いて膜4を成膜させることで、成膜する膜4の膜厚を光の伝搬方向にわたって変化させることができるため、エッチング処理なしで容易にリッジ部10の高さを光の伝搬方向にわたって連続的に変化させることができる。また、この膜4の成膜によって、リッジ部10の高さのみでなく、リッジ部10の幅も連続的に変化させることができる。   Conventionally, in order to continuously change the height (thickness) of the ridge portion 10 in the light propagation direction, it has been necessary to perform an etching process with different etching amounts on the flat film in the light propagation direction. However, adjusting the etching amount of this etching process is a very difficult task. On the other hand, according to the present invention, by forming the film 4 using the mask 33, the film thickness of the film 4 to be formed can be changed over the light propagation direction, so that it can be easily performed without etching treatment. The height of the ridge portion 10 can be continuously changed over the light propagation direction. Further, by forming the film 4, not only the height of the ridge portion 10 but also the width of the ridge portion 10 can be continuously changed.

リッジ部10の幅が光の伝搬方向にわたって連続的に変化するのは、導波路コア3と膜4を合わせた総コア幅が変化するからである。例えば、リッジ形導波路1f(図1参照)においては、膜4の膜厚が光の伝搬方向にわたって変化し、図2(a)の2B−2Bの断面図である図2(b)に示したように、リッジコア幅は(導波路コア3の幅w+膜4の膜幅d11×2)、リッジコア高さは(導波路コア3の高さh+d1)となる。また、図2(a)の2C−2Cの断面図である図2(c)に示したように、リッジコア幅は(w+膜4の膜幅d12×2)、リッジコア高さは(h+d2)となる。一方、メサ形導波路1bにおいては、図2(a)の2D−2Dの断面図である図2(d)に示したように、膜4の膜厚がゼロであるため、コア幅(w)とコア高さ(h)は一定である。   The reason why the width of the ridge portion 10 continuously changes in the light propagation direction is that the total core width including the waveguide core 3 and the film 4 changes. For example, in the ridge-shaped waveguide 1f (see FIG. 1), the film thickness of the film 4 changes over the light propagation direction, which is shown in FIG. 2B, which is a cross-sectional view taken along line 2B-2B in FIG. As described above, the width of the ridge core is (the width w of the waveguide core 3 + the film width d11 × 2 of the film 4), and the height of the ridge core is (the height h + d1 of the waveguide core 3). Further, as shown in FIG. 2C, which is a cross-sectional view of 2C-2C in FIG. 2A, the ridge core width is (w + film 4 film width d12 × 2), and the ridge core height is (h + d2). Become. On the other hand, in the mesa waveguide 1b, as shown in FIG. 2D, which is a 2D-2D cross-sectional view of FIG. 2A, the film thickness of the film 4 is zero, so the core width (w ) And the core height (h) are constant.

次に、本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1の作用を説明する。   Next, the operation of the spot size conversion waveguide 1 according to the present embodiment will be described.

本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1は、シングルモードファイバと接続されるファイバ接続側にリッジ部10を有する。このリッジ部10は、リッジ部10のリッジコア高さ及びリッジコア幅、すなわちスポットサイズが、光の伝搬方向にわたって連続的に変化するものであり、ファイバ接続側のスポットサイズはシングルモードファイバのそれと同等である。   The spot size conversion waveguide 1 according to the present embodiment has a ridge portion 10 on a fiber connection side connected to a single mode fiber. In this ridge portion 10, the ridge core height and ridge core width of the ridge portion 10, that is, the spot size changes continuously in the light propagation direction, and the spot size on the fiber connection side is equivalent to that of the single mode fiber. is there.

このため、本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1は、スポットサイズの異なる高Δ光導波路とシングルモードファイバを、TECファイバなどの他の部材を用いることなく、光学的に接続することが可能である。言い換えると、シングルモードファイバと高Δ光導波路を、1箇所の接続部で低損失に接続できる。   Therefore, the spot size conversion waveguide 1 according to the present embodiment can optically connect a high Δ optical waveguide having a different spot size and a single mode fiber without using other members such as a TEC fiber. Is possible. In other words, the single mode fiber and the high Δ optical waveguide can be connected with a low loss at one connection portion.

また、膜4はリッジ形を呈しており、光を閉じ込める構造であるため、膜4のすその部分14s,14s(図1参照)が光の伝送特性に悪影響を及ぼすおそれはない。これは、膜4のすその部分14s,14sと基板2及び上部クラッド(図示せず)とから構成される部分の等価屈折率より、導波路コア3及び膜4の中央に位置する凸部14p、並びに基板2及び上部クラッド(図示せず)とから構成される導波路の等価的屈折率が大きくなるからである。   Further, since the film 4 has a ridge shape and has a structure of confining light, the skirt portions 14s and 14s (see FIG. 1) of the film 4 do not have a negative influence on the light transmission characteristics. This is because the projection 14p located at the center of the waveguide core 3 and the film 4 from the equivalent refractive index of the part composed of the skirt portions 14s and 14s of the film 4 and the substrate 2 and the upper clad (not shown). This is because the equivalent refractive index of the waveguide constituted by the substrate 2 and the upper clad (not shown) is increased.

次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第2の実施形態)
図5は、本発明の他の好適な一実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路51の構造図である。尚、図1と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a structural diagram of a spot size conversion waveguide 51 according to another preferred embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to FIG. 1, and description is abbreviate | omitted about these members.

図5に示すように、本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路51は、高Δ光導波路であり、石英製の基板2上に断面矩形状の導波路コア3を有し、その導波路コア3のファイバ接続端部(図5中では手前側の端部)に横断面凸字状のリッジ部50を備えるものである。導波路コア3、リッジ部50、及び基板2は上部クラッド(図示せず)で覆われる。スポットサイズ変換導波路51において、リッジ部50を含む部分がリッジ導波路51fであり、残りの部分が一般のメサ形導波路51bとなる。   As shown in FIG. 5, a spot size conversion waveguide 51 according to the present embodiment is a high Δ optical waveguide, and has a waveguide core 3 having a rectangular cross section on a quartz substrate 2, and the waveguide. A fiber connecting end portion (an end portion on the near side in FIG. 5) of the core 3 is provided with a ridge portion 50 having a convex cross section. The waveguide core 3, the ridge portion 50, and the substrate 2 are covered with an upper clad (not shown). In the spot size conversion waveguide 51, a portion including the ridge portion 50 is a ridge waveguide 51f, and the remaining portion is a general mesa waveguide 51b.

リッジ部50は、ほぼリッジ形の導波路コア53の凸部53p上に、疑似コアとなる膜54を設けてなる。導波路コア53は、幅方向(図5中では左右方向)中央に位置する凸部53pと、凸部53pの幅方向両脇に位置するすそ部53s,53sで構成され、凸部53pとすそ部53s,53sは連続一体に設けられる。また、膜54は、一般にCVD法で成膜して形成される。リッジ部50の、ファイバ側のスポットサイズはシングルモードファイバ(図示せず)と同等、メサ形導波路51b側のスポットサイズは導波路コア3と同等であり、このリッジ部50のリッジコアにシングルモードファイバが接続される。   The ridge portion 50 is formed by providing a film 54 serving as a pseudo core on the convex portion 53 p of the substantially ridge-shaped waveguide core 53. The waveguide core 53 is composed of a convex portion 53p located in the center in the width direction (left-right direction in FIG. 5) and skirt portions 53s and 53s located on both sides in the width direction of the convex portion 53p. The parts 53s and 53s are provided continuously and integrally. The film 54 is generally formed by a CVD method. The spot size on the fiber side of the ridge 50 is equivalent to that of a single mode fiber (not shown), and the spot size on the mesa waveguide 51b side is equivalent to that of the waveguide core 3. The fiber is connected.

リッジ部50は、リッジコアの幅及びリッジコアの高さがファイバ側(図5中では手前側)からメサ形導波路51b側(図5中では奥側)に向かって小さくなる。ここで言うリッジコアの幅は、[凸部53pの幅w]のことであり、リッジコアの高さは、[凸部53pの高さh+膜4の膜厚d]のことである。リッジ部50における導波路コア53及び膜54の断面形状は光の伝搬方向にわたって変化する。具体的には、膜54は、ファイバ側からコア側に向かって膜厚が徐々に薄くなり、リッジ導波路51fとメサ形導波路51bの境界b5において膜厚がゼロとなる。一方、導波路コア53におけるすそ部53s,53sはファイバ側からコア側に向かって高さが徐々に低くなり、リッジ導波路51fとメサ形導波路51bの境界b5において高さがゼロとなる。この境界b5において凸部53pが完全に露出し、導波路コア3となる。また、導波路コア53における凸部53pの高さは一定、幅は後述する光回路パターン62(図6(c)参照)の平面形状に応じて決定される。   In the ridge portion 50, the width of the ridge core and the height of the ridge core decrease from the fiber side (front side in FIG. 5) toward the mesa waveguide 51b side (back side in FIG. 5). The width of the ridge core mentioned here is [the width w of the convex portion 53p], and the height of the ridge core is [the height h of the convex portion 53p + the film thickness d of the film 4]. The cross-sectional shapes of the waveguide core 53 and the film 54 in the ridge portion 50 change over the light propagation direction. Specifically, the film 54 gradually decreases in thickness from the fiber side toward the core side, and becomes zero at the boundary b5 between the ridge waveguide 51f and the mesa-shaped waveguide 51b. On the other hand, the bottom portions 53s and 53s in the waveguide core 53 gradually decrease in height from the fiber side toward the core side, and the height becomes zero at the boundary b5 between the ridge waveguide 51f and the mesa waveguide 51b. At this boundary b5, the convex portion 53p is completely exposed to become the waveguide core 3. Further, the height of the convex portion 53p in the waveguide core 53 is constant, and the width is determined in accordance with the planar shape of the optical circuit pattern 62 (see FIG. 6C) described later.

ここで、メサ形導波路51b及びリッジ導波路51f(リッジ部50)のΔは、接続されるシングルモードファイバのΔより大きくされる。また、導波路コア3,53の屈折率は、基板2及び上部クラッドの屈折率よりも高くされる。膜54の屈折率は、導波路コア3,53の屈折率と同じか、又はそれよりもやや低くされる。   Here, Δ of the mesa waveguide 51b and the ridge waveguide 51f (ridge portion 50) is made larger than Δ of the single mode fiber to be connected. Further, the refractive indexes of the waveguide cores 3 and 53 are set higher than those of the substrate 2 and the upper clad. The refractive index of the film 54 is the same as or slightly lower than the refractive index of the waveguide cores 3 and 53.

次に、スポットサイズ変換導波路51の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the spot size conversion waveguide 51 will be described.

先ず、図6(a)に示すように、基板2上に、CVD法、スパッタ法、FHD(火炎堆積)法などを用いて、導波路コア膜(第1コア膜)31が成膜される(第1コア膜形成ステップ)。導波路コア膜31を構成する材料の屈折率は、基板2を構成する材料の屈折率よりも高くされる。   First, as shown in FIG. 6A, a waveguide core film (first core film) 31 is formed on the substrate 2 by using a CVD method, a sputtering method, an FHD (flame deposition) method, or the like. (First core film forming step). The refractive index of the material constituting the waveguide core film 31 is set higher than the refractive index of the material constituting the substrate 2.

次に、図6(b)に示すように、基板2及び導波路コア膜31のファイバ接続端部(図6(b)中では手前側の端部)上に、CVD法、スパッタ法、FHD法などで膜(第2コア膜)64が成膜される(第2コア膜成膜ステップ)。   Next, as shown in FIG. 6B, the CVD method, the sputtering method, the FHD, and the like are formed on the fiber connection end portions (the front end portion in FIG. 6B) of the substrate 2 and the waveguide core film 31. A film (second core film) 64 is formed by a method or the like (second core film forming step).

ここで、膜64の成膜の際、基板2及び導波路コア膜31上にマスク33を配置した状態で成膜がなされる。このマスク33の配置状態は、基本的に前実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1の製造方法におけるマスク33の配置状態と同じとされる。このようにマスク33を配置した状態で、マスク33を介してガラスを堆積させ、膜64を成膜すると、基板2及び導波路コア膜31とマスク33の隙間(離間部)から、ガラスがマスク33の下方に回り込む。回り込むガラスの量は、マスク33の一端面33aから離れるほど少なくなる。   Here, when the film 64 is formed, the film is formed in a state where the mask 33 is disposed on the substrate 2 and the waveguide core film 31. The arrangement state of the mask 33 is basically the same as the arrangement state of the mask 33 in the method for manufacturing the spot size conversion waveguide 1 according to the previous embodiment. When the glass 33 is deposited through the mask 33 and the film 64 is formed in the state where the mask 33 is arranged in this manner, the glass is masked from the gaps (spaced portions) between the substrate 2 and the waveguide core film 31 and the mask 33. Go around below 33. The amount of glass that wraps around decreases as the distance from the one end surface 33a of the mask 33 increases.

その結果、マスク33から露出した基板2及び導波路コア膜31上には膜厚が一定の均等膜65が形成される。また、マスク33で覆われた基板2及び導波路コア膜31(マスク33の下側部分)上には膜厚が徐々に薄くなる傾斜膜66が形成される。すなわち、膜64は、均等膜65と傾斜膜66で構成される。傾斜膜66の傾斜角度は、マスク33の高さを調整することで自在に調整可能であり、高さが大きいほど傾斜角度が小さくなり、高さが小さいほど傾斜角度が大きくなる。   As a result, a uniform film 65 having a constant film thickness is formed on the substrate 2 and the waveguide core film 31 exposed from the mask 33. In addition, an inclined film 66 whose thickness is gradually reduced is formed on the substrate 2 and the waveguide core film 31 (the lower part of the mask 33) covered with the mask 33. That is, the film 64 is composed of the uniform film 65 and the inclined film 66. The tilt angle of the tilt film 66 can be freely adjusted by adjusting the height of the mask 33. The tilt angle decreases as the height increases, and the tilt angle increases as the height decreases.

次に、図6(c)に示すように、膜64上に光回路パターン62が形成される。その後、光回路パターン62をマスクとして、膜64及び導波路コア膜31にエッチング処理が施される。このエッチング処理は、導波路コア膜31のファイバ接続端部(図6(c)中では手前側の端部)において、導波路コア膜31の途中までエッチングされるように、エッチング量が調整される。このエッチングによって、図6(d)に示すように、凸部53pとすそ部53s,53sを有する導波路コア(第1コア)53が形成される(第1コア形成ステップ)と共に、凸部53p上にくさび形の膜54が形成される。エッチング量は、膜64の成膜領域全面にわたって均一であるため、エッチングの結果、均等膜65及び傾斜膜66の表面形状が、そのまま、すそ部53s,53sの表面形状(起伏パターン)として反映される。また、膜54の膜厚は、ファイバ接続端部側が最も厚く、導波路コア3側に近付くにつれて徐々に薄くなる。この膜54の膜厚の変化に伴って、凸部53pの高さが変化する。   Next, as shown in FIG. 6C, the optical circuit pattern 62 is formed on the film 64. Thereafter, the film 64 and the waveguide core film 31 are etched using the optical circuit pattern 62 as a mask. In this etching treatment, the etching amount is adjusted so that the waveguide core film 31 is etched halfway along the waveguide core film 31 at the fiber connection end of the waveguide core film 31 (the end on the near side in FIG. 6C). The By this etching, as shown in FIG. 6D, a waveguide core (first core) 53 having a convex portion 53p and skirt portions 53s and 53s is formed (first core forming step) and the convex portion 53p. A wedge-shaped film 54 is formed thereon. Since the etching amount is uniform over the entire film formation region of the film 64, as a result of the etching, the surface shapes of the uniform film 65 and the inclined film 66 are directly reflected as the surface shapes (undulation patterns) of the bottom portions 53s and 53s. The The film 54 is thickest on the fiber connection end side and gradually decreases as it approaches the waveguide core 3 side. With the change in the film thickness of the film 54, the height of the convex portion 53p changes.

エッチング処理後、光回路パターン62を除去することで、スポットサイズ変換導波路51が得られる。   After the etching process, the spot size conversion waveguide 51 is obtained by removing the optical circuit pattern 62.

本実施の形態においては、リッジコアの幅W2は一定で、リッジコアの高さh2のみが光の伝搬方向にわたって変化する場合について説明を行ったが、これに限定するものではなく、リッジコアの幅及びリッジコアの高さを光の伝搬方向にわたって変化させることももちろん可能である。例えば、エッチング処理の際、エッチングマスクとして、ファイバ接続端部側に拡径部68を有する光回路パターン69(図6(b)中で一点鎖線で示す)を用いることで、リッジコア幅についても光の伝搬方向にわたって変化させることができる。この拡径部68は、ファイバ接続端部側から導波路コア3側に向かって小さくなる。   In the present embodiment, the case where the width W2 of the ridge core is constant and only the height h2 of the ridge core changes in the light propagation direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and the width of the ridge core and the ridge core It is of course possible to change the height of the light beam over the light propagation direction. For example, in the etching process, an optical circuit pattern 69 (indicated by a one-dot chain line in FIG. 6B) having an enlarged diameter portion 68 on the fiber connection end side is used as an etching mask. Can be varied over the propagation direction of the. The enlarged diameter portion 68 decreases from the fiber connection end side toward the waveguide core 3 side.

本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路51においても、第1の実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1と同様の作用効果が得られる。   Also in the spot size conversion waveguide 51 according to the present embodiment, the same effects as the spot size conversion waveguide 1 according to the first embodiment can be obtained.

(第3の実施形態)
図7は、本発明の別の好適な一実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路の構造図である。尚、図1と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a structural diagram of a spot size conversion waveguide according to another preferred embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to FIG. 1, and description is abbreviate | omitted about these members.

図7に示すように、本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路71の基本的な構造は、第1の実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1と同じであるが、導波路コア3が隆起されている点で異なる。   As shown in FIG. 7, the basic structure of the spot size conversion waveguide 71 according to the present embodiment is the same as that of the spot size conversion waveguide 1 according to the first embodiment. Is different in that it is raised.

具体的には、リッジ部10における導波路コア3は、コアよりも低屈折率の材料で構成される凸部72の上に設けられる。凸部72は、基板2にエッチング加工を施すことで形成されたものである。この凸部72を含む基板2及びリッジ部10における導波路コア3を覆うように膜4が設けられる。   Specifically, the waveguide core 3 in the ridge portion 10 is provided on a convex portion 72 made of a material having a lower refractive index than the core. The convex portion 72 is formed by etching the substrate 2. The film 4 is provided so as to cover the substrate 2 including the convex portion 72 and the waveguide core 3 in the ridge portion 10.

次に、本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路71の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the spot size conversion waveguide 71 according to this embodiment will be described.

先ず、図8(a)に示すように、基板2上に、CVD法、スパッタ法、FHD(火炎堆積)法などを用いて、導波路コア膜(第1コア膜)31が成膜される(第1コア膜形成ステップ)。導波路コア膜31を構成する材料の屈折率は、基板2を構成する材料の屈折率よりも高くされる。   First, as shown in FIG. 8A, a waveguide core film (first core film) 31 is formed on the substrate 2 by using a CVD method, a sputtering method, an FHD (flame deposition) method, or the like. (First core film forming step). The refractive index of the material constituting the waveguide core film 31 is set higher than the refractive index of the material constituting the substrate 2.

次に、図8(b)に示すように、導波路コア膜31上に光回路パターン32が形成される。その後、図8(c)に示すように、光回路パターン32をマスクとして、導波路コア膜31にエッチング処理を施し、導波路コア(第1コア)3が形成される(第1コア形成ステップ)。この時、基板2の途中までエッチングされるように、オーバーエッチがなされる。オーバーエッチとは、図8(b)に示した導波路コア膜31にエッチング処理を施す際に、エッチング量を導波路コア膜31の高さ分だけとせず、基板2に達するまで過剰にエッチングを行うことである。このときの過剰なエッチング深さをオーバーエッチング深さ101と呼ぶ。このオーバーエッチにより、導波路コア3の下部に、基板2がエッチングされてなる凸部72が形成される。エッチング処理後、光回路パターン32は除去される。   Next, as shown in FIG. 8B, an optical circuit pattern 32 is formed on the waveguide core film 31. Thereafter, as shown in FIG. 8C, the waveguide core film 31 is etched using the optical circuit pattern 32 as a mask to form the waveguide core (first core) 3 (first core formation step). ). At this time, overetching is performed so that the substrate 2 is etched halfway. Overetching means that when the waveguide core film 31 shown in FIG. 8B is etched, the etching amount is not limited to the height of the waveguide core film 31 but is excessively etched until the substrate 2 is reached. Is to do. An excessive etching depth at this time is referred to as an overetching depth 101. By this overetching, a convex portion 72 formed by etching the substrate 2 is formed below the waveguide core 3. After the etching process, the optical circuit pattern 32 is removed.

最後に、図8(d)に示すように、基板2及び導波路コア3のファイバ接続端部(図8(d)中では手前側の端部)上に、CVD法、スパッタ法、FHD法などで膜(第2コア膜)4が成膜される(第2コア膜成膜ステップ)。膜4の成膜方法は、第1の実施形態における第2コア膜成膜ステップと同じとされる。これによって、図7に示したように、スポットサイズ変換導波路71が得られる。   Finally, as shown in FIG. 8D, a CVD method, a sputtering method, and an FHD method are formed on the fiber connection ends of the substrate 2 and the waveguide core 3 (the front end in FIG. 8D). Thus, a film (second core film) 4 is formed (second core film forming step). The method for forming the film 4 is the same as the second core film forming step in the first embodiment. As a result, a spot size conversion waveguide 71 is obtained as shown in FIG.

次に、本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路71の作用を説明する。   Next, the operation of the spot size conversion waveguide 71 according to this embodiment will be described.

本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路71においても、第1の実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1と同様の作用効果が得られる。   Also in the spot size conversion waveguide 71 according to the present embodiment, the same effects as the spot size conversion waveguide 1 according to the first embodiment can be obtained.

また、本実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路71においては、例えば、図9に示すように、導波路コア3が、オーバーエッチング深さがH12(≦膜4の膜厚)である凸部72の上に設けられていることから、導波路コア3は、基板2の表面122から隆起し、浮き上がった状態となっている。このため、導波路コア3の上部が、膜4のすそ部14s,14sの表面124よりも上方に位置するようになる。   Further, in the spot size conversion waveguide 71 according to the present embodiment, for example, as shown in FIG. 9, the waveguide core 3 has a convex portion whose overetching depth is H12 (≦ film thickness of the film 4). Since the waveguide core 3 is provided on the upper surface 72, the waveguide core 3 is raised from the surface 122 of the substrate 2 and floated. For this reason, the upper part of the waveguide core 3 comes to be located above the surfaces 124 of the skirt portions 14 s and 14 s of the film 4.

その結果、導波路コア3を伝搬する光の横方向(図9中では左右方向)への閉じ込め効果が強くなり、第1の実施の形態に係るスポットサイズ変換導波路1と比べて、より低損失な導波路となる。この光の閉じ込め効果は、オーバーエッチング深さが深くなるほど強くなる。例えば、図10に示すように、オーバーエッチング深さがH13(>膜4の膜厚)である凸部72の上に設けられた導波路コア3は、導波路コア3全体が、膜4のすそ部14s,14sの表面124よりも上方に位置するようになる。このように、導波路コア3と膜4のすそ部14s,14sの位置関係が図10に示した状態にある時、光の閉じ込め効果が最大となる。   As a result, the confinement effect of the light propagating through the waveguide core 3 in the lateral direction (left-right direction in FIG. 9) becomes stronger, and is lower than the spot size conversion waveguide 1 according to the first embodiment. It becomes a lossy waveguide. This light confinement effect becomes stronger as the over-etching depth becomes deeper. For example, as shown in FIG. 10, the waveguide core 3 provided on the convex portion 72 whose overetching depth is H13 (> film thickness of the film 4) is the same as that of the film 4. It comes to be located above the surface 124 of the bottom parts 14s and 14s. Thus, when the positional relationship between the waveguide core 3 and the bottom portions 14s and 14s of the film 4 is in the state shown in FIG. 10, the light confinement effect is maximized.

また、図9に示したように、オーバーエッチング深さH12が、あまり深くない(例えば、0.5〜1.0μm)場合、導波路コア3の両側に位置する膜4の幅W12は、ファイバ接続端部(図7参照、手前側の端部)において膜4の膜厚の約1/2となり、導波路コア3とリッジ部10の境界部b7においてゼロとなる。ところが、図10に示したように、オーバーエッチング深さH13が深くなると、導波路コア3の両側に位置する膜4の幅W13は狭くなる。   Further, as shown in FIG. 9, when the overetching depth H12 is not very deep (for example, 0.5 to 1.0 μm), the width W12 of the film 4 located on both sides of the waveguide core 3 is the fiber connection end portion. At the end portion b7 between the waveguide core 3 and the ridge portion 10 (see FIG. 7, the end on the near side), the film thickness is about ½. However, as shown in FIG. 10, when the overetching depth H13 becomes deeper, the width W13 of the film 4 located on both sides of the waveguide core 3 becomes narrower.

このため、図11に示すように、オーバーエッチング深さ101を深くするのに伴い、ファイバ接続端部(図11中では手前側の端部)における導波路コア143の幅wを拡径し、拡径部145を有するテーパ状の導波路コア143を形成する必要がある。この導波路コア143は、導波路コア143と同形状の光回路パターン(図8(b)参照)を用いて形成することは言うまでもない。この導波路コア143における拡径部145の幅wを適宜調整することで、図12に示す様に、オーバーエッチング深さ101が深く、導波路コア143の両側に位置する膜4の幅W15が狭いスポットサイズ変換導波路71であっても、ファイバ接続端部におけるリッジコア幅[w+2×W15]のスポットサイズを、任意のサイズに調整することができる。   For this reason, as shown in FIG. 11, as the overetching depth 101 is increased, the width w of the waveguide core 143 at the fiber connection end (the front end in FIG. 11) is increased, It is necessary to form a tapered waveguide core 143 having an enlarged diameter portion 145. Needless to say, the waveguide core 143 is formed using an optical circuit pattern having the same shape as the waveguide core 143 (see FIG. 8B). By appropriately adjusting the width w of the enlarged diameter portion 145 in the waveguide core 143, as shown in FIG. 12, the overetching depth 101 is deep, and the width W15 of the film 4 located on both sides of the waveguide core 143 is Even with the narrow spot size conversion waveguide 71, the spot size of the ridge core width [w + 2 × W15] at the fiber connection end can be adjusted to an arbitrary size.

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。   As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various other things are assumed.

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Next, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
図1に示したスポットサイズ変換導波路1を作製した。このスポットサイズ変換導波路1は、全長を4mm、導波路コア3のコア幅wを4μm、コア高さhを4μm、膜4の厚さdを3μm、導波路コア3の左右に位置する膜4の各幅yを2mm、導波路コア3の屈折率をΔが1.5%となる様に設定した。例えば、導波路コア3を覆うクラッド(図示せず)の屈折率を1.458とした時、スポットサイズ変換導波路1のΔを1.5%とするためには、導波路コア3の屈折率は1.4602とすれば良い。なお、Δは以下の式で定義される。
Δ={(導波路コアの屈折率)−(クラッドの屈折率)}×100/(導波路コアの屈折率)
Example 1
The spot size conversion waveguide 1 shown in FIG. 1 was produced. The spot size conversion waveguide 1 has a total length of 4 mm, a core width w of the waveguide core 3 of 4 μm, a core height h of 4 μm, a thickness d of the film 4 of 3 μm, and a film positioned on the left and right of the waveguide core 3. Each width y of 4 was set to 2 mm, and the refractive index of the waveguide core 3 was set to be 1.5%. For example, when the refractive index of a clad (not shown) covering the waveguide core 3 is 1.458, in order to set Δ of the spot size conversion waveguide 1 to 1.5%, the refractive index of the waveguide core 3 is 1.4602. Just do it. Δ is defined by the following equation.
Δ = {(refractive index of waveguide core) − (refractive index of clad)} × 100 / (refractive index of waveguide core)

(比較例1)
膜4を成膜しない以外は、実施例1のスポットサイズ変換導波路と同様のサイズ、構造のメサ形導波路を作製した。
(Comparative Example 1)
A mesa-shaped waveguide having the same size and structure as the spot size conversion waveguide of Example 1 was prepared except that the film 4 was not formed.

実施例1及び比較例1の各導波路のコア端面に、シングルモードファイバを接続して伝搬損失(結合損失あるいは接続損失)を測定した。   A propagation loss (coupling loss or connection loss) was measured by connecting a single mode fiber to the core end face of each waveguide of Example 1 and Comparative Example 1.

その結果、比較例1の導波路の伝搬損失が3dBであったのに対して、実施例1のスポットサイズ変換導波路の伝搬損失は約1/3の1dBであり、損失量が著しく低減することが確認できた。   As a result, the propagation loss of the waveguide of Comparative Example 1 was 3 dB, whereas the propagation loss of the spot size conversion waveguide of Example 1 was about 1/3 of 1 dB, and the loss amount was significantly reduced. I was able to confirm.

図7に示したスポットサイズ変換導波路71を作製した。このスポットサイズ変換導波路71は、図13(a)に示すように、加工性を考慮して研磨しろ長さxの研磨しろ161を形成し、その研磨しろ161の一端面において、導波路コア(第1コア)3のコア幅wを4.3μm、コア高さhを4.3μm、膜(第2コア)4の厚さをd、導波路コア3の屈折率をΔが1.5%となる様に設定し、オーバーエッチング深さe(凸部72の高さ)を1μmとした。   The spot size conversion waveguide 71 shown in FIG. 7 was produced. As shown in FIG. 13A, the spot size conversion waveguide 71 forms a polishing margin 161 having a polishing margin length x in consideration of workability, and a waveguide core at one end surface of the polishing margin 161. The core width w of the (first core) 3 is 4.3 μm, the core height h is 4.3 μm, the thickness of the film (second core) 4 is d, and the refractive index of the waveguide core 3 is Δ is 1.5%. The overetching depth e (height of the convex portion 72) was set to 1 μm.

研磨しろ161の長さxを1000μm、膜4のテーパ部長さ(研磨しろ161を除き、膜4の導波路コア3に沿う長さ)Tpを500μmとし、膜4のΔと厚さdを様々に変え、膜4の形状をシミュレーションで検討した。膜4のテーパ終端部(膜4のテーパ部と導波路コア3の境界部b7)から研磨しろ161のファイバ接続端部までの結合損失変動を図13(b)に示す。   The length x of the polishing margin 161 is 1000 μm, the taper length of the film 4 (the length along the waveguide core 3 of the film 4 excluding the polishing margin 161) Tp is 500 μm, and the Δ and thickness d of the film 4 are various. Instead, the shape of the film 4 was examined by simulation. FIG. 13B shows the coupling loss variation from the taper end portion of the film 4 (the boundary portion b7 between the taper portion of the film 4 and the waveguide core 3) to the fiber connection end portion of the polishing bar 161.

図13(b)に囲み領域Aで示すように、最適値は膜4の屈折率をΔ=1.1〜1.5%となる様に設定し、厚さd=3〜9μmとした時であり、このとき結合損失が約0.5dB以下と非常に低損失であった。   As shown by the enclosed area A in FIG. 13B, the optimum value is when the refractive index of the film 4 is set to Δ = 1.1 to 1.5% and the thickness d = 3 to 9 μm. When the coupling loss was about 0.5 dB or less, the loss was very low.

次に、膜4の屈折率をΔ=1.5%となる様に設定した時の膜4の厚さdとテーパ部長さTpの最適値をシミュレーションで詳細に検討した。その結果を図14(b)〜図14(d)に示す。ただし、図14(a)に示すように、研磨しろ長さの起点(0μm)は、膜4のテーパ部と研磨しろ161の境界部とした。   Next, the optimum values of the thickness d of the film 4 and the taper length Tp when the refractive index of the film 4 was set to be Δ = 1.5% were examined in detail by simulation. The results are shown in FIGS. 14 (b) to 14 (d). However, as shown in FIG. 14A, the starting point (0 μm) of the polishing margin length is the boundary between the taper portion of the film 4 and the polishing margin 161.

図14(b)〜図14(d)に示すように、膜4の屈折率をΔ=1.5%となる様に設定した時の膜4の厚さdとテーパ部長さTpの最適値は、膜4の厚さd=4μm、テーパ部長さTp=1000μm以上であり、このとき結合損失が約0.25dBと非常に低損失であった。   As shown in FIGS. 14B to 14D, the optimum values of the thickness d of the film 4 and the taper length Tp when the refractive index of the film 4 is set to Δ = 1.5% are as follows: The thickness d of the film 4 was 4 μm and the taper length Tp was 1000 μm or more. At this time, the coupling loss was about 0.25 dB, which was very low.

同様にして、膜4の屈折率をそれぞれΔ=1.5、1.3、1.1%となる様に設定した時の膜4の厚さdとテーパ長さTpの最適値をシミュレーションで検討した。その結果を図15(a)〜図15(c)に示す。ここで、図15(a)は図14(c)と同じ図である。   Similarly, the optimum values of the thickness d and the taper length Tp of the film 4 when the refractive index of the film 4 was set to be Δ = 1.5, 1.3, and 1.1% were examined by simulation. The results are shown in FIGS. 15 (a) to 15 (c). Here, FIG. 15A is the same as FIG. 14C.

図15(b)に示すように、膜4の屈折率をΔ=1.3%となる様に設定した時の膜4の厚さdとテーパ部長さTpの最適値は、膜4の厚さd=5μm、テーパ部長さTp=1000μm以上であり、このとき結合損失が約0.2dBと非常に低損失であった。   As shown in FIG. 15B, the optimum value of the thickness d of the film 4 and the taper length Tp when the refractive index of the film 4 is set to Δ = 1.3% is the thickness d of the film 4. = 5 μm, taper length Tp = 1000 μm or more. At this time, the coupling loss was as low as about 0.2 dB.

また、図15(c)に示すように、膜4の屈折率をΔ=1.1%となる様に設定した時の膜4の厚さdとテーパ部長さTpの最適値は、膜4の厚さd=7μm、テーパ部長さTp=1000μm以上であり、このとき結合損失が約0.2dBと非常に低損失であった。   Further, as shown in FIG. 15C, the optimum values of the thickness d of the film 4 and the taper length Tp when the refractive index of the film 4 is set to Δ = 1.1% are the thickness of the film 4. The thickness d was 7 μm and the taper length Tp was 1000 μm or more. At this time, the coupling loss was about 0.2 dB, which was very low.

以上の結果より、膜4の屈折率をΔが1.1〜1.5%の範囲となる様に設定し、厚さdが3〜9μmの範囲とした時、膜4の屈折率をΔが大きくなる様に設定するほど、最適な膜4の厚さdは小さくなり、膜4の屈折率をΔが小さくなる様に設定するほど、最適な膜4の厚さdは大きくなる傾向にあることがわかった。つまり、膜4の屈折率をΔが1.1〜1.5%の範囲となる様に設定し、厚さdが3〜9μmの範囲とした時、膜4の屈折率をΔが大きくなる様に設定した場合は、膜4の厚さdは小さい方が結合損失が低くなり、逆に、膜4の屈折率をΔが小さくなる様に設定した場合は、膜4の厚さdは大きい方が結合損失が低くなる。また、膜4の屈折率をΔが一定となる様に設定し、厚さdも一定とした場合、テーパ部長さTpが長いほど、結合損失が低くなることが確認できた。   From the above results, when the refractive index of the film 4 is set so that Δ is in the range of 1.1 to 1.5% and the thickness d is in the range of 3 to 9 μm, the refractive index of the film 4 is increased so that Δ is large. It can be seen that the optimum thickness d of the film 4 decreases as the value is set to, and the optimum thickness d of the film 4 tends to increase as the refractive index of the film 4 is set so that Δ decreases. It was. That is, the refractive index of the film 4 is set so that Δ is in the range of 1.1 to 1.5%, and the refractive index of the film 4 is set so that Δ is large when the thickness d is in the range of 3 to 9 μm. In this case, when the thickness d of the film 4 is smaller, the coupling loss is lower. Conversely, when the refractive index of the film 4 is set so that Δ is smaller, the larger the thickness d of the film 4 is, the smaller the coupling is. Loss is reduced. In addition, when the refractive index of the film 4 is set so that Δ is constant and the thickness d is also constant, it can be confirmed that the coupling loss decreases as the taper portion length Tp increases.

図12に示したスポットサイズ変換導波路71とシングルモードファイバとの結合損失をビーム伝播法を用いたシミュレーションにより求めた。スポットサイズ変換導波路71の構造パラメータは、導波路コア143(第1コア)はΔ1.5%となる屈折率とし、導波路コア143のコア高さhを4.3μmの一定とし、導波路コア143の幅Wを4.3μm、5.3μm、6.3μmと変化させると共に、膜4(第2コア)はΔが1.5%、1.3%となる屈折率とし、膜4の膜厚(第2コア高さ)dを3〜7μmとした。また、シミュレーションパラメータを簡単にするため、エッチング深さに関係なく、導波路コア3の両側に位置する膜4の幅W15は、膜4の膜厚dの1/2とした。   The coupling loss between the spot size conversion waveguide 71 shown in FIG. 12 and the single mode fiber was obtained by simulation using the beam propagation method. The structural parameters of the spot size conversion waveguide 71 are such that the waveguide core 143 (first core) has a refractive index of Δ1.5%, the core height h of the waveguide core 143 is constant at 4.3 μm, and the waveguide core The width W of 143 is changed to 4.3 μm, 5.3 μm, and 6.3 μm, and the film 4 (second core) has a refractive index of Δ 1.5% and 1.3%, and the film thickness of the film 4 (second core height) ) D was 3-7 μm. In order to simplify the simulation parameters, the width W15 of the film 4 located on both sides of the waveguide core 3 is set to ½ of the film thickness d of the film 4 regardless of the etching depth.

先ず、上記の条件でオーバーエッチング深さ101を1μmとしてシミュレーションを行った(図16(a)、図16(b)参照)。その結果、図16(a)に示すように、膜4のΔが1.5%の場合、導波路コア143の幅Wを5.3μm、膜4の膜厚dを4μmとすることで、結合損失が最小(0.22dB)となった。また、図16(b)に示すように、膜4のΔが1.3%の場合、導波路コア143の幅Wを5.3μm、膜4の膜厚dを5μmとすることで、結合損失が最小(0.18dB)となった。   First, a simulation was performed with the overetching depth 101 set to 1 μm under the above conditions (see FIGS. 16A and 16B). As a result, as shown in FIG. 16A, when Δ of the film 4 is 1.5%, the coupling loss is reduced by setting the width W of the waveguide core 143 to 5.3 μm and the film thickness d of the film 4 to 4 μm. It became the minimum (0.22 dB). As shown in FIG. 16B, when Δ of the film 4 is 1.3%, the coupling loss is minimized by setting the width W of the waveguide core 143 to 5.3 μm and the film thickness d of the film 4 to 5 μm. (0.18 dB).

次に、オーバーエッチング深さ101を5μmとしてシミュレーションを行った(図16(c)、図16(d)参照)。その結果、図16(c)に示すように、膜4のΔが1.5%の場合、導波路コア143の幅Wを6.3μm、膜4の膜厚dを5μmとすることで、結合損失が最小(0.12dB)となった。また、図16(d)に示すように、膜4のΔが1.3%の場合、導波路コア143の幅Wを5.3μm、膜4の膜厚dを5μmとすることで、結合損失が最小(0.12dB)となった。   Next, the simulation was performed with the overetching depth 101 set to 5 μm (see FIGS. 16C and 16D). As a result, as shown in FIG. 16C, when Δ of the film 4 is 1.5%, the coupling loss is reduced by setting the width W of the waveguide core 143 to 6.3 μm and the film thickness d of the film 4 to 5 μm. It became the minimum (0.12 dB). Further, as shown in FIG. 16D, when Δ of the film 4 is 1.3%, the coupling loss is minimized by setting the width W of the waveguide core 143 to 5.3 μm and the film thickness d of the film 4 to 5 μm. (0.12 dB).

以上の結果より、凸部72の高さが高いほど(オーバーエッチング深さ101が深いほど)、光の閉じ込め効果が強くなり、より低損失な導波路となることが確認できた。   From the above results, it was confirmed that the higher the height of the convex portion 72 (the deeper the overetching depth 101), the stronger the light confinement effect and the lower the loss of the waveguide.

本発明の好適一実施の形態に係る示すスポットサイズ変換導波路の構造図である。1 is a structural diagram of a spot size conversion waveguide shown in a preferred embodiment of the present invention. 図1の平面図及び断面図である。図2(a)は図1の平面図、図2(b)は図2(a)の2B−2B線断面図、図2(c)は図2(a)の2C−2C線断面図、図2(d)は図2(a)の2D−2D線断面図である。It is the top view and sectional drawing of FIG. 2 (a) is a plan view of FIG. 1, FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along line 2B-2B of FIG. 2 (a), FIG. 2 (c) is a cross-sectional view taken along line 2C-2C of FIG. FIG. 2D is a cross-sectional view taken along line 2D-2D of FIG. 図1に示したスポットサイズ変換導波路の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the spot size conversion waveguide shown in FIG. 膜の成膜工程を説明する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view explaining the film-forming process of a film | membrane. 本発明の他の好適一実施の形態に係る示すスポットサイズ変換導波路の構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a spot size conversion waveguide according to another preferred embodiment of the present invention. 図5に示したスポットサイズ変換導波路の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the spot size conversion waveguide shown in FIG. 本発明の別の好適一実施の形態に係る示すスポットサイズ変換導波路の構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a spot size conversion waveguide according to another preferred embodiment of the present invention. 図7に示したスポットサイズ変換導波路の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the spot size conversion waveguide shown in FIG. 膜の成膜例を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the film-forming example of a film | membrane. 膜の他の成膜例を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the other film-forming example of a film | membrane. 図8(c)の変形例である。It is a modification of FIG.8 (c). 図11に示した導波路コアに膜を成膜してなるスポットサイズ変換導波路である。It is a spot size conversion waveguide formed by forming a film on the waveguide core shown in FIG. [実施例2]における膜の厚さと結合損失との関係を示す図である。図13(a)はスポットサイズ変換導波路の構造図、図13(b)は膜の厚さdと結合損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the film thickness and coupling loss in [Example 2]. FIG. 13A is a structural diagram of a spot size conversion waveguide, and FIG. 13B is a diagram showing the relationship between the film thickness d and the coupling loss. [実施例2]における研磨しろ長さと結合損失との関係を示す図である。図14(a)は図13(a)に示したスポットサイズ変換導波路の縦断面図、図14(b)〜図14(d)は研磨しろ長さxと結合損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the polishing margin length and coupling loss in [Example 2]. 14A is a longitudinal sectional view of the spot size conversion waveguide shown in FIG. 13A, and FIGS. 14B to 14D are diagrams showing the relationship between the polishing margin length x and the coupling loss. It is. [実施例2]における研磨しろ長さと結合損失との関係を示す図である。図15(a)〜図15(c)は研磨しろ長さxと結合損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the polishing margin length and coupling loss in [Example 2]. FIGS. 15A to 15C are diagrams showing the relationship between the polishing margin length x and the coupling loss. [実施例3]におけるオーバーエッチング深さと結合損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the over-etching depth and coupling loss in [Example 3].

符号の説明Explanation of symbols

1 スポットサイズ変換導波路
2 基板
3 導波路コア
10 リッジ部
1 Spot size conversion waveguide 2 Substrate 3 Waveguide core 10 Ridge part

Claims (10)

基板上にコアを有する光導波路のコア端面に、スポットサイズが異なるシングルモードファイバが接続されるスポットサイズ変換導波路において、
上記コアのファイバ接続端部に、ファイバ側のスポットサイズが上記シングルモードファイバと同等、コア側のスポットサイズが上記コアと同等であり、かつ、リッジコア幅及びリッジコア高さがファイバ側からコア側に向かって小さくなる横断面凸字状のリッジ部を備えることを特徴とするスポットサイズ変換導波路。
In a spot size conversion waveguide in which single mode fibers having different spot sizes are connected to the core end face of an optical waveguide having a core on a substrate,
At the fiber connection end of the core, the spot size on the fiber side is the same as that of the single mode fiber, the spot size on the core side is equivalent to that of the core, and the ridge core width and ridge core height are changed from the fiber side to the core side. A spot size conversion waveguide comprising a ridge portion having a convex cross section that decreases toward the surface.
上記リッジ部が、上記コアで構成される中心部の周りを、コアの屈折率と同じ又はそれ以下の材料で構成される膜で覆設してなる請求項1記載のスポットサイズ変換導波路。   2. The spot size conversion waveguide according to claim 1, wherein the ridge portion is formed by covering a periphery of a central portion constituted by the core with a film made of a material having a refractive index equal to or lower than the refractive index of the core. 上記リッジ部が、横断面ほぼ凸字状の上記コアで構成される中心部の凸部上に、コアの屈折率と同じ又はそれ以下の材料で構成される膜を覆設してなる請求項1記載のスポットサイズ変換導波路。   The ridge part is formed by covering a film made of a material having a refractive index equal to or lower than the refractive index of the core on the central convex part of the core having a substantially convex cross section. 1. The spot size conversion waveguide according to 1. 上記コア部の比屈折率差が1.5%、上記リッジ部の比屈折率差が1.1〜1.5%、リッジ部の高さが3〜9μmである請求項1から3いずれかに記載のスポットサイズ変換導波路。   4. The spot size conversion according to claim 1, wherein the relative refractive index difference of the core portion is 1.5%, the relative refractive index difference of the ridge portion is 1.1 to 1.5%, and the height of the ridge portion is 3 to 9 μm. Waveguide. 上記リッジ部の長手方向長さが1000μm以上である請求項1から4いずれかに記載のスポットサイズ変換導波路。   The spot size conversion waveguide according to any one of claims 1 to 4, wherein the longitudinal length of the ridge portion is 1000 µm or more. 基板上にコアを有する光導波路のコア端面に、スポットサイズが異なるシングルモードファイバが接続されるスポットサイズ変換導波路の製造方法において、
上記基板上に第1コア膜を形成するステップと、
上記第1コア膜にエッチング処理を施して第1コアを形成するステップと、
上記第1コアから離間させた状態で、基板及び第1コアをマスクで覆うと共に、コア端面から所定長さにわたって基板及び第1コアを露出させるステップと、
そのマスクを介して、上記第1コア膜と屈折率が同じ又はそれ以下の材料で構成される第2コア膜の成膜を行い、マスクから露出した部分には膜厚が一定の均等膜を形成すると共に、マスクの下側部分には膜厚が徐々に薄くなる傾斜膜を形成するステップとを備え、 第2コア膜成膜ステップにより、上記コアのファイバ接続端部に、ファイバ側のスポットサイズが上記シングルモードファイバと同等、コア側のスポットサイズが上記コアと同等であり、かつ、リッジコア幅及びリッジコア高さがファイバ側からコア側に向かって小さくなる横断面凸字状のリッジ部を形成することを特徴とするスポットサイズ変換導波路の製造方法。
In a method for manufacturing a spot size conversion waveguide in which single mode fibers having different spot sizes are connected to the core end face of an optical waveguide having a core on a substrate,
Forming a first core film on the substrate;
Etching the first core film to form a first core;
Covering the substrate and the first core with a mask in a state separated from the first core, and exposing the substrate and the first core over a predetermined length from the core end surface;
A second core film made of a material having the same or lower refractive index as that of the first core film is formed through the mask, and a uniform film having a constant film thickness is formed on a portion exposed from the mask. And forming a gradient film with a gradually decreasing thickness on the lower portion of the mask, and a fiber-side spot is formed on the fiber connection end of the core by the second core film formation step. A ridge portion having a convex cross section having a size equivalent to the single mode fiber, a spot size on the core side equivalent to that of the core, and a ridge core width and ridge core height decreasing from the fiber side toward the core side. A method for manufacturing a spot size conversion waveguide, comprising: forming a spot size conversion waveguide.
基板上にコアを有する光導波路のコア端面に、スポットサイズが異なるシングルモードファイバが接続されるスポットサイズ変換導波路の製造方法において、
上記基板上に第1コア膜を形成するステップと、
上記第1コア膜から離間させた状態で、基板及び第1コア膜をマスクで覆うと共に、コア膜端面から所定長さにわたって基板及び第1コア膜を露出させるステップと、
そのマスクを介して、上記第1コア膜と屈折率が同じ又はそれ以下の材料で構成される第2コア膜の成膜を行い、マスクから露出した部分には膜厚が一定の均等膜を形成すると共に、マスクの下側部分には膜厚が徐々に薄くなる傾斜膜を形成するステップと、
上記第1コア膜及び第2コア膜にエッチング処理を施してコアを形成するステップとを備え、
コア形成ステップにより、上記コアのファイバ接続端部に、ファイバ側のスポットサイズが上記シングルモードファイバと同等、コア側のスポットサイズが上記コアと同等であり、かつ、リッジコア幅及びリッジコア高さがファイバ側からコア側に向かって小さくなる横断面凸字状のリッジ部を形成することを特徴とするスポットサイズ変換導波路の製造方法。
In a method for manufacturing a spot size conversion waveguide in which single mode fibers having different spot sizes are connected to the core end face of an optical waveguide having a core on a substrate,
Forming a first core film on the substrate;
Covering the substrate and the first core film with a mask in a state separated from the first core film, and exposing the substrate and the first core film over a predetermined length from the end face of the core film;
A second core film made of a material having the same or lower refractive index as that of the first core film is formed through the mask, and a uniform film having a constant film thickness is formed on a portion exposed from the mask. Forming a sloped film with a gradually decreasing thickness on the lower portion of the mask,
Forming a core by performing an etching process on the first core film and the second core film,
In the core forming step, the fiber-side spot size is equivalent to the single mode fiber, the core-side spot size is equivalent to the core, and the ridge core width and ridge core height are the fibers at the fiber connection end of the core. A method for manufacturing a spot size conversion waveguide, comprising forming a ridge portion having a convex cross section that decreases from the side toward the core side.
上記第1コア形成ステップのエッチング処理の際、上記基板にまで達するオーバーエッチングを行い、基板の凸部の上に上記第1コアを形成する請求項6記載のスポットサイズ変換導波路の製造方法。   7. The method of manufacturing a spot size conversion waveguide according to claim 6, wherein, during the etching process of the first core forming step, overetching reaching the substrate is performed to form the first core on a convex portion of the substrate. 上記オーバーエッチングのエッチング深さを、上記第2コア膜の均等膜の厚さよりも大きくなるように調整する請求項8記載のスポットサイズ変換導波路の製造方法。   The method for manufacturing a spot size conversion waveguide according to claim 8, wherein an etching depth of the overetching is adjusted to be larger than a thickness of the uniform film of the second core film. 上記コア形成ステップのエッチング処理の際、ファイバ接続端部側に拡径部を有するエッチングマスクを用いる請求項7記載のスポットサイズ変換導波路の製造方法。
8. The method for manufacturing a spot size conversion waveguide according to claim 7, wherein an etching mask having an enlarged diameter portion on a fiber connection end side is used in the etching process of the core forming step.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009096321A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Nec Corporation Optical coupler capable of connecting thin wire waveguide and ridge waveguide with low loss
WO2009098828A1 (en) * 2008-02-06 2009-08-13 Nec Corporation Optical waveguide and method for manufacturing same
US20100142900A1 (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Furukawa Electric Co., Ltd. Ssc chip, fiber array attached with ssc, plc module attached with ssc and method for manufacturing ssc
JP2014063058A (en) * 2012-09-21 2014-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd Spot size converter
JPWO2012070585A1 (en) * 2010-11-22 2014-05-19 日立化成株式会社 Optical waveguide
US8873906B2 (en) 2010-10-08 2014-10-28 Nec Corporation Optical conversion element and optical conversion element manufacturing method
WO2016008114A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 华为技术有限公司 Spotsize converter and apparatus for optical conduction
US9279939B2 (en) 2011-03-02 2016-03-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Spot-size converter
US9417388B2 (en) 2013-06-21 2016-08-16 Furukawa Electric Co., Ltd. Spot-size conversion optical waveguide
CN111337901A (en) * 2020-04-03 2020-06-26 深圳煜炜光学科技有限公司 Laser radar for remote detection and detection method thereof
JP2020166054A (en) * 2019-03-28 2020-10-08 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide element
WO2023243014A1 (en) * 2022-06-15 2023-12-21 日本電信電話株式会社 Optical waveguide connection structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01198706A (en) * 1987-12-02 1989-08-10 Furukawa Electric Co Ltd:The Embedded type optical waveguide
JP2001056415A (en) * 1999-08-20 2001-02-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Quartz based optical waveguide and its production
JP2001242334A (en) * 2001-01-31 2001-09-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Deformed polyimide optical waveguide and its manufacturing method
JP2003502844A (en) * 1999-06-14 2003-01-21 キネテイツク・リミテツド Method for manufacturing semiconductor device
JP2003035833A (en) * 2001-05-14 2003-02-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Quartz type optical waveguide circuit and method for manufacturing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01198706A (en) * 1987-12-02 1989-08-10 Furukawa Electric Co Ltd:The Embedded type optical waveguide
JP2003502844A (en) * 1999-06-14 2003-01-21 キネテイツク・リミテツド Method for manufacturing semiconductor device
JP2001056415A (en) * 1999-08-20 2001-02-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Quartz based optical waveguide and its production
JP2001242334A (en) * 2001-01-31 2001-09-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Deformed polyimide optical waveguide and its manufacturing method
JP2003035833A (en) * 2001-05-14 2003-02-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Quartz type optical waveguide circuit and method for manufacturing the same

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009096321A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Nec Corporation Optical coupler capable of connecting thin wire waveguide and ridge waveguide with low loss
WO2009098828A1 (en) * 2008-02-06 2009-08-13 Nec Corporation Optical waveguide and method for manufacturing same
US20100142900A1 (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Furukawa Electric Co., Ltd. Ssc chip, fiber array attached with ssc, plc module attached with ssc and method for manufacturing ssc
US8538213B2 (en) * 2008-11-26 2013-09-17 Furukawa Electric Co., Ltd. SSC chip, fiber array attached with SSC, PLC module attached with SSC and method for manufacturing SSC
US8873906B2 (en) 2010-10-08 2014-10-28 Nec Corporation Optical conversion element and optical conversion element manufacturing method
JPWO2012070585A1 (en) * 2010-11-22 2014-05-19 日立化成株式会社 Optical waveguide
US9279939B2 (en) 2011-03-02 2016-03-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Spot-size converter
JP2014063058A (en) * 2012-09-21 2014-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd Spot size converter
US9417388B2 (en) 2013-06-21 2016-08-16 Furukawa Electric Co., Ltd. Spot-size conversion optical waveguide
WO2016008114A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 华为技术有限公司 Spotsize converter and apparatus for optical conduction
CN106461866A (en) * 2014-07-16 2017-02-22 华为技术有限公司 Spotsize converter and apparatus for optical conduction
CN106461866B (en) * 2014-07-16 2019-04-19 华为技术有限公司 Spot-size converter and the device conducted for light
JP2020166054A (en) * 2019-03-28 2020-10-08 住友大阪セメント株式会社 Optical waveguide element
JP7207087B2 (en) 2019-03-28 2023-01-18 住友大阪セメント株式会社 optical waveguide element
CN111337901A (en) * 2020-04-03 2020-06-26 深圳煜炜光学科技有限公司 Laser radar for remote detection and detection method thereof
WO2023243014A1 (en) * 2022-06-15 2023-12-21 日本電信電話株式会社 Optical waveguide connection structure

Also Published As

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