專利名稱：光合成分離器、光集成電路以及使用它們的光收發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光合成分離器、光集成電路以及使用它們的光收發(fā)器。
背景技術(shù)：
圖1是表示以往的光合成分離器的結(jié)構(gòu)的平面圖。在該光合成分離器1中，在平板狀的包層2形成由芯3和芯4構(gòu)成的主芯。芯3和芯4的一方端面通過切入包層2的切槽5構(gòu)成光學(xué)耦合。主芯的兩端形成直線狀，主芯的中央部彎曲成S字狀。切槽5形成于主芯的彎曲部分。并且，在與芯3的同一側(cè)，設(shè)有從切槽5的位置與芯3分支的芯6。向上述切槽5插入薄膜濾波器7。
在該光合成分離器1中，例如圖1所示，當(dāng)向芯3入射波長λ1(＝1.31μm)的光和波長λ2(＝1.55μm)的光，在芯3內(nèi)進(jìn)行傳輸時(shí)，進(jìn)行光的分離動(dòng)作。即，在芯3內(nèi)進(jìn)行傳輸，并從端面朝向薄膜濾波器7射出的光中，波長λ1的光透過薄膜濾波器7。透過薄膜濾波器7后的光入射到芯4，在芯4內(nèi)進(jìn)行傳輸并從芯4的端面射出。另外，從芯3的端面朝向薄膜濾波器7射出的光中，波長λ2的光在薄膜濾波器7反射。在薄膜濾波器7反射后的光入射到芯6，在芯6內(nèi)進(jìn)行傳輸并從芯6的端面射出。另一方面，在從芯4入射波長λ1的光的情況下，該光透過薄膜濾波器7入射到芯3，在芯3內(nèi)進(jìn)行傳輸并從芯3的端面射出。
但是，在這種光合成分離器1中，按上面所述從芯4入射波長λ1的光時(shí)，透過薄膜濾波器7的波長λ1的光有時(shí)也散射到芯6中，并在芯6內(nèi)進(jìn)行傳輸。這樣，如果波長λ1的光散射到芯6中，該光在芯6內(nèi)形成噪聲，或者由于波長λ1的光散射到芯6中，產(chǎn)生在芯3一側(cè)的信號(hào)損失，產(chǎn)生妨礙通信的問題。
為了抑制光的這種散射，公知有一種如圖2所示的增大使芯3和芯6分支的角度(以下稱為分支角)θ，提高芯3、6間的隔離的有效方法。但是，如果增大分支角θ，則入射到薄膜濾波器7的光的入射角(＝θ/2)也變大，所以在薄膜濾波器7的特性上表現(xiàn)為P波和S波的剪切頻帶差變大。例如，如果把低通型薄膜濾波器7的濾波分離特性(透過損失)分成P偏光和S偏光進(jìn)行表示，則如圖3所示，在P偏光和S偏光中，在透過損失急劇變化的區(qū)域產(chǎn)生偏移(偏振波依賴性)。把用波長來表示該偏移的情況稱為P-S波長差Δλ。圖4表示設(shè)橫軸為芯3、6之間的分支角θ、縱軸為P-S波長差Δλ時(shí)的分支角θ和P-S波長差Δλ的關(guān)系。如圖4所示，P-S波長差Δλ隨著分支角θ的增大而變大。
這樣，如果增大P波和S波的剪切頻帶差，則在光的分離過程中，或是使波長λ1的光的S偏光的一部分在薄膜濾波器7被反射，或是使只有波長λ2的光的P偏光的一部分透過薄膜濾波器7。結(jié)果，光信號(hào)發(fā)生變化，再現(xiàn)性變差。為了不發(fā)生這種現(xiàn)象，需要根據(jù)P-S波長差Δλ，對分支角θ設(shè)定上限值。即，如圖3所示，如果設(shè)波長λ1＝1.31μm的光的波長頻帶為1.26～1.36μm，設(shè)波長λ2＝1.55μm的光的波長頻帶為1.48～1.58μm，則兩波長頻帶間的距離為1.48-1.36＝0.12μm。因此，為了使P波和S波不分離，需要使P-S波長差Δλ小于等于120nm。根據(jù)圖4，相當(dāng)于P-S波長差Δλ＝120nm的分支角θ約為80°，所以分支角θ必須約小于等于80°。但是，考慮到偏差等，可以說是分支角θ約小于等于60°比較合適。在合成分離器中，一般分支角θ約小于等于60°，優(yōu)選設(shè)定為盡可能大的值。特別是，一般認(rèn)為如果把分支角θ設(shè)為約60°，適合實(shí)現(xiàn)較高的隔離，且不會(huì)增大偏振波依賴性。
但是，在以往結(jié)構(gòu)的光合成分離器1中，如果為了提高光的隔離而增大分支角θ，則為了使大大傾斜的芯向與光合成分離器1的長度方向平行的方向彎曲，芯的彎曲部分的沿線長度變長。反之，雖然增大芯的曲率可以縮短芯的沿線長度，但如果芯的曲率過大，則從芯泄漏的光變多。因此，為了抑制光的泄漏，使芯的彎曲部分的沿線長度變長，相應(yīng)地使光合成分離器1的長度和寬度均變大，致使光合成分離器1的尺寸變大。圖5是表示芯3、6之間的分支角θ和光合成分離器1的波導(dǎo)路尺寸(面積)的關(guān)系的圖。根據(jù)圖5可知，如果把分支角θ增大到被認(rèn)為是最佳值的約60°，則光合成分離器1的波導(dǎo)路尺寸成指數(shù)地增加。因此，在以往的光合成分離器1中，高度隔離和波導(dǎo)路尺寸的小型化是不相容的，不可能獲得具有高度隔離特性的小型光合成分離器。并且，如果為了提高隔離而增大波導(dǎo)路尺寸，則由于芯的材料損失導(dǎo)致信號(hào)損失增加。
專利文獻(xiàn)1特開2003-344717號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是為了解決上述技術(shù)問題而提出的，其目的在于，提供一種高度隔離、偏振波依賴性小、而且可以做到小型化的光合成分離器、光集成電路以及使用它們的光收發(fā)器。
本發(fā)明之一的光合成分離器在光波導(dǎo)路中至少形成第1芯和第2芯，其特征在于，第1芯的一方端面與濾波器相對，第2芯相對所述濾波器與第1芯配置在同一側(cè)，并通過所述濾波器與第1芯光學(xué)耦合，第1芯的至少一部分彎曲成朝向配置有第2芯的一側(cè)突出彎曲。
并且，本發(fā)明之二的光合成分離器在光波導(dǎo)路中形成第1芯、第2芯和第3芯，其特征在于，第1芯的端面和第3芯的端面隔著濾波器相對，構(gòu)成光學(xué)耦合，第2芯相對所述濾波器與第1芯配置在同一側(cè)，并通過所述濾波器與第1芯光學(xué)耦合，第1芯和第3芯分別具有彎曲部，并且第1芯的所述彎曲部形成為朝向配置有第2芯的一側(cè)突出彎曲，在第1芯和第3芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部到達(dá)所述光波導(dǎo)路的端邊，在第2芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部到達(dá)與所述光波導(dǎo)路的所述端邊不同的邊。
根據(jù)本發(fā)明之一和之二的光合成分離器，第1芯的至少一部分彎曲成朝向配置有通過濾波器與第1芯光學(xué)耦合地配置的第2芯的一側(cè)突出彎曲。結(jié)果，在濾波器的偏振波依賴性不怎么增大的限度內(nèi)，如果增大濾波器側(cè)端部的第1芯和第2芯形成的夾角(分支角)，則第1芯的傾斜乃至彎曲變小。因此，可以增大第1芯和第2芯的分支角，提高芯之間的隔離，而且通過減小第1芯的彎曲，可以使光合成分離器的尺寸小型化。所以，根據(jù)本發(fā)明可以提供高度隔離且可以小型化的光合成分離器。
在本發(fā)明之一和之二的光合成分離器的實(shí)施方式中，把第1芯的位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向和第1芯的所述濾波器側(cè)的端部的光軸方向形成的夾角設(shè)為θ3，把第1芯的所述濾波器側(cè)的端部的光軸方向和第2芯的所述濾波器側(cè)的端部的光軸方向形成的夾角設(shè)為θ時(shí)，則θ＞2×θ3。通過滿足這種條件，可以提高光的隔離，并且減小光合成分離器的尺寸。
本發(fā)明之三的光合成分離器在光波導(dǎo)路中至少形成第1芯和第2芯，其特征在于，第1芯的一方端面與濾波器相對，第2芯相對所述濾波器與第1芯配置在同一側(cè)，并通過所述濾波器與第1芯光學(xué)耦合，在第1芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向和不存在第1芯的端面的所述光波導(dǎo)路的端邊不平行。
本發(fā)明之四的光合成分離器在光波導(dǎo)路中形成第1芯、第2芯和第3芯，其特征在于，第1芯的端面和第3芯的端面隔著濾波器相對并且光學(xué)耦合，第2芯相對所述濾波器與第1芯配置在同一側(cè)，并通過所述濾波器與第1芯光學(xué)耦合，在第1芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向和不存在第1芯的端面的所述光波導(dǎo)路的端邊不平行。
根據(jù)本發(fā)明之三和之四的光合成分離器，第2芯相對濾波器與第1芯配置在同一側(cè)，在第1芯中位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端部的光軸方向和第1芯的端面未位居的所述光波導(dǎo)路的端邊不平行。如果在濾波器的偏振波依賴性不怎么大的限度內(nèi)，通過在濾波器側(cè)增大第1芯和第2芯形成的分支角，可以提高芯之間的隔離。該情況時(shí)，根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明之三和之四的光合成分離器，沒必要使第1芯中位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端部彎曲成與不存在第1芯的端面的光波導(dǎo)路的端邊平行?；蛘?，根本沒必要使第1芯彎曲。因此，可以增大第1芯和第2芯的分支角，提高芯之間的隔離，而且通過減小第1芯的彎曲程度或者使其形成直線狀，可以使光合成分離器的尺寸小型化。所以，根據(jù)本發(fā)明之三和之四的光合成分離器，可以提供高度隔離且可以小型化的光合成分離器。
在本發(fā)明之三的光合成分離器的實(shí)施方式中，第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面位于與第1芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊不同的端邊，從第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊到第1芯的距離，從第1芯的所述濾波器側(cè)朝向遠(yuǎn)離所述濾波器的一側(cè)逐漸縮小。因此，在該實(shí)施方式中，沒必要通過把第2芯彎曲到第1芯的遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端面所在的光波導(dǎo)路的端面，而使第2芯具有遠(yuǎn)離濾波器側(cè)的端面，因此能夠使本發(fā)明之三的光合成分離器更加小型化。
并且，在上述實(shí)施方式中，從第2芯的遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊到第1芯的距離，從第1芯的濾波器側(cè)朝向遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)逐漸縮小。因此，在濾波器的偏振波依賴性不怎么大的限度內(nèi)，可以增大濾波器側(cè)的第1芯和第2芯形成的分支角，可以使本發(fā)明之三的光合成分離器進(jìn)一步高度隔離并且更加小型化。
在本發(fā)明之四的光合成分離器的實(shí)施方式中，第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面位于與第1芯和第3芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊不同的端邊，從第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊到第1芯的距離，從第1芯的所述濾波器側(cè)朝向遠(yuǎn)離所述濾波器的一側(cè)逐漸縮小，并且從第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊到第3芯的距離，從第3芯的所述濾波器側(cè)朝向遠(yuǎn)離所述濾波器的一側(cè)逐漸增大。
因此，在該實(shí)施方式中，沒必要通過把第2芯彎曲到第1芯和第3芯的遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端面所在的光波導(dǎo)路的端面，而使第2芯具有位于遠(yuǎn)離濾波器側(cè)的端面，因此，能夠使本發(fā)明之四的光合成分離器更加小型化。
并且，在上述實(shí)施方式中，從第2芯的遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊到第1芯的距離，從第1芯的濾波器側(cè)越朝向遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)逐漸縮小。因此，在該實(shí)施方式中，在濾波器的偏振波依賴性不怎么大的限度內(nèi)，可以增大濾波器側(cè)的端部的第1芯和第2芯形成的分支角，可以使本發(fā)明之四的光合成分離器進(jìn)一步高度隔離并且小型化。
另外，在上述實(shí)施方式中，從第2芯的遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端面所在的光波導(dǎo)路的端邊到第3芯的距離，從第3芯的濾波器側(cè)朝向遠(yuǎn)離濾波器的一側(cè)而逐漸加大。因此，沒必要使第3芯的位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端部彎曲成與第2芯的端面所在的光波導(dǎo)路的端邊平行，或者沒必要使第2芯彎曲，能夠使本發(fā)明之四的光合成分離器更加小型化。
在本發(fā)明之三和之四的光合成分離器的其他實(shí)施方式中，第1芯的位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向，與第1芯中遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端面不垂直。因此，在該實(shí)施方式中，沒必要使第1芯的位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端部彎曲成與第1芯的遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端面所在的光波導(dǎo)路的端邊垂直，或者根本沒必要彎曲，能夠使光波導(dǎo)路更加小型化。
在本發(fā)明之四的光合成分離器的另外其他實(shí)施方式中，第3芯的位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向，與第3芯中位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端面不垂直。因此，在該實(shí)施方式中，沒必要使第3芯的位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端部彎曲成與第3芯的遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端面所在的光波導(dǎo)路的端邊垂直，或者根本沒必要彎曲，能夠使光波導(dǎo)路更加小型化。
本發(fā)明之三和之四的光合成分離器的另外其他實(shí)施方式中，因第1芯形成為直線狀，所以沒必要使第1芯彎曲，相應(yīng)地可以縮短第1芯的沿線距離，能夠使光合成分離器更加小型化。
在本發(fā)明之四的光合成分離器的另外其他實(shí)施方式中，第3芯形成為直線狀，所以沒必要使第3芯彎曲，相應(yīng)地可以縮短第3芯的沿線距離，能夠使光合成分離器更加小型化。
在本發(fā)明之三和之四的光合成分離器的另外其他實(shí)施方式中，把在第1芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向和第1芯的端面未位居的所述光波導(dǎo)路的端邊形成的角度設(shè)為θ5時(shí)，滿足0°＜θ5＜30°的條件。結(jié)果，即使在將光纖配置成使不存在第1芯的端面的所述光波導(dǎo)路的端邊與光軸方向平行的情況下，也能充分減小第1芯和光纖等的耦合損失。
在根據(jù)本發(fā)明之一、之二、之三和之四的光合成分離器的另外其他實(shí)施方式的光合成分離器中，第1芯和第2芯隔開一定的間隙，構(gòu)成光學(xué)耦合，第2芯是以多模傳輸光的芯寬度形成的。在該實(shí)施方式中，在第1芯和第2芯之間具有包層并且隔開一定的間隙，所以在第1芯和第2芯之間不易產(chǎn)生光的散射，可以進(jìn)一步提高光的隔離。
并且，在上述實(shí)施方式中，第2芯是以多模傳輸?shù)男緦挾刃纬傻?，所以與單模時(shí)相比，可以擴(kuò)大芯寬度，能夠允許用于收納濾波器的槽的位置的偏移和偏差，可以簡單地進(jìn)行制造。
在本發(fā)明之一、之二、之三和之四的光合成分離器的另外其他實(shí)施方式中，第2芯形成為直線狀。在該實(shí)施方式中，第2芯形成為直線狀，所以能夠使光合成分離器更加小型化。
在根據(jù)本發(fā)明之一、之二、之三和之四的另外其他實(shí)施方式的光合成分離器中，其特征在于，在第2芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向，從與在第2芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面垂直的方向傾斜。如果第1芯和第2芯之間的分支角一定，則通過使第2芯傾斜，可以減小第1芯的傾斜乃至彎曲。因此，能夠使光合成分離器的尺寸更加小型化。
根據(jù)本發(fā)明的光集成電路，其特征在于，將根據(jù)本發(fā)明的光合成分離器安裝在具有復(fù)合光學(xué)功能的光功能集成元件上。
根據(jù)本發(fā)明的光收發(fā)器，其特征在于，具有根據(jù)本發(fā)明的光合成分離器；與所述光合成分離器的任一芯的端面相對的發(fā)光元件；和與所述光合成分離器的任一其他芯的端面相對的受光元件。
根據(jù)本發(fā)明的光收發(fā)器，其特征在于，具有根據(jù)本發(fā)明的光集成電路；與所述光集成電路的任一芯的端面相對的發(fā)光元件；和與所述光集成電路的任一其他芯的端面相對的受光元件。
通過使用本發(fā)明的光合成分離器，可以使光收發(fā)器和光集成電路均實(shí)現(xiàn)高度隔離，并且做到小型化。
另外，本發(fā)明的以上說明的構(gòu)成要素可以被盡可能地任意組合。


圖1是表示以往的光合成分離器的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖2是表示圖1的光合成分離器在增大分支角時(shí)的狀態(tài)的平面圖。
圖3是說明P偏光和S偏光的剪切頻帶的偏移(P-S波長差Δλ)的圖。
圖4是表示芯之間的分支角θ和P-S波長差Δλ的關(guān)系的圖。
圖5是表示芯之間的分支角θ和光合成分離器的波導(dǎo)路尺寸(面積)的關(guān)系的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的光合成分離器的立體圖。
圖7是圖6的光合成分離器的平面圖。
圖8是根據(jù)實(shí)施例1的光合成分離器的作用說明圖。
圖9是表示受光元件的受光角度和受光比率的關(guān)系的圖。
圖10是表示多模芯的傾斜為θ2＝35°時(shí)的芯之間的分支角θ和波導(dǎo)路尺寸的關(guān)系的圖。
圖11是表示多模芯的傾斜為θ2＝20°時(shí)的芯之間的分支角θ和波導(dǎo)路尺寸的關(guān)系的圖。
圖12是表示光合成分離器的不同形式的圖。
圖13是表示本發(fā)明實(shí)施例2的光收發(fā)器的平面圖。
圖14是表示本發(fā)明實(shí)施例3的光收發(fā)器的立體圖。
圖15(a)是圖13的光收發(fā)器的平面圖，(b)(c)均是(a)的局部放大圖。
圖16是根據(jù)實(shí)施例3的光收發(fā)器的作用說明圖。
圖17是表示與傾斜的芯耦合后的光纖的概略圖。
圖18是表示在與芯之間產(chǎn)生間隙的光纖的概略圖。
圖19是表示在與芯之間產(chǎn)生間隙的光纖的概略圖。
圖20是表示芯的傾斜θ5與芯和光纖芯之間的間隙大小的關(guān)系的圖。
圖21是表示芯和光纖之間的間隙大小與耦合損失的關(guān)系的圖。
圖22(a)(b)是表示在深度方向上，在芯和光纖芯之間產(chǎn)生間隙的狀態(tài)的平面圖和縱剖面圖。
圖23是表示實(shí)施例3的光合成分離器的變形例的平面圖。
圖24是表示實(shí)施例3的光合成分離器的其他變形例的平面圖。
圖25是表示實(shí)施例4的光合成分離器的平面圖。
圖26是表示本發(fā)明實(shí)施例5的光收發(fā)器的平面圖。
圖27是表示實(shí)施例5的變形例的平面圖。
圖28是說明實(shí)施例5的變形例的制造工序的平面圖。
圖29是表示本發(fā)明實(shí)施例6的光收發(fā)器的平面圖。
圖30是表示實(shí)施例6的變形例的平面圖。
圖31是表示本發(fā)明實(shí)施例7的光收發(fā)器的平面圖。
圖32是說明實(shí)施例7的光收發(fā)器的制造工序的平面圖。
圖33是說明實(shí)施例7的光收發(fā)器的變形例的平面圖。
圖中11…光合成分離器；13…下包層；13A、13B…下包層的端面；13C…下包層的側(cè)面；21…上包層；15…芯(第1芯)；16…芯(第3芯)；17…芯(第2芯)；19、46…薄膜濾波器；20…受光元件；23、24…校準(zhǔn)槽；36…發(fā)光元件；49…薄膜濾波器。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，當(dāng)然本發(fā)明不限于以下實(shí)施方式。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的光合成分離器(光波導(dǎo)路)11的立體圖，圖7是表示去除上包層21的狀態(tài)下的光合成分離器11的平面圖。在該光合成分離器11中，在基板12上形成有平板狀的下包層13。在凹陷設(shè)于下包層13表面上的芯槽14內(nèi)形成有3個(gè)芯15、16、17。芯15(第1芯)和芯16(第3芯)構(gòu)成彎曲后的主芯，主芯的兩端(芯15、16的位于遠(yuǎn)離后述的薄膜濾波器19一側(cè)的端部)到達(dá)下包層13的兩端面，在下包層13的兩端部，芯15、16的端部形成為直線狀，并且與下包層13的長度方向平行地延伸。另外，主芯的中央部彎曲成S狀，利用從上包層21的上面到基板12通過切割或激光切割而切入的切槽18，使主芯在彎曲部分分離成芯15和芯16。在切槽18內(nèi)插入由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的薄膜濾波器19，芯15的端面和芯16的端面露出于切槽18內(nèi)，隔著薄膜濾波器19相對并且相互光學(xué)耦合。該薄膜濾波器19例如是具有透過波長λ1(＝1.31μm)的波長區(qū)域的光、反射波長λ2(＝1.55μm)的波長區(qū)域的光的特性的濾波器。
上包層21和下包層13由玻璃或透光性樹脂形成，芯15、16、17由折射率大于上下包層21、13的玻璃或透光性樹脂形成。特別是，利用樹脂形成上下包層21、13和芯15、16、17的樹脂波導(dǎo)路可以通過復(fù)制批量生產(chǎn)，所以能夠獲得低成本的合成分離器。
圖8是將濾波器部分放大表示的示意圖。芯17(第2芯)延伸成直線狀，相對切槽18與芯15配置在同一側(cè)。并且，芯17被配置在芯15的彎曲部分為凸?fàn)畹囊粋?cè)。如圖8所示，芯17的內(nèi)側(cè)端面在芯15的側(cè)面隔開3～15μm的間隙相鄰，芯15的端部和芯17的端部通過薄膜濾波器19光學(xué)耦合。芯17的一部分露出于切槽18內(nèi)。并且，芯17的外側(cè)端部到達(dá)下包層13的側(cè)面。
在該光合成分離器11中，在芯15、16的端面連接光纖。在圖7中，將光電二極管等的受光元件20配置成與芯17的端面相對，但也可以在芯17的端面連接光纖。
但是，在該光合成分離器11中，例如圖7所示，從光纖向芯15入射波長λ1(＝1.31μm)的光和波長λ2(＝1.55μm)的光，并在芯15進(jìn)行傳輸時(shí)，從芯15的端面朝向薄膜濾波器19射出的光中，波長λ1的光透過薄膜濾波器19入射到芯16，在芯16進(jìn)行傳輸并從芯16的端面射出，與光纖耦合。另外，在芯15進(jìn)行傳輸并從端面朝向薄膜濾波器19射出的波長λ2的光，在薄膜濾波器19反射并入射到芯17內(nèi)，在芯17進(jìn)行傳輸并從芯17的端面射出，在受光元件20被受光。即，進(jìn)行分離動(dòng)作。另一方面，在向芯16入射波長λ1的光的情況下，該光透過薄膜濾波器19入射到芯15，在芯15進(jìn)行傳輸并從芯15的端面射出。另外，雖然省略說明，作為與分離動(dòng)作相反的動(dòng)作，可以進(jìn)行合成動(dòng)作。
此處，如上所述，芯15的端部和芯17的端部在結(jié)構(gòu)上不連接，而是隔開適當(dāng)?shù)拈g隙(例如10μm)相鄰，所以從芯16射出并透過薄膜濾波器19入射到芯15的光的一部分難以向芯17散射并在芯17內(nèi)傳輸。當(dāng)然，芯15和芯17也可以連接。
并且，芯15形成相對波長λ1、λ2的光以單模傳輸?shù)膶挾?，?6形成相對波長λ1的光以單模傳輸?shù)膶挾?，?7形成相對波長λ2的光以多模傳輸?shù)膶挾?。因此，?7的寬度大于芯15、16的寬度。這是因?yàn)樾?7的芯長度短，幾乎可以忽視起因于傳輸模式的信號(hào)延遲。單模芯的芯寬度細(xì)約6μm左右，所以如果薄膜濾波器19的位置發(fā)生偏移，則在薄膜濾波器19反射后的光(分離光)和芯的耦合效率大大降低，但多模芯的芯寬度較粗大于等于10μm(例如10～60μm)，所以即使薄膜濾波器19的位置少許偏移時(shí)，在薄膜濾波器19反射后的光和芯的耦合效率穩(wěn)定。因此，在向上下包層21、13切入切槽18時(shí)，切槽18的位置的偏差、偏移等的允許程度變大，光合成分離器11的制造工序變?nèi)菀?，可以?shí)現(xiàn)光合成分離器11的性能提高和低成本化。當(dāng)然，如果切槽18的加工精度較高，也可以使芯17形成為以單模傳輸?shù)男緦挾取?br> 如果多模的芯17的寬度約大于等于10μm，可以放寬切槽18的位置精度，所以容易進(jìn)行制造。并且，如果芯17的寬度約小于等于60μm，則由于可以使用耦合損失小的市場銷售的多模用玻璃纖維，所以是理想的。另外，雖然在下包層13和芯17的折射率的差不取大于1％的情況下，在多模的芯17的彎曲部分產(chǎn)生較大的損失，但如果象該實(shí)施例那樣使芯17形成為直線狀，則可以消除彎曲部分的損失。
多模的芯17的形狀可以是寬度＝高度，也可以使寬度和高度不同。并且，通過使多模的芯17的高度與單模的芯15、16的高度一致，可容易制造芯15、16、17。
圖8是表示薄膜濾波器19附近的各芯15、16、17的位置關(guān)系的圖。芯15的端部的光軸相對光合成分離器11的長度方向形成角度θ3(把該角度稱為偏轉(zhuǎn)角度)，芯15的端部的光軸和芯17形成角度θ(分支角)，芯17相對光合成分離器11的寬度方向僅傾斜θ2(稱為芯17的傾斜)。因此，在這些角度之間具有θ3+θ+θ2＝90°的關(guān)系。另外，芯15的端部的光軸相對垂直于薄膜濾波器19的法線所形成的角度和芯17的光軸相對垂直于薄膜濾波器19的法線所形成的角度必須大致相等，但芯17形成為多模，其寬度較寬，所以也可以把從相對芯17的長度方向傾斜的方向入射的光導(dǎo)入芯17內(nèi)進(jìn)行傳輸。因此，芯17的方向相對薄膜濾波器19的法線可以從與芯15對稱的方向偏出許多。
多模的芯17如上所述相對與光合成分離器11的側(cè)面垂直的法線僅傾斜角度θ2，但當(dāng)然也可以與光合成分離器11的側(cè)面垂直。但是，如果芯17相對光合成分離器11的側(cè)面傾斜(θ2≠0)，在受光元件20對從芯17輸出的光進(jìn)行受光時(shí)，受光元件20接受從傾斜方向入射的光，所以被認(rèn)為受光元件20的受光效率降低。圖9是表示把向受光元件20垂直入射光時(shí)的受光量設(shè)為1時(shí)，受光元件20的受光角度(θ2)和受光量的比率的關(guān)系的圖。該關(guān)系是通過使用菲涅爾公式和斯內(nèi)爾定律來算出光電二極管的受光面的反射而得到的。參照圖6可知，即使受光元件20的受光角度(θ2)約為35°，受光元件20的受光量也很充足(98％)。因此，芯17的傾斜θ2只要小于等于35°就足夠了。
如果考慮受光元件20的受光效率，優(yōu)選芯17的傾斜θ2小于等于35°，即，理想的是芯17的傾斜θ2＝0°。但是，如果使芯15和芯17之間的分支角θ一定，通過增大芯17的傾斜θ2，可以減小芯15的偏轉(zhuǎn)角度θ3(＝90°-θ-θ2)，所以能夠縮短芯15的彎曲部分的沿線長度，相應(yīng)地可以減小光合成分離器11的波導(dǎo)路尺寸。因此，作為芯17的傾斜θ2，優(yōu)選在小于等于35°的范圍內(nèi)考慮波導(dǎo)路尺寸來確定。
下面，說明分支角θ。如以往示例所說明的那樣，如果考慮偏振波依賴性和芯之間的隔離，優(yōu)選分支角θ為小于等于60°的盡可能大的值。
圖10是表示分支角θ和波導(dǎo)路尺寸的關(guān)系的圖。圖10中的實(shí)線表示把芯17的傾斜(受光元件20的受光角度)設(shè)為θ2＝35°時(shí)，芯15和芯17之間的分支角θ和波導(dǎo)路尺寸的關(guān)系。另外，虛線表示以往結(jié)構(gòu)的分支角θ和波導(dǎo)路尺寸的關(guān)系。根據(jù)圖10可知，在以往結(jié)構(gòu)中如果分支角θ變大，則波導(dǎo)路尺寸變大。這是因?yàn)榉种Ы铅茸兇髸r(shí)，芯的彎曲部分的沿線長度變長(參照圖2)。而在本發(fā)明中，如果分支角θ變大，則波導(dǎo)路尺寸變小。這是因?yàn)槿绻?5和芯17之間的分支角θ變大，則芯15的偏轉(zhuǎn)角度θ3變小，相應(yīng)地可以縮短芯15的彎曲部分的沿線長度。結(jié)果，在θ2＝35°時(shí)，如果使分支角θ大于等于37°，則與以往結(jié)構(gòu)相比，可以使波導(dǎo)路尺寸變得非常小，在分支角θ的最佳值60°附近，其差別就更明顯。并且，根據(jù)圖5可知，在以往結(jié)構(gòu)中分支角θ為60°時(shí)，波導(dǎo)路尺寸大于等于140mm2，而本發(fā)明的光合成分離器11根據(jù)圖10可知，即使在分支角θ為30°的情況下，波導(dǎo)路尺寸約為80mm2，所以根據(jù)本發(fā)明的光合成分離器11，即使在分支角θ為30°的情況下，與以往結(jié)構(gòu)將分支角θ設(shè)為60°時(shí)相比，也可以減小波導(dǎo)路尺寸。
同樣，圖11中的實(shí)線表示把芯17的傾斜(受光元件的受光角度)設(shè)為θ2＝20°時(shí)，本發(fā)明的分支角θ和波導(dǎo)路尺寸的關(guān)系，虛線表示以往結(jié)構(gòu)的分支角θ和波導(dǎo)路尺寸的關(guān)系。在θ2＝20°時(shí)，如果使分支角θ大于47°，與以往示例相比，可以減小波導(dǎo)路尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)，在不怎么增大偏振波依賴性的限度(即，分支角θ□60°)內(nèi)，通過盡可能地增大分支角θ，可以實(shí)現(xiàn)光合成分離器11的高度隔離，同時(shí)減小光合成分離器11的波導(dǎo)路尺寸，所以能夠?qū)崿F(xiàn)可以做到高度隔離和小型化的光合成分離器11的結(jié)構(gòu)。
另外，在本發(fā)明中，通過使芯17形成為直線狀來向光合成分離器11的側(cè)面引導(dǎo)，可以縮短芯17的長度，所以在用樹脂等材料損失大的材料制造芯17時(shí)，具有可以降低損失的效果。同樣，通過光合成分離器11的小型化，縮短芯15的彎曲部分的沿線長度，所以在用樹脂等材料損失大的材料制造芯15時(shí)，可以降低損失。
此處，如果使芯15的偏轉(zhuǎn)角度θ3小于分支角θ的一半(即，θ3＜θ/2)，則越小越可以使光合成分離器11的波導(dǎo)路尺寸越小，同時(shí)可以提高光的隔離。
根據(jù)以上說明，通過把芯15的偏轉(zhuǎn)角度θ3設(shè)為約40°以下，把分支角θ設(shè)為37°～80°之間，可以提高光的隔離，并且減小波導(dǎo)路尺寸。此處，把分支角θ的上限設(shè)為80°，是因?yàn)橥ㄟ^減小偏差可以接近理論上限值。并且，如果把偏轉(zhuǎn)角度θ3設(shè)為8°～12°，把分支角θ設(shè)為40°～70°，可以提高隔離和減小芯片尺寸的效果進(jìn)一步得到提高。另外，芯17的傾斜θ2優(yōu)選為0°～35°左右。在本實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)角度θ3＝10°，分支角θ＝60°，芯17的傾斜θ2＝20°。
在形成光合成分離器11時(shí)，如果將上下包層21、13的厚度分別減薄5～50μm左右，在上包層21的上方不設(shè)置其他基板等，可以容易進(jìn)行切槽18的加工。另外，也可以不設(shè)置上包層21。
并且，在向芯15、16連接光纖時(shí)，如圖12的光合成分離器22所示，在使芯15、16和光纖耦合的部位，可以在基板12設(shè)置V型槽狀的校準(zhǔn)槽23、24。校準(zhǔn)槽23、24形成為V型槽狀，所以通過嵌入光纖，可以使光纖的光軸與芯15、16一致。該情況時(shí)，如果用Si等制作基板12，可以利用各向異性蝕刻容易形成V型槽狀的校準(zhǔn)槽23、24。
(實(shí)施例2)圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的光合成分離器25的平面圖，省略表示上包層21(另外，在此后的附圖中也省略上包層21)。在該光合成分離器25中，不設(shè)置實(shí)施例1的芯16，在下包層13的端面粘貼薄膜濾波器19。并且，在薄膜濾波器19分離后的波長λ1的光直接入射到嵌入校準(zhǔn)槽24的光纖中。
(實(shí)施例3)圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的光合成分離器26的立體圖，圖15(a)是表示去除上包層21的狀態(tài)下的光合成分離器26的平面圖，圖15(b)(c)均是圖15(a)的局部放大圖。另外，圖16是將圖15(a)的芯17附近放大表示的圖。在該光合成分離器26中，在基板12上形成有矩形平板狀的下包層13。在凹陷設(shè)于下包層13表面上的芯槽14內(nèi)形成有3個(gè)芯15、16、17。芯15(第1芯)和16芯(第3芯)構(gòu)成直線狀的主芯。芯15和芯16隔著薄膜濾波器19相互光學(xué)耦合，芯15、16的外側(cè)端面分別到達(dá)下包層13的兩端面13A、13B。
芯17(第2芯)的一方端面與薄膜濾波器19相對，芯17相對薄膜濾波器19與芯15配置在同一側(cè)，并通過薄膜濾波器19與芯15光學(xué)耦合，芯17的另一方端面到達(dá)下包層13的側(cè)面13C。但是，芯17與芯15的側(cè)面隔開3～15μm的間隙相鄰，在芯15的側(cè)面和芯17之間設(shè)置有下包層13。并且，下包層13和芯15、16、17的上面由矩形平板狀的上包層21覆蓋著。
如圖15所示，芯15形成為直線狀，在平視時(shí)與下包層13的側(cè)面13C(芯17的與薄膜濾波器19相反側(cè)的端面露出的邊)不平行，而相對側(cè)面13C斜著傾斜。即，芯15傾斜，以使從下包層13的側(cè)面13C到芯15的距離d1隨著從芯15的薄膜濾波器19側(cè)朝向位于遠(yuǎn)離薄膜濾波器19一側(cè)的端部逐漸變小。因此，與芯15的光軸α平行的方向與芯15的遠(yuǎn)離薄膜濾波器19一側(cè)的端面或下包層13的端面13A不垂直，而從垂直的方向傾斜。
同樣，芯16也形成為直線狀，在平視時(shí)與下包層13的側(cè)面13C不平行，而相對側(cè)面13C傾斜。即，芯16傾斜，以使從下包層13的側(cè)面13C到芯16的距離d2隨著從芯16的薄膜濾波器19側(cè)朝向位于遠(yuǎn)離薄膜濾波器19一側(cè)的端部而逐漸變大。因此，與芯16的光軸β平行的方向與芯16的外側(cè)端面或下包層13的端面13B不垂直，而從垂直的方向傾斜。
另外，在該實(shí)施例中，芯15形成為相對波長λ1、λ2的光以單模傳輸?shù)膶挾?，?6形成為相對波長λ1的光以單模傳輸?shù)膶挾取２⑶?，?yōu)選使芯17形成為相對波長λ2的光以多模傳輸?shù)膶挾?，以使在薄膜濾波器19的位置少許偏移時(shí)，在薄膜濾波器19反射后的分離光和芯17的耦合效率穩(wěn)定。
在根據(jù)實(shí)施例3的光合成分離器26中，使芯15的光軸α的方向相對下包層13的側(cè)面13C傾斜，所以沒必要使芯15彎曲，可以使芯15形成為直線狀。在使芯15彎曲的情況下，必須使芯15緩慢彎曲，所以在芯15的長度方向的光合成分離器26的長度變長，但如果使芯15形成為直線狀，不需要用于使芯15彎曲的長度，可以縮短光合成分離器26的長度。因此，相對下包層13的側(cè)面13C傾斜設(shè)置直線狀的芯15(即，如果把芯15的光軸α與下包層13的側(cè)面13C形成的角度設(shè)為θ5，則把芯15設(shè)置成θ5＞0)，并且盡可能地減小芯15與側(cè)面13C形成的角度θ5(以下稱為芯15的傾斜)，由此可以實(shí)現(xiàn)光合成分離器26的小型化。并且，由于可以縮短芯15的長度，所以特別是在芯15使用因材料形成的損失大的樹脂等材料時(shí)，可以減小芯15的插入損失。并且，如果芯15形成為直線狀，則可以消除起因于彎曲部分的插入損失，能夠減小芯15的插入損失。但是，另一方面，如果芯15的傾斜θ5過小，則芯15和芯17之間的分支角θ變大，所以偏振波依賴性變大。特別是，芯15與側(cè)面13C平行時(shí)的偏振波依賴性變差。所以，芯15需要傾斜一定程度。
下面，說明芯15的傾斜θ5的優(yōu)選值的范圍。如圖16所示，假設(shè)芯15相對光合成分離器26的長度方向(與側(cè)面13C平行的方向)僅傾斜θ5，芯17相對光合成分離器26的寬度方向僅傾斜θ2(以下稱為芯17的傾斜)，則芯15和芯17之間的分支角θ具有關(guān)系θ5+θ+θ2＝90°。作為芯17的傾斜θ2，如前面所述，優(yōu)選在35°以下的范圍內(nèi)考慮波導(dǎo)路尺寸來確定。并且，分支角θ優(yōu)選為80°以下。另外，考慮到分支角的偏差，優(yōu)選為60°以下。因此，雖然芯15的傾斜θ5只要θ5＞0即可，但考慮到偏振波依賴性和受光元件20的受光效率等，在不增大光合成分離器26的尺寸的范圍內(nèi)，優(yōu)選θ5為某種程度的較大值。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選θ5＞1°。
另一方面，如果芯15的傾斜θ5較大，則光合成分離器26的寬度變大，縮短光合成分離器26長度的效果被抵消。因此，必須考慮光合成分離器26的寬度以及尺寸來確定芯15的傾斜的上限值，除此以外還要考慮光纖和芯15的光耦合效率。為了改善傾斜的芯15和光纖的耦合效率，如圖17所示，優(yōu)選傾斜剪切光纖27的前端，使芯15的端面和光纖芯28的端面平行(關(guān)于發(fā)光元件或受光元件和芯的關(guān)系也相同)。這樣，如果使芯15的端面和光纖芯28的端面平行，可以獲得與芯15不傾斜時(shí)相同的光耦合效率。
但是，如圖18所示，在連接前端被垂直剪切的光纖27的情況下，在芯15和光纖芯28之間產(chǎn)生間隙δ。并且，即使在使用前端被傾斜剪切的光纖27的情況下，如果光纖27的方向旋轉(zhuǎn)180°，則如圖19所示，產(chǎn)生更大的間隙δ(大約為圖18所示情況的2倍)。這樣產(chǎn)生的間隙δ，根據(jù)圖18和圖19可知，芯15的傾斜θ5越大，芯15和光纖芯28之間的間隙就越大，兩者間的耦合損失增加，導(dǎo)致芯15和光纖27之間的耦合效率降低。因此，在芯15的傾斜θ5過大的情況下，根據(jù)光纖27的連接情況，有可能導(dǎo)致其與光纖27的耦合效率的下降。
圖20是表示如圖18所示前端被垂直剪切的光纖27和芯15之間的間隙δ和芯15的傾斜θ5的關(guān)系的圖。另外，圖21是表示通過模擬求出芯15和光纖芯28之間的間隙δ與兩者間的光耦合損失的關(guān)系的結(jié)果示意圖。其中，圖21是通過改變與端面13A垂直的芯15和前端被垂直剪切的光纖芯28的距離來求出耦合損失的，并且未考慮回轉(zhuǎn)損失。根據(jù)圖20和圖21，只要芯15的傾斜θ5大概在30°以下，則其間隙δ也會(huì)在40μm以下，不是很大，耦合損失約為0.4dB，不是很大。另外，如果芯15的傾斜θ5為20°以下，則間隙δ約為20μm以下，可以把起因于間隙δ的耦合損失抑制到0.1dB以下。此外，如果芯15的傾斜θ5為15°以下，則間隙δ約為15μm以下，起因于該間隙δ的耦合損失為0.05dB，是幾乎可以忽視的值。并且，如果芯15的傾斜θ5為10°以下，則間隙δ約為10μm以下，起因于該間隙δ的耦合損失大概為0dB。
但是，如果使芯15的傾斜θ5為30°以下，可以把因芯15和光纖芯28之間的間隙造成的耦合損失抑制得更小，所以，芯15的傾斜優(yōu)選0°＜θ5＜30°。
并且，如果使芯15大概為6°以上，可以降低在芯15的端面或光纖芯28的端面的回轉(zhuǎn)損失。因此，作為芯15的傾斜θ5，6°～15°左右較合適，更優(yōu)選7°～10°。特別是作為優(yōu)選值，可以列舉為分支角θ＝60°，芯17的傾斜θ2＝22°，芯15的傾斜θ5＝8°。
此處說明了前端被垂直剪切的光纖的情況，但前端被傾斜剪切的光纖的角度不合適的情況，或如圖19所示把前端被傾斜剪切的光纖旋轉(zhuǎn)180°的情況也相同。特別是，在利用V型槽狀的校準(zhǔn)槽來定位前端被傾斜剪切的光纖27(光纖導(dǎo)線束)的情況下，使其前端的角度與芯15的端面完全一致需要許多工時(shí)，但如果根據(jù)本實(shí)施例，在以耦合損失小的狀態(tài)連接芯15和光纖27的狀態(tài)下，可以降低回轉(zhuǎn)損失，使光纖27和芯15耦合。此處，說明了芯15的情況，但芯16與光纖等的耦合時(shí)的情況也相同。
另外，此處所說明的方案，如圖22(a)所示的平面圖那樣，也可以適用于芯15與端面13A垂直的情況。即，如圖22(b)的縱剖面圖所示，通過使芯15的端面或光纖27的前端在深度方向傾斜，可以降低回轉(zhuǎn)損失。此時(shí)，優(yōu)選傾斜的芯15的端面和光纖27的前端平行，但在一方是垂直面的情況下或傾斜的芯15的端面和傾斜的光纖27的前端有可能不平行的情況下，只要使傾斜的芯15的端面或傾斜的光纖27的前端面的傾斜達(dá)到上述范圍內(nèi)，就可以把耦合損失抑制得較小。
基于相同理由，通過使芯16形成為直線狀，并使其相對光合成分離器26的長度方向傾斜，可以實(shí)現(xiàn)光合成分離器26的小型化。此處，芯16的光軸β方向的傾斜可以根據(jù)與芯15的耦合效率來限制，但通常優(yōu)選具有與芯15相同的傾斜。
另外，在該實(shí)施例中，在向芯15、16連接光纖的情況下，如圖23所示的光合成分離器29那樣，可以在基板12上，對應(yīng)使芯15、16和光纖耦合的部位，設(shè)置V型槽狀的校準(zhǔn)槽23、24。
另外，為了避免在端面被垂直剪切的光纖芯和光合成分離器的芯15、16之間產(chǎn)生間隙，如圖24所示，下包層13的端面13A、13B可以分別形成為與芯15、16的光軸方向垂直的面。結(jié)果，在圖24所示變形例中，下包層13形成為平行四邊形(雖然未圖示，但上包層21也相同)。
(實(shí)施例4)圖25是表示本發(fā)明的實(shí)施例4的光合成分離器30的平面圖，省略表示上包層21。在該光合成分離器30中，未設(shè)置實(shí)施例3的芯16，在與直線狀的芯15和芯17的端面相對的位置，在下包層13的端面粘貼薄膜濾波器19。并且，在薄膜濾波器19分離后的波長λ1的光直接入射到嵌入校準(zhǔn)槽24的光纖。
(實(shí)施例5)圖26是表示本發(fā)明實(shí)施例5的光收發(fā)器(光傳輸器)35的平面圖。在該光收發(fā)器35中，在與芯16的端面相對的位置設(shè)置射出波長λ1的光的半導(dǎo)體激光元件等的發(fā)光元件36，在與芯17的端面相對的位置設(shè)置受光元件20。并且，在設(shè)置在與芯15相對的位置的校準(zhǔn)槽23連接光纖(未圖示)。
受光元件20被安裝在下包層13的側(cè)面，相對光的射出方向，受光角度約為0°～35°左右(優(yōu)選20°左右)。另外，可以把受光元件20直接配置在芯片上，也可以進(jìn)行分立安裝。
但是，從發(fā)光元件36射出的波長λ1的光在芯16進(jìn)行傳輸，并透過薄膜濾波器19入射到芯15內(nèi)，向光纖傳輸。相反，從光纖傳輸過來的波長λ2的光在芯15進(jìn)行傳輸，在薄膜濾波器19被反射進(jìn)入芯17內(nèi)，到達(dá)受光元件20。
如果與受光元件20相連接的多模的芯17的寬度為10μm以上，則與單模芯相比，可以增大薄膜濾波器19的位置偏移范圍。并且，為了實(shí)現(xiàn)高速化，需要減小受光元件20接受的噪聲因素，所以需要減小受光元件20的受光面積。此時(shí)，可以通過根據(jù)受光元件20的受光面來減小多模芯17的尺寸(例如，如果受光元件20的受光寬度為60μm，則使芯寬度為60μm以下)來對應(yīng)。
圖27是表示實(shí)施例5的變形例的光收發(fā)器(光傳輸器)37的平面圖。在該光收發(fā)器37中，與圖26的光收發(fā)器35的不同之處是使用芯15和16形成為直線狀的實(shí)施例3的光合成分離器，其他和圖26的光收發(fā)器35相同。
圖28(a)(b)是說明圖27所示的光收發(fā)器37的制造工序的圖。圖28(a)表示硅晶片31，在其上假設(shè)用切割線CT劃分的格狀的芯片區(qū)域，利用硅晶片31的各向異性蝕刻在各芯片區(qū)域內(nèi)一次形成校準(zhǔn)槽23。通過按圖28(a)所示進(jìn)行配置，使校準(zhǔn)槽23的縱長方向相互平行，同時(shí)與硅晶片31的直線狀的邊垂直。圖28(b)是將圖28(a)中用橢圓包圍的區(qū)域放大表示的圖。在硅晶片31形成校準(zhǔn)槽23后，如圖28(b)所示，在各芯片區(qū)域內(nèi)形成下包層13，同時(shí)在下包層13的上面形成芯15、16、17，在其上設(shè)置上包層21。并且，在各芯片區(qū)域內(nèi)安裝受光元件20和發(fā)光元件36。然后，沿著切割線CT切割硅晶片31，在基板12(硅晶片31)上形成光收發(fā)器37。然后，通過切割在各芯片的上面切入切槽18，向切槽18內(nèi)插入薄膜濾波器19，完成光收發(fā)器37的制造。
(實(shí)施例6)圖29是表示本發(fā)明實(shí)施例6的光集成電路38的平面圖。在該光集成電路38中包括實(shí)施例1的光合成分離器11。芯41分支成芯40和芯39，芯39連接光合成分離器11的芯15。并且，芯16分支成芯42和芯43。
但是，在從芯41傳輸波長λ1的光和波長λ2的光時(shí)，該光分支到芯40和芯39，從芯40一端射出波長λ1的光和波長λ2的光。并且，在芯39進(jìn)行傳輸?shù)墓馔ㄟ^芯15，在薄膜濾波器19反射的波長λ2的光在芯17進(jìn)行傳輸，并從芯17的端面射出。另外，透過薄膜濾波器19的波長λ1的光在芯16進(jìn)行傳輸，分支到芯42和芯43，從芯42、43的端面均射出波長λ1的光。
圖30是實(shí)施例6的變形例，表示使用具有直線狀的芯15、16的實(shí)施例3的光合成分離器26來代替光合成分離器11的光集成電路44。
(實(shí)施例7)圖31是表示本發(fā)明實(shí)施例7的光收發(fā)器(3波長光傳輸器)45的平面圖。在該光收發(fā)器45中，芯16和芯15隔著薄膜濾波器46相對并且光學(xué)耦合，具有以多模傳輸波長λ3(＝1.49μm)的光的芯寬度的芯17被設(shè)置成通過薄膜濾波器46與芯15光學(xué)耦合。并且，芯15和芯47隔著薄膜濾波器49相對并且光學(xué)耦合，芯48被設(shè)置成通過薄膜濾波器49與芯47光學(xué)耦合。薄膜濾波器46被插入切槽18內(nèi)，具有透過波長λ1(＝1.31μm)的光、反射波長λ3(＝1.49μm)的光的特性。并且，薄膜濾波器49被插入切槽50內(nèi)，具有透過波長λ1(＝1.31μm)的光和波長λ3(＝1.49μm)的光、反射波長λ2(＝1.55μm)的光的特性在芯16的端面配置發(fā)光元件36，在芯17的端面配置受光元件20。并且，在基板12的上面形成用于定位連接芯47、48的光纖的V型槽狀的校準(zhǔn)槽51、52。
但是，在該光收發(fā)器45中，在從設(shè)置在校準(zhǔn)槽51的光纖向芯47內(nèi)入射波長λ2的光和波長λ3的光時(shí)，在芯47進(jìn)行傳輸?shù)牟ㄩLλ2的光和波長λ3的光中，波長λ2的光通過薄膜濾波器49被反射，在薄膜濾波器49反射后的波長λ2的光入射到芯48，在芯48進(jìn)行傳輸，并向設(shè)置在校準(zhǔn)槽52的光纖射出。另外，從芯47的端面射出并透過薄膜濾波器49的波長λ3的光，在芯15進(jìn)行傳輸并在薄膜濾波器46反射。在薄膜濾波器46反射后的波長λ3的光在芯17進(jìn)行傳輸，由受光元件20受光。
并且，從發(fā)光元件36射出的波長λ1的光入射到芯16，在芯16內(nèi)進(jìn)行傳輸?shù)牟ㄩLλ1的光透過薄膜濾波器46入射到芯15，在芯15進(jìn)行傳輸?shù)牟ㄩLλ1的光再次透過薄膜濾波器49入射到芯47，在芯47進(jìn)行傳輸，并與校準(zhǔn)槽51的光纖耦合。
在這種光收發(fā)器45中，薄膜濾波器49為了將波長λ2和波長λ3的波長差較小的光分離，需要減小P-S波長差。為此，需要減小在薄膜濾波器49的分支角。因此，把在薄膜濾波器49的芯47和芯48之間的分支角θ4設(shè)為20°，而把在薄膜濾波器46的芯15和芯17之間的分支角θ設(shè)為60°以提高隔離。并且，把受光元件20的受光角度(芯17的傾斜θ2)設(shè)為20°。
在該光收發(fā)器45中，在薄膜濾波器46的附近，采用和實(shí)施例1的光合成分離器11相同的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)小型化，在薄膜濾波器49處的分支角θ4較小，所以依然能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，作為整體來說，可以制造小型的3波長光傳輸器。
另外，在該光收發(fā)器45中，如圖32所示，如果配置成使兩個(gè)光收發(fā)器45旋轉(zhuǎn)對稱，則各個(gè)切槽50排列成一直線狀，各個(gè)切槽18也排列成一直線狀，所以如果在制造工序中按照圖32所示配置進(jìn)行制造，可以通過切割沿著線C1-C1一次形成切槽50，可以通過切割沿著線C2-C2一次形成切槽18，所以制造效率良好。
圖33是實(shí)施例7的光收發(fā)器45的變形例，使芯15、16、47、48形成為相對下包層13的側(cè)面傾斜的直線狀，并使校準(zhǔn)槽51、52也相應(yīng)地傾斜。
如以上實(shí)施例說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的光合成分離器，可以在不增大P-S波長差、提高光的隔離的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)光合成分離器的小型化。因此，即使是使用了該光合成分離器的光集成電路或光收發(fā)器，也能在保持光的隔離的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)小型化。
權(quán)利要求
1.一種光合成分離器，在光波導(dǎo)路中至少形成第1芯和第2芯，其特征在于，使第1芯的一方的端面與濾波器相對，在相對所述濾波器的第1芯的同一側(cè)配置第2芯，使其通過所述濾波器與第1芯光學(xué)耦合，把第1芯的至少一部分彎曲成朝向配置有第2芯的一側(cè)突出彎曲。
2.一種光合成分離器，在光波導(dǎo)路中形成有第1芯、第2芯和第3芯，其特征在于，第1芯的端面和第3芯的端面隔著濾波器相對，并構(gòu)成光學(xué)耦合，第2芯相對所述濾波器與第1芯配置在同一側(cè)，并通過所述濾波器與第1芯光學(xué)耦合，第1芯和第3芯分別具有彎曲部，并且第1芯的所述彎曲部形成為朝向配置有第2芯的一側(cè)突出彎曲，在第1芯和第3芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部到達(dá)所述光波導(dǎo)路的端邊，在第2芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部到達(dá)與所述光波導(dǎo)路的所述端邊不同的邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光合成分離器，其特征在于，當(dāng)把第1芯的位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向與第1芯的所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向所形成的夾角設(shè)為θ3，把第1芯的所述濾波器側(cè)的端部的光軸方向與第2芯的所述濾波器側(cè)的端部的光軸方向所形成的夾角設(shè)為θ時(shí)，滿足關(guān)系θ＞2×θ3。
4.一種光合成分離器，在光波導(dǎo)路中至少形成第1芯和第2芯，其特征在于，使第1芯的一方的端面與濾波器相對，在相對所述濾波器的第1芯的同一側(cè)配置第2芯，使其通過所述濾波器與第1芯光學(xué)耦合，在第1芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向與不存在第1芯的端面的所述光波導(dǎo)路的端邊不平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光合成分離器，其特征在于，第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面位于與第1芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊不同的端邊，從第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊到第1芯的距離，從第1芯的所述濾波器側(cè)朝向遠(yuǎn)離所述濾波器的一側(cè)而逐漸縮小。
6.一種光合成分離器，在光波導(dǎo)路中形成第1芯、第2芯和第3芯，其特征在于，第1芯的端面和第3芯的端面隔著濾波器相對，并構(gòu)成光學(xué)耦合，第2芯相對所述濾波器與第1芯配置在同一側(cè)，并通過所述濾波器與第1芯光學(xué)耦合，在第1芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向與不存在第1芯的端面的所述光波導(dǎo)路的端邊不平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光合成分離器，其特征在于，第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面位于與第1芯和第3芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊不同的端邊，從第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊到第1芯的距離，從第1芯的所述濾波器側(cè)朝向遠(yuǎn)離所述濾波器的一側(cè)逐漸縮小，而且，從第2芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面所在的所述光波導(dǎo)路的端邊到第3芯的距離，從第3芯的所述濾波器側(cè)朝向遠(yuǎn)離所述濾波器的一側(cè)逐漸增大。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的光合成分離器，其特征在于，第1芯的位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向與第1芯的遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面不垂直。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光合成分離器，其特征在于，在第3芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向與第3芯的與所述濾波器不相對的端面不垂直。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的光合成分離器，其特征在于，第1芯形成為直線狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光合成分離器，其特征在于，第3芯形成為直線狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的光合成分離器，其特征在于，當(dāng)把在第1芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向和不存在第1芯的端面的所述光波導(dǎo)路的端邊所形成的角度設(shè)為θ5時(shí)，滿足0°＜θ5＜30°的條件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6所述的光合成分離器，其特征在于，第1芯與第2芯隔開一定的間隙構(gòu)成光學(xué)耦合，以多模傳輸光的芯寬度形成第2芯。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6所述的光合成分離器，其特征在于，第2芯形成為直線狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6所述的光合成分離器，其特征在于，在第2芯中位于遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端部的光軸方向，從與第2芯中遠(yuǎn)離所述濾波器一側(cè)的端面垂直的方向傾斜。
16.一種光集成電路，其特征在于，將權(quán)利要求1或2或4或6所述的光合成分離器安裝在具有復(fù)合光學(xué)功能的光功能集成元件上。
17.一種光收發(fā)器，其特征在于，具有權(quán)利要求1或2或4或6所述的光合成分離器；與所述光合成分離器的任一芯的端面相對的發(fā)光元件；和與所述光合成分離器的任一其他芯的端面相對的受光元件。
18.一種光收發(fā)器，其特征在于，具有權(quán)利要求16所述的光集成電路；與所述光集成電路的任一芯的端面相對的發(fā)光元件；和與所述光集成電路的任一其他芯的端面相對的受光元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高度隔離、偏振波依賴性小、且可以小型化的光合成分離器。芯(15)的端部和芯(16)的端部隔著薄膜濾波器(19相對。芯(15)的位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端部和芯(16)的位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端部大致平行對齊。芯(17)被配置成從芯(15)的濾波器側(cè)端部與芯(15)光學(xué)耦合并分支。芯(15)的濾波器側(cè)端部和芯(16)的濾波器側(cè)端部彎曲，并且芯(15)的濾波器側(cè)端部彎曲成朝向配置有芯(17)的一側(cè)突出彎曲。芯(15)和芯(16)的各自位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端部到達(dá)光波導(dǎo)路的端邊，芯(17)的位于遠(yuǎn)離濾波器一側(cè)的端部到達(dá)光波導(dǎo)路的側(cè)邊。
文檔編號(hào)G02B6/12GK1576913SQ200410069200
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者樋口誠良, 細(xì)川速美, 藤原裕幸, 速水一行, 古村由幸, 榎并顯 申請人:歐姆龍株式會(huì)社