JP2003029219A - 平面導波路型可変光減衰器 - Google Patents
平面導波路型可変光減衰器Info
- Publication number
- JP2003029219A JP2003029219A JP2001216677A JP2001216677A JP2003029219A JP 2003029219 A JP2003029219 A JP 2003029219A JP 2001216677 A JP2001216677 A JP 2001216677A JP 2001216677 A JP2001216677 A JP 2001216677A JP 2003029219 A JP2003029219 A JP 2003029219A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- path length
- waveguide
- optical path
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0147—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on thermo-optic effects
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/48—Variable attenuator
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな光減衰量の場合でも偏波依存性損失の
小さい光学特性を有していて、製造時間が短く、かつ機
械的強度の強い平面導波路型可変光減衰器を提供する。 【解決手段】 平面導波路型可変光減衰器1は、基板1
00と、基板上に形成されたクラッド70内に埋設され
た光路長差ΔL0を有する2本の光導波路アーム10、
20と、クラッド70の表面に配置され光導波路アーム
10、20の光路長を調整する薄膜ヒーター110、1
20よりなるマッハツェンダ干渉計101から構成され
ている。光導波路アーム10、20は石英系ガラス材料
から形成され、光路長差ΔL0は0.38μmから0.
52μmの間に設定される。
小さい光学特性を有していて、製造時間が短く、かつ機
械的強度の強い平面導波路型可変光減衰器を提供する。 【解決手段】 平面導波路型可変光減衰器1は、基板1
00と、基板上に形成されたクラッド70内に埋設され
た光路長差ΔL0を有する2本の光導波路アーム10、
20と、クラッド70の表面に配置され光導波路アーム
10、20の光路長を調整する薄膜ヒーター110、1
20よりなるマッハツェンダ干渉計101から構成され
ている。光導波路アーム10、20は石英系ガラス材料
から形成され、光路長差ΔL0は0.38μmから0.
52μmの間に設定される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜ヒーターを用
いて光の干渉作用を利用した平面導波路型可変光減衰器
に関する。
いて光の干渉作用を利用した平面導波路型可変光減衰器
に関する。
【0002】
【従来の技術】波長多重(WDM)光通信は、複数の光
源から出射された波長1.55μm帯の多波長の信号光
を1本の光ファイバ伝送路に一括して伝送させ、波長毎
に割り振られた受光器で受信することにより大容量・高
速の光通信を行うものである。WDM光通信システムに
おいては、複数の光源から出射された信号光を1本の光
ファイバに合波させるための光合波器、および1本の光
ファイバ内を伝搬する多波長の信号光を複数の受光器に
分波させる光分波器が必要とされる。また、受光器で正
常に受光するためには、受光器に到達する多波長の信号
光それぞれのパワーは互いにほぼ等しいことが要求さ
れ、多波長の信号光に対応する複数チャンネルにおける
光パワーをそれぞれ等化にするための可変光減衰器が必
要とされる。
源から出射された波長1.55μm帯の多波長の信号光
を1本の光ファイバ伝送路に一括して伝送させ、波長毎
に割り振られた受光器で受信することにより大容量・高
速の光通信を行うものである。WDM光通信システムに
おいては、複数の光源から出射された信号光を1本の光
ファイバに合波させるための光合波器、および1本の光
ファイバ内を伝搬する多波長の信号光を複数の受光器に
分波させる光分波器が必要とされる。また、受光器で正
常に受光するためには、受光器に到達する多波長の信号
光それぞれのパワーは互いにほぼ等しいことが要求さ
れ、多波長の信号光に対応する複数チャンネルにおける
光パワーをそれぞれ等化にするための可変光減衰器が必
要とされる。
【0003】従来、可変光減衰器として、平面導波路型
で薄膜ヒーターからなる熱光学位相シフタによって熱光
学効果を利用する方法、バルク型光学系で光フィルタを
ステッピングモーターで駆動する方法、バルク型光学系
でファラデー回転子によって磁気光学効果を利用する方
法などがある。
で薄膜ヒーターからなる熱光学位相シフタによって熱光
学効果を利用する方法、バルク型光学系で光フィルタを
ステッピングモーターで駆動する方法、バルク型光学系
でファラデー回転子によって磁気光学効果を利用する方
法などがある。
【0004】ここで、平面導波路型で熱光学効果を利用
する方法は、集積化による小型化、量産性、低損失であ
る光学特性に優れており、光通信用部品として他の方式
に比べて多くの利点を有している。図1に、従来の平面
導波路型可変光減衰器1の構成例を示す。基板100上
に形成されたクラッド70内に埋設された2本の光導波
路アーム10、20と、光導波路アーム10、20をそ
の両端の位置で結合させる2つの方向性結合器50、5
1よりなるマッハツェンダ干渉計101で構成される。
また、クラッド70の表面には、光導波路アーム10に
沿って設けられた薄膜ヒーター110が配置されてい
る。110図1中、Iinは使用波長光の中心波長がλ
0である入力光パワー、Ioutはその出力光パワーを
表わす。
する方法は、集積化による小型化、量産性、低損失であ
る光学特性に優れており、光通信用部品として他の方式
に比べて多くの利点を有している。図1に、従来の平面
導波路型可変光減衰器1の構成例を示す。基板100上
に形成されたクラッド70内に埋設された2本の光導波
路アーム10、20と、光導波路アーム10、20をそ
の両端の位置で結合させる2つの方向性結合器50、5
1よりなるマッハツェンダ干渉計101で構成される。
また、クラッド70の表面には、光導波路アーム10に
沿って設けられた薄膜ヒーター110が配置されてい
る。110図1中、Iinは使用波長光の中心波長がλ
0である入力光パワー、Ioutはその出力光パワーを
表わす。
【0005】薄膜ヒーター110は、制御部200を通
して電力量Wが制御され、薄膜ヒーター110の加熱温
度Tが調整される。薄膜ヒーター110の加熱によって
光導波路アーム10の温度は上昇し、熱光学効果によっ
て光導波路アーム10の屈折率は変化する。電力量Wを
変化させることによって、マッハツェンダ干渉計101
を構成する光導波路アーム10および20の光路長差Δ
L(W)も変化し、光の干渉作用によって出力光パワー
Ioutを可変にすることができる。
して電力量Wが制御され、薄膜ヒーター110の加熱温
度Tが調整される。薄膜ヒーター110の加熱によって
光導波路アーム10の温度は上昇し、熱光学効果によっ
て光導波路アーム10の屈折率は変化する。電力量Wを
変化させることによって、マッハツェンダ干渉計101
を構成する光導波路アーム10および20の光路長差Δ
L(W)も変化し、光の干渉作用によって出力光パワー
Ioutを可変にすることができる。
【0006】従来、薄膜ヒーター110に通電させない
状態における光導波路アーム10および20の光路長差
ΔL0は零または位相差180°に相当するλ0/2n
ef f(neffは光導波路の実効屈折率)に設定され
る。光路長差ΔL0が零の場合、薄膜ヒーター110が
非通電の状態では、入力光パワーは入力ポートと対角の
位置にある出力ポートに出力され、薄膜ヒーター110
に印加する電力量Wを制御することによって出力光パワ
ーIoutを調整することができる。また、光路長差Δ
L0がλ0/2neffの場合、薄膜ヒーター110が
非通電の状態では、入力光パワーは入力ポートと同じ側
の位置にある出力ポートに出力され、同様に薄膜ヒータ
ー110に印加する電力量Wを制御することによって出
力光パワーIoutを調整することができる。
状態における光導波路アーム10および20の光路長差
ΔL0は零または位相差180°に相当するλ0/2n
ef f(neffは光導波路の実効屈折率)に設定され
る。光路長差ΔL0が零の場合、薄膜ヒーター110が
非通電の状態では、入力光パワーは入力ポートと対角の
位置にある出力ポートに出力され、薄膜ヒーター110
に印加する電力量Wを制御することによって出力光パワ
ーIoutを調整することができる。また、光路長差Δ
L0がλ0/2neffの場合、薄膜ヒーター110が
非通電の状態では、入力光パワーは入力ポートと同じ側
の位置にある出力ポートに出力され、同様に薄膜ヒータ
ー110に印加する電力量Wを制御することによって出
力光パワーIoutを調整することができる。
【0007】ここで、薄膜ヒーターへ電力量Wが印加さ
れた状態における光減衰量ATT(W)を、(数1)の
ように、(薄膜ヒーターへ特定の電力量Wが印加された
状態における損失値)と(光減衰器の最小損失値)との
差と定義する。 (数1) ATT(W)(dB)=−10log(Iout/Ii
n)−Lmin 最小損失値Lminは、主にマッハツェンダ干渉計を構
成する光導波路の散乱損失で決められる。
れた状態における光減衰量ATT(W)を、(数1)の
ように、(薄膜ヒーターへ特定の電力量Wが印加された
状態における損失値)と(光減衰器の最小損失値)との
差と定義する。 (数1) ATT(W)(dB)=−10log(Iout/Ii
n)−Lmin 最小損失値Lminは、主にマッハツェンダ干渉計を構
成する光導波路の散乱損失で決められる。
【0008】コアおよびクラッドから構成される光導波
路アームにおいて、クラッド上部に薄膜ヒーターが取り
付けられた場合、コアとクラッドとの熱膨張係数の違い
に起因して、光導波路アームには上下方向の熱応力が生
じやすい。この熱応力は光弾性効果によって光導波路ア
ームに複屈折を発生させ、光学特性の偏波依存性を大き
くする。例えば、図1において、薄膜ヒーター110の
加熱温度を高めていった時、出力ポートへの損失が大き
くなると共に大きい光減衰量が得られるが、同時に偏波
依存性損失(Polarization Dependent Loss、以下PD
L)も大きくなってしまう。すなわち、大きい光減衰量
の場合、PDLも大きくなってしまう。
路アームにおいて、クラッド上部に薄膜ヒーターが取り
付けられた場合、コアとクラッドとの熱膨張係数の違い
に起因して、光導波路アームには上下方向の熱応力が生
じやすい。この熱応力は光弾性効果によって光導波路ア
ームに複屈折を発生させ、光学特性の偏波依存性を大き
くする。例えば、図1において、薄膜ヒーター110の
加熱温度を高めていった時、出力ポートへの損失が大き
くなると共に大きい光減衰量が得られるが、同時に偏波
依存性損失(Polarization Dependent Loss、以下PD
L)も大きくなってしまう。すなわち、大きい光減衰量
の場合、PDLも大きくなってしまう。
【0009】このような課題に対して、例えば、文献
「2001年電子情報通信学会総合大会C−3−64
(予稿集P.229)PLC型可変減衰器の低PDL
化」には、光導波路アームの両側に熱応力開放用の溝を
設けてPDLを低減しようとする技術が記載されてい
る。
「2001年電子情報通信学会総合大会C−3−64
(予稿集P.229)PLC型可変減衰器の低PDL
化」には、光導波路アームの両側に熱応力開放用の溝を
設けてPDLを低減しようとする技術が記載されてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光導波
路アームの両側に熱応力開放用の溝を設けてPDLを低
減させようとする技術においては、以下のような問題点
を有している。導波路の両側に加工される溝は、熱応力
の十分な開放に対しては、クラッド表面からクラッドと
基板との境界付近までの深さを有する必要がある。一般
的な光回路においては、この深さはおおよそ20〜50
μmである。通常、溝加工は上部クラッド形成後のエッ
チングによって行われるが、上記のような深さの加工は
エッチング速度から考えて、5〜10時間程度の多大な
時間を要してしまう。また、細長い導波路部が露出して
しまうために、その部分で機械的強度が弱くなってしま
い、破断しやすい。
路アームの両側に熱応力開放用の溝を設けてPDLを低
減させようとする技術においては、以下のような問題点
を有している。導波路の両側に加工される溝は、熱応力
の十分な開放に対しては、クラッド表面からクラッドと
基板との境界付近までの深さを有する必要がある。一般
的な光回路においては、この深さはおおよそ20〜50
μmである。通常、溝加工は上部クラッド形成後のエッ
チングによって行われるが、上記のような深さの加工は
エッチング速度から考えて、5〜10時間程度の多大な
時間を要してしまう。また、細長い導波路部が露出して
しまうために、その部分で機械的強度が弱くなってしま
い、破断しやすい。
【0011】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであり、大きい光減衰量の場合でも小さいP
DLが実現でき、製造時間が短く、かつ機械的強度の強
い平面導波路型可変光減衰器を提供することを目的とす
る。
されたものであり、大きい光減衰量の場合でも小さいP
DLが実現でき、製造時間が短く、かつ機械的強度の強
い平面導波路型可変光減衰器を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】発明者らは、基板上に光
路長差ΔL0を有する2本の光導波路アームが形成され
ており、2本の光導波路アームに設けられ該光導波路ア
ームの光路長をそれぞれ調整する2つの薄膜ヒーターよ
りなるマッハツェンダ干渉計から構成された平面導波路
型可変光減衰器において、光路長差ΔL0と2つの薄膜
ヒーターへ印加される電力量W1、W2を変えた時の光
減衰量ATT(W1、W2)におけるPDLとの関係に
ついて鋭意検討した。その結果、大きい光減衰量ATT
(W1、W2)の場合でも小さいPDLが実現できる光
路長差ΔL0の最適領域が存在することを見出した。
路長差ΔL0を有する2本の光導波路アームが形成され
ており、2本の光導波路アームに設けられ該光導波路ア
ームの光路長をそれぞれ調整する2つの薄膜ヒーターよ
りなるマッハツェンダ干渉計から構成された平面導波路
型可変光減衰器において、光路長差ΔL0と2つの薄膜
ヒーターへ印加される電力量W1、W2を変えた時の光
減衰量ATT(W1、W2)におけるPDLとの関係に
ついて鋭意検討した。その結果、大きい光減衰量ATT
(W1、W2)の場合でも小さいPDLが実現できる光
路長差ΔL0の最適領域が存在することを見出した。
【0013】本発明は、基板上に形成された、実効屈折
率neffで光路長差ΔL0を有する2本の光導波路ア
ーム、2本の光導波路アームに設けられ該光導波路アー
ムの光路長を調整する薄膜ヒーターよりなるマッハツェ
ンダ干渉計から構成された、使用波長光の中心波長がλ
0である平面導波路型可変光減衰器において、光路長差
ΔL0が0.36×λ0/neffから0.47×λ0
/neffの間に設定されていることを特徴とする。
率neffで光路長差ΔL0を有する2本の光導波路ア
ーム、2本の光導波路アームに設けられ該光導波路アー
ムの光路長を調整する薄膜ヒーターよりなるマッハツェ
ンダ干渉計から構成された、使用波長光の中心波長がλ
0である平面導波路型可変光減衰器において、光路長差
ΔL0が0.36×λ0/neffから0.47×λ0
/neffの間に設定されていることを特徴とする。
【0014】また、基板上に形成された、2本の光導波
路アーム、2本の光導波路アームに設けられ該光導波路
アームの光路長をそれぞれ調整する2つの薄膜ヒーター
よりなるマッハツェンダ干渉計から構成された平面導波
路型可変光減衰器において、光導波路アームの光路長を
調整する薄膜ヒーターの非通電時における光減衰量が7
〜21dBであっても良い。
路アーム、2本の光導波路アームに設けられ該光導波路
アームの光路長をそれぞれ調整する2つの薄膜ヒーター
よりなるマッハツェンダ干渉計から構成された平面導波
路型可変光減衰器において、光導波路アームの光路長を
調整する薄膜ヒーターの非通電時における光減衰量が7
〜21dBであっても良い。
【0015】また、上記のマッハツェンダ干渉計が基板
上に並列して複数形成されて、複数チャンネルの光パワ
ーそれぞれに対して可変光減衰機能を持たせたことを特
徴とする平面導波路型可変光減衰器であっても良い。
上に並列して複数形成されて、複数チャンネルの光パワ
ーそれぞれに対して可変光減衰機能を持たせたことを特
徴とする平面導波路型可変光減衰器であっても良い。
【0016】マッハツェンダ干渉計を構成する2本の光
導波路アームの光路長をそれぞれ調整する2つの薄膜ヒ
ーター(それぞれに印加される電力量をW1、W2とす
る)を設けると共に、2本の光導波路アームに光路長差
ΔL0を持たせることによって、薄膜ヒーターの非通電
時(W1=0、W2=0)においても所定の光減衰量A
TTを有するようになる。長い方の光路長を有する光導
波路アーム側の薄膜ヒーターを加熱させる(W1>0)
ことにより、更に大きい光減衰量ATTが得られ、ま
た、短い方の光路長を有する光導波路側の薄膜ヒーター
を加熱させる(W 2>0)ことにより、光減衰量ATT
を低下させることができる。大きい光減衰量ATTの状
態においても、2つの薄膜ヒーターの加熱温度T1、T
2の差は低い設定で済むために、2本の光導波路アーム
における熱応力の差が抑制され、光学特性の偏波依存性
が低減される。
導波路アームの光路長をそれぞれ調整する2つの薄膜ヒ
ーター(それぞれに印加される電力量をW1、W2とす
る)を設けると共に、2本の光導波路アームに光路長差
ΔL0を持たせることによって、薄膜ヒーターの非通電
時(W1=0、W2=0)においても所定の光減衰量A
TTを有するようになる。長い方の光路長を有する光導
波路アーム側の薄膜ヒーターを加熱させる(W1>0)
ことにより、更に大きい光減衰量ATTが得られ、ま
た、短い方の光路長を有する光導波路側の薄膜ヒーター
を加熱させる(W 2>0)ことにより、光減衰量ATT
を低下させることができる。大きい光減衰量ATTの状
態においても、2つの薄膜ヒーターの加熱温度T1、T
2の差は低い設定で済むために、2本の光導波路アーム
における熱応力の差が抑制され、光学特性の偏波依存性
が低減される。
【0017】また、光導波路の両側に溝を設けるような
エッチング加工を行わないので、多大な加工時間を要し
たり、機械的強度が弱くなったりする問題が生じない。
エッチング加工を行わないので、多大な加工時間を要し
たり、機械的強度が弱くなったりする問題が生じない。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同じ部分には同じ番号を付して重複する説明を省略
する。
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同じ部分には同じ番号を付して重複する説明を省略
する。
【0019】図2(A)、(B)は、本発明に係る第一
の実施形態である平面導波路型可変光減衰器2の構成図
である。図2(A)は、全体平面図である。平面導波路
型可変光減衰器1は、基板100上に形成されたクラッ
ド70内に埋設された実効屈折率neffで光路長差Δ
L0を有する2本の光導波路アーム10、20、光導波
路アーム10、20をその両端の位置で結合させる2つ
のY分岐結合器60、61よりなるマッハツェンダ干渉
計101から構成されている。また、クラッド70の表
面には、光導波路アーム10、20に沿って設けられた
薄膜ヒーター110、120が配置されている。薄膜ヒ
ーター110、120は、制御部200を通してそれぞ
れ電力量W1、W2で制御され、光導波路アーム10、
20のそれぞれの加熱温度T1、T2が調整される。図
2(B)は、図2(A)の線分AA’における拡大断面
図である。
の実施形態である平面導波路型可変光減衰器2の構成図
である。図2(A)は、全体平面図である。平面導波路
型可変光減衰器1は、基板100上に形成されたクラッ
ド70内に埋設された実効屈折率neffで光路長差Δ
L0を有する2本の光導波路アーム10、20、光導波
路アーム10、20をその両端の位置で結合させる2つ
のY分岐結合器60、61よりなるマッハツェンダ干渉
計101から構成されている。また、クラッド70の表
面には、光導波路アーム10、20に沿って設けられた
薄膜ヒーター110、120が配置されている。薄膜ヒ
ーター110、120は、制御部200を通してそれぞ
れ電力量W1、W2で制御され、光導波路アーム10、
20のそれぞれの加熱温度T1、T2が調整される。図
2(B)は、図2(A)の線分AA’における拡大断面
図である。
【0020】平面導波路型可変光減衰器2の作製は、例
えば以下のように実施される。石英ガラス基板100の
上に、厚み7μm程度で比屈折率差0.45%程度のG
eO 2が添加されたコア層を成膜した後、フォトリソグ
ラフィー・反応性イオンエッチングによって、図2
(A)で示すコア形状パターンを加工する。次に、厚み
30μm程度のクラッド層70を成膜する。その後に、
クラッド層の上部全体にクロム薄膜を蒸着した後に、フ
ォトリソグラフィー・反応性イオンエッチングによっ
て、光導波路の上部に薄膜ヒーター110、120を形
成する。最後に、基板をマッハツェンダ干渉計101を
少なくとも一単位として含むチップ形状に切断して平面
導波路型可変光減衰器2が得られる。薄膜ヒーター11
0、120と制御部200とを結線すれば、薄膜ヒータ
ー110、120をそれぞれ電力量W1、W2で制御可
能にできる。
えば以下のように実施される。石英ガラス基板100の
上に、厚み7μm程度で比屈折率差0.45%程度のG
eO 2が添加されたコア層を成膜した後、フォトリソグ
ラフィー・反応性イオンエッチングによって、図2
(A)で示すコア形状パターンを加工する。次に、厚み
30μm程度のクラッド層70を成膜する。その後に、
クラッド層の上部全体にクロム薄膜を蒸着した後に、フ
ォトリソグラフィー・反応性イオンエッチングによっ
て、光導波路の上部に薄膜ヒーター110、120を形
成する。最後に、基板をマッハツェンダ干渉計101を
少なくとも一単位として含むチップ形状に切断して平面
導波路型可変光減衰器2が得られる。薄膜ヒーター11
0、120と制御部200とを結線すれば、薄膜ヒータ
ー110、120をそれぞれ電力量W1、W2で制御可
能にできる。
【0021】光路長差ΔL0を0μm、0.27μm、
0.45μm、0.53μmと水準を振って変化させた
時の、光減衰量ATT(W1、W2)とPDLとの関係
についてシミュレーション計算で求めた結果を図3に示
す。光導波路アームの材料として石英系ガラスを想定
し、実効屈折率neffを1.45と設定した。光路長
差ΔL0が0μmの場合は、光減衰量ATTが大きくな
る程、PDLも大きくなる傾向を示す。光路長差ΔL0
が0.27μmの場合は、PDLの増加傾向が緩やかに
なると同時に、特定の光減衰量ATTでPDLが零とな
る状態が存在する。更に、光路長差ΔL0が0.45μ
m、0.53μmの場合には、PDLの増加傾向がさら
に緩やかになると同時に、PDLが零となる光減衰量A
TTの値が光路長差ΔL00.27μmの場合に比べて
大きくなる。
0.45μm、0.53μmと水準を振って変化させた
時の、光減衰量ATT(W1、W2)とPDLとの関係
についてシミュレーション計算で求めた結果を図3に示
す。光導波路アームの材料として石英系ガラスを想定
し、実効屈折率neffを1.45と設定した。光路長
差ΔL0が0μmの場合は、光減衰量ATTが大きくな
る程、PDLも大きくなる傾向を示す。光路長差ΔL0
が0.27μmの場合は、PDLの増加傾向が緩やかに
なると同時に、特定の光減衰量ATTでPDLが零とな
る状態が存在する。更に、光路長差ΔL0が0.45μ
m、0.53μmの場合には、PDLの増加傾向がさら
に緩やかになると同時に、PDLが零となる光減衰量A
TTの値が光路長差ΔL00.27μmの場合に比べて
大きくなる。
【0022】図4には、光路長差ΔL0とPDLとの関
係についてシミュレーション計算で求めた結果を示す。
このグラフの縦軸は、光減衰量ATTがそれぞれ10d
B以下、20dB以下の場合における最大のPDL値を
表わしている。このグラフから理解されるように、最大
のPDLは特定の光路長差ΔL0で極小値を有してい
る。はじめに、使用波長光の中心波長λ0が1.55μ
mの場合を考える。例えば、光減衰量ATTが10dB
以下の範囲であれば、光路長差ΔL0が0.38μmの
時がPDL低減に有効である。また、例えば、光減衰量
ATTが20dB以下の範囲であれば、光路長差ΔL0
が0.52μmの時がPDL低減に有効である。実際の
WDM光通信においては、光減衰量ATTの可変範囲は
0〜20dBであれば実用に供するため、光路長差ΔL
0の最適領域は0.38〜0.52μmとなる。
係についてシミュレーション計算で求めた結果を示す。
このグラフの縦軸は、光減衰量ATTがそれぞれ10d
B以下、20dB以下の場合における最大のPDL値を
表わしている。このグラフから理解されるように、最大
のPDLは特定の光路長差ΔL0で極小値を有してい
る。はじめに、使用波長光の中心波長λ0が1.55μ
mの場合を考える。例えば、光減衰量ATTが10dB
以下の範囲であれば、光路長差ΔL0が0.38μmの
時がPDL低減に有効である。また、例えば、光減衰量
ATTが20dB以下の範囲であれば、光路長差ΔL0
が0.52μmの時がPDL低減に有効である。実際の
WDM光通信においては、光減衰量ATTの可変範囲は
0〜20dBであれば実用に供するため、光路長差ΔL
0の最適領域は0.38〜0.52μmとなる。
【0023】同様にして、使用波長光の中心波長λ0が
1.3μmの場合を考える。例えば、光減衰量ATTが
10dB以下の範囲であれば、光路長差ΔL0が0.3
2μmの時がPDL低減に有効である。また、例えば、
光減衰量ATTが20dB以下の範囲であれば、光路長
差ΔL0が0.42μmの時がPDL低減に有効であ
る。実際のWDM光通信においては、光減衰量の可変範
囲は0〜20dBであれば実用に供するため、光路長差
ΔL0の最適領域は0.32〜0.42μmとなる。
1.3μmの場合を考える。例えば、光減衰量ATTが
10dB以下の範囲であれば、光路長差ΔL0が0.3
2μmの時がPDL低減に有効である。また、例えば、
光減衰量ATTが20dB以下の範囲であれば、光路長
差ΔL0が0.42μmの時がPDL低減に有効であ
る。実際のWDM光通信においては、光減衰量の可変範
囲は0〜20dBであれば実用に供するため、光路長差
ΔL0の最適領域は0.32〜0.42μmとなる。
【0024】上記のシミュレーション計算では、実効屈
折率neffとして石英系ガラス材料の1.45、また
使用波長光の中心波長λ0として1.3μmおよび1.
55μmの場合における最適な光路長差ΔL0を求め
た。ここでは、一般的な実効屈折率neff、使用波長
光の中心波長λ0において、PDL低減に対して光路長
差ΔL0の最適領域を導出する。マッハツェンダ干渉計
においては、2本の光導波路アーム間に生じる位相差Δ
Φと実効屈折率neff、使用波長光の中心波長λ0、
光路長差ΔL0との間には(数2)の関係が成り立つ。 (数2) ΔΦ=2πneff/λ0×ΔL0 (数2)をΔL0について求める式に変換すれば、(数
3)のようになる。 (数3) ΔL0=ΔΦ/2π×λ0/neff (数3)は、ΔL0とλ0/neffとの関係を表わす
基準式であり、それらの間の比例定数は前記のシミュレ
ーション計算から得られる数値を用いれば算出される。
その結果、PDL低減に対して光路長差ΔL0の最適領
域は0.36×λ 0/neffから0.47×λ0/n
effと導出される。
折率neffとして石英系ガラス材料の1.45、また
使用波長光の中心波長λ0として1.3μmおよび1.
55μmの場合における最適な光路長差ΔL0を求め
た。ここでは、一般的な実効屈折率neff、使用波長
光の中心波長λ0において、PDL低減に対して光路長
差ΔL0の最適領域を導出する。マッハツェンダ干渉計
においては、2本の光導波路アーム間に生じる位相差Δ
Φと実効屈折率neff、使用波長光の中心波長λ0、
光路長差ΔL0との間には(数2)の関係が成り立つ。 (数2) ΔΦ=2πneff/λ0×ΔL0 (数2)をΔL0について求める式に変換すれば、(数
3)のようになる。 (数3) ΔL0=ΔΦ/2π×λ0/neff (数3)は、ΔL0とλ0/neffとの関係を表わす
基準式であり、それらの間の比例定数は前記のシミュレ
ーション計算から得られる数値を用いれば算出される。
その結果、PDL低減に対して光路長差ΔL0の最適領
域は0.36×λ 0/neffから0.47×λ0/n
effと導出される。
【0025】図5は、光路長差ΔL0と薄膜ヒーター1
10、120の非通電時における光減衰量ATT(W1
=W2=0)との関係を表わすグラフである。光路長差
ΔL 0が大きくなれば、非通電時における光減衰量AT
T(W1=W2=0)も大きくなる。使用波長光の中心
波長λ0が1.55μmの時の最適な光路長差ΔL
00.38〜0.52μmは、光減衰量ATT(W1=
W2=0)に換算すれば、7〜21dBに対応すること
が判る。また、使用波長光の中心波長λ0が1.3μm
の時の最適な光路長差ΔL00.32〜0.42μmも
同様にATT(W1=W2=0)7〜21dBに対応す
る。
10、120の非通電時における光減衰量ATT(W1
=W2=0)との関係を表わすグラフである。光路長差
ΔL 0が大きくなれば、非通電時における光減衰量AT
T(W1=W2=0)も大きくなる。使用波長光の中心
波長λ0が1.55μmの時の最適な光路長差ΔL
00.38〜0.52μmは、光減衰量ATT(W1=
W2=0)に換算すれば、7〜21dBに対応すること
が判る。また、使用波長光の中心波長λ0が1.3μm
の時の最適な光路長差ΔL00.32〜0.42μmも
同様にATT(W1=W2=0)7〜21dBに対応す
る。
【0026】図6は、本発明に係る第二の実施形態であ
る平面導波路型可変光減衰器3の全体平面図である。同
一基板100内に図2のようなマッハツェンダ干渉計1
01、102、103を並列して複数形成することによ
って、複数チャンネルの光パワーIin1、Iin2、I
in3に対してそれぞれ可変光減衰機能を有する小型な
平面導波路型可変光減衰器が得られる。
る平面導波路型可変光減衰器3の全体平面図である。同
一基板100内に図2のようなマッハツェンダ干渉計1
01、102、103を並列して複数形成することによ
って、複数チャンネルの光パワーIin1、Iin2、I
in3に対してそれぞれ可変光減衰機能を有する小型な
平面導波路型可変光減衰器が得られる。
【0027】図2、図6では、マッハツェンダ干渉計に
おける光結合部としてY分岐結合器を用いた構成で説明
したが、本発明の構成はこれに限定されることなく、例
えば、方向性結合器を用いたマッハツェンダ干渉計等に
も適用可能である。
おける光結合部としてY分岐結合器を用いた構成で説明
したが、本発明の構成はこれに限定されることなく、例
えば、方向性結合器を用いたマッハツェンダ干渉計等に
も適用可能である。
【0028】使用する導波路基板は、石英ガラス以外に
も上層にガラス薄膜が成膜されたシリコン、アルミナ、
または多成分ガラス等が適用可能である。また、コアお
よびクラッドから構成される光導波路の材質として石英
系ガラスの他に、半導体系またはポリマー系材質の光導
波路でも構わない。また、薄膜ヒーターの材質として、
クロム以外にも窒化タンタル等が使用される。
も上層にガラス薄膜が成膜されたシリコン、アルミナ、
または多成分ガラス等が適用可能である。また、コアお
よびクラッドから構成される光導波路の材質として石英
系ガラスの他に、半導体系またはポリマー系材質の光導
波路でも構わない。また、薄膜ヒーターの材質として、
クロム以外にも窒化タンタル等が使用される。
【0029】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、種々の変形が可能である。実施形態では熱
光学位相シフタとして薄膜ヒーターを用いたが、薄膜ヒ
ーターに替えてペルチェ素子などであっても良い。
のではなく、種々の変形が可能である。実施形態では熱
光学位相シフタとして薄膜ヒーターを用いたが、薄膜ヒ
ーターに替えてペルチェ素子などであっても良い。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、大きい光減衰量の場合
でも小さいPDLが実現でき、製造時間が短く、かつ機
械的強度が強い平面導波路型可変光減衰器が得られる。
でも小さいPDLが実現でき、製造時間が短く、かつ機
械的強度が強い平面導波路型可変光減衰器が得られる。
【図1】従来の平面導波路型可変光減衰器1の構成例で
ある。
ある。
【図2】(A)は、本発明に係る実施形態である平面導
波路型可変光減衰器2の構成を示す全体平面図である。
(B)は(A)の線分AA’における拡大断面図であ
る。
波路型可変光減衰器2の構成を示す全体平面図である。
(B)は(A)の線分AA’における拡大断面図であ
る。
【図3】本発明に係る第一の実施形態である平面導波路
型可変光減衰器2において、光路長差ΔL0を変化させ
た時の、光減衰量ATT(W1、W2)とPDLとの関
係についてシミュレーション計算したグラフである。
型可変光減衰器2において、光路長差ΔL0を変化させ
た時の、光減衰量ATT(W1、W2)とPDLとの関
係についてシミュレーション計算したグラフである。
【図4】本発明に係る第一の実施形態である平面導波路
型可変光減衰器2において、光路長差ΔL0と最大PD
Lとの関係についてシミュレーション計算したグラフで
ある。
型可変光減衰器2において、光路長差ΔL0と最大PD
Lとの関係についてシミュレーション計算したグラフで
ある。
【図5】本発明に係る第一の実施形態である平面導波路
型可変光減衰器2において、光路長差ΔL0と薄膜ヒー
ター110、120の非通電時における光減衰量ATT
(W1=W2=0)との関係についてシミュレーション
計算したグラフである。
型可変光減衰器2において、光路長差ΔL0と薄膜ヒー
ター110、120の非通電時における光減衰量ATT
(W1=W2=0)との関係についてシミュレーション
計算したグラフである。
【図6】本発明に係る第二の実施形態である平面導波路
型可変光減衰器3の構成を示す全体平面図である。
型可変光減衰器3の構成を示す全体平面図である。
1:従来の平面導波路型可変光減衰器
2:本発明に係る第一の実施形態である平面導波路型可
変光減衰器 3:本発明に係る第二の実施形態である平面導波路型可
変光減衰器 10、20:光導波路アーム 50、51:方向性結合器 60、61:Y分岐結合器 70:クラッド 100:基板 101、102、103:マッハツェンダ干渉計 110、120:薄膜ヒーター 200:制御部
変光減衰器 3:本発明に係る第二の実施形態である平面導波路型可
変光減衰器 10、20:光導波路アーム 50、51:方向性結合器 60、61:Y分岐結合器 70:クラッド 100:基板 101、102、103:マッハツェンダ干渉計 110、120:薄膜ヒーター 200:制御部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 2H047 KA04 KA12 NA01 QA04 RA08
TA11 TA47
2H079 AA06 AA12 BA03 CA04 CA24
DA14 DA23 EA04 EA05 EB27
GA04
Claims (5)
- 【請求項1】 基板上に形成された、実効屈折率n
effで光路長差ΔL0を有する2本の光導波路アー
ム、前記2本の光導波路アームに設けられ該光導波路ア
ームの光路長をそれぞれ調整する薄膜ヒーターよりなる
マッハツェンダ干渉計から構成された、使用波長光の中
心波長がλ0である平面導波路型可変光減衰器であっ
て、前記光路長差ΔL0が0.36×λ0/neffか
ら0.47×λ 0/neffの間に設定されていること
を特徴とする平面導波路型可変光減衰器。 - 【請求項2】 前記光導波路アームが石英系ガラス材料
で形成され、前記光路長差ΔL0が0.38μmから
0.52μmの間に設定されていることを特徴とする請
求項1記載の平面導波路型可変光減衰器。 - 【請求項3】 前記光導波路アームが石英系ガラス材料
で形成され、前記光路長差ΔL0が0.32μmから
0.42μmの間に設定されていることを特徴とする請
求項1記載の平面導波路型可変光減衰器。 - 【請求項4】 前記薄膜ヒーターの非通電時における光
減衰量が7〜21dBであることを特徴とする請求項1
ないし3記載の平面導波路型可変光減衰器。 - 【請求項5】 前記マッハツェンダ干渉計が基板上に並
列して複数形成されて複数チャンネルとなし、該複数チ
ャンネルにおける光パワーそれぞれに対して可変光減衰
機能を持たせたことを特徴とする請求項1ないし4記載
の平面導波路型可変光減衰器。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001216677A JP2003029219A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | 平面導波路型可変光減衰器 |
DE60214483T DE60214483T2 (de) | 2001-07-17 | 2002-07-08 | Variabler optischer Abschwächer mit planaren Wellenleitern |
EP02014946A EP1278098B1 (en) | 2001-07-17 | 2002-07-08 | Planar lightwave circuit type variable optical attenuator |
US10/196,214 US6819859B2 (en) | 2001-07-17 | 2002-07-17 | Planar lightwave circuit type variable optical attenuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001216677A JP2003029219A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | 平面導波路型可変光減衰器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003029219A true JP2003029219A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19051124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001216677A Pending JP2003029219A (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | 平面導波路型可変光減衰器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6819859B2 (ja) |
EP (1) | EP1278098B1 (ja) |
JP (1) | JP2003029219A (ja) |
DE (1) | DE60214483T2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2378525A (en) * | 2001-08-08 | 2003-02-12 | Bookham Technology Plc | Optic system |
US6583388B2 (en) * | 2001-11-13 | 2003-06-24 | Jds Uniphase Corporation | High thermal efficiency, small form-factor packages including thermally insulative cavities, and transfer molded variants |
US7609931B2 (en) * | 2003-04-18 | 2009-10-27 | Enablence, Inc. | Planar waveguide structure with tightly curved waveguides |
US7356210B2 (en) * | 2004-06-25 | 2008-04-08 | Intel Corporation | Variable optical attenuator multiplexer with a thermal isolating optical joint |
JP4899393B2 (ja) * | 2005-09-21 | 2012-03-21 | 日立電線株式会社 | 導波路型可変光減衰器 |
CN109802026B (zh) * | 2017-11-16 | 2020-05-15 | 李冰 | 一种含隔离槽的电光开关或含隔离槽的光衰减器及它们的形成方法 |
CN114089474B (zh) * | 2021-11-30 | 2024-04-19 | 吉林大学 | 一种有机无机混合集成的可变光衰减器及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5044715A (en) * | 1989-02-07 | 1991-09-03 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Guided-wave optical branching components and optical switches |
US6351581B1 (en) * | 1998-03-17 | 2002-02-26 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp. | Optical add-drop multiplexer having an interferometer structure |
US6240221B1 (en) * | 1999-03-29 | 2001-05-29 | Nortel Networks Limited | Integrated optical mach zehnder structures |
US6856751B2 (en) * | 2002-03-22 | 2005-02-15 | Lynx Photonic Networks, Inc. | Method and system for obtaining variable optical attenuation with very low polarization dependent loss over an ultra wide dynamic range |
-
2001
- 2001-07-17 JP JP2001216677A patent/JP2003029219A/ja active Pending
-
2002
- 2002-07-08 EP EP02014946A patent/EP1278098B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-07-08 DE DE60214483T patent/DE60214483T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-07-17 US US10/196,214 patent/US6819859B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20030016938A1 (en) | 2003-01-23 |
DE60214483T2 (de) | 2007-05-03 |
US6819859B2 (en) | 2004-11-16 |
EP1278098A2 (en) | 2003-01-22 |
DE60214483D1 (de) | 2006-10-19 |
EP1278098A3 (en) | 2005-02-02 |
EP1278098B1 (en) | 2006-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6704487B2 (en) | Method and system for reducing dn/dt birefringence in a thermo-optic PLC device | |
Inoue et al. | Elimination of polarization sensitivity in silica-based wavelength division multiplexer using a polyimide half waveplate | |
EP1227297B1 (en) | Interferometer and its fabrication method | |
JP4102792B2 (ja) | 導波路型光干渉計 | |
JPWO2005003852A1 (ja) | 干渉計型光スイッチおよび可変光アッテネータ | |
JP2005010805A6 (ja) | 導波路型光干渉計 | |
Takahashi | Planar lightwave circuit devices for optical communication: present and future | |
JP2003029219A (ja) | 平面導波路型可変光減衰器 | |
Hibino et al. | Wavelength division multiplexer with photoinduced Bragg gratings fabricated in a planar-lightwave-circuit-type asymmetric Mach-Zehnder interferometer on Si | |
US6529647B2 (en) | Optical device with optical waveguides and manufacturing method therefor | |
JPH05313109A (ja) | 導波路型偏波制御器 | |
JPH08334639A (ja) | マッハツェンダ光回路 | |
JP4267888B2 (ja) | 光回路および光回路装置ならびに光回路の製造方法 | |
JP4110879B2 (ja) | 光学部品 | |
KR100281552B1 (ko) | 열광학 효과를 이용한 집적광학형 가변 광감쇄기 | |
JP4410584B2 (ja) | 熱光学光機能部品及びその制御方法 | |
JP4649788B2 (ja) | 平面導波路型光デバイス | |
WO2022259431A1 (ja) | 可変波長フィルタおよびその制御方法 | |
EP4325285A1 (en) | A variable optical attenuator | |
JP4003533B2 (ja) | 可変光減衰器 | |
JPH0782132B2 (ja) | 導波形偏光分離素子 | |
JP2002221631A (ja) | 干渉計光回路製造方法 | |
Kobayashi et al. | Silica optical integrated devices | |
JP2005321711A (ja) | 光可変減衰器 | |
JP2003207752A (ja) | 可変分散補償器 |