JP2008268763A - 光反射回路、ハーフミラー回路、光共振回路、レーザ発振器及び光機能回路 - Google Patents
光反射回路、ハーフミラー回路、光共振回路、レーザ発振器及び光機能回路 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】高い製造精度が求められず損失の少ない光反射回路を提供すること。
【解決手段】光反射回路10は、単一モード導波路11、Y分岐導波路12、及び周回導波路13から構成される。単一モード導波路11に入射された光はY分岐導波路12によって分岐され、周回導波路13中の右回りの伝搬光と、左回りの伝搬光となり、更に、Y分岐導波路12によって合波され、単一モード導波路11から出射される。周回導波路13中を逆方向に伝搬する光は、同じ導波路を伝搬するので、等位相で再びY分岐導波路12に入射するため、原理的にはほぼ無損失で結合して出力される。
【選択図】図1
【解決手段】光反射回路10は、単一モード導波路11、Y分岐導波路12、及び周回導波路13から構成される。単一モード導波路11に入射された光はY分岐導波路12によって分岐され、周回導波路13中の右回りの伝搬光と、左回りの伝搬光となり、更に、Y分岐導波路12によって合波され、単一モード導波路11から出射される。周回導波路13中を逆方向に伝搬する光は、同じ導波路を伝搬するので、等位相で再びY分岐導波路12に入射するため、原理的にはほぼ無損失で結合して出力される。
【選択図】図1
Description
本発明は、高い製造精度が求められず損失の少ない光反射回路、及びその光反射回路を用いた光共振回路、ハーフミラー回路、レーザ発振器及び光機能回路に関する。
従来の光反射回路は、光導波路に溝を形成し、その側面に金属等のミラーを積層して構成している(例えば、特許文献1参照。)。
図10は、従来の光反射回路の構成を示す図である。図10(a)は上断面図、図10(b)は側断面図である。光反射回路110は、コア111とクラッド112から構成される光導波路の端に溝113を形成し、その側面に金属等のミラー114を積層して構成される。
国際公開第02/054120号パンフレット
しかし、金属等のミラー114には吸収損失がある。溝113の側面を光伝搬方向に対して垂直にするのが難しく、傾くと急激に反射損失が大きくなる。また、多層構造の半導体導波路では、平滑なエッチングが困難であり、反射面には散乱損失がある。したがって、従来の光反射回路には、高い製造精度が求められるとともに、相当程度高い精度で製造したとしても、なお損失が大きい。
本発明は、上記問題点に鑑み、高い製造精度が求められず損失の少ない光反射回路、及びその光反射回路を用いた光共振回路、ハーフミラー回路、レーザ発振器及び光機能回路を提供することを目的とする。
本発明の光反射回路は、入力光が入射する単一モード導波路と、該単一モード導波路からの出射光を入射して2分岐するY分岐導波路と、該Y分岐導波路によって分岐された2つの導波路からの出射光を互いに他方の導波路に入射する略円弧の形状の周回導波路とを備えることを特徴とする。
また、本発明の光反射回路は、入力光が入射する単一モード導波路と、該単一モード導波路からの出射光を入射して2分岐するマルチモード干渉型1対2の分岐導波路と、該分岐導波路によって分岐された2つの導波路からの出射光を互いに他方の導波路に入射する略円弧の形状の周回導波路とを備えることを特徴とする。
また、本発明の光反射回路は、入力光が入射する単一モード導波路と、該単一モード導波路からの出射光を入射して2分岐する方向性結合型の分岐導波路と、該分岐導波路によって分岐された2つの導波路からの出射光を互いに他方の導波路に入射する略円弧の形状の周回導波路とを備えることを特徴とする。
また、本発明のハーフミラー回路は、上記光反射回路を2つ備え、それぞれの前記周回導波路の途中に、第1の光反射回路の前記周回導波路の2つの前記導波路からの出射光を第1の入力及び第1の出力に入射する2対2光結合回路を備え、該2対2光結合回路の第2の入力及び第2の出力からの出射光を第2の光反射回路の前記周回導波路の2つの前記導波路に入射して、前記第1の光反射回路の単一モード導波路からの入射光の一部を反射し残りを前記第2の光反射回路の単一モード導波路に透過することを特徴とする。
また、本発明の光共振回路は、上記光反射回路を2つ備え、又は、上記ハーフミラー回路を複数備え、互いに相手の反射光を入射して、反射し、出射して光共振回路を構成することを特徴とする。
また、本発明のレーザ発振器は、上記光共振回路の導波路の一部に利得導波路を備えることを特徴とする。
また、本発明の光機能回路は、本来は対称型である光機能回路の中央に上記光反射回路を配置して本来は対称型である光機能回路の片側だけの構成としたことを特徴とする。
本発明よって得られる代表的な効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
・高い製造精度を必要とする素子を用いずに光反射回路を構成するので、光反射回路の作製が容易であり、かつ、損失が少ない。
・波長依存性がほとんどない素子を用いることで、波長依存性が少ない光反射器を構成できる。
・偏光依存性がほとんどない素子を用いることで、偏光依存性が少ない光反射器を構成できる。
・温度依存性がほとんどない素子を用いることで、温度依存性が少ない光反射器を構成できる。
・光共振回路、複合光共振回路を構成できる。
・レーザ発振器を構成できる。
・反射型光機能回路を構成できる。また、任意の位置に光反射器を構成することができるので、小型になる。
・高い製造精度を必要とする素子を用いずに光反射回路を構成するので、光反射回路の作製が容易であり、かつ、損失が少ない。
・波長依存性がほとんどない素子を用いることで、波長依存性が少ない光反射器を構成できる。
・偏光依存性がほとんどない素子を用いることで、偏光依存性が少ない光反射器を構成できる。
・温度依存性がほとんどない素子を用いることで、温度依存性が少ない光反射器を構成できる。
・光共振回路、複合光共振回路を構成できる。
・レーザ発振器を構成できる。
・反射型光機能回路を構成できる。また、任意の位置に光反射器を構成することができるので、小型になる。
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、全図において、同一の機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。光導波路には、比屈折率差の大きい構造を利用することを前提として実施例を説明する。
図1は、本発明の実施例1による光反射回路の構成を示す図である。本実施例1の光反射回路10は、単一モード導波路11、Y分岐導波路12、及び周回導波路13から構成される。周回導波路13は、略円弧の形状をしており、Y分岐導波路12によって分岐された2つの導波路からの出射光を互いに他方の導波路に入射する。単一モード導波路11に入射された光はY分岐導波路12によって分岐され、周回導波路13中の右回りの伝搬光と、左回りの伝搬光となり、更に、Y分岐導波路12によって合波され、単一モード導波路11から出射される。本実施例1において、周回導波路13中を逆方向に伝搬する光は、同じ導波路を伝搬するので、等位相で再びY分岐導波路12に入射するため、原理的にはほぼ無損失で結合して出力される。
例えば、比屈折率差が40%前後の、半導体コアと誘電体又は空気クラッドからなる、導波路を利用すれば、周回導波路13の曲げ半径は3μm程度にすることができるのであり、光反射回路10の全体を10μm程度の寸法で構成できる。また、比屈折率差が10%前後の、誘電体コアと低屈折率樹脂又は空気クラッドからなる、導波路を利用すれば、周回導波路13の曲げ半径は200μm程度とすることができ、全体で500μm程度の寸法で構成できる。
本実施例1の光反射回路10の損失は、主に、Y分岐導波路12の分岐損失によって生じる。また、単一モード条件を満たす入射光に対して分岐損失の波長依存性、偏光依存性は極めて僅かであり、その結果、本実施例1の光反射回路10の反射率の波長依存性と偏光依存性は小さい。
なお、周回導波路13で、TE光とTM光に対する伝搬定数が異なる場合がある。この影響による反射光の位相揺らぎを低減するためには、TE光とTM光に対する周回光路長差を設計波長の整数倍にすることが有効である。
図2は、本発明の実施例2による光反射回路の構成を示す図である。本実施例2の光反射回路20は、単一モード導波路11、マルチモード干渉型1:2分岐導波路22、及び周回導波路13から構成される。
動作原理は、実施例1と同様であるが、マルチモード干渉型1:2分岐導波路22はY分岐導波路12よりも低損失であるため、光反射回路20も低損失となるが、素子寸法はやや大きくなる。マルチモード干渉型1:2分岐導波路22は、Y分岐導波路12と比較すると、Y分岐交差部にある鋭角なエッチング箇所がないため、作製も容易である。
図3は、本発明の実施例3による光反射回路の構成を示す図である。本実施例3の光反射回路30は、単一モード導波路31、方向性結合型2:2分岐導波路32、及び周回導波路13から構成される。
動作原理は、実施例1、2と同様であるが、方向性結合型2:2分岐導波路32は、作製精度が高い場合、マルチモード干渉型1:2分岐導波路22よりも更に低損失であるため、光反射回路30も低損失となる。
図4は、本発明の実施例4による光共振回路の構成を示す図である。図4(a)は、光共振回路の全体構成を示す図であり、図4(b)は、2:2光結合器42a周辺の拡大図である。本実施例4の光共振回路40は、単一モード導波路11、光反射回路41a、2:2光結合器42a、光反射回路41b、単一モード導波路43、光反射回路41c、2:2光結合器42b、光反射回路41d、及び単一モード導波路11を順に接続して構成される。
光反射回路41aと光反射回路41bは2:2光結合器42aを介して結合している。光反射回路41aは2:2光結合器42aの入力の一方と出力の一方に接続し、光反射回路41bは2:2光結合器42aの入力の他方と出力の他方に接続している。2:2光結合器42aの強度分岐比をk:1−kとする。この場合、光反射回路41aと光反射回路41bと2:2光結合器42aから構成される部分は、反射率k、透過率1−kのハーフミラーとして機能する。このため、本光共振回路40に入射した光は、二つのミラーの間で往復し、光共振回路を構成する。単一モード導波路43の光路長を制御して共振周波数を調整することが可能である。
図5は、本発明の実施例5による複合光共振回路の構成を示す図である。本実施例5の複合光共振回路50は、実施例4の光共振回路を多段に構成してなる。
本実施例5は、光共振回路を周波数フィルタとして利用する場合ものであり、光共振回路を多段にすることによって、フィルタ特性を急峻にしたり、共振ピークを間引いたり、複雑な波長特性を実現可能となる。
図6は、本発明の実施例6による光共振回路の構成を示す図である。本実施例6の光共振回路60は、単一モード導波路11、光反射回路10a、10b、及び2:2光結合器61からなる。
本実施例6は、光共振回路であるが、共振器外部との光入出力を2:2光結合器61で行う構成である。実施例6は、実施例4と同様の原理で動作して同様の効果を有するが、更に小型に構成可能となる。
図7は、本発明の実施例7によるレーザ発振器の構成を示す図である。本実施例7のレーザ発振器70は、実施例4の単一モード導波路43(本実施例7の単一モード導波路71)の一部に利得導波路72を備えて構成される。
利得導波路72は、半導体光増幅器又は希土類元素ドープ導波路等の光増幅機能を有する導波路である。半導体光増幅器の場合は電流注入によって、希土類元素ドープ導波路の場合は光ポンピングによって、利得を持たせると、本実施例7は、レーザ発振器70として動作する。従来、導波路型レーザ発振器では、劈開ミラー、エッチドミラー、又は分布反射型ミラーなどを利用しているが、いずれも高度な作製プロセスが必要である。本実施例7では、通常の導波路形成プロセスでミラーを構成するので、製造プロセスが容易になる利点がある。
図8は、本発明の実施例8による反射型アレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施例8の反射型アレイ導波路回折格子80は、入出力導波路81、スラブ導波路82、及び導波路アレイ83から構成される。導波路アレイ83の終端には、光反射回路84が接続されている。
この構成は、光反射回路84が、導波路アレイ83内の任意の位置に配置できる利点を活用している。導波路アレイ83が長尺な場合に有効なレイアウトである。一般に、アレイ導波路回折格子のように、対称型の光機能回路は、対称型の回路の中央に光反射器を配置することにより、反射型の光機能回路として構成することができる。このように反射型の構成にすると、同様の機能で透過型に比較して素子寸法を半減できる利点がある。本実施例8で示したアレイ導波路回折格子だけでなく、光反射回路84を適用して、各種の光機能回路を反射型に構成できる。
図9は、本発明の実施例9による反射型アレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施例9の反射型アレイ導波路回折格子90は、トポロジー的には実施例8の反射型アレイ導波路回折格子80の構成と同じであるが、導波路アレイ83を螺旋状に配置することでさらにコンパクトに構成している。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
10、10a、10b 光反射回路
11 単一モード導波路
12 Y分岐導波路
13 周回導波路
20 光反射回路
22 マルチモード干渉型1:2分岐導波路
30 光反射回路
31 単一モード導波路
32 方向性結合型2:2分岐導波路
40 光共振回路
41a〜41d 光反射回路
42a、42b 2:2光結合器
43 単一モード導波路
50 複合光共振回路
60 光共振回路
61 2:2光結合器
70 レーザ発振器
71 単一モード導波路
72 利得導波路
80 反射型アレイ導波路回折格子
81 入出力導波路
82 スラブ導波路
83 導波路アレイ
84 光反射回路
90 反射型アレイ導波路回折格子
110 光反射回路
111 コア
112 クラッド
113 溝
114 ミラー
11 単一モード導波路
12 Y分岐導波路
13 周回導波路
20 光反射回路
22 マルチモード干渉型1:2分岐導波路
30 光反射回路
31 単一モード導波路
32 方向性結合型2:2分岐導波路
40 光共振回路
41a〜41d 光反射回路
42a、42b 2:2光結合器
43 単一モード導波路
50 複合光共振回路
60 光共振回路
61 2:2光結合器
70 レーザ発振器
71 単一モード導波路
72 利得導波路
80 反射型アレイ導波路回折格子
81 入出力導波路
82 スラブ導波路
83 導波路アレイ
84 光反射回路
90 反射型アレイ導波路回折格子
110 光反射回路
111 コア
112 クラッド
113 溝
114 ミラー
Claims (7)
- 入力光が入射する単一モード導波路と、
該単一モード導波路からの出射光を入射して2分岐するY分岐導波路と、
該Y分岐導波路によって分岐された2つの導波路からの出射光を互いに他方の導波路に入射する略円弧の形状の周回導波路と
を備えることを特徴とする光反射回路。 - 入力光が入射する単一モード導波路と、
該単一モード導波路からの出射光を入射して2分岐するマルチモード干渉型1対2の分岐導波路と、
該分岐導波路によって分岐された2つの導波路からの出射光を互いに他方の導波路に入射する略円弧の形状の周回導波路と
を備えることを特徴とする光反射回路。 - 入力光が入射する単一モード導波路と、
該単一モード導波路からの出射光を入射して2分岐する方向性結合型の分岐導波路と、
該分岐導波路によって分岐された2つの導波路からの出射光を互いに他方の導波路に入射する略円弧の形状の周回導波路と
を備えることを特徴とする光反射回路。 - 請求項1乃至3いずれかに記載の光反射回路を2つ備え、それぞれの前記周回導波路の途中に、第1の光反射回路の前記周回導波路の2つの前記導波路からの出射光を第1の入力及び第1の出力に入射する2対2光結合回路を備え、
該2対2光結合回路の第2の入力及び第2の出力からの出射光を第2の光反射回路の前記周回導波路の2つの前記導波路に入射して、前記第1の光反射回路の単一モード導波路からの入射光の一部を反射し残りを前記第2の光反射回路の単一モード導波路に透過することを特徴とするハーフミラー回路。 - 請求項1乃至3いずれかに記載の光反射回路を2つ備え、又は、請求項4記載のハーフミラー回路を複数備え、互いに相手の反射光を入射して、反射し、出射して光共振回路を構成することを特徴とする光共振回路。
- 請求項5記載の光共振回路の導波路の一部に利得導波路を備えることを特徴とするレーザ発振器。
- 本来は対称型である光機能回路の中央に請求項1乃至3いずれかに記載の光反射回路を配置して本来は対称型である光機能回路の片側だけの構成としたことを特徴とする光機能回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007114747A JP2008268763A (ja) | 2007-04-24 | 2007-04-24 | 光反射回路、ハーフミラー回路、光共振回路、レーザ発振器及び光機能回路 |
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ID=40048316
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JP (1) | JP2008268763A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012098472A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
CN104714275A (zh) * | 2015-03-06 | 2015-06-17 | 兰州大学 | 一种基于y分支的易集成的硅基波导光反射器 |
WO2018084238A1 (ja) * | 2016-11-07 | 2018-05-11 | Nttエレクトロニクス株式会社 | 光回路基板、光デバイス、およびアライメント方法 |
-
2007
- 2007-04-24 JP JP2007114747A patent/JP2008268763A/ja active Pending
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JP2018077276A (ja) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | Nttエレクトロニクス株式会社 | 光回路基板、光デバイス、およびアライメント方法 |
US10908356B2 (en) | 2016-11-07 | 2021-02-02 | Ntt Electronics Corporation | Optical device having a fiber array, and method of alignment thereof |
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