JP2565099B2 - 光非相反回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学材料のように
光学的に非相反な材料を使用することなく、安価で安定
性に優れ、構成が容易な導波路形光非相反回路に関す
る。
光学的に非相反な材料を使用することなく、安価で安定
性に優れ、構成が容易な導波路形光非相反回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ増幅器を使った一万キロを超
えなんとする超長距離光ファイバー通信技術の開発や、
ＨＤＴＶを含む広帯域のデジタルサービス統合システム
を光ファイバ伝送技術を加入者端まで適用して実現する
方式の検討など、これまで以上に高度な光通信技術の開
発が勢力的に検討されている。この様なシステムを実現
する上で必須の光部品の一つが光アイソレータやサーキ
ュレータ、インサータ（挿入器）等の、光透過特性に強
い方向性のある光非相反回路である。即ち、ファイバ接
続点等からの戻り光が、送信光源である半導体レーザに
再入射することによって起こるＳ／Ｎの低下を防止する
部品が光アイソレータであり、信号光を光ファイバ増幅
器に導き増幅を行なわせる時に、光ファイバ増幅器に信
号光とは独立に励起光を挿入するための光非相反回路が
光サーキュレータや光挿入器である。
えなんとする超長距離光ファイバー通信技術の開発や、
ＨＤＴＶを含む広帯域のデジタルサービス統合システム
を光ファイバ伝送技術を加入者端まで適用して実現する
方式の検討など、これまで以上に高度な光通信技術の開
発が勢力的に検討されている。この様なシステムを実現
する上で必須の光部品の一つが光アイソレータやサーキ
ュレータ、インサータ（挿入器）等の、光透過特性に強
い方向性のある光非相反回路である。即ち、ファイバ接
続点等からの戻り光が、送信光源である半導体レーザに
再入射することによって起こるＳ／Ｎの低下を防止する
部品が光アイソレータであり、信号光を光ファイバ増幅
器に導き増幅を行なわせる時に、光ファイバ増幅器に信
号光とは独立に励起光を挿入するための光非相反回路が
光サーキュレータや光挿入器である。
【０００３】光アイソレータを構成する方式として知ら
れている例は、非相反偏光回路効果であるファラデー効
果を示す磁気光学結晶を４５度偏光回転子とし、この偏
光回転子を、光透過の偏光方向が４５度ずれた２つの偏
光子で挟む構成があり、多く実用に供されている。この
構成の光アイソレータは、磁石を含め、最少４つの部品
より構成され、材料の加工や組立に多数の工数を要し、
信頼性や安定性に乏しい。また何よりも、必ずしも透過
時の偏光状態が定まらないファイバ途中に挿入できるた
めには、素子特性が偏光に依存しない構成を築かなけれ
ばならず、このためには更に多数の部品と複雑な光路構
成を必要とする。
れている例は、非相反偏光回路効果であるファラデー効
果を示す磁気光学結晶を４５度偏光回転子とし、この偏
光回転子を、光透過の偏光方向が４５度ずれた２つの偏
光子で挟む構成があり、多く実用に供されている。この
構成の光アイソレータは、磁石を含め、最少４つの部品
より構成され、材料の加工や組立に多数の工数を要し、
信頼性や安定性に乏しい。また何よりも、必ずしも透過
時の偏光状態が定まらないファイバ途中に挿入できるた
めには、素子特性が偏光に依存しない構成を築かなけれ
ばならず、このためには更に多数の部品と複雑な光路構
成を必要とする。
【０００４】光挿入器を構成する例としては、挿入光の
波長が被挿入光と異なる場合には干渉膜等で形成する波
長フィルタを介して、被挿入光はこれを直進透過させ、
挿入光は波長フィルタによって９０度反射させて合波す
る方式が知られる。また、挿入光の波長が被挿入光と同
一の場合では、偏光による合流の方式が知られている。
即ち、光ファイバを透過してきた被挿入光は偏光プリズ
ムによって、偏光が直交した挿入光と合流するものであ
る。挿入光も被挿入光も両方とも、偏光状態に関係なく
動作する、いわゆる偏光無依存形の光サーキュレータや
光挿入器を構成する適当な工夫発明は実現していない。
波長が被挿入光と異なる場合には干渉膜等で形成する波
長フィルタを介して、被挿入光はこれを直進透過させ、
挿入光は波長フィルタによって９０度反射させて合波す
る方式が知られる。また、挿入光の波長が被挿入光と同
一の場合では、偏光による合流の方式が知られている。
即ち、光ファイバを透過してきた被挿入光は偏光プリズ
ムによって、偏光が直交した挿入光と合流するものであ
る。挿入光も被挿入光も両方とも、偏光状態に関係なく
動作する、いわゆる偏光無依存形の光サーキュレータや
光挿入器を構成する適当な工夫発明は実現していない。
【０００５】上記の場合は、光導波路を用いることな
く、ビームによって光回路を構成する場合であるが、光
導波路を用いる場合であっても、事情は同じである。
く、ビームによって光回路を構成する場合であるが、光
導波路を用いる場合であっても、事情は同じである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の難点の全てを除去し、磁気光学結晶のように特殊な材
料を用いることなく、また、磁石等、外部に制御手段を
備えることなく、構成並びに製作が簡便で、半導体レー
ザ等の他の光部品との集積化が可能な光非相反回路を実
現しようとするものである。
の難点の全てを除去し、磁気光学結晶のように特殊な材
料を用いることなく、また、磁石等、外部に制御手段を
備えることなく、構成並びに製作が簡便で、半導体レー
ザ等の他の光部品との集積化が可能な光非相反回路を実
現しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、透過方向によって光学的に基板面内で非対称な構
造を有する導波路における位相格子によってもたらされ
る回折の効果を利用することが本発明の基本概念であ
る。
めに、透過方向によって光学的に基板面内で非対称な構
造を有する導波路における位相格子によってもたらされ
る回折の効果を利用することが本発明の基本概念であ
る。
【０００８】そのために、光アイソレータの場合の基本
構成としては、平面基板に築いた一本の直線チャンネル
光導波路と、基板平面において該チャンネル導波路で仕
切られる両方の平面の内、片側一方の平面のみに設けた
前記チャンネル光導波路より等価屈折率の低い平面導波
路と前記チャンネル導波路の導波光に空間的に屈折率の
周期変化を与える手段とから構成することを特徴とす
る。
構成としては、平面基板に築いた一本の直線チャンネル
光導波路と、基板平面において該チャンネル導波路で仕
切られる両方の平面の内、片側一方の平面のみに設けた
前記チャンネル光導波路より等価屈折率の低い平面導波
路と前記チャンネル導波路の導波光に空間的に屈折率の
周期変化を与える手段とから構成することを特徴とす
る。
【０００９】また、光サーキュレータ、光挿入器では、
平面基板に築いた光学的に結合しない程度に離れ、同一
の導波特性を有する複数本のチャンネル導波路と、これ
らのチャンネル導波路の間のみに形成された、前記チャ
ンネル光導波路より等価屈折率の低い平面導波路と、前
記チャンネル光導波路の導波光に屈折率周期変化を与え
る手段とで構成することを特徴とする。
平面基板に築いた光学的に結合しない程度に離れ、同一
の導波特性を有する複数本のチャンネル導波路と、これ
らのチャンネル導波路の間のみに形成された、前記チャ
ンネル光導波路より等価屈折率の低い平面導波路と、前
記チャンネル光導波路の導波光に屈折率周期変化を与え
る手段とで構成することを特徴とする。
【００１０】
【実施例】具体的な構成例として、本発明の第一の実施
例である光アイソレータの場合について、図１にその構
成を示す。図１（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけ
る基板１のＡＡ′部断面を示す。
例である光アイソレータの場合について、図１にその構
成を示す。図１（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけ
る基板１のＡＡ′部断面を示す。
【００１１】例えば光学硝子のように光波にたいして透
明な誘電体の基板１の表面に、有効な導波路形成法の一
つであるイオン交換法等を用いて、チャンネル導波路３
と該チャンネル導波路の光透過方向を挟んで片側の基板
表面のみに、前記チャンネル導波路３より等価屈折率の
低い平面導波路４が形成してある。さらに、基板１の表
面の上には全体に亘って回折格子（グレーティング）５
が設けてある。この格子の周期方向すなわち波数ベクト
ルの方向は、前記チャンネル導波路３の光透過方向に平
行（０°）でも垂直（９０°）でもなく、有限の角度を
持たせてある。
明な誘電体の基板１の表面に、有効な導波路形成法の一
つであるイオン交換法等を用いて、チャンネル導波路３
と該チャンネル導波路の光透過方向を挟んで片側の基板
表面のみに、前記チャンネル導波路３より等価屈折率の
低い平面導波路４が形成してある。さらに、基板１の表
面の上には全体に亘って回折格子（グレーティング）５
が設けてある。この格子の周期方向すなわち波数ベクト
ルの方向は、前記チャンネル導波路３の光透過方向に平
行（０°）でも垂直（９０°）でもなく、有限の角度を
持たせてある。
【００１２】基板１は、チャンネル導波路３に直交して
両端を光学研磨してある。この端面のチャンネル導波路
端に半導体レーザ６を接続し、チャンネル導波路３の一
端から半導体レーザ６の発振光をチャンネル導波光２と
してチャンネル導波路中に導き、チャンネル導波路の他
端には光ファイバ７を端面接続して、出射光８として光
ファイバに導波させる。光ファイバ７の接続点や結節点
からの僅から戻り光１０は、チャンネル導波路３に再注
入される。この光はチャンネル導波路３をたどって、半
導体レーザ６に戻るのではなく、グレーティング５によ
って回折を受け、平面導波路放射光１１となって、平面
導波路４中に放射され、半導体レーザ６に戻ることは無
い。すなわち、光アイソレータ機能が実現される。な
お、平面導波路の等価屈折率をチャンネル導波路の等価
屈折率よりも低くしたのは、チャンネル導波光をチャン
ネル導波路内に閉じ込め、平面導波路に拡がるのを防ぐ
ためである。
両端を光学研磨してある。この端面のチャンネル導波路
端に半導体レーザ６を接続し、チャンネル導波路３の一
端から半導体レーザ６の発振光をチャンネル導波光２と
してチャンネル導波路中に導き、チャンネル導波路の他
端には光ファイバ７を端面接続して、出射光８として光
ファイバに導波させる。光ファイバ７の接続点や結節点
からの僅から戻り光１０は、チャンネル導波路３に再注
入される。この光はチャンネル導波路３をたどって、半
導体レーザ６に戻るのではなく、グレーティング５によ
って回折を受け、平面導波路放射光１１となって、平面
導波路４中に放射され、半導体レーザ６に戻ることは無
い。すなわち、光アイソレータ機能が実現される。な
お、平面導波路の等価屈折率をチャンネル導波路の等価
屈折率よりも低くしたのは、チャンネル導波光をチャン
ネル導波路内に閉じ込め、平面導波路に拡がるのを防ぐ
ためである。
【００１３】磁気光学結晶のような光非相反材料を用い
ることなく、単なる誘電体材料を用いて、上記のような
非相反効果が発現するその原理は以下のように説明され
る。図２は、図１の構成における伝搬波の振舞いを理解
するために、伝搬波と格子の波数ベクトルの整合関係を
基板表面のｘｙ面で表わした図である。図１の入射チャ
ンネル導波光２の波数ベクトルはｘ軸上ｘ＞０の方向を
向く波数ベクトル２１ａで示す。グレーティング５のベ
クトルは波数ベクトルは２３で示してある。図１で、ｙ
＜０の表面には平面導波路を形成してないため、入射チ
ャンネル導波光の端数ベクトル２１ａとグレーティング
の波数ベクトル２３との間で閉じた三角形を形成する波
数ベクトルは存在しない。即ち、整合条件が成立しない
ので、入射チャンネル導波光２はグレーティング５によ
って回折を受けることなく、チャンネル導波路３を直進
する。一方、戻り光１０がチャンネル導波路３をｘ＜０
の方向に進む波数ベクトルは、図２において２１ｂで表
わされる。前述の如く図１で、ｙ＞０の表面には平面導
波路４を形成してあるため、図２のｙ≧０の半平面に
は、実線の半円で表わした平面導波路４の伝搬波数が存
在する。このため、チャンネル導波路３をｘ＜０の方向
に進む光の波数ベクトル２１ｂは、グレーティング５の
成す波数ベクトル２３と平面導波路４を伝わる波数ベク
トル２２ｂとの間で閉じた三角形を形成し得る。すなわ
ち、戻り光１０がチャンネル導波路３をｘ＜０の方向に
進むとグレーティング５によって回折を受け、平面導波
路放射光１１に変換され、半導体レーザ６に戻ることは
ない。このように、図１において、ｘ＞０に向かうチャ
ンネル導波光は導波路を直進し、ｘ＜０に向かうチャン
ネル導波光はチャンネル導波路をはずれ、平面導波光へ
と放出される。すなわち、透過特性の非相反性が実現す
る。
ることなく、単なる誘電体材料を用いて、上記のような
非相反効果が発現するその原理は以下のように説明され
る。図２は、図１の構成における伝搬波の振舞いを理解
するために、伝搬波と格子の波数ベクトルの整合関係を
基板表面のｘｙ面で表わした図である。図１の入射チャ
ンネル導波光２の波数ベクトルはｘ軸上ｘ＞０の方向を
向く波数ベクトル２１ａで示す。グレーティング５のベ
クトルは波数ベクトルは２３で示してある。図１で、ｙ
＜０の表面には平面導波路を形成してないため、入射チ
ャンネル導波光の端数ベクトル２１ａとグレーティング
の波数ベクトル２３との間で閉じた三角形を形成する波
数ベクトルは存在しない。即ち、整合条件が成立しない
ので、入射チャンネル導波光２はグレーティング５によ
って回折を受けることなく、チャンネル導波路３を直進
する。一方、戻り光１０がチャンネル導波路３をｘ＜０
の方向に進む波数ベクトルは、図２において２１ｂで表
わされる。前述の如く図１で、ｙ＞０の表面には平面導
波路４を形成してあるため、図２のｙ≧０の半平面に
は、実線の半円で表わした平面導波路４の伝搬波数が存
在する。このため、チャンネル導波路３をｘ＜０の方向
に進む光の波数ベクトル２１ｂは、グレーティング５の
成す波数ベクトル２３と平面導波路４を伝わる波数ベク
トル２２ｂとの間で閉じた三角形を形成し得る。すなわ
ち、戻り光１０がチャンネル導波路３をｘ＜０の方向に
進むとグレーティング５によって回折を受け、平面導波
路放射光１１に変換され、半導体レーザ６に戻ることは
ない。このように、図１において、ｘ＞０に向かうチャ
ンネル導波光は導波路を直進し、ｘ＜０に向かうチャン
ネル導波光はチャンネル導波路をはずれ、平面導波光へ
と放出される。すなわち、透過特性の非相反性が実現す
る。
【００１４】例えば光波長λ＝１．３μｍの場合、屈折
率１．４５の硝子基板を用い、この基板に導波路部分の
屈折率が１．５５程度、チャンネル導波路部３の厚さを
２μｍ、平面導波路部４の厚さを０．８μｍとなるよう
にイオン交換を施こすと、両方の導波路とも単一モード
導波路となり、導波路上に設けるグレーティング５のｘ
軸と成す角度を４６度、グレーティングの周期をΛ＝１
５μｍと設定すれば、平面導波路放射光１１は、ｘ軸と
２．５度程度の角度で放射される。素子の長さＬを１ｍ
ｍ程度とすれば、古典的な光学理論でよく検討されてい
るように、上記の構成ではクライン＝クック パラメー
タ（Ｋｌｅｉｎ＝Ｃｏｏｋ ｐａｒａｍｅｔｅｒＱ＝２
πＬλ／Λ2 ）は２５以上にも達し、厚い格子による回
折現象となる。このため、グレーティングによる回折効
率は、導波路とグレーティングとの距離やグレーティン
グの深さを作製条件によって適切に定め、πΔｎＬ／λ
＝２πとなるように、導波光がグレーティングによって
受ける屈折率変化Δｎを適切にすれば、回折効率は１０
０％となる。
率１．４５の硝子基板を用い、この基板に導波路部分の
屈折率が１．５５程度、チャンネル導波路部３の厚さを
２μｍ、平面導波路部４の厚さを０．８μｍとなるよう
にイオン交換を施こすと、両方の導波路とも単一モード
導波路となり、導波路上に設けるグレーティング５のｘ
軸と成す角度を４６度、グレーティングの周期をΛ＝１
５μｍと設定すれば、平面導波路放射光１１は、ｘ軸と
２．５度程度の角度で放射される。素子の長さＬを１ｍ
ｍ程度とすれば、古典的な光学理論でよく検討されてい
るように、上記の構成ではクライン＝クック パラメー
タ（Ｋｌｅｉｎ＝Ｃｏｏｋ ｐａｒａｍｅｔｅｒＱ＝２
πＬλ／Λ2 ）は２５以上にも達し、厚い格子による回
折現象となる。このため、グレーティングによる回折効
率は、導波路とグレーティングとの距離やグレーティン
グの深さを作製条件によって適切に定め、πΔｎＬ／λ
＝２πとなるように、導波光がグレーティングによって
受ける屈折率変化Δｎを適切にすれば、回折効率は１０
０％となる。
【００１５】通例素子の作製の歩留まりを高めるため
に、設計余裕を与えておく必要がある。すなわち、光波
長、導波路屈折率、導波路厚さ等の製作時のばらつきを
吸収するためには、グレーティング周期をチャープ化し
て設ける、グレーティングとテャンネル導波路との成す
角度を光透過方向に分散させるように、グレーティング
周期または導波路に曲率をもたせる、等の方法を取れば
良い。
に、設計余裕を与えておく必要がある。すなわち、光波
長、導波路屈折率、導波路厚さ等の製作時のばらつきを
吸収するためには、グレーティング周期をチャープ化し
て設ける、グレーティングとテャンネル導波路との成す
角度を光透過方向に分散させるように、グレーティング
周期または導波路に曲率をもたせる、等の方法を取れば
良い。
【００１６】また、近年、光半導体結晶成長技術が進展
し、多元混晶の成長において、選択成長技術を用いる
と、一つのウエハ面内で組成の異なる成長層を設けるこ
とが可能となってきた。この技術を使えば、半導体レー
ザと上記の原理の光アイソレータとをモノリシック形成
することが可能となる。すなわち、ＤＦＢ（分布帰還
型）レーザやＤＢＲ（分布ブラッグ反射型）レーザの光
活性部と上記の構成の光アイソレータのチャンネル導波
路とが光進行方向に縦属に継がるように形成すること
で、光アイソレータ付半導体レーザが実現できる。
し、多元混晶の成長において、選択成長技術を用いる
と、一つのウエハ面内で組成の異なる成長層を設けるこ
とが可能となってきた。この技術を使えば、半導体レー
ザと上記の原理の光アイソレータとをモノリシック形成
することが可能となる。すなわち、ＤＦＢ（分布帰還
型）レーザやＤＢＲ（分布ブラッグ反射型）レーザの光
活性部と上記の構成の光アイソレータのチャンネル導波
路とが光進行方向に縦属に継がるように形成すること
で、光アイソレータ付半導体レーザが実現できる。
【００１７】図３は第１の実施例と同一の原理に基づ
き、しかも偏向無依存特性の光アイソレータの構成を示
す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）における導波
路部分のＡ−Ａ′部の断面図を示す。
き、しかも偏向無依存特性の光アイソレータの構成を示
す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）における導波
路部分のＡ−Ａ′部の断面図を示す。
【００１８】一般に通信用単一モード光ファイバ中の光
波の偏光は隋円偏光状態である。このため光ファイバ途
中に、戻り光を遮断するアイソレータを挿入するために
は、その特性は偏光無依存でなければ使用できない。と
くに、光ファイバ増幅器ではその両端に光アイソレータ
を接続して用い、戻り光１０の増幅を抑制することが必
要であり、そこでのアイソレータは偏光無依存特性が必
須用件である。
波の偏光は隋円偏光状態である。このため光ファイバ途
中に、戻り光を遮断するアイソレータを挿入するために
は、その特性は偏光無依存でなければ使用できない。と
くに、光ファイバ増幅器ではその両端に光アイソレータ
を接続して用い、戻り光１０の増幅を抑制することが必
要であり、そこでのアイソレータは偏光無依存特性が必
須用件である。
【００１９】図３（ａ）で、１００は第一の実施例と基
本原理を同一とする光アイソレータであり、シリコン基
板４１の上にクラッド層４２を形成し、このクラッド層
中に正方形のチャンネル導波路３と平面導波路を埋め込
んだ構造である。クラッド層表面のグレーティング５は
先の実施例と同様に形成してある。７ａはその光入射端
に接続された入射光ファイバであり、７ｂは出射端に接
続された出射光ファイバである。光ファイバ増幅器と組
み合わせて用いるとき、光ファイバ増幅器の入射側の場
合は、７ｂが増幅器用ファイバであり、出射側の場合に
は、７ａが増幅器用ファイバの構成となる。
本原理を同一とする光アイソレータであり、シリコン基
板４１の上にクラッド層４２を形成し、このクラッド層
中に正方形のチャンネル導波路３と平面導波路を埋め込
んだ構造である。クラッド層表面のグレーティング５は
先の実施例と同様に形成してある。７ａはその光入射端
に接続された入射光ファイバであり、７ｂは出射端に接
続された出射光ファイバである。光ファイバ増幅器と組
み合わせて用いるとき、光ファイバ増幅器の入射側の場
合は、７ｂが増幅器用ファイバであり、出射側の場合に
は、７ａが増幅器用ファイバの構成となる。
【００２０】光アイソレータを偏光無依存特性にするに
は、導波路構造を一例として図３（ｂ）のように構成す
る。すなわち、チャンネル導波路３を伝搬する直交した
２つのモード（ＥyyモードとＥzzモード）の位相速度が
ほぼ縮退し、姿態がほぼ同一となるよう、チャンネル導
波路３の断面形状が正方形となるようにする。この様な
形状に形成することはすでに石英導波路形成技術におい
て完成している。チャンネル導波路３を伝わる二つのモ
ードが縮退し、姿態も同一であるため、二つのモードは
グレーティング５と同一の位相整合条件を満たし、また
グレーティングから受ける回折の強さも同一である。こ
のため、偏光無依存の特性が得られる。
は、導波路構造を一例として図３（ｂ）のように構成す
る。すなわち、チャンネル導波路３を伝搬する直交した
２つのモード（ＥyyモードとＥzzモード）の位相速度が
ほぼ縮退し、姿態がほぼ同一となるよう、チャンネル導
波路３の断面形状が正方形となるようにする。この様な
形状に形成することはすでに石英導波路形成技術におい
て完成している。チャンネル導波路３を伝わる二つのモ
ードが縮退し、姿態も同一であるため、二つのモードは
グレーティング５と同一の位相整合条件を満たし、また
グレーティングから受ける回折の強さも同一である。こ
のため、偏光無依存の特性が得られる。
【００２１】第一の実施例で述べたと同様、チャンネル
導波路とグレーティングに冗長性を持たせることによ
り、製作時におけるチャンネル導波路の正方矩形からの
ずれによる僅かな偏光の差は吸収することが出来る。
導波路とグレーティングに冗長性を持たせることによ
り、製作時におけるチャンネル導波路の正方矩形からの
ずれによる僅かな偏光の差は吸収することが出来る。
【００２２】ファイバ型以外に光増幅器を実現する方法
として、半導体レーザの光増幅特性を利用し、端面に無
反射膜を設けて反射率を極めて小さくして、その共振器
条件を取り去って光増幅を行なう半導体レーザ光増幅器
がある。第一の実施例でＤＦＢやＤＢＲレーザと本発明
の光アイソレータをモノリジックに集積する例を述べた
と同様に、本実施例に於いても、光反射機構を持たない
半導体光増幅器を光進行方向に中に挟んで両側に本実施
例の光アイソレータをモノリシックに集積化して形成す
れば、良好な半導体レーザ光増幅器を実現することが出
来る。
として、半導体レーザの光増幅特性を利用し、端面に無
反射膜を設けて反射率を極めて小さくして、その共振器
条件を取り去って光増幅を行なう半導体レーザ光増幅器
がある。第一の実施例でＤＦＢやＤＢＲレーザと本発明
の光アイソレータをモノリジックに集積する例を述べた
と同様に、本実施例に於いても、光反射機構を持たない
半導体光増幅器を光進行方向に中に挟んで両側に本実施
例の光アイソレータをモノリシックに集積化して形成す
れば、良好な半導体レーザ光増幅器を実現することが出
来る。
【００２３】図４は本発明の第３の実施例である光挿入
器の構成の平面図を表わす。誘電体基板に、光伝搬特性
が等しい平行する２本のチャンネル光導波路３ａ，３ｂ
が形成され、これらのチャンネル光導波路の間は、それ
より等価屈折率の小さい平面導波路４が形成されてお
り、基板全面には先の実施例と同様のグレーイング５が
設けられている。一方のチャンネル光導波路３ａの端面
のうち、前記光ファイバ７ａが接続されたのとは反対側
の基板端面側にある導波路端面には出射光ファイバ７ｂ
が端面接続されている。これに対向する導波路端面には
出射光ファイバ７ｂ中に新たに光信号を挿入するための
半導体レーザ６１が端面接続されている。
器の構成の平面図を表わす。誘電体基板に、光伝搬特性
が等しい平行する２本のチャンネル光導波路３ａ，３ｂ
が形成され、これらのチャンネル光導波路の間は、それ
より等価屈折率の小さい平面導波路４が形成されてお
り、基板全面には先の実施例と同様のグレーイング５が
設けられている。一方のチャンネル光導波路３ａの端面
のうち、前記光ファイバ７ａが接続されたのとは反対側
の基板端面側にある導波路端面には出射光ファイバ７ｂ
が端面接続されている。これに対向する導波路端面には
出射光ファイバ７ｂ中に新たに光信号を挿入するための
半導体レーザ６１が端面接続されている。
【００２４】入射光ファイバ７ａを−ｘ′方向から＋
ｘ′方向に伝搬してきた上り信号光６３ｂは一方のチャ
ンネル導波路３ｂに進入しこれを進行する。進行するに
つれグレーティング５によって回折を受け、上り平面導
波光１１ａに１００％変換され、平面導波路４を図中右
手下方に伝搬する。この上り平面導波光１１ａは平面導
波路４を伝搬するに従い、他方のチャンネル導波路３ａ
に遭遇する。上り平面導波光１１ａはここでもグレーテ
ィング５によって回折を受け、今度はチャンネル導波路
３ａを図中右方に進むチャンネル導波光となり、この導
波路端面に接続された出射光ファイバ７ａを＋ｘ方向に
伝わる上り信号光６３ａへと導かれる。
ｘ′方向に伝搬してきた上り信号光６３ｂは一方のチャ
ンネル導波路３ｂに進入しこれを進行する。進行するに
つれグレーティング５によって回折を受け、上り平面導
波光１１ａに１００％変換され、平面導波路４を図中右
手下方に伝搬する。この上り平面導波光１１ａは平面導
波路４を伝搬するに従い、他方のチャンネル導波路３ａ
に遭遇する。上り平面導波光１１ａはここでもグレーテ
ィング５によって回折を受け、今度はチャンネル導波路
３ａを図中右方に進むチャンネル導波光となり、この導
波路端面に接続された出射光ファイバ７ａを＋ｘ方向に
伝わる上り信号光６３ａへと導かれる。
【００２５】逆に、出射光ファイバ７ｂを図中＋ｘから
−ｘ方向に伝わって来た下り信号光６４ａはチャンネル
導波路３ａに進入しこれを−ｘ方向に進行する。進行す
るにつれグレーティング５によって回折を受け、下り平
面導波光１１ｂに１００％変換され、平面導波路４を図
中左手上方に伝搬し、半導体レーザ６１に向かうことは
ない。下り平面導波光１１ｂは平面導波路４を伝搬する
に従い、他方のチャンネル導波路３ｂに遭遇する。下り
平面導波光１１ｂはここでもグレーティング５によって
回折を受け、今度はチャンネル導波路３ｂを図中左、−
ｘ′方向に進むチャンネル導波光となり、この導波路端
面に接続された、入射光ファイバ７ａを−ｘ′方向に伝
わる下り信号光６４ｂへの導かれる。
−ｘ方向に伝わって来た下り信号光６４ａはチャンネル
導波路３ａに進入しこれを−ｘ方向に進行する。進行す
るにつれグレーティング５によって回折を受け、下り平
面導波光１１ｂに１００％変換され、平面導波路４を図
中左手上方に伝搬し、半導体レーザ６１に向かうことは
ない。下り平面導波光１１ｂは平面導波路４を伝搬する
に従い、他方のチャンネル導波路３ｂに遭遇する。下り
平面導波光１１ｂはここでもグレーティング５によって
回折を受け、今度はチャンネル導波路３ｂを図中左、−
ｘ′方向に進むチャンネル導波光となり、この導波路端
面に接続された、入射光ファイバ７ａを−ｘ′方向に伝
わる下り信号光６４ｂへの導かれる。
【００２６】チャンネル導波路３ａの出射光ファイバ７
ｂが接続されたのとは反対側の端面に接続された半導体
レーザの出射光は、上り挿入チャンネル導波光８ａとな
り、チャンネル導波路３ａを右手＋ｘ方向に直進し、そ
のまま、接続された出射光ファイバ７ｂ中の上り挿入光
６５ａへと導かれる。
ｂが接続されたのとは反対側の端面に接続された半導体
レーザの出射光は、上り挿入チャンネル導波光８ａとな
り、チャンネル導波路３ａを右手＋ｘ方向に直進し、そ
のまま、接続された出射光ファイバ７ｂ中の上り挿入光
６５ａへと導かれる。
【００２７】入射光ファイバ７ａと出射光ファイバ７ｂ
とは、間にこの光挿入器が挿入されているにも拘らず、
上り下りの光信号に対して全くの双方向であり、原理的
には無損失である。加えて、この光挿入器を介して、半
導体レーザ６１の信号を、新たに上りの挿入信号とし
て、やはり、無損失で光ファイバ７ｂ中に挿入すること
ができる。
とは、間にこの光挿入器が挿入されているにも拘らず、
上り下りの光信号に対して全くの双方向であり、原理的
には無損失である。加えて、この光挿入器を介して、半
導体レーザ６１の信号を、新たに上りの挿入信号とし
て、やはり、無損失で光ファイバ７ｂ中に挿入すること
ができる。
【００２８】図５は、上記の動作原理を第１の実施例と
同様に位相整合条件で表わす図であって、（ａ）は図４
におけるチャンネル導波路３ａ，３ｂと平面導波路４と
を含む領域における状態を示し、（ｂ）はチャンネル導
波路の外側の平面導波路４を含まない領域における状態
を示す。図５（ａ）に示すように、チャンネル導波上り
信号光波数ベクトル６３、及び下り信号光波数ベクトル
６４は、グレーティングの波数ベクトル２３を介して各
々上り、下りの平面導波光波数ベクトル１１ａ０、１１
ｂ０と位相整合する。一方チャンネル導波路の外側の平
面導波路４を含まない領域（図５（ｂ））においては、
整合すべき平面導波光モードが存在しないため、上り、
下りのチャンネル導波光はグレーティングによって回折
を受けてこの領域に放射光として変換されることはな
い。すなわち、図４に於いてチャンネル導波路３ｂを＋
ｘ′方向に進む上り信号光６３ｂ（図５の波数ベクトル
６３）はグレーティングによって上り平面導波光１１ａ
に１００％変換され、位相整合条件が成立していない平
面導波路４が存在しない領域には回折されることはな
い。チャンネル導波路３ａに到達した平面導波光１１ａ
は、チャンネル導波路３ｂにおけるのと同一の位相整合
条件が成立（図５右半面）しているため、グレーティン
グによって回折を受け、上り信号光６３ａに変換され、
チャンネル導波路３ａを透過して平面導波路が存在して
いない領域に放射されることはない。下りの信号光６４
ａについては、上り信号についてと同様の振舞いを図５
（ａ）左半平面に示した位相整合条件から推定できる。
レーザ６１からチャンネル導波路３ａに新たに注入され
た挿入チャンネル導波光８ａに対しての位相整合条件
は、図５（ｂ）の右半面で示されるようにグレーティン
グベクトル２３を介して整合する先の伝搬モードは存在
しないため、ひたすらチャンネル導波路３ａを直進し出
射光ファイバ７ｂに上り挿入光６５ａとなって出射す
る。
同様に位相整合条件で表わす図であって、（ａ）は図４
におけるチャンネル導波路３ａ，３ｂと平面導波路４と
を含む領域における状態を示し、（ｂ）はチャンネル導
波路の外側の平面導波路４を含まない領域における状態
を示す。図５（ａ）に示すように、チャンネル導波上り
信号光波数ベクトル６３、及び下り信号光波数ベクトル
６４は、グレーティングの波数ベクトル２３を介して各
々上り、下りの平面導波光波数ベクトル１１ａ０、１１
ｂ０と位相整合する。一方チャンネル導波路の外側の平
面導波路４を含まない領域（図５（ｂ））においては、
整合すべき平面導波光モードが存在しないため、上り、
下りのチャンネル導波光はグレーティングによって回折
を受けてこの領域に放射光として変換されることはな
い。すなわち、図４に於いてチャンネル導波路３ｂを＋
ｘ′方向に進む上り信号光６３ｂ（図５の波数ベクトル
６３）はグレーティングによって上り平面導波光１１ａ
に１００％変換され、位相整合条件が成立していない平
面導波路４が存在しない領域には回折されることはな
い。チャンネル導波路３ａに到達した平面導波光１１ａ
は、チャンネル導波路３ｂにおけるのと同一の位相整合
条件が成立（図５右半面）しているため、グレーティン
グによって回折を受け、上り信号光６３ａに変換され、
チャンネル導波路３ａを透過して平面導波路が存在して
いない領域に放射されることはない。下りの信号光６４
ａについては、上り信号についてと同様の振舞いを図５
（ａ）左半平面に示した位相整合条件から推定できる。
レーザ６１からチャンネル導波路３ａに新たに注入され
た挿入チャンネル導波光８ａに対しての位相整合条件
は、図５（ｂ）の右半面で示されるようにグレーティン
グベクトル２３を介して整合する先の伝搬モードは存在
しないため、ひたすらチャンネル導波路３ａを直進し出
射光ファイバ７ｂに上り挿入光６５ａとなって出射す
る。
【００２９】上記の説明では、光ファイバを行き来する
光信号に加えて、途中から一方向に新たに別の信号を挿
入する光挿入器の場合を述べた。入射光ファイバ７ａの
代わりに受光器を設けると、下り信号光６４ａは受光器
に導かれ、上り挿入光は受光器に回り込むこと無く、出
射光ファイバ７ｂに注入される、光サーキュレーターの
機能が実現し、光送受信端末として動作する。この時、
上り信号挿入用レーザ６１の波長と下り信号光６４ａの
波長は異なる波長である必要はなく、同一波長でも上り
下りは弁別できる。
光信号に加えて、途中から一方向に新たに別の信号を挿
入する光挿入器の場合を述べた。入射光ファイバ７ａの
代わりに受光器を設けると、下り信号光６４ａは受光器
に導かれ、上り挿入光は受光器に回り込むこと無く、出
射光ファイバ７ｂに注入される、光サーキュレーターの
機能が実現し、光送受信端末として動作する。この時、
上り信号挿入用レーザ６１の波長と下り信号光６４ａの
波長は異なる波長である必要はなく、同一波長でも上り
下りは弁別できる。
【００３０】また、チャンネル導波路３ｂの光ファイバ
７ａを接続してある端面とは対向する端面に６１とは別
なるレーザを接続すれば、先の上り挿入光を出射光ファ
イバ７ｂに挿入することに加え、入射光ファイバ７ａに
下り挿入光として新たに信号を挿入することができる。
７ａを接続してある端面とは対向する端面に６１とは別
なるレーザを接続すれば、先の上り挿入光を出射光ファ
イバ７ｂに挿入することに加え、入射光ファイバ７ａに
下り挿入光として新たに信号を挿入することができる。
【００３１】第２の実施例においても述べたように、こ
こで述べた光挿入器、半導体レーザ、受光器はモノリシ
ック集積して作製することは可能である。
こで述べた光挿入器、半導体レーザ、受光器はモノリシ
ック集積して作製することは可能である。
【００３２】そして、偏光無依存化は一例として図３
（ｂ）に示したような縮退したチャンネル導波路構造と
することで実現される。また、入射波長のばらつきや揺
らぎ等に対する素子の特性の確保は、第１の実施例でも
述べたように一例としてグレーティングのチャープ化や
曲率を付与等の冗長化で実現できる。
（ｂ）に示したような縮退したチャンネル導波路構造と
することで実現される。また、入射波長のばらつきや揺
らぎ等に対する素子の特性の確保は、第１の実施例でも
述べたように一例としてグレーティングのチャープ化や
曲率を付与等の冗長化で実現できる。
【００３３】図６は第２の実施例の光アイソレータ機能
と第３の実施例の光挿入器の機能を集積化し、光ファイ
バ増幅器の励起光挿入器を実現する実施例を示す。
と第３の実施例の光挿入器の機能を集積化し、光ファイ
バ増幅器の励起光挿入器を実現する実施例を示す。
【００３４】光ファイバ増幅器はＥr 等の希土類遷移金
属をコア部にドープした光ファイバに波長１．４８μｍ
または０．９８μｍの励起光を注入し、減衰して伝搬し
て来た１．５５μｍ帯の信号光を２０〜３０ｄＢも光の
まま増幅するものであって、その機能を十分に発現させ
るためには、増幅用光ファイバの他に励起用半導体レー
ザと該半導体レーザの発振光とファイバ伝送信号光の両
者を損失を生ずることなく合流し、増幅用光ファイバの
端面から注入するための合流光回路と信号光の伝送方向
とは反対に伝わる反射光が増幅器によって増幅された
り、また、反射増幅光が伝送路を戻り伝わることの無い
よう、増幅用光ファイバの一端又は両端を挟んで設ける
光アイソレータと、強度の強い励起光が信号光に混じっ
て出射伝送路に注入されないように、増幅用光ファイバ
の出射側に信号波長のみを透過する波長フィルタとを必
要とする。そして、これらの部品は全て偏光無依存特性
を有することを必要とする。
属をコア部にドープした光ファイバに波長１．４８μｍ
または０．９８μｍの励起光を注入し、減衰して伝搬し
て来た１．５５μｍ帯の信号光を２０〜３０ｄＢも光の
まま増幅するものであって、その機能を十分に発現させ
るためには、増幅用光ファイバの他に励起用半導体レー
ザと該半導体レーザの発振光とファイバ伝送信号光の両
者を損失を生ずることなく合流し、増幅用光ファイバの
端面から注入するための合流光回路と信号光の伝送方向
とは反対に伝わる反射光が増幅器によって増幅された
り、また、反射増幅光が伝送路を戻り伝わることの無い
よう、増幅用光ファイバの一端又は両端を挟んで設ける
光アイソレータと、強度の強い励起光が信号光に混じっ
て出射伝送路に注入されないように、増幅用光ファイバ
の出射側に信号波長のみを透過する波長フィルタとを必
要とする。そして、これらの部品は全て偏光無依存特性
を有することを必要とする。
【００３５】従来この種の回路は、伝送ファイバ出射光
を平行光束化するコリメートレンズと増幅用ファイバー
に光を絞り込む集束レンズとの間に、干渉フィルタを使
った偏波分離機と偏波毎に設けた４５度ファラデー回転
子と回転を受けた各々の偏波を再び合流する合流器とか
らなる偏光無依存光アイソレータと、波長フィルタを用
いた信号光と励起光とを合わせる合流器とを挿入する構
成をとっており、部品点数の多さ、これに伴う部品コス
ト、調整コストの増大、信頼性、安定性の欠如など、工
業的に問題が山積している。
を平行光束化するコリメートレンズと増幅用ファイバー
に光を絞り込む集束レンズとの間に、干渉フィルタを使
った偏波分離機と偏波毎に設けた４５度ファラデー回転
子と回転を受けた各々の偏波を再び合流する合流器とか
らなる偏光無依存光アイソレータと、波長フィルタを用
いた信号光と励起光とを合わせる合流器とを挿入する構
成をとっており、部品点数の多さ、これに伴う部品コス
ト、調整コストの増大、信頼性、安定性の欠如など、工
業的に問題が山積している。
【００３６】図６は光ファイバ増幅器モジュールの構成
を示す平面図であり、増幅用光ファイバ９と、これに入
射光ファイバ７ａを伝搬して来た信号光６３と励起用半
導体レーザ６２の発振光６６とを合流して注入し、同時
に増幅光ファイバから逆流する光１０ｂを遮断するアイ
ソレータ機能を複合集積した入力側回路５００と、光増
幅ファイバ９で増幅された信号光のみをフィルタリング
する機能と、出力光ファイバ７ｂからの戻り光１０ａを
増幅器に流入することを阻止するアイソレータ機能を複
合集積した出力側回路６００とによって構成してある。
を示す平面図であり、増幅用光ファイバ９と、これに入
射光ファイバ７ａを伝搬して来た信号光６３と励起用半
導体レーザ６２の発振光６６とを合流して注入し、同時
に増幅光ファイバから逆流する光１０ｂを遮断するアイ
ソレータ機能を複合集積した入力側回路５００と、光増
幅ファイバ９で増幅された信号光のみをフィルタリング
する機能と、出力光ファイバ７ｂからの戻り光１０ａを
増幅器に流入することを阻止するアイソレータ機能を複
合集積した出力側回路６００とによって構成してある。
【００３７】入力側回路５００の信号光６３と励起用半
導体レーザ６２の発振光６６とを合流する機能は第３の
実施例で述べた光挿入器２００で実現でき、アイソレー
タ機能は第２の実施例で述べた光アイソレータ１００に
よって実現でき、これらを図示の如く光進行方向に縦属
に集積配置することで達成される。
導体レーザ６２の発振光６６とを合流する機能は第３の
実施例で述べた光挿入器２００で実現でき、アイソレー
タ機能は第２の実施例で述べた光アイソレータ１００に
よって実現でき、これらを図示の如く光進行方向に縦属
に集積配置することで達成される。
【００３８】光ファイバ増幅器によって増幅される波長
は添加する希土類原子の持つエネルギー準位によって規
定され、例えばＥr の場合１．５３５または１．５５２
μｍと定まっている。従って、出力側回路６００の信号
光６３のみをフイルタリングする機能は、信号光実施例
３で述べた光挿入器２００のグレーティングを、上記の
波長に最適となり、先鋭度の高い単一周期格子で形成す
れば実現できる。すなわち、光挿入器２００の一方のチ
ャンネル導波路３ｂに結合された光は、信号光６３の波
長のみがグレーティングによって回折を受けて、並置し
たもう一本のチャンネル導波路３ａに導かれ、増幅信号
光以外の波長の雑音光８０は入射したチャンネル導波路
をそのまま直進して出力側に結合することは阻止され
る。また、アイソレータ機能は第２の実施例で述べた光
アイソレータ１００によって実現できる。そして、入力
側回路５００と同様、光挿入器２００と光アイソレータ
１００とを光進行方向に縦属に集積配置することで出力
側回路６００の機能は達成される。
は添加する希土類原子の持つエネルギー準位によって規
定され、例えばＥr の場合１．５３５または１．５５２
μｍと定まっている。従って、出力側回路６００の信号
光６３のみをフイルタリングする機能は、信号光実施例
３で述べた光挿入器２００のグレーティングを、上記の
波長に最適となり、先鋭度の高い単一周期格子で形成す
れば実現できる。すなわち、光挿入器２００の一方のチ
ャンネル導波路３ｂに結合された光は、信号光６３の波
長のみがグレーティングによって回折を受けて、並置し
たもう一本のチャンネル導波路３ａに導かれ、増幅信号
光以外の波長の雑音光８０は入射したチャンネル導波路
をそのまま直進して出力側に結合することは阻止され
る。また、アイソレータ機能は第２の実施例で述べた光
アイソレータ１００によって実現できる。そして、入力
側回路５００と同様、光挿入器２００と光アイソレータ
１００とを光進行方向に縦属に集積配置することで出力
側回路６００の機能は達成される。
【００３９】なお、出力側回路の光アイソレータは、図
３の構成に加えて、平面導波路が存在しない領域で、か
つ、光挿入器のチャンネル導波路３ｂに接続する位置に
もう一本のチャンネル導波路を設け、このチャンネル導
波路を雑音光が進行して外部に排出される構造とした。
３の構成に加えて、平面導波路が存在しない領域で、か
つ、光挿入器のチャンネル導波路３ｂに接続する位置に
もう一本のチャンネル導波路を設け、このチャンネル導
波路を雑音光が進行して外部に排出される構造とした。
【００４０】この実施例の入力側回路５００と励起用半
導体レーザ６２とは、これまでの実施例で述べて来たの
と同様、光半導体結晶成長技術及びプロセス技術を用い
ることでモノリシック集積化が可能である。
導体レーザ６２とは、これまでの実施例で述べて来たの
と同様、光半導体結晶成長技術及びプロセス技術を用い
ることでモノリシック集積化が可能である。
【００４１】実施例３の光挿入器は入射光ファイバ７ａ
の信号光６３ｂと信号挿入レーザ６１の出力光８ａの２
つの光を出射光ファイバ７ｂに結合する無損失合波の機
能を有する。この規模を拡張すると、多数の光信号を１
本のチャンネル導波路に損失無く合流させる光非相反回
路が実現出来る。この様な光非相反回路の用途として
は、多波長を使った波長多重通信における送信光源用の
合流器や、出力の大きくない半導体レーザの出力を多数
合わせ、エネルギー応用に供するための合流器等を想定
することが出来る。
の信号光６３ｂと信号挿入レーザ６１の出力光８ａの２
つの光を出射光ファイバ７ｂに結合する無損失合波の機
能を有する。この規模を拡張すると、多数の光信号を１
本のチャンネル導波路に損失無く合流させる光非相反回
路が実現出来る。この様な光非相反回路の用途として
は、多波長を使った波長多重通信における送信光源用の
合流器や、出力の大きくない半導体レーザの出力を多数
合わせ、エネルギー応用に供するための合流器等を想定
することが出来る。
【００４２】図７は実施例３の光挿入器を基本単位と
し、これをチャンネル導波路に平行方向に並列に集積し
たもので、３ａから３ｄまでの同一の伝搬特性を有する
チャンネル導波路Ｉ〜ＩＶの間のみに、これらより等価
屈折率の小さい平面導波路４が形成され、これまでの実
施例と同様、グレーティング５が全面に設けられてい
る。
し、これをチャンネル導波路に平行方向に並列に集積し
たもので、３ａから３ｄまでの同一の伝搬特性を有する
チャンネル導波路Ｉ〜ＩＶの間のみに、これらより等価
屈折率の小さい平面導波路４が形成され、これまでの実
施例と同様、グレーティング５が全面に設けられてい
る。
【００４３】第３の実施例の動作（図４）を説明したよ
うに、３ａのチャンネル導波路Ｉに入射した入射光Ｉ３
１ａは、該チャンネル導波路Ｉを直進して導波路を出射
する。３ｂのチャンネル導波路IIに入射した入射光II３
１ｂは、グレーティング５によって回折を受け、チャン
ネル導波路II３ｂとチャンネル導波路Ｉ３ａの間の平面
導波路の導波光に変換されて右下斜めに進み、チャンネ
ル導波路Ｉ３ａに遭遇し、グレーティング５によって回
折を受け、チャンネル導波路Ｉ３ａのチャンネル導波光
となり、入射光Ｉと合流し、チャンネル導波路Ｉを直進
して導波路を出射する。同様に、３ｃのチャンネル導波
路III に入射した入射光III ３１ｃは、グレーティング
５によって回折を受け、チャンネル導波路II３ｂを介し
てチャンネル導波路Ｉ３ａのチャンネル導波光となり、
入射光Ｉ及び入射光IIと合流し、チャンネル導波路Ｉを
直進して導波路を出射する。すなわち、入射光Ｉ〜III
は１本のチャンネル導波路Ｉに合流される。
うに、３ａのチャンネル導波路Ｉに入射した入射光Ｉ３
１ａは、該チャンネル導波路Ｉを直進して導波路を出射
する。３ｂのチャンネル導波路IIに入射した入射光II３
１ｂは、グレーティング５によって回折を受け、チャン
ネル導波路II３ｂとチャンネル導波路Ｉ３ａの間の平面
導波路の導波光に変換されて右下斜めに進み、チャンネ
ル導波路Ｉ３ａに遭遇し、グレーティング５によって回
折を受け、チャンネル導波路Ｉ３ａのチャンネル導波光
となり、入射光Ｉと合流し、チャンネル導波路Ｉを直進
して導波路を出射する。同様に、３ｃのチャンネル導波
路III に入射した入射光III ３１ｃは、グレーティング
５によって回折を受け、チャンネル導波路II３ｂを介し
てチャンネル導波路Ｉ３ａのチャンネル導波光となり、
入射光Ｉ及び入射光IIと合流し、チャンネル導波路Ｉを
直進して導波路を出射する。すなわち、入射光Ｉ〜III
は１本のチャンネル導波路Ｉに合流される。
【００４４】一方、戻り光１０は前述のＩ〜III の何れ
の導波路にも進み各々の光源に戻ることなく、チャンネ
ル導波路Ｉとは最反対のチャンネル導波路IV３ｄまで進
む、この導波路は平面導波路４をチャンネルの一方の側
にのみ持ち、もう一方に持たないため、グレーティング
５によって位相整合する先の導波モードを持たず、この
チャンネル導波路を直進し導波路外に出射する。
の導波路にも進み各々の光源に戻ることなく、チャンネ
ル導波路Ｉとは最反対のチャンネル導波路IV３ｄまで進
む、この導波路は平面導波路４をチャンネルの一方の側
にのみ持ち、もう一方に持たないため、グレーティング
５によって位相整合する先の導波モードを持たず、この
チャンネル導波路を直進し導波路外に出射する。
【００４５】多数波を偏光に依存することなく、無損失
に合流し、戻り光の除去も可能な多数波合流器が実現で
きる。
に合流し、戻り光の除去も可能な多数波合流器が実現で
きる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、通常の誘電体材料を用
いるだけで、光導波路構造を工夫することによって、従
来の磁気光学効果等の非相反光効果を有する材料や磁石
等を特に用いることなく生産性に優れる多種類の光非相
反素子が実現できる。また、これらは光半導体材料を用
いても実現でき、ＬＳＩ製造技術を用いて、半導体レー
ザ構造と一体集積作製が可能であるため、光損失の少な
く、また光学結合調整等が不要な製造安価な光非相反回
路が実現できる。
いるだけで、光導波路構造を工夫することによって、従
来の磁気光学効果等の非相反光効果を有する材料や磁石
等を特に用いることなく生産性に優れる多種類の光非相
反素子が実現できる。また、これらは光半導体材料を用
いても実現でき、ＬＳＩ製造技術を用いて、半導体レー
ザ構造と一体集積作製が可能であるため、光損失の少な
く、また光学結合調整等が不要な製造安価な光非相反回
路が実現できる。
【図１】本発明の第１の実施例の光アイソレータの構造
を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図２】第１の実施例の動作原理を示す図である。
【図３】第２の実施例の光アイソレータの平面図及び断
面図である。
面図である。
【図４】第３の実施例の光挿入器の平面図である。
【図５】第３の実施例の動作原理を示す図である。
【図６】第４の実施例の光挿入器の平面図である。
【図７】第５の実施例の光合流器の平面図である。
１ 硝子基板 ２ 入射チャンネル導波光 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ チャンネル導波路 ４ 平面導波路 ５ グレーティング ６，６１，６２ 半導体レーザ ７，７ａ，７ｂ 光ファイバ ８ 出射光 １０ 戻り光 １１，１１ａ，１１ｂ 平面導波路放射光
Claims (4)
- 【請求項１】 平面基板に築いた一本のチャンネル光導
波路と、基板平面において該チャンネル導波路で区切ら
れる両方の平面の内、片側一方の平面のみに設けた、前
記チャンネル光導波路より等価屈折率の低い平面導波路
と、前記チャンネル導波路の導波光に空間的に屈折率の
周期変化を与える手段とを備えていることを特徴とする
光非相反回路。 - 【請求項２】 平面基板に築いた光学的に結合しない程
度に離れ、同一の導波特性を有する複数本のチャンネル
導波路と、これらのチャンネル導波路の間のみに形成さ
れた、前記チャンネル光導波路より等価屈折率の低い平
面導波路と、前記チャンネル光導波路の導波光に屈折率
周期変化を与える手段とを備えていることを特徴とする
光非相反回路。 - 【請求項３】 請求項１記載の光非相反回路と請求項２
記載の光非相反回路とを直列接続して一枚の基板上に集
積した光非相反回路。 - 【請求項４】 請求項１または２または３記載の光非相
反回路と半導体レーザとを一枚の光半導体基板上に集積
した光非相反回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5197175A JP2565099B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 光非相反回路 |
| US08/287,883 US5428695A (en) | 1993-08-09 | 1994-08-09 | Optical non-reciprocal circuit of waveguide type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5197175A JP2565099B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 光非相反回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749427A JPH0749427A (ja) | 1995-02-21 |
| JP2565099B2 true JP2565099B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=16370053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5197175A Expired - Fee Related JP2565099B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 光非相反回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5428695A (ja) |
| JP (1) | JP2565099B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| GB2295689B (en) * | 1994-12-03 | 1998-04-22 | Northern Telecom Ltd | Bragg reflection gratings in optical fibres |
| US5502781A (en) * | 1995-01-25 | 1996-03-26 | At&T Corp. | Integrated optical devices utilizing magnetostrictively, electrostrictively or photostrictively induced stress |
| CA2148317C (en) * | 1995-05-01 | 1998-05-05 | Yihao Cheng | Optical circulator |
| US5577139A (en) * | 1995-08-17 | 1996-11-19 | Lucent Technologies Inc. | Integrated-circuit optical network unit |
| US5577138A (en) * | 1995-08-17 | 1996-11-19 | Lucent Technologies Inc. | Integrated-circuit optical network unit |
| US5872878A (en) * | 1997-04-10 | 1999-02-16 | Lucent Technologies Inc. | Partial optical circulators |
| AUPP218198A0 (en) * | 1998-03-04 | 1998-03-26 | University Of Sydney, The | Ultra-broadband low-noise gain-flattened rare-earth-doped fibre amplifier |
| US7058245B2 (en) * | 2000-04-04 | 2006-06-06 | Waveguide Solutions, Inc. | Integrated optical circuits |
| EP1215784A3 (en) * | 2000-12-15 | 2004-01-07 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device for use in a semiconductor laser module and optical amplifier |
| EP1436870A2 (en) | 2001-10-09 | 2004-07-14 | Infinera Corporation | TRANSMITTER PHOTONIC INTEGRATED CIRCUITS (TxPIC) AND OPTICAL TRANSPORT NETWORKS EMPLOYING TxPICs |
| KR100415712B1 (ko) * | 2001-10-11 | 2004-01-24 | 학교법인 성균관대학 | 격자쌍을 이용한 투과형 광 결합시스템 |
| US7062111B2 (en) * | 2001-11-06 | 2006-06-13 | Grubb Stephen G | Optical communication module with one or more photonic integrated circuit (PIC) chips and an external booster optical amplifier for photonic integrated circuits (PICs) |
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| US7162113B2 (en) * | 2002-10-08 | 2007-01-09 | Infinera Corporation | Deployment of electro-optic amplitude varying elements (AVEs) and electro-optic multi-functional elements (MFEs) in photonic integrated circuits (PICs) |
| US20040146248A1 (en) * | 2003-01-28 | 2004-07-29 | John Hong | Integrated optic modules using embedded fibers and processes of fabrication thereof |
| US7099539B1 (en) | 2003-07-07 | 2006-08-29 | Super Talent Electronics, Inc. | Optical isolator, attenuator and polarizer system and method for integrated optics |
| US7877016B2 (en) * | 2004-10-28 | 2011-01-25 | Infinera Corporation | Photonic integrated circuit (PIC) transceivers for an optical line terminal (OLT) and an optical network unit (ONU) in passive optical networks (PONs) |
| JP5223092B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2013-06-26 | 国立大学法人東京工業大学 | 偏波無依存光アイソレータ |
| CN115145063A (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-04 | Tdk株式会社 | 光学器件 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2281585A1 (fr) * | 1974-08-09 | 1976-03-05 | Thomson Csf | Dispositif de conversion du mode de propagation de l'energie rayonnee utilisant des effets magneto-optiques et son application aux jonctions non reciproques |
| US4239329A (en) * | 1978-08-04 | 1980-12-16 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Optical nonreciprocal device |
| US4645293A (en) * | 1981-03-25 | 1987-02-24 | Taizo Yoshida | Optical waveguide coupler having a grating electrode |
| FR2588093B1 (fr) * | 1985-09-27 | 1987-11-20 | Thomson Csf | Polariseur par absorption differentielle, son procede de realisation et dispositif mettant en oeuvre ledit procede |
| DE3704378A1 (de) * | 1986-05-21 | 1987-11-26 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur herstellung eines optischen streifenwellenleiters fuer nicht-reziproke optische bauelemente |
| DE3720929A1 (de) * | 1987-06-25 | 1989-01-05 | Philips Patentverwaltung | Nichtreziprokes optisches bauelement, insbesondere zur verwendung als isolator oder zirkulator |
| JP2719187B2 (ja) * | 1989-05-08 | 1998-02-25 | キヤノン株式会社 | 光導波路及びそれを用いた光アイソレータ |
| JPH03288104A (ja) * | 1990-04-04 | 1991-12-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 一方向性モード変換器およびそれを用いた光アイソレータ |
| US5031983A (en) * | 1990-04-04 | 1991-07-16 | At&T Bell Laboratories | Apparatus comprising a waveguide magneto-optic isolator |
| US5245465A (en) * | 1990-08-04 | 1993-09-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical polarization-state converting apparatus for use as isolator, modulator and the like |
| FR2668615B1 (fr) * | 1990-10-31 | 1992-12-11 | France Etat | Separateur de polarisations pour lumiere guidee. |
-
1993
- 1993-08-09 JP JP5197175A patent/JP2565099B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-08-09 US US08/287,883 patent/US5428695A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPH0749427A (ja) | 1995-02-21 |
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