JP3183223B2 - 光回路 - Google Patents
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
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- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光回路に関し、特に
波長多重光通信に適した波長合波・分波機能を有する光
回路に関する。
波長多重光通信に適した波長合波・分波機能を有する光
回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報伝送容量の拡大に伴い、複数
個の波長に異なった情報を伝送させる波長多重（ＷＤ
Ｍ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅｘ）光通信が注目を集めている。その中で
も、波長を合波・分波するためのデバイスは、ＷＤＭに
おけるキーデバイスとして、各研究機関により、活発な
研究開発が進められている。
個の波長に異なった情報を伝送させる波長多重（ＷＤ
Ｍ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅｘ）光通信が注目を集めている。その中で
も、波長を合波・分波するためのデバイスは、ＷＤＭに
おけるキーデバイスとして、各研究機関により、活発な
研究開発が進められている。
【０００３】中でも、アレイ導波路グレーディング（Ａ
ＷＧ）が、種々の研究機関により開発され、近年大きな
技術進展を示している。ＡＷＧは、単一デバイス上で波
長を合波・分波するのに十分な特性を有しているが、素
子サイズが大きい、コストが高いという欠点を持つた
め、基幹系のデバイスとしては、有用であるが、加入者
系への導入には適していない。
ＷＧ）が、種々の研究機関により開発され、近年大きな
技術進展を示している。ＡＷＧは、単一デバイス上で波
長を合波・分波するのに十分な特性を有しているが、素
子サイズが大きい、コストが高いという欠点を持つた
め、基幹系のデバイスとしては、有用であるが、加入者
系への導入には適していない。
【０００４】これに対して、マッハチェンダー（ＭＺ）
型の光合分波回路及び方向性結合器を利用した光分波回
路が提案されている。前者は、平衡ＭＺ干渉系の２つの
アームに回析格子を形成し、合波・分波の機能を実現し
たものであり、詳しくは、特開平９−６１６４９号公
報，特開平１−１７２９２４号公報等に詳細に示されて
いる。後者に関しては、Ｉ． Ｂａｕｍａｎｎらによる
“Ｃｏｍｐａｃｔ Ａｌｌ−Ｆｉｂｅｒ Ａｄｄ−Ｄｒ
ｏｐ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｆｉｂｅ
ｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ”（ＩＥＥＥ ＰＨ
ＯＴＯＮＩＣＳＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ
Ｖｏｌ．８ Ｎｏ．１０ ｐ１３３１〜１３３３（１
９９６））に詳細に記述されている。
型の光合分波回路及び方向性結合器を利用した光分波回
路が提案されている。前者は、平衡ＭＺ干渉系の２つの
アームに回析格子を形成し、合波・分波の機能を実現し
たものであり、詳しくは、特開平９−６１６４９号公
報，特開平１−１７２９２４号公報等に詳細に示されて
いる。後者に関しては、Ｉ． Ｂａｕｍａｎｎらによる
“Ｃｏｍｐａｃｔ Ａｌｌ−Ｆｉｂｅｒ Ａｄｄ−Ｄｒ
ｏｐ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｆｉｂｅ
ｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ”（ＩＥＥＥ ＰＨ
ＯＴＯＮＩＣＳＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ
Ｖｏｌ．８ Ｎｏ．１０ ｐ１３３１〜１３３３（１
９９６））に詳細に記述されている。
【０００５】図１７は、方向性結合器を利用した従来の
光分波回路の構成図である。図１７に示す光回路では、
シングルモード（単一モード）ファイバーである第１の
ファイバー６８と第２のファイバー６９を基板７０上に
近接して保持することにより、方向性結合器７１を形成
している。
光分波回路の構成図である。図１７に示す光回路では、
シングルモード（単一モード）ファイバーである第１の
ファイバー６８と第２のファイバー６９を基板７０上に
近接して保持することにより、方向性結合器７１を形成
している。
【０００６】更に、方向性結合部７１上に回析格子７２
を紫外線照射による光誘起屈折率変調を用いて形成する
事により、光分岐回路を実現している。
を紫外線照射による光誘起屈折率変調を用いて形成する
事により、光分岐回路を実現している。
【０００７】ここで、入力ポート７３より複数個の波長
を有する光を入力すると、方向性結合部７１の長さＬ
は、完全結合長と等しい長さを持つため、回析格子７２
を透過する波長は、出力ポート７６より出力される。
を有する光を入力すると、方向性結合部７１の長さＬ
は、完全結合長と等しい長さを持つため、回析格子７２
を透過する波長は、出力ポート７６より出力される。
【０００８】ここに、「完全結合長」とは、第１の光導
波路（第１のファイバー６８）に入力された光が第２の
光導波路（第２のファイバー６９）に完全結合されるに
要する最小限の長さのことをいう。
波路（第１のファイバー６８）に入力された光が第２の
光導波路（第２のファイバー６９）に完全結合されるに
要する最小限の長さのことをいう。
【０００９】この完全結合長Ｌ１は、方向性結合部７１
の結合係数をκｃとすると次式により与えられる。
の結合係数をκｃとすると次式により与えられる。
【００１０】Ｌ１＝π／２／κｃ …（１） さらに、回折格子７２により反射される波長の光は分波
ポート７４より出力される。
ポート７４より出力される。
【００１１】図１８，１９は、従来の光分波回路の動作
を説明するための光強度対波長特性図である。同図は、
入力ポート７３より広帯域の光を入力した時の分波ポー
ト７４及び出力ポート７６における分波ポート出力波形
７９，出力ポート出力波形８０を表している。
を説明するための光強度対波長特性図である。同図は、
入力ポート７３より広帯域の光を入力した時の分波ポー
ト７４及び出力ポート７６における分波ポート出力波形
７９，出力ポート出力波形８０を表している。
【００１２】回析格子７２におけるブラッグ反射波長
（Ｂｒａｇｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）λＢは、１５３
６ｎｍである。従来の光回路では、回析格子７２を方向
性結合部７１の開始位置７７からの距離Ｌａに配置する
ことにより、波長λＢの入力ポート７３への反射損失を
最小限に抑制している。
（Ｂｒａｇｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）λＢは、１５３
６ｎｍである。従来の光回路では、回析格子７２を方向
性結合部７１の開始位置７７からの距離Ｌａに配置する
ことにより、波長λＢの入力ポート７３への反射損失を
最小限に抑制している。
【００１３】より具体的には、回折格子７２の位置Ｌａ
は、次式を満たすように設定されている。
は、次式を満たすように設定されている。
【００１４】４×κｃ×Ｌａ＋ｄφ＝π …（２） ここで、ｄφは、回析格子７２を反射するλＢの光の偶
モード及び奇モードの位相差を表しており、（２）式
は、λＢの光が回析格子により反射され開始位置に７７
に戻ってきた時の偶モード及び奇モードの位相差がπに
なることを意味している。
モード及び奇モードの位相差を表しており、（２）式
は、λＢの光が回析格子により反射され開始位置に７７
に戻ってきた時の偶モード及び奇モードの位相差がπに
なることを意味している。
【００１５】ここに、本発明の場合、偶モードとは２本
の導波路を伝搬する光の位相差が０の場合をいい、奇モ
ードとは２本の導波路を伝搬する光の位相差がπの場合
をいう。
の導波路を伝搬する光の位相差が０の場合をいい、奇モ
ードとは２本の導波路を伝搬する光の位相差がπの場合
をいう。
【００１６】（２）式を満たすことにより、理想的に
は、入力ポート７３への反射損失を完全に抑制すること
が可能となる。従来例では、Ｌ１＝１０ｍｍ，ＬＧ＝
２．５ｍｍ，λＢ＝１５３６ｎｍ，回析格子７２の屈折
率変調：Δｎ＝１．３×１０-3で、Ｌａ＝４．７ｍｍの
位置に回析格子を形成している。
は、入力ポート７３への反射損失を完全に抑制すること
が可能となる。従来例では、Ｌ１＝１０ｍｍ，ＬＧ＝
２．５ｍｍ，λＢ＝１５３６ｎｍ，回析格子７２の屈折
率変調：Δｎ＝１．３×１０-3で、Ｌａ＝４．７ｍｍの
位置に回析格子を形成している。
【００１７】ここで、従来の光回路において、合波の機
能を付加するためには、ポート７５によりλＢの光を入
力した時に、λＢの光が出力ポート７６の出力に合波さ
れる必要がある。
能を付加するためには、ポート７５によりλＢの光を入
力した時に、λＢの光が出力ポート７６の出力に合波さ
れる必要がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポート
７５から入力したλＢの光が回析格子７２により反射さ
れ方向性結合部７１の終了位置７８に戻ってきた時の偶
モードと奇モードの位相差がπにはならないために、ポ
ート７５への反射損失が大きくなる。
７５から入力したλＢの光が回析格子７２により反射さ
れ方向性結合部７１の終了位置７８に戻ってきた時の偶
モードと奇モードの位相差がπにはならないために、ポ
ート７５への反射損失が大きくなる。
【００１９】従来例では、方向性結合器７１の終了位置
７８と回析格子７２の距離Ｌｂが２．８ｍｍであり、λ
Ｂの光が終了位置７８に戻ってきた時の偶モードと奇モ
ードの位相差は夫々、０．６２・πとなる。この時、３
２％の光がポート７５への反射損失として現れることに
なる。
７８と回析格子７２の距離Ｌｂが２．８ｍｍであり、λ
Ｂの光が終了位置７８に戻ってきた時の偶モードと奇モ
ードの位相差は夫々、０．６２・πとなる。この時、３
２％の光がポート７５への反射損失として現れることに
なる。
【００２０】このように、方向性結合器７１を利用した
従来の回路では、前述したように、特定の波長を分波す
るための十分な分波特性を有するが、再びその波長を合
波することが困難であるという欠点がある。その理由
は、十分な分波特性を得るために、回析格子の位置が方
向性結合部の中心からはずれることによる。
従来の回路では、前述したように、特定の波長を分波す
るための十分な分波特性を有するが、再びその波長を合
波することが困難であるという欠点がある。その理由
は、十分な分波特性を得るために、回析格子の位置が方
向性結合部の中心からはずれることによる。
【００２１】そこで本発明の目的は、方向性結合器を使
用した光回路であって、分波及び合波の両機能を有する
光回路を提供することにある。
用した光回路であって、分波及び合波の両機能を有する
光回路を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、第１及び第２の光導波路により形成され、
前記第１の光導波路に入力された光が前記第２の光導波
路に完全結合されるに要する最小限の長さのｎ倍（ｎは
２以上の整数）の長さを有する方向性結合部と、この方
向性結合部に少なくとも１個形成され、特定の反射特性
を有する回折格子とを含み、前記第１の光導波路の入力
側に複数個の波長を有する入力光が入力されたとき、前
記回折格子での反射波長の光が前記第２の光導波路の入
力側に分波されかつ他の波長の光が前記第１又は第２の
光導波路の出力側に出力され、前記第１又は第２の光導
波路の出力側のうち前記他の波長の光が出力されなかっ
た方の出力側より前記回折格子の反射波長の光が入力さ
れたとき、前記出力された他の波長の光に前記光導波路
の出力側より入力された反射波長の光が合波されるよう
前記方向性結合部と前記回折格子との位置関係が、 ２×κｃ×（Ｌ１９−ＬＧ２０）＋ｄφ＝π …（１） Ｌａ＝Ｌｂ＝（Ｌ１９−ＬＧ２０）／２ …（２） （κｃは前記第１及び第２の光導波路の結合係数、Ｌ１
９は前記方向性結合部の長さ、ＬＧ２０は前記回析格子
の長さ、ｄφは前記回析格子により反射された光の偶モ
ードと奇モードの位相差、Ｌａは前記方向性結合部の開
始位置から前記回析格子までの距離、Ｌｂは前記方向性
結合部の終了位置から前記回析格子までの距離）の式で
示される関係に 設定されることを特徴とする。
に本発明は、第１及び第２の光導波路により形成され、
前記第１の光導波路に入力された光が前記第２の光導波
路に完全結合されるに要する最小限の長さのｎ倍（ｎは
２以上の整数）の長さを有する方向性結合部と、この方
向性結合部に少なくとも１個形成され、特定の反射特性
を有する回折格子とを含み、前記第１の光導波路の入力
側に複数個の波長を有する入力光が入力されたとき、前
記回折格子での反射波長の光が前記第２の光導波路の入
力側に分波されかつ他の波長の光が前記第１又は第２の
光導波路の出力側に出力され、前記第１又は第２の光導
波路の出力側のうち前記他の波長の光が出力されなかっ
た方の出力側より前記回折格子の反射波長の光が入力さ
れたとき、前記出力された他の波長の光に前記光導波路
の出力側より入力された反射波長の光が合波されるよう
前記方向性結合部と前記回折格子との位置関係が、 ２×κｃ×（Ｌ１９−ＬＧ２０）＋ｄφ＝π …（１） Ｌａ＝Ｌｂ＝（Ｌ１９−ＬＧ２０）／２ …（２） （κｃは前記第１及び第２の光導波路の結合係数、Ｌ１
９は前記方向性結合部の長さ、ＬＧ２０は前記回析格子
の長さ、ｄφは前記回析格子により反射された光の偶モ
ードと奇モードの位相差、Ｌａは前記方向性結合部の開
始位置から前記回析格子までの距離、Ｌｂは前記方向性
結合部の終了位置から前記回析格子までの距離）の式で
示される関係に 設定されることを特徴とする。
【００２３】本発明による他の発明は、前記光導波路上
の前記回折格子形成部に開口を有するマスク層が形成さ
れることを特徴とする。
の前記回折格子形成部に開口を有するマスク層が形成さ
れることを特徴とする。
【００２４】本発明によれば、方向性結合部の長さを完
全結合長のｎ倍としたため、回折格子を方向性結合部の
中央に配置することができる。従って、分波のみならず
合波も可能となる。
全結合長のｎ倍としたため、回折格子を方向性結合部の
中央に配置することができる。従って、分波のみならず
合波も可能となる。
【００２５】本発明による他の発明によれば、回折格子
の形成位置をマスク層により厳密に決定することによ
り、特性の劣化の少ない光合分波回路の実現が可能とな
る。
の形成位置をマスク層により厳密に決定することによ
り、特性の劣化の少ない光合分波回路の実現が可能とな
る。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係
る光回路の最良の実施の形態の構成図である。
て添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係
る光回路の最良の実施の形態の構成図である。
【００２７】本発明による光回路は、２本の導波路１
１，１２より構成され、完全結合長のｎ倍（ここで、ｎ
はｎ≧２の整数）方向性結合部１３を有し、中央に特定
の波長を反射させるための回析格子１４が形成されてい
る。
１，１２より構成され、完全結合長のｎ倍（ここで、ｎ
はｎ≧２の整数）方向性結合部１３を有し、中央に特定
の波長を反射させるための回析格子１４が形成されてい
る。
【００２８】本発明の光回路は、４つの入出力ポート１
５〜１８を有し、方向性結合部１３の長さＬ１９は、２
本の導波路１１，１２の結合係数をκｃとすると次式で
与えられる。
５〜１８を有し、方向性結合部１３の長さＬ１９は、２
本の導波路１１，１２の結合係数をκｃとすると次式で
与えられる。
【００２９】Ｌ１９＝ｎ×π／２／κｃ …（３） ここで、複数個の波長をもつ光が入力するポートを第１
ポート１５、他の入力側のポートを第２ポート１６と
し、第１ポート１５に対して、スルー及びクロスの位置
にあるポートを夫々第３ポート１７、第４ポート１８と
すると、回析格子１４を透過する光は、ｎが偶数の場
合、第３ポート１７へ、ｎが奇数の場合、第４ポート１
８へ出力される。
ポート１５、他の入力側のポートを第２ポート１６と
し、第１ポート１５に対して、スルー及びクロスの位置
にあるポートを夫々第３ポート１７、第４ポート１８と
すると、回析格子１４を透過する光は、ｎが偶数の場
合、第３ポート１７へ、ｎが奇数の場合、第４ポート１
８へ出力される。
【００３０】更に、回析格子１４は、方向性結合部１３
の中央に配置されており、その長さＬＧ２０は、次式を
満たすように設定されている。
の中央に配置されており、その長さＬＧ２０は、次式を
満たすように設定されている。
【００３１】 ２×κｃ×（Ｌ１９−ＬＧ２０）＋ｄφ＝π …（４） Ｌａ＝Ｌｂ＝（Ｌ１９−ＬＧ２０）／２ …（５） なお、Ｌａ，Ｌｂは、夫々方向性結合部１３の開始位置
９１から回析格子１４までの距離、終了位置９２から回
析格子１４までの距離を表している。ｄφは、回析格子
１４により反射された光の偶モードと奇モードの位相差
を表しており、第１ポート１５より入力した回析格子１
４の反射波長であるλＢの光は、方向性結合部１３を通
り、回析格子１４により反射されることにより、入力側
へ戻ることになる。
９１から回析格子１４までの距離、終了位置９２から回
析格子１４までの距離を表している。ｄφは、回析格子
１４により反射された光の偶モードと奇モードの位相差
を表しており、第１ポート１５より入力した回析格子１
４の反射波長であるλＢの光は、方向性結合部１３を通
り、回析格子１４により反射されることにより、入力側
へ戻ることになる。
【００３２】この時、（４）式で表される条件を満たす
ことにより、第１ポート１５から入力したλＢの光が方
向性結合部１３の開始位置９１に戻ってきた時の偶モー
ドと奇モードの位相差がπになり、第１ポート１５への
反射損失が最小限に押さえられ、第２ポート１６へ分波
されることになる。
ことにより、第１ポート１５から入力したλＢの光が方
向性結合部１３の開始位置９１に戻ってきた時の偶モー
ドと奇モードの位相差がπになり、第１ポート１５への
反射損失が最小限に押さえられ、第２ポート１６へ分波
されることになる。
【００３３】更に、（４）式で表される条件を満たすこ
とにより、回析格子１４は、方向性結合部１３の中央に
配置されることになる。これにより、入力側と出力側が
対称となり、出力側から、λＢの光を加えた場合でも、
方向性結合部１３の終了位置９２に戻ってきた時の偶モ
ードと奇モードの位相差がπになる。
とにより、回析格子１４は、方向性結合部１３の中央に
配置されることになる。これにより、入力側と出力側が
対称となり、出力側から、λＢの光を加えた場合でも、
方向性結合部１３の終了位置９２に戻ってきた時の偶モ
ードと奇モードの位相差がπになる。
【００３４】本発明の光回路においては、ｎが偶数の場
合、第４ポート１８よりλＢの光を加えることにより、
第３ポート１７の出力に合波され、ｎが奇数の場合は、
第３ポート１７より、λＢを加えることにより第４ポー
ト１８へ合波されることになる。
合、第４ポート１８よりλＢの光を加えることにより、
第３ポート１７の出力に合波され、ｎが奇数の場合は、
第３ポート１７より、λＢを加えることにより第４ポー
ト１８へ合波されることになる。
【００３５】また、本発明の光回路は、方向性結合部の
中心に対称に配置された２つの回析格子を形成すること
もできる。この場合、方向性結合部の開始位置から第１
の回析格子までの距離Ｌａ及び終了位置から第２の回析
格子までの距離Ｌｂは（２）式及び次式を満たすように
設定されている。
中心に対称に配置された２つの回析格子を形成すること
もできる。この場合、方向性結合部の開始位置から第１
の回析格子までの距離Ｌａ及び終了位置から第２の回析
格子までの距離Ｌｂは（２）式及び次式を満たすように
設定されている。
【００３６】Ｌｂ＝Ｌａ …（６） Ｌａ＋ＬＧ＜Ｌ／２ …（７） 従って、２つの回折格子を用いた場合でも、合波・分波
の機能を満たす光合分波回路が実現できる。
の機能を満たす光合分波回路が実現できる。
【００３７】次に、第２の実施の形態について説明す
る。これは方向性結合部１３の長さＬ１９が完全結合長
Ｌ１の２倍の場合である。即ち、ｎ＝２の場合である。
る。これは方向性結合部１３の長さＬ１９が完全結合長
Ｌ１の２倍の場合である。即ち、ｎ＝２の場合である。
【００３８】図２〜図５は第２の実施の形態の動作を示
す波形図である。図２は第１ポート１５に入力されるλ
１〜λ８の波長の光の波形図、図３は第２ポートから出
力されるλ５の波長の光の波形図、図４は第３ポートか
ら出力されるλ１〜λ８の波長の光の波形図、図５は第
４ポートに入力されるλ５の波長の光の波形図である。
す波形図である。図２は第１ポート１５に入力されるλ
１〜λ８の波長の光の波形図、図３は第２ポートから出
力されるλ５の波長の光の波形図、図４は第３ポートか
ら出力されるλ１〜λ８の波長の光の波形図、図５は第
４ポートに入力されるλ５の波長の光の波形図である。
【００３９】回析格子１４の反射波長λＢは、λ５と等
しく設定されている。第１ポート１５から入力された光
のうち、λ５は、回析格子１４により反射され、第２ポ
ート１６より分波される。
しく設定されている。第１ポート１５から入力された光
のうち、λ５は、回析格子１４により反射され、第２ポ
ート１６より分波される。
【００４０】λ５以外の光は、回析格子１４を透過し、
方向性結合部１３が完全結合長の２倍の長さを持つこと
により、第３ポート１７から出力される。
方向性結合部１３が完全結合長の２倍の長さを持つこと
により、第３ポート１７から出力される。
【００４１】更に、第４ポート１８より入力したλ５の
光は、第３ポート１７の出力光に合波される。
光は、第３ポート１７の出力光に合波される。
【００４２】本実施例では、１つの波長を合分波する場
合について述べたが、複数個の反射波長特性を有する回
析格子を用いることにより、複数個の波長の光を同時に
合分波することも可能である。
合について述べたが、複数個の反射波長特性を有する回
析格子を用いることにより、複数個の波長の光を同時に
合分波することも可能である。
【００４３】次に、第３の実施の形態について説明す
る。図６は第３の実施の形態の構成図である。これは方
向性結合部２５の長さＬ２０が完全結合長Ｌ１の３倍で
あり、かつ回折格子が第１の回折格子２６及び第２の回
折格子２７で構成される場合である。
る。図６は第３の実施の形態の構成図である。これは方
向性結合部２５の長さＬ２０が完全結合長Ｌ１の３倍で
あり、かつ回折格子が第１の回折格子２６及び第２の回
折格子２７で構成される場合である。
【００４４】なお、同図において図１と同様の構成部分
については同一番号を付し、その説明を省略する。
については同一番号を付し、その説明を省略する。
【００４５】第１の回析格子２６及び第２の回析格子２
７のブラッグ反射波長はλＢであり、方向性結合部２５
の開始位置９３から第１の回析格子２６までの距離Ｌａ
２８及び終了位置９４から第２の回析格子２７の位置Ｌ
ｂ２９は、（２），（６）式を満たすように設定されて
いる。
７のブラッグ反射波長はλＢであり、方向性結合部２５
の開始位置９３から第１の回析格子２６までの距離Ｌａ
２８及び終了位置９４から第２の回析格子２７の位置Ｌ
ｂ２９は、（２），（６）式を満たすように設定されて
いる。
【００４６】図７〜図１０は第３の実施の形態の動作を
示す波形図である。図７は第１ポート１５に入力される
λ１〜λ８の波長の光の波形図、図８は第２ポートから
出力されるλ５の波長の光の波形図、図９は第３ポート
に入力されるλ５の波長の光の波形図、図１０は第４ポ
ートから出力されるλ１〜λ８の波長の光の波形図であ
る。
示す波形図である。図７は第１ポート１５に入力される
λ１〜λ８の波長の光の波形図、図８は第２ポートから
出力されるλ５の波長の光の波形図、図９は第３ポート
に入力されるλ５の波長の光の波形図、図１０は第４ポ
ートから出力されるλ１〜λ８の波長の光の波形図であ
る。
【００４７】第１の回析格子２６及び第２の回析格子２
７の反射波長λＢは、λ５と等しく設定されている。第
１ポート１５から入力された光のうち、λ５は、第１の
回析格子２６により反射され、第２ポート１６より分波
される。λ５以外の光は、第１の回析格子２６及び第２
の回析格子２７を通過し、方向性結合部１３が完全結合
長の３倍の長さを持つことにより、第４ポート１８から
出力される。
７の反射波長λＢは、λ５と等しく設定されている。第
１ポート１５から入力された光のうち、λ５は、第１の
回析格子２６により反射され、第２ポート１６より分波
される。λ５以外の光は、第１の回析格子２６及び第２
の回析格子２７を通過し、方向性結合部１３が完全結合
長の３倍の長さを持つことにより、第４ポート１８から
出力される。
【００４８】更に、第３ポート１７から、新たにλ５の
光を入力することにより、第４ポート１８からは、λ５
の光が合波された出力が得られることになる。
光を入力することにより、第４ポート１８からは、λ５
の光が合波された出力が得られることになる。
【００４９】本実施の形態では、２つの回析格子２６，
２７を用いて光の合分波を行ったが、一つの回析格子を
用いても同様の特性を得ることが可能である。更に、複
数個の反射波長特性を有する回析格子を用いることによ
り、複数個の波長の光を同時に合分波することも可能で
ある。
２７を用いて光の合分波を行ったが、一つの回析格子を
用いても同様の特性を得ることが可能である。更に、複
数個の反射波長特性を有する回析格子を用いることによ
り、複数個の波長の光を同時に合分波することも可能で
ある。
【００５０】次に、第４の実施の形態について説明す
る。図１１は第４の実施の形態の構成図、図１２は光回
路を構成する単位光合分波回路の構成図である。なお、
同図においても図１と同様の構成部分については同一番
号を付し、その説明を省略する。
る。図１１は第４の実施の形態の構成図、図１２は光回
路を構成する単位光合分波回路の構成図である。なお、
同図においても図１と同様の構成部分については同一番
号を付し、その説明を省略する。
【００５１】単位光合分波器は、第１ポート４２，第２
ポート４３，第３ポート４４，第４ポート４５の４つの
ポート及び完全結合長の２倍の長さを持つ方向性結合部
４６，回析格子４７を有している。
ポート４３，第３ポート４４，第４ポート４５の４つの
ポート及び完全結合長の２倍の長さを持つ方向性結合部
４６，回析格子４７を有している。
【００５２】図１１に示す光回路では、前段の単位光合
波回路の第３ポート４４と次段の第１ポートが直列に接
続された４つの単位光合波回路３４〜３７が基板１０上
に構成される。
波回路の第３ポート４４と次段の第１ポートが直列に接
続された４つの単位光合波回路３４〜３７が基板１０上
に構成される。
【００５３】第１の回析格子３８，第２の回析格子３
９，第３の回析格子４０，第４の回析格子４１の反射波
長は夫々、λ１，λ２，λ３，λ４に設定されている。
９，第３の回析格子４０，第４の回析格子４１の反射波
長は夫々、λ１，λ２，λ３，λ４に設定されている。
【００５４】本発明の光回路では、λ１〜λ５の５つの
波長の光が、第１の単位光合分波回路３４の第１ポート
４２より入力された場合、夫々の光は、回析格子３８〜
４１により反射され、夫々の単位光合分波回路３４〜３
７の第２ポート４３より出力する。唯一、λ５のみの光
が第４の単位光合分波回路３７の第３ポート４４より出
力する。
波長の光が、第１の単位光合分波回路３４の第１ポート
４２より入力された場合、夫々の光は、回析格子３８〜
４１により反射され、夫々の単位光合分波回路３４〜３
７の第２ポート４３より出力する。唯一、λ５のみの光
が第４の単位光合分波回路３７の第３ポート４４より出
力する。
【００５５】更に、夫々の単位光合分波回路３４〜３７
の第４ポート４５より入力された（λ１）〜（λ４）の
光は、夫々の回析格子３８〜４１により反射され、第４
の単位光合分波回路３７の第３ポート４４に合波される
ことになる。
の第４ポート４５より入力された（λ１）〜（λ４）の
光は、夫々の回析格子３８〜４１により反射され、第４
の単位光合分波回路３７の第３ポート４４に合波される
ことになる。
【００５６】本発明の光回路によれば、単一のデバイス
上での複数の波長の光の合分波を実現することができ
る。
上での複数の波長の光の合分波を実現することができ
る。
【００５７】次に、第５の実施の形態について説明す
る。図１３は第５の実施の形態の構成図、図１４は光回
路を構成する単位光合分波回路の構成図である。なお、
同図においても図１と同様の構成部分については同一番
号を付し、その説明を省略する。
る。図１３は第５の実施の形態の構成図、図１４は光回
路を構成する単位光合分波回路の構成図である。なお、
同図においても図１と同様の構成部分については同一番
号を付し、その説明を省略する。
【００５８】単位光合分波器は、第１ポート５６，第２
ポート５７，第３ポート５８，第４ポート５９の４つの
ポート及び、完全結合長の３倍の長さを持つ方向性結合
部６０，回析格子６１を有している。
ポート５７，第３ポート５８，第４ポート５９の４つの
ポート及び、完全結合長の３倍の長さを持つ方向性結合
部６０，回析格子６１を有している。
【００５９】図１４に示す光回路では、前段の単位光合
波回路の第４ポート５９と次段の第１ポート５６が直列
に接続された４つの単位光合波回路４８〜５１が基板１
０上に構成されている。
波回路の第４ポート５９と次段の第１ポート５６が直列
に接続された４つの単位光合波回路４８〜５１が基板１
０上に構成されている。
【００６０】第１の回析格子５２，第２の回析格子５
３，第３の回析格子５４，第４の回析格子５５の反射波
長は夫々、λ１，λ２，λ３，λ４に設定されている。
３，第３の回析格子５４，第４の回析格子５５の反射波
長は夫々、λ１，λ２，λ３，λ４に設定されている。
【００６１】本発明の光回路では、λ１〜λ５の５つの
波長の光が、第１の単位光合分波回路４８の第１ポート
５６より入力された場合、夫々の光は、回析格子５２〜
５５により反射され、夫々の単位光合分波回路４８〜５
１の第２ポート５７より出力する。唯一、λ５のみの光
が第４の単位光合分波回路５５の第４ポート５９より出
力される。
波長の光が、第１の単位光合分波回路４８の第１ポート
５６より入力された場合、夫々の光は、回析格子５２〜
５５により反射され、夫々の単位光合分波回路４８〜５
１の第２ポート５７より出力する。唯一、λ５のみの光
が第４の単位光合分波回路５５の第４ポート５９より出
力される。
【００６２】更に、夫々の単位光合分波回路４８〜５１
の第３ポート５８より入力されたλ１〜λ４の光は、夫
々の回析格子５２〜５５により反射され、第４の単位光
合分波回路５５の第４ポート５９に合波されることにな
る。本発明の光回路によれば、前述の光回路と同様、単
一のデバイス上での複数の波長の光の合分波を実現する
ことができる。
の第３ポート５８より入力されたλ１〜λ４の光は、夫
々の回析格子５２〜５５により反射され、第４の単位光
合分波回路５５の第４ポート５９に合波されることにな
る。本発明の光回路によれば、前述の光回路と同様、単
一のデバイス上での複数の波長の光の合分波を実現する
ことができる。
【００６３】次に、第５の実施の形態について説明す
る。図１５は第６の実施の形態の平面図、図１６は同第
６の実施の形態の平面図のＡ−Ａ断面図である。
る。図１５は第６の実施の形態の平面図、図１６は同第
６の実施の形態の平面図のＡ−Ａ断面図である。
【００６４】本発明の光回路では、基板６７上に形成さ
れた、上部クラッド６５，下部クラッド６６，コア６４
及び回析格子６８からなる光導波路上に、開口６３を有
するマスク層６２が形成されている。
れた、上部クラッド６５，下部クラッド６６，コア６４
及び回析格子６８からなる光導波路上に、開口６３を有
するマスク層６２が形成されている。
【００６５】開口６３は、回析格子６８形成部上に形成
されている。マスク層６２は、クロムにより形成されて
おり、紫外線照射により回析格子６８を形成する場合の
回析格子形成部６８以外への紫外線を反射又は吸収する
役割を果たす。
されている。マスク層６２は、クロムにより形成されて
おり、紫外線照射により回析格子６８を形成する場合の
回析格子形成部６８以外への紫外線を反射又は吸収する
役割を果たす。
【００６６】なお、本実施例では、マスク層の材質とし
て、クロムについて述べたが、金，酸化チタン等の他の
物質でも形成が可能である。
て、クロムについて述べたが、金，酸化チタン等の他の
物質でも形成が可能である。
【００６７】前述した方向性結合器を利用した光合分波
回路では、方向性結合部に対する回析格子の位置のずれ
が、特性の劣化を招く。このため、本発明を用い、回析
格子の形成位置をマスク層により厳密に決定することに
より、特性の劣化の少ない光合分波回路の実現が可能と
なる。
回路では、方向性結合部に対する回析格子の位置のずれ
が、特性の劣化を招く。このため、本発明を用い、回析
格子の形成位置をマスク層により厳密に決定することに
より、特性の劣化の少ない光合分波回路の実現が可能と
なる。
【００６８】
【発明の効果】本発明によれば、第１及び第２の光導波
路により形成され、前記第１の光導波路に入力された光
が前記第２の光導波路に完全結合されるに要する最小限
の長さのｎ倍（ｎは２以上の正の整数）の長さを有する
方向性結合部と、この方向性結合部に少なくとも１個形
成され、特定の反射特性を有する回折格子とを含み、前
記第１の光導波路の入力側に複数個の波長を有する入力
光が入力されたとき、前記回折格子での反射波長の光が
前記第２の光導波路の入力側に分波されかつ他の波長の
光が前記第１又は第２の光導波路の出力側に出力され、
前記第１又は第２の光導波路の出力側のうち前記他の波
長の光が出力されなかった方の出力側より前記回折格子
の反射波長の光が入力されたとき、前記出力された他の
波長の光に前記光導波路の出力側より入力された反射波
長の光が合波されるよう光回路を構成したため、分波及
び合波の両機能を有することができる。
路により形成され、前記第１の光導波路に入力された光
が前記第２の光導波路に完全結合されるに要する最小限
の長さのｎ倍（ｎは２以上の正の整数）の長さを有する
方向性結合部と、この方向性結合部に少なくとも１個形
成され、特定の反射特性を有する回折格子とを含み、前
記第１の光導波路の入力側に複数個の波長を有する入力
光が入力されたとき、前記回折格子での反射波長の光が
前記第２の光導波路の入力側に分波されかつ他の波長の
光が前記第１又は第２の光導波路の出力側に出力され、
前記第１又は第２の光導波路の出力側のうち前記他の波
長の光が出力されなかった方の出力側より前記回折格子
の反射波長の光が入力されたとき、前記出力された他の
波長の光に前記光導波路の出力側より入力された反射波
長の光が合波されるよう光回路を構成したため、分波及
び合波の両機能を有することができる。
【００６９】又、本発明による他の発明によれば、前記
光導波路上の前記回折格子形成部に開口を有するマスク
層を形成したため、回折格子の形成位置をマスク層によ
り厳密に決定することができ、もって特性劣化の少ない
光合分波回路の実現が可能となる。
光導波路上の前記回折格子形成部に開口を有するマスク
層を形成したため、回折格子の形成位置をマスク層によ
り厳密に決定することができ、もって特性劣化の少ない
光合分波回路の実現が可能となる。
【図１】本発明に係る本発明に係る光回路の最良の実施
の形態の構成図である。
の形態の構成図である。
【図２】第２の実施の形態の動作を示す波形図である。
【図３】第２の実施の形態の動作を示す波形図である。
【図４】第２の実施の形態の動作を示す波形図である。
【図５】第２の実施の形態の動作を示す波形図である。
【図６】第３の実施の形態の構成図である。
【図７】第３の実施の形態の動作を示す波形図である。
【図８】第３の実施の形態の動作を示す波形図である。
【図９】第３の実施の形態の動作を示す波形図である。
【図１０】第３の実施の形態の動作を示す波形図であ
る。
る。
【図１１】第４の実施の形態の構成図である。
【図１２】光回路を構成する単位光合分波回路の構成図
である。
である。
【図１３】第５の実施の形態の構成図である。
【図１４】光回路を構成する単位光合分波回路の構成図
である。
である。
【図１５】第６の実施の形態の平面図である。
【図１６】同第６の実施の形態の平面図のＡ−Ａ断面図
である。
である。
【図１７】方向性結合器を利用した従来の光分波回路の
構成図である。
構成図である。
【図１８】従来の光分波回路の動作を説明するための光
強度対波長特性図である。である。
強度対波長特性図である。である。
【図１９】従来の光分波回路の動作を説明するための光
強度対波長特性図である。
強度対波長特性図である。
１１，１２ 光導波路 １３，２５，４６，６０ 方向性結合部 １４，２６，２７ 回折格子 ３４〜３７，４８〜５１ 単位光合分波回路 ３８〜４１，４７， 回折格子 ５２〜５５，６１ 回折格子 ６２ マスク層 ６３ 開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−248009（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−284708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−159610（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−308546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−84205（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥ ＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖ ＯＬ．８（10）（1996），ｐｐ．1331− 1333 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14
Claims (8)
- 【請求項１】 第１及び第２の光導波路により形成さ
れ、前記第１の光導波路に入力された光が前記第２の光
導波路に完全結合されるに要する最小限の長さのｎ倍
（ｎは２以上の整数）の長さを有する方向性結合部と、
この方向性結合部に少なくとも１個形成され、特定の反
射特性を有する回折格子とを含み、前記第１の光導波路
の入力側に複数個の波長を有する入力光が入力されたと
き、前記回折格子での反射波長の光が前記第２の光導波
路の入力側に分波されかつ他の波長の光が前記第１又は
第２の光導波路の出力側に出力され、前記第１又は第２
の光導波路の出力側のうち前記他の波長の光が出力され
なかった方の出力側より前記回折格子の反射波長の光が
入力されたとき、前記出力された他の波長の光に前記光
導波路の出力側より入力された反射波長の光が合波され
るよう前記方向性結合部と前記回折格子との位置関係
が、 ２×κｃ×（Ｌ１９−ＬＧ２０）＋ｄφ＝π …（１） Ｌａ＝Ｌｂ＝（Ｌ１９−ＬＧ２０）／２ …（２） （κｃは前記第１及び第２の光導波路の結合係数、Ｌ１
９は前記方向性結合部の長さ、ＬＧ２０は前記回析格子
の長さ、ｄφは前記回析格子により反射された光の偶モ
ードと奇モードの位相差、Ｌａは前記方向性結合部の開
始位置から前記回析格子までの距離、Ｌｂは前記方向性
結合部の終了位置から前記回析格子までの距離）の式で
示される関係に 設定されることを特徴とする光回路。 - 【請求項２】 前記ｎが偶数のとき、前記他の波長の光
が前記第１の光導波路の出力側に出力され、前記第２の
光導波路の出力側より前記回折格子の反射波長の光が入
力されたとき、前記第１の光導波路の出力側より出力さ
れた他の波長の光に前記第２の光導波路の出力側より入
力された反射波長の光が合波されることを特徴とする請
求項１記載の光回路。 - 【請求項３】 前記ｎが奇数のとき、前記他の波長の光
が前記第２の光導波路の出力側に出力され、前記第１の
光導波路の出力側より前記回折格子の反射波長の光が入
力されたとき、前記前記第２の光導波路の出力側より出
力された他の波長の光に前記第１の光導波路の出力側よ
り入力された反射波長の光が合波されることを特徴とす
る請求項１記載の光回路。 - 【請求項４】 複数個の前記方向性結合部と、夫々の方
向性結合部に設けられ反射特性が互いに異なる回折格子
とにより形成され、前段の第１の光導波路の出力側と次
段の第１の光導波路の入力側とが接続されることを特徴
とする請求項２記載の光回路。 - 【請求項５】 複数個の前記方向性結合部と、夫々の方
向性結合部に設けられ反射特性が互いに異なる回折格子
とにより形成され、前段の第２の光導波路の出力側と次
段の第１の光導波路の入力側とが接続されることを特徴
とする請求項３記載の光回路。 - 【請求項６】 前記光導波路上の前記回折格子形成部に
開口を有するマスク層が形成されることを特徴とする請
求項１〜５いずれかに記載の光回路。 - 【請求項７】 前記マスク層は紫外線を反射もしくは吸
収する物質で構成されることを特徴とする請求項６記載
の光回路。 - 【請求項８】 前記マスク層は金、クロム、チタンのい
ずれかにより構成されることを特徴とする請求項６又は
７記載の光回路。
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|---|---|---|---|
| JP20369097A JP3183223B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 光回路 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20369097A JP3183223B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 光回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152153A JPH1152153A (ja) | 1999-02-26 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20369097A Expired - Fee Related JP3183223B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 光回路 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6226428B1 (ja) |
| JP (1) | JP3183223B2 (ja) |
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| DE60105117T2 (de) * | 2001-03-20 | 2005-08-11 | Agilent Technologies, Inc. (n.d.Ges.d.Staates Delaware), Palo Alto | Ein optischer Multiplexer/Demultiplexer |
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| KR100396266B1 (ko) * | 2001-09-26 | 2003-09-02 | 삼성전자주식회사 | 광섬유 증폭기의 이득 평탄화 장치 |
| GB2382569A (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-04 | Yew Tree Consultants Ltd | A closure fitment for sealing a foodstuffs container |
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