JP3191998B2 - Wavelength multiplexing transceiver for optical communication - Google Patents
Wavelength multiplexing transceiver for optical communicationInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光通信に用いられる送
受信器に関し、特に波長多重伝送を行うための光通信用
波長多重送受信器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transceiver for use in optical communication, and more particularly to a wavelength multiplex transceiver for optical communication for performing wavelength multiplex transmission.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光通信において伝送量を増加するための
手法として波長多重伝送が知られている。この波長多重
伝送においては、送信側では、波長の異なる光源をそれ
ぞれ異なる情報で変調し、各光源からの光を共通の光フ
ァイバーに送出する。受信側では、光ファイバーからの
光を分光して各波長の光をそれぞれ独立して検出してい
る。双方向で光通信を行うためには、各端部にそれぞれ
波長多重伝送に対応した送信器と受信器の対を配置する
必要がある。2. Description of the Related Art Wavelength multiplex transmission is known as a technique for increasing the amount of transmission in optical communication. In this wavelength division multiplexing transmission, the transmitting side modulates light sources having different wavelengths with different information, and transmits light from each light source to a common optical fiber. On the receiving side, the light from the optical fiber is separated to detect light of each wavelength independently. In order to perform bidirectional optical communication, it is necessary to arrange a pair of a transmitter and a receiver corresponding to wavelength multiplex transmission at each end.
【０００３】波長多重送信器としては、たとえば、本出
願人により出願された特願平３−２５１６７７号明細書
に記載されているような、基板上に複数の半導体レーザ
ー素子と、スラブ導波路と、凹面回折格子を形成した構
造のものが提案されている。また、波長多重受信器とし
ては、Ｔ．Ｓｕｈａｒａ，Ｊ．Ｖｉｌｊａｎｅｎ ａｎ
ｄ Ｍ．Ｌｅｐｐｉｈａｌｍｅ：“Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ−Ｏｐｔｉｃ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｍｕｌｔｉ−
ａｎｄ ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ ｕｓｉｎｇ
ｃｈｉｒｐｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ ａｎｄ ａｎ ｉ
ｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ”，Ａ
ｐｐｌ．Ｏｐｔ．，２１，ｐ．２１９５（１９８２）に
記載されているような、スラブ導波路が形成されたガラ
ス基板に、フォトダイオードアレイとチャープ格子を組
み合わせた構造のものが知られている。As a wavelength division multiplexing transmitter, for example, as described in Japanese Patent Application No. 3-251677 filed by the present applicant, a plurality of semiconductor laser elements on a substrate, a slab waveguide, A structure having a concave diffraction grating has been proposed. Further, as a wavelength division multiplex receiver, T.K. Suhara, J. et al. Viljanen an
dM. Leppihalme: “Integrate
d-Optic wavelength multi-
and demultiplexers using
chirped grating and an i
on-exchanged waveguide ", A
ppl. Opt. , 21, p. 2195 (1982), a structure in which a photodiode array and a chirped grating are combined on a glass substrate on which a slab waveguide is formed is known.
【０００４】しかし従来の光通信用波長多重送受信器に
おいては、送信器と受信器が独立した部品として設けら
れていたため、送信器と受信器の製造に手間がかかると
いう問題があった。However, in the conventional wavelength multiplexing transmitter / receiver for optical communication, since the transmitter and the receiver are provided as independent components, there has been a problem that the manufacture of the transmitter and the receiver is troublesome.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、送信用の分光光学系と受信用の分光光学系とを共通
化し、製造工程の簡素化を図ることである。本発明の他
の目的は、光通信用波長多重送受信器を集積回路化し、
製造工程を簡素化することである。本発明の更に他の目
的は、光通信用波長多重送受信器を半導体基板上に集積
する場合に生じる受信光信号の損失を補うことである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to share a transmitting spectral optical system and a receiving spectral optical system to simplify the manufacturing process. Another object of the present invention is to integrate an optical communication wavelength multiplexing transceiver into an integrated circuit,
It is to simplify the manufacturing process. Still another object of the present invention is to compensate for a loss of a received optical signal that occurs when a wavelength division multiplexing transceiver for optical communication is integrated on a semiconductor substrate.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の光通信用波長多
重送受信器は、前記目的を達成するため、同一基板上
に、それぞれ分光手段と組となって第１及び第２のスラ
ブ導波路型波長多重マルチプレクサを構成する断面方向
で見て互いに同一構造を有する第１及び第２のスラブ導
波路と、該第１のスラブ導波路からの出力光を入出力光
ファイバーに供給する出力用光導波路と、前記入出力光
ファイバーからの入力光を前記第２のスラブ導波路に供
給する入力用光導波路と、前記入出力光ファイバーの光
路を前記出力用光導波路と前記入力用光導波路とに分岐
する光カプラーとを形成し、前記第１のスラブ導波路の
前記分光手段側とは反対側の端部にレーザーアレイを光
学的に結合させ、前記第２のスラブ導波路の前記分光手
段側とは反対側の端部に受光器アレイを光学的に結合さ
せたことを特徴とする。In order to achieve the above object, a wavelength division multiplexing transceiver for optical communication according to the present invention is provided on a single substrate in combination with first and second slab waveguides. And second slab waveguides having the same structure as viewed in the cross-sectional direction of the type wavelength multiplexing multiplexer, and an output optical waveguide for supplying output light from the first slab waveguide to an input / output optical fiber An input optical waveguide that supplies input light from the input / output optical fiber to the second slab waveguide; and light that branches the optical path of the input / output optical fiber into the output optical waveguide and the input optical waveguide. A coupler is formed, and a laser array is optically coupled to an end of the first slab waveguide opposite to the light splitting means side, and is opposite to the light splitting means side of the second slab waveguide. Side edge Characterized in that the light receiver array was optically coupled to.
【０００７】また、本発明の光通信用波長多重送受信器
は、前記目的を達成するため、第１のスラブ導波路型波
長多重マルチプレクサとレーザーアレイとを複数の光導
波路からなる光導波路群を介して接続し、該第１の光導
波路群の光路中に第１の光カプラーを設け、該第１の光
カプラーによって分岐した出力用光導波路を入出力用光
ファイバーに接続し、前記出力用光導波路に第２の光カ
プラーを設け、該第２の光カプラーによって分岐した入
力用光導波路を第２のスラブ導波路型波長多重マルチプ
レクサに接続し、該第２のスラブ導波路型波長多重マル
チプレクサと受光器アレイとを光学的に接続したことを
特徴とする。In order to achieve the above object, a wavelength multiplexing transceiver for optical communication according to the present invention includes a first slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer and a laser array via an optical waveguide group comprising a plurality of optical waveguides. A first optical coupler is provided in an optical path of the first optical waveguide group, an output optical waveguide branched by the first optical coupler is connected to an input / output optical fiber, and the output optical waveguide is connected. A second optical coupler, and an input optical waveguide branched by the second optical coupler is connected to a second slab waveguide type wavelength division multiplexing multiplexer. The device array is optically connected.
【０００８】前記第１及び第２のスラブ導波路型波長多
重マルチプレクサと前記第１及び第２の光カプラーとを
同一基板上に光集積回路として集積することができる。The first and second slab waveguide type wavelength division multiplexing multiplexers and the first and second optical couplers can be integrated as an optical integrated circuit on the same substrate.
【０００９】前記基板を第１の薄膜と第２の薄膜の２層
の薄膜から構成し、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜
に、互いに異なる導波路型波長多重マルチプレクサに接
続される光導波路を形成することができる。The substrate is composed of two thin films, a first thin film and a second thin film, and the first thin film and the second thin film are provided with an optical waveguide connected to different waveguide type wavelength division multiplexing multiplexers. A wave path can be formed.
【００１０】スラブ導波路型波長多重マルチプレクサ，
光カプラーに加えて、更に前記同一基板上に、前記レー
ザーアレイと前記受光器アレイとを集積して一体形成す
ることができる。A slab waveguide type wavelength division multiplexing multiplexer,
In addition to the optical coupler, the laser array and the photodetector array can be integrally formed on the same substrate.
【００１１】前記第１のスラブ導波路型波長多重マルチ
プレクサと前記第２のスラブ導波路型波長多重マルチプ
レクサとを反対方向に並べて配設することができる。[0011] The first slab waveguide type wavelength division multiplexing multiplexer and the second slab waveguide type wavelength division multiplexing multiplexer can be arranged side by side in opposite directions.
【００１２】前記第２の光カプラーと前記受光器アレイ
との光路中に少なくともひとつの光増幅器を設けること
ができる。At least one optical amplifier may be provided in an optical path between the second optical coupler and the photodetector array.
【００１３】また、本発明の光通信用波長多重送受信器
は、第１のスラブ導波路型波長多重マルチプレクサとレ
ーザーアレイとを光学的に接続し、該レーザーアレイの
前記第１のスラブ導波路型波長多重マルチプレクサとは
反対側の端部から出力用光導波路を導出し該出力用光導
波路を入出力用光ファイバーに接続し、前記出力用光導
波路に光カプラーを設け、該光カプラーによって分岐し
た入力用光導波路を第２のスラブ導波路型波長多重マル
チプレクサに接続し、該第２のスラブ導波路型波長多重
マルチプレクサと受光器アレイとを光学的に接続したこ
とを特徴とする。Further, the wavelength multiplexing transceiver for optical communication according to the present invention optically connects a first slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer and a laser array, and the first slab waveguide type wavelength multiplexing transceiver of the laser array is provided. An output optical waveguide is derived from the end opposite to the wavelength multiplexing multiplexer, the output optical waveguide is connected to an input / output optical fiber, an optical coupler is provided in the output optical waveguide, and an input branched by the optical coupler. The optical waveguide for use is connected to a second slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer, and the second slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer is optically connected to a photodetector array.
【００１４】[0014]
【作用】本発明においては、送信用の光学系と受信用の
分光光学系が基板の断面方向に見て共通の構造を有して
いるので、送信用の分光光学系と受信用の分光光学系と
を同一の製造工程によって製造することができ、製造工
程の重複を排し製造工程の簡素化を図ることができる。
また、レーザーアレイと第１のスラブ導波路型波長多重
マルチプレクサーとを光導波路で接続し、この光導波路
中に第１の光カプラーを設けて光信号を取り出すように
したので、基板の構造が簡単化される。In the present invention, since the transmitting optical system and the receiving spectral optical system have a common structure in the cross-sectional direction of the substrate, the transmitting spectral system and the receiving spectral optical system are common. The system can be manufactured by the same manufacturing process, and the manufacturing process can be simplified and the manufacturing process can be simplified.
In addition, the laser array and the first slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer are connected by an optical waveguide, and a first optical coupler is provided in the optical waveguide to take out an optical signal. Simplified.
【００１５】また、回折格子やスラブ導波路によって生
じる受信光信号の損失を光増幅することによって補うこ
とができる。Further, the loss of the received optical signal caused by the diffraction grating or the slab waveguide can be compensated for by optical amplification.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The features of the present invention will be specifically described below based on embodiments with reference to the drawings.
【００１７】本発明の光通信用波長多重送受信器の第１
実施例を図１に示す。この第１実施例は４波長の多重化
を行った光通信用波長多重送受信器の例である。光通信
用波長多重送受信器は、光導波路を集積化した集積回路
基板１、この集積回路基板１の一方の端部に配置された
回折格子基板４、集積回路基板１の他方の端部に配置さ
れた受光器アレイとしてのフォトダイオードアレイ５及
び半導体レーザーアレイ６、入出力用の光ファイバー１
０とから構成されている集積回路基板１は、本実施例に
おいてはガラス基板であり、このガラス基板上に送信用
である第１のスラブ導波路２、受信用である第２のスラ
ブ導波路３、第１の光カプラー７、第２の光カプラー
８、さらに配線用光導波路９ａ〜９ｋが金属イオンの拡
散によって形成されている。この金属イオンの拡散によ
る導波路の形成に際しては、たとえば、Ｅ．Ｏｋｕｄ
ａ，Ｉ．Ｔａｎａｋａ，ａｎｄ Ｔ．Ｙａｍａｓａｋ
ｉ：“Ｐｌａｎａｒ ｇｒａｄｉｅｎｔ−ｉｎｄｅｘ
ｇｌａｓｓ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏａ ４−ｐｏｒｔ ｂｒ
ａｎｃｈｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｔａｒ ｃ
ｏｕｐｌｅｒ”，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．２３，ｐ１７４５
（１９８４）に開示されている製法を利用することがで
きる。光導波路９ａ〜９ｋの直径は１０μｍで、導波モ
ードはシングルモードである。ふたつのスラブ導波路
２，３の厚さも１０μｍである。集積回路基板１の大き
さは、Ｌ1 ＝５０ｍｍ、Ｌ2 ＝４０ｍｍである。The first embodiment of the wavelength multiplexing transceiver for optical communication according to the present invention.
An embodiment is shown in FIG. The first embodiment is an example of a wavelength multiplexing transceiver for optical communication in which four wavelengths are multiplexed. The wavelength division multiplexing transceiver for optical communication includes an integrated circuit substrate 1 on which an optical waveguide is integrated, a diffraction grating substrate 4 disposed at one end of the integrated circuit substrate 1, and an other end of the integrated circuit substrate 1. Photodiode array 5 and semiconductor laser array 6 as a photodetector array, and input / output optical fiber 1
In this embodiment, the integrated circuit substrate 1 is a glass substrate, and a first slab waveguide 2 for transmission and a second slab waveguide for reception are provided on this glass substrate. 3. The first optical coupler 7, the second optical coupler 8, and the wiring optical waveguides 9a to 9k are formed by diffusion of metal ions. In forming a waveguide by diffusion of metal ions, for example, E.I. Okud
a, I. Tanaka, and T.M. Yamasak
i: “Planar gradient-index
glass waveguide and it's a
applications toa 4-port br
anchored circuit and star c
coupler ", Appl. Opt. 23, p1745.
(1984). The diameter of each of the optical waveguides 9a to 9k is 10 μm, and the waveguide mode is a single mode. The thickness of the two slab waveguides 2 and 3 is also 10 μm. The size of the integrated circuit board 1 is L 1 = 50 mm and L 2 = 40 mm.
【００１８】集積回路基板１の一方の端部に配置された
回折格子基板４上には、分光手段として二組のフレネル
反射鏡４ａ，４ｂが形成されており、それぞれ第１のス
ラブ導波路２と第２のスラブ導波路３に対応するように
取り付けられている。第１のスラブ導波路２とフレネル
反射鏡４ａとで第１のスラブ導波路型波長多重マルチプ
レクサが構成され、第２のスラブ導波路３とフレネル反
射鏡４ｂとで第２のスラブ導波路型波長多重マルチプレ
クサが構成されている。第１のスラブ導波路型波長多重
マルチプレクサと、第２のスラブ導波路型波長多重マル
チプレクサとは同一構造を有していることが望ましい
が、必ずしも基板１の面方向に関しては同一形状である
必要はなく、断面方向で見て互いに同一構造であればよ
い。On the diffraction grating substrate 4 arranged at one end of the integrated circuit substrate 1, two sets of Fresnel reflecting mirrors 4a and 4b are formed as spectral means, each of which is a first slab waveguide 2a. And the second slab waveguide 3. The first slab waveguide 2 and the Fresnel reflector 4a constitute a first slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer, and the second slab waveguide 3 and the Fresnel reflector 4b constitute a second slab waveguide type wavelength multiplexer. A multiplex multiplexer is configured. It is desirable that the first slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer and the second slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer have the same structure, but they need not necessarily have the same shape in the plane direction of the substrate 1. Instead, the structures may be the same as each other when viewed in the cross-sectional direction.
【００１９】集積回路基板１の他方の端部の第１のスラ
ブ導波路２側には、半導体レーザーアレイ６が配置され
ている。本実施例では、４波長の多重化を行っているの
で、半導体レーザーアレイ６には、５個の半導体レーザ
ー素子６ａ〜６ｅが形成されている。半導体レーザーア
レイ６の各半導体レーザー素子６ａ〜６ｅのアレイピッ
チは１００μｍである。半導体レーザー素子の数は、多
重される波長の数＋１だけ必要である。５個の半導体レ
ーザー素子の内の最も第２のスラブ導波路３側のひとつ
６ｅが共通の半導体レーザー素子である。半導体レーザ
ーアレイ６は、片側の端面に無反射コートが施されてお
り、その無反射コートした面が集積回路基板１側になる
ように取り付けられている。A semiconductor laser array 6 is arranged on the other end of the integrated circuit board 1 on the side of the first slab waveguide 2. In this embodiment, since four wavelengths are multiplexed, five semiconductor laser elements 6a to 6e are formed in the semiconductor laser array 6. The array pitch of each of the semiconductor laser elements 6a to 6e of the semiconductor laser array 6 is 100 μm. The number of semiconductor laser elements needs to be equal to the number of multiplexed wavelengths + 1. One of the five semiconductor laser elements 6e closest to the second slab waveguide 3 is a common semiconductor laser element. The semiconductor laser array 6 is provided with an anti-reflection coating on one end surface, and is mounted so that the surface on which the anti-reflection coating is applied is on the integrated circuit substrate 1 side.
【００２０】第１のスラブ導波路２と片側の端面を無反
射コートした半導体レーザーアレイ６とは、端面ピッチ
が１００μｍの５本の配線用光導波路９ａ〜９ｅによっ
て接続されている。第１のスラブ導波路２と回折格子４
ａとでポリクロメータ（多色分光系）が形成される。光
導波路９ａ〜９ｅのうちの４本の光導波路９ａ〜９ｄ
は、等間隔のピッチで第１のスラブ導波路２に接続され
てこの接続部にポリクロメーター出力部１４を構成して
いる。The first slab waveguide 2 is connected to the semiconductor laser array 6 whose one end face is non-reflection coated by five wiring optical waveguides 9a to 9e having an end face pitch of 100 μm. First slab waveguide 2 and diffraction grating 4
A and a form a polychromator (multicolor spectroscopy system). Four optical waveguides 9a to 9d among the optical waveguides 9a to 9e
Are connected to the first slab waveguide 2 at equal pitches and constitute a polychromator output section 14 at this connection.
【００２１】第１のスラブ導波路２の上辺のポリクロメ
ーター出力部１４と略対称位置が共通出力部１３とさ
れ、この共通出力部１３は、第１の光カプラー７と接続
され、光カプラー７の一方の分岐は、配線用光導波路９
ｅによって半導体レーザーアレイ６の共通の半導体レー
ザー素子６ｅに、もう一方の分岐は、配線用光導波路９
ｆによって第２の光カプラー８とそれぞれ接続されてい
る。光カプラー８の共通端子は光ファイバー１０に接続
されている。The common output section 13 is located at a position substantially symmetrical with the polychromator output section 14 on the upper side of the first slab waveguide 2, and this common output section 13 is connected to the first optical coupler 7, One branch of the wiring optical waveguide 9
e to the common semiconductor laser element 6e of the semiconductor laser array 6 and the other branch to the wiring optical waveguide 9
Each of them is connected to the second optical coupler 8 by f. The common terminal of the optical coupler 8 is connected to the optical fiber 10.
【００２２】前記フレネル反射鏡４ａの焦点距離は１５
ｍｍであり、フレネル反射鏡４ａの中心と結像面との距
離（ポリクロメーター出力部１４との距離）Ａは３０ｍ
ｍである。結像面（ポリクロメーター出力部１４）での
分散は１ｍｍ当たり波長１００ｎｍ（中心波長８００ｎ
ｍ）である。第１のスラブ導波路２のポリクロメーター
出力部１４には１００μｍピッチで配線用光導波路９ａ
〜９ｄと接続されているので、１０ｎｍピッチで波長多
重されたレーザー発振が得られる。なお、この場合、半
導体レーザーアレイ６のアレイピッチとポリクロメータ
ー出力部１４の配線用光導波路ピッチとを一致させてい
るが、これは異なる値にしても構わない。The focal length of the Fresnel reflector 4a is 15
mm, and the distance (distance from the polychromator output unit 14) A between the center of the Fresnel reflecting mirror 4a and the image plane is 30 m.
m. The dispersion on the image plane (polychromator output unit 14) is 100 nm per 1 mm (center wavelength 800 n).
m). The wiring optical waveguide 9a is provided at a pitch of 100 μm to the polychromator output section 14 of the first slab waveguide 2.
9d, laser oscillation wavelength-multiplexed at a pitch of 10 nm can be obtained. In this case, the array pitch of the semiconductor laser array 6 and the pitch of the wiring optical waveguide of the polychromator output unit 14 are made to match, but this may be a different value.
【００２３】半導体レーザーアレイ６と第１のスラブ導
波路２とフレネル反射鏡４ａとで波長多重共振光学系を
形成するので、波長多重化したレーザー光を発生するこ
とができる。すなわち、半導体レーザーアレイ６の半導
体レーザー素子６ａ〜６ｅの中の共通の半導体レーザー
素子６ｅと他の四つの半導体レーザー素子６ａ〜６ｄと
が、フレネル反射鏡４ａを介して異なる波長で結合して
それぞれの波長で発振する。たとえば、共通の半導体レ
ーザー素子６ｅと他の半導体レーザー素子６ａは、配線
用光導波路９ｅ，第１のスラブ導波路２，フレネル反射
鏡４ａ，第１のスラブ導波路２，配線用光導波路９ａと
いう光学路を経由して或る波長λ１で結合して発振する
のに対し、共通の半導体レーザー素子６ｅと別の他の半
導体レーザー素子６ｂは、配線用光導波路９ｅ，第１の
スラブ導波路２，フレネル反射鏡４ａ，第１のスラブ導
波路２，配線用光導波路９ｂという光学路を経由して別
の波長λ２で結合して発振する。結合する波長は、フレ
ネル反射鏡４ａに対して、共通の半導体レーザー素子６
ｅと他の半導体レーザー素子６ａ〜６ｄとの位置関係に
よって決まる。なお、詳細については特願平３−２５１
６７７号明細書参照。Since the wavelength multiplexing resonance optical system is formed by the semiconductor laser array 6, the first slab waveguide 2, and the Fresnel reflecting mirror 4a, it is possible to generate wavelength-multiplexed laser light. That is, the common semiconductor laser element 6e and the other four semiconductor laser elements 6a to 6d among the semiconductor laser elements 6a to 6e of the semiconductor laser array 6 are coupled at different wavelengths via the Fresnel reflector 4a. It oscillates at the wavelength of For example, the common semiconductor laser element 6e and the other semiconductor laser element 6a are referred to as a wiring optical waveguide 9e, a first slab waveguide 2, a Fresnel reflector 4a, a first slab waveguide 2, and a wiring optical waveguide 9a. While oscillating by coupling at a certain wavelength λ1 via an optical path, the common semiconductor laser element 6e and another semiconductor laser element 6b include an optical waveguide for wiring 9e and a first slab waveguide 2a. , The Fresnel reflecting mirror 4a, the first slab waveguide 2, and the optical waveguide for wiring 9b, and oscillate by coupling at another wavelength λ2. The wavelength to be coupled is equal to the common semiconductor laser element 6 with respect to the Fresnel reflector 4a.
It is determined by the positional relationship between e and the other semiconductor laser elements 6a to 6d. For details, refer to Japanese Patent Application No. 3-251.
See 677.
【００２４】多重波長で発振したレーザー光は、共通出
力部１３から出力され、スラブ導波路２の共通出力部１
３からのレーザー光は、第１の光カプラー７によって分
岐されて、光出力の一部が第２の光カプラー８を通って
光ファイバー１０に出力される。The laser light oscillated at multiple wavelengths is output from the common output unit 13 and is output from the common output unit 1 of the slab waveguide 2.
The laser light from 3 is split by the first optical coupler 7 and a part of the optical output is output to the optical fiber 10 through the second optical coupler 8.
【００２５】第２のスラブ導波路３とフォトダイオード
アレイ５は、やはり配線用光導波路９ｈ〜９ｋによって
接続されている。第２のスラブ導波路３と回折格子４ｂ
とでポリクロメータが形成される。フォトダイオードア
レイ５には、波長数に対応して４個のフォトダイオード
(図示せず) が並べられている。フォトダイオードアレ
イ５のアレイピッチは１００μｍである。第２のスラブ
導波路３の共通入力部１５と前記第２の光カプラー８と
は配線用光導波路９ｇによって接続されている。また、
配線用光導波路９ｈ〜９ｋは、第２のスラブ導波路のポ
リクロメーター出力部１６と接続されている。The second slab waveguide 3 and the photodiode array 5 are also connected by wiring optical waveguides 9h to 9k. Second slab waveguide 3 and diffraction grating 4b
And a polychromator is formed. The photodiode array 5 has four photodiodes corresponding to the number of wavelengths.
(Not shown). The array pitch of the photodiode array 5 is 100 μm. The common input section 15 of the second slab waveguide 3 and the second optical coupler 8 are connected by a wiring optical waveguide 9g. Also,
The wiring optical waveguides 9h to 9k are connected to the polychromator output section 16 of the second slab waveguide.
【００２６】上記フレネル反射鏡４ｂの焦点距離は１５
ｍｍ、フレネル反射鏡４ｂの中心と結像面との距離（ポ
リクロメーター出力部１６との距離）Ａは３０ｍｍであ
る。結像面（ポリクロメーター出力部１６）焦点面での
分散は１ｍｍ当たり波長１００ｎｍ（中心波長８００ｎ
ｍ）である。第２のスラブ導波路３のポリクロメーター
出力部１６では、同じく１００μｍピッチで配線用光導
波路９ｈ〜９ｋと接続されている。The focal length of the Fresnel reflector 4b is 15
mm, and the distance A between the center of the Fresnel reflecting mirror 4b and the image plane (the distance from the polychromator output section 16) is 30 mm. Dispersion at the focal plane of the imaging plane (polychromator output section 16) is 100 nm per 1 mm (center wavelength 800 n).
m). The polychromator output section 16 of the second slab waveguide 3 is also connected to the wiring optical waveguides 9h to 9k at a pitch of 100 μm.
【００２７】外部から光ファイバー１０を伝わって送ら
れてきた光信号は、第２の光カプラー８によって分岐さ
れて、配線用光導波路９ｇを経て共通入力部１５から第
２のスラブ導波路３に導かれる。光信号は、フレネル反
射鏡４ｂによって分光及び結像された後、波長毎にそれ
ぞれ別の配線用光導波路９ｈ〜９ｋを通ってフォトダイ
オードアレイ５の各フォトダイオード (図示せず) によ
って各波長毎に電気信号に変換される。An optical signal transmitted from the outside through the optical fiber 10 is branched by the second optical coupler 8 and guided from the common input section 15 to the second slab waveguide 3 through the wiring optical waveguide 9g. I will The optical signal is split and imaged by the Fresnel reflecting mirror 4b, and then passes through separate wiring optical waveguides 9h to 9k for each wavelength, and by each photodiode (not shown) of the photodiode array 5 for each wavelength. Is converted into an electric signal.
【００２８】なお、上記実施例において半導体レーザー
アレイ６の代わりに変調器と固体レーザーのアレイ等を
用いても良い。また、ガラス基板に希土類をドープして
固体レーザー光増幅器を形成すること等も考えられる。
また、フォトダイオードアレイ５や半導体レーザーアレ
イ６と集積回路基板１との間には、適当なリレー光学系
を挿入してもよい。更に、フォトダイオードアレイ５の
部分は適当な他の受光器であってよく、要は光を電気に
変換する機能があればよい。In the above embodiment, a modulator and an array of solid-state lasers may be used instead of the semiconductor laser array 6. It is also conceivable to form a solid-state laser optical amplifier by doping a rare-earth element into a glass substrate.
A suitable relay optical system may be inserted between the photodiode array 5 or the semiconductor laser array 6 and the integrated circuit board 1. Further, the portion of the photodiode array 5 may be another appropriate light receiving device, that is, it is only necessary to have a function of converting light into electricity.
【００２９】上述したように、本発明によれば、送信用
と受信用の分光光学系が、基板１の断面方向に関して同
一構造を有しているので、光通信用波長多重送受信器を
製造するに際し、同じ製造プロセスで送信用と受信用の
分光光学系の対応する部分を同時に形成することがで
き、製造工程が簡単化される。As described above, according to the present invention, since the transmitting and receiving spectral optical systems have the same structure in the cross-sectional direction of the substrate 1, a wavelength multiplexing transceiver for optical communication is manufactured. In this case, the corresponding portions of the transmitting and receiving spectral optical systems can be formed simultaneously in the same manufacturing process, and the manufacturing process is simplified.
【００３０】本発明の第２実施例を図２に示す。同図
（ａ），（ｂ）は、平面図及び側面図である。図１に示
す第１実施例との相違点は、フレネル反射鏡４ａ，４ｂ
の代わりに凹面回折格子１１ａ，１１ｂを用いたことで
ある。凹面回折格子１１ａ，１１ｂは、ガラスの集積回
路基板１をドライエッチングして鋸歯状回折格子１２を
凹面状に形成することにより構成した。したがって、こ
の第２実施例では、第１実施例に比べて部品点数がひと
つ減ることになる。凹面回折格子は５００本／ｍｍであ
るので格子定数ｐは２μｍである。また、凹面回折格子
の曲率半径（ローランド半径）Ｒは１５ｍｍである。ガ
ラスの集積回路基板１の屈折率が約１．５であるので、
結像面（ポリクロメーター出力部１４ないしポリクロメ
ーター出力部１６）での分散は１ｍｍ当たり波長１００
ｎｍ（中心波長８００ｎｍ）となる。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. 1A and 1B are a plan view and a side view. The difference from the first embodiment shown in FIG. 1 is that the Fresnel reflecting mirrors 4a and 4b
Is that the concave diffraction gratings 11a and 11b are used instead of. The concave diffraction gratings 11a and 11b were formed by dry-etching the glass integrated circuit substrate 1 to form the sawtooth diffraction grating 12 in a concave shape. Therefore, in the second embodiment, the number of components is reduced by one as compared with the first embodiment. Since the number of concave diffraction gratings is 500 / mm, the grating constant p is 2 μm. The radius of curvature (Roland radius) R of the concave diffraction grating is 15 mm. Since the refractive index of the glass integrated circuit substrate 1 is about 1.5,
The dispersion on the image plane (polychromator output section 14 to polychromator output section 16) is 100 wavelengths per mm.
nm (center wavelength 800 nm).
【００３１】本発明の第３実施例を図３，図４に示す。
この第３実施例は、本発明を、導波モードがマルチモー
ドである光通信用波長多重送受信器に適用した例であ
る。マルチモードの光ファイバーはコア径が５０μｍで
あるので、光通信用波長多重送受信器の光導波路もそれ
に見合う大きさを持たせなくてはならない。しかしなが
ら、半導体レーザーのストライプ幅は高々５μｍ程度で
あり、また、半導体レーザーの厚さはクラッド層を含め
ても２〜５μｍに過ぎない。したがって、直径が５０μ
ｍ近い光導波路と半導体レーザーを結合させるには問題
がある。すなわち、半導体レーザーから出射した光を直
径が５０μｍの光導波路に入射させることには問題がな
いが、光導波路から出射した光を半導体レーザーに入射
させることは極めて困難である。A third embodiment of the present invention is shown in FIGS.
The third embodiment is an example in which the present invention is applied to a wavelength division multiplexing transceiver for optical communication in which the waveguide mode is a multimode. Since the core diameter of the multi-mode optical fiber is 50 μm, the optical waveguide of the wavelength division multiplexing transceiver for optical communication must have a size corresponding to it. However, the stripe width of the semiconductor laser is at most about 5 μm, and the thickness of the semiconductor laser including the cladding layer is only 2 to 5 μm. Therefore, if the diameter is 50μ
There is a problem in coupling a semiconductor laser with an optical waveguide close to m. That is, although there is no problem in making the light emitted from the semiconductor laser enter the optical waveguide having a diameter of 50 μm, it is extremely difficult to make the light emitted from the optical waveguide enter the semiconductor laser.
【００３２】以上の問題を考慮して、図３，図４の第３
実施例では、基板１は２層のプラスチック薄膜を積層し
た構造としている。図３のＢの方向から俯瞰した様子を
図４に斜視図として示す。プラスチック薄膜の積層構造
をわかり易くするために、図４では、フォトダイオード
アレイ５、半導体レーザーアレイ６、光ファイバー１０
の輪郭を点線で示してある。基板１は薄いプラスチック
薄膜１７と厚いプラスチック薄膜１８を積層した構造で
あり、薄いプラスチック薄膜１７には、半導体レーザー
アレイ６と結合するための導波路９ａ〜９ｆ等の光導波
路回路が形成されており、厚いプラスチック薄膜１８に
はフォトダイオードアレイ５と結合するための導波路９
ｈ〜９ｋや光ファイバー１０と結合するための光導波路
９ｇが形成されている。なお、薄いプラスチック薄膜１
７の厚さｄ1 は１０μｍ、厚いプラスチック薄膜１８の
厚さｄ2 は３０μｍである。第２の光カプラー８は、薄
いプラスチック薄膜１７の光導波路９ｆと厚いプラスチ
ック薄膜１８の光導波路９ｇとが立体的に重なることに
よって形成されている。第２の光カプラー８と第１のス
ラブ導波路２とを結ぶ光導波路９ｆは、第２の光カプラ
ー８に近い部分９ｆ1 では幅が広く４０μｍであり、第
１のスラブ導波路２に近い部分９ｆ2 では幅が狭く１０
μｍとなっている。したがって、光ファイバー１０と結
合する部分の光導波路は、４０μｍ×４０μｍの方形と
なっている。２層のプラスチック薄膜１７及び１８に
は、公知の光選択重合法によって光導波路が形成される
（なお、この製法についてはＴ．Ｋｕｒｏｋａｗａ，
Ｎ．Ｔａｋａｔｏ，Ｓ．Ｏｋｉｋａｗａａｎｄ Ｔ．Ｏ
ｋａｄａ：”Ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ ｓｈｅｅｔ ｆ
ｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｐｈｏ
ｔｏｐｏｌｙｍａｅｒｉｚａｔｉｏｎ“，Ａｐｐｌ．Ｏ
ｐｔ．１７，ｐ６４６（１９７８）参照）。基板１は、
２枚のプラスチック薄膜にそれぞれ別々に光導波路を形
成した後、貼り合わせることによって作製した。なお、
この薄膜はプラスチックでなくとも良く、ガラス等光導
波路を形成できる薄膜であれば何でも良い。In consideration of the above problems, the third of FIGS.
In this embodiment, the substrate 1 has a structure in which two plastic thin films are laminated. FIG. 4 is a perspective view showing a bird's-eye view from the direction B in FIG. In order to make the laminated structure of the plastic thin film easy to understand, in FIG. 4, the photodiode array 5, the semiconductor laser array 6, the optical fiber 10
Is indicated by a dotted line. The substrate 1 has a structure in which a thin plastic thin film 17 and a thick plastic thin film 18 are laminated. On the thin plastic thin film 17, optical waveguide circuits such as waveguides 9a to 9f for coupling with the semiconductor laser array 6 are formed. The waveguide 9 for coupling to the photodiode array 5 is provided on the thick plastic thin film 18.
An optical waveguide 9g for coupling with the optical fiber 10 is formed. In addition, thin plastic thin film 1
7 has a thickness d 1 of 10 μm, and the thick plastic thin film 18 has a thickness d 2 of 30 μm. The second optical coupler 8 is formed by three-dimensionally overlapping the optical waveguide 9f of the thin plastic thin film 17 and the optical waveguide 9g of the thick plastic thin film 18. Optical waveguide 9f connecting the second optical coupler 8 the first slab waveguide 2 is a portion 9f wider 40μm in 1 close to the second optical coupler 8, closer to the first slab waveguide 2 Part 9f 2 has a narrow width of 10
μm. Therefore, the portion of the optical waveguide that is coupled to the optical fiber 10 has a square shape of 40 μm × 40 μm. An optical waveguide is formed on the two-layer plastic thin films 17 and 18 by a known photoselective polymerization method (this production method is described in T. Kurokawa,
N. Takato, S .; Okikawaand T.K. O
kada: "Fiber optic sheet f
operation by selective pho
toppolymerization ", Appl. O
pt. 17, p. 646 (1978)). Substrate 1
The optical waveguides were separately formed on two plastic thin films, and then bonded to each other. In addition,
This thin film is not limited to plastic, but may be any thin film such as glass, which can form an optical waveguide.
【００３３】図５に本発明の第４実施例を示す。この第
４実施例は、半導体基板３１上に光通信用波長多重送受
信器を集積回路として形成したものである。同図（ａ）
は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った
断面図、同図（ｃ）は側面図である。但し、第４実施例
及び追って説明する第５〜第７実施例は、３波長多重の
例を示している。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, a wavelength division multiplexing transceiver for optical communication is formed on a semiconductor substrate 31 as an integrated circuit. FIG.
FIG. 1B is a plan view, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1A, and FIG. 1C is a side view. However, the fourth embodiment and the fifth to seventh embodiments to be described later show examples of three-wavelength multiplexing.
【００３４】図５において、符号３４ａ〜３４ｃ及び３
５は半導体レーザー素子である。半導体レーザー素子３
４ａ〜３４ｃは、図１に示す半導体レーザーアレイ６の
半導体レーザー素子６ａ〜６ｃに対応しており、半導体
レーザー素子３５は同じく半導体レーザー素子６ｅに対
応している。また、符号３６ａ〜３６ｃはフォトダイオ
ードであり、やはり図１に示すフォトダイオードアレイ
５のフォトダイオード(図示せず) に対応している。フ
ォトダイオード３６ａ〜３６ｃは、構造的には半導体レ
ーザー素子３４ａ〜３４ｃと同等のものであり、一方に
は電流を流してレーザーダイオードとして機能させ、一
方には光を入射させてその時に生じる光電流を取り出し
ている。ただし素子の長さは半導体レーザー素子３４ａ
〜３４ｃとフォトダイオード３６ａ〜３６ｃとでは異な
る。半導体レーザー素子３４ａ〜３４ｃの長さαは２５
０μｍ、フォトダイオード３６ａ〜３６ｃの長さβは１
０μｍである（図５は素子のおおよその配置を示したも
のであって縮尺は正確ではない）。これは、フォトダイ
オードでは１０μｍもあれば充分光を吸収してしまうこ
とによる。いたずらに素子長を長くすると寄生容量ばか
りが増え高速変調された光信号の受信に適さなくなる。
また、半導体レーザー素子３４ａ〜３４ｃの間隔は１０
μｍ、フォトダイオード３６ａ〜３６ｃの間隔も１０μ
ｍである。光導波路の幅Ｓは３μｍである。また、基板
３１の寸法はＬ３×Ｌ４＝１０ｍｍ×１０ｍｍである。In FIG. 5, reference numerals 34a to 34c and 3
Reference numeral 5 denotes a semiconductor laser element. Semiconductor laser element 3
4a to 34c correspond to the semiconductor laser elements 6a to 6c of the semiconductor laser array 6 shown in FIG. 1, and the semiconductor laser element 35 also corresponds to the semiconductor laser element 6e. Reference numerals 36a to 36c denote photodiodes, which also correspond to the photodiodes (not shown) of the photodiode array 5 shown in FIG. The photodiodes 36a to 36c are structurally equivalent to the semiconductor laser elements 34a to 34c. One of the photodiodes 36a to 36c functions as a laser diode by passing a current, and the other receives light to generate a photocurrent. Has been taken out. However, the length of the element is the semiconductor laser element 34a
34c and the photodiodes 36a to 36c are different. The length α of the semiconductor laser elements 34a to 34c is 25
0 μm, and the length β of the photodiodes 36a to 36c is 1
0 μm (FIG. 5 shows the approximate arrangement of the elements, not to scale). This is because a photodiode of 10 μm absorbs light sufficiently. If the element length is unnecessarily increased, only the parasitic capacitance increases, which makes it unsuitable for receiving a high-speed modulated optical signal.
The distance between the semiconductor laser elements 34a to 34c is 10
μm, and the distance between the photodiodes 36a to 36c is also 10 μm.
m. The width S of the optical waveguide is 3 μm. The dimensions of the substrate 31 are L3 × L4 = 10 mm × 10 mm.
【００３５】第１のスラブ導波路２、第２のスラブ導波
路３、第１の光カプラー７、第２の光カプラー８、配線
用の光導波路は、半導体光導波路によって形成してい
る。光ファイバー１０と接続する部分及びフォトダイオ
ード３６ａ〜３６ｃの形成される端面には無反射コート
３７が施されている。この無反射コート３７は半導体レ
ーザー素子３４ａ〜３４ｃ及び３５のある部分には施さ
れていない。基板３１と光ファイバー１０とは結合レン
ズ３８によって光学的に結合されている。The first slab waveguide 2, the second slab waveguide 3, the first optical coupler 7, the second optical coupler 8, and the optical waveguide for wiring are formed by semiconductor optical waveguides. An anti-reflection coating 37 is applied to a portion connected to the optical fiber 10 and an end surface where the photodiodes 36a to 36c are formed. The anti-reflection coating 37 is not applied to certain portions of the semiconductor laser elements 34a to 34c and 35. The substrate 31 and the optical fiber 10 are optically coupled by a coupling lens 38.
【００３６】第１のスラブ導波路２、第２のスラブ導波
路３には、それぞれ凹面回折格子１１ａ及び１１ｂが設
けられている。これらの凹面回折格子は５００本／ｍｍ
であり、その格子定数ｐは２μｍである。凹面回折格子
の曲率半径（ローランド半径）Ｒは３．５ｍｍである。
ＧａＡｌＡｓ系の混晶の屈折率は約３．５であるので、
このよう場合の凹面回折格子の焦点面での波長分散は１
ｍｍ当たり波長１０００ｎｍに相当する。したがって、
１０μｍピッチのアレイで１０ｎｍの波長多重が行える
ことになる第４実施例の光通信用波長多重送受信器の製
法の一例を以下に簡単に説明する。まず、基板３１とし
てＧａＡｓ基板を用い、基板３１上にＭＯＣＶＤ(Metal
Organic Chemical Vapor Deposition) 成長によってＡ
ｌＧａＡｓダブルヘテロ構造をエピタキシャル成長す
る。次いで、半導体レーザー素子３４ａ〜３４ｃ及び３
５、フォトダイオード３６ａ〜３６ｃとする部分以外に
Ｓｉを拡散してダブルヘテロ構造を混晶化してしまう。
これはＩＩＤ(Impurity Induced Disordering)法と呼ば
れている方法である。そしてドライエッチングによっ
て、凹面回折格子１１ａ，１１ｂを形成する。第４実施
例おいては、凹面回折格子１１ａ，１１ｂを形成する際
に同時に各光導波路（スラブ導波路及び配線用光導波
路）もドライエッチングによってリッジ型導波路として
形成している。さらに電極形成、へき開を行った後、無
反射コート３７を真空蒸着によって端面に施す。この
時、半導体レーザー素子３４ａ〜３４ｃ及び３５に対応
する部分にはマスクをかけておく。The first slab waveguide 2 and the second slab waveguide 3 are provided with concave diffraction gratings 11a and 11b, respectively. These concave diffraction gratings are 500 lines / mm
And the lattice constant p is 2 μm. The radius of curvature (Roland radius) R of the concave diffraction grating is 3.5 mm.
Since the refractive index of a GaAlAs-based mixed crystal is about 3.5,
In such a case, the wavelength dispersion at the focal plane of the concave diffraction grating is 1
This corresponds to a wavelength of 1000 nm per mm. Therefore,
An example of a method of manufacturing a wavelength division multiplexing transceiver for optical communication according to the fourth embodiment in which 10 nm wavelength multiplexing can be performed with an array of 10 μm pitch will be briefly described below. First, a GaAs substrate is used as the substrate 31, and MOCVD (Metal
Organic Chemical Vapor Deposition)
An lGaAs double heterostructure is epitaxially grown. Next, the semiconductor laser elements 34a to 34c and 3
5. Si is diffused into portions other than the portions to be the photodiodes 36a to 36c, and the double hetero structure is mixed.
This is a method called IID (Impurity Induced Disordering) method. Then, the concave diffraction gratings 11a and 11b are formed by dry etching. In the fourth embodiment, when forming the concave diffraction gratings 11a and 11b, each optical waveguide (slab waveguide and optical waveguide for wiring) is simultaneously formed as a ridge waveguide by dry etching. Further, after electrode formation and cleavage, an anti-reflection coating 37 is applied to the end face by vacuum evaporation. At this time, portions corresponding to the semiconductor laser elements 34a to 34c and 35 are masked.
【００３７】図６に本発明の第５実施例を示す。この第
５実施例は第４実施例の変形例である。図５に示す第４
実施例の構造では、無反射コート３７を施す際にマスク
をかけておく必要があるが、これは製造が難しいという
難点がある。そのため、図６に示す第５実施例では、送
信用の凹面回折格子１１ａの向きと受信用の凹面回折格
子１１ｂの向きとを反対にし、半導体レーザー素子３４
ａ〜３４ｃ及び３５の配置される端面と、フォトダイオ
ード３６ａ〜３６ｃの配置される端面とを別々の端面と
したものである。この第５実施例によれば、フォトダイ
オード３６ａ〜３６ｃの配置される端面無反射コート３
７を施す際にマスクをかける必要がなくなり、製造が容
易になる。FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment. The fourth shown in FIG.
In the structure of the embodiment, a mask must be applied when the antireflection coat 37 is applied, but this has a drawback that it is difficult to manufacture. Therefore, in the fifth embodiment shown in FIG. 6, the direction of the concave diffraction grating 11a for transmission and the direction of the concave diffraction grating 11b for reception are reversed, and the semiconductor laser element 34
The end faces on which a to 34c and 35 are arranged and the end face on which the photodiodes 36a to 36c are arranged are separate end faces. According to the fifth embodiment, the end face anti-reflection coat 3 on which the photodiodes 36a to 36c are disposed.
7 does not need to be masked when it is applied, and manufacturing becomes easy.
【００３８】図７に本発明の第６実施例を示す。この第
６実施例は、図６に示す第５実施例において、半導体レ
ーザー増幅器等の光増幅器３９を第２の光カプラー８と
第２のスラブ導波路３とを結ぶ光導波路中に設けたもの
である。光増幅器３９は、半導体レーザー素子３４ａ〜
３４ｃ及び３５と構造は同一である。光増幅器３９の素
子長γは、たとえば、５００μｍである。この第６実施
例によれば、光増幅器３９によって、受信した光信号を
増幅するので、半導体導波路の導波損失が大きいことを
補うことができる。半導体光導波路では、１０ｄＢ／ｃ
ｍ近い損失があり、これはガラス導波路の０．１ｄＢ／
ｃｍに比べてかなり大きい。特に、半導体基板上に光通
信用波長多重送受信器を集積回路化した場合は、半導体
スラブ導波路の採用によって生じる導波損失の増加を半
導体レーザー増幅器で光増幅することによって補うこと
ができる。したがって、光通信用波長多重送受信器の集
積回路化に伴う性能低下を防ぐことができる。FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment is different from the fifth embodiment shown in FIG. 6 in that an optical amplifier 39 such as a semiconductor laser amplifier is provided in an optical waveguide connecting the second optical coupler 8 and the second slab waveguide 3. It is. The optical amplifier 39 includes the semiconductor laser elements 34a to 34a to
The structure is the same as 34c and 35. The element length γ of the optical amplifier 39 is, for example, 500 μm. According to the sixth embodiment, since the received optical signal is amplified by the optical amplifier 39, it is possible to compensate for the large waveguide loss of the semiconductor waveguide. In a semiconductor optical waveguide, 10 dB / c
m loss, which is 0.1 dB /
It is much larger than cm. In particular, when an optical communication wavelength multiplexing transceiver is integrated on a semiconductor substrate, an increase in waveguide loss caused by the use of the semiconductor slab waveguide can be compensated for by optically amplifying the semiconductor laser amplifier. Therefore, it is possible to prevent performance degradation due to the integrated circuit of the wavelength multiplexing transceiver for optical communication.
【００３９】図８に本発明の第７実施例を示す。これは
図７に示す第６実施例の変形例であり、光増幅器３９ａ
〜３９ｃを第２のスラブ導波路３とフォトダイオード３
６ａ〜３６ｃとを結ぶ光導波路中に設けたものである。FIG. 8 shows a seventh embodiment of the present invention. This is a modification of the sixth embodiment shown in FIG.
To 39c are the second slab waveguide 3 and the photodiode 3
6a to 36c are provided in an optical waveguide.
【００４０】なお、光増幅器を組込んだ構成は、半導体
基板上に光通信用波長多重送受信器を集積化する時に特
に有効であるが、ガラス基板やプラスチック基板を用い
た場合に適用しても何ら差し支えはない。また、光増幅
器は半導体レーザー増幅器に限定されるものでもない。
例えば、希土類をドープしたガラス基板上に光導波路を
形成して光増幅器を形成することも考えられる。Although the configuration incorporating an optical amplifier is particularly effective when a wavelength division multiplexing transceiver for optical communication is integrated on a semiconductor substrate, it is also applicable when a glass substrate or a plastic substrate is used. No problem. Further, the optical amplifier is not limited to the semiconductor laser amplifier.
For example, an optical amplifier may be formed by forming an optical waveguide on a glass substrate doped with rare earth.
【００４１】図９に本発明の第８実施例を示す。なお、
第８実施例は、第１〜第３実施例と同様に４波長多重の
例であり、第１〜第３実施例と対応する部分には同一符
号を付している。この第８実施例においては、基板１ａ
が略凸字状とされ、スラブ導波路２，３の上端面が基板
１ａの段部に露出している。基板１ａの幅狭部の第１の
スラブ導波路２側には切り込み部１ｂが形成され、この
切り込み部１ｂ内に半導体レーザーアレイ６が配置され
ている。第８実施例においては、半導体レーザーアレイ
６の５個の半導体レーザー素子６ａ〜６ｅのうち、共通
半導体レーザー素子６ｅは、その両側の端面に無反射コ
ートが施され、それ以外の半導体レーザー素子６ａ〜６
ｄは、第１のスラブ導波路２側の端面のみに無反射コー
トが施されている。半導体レーザーアレイ６の共通半導
体レーザー素子６ｅは、配線用光導波路９ｆによって第
２の光カプラー８と接続されている。第８実施例におけ
る波長多重発振動作は、先に述べた各実施例と同様であ
るが、出力が第１のスラブ導波路２から出力されるので
はなく、半導体レーザーアレイ６の共通半導体レーザー
素子６ｅの第１のスラブ導波路２側とは反対側の端部か
ら出力されている点が異なっている。FIG. 9 shows an eighth embodiment of the present invention. In addition,
The eighth embodiment is an example of four-wavelength multiplexing as in the first to third embodiments, and portions corresponding to those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals. In the eighth embodiment, the substrate 1a
Has a substantially convex shape, and the upper end surfaces of the slab waveguides 2 and 3 are exposed at the step portion of the substrate 1a. A cut portion 1b is formed in the narrow portion of the substrate 1a on the first slab waveguide 2 side, and the semiconductor laser array 6 is arranged in the cut portion 1b. In the eighth embodiment, among the five semiconductor laser elements 6a to 6e of the semiconductor laser array 6, the common semiconductor laser element 6e is provided with antireflection coating on both end faces, and the other semiconductor laser elements 6a ~ 6
In d, an anti-reflection coating is applied only to the end face on the first slab waveguide 2 side. The common semiconductor laser element 6e of the semiconductor laser array 6 is connected to the second optical coupler 8 by a wiring optical waveguide 9f. The wavelength division multiplexing oscillation operation in the eighth embodiment is the same as that in each of the above embodiments, but the output is not output from the first slab waveguide 2 but the common semiconductor laser element of the semiconductor laser array 6. 6e is different from the first slab waveguide 2 on the side opposite to the first slab waveguide 2 side.
【００４２】また、基板１の第２のスラブ導波路３側の
段部には、フォトダイオードアレイ５が配置されてい
る。第８実施例においては、先に述べた各実施例と比較
して導波路を使用することなく、第２のスラブ導波路３
とフォトダイオードアレイ５とが結合されている点が異
なっているが、基本的な分光・結像動作は同じである。Further, a photodiode array 5 is arranged on a step portion of the substrate 1 on the side of the second slab waveguide 3. In the eighth embodiment, the second slab waveguide 3 is used without using a waveguide as compared with the above-described embodiments.
And the photodiode array 5 are coupled, but the basic spectral and imaging operations are the same.
【００４３】この第８の実施例においても、送信部分と
受信部分とで、共通構造を有する光学系を使用すること
ができるので、構造が簡単化され製造が容易となる。Also in the eighth embodiment, since an optical system having a common structure can be used for the transmitting part and the receiving part, the structure is simplified and the manufacturing is facilitated.
【００４４】なお、上述の各実施例においては、スラブ
導波路型波長多重マルチプレクサの分光手段として、フ
レネル反射鏡や凹面回折格子を使用したが、これ以外に
チャープ回折格子，アレイ導波路型分光器等を使用する
ことができる。In each of the embodiments described above, a Fresnel reflector or a concave diffraction grating is used as the spectral means of the slab waveguide type wavelength division multiplexing multiplexer. Etc. can be used.
【００４５】[0045]
【発明の効果】本発明によれば、光通信用波長多重送受
信器の送信用と受信用の分光光学系の構造を共通化した
ので製造工程を簡素化できる。また、光通信用波長多重
送受信器を半導体基板等に一体形成することにより光通
信用波長多重送受信器の部品点数を減らすことができ、
製造工程も簡素化できる。更に光通信用波長多重送受信
器を構成する光集積回路の受信回路に光増幅器を組込む
ことによって、半導体光導波路の導波損失を補うことが
でき、光通信用波長多重送受信器の光集積回路化に伴う
性能低下を防ぐことができる。According to the present invention, the structure of the transmission and reception spectral optical systems of the wavelength division multiplexing transceiver for optical communication is made common, so that the manufacturing process can be simplified. Further, by integrally forming the wavelength division multiplexing transceiver for optical communication on a semiconductor substrate or the like, the number of components of the wavelength division multiplexing transceiver for optical communication can be reduced,
The manufacturing process can also be simplified. Further, by incorporating an optical amplifier into the receiving circuit of the optical integrated circuit that constitutes the wavelength division multiplexing transceiver for optical communication, it is possible to compensate for the waveguide loss of the semiconductor optical waveguide, and to make the wavelength division multiplexing transceiver for optical communication an optical integrated circuit. Can be prevented from deteriorating.
【図１】 分光手段としてフレネル反射鏡を用いた本発
明の第１実施例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the present invention using a Fresnel reflector as a spectral unit.
【図２】 分光手段として凹面回折格子を用いた本発明
の第２実施例を示す平面図及び側面図である。FIGS. 2A and 2B are a plan view and a side view showing a second embodiment of the present invention using a concave diffraction grating as a spectral unit.
【図３】 導波モードがマルチモードの場合の本発明の
第３実施例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a third embodiment of the present invention when the waveguide mode is a multimode.
【図４】 図３の光通信用波長多重送受信器を矢印Ｂ側
から俯瞰した斜視図である。4 is a perspective view of the wavelength division multiplexing transceiver for optical communication in FIG. 3 as viewed from the arrow B side.
【図５】 各光学要素を半導体基板に集積化した本発明
の第４実施例を示す平面図，断面図及び側面図である。FIG. 5 is a plan view, a sectional view, and a side view showing a fourth embodiment of the present invention in which each optical element is integrated on a semiconductor substrate.
【図６】 第４実施例の変形例である本発明の第５実施
例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a fifth embodiment of the present invention, which is a modification of the fourth embodiment.
【図７】 光増幅器を受信回路に組込んだ本発明の第６
実施例を示す平面図である。FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention in which an optical amplifier is incorporated in a receiving circuit.
It is a top view showing an example.
【図８】 第６実施例の変形例である本発明の第７実施
例を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a seventh embodiment of the present invention, which is a modification of the sixth embodiment.
【図９】 本発明の第８実施例を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing an eighth embodiment of the present invention.
１，１ａ…集積回路基板、１ｂ…切り込み部、２…第１
のスラブ導波路、３…第２のスラブ導波路、４…回折格
子基板、４ａ，４ｂ…フレネル反射鏡、５…フォトダイ
オードアレイ、６…半導体レーザーアレイ、６ａ〜６ｅ
…半導体レーザー素子、７…第１の光カプラー、８…第
２の光カプラー、９…配線用光導波路、９ａ〜９ｋ…配
線用光導波路、１０…光ファイバー、１１ａ，１１ｂ…
凹面回折格子、１２…鋸歯状の回折格子、１３…共通出
力部、１４…ポリクロメーター出力部、１５…共通入力
部、１６…ポリクロメーター出力部、１７，１８…プラ
スチック薄膜、３１…基板、３４ａ〜３４ｃ…アレイ配
列の半導体レーザー素子、３５…共通の半導体レーザー
素子、３６ａ〜３６ｃ…フォトダイオードアレイ、３７
…無反射コート、３８…結合レンズ、３９，３９ａ〜３
９ｃ…光増幅器1, 1a: integrated circuit board, 1b: cut portion, 2: first
Slab waveguide, 3 ... second slab waveguide, 4 ... diffraction grating substrate, 4a, 4b ... Fresnel reflector, 5 ... photodiode array, 6 ... semiconductor laser array, 6a-6e
... Semiconductor laser element, 7 ... First optical coupler, 8 ... Second optical coupler, 9 ... Wiring optical waveguide, 9a-9k ... Wiring optical waveguide, 10 ... Optical fiber, 11a, 11b ...
Concave diffraction grating, 12: sawtooth diffraction grating, 13: common output section, 14: polychromator output section, 15: common input section, 16: polychromator output section, 17, 18: plastic thin film, 31: substrate, 34a To 34c: arrayed semiconductor laser elements, 35: common semiconductor laser elements, 36a to 36c: photodiode array, 37
... non-reflective coating, 38 ... coupling lens, 39, 39a-3
9c ... Optical amplifier
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/293 G02B 6/42 - 6/43 H01S 5/00 - 5/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/12-6/14 G02B 6/293 G02B 6/42-6/43 H01S 5/00-5 / 50
Claims (8)
なって第１及び第２のスラブ導波路型波長多重マルチプ
レクサを構成する断面方向で見て互いに同一構造を有す
る第１及び第２のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波
路からの出力光を入出力光ファイバーに供給する出力用
光導波路と、前記入出力光ファイバーからの入力光を前
記第２のスラブ導波路に供給する入力用光導波路と、前
記入出力光ファイバーの光路を前記出力用光導波路と前
記入力用光導波路とに分岐する光カプラーとを形成し、
前記第１のスラブ導波路の前記分光手段側とは反対側の
端部にレーザーアレイを光学的に結合させ、前記第２の
スラブ導波路の前記分光手段側とは反対側の端部に受光
器アレイを光学的に結合させたことを特徴とする光通信
用波長多重送受信器。1. A first and a second slab waveguide type wavelength division multiplexing multiplexers each having the same structure as seen in a cross-sectional direction constituting a pair with a spectral unit on the same substrate. A slab waveguide, an output optical waveguide that supplies output light from the first slab waveguide to an input / output optical fiber, and an input optical waveguide that supplies input light from the input / output optical fiber to the second slab waveguide. Forming an optical waveguide and an optical coupler that branches an optical path of the input / output optical fiber into the output optical waveguide and the input optical waveguide;
A laser array is optically coupled to an end of the first slab waveguide opposite to the side of the spectral unit, and a light is received at an end of the second slab waveguide opposite to the side of the spectral unit. Wavelength multiplexing transceiver for optical communication, characterized in that a device array is optically coupled.
レクサとレーザーアレイとを複数の光導波路からなる光
導波路群を介して接続し、該第１の光導波路群の光路中
に第１の光カプラーを設け、該第１の光カプラーによっ
て分岐した出力用光導波路を入出力用光ファイバーに接
続し、前記出力用光導波路に第２の光カプラーを設け、
該第２の光カプラーによって分岐した入力用光導波路を
第２のスラブ導波路型波長多重マルチプレクサに接続
し、該第２のスラブ導波路型波長多重マルチプレクサと
受光器アレイとを光学的に接続したことを特徴とする光
通信用波長多重送受信器。2. A first slab waveguide type wavelength division multiplexing multiplexer and a laser array are connected via an optical waveguide group including a plurality of optical waveguides, and a first light is provided in an optical path of the first optical waveguide group. Providing a coupler, connecting an output optical waveguide branched by the first optical coupler to an input / output optical fiber, and providing a second optical coupler in the output optical waveguide;
The input optical waveguide branched by the second optical coupler was connected to a second slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer, and the second slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer was optically connected to the photodetector array. A wavelength-division multiplexing transceiver for optical communication, characterized in that:
多重マルチプレクサと前記第１及び第２の光カプラーと
を同一基板上に光集積回路として集積したことを特徴と
する請求項２記載の光通信用波長多重送受信器。3. The optical integrated circuit according to claim 2, wherein said first and second slab waveguide type wavelength division multiplexing multiplexers and said first and second optical couplers are integrated on a same substrate as an optical integrated circuit. Wavelength multiplexing transceiver for optical communication.
層の薄膜からなり、前記第１の薄膜と前記第２の薄膜
に、互いに異なる導波路型波長多重マルチプレクサに接
続される光導波路を形成したことを特徴とする請求項３
記載の光通信用波長多重送受信器。4. The substrate comprises a first thin film and a second thin film.
4. An optical waveguide comprising a plurality of thin films, wherein the first thin film and the second thin film are formed with optical waveguides connected to different waveguide type wavelength division multiplexing multiplexers.
The wavelength multiplexing transceiver for optical communication according to the above.
レイと前記受光器アレイとを集積して一体形成したこと
を特徴とする請求項３記載の光通信用波長多重送受信
器。5. The wavelength-division multiplexing transceiver for optical communication according to claim 3, wherein said laser array and said photodetector array are integrated and formed integrally on said same substrate.
チプレクサと前記第２のスラブ導波路型波長多重マルチ
プレクサとを反対方向に並べて配設したことを特徴とす
る請求項２記載の光通信用波長多重送受信器。6. The optical communication system according to claim 2, wherein said first slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer and said second slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer are arranged in opposite directions. Wavelength multiplexing transceiver.
イとの光路中に少なくともひとつの光増幅器を設けたこ
とを特徴とする請求項２記載の光通信用波長多重送受信
器。7. The wavelength division multiplexing transceiver for optical communication according to claim 2, wherein at least one optical amplifier is provided in an optical path between said second optical coupler and said photodetector array.
レクサとレーザーアレイとを光学的に接続し、該レーザ
ーアレイの前記第１のスラブ導波路型波長多重マルチプ
レクサとは反対側の端部から出力用光導波路を導出し該
出力用光導波路を入出力用光ファイバーに接続し、前記
出力用光導波路に光カプラーを設け、該光カプラーによ
って分岐した入力用光導波路を第２のスラブ導波路型波
長多重マルチプレクサに接続し、該第２のスラブ導波路
型波長多重マルチプレクサと受光器アレイとを光学的に
接続したことを特徴とする光通信用波長多重送受信器。8. A first slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer is optically connected to a laser array, and an output is made from an end of the laser array opposite to the first slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer. An output optical waveguide, connecting the output optical waveguide to an input / output optical fiber, providing an optical coupler in the output optical waveguide, and forming an input optical waveguide branched by the optical coupler into a second slab waveguide type wavelength. A wavelength multiplexing transceiver for optical communication, wherein the wavelength multiplexing transceiver is connected to a multiplexing multiplexer and the second slab waveguide type wavelength multiplexing multiplexer is optically connected to a photodetector array.
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