JP3249960B2 - アレイ格子型光合分波器 - Google Patents
アレイ格子型光合分波器Info
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Description
DM)通信方式あるいは光波長多重(WDM)通信方式
において使用するアレイ格子型光合分波器に関する。
構成を示す。図において、アレイ格子型光合分波器は、
基板10上に形成したN本の入力用チャネル導波路1
1、第1の扇形スラブ導波路12、所定の導波路長差Δ
Lで順次長くなるM本の導波路からなるチャネル導波路
アレイ13、第2の扇形スラブ導波路14、N本の出力
用チャネル導波路15を順次接続した構成である。
傍の構造を示す拡大図である。なお、第1の扇形スラブ
導波路12においても同様である。図において、Rは扇
形スラブ導波路14の曲率半径、2aはチャネル導波路
アレイ13および出力用チャネル導波路15の各導波路
のコア幅、D1 はチャネル導波路アレイ13の各導波路
のコア開口幅、dはチャネル導波路アレイ13のスラブ
導波路境界での導波路間隔(dは等間隔)、D2 は出力
用チャネル導波路15の各導波路のコア開口幅、Sは出
力用チャネル導波路15のスラブ導波路境界での導波路
間隔(以下、出力用チャネル導波路15の間隔という。
入力用チャネル導波路11の間隔という場合も同様とす
る。)、h1 ,h2 は各テーパ導波路部分の長さを示
す。
は、出力用チャネル導波路15の間隔Sは等間隔であっ
た。同様に、入力用チャネル導波路11の間隔も等間隔
であり、かつ入力用チャネル導波路11の間隔と出力用
チャネル導波路15の間隔が同一に設定されていた。
ル導波路11から入射した光は、第1の扇形スラブ導波
路12において回折により広がり、その回折面と垂直に
配置されたチャネル導波路アレイ13に導かれる。チャ
ネル導波路アレイ13は、各導波路が導波路長差ΔLで
順次長くなっているので、各導波路を伝搬して第2の扇
形スラブ導波路14に到達した光には導波路長差ΔLに
対応する位相差が生じている。この位相差は光周波数に
より異なるので、第2の扇形スラブ導波路14のレンズ
効果で出力用チャネル導波路15の入力端に集光する際
に、光周波数ごとに異なる位置に集光する。すなわち、
入力用チャネル導波路11から入射された光の周波数に
対応して、出力用チャネル導波路15の導波路が選択さ
れる光分波器として動作する。また、逆の経路を経るこ
とにより同様に光合波器として動作せることができる。
フィルタ特性の測定結果を示す。各チャネル導波路のコ
ア幅2a=7μm、コア厚2t=7μm、比屈折率差Δ
=0.75%とした。また、h1 =1mm、D1 =20μm、
h2 =0.5 mm、D2 =12μm、R=14.4mm、d=S
=22μm、ΔL=79μm、回折次数m=74、N=16、M
=100 とした。
のフィルタ特性は、各出力用チャネル導波路15の通過
中心波長が等間隔(図6では0.64nm間隔(波長1.55μ
m帯で80GHz間隔))であった。第2の扇形スラブ導波
路14において、波長λ(あるいは光周波数f)に対す
る集光スポット位置xの変化は、+xを図6における右
方向にとると、 Δx/Δλ=−RΔL/λ0d, Δx/Δf=−RΔL/f0d …(1) で与えられる。ここで、λ0 は波長多重信号の中心波長
であり、f0(=c/λ0)は中心光周波数である。式(1)
のR,ΔL,d,λ0 ,f0 はすべて一定値であるの
で、光の波長λ(光周波数f)に対する集光スポット位
置xの変化は一定であることがわかる。したがって、出
力用チャネル導波路15(入力用チャネル導波路14)
が等間隔に配置されている場合には、図6に示すように
分波される波長多重信号光(周波数多重信号光)の間隔
も一定になることが分る。
合分波器では、周波数多重信号光(波長多重信号光)の
各光周波数(波長)が等間隔であるときに、4光波混合
によって周波数多重信号光(波長多重信号光)間にクロ
ストークが生じる問題があった。ここで、4光波混合と
は、光周波数fi ,fj ,fk (k≠i,j)の3つの
光波が光ファイバの3次の非線形感受率χ(3) を介して
相互作用し、光周波数fF=fi+fj−fkの光波を発生
させる非線形プロセスである。光周波数(波長)が等間
隔に配置された周波数多重信号光(波長多重信号光)で
は、4光波混合によって生じる新たな光波は、他の信号
周波数に重なってクロストークを生じさせることにな
る。
クを抑制するためには、光信号の周波数間隔(波長間
隔)を不等間隔にする必要があり、これに対応して光合
分波器の光周波数フィルタ特性(光波長フィルタ特性)
も不等間隔にする必要があった。
タ変動に対応して、分波特性の中心波長を変えることが
できるようにするには、光合分波器の光周波数フィルタ
特性(光波長フィルタ特性)も不等間隔にする必要があ
った。
により分波特性の中心波長が変わるアレイ格子型光合分
波器を提供することを目的とする。
合分波器は、入力用チャネル導波路の間隔と、出力用チ
ャネル導波路の間隔が異なることを特徴とする。
ャネル導波路の間隔と、出力用チャネル導波路の間隔が
異なるように形成することにより、入力導波路の位置を
変えることにより分波特性の中心波長を変えることがで
きる。
の基本構成は従来のものとほぼ同じである。すなわち、
図4に示すように、基板10上に形成したN本の入力用
チャネル導波路11、第1の扇形スラブ導波路12、所
定の導波路長差ΔLで順次長くなるM本の導波路からな
るチャネル導波路アレイ13、第2の扇形スラブ導波路
14、N本の出力用チャネル導波路15を順次接続した
構成である。
1の間隔と出力用チャネル導波路15の間隔がともに等
間隔であるものの両者の間隔が異なることである。図1
は、第1の扇形スラブ導波路12および第2の扇形スラ
ブ導波路14の近傍の構造を示す拡大図である。
導波路11の間隔をS+δs(等間隔)とし、出力用チ
ャネル導波路15の間隔をS(等間隔)とする。ただ
し、入力用チャネル導波路11の中央の導波路位置は、
間隔がSである従来位置と同じとし、δs=S/10=2.
2 μmとした。その他のパラメータは、各チャネル導波
路のコア幅2a=7μm、コア厚2t=7μm、比屈折
率差Δ=0.75%とした。また、h1 =1mm、D1 =20
μm、h2 =0.5 mm、D2 =12μm、R=14.4mm、
d=22μm、ΔL=79μm、回折次数m=74、N=16、
M=100 とした。このとき、16チャネル(N=16)の場
合に、入力用チャネル導波路11の左側から数えてi番
目(i=1〜16)の導波路位置の従来位置からのずれφ
i は、 φi =(i−8)δs …(2) となる。
作製し、石英系光導波路を用いて本実施例のアレイ格子
型光合分波器を作製した。まず、Si 基板(10)上に
火炎堆積法によりSiO2下部クラッド層を堆積し、次に
GeO2をドーパントとして添加したSiO2ガラスのコア
層を堆積した後に、電気炉で透明ガラス化した。次に、
前記設計に基づく図1,図4に示すパターンを用いてコ
ア層をエッチングして光導波路部分を作製した。最後
に、再びSiO2上部クラッド層を堆積した。
合分波器の分波特性を測定したところ、次のような結果
が得られた。ただし、δλ=チャネル間隔/10=0.064
nm(8GHz)である。
を入射すると、7番目の出力導波路に(λ0 −2δλ)
の波長の光が出射され、他の出力導波路には0.64nm
(80GHz)間隔の異なる信号光が順次出射された。
を入射すると、8番目の出力導波路に(λ0 −δλ)の
波長の光が出射され、他の出力導波路には0.64nm間隔
の異なる信号光が順次出射された。
を入射すると、9番目の出力導波路にλ0 の波長の光が
出射され、他の出力導波路には0.64nm間隔の異なる信
号光が順次出射された。
を入射すると、10番目の出力導波路に(λ0 +δλ)の
波長の光が出射され、他の出力導波路には0.64nm間隔
の異なる信号光が順次出射された。
を入射すると、11番目の出力導波路に(λ0 +2δλ)
の波長の光が出射され、他の出力導波路には0.64nm
(80GHz)間隔の異なる信号光が順次出射された。
型光合分波器では、入力用チャネル導波路11の間隔と
出力用チャネル導波路15の間隔を相違させることによ
り、波長多重信号光を異なる入力導波路に入射した場合
の分波特性の中心波長を λ0 +jδλ (jは正負の整数) …(3) のように設定することができる。すなわち、要求条件に
応じて分波特性の中心波長を変えることができる。
パラメータ変動によって中心波長がシステムの設定値か
らずれた場合にも、用いる入力用チャネル導波路11の
入力位置を変えることにより調整することができる。
扇形スラブ導波路14の近傍の構造を示す拡大図であ
る。
ら数えて(i−1)番目とi番目(i=2〜N)の出力
用チャネル導波路15の間隔となる。その他の各パラメ
ータは図5に示す従来構成と同じである。なお、図中破
線は、図5に示す従来のアレイ格子型光合分波器におけ
る等間隔(S=22μm)の出力用チャネル導波路15の
位置を示す。また、入力用チャネル導波路11の間隔
は、等間隔でも不等間隔でも以下に示す不等間隔の光周
波数フィルタ特性は得られる。
コア厚2t=7μm、比屈折率差Δ=0.75%とした。ま
た、h1 =1mm、D1 =20μm、h2 =0.5 mm、D
2 =12μm、R=14.4mm、d=22μm、ΔL=79μ
m、回折次数m=74、N=16、M=100 とし、出力用チ
ャネル導波路15の間隔si として s2 =S−δs,s3 =S−δs,s4 =S+δs, s5 =S+δs,s6 =S−δs,s7 =S−δs,s8 =S+δs, s9 =S+δs,s10=S−δs,s11=S−δs,s12=S+δs, s13=S+δs,s14=S−δs,s15=S−δs,s16=S+δs …(4) と設定した。ただし、δs=S/4=5.5 μmとした。
たアレイ格子型光合分波器の分波特性を測定した結果を
図3に示す。この図からも分かるように、出力用チャネ
ル導波路15の各導波路ごとに分波される波長多重信号
光(周波数多重信号光)の間隔が不等間隔になることが
確認された。また、このような不等間隔の波長多重信号
光(周波数多重信号光)を用いることにより、4光波混
合によって生じる周波数fF=fi+fj−fkの不要光成
分と他の信号光の周波数とを相違させることができる。
これにより、4光波混合光が他の信号周波数に重なって
クロストークを生じさせることを抑制することができ
る。
子型光合分波器では、入力導波路の位置を変えることに
より分波特性の中心波長を変えることができるので、シ
ステムの要求や作製時のパラメータ変動に容易に対応す
ることができる。
波器は、光波長多重あるいは光周波数多重を用いた大容
量・長距離光通信に極めて有用な素子として利用するこ
とができる。
スラブ導波路14の近傍の構造を示す拡大図。
す拡大図。
を示す図。
す拡大図。
定結果を示す図。
Claims (1)
- 【請求項1】 基板上に、入力用チャネル導波路と、出
力用チャネル導波路と、所定の導波路長差で順次長くな
る複数本の導波路からなるチャネル導波路アレイと、前
記入力用チャネル導波路と前記チャネル導波路アレイと
を接続する第1の扇形スラブ導波路と、前記チャネル導
波路アレイと前記出力用チャネル導波路とを接続する第
2の扇形スラブ導波路とを形成したアレイ格子型光合分
波器において、 前記入力用チャネル導波路と前記第1の扇形スラブ導波
路との境界における入力用チャネル導波路の間隔と、前
記第2の扇形スラブ導波路と前記出力用チャネル導波路
との境界における出力用チャネル導波路の間隔が異なる
ことを特徴とするアレイ格子型光合分波器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001028768A JP3249960B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | アレイ格子型光合分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001028768A JP3249960B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | アレイ格子型光合分波器 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1823795A Division JP3247819B2 (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | アレイ格子型光合分波器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001242328A JP2001242328A (ja) | 2001-09-07 |
JP3249960B2 true JP3249960B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=18893209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001028768A Expired - Lifetime JP3249960B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | アレイ格子型光合分波器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3249960B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5053980B2 (ja) * | 2008-10-30 | 2012-10-24 | 日本電信電話株式会社 | 光波長多重信号監視装置および方法 |
-
2001
- 2001-02-05 JP JP2001028768A patent/JP3249960B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
電子情報通信学会技術研究報告,Vol.94 No.301(1994),pp.25−31 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001242328A (ja) | 2001-09-07 |
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