JP4365879B1 - 平面光波回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、各波長の光信号を合波するために、アレイ導波路回折格子型光合波回路を利用して短い調整時間で接続できる平面光波回路を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る平面光波回路は、導波路基板上に、少なくとも１本以上の入力用チャネル導波路、入力側スラブ導波路、所定の導波路長差を有する複数本のチャネル導波路からなるアレイ導波路、出力側スラブ導波路、及び少なくとも１本以上の出力用チャネル導波路が順次縦続接続されたアレイ導波路回折格子型光合波回路と、前記導波路基板の端面に少なくとも１以上の入出力端を有する接続用導波路と、出力端が前記接続用導波路の入出力端と前記導波路基板の同一端面に形成されている調芯用導波路と、を備え、前記調芯用導波路が前記入力側スラブ導波路の前記入力用チャネル導波路側又は前記出力側スラブ導波路の前記アレイ導波路側に光学的に接続されていることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係る平面光波回路は、導波路基板上に、少なくとも１本以上の入力用チャネル導波路、入力側スラブ導波路、所定の導波路長差を有する複数本のチャネル導波路からなるアレイ導波路、出力側スラブ導波路、及び少なくとも１本以上の出力用チャネル導波路が順次縦続接続されたアレイ導波路回折格子型光合波回路と、前記導波路基板の端面に少なくとも１以上の入出力端を有する接続用導波路と、出力端が前記接続用導波路の入出力端と前記導波路基板の同一端面に形成されている調芯用導波路と、を備え、前記調芯用導波路が前記入力側スラブ導波路の前記入力用チャネル導波路側又は前記出力側スラブ導波路の前記アレイ導波路側に光学的に接続されていることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、光通信に適用される平面光波回路に関する。特に、波長分割多重システムにおいて、波長の異なる光信号の多重を行うアレイ導波路回折格子型光合波回路を備える平面光波回路に関する。
波長分割多重システムでは、多くの異なる波長の光信号を合波あるいは分波する光合分波回路が必要不可欠である。光合分波回路としては量産性、安定性の点からアレイ導波路回折格子型光合分波回路が多く使われている（例えば、特許文献１を参照。）。
波長分割多重システムで、波長毎に最適な増幅度で光増幅したり、各波長の光信号をＡｄｄ−Ｄｒｏｐしたりする場合には、アレイ導波路回折格子型光分波回路で各波長の光信号に分波し、光増幅したり、光信号をＡｄｄ−Ｄｒｏｐしたりした後、アレイ導波路回折格子型光合波回路で各波長の光信号を合波する。アレイ導波路回折格子型光合波回路で各波長の光信号を合波した際に、各波長の光信号の強度がばらばらでは好ましくない。そのため、それぞれの光信号に対してそれぞれ光損失を与え、光強度を調整する必要がある。
ところが、従来のアレイ導波路回折格子型光合波回路で各波長の光信号を合波するには、アレイ導波路回折格子型光合波回路に加えて、異なる波長の光信号に対してそれぞれ光損失を与えて光強度を調整する光強度調整回路と、光強度調整回路からの光信号の光強度をモニターするための光モニター回路と、が必要となり、これらの接続に多くの調整時間を要していた。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、各波長の光信号を合波するために、アレイ導波路回折格子型光合波回路を利用して短い調整時間で構成できる平面光波回路を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明に係る平面光波回路は、アレイ導波路回折格子型光合波回路と、接続用導波路と、接続用導波路に接続する光回路や光部品の配置を調整するための調芯用導波路と、を一体に構成し、前記調芯用導波路を前記アレイ導波路回折格子型光合波回路に光学的に接続することとした。
具体的には、本発明に係る平面光波回路は、導波路基板上に、少なくとも１本以上の入力用チャネル導波路、入力側スラブ導波路、所定の導波路長差を有する複数本のチャネル導波路からなるアレイ導波路、出力側スラブ導波路、及び少なくとも１本以上の出力用チャネル導波路が順次縦続接続されたアレイ導波路回折格子型光合波回路と、前記導波路基板の端面に少なくとも１以上の入出力端を有する接続用導波路と、出力端が前記接続用導波路の入出力端と前記導波路基板の同一端面に形成されている調芯用導波路と、を備え、前記調芯用導波路が前記入力側スラブ導波路の前記入力用チャネル導波路側又は前記出力側スラブ導波路の前記アレイ導波路側に光学的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る平面光波回路は、前記接続用導波路が前記入力用チャネル導波路の入力端側から光学的に分岐されていることを特徴とする。
また、本発明に係る平面光波回路は、異なる波長の複数の光に対してそれぞれ光損失を与え、前記入力用チャネル導波路の入力端に接続された光強度調整回路と、前記接続用導波路の出力端及び前記調芯用導波路の出力端からの光をそれぞれ受光する受光回路と、をさらに備えることを特徴とする。
本発明により、調芯用導波路に光を入力する入力導波路を新たに設ける必要がなく、短い調整時間で接続することのできる平面光波回路を提供することができる。
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（実施形態１）
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の平面光波回路２０の実施形態を示す。本実施形態では、調芯用導波路２２が入力側スラブ導波路１２の入力用チャネル導波路１１側に接続されている。以下、図面に基づいて詳細に説明する。
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の平面光波回路２０の実施形態を示す。本実施形態では、調芯用導波路２２が入力側スラブ導波路１２の入力用チャネル導波路１１側に接続されている。以下、図面に基づいて詳細に説明する。
図１において、１０は導波路基板、１１は入力用チャネル導波路、１２は入力側スラブ導波路、１３はアレイ導波路、１４は出力側スラブ導波路、１５は出力用チャネル導波路、２０は平面光波回路、２１は接続用導波路、２２は調芯用導波路、３１は光強度調整回路、３２は受光回路である。アレイ導波路回折格子型光合波回路は、複数の入力用チャネル導波路１１、入力側スラブ導波路１２、アレイ導波路１３、出力側スラブ導波路１４、及び出力用チャネル導波路１５が順次縦続接続されて構成される。図１では、出力用チャネル導波路１５は１本であるが、１本に限定されるものではない。
接続用導波路２１は、複数の入力用チャネル導波路１１の入力端２５側から光学的にそれぞれ分岐されている。調芯用導波路２２は、入力側スラブ導波路１２の入力用チャネル導波路１１側に光学的に接続されている。接続用導波路２１の出力端２７と調芯用導波路２２の出力端２８は導波路基板１０の同一端面に形成されている。
光強度調整回路３１は、出力端が入力用チャネル導波路１１の入力端２５に接続されている。受光回路３２は、接続用導波路２１の出力端２７及び調芯用導波路２２の出力端２８に接続されている。受光回路３２は、複数の光を受光できるよう複数の受光素子を備えている。
次に、平面光波回路２０の動作を説明する。光強度調整回路３１に入力された異なる波長の複数の光は、それぞれの光に対して光損失を与えられて出力端に出力される。それぞれの光は、当該出力端から入力用チャネル導波路１１の入力端２５に入力され、入力側スラブ導波路１２で分配され、アレイ導波路１３で所定の導波路長差が与えられ、出力側スラブ導波路１４で合波され、合波された異なる波長の複数の光が出力用チャネル導波路１５の出力端２６から出力される。
一方、入力用チャネル導波路１１の入力端２５の側から接続用導波路２１に分岐された異なる波長の複数の光は、接続用導波路２１の出力端２７から出射され、受光回路３２でそれぞれ受光される。受光された光のそれぞれの強度が一定となるように、制御回路（不図示）は光強度調整回路３１の光損失を調整する。光強度調整回路３１の与える光損失は、受光回路３２の受光するそれぞれの光の強度が一定となるように調整してもよいし、アレイ導波路回折格子型光合波回路の光損失を考慮して出力用チャネル導波路１５におけるそれぞれの光の強度が所定の値となるように、調整してもよい。光強度調整回路３１としては、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）で構成された可変光減衰回路や熱光学効果を利用したマッハツェンダ干渉計で構成された可変光減衰回路が適用できる。
次に、接続用導波路２１の出力端２７と受光回路３２の接続工程を説明する。出力用チャネル導波路１５の出力端２６から光が入力される。光源としては、波長可変ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）やＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が適用できる。出力用チャネル導波路１５の出力端２６に入力された光は、出力側スラブ導波路１４で分配され、アレイ導波路１３で所定の導波路長差が与えられ、入力側スラブ導波路１２で合波され、所定の波長の光が２本の調芯用導波路２２に入力される。なお、調芯用導波路２２に入力される光は、分波された光であるため、光源の発振波長には調芯用導波路２２に分波される波長を含む必要がある。２本の調芯用導波路２２に入力された光はそれぞれ２つの出力端２８から出力される。
２つの出力端２８からの光を受光する受光回路３２の出力が最大になるように受光回路３２の配置を端面上で２次元方向に調整する。受光回路３２は、２つの出力端２８からの出力が最大になれば、接続用導波路２１の出力端２７に整合するように受光素子が配置されている。ここでは、調芯用導波路２２を２本備えているが、調芯用導波路２２を１本とした場合は、受光回路３２の底面（図１で図の背面側）からそれぞれの受光素子までの高さと、導波路基板１０の底面（図１で背面側）から出力端２７及び２８までの高さを一致させておけば、接続用導波路２１の出力端２７からの出力が最大になるように、受光回路３２の配置を受光回路３２の底面の接する面上で１次元方向に調整すればよい。
本実施形態では、調芯用導波路２２を入力側スラブ導波路１２に接続しているため、出力用チャネル導波路１５から光を入力することにより、調芯用導波路２２に光を入力する入力導波路を新たに設ける必要がない。また、調芯用導波路２２が入力側スラブ導波路１２の入力用チャネル導波路１１側に接続されているため、入力用チャネル導波路１１に信号光が入力されても、調芯用導波路２２に結合することがなく、受光回路３２に不要な光が入力することがない。
接続用導波路２１には、光強度調整回路３１の出力から平面光波回路２０とは別に形成された分岐回路で分岐された光が入力されるように構成してもよい。本実施形態では、接続用導波路２１に分岐部が一体に構成されているため、分岐回路と接続用導波路２１との接続工程が不要となる。また、接続用導波路２１の出力端２７と調芯用導波路２２の出力端２８は導波路基板１０の同一端面に形成されているため、出力用チャネル導波路１５の出力端２６から１つの光源で光を入力すれば、受光回路３２を短い調整時間で接続することができる。
なお、本実施形態に用いるアレイ導波路回折格子型光合波回路は、シリコン基板上に形成されたものに限定されるものではなく、石英ガラス、セラミック、プラスチック、他の半導体基板上に形成することができる。また、導波路の材料も石英系ガラスだけでなく、他の成分のガラスやプラスチック、半導体などの光学材料で導波路を構成することができる。
（実施形態２）
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、本実施形態の平面光波回路２０の実施形態を示す。本実施形態では、調芯用導波路２３が出力側スラブ導波路１４のアレイ導波路１３側に接続されている。以下、図面に基づいて詳細に説明する。
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、本実施形態の平面光波回路２０の実施形態を示す。本実施形態では、調芯用導波路２３が出力側スラブ導波路１４のアレイ導波路１３側に接続されている。以下、図面に基づいて詳細に説明する。
図２において、図１と異なるのは、前述したように、調芯用導波路２３の接続箇所である。従って、アレイ導波路回折格子型光合波回路の構成及び動作は実施形態１のアレイ導波路回折格子型光合波回路と同様である。接続用導波路２１の出力端２７と２本の調芯用導波路２３の２つの出力端２８は導波路基板１０の同一端面に形成されている。
接続用導波路２１の出力端２７と受光回路３２の接続工程を説明する。出力用チャネル導波路１５の出力端２６から光を入力する。光源としては、実施形態１で適用できる波長可変ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）やＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に加えて、波長が固定のＬＤも適用できる。出力用チャネル導波路１５の出力端２６に入力された光は、出力側スラブ導波路１４で分配され、分配された一部の光が２本の調芯用導波路２３に入力される。本実施形態では、実施形態１と異なり、調芯用導波路２３に入力される光は分波された光でないため、光源の波長に制限はない。２本の調芯用導波路２３に入力された光はそれぞれ２つの出力端２８から出力される。受光回路３２及び光強度調整回路３１の位置の調整方法は実施形態１と同じである。
本実施形態では、調芯用導波路２３を出力側スラブ導波路１４に接続しているため、出力用チャネル導波路１５から光を入力することにより、調芯用導波路２３に光を入力する入力導波路を新たに設ける必要がない。また、調芯用導波路２３が出力側スラブ導波路１４のアレイ導波路１３側に接続されているため、入力用チャネル導波路１１に信号光が入力されても、調芯用導波路２３に結合することがなく、受光回路３２に不要な光が入力することがない。
接続用導波路２１には、光強度調整回路３１の出力から平面光波回路２０とは別に形成された分岐回路で分岐された光が入力されるように構成してもよい。本実施形態では、接続用導波路２１に分岐部が一体に構成されているため、分岐回路と接続用導波路２１との接続工程が不要となる。また、接続用導波路２１の出力端２７と調芯用導波路２３の出力端２８は導波路基板１０の同一端面に形成されているため、出力用チャネル導波路１５の出力端２６から１つの光源で光を入力すれば、受光回路３２を短い調整時間で接続することができる。
上記２つの実施形態において、接続用導波路２１と受光回路３２とを接続する場合について説明したが、本発明の適用例はこれに限ったものではない。例えば、アレイ導波路回折格子型光合波回路を有する導波路基板１０に搭載される任意の接続用導波路（例えば、同一基板上の他の光回路の接続用導波路）を他の光回路、光ファイバへ光を入出力するために接続する場合について広く一般に適用することが可能である。接続する光回路や光ファイバが増えても、調芯用導波路を必要な数だけアレイ導波路回折格子型光合波回路のスラブ導波路から引き出せばよく、かつ接続工程では出力用チャネル導波路１５の出力端２６から光を入力するだけでよく、調芯用導波路に光を入力する入力導波路を新たに設ける必要がない。
本発明の平面光波回路は入力ポートと出力ポートの間で任意の波長の光を挿抜するＡｄｄ−Ｄｒｏｐ装置や、入力ポートと出力ポート間で波長ルーティング機能を有する波長ルータに適用することができる。
１０：導波路基板
１１：入力用チャネル導波路
１２：入力側スラブ導波路
１３：アレイ導波路
１４：出力側スラブ導波路
１５：出力用チャネル導波路
２０：平面光波回路
２１：接続用導波路
２２、２３：調芯用導波路
２５：入力用チャネル導波路１１の入力端
２６：出力用チャネル導波路１５の出力端
２７：接続用導波路２１の出力端
２８：調芯用導波路２２の出力端
３１：光強度調整回路
３２：受光回路
１１：入力用チャネル導波路
１２：入力側スラブ導波路
１３：アレイ導波路
１４：出力側スラブ導波路
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２０：平面光波回路
２１：接続用導波路
２２、２３：調芯用導波路
２５：入力用チャネル導波路１１の入力端
２６：出力用チャネル導波路１５の出力端
２７：接続用導波路２１の出力端
２８：調芯用導波路２２の出力端
３１：光強度調整回路
３２：受光回路
Claims (3)
- 導波路基板上に、
少なくとも１本以上の入力用チャネル導波路、入力側スラブ導波路、所定の導波路長差を有する複数本のチャネル導波路からなるアレイ導波路、出力側スラブ導波路、及び少なくとも１本以上の出力用チャネル導波路が順次縦続接続されたアレイ導波路回折格子型光合波回路と、
前記導波路基板の１の端面に配置された少なくとも１以上の入出力端を有し、前記入出力端に接続される外部の光学部品と前記導波路基板上に形成されるいずれかの導波路又は光回路との間を接続する接続用導波路と、
出力端が前記１の端面に形成され、前記外部の光学部品と前記入出力端との光軸を調整する調芯用導波路と、を備え、
前記調芯用導波路が前記入力側スラブ導波路の前記入力用チャネル導波路側又は前記出力側スラブ導波路の前記アレイ導波路側に光学的に接続されていることを特徴とする平面光波回路。 - 前記接続用導波路の前記入出力端と反対側が前記入力用チャネル導波路の入力端側から光学的に分岐されていることを特徴とする請求項１に記載の平面光波回路。
- 異なる波長の複数の光に対してそれぞれ光損失を与え、前記入力用チャネル導波路の入力端に接続された光強度調整回路と、
前記接続用導波路の前記入出力端及び前記調芯用導波路の出力端からの光をそれぞれ受光する受光回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の平面光波回路。
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