JP4682698B2 - Optical device and optical device wiring method - Google Patents
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Description
本発明は、第1光部品と第2光部品とが互いに光学的に接続された光機器、および、このような光機器において第1光部品と第2光部品との間で光学的な配線を行う方法に関するものである。 The present invention relates to an optical device in which a first optical component and a second optical component are optically connected to each other, and an optical wiring between the first optical component and the second optical component in such an optical device. Is about how to do.
第1光部品と第2光部品とが互いに光学的に接続された光機器として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この文献に開示された光機器は、第1光部品としての可変光減衰器(VOA: Variable Optical Attenuator)のアレイと、第2光部品としてのアレイ導波路型回折格子素子(AWG: Arrayed-Waveguide Grating)とを備えている。そして、この光機器では、AWGの一方の側にある各ポートと個々の可変光減衰器とが1対1に光学的に接続されている。
本願発明者は、AWG単体の特性と比較すると上記構成の光機器の特性が悪いことを見出し、そして、その原因を解明するとともに、このような問題を解決することができる構成および方法を発明した。すなわち、本発明は、第1光部品と第2光部品とを備えていて特性劣化が抑制された光機器および光機器配線方法を提供することを目的とする。 The inventor of the present application has found that the characteristics of the optical device having the above-described configuration are poor compared to the characteristics of the AWG alone, and clarified the cause and invented a configuration and method capable of solving such problems. . That is, an object of the present invention is to provide an optical device and an optical device wiring method in which the first optical component and the second optical component are provided and the characteristic deterioration is suppressed.
本発明に係る光機器は、(1) M個の光導波路G1〜GM,M個のポートP0,1〜P0,MおよびM個のポートP1,1〜P1,Mを有し、M個の光導波路G1〜GMが並列的に配列されており、光導波路GmがポートP0,mとポートP1,mとの間で光を導波させる第1光部品と、(2) M個のポートP2,1〜P2,MおよびポートP3を有し、ポートP2,mとポートP3との間がピーク波長λmの帯域透過特性を有し、ピーク波長λ1〜λMが「λ1<λ2<…<λm<…<λM」なる関係を満たす第2光部品と、(3) 第1光部品のポートP1,mと第2光部品のポートP2,mとを互いに光学的に接続する接続部と、を備えることを特徴とする。更に、本発明に係る光機器は、第1光部品においてM個の光導波路G1〜GMに含まれる各光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に他の何れかの光導波路が存在することを特徴とする。また、本発明に係る光機器配線方法は、上記のような第1光部品と上記のような第2光部品との間でポートP1,mとポートP2,mとを互いに光学的に接続する際に、第1光部品においてM個の光導波路G1〜GMに含まれる各光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に他の何れかの光導波路が存在するよう当該接続を行うことを特徴とする。ただし、Mは5以上の整数であり、mは1以上M以下の各整数であり、nは1以上(M−1)以下の各整数である。 The optical device according to the present invention includes (1) M optical waveguides G 1 to G M , M ports P 0,1 to P 0, M and M ports P 1,1 to P 1, M. And M optical waveguides G 1 to G M are arranged in parallel, and the optical waveguide G m guides light between the port P 0, m and the port P 1, m. (2) M ports P 2,1 to P 2, M and port P 3 , and a band transmission characteristic with a peak wavelength λ m between port P 2, m and port P 3 and, the peak wavelength lambda 1 to [lambda] M is "λ 1 <λ 2 <... < λ m <... <λ M " and the second light component satisfying the relationship, (3) port P 1, m of the first optical component And a connection part for optically connecting the ports P 2 and m of the second optical component to each other. Further, an optical apparatus according to the present invention, other one of the optical waveguides between the respective optical waveguides G n and the optical waveguide G n + 1 included in M optical waveguide G 1 ~G M in the first optical component It is characterized by the existence. Further, the optical apparatus wiring method according to the present invention, the optically to each other port P 1, m and the port P 2, m between the first optical component and the second light component as described above, such as the when connecting, the connection to exist any other optical waveguide between the optical waveguide G n and the optical waveguide G n + 1 included in M optical waveguide G 1 ~G M in the first optical component It is characterized by performing. Here, M is an integer of 5 or more, m is an integer of 1 to M, and n is an integer of 1 to (M-1).
第1光部品に含まれる光導波路Gmは、ポートP0,mとポートP1,mとの間の透過率が可変である可変光減衰器の主光路をなしているのが好適である。第1光部品において、ポートP0,mとポートP1,mとの間の光導波路Gmの光路上に光分岐部が設けられ、この光分岐部により分岐された光のパワーをモニタするモニタ部が設けられているのが好適である。第2光部品は、アレイ導波路型回折格子素子であって、M個のポートP2,1〜P2,Mに入力した光を合波してポートP3から出力し、或いは、ポートP3に入力した光を分波してM個のポートP2,1〜P2,Mから出力するものであるのが好適である。また、第2光部品は、ポートP2,mとポートP3との間の光路上に光フィルタを有し、この光フィルタを経て、M個のポートP2,1〜P2,Mに入力した光を合波してポートP3から出力し、或いは、ポートP3に入力した光を分波してM個のポートP2,1〜P2,Mから出力するものであるのが好適である。 Waveguide G m included in the first light component is suitably transmittance between ports P 0, m and the port P 1, m is no a main optical path of the variable optical attenuator is a variable . In the first optical component, the port P 0, the light branching unit on the optical path of the light waveguide G m between m and the port P 1, m is provided to monitor the light power which is branched by the optical branching section A monitor unit is preferably provided. The second optical component is an arrayed waveguide type diffraction grating element, which combines light input to M ports P 2, 1 to P 2, M and outputs the multiplexed light from port P 3 , or port P It is preferable that the light input to 3 is demultiplexed and output from M ports P 2,1 to P 2, M. The second optical component has an optical filter on the optical path between the port P 2, m and the port P 3, through the optical filter, the M port P 2,1 to P 2, M multiplexes the inputted light is outputted from the port P 3, the or the one in which outputs from the M port P 2,1 to P 2, M light that is input to the port P 3 and demultiplexed Is preferred.
本発明によれば、第1光部品と第2光部品とを組み合わせても特性劣化を抑制することができる。 According to the present invention, even when the first optical component and the second optical component are combined, the characteristic deterioration can be suppressed.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本実施形態に係る光機器1の概念図である。この図に示されるように、本実施形態に係る光機器1は、第1光部品10,第2光部品20および接続部30を備える。
FIG. 1 is a conceptual diagram of an
第1光部品10は、M個の光導波路G1〜GM,M個のポートP0,1〜P0,MおよびM個のポートP1,1〜P1,Mを有する。M個の光導波路G1〜GMは並列的に配列されている。光導波路GmはポートP0,mとポートP1,mとの間で光を導波させる。Mは5以上の整数であり、mは1以上M以下の各整数である。なお、図面ではMの値を8として図示されている。光導波路Gmは、他の構成要素とともに機能性部品を構成している場合もある。この第1光部品10は光集積回路であるのが好適である。
The first
第2光部品20は、M個のポートP2,1〜P2,MおよびポートP3を有する。ポートP2,mとポートP3との間は、ピーク波長λmの帯域透過特性Tm(λ)を有し、バンドパスフィルタとして作用し得る。また、図2に示されるように、ピーク波長λ1〜λMは「λ1<λ2<…<λm<…<λM」なる関係を満たす。この第2光部品20も光集積回路であるのが好適である。
The second
接続部30は、第1光部品10のポートP1,mと第2光部品20のポートP2,mとを互いに光学的に接続するものである。この接続部30は、光導波路により構成されるのが好適であり、特に光ファイバにより構成されるのが好適である。
そして、本実施形態では、接続部30により第2光部品20と接続された第1光部品10において、M個の光導波路G1〜GMに含まれる各光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に他の何れかの光導波路が存在する。nは1以上(M−1)以下の各整数である。図1に示された一例では、第1光部品10において並列配置された8個の光導波路G1〜G8は、G1,G5,G2,G6,G3,G7,G4,G8の順に配列されている。
In the present embodiment, the first
図3は、本実施形態に係る光機器1の動作を説明するための図である。同図(a)は本実施形態に係る光機器1の一部構成を示し、同図(b)は比較例の光機器2の一部構成を示す。この図には、第1光部品10の光導波路Gnおよび光導波路Gn+1ならびに第2光部品20のポートP2,nおよびポートP2,n+1を中心にして、光機器の一部構成が示されている。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the
同図(b)に示される比較例の光機器2では、第1光部品10において光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に他の光導波路は存在しない。したがって、第1光部品10のポートP0,nに波長λnの光が入力すると、その光は光導波路Gnを導波してポートP1,nから出力されるとともに、光導波路Gnを導波する間に光の一部が隣の光導波路Gn+1に漏洩して、その漏洩した一部の光は光導波路Gn+1を導波してポートP1,n+1から出力される場合がある。
In the
比較例の光機器2では、第1光部品10のポートP1,nから出力された光は、第2光部品20のポートP2,nに入力し、透過特性Tn(λ)に応じた透過率でポートP3から出力される。また、第1光部品10のポートP1,n+1から出力された光は、第2光部品20のポートP2,n+1に入力し、透過特性Tn+1(λ)に応じた透過率でポートP3から出力される。図2に示されるように、透過特性Tn(λ)のピーク波長λnにおいて、透過特性Tn+1(λ)における透過率は小さくない。
In the
したがって、比較例の光機器2では、第2光部品20のポートP2,nおよびP2,n+1それぞれに入力した波長λnの光は、ポートP3から出力される際に互いに干渉する。しかも、一般に、第1光部品10のポートP0,nに入力する光の波長は必ずしも安定してはおらず幾らか変動するので、ポートP3から出力される際に干渉して出力される光のパワーが変動する。このことから、比較例の光機器2では、第2光部品20のポートP3から出力される光のパワーが不安定となり、光機器2の全体としての特性が悪くなる。
Therefore, in the
これに対して、同図(a)に示される本実施形態に係る光機器1では、第1光部品10において光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に少なくとも1つの光導波路Gkが存在する。したがって、第1光部品10のポートP0,nに波長λnの光が入力すると、その光は光導波路Gnを導波してポートP1,nから出力されるとともに、光導波路Gnを導波する間に光の一部が隣の光導波路Gkに漏洩して、その漏洩した一部の光は光導波路Gkを導波してポートP1,kから出力される。光導波路Gn+1への光の漏洩は殆ど生じない。ここで、kは、1以上M以下の整数であって、n−1,n,n+1,n+2のいずれでもない整数を表す。
In contrast, in the
本実施形態に係る光機器1では、第1光部品10のポートP1,nから出力された光は、第2光部品20のポートP2,nに入力し、透過特性Tn(λ)に応じた透過率でポートP3から出力される。第1光部品10のポートP1,n+1から出力された光は、第2光部品20のポートP2,n+1に入力し、透過特性Tn+1(λ)に応じた透過率でポートP3から出力される。また、第1光部品10のポートP1,kから出力された光は、第2光部品20のポートP2,kに入力し、透過特性Tk(λ)に応じた透過率でポートP3から出力される。図2に示されるように、透過特性Tn(λ)のピーク波長λnにおいて、透過特性Tn+1(λ)における透過率は小さくないものの、透過特性Tk(λ)における透過率は極めて小さい。
In the
したがって、本実施形態に係る光機器1では、第1光部品10において隣の光導波路へ光が漏洩したとしても、その漏洩した光が第2光部品20のポートP3まで達する割合は極めて小さい。このことから、本実施形態に係る光機器1では、第2光部品20に第1光部品10を接続したことに因る特性劣化が抑制されたものとなる。
Accordingly, the
図4は、本実施形態に係る光機器1の特性と比較例の光機器2の特性とを対比して示す図である。同図(a)は本実施形態に係る光機器1の特性を示し、同図(b)は比較例の光機器2の特性を示す。この図に示されるように、第1光部品10のポートP0,nに入力する光の波長が変動したときに、比較例の光機器2では透過率が不安定となるのに対して、本実施形態に係る光機器1では透過率が安定となっている。
FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the
次に、本実施形態に係る光機器1に含まれる第1光部品10および第2光部品20それぞれの具体的な構成例について説明する。図5〜図7それぞれは、第1光部品10の具体的な構成例を示す図である。これらの図には、1組の光導波路Gm,ポートP0,mおよびポートP0,mが代表して示されている。また、図8および図9それぞれは、第2光部品20の具体的な構成例を示す図である。
Next, specific configuration examples of the first
図5に第1光部品10の一構成例として示される第1光部品10Aでは、光導波路Gmは、ポートP0,mとポートP1,mとの間の透過率が可変である可変光減衰器の主光路をなしており、マッハツェンダ干渉計の構成を有していて、当該マッハツェンダ干渉計における2つの分岐光路それぞれに温度調整部11,12が設けられている。温度調整部11,12は、例えばヒータやペルチエ素子であり、分岐光路の温度を設定することで、分岐光路の実効屈折率を調整する。この温度設定により、ポートP0,mとポートP1,mとの間の透過率が可変となる。
In the
図6に第1光部品10の他の構成例として示される第1光部品10Bでは、光導波路Gmは、ポートP0,mとポートP1,mとの間の透過率が可変である可変光減衰器の主光路をなしており、途中の分岐部を挟んで温度調整部13,14が設けられている。温度調整部13,14は、例えばヒータやペルチエ素子であり、分岐部における温度勾配を設定することで、分岐比を調整する。この温度設定により、ポートP0,mとポートP1,mとの間の透過率が可変となる。
In the first
図7に第1光部品10の更に他の構成例として示される第1光部品10Cでは、ポートP0,mとポートP1,mとの間の光導波路Gmの光路上に光分岐部15が設けられ、この光分岐部15により分岐された光のパワーをモニタするモニタ部16が設けられている。これら光分岐部15およびモニタ部16は、光導波路Gmが形成された基板に埋め込まれている。光分岐部15は、ポートP0,mに入力して光導波路Gmを導波してきた光の一部を反射させ、残部を透過させてポートP1,mから出力させる。モニタ部16は、例えばフォトダイオードであり、光分岐部15により分岐されて到達した光を受光して、その受光量に応じた電気信号を出力する。
In the first
図8に第2光部品20の一構成例として示される第2光部品20Aは、アレイ導波路型回折格子素子(AWG)であって、M個のポートP2,1〜P2,Mに入力した光を合波してポートP3から出力し、或いは、ポートP3に入力した光を分波してM個のポートP2,1〜P2,Mから出力する。AWGである第2光部品20Aは、第1スラブ導波路21、第2スラブ導波路22およびアレイ導波路23を有している。アレイ導波路23は、第1スラブ導波路21と第2スラブ導波路22との間に設けられ、光路長が異なる複数の光導波路からなる。第1スラブ導波路21は、光導波路を介してM個のポートP2,1〜P2,Mと接続されている。第2スラブ導波路22は、光導波路を介してポートP3と接続されている。ポートP2,mとポートP3との間の透過特性は、図2に示されるような透過特性Tm(λ)を有している。
A second
図9に第2光部品20の他の構成例として示される第2光部品20Bは、ポートP2,mとポートP3との間の光路上に光フィルタFmを有し、この光フィルタFmを経て、M個のポートP2,1〜P2,Mに入力した光を合波してポートP3から出力し、或いは、ポートP3に入力した光を分波してM個のポートP2,1〜P2,Mから出力する。光フィルタFmは、図2に示されるような透過特性Tm(λ)を有している。この光フィルタFmは、好適には誘電体多層膜フィルタであり、また、ポートP2,mとポートP3との間の光導波路に形成された回折格子であってもよい。
The second
以上のように、本実施形態に係る光機器1は、例えば図5〜図7の何れかに示された構成の第1光部品10と、例えば図8または図9に示された構成の第2光部品20とを備えていて、接続部30により第2光部品20と接続された第1光部品10において、M個の光導波路G1〜GMに含まれる各光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に他の何れかの光導波路が存在する。また、本実施形態に係る光機器配線方法では、第1光部品10と第2光部品20との間でポートP1,mとポートP2,mとを互いに光学的に接続する際に、第1光部品10においてM個の光導波路G1〜GMに含まれる各光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に他の何れかの光導波路が存在するよう当該接続を行う。
As described above, the
このことから、本実施形態に係る光機器1(および、本実施形態に係る光機器配線方法により配線された光機器)では、第2光部品20に第1光部品10を接続したことに因る特性劣化が抑制されたものとなる。なお、第1光部品10は、図5〜図7に示された構成のものに限定されない。また、第2光部品20は、図8,図9に示された構成のものに限定されない。
Therefore, in the
次に、本発明に係る光機器の他の実施形態について説明する。図10は、他の実施形態に係る光機器2の概念図である。図1〜図9で説明した実施形態に係る光機器1では、第2光部品20,20A,20BのM個のポートP2,1〜P2,Mが順に配列されていて、ポートP2,mとポートP3との間がピーク波長λmの帯域透過特性Tm(λ)を有するものであっって、ピーク波長λ1〜λMが「λ1<λ2<…<λm<…<λM」なる関係を満たすものであった。
Next, another embodiment of the optical device according to the present invention will be described. FIG. 10 is a conceptual diagram of an
これに対して、図10に示される光機器2は、第1光部品10,第2光部品20Cおよび接続部30Cを備えている。そして、第2光部品20Cは、M個のポートP2,1〜P2,Mが P2,1,P2,5,P2,2,P2,6,P2,3,P2,7,P2,4,P2,8 の順に配列されていて、ポートP2,mとポートP3との間の光路上に光フィルタFmを有し、この光フィルタFmを経て、M個のポートP2,1〜P2,Mに入力した光を合波してポートP3から出力し、或いは、ポートP3に入力した光を分波してM個のポートP2,1〜P2,Mから出力する。光フィルタFmは、図2に示されるような透過特性Tm(λ)を有している。また、第1光部品10のポートP1,mと第2光部品20CのポートP2,mとを互いに光学的に接続する接続部30Cは、第1光部品10および第2光部品20Cそれぞれのポートの並び順に従って順番に接続する。このようにすることによっても、接続部30Cにより第2光部品20Cと接続された第1光部品10において、M個の光導波路G1〜GMに含まれる各光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に他の何れかの光導波路が存在することができる。なお、ここでも、Mは5以上の整数であり、mは1以上M以下の各整数であり、nは1以上(M−1)以下の各整数であり、Mの値を8とした。
On the other hand, the
1,2…光機器、10,10A,10B,10C…第1光部品、20,20A,20B,20C…第2光部品、30,30C…接続部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
M個のポートP2,1〜P2,MおよびポートP3を有し、ポートP2,mとポートP3との間がピーク波長λmの帯域透過特性を有し、ピーク波長λ1〜λMが「λ1<λ2<…<λm<…<λM」なる関係を満たす第2光部品と、
前記第1光部品のポートP1,mと前記第2光部品のポートP2,mとを互いに光学的に接続する接続部と、
を備え、
前記第1光部品においてM個の光導波路G1〜GMに含まれる各光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に他の何れかの光導波路が存在する、
ことを特徴とする光機器(ただし、Mは5以上の整数、mは1以上M以下の各整数、nは1以上(M−1)以下の各整数)。 It has M optical waveguides G 1 to G M , M ports P 0,1 to P 0, M and M ports P 1,1 to P 1, M , and M optical waveguides G 1 to G 1 G M are arranged in parallel, the first optical component waveguide G m is to guide light between the ports P 0, m and the port P 1, m,
There are M ports P 2,1 to P 2, M and a port P 3 , the band transmission characteristic between the port P 2, m and the port P 3 has a peak wavelength λ m , and the peak wavelength λ 1 ~λ M is "λ 1 <λ 2 <... < λ m <... <λ M " and a second optical component that satisfies the following relationship,
A connecting portion for optically connecting the port P 2, m of the second light component with the port P 1, m of the first light component from each other,
With
Other one of the optical waveguide located between the optical waveguide G n and the optical waveguide G n + 1 included in M optical waveguide G 1 ~G M in the first optical component,
(Where M is an integer of 5 or more, m is an integer of 1 to M, and n is an integer of 1 to (M-1)).
M個のポートP2,1〜P2,MおよびポートP3を有し、ポートP2,mとポートP3との間がピーク波長λmの帯域透過特性を有し、ピーク波長λ1〜λMが「λ1<λ2<…<λm<…<λM」なる関係を満たす第2光部品と、
の間でポートP1,mとポートP2,mとを互いに光学的に接続する際に、
前記第1光部品においてM個の光導波路G1〜GMに含まれる各光導波路Gnと光導波路Gn+1との間に他の何れかの光導波路が存在するよう当該接続を行う、
ことを特徴とする光機器配線方法(ただし、Mは5以上の整数、mは1以上M以下の各整数、nは1以上(M−1)以下の各整数)。 It has M optical waveguides G 1 to G M , M ports P 0,1 to P 0, M and M ports P 1,1 to P 1, M , and M optical waveguides G 1 to G 1 G M are arranged in parallel, the first optical component waveguide G m is to guide light between the ports P 0, m and the port P 1, m,
There are M ports P 2,1 to P 2, M and a port P 3 , the band transmission characteristic between the port P 2, m and the port P 3 has a peak wavelength λ m , and the peak wavelength λ 1 ~λ M is "λ 1 <λ 2 <... < λ m <... <λ M " and a second optical component that satisfies the following relationship,
Port P 1, m and port P 2, m are optically connected to each other,
Performing the connection such that there is any other optical waveguide between the optical waveguide G n and the optical waveguide G n + 1 included in M optical waveguide G 1 ~G M in the first optical component,
An optical device wiring method (where M is an integer of 5 or more, m is an integer of 1 to M, and n is an integer of 1 to (M-1)).
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