JP5045416B2 - 光導波路素子およびそれを用いた光学装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態による光導波路素子を用いた光変調器の構成を示す平面図である。
図2の構成例は、前段および後段の導波路型カップラー31,32として、マルチモード干渉計(MMI)カップラー31A,32Aを適用したものである。各MMIカップラー31,32は、それぞれ、2本の入力導波路および2本の出力導波路が、幅広の導波路で構成される干渉部分を介して光学的に接続されており、各々の分岐比が1:N(例えば、1:10など)で実質的に等しくなるように設計されている。前段のMMIカップラー31Aと後段のMMIカップラー32Aの違いは、干渉部分の形状にあり、本実施形態では、光の進行方向に沿った干渉部分の長さ(以下、結合長とする)Lc1,Lc2が、後述する出力光強度の波長依存性を考慮して異なる値に設定されている。なお、光の進行方向に直交する干渉部分の幅は、前段および後段のMMIカップラー31A,32Aともに同じ値Wwとしている。
前述したように、MMIカップラーにおける出力光強度の波長依存性の原因としては、干渉部分での偶モードおよび奇モード間の位相差が光の波長に依存して変化することが考えられる。波長に依存した位相差の変化は、波長により導波路の実効屈折率が変化することに起因しており、例えば図3に示すように、波長が長くなると位相差が大きくなる傾向にある。
図7は、本発明の第2実施形態における分岐部30の具体的な構成例を示す拡大図である。なお、光変調器全体の構成は、上記図1に示した第1実施形態の場合と同一であるため図示および説明を省略する。
図12は、本発明の第3実施形態による光導波路素子を用いた光変調器の構成を示す平面図である。
前記分岐部は、前記光導波路を伝搬する光が入力され、該入力光を予め設定した分岐比に従って2つに分岐して第1および第2の分岐光を生成し、該第1の分岐光を取り出して第1の出力光とする第1の導波路型カップラーと、該第1の導波路型カップラーで生成された第2の分岐光が入力され、該第2の分岐光を前記第1の導波路型カップラーにおける分岐比と実質的に等しい分岐比に従って2つに分岐して第3および第4の分岐光を生成し、該第4の分岐光を取り出して第2の出力光とする第2の導波路型カップラーと、を有し、
前記第2の導波路型カップラーは、前記第1の導波路型カップラーにおける前記第2の分岐光の強度の波長依存性に対して、前記第4の分岐光の強度の波長依存性が逆の特性を持つように構成されていることを特徴とする光導波路素子。
前記光導波路素子は、前記マッハツェンダ型光導波路部の出力端に接続され、前記第1の出力光を主信号光として前記基板外に出力し、前記第2の出力光をモニタ光として前記基板外に出力することを特徴とする付記11に記載の光学装置。
前記光導波路素子は、前記マッハツェンダ型光導波路部の出力導波路から出力される光が前記第1の導波路型カップラーに入力され、前記主信号光および前記モニタ光が同相の関係となることを特徴とする付記12に記載の光学装置。
前記光導波路素子は、前記マッハツェンダ型光導波路部の第1および第2アームを伝搬した各光が前記第1の導波路型カップラーに入力され、前記主信号光および前記モニタ光が逆相の関係となることを特徴とする付記12に記載の光学装置。
10…MZ型光導波路部
11…入力導波路
12,15…Y分岐導波路
13…第1アーム
14…第2アーム
16…出力導波路
20…電極部
21…信号電極
22…接地電極
30,40…分岐部
31,41…前段の導波路カップラー
32,42…後段の導波路カップラー
31A,31A’,31A”,41A…前段のMMIカップラー
32A,32A’,32A”,42A…後段のMMIカップラー
31B,31B’,31B”…前段の方向性結合器
32B,32B’,32B”… 方向性結合器
Eout…主信号光
Emon…モニタ光
E11,E12,E21,E22…分岐光
Lc,Lc1,Lc2,Lc1’,Lc2’…結合長
Ww,Ww1,Ww2…MMIカップラーの干渉部分の幅
Gap,Gap1,Gap2…方向性結合器の近接部分の導波路間隔
Δn1,Δn2…屈折率
Claims (10)
- 光導波路と、該光導波路を伝搬する光の一部を分岐する分岐部とを備えた光導波路素子において、
前記分岐部は、前記光導波路を伝搬する光が入力され、該入力光を予め設定した分岐比に従って2つに分岐して、高強度側の第1の分岐光および低強度側の第2の分岐光を生成し、該第1の分岐光を取り出して第1の出力光とする第1の導波路型カップラーと、該第1の導波路型カップラーで生成された第2の分岐光が入力され、該第2の分岐光を前記第1の導波路型カップラーにおける分岐比と実質的に等しい分岐比に従って2つに分岐して、高強度側の第3の分岐光および低強度側の第4の分岐光を生成し、該第4の分岐光を取り出して第2の出力光とする第2の導波路型カップラーと、を有し、
前記第2の導波路型カップラーは、前記第1の導波路型カップラーにおける前記第2の分岐光の強度の波長依存性に対して、前記第4の分岐光の強度の波長依存性が逆の特性を持つように構成されていることを特徴とする光導波路素子。 - 前記第1の導波路型カップラーは、2本の入力導波路および2本の出力導波路が、幅広の導波路で構成される干渉部分を介して光学的に接続されたマルチモード干渉計カップラーであり、前記光導波路を伝搬する光が入力される一方の入力導波路に対して、前記干渉部分を挟んで反対側に位置するクロス側の出力導波路から前記高強度側の第1の分岐光を出力し、かつ、前記干渉部分を挟んで同じ側に位置するバー側の出力導波路から前記低強度側の第2の分岐光を出力し、
前記第2の導波路型カップラーは、2本の入力導波路および2本の出力導波路が、幅広の導波路で構成される干渉部分を介して光学的に接続されたマルチモード干渉計カップラーであり、前記第1の導波路型カップラーからの第2の分岐光が入力される一方の入力導波路に対して、前記干渉部分を挟んで反対側に位置するクロス側の出力導波路から前記高強度側の第3の分岐光を出力し、かつ、前記干渉部分を挟んで同じ側に位置するバー側の出力導波路から前記低強度側の第4の分岐光を出力することを特徴とする請求項1に記載の光導波路素子。 - 前記第1および第2の導波路型カップラーは、前記干渉部分の結合長が互いに異なることを特徴とする請求項2に記載の光導波路素子。
- 前記第1および第2の導波路型カップラーは、前記干渉部分の幅が互いに異なることを特徴とする請求項2に記載の光導波路素子。
- 前記第1および第2の導波路型カップラーは、前記干渉部分の屈折率が互いに異なることを特徴とする請求項2に記載の光導波路素子。
- 前記第1の導波路型カップラーは、2本の光導波路が並設され、該各光導波路の長手方向の中央部分における導波路間隔が他の部分よりも狭くされた近接部分を有する方向性結合器であり、前記光導波路を伝搬する光が入力される一方の光導波路に対して、前記近接部分で他方の光導波路に方向性結合したクロス側の出力光を前記高強度側の第1の分岐光とし、かつ、前記近接部分を通過して一方の光導波路を伝搬したバー側の出力光を前記低強度側の第2の分岐光とし、
前記第2の導波路型カップラーは、2本の光導波路が並設され、該各光導波路の長手方向の中央部分における導波路間隔が他の部分よりも狭くされた近接部分を有する方向性結合器であり、前記第1の導波路型カップラーからの第2の分岐光が入力される一方の光導波路に対して、前記近接部分で他方の光導波路に方向性結合したクロス側の出力光を前記高強度側の第3の分岐光とし、かつ、前記近接部分を通過して一方の光導波路を伝搬したバー側の出力光を前記低強度側の第4の分岐光とすることを特徴とする請求項1に記載の光導波路素子。 - 請求項1に記載の光導波路素子を備えたことを特徴とする光学装置。
- 導波路型の光変調器を含むことを特徴とする請求項7に記載の光学装置。
- 前記光変調器は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成されたマッハツェンダ型光導波路部と、該マッハツェンダ型光導波路部に沿って形成された電極部とを備え、前記マッハツェンダ型光導波路部に入力される光を前記電極部に印加される電気信号に従って変調して出力し、
前記光導波路素子は、前記マッハツェンダ型光導波路部の出力端に接続され、前記第1の出力光を主信号光として前記基板外に出力し、前記第2の出力光をモニタ光として前記基板外に出力することを特徴とする請求項8に記載の光学装置。 - 導波路型の光スイッチを含むことを特徴とする請求項7に記載の光学装置。
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