JPH1152153A - 光回路 - Google Patents
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- JPH1152153A JPH1152153A JP9203690A JP20369097A JPH1152153A JP H1152153 A JPH1152153 A JP H1152153A JP 9203690 A JP9203690 A JP 9203690A JP 20369097 A JP20369097 A JP 20369097A JP H1152153 A JPH1152153 A JP H1152153A
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Abstract
波及び合波の両機能を有する光回路を提供すること。 【解決手段】 方向性結合器13の長さL19を完全結
合長L1のn倍(nは2以上の整数)とすることによ
り、方向性結合器13の開始位置91から回折格子14
までの距離Laと回折格子14から方向性結合器13の
終了位置92までの距離Lbとを等しく設定することが
可能となる。これにより、分波のみならず合波が可能と
なる。
Description
波長多重光通信に適した波長合波・分波機能を有する光
回路に関する。
個の波長に異なった情報を伝送させる波長多重(WD
M;Wavelength Division Mul
tiplex)光通信が注目を集めている。その中で
も、波長を合波・分波するためのデバイスは、WDMに
おけるキーデバイスとして、各研究機関により、活発な
研究開発が進められている。
WG)が、種々の研究機関により開発され、近年大きな
技術進展を示している。AWGは、単一デバイス上で波
長を合波・分波するのに十分な特性を有しているが、素
子サイズが大きい、コストが高いという欠点を持つた
め、基幹系のデバイスとしては、有用であるが、加入者
系への導入には適していない。
型の光合分波回路及び方向性結合器を利用した光分波回
路が提案されている。前者は、平衡MZ干渉系の2つの
アームに回析格子を形成し、合波・分波の機能を実現し
たものであり、詳しくは、特開平9−61649号公
報,特開平1−172924号公報等に詳細に示されて
いる。後者に関しては、I. Baumannらによる
“Compact All−Fiber Add−Dr
op−Multiplexer Using Fibe
r Bragg Gratings”(IEEE PH
OTONICSTECHNOLOGY LETTERS
Vol.8 No.10 p1331〜1333(1
996))に詳細に記述されている。
光分波回路の構成図である。図17に示す光回路では、
シングルモード(単一モード)ファイバーである第1の
ファイバー68と第2のファイバー69を基板70上に
近接して保持することにより、方向性結合器71を形成
している。
を紫外線照射による光誘起屈折率変調を用いて形成する
事により、光分岐回路を実現している。
を有する光を入力すると、方向性結合部71の長さL
は、完全結合長と等しい長さを持つため、回析格子72
を透過する波長は、出力ポート76より出力される。
波路(第1のファイバー68)に入力された光が第2の
光導波路(第2のファイバー69)に完全結合されるに
要する最小限の長さのことをいう。
の結合係数をκcとすると次式により与えられる。
ポート74より出力される。
を説明するための光強度対波長特性図である。同図は、
入力ポート73より広帯域の光を入力した時の分波ポー
ト74及び出力ポート76における分波ポート出力波形
79,出力ポート出力波形80を表している。
(Bragg wavelength)λBは、153
6nmである。従来の光回路では、回析格子72を方向
性結合部71の開始位置77からの距離Laに配置する
ことにより、波長λBの入力ポート73への反射損失を
最小限に抑制している。
は、次式を満たすように設定されている。
モード及び奇モードの位相差を表しており、(2)式
は、λBの光が回析格子により反射され開始位置に77
に戻ってきた時の偶モード及び奇モードの位相差がπに
なることを意味している。
の導波路を伝搬する光の位相差が0の場合をいい、奇モ
ードとは2本の導波路を伝搬する光の位相差がπの場合
をいう。
は、入力ポート73への反射損失を完全に抑制すること
が可能となる。従来例では、L1=10mm,LG=
2.5mm,λB=1536nm,回析格子72の屈折
率変調:Δn=1.3×10-3で、La=4.7mmの
位置に回析格子を形成している。
能を付加するためには、ポート75によりλBの光を入
力した時に、λBの光が出力ポート76の出力に合波さ
れる必要がある。
75から入力したλBの光が回析格子72により反射さ
れ方向性結合部71の終了位置78に戻ってきた時の偶
モードと奇モードの位相差がπにはならないために、ポ
ート75への反射損失が大きくなる。
78と回析格子72の距離Lbが2.8mmであり、λ
Bの光が終了位置78に戻ってきた時の偶モードと奇モ
ードの位相差は夫々、0.62・πとなる。この時、3
2%の光がポート75への反射損失として現れることに
なる。
従来の回路では、前述したように、特定の波長を分波す
るための十分な分波特性を有するが、再びその波長を合
波することが困難であるという欠点がある。その理由
は、十分な分波特性を得るために、回析格子の位置が方
向性結合部の中心からはずれることによる。
用した光回路であって、分波及び合波の両機能を有する
光回路を提供することにある。
に本発明は、第1及び第2の光導波路により形成され、
前記第1の光導波路に入力された光が前記第2の光導波
路に完全結合されるに要する最小限の長さのn倍(nは
2以上の整数)の長さを有する方向性結合部と、この方
向性結合部に少なくとも1個形成され、特定の反射特性
を有する回折格子とを含み、前記第1の光導波路の入力
側に複数個の波長を有する入力光が入力されたとき、前
記回折格子での反射波長の光が前記第2の光導波路の入
力側に分波されかつ他の波長の光が前記第1又は第2の
光導波路の出力側に出力され、前記第1又は第2の光導
波路の出力側のうち前記他の波長の光が出力されなかっ
た方の出力側より前記回折格子の反射波長の光が入力さ
れたとき、前記出力された他の波長の光に前記光導波路
の出力側より入力された反射波長の光が合波されること
を特徴とする。
の前記回折格子形成部に開口を有するマスク層が形成さ
れることを特徴とする。
全結合長のn倍としたため、回折格子を方向性結合部の
中央に配置することができる。従って、分波のみならず
合波も可能となる。
の形成位置をマスク層により厳密に決定することによ
り、特性の劣化の少ない光合分波回路の実現が可能とな
る。
て添付図面を参照しながら説明する。図1は本発明に係
る光回路の最良の実施の形態の構成図である。
1,12より構成され、完全結合長のn倍(ここで、n
はn≧2の整数)方向性結合部13を有し、中央に特定
の波長を反射させるための回析格子14が形成されてい
る。
5〜18を有し、方向性結合部13の長さL19は、2
本の導波路11,12の結合係数をκcとすると次式で
与えられる。
ポート15、他の入力側のポートを第2ポート16と
し、第1ポート15に対して、スルー及びクロスの位置
にあるポートを夫々第3ポート17、第4ポート18と
すると、回析格子14を透過する光は、nが偶数の場
合、第3ポート17へ、nが奇数の場合、第4ポート1
8へ出力される。
の中央に配置されており、その長さLG20は、次式を
満たすように設定されている。
91から回析格子14までの距離、終了位置92から回
析格子14までの距離を表している。dφは、回析格子
14により反射された光の偶モードと奇モードの位相差
を表しており、第1ポート15より入力した回析格子1
4の反射波長であるλBの光は、方向性結合部13を通
り、回析格子14により反射されることにより、入力側
へ戻ることになる。
ことにより、第1ポート15から入力したλBの光が方
向性結合部13の開始位置91に戻ってきた時の偶モー
ドと奇モードの位相差がπになり、第1ポート15への
反射損失が最小限に押さえられ、第2ポート16へ分波
されることになる。
とにより、回析格子14は、方向性結合部13の中央に
配置されることになる。これにより、入力側と出力側が
対称となり、出力側から、λBの光を加えた場合でも、
方向性結合部13の終了位置92に戻ってきた時の偶モ
ードと奇モードの位相差がπになる。
合、第4ポート18よりλBの光を加えることにより、
第3ポート17の出力に合波され、nが奇数の場合は、
第3ポート17より、λBを加えることにより第4ポー
ト18へ合波されることになる。
中心に対称に配置された2つの回析格子を形成すること
もできる。この場合、方向性結合部の開始位置から第1
の回析格子までの距離La及び終了位置から第2の回析
格子までの距離Lbは(2)式及び次式を満たすように
設定されている。
の機能を満たす光合分波回路が実現できる。
る。これは方向性結合部13の長さL19が完全結合長
L1の2倍の場合である。即ち、n=2の場合である。
す波形図である。図2は第1ポート15に入力されるλ
1〜λ8の波長の光の波形図、図3は第2ポートから出
力されるλ5の波長の光の波形図、図4は第3ポートか
ら出力されるλ1〜λ8の波長の光の波形図、図5は第
4ポートに入力されるλ5の波長の光の波形図である。
しく設定されている。第1ポート15から入力された光
のうち、λ5は、回析格子14により反射され、第2ポ
ート16より分波される。
方向性結合部13が完全結合長の2倍の長さを持つこと
により、第3ポート17から出力される。
光は、第3ポート17の出力光に合波される。
合について述べたが、複数個の反射波長特性を有する回
析格子を用いることにより、複数個の波長の光を同時に
合分波することも可能である。
る。図6は第3の実施の形態の構成図である。これは方
向性結合部25の長さL20が完全結合長L1の3倍で
あり、かつ回折格子が第1の回折格子26及び第2の回
折格子27で構成される場合である。
については同一番号を付し、その説明を省略する。
7のブラッグ反射波長はλBであり、方向性結合部25
の開始位置93から第1の回析格子26までの距離La
28及び終了位置94から第2の回析格子27の位置L
b29は、(2),(6)式を満たすように設定されて
いる。
示す波形図である。図7は第1ポート15に入力される
λ1〜λ8の波長の光の波形図、図8は第2ポートから
出力されるλ5の波長の光の波形図、図9は第3ポート
に入力されるλ5の波長の光の波形図、図10は第4ポ
ートから出力されるλ1〜λ8の波長の光の波形図であ
る。
7の反射波長λBは、λ5と等しく設定されている。第
1ポート15から入力された光のうち、λ5は、第1の
回析格子26により反射され、第2ポート16より分波
される。λ5以外の光は、第1の回析格子26及び第2
の回析格子27を通過し、方向性結合部13が完全結合
長の3倍の長さを持つことにより、第4ポート18から
出力される。
光を入力することにより、第4ポート18からは、λ5
の光が合波された出力が得られることになる。
27を用いて光の合分波を行ったが、一つの回析格子を
用いても同様の特性を得ることが可能である。更に、複
数個の反射波長特性を有する回析格子を用いることによ
り、複数個の波長の光を同時に合分波することも可能で
ある。
る。図11は第4の実施の形態の構成図、図12は光回
路を構成する単位光合分波回路の構成図である。なお、
同図においても図1と同様の構成部分については同一番
号を付し、その説明を省略する。
ポート43,第3ポート44,第4ポート45の4つの
ポート及び完全結合長の2倍の長さを持つ方向性結合部
46,回析格子47を有している。
波回路の第3ポート44と次段の第1ポートが直列に接
続された4つの単位光合波回路34〜37が基板10上
に構成される。
9,第3の回析格子40,第4の回析格子41の反射波
長は夫々、λ1,λ2,λ3,λ4に設定されている。
波長の光が、第1の単位光合分波回路34の第1ポート
42より入力された場合、夫々の光は、回析格子38〜
41により反射され、夫々の単位光合分波回路34〜3
7の第2ポート43より出力する。唯一、λ5のみの光
が第4の単位光合分波回路37の第3ポート44より出
力する。
の第4ポート45より入力された(λ1)〜(λ4)の
光は、夫々の回析格子38〜41により反射され、第4
の単位光合分波回路37の第3ポート44に合波される
ことになる。
上での複数の波長の光の合分波を実現することができ
る。
る。図13は第5の実施の形態の構成図、図14は光回
路を構成する単位光合分波回路の構成図である。なお、
同図においても図1と同様の構成部分については同一番
号を付し、その説明を省略する。
ポート57,第3ポート58,第4ポート59の4つの
ポート及び、完全結合長の3倍の長さを持つ方向性結合
部60,回析格子61を有している。
波回路の第4ポート59と次段の第1ポート56が直列
に接続された4つの単位光合波回路48〜51が基板1
0上に構成されている。
3,第3の回析格子54,第4の回析格子55の反射波
長は夫々、λ1,λ2,λ3,λ4に設定されている。
波長の光が、第1の単位光合分波回路48の第1ポート
56より入力された場合、夫々の光は、回析格子52〜
55により反射され、夫々の単位光合分波回路48〜5
1の第2ポート57より出力する。唯一、λ5のみの光
が第4の単位光合分波回路55の第4ポート59より出
力される。
の第3ポート58より入力されたλ1〜λ4の光は、夫
々の回析格子52〜55により反射され、第4の単位光
合分波回路55の第4ポート59に合波されることにな
る。本発明の光回路によれば、前述の光回路と同様、単
一のデバイス上での複数の波長の光の合分波を実現する
ことができる。
る。図15は第6の実施の形態の平面図、図16は同第
6の実施の形態の平面図のA−A断面図である。
れた、上部クラッド65,下部クラッド66,コア64
及び回析格子68からなる光導波路上に、開口63を有
するマスク層62が形成されている。
されている。マスク層62は、クロムにより形成されて
おり、紫外線照射により回析格子68を形成する場合の
回析格子形成部68以外への紫外線を反射又は吸収する
役割を果たす。
て、クロムについて述べたが、金,酸化チタン等の他の
物質でも形成が可能である。
回路では、方向性結合部に対する回析格子の位置のずれ
が、特性の劣化を招く。このため、本発明を用い、回析
格子の形成位置をマスク層により厳密に決定することに
より、特性の劣化の少ない光合分波回路の実現が可能と
なる。
路により形成され、前記第1の光導波路に入力された光
が前記第2の光導波路に完全結合されるに要する最小限
の長さのn倍(nは2以上の正の整数)の長さを有する
方向性結合部と、この方向性結合部に少なくとも1個形
成され、特定の反射特性を有する回折格子とを含み、前
記第1の光導波路の入力側に複数個の波長を有する入力
光が入力されたとき、前記回折格子での反射波長の光が
前記第2の光導波路の入力側に分波されかつ他の波長の
光が前記第1又は第2の光導波路の出力側に出力され、
前記第1又は第2の光導波路の出力側のうち前記他の波
長の光が出力されなかった方の出力側より前記回折格子
の反射波長の光が入力されたとき、前記出力された他の
波長の光に前記光導波路の出力側より入力された反射波
長の光が合波されるよう光回路を構成したため、分波及
び合波の両機能を有することができる。
光導波路上の前記回折格子形成部に開口を有するマスク
層を形成したため、回折格子の形成位置をマスク層によ
り厳密に決定することができ、もって特性劣化の少ない
光合分波回路の実現が可能となる。
の形態の構成図である。
る。
である。
である。
である。
構成図である。
強度対波長特性図である。である。
強度対波長特性図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 第1及び第2の光導波路により形成さ
れ、前記第1の光導波路に入力された光が前記第2の光
導波路に完全結合されるに要する最小限の長さのn倍
(nは2以上の整数)の長さを有する方向性結合部と、
この方向性結合部に少なくとも1個形成され、特定の反
射特性を有する回折格子とを含み、前記第1の光導波路
の入力側に複数個の波長を有する入力光が入力されたと
き、前記回折格子での反射波長の光が前記第2の光導波
路の入力側に分波されかつ他の波長の光が前記第1又は
第2の光導波路の出力側に出力され、前記第1又は第2
の光導波路の出力側のうち前記他の波長の光が出力され
なかった方の出力側より前記回折格子の反射波長の光が
入力されたとき、前記出力された他の波長の光に前記光
導波路の出力側より入力された反射波長の光が合波され
ることを特徴とする光回路。 - 【請求項2】 前記nが偶数のとき、前記他の波長の光
が前記第1の光導波路の出力側に出力され、前記第2の
光導波路の出力側より前記回折格子の反射波長の光が入
力されたとき、前記第1の光導波路の出力側より出力さ
れた他の波長の光に前記第2の光導波路の出力側より入
力された反射波長の光が合波されることを特徴とする請
求項1記載の光回路。 - 【請求項3】 前記nが奇数のとき、前記他の波長の光
が前記第2の光導波路の出力側に出力され、前記第1の
光導波路の出力側より前記回折格子の反射波長の光が入
力されたとき、前記前記第2の光導波路の出力側より出
力された他の波長の光に前記第1の光導波路の出力側よ
り入力された反射波長の光が合波されることを特徴とす
る請求項1記載の光回路。 - 【請求項4】 複数個の前記方向性結合部と、夫々の方
向性結合部に設けられ反射特性が互いに異なる回折格子
とにより形成され、前段の第1の光導波路の出力側と次
段の第1の光導波路の入力側とが接続されることを特徴
とする請求項2記載の光回路。 - 【請求項5】 複数個の前記方向性結合部と、夫々の方
向性結合部に設けられ反射特性が互いに異なる回折格子
とにより形成され、前段の第2の光導波路の出力側と次
段の第1の光導波路の入力側とが接続されることを特徴
とする請求項3記載の光回路。 - 【請求項6】 前記光導波路上の前記回折格子形成部に
開口を有するマスク層が形成されることを特徴とする請
求項1〜5いずれかに記載の光回路。 - 【請求項7】 前記マスク層は紫外線を反射もしくは吸
収する物質で構成されることを特徴とする請求項6記載
の光回路。 - 【請求項8】 前記マスク層は金、クロム、チタンのい
ずれかにより構成されることを特徴とする請求項6又は
7記載の光回路。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH1152153A true JPH1152153A (ja) | 1999-02-26 |
JP3183223B2 JP3183223B2 (ja) | 2001-07-09 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP20369097A Expired - Fee Related JP3183223B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 光回路 |
Country Status (2)
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