JPH04315124A - 光ディマルチプレクサ - Google Patents

光ディマルチプレクサ

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JPH04315124A
JPH04315124A JP3082127A JP8212791A JPH04315124A JP H04315124 A JPH04315124 A JP H04315124A JP 3082127 A JP3082127 A JP 3082127A JP 8212791 A JP8212791 A JP 8212791A JP H04315124 A JPH04315124 A JP H04315124A
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polarized light
optical waveguide
wavelength
light
polarization conversion
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Toru Hosoi
細井 亨
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信に用いる光ディマ
ルチプレクサに関し、特に波長多重された信号を空間分
割する光ディマルチプレクサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高速度情報伝送を可能とする波長多重伝
送方式においては、光合分波器が不可欠な光デバイスで
ある。光を波長によって空間的に分離する従来の技術と
しては、以下に挙げる例がある。
【0003】図5はオー・プラス・イー117号87〜
89頁(O.plus.E  No.117,pp87
−89,1989)より引用したディマルチプレクサで
ある。入力用光ファイバ35から石英系スラブ形光導波
路15に励起された光波は広がりながら導波し、光導波
路終端の円筒面に形成した回折格子25によって反射さ
れる。その際、回折格子25による反射の反射角の波長
依存性と円筒面の曲率によって、反射した光波は波長に
応じて異なる出力用光ファイバ45の端に結像するよう
に導波し、空間的な波長分離がなされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ディマルプレ
クサには以下の問題点が見られる。 (1)可変な波長選択ができない。 (2)任意の出力ポートに任意の波長を分離することが
できない。 (3)クロストークが大きい。 (4)透過波長幅が大きい。 (5)チャネル数が少ない。
【0005】本発明の目的は、上記問題点を解決し、任
意の波長を任意の出力ポートに出力することができる光
ディマルチプレクサを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明の光ディマル
チプレクサは、基板上に作製された折り返し構造を有す
るチャネル型光導波路と、前記チャネル型光導波路の各
折り返し部分に設けた反射型の偏光分離素子と、前記チ
ャネル型光導波路に励起された単一直線偏光を、各光導
波路上に装荷した電極による電気光学効果によって、特
定の波長成分のみを上記偏光と直交する直線偏光に変換
する電気光学偏光変換素子から成るものである。
【0007】第2の発明の光ディマルチプレクサは、基
板上に作製された折り返し構造を有するチャネル型光導
波路と、前記チャネル型光導波路の各折り返し部分に設
けた反射型の偏光分離素子と、前記チャネル型光導波路
に励起された単一直線偏光を、光導波路上に装荷した表
面波励振用電極による表面弾性波によって、特定の波長
成分のみを上記偏光と直交する直線見偏光に変換する音
響光学偏光変換素子から成るものである。
【0008】
【作用】第1の発明によれば、各光導波路に励起された
単一線偏光を各光導波路上に装荷した電極による電気光
学効果を用いた偏光変換素子によって、特定の波長成分
のみが上記偏光と直交する直線偏光に各々変換され、そ
の後段に設けた各偏光分離素子によって各々空間的に分
岐される。電気光学効果を用いた偏光変換素子により可
変な波長選択が可能となり、且つ透過波長幅を小さくす
ること及びクロストークの低減が図れる。また、各偏光
変換素子の選択波長を任意に設定できるので、波長によ
って任意の出力ポートに分岐することがかのうとなる。
【0009】第2の発明によれば、各光導波路に励起さ
れた単一直線偏光を各光導波路上に装荷した電極によっ
て励起された表面弾性波による音響光学効果を用いた偏
光変換素子によって、特定の波長成分のみが上記偏光と
直交する直線偏光に各々変換され、その後段に設けた各
偏光分離素子によって各々空間的に分岐される。音響光
学効果を用いた偏光変換素子により可変な波長選択が可
能となり、且つ広帯域で動作するので多くのチャネル数
を得ることができ、またクロストークの低減も図れる。 さらに各偏光変換素子の選択波長を任意に設定できるの
で、波長によって任意の出力ポートに分岐することが可
能となる。
【0010】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
【0011】図1は本発明の第1及び第2の発明の実施
例を説明するための平面図である。XカットY軸伝搬ニ
オブ酸リチウム基板11の上に導波路幅6〜10μm、
膜厚400〜1000Aのチタン薄膜パターンを形成す
る。パターンには折り返し構造を有する複数の直線パタ
ーンが含まれる。上記基板11を950〜1100℃で
熱拡散を行うことで単一モードチタン拡散光導波路21
が作製される。さらに各々の光導波路の各直線部分に第
1の発明では電気光学効果を用いた偏光変換素子を装荷
し、第2の発明では音響光学効果を用いた偏光変換素子
が設置される。偏光変換素子の実施例は後記する。光導
波路の出力端及び入力端における各折り返し部分に、互
いに直交する直線偏光を一方は透過、他方は反射する機
能を有する反射形偏光分離素子を作製する。偏光分離素
子の実施例は後記する。
【0012】折り返し構造を有するn本の直線光導波路
から構成される本光デイマルチプレクサに励起された波
長λ1〜λnを含む単一直線偏光(TE偏光を例に取る
)は、直線光導波路21上に作製された偏光変換素子4
1によって、λ1の光波のみが直交する直線偏光である
TM偏光に変換される。出力端に設けた反射形偏光分離
素子はTM偏光を透過、TE偏光を反射させる機能を有
しており、上記素子によってλ1の光波は透過し出力さ
れ、λ2〜λnの光波は反射される。反射したTE偏光
は直線光導波路2を導波し、偏光変換素子2によって波
長λ2の光波のみがTM偏光に変換される。入力端に設
けた前記反射形偏光分離素子によってTM偏光のλ2は
透過し出力され、λ3〜λnの波長は反射されて直線光
導波路3を導波する。このように、n個の偏光変換素子
を装荷したn本の光導波路を順次導波していくことで波
長λ1〜λnの光波を空間的に分離することができる。 なお、本発明に用いる基板はニオブ酸リチウムに限らず
他の電気光学効果を有する基板で可能である。
【0013】図2は第1の発明の偏光変換素子に用いる
電気光学光偏光変換素子の実施例を説明するための斜視
図である。XカットY軸伝搬ニオブ酸リチウム基板12
の上に導波路幅6〜10μm、膜厚400〜1000A
のチタンストライプを形成し、950〜1100℃で熱
拡散を行い単一モードチタン拡散光導波路22を作製す
る。フォトリソグラフィ法を用いて電極指周期10〜5
0μmの簾状の電極32bと光導波路22を挟む位置に
設けた長さ100〜3000μmの電極32aをバッフ
ァ層42上に作製する。周期的な電極指を持つ電極32
bによって光導波路22に周期的屈折率変化が生じ、入
力した特定波長のTE偏光はTM偏光に変換される。ま
た、入力した光波がTM偏光の場合でも同様の動作を行
い、特定波長のTM偏光はTE偏光に変換される。偏光
変換の波長依存性は大きく、半値全幅10A以下の鋭い
透過波長が得られる。さらに、電極32aにDC電圧を
印加することで光導波路22内のTE偏光とTM偏光の
屈折率が変化し、それによって偏光変換される波長を数
100Aの範囲にわたって変化されることができる。
【0014】図3は反射形偏光分離素子の実施例を説明
するための斜視図である。XカットY軸伝搬ニオブ酸リ
チウム基板13の上に導波路幅6〜10μm、膜厚40
0〜1000Aのチタン薄膜パターンを形成する。パタ
ーンには10〜20μmの間隔をおいて2本の直線パタ
ーンが5〜20mmの長さにわたって隣接する方向性結
合器のパターンが素子中央と素子終端の2箇所に含まれ
る。950〜1100℃で熱拡散を行い単一モードチタ
ン拡散光導波路23が形成される。フォトリソグラフィ
法を用いて光導波路を挟む位置に設けた長さ3〜20m
mの電極33をバッファ層43上に作製する。素子終端
部に形成した方向性結合器の光導波路断面に厚さ100
0〜3000Aの金薄膜による反射ミラー63を薄膜プ
ロセスにより作製する。
【0015】電極33に印加した50〜80Vの電圧に
よる屈折率変化によって方向性結合器53aを形成する
2本の光導波路は伝搬定数変化をもつようになる。入射
した二つの直交する直線偏光であるTE偏光とTM偏光
はそれぞれ異なった伝搬定数をもつので上記方向性結合
器53aにおいて適切な伝搬定数を与えることで両偏光
をそれぞれ別の光導波路に進ませることができる。隣接
する光導波路に移行した偏光は、終端に反射ミラーがあ
る完全結合長の半分の長さからなる方向性結合器53b
によって、隣接する光導波路に移行し逆方向に導波する
ようになる。電極電圧を調製することで、広い波長範囲
での動作が可能となる。
【0016】図4は第2の発明の偏光変換素子に用いる
音響光学偏光変換素子の実施例を説明するための平面図
である。XカットY軸伝搬ニオブ酸リチウム基板14の
上に導波路幅6〜10μm、膜厚400〜1000Aの
チタンストライプを形成し、950〜1100℃で熱拡
散を行い単一モードチタン拡散光導波路24を作製する
。フォトリソグラフィ法を用いて電極指周期10〜50
μmの簾状の電極34を作製する。電極34によって励
起された表面弾性波によって光導波路24に周期的屈折
率変化が生じ、入力した特定波長のTE偏光はTM偏光
に変換される。半値全幅は約10Aである。印加するR
F信号の周波数を変化することで偏光変換させる光波長
を2500Aの広範囲にわたって変化させることができ
、百近いチャネル数を得ることができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明の光デ
ィマルチプレクサは、偏光分離を用いたパワー分岐のた
め、低損失で空間分割できる。また、電気光学効果を用
いた偏光変換素子による可変な波長選択が可能となり、
且つ透過波長幅を10A以下と小さくすること及びクロ
ストークも20dB以上得ることができる。また、各偏
光変換素子の選択波長を任意に設定できるので、波長に
よって任意の出力ポートに分岐することが可能となる。
【0018】第2の発明の光ディマルチプレクサは、偏
光分離を用いたパワー分岐のため、低損失で空間分割で
きる。音響光学効果を用いた偏光変換素子により可変な
波長選択が可能となり、且つ2000〜3000Aの広
帯域で動作するので百近いチャネル数を得ることができ
、またクロストークも20dB以上得ることができる。 さらに各偏光変換素子の選択波長を任意に設定できるの
で、波長によって任意の出力ポートに分岐することが可
能となる。
【0019】このような光ディマルチプレクサを高密度
情報伝送を可能とする波長多重伝送方式に供給できる効
果は大きなものであるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明及び第2の発明の光ディマルチプレ
クサの実施例を発明するための平面図である。
【図2】第1の発明の偏光変換素子に用いる電気光学光
偏光変換素子の実施例を説明するための斜視図である。
【図3】偏光分離素子の実施例を説明するための斜視図
である。
【図4】第2の発明の偏光変換素子に用いる音響光学偏
光変換素子の実施例を説明するための平面図である。
【図5】従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
11,12,13,14  ニオブ酸リチウム21,2
2,23,24  光導波路 31  反射形偏光分離素子 41  偏光変換素子 32a  選択波長調整の電極 32b,34  偏光変換素子の電極 33  偏光分離素子の電極 42,43  SiO2 バッファ 53a  方向性結合器 53b  3dB方向性結合器 63  薄膜ミラー 15  スラブ光導波路 25  回折格子 35  入力用光ファイバ 45  出力用光ファイバ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板上に作製された該基板端面に入力
    端子及び出力端を有する複数のチャネル型光導波路と、
    前記チャネル型光導波路の少なくとも1つの入力端及び
    出力端の近傍に設けた反射型の偏光分離素子と、前記チ
    ャネル型光導波路に励起された単一直線偏光を、各光導
    波路近傍に装荷した電極による電気光学効果によって、
    特定の波長成分のみを上記偏光と直交する直線偏光に変
    換する電気光学偏光変換素子を設けたことを特徴とする
    光ディマルチプレクサ。
  2. 【請求項2】  基板上に作製された該基板端面に入力
    端子及び出力端を有する複数のチャネル型光導波路と、
    前記チャネル型光導波路の少くとも1つの入力端及び出
    力端の近傍に設けた反射型の偏光分離素子と、前記チャ
    ネル型光導波路に励起された単一直線偏光を、各光導波
    路近傍に装荷した電極によって励起された表面弾性波よ
    る音響光学効果によって、特定の波長成分のみを上記偏
    光と直交する直線偏光に変換する音響光学偏光変換素子
    を設けたことを特徴とする光ディマルチプレスクサ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115327701A (zh) * 2022-07-27 2022-11-11 浙江大学 一种基于x切薄膜铌酸锂平台的偏振不敏感光学滤波器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115327701A (zh) * 2022-07-27 2022-11-11 浙江大学 一种基于x切薄膜铌酸锂平台的偏振不敏感光学滤波器
CN115327701B (zh) * 2022-07-27 2023-12-08 浙江大学 一种基于x切薄膜铌酸锂平台的偏振不敏感光学滤波器

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