JPH05164924A - 波長平坦化モニタ付導波型デバイス - Google Patents
波長平坦化モニタ付導波型デバイスInfo
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- JPH05164924A JPH05164924A JP32744491A JP32744491A JPH05164924A JP H05164924 A JPH05164924 A JP H05164924A JP 32744491 A JP32744491 A JP 32744491A JP 32744491 A JP32744491 A JP 32744491A JP H05164924 A JPH05164924 A JP H05164924A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 モニタ出力に波長依存性がなく、少なくとも
二波長で同一のモニタ比もしくは任意のモニタ比を実現
できるモニタ付導波型デバイスを提供する。 【構成】図１において、１はガラスの基板、１０は入力
導波路、２０は分岐部、１１は主導波路、１２はモニタ
導波路、３０は１×１６分岐導波路部、１３は曲がり導
波路、１４は方向性結合器部入力導波路、４０は方向性
結合器部、１５は結合導波路、１６はモニタ出力導波路
である。結合導波路１５は方向性結合器部入力導波路１
４から中心軸間隔で１５μｍのところにあり、両者で方
向性結合器部４０を構成する。入力導波路１０中を伝搬
する光は分岐部２０で分岐部３０とモニタ導波路１２に
分配される。モニタ導波路１２中の光は方向性結合器部
４０において、一部の光を結合導波路１５に分配し残り
の光がモニタ出力導波路１６に出力される。
二波長で同一のモニタ比もしくは任意のモニタ比を実現
できるモニタ付導波型デバイスを提供する。 【構成】図１において、１はガラスの基板、１０は入力
導波路、２０は分岐部、１１は主導波路、１２はモニタ
導波路、３０は１×１６分岐導波路部、１３は曲がり導
波路、１４は方向性結合器部入力導波路、４０は方向性
結合器部、１５は結合導波路、１６はモニタ出力導波路
である。結合導波路１５は方向性結合器部入力導波路１
４から中心軸間隔で１５μｍのところにあり、両者で方
向性結合器部４０を構成する。入力導波路１０中を伝搬
する光は分岐部２０で分岐部３０とモニタ導波路１２に
分配される。モニタ導波路１２中の光は方向性結合器部
４０において、一部の光を結合導波路１５に分配し残り
の光がモニタ出力導波路１６に出力される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モニタ出力の波長依存
性が平坦化されたモニタが付いた導波型デバイスに関
し、特に、少なくとも２波長で所望のモニタ比を得るこ
とのできる波長平坦化モニタ付導波型デバイスに関す
る。
性が平坦化されたモニタが付いた導波型デバイスに関
し、特に、少なくとも２波長で所望のモニタ比を得るこ
とのできる波長平坦化モニタ付導波型デバイスに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光モニタデバイスは、ファイバや導波型
デバイスの中を伝搬する光パワーのレベル監視（モニ
タ）のため等に使われる。モニタ機能は、光ファイバや
導波型デバイスに個別部品の方向性結合器や不等分岐比
分岐器を縦続接続すれば可能である。あるいは、基板上
に形成された導波型デバイスの場合には、その基板内の
光導波路部に導波型の方向性結合器や不等分岐比分岐器
を組み込めばモニタ付導波型デバイスが可能であると考
えられる。
デバイスの中を伝搬する光パワーのレベル監視（モニ
タ）のため等に使われる。モニタ機能は、光ファイバや
導波型デバイスに個別部品の方向性結合器や不等分岐比
分岐器を縦続接続すれば可能である。あるいは、基板上
に形成された導波型デバイスの場合には、その基板内の
光導波路部に導波型の方向性結合器や不等分岐比分岐器
を組み込めばモニタ付導波型デバイスが可能であると考
えられる。
【０００３】
【発明の解決しようとする課題】しかし、方向性結合器
や不等分岐比分岐器は一般に波長依存性を持っているの
で、そのままではモニタ出力に波長依存性が生じ、使用
波長によりモニタ比（モニタ出力÷入力レベル）が変わ
る問題点があった。
や不等分岐比分岐器は一般に波長依存性を持っているの
で、そのままではモニタ出力に波長依存性が生じ、使用
波長によりモニタ比（モニタ出力÷入力レベル）が変わ
る問題点があった。
【０００４】例えば、本発明者らが２段熱イオン交換法
で作製した、中心軸間隔１６μｍに配置した２本の単一
モード導波路からなる方向性結合器の場合は、波長１．
３１μｍと１．５５μｍの結合長の比は１：１．６６で
あった。このため、波長１．３１μｍで２％の光をモニ
タするようにすると、波長１．５５μｍでのモニタ比は
５％以上にもなった。
で作製した、中心軸間隔１６μｍに配置した２本の単一
モード導波路からなる方向性結合器の場合は、波長１．
３１μｍと１．５５μｍの結合長の比は１：１．６６で
あった。このため、波長１．３１μｍで２％の光をモニ
タするようにすると、波長１．５５μｍでのモニタ比は
５％以上にもなった。
【０００５】また例えば、本発明者らが前記製法で作製
した、主導波路が直線導波路でありモニタ導波路が分岐
角度３度で分岐している不等分岐比分岐器の場合は、波
長１．３１μｍでのモニタ比は５％であり、波長１．５
５μｍでのモニタ比は７．５％であった。
した、主導波路が直線導波路でありモニタ導波路が分岐
角度３度で分岐している不等分岐比分岐器の場合は、波
長１．３１μｍでのモニタ比は５％であり、波長１．５
５μｍでのモニタ比は７．５％であった。
【０００６】いずれにせよ、単一のモニタ光回路で波長
平坦化モニタを構成することは困難であることが実験的
にわかった。このため１．３１μｍまたは１．５５μｍ
の光信号が伝搬している光ファイバや導波型デバイスに
これらのような光モニタ付導波型デバイスを接続して使
用すると、使用波長の分岐比に応じて換算する必要があ
るという問題点があった。
平坦化モニタを構成することは困難であることが実験的
にわかった。このため１．３１μｍまたは１．５５μｍ
の光信号が伝搬している光ファイバや導波型デバイスに
これらのような光モニタ付導波型デバイスを接続して使
用すると、使用波長の分岐比に応じて換算する必要があ
るという問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】基板上に形成されたモニ
タすべき導波路に、その導波路の光の一部をモニタ光と
して取り出す不等分岐比分岐器を接続し、取り出したモ
ニタ光が伝搬するモニタ導波路にそのモニタ光の一部分
をさらに取り出す方向性結合器部を接続する。
タすべき導波路に、その導波路の光の一部をモニタ光と
して取り出す不等分岐比分岐器を接続し、取り出したモ
ニタ光が伝搬するモニタ導波路にそのモニタ光の一部分
をさらに取り出す方向性結合器部を接続する。
【０００８】まず一般的な原理について説明する。２つ
の波長をλ１、λ２（＞λ１）と表わす。不等分岐比分
岐器のモニタ量をｍ（λ）とし、不等分岐比分岐器の一
つの分岐路（モニタ導波路）に接続した方向性結合器の
実効結合領域長をａ、結合長をＬ（λ）とすると、この
方向性結合器のバーポート出力導波路の出力は、 ｍ（λ）×ｃｏｓ2（π／２・ａ／Ｌ（λ）） であるから、２波長でこの出力が等しくなる条件は、
の波長をλ１、λ２（＞λ１）と表わす。不等分岐比分
岐器のモニタ量をｍ（λ）とし、不等分岐比分岐器の一
つの分岐路（モニタ導波路）に接続した方向性結合器の
実効結合領域長をａ、結合長をＬ（λ）とすると、この
方向性結合器のバーポート出力導波路の出力は、 ｍ（λ）×ｃｏｓ2（π／２・ａ／Ｌ（λ）） であるから、２波長でこの出力が等しくなる条件は、
【式１】 ｍ（λ１）×ｃｏｓ2（π／２・ａ／Ｌ（λ１）） ＝ｍ（λ２）×ｃｏｓ2（π／２・ａ／Ｌ（λ２）） ・・・（１） である。
【０００９】式１においてｍ（λ）とＬ（λ）の値を定
めれば、ａについて数値的に解を見いだすことができ
る。
めれば、ａについて数値的に解を見いだすことができ
る。
【００１０】バーポートの場合の動作原理を言葉で説明
すれば、不等分岐比分岐器で過剰に分岐された長波長側
のモニタ光について、次の方向性結合器において短波長
側のモニタ光よりも多く削り取ることをしていることに
なる。上述の場合ではバーポート出力導波路の場合であ
るが、クロスポート導波路の場合はｃｏｓをｓｉｎに置
き換えれば同様に解を求めることができる。
すれば、不等分岐比分岐器で過剰に分岐された長波長側
のモニタ光について、次の方向性結合器において短波長
側のモニタ光よりも多く削り取ることをしていることに
なる。上述の場合ではバーポート出力導波路の場合であ
るが、クロスポート導波路の場合はｃｏｓをｓｉｎに置
き換えれば同様に解を求めることができる。
【００１１】なお、式１の場合は入力光に対するモニタ
比を２波長で同一値にするものだが、出力光に対するモ
ニタ比を波長平坦化することもできる。即ち、ある波長
でのモニタ量をｍ（λ）とすれば、不等分岐比分岐器の
主導波路に出力する光量は、１−ｍ（λ）である。さら
にこの主導波路に接続する導波型デバイスの透過率（あ
る出力導波路の出力レベル÷主導波路の入力レベル）を
Ｔ（λ）とすると、次の式２が成立すればよい。
比を２波長で同一値にするものだが、出力光に対するモ
ニタ比を波長平坦化することもできる。即ち、ある波長
でのモニタ量をｍ（λ）とすれば、不等分岐比分岐器の
主導波路に出力する光量は、１−ｍ（λ）である。さら
にこの主導波路に接続する導波型デバイスの透過率（あ
る出力導波路の出力レベル÷主導波路の入力レベル）を
Ｔ（λ）とすると、次の式２が成立すればよい。
【００１２】
【式２】 ｛１−ｍ（λ１）｝×Ｔ（λ１）：ｍ（λ１）× ｃｏｓ2（π／２・ａ／Ｌ（λ１）） ＝｛１−ｍ（λ２）｝×Ｔ（λ２）：ｍ（λ２）× ｃｏｓ2（π／２・ａ／Ｌ（λ２）） ・・・（２） これを整理すると、
【式３】 ｍ（λ１）／〔｛１−ｍ（λ１）｝×Ｔ（λ１）〕× ｃｏｓ2（π／２・ａ／Ｌ（λ１）） ＝ｍ（λ２）／〔｛１−ｍ（λ２）｝×Ｔ（λ２）〕× ｃｏｓ2（π／２・ａ／Ｌ（λ２）） ・・・（３） であるから、結局、式１のｍ（λ１）とｍ（λ２）の代
わりに、 ｍ（λｉ）／〔｛１−ｍ（λｉ）｝×Ｔ（λｉ）〕 （ｉ＝１，２） を用いればよいことがわかる。
わりに、 ｍ（λｉ）／〔｛１−ｍ（λｉ）｝×Ｔ（λｉ）〕 （ｉ＝１，２） を用いればよいことがわかる。
【００１３】例えば、理想的な１６分岐の場合はＴ（λ
ｉ）＝１／１６である。ここで、ｍ（λ１）＝０．０
３、ｍ（λ２）＝０．０４５とすると、式１のｍ（λ
１）とｍ（λ２）の代わりに次の値 ０．０３０９／１６ ０．０４７１／１６ を使用すればよい。
ｉ）＝１／１６である。ここで、ｍ（λ１）＝０．０
３、ｍ（λ２）＝０．０４５とすると、式１のｍ（λ
１）とｍ（λ２）の代わりに次の値 ０．０３０９／１６ ０．０４７１／１６ を使用すればよい。
【００１４】本発明は波長平坦化モニタの設計方法であ
るので、適用できる導波型デバイスはガラス基板上のイ
オン交換導波路、Ｓｉ基板上の火炎堆積法による石英系
導波路、ＬｉＮｂＯ3基板上のＴｉ拡散導波路、化合物
半導体導波路、モノマーの選択的重合によるプラスチッ
ク導波路など全ての導波路の導波型デバイスである。
るので、適用できる導波型デバイスはガラス基板上のイ
オン交換導波路、Ｓｉ基板上の火炎堆積法による石英系
導波路、ＬｉＮｂＯ3基板上のＴｉ拡散導波路、化合物
半導体導波路、モノマーの選択的重合によるプラスチッ
ク導波路など全ての導波路の導波型デバイスである。
【００１５】
【作用】上記構成によれば、２波長で同一のモニタ比、
もしくは任意のモニタ比を実現できる。
もしくは任意のモニタ比を実現できる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の波長平坦化モニタ付導波型デ
バイスの実施例を示す平面図である。基板１は、イオン
交換に適したＮａおよびＫイオンを含有し、一部の酸素
をフッ素に置換して屈折率を下げた光学級のボロシリケ
ート系ガラス基板である。基板１に二段電界印加イオン
交換法で、図１に示すようなパターンの導波路を形成し
た。二段電界印加イオン交換法に関してはここでは詳細
な説明を省略するが、橋爪らが１９９１年電子情報通信
学会春季全国大会予稿集Ｃ−１８７で開示している。
バイスの実施例を示す平面図である。基板１は、イオン
交換に適したＮａおよびＫイオンを含有し、一部の酸素
をフッ素に置換して屈折率を下げた光学級のボロシリケ
ート系ガラス基板である。基板１に二段電界印加イオン
交換法で、図１に示すようなパターンの導波路を形成し
た。二段電界印加イオン交換法に関してはここでは詳細
な説明を省略するが、橋爪らが１９９１年電子情報通信
学会春季全国大会予稿集Ｃ−１８７で開示している。
【００１７】図１において、１はガラスの基板、１０は
入力導波路、２０は分岐部、１１は主導波路、１２はモ
ニタ導波路、３０は１×１６分岐導波路部、１３は曲が
り導波路、１４は方向性結合器部入力導波路、４０は方
向性結合器部、１５は結合導波路、１６はモニタ出力導
波路である。
入力導波路、２０は分岐部、１１は主導波路、１２はモ
ニタ導波路、３０は１×１６分岐導波路部、１３は曲が
り導波路、１４は方向性結合器部入力導波路、４０は方
向性結合器部、１５は結合導波路、１６はモニタ出力導
波路である。
【００１８】各導波路の近視野像（モードプロファイ
ル）は水平軸直径１０．１μｍ、垂直軸導波路９．２μ
ｍであり、単一モードファイバとの結合損失は０．１ｄ
Ｂ以下であった。
ル）は水平軸直径１０．１μｍ、垂直軸導波路９．２μ
ｍであり、単一モードファイバとの結合損失は０．１ｄ
Ｂ以下であった。
【００１９】主導波路１１は入力導波路１０と同一直線
上にあり、モニタ導波路１２と主導波路１１のなす角度
θは４度である。モニタ導波路のモニタ比ｍ（λ）は波
長１．３１μｍで４．２％、波長１．５５μｍで５．０
％であった。２つの波長でのモニタ比の比ｍ（λ２）／
ｍ（λ１）は１．１９であった。
上にあり、モニタ導波路１２と主導波路１１のなす角度
θは４度である。モニタ導波路のモニタ比ｍ（λ）は波
長１．３１μｍで４．２％、波長１．５５μｍで５．０
％であった。２つの波長でのモニタ比の比ｍ（λ２）／
ｍ（λ１）は１．１９であった。
【００２０】曲がり導波路１３の曲率半径は６０ｍｍで
あり、曲がりに起因する損失は０．０５ｄＢ以下に抑え
られている。
あり、曲がりに起因する損失は０．０５ｄＢ以下に抑え
られている。
【００２１】結合導波路１５は方向性結合器部入力導波
路１４から中心軸間隔で１５μｍのところにあり、両者
で方向性結合器部４０を構成する。方向性結合器４０の
結合長Ｌ（λ）は波長１．３１μｍで３．８ｍｍ、波長
１．５５μｍで２．２ｍｍであり、その比Ｌ（１．３
１）／Ｌ（１．５５）は１．７であった。
路１４から中心軸間隔で１５μｍのところにあり、両者
で方向性結合器部４０を構成する。方向性結合器４０の
結合長Ｌ（λ）は波長１．３１μｍで３．８ｍｍ、波長
１．５５μｍで２．２ｍｍであり、その比Ｌ（１．３
１）／Ｌ（１．５５）は１．７であった。
【００２２】方向性結合器部４０の結合導波路１５の長
さ（＝実効結合領域長）は７１０μｍであり、バーポー
トであるモニタ出力導波路１６の結合量は波長１．３１
μｍで９１．６％であり、波長１．５５μｍで７６．５
％であった。２つの波長での結合量の比は、１／１．１
９７であった。
さ（＝実効結合領域長）は７１０μｍであり、バーポー
トであるモニタ出力導波路１６の結合量は波長１．３１
μｍで９１．６％であり、波長１．５５μｍで７６．５
％であった。２つの波長での結合量の比は、１／１．１
９７であった。
【００２３】上述の実施例において、入力導波路１０中
を伝搬する光は分岐部２０で１×１６分岐部３０とモニ
タ導波路１２に分配される。モニタ導波路１２中の光は
方向性結合器部４０において、一部の光を結合導波路１
５に分配し残りの光がモニタ出力導波路１６に出力され
る。
を伝搬する光は分岐部２０で１×１６分岐部３０とモニ
タ導波路１２に分配される。モニタ導波路１２中の光は
方向性結合器部４０において、一部の光を結合導波路１
５に分配し残りの光がモニタ出力導波路１６に出力され
る。
【００２４】１×１６分岐部３０中の光は、１６本の各
出力導波路に分岐される。分岐部２０に起因する１×１
６分岐３０の見かけの損失増加は、波長１．３１μｍで
０．１９ｄＢ、波長１．５５μｍで０．２２ｄＢであ
り、両者の差は０．０４ｄＢ程度（１００：９９．２に
相当）に留まっている。
出力導波路に分岐される。分岐部２０に起因する１×１
６分岐３０の見かけの損失増加は、波長１．３１μｍで
０．１９ｄＢ、波長１．５５μｍで０．２２ｄＢであ
り、両者の差は０．０４ｄＢ程度（１００：９９．２に
相当）に留まっている。
【００２５】以上の実施例では、方向性結合器部４０に
結合導波路１５の長さは結合長以下であるようにした
が、結合長以上の長さであっても式（１）あるいは式
（１）のｃｏｓをｓｉｎに変えた式を満たせば原理的に
可能である。
結合導波路１５の長さは結合長以下であるようにした
が、結合長以上の長さであっても式（１）あるいは式
（１）のｃｏｓをｓｉｎに変えた式を満たせば原理的に
可能である。
【００２６】導波路パターンは実施例以外のものが種々
考えられる。また、モニタした光の取り出しをファイバ
で行ったが、フォトダイオードをモニタ出力導波路の端
面などに配置して受光させ、電気信号として光パワーレ
ベルの情報を取り出しもよい。
考えられる。また、モニタした光の取り出しをファイバ
で行ったが、フォトダイオードをモニタ出力導波路の端
面などに配置して受光させ、電気信号として光パワーレ
ベルの情報を取り出しもよい。
【００２７】
【発明の効果】前述の実施例において、モニタ出力導波
路１６に取り出されるモニタ比は、波長１．３１μｍで
４．２％×０．９１６より約３．８％であり、波長１．
５５μｍで５．０％×０．７６５より約３．８％であ
り、両波長でほぼ等しく４％±０．４％に収まってい
た。
路１６に取り出されるモニタ比は、波長１．３１μｍで
４．２％×０．９１６より約３．８％であり、波長１．
５５μｍで５．０％×０．７６５より約３．８％であ
り、両波長でほぼ等しく４％±０．４％に収まってい
た。
【００２８】その間の波長およびその近傍の波長（λ＝
１．２５〜１．６０μｍ）においても分岐比の変動は±
０．４％に収まっていた。従って、２つの波長λ１かつ
λ２に対し、モニタ比を実質上同一にすることが出来
た。
１．２５〜１．６０μｍ）においても分岐比の変動は±
０．４％に収まっていた。従って、２つの波長λ１かつ
λ２に対し、モニタ比を実質上同一にすることが出来
た。
【００２９】このように本発明によれば、２波長で同一
のモニタ比、もしくは任意のモニタ比を実現できる。
のモニタ比、もしくは任意のモニタ比を実現できる。
【図１】本発明の一実施例を示す平面図
【図２】ある波長（λ２）の結合長Ｌ（λ２）で規格化
した実効結合領域長ａ／Ｌ（λ２）と、２つの波長にお
けるモニタ比の比ｍ（λ２）／ｍ（λ１）の関係を、２
つの波長における結合長の比Ｌ（λ１）／Ｌ（λ２）を
パラメーターとして表したグラフ
した実効結合領域長ａ／Ｌ（λ２）と、２つの波長にお
けるモニタ比の比ｍ（λ２）／ｍ（λ１）の関係を、２
つの波長における結合長の比Ｌ（λ１）／Ｌ（λ２）を
パラメーターとして表したグラフ
１‥‥‥‥ガラス基板 １１‥‥‥‥主導波路 １２‥‥‥‥モニタ導波路 １５‥‥‥‥結合導波路 ２０‥‥‥‥分岐部 ３０‥‥‥‥１×１６分岐部 ４０‥‥‥‥方向性結合器部
Claims (1)
- 【請求項１】基板に形成した入力導波路と、該入力導波
路に結合された不等分岐比分岐器と、該不等分岐比分岐
器の一つの出力導波路に結合された方向性結合器と、該
方向性結合器の一つの出力導波路に結合されたモニタ導
波路と、該不等分岐比分岐器の他方の出力導波路に結合
された主導波型デバイスからなる波長平坦化モニタ付導
波型デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32744491A JPH05164924A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 波長平坦化モニタ付導波型デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32744491A JPH05164924A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 波長平坦化モニタ付導波型デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164924A true JPH05164924A (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=18199240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32744491A Pending JPH05164924A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 波長平坦化モニタ付導波型デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05164924A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4878751A (en) * | 1985-01-21 | 1989-11-07 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Camera system |
| KR100310086B1 (ko) * | 1998-11-17 | 2002-11-27 | 삼성전자 주식회사 | 광결합기및그제작방법 |
| KR100513013B1 (ko) * | 2002-07-09 | 2005-09-05 | 삼성전자주식회사 | 광파워 분할기 |
| KR100509511B1 (ko) * | 1997-11-06 | 2005-11-08 | 삼성전자주식회사 | 집적광학광파워분할기및그제조방법 |
| EP2950464A4 (en) * | 2013-05-24 | 2015-12-23 | Huawei Tech Co Ltd | BRANCHED OPTICAL ARRANGEMENT, PASSIVE OPTICAL NETWORK AND OPTICAL TRANSMISSION PROCESS |
-
1991
- 1991-12-11 JP JP32744491A patent/JPH05164924A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2016516218A (ja) * | 2013-05-24 | 2016-06-02 | ▲ホア▼▲ウェイ▼技術有限公司Ｈｕａｗｅｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 光分岐アセンブリ、受動光ネットワーク、および光送信方法 |
| US9791628B2 (en) | 2013-05-24 | 2017-10-17 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Optical branching assembly, passive optical network, and optical transmission method |
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