JPH087294B2 - 導波路型光合分波器 - Google Patents
導波路型光合分波器Info
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- JPH087294B2 JPH087294B2 JP63108351A JP10835188A JPH087294B2 JP H087294 B2 JPH087294 B2 JP H087294B2 JP 63108351 A JP63108351 A JP 63108351A JP 10835188 A JP10835188 A JP 10835188A JP H087294 B2 JPH087294 B2 JP H087294B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光周波数多重伝送の光合波および光分波に適
した導波路型光合分波器に関するものである。
した導波路型光合分波器に関するものである。
［従来の技術］ 一つの波長領域に50波以上の光信号を波長多重化する
光周波数分割多重（FDM）伝送が将来の光通信方式とし
て期待されている。このFDM伝送では、GHzオーダの光波
を低損失で合分波可能な光合分波器の開発が不可欠であ
る。この光合分波器として、第５図に示す周期型分波器
（マッハツェンダ合分波器）が検討されている（特開昭
61−80109,あるいは宮内、山本：通信用マイクロ波回
路、PP.91−93、コロナ社発行、昭和56年10月20日初版
発行）。これは２個の光方向性結合器10,20の端子間を
２本の光導波路1,2で結合し、その光導波路の長さl1,l2
の相対長を違えておくと、この２本の光導波路1,2に同
一の信号が通過するとき位相の相反する周波数の信号が
互いに打ち消され、位相の一致する周波数の信号が強調
される。したがって、この周波数を入力光信号の周波数
に合わせることにより、光合分波器を構成するものであ
る。
光周波数分割多重（FDM）伝送が将来の光通信方式とし
て期待されている。このFDM伝送では、GHzオーダの光波
を低損失で合分波可能な光合分波器の開発が不可欠であ
る。この光合分波器として、第５図に示す周期型分波器
（マッハツェンダ合分波器）が検討されている（特開昭
61−80109,あるいは宮内、山本：通信用マイクロ波回
路、PP.91−93、コロナ社発行、昭和56年10月20日初版
発行）。これは２個の光方向性結合器10,20の端子間を
２本の光導波路1,2で結合し、その光導波路の長さl1,l2
の相対長を違えておくと、この２本の光導波路1,2に同
一の信号が通過するとき位相の相反する周波数の信号が
互いに打ち消され、位相の一致する周波数の信号が強調
される。したがって、この周波数を入力光信号の周波数
に合わせることにより、光合分波器を構成するものであ
る。
すなわち、方向性結合器10の入力端子11にυ１＝sin
ωｔの信号が入射したとし、かつ方向性結合器10,20の
結合係数をＴとして分波器の出力υ01,υ02を求める
と、方向性結合器10の出力端子13,14に現われる信号
は、 υ11＝T sinωｔ （1,1） υ21＝T sin（ωｔ＋π/2）＝T cosωｔ （1,2） 導波路1,2の出力端子21,22では導波路の長さl1,l2だけ
位相がずれて、 υ12＝T sin（ωｔ＋βl1） （1,3） υ22＝T cos（ωｔ＋βl2） （1,4） 方向性結合器20には入力端子21,22に上記υ12,υ22が加
わるので、その出力端子23,24に得られる信号は、 ただし、 n:光導波路の屈折率 f:光の周波数 C:真空中の光速 l1,l2:光導波路の長さ で表される。ここで、 すなわち、10および20を3dBの方向性結合器とすると、
式（1,5）および式（1,6）は次式で表される。
ωｔの信号が入射したとし、かつ方向性結合器10,20の
結合係数をＴとして分波器の出力υ01,υ02を求める
と、方向性結合器10の出力端子13,14に現われる信号
は、 υ11＝T sinωｔ （1,1） υ21＝T sin（ωｔ＋π/2）＝T cosωｔ （1,2） 導波路1,2の出力端子21,22では導波路の長さl1,l2だけ
位相がずれて、 υ12＝T sin（ωｔ＋βl1） （1,3） υ22＝T cos（ωｔ＋βl2） （1,4） 方向性結合器20には入力端子21,22に上記υ12,υ22が加
わるので、その出力端子23,24に得られる信号は、 ただし、 n:光導波路の屈折率 f:光の周波数 C:真空中の光速 l1,l2:光導波路の長さ で表される。ここで、 すなわち、10および20を3dBの方向性結合器とすると、
式（1,5）および式（1,6）は次式で表される。
そこで、方向性結合器10の入力端子11に次式で示すf
01,f02の光周波数の信号が入力した場合には、 式（1,11），（1,12）を式（1,9），（1,10）に代入
してわかるように、ｆ＝f01の光周波数の信号は下側の
出力端子24にはお互いに打ち消し合って出力されず、上
側の出力端子23に出力される。
01,f02の光周波数の信号が入力した場合には、 式（1,11），（1,12）を式（1,9），（1,10）に代入
してわかるように、ｆ＝f01の光周波数の信号は下側の
出力端子24にはお互いに打ち消し合って出力されず、上
側の出力端子23に出力される。
一方、ｆ＝f02の光周波数の信号は上側の出力端子23
には打ち消し合って出力されず、下側の出力端子24側に
相加し合って出力される。
には打ち消し合って出力されず、下側の出力端子24側に
相加し合って出力される。
以上のような作用により、f01,f02の光周波数の信号
が分波される。
が分波される。
上記光分波器は２つの光周波数の信号を分波する場合
であるが、４つの光周波数f1〜f4の信号を分波する場合
には、第６図に示すように、６個の方向性結合器10〜60
が用いられる。第６図の光分波器は、方向性結合器20の
一方の出力端子23に方向性結合器30,40の縦続回路を、
他方の出力端子24に方向性結合器50,60の縦続回路を接
続し、方向性結合器40から光周波数f1とf3の信号を、方
向性結合器60から光周波数f2,f4の信号を分波して取り
出すものである。
であるが、４つの光周波数f1〜f4の信号を分波する場合
には、第６図に示すように、６個の方向性結合器10〜60
が用いられる。第６図の光分波器は、方向性結合器20の
一方の出力端子23に方向性結合器30,40の縦続回路を、
他方の出力端子24に方向性結合器50,60の縦続回路を接
続し、方向性結合器40から光周波数f1とf3の信号を、方
向性結合器60から光周波数f2,f4の信号を分波して取り
出すものである。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、第５図および第６図に用いる方向性結合器
は、２つの光導波路が結合している結合部の長さが5mm
前後、結合部の前後の入、出力導波路の長さが約10mm近
くもあり、結局、１個の方向性結合器のＸ方向（第５
図）の長さは15mm程度になる。それに対して導波路の幅
は10μｍ前後、導波路と導波路の間隔も数μｍのため、
Ｙ方向の幅は0.2mm以下となり、非常に細長い構造であ
る。しかも第５図の構成は方向性結合器を２個縦続接続
しており、さらに第６図の構成は方向性結合器を４個縦
続接続しているため、極めて細長い寸法構造の光デバイ
スとなる。
は、２つの光導波路が結合している結合部の長さが5mm
前後、結合部の前後の入、出力導波路の長さが約10mm近
くもあり、結局、１個の方向性結合器のＸ方向（第５
図）の長さは15mm程度になる。それに対して導波路の幅
は10μｍ前後、導波路と導波路の間隔も数μｍのため、
Ｙ方向の幅は0.2mm以下となり、非常に細長い構造であ
る。しかも第５図の構成は方向性結合器を２個縦続接続
しており、さらに第６図の構成は方向性結合器を４個縦
続接続しているため、極めて細長い寸法構造の光デバイ
スとなる。
そのため、上記光分波器を導波路型のモノリシック構
造に作る場合に、ホトリソグラフィ、エッチングなどの
導波路のパターニング工程時における面内露光の不均一
性、ドライエッチングの面内不均一性などによって、面
内でのパターン寸法の製造偏差が非常に大きくなる。こ
の寸法偏差はそれぞれの方向性結合器の結合係数に偏差
を生じさせる。この結合係数の偏差は過剰損失の増大、
漏洩減衰量の低減をもたらすために、この種、周期型分
波器の致命的な問題点となる。
造に作る場合に、ホトリソグラフィ、エッチングなどの
導波路のパターニング工程時における面内露光の不均一
性、ドライエッチングの面内不均一性などによって、面
内でのパターン寸法の製造偏差が非常に大きくなる。こ
の寸法偏差はそれぞれの方向性結合器の結合係数に偏差
を生じさせる。この結合係数の偏差は過剰損失の増大、
漏洩減衰量の低減をもたらすために、この種、周期型分
波器の致命的な問題点となる。
また、上記の如く非常に細長い寸法構造のため、導波
路型構造で作る場合にはホトリソグラフィ用のホトマス
クが数枚も必要となり、大幅なコスト高につながる。さ
らに、その場合には基板が非常に細長くなるので、基板
の反りが生じたり、パッケージ化の際に不要なストレス
の発生や破断の原因にもなる。また取扱いにくい、生産
性の低下を招く、などの問題点もある。
路型構造で作る場合にはホトリソグラフィ用のホトマス
クが数枚も必要となり、大幅なコスト高につながる。さ
らに、その場合には基板が非常に細長くなるので、基板
の反りが生じたり、パッケージ化の際に不要なストレス
の発生や破断の原因にもなる。また取扱いにくい、生産
性の低下を招く、などの問題点もある。
本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決さ
せることのできる導波路型光合分波器を提供することに
ある。
せることのできる導波路型光合分波器を提供することに
ある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の導波路型光合分波器は、導波路を構成する基
板に、２入力、２出力からなる方向性結合器を方向性結
合器の長さ方向に対して直角方向にすべて並列に配置さ
せ、第１の方向性結合器の２出力端子と第２の方向性結
合器の２入力端子との間を光路長差をもつように導波路
で接続したものを基本構成とし、この基本構成を増設さ
せるために、第２の方向性結合器の２出力端子のうちの
相違する端子に第３および第４の方向性結合器の入力端
子の一つを接続させ、第３の方向性結合器に対しては第
５の方向性結合器を第４の方向性結合器に対しては第６
の方向性結合器を光路長差をもつように導波路で接続し
て基本構成を増設させ、光周波数の異なる４つの信号の
分波あるいは合波又は合分波を可能にしたものである。
板に、２入力、２出力からなる方向性結合器を方向性結
合器の長さ方向に対して直角方向にすべて並列に配置さ
せ、第１の方向性結合器の２出力端子と第２の方向性結
合器の２入力端子との間を光路長差をもつように導波路
で接続したものを基本構成とし、この基本構成を増設さ
せるために、第２の方向性結合器の２出力端子のうちの
相違する端子に第３および第４の方向性結合器の入力端
子の一つを接続させ、第３の方向性結合器に対しては第
５の方向性結合器を第４の方向性結合器に対しては第６
の方向性結合器を光路長差をもつように導波路で接続し
て基本構成を増設させ、光周波数の異なる４つの信号の
分波あるいは合波又は合分波を可能にしたものである。
上記基本構成に方向性結合器を増設することにより光
周波数の異なった多数の信号を分波あるいは合波でき
る。
周波数の異なった多数の信号を分波あるいは合波でき
る。
方向性結合器間の導波路の付近に光路長差を調節でき
るように薄膜ヒータを設け、該ヒータに電圧を印加でき
るようにしたり、あるいは方向性結合器間の導波路の途
中にリング型共振器を結合させることができる。
るように薄膜ヒータを設け、該ヒータに電圧を印加でき
るようにしたり、あるいは方向性結合器間の導波路の途
中にリング型共振器を結合させることができる。
［作用］ 上記方向性結合器の並列配置により、導波路基板のＸ
方向およびＹ方向の寸法のバランスのとれた構成が可能
となり、低過剰損失、高漏話減衰特性を得ることができ
る。この構成は導波路型のモノリシック光分波器を実現
させる上で極めて有効であり、また大量生産性にも適し
ている。
方向およびＹ方向の寸法のバランスのとれた構成が可能
となり、低過剰損失、高漏話減衰特性を得ることができ
る。この構成は導波路型のモノリシック光分波器を実現
させる上で極めて有効であり、また大量生産性にも適し
ている。
薄膜ヒータは方向性結合器間の導波路を加温して、そ
の屈折率を変化させ、光路長差を調節して、所望の光周
波数の信号を合分波器に出力させる。また、方向性結合
器間の導波路の途中に結合させたリング型共振器は光周
波数の選択性を高める。
の屈折率を変化させ、光路長差を調節して、所望の光周
波数の信号を合分波器に出力させる。また、方向性結合
器間の導波路の途中に結合させたリング型共振器は光周
波数の選択性を高める。
［実施例］ 以下、図示の実施例について述べる。
第１図に本発明の導波路型光分波器あるいは光合波器
の第１の実施例を示す。
の第１の実施例を示す。
同図において、光周波数f1,f2,f3,f4の信号の進む方
向を実線と点線で示してあり、実線は光分波器として作
用する場合を、点線は光合波器として作用する場合を示
す。実線と点線を組み合わせて使えば光合分波器として
作用することになる。方向性結合器10,20,30,40,50,60
を並列に配置させたことがこの発明の特徴である。これ
らの方向性結合器は入力端子の一つから入射した光信号
を２つの出力端子へ等分配するように構成されたもので
あり、これらは従来の方向性結合器と同一のものであ
る。
向を実線と点線で示してあり、実線は光分波器として作
用する場合を、点線は光合波器として作用する場合を示
す。実線と点線を組み合わせて使えば光合分波器として
作用することになる。方向性結合器10,20,30,40,50,60
を並列に配置させたことがこの発明の特徴である。これ
らの方向性結合器は入力端子の一つから入射した光信号
を２つの出力端子へ等分配するように構成されたもので
あり、これらは従来の方向性結合器と同一のものであ
る。
詳述するに、第１図において、中央に第１の機能ステ
ージを構成する２つの方向性結合器10,20が並設され、
その第１の方向性結合器10の２つの出力端子13,14と第
２の方向性結合器20の２つの入力端子21,22との間は、
光路長差をもつ長さl1,l2の光導波路1,2で接続されてい
る。このように２つの方向性結合器を並設し、且つ光路
長差をもつように縦続接続した構成が、１つの機能ステ
ージを構成する基本構成単位となる。
ージを構成する２つの方向性結合器10,20が並設され、
その第１の方向性結合器10の２つの出力端子13,14と第
２の方向性結合器20の２つの入力端子21,22との間は、
光路長差をもつ長さl1,l2の光導波路1,2で接続されてい
る。このように２つの方向性結合器を並設し、且つ光路
長差をもつように縦続接続した構成が、１つの機能ステ
ージを構成する基本構成単位となる。
上記第１の機能ステージを構成する方向性結合器10,2
0の両側には、それぞれ２つの方向性結合器30,40と50,6
0とが並列に配設されており、それぞれ第２、第３の機
能ステージを形づくっている。この第２の機能ステージ
および第３の機能ステージにおいて、方向性結合器30の
２出力端子33,34と方向性結合器40の２入力端子41,42と
の間は長さl3,l4の光導波路3,4で接続され、方向性結合
器50の２出力端子53,54と方向性結合器60の２入力端子6
1,62との間は長さl5,l6の光導波路5,6で接続されてい
る。これら第２、第３の機能ステージを構成している方
向性結合器30〜60は、第１の機能ステージとの接続距離
をできるだけ短くするため、残りの端子が、方向性結合
器20の出力端子23,24と同じ側となるように配置され
る。また、第１の機能ステージの方向性結合器20の出力
端子23,24に対し最も近い位置を占める端子、すなわ
ち、方向性結合器30の内側の端子31と方向性結合器50の
内側の端子51とを、それぞれ第２の機能ステージおよび
第３の機能ステージの入力端子としている。そして、こ
の方向性結合器30,50の入力端子31,51を、方向性結合器
20の出力端子23,24のうち近い側に位置するものと、光
導波路7,8で接続している。
0の両側には、それぞれ２つの方向性結合器30,40と50,6
0とが並列に配設されており、それぞれ第２、第３の機
能ステージを形づくっている。この第２の機能ステージ
および第３の機能ステージにおいて、方向性結合器30の
２出力端子33,34と方向性結合器40の２入力端子41,42と
の間は長さl3,l4の光導波路3,4で接続され、方向性結合
器50の２出力端子53,54と方向性結合器60の２入力端子6
1,62との間は長さl5,l6の光導波路5,6で接続されてい
る。これら第２、第３の機能ステージを構成している方
向性結合器30〜60は、第１の機能ステージとの接続距離
をできるだけ短くするため、残りの端子が、方向性結合
器20の出力端子23,24と同じ側となるように配置され
る。また、第１の機能ステージの方向性結合器20の出力
端子23,24に対し最も近い位置を占める端子、すなわ
ち、方向性結合器30の内側の端子31と方向性結合器50の
内側の端子51とを、それぞれ第２の機能ステージおよび
第３の機能ステージの入力端子としている。そして、こ
の方向性結合器30,50の入力端子31,51を、方向性結合器
20の出力端子23,24のうち近い側に位置するものと、光
導波路7,8で接続している。
次に上記構成の動作について説明する。
全体としての動作の概要は、11の端子に入射した光周
波数f1,f2,f3,f4の信号がそれぞれ分波されて、出力端
子43にf1、44にf3、64にf2、そちて63にf4の光周波数の
信号を出力するものである。
波数f1,f2,f3,f4の信号がそれぞれ分波されて、出力端
子43にf1、44にf3、64にf2、そちて63にf4の光周波数の
信号を出力するものである。
まず第１の機能ステージにおいて、端子14−端子22間
と端子13−端子21間の光路長差をl1−l2にとることによ
り、光周波数f1,f3の信号は方向性結合器20の出力端子2
3に出力され、入力端子31を通して第２の機能ステージ
の方向性結合器30に導かれる。一方、光周波数f2,f4の
信号は方向性結合器20の出力端子24に出力され、入力端
子51を通して第３の機能ステージの方向性結合器50に導
かれる。
と端子13−端子21間の光路長差をl1−l2にとることによ
り、光周波数f1,f3の信号は方向性結合器20の出力端子2
3に出力され、入力端子31を通して第２の機能ステージ
の方向性結合器30に導かれる。一方、光周波数f2,f4の
信号は方向性結合器20の出力端子24に出力され、入力端
子51を通して第３の機能ステージの方向性結合器50に導
かれる。
上記第２の機能ステージに導かれた光周波数f1,f3の
信号は、第２の機能ステージの端子33−端子41間と端子
34−端子42間の光路長差をl3−l5にとることにより、光
周波数f1とf3の信号が分波され、f1の信号は端子43へ、
f3の信号は端子44へそれぞれ分波される。一方、上記第
３の機能ステージに導かれた光周波数f2,f4の信号は、
第３の機能ステージの端子53−端子61間と端子54−端子
62間の光路長差をl5−l6にとることにより、光周波数f2
とf4の信号が分波され、f2の信号は端子64へ、f4の信号
は端子63へそれぞれ分波される。
信号は、第２の機能ステージの端子33−端子41間と端子
34−端子42間の光路長差をl3−l5にとることにより、光
周波数f1とf3の信号が分波され、f1の信号は端子43へ、
f3の信号は端子44へそれぞれ分波される。一方、上記第
３の機能ステージに導かれた光周波数f2,f4の信号は、
第３の機能ステージの端子53−端子61間と端子54−端子
62間の光路長差をl5−l6にとることにより、光周波数f2
とf4の信号が分波され、f2の信号は端子64へ、f4の信号
は端子63へそれぞれ分波される。
合波器として用いる場合は第２、第３の機能ステージ
の端子43,44,64,63より、それぞれf1,f3,f2,f4の光周波
数の信号を入射させればよく、これにより第１の機能ス
テージの端子11からこれらの信号が合波してとりだされ
る。
の端子43,44,64,63より、それぞれf1,f3,f2,f4の光周波
数の信号を入射させればよく、これにより第１の機能ス
テージの端子11からこれらの信号が合波してとりだされ
る。
ここで、各機能ステージ中の曲線導波路および各機能
ステージ間を結ぶ曲線導波路、具体的には、端子13から
21、端子14から22、端子23から31、端子24から51、端子
33から41、端子34から42、端子53から61および端子54か
ら62までの曲線導波路は、この湾曲部での放射損失をで
きるだけ小さくするために、曲率半径ｒをｒ＜（2anc/
Δｎ）に選ぶのが好ましい。ただし、ncは光導波路のク
ラッド部の屈折率、Δｎは光導波路のコア部とクラッド
部の比屈折率差、ａは光導波路のコア部の幅である。
ステージ間を結ぶ曲線導波路、具体的には、端子13から
21、端子14から22、端子23から31、端子24から51、端子
33から41、端子34から42、端子53から61および端子54か
ら62までの曲線導波路は、この湾曲部での放射損失をで
きるだけ小さくするために、曲率半径ｒをｒ＜（2anc/
Δｎ）に選ぶのが好ましい。ただし、ncは光導波路のク
ラッド部の屈折率、Δｎは光導波路のコア部とクラッド
部の比屈折率差、ａは光導波路のコア部の幅である。
第２図は、本発明の光合分波器の別の実施例を示した
ものである。これは第１図の場合と同様に４つの光周波
数f1,f2,f3,f4を分波する光分波器であり、動作も第１
図の場合と同様である。第１図との違いは、第1,第2,第
３の機能ステージの入力端子11,31,51をすべて同一側に
備えると共に、光導波路1,2の長さl1,l2をそれぞれ短く
し、その代りに反対側に位置する光分波器入力端子110
から方向性結合器10の入力端子11までを光導波路９で接
続してその長さを長くした構成となっている点にある。
ものである。これは第１図の場合と同様に４つの光周波
数f1,f2,f3,f4を分波する光分波器であり、動作も第１
図の場合と同様である。第１図との違いは、第1,第2,第
３の機能ステージの入力端子11,31,51をすべて同一側に
備えると共に、光導波路1,2の長さl1,l2をそれぞれ短く
し、その代りに反対側に位置する光分波器入力端子110
から方向性結合器10の入力端子11までを光導波路９で接
続してその長さを長くした構成となっている点にある。
71,72,73は光導波路1,3,5を加温するための薄膜ヒー
タであり、それぞれの可変電圧源81,82,83と接続され、
その電圧V12,V34,V56によって温度が調節されるように
なっている。これらの薄膜ヒータ71,72,73は、l1とl2光
路長差、l3とl4の光路長差、l5とl6の光路長差をそれぞ
れ上記電圧V12,V34,V56によって調節し、所望の光周波
数f1,f2,f3,f4がそれぞれの出力端子43,64,44,63に出力
されるようにしたものである。すなわち、可変電圧源8
1,82,83の電圧を変えることによって光導波路1,3,5の温
度が変えられ、それによって光導波路1,3,5の屈折率が
変化し、等価的に導波路1,3,5の長さが変えられること
を利用したものである。
タであり、それぞれの可変電圧源81,82,83と接続され、
その電圧V12,V34,V56によって温度が調節されるように
なっている。これらの薄膜ヒータ71,72,73は、l1とl2光
路長差、l3とl4の光路長差、l5とl6の光路長差をそれぞ
れ上記電圧V12,V34,V56によって調節し、所望の光周波
数f1,f2,f3,f4がそれぞれの出力端子43,64,44,63に出力
されるようにしたものである。すなわち、可変電圧源8
1,82,83の電圧を変えることによって光導波路1,3,5の温
度が変えられ、それによって光導波路1,3,5の屈折率が
変化し、等価的に導波路1,3,5の長さが変えられること
を利用したものである。
上記第２図の構成では、薄膜ヒータ、電圧印加端子を
すべて同じ左側に揃えることができるので、作成が容易
であり、またパッケージに実装した場合の操作性が良
い。また、これらは光周波数の信号の出力端子と反対側
にあるので、実装、取扱いが容易である。
すべて同じ左側に揃えることができるので、作成が容易
であり、またパッケージに実装した場合の操作性が良
い。また、これらは光周波数の信号の出力端子と反対側
にあるので、実装、取扱いが容易である。
第３図は本発明の光分波器の別の実施例を示したもの
である。これは第２図の構成を変形したものである。す
なわち、第２図における光分波器の入力端子110から第
１の方向性結合器10の入力端子11までの光導波路９の長
さをできる限り短くして伝送損失を低減するために、第
３図の如く、光分波器入力端子110を方向性結合器10の
入力端子11と同一側とし、端子110から11までの光導波
路９と、第１の機能ステージの出力端子23から第２の機
能ステージの入力端子31までの光導波路７とを、90で示
すように直交させたものである。このように、２つの光
導波路7,9を十字型に構成して直交導波路とした場合、
その２つの光導波路間の信号のクロストークは極めて小
さいことが周知であるので、第３図のように構成しても
光分波器入力端子110に入射した光周波数f1,f2,f3,f4の
信号が、第１の機能ステージの出力端子23の光導波路７
から第１の機能ステージの入力端子31の光導波路９に漏
洩することはほとんどない。
である。これは第２図の構成を変形したものである。す
なわち、第２図における光分波器の入力端子110から第
１の方向性結合器10の入力端子11までの光導波路９の長
さをできる限り短くして伝送損失を低減するために、第
３図の如く、光分波器入力端子110を方向性結合器10の
入力端子11と同一側とし、端子110から11までの光導波
路９と、第１の機能ステージの出力端子23から第２の機
能ステージの入力端子31までの光導波路７とを、90で示
すように直交させたものである。このように、２つの光
導波路7,9を十字型に構成して直交導波路とした場合、
その２つの光導波路間の信号のクロストークは極めて小
さいことが周知であるので、第３図のように構成しても
光分波器入力端子110に入射した光周波数f1,f2,f3,f4の
信号が、第１の機能ステージの出力端子23の光導波路７
から第１の機能ステージの入力端子31の光導波路９に漏
洩することはほとんどない。
第４図は本発明の光分波器のさらに別の実施例を示し
たものである。これは、第３図の構成における光伝送路
1,3,5の途中のリング型共振器91,92,93を結合させるこ
とにより、より光周波数の選択性を高めるようにしたも
のである。その結果、光周波数f1とf3の間、f2とf4の
間、f1,f3,f2,f4の間のクロストークをより小さくする
ことが可能となる。リング共振器91,92,93の共振器長l
r1,lr2,lr3は次式のように選ばれる。
たものである。これは、第３図の構成における光伝送路
1,3,5の途中のリング型共振器91,92,93を結合させるこ
とにより、より光周波数の選択性を高めるようにしたも
のである。その結果、光周波数f1とf3の間、f2とf4の
間、f1,f3,f2,f4の間のクロストークをより小さくする
ことが可能となる。リング共振器91,92,93の共振器長l
r1,lr2,lr3は次式のように選ばれる。
上記のように、本発明の光分波器、光合波器あるいは
光合分波器は、方向性結合器をすべて並列に配置させて
いるので、長さ×幅:30mm×30mmの基板（例えばSi、SiO
2）上に十分収めることができる。これは、従来の構成
の下では長さ×幅が120mm×10mmというように、非常に
細長い寸法構造となることと対照的である。
光合分波器は、方向性結合器をすべて並列に配置させて
いるので、長さ×幅:30mm×30mmの基板（例えばSi、SiO
2）上に十分収めることができる。これは、従来の構成
の下では長さ×幅が120mm×10mmというように、非常に
細長い寸法構造となることと対照的である。
以上好ましい実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではない。まず、方向性結合
器や方向性結合器間を接続する伝送路構造としては埋込
み型、リッジ型、チャネル型、装荷型などいずれでも良
く、またこれらの組み合わせでもよい。さらに、光周波
数が４つの場合についてしか述べなかったが、光分波用
の周波数の数Ｍは、 Ｍ＝2P ただし、Ｐ＝1,2,3…… で示される如く、８波、16波、……などであっても、同
様に機能ステージの数を増加させることにより、所望の
光合分波器を構成することが可能である。
記実施例に限定されるものではない。まず、方向性結合
器や方向性結合器間を接続する伝送路構造としては埋込
み型、リッジ型、チャネル型、装荷型などいずれでも良
く、またこれらの組み合わせでもよい。さらに、光周波
数が４つの場合についてしか述べなかったが、光分波用
の周波数の数Ｍは、 Ｍ＝2P ただし、Ｐ＝1,2,3…… で示される如く、８波、16波、……などであっても、同
様に機能ステージの数を増加させることにより、所望の
光合分波器を構成することが可能である。
［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に記載するような効果を奏する。
以下に記載するような効果を奏する。
方向性結合器をすべて並列に配置させることにより、
導波路型のモノリシック構成の光合分波器を、長さ方向
および幅方向に関し、寸法サイズのバランスをとること
ができる。本発明のモノリシック光合分波器は、例えば
30mm角のSi基板上に構成することができるが、従来の構
成では120mm×10mmの基板寸法となり、このように非常
に細長い基板に構成した場合には、半導体プロセスによ
り光導波路膜形成、光導波路のホトリソグラフィ、ドラ
イエッチングによるパターニング時における光導波路寸
法の偏差が大きくなり、過剰損失の増大、漏話減衰量の
低減を招く。本発明の場合にはこのような問題点はほと
んど生じない。
導波路型のモノリシック構成の光合分波器を、長さ方向
および幅方向に関し、寸法サイズのバランスをとること
ができる。本発明のモノリシック光合分波器は、例えば
30mm角のSi基板上に構成することができるが、従来の構
成では120mm×10mmの基板寸法となり、このように非常
に細長い基板に構成した場合には、半導体プロセスによ
り光導波路膜形成、光導波路のホトリソグラフィ、ドラ
イエッチングによるパターニング時における光導波路寸
法の偏差が大きくなり、過剰損失の増大、漏話減衰量の
低減を招く。本発明の場合にはこのような問題点はほと
んど生じない。
また、本発明の光合分波器は大量生産性に適した構成
であり、また取扱い、実装上も容易である。また、ホト
リソグラフィ用のホトマスクも従来の場合には３枚程度
必要であるのに対して、本発明の場合には１枚でよいの
で、この面からも本発明の光合分波器は低コスト化を図
ることができる。
であり、また取扱い、実装上も容易である。また、ホト
リソグラフィ用のホトマスクも従来の場合には３枚程度
必要であるのに対して、本発明の場合には１枚でよいの
で、この面からも本発明の光合分波器は低コスト化を図
ることができる。
請求項２の光合分波器では、薄膜ヒータにより方向性
結合器間の導波路を加温して伝送路の屈折率を変化さ
せ、光路長差を調節するので、所望の光周波数の信号が
合分波器の出力に得られる。
結合器間の導波路を加温して伝送路の屈折率を変化さ
せ、光路長差を調節するので、所望の光周波数の信号が
合分波器の出力に得られる。
請求項３の光合分波器は、リング型共振器を方向性結
合器間の伝送路の途中に結合させているので、光周波数
の選択性を高めることができる。
合器間の伝送路の途中に結合させているので、光周波数
の選択性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の導波路型光合分波器の実施例を示す
図、第２図、第３図および第４図はそれぞれ本発明導波
路型光合分波器の他の実施例を示す図、第５図は従来の
２周波数分波用分波器の原理図、第６図は従来の４周波
数分波用分波器の構成図である。 図中、10,20,30,40,50,60は方向性結合器、１〜９は光
導波路、71,72,73は薄膜ヒータ、81,82,83は可変電圧
源、91,92,93はリング共振器を示す。
図、第２図、第３図および第４図はそれぞれ本発明導波
路型光合分波器の他の実施例を示す図、第５図は従来の
２周波数分波用分波器の原理図、第６図は従来の４周波
数分波用分波器の構成図である。 図中、10,20,30,40,50,60は方向性結合器、１〜９は光
導波路、71,72,73は薄膜ヒータ、81,82,83は可変電圧
源、91,92,93はリング共振器を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】導波路を構成する基板に、２入力、２出力
からなる方向性結合器を方向性結合器の長さ方向に対し
て直角方向にすべて並列に配置させ、第１の方向性結合
器の２出力端子と第２の方向性結合器の２入力端子との
間を光路長差をもつように導波路で接続したものを基本
構成とし、第２の方向性結合器の２出力端子のうちの相
違する端子に第３および第４の方向性結合器の入力端子
の一つを接続させ、第３の方向性結合器に対しては第５
の方向性結合器を第４の方向性結合器に対しては第６の
方向性結合器を光路長差をもつように導波路で接続して
基本構成を増設させ、光周波数の異なる４つの信号の分
波あるいは合波又は合分波を行うよう構成されたことを
特徴とする導波路型光合分波器。 - 【請求項２】方向性結合器間の導波路の付近に光路長差
を調節できるように薄膜ヒータを設け、該ヒータに電圧
を印加できるように構成されたことを特徴とする請求項
１記載の導波路型光合分波器。 - 【請求項３】方向性結合器間の導波路の途中にリング型
共振器を結合させて構成されたことを特徴とする請求項
１記載の導波路型光合分波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63108351A JPH087294B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 導波路型光合分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63108351A JPH087294B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 導波路型光合分波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01277806A JPH01277806A (ja) | 1989-11-08 |
| JPH087294B2 true JPH087294B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=14482508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63108351A Expired - Fee Related JPH087294B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-04-30 | 導波路型光合分波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087294B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3802838B2 (ja) * | 2001-05-30 | 2006-07-26 | 古河電気工業株式会社 | 光合分波器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6138907A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-02-25 | ザ・ボ−ド・オブ・トラステイ−ズ・オブ・ザ・レランド・スタンフオ−ド・ジユニア・ユニバ−シテイ | フアイバ光学フイルタ |
| GB8513771D0 (en) * | 1985-05-31 | 1985-07-03 | Gen Electric Co Plc | Tunable optical fibre filters |
-
1988
- 1988-04-30 JP JP63108351A patent/JPH087294B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01277806A (ja) | 1989-11-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |