JPH11174268A - 光機能素子 - Google Patents
光機能素子Info
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- JPH11174268A JPH11174268A JP9344608A JP34460897A JPH11174268A JP H11174268 A JPH11174268 A JP H11174268A JP 9344608 A JP9344608 A JP 9344608A JP 34460897 A JP34460897 A JP 34460897A JP H11174268 A JPH11174268 A JP H11174268A
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡易な構成で、しかも集積型の光アイソレー
タや波長分波器を構成することが可能な光機能素子を得
る。 【解決手段】 光の強度に応じてその屈折率が変化する
媒質と、前記媒質内を互いに逆方向に伝搬する異なる周
波数ω1 及びω2 の第一及び第二の光波と、これらの光
波の干渉により前記媒質内に形成される屈折率分布の波
による動的回折格子から構成され、前記媒質内に伝搬さ
れる第三の光波の向きに応じて第三の光波は前記動的回
折格子により反射され、伝搬特性に異方性が生じ、光ア
イソレータとして機能する光機能素子が得られる。
タや波長分波器を構成することが可能な光機能素子を得
る。 【解決手段】 光の強度に応じてその屈折率が変化する
媒質と、前記媒質内を互いに逆方向に伝搬する異なる周
波数ω1 及びω2 の第一及び第二の光波と、これらの光
波の干渉により前記媒質内に形成される屈折率分布の波
による動的回折格子から構成され、前記媒質内に伝搬さ
れる第三の光波の向きに応じて第三の光波は前記動的回
折格子により反射され、伝搬特性に異方性が生じ、光ア
イソレータとして機能する光機能素子が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光機能素子に関し、
特に光ファイバ通信システムなどに用いる光アイソレー
タあるいは波長分波器に適用可能で、かつ集積化が可能
な光機能素子に関する。
特に光ファイバ通信システムなどに用いる光アイソレー
タあるいは波長分波器に適用可能で、かつ集積化が可能
な光機能素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年における光ファイバ通信システム、
なかでも光多重通信技術の発展に伴ない、光波用の光ア
イソレータや波長分波器の集積化の要望が高められてい
る。従来の光アイソレータは、ファラデー効果を示す磁
気光学結晶を４５度偏光回転子として用い、この偏光回
転子を光透過の偏光方向が４５度だけずれた２枚の偏光
子で挟み、これら偏光子や偏光回転子の作用により、光
を一方向にのみ透過させる構成のものが一般的である。
また従来の波長分波器は、図９に示す様に、光ファイバ
等から入射した多波長光をレンズ６０及び反射鏡６１で
平行光ビームに変換し、回折格子６２に入射させ、ここ
で多波長光を波長に応じて異なった方向に回折させる。
そして、この回折光を波長毎にレンズ６３で収束し、対
応する位置に選択的に配置した出力光ファイバ６４に導
いている。
なかでも光多重通信技術の発展に伴ない、光波用の光ア
イソレータや波長分波器の集積化の要望が高められてい
る。従来の光アイソレータは、ファラデー効果を示す磁
気光学結晶を４５度偏光回転子として用い、この偏光回
転子を光透過の偏光方向が４５度だけずれた２枚の偏光
子で挟み、これら偏光子や偏光回転子の作用により、光
を一方向にのみ透過させる構成のものが一般的である。
また従来の波長分波器は、図９に示す様に、光ファイバ
等から入射した多波長光をレンズ６０及び反射鏡６１で
平行光ビームに変換し、回折格子６２に入射させ、ここ
で多波長光を波長に応じて異なった方向に回折させる。
そして、この回折光を波長毎にレンズ６３で収束し、対
応する位置に選択的に配置した出力光ファイバ６４に導
いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来構造では、それぞれ独立して形成された光学素子
を組み合わせて光アイソレータ、光波長分波器を構成し
ているものであるため、各光学素子を形成する際の材料
の加工工数や、これらの組み立て工数等が必要であり、
全体として多数の工数を要するという問題がある。ま
た、加工精度や組み立て精度を高精度に管理する必要が
あり、信頼性や安定性に乏しいという問題がある。ま
た、光半導体素子との集積化にも不向きであった。
の従来構造では、それぞれ独立して形成された光学素子
を組み合わせて光アイソレータ、光波長分波器を構成し
ているものであるため、各光学素子を形成する際の材料
の加工工数や、これらの組み立て工数等が必要であり、
全体として多数の工数を要するという問題がある。ま
た、加工精度や組み立て精度を高精度に管理する必要が
あり、信頼性や安定性に乏しいという問題がある。ま
た、光半導体素子との集積化にも不向きであった。
【０００４】このため、従来では、特開平８−１０９０
２６号公報に記載のように、電圧進行波を用いた動的回
折格子が提案され、この動的回折格子によって光アイソ
レータや波長分波器を構成することが提案されている。
しかしながら、この技術では、動的回折格子を実現する
ために、高周波を発生する信号源が必要であり、結果と
して前記した問題を解消するまでには至っていない。
２６号公報に記載のように、電圧進行波を用いた動的回
折格子が提案され、この動的回折格子によって光アイソ
レータや波長分波器を構成することが提案されている。
しかしながら、この技術では、動的回折格子を実現する
ために、高周波を発生する信号源が必要であり、結果と
して前記した問題を解消するまでには至っていない。
【０００５】本発明は、このような従来の光アイソレー
タあるいは光波長分波器の問題を除去し、簡単な構成で
実現可能で、構造及び組み立ても簡単で、信頼性及び安
定性に優れる光アイソレータあるいは光波長分波器を実
現可能な光機能素子を提供することにある。
タあるいは光波長分波器の問題を除去し、簡単な構成で
実現可能で、構造及び組み立ても簡単で、信頼性及び安
定性に優れる光アイソレータあるいは光波長分波器を実
現可能な光機能素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、光の強度に応
じてその屈折率が変化する媒質と、前記媒質内を互いに
逆方向に伝搬される第一及び第二の光波と、これらの光
波の干渉により前記媒質内に形成される屈折率分布の波
による回折格子から構成されることを特徴とする。
じてその屈折率が変化する媒質と、前記媒質内を互いに
逆方向に伝搬される第一及び第二の光波と、これらの光
波の干渉により前記媒質内に形成される屈折率分布の波
による回折格子から構成されることを特徴とする。
【０００７】ここで、本発明の光機能素子を光アイソレ
ータとして構成する際には、前記第一及び第二の光波
は、前記媒質内を互いに逆方向に伝搬する異なる周波数
ω1 及びω2 の第一及び第二の光波からなり、前記回折
格子は、前記各光波の干渉により形成されるある一定方
向に進行する周期的な屈折率分布の波による動的回折格
子として構成される。
ータとして構成する際には、前記第一及び第二の光波
は、前記媒質内を互いに逆方向に伝搬する異なる周波数
ω1 及びω2 の第一及び第二の光波からなり、前記回折
格子は、前記各光波の干渉により形成されるある一定方
向に進行する周期的な屈折率分布の波による動的回折格
子として構成される。
【０００８】また、本発明の光機能素子を波長分波器と
して構成する際には、前記第一及び第二の光波は、前記
媒質内を互いに逆方向に伝搬する同じ周波数の第一及び
第二の光波からなり、前記回折格子は、前記各光波の干
渉により生じる定在波により形成する回折格子として構
成される。
して構成する際には、前記第一及び第二の光波は、前記
媒質内を互いに逆方向に伝搬する同じ周波数の第一及び
第二の光波からなり、前記回折格子は、前記各光波の干
渉により生じる定在波により形成する回折格子として構
成される。
【０００９】前記光アイソレータの動作原理を説明す
る。図１において、光の強さにより屈折率が変化するよ
うな、即ち、ポッケルス効果あるいはカー効果を示す媒
質から成る光ファイバあるいは光導波路に、互いに逆方
向へ伝搬する異なる周波数ω1及びω2 の二つの光波を
導入する。この場合光ファイバあるいは光導波路内の電
界分布はこれらの光波の干渉により、速度ｖ′＝（ω1
＋ω2 ）ｃ／（ω1 ＋ω2 ）で右向き（ω1 ＞ω2 の場
合）に進行する波長４πｃ／（ω1 −ω2 ）の波と、速
度ｖ＝（ω1 −ω2 ）ｃ／（ω1 ＋ω2 ）で左向き（ω
1 ＞ω2 の場合）に進行する波長４πｃ／（ω1 ＋
ω2 ）の光波となる。ここに、ｃは光速である。速度
ｖ′は通常光速の１０倍以上の程度となり、非常に速く
なるので、光ファイバあるいは光導波路構成する媒質の
屈折率の変化が追随可能な周波数域に対して極めて高
く、媒質内の屈折率変化を引き起こさない。一方、速度
ｖで伝般する光波は光速度の１／２０の程度となり、十
分遅いので光ファイバあるいは光導波路内の屈折率を変
調し、ある一定方向に進行する周期的な屈折率分布の
波、即ち動的回折格子が形成される。なお、このような
動的回折格子は、例えば、半導体レーザにより実現可能
である。
る。図１において、光の強さにより屈折率が変化するよ
うな、即ち、ポッケルス効果あるいはカー効果を示す媒
質から成る光ファイバあるいは光導波路に、互いに逆方
向へ伝搬する異なる周波数ω1及びω2 の二つの光波を
導入する。この場合光ファイバあるいは光導波路内の電
界分布はこれらの光波の干渉により、速度ｖ′＝（ω1
＋ω2 ）ｃ／（ω1 ＋ω2 ）で右向き（ω1 ＞ω2 の場
合）に進行する波長４πｃ／（ω1 −ω2 ）の波と、速
度ｖ＝（ω1 −ω2 ）ｃ／（ω1 ＋ω2 ）で左向き（ω
1 ＞ω2 の場合）に進行する波長４πｃ／（ω1 ＋
ω2 ）の光波となる。ここに、ｃは光速である。速度
ｖ′は通常光速の１０倍以上の程度となり、非常に速く
なるので、光ファイバあるいは光導波路構成する媒質の
屈折率の変化が追随可能な周波数域に対して極めて高
く、媒質内の屈折率変化を引き起こさない。一方、速度
ｖで伝般する光波は光速度の１／２０の程度となり、十
分遅いので光ファイバあるいは光導波路内の屈折率を変
調し、ある一定方向に進行する周期的な屈折率分布の
波、即ち動的回折格子が形成される。なお、このような
動的回折格子は、例えば、半導体レーザにより実現可能
である。
【００１０】したがって、このような速度ｖで移動する
回折格子に、周波数ω0 の光波が入射する場合、図２
（ａ）に示すように、回折格子が光波の伝搬方向と同じ
方向に移動する場合では、ドップラ（Ｄｏｐｐｌｅｒ）
効果により、回折格子から見た光波の周波はω0 より低
いω0 - ＝ω0 （１−ｖ／ｃ）になる。一方、図２
（ｂ）に示すように、光波が回折格子の移動方向と反対
方向に伝搬する場合には、回折格子から見た光波の周波
数はω0 より高いω0 + ＝ω（１＋ｖ／ｃ）になる。従
って、回折格子のピッチを周波数ω0 - の光波のみ透過
するように設計しておけば、同図（ａ）の場合は光波が
透過できるが、同図（ｂ）の場合は光波が通過できない
ため、光非相反素子として機能させることが可能であ
る。例えば、図１の構成において、ω0 ＝〔ω〕2 ／ω
1 （ここに、〔ω〕＝（ω1 ＋ω2 ）／２である）の周
波数を入射した場合、ω0 の光はＢ→Ａ方向には伝搬可
能であるが、Ａ→Ｂ方向には動的回折格子により反射さ
れて伝搬できない。また逆にω0 ＝〔ω〕2 ／ω2 の光
波はＡ→Ｂ方向には伝搬可能であるが、Ｂ→Ａ方向には
伝搬できない。したがって光アイソレータとして機能で
きる。
回折格子に、周波数ω0 の光波が入射する場合、図２
（ａ）に示すように、回折格子が光波の伝搬方向と同じ
方向に移動する場合では、ドップラ（Ｄｏｐｐｌｅｒ）
効果により、回折格子から見た光波の周波はω0 より低
いω0 - ＝ω0 （１−ｖ／ｃ）になる。一方、図２
（ｂ）に示すように、光波が回折格子の移動方向と反対
方向に伝搬する場合には、回折格子から見た光波の周波
数はω0 より高いω0 + ＝ω（１＋ｖ／ｃ）になる。従
って、回折格子のピッチを周波数ω0 - の光波のみ透過
するように設計しておけば、同図（ａ）の場合は光波が
透過できるが、同図（ｂ）の場合は光波が通過できない
ため、光非相反素子として機能させることが可能であ
る。例えば、図１の構成において、ω0 ＝〔ω〕2 ／ω
1 （ここに、〔ω〕＝（ω1 ＋ω2 ）／２である）の周
波数を入射した場合、ω0 の光はＢ→Ａ方向には伝搬可
能であるが、Ａ→Ｂ方向には動的回折格子により反射さ
れて伝搬できない。また逆にω0 ＝〔ω〕2 ／ω2 の光
波はＡ→Ｂ方向には伝搬可能であるが、Ｂ→Ａ方向には
伝搬できない。したがって光アイソレータとして機能で
きる。
【００１１】一方、前記波長分波器の原理を示す。図３
に示すように、複数の光入出射口を有する一本の光ファ
イバ或いは光導波路１０上において、その一方の入射端
Ｐ１１からω1 ，ω2 ，ω3 ，…ωa の周波数の多波長
光を入射させる。また、前記光導波路１０に対して、入
射端Ｐ１２から多波長入射光の伝搬方向と逆方向へ周波
数ω1 の光を入射させ、多波長光波の中の周波数ω1 の
光波と干渉して定在波となる。この定在波が光ファイバ
あるいは導波路１０の屈折率を変調することにより形成
される回折格子は、周波数ω1 の光波のみを回折反射し
て入射端（出射端）Ｐ１３から出射させ、入射光中の周
波数ω1 の光成分だけを取り除くことができる。したが
って、同じ方法で他の波長成分も分離でき、波長分波器
として機能させることが可能となる。
に示すように、複数の光入出射口を有する一本の光ファ
イバ或いは光導波路１０上において、その一方の入射端
Ｐ１１からω1 ，ω2 ，ω3 ，…ωa の周波数の多波長
光を入射させる。また、前記光導波路１０に対して、入
射端Ｐ１２から多波長入射光の伝搬方向と逆方向へ周波
数ω1 の光を入射させ、多波長光波の中の周波数ω1 の
光波と干渉して定在波となる。この定在波が光ファイバ
あるいは導波路１０の屈折率を変調することにより形成
される回折格子は、周波数ω1 の光波のみを回折反射し
て入射端（出射端）Ｐ１３から出射させ、入射光中の周
波数ω1 の光成分だけを取り除くことができる。したが
って、同じ方法で他の波長成分も分離でき、波長分波器
として機能させることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図４ないし図６は本発明を光アイソ
レータに適用する実施形態をしめしている。先ず、図４
において、光ファイバ２０を２つのＹ分岐カプラ２１，
２２を用いて接続し、互いに逆方向へ伝搬する異なる周
波数ω1 ＝１９４ＴＨｚ（波長１．５５μｍ）、及び周
波数ω2 ＝２２４ＴＨｚ（波長１．３４μｍ）の二つの
光波を入射端Ｐ２２及びＰ２４から前記光ファイバ２０
に導入する。この光ファイバ２０は普通の光ファイバと
は異なり、非線形光学効果を有するＥｒドープファイバ
を用いるのが望ましい。したがって、前記各光波の干渉
により前記光ファイバ２０内における屈折率の分布は、
速度ｖ＝２．１５×１０7 ｍ／ｓで進行する周期の波
（動的回折格子）となる。この様な動的回折格子におい
ては、入射端Ｐ２１から周波数ω′1 ＝２２５ＴＨｚ
（波長１．３２μｍ）の光を入射した場合、あるいは入
射端Ｐ２３から周波数ω′2 ＝１９５ＴＨｚ（波長１．
５３８μｍ）の光を入射した場合に、先に述べたドップ
ラ効果により反射される。したがって、波長１．３２μ
ｍの光波は入射端Ｐ２３→入射端Ｐ２１方向には伝搬可
能であるが、入射端Ｐ２１→入射端Ｐ２３方向には動的
回折格子により反射されて伝搬できない。また逆に、波
長１．５３８μｍの光波は入射端Ｐ２１→入射端Ｐ２３
方向には伝搬可能であるが、入射端Ｐ２３→入射端Ｐ２
１方向には伝搬できない。これにより、光波の伝搬方向
により伝搬特性に異方性が生じることになり、光アイソ
レータとして用いることが可能となる。
参照して説明する。図４ないし図６は本発明を光アイソ
レータに適用する実施形態をしめしている。先ず、図４
において、光ファイバ２０を２つのＹ分岐カプラ２１，
２２を用いて接続し、互いに逆方向へ伝搬する異なる周
波数ω1 ＝１９４ＴＨｚ（波長１．５５μｍ）、及び周
波数ω2 ＝２２４ＴＨｚ（波長１．３４μｍ）の二つの
光波を入射端Ｐ２２及びＰ２４から前記光ファイバ２０
に導入する。この光ファイバ２０は普通の光ファイバと
は異なり、非線形光学効果を有するＥｒドープファイバ
を用いるのが望ましい。したがって、前記各光波の干渉
により前記光ファイバ２０内における屈折率の分布は、
速度ｖ＝２．１５×１０7 ｍ／ｓで進行する周期の波
（動的回折格子）となる。この様な動的回折格子におい
ては、入射端Ｐ２１から周波数ω′1 ＝２２５ＴＨｚ
（波長１．３２μｍ）の光を入射した場合、あるいは入
射端Ｐ２３から周波数ω′2 ＝１９５ＴＨｚ（波長１．
５３８μｍ）の光を入射した場合に、先に述べたドップ
ラ効果により反射される。したがって、波長１．３２μ
ｍの光波は入射端Ｐ２３→入射端Ｐ２１方向には伝搬可
能であるが、入射端Ｐ２１→入射端Ｐ２３方向には動的
回折格子により反射されて伝搬できない。また逆に、波
長１．５３８μｍの光波は入射端Ｐ２１→入射端Ｐ２３
方向には伝搬可能であるが、入射端Ｐ２３→入射端Ｐ２
１方向には伝搬できない。これにより、光波の伝搬方向
により伝搬特性に異方性が生じることになり、光アイソ
レータとして用いることが可能となる。
【００１３】図５は本発明の光アイソレータを光導波路
として構成する実施形態を示している。同図において、
ＩｎＰ基板３１上にＩｎＧａＡｓＰ半導体から成る光ガ
イド層を成長してから、通常のフォトリソグラフィーと
エッチングにより、約１μｍ幅のＹ分岐導波路のコア部
分を形成する。その後ＩｎＰ層を成長することにより、
コア全体をＩｎＰで埋め込み、ＩｎＧａＡｓＰコアから
成るＹ分岐光導波路３０を形成する。そして、周波数１
９４ＴＨｚ及び２２４ＴＨｚの二つの光波を入射端Ｐ３
２及びＰ３４から導入することにより、光導波路３０に
速度ｖ＝２．１５×１０7 ｍ／ｓで進行する動的回折格
子が形成される。したがって、図４の実施形態と同様
に、入射端Ｐ３１あるいはＰ３３からある周波数の光波
を入射させることにより、この光波は片方向にのみ透過
できるため、光非相反素子として機能することが可能で
ある。
として構成する実施形態を示している。同図において、
ＩｎＰ基板３１上にＩｎＧａＡｓＰ半導体から成る光ガ
イド層を成長してから、通常のフォトリソグラフィーと
エッチングにより、約１μｍ幅のＹ分岐導波路のコア部
分を形成する。その後ＩｎＰ層を成長することにより、
コア全体をＩｎＰで埋め込み、ＩｎＧａＡｓＰコアから
成るＹ分岐光導波路３０を形成する。そして、周波数１
９４ＴＨｚ及び２２４ＴＨｚの二つの光波を入射端Ｐ３
２及びＰ３４から導入することにより、光導波路３０に
速度ｖ＝２．１５×１０7 ｍ／ｓで進行する動的回折格
子が形成される。したがって、図４の実施形態と同様
に、入射端Ｐ３１あるいはＰ３３からある周波数の光波
を入射させることにより、この光波は片方向にのみ透過
できるため、光非相反素子として機能することが可能で
ある。
【００１４】図６は本発明の光アイソレータ、特に図５
に示したと同様の構成の光アイソレータを半導体レーザ
とモノリシック集積化した例を示す図である。すなわち
ＩｎＰ基板３１上に半導体層を積層し、活性層３３を形
成するとともに電極３４を形成することで周知の半導体
レーザ３２を形成し、この半導体レーザ３２を前記光ア
イソレータを構成する光導波路３０の一つの入射端、こ
こでは前記入射端Ｐ３３に一体化している。ここで、例
えば、前記半導体レーザ３２の波長は１．３２μｍと
し、前記光導波路３０の入射端Ｐ３２，Ｐ３４からそれ
ぞれ入射する２つの周波数ω1 ，ω2 の干渉光波の波長
をλ1 ＝１．５５μｍ及びλ2 ＝１．３４μｍに設定す
れば、半導体レーザ３２からの出射光が光導波路３０を
透過し、入射端Ｐ３１から外部の光学素子に向けて出射
できる。一方、外部の光学素子から入射端Ｐ３１へ反射
して来る同じ波長１．３μｍの反射光は、前記干渉光波
より形成された動的回折格子によって入射端Ｐ３１に向
けて反射されるため、半導体レーザ３２までには伝搬さ
れない。したがって、半導体レーザ３２への反射戻り光
を遮断することが可能である。この場合、入射端Ｐ３３
に出射するω1 の光の波長は１．５５μｍなので、入射
端Ｐ３３に設けたフィルタ、例えば回折格子波長フィル
タ３５により除去することが可能である。
に示したと同様の構成の光アイソレータを半導体レーザ
とモノリシック集積化した例を示す図である。すなわち
ＩｎＰ基板３１上に半導体層を積層し、活性層３３を形
成するとともに電極３４を形成することで周知の半導体
レーザ３２を形成し、この半導体レーザ３２を前記光ア
イソレータを構成する光導波路３０の一つの入射端、こ
こでは前記入射端Ｐ３３に一体化している。ここで、例
えば、前記半導体レーザ３２の波長は１．３２μｍと
し、前記光導波路３０の入射端Ｐ３２，Ｐ３４からそれ
ぞれ入射する２つの周波数ω1 ，ω2 の干渉光波の波長
をλ1 ＝１．５５μｍ及びλ2 ＝１．３４μｍに設定す
れば、半導体レーザ３２からの出射光が光導波路３０を
透過し、入射端Ｐ３１から外部の光学素子に向けて出射
できる。一方、外部の光学素子から入射端Ｐ３１へ反射
して来る同じ波長１．３μｍの反射光は、前記干渉光波
より形成された動的回折格子によって入射端Ｐ３１に向
けて反射されるため、半導体レーザ３２までには伝搬さ
れない。したがって、半導体レーザ３２への反射戻り光
を遮断することが可能である。この場合、入射端Ｐ３３
に出射するω1 の光の波長は１．５５μｍなので、入射
端Ｐ３３に設けたフィルタ、例えば回折格子波長フィル
タ３５により除去することが可能である。
【００１５】次に、図７及び図８を用いて本発明を波長
分波器の実施形態を説明する。先ず、図７において、３
つのＹ分岐カプラ４１〜４３を縦続接続して連続された
光ファイバ４０からなる光ファイバ波長分波回路を構成
する。第一のＹ分岐カプラ４１の入射端Ｐ４１には、周
波数ω1 ，ω2 ，ω3 ，ω4 の４波長の多波長の光波が
入射する。そして、第一のＹ分岐カプラ４１の反対側の
入射端Ｐ４２からＹ分岐カプラ４１を逆方向へ伝搬する
周波数ω1 の干渉波を導入する。これにより、第一のＹ
分岐カプラ４１内では、周波数ω1 の干渉波と入射光中
の対応する周波数ω1 の光波とが干渉され、回折格子が
形成される。したがって、多波長の光波のうちの周波数
ω1 の光波は、第一のＹ分岐カプラ４１で反射されてそ
の出射端Ｐ４３から出射され、多波長の光波から分岐さ
れる。以下、同様に第二のＹ分岐カプラ４２において周
波数ω2 の光波が分岐され、第三の分岐カプラ４３にお
いて周波数ω3 の光波が分岐され、最終的に周波数ω4
の光波のみが出射端Ｐ４４から出射される。これによ
り、波長分波器が構成されることになる。
分波器の実施形態を説明する。先ず、図７において、３
つのＹ分岐カプラ４１〜４３を縦続接続して連続された
光ファイバ４０からなる光ファイバ波長分波回路を構成
する。第一のＹ分岐カプラ４１の入射端Ｐ４１には、周
波数ω1 ，ω2 ，ω3 ，ω4 の４波長の多波長の光波が
入射する。そして、第一のＹ分岐カプラ４１の反対側の
入射端Ｐ４２からＹ分岐カプラ４１を逆方向へ伝搬する
周波数ω1 の干渉波を導入する。これにより、第一のＹ
分岐カプラ４１内では、周波数ω1 の干渉波と入射光中
の対応する周波数ω1 の光波とが干渉され、回折格子が
形成される。したがって、多波長の光波のうちの周波数
ω1 の光波は、第一のＹ分岐カプラ４１で反射されてそ
の出射端Ｐ４３から出射され、多波長の光波から分岐さ
れる。以下、同様に第二のＹ分岐カプラ４２において周
波数ω2 の光波が分岐され、第三の分岐カプラ４３にお
いて周波数ω3 の光波が分岐され、最終的に周波数ω4
の光波のみが出射端Ｐ４４から出射される。これによ
り、波長分波器が構成されることになる。
【００１６】図８は本発明の波長分波器を光導波路とし
て構成した実施形態を示している。図５に示した光アイ
ソレータと同様に、例えば、ＩｎＰ基板５５上にＩｎＧ
ａＡｓＰ半導体から成る光ガイド層を成長してから、通
常のフォトリソグラフィとエッチングにより、約１μｍ
幅のＹ分岐導波路のコア部分を形成する。その後ＩｎＰ
層を成長することにより、コア全体をＩｎＰで埋め込
み、ＩｎＧａＡｓＰコアから成る４つのＹ分岐光導波路
５１〜５４が縦続接続された光導波路５０を形成する。
そして、第一のＹ分岐光導波路５１の入射端Ｐ５１から
ω1 ，ω2 ，ω3，ω4 の４波長の多波長の光波が入射
する。また、前記第一ないし第四の各Ｙ分岐光導波路５
１〜５４の反対側を向いた入射端Ｐ５２〜Ｐ５５からそ
れぞれ周波数ω1 ，ω2 ，ω3 ，ω4 の干渉波を入射す
る。これにより、各Ｙ分岐光導波路５１〜５４では、周
波数ω1 ，ω2 ，ω3 ，ω4 の光波を反射する回折格子
が形成され、各Ｙ分岐光導波路５１〜５４において順次
周波数ω1 ，ω2 ，ω3 ，ω4 の各光波が、前記多波長
光波から分岐されてそれぞれ出力端Ｐ５６〜Ｐ５９から
出射され、、波長分波器として機能させることが可能と
なる。
て構成した実施形態を示している。図５に示した光アイ
ソレータと同様に、例えば、ＩｎＰ基板５５上にＩｎＧ
ａＡｓＰ半導体から成る光ガイド層を成長してから、通
常のフォトリソグラフィとエッチングにより、約１μｍ
幅のＹ分岐導波路のコア部分を形成する。その後ＩｎＰ
層を成長することにより、コア全体をＩｎＰで埋め込
み、ＩｎＧａＡｓＰコアから成る４つのＹ分岐光導波路
５１〜５４が縦続接続された光導波路５０を形成する。
そして、第一のＹ分岐光導波路５１の入射端Ｐ５１から
ω1 ，ω2 ，ω3，ω4 の４波長の多波長の光波が入射
する。また、前記第一ないし第四の各Ｙ分岐光導波路５
１〜５４の反対側を向いた入射端Ｐ５２〜Ｐ５５からそ
れぞれ周波数ω1 ，ω2 ，ω3 ，ω4 の干渉波を入射す
る。これにより、各Ｙ分岐光導波路５１〜５４では、周
波数ω1 ，ω2 ，ω3 ，ω4 の光波を反射する回折格子
が形成され、各Ｙ分岐光導波路５１〜５４において順次
周波数ω1 ，ω2 ，ω3 ，ω4 の各光波が、前記多波長
光波から分岐されてそれぞれ出力端Ｐ５６〜Ｐ５９から
出射され、、波長分波器として機能させることが可能と
なる。
【００１７】なお、本発明は前記した実施形態の構成に
限られるものではなく、２つの光波の干渉によって形成
される回折格子を含む光機能素子を用いる構成であれ
ば、種々の形態での適用が可能であることは言うまでも
ない。
限られるものではなく、２つの光波の干渉によって形成
される回折格子を含む光機能素子を用いる構成であれ
ば、種々の形態での適用が可能であることは言うまでも
ない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光の強度
に応じてその屈折率が変化する媒質に第一及び第二の光
波を互いに逆方向に伝搬し、これらの光波の干渉により
前記媒質内に形成される屈折率分布の波による回折格子
を備え、この回折格子によって所望の光波を反射し、あ
るいは透過するように構成しているので、非常に簡単な
構成により光アイソレータあるいは波長分波器が実現で
き、また、半導体レーザの光デバイスとのモノリシック
な集積化も可能であるため、光通信用のデバイスとして
極めて有用となり、製造工程の簡略化、信頼性の向上、
及び低コストでの提供が実現できる。
に応じてその屈折率が変化する媒質に第一及び第二の光
波を互いに逆方向に伝搬し、これらの光波の干渉により
前記媒質内に形成される屈折率分布の波による回折格子
を備え、この回折格子によって所望の光波を反射し、あ
るいは透過するように構成しているので、非常に簡単な
構成により光アイソレータあるいは波長分波器が実現で
き、また、半導体レーザの光デバイスとのモノリシック
な集積化も可能であるため、光通信用のデバイスとして
極めて有用となり、製造工程の簡略化、信頼性の向上、
及び低コストでの提供が実現できる。
【図１】本発明における回折格子が形成される原理を説
明するための図である。
明するための図である。
【図２】本発明が光アイソレータとして構成される原理
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図３】本発明が波長分波器として構成される原理を説
明するための図である。
明するための図である。
【図４】本発明を光アイソレータとして構成した第１の
実施形態の構成図である。
実施形態の構成図である。
【図５】本発明を光アイソレータとして構成した第２の
実施形態の構成図である。
実施形態の構成図である。
【図６】本発明を光アイソレータとして構成した第３の
実施形態の構成図である。
実施形態の構成図である。
【図７】本発明を波長分波器として構成した第１の実施
形態の構成図である。
形態の構成図である。
【図８】本発明を波長分波器として構成した第２の実施
形態の構成図である。
形態の構成図である。
【図９】従来の波長分波器の一例の構成図である。
１０ 光ファイバまたは光導波路 ２０ 光ファイバ ２１，２２ Ｙ分岐カプラ ３０ 光導波路 ３１ Ｉｎｐ基板 ３２ 半導体レーザ ３５ 回折格子波長フィルタ ４０ 光ファイバ ４１〜４３ Ｙ分岐カプラ ５０ 光導波路 ５１〜５４ Ｙ分岐光導波路 ５５ ＩｎＰ基板
Claims (7)
- 【請求項１】 光の強度に応じてその屈折率が変化する
媒質と、前記媒質内を互いに逆方向に伝搬される第一及
び第二の光波と、これらの光波の干渉により前記媒質内
に形成される屈折率分布の波による回折格子から構成さ
れることを特徴とする光機能素子。 - 【請求項２】 前記第一及び第二の光波は、前記媒質内
を互いに逆方向に伝搬する異なる周波数ω1 及びω2 の
第一及び第二の光波からなり、前記回折格子は、前記各
光波の干渉により形成されるある一定方向に進行する周
期的な屈折率分布の波による動的回折格子として構成さ
れることを特徴とする請求項１に記載の光機能素子。 - 【請求項３】 前記媒質内に周波数ω3 の第三の光波が
伝搬され、この周波数ω3 が、ω3 ＝〔ω〕2 ／ω1 あ
るいはω3 ＝〔ω〕2 ／ω2 （ただし、〔ω〕＝（ω1
＋ω2 ）／２）に設定され、前記第三の光波に対するア
イソレータとして構成される請求項２に記載の光機能素
子。 - 【請求項４】 前記媒質は光の強度に応じてその屈折率
が変化する媒質から成る光ファイバあるいは光導波路で
構成され、前記光ファイバあるいは光導波路には、前記
第一及び第二の光波を入射する第一及び第二の入射端
と、前記第三の光波を入射及び出射させる第三及び第四
の入射端が分岐形成されている請求項３に記載の光機能
素子。 - 【請求項５】 前記第一及び第二の光波は、前記媒質内
を互いに逆方向に伝搬する同じ周波数の第一及び第二の
光波からなり、前記回折格子は、前記各光波の干渉によ
り生じる定在波により形成する回折格子として構成され
ることを特徴とする請求項１に記載の光機能素子。 - 【請求項６】 前記媒質内に前記第一の光波を含む多波
長光が入射され、前記回折格子はこの多波長光のうちか
ら第一の光波を反射する波長分波器として構成される請
求項５に記載の光機能素子。 - 【請求項７】 前記媒質は光の強度に応じてその屈折率
が変化する媒質から成る光ファイバあるいは光導波路で
構成され、前記光ファイバあるいは光導波路には、前記
第一の光波を含む多波長光を入射する第一の入射端と、
前記第二の光波を入射する第二の入射端と、反射された
前記第一の光波を出射する第一の出射端と、前記多波長
光から第一の光波が分波された光を出射する第二の出射
端とが分岐形成されている請求項６に記載の光機能素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9344608A JPH11174268A (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 光機能素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9344608A JPH11174268A (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 光機能素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11174268A true JPH11174268A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18370591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9344608A Pending JPH11174268A (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 光機能素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11174268A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6608721B1 (en) | 2000-06-02 | 2003-08-19 | Essex Corporation | Optical tapped delay line |
| JP2009505050A (ja) * | 2005-08-08 | 2009-02-05 | ユニベルシテ ジョセフ フーリエ | 逆伝播波分光器 |
| US7720226B2 (en) | 2002-11-19 | 2010-05-18 | Essex Corporation | Private and secure optical communication system using an optical tapped delay line |
| CN104391355A (zh) * | 2014-11-15 | 2015-03-04 | 北京理工大学 | 一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法 |
| CN119395810A (zh) * | 2024-09-29 | 2025-02-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于饱和吸收体技术的自适应窄带宽相移光纤光栅滤波器 |
-
1997
- 1997-12-15 JP JP9344608A patent/JPH11174268A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6608721B1 (en) | 2000-06-02 | 2003-08-19 | Essex Corporation | Optical tapped delay line |
| US7720226B2 (en) | 2002-11-19 | 2010-05-18 | Essex Corporation | Private and secure optical communication system using an optical tapped delay line |
| JP2009505050A (ja) * | 2005-08-08 | 2009-02-05 | ユニベルシテ ジョセフ フーリエ | 逆伝播波分光器 |
| CN104391355A (zh) * | 2014-11-15 | 2015-03-04 | 北京理工大学 | 一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法 |
| CN119395810A (zh) * | 2024-09-29 | 2025-02-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于饱和吸收体技术的自适应窄带宽相移光纤光栅滤波器 |
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