JPH11174268A - Optical functional element - Google Patents

Optical functional element

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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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JP
Japan
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light
optical
diffraction grating
medium
wave
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JP9344608A
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Japanese (ja)
Inventor
Yokutou Kou
翊東 黄
Hirohito Yamada
博仁 山田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical isolator or an optical wavelength demultiplexer excellent in reliability and safety with a simple configuration by forming a diffraction grating by the interference of first and second light waves propagated mutually in opposite directions inside a medium. SOLUTION: To an optical fiber or an optical wavehuide composed of the medium for changing a refractive index by the intensity of light, that is the one for indicating a Pockels effect or a Kerr effect, the two light waves of different frequencies ω1 and ω2 propagated mutually in the opposite directions are introduced. In this case, for electric fireld distribution inside the optical fiber or the optical waveguide, the wave of cyclic refractive index distribution advancing in a certain fixed direction by the interference of the light waves, that is a dynamic diffraction grating, is formed. Since a desired light wave is reflected or transmitted by the diffraction grating, the optical isolator or the wavelength demultiplexer is realized with a simple configuration. Also, monolithic integration is possible as the optical device of a semiconductor laser, a manufacture process is simplified and the reliability is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
The present invention relates to an optical functional device,
In particular, the present invention relates to an optical functional element that can be applied to an optical isolator or a wavelength demultiplexer used in an optical fiber communication system and can be integrated.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Recent optical fiber communication systems,
Above all, with the development of optical multiplex communication technology, demands for integration of optical isolators and wavelength demultiplexers for light waves are increasing. Conventional optical isolators use a magneto-optical crystal exhibiting the Faraday effect as a 45-degree polarization rotator, and sandwich this polarization rotator between two polarizers whose polarization directions of light transmission are shifted by 45 degrees. In general, the light is transmitted only in one direction by the action of the polarization rotator.
Further, as shown in FIG. 9, the conventional wavelength demultiplexer converts multi-wavelength light incident from an optical fiber or the like into a parallel light beam by a lens 60 and a reflecting mirror 61 and makes the parallel light beam incident on a diffraction grating 62. Wavelength light is diffracted in different directions depending on the wavelength.
The diffracted light is converged by a lens 63 for each wavelength, and is guided to an output optical fiber 64 selectively disposed at a corresponding position.

【0003】[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。
However, in these conventional structures, optical isolators and optical wavelength demultiplexers are formed by combining optical elements formed independently of each other. The man-hours required to process the material when assembling and the man-hours required to assemble these are necessary.
There is a problem that many man-hours are required as a whole. Further, it is necessary to control the processing accuracy and the assembly accuracy with high accuracy, and there is a problem that reliability and stability are poor. Further, it is not suitable for integration with an optical semiconductor element.

【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。
For this reason, in the prior art, Japanese Patent Laid-Open No.
As described in Japanese Patent Publication No. 26, a dynamic diffraction grating using a voltage traveling wave has been proposed, and it has been proposed to configure an optical isolator and a wavelength demultiplexer with the dynamic diffraction grating.
However, in this technique, a signal source for generating a high frequency is required to realize a dynamic diffraction grating, and as a result, the above-mentioned problem has not been solved.

【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。
The present invention eliminates such problems of the conventional optical isolator or optical wavelength demultiplexer, can be realized with a simple configuration, has a simple structure and assembly, and has excellent reliability and stability. Another object is to provide an optical functional device capable of realizing an optical wavelength demultiplexer.

【0006】[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。
According to the present invention, there is provided a medium whose refractive index changes in accordance with the intensity of light, first and second light waves propagated in the medium in opposite directions to each other. It is characterized by comprising a diffraction grating formed by waves having a refractive index distribution formed in the medium by interference of light waves.

【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。
Here, when the optical functional device of the present invention is configured as an optical isolator, the first and second light waves have different frequencies ω 1 and ω 2 propagating in the medium in opposite directions. The diffraction grating is composed of first and second light waves, and the diffraction grating is configured as a dynamic diffraction grating formed by waves having a periodic refractive index distribution and traveling in a certain direction formed by interference of the light waves.

【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。
[0008] When the optical functional device of the present invention is configured as a wavelength demultiplexer, the first and second lightwaves have the same frequency and propagate in the medium in opposite directions. The diffraction grating includes two light waves, and the diffraction grating is configured as a diffraction grating formed by standing waves generated by interference of the light waves.

【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。
The principle of operation of the optical isolator will be described. In FIG. 1, different frequencies ω 1 and ω 2 propagating in opposite directions are applied to an optical fiber or an optical waveguide made of a medium exhibiting the Pockels effect or the Kerr effect, in which the refractive index changes according to the intensity of light. Introduce two light waves. In this case, the electric field distribution in the optical fiber or the optical waveguide causes the velocity v ′ = (ω 1
+ Omega 2) and wave wavelength 4πc / (ω 12) to proceed at c / (ω 1 + ω 2 ) to the right (in the case of ω 1> ω 2), the speed v = (ω 1 -ω 2) c / (Ω 1 + ω 2 ) to the left (ω
Wavelength to proceed in the case of 1> ω 2) 4πc / ( ω 1 +
ω 2 ). Here, c is the speed of light. The speed v 'is usually about 10 times or more the speed of light and is extremely high. Cause no change. On the other hand, the light wave propagating at the velocity v is about 1/20 of the light velocity, and is sufficiently slow. That is, a dynamic diffraction grating is formed. Note that such a dynamic diffraction grating can be realized by, for example, a semiconductor laser.

【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。
Therefore, when a light wave of frequency ω 0 is incident on the diffraction grating moving at such a velocity v, FIG.
As shown in (a), when the diffraction grating moves in the same direction as the propagation direction of the light wave, Doppler
The effect, frequency of a light wave as seen from the diffraction grating is lower than ω 0 ω 0 - = becomes ω 0 (1-v / c ). On the other hand, FIG.
(B), when the lightwave propagates in the direction opposite to the moving direction of the diffraction grating, the frequency of a light wave as seen from the diffraction grating is higher than ω 0 ω 0 + = ω ( 1 + v / c) . Accordingly, the pitch of the diffraction grating frequency omega 0 - if designed to transmit only light waves, but in the case of FIG. (A) light waves can pass, light waves can not pass in the case of FIG. (B) Therefore, it is possible to function as an optical non-reciprocal element. For example, in the configuration of FIG. 1, ω 0 = [ω] 2 / ω
When a frequency of 1 (where [ω] = (ω 1 + ω 2 ) / 2) is incident, the light of ω 0 can propagate in the direction of B → A, but in the direction of A → B The light cannot be propagated by being reflected by the dynamic diffraction grating. Conversely, a light wave of ω 0 = [ω] 2 / ω 2 can propagate in the A → B direction, but cannot propagate in the B → A direction. Therefore, it can function as an optical isolator.

【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
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。
On the other hand, the principle of the wavelength demultiplexer will be described. FIG.
As shown in FIG. 7, on one optical fiber or optical waveguide 10 having a plurality of light entrance / exit ports, multi-wavelength light having a frequency of ω 1 , ω 2 , ω 3 ,. Is incident. Further, light having a frequency ω 1 is incident on the optical waveguide 10 from the incident end P 12 in a direction opposite to the propagation direction of the multi-wavelength incident light, and interferes with a light wave having a frequency ω 1 in the multi-wavelength light wave to be fixed. It is a standing wave. The diffraction grating formed by the standing wave modulating the refractive index of the optical fiber or the waveguide 10 diffracts and reflects only the light wave of the frequency ω 1 and emits the light wave from the incident end (outgoing end) P13. it can be removed only light components of the frequency omega 1 in. Therefore, other wavelength components can be separated by the same method, and it becomes possible to function as a wavelength demultiplexer.

【0012】[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。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 4 to 6 show an embodiment in which the present invention is applied to an optical isolator. First, FIG.
, The optical fiber 20 is connected to two Y-branch couplers 21,
22 and two light waves having different frequencies ω 1 = 194 THz (wavelength 1.55 μm) and a frequency ω 2 = 224 THz (wavelength 1.34 μm) propagating in opposite directions to each other from the input ends P22 and P24. Optical fiber 20
To be introduced. The optical fiber 20 is preferably an Er-doped fiber having a nonlinear optical effect, unlike an ordinary optical fiber. Therefore, the distribution of the refractive index in the optical fiber 20 due to the interference of the light waves is
A wave (dynamic diffraction grating) having a period traveling at a velocity v = 2.15 × 10 7 m / s is obtained. In such a dynamic diffraction grating, the frequency ω ′ 1 = 225 THz from the incident end P21.
(Wavelength 1.32 μm), or a frequency ω ′ 2 = 195 THz (wavelength 1.32 μm) from the incident end P23.
(538 μm), the light is reflected by the Doppler effect described above. Therefore, the wavelength 1.32μ
The light wave of m can propagate in the direction from the incident end P23 to the incident end P21, but cannot be propagated in the direction from the incident end P21 to the incident end P23 by being reflected by the dynamic diffraction grating. Conversely, a light wave having a wavelength of 1.538 μm is converted from the incident end P21 to the incident end P23.
Although it can propagate in the direction, the incident end P23 → the incident end P2
It cannot propagate in one direction. As a result, anisotropy occurs in the propagation characteristics depending on the propagation direction of the light wave, and the light wave can be used as an optical isolator.

【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。
FIG. 5 shows an embodiment in which the optical isolator of the present invention is configured as an optical waveguide. In the figure,
After a light guide layer made of an InGaAsP semiconductor is grown on the InP substrate 31, a core portion of a Y-branch waveguide having a width of about 1 μm is formed by ordinary photolithography and etching. Then, by growing an InP layer,
The whole core is buried with InP to form a Y-branch optical waveguide 30 composed of an InGaAsP core. And frequency 1
Two light waves of 94 THz and 224 THz are transmitted to the input end P3.
2 and P34, a dynamic diffraction grating is formed in the optical waveguide 30 traveling at a speed v = 2.15 × 10 7 m / s. Therefore, similarly to the embodiment of FIG. 4, by injecting a light wave of a certain frequency from the incident end P31 or P33, this light wave can be transmitted only in one direction, and can function as an optical non-reciprocal element. .

【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。
FIG. 6 shows an optical isolator of the present invention, in particular, FIG.
FIG. 11 is a diagram showing an example in which an optical isolator having the same configuration as that shown in FIG. 1 is monolithically integrated with a semiconductor laser. That is, a well-known semiconductor laser 32 is formed by laminating a semiconductor layer on an InP substrate 31, forming an active layer 33 and forming an electrode 34, and using the semiconductor laser 32 to form an optical waveguide 30 constituting the optical isolator. It is integrated with one incident end, here the incident end P33. Here, for example, the wavelength of the semiconductor laser 32 is 1.32 μm, and the wavelengths of the interference light waves of two frequencies ω 1 and ω 2 incident from the incident ends P32 and P34 of the optical waveguide 30 are λ 1 = 1. If they are set to 55 μm and λ 2 = 1.34 μm, the light emitted from the semiconductor laser 32 passes through the optical waveguide 30 and can be emitted from the incident end P31 to an external optical element. On the other hand, the reflected light having the same wavelength of 1.3 μm reflected from the external optical element to the incident end P31 is reflected toward the incident end P31 by the dynamic diffraction grating formed from the interference light wave, and thus the semiconductor laser It is not propagated by 32. Therefore, it is possible to block the reflected return light to the semiconductor laser 32. In this case, the incident end P33
Wavelength of omega 1 of the light emitted is so 1.55 .mu.m, filter provided on the entrance end P33, for example, can be removed by the diffraction grating wavelength filter 35.

【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。
Next, an embodiment of a wavelength demultiplexer according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, in FIG.
The two Y-branch couplers 41 to 43 are cascaded to form an optical fiber wavelength demultiplexing circuit composed of continuous optical fibers 40. At the incident end P41 of the first Y-branch coupler 41, multi-wavelength light waves of four wavelengths of frequencies ω 1 , ω 2 , ω 3 and ω 4 are incident. Then, an interference wave having a frequency ω 1 propagating in the opposite direction through the Y-branch coupler 41 is introduced from the incident end P42 on the opposite side of the first Y-branch coupler 41. Thereby, the first Y
Within branch coupler 41, and the corresponding frequency omega 1 of the light wave in the incident light and the interference wave frequency omega 1 is interference, a diffraction grating is formed. Therefore, the frequency omega 1 of the light wave of the light wave of multiple wavelengths is reflected by the first Y-branch coupler 41 is emitted from the emission end P43, it is branched from the light wave of multiple wavelengths. Hereinafter, similarly, the light wave of the frequency ω 2 is branched in the second Y branch coupler 42, the light wave of the frequency ω 3 is branched in the third branch coupler 43, and finally the frequency ω 4
Is emitted from the emission end P44. Thereby, a wavelength demultiplexer is configured.

【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。
FIG. 8 shows an embodiment in which the wavelength demultiplexer of the present invention is configured as an optical waveguide. Similarly to the optical isolator shown in FIG.
After growing a light guide layer made of an aAsP semiconductor, it is about 1 μm thick by ordinary photolithography and etching.
The core portion of the Y-branch waveguide having a width is formed. Then InP
By growing the layer, the whole core is buried with InP, and the optical waveguide 50 in which four Y-branch optical waveguides 51 to 54 composed of an InGaAsP core are cascaded is formed.
Then, multi-wavelength light waves of four wavelengths ω 1 , ω 2 , ω 3 , and ω 4 enter from the incident end P51 of the first Y-branch optical waveguide 51. In addition, each of the first to fourth Y-branch optical waveguides 5
Interference waves having frequencies ω 1 , ω 2 , ω 3 , and ω 4 are incident from incidence ends P 52 to P 55 facing the opposite sides of 1 to 54, respectively. Thus, in each Y branch optical waveguide 51 to 54, the frequency ω 1, ω 2, ω 3 , is a diffraction grating that reflects light waves omega 4 is formed, sequentially frequency omega 1 at the Y branch optical waveguide 51 to 54, Each of the light waves ω 2 , ω 3 , and ω 4 is branched from the multi-wavelength light wave and emitted from the output terminals P56 to P59, and can function as a wavelength demultiplexer.

【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。
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, but may be applied to various embodiments as long as the configuration uses an optical function element including a diffraction grating formed by interference of two light waves. Needless to say, this is possible.

【0018】[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。
As described above, according to the present invention, the first and second light waves are propagated in opposite directions to a medium whose refractive index changes according to the intensity of light, and the first and second light waves are caused to interfere with each other by the interference of these light waves. A diffraction grating formed by a wave having a refractive index distribution formed in the medium is provided. The diffraction grating is configured to reflect or transmit a desired light wave. Since optical devices can be realized and monolithic integration with semiconductor laser optical devices is also possible, they are extremely useful as optical communication devices, simplifying the manufacturing process, improving reliability,
It can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of forming a diffraction grating in the present invention.

【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。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle that the present invention is configured as an optical isolator.

【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。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle that the present invention is configured as a wavelength demultiplexer.

【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。
FIG. 4 is a configuration diagram of a first embodiment in which the present invention is configured as an optical isolator.

【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。
FIG. 5 is a configuration diagram of a second embodiment in which the present invention is configured as an optical isolator.

【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。
FIG. 6 is a configuration diagram of a third embodiment in which the present invention is configured as an optical isolator.

【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。
FIG. 7 is a configuration diagram of a first embodiment in which the present invention is configured as a wavelength demultiplexer.

【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。
FIG. 8 is a configuration diagram of a second embodiment in which the present invention is configured as a wavelength demultiplexer.

【図9】従来の波長分波器の一例の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of an example of a conventional wavelength demultiplexer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical fiber or optical waveguide 20 Optical fiber 21, 22 Y branch coupler 30 Optical waveguide 31 Inp substrate 32 Semiconductor laser 35 Diffraction grating wavelength filter 40 Optical fiber 41-43 Y branch coupler 50 Optical waveguide 51-54 Y branch optical waveguide 55 InP substrate

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A medium whose refractive index changes in accordance with the intensity of light, first and second light waves propagating in opposite directions in the medium, and interference in the medium by the light waves. An optical functional device comprising a diffraction grating formed by waves having a refractive index distribution.
【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
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。
2. The method according to claim 1, wherein the first and second light waves are composed of first and second light waves having different frequencies ω 1 and ω 2 propagating in the medium in directions opposite to each other. 2. The optical functional device according to claim 1, wherein the optical functional device is configured as a dynamic diffraction grating formed by a wave having a periodic refractive index distribution which travels in a certain direction and is formed by interference of light waves.
【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
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。
3. A third optical wave frequency omega 3 is propagated in said medium, this frequency omega 3, omega 3 = [omega] 2 / omega 1 or omega 3 = [omega] 2 / ω 2 (provided that , [Ω] = (ω 1
The optical functional element according to claim 2, wherein the optical functional element is set to + ω 2 ) / 2) and is configured as an isolator for the third light wave.
【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。
4. The medium comprises an optical fiber or an optical waveguide made of a medium whose refractive index changes according to the intensity of light, and the optical fiber or the optical waveguide is provided with the first and second light waves. 4. The optical functional device according to claim 3, wherein the incident first and second incident ends and the third and fourth incident ends from which the third light wave enters and exits are branched.
【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。
5. The first and second light waves comprise first and second light waves of the same frequency propagating in the medium in opposite directions to each other, and the diffraction grating is generated by interference of the light waves. The optical functional device according to claim 1, wherein the optical functional device is configured as a diffraction grating formed by standing waves.
【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。
6. A multi-wavelength light including the first light wave is incident on the medium, and the diffraction grating is configured as a wavelength demultiplexer that reflects a first light wave from the multi-wavelength light. Item 6. The optical functional element according to item 5.
【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。
7. The medium comprises an optical fiber or an optical waveguide made of a medium whose refractive index changes according to the intensity of light, and the optical fiber or the optical waveguide has a multi-wavelength including the first light wave. A first incident end for receiving light,
A second input end for receiving the second lightwave, a first output end for outputting the reflected first lightwave, and a light obtained by splitting the first lightwave from the multi-wavelength light; The optical functional device according to claim 6, wherein the second emission end is formed to be branched.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009505050A (en) * 2005-08-08 2009-02-05 ユニベルシテ ジョセフ フーリエ Back-propagating wave spectrometer
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CN104391355A (en) * 2014-11-15 2015-03-04 北京理工大学 High-power optical isolation method based on transmission type optical grating

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