CN1580839A

CN1580839A - 光分路波导

Info

Publication number: CN1580839A
Application number: CNA2004100556131A
Authority: CN
Inventors: 住本勉
Original assignee: Optical Telecommunication Co Ltd; Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: Optical Telecommunication Co Ltd; SWCC Corp
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2005-02-16
Also published as: JP2005055690A; TW200506427A; US20050031267A1; KR20050015933A

Abstract

本发明提供一种光分路波导，可使总长度变短，同时使每个输出端口的偏振特性一致。它以用于入射光的第一直线波导(2)的纵向方向的中心轴线作为基准线，将连接在锥形波导(3)上的第一曲线波导(4a、4b)的圆弧开放部相对基准线向外连接。此外，将连接在第一曲线波导(4a、4b)上的第二曲线波导(5a、5b)的圆弧开放部相对基准线向内连接。而且，将经由第一和第二曲线波导连接的第二直线波导(6a、6b)相对基准线X以大于0度的角度向外连接。

Description

光分路波导

技术领域

本发明涉及总长度短而偏振依赖性小的光分路波导。

背景技术

近年来，因特网迅速普及，进一步充实通信网络的必要性越来越高。光波导是用于构成光通信网络的重要的元件，被用于干线系统和用户系统光纤网中。

在光通信网络中，为了将光信号分支为多个线路、将多个线路入射的光进行合波并入射到一个光波导中，使用光分路波导。例如，作为代表性的光分路波导，已知Y型光分路波导。

Y型光分路波导是在一根直线状的波导的端上连接用于分支光的锥形波导，并且在该锥形波导上连接两根光波导(例如，参照专利文献1)。

将多个这样的Y型光分路波导组合，可制作1×4、…1×N结构的光分路波导。如果在通过一个Y型光分路波导的锥形波导分支的两根波导上分别连接不同的Y型光分路波导，则可制作1×4的光分路波导。以往，已知在上述的锥形波导上连接曲线波导和直线波导组合结构的光分路波导。(例如，参照专利文献2和专利文献3)。

专利文献1：

(日本)特开平5-11130号公报

专利文献2：

(日本)特开平4-213407号公报

专利文献3：

(日本)特开平4-289803号公报

但是，在上述的现有技术中，存在以下需要解决的课题。

专利文献1中公开的那样的Y型光分路波导，从整体上看，波导的长度变长。因此，将多个Y型光分路波导组合连接得到的光分路波导，有其长度不能忽略的问题。

此外，专利文献2中公开的光分波导是将曲线波导和直线波导组合的结构，输出侧的各波导的偏振特性良好。然而，仍有整体的波导长度变长的问题。

另一方面，以使波导的总长度变短为目的，公开了专利文献3那样的技术。该技术采用如下的结构：光分路波导中包含的直线波导的部分，按照后级的走向以规定的朝向配置，抑制总长度变长。但是，该结构中，发现有输出侧的各波导的偏振特性不一致的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光分路波导，可使总长度变短，同时偏振特性的一致性也良好。

本发明为了解决上述的问题采用下面的结构。

<结构1>

一种光分路波导，其特征在于，它包括：第一直线波导；锥形波导，连接在该第一直线波导上，在从该第一直线波导入射光时，将该光分支；以及多个分支线路，连接在该锥形波导上，按照第一曲线波导、第二曲线波导、第二直线波导的顺序连接；在以所述第一直线波导的中心轴线作为基准线时，将通过所述第一曲线波导的中心轴线的圆弧开放部相对所述基准线向外连接，将通过所述第二曲线波导的中心轴线的圆弧开放部相对所述基准线向内连接；所述第二直线波导的中心轴线与所述基准线的夹角选定为大于0度的角度，并且将所述第二曲线波导与所述第二直线波导连接，使所述第二直线波导的中心轴线尽量远离所述第二曲线波导的连接点，以便远离所述基准线。

<结构2>

如结构1所述的光分路波导，其特征在于，在所述第一曲线波导和第二曲线波导的连接点与所述第二曲线波导和所述第二直线波导的连接点上，各个波导的中心轴线对接，以便相互轴偏规定的轴偏量。

<结构3>

如结构1所述的光分路波导，其特征在于，在从属连接所述多个光分路波导而形成的光波导线路和具有多个平行的光波导的光波导阵列之间，插入变更光路朝向的光波导，以便光分支后的直线波导中传送的光信号朝向与所述基准线大致平行的方向。

<结构4>

一种光分路波导，将多个结构1所述的光分路波导连结，其特征在于，将各光分路波导的直线波导相互连接，以便使直接连接在一方的光分路波导的曲线波导上的直线波导和直接连接在另一方的光分路波导的锥形波导上的直线波导对接。

<结构5>

一种光分路波导，将多个结构1所述的光分路波导连结，其特征在于，将各光分路波导相互连接，以便使直接连接在一方的光分路波导的曲线波导上的直线波导和直接连接在另一方的光分路波导的锥形波导上的直线波导被共用。

<结构6>

如结构1所述的光分路波导，其特征在于，它包括：第二锥形波导，与所述第二直线波导连接，在从该第二直线波导入射光时，将该光分支；以及多个分支线路，连接在该第二锥形波导上，按照第三曲线波导、第四曲线波导、第三直线波导的顺序连接；在以所述第二直线波导的中心轴线作为第二基准线时，将通过所述第三曲线波导的中心轴线的圆弧开放部相对所述第二基准线向外连接，将通过所述第四曲线波导的中心轴线的圆弧开放部相对所述第二基准线向内连接；所述第三直线波导的中心轴线与所述第二基准线的夹角选定为大于0度的角度，并且将所述第二曲线波导与所述第二直线波导连接，使所述第二直线波导的中心轴线尽量远离所述第二曲线波导的连接点，以便远离所述基准线。

<结构7>

如结构6所述的光分路波导，其特征在于，在所述第一曲线波导和第二曲线波导的连接点与所述第二曲线波导和所述第二直线波导的连接点上，各个波导的中心轴线对接，以便相互轴偏规定的轴偏量；在所述第三曲线波导和第四曲线波导的连接点与所述第四曲线波导和所述第三直线波导的连接点上，各个波导的中心轴线对接，以便相互轴偏规定的轴偏量。

<结构8>

如结构6所述的光分路波导，其特征在于，在从属连接所述多个光分路波导而形成的光波导线路和具有多个平行的光波导的光波导阵列之间，插入变更光路朝向的光波导，以便光分支后的直线波导中传送的光信号朝向与所述基准线大致平行的方向。

依据本发明，由于在第一直线波导与锥形波导连接的位置，将按照第一曲线波导和第二曲线波导和第二直线波导的顺序连接的多个分支线路连接，所以可提供一种光分路波导，可使总长度变短，同时使每个输出端口的偏振特性一致。

附图说明

图1是表示本发明的光分路波导的一实施方式的图。

图2是表示本发明的其他实施方式的图。

图3是用于说明光分路波导的组合方法的说明图。

图4是说明光分路波导的光输出方法的说明图。

图5是表示1×4型光分路波导的偏振特性的图。

图6是本发明的光分路波导中各波导相互间连接方法的说明图。

具体实施方式

以下用具体例说明本发明的实施方式。

实施例1

图1是表示本发明的光分路波导的一实施方式的图。在图1中，在本实施方式的光分路波导1中，在用于入射光的第一直线波导2上连接用于分支光的锥形波导3。在位于图的左下的左端的点划线的圆内示出第一直线波导2的放大横断面图。该波导包括芯23和包层24。光在芯23中传送。在位于图的左下的右侧的点划线的圆内示出锥形波导3的右端部分的横断面图。通过将芯23的断面积扩大成锥形状，锥形波导3具有将从第一直线波导2入射的光分支的功能。再有，此例说明光从图左端的第一直线波导2入射并向右方传送的方法。

在该锥形波导3上分别连接第一曲线波导4a、4b。在第一曲线波导4a、4b上分别连接第二曲线波导5a、5b。然后，包括按照第一曲线波导4a、第二曲线波导5a、第二直线波导6a的顺序连接的分支线路。而且，包括按照第一曲线波导4b、第二曲线波导5b、第二直线波导6b的顺序连接的分支线路。即，通过这样一对的分支线路，实现Y型光分路波导。这些波导形成在未图示的基板上。

在该光分路波导中，第一直线波导2的中心轴线位于Y型光分路波导的对称轴上。该中心轴线称为基准线X。在图的上方的点划线圆中示出第一曲线波导4a的部分放大侧面图。如该图所示，通过第一曲线波导4a的中心轴线的圆弧20的开放部21相对基准线X向外连接。如点划线所示，第一曲线波导4a的圆弧20是围绕第一曲线波导4a的中心线的纵向方向的线。此外，第一曲线波导4a的圆弧的开放部21是朝向第一曲线波导4a的圆弧的中心22的侧面。向外指离开基准线X的方向，向内指朝向基准线X的方向。

而且，通过与第一曲线波导4a相连连接的第二曲线波导5a的中心轴线的圆弧的开放部相对基准线X向内连接。即，换言之，在第一曲线波导4a中，圆弧的中心22比曲线波导位于离基准线X远的一侧，在第二曲线波导5a中，圆弧的中心22比曲线波导位于离基准线X近的一侧。这样，第一曲线波导4a和第二曲线波导5a整体上形成S字状的波导。如后说明的那样，在锥形波导3的输出侧形成S字状的波导是为了使偏振特性一致。第一曲线波导4b和第二曲线波导5b也完全同样地形成S字状的波导。

下面说明第二直线波导6a和第二直线波导6b的连接方向。第二直线波导6a的中心轴线X1和基准线X的夹角θ选定为大于0度的角度。并且将所述第二曲线波导5a与所述第二直线波导6a连接，使所述第二直线波导6a的中心轴线X1尽量远离所述第二曲线波导5a的连接点，以便远离所述基准线X。同样地，第二直线波导6b的中心轴线X2和基准线X的夹角θ选定为大于0度的角度。并且将所述第二曲线波导5b与所述第二直线波导6b连接，使所述第二直线波导6b的中心轴线X2尽量远离所述第二曲线波导5b的连接点，以便远离所述基准线X。

在该图的Y型光分路波导中，为了使锥形波导3与一对的分支线路中传送的光信号的偏振特性一致，将分支线路的连接结构最佳化。通过第一曲线波导4a和第二曲线波导5a，光线路在展开的平面上形成S字状的波导。最好根据波导的材料、传送的光信号的波长和强度，来选定第一曲线波导4a和4b的圆弧的曲率半径、第二曲线波导5a和5b的圆弧的曲率半径以及总长度的最佳值。根据实验，如图所示，在使用锥形波导3将光信号分支成Y字状的情况下，如果第二直线波导6a和第二直线波导6b的方向也选定为Y字状，则光的模式分布可最佳化。即，选定这些中心轴线X1和X2的角度θ，以使第二曲线波导5a、5b的连接点尽量远离基准线X。

实施例2

图2是表示本发明的其他实施方式的图。再有，与图1相同的部分以相同的符号表示。

图2的实施方式是所谓的1×4型的光分路波导的例子。在图1所示的光分路波导1的第二直线波导6a上连接第二锥形波导7。在该第二锥形波导7上按照第三曲线波导8a、8b和第四曲线波导9a、9b的顺序连接。而且，在第四曲线波导9a、9b上分别连接第三直线波导10a和10b。在另一侧的第二直线波导6b上连接第二锥形波导11。在该第二锥形波导11上按照第三曲线波导12a、12b和第四曲线波导13a、13b的顺序连接。而且，在第四曲线波导13a、13b上分别连接第三直线波导14a和14b。这样，可获得光分路波导：在从一根的第一直线波导2输入光时，将该光分支，并从四根第三直线波导10a、10b、14a、14b射出光。

再有，由第二直线波导6a、第二锥形波导7、第三曲线波导8a、8b、第四曲线波导9a、9b、第三直线波导10a、10b构成的光分路波导与图1所示的由第一直线波导2、锥形波导3、第一曲线波导4a、4b、第二曲线波导5a、5b、第二直线波导6a、6b构成的光分路波导被同样地设计。与第二直线波导6b连接的另一侧的光分路波导也同样。因此，例如，在以第二直线波导6a的中心轴线为基准线时，选定第三直线波导10a和基准线的夹角θ为大于0度的角度。对于其他的直线波导也同样。

实施例3

图3是用于说明光分路波导的组合方法的说明图。

该图的三组光分路波导1a、1b、1c都是图1中说明的结构的光分路波导。例如，如果将直接连接在该图的光分路波导1a的第二曲线波导5b上的直线波导6b，对接在直接连接在光分路波导1b的锥形波导3上的第一直线波导2上，则可获得三分支的光分路波导。此外，也可在光分路波导1b的第二直线波导6a上连接光分路波导1c的第一直线波导2。再有，为了实现完成的光分路波导的小型化，例如，可以在连接光分路波导1a和光分路波导1b时，共用对接的第二直线波导6a和第一直线波导2。由此获得的结果是图2所示的4分支的光分路波导。

这里，在平面基板上将多个上述的光分路波导从属连接时，选定光分支前的直线波导和光分支后的两根直线波导的中心轴线的夹角θ为大于0度的角度，相邻光分路波导的光分支后的两根直线波导相互不重合，有可实现多分支的效果。例如，在图2中，第三直线波导10a或14b即使通过另外的光分路波导进行分支，其光分支后的两根直线波导在基板上相互不重合。另一方面，第三直线波导10b和14a可以不再分支。如上所述，本发明除了图2中说明的1×4型之外，可形成1×8、1×16、…、1×N型的光波导线路。

实施例4

图4是说明光分路波导的光输出方法的说明图。

光波导线路通常在其最终端上与光波导阵列连接。构成该光波导阵列的多个光波导一般与上述基准线X(图1)大致平行配置。但是，例如，图2所示的光分路波导的最右端的直线波导、10a、10b、14a、14b互相之间都不平行。因此，最好在本发明的光分路波导和具有多个平行的光波导的光波导阵列31之间插入变更光路朝向的波导30，以便抑制光分支后的直线波导、10a、10b、14a、14b中传送的光信号的传输模式的变化，并使光分支后的直线波导中传送的光信号朝向与基准线X大致平行的方向。这可以由光纤或具有与光纤同样特性的光波导实现。因此，通过这样，本发明的光分路波导可用作各种光波导线路的一部分。

图5是表示图2示出的1×4型光分路波导的偏振特性的图。图的曲线的纵轴表示归一化偏振依存损失，横轴表示光的各输出端口(射出侧光波导)。第三直线波导10a、10b、14a、14b的输出端口的号码分别设为(1)、(2)、(3)、(4)。再有，为了比较，形成与专利文献3所示同样的光分路波导，并示出测定的其偏振特性的例子。本发明的实施例的输出以黑点(●)表示，比较例的输出以白方形(□)表示。再有，归一化偏振依存损失指表示依存于偏振而产生的光的传送损失水平。由该图形可知，本发明的光分路波导的每个输出端口的偏振依存损失的偏差与比较例相比非常少。

思考其原因如下。即，行进在波导中的光的模式分布对于直线波导来说位于波导的中心并且稳定，而在曲率半径小的曲线波导中则移动到径的外侧。此外，在锥形波导中产生高次模式。因此，一般地，通过锥形波导3、第一曲线波导4a、4b的光的模式分布蛇行前进。因此，对于下面要入射的波导，根据模式分布的蛇行程度，分支比具有偏振依存性。该分支比的偏振依存性使输出端口间的偏振特性恶化而不一致。因此，如果插入本发明这样的第二曲线波导并使第一曲线波导和第二曲线波导形成S字状的波导，则可起到使光的模式稳定的作用，可改善输出端口间的偏振特性。

实施例5

如上的光波导线路例如形成在数厘米至数十厘米的四方的石英玻璃基板上。图1示出的连接在第一曲线波导4a、4b上的第二曲线波导5a、5b以及连接在第二曲线波导5a、5b上的第二直线波导6a、6b最好分别偏离中心轴线连接。例如，在第一曲线波导4a的输出端上，使其模式分布如M11那样稍稍偏向左侧。此时，在第一曲线波导4a和第二曲线波导5的连接点上，使面对的两波导的中心轴线只偏离规定的轴偏量d。由此，可使入射到第二曲线波导5中的光的模式分布如图的M12所示那样偏移至波导的中心。到底轴偏多少，根据曲线波导的曲率半径和长度而有所不同，所以可在设计每个产品时计算最佳的轴偏量。连接在第二曲线波导5a、5b上的第二直线波导6a、6B的连接点也可采用同样的结构。由此，可实现小型的光分路波导，即使第一和第二曲线波导的总长度短，也使模式分布充分地一致。

Claims

1.一种光分路波导，它包括：

第一直线波导；

锥形波导，连接到该第一直线波导，在从该第一直线波导入射光时，将该光分支；以及

多个分支线路，连接到该锥形波导，按照第一曲线波导、第二曲线波导、第二直线波导的顺序连接；

其特征在于，在以所述第一直线波导的中心轴线作为基准线时，将通过所述第一曲线波导的中心轴线的圆弧开放部相对所述基准线向外连接，将通过所述第二曲线波导的中心轴线的圆弧开放部相对所述基准线向内连接；

所述第二直线波导的中心轴线与所述基准线的夹角选定为大于0度的角度，并且将所述第二曲线波导与所述第二直线波导连接，使所述第二直线波导的中心轴线尽量远离所述第二曲线波导的连接点，以便远离所述基准线。

2.如权利要求1所述的光分路波导，其特征在于，在所述第一曲线波导和第二曲线波导的连接点与所述第二曲线波导和所述第二直线波导的连接点上，各个波导的中心轴线对接，以便相互轴偏规定的轴偏量。

3.如权利要求1所述的光分路波导，其特征在于，在从属连接所述多个光分路波导而形成的光波导线路和具有多个平行的光波导的光波导阵列之间，插入变更光路朝向的光波导，以便光分支后的直线波导中传送的光信号朝向与所述基准线大致平行的方向。

4.一种光分路波导，连结多个权利要求1所述的光分路波导，其特征在于，

将各光分路波导的直线波导相互连接，以便使直接连接到一方的光分路波导的曲线波导的直线波导和直接连接到另一方的光分路波导的锥形波导的直线波导对接。

5.一种光分路波导，连结多个权利要求1所述的光分路波导，其特征在于，

将各光分路波导相互连接，以便共用直接连接到一方的光分路波导的曲线波导的直线波导和直接连接到另一方的光分路波导的锥形波导的直线波导。

6.如权利要求1所述的光分路波导，其特征在于，它包括：

第二锥形波导，连接到所述第二直线波导，在从该第二直线波导入射光时，将该光分支；以及

多个分支线路，连接在该第二锥形波导上，按照第三曲线波导、第四曲线波导、第三直线波导的顺序连接；

在以所述第二直线波导的中心轴线作为第二基准线时，将通过所述第三曲线波导的中心轴线的圆弧开放部相对所述第二基准线向外连接，将通过所述第四曲线波导的中心轴线的圆弧开放部相对所述第二基准线向内连接；

所述第三直线波导的中心轴线与所述第二基准线的夹角选定为大于0度的角度，并且将所述第二曲线波导与所述第二直线波导连接，使所述第二直线波导的中心轴线尽量远离所述第二曲线波导的连接点，以便远离所述基准线。

7.如权利要求6所述的光分路波导，其特征在于，在所述第一曲线波导和第二曲线波导的连接点与所述第二曲线波导和所述第二直线波导的连接点上，各个波导的中心轴线对接，以便相互轴偏规定的轴偏量；

在所述第三曲线波导和第四曲线波导的连接点与所述第四曲线波导和所述第三直线波导的连接点上，各个波导的中心轴线对接，以便相互只轴偏规定的轴偏量。

8.如权利要求6所述的光分路波导，其特征在于，在从属连接所述多个光分路波导而形成的光波导线路和具有多个平行的光波导的光波导阵列之间，插入变更光路朝向的光波导，以便光分支后的直线波导中传送的光信号朝向与所述基准线大致平行的方向。