JP2000131541A - 光波長合分波器 - Google Patents

光波長合分波器

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JP2000131541A
JP2000131541A JP30525598A JP30525598A JP2000131541A JP 2000131541 A JP2000131541 A JP 2000131541A JP 30525598 A JP30525598 A JP 30525598A JP 30525598 A JP30525598 A JP 30525598A JP 2000131541 A JP2000131541 A JP 2000131541A
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JP
Japan
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waveguide
slab
input
input side
optical wavelength
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JP30525598A
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English (en)
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Masahiro Okawa
正浩 大川
Koichi Maru
浩一 丸
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 隣接チャネルへのクロストークが少なく、損
失が小さい光波長合分波器を提供する。 【解決手段】 アレイ導波路回折格子型の光波長合分波
器の入力導波路2と入力側スラブ導波路3との間にテー
パ導波路4を設け、出力側スラブ導波路6のスラブ半径
Roを入力側スラブ導波路3のスラブ半径Riよりも小
さくすることにより、急峻な立上がり、立ち下がり特性
を有する低隣接クロストーク、低損失のデバイスを実現
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いられ
る光波長合分波器に関し、特に波長分割多重光信号の合
分波に用いられる光波長合分波器に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信の分野において、複数の光信号を
別々の波長の光にのせ、1本の光ファイバで伝送し、情
報容量を拡大する方法(波長分割多重方式)が検討され
ている。この波長分割多重方式においては、異なる波長
の光を合波あるいは分波する合分波器が重要な役割を果
たしている。中でもアレイ回折格子を用いた光波長合分
波器は狭い波長間隔で通信容量の多重数を大きくするこ
とができ、有望視されている。
【0003】波長多重方式の伝送システムに用いられる
光波長合分波器では、半導体レーザ光源の波長制御許容
範囲、光ファイバアンプの利得特性、分散補償ファイバ
の波長特性と関連して、隣接チャネルの低クロストーク
化が重要な課題である。
【0004】一方、波長分割多重方式伝送システムの低
コスト化の実現のためには、光波長合分波器の損失を低
減し、多段接続する光ファイバアンプの数を減らすこと
が重要である。従来の光合分波器では、図5(a)、
(b)に示すように、入力導波路2と入力側スラブ導波
路3とのインターフェイスにおける導波路形状と、出力
側スラブ導波路6と出力導波路7とのインターフェイス
における導波路形状とを等しくして、モードフィールド
のミスマッチ損失を抑えることにより、低損失な通過特
性を実現していた。
【0005】なお図5(a)は従来の光波長合分波器の
平面図であり、図5(b)は図5(a)の領域Bの拡大
図である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光波長合分波器では、電界分布がガウス分布と
なって、隣接するチャネルへの光の漏れ込み(隣接クロ
ストーク)が大きくなってしまうという問題があった。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、隣接チャネルへのクロストークが少なく、損失が小
さい光波長合分波器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板と、基板上に形成され入力側から波長
分割多重光信号が入力される入力導波路と、入力側が入
力導波路の出力側に接続された入力側スラブ導波路と、
入力側が入力側スラブ導波路の出力側に接続され、所定
の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導
波路と、入力側がアレイ導波路の出力側に接続され波長
分割多重光信号を分波して出力する複数本の出力導波路
とを備えた光波長合分波器において、入力導波路と入力
側スラブ導波路との間にテーパ導波路が配置され、出力
側スラブ導波路のスラブ半径が入力側スラブ導波路のス
ラブ半径よりも小さく形成されているものである。
【0009】本発明によれば、アレイ導波路回折格子型
の光波長合分波器の入力導波路と入力側スラブ導波路と
の間にテーパ導波路を設けることにより急峻な立上が
り、立ち下がり特性をもつ低隣接クロストークの良好な
特性が得られる。また、アレイ導波路回折格子型の光波
長合分波器の出力側スラブ導波路のスラブ半径を入力側
スラブ導波路のスラブ半径よりも小さくすることによ
り、低損失、小型のデバイスを実現することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0011】図1(a)は本発明の光波長合分波器の一
実施の形態を示す平面図であり、図1(b)は図1
(a)の領域Aの拡大図であり、図1(c)は図1
(b)のテーパ導波路部分の拡大図であり、図1(d)
は図1(b)のC−C線断面図である。
【0012】図1に示す光波長合分波器は、基板1と、
基板1を覆うバッファ層10と、バッファ層10上に形
成され入力側(図では左側)から波長多重光信号が入力
される複数の入力導波路2と、入力側が各入力導波路2
の出力側(図では右側)に接続されたテーパ導波路4
と、入力側がテーパ導波路4の出力側に接続された曲率
半径Riの入力側スラブ導波路3と、入力側が入力側ス
ラブ導波路3の出力側に接続され、隣接する導波路長が
ΔLずつ異なるアレイ導波路回折格子からなるアレイ導
波路5と、入力側がアレイ導波路5の出力側に接続され
た曲率半径Roの出力側スラブ導波路6と、入力側が出
力側スラブ導波路6の出力側に接続され、波長分割多重
光信号を分波して出力する複数の出力導波路7と、これ
ら導波路2〜7を覆うクラッド8とで構成され、出力側
スラブ導波路6のスラブ半径Roが入力側スラブ導波路
3のスラブ半径Riよりも小さくなるように形成されて
いる。
【0013】このような光波長合分波器の特性調整方法
について図1(a)〜(c)を参照して説明する。
【0014】入力導波路2に矢印11方向に入射した波
長多重信号光(以下「信号光」という)は、テーパ導波
路4を伝搬して入力側スラブ導波路3へ到達する。入力
側スラブ導波路3内では、光の水平方向の閉じ込めがな
いため、信号光は広がり、アレイ導波路5に導波され
る。信号光はアレイ導波路5で所望の位相差を受け、出
力側スラブ導波路6へと伝搬する。アレイ導波路5で受
ける位相差は、信号光の波長によって異なるので、波長
多重信号は、波長によって異なる点に集光される。それ
ぞれの波長の信号光は出力導波路7を伝搬して矢印12
方向に出射される。
【0015】入力側スラブ導波路3に伝搬するときの信
号光の電界分布は、テーパ導波路4により立上がり、立
ち下がり付近で急峻な分布へと変換される。二つのスラ
ブ導波路(入力側スラブ導波路3と出力側スラブ導波路
6)は、いわば光学レンズとして機能するが、スラブ導
波路3、6の曲率半径Ri、Roが異なるため、入力側
スラブ導波路3及びテーパ導波路4のインターフェイス
での電界分布は、出力側スラブ導波路6及び出力導波路
7のインターフェイスで再現されず、x方向にRo/R
i倍された分布となる。その結果、出力導波路7の直前
での電界分布は、x方向に縮小した分布となる。従っ
て、出力導波路7の直前での電界分布と出力導波路の固
有モードとの重畳積分によって決定される波長特性は、
急峻な立ち上がり、立ち下がりをもった低損失な波形と
なる。
【0016】次に本発明を用いたアレイ導波路回折格子
型光波長合分波器のシミュレーション結果を示す。クラ
ッドの屈折率nclを1.4574とし、コアの屈折率
ncoを1.4692とし、比屈折率差Δを0.8%と
し、チャネル導波路の屈折率を6×6μm2 とした。
【0017】入力導波路2のテーパ導波路4のテーパ拡
がり角度θを0.5°とし、入力側スラブ導波路3との
インターフェイスでのコア幅W0を19μmとした。分
波間隔は100GHz(Δλ=0.8nm)としてシミ
ュレーションを行った。また、比較のために、テーパ導
波路4が無い場合(入力側スラブ導波路3とのインター
フェイスでのコア幅W0=6μm)の場合についてもシ
ミュレーションを行った。
【0018】まず、入力側スラブ導波路3の曲率半径R
iと、出力側スラブ導波路6の曲率半径Roとの比Ro
/Riを1.0とした。
【0019】図2はテーパ導波路が有る場合の入力側ス
ラブ導波路とのインターフェイスでの電界分布とテーパ
導波路が無い場合の入力側スラブ導波路とのインターフ
ェイスでの電界分布を示す図である。同図において縦軸
は電界強度であり、横軸は導波路の幅方向の位置であ
る。
【0020】テーパ導波路4が無い場合(図中破線で示
す)には電界強度曲線はゆっくりとした立上がり、立ち
下がり分布を有するのに対し、テーパ導波路4が有る場
合(図中実線で示す)は、電界強度曲線が立上がり、立
ち下がり付近で急峻な分布になるように改善されている
のが分かる。
【0021】図3は本発明の光波長合分波器の波長損失
特性と従来の光波長合分波器の波長特性のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
【0022】なお、本シミュレーションでは、比較のた
め、3dB帯域幅が略等しくなるように、出力導波路を
配置した。20dB帯域幅はテーパ導波路が有る場合は
0.90nmであり、テーパ導波路が無い場合は1.0
6nmである。テーパ導波路が有る場合では、若干の約
1.3dBという損失増加があるものの、急峻な立上が
り、立ち下がり特性を有する良好な特性が得られている
ことが分かる。
【0023】次にスラブ導波路半径を非対称とした場合
のシミュレーション結果を行った。クラッドの屈折率n
clを1.4574とし、コアの屈折率ncoを1.4
692とし、比屈折率差Δを0.8%とし、チャネル導
波路の屈折率を6×6μm2とした。テーパ導波路4の
テーパ拡がり角度θを0.5°とし、入力側スラブ導波
路3とのインターフェイスでのコア幅W0を19μmと
した。分波間隔は100GHz(Δλ=0.8nm)と
してシミュレーションを行った。なお、入力側スラブ導
波路3と出力側スラブ導波路6との半径比Ro/Riを
0.59とした。
【0024】図4は光波長合分波器のスラブ半径比Ro
/Riを変えた場合の波長損失特性のシミュレーション
結果を示す図であり、横軸が波長であり、縦軸が損失で
ある。
【0025】3dB帯域幅は上述したスラブ半径比Ro
/Riが1.0と略等しくなるように設計した。20d
B帯域幅は0.85nmであり、スラブ半径比Ro/R
iが1.0の場合に比べ若干改善され、さらに、挿入損
失は1.0の場合に比べ、約1.1dB低減された。ま
た、非対称スラブ構造を用いると、出力側スラブ導波路
6の半径Roを小さくすることができるので、素子サイ
ズを小型にできるという利点がある。
【0026】なお、本実施例ではテーパ導波路4のコア
幅W0を19μmとし、スラブ半径比Ro/Riを0.
59とし、チャネル間隔を100GHzとして設計した
が、これに限るものではなく、損失、帯域幅、クロスト
ーク等の要求に応じ、フレキシブルな設計ができる。
【0027】以上において、アレイ導波路回折格子型の
光波長合分波器の入力導波路と入力側スラブ導波路との
間にテーパ導波路を設け、出力側スラブ導波路のスラブ
半径を入力側スラブ導波路のスラブ半径よりも小さくす
ることにより、急峻な立上がり、立ち下がり特性を有す
る低隣接クロストーク、低損失のデバイスを実現するこ
とができる。
【0028】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0029】隣接チャネルへのクロストークが少なく、
損失が小さい光波長合分波器の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の光波長合分波器の一実施の形
態を示す平面図であり、(b)は(a)の領域Aの拡大
図であり、(c)は(b)の拡大図であり、(d)は
(b)の断面図である。
【図2】テーパ導波路が有る場合の入力側スラブ導波路
とのインターフェイスでの電界分布とテーパ導波路が無
い場合の入力側スラブ導波路とのインターフェイスでの
電界分布を示す図である。
【図3】本発明の光波長合分波器の波長損失特性と従来
の光波長合分波器の波長特性のシミュレーション結果を
示す図である。
【図4】光波長合分波器のスラブ半径比Ro/Riを変
えた場合の波長損失特性のシミュレーション結果を示す
図である。
【図5】(a)は従来の光波長合分波器の平面図であ
り、(b)は(a)の領域Bの拡大図である。
【符号の説明】
2 入力導波路 3 入力側スラブ導波路 5 アレイ導波路 6 出力側スラブ導波路 7 出力導波路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年9月29日(1999.9.2
9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板と、基板上に形成され入力側から波長
分割多重光信号が入力される入力導波路と、入力側が入
力導波路の出力側に接続された入力側スラブ導波路と、
入力側が入力側スラブ導波路の出力側に接続され、所定
の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導
波路と、入力側がアレイ導波路の出力側に接続された出
力側スラブ導波路と、入力側が出力側スラブ導波路の出
力側に接続され波長分割多重光信号を分波して出力する
複数本の出力導波路とを備えた光波長合分波器におい
て、入力導波路と入力側スラブ導波路との間にテーパ導
波路が配置され、出力側スラブ導波路のスラブ半径が入
力側スラブ導波路のスラブ半径よりも小さく形成されて
いるものである。
フロントページの続き (72)発明者 上塚 尚登 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 Fターム(参考) 2H047 KA02 KA04 KA12 KA13 KB10 LA01 LA19 TA01 TA14 TA35

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、該基板上に形成され入力側から
    波長分割多重光信号が入力される入力導波路と、入力側
    が該入力導波路の出力側に接続された入力側スラブ導波
    路と、入力側が該入力側スラブ導波路の出力側に接続さ
    れ、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなる
    アレイ導波路と、入力側が該アレイ導波路の出力側に接
    続され上記波長分割多重光信号を分波して出力する複数
    本の出力導波路とを備えた光波長合分波器において、上
    記入力導波路と上記入力側スラブ導波路との間にテーパ
    導波路が配置され、上記出力側スラブ導波路のスラブ半
    径が上記入力側スラブ導波路のスラブ半径よりも小さく
    形成されていることを特徴とする光波長合分波器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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