JP2000199825A - Optical circuit element and optical integrated circuit - Google Patents

Optical circuit element and optical integrated circuit

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JP2000199825A
JP2000199825A JP11000202A JP20299A JP2000199825A JP 2000199825 A JP2000199825 A JP 2000199825A JP 11000202 A JP11000202 A JP 11000202A JP 20299 A JP20299 A JP 20299A JP 2000199825 A JP2000199825 A JP 2000199825A
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light
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact wavelength selective filter element suited to high integration. SOLUTION: This filter element is constituted of first waveguide lines 8 constituted so that a beam is multiple reflected between two reflection surfaces 3, 4 to be propagated and second waveguide lines 91, 92,..., 9(n-1), 9n connected to the reflection surface 4. By using a waveguide length difference by repeating multiple reflection, an array output beam that a phase difference is controlled is obtained. Thus, an optical circuit element of a compact array waveguide diffraction grating, etc., is realized.

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、波長多重光ファイ
バ通信用において任意の波長を分波する波長選択フィル
タ素子に係り、特にアレー導波路素子を用いた波長選択
フィルタ素子(光回路素子)及びこの波長選択フィルタ
素子を搭載した光集積回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength selective filter element for demultiplexing an arbitrary wavelength in wavelength multiplexed optical fiber communication, and more particularly to a wavelength selective filter element (optical circuit element) using an array waveguide element. The present invention relates to an optical integrated circuit equipped with this wavelength selection filter element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年光ファイバ通信において一層の大容
量化への需要が高まっている。そのため複数の波長を搬
送波に用いた波長多重通信方式の導入が順次進められて
いる。波長多重通信方式は、大容量化のみならず、必要
な所に必要な容量のネットワークを拡充するというシス
テムの拡張性・柔軟性に対しても大きな効果を有してい
る。将来高度ネットワーク化に対応するために、多重波
長の一層の高密度化が不可欠となるが、このような高密
度波長多重通信方式を実現する上で高性能狭帯域波長選
択フィルタが極めて重要である。それを実現する従来例
として、図14に示すような長さがほぼ一定長ずつ異な
る複数のアレー導波路を用いたアレー導波路型グレーテ
ィング(AWG)素子が注目されている。このAWG素
子は、1本の入力導波路、例えば入力導波路221から
の入力光を入力側スラブ型スターカプラー201により
拡散させ、前方に配置したアレー導波路231,23
2,…,23(n−1),23nに入力させる。アレー
導波路231,232,…,23(n−1),23nは
それぞれ導波路長が一定の長さΔLだけ異なっており、
それぞれの出射端では導波路長差に伴う遅延が与えられ
ている。そしてアレー導波路231,232,…,23
(n−1),23nの出力端を再度別の出力側スターカ
プラー202により合波することにより、上記遅延に伴
う位相差に基づき干渉し合い、出力側スターカプラーの
出力端において出力の波長依存性、すなわち分散特性d
x/dλを示す。この線分散に基づき、所望の出力導波
路241,242,…より所望の波長の出力を得ること
ができる。AWG素子は導波路長差ΔLに比例して回折
次数mが大きくとれることから、線分散も大きく取るこ
とができ、従って、n×nの多チャンネル波長分離動作
においても低クロストークで動作が可能であるという特
徴を有している。
2. Description of the Related Art In recent years, demands for higher capacity in optical fiber communication have been increasing. For this reason, the introduction of a wavelength division multiplexing communication system using a plurality of wavelengths for a carrier is being promoted sequentially. The wavelength division multiplexing communication system has a great effect not only on increasing the capacity but also on the expandability and flexibility of the system for expanding the network of the required capacity at the required place. In order to cope with advanced networking in the future, it is indispensable to further increase the density of multiplexed wavelengths, but in order to realize such a high-density wavelength division multiplexing communication system, a high-performance narrowband wavelength selective filter is extremely important. . As a conventional example for realizing this, an arrayed waveguide type grating (AWG) element using a plurality of arrayed waveguides having different lengths each having a substantially constant length as shown in FIG. 14 has attracted attention. In this AWG element, input light from one input waveguide, for example, input waveguide 221 is diffused by an input-side slab-type star coupler 201, and array waveguides 231 and 23 arranged in front are provided.
, 23 (n-1), 23n. The array waveguides 231, 232,..., 23 (n-1), 23n have different waveguide lengths by a fixed length ΔL, respectively.
Each output end is given a delay due to the waveguide length difference. And array waveguides 231, 232,.
By combining the output terminals of (n-1) and 23n again with another output-side star coupler 202, they interfere with each other on the basis of the phase difference caused by the delay, and the output wavelength dependence of the output terminal of the output-side star coupler. Property, that is, dispersion characteristic d
x / dλ. Based on this linear dispersion, an output of a desired wavelength can be obtained from desired output waveguides 241, 242,... The AWG element can increase the linear dispersion because the diffraction order m can be increased in proportion to the waveguide length difference ΔL, and therefore can operate with low crosstalk even in the n × n multi-channel wavelength separation operation. It has the feature that it is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところでAWG素子の
波長選択性などの波長特性はアレー導波路長差ΔLや導
波路本数、スターカプラー長などに依存する。これまで
サブ・ナノメータ(nm)のチャンネル間隔で32チャ
ンネルの多重・分離用AWG素子として、ガラス導波路
を用いたもので導波路長差は約60μm、導波路本数は
120が報告されているが、その全体のチップサイズは
40mm角と大きなものになる。このように全体のチッ
プサイズが大きくなるのは、図14に示すような構造の
必然的な結果である。すなわち、図14に示すような構
造においては、100本ものアレー導波路を、過剰損失
を避けるためにゆったりと基板面上に配置する必要があ
るからである。今後一層の高集積化が望まれる光集積回
路において、アレー導波路がこのように大きな面積を必
要とすることは実用上大きな問題である。
The wavelength characteristics such as the wavelength selectivity of the AWG element depend on the array waveguide length difference ΔL, the number of waveguides, the length of the star coupler, and the like. Up to now, it has been reported that a glass waveguide is used as an AWG element for multiplexing / demultiplexing 32 channels at sub-nanometer (nm) channel intervals, the waveguide length difference is about 60 μm, and the number of waveguides is 120. The overall chip size is as large as 40 mm square. This increase in overall chip size is a necessary result of the structure shown in FIG. That is, in the structure as shown in FIG. 14, as many as 100 array waveguides must be loosely arranged on the substrate surface to avoid excessive loss. In an optical integrated circuit for which higher integration is desired in the future, it is a serious problem in practical use that the array waveguide requires such a large area.

【0004】本発明は前記の従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、コンパクトで高集積化に向い
たアレー導波路素子を用いた波長選択フィルタ素子(光
回路素子)を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a wavelength-selective filter element (optical circuit element) using an array waveguide element which is compact and suitable for high integration. The purpose is to:

【0005】本発明の他の目的は、アレー導波路素子を
用いた波長選択フィルタ素子(光回路素子)を搭載した
コンパクトで高集積化された光集積回路を提供すること
である。
Another object of the present invention is to provide a compact and highly integrated optical integrated circuit equipped with a wavelength selective filter element (optical circuit element) using an array waveguide element.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の特徴は、光が2つの反射面の間を多
重反射して伝搬すべく構成された第1の導波路列と、各
反射面端からもしくは反射面間の導波路列に結合した第
2の導波路列もしくは出力光列とからなる光回路素子で
あることである。具体的には、第1の導波路列は、2つ
の反射面の間を連続的に折れ曲がりジグザグに構成して
も良く、このジグザグ形状にさらに折れ曲がり部や湾曲
部を形成しても良い。「各反射面端から結合した」と
は、劈開面等の反射面から透過してきた出力光と結合す
る意であり、「反射面間の導波路列に結合した」とは、
第1の導波路列の左右若しくは上下に第2の導波路列を
隣接して配置し2つの導波路間のカップリングにより出
力光を第2の導波路列に取り出す意である。「第2の導
波路列もしくは出力光列」とは、第1の導波路列に隣接
して第2の導波路列を配置して、出力光を第2の導波路
列に取り出してもよく、第2の導波路列を用いずに光と
して取り出し、その後の処理は問わない意である。即
ち、出力光をその後光ファイバーに取り出しても良く、
種々の半導体導波路等に取り出してもかまわない。
In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is to provide a first waveguide array configured to propagate light with multiple reflections between two reflecting surfaces. And a second waveguide row or an output light row coupled to the waveguide row from the end of each reflection surface or between the reflection surfaces. Specifically, the first waveguide row may be configured to bend continuously between two reflecting surfaces in a zigzag manner, and a further bent portion or curved portion may be formed in this zigzag shape. "Coupled from the end of each reflection surface" means to couple with output light transmitted from a reflection surface such as a cleavage surface, and "coupled to a waveguide array between reflection surfaces".
A second waveguide array is arranged adjacent to the left and right or upper and lower sides of the first waveguide array, and output light is extracted to the second waveguide array by coupling between the two waveguides. The “second waveguide row or output light row” may mean that a second waveguide row is arranged adjacent to the first waveguide row, and the output light may be extracted to the second waveguide row. The light is extracted as light without using the second waveguide row, and the subsequent processing is not limited. That is, the output light may then be extracted to an optical fiber,
It may be taken out to various semiconductor waveguides or the like.

【0007】本発明の第1の特徴においては、光を2つ
の反射面の間を斜めに多重反射させることにより各反射
面からの光信号出力に一定の光路長差を与え、位相差を
生じさせている。したがって、本発明の第1の特徴によ
れば、位相差が制御されたアレー出力光が簡単な構造で
得られる。このように多重反射を利用することで、長手
方向は基本的には導波路幅オーダーの距離に導波路本数
を乗じたオーダーの寸法、またその横手方向はデバイス
特性に必要な位相差に対応した導波路長の寸法ですむた
め、極めてコンパクトなアレー導波路を実現することが
出来る。
In the first aspect of the present invention, a light is reflected obliquely between two reflecting surfaces to give a constant optical path length difference to an optical signal output from each reflecting surface, thereby generating a phase difference. Let me. Therefore, according to the first aspect of the present invention, array output light with a controlled phase difference can be obtained with a simple structure. By using multiple reflections in this way, the longitudinal direction basically corresponds to the dimension of the order of the waveguide width multiplied by the number of waveguides, and the lateral direction corresponds to the phase difference required for device characteristics. Since the length of the waveguide is sufficient, an extremely compact array waveguide can be realized.

【0008】本発明の第2の特徴は光が2つの反射面の
間を多重反射して伝搬すべく構成された第1の導波路列
と、各反射端からもしくは反射面間の導波路列に結合し
た第2の導波路列と、この第2の導波路列に結合した合
波器と、合波器に結合した第3の導波路列とからなる光
回路素子であることである。合波器としてはスターカプ
ラー等が代表的に使用できる。
A second feature of the present invention is that a first array of waveguides is arranged so that light propagates by multiple reflection between two reflecting surfaces, and a waveguide array from each reflecting end or between the reflecting surfaces. , An optical circuit element including a second waveguide row coupled to the second waveguide row, a multiplexer coupled to the second waveguide row, and a third waveguide row coupled to the multiplexer. As the multiplexer, a star coupler or the like can be typically used.

【0009】本発明の第2の特徴によれば、第1の特徴
と同様に、位相差が制御されたアレー出力光が、2つの
反射面の間を斜めに多重反射させることにより光路長差
を与えるという簡単な構造で得られる。従って、長手方
向は基本的には導波路幅オーダーの距離に導波路本数を
乗じたオーダーの寸法、またその横手方向はデバイス特
性に必要な位相差に対応した導波路長の寸法ですむた
め、極めてコンパクトなアレー導波路を実現出来る。こ
のため、スターカプラー等の合波器を含めても極めて小
型化が可能となる。従って、このコンパクト性ゆえ半導
体導波路に容易に適用ができ、アレー導波路を用いた半
導体AWG多重・分離素子やその他の光機能素子が簡単
に実現できる。
According to the second aspect of the present invention, similarly to the first aspect, the array output light whose phase difference is controlled is obliquely multiple-reflected between the two reflecting surfaces, thereby providing an optical path length difference. Is obtained with a simple structure. Therefore, the longitudinal direction is basically a dimension of the order of the waveguide width multiplied by the number of waveguides, and the lateral direction is the waveguide length dimension corresponding to the phase difference required for device characteristics. An extremely compact array waveguide can be realized. For this reason, even if a multiplexer such as a star coupler is included, the size can be extremely reduced. Therefore, it can be easily applied to a semiconductor waveguide because of its compactness, and a semiconductor AWG multiplexing / demultiplexing device using an array waveguide and other optical functional devices can be easily realized.

【0010】本発明の第1及び第2の特徴において、第
1の導波路列もしくは第2の導波路列を構成する各導波
路を伝搬する光の位相もしくは振幅を独立に制御する機
構を追加すれば、光トランスバーサルフィルタなどの高
機能光フィルタを実現することができる。導波路の位相
・振幅を制御するには、半導体固有の大きな屈折率変化
や光増幅機能を利用すればよい。
In the first and second aspects of the present invention, a mechanism for independently controlling the phase or amplitude of light propagating through each of the waveguides forming the first or second waveguide row is added. Then, a high-performance optical filter such as an optical transversal filter can be realized. In order to control the phase and amplitude of the waveguide, a large refractive index change and an optical amplification function unique to the semiconductor may be used.

【0011】本発明の第3の特徴は、光が2つの反射面
の間を多重反射して伝搬すべく構成された第1の導波路
列と、各反射面端からもしくは反射面間の導波路列に結
合した第2の導波路列からなる光回路素子と、この第1
の導波路列の入力端に接続された入力導波路に結合され
た発光素子及び第2の導波路列の出力側に結合された受
光素子の少なくとも一方とを同一基板上に形成した光集
積回路であることである。
A third feature of the present invention is that a first array of waveguides configured to propagate light by multiple reflection between two reflecting surfaces and a guide from the end of each reflecting surface or between the reflecting surfaces. An optical circuit element comprising a second waveguide row coupled to the waveguide row;
Integrated circuit in which at least one of a light emitting element coupled to an input waveguide connected to an input end of a waveguide array and a light receiving element coupled to an output side of a second waveguide array are formed on the same substrate It is to be.

【0012】本発明の第3の特徴においては、2つの反
射面の間を斜めに多重反射させることにより光信号出力
に位相差を生じさせ所望の波長の光を選択できる。多重
反射を利用するためには、長手方向は導波路幅オーダー
の距離に導波路本数を乗じたオーダーの寸法、またその
横手方向は光集積回路の特性に必要な位相差に対応した
導波路長の寸法でよい。従って、極めてコンパクトな光
集積回路を実現することが出来る。
In the third aspect of the present invention, a phase difference is generated in an optical signal output by obliquely multiple reflection between two reflecting surfaces, so that light having a desired wavelength can be selected. To use multiple reflections, the longitudinal direction is the dimension of the order of the waveguide width multiplied by the number of waveguides, and the lateral direction is the waveguide length corresponding to the phase difference required for the characteristics of the optical integrated circuit. The dimensions of Therefore, an extremely compact optical integrated circuit can be realized.

【0013】本発明の第4の特徴は、光が2つの反射面
の間を多重反射して伝搬すべく構成された第1の導波路
列と、各反射端からもしくは反射面間の導波路列に結合
した第2の導波路列と、この第2の導波路列に結合した
合波器と、この合波器に結合した第3の導波路列とから
なる光回路素子と、第1の導波路列の入力端に結合され
た発光素子及び第3の導波路列の出力側に結合された受
光素子の少なくとも一方とを同一基板上に形成した光集
積回路であることである。
A fourth feature of the present invention is that a first waveguide array configured to propagate light by multiple reflection between two reflecting surfaces, and a waveguide from each reflecting end or between the reflecting surfaces. An optical circuit element including a second waveguide row coupled to the row, a multiplexer coupled to the second waveguide row, and a third waveguide row coupled to the multiplexer; An optical integrated circuit in which at least one of the light emitting element coupled to the input end of the waveguide array and the light receiving element coupled to the output side of the third waveguide array is formed on the same substrate.

【0014】本発明の第4の特徴においては、2つの反
射面の間を斜めに多重反射させることにより光信号出力
に位相差を生じさせ、所望の波長の光を選択できる。多
重反射を利用しているので、長手方向は導波路幅オーダ
ーの距離に導波路本数を乗じたオーダーの寸法、またそ
の横手方向は光集積回路の特性に必要な位相差に対応し
た導波路長の寸法でよい。このため、スターカプラー等
の合波器を搭載した極めて小型化された光集積回路が可
能となる。さらに、このコンパクト性ゆえ半導体基板上
に集積化も容易であり、アレー導波路を用いた半導体A
WG多重・分離素子やその他の光機能素子を簡単、且つ
高密度に集積化できる。
In the fourth aspect of the present invention, a phase difference is generated in an optical signal output by obliquely multiple reflection between two reflecting surfaces, so that light having a desired wavelength can be selected. Since multiple reflections are used, the length in the longitudinal direction is the dimension of the waveguide width multiplied by the number of waveguides, and the lateral direction is the waveguide length corresponding to the phase difference required for the characteristics of the optical integrated circuit. The dimensions of Therefore, an extremely miniaturized optical integrated circuit equipped with a multiplexer such as a star coupler can be realized. Further, because of its compactness, integration on a semiconductor substrate is easy, and a semiconductor A using an array waveguide is used.
WG multiplexing / demultiplexing elements and other optical functional elements can be integrated easily and with high density.

【0015】本発明の第3及び第4の特徴に係る光集積
回路は、必ずしも、半導体基板上にモノリシックに集積
化されている必要はない。絶縁基板上に光回路素子、及
び発光素子及び受光素子の少なくとも一方が実装された
ハイブリッド集積回路でもかまわない。さらに、これ以
外の種々の半導体チップ回路素子が実装されていてもか
まわない。「少なくとも一方を同一基板上に形成」であ
るから、同一基板上に発光素子と受光素子の両方が搭載
されてもよく、いずれか一方を省略してもかまわない。
すなわち、発光素子と光回路素子とが集積化された送信
用光集積回路及び、受光素子と光回路素子とが集積化さ
れた受信用光集積回路とに分けてもかまわない。また、
半導体固有の大きな屈折率変化や光増幅機能を利用して
導波路の位相・振幅を制御することによりコンパクトな
光集積回路が提供できる。
The optical integrated circuits according to the third and fourth aspects of the present invention need not necessarily be monolithically integrated on a semiconductor substrate. A hybrid integrated circuit in which an optical circuit element and at least one of a light emitting element and a light receiving element are mounted on an insulating substrate may be used. Further, various other semiconductor chip circuit elements may be mounted. Since “at least one is formed on the same substrate”, both the light-emitting element and the light-receiving element may be mounted on the same substrate, or one of them may be omitted.
That is, it may be divided into a transmission optical integrated circuit in which a light emitting element and an optical circuit element are integrated, and a reception optical integrated circuit in which a light receiving element and an optical circuit element are integrated. Also,
A compact optical integrated circuit can be provided by controlling the phase and amplitude of the waveguide using a large refractive index change and an optical amplification function inherent to the semiconductor.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施形態に係る多重反射アレー導波路を用いた波長
選択フィルタ素子(光回路素子)の基本的な構造を示す
模式的な平面図を示す。ここでは材料としてInGaA
sP/InPを用いた例について説明する。図1に示す
ように、本発明の第1の実施形態に係る光回路素子は、
光が2つの反射面3,4の間を多重反射して伝搬すべく
構成された第1の導波路列8と、各反射面3,4の端に
結合した第2の導波路列(出力導波路列)91,92,
・・・・・,9(n−1),9nとから構成されている。ジ
グザグ形状の第1の導波路列8は、幅約2μmのInG
aAsP導波路で構成された多重反射アレー導波路で、
その入力端は、InGaAsPもしくは光ファイバなど
の外部導波路(入力導波路)5に接続されている。第1
の導波路列(多重反射アレー導波路)8は、InGaA
sPもしくはInPクラッド領域からなるアレー導波路
領域2に配置されている。このアレー導波路領域2の両
側は、InGaAsPもしくはInP外部クラッド領域
(または空気)6,7である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic structure of a wavelength selective filter element (optical circuit element) using a multiple reflection array waveguide according to a first embodiment of the present invention. FIG. Here, InGaAs is used as a material.
An example using sP / InP will be described. As shown in FIG. 1, the optical circuit device according to the first embodiment of the present invention includes:
A first waveguide array 8 configured to propagate light by multiple reflection between the two reflecting surfaces 3 and 4 and a second waveguide array coupled to the end of each reflecting surface 3 and 4 (output Waveguide arrays) 91, 92,
..., 9 (n−1) and 9n. The first waveguide array 8 having a zigzag shape is made of InG having a width of about 2 μm.
a multiple reflection array waveguide composed of aAsP waveguide,
The input end is connected to an external waveguide (input waveguide) 5 such as InGaAsP or an optical fiber. First
The waveguide array (multiple reflection array waveguide) 8 is made of InGaAs.
It is arranged in an array waveguide region 2 composed of an sP or InP cladding region. Both sides of the array waveguide region 2 are InGaAsP or InP outer cladding regions (or air) 6,7.

【0018】本発明の動作原理は以下の通りである。す
なわち、多重反射アレー導波路8の左端に接続された外
部導波路5より強度Pなる入力光を入力させると、こ
の入力光は多重反射アレー導波路8の左の導波路より、
反射面3及び4の間を順次多重反射して右の方向にジグ
ザグに伝搬する。この際、各アレー導波路8の反射面3
への入射角θを、例えば約15°と全反射の臨界角(約
17.6°)よりやや小さく取ることにより、その時の
透過率に基づき一定の透過出力光P0,1,P 0,2
…,P0,n−1,P0,n、を得ることが出来る。こ
の時、これらの出力光は、反射面3,4間の往復導波路
長に基づく位相差を与えることが出来る。すなわち、反
射面間の間隔をl,アレー導波路の反射面に対する入射
角をθ一定とすると、一往復導波路長は、 L=2l/cos θ …(1) となるため、 φ=2πn0L0/λ …(2) なる位相差を有する透過波が各出力導波路91,92,
・・・・・,9(n−1),9nから出力される。但し、λ
は光の波長、n0はアレー導波路の等価屈折率である。
これらの等位相差を有する光をスラブ導波路内で合波す
ると、 nsd sin θ+n0ΔL=mλ …(3) なる回折条件を満たす離散的波長のみがθの方向に回折
される。但し、nsはスラブ導波路の透過屈折率、dは
出力導波路間隔、mは整数である。また、回折角とスラ
ブ導波路の焦点距離fより、線分散特性は、 dx/dλ=fm/(nsd) …(4) で与えられる。但し、xは出力導波路の横方向の位置で
ある。
The operation principle of the present invention is as follows. You
That is, the outside connected to the left end of the multiple reflection array waveguide 8
Strength from the partial waveguide 5iInput light
Input light from the left waveguide of the multiple reflection array waveguide 8
Multiple reflection between the reflecting surfaces 3 and 4 sequentially and jig to the right
Propagate to Zag. At this time, the reflection surface 3 of each array waveguide 8
Incident angle θ to, for example, about 15 ° and the critical angle of total reflection (about
17.6 °), so that
Constant transmission output light P based on transmittance0,1, P 0,2,
…, P0, n-1, P0, n, Can be obtained. This
In this case, these output lights are transmitted to the reciprocating waveguide between the reflecting surfaces 3 and 4.
A phase difference based on length can be provided. That is, anti
The distance between the launch surfaces is 1 and the incidence on the reflective surface of the array waveguide
If the angle is constant θ, the length of one round-trip waveguide is L0= 2l / cos θ (1), the transmitted waves having a phase difference of φ = 2πn0L0 / λ (2) are output from the output waveguides 91, 92,
..., 9 (n−1), 9n are output. Where λ
Is the wavelength of light, and n0 is the equivalent refractive index of the array waveguide.
The lights having the same phase difference are combined in the slab waveguide.
Then, only discrete wavelengths satisfying the diffraction condition of nsd sin θ + n0ΔL = mλ are diffracted in the direction of θ.
Is done. Here, ns is the transmission refractive index of the slab waveguide, and d is
The output waveguide spacing, m, is an integer. Also, the diffraction angle and
The linear dispersion characteristic is given by dx / dλ = fm / (nsd) (4) from the focal length f of the waveguide. Where x is the lateral position of the output waveguide
is there.

【0019】ここで、数値的な具体例を示し、本発明の
有利な効果を示す。まず図14に示した従来技術による
アレー導波路を実現するのに必要な寸法を考える。材料
としてInP系の半導体アレー導波路について取り上
げ、波長はλ=1.55μm、屈折率n=3.3とす
る。出力導波路間隔としてd=10μm、チャンネル間
隔をδλ=0.8nmとすると、線分散は(4)式よりd
x/dλ=d/δλ=12500となり、焦点距離をf
=250μmとすると、回折次数はm=1650とな
る。このような大きな回折次数を実現するためには、
(3)式よりアレー導波路の導波路長差にしてΔL=77
5μmが必要となる。アレー導波路本数として、通常3
0本程度必要なことから、大雑把に見積もっても数mm
程度のアレー導波路領域が必要となることが分かる。他
方、本発明によるアレー導波路では、各導波路が2つの
反射面間で多重反射することにより導波路長差が得られ
ることから、長さlはΔLの概ね半分の約380μm、
また幅wは、反射面への入射角と必要導波路本数、さら
に曲がり導波路8の導入などにより約600μmという
非常にコンパクトな寸法で実現することが出来る。
Here, numerical examples are shown to show advantageous effects of the present invention. First, consider the dimensions required to realize the conventional array waveguide shown in FIG. An InP-based semiconductor array waveguide is taken as a material, and the wavelength is λ = 1.55 μm and the refractive index n s is 3.3. Assuming that the output waveguide spacing is d = 10 μm and the channel spacing is δλ = 0.8 nm, the linear dispersion is d
x / dλ = d / δλ = 12,500, and the focal length is f
= 250 μm, the diffraction order is m = 1650. In order to realize such a large diffraction order,
From equation (3), the difference in waveguide length between the array waveguides is ΔL = 77.
5 μm is required. The number of array waveguides is usually 3
Since about 0 pieces are required, a few millimeters can be roughly estimated.
It can be seen that a degree of array waveguide area is required. On the other hand, in the array waveguide according to the present invention, since the waveguide length difference is obtained by multiple reflection of each waveguide between the two reflecting surfaces, the length 1 is approximately 380 μm, which is approximately half of ΔL.
Further, the width w can be realized with a very compact dimension of about 600 μm due to the angle of incidence on the reflecting surface, the required number of waveguides, and the introduction of the bent waveguide 8.

【0020】反射面3,4の構造は種々のものが採用で
きる。たとえば、導波路構造の変化などにおいて反射を
得ることが出来る。その一例を反射部の1カ所について
図2に示す。本構造は導波路構造としていわゆるリッジ
構造を用いた例である。このリッジ構造(リッジ導波
路)8はInP基板10の上に、膜厚0.5μmのIn
GaAsP第1導波路層11、膜厚0.2μmのInP
中間層12、膜厚0.2μmのInGaAsP第2導波
路層13、膜厚1.0μmのInPクラッド層14を順
次積層した多層構造を基礎として構成されている。そし
てこの多層構造を図2に示すような上面パターンがジグ
ザグ形状となるリッジ導波路に形成してアレー導波路8
を構成している。図2に示す構造における反射面は、リ
ッジ導波路8と空気との界面15及びリッジ導波路を構
成する第2導波路層13の不連続面16である。不連続
面16からなる反射面には、幅3μmのリッジ構造出力
導波路(リッジ導波路)91が結合している。
Various structures can be employed for the reflecting surfaces 3 and 4. For example, reflection can be obtained when the waveguide structure changes. FIG. 2 shows an example of one of the reflection portions. This structure is an example using a so-called ridge structure as a waveguide structure. The ridge structure (ridge waveguide) 8 is formed on an InP substrate 10 by forming a 0.5 μm thick
GaAsP first waveguide layer 11, 0.2 μm thick InP
It is configured based on a multilayer structure in which an intermediate layer 12, an InGaAsP second waveguide layer 13 having a thickness of 0.2 μm, and an InP cladding layer 14 having a thickness of 1.0 μm are sequentially laminated. This multilayer structure is formed into a ridge waveguide having a zigzag top pattern as shown in FIG.
Is composed. The reflection surface in the structure shown in FIG. 2 is the interface 15 between the ridge waveguide 8 and air and the discontinuous surface 16 of the second waveguide layer 13 forming the ridge waveguide. A ridge structure output waveguide (ridge waveguide) 91 having a width of 3 μm is coupled to the reflection surface formed of the discontinuous surface 16.

【0021】通常反射面15は全反射であるが、反射面
16においてはアレー導波路8と出力導波路91の構造
の差により決定される反射率を有する反射が引き起こさ
れ、その残りが出力導波路91に透過される構造となっ
ている。このリッジ導波路の構造差による反射は、入射
角を大きくしても、その反射率はせいぜい10%程度と
あまり大きくないため、出力導波路列数も数本で機能す
るデバイスに限定される。
Normally, the reflection surface 15 is a total reflection. On the reflection surface 16, reflection having a reflectivity determined by a difference in structure between the array waveguide 8 and the output waveguide 91 is caused. The structure is transmitted through the wave path 91. The reflection due to the difference in structure of the ridge waveguide is not so large at most about 10% even if the incident angle is increased, so that the number of output waveguide rows is limited to a device that functions with only a few lines.

【0022】図2に示す波長選択フィルタ素子(光回路
素子)の素子構造は、以下のような製造プロセスで作成
できる。
The element structure of the wavelength selection filter element (optical circuit element) shown in FIG. 2 can be created by the following manufacturing process.

【0023】(イ)まず、減圧有機金属気相エピタキシ
ャル成長法(減圧MOVPE法)、分子線エピタキシャ
ル成長法(MBE法)、化学ビームエピタキシャル成長
法(CBE法)、あるいは液相エピタキシャル成長法
(LPE)を用いて、InP基板10上にInGaAs
P第1導波路層11、InP中間層12、InGaAs
P第2導波路層13、InPクラッド層14を順次形成
する。例えば減圧MOVPE法で成長する場合、圧力1
00Paにおいて、基板温度600℃で、TMIn(ト
リメチルインジウム)、TEG(トリエチルガリウ
ム)、AsH(アルシン)とPH(フォスフィン)
を導入しInGaAsP第1導波路層11を成長し、次
にTMInとPHとによりInP中間層12を、さら
にTMIn、TEG、AsHとPHとによりInG
aAsP第2導波路層13を成長し、最後にTMInと
PHとによりInPクラッド層14を形成すればよ
い。AsH のかわりにTBA(ターシャリー・ブチル
・アルシン((C)AsH)を用いてもよい。
(A) First, reduced pressure metalorganic vapor phase epitaxy
Growth method (decompression MOVPE method), molecular beam epitaxy
Growth method (MBE method), chemical beam epitaxial growth
Method (CBE method) or liquid phase epitaxial growth method
(LPE) using InGaAs on the InP substrate 10
P first waveguide layer 11, InP intermediate layer 12, InGaAs
P second waveguide layer 13 and InP cladding layer 14 are sequentially formed
I do. For example, when growing by the reduced pressure MOVPE method, the pressure 1
At a substrate temperature of 600 ° C.
Limethyl indium), TEG (triethyl gallium)
M), AsH3(Arsine) and PH3(Phosphine)
Is introduced to grow the InGaAsP first waveguide layer 11,
TMIn and PH3To further form the InP intermediate layer 12.
TMIn, TEG, AsH3And PH3With InG
aAsP second waveguide layer 13 is grown, and finally TMIn and
PH3The InP cladding layer 14 may be formed by
No. AsH 3Instead of TBA (tertiary butyl)
・ Arsine ((C4H9) AsH2) May be used.

【0024】(ロ)次に、このウェハ上にフォトレジス
トでリッジ構造形成のための第1のエッチング用マスク
パターンを形成する。このマスクパターンを用いてIn
Pクラッド層14、InGaAsP第2導波路層13、
InP中間層12をRIE法あるいはECRイオンエッ
チング法等のドライエッチングによりエッチングして、
図2に示すようなリッジ構造を形成する。この第1のエ
ッチングにおいては、不連続面16はまだ形成されず、
不連続面16形成予定の部分から同一の多層構造がリッ
ジ構造出力導波路91形成予定部の上部に連続して形成
されている。ドライエッチング以外にも、ウェット化学
エッチングも採用できる。この場合は、塩酸系/硫酸系
の選択エッチングを駆使することにより、InP中間層
12でエッチングを停止することができる。
(B) Next, a first etching mask pattern for forming a ridge structure is formed on the wafer with a photoresist. Using this mask pattern, In
P cladding layer 14, InGaAsP second waveguide layer 13,
The InP intermediate layer 12 is etched by dry etching such as RIE or ECR ion etching,
A ridge structure as shown in FIG. 2 is formed. In this first etching, the discontinuous surface 16 is not yet formed,
The same multilayer structure is formed continuously from the portion where the discontinuous surface 16 is to be formed to the upper portion of the portion where the ridge structure output waveguide 91 is to be formed. In addition to dry etching, wet chemical etching can also be employed. In this case, the etching can be stopped at the InP intermediate layer 12 by making full use of the hydrochloric acid-based / sulfuric acid-based selective etching.

【0025】(ハ)次に、第1のエッチング用マスクパ
ターンを除去し、リッジ構造出力導波路91を形成する
ための第2のエッチング用マスクパターンをフォトレジ
ストで形成する。この第2のエッチング用マスクパター
ンは、リッジ構造出力導波路91形成予定部の上部のみ
に窓部を有するマスクパターンである。そして、この第
2のエッチング用マスクパターンを用いて、RIE法あ
るいはECRイオンエッチング法等のドライエッチング
若しくはウェット化学エッチングを実行することによ
り、InPクラッド層14及びInGaAsP第2導波
路層13を選択的に除去すれば、図2に示すような不連
続面16及びリッジ構造出力導波路91が完成する。
(C) Next, the first etching mask pattern is removed, and a second etching mask pattern for forming the ridge structure output waveguide 91 is formed of photoresist. This second etching mask pattern is a mask pattern having a window only above the portion where the ridge structure output waveguide 91 is to be formed. Then, the InP cladding layer 14 and the InGaAsP second waveguide layer 13 are selectively formed by performing dry etching or wet chemical etching such as RIE or ECR ion etching using the second etching mask pattern. Then, the discontinuous surface 16 and the ridge structure output waveguide 91 as shown in FIG. 2 are completed.

【0026】本発明の第1の実施の形態の変形例に係る
波長選択フィルタ素子(光回路素子)を図3に示す。こ
の波長選択フィルタ素子(光回路素子)は、曲がり導波
路を導入した構造である。ここに、曲がり導波路8の曲
率半径は、曲がり導波路8とクラッド領域の屈折率差に
もよるが、約300〜400μmとすることによりほぼ
無放射損失とすることができる。また、連続曲がり導波
路ではなく、連続折れ曲がり導波路でも放射損失を極め
て小さくすることができる。
FIG. 3 shows a wavelength selective filter element (optical circuit element) according to a modification of the first embodiment of the present invention. This wavelength selection filter element (optical circuit element) has a structure in which a bent waveguide is introduced. Here, the radius of curvature of the bent waveguide 8 depends on the refractive index difference between the bent waveguide 8 and the cladding region, but can be made substantially non-radiative loss by setting it to about 300 to 400 μm. Further, the radiation loss can be extremely reduced not only in the continuous bending waveguide but also in the continuous bending waveguide.

【0027】(第2の実施の形態)本発明の第1の実施
形態では本発明の波長選択フィルタ素子(光回路素子)
の基本構成に基づいて説明を行った。その中で説明に用
いた図1及び図3は、第1の導波路列8の反射面3,4
への入射角が一定値θ、すなわち反射率が一定の場合に
ついて示したものである。本発明では、第1の導波路列
8からの各出力光列P0,1,P0,2,…,P
0,n−1,P0,nは従属して出力されるため、反射
率一定では後段に行くほど出力光は等比級数的に減少す
ることになる。しかるに、場合に応じて各出力光P
0,1,P0,2,…,P0,n−1,P0,nを一定
にする必要がある。その場合には、反射率が入射角に依
存する性質を用いて、後段に進むほど入射角が小さくす
ればよい。すなわち、図4に示すように出射光側の反射
面3に対する入射角をθ>θ>θ…>θn−1
一定の規則で後段に行くほど小さくすることにより、各
出射光P0,1,P0,2,…,P 0,n−1,P
0,nを一定にすることが出来る。因みに、このように
後段に進むほど入射角が小さくすると、図1のような反
射面3,4間の距離lが一定の構造では、反射面間の導
波路長差がそれに応じて短くなるため、各出力光の位相
差を一定としたい場合は不都合となる。そこで、図4で
は、反射面3,4間の導波路での位相差を一定、すなわ
ち導波路長差を一定とするために、反射面間の間隔を1
<1<1…<1nー1<1と次第に長くした波
長選択フィルタ素子(光回路素子)を示している。具体
的数値例として、各反射点のθの差を約0.5°とする
と、反射面間の導波路長差は約3μmとなる。
(Second Embodiment) First Embodiment of the Present Invention
In the form, the wavelength selection filter element (optical circuit element) of the present invention is used.
The description has been given based on the basic configuration of For explanation in it
FIGS. 1 and 3 show the reflection surfaces 3 and 4 of the first waveguide row 8.
When the angle of incidence on the light is a constant value θ, that is, when the reflectance is constant,
It is shown. In the present invention, the first waveguide row
8 from each output light train P0,1, P0,2, ..., P
0, n-1, P0, nIs output dependently, so the reflection
At a constant rate, the output light decreases in geometric progression as it goes to the later stage.
Will be. However, each output light P
0,1, P0,2, ..., P0, n-1, P0, nThe constant
Need to be In that case, the reflectivity depends on the angle of incidence.
The lower the angle of incidence, the more downstream
Just do it. That is, as shown in FIG.
Angle of incidence with respect to surface 3 is θ1> Θ2> Θ3…> Θn-1When
By making it smaller in the later stages according to certain rules, each
Outgoing light P0,1, P0,2, ..., P 0, n-1, P
0, nCan be kept constant. By the way, like this
If the incident angle becomes smaller as it goes to the later stage,
In a structure in which the distance l between the launch surfaces 3 and 4 is constant, the distance between the reflecting surfaces is
The phase difference of each output light is
This is inconvenient if the difference is desired to be constant. Therefore, in FIG.
Means that the phase difference in the waveguide between the reflecting surfaces 3 and 4 is constant, that is,
In order to keep the waveguide length difference constant, the distance between the reflecting surfaces must be 1
1<12<13… <1n-1<1nAnd the waves that got longer
3 shows a long selection filter element (optical circuit element). Concrete
As a typical numerical example, the difference between θ at each reflection point is about 0.5 °
And the waveguide length difference between the reflection surfaces is about 3 μm.

【0028】図4は反射面間の間隔が段々に変化した構
造であるが、同様の効果は、図5に示すように連続的に
反射面3,4間の間隔が広くなる構造においても達成さ
れる。
FIG. 4 shows a structure in which the distance between the reflecting surfaces is gradually changed. The same effect can be achieved also in a structure in which the distance between the reflecting surfaces 3 and 4 is continuously increased as shown in FIG. Is done.

【0029】(第3の実施の形態)図6はアレー導波路
から出力導波路間への比較的小さい入射角で、その反射
率を大きく取れ、かつ精密に制御することが出来る構造
を用いた第3の実施の形態に係る波長選択フィルタ素子
(光回路素子)の平面図である。図7は反射部の一カ所
の部分の斜視図である。
(Third Embodiment) FIG. 6 shows a structure in which a relatively small angle of incidence from the array waveguide to the output waveguide, a large reflectivity can be obtained, and the structure can be precisely controlled. FIG. 13 is a plan view of a wavelength selection filter element (optical circuit element) according to a third embodiment. FIG. 7 is a perspective view of one portion of the reflection section.

【0030】図6に示すように、本発明の第3の実施形
態に係る光回路素子は、光が2つの反射面4,16の間
を多重反射して伝搬すべく構成された第1の導波路列8
と、各反射面4,16端に結合した第2の導波路列(出
力導波路列)91,92,・・・・・,9(n−1),9n
とから構成されている。ジグザグ形状の第1の導波路列
8は、幅約2μmのInGaAsP導波路で構成された
多重反射アレー導波路で、その入力端は、入力導波路5
に接続されている。第1の導波路列(多重反射アレー導
波路)8は、アレー導波路領域2に配置されている。こ
のアレー導波路領域2の両側は、InGaAsPもしく
はInP外部クラッド領域(または空気)6,7であ
る。
As shown in FIG. 6, the optical circuit device according to the third embodiment of the present invention has a first optical circuit element in which light is propagated by multiple reflection between two reflecting surfaces 4 and 16. Waveguide array 8
, 9 (n−1), 9n, second waveguide arrays (output waveguide arrays) 91, 92,.
It is composed of The first waveguide array 8 having a zigzag shape is a multiple reflection array waveguide composed of an InGaAsP waveguide having a width of about 2 μm, and its input end is connected to the input waveguide 5.
It is connected to the. The first waveguide array (multiple reflection array waveguide) 8 is arranged in the array waveguide region 2. Both sides of the array waveguide region 2 are InGaAsP or InP outer cladding regions (or air) 6,7.

【0031】図7に示すように、本発明の第3の実施形
態においては、アレー導波路領域2と出力導波路91間
に、エバネッセント光で結合する例えば1μm程度以下
の基板まで掘り込まれた微小幅の溝17か、もしくは、
第1導波路層11が途中まで除去された溝17が形成さ
れている。この溝17の幅及び深さを調整することによ
り、反射面16での反射率を精密に制御することが出来
る。例えば、第1導波路11の膜厚を0.5μmとした
場合、0.3μm程度以上の深さ及び0.5μm程度以
下の幅にエッチングして溝17を設けることにより、反
射面16への入射光は基本的に全反射されるが、エバネ
ッセント光として出力導波路91にその一部の光が結合
される。この結合度は溝17の幅や深さ、さらに溝17
にシリコン系又は有機物系の何らかの誘電媒質を充填す
ることで調節できるため、所望の反射率に精度良く設定
することが出来る。なお導波路厚や幅などの寸法や作製
法は本発明の第1の実施の形態と同様である。
As shown in FIG. 7, in the third embodiment of the present invention, between the array waveguide region 2 and the output waveguide 91, a substrate of, for example, about 1 μm or less, which is coupled by evanescent light, is dug. A groove 17 of very small width, or
A groove 17 in which the first waveguide layer 11 is partially removed is formed. By adjusting the width and depth of the groove 17, the reflectance on the reflection surface 16 can be precisely controlled. For example, when the film thickness of the first waveguide 11 is 0.5 μm, the groove 17 is formed by etching to a depth of about 0.3 μm or more and a width of about 0.5 μm or less, so that the reflection surface 16 is formed. The incident light is basically totally reflected, but a part of the light is coupled to the output waveguide 91 as evanescent light. This degree of coupling depends on the width and depth of the groove 17 and the groove 17.
It can be adjusted by filling a silicon-based or organic-based dielectric medium into the substrate, so that a desired reflectance can be accurately set. The dimensions and manufacturing method such as the thickness and width of the waveguide are the same as those in the first embodiment of the present invention.

【0032】(第4の実施の形態)アレー導波路から各
出力導波路への透過効率の精密な制御は結合導波路を用
いることによっても達成することができる。図8に結合
方法として並列結合導波路を用いた本発明の第4の実施
の形態に係るアレー導波路を用いた波長選択フィルタ素
子(光回路素子)の構造を示す。また、導波路構造とし
てリッジ構造について示してある。
(Fourth Embodiment) Precise control of the transmission efficiency from the array waveguide to each output waveguide can also be achieved by using a coupling waveguide. FIG. 8 shows a structure of a wavelength selective filter element (optical circuit element) using an array waveguide according to a fourth embodiment of the present invention using a parallel coupling waveguide as a coupling method. Also, a ridge structure is shown as a waveguide structure.

【0033】図8に示すように、本発明の第3の実施形
態に係る光回路素子は、光が2つの反射面15;17
1,・・・・・・・,17nの間を多重反射して伝搬すべく構
成された第1の導波路列8と、各反射面15;171,
・・・・・・・,17nの間の導波路8に結合したに結合した
第2の導波路列(出力導波路列)191,・・・・・,19
nとから構成されている。ジグザグ形状の第1の導波路
列8は、幅約2μmのリッジ型多重反射アレー導波路で
ある。このリッジ構造はInP基板10の上に、膜厚
0.5μmのInGaAsP第1導波路層11、膜厚
1.0μmのInPクラッド層14を順次積層した多層
構造を基礎として構成されている。そしてこの多層構造
を図8に示すような上面パターンがジグザグ形状となる
リッジに形成してアレー導波路8を構成している。図8
に示す構造における一方の反射面15は、第1の実施の
形態に示した通りのリッジ導波路8と空気との界面であ
るが、他方の反射面はエッチングミラー面171,・・・・
・・・,17nを採用している。
As shown in FIG. 8, in the optical circuit device according to the third embodiment of the present invention, light is reflected by two reflecting surfaces 15;
,..., 17n, and each reflecting surface 15; 171,
..., 19 coupled to the waveguide 8 between 17n and the second waveguide row (output waveguide row) 191,.
n. The first waveguide array 8 having a zigzag shape is a ridge-type multiple reflection array waveguide having a width of about 2 μm. This ridge structure is based on a multilayer structure in which an InGaAsP first waveguide layer 11 having a thickness of 0.5 μm and an InP cladding layer 14 having a thickness of 1.0 μm are sequentially laminated on an InP substrate 10. This multilayer structure is formed on a ridge having a zigzag top surface pattern as shown in FIG. FIG.
Is the interface between the ridge waveguide 8 and the air as shown in the first embodiment, while the other reflecting surface is an etching mirror surface 171,...
.., 17n are employed.

【0034】上記のように、本発明の第4の実施の形態
に係る反射型アレー導波路の構造自体は、第1の実施の
形態に示した構造とほぼ共通であるが、本発明の第4の
実施の形態においては、出力導波路191,・・・・・,1
9nとしてアレー導波路8と結合した結合導波路19
1,・・・・・,19nを用いた点が相違する。出力導波路
191,・・・・・,19nから所望の出力光P0,1
…,P0,n強度を透過させる調整は、各アレー導波路
8での結合部の結合効率、すなわち結合部長さl ,n
もしくは導波路間の間隔dを導波路ごとに変化させるこ
とにより容易に高精度で制御することができる。同時
に、上述の実施の形態と異なり、所定強度の出力光を得
るのに端面反射率の制御を行う必要がないため、反射型
アレー導波路の端面反射率を全反射にすることが可能で
あり、反射面への入射角も単に全反射角以上とすれば良
いので作製条件が極めて緩和される。図8では、全反射
面として一方はへき開反射面15を、他方は半導体の一
部を溝状に掘り込んだエッチングミラー面171,・・・・
・・・,17nを用いた。このエッチングミラー面形成用
の溝は、エッチングミラー面で全反射が得られるように
ウェットもしくはドライエッチングにより幅10〜20
μm程度で導波路層11が空気と接する程度に形成され
ていればよい。本発明の第4の実施の形態では結合導波
路として並列結合導波路型について示したが、並列結合
導波路のみならず積層結合導波路によっても実現するこ
とができ、また交差型や回折格子結合型など導波路間の
結合が得られる構造で有れば同様の機能が達成される。
As described above, the structure of the reflective array waveguide according to the fourth embodiment of the present invention is substantially the same as the structure shown in the first embodiment. In the fourth embodiment, the output waveguides 191,.
9n, a coupling waveguide 19 coupled to the array waveguide 8
,..., 19n are different. The desired output light P 0,1 ,... From the output waveguides 191,.
, P 0, n are adjusted so that the coupling efficiency of the coupling portion in each array waveguide 8, that is, the coupling portion length l c , n
Alternatively, control can be easily performed with high precision by changing the distance d between the waveguides for each waveguide. At the same time, unlike the above-described embodiment, since it is not necessary to control the end face reflectance to obtain output light of a predetermined intensity, it is possible to make the end face reflectance of the reflective array waveguide be total reflection. Since the angle of incidence on the reflecting surface may simply be equal to or larger than the total reflection angle, the manufacturing conditions are extremely relaxed. 8, one is a cleavage reflection surface 15 as the total reflection surface, and the other is an etching mirror surface 171,...
.., 17n were used. The groove for forming the etching mirror surface has a width of 10 to 20 by wet or dry etching so that total reflection can be obtained on the etching mirror surface.
What is necessary is that the waveguide layer 11 is formed in a thickness of about μm so as to be in contact with air. Although the fourth embodiment of the present invention has shown the parallel coupling waveguide type as the coupling waveguide, the coupling waveguide can be realized not only by the parallel coupling waveguide but also by the laminated coupling waveguide. A similar function can be achieved by a structure such as a mold that can obtain coupling between waveguides.

【0035】(第5の実施の形態)図9は本発明の第5
の実施の形態に係る光トランスバーサルフィルタの鳥瞰
図である。本発明の第5の実施の形態に係る光トランス
バーサルフィルタは、図9に示すように、光が2つの反
射面4;171,172,173,・・・・・・,17(n−
1),17nの間を多重反射して伝搬すべく構成された
第1の導波路列8と、各反射面間の導波路列8に結合し
た第2の導波路列191,192,・・・・・,19(n−
1),19nと、この第2の導波路列191,192,
・・・・・,19(n−1),19nに結合した合波器(出
力側スターカプラー)202と、この合波器(出力側ス
ターカプラー)202に結合した第3の導波路列21
1,212,・・・・・,21(n−1),21nとから構
成されている。更に、本発明の第5の実施の形態に係る
光トランスバーサルフィルタは、第2の導波路列を構成
する各導波路191,192,・・・・・,19(n−
1),19nを伝搬する光の位相を制御する機構(位相
調整器)19及び振幅を制御する機構(振幅調整器)1
8を有する。
(Fifth Embodiment) FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a bird's-eye view of the optical transversal filter according to the embodiment. As shown in FIG. 9, the optical transversal filter according to the fifth embodiment of the present invention has two reflection surfaces 4; 171, 172, 173,...
1) and 17n, and a second waveguide array 191 coupled to the waveguide array 8 between the reflection surfaces, and a second waveguide array 191, 192,... ..., 19 (n-
1), 19n and the second waveguide row 191, 192,
..., A multiplexer (output-side star coupler) 202 coupled to 19 (n−1), 19n, and a third waveguide row 21 coupled to the multiplexer (output-side star coupler) 202
, 21 (n-1), 21n. Further, in the optical transversal filter according to the fifth embodiment of the present invention, each of the waveguides 191, 192,..., 19 (n−
1), mechanism (phase adjuster) 19 for controlling the phase of light propagating through 19n and mechanism (amplitude adjuster) 1 for controlling amplitude
8

【0036】本発明の第5の実施の形態に係る光トラン
スバーサルフィルタの動作原理は以下の通りである。光
トランスバーサルフィルタでは位相調整を行う各導波路
に所望の光量の入射光を入射する必要があるが、まず本
発明による反射型アレー導波路8より波長多重信号光で
ある入射光Pを、各出力導波路191,192,19
3,…,19(n−1),19nに適当な強度で出力さ
せる。そして各出力導波路191,192,193,
…,19(n−1),19nでは、振幅調整器18によ
り振幅がa,a,a,…,an−1,aに、さ
らに位相調整器19により位相がφ,φ,φ
…,φn−1,φに制御され、出力側スターカプラー
202により合波され、干渉に応じて分離された波長が
それぞれの最終出力導波路211,212,…,21
(n−1),21nより出力される。すなわち本発明の
第5の実施の形態に係る光トランスバーサルフィルタは
コヒーレントトランスバーサルフィルタとして機能し、
任意の波長λiを任意の出力導波路211,212,
…,21(n−1),21nより取り出すことができ
る。ここで振幅調整器18としては半導体光増幅器もし
くは電気吸収型光変調器を用いることが可能である。ま
た、位相調整器19としては、電流注入もしくは電界印
加による半導体の屈折率変化を利用してその機能を達成
することができる。図9では本発明による反射型アレー
導波路1の反射面171,172,173,…,17
(n−1),17nへの入射角がθと一定、すなわち反
射率は一定であるため出力導波路191,192,19
3,…,19(n−1),19nの番号nが先に進むに
つれその透過光量は等比級数的に減少する。従って、各
出力導波路191,192,193,…,19(n−
1),19nとアレー導波路(第1の導波路列)8との
結合部の長さlC,nを調整するか、もし一定ならこれ
も考慮して振幅調整器18の透過率(増幅率)を設定す
ることとなる。振幅調整器18も位相調整器19もその
長さは約数100μm程度でよく、電流注入量は数10
mAで所望の効果を得ることが出来る。
The operation principle of the optical transversal filter according to the fifth embodiment of the present invention is as follows. Although the optical transversal filter is required to incident light enters a desired amount of light in each waveguide for phase adjustment, the incident light P i is a first wavelength-multiplexed signal light from the reflection type arrayed waveguide 8 according to the present invention, Each output waveguide 191, 192, 19
3,..., 19 (n-1), 19n are output at appropriate intensities. And each output waveguide 191, 192, 193,
..., 19 (n-1) , the 19n, amplitude a 1 by the amplitude adjuster 18, a 2, a 3, ..., a n-1, in a n, 1 phase φ by further phase adjuster 19, φ 2 , φ 3 ,
, Φ n−1 , φ n, are combined by the output-side star coupler 202, and separated according to the interference. The wavelengths are respectively output to the final output waveguides 211, 212,.
(N-1) and 21n. That is, the optical transversal filter according to the fifth embodiment of the present invention functions as a coherent transversal filter,
An arbitrary wavelength λi is set to an arbitrary output waveguide 211, 212,
, 21 (n-1), 21n. Here, a semiconductor optical amplifier or an electro-absorption type optical modulator can be used as the amplitude adjuster 18. Further, the function of the phase adjuster 19 can be achieved by utilizing a change in the refractive index of the semiconductor due to current injection or electric field application. FIG. 9 shows the reflection surfaces 171, 172, 173,..., 17 of the reflection type array waveguide 1 according to the present invention.
(N-1), the incident angle to 17n is constant as θ, that is, since the reflectance is constant, the output waveguides 191, 192, 19
As the number n of 3,..., 19 (n−1), 19n advances, the amount of transmitted light decreases geometrically. Therefore, each output waveguide 191, 192, 193,..., 19 (n−
1), 19n and the length l C, n of the coupling portion between the array waveguide (first waveguide row) 8 and the transmittance (amplification) of the amplitude adjuster 18 in consideration of this if it is constant. Rate). The length of each of the amplitude adjuster 18 and the phase adjuster 19 may be about several hundred μm, and the current injection amount may be several tens of μm.
The desired effect can be obtained with mA.

【0037】図10は本発明の第5の実施の形態の変形
例に係る光トランスバーサルフィルタの平面図である。
本発明の第5の実施の形態の変形例に係る光トランスバ
ーサルフィルタは、図10に示すように、光が2つの反
射面3,4の間を多重反射して伝搬すべく構成された第
1の導波路列8と、第1の導波路列8の各反射端3に結
合した第2の導波路列91,92,93,・・・・・,9
(n−1),9nと、第2の導波路列91,92,9
3,・・・・・,9(n−1),9nに結合した合波器(出
力側スターカプラー)202と、この合波器(出力側ス
ターカプラー)に結合した第3の導波路列211,21
2,・・・・・,21(n−1),21nとから構成されて
いる。更に、本発明の第5の実施の形態の変形例に係る
光トランスバーサルフィルタは、第1の導波路列8を構
成する各導波路を伝搬する光の位相を制御する機構(位
相調整器)19及び振幅を制御する機構(振幅調整器)
18を有する。
FIG. 10 is a plan view of an optical transversal filter according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 10, an optical transversal filter according to a modification of the fifth embodiment of the present invention is configured such that light is propagated by multiple reflection between two reflecting surfaces 3 and 4. One waveguide array 8 and second waveguide arrays 91, 92, 93,..., 9 coupled to the respective reflection ends 3 of the first waveguide array 8.
(N-1), 9n and second waveguide rows 91, 92, 9
,..., 9 (n−1), 9n coupled multiplexer (output star coupler) 202 and third waveguide array coupled to the multiplexer (output star coupler) 211, 21
, 21 (n-1), 21n. Further, the optical transversal filter according to the modification of the fifth embodiment of the present invention has a mechanism (phase adjuster) for controlling the phase of light propagating through each waveguide constituting the first waveguide array 8. 19 and mechanism for controlling amplitude (amplitude adjuster)
18

【0038】図10のように振幅調整器18及び位相調
整器19が反射型アレー導波路8に配置されていても、
図9と同様の機能を達成することが出来る。この場合は
前段の振幅及び位相調整条件が後段にも影響するため、
その分を考慮して各調整器18,19のパラメータを設
定する必要がある。
Even if the amplitude adjuster 18 and the phase adjuster 19 are arranged in the reflection type array waveguide 8 as shown in FIG.
Functions similar to those in FIG. 9 can be achieved. In this case, since the amplitude and phase adjustment conditions at the first stage also affect the second stage,
It is necessary to set the parameters of the adjusters 18 and 19 in consideration of the amount.

【0039】(第6の実施の形態)図11は本発明の第
6の実施の形態に係る光集積回路の平面図である。本発
明の第6の実施の形態に係る光集積回路は、図11に示
すように同一基板(半導体チップ)600上に、第1の
実施の形態で説明した第1の導波路列8を具備した光回
路素子と、第1の導波路列8の入力端に接続された入力
導波路411に結合された発光素子301,302,・・
・・・,30(n−1),30nと、光回路素子を構成し
ている第2の導波路列91,92,93,・・・・・,9
(n−1),9nの出力側に結合された受光素子50
1,502,503,・・・・・,50(n−1),50n
とから構成されている。ここで、光回路素子は、2つの
反射面3,4の間を多重反射して伝搬すべく構成された
第1の導波路列8と、各反射面3,4の端に結合した第
2の導波路列(出力導波路列)91,92,93,・・・・
・,9(n−1),9nとから構成されている。ジグザ
グ形状の第1の導波路列8は、例えば、幅約2μmのI
nGaAsP導波路で構成すれば良い。発光素子30
1,302,・・・・・,30(n−1),30nはたとえ
ばInGaAsP/InPレーザダイオード等で構成す
ればよい。受光素子501,502,503,・・・・・,
50(n−1),50nも発光素子301,302,・・
・・・,30(n−1),30nと禁制帯幅が同一かそれ
よりも小さい同様な構造のInGaAsP/InPフォ
トダイオードで構成すれば高効率の光検出が可能であ
る。発光素子301,302,・・・・・,30(n−
1),30nと入力導波路411との間には合波回路4
01が配置され、発光素子301,302,・・・・・,3
0(n−1),30nからのそれぞれ波長の異なる入力
光は、導波路311,312,・・・・・,31(n−
1),31nを介して、合波回路401に導かれ合波さ
れる。
(Sixth Embodiment) FIG. 11 is a plan view of an optical integrated circuit according to a sixth embodiment of the present invention. The optical integrated circuit according to the sixth embodiment of the present invention includes the first waveguide array 8 described in the first embodiment on the same substrate (semiconductor chip) 600 as shown in FIG. , And light emitting elements 301, 302,... Coupled to an input waveguide 411 connected to an input end of the first waveguide row 8.
.., 30 (n−1), 30n and second waveguide rows 91, 92, 93,..., 9 constituting the optical circuit element
(N-1), light receiving element 50 coupled to the output side of 9n
1,502,503, ..., 50 (n-1), 50n
It is composed of Here, the optical circuit element is composed of a first waveguide array 8 configured to propagate multiple reflections between the two reflecting surfaces 3 and 4, and a second waveguide array 8 coupled to the ends of the respective reflecting surfaces 3 and 4. , Waveguide arrays (output waveguide arrays) 91, 92, 93,...
, 9 (n-1) and 9n. For example, the zigzag first waveguide array 8 is formed of an I
What is necessary is just to comprise an nGaAsP waveguide. Light emitting element 30
, 30 (n-1), 30n may be composed of, for example, an InGaAsP / InP laser diode. Light receiving elements 501, 502, 503,...
The light emitting elements 301, 302,.
, 30 (n-1), 30n, it is possible to detect light with high efficiency by using an InGaAsP / InP photodiode having the same or smaller forbidden band width as that of the InGaAsP / InP photodiode. Light emitting elements 301, 302, ..., 30 (n-
1) A multiplexing circuit 4 is provided between 30n and the input waveguide 411.
01, and light emitting elements 301, 302,.
The input lights having different wavelengths from 0 (n-1) and 30n respectively correspond to waveguides 311, 312,..., 31 (n-
1), guided to the multiplexing circuit 401 via 31n, and multiplexed.

【0040】合波回路401からの波長多重化された光
信号は、2つの反射面3,4の間を斜めに多重反射させ
ることにより各反射面からの光信号出力に一定の規則で
光路長差を与えられ、位相差が制御されたアレー出力光
となり受光素子501,502,503,・・・・・,50
(n−1),50nに導かれる。このように多重反射を
利用することで、長手方向は基本的には導波路幅オーダ
ーの距離に導波路本数を乗じたオーダーの寸法、またそ
の横手方向はデバイス特性に必要な位相差に対応した導
波路長の寸法ですむため、極めてコンパクトなアレー導
波路が実現され、この結果、極めてコンパクトな光集積
回路が実現できる。
The wavelength-multiplexed optical signal from the multiplexing circuit 401 is obliquely multiple-reflected between the two reflecting surfaces 3 and 4, so that the optical signal output from each reflecting surface has an optical path length according to a certain rule. An array output light with a given difference and a controlled phase difference becomes light receiving elements 501, 502, 503,..., 50
(N-1), 50n. By using multiple reflections in this way, the longitudinal direction basically corresponds to the dimension of the order of the waveguide width multiplied by the number of waveguides, and the lateral direction corresponds to the phase difference required for device characteristics. Since only the waveguide length is required, an extremely compact array waveguide is realized, and as a result, an extremely compact optical integrated circuit can be realized.

【0041】図11に示す合波回路401は、単なる合
波器として機能するだけでなく、光論理演算を行うこと
の出来るような、より高機能な合波回路でもよい。更
に、図11に示す合波回路401は光増幅機能を有した
合波回路等であってよい。また、合波回路401と第1
の導波路列8の入力端との間に他の光回路素子や光機能
素子が挿入されてもかまわない。同様に、第2の導波路
列91,92,93,・・・・・,9(n−1),9nと受
光素子501,502,503,・・・・・,50(n−
1),50nとの間に他の光回路素子や光機能素子が挿
入されてもかまわない。
The multiplexing circuit 401 shown in FIG. 11 may not only function as a multiplexing device but also be a more sophisticated multiplexing circuit capable of performing an optical logic operation. Further, the multiplexing circuit 401 shown in FIG. 11 may be a multiplexing circuit having an optical amplification function or the like. Further, the multiplexing circuit 401 and the first
Another optical circuit element or optical function element may be inserted between the input end of the waveguide array 8 and the input end. Similarly, the second waveguide arrays 91, 92, 93,..., 9 (n−1), 9n and the light receiving elements 501, 502, 503,.
Other optical circuit elements or optical functional elements may be inserted between 1) and 50n.

【0042】図12は本発明の第6の実施の形態の変形
例に係る光集積回路の平面図である。本発明の第6の実
施の形態の変形例に係る光集積回路は、図12に示すよ
うに同一基板(半導体チップ)600上に、第1の導波
路列8を具備した光回路素子と、第1の導波路列8の入
力端に接続された入力導波路411に結合された発光素
子301,302,・・・・・,30(n−1),30n
と、第1の導波路列8の各反射端3に結合した第2の導
波路列91,92,93,・・・・・,9(n−1),9n
と、第2の導波路列91,92,93,・・・・・,9(n
−1),9nに結合した合波器(出力側スターカプラ
ー)202と、この合波器(出力側スターカプラー)に
結合した第3の導波路列211,212,213,・・・・
・,21(n−1),21nと、第3の導波路列21
1,212,213,・・・・・,21(n−1),21n
の出力側に結合された受光素子501,502,50
3,・・・・・,50(n−1),50nとから構成されて
いる。ジグザグ形状の第1の導波路列8は、例えば、幅
約2μmのInGaAsP導波路で構成すれば良い。更
に、本発明の第6の実施の形態の変形例に係る光集積回
路は、第1の導波路列8を構成する各導波路を伝搬する
光の位相を制御する機構(位相調整器)19及び振幅を
制御する機構(振幅調整器)18を有する。発光素子3
01,302,・・・・・,30(n−1),30nは、た
とえばInGaAsP/InPレーザダイオード等で構
成すればよい。また、受光素子501,502,50
3,・・・・・,50(n−1),50nも発光素子30
1,302,・・・・・,30(n−1),30nと禁制帯
幅が同一かそれよりも小さい同様な構造のInGaAs
P/InPフォトダイオードで構成すれば高効率の光検
出が可能である。発光素子301,302,・・・・・,3
0(n−1),30nと入力導波路411との間には合
波回路401が配置され、発光素子301,302,・・
・・・,30(n−1),30nからのそれぞれ波長の異
なる入力光は、導波路311,312,・・・・・,31
(n−1),31nを介して、合波回路401に導かれ
合波される。
FIG. 12 is a plan view of an optical integrated circuit according to a modification of the sixth embodiment of the present invention. An optical integrated circuit according to a modification of the sixth embodiment of the present invention includes an optical circuit element having a first waveguide array 8 on the same substrate (semiconductor chip) 600 as shown in FIG. .., 30 (n−1), 30n coupled to the input waveguide 411 connected to the input end of the first waveguide row 8
, 9 (n-1), 9n connected to the respective reflection ends 3 of the first waveguide row 8
, 9 (n
-1), 9n and a third waveguide array 211, 212, 213,... Coupled to the multiplexer (output side star coupler) 202 coupled to the multiplexer (output side star coupler).
, 21 (n−1), 21n and the third waveguide row 21
1, 212, 213,..., 21 (n-1), 21n
Receiving elements 501, 502, 50 coupled to the output side of
.., 50 (n-1), 50n. The zigzag first waveguide array 8 may be composed of, for example, an InGaAsP waveguide having a width of about 2 μm. Further, the optical integrated circuit according to the modified example of the sixth embodiment of the present invention has a mechanism (phase adjuster) 19 for controlling the phase of light propagating through each waveguide constituting the first waveguide array 8. And a mechanism (amplitude adjuster) 18 for controlling the amplitude. Light emitting element 3
, 30 (n-1), 30n may be composed of, for example, an InGaAsP / InP laser diode or the like. Also, the light receiving elements 501, 502, 50
3,..., 50 (n−1), 50n are also light emitting elements 30
, 30 (n-1), 30n and the same structure of InGaAs having the same or smaller bandgap.
High efficiency photodetection is possible by using a P / InP photodiode. Light emitting elements 301, 302, ..., 3
A multiplexing circuit 401 is arranged between the input waveguides 411 and 0 (n-1), 30n, and the light emitting elements 301, 302,.
,..., 30 (n−1), input light having different wavelengths from the waveguides 30n
The signal is guided to the multiplexing circuit 401 via (n−1) and 31n and multiplexed.

【0043】合波回路401からの波長多重化された光
信号は、2つの反射面3,4の間を斜めに多重反射させ
ることにより各反射面からの光信号出力に一定の規則で
光路長差を与えられ、位相差が制御されたアレー出力光
となり受光素子501,502,503,・・・・・,50
(n−1),50nに導かれる。さらに、本発明の第6
の実施の形態の変形例に係る光集積回路においては、第
1の導波路列8を構成する各導波路において、振幅調整
器18により振幅がa,a,a,…,a n−1
に、さらに位相調整器19により位相がφ
φ,φ,…,φ n−1,φに制御され、出力側ス
ターカプラー202により合波される。出力側スターカ
プラー202で干渉に応じて分離された波長は、それぞ
れの最終出力導波路211,212,…,21(n−
1),21nより出力され、受光素子501,502,
503,・・・・・,50(n−1),50nで検出され
る。すなわち本発明の第6の実施の形態の変形例に係る
光集積回路はコヒーレントトランスバーサルフィルタと
しての機能を有した導波路を具備し、任意の波長λiを
任意の受光素子501,502,503,・・・・・,50
(n−1),50nで検出することができる。本発明の
第6の実施の形態の変形例に係る光集積回路において
は、多重反射を利用することで、長手方向は基本的には
導波路幅オーダーの距離に導波路本数を乗じたオーダー
の寸法、またその横手方向はデバイス特性に必要な位相
差に対応した導波路長の寸法ですむため、極めてコンパ
クトな光集積回路が実現できる。
The wavelength multiplexed light from the multiplexing circuit 401
The signal is obliquely multiple reflected between the two reflecting surfaces 3 and 4.
The optical signal output from each reflecting surface
Array output light given optical path length difference and controlled phase difference
, 50, 502, 503,..., 50
(N-1), 50n. Furthermore, the sixth aspect of the present invention
In the optical integrated circuit according to the modified example of the embodiment,
In each waveguide constituting one waveguide array 8, amplitude adjustment is performed.
The amplitude is a1, A2, A3, ..., a n-1,
anAnd the phase is adjusted by the phase adjuster 19 to φ1,
φ2, Φ3,…, Φ n-1, ΦnOutput side
The light is multiplexed by the tercoupler 202. Output starker
The wavelengths separated by the interference at the puller 202 are
, 21 (n−
1), 21n, and the light receiving elements 501, 502,
..., 50 (n-1), 50n
You. That is, according to a modification of the sixth embodiment of the present invention.
Optical integrated circuits are coherent transversal filters and
A waveguide having the function of
Arbitrary light receiving elements 501, 502, 503,..., 50
(N-1), 50n. Of the present invention
In an optical integrated circuit according to a modification of the sixth embodiment,
Uses multiple reflections, so the longitudinal direction is basically
The order of the waveguide width multiplied by the number of waveguides
Dimensions and the transverse direction are the phase required for device characteristics.
Since the waveguide length dimension corresponding to the difference is sufficient,
A compact optical integrated circuit can be realized.

【0044】図11に示す合波回路401は、単なる合
波器として機能するだけでなく、光論理演算を行うこと
の出来るような合波回路でもよい。また、合波回路40
1と第1の導波路列8の入力端との間、第2の導波路列
91,92,93,・・・・・,9(n−1),9nと合波
器(出力側スターカプラー)202との間、若しくは、
合波器(出力側スターカプラー)202と受光素子50
1,502,503,・・・・・,50(n−1),50n
との間に他の光回路素子や光機能素子が挿入されてもか
まわない。
The multiplexing circuit 401 shown in FIG. 11 may not only function as a multiplexing device but also be a multiplexing circuit capable of performing an optical logic operation. The multiplexing circuit 40
, 9 (n−1), 9n and the multiplexer (output side star) between the first waveguide row 8 and the input end of the first waveguide row 8. Coupler) 202, or
Multiplexer (output side star coupler) 202 and light receiving element 50
1,502,503, ..., 50 (n-1), 50n
Another optical circuit element or an optical functional element may be inserted between them.

【0045】(その他の実施の形態)上記のように、本
発明は第1乃至第6の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものであると理解すべきではない。この開示から当業
者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明
らかとなろう。
(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described with reference to the first to sixth embodiments.
The discussion and drawings that form part of this disclosure should not be understood as limiting the invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0046】たとえば上記の第1乃至第6の実施の形態
ではInGaAsP半導体を用いた構造について説明し
たが、これに限らず導波路としてSiOガラス平面導
波路や他の材料による埋め込み導波路などの各種導波
路、振幅調整器としてマッハツェンダ干渉型などの結合
可変分岐器、さらに位相調整器として加熱型など他の構
造を用いることができるのは言うまでもない。また、上
記の第1乃至第6の実施の形態では一方の側のみ出力導
波路アレー91,92,93,…,9(n−1),19
nを配置させたが、図13に示すように他方の側にも第
2の出力導波路アレー291,292,293,…,2
9(n−1),29nを配置すれば一つのアレー導波路
により二つのフィルタ機能を同時に達成することが出来
る。
For example, in the above-described first to sixth embodiments, a structure using an InGaAsP semiconductor has been described. However, the present invention is not limited to this, and a waveguide such as a SiO 2 glass planar waveguide or a buried waveguide made of another material may be used. It goes without saying that various structures such as various variable waveguides and coupling variable branching devices such as a Mach-Zehnder interference type as an amplitude adjuster and a heating type as a phase adjuster can be used. In the first to sixth embodiments, the output waveguide arrays 91, 92, 93, ..., 9 (n-1), 19 are provided only on one side.
n, the second output waveguide arrays 291, 292, 293,..., 2 are also provided on the other side as shown in FIG.
If 9 (n-1) and 29n are arranged, two filter functions can be simultaneously achieved by one array waveguide.

【0047】また、第6の実施の形態においては半導体
チップ上にモノリシックに集積化する光集積回路を一例
として示したが、絶縁基板上に種々の半導体チップや発
光素子、受光素子、その他の回路素子を実装したハイブ
リッド集積回路でもかまわないことは勿論である。
In the sixth embodiment, an optical integrated circuit monolithically integrated on a semiconductor chip has been described as an example. However, various semiconductor chips, light emitting elements, light receiving elements, and other circuits can be formed on an insulating substrate. It goes without saying that a hybrid integrated circuit on which elements are mounted may be used.

【0048】さらに、第6の実施の形態においては基板
上に発光素子と受光素子の両方が搭載された場合を示し
たが、いずれか一方を省略してもかまわない。すなわ
ち、発光素子と第1乃至第5の実施の形態で述べた光回
路素子とが集積化された送信用光集積回路及び、受光素
子と第1乃至第5の実施の形態で述べた光回路素子とが
集積化された受信用光集積回路とに分けてもかまわな
い。
Further, in the sixth embodiment, the case where both the light emitting element and the light receiving element are mounted on the substrate has been described, but either one may be omitted. That is, a transmission optical integrated circuit in which a light emitting element and the optical circuit element described in the first to fifth embodiments are integrated, and a light receiving element and the optical circuit described in the first to fifth embodiments. The element may be divided into a receiving optical integrated circuit in which the elements are integrated.

【0049】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を包含するということを理解す
べきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な
特許請求の範囲の記載に係る発明特定事項によってのみ
限定されるものである。
As described above, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the present invention is limited only by the matters specifying the invention described in the claims that are reasonable from this disclosure.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、コンパクトなアレー導波路回折格子等の光回路素
子を実現することができる。
As described above in detail, according to the present invention, a compact optical circuit device such as an arrayed waveguide grating can be realized.

【0051】さらに本発明によれば、アレー導波路回折
格子を用いて、光トランスバーサルフィルタや高機能光
フィルタ等の光回路素子を実現することができる。
Further, according to the present invention, an optical circuit element such as an optical transversal filter or a high-performance optical filter can be realized by using the array waveguide diffraction grating.

【0052】本発明によれば、コンパクトかつ高機能な
光集積回路を実現することができる。
According to the present invention, a compact and high-performance optical integrated circuit can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る反射型アレー
導波路を用いた波長選択フィルタ素子(光回路素子)の
平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a wavelength selection filter element (optical circuit element) using a reflective array waveguide according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した波長選択フィルタ素子(光回路素
子)の反射面の構成を示す鳥瞰図である。
FIG. 2 is a bird's-eye view showing a configuration of a reflection surface of the wavelength selection filter element (optical circuit element) shown in FIG.

【図3】本発明の第1の実施の形態の変形例に係る反射
型アレー導波路を用いた波長選択フィルタ素子(光回路
素子)の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a wavelength selection filter element (optical circuit element) using a reflective array waveguide according to a modification of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態に係る反射型アレー
導波路を用いた波長選択フィルタ素子(光回路素子)の
平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a wavelength selection filter element (optical circuit element) using a reflective array waveguide according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態の変形例に係る反射
型アレー導波路を用いた波長選択フィルタ素子(光回路
素子)の平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a wavelength selection filter element (optical circuit element) using a reflective array waveguide according to a modification of the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施の形態に係る反射型アレー
導波路を用いた波長選択フィルタ素子(光回路素子)の
平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a wavelength selection filter element (optical circuit element) using a reflective array waveguide according to a third embodiment of the present invention.

【図7】図6に示した波長選択フィルタ素子(光回路素
子)の一部の反射面を示す鳥瞰図である。
FIG. 7 is a bird's-eye view showing a part of a reflection surface of the wavelength selection filter element (optical circuit element) shown in FIG. 6;

【図8】本発明の第4の実施の形態に係る反射型アレー
導波路を用いた波長選択フィルタ素子(光回路素子)の
鳥瞰図である。
FIG. 8 is a bird's-eye view of a wavelength selection filter element (optical circuit element) using a reflective array waveguide according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施の形態に係る光トランスバ
ーサルフィルタの鳥瞰図である。
FIG. 9 is a bird's-eye view of an optical transversal filter according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施の形態の変形例に係る光
トランスバーサルフィルタの平面図である。
FIG. 10 is a plan view of an optical transversal filter according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6の実施の形態に係る光集積回路
を示す模式的な平面図である。
FIG. 11 is a schematic plan view showing an optical integrated circuit according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第6の実施の形態の変形例に係る光
集積回路を示す模式的な平面図である。
FIG. 12 is a schematic plan view showing an optical integrated circuit according to a modification of the sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の他の実施の形態に係る反射型アレー
導波路を用いた波長選択フィルタ素子(光回路素子)の
平面図である。
FIG. 13 is a plan view of a wavelength selection filter element (optical circuit element) using a reflective array waveguide according to another embodiment of the present invention.

【図14】従来の波長選択フィルタ素子(光回路素子)
の模式図である。
FIG. 14 shows a conventional wavelength selection filter element (optical circuit element).
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 InGaAsPもしくはInPアレークラッド領域 3,4 反射面 5 InGaAsPもしくは光ファイバなどの外部導波
路 6,7 InGaAsPもしくはInP外部クラッド領
域または空気 8 多重導波路 91,92,…,9(n−1)、9n,191,19
2,…,19(n−1),19n,291,292,
…,29(n−1),29n 出力導波路 10 InP基板 11 InGaAsP第1導波路層 12 InP中間層 13 InGaAsP第2導波路層 14 InPクラッド層 15 リッジ導波路と空気界面からなる反射面 16 リッジ導波路において第2導波路層の不連続性か
らなる反射面 17 反射面用溝 18 振幅調整器 19 位相調整器 171,172,173,…,17(n−1),17n
エッチングミラー面 201 入力側スターカプラー 202 出力側スターカプラー 221,222,…,22(n−1),22n 入力導
波路 231,232,…,23(n−1),23n アレー
導波路 241,242,…,24(n−1),24n 出力導
波路 301,302,…,30(n−1),30n 発光素
子 401 合波回路 411 導波路 501,502,…,50(n−1),50n 受光素
子 600 半導体チップ
2 InGaAsP or InP array cladding region 3, 4 Reflecting surface 5 External waveguide such as InGaAsP or optical fiber 6, 7 InGaAsP or InP external cladding region or air 8 Multiple waveguides 91, 92, ..., 9 (n-1), 9n, 191, 19
2, ..., 19 (n-1), 19n, 291,292,
, 29 (n-1), 29n Output waveguide 10 InP substrate 11 InGaAsP first waveguide layer 12 InP intermediate layer 13 InGaAsP second waveguide layer 14 InP clad layer 15 Reflective surface composed of ridge waveguide and air interface 16 In the ridge waveguide, the reflection surface 17 having discontinuity of the second waveguide layer 17 The groove for the reflection surface 18 The amplitude adjuster 19 The phase adjuster 171, 172, 173, ..., 17 (n-1), 17n
Etching mirror surface 201 Input side star coupler 202 Output side star coupler 221, 222,..., 22 (n−1), 22 n Input waveguides 231, 232,..., 23 (n−1), 23 n Array waveguides 241, 242 , ..., 24 (n-1), 24n output waveguides 301, 302, ..., 30 (n-1), 30n light emitting element 401 multiplexing circuit 411 waveguides 501, 502, ..., 50 (n-1), 50n light receiving element 600 semiconductor chip

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 信介 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 ケイ ディディ株式会社内 (72)発明者 堀田 昌克 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 ケイ ディディ株式会社内 (72)発明者 松島 裕一 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 ケイ ディディ株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA06 KA12 LA18 MA07 PA05 PA21 PA24 QA02  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shinsuke Tanaka 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Inside K.D.D. Co., Ltd. (72) Inventor Masakatsu Hotta 2-2-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Kay Didi Co., Ltd. (72) Inventor Yuichi Matsushima 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo F-diy Co., Ltd. F-term (reference) 2H047 KA06 KA12 LA18 MA07 PA05 PA21 PA24 QA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光が2つの反射面の間を多重反射して伝
搬すべく構成された第1の導波路列と、各反射面端から
もしくは反射面間の導波路列に結合した第2の導波路列
もしくは出力光列とからなることを特徴とする光回路素
子。
1. A first waveguide array configured to propagate light by multiple reflection between two reflecting surfaces, and a second waveguide coupled to a waveguide array from each reflecting surface end or between the reflecting surfaces. An optical circuit element comprising: a waveguide row or an output optical row.
【請求項2】 光が2つの反射面の間を多重反射して伝
搬すべく構成された第1の導波路列と、各反射端からも
しくは反射面間の導波路列に結合した第2の導波路列
と、該第2の導波路列に結合した合波器と、該合波器に
結合した第3の導波路列とからなることを特徴とする光
回路素子。
2. A first array of waveguides configured to propagate light with multiple reflections between two reflective surfaces, and a second array of light coupled from each reflective end or between the reflective surfaces. An optical circuit device comprising: a waveguide array; a multiplexer coupled to the second waveguide array; and a third waveguide array coupled to the multiplexer.
【請求項3】 前記第1の導波路列もしくは前記第2の
導波路列を構成する各導波路を伝搬する光の位相もしく
は振幅を独立に制御する機構を有することを特徴とする
請求項1又は請求項2記載の光回路素子。
3. A system according to claim 1, further comprising a mechanism for independently controlling the phase or amplitude of light propagating through each of the waveguides constituting the first waveguide row or the second waveguide row. Or the optical circuit element according to claim 2.
【請求項4】 光が2つの反射面の間を多重反射して伝
搬すべく構成された第1の導波路列と、各反射面端から
もしくは反射面間の導波路列に結合した第2の導波路列
からなる光回路素子と、 前記第1の導波路列の入力端に結合された発光素子及び
前記第2の導波路列の出力側に結合された受光素子の少
なくとも一方とを同一基板上に形成したことを特徴とす
る光集積回路。
4. A first waveguide array configured to propagate light by multiple reflection between two reflecting surfaces, and a second waveguide coupled to the waveguide array from each reflecting surface end or between the reflecting surfaces. The same optical circuit element as the optical waveguide element, and at least one of the light emitting element coupled to the input end of the first waveguide row and the light receiving element coupled to the output side of the second waveguide row An optical integrated circuit formed on a substrate.
【請求項5】 光が2つの反射面の間を多重反射して伝
搬すべく構成された第1の導波路列と、各反射端からも
しくは反射面間の導波路列に結合した第2の導波路列
と、該第2の導波路列に結合した合波器と、該合波器に
結合した第3の導波路列とからなる光回路素子と、 前記第1の導波路列の入力端に結合された発光素子及び
前記第3の導波路列の出力側に結合された受光素子の少
なくとも一方とを同一基板上に形成したことを特徴とす
る光集積回路。
5. A first array of waveguides configured to propagate light with multiple reflections between two reflecting surfaces, and a second array coupled to the waveguide array from each reflecting end or between the reflecting surfaces. An optical circuit element including a waveguide array, a multiplexer coupled to the second waveguide array, and a third waveguide array coupled to the multiplexer, and an input to the first waveguide array An optical integrated circuit, wherein at least one of a light emitting element coupled to an end and a light receiving element coupled to an output side of the third waveguide row is formed on the same substrate.
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JP6379258B1 (en) * 2017-06-14 2018-08-22 沖電気工業株式会社 Optical two-way communication module
CN111656308A (en) * 2017-11-29 2020-09-11 康奈尔大学 Elastic light guide coupling for one-, two-and three-dimensional continuous position location
CN111656308B (en) * 2017-11-29 2024-04-19 康奈尔大学 Elastic light guide coupling for one-, two-and three-dimensional continuous position location

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