JP2000206577A - 導波路型グレ―ティング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ - Google Patents
導波路型グレ―ティング素子及びそれを用いたＡｄｄ／ＤｒｏｐフィルタInfo
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- JP2000206577A JP2000206577A JP11009586A JP958699A JP2000206577A JP 2000206577 A JP2000206577 A JP 2000206577A JP 11009586 A JP11009586 A JP 11009586A JP 958699 A JP958699 A JP 958699A JP 2000206577 A JP2000206577 A JP 2000206577A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 グレーティングの長さが短く、中心波長の制
御誤差が大きく、消費電力が小さく、グレーティング形
成時間が短く、しかもスイッチング可能な導波路型グレ
ーティング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィ
ルタを提供する。 【解決手段】 光路切り換えスイッチ部４とグレーティ
ング形成部５とが別々に形成されているので、光路切り
換えスイッチ操作により、ブラッググレーティング８が
形成された光路と、ブラッググレーティング８が形成さ
れていない光路とを切り換えることができる。その結
果、ブラッググレーティング８の長さが短くてすみ、中
心波長の制御誤差が大きく、低消費電力で、グレーティ
ング形成時間が短くなる。
御誤差が大きく、消費電力が小さく、グレーティング形
成時間が短く、しかもスイッチング可能な導波路型グレ
ーティング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィ
ルタを提供する。 【解決手段】 光路切り換えスイッチ部４とグレーティ
ング形成部５とが別々に形成されているので、光路切り
換えスイッチ操作により、ブラッググレーティング８が
形成された光路と、ブラッググレーティング８が形成さ
れていない光路とを切り換えることができる。その結
果、ブラッググレーティング８の長さが短くてすみ、中
心波長の制御誤差が大きく、低消費電力で、グレーティ
ング形成時間が短くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導波路型グレーテ
ィング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ
に関する。
ィング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＷＤＭ通信システムにおいて伝送
路途中で特定波長の信号を取り出す（Ｄｒｏｐ）か、あ
るいは加える（Ａｄｄ）、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐシステムの
開発が活発になっている。この種のシステムに用いられ
ているＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタとしては、Ｇｅがドー
プされた石英ガラスに紫外光を照射すると屈折率が変化
することを利用して形成したファイバグレーティングと
光サーキュレータとを組み合わせたデバイスが一般に用
いられている。
路途中で特定波長の信号を取り出す（Ｄｒｏｐ）か、あ
るいは加える（Ａｄｄ）、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐシステムの
開発が活発になっている。この種のシステムに用いられ
ているＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタとしては、Ｇｅがドー
プされた石英ガラスに紫外光を照射すると屈折率が変化
することを利用して形成したファイバグレーティングと
光サーキュレータとを組み合わせたデバイスが一般に用
いられている。
【０００３】しかし、ＤｒｏｐあるいはＡｄｄする信号
光の波長は固定されており、ＤｒｏｐとＡｄｄとを切り
換えることができない。この種のシステムの柔軟性を高
めるためにはスイッチング可能なＡｄｄ／Ｄｒｏｐデバ
イスが必要であり、各研究機関で開発が進められてい
る。
光の波長は固定されており、ＤｒｏｐとＡｄｄとを切り
換えることができない。この種のシステムの柔軟性を高
めるためにはスイッチング可能なＡｄｄ／Ｄｒｏｐデバ
イスが必要であり、各研究機関で開発が進められてい
る。
【０００４】ここで、ブラッググレーティングを利用し
たスイッチング可能なＡｄｄ／Ｄｒｏｐデバイスとして
は、主にグレーティングの温度を上昇させたり、グレー
ティングに応力を加えることにより、ブラッグ波長をシ
フトさせ、Ｄｒｏｐ波長やＡｄｄ波長を変えたり、ある
いはＤｒｏｐとＡｄｄとを切り換えるものが開発されて
いる。以後、このタイプを波長チューニング式という。
たスイッチング可能なＡｄｄ／Ｄｒｏｐデバイスとして
は、主にグレーティングの温度を上昇させたり、グレー
ティングに応力を加えることにより、ブラッグ波長をシ
フトさせ、Ｄｒｏｐ波長やＡｄｄ波長を変えたり、ある
いはＤｒｏｐとＡｄｄとを切り換えるものが開発されて
いる。以後、このタイプを波長チューニング式という。
【０００５】図４は従来の波長チューニング式の導波路
型グレーティング素子の平面図である。
型グレーティング素子の平面図である。
【０００６】この導波路型グレーティング素子は、石英
基板（石英系ガラス導波路素子）３２上に形成されたブ
ラッググレーティング３３と、このブラッググレーティ
ング３３の周囲に形成された薄膜ヒータ３４と、薄膜ヒ
ータ３４に電圧を印加するための電極３５とで構成され
ている。
基板（石英系ガラス導波路素子）３２上に形成されたブ
ラッググレーティング３３と、このブラッググレーティ
ング３３の周囲に形成された薄膜ヒータ３４と、薄膜ヒ
ータ３４に電圧を印加するための電極３５とで構成され
ている。
【０００７】この導波路型グレーティング素子を使用す
る際には、入出力端に、端子Ａから端子Ｂ、端子Ｂから
端子Ｃへの順方向特性を有する３端子の光サーキュレー
タ３７、３８を接続し、電源（電力供給回路）３６を電
極３５に接続する。この石英系ガラス導波路素子３２は
信号波長間隔が０．４ｎｍ（周波数約５０ＧＨｚ）で伝
送されるシステムで使用されるように設計されている。
例えば、この５０ＧＨｚの周波数で伝送されるシステム
により、波長λ1 〜λn のｎ波の信号光が伝送されるも
のとする。
る際には、入出力端に、端子Ａから端子Ｂ、端子Ｂから
端子Ｃへの順方向特性を有する３端子の光サーキュレー
タ３７、３８を接続し、電源（電力供給回路）３６を電
極３５に接続する。この石英系ガラス導波路素子３２は
信号波長間隔が０．４ｎｍ（周波数約５０ＧＨｚ）で伝
送されるシステムで使用されるように設計されている。
例えば、この５０ＧＨｚの周波数で伝送されるシステム
により、波長λ1 〜λn のｎ波の信号光が伝送されるも
のとする。
【０００８】この導波路型グレーティング素子でスイッ
チをオフする場合は、ブラッググレーティング３３の反
射波長はλk-1 とλk との間の波長であり、この場合に
は全ての信号光は出力ポート４０から出力される。
チをオフする場合は、ブラッググレーティング３３の反
射波長はλk-1 とλk との間の波長であり、この場合に
は全ての信号光は出力ポート４０から出力される。
【０００９】スイッチをオンする場合は薄膜ヒータ３４
の通電加熱によりブラッググレーティング３３の温度が
上昇し、それに伴いグレーティングの反射波長が長波長
側にシフトして信号波長λk に一致し、この信号λk が
Ｄｒｏｐポート４１から出力され、それ以外の信号は出
力ポート４０から出力される。この時、薄膜ヒータ３４
によりブラッググレーティング３３の温度は均一に２０
℃上昇させる必要がある。なお４２はＡｄｄポートであ
る。
の通電加熱によりブラッググレーティング３３の温度が
上昇し、それに伴いグレーティングの反射波長が長波長
側にシフトして信号波長λk に一致し、この信号λk が
Ｄｒｏｐポート４１から出力され、それ以外の信号は出
力ポート４０から出力される。この時、薄膜ヒータ３４
によりブラッググレーティング３３の温度は均一に２０
℃上昇させる必要がある。なお４２はＡｄｄポートであ
る。
【００１０】図５（ａ）は図４に示した従来の導波路型
グレーティング素子の出力ポート４０の波長損失特性を
示す図であり、図５（ｂ）はＤｒｏｐポート４１の波長
損失特性を示す図である。破線はスイッチオフ時（Ｔｈ
ｒｏｕｇｈ状態）、実線はスイッチオン時（Ｄｒｏｐ状
態）を示す。図５（ａ）、（ｂ）において横軸は波長を
示し、縦軸は損失を示している。縦の破線はシステムの
信号波長を示している。
グレーティング素子の出力ポート４０の波長損失特性を
示す図であり、図５（ｂ）はＤｒｏｐポート４１の波長
損失特性を示す図である。破線はスイッチオフ時（Ｔｈ
ｒｏｕｇｈ状態）、実線はスイッチオン時（Ｄｒｏｐ状
態）を示す。図５（ａ）、（ｂ）において横軸は波長を
示し、縦軸は損失を示している。縦の破線はシステムの
信号波長を示している。
【００１１】スイッチオフ時には、グレーティングの反
射波長は波長λk-1 と波長λk との間にあり、スイッチ
オン時にはグレーティングの反射波長は波長λk に一致
しているのがわかる。
射波長は波長λk-1 と波長λk との間にあり、スイッチ
オン時にはグレーティングの反射波長は波長λk に一致
しているのがわかる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の導波路型グレーティング素子には以下のような
問題がある。
た従来の導波路型グレーティング素子には以下のような
問題がある。
【００１３】(1) 急俊な波長特性を持つグレーティング
が必要なため、長いグレーティングが必要である。
が必要なため、長いグレーティングが必要である。
【００１４】図５に示すように、信号オフ時にグレーテ
ィングの反射波長は、信号波長λk-1 と信号波長λk と
の間の波長でなければならない。このときスペクトルの
幅が広いと出力ポート４０に出力されるべき信号波長λ
k と信号波長λk とを遮断したり、Ｄｒｏｐポート４１
にクロストークを発生することになる。よって、幅の狭
いスペクトル特性が要求される。
ィングの反射波長は、信号波長λk-1 と信号波長λk と
の間の波長でなければならない。このときスペクトルの
幅が広いと出力ポート４０に出力されるべき信号波長λ
k と信号波長λk とを遮断したり、Ｄｒｏｐポート４１
にクロストークを発生することになる。よって、幅の狭
いスペクトル特性が要求される。
【００１５】また、スイッチオン時には十分に信号波長
をＤｒｏｐポート４１へ反射し、出力ポート４０へのク
ロストークを十分に遮断する必要がある。したがって、
高反射かつ幅の狭いスペクトル特性を有するグレーティ
ングが必要である。このような特性を得るにはグレーテ
ィングの長さを長くする必要がある。なお従来例でのグ
レーティング長は４５ｍｍである。
をＤｒｏｐポート４１へ反射し、出力ポート４０へのク
ロストークを十分に遮断する必要がある。したがって、
高反射かつ幅の狭いスペクトル特性を有するグレーティ
ングが必要である。このような特性を得るにはグレーテ
ィングの長さを長くする必要がある。なお従来例でのグ
レーティング長は４５ｍｍである。
【００１６】(2) 中心波長制御誤差の許容量が少ない。
【００１７】図５からわかるように、グレーティングの
中心波長が少しでもずれると、クロストークを引き起こ
す。中心波長ずれの原因としては、導波路偏差、グレー
ティング形成誤差、偏波依存性、温度変化による変動、
スイッチング誤差等がある。従来例では、それら全て合
わせて±０．０２ｎｍしか中心波長ずれは許容されな
い。スイッチングによる温度誤差に換算すればおよそ±
２℃になる。
中心波長が少しでもずれると、クロストークを引き起こ
す。中心波長ずれの原因としては、導波路偏差、グレー
ティング形成誤差、偏波依存性、温度変化による変動、
スイッチング誤差等がある。従来例では、それら全て合
わせて±０．０２ｎｍしか中心波長ずれは許容されな
い。スイッチングによる温度誤差に換算すればおよそ±
２℃になる。
【００１８】(3) 消費電力が大きい。
【００１９】長さ４５ｎｍにわたって、温度を２０℃上
昇させるため消費電力が大きい。従来例では消費電力は
約１Ｗであった。
昇させるため消費電力が大きい。従来例では消費電力は
約１Ｗであった。
【００２０】(4) グレーティング形成に時間がかかる。
【００２１】グレーティング形成は、紫外レーザを位相
マスクを通して照射することにより行われる。しかし、
紫外レーザのエネルギーが大きいと薄膜ヒータにダメー
ジを与えるため、紫外レーザエネルギーを小さくして照
射しなければならないため、グレーティング形成に時間
がかかった。
マスクを通して照射することにより行われる。しかし、
紫外レーザのエネルギーが大きいと薄膜ヒータにダメー
ジを与えるため、紫外レーザエネルギーを小さくして照
射しなければならないため、グレーティング形成に時間
がかかった。
【００２２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、グレーティングの長さが短く、中心波長の制御誤差
が大きく、消費電力が小さく、グレーティング形成時間
が短く、しかもスイッチング可能な導波路型グレーティ
ング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタを
提供することにある。
し、グレーティングの長さが短く、中心波長の制御誤差
が大きく、消費電力が小さく、グレーティング形成時間
が短く、しかもスイッチング可能な導波路型グレーティ
ング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタを
提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の導波路型グレーティング素子は、平面光波回
路からなる複数の光路切り換えスイッチと、各光路切り
換えスイッチ間を結ぶ単なる導波路と、各光路切り換え
スイッチ間を結ぶと共にブラッググレーティングが形成
された導波路とを備えたものである。
に本発明の導波路型グレーティング素子は、平面光波回
路からなる複数の光路切り換えスイッチと、各光路切り
換えスイッチ間を結ぶ単なる導波路と、各光路切り換え
スイッチ間を結ぶと共にブラッググレーティングが形成
された導波路とを備えたものである。
【００２４】上記構成に加え本発明の導波路型グレーテ
ィング素子は、光路切り換えスイッチが、マッハツェン
ダ干渉回路とヒータとを組み合わせてなる熱光学スイッ
チであるのが好ましい。
ィング素子は、光路切り換えスイッチが、マッハツェン
ダ干渉回路とヒータとを組み合わせてなる熱光学スイッ
チであるのが好ましい。
【００２５】上記構成に加え本発明の導波路型グレーテ
ィング素子は、ブラッググレーティングが、紫外光を導
波路に照射して屈折率を変化させることにより形成され
た屈折率変調型グレーティングであるのが好ましい。
ィング素子は、ブラッググレーティングが、紫外光を導
波路に照射して屈折率を変化させることにより形成され
た屈折率変調型グレーティングであるのが好ましい。
【００２６】本発明の導波路型グレーティング素子を用
いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタは、平面光波回路からな
る複数の光路切り換えスイッチと、各光路切り換えスイ
ッチ間を結ぶ単なる導波路と、各光路切り換えスイッチ
間を結ぶと共にブラッググレーティングが形成された導
波路とで構成された導波路型グレーティング素子の一端
あるいは両端に光サーキュレータを接続したものであ
る。
いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタは、平面光波回路からな
る複数の光路切り換えスイッチと、各光路切り換えスイ
ッチ間を結ぶ単なる導波路と、各光路切り換えスイッチ
間を結ぶと共にブラッググレーティングが形成された導
波路とで構成された導波路型グレーティング素子の一端
あるいは両端に光サーキュレータを接続したものであ
る。
【００２７】本発明によれば、光路切り換えスイッチと
ブラッググレーティングとが別々に形成されているの
で、光路切り換えスイッチ操作により、グレーティング
のある光路と、グレーティングのない光路とを切り換え
ることができる。その結果、グレーティングの長さが短
くてすみ、中心波長の制御誤差が大きく、消費電力が小
さく、しかもグレーティング形成時間が短くなる。
ブラッググレーティングとが別々に形成されているの
で、光路切り換えスイッチ操作により、グレーティング
のある光路と、グレーティングのない光路とを切り換え
ることができる。その結果、グレーティングの長さが短
くてすみ、中心波長の制御誤差が大きく、消費電力が小
さく、しかもグレーティング形成時間が短くなる。
【００２８】
【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。
図面に基づいて詳述する。
【００２９】図１（ａ）は本発明の導波路型グレーティ
ング素子を用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタの一実施の
形態を平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した
Ａｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタのスイッチオフの時の説明図
であり、図１（ｃ）は図１（ａ）に示したＡｄｄ／Ｄｒ
ｏｐフィルタのスイッチオンの時の説明図である。図１
（ｂ）にはスイッチオフ時、図１（ｃ）にはスイッチオ
ン時の信号光の伝搬方向が矢印により示されている。
ング素子を用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタの一実施の
形態を平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した
Ａｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタのスイッチオフの時の説明図
であり、図１（ｃ）は図１（ａ）に示したＡｄｄ／Ｄｒ
ｏｐフィルタのスイッチオンの時の説明図である。図１
（ｂ）にはスイッチオフ時、図１（ｃ）にはスイッチオ
ン時の信号光の伝搬方向が矢印により示されている。
【００３０】図１（ａ）に示す導波路型グレーティング
素子は、複数（図では二つであるが限定されない）光路
切り換えスイッチ部４、６と、両光路切り換えスイッチ
部４、６間を結ぶと共にグレーティングの形成された導
波路８と、両光路切り換えスイッチ部４、６間を結ぶ
（グレーティングの形成されていない）単なる導波路９
とが石英基板１上に形成されたものである。
素子は、複数（図では二つであるが限定されない）光路
切り換えスイッチ部４、６と、両光路切り換えスイッチ
部４、６間を結ぶと共にグレーティングの形成された導
波路８と、両光路切り換えスイッチ部４、６間を結ぶ
（グレーティングの形成されていない）単なる導波路９
とが石英基板１上に形成されたものである。
【００３１】なお、導波路８、９が形成された部分はグ
レーティング形成部５であり、２、３は入出力ポート、
７は３ｄＢカプラ、１０は電極、１１は薄膜ヒータ、１
２は電力供給回路、１２ａはスイッチ、１２ｂ、１２ｃ
は電力供給線、１２ｄは直流電源（交流電源でもよ
い）、１４は光ファイバからなる入力ポート、１５は光
ファイバからなるＤｒｏｐポート、１６、１７は光ファ
イバ、１９は光ファイバからなるＡｄｄポートをそれぞ
れ示している。
レーティング形成部５であり、２、３は入出力ポート、
７は３ｄＢカプラ、１０は電極、１１は薄膜ヒータ、１
２は電力供給回路、１２ａはスイッチ、１２ｂ、１２ｃ
は電力供給線、１２ｄは直流電源（交流電源でもよ
い）、１４は光ファイバからなる入力ポート、１５は光
ファイバからなるＤｒｏｐポート、１６、１７は光ファ
イバ、１９は光ファイバからなるＡｄｄポートをそれぞ
れ示している。
【００３２】導波路型グレーティング素子の両端には、
端子Ａから端子Ｂ、端子Ｂから端子Ｃへの順方向特性を
有する３端子の光サーキュレータ１３、１８がそれぞれ
接続されてＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタが構成されてい
る。
端子Ａから端子Ｂ、端子Ｂから端子Ｃへの順方向特性を
有する３端子の光サーキュレータ１３、１８がそれぞれ
接続されてＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタが構成されてい
る。
【００３３】光路切り換えスイッチ部４、６は、連動し
てオン、オフされるようになっている。すなわちスイッ
チ１２ａがオフの場合には光路切り換えスイッチ部４、
６がオフとなり、同図（ｂ）に示すように信号光は導波
路９を矢印Ｌ１方向に伝搬するような光路が形成され
る。この場合には全ての信号は入出力ポート３から出力
される。
てオン、オフされるようになっている。すなわちスイッ
チ１２ａがオフの場合には光路切り換えスイッチ部４、
６がオフとなり、同図（ｂ）に示すように信号光は導波
路９を矢印Ｌ１方向に伝搬するような光路が形成され
る。この場合には全ての信号は入出力ポート３から出力
される。
【００３４】これに対してスイッチ１２ａがオンの場合
には光路切り換えスイッチ部４、６がオンとなり、同図
（ｃ）に示すように、光路が切り換えられ、信号光はグ
レーティングが形成された導波路８を矢印Ｌ２方向に伝
搬することになる。グレーティング８で反射されたブラ
ッグ波長の信号光は、導波路からなる入出力ポート２に
戻され、光サーキュレータ１３の端子Ｂ、Ｃを経てＤｒ
ｏｐポート１５に出力される。その他の波長の信号は、
入出力ポート３から出力される。
には光路切り換えスイッチ部４、６がオンとなり、同図
（ｃ）に示すように、光路が切り換えられ、信号光はグ
レーティングが形成された導波路８を矢印Ｌ２方向に伝
搬することになる。グレーティング８で反射されたブラ
ッグ波長の信号光は、導波路からなる入出力ポート２に
戻され、光サーキュレータ１３の端子Ｂ、Ｃを経てＤｒ
ｏｐポート１５に出力される。その他の波長の信号は、
入出力ポート３から出力される。
【００３５】ここで、図１（ａ）〜（ｃ）に示した光路
切り換えスイッチ部はマッハツェンダ干渉回路に薄膜ヒ
ータを取り付けた構成の熱光学スイッチであるのが好ま
しい。
切り換えスイッチ部はマッハツェンダ干渉回路に薄膜ヒ
ータを取り付けた構成の熱光学スイッチであるのが好ま
しい。
【００３６】図３は図１（ａ）〜（ｃ）に示したＡｄｄ
／Ｄｒｏｐフィルタに用いられる光路切り換えスイッチ
単体を示す平面図である。
／Ｄｒｏｐフィルタに用いられる光路切り換えスイッチ
単体を示す平面図である。
【００３７】この光路切り換えスイッチは、石英基板２
１上で３ｄＢカプラ２５、２６を２本の導波路２７、２
８で接続し、一方の導波路２７上に薄膜ヒータ３０を取
り付けた構造を有している。２９は電極、３１は薄膜ヒ
ータ３０に電力を供給するための電源（電力供給回路）
である。
１上で３ｄＢカプラ２５、２６を２本の導波路２７、２
８で接続し、一方の導波路２７上に薄膜ヒータ３０を取
り付けた構造を有している。２９は電極、３１は薄膜ヒ
ータ３０に電力を供給するための電源（電力供給回路）
である。
【００３８】スイッチオフ時（ヒータオフ時）には導波
路からなる入出力ポート２２に矢印Ｌ３方向に信号光が
入力すると、反対側の導波路からなる出力ポート２４か
ら矢印Ｌ４方向に信号光が出力される（クロストーク状
態）。これに対してスイッチオン時（ヒータオン時）に
は入出力ポート２２と同じ側の導波路からなる出力ポー
ト２３から矢印Ｌ５方向に信号光が出力される（バー状
態）。このような光路切り換えスイッチを用いる場合に
は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すようにオンオフするスイ
ッチング用ヒータが同じ側になるように、光路切り換え
スイッチを配置した方が、スイッチング誤差により透過
する波長の信号の損失増加をほとんど無視できるレベル
に抑えられる。
路からなる入出力ポート２２に矢印Ｌ３方向に信号光が
入力すると、反対側の導波路からなる出力ポート２４か
ら矢印Ｌ４方向に信号光が出力される（クロストーク状
態）。これに対してスイッチオン時（ヒータオン時）に
は入出力ポート２２と同じ側の導波路からなる出力ポー
ト２３から矢印Ｌ５方向に信号光が出力される（バー状
態）。このような光路切り換えスイッチを用いる場合に
は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すようにオンオフするスイ
ッチング用ヒータが同じ側になるように、光路切り換え
スイッチを配置した方が、スイッチング誤差により透過
する波長の信号の損失増加をほとんど無視できるレベル
に抑えられる。
【００３９】
【実施例】以下、図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明す
る。
る。
【００４０】本実施例の導波路型グレーティング素子は
光路切り換えスイッチ部４、６と、両光路切り換えスイ
ッチ部４、６を結ぶと共にブラッググレーティングの形
成されているシングルモード導波路８と、両光路切り換
えスイッチ部４、６を結ぶ（ブラッググレーティングの
形成されていない）単なるシングルモード導波路９とで
構成されている。
光路切り換えスイッチ部４、６と、両光路切り換えスイ
ッチ部４、６を結ぶと共にブラッググレーティングの形
成されているシングルモード導波路８と、両光路切り換
えスイッチ部４、６を結ぶ（ブラッググレーティングの
形成されていない）単なるシングルモード導波路９とで
構成されている。
【００４１】導波路型グレーティング素子の両端に、３
端子の光サーキュレータ１３、１８が接続されてＡｄｄ
／Ｄｒｏｐフィルタが構成されている。
端子の光サーキュレータ１３、１８が接続されてＡｄｄ
／Ｄｒｏｐフィルタが構成されている。
【００４２】光サーキュレータ１３を介して、入出力ポ
ート２から入力された波長λ1 〜λn の信号光は、スイ
ッチオフ時には、光路切り換えスイッチ部４により、ブ
ラッググレーティングの形成されていないシングルモー
ド導波路９に導かれ、光路切り換えスイッチ部６により
入出力ポート３へと導かれて、光サーキュレータ１８の
端子Ｂを経て出力ファイバからなる出力ポート２０から
出力される。
ート２から入力された波長λ1 〜λn の信号光は、スイ
ッチオフ時には、光路切り換えスイッチ部４により、ブ
ラッググレーティングの形成されていないシングルモー
ド導波路９に導かれ、光路切り換えスイッチ部６により
入出力ポート３へと導かれて、光サーキュレータ１８の
端子Ｂを経て出力ファイバからなる出力ポート２０から
出力される。
【００４３】これに対してスイッチオン時には、信号光
は光路切り換えスイッチ部４により、ブラッググレーテ
ィングの形成されているシングルモード導波路８へと導
かれ、グレーティングの反射波長λk の信号光は反射さ
れて入出力ポート２へ戻り、光サーキュレータ１３の端
子Ｃを経て、Ｄｒｏｐポート１５から出力される。反射
波長λk 以外の波長の信号光は、光路切り換えスイッチ
部６により、入出力ポート３、出力ポート２０へ出力さ
れる。
は光路切り換えスイッチ部４により、ブラッググレーテ
ィングの形成されているシングルモード導波路８へと導
かれ、グレーティングの反射波長λk の信号光は反射さ
れて入出力ポート２へ戻り、光サーキュレータ１３の端
子Ｃを経て、Ｄｒｏｐポート１５から出力される。反射
波長λk 以外の波長の信号光は、光路切り換えスイッチ
部６により、入出力ポート３、出力ポート２０へ出力さ
れる。
【００４４】ここで、光路切り換えスイッチ部４、６
は、マッハツェンダ干渉回路に薄膜ヒータ１１を取り付
けた熱光学スイッチである。薄膜ヒータ１１の長さは２
ｍｍであり、スイッチオン時には導波路の温度を約４０
℃上昇させるようになっている。消費電力は二つ合わせ
て０．３Ｗ程度であった。
は、マッハツェンダ干渉回路に薄膜ヒータ１１を取り付
けた熱光学スイッチである。薄膜ヒータ１１の長さは２
ｍｍであり、スイッチオン時には導波路の温度を約４０
℃上昇させるようになっている。消費電力は二つ合わせ
て０．３Ｗ程度であった。
【００４５】光路切り換えスイッチ部４、６、シングル
モード導波路８、９は、一つの石英基板上に形成されて
いる。
モード導波路８、９は、一つの石英基板上に形成されて
いる。
【００４６】この導波路型グレーティング素子の製造方
法は、まず石英基板上に６μｍのＧｅがドープされた石
英ガラス膜を下部クラッド層としてスパッタ法により成
膜する。次にコア層となるＧｅとＴｉのドープされた石
英ガラス膜とをスパッタ法により形成する。その後、フ
ォトリソグラフィ、ＲＩＥ等の通常の石英ＰＬＣのプロ
セスにより、導波路パターンを形成した後、スパッタ法
により、Ｇｅドープした石英ガラス膜を被せ上部クラッ
ドとする。その後、薄膜ヒータ１１としてＴａ−Ｓｉ膜
（０．１μｍ）をスパッタ、フォトリソグラフィ、ＲＩ
Ｅにより形成し、電極１０としてＴａ−Ｐｔ−Ａｕ膜を
ＥＢ蒸着とリフトオフ法によって形成する。
法は、まず石英基板上に６μｍのＧｅがドープされた石
英ガラス膜を下部クラッド層としてスパッタ法により成
膜する。次にコア層となるＧｅとＴｉのドープされた石
英ガラス膜とをスパッタ法により形成する。その後、フ
ォトリソグラフィ、ＲＩＥ等の通常の石英ＰＬＣのプロ
セスにより、導波路パターンを形成した後、スパッタ法
により、Ｇｅドープした石英ガラス膜を被せ上部クラッ
ドとする。その後、薄膜ヒータ１１としてＴａ−Ｓｉ膜
（０．１μｍ）をスパッタ、フォトリソグラフィ、ＲＩ
Ｅにより形成し、電極１０としてＴａ−Ｐｔ−Ａｕ膜を
ＥＢ蒸着とリフトオフ法によって形成する。
【００４７】このようにして形成した導波路型グレーテ
ィング素子を、常温で水素３００気圧の中に１週間程放
置した後、波長λ＝２４８ｎｍのエキシマレーザを位相
マスクを通して照射することにより、グレーティングを
形成する。実際に導波路型グレーティング素子を使用す
る上では、スイッチングのための電力を供給するための
ワイヤボンディングや光サーキュレータの接続はもちろ
ん、環境温度変化に対しての特性安定化を図るため、ペ
ルチェ素子と温度センサとを実装する。
ィング素子を、常温で水素３００気圧の中に１週間程放
置した後、波長λ＝２４８ｎｍのエキシマレーザを位相
マスクを通して照射することにより、グレーティングを
形成する。実際に導波路型グレーティング素子を使用す
る上では、スイッチングのための電力を供給するための
ワイヤボンディングや光サーキュレータの接続はもちろ
ん、環境温度変化に対しての特性安定化を図るため、ペ
ルチェ素子と温度センサとを実装する。
【００４８】図２（ａ）は本導波路型グレーティング素
子を用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタの出力ポート２０
における波長損失特性を示す図であり、図２（ｂ）はＤ
ｒｏｐポート１５における波長損失特性を示す図であ
る。同図２（ａ）、（ｂ）において横軸が波長を示し、
縦軸が損失を示している。実線はスイッチオン時、破線
はスイッチオフ時の特性を示している。
子を用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタの出力ポート２０
における波長損失特性を示す図であり、図２（ｂ）はＤ
ｒｏｐポート１５における波長損失特性を示す図であ
る。同図２（ａ）、（ｂ）において横軸が波長を示し、
縦軸が損失を示している。実線はスイッチオン時、破線
はスイッチオフ時の特性を示している。
【００４９】スイッチオンオフでの消光比は４０ｄＢ以
上であり、十分な値である。スイッチングのために中心
波長をシフトする必要はないので、グレーティングのス
ペクトルはそれほど急俊さは要求されない。よってグレ
ーティングの長さは１５ｍｍと短い。縦の破線は信号波
長を示しているが、短いグレーティングでもクロストー
クは十分に抑制されており、中心波長ずれの許容量は±
０．０６ｎｍであり、従来型（図５参照）と比較して３
倍大きい。また、スイッチング時の温度制御誤差は±
３．５℃まで実用上問題がない（従来例では±２℃以下
が必要条件である）。
上であり、十分な値である。スイッチングのために中心
波長をシフトする必要はないので、グレーティングのス
ペクトルはそれほど急俊さは要求されない。よってグレ
ーティングの長さは１５ｍｍと短い。縦の破線は信号波
長を示しているが、短いグレーティングでもクロストー
クは十分に抑制されており、中心波長ずれの許容量は±
０．０６ｎｍであり、従来型（図５参照）と比較して３
倍大きい。また、スイッチング時の温度制御誤差は±
３．５℃まで実用上問題がない（従来例では±２℃以下
が必要条件である）。
【００５０】ここで、一般に熱光学スイッチでは断熱溝
を形成することが行われており、本発明に適用すること
が可能である。また、光路切り換えスイッチとグレーテ
ィングの断熱のため、クラッドに溝を形成し、空気層を
設けてもよい。
を形成することが行われており、本発明に適用すること
が可能である。また、光路切り換えスイッチとグレーテ
ィングの断熱のため、クラッドに溝を形成し、空気層を
設けてもよい。
【００５１】本実施例では、一波長のみのＡｄｄ／Ｄｒ
ｏｐが可能であったが、グレーティングの反射波長の異
なる導波路型グレーティング素子を多段に接続し、その
両端に光サーキュレータを接続すれば、多波長のスイッ
チングが可能なＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ（Ａｄｄ／Ｄ
ｒｏｐする波長を選択できる）が実現できる。
ｏｐが可能であったが、グレーティングの反射波長の異
なる導波路型グレーティング素子を多段に接続し、その
両端に光サーキュレータを接続すれば、多波長のスイッ
チングが可能なＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ（Ａｄｄ／Ｄ
ｒｏｐする波長を選択できる）が実現できる。
【００５２】以上において本発明によれば、 (1) グレーティング長さを短くできる。従来例と比較し
て３分の１の長さですむ。グレーティングの形成も短い
方が容易である。
て３分の１の長さですむ。グレーティングの形成も短い
方が容易である。
【００５３】(2) 中心波長制御誤差の許容量が大きくな
る。従来と比較して３倍になった。
る。従来と比較して３倍になった。
【００５４】(3) 消費電力が小さくなる。従来は１Ｗで
あったのが、０．３Ｗまで低減できた。
あったのが、０．３Ｗまで低減できた。
【００５５】(4) 製作が容易である。スイッチングのた
めのヒータとグレーティングとが離れているため、グレ
ーティング形成時の紫外レーザの照射エネルギーの大き
さを抑える必要がない。
めのヒータとグレーティングとが離れているため、グレ
ーティング形成時の紫外レーザの照射エネルギーの大き
さを抑える必要がない。
【００５６】
【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。
な優れた効果を発揮する。
【００５７】グレーティングの長さが短くてすみ、中心
波長の制御誤差が大きく、低消費電力で、グレーティン
グ形成時間が短く、スイッチング可能な導波路型グレー
ティング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィル
タの提供を実現できる。
波長の制御誤差が大きく、低消費電力で、グレーティン
グ形成時間が短く、スイッチング可能な導波路型グレー
ティング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィル
タの提供を実現できる。
【図１】（ａ）は本発明の導波路型グレーティング素子
を用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタの一実施の形態を平
面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＡｄｄ／Ｄｒｏｐ
フィルタのスイッチオフの時の説明図であり、（ｃ）は
（ａ）に示したＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタのスイッチオ
ンの時の説明図である。
を用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタの一実施の形態を平
面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＡｄｄ／Ｄｒｏｐ
フィルタのスイッチオフの時の説明図であり、（ｃ）は
（ａ）に示したＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタのスイッチオ
ンの時の説明図である。
【図２】（ａ）は本導波路型グレーティング素子を用い
たＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタの出力ポート２０における
波長損失特性を示す図であり、（ｂ）はＤｒｏｐポート
１５における波長損失特性を示す図である。
たＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタの出力ポート２０における
波長損失特性を示す図であり、（ｂ）はＤｒｏｐポート
１５における波長損失特性を示す図である。
【図３】図１（ａ）〜（ｃ）に示したＡｄｄ／Ｄｒｏｐ
フィルタに用いられる光路切り換えスイッチ単体を示す
平面図である。
フィルタに用いられる光路切り換えスイッチ単体を示す
平面図である。
【図４】従来の波長チューニング式の導波路型グレーテ
ィング素子の平面図である。
ィング素子の平面図である。
【図５】（ａ）は図４に示した従来の導波路型グレーテ
ィング素子の出力ポート４０の波長損失特性を示す図で
あり、（ｂ）はＤｒｏｐポート４１の波長損失特性を示
す図である。
ィング素子の出力ポート４０の波長損失特性を示す図で
あり、（ｂ）はＤｒｏｐポート４１の波長損失特性を示
す図である。
４ 光路切り換えスイッチ部 ５ グレーティング形成部 ８ ブラッググレーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 良治 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 (72)発明者 本郷 晃史 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 KA04 LA03 PA04 PA21 PA30 QA04 RA08 2K002 AB13 AB40 BA13 CA02 EA07 EA16 EA30 FA07 FA17
Claims (4)
- 【請求項１】 平面光波回路からなる複数の光路切り換
えスイッチと、各光路切り換えスイッチ間を結ぶ単なる
導波路と、各光路切り換えスイッチ間を結ぶと共にブラ
ッググレーティングが形成された導波路とを備えたこと
を特徴とする導波路型グレーティング素子。 - 【請求項２】 上記光路切り換えスイッチが、マッハツ
ェンダ干渉回路とヒータとを組み合わせてなる熱光学ス
イッチである請求項１に記載の導波路型グレーティング
素子。 - 【請求項３】 上記ブラッググレーティングが、紫外光
を導波路に照射して屈折率を変化させることにより形成
された屈折率変調型グレーティングである請求項１に記
載の導波路型グレーティング素子。 - 【請求項４】 平面光波回路からなる複数の光路切り換
えスイッチと、各光路切り換えスイッチ間を結ぶ単なる
導波路と、各光路切り換えスイッチ間を結ぶと共にブラ
ッググレーティングが形成された導波路とで構成された
導波路型グレーティング素子の一端あるいは両端に光サ
ーキュレータを接続したことを特徴とする導波路型グレ
ーティング素子を用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11009586A JP2000206577A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 導波路型グレ―ティング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11009586A JP2000206577A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 導波路型グレ―ティング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000206577A true JP2000206577A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11724437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11009586A Pending JP2000206577A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 導波路型グレ―ティング素子及びそれを用いたＡｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000206577A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100386980B1 (ko) * | 2001-04-17 | 2003-06-09 | 주식회사데이콤 | 파장분리형 광 애드 드롭 다중화기 |
| EP1241497A3 (en) * | 2001-03-12 | 2004-12-08 | E.I. du Pont de Nemours & Company | Trimmable optical add/drop multiplexer devices |
| EP1855132A2 (en) * | 2001-03-12 | 2007-11-14 | E.I.Du pont de nemours and company | Trimmable optical add/drop multiplexer devices |
| JP2011048384A (ja) * | 2010-10-04 | 2011-03-10 | Fujikura Ltd | 熱光学効果光部品 |
-
1999
- 1999-01-18 JP JP11009586A patent/JP2000206577A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1241497A3 (en) * | 2001-03-12 | 2004-12-08 | E.I. du Pont de Nemours & Company | Trimmable optical add/drop multiplexer devices |
| EP1855132A2 (en) * | 2001-03-12 | 2007-11-14 | E.I.Du pont de nemours and company | Trimmable optical add/drop multiplexer devices |
| EP1855132A3 (en) * | 2001-03-12 | 2007-12-26 | E.I.Du pont de nemours and company | Trimmable optical add/drop multiplexer devices |
| KR100386980B1 (ko) * | 2001-04-17 | 2003-06-09 | 주식회사데이콤 | 파장분리형 광 애드 드롭 다중화기 |
| JP2011048384A (ja) * | 2010-10-04 | 2011-03-10 | Fujikura Ltd | 熱光学効果光部品 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050527 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050927 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060411 |