JP2000241635A - Optical wavelength multiplexer/demultiplexer - Google Patents

Optical wavelength multiplexer/demultiplexer

Info

Publication number
JP2000241635A
JP2000241635A JP4058999A JP4058999A JP2000241635A JP 2000241635 A JP2000241635 A JP 2000241635A JP 4058999 A JP4058999 A JP 4058999A JP 4058999 A JP4058999 A JP 4058999A JP 2000241635 A JP2000241635 A JP 2000241635A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
demultiplexer
core
clad
wavelength multiplexer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4058999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikitaka Itou
幹隆 井藤
Akemasa Kaneko
明正 金子
Akio Sugita
彰夫 杉田
Hisaaki Okazaki
久晃 岡崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP4058999A priority Critical patent/JP2000241635A/en
Publication of JP2000241635A publication Critical patent/JP2000241635A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously realize reliability improvement for a long-time and productivity improvement and lower cost in a manufacturing process, by providing at least upper clad with a specific material as a main dorpant and the same extent of thermal expansion coefficient as a plane substance. SOLUTION: A lower clad 2 is formed on a plane substrate 1. A core 4 for propagating a light signal is formed on this lower clad 2. In addition, an upper clad 3 is formed on the lower clad 2 and the core 4 so as to cover this core 4. Material of the plane substrate 1 is Si, and material of the lower clad 2, the upper clad 3, and the core 4 is quartz-based glass. The upper clad 3 and the core 4 contain GeO2 as a main dopant. Especially, contents of GeO2 of the upper clad 3 is adjusted so as to have the same extent of thermal expansion coefficient as the substrate 1. The contents of GeO2 is at most 50 mol%.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光信号処
理および光計測などの分野で利用される光導波回路に関
し、特に、光路長が互いに異なる導波路を通過した光信
号の干渉を利用して光信号の合分波を行う光波長合分波
器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide circuit used in fields such as optical communication, optical signal processing and optical measurement, and more particularly to the use of interference of optical signals passing through waveguides having different optical path lengths. And an optical wavelength multiplexer / demultiplexer that performs optical signal demultiplexing.

【0002】[0002]

【従来の技術】Siや石英などの平面基板上に作製され
る石英系ガラスを主成分とする光導波回路は、光通信、
光情報処理および光計測などの分野において有望な実用
的光デバイスとして研究開発が進められている(Kawach
i et al., J.Quantum Electron.22(1990)391. )。これ
らの光回路のうち、光の波長合分波機能を有する回路
は、近年の波長多重光通信システム構築の需要が高まる
とともに、その重要性を増している。これに伴い、低ク
ロストーク性、偏波無依存性などの高性能を有すること
はもちろんのこと、高い長期信頼性を保証することや、
生産性向上・製造コストの削減も強く求められている。
2. Description of the Related Art An optical waveguide circuit mainly composed of a silica glass manufactured on a flat substrate such as Si or quartz is used for optical communication,
R & D is progressing as a promising practical optical device in fields such as optical information processing and optical measurement (Kawach
i et al., J. Quantum Electron. 22 (1990) 391.). Among these optical circuits, a circuit having a wavelength multiplexing / demultiplexing function of light has been increasing in importance as the demand for constructing a wavelength division multiplexing optical communication system has increased in recent years. Along with this, not only have high performance such as low crosstalk and polarization independence, but also guarantee high long-term reliability,
There is also a strong demand for improved productivity and reduced manufacturing costs.

【0003】図8は、この種の光波長合分波器の一例で
ある従来のアレイ導波路格子(Arrayed Waveguide Grat
ing:AWG)型光波長合分波器の構成を示す透視図であ
る。このAWG型光波長合分波器は、入力用チャネル導
波路111と、入力側扇形スラブ導波路112と、チャ
ネル導波路アレイ113と、出力側扇形スラブ導波路1
14と、出力用チャネル導波路115とにより構成され
ている。入力側扇形スラブ導波路112は入力用チャネ
ル導波路111とチャネル導波路アレイ113との間に
配置され、出力側扇形スラブ導波路114はチャネル導
波路アレイ113と出力用チャネル導波路115との間
に配置されている。チャネル導波路アレイ113は、互
いに光路長の異なる複数本のチャネル導波路113aか
ら構成されている。出力用チャネル導波路115は、分
波される波長ごとに複数本用意されている。また、入力
用チャネル導波路111が複数本あってもよい。
FIG. 8 shows a conventional arrayed waveguide grating which is an example of this type of optical wavelength multiplexer / demultiplexer.
1 is a perspective view showing a configuration of an (ing: AWG) type optical wavelength multiplexer / demultiplexer. The AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer includes an input channel waveguide 111, an input fan-shaped slab waveguide 112, a channel waveguide array 113, and an output fan-shaped slab waveguide 1.
14 and an output channel waveguide 115. The input sector slab waveguide 112 is disposed between the input channel waveguide 111 and the channel waveguide array 113, and the output sector slab waveguide 114 is disposed between the channel waveguide array 113 and the output channel waveguide 115. Are located in The channel waveguide array 113 includes a plurality of channel waveguides 113a having different optical path lengths. A plurality of output channel waveguides 115 are prepared for each wavelength to be demultiplexed. Further, a plurality of input channel waveguides 111 may be provided.

【0004】このような構成において、入力用チャネル
導波路111から波長多重(λ1 ,λ2 ,・・・,
λn )された光信号が入力されると、この光信号は入力
側扇形スラブ導波路112により拡散され、チャネル導
波路アレイ113を構成する各チャネル導波路113a
に導入される。チャネル導波路113aを通過して出力
側扇形スラブ導波路114に到達したときの光信号の位
相は、光信号に含まれる波長ごとに異なる。つまり、出
力側扇形スラブ導波路114に入力されるときの波面の
傾きが波長によって異なるので、光信号は出力側扇形ス
ラブ導波路114により波長に応じた角度に集光され
る。
In such a configuration, wavelength multiplexing (λ 1 , λ 2 ,...,
λ n ) is input, the optical signal is diffused by the input-side sector slab waveguide 112, and each channel waveguide 113 a constituting the channel waveguide array 113 is provided.
Will be introduced. The phase of the optical signal when it reaches the output-side fan-shaped slab waveguide 114 through the channel waveguide 113a differs for each wavelength included in the optical signal. That is, since the inclination of the wavefront when input to the output-side fan-shaped slab waveguide 114 varies depending on the wavelength, the optical signal is collected by the output-side fan-shaped slab waveguide 114 at an angle corresponding to the wavelength.

【0005】チャネル導波路アレイ113を構成する各
チャネル導波路113aの光路長は、各チャネル導波路
113aを通過してきて集光された光信号が、波長ごと
に異なった位置(出力側扇形スラブ導波路114の出力
端の位置)で干渉により強められるように設定されてい
る。各出力用チャネル導波路115は所望の波長
(λ1 ,λ2 ,・・・,λn )が強められる位置に配置
されているので、出力用チャネル導波路115それぞれ
より波長ごとに分離された光信号を取り出すことができ
る。
[0005] The optical path length of each channel waveguide 113a constituting the channel waveguide array 113 is such that an optical signal condensed after passing through each channel waveguide 113a has a different position for each wavelength (output side fan-shaped slab waveguide). (The position of the output end of the wave path 114). Since each output channel waveguide 115 is arranged at a position where the desired wavelength (λ 1 , λ 2 ,..., Λ n ) is strengthened, it is separated from each output channel waveguide 115 by wavelength. An optical signal can be extracted.

【0006】図9は、図8におけるチャネル導波路アレ
イ113のIX−IX′線断面を示す断面図である。平面基
板101上に下部クラッド102が形成されている。こ
の下部クラッド102上に、光信号を伝搬させるコア1
04が形成されている。さらに、このコア104を覆う
ように、下部クラッド102およびコア104上に上部
クラッド103が形成されている。下部クラッド10
2、上部クラッド103およびコア104を合わせて、
光導波路層105と呼ぶ。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the channel waveguide array 113 in FIG. 8 taken along the line IX-IX '. A lower clad 102 is formed on a flat substrate 101. On this lower cladding 102, a core 1 for transmitting an optical signal
04 is formed. Further, an upper clad 103 is formed on the lower clad 102 and the core 104 so as to cover the core 104. Lower cladding 10
2, the upper clad 103 and the core 104 together
This is called an optical waveguide layer 105.

【0007】ここで、下部クラッド102の屈折率をn
0 、上部クラッド103の屈折率をn1 、コア104の
屈折率をn2 とする。また、上部クラッド103と下部
クラッド102との比屈折率差をΔn1 (=(n1 −n
0 )/n1 )、コア104と上部クラッド103との比
屈折率差をΔn2 (=(n2 −n1 )/n2 )とする。
この場合、従来のAWG型光波長合分波器においては、
Δn1 =0かつΔn2>0の設計となっている。つま
り、下部・上部の各クラッド102,103の屈折率は
等しく、コア104はこれらよりも高い屈折率を有して
いる。
Here, the refractive index of the lower cladding 102 is n
0 , the refractive index of the upper cladding 103 is n 1 , and the refractive index of the core 104 is n 2 . Further, the relative refractive index difference between the upper cladding 103 and the lower cladding 102 is Δn 1 (= (n 1 −n
0 ) / n 1 ), and the relative refractive index difference between the core 104 and the upper cladding 103 is Δn 2 (= (n 2 −n 1 ) / n 2 ).
In this case, in the conventional AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer,
The design is such that Δn 1 = 0 and Δn 2 > 0. That is, the lower and upper clads 102 and 103 have the same refractive index, and the core 104 has a higher refractive index.

【0008】ところで、光ネットワークを伝搬する光信
号は無偏波光であるため、AWG型光波長合分波器の特
性も高性能化の観点から偏波無依存であることが要求さ
れる。しかしながら、基板101の材質と光導波路層1
05の材質とが異なる場合には、熱膨張係数の差に起因
する光弾性効果により、コア104を伝搬する光信号の
光合分波特性に偏波依存性が生じることが知られてい
る。つまり、光波長合分波器は高温で製造されるが、基
板101と光導波路層105の熱膨張係数が異なると、
冷却時における両者の収縮度に違いが生じる。これによ
り光導波路層105が歪み、光合分波特性に偏波依存性
が生じるのである。
[0008] Since an optical signal propagating through an optical network is non-polarized light, the characteristics of an AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer are required to be polarization independent from the viewpoint of high performance. However, the material of the substrate 101 and the optical waveguide layer 1
It is known that when the material of the optical fiber 05 is different from the material of the optical fiber 05, polarization dependence is caused in the optical multiplexing / demultiplexing characteristic of the optical signal propagating through the core 104 due to a photoelastic effect caused by a difference in thermal expansion coefficient. That is, although the optical wavelength multiplexer / demultiplexer is manufactured at a high temperature, if the substrate 101 and the optical waveguide layer 105 have different coefficients of thermal expansion,
There is a difference in the degree of shrinkage between the two during cooling. As a result, the optical waveguide layer 105 is distorted, and polarization dependence occurs in the optical multiplexing / demultiplexing characteristics.

【0009】例えば、基板101の材質がSi、下部ク
ラッド102、上部クラッド103、およびコア104
の材質が石英系ガラスである場合、ドーパントの少ない
従来の石英系ガラスの熱膨張係数がSiに比較して小さ
いために、光導波路層105に圧縮応力がかかる状態と
なり、光合分波特性に偏波依存性が生じる。図10は、
このような光分波特性の偏波依存性の一例を示すグラフ
である。ただし、測定に使用したAWG型光波長合分波
器は、チャネル間隔100GHz、チャネル数32であ
る。また、下部クラッド102の厚さ20μm、上部ク
ラッド103の厚さ30μm、コア104の断面寸法6
μm×6μm、コア104と上部クラッド103との比
屈折率差Δn2 =0.75%である。
For example, the material of the substrate 101 is Si, the lower clad 102, the upper clad 103, and the core 104.
When the material is quartz glass, the thermal expansion coefficient of the conventional quartz glass having a small amount of dopant is smaller than that of Si, so that a compressive stress is applied to the optical waveguide layer 105, and the optical multiplexing / demultiplexing characteristics are reduced. Polarization dependence occurs. FIG.
It is a graph which shows an example of such polarization dependence of an optical demultiplexing characteristic. However, the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer used for the measurement has a channel interval of 100 GHz and 32 channels. The lower clad 102 has a thickness of 20 μm, the upper clad 103 has a thickness of 30 μm, and the core 104 has a sectional size of 6 μm.
μm × 6 μm, and the relative refractive index difference Δn 2 between the core 104 and the upper cladding 103 is 0.75%.

【0010】グラフの横軸は波長を示しており、縦軸は
出力用チャネル導波路115のセンターポートにおける
透過率(入力光の強度に対する出力光の強度の割合)を
示している。図10より、分波された光信号のピーク
が、TMモード(実線)とTEモード(点線)とで分離
していることがわかる。このように光合分波特性に偏波
依存性があると、出力用チャネル導波路115から取り
出される波長の幅が広くなるため、精度よく分波できな
くなる。
The horizontal axis of the graph indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the transmittance at the center port of the output channel waveguide 115 (the ratio of the intensity of the output light to the intensity of the input light). From FIG. 10, it can be seen that the peaks of the split optical signal are separated between the TM mode (solid line) and the TE mode (dotted line). If the optical multiplexing / demultiplexing characteristic has polarization dependence as described above, the width of the wavelength extracted from the output channel waveguide 115 is widened, so that accurate demultiplexing cannot be performed.

【0011】Si基板を用いたAWG型光波長合分波器
の偏波依存性を解消する手段としては、光導波路層10
5作製時に石英系ガラスにB23、P25といったドー
パントを従来よりも多く加えることにより、光導波路層
105の熱膨張係数を増加させてSi基板の熱膨張係数
に等しくする方法(Suzuki et al.,Electronics Letter
s 33(1997)1173.、Ojha et al.,Electronics Letters 3
4(1998)78.)、図8に示すVIII−VIII′線に沿って光導
波路層105に溝を形成し、この溝に波長板を挿入する
方法(Takahashi et a1.,Optics Letters 17(1992)49
9.)、が提案されている。
As means for eliminating the polarization dependence of an AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer using a Si substrate, an optical waveguide layer 10 is used.
A method of adding a dopant such as B 2 O 3 or P 2 O 5 to the quartz glass at the time of fabrication to increase the coefficient of thermal expansion of the optical waveguide layer 105 to be equal to the coefficient of thermal expansion of the Si substrate ( Suzuki et al., Electronics Letter
s 33 (1997) 1173., Ojha et al., Electronics Letters 3
4 (1998) 78.), a method of forming a groove in the optical waveguide layer 105 along the line VIII-VIII 'shown in FIG. 8, and inserting a wave plate into this groove (Takahashi et al., Optics Letters 17 (1992) ) 49
9.), has been proposed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】これらの手段のうち、
23、P25といったドーパントを増加させる方法
は、導波路材の堆積時に原料成分の調整をするのみなの
で、従来の作製行程を複雑にすることなく偏波無依存化
が可能である。しかしながら、多量のB23、P25
を含む石英系ガラスは吸湿性が高く、通常の大気中で化
学的に不安定なため、AWG型光波長合分波器の長期的
な信頼性に問題が残る。
SUMMARY OF THE INVENTION Among these means,
The method of increasing the dopant such as B 2 O 3 and P 2 O 5 merely adjusts the raw material components at the time of depositing the waveguide material, so that polarization independence can be achieved without complicating the conventional manufacturing process. is there. However, a large amount of B 2 O 3 , P 2 O 5
Is high in hygroscopicity and chemically unstable in ordinary air, so that the long-term reliability of the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer remains a problem.

【0013】また、波長板を挿入する方法は、完成した
AWG型光波長合分波器に溝加工を施した上で波長板を
挿入するため、通常の作製工程に、溝加工、波長板挿入
作業を余分に行わなければならない。したがって、波長
板購入、波長板挿入作業、波長板挿入前後の検査などが
そのまま製造期間の長期化とコスト増に直結する。つま
り、生産性・製造コストの観点から、前述したドーパン
トを増加させる方法よりも不利と言わざるを得ない。
The method of inserting a wave plate is such that a completed AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer is grooved and then the wave plate is inserted. You have to do extra work. Therefore, the purchase of the wave plate, the work of inserting the wave plate, the inspection before and after the wave plate is inserted, and the like directly lead to the prolongation of the manufacturing period and the increase in cost. That is, from the viewpoint of productivity and manufacturing cost, it is inevitable that the method is more disadvantageous than the above-described method of increasing the dopant.

【0014】なお、Si基板に代えて石英基板を用い
て、AWG型光波長合分波器の偏波無依存化を実現する
方法も提案されている(Suzuki et al.,Electronics Le
tters30(1994)158.)。しかしながら、石英基板は硬い
ために、切断などの加工時に欠けを生じやすい。また、
製造上の理由から光導波路層105にドーパントを加え
る必要があるため、光導波路層105の熱膨張係数が基
板101よりも大きくなる。このため、完成時に光導波
路層105に引っ張り応力がかかる状態となるので、光
導波路層105に亀裂が入りやすいという欠点もある。
[0014] A method of realizing the polarization independence of an AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer using a quartz substrate instead of the Si substrate has also been proposed (Suzuki et al., Electronics Lecture).
tters30 (1994) 158.). However, since the quartz substrate is hard, chipping easily occurs during processing such as cutting. Also,
Since it is necessary to add a dopant to the optical waveguide layer 105 for manufacturing reasons, the thermal expansion coefficient of the optical waveguide layer 105 becomes larger than that of the substrate 101. For this reason, a tensile stress is applied to the optical waveguide layer 105 at the time of completion, and there is a disadvantage that the optical waveguide layer 105 is easily cracked.

【0015】以上のように、これまで提案されている偏
波無依存型光波長合分波器は、長期信頼性、生産性、コ
スト面において不十分である。近年の波長多重光通信シ
ステムにおけるキーデバイスとしての重要性が高まる中
で、偏波無依存型光波長合分波器は高性能であることに
加えて、高い長期信頼性の保証、生産性の向上、製造コ
ストの削減などについて、早急な改善が強く求められて
いる。
As described above, the polarization-independent optical wavelength multiplexer / demultiplexer proposed so far is insufficient in long-term reliability, productivity, and cost. As the importance of key devices in wavelength-division multiplexing optical communication systems has increased in recent years, polarization-independent optical wavelength multiplexer / demultiplexers have high performance, high long-term reliability, and high productivity. Immediate improvements are sought for improvements and reductions in manufacturing costs.

【0016】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、偏波無依存型光波長
合分波器の長期信頼性向上と、製造工程における生産性
向上・低コスト化とを同時に実現することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to improve the long-term reliability of a polarization independent optical wavelength multiplexer / demultiplexer and to improve the productivity in a manufacturing process. It is to realize cost reduction at the same time.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の光波長合分波器は、導波路が、平面
基板上に形成された下部クラッドと、この下部クラッド
上に形成されたコアと、このコアを覆うように下部クラ
ッド上に形成された上部クラッドとを備え、下部クラッ
ド、コアおよび上部クラッドは石英系ガラスからなり、
少なくとも上部クラッドは主たるドーパントとして50
mol%以下のGeO2 を含むとともに平面基板と同程
度の熱膨張係数を有することによって特徴づけられる。
この場合、上部クラッドとコアとの接触面積は、下部ク
ラッドとコアとの接触面積よりも大きいことが好まし
い。また、前述した光波長合分波器は、コアが、主たる
ドーパントとして50mol%以下のGeO2 を含むと
ともに、平面基板と同程度の熱膨張係数を有するように
してもよい。さらに、前述した光波長合分波器は、下部
クラッドが、主たるドーパントとして50mol%以下
のGeO2 を含むとともに、平面基板と同程度の熱膨張
係数を有するようにしてもよい。このように、熱膨張係
数を調整する主たるドーパントとしてGeO2 を用いる
ことにより、従来から熱膨張係数を調整するために使用
されていたB23、P25 の含有量を削減できる。
In order to achieve the above object, an optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to the present invention comprises a waveguide having a lower clad formed on a flat substrate and a lower clad formed on the lower clad. A formed core, comprising an upper clad formed on the lower clad so as to cover the core, the lower clad, the core and the upper clad are made of quartz glass,
At least the upper cladding is 50
It is characterized by containing less than mol% GeO 2 and having a thermal expansion coefficient comparable to that of a flat substrate.
In this case, the contact area between the upper clad and the core is preferably larger than the contact area between the lower clad and the core. In the above-described optical wavelength multiplexer / demultiplexer, the core may include GeO 2 of 50 mol% or less as a main dopant and have a thermal expansion coefficient similar to that of a flat substrate. Further, in the above-described optical wavelength multiplexer / demultiplexer, the lower cladding may contain GeO 2 of 50 mol% or less as a main dopant and have a thermal expansion coefficient similar to that of a flat substrate. As described above, by using GeO 2 as a main dopant for adjusting the thermal expansion coefficient, the contents of B 2 O 3 and P 2 O 5 conventionally used for adjusting the thermal expansion coefficient can be reduced.

【0018】また、前述した光波長合分波器では、下部
クラッドの屈折率を上部クラッドの屈折率よりも低くし
てもよい。これにより、下部クラッド層の厚さを従来よ
りも薄くすることができる。
In the above-mentioned optical wavelength multiplexer / demultiplexer, the refractive index of the lower cladding may be lower than that of the upper cladding. Thereby, the thickness of the lower cladding layer can be made smaller than before.

【0019】また、前述した光波長合分波器の一構成例
は、各導波路の光路長が各導波路を通過してきた光信号
が波長ごとに異なった位置で干渉により強められるよう
に設定されており、所定の波長が強められる位置に配置
されかつこの波長を取り出す出力手段を備えている。す
なわち、本発明はAWG型光波長合分波器に適用でき
る。
In the above-described configuration example of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer, the optical path length of each waveguide is set so that an optical signal passing through each waveguide is strengthened by interference at a different position for each wavelength. An output means is provided at a position where a predetermined wavelength is strengthened and extracts this wavelength. That is, the present invention can be applied to an AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

【0020】また、前述した光波長合分波器の他の構成
例は、各導波路の光路長が、入力された光信号を2本の
導波路に分岐する分岐手段と、各導波路を通過してきた
光信号を干渉させる干渉手段と、干渉により強められた
光信号の周波数成分を取り出す2本の出力手段とを備
え、2本の導波路の光路長差は光信号の周波数成分が所
定の周波数間隔で2本の出力手段から交互に出力される
ように設定されている。すなわち、本発明は非対称マハ
ツェンダ干渉計(Asymmetric Mach-Zehnder interferom
eter: MZI)型光波長合分波器に適用できる。
In another configuration example of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer described above, the optical path length of each waveguide is such that a branching means for branching an input optical signal into two waveguides, Interference means for interfering with the transmitted optical signal, and two output means for extracting the frequency component of the optical signal enhanced by the interference are provided, and the optical path length difference between the two waveguides is such that the frequency component of the optical signal is a predetermined value. Are set so as to be alternately output from the two output units at the frequency interval of. That is, the present invention provides an asymmetric Mach-Zehnder interferom.
eter: Applicable to MZI) type optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。 (第1の実施の形態)まず、本発明がAWG型光波長合
分波器に適用された形態について説明する。図1は、本
発明が適用されたAWG型光波長合分波器の構成を示す
透視図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) First, an embodiment in which the present invention is applied to an AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer will be described. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer to which the present invention is applied.

【0022】このAWG型光波長合分波器は、入力用チ
ャネル導波路11と、入力側扇形スラブ導波路12と、
チャネル導波路アレイ13と、出力側扇形スラブ導波路
14と、出力用チャネル導波路(出力手段)15とによ
り構成されている。入力側扇形スラブ導波路12は入力
用チャネル導波路11とチャネル導波路アレイ13との
間に配置され、出力側扇形スラブ導波路14はチャネル
導波路アレイ13と出力用チャネル導波路15との間に
配置されている。チャネル導波路アレイ13は、互いに
光路長の異なる複数本のチャネル導波路13aから構成
されている。出力用チャネル導波路15は、分波される
波長ごとに複数本用意されている。また、入力用チャネ
ル導波路11が複数本あってもよい。
This AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer has an input channel waveguide 11, an input fan-shaped slab waveguide 12,
It comprises a channel waveguide array 13, an output fan-shaped slab waveguide 14, and an output channel waveguide (output means) 15. The input sector slab waveguide 12 is disposed between the input channel waveguide 11 and the channel waveguide array 13, and the output sector slab waveguide 14 is disposed between the channel waveguide array 13 and the output channel waveguide 15. Are located in The channel waveguide array 13 includes a plurality of channel waveguides 13a having different optical path lengths. A plurality of output channel waveguides 15 are prepared for each wavelength to be demultiplexed. Further, a plurality of input channel waveguides 11 may be provided.

【0023】このような構成において、入力用チャネル
導波路11から波長多重(λ1 ,λ2 ,・・・,λn
された光信号が入力されると、この光信号は入力側扇形
スラブ導波路12により拡散され、チャネル導波路アレ
イ13を構成する各チャネル導波路13aに導入され
る。チャネル導波路13aを通過して出力側扇形スラブ
導波路14に到達したときの光信号の位相は、光信号に
含まれる波長ごとに異なる。つまり、出力側扇形スラブ
導波路14に入力されるときの波面の傾きが波長によっ
て異なるので、光信号は出力側扇形スラブ導波路14に
より波長に応じた角度に集光される。
In such a configuration, wavelength multiplexing (λ 1 , λ 2 ,..., Λ n ) is performed from the input channel waveguide 11.
When the input optical signal is input, the optical signal is diffused by the input-side fan-shaped slab waveguide 12 and introduced into each channel waveguide 13 a constituting the channel waveguide array 13. The phase of the optical signal when it reaches the output-side fan-shaped slab waveguide 14 through the channel waveguide 13a differs for each wavelength included in the optical signal. That is, since the inclination of the wavefront when input to the output-side fan-shaped slab waveguide 14 varies depending on the wavelength, the optical signal is collected by the output-side fan-shaped slab waveguide 14 at an angle corresponding to the wavelength.

【0024】チャネル導波路アレイ13を構成する各チ
ャネル導波路13aの光路長は、各チャネル導波路13
aを通過してきて集光された光信号が、波長ごとに異な
った位置(出力側扇形スラブ導波路14の出力端の位
置)で干渉により強められるように設定されている。各
出力用チャネル導波路15は所望の波長(λ1 ,λ2
・・・,λn )が強められる位置に配置されているの
で、出力用チャネル導波路15それぞれより波長ごとに
分離された光信号を取り出すことができる。
The optical path length of each channel waveguide 13a constituting the channel waveguide array 13 is
It is set so that the optical signal condensed after passing through a is strengthened by interference at a different position for each wavelength (the position of the output end of the output-side fan-shaped slab waveguide 14). Each output channel waveguide 15 has a desired wavelength (λ 1 , λ 2 ,
.., Λ n ) can be taken out, so that an optical signal separated for each wavelength from each of the output channel waveguides 15 can be extracted.

【0025】ここでは光信号を波長ごとに分波する場合
について説明したが、可逆の理から同様の原理で、光信
号を合波することも可能である。この場合、各出力用チ
ャネル導波路15から波長ごとに別々に入力された光信
号は、出力側スラブ導波路14、チャネル導波路アレイ
13および入力側スラブ導波路12を経由して合波さ
れ、1本の入力用チャネル導波路11から取り出され
る。
Here, the case where the optical signal is demultiplexed for each wavelength has been described. However, it is also possible to multiplex the optical signal based on the same principle from the viewpoint of reversibility. In this case, optical signals separately input for each wavelength from each output channel waveguide 15 are multiplexed via the output slab waveguide 14, the channel waveguide array 13, and the input slab waveguide 12, and It is taken out from one input channel waveguide 11.

【0026】図2は、図1におけるチャネル導波路アレ
イ13のII−II′線断面を示す断面図である。平面基板
1上に下部クラッド2が形成されている。この下部クラ
ッド2上に、光信号を伝搬させるコア4が形成されてい
る。さらに、このコア4を覆うように、下部クラッド2
およびコア4上に上部クラッド3が形成されている。下
部クラッド2、上部クラッド3およびコア4を合わせ
て、光導波路層5と呼ぶ。
FIG. 2 is a sectional view showing a section taken along line II-II 'of the channel waveguide array 13 in FIG. A lower clad 2 is formed on a flat substrate 1. On this lower cladding 2, a core 4 for transmitting an optical signal is formed. Further, the lower clad 2 is covered so as to cover the core 4.
The upper clad 3 is formed on the core 4. The lower clad 2, the upper clad 3, and the core 4 are collectively referred to as an optical waveguide layer 5.

【0027】平面基板1の材質はSiであり、下部クラ
ッド2、上部クラッド3およびコア4の材質は石英系ガ
ラスである。ただし、上部のクラッド3およびコア4
は、主たるドーパントとしてGeO2 を含んでいる。特
に、上部クラッド3は、基板1と同程度の熱膨張係数を
有するように、GeO2 の含有量が調整されている。た
だし、石英系ガラスの安定性を考慮して、GeO2 の含
有量は50mol%以下とする。
The material of the planar substrate 1 is Si, and the material of the lower clad 2, the upper clad 3 and the core 4 is quartz glass. However, the upper clad 3 and core 4
Contains GeO 2 as a main dopant. In particular, the content of GeO 2 is adjusted so that the upper clad 3 has the same thermal expansion coefficient as the substrate 1. However, considering the stability of the quartz glass, the content of GeO 2 is set to 50 mol% or less.

【0028】また、下部クラッド2の屈折率をn0 、上
部クラッド3の屈折率をn1 、コア4の屈折率をn2
し、さらに上部クラッド3と下部クラッド2との比屈折
率差をΔn1 (=(n1 −n0 )/n1 )、コア4と上
部クラッド3との比屈折率差をΔn2 (=(n2 −n
1 )/n2 )とすると、図1に示したAWG型光波長合
分波器はΔn1 >0かつΔn2 >0を満足している。つ
まり、コア4の屈折率n2 と上部クラッド3の屈折率n
1 との関係は従来と同じであるが、下部クラッド2の屈
折率n0 は上部クラッド3の屈折率n1 よりも更に低く
なっている。
Further, the refractive index of the lower clad 2 is n 0 , the refractive index of the upper clad 3 is n 1 , the refractive index of the core 4 is n 2 , and the relative refractive index difference between the upper clad 3 and the lower clad 2 is Δn 1 (= (n 1 −n 0 ) / n 1 ), and the relative refractive index difference between the core 4 and the upper cladding 3 is Δn 2 (= (n 2 −n
1 ) / n 2 ), the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 1 satisfies Δn 1 > 0 and Δn 2 > 0. That is, the refractive index n 2 of the core 4 and the refractive index n of the upper clad 3
The relationship with 1 is the same as the conventional one , but the refractive index n 0 of the lower cladding 2 is further lower than the refractive index n 1 of the upper cladding 3.

【0029】上述したように、図1に示したAWG型光
波長合分波器では、熱膨張係数を調整する主たるドーパ
ントとしてGeO2 が用られている。このため、従来か
ら熱膨張係数を調整するために使用されていたB23
25の含有量を削減できる。したがって、従来より石
英系ガラスの吸湿性を抑えることができるので、光波長
合分波器の長期信頼性を向上させることができる。
As described above, in the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 1, GeO 2 is used as a main dopant for adjusting the thermal expansion coefficient. For this reason, B 2 O 3 , which has been conventionally used to adjust the coefficient of thermal expansion,
The content of P 2 O 5 can be reduced. Therefore, since the hygroscopicity of the quartz glass can be suppressed as compared with the related art, the long-term reliability of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be improved.

【0030】GeO2 は熱膨張係数を高めるドーパント
であるとともに、屈折率を高めるドーパントでもある。
したがって、上部クラッド3の屈折率n1 とコア4の屈
折率n2 は原則としてGeO2 により調整される。ただ
し、屈折率n1 ,n2 がB23 、P25により調整さ
れる場合もある。また、下部クラッド2、上部クラッド
3およびコア4からなる光導波路層5の製造方法によっ
ては、B23、P25を添加せざるをえない場合もあ
る。しかし、熱膨張係数を調整する主たるドーパントを
GeO2 とすることにより、いずれの場合もB23、P
25の含有量を必要最小限に抑えられる。
GeO 2 is a dopant that increases the coefficient of thermal expansion and also a dopant that increases the refractive index.
Accordingly, the refractive index n 2 of the refractive index n 1 and the core 4 of the upper cladding 3 is adjusted by GeO 2 in principle. However, the refractive indices n 1 and n 2 may be adjusted by B 2 O 3 and P 2 O 5 in some cases. The lower clad 2, the method of manufacturing the optical waveguide layer 5 of the upper cladding 3 and core 4, there is a case where B 2 O 3, not help adding P 2 O 5. However, by using GeO 2 as the main dopant for adjusting the thermal expansion coefficient, B 2 O 3 , P
The content of 2 O 5 can be minimized.

【0031】また、図1に示したAWG光波長合分波器
では、上部クラッド3は基板1と同程度の熱膨張係数を
有している。もちろん、コア4が基板1と同程度の熱膨
張係数を有していてもよい。さらに、下部クラッド2に
主たるドーパントとしてGeO2 を使用し、基板1と同
程度の熱膨張係数をもたせてもよい。光導波路層5全体
の熱膨張係数を基板1と同じにすれば、光波長合分波器
の製造過程でできる光導波路層5の歪みをなくすことが
でき、偏波無依存の光波長合分波器を実現できる。
Further, in the AWG optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 1, the upper clad 3 has the same thermal expansion coefficient as the substrate 1. Of course, the core 4 may have the same thermal expansion coefficient as the substrate 1. Further, GeO 2 may be used as a main dopant in the lower cladding 2 to have a thermal expansion coefficient similar to that of the substrate 1. When the thermal expansion coefficient of the entire optical waveguide layer 5 is made the same as that of the substrate 1, the distortion of the optical waveguide layer 5 which is generated during the manufacturing process of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be eliminated, and the polarization-independent optical wavelength coupling / demultiplexing can be achieved. A wave device can be realized.

【0032】しかし、必ずしも下部クラッド2およびコ
ア4の熱膨張係数を基板1と同じにしなくても、偏波無
依存の光波長合分波器を実現できる。その理由は、光波
長合分波器の偏波依存性に与える影響は上部クラッド3
が支配的であり、下部クラッド2およびコア4の与える
影響は小さいためである。すなわち、上部クラッド3の
熱膨張係数を基板1と同じにすることにより、同じ熱膨
張係数の部材(すなわち、基板1と上部クラッド3)で
下部クラッド2を挟み込む構造となるので、下部クラッ
ド2の歪みを抑えられる。また、このときコア4は基板
1と同じ熱膨張係数の部材で3側面が囲まれることにな
るので、コア4の1側面のみと接する下部クラッドが直
接コアに与える影響も小さい。したがって、少なくとも
上部クラッド3の熱膨張係数を基板1と同程度にするこ
とにより、偏波無依存の光波長合分波器を実現できる。
However, even if the thermal expansion coefficients of the lower cladding 2 and the core 4 are not necessarily the same as those of the substrate 1, a polarization independent optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be realized. The reason is that the influence on the polarization dependence of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer is due to the upper cladding 3
Is dominant, and the influence of the lower cladding 2 and the core 4 is small. That is, by making the thermal expansion coefficient of the upper clad 3 the same as that of the substrate 1, the lower clad 2 is sandwiched between members having the same thermal expansion coefficient (that is, the substrate 1 and the upper clad 3). Distortion can be suppressed. Further, at this time, the core 4 is surrounded on three sides by a member having the same thermal expansion coefficient as the substrate 1, so that the lower clad in contact with only one side of the core 4 has a small influence on the core directly. Therefore, by making at least the thermal expansion coefficient of the upper cladding 3 approximately equal to that of the substrate 1, a polarization-independent optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be realized.

【0033】また、図1に示したAWG光波長合分波器
では、Δn1 >0かつΔn2 >0としている。このよう
な屈折率の調整をすることにより、次の原理で生産性向
上・低コスト化を実現できる。平面基板1上に作製され
る光導波路層5の製造は、後述するように、下部クラッ
ド層堆積、コア層堆積、コアの加工、上部クラッド層堆
積の4行程からなる。生産性向上や低コスト化を実現す
るためには、下部クラッド層、コア層、上部クラッド層
の厚さを極力薄くすることが必要である。しかしなが
ら、単純にコアサイズを小さくすると、曲げ導波路にお
ける損失やシングルモード光ファイバーとの接続損が増
加してしまう。したがって、コアサイズを従来の設計よ
りも小型化せずに、クラッド層を薄くすることにより、
生産性向上や低コスト化を実現する必要がある。
In the AWG optical wavelength division multiplexer shown in FIG. 1, Δn 1 > 0 and Δn 2 > 0. By adjusting such a refractive index, productivity improvement and cost reduction can be realized by the following principle. The production of the optical waveguide layer 5 formed on the planar substrate 1 includes four steps of lower clad layer deposition, core layer deposition, core processing, and upper clad layer deposition, as described later. In order to improve productivity and reduce costs, it is necessary to minimize the thicknesses of the lower cladding layer, the core layer, and the upper cladding layer. However, if the core size is simply reduced, the loss in the bending waveguide and the connection loss with the single mode optical fiber increase. Therefore, by making the clad layer thinner without making the core size smaller than the conventional design,
It is necessary to improve productivity and reduce costs.

【0034】一方、光導波路ではコア4からクラッド
2,3へ光の滲み出しが起こる。クラッド層を薄くする
ときに、屈折率が従来のΔn1 =0かつΔn2 >0(す
なわち、n0 =n1 かつn1 <n2 )であると、コア4
から滲み出している光が下部クラッド2下の基板1や上
部クラッド3上の空気層に漏れ、損失が増加してしま
う。
On the other hand, in the optical waveguide, light seeps from the core 4 to the claddings 2 and 3. When the thickness of the clad layer is reduced, if the refractive index is Δn 1 = 0 and Δn 2 > 0 (that is, n 0 = n 1 and n 1 <n 2 ), the core 4
Light leaking from the substrate leaks into the substrate 1 below the lower cladding 2 and the air layer above the upper cladding 3, thereby increasing the loss.

【0035】そこで、Δn1 >0かつΔn2 >0(すな
わち、n0 <n1 かつn1 <n2 )という設計にして、
コアの屈折率n2 と下部クラッド2の屈折率n0 との差
を従来の設計値よりも大きくする。これにより、コア4
から下部クラッド2への光の滲み出しが減少するため、
下部クラッド層の厚さを薄くすることが可能となる。ま
た、コア4と上部クラッド3の比屈折率差Δn2 の値を
従来の設計値と同じ値にしておくことにより、曲げ損や
接続損の著しい増加を防ぐことができる。このように、
Δn1 >0かつΔn2 >0とすることにより、下部クラ
ッド層の厚さを従来のAWG型光波長合分波器に比較し
て薄くすることができる。これは、下部クラッド層堆積
時間の短縮につながると同時に原料の節約となるため、
AWG型光波長合分波器の生産性向上と低コスト化を同
時に実現できる。
Therefore, the design is such that Δn 1 > 0 and Δn 2 > 0 (that is, n 0 <n 1 and n 1 <n 2 ).
The difference between the refractive index n 2 of the core and the refractive index n 0 of the lower clad 2 is made larger than the conventional design value. Thereby, the core 4
Bleeding of light into the lower cladding 2 from
It is possible to reduce the thickness of the lower cladding layer. Also, by setting the value of the relative refractive index difference Δn 2 between the core 4 and the upper clad 3 to the same value as the conventional design value, it is possible to prevent a remarkable increase in bending loss and connection loss. in this way,
By setting Δn 1 > 0 and Δn 2 > 0, the thickness of the lower cladding layer can be reduced as compared with the conventional AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer. This leads to a reduction in the time required for depositing the lower cladding layer and at the same time to save raw materials.
It is possible to simultaneously improve the productivity and reduce the cost of the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

【0036】上述したように、GeO2 は屈折率を高め
るドーパントでもある。したがって、下部クラッド2に
おけるGeO2 の含有量を下げることにより、または下
部クラッド2にGeO2 を添加しないことにより、下部
クラッド2の屈折率n0 を低下させることができるの
で、Δn1 >0かつΔn2 >0は容易に実現できる。こ
の場合、下部クラッド2のドーパント含有量が減少する
ので、下部クラッド2を構成するガラスの安定性が増す
という効果も得られる。
As described above, GeO 2 is also a dopant that increases the refractive index. Therefore, the refractive index n 0 of the lower clad 2 can be reduced by lowering the GeO 2 content in the lower clad 2 or by not adding GeO 2 to the lower clad 2, so that Δn 1 > 0 and Δn 2 > 0 can be easily realized. In this case, since the dopant content of the lower cladding 2 decreases, the effect of increasing the stability of the glass constituting the lower cladding 2 can also be obtained.

【0037】次に、図1に示したAWG型光波長合分波
器の製造方法について説明する。本発明は、GeO2
いう主たるドーパントの選択と、Δn1 >0かつΔn2
>0という屈折率構造を特徴とする発明であるため、製
造方法に限定されない。すなわち、火炎堆積法、スパッ
タ法、CVD法など、石英系ガラスを主成分とするAW
G型光波長合分波器を作製するすべての方法を適用でき
る。ここでは一例として、火炎堆積法を用いた製造方法
について説明する。
Next, a method of manufacturing the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 1 will be described. The present invention is based on the selection of the main dopant, GeO 2 , and Δn 1 > 0 and Δn 2
Since the invention is characterized by a refractive index structure of> 0, the invention is not limited to the manufacturing method. That is, an AW having a quartz glass as a main component, such as a flame deposition method, a sputtering method, and a CVD method.
All methods for producing a G-type optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be applied. Here, as an example, a manufacturing method using a flame deposition method will be described.

【0038】図3は、図1に示したAWG型光波長合分
波器を製造する際の主要な工程を示す断面図である。ま
ず、図3(A)に示すように、Si基板である平面基板
1上に火炎堆積法によって、SiO2 を主成分とする下
部クラッド層2aを堆積する。下部クラッド層2aには
必要に応じてGeO2 が添加される。続いて、電気炉で
加熱して、下部クラッド層2aを透明ガラス化する。透
明ガラス化された下部クラッド層2aを下部クラッド2
と呼ぶ。
FIG. 3 is a sectional view showing main steps in manufacturing the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG. First, as shown in FIG. 3A, a lower cladding layer 2a mainly composed of SiO 2 is deposited on a flat substrate 1 which is an Si substrate by a flame deposition method. GeO 2 is added to the lower cladding layer 2a as necessary. Subsequently, the lower clad layer 2a is turned into a transparent glass by heating in an electric furnace. The lower vitrified lower cladding layer 2a is
Call.

【0039】次に、図3(B)に示すように、下部クラ
ッド2上に火炎堆積法によって、GeO2 を主たるドー
パントとして添加したSiO2 を主成分とするコア層4
aを堆積する。続いて、電気炉で加熱して、コア層4a
を透明ガラス化する。この後、コア層4aをエッチング
してコア4を作成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a core layer 4 mainly composed of SiO 2 doped with GeO 2 as a main dopant is formed on the lower clad 2 by a flame deposition method.
a is deposited. Subsequently, the core layer 4a is heated in an electric furnace.
Into a transparent glass. Thereafter, the core 4 is formed by etching the core layer 4a.

【0040】次に、図3(C)に示すように、下部クラ
ッド2およびコア4上に火炎堆積法によって、再びGe
2 を主たるドーパントとして添加したSiO2 を主成
分とする上部クラッド層3aを堆積する。続いて、電気
炉で加熱し、上部クラッド層3aを透明ガラス化して上
部クラッド3を作成し、図3(D)に示すように光波長
合分波器が完成する。
Next, as shown in FIG. 3C, Ge is again deposited on the lower clad 2 and the core 4 by a flame deposition method.
An upper cladding layer 3a mainly composed of SiO 2 to which O 2 is added as a main dopant is deposited. Subsequently, the upper clad layer 3a is made transparent and vitrified by heating in an electric furnace to form the upper clad 3, thereby completing the optical wavelength multiplexer / demultiplexer as shown in FIG. 3 (D).

【0041】図3(D)に示したAWG型光波長合分波
器の諸次元は、下部クラッド2の厚さ7μm、上部クラ
ッド3の厚さ30μm、コア4の断面寸法6μm×6μ
m、上部クラッド3と下部クラッド2の比屈折率差Δn
1 (=(n1 −n0 )/n1)=0.4%、コア4と上
部クラッド3の比屈折率差Δn2 (=(n2 −n1 )/
2 )=0.75%である。ここではΔn1 =0.4%
とすることにより、下部クラッド2の厚さを7μmとし
た。これは、従来の下部クラッド102の厚さ20μm
の約3分の1の厚さに相当する。したがって、ガラス原
料を約3分の1に抑えて低コスト化がはかれるだけでな
く、堆積時間を約3分の1に短縮できるため生産性向上
も実現できる。
The dimensions of the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG. 3D are as follows: the lower cladding 2 has a thickness of 7 μm, the upper cladding 3 has a thickness of 30 μm, and the core 4 has a cross-sectional dimension of 6 μm × 6 μm.
m, relative refractive index difference Δn between upper clad 3 and lower clad 2
1 (= (n 1 −n 0 ) / n 1 ) = 0.4%, relative refractive index difference Δn 2 between core 4 and upper clad 3 (= (n 2 −n 1 ) /
n 2 ) = 0.75%. Here, Δn 1 = 0.4%
By doing so, the thickness of the lower clad 2 was set to 7 μm. This is because the thickness of the conventional lower cladding 102 is 20 μm.
About one third of the thickness. Therefore, not only the cost can be reduced by reducing the glass raw material to about one third, but also the productivity can be improved because the deposition time can be reduced to about one third.

【0042】図4は、図3に示した方法で作製したAW
G型光波長合分波器の光波長分波特性を示すグラフであ
る。ただし、このAWG型光波長合分波器は、チャネル
間隔100GHz、チャネル数32である。また、下部
クラッド2にはGeO2 は添加されていない。グラフの
横軸は波長を示しており、縦軸は出力用チャネル導波路
15のセンターポートにおける透過率(入力光の強度に
対する出力光の強度の割合)を示している。図4より、
分波された光信号がTMモード(実線)とTEモード
(点線)とでほぼ完全に一致しており、実際に偏波無依
存化が達成されていることがわかる。
FIG. 4 shows an AW manufactured by the method shown in FIG.
It is a graph which shows the optical wavelength demultiplexing characteristic of a G type optical wavelength multiplexer / demultiplexer. However, this AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer has a channel interval of 100 GHz and 32 channels. GeO 2 is not added to the lower cladding 2. The horizontal axis of the graph indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the transmittance (the ratio of the intensity of the output light to the intensity of the input light) at the center port of the output channel waveguide 15. From FIG.
The demultiplexed optical signals are almost completely coincident between the TM mode (solid line) and the TE mode (dotted line), indicating that polarization independence is actually achieved.

【0043】このように、少なくとも上部クラッド3に
主たるドーパントとしてGeO2 を用いることにより、
23、P25の含有量を削減できるので、偏波無依存
型の光波長合分波器の長期信頼性を向上できる。この手
法によれば、光導波路層5の堆積時に原料成分の調整を
するのみなので、AWG型光波長合分波器の作製行程を
複雑にすることなく偏波無依存化が可能である。したが
って、波長板を挿入することにより偏波依存性を解消す
る従来の技術と比較して、生産性向上と低コスト化とを
実現できる。
As described above, by using GeO 2 at least as a main dopant for the upper cladding 3,
Since the contents of B 2 O 3 and P 2 O 5 can be reduced, the long-term reliability of the polarization independent optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be improved. According to this method, since only the adjustment of the raw material components is performed at the time of depositing the optical waveguide layer 5, it is possible to make the polarization independent without complicating the manufacturing process of the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer. Therefore, productivity improvement and cost reduction can be realized as compared with the related art in which the polarization dependence is eliminated by inserting a wave plate.

【0044】(第2の実施の形態)次に、本発明がMZ
I型光波長合分波器に適用された形態について説明す
る。図5は、本発明が適用されたMZI型光波長合分波
器の構成を示す平面図である。このMZI型光波長合分
波器は、2本の入力用導波路31a,31bと、2本の
アーム導波路33a,33bと、2本の出力用導波路3
5a,35bと、2個の3dB方向性結合器32,34
とにより構成されている。3dB方向性結合器32は入
力用導波路31a,31bとアーム導波路33a,33
bとの間に配置され、3dB方向性結合器34はアーム
導波路33a,33bと出力用導波路35a,35bと
の間に配置されている。
(Second Embodiment) Next, the present invention relates to an MZ.
An embodiment applied to an I-type optical wavelength multiplexer / demultiplexer will be described. FIG. 5 is a plan view showing the configuration of an MZI optical wavelength multiplexer / demultiplexer to which the present invention is applied. This MZI type optical wavelength multiplexer / demultiplexer has two input waveguides 31a and 31b, two arm waveguides 33a and 33b, and two output waveguides 3a and 3b.
5a, 35b and two 3dB directional couplers 32, 34
It is composed of The 3 dB directional coupler 32 includes input waveguides 31 a and 31 b and arm waveguides 33 a and 33.
b, and the 3 dB directional coupler 34 is disposed between the arm waveguides 33a, 33b and the output waveguides 35a, 35b.

【0045】このような構成において、例えば入力用導
波路31aから、所定の周波数間隔(Δν)の周波数成
分(ν1 ,ν2 ,・・・,νn )が多重化された光信号
が入力されとする。この光信号は3dB方向性結合器
(分岐手段)32によりアーム導波路33a,33bの
それぞれに分岐される。アーム導波路33a,33bは
光路長差を有しており、各アーム導波路33a,33b
を通過してきた光信号は3dB方向性結合器(干渉手
段)34で干渉し、光信号の奇数番目の周波数成分(ν
1 ,ν3 ,・・・)が一方の出力用導波路35aから出
力され、光信号の偶数番目の周波数成分(ν2 ,ν4
・・・)が他方の出力用導波路35bから出力される。
In such a configuration, for example, an optical signal in which frequency components (ν 1 , ν 2 ,..., Ν n ) at predetermined frequency intervals (Δν) are multiplexed is input from the input waveguide 31 a. And This optical signal is branched by the 3 dB directional coupler (branching means) 32 into each of the arm waveguides 33a and 33b. The arm waveguides 33a and 33b have a difference in optical path length, and each of the arm waveguides 33a and 33b
The optical signal passing through the optical signal interferes with the 3 dB directional coupler (interference means) 34, and the odd-numbered frequency component (ν
1, ν 3, ···) is outputted from one of the output waveguides 35a, even-numbered frequency component of the optical signal (ν 2, ν 4,
...) Are output from the other output waveguide 35b.

【0046】逆に言えば、光信号の周波数成分が出力用
導波路(出力手段)35a,35bから交互に取り出さ
れるように、アーム導波路33a,33bの光路長差は
設定されている。入力用導波路31bから上記の光信号
が入力された場合も、同様に分離される。
In other words, the optical path length difference between the arm waveguides 33a and 33b is set so that the frequency components of the optical signal are alternately extracted from the output waveguides (output means) 35a and 35b. When the above optical signal is input from the input waveguide 31b, it is similarly separated.

【0047】図6は、図5におけるアーム導波路33
a,33bのVI−VI′線断面を示す断面図である。図5
に示したMZI型光波長合分波器は、図1に示したAW
G型光波長合分波器と同様の特徴を備えている。
FIG. 6 shows the arm waveguide 33 in FIG.
It is sectional drawing which shows the VI-VI 'cross section of 33a, 33b. FIG.
The MZI type optical wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG.
It has the same features as the G-type optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

【0048】すなわち、平面基板21の材質はSiであ
り、下部クラッド22、上部クラッド23およびコア2
4の材質は石英系ガラスである。ただし、上部のクラッ
ド23およびコア24は、主たるドーパントとしてGe
2 を含んでいる。特に、上部クラッド23は、基板2
1と同程度の熱膨張係数を有するように、GeO2 の含
有量が調整されている。さらに、上部クラッド23と下
部クラッド22との比屈折率差をΔn1 、コア24と上
部クラッド23との比屈折率差をΔn2 とすると、Δn
1 >0かつΔn2 >0を満足している。
That is, the material of the planar substrate 21 is Si, and the lower clad 22, the upper clad 23 and the core 2
The material of No. 4 is quartz glass. However, the upper cladding 23 and the core 24 are made of Ge as a main dopant.
Contains O 2 . In particular, the upper cladding 23 is
The content of GeO 2 is adjusted so as to have the same thermal expansion coefficient as 1. Further, if the relative refractive index difference between the upper cladding 23 and the lower cladding 22 is Δn 1 and the relative refractive index difference between the core 24 and the upper cladding 23 is Δn 2 , then Δn
1 > 0 and Δn 2 > 0 are satisfied.

【0049】図7は、従来のMZI型光波長合分波器と
本発明が適用されたMZI型光波長合分波器の光波長分
波特性を示すグラフである。グラフの横軸は周波数を示
しており、縦軸は透過率を示している。図7(A)は従
来のMZI型光波長合分波器の光分波特性を示してい
る。測定に使用した光波長合分波器は、図10の測定対
象と同様の条件で作成した。すなわち、基板の材質がS
iであり、下部クラッド、上部クラッドおよびコアの材
質がドーパントの少ないSiO2 である。このMZI型
光波長合分波器の光分波特性は、分波された光信号のピ
ークがTMモード(実線)とTEモード(点線)とで分
離している。
FIG. 7 is a graph showing optical wavelength demultiplexing characteristics of a conventional MZI optical wavelength multiplexer / demultiplexer and the MZI optical wavelength multiplexer / demultiplexer to which the present invention is applied. The horizontal axis of the graph indicates frequency, and the vertical axis indicates transmittance. FIG. 7A shows an optical demultiplexing characteristic of a conventional MZI optical wavelength multiplexer / demultiplexer. The optical wavelength multiplexer / demultiplexer used for the measurement was prepared under the same conditions as those of the measurement target in FIG. That is, if the material of the substrate is S
i, and the material of the lower clad, the upper clad, and the core is SiO 2 with a small amount of dopant. In the optical demultiplexing characteristic of the MZI optical wavelength multiplexer / demultiplexer, the peak of the demultiplexed optical signal is separated between the TM mode (solid line) and the TE mode (dotted line).

【0050】図7(B)は、本発明が適用されたMZI
型光波長合分波器の光分波特性を示している。測定に使
用した光波長合分波器は、図4の測定対象と同様の条件
で作成した。すなわち、基板21の材質がSiであり、
下部クラッド22、上部クラッド23およびコア24の
主成分がSiO2 である。上部クラッド23およびコア
24には主たるドーパントとしてGeO2 が添加されて
いるが、下部クラッド22にはGeO2 は添加されてい
ない。このMZI型光波長合分波器の光分波特性は、分
波された光信号がTMモード(実線)とTEモード(点
線)とでほぼ完全に一致しており、実際に偏波無依存化
が達成されていることがわかる。
FIG. 7B shows an MZI to which the present invention is applied.
Optical demultiplexing characteristics of a type optical wavelength multiplexer / demultiplexer. The optical wavelength multiplexer / demultiplexer used for the measurement was prepared under the same conditions as those of the measurement target in FIG. That is, the material of the substrate 21 is Si,
The main components of the lower cladding 22, the upper cladding 23, and the core 24 are SiO 2 . Although the upper clad 23 and core 24 GeO 2 is added as the main dopant, GeO 2 is not added in the lower clad 22. The optical demultiplexing characteristics of the MZI type optical wavelength multiplexer / demultiplexer show that the demultiplexed optical signal almost completely coincides between the TM mode (solid line) and the TE mode (dotted line). It can be seen that dependency has been achieved.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、少な
くとも上部クラッドに主たるドーパントとしてGeO2
を採用することにより、B23、P25の含有量を削減
できる。したがって、従来より石英系ガラスの吸湿性を
抑えられるので、偏波無依存型の光波長合分波器の長期
信頼性を向上できる。また、波長板を使用しなくても偏
波無依存型の光波長合分波器を実現することができるの
で、生産性向上と低コスト化とをはかることができる。
As described above, according to the present invention, GeO 2 is used as a main dopant at least in the upper cladding.
The content of B 2 O 3 and P 2 O 5 can be reduced by adopting. Accordingly, since the hygroscopicity of the quartz glass can be suppressed as compared with the related art, the long-term reliability of the polarization independent optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be improved. Further, since a polarization independent optical wavelength multiplexer / demultiplexer can be realized without using a wave plate, productivity can be improved and cost can be reduced.

【0052】また、下部クラッドの屈折率を上部クラッ
ドの屈折率よりも低くすることにより、下部クラッド層
の厚さを従来よりも薄くすることができる。これは、下
部クラッド層堆積時間の短縮につながると同時に原料の
節約となるため、光波長合分波器の生産性向上と低コス
ト化を同時に実現できる。
By making the refractive index of the lower cladding lower than that of the upper cladding, the thickness of the lower cladding layer can be made thinner than before. This leads to a reduction in the time required for depositing the lower cladding layer and, at the same time, to save the material, so that it is possible to simultaneously improve the productivity and reduce the cost of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

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

【図1】 本発明が適用されたAWG型光波長合分波器
の構成を示す透視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer to which the present invention is applied.

【図2】 図1におけるチャネル導波路アレイのII−I
I′線断面を示す断面図である。
FIG. 2 shows II-I of the channel waveguide array in FIG.
It is sectional drawing which shows the I 'line cross section.

【図3】 図1に示したAWG型光波長合分波器を製造
する際の主要な工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing main steps in manufacturing the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG.

【図4】 図3に示した方法で作製したAWG型光波長
合分波器の光波長分波特性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing optical wavelength demultiplexing characteristics of an AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer manufactured by the method shown in FIG.

【図5】 本発明が適用されたMZI型光波長合分波器
の構成を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of an MZI type optical wavelength multiplexer / demultiplexer to which the present invention is applied.

【図6】 図5におけるアーム導波路のVI−VI′線断面
を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a section taken along line VI-VI ′ of the arm waveguide in FIG. 5;

【図7】 従来のMZI型光波長合分波器と本発明が適
用されたMZI型光波長合分波器の光波長分波特性を示
すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing optical wavelength demultiplexing characteristics of a conventional MZI optical wavelength multiplexer / demultiplexer and an MZI optical wavelength multiplexer / demultiplexer to which the present invention is applied.

【図8】 従来のAWG型光波長合分波器の構成を示す
透視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a conventional AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

【図9】 図8におけるチャネル導波路アレイのIX−I
X′線断面を示す断面図である。
9 is IX-I of the channel waveguide array in FIG.
It is sectional drawing which shows the X 'line cross section.

【図10】 図8に示したAWG型光波長合分波器の光
波長分波特性を示すグラフである。
10 is a graph showing the optical wavelength demultiplexing characteristics of the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21…基板、2,22…下部クラッド、2a…下部
クラッド層、3,23…上部クラッド、3a…上部クラ
ッド層、4,24…コア、4a…コア層、5…光導波路
層、11…入力用チャネル導波路、12…入力側扇形ス
ラブ導波路、13…チャネル導波路アレイ、13a…チ
ャネル導波路、14…出力側扇形スラブ導波路、15…
出力用チャネル導波路、31a,31b…入力用導波
路、32,34…3dB方向性結合器、33a,33b
…アーム導波路、35a,35b…出力用導波路。
1, 21 ... substrate, 2, 22 ... lower clad, 2a ... lower clad layer, 3, 23 ... upper clad, 3a ... upper clad layer, 4, 24 ... core, 4a ... core layer, 5 ... optical waveguide layer, 11 ... input channel waveguide, 12 ... input-side sector slab waveguide, 13 ... channel waveguide array, 13a ... channel waveguide, 14 ... output-side sector slab waveguide, 15 ...
Output channel waveguides, 31a, 31b ... input waveguides, 32, 34 ... 3 dB directional couplers, 33a, 33b
... arm waveguides, 35a and 35b ... output waveguides.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 彰夫 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 岡崎 久晃 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA02 KA04 KA12 LA01 LA19 PA01 PA24 QA04 TA00 TA41 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akio Sugita 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Hisaaki Okazaki 3-192 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. F-term in Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2H047 KA02 KA04 KA12 LA01 LA19 PA01 PA24 QA04 TA00 TA41

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Siからなる平面基板上に形成された光
導波回路であって、互いに光路長の異なる少なくとも2
本の導波路のそれぞれに光信号を分岐しこれらの導波路
を通過した光信号を干渉させて所定の波長ごとに分波す
る光波長合分波器において、 前記導波路は、 前記平面基板上に形成された下部クラッドと、 この下部クラッド上に形成されたコアと、 このコアを覆うように前記下部クラッド上に形成された
上部クラッドとを備え、 前記下部クラッド、コアおよび上部クラッドは、石英系
ガラスからなり、 少なくとも前記上部クラッドは、主たるドーパントとし
て50mol%以下のGeO2 を含むとともに、前記平
面基板と同程度の熱膨張係数を有することを特徴とする
光波長合分波器。
An optical waveguide circuit formed on a planar substrate made of Si, wherein at least two optical waveguide circuits having different optical path lengths are provided.
In an optical wavelength multiplexer / demultiplexer that branches an optical signal into each of the waveguides and interferes with an optical signal that has passed through these waveguides to demultiplex the optical signal for each predetermined wavelength, the waveguide is formed on the planar substrate. A lower clad, a core formed on the lower clad, and an upper clad formed on the lower clad so as to cover the core, wherein the lower clad, the core and the upper clad are made of quartz. An optical wavelength multiplexer / demultiplexer comprising a base glass, wherein at least the upper cladding contains GeO 2 of 50 mol% or less as a main dopant and has a thermal expansion coefficient similar to that of the planar substrate.
【請求項2】 請求項1において、 前記上部クラッドとコアとの接触面積は、前記下部クラ
ッドとコアとの接触面積よりも大きいことを特徴とする
光波長分波器。
2. The optical wavelength demultiplexer according to claim 1, wherein a contact area between the upper clad and the core is larger than a contact area between the lower clad and the core.
【請求項3】 請求項1または2において、 前記コアは、主たるドーパントとして50mol%以下
のGeO2 を含むとともに、前記平面基板と同程度の熱
膨張係数を有することを特徴とする光波長合分波器。
3. The optical wavelength combining device according to claim 1, wherein the core contains GeO 2 of 50 mol% or less as a main dopant and has a thermal expansion coefficient similar to that of the planar substrate. Waver.
【請求項4】 請求項1〜3いずれか1項において、 前記下部クラッドは、主たるドーパントとして50mo
l%以下のGeO2 を含むとともに、前記平面基板と同
程度の熱膨張係数を有することを特徴とする光波長合分
波器。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the lower clad is 50 mo as a main dopant.
An optical wavelength multiplexer / demultiplexer comprising 1% or less of GeO 2 and having a thermal expansion coefficient similar to that of the flat substrate.
【請求項5】 請求項1〜4いずれか1項において、 前記下部クラッドの屈折率は、前記上部クラッドの屈折
率よりも低いことを特徴とする光波長合分波器。
5. The optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein a refractive index of the lower cladding is lower than a refractive index of the upper cladding.
【請求項6】 請求項1〜5いずれか1項において、 前記各導波路の光路長は、前記各導波路を通過してきた
光信号が波長ごとに異なった位置で干渉により強められ
るように設定されており、 所定の波長が強められる位置に配置されかつこの波長を
取り出す出力手段を備えることを特徴とする光波長合分
波器。
6. The optical path according to claim 1, wherein an optical path length of each of the waveguides is set such that an optical signal passing through each of the waveguides is strengthened by interference at a different position for each wavelength. An optical wavelength multiplexer / demultiplexer, which is provided at a position where a predetermined wavelength is strengthened and includes output means for extracting the wavelength.
【請求項7】 請求項1〜5いずれか1項において、 入力された光信号を2本の前記導波路に分岐する分岐手
段と、 前記各導波路を通過してきた光信号を干渉させる干渉手
段と、 干渉により強められた光信号の周波数成分を取り出す2
本の出力手段とを備え、 前記2本の導波路の光路長差は、光信号の周波数成分が
所定の周波数間隔で前記2本の出力手段から交互に出力
されるように設定されていることを特徴とする光波長合
分波器。
7. The branching unit according to claim 1, wherein the branching unit branches an input optical signal into two waveguides, and the interference unit interferes with an optical signal passing through each of the waveguides. To extract the frequency component of the optical signal enhanced by the interference 2
The output means of the two waveguides, wherein the optical path length difference between the two waveguides is set so that frequency components of the optical signal are alternately output from the two output means at predetermined frequency intervals. An optical wavelength multiplexer / demultiplexer characterized in that:
JP4058999A 1999-02-18 1999-02-18 Optical wavelength multiplexer/demultiplexer Pending JP2000241635A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4058999A JP2000241635A (en) 1999-02-18 1999-02-18 Optical wavelength multiplexer/demultiplexer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4058999A JP2000241635A (en) 1999-02-18 1999-02-18 Optical wavelength multiplexer/demultiplexer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000241635A true JP2000241635A (en) 2000-09-08

Family

ID=12584699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4058999A Pending JP2000241635A (en) 1999-02-18 1999-02-18 Optical wavelength multiplexer/demultiplexer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000241635A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228866A (en) * 2001-01-30 2002-08-14 Toppan Printing Co Ltd Method for manufacturing optical wiring layer, optical wiring layer, and optical and electrical wiring board

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228866A (en) * 2001-01-30 2002-08-14 Toppan Printing Co Ltd Method for manufacturing optical wiring layer, optical wiring layer, and optical and electrical wiring board

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Miya Silica-based planar lightwave circuits: passive and thermally active devices
JP3784720B2 (en) Waveguide type optical interferometer
JP2005010805A6 (en) Waveguide type optical interferometer
US20030068113A1 (en) Method for polarization birefringence compensation in a waveguide demultiplexer using a compensator with a high refractive index capping layer.
JP2001194541A (en) Optical waveguide circuit
US20030053167A1 (en) Cascaded optical multiplexer
US6625370B2 (en) Optical waveguide and fabricating method thereof, and optical waveguide circuit
Inoue et al. Novel birefringence compensating AWG design
EP1130424B1 (en) Optical waveguide circuit
US20030016928A1 (en) Optical waveguide
JP3472247B2 (en) Waveguide type optical multiplexer / demultiplexer
JP2000241635A (en) Optical wavelength multiplexer/demultiplexer
JP3963255B2 (en) Optical waveguide
JP3309369B2 (en) Optical wavelength multiplexer / demultiplexer
JP4477560B2 (en) Wideband wavelength multiplexing / demultiplexing filter
JP3247819B2 (en) Array grating type optical multiplexer / demultiplexer
JPH10197737A (en) Production of optical waveguide circuit
JP3423297B2 (en) Optical waveguide, method of manufacturing the same, and optical waveguide circuit
US20030063849A1 (en) Method for polarization birefringence compensation in a waveguide demultiplexer using a compensator with a high refractive index capping layer
JP3137165B2 (en) Manufacturing method of optical waveguide circuit
JP3746776B2 (en) Waveguide type optical wavelength multiplexer / demultiplexer
Grant Glass integrated optical devices on silicon for optical communications
JP3264652B2 (en) Optical circuit
JP2007093721A (en) Light wavelength multiplexer and demultiplexer
Kasahara et al. Novel polarization-insensitive AWG with undercladding ridge structure