JP2001056454A - Fabry-perot type optical waveguide filter - Google Patents

Fabry-perot type optical waveguide filter

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JP2001056454A
JP2001056454A JP23171399A JP23171399A JP2001056454A JP 2001056454 A JP2001056454 A JP 2001056454A JP 23171399 A JP23171399 A JP 23171399A JP 23171399 A JP23171399 A JP 23171399A JP 2001056454 A JP2001056454 A JP 2001056454A
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Japan
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optical waveguide
fabry
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mode
area
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JP23171399A
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Japanese (ja)
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Yosuke Endo
洋介 遠藤
Takaaki Saito
貴昭 齋藤
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the propagating mode of an optical waveguide from transferring to a cut-off area and multi-mode area when high positive and negative electric fields are applied as well with respect to a Fabry-Perot type optical waveguide filter capable of being used as the wavelength variable filter selecting an optical signal of one optical wavelength from wavelength multipleed optical signals. SOLUTION: In the Fabry-Perot type optical waveguide filter wherein mirrors 3 having high reflectance are provided in both end surfaces of the optical waveguide 2 formed in an electrooptical crystal substrate 1 and also electrodes 4 are arranged in both sides of the optical waveguide, optical waveguide forming parameters dx1, 2.dy1 are set in the area within a single waveguide mode and moreover in the area apart from a cut-off area and multi-mode area.

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、波長多重光信号か
ら任意の1波長の光信号を選択する波長可変フィルタと
して用いることができるファブリペロー型光導波路フィ
ルタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Fabry-Perot type optical waveguide filter which can be used as a wavelength tunable filter for selecting an optical signal having an arbitrary wavelength from a wavelength multiplexed optical signal.

【0002】[発明の概要]放送のハイビジョン化・デ
ジタル化の進展に伴い、放送局内のスタジオ間でハイビ
ジョンデジタル信号の伝送を行う波長多重光伝送装置の
導入が進められている。この波長多重光伝送装置の伝送
容量は、波長多重数に比例するため、波長多重の高密度
化が大容量化の決め手となる。
[Summary of the Invention] With the progress of high-definition and digitalization of broadcasting, introduction of a wavelength division multiplexing optical transmission device for transmitting a high-definition digital signal between studios in a broadcasting station has been promoted. Since the transmission capacity of this wavelength division multiplexing optical transmission device is proportional to the number of wavelength division multiplexing, high density of wavelength division multiplexing is a decisive factor for large capacity.

【0003】そして、伝送装置の受信側では、そのよう
な高密度波長多重光信号から任意の1波長を選択できる
波長可変光フィルタが必要であるが、これには、狭帯域
な透過特性を有し、電気光学効果を利用してある透過帯
域の中心波長を他の透過帯域の中心波長へ可変できるフ
ァブリペロー型光導波路フィルタが有望視されている
(文献1:齋藤ほか、「ファブリペロー型 Ti:LiNbO
光導波路フィルタ特性」、98年電子情報通信学会
総合大会予稿集、C-3-179、P.345)。
On the receiving side of the transmission apparatus, a wavelength tunable optical filter capable of selecting any one wavelength from such a high-density wavelength-division multiplexed optical signal is required. This has a narrow band transmission characteristic. In addition, a Fabry-Perot type optical waveguide filter that can change the center wavelength of one transmission band to the center wavelength of another transmission band by using the electro-optic effect is considered promising (Ref. 1: Saito et al., “Fabry-Perot Ti : LiNbO
3 Optical Waveguide Filter Characteristics, ”Proceedings of the 98th IEICE General Conference, C-3-179, pp. 345).

【0004】このファブリペロー型光導波路フィルタを
構成する基板材料には、電界印加による屈折率変化が大
きく、従来から光導波路デバイスに適用され、製造法や
信頼性が確立しているニオブ酸リチウム(LiNbO)が
適している。
The substrate material constituting this Fabry-Perot type optical waveguide filter has a large change in the refractive index due to the application of an electric field, and is conventionally applied to an optical waveguide device, and is manufactured using lithium niobate (for which the manufacturing method and reliability have been established. LiNbO 3 ) is suitable.

【0005】しかし、ニオブ酸リチウム基板を用いてフ
ァブリペロー型光導波路フィルタを構成する場合、中心
波長を変化させるための印加電界の範囲を、光変調器な
どの従来の光導波路デバイスの10倍程度まで想定する
必要がある。このとき、光導波路の伝搬モードがカット
オフ領域へ移行し、中心波長の透過損失が増大する点が
課題となっていた。
However, when a Fabry-Perot type optical waveguide filter is formed using a lithium niobate substrate, the range of an applied electric field for changing the center wavelength is about ten times that of a conventional optical waveguide device such as an optical modulator. It is necessary to assume until. At this time, the problem is that the propagation mode of the optical waveguide shifts to the cutoff region, and the transmission loss at the center wavelength increases.

【0006】本発明は、光導波路形状に関するパラメー
タを従来の光導波路デバイスで使用していた値から見直
すことにより、高電界を印加したときの中心波長の透過
損失増加を抑制することを目的とした、たとえばニオブ
酸リチウム基板にたとえば金属チタン(Ti)を熱拡散
して形成したファブリペロー型グレーデッド形三次元光
導波路フィルタに関するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to suppress an increase in transmission loss at the center wavelength when a high electric field is applied by reviewing parameters relating to an optical waveguide shape from values used in a conventional optical waveguide device. More particularly, the present invention relates to a Fabry-Perot graded three-dimensional optical waveguide filter formed by thermally diffusing, for example, metal titanium (Ti) to a lithium niobate substrate.

【0007】[0007]

【従来の技術】図4は、従来のファブリペロー型光導波
路フィルタの構成例である。図4において、ファブリペ
ロー型光導波路フィルタは、電気光学結晶基板であるニ
オブ酸リチウム基板1に形成した光導波路2の両端面に
高反射率のミラー3を蒸着するとともに、光導波路2の
両脇に電極4を配置し、光導波路2に所定の電界が印加
できるようにしたものである。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a configuration example of a conventional Fabry-Perot type optical waveguide filter. In FIG. 4, a Fabry-Perot type optical waveguide filter comprises a mirror 3 having a high reflectivity deposited on both end faces of an optical waveguide 2 formed on a lithium niobate substrate 1 which is an electro-optic crystal substrate, and both sides of the optical waveguide 2. The electrode 4 is disposed on the optical waveguide 2 so that a predetermined electric field can be applied to the optical waveguide 2.

【0008】ここに、光導波路2は、たとえば金属チタ
ン(Ti)を熱拡散して形成されるグレーデッド形三次元
光導波路である。このグレーデッド形三次元光導波路に
ついては、文献2:西原ほか、「光集積回路」(オーム
社、2・4三次元光導波路、pp.31-40)に詳述されてい
るので、ここでは概要を説明する。
Here, the optical waveguide 2 is a graded three-dimensional optical waveguide formed by thermally diffusing, for example, metallic titanium (Ti). This graded three-dimensional optical waveguide is described in detail in Reference 2: Nishihara et al., "Optical Integrated Circuit" (Ohm Co., Ltd., 2.4 three-dimensional optical waveguide, pp. 31-40). An outline will be described.

【0009】図5に示すように、グレーデッド形三次元
光導波路では、屈折率がx方向、y方向ともにたとえば
ガウス分布し、光導波路の屈折率nfxが周囲の基板の
屈折率nよりも高くなる。これにより、光導波路への
入射光が光導波路内に閉じ込められ、導波モードとして
伝搬する。
[0009] As shown in FIG. 5, in the graded-type three-dimensional optical waveguide, the refractive index of the x direction, for example, Gaussian distribution in the y-direction both refractive index n fx of the optical waveguide than the refractive index n s of the periphery of the substrate Will also be higher. Thereby, the light incident on the optical waveguide is confined in the optical waveguide and propagates as a waveguide mode.

【0010】図5において、dは、x方向(深さ方
向)の拡散深さ、dは、y方向(幅方向)の拡散深さ
を表す。そして、dと2・dは、光導波路の形状を
表すパラメータであり、2・d/dは、アスペクト
比と称される。
[0010] In FIG. 5, d x is x-direction (depth direction) of the diffusion depth, d y represents the diffusion depth in the y direction (the width direction). Then, d x and 2 · d y is a parameter representing the shape of the optical waveguide, is 2 · d y / d x, referred to as the aspect ratio.

【0011】アスペクト比と規格化周波数VdI(V
dI=k・d・(nfX −n 1/2)との
関係は、図6に示すようになる。図中、斜線の領域は単
一モード伝搬する領域を表す。そして、斜線部の左側の
領域は、光が導波できないカットオフ領域を表し、右側
の領域は、高次モードが伝搬可能なマルチモード領域を
表している。
Aspect ratio and normalized frequency VdI(V
dI= K0・ Dx・ (NfX 2-NS 2)1/2) With
The relationship is as shown in FIG. In the figure, the shaded area is simply
Represents a region where one mode propagates. And on the left side of the shaded area
The region indicates the cut-off region where light cannot be guided,
Area is a multi-mode area where higher order modes can propagate.
Represents.

【0012】カットオフ領域では光が導波しないこと、
マルチモード領域では不要な高次モードが伝搬して複数
の透過ピークが現れることから、ファブリペロー型光導
波路フィルタを構成する場合には、これらの領域を使用
せず斜線部の単一モード領域を使用することになる。
That no light is guided in the cutoff region;
Unnecessary higher-order modes propagate in the multi-mode region, and a plurality of transmission peaks appear. Therefore, when configuring a Fabry-Perot optical waveguide filter, these regions are not used and a single-mode region in a shaded portion is used. Will use.

【0013】ここに、従来では、光導波路の形状を表す
パラメータとして、上記文献2に記載されているよう
に、光導波路の分岐や曲がりによる導波モードの放射損
失を小さくするため、図6中に点Bで示すように、カッ
トオフ領域に近接したパラメータdx2と2・dy2
設定していた。
Here, conventionally, as described in the above-mentioned reference 2, as a parameter representing the shape of the optical waveguide, the radiation loss of the waveguide mode due to branching or bending of the optical waveguide is reduced as shown in FIG. as shown by the two-dot B, it had set the parameters d x2 and 2 · d y2 close to the cut-off region.

【0014】図7は、光導波路形状パラメータdx2
2・dy2を用いて作製したファブリペロー型光導波路
フィルタの透過特性図である。図7では、光導波路への
印加電界が、−3V/μm、0V/μm、3V/μmの
場合それぞれの透過特性を示してある。
FIG. 7 is a transmission characteristic diagram of a Fabry-Perot type optical waveguide filter manufactured using optical waveguide shape parameters dx2 and 2 · dy2 . FIG. 7 shows transmission characteristics when the electric field applied to the optical waveguide is -3 V / μm, 0 V / μm, and 3 V / μm.

【0015】図7に示すように、ファブリペロー型光導
波路フィルタでは、光導波路への印加電界を、0V/μ
mから−3V/μmへ切り替えると、透過帯域が短波長
側に切り替わり、0V/μmから3V/μmへ切り替え
ると、透過帯域が長波長側にへ切り替わる。このように
中心波長を掃引することにより、所望波長の選択が行え
る。
As shown in FIG. 7, in the Fabry-Perot optical waveguide filter, the electric field applied to the optical waveguide is 0 V / μm.
Switching from m to −3 V / μm switches the transmission band to the shorter wavelength side, and switching from 0 V / μm to 3 V / μm switches the transmission band to the longer wavelength side. By sweeping the center wavelength in this way, a desired wavelength can be selected.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図7に示す
ように、光導波路に負の電界を印加すると、電気光学効
果により光導波路の屈折率nfxが小さくなり中心波長
が短波長側へ移動するが、同時に中心波長の挿入損失が
増大するという問題がある。以下、この現象を図8を参
照して説明する。
However, as shown in FIG. 7, when a negative electric field is applied to the optical waveguide, the refractive index nfx of the optical waveguide decreases due to the electro-optic effect, and the center wavelength shifts to the shorter wavelength side. However, there is a problem that the insertion loss at the center wavelength increases at the same time. Hereinafter, this phenomenon will be described with reference to FIG.

【0017】図8において、B'-点からB'+点の範囲
は、光導波路形状パラメータdx2と2・dy2を用い
て作製した従来の光導波路デバイスのモード変化範囲を
示す。また、B-点からB+点の範囲は、光導波路形状パ
ラメータdx2と2・dy2を用いて作製したファブリ
ペロー型光導波路フィルタのモード変化範囲を示す。
[0017] In FIG 8, the range of B'- point B '+ point represents a mode change range of the conventional optical waveguide device fabricated using the optical waveguide shape parameter d x2 and 2 · d y2. The range from the point B− to the point B + indicates the mode change range of the Fabry-Perot optical waveguide filter manufactured using the optical waveguide shape parameters dx2 and 2 · dy2 .

【0018】従来の光変調器などの光導波路デバイスで
は、印加される電界の大きさが、1V/μm以下と小さ
く、規格化周波数の変化量が小さい。したがって、光導
波路の屈折率nfxが小さくなると、規格化周波数が小
さくなるが、図8に示すように、透過域はB点から単一
モード領域内のB'-点へ移動し、伝搬モードがカットオ
フ領域まで移行することはない。
In a conventional optical waveguide device such as an optical modulator, the magnitude of an applied electric field is as small as 1 V / μm or less, and the amount of change in normalized frequency is small. Therefore, as the refractive index nfx of the optical waveguide decreases, the normalized frequency decreases. However, as shown in FIG. 8, the transmission region moves from point B to point B'- in the single mode region, and the propagation mode Does not move to the cutoff region.

【0019】しかし、ファブリペロー型光導波路フィル
タでは、掃引に伴う電界の大きさが従来の光導波路デバ
イスの10倍程度まで想定されるので、光導波路の屈折
率n fxが従来よりも大幅に小さくなることが生じる。
そうすると、規格化周波数が大幅に小さくなり、図8に
示すように、B点からカットオフ領域内のB-点へ移動
することが起こる。この場合には、伝搬モードが単一モ
ード領域からカットオフ領域へ移行し、もはや導波モー
ドでなくなるため、中心波長の挿入損失が増大するので
ある。
However, the Fabry-Perot type optical waveguide fill
In the case of a conventional optical waveguide device,
Since it is assumed to be about 10 times the chair, the refraction of the optical waveguide
Rate n fxIs significantly smaller than before.
Then, the normalized frequency is greatly reduced, and FIG.
Move from point B to point B- in the cutoff area as shown
Happens to happen. In this case, the propagation mode is a single mode
The transition from the load region to the cutoff region
The insertion loss at the center wavelength increases.
is there.

【0020】本発明は上記事情に鑑み、正負の高電界印
加時にも、光導波路の伝搬モードが、カットオフ領域や
マルチモード領域へ移行しないような光導波路形状パラ
メータを用いたファブリペロー型光導波路フィルタを提
供することを目的としている。
In view of the above circumstances, the present invention provides a Fabry-Perot optical waveguide using an optical waveguide shape parameter such that the propagation mode of the optical waveguide does not shift to a cutoff region or a multimode region even when a positive or negative high electric field is applied. It is intended to provide a filter.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、電気光学結晶基板に形成したグレーデッ
ド形三次元光導波路の両端面に高反射率ミラーを設ける
とともに、光導波路の両脇に電極を配置したファブリペ
ロー型光導波路フィルタにおいて、前記光導波路の形状
を決定するパラメータが、中心波長掃引用の高電界印加
時においても単一導波モード領域内に存在する程度にカ
ットオフ領域及びマルチモード領域から離れた領域に設
定されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a graded three-dimensional optical waveguide formed on an electro-optic crystal substrate, at both ends of which a high reflectivity mirror is provided. In a Fabry-Perot type optical waveguide filter having electrodes disposed on both sides, parameters for determining the shape of the optical waveguide are cut to such an extent that the parameters exist in a single waveguide mode region even when a high electric field is applied for sweeping center wavelength. It is characterized in that it is set in a region distant from the off region and the multi-mode region.

【0022】本発明によれば、ファブリペロー型光導波
路フィルタでは、光導波路には分岐や曲がりが存在しな
い点に着目し、光導波路形状パラメータを従来のように
カットオフ領域近傍に設定せずに、カットオフ領域やマ
ルチモード領域から離れた領域に設定する。
According to the present invention, in the Fabry-Perot type optical waveguide filter, attention is paid to the fact that there is no branch or bend in the optical waveguide, and the optical waveguide shape parameter is not set in the vicinity of the cutoff region as in the prior art. , A region separated from the cut-off region or the multi-mode region.

【0023】その結果、正負の高電界印加時にも、光導
波路の伝搬モードが、カットオフ領域やマルチモード領
域へ移行しないようにして、光導波路に高電圧を印加し
たときに発生する光フィルタの中心波長の透過損失の増
大現象を抑制する。
As a result, even when a positive or negative high electric field is applied, the propagation mode of the optical waveguide is prevented from shifting to the cut-off region or the multi-mode region, and the optical filter generated when a high voltage is applied to the optical waveguide. The phenomenon of increase in transmission loss at the center wavelength is suppressed.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は、本発明によるファブリペ
ロー型光導波路フィルタの実施形態の構成を示してい
る。なお。図1では、図4に示した従来例と同一構成部
分には同一符号・名称を付してある。以下、本実施形態
に係る部分を中心に説明する。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of a Fabry-Perot optical waveguide filter according to the present invention. In addition. 1, the same components as those of the conventional example shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals and names. Hereinafter, a description will be given mainly of the portion according to the present embodiment.

【0025】図1において、本実施形態のファブリペロ
ー型光導波路フィルタは、光導波路形状パラメータを、
従来のdx2、2・dy2に代えて、dx1、2・d
y1に設定したものである。
In FIG. 1, the Fabry-Perot type optical waveguide filter of the present embodiment has an optical waveguide shape parameter of
Instead of the conventional d x2 and 2 · d y2 , d x1 and 2 · d
y1 .

【0026】この光導波路形状パラメータdx1、2・
y1は、単一導波モード領域内であって、カットオフ
領域及びマルチモード領域から離れた領域に設定され
る。換言すると、本実施形態では、正負の高電界印加時
にカットオフ領域やマルチモード領域へ移行しない光導
波路形状パラメータdx1、2・dy1を選択する。こ
のようにカットオフ領域近傍に光導波路形状パラメータ
を設定しなくとも、ファブリペロー型光導波路フィルタ
の光導波路には、分岐や曲がりが存在しないので、導波
モードの放射損失は小さく抑えられる。
This optical waveguide shape parameter d x1 , 2 ·
dy1 is set within a single guided mode region and away from the cutoff region and the multimode region. In other words, in the present embodiment, the optical waveguide shape parameters d x1 and 2 · dy 1 that do not shift to the cutoff region or the multimode region when a positive or negative high electric field is applied are selected. Even if the optical waveguide shape parameter is not set in the vicinity of the cutoff region, the optical waveguide of the Fabry-Perot type optical waveguide filter has no branching or bending, so that the radiation loss of the waveguide mode can be kept small.

【0027】次に、図1〜図3を参照して本実施形態の
動作を説明する。なお、図2は、本実施形態の光導波路
形状パラメータdx1、2・dy1の伝搬モードの説明
である。図3は、本実施形態のファブリペロー型光導波
路フィルタの透過特性図である。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 illustrates the propagation mode of the optical waveguide shape parameters d x1 and 2 · dy 1 of the present embodiment. FIG. 3 is a transmission characteristic diagram of the Fabry-Perot type optical waveguide filter of the present embodiment.

【0028】図2において、単一モード領域のほぼ中央
領域に斜線で示す曲線Pと曲線Qで囲まれた領域21
は、実施形態の光導波路形状パラメータdx1、2・d
y1を用いたときの、光導波路の規格化周波数VdI
アスペクト比(2d/d)が取り得る範囲を示す。
換言すれば、領域21は、光導波路形状パラメータd
、2・dy1を用いたときの伝搬モードの取り得る範
囲である。以下に、この領域21について検討する。
In FIG. 2, an area 21 surrounded by a curve P and a curve Q indicated by oblique lines is almost at the center of the single mode area.
Are the optical waveguide shape parameters d x1 , 2 · d of the embodiment.
The normalized frequency V dI of the optical waveguide when y1 is used,
It shows the range that the aspect ratio (2d y / d x ) can take.
In other words, the region 21 has the optical waveguide shape parameter d x
This is the range that the propagation mode can take when 1 , 2 · dy1 is used. The area 21 will be discussed below.

【0029】熱拡散型光導波路のカットオフ領域と単一
モード領域との境界および単一モードとマルチモードと
の境界はそれぞれ次の(1)式、(2)式で表される。
The boundary between the cut-off region and the single mode region and the boundary between the single mode and the multimode of the heat diffusion type optical waveguide are expressed by the following expressions (1) and (2), respectively.

【数1】 2・dy1/d={π/(2・b)}1/2/VdI …(1) 2・dy1/d=3・{π/(2・b)}1/2/VdI …(2)2 · d y1 / d x = {π / (2 · b I )} 1/2 / V dI (1) 2 · d y1 / d x = 3 · {π / (2 · b I) )} 1/2 / V dI (2)

【0030】ただし、bは規格化導波路屈折率であ
り、規格化周波数VdIは導波路の屈折率と基板の屈折
率を用いて次の(3)式のように表される。
Where b I is the normalized waveguide refractive index, and the normalized frequency V dI is expressed by the following equation (3) using the refractive index of the waveguide and the refractive index of the substrate.

【数2】 VdI=k・d・(nfX −n 1/2 …(3)V dI = k 0 · d x · (n fX 2 -n S 2 ) 1/2 (3)

【0031】掃引するのに必要な正の最大電界を印加し
たとき、屈折率はnfxからnfx+Δnfx+へ変化
する。このとき、アスペクト比を一定にすると、動作点
は右へシフトし、A点からA+点へ移動する。単一モー
ド領域からマルチモード領域へ移行しないようにするに
は最大電界での動作点が単一モードとマルチモードの境
界線より左側になければならない。すなわち、電界を印
加しないときの動作点Aは、境界(=曲線P)
[0031] When applying a positive maximum electric field necessary to sweep the refractive index changes from n fx to n fx + Δn fx +. At this time, if the aspect ratio is kept constant, the operating point shifts to the right and moves from point A to point A +. In order to prevent the transition from the single mode region to the multimode region, the operating point at the maximum electric field must be on the left side of the boundary between the single mode and the multimode. That is, the operating point A when no electric field is applied is at the boundary (= curve P).

【数3】 2・d/d=3・{π/(2・b)}1/2/ {VdI +k ・ΔnfX+・(ΔnfX+−2nfX)}1/2 …(4) より左になければならない。上記(4)式は曲線Pを表
している。
[Number 3] 2 · d y / d x = 3 · {π / (2 · b I)} 1/2 / {V dI 2 + k 0 2 d x 2 · Δn fX + · (Δn fX + -2n fX)} 1/2 ... (4) Must be to the left. The above equation (4) represents the curve P.

【0032】同様に、負の最大電界を印加したとき、屈
折率はnfxからnfx−Δnfx へ変化する。この
とき、アスペクト比を一定にすると、動作点は左へシフ
トし、A点からA-点へ移動する。単一モード領域から
マルチモード領域へ移行しないようにするには最大電界
での動作点が単一モードとマルチモードの境界線より右
側になければならない。すなわち、電界を印加しないと
きの動作点Aは、境界(=曲線Q)
[0032] Similarly, upon application of a negative electric field maximum, the refractive index from n fx n fx -Δn fx - changes to. At this time, if the aspect ratio is kept constant, the operating point shifts to the left and moves from point A to point A-. In order to prevent the transition from the single mode region to the multimode region, the operating point at the maximum electric field must be on the right side of the boundary between the single mode and the multimode. That is, the operating point A when no electric field is applied is at the boundary (= curve Q).

【数4】 2・d/d={π/(2・b)}1/2/ {VdI +k ・ΔnfX−・(ΔnfX−+2nfX)}1/2 …(5) より右になければならない。上記(5)式は曲線Qを表
している。
Equation 4] 2 · d y / d x = {π / (2 · b I)} 1/2 / {V dI 2 + k 0 2 d x 2 · Δn fX- · (Δn fX- + 2n fX)} 1 / 2 Must be to the right of (5). The above equation (5) represents the curve Q.

【0033】したがって、掃引時の中心波長における挿
入損失増大をなくすために、電界を印加しないときの動
作点Aを曲線Pと曲線Qとの間の領域21に納めるよう
に設計すれば良い。
Therefore, in order to eliminate the increase in the insertion loss at the center wavelength during the sweep, it is sufficient to design the operating point A when no electric field is applied in the area 21 between the curves P and Q.

【0034】本実施形態では、負電界印加時にカットオ
フ領域へ移行しないよう、また正電界印加時にマルチモ
ード領域へ移行しないよう、双方の領域から遠ざかった
領域21から光導波路形状パラメータを選択する。
In this embodiment, the shape parameter of the optical waveguide is selected from the region 21 far from both regions so as not to shift to the cut-off region when a negative electric field is applied and to shift to the multi-mode region when a positive electric field is applied.

【0035】その結果、例えば、領域21中のA点は、
負電界印加時にA-点まで移動するが、カットオフ領域
へと移行せず単一領域内に止まる。また、A点は、正電
界印加時にA+点まで移動するが、マルチモード領域へ
は移動しない。
As a result, for example, point A in area 21 is
When a negative electric field is applied, it moves to the point A-, but does not shift to the cut-off region but remains in a single region. Point A moves to point A + when a positive electric field is applied, but does not move to the multi-mode region.

【0036】したがって、電界印加により透過帯域を切
り替える、つまり、掃引しても、中心波長の透過損失を
ほぼ一定に保つことができる。図3は、光導波路幅を従
来の光導波路デバイスの一例である7μmから14μm
へ拡大したときの透過特性を示す。なお、光導波路幅を
広げると、アスペクト比を保って規格化周波数を増やす
ことができる。
Therefore, even when the transmission band is switched by applying an electric field, that is, even when the transmission band is swept, the transmission loss at the center wavelength can be kept substantially constant. FIG. 3 shows that the width of the optical waveguide is 7 μm to 14 μm, which is an example of a conventional optical waveguide device.
4 shows the transmission characteristics when enlarged. When the width of the optical waveguide is increased, the normalized frequency can be increased while maintaining the aspect ratio.

【0037】図3に示すように、印加電界を正負に大き
く掃引しても、中心波長の透過損失は、ほぼ一定になっ
ている。
As shown in FIG. 3, even when the applied electric field is swept positively and negatively, the transmission loss at the center wavelength is almost constant.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光導波路形状パラメータをカットオフ領域及びマルチモ
ード領域から離れた領域に設定したので、正負の高電界
印加時にも導波モードがカットオフ領域やマルチモード
領域へ移行しないようにできる。
As described above, according to the present invention,
Since the shape parameter of the optical waveguide is set in a region away from the cutoff region and the multimode region, the waveguide mode can be prevented from shifting to the cutoff region and the multimode region even when a high positive and negative electric field is applied.

【0039】したがって、掃引時の中心波長の透過損失
の値がほぼ一定に維持される。
Therefore, the value of the transmission loss at the center wavelength during the sweep is maintained substantially constant.

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

【図1】本発明の実施形態に係るファブリペロー型光導
波路フィルタの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a Fabry-Perot optical waveguide filter according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施形態の光導波路形状パラメータdx1
2・dy1の伝搬モードの説明図である。
FIG. 2 shows an optical waveguide shape parameter d x1 ,
It is explanatory drawing of the propagation mode of 2 * dy1 .

【図3】本実施形態のファブリペロー型光導波路フィル
タの透過特性図である。
FIG. 3 is a transmission characteristic diagram of the Fabry-Perot type optical waveguide filter of the present embodiment.

【図4】従来のファブリペロー型光導波路フィルタの構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional Fabry-Perot type optical waveguide filter.

【図5】グレーデッド形三次元光導波路の屈折率分布図
である。
FIG. 5 is a refractive index distribution diagram of a graded three-dimensional optical waveguide.

【図6】アスペクト比と規格化周波数VdIとの関係図
である。
FIG. 6 is a relationship diagram between an aspect ratio and a normalized frequency V dI .

【図7】従来の光導波路形状パラメータdx2、2・d
y2を用いて作製したファブリペロー型光導波路フィル
タの透過特性図である。
FIG. 7 shows a conventional optical waveguide shape parameter d x2 , 2 · d
It is a transmission characteristic figure of the Fabry-Perot type optical waveguide filter manufactured using y2 .

【図8】従来の光導波路形状パラメータdx2、2・d
y2の伝搬モードの説明図である。
FIG. 8 shows a conventional optical waveguide shape parameter d x2 , 2 · d
It is explanatory drawing of the propagation mode of y2 .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電気光学結晶基板(ニオブ酸リチウム基板) 2 光導波路(チタン熱拡散光導波路) 3 高反射率のミラー 4 電極 21 光導波路形状パラメータdx1、2・dy1を用
いたときの伝搬モードの取り得る領域
REFERENCE SIGNS LIST 1 electro-optic crystal substrate (lithium niobate substrate) 2 optical waveguide (titanium thermal diffusion optical waveguide) 3 mirror with high reflectivity 4 electrode 21 determination of propagation mode when using optical waveguide shape parameters d x1 , 2 · dy 1 Area to gain

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気光学結晶基板に形成したグレーデッ
ド形三次元光導波路の両端面に高反射率ミラーを設ける
とともに、光導波路の両脇に電極を配置したファブリペ
ロー型光導波路フィルタにおいて、 前記光導波路の形状を決定するパラメータが、中心波長
掃引用の高電界印加時においても単一導波モード領域内
に存在する程度にカットオフ領域及びマルチモード領域
から離れた領域に設定されている、 ことを特徴とするファブリペロー型光導波路フィルタ。
1. A Fabry-Perot optical waveguide filter in which high-reflectance mirrors are provided on both end faces of a graded three-dimensional optical waveguide formed on an electro-optic crystal substrate, and electrodes are arranged on both sides of the optical waveguide. The parameters that determine the shape of the optical waveguide are set in the cut-off region and the region away from the multi-mode region to the extent that they exist in the single waveguide mode region even during the application of a high electric field for center wavelength sweeping. A Fabry-Perot type optical waveguide filter characterized by the above-mentioned.
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JP2021096367A (en) * 2019-12-17 2021-06-24 株式会社Xtia Optical resonator, optical modulator, optical frequency comb generator, optical oscillator, and production method for optical resonator and optical modulator

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