JP2001174652A - 光合分波器 - Google Patents
光合分波器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光合分波器の合波、分波の移行を波長に制限を
受けず完全に行う。 【解決手段】２つの光導波路２、３の結合部６、１６間
に合波または分波する信号光Ｓ１、Ｓ２のうち短い波長
に相当する波長領域の信号光Ｓ１の伝播を禁止するフォ
トニック結晶体９を設けたため、合波または分波しない
信号光Ｓ１が他方の光導波路３へ移行されるのを排除
し、合波または分波すべき信号光Ｓ２の他方の光導波路
３へ移行させる結合比を最大とするように結合部６、１
６を形成でき、完全な合波または分波を図ることができ
る。また、フォトニック結晶体９は経時に伴ってその効
果が低下するものではないため、高い結合比を一定に保
持することができ、一の結合器によって完全な合波また
は分波を行うことができる。
受けず完全に行う。 【解決手段】２つの光導波路２、３の結合部６、１６間
に合波または分波する信号光Ｓ１、Ｓ２のうち短い波長
に相当する波長領域の信号光Ｓ１の伝播を禁止するフォ
トニック結晶体９を設けたため、合波または分波しない
信号光Ｓ１が他方の光導波路３へ移行されるのを排除
し、合波または分波すべき信号光Ｓ２の他方の光導波路
３へ移行させる結合比を最大とするように結合部６、１
６を形成でき、完全な合波または分波を図ることができ
る。また、フォトニック結晶体９は経時に伴ってその効
果が低下するものではないため、高い結合比を一定に保
持することができ、一の結合器によって完全な合波また
は分波を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光センサ
等において信号光を合波または分波するための光合分波
器に関する。
等において信号光を合波または分波するための光合分波
器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、有線放送テレビジョンにおいて
は、電話信号と共に、画像信号、各種情報信号等を多重
化して伝送する必要があることから、これらの伝送方式
として周波数変調多重化伝送方式を採用することが考え
られている。この場合、具体的には、電話信号を１．３
１μｍの波長帯域で伝送し、画像信号、各種情報信号等
を１．５５μｍの波長帯域で伝送することが考えられて
おり、このような波長帯域の信号光を合波、分波するこ
とが不可欠なものとなる。
は、電話信号と共に、画像信号、各種情報信号等を多重
化して伝送する必要があることから、これらの伝送方式
として周波数変調多重化伝送方式を採用することが考え
られている。この場合、具体的には、電話信号を１．３
１μｍの波長帯域で伝送し、画像信号、各種情報信号等
を１．５５μｍの波長帯域で伝送することが考えられて
おり、このような波長帯域の信号光を合波、分波するこ
とが不可欠なものとなる。
【０００３】従来から、光集積回路において信号光を合
波または分波する素子として光合分波器が知られてお
り、マッハチェンダー光干渉型光合分波器は合波、分波
可能な波長帯域が広範囲に亘るため、多用されている。
波または分波する素子として光合分波器が知られてお
り、マッハチェンダー光干渉型光合分波器は合波、分波
可能な波長帯域が広範囲に亘るため、多用されている。
【０００４】マッハチェンダー光干渉型光合分波器は、
クラッドガラス層にコアとなる特定の形状の２つの光導
波路が埋設されたものであり、２つの光導波路が平行に
近接した部分、即ち結合部で光信号の合波または分波が
なされるものである。この種のマッハチェンダー光干渉
型光合分波器は、図１１に示すように、クラッドガラス
層２１に埋設される２つの相互に対称に形成される光導
波路２２、３２を備える。光導波路２２は入射光ファイ
バーｆ１が接続される入力ポートｐ１から直線状に設け
られる入力部２３と、これに続く曲線部２４、更に他の
光導波路３２に近接して平行に設けられる結合部２５、
光導波路３２から離反して再度光導波路３２に近接する
ように設けられる過長部２６、過長部２６に続く結合部
２７、結合部２７から離反するように設けられる曲線部
２８、出射光ファイバーｆ２が接続される出力ポートｐ
３に接続される直線状の出力部２９を有するものであ
る。一方、光導波路３２は光導波路２２の入力部２３と
対称の位置に直線部３３、直線部３３に続く曲線部３
４、光導波路２２の結合部２５に対応して設けられる結
合部３５、光導波路２２の過長部２６に対応して直線状
に設けられ更に光導波路２２の結合部２７に対応して設
けられる結合部３６、光導波路２２から離反するように
設けられる曲線部３７、出射光ファイバーｆ３が接続さ
れる出力ポートｐ４に接続される直線状の出力部３８を
有するものである。光導波路２２に過長部２６を設け、
光路長Ｌ１の光導波路３２よりΔＬ長い光路長を有する
ものとし、ΔＬの長さにより合波、分波する光の波長が
定められると共に、光導波路２２、３２間の合波または
分波がなされる光量の割合、即ち結合比が定められる。
このようなマッハチェンダー光干渉型光合分波器におい
ては、入射光ファイバーｆ１から、波長λ１、例えば
１．３１μｍと、波長λ２、例えば１．５５μｍを有す
る２つの信号光ｓ１、ｓ２が光導波路２３の入力ポート
ｐ１から入力されると、結合部２５において信号光ｓ２
の一部が光導波路３２の結合部３５へ移行し、更に、結
合部２７において信号光ｓ２が光導波路３２の結合部３
６へ移行し、光導波路２２を伝送された信号光ｓ１が出
力ポートｐ３から出射光ファイバーｆ２へ出力され、光
導波路３２を伝送された信号光ｓ２が出力ポートｐ４か
ら出射光ファイバーｆ３へ出力されるようになってい
る。出力ポートｐ３、ｐ４から出力される信号光の出力
損失と信号光の波長との関係は、図１２に示されるもの
である。
クラッドガラス層にコアとなる特定の形状の２つの光導
波路が埋設されたものであり、２つの光導波路が平行に
近接した部分、即ち結合部で光信号の合波または分波が
なされるものである。この種のマッハチェンダー光干渉
型光合分波器は、図１１に示すように、クラッドガラス
層２１に埋設される２つの相互に対称に形成される光導
波路２２、３２を備える。光導波路２２は入射光ファイ
バーｆ１が接続される入力ポートｐ１から直線状に設け
られる入力部２３と、これに続く曲線部２４、更に他の
光導波路３２に近接して平行に設けられる結合部２５、
光導波路３２から離反して再度光導波路３２に近接する
ように設けられる過長部２６、過長部２６に続く結合部
２７、結合部２７から離反するように設けられる曲線部
２８、出射光ファイバーｆ２が接続される出力ポートｐ
３に接続される直線状の出力部２９を有するものであ
る。一方、光導波路３２は光導波路２２の入力部２３と
対称の位置に直線部３３、直線部３３に続く曲線部３
４、光導波路２２の結合部２５に対応して設けられる結
合部３５、光導波路２２の過長部２６に対応して直線状
に設けられ更に光導波路２２の結合部２７に対応して設
けられる結合部３６、光導波路２２から離反するように
設けられる曲線部３７、出射光ファイバーｆ３が接続さ
れる出力ポートｐ４に接続される直線状の出力部３８を
有するものである。光導波路２２に過長部２６を設け、
光路長Ｌ１の光導波路３２よりΔＬ長い光路長を有する
ものとし、ΔＬの長さにより合波、分波する光の波長が
定められると共に、光導波路２２、３２間の合波または
分波がなされる光量の割合、即ち結合比が定められる。
このようなマッハチェンダー光干渉型光合分波器におい
ては、入射光ファイバーｆ１から、波長λ１、例えば
１．３１μｍと、波長λ２、例えば１．５５μｍを有す
る２つの信号光ｓ１、ｓ２が光導波路２３の入力ポート
ｐ１から入力されると、結合部２５において信号光ｓ２
の一部が光導波路３２の結合部３５へ移行し、更に、結
合部２７において信号光ｓ２が光導波路３２の結合部３
６へ移行し、光導波路２２を伝送された信号光ｓ１が出
力ポートｐ３から出射光ファイバーｆ２へ出力され、光
導波路３２を伝送された信号光ｓ２が出力ポートｐ４か
ら出射光ファイバーｆ３へ出力されるようになってい
る。出力ポートｐ３、ｐ４から出力される信号光の出力
損失と信号光の波長との関係は、図１２に示されるもの
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなマッハチェンダー光干渉型光合分波器においては、
図１２からも明らかなように、結合部を２段に設けても
信号光ｓ２を完全に光導波路２２から光導波路３２へ移
行することはできなかった。また、結合部の結合比は波
長と相関関係があり、合波または分波する信号光の波長
を特定なものに設定するとその結合比は自ずから定まっ
たものであり、合波または分波する信号光の波長を任意
に選択して結合比を大きくすることは困難であった。こ
のため、結合部に誘電体フィルタを設けたものもあった
が、経時に伴い得られる効果が低下して満足のいく合
波、分波がなされなかった。
うなマッハチェンダー光干渉型光合分波器においては、
図１２からも明らかなように、結合部を２段に設けても
信号光ｓ２を完全に光導波路２２から光導波路３２へ移
行することはできなかった。また、結合部の結合比は波
長と相関関係があり、合波または分波する信号光の波長
を特定なものに設定するとその結合比は自ずから定まっ
たものであり、合波または分波する信号光の波長を任意
に選択して結合比を大きくすることは困難であった。こ
のため、結合部に誘電体フィルタを設けたものもあった
が、経時に伴い得られる効果が低下して満足のいく合
波、分波がなされなかった。
【０００６】本発明は上記欠点を解消するためになされ
たものであって、伝送する波長帯域が異なる信号光を、
波長帯域を限定せず、完全に合波、分波可能とする光合
分波器を提供することを目的とする。
たものであって、伝送する波長帯域が異なる信号光を、
波長帯域を限定せず、完全に合波、分波可能とする光合
分波器を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明を解決するための手段】本願発明の光合分波器
は、２つの光導波路が、光を導入する直線状の入力部
と、該入力部から相互に近接する方向に曲げられる曲線
部と、該曲線部に接続され相互に平行に近接して設けら
れ伝播する光の分波または合波がなされる結合部と、該
結合部から相互に離反する方向に曲げられる曲線部と、
該曲線部から光を出射する直線状の出力部とを備えた光
合分波器において、２つの光導波路の結合部間に一方の
光導波路をそのまま伝播される光の波長光の伝播を抑制
するフォトニック結晶体が介在されてなるものである。
また、本願発明の光合分波器は、２つの光導波路が、光
を導入する直線状の入力部と、該入力部から相互に近接
する方向に曲げられる曲線部と、該曲線部に接続され相
互に平行に近接して設けられ伝播する光の分波または合
波がなされる結合部と、該結合部から相互に離反する方
向に曲げられる曲線部と、該曲線部から光を出射する直
線状の出力部とを備えた光合分波器において、それぞれ
の光導波路の結合部の下流に他方の光導波路を伝播する
光の波長光の伝播を抑制するフォトニック結晶体を設け
たものである。更に、本願発明の光合分波器は、２つの
光導波路が、光を導入する直線状の入力部と、該入力部
から相互に近接する方向に曲げられる曲線部と、該曲線
部に接続され相互に平行に近接して設けられ伝播する光
の分波または合波がなされる結合部と、該結合部から相
互に離反する方向に曲げられる曲線部と、該曲線部から
光を出射する直線状の出力部とを備えた光合分波器にお
いて、２つの光導波路の結合部間に一方の光導波路をそ
のまま伝播される光の波長光の伝播を抑制するフォトニ
ック結晶体及びそれぞれの光導波路の結合部の下流に他
方の光導波路を伝播する光の波長光の伝播を抑制するフ
ォトニック結晶体を設けたものである。これら本願発明
の光合分波器は、好ましくは、フォトニック結晶体は、
結合部の長さより長いものである。
は、２つの光導波路が、光を導入する直線状の入力部
と、該入力部から相互に近接する方向に曲げられる曲線
部と、該曲線部に接続され相互に平行に近接して設けら
れ伝播する光の分波または合波がなされる結合部と、該
結合部から相互に離反する方向に曲げられる曲線部と、
該曲線部から光を出射する直線状の出力部とを備えた光
合分波器において、２つの光導波路の結合部間に一方の
光導波路をそのまま伝播される光の波長光の伝播を抑制
するフォトニック結晶体が介在されてなるものである。
また、本願発明の光合分波器は、２つの光導波路が、光
を導入する直線状の入力部と、該入力部から相互に近接
する方向に曲げられる曲線部と、該曲線部に接続され相
互に平行に近接して設けられ伝播する光の分波または合
波がなされる結合部と、該結合部から相互に離反する方
向に曲げられる曲線部と、該曲線部から光を出射する直
線状の出力部とを備えた光合分波器において、それぞれ
の光導波路の結合部の下流に他方の光導波路を伝播する
光の波長光の伝播を抑制するフォトニック結晶体を設け
たものである。更に、本願発明の光合分波器は、２つの
光導波路が、光を導入する直線状の入力部と、該入力部
から相互に近接する方向に曲げられる曲線部と、該曲線
部に接続され相互に平行に近接して設けられ伝播する光
の分波または合波がなされる結合部と、該結合部から相
互に離反する方向に曲げられる曲線部と、該曲線部から
光を出射する直線状の出力部とを備えた光合分波器にお
いて、２つの光導波路の結合部間に一方の光導波路をそ
のまま伝播される光の波長光の伝播を抑制するフォトニ
ック結晶体及びそれぞれの光導波路の結合部の下流に他
方の光導波路を伝播する光の波長光の伝播を抑制するフ
ォトニック結晶体を設けたものである。これら本願発明
の光合分波器は、好ましくは、フォトニック結晶体は、
結合部の長さより長いものである。
【０００８】本願発明の光合分波器は、２つの光導波路
の結合部間に入力された光導波路を合波または分波され
ずにそのまま伝播される信号光の波長領域の光の伝播を
抑制するフォトニック結晶体を設けたため、合波または
分波しない信号光が他方の光導波路へ移行されるのを抑
制し、合波または分波すべき信号光の他方の光導波路へ
移行させる結合比を最大とするように結合部を形成で
き、完全な合波または分波を図ることができる。また、
合波または分波が行われる結合部の下流に、他方の光導
波路を伝播される信号光の波長に相当する波長領域の信
号光の伝播を抑制するフォトニック結晶体を設けたた
め、他方の光導波路を伝播されるべき波長光が出力部か
ら出力されるのを抑制することができ、合波または分波
すべき信号光の他方の光導波路へ移行させる結合比を最
大とするように結合部を形成でき、完全な合波または分
波を図ることができる。
の結合部間に入力された光導波路を合波または分波され
ずにそのまま伝播される信号光の波長領域の光の伝播を
抑制するフォトニック結晶体を設けたため、合波または
分波しない信号光が他方の光導波路へ移行されるのを抑
制し、合波または分波すべき信号光の他方の光導波路へ
移行させる結合比を最大とするように結合部を形成で
き、完全な合波または分波を図ることができる。また、
合波または分波が行われる結合部の下流に、他方の光導
波路を伝播される信号光の波長に相当する波長領域の信
号光の伝播を抑制するフォトニック結晶体を設けたた
め、他方の光導波路を伝播されるべき波長光が出力部か
ら出力されるのを抑制することができ、合波または分波
すべき信号光の他方の光導波路へ移行させる結合比を最
大とするように結合部を形成でき、完全な合波または分
波を図ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の光合分波器の実施
の一形態を、図面を参照して説明する。
の一形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】図１に示すように、本発明の光合分波器Ｈ
は、基板（図示せず）上に積層されるクラッドガラス層
１に埋設されるコアガラスからなる２つの光導波路２、
３を備える。光導波路２は入射光ファイバーＦ１が接続
される入力ポートＰ１から直線状に設けられる入力部４
と、これに続く曲線部５、更に他方の光導波路３に近接
して平行に設けられ長さＬの結合部６、光導波路３から
離反するように設けられる曲線部７、出射光ファイバー
Ｆ２が接続される出力ポートＰ３に接続される直線状の
出力部８を有するものである。一方、光導波路３は光導
波路２と対称的な形状をし、入力部１４、入力部１４に
続く曲線部１５、光導波路２の結合部６に対応して設け
られる結合部１６、光導波路２から離反するように設け
られる曲線部１７、出射光ファイバーＦ３が接続される
出力ポートＰ４に接続される直線状の出力部１８を有す
るものである。このような光導波路２、３を構成する入
力部４、１４、曲線部５、７、１５、１７、出力部８、
１８はそれぞれ伝送する信号光の波長に対応した長さを
有するものである。また、結合部６、１６は後述するよ
うに、波長の制限を受けず、結合比を最大とする長さに
設定可能である。
は、基板（図示せず）上に積層されるクラッドガラス層
１に埋設されるコアガラスからなる２つの光導波路２、
３を備える。光導波路２は入射光ファイバーＦ１が接続
される入力ポートＰ１から直線状に設けられる入力部４
と、これに続く曲線部５、更に他方の光導波路３に近接
して平行に設けられ長さＬの結合部６、光導波路３から
離反するように設けられる曲線部７、出射光ファイバー
Ｆ２が接続される出力ポートＰ３に接続される直線状の
出力部８を有するものである。一方、光導波路３は光導
波路２と対称的な形状をし、入力部１４、入力部１４に
続く曲線部１５、光導波路２の結合部６に対応して設け
られる結合部１６、光導波路２から離反するように設け
られる曲線部１７、出射光ファイバーＦ３が接続される
出力ポートＰ４に接続される直線状の出力部１８を有す
るものである。このような光導波路２、３を構成する入
力部４、１４、曲線部５、７、１５、１７、出力部８、
１８はそれぞれ伝送する信号光の波長に対応した長さを
有するものである。また、結合部６、１６は後述するよ
うに、波長の制限を受けず、結合比を最大とする長さに
設定可能である。
【００１１】このような光合分波器には、２つの光導波
路２、３の結合部６及び１６間にはフォトニック結晶体
９が設けられる。フォトニック結晶体９は、結合部６、
１６に接続される部分の曲線部５、７、１５、１７にお
いても合波、分波が行われるため、曲線部５、７、１
５、１７に対向する部分にも延長して設けられるのが好
ましい。
路２、３の結合部６及び１６間にはフォトニック結晶体
９が設けられる。フォトニック結晶体９は、結合部６、
１６に接続される部分の曲線部５、７、１５、１７にお
いても合波、分波が行われるため、曲線部５、７、１
５、１７に対向する部分にも延長して設けられるのが好
ましい。
【００１２】フォトニック結晶体９は、図２に示すよう
に、一定の周波数領域の光の伝播を抑制するフォトニッ
ク・バンドギャップを有するものであり、伝送する一方
の波長領域に相当するフォトニック・バンドギャップを
有するものである。即ち、波長λ２を有する光は透過さ
せ、波長λ１を有する光に対してのみ伝播を抑制するも
のである。尚、フォトニック・バンドギャップは、伝送
する信号光の波長がλ１、λ２の場合、λ１＜λ２なる
関係を有するλ１に相当するものである。フォトニック
結晶体９は、誘電率を波長単位で周期的に大きく変化さ
せた構造体を有するため、電磁波が固有のモードを持て
ない周波数領域が形成され、一定の周波数領域の光に対
して伝播を抑制できるものである。このようなフォトニ
ック結晶体９として、図３、図４に示すように、誘電率
εａの複数の円形ロッドＲ１または正方形ロッドＲ２
と、これらロッドの周囲に設けられ誘電率εａと大きく
異なる誘電率εｂを有する周囲誘電体Ｓ１、Ｓ２で構成
される２次元の周期面に対して垂直方向（以下、Ｚ軸方
向と称す）に一様な構造のものがある。
に、一定の周波数領域の光の伝播を抑制するフォトニッ
ク・バンドギャップを有するものであり、伝送する一方
の波長領域に相当するフォトニック・バンドギャップを
有するものである。即ち、波長λ２を有する光は透過さ
せ、波長λ１を有する光に対してのみ伝播を抑制するも
のである。尚、フォトニック・バンドギャップは、伝送
する信号光の波長がλ１、λ２の場合、λ１＜λ２なる
関係を有するλ１に相当するものである。フォトニック
結晶体９は、誘電率を波長単位で周期的に大きく変化さ
せた構造体を有するため、電磁波が固有のモードを持て
ない周波数領域が形成され、一定の周波数領域の光に対
して伝播を抑制できるものである。このようなフォトニ
ック結晶体９として、図３、図４に示すように、誘電率
εａの複数の円形ロッドＲ１または正方形ロッドＲ２
と、これらロッドの周囲に設けられ誘電率εａと大きく
異なる誘電率εｂを有する周囲誘電体Ｓ１、Ｓ２で構成
される２次元の周期面に対して垂直方向（以下、Ｚ軸方
向と称す）に一様な構造のものがある。
【００１３】特に、Ｚ軸方向に磁場成分を持たない偏
光、所謂ＴＭモードの光と、Ｚ軸方向に電場成分を持た
ない偏光、所謂ＴＥモード光に対して共通の幅広い周波
数領域でフォトニック・バンドギャップを有するフォト
ニック結晶体９としては、誘電率εａを有する長方形ロ
ッドまたは楕円形ロッドと、これらロッドの周囲に設け
られ誘電率εａと大きく異なる誘電率εｂを有する周囲
誘電体で構成される２次元の周期面に対しＺ軸方向に一
様な構造のものが好ましい。
光、所謂ＴＭモードの光と、Ｚ軸方向に電場成分を持た
ない偏光、所謂ＴＥモード光に対して共通の幅広い周波
数領域でフォトニック・バンドギャップを有するフォト
ニック結晶体９としては、誘電率εａを有する長方形ロ
ッドまたは楕円形ロッドと、これらロッドの周囲に設け
られ誘電率εａと大きく異なる誘電率εｂを有する周囲
誘電体で構成される２次元の周期面に対しＺ軸方向に一
様な構造のものが好ましい。
【００１４】このような長方形ロッドは、図５に示すよ
うに、隣接する４つの長方形ロッドＲ３と相互に９０度
回転されて配置される。また、長方形ロッドＲ３の長
辺、短辺は光波長と近似した長さを有し、長辺と短辺と
の長さは所定の割合、長辺に対する短辺の比が０．５を
中心とした割合であることが好ましく、長方形ロッドＲ
３は正方形ロッドＲ２とほぼ同一の断面積を有する。
うに、隣接する４つの長方形ロッドＲ３と相互に９０度
回転されて配置される。また、長方形ロッドＲ３の長
辺、短辺は光波長と近似した長さを有し、長辺と短辺と
の長さは所定の割合、長辺に対する短辺の比が０．５を
中心とした割合であることが好ましく、長方形ロッドＲ
３は正方形ロッドＲ２とほぼ同一の断面積を有する。
【００１５】このような長方形ロッドＲ３の周囲に設け
られる周囲誘電体Ｓ３は、長方形ロッド２の長辺が短辺
より長い部分によって形成される誘電体スポットＳ３１
と、短辺と長辺によって挟まれた狭い部分の誘電体ベイ
ンＳ３２が交互に連続的につながったハイブリッド構造
を有する形状となっている。
られる周囲誘電体Ｓ３は、長方形ロッド２の長辺が短辺
より長い部分によって形成される誘電体スポットＳ３１
と、短辺と長辺によって挟まれた狭い部分の誘電体ベイ
ンＳ３２が交互に連続的につながったハイブリッド構造
を有する形状となっている。
【００１６】また、楕円形ロッドは、図６に示すよう
に、隣接する４つの楕円形ロッドＲ４と相互に９０度回
転されて配置される。また、楕円形ロッドＲ４の長軸、
短軸は光波長と近似した長さを有し、長軸と短軸との長
さは所定の割合、長軸に対する短軸の比が０．５を中心
とした割合であることが好ましく、楕円形ロッドＲ４は
円形ロッドＲ１とほぼ同一の断面積を有する。
に、隣接する４つの楕円形ロッドＲ４と相互に９０度回
転されて配置される。また、楕円形ロッドＲ４の長軸、
短軸は光波長と近似した長さを有し、長軸と短軸との長
さは所定の割合、長軸に対する短軸の比が０．５を中心
とした割合であることが好ましく、楕円形ロッドＲ４は
円形ロッドＲ１とほぼ同一の断面積を有する。
【００１７】このような楕円形ロッドＲ４の周囲に設け
られる周囲誘電体Ｓ４は、楕円形ロッドＲ４の長軸が短
軸より長い部分によって形成される誘電体スポットＳ４
１と、楕円の頂部と復部によって挟まれた狭い部分の誘
電体ベインＳ４２が交互に連続的につながったハイブリ
ッド構造を有する形状となっている。
られる周囲誘電体Ｓ４は、楕円形ロッドＲ４の長軸が短
軸より長い部分によって形成される誘電体スポットＳ４
１と、楕円の頂部と復部によって挟まれた狭い部分の誘
電体ベインＳ４２が交互に連続的につながったハイブリ
ッド構造を有する形状となっている。
【００１８】このようなフォトニック結晶体９を介在さ
せた光合分波器においては、入射光ファイバーＦ１か
ら、波長λ１、例えば、１．３１μｍ、と波長λ２、例
えば、１．５５μｍを有する２つ信号光Ｓ１、Ｓ２が光
導波路２の入力ポートＰ１から入力されると、曲線部５
を通過して結合部６において信号光Ｓ１は結合部６の結
合比が如何なる場合であっても、フォトニック結晶体９
によって光導波路２から光導波路３への移行が遮断さ
れ、光導波路２を伝送され、出力ポートＰ３を介して出
射光ファイバーＦ２から出力される。一方、信号光Ｓ２
は光導波路２からフォトニック結晶体９を透過して光導
波路３の結合部１６へ全光量が移行し、光導波路３を伝
送され出力ポートＰ４から出射光ファイバーＦ３へ出力
されるようになっている。このため、結合部Ｌの長さ
は、分波する信号光の波長の制限受けず、結合比を最大
とする長さに設定することができる。出力ポートＰ３、
Ｐ４から出力される信号光の出力損失と波長との関係
は、図７に示されるものである。図からも明らかなよう
に、ポートＰ３、Ｐ４から出力される信号光の出力損失
特性は、フォトニック結晶体９のフォトニック・バンド
ギャップの周波数特性と、結合部６、１６の周波数特性
が合成されたものであり、出力ポートＰ３、Ｐ４におい
てそれぞれ３０ｄＢ程度の出力損失が得られることが示
され、結合比が高くなっていることが明確である。
せた光合分波器においては、入射光ファイバーＦ１か
ら、波長λ１、例えば、１．３１μｍ、と波長λ２、例
えば、１．５５μｍを有する２つ信号光Ｓ１、Ｓ２が光
導波路２の入力ポートＰ１から入力されると、曲線部５
を通過して結合部６において信号光Ｓ１は結合部６の結
合比が如何なる場合であっても、フォトニック結晶体９
によって光導波路２から光導波路３への移行が遮断さ
れ、光導波路２を伝送され、出力ポートＰ３を介して出
射光ファイバーＦ２から出力される。一方、信号光Ｓ２
は光導波路２からフォトニック結晶体９を透過して光導
波路３の結合部１６へ全光量が移行し、光導波路３を伝
送され出力ポートＰ４から出射光ファイバーＦ３へ出力
されるようになっている。このため、結合部Ｌの長さ
は、分波する信号光の波長の制限受けず、結合比を最大
とする長さに設定することができる。出力ポートＰ３、
Ｐ４から出力される信号光の出力損失と波長との関係
は、図７に示されるものである。図からも明らかなよう
に、ポートＰ３、Ｐ４から出力される信号光の出力損失
特性は、フォトニック結晶体９のフォトニック・バンド
ギャップの周波数特性と、結合部６、１６の周波数特性
が合成されたものであり、出力ポートＰ３、Ｐ４におい
てそれぞれ３０ｄＢ程度の出力損失が得られることが示
され、結合比が高くなっていることが明確である。
【００１９】尚、フォトニック結晶体は経時に伴ってそ
の効果が低下するものではないため、高い結合比を一定
に保持することができる。
の効果が低下するものではないため、高い結合比を一定
に保持することができる。
【００２０】このような光合分波器を製造するには以下
のような方法による。
のような方法による。
【００２１】まず、フォトニック結晶体９を製造するに
は、半導体成膜方法を用いることができる。Ａｌ2Ｏ3、
Ｓｉ、ＳｉＯ2等の基板にＣｒ等のマスクをして長方
形、楕円形等のパターンを転写し、エッチングにより基
板にエアーパターンを形成することにより製造すること
ができる。また、長方形ロッド等も空乏（エアー）とせ
ず所望の材質とすることもできる。このようなハイブリ
ッド構造を有するフォトニック結晶構造においては、Ｔ
Ｅ偏光に対するフォトニック・バンドギャップと、ＴＭ
偏光に対するフォトニック・バンドギャップを共通する
周波数領域において有するものである。長方形ロッドま
たは楕円ロッドと周囲誘電体との誘電率比や充填率など
の条件により、ＴＥ偏光とＴＭ偏光に共通する周波数領
域で完全なバンドギャップを生成することができる。
は、半導体成膜方法を用いることができる。Ａｌ2Ｏ3、
Ｓｉ、ＳｉＯ2等の基板にＣｒ等のマスクをして長方
形、楕円形等のパターンを転写し、エッチングにより基
板にエアーパターンを形成することにより製造すること
ができる。また、長方形ロッド等も空乏（エアー）とせ
ず所望の材質とすることもできる。このようなハイブリ
ッド構造を有するフォトニック結晶構造においては、Ｔ
Ｅ偏光に対するフォトニック・バンドギャップと、ＴＭ
偏光に対するフォトニック・バンドギャップを共通する
周波数領域において有するものである。長方形ロッドま
たは楕円ロッドと周囲誘電体との誘電率比や充填率など
の条件により、ＴＥ偏光とＴＭ偏光に共通する周波数領
域で完全なバンドギャップを生成することができる。
【００２２】長方形ロッド２の短辺と長辺との比を０．
５とし、長方形ロッド２の誘電率εａ＝１．０、周囲誘
電体の誘電率εｂ＝８．９、充填率を３０％、格子定数
ａとしたフォトニック結晶構造体のＴＥ偏光とＴＭ偏光
に対する光波の状態密度は、図８に示すものとなった。
図８から明らかなように、規格化周波数０．３２〜０．
３４付近に光波の状態密度がゼロ、即ち両モードに共通
のフォトニック・バンドギャップが生成されていること
がわかる。
５とし、長方形ロッド２の誘電率εａ＝１．０、周囲誘
電体の誘電率εｂ＝８．９、充填率を３０％、格子定数
ａとしたフォトニック結晶構造体のＴＥ偏光とＴＭ偏光
に対する光波の状態密度は、図８に示すものとなった。
図８から明らかなように、規格化周波数０．３２〜０．
３４付近に光波の状態密度がゼロ、即ち両モードに共通
のフォトニック・バンドギャップが生成されていること
がわかる。
【００２３】このように製造されたフォトニック結晶体
を用いて光合分波器を製造するには、シリコン等の基板
上に火炎堆積法等によって多孔質のクラッドガラス層、
コアガラス層を順次積層し、ＨｅとＯ2雰囲気中で熱処
理し、その後イオンエッチング加工によりコアガラス層
を２つの光導波路形状に形成する。更に、２つの光導波
路の結合部間に前述のように製造したフォトニック結晶
体を載置させ、クラッドガラス層を積層することができ
る。クラッドガラスとしては、ＳｉＯ2-Ｐ3Ｏ5-Ｂ3Ｏ、
コアガラスとしては、ＳｉＯ2-ＧｅＯ2-Ｐ4Ｏ3-Ｂ3Ｏ2
を使用することができる。
を用いて光合分波器を製造するには、シリコン等の基板
上に火炎堆積法等によって多孔質のクラッドガラス層、
コアガラス層を順次積層し、ＨｅとＯ2雰囲気中で熱処
理し、その後イオンエッチング加工によりコアガラス層
を２つの光導波路形状に形成する。更に、２つの光導波
路の結合部間に前述のように製造したフォトニック結晶
体を載置させ、クラッドガラス層を積層することができ
る。クラッドガラスとしては、ＳｉＯ2-Ｐ3Ｏ5-Ｂ3Ｏ、
コアガラスとしては、ＳｉＯ2-ＧｅＯ2-Ｐ4Ｏ3-Ｂ3Ｏ2
を使用することができる。
【００２４】本願発明の他の実施態様の光合分波器は、
図９に示すように、光導波路２、３の結合部６、１６間
には、フォトニック結晶体９を設けず、結合部６、１６
の下流の出力ポートＰ３、Ｐ４の近傍の直線部８、１８
にフォトニック結晶体１０、１１を設けたものである。
尚、図９に示す符号は図１に示す光合分波器のものと同
様のものを示している。フォトニック結晶体１０は、光
導波路３へ移行される信号光の波長λ２の波長帯域に相
当するフォトニック・バンドギャップを有し、フォトニ
ック結晶体１１は、光導波路２を伝送される信号光の波
長λ１の波長帯域に相当するフォトニック・バンドギャ
ップを有するものである。また、他の実施態様の光合分
波器は、図１０に示すように、光導波路２、３の結合部
６、１６間にフォトニック結晶体９を設け、更に、光導
波路２、３結合部６、１６の下流の出力ポートＰ３、Ｐ
４の近傍の直線部８、１８にフォトニック結晶体１０、
１１を設けたものである。尚、図１０に示される符号は
図９に示す光合分波器のものと同様のものを示してい
る。フォトニック結晶体１０は、光導波路３へ移行され
る信号光の波長λ２の波長帯域に相当するフォトニック
・バンドギャップを有し、フォトニック結晶体１１は、
光導波路２を伝送される信号光の波長λ１の波長帯域に
相当するフォトニック・バンドギャップを有するもので
ある。
図９に示すように、光導波路２、３の結合部６、１６間
には、フォトニック結晶体９を設けず、結合部６、１６
の下流の出力ポートＰ３、Ｐ４の近傍の直線部８、１８
にフォトニック結晶体１０、１１を設けたものである。
尚、図９に示す符号は図１に示す光合分波器のものと同
様のものを示している。フォトニック結晶体１０は、光
導波路３へ移行される信号光の波長λ２の波長帯域に相
当するフォトニック・バンドギャップを有し、フォトニ
ック結晶体１１は、光導波路２を伝送される信号光の波
長λ１の波長帯域に相当するフォトニック・バンドギャ
ップを有するものである。また、他の実施態様の光合分
波器は、図１０に示すように、光導波路２、３の結合部
６、１６間にフォトニック結晶体９を設け、更に、光導
波路２、３結合部６、１６の下流の出力ポートＰ３、Ｐ
４の近傍の直線部８、１８にフォトニック結晶体１０、
１１を設けたものである。尚、図１０に示される符号は
図９に示す光合分波器のものと同様のものを示してい
る。フォトニック結晶体１０は、光導波路３へ移行され
る信号光の波長λ２の波長帯域に相当するフォトニック
・バンドギャップを有し、フォトニック結晶体１１は、
光導波路２を伝送される信号光の波長λ１の波長帯域に
相当するフォトニック・バンドギャップを有するもので
ある。
【００２５】このようにフォトニック結晶体１０、１１
をそれぞれ直線部８、１８に設けたため、出力ポートＰ
３、Ｐ４から出力されるそれぞれの信号光の出力損失は
５０ｄＢとすることができる。
をそれぞれ直線部８、１８に設けたため、出力ポートＰ
３、Ｐ４から出力されるそれぞれの信号光の出力損失は
５０ｄＢとすることができる。
【００２６】本発明は上記実施例においては、分波につ
いて説明したが、それぞれの出射光ファイバーから逆に
光を入力すれば、結合部において一方の信号光が他方の
光導波路への移行を抑制することができ、結合比を最大
とできるため、完全に合波され、一の入射光ファイバー
から合波された信号光が出力される。
いて説明したが、それぞれの出射光ファイバーから逆に
光を入力すれば、結合部において一方の信号光が他方の
光導波路への移行を抑制することができ、結合比を最大
とできるため、完全に合波され、一の入射光ファイバー
から合波された信号光が出力される。
【００２７】また、本願発明は上記実施例に限定され
ず、波長領域もこれに限定されるものではなく、また、
製造方法もこれに限定されるものではない。
ず、波長領域もこれに限定されるものではなく、また、
製造方法もこれに限定されるものではない。
【００２８】
【発明の効果】上記説明からも明らかなように、本願発
明の光合分波器によれば、２つの光導波路の結合部間に
合波または分波する信号光のうち短い波長に相当する波
長領域の信号光の伝播を抑制するフォトニック結晶体を
設けたため、合波または分波されるべきでない信号光が
他方の光導波路へ移行されるのを抑制し、合波または分
波すべき信号光の他方の光導波路へ移行させる結合比を
最大とするように結合部を形成でき、完全な合波または
分波を図ることができる。また、結合部の下流にそれぞ
れの光導波路を伝播されるべきでない波長光の伝播を抑
制するフォトニック結晶体を設けたため、合波または分
波されるべきでない信号光が他方の光導波路へ移行され
るのを抑制し、それぞれの光導波路を伝播されるべき波
長光のみ出力部から出力できるため、合波または分波す
べき信号光の他方の光導波路へ移行させる結合比を最大
とするように結合部を形成でき、完全な合波または分波
を図ることができる。加えて、フォトニック結晶体は経
時に伴ってその効果が低下するものではないため、高い
結合比を一定に保持することができ、一の結合器によっ
て完全な合波または分波を行うことができる。
明の光合分波器によれば、２つの光導波路の結合部間に
合波または分波する信号光のうち短い波長に相当する波
長領域の信号光の伝播を抑制するフォトニック結晶体を
設けたため、合波または分波されるべきでない信号光が
他方の光導波路へ移行されるのを抑制し、合波または分
波すべき信号光の他方の光導波路へ移行させる結合比を
最大とするように結合部を形成でき、完全な合波または
分波を図ることができる。また、結合部の下流にそれぞ
れの光導波路を伝播されるべきでない波長光の伝播を抑
制するフォトニック結晶体を設けたため、合波または分
波されるべきでない信号光が他方の光導波路へ移行され
るのを抑制し、それぞれの光導波路を伝播されるべき波
長光のみ出力部から出力できるため、合波または分波す
べき信号光の他方の光導波路へ移行させる結合比を最大
とするように結合部を形成でき、完全な合波または分波
を図ることができる。加えて、フォトニック結晶体は経
時に伴ってその効果が低下するものではないため、高い
結合比を一定に保持することができ、一の結合器によっ
て完全な合波または分波を行うことができる。
【図１】本発明の光合分波器の一実施例を示す構成図。
【図２】本発明の光合分波器の一実施例の作用を示す説
明図。
明図。
【図３】本発明の光合分波器の一実施例の要部を示す構
成図。
成図。
【図４】本発明の光合分波器の一実施例の要部を示す構
成図。
成図。
【図５】本発明の光合分波器の一実施例の要部を示す構
成図。
成図。
【図６】本発明の光合分波器の一実施例の要部を示す構
成図。
成図。
【図７】本発明の光合分波器の一実施例の効果を示す説
明図。
明図。
【図８】本発明の光合分波器の一実施例の効果を示す説
明図。
明図。
【図９】他の実施例を示す構成図。
【図１０】他の実施例を示す構成図。
【図１１】従来例を示す構成図。
【図１２】従来例の効果を示す説明図。
２、３・・・・・光導波路 ４、１４・・・・・入力部 ５、７、１５、１７・・・・・曲線部 ６、１６・・・・・結合部 ８、１８・・・・・出力部 ９、１０、１１・・・・・フォトニック結晶体
Claims (4)
- 【請求項１】２つの光導波路が、光を導入する直線状の
入力部と、該入力部から相互に近接する方向に曲げられ
る曲線部と、該曲線部に接続され相互に平行に近接して
設けられ伝播する光の分波または合波がなされる結合部
と、該結合部から相互に離反する方向に曲げられる曲線
部と、該曲線部から光を出射する直線状の出力部とを備
えた光合分波器において、２つの前記光導波路の前記結
合部間に一方の光導波路をそのまま伝播される光の波長
光の伝播を抑制するフォトニック結晶体が介在されてな
ることを特徴とする光合分波器。 - 【請求項２】２つの光導波路が、光を導入する直線状の
入力部と、該入力部から相互に近接する方向に曲げられ
る曲線部と、該曲線部に接続され相互に平行に近接して
設けられ伝播する光の分波または合波がなされる結合部
と、該結合部から相互に離反する方向に曲げられる曲線
部と、該曲線部から光を出射する直線状の出力部とを備
えた光合分波器において、それぞれの前記光導波路の前
記結合部の下流に他方の前記光導波路を伝播する光の波
長光の伝播を抑制するフォトニック結晶体を設けたこと
を特徴とする光合分波器。 - 【請求項３】２つの光導波路が、光を導入する直線状の
入力部と、該入力部から相互に近接する方向に曲げられ
る曲線部と、該曲線部に接続され相互に平行に近接して
設けられ伝播する光の分波または合波がなされる結合部
と、該結合部から相互に離反する方向に曲げられる曲線
部と、該曲線部から光を出射する直線状の出力部とを備
えた光合分波器において、２つの前記光導波路の前記結
合部間に一方の光導波路をそのまま伝播される光の波長
光の伝播を抑制するフォトニック結晶体及びそれぞれの
前記光導波路の前記結合部の下流に他方の前記光導波路
を伝播する光の波長光の伝播を抑制するフォトニック結
晶体を設けたことを特徴とする光合分波器。 - 【請求項４】前記フォトニック結晶体は前記結合部の長
さより長いことを特徴とする請求項１または３記載の光
合分波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35470199A JP2001174652A (ja) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | 光合分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35470199A JP2001174652A (ja) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | 光合分波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001174652A true JP2001174652A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18439333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35470199A Withdrawn JP2001174652A (ja) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | 光合分波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001174652A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100426097B1 (ko) * | 2002-04-30 | 2004-04-06 | 삼성전자주식회사 | 포토닉 크리스탈을 이용한 편광변환장치 및 이를 이용한디스플레이장치 |
| WO2005045512A1 (ja) * | 2003-11-10 | 2005-05-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光変調素子及び通信システム |
| WO2005085911A1 (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Kyoto University | ２次元フォトニック結晶およびこれを用いた光合分波器 |
| JP2006258951A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 光合分波素子 |
| US7310468B2 (en) | 2003-07-18 | 2007-12-18 | Nippon Sheet Glass Company Limited | Photonic crystal waveguide, homogeneous medium waveguide, and optical device |
| EP2279440A1 (en) * | 2008-05-23 | 2011-02-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Optical interconnect |
-
1999
- 1999-12-14 JP JP35470199A patent/JP2001174652A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100426097B1 (ko) * | 2002-04-30 | 2004-04-06 | 삼성전자주식회사 | 포토닉 크리스탈을 이용한 편광변환장치 및 이를 이용한디스플레이장치 |
| US7310468B2 (en) | 2003-07-18 | 2007-12-18 | Nippon Sheet Glass Company Limited | Photonic crystal waveguide, homogeneous medium waveguide, and optical device |
| WO2005045512A1 (ja) * | 2003-11-10 | 2005-05-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光変調素子及び通信システム |
| WO2005085911A1 (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Kyoto University | ２次元フォトニック結晶およびこれを用いた光合分波器 |
| CN100456050C (zh) * | 2004-03-05 | 2009-01-28 | 国立大学法人京都大学 | 二维光子晶体以及使用此的光合分波器 |
| US7853111B2 (en) | 2004-03-05 | 2010-12-14 | Kyoto University | Two-dimensional photonic crystal |
| JP2006258951A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 光合分波素子 |
| EP2279440A1 (en) * | 2008-05-23 | 2011-02-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Optical interconnect |
| EP2279440A4 (en) * | 2008-05-23 | 2013-01-02 | Hewlett Packard Development Co | OPTICAL CONNECTING ELEMENT |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070306 |