JP2001194542A - 光フィルタ - Google Patents
光フィルタInfo
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- JP2001194542A JP2001194542A JP2000003104A JP2000003104A JP2001194542A JP 2001194542 A JP2001194542 A JP 2001194542A JP 2000003104 A JP2000003104 A JP 2000003104A JP 2000003104 A JP2000003104 A JP 2000003104A JP 2001194542 A JP2001194542 A JP 2001194542A
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- Japan
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- mode
- optical
- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】環境の変化や時間経過に対しても安定で、フィ
ルタ特性を精密に設計できる光フィルタを提供すること
を課題とする。 【解決手段】基板２上に形成された入力用光導波路３
と、モード結合手段４と、モード変換手段５と、出力用
光導波路６とがこの順に結合された光フィルタ１であっ
て、前記モード結合手段は、光導波路を一箇所以上で、
光の伝搬方向に対して直交する方向にずらして構成し
た。
ルタ特性を精密に設計できる光フィルタを提供すること
を課題とする。 【解決手段】基板２上に形成された入力用光導波路３
と、モード結合手段４と、モード変換手段５と、出力用
光導波路６とがこの順に結合された光フィルタ１であっ
て、前記モード結合手段は、光導波路を一箇所以上で、
光の伝搬方向に対して直交する方向にずらして構成し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信あるいは光
情報処理用の光部品に関するものであり、特に、光通信
の分野において光信号スペクトルを整形あるいは制御す
るための光フィルタに関するものである。
情報処理用の光部品に関するものであり、特に、光通信
の分野において光信号スペクトルを整形あるいは制御す
るための光フィルタに関するものである。
【０００２】従来、光通信などで使用される光フィルタ
は、光信号のスペクトルを整形あるいは制御するために
使用され、光波長多重通信ネットワークにおいて重要な
役割を果たしている。光フィルタは、様々な構成のもの
があり、例えば、光ファイバブラッググレーティング型
フィルタ、マッハチェンダ干渉計型フィルタ、光ファイ
バブラッググレーティング型フィルタ、光ファイバ長周
期グレーティング型フィルタなどが知られている。
は、光信号のスペクトルを整形あるいは制御するために
使用され、光波長多重通信ネットワークにおいて重要な
役割を果たしている。光フィルタは、様々な構成のもの
があり、例えば、光ファイバブラッググレーティング型
フィルタ、マッハチェンダ干渉計型フィルタ、光ファイ
バブラッググレーティング型フィルタ、光ファイバ長周
期グレーティング型フィルタなどが知られている。
【０００３】このうち、図１０に従来の光ファイバ長周
期グレーティングを利用する光ファイバ長周期グレーテ
ィング型フィルタ１００を示す。この光ファイバ長周期
グレーティング型フィルタ１００は、光ファイバクラッ
ド１０１の中央位置に設けた光ファイバコア１０２に、
伝搬する光の周期的な屈折率変調を行うための屈折率変
調部１０３を所定位置に一定間隔で備えている。
期グレーティングを利用する光ファイバ長周期グレーテ
ィング型フィルタ１００を示す。この光ファイバ長周期
グレーティング型フィルタ１００は、光ファイバクラッ
ド１０１の中央位置に設けた光ファイバコア１０２に、
伝搬する光の周期的な屈折率変調を行うための屈折率変
調部１０３を所定位置に一定間隔で備えている。
【０００４】そして、その屈折変調部１０３は、光照射
などにより形成されており、入力部から入射された光信
号をクラッドモードと周期的に結合させている。したが
って、光ファイバ長周期グレーティング型フィルタ１０
０は、伝搬モードとクラッドモードとの伝搬定数差が、
ちょうど屈折率変調の周期と一致する波長成分だけを共
鳴的にクラッドモードに変換して放射することができ、
複数の波長成分のうちある特定波長の成分だけを除去す
るのに適している。屈折率変調部１０３の典型的な周期
は、数百μｍ程度である。
などにより形成されており、入力部から入射された光信
号をクラッドモードと周期的に結合させている。したが
って、光ファイバ長周期グレーティング型フィルタ１０
０は、伝搬モードとクラッドモードとの伝搬定数差が、
ちょうど屈折率変調の周期と一致する波長成分だけを共
鳴的にクラッドモードに変換して放射することができ、
複数の波長成分のうちある特定波長の成分だけを除去す
るのに適している。屈折率変調部１０３の典型的な周期
は、数百μｍ程度である。
【０００５】なお、光ファイバ長周期グレーティングを
利用するフィルタは、誘電体多層膜フィルタや、アレイ
導波路格子フィルタ、あるいは、マッハチェンダ干渉型
フィルタに比べて、所望の波長成分だけを除去するノッ
チ型のフィルタが簡易にできるという特徴があり、ま
た、光ファイバブラッググレーティングと異なり、透過
型の構成であるために、サーキュレータなどの付加的な
光部品を必要としない利点がある。
利用するフィルタは、誘電体多層膜フィルタや、アレイ
導波路格子フィルタ、あるいは、マッハチェンダ干渉型
フィルタに比べて、所望の波長成分だけを除去するノッ
チ型のフィルタが簡易にできるという特徴があり、ま
た、光ファイバブラッググレーティングと異なり、透過
型の構成であるために、サーキュレータなどの付加的な
光部品を必要としない利点がある。
【０００６】そのため、この光ファイバ長周期グレーテ
ィングを利用するフィルタは、光ファイバアンプシステ
ムの利得等化などに向けた実用化が始まっている（例え
ば、A.Vengsarkar, J. Pedrazzani, J. Judkins, P. Le
maire, N. Bergano, and C.Dabidson, "Long-period fi
ber-grating-based gain equalizers," OSA OpticsLett
ers, vol.21, pp. 336-382, 1996. を参照）。
ィングを利用するフィルタは、光ファイバアンプシステ
ムの利得等化などに向けた実用化が始まっている（例え
ば、A.Vengsarkar, J. Pedrazzani, J. Judkins, P. Le
maire, N. Bergano, and C.Dabidson, "Long-period fi
ber-grating-based gain equalizers," OSA OpticsLett
ers, vol.21, pp. 336-382, 1996. を参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光ファ
イバ長周期グレーティングを利用するフィルタでは、以
下に示すような問題点が存在していた。 （１）光ファイバ長周期グレーティングは、伝搬モード
とクラッドモードとの結合を利用しているために、ジャ
ケットなどクラッド外周の材料の変化に敏感であり、環
境変化によりフィルタ特性が変化してしまう問題があっ
た。
イバ長周期グレーティングを利用するフィルタでは、以
下に示すような問題点が存在していた。 （１）光ファイバ長周期グレーティングは、伝搬モード
とクラッドモードとの結合を利用しているために、ジャ
ケットなどクラッド外周の材料の変化に敏感であり、環
境変化によりフィルタ特性が変化してしまう問題があっ
た。
【０００８】（２）光ファイバ長周期グレーティングで
は、伝搬モードとクラッドモードとの結合を利用するた
めに、フィルタ特性がクラッド外径およびクラッドモー
ドの分散特性などに敏感であり、精密なフィルタの実現
が困難であった。
は、伝搬モードとクラッドモードとの結合を利用するた
めに、フィルタ特性がクラッド外径およびクラッドモー
ドの分散特性などに敏感であり、精密なフィルタの実現
が困難であった。
【０００９】（３）光ファイバ長周期グレーティングで
は、光照射などにより屈折率変調を実現するために、そ
の屈折率変調の変化が時間と共に減衰してしまいフィル
タ特性の長期安定性に欠ける問題があった。
は、光照射などにより屈折率変調を実現するために、そ
の屈折率変調の変化が時間と共に減衰してしまいフィル
タ特性の長期安定性に欠ける問題があった。
【００１０】本発明は、前記の問題点に鑑み創案された
ものであり、環境の変化や時間経過に対しても安定で、
フィルタ特性を精密に設計できる光フィルタを提供する
ことを目的とする。
ものであり、環境の変化や時間経過に対しても安定で、
フィルタ特性を精密に設計できる光フィルタを提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の問題点
に鑑み創案されたものであり、基板上に形成された入力
用光導波路と、モード結合手段と、モード変換手段と、
出力用光導波路とがこの順に結合された光フィルタであ
って、前記モード結合手段は、光導波路を一箇所以上
で、光の伝搬方向に対して直交する方向にずらして構成
した。
に鑑み創案されたものであり、基板上に形成された入力
用光導波路と、モード結合手段と、モード変換手段と、
出力用光導波路とがこの順に結合された光フィルタであ
って、前記モード結合手段は、光導波路を一箇所以上
で、光の伝搬方向に対して直交する方向にずらして構成
した。
【００１２】このように構成することにより、モード結
合手段は、光の伝搬方向に対して直交する方向にずらし
て光導波路を形成した位置にモード入れ換え部を形成す
ることになる。そして、基底モードと一次モードを例え
ば扱う場合、光導波路中心に対して左右対称な基底モー
ドは、モード結合手段のモード入れ換え部に入射する
と、そのモード入れ換え部から後の光導波路では、光導
波路中心に対して左右非対称となり、その基底モードの
一部が、光導波路中心に対して非対称な一次モードに切
り換えることができる。
合手段は、光の伝搬方向に対して直交する方向にずらし
て光導波路を形成した位置にモード入れ換え部を形成す
ることになる。そして、基底モードと一次モードを例え
ば扱う場合、光導波路中心に対して左右対称な基底モー
ドは、モード結合手段のモード入れ換え部に入射する
と、そのモード入れ換え部から後の光導波路では、光導
波路中心に対して左右非対称となり、その基底モードの
一部が、光導波路中心に対して非対称な一次モードに切
り換えることができる。
【００１３】また、基板上に形成された入力用光導波路
と、第１のモード変換手段と、モード結合手段と、第２
のモード変換手段と、出力用光導波路がこの順に結合さ
れた光フィルタであって、前記モード結合手段は、光導
波路を一箇所以上で、光の伝搬方向に対して直交する方
向にずらしてモード入れ換え部を有する構成とした。
と、第１のモード変換手段と、モード結合手段と、第２
のモード変換手段と、出力用光導波路がこの順に結合さ
れた光フィルタであって、前記モード結合手段は、光導
波路を一箇所以上で、光の伝搬方向に対して直交する方
向にずらしてモード入れ換え部を有する構成とした。
【００１４】このように構成することにより、複数の光
信号は、第１のモード変換手段でそれぞれ基底モードあ
るいは一次モードに変換される。そして、モード結合手
段は、光導波路を伝搬方向に対して直交する方向にずら
して形成することで、そのずらした光導波路の位置にモ
ード入れ換え部を備えることになる。そのため、基底モ
ードは、そのモード入れ換え部に入射すると、モード入
れ換え部から後の光導波路では、光導波路中心に対して
左右非対称となり、その基底モードの一部が一次モード
に入れ換えられる。また、一次モードはその一部が基底
モードに入れ換えられる。
信号は、第１のモード変換手段でそれぞれ基底モードあ
るいは一次モードに変換される。そして、モード結合手
段は、光導波路を伝搬方向に対して直交する方向にずら
して形成することで、そのずらした光導波路の位置にモ
ード入れ換え部を備えることになる。そのため、基底モ
ードは、そのモード入れ換え部に入射すると、モード入
れ換え部から後の光導波路では、光導波路中心に対して
左右非対称となり、その基底モードの一部が一次モード
に入れ換えられる。また、一次モードはその一部が基底
モードに入れ換えられる。
【００１５】そして、前記各構成の光フィルタは、前記
モード結合手段におけるモード結合率が、そのモード結
合手段の端部では低く、かつ、中央部では高く設定され
ている構成としても良い。このように構成することで、
モード結合係数の空間的な分布を、モード結合手段の端
部ではモード結合率を低く、そのモード結合手段の中央
部ではモード結合率を高く設定できる。そのため、この
モード結合係数の空間的な分布のフーリエ変換で与えら
れる光フィルタ特性のサイドローブの低減化を行うこと
ができる。
モード結合手段におけるモード結合率が、そのモード結
合手段の端部では低く、かつ、中央部では高く設定され
ている構成としても良い。このように構成することで、
モード結合係数の空間的な分布を、モード結合手段の端
部ではモード結合率を低く、そのモード結合手段の中央
部ではモード結合率を高く設定できる。そのため、この
モード結合係数の空間的な分布のフーリエ変換で与えら
れる光フィルタ特性のサイドローブの低減化を行うこと
ができる。
【００１６】さらに、前記モード変換手段は、曲がり光
導波路で構成しても良く、また、多モード干渉光カプラ
で構成しても良い。曲がり光導波路を用いることで、一
次モードを含む高次のモードは放射により散逸しやす
く、基底モードは散逸し難い構成をとることができる。
また、多モード干渉光カプラを用いることで、入力用光
導波路または出力用光導波路に接続する光導波路の本数
を複数として扱うことが可能となる。加えて、前記入力
用光導波路から出力用光導波路まで光を伝搬する光導波
路が石英係光導波路であっても良い。石英系光導波路を
用いることで、安定的で高精度な光導波路を実現でき
る。
導波路で構成しても良く、また、多モード干渉光カプラ
で構成しても良い。曲がり光導波路を用いることで、一
次モードを含む高次のモードは放射により散逸しやす
く、基底モードは散逸し難い構成をとることができる。
また、多モード干渉光カプラを用いることで、入力用光
導波路または出力用光導波路に接続する光導波路の本数
を複数として扱うことが可能となる。加えて、前記入力
用光導波路から出力用光導波路まで光を伝搬する光導波
路が石英係光導波路であっても良い。石英系光導波路を
用いることで、安定的で高精度な光導波路を実現でき
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１は第１の実施の形態を示す
光フィルタを表す模式図、図２は第２の実施の形態を示
す光フィルタを表す模式図、図３はモード結合手段の構
成を示す要部の模式図、図４（ａ）はモード結合手段の
他の構成を表す模式図，図４（ｂ）はモード結合手段の
他の構成を表す模式図、図５は曲がり光導波路によるモ
ード変換手段を示す模式図、図６は多モード干渉光カプ
ラによるモード変換手段を示す模式図、図７は第２の実
施の形態を示す光フィルタの動作を示す原理図である。
面を参照して説明する。図１は第１の実施の形態を示す
光フィルタを表す模式図、図２は第２の実施の形態を示
す光フィルタを表す模式図、図３はモード結合手段の構
成を示す要部の模式図、図４（ａ）はモード結合手段の
他の構成を表す模式図，図４（ｂ）はモード結合手段の
他の構成を表す模式図、図５は曲がり光導波路によるモ
ード変換手段を示す模式図、図６は多モード干渉光カプ
ラによるモード変換手段を示す模式図、図７は第２の実
施の形態を示す光フィルタの動作を示す原理図である。
【００１８】図１に示すように、光フィルタ１は、シリ
コン基板などの基板２と、この基板２の所定位置に形成
した入力用光導波路３と、この入力用光導波路３に連続
して形成したモード結合手段４と、このモード結合手段
４に連続して形成したモード変換手段５と、このモード
変換手段5に連続して形成した出力用光導波路６とを備
えている。なお、ここでは一例として出力用光導波路６
が３本（第１ないし第３出力用光導波路６ａ，６ｂ，６
ｃ）の場合について説明する。出力用光導波路６は、そ
の本数が１本、２本あるいは４本以上であっても良い。
コン基板などの基板２と、この基板２の所定位置に形成
した入力用光導波路３と、この入力用光導波路３に連続
して形成したモード結合手段４と、このモード結合手段
４に連続して形成したモード変換手段５と、このモード
変換手段5に連続して形成した出力用光導波路６とを備
えている。なお、ここでは一例として出力用光導波路６
が３本（第１ないし第３出力用光導波路６ａ，６ｂ，６
ｃ）の場合について説明する。出力用光導波路６は、そ
の本数が１本、２本あるいは４本以上であっても良い。
【００１９】入力用光導波路３は、送られてくる光信号
をモード結合手段４に送るように構成されている。モー
ド結合手段４は、基底モードおよび一次モードを安定に
導波する光導波路幅を備えている。そして、図１および
図３に示すように、モード結合手段４のモード入れ換え
部（光導波路をずらして接合している接続点）４ａは、
一定間隔Λの光導波路の間で、光の伝搬方向に対して直
交する方向に交互にずらして（図面では５箇所）形成さ
れている。モード結合手段４のモード入れ換え部４ａ
は、光信号が伝搬できる光導波路幅のずれ量Ｄを、一定
な（あるいはある関数に従うような）状態に構成するこ
とで、送られて来る基底モードおよび一次モードとの間
の結合を生じさせている。
をモード結合手段４に送るように構成されている。モー
ド結合手段４は、基底モードおよび一次モードを安定に
導波する光導波路幅を備えている。そして、図１および
図３に示すように、モード結合手段４のモード入れ換え
部（光導波路をずらして接合している接続点）４ａは、
一定間隔Λの光導波路の間で、光の伝搬方向に対して直
交する方向に交互にずらして（図面では５箇所）形成さ
れている。モード結合手段４のモード入れ換え部４ａ
は、光信号が伝搬できる光導波路幅のずれ量Ｄを、一定
な（あるいはある関数に従うような）状態に構成するこ
とで、送られて来る基底モードおよび一次モードとの間
の結合を生じさせている。
【００２０】モード結合手段４における位相整合条件
は、モード入れ換え部４ａが一定間隔Λであるとする
と、入力信号の光波長におけるモード結合手段４の基底
モードおよび一次モードとの間のビート長をLbとしたと
きに、Λ＝Lb／２で決められる。そのため、この位相整
合条件が満たされる光波長成分だけが共鳴的に一次モー
ドに変換される。
は、モード入れ換え部４ａが一定間隔Λであるとする
と、入力信号の光波長におけるモード結合手段４の基底
モードおよび一次モードとの間のビート長をLbとしたと
きに、Λ＝Lb／２で決められる。そのため、この位相整
合条件が満たされる光波長成分だけが共鳴的に一次モー
ドに変換される。
【００２１】したがって、光フィルタ１は、モード結合
手段４により基底モードだけを取り出せば、所定の波長
成分だけを除去することができる構成にでき、あるい
は、モード変換手段５により一次モードだけを取り出せ
ば、所定の波長成分だけを抜き出すように構成すること
ができる。
手段４により基底モードだけを取り出せば、所定の波長
成分だけを除去することができる構成にでき、あるい
は、モード変換手段５により一次モードだけを取り出せ
ば、所定の波長成分だけを抜き出すように構成すること
ができる。
【００２２】なお、モード結合手段４のモード入れ換え
部４ａは、図４（ａ），（ｂ）に示すように構成しても
良い。すなわち、図４（ａ）に示すように、入力用光導
波路３側および出力用光導波路６側の光導波路をモード
結合量を小さく形成し、かつ、中央部のモード結合量を
大きく形成するように構成している。このように図４
（ａ）のようにモード結合手段４を構成することで、光
ファイバグレーティングで行われるアポタイジング処理
を行うことができる。
部４ａは、図４（ａ），（ｂ）に示すように構成しても
良い。すなわち、図４（ａ）に示すように、入力用光導
波路３側および出力用光導波路６側の光導波路をモード
結合量を小さく形成し、かつ、中央部のモード結合量を
大きく形成するように構成している。このように図４
（ａ）のようにモード結合手段４を構成することで、光
ファイバグレーティングで行われるアポタイジング処理
を行うことができる。
【００２３】また、図４（ｂ）に示すように、モード結
合手段４のモード入れ換え部４ａは、同じ方向にずらす
ように構成しても良い。なお、図４（ｂ）の構成では、
基底モードと一次モードが共鳴するための位相整合条件
は、Λ＝Lbで与えられる。
合手段４のモード入れ換え部４ａは、同じ方向にずらす
ように構成しても良い。なお、図４（ｂ）の構成では、
基底モードと一次モードが共鳴するための位相整合条件
は、Λ＝Lbで与えられる。
【００２４】一方、モード変換手段５は、モード結合手
段４から送られて来る基底モードおよび一次モードを弁
別して出力用光導波路６に案内している。
段４から送られて来る基底モードおよび一次モードを弁
別して出力用光導波路６に案内している。
【００２５】モード変換手段５の構成は、その一例とし
て図５および図６に示す構成としても構わない。すなわ
ち、モード変換手段５A（５）は、図５に示すように入
力ポート５ａから連続して曲がり導波路５ｂ1を形成
し、その曲がり導波路５ｂ1の後端に出力ポート５ｃを
有するように構成されている。曲がり導波路５ｂ1の曲
率は、基底モードをほとんど損失無く伝搬させ、一次モ
ードは放射させて損失となるように設定されている。な
お、図５の曲がり導波路５ｂ1を使用する場合には、入
力ポート５ａおよび出力ポート５ｂは、光導波路が一対
一で対応することから、図１のモード変換手段に対応さ
せる場合は、その一つである中央の光導波路６ｂに接続
する構成としている。
て図５および図６に示す構成としても構わない。すなわ
ち、モード変換手段５A（５）は、図５に示すように入
力ポート５ａから連続して曲がり導波路５ｂ1を形成
し、その曲がり導波路５ｂ1の後端に出力ポート５ｃを
有するように構成されている。曲がり導波路５ｂ1の曲
率は、基底モードをほとんど損失無く伝搬させ、一次モ
ードは放射させて損失となるように設定されている。な
お、図５の曲がり導波路５ｂ1を使用する場合には、入
力ポート５ａおよび出力ポート５ｂは、光導波路が一対
一で対応することから、図１のモード変換手段に対応さ
せる場合は、その一つである中央の光導波路６ｂに接続
する構成としている。
【００２６】したがって、モード変換手段５Aは、入力
された光信号を基底モードへと変換するモードの変換手
段、あるいは、入力された光信号のうち基底モードのみ
を出力へと導くモードの変換手段として用いることがで
きる。なお、図５で示す曲がり導波路５ｂ1のレイアウ
トは、その一例であり特に限定されるものではない。
された光信号を基底モードへと変換するモードの変換手
段、あるいは、入力された光信号のうち基底モードのみ
を出力へと導くモードの変換手段として用いることがで
きる。なお、図５で示す曲がり導波路５ｂ1のレイアウ
トは、その一例であり特に限定されるものではない。
【００２７】また、図６に示すように、他の構成である
モード変換手段５B（５）を使用しても良い。すなわ
ち、モード変換手段５Bは、多モード干渉光カプラを用
いている。このモード変換手段５Bは、一端に形成した
入力ポート５ａと、この入力ポート５ａに連続して形成
した多モード干渉光導波路５ｂ2と、この多モード光導
波路５ｂ2の他端に連続して形成した出力ポート５ｃと
を備えている。なお、出力ポート５ｃは、図面では出力
用光導波路６（図１参照）に対応させて、第１出力ポー
ト５ｃ1、第２出力ポート５ｃ2、第３出力ポート５ｃ3
を有している。
モード変換手段５B（５）を使用しても良い。すなわ
ち、モード変換手段５Bは、多モード干渉光カプラを用
いている。このモード変換手段５Bは、一端に形成した
入力ポート５ａと、この入力ポート５ａに連続して形成
した多モード干渉光導波路５ｂ2と、この多モード光導
波路５ｂ2の他端に連続して形成した出力ポート５ｃと
を備えている。なお、出力ポート５ｃは、図面では出力
用光導波路６（図１参照）に対応させて、第１出力ポー
ト５ｃ1、第２出力ポート５ｃ2、第３出力ポート５ｃ3
を有している。
【００２８】そして、入力ポート５ａの実効光導波路幅
は、第２出力ポート５ｃ2の実効光導波路幅と同等に設
定されている。さらに、第１出力ポート５ｃ1と第３出
力ポート５ｃ3は、その実効光導波路幅が、入力ポート
５ａおよび第２出力ポート５ｃ2の実効光導波路幅の１
／２となるように設定されている。また、多モード干渉
光導波路５ｂ2の長さＬは、その多モード干渉光導波路
５ｂ2における基底モードと一次モードとの間のビート
長Ｌcとしたときに、ほぼＬ＝３Ｌc／４となるように設
定されている。
は、第２出力ポート５ｃ2の実効光導波路幅と同等に設
定されている。さらに、第１出力ポート５ｃ1と第３出
力ポート５ｃ3は、その実効光導波路幅が、入力ポート
５ａおよび第２出力ポート５ｃ2の実効光導波路幅の１
／２となるように設定されている。また、多モード干渉
光導波路５ｂ2の長さＬは、その多モード干渉光導波路
５ｂ2における基底モードと一次モードとの間のビート
長Ｌcとしたときに、ほぼＬ＝３Ｌc／４となるように設
定されている。
【００２９】このモード変換手段５Bは、多モード干渉
光導波路５ｂ2におけるモード分散により入力ポート５
ａから入力された基底モードを、出力用光導波路６の第
２出力用光導波路６ｂへと導き、さらに、入力ポート５
ａに入力された一次モードを第１および第３出力用光導
波路６ａ，６ｃに導くモードの変換手段が実現できる
（例えば、J. Leuthold, J. E. Gamper, P. A. Besse,
and H. Melchoir, "Multimode interference couplers
for the conversion and combining of zero-and first
-order modes," IEEE/OSA Journal of Lightwave Techn
ology, vol. 16, no. 7, pp. 1228-1239, 1998.を参
照）。
光導波路５ｂ2におけるモード分散により入力ポート５
ａから入力された基底モードを、出力用光導波路６の第
２出力用光導波路６ｂへと導き、さらに、入力ポート５
ａに入力された一次モードを第１および第３出力用光導
波路６ａ，６ｃに導くモードの変換手段が実現できる
（例えば、J. Leuthold, J. E. Gamper, P. A. Besse,
and H. Melchoir, "Multimode interference couplers
for the conversion and combining of zero-and first
-order modes," IEEE/OSA Journal of Lightwave Techn
ology, vol. 16, no. 7, pp. 1228-1239, 1998.を参
照）。
【００３０】なお、モード変換手段５Ｂの入力ポート５
ａと出力ポート５ｃを反転して使用すると、第２出力ポ
ート５ｃ2に入力された光を基底モードとして入力ポー
ト５ａへと導き、さらに、第１および第３出力ポート５
ｃ1，５ｃ3に入力した光を一次モードとして入力ポート
５ａへと導くモードの変換手段を実現することができ
る。
ａと出力ポート５ｃを反転して使用すると、第２出力ポ
ート５ｃ2に入力された光を基底モードとして入力ポー
ト５ａへと導き、さらに、第１および第３出力ポート５
ｃ1，５ｃ3に入力した光を一次モードとして入力ポート
５ａへと導くモードの変換手段を実現することができ
る。
【００３１】つぎに、図２を参照して、光フィルタを示
す他の実施の形態を説明する。なお、図１に示した構成
と同じ部材は、同じ符号を付して説明を省略する。光フ
ィルタ１０は、シリコン基板などの基板２と、この基板
２の所定位置に形成した入力用光導波路１３と、この入
力用光導波路１３に連続して形成した第１のモード変換
手段１７と、この第１のモード変換手段１７に連続して
形成したモード結合手段４と、このモード結合手段４に
連続して形成した第２のモード変換手段５と、この第２
のモード変換手段５に連続して形成した出力用光導波路
６とを備えている。
す他の実施の形態を説明する。なお、図１に示した構成
と同じ部材は、同じ符号を付して説明を省略する。光フ
ィルタ１０は、シリコン基板などの基板２と、この基板
２の所定位置に形成した入力用光導波路１３と、この入
力用光導波路１３に連続して形成した第１のモード変換
手段１７と、この第１のモード変換手段１７に連続して
形成したモード結合手段４と、このモード結合手段４に
連続して形成した第２のモード変換手段５と、この第２
のモード変換手段５に連続して形成した出力用光導波路
６とを備えている。
【００３２】なお、第１および第２のモード変換手段１
７，５は、すでに図１、図５および図６で説明したモー
ド変換手段５と同等な構成である。また、入力用光導波
路１３は、第１ないし第３入力用光導波路１３ａ，１３
ｂ，１３ｃを備えている。この、入力用光導波路１３の
本数は、１本、２本あるいは４本以上であっても良く、
ここでは一例として３本の設定にしている。
７，５は、すでに図１、図５および図６で説明したモー
ド変換手段５と同等な構成である。また、入力用光導波
路１３は、第１ないし第３入力用光導波路１３ａ，１３
ｂ，１３ｃを備えている。この、入力用光導波路１３の
本数は、１本、２本あるいは４本以上であっても良く、
ここでは一例として３本の設定にしている。
【００３３】この光フィルタ１０は、入力側にモード変
換手段１７を設けているので、モード結合手段４に光導
波路の基底モードが入力されるように設定したり、ある
いは、モード結合手段４に光導波路の一次モードが入力
されるように設定したり、さらに、モード結合手段４に
基底モードおよび一次モードが入力されるように設定す
ることが可能となる。
換手段１７を設けているので、モード結合手段４に光導
波路の基底モードが入力されるように設定したり、ある
いは、モード結合手段４に光導波路の一次モードが入力
されるように設定したり、さらに、モード結合手段４に
基底モードおよび一次モードが入力されるように設定す
ることが可能となる。
【００３４】図７は、光フィルタ１０の動作例を示すも
のである。なお、ここでは説明のためにつぎのような光
信号の入力から出力までの動作を行うものとする。すな
わち、入力用光導波路１３の第１入力用光導波路１３ａ
（あるいは第２入力用光導波路１３ｂ）に入力された光
信号は、モード変換手段１７により光導波路の一次モー
ドとしてモード結合手段４に到ることとする。また、入
力用光導波路１３の第２入力用光導波路１３ｂに入力さ
れた光信号は、モード変換手段１７により光導波路の基
底モードとしてモード係合手段４に到るとする。そし
て、モード結合手段４を出力した光導波路の一次モード
の光信号は、モード変換手段５により出力用光導波路６
の第１および第３出力用光導波路６ａ，６ｃに導かれる
ものとする。また、モード結合手段４を出力した光導波
路の基底モードの光信号は、出力用光導波路６の第２出
力用光導波路６ｂに導かれるものとする。
のである。なお、ここでは説明のためにつぎのような光
信号の入力から出力までの動作を行うものとする。すな
わち、入力用光導波路１３の第１入力用光導波路１３ａ
（あるいは第２入力用光導波路１３ｂ）に入力された光
信号は、モード変換手段１７により光導波路の一次モー
ドとしてモード結合手段４に到ることとする。また、入
力用光導波路１３の第２入力用光導波路１３ｂに入力さ
れた光信号は、モード変換手段１７により光導波路の基
底モードとしてモード係合手段４に到るとする。そし
て、モード結合手段４を出力した光導波路の一次モード
の光信号は、モード変換手段５により出力用光導波路６
の第１および第３出力用光導波路６ａ，６ｃに導かれる
ものとする。また、モード結合手段４を出力した光導波
路の基底モードの光信号は、出力用光導波路６の第２出
力用光導波路６ｂに導かれるものとする。
【００３５】いま、図２および図７に示すように、第１
入力用光導波路１３ａおよび第２入力用光導波路１３ｂ
より、複数の波長成分を有する光信号１および光信号２
をそれぞれ入力すると、モード変換手段１７で光信号１
および光信号２はそれぞれ光導波路の一次モードおよび
基底モードに変換されてモード結合手段４へと導かれ
る。ここで、モード結合手段４では、周期的に基底モー
ドと一次モードの結合が生じるように設定されているの
で、特定の波長成分だけが共鳴的にモード結合して、光
信号１と光信号２の間で交換される。そして、特定の波
長成分だけが交換された光信号１および光信号２は、モ
ード変換手段５により変換されて、光信号１は第１出力
用光導波路６ａ（および第３出力用光導波路６ｃ）よ
り、また、光信号２は第２出力用光導波路６ｂより取り
出される。したがって、このような光フィルタ１０の構
成により、例えば、波長多重された光信号の波長チャネ
ルを入れ替えることなども可能となる。
入力用光導波路１３ａおよび第２入力用光導波路１３ｂ
より、複数の波長成分を有する光信号１および光信号２
をそれぞれ入力すると、モード変換手段１７で光信号１
および光信号２はそれぞれ光導波路の一次モードおよび
基底モードに変換されてモード結合手段４へと導かれ
る。ここで、モード結合手段４では、周期的に基底モー
ドと一次モードの結合が生じるように設定されているの
で、特定の波長成分だけが共鳴的にモード結合して、光
信号１と光信号２の間で交換される。そして、特定の波
長成分だけが交換された光信号１および光信号２は、モ
ード変換手段５により変換されて、光信号１は第１出力
用光導波路６ａ（および第３出力用光導波路６ｃ）よ
り、また、光信号２は第２出力用光導波路６ｂより取り
出される。したがって、このような光フィルタ１０の構
成により、例えば、波長多重された光信号の波長チャネ
ルを入れ替えることなども可能となる。
【００３６】
【実施例】つぎに、第２の実施の形態で示した光フィル
タを、石英系光導波路を用いて実際に形成した場合につ
いて説明する。まず、シリコン基板上に火炎堆積法によ
りＳｉＯ2下部クラッド層を堆積し、つづいてＧｅＯ2を
ドーパントとして添加したＳｉＯ2ガラスのコア層を堆
積した後に、電気炉で透明ガラス化した。つぎに、コア
層をエッチングしてコア部を作成した。最後にＳｉＯ2
上部クラッド層を堆積し、再度電気炉で透明ガラス化し
た。ここで、光導波路の比屈折率は、１．５％、コア厚
は４．６μｍとした。
タを、石英系光導波路を用いて実際に形成した場合につ
いて説明する。まず、シリコン基板上に火炎堆積法によ
りＳｉＯ2下部クラッド層を堆積し、つづいてＧｅＯ2を
ドーパントとして添加したＳｉＯ2ガラスのコア層を堆
積した後に、電気炉で透明ガラス化した。つぎに、コア
層をエッチングしてコア部を作成した。最後にＳｉＯ2
上部クラッド層を堆積し、再度電気炉で透明ガラス化し
た。ここで、光導波路の比屈折率は、１．５％、コア厚
は４．６μｍとした。
【００３７】なお、作成した回路ではモード変換手段と
して、図６に示した多モード干渉光カプラを用いた。こ
こで、モード変換特性を得るために多モード干渉光導波
路の幅を３４μｍ、長さを１２４７．２μｍとした。さ
らに、モード結合手段は、光導波路を光の伝搬方向に対
して垂直に交互にずらしてモード入れ換え部を形成し
た。このモード入れ換え部のずれ量は、０．１μｍと
し、隣り合うモード入れ換え部（接続点）の間隔Ｗ（図
３（ａ）参照）は、１３６．９μｍとした。また、モー
ド入れ換え部の数は、６０箇所とした。
して、図６に示した多モード干渉光カプラを用いた。こ
こで、モード変換特性を得るために多モード干渉光導波
路の幅を３４μｍ、長さを１２４７．２μｍとした。さ
らに、モード結合手段は、光導波路を光の伝搬方向に対
して垂直に交互にずらしてモード入れ換え部を形成し
た。このモード入れ換え部のずれ量は、０．１μｍと
し、隣り合うモード入れ換え部（接続点）の間隔Ｗ（図
３（ａ）参照）は、１３６．９μｍとした。また、モー
ド入れ換え部の数は、６０箇所とした。
【００３８】図８は、前記の手順で形成した光フィルタ
の入力用光導波路１３ｂ（図２参照）に光を入力したと
き、第１および第３出力用光導波路６ａ，６ｃおよび第
２出力用光導波路６ｂ（図２参照）での透過率の光波長
依存性を示している。図８に示すように、第２入力用光
導波路１３ｂに入力した光信号のうち、波長１５５０ｎ
ｍ付近の波長成分が選択的に出力用光導波路６ａ，６ｃ
より取り出されており、その他の波長成分は第２出力用
光導波路６ｂより取り出されていることが分かる。
の入力用光導波路１３ｂ（図２参照）に光を入力したと
き、第１および第３出力用光導波路６ａ，６ｃおよび第
２出力用光導波路６ｂ（図２参照）での透過率の光波長
依存性を示している。図８に示すように、第２入力用光
導波路１３ｂに入力した光信号のうち、波長１５５０ｎ
ｍ付近の波長成分が選択的に出力用光導波路６ａ，６ｃ
より取り出されており、その他の波長成分は第２出力用
光導波路６ｂより取り出されていることが分かる。
【００３９】また、図９は、前記の光フィルタの構成
で、モード結合手段のモード入れ換え部のずれ量Ｄ（図
３（ａ）参照）を、中央部では大きくなるように設定し
た（例えば図３（ｂ）の構成）ときのフィルタ特性であ
る。図９に示すように、その曲線は、入力用光導波路１
３ｂに光を入力したとき、第１および第３出力用光導波
路６ａ，６ｃおよび第２出力用光導波路６ｂ（図２参
照）での透過率を示す光波長依存性である。
で、モード結合手段のモード入れ換え部のずれ量Ｄ（図
３（ａ）参照）を、中央部では大きくなるように設定し
た（例えば図３（ｂ）の構成）ときのフィルタ特性であ
る。図９に示すように、その曲線は、入力用光導波路１
３ｂに光を入力したとき、第１および第３出力用光導波
路６ａ，６ｃおよび第２出力用光導波路６ｂ（図２参
照）での透過率を示す光波長依存性である。
【００４０】なお、モード結合手段のモード入れ換え部
のずれ量を示すプロファイルは、結合率がいわゆるハニ
ング窓関数となるように設定した。そして、ここでの最
大ずれ量Ｄ（図３（ａ）参照）は、０．２μｍとなるよ
うに設定している。図９より、出力用光導波路６ａ，６
ｃより取り出される波長成分は、スペクトルのサイドロ
ーブが抑制されていることが分かる。
のずれ量を示すプロファイルは、結合率がいわゆるハニ
ング窓関数となるように設定した。そして、ここでの最
大ずれ量Ｄ（図３（ａ）参照）は、０．２μｍとなるよ
うに設定している。図９より、出力用光導波路６ａ，６
ｃより取り出される波長成分は、スペクトルのサイドロ
ーブが抑制されていることが分かる。
【００４１】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成しているた
め以下の優れた効果を奏する。 （１）光フィルタは、光導波路の基底モードと一次モー
ドの周期的結合を用いて、所望の波長性分を選択的に取
捨する安定性のあるフィルタ特性を実現することができ
る。また、光フィルタは、光導波路の基底モードと一次
モードの周期的結合を行う場合に、光導波路の光の伝搬
方向に対して垂直なずれを用いているために、精密なフ
ィルタ特性を設計することができる。そして、光フィル
タは、時間経過および環境変化に対して安定したモード
変換手段を備える構成を実現できる。
め以下の優れた効果を奏する。 （１）光フィルタは、光導波路の基底モードと一次モー
ドの周期的結合を用いて、所望の波長性分を選択的に取
捨する安定性のあるフィルタ特性を実現することができ
る。また、光フィルタは、光導波路の基底モードと一次
モードの周期的結合を行う場合に、光導波路の光の伝搬
方向に対して垂直なずれを用いているために、精密なフ
ィルタ特性を設計することができる。そして、光フィル
タは、時間経過および環境変化に対して安定したモード
変換手段を備える構成を実現できる。
【００４２】（２）光フィルタは、入力側にモード変換
手段１７を設けているので、モード結合手段に、光導波
路の基底モードが入力されるように、あるいは、光導波
路の一次モードが入力されるように、さらに、基底モー
ドおよび一次モードの両者が入力されるように設定する
ことが可能となる。そのため、光フィルタは、波長多重
された光信号の波長チャネルを入れ替えることなどがで
きる。
手段１７を設けているので、モード結合手段に、光導波
路の基底モードが入力されるように、あるいは、光導波
路の一次モードが入力されるように、さらに、基底モー
ドおよび一次モードの両者が入力されるように設定する
ことが可能となる。そのため、光フィルタは、波長多重
された光信号の波長チャネルを入れ替えることなどがで
きる。
【００４３】（３）光フィルタは、モード結合手段の中
央部と端部でそのモード結合率を変える構成とすること
で、サイドローブの低減できる構成とすることが可能と
なる。
央部と端部でそのモード結合率を変える構成とすること
で、サイドローブの低減できる構成とすることが可能と
なる。
【００４４】（４）光フィルタは、そのモード変換手段
を、曲がり光導波路を用いることで、簡単な構成により
光信号のモードを選択する構成を実現することができ
る。また、そのモード変換手段を、多モード干渉光カプ
ラを用いることで、波長多重された光信号の波長チャネ
ルを入れ換えることなども可能となる。さらに、光フィ
ルタの光導波路を、石英系光導波路を用いることで、安
定で高精度な光導波路を実現することが可能となる。
を、曲がり光導波路を用いることで、簡単な構成により
光信号のモードを選択する構成を実現することができ
る。また、そのモード変換手段を、多モード干渉光カプ
ラを用いることで、波長多重された光信号の波長チャネ
ルを入れ換えることなども可能となる。さらに、光フィ
ルタの光導波路を、石英系光導波路を用いることで、安
定で高精度な光導波路を実現することが可能となる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す光フィルタ
を表す模式図である。
を表す模式図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態を示す光フィルタ
を表す模式図である。
を表す模式図である。
【図３】 本発明のモード結合手段の構成を示す腰部の
模式図、
模式図、
【図４】 （ａ）はモード結合手段の他の構成を示す模
式図、（ｂ）は、本発明のモード結合手段の他の構成を
示す模式図である。
式図、（ｂ）は、本発明のモード結合手段の他の構成を
示す模式図である。
【図５】 本発明の曲がり光導波路によるモード変換手
段を示す模式図である。
段を示す模式図である。
【図６】 本発明の多モード干渉光カプラによるモード
変換手段を示す模式図である。
変換手段を示す模式図である。
【図７】 本発明の第２の実施の形態を示す光フィルタ
の動作を示す原理図である。
の動作を示す原理図である。
【図８】 本発明の第２の実施の形態を示す光フィルタ
のフィルタ特性を表すグラフ図である。
のフィルタ特性を表すグラフ図である。
【図９】 本発明の第２の実施の形態を示す光フィルタ
で図３（ｂ）の構成のモード結合手段としたときのフィ
ルタ特性を表すグラフ図である。
で図３（ｂ）の構成のモード結合手段としたときのフィ
ルタ特性を表すグラフ図である。
【図１０】 従来の光フィルタを示す模式図である。
１，１０ 光フィルタ ２ 基板 ３，１３ 入力用光導波路 ４ モード結合手段（第２のモード結
合手段） ５ モード変換手段 ５ａ 入力ポート ５ｂ1 曲がり光導波路 ５ｂ2 多モード干渉光導波路 ５ｃ 出力ポート ５ｃ1 第１出力ポート ５ｃ2 第２出力ポート ５ｃ3 第３出力ポート ６，１３ 出力用光導波路 ６ａ 第１出力用光導波路 ６ｂ 第２出力用光導波路 ６ｃ 第３出力用光導波路 １３ａ 第１入力用光導波路 １３ｂ 第２入力用光導波路 １３ｃ 第３入力用光導波路
合手段） ５ モード変換手段 ５ａ 入力ポート ５ｂ1 曲がり光導波路 ５ｂ2 多モード干渉光導波路 ５ｃ 出力ポート ５ｃ1 第１出力ポート ５ｃ2 第２出力ポート ５ｃ3 第３出力ポート ６，１３ 出力用光導波路 ６ａ 第１出力用光導波路 ６ｂ 第２出力用光導波路 ６ｃ 第３出力用光導波路 １３ａ 第１入力用光導波路 １３ｂ 第２入力用光導波路 １３ｃ 第３入力用光導波路
フロントページの続き (72)発明者 日比野 善典 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 岡本 勝就 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA11 KA12 LA18 LA21 MA05 PA05 PA14 PA24 QA02 RA08 TA05 TA13 TA43
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に形成された入力用光導波路と、
モード結合手段と、モード変換手段と、出力用光導波路
とがこの順に結合された光フィルタであって、 前記モード結合手段は、光導波路を一箇所以上で、光の
伝搬方向に対して直交する方向にずらして構成すること
を特徴とする光フィルタ。 - 【請求項２】 基板上に形成された入力用光導波路と、
第１のモード変換手段と、モード結合手段と、第２のモ
ード変換手段と、出力用光導波路がこの順に結合された
光フィルタであって、 前記モード結合手段は、光導波路を一箇所以上で、光の
伝搬方向に対して直交する方向にずらして構成すること
を特徴とする光フィルタ。 - 【請求項３】 前記モード変換手段が曲がり光導波路で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の光フィ
ルタ。 - 【請求項４】 前記モード変換手段が多モード干渉光カ
プラであることを特徴とする請求項１または２に記載の
光フィルタ。 - 【請求項５】 前記モード結合手段におけるモード結合
率が、そのモード結合手段の端部では低く、かつ、中央
部では高く設定されていることを特徴とする請求項１な
いし４のいずれか一項に記載の光フィルタ。 - 【請求項６】 前記入力用光導波路から出力用光導波路
まで光を伝搬する光導波路が石英系光導波路であること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の
光フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000003104A JP3605336B2 (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 光フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000003104A JP3605336B2 (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 光フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001194542A true JP2001194542A (ja) | 2001-07-19 |
| JP3605336B2 JP3605336B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=18532098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000003104A Expired - Fee Related JP3605336B2 (ja) | 2000-01-12 | 2000-01-12 | 光フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3605336B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100428073B1 (ko) * | 2002-03-18 | 2004-04-28 | 학교법인연세대학교 | 고차모드를 이용한 광동조 마이크로웨이브 필터 |
| JP2010026302A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光波長合分波回路 |
-
2000
- 2000-01-12 JP JP2000003104A patent/JP3605336B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100428073B1 (ko) * | 2002-03-18 | 2004-04-28 | 학교법인연세대학교 | 고차모드를 이용한 광동조 마이크로웨이브 필터 |
| JP2010026302A (ja) * | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光波長合分波回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3605336B2 (ja) | 2004-12-22 |
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