JP2001264709A - 光位相シフタ並びにこれを用いた光フィルタ及び光スイッチ - Google Patents
光位相シフタ並びにこれを用いた光フィルタ及び光スイッチInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数のチャネル導波路に正確に等差数列的な
光路長差を与えることができ、かつ低電圧駆動が可能な
光位相シフタ並びにこれを用いた光フィルタ及び光スイ
ッチを提供すること。 【解決手段】 複数のチャネル導波路上に設けるヒータ
を、長さが隣接するチャネル導波路に対応するもの同士
の間で隣接する一方向に向かって減少または増加し、各
チャネル導波路上に沿って略三角形状に配置される複数
の加熱ヒータ部２１と、隣接する加熱ヒータ部２１の一
端同士を１つ置きに接続し、該一端同士で接続されない
隣接する加熱ヒータ部２１の他端同士を接続する複数の
接続ヒータ部２２とで構成することにより、１つのチャ
ネル導波路上の鋭角部分Ａと鈍角部分Ｂとを同数とし、
各チャネル導波路に正確に等差数列的な光路長差を与え
る。
光路長差を与えることができ、かつ低電圧駆動が可能な
光位相シフタ並びにこれを用いた光フィルタ及び光スイ
ッチを提供すること。 【解決手段】 複数のチャネル導波路上に設けるヒータ
を、長さが隣接するチャネル導波路に対応するもの同士
の間で隣接する一方向に向かって減少または増加し、各
チャネル導波路上に沿って略三角形状に配置される複数
の加熱ヒータ部２１と、隣接する加熱ヒータ部２１の一
端同士を１つ置きに接続し、該一端同士で接続されない
隣接する加熱ヒータ部２１の他端同士を接続する複数の
接続ヒータ部２２とで構成することにより、１つのチャ
ネル導波路上の鋭角部分Ａと鈍角部分Ｂとを同数とし、
各チャネル導波路に正確に等差数列的な光路長差を与え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光信号処
理において用いられる光位相シフタ並びにこれを用いた
光フィルタ及び光スイッチに関するものである。
理において用いられる光位相シフタ並びにこれを用いた
光フィルタ及び光スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】波長多重（ＷＤＭ）通信システムは、光
伝送路の伝送可能な波長帯域内に波長の異なる複数の光
信号を多重させることで、伝送容量の増大を図った光通
信システムである。このシステムにおいては、光路切替
のスイッチング機能とともに、波長多重信号から特定の
波長の光信号を分離したり合波したりする機能が基本的
に重要である。
伝送路の伝送可能な波長帯域内に波長の異なる複数の光
信号を多重させることで、伝送容量の増大を図った光通
信システムである。このシステムにおいては、光路切替
のスイッチング機能とともに、波長多重信号から特定の
波長の光信号を分離したり合波したりする機能が基本的
に重要である。
【０００３】ＷＤＭ通信システムの中で波長多重信号か
ら任意の１つの波長の光信号を取り出す用途には、波長
可変光フィルタが用いられる。波長可変光フィルタとし
ては、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）の透過中心波長を、
光導波路の熱光学（ＴＯ）効果を利用して可変とするＡ
ＷＧ型熱光学波長可変光フィルタが、低損失でクロスト
ークが小さい特長を持つため注目されている。
ら任意の１つの波長の光信号を取り出す用途には、波長
可変光フィルタが用いられる。波長可変光フィルタとし
ては、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）の透過中心波長を、
光導波路の熱光学（ＴＯ）効果を利用して可変とするＡ
ＷＧ型熱光学波長可変光フィルタが、低損失でクロスト
ークが小さい特長を持つため注目されている。
【０００４】発明者らは、ポリマ光導波路によるＡＷＧ
のチップの温度を変化させることで９ｎｍの透過波長可
変範囲を得ている（Ｓ．Ｔｏｙｏｄａ ｅｔ ａｌ．”
Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
ｌｏｗ−ｃｒｏｓｓｔａｌｋｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ＡＷ
Ｇ−ｂａｓｅｄ ｔｕｎａｂｌｅ ｆｉｌｔｅｒｏｐｅ
ｒａｔｉｎｇ ａｒｏｕｎｄ １．５５μｍ”，ＩＥＥ
Ｅ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１
１（９），ｐｐ．１１４１−１１４３，１９９９参
照）。
のチップの温度を変化させることで９ｎｍの透過波長可
変範囲を得ている（Ｓ．Ｔｏｙｏｄａ ｅｔ ａｌ．”
Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ
ｌｏｗ−ｃｒｏｓｓｔａｌｋｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ＡＷ
Ｇ−ｂａｓｅｄ ｔｕｎａｂｌｅ ｆｉｌｔｅｒｏｐｅ
ｒａｔｉｎｇ ａｒｏｕｎｄ １．５５μｍ”，ＩＥＥ
Ｅ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１
１（９），ｐｐ．１１４１−１１４３，１９９９参
照）。
【０００５】さらに、可変波長範囲を広げ、応答速度を
早くするために、ＡＷＧのチャネル導波路アレイに光位
相シフタを設けることが提案されている（特開平５−３
２３２４６号公報参照）。
早くするために、ＡＷＧのチャネル導波路アレイに光位
相シフタを設けることが提案されている（特開平５−３
２３２４６号公報参照）。
【０００６】図１は前述した光位相シフタ付きＡＷＧ型
波長可変光フィルタを示すもので、図中、１は入力ポー
ト導波路、２は出力ポート導波路、３は光路長が互いに
異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路ア
レイ、４は入力ポート導波路１とチャネル導波路アレイ
３とを結ぶ第１の扇形スラブ導波路、５は出力ポート導
波路２とチャネル導波路アレイ３とを結ぶ第２の扇形ス
ラブ導波路、６は光位相シフタの形成部である。
波長可変光フィルタを示すもので、図中、１は入力ポー
ト導波路、２は出力ポート導波路、３は光路長が互いに
異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路ア
レイ、４は入力ポート導波路１とチャネル導波路アレイ
３とを結ぶ第１の扇形スラブ導波路、５は出力ポート導
波路２とチャネル導波路アレイ３とを結ぶ第２の扇形ス
ラブ導波路、６は光位相シフタの形成部である。
【０００７】光位相シフタは、図２に示すように、チャ
ネル導波路アレイ３と、該チャネル導波路アレイ３上に
形成されたジグザグ形状のストリップ状薄膜ヒータ７と
からなっている。
ネル導波路アレイ３と、該チャネル導波路アレイ３上に
形成されたジグザグ形状のストリップ状薄膜ヒータ７と
からなっている。
【０００８】ここで、ヒータ加熱による温度上昇をΔ
Ｔ、チャネル導波路アレイの等価屈折率をｎa、チャネ
ル導波路アレイ中の隣接する２つのチャネル導波路上の
ヒータ長の差をΔＬh、回折次数をｍとすると、透過中
心波長の変化Δλ0は、 Δλ0＝（ΔＬh／ｍ）（ｄｎa／ｄＴ）ΔＴ ……（１） となる。
Ｔ、チャネル導波路アレイの等価屈折率をｎa、チャネ
ル導波路アレイ中の隣接する２つのチャネル導波路上の
ヒータ長の差をΔＬh、回折次数をｍとすると、透過中
心波長の変化Δλ0は、 Δλ0＝（ΔＬh／ｍ）（ｄｎa／ｄＴ）ΔＴ ……（１） となる。
【０００９】設計上ΔＬhを大きくすることでより小さ
い温度変化、即ち少ないヒータ電力で同じ可変波長範囲
が得られる。さらに、図３に示すように、逆符号の位相
差を生じさせる薄膜ヒータ８，９を組み合わせて、両ヒ
ータを切り替えることによる波長可変帯域の拡大が提案
されている。
い温度変化、即ち少ないヒータ電力で同じ可変波長範囲
が得られる。さらに、図３に示すように、逆符号の位相
差を生じさせる薄膜ヒータ８，９を組み合わせて、両ヒ
ータを切り替えることによる波長可変帯域の拡大が提案
されている。
【００１０】図３の構造において、チャネル導波路アレ
イ中の各チャネル導波路と重なるヒータの長さを等差数
列になるよう設計しても、ヒータが鋭角的に曲がる鋭角
部分Ａと鈍角的に曲がる鋭角部分Ｂとが位相差付与にお
いて等価な構造をなさないため、目的の光路長差は得ら
れない。たとえ、熱拡散の計算等から偏差を補正して
も、光導波路の厚みが変更となれば補正量が変わるの
で、ヒータも設計し直す必要が生じる問題がある。
イ中の各チャネル導波路と重なるヒータの長さを等差数
列になるよう設計しても、ヒータが鋭角的に曲がる鋭角
部分Ａと鈍角的に曲がる鋭角部分Ｂとが位相差付与にお
いて等価な構造をなさないため、目的の光路長差は得ら
れない。たとえ、熱拡散の計算等から偏差を補正して
も、光導波路の厚みが変更となれば補正量が変わるの
で、ヒータも設計し直す必要が生じる問題がある。
【００１１】一方、ＷＤＭ通信システムのクロスコネク
トやアドドロップマルチプレクサには、光路切替用の光
スイッチが必要となる。この用途には、可動部分が無
く、挿入損失が低く、小型で集積化が容易な光導波路型
熱光学光スイッチが有望視されている。小型の１×Ｎ熱
光学光スイッチとしてアレイ導波路型光スイッチが提案
されている。
トやアドドロップマルチプレクサには、光路切替用の光
スイッチが必要となる。この用途には、可動部分が無
く、挿入損失が低く、小型で集積化が容易な光導波路型
熱光学光スイッチが有望視されている。小型の１×Ｎ熱
光学光スイッチとしてアレイ導波路型光スイッチが提案
されている。
【００１２】図４は光位相シフタ付きアレイ導波路型光
スイッチを示すもので、図中、１１は共通ポート導波
路、１２は分岐ポート導波路、１３は光路長が互いに等
しい複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレ
イ、１４は共通ポート導波路１１とチャネル導波路アレ
イ１３とを結ぶ第１の扇形スラブ導波路、１５は分岐ポ
ート導波路１２とチャネル導波路アレイ１３とを結ぶ第
２の扇形スラブ導波路、１６は光位相シフタの形成部で
ある。
スイッチを示すもので、図中、１１は共通ポート導波
路、１２は分岐ポート導波路、１３は光路長が互いに等
しい複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレ
イ、１４は共通ポート導波路１１とチャネル導波路アレ
イ１３とを結ぶ第１の扇形スラブ導波路、１５は分岐ポ
ート導波路１２とチャネル導波路アレイ１３とを結ぶ第
２の扇形スラブ導波路、１６は光位相シフタの形成部で
ある。
【００１３】前記構成において、共通ポート導波路１１
に入力された信号光は、第１のスラブ扇形導波路１４を
経てチャネル導波路アレイ１３の各導波路に分配され
る。チャネル導波路アレイ１３の各導波路が光路長差を
持たないために、信号光は第２の扇形スラブ導波路１５
を経て複数の分岐ポート導波路１２の中央の導波路へ集
光する。この際、光位相シフタを動作させると集光位置
が移動し、信号光が出力する分岐ポート導波路を選択す
ることができる。
に入力された信号光は、第１のスラブ扇形導波路１４を
経てチャネル導波路アレイ１３の各導波路に分配され
る。チャネル導波路アレイ１３の各導波路が光路長差を
持たないために、信号光は第２の扇形スラブ導波路１５
を経て複数の分岐ポート導波路１２の中央の導波路へ集
光する。この際、光位相シフタを動作させると集光位置
が移動し、信号光が出力する分岐ポート導波路を選択す
ることができる。
【００１４】ここでも、図３に示した構造の光位相シフ
タが用いられるが、光スイッチの場合も、鋭角部分Ａと
鋭角部分Ｂとが等価でないために生じる特性の悪化の問
題は、前述した波長可変光フィルタの場合と同様であ
る。
タが用いられるが、光スイッチの場合も、鋭角部分Ａと
鋭角部分Ｂとが等価でないために生じる特性の悪化の問
題は、前述した波長可変光フィルタの場合と同様であ
る。
【００１５】鋭角部分Ａと鋭角部分Ｂとが等価でないた
めに生じる特性の悪化の問題を解決するため、図５に示
すように、チャネル導波路アレイ１３の各チャネル導波
路上を往復するレイアウト構造の薄膜ヒータ１７を用い
た方式が提案されている。
めに生じる特性の悪化の問題を解決するため、図５に示
すように、チャネル導波路アレイ１３の各チャネル導波
路上を往復するレイアウト構造の薄膜ヒータ１７を用い
た方式が提案されている。
【００１６】一般に、チャネル導波路アレイは、２０μ
ｍ程度の間隔を隔てて配置された１００本程度の光導波
路で構成される。ここで、ΔＬhを１００μｍとする
と、ヒータ総延長は５００ｍｍにもなる。幅１５μｍ、
厚さ１μｍの金薄膜ヒータを用いると、ヒータ抵抗は約
８００Ωに達する。１Ｗ程度の加熱電力でも約３０Ｖの
駆動電圧となり、駆動電圧が高いために使い難いという
問題があった。図５に示すようなレイアウトのヒータの
幅は、光導波路同士の間隔の半分以上には広げることは
できないため、印加電圧を低下させるには限界があっ
た。
ｍ程度の間隔を隔てて配置された１００本程度の光導波
路で構成される。ここで、ΔＬhを１００μｍとする
と、ヒータ総延長は５００ｍｍにもなる。幅１５μｍ、
厚さ１μｍの金薄膜ヒータを用いると、ヒータ抵抗は約
８００Ωに達する。１Ｗ程度の加熱電力でも約３０Ｖの
駆動電圧となり、駆動電圧が高いために使い難いという
問題があった。図５に示すようなレイアウトのヒータの
幅は、光導波路同士の間隔の半分以上には広げることは
できないため、印加電圧を低下させるには限界があっ
た。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】クロストークの低いＡ
ＷＧ型波長可変光フィルタやアレイ導波路型光スイッチ
を実現するために、チャネル導波路アレイの各チャネル
導波路に正確に等差数列的な光路長差を与えられるヒー
タ構造、低電圧で駆動するヒータ抵抗を有するヒータ構
造の開発が必要である。
ＷＧ型波長可変光フィルタやアレイ導波路型光スイッチ
を実現するために、チャネル導波路アレイの各チャネル
導波路に正確に等差数列的な光路長差を与えられるヒー
タ構造、低電圧で駆動するヒータ抵抗を有するヒータ構
造の開発が必要である。
【００１８】本発明の目的は、複数のチャネル導波路に
正確に等差数列的な光路長差を与えることができ、かつ
低電圧駆動が可能な光位相シフタ並びにこれを用いた光
フィルタ及び光スイッチを提供することにある。
正確に等差数列的な光路長差を与えることができ、かつ
低電圧駆動が可能な光位相シフタ並びにこれを用いた光
フィルタ及び光スイッチを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の請求項１では、複数のチャネル導波路と、
該複数のチャネル導波路上に設けられたヒータとからな
る光位相シフタにおいて、ヒータは、複数のチャネル導
波路に沿ってそれぞれ設けられ、その長さが隣接するチ
ャネル導波路に対応するもの同士の間で隣接する一方向
に向かって減少または増加し、各チャネル導波路上に略
三角形状に配置される複数の加熱ヒータ部と、隣接する
加熱ヒータ部の一端同士を１つ置きに接続し、該一端同
士で接続されない隣接する加熱ヒータ部の他端同士を接
続する複数の接続ヒータ部とからなる第１のヒータと、
複数の加熱ヒータ部における長さの減少または増加する
方向が逆である点を除いて第１のヒータと同様な構成を
有し、第１のヒータに近接して設けられた第２のヒータ
とよりなる光位相シフタを提案する。
め、本発明の請求項１では、複数のチャネル導波路と、
該複数のチャネル導波路上に設けられたヒータとからな
る光位相シフタにおいて、ヒータは、複数のチャネル導
波路に沿ってそれぞれ設けられ、その長さが隣接するチ
ャネル導波路に対応するもの同士の間で隣接する一方向
に向かって減少または増加し、各チャネル導波路上に略
三角形状に配置される複数の加熱ヒータ部と、隣接する
加熱ヒータ部の一端同士を１つ置きに接続し、該一端同
士で接続されない隣接する加熱ヒータ部の他端同士を接
続する複数の接続ヒータ部とからなる第１のヒータと、
複数の加熱ヒータ部における長さの減少または増加する
方向が逆である点を除いて第１のヒータと同様な構成を
有し、第１のヒータに近接して設けられた第２のヒータ
とよりなる光位相シフタを提案する。
【００２０】また、本発明の請求項２では、第１または
第２のヒータのいずれか一方をその中央部においてチャ
ネル導波路と直交する方向に２分し、この際、切断され
た加熱ヒータ部のうち一端同士あるいは他端同士で接続
されていない隣接する加熱ヒータ部同士を接続するとと
もに、該接続部位が外側に位置するように前記２分され
たヒータを２分されないヒータの両側に配置した請求項
１記載の光位相シフタを提案する。
第２のヒータのいずれか一方をその中央部においてチャ
ネル導波路と直交する方向に２分し、この際、切断され
た加熱ヒータ部のうち一端同士あるいは他端同士で接続
されていない隣接する加熱ヒータ部同士を接続するとと
もに、該接続部位が外側に位置するように前記２分され
たヒータを２分されないヒータの両側に配置した請求項
１記載の光位相シフタを提案する。
【００２１】図６に前述した本発明の請求項２に対応す
る光位相シフタの構造を示す。図中、２０は第１のヒー
タ、３０は第２のヒータ、Ｅ１，Ｅ２はヒータ加熱用電
源である。
る光位相シフタの構造を示す。図中、２０は第１のヒー
タ、３０は第２のヒータ、Ｅ１，Ｅ２はヒータ加熱用電
源である。
【００２２】第１のヒータ２０は、チャネル導波路アレ
イ３を構成する複数のチャネル導波路に沿ってそれぞれ
設けられ、その長さが隣接するチャネル導波路に対応す
るもの同士の間で隣接する一方向に向かって減少または
増加（ここでは図面下方に向かって減少）し、各チャネ
ル導波路上に略三角形状に配置される複数の加熱ヒータ
部２１と、隣接する加熱ヒータ部２１の一端同士を１つ
置きに接続し、該一端同士で接続されない隣接する加熱
ヒータ部２１の他端同士を接続する複数の接続ヒータ部
２２とからなっている。
イ３を構成する複数のチャネル導波路に沿ってそれぞれ
設けられ、その長さが隣接するチャネル導波路に対応す
るもの同士の間で隣接する一方向に向かって減少または
増加（ここでは図面下方に向かって減少）し、各チャネ
ル導波路上に略三角形状に配置される複数の加熱ヒータ
部２１と、隣接する加熱ヒータ部２１の一端同士を１つ
置きに接続し、該一端同士で接続されない隣接する加熱
ヒータ部２１の他端同士を接続する複数の接続ヒータ部
２２とからなっている。
【００２３】また、第２のヒータ３０は、長さの減少ま
たは増加する方向が逆（ここでは図面下方に向かって増
加）である点を除いて前記複数の加熱ヒータ部２１と同
様な複数の加熱ヒータ部３１と、前記複数の接続ヒータ
部２２と同様な複数の接続ヒータ部３２とからなってい
るが、ここではその中央部においてチャネル導波路アレ
イ３を構成するチャネル導波路と直交する方向に２分
し、この際、切断された加熱ヒータ部３１のうち一端同
士あるいは他端同士で接続されていない隣接する加熱ヒ
ータ部３１同士を接続するとともに、該接続部位が外側
に位置するように第１のヒータ２０の両側に配置してい
る。
たは増加する方向が逆（ここでは図面下方に向かって増
加）である点を除いて前記複数の加熱ヒータ部２１と同
様な複数の加熱ヒータ部３１と、前記複数の接続ヒータ
部２２と同様な複数の接続ヒータ部３２とからなってい
るが、ここではその中央部においてチャネル導波路アレ
イ３を構成するチャネル導波路と直交する方向に２分
し、この際、切断された加熱ヒータ部３１のうち一端同
士あるいは他端同士で接続されていない隣接する加熱ヒ
ータ部３１同士を接続するとともに、該接続部位が外側
に位置するように第１のヒータ２０の両側に配置してい
る。
【００２４】前記構成によれば、第１のヒータ２０及び
第２のヒータ３０とも、チャネル導波路アレイ３を構成
する各チャネル導波路においてヒータ折り返し領域の鋭
角部分Ａと鈍角部分Ｂとが同数となり、各チャネル導波
路は等価に加熱されることになり、位相誤差は生じな
い。また、各ヒータの幅は最大、隣接するチャネル導波
路間の幅程度まで大きくすることができる。
第２のヒータ３０とも、チャネル導波路アレイ３を構成
する各チャネル導波路においてヒータ折り返し領域の鋭
角部分Ａと鈍角部分Ｂとが同数となり、各チャネル導波
路は等価に加熱されることになり、位相誤差は生じな
い。また、各ヒータの幅は最大、隣接するチャネル導波
路間の幅程度まで大きくすることができる。
【００２５】なお、図６では第２のヒータ３０を２つに
分けて配置したが、１つのものとして、ちょうど第１の
ヒータ２０の上下を逆転させたような形状のものとして
配置しても良い（請求項１）。但し、この場合は、チャ
ネル導波路に沿う方向に対する第１及び第２のヒータを
合わせた全体の長さがより長くなる。
分けて配置したが、１つのものとして、ちょうど第１の
ヒータ２０の上下を逆転させたような形状のものとして
配置しても良い（請求項１）。但し、この場合は、チャ
ネル導波路に沿う方向に対する第１及び第２のヒータを
合わせた全体の長さがより長くなる。
【００２６】また、前記課題を解決するため、本発明の
請求項３では、複数のチャネル導波路と、該複数のチャ
ネル導波路上に設けられたヒータとからなる光位相シフ
タにおいて、ヒータは、複数のチャネル導波路と直交す
る方向にそれぞれ設けられ、その長さが隣接するもの同
士の間で隣接する一方向に向かって１つ置きに減少また
は増加し、その一端が任意のチャネル導波路に対して同
一の距離に配置される複数の加熱ヒータ部と、隣接する
長さが異なる加熱ヒータ部の一端同士を接続し、隣接す
る長さが同一の加熱ヒータ部の他端同士を接続する複数
の接続ヒータ部とからなる第１のヒータと、複数の加熱
ヒータ部における長さの減少または増加する方向が逆で
ある点を除いて第１のヒータと同様な構成を有し、第１
のヒータに近接して設けられた第２のヒータとよりなる
光位相シフタを提案する。
請求項３では、複数のチャネル導波路と、該複数のチャ
ネル導波路上に設けられたヒータとからなる光位相シフ
タにおいて、ヒータは、複数のチャネル導波路と直交す
る方向にそれぞれ設けられ、その長さが隣接するもの同
士の間で隣接する一方向に向かって１つ置きに減少また
は増加し、その一端が任意のチャネル導波路に対して同
一の距離に配置される複数の加熱ヒータ部と、隣接する
長さが異なる加熱ヒータ部の一端同士を接続し、隣接す
る長さが同一の加熱ヒータ部の他端同士を接続する複数
の接続ヒータ部とからなる第１のヒータと、複数の加熱
ヒータ部における長さの減少または増加する方向が逆で
ある点を除いて第１のヒータと同様な構成を有し、第１
のヒータに近接して設けられた第２のヒータとよりなる
光位相シフタを提案する。
【００２７】図７に前述した本発明の請求項３に対応す
る光位相シフタの構造を示す。図中、４０は第１のヒー
タ、５０は第２のヒータ、Ｅ１，Ｅ２はヒータ加熱用電
源である。
る光位相シフタの構造を示す。図中、４０は第１のヒー
タ、５０は第２のヒータ、Ｅ１，Ｅ２はヒータ加熱用電
源である。
【００２８】第１のヒータ４０は、チャネル導波路アレ
イ３を構成する複数のチャネル導波路と直交する方向に
それぞれ設けられ、その長さが隣接するもの同士の間で
隣接する一方向に向かって１つ置きに減少または増加
（ここでは図面右方に向かって増加）し、その一端が任
意のチャネル導波路に対して同一の距離に配置される複
数の加熱ヒータ部４１と、隣接する長さが異なる加熱ヒ
ータ部４１の一端同士を接続し、隣接する長さが同一の
加熱ヒータ部４１の他端同士を接続する複数の接続ヒー
タ部４２とからなっている。
イ３を構成する複数のチャネル導波路と直交する方向に
それぞれ設けられ、その長さが隣接するもの同士の間で
隣接する一方向に向かって１つ置きに減少または増加
（ここでは図面右方に向かって増加）し、その一端が任
意のチャネル導波路に対して同一の距離に配置される複
数の加熱ヒータ部４１と、隣接する長さが異なる加熱ヒ
ータ部４１の一端同士を接続し、隣接する長さが同一の
加熱ヒータ部４１の他端同士を接続する複数の接続ヒー
タ部４２とからなっている。
【００２９】また、第２のヒータ５０は、長さの減少ま
たは増加する方向が逆（ここでは図面右方に向かって減
少）である点を除いて前記複数の加熱ヒータ部４１と同
様な複数の加熱ヒータ部５１と、前記複数の接続ヒータ
部４２と同様な複数の接続ヒータ部５２とからなってい
る。
たは増加する方向が逆（ここでは図面右方に向かって減
少）である点を除いて前記複数の加熱ヒータ部４１と同
様な複数の加熱ヒータ部５１と、前記複数の接続ヒータ
部４２と同様な複数の接続ヒータ部５２とからなってい
る。
【００３０】前記構成によれば、第１のヒータ４０及び
第２のヒータ５０とも、チャネル導波路アレイ３を構成
する各チャネル導波路に対するヒータ折り返し領域の熱
的に非等価な部分がないため、各チャネル導波路は等価
に加熱されることになり、位相誤差は生じない。ここ
で、各チャネル導波路において、ヒータ直下の部分とヒ
ータが直上にない領域が存在するが、接続ヒータ部４
２，５２の長さを適当に調節すれば、熱拡散により、ヒ
ータ直下の部分とヒータが直上にない領域とを均一な温
度に保つことができる。また、各ヒータの幅は最大、隣
接するチャネル導波路間の２倍幅程度まで大きくするこ
とができる。
第２のヒータ５０とも、チャネル導波路アレイ３を構成
する各チャネル導波路に対するヒータ折り返し領域の熱
的に非等価な部分がないため、各チャネル導波路は等価
に加熱されることになり、位相誤差は生じない。ここ
で、各チャネル導波路において、ヒータ直下の部分とヒ
ータが直上にない領域が存在するが、接続ヒータ部４
２，５２の長さを適当に調節すれば、熱拡散により、ヒ
ータ直下の部分とヒータが直上にない領域とを均一な温
度に保つことができる。また、各ヒータの幅は最大、隣
接するチャネル導波路間の２倍幅程度まで大きくするこ
とができる。
【００３１】また、前記課題を解決するため、本発明の
請求項４では、チャネル導波路アレイ上に請求項１乃至
３いずれか記載の光位相シフタを構成するヒータを設け
たアレイ導波路格子型波長可変光フィルタを提案する。
請求項４では、チャネル導波路アレイ上に請求項１乃至
３いずれか記載の光位相シフタを構成するヒータを設け
たアレイ導波路格子型波長可変光フィルタを提案する。
【００３２】また、前記課題を解決するため、本発明の
請求項５では、チャネル導波路アレイ上に請求項１乃至
３いずれか記載の光位相シフタを構成するヒータを設け
たアレイ導波路型光スイッチを提案する。
請求項５では、チャネル導波路アレイ上に請求項１乃至
３いずれか記載の光位相シフタを構成するヒータを設け
たアレイ導波路型光スイッチを提案する。
【００３３】
【００３４】
【実施の形態１】図８は本発明の光位相シフタ付きＡＷ
Ｇ型波長可変光フィルタの実施の形態の一例、ここでは
図６に示した光位相シフタを応用した例を示すもので、
図中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって表す。
即ち、１は入力ポート導波路、２は出力ポート導波路、
３はチャネル導波路アレイ、４は第１の扇形スラブ導波
路、５は第２の扇形スラブ導波路、６１，６２は光位相
シフタの形成部である。
Ｇ型波長可変光フィルタの実施の形態の一例、ここでは
図６に示した光位相シフタを応用した例を示すもので、
図中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって表す。
即ち、１は入力ポート導波路、２は出力ポート導波路、
３はチャネル導波路アレイ、４は第１の扇形スラブ導波
路、５は第２の扇形スラブ導波路、６１，６２は光位相
シフタの形成部である。
【００３５】光位相シフタの形成部６１には図６に示し
たヒータ２０が設けられ、光位相シフタの形成部６２に
は図６に示したヒータ３０が設けられている。
たヒータ２０が設けられ、光位相シフタの形成部６２に
は図６に示したヒータ３０が設けられている。
【００３６】ここで、チャネル導波路アレイ３中の導波
路の本数は１２０本、チャネル導波路アレイ３中の各導
波路の間隔は２５μｍ、チャネル導波路アレイ３中の隣
接する導波路の長さの差は６２．４μｍ、回折次数は６
０、チャネル導波路アレイ３中の隣接する導波路におけ
るヒータの長さの差ΔＬhは１００μｍとした。
路の本数は１２０本、チャネル導波路アレイ３中の各導
波路の間隔は２５μｍ、チャネル導波路アレイ３中の隣
接する導波路の長さの差は６２．４μｍ、回折次数は６
０、チャネル導波路アレイ３中の隣接する導波路におけ
るヒータの長さの差ΔＬhは１００μｍとした。
【００３７】屈折率１．４９４の重水素化シリコーン樹
脂をコアに、屈折率１．４８５の重水素化シリコーン樹
脂をクラッドに用いて、上記設計の光導波路を作製し
た。シリコーン樹脂光導波路の作成方法は「熱光学デバ
イス」（特開平１０−３１９４４５号公報）記載の方法
に準じた。コア断面サイズは７μｍ×７μｍ、下層クラ
ッド厚、コア上の上部クラッド厚は、それぞれ２０μ
ｍ、１２μｍとした。導波路上に金薄膜をスパッタ法で
形成し、フォトリソグラフィ及びドライエッチング法を
用いて上記設計の幅１８μｍ、厚さ２μｍストリップ状
の薄膜ヒータを作製した。ヒータ抵抗は第１及び第２の
ヒータとも２４０Ωであった。
脂をコアに、屈折率１．４８５の重水素化シリコーン樹
脂をクラッドに用いて、上記設計の光導波路を作製し
た。シリコーン樹脂光導波路の作成方法は「熱光学デバ
イス」（特開平１０−３１９４４５号公報）記載の方法
に準じた。コア断面サイズは７μｍ×７μｍ、下層クラ
ッド厚、コア上の上部クラッド厚は、それぞれ２０μ
ｍ、１２μｍとした。導波路上に金薄膜をスパッタ法で
形成し、フォトリソグラフィ及びドライエッチング法を
用いて上記設計の幅１８μｍ、厚さ２μｍストリップ状
の薄膜ヒータを作製した。ヒータ抵抗は第１及び第２の
ヒータとも２４０Ωであった。
【００３８】波長１．５５μｍ帯のＡＳＥ広帯域光源及
び光スペクトルアナライザをそれぞれ入出力ポートに接
続してフィルタ特性を測定した。ヒータに電力を与えな
い場合の波長フィルタ特性は、透過中心波長１５５０ｎ
ｍ、挿入損失５．５ｄＢ、クロストーク−３２ｄＢ（１
５５０±０．８ｎｍ）であった。
び光スペクトルアナライザをそれぞれ入出力ポートに接
続してフィルタ特性を測定した。ヒータに電力を与えな
い場合の波長フィルタ特性は、透過中心波長１５５０ｎ
ｍ、挿入損失５．５ｄＢ、クロストーク−３２ｄＢ（１
５５０±０．８ｎｍ）であった。
【００３９】第１のヒータに加熱電力を与えた時、透過
中心波長は与えた電力に対して−８ｎｍ／Ｗの割合で変
化した。一方、第２のヒータに加熱電力を与えた時は、
８ｎｍ／Ｗの割合であった。加熱電力を０〜１．８Ｗに
設定することで、透過中心波長を１５３６〜１５６４ｎ
ｍの範囲で制御できることを確認した。また、透過中心
波長変化に伴う挿入損失及びクロストークの顕著な増加
は認められなかった。
中心波長は与えた電力に対して−８ｎｍ／Ｗの割合で変
化した。一方、第２のヒータに加熱電力を与えた時は、
８ｎｍ／Ｗの割合であった。加熱電力を０〜１．８Ｗに
設定することで、透過中心波長を１５３６〜１５６４ｎ
ｍの範囲で制御できることを確認した。また、透過中心
波長変化に伴う挿入損失及びクロストークの顕著な増加
は認められなかった。
【００４０】
【実施の形態２】図９は本発明の光位相シフタ付きＡＷ
Ｇ型波長可変光フィルタの実施の形態の他の例、ここで
は図７に示した光位相シフタを応用した例を示すもの
で、図中、６３，６４は光位相シフタの形成部であり、
光位相シフタの形成部６３には図７に示したヒータ４０
が設けられ、光位相シフタの形成部６４には図７に示し
たヒータ５０が設けられている。
Ｇ型波長可変光フィルタの実施の形態の他の例、ここで
は図７に示した光位相シフタを応用した例を示すもの
で、図中、６３，６４は光位相シフタの形成部であり、
光位相シフタの形成部６３には図７に示したヒータ４０
が設けられ、光位相シフタの形成部６４には図７に示し
たヒータ５０が設けられている。
【００４１】ここで、チャネル導波路アレイ３中の導波
路の本数は１２０本、チャネル導波路アレイ３中の各導
波路の間隔は２５μｍ、チャネル導波路アレイ３中の隣
接する導波路の長さの差は６２．４μｍ、回折次数は６
０、チャネル導波路アレイ３中の隣接する導波路におけ
るヒータの長さの差ΔＬhは１００μｍとした。
路の本数は１２０本、チャネル導波路アレイ３中の各導
波路の間隔は２５μｍ、チャネル導波路アレイ３中の隣
接する導波路の長さの差は６２．４μｍ、回折次数は６
０、チャネル導波路アレイ３中の隣接する導波路におけ
るヒータの長さの差ΔＬhは１００μｍとした。
【００４２】光導波路及びヒータの材料、構造、作製法
は実施の形態１と同様である。但し、ヒータ幅は４５μ
ｍとした。ヒータ抵抗は第１及び第２のヒータとも１２
０Ωであった。
は実施の形態１と同様である。但し、ヒータ幅は４５μ
ｍとした。ヒータ抵抗は第１及び第２のヒータとも１２
０Ωであった。
【００４３】波長１．５５μｍ帯のＡＳＥ広帯域光源及
び光スペクトルアナライザをそれぞれ入出力ポートに接
続してフィルタ特性を測定した。ヒータに電力を与えな
い場合の波長フィルタ特性は、透過中心波長１５５０ｎ
ｍ、挿入損失５．５ｄＢ、クロストーク−３２ｄＢ（１
５５０±０．８ｎｍ）であった。
び光スペクトルアナライザをそれぞれ入出力ポートに接
続してフィルタ特性を測定した。ヒータに電力を与えな
い場合の波長フィルタ特性は、透過中心波長１５５０ｎ
ｍ、挿入損失５．５ｄＢ、クロストーク−３２ｄＢ（１
５５０±０．８ｎｍ）であった。
【００４４】第１のヒータに加熱電力を与えた時、透過
中心波長は与えた電力に対して−８ｎｍ／Ｗの割合で変
化した。一方、第２のヒータに加熱電力を与えた時は、
８ｎｍ／Ｗの割合であった。加熱電力を０〜１．８Ｗに
設定することで、透過中心波長を１５３６〜１５６４ｎ
ｍの範囲で制御できることを確認した。また、透過中心
波長変化に伴う挿入損失及びクロストークの顕著な増加
は認められなかった。
中心波長は与えた電力に対して−８ｎｍ／Ｗの割合で変
化した。一方、第２のヒータに加熱電力を与えた時は、
８ｎｍ／Ｗの割合であった。加熱電力を０〜１．８Ｗに
設定することで、透過中心波長を１５３６〜１５６４ｎ
ｍの範囲で制御できることを確認した。また、透過中心
波長変化に伴う挿入損失及びクロストークの顕著な増加
は認められなかった。
【００４５】
【実施の形態３】図１０は本発明の光位相シフタ付きア
レイ導波路型光スイッチの実施の形態の一例、ここでは
図７に示した光位相シフタを応用した例を示すもので、
図中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって表す。
即ち、１１は共通ポート導波路、１２は分岐ポート導波
路、１３はチャネル導波路アレイ、１４は第１の扇形ス
ラブ導波路、１５は第２の扇形スラブ導波路、６５，６
６は光位相シフタの形成部である。
レイ導波路型光スイッチの実施の形態の一例、ここでは
図７に示した光位相シフタを応用した例を示すもので、
図中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって表す。
即ち、１１は共通ポート導波路、１２は分岐ポート導波
路、１３はチャネル導波路アレイ、１４は第１の扇形ス
ラブ導波路、１５は第２の扇形スラブ導波路、６５，６
６は光位相シフタの形成部である。
【００４６】光位相シフタの形成部６５には図７に示し
たヒータ４０が設けられ、光位相シフタの形成部６６に
は図７に示したヒータ５０が設けられている。
たヒータ４０が設けられ、光位相シフタの形成部６６に
は図７に示したヒータ５０が設けられている。
【００４７】ここで、チャネル導波路アレイ１３中の導
波路の本数は１２０本、チャネル導波路アレイ１３中の
各導波路の間隔は２０μｍ、チャネル導波路アレイ１３
中の隣接する導波路におけるヒータの長さの差ΔＬhは
８０μｍとした。分岐ポート導波路１２の本数は１６
本、スラブ導波路１４，１５の長さは６ｍｍとした。
波路の本数は１２０本、チャネル導波路アレイ１３中の
各導波路の間隔は２０μｍ、チャネル導波路アレイ１３
中の隣接する導波路におけるヒータの長さの差ΔＬhは
８０μｍとした。分岐ポート導波路１２の本数は１６
本、スラブ導波路１４，１５の長さは６ｍｍとした。
【００４８】各ヒータはそれぞれ５ブロックに分割し、
第１のヒータ同士及び第２のヒータ同士はそれぞれ並列
に外部結線した。光導波路及びヒータの材料、構造、作
製法は実施の形態１と同様である。但し、ヒータ幅は４
５μｍとした。ヒータ抵抗は第１及び第２のヒータとも
７０Ωであった。
第１のヒータ同士及び第２のヒータ同士はそれぞれ並列
に外部結線した。光導波路及びヒータの材料、構造、作
製法は実施の形態１と同様である。但し、ヒータ幅は４
５μｍとした。ヒータ抵抗は第１及び第２のヒータとも
７０Ωであった。
【００４９】波長１．５５μｍのＬＤ光源及び光パワー
メータをそれぞれ共通ポート、分岐ポートに接続してス
イッチ特性を測定した。第１または第２のヒータに０．
３〜５．０Ｗの加熱電力を与えたところ、１６本の分岐
ポートを順次透過状態とすることができた。全分岐ポー
ト中で、最大挿入損失は４．５ｄＢ、最大クロストーク
は−３８ｄＢであり、１×１６光スイッチとして働いて
いることが確認できた。
メータをそれぞれ共通ポート、分岐ポートに接続してス
イッチ特性を測定した。第１または第２のヒータに０．
３〜５．０Ｗの加熱電力を与えたところ、１６本の分岐
ポートを順次透過状態とすることができた。全分岐ポー
ト中で、最大挿入損失は４．５ｄＢ、最大クロストーク
は−３８ｄＢであり、１×１６光スイッチとして働いて
いることが確認できた。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低消費電力でクロストークの低い波長可変光フィルタや
１×Ｎ光スイッチを実現することができる。
低消費電力でクロストークの低い波長可変光フィルタや
１×Ｎ光スイッチを実現することができる。
【図１】光位相シフタ付きアレイ導波路格子型波長可変
光フィルタを示す平面図
光フィルタを示す平面図
【図２】従来の光位相シフタの一例を示す平面図
【図３】従来の光位相シフタの他の例を示す平面図
【図４】光位相シフタ付きアレイ導波路型光スイッチを
示す平面図
示す平面図
【図５】従来の光位相シフタのさらに他の例を示す平面
図
図
【図６】本発明の光位相シフタの一例を示す平面図
【図７】本発明の光位相シフタの他の例を示す平面図
【図８】本発明のアレイ導波路格子型波長可変光フィル
タの実施の形態の一例を示す平面図
タの実施の形態の一例を示す平面図
【図９】本発明のアレイ導波路格子型波長可変光フィル
タの実施の形態の他の例を示す平面図
タの実施の形態の他の例を示す平面図
【図１０】本発明のアレイ導波路型光スイッチの実施の
形態の一例を示す平面図
形態の一例を示す平面図
１：入力ポート導波路、２：出力ポート導波路、３，１
３：チャネル導波路アレイ、４，１４：第１の扇形スラ
ブ導波路、５，１５：第２の扇形スラブ導波路、１１：
共通ポート導波路、１２：分岐ポート導波路、２０，４
０：第１のヒータ、２１，３１，４１，５１：加熱ヒー
タ部、２２，３２，４２，５２：接続ヒータ部、３０，
５０：第２のヒータ、６１，６２，６３，６４，６５，
６６：光位相シフタの形成部、Ａ：鋭角部分、Ｂ：鈍角
部分、Ｅ１，Ｅ２：ヒータ加熱用電源。
３：チャネル導波路アレイ、４，１４：第１の扇形スラ
ブ導波路、５，１５：第２の扇形スラブ導波路、１１：
共通ポート導波路、１２：分岐ポート導波路、２０，４
０：第１のヒータ、２１，３１，４１，５１：加熱ヒー
タ部、２２，３２，４２，５２：接続ヒータ部、３０，
５０：第２のヒータ、６１，６２，６３，６４，６５，
６６：光位相シフタの形成部、Ａ：鋭角部分、Ｂ：鈍角
部分、Ｅ１，Ｅ２：ヒータ加熱用電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗原 隆 東京都千代田区大手町２丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 丸野 透 東京都千代田区大手町２丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 KA12 KA13 LA18 NA01 RA08 TA00 2H079 AA06 BA03 CA05 CA07 DA07 EA02 EA03 EB27 GA04 HA12 2K002 AA02 AB01 AB02 AB05 BA13 CA06 DA05 DA06 GA07 HA11
Claims (5)
- 【請求項１】 複数のチャネル導波路と、該複数のチャ
ネル導波路上に設けられたヒータとからなる光位相シフ
タにおいて、 ヒータは、 複数のチャネル導波路に沿ってそれぞれ設けられ、その
長さが隣接するチャネル導波路に対応するもの同士の間
で隣接する一方向に向かって減少または増加し、各チャ
ネル導波路上に略三角形状に配置される複数の加熱ヒー
タ部と、隣接する加熱ヒータ部の一端同士を１つ置きに
接続し、該一端同士で接続されない隣接する加熱ヒータ
部の他端同士を接続する複数の接続ヒータ部とからなる
第１のヒータと、 複数の加熱ヒータ部における長さの減少または増加する
方向が逆である点を除いて第１のヒータと同様な構成を
有し、第１のヒータに近接して設けられた第２のヒータ
とよりなることを特徴とする光位相シフタ。 - 【請求項２】 第１または第２のヒータのいずれか一方
をその中央部においてチャネル導波路と直交する方向に
２分し、この際、切断された加熱ヒータ部のうち一端同
士あるいは他端同士で接続されていない隣接する加熱ヒ
ータ部同士を接続するとともに、該接続部位が外側に位
置するように前記２分されたヒータを２分されないヒー
タの両側に配置したことを特徴とする請求項１記載の光
位相シフタ。 - 【請求項３】 複数のチャネル導波路と、該複数のチャ
ネル導波路上に設けられたヒータとからなる光位相シフ
タにおいて、 ヒータは、 複数のチャネル導波路と直交する方向にそれぞれ設けら
れ、その長さが隣接するもの同士の間で隣接する一方向
に向かって１つ置きに減少または増加し、その一端が任
意のチャネル導波路に対して同一の距離に配置される複
数の加熱ヒータ部と、隣接する長さが異なる加熱ヒータ
部の一端同士を接続し、隣接する長さが同一の加熱ヒー
タ部の他端同士を接続する複数の接続ヒータ部とからな
る第１のヒータと、 複数の加熱ヒータ部における長さの減少または増加する
方向が逆である点を除いて第１のヒータと同様な構成を
有し、第１のヒータに近接して設けられた第２のヒータ
とよりなることを特徴とする光位相シフタ。 - 【請求項４】 少なくとも１本の入力ポート導波路と、
少なくとも１本の出力ポート導波路と、光路長が互いに
異なる複数のチャネル導波路からなるチャネル導波路ア
レイと、前記入力ポート導波路とチャネル導波路アレイ
とを結ぶ第１の扇形スラブ導波路と、前記出力ポート導
波路とチャネル導波路アレイとを結ぶ第２の扇形スラブ
導波路とを備えたアレイ導波路格子型波長可変光フィル
タにおいて、 チャネル導波路アレイ上に請求項１乃至３いずれか記載
の光位相シフタを構成するヒータを設けたことを特徴と
するアレイ導波路格子型波長可変光フィルタ。 - 【請求項５】 少なくとも１本の共通ポート導波路と、
複数の分岐ポート導波路と、光路長が互いに等しい複数
のチャネル導波路からなるチャネル導波路アレイと、前
記共通ポート導波路とチャネル導波路アレイとを結ぶ第
１の扇形スラブ導波路と、前記分岐ポート導波路とチャ
ネル導波路アレイとを結ぶ第２の扇形スラブ導波路とを
備えたアレイ導波路型光スイッチにおいて、 チャネル導波路アレイ上に請求項１乃至３いずれか記載
の光位相シフタを構成するヒータを設けたことを特徴と
するアレイ導波路型光スイッチ。
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|---|---|---|---|
| JP2000074650A JP3583681B2 (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 光位相シフタ並びにこれを用いた光フィルタ及び光スイッチ |
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|---|---|---|---|
| JP2000074650A JP3583681B2 (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 光位相シフタ並びにこれを用いた光フィルタ及び光スイッチ |
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|---|---|
| JP2001264709A true JP2001264709A (ja) | 2001-09-26 |
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| WO2011145281A1 (ja) * | 2010-05-19 | 2011-11-24 | 日本電気株式会社 | 光アナログ／デジタル変換器、その構成方法、光信号復調器及び光変復調装置 |
| US8922410B2 (en) | 2010-05-19 | 2014-12-30 | Nec Corporation | Optical intensity-to-phase converter, mach-zehnder interferometer, optical A/D converter, and method of constructing optical intensity-to-phase converter |
| CN108369352A (zh) * | 2015-07-24 | 2018-08-03 | 瞻博网络公司 | 波导阵列中的相位调谐 |
| CN109683238A (zh) * | 2017-10-18 | 2019-04-26 | 上海信及光子集成技术有限公司 | 一种阵列波导光栅的非均匀温度补偿结构及方法 |
-
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- 2000-03-16 JP JP2000074650A patent/JP3583681B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN108369352A (zh) * | 2015-07-24 | 2018-08-03 | 瞻博网络公司 | 波导阵列中的相位调谐 |
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