JP2002022983A - フリースペクトルレンジを大きくした同調型オールパス光学フィルタ - Google Patents

フリースペクトルレンジを大きくした同調型オールパス光学フィルタ

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 フリースペクトルレンジを大きくした同調型
オールパスフィルタを提供する。 【解決手段】 同調型光学オールパスフィルタ２０は、
導波光学リング共振器２３を設けた第１層と、スペーサ
２４としての第２層と、曲線導波管２６を設けた第３層
からなる基板２１により支持される多層導波構造を備え
る。曲線導波管２６は、スペーサ２４層を貫通する２個
の離間した光学カプラ２７Ａ，２７Ｂにより共振器と光
学的に結合され、共振器の光路長を制御するための第１
の位相シフタ２８、および導波管において、導波管と共
振器の間の結合強度を制御するよう動作する第２の位相
シフタ２９により同調が与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学フィルタに関
し、特に同調型オールパス光学フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信システムは、大量の情報
の高速伝送の大きな可能性を実現しつつある。要する
に、光ファイバシステムは、光源と、情報を光に刻み込
む変調器と、光学信号を搬送する光ファイバ送信線と、
信号を検出し、信号が搬送する情報を復調する受信機
と、を備える。ますます、光学信号は、複数の別個の波
長信号チャネルを有する波長分割多重化信号（ＷＤＭ信
号）となる。
【０００３】分散補償装置は、光通信システムの重要な
要素である。異なる波長の信号成分が異なる伝播遅延を
受けると、色分散が生じる。このような分散は、送信パ
ルスを歪めるとともに、信号チャネルの情報コンテンツ
を劣化させるおそれがある。分散補償装置は、異なる波
長成分のうち伝播遅延を等化し、送信情報の品質を維持
する。
【０００４】オールパスフィルタは、光通信システムに
有効である。オールパスフィルタ（ＡＰＦ）は、振幅応
答の変更を最小限に抑えつつ信号の異なる波長成分の間
で位相を実質的に等化する。したがって、ＡＰＦは、色
分散の補償に非常に有効である。また、ＡＰＦは、波長
依存の遅延線およびより複雑なフィルタにおいても有効
である。
【０００５】同調能力は、オールパスフィルタにおいて
重要な機能である。光通信システムにおける状態は、チ
ャネルが追加され、ドロップされ、分岐間で再ルーティ
ングされるのにともない変化する可能性がある。その結
果、フィルタは、状況の変化に適応できるように同調可
能である必要がある。静的な適用例においても、同調
は、製造のばらつきを補償するために有効である。
【０００６】図１は、２個のカプラ１２Ａおよび１２Ｂ
により同一面のリング共振器１１に結合された光導波管
１０を有する従来の同調型光学オールパスフィルタを模
式的に示す。カプラの間の導波管１０の部分と共振器１
１の隣接部分により、マッハ・ツェンダー干渉計１３を
形成する。導波管の第１の位相シフタ１５と共振器の第
２の位相シフタ１６を使用してフィルタを同調させるこ
とが可能である。
【０００７】次に動作を説明すると、導波管１０を移動
する光パルスは、一部が共振器１１に接続する。共振器
を回った後、光は導波管に戻り結合する。共振器からの
光と導波管上を伝送される光との干渉により、分散を補
償する周波数依存の時間遅延が生じる。装置の応答は周
波数において周期的であり、この周期をフリースペクト
ルレンジ（ＦＳＲ）という。
【０００８】装置の性能は、共振器光路長および共振器
と導波管との結合強度によって異なる。共振器光路長は
装置のＦＳＲを決定し、結合強度は最大群遅延および遅
延の帯域幅を決定する。
【０００９】位相シフタ１５，１６を制御することで同
調が行われる。これらの位相シフタは、通常、その基材
となる材料の屈折率を変える局部ヒータである。位相シ
フタ１６を制御することにより、共振器光路長、ひいて
はＦＳＲの同調を可能にする。位相シフタ１５を制御す
ることにより、ＭＺＩの導波管アームと共振器アームの
間の位相差の同調を可能にする。この同調が次いで結合
強度を変え、これにより群遅延および帯域幅を同調させ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】これらの同調型フィル
タは、多数の用途で良好に作用するが、帯域幅の増大の
要求にともない、装置の小型化が必要とされる。しか
し、装置の寸法が小さくなると、それぞれ独立して同調
できるように導波管と共振器とを断熱することがますま
す困難になる。したがって、同調型オールパスフィルタ
における新たな構成の必要がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、同調型
光学オールパスフィルタは、導波光学リング共振器を設
けた第１層と、スペーサとしての第２層と、曲線導波管
を設けた第３層からなる基板により支持される多層導波
構造を備える。曲線導波管は、スペーサ層を貫通する２
個の離間した光学カプラにより共振器と光学的に結合さ
れ、共振器の光路長を制御するための第１の位相シフ
タ、および導波管において、入出力導波管と共振器の間
の実効結合強度を制御するよう動作する第２の位相シフ
タにより同調が与えられる。一実施形態において、導波
管および共振器は、光学的分離を行うように非結合領域
において水平方向に離間して配置される。別の実施形態
において、導波管と共振器は水平方向に重なり合っても
よいが、スペーサ層は、非結合領域で厚膜にされること
で光学的分離を行う。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の利点、性質および各種の
追加の特徴は、添付図面とともに以下で詳細に説明され
る例示の実施形態を検討することでより完全に明らかに
なろう。
【００１３】なお、添付図面は本発明の概念を説明する
ためのものであって定尺ではない。
【００１４】図面を参照して、従来の同調型オールパス
フィルタを示す図１については、従来技術の項で説明し
た。
【００１５】図２Ａおよび図２Ｂは、基板２１上に形成
されるオールパスフィルタ２０の第１の実施形態のそれ
ぞれ上面および断面図である。フィルタ２０は、導波光
学リング共振器２３を設けた第１層２２と、スペーサと
しての第２層２４と、共振器２３の一部とほぼ合致する
ように曲線状の導波管２６を設けた第３層２５と、を備
える。導波管２６は、導波管と共振器が重なる結合領域
２７Ａおよび２７Ｂにおいてスペーサ層２４を垂直方向
に貫通して、共振器２３と光学的に結合される。導波管
２６は、カプラ２７Ａおよび２７Ｂの間の導波管２６部
分が該カプラの間の共振器部分とほぼ同一の経路長を有
するように曲線状に形成される。結合領域以外の領域に
おいて、導波管２６および共振器２３は、これら非結合
領域において光学的に分離できるように十分な距離だけ
水平方向に離間して配置される（すなわち、重なってい
ない）。図２Ａの断面は線Ａ−Ａ’で切断され、結合領
域２７Ａにおいて導波管(コア)２６がスペーサ層２４を
挟んで共振器(コア)２３の上に重なった状態を示してい
る。
【００１６】導波管２６には、２７Ａと２７Ｂの間の部
分に第１の位相シフタ２８が設けられている。共振器２
３には、２７Ｂの下流の領域に第２の位相シフタ２９が
設けられている。位相シフタ２８および２９は局部ヒー
タであることが想到される。その場合、層２５の材料が
層２２の温度依存性と比べて大きな温度依存性を有する
ようにしてもよい。たとえば、層２２はシリカとし、層
２５はポリマーとすることができる。このように、導波
管２６を同調するために使用される熱が共振器２３に与
える影響は最小限に抑えられる。
【００１７】基板２１はシリコンであり、第１（クラッ
ド）層２２は、共振器(コア)２３を、高屈折率のリン添
加（Ｐドープの）またはゲルマニウム添加シリカで形成
したシリカとすることができる。スペーサ層は０ないし
０．５μｍの膜厚を有するシリカとすることができる。
第３（クラッド）層２５は、層２２と比較して温度依存
性が大きい屈折率を有するハロゲン化アクリル酸の混合
物などのポリマーとすることができる。層２５に設けら
れた導波管芯線２６は、クラッド層全体の屈折率が増大
するように、ハロゲン化アクリル酸の混合物を局部的に
変化させることによって形成される。結合領域２７Ａお
よび２７Ｂにおいて、共振器および導波管は水平方向で
一致する。２７Ａと２７Ｂの間の非結合領域では、これ
らは、結合しないように十分な距離だけ（典型的には、
端から端までの間隔が５μｍ以上）離間して配置され
る。
【００１８】図３Ａおよび図３Ｂは、スペーサ層２４
が、導波管と共振器とを、結合可能とするように薄膜化
した結合領域２７Ａおよび２７Ｂ以外において層２４が
光学的に分離することが可能な厚膜層であることを除い
て、図２と同様のオールパスフィルタの第２の実施形態
の上面および断面図である。その結果得られた結合領域
（２７Ａ）を、線Ｂ−Ｂ’で切断された断面図である図
３Ｂに示す。この構造により、導波管２６は、２７Ａと
２７Ｂの間の非結合領域においても共振器と重なり合う
ことができる。
【００１９】上記記載の実施形態は本発明の原理の適用
例を表す多数の可能な具体的な実施形態のごく一部を例
示したものであることが理解されるはずである。その他
多数の変形構造は、発明の精神および範囲から逸脱する
ことなく当業者により容易に案出され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の同調型オールパス光学フィルタの略上面
図である。
【図２】ＡおよびＢはそれぞれ、本発明の第１の実施形
態に係るオールパスフィルタの略上面および断面図であ
る。
【図３】ＡおよびＢはそれぞれ、第２の実施形態の上面
および断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスティ ケイ マドセン アメリカ合衆国 07080 ニュージャーシ ィ，サウス，プレーンフィールド，ジョア ン ストリート 436 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA12 KB03 KB08 LA18 NA01 RA00 TA01 2H079 AA06 AA12 BA03 CA07 DA17 DA22 DA25 EA04 EA08 EB27

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同調型オールパス光学フィルタであっ
    て、 基板と、 導波管光学リング共振器を設けた、前記基板に形成され
    た第１層と、 第２層と、 少なくとも２個の光学カプラにより前記第２層を介して
    前記光学リング共振器と光学的に結合される曲線導波管
    を設けた第３層と、 前記リング共振器の光路長を調整する第１の位相シフタ
    と、 前記２個の光学カプラの間の導波管の経路長を調整する
    第２の位相シフタと、を備える同調型オールパス光学フ
    ィルタ。
  2. 【請求項２】 前記第２層は膜厚が均一であり、前記曲
    線導波管は、前記導波管と前記共振器とを光学的に分離
    するように、前記カプラの外側の領域において前記共振
    器から偏位される、請求項１記載のオールパスフィル
    タ。
  3. 【請求項３】 前記第２層は、前記カプラの外側の領域
    において、前記導波管と前記共振器とを光学的に分離す
    るように十分に厚膜である、請求項１記載のオールパス
    フィルタ。
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