JP2002202420A - Optical wavelength coupling/branching device - Google Patents

Optical wavelength coupling/branching device

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JP2002202420A
JP2002202420A JP2000401116A JP2000401116A JP2002202420A JP 2002202420 A JP2002202420 A JP 2002202420A JP 2000401116 A JP2000401116 A JP 2000401116A JP 2000401116 A JP2000401116 A JP 2000401116A JP 2002202420 A JP2002202420 A JP 2002202420A
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JP
Japan
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refractive index
waveguide
slab waveguide
optical wavelength
demultiplexer
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JP2000401116A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Maru
浩一 丸
Masahiro Okawa
正浩 大川
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature independent optical wavelength coupling/ branching device in which a demultiplexing characteristic is not deteriorated and a branched wavelength is correctly controlled. SOLUTION: In the optical wavelength coupling/branching device which is provided with an array waveguide diffraction grating 3 consisting of a plurality of channel waveguides, an input side slab waveguide 2 which is connected to the array waveguide diffraction grating, and an output side slab waveguide 5 which is connected to the array waveguide diffraction grating and in which a changing quantity of the branched wavelength does not depend on temperature but almost is constant, a refractive index control region 55 is provided in the input side slab waveguide 2 or the output side slab waveguide 5.

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、光通信の分野にお
ける波長分割多重方式で用いられる光波長合分波器に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wavelength multiplexer / demultiplexer used in a wavelength division multiplex system in the field of optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信の分野では、複数の信号を別々の
波長の光にのせ、1本の光ファイバで伝送して、情報容
量を増加する波長分割多重方式が提案されている。この
方式では、異なる波長の光を合分波する光波長合分波器
が主要な役割を果たす。なかでも、アレイ導波路回折格
子を用いた光波長合分波器は、狭い波長間隔の合分波を
実現でき、通信容量の多重数を大きくできる利点があ
る。
2. Description of the Related Art In the field of optical communication, there has been proposed a wavelength division multiplexing system in which a plurality of signals are put on lights of different wavelengths and transmitted through one optical fiber to increase the information capacity. In this system, an optical wavelength multiplexer / demultiplexer that multiplexes / demultiplexes light of different wavelengths plays a major role. In particular, an optical wavelength multiplexer / demultiplexer using an arrayed waveguide diffraction grating has the advantages of realizing the multiplexing / demultiplexing at narrow wavelength intervals and increasing the multiplexing number of the communication capacity.

【0003】図4は、従来のアレイ導波路回折格子型光
波長合分波器の光回路を示す。この光波長合分波器は、
石英基板7上にアレイ導波路回折格子3を備え、アレイ
導波路回折格子3の入力側に、入力側スラブ導波路2お
よび入力用チャネル導波路1が接続され、アレイ導波路
回折格子3の出力側に、出力側スラブ導波路5および出
力用チャネル導波路6が接続されている。上記アレイ導
波路回折格子3は、複数のチャネル導波路4(以下、ア
レイ導波路と呼ぶ)で構成されている。
FIG. 4 shows an optical circuit of a conventional arrayed waveguide diffraction grating type optical wavelength multiplexer / demultiplexer. This optical wavelength multiplexer / demultiplexer
An arrayed waveguide diffraction grating 3 is provided on a quartz substrate 7, an input side slab waveguide 2 and an input channel waveguide 1 are connected to an input side of the arrayed waveguide diffraction grating 3, and an output of the arrayed waveguide diffraction grating 3 is provided. The output side slab waveguide 5 and the output channel waveguide 6 are connected to the side. The array waveguide diffraction grating 3 includes a plurality of channel waveguides 4 (hereinafter, referred to as an array waveguide).

【0004】この種のものでは、例えば0〜60℃の環
境温度下で使用する場合、最大0.6nm分波波長がシ
フトするという問題がある。
[0004] This type of device has a problem that the wavelength of the demultiplexed light is shifted by a maximum of 0.6 nm when used at an environmental temperature of, for example, 0 to 60 ° C.

【0005】これを解消するため、一般的には、ヒータ
あるいはペルチェ素子等により光回路の温度制御を行っ
ているが、この温度制御を行わずに、温度による分波波
長シフトをなくす実用システムが提案されている。
In order to solve this problem, the temperature of the optical circuit is generally controlled by a heater or a Peltier element. However, a practical system for eliminating the wavelength shift due to temperature without performing this temperature control is known. Proposed.

【0006】本システムとして、図5または図6に示す
ように、アレイ導波路4、入力側スラブ導波路2あるい
は出力側スラブ導波路5の一部に溝9あるいは溝10を
設け、その中に、屈折率の温度係数が光回路と異なる材
料を充填し、温度による等位相面の傾斜をキャンセル
し、温度無依存化する方法が提案されている(Y.In
oue等による”Athermal silica-based arrayed-wave
guide grating (AWG) multiplexer”, ECOC 97 technic
al digest, pp. 33-36, 1997)。
In this system, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, a groove 9 or a groove 10 is provided in a part of the array waveguide 4, the input side slab waveguide 2, or the output side slab waveguide 5, and is provided therein. A method has been proposed in which a material having a temperature coefficient of a refractive index different from that of an optical circuit is filled to cancel the inclination of the equal phase surface due to temperature and to make the temperature independent (Y. In).
"Athermal silica-based arrayed-wave"
guide grating (AWG) multiplexer ”, ECOC 97 technic
al digest, pp. 33-36, 1997).

【0007】ところで、実際に製作される光波長合分波
器では、光回路の製作プロセスの揺らぎにより、分波波
長と、分波させるべき所望の波長との間に偏差が生じ
る。この偏差を無くし、分波波長と所望の波長を一致さ
せる技術が重要である。温度による分波波長シフトが生
じ、温度無依存化されていない光波長合分波器では、こ
の合分波器が有する分波波長の温度依存性を積極的に利
用し、ヒータあるいはペルチェ素子等の温度を正確に調
節することにより、光回路の製作プロセスで生じた偏差
を無くし、分波波長と所望の波長を一致させることが可
能である。
In an optical wavelength multiplexer / demultiplexer actually manufactured, a deviation occurs between a split wavelength and a desired wavelength to be split due to fluctuations in an optical circuit manufacturing process. It is important to eliminate this deviation and make the demultiplexed wavelength coincide with the desired wavelength. In an optical wavelength multiplexer / demultiplexer that is not temperature-independent because a wavelength-demultiplexing wavelength shifts due to temperature, the temperature dependence of the wavelengths of the wavelengths of the wavelength-multiplexing / demultiplexing device is positively utilized, and a heater or a Peltier element is used. By accurately adjusting the temperature of the optical circuit, it is possible to eliminate the deviation caused in the process of manufacturing the optical circuit and to make the demultiplexed wavelength coincide with the desired wavelength.

【0008】しかし、上記のように分波波長が温度無依
存化された光波長合分波器では、ヒータ或いはペルチェ
素子等の温度を調整する手段を備えていないため、この
方法は利用できない。そこで、分波波長を制御するた
め、図7に示すように、入力側スラブ導波路2の端に光
ファイバ21を直接接続し、光ファイバ21の接続位置
により分波波長を制御する方法が提案されている。
However, the optical wavelength multiplexer / demultiplexer whose demultiplexing wavelength is made temperature-independent as described above does not have means for adjusting the temperature of a heater or a Peltier element, so that this method cannot be used. Therefore, in order to control the demultiplexing wavelength, as shown in FIG. 7, a method of directly connecting the optical fiber 21 to the end of the input side slab waveguide 2 and controlling the demultiplexing wavelength by the connection position of the optical fiber 21 is proposed. Have been.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、光ファイバ21の接続位置が若干でもずれる
と、分波波長と所望の波長との間にずれが生じてしま
う。従って、正確に分波波長を所望の波長に合わせるこ
とが困難であった。
However, in this method, even if the connection position of the optical fiber 21 is slightly shifted, a shift occurs between the demultiplexed wavelength and a desired wavelength. Therefore, it has been difficult to accurately adjust the demultiplexing wavelength to a desired wavelength.

【0010】また、図7における入力側スラブ導波路2
の端の位置が数μmのオーダで正確に制御される必要が
ある。所望の端の位置からずれて製作された場合には、
分波特性が所望の特性に比べて劣化し、クロストークが
増加する恐れがあった。
The input side slab waveguide 2 shown in FIG.
Is required to be accurately controlled on the order of several μm. If manufactured out of the desired edge position,
There is a possibility that the demultiplexing characteristic is deteriorated as compared with the desired characteristic, and the crosstalk is increased.

【0011】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、分波特性の劣化が無く、し
かも分波波長を正確に制御することのできる温度無依存
化された光波長合分波器を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, and to provide a temperature-independent device capable of accurately controlling the wavelength of demultiplexed light without deteriorating the demultiplexing characteristics. An optical wavelength multiplexer / demultiplexer is provided.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路回折格子
と、このアレイ導波路回折格子に接続される入力側スラ
ブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子に接続される出
力側スラブ導波路とを有する光回路を備え、分波波長の
変化量が温度によらず概ね一定とされた光波長合分波器
において、前記入力側スラブ導波路あるいは前記出力側
スラブ導波路に屈折率制御領域が設けられていることを
特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention,
Light having an arrayed waveguide grating composed of a plurality of channel waveguides, an input slab waveguide connected to the arrayed waveguide grating, and an output slab waveguide connected to the arrayed waveguide grating In the optical wavelength multiplexer / demultiplexer having a circuit and a change amount of the demultiplexed wavelength substantially constant regardless of the temperature, a refractive index control region is provided in the input-side slab waveguide or the output-side slab waveguide. It is characterized by having.

【0013】請求項2記載の発明は、複数のチャネル導
波路からなるアレイ導波路回折格子と、このアレイ導波
路回折格子に接続される入力側スラブ導波路と、前記ア
レイ導波路回折格子に接続される出力側スラブ導波路と
を有する光回路を備え、前記入力側スラブ導波路、前記
出力側スラブ導波路または前記アレイ導波路回折格子の
いずれかに溝が形成されて、この溝に前記光回路を構成
する材料とは異なる屈折率の温度勾配を有する材料を挿
入することにより、分波波長の変化量が温度によらず概
ね一定とされた光波長合分波器において、前記入力側ス
ラブ導波路あるいは前記出力側スラブ導波路に屈折率制
御領域が設けられていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an arrayed waveguide grating composed of a plurality of channel waveguides, an input slab waveguide connected to the arrayed waveguide grating, and connected to the arrayed waveguide grating. An output side slab waveguide, and a groove is formed in any of the input side slab waveguide, the output side slab waveguide or the arrayed waveguide diffraction grating, and the light is formed in the groove. By inserting a material having a temperature gradient with a refractive index different from that of the circuit constituting the circuit, the change amount of the demultiplexed wavelength is substantially constant regardless of the temperature. A waveguide or the output side slab waveguide is provided with a refractive index control region.

【0014】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載のものにおいて、前記屈折率制御領域におけるコア
材料は前記屈折率制御領域以外のコア材料に比べて大き
な屈折率を有することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the first or second aspect.
In the above description, the core material in the refractive index control region has a larger refractive index than the core material other than the refractive index control region.

【0015】請求項4記載の発明は、請求項1ないし3
のいずれか一項記載のものにおいて、前記屈折率制御領
域は楔型であることを特徴とする。
The invention described in claim 4 is the first to third aspects of the present invention.
Wherein the refractive index control region has a wedge shape.

【0016】請求項5記載の発明は、請求項1ないし4
のいずれか一項記載のものにおいて、前記屈折率制御領
域におけるコア材料の屈折率は光照射により制御される
ことを特徴とする。
[0016] The invention according to claim 5 provides the invention according to claims 1 to 4.
The refractive index of a core material in the refractive index control region is controlled by light irradiation.

【0017】請求項6記載の発明は、請求項1ないし4
のいずれか一項記載のものにおいて、前記屈折率制御領
域におけるコア材料の屈折率は光弾性効果に基づく応力
付与により制御されることを特徴とする。
The invention described in claim 6 is the first to fourth aspects of the present invention.
The refractive index of the core material in the refractive index control region is controlled by applying a stress based on a photoelastic effect.

【0018】請求項7記載の発明は、請求項1ないし6
のいずれか一項記載のものにおいて、前記光回路を横成
する材料は石英系材料であり、コア部にはゲルマニウム
が含まれていることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 6
5. The material according to claim 1, wherein the material forming the optical circuit is a quartz-based material, and the core portion contains germanium.

【0019】請求項8記載の発明は、請求項5ないし7
のいずれか一項記載のものにおいて、前記光照射に用い
る光源として炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、あるい
はArイオンレーザを用いることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the invention according to claims 5 to 7
5. The method according to claim 1, wherein a carbon dioxide laser, an excimer laser, or an Ar ion laser is used as a light source for the light irradiation.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明による光波長合分波
器の一実施形態を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to the present invention will be described below.

【0021】図1は、アレイ導波路回折格子型光波長合
分波器の光回路を示す。この光波長合分波器は、石英基
板7上に製作される。この石英基板7上には、石英系の
材料からなるコアが形成され、このコアにより光回路が
構成されている。コアおよび石英基板7の表面は、石英
系の材料からなるクラッド膜で覆われている。上記光回
路は、アレイ導波路回折格子3を含み、このアレイ導波
路回折格子3の入力側には、入力側スラブ導波路2が接
続され、アレイ導波路回折格子3の出力側には、出力側
スラブ導波路5が接続されている。そして、上記入力側
スラブ導波路2には入力用チャネル導波路1が接続さ
れ、上記出力側スラブ導波路5には出力用チャネル導波
路6が接続されている。また、上記アレイ導波路回折格
子3は、複数のチャネル導波路4で構成されている。
FIG. 1 shows an optical circuit of an arrayed waveguide diffraction grating type optical wavelength multiplexer / demultiplexer. This optical wavelength multiplexer / demultiplexer is manufactured on a quartz substrate 7. On the quartz substrate 7, a core made of a quartz-based material is formed, and this core constitutes an optical circuit. The core and the surface of the quartz substrate 7 are covered with a cladding film made of a quartz-based material. The optical circuit includes an arrayed waveguide grating 3, an input side slab waveguide 2 is connected to an input side of the arrayed waveguide grating 3, and an output side of the arrayed waveguide grating 3 is connected to an output side. The side slab waveguide 5 is connected. The input channel waveguide 1 is connected to the input slab waveguide 2, and the output channel waveguide 6 is connected to the output slab waveguide 5. The arrayed waveguide diffraction grating 3 includes a plurality of channel waveguides 4.

【0022】上記入力側スラブ導波路2の途中には溝8
が形成され、この溝8には光学樹脂が挿入されて、分波
波長の温度無依存化が実現されている。出力側スラブ導
波路5の途中には楔型の屈折率制御領域55が設けら
れ、この屈折率制御領域55におけるコア材料は、当該
屈折率制御領域55以外のコア材料に比べて大きな屈折
率を有する。この屈折率制御領域55におけるコア材料
の屈折率は、分波波長が所望の波長と一致するように制
御される。
In the middle of the input side slab waveguide 2, a groove 8 is provided.
Is formed, and an optical resin is inserted into the groove 8 so that the wavelength of the demultiplexed light is made independent of the temperature. A wedge-shaped refractive index control region 55 is provided in the middle of the output side slab waveguide 5, and the core material in the refractive index control region 55 has a larger refractive index than the core material other than the refractive index control region 55. Have. The refractive index of the core material in the refractive index control region 55 is controlled so that the demultiplexed wavelength matches a desired wavelength.

【0023】図2は、屈折率制御領域55の屈折率制御
装置を示す。この装置は、素子の分波波長が所望の波長
と一致するように、出力側スラブ導波路5の屈折率制御
領域55のコア材料の屈折率を制御する。
FIG. 2 shows a refractive index control device of the refractive index control area 55. This device controls the refractive index of the core material of the refractive index control region 55 of the output side slab waveguide 5 so that the demultiplexed wavelength of the element matches the desired wavelength.

【0024】屈折率は、KrFエキシマレーザ31によ
って出力されるエキシマ光を、ミラー32で反射させ
て、出力側スラブ導波路5に照射することによって変化
させる。エキシマ光の照射時間を変えると、屈折率を変
化させることができる。エキシマ光が出力側スラブ導波
路5の一部分に楔型に照射されるように、エキシマ光遮
断用のマスク35が用いられる。エキシマ光照射中は、
光波長合分波器の分波特性が、光スペクトルアナライザ
34によってモニタされ、分波波長が所望の波長になっ
た時点でエキシマ光照射を停止する。この方法では、分
波波長を所望の波長にすることができる。また、屈折率
制御領域55での屈折率をほぼ均一にすることができる
ため、分波特性はエキシマ光照射前とほとんど変わら
ず、クロストーク増加はほとんどない。
The refractive index is changed by reflecting the excimer light output by the KrF excimer laser 31 on the mirror 32 and irradiating the mirror on the output side slab waveguide 5. By changing the irradiation time of the excimer light, the refractive index can be changed. A mask 35 for excimer light blocking is used so that the excimer light is applied to a part of the output side slab waveguide 5 in a wedge shape. During excimer light irradiation,
The demultiplexing characteristics of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer are monitored by the optical spectrum analyzer 34, and the excimer light irradiation is stopped when the demultiplexed wavelength reaches a desired wavelength. In this method, the demultiplexing wavelength can be set to a desired wavelength. Further, since the refractive index in the refractive index control region 55 can be made substantially uniform, the demultiplexing characteristics are almost the same as before excimer light irradiation, and there is almost no increase in crosstalk.

【0025】広帯域光源33からの光が入力用光ファイ
バ12、および入力用チャネル導波路1を通じて入力さ
れた場合、この光波は入力側スラブ導波路2内を伝搬
し、アレイ導波路回折格子3との境界に到達する。到達
した光波は、境界での電界分布に応じた電力比で各アレ
イ導波路4に結合、伝搬し、アレイ導波路4と出力側ス
ラブ導波路5の境界に到達する。
When the light from the broadband light source 33 is input through the input optical fiber 12 and the input channel waveguide 1, this light wave propagates in the input side slab waveguide 2, and the arrayed waveguide diffraction grating 3 To reach the border. The arriving light wave is coupled and propagated to each array waveguide 4 at a power ratio according to the electric field distribution at the boundary, and reaches the boundary between the array waveguide 4 and the output side slab waveguide 5.

【0026】このアレイ導波路4の長さは、内側からΔ
Lの一定長ごとに長くなるように設計されている。従っ
て、内側からi番目のアレイ導波路4を伝搬した光波が
受ける位相変化量φ' i(λ)は、一番内側のアレイ導波
路4を基準として、
The length of the array waveguide 4 is Δ
It is designed to be longer for every constant length of L. Accordingly, the amount of phase change φ i (λ) received by the light wave propagating through the i-th array waveguide 4 from the inside is determined with reference to the innermost array waveguide 4.

【0027】[0027]

【数1】 となる。ここで、λは真空中での光波の波長、naはア
レイ導波路4の等価屈折率である。従って、アレイ導波
路4と出力側スラブ導波路5との境界近傍における光波
の等位相面は、波長に依存して傾斜する。各アレイ導波
路4により位相変化を受けた光波は、出力側スラブ導波
路5内で干渉を起こし、この干渉波が出力用チャネル導
波路6から取り出される。
(Equation 1) Becomes Here, lambda light wave wavelengths in vacuum, n a is the effective refractive index of the arrayed waveguide 4. Therefore, the equal phase plane of the light wave near the boundary between the array waveguide 4 and the output side slab waveguide 5 is inclined depending on the wavelength. The light waves that have undergone a phase change by each array waveguide 4 cause interference in the output side slab waveguide 5, and this interference wave is extracted from the output channel waveguide 6.

【0028】ここで、等位相面の向きが波長毎に異なる
ため、波長が変化すると、出力側スラブ導波路5と各出
力用チャネル導波路6の境界において光の集光位置がシ
フトする。このため、各出力用チャネル導波路6からは
固有の分波波長を有する光波のみを取り出すことがで
き、光波の合分波機能が実現される。
Here, since the direction of the equal phase plane differs for each wavelength, when the wavelength changes, the light condensing position shifts at the boundary between the output side slab waveguide 5 and each output channel waveguide 6. For this reason, it is possible to take out only the light wave having a unique demultiplexing wavelength from each output channel waveguide 6, and a multiplexing / demultiplexing function of the light wave is realized.

【0029】出力側スラブ導波路の対称軸11(図1ま
たは図3)上に配置された出力用チャネル導波路6から
出力される光波の波長λは、
The wavelength λ of the light wave output from the output channel waveguide 6 disposed on the axis of symmetry 11 (FIG. 1 or 3) of the output side slab waveguide is:

【0030】[0030]

【数2】 と表される。ここでmは回折次数である。(Equation 2) It is expressed as Here, m is the diffraction order.

【0031】ここで、通常の材料を用いて光回路を構成
した場合、温度が変化すると、熱光学効果によって材料
の屈折率が変化し、このことによりnaが変化する。さ
らに熱膨張によってアレイ導波路4の長さが変化し、こ
のことによりΔLも変化する。従って、温度によりアレ
イ導波路4と出力側スラブ導波路5との境界近傍におけ
る光波の等位相面が傾斜し、出力される分波波長が変化
してしまう。出力側スラブ導波路5の対称軸11上に配
置された出力用チャネル導波路6から出力される光波の
場合には、温度TがΔTだけ変化した場合の波長変化量
Δλは、式(2)をTで微分することにより
[0031] Here, in the case of constituting the optical circuit using conventional materials, when the temperature changes, the refractive index of the material by thermo-optic effect is changed, n a is changed by this. Further, the length of the arrayed waveguide 4 changes due to thermal expansion, and accordingly, ΔL also changes. Therefore, the equal phase plane of the light wave near the boundary between the arrayed waveguide 4 and the output side slab waveguide 5 is inclined due to the temperature, and the output demultiplexed wavelength changes. In the case of a light wave output from the output channel waveguide 6 arranged on the axis of symmetry 11 of the output side slab waveguide 5, the wavelength change amount Δλ when the temperature T changes by ΔT is given by the following equation (2). By differentiating with T

【0032】[0032]

【数3】 となる。ここで、石英系材料で構成した場合を考え、d
a/dTが、石英系材料の屈折率の温度係数に等しい
とすると、dna/dT≒1×10-5、1/ΔL・d
(ΔL)/dT≒5×10-7、na≒1.45であるた
め、λ=1550nmとした場合、Δλ/ΔT≒0.0
1nm/℃となる。従って、例えば0〜60℃の環境温
度で使用する場合には、最大0.6nm分波波長がシフ
トすることになる。このため、本実施形態では、この分
波波長のシフトをキャンセルすべく、前述のように、溝
8を形成し、この溝8に光回路を構成する材料とは異な
る屈折率の温度勾配を有する材料を挿入して分波波長の
温度無依存化を実現すると共に、屈折率制御領域55を
形成している。
(Equation 3) Becomes Here, consider the case of being made of a quartz-based material, and d
n a / dT is, if equal to the temperature coefficient of the refractive index of the silica-based material, dn a / dT ≒ 1 × 10 -5, 1 / ΔL · d
(ΔL) / dT ≒ 5 × 10 -7, for a n a ≒ 1.45, when the λ = 1550nm, Δλ / ΔT ≒ 0.0
It becomes 1 nm / ° C. Therefore, for example, when used at an environmental temperature of 0 to 60 ° C., the wavelength of the demultiplexed light is shifted by a maximum of 0.6 nm. Therefore, in the present embodiment, in order to cancel the shift of the split wavelength, the groove 8 is formed as described above, and the groove 8 has a temperature gradient of a refractive index different from that of the material forming the optical circuit. A material is inserted to make the demultiplexed wavelength independent of temperature, and the refractive index control region 55 is formed.

【0033】本実施形態では、この屈折率制御領域55
の屈折率を調整することにより、以下の分波波長制御原
理に従い、分波特性の劣化を無くし、しかも分波波長を
正確に制御することができる。
In this embodiment, the refractive index control region 55
By adjusting the refractive index of the above, it is possible to eliminate the deterioration of the demultiplexing characteristic and to control the demultiplexing wavelength accurately in accordance with the following demultiplexing wavelength control principle.

【0034】図3は、分波波長制御原理を示す。アレイ
導波路4からは、出力側スラブ導波路5内のいろいろな
方向に向けて光が放射されるが、ある放射角度θへはあ
る特定の波長λ(θ)の光のみが放射される。この関係
は、
FIG. 3 shows the principle of wavelength division control. Light is emitted from the array waveguide 4 in various directions in the output side slab waveguide 5, but only light of a specific wavelength λ (θ) is emitted at a certain emission angle θ. This relationship is

【0035】[0035]

【数4】 と表される。ここでnsは出力側スラブ導波路5の屈折
率、dは出力側スラブ導波路5の端におけるアレイ導波
路4の間隔である。
(Equation 4) It is expressed as Here, ns is the refractive index of the output side slab waveguide 5, and d is the distance between the arrayed waveguides 4 at the end of the output side slab waveguide 5.

【0036】屈折率制御領域55は楔型であるため、光
は屈折率制御領域55で屈折して、複数の出力用チャネ
ル導波路6の内、一つの出力用チャネル導波路66に到
達する。屈折率制御領域55の楔の形状及び屈折率nに
応じて、ある決まった角度θで出射する光のみが出力用
チャネル導波路66に到達する。従って、波長λ(θ)
の光のみが出力用チャネル導波路66に到達する。
Since the refractive index control region 55 is wedge-shaped, the light is refracted by the refractive index control region 55 and reaches one output channel waveguide 66 among the plurality of output channel waveguides 6. According to the shape of the wedge of the refractive index control region 55 and the refractive index n, only light emitted at a certain angle θ reaches the output channel waveguide 66. Therefore, the wavelength λ (θ)
Only reaches the output channel waveguide 66.

【0037】この波長λ(θ)が、出力用チャネル導波
路66での分波波長となる。ここで、屈折率制御領域5
5のコア材料の屈折率をnからn’に変えると、屈折率
制御領域55での光の屈折角が変化し、異なった放射角
度θ’の光が出力用チャネル導波路66へ到達する。従
って、出力用チャネル導波路66の分波波長もλ(θ)
からλ(θ’)に変化する。これによれば、屈折率制御
領域55の屈折率を調整することにより、分波波長を調
整することができる。
This wavelength λ (θ) becomes the split wavelength in the output channel waveguide 66. Here, the refractive index control region 5
When the refractive index of the core material of No. 5 is changed from n to n ′, the angle of refraction of light in the refractive index control region 55 changes, and light having a different radiation angle θ ′ reaches the output channel waveguide 66. Accordingly, the demultiplexed wavelength of the output channel waveguide 66 is also λ (θ).
To λ (θ ′). According to this, by adjusting the refractive index of the refractive index control region 55, the demultiplexing wavelength can be adjusted.

【0038】図2に示す屈折率制御方法としては、エキ
シマ光照射の他、光弾性効果に基づく応力付与による屈
折率変化を利用しても良い。炭酸ガスレーザ照射や、ク
ラッド上部に応力付与材料を装荷すると、コア材料にか
かる応力が変化して、光弾性効果によりコア材料の屈折
率が変化する。これにより、屈折率制御領域55の屈折
率を調整し、分波波長を調節することができる。
As a method of controlling the refractive index shown in FIG. 2, a change in the refractive index by applying a stress based on the photoelastic effect may be used in addition to excimer light irradiation. When a carbon dioxide laser is irradiated or a stress applying material is loaded on the upper part of the clad, the stress applied to the core material changes, and the refractive index of the core material changes due to the photoelastic effect. Thereby, the refractive index of the refractive index control region 55 can be adjusted, and the demultiplexing wavelength can be adjusted.

【0039】コア材料としては、光照射により屈折率を
変えることが容易な材料とすることが望ましい。石英系
材料の場合、光回路のコアにゲルマニウムが含まれてい
ることがよい。また、光照射の光源としては、光パワー
が大きく、ゲルマニウムに対する感受性の高い波長を発
生することが可能な、炭酸ガスレーザ、あるいはKrF
等のエキシマレーザ、あるいはArイオンレーザ等が望
ましい。
It is desirable that the core material be a material whose refractive index can be easily changed by light irradiation. In the case of a quartz material, the core of the optical circuit preferably contains germanium. As a light source for light irradiation, a carbon dioxide laser or a KrF laser capable of generating a wavelength having a high optical power and a high sensitivity to germanium is used.
An excimer laser such as that described above, or an Ar ion laser is desirable.

【0040】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。上記実施形態では、出力側スラブ導波路
5に屈折率制御領域55を設けたが、入力側スラブ導波
路2に屈折率制御領域を設けることは可能である。本発
明は、光多重伝送システムに用いられる光波長合分波
器、M×N周波数ルーティング装置、Add/Drop
フィルタ等、及びそれらの製造方法にも適用可能であ
る。
Although the present invention has been described based on one embodiment, it is apparent that the present invention is not limited to this. In the above embodiment, the refractive index control region 55 is provided in the output side slab waveguide 5, but it is possible to provide the refractive index control region in the input side slab waveguide 2. The present invention relates to an optical wavelength multiplexer / demultiplexer used in an optical multiplex transmission system, an M × N frequency routing device, and Add / Drop.
The present invention is also applicable to filters and the like and methods for manufacturing them.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明では、分波特性の劣化がなく、分
波波長が正確に制御された温度無依存化された光波長合
分波器を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a temperature independent optical wavelength multiplexer / demultiplexer in which the demultiplexing wavelength is accurately controlled without deteriorating the demultiplexing characteristics.

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

【図1】本発明による光波長合分波器の一実施形態を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to the present invention.

【図2】屈折率制御装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a refractive index control device.

【図3】分波波長制御原理を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a principle of wavelength division control.

【図4】従来の光波長合分波器の光回路を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing an optical circuit of a conventional optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

【図5】従来の光波長合分波器の光回路を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an optical circuit of a conventional optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

【図6】従来の光波長合分波器の光回路を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an optical circuit of a conventional optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

【図7】従来の光波長合分波器の光回路を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating an optical circuit of a conventional optical wavelength multiplexer / demultiplexer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力用チャネル導波路 2 入力側スラブ導波路 3 アレイ導波路回折格子 4 アレイ導波路 5 出力側スラブ導波路 6 出力用チャネル導波路 7 基板 8 溝 12 入力用光フアイバ 31 KrFエキシマレーザ 34 光スペクトラムアナライザ 35 マスク 55 屈折率制御領域 REFERENCE SIGNS LIST 1 input channel waveguide 2 input side slab waveguide 3 arrayed waveguide diffraction grating 4 arrayed waveguide 5 output side slab waveguide 6 output channel waveguide 7 substrate 8 groove 12 input optical fiber 31 KrF excimer laser 34 optical spectrum Analyzer 35 Mask 55 Refractive index control area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上塚 尚登 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 Fターム(参考) 2H047 KA03 KA12 LA19 MA05 PA11 RA08 TA31 TA42 TA44  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Naoto Uezuka 5-1-1, Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Opto-Systems Research Laboratory, Hitachi Cable, Ltd. 2H047 KA03 KA12 KA12 LA19 MA05 PA11 RA08 TA31 TA42 TA44

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のチャネル導波路からなるアレイ導
波路回折格子と、このアレイ導波路回折格子に接続され
る入力側スラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子に
接続される出力側スラブ導波路とを有する光回路を備
え、分波波長の変化量が温度によらず概ね一定とされた
光波長合分波器において、前記入力側スラブ導波路ある
いは前記出力側スラブ導波路に屈折率制御領域が設けら
れていることを特徴とする光波長合分波器。
1. An arrayed waveguide grating composed of a plurality of channel waveguides, an input slab waveguide connected to the arrayed waveguide grating, and an output slab waveguide connected to the arrayed waveguide grating. In an optical wavelength multiplexer / demultiplexer having an optical circuit having a waveguide and a change amount of a demultiplexing wavelength substantially constant regardless of temperature, a refractive index control is performed on the input-side slab waveguide or the output-side slab waveguide. An optical wavelength multiplexer / demultiplexer, wherein a region is provided.
【請求項2】 複数のチャネル導波路からなるアレイ導
波路回折格子と、このアレイ導波路回折格子に接続され
る入力側スラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子に
接続される出力側スラブ導波路とを有する光回路を備
え、前記入力側スラブ導波路、前記出力側スラブ導波路
または前記アレイ導波路回折格子のいずれかに溝が形成
されて、この溝に前記光回路を構成する材料とは異なる
屈折率の温度勾配を有する材料を挿入することにより、
分波波長の変化量が温度によらず概ね一定とされた光波
長合分波器において、前記入力側スラブ導波路あるいは
前記出力側スラブ導波路に屈折率制御領域が設けられて
いることを特徴とする光波長合分波器。
2. An arrayed waveguide grating comprising a plurality of channel waveguides, an input slab waveguide connected to the arrayed waveguide grating, and an output slab waveguide connected to the arrayed waveguide grating. An optical circuit having a waveguide, wherein a groove is formed in one of the input side slab waveguide, the output side slab waveguide or the arrayed waveguide diffraction grating, and a material forming the optical circuit in the groove. By inserting materials with different refractive index temperature gradients,
In an optical wavelength multiplexer / demultiplexer in which the amount of change in demultiplexed wavelength is substantially constant regardless of temperature, a refractive index control region is provided in the input slab waveguide or the output slab waveguide. An optical wavelength multiplexer / demultiplexer.
【請求項3】 前記屈折率制御領域におけるコア材料は
前記屈折率制御領域以外のコア材料に比べて大きな屈折
率を有することを特徴とする請求項1または2記載の光
波長合分波器。
3. The optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein a core material in the refractive index control region has a larger refractive index than a core material other than the refractive index control region.
【請求項4】 前記屈折率制御領域は楔型であることを
特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の光波長合
分波器。
4. The optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein said refractive index control region is wedge-shaped.
【請求項5】 前記屈折率制御領域におけるコア材料の
屈折率は光照射により制御されることを特徴とする請求
項1〜4のいずれか一項記載の光波長合分波器。
5. The optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein the refractive index of the core material in the refractive index control region is controlled by light irradiation.
【請求項6】 前記屈折率制御領域におけるコア材料の
屈折率は光弾性効果に基づく応力付与により制御される
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の光
波長合分波器。
6. The optical wavelength multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, wherein the refractive index of the core material in the refractive index control region is controlled by applying a stress based on a photoelastic effect. vessel.
【請求項7】 前記光回路を構成する材料は石英系材料
であり、コア部にはゲルマニウムが含まれていることを
特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の光波長合
分波器。
7. The optical wavelength combining device according to claim 1, wherein the material constituting the optical circuit is a quartz-based material, and the core portion contains germanium. Waver.
【請求項8】 前記光照射に用いる光源として炭酸ガス
レーザ、エキシマレーザ、あるいはArイオンレーザを
用いることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項記
載の光波長合分波器。
8. The optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to claim 5, wherein a carbon dioxide gas laser, an excimer laser, or an Ar ion laser is used as a light source used for the light irradiation.
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