JP2002214458A - アレイ導波路型光合分波器 - Google Patents

アレイ導波路型光合分波器

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JP2002214458A
JP2002214458A JP2001006646A JP2001006646A JP2002214458A JP 2002214458 A JP2002214458 A JP 2002214458A JP 2001006646 A JP2001006646 A JP 2001006646A JP 2001006646 A JP2001006646 A JP 2001006646A JP 2002214458 A JP2002214458 A JP 2002214458A
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JP
Japan
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waveguide
type optical
optical multiplexer
demultiplexer
input
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Makoto Katayama
誠 片山
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易であって光合分波特性が優れたア
レイ導波路型光合分波器を提供する。 【解決手段】 アレイ導波路型光合分波器1では、アレ
イ導波路部13に含まれるM本の導波路131〜13M
れぞれは、入力側スラブ導波路12との接続点に近くて
も幅が広くなってはおらず、全長に亘って一定の幅aで
ある。また、導波路131〜13Mそれぞれでは使用波長
におけるモードフィールド径MFDと幅aとの比(MF
D/a)が1.28以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多波長の信号光を
合波または分波することができるアレイ導波路型光合分
波器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4に示すように、アレイ導波路型光合
分波器1は、少なくとも1本の入力側導波路111〜1
L(Lは1以上)と、入力側スラブ導波路12と、各
々の光路長が異なるM本(一般にMは100以上)の導
波路131〜13Mを含むアレイ導波路部13と、出力側
スラブ導波路14と、少なくとも1本の出力側導波路1
1〜15N(Nは1以上)とが、1つの基板10上に形
成されたものである。入力側導波路111〜11Lそれぞ
れは、一方の端部が基板10の端面にあり、他方の端部
が入力側スラブ導波路12と接続されている。アレイ導
波路部13は、一方の端部が入力側スラブ導波路12と
接続されており、他方の端部が出力側スラブ導波路14
と接続されている。また、出力側導波路151〜15N
れぞれは、一方の端部が基板10の端面にあり、他方の
端部が出力側スラブ導波路14と接続されている。
【0003】このアレイ導波路型光合分波器1におい
て、入力側導波路111〜11Lの何れかを経て入力側ス
ラブ導波路12に入射した光は、アレイ導波路部13に
含まれるM本の導波路131〜13Mそれぞれを経て出力
側スラブ導波路14に入射し、更に出力側スラブ導波路
14と出力側導波路151〜15Nそれぞれとの接続点に
到達する。ここで、アレイ導波路部13に含まれるM本
の導波路131〜13Mそれぞれの光路長が異なることか
ら、出力側スラブ導波路14と出力側導波路15 nとの
接続点に到達した光のうち特定波長λnの光のみの位相
が一致して、出力側導波路15nへ波長λnの光のみが入
射する(n=1〜N)。このように、アレイ導波路型光
合分波器1は、多波長λ1〜λNの光を分波することがで
きる。また、光を逆に入射させることで、アレイ導波路
型光合分波器1は、多波長λ1〜λNの光を合波すること
もできる。
【0004】図5は、従来のアレイ導波路型光合分波器
における入力側スラブ導波路とアレイ導波路部との接続
点の近傍を拡大して示す図である。この図に示すよう
に、従来のアレイ導波路型光合分波器では、アレイ導波
路部13に含まれるM本の導波路131〜13Mそれぞれ
は、入力側スラブ導波路12との接続点に近いほど、幅
が広くなっている。このように接続点における導波路1
1〜13Mそれぞれの開口を広くすることで、入力側ス
ラブ導波路12から導波路131〜13Mそれぞれへの光
の入射効率を高めている。なお、出力側スラブ導波路1
4とアレイ導波路部13との接続点においても同様であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように入力側スラブ導波路12とアレイ導波路部13と
の接続点において導波路131〜13Mそれぞれの開口を
広くすると、導波路13 m-1と導波路13mとの間隔bが
狭くなる(m=2〜M)。このことから、アレイ導波路
型光合分波器を製造する際の加工精度が悪くなる。ま
た、隣接するチャネル間のクロストークが発生して(m
=2〜M)、その結果、アレイ導波路型光合分波器の光
合分波特性が悪くなる。
【0006】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、製造が容易であって光合分波特性が優
れたアレイ導波路型光合分波器を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアレイ導波
路型光合分波器は、少なくとも1本の入力側導波路と、
入力側導波路と接続された入力側スラブ導波路と、入力
側導波路と接続された側とは反対側で入力側スラブ導波
路と接続され各々の光路長が異なる複数の導波路を含む
アレイ導波路部と、入力側スラブ導波路と接続された側
とは反対の側でアレイ導波路部と接続された出力側スラ
ブ導波路と、アレイ導波路部と接続された側とは反対の
側で出力側スラブ導波路と接続された少なくとも1本の
出力側導波路とを備えている。そして、本発明に係るア
レイ導波路型光合分波器では、アレイ導波路部に含まれ
る複数の導波路それぞれは、全長に亘って一定の幅aで
あり、モードフィールド径MFDと幅aとの比(MFD
/a)が1.28以上であることを特徴とする。このよ
うに構成されるアレイ導波路型光合分波器は、隣接チャ
ネル間のクロストークが充分に小さくなり、良好な光合
分波特性を有することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
【0009】本実施形態に係るアレイ導波路型光合分波
器1の全体構成は、図4に示したものと同様である。す
なわち、アレイ導波路型光合分波器1は、少なくとも1
本の入力側導波路111〜11L(Lは1以上)と、入力
側スラブ導波路12と、各々の光路長が異なるM本(一
般にMは100以上)の導波路131〜13Mを含むアレ
イ導波路部13と、出力側スラブ導波路14と、少なく
とも1本の出力側導波路151〜15N(Nは1以上)と
が、1つの基板10上に形成されたものである。入力側
導波路111〜11Lそれぞれは、一方の端部が基板10
の端面にあり、他方の端部が入力側スラブ導波路12と
接続されている。アレイ導波路部13は、一方の端部が
入力側スラブ導波路12と接続されており、他方の端部
が出力側スラブ導波路14と接続されている。また、出
力側導波路151〜15Nそれぞれは、一方の端部が基板
10の端面にあり、他方の端部が出力側スラブ導波路1
4と接続されている。
【0010】図1は、本実施形態に係るアレイ導波路型
光合分波器1における入力側スラブ導波路12とアレイ
導波路部13との接続点の近傍を拡大して示す図であ
る。この図に示すように、本実施形態に係るアレイ導波
路型光合分波器1では、アレイ導波路部13に含まれる
M本の導波路131〜13Mそれぞれは、入力側スラブ導
波路12との接続点に近くても幅が広くなってはおら
ず、全長に亘って一定の幅aである。このことから、こ
のアレイ導波路型光合分波器1は製造が容易である。
【0011】また、本実施形態に係るアレイ導波路型光
合分波器1では、アレイ導波路部13に含まれる導波路
131〜13Mそれぞれの使用波長(例えば1.55μ
m)におけるモードフィールド径MFDと幅aとの比
(MFD/a)が1.28以上である。さらに、モード
フィールド径MFDは、導波路131〜13Mそれぞれの
幅aと間隔bとの和より大きい。すなわち、 MFD/a≧1.28 …(1) MFD≧a+b …(2) なる関係式が成り立つ。
【0012】なお、モードフィールド径MFDの値は、
導波路131〜13Mそれぞれを伝搬する光の電界強度が
ピーク値の1/e(eは自然対数の底)の値になる幅で
あり、導波路131〜13Mそれぞれのコア領域の幅a、
深さ及び比屈折率差により定まる。また、導波路131
〜13Mそれぞれの間隔bの最小値は、製造プロセスに
依存しており、例えば、石英系ガラスから構成される導
波路をFHD(Flame Hydrolysis Deposition)法によ
り製造する場合には1.5μm程度であり、同様に石英
系ガラスから構成される導波路をCVD(Chemical Vap
or Deposition)法により製造する場合には2〜3μm
程度である。
【0013】図2は、アレイ導波路型光合分波器1にお
けるクロストークと比(MFD/a)との関係を示すグ
ラフである。ここでは、FHD法により製造する場合を
想定して、導波路131〜13Mそれぞれの間隔bを1.
5μmとした。導波路131〜13Mそれぞれのコア領域
の幅aと深さとを等しくした。そして、比屈折率差の値
を種々変えて、導波路131〜13Mそれぞれのシングル
モード導波条件の下で比(MFD/a)の値を求め、ま
た、隣接チャネル間のクロストークを求めた。
【0014】このグラフから判るように、比(MFD/
a)が大きいほど、クロストークが小さい。その理由は
以下のとおりである。すなわち、比屈折率差の値が大き
くなると、コア領域の幅aの値が小さくなり、モードフ
ィールド径MFDの値も小さくなるが、このとき、コア
領域の幅aの値よりモードフィールド径MFDの値の方
が変化の程度が小さいので、比(MFD/a)は大きく
なる。このように、モードフィールド径MFDの値の低
下は、クロストークを減少させる方向に作用するのに対
して、比(MFD/a)を増加させる方向に作用する。
このことから、比(MFD/a)が大きいほどクロスト
ークが小さくなっている。また、このグラフから判るよ
うに、比(MFD/a)が1.28以上であれば、クロ
ストークが−30dB以下となり、アレイ導波路型光合
分波器1が良好な光合分波特性を有する上で好ましい。
【0015】次に、本実施形態に係るアレイ導波路型光
合分波器1の実施例について説明する。第1実施例のア
レイ導波路型光合分波器は、合波または分波すべき多波
長の信号光の周波数間隔が100GHzであり、この多
波長の信号光が40波であり、アレイ導波路部13に含
まれる導波路131〜13Mの本数Mが180であり、各
導波路13m(m=1〜M)の比屈折率差が1.5%で
あり、各導波路13m(m=1〜M)の幅aおよび深さ
が4.3μmであり、導波路13m-1と導波路13m(m
=2〜M)との間隔bが1.7μmであり、導波路13
m-1と導波路13 m(m=2〜M)との光路長差が36.
702μmであり、距離fが4800μmであった。な
お、距離fは、図3に示すように、入力側導波路111
〜11Lと入力側スラブ導波路12との接続点から、入
力側スラブ導波路12とアレイ導波路部13との接続点
までの距離である。このとき、各導波路13m(m=1
〜M)のモードフィールド径MFDは5.5μmであ
り、比(MFD/a)は1.28であった。そして、挿
入損失は2.0dBであり、隣接チャネル間のクロスト
ークは−30dBであった。
【0016】第2実施例のアレイ導波路型光合分波器
は、合波または分波すべき多波長の信号光の周波数間隔
が100GHzであり、この多波長の信号光が40波で
あり、アレイ導波路部13に含まれる導波路131〜1
Mの本数Mが180であり、各導波路13m(m=1〜
M)の比屈折率差が2.0%であり、各導波路13
m(m=1〜M)の幅aおよび深さが3.7μmであ
り、導波路13m-1と導波路13m(m=2〜M)との間
隔bが1.5μmであり、導波路13m-1と導波路13m
(m=2〜M)との光路長差が36.522μmであ
り、距離fが4170μmであった。このとき、各導波
路13m(m=1〜M)のモードフィールド径MFDは
5.2μmであり、比(MFD/a)は1.31であっ
た。そして、挿入損失は2.0dBであり、隣接チャネ
ル間のクロストークは−30dBであった。
【0017】なお、比較例として、図5に示した形状の
ものについても評価した、比較例のアレイ導波路型光合
分波器では、アレイ導波路部13に含まれるM本の導波
路131〜13Mそれぞれは、入力側スラブ導波路12と
の接続点に近いほど、幅が広くなっているものであり、
長手方向の位置に対する幅の変化率が1/250であっ
た。そして、上記実施例1の条件に対して、入力側スラ
ブ導波路12とアレイ導波路部13との接続点における
導波路13m-1と導波路13m(m=2〜M)との間隔b
を種々変えて、隣接チャネル間のクロストークを評価し
た。その結果、間隔bが1.2μmであるときクロスト
ークは−28dBであり、間隔bが1.0μmであると
きクロストークは−20dBであり、間隔bが0.5μ
mであるときクロストークは−18dBであって、何れ
の場合のクロストークも実施例1の場合より大きかっ
た、
【0018】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
係るアレイ導波路型光合分波器では、アレイ導波路部に
含まれる複数の導波路それぞれは、全長に亘って一定の
幅aであり、モードフィールド径MFDと幅aとの比
(MFD/a)が1.28以上である。このことによ
り、アレイ導波路型光合分波器の製造が容易である。ま
た、隣接チャネル間のクロストークが充分に小さくな
り、良好な光合分波特性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係るアレイ導波路型光合分波器に
おける入力側スラブ導波路とアレイ導波路部との接続点
の近傍を拡大して示す図である。
【図2】アレイ導波路型光合分波器におけるクロストー
クと比(MFD/a)との関係を示すグラフである。
【図3】本実施形態に係るアレイ導波路型光合分波器に
おける入力側スラブ導波路の近傍を拡大して示す図であ
る。
【図4】アレイ導波路型光合分波器の構成図である。
【図5】従来のアレイ導波路型光合分波器における入力
側スラブ導波路とアレイ導波路部との接続点の近傍を拡
大して示す図である。
【符号の説明】
1…アレイ導波路型光合分波器、10…基板、111
11L…入力側導波路、12…入力側スラブ導波路、1
3…アレイ導波路部、14…出力側スラブ導波路、15
1〜15N…出力側導波路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1本の入力側導波路と、 前記入力側導波路と接続された入力側スラブ導波路と、 前記入力側導波路と接続された側とは反対側で前記入力
    側スラブ導波路と接続され各々の光路長が異なる複数の
    導波路を含むアレイ導波路部と、 前記入力側スラブ導波路と接続された側とは反対の側で
    前記アレイ導波路部と接続された出力側スラブ導波路
    と、 前記アレイ導波路部と接続された側とは反対の側で前記
    出力側スラブ導波路と接続された少なくとも1本の出力
    側導波路とを備え、 前記アレイ導波路部に含まれる複数の導波路それぞれ
    は、全長に亘って一定の幅aであり、モードフィールド
    径MFDと幅aとの比(MFD/a)が1.28以上で
    あることを特徴とするアレイ導波路型光合分波器。
JP2001006646A 2001-01-15 2001-01-15 アレイ導波路型光合分波器 Pending JP2002214458A (ja)

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