JP2002350656A - 平面導波路型光フィルタ - Google Patents
平面導波路型光フィルタInfo
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- JP2002350656A JP2002350656A JP2001155205A JP2001155205A JP2002350656A JP 2002350656 A JP2002350656 A JP 2002350656A JP 2001155205 A JP2001155205 A JP 2001155205A JP 2001155205 A JP2001155205 A JP 2001155205A JP 2002350656 A JP2002350656 A JP 2002350656A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部温度または外部から負荷される応力等の
外部環境が変化した場合でも安定な光学特性を有する平
面導波路型光フィルタを提供する。 【解決手段】 基板１００上には光導波路である主光路
１１０、副光路１２０、光入力端１０１から光出力端１
０２へ順に、第一の光カプラ１４１、第二の光カプラ１
４２および第三の光カプラ１４３が設けられ、主光路１
１０と副光路１２０、第一の光カプラ１４１、第二の光
カプラ１４２および第三の光カプラ１４は第一のマッハ
ツェンダ干渉計１５１および第二のマッハツェンダ干渉
計１５２を構成している。第一のマッハツェンダ干渉計
１５１と第二のマッハツェンダ干渉計１５２とで主光路
および副光路との間の光路長差を等しくする。
外部環境が変化した場合でも安定な光学特性を有する平
面導波路型光フィルタを提供する。 【解決手段】 基板１００上には光導波路である主光路
１１０、副光路１２０、光入力端１０１から光出力端１
０２へ順に、第一の光カプラ１４１、第二の光カプラ１
４２および第三の光カプラ１４３が設けられ、主光路１
１０と副光路１２０、第一の光カプラ１４１、第二の光
カプラ１４２および第三の光カプラ１４は第一のマッハ
ツェンダ干渉計１５１および第二のマッハツェンダ干渉
計１５２を構成している。第一のマッハツェンダ干渉計
１５１と第二のマッハツェンダ干渉計１５２とで主光路
および副光路との間の光路長差を等しくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重（ＷＤ
Ｍ）光通信において使用される平面導波路型光フィルタ
に関し、特に光増幅器における信号光の光増幅の利得を
等化する利得等化器等として好適な光フィルタに関する
ものである。
Ｍ）光通信において使用される平面導波路型光フィルタ
に関し、特に光増幅器における信号光の光増幅の利得を
等化する利得等化器等として好適な光フィルタに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ＷＤＭ光通信は、送信局から送出された
波長1.55μm帯の多波長の信号光を光ファイバ伝送路に
一括して伝送させ、受信局で受信することにより大容量
・高速の光通信を行うものである。受信局で正常に受信
するためには、受信局に到達する多波長の信号光それぞ
れのパワーは互いにほぼ等しくなければならない。そこ
で、多波長の信号光それぞれにおける光ファイバ伝送路
での伝送損失の差や伝送路の途中に配備される光増幅器
の利得の差を補償するような損失スペクトルを有する光
フィルタが必要とされる。
波長1.55μm帯の多波長の信号光を光ファイバ伝送路に
一括して伝送させ、受信局で受信することにより大容量
・高速の光通信を行うものである。受信局で正常に受信
するためには、受信局に到達する多波長の信号光それぞ
れのパワーは互いにほぼ等しくなければならない。そこ
で、多波長の信号光それぞれにおける光ファイバ伝送路
での伝送損失の差や伝送路の途中に配備される光増幅器
の利得の差を補償するような損失スペクトルを有する光
フィルタが必要とされる。
【０００３】例えば、特開平８−２３４０５０号公報
「モノリシック光導波路フィルタ」には、平面導波路か
ら形成される多段のマッハツェンダ干渉計からなる光フ
ィルタで、光増幅器の利得スペクトルとは反対の損失ス
ペクトルを設定することによって、多波長の信号光それ
ぞれのパワーを等しくする技術が記載されている。ま
た、文献「K. Inoue, et al., "Tunable Gain Equaliza
tion Using a Mach-Zehnder Optical Filter in Multis
tage Fiber Amplifiers", IEEE Photonics Technology
Letters, Vol.3, No.8, pp.718-720 (1991)」には、マ
ッハツェンダ干渉計におけるそれぞれの光路長差を各光
カプラの間の光路の温度を調整することによって、光フ
ィルタの損失スペクトルの傾斜を制御して、入力信号光
パワーの変動に伴う利得傾斜の変動を補償しようとする
技術が記載されている。
「モノリシック光導波路フィルタ」には、平面導波路か
ら形成される多段のマッハツェンダ干渉計からなる光フ
ィルタで、光増幅器の利得スペクトルとは反対の損失ス
ペクトルを設定することによって、多波長の信号光それ
ぞれのパワーを等しくする技術が記載されている。ま
た、文献「K. Inoue, et al., "Tunable Gain Equaliza
tion Using a Mach-Zehnder Optical Filter in Multis
tage Fiber Amplifiers", IEEE Photonics Technology
Letters, Vol.3, No.8, pp.718-720 (1991)」には、マ
ッハツェンダ干渉計におけるそれぞれの光路長差を各光
カプラの間の光路の温度を調整することによって、光フ
ィルタの損失スペクトルの傾斜を制御して、入力信号光
パワーの変動に伴う利得傾斜の変動を補償しようとする
技術が記載されている。
【０００４】特開平８−２３４０５０号公報において
は、光フィルタにおける損失スペクトルの自由度を高め
るために、多段のマッハツェンダ干渉計におけるそれぞ
れの光路長差は互いに１０％以上異なるように設定した
方が好ましい旨が記載されている。従来、多段のマッハ
ツェンダ干渉計から構成される光フィルタにおいては、
様々な損失スペクトルの形状に対応するために、マッハ
ツェンダ干渉計におけるそれぞれの光路長差は互いに異
なるように設定されていた。
は、光フィルタにおける損失スペクトルの自由度を高め
るために、多段のマッハツェンダ干渉計におけるそれぞ
れの光路長差は互いに１０％以上異なるように設定した
方が好ましい旨が記載されている。従来、多段のマッハ
ツェンダ干渉計から構成される光フィルタにおいては、
様々な損失スペクトルの形状に対応するために、マッハ
ツェンダ干渉計におけるそれぞれの光路長差は互いに異
なるように設定されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、段数と
して２段のマッハツェンダ干渉計、すなわち第一および
第二のマッハツェンダ干渉計から構成される光フィルタ
においては、以下のような問題点を有している。２段の
マッハツェンダ干渉計から構成される光フィルタの場
合、光入力端から光出力端までの光透過率には、第一の
マッハツェンダ干渉計における光路長差と第二のマッハ
ツェンダ干渉計における光路長差との差分および光導波
路の実効屈折率に比例する引数を持つ正弦波の項が生じ
る。この正弦波の項は、第一と第二のマッハツェンダ干
渉計における光路長差が等しくない時、その光路長差の
差分に反比例する比較的長い波長周期成分となる。外部
温度または光回路に負荷される外部応力等の外部環境が
変動する場合、光導波路の実効屈折率も同時に変化する
が、この長い波長周期成分を持つ正弦波の項は、光導波
路の実効屈折率がわずかに変動してもその値が比較的大
きく変動してしまう。その結果、光フィルタ全体の光透
過率しいては光学特性が外部環境の変化に対して敏感と
なってしまう。
して２段のマッハツェンダ干渉計、すなわち第一および
第二のマッハツェンダ干渉計から構成される光フィルタ
においては、以下のような問題点を有している。２段の
マッハツェンダ干渉計から構成される光フィルタの場
合、光入力端から光出力端までの光透過率には、第一の
マッハツェンダ干渉計における光路長差と第二のマッハ
ツェンダ干渉計における光路長差との差分および光導波
路の実効屈折率に比例する引数を持つ正弦波の項が生じ
る。この正弦波の項は、第一と第二のマッハツェンダ干
渉計における光路長差が等しくない時、その光路長差の
差分に反比例する比較的長い波長周期成分となる。外部
温度または光回路に負荷される外部応力等の外部環境が
変動する場合、光導波路の実効屈折率も同時に変化する
が、この長い波長周期成分を持つ正弦波の項は、光導波
路の実効屈折率がわずかに変動してもその値が比較的大
きく変動してしまう。その結果、光フィルタ全体の光透
過率しいては光学特性が外部環境の変化に対して敏感と
なってしまう。
【０００６】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであり、外部環境変化に対して安定な光学特
性を有する平面導波路型光フィルタを提供することを目
的とする。
されたものであり、外部環境変化に対して安定な光学特
性を有する平面導波路型光フィルタ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】この発明に係る平面導波
路型光フィルタは、光入力端から光出力端へ光を導波さ
せる主光路と、第一の光カプラ、第二の光カプラ及び第
三の光カプラそれぞれを介して主光路と光結合され、主
光路ならびに第一および第二の光カプラと共に第一のマ
ッハツェンダ干渉計を構成すると共に、主光路ならびに
第二および第三の光カプラと共に第二のマッハツェンダ
干渉計を構成する副光路とを備え、第一および第二のマ
ッハツェンダ干渉計における主光路および副光路との間
の光路長差が等しいことを特徴とする。
路型光フィルタは、光入力端から光出力端へ光を導波さ
せる主光路と、第一の光カプラ、第二の光カプラ及び第
三の光カプラそれぞれを介して主光路と光結合され、主
光路ならびに第一および第二の光カプラと共に第一のマ
ッハツェンダ干渉計を構成すると共に、主光路ならびに
第二および第三の光カプラと共に第二のマッハツェンダ
干渉計を構成する副光路とを備え、第一および第二のマ
ッハツェンダ干渉計における主光路および副光路との間
の光路長差が等しいことを特徴とする。
【０００８】また、この発明に係る平面導波路型光フィ
ルタは、第一のマッハツェンダ干渉計には主光路および
副光路の双方または何れか一方の温度を調整する第一の
温度調整手段と、第二のマッハツェンダ干渉計には主光
路および副光路の双方または何れか一方の温度を調整す
る第二の温度調整手段とが付け加えられていても良い。
ルタは、第一のマッハツェンダ干渉計には主光路および
副光路の双方または何れか一方の温度を調整する第一の
温度調整手段と、第二のマッハツェンダ干渉計には主光
路および副光路の双方または何れか一方の温度を調整す
る第二の温度調整手段とが付け加えられていても良い。
【０００９】また、この発明に係る平面導波路型光フィ
ルタは、第一および第二の温度調整手段それぞれによる
温度調整を制御することで、光入力端から光出力端への
使用波長帯域における光の損失スペクトルの傾斜を調整
するのが好適である。
ルタは、第一および第二の温度調整手段それぞれによる
温度調整を制御することで、光入力端から光出力端への
使用波長帯域における光の損失スペクトルの傾斜を調整
するのが好適である。
【００１０】この発明に係る平面導波路型光フィルタに
おいては、様々な損失スペクトルの形状に対応できるよ
うに、第一および第二のマッハツェンダ干渉計における
主光路および副光路との間の光路長差を互いに異ならせ
る代わりに第一、第二及び第三の光カプラにおける光の
パワー結合率をそれぞれ調整して設定する。
おいては、様々な損失スペクトルの形状に対応できるよ
うに、第一および第二のマッハツェンダ干渉計における
主光路および副光路との間の光路長差を互いに異ならせ
る代わりに第一、第二及び第三の光カプラにおける光の
パワー結合率をそれぞれ調整して設定する。
【００１１】
【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
いて同じ部分には同じ番号を付して重複する説明を省略
する。
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同じ部分には同じ番号を付して重複する説明を省略
する。
【００１２】図１は、本発明に係る第一の実施形態であ
る平面導波路型光フィルタ１の構成図である。平面導波
路型光フィルタ１は、基板１００上に形成された光導波
路である主光路１１０、副光路１２０を備えている。主
光路１１０は、基板１００の一方の端面にある光入力端
１０１と他方の端面にある光出力端１０２との間に設け
られた光路である。主光路１１０の途中には、光入力端
１０１から光出力端１０２へ順に、第一の光カプラ１４
１、第二の光カプラ１４２および第三の光カプラ１４３
が設けられている。主光路１１０と副光路１２０とは、
第一の光カプラ１４１、第二の光カプラ１４２および第
三の光カプラ１４３それぞれを介して互いに光結合され
ている。そして、主光路１１０と副光路１２０、第一の
光カプラ１４１および第二の光カプラ１４２は第一のマ
ッハツェンダ干渉計１５１を構成している。また、主光
路１１０と副光路１２０、第二の光カプラ１４２および
第三の光カプラ１４３は第二のマッハツェンダ干渉計１
５２を構成している。
る平面導波路型光フィルタ１の構成図である。平面導波
路型光フィルタ１は、基板１００上に形成された光導波
路である主光路１１０、副光路１２０を備えている。主
光路１１０は、基板１００の一方の端面にある光入力端
１０１と他方の端面にある光出力端１０２との間に設け
られた光路である。主光路１１０の途中には、光入力端
１０１から光出力端１０２へ順に、第一の光カプラ１４
１、第二の光カプラ１４２および第三の光カプラ１４３
が設けられている。主光路１１０と副光路１２０とは、
第一の光カプラ１４１、第二の光カプラ１４２および第
三の光カプラ１４３それぞれを介して互いに光結合され
ている。そして、主光路１１０と副光路１２０、第一の
光カプラ１４１および第二の光カプラ１４２は第一のマ
ッハツェンダ干渉計１５１を構成している。また、主光
路１１０と副光路１２０、第二の光カプラ１４２および
第三の光カプラ１４３は第二のマッハツェンダ干渉計１
５２を構成している。
【００１３】この平面導波路型光フィルタ１における光
入力端１０１から光出力端１０２への光透過率Ｔ
１（λ）は、光の波長λ、第一の光カプラ１４１と第二
の光カプラ１４２との間における主光路１１０および副
光路１２０それぞれの光路長差ΔＬ １、第二の光カプラ
１４２と第三の光カプラ１４３との間における主光路１
１０および副光路１２０それぞれの光路長差ΔＬ２、光
カプラ１４１〜１４３それぞれでの光のパワー結合率Ｃ
１〜Ｃ３、ならびに、主光路１１０および副光路１２０
それぞれの実効屈折率ｎに依存する。
入力端１０１から光出力端１０２への光透過率Ｔ
１（λ）は、光の波長λ、第一の光カプラ１４１と第二
の光カプラ１４２との間における主光路１１０および副
光路１２０それぞれの光路長差ΔＬ １、第二の光カプラ
１４２と第三の光カプラ１４３との間における主光路１
１０および副光路１２０それぞれの光路長差ΔＬ２、光
カプラ１４１〜１４３それぞれでの光のパワー結合率Ｃ
１〜Ｃ３、ならびに、主光路１１０および副光路１２０
それぞれの実効屈折率ｎに依存する。
【００１４】この平面導波路型光フィルタ１の光透過率
Ｔ１（λ）は、 （数１） T1(λ) = 1−C−C3＋2CC3−2{CC3 (C-1)( C3-1)}0.5 co
s(2nπΔL2/λ) C = 1−C1−C2＋2 C1C2−2{C1C2 (C1-1)( C2-1)}0.5 co
s(2nπΔL1/λ) なる式で表わされる。ここで、Ｃは、マッハツェンダ干
渉計１５１を一つの光カプラと想定したときに、この想
定した光カプラでの光のパワー結合率である。さらに、
（数１）を展開すれば、 （数２） T1(λ) = A cos(2nπΔL1/λ)＋B cos(2nπΔL2/λ)＋C
cos｛2nπ(ΔL1+ΔL2)/λ｝＋D cos｛2nπ(ΔL1-ΔL2)
/λ｝+ E のように正弦関数の和で表わすことができる。ここで、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥは光のパワー結合率Ｃ１〜Ｃ３を
用いて算出される定数である。また、（数２）における
Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの各項は４つの異なる波長周期を持つ
正弦波を表わしている。
Ｔ１（λ）は、 （数１） T1(λ) = 1−C−C3＋2CC3−2{CC3 (C-1)( C3-1)}0.5 co
s(2nπΔL2/λ) C = 1−C1−C2＋2 C1C2−2{C1C2 (C1-1)( C2-1)}0.5 co
s(2nπΔL1/λ) なる式で表わされる。ここで、Ｃは、マッハツェンダ干
渉計１５１を一つの光カプラと想定したときに、この想
定した光カプラでの光のパワー結合率である。さらに、
（数１）を展開すれば、 （数２） T1(λ) = A cos(2nπΔL1/λ)＋B cos(2nπΔL2/λ)＋C
cos｛2nπ(ΔL1+ΔL2)/λ｝＋D cos｛2nπ(ΔL1-ΔL2)
/λ｝+ E のように正弦関数の和で表わすことができる。ここで、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥは光のパワー結合率Ｃ１〜Ｃ３を
用いて算出される定数である。また、（数２）における
Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの各項は４つの異なる波長周期を持つ
正弦波を表わしている。
【００１５】上記の（数２）におけるＤ項は、（ΔＬ１
―ΔＬ２）に反比例する波長周期を有する正弦波を表わ
しており、ΔＬ１とΔＬ２とが異なっていて、（ΔＬ１
―ΔＬ２）がΔＬ１およびΔＬ２よりも小さい時、最も
長い波長周期を持つ成分となる。このような長い波長周
期を持つＤ項において、外界温度または外部から負荷さ
れる応力等の外部環境によって実効屈折率ｎが変化する
と、正弦関数の引数がｎ（ΔＬ１―ΔＬ２）／λに比例
するために、他の項と比較して敏感に変動してしまう。
このためにＤ項は、平面導波路型光フィルタ１の光透過
率Ｔ１（λ）の外部環境依存性を大きくしてしまう。
―ΔＬ２）に反比例する波長周期を有する正弦波を表わ
しており、ΔＬ１とΔＬ２とが異なっていて、（ΔＬ１
―ΔＬ２）がΔＬ１およびΔＬ２よりも小さい時、最も
長い波長周期を持つ成分となる。このような長い波長周
期を持つＤ項において、外界温度または外部から負荷さ
れる応力等の外部環境によって実効屈折率ｎが変化する
と、正弦関数の引数がｎ（ΔＬ１―ΔＬ２）／λに比例
するために、他の項と比較して敏感に変動してしまう。
このためにＤ項は、平面導波路型光フィルタ１の光透過
率Ｔ１（λ）の外部環境依存性を大きくしてしまう。
【００１６】そこで、本実施形態では、ΔＬ１とΔＬ２
とを同一にする、すなわち（ΔＬ１―ΔＬ２）＝０にし
てＤ項を消去させ、外界温度または外部から負荷される
応力等の外部環境によって敏感に変動する長い波長周期
を持つ成分を無くしてしまう。これによって、外部環境
依存性の小さな光透過率Ｔ１（λ）を持つ平面導波路型
光フィルタを実現させる。
とを同一にする、すなわち（ΔＬ１―ΔＬ２）＝０にし
てＤ項を消去させ、外界温度または外部から負荷される
応力等の外部環境によって敏感に変動する長い波長周期
を持つ成分を無くしてしまう。これによって、外部環境
依存性の小さな光透過率Ｔ１（λ）を持つ平面導波路型
光フィルタを実現させる。
【００１７】図２は、本発明に係る第二の実施形態であ
る平面導波路型光フィルタ２の構成図である。平面導波
路型光フィルタ２は、基板１００上に形成された光導波
路である主光路１１０、副光路１２０、ヒーター１３１
〜１３４、制御部２００を備えている。主光路１１０、
副光路１２０の構成は第一の実施形態と同様である。
る平面導波路型光フィルタ２の構成図である。平面導波
路型光フィルタ２は、基板１００上に形成された光導波
路である主光路１１０、副光路１２０、ヒーター１３１
〜１３４、制御部２００を備えている。主光路１１０、
副光路１２０の構成は第一の実施形態と同様である。
【００１８】ヒーター１３１は、第一のカプラ１４１と
第二の光カプラ１４２との間における主光路１１０上に
設けられており、主光路１１０の温度を調整することに
より、主光路１１０の位相変化量を調整する。ヒーター
１３２は、第一のカプラ１４１と第二の光カプラ１４２
との間における副光路１２０上に設けられており、副光
路１２０の温度を調整することにより、副光路１２０の
位相変化量を調整する。ヒーター１３３は、第二のカプ
ラ１４２と第三の光カプラ１４３との間における主光路
１１０上に設けられており、主光路１１０の温度を調整
することにより、主光路１１０の位相変化量を調整す
る。ヒーター１３４は、第二のカプラ１４２と第三の光
カプラ１４３との間における副光路１２０上に設けられ
ており、副光路１２０の温度を調整することにより、副
光路１２０の位相変化量を調整する。ヒーター１３１〜
１３４それぞれの温度調整を制御する制御部２００によ
り、光入力端１０１から光出力端１０２への光透過率が
調整され、さらには、使用波長帯域における光の損失ス
ペクトルの傾斜も調整される。
第二の光カプラ１４２との間における主光路１１０上に
設けられており、主光路１１０の温度を調整することに
より、主光路１１０の位相変化量を調整する。ヒーター
１３２は、第一のカプラ１４１と第二の光カプラ１４２
との間における副光路１２０上に設けられており、副光
路１２０の温度を調整することにより、副光路１２０の
位相変化量を調整する。ヒーター１３３は、第二のカプ
ラ１４２と第三の光カプラ１４３との間における主光路
１１０上に設けられており、主光路１１０の温度を調整
することにより、主光路１１０の位相変化量を調整す
る。ヒーター１３４は、第二のカプラ１４２と第三の光
カプラ１４３との間における副光路１２０上に設けられ
ており、副光路１２０の温度を調整することにより、副
光路１２０の位相変化量を調整する。ヒーター１３１〜
１３４それぞれの温度調整を制御する制御部２００によ
り、光入力端１０１から光出力端１０２への光透過率が
調整され、さらには、使用波長帯域における光の損失ス
ペクトルの傾斜も調整される。
【００１９】この平面導波路型光フィルタ２における光
入力端１０１から光出力端１０２への光透過率Ｔ
２（λ）は、光の波長λ、第一の光カプラ１４１と第二
の光カプラ１４２との間における主光路１１０および副
光路１２０それぞれの光路長差ΔＬ １、第二の光カプラ
１４２と第三の光カプラ１４３との間における主光路１
１０および副光路１２０それぞれの光路長差ΔＬ２、光
カプラ１４１〜１４３それぞれでの光のパワー結合率Ｃ
１〜Ｃ３、ヒーター１３１および１３２により主光路１
１０および副光路１２０それぞれが温度調整されたこと
に因る第一のマッハツェンダ干渉計１５１における光の
位相変化量Δφ１、ヒーター１３３および１３４により
主光路１１０および副光路１２０それぞれが温度調整さ
れたことに因る第二のマッハツェンダ干渉計１５２にお
ける光の位相変化量Δφ２、ならびに、主光路１１０お
よび副光路１２０それぞれの実効屈折率ｎに依存する。
入力端１０１から光出力端１０２への光透過率Ｔ
２（λ）は、光の波長λ、第一の光カプラ１４１と第二
の光カプラ１４２との間における主光路１１０および副
光路１２０それぞれの光路長差ΔＬ １、第二の光カプラ
１４２と第三の光カプラ１４３との間における主光路１
１０および副光路１２０それぞれの光路長差ΔＬ２、光
カプラ１４１〜１４３それぞれでの光のパワー結合率Ｃ
１〜Ｃ３、ヒーター１３１および１３２により主光路１
１０および副光路１２０それぞれが温度調整されたこと
に因る第一のマッハツェンダ干渉計１５１における光の
位相変化量Δφ１、ヒーター１３３および１３４により
主光路１１０および副光路１２０それぞれが温度調整さ
れたことに因る第二のマッハツェンダ干渉計１５２にお
ける光の位相変化量Δφ２、ならびに、主光路１１０お
よび副光路１２０それぞれの実効屈折率ｎに依存する。
【００２０】この平面導波路型光フィルタ２の光透過率
Ｔ２（λ）は、 （数３） T2(λ) = 1−C−C3＋2CC3−2{CC3 (C-1)( C3-1)}0.5 co
s{(2nπΔL2/λ)-Δφ2} C = 1−C1−C2＋2C1C2−2{C1C2 (C1-1)( C2-1)}0.5 cos
{(2nπΔL1/λ)-Δφ1} なる式で表わされる。ここで、Ｃは、マッハツェンダ干
渉計１５１を一つの光カプラと想定したときに、この想
定した光カプラでの光のパワー結合率である。さらに、
（数３）を展開すれば、 （数４） T2(λ) = A cos{(2nπΔL1/λ)-Δφ1}＋B cos{(2nπΔ
L2/λ)-Δφ2}＋C cos｛2nπ(ΔL1+ΔL2) /λ-(Δφ1+
Δφ2) ｝＋D cos｛2nπ(ΔL1-ΔL2) /λ-(Δφ1-Δ
φ2) ｝＋E のように正弦関数の和で表わすことができる。ここで、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥは光のパワー結合率Ｃ１〜Ｃ３を
用いて算出される定数である。
Ｔ２（λ）は、 （数３） T2(λ) = 1−C−C3＋2CC3−2{CC3 (C-1)( C3-1)}0.5 co
s{(2nπΔL2/λ)-Δφ2} C = 1−C1−C2＋2C1C2−2{C1C2 (C1-1)( C2-1)}0.5 cos
{(2nπΔL1/λ)-Δφ1} なる式で表わされる。ここで、Ｃは、マッハツェンダ干
渉計１５１を一つの光カプラと想定したときに、この想
定した光カプラでの光のパワー結合率である。さらに、
（数３）を展開すれば、 （数４） T2(λ) = A cos{(2nπΔL1/λ)-Δφ1}＋B cos{(2nπΔ
L2/λ)-Δφ2}＋C cos｛2nπ(ΔL1+ΔL2) /λ-(Δφ1+
Δφ2) ｝＋D cos｛2nπ(ΔL1-ΔL2) /λ-(Δφ1-Δ
φ2) ｝＋E のように正弦関数の和で表わすことができる。ここで、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥは光のパワー結合率Ｃ１〜Ｃ３を
用いて算出される定数である。
【００２１】上記の（数４）におけるＤ項は、温度調整
による位相変化量Δφ１とΔφ２とがほぼ等しい状態で
は、第一の実施形態と同様に（ΔＬ１―ΔＬ２）に反比
例する波長周期を有する正弦波を表わしており、ΔＬ１
とΔＬ２とが異なっていて、（ΔＬ１―ΔＬ２）がΔＬ
１およびΔＬ２よりも小さい時、最も長い波長周期を持
つ成分となる。このような長い波長周期を持つＤ項は、
第一の実施形態と同じ理由により、外界温度、外部から
負荷される応力等の外部環境によって敏感に変動してし
まう。このためにＤ項は、平面導波路型光フィルタの光
透過率Ｔ２（λ）の外部環境依存性を大きくしてしま
う。
による位相変化量Δφ１とΔφ２とがほぼ等しい状態で
は、第一の実施形態と同様に（ΔＬ１―ΔＬ２）に反比
例する波長周期を有する正弦波を表わしており、ΔＬ１
とΔＬ２とが異なっていて、（ΔＬ１―ΔＬ２）がΔＬ
１およびΔＬ２よりも小さい時、最も長い波長周期を持
つ成分となる。このような長い波長周期を持つＤ項は、
第一の実施形態と同じ理由により、外界温度、外部から
負荷される応力等の外部環境によって敏感に変動してし
まう。このためにＤ項は、平面導波路型光フィルタの光
透過率Ｔ２（λ）の外部環境依存性を大きくしてしま
う。
【００２２】そこで、第二の実施形態においても、（Δ
Ｌ１―ΔＬ２）＝０にしてＤ項を消去させ、外界温度、
外部から負荷される応力等の外部環境によって敏感に変
動する長い波長周期を持つ成分を無くしてしまう。これ
によって、外部環境依存性の小さな光透過率Ｔ２（λ）
を持つ平面導波路型光フィルタを実現させる。
Ｌ１―ΔＬ２）＝０にしてＤ項を消去させ、外界温度、
外部から負荷される応力等の外部環境によって敏感に変
動する長い波長周期を持つ成分を無くしてしまう。これ
によって、外部環境依存性の小さな光透過率Ｔ２（λ）
を持つ平面導波路型光フィルタを実現させる。
【００２３】本発明の平面導波路型光フィルタの作製
は、例えば以下のように実施される。石英ガラス基板の
上に、厚み７μｍ程度で比屈折率差０．４５％程度のＧ
ｅＯ２が添加されたコア層を成膜した後、フォトリソグ
ラフィー・反応性イオンエッチングによって、図１で示
すようなコア形状パターンを加工する。次に、厚み３０
μｍ程度のクラッド層を成膜する。その後に、基板をチ
ップ形状に切断して平面導波路型光フィルタ１が得られ
る。また、使用する導波路基板は石英ガラス以外にも上
層にガラス薄膜が成膜されたシリコン、アルミナ、また
は多成分ガラス等が適用可能である。また、コアおよび
クラッドから構成される光導波路の材質として石英系ガ
ラスの他に、半導体系またはポリマー系材質の光導波路
でも構わない。また、図２におけるヒーターの材質とし
て、例えばクロムなどが使用される。
は、例えば以下のように実施される。石英ガラス基板の
上に、厚み７μｍ程度で比屈折率差０．４５％程度のＧ
ｅＯ２が添加されたコア層を成膜した後、フォトリソグ
ラフィー・反応性イオンエッチングによって、図１で示
すようなコア形状パターンを加工する。次に、厚み３０
μｍ程度のクラッド層を成膜する。その後に、基板をチ
ップ形状に切断して平面導波路型光フィルタ１が得られ
る。また、使用する導波路基板は石英ガラス以外にも上
層にガラス薄膜が成膜されたシリコン、アルミナ、また
は多成分ガラス等が適用可能である。また、コアおよび
クラッドから構成される光導波路の材質として石英系ガ
ラスの他に、半導体系またはポリマー系材質の光導波路
でも構わない。また、図２におけるヒーターの材質とし
て、例えばクロムなどが使用される。
【００２４】
【実施例】図２で示すような平面導波路型光フィルタ２
で、Ｃ１＝０．０４、Ｃ２＝０．１７、Ｃ３＝０．２
２、ｎ＝１．４５、ΔＬ１＝ΔＬ２＝１０．４μｍの場
合で波長が１５００〜１７００ｎｍ付近の光透過率を検
討した。
で、Ｃ１＝０．０４、Ｃ２＝０．１７、Ｃ３＝０．２
２、ｎ＝１．４５、ΔＬ１＝ΔＬ２＝１０．４μｍの場
合で波長が１５００〜１７００ｎｍ付近の光透過率を検
討した。
【００２５】この場合、（数３）におけるＤ項は消去さ
れている。また、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＥの各項の波長依存性
を図４に示す。点線で示された１５７０〜１６１０ｎｍ
付近の波長領域は信号光として使用する光の波長帯を表
わす。
れている。また、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＥの各項の波長依存性
を図４に示す。点線で示された１５７０〜１６１０ｎｍ
付近の波長領域は信号光として使用する光の波長帯を表
わす。
【００２６】ヒーター１３３および１３４により主光路
１１０および副光路１２０それぞれが温度調整されたこ
とに因る第二のマッハツェンダ干渉計１５２における光
の位相変化量Δφ２に５°の位相変化を加えた場合に対
して、損失スペクトル傾斜の変化量および波長帯域内平
均損失の変化量をそれぞれ計算した。ここで、位相変化
量５°は、第二のマッハツェンダ干渉計１５２における
主光路と副光路との間に温度差およそ２．２℃が生じる
場合に相当する。その結果、位相変化前の損失傾斜４．
２６ｄＢ／４０ｎｍ、位相変化後の損失傾斜４．０６ｄ
Ｂ／４０ｎｍで、損失傾斜の変化量０．２０ｄＢ／４０
ｎｍが導出された。また、位相変化前の平均損失２．２
８ｄＢで、位相変化後の平均損失２．０７ｄＢで、平均
損失の変化量０．２１ｄＢが導出された。損失スペクト
ル傾斜の変化量および波長帯域内平均損失の変化量共に
小さい数値であり、外部温度変化に対して安定した光学
特性が実現された。
１１０および副光路１２０それぞれが温度調整されたこ
とに因る第二のマッハツェンダ干渉計１５２における光
の位相変化量Δφ２に５°の位相変化を加えた場合に対
して、損失スペクトル傾斜の変化量および波長帯域内平
均損失の変化量をそれぞれ計算した。ここで、位相変化
量５°は、第二のマッハツェンダ干渉計１５２における
主光路と副光路との間に温度差およそ２．２℃が生じる
場合に相当する。その結果、位相変化前の損失傾斜４．
２６ｄＢ／４０ｎｍ、位相変化後の損失傾斜４．０６ｄ
Ｂ／４０ｎｍで、損失傾斜の変化量０．２０ｄＢ／４０
ｎｍが導出された。また、位相変化前の平均損失２．２
８ｄＢで、位相変化後の平均損失２．０７ｄＢで、平均
損失の変化量０．２１ｄＢが導出された。損失スペクト
ル傾斜の変化量および波長帯域内平均損失の変化量共に
小さい数値であり、外部温度変化に対して安定した光学
特性が実現された。
【００２７】
【比較例】比較例について、図３を用いて具体的に説明
する。ここでは、Ｃ１＝０．２５、Ｃ２＝０．７５、Ｃ
３＝０．５０、ｎ＝１．４５、ΔＬ１＝９．３μｍ、Δ
Ｌ ２＝１３．７μｍとし、実施例と同様に、波長が１５
００〜１７００ｎｍ付近の光透過率を検討した。
する。ここでは、Ｃ１＝０．２５、Ｃ２＝０．７５、Ｃ
３＝０．５０、ｎ＝１．４５、ΔＬ１＝９．３μｍ、Δ
Ｌ ２＝１３．７μｍとし、実施例と同様に、波長が１５
００〜１７００ｎｍ付近の光透過率を検討した。
【００２８】この場合の（数３）におけるＡ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ及びＥの各項の波長依存性を図５に示す。Ｄ項が最も
長い波長周期を持つ成分となっている。図４と同じく、
点線で示された波長領域は信号光として使用する光の波
長帯を表わす
Ｄ及びＥの各項の波長依存性を図５に示す。Ｄ項が最も
長い波長周期を持つ成分となっている。図４と同じく、
点線で示された波長領域は信号光として使用する光の波
長帯を表わす
【００２９】実施例と同様に、第二のマッハツェンダ干
渉計１５２における光の位相変化量Δφ２に５°の位相
変化を加えた場合に対して、損失傾斜の変化量および波
長帯域内平均損失の変化量をそれぞれ計算した。その結
果、位相変化前の損失傾斜４．３０ｄＢ／４０ｎｍ、位
相変化後の損失傾斜３．９８ｄＢ／４０ｎｍで、損失傾
斜の変化量０．３２ｄＢ／４０ｎｍが導出された。ま
た、位相変化前の平均損失３．００ｄＢ、位相変化後の
平均損失２．６５ｄＢで、平均損失の変化量０．３５ｄ
Ｂが導出された。損失傾斜の変化量および波長帯域内平
均損失の変化量は、実施例に比べて約１．５倍と比較的
大きな数値であり、外部温度変化に対する光学特性変動
量が比較的大きかった。
渉計１５２における光の位相変化量Δφ２に５°の位相
変化を加えた場合に対して、損失傾斜の変化量および波
長帯域内平均損失の変化量をそれぞれ計算した。その結
果、位相変化前の損失傾斜４．３０ｄＢ／４０ｎｍ、位
相変化後の損失傾斜３．９８ｄＢ／４０ｎｍで、損失傾
斜の変化量０．３２ｄＢ／４０ｎｍが導出された。ま
た、位相変化前の平均損失３．００ｄＢ、位相変化後の
平均損失２．６５ｄＢで、平均損失の変化量０．３５ｄ
Ｂが導出された。損失傾斜の変化量および波長帯域内平
均損失の変化量は、実施例に比べて約１．５倍と比較的
大きな数値であり、外部温度変化に対する光学特性変動
量が比較的大きかった。
【００３０】実施例および比較例においては、外部温度
変化を与えた場合の光学特性変動量を算出したが、外部
応力を与えた場合でもマッハツェンダ干渉計における光
の位相変化量が発生して、光学特性が変動してしまう。
外部応力による光学特性変動量においても、実施例に記
載された平面導波路型光フィルタの方が比較例に比べて
小さくなる。
変化を与えた場合の光学特性変動量を算出したが、外部
応力を与えた場合でもマッハツェンダ干渉計における光
の位相変化量が発生して、光学特性が変動してしまう。
外部応力による光学特性変動量においても、実施例に記
載された平面導波路型光フィルタの方が比較例に比べて
小さくなる。
【００３１】また、実施例のように、第一、第二及び第
三の光カプラにおける光のパワー結合率をそれぞれ適切
に設定することによって、所定の損失スペクトルの形状
を比較例と比べて遜色なく実現することができる。
三の光カプラにおける光のパワー結合率をそれぞれ適切
に設定することによって、所定の損失スペクトルの形状
を比較例と比べて遜色なく実現することができる。
【００３２】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、種々の変形が可能である。実施形態では光
入力端から光出力端への使用波長帯域内における光の損
失スペクトルの傾斜を調整するものであったが、単に損
失を調整する光アッテネータであっても良い。また、第
二の実施形態でヒーターに替えてペルチェ素子であって
も良い。
のではなく、種々の変形が可能である。実施形態では光
入力端から光出力端への使用波長帯域内における光の損
失スペクトルの傾斜を調整するものであったが、単に損
失を調整する光アッテネータであっても良い。また、第
二の実施形態でヒーターに替えてペルチェ素子であって
も良い。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、外部環境変化に対して
安定な光学特性を有する平面導波路型光フィルタが得ら
れる。
安定な光学特性を有する平面導波路型光フィルタが得ら
れる。
【図１】本発明の第一の実施形態に係る平面導波路型光
フィルタの構成図である。
フィルタの構成図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る平面導波路型光
フィルタの構成図である。
フィルタの構成図である。
【図３】従来の平面導波路型光フィルタを例示する構成
図である。
図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る平面導波路型光
フィルタにおける光透過率の波長依存性を示すグラフで
ある。
フィルタにおける光透過率の波長依存性を示すグラフで
ある。
【図５】従来の平面導波路型光フィルタにおける光透過
率の波長依存性を表わす典型的データを示すグラフであ
る。
率の波長依存性を表わす典型的データを示すグラフであ
る。
１：平面導波路型光フィルタ １００：基板 １０１：光入力端 １０２：光出力端 １１０：主光路 １２０：副光路 １３１〜１３４：ヒーター １４１〜１４３：光カプラ １５１、１５２：マッハツェンダ干渉計 ２００：制御部 ３００：温度調整手段
Claims (3)
- 【請求項１】 光入力端から光出力端へ光を導波させる
主光路と、第一の光カプラ、第二の光カプラ及び第三の
光カプラそれぞれを介して前記主光路と光結合され、前
記主光路ならびに前記第一および前記第二の光カプラと
共に第一のマッハツェンダ干渉計を構成すると共に、前
記主光路ならびに前記第二および前記第三の光カプラと
共に第二のマッハツェンダ干渉計を構成する副光路とを
備え、前記第一および前記第二のマッハツェンダ干渉計
における前記主光路および前記副光路との間の光路長差
が等しいことを特徴とする平面導波路型光フィルタ。 - 【請求項２】 前記第一のマッハツェンダ干渉計には前
記主光路および前記副光路の双方または何れか一方の温
度を調整する第一の温度調整手段と、前記第二のマッハ
ツェンダ干渉計には前記主光路および前記副光路の双方
または何れか一方の温度を調整する第二の温度調整手段
とが備えられていることを特徴とする請求項１記載の平
面導波路型光フィルタ。 - 【請求項３】 前記第一および前記第二の温度調整手段
それぞれによる温度調整を制御することによって、前記
光入力端から前記光出力端への使用波長帯域における光
の損失スペクトルの傾斜を調整することを特徴とする請
求項２記載の平面導波路型光フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001155205A JP2002350656A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 平面導波路型光フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001155205A JP2002350656A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 平面導波路型光フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002350656A true JP2002350656A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=18999440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001155205A Pending JP2002350656A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 平面導波路型光フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002350656A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06324225A (ja) * | 1993-02-24 | 1994-11-25 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 複数の干渉段を持つ光学フィルタ |
| JP2000347148A (ja) * | 1999-06-09 | 2000-12-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ハーフバンド光信号処理器 |
| JP2000352699A (ja) * | 1999-06-10 | 2000-12-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変光減衰方法及び可変光減衰器 |
-
2001
- 2001-05-24 JP JP2001155205A patent/JP2002350656A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06324225A (ja) * | 1993-02-24 | 1994-11-25 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 複数の干渉段を持つ光学フィルタ |
| JP2000347148A (ja) * | 1999-06-09 | 2000-12-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ハーフバンド光信号処理器 |
| JP2000352699A (ja) * | 1999-06-10 | 2000-12-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変光減衰方法及び可変光減衰器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080214 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100406 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100817 |