JP2003014958A - Waveguide type optical multiplexer/demultiplexer circuit - Google Patents

Waveguide type optical multiplexer/demultiplexer circuit

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JP2003014958A
JP2003014958A JP2001198417A JP2001198417A JP2003014958A JP 2003014958 A JP2003014958 A JP 2003014958A JP 2001198417 A JP2001198417 A JP 2001198417A JP 2001198417 A JP2001198417 A JP 2001198417A JP 2003014958 A JP2003014958 A JP 2003014958A
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JP
Japan
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waveguide
arm
arc
type optical
mzi
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Application number
JP2001198417A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Kito
勤 鬼頭
Manabu Oguma
学 小熊
Yasuyuki Inoue
靖之 井上
Yoshinori Hibino
善典 日比野
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a waveguide type optical multiplexer/demultiplexer circuit which has an excellent productivity and designability. SOLUTION: A plurality of arm waveguides 801 and 802 of MZI are constructed so as to include each one of arcs. The arc of each arm waveguide has no inflection points and the convex side of each arc is directed in a same direction. Thus, the interval of arms is approximately fixed to the interval of arcs and the productivity is improved. The difference in the optical paths length is given by the length of straight section adjacent to the arcs (refer to Fig. 10) or the difference in the curvature radius of arcs (refer to Fig. 11) and the designability is improved.

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】本発明は導波路型光合分波回
路に関し、更に詳しくは、平面光導波路で構成されたマ
ッハツエンダ光干渉型フィルタにおいて、複数のアーム
を全て変曲点を持たない円弧を含む形状にすることによ
り、回路サイズの小型化を図るとともに高い収率を得る
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit, and more specifically, in a Mach-Zehnder optical interference type filter composed of a planar optical waveguide, a plurality of arms are all provided with arcs having no inflection point. By including the shape, the circuit size can be reduced and a high yield can be obtained.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、通信容量の拡大のために複数の光
波長を用いた光波長多重通信システムの開発が盛んであ
る。この光波長多重通信システムにおいて、送信機側で
複数の波長の光信号を合波したり、受信機側で1本の光
ファイバ中の複数の光信号を異なるポートに分波する光
波長合分波回路として、マッハツエンダ光干渉型フィル
タ(以下、MZIと略す)及びMZIを多段に構成した
ラティス・フィルタが広く使用されている。
2. Description of the Related Art At present, an optical wavelength division multiplexing communication system using a plurality of optical wavelengths is actively developed for expanding communication capacity. In this optical wavelength division multiplex communication system, an optical wavelength demultiplexer that multiplexes optical signals of multiple wavelengths on the transmitter side and demultiplexes multiple optical signals in one optical fiber to different ports on the receiver side As a wave circuit, a Mach-Zehnder optical interference type filter (hereinafter abbreviated as MZI) and a lattice filter in which MZI is configured in multiple stages are widely used.

【0003】従来技術に係るMZI(導波路型光合分波
回路)の回路構成を図1に示す。入力導波路101に入
射された光は、第1のカプラ102で2本のアーム導波
路103、104に分波する。アーム間の光路長差ΔL
によって一方の信号光は位相遅れを生じる。ここで、ア
ーム導波路103は複数の円弧で構成され、変曲点を持
つ略S字形状をなしている。アーム導波路104は直線
によって構成されている。入力導波路101と出力導波
路106、107は対向している。特に、入力導波路1
01と出力導波路107は直線上で正対している。
FIG. 1 shows a circuit configuration of a conventional MZI (waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit). The light incident on the input waveguide 101 is demultiplexed by the first coupler 102 into the two arm waveguides 103 and 104. Optical path length difference between arms ΔL
Therefore, one of the signal lights causes a phase delay. Here, the arm waveguide 103 is composed of a plurality of arcs and has a substantially S-shape with an inflection point. The arm waveguide 104 is composed of a straight line. The input waveguide 101 and the output waveguides 106 and 107 face each other. In particular, the input waveguide 1
01 and the output waveguide 107 directly face each other.

【0004】そして、両方の信号光が第2のカプラ10
5で再び合波・干渉することにより、図2に示す透過ス
ペクトル特性が得られる。即ち、入力導波路101から
入射した波長多重された信号光は、図2の透過スペクト
ル特性の周期(チャネル間隔)Δfで、群分波すること
ができる。Δfは次式(3)を用いて設計することがで
きる。 Δf=c/(2・ng ・ΔL) ・・・式(3) 式(3)中、Δfはチャネル間隔、ng は群屈折率、c
は光速、ΔLは光路長差を表す。合波の場合は、例えば
出力導波路106、107に入射された光は、第2のカ
プラ105で各々2本のアーム導波路103、104に
分波し、アーム間の光路長差ΔLによって一方の信号光
が位相遅れを生じた後、両方の信号光が第1のカプラ1
02で再び合波・干渉することになる。
Then, both signal lights are transmitted to the second coupler 10.
By combining and interfering again at 5, the transmission spectrum characteristic shown in FIG. 2 is obtained. That is, the wavelength-multiplexed signal light incident from the input waveguide 101 can be group-demultiplexed at the period (channel interval) Δf of the transmission spectrum characteristic of FIG. Δf can be designed using the following equation (3). Δf = c / (2 · ng · ΔL) Equation (3) In Equation (3), Δf is the channel spacing, ng is the group refractive index, and c is
Is the speed of light, and ΔL is the optical path length difference. In the case of multiplexing, for example, the light incident on the output waveguides 106 and 107 is demultiplexed by the second coupler 105 into the two arm waveguides 103 and 104, respectively, and one is divided by the optical path length difference ΔL between the arms. Of the first coupler 1 after both signal lights have a phase delay.
At 02, they will combine and interfere again.

【0005】従って、光路長差ΔLは設計上、極めて重
要な設計パラメータである。例えば、チャネル間隔Δf
=50GHzのMZIを設計する場合、ΔLは2.03
mmとなり、狭チャネル間隔のMZIでは長いΔLが必
要である。その結果、回路サイズが大きくなり、1枚の
ウエハからMZIを製造できる収量(あるいは収率)が
低減する。
Therefore, the optical path length difference ΔL is an extremely important design parameter in design. For example, the channel spacing Δf
= 50 GHz MZI is designed, ΔL is 2.03
mm, and a long ΔL is required for MZI with a narrow channel spacing. As a result, the circuit size becomes large, and the yield (or yield) at which MZI can be produced from one wafer is reduced.

【0006】また、図1の回路構成において、光路長差
ΔLは次の式(4)によって与えられる。 ΔL=4・R・(θ−sin θ) ・・・式(4) ここで、Rは円弧の曲率半径、θは円弧の内角を表し、
アーム導波路103は曲率半径Rと内角θが同じ4つの
円弧で構成されているものとし、4・R・θはアーム導
波路103の光路長、4・R・sin θはアーム導波路1
04の光路長である。
Further, in the circuit configuration of FIG. 1, the optical path length difference ΔL is given by the following equation (4). ΔL = 4 · R · (θ-sin θ) Equation (4) where R represents the radius of curvature of the arc, θ represents the interior angle of the arc,
It is assumed that the arm waveguide 103 is composed of four arcs having the same curvature radius R and the same internal angle θ, 4 · R · θ is the optical path length of the arm waveguide 103, and 4 · R · sin θ is the arm waveguide 1.
The optical path length is 04.

【0007】従って、正確なチャネル間隔Δfを得るに
は、式(4)の非線型方程式を数値計算によって解く必
要があり、MZIの設計に困難さを伴う。
Therefore, in order to obtain the accurate channel spacing Δf, it is necessary to solve the nonlinear equation of the equation (4) by numerical calculation, which causes difficulty in designing the MZI.

【0008】更に、MZIを構成するカプラとして、通
常、図3に示す構成の方向性結合器301が用いられ
る。この方向性結合器301では、入力導波路302に
入射した光は入射側の展開部303を通過し、隣接する
2本の導波路からなる結合部304を経て、再び出射側
の展開部305を通過し、出射導波路306、307よ
り出力される。展開部303は入力導波路302を結合
部304に導くために設けられ、展開部305は結合部
304を出力導波路306、307に導くために設けら
れる。図4は結合部304の長さ(結合長)とカプラの
結合率との関係を示す。
Further, a directional coupler 301 having a structure shown in FIG. 3 is usually used as a coupler forming the MZI. In this directional coupler 301, the light incident on the input waveguide 302 passes through the incident side expansion section 303, passes through the coupling section 304 composed of two adjacent waveguides, and again exits the emission side expansion section 305. It passes through and is output from the output waveguides 306 and 307. The expansion section 303 is provided to guide the input waveguide 302 to the coupling section 304, and the expansion section 305 is provided to guide the coupling section 304 to the output waveguides 306 and 307. FIG. 4 shows the relationship between the length of the coupling section 304 (coupling length) and the coupling rate of the coupler.

【0009】図4に示すように、カプラの結合率は結合
長に対して正弦的に変化する。但し、y切片(結合長が
ゼロの時の結合率)がゼロにならないことにより、展開
部303、305のみで構成された、結合部304が存
在しない方向性結合器においても、結合率はゼロになら
ない。このことは、展開部303、305が付加的な結
合(光学的クロストーク)を与えていることを意味す
る。結合部304の長さがゼロの場合の方向性結合器を
伝搬する光の強度分布を、より視覚的に明らかにするた
め、ビーム伝搬法を用いて計算した。図5はその計算結
果を示す。図5中、太い白部分501は入射光の大部分
が分波することなく伝搬している経路を表し、細く淡い
白部分502は入射光の一部が途中で分波して伝搬して
いる経路を表す。
As shown in FIG. 4, the coupling ratio of the coupler changes sinusoidally with respect to the coupling length. However, since the y-intercept (coupling rate when the coupling length is zero) does not become zero, the coupling rate is zero even in the directional coupler that includes only the expanding sections 303 and 305 and does not have the coupling section 304. do not become. This means that the expansion sections 303 and 305 provide additional coupling (optical crosstalk). In order to make the intensity distribution of light propagating through the directional coupler in the case where the length of the coupling portion 304 is zero, the beam propagation method was used for calculation in order to clarify it more visually. FIG. 5 shows the calculation result. In FIG. 5, a thick white portion 501 represents a path along which most of the incident light propagates without being demultiplexed, and a thin light white portion 502 partially propagates after demultiplexing the incident light. Indicates a route.

【0010】特に、微小な光路長差ΔLを持つMZIを
設計する場合、図1の回路構成から推察されるように、
アーム間隔も狭くなる。しかし、上述した展開部30
3、305による光学的クロストークをできるだけ避け
るためには、アーム間隔を十分大きく設定する必要があ
る。
In particular, when designing an MZI having a minute optical path length difference ΔL, as inferred from the circuit configuration of FIG. 1,
The arm spacing also becomes narrower. However, the expansion unit 30 described above
In order to avoid optical crosstalk due to 3, 305 as much as possible, it is necessary to set the arm interval sufficiently large.

【0011】更に、図6に示す構成のMZI(導波路型
光合分波回路)は、熱光学効果を用いて中心波長を設定
するためのヒータ電極601、602をアーム導波路6
03、604に装荷したものである。各アーム導波路6
03、604は埋め込み構造であり、各ヒータ電極60
1、602の直下に存在する。図6中、入力導波路60
5、第1のカプラ606、アーム導波路603、60
4、第2のカプラ607、出力導波路608、609は
各々、図1に示したMZIの入力導波路101、第1の
カプラ102、アーム導波路103、104、第2のカ
プラ105、出力導波路106、107に相当する。
Further, in the MZI (waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit) having the structure shown in FIG. 6, the heater electrodes 601 and 602 for setting the central wavelength using the thermo-optic effect are provided in the arm waveguide 6.
03 and 604. Each arm waveguide 6
03 and 604 are embedded structures, and each heater electrode 60
It exists just below 1,602. In FIG. 6, the input waveguide 60
5, first coupler 606, arm waveguides 603, 60
4, the second coupler 607 and the output waveguides 608 and 609 are the MZI input waveguide 101, the first coupler 102, the arm waveguides 103 and 104, the second coupler 105, and the output waveguide shown in FIG. 1, respectively. It corresponds to the waveguides 106 and 107.

【0012】図7は、図6のヒータ電極602に垂直な
線分aa’で切断した2次元断面の熱分布を示す。多数
の白線は各々等温線であり、ヒータ電極直下部分701
が最も高温であり、深さ方向Yに行くほど温度が下が
る。しかし、図7から、熱分布は深さ方向Yのみなら
ず、横方向X(隣のアーム導波路へ向かう方向)にも拡
散する様子が分かる。従って、一方のアームに他方のア
ームから熱的クロストークの影響を及ぼさないようにす
るため、アーム間隔を十分に大きく設定する必要があ
る。
FIG. 7 shows the heat distribution of the two-dimensional cross section taken along the line segment aa 'perpendicular to the heater electrode 602 of FIG. A large number of white lines are isotherms, and a portion 701 directly below the heater electrode
Is the highest temperature, and the temperature decreases as it goes in the depth direction Y. However, it can be seen from FIG. 7 that the heat distribution diffuses not only in the depth direction Y but also in the lateral direction X (direction toward the adjacent arm waveguide). Therefore, in order to prevent one arm from being affected by the thermal crosstalk from the other arm, it is necessary to set the arm interval sufficiently large.

【0013】上述の2つの理由によって、MZIのアー
ム間隔は光学的クロストーク及び熱的クロストークを避
けるため、十分に離す必要がある。しかし、この必要条
件によっても、MZIの回路サイズが制約を受け、小型
化が難しくなっている。
For the above-mentioned two reasons, the arm spacing of the MZI must be sufficiently separated to avoid optical crosstalk and thermal crosstalk. However, this requirement also limits the circuit size of the MZI, which makes it difficult to reduce the size.

【0014】更に、図1に示した従来のMZIは、光遅
延部をS字形状のアーム導波路103と直線のアーム導
波路104で構成されているため、アーム間隔がカプラ
102、105間で一定ではなく、中間部分でアーム間
隔が極端に大きく、この傾向は光路長差ΔLの増大と共
に顕著であるため、屈折率分布、コア厚のウエハ面内分
布等の製造偏差の影響を受けやすいという問題を有して
いる。これは図6のMZIでも同様である。
Further, in the conventional MZI shown in FIG. 1, since the optical delay section is composed of the S-shaped arm waveguide 103 and the straight arm waveguide 104, the arm interval is between the couplers 102 and 105. It is not constant, and the arm interval is extremely large in the middle part, and this tendency is remarkable as the optical path length difference ΔL increases, so that it is susceptible to manufacturing deviations such as the refractive index distribution and the in-wafer distribution of the core thickness. I have a problem. This also applies to the MZI shown in FIG.

【0015】更にまた、図1のMZIに光ファイバを接
続する場合、入力導波路101と出力導波路106、1
07が対向しているため、光ファイバとこれら入出力導
波路間に漏れ光が生じた場合、漏れ光が透過スペクトル
特性の劣化をもたらす。図6のMZIも同様である。
Furthermore, when connecting an optical fiber to the MZI of FIG. 1, the input waveguide 101 and the output waveguides 106, 1
Since the light beams 07 face each other, when leaked light occurs between the optical fiber and these input / output waveguides, the leaked light causes deterioration of the transmission spectrum characteristic. The same applies to MZI in FIG.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のMZIは解決すべき種々の課題を持っている。即ち、
1つは、狭チャネル間隔化あるいはクロストークを避け
ることによる大きな回路サイズと、これに伴うウエハ当
たりの収率の劣化である。別の課題は、光路長差ΔLが
式(4)で与えられることによる設計の困難さである。
更に別の課題は、漏れ光による透過スペクトル特性の劣
化である。また別の課題は、製造偏差の影響を受けやす
いことである。本発明の目的は、これらの課題を解決
し、製造性の良いMZIを提供することにある。
As described above, the conventional MZI has various problems to be solved. That is,
One is a large circuit size by avoiding narrow channel spacing or crosstalk, and a consequent deterioration in yield per wafer. Another problem is the difficulty in designing because the optical path length difference ΔL is given by equation (4).
Still another problem is deterioration of transmission spectrum characteristics due to leaked light. Another problem is that it is easily affected by manufacturing deviation. An object of the present invention is to solve these problems and to provide MZI with good manufacturability.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明では、導波路型光
合分回路を構成するMZIにおいて、アーム導波路の形
状を以下のように改善することにより、上記目的を達成
する。
In the present invention, the above object is achieved by improving the shape of the arm waveguide in the MZI constituting the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit as follows.

【0018】請求項1に係る発明の導波路型光合分回路
は、平面基板上の屈折率の高いコアとその回りのクラッ
ドからなる光導波路を用いて構成され、光結合器とその
光結合器を結ぶ複数のアームからなるMZIにおいて、
前記アームが各々1つの円弧を含み、前記円弧は変曲点
を持たない形状であり、前記円弧の凸方向がアーム間で
互いに同じ方向であることを特徴とする。
A waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit according to a first aspect of the present invention is configured by using an optical waveguide including a core having a high refractive index on a plane substrate and a clad around the core, and an optical coupler and its optical coupler. In MZI consisting of multiple arms connecting
Each of the arms includes one arc, the arc has a shape without an inflection point, and the convex directions of the arc are the same between the arms.

【0019】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明において、アーム間で前記円弧の曲率半径及び内角が
互いに等しく、アーム間での前記円弧の間隔をS、前記
円弧の内角をθとするとき、前記円弧に隣り合う直線導
波路によって、光路長差ΔLが ΔL=S・tan(θ/2) ・・・式(1) で与えられることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, the radius of curvature and the interior angle of the arc are equal between the arms, the interval between the arcs between the arms is S, and the interior angle of the arc is θ. In this case, the optical path length difference ΔL is given by ΔL = S · tan (θ / 2) (Equation 1) by the linear waveguide adjacent to the arc.

【0020】請求項3に係る発明は、請求項1に係る発
明において、アーム間で前記円弧の曲率半径が互いに異
なり、かつ、前記円弧の内角が互いに等しく、アーム間
での前記円弧の間隔をS、前記円弧の内角をθとすると
き、光路長差ΔLが ΔL=S・θ ・・・式(2) で与えられることを特徴とする。
According to a third aspect of the invention, in the invention according to the first aspect, the radii of curvature of the arcs are different between the arms, the interior angles of the arcs are equal to each other, and the intervals of the arcs between the arms are equal to each other. S, where the internal angle of the arc is θ, the optical path length difference ΔL is given by ΔL = S · θ (Equation (2)).

【0021】請求項4に係る発明は、請求項1から3い
ずれかに係る発明において、前記MZIが多段に構成さ
れていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 3, the MZI is configured in multiple stages.

【0022】請求項5に係る発明は、請求項1から4い
ずれかに係る発明において、前記MZIがシリコン基板
上の石英系ガラス光導波路で構成されていることを特徴
とする。
The invention according to claim 5 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 4, the MZI is composed of a silica glass optical waveguide on a silicon substrate.

【0023】以上のように、本発明では、円弧の幾何学
的形状に着目し、アーム導波路を円弧で構成することに
より、製造上及び設計上の問題点を解消する。
As described above, in the present invention, attention is paid to the geometrical shape of the circular arc, and the arm waveguide is constituted by the circular arc, whereby the problems in manufacturing and design are solved.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】[第1の実施形態]図8に、本発明の第1
の実施形態に係る導波路型光合分回路の回路構成を示
す。図8に示す導波路型光合分回路は、MZIの複数
(図では2本)のアーム導波路801、802がともに
円弧によって構成されたものである。具体的には、アー
ム導波路801、802の各々は1つの円弧を含み、各
円弧は変曲点を持たない形状のものであり、各円弧の凸
方向がアーム間で互いに同じ方向(図では上向き)であ
る。円弧の内角は、円弧の両端と円弧中心点とを結ぶ2
本の線分がなす角度である。
[First Embodiment] FIG. 8 shows a first embodiment of the present invention.
2 shows a circuit configuration of a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit according to the exemplary embodiment. In the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit shown in FIG. 8, a plurality (two in the figure) of arm waveguides 801 and 802 of MZI are both configured by arcs. Specifically, each of the arm waveguides 801 and 802 includes one arc, and each arc has a shape without an inflection point, and the convex directions of the arcs are the same in the arms (in the figure, (Upward). The internal angle of the arc connects the two ends of the arc with the arc center point 2
The angle formed by the line segments of the book.

【0026】この場合、図9(A)に示すように、多数
の導波路型光合分回路(MZI)901を平面上に集積
して製造する場合、1つの導波路型光合分回路901の
上向きに凸なアームの下方に、別の導波路型光合分回路
901の上向きに凸なアームを織り込んでレイアウトす
ることが可能である。導波路型光合分回路901は、図
8に示した回路構成のものである。アームが逆に下向き
に凸である場合は、1つの導波路型光合分回路の下向き
に凸なアームの上方に、別の導波路型光合分回路の下向
きに凸なアームを織り込んでレイアウトする。そのた
め、従来の導波路型光合分回路に比べ、高い集積度が得
られる。
In this case, as shown in FIG. 9A, when a large number of waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuits (MZI) 901 are integrated and manufactured on a plane, one waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit 901 is directed upward. It is possible to lay out the upward convex arm of another waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit 901 below the convex convex arm. The waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit 901 has the circuit configuration shown in FIG. On the contrary, when the arm is downwardly convex, a downward convex arm of another waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit is woven above the downwardly convex arm of one waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit. Therefore, a higher degree of integration can be obtained as compared with the conventional waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit.

【0027】図9(B)は、従来の導波路型光合分回路
902を集積する場合の様子を示す。この導波路型光合
分回路902は図1に示した回路構成のものであり、直
線のアーム導波路が高度集積化を阻害している。
FIG. 9B shows a state in which a conventional waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit 902 is integrated. The waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit 902 has the circuit configuration shown in FIG. 1, and the linear arm waveguides hinder high integration.

【0028】図8において、MZI(導波路型光合分回
路)自体は、第1のカプラ(光結合器)804と、第2
のカプラ(光結合器)805と、それを結ぶアーム導波
路801、802からなり、平面基板上の屈折率の高い
コアとその回りのクラッドからなる光導波路を用いて構
成されている。入力導波路803に入射された光は、第
1のカプラ804で2本のアーム導波路801、802
に分波する。アーム間の光路長差ΔLによって一方の信
号光は位相遅れを生じ、両方の信号光が第2のカプラ8
05で再び合波・干渉することにより、群分波が行われ
る。合波の場合、例えば出力導波路806、807に入
射された光は、第2のカプラ805で各々2本のアーム
導波路801、802に分波し、アーム間の光路長差Δ
Lによって一方の信号光が位相遅れを生じた後、両方の
信号光が第1のカプラ804で再び合波・干渉すること
になる。
In FIG. 8, an MZI (waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit) itself includes a first coupler (optical coupler) 804 and a second coupler.
The coupler (optical coupler) 805 and the arm waveguides 801 and 802 connecting the couplers 805 to each other are used to form an optical waveguide including a core having a high refractive index on a plane substrate and a clad around the core. The light incident on the input waveguide 803 is transmitted by the first coupler 804 to the two arm waveguides 801 and 802.
Demultiplex into. Due to the optical path length difference ΔL between the arms, one of the signal lights has a phase delay, and both signal lights have the second coupler 8
Group division is performed by combining and interfering again at 05. In the case of multiplexing, for example, the light incident on the output waveguides 806 and 807 is demultiplexed into two arm waveguides 801 and 802 by the second coupler 805, and the optical path length difference Δ between the arms is divided.
After one of the signal lights has a phase delay due to L, both of the signal lights will be combined and interfered again by the first coupler 804.

【0029】ここで、各アーム導波路801、802の
前後両端付近に変曲点が見られるが、アーム導波路80
1、802よりも前の部分は第1のカプラ804の出射
側展開部であり、また、後の部分は第2のカプラ805
の入力側展開部であるから、各アーム導波路801、8
02の円弧は本発明でいう「変曲点を持たない形状」で
ある。カプラの展開部は光遅延を持たせるものではな
く、アーム導波路ではない。
Here, inflection points can be seen near the front and rear ends of each arm waveguide 801, 802.
1, the part before 802 is the output side expansion part of the first coupler 804, and the part after it is the second coupler 805.
Of the arm waveguides 801, 8
The circular arc 02 is the "shape having no inflection point" in the present invention. The unfolding part of the coupler does not have an optical delay and is not an arm waveguide.

【0030】図8に示した導波路型光合分波回路は、上
述した高い集積度が得られる点に加え、下記に示す作用
効果がある。 (1)複数のアーム導波路801、802が各々1つの
円弧を含み、各円弧は変曲点を持たない形状であり、更
に、各円弧の凸方向がアーム間で互いに同じ方向である
ことから、アーム間隔はアーム導波路801、802の
各々の円弧の間隔Sに依存し、2つのカプラ804、8
05間でほぼ一定になり、従来のように途中で極端に大
きくなるという変動がない。つまり、アーム間隔は円弧
の間隔Sに相当する。 (2)アーム間隔が従来のように途中で極端に大きく変
動しないから、狭チャネル間隔化のため、あるいは、ク
ロストークを避けるためにアーム間隔を大きくしても、
回路サイズは従来のように大きくならず、ウエハ当たり
の収率が従来より向上する。 (3)アーム間隔が2つのカプラ802、805間でほ
ぼ一定であり、大きく変動することがないから、屈折率
分布、コア厚のウエハ面内分布等の製造偏差の影響を受
け難い。 (4)複数のアーム導波路801、802が各々1つの
円弧を含み、各円弧は変曲点を持たない形状であるた
め、光路長差ΔLの式は従来の式(4)のような非線型
方程式にならず、設計が簡単化する。アームの光路長差
ΔLは、各アーム導波路801、802の円弧の曲率半
径R、内角θや、アーム間での円弧の間隔Sを適宜与え
ることにより、あるいは、これと独立または一緒に、円
弧に適宜な長さの直線導波路を隣接させることにより、
設定することができる。 (5)複数のアーム導波路801、802が各々1つの
円弧を含み、各円弧の凸方向がアーム間で互いに同じ方
向であることから、入力導波路803と出力導波路80
6、807は対向しなくなり、これらに光ファイバを接
続した場合に漏れ光あっても、透過スペクトル特性の劣
化がない。
The waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit shown in FIG. 8 has the following effects in addition to the above-mentioned high integration degree. (1) Since each of the plurality of arm waveguides 801 and 802 includes one arc, each arc has a shape without an inflection point, and the convex directions of the arcs are the same in the arms. , The arm spacing depends on the spacing S between the arcs of the arm waveguides 801 and 802, and the two couplers 804 and 8
It becomes almost constant between 05, and there is no fluctuation that becomes extremely large on the way unlike the conventional case. That is, the arm interval corresponds to the arc interval S. (2) Since the arm spacing does not fluctuate extremely greatly as in the conventional case, even if the arm spacing is increased to narrow the channel spacing or to avoid crosstalk,
The circuit size does not increase as in the past, and the yield per wafer is improved. (3) Since the arm interval is almost constant between the two couplers 802 and 805 and does not fluctuate significantly, it is unlikely to be affected by manufacturing deviations such as the refractive index distribution and the in-plane distribution of the core thickness on the wafer. (4) Since the plurality of arm waveguides 801 and 802 each include one arc, and each arc has a shape without an inflection point, the expression for the optical path length difference ΔL is not the same as the conventional expression (4). It is not a linear equation and simplifies the design. The optical path length difference ΔL of the arm can be obtained by appropriately giving the radius of curvature R of the arc of each of the arm waveguides 801 and 802, the internal angle θ, and the interval S of the arc between the arms, or independently or together therewith. By adjoining a linear waveguide of an appropriate length to
Can be set. (5) Since the plurality of arm waveguides 801 and 802 each include one arc, and the convex directions of the arcs are the same between the arms, the input waveguide 803 and the output waveguide 80
Nos. 6 and 807 do not face each other, and even if leaked light occurs when an optical fiber is connected to them, the transmission spectrum characteristics do not deteriorate.

【0031】[第2の実施形態]図10(A)は、本発
明の第2の実施形態として、図8に示した導波路型光合
分回路中のアーム導波路部分の回路構成を示す。2本の
アーム導波路1001、1002うち、アーム導波路1
001は図8の外側のアーム導波路801に相当し、こ
れは1つの円弧導波路1003とそれに前後で隣接する
同じ長さの2本の直線導波路1004、1005で構成
されている。アーム導波路1002は図8の内側のアー
ム導波路802に相当し、これは1つの円弧で構成され
ている。内側の円弧導波路1002と外側の円弧導波路
1003はともに、円弧の形状は変曲点を持たない形状
であり、円弧の曲率半径Rも内角θも互いに等しくして
ある。円弧1003、1002の間隔Sとすると、アー
ムの光路長差ΔLは、前述の式(1)即ち、ΔL=S・
tan(θ/2) で与えられる。円弧の間隔Sは、内側の円弧
導波路1002と外側の円弧導波路1003の中心位置
のずれであり、これにアーム間隔が相当する。光路長差
ΔLは具体的には、外側の円弧導波路1003に隣接す
る直線導波路1004、1005の長さによって与えら
れ、直線導波路1004、1005の長さは各々S・ta
n(θ/2) の1/2に設計されている。
[Second Embodiment] FIG. 10A shows, as a second embodiment of the present invention, a circuit configuration of an arm waveguide portion in the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit shown in FIG. Of the two arm waveguides 1001 and 1002, the arm waveguide 1
001 corresponds to the outer arm waveguide 801 in FIG. 8, which is composed of one circular waveguide 1003 and two linear waveguides 1004 and 1005 that are adjacent to each other in the front and rear and have the same length. The arm waveguide 1002 corresponds to the inner arm waveguide 802 in FIG. 8 and is composed of one arc. Both the inner circular arc waveguide 1002 and the outer circular arc waveguide 1003 have a circular arc shape having no inflection point, and the radius of curvature R of the circular arc and the internal angle θ are equal to each other. Assuming the interval S between the arcs 1003 and 1002, the optical path length difference ΔL of the arm is expressed by the above-mentioned equation (1), that is, ΔL = S
It is given by tan (θ / 2). The arcuate interval S is the deviation of the center positions of the inner arc waveguide 1002 and the outer arc waveguide 1003, and this corresponds to the arm interval. Specifically, the optical path length difference ΔL is given by the lengths of the straight waveguides 1004 and 1005 adjacent to the outer circular waveguide 1003, and the lengths of the straight waveguides 1004 and 1005 are S · ta, respectively.
It is designed to be 1/2 of n (θ / 2).

【0032】多段のMZIによって導波路型光合分波回
路を構成するために、MZIの段に応じて光路長差を変
えて設定する場合は、図10(B)に示すように内外各
円弧導波路1002、1003の円弧の間隔を変更する
構成、あるいは、図10(C)に示すように内外各円弧
導波路1002、1003の円弧の内角を変更する構成
が考えられる。図10(B)に示す構成では、図10
(A)と比べると、円弧の曲率半径Rと内角θは同じ
で、円弧の間隔のみSから2Sに変更し、2本の直線導
波路の長さを各々S・tan(θ/2) として、光路長差2Δ
L=2S・tan(θ/2) を得ている。図10(C)に示す
構成では、図10(A)と比べると、円弧の曲率半径R
と間隔Sは同じで、円弧の内角のみθから2θに変更
し、2本の直線導波路の長さを各々S・tan(θ) とし
て、光路長差2ΔL=S・tan(θ) を得ている。
In order to configure a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit with multi-stage MZIs, when the optical path length difference is set in accordance with the stage of MZIs, as shown in FIG. A configuration in which the arc intervals of the waveguides 1002 and 1003 are changed, or a configuration in which the inner angles of the arcs of the inner and outer arc waveguides 1002 and 1003 are changed as shown in FIG. In the configuration shown in FIG.
Compared with (A), the radius of curvature R of the arc and the interior angle θ are the same, only the interval of the arc is changed from S to 2S, and the lengths of the two linear waveguides are respectively set to S · tan (θ / 2). , Optical path length difference 2Δ
L = 2S · tan (θ / 2) is obtained. In the configuration shown in FIG. 10C, the radius of curvature R of the arc is larger than that in FIG.
And the interval S is the same, only the interior angle of the arc is changed from θ to 2θ, and the lengths of the two linear waveguides are respectively S · tan (θ), and the optical path length difference 2ΔL = S · tan (θ) is obtained. ing.

【0033】図10(A)(B)(C)いずれの場合に
おいても、アーム間隔が円弧の間隔Sや2Sにほぼ一定
である。従って、MZIを用いた導波路型光合分波回路
を製造する際、ウエハ面内分布による製造偏差の影響を
受け難いという利点がある。また、光路長差は、アーム
導波路1001の円弧導波路1003に隣接する直線導
波路1004、1005の長さによって与えられるた
め、計算が簡単であり、正確なチャネル間隔Δfを得る
ための設計が容易である。
In any of FIGS. 10A, 10B, and 10C, the arm interval is substantially constant at the arc interval S or 2S. Therefore, when manufacturing a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit using MZI, there is an advantage that it is unlikely to be affected by manufacturing deviation due to in-plane distribution of the wafer. Further, the optical path length difference is given by the lengths of the linear waveguides 1004 and 1005 adjacent to the circular arc waveguide 1003 of the arm waveguide 1001. Therefore, the calculation is simple, and the design for obtaining the accurate channel spacing Δf is performed. It's easy.

【0034】ここで、図10では円弧導波路1003の
前後に同じ長さの2本の直線導波路1004、1005
を隣接させてアーム導波路1001を構成しているが、
2本の直線導波路1004、1005の長さが異なって
いても良く、あるいは、円弧導波路1003の前後一方
のみに直線導波路が隣接するようにしても良い。円弧導
波路1003の前後に同じ長さの2本の直線導波路10
04、1005を隣接さる方がアーム間隔がほぼ一定に
近くなるが、要は、円弧導波路1003に隣接する直線
導波路によって光路長差が与えられれば良い。
Here, in FIG. 10, two straight waveguides 1004 and 1005 having the same length are provided before and after the circular arc waveguide 1003.
Are adjacent to each other to form the arm waveguide 1001.
The lengths of the two linear waveguides 1004 and 1005 may be different, or the linear waveguides may be adjacent to only one of the front and rear sides of the circular arc waveguide 1003. Two straight waveguides 10 of the same length are provided before and after the arc waveguide 1003.
The distance between the arms 04 and 1005 is closer to be substantially constant, but the point is that the optical path difference should be given by the straight waveguide adjacent to the arc waveguide 1003.

【0035】[第3の実施形態]図11(A)は、本発
明の第3の実施形態として、図8に示した導波路型光合
分回路中のアーム導波路部分の回路構成を示す。2本の
アーム導波路1101、1102うち、アーム導波路1
101は図8の外側のアーム導波路801に相当し、こ
れは1つの円弧1103のみで構成されている。アーム
導波路1102は図8の内側のアーム導波路802に相
当し、これも1つの円弧1104のみで構成されてい
る。外側のアーム導波路1101の円弧1103と内側
のアーム導波路1102の円弧1104はともに変曲点
を持たない形状である。外側の円弧1103の曲率半径
はR+S、外側の円弧1104の曲率半径はRであり、
互いに異なっていが、それぞれの内角はθであり、互い
に等しくしてある。円弧1103、1104の間隔はS
(=R+S−R)であるから、アームの光路長差ΔL
は、前述の式(2)即ち、ΔL=S・θで与えられる。
つまり、光路長差ΔLは内外2つの円弧1003、10
04の曲率半径の差に比例する。円弧の間隔Sがアーム
間隔に相当する。
[Third Embodiment] FIG. 11A shows, as a third embodiment of the present invention, a circuit configuration of an arm waveguide portion in the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit shown in FIG. Of the two arm waveguides 1101 and 1102, the arm waveguide 1
Reference numeral 101 corresponds to the outer arm waveguide 801 in FIG. 8, which is composed of only one circular arc 1103. The arm waveguide 1102 corresponds to the inner arm waveguide 802 in FIG. 8 and is also composed of only one arc 1104. The arc 1103 of the outer arm waveguide 1101 and the arc 1104 of the inner arm waveguide 1102 both have a shape without an inflection point. The radius of curvature of the outer arc 1103 is R + S, the radius of curvature of the outer arc 1104 is R,
Although different from each other, each interior angle is θ, and they are equal to each other. The interval between the arcs 1103 and 1104 is S
(= R + S−R), the optical path length difference ΔL of the arm
Is given by the above equation (2), that is, ΔL = S · θ.
That is, the optical path length difference ΔL is equal to the two inner and outer arcs 1003 and 10
It is proportional to the difference in the radius of curvature of 04. The interval S between the arcs corresponds to the arm interval.

【0036】多段のMZIによって導波路型光合分波回
路を構成するために、MZIの段に応じて光路長差を変
えて設定する場合は、図11(B)に示すように内外各
アーム導波路1101、1102円弧の内角を変更する
構成、あるいは、図11(C)に示すように内外各アー
ム導波路1101、1102の円弧の間隔を変更する構
成が考えられる。図11(B)に示す構成では、図11
(A)と比べると、外側円弧の曲率半径R+S、内側円
弧の曲率半径R、内外円弧の間隔Sはいずれも同じで、
内外円弧の内角のみθから2θに変更し、光路長差2Δ
L=2Sθを得ている。図11(C)に示す構成では、
図11(A)と比べると、外側円弧の曲率半径R+S、
内側円弧の曲率半径R、内外円弧の内角θはいずれも同
じで、内外円弧の間隔のみSから2Sに変更し、光路長
差2ΔL=2Sθを得ている。
In order to configure a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit with multi-stage MZIs, when the optical path length difference is set in accordance with the stage of MZIs, as shown in FIG. A configuration in which the inner angles of the arcs of the waveguides 1101 and 1102 are changed, or a configuration in which the arc intervals of the inner and outer arm waveguides 1101 and 1102 are changed as shown in FIG. 11C can be considered. In the configuration shown in FIG.
Compared to (A), the radius of curvature R + S of the outer arc, the radius of curvature R of the inner arc, and the interval S of the inner and outer arcs are the same,
Only the inner angles of the inner and outer arcs are changed from θ to 2θ, and the optical path length difference 2Δ
L = 2Sθ is obtained. In the configuration shown in FIG. 11C,
Compared to FIG. 11 (A), the radius of curvature R + S of the outer arc,
The radius of curvature R of the inner arc and the inner angle θ of the inner and outer arcs are the same, only the interval between the inner and outer arcs is changed from S to 2S, and the optical path length difference 2ΔL = 2Sθ is obtained.

【0037】図11(A)(B)(C)いずれの場合に
おいても、アーム間隔が円弧の間隔Sや2Sにほぼ一定
である。従って、MZIを用いた導波路型光合分波回路
を製造する際、ウエハ面内分布による製造偏差の影響を
受け難いという利点がある。また、光路長差は、アーム
導波路1101の円弧1103とアーム導波路1102
の円弧1104の曲率関係の差と内角によって与えられ
るため、計算が簡単であり、正確なチャネル間隔Δfを
得るための設計が容易である。
In any of FIGS. 11A, 11B and 11C, the arm interval is substantially constant at the arc interval S or 2S. Therefore, when manufacturing a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit using MZI, there is an advantage that it is unlikely to be affected by manufacturing deviation due to in-plane distribution of the wafer. In addition, the optical path length difference is the arc 1103 of the arm waveguide 1101 and the arm waveguide 1102.
Since it is given by the difference in the curvature relation of the arc 1104 and the internal angle, the calculation is simple and the design for obtaining the accurate channel spacing Δf is easy.

【0038】図12は、導波路型光合分波回路の回路長
と光路長差ΔLとの関係を示す。ここで、「構成1」は
図10に示した第2の実施形態の導波路型光合分波回路
を表し、「構成2」は図11に示した第3の実施形態の
導波路型光合分波回路を表し、「従来例」は図1に示し
た従来の導波路型光合分波回路を表す。いずれの場合
も、アームの最小間隔を250μm、曲率半径Rを5m
mとした。図12より、本発明の「構成1」及び「構成
2」は「従来例」に比べて1/2以下に回路長を短くす
ることができている。
FIG. 12 shows the relationship between the circuit length of the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit and the optical path length difference ΔL. Here, "Structure 1" represents the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit of the second embodiment shown in FIG. 10, and "Structure 2" is the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer of the third embodiment shown in FIG. 1 shows a wave circuit, and "conventional example" means the conventional waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit shown in FIG. In either case, the minimum arm spacing is 250 μm and the radius of curvature R is 5 m.
m. From FIG. 12, it is possible to shorten the circuit length of the “Structure 1” and the “Structure 2” of the present invention to ½ or less as compared with the “conventional example”.

【0039】図13は、導波路型光合分波回路の収率と
光路長差ΔLの関係を示す。ここでは、第2の実施形態
の導波路型光合分波回路、第3の実施形態の導波路型光
合分波回路、並びに、図1に示した従来の導波路型光合
分波回路を、図9に示すように集積化した。その際、ア
ーム間の最小間隔、並びに、回路間の最小間隔を250
μmとし、曲率半径Rを5mmとした。収率は、図1に
示した従来の導波路型光合分波回路による収率を1とし
て規格化した。第2の実施形態、第3の実施形態の導波
路型光合分波回路の収率と光路長差ΔLの関係を同じで
ある。図13より、本発明の構成は従来例に比べて収率
が向上していることが分かる。特に、チャネル間隔が1
00GHzのDWDMの領域では、ΔLが図13に示し
た値よりも長い値であるため、収率に対する本発明の優
位性は更に顕著なものとなる。
FIG. 13 shows the relationship between the yield of the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit and the optical path length difference ΔL. Here, the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit of the second embodiment, the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit of the third embodiment, and the conventional waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit shown in FIG. It was integrated as shown in FIG. At that time, the minimum distance between the arms and the minimum distance between the circuits are set to 250.
μm, and the radius of curvature R was 5 mm. The yield was standardized by setting the yield by the conventional waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit shown in FIG. 1 to 1. The relationship between the yield and the optical path length difference ΔL of the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuits of the second embodiment and the third embodiment is the same. It can be seen from FIG. 13 that the yield of the structure of the present invention is higher than that of the conventional example. In particular, the channel spacing is 1
In the DWDM region of 00 GHz, ΔL is a value longer than the value shown in FIG. 13, so that the superiority of the present invention with respect to the yield becomes more remarkable.

【0040】[第4の実施形態]図14に、本発明の第
4の実施形態における導波路型光合分波回路の回路構成
を示す。本実施形態はMZIを多段に構成したラティス
・フィルタを用いた導波路型光合分波回路を、前述の式
(2)即ち、ΔL=S・θを基に設計したものである。
[Fourth Embodiment] FIG. 14 shows a circuit configuration of a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit using a lattice filter in which MZIs are configured in multiple stages is designed based on the above-mentioned equation (2), that is, ΔL = S · θ.

【0041】図14において、1401は入力導波路、
1402、1403及び1404はそれぞれカプラ、1
405及び1406は初段MZIのアーム導波路、14
07及び1408は後段MZIのアーム導波路、140
9は出力導波路クロスポート(♯1)、1410は出力
導波路スルーポート(♯2)を示す。このラティス・フ
ィルタでは、初段のMZIの光路長差をΔL、後段のM
ZIの光路長差を2ΔLとしている。後段のアーム導波
路1407、1408は、図10及び図11の説明で述
べたように、前段に比較して、円弧の内角を2倍にする
ことによって構成している。また、カプラ1402、1
403、1404の結合率はそれぞれ50%、25%、
6.7%として設計した。カプラ1403は初段のMZ
Iと後段のMZIに共用されている。
In FIG. 14, 1401 is an input waveguide,
1402, 1403 and 1404 are couplers and 1
405 and 1406 are arm waveguides of the first stage MZI, 14
Reference numerals 07 and 1408 denote arm waveguides of the latter MZI, 140
Reference numeral 9 indicates an output waveguide cross port (# 1), and 1410 indicates an output waveguide through port (# 2). In this lattice filter, the optical path length difference of the first stage MZI is ΔL and the latter stage MZI is M
The optical path length difference of ZI is 2ΔL. The arm waveguides 1407 and 1408 in the latter stage are configured by doubling the internal angle of the arc as compared with the former stage, as described in the description of FIGS. 10 and 11. Also, the couplers 1402, 1
The coupling rates of 403 and 1404 are 50%, 25%,
It was designed as 6.7%. The coupler 1403 is the first stage MZ
It is shared by I and MZI in the latter stage.

【0042】例えば、初段のMZIの光路長差ΔLは、
図11(A)の説明で述べた構成により設定し、後段の
MZIの光路長差2ΔLは、図11(B)の説明で述べ
たように、前段のMZIに比較して、円弧の内角を2倍
にすることによって構成している。なお、後段のMZI
の光路長差2ΔLを、図11(C)の説明で述べたよう
に、前段のMZIに比較して、円弧の間隔をSから2S
へと2倍にすることによって構成しても良い。
For example, the optical path length difference ΔL of the first stage MZI is
The optical path length difference 2ΔL of the latter MZI set by the configuration described in the description of FIG. 11 (A) is, as described in the description of FIG. 11 (B), the inner angle of the arc compared to the former MZI. It is configured by doubling. In addition, MZI of the latter stage
The optical path length difference 2ΔL is compared with the MZI of the preceding stage as described in the description of FIG. 11C, and the arc interval is from S to 2S.
It may be configured by doubling.

【0043】具体的には、初段のアーム導波路140
5、1406のうち、アーム導波路1405は図11
(A)の外側アーム導波路1101(変曲点を持たない
形状の1つの円弧)に相当し、アーム導波路1406は
図11(A)の内側アーム導波路1102(変曲点を持
たない形状の1つの円弧)に相当する。2つのアーム導
波路1405、1406の凸方向は同じである。
Specifically, the first-stage arm waveguide 140
5, 1406, the arm waveguide 1405 is shown in FIG.
11A corresponds to the outer arm waveguide 1101 (one arc having a shape without an inflection point), and the arm waveguide 1406 corresponds to the inner arm waveguide 1102 in FIG. 11A (shape without an inflection point). Of one arc). The convex directions of the two arm waveguides 1405 and 1406 are the same.

【0044】また、後段のアーム導波路1407、14
08のうち、アーム導波路1407は図11(B)の外
側アーム導波路1101(変曲点を持たない形状の1つ
の円弧)に相当し、アーム導波路1408は図11
(B)の内側アーム導波路1102(変曲点を持たない
形状の1つの円弧)に相当する。2つのアーム導波路1
407、1408の凸方向は同じである。
Further, the arm waveguides 1407, 14 at the latter stage
08, the arm waveguide 1407 corresponds to the outer arm waveguide 1101 (one arc having a shape without an inflection point) in FIG. 11B, and the arm waveguide 1408 is illustrated in FIG.
This corresponds to the inner arm waveguide 1102 (one circular arc having a shape without an inflection point) in (B). Two arm waveguide 1
The convex directions of 407 and 1408 are the same.

【0045】入力導波路1401と出力導波路140
9、1410の配置は、各段のアーム導波路が全て1つ
の円弧を含むことから、対向しない配置になっている。
Input waveguide 1401 and output waveguide 140
The arrangements of 9 and 1410 are not arranged because the arm waveguides of each stage all include one arc.

【0046】図14から分かるように。初段のアーム導
波路1405、1406の間隔も、後段のアーム導波路
1407、1408の間隔もそれぞれ一定(図11を参
照すればS)であるため、ウエハ面内分布による製造偏
差の影響を受けにくい。更に、入力導波路1401と出
力導波路1409、1410が対向しないように配置さ
れているため、光ファイバ接続時の漏れ光による特性劣
化がない。
As can be seen from FIG. Since the distance between the first-stage arm waveguides 1405 and 1406 and the distance between the second-stage arm waveguides 1407 and 1408 are both constant (S in FIG. 11), they are less affected by the manufacturing deviation due to the in-plane distribution of the wafer. . Further, since the input waveguide 1401 and the output waveguides 1409 and 1410 are arranged so as not to face each other, there is no characteristic deterioration due to leaked light when the optical fiber is connected.

【0047】次に、本実施形態の導波路型光合分波回路
の作成方法を、図15を用いて説明する。 (1)まず、シリコン基板1501上に火炎堆積法で、
SiO2 を主体にした下部ガラスクラッドスート150
2と、GeO2 を添加したコアガラススート1503を
堆積する(図15(A)参照)。 (2)その後、1000°C以上の高温で、ガラス透明
化を行う。このとき、下部クラッドガラス層1504は
30μm厚、コアガラス1505は7μm厚となるよう
に、ガラスの堆積を行っている(図15(B)参照)。 (3)引き続き、フォトリソグラフィ技術を用いてコア
ガラス1505上にエッチングマスク1506を形成し
(図15(C)参照)、反応性イオンエッチングによっ
てコアガラス1505のパターン化を行う(図15
(D)参照)。このとき用いるエッチングマスク150
6は図14に示した回路構成に対応したマスクであり、
従って、コアガラス1505のパターンも図14に示し
た回路構成に対応したものとなる。 (4)そして、エッチングマスク1506を除去した
後、上部クラッドガラス1507を再度火炎堆積法で形
成する。その際、上部クラッドガラス1507にはB2
3 や、P2 5 などのドーパントを添加してガラス転
移温度を下げ、パターン化したそれぞれのコアガラス1
505とコアガラス1505との狭い隙間にも上部クラ
ッドガラス1507が確実に入り込むようにしている
(図15(E)参照)。
Next, a method of manufacturing the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit of this embodiment will be described with reference to FIG. (1) First, by a flame deposition method on a silicon substrate 1501,
Lower glass clad soot 150 mainly composed of SiO 2
2 and a core glass soot 1503 added with GeO 2 are deposited (see FIG. 15A). (2) After that, the glass is made transparent at a high temperature of 1000 ° C. or higher. At this time, glass is deposited so that the lower clad glass layer 1504 has a thickness of 30 μm and the core glass 1505 has a thickness of 7 μm (see FIG. 15B). (3) Subsequently, an etching mask 1506 is formed on the core glass 1505 by photolithography (see FIG. 15C), and the core glass 1505 is patterned by reactive ion etching (FIG. 15).
(D)). Etching mask 150 used at this time
6 is a mask corresponding to the circuit configuration shown in FIG.
Therefore, the pattern of the core glass 1505 also corresponds to the circuit configuration shown in FIG. (4) Then, after removing the etching mask 1506, the upper clad glass 1507 is formed again by the flame deposition method. At that time, the upper clad glass 1507 has B 2
Each of the patterned core glasses 1 having a glass transition temperature lowered by adding a dopant such as O 3 or P 2 O 5 1
The upper clad glass 1507 is surely inserted into a narrow gap between the core glass 505 and the core glass 1505 (see FIG. 15E).

【0048】図16は、図14に示した本実施形態の透
過スペクトル特性を示し、出力導波路クロスポート14
09(♯1)と、出力導波路スルーポート1410(♯
2)に各々群分波していることが分かる。図16に示す
ように、本実施形態では、チャネル間隔Δf=1250
GHz(波長間隔:10nm)の、平坦で低損失な透過
域が得られると共に、阻止域では30dB以上の低いク
ロストークが得られた。ここで示したように、クロスポ
ート1409と、スルーポート1410で群分波するフ
ィルタを、以下、インターリーブ・フィルタと呼ぶ。
FIG. 16 shows the transmission spectrum characteristic of this embodiment shown in FIG.
09 (# 1) and the output waveguide through port 1410 (#
It can be seen that the waves are grouped in 2). As shown in FIG. 16, in this embodiment, the channel spacing Δf = 1250.
A flat and low-loss transmission region of GHz (wavelength interval: 10 nm) was obtained, and low crosstalk of 30 dB or more was obtained in the stop region. As shown here, the filter that performs group branching at the cross port 1409 and the through port 1410 is hereinafter referred to as an interleave filter.

【0049】ここで、図14の回路構成では初段のMZ
Iにおけるアーム導波路1405、1406の凸方向
と、後段のMZIにおけるアーム導波路1407、14
08の凸方向とが異なっているが、個々の段内のアーム
導波路間で凸方向が同じでありさえすれば何ら差し支え
ない。
Here, in the circuit configuration of FIG. 14, the first stage MZ
I, and the convex directions of the arm waveguides 1405 and 1406 in I, and the arm waveguides 1407 and 14 in the latter MZI.
Although the convex direction of 08 is different, there is no problem as long as the convex directions of the arm waveguides in the individual stages are the same.

【0050】また、ΔL=S・θなる前述の式(2)を
基に設計する場合、後段のMZIの光路長差2ΔLを、
図11(C)の説明で述べたように、前段のMZIに比
較して、円弧の間隔をθから2θへと2倍にして構成す
ることができる。
When designing on the basis of the above equation (2) where ΔL = S · θ, the optical path length difference 2ΔL of the MZI in the subsequent stage is
As described in the description of FIG. 11C, the interval of the circular arc can be doubled from θ to 2θ as compared with the MZI in the preceding stage.

【0051】[第5の実施形態]図17に、本発明の第
5の実施形態における導波路型光合分波回路の回路構成
を示す。本実施形態は、上述したインターリーブ・フィ
ルタを多段に構成して導波路型光合分波回路としたもの
であり、前述の式(2)即ち、ΔL=S・θを基に設計
している。
[Fifth Embodiment] FIG. 17 shows a circuit configuration of a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit according to a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the above-described interleave filter is configured in multiple stages to form a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit, which is designed based on the above equation (2), that is, ΔL = S · θ.

【0052】図17において、1701は入力導波路、
1702はチャネル間隔が20nmの初段インターリー
ブ・フィルタ、1703及び1704は初段インターリ
ーブ・フィルタの出力導波路、1705及び1706は
各々チャネル間隔が40nmの後段インターリーブ・フ
ィルタ、1707及び1708は後段インターリーブ・
フィルタ1705の出力導波路、1709及び1710
は後段インターリーブ・フィルタ1706の出力導波路
を示す。
In FIG. 17, reference numeral 1701 denotes an input waveguide,
1702 is a first stage interleave filter with a channel spacing of 20 nm, 1703 and 1704 are output waveguides of the first stage interleave filter, 1705 and 1706 are latter stage interleave filters with a channel spacing of 40 nm, and 1707 and 1708 are latter stage interleave filters.
Output waveguides of filter 1705, 1709 and 1710
Indicates the output waveguide of the post-interleave filter 1706.

【0053】各インターリーブ・フィルタ1702、1
705、1706は、図10及び図11の説明で述べた
ように、各インターリーブ・フィルタを構成する複数段
のMZI間でアーム導波路の円弧の内角を変更する設計
としている。
Each interleave filter 1702, 1
As described in the description of FIGS. 10 and 11, 705 and 1706 are designed to change the internal angle of the arc of the arm waveguide between the multiple stages of MZIs forming each interleave filter.

【0054】初段インターリーブ・フィルタ1702は
4段のMZIで構成され、全ての段でアーム導波路は変
曲点を持たない1つの円弧を含む形状である。アームの
凸方向は、1段目から3段目のMZIでいずれも上向き
であり、4段目のMZIで下向きたなっている。
The first stage interleave filter 1702 is composed of four stages of MZI, and the arm waveguide in all stages has a shape including one circular arc having no inflection point. The convex direction of the arm is upward in all of the MZIs from the first stage to the third stage, and is downward in the MZI of the fourth stage.

【0055】図18は初段のインターリーブ・フィルタ
1702の透過スペクトル特性を示す。図16に示した
と同様、2つの出力導波路1703と1704に各々偶
チャネルと奇チャネルに群分波されている。偶チャネル
と奇チャネルの間隔は20nmである。
FIG. 18 shows the transmission spectrum characteristic of the interleave filter 1702 at the first stage. Similar to the case shown in FIG. 16, the two output waveguides 1703 and 1704 are grouped into an even channel and an odd channel, respectively. The distance between the even channel and the odd channel is 20 nm.

【0056】2つの後段インターリーブ・フィルタ17
05、1706はともに3段のMZIで構成され、全て
の段でアーム導波路は変曲点を持たない1つの円弧を含
む形状である。アームの凸方向は、全てのMZIでいず
れも上向きである。
Two post-stage interleave filters 17
Reference numerals 05 and 1706 are both composed of three stages of MZI, and in all stages, the arm waveguide has a shape including one circular arc having no inflection point. The convex direction of the arm is upward in all MZIs.

【0057】図19は後段のインターリーブ・フィルタ
1705、1706の透過スペクトル特性を示す。これ
ら2つの後段のインターリーブ・フィルタ1705、1
706は同じ透過スペクトル特性を持ち、初段のインタ
ーリーブ・フィルタ1702に対して2倍のチャネル間
隔40nmで群分波する様子が分かる。
FIG. 19 shows the transmission spectrum characteristics of the interleave filters 1705 and 1706 at the latter stage. These two subsequent interleave filters 1705, 1
It can be seen that 706 has the same transmission spectrum characteristics, and performs group branching with a channel spacing of 40 nm, which is double that of the first-stage interleave filter 1702.

【0058】つまり、後段のインターリーブ・フィルタ
1705の出力導波路1707(♯1)、1708(♯
3)からは、初段のインターリーブ・フィルタ1702
で分波された出力導波路1703からの偶チャネルのう
ち、偶数番目のチャネル(出力導波路クロスポート17
07)と、奇数番目のチャネル(出力導波路スルーポー
ト1708)に群分波される。
That is, the output waveguides 1707 (# 1) and 1708 (# of the interleave filter 1705 in the subsequent stage are included.
From 3), the first stage interleave filter 1702
Of the even channels from the output waveguide 1703 that have been demultiplexed by (the output waveguide cross port 17
07) and group division into odd-numbered channels (output waveguide through port 1708).

【0059】同様に、後段のインターリーブ・フィルタ
1706の出力導波路1709(♯2)、1710(♯
4)に対しても初段のインターリーブ・フィルタ170
2で分波された出力導波路1704からの奇数チャネル
のうち、偶数番目のチャネル(出力導波路クロスポート
1709)と、奇数番目のチャネル(出力導波路スルー
ポート1710)に群分波される。
Similarly, the output waveguides 1709 (# 2) and 1710 (# of the interleave filter 1706 in the subsequent stage are also described.
For 4), the first stage interleave filter 170
Of the odd channels from the output waveguide 1704 that are demultiplexed in 2, the signals are group-demultiplexed into an even-numbered channel (output waveguide cross port 1709) and an odd-numbered channel (output waveguide through port 1710).

【0060】図20は第5の実施形態全体としての透過
スペクトル特性を示す。前述の通り、チャネル間隔20
nmの4分波回路が実現できていることが分かる。♯1
は後段のインターリーブ・フィルタ1705の出力導波
路クロスポート1707における分波特性、♯2は後段
のインターリーブ・フィルタ1705の出力導波路スル
ーポート1708における分波特性、♯3は後段のイン
ターリーブ・フィルタ1706の出力導波路クロスポー
ト1709における分波特性、♯4は後段のインターリ
ーブ・フィルタ1706の出力導波路スルーポート17
10における分波特性を表す。
FIG. 20 shows the transmission spectrum characteristic of the fifth embodiment as a whole. As described above, the channel spacing 20
It can be seen that the nm demultiplexing circuit has been realized. # 1
Is the demultiplexing characteristic of the output waveguide cross port 1707 of the post-interleave filter 1705, # 2 is the demultiplexing characteristic of the output waveguide through port 1708 of the post-interleave filter 1705, and # 3 is the post-interleave filter. The demultiplexing characteristic of the output waveguide cross port 1709 of 1706, # 4 is the output waveguide through port 17 of the post-interleave filter 1706.
10 shows the demultiplexing characteristic in 10.

【0061】[第6の実施形態]図21に本発明の第6
の実施形態における導波路型光合分波回路の回路構成を
示す。本実施形態はMZIを多段に構成したラティス・
フィルタを用いた導波路型光合分波回路を、前述の式
(1)即ち、ΔL=S・tan(θ/2) を基に設計したもの
である。
[Sixth Embodiment] FIG. 21 shows a sixth embodiment of the present invention.
2 shows a circuit configuration of a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit in the embodiment of FIG. The present embodiment is a lattice / multi-stage structure of MZI.
A waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit using a filter is designed based on the above-mentioned formula (1), that is, ΔL = S · tan (θ / 2).

【0062】図21において、2101は入力導波路、
2102、2103及び2104はそれぞれカプラ、2
105及び2106は初段MZIのアーム導波路、21
07及び2108は後段MZIのアーム導波路、210
9は出力導波路クロスポート(♯1)、2110は出力
導波路スルーポート(♯2)を示す。このラティス・フ
ィルタでは、初段のMZIの光路長差をΔL、後段のM
ZIの光路長差を2ΔLとしている。後段のアーム導波
路2107、2108は、図10及び図11の説明で述
べたように、前段に比較して、円弧の間隔を2倍にする
ことによって構成している。また、カプラ2102、2
103、2104の結合率はそれぞれ50%、25%、
6.7%として設計した。カプラ2103は初段のMZ
Iと後段のMZIに共用されている。
In FIG. 21, reference numeral 2101 denotes an input waveguide,
2102, 2103 and 2104 are couplers, 2 respectively
105 and 2106 are arm waveguides of the first stage MZI, 21
07 and 2108 are arm waveguides of the latter MZI, 210
Reference numeral 9 indicates an output waveguide cross port (# 1), and 2110 indicates an output waveguide through port (# 2). In this lattice filter, the optical path length difference of the first stage MZI is ΔL and the latter stage MZI is M
The optical path length difference of ZI is 2ΔL. As described in the description of FIGS. 10 and 11, the arm waveguides 2107 and 2108 in the latter stage are configured by doubling the interval between arcs as compared with the former stage. Also, the couplers 2102, 2
The coupling ratios of 103 and 2104 are 50%, 25%,
It was designed as 6.7%. The coupler 2103 is the first stage MZ
It is shared by I and MZI in the latter stage.

【0063】つまり、初段のMZIの光路長差ΔLは、
図10(A)の説明で述べた構成により設定し、後段の
MZIの光路長差2ΔLは、図10(B)の説明で述べ
たように、前段のMZIに比較して、円弧の間隔をSか
ら2Sへと2倍にすることによって構成し、回路全体と
してZ字形状をなすように構成している。なお、後段の
MZIの光路長差2ΔLを、図10(C)の説明で述べ
たように、前段のMZIに比較して、円弧の内角をθか
ら2θへと2倍にすることによって構成しても良い。
That is, the optical path length difference ΔL of the first stage MZI is
The optical path length difference 2ΔL of the MZI in the latter stage, which is set by the configuration described in the description of FIG. 10 (A), has a circular arc interval as compared with the MZI in the former stage, as described in the description of FIG. 10 (B). It is configured by doubling from S to 2S, and the entire circuit is configured to have a Z shape. The optical path length difference 2ΔL of the latter stage MZI is configured by doubling the internal angle of the arc from θ to 2θ as compared with the former stage MZI, as described in the description of FIG. 10C. May be.

【0064】具体的には、初段のアーム導波路210
5、2106のうち、アーム導波路2105は図10
(A)の外側アーム導波路1001(変曲点を持たない
形状の1つの円弧とそれに隣接する直線導波路)に相当
し、内側アーム導波路2106は図10(A)の内側ア
ーム導波路1002(変曲点を持たない形状の1つの円
弧)に相当する。2つのアーム導波路2105、210
6の凸方向は同じ右向きである。また、後段のアーム導
波路2107、2108のうち、アーム導波路2107
は図10(B)の外側アーム導波路1001(変曲点を
持たない形状の1つの円弧とそれに隣接する直線導波
路)に相当し、アーム導波路2108は図10(B)の
内側アーム導波路1002(変曲点を持たない形状の1
つの円弧)に相当する。2つのアーム導波路1407、
1408の凸方向は同じ左向きになっている。
Specifically, the first-stage arm waveguide 210
5 and 2106, the arm waveguide 2105 is shown in FIG.
The inner arm waveguide 2106 corresponds to the outer arm waveguide 1001 of FIG. 10A (one circular arc having no inflection point and a straight waveguide adjacent to it), and the inner arm waveguide 2106 is the inner arm waveguide 1002 of FIG. It corresponds to (one circular arc having no inflection point). Two arm waveguides 2105, 210
The convex direction of 6 is the same rightward. Further, of the arm waveguides 2107 and 2108 in the latter stage, the arm waveguide 2107
10B corresponds to the outer arm waveguide 1001 of FIG. 10B (one circular arc having a shape without an inflection point and a straight waveguide adjacent to it), and the arm waveguide 2108 is the inner arm guide of FIG. 10B. Waveguide 1002 (shape 1 without inflection point
Two arcs). Two arm waveguides 1407,
The convex direction of 1408 is the same leftward.

【0065】入力導波路2101と出力導波路210
9、2110の配置は、各段のアーム導波路が全て1つ
の円弧を含むことから、対向しない配置になっている。
Input waveguide 2101 and output waveguide 210
The arrangements of 9 and 2110 do not face each other because the arm waveguides of each stage all include one arc.

【0066】図21から分かるように、初段MZIのア
ーム導波路2105、2106の間隔も、後段MZIの
アーム導波路2107、2108の間隔もそれぞれ一定
(図10を参照すれば、Sと2S)であるため、ウエハ
面内分布による製造偏差の影響を受けにくい。更に、入
力導波路2101と出力導波路2109、2110が対
向しないように配置されているため、光ファイバ接続時
の漏れ光による特性劣化がない。
As can be seen from FIG. 21, the interval between the arm waveguides 2105 and 2106 of the first stage MZI and the interval between the arm waveguides 2107 and 2108 of the latter stage MZI are constant (S and 2S in FIG. 10). Therefore, it is unlikely to be affected by the manufacturing deviation due to the in-plane distribution of the wafer. Further, since the input waveguide 2101 and the output waveguides 2109 and 2110 are arranged so as not to face each other, there is no characteristic deterioration due to leaked light when connecting the optical fibers.

【0067】図22は図21に示した本実施形態の透過
スペクトル特性を示し、出力導波路クロスポート210
9(♯1)と、出力導波路スルーポート2110(♯
2)に各々群分波している。図22に示すように、本実
施形態では、チャネル間隔Δf=200GHzの、平坦
で低損失な透過域が得られると共に、阻止域では30d
B以上の低クロストークが得られている。
FIG. 22 shows the transmission spectrum characteristic of this embodiment shown in FIG. 21, and shows the output waveguide cross port 210.
9 (# 1) and the output waveguide through port 2110 (#
Each group is divided into 2). As shown in FIG. 22, in the present embodiment, a flat and low-loss transmission region with a channel interval Δf = 200 GHz is obtained, and in the stop region, 30 d.
Low crosstalk of B or more is obtained.

【0068】更に、第6の実施形態の回路構成では、各
段のMZIのアーム円弧の内角を大きくとって回路全体
がZ字型の配置となっているため、図23に示すよう
に、多数の導波路型光合分回路(MZI)2301を平
面上に集積して製造する場合に、1つの導波路型光合分
波回路2301の湾曲部に、別の導波路型光合分波回路
2301を織り込むことによって、高い集積度を実現す
ることができる。
Further, in the circuit configuration of the sixth embodiment, since the internal angle of the arm arc of the MZI of each stage is set large and the entire circuit is arranged in a Z shape, as shown in FIG. When the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit (MZI) 2301 is integrated and manufactured on a plane, another waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit 2301 is woven into the curved portion of one waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit 2301. As a result, a high degree of integration can be realized.

【0069】図23において、2301は図21に示し
た回路構成の導波路型光合分回路であり、1つの導波路
型光合分回路2301の右向きに凸なアームの左方に、
別の導波路型光合分回路2301の右向きに凸なアーム
を順次織り込んでレイアウトしている。アームが逆に左
向きに凸である場合は、1つの導波路型光合分回路の左
向きに凸なアームの右方に、別の導波路型光合分回路の
左向きに凸なアームを織り込んでレイアウトする。
In FIG. 23, reference numeral 2301 denotes a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit having the circuit configuration shown in FIG. 21, which is provided on the left side of the rightwardly convex arm of one waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit 2301.
Another waveguide-type optical multiplexer / demultiplexer circuit 2301 is laid out by sequentially weaving convex arms to the right. On the contrary, when the arm is convex to the left, the left convex convex arm of one waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit is woven into the leftward convex arm of another waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit. .

【0070】[第7の実施形態]図24に本発明の第7
の実施形態における導波路型光合分波回路の回路構成を
示す。MZIでは、通常、光結合器を接続するアーム導
波路は2本であるが(図8参照)、3本以上のMZIも
考えられる。本実施形態の導波路型光合分波回路は3本
のアーム導波路を有するMZIを用いて構成したもので
ある。
[Seventh Embodiment] FIG. 24 shows a seventh embodiment of the present invention.
2 shows a circuit configuration of a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit in the embodiment of FIG. In MZI, normally, there are two arm waveguides that connect the optical couplers (see FIG. 8), but three or more MZIs are also conceivable. The waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit of this embodiment is configured by using MZI having three arm waveguides.

【0071】図24において、2401、2402及び
2403は各々アーム導波路、2404は入力導波路、
2405は第1のカプラ(光結合器)、2406は第2
のカプラ(光結合器)、2407及び2408は各々出
力導波路を示し、3本のアーム導波路2401、240
2、2403がカプラ2405、2406間を接続して
いる。
In FIG. 24, 2401, 2402 and 2403 are arm waveguides, 2404 is an input waveguide,
2405 is a first coupler (optical coupler) and 2406 is a second coupler.
Couplers (optical couplers) 2407 and 2408 respectively indicate output waveguides, and three arm waveguides 2401 and 240
2, 2403 connect between the couplers 2405, 2406.

【0072】図24に示す導波路型光合分回路において
も、3本のアーム導波路2401、2402、2403
はともに円弧によって構成されている。つまり、アーム
導波路2401、2402、2403の各々は1つの円
弧を含み、各円弧は変曲点を持たない形状のものであ
り、各円弧の凸方向がアーム間で互いに同じ方向(図で
は上向き)である。
Also in the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit shown in FIG. 24, three arm waveguides 2401, 2402, and 2403 are provided.
Are both formed by arcs. That is, each of the arm waveguides 2401, 2402, and 2403 includes one circular arc, and each circular arc has a shape without an inflection point, and the convex directions of the circular arcs are the same in the arms (upward in the figure). ).

【0073】入力導波路2404に入射された光は、第
1のカプラ2405で3本のアーム導波路2401、2
402、2403に分波する。アーム間の光路長差によ
って3つの信号光間に位相遅れを生じ、これらの信号光
が第2のカプラ2406で再び合波・干渉することによ
り、群分波が行われる。光路長差としては、例えば、ア
ーム導波路2401、2402間でΔL、アーム導波路
2401、2403で2ΔLというように、2種類設定
される。また、これら光路長差の設定にも、第2の実施
形態のようにΔL=S・tan(θ/2) なる式(1)や、第
3の実施形態のようにΔL=S・θなる式(2)を用い
ることができる。
The light incident on the input waveguide 2404 is converted into three arm waveguides 2401 and 2 by the first coupler 2405.
It is demultiplexed into 402 and 2403. A phase delay is caused between the three signal lights due to the optical path length difference between the arms, and these signal lights are combined / interfered again by the second coupler 2406, thereby performing group branching. Two types of optical path length differences are set, for example, ΔL between the arm waveguides 2401 and 2402 and 2ΔL between the arm waveguides 2401 and 2403. Also, for the setting of these optical path length differences, the equation (1) of ΔL = S · tan (θ / 2) as in the second embodiment or ΔL = S · θ as in the third embodiment. Equation (2) can be used.

【0074】また、図24に示す導波路型光合分回路
は、アーム導波路の本数が異なるだけで、第1の実施形
態と同様の作用効果を有するものである。更に、3本の
アーム導波路を有するMZIを多段に構成して、第4や
第5、第6の実施形態と同様の導波路型光合分回路を構
成することができる。
The waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit shown in FIG. 24 has the same effects as those of the first embodiment except that the number of arm waveguides is different. Furthermore, MZI having three arm waveguides can be configured in multiple stages to configure a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit similar to the fourth, fifth, and sixth embodiments.

【0075】[その他の実施形態]以上述べた第4、第
5、第6の各実施形態ではシリコン基板上の石英系ガラ
ス導波路を用いた多段MZI即ちラティス・フィルタを
示したが、その導波路材料がポリイミド、シリコーン、
半導体、LiNbO3 などであっても、本発明を適用可
能である。また、平面基板もシリコンに限定されるもの
ではない。これらのことは、MZIが1段の導波路型光
合分回路(第1〜第3、第7の各実施形態)でも同様で
ある。更に、図6に示したようなMZIにヒータ電極を
装荷した導波路型光合分回路にも本発明を適用可能であ
る。
[Other Embodiments] In the fourth, fifth, and sixth embodiments described above, the multistage MZI, that is, the lattice filter using the silica glass waveguide on the silicon substrate is shown. Waveguide material is polyimide, silicone,
The present invention can be applied to semiconductors, LiNbO 3, and the like. Also, the flat substrate is not limited to silicon. The same applies to the waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit (one of the first to third and seventh embodiments) in which the MZI has one stage. Further, the present invention can be applied to a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit in which a heater electrode is loaded on the MZI as shown in FIG.

【0076】更に、第4の実施形態では全段のMZIに
おいて光路長差の設定にΔL=S・θなる式(2)を適
用し、第6の実施形態では全段のMZIにおいて光路長
差の設定にΔL=S・tan(θ/2) なる式(1)を適用し
ているが、MZIの段毎に、ΔL=S・tan(θ/2) とΔ
L=S・θとを使い分けて導波路型光合分波回路を設計
しても良い。
Further, in the fourth embodiment, the equation (2) of ΔL = S · θ is applied to the setting of the optical path length difference in all stages of MZI, and in the sixth embodiment, the optical path length difference in all stages of MZI is applied. The equation (1) of ΔL = S · tan (θ / 2) is applied to the setting of ΔL = S · tan (θ / 2) for each MZI stage.
A waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit may be designed by properly using L = S · θ.

【0077】要するに、本発明の本質は、円弧の幾何学
的形状に着目し、アーム導波路を各々円弧で構成するこ
とによって、生産性及び設計性の良好な導波路型光合分
波回路を実現したことにある。図8と図1を比較すれば
分かるように、本発明は光路長差が特に微小な導波路型
光合分波回路を対象することができる。
In short, the essence of the present invention is to realize a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit with good productivity and designability by paying attention to the geometrical shape of an arc and configuring each arm waveguide with an arc. There is something I did. As can be seen by comparing FIG. 8 and FIG. 1, the present invention can be applied to a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit in which the difference in optical path length is particularly small.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来技術に比べて、導波路型光合分波回路の小型化、ウ
エハからの収率の向上、製造偏差に対するトレランスの
緩和、設計しやすさ等の効果が得られる。
As described above, according to the present invention,
Compared with the prior art, it is possible to obtain effects such as downsizing of a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit, improvement of yield from a wafer, relaxation of tolerance against manufacturing deviation, and ease of design.

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

【図1】従来のMZIを用いた導波路型光合分波回路の
回路構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit using MZI.

【図2】MZIの透過スペクトル特性を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a transmission spectrum characteristic of MZI.

【図3】方向性結合器の回路構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a directional coupler.

【図4】方向性結合器の結合部の長さと結合率の関係を
示す図。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the length of the coupling portion of the directional coupler and the coupling rate.

【図5】結合部の長さがゼロの方向性結合器を伝搬する
光の強度分布を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an intensity distribution of light propagating through a directional coupler having a coupling section of zero length.

【図6】ヒータ電極を装荷した従来のMZIを用いた導
波路型光合分波回路の回路構成を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit using a conventional MZI loaded with a heater electrode.

【図7】図6中のaa’線に沿う2次元断面の熱分布を
示す図。
FIG. 7 is a diagram showing heat distribution in a two-dimensional cross section taken along line aa ′ in FIG.

【図8】本発明の第1の実施形態の回路構成を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of a first embodiment of the present invention.

【図9】図8の導波路型光合分波回路と従来の導波路型
光合分波回路との集積度の違いを示す図。
9 is a diagram showing a difference in integration degree between the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit of FIG. 8 and a conventional waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit.

【図10】本発明の第2の実施形態(円弧に付加した直
線導波路によって光路長差ΔLが与えられる導波路型光
合分波回路)の回路構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a circuit configuration of a second embodiment of the present invention (a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit in which an optical path length difference ΔL is given by a linear waveguide added to an arc).

【図11】本発明の第3の実施形態(円弧の曲率半径に
よって光路長差ΔLが与えられる導波路型光合分波回
路)の回路構成を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration of a third embodiment of the present invention (a waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit in which an optical path length difference ΔL is given by a radius of curvature of an arc).

【図12】図10、図11及び図1(従来)の各導波路
型光合分波回路における回路長と光路長差ΔLとの関係
を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the circuit length and the optical path length difference ΔL in each of the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuits of FIGS. 10, 11 and 1 (conventional).

【図13】図10及び図11の各導波路型光合分波回路
における光路長差ΔLと収率との関係を、図1(従来)
の各導波路型光合分波回路を基準に示す図。
FIG. 13 shows the relationship between the optical path length difference ΔL and the yield in each of the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuits of FIGS. 10 and 11, and FIG.
FIG. 6 is a diagram showing each waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit of FIG.

【図14】本発明の第4の実施形態の回路構成を示す
図。
FIG. 14 is a diagram showing a circuit configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図15】図14の導波路型光合分波回路の作製工程を
示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a manufacturing process of the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit of FIG.

【図16】図14の導波路型光合分波回路の透過スペク
トル特性を示す図。
16 is a diagram showing transmission spectrum characteristics of the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit of FIG.

【図17】本発明の第5の実施形態の回路構成を示す
図。
FIG. 17 is a diagram showing a circuit configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図18】図17中、初段インターリーブ・フィルタの
透過スペクトル特性を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing a transmission spectrum characteristic of the first-stage interleave filter in FIG. 17;

【図19】図17中、後段インターリーブ・フィルタの
透過スペクトル特性を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing a transmission spectrum characteristic of the latter stage interleave filter in FIG. 17;

【図20】図17の導波路型光合分波回路全体の透過ス
ペクトル特性を示す図。
20 is a diagram showing transmission spectrum characteristics of the entire waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit of FIG.

【図21】本発明の第6の実施形態の回路構成を示す
図。
FIG. 21 is a diagram showing a circuit configuration of a sixth embodiment of the present invention.

【図22】図21の導波路型光合分波回路の透過スペク
トル特性を示す図。
22 is a diagram showing transmission spectrum characteristics of the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit of FIG. 21.

【図23】図21の導波路型光合分波回路を集積化した
様子を示す図。
23 is a diagram showing a state in which the waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit of FIG. 21 is integrated.

【図24】本発明の第7の実施形態(アーム導波路が3
本の導波路型光合分波回路)の回路構成を示す図。
FIG. 24 is a seventh embodiment of the present invention (the arm waveguide is 3;
The figure which shows the circuit structure of a waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

801、802 アーム導波路 803 入力導波路 804、805 カプラ(光結合器) 806、807 出力導波路 901 導波路型光合分波回路 1001、1002 アーム導波路 1003 円弧 1004、1005 直線導波路 1101、1102 アーム導波路 1103 円弧 1401 入力導波路 1402、1403、1404 カプラ(光結合器) 1405、1406 初段MZIのアーム導波路 1407、1408 後段MZIのアーム導波路 1409 出力導波路(クロスポート) 1410 出力導波路(スルーポート) 1501 シリコン基板 1502 下部クラッドガラススート 1503 コアガラススート 1504 下部クラッドガラス層 1505 コアガラス 1506 エッチングマスク 1507 上部クラッドガラス 1701 入力導波路 1702 初段インターリーブ・フィルタ 1703、1704 初段インターリーブ・フィルタの
出力導波路 1705、1706 後段インターリーブ・フィルタ 1707、1708、1709、1710 後段インタ
ーリーブ・フィルタの出力導波路 2101 入力導波路 2102、2103、2104 カプラ(光結合器) 2105、2106 初段MZIのアーム導波路 2107、2108 後段MZIのアーム導波路 2109 出力導波路(クロスポート) 2110 出力導波路(スルーポート) 2301 導波路型光合分波回路 2401、2402、2403 アーム導波路 2404 入力導波路 2405、2406 カプラ(光結合器) 2407、2408 出力導波路
801, 802 Arm waveguide 803 Input waveguide 804, 805 Coupler (optical coupler) 806, 807 Output waveguide 901 Waveguide type optical multiplexing / demultiplexing circuit 1001, 1002 Arm waveguide 1003 Circular arc 1004, 1005 Linear waveguide 1101, 1102 Arm waveguide 1103 Circular arc 1401 Input waveguide 1402, 1403, 1404 Coupler (optical coupler) 1405, 1406 First stage MZI arm waveguide 1407, 1408 Rear stage MZI arm waveguide 1409 Output waveguide (cross port) 1410 Output waveguide (Through port) 1501 Silicon substrate 1502 Lower clad glass soot 1503 Core glass soot 1504 Lower clad glass layer 1505 Core glass 1506 Etching mask 1507 Upper clad glass 1701 Input waveguide 170 2 First-stage interleave filter 1703, 1704 First-stage interleave filter output waveguides 1705, 1706 Second-stage interleave filter 1707, 1708, 1709, 1710 Second-stage interleave filter output waveguide 2101 Input waveguide 2102, 2103, 2104 Coupler (optical) Coupler) 2105, 2106 First stage MZI arm waveguide 2107, 2108 Rear stage MZI arm waveguide 2109 Output waveguide (cross port) 2110 Output waveguide (through port) 2301 Waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit 2401, 2402, 2403 Arm waveguide 2404 Input waveguide 2405, 2406 Coupler (optical coupler) 2407, 2408 Output waveguide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 靖之 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 日比野 善典 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA04 KA12 LA12 LA18 PA22 PA24 QA02 QA03 QA04 QA05 TA01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yasuyuki Inoue             2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Yoshinori Hibino             2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Telegraph and Telephone Corporation F term (reference) 2H047 KA04 KA12 LA12 LA18 PA22                       PA24 QA02 QA03 QA04 QA05                       TA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平面基板上の屈折率の高いコアとその回
りのクラッドからなる光導波路を用いて構成され、光結
合器とその光結合器を結ぶ複数のアームからなるマッハ
ツエンダ光干渉型フィルタにおいて、前記アームが各々
1つの円弧を含み、前記円弧は変曲点を持たない形状で
あり、前記円弧の凸方向がアーム間で互いに同じ方向で
あることを特徴とする導波路型光合分波回路。
1. A Mach-Zehnder optical interference filter comprising an optical waveguide comprising a core having a high refractive index on a planar substrate and a clad surrounding the optical waveguide and comprising an optical coupler and a plurality of arms connecting the optical coupler. A waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit characterized in that each of the arms includes one arc, the arc has a shape having no inflection point, and the convex directions of the arc are the same between the arms. .
【請求項2】 アーム間で前記円弧の曲率半径及び内角
が互いに等しく、アームでの前記円弧の間隔をS、前記
円弧の内角をθとするとき、前記円弧に隣り合う直線導
波路によって、光路長差ΔLが ΔL=S・tan(θ/2) ・・・式(1) で与えられることを特徴とする請求項1に記載の導波路
型光合分波回路。
2. When the radius of curvature and the internal angle of the arc are equal to each other between the arms, the interval between the arcs of the arms is S, and the interior angle of the arc is θ, the optical path is defined by a linear waveguide adjacent to the arc. The waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit according to claim 1, wherein the length difference ΔL is given by ΔL = S · tan (θ / 2) (Equation 1).
【請求項3】 アーム間で前記円弧の曲率半径が互いに
異なり、かつ、前記円弧の内角が互いに等しく、アーム
間での前記円弧の間隔をS、前記円弧の内角をθとする
とき、光路長差ΔLが ΔL=S・θ ・・・式(2) で与えられることを特徴とする請求項1に記載の導波路
型光合分波回路。
3. The optical path length when the radii of curvature of the arcs are different between the arms, the interior angles of the arcs are equal to each other, and the interval between the arcs between the arms is S and the interior angle of the arcs is θ. The waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit according to claim 1, wherein the difference ΔL is given by ΔL = S · θ (Equation 2).
【請求項4】 前記マッハツエンダ光干渉型フィルタが
多段に構成されていることを特徴とする請求項1から3
いずれかに記載の導波路型光合分波回路。
4. The Mach-Zehnder optical interference filter is configured in multiple stages.
The waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit according to any one of claims 1 to 5.
【請求項5】 前記マッハツエンダ光干渉型フィルタが
シリコン基板上の石英系ガラス光導波路で構成されてい
ることを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の導
波路型光合分波回路。
5. The waveguide type optical multiplexer / demultiplexer circuit according to claim 1, wherein the Mach-Zehnder optical interference type filter is constituted by a silica glass optical waveguide on a silicon substrate.
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