JP2005091469A - 回折格子型分波器 - Google Patents
回折格子型分波器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005091469A JP2005091469A JP2003321512A JP2003321512A JP2005091469A JP 2005091469 A JP2005091469 A JP 2005091469A JP 2003321512 A JP2003321512 A JP 2003321512A JP 2003321512 A JP2003321512 A JP 2003321512A JP 2005091469 A JP2005091469 A JP 2005091469A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- diffraction grating
- core
- refractive index
- tapered waveguide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
【課題】 低コストで波長補正機能を有し、しかも、ごみによる付着損失の少ない回折格子型分波器を提供する。
【解決手段】 波長多重された信号光が入射する光入射ファイバ17と、入射した光を照射し回折により波長ごとに光信号を分波し、刻線方向と直交する方向について信号光の広がり角を低減する機能をもつ回折格子19と、回折格子19により分波された信号光を受光器21まで絞り込むテーパ型導波路10と、信号光を電気信号に変換する受光器21を有する回折格子型分波器において、該テーパ型導波路10がオーバークラッドとして空気を用いたリッジ型であり、コア材料よりも屈折率が小さい接着層を有する薄膜15をコア13の上面に貼りつけたものである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、通信用分波器のうちテーパ型導波路を用いた回折格子型分波器に係り、特に低コストで特性の優れるテーパ型導波路を用いた回折格子型分波器に関するものである。
従来、インターネットをはじめ、各種情報機器の急速な発展により、必要とされる情報量が大幅に増加しており、大陸間や大都市間を結ぶ幹線系ネットワークはすでに光化されている。
今後は、より川下のアクセス系の光化が課題であり、そこでは、低コスト化および接続容易性が重要な要素となってくる。
比較的大容量のデータを高速で伝送できる光通信においては、より多くの情報を伝送するために異なる波長を多重にすることで、より多くの情報量を伝送するということが行われている。その際には異なる波長を合波する合波器、波長ごとに光を分波する分波器が必要となってくる。温度補正を行わないため低コスト化が図れる低密度波長多重方式CWDM(Coarse wavelength division multlplexing )伝送に対応した分波器が、今後はより期待できる。
分波器としては、回折格子を用いる方法が1つの回折格子だけで設計により容易に波長の多重度を増やすことができ、低コスト化が期待できる。しかしながら、回折格子を用いる方式では、温度変化に伴うレーザの発振波長のずれによる集光位置のずれを補正する必要があり、その温度補正にテーパ型導波路が必要となる。
テーパ型導波路では光屈折率差をつけて、損失を低減し素子を小型化できるリッジ型が有用である(特許文献1)。
しかしながら、上記従来技術では、クラッドに空気を用いていることにより、導波路表面へごみが付着し損失が増加するという問題を有していた。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低コストで波長補正機能を有し、しかも、ごみによる付着損失の少ない回折格子型分波器を提供することにある。
上記目的を達成するために請求項1の発明は、波長多重された信号光が入射する光入射部と、入射した光を照射し回折により波長ごとに光信号を分波し、刻線方向と直交する方向について信号光の広がり角を低減する機能をもつ回折格子と、回折格子により分波された信号光を受光器まで絞り込むテーパ型導波路と、信号光を電気信号に変換する受光器を有する回折格子型分波器において、該テーパ型導波路がオーバークラッドとして空気を用いたリッジ型であり、コア材料よりも屈折率が小さい接着層を有する薄膜をコアの上面に貼りつけた回折格子型分波器である。
請求項2の発明は、テーパ型導波路のコア上面に貼りつけた薄膜の接着層が、コアとの比屈折率差が0.3%以上となるような小さい屈折率を有する請求項1記載の回折格子型分波器である。
以上要するに本発明によれば、リッジ型のテーパ型導波路のコアの上面に、コア材料より屈折率の小さい薄膜を貼り付けることにより、ごみの付着による損失増加を防止することが可能となる。
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
先ず、本発明のテーパ型導波路10の断面の模式図を図1に示す。
図1において、基板11上にクラッド12が形成され、そのクラッド12上に、コア13が露出したリッジ型のテーパ型導波路10が形成される。
このコア13の側面部はテーパ形状を有しており光の閉じ込めを強くする必要があるので、コア13の側面部のクラッド14はリッジ型と同様に空気にして、高屈折率差を維持した。
次に導波路10の基板11と垂直な方向には、テーパの傾斜がなく、その方向の屈折率差は一般的なマルチモード導波路の条件を満たしていればよいので、ごみの付着がないようにコア13よりも屈折率が小さい接着層を有する薄膜15をコア13上面に貼りつけることで、ごみからコア13を保護するようにしたものである。
ここで、コア13の上面に貼りつける薄膜15は、THV(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド)などの薄膜材16aに、ブチルアクリレートなどの接着層16bを貼り合わせて構成される。このの接着層16bは、コア13との比屈折率差で0.3%以上小さい屈折率を有していることが望ましい。すなわち、コア屈折率が1.567であれば、屈折率1.520以下の材料を用いる。また、接着層16bは、薄膜材16aの全面に貼り付けるようにしても或いは貼り付けるコア13の上面形状に合わせた幅で薄膜材16aに貼り付けるようにしてもよい。
次に、この接着層の比屈折率差を0.3%以上小さくする理由を説明する。
まず、本発明を用いた回折型分波器の基本構造を図2に示した。
図2において、波長を多重化された光は光ファイバ17から送られ、まず第1のレンズ18により、紙面に対して垂直にコリメートされる。コリメートされた光は回折格子19により、波長ごとに紙面に平行方向に分波集光される。
次に第2のレンズ20によりテーパ型導波路10の入り口へ紙面に対して垂直に集光される。
テーパ型導波路10の出口に受光器21を配置する。
なお、回折格子19は平面回折格子、曲面回折格子、階段状回折格子等を用いても良い。
このテーパ型導波路10と受光器21からなる受光部拡大図を図3(a)、図3(b)に示した。
テーパ形状を有する導波路10の形状は、図3(a)のように、コア13が受光器21の各素子21s毎に同じテーパ形状にされたものに限らず、状況により例えば、図3(b)に示したように、各素子21s毎のコア13の入り口面側で一体にされ、適宜素子21s毎に分岐されてテーパ状に形成されたものでもかまわない。
さて図2の回折型分波器におけるテーパ型導波路10のコア13に貼付した薄膜15がクラッドとしての効果を持つ基板11に垂直な方向に注目する。
図4は、基板11に垂直な方向における光ファイバ17からテーパ型導波路10の光の経路の模式図を示したものである。なお、垂直方向への光の動きに回折格子19は関与しないので、図では省略してある。
また入射光ファイバ17側の拡大図を図5(a)に、テーパ型導波路10への光の入射部を図5(b)に示した。
図4に示すように、入射光ファイバ17、レンズ18、レンズ20、テーパ型導波路10、受光器21となっているとき、入射光ファイバ17の径をD1 、テーパ型導波路10の入り口における焦点のスポット径をD2 、レンズ18の焦点距離をF1 、レンズ20の焦点距離をF2 としたとき、
F1 D2=F2 D1 (1)
という関係があり、ファイバ17からの出射光の広がり角をθ1 、テーパ型導波路10への入射角をθ2 、平行光の径をaとすると
F1 =a/(2×tan(0.5×θ1 ))
F2 =a/(2×tan(0.5×θ2 )) (2)
なので式1、2から
tan(0.5×θ2 )=D2 tan(0.5×θ1 )/D1 (3)
となる。
F1 D2=F2 D1 (1)
という関係があり、ファイバ17からの出射光の広がり角をθ1 、テーパ型導波路10への入射角をθ2 、平行光の径をaとすると
F1 =a/(2×tan(0.5×θ1 ))
F2 =a/(2×tan(0.5×θ2 )) (2)
なので式1、2から
tan(0.5×θ2 )=D2 tan(0.5×θ1 )/D1 (3)
となる。
上記(3)式からスポット径D2 が大きいほど、焦点への入射角θ2 が小さくなることがわかる。
一方、損失を小さくするためには、テーパ型導波路10の上下方向の光の漏れがないように、受光器21の径よりもテーパ型導波路10の径が小さい必要があり、また、テーパ型導波路10の入射部よりも焦点のスポット径D2 は小さい必要がある。コアとクラッドとなる薄膜の接着層との比屈折率差△は、コアの屈折率をn1 、接着層の屈折率をn2 としたときに
sin(0.5×θ2 )=n1(2△)^0.5 (4)
で表されるので、式(3)、(4)より損失がでない最大のスポット径のときテーパ型導波路への入射角(図4のθ2 )が最小となり、そのとき要求されるコアと薄膜の接着層の比屈折率差△が最小となる。そこでこの比屈折率差よりも小さいときには損失が発生するので、この比屈折率差よりも大きい必要がある。
sin(0.5×θ2 )=n1(2△)^0.5 (4)
で表されるので、式(3)、(4)より損失がでない最大のスポット径のときテーパ型導波路への入射角(図4のθ2 )が最小となり、そのとき要求されるコアと薄膜の接着層の比屈折率差△が最小となる。そこでこの比屈折率差よりも小さいときには損失が発生するので、この比屈折率差よりも大きい必要がある。
一般的なマルチモードファイバ、受光器を用いたとき、上記比屈折率差がもっとも小さくなるのはコア径50μm、出射光の広がり角が23°のGI光ファイバを用い、高速通信用の受光器の径である80μmへ損失なく光を入射したときである。そのときのコアと薄膜の接着層によるクラッドの比屈折率差は上記式から0.3%以上が望ましい。
また、例えばコア径62.5μm、出射光の広がり角が32°である一般的なGI光ファイバと70μm径の受光器を用いたときにはコアに対し1.1%以上の比屈折率差を有した接着層つきの薄膜を用いる必要がある。
なお、薄膜はゴミよけの機能を満たしていればよく、屈折率は問わないが、接着層が薄い場合には薄膜まで漏れ光が生じる可能性があるので、薄膜も接着層と同様の屈折率を有している必要がある。また、光の閉じ込めを強くできるので比屈折率差は大きいほど望ましい。
以下、本発明のテーパ型導波路およびそれを用いた分波器の実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1
テーパ型導波路は感光性アクリルを用い図6のように作製した。図6(a)に示したシリコン基板26にクラッド材27を塗布後硬化し(図6(b))、コア材28を塗布し(図6(c))、パターンを有するマスク29を通してUV30照射し(図6(d))、現像液により未露光部を除去しコア部31を作製した。このとき作製したテーパ型導波路のコア屈折率は1.567、クラッド屈折率は1.517、先端部のコア径は80μmであった。その後、屈折率1.517であるアクリル系材料でできた接着層を有するPETフィルム32を貼りつけ素子を完成させた(図6(e))。その損失をマルチモードファイバで測定したところ、1.0dBであった。作製した素子を室内に1日放置し、再度損失を測定したが1.0dBと変化はなく、ゴミの影響がないことを確認した。
テーパ型導波路は感光性アクリルを用い図6のように作製した。図6(a)に示したシリコン基板26にクラッド材27を塗布後硬化し(図6(b))、コア材28を塗布し(図6(c))、パターンを有するマスク29を通してUV30照射し(図6(d))、現像液により未露光部を除去しコア部31を作製した。このとき作製したテーパ型導波路のコア屈折率は1.567、クラッド屈折率は1.517、先端部のコア径は80μmであった。その後、屈折率1.517であるアクリル系材料でできた接着層を有するPETフィルム32を貼りつけ素子を完成させた(図6(e))。その損失をマルチモードファイバで測定したところ、1.0dBであった。作製した素子を室内に1日放置し、再度損失を測定したが1.0dBと変化はなく、ゴミの影響がないことを確認した。
実施例2
実施例1と同様にテーパ型導波路を作製しPETフィルムをコア上面に貼付した。作製したテーパ型導波路を用いた光分波器を作製した。
実施例1と同様にテーパ型導波路を作製しPETフィルムをコア上面に貼付した。作製したテーパ型導波路を用いた光分波器を作製した。
このときの模式図を図7に示す。
入力用光ファイバ37、コリメートするためのシリンドリカルレンズ38、分波集光するためのエポキシ製チャープド平面回折格子39、導波路への入り口に集光するための第2のシリンドリカルレンズ40、テーパ型導波路50、そして受光径80μmの受光器51をパッシブに実装した波長間隔24.5nm、通過帯域15nm、4波(中心波長1276nm、1300nm、1325nm、1349nm)のCWDM分波器である。
これにより使用温度におけるレーザの発振波長範囲において3dB以下一定の損失で、−15dB以上のアイソレーションがあることを確認した。
比較例1
実施例と同様にテーパ型導波路を作製した。しかしながら、本テーパ型導波路にはPETフィルムを貼付しなかった。作製したテーパ型導波路を実施例1と同様損失測定したところ1dBであった。測定後、実施例1と同様に室内に1日放置し損失を測定したところ、1.5dBと0.5dBの損失増加があった。損失の原因を調査したところ、コア表面へのゴミの付着であることがわかった。
実施例と同様にテーパ型導波路を作製した。しかしながら、本テーパ型導波路にはPETフィルムを貼付しなかった。作製したテーパ型導波路を実施例1と同様損失測定したところ1dBであった。測定後、実施例1と同様に室内に1日放置し損失を測定したところ、1.5dBと0.5dBの損失増加があった。損失の原因を調査したところ、コア表面へのゴミの付着であることがわかった。
比較例2
実施例1と同様にテーパ型導波路を作製した。その後、コア屈折率1.567より僅かに小さい、屈折率1.565であるアクリル系接着層を有するPETフィルムを貼りつけ素子を完成させた。作製したテーパ型導波路を実施例1と同様に損失測定したところ2dBであり、損失が大きいことが分かった。
実施例1と同様にテーパ型導波路を作製した。その後、コア屈折率1.567より僅かに小さい、屈折率1.565であるアクリル系接着層を有するPETフィルムを貼りつけ素子を完成させた。作製したテーパ型導波路を実施例1と同様に損失測定したところ2dBであり、損失が大きいことが分かった。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上述した実施例に限らず、例えば、分波する波長の数は4つに限られず、たとえば8波や16波も可能である。さらに波長間隔、通過帯域も実施例に挙げたものにかぎらず、任意の間隔、通過帯域を用いることができる。
10 テーパ型導波路
11 基板
12 クラッド
13 コア
15 薄膜
17 光入射ファイバ1
19 回折格子
21 受光器
11 基板
12 クラッド
13 コア
15 薄膜
17 光入射ファイバ1
19 回折格子
21 受光器
Claims (2)
- 波長多重された信号光が入射する光入射部と、入射した光を照射し回折により波長ごとに光信号を分波し、刻線方向と直交する方向について信号光の広がり角を低減する機能をもつ回折格子と、回折格子により分波された信号光を受光器まで絞り込むテーパ型導波路と、信号光を電気信号に変換する受光器を有する回折格子型分波器において、該テーパ型導波路がオーバークラッドとして空気を用いたリッジ型であり、コア材料よりも屈折率が小さい接着層を有する薄膜をコアの上面に貼りつけたことを特徴とする回折格子型分波器。
- テーパ型導波路のコア上面に貼りつけた薄膜の接着層が、コアとの比屈折率差が0.3%以上となるような小さい屈折率を有する請求項1記載の回折格子型分波器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003321512A JP2005091469A (ja) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | 回折格子型分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003321512A JP2005091469A (ja) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | 回折格子型分波器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005091469A true JP2005091469A (ja) | 2005-04-07 |
Family
ID=34453181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003321512A Pending JP2005091469A (ja) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | 回折格子型分波器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005091469A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009151045A1 (ja) | 2008-06-10 | 2009-12-17 | 住友ベークライト株式会社 | 電子機器、携帯電話機、フレキシブルケーブル、光導波路形成体の製造方法 |
-
2003
- 2003-09-12 JP JP2003321512A patent/JP2005091469A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009151045A1 (ja) | 2008-06-10 | 2009-12-17 | 住友ベークライト株式会社 | 電子機器、携帯電話機、フレキシブルケーブル、光導波路形成体の製造方法 |
US8588566B2 (en) | 2008-06-10 | 2013-11-19 | Sumitomo Bakelite Co., Ltd. | Electronic apparatus, cellular phone, flexible cable and method for manufacturing optical waveguide forming body |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103999303B (zh) | 集成亚波长光栅系统 | |
JP4010012B2 (ja) | 光導波路を含む光システム | |
JPS59174803A (ja) | 波長マルチプレクサまたはデマルチプレクサ装置 | |
EP1059545A1 (en) | Arrayed waveguide grating multiplexer and demultiplexer | |
JP2004264446A (ja) | 回折格子、デマルチプレクサ及び波長多重光伝送モジュール | |
JP3818169B2 (ja) | 導波路デバイス | |
US8615146B2 (en) | Planar optical waveguide | |
KR20080029598A (ko) | 단면에 회절격자가 형성된 광섬유, 그 광섬유에 회절격자형성방법 및 그 광섬유를 이용한 광학 장치 | |
US6868210B2 (en) | Optical waveguide and their application of the optical communication system | |
JP2004170627A (ja) | 平面導波路及びアレイ導波路型回折格子 | |
JP2005091469A (ja) | 回折格子型分波器 | |
JP2003066269A (ja) | 波長多重分離光学デバイス及び波長多重光伝送モジュール | |
JP2007003782A (ja) | 光分波器及び波長多重光伝送モジュール | |
JP2008209916A (ja) | 光合分波器およびこれを用いた光送受信器 | |
JP4552862B2 (ja) | 光合波器 | |
US9312958B2 (en) | Optical communication transmitting device and method of manufacturing the same | |
JP3933062B2 (ja) | 波長多重分波器 | |
JP2003232943A (ja) | 波長多重通信信号分波装置及びそれを用いた光送受信モジュール | |
JP2004177882A (ja) | 光導波路装置 | |
JP2006091315A (ja) | 光合分波器及び波長多重光伝送モジュール | |
JP4696521B2 (ja) | デマルチプレクサ、光導波路、及び波長多重光伝送モジュール | |
JP4759973B2 (ja) | デマルチプレクサ及び波長多重光伝送モジュール | |
KR100433900B1 (ko) | 다항식 커브 테이퍼형 도파로 및 이를 이용한 광소자 | |
JP4648342B2 (ja) | 光導波路装置 | |
JP2006184758A (ja) | 光導波路及び光導波路モジュール |