JP2006058499A - Optical waveguide device - Google Patents

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Masaki Kamitoku
正樹 神徳
Toshikazu Hashimoto
俊和 橋本
Takashi Saida
隆志 才田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical functional circuit that has a degree of freedom in setting an optical path and that has reduced cross talk and is small-sized. <P>SOLUTION: The optical waveguide device is structured with a waveguide which is composed of a clad layer formed on a substrate and a core part embedded in the clad layer. The core part includes a pixel shape part 101 defined by a plurality of scattered points with a refractive index lower than that of the waveguide. The core part is equipped with waveguide type passive elements 102, 103 optically coupling a port demarcated by the pixel shape part 101 to the port of the substrate 100. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光導波路デバイスに関し、より詳細には、2次元的な屈折率分布に応じた多重散乱によりホログラフィックに波動を伝達させるホログラフィック波動伝達媒体を適用した光導波路デバイスに関する。   The present invention relates to an optical waveguide device, and more particularly to an optical waveguide device to which a holographic wave transmission medium that transmits waves holographically by multiple scattering according to a two-dimensional refractive index distribution is applied.

光通信分野においては、光の分岐、干渉を容易に実現できる光回路として、光導波路構造を利用した集積光部品が開発されてきた。光の波動としての性質を利用した集積光部品は、光導波路長の調整により光干渉計の作製を容易にしたり、半導体分野における回路加工技術を適用することにより、光部品の集積化が容易になる。   In the optical communication field, integrated optical components using an optical waveguide structure have been developed as an optical circuit that can easily realize branching and interference of light. Integrated optical components that utilize the properties of light waves make it easy to manufacture optical interferometers by adjusting the optical waveguide length, and to easily integrate optical components by applying circuit processing technology in the semiconductor field. Become.

このような光導波路構造は、光導波路中を伝搬する光を屈折率の空間的分布を利用して空間的な光閉じ込めを実現する「光閉じ込め構造」である。光回路を構成するためには、光配線などを用いて、各構成要素を縦列的に接続することとなる。このため、光導波路回路の光路長は、光回路内で干渉現象などを生じさせるために求められる光路長よりも長くならざるを得ず、その結果、光回路そのものが極めて大型になってしまうという問題があった。   Such an optical waveguide structure is an “optical confinement structure” that realizes spatial light confinement of light propagating through the optical waveguide by utilizing a spatial distribution of refractive index. In order to configure an optical circuit, each component is connected in a cascade using an optical wiring or the like. For this reason, the optical path length of the optical waveguide circuit must be longer than the optical path length required for causing an interference phenomenon in the optical circuit, and as a result, the optical circuit itself becomes extremely large. There was a problem.

たとえば、典型的なアレイ導波路格子を例にとると、入力ポートから入力された複数の波長(λj)の光は、スラブ導波路を有するスターカプラにより分波・合波を繰り返し、分波された光が出力ポートから出力されるが、波長の千分の1程度の分解能で光を分波するために要する光路長は、導波路を伝搬する光の波長の数万倍となる。また、光回路の導波路パターンニングをはじめとして、偏光状態に依存する回路特性を補正するための波長板などを設けるための加工も施す必要がある(例えば、非特許文献1参照)。 For example, taking a typical arrayed waveguide grating as an example, light of multiple wavelengths (λ j ) input from the input port is repeatedly demultiplexed and combined by a star coupler having a slab waveguide. The output light is output from the output port, but the optical path length required for demultiplexing the light with a resolution of about one thousandth of the wavelength is several tens of thousands of the wavelength of the light propagating through the waveguide. Moreover, it is also necessary to perform processing for providing a wave plate for correcting circuit characteristics depending on the polarization state, including waveguide patterning of an optical circuit (see, for example, Non-Patent Document 1).

また、光回路の小型化のためには、光を導波路中に強く閉じ込める必要がある。従って、光導波路は、極めて大きな屈折率差を有する必要がある。例えば、従来のステップインデクッス型の光導波路では、比屈折率差が0.1%よりも大きな値となるように、屈折率の空間的分布を有するように光導波路を設計する。このような大きな屈折率差を利用して光閉じ込めを行うと、回路構成の自由度が制限されてしまう。特に、光導波路中での屈折率差を、局所的な紫外線照射、熱光学効果または電気光学効果などにより実現しようとしても、得られる屈折率の変化量は高々0.1%程度である。光の伝搬方向を変化させる場合には、光導波路の光路にそって徐々に向きを変化させざるを得ず、光回路長は必然的に極めて長いものとなり、その結果として光回路の小型化が困難になる。   In order to reduce the size of the optical circuit, it is necessary to strongly confine light in the waveguide. Therefore, the optical waveguide needs to have a very large refractive index difference. For example, in a conventional step index type optical waveguide, the optical waveguide is designed so as to have a spatial distribution of the refractive index so that the relative refractive index difference becomes a value larger than 0.1%. When optical confinement is performed using such a large refractive index difference, the degree of freedom in circuit configuration is limited. In particular, even if the refractive index difference in the optical waveguide is to be realized by local ultraviolet irradiation, the thermo-optic effect, or the electro-optic effect, the obtained refractive index variation is at most about 0.1%. When changing the propagation direction of light, the direction must be gradually changed along the optical path of the optical waveguide, and the optical circuit length is inevitably extremely long. As a result, miniaturization of the optical circuit is reduced. It becomes difficult.

Y. Hibino, “Passive optical devices for photonic networks”, IEIC Trans. Commun., Vol.E83-B No.10, (2000).Y. Hibino, “Passive optical devices for photonic networks”, IEIC Trans. Commun., Vol.E83-B No. 10, (2000).

そこで、従来の光導波路回路、ホログラフィック回路を用いた光回路よりも小型で、緩やかな屈折率分布、すなわち小さな屈折率差でも充分に高効率の光信号制御を可能とする波動伝達媒体を用いることにより、高効率で小型の光回路を実現する。しかしながら、波動伝達媒体は、仮想的なメッシュにより画定される仮想的なピクセルの各々が有する屈折率により、光信号を多重散乱させながら、入力ポートから出力ポートに伝播させる。このようにして、干渉の効果を用いて伝播させるので、光路に大きな角度を持たせることができず、クロストークも大きいという問題があった。   Therefore, a wave transmission medium that is smaller than a conventional optical circuit using an optical waveguide circuit or a holographic circuit and has a gentle refractive index distribution, that is, sufficiently high-efficiency optical signal control even with a small refractive index difference is used. As a result, a highly efficient and compact optical circuit is realized. However, the wave transmission medium propagates the optical signal from the input port to the output port while performing multiple scattering by the refractive index of each virtual pixel defined by the virtual mesh. In this way, since the propagation is performed using the interference effect, there is a problem that the optical path cannot have a large angle and the crosstalk is large.

また、波動伝達媒体における入力ポート付近と出力ポート付近のメッシュ状のピクセルは、一種のレンズとして機能することから、回路長が長くなるという問題があった。   Further, the mesh-shaped pixels near the input port and the output port in the wave transmission medium function as a kind of lens, which causes a problem that the circuit length becomes long.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ホログラフィック波動伝達媒体を適用し、光路設定に自由度があり、クロストークが小さく、小型の光機能回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to apply a holographic wave transmission medium, to have a freedom in setting an optical path, to have a small crosstalk, and to be a small optical functional circuit. Is to provide.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、基板上に形成されたクラッド層と、該クラッド層に埋設されたコア部とからなる導波路により構成される光導波路デバイスにおいて、前記コア部は、前記導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定されるピクセル形状部を含み、該ピクセル形状部に画定されたポートと、前記基板のポートとを光学的に結合する導波型受動素子を備えたことを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention includes a waveguide comprising a clad layer formed on a substrate and a core portion embedded in the clad layer. In the optical waveguide device, the core portion includes a pixel shape portion defined by a plurality of scattering points having a refractive index lower than that of the waveguide, and includes a port defined in the pixel shape portion and a port of the substrate. A waveguide passive element that is optically coupled is provided.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の前記導波型受動素子は、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とするミラーからなることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the waveguide passive element according to the first aspect, the beam diameter of light at the port of the substrate is enlarged to obtain the beam diameter of light at the port of the pixel shape portion. It consists of a mirror.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の前記導波型受動素子は、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とする導波路レンズからなることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the waveguide passive element according to the first aspect, the beam diameter of light at the port of the substrate is enlarged to obtain the beam diameter of light at the port of the pixel shape portion. It consists of a waveguide lens.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の前記導波型受動素子は、前記導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定されるピクセル形状部であって、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とすることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the guided wave passive element according to the first aspect is a pixel-shaped portion defined by a plurality of scattering points having a refractive index lower than that of the waveguide, and the port of the substrate The beam diameter of the light is enlarged to obtain the light beam diameter at the port of the pixel shape portion.

以上説明したように、本発明によれば、ホログラフィック波動伝達媒体と導波型受動素子とを組み合わせることにより、光路設定に自由度があり、クロストークが小さく、小型の光機能回路を実現することが可能となる。   As described above, according to the present invention, by combining a holographic wave transmission medium and a waveguide passive element, there is a degree of freedom in optical path setting, a small crosstalk, and a small optical functional circuit is realized. It becomes possible.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態の光導波路デバイスは、ホログラフィック波動伝達媒体により導波光の光路を制御する。ホログラフィック波動伝達媒体は、導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定され、2次元的な屈折率分布に応じた多重散乱によりホログラフィックに波動を伝達させる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The optical waveguide device of this embodiment controls the optical path of guided light by a holographic wave transmission medium. The holographic wave transmission medium is defined by a plurality of scattering points having a refractive index lower than that of the waveguide, and transmits a wave to the holographic by multiple scattering according to a two-dimensional refractive index distribution.

最初に、本願発明に用いる波動伝達媒体の基本的概念について説明する。ここでは、光回路へ適用することから、波動伝達媒体中を伝搬する「波動」は「光」である。なお、波動伝達媒体にかかる理論は、一般の波動方程式に基づいて、媒質の特性を指定するものであり、一般の波動においても原理的に成り立ち得るものである。波動伝達媒体は、コヒーレントな光のパターンを入力して所望の光のパターンを出力させるために、波動伝達媒体中を伝搬する順伝搬光と逆伝搬光の位相差が、波動伝達媒体中の何れの場所においても小さくなるように屈折率分布が決定される。屈折率分布に応じた局所的なレベルのホログラフィック制御を多重に繰り返すことにより、所望の光のパターンが出力される。   First, the basic concept of the wave transmission medium used in the present invention will be described. Here, since it is applied to an optical circuit, the “wave” propagating in the wave transmission medium is “light”. The theory relating to the wave transmission medium specifies the characteristics of the medium based on a general wave equation, and can also hold in principle in general waves. In order to input a coherent light pattern and output a desired light pattern, the wave transmission medium has a phase difference between forward propagation light and back propagation light propagating in the wave transmission medium. The refractive index distribution is determined so as to be small even at the location. A desired light pattern is output by repeatedly repeating holographic control at a local level according to the refractive index distribution.

図1を参照して、本実施形態にかかる波動伝達媒体の基本構造を説明する。図1(a)に示したように、光回路基板1の中に、波動伝達媒体により構成される光回路の設計領域1−1が存在する。光回路の一方の端面は、入力光3-1が入射する入射面2-1である。入力光3−1は、波動伝達媒体で構成された空間的な屈折率分布を有する光回路中を多重散乱しながら伝搬し、他方の端面である出射面2-2から出力光3-2として出力される。図1(a)中の座標zは、光の伝搬方向の座標(z=0が入射面、z=zが出射面)であり、座標xは、光の伝搬方向に対する横方向の座標である。なお、本実施形態では、波動伝達媒体は、誘電体からなるものと仮定し、空間的な屈折率分布は、波動伝達媒体を構成している誘電体の局所的な屈折率を後述する理論に基づいて設定することにより実現される。 With reference to FIG. 1, the basic structure of the wave transmission medium according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1A, an optical circuit design area 1-1 constituted by a wave transmission medium exists in the optical circuit board 1. One end face of the optical circuit is an incident surface 2-1 on which the input light 3-1 is incident. The input light 3-1 propagates through the optical circuit having a spatial refractive index distribution composed of the wave transmission medium while being subjected to multiple scattering, and is output as the output light 3-2 from the output surface 2-2 which is the other end face. Is output. Coordinate z in FIG. 1 (a), the coordinates (z = 0 is the incident surface, z = z e is output surface) of the propagation direction of the light is, the coordinate x is at a transverse coordinates for the light propagation direction is there. In this embodiment, it is assumed that the wave transmission medium is made of a dielectric, and the spatial refractive index distribution is based on the theory described below for the local refractive index of the dielectric constituting the wave transmission medium. This is realized by setting based on this.

入力光3−1が形成している「場」(入力フィールド)は、光回路を構成する波動伝達媒体の屈折率の空間的分布に応じて変調され、出力光3−2の形成する「場」(出力フィールド)に変換される。換言すれば、本発明の波動伝達媒体は、その空間的な屈折率分布に応じて入力フィールドと出力フィールドとを相関づけるための(電磁)フィールド変換手段である。なお、これら入力フィールドおよび出力フィールドに対して、光回路中での伝搬方向(図中z軸方向)に垂直な断面(図中x軸に沿う断面)における光のフィールドを、その場所(x,z)における(順)伝搬像(伝搬フィールドあるいは伝搬光)と呼ぶ(図1(b)参照)。   The “field” (input field) formed by the input light 3-1 is modulated according to the spatial distribution of the refractive index of the wave transmission medium constituting the optical circuit, and the “field” formed by the output light 3-2. "(Output field). In other words, the wave transmission medium of the present invention is (electromagnetic) field conversion means for correlating the input field and the output field according to the spatial refractive index distribution. For these input field and output field, the light field in the cross section (cross section along the x axis in the figure) perpendicular to the propagation direction (z axis direction in the figure) in the optical circuit is represented by its location (x, This is called a (forward) propagation image (propagation field or propagation light) in z) (see FIG. 1B).

ここで、「フィールド」とは、一般に電磁場(電磁界)または電磁場のベクトルポテンシャル場を意味している。本実施形態における電磁場の制御は、光回路中に設けられた空間的な屈折率分布、すなわち誘電率の分布を変えることに相当する。誘電率はテンソルとして与えられるが、通常は偏光状態間の遷移はそれほど大きくないので、電磁場の1成分のみを対象としてスカラー波近似しても良い近似となる。そこで、本明細書では電磁場を複素スカラー波として扱う。なお、光の「状態」には、エネルギ状態(波長)と偏光状態とがあるため、「フィールド」を光の状態を表現するものとして用いる場合には、光の波長と偏光状態をも包含し得ることとなる。   Here, “field” generally means an electromagnetic field (electromagnetic field) or a vector potential field of an electromagnetic field. The control of the electromagnetic field in this embodiment corresponds to changing the spatial refractive index distribution provided in the optical circuit, that is, the dielectric constant distribution. Although the dielectric constant is given as a tensor, since the transition between the polarization states is usually not so large, it is an approximation that may be a scalar wave approximation for only one component of the electromagnetic field. Therefore, in this specification, the electromagnetic field is treated as a complex scalar wave. Since the “state” of light includes an energy state (wavelength) and a polarization state, when the “field” is used to express the state of light, the light wavelength and polarization state are also included. Will get.

また、通常、伝搬光の増幅や減衰を生じさせない光回路では、屈折率の空間的分布を決めると、焦点以外の入力光3−1の像(入力フィールド)は、出力光3−2の像(出力フィールド)に対して一意的に定まる。このような、出射面2−2側から入射面2-1側へと向かう光のフィールドを、逆伝搬像(逆伝搬フィールドあるいは逆伝搬光)と呼ぶ(図1(c)参照)。このような逆伝搬像は、光回路中の場所ごとに定義することができる。すなわち、光回路中での任意の場所における光のフィールドを考えたとき、その場所を仮想的な「入力光」の出射点として考えれば、上記と同様に出力光3−2の像に対して、その場所での逆伝搬像を考えることができる。このように、光回路中の各場所ごとに逆伝搬像が定義できる。   In general, in an optical circuit that does not cause amplification or attenuation of propagating light, when the spatial distribution of the refractive index is determined, an image (input field) of the input light 3-1 other than the focal point is an image of the output light 3-2. Uniquely defined for (output field). Such a field of light traveling from the exit surface 2-2 to the entrance surface 2-1 is referred to as a back propagation image (a back propagation field or back propagation light) (see FIG. 1C). Such a back propagation image can be defined for each place in the optical circuit. That is, when a light field at an arbitrary place in the optical circuit is considered, if the place is considered as a virtual “input light” emission point, the image of the output light 3-2 is similar to the above. The back-propagation image at that location can be considered. In this way, a back propagation image can be defined for each location in the optical circuit.

特に、単一の光回路において、出射フィールドが入射フィールドの伝搬フィールドとなっている場合には、光回路の任意の点で、伝搬フィールドと逆伝搬フィールドとは一致する。なお、フィールドは、一般的に、対象とする空間全体の上の関数であるが、「入射フィールド」または「出射フィールド」という場合は、入射面あるいは出射面におけるフィールドの断面を意味している。また、「フィールド分布」という場合でも、ある特定の断面に関して議論を行う場合には、その断面についてのフィールドの断面を意味している。   In particular, in a single optical circuit, when the outgoing field is the propagation field of the incident field, the propagation field and the reverse propagation field coincide with each other at any point of the optical circuit. The field is generally a function over the entire target space, but the term “incident field” or “exit field” means a cross section of the field on the entrance surface or exit surface. In addition, even in the case of “field distribution”, when a discussion is made regarding a specific cross section, it means a cross section of the field with respect to that cross section.

屈折率分布の決定方法を説明するためには記号を用いるほうが見通しがよいので、各量を表すために以下のような記号を用いることとする。なお、対象とされる光(フィールド)は、単一状態の光には限定されないので、複数の状態の光が重畳された光を対象とされ得るべく、個々の状態の光にインデックスjを充てて一般的に表記する。
・ψj(x):j番目の入射フィールド(複素ベクトル値関数であり、入射面において設定する強度分布および位相の分布、ならびに、波長および偏波により規定される。)
・φj(x):j番目の出射フィールド(複素ベクトル値関数であり、出射面において設定する強度分布および位相分布、ならびに、波長および偏波により規定される。)
なお、ψj(x)およびφj(x)は、回路中で強度増幅、波長変換、偏波変換が行われない限り、光強度の総和は同じ(あるいは無視できる程度の損失)であり、それらの波長も偏波も同じである。
In order to explain the method of determining the refractive index distribution, it is better to use symbols, so the following symbols are used to represent each quantity. Note that the target light (field) is not limited to light in a single state. Therefore, an index j is assigned to light in each state so that light in which a plurality of states are superimposed can be targeted. In general.
Ψ j (x): j-th incident field (complex vector value function, defined by intensity distribution and phase distribution set on the incident surface, and wavelength and polarization)
Φ j (x): j-th outgoing field (complex vector value function, defined by intensity distribution and phase distribution, wavelength and polarization set on the outgoing face)
Note that ψ j (x) and φ j (x) have the same total light intensity (or a negligible loss) unless intensity amplification, wavelength conversion, and polarization conversion are performed in the circuit. Their wavelength and polarization are the same.

・{ψj(x)、φj(x)}:入出力ペア(入出力のフィールドの組み。)
{ψj(x)、φj(x)}は、入射面および出射面における、強度分布および位相分布ならびに波長および偏波により規定される。
j (x), φ j (x)}: Input / output pair (a set of input / output fields)
j (x), φ j (x)} is defined by the intensity distribution and the phase distribution, the wavelength and the polarization at the entrance surface and the exit surface.

・{n}:屈折率分布(光回路設計領域全体の値の組。)
与えられた入射フィールドおよび出射フィールドに対して屈折率分布を1つ与えたときに光のフィールドが決まるので、q番目の繰り返し演算で与えられる屈折率分布全体に対するフィールドを考える必要がある。そこで、(x,z)を不定変数として、屈折率分布全体をn(x,z)と表しても良いが、場所(x,z)における屈折率の値n(x,z)と区別するために、屈折率分布全体に対しては{n}と表す。
{N q }: Refractive index distribution (a set of values for the entire optical circuit design area)
Since one field of light is determined when one refractive index distribution is given to a given incident field and outgoing field, it is necessary to consider a field for the entire refractive index distribution given by the qth iterative operation. Therefore, the entire refractive index distribution may be expressed as n q (x, z) with (x, z) as an indefinite variable, but the refractive index value n q (x, z) at the location (x, z) For distinction, {n q } is used for the entire refractive index distribution.

・ncore:光導波路におけるコア部分のような、周囲の屈折率に対して高い屈折率の値を示す記号。
・nclad:光導波路におけるクラッド部分のような、ncoreに対して低い屈折率の値を示す記号。
・ψj(z,x,{n}):j番目の入射フィールドψj(x)を屈折率分布{n}中をzまで伝搬させたときの、場所(x,z)におけるフィールドの値。
・φj(z,x,{n}):j番目の出射フィールドφj(x)を屈折率分布{n}中をzまで逆伝搬させたときの、場所(x,z)におけるフィールドの値。
N core : A symbol indicating a high refractive index value with respect to the surrounding refractive index, such as a core portion in an optical waveguide.
N clad : a symbol indicating a low refractive index value with respect to n core , such as a clad portion in an optical waveguide.
Ψ j (z, x, {n q }): field at location (x, z) when the jth incident field ψ j (x) is propagated through the refractive index profile {n q } to z The value of the.
Φ j (z, x, {n q }): at the location (x, z) when the j-th outgoing field φ j (x) is propagated back to z in the refractive index profile {n q } The field value.

本実施形態において、屈折率分布は、すべてのjについてψj(ze,x,{n})=φj(x)、またはそれに近い状態となるように{n}が与えられる。 In the present embodiment, the refractive index distribution, all j for ψ j (z e, x, {n q}) is given = φ j (x), or the so close state {n q}.

「入力ポート」および「出力ポート」とは、入射端面および出射端面におけるフィールドの集中した「領域」であり、例えば、その部分に光ファイバを接続することにより、光強度をファイバに伝搬できるような領域である。ここで、フィールドの強度分布および位相分布は、j番目のものとk番目のものとで異なるように設計可能であるので、入射端面および出射端面に複数のポートを設けることができる。さらに、入射フィールドと出射フィールドの組を考えた場合、その間の伝搬により発生する位相が、光の周波数によって異なるので、周波数が異なる光(すなわち波長の異なる光)については、位相を含めたフィールド形状が同じであるか直交しているかの如何にかかわらず、異なるポートとして設定することができる。   “Input port” and “output port” are “areas” where the fields at the entrance end face and the exit end face are concentrated. For example, by connecting an optical fiber to the part, the optical intensity can be propagated to the fiber. It is an area. Here, since the field intensity distribution and phase distribution can be designed to be different for the j-th and k-th ones, a plurality of ports can be provided on the entrance end face and the exit end face. Furthermore, when considering a pair of an incident field and an outgoing field, the phase generated by the propagation between them differs depending on the frequency of light. Therefore, for light having different frequencies (that is, light having different wavelengths), the field shape including the phase is included. Regardless of whether they are the same or orthogonal, they can be configured as different ports.

ここで、電磁界は、実数ベクトル値の場で、かつ波長と偏光状態をパラメータとして有するが、その成分の値を一般な数学的取扱いが容易な複素数で表示し、電磁波の解を表記する。また、以下の計算においては、フィールド全体の強度は1に規格化されているものとする。図1(b)および図1(c)に示したように、j番目の入射フィールドψj(x)および出力フィールドφj(x)に対し、伝搬フィールドと逆伝搬フィールドとをそれぞれの場所の複素ベクトル値関数として、ψj(z,x,{n})およびφj(z,x,{n})と表記する。これらの関数の値は、屈折率分布{n}により変化するため、屈折率分布{n}がパラメータとなる。記号の定義により、ψj(x)=ψj(0,x,{n})、および、φj(x)=φj(ze,x,{n})となる。これらの関数の値は、入射フィールドψj(x)、出射フィールドφj(x)、および屈折率分布{n}が与えられれば、ビーム伝搬法などの公知の手法により容易に計算することができる。 Here, the electromagnetic field is a field of a real vector value, and has a wavelength and a polarization state as parameters, but the value of the component is displayed as a complex number that can be easily handled in a general mathematical manner, and represents the solution of the electromagnetic wave. In the following calculation, it is assumed that the strength of the entire field is normalized to 1. As shown in FIG. 1 (b) and FIG. 1 (c), the propagation field and the back propagation field for the jth incident field ψ j (x) and output field φ j (x) As complex vector value functions, they are expressed as ψ j (z, x, {n}) and φ j (z, x, {n}). Since the values of these functions vary depending on the refractive index distribution {n}, the refractive index distribution {n} is a parameter. According to the definition of the symbols, ψ j (x) = ψ j (0, x, {n}) and φ j (x) = φ j (z e , x, {n}). The values of these functions can be easily calculated by a known method such as a beam propagation method, given an incident field ψ j (x), an outgoing field φ j (x), and a refractive index distribution {n}. it can.

以下に、空間的な屈折率分布を決定するための一般的なアルゴリズムを説明する。図2に、波動伝達媒体の空間的な屈折率分布を決定するための計算手順を示す。この計算は、繰り返し実行されるので、繰り返し回数をqで表し、(q−1)番目まで計算が実行されているときのq番目の計算の様子が図示されている。(q−1)番目の計算によって得られた屈折率分布{nq-1}をもとに、各j番目の入射フィールドψj(x)および出射フィールドφj(x)について、伝搬フィールドと逆伝搬フィールドとを数値計算により求め、その結果を各々、ψj(z,x,{nq-1})およびφj(z,x,{nq-1})と表記する(ステップS220)。 In the following, a general algorithm for determining the spatial refractive index distribution will be described. FIG. 2 shows a calculation procedure for determining the spatial refractive index distribution of the wave transmission medium. Since this calculation is repeatedly executed, the number of repetitions is represented by q, and the state of the qth calculation when the calculation is executed up to the (q−1) th is shown. Based on the refractive index distribution {n q-1 } obtained by the (q-1) th calculation, the propagation field and the jth incident field ψ j (x) and the outgoing field φ j (x) The back propagation field is obtained by numerical calculation, and the results are expressed as ψ j (z, x, {n q-1 }) and φ j (z, x, {n q-1 }), respectively (step S220). ).

これらの結果をもとに、各場所(z,x)における屈折率n(z,x)を、次式により求める(ステップS240)。
n(z,x)=nq-1(z,x)−αΣjIm[φj(z,x,{nq-1})*・ψj(z,x,{nq-1})] ・・・(1)
ここで、右辺第2項中の記号「・」は、内積演算を意味し、Im[]は、[]内のフィールド内積演算結果の虚数成分を意味する。なお、記号「*」は複素共役である。係数αは、n(z,x)の数分の1以下の値をさらにフィールドの組の数で割った値であり、正の小さな値である。Σjは、インデックスjについて和をとるという意味である。
Based on these results, the refractive index n q (z, x) at each location (z, x) is obtained by the following equation (step S240).
n q (z, x) = n q-1 (z, x) −αΣ j Im [φ j (z, x, {n q-1 }) * · ψ j (z, x, {n q-1 })] (1)
Here, the symbol “·” in the second term on the right side means an inner product operation, and Im [] means an imaginary number component of the field inner product operation result in []. The symbol “*” is a complex conjugate. The coefficient α is a value obtained by dividing a value equal to or less than a fraction of n q (z, x) by the number of field pairs, and is a small positive value. Σ j means that the sum is taken for the index j.

ステップS220とS240とを繰り返し、伝搬フィールドの出射面における値ψj(ze,x,{n})と出射フィールドφj(x)との差の絶対値が、所望の誤差dよりも小さくなると(ステップS230:YES)計算が終了する。 Step S220 and S240 and repeats the value in the exit plane of the propagation field ψ j (z e, x, {n}) the absolute value of the difference between the exit field φ j (x) is than desired error d j When it becomes smaller (step S230: YES), the calculation ends.

以上の計算では、屈折率分布の初期値{n}は適当に設定すればよいが、この初期値{n}が予想される屈折率分布に近ければ、それだけ計算の収束は早くなる(ステップS200)。また、各jについてφj(z,x,{nq-1})およびψj(z,x,{nq-1})を計算するにあたっては、パラレルに計算が可能な計算機の場合は、jごと(すなわち、φj(z,x,{nq-1})およびψj(z,x,{nq-1})ごと)に計算すればよいので、クラスタシステム等を利用して計算の効率化を図ることができる(ステップS220)。また、比較的少ないメモリで計算機が構成されている場合は、式(1)のインデックスjについての和の部分で、各qで適当なjを選び、その分のφj(z,x,{nq-1})およびψj(z,x,{nq-1})のみを計算して、以降の計算を繰り返すことも可能である(ステップS220)。 In the above calculation, the initial value {n 0 } of the refractive index distribution may be set appropriately. However, if this initial value {n 0 } is close to the expected refractive index distribution, the calculation converges faster accordingly ( Step S200). When calculating φ j (z, x, {n q-1 }) and ψ j (z, x, {n q-1 }) for each j, , J (that is, φ j (z, x, {n q-1 }) and ψ j (z, x, {n q-1 })). Thus, calculation efficiency can be improved (step S220). If the computer is configured with a relatively small memory, an appropriate j is selected for each q in the sum of the index j in equation (1), and φ j (z, x, { It is also possible to calculate only n q-1 }) and ψ j (z, x, {n q-1 }) and repeat the subsequent calculations (step S220).

以上の演算において、φj(z,x,{nq-1})の値とψj(z,x,{nq-1})の値とが近い場合には、式(1)中のIm[φj(z,x,{nq-1})*・ψj(z,x,{nq-1})]は位相差に対応する値となり、この値を減少させることで所望の出力を得ることが可能である。 In the above operation, φ j (z, x, {n q-1}) in the case of values and ψ j (z, x, { n q-1}) and the value of the near, the formula (1) Im [φ j (z, x, {n q-1 }) * · ψ j (z, x, {n q-1 })] is a value corresponding to the phase difference, and by reducing this value, It is possible to obtain a desired output.

屈折率分布の決定は、波動伝達媒体に仮想的メッシュを定め、このメッシュによって画定される微小領域(ピクセル)の屈折率を、各ピクセルごとに決定することと言い換えることもできる。このような局所的な屈折率は、原理的には、その場所ごとに任意の(所望の)値とすることができる。最も単純な系は、低屈折率(n)を有するピクセルと高屈折率(n)を有するピクセルのみからなる系であり、これら2種のピクセルの空間的分布により全体的な屈折率分布が決定される。この場合、媒体中の低屈折率ピクセルが存在する場所を高屈折率ピクセルの空隙として観念したり、逆に、高屈折率ピクセルが存在する場所を低屈折率ピクセルの空隙として観念したりすることができる。すなわち、本発明の波動伝達媒体は、均一な屈折率を有する媒体中の所望の場所(ピクセル)を、これとは異なる屈折率のピクセルで置換したものと表現することができる。 The determination of the refractive index distribution can be rephrased as defining a virtual mesh in the wave transmission medium and determining the refractive index of a minute region (pixel) defined by the mesh for each pixel. In principle, such a local refractive index can be an arbitrary (desired) value for each location. The simplest system is a system consisting only of pixels having a low refractive index (n L ) and pixels having a high refractive index (n H ), and the overall refractive index distribution due to the spatial distribution of these two types of pixels. Is determined. In this case, the place where the low refractive index pixel exists in the medium is considered as a gap of the high refractive index pixel, and conversely, the place where the high refractive index pixel exists is considered as the gap of the low refractive index pixel. Can do. That is, the wave transmission medium of the present invention can be expressed as a desired place (pixel) in a medium having a uniform refractive index replaced with a pixel having a different refractive index.

上述した屈折率分布決定のための演算内容を要約すると次のようになる。波動をホログラフィックに伝達させ得る媒体(光の場合には誘電体)に、入力ポートと出力ポートとを設け、入力ポートから入射した伝搬光のフィールド分布1(順伝搬光)と、入力ポートから入射した光信号が出力ポートから出力される際に期待される出力フィールドを出力ポート側から逆伝搬させた位相共役光のフィールド分布2(逆伝搬光)と、を数値計算により求める。フィールド分布1およびフィールド分布2を、伝搬光と逆伝搬光の各点(x,z)における位相差をなくすように、媒体中での空間的な屈折率分布を求める。なお、このような屈折率分布を得るための方法として最急降下法を採用すれば、各点の屈折率を変数として最急降下法により得られる方向に屈折率を変化させることにより、屈折率を式(1)のように変化させることで、2つのフィールド間の差を減少させることができる。このような波動伝達媒体を、入力ポートから入射した光を所望の出力ポートに出射させる光部品に応用すれば、媒体内で生じる伝搬波同士の多重散乱による干渉現象により、実効的な光路長が長くなり、緩やかな屈折率変化(分布)でも充分に高い光信号制御性を有する光回路を構成することができる。   The calculation contents for determining the refractive index distribution described above are summarized as follows. An input port and an output port are provided in a medium capable of transmitting a wave in a holographic manner (dielectric in the case of light). Field distribution 1 (forward propagation light) of propagating light incident from the input port and from the input port A field distribution 2 (reverse propagation light) of phase conjugate light in which an output field expected when an incident optical signal is output from the output port is propagated backward from the output port side is obtained by numerical calculation. In the field distribution 1 and the field distribution 2, a spatial refractive index distribution in the medium is obtained so as to eliminate the phase difference at each point (x, z) of the propagating light and the counter propagating light. If the steepest descent method is adopted as a method for obtaining such a refractive index distribution, the refractive index is calculated by changing the refractive index in the direction obtained by the steepest descent method using the refractive index of each point as a variable. By changing as in (1), the difference between the two fields can be reduced. If such a wave transmission medium is applied to an optical component that emits light incident from an input port to a desired output port, an effective optical path length is reduced due to interference phenomenon caused by multiple scattering of propagation waves generated in the medium. An optical circuit having a sufficiently high optical signal controllability can be configured even with a long and gentle refractive index change (distribution).

図3に、本発明の一実施形態にかかる光合分波回路を示す。上述したアルゴリズムにしたがって、約200回の繰り返しにより、図3(a)に示した屈折率分布を有する1×2光合分波回路が得られる。ここで、図中の光回路設計領域1−1内の黒色部分は、コアに相当する高屈折率部(誘電体多重散乱部)1-11であり、黒色部以外の部分はクラッドに相当する低屈折率部1-12であり、導波路より屈折率の低い散乱点である。クラッドの屈折率は、石英ガラスの屈折率を想定し、コアの屈折率は、石英ガラスに対する比屈折率が1.5%だけ高い値を有する。光回路のサイズは縦300μm、横140μmである。屈折率分布を求める際の計算に用いられたメッシュは、300×140である。   FIG. 3 shows an optical multiplexing / demultiplexing circuit according to an embodiment of the present invention. According to the algorithm described above, a 1 × 2 optical multiplexing / demultiplexing circuit having the refractive index distribution shown in FIG. Here, the black portion in the optical circuit design region 1-1 in the figure is a high refractive index portion (dielectric multiple scattering portion) 1-11 corresponding to the core, and the portion other than the black portion corresponds to the clad. The low refractive index portion 1-12 is a scattering point having a refractive index lower than that of the waveguide. The refractive index of the clad assumes the refractive index of quartz glass, and the refractive index of the core has a value that is higher by 1.5% than the quartz glass. The size of the optical circuit is 300 μm in length and 140 μm in width. The mesh used for the calculation when obtaining the refractive index distribution is 300 × 140.

図3(b)に、光合分波回路の透過スペクトルを示す。透過スペクトルから、波長による光合分波器が形成されていることがわかる。しかしながら、メッシュ状の波動伝達媒体は、干渉の効果を用いて伝播させるので、光路に大きな角度を持たせることができず、クロストークも大きい。そこで、入力ポートから入力された光信号を、波長に応じて3つの出力ポートに分波する光合分波回路を例として詳しく説明する。   FIG. 3B shows a transmission spectrum of the optical multiplexing / demultiplexing circuit. From the transmission spectrum, it can be seen that an optical multiplexer / demultiplexer according to wavelength is formed. However, since the mesh-like wave transmission medium propagates using the effect of interference, the optical path cannot have a large angle, and the crosstalk is large. Therefore, an optical multiplexing / demultiplexing circuit that demultiplexes an optical signal input from the input port into three output ports according to the wavelength will be described in detail as an example.

図4に、本発明の一実施形態にかかる3波長光合分波回路の波動伝達媒体の構成を示す。図3に示した光合分波回路と同様に計算を行うと、光回路のサイズは縦1200μm、横520μmとなり、計算に用いられたメッシュは1200×520となる。光合分波回路において入力ポート3-1付近の波動伝達媒体は、入力ポート3-1に入力された光信号を合分波機能部に伝達する入力側レンズとして機能する。また、出力ポート3-2付近の波動伝達媒体は、合分波機能部において波長ごとに分波された光信号を、各々の出力ポート3-2に結合させるための出力側レンズとして機能する。   FIG. 4 shows a configuration of a wave transmission medium of a three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit according to an embodiment of the present invention. When calculation is performed in the same manner as the optical multiplexing / demultiplexing circuit shown in FIG. 3, the size of the optical circuit is 1200 μm in length and 520 μm in width, and the mesh used for the calculation is 1200 × 520. In the optical multiplexing / demultiplexing circuit, the wave transmission medium near the input port 3-1 functions as an input side lens that transmits the optical signal input to the input port 3-1 to the multiplexing / demultiplexing function unit. The wave transmission medium in the vicinity of the output port 3-2 functions as an output side lens for coupling the optical signal demultiplexed for each wavelength in the multiplexing / demultiplexing function unit to each output port 3-2.

図5に、実施例1にかかる3波長光合分波回路の構成を示す。3波長光合分波回路は、基板100上に、3波長の合分波を行う波動伝達媒体101と、基板100の入力ポートと波動伝達媒体101の入力ポートとを光学的に結合するミラー102と、波動伝達媒体101の出力ポートと基板100の出力ポートa,b,cとを光学的に結合するミラー103とを備えている。   FIG. 5 illustrates a configuration of a three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit according to the first embodiment. The three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit includes a wave transmission medium 101 that performs multiplexing / demultiplexing of three wavelengths on the substrate 100, and a mirror 102 that optically couples the input port of the substrate 100 and the input port of the wave transmission medium 101. And a mirror 103 that optically couples the output port of the wave transmission medium 101 and the output ports a, b, and c of the substrate 100.

ミラー102は、図4に示した波動伝達媒体の入力側レンズに相当し、基板100の入力ポートに入力された光信号(波長帯λ1、λ2、λ3)を、波動伝達媒体101の入力ポートの端面に垂直に入射させる。ミラー103は、図4に示した波動伝達媒体の出力側レンズに相当し、波動伝達媒体101の出力ポートの各々から出射された各波長帯の光信号を、基板100の各々の出力ポートに出射させる。波動伝達媒体101は、図4に示した波動伝達媒体の合分波機能部と同等の機能のみを有すればよく、光回路のサイズは縦300μm、横300μmとなる。波動伝達媒体の回路長が短くなることにより、クロストークを低減することができる。   The mirror 102 corresponds to the input side lens of the wave transmission medium shown in FIG. 4, and the optical signals (wavelength bands λ1, λ2, λ3) input to the input port of the substrate 100 are transmitted to the input port of the wave transmission medium 101. Incident perpendicularly to the end face. The mirror 103 corresponds to the output side lens of the wave transmission medium shown in FIG. 4, and emits an optical signal of each wavelength band emitted from each of the output ports of the wave transmission medium 101 to each output port of the substrate 100. Let The wave transmission medium 101 only needs to have the same function as the multiplexing / demultiplexing function unit of the wave transmission medium shown in FIG. 4, and the size of the optical circuit is 300 μm in length and 300 μm in width. By reducing the circuit length of the wave transmission medium, crosstalk can be reduced.

波動伝達媒体は、干渉を利用しているが、入出力ポート近傍の光のビーム径が小さい領域では、光の進行方向に対して斜めに入射する成分の割合が大きい。干渉の効果は、入射する光の角度により異なるため、斜めに入射する成分の割合が高いことは、クロストークを劣化させる一因となる。図5に示したように、ミラーを用いて光のビーム径を広げた後、波動伝達媒体に入力すれば、斜めに入射する成分の割合が減少するために、クロストークが改善される。   The wave transmission medium uses interference, but in a region where the beam diameter of light in the vicinity of the input / output port is small, the proportion of components incident obliquely with respect to the light traveling direction is large. Since the effect of interference varies depending on the angle of incident light, a high proportion of components incident obliquely contributes to the deterioration of crosstalk. As shown in FIG. 5, if the beam diameter of light is expanded using a mirror and then input to the wave transmission medium, the ratio of components incident obliquely decreases, so that crosstalk is improved.

図6に、実施例2にかかる3波長光合分波回路の構成を示す。実施例1と同様の3波長光合分波回路であるが、さらに複数の導波路型受動素子を基板上に形成し、それぞれ異なるレンズ機能により、基板200の入出力ポートと波動伝達媒体201の入出力ポートとを光学的に結合している。3波長光合分波回路は、基板200上に、3波長の合分波を行う波動伝達媒体201と、基板200の入力ポートと波動伝達媒体201の入力ポートとを光学的に結合するミラー202と、波動伝達媒体201の出力ポートと基板200の出力ポートaとを、波動伝達媒体205を介して結合するミラー203と、波動伝達媒体201の出力ポートと基板200の出力ポートbとを結合する波動伝達媒体206と、波動伝達媒体201の出力ポートと基板200の出力ポートcとを、波動伝達媒体207と導波路レンズ208とを介して結合するミラー204とを備えている。   FIG. 6 illustrates a configuration of a three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit according to the second embodiment. The three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit is the same as that of the first embodiment, but a plurality of waveguide-type passive elements are further formed on the substrate, and the input / output ports of the substrate 200 and the wave transmission medium 201 are input by different lens functions. The output port is optically coupled. The three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit includes a wave transmission medium 201 that performs multiplexing / demultiplexing of three wavelengths on a substrate 200, and a mirror 202 that optically couples the input port of the substrate 200 and the input port of the wave transmission medium 201. The mirror 203 that couples the output port of the wave transmission medium 201 and the output port a of the substrate 200 via the wave transmission medium 205, and the wave that couples the output port of the wave transmission medium 201 and the output port b of the substrate 200. The transmission medium 206 includes a mirror 204 that couples the output port of the wave transmission medium 201 and the output port c of the substrate 200 via a wave transmission medium 207 and a waveguide lens 208.

ミラー202は、図4に示した波動伝達媒体の入力側レンズに相当し、基板200の入力ポートに入力された光信号(波長帯λ1、λ2、λ3)を、波動伝達媒体201の入力ポートの端面に垂直に入射させる。波動伝達媒体201は、図4に示した波動伝達媒体の合分波機能部と同等の機能を有する。波長帯λ1の光信号は、ミラー203により反射され、波動伝達媒体205に入力される。波動伝達媒体205は、波長帯λ1の光信号の余分なクロストークを除去するとともに、基板200の出力ポートaに集光する。   The mirror 202 corresponds to the input side lens of the wave transmission medium shown in FIG. 4, and the optical signals (wavelength bands λ1, λ2, λ3) input to the input port of the substrate 200 are input to the input port of the wave transmission medium 201. Incident perpendicularly to the end face. The wave transmission medium 201 has a function equivalent to the multiplexing / demultiplexing function unit of the wave transmission medium shown in FIG. The optical signal in the wavelength band λ 1 is reflected by the mirror 203 and input to the wave transmission medium 205. The wave transmission medium 205 removes excess crosstalk of the optical signal in the wavelength band λ <b> 1 and concentrates it on the output port a of the substrate 200.

波長帯λ2の光信号は、波動伝達媒体206により余分なクロストークが除去されて、基板200の出力ポートbに出射される。波長帯λ3の光信号は、ミラー204により反射され、波動伝達媒体207に入力される。波動伝達媒体207は、波長帯λ3以外の光信号を散乱させることができ、クロストークの改善に効果がある。波動伝達媒体207から出射された光信号は、導波路レンズ208により基板200の出力ポートcに集光される。   The optical signal in the wavelength band λ <b> 2 is output to the output port b of the substrate 200 after the excess crosstalk is removed by the wave transmission medium 206. The optical signal in the wavelength band λ3 is reflected by the mirror 204 and input to the wave transmission medium 207. The wave transmission medium 207 can scatter optical signals other than the wavelength band λ3, and is effective in improving crosstalk. The optical signal emitted from the wave transmission medium 207 is collected on the output port c of the substrate 200 by the waveguide lens 208.

波動伝達媒体において、散乱光は、光の伝搬方向にほぼ近い角度に生じる。このため、散乱光がそのまま伝達していくと、波動伝達媒体で再び散乱されて、クロストークによる劣化が生じることがある。ミラー203,204は、波動伝達媒体201から出射された散乱光が、基板200の出力ポートに出射することを防ぐことができるので、クロストークを改善することができる。   In a wave transmission medium, scattered light is generated at an angle substantially close to the light propagation direction. For this reason, if the scattered light is transmitted as it is, it is scattered again by the wave transmission medium, and deterioration due to crosstalk may occur. Since the mirrors 203 and 204 can prevent the scattered light emitted from the wave transmission medium 201 from being emitted to the output port of the substrate 200, crosstalk can be improved.

図7に、実施例3にかかる3波長光合分波回路の構成を示す。実施例1と同様の3波長光合分波回路であるが、ミラーの代わりに、マイクロレンズ302〜305と波動伝達媒体301とを直接接合した構成である。マイクロレンズを用いて光のビーム径を広げることにより、実施例1,2と同様に回路特性を良くすることができる。   FIG. 7 shows a configuration of a three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit according to the third embodiment. The three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit is the same as that of the first embodiment, except that the microlenses 302 to 305 and the wave transmission medium 301 are directly joined instead of the mirror. By expanding the beam diameter of light using a microlens, the circuit characteristics can be improved as in the first and second embodiments.

波動伝達媒体の基本構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic structure of a wave transmission medium. 波動伝達媒体の空間的な屈折率分布を決定するための計算手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation procedure for determining the spatial refractive index distribution of a wave transmission medium. 本発明の一実施形態にかかる光合分波回路を示す図である。It is a figure which shows the optical multiplexing / demultiplexing circuit concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる3波長光合分波回路の波動伝達媒体を示す図である。It is a figure which shows the wave transmission medium of the 3 wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit concerning one Embodiment of this invention. 実施例1にかかる3波長光合分波回路の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit according to Example 1. FIG. 実施例2にかかる3波長光合分波回路の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit according to a second embodiment. 実施例3にかかる3波長光合分波回路の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a three-wavelength optical multiplexing / demultiplexing circuit according to a third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1-1 光回路設計領域
1-2 基板
1-11 高屈折率部
1-12 低屈折率部
2-1 入射面
2-2,2-3 出射面
1-1 Optical circuit design area 1-2 Substrate 1-1 High refractive index section 1-12 Low refractive index section 2-1 Entrance plane 2-2, 2-3 Exit plane

Claims (4)

基板上に形成されたクラッド層と、該クラッド層に埋設されたコア部とからなる導波路により構成される光導波路デバイスにおいて、
前記コア部は、前記導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定されるピクセル形状部を含み、
該ピクセル形状部に画定されたポートと、前記基板のポートとを光学的に結合する導波型受動素子を備えたことを特徴とする光導波路デバイス。
In an optical waveguide device composed of a waveguide formed of a cladding layer formed on a substrate and a core portion embedded in the cladding layer,
The core portion includes a pixel shape portion defined by a plurality of scattering points having a refractive index lower than that of the waveguide;
An optical waveguide device comprising: a waveguide passive element that optically couples a port defined in the pixel shape portion and a port of the substrate.
前記導波型受動素子は、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とするミラーからなることを特徴とする請求項1に記載の光導波路デバイス。   2. The light guide according to claim 1, wherein the waveguide passive element includes a mirror that expands a beam diameter of light at a port of the substrate to obtain a beam diameter of light at the port of the pixel shape portion. Waveguide device. 前記導波型受動素子は、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とする導波路レンズからなることを特徴とする請求項1に記載の光導波路デバイス。   2. The waveguide passive element includes a waveguide lens that expands a beam diameter of light at a port of the substrate to obtain a beam diameter of light at a port of the pixel shape portion. Optical waveguide device. 前記導波型受動素子は、前記導波路より屈折率の低い複数の散乱点により画定されるピクセル形状部であって、前記基板のポートにおける光のビーム径を拡大して、前記ピクセル形状部のポートにおける光のビーム径とすることを特徴とする請求項1に記載の光導波路デバイス。
The waveguide passive element is a pixel shape portion defined by a plurality of scattering points having a refractive index lower than that of the waveguide, and expands a beam diameter of light at a port of the substrate, so that the pixel shape portion The optical waveguide device according to claim 1, wherein the optical waveguide device has a beam diameter of light at the port.
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