JP2018004692A - 導波路型光カプラ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の導波路型光カプラの他の態様として、1つ以上の光を分岐または結合する導波路型光カプラにおいて、前記1つ以上の光が入力される第1の方向性結合器と、導波路幅W1を有するアーム導波路およびW1とは異なる導波路幅W2を有するアーム導波路を含む2本のアーム導波路からなり、前記第1の方向性結合器と縦続接続された位相差付与部であって、前記2本のアーム導波路の少なくとも一方に、当該一方のアーム導波路の導波路幅とは異なる導波路幅を有する導波路部分を含む、位相差付与部と、前記位相差付与部にさらに縦続接続された第2の方向性結合器とを備え、Rを光カプラ全体としての光結合率とし、前記第1の方向性結合器の光結合率κ1を結合位相角θ1によってκ1=(sin(θ1))2で角度表現し、前記第2の方向性結合器の光結合率κ2を結合位相角θ2によってκ2=(sin(θ2))2で角度表現したとき、導波路幅変動δwに対する、前記位相差付与部により与えられる位相差φの変動δφの比率であるdφ/dwが、所定の動作波長において
例1: WB=12μm,LB=180μm,ΔLMZI=0.522μm
例2: WB=10μm,LB=225μm,ΔLMZI=0.542μm
例3: WB= 8μm,LB=462μm,ΔLMZI=0.566μm
本発明の光カプラの実施例1として、結合率が50%の高加工トレランス広帯域導波路型光カプラについて詳しく述べる。実際の高加工トレランス広帯域導波路型光カプラの設計では、導波路幅の異なる導波路部分をアーム導波路上に構成する場合、テーパー導波路を利用する。図4にも示したように、通常の導波路幅のアーム導波路404、405と導波路部分との接続箇所で生じる損失を低減するため、テーパー導波路を用いて徐々に導波路幅を変換する。また、アーム導波路404、405の長さを短くするために、テーパー導波路はアーム導波路の直線部だけに配置するのではなく、方向性結合器401、403の展開部分の曲線導波路部にも掛るように配置する。一般に方向性結合器の両端部では、別個の光ファイバや光回路との結合のために、曲線導波路を用いて、物理的なポート間隔が取れるよう導波路の間隔を徐々に離して展開する。方向性結合器の展開部分では曲線導波路を用いてS字形状を描く導波路パターンとすることで2本の導波路間隔を変えているが、この曲線導波路部分の一部分をテーパー導波路にして、曲線導波路であって同時に導波路幅も徐々に変わる構成とする。したがって、本発明の光カプラでは、テーパー導波路は、前記第1の方向性結合器または前記第2の方向性結合器の端部において、導波路の距離が離れていく展開部分の曲線導波路部分の一部分がテーパー導波路として構成されることができる。
次に、本発明の光カプラの実施例2として、結合率が20%の高加工トレランス広帯域導波路型光カプラについて詳しく述べる。その基本的な構成は、実施例1の光カプラと同じであり、図4に示したように位相差付与部402は、上側のアーム導波路404のみに太幅テーパー導波路を設ける構成としている。本実施例では、方向性結合器401の結合率LDC1を約131μmとし、結合率κ1´が波長1550nmにおいて20.4%となるよう設計し、方向性結合器403の結合率LDC2を約333μmとし、結合率κ2´が波長1550nmにおいて51.0%の設計となるように設計した。位相差付与部402は、通常の導波路幅をW=7μm、太幅テーパー導波路の中央部の最も導波路幅が太くなった部分の導波路幅WTBを8.55μm、太幅テーパー導波路の長さLTBを440μm、下側アーム導波路405の導波路長に対する上側アーム導波路404の導波路長の差ΔLMZIは0.536μmとした。
上述の実施例1〜実施例2では、所定の波長範囲で一定の光結合率となり波長依存性を抑えた広帯域光カプラについて説明をしてきた。しかしながら本発明の適用範囲は、一定の光結合率の光カプラだけに限定されず、光結合率が波長によって異なる特性であって波長依存性を持つ光カプラに対しても本発明を適用することができる。例えば通常の方向性結合器では、図2に示したように長波長側になる程光結合率Rが大きくなる右上がりの特性を持っているが、以下に述べるように、図2とは逆の右下がりの波長依存特性を持った光カプラを構成することもできる。
101、103、401、403、2501、2503、2511、2513、2601、2603、2611、2613 方向性結合器
102、402、2502、2512、2602、2612 位相差付与部
104、105、404、405、2401、2404 アーム導波路
406 導波路部分(太幅導波路、細幅導波路)
2402、2403、2405、2406 テーパー導波路
Claims (8)
- 1つ以上の光を分岐または結合する導波路型光カプラにおいて、
前記1つ以上の光が入力される第1の方向性結合器と、
2本のアーム導波路からなり、前記第1の方向性結合器と縦続接続された位相差付与部であって、前記2本のアーム導波路の一方のアーム導波路の少なくとも一部の幅が他方のアーム導波路の幅と異なっている導波路部分を含む、位相差付与部と、
前記位相差付与部にさらに縦続接続された第2の方向性結合器と
を備え、
Rを光カプラ全体としての光結合率とし、前記第1の方向性結合器の光結合率κ1を結合位相角θ1によってκ1=(sin(θ1))2で角度表現し、前記第2の方向性結合器の光結合率κ2を結合位相角θ2によってκ2=(sin(θ2))2で角度表現したとき、導波路幅変動δwに対する、前記位相差付与部により与えられる位相差φの変動δφの比率であるdφ/dwが、所定の動作波長において
を特徴とする導波路型光カプラ。 - 1つ以上の光を分岐または結合する導波路型光カプラにおいて、
前記1つ以上の光が入力される第1の方向性結合器と、
同一の導波路幅Wを有する2本のアーム導波路からなり、前記第1の方向性結合器と縦続接続された位相差付与部であって、前記2本のアーム導波路の少なくとも一方に前記同一の幅Wとは異なる導波路幅を有する導波路部分を含む、位相差付与部と、
前記位相差付与部にさらに縦続接続された第2の方向性結合器と
を備え、
Rを光カプラ全体としての光結合率とし、前記第1の方向性結合器の光結合率κ1を結合位相角θ1によってκ1=(sin(θ1))2で角度表現し、前記第2の方向性結合器の光結合率κ2を結合位相角θ2によってκ2=(sin(θ2))2で角度表現したとき、導波路幅変動δwに対する、前記位相差付与部により与えられる位相差φの変動δφの比率であるdφ/dwが、所定の動作波長において
を特徴とする導波路型光カプラ。 - 前記導波路部分は、前記同一の導波路幅Wよりも広い幅LBを持つ太幅導波路、または、前記同一の導波路幅Wよりも狭い幅LNを持つ細幅導波路であることを特徴とする請求項2乃至4いずれかに記載の導波路型光カプラ。
- 前記導波路部分は、テーパー導波路を介して前記2本のアーム導波路の前記同一の導波路幅Wの部分へ連続的に接続されていることを特徴とする請求項2乃至5いずれかに記載の導波路型光カプラ。
- 前記導波路部分がテーパー導波路で構成されていることを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の導波路型光カプラ。
- 前記テーパー導波路は、前記第1の方向性結合器または前記第2の方向性結合器の端部において、導波路の距離が離れてゆく展開部分の曲線導波路部分の一部分がテーパー導波路として構成されたことを特徴とする請求項6または7に記載の導波路型光カプラ。
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