JP2025041213A - Modal loss difference compensation device and method for designing the modal loss difference compensation device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、モード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法に関する。 This disclosure relates to a modal loss difference compensation device and a method for designing a modal loss difference compensation device.
光ファイバを伝搬する複数のモードを利用することで通信容量を増大させるモード多重伝送において、伝送ファイバ中やモード合分波器において生じるモード間の損失差を抑えて伝送品質を向上させるモード間損失差補償デバイスが、非特許文献1,2及び特許文献1に開示されている。
In mode-multiplexed transmission, which increases communication capacity by utilizing multiple modes propagating through optical fiber, a mode-loss difference compensation device that improves transmission quality by suppressing the loss difference between modes that occurs in the transmission fiber or in a mode multiplexer/demultiplexer is disclosed in
非特許文献1には、内挿する空間フィルタによりモード間損失補償量を設定する空間光学系を用いたモード間損失差補償デバイスが開示されている。 Non-Patent Document 1 discloses a modal loss difference compensation device that uses a spatial optical system to set the amount of modal loss compensation using an interpolating spatial filter.
非特許文献2には、PLC(Planar lightwave circuit)技術を用いて、2つの結合部を有する平行導波路によってLP11モードへの損失を抑制しながら基本モードであるLP01モードに損失を与えるモード間損失差補償デバイスが開示されている。
Non-Patent
特許文献1には、2つの導波路間で導波路長又は屈折率を変化させることで、LP11モードにほとんど損失を与えず、LP01モードとLP11モードとでモード間損失差を付与するモード間損失差補償デバイスが開示されている。 Patent Document 1 discloses a modal loss difference compensation device that imparts a modal loss difference between the LP 01 mode and the LP 11 mode while imparting almost no loss to the LP 11 mode by changing the waveguide length or the refractive index between two waveguides.
しかしながら、モード多重伝送と波長多重伝送を組み合わせる際、非特許文献1,2及び特許文献1に開示されるモード間損失差補償デバイスを用いると、特性を補償する帯域が制限されてしまうという課題がある。
However, when combining mode multiplexing transmission and wavelength multiplexing transmission, the use of the mode loss difference compensation devices disclosed in
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものである。その目的とするところは、モード多重伝送用のモード間損失補償量の波長依存性を抑制できる、モード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法を提供することにある。 The present disclosure has been made in consideration of the above problems. Its purpose is to provide a mode loss difference compensation device and a method for designing a mode loss difference compensation device that can suppress the wavelength dependency of the amount of mode loss compensation for mode multiplexing transmission.
上述した課題を解決するために、本開示の一態様に係るモード間損失差補償デバイスは、LP01モード、LP11aモード、及び、LP11bモードを伝搬可能な、第1導波路及び第2導波路と、第1導波路及び第2導波路が近接した平行導波路構造を有し、第1導波路を伝搬するLP01モードと第2導波路を伝搬するLP01モードとが結合する結合部と、を備える。結合部における第1導波路の構造と第2導波路の構造は同一であり、結合部は、第1導波路を伝搬するLP11aモード及びLP11bモードの、第2導波路への移行を防ぐ平行導波路長を有する。第1導波路の一端に入射した光信号が第2導波路に移行して第2導波路の他端から出射する方向を順方向として、第1導波路の一端から入射する光を順方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、第2導波路の他端から出射する光を順方向とは逆向きの逆方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、が一致するように、第1導波路の断面積、及び、第2導波路の断面積は、光信号の伝搬方向に沿って変動している。 In order to solve the above-mentioned problems, a modal loss difference compensation device according to one aspect of the present disclosure includes a first waveguide and a second waveguide capable of propagating an LP 01 mode, an LP 11a mode, and an LP 11b mode, and a coupling portion having a parallel waveguide structure in which the first waveguide and the second waveguide are close to each other and in which the LP 01 mode propagating in the first waveguide and the LP 01 mode propagating in the second waveguide are coupled. The first waveguide and the second waveguide in the coupling portion have the same structure, and the coupling portion has a parallel waveguide length that prevents the LP 11a mode and the LP 11b mode propagating in the first waveguide from transitioning to the second waveguide. The cross-sectional area of the first waveguide and the cross-sectional area of the second waveguide vary along the propagation direction of the optical signal so that a wavefront of the electromagnetic field distribution of light obtained when light incident from one end of the first waveguide is propagated in the forward direction coincides with a wavefront of the electromagnetic field distribution of light obtained when light output from the other end of the second waveguide is propagated in a reverse direction opposite to the forward direction.
また、本開示の一態様に係るモード間損失差補償デバイスの設計方法は、LP01モード、LP11aモード、及び、LP11bモードを伝搬可能な、第1導波路及び第2導波路と、第1導波路及び第2導波路が近接した平行導波路構造を有し、第1導波路を伝搬するLP01モードと第2導波路を伝搬するLP01モードとが結合する結合部と、を備えるモード間損失差補償デバイスの設計方法である。結合部における第1導波路の構造と第2導波路の構造を同一に設定し、結合部に、第1導波路を伝搬するLP11aモード及びLP11bモードの、第2導波路への移行を防ぐ平行導波路長を設ける。第1導波路の一端に入射した光信号が第2導波路に移行して第2導波路の他端から出射する方向を順方向として、第1導波路の一端から入射する光を順方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、第2導波路の他端から出射する光を順方向とは逆向きの逆方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、が一致するように、第1導波路の断面積、及び、第2導波路の断面積を、光信号の伝搬方向に沿って変動させる。 A method for designing a modal loss difference compensation device according to an aspect of the present disclosure includes a first waveguide and a second waveguide capable of propagating an LP 01 mode, an LP 11a mode, and an LP 11b mode, and a coupling portion having a parallel waveguide structure in which the first waveguide and the second waveguide are close to each other and in which the LP 01 mode propagating through the first waveguide and the LP 01 mode propagating through the second waveguide are coupled. The structure of the first waveguide and the structure of the second waveguide in the coupling portion are set to be the same, and the coupling portion is provided with a parallel waveguide length that prevents the LP 11a mode and the LP 11b mode propagating through the first waveguide from migrating to the second waveguide. The cross-sectional area of the first waveguide and the cross-sectional area of the second waveguide are varied along the propagation direction of the optical signal so that a wavefront of the electromagnetic field distribution of light obtained when the light incident from one end of the first waveguide is propagated in the forward direction coincides with a wavefront of the electromagnetic field distribution of light obtained when the light output from the other end of the second waveguide is propagated in a reverse direction opposite to the forward direction.
本開示によれば、モード多重伝送用のモード間損失補償量の波長依存性を抑制できる、モード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法を提供できる。 The present disclosure provides a mode loss difference compensation device and a method for designing a mode loss difference compensation device that can suppress the wavelength dependency of the amount of mode loss compensation for mode multiplexing transmission.
次に、図面を参照して、本開示の実施の形態を詳細に説明する。説明において、同一のものには同一符号を付して重複説明を省略する。 Next, an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same parts will be given the same reference numerals and duplicate explanations will be omitted.
[1.単一カプラ構造を採用したモード間損失差補償デバイスの構造]
図1Aは、単一カプラ構造を採用したモード間損失差補償デバイスの模式図(基準構造)である。図1Aに示すモード間損失差補償デバイス1は、単一カプラ構造を採用しており、第1導波路WG1と、第2導波路WG2と、結合部CPと、を備える。
[1. Structure of a mode loss difference compensation device using a single coupler structure]
1A is a schematic diagram (reference structure) of a modal loss difference compensation device employing a single coupler structure. The modal loss difference compensation device 1 shown in FIG 1A employs a single coupler structure and includes a first waveguide WG1, a second waveguide WG2, and a coupling portion CP.
図1Bは、モード間損失差補償デバイス(波面整合法適用後)の模式図である。図1Cは、図1Bの要部拡大図である。図1B、図1Cは、図1Aのモード合分波器に対して波面整合法を適用し、導波路の幅に変動を加えた図である。図1B、図1Cにおいて、横軸はz軸方向の位置座標(μm)、縦軸はx軸方向の位置座標(μm)をそれぞれ示している。図1Aのように導波路幅に波面整合法による変動を加えていないモード合分波器を「基準構造」と呼ぶ。 Figure 1B is a schematic diagram of a mode loss difference compensation device (after application of the wavefront matching method). Figure 1C is an enlarged view of a main portion of Figure 1B. Figures 1B and 1C are diagrams in which the wavefront matching method is applied to the mode multiplexer/demultiplexer of Figure 1A, and the width of the waveguide is varied. In Figures 1B and 1C, the horizontal axis indicates the position coordinate (μm) in the z-axis direction, and the vertical axis indicates the position coordinate (μm) in the x-axis direction. The mode multiplexer/demultiplexer in Figure 1A, in which no variation is added to the waveguide width by the wavefront matching method, is called the "reference structure."
第1導波路WG1及び第2導波路WG2は、LP01モード、LP11aモード、及び、LP11bモードを伝搬可能に構成されている。以下では、LP11aモード、及び、LP11bモードをまとめてLP11モードと呼ぶ。 The first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 are configured to be capable of propagating the LP01 mode, the LP11a mode, and the LP11b mode. Hereinafter, the LP11a mode and the LP11b mode are collectively referred to as the LP11 mode.
第1導波路WG1は、第1ポートP1及び第3ポートP3を有し、第1ポートP1から光が入射し、第3ポートP3から光が出射する。第2導波路WG2は、第2ポートP2及び第4ポートP4を有し、第2ポートP2から光が入射し、第4ポートP4から光が出射する。第1ポートP1、第2ポートP2、第3ポートP3、第4ポートP4は、それぞれ図示しない光伝送路と接続されている。第2ポートP2および第4ポートP4は光の反射が起きないように終端処理されていてもよい。 The first waveguide WG1 has a first port P1 and a third port P3, with light entering through the first port P1 and exiting through the third port P3. The second waveguide WG2 has a second port P2 and a fourth port P4, with light entering through the second port P2 and exiting through the fourth port P4. The first port P1, the second port P2, the third port P3, and the fourth port P4 are each connected to an optical transmission path (not shown). The second port P2 and the fourth port P4 may be terminated to prevent light reflection.
結合部CPは、第1導波路WG1及び第2導波路WG2が近接した平行導波路構造を有する。結合部CPにおいて、第1導波路WG1を伝搬するLP01モードと第2導波路WG2を伝搬するLP01モードとが結合する。また、第1導波路WG1を伝搬するLP11モードと第2導波路WG2を伝搬するLP11モードとが結合する。結合部CPにおける第1導波路WG1及び第2導波路WG2の間の間隔は、平行導波路間隔gとして示されている。なお、結合部CPにおいて、第1導波路WG1の構造と、第2導波路WG2の構造は同一となっている。第1導波路WG1の幅、及び、第2導波路WG2の幅は、導波路幅wとして示されている。 The coupling portion CP has a parallel waveguide structure in which the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 are close to each other. At the coupling portion CP, the LP 01 mode propagating through the first waveguide WG1 and the LP 01 mode propagating through the second waveguide WG2 are coupled. Also, the LP 11 mode propagating through the first waveguide WG1 and the LP 11 mode propagating through the second waveguide WG2 are coupled. The distance between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 at the coupling portion CP is shown as a parallel waveguide distance g. Note that, at the coupling portion CP, the structure of the first waveguide WG1 and the structure of the second waveguide WG2 are the same. The width of the first waveguide WG1 and the width of the second waveguide WG2 are shown as a waveguide width w.
結合部CPは、第1導波路WG1を伝搬するLP11aモード及びLP11bモードの、第2導波路WG2への移行を防ぐ平行導波路長Lcを有する。結合部CPにおいて、LP01モードが任意の比率で分岐され、LP11aモード、及び、LP11bモードは、導波してきた導波路から他方の導波路へ光パワーの移行がないよう、平行導波路長Lcが調整されるものとする。 The coupling part CP has a parallel waveguide length Lc that prevents the LP11a mode and the LP11b mode propagating through the first waveguide WG1 from transferring to the second waveguide WG2. In the coupling part CP, the LP01 mode is branched at an arbitrary ratio, and the parallel waveguide length Lc is adjusted so that the LP11a mode and the LP11b mode do not transfer optical power from the waveguide through which they have been guided to the other waveguide.
光伝送路を伝搬してきたLP01モード及びLP11モードの光は、第1ポートP1より入力され、結合部CPにて減衰したLP01モード及びLP11モードの光は、再度、光伝送路に結合し伝搬される。 The light in the LP 01 mode and the LP 11 mode propagating through the optical transmission line is input from the first port P1, and the light in the LP 01 mode and the LP 11 mode attenuated at the coupling point CP is coupled again to the optical transmission line and propagated.
モード間損失差補償デバイス1は、光伝送路中の中継器や受信機などと合わせて設置してもよいし、必要に応じてモード間損失差補償デバイス1のみを光伝送路の中に割り入れてもよい。モード間損失差補償デバイス1は、PLC(Planar Lightwave Circuit)技術により作製され、モード間損失差補償デバイス1の両端に光ファイバを接着することで光伝送路(光ファイバ)と接続する。 The modal loss difference compensation device 1 may be installed together with a repeater or receiver in the optical transmission path, or the modal loss difference compensation device 1 alone may be inserted into the optical transmission path as necessary. The modal loss difference compensation device 1 is fabricated using PLC (Planar Lightwave Circuit) technology, and is connected to the optical transmission path (optical fiber) by bonding optical fibers to both ends of the modal loss difference compensation device 1.
なお、本実施形態における基準構造のパラメータとして、第1導波路WG1及び第2導波路WG2における比屈折率差Δは、0.55%とした。また、第1導波路WG1及び第2導波路WG2の導波路高さh(図1Aにおけるy軸方向の高さ)は、9.0μmとした。導波路幅wは、10.0μmとした。平行導波路間隔gは、3.0μmとした。その他、第2導波路WG2の屈曲に係る長さSsは、20μmとした。平行導波路長Lcは、上述の通り調整される。 As parameters of the reference structure in this embodiment, the relative refractive index difference Δ between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 was set to 0.55%. The waveguide height h (height in the y-axis direction in FIG. 1A) of the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 was set to 9.0 μm. The waveguide width w was set to 10.0 μm. The parallel waveguide spacing g was set to 3.0 μm. In addition, the length Ss relating to the bending of the second waveguide WG2 was set to 20 μm. The parallel waveguide length Lc was adjusted as described above.
なお、第1導波路WG1及び第2導波路WG2間での分岐比は、パラメータの設計によって調整されるものであってもよい。 The branching ratio between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 may be adjusted by parameter design.
図1Aに示すモード間損失差補償デバイス1の構造に対して、波面整合法を適用し、図1B、図1Cに示すように導波路の幅に変動を加えることにより、モード間損失差補償デバイス1の広帯域動作を実現する。 By applying the wavefront matching method to the structure of the modal loss difference compensation device 1 shown in Figure 1A and varying the width of the waveguide as shown in Figures 1B and 1C, broadband operation of the modal loss difference compensation device 1 is achieved.
まず、第1導波路WG1の一端(第1ポートP1)に入射した光信号が第2導波路WG2に移行して第2導波路WG2の他端(第4ポートP4)から出射する方向を順方向として定義する。そして、第1ポートP1から入射する光を、ビーム伝搬法により順方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面(以下、順方向波面)を算出する。また、第4ポートP4から出射する光を、ビーム伝搬法により順方向とは逆向きの逆方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面(以下、逆方向波面)を算出する。電磁界分布の波面の算出には、ビーム伝搬法以外の主張を用いてもよく、ここ挙げた例に限定されない。 First, the direction in which an optical signal incident on one end (first port P1) of the first waveguide WG1 moves to the second waveguide WG2 and exits from the other end (fourth port P4) of the second waveguide WG2 is defined as the forward direction. Then, the wavefront of the electromagnetic field distribution of light obtained when the light incident on the first port P1 is propagated in the forward direction by the beam propagation method (hereinafter, forward wavefront) is calculated. In addition, the wavefront of the electromagnetic field distribution of light obtained when the light exiting the fourth port P4 is propagated in the reverse direction opposite to the forward direction by the beam propagation method (hereinafter, reverse wavefront) is calculated. The calculation of the wavefront of the electromagnetic field distribution may use a method other than the beam propagation method, and is not limited to the examples given here.
そして、順方向波面と逆方向波面が一致するように、第1導波路WG1の断面積、及び、第2導波路WG2の断面積を変化させて、モード間損失差補償デバイス1の構造の最適化を実行する。より具体的には、順方向波面と逆方向波面に基づいて、結合部CPにおける第1導波路WG1及び第2導波路WG2の間の結合係数を算出する。そして、第1導波路WG1及び第2導波路WG2の導波路構造を変化させて結合係数を算出する作業を、モード間損失差補償デバイス1全体の形状が1つの形状に収束するまで反復する。 Then, the cross-sectional area of the first waveguide WG1 and the cross-sectional area of the second waveguide WG2 are changed so that the forward wavefront and the reverse wavefront coincide, and the structure of the modal loss difference compensation device 1 is optimized. More specifically, the coupling coefficient between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 at the coupling portion CP is calculated based on the forward wavefront and the reverse wavefront. Then, the process of calculating the coupling coefficient by changing the waveguide structures of the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 is repeated until the shape of the entire modal loss difference compensation device 1 converges to one shape.
なお、波面整合法の例として、文献「Y. Sakamaki et al., "New optical waveguide design based on wavefront matching method", IEEE JLT, vol.25, pp.3511-3518 (2007).」に開示されている「塗りつぶし設計(Solid pattern approach)」を用いることができる。 As an example of the wavefront matching method, the "Solid pattern approach" disclosed in the document "Y. Sakamaki et al., "New optical waveguide design based on wavefront matching method", IEEE JLT, vol. 25, pp. 3511-3518 (2007)" can be used.
本実施形態では、種々の平行導波路長Lcに対して、波面整合法を用いてモード間損失差補償デバイス1の構造の最適化を実行する。 In this embodiment, the structure of the modal loss difference compensation device 1 is optimized for various parallel waveguide lengths Lc using a wavefront matching method.
なお、第1導波路WG1及び第2導波路WG2の導波路幅wの非周期的な変動は、光信号の伝搬方向(図1Aのz軸方向)に沿った長さ1μmあたり、±0.2μm以下であるとしている。これにより、急激な導波路幅の変調が禁止され、モード間損失差補償デバイス1による損失差補償の波長依存性が滑らかとなる。その結果、再現性に優れたモード間損失差補償デバイス1を提供することができる。なお、導波路幅wの非周期的な変動は、ここに挙げた例に限定されず、より急峻なものであってもよい。 The non-periodic variation of the waveguide width w of the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 is set to ±0.2 μm or less per 1 μm of length along the propagation direction of the optical signal (z-axis direction in FIG. 1A). This prohibits abrupt modulation of the waveguide width, and smooths the wavelength dependency of the loss difference compensation by the mode loss difference compensation device 1. As a result, it is possible to provide a mode loss difference compensation device 1 with excellent reproducibility. The non-periodic variation of the waveguide width w is not limited to the examples given here, and may be steeper.
[2.モード間損失差補償デバイスにおける透過スペクトル]
図2は、基準構造のモード間損失差補償デバイスにおける透過スペクトルの一例を示す図である。図3は、波面整合法を適用して得られるモード間損失差補償デバイスにおける透過スペクトルの一例を示す図である。
[2. Transmission spectrum in modal loss compensation device]
Fig. 2 is a diagram showing an example of a transmission spectrum in a modal loss difference compensation device of a reference structure, and Fig. 3 is a diagram showing an example of a transmission spectrum in a modal loss difference compensation device obtained by applying a wavefront matching method.
図2は、基準構造のモード間損失差補償デバイス(波面整合法による最適化なしのモード間損失差補償デバイス)において、第1ポートP1に入射したLP01モードおよびLP11モードの光が、それぞれ第3ポートP3に出力される際の透過スペクトルを計算した結果である。 FIG. 2 shows the result of calculating the transmission spectra of a modal loss difference compensation device having a reference structure (a modal loss difference compensation device without optimization using a wavefront matching method) when light in LP 01 mode and light in LP 11 mode are incident on the first port P1 and output from the third port P3.
図3は、波面整合法を適用して得られるモード間損失差補償デバイス1において、第1ポートP1に入射したLP01モードおよびLP11モードの光が、それぞれ第3ポートP3に出力される際の透過スペクトルを計算した結果である。 FIG. 3 shows the result of calculating the transmission spectrum when light of LP 01 mode and light of LP 11 mode incident on the first port P1 are output from the third port P3 in the modal loss difference compensation device 1 obtained by applying the wavefront matching method.
なお、図2及び図3において、光通信波長帯のうちC-band(Conventional-band)の下端の波長1530nmは、直線BCとして示されている。また、光通信波長帯のうちL-band(Long-wavelength-band)上端の波長1625nmは、直線BLとして示されている。 In addition, in Figures 2 and 3, the wavelength of 1530 nm at the lower end of the C-band (Conventional-band) in the optical communication wavelength band is shown as a straight line BC. Also, the wavelength of 1625 nm at the upper end of the L-band (Long-wavelength-band) in the optical communication wavelength band is shown as a straight line BL.
図2に示す例では、1575nm以上ではLP11aモードの損失が大きくなってしまっているのに対し、波面整合法による最適化を行うことで、図3に示すように、C-band及びL-bandの全域にわたってLP11aモードの損失が平坦に近づいていることが分かる。つまり、波面整合法による最適化を行うことで、モード間損失補償量の波長依存性が抑制されることが確認できる。 In the example shown in Fig. 2, the loss in the LP 11a mode becomes large at 1575 nm or more, but by performing optimization using the wavefront matching method, the loss in the LP 11a mode approaches flat over the entire range of the C-band and L-band, as shown in Fig. 3. In other words, it can be confirmed that the wavelength dependency of the inter-modal loss compensation amount is suppressed by performing optimization using the wavefront matching method.
[3.モード間損失差補償デバイスにおける性能指標]
図4は、平行導波路の長さと性能指標の間の関係を示す図である。モード間損失差補償デバイス1の性能指標Fは、次の式によって定義することができる。
[3. Performance indices for modal loss compensation devices]
4 is a diagram showing the relationship between the length of the parallel waveguide and the performance index. The performance index F of the modal loss difference compensation device 1 can be defined by the following equation:
ここで、波長λの光について、第1導波路WG1の一端(第1ポートP1)から第1導波路WG1の他端(第3ポートP3)への、LP01モードの透過率をTLP01(λ)、LP11aモードの透過率をTLP11a(λ)、LP11bモードの透過率をTLP11b(λ)としている。性能指標Fは、複数の所定波長λk(ただし、k=1,2,・・・,N、Nは自然数)における各モードの透過率に基づいて算出される。 Here, for light of wavelength λ, the transmittance of the LP01 mode from one end (first port P1) of the first waveguide WG1 to the other end (third port P3) of the first waveguide WG1 is T LP01 (λ), the transmittance of the LP11a mode is T LP11a (λ), and the transmittance of the LP11b mode is T LP11b (λ). The performance index F is calculated based on the transmittance of each mode at a plurality of predetermined wavelengths λ k (where k=1, 2, ..., N, N is a natural number).
性能指標Fは、理想的な特性を表す場合に0となる。つまり、性能指標Fは、0に近い小さい値であるほど、モード間損失差補償デバイス1が理想に近い特性を有していることを示す。なお、性能指標Fの定義式において、Σ記号内の第1項に登場する値「0.5」は、3dBカプラを想定して設定された値である。値「0.5」の代わりに、所定の値を設定してもよい。 The performance index F is 0 when it represents ideal characteristics. In other words, the smaller the performance index F is, the closer it is to 0, the closer the mode loss difference compensation device 1 is to ideal characteristics. In the formula defining the performance index F, the value "0.5" that appears in the first term within the Σ symbol is a value set assuming a 3 dB coupler. A specified value may be set instead of the value "0.5".
図4によれば、性能指標Fが最も低くなる場合(モード間損失差補償デバイス1が最も理想に近い特性を有している場合)の平行導波路長Lcが、13520μmであることが分かる。帯域内の利得偏差が小さいモード間損失差補償デバイス1を作製するために、製造誤差を考慮して、性能指標Fが最も低くなる平行導波路長Lcから±10%以下の範囲に、平行導波路長Lcが収まるものであってもよい。 4, it can be seen that the parallel waveguide length Lc when the performance index F is the lowest (when the modal loss difference compensation device 1 has characteristics closest to ideal) is 13,520 μm. In order to fabricate the modal loss difference compensation device 1 with a small in-band gain deviation, the parallel waveguide length Lc may be within a range of ±10% or less from the parallel waveguide length Lc when the performance index F is the lowest, taking into account manufacturing errors.
[4.マッハツェンダー構造を採用したモード間損失差補償デバイスの構造]
図5は、マッハツェンダー構造を採用したモード間損失差補償デバイスの模式図(基準構造)である。図5に示すモード間損失差補償デバイス1は、マッハツェンダー構造を採用することで、より高いモード消光比、つまり、モード間損失差補償の付与を実現することができる。モード間損失差補償デバイス1は、第1導波路WG1と、第2導波路WG2と、2つの結合部CPと、を備える。
[4. Structure of the mode loss difference compensation device using the Mach-Zehnder structure]
Fig. 5 is a schematic diagram (reference structure) of a modal loss difference compensation device employing a Mach-Zehnder structure. The modal loss difference compensation device 1 shown in Fig. 5 employs a Mach-Zehnder structure, thereby realizing a higher mode extinction ratio, that is, the provision of modal loss difference compensation. The modal loss difference compensation device 1 includes a first waveguide WG1, a second waveguide WG2, and two coupling portions CP.
なお、図5に示すモード間損失差補償デバイス1は、一の結合部CPと他の結合部CPの間に遅延部DLを備えている。遅延部DLは、第1導波路WG1と第2導波路WG2の間に導波路長差を設定する。 The modal loss difference compensation device 1 shown in FIG. 5 includes a delay unit DL between one coupling unit CP and another coupling unit CP. The delay unit DL sets a waveguide length difference between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2.
遅延部DLは、例えば、屈折率制御部を備えるものであってもよい。屈折率制御部は、第1導波路WG1と第2導波路WG2の少なくとも一方の屈折率を変化させ、LP01モードにおける第1導波路WG1と第2導波路WG2の間の位相差を0以上π未満の範囲で可変とするよう構成されている。 The delay unit DL may include, for example, a refractive index control unit configured to change the refractive index of at least one of the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 and to vary the phase difference between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 in the LP01 mode within a range of 0 to less than π.
屈折率制御部によって、屈折率を変化させる方法には種々のものを利用することができる。例えば、屈折率制御部は、第1導波路WG1と第2導波路WG2の少なくとも一方に熱を付与し、LP01モードの減衰量を制御することで、屈折率を変化させてもよい。 Various methods can be used to change the refractive index by the refractive index control section. For example, the refractive index control section may change the refractive index by applying heat to at least one of the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 to control the attenuation of the LP01 mode.
ここで、遅延部DLによって生じる第1導波路WG1に対する第2導波路WG2の遅延量に相当する導波路間位相差を位相差Δθとする。ここで、各結合部CPにおいて、LP01モードが1:1で分岐され、LP11aモード及びLP11bモードは、導波してきた導波路から他方の導波路へ光パワーの移行がないよう、結合部CPの平行導波路長Lcが調整されているものとする。 Here, the phase difference between the waveguides, which corresponds to the delay amount of the second waveguide WG2 relative to the first waveguide WG1 caused by the delay unit DL, is defined as the phase difference Δθ. Here, in each coupling unit CP, the LP01 mode is branched at a 1:1 ratio, and the parallel waveguide length Lc of the coupling unit CP is adjusted so that the LP11a mode and the LP11b mode do not transfer optical power from the waveguide through which the wave has been guided to the other waveguide.
図5に示すモード間損失差補償デバイス1に対して波面整合法を適用することにより、単一カプラ構造に比べ大きなモード間損失差に対応したモード間損失差補償デバイス1を実現できる。 By applying the wavefront matching method to the modal loss difference compensation device 1 shown in Figure 5, it is possible to realize a modal loss difference compensation device 1 that can handle a larger modal loss difference than a single coupler structure.
図5では、遅延部DLの長さは長さLmとして示されている。その他、遅延部DLに接続する曲げ部での第2導波路WG2の屈曲に係る長さは、長さLdとして示されている。 5, the length of the delay section DL is indicated as length Lm , and the length of the bend of the second waveguide WG2 at the bent section connected to the delay section DL is indicated as length Ld .
長さLmの変化によって、第1導波路WG1の第1ポートP1に入射されたLP01モードが第3ポートP3から全く出射されない場合は、遅延部DLにおけるLP01モードの導波路間位相差が0+(2π×j)(jは整数)となる場合である。また、第1導波路WG1の第1ポートP1に入射されたLP01モードの全ての入射パワーが第3ポートP3から出射される場合は、位相差がπ+(2π×k)(kは整数)となる場合である。したがって、両方の場合の間の透過特性を実現する為には、遅延部において0+(2π×h)~π+(2π×h)(hは整数)の位相差とすればよい。 When the LP 01 mode incident on the first port P1 of the first waveguide WG1 is not outputted from the third port P3 at all due to a change in the length Lm , the phase difference between the waveguides of the LP 01 mode in the delay unit DL is 0+(2π×j) (j is an integer). When all the incident power of the LP 01 mode incident on the first port P1 of the first waveguide WG1 is outputted from the third port P3, the phase difference is π+(2π×k) (k is an integer). Therefore, in order to realize a transmission characteristic between the two cases, the phase difference in the delay unit may be set to 0+(2π×h) to π+(2π×h) (h is an integer).
ここで、長さLmと位相差Δθの関係は、「Δθ=Δβ・Lm」によって求めることができる。なお、「Δβ」は、遅延部DLにおける第1導波路WG1及び第2導波路WG2の間の屈折率差が「Δn」となった場合の伝搬定数差を表す。 Here, the relationship between the length Lm and the phase difference Δθ can be obtained by "Δθ = Δβ · Lm ", where "Δβ" represents the propagation constant difference when the refractive index difference between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 in the delay section DL becomes "Δn".
第1導波路WG1及び第2導波路WG2の構造が同一である場合は、「Δn=0」であるので、長さLmを変化させても透過特性は変化しない。一方、第1導波路WG1及び第2導波路WG2の構造が同一でない場合や、第1導波路WG1及び第2導波路WG2の間で屈折率の変動が異なる場合には、長さLmの変化によって位相差Δθが生じることとなる。 When the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 have the same structure, "Δn = 0", and therefore the transmission characteristics do not change even if the length Lm is changed. On the other hand, when the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 have different structures or when the refractive index fluctuations differ between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2, a phase difference Δθ occurs due to the change in the length Lm .
曲げ部における長さLdが存在することで、第1導波路WG1及び第2導波路WG2の構造が同一であっても、遅延部DLにおいて位相差Δθが生じ得る。また、熱を付与する部分が曲げ部を包含するように設けられる場合は、曲げ部の形状に依存して位相差が生じるため、曲げ部も考慮して設計するものであってもよい。 Due to the presence of the length Ld in the bent portion, even if the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 have the same structure, a phase difference Δθ may occur in the delay portion DL. In addition, when the portion to which heat is applied is provided so as to include the bent portion, a phase difference occurs depending on the shape of the bent portion, so the bent portion may also be taken into consideration when designing.
なお、第1導波路WG1及び第2導波路WG2における比屈折率差Δは、0.55%とした。また、第1導波路WG1及び第2導波路WG2の導波路高さh(図5におけるy軸方向の高さ)は、9.0μmとした。導波路幅wは、10.0μmとした。平行導波路間隔gは、3.0μmとした。 The relative refractive index difference Δ between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 was set to 0.55%. The waveguide height h (height in the y-axis direction in FIG. 5) of the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2 was set to 9.0 μm. The waveguide width w was set to 10.0 μm. The parallel waveguide spacing g was set to 3.0 μm.
長さLdは、4756μmとした。曲げ部に係る長さSdは、145μmとした。遅延部DLの長さLmは、4000μmとした。その他、第2導波路WG2の屈曲に係る長さLS及び長さSsは、それぞれ500μm、20μmとした。平行導波路長Lcは、上述の通り調整される。 The length Ld was set to 4756 μm. The length Sd of the bent portion was set to 145 μm. The length Lm of the delay portion DL was set to 4000 μm. In addition, the length Ls and the length Ss of the bent portion of the second waveguide WG2 were set to 500 μm and 20 μm, respectively. The parallel waveguide length Lc was adjusted as described above.
[5.波長とモード依存損失の間の関係]
図6は、波長とモード依存損失の間の関係を示す図である。図6において、曲線DFaは、LP01モードとLP11aモードの差分を示す。曲線DFbは、LP01モードとLP11bモードの差分を示す。
5. Relationship between wavelength and mode dependent loss
6 is a diagram showing the relationship between wavelength and mode dependent loss, where curve DFa shows the difference between LP 01 and LP 11a modes, and curve DFb shows the difference between LP 01 and LP 11b modes.
平行導波路長Lcに応じてモード間損失差補償デバイス1によって得られる最大のモード依存損失、及び、モード依存損失の波長依存性が変動することを確認した。平行導波路長Lcが13520μm付近において、最大のモード依存損失、及び、モード依存損失の波長依存性の両者ともに、最も良い特性が得られることを確認できた。単一カプラ構造を採用したモード間損失差補償デバイス1に比べて、マッハツェンダー構造を採用したモード間損失差補償デバイス1において大きなモード依存損失を付与することができることを確認できた。 It was confirmed that the maximum mode dependent loss and the wavelength dependency of the mode dependent loss obtained by the modal loss difference compensation device 1 vary depending on the parallel waveguide length Lc . It was confirmed that the best characteristics were obtained for both the maximum mode dependent loss and the wavelength dependency of the mode dependent loss when the parallel waveguide length Lc was in the vicinity of 13,520 μm. It was confirmed that a large mode dependent loss could be imparted in the modal loss difference compensation device 1 employing the Mach-Zehnder structure, compared to the modal loss difference compensation device 1 employing the single coupler structure.
[実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係るモード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法は、LP01モード、LP11aモード、及び、LP11bモードを伝搬可能な、第1導波路及び第2導波路と、第1導波路及び第2導波路が近接した平行導波路構造を有し、第1導波路を伝搬するLP01モードと第2導波路を伝搬するLP01モードとが結合する結合部と、を備えるモード間損失差補償デバイスに係る。
[Effects of the embodiment]
As described above in detail, the modal loss difference compensation device and the method of designing the modal loss difference compensation device according to the present embodiment relate to a modal loss difference compensation device including a first waveguide and a second waveguide capable of propagating the LP 01 mode, the LP 11a mode, and the LP 11b mode, and a coupling portion having a parallel waveguide structure in which the first waveguide and the second waveguide are close to each other, and at which the LP 01 mode propagating through the first waveguide and the LP 01 mode propagating through the second waveguide are coupled.
結合部における第1導波路の構造と第2導波路の構造は同一であり、結合部は、第1導波路を伝搬するLP11aモード及びLP11bモードの、第2導波路への移行を防ぐ平行導波路長を有する。第1導波路の一端に入射した光信号が第2導波路に移行して第2導波路の他端から出射する方向を順方向として、第1導波路の一端から入射する光を順方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、第2導波路の他端から出射する光を順方向とは逆向きの逆方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、が一致するように、第1導波路の断面積、及び、第2導波路の断面積は、光信号の伝搬方向に沿って変動している。 The first and second waveguides in the coupling section have the same structure, and the coupling section has a parallel waveguide length that prevents the LP11a mode and the LP11b mode propagating through the first waveguide from migrating to the second waveguide. The cross-sectional areas of the first and second waveguides vary along the propagation direction of the optical signal such that, assuming that the direction in which an optical signal incident on one end of the first waveguide migrates to the second waveguide and is output from the other end of the second waveguide is defined as the forward direction, a wavefront of the electromagnetic field distribution of light obtained when the light incident on one end of the first waveguide is propagated in the forward direction coincides with a wavefront of the electromagnetic field distribution of light obtained when the light output from the other end of the second waveguide is propagated in a reverse direction opposite to the forward direction.
これにより、モード間損失差補償デバイスにおいて、モード多重伝送用のモード間損失補償量の波長依存性を抑制できる。 This makes it possible to suppress the wavelength dependency of the amount of inter-mode loss compensation for mode multiplexing transmission in the inter-mode loss difference compensation device.
また、本実施形態に係るモード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法において、平行導波路長をLcとし、波長λの光について、第1導波路の一端から第1導波路の他端への、LP01モードの透過率をTLP01(λ)、LP11aモードの透過率をTLP11a(λ)、LP11bモードの透過率をTLP11b(λ)とし、複数の所定波長λk(ただし、k=1,2,・・・,N、Nは自然数)について、性能指標Fを、
これにより、製造誤差を考慮して、帯域内の利得偏差が小さいモード間損失差補償デバイス1を作製することができる。 This makes it possible to produce a mode loss difference compensation device 1 with small gain deviation within the band, taking into account manufacturing errors.
さらに、本実施形態に係るモード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法において、モード間損失差補償デバイスは結合部を2つ備え、一の結合部と他の結合部の間に遅延部を備え、遅延部は、第1導波路と第2導波路の間に導波路長差を設定するものであってもよい。これにより、単一カプラ構造に比べ大きなモード間損失差に対応したモード間損失差補償デバイスを実現できる。マッハツェンダー構造を採用することで、より高いモード消光比、つまり、モード間損失差補償の付与を実現することができる。 Furthermore, in the modal loss difference compensation device and the design method of the modal loss difference compensation device according to the present embodiment, the modal loss difference compensation device may have two coupling sections and a delay section between one coupling section and the other coupling section, and the delay section may set a waveguide length difference between the first waveguide and the second waveguide. This makes it possible to realize a modal loss difference compensation device that can handle a larger modal loss difference than a single coupler structure. By adopting a Mach-Zehnder structure, it is possible to realize a higher mode extinction ratio, that is, the provision of modal loss difference compensation.
また、本実施形態に係るモード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法において、遅延部は屈折率制御部を備え、屈折率制御部は、第1導波路と第2導波路の少なくとも一方の屈折率を変化させ、LP01モードにおける第1導波路と第2導波路の間の位相差を0以上π未満の範囲で可変とするものであってもよい。これにより、第1導波路の一端に入射されたLP01モードが他端から全く出射されない場合と、第1導波路の一端に入射されたLP01モードの全ての入射パワーが他端から出射される場合の間の、任意の透過特性を実現することができる。 Furthermore, in the modal loss difference compensation device and the design method for the modal loss difference compensation device according to the present embodiment, the delay section may include a refractive index control section, and the refractive index control section may change the refractive index of at least one of the first waveguide and the second waveguide to vary the phase difference between the first waveguide and the second waveguide in the LP 01 mode in a range of 0 to less than π. This makes it possible to realize any transmission characteristic between a case in which no LP 01 mode incident on one end of the first waveguide is output from the other end, and a case in which all incident power of the LP 01 mode incident on one end of the first waveguide is output from the other end.
さらに、本実施形態に係るモード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法において、屈折率制御部は、第1導波路と第2導波路の少なくとも一方に熱を付与し、LP01モードの減衰量を制御するものであってもよい。これにより、第1導波路WG1と第2導波路WG2の少なくとも一方の屈折率を変化させることができ、第1導波路WG1及び第2導波路WG2の間に位相差を生じさせることができる。 Furthermore, in the modal loss difference compensation device and the method for designing the modal loss difference compensation device according to the present embodiment, the refractive index control section may apply heat to at least one of the first waveguide and the second waveguide to control the attenuation of the LP01 mode. This makes it possible to change the refractive index of at least one of the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2, and to generate a phase difference between the first waveguide WG1 and the second waveguide WG2.
また、本実施形態に係るモード間損失差補償デバイス、及び、モード間損失差補償デバイスの設計方法において、第1導波路の幅の変動、及び、第2導波路の幅の変動は、光信号の伝搬方向に沿った長さ1μmあたり、±0.2μm以下であってもよい。これにより、急激な導波路幅の変調が禁止され、モード間損失差補償デバイス1による損失差補償の波長依存性が滑らかとなる。その結果、再現性に優れたモード間損失差補償デバイス1を提供することができる。 In addition, in the modal loss difference compensation device and the design method of the modal loss difference compensation device according to the present embodiment, the variation in the width of the first waveguide and the variation in the width of the second waveguide may be ±0.2 μm or less per 1 μm of length along the propagation direction of the optical signal. This prevents abrupt modulation of the waveguide width, and smooths the wavelength dependency of the loss difference compensation by the modal loss difference compensation device 1. As a result, it is possible to provide a modal loss difference compensation device 1 with excellent reproducibility.
以上、実施形態に沿って本開示の内容を説明したが、本開示はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。この開示の一部をなす論述および図面は本開示を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。 The contents of the present disclosure have been described above in accordance with the embodiments, but it will be apparent to those skilled in the art that the present disclosure is not limited to these descriptions, and that various modifications and improvements are possible. The descriptions and drawings that form part of this disclosure should not be understood as limiting the present disclosure. Various alternative embodiments, examples, and operating techniques will be apparent to those skilled in the art from this disclosure.
本開示はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本開示の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 Naturally, this disclosure includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of this disclosure is determined only by the invention-specific matters related to the scope of the claims that are appropriate from the above explanation.
1 モード間損失差補償デバイス
CP 結合部
DL 遅延部
WG1 第1導波路
WG2 第2導波路
1: Mode loss difference compensation device CP: Coupling section DL: Delay section WG1: First waveguide WG2: Second waveguide
Claims (7)
前記第1導波路及び前記第2導波路が近接した平行導波路構造を有し、前記第1導波路を伝搬するLP01モードと前記第2導波路を伝搬するLP01モードとが結合する結合部と、
を備えるモード間損失差補償デバイスであって、
前記結合部における前記第1導波路の構造と前記第2導波路の構造は同一であり、
前記結合部は、前記第1導波路を伝搬するLP11aモード及びLP11bモードの、前記第2導波路への移行を防ぐ平行導波路長を有し、
前記第1導波路の一端に入射した光信号が前記第2導波路に移行して前記第2導波路の他端から出射する方向を順方向として、
前記第1導波路の一端から入射する光を前記順方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、
前記第2導波路の他端から出射する光を前記順方向とは逆向きの逆方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、
が一致するように、前記第1導波路の断面積、及び、前記第2導波路の断面積は、前記光信号の伝搬方向に沿って変動していること
を特徴とするモード間損失差補償デバイス。 a first waveguide and a second waveguide capable of propagating an LP 01 mode, an LP 11a mode, and an LP 11b mode;
a coupling portion having a parallel waveguide structure in which the first waveguide and the second waveguide are adjacent to each other, where an LP 01 mode propagating through the first waveguide and an LP 01 mode propagating through the second waveguide are coupled;
A mode loss difference compensation device comprising:
a structure of the first waveguide and a structure of the second waveguide in the coupling portion are identical;
the coupling portion has a parallel waveguide length that prevents the LP 11a mode and the LP 11b mode propagating through the first waveguide from transitioning to the second waveguide,
a direction in which an optical signal input to one end of the first waveguide travels to the second waveguide and is output from the other end of the second waveguide is defined as a forward direction,
a wavefront of an electromagnetic field distribution of light obtained when light incident on one end of the first waveguide is propagated in the forward direction; and
a wavefront of an electromagnetic field distribution of light obtained when the light output from the other end of the second waveguide is propagated in a reverse direction opposite to the forward direction; and
a cross-sectional area of the first waveguide and a cross-sectional area of the second waveguide vary along a propagation direction of the optical signal so that a modal loss difference between the first waveguide and the second waveguide coincide with each other.
波長λの光について、前記第1導波路の一端から前記第1導波路の他端への、
LP01モードの透過率をTLP01(λ)、
LP11aモードの透過率をTLP11a(λ)、
LP11bモードの透過率をTLP11b(λ)とし、
複数の所定波長λk(ただし、k=1,2,・・・,N、Nは自然数)について、性能指標Fを、
前記性能指標Fを最小化するLcに対して、前記平行導波路長は、±10%以下の範囲にあること
を特徴とする、請求項1に記載のモード間損失差補償デバイス。 The length of the parallel waveguide is Lc ,
For light of wavelength λ, from one end of the first waveguide to the other end of the first waveguide,
The transmittance of the LP01 mode is TLP01 (λ),
The transmittance of the LP 11a mode is T LP11a (λ),
The transmittance of the LP11b mode is TLP11b (λ),
For a plurality of predetermined wavelengths λ k (where k=1, 2, . . . , N, N is a natural number), the performance index F is expressed as follows:
2. The modal loss difference compensation device according to claim 1, wherein the parallel waveguide length is within a range of ±10% or less with respect to Lc that minimizes the performance index F.
一の前記結合部と他の前記結合部の間に遅延部を備え、
前記遅延部は、前記第1導波路と前記第2導波路の間に導波路長差を設定すること
を特徴とする、請求項1に記載のモード間損失差補償デバイス。 The coupling portion includes two coupling portions,
A delay section is provided between the one connecting section and the other connecting section,
The modal loss compensation device according to claim 1 , wherein the delay section sets a waveguide length difference between the first waveguide and the second waveguide.
前記屈折率制御部は、前記第1導波路と前記第2導波路の少なくとも一方の屈折率を変化させ、LP01モードにおける前記第1導波路と前記第2導波路の間の位相差を0以上π未満の範囲で可変とすること
を特徴とする、請求項3に記載のモード間損失差補償デバイス。 The delay section includes a refractive index control section,
4. The modal loss difference compensation device according to claim 3, wherein the refractive index control section changes a refractive index of at least one of the first waveguide and the second waveguide, and varies a phase difference between the first waveguide and the second waveguide in the LP 01 mode in a range of 0 or more and less than π.
を特徴とする、請求項4に記載のモード間損失差補償デバイス。 5. The modal loss difference compensation device according to claim 4, wherein the refractive index control section applies heat to at least one of the first waveguide and the second waveguide to control an attenuation amount of the LP01 mode.
を特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載のモード間損失差補償デバイス。 6. The modal loss difference compensation device according to claim 1, wherein a variation in width of the first waveguide and a variation in width of the second waveguide are within ±0.2 μm per 1 μm of length along the propagation direction of the optical signal.
前記第1導波路及び前記第2導波路が近接した平行導波路構造を有し、前記第1導波路を伝搬するLP01モードと前記第2導波路を伝搬するLP01モードとが結合する結合部と、
を備えるモード間損失差補償デバイスの設計方法であって、
前記結合部における前記第1導波路の構造と前記第2導波路の構造を同一に設定し、
前記結合部に、前記第1導波路を伝搬するLP11aモード及びLP11bモードの、前記第2導波路への移行を防ぐ平行導波路長を設け、
前記第1導波路の一端に入射した光信号が前記第2導波路に移行して前記第2導波路の他端から出射する方向を順方向として、
前記第1導波路の一端から入射する光を前記順方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、
前記第2導波路の他端から出射する光を前記順方向とは逆向きの逆方向に伝搬させた場合に得られる光の電磁界分布の波面と、
が一致するように、前記第1導波路の断面積、及び、前記第2導波路の断面積を、前記光信号の伝搬方向に沿って変動させること
を特徴とするモード間損失差補償デバイスの設計方法。 a first waveguide and a second waveguide capable of propagating an LP 01 mode, an LP 11a mode, and an LP 11b mode;
a coupling portion having a parallel waveguide structure in which the first waveguide and the second waveguide are adjacent to each other, where an LP 01 mode propagating through the first waveguide and an LP 01 mode propagating through the second waveguide are coupled;
A method for designing a mode loss difference compensation device comprising:
The structure of the first waveguide and the structure of the second waveguide in the coupling portion are set to be the same;
a parallel waveguide length is provided in the coupling portion to prevent the LP 11a mode and the LP 11b mode propagating through the first waveguide from transitioning to the second waveguide;
a forward direction is a direction in which an optical signal input to one end of the first waveguide travels to the second waveguide and is output from the other end of the second waveguide,
a wavefront of an electromagnetic field distribution of light obtained when light incident on one end of the first waveguide is propagated in the forward direction; and
a wavefront of an electromagnetic field distribution of light obtained when the light output from the other end of the second waveguide is propagated in a reverse direction opposite to the forward direction; and
a cross-sectional area of the first waveguide and a cross-sectional area of the second waveguide are varied along a propagation direction of the optical signal so that the cross-sectional areas of the first waveguide and the second waveguide match.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230925 |


