JP2537147B2 - 光伝送系用のマルチプレクサ／デマルチプレクサ - Google Patents

光伝送系用のマルチプレクサ／デマルチプレクサ

Info

Publication number
JP2537147B2
JP2537147B2 JP61500570A JP50057086A JP2537147B2 JP 2537147 B2 JP2537147 B2 JP 2537147B2 JP 61500570 A JP61500570 A JP 61500570A JP 50057086 A JP50057086 A JP 50057086A JP 2537147 B2 JP2537147 B2 JP 2537147B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
multiplexer
optical
filter
demultiplexer
coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61500570A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62502146A (ja
Inventor
ノルトリング、ハンス‐ペーター
ホフマン、デトレフ
シユリヒチング、マルチン
メルツ、ラインハルト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JPS62502146A publication Critical patent/JPS62502146A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2537147B2 publication Critical patent/JP2537147B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29332—Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29332—Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency
    • G02B6/29334—Grating-assisted evanescent light guide couplers, i.e. comprising grating at or functionally associated with the coupling region between the light guides, e.g. with a grating positioned where light fields overlap in the coupler
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明が属する技術分野： この発明は、単一モードの搬送光波チャネルに対する
波長領域を多重利用する光伝送系に使用されるマルチプ
レクサ／デマルチプレクサ（MULDEX）に関するものであ
る。このMULDEXには入出力用として位置に関係する同方
向結合が行われる不等導波路を備えるブレーナ構成の光
フイルタが設けられている。
技術の背景： 光通信技術においては単モード系が次第に重要性を増
して来た。約1.3μｍから1.6μｍの間の波長領域におい
て伝送媒体として使用可能の単モード・フアイバはその
低い減衰によりチヤネルに対して波長を異にする複数の
単モード光波を搬送波として多重利用することを可能に
する。
その際チヤネルの占拠密度は主として光伝送系の送信
側と受信側においての部品に与えられている前提条件に
関係する。一つのチヤネルの内容に対しては広帯域サー
ビスにおいてすら300MHz以下の帯域幅あるいは300Mbit/
sのビツト速度を必要とするに過ぎない。これは1.3μｍ
から1.6μｍの間の搬送波の波長の場合約1pmから3pmま
での光波帯域幅に対応する。このように狭く急峻な透過
曲線はこれまで光フイルタに対しては実現不可能であつ
た。しかしこのような条件は入手可能な単モード・レー
ザーがこれに対応して安定でなくスペクトル的に純粋で
ないことから必ずしも必要としないものである。波長マ
ルチプレクスと単モード搬送光波を使用する光伝送系に
対する現実的な要求としては当分の間約30nmのチヤネル
間間隔とそれに対応する約15nmの広帯域光フイルタを採
用することができる。これによつて単モード・フアイバ
を通して上記の低減衰波長領域内で約10のチヤネル、例
えば往と復にそれぞれ５チヤネルを波長マルチプレクス
において伝送することができる。このことは４つの光チ
ヤネルに１つの光チヤネルを付加するか４つのチヤネル
から１つを選出するマルチプレクサ／デマルチプレクサ
を送信側と受信側に必要とすることを意味している。
光伝送系においては送信側と受信側の外に場合によつ
て中間増幅器と中継装置にも電子回路が必要となる。プ
レーナ技術によつて作られたいくつかの互に異る光部品
と電子部品を互に組合せることは常に可能であるが、こ
のような部品を単一種の技術により最終的には光部品と
電子部品の集積構造として共通基板上に製作することは
試みられている。これに対しては直接ギヤツプ半導体と
して特定の光特性例えば透光特性、発光特性、光吸収特
性を持つ材料種だけが使用可能である。
技術の基本的現況： MULDEX装置に使用される波長選択フイルタについて科
学技術文献に発表されている論文は主としてニオブ酸リ
チウム系の部品に関するものである。この絶縁性の材料
では例えばチタンの拡散という簡単な方法により光学的
に同一ではない光波導体を作ることができる。しかし例
えばガリウム・ヒ素／ガリウム・アルミニウム・ヒ素等
の半導体材料を使用して実験室的に構成された電気制御
可能の光部品によって波長選択性フイルタを実現するこ
とは従来不可能であつた。次表にこの状態が簡潔に示さ
れている。
発明の技術的課題とその達成方法ならびに利点： この発明の目的は、特に冒頭に挙げた種類のMULDEX装
置に対して上記の要求を満たす波長選択性フイルタを光
導波体間の共軸方向性結合を行う受動結合器の原理に基
いて構成することである。
この外にこの発明は、送信側又は受信側又はその双方
において搬送光波の入力又は出力に必要なフイルタ構成
部品のいくつかあるいは総てをまとめて集積構造とする
こともその目的としている。そのためには空間的にぎつ
しり詰つた構造とし、一貫した製造工程で作られるよう
にしなければならない。
更に光部品と電子部品の集積化可能性を考慮して、こ
のような構造が半導体材料においても実現可能であるこ
とに重点を置く必要がある。
この発明は上記の文献Ｅに記憶されている光導波路間
の位置に関係する結合を行う指向性結合フイルタから出
発し、適当なフイルタ部品を選択して異つた構成の光導
波路が結合区間と光結合低減区間が周期的に繰り返され
ているセクシヨンを通して不連続的に相互結合され、両
導波路の導波特性に対応して規定された定格波長に対し
てはこのセクシヨンの周期長が決められ、フイルタの規
定透過帯域幅に対してはセクシヨンの個数が決められる
ようにすることを提案する。
この発明の有利な実施形態においては更に次の特徴が
示される。
− フイルタ部品がそれぞれ少くとも１つの光導波路対
から成り、各光導波路対を光導波路間の低減された光結
合区間はエツチング溝となつている； − このエツチング溝の深さは光導波路層の厚さの全体
に亘つて一定であるか、あるいは結合区間の終端に向つ
て減少している； − 更に少くとも１つの光導波路対において一方の光導
波路が曲げられて他方の光導波路との間隔が結合中心に
向つて低下している。
フイルタ部品がそれぞれ少くとも１つの光導波路対で
構成されている別の実施形態の一群では、少くとも一方
の光導波路が蛇行線形に作られ、結合区間は最短相互間
隔区域にあり、著しく低減されが光結合は最長相互間隔
区域に置かれる。
この実施形態群においても少くとも一つの蛇行線形光
導波路が湾曲した重心線を示し、結合中心に向つて他方
の光導波路への間隔又は湾曲重心線への間隔が低減して
いる。
この発明の総ての実施形態において、基板材料として
のガラスにフイルタ構造を形成すること、フイルタ構造
の上に屈折率が基板材料のそれに対応するガラス材料の
被覆層を設けることが可能である。
これらの実施形態ではガラスが著しく低い減衰率を示
し又廉価であるという利点がある。光波伝送層の上およ
び下に少くとも同程度の屈折率を持つ被覆層があると受
動的に偏極不関性が達成される。フイルタ部品を例えば
電気的に制御可能とするためには電気光学効果誘電材料
特にニオブ酸リチウム（LiNbO3）又はタンタル酸リチウ
ム（LiTaO3）内にフイルタ構造を構成するのが有利であ
る。
又この場合にも偏極不関性を望むときには、フイルタ
構造とその上の被覆層に対しても上記の電気光学効果誘
電材料を使用することができる。
更にこの発明の実施例では、III−Ｖ族化合物半導体
特にガリウム・アルミニウム・ヒ素／ガリウム・ヒ素
（GaAlAs/GaAs）混合結晶又インジウム・ガリウム・ヒ
素・リン／インジウム・リン（InGaAsP/InP）混合結晶
にフイルタ構造を作ることも可能である。
上記の物質系は例えば電気光学変換器（レーザー）又
はオプトエレクトリツク変換器（フオトダイオード）等
の光活性素子の製作にも適している。この特に勝れた実
施形態に対してもフイルタ構造構成材料として又フイル
タ構造の被覆層材料としてIII−Ｖ族化合物半導体特に
混合結晶としてのガリウム・アルミニウム・ヒ素／イン
ジウム・リン又はインジウム・ガリウム・ヒ素・リン／
インジウム・リンが推奨される。
誘電材料又は半導体材料から成る実施例においては電
気制御用として光波導体上に電極を設けることができ
る。
更に送信部又は受信部又はその双方に必要とするフイ
ルタ構造のいくつか特にその全部を集積光回路とするこ
とも有利であり、半導体材料が使用されているときは送
信部又は受信部又はその双方に必要とするフイルタ構造
のいくつか特にその全部を所属電子回路と共に集積オプ
トエレクトロニク回路とすることも有利である。
前記の一覧表に示した公知手段に対比してこの発明の
特異性とその利点を詳細に説明する。
この発明による非対称光波導体を備える指向性結合器
の場合伝搬定数βA，βBの外に分散も不同になり、それ
によつて広範囲の光波導体組合せが可能となる。文献
“A1"に記載されているLiNbO3中のストライプ形光波導
体では、特定の波長において位相速度が等しくなるよう
に寸法が選定され、光波導体の分散がフイルタの透過帯
域幅を決定するからこの帯域幅は100nmを単位とする程
度のものになる。両方の光波導体が同じ４成分物質で作
られていると透過帯域幅もこのオーダーのものとなる。
異る成分物質層例えばInGaAsP-InP層を備える光波導体
の場合に限つてこれよりも２桁小さい例えば2nmの透過
帯域幅が達成される。しかし光波導体対に互に異る材料
を使用すると製造が極めて困難になる。
文献“B"に記載されているTE/TMモード変換器はΔｋ
カプラとも呼ばれるもので、強い分散性を示すが従来Li
NbO3とGaAlAs/GaAsだけに作られて来たものである。GaA
lAs/GaAsの場合は偏極変調器となり、電気光学効果を通
して偏極を変化させる。この型式は能動部品として取扱
われる。更にLiNbO3部品の場合透過帯域幅はnm領域に達
するが、これは何等かの物理原理によるものではなく使
用されたLiNbO3の高い複屈折能に基くものである。その
際TE波とTM波に現われる極めて大きな位相不整合はドラ
イブ電場に対する電極の周期的配置により所定の波長に
おいて補償されなければならない。このような操作の長
所は結合定数が電場に比例し、印加電圧によつて正しい
部品長に調整され得ることである。
文献“C"に示されている非対称指向性結合器の理論的
に求められた構造はフイルタとしてÅ領域の透過帯域幅
を可能にする。これに必要な周期長は100nm領域にあ
り、約±0.01nmの製作精度を要求する。これは従来のリ
ソグラフイ技術の到達可能限度を揺かに越えたものであ
る。
この発明によるフイルタ構造はΔk/2結合器と呼び得
るものである。その同方向結合された二つの互に異る光
波導体では位相速度と分散が決して一致しない。しかし
Δｋ結合器の場合と同様であるが、結合が行われる区間
と結合無し（あるいは低減された）区間の周期的繰り返
しによる位相整合は特定の波長において実現する。その
際例えば光絶縁されたエツチング溝か、あるいは蛇行す
る光波導体の場合最大相互間隔区間で低減結合が生ず
る。
公知のΔｋ結合器では結合が＋ｋと−ｋの間で周期的
に変化するのに対して、この発明によるΔk/2結合器で
は＋ｋと０の間で変化する。公知装置において負のｋ値
は物理的に外部からの操作例えば能動部品に対する電場
の作用で達成されるのに対して、この発明の装置におい
ては受動部品として実現される。フイルタ特性に関して
はこれらの方法はほぼ同等であるが、この発明の方が２
倍の長さを必要とする。
通常状態では二つの非対称又は不等光導波路の間には
結合によつて完全なエネルギー交換は行われない（これ
は互に異る二つの振子の場合と同様である）。これによ
り所望される結合は許され、所望されない結合は阻止さ
れて区間毎に順次に目的に近づくことになるから（これ
は交流電圧を整流して一つ置きの半波でコンデンサを充
電する場合に似ている）、この事実はこの発明にとつて
決定的な重要性を示す。
発明の最良の実施形態： この発明の実施例における各フイルタ部品の寸法選定
は計算機プログラムによるのが効果的である。数学物理
的計算の基礎に関しては文献「光通信用集積光波長マル
チプレクサ／デマルチプレクサ−第３回ヨーロツパ国際
会議議事録」（Nolting,Hoffmann,Schlichting:“Integ
rated Optical Wavelength Multiplexer/Demultiplexer
for Optical Communication",Proceedings of the 3rd
European Conference on Integrated Optics,Berlin,6
−8 May 1985,p.215-220）に発表されている。
この計算は次のように進められる。
所定の定格波長と使用される材料に対してまず両光波
導体の断面寸法を選定する。これによつてそれぞれの位
相定数βAとβBが決定され、位相の誤整合は次式で与え
られる。
両光波導体間の間隔に指数関数関係にある無妨害結合は
実際上k0＝0.8radpromm付近にある。結合長（ビート
長）に対する公知関係式： δ0＝０のとき、1c＝π／2k0 および無結合あるいは強低減結合区間に対する公式： から一つの区間Ｓの周期長1c＋10が求められる。
透過曲線の所定幅に対して区間の数Ｎが決定される。
Ｎは整数でなければならないから計算値に僅かの偏差が
あるとき切上げ又は切捨てを行うか、あるいはｋとδの
一方又は双方の値を変えて最適寸法を求める。
必要な数値又は計算式の総ては計算機読取り可能の表
にまとめ、測定結果等によつて現実化し最適化すること
ができる。
MULDEX装置の寸法決定に際しては共通の貫通光波導体
に対して一つのβAを、各フイルタ部品に結合された光
波導体に対しては総て同じβB特に一定の断面寸法を予
め選定して置くことができる。これに対応する定格波長
に対しては所属区間の互に異る周期長の外に僅かに異つ
たフイルタ透過幅が与えられる。フイルタ透過幅に関し
ては適当であると認められれば最大値と最小値を予め決
めておくことができる。
この発明の特に有利な実施形態の概略を図に示す。
図面の簡単な説明： 第１図：フイルタ部品から構成されたMULDEX装置のブロ
ック接続図； 第２図：波長選択の基本形としての２方向光導波路方向
性結合器の概略図； 第３図：第２図の方向性結合器・フイルタの透過曲線； 第４図：光波導体間の不連続結合のためのエツチング溝
を備えるΔk/2方向性結合器・フイルタの概略図； 第５図：第４図のフイルタの断面詳細図； 第６図：第４図のフイルタの光導波路結合区域に沿つた
断面図； 第７図：第３図類似の透過曲線とフイルタの調整により
移動した透過曲線； 第８図と第９図：指向性結合器フイルタの透過幅と全長
の計算値； 第10図：不連続結合された平面形蛇行光波導体を備える
Δk/2指向性結合器・フイルタの概略図； 第11図：テーパー付とテーパー無しの蛇行光波導体を備
える第10図のフイルタの透過曲線； 第12図：第10図の偏極に無関係なフイルタのTEモードと
TEモードに対する透過曲線： 第13図乃至第28図：波長選択性フイルタ部品の種々の構
成例とその一部の詳細図； 第29図：光部品と電子部品の集積構造の配置図。
図示した実施形態の説明： 第１図に示した光伝送系用マルチプレクサ／デマルチ
プレクサは、互に異る定格波長λ0，λ1，・・・・・，
λnの単モード光波搬送体を収めるチヤネルを一つにま
とめ又別々に分離するためのものである。二方向性伝送
の場合マルチプレシングとデマルチプレシングの両操作
は伝送区間の両端で実施される。この実施例ではこれら
が共通の装置で行われるから、MULDEX（マルチプレクサ
／デマルチプレクサ）と呼ばれる。
各搬送波の波長λは1.3μｍと1.6μｍの間にあり、そ
の相互間隔は約30nm又はそれ以上である。適当な純粋で
安定した単モード・レーザーが入手可能であれば、これ
よりも狭いチヤネル間間隔も検討に値する。
チヤネル間の完全な分離特に充分なクロストーク減衰
に使用される光フイルタはその透過帯域幅がチヤネル間
隔に対応して狭くなければならない。有効信号に対して
例えば3dBの透過帯域最大減衰が許されると、透過曲線
の帯域幅と急峻度は実際上充分な精度をもつて半値幅Δ
λHWBで与えられる（第２図，第３図）。
従つてこの種の光フイルタは波長選択性としての構成
が可能である。この発明の実施例ではこれに対してブレ
ーナ技術によつて作られた指向性結合器・フイルタが設
けられ、不等光波導体間の位置に関係する同方向結合を
行う。
第4,5および第６図に新種の指向性結合器フイルタの
構成を示す。このフイルタは互に異る光波導体ＡとＢの
間に不連続結合がＮ個の区間Ｓに亘つて形成される。こ
の結合は有結合区間1cと無結合あるいは極低結合区間10
の周期的の繰り返しによつて構成される。極低結合は光
波導体間を光絶縁するエツチング溝Ｇによるものであ
る。
特定の波長に対してはそれに対応する周期長が与えら
れるが、これはこの発明の実施例の場合一つの区間Ｓに
対応する。ここで区間10と1cがほぼ等しい長さになり得
ることが示される。フイルタの透過帯域幅の区間Ｓの個
数Ｎに関係する。区間Ｓの数は７又はそれ以上と予想さ
れる。
一つのMULDEX装置に属する各フイルタは例えば４成分
層Ｑを備えるInP基板上に構成される。両光波導体の断
面積は第５図に示すように不等であり、例えば少くとも
厚さt1とt2が等しくない。光波導体の幅はW1又はW2であ
り、相互間間隔はｃである。第４図に示されているエツ
チング溝Ｇは第５図，第６図のＱ層内の斑点面に対応す
る。第６図ではエツチング溝の終端に向つて厚さ即ち溝
の深さが低下している。
第５図に示されているように両光波導体の上にpn接
合、MIS又はシヨツト接合型の電極Ｅを設けることがで
きる。対向電極は基板の下面に設けられるが、これは図
面に示されていない。電極Ｅに電圧印加したとき光波導
体区域に形成される電場は電気光学効果によつてこの区
域の導波特性を変える。これは、受動フイルタの離調と
同等である。第７図にこの種フイルタの透過曲線の移動
情況を示す。この移動は例えばレーザのドリフトの追従
を可能にするものである。
第８図と第９図にはこの発明に実施例の寸法選定のた
めに一方の光波導体の断面寸法（t2＝tFilm＋dt2）の変
化dt2が及ぼす影響を示す。このグラフからは同時に多
数の異る定格波長に対するMULDEX装置において断面寸法
の選定法を知ることができる。
この発明とその実施例に対してはΔk/2構造として実
現可能な波長選択フイルタが単一材料、特に単一の４成
分層中の光波導体リブの互に異つた断面寸法選定によつ
て製作可能であるという事実が重要である。この場合複
数の光波伝送構造が一つの製造工程において同時に形成
される。次いで導波層を所定個所において例えば基板に
達するまで除去することによりエツチング溝が作られ
る。終端に向つてエツチング深さが次第に浅くなつてい
るエツチング溝のテーパーは、例えば斜めに入射するイ
オンビームを使用して作ることができる。更に周期長1o
と1cを例えばガウス分布に従うように変化させることも
可能である。
光波導体間の間隔は指数関数に従つて装置の結合定数
に近づく。従つてエツチング溝の製作過程には特に高い
精度が要求される。正しい結合長は最初いくらか長目に
作り、後からＱ層の腐食除去、又はエツチング溝に埋立
てによる結合外しによつて調整することができる。エツ
チング溝の間は約３μｍ、その最小長さは約10μｍであ
る。
一つの基板に複数のΔk/2フイルタが作られているMUL
DEXは、総ての該当する光波を伝送する貫通導波路の両
側に流入／分岐サテライト光波導体と共に構成すること
ができる。これによつてデバイス全長の最適利用が可能
となる。４成分材料として計算されたΔk/2フイルタ部
品は例えば定格波長λ0＝1.3μｍに対してセクシヨン数
はＮ＝59、エツチング溝長さ1o＝85μｍ、1c＝85μｍで
全長は約10mmとなる。この場合透過帯域幅は14nm（Δλ
HWB＝14nm）である。加入者線に対する波長マルチプレ
クサに使用される単モード光波搬送体を４本だけ含む光
伝送系では、チヤネル間隔は100nmに達し得るからΔk/2
フイルタは相当広い透過幅とすることができ、セクシヨ
ン数が少く全長は短縮される。
第10図に示した光フイルタは二つの蛇行光波導体Ａと
Ｂを含む。これらの導波体はその幅がW1，W2として示さ
れているように異ることから非対称構造となつている。
第4,5,6図と同様にここでも周期長はS,セクシヨン数は
Ｎである。両光波導体の不連続結合はこの実施例では光
波導体の相互間隔の周期的変化によつて実現する。従つ
て両光波導体の少くとも一方の蛇行形とすればよい。こ
の構成は第４図に示す光絶縁用のエツチング溝Ｇに代る
ものであり、その製作に当つてマスクの位置合せを必要
としないという長所を示す。光波導体の非対称性をその
幾何学的寸法によつて達成する場合には、両光波導体の
一方をマスクで覆い追加エツチングを実施する。蛇行線
の湾曲はその半径を大きくするかあるいは特殊な形態と
して放射損失が生じないようにする。間隔偏差即ち図の
LmaxとLminの差は約２乃至３μｍの間にあり、結合係数
の変動率は10である。
第11図の透過曲線はクロストーク減衰のための光波導
体の蛇行形態においての追加テーパー形状の作用を示
す。破線で示した透過曲線は第10図に示したテーパー無
しの光波導体形態のものであり、強いサイドロープを示
す。光波導体の蛇行形状全体に小さい湾曲を重ねること
により、実線で示すようにこのサイドロープが著しく抑
制される。この場合蛇行光波導体の重心線もそれ自体湾
曲し、光波導体対の他方の導体との間隔は中心に向つて
減少し結合の縁端部分に向つて増大する。約30nm又はそ
れより僅か小さいチヤネル間隔においてのクロストーク
減衰はこれによつて30dB以上改善される。
第11図に実線で示した透過曲線の効果をTEモードとTM
モードに分割して第12図に示す。これらの曲線はその形
においても位置においてもほとんど一致する。これはフ
イルタ作用がンモードに無関係であることを示す。この
光波の偏光に関係しないフイルタ特性は別の手段、即ち
例えば４成分エピタキシヤル層を光波導体構造が基板又
はバツフア層に作られた後InPで被覆することによつて
も達成可能である。光波導体を基板と少くとも類似した
屈折率を示す材料で被覆すると、TEモードとTMモードに
対して同等の伝搬条件あるいはコアとクラツドから成る
単モード・フアイバの場合と同じ条件が作られる。
第13図乃至第28図に示されている波長選択フイルタの
構成は、特にMULDEX装置用としてのこの発明の可能な実
施形態の展望を与えるものである。
第13図、第14図、第15図に示されているフイルタ部品
はいずれも１対の光波導体A,Bを備え、その間にエツチ
ング溝Ｇが設けられている。結合領域では導波路A,Bは
共に直線であるか（第13図）、一方例えばＢが湾曲する
か（第14図）、両方が共に湾曲する（第15図）。湾曲に
より結合がテーパー化されクロストークが低減する。第
16図は第13図乃至第15図の円で囲まれた区域の拡大図で
ある。
第17図、第18図、第19図に示される第20図にその一部
が拡大して示されている構成はいずれも中央導体Ａを共
通にする２つの光波導体対A,B1;A,B2を備え、各対のエ
ツチング溝G1,G2は周期長が異る。従つて各対は互に異
つた波長に同調している。共通導体Ａは直線であり、他
の導体B1,B2は両方が直線であるか（第17図）、一方例
えばB2が湾曲しているか（第18図）、両方が湾曲してい
るか（第19図）のいずれかである。
第21図乃至第23図に示され第24図にその一部が拡大し
て示されている構成と第25図乃至第27図に示され第28図
にその一部が拡大して示されている構成は第13図乃至第
16図および第17図乃至第20図のものと異り、不連続結合
が少くとも一方の光波導体の蛇行形状によつて実現す
る。この蛇行形状は従つて一つの光波導体対の導体間に
設けられるエツチング溝に代るものである。結合のテー
パー化はこの場合も各対の光波導体ＡとB,AとB1,AとB2
間の平均間隔の変化による。この平均間隔は結合領域の
中央で最小であり両端に向つて増大する。
第29図は光学部品と電気部品又はそれらの混合部品が
集積されている集積光デバイスとしてMULDEXを図式的に
示す。光波導体は純粋の光学部品であつて二重線で示さ
れている。場合によつては電気的に制御される光フイル
タは右上から左下に向う45°斜線で示され、電気回路例
えば増幅回路、制御回路は左上から右下に向う45°斜線
で示され、オプトエレクトリツク変換器例えばレーザー
は水平ハツチングで示され、電圧導線を除く電気接続線
は単線で示されている。
この種のデバイスはIII−Ｖ族化合物半導体で作られ
る。この半導体は一方では電気導体として集積電気回路
とレーザー，フオトダイオードの形成を可能にし、他方
では0.8μｍから1.6μｍの範囲内の光に対して高い透光
性を示す。光学部品はその単モード入出力端をもつてそ
のまま他の材料例えばLiNbO3で作られた光学部品に対し
て両立的である。シリコンをベースとする従来の電気回
路をハイブリード構成に使用することも当然可能であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シユリヒチング、マルチン ドイツ連邦共和国 Ｄ−1000 ベルリン 61 グロースベーレンシユトラーセ 29 (72)発明者 メルツ、ラインハルト ドイツ連邦共和国 Ｄ−8000 ミユンヘ ン 83 ホフアンガーシユトラーセ 79 (56)参考文献 特公 昭58−51247（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入出力用としてプレーナ技術によって作ら
    れ場所に関係する同方向結合が行われる異なる光波導体
    を備える光学フィルタを備え単モード搬送光波チャネル
    に対する波長領域を多重利用する光伝送系用のマルチプ
    レクサ／デマルチプレクサにおいて、光結合区間（1c）
    と光結合低減区間（1o）から成り、周期的に繰り返され
    るＮ個のセクション（Ｓ）を通して不等構成の光波導体
    （Ａ、Ｂ）が断続的に相互結合されているフィルタ部品
    が設けられ、両光波導体（Ａ、Ｂ）の特性に応じて所定
    の定格波長（λo）に対してセクション（Ｓ）の周期長
    （1c＋1o）が決定され、フィルタの所定の透過帯域幅
    （ΔλHWB）に対してセクション（Ｓ）の数（Ｎ）が決
    定されることを特徴とする光伝送系用のマルチプレクサ
    ／デマルチプレクサ。
  2. 【請求項２】各フィルタ部品が少なくとも１つの光波導
    体対（Ａ、B;A、B1;A、B2）から成り、光結合低減区間
    （1o）がそれぞれの光波導体対（Ａ、B;A、B1;A、B2）
    の光波導体の間でエッチング溝（Ｇ）として構成されて
    いることを特徴とする請求の範囲１記載のマルチプレク
    サ／デマルチプレクサ。
  3. 【請求項３】エッチング溝（Ｇ）の深さ（ｔ）が結合区
    域の終端に向かって減少していることを特徴とする請求
    の範囲１又は２記載のマルチプレクサ／デマルチプレク
    サ。
  4. 【請求項４】少なくとも一方の光波導体対（Ａ、B;A、B
    1;A、B2）が蛇行線形に作られ、結合区間（1c）は最短
    相互間隔（Lmin）の区域に置かれ、光結合低減区間
    （1o）は最長相互間隔（Lmax）の区域に置かれることを
    特徴とする請求の範囲１ないし３の１つに記載のマルチ
    プレクサ／デマルチプレクサ。
  5. 【請求項５】フィルタ構造がガラス基板内に構成される
    ことを特徴とする請求の範囲１ないし４の１つに記載の
    マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
  6. 【請求項６】ガラス材料から成るフィルタ構造の上に基
    板材料に対応する屈折率を示すガラス材料の被覆層が設
    けられていることを特徴とする請求の範囲５記載のマル
    チプレクサ／デマルチプレクサ。
  7. 【請求項７】電気光学効果誘電材料特にニオブ酸リチウ
    ム（LiNbO3）又はタンタル酸リチウム（LiTaO3）にフィ
    ルタ構造が構成されることを特徴とする請求の範囲１な
    いし４の１つに記載のマルチプレクサ／デマルチプレク
    サ。
  8. 【請求項８】フィルタ構造とその被覆層に対して電気光
    学効果誘電材料特にニオブ酸リチウム（LiNbO3）又はタ
    ンタル酸リチウム（LiTaO3）が使用されることを特徴と
    する請求の範囲１ないし４の１つに記載のマルチプレク
    サ／デマルチプレクサ。
  9. 【請求項９】フィルタ構造のIII−Ｖ族化合物半導体特
    にガリウム・アルミニウム・ヒ素／ガリウム・ヒ素（Ga
    AlAs/GaAs）系の混晶に構成されていることを特徴とす
    る請求の範囲１ないし４の１つに記載のマルチプレクサ
    ／デマルチプレクサ。
  10. 【請求項１０】フィルタ構造ならびにその被覆層にIII
    −Ｖ族化合物半導体特にガリウム・アルミニウム・ヒ素
    ／ガリウム・ヒ素（GaAlAs/GaAs）系又はインジウム・
    ヒ素・リン／インジウム・リン（InGaAs/Inp）系の混晶
    が使用されることを特徴とする請求の範囲１ないし４の
    １つに記載のマルチプレクサ／デマルチプレクサ。
  11. 【請求項１１】光結合された光波導体対（Ａ、B;A、B1;
    A、B2）上に電極（Ｅ）が設けられていることを特徴と
    する請求の範囲７ないし10の１つに記載のマルチプレク
    サ／デマルチプレクサ。
JP61500570A 1985-01-07 1986-01-07 光伝送系用のマルチプレクサ／デマルチプレクサ Expired - Lifetime JP2537147B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853500532 DE3500532A1 (de) 1985-01-07 1985-01-07 Muldex fuer optische uebertragungssysteme
DE3500532.7 1985-01-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62502146A JPS62502146A (ja) 1987-08-20
JP2537147B2 true JP2537147B2 (ja) 1996-09-25

Family

ID=6259500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61500570A Expired - Lifetime JP2537147B2 (ja) 1985-01-07 1986-01-07 光伝送系用のマルチプレクサ／デマルチプレクサ

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0215804B1 (ja)
JP (1) JP2537147B2 (ja)
AT (1) ATE45255T1 (ja)
DE (3) DE3500532A1 (ja)
WO (1) WO1986004202A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3730971A1 (de) * 1987-09-15 1989-03-23 Siemens Ag Wellenlaengen-muldex-anordnung
DE19716838A1 (de) * 1997-04-22 1998-10-29 Deutsche Telekom Ag Anordnung zum Senden und Empfangen optischer Signale
US6853792B2 (en) * 2003-05-16 2005-02-08 Metrophotonics Inc. Planar waveguide structure with segmented trenches and closely spaced, optically isolated waveguides
JP2010197505A (ja) * 2009-02-23 2010-09-09 Sumitomo Bakelite Co Ltd 光導波路、光配線、光電気混載基板および電子機器
JP2010002724A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Sumitomo Bakelite Co Ltd 光導波路フィルム
US8705925B2 (en) 2008-06-20 2014-04-22 Sumitomo Bakelite Company Limited Optical waveguide film, laminated type optical waveguide film, optical waveguide, optical waveguide assembly, optical wiring line, optical/electrical combination substrate and electronic device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5851247A (ja) * 1981-09-19 1983-03-25 Honda Motor Co Ltd Ｖ型水冷多気筒内燃機関
EP0118577B1 (de) * 1983-03-14 1987-11-04 ANT Nachrichtentechnik GmbH Wellenlängen-Multiplexer oder -Demultiplexer in integrierter Optik

Also Published As

Publication number Publication date
DE3664853D1 (en) 1989-09-07
JPS62502146A (ja) 1987-08-20
EP0215804B1 (de) 1989-08-02
DE3500532A1 (de) 1986-07-10
ATE45255T1 (de) 1989-08-15
DE3690005D2 (en) 1987-04-23
WO1986004202A1 (en) 1986-07-17
EP0215804A1 (de) 1987-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0763757B1 (en) Wavelength-selective devices using silicon-on-insulator
Dragone et al. Integrated optics N* N multiplexer on silicon
US9584246B2 (en) Wavelength division multiplexing optical receiver
US11204535B2 (en) Silicon-based lithium niobate film electro-optic modulator array and integration method thereof
JP2869819B2 (ja) 無偏向光方向性カプラの波長可調フィルタ／受信器
US8532446B2 (en) Scalable silicon photonic multiplexers and demultiplexers
US8649639B2 (en) Method and system for waveguide mode filters
EP3009869A1 (en) Polarization conversion element
US6549708B2 (en) Dual-side waveguide-based wavelength demultiplexer
JP3751052B2 (ja) 集積型光制御素子およびその作製方法、並びにそれを備えた光集積回路素子および光集積回路装置
Tervonen et al. A guided-wave Mach-Zehnder interferometer structure for wavelength multiplexing
JPH09105826A (ja) 光学導波路装置
Fang et al. Folded silicon-photonics arrayed waveguide grating integrated with loop-mirror reflectors
US20160161691A1 (en) Optical functional device, optical receiving apparatus and optical transmission apparatus
US20050185893A1 (en) Method and apparatus for tapering an optical waveguide
JPH112731A (ja) 光学装置
KR100289042B1 (ko) 쌍격자구조를갖는수직결합형파장가변광필터
JP2537147B2 (ja) 光伝送系用のマルチプレクサ／デマルチプレクサ
WO2007044545A2 (en) Monolitically integrated optical devices with amorphous silicon arrayed waveguide gratings and ingaasp gain
US11841598B2 (en) Optical modulator
JPH112735A (ja) 導波路アレイを有する分光写真器型マルチプレクサ・デマルチプレクサ光学部品
US9804328B2 (en) Optical multiplexing and de-multiplexing element and arrayed-waveguide grating-type optical wavelength filter
US11275261B2 (en) Optical modulator
US6434296B1 (en) Optical multiplexer/demultiplexer with three waveguides
WO2021233268A1 (zh) 光调制器及其控制方法