JP2694011B2 - Waveguide type wavelength filter - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、波長多重の光伝送システムあるいは光集積
回路において用いられる急峻な選択特性を有する導波路
型波長フィルタに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a waveguide type wavelength filter having a steep selection characteristic used in a wavelength division multiplexing optical transmission system or an optical integrated circuit.
(従来の技術) 波長多重光伝送システムにおいて用いられる導波路型
の可変波長フィルタとしては、従来、半導体をベースと
した導波路構造に、回折格子あるいは1/4波長位相シフ
ト部を含む回折格子を形成したものや、分布帰還型半導
体レーザ(DFB)を応用したものがある。(Prior Art) As a waveguide type tunable wavelength filter used in a wavelength division multiplexing optical transmission system, a diffraction grating or a diffraction grating including a quarter wavelength phase shift unit is conventionally used in a semiconductor-based waveguide structure. Some are formed and some are applied distributed feedback semiconductor laser (DFB).
動作原理としては、導波路構造に回折格子を形成した
場合、導波路の等価屈折率をNeff、回折格子の周期をA
とした時、ブラッグの条件 λB=2Neff・A で与えられる、波長λBの光が選択的に反射されること
を利用している。The principle of operation is that when a diffraction grating is formed in the waveguide structure, the equivalent refractive index of the waveguide is Neff and the period of the diffraction grating is A.
Then, the fact that the light of wavelength λB given by the Bragg condition λB = 2Neff · A is selectively reflected is used.
また、1/4波長位相シフト部を含む回折格子を形成し
た場合、選択波長光は透過する(文献:Applied Physics
Letter誌 53巻83頁1988年 参照)。In addition, when a diffraction grating including a quarter wavelength phase shift part is formed, the selected wavelength light is transmitted (reference: Applied Physics
(See Letter, 53, 83, 1988).
選択波長を可変とするためには、上記等価屈折率Neff
をなんらかの方法で制御すればよい。前者の波長フィル
タでは、p−n接合部を形成し、キャリアを導波路部に
注入することによるプラズマ効果を応用し、同導波路の
屈折率を変化させている。あるいは、逆バイアス電圧を
印加できる構造とし、電気光学効果により、同導波路部
の屈折率を制御することも可能である。In order to make the selected wavelength variable, the equivalent refractive index Neff
Can be controlled in some way. In the former wavelength filter, a pn junction is formed and the plasma effect by injecting carriers into the waveguide is applied to change the refractive index of the waveguide. Alternatively, it is also possible to apply a reverse bias voltage and control the refractive index of the waveguide section by the electro-optic effect.
なお、DFB型半導体レーザを応用した波長フィルタの
場合も、上記した動作原理と同様である。The principle of operation is the same as in the case of a wavelength filter using a DFB semiconductor laser.
(発明が解決しようとする課題) しかし、これらの波長フィルタでは、光の偏波面方向
によって、選択される光の波長が異なる。即ち、導波光
のTEモードあるいはTMモードにより、選択波長が異なっ
ていた。従って、予め入射光の偏波面を制御する偏光板
を必要とするため、構成の複雑化を招くという問題点が
あった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in these wavelength filters, the wavelength of the selected light differs depending on the polarization plane direction of the light. That is, the selected wavelength was different depending on the TE mode or TM mode of the guided light. Therefore, a polarizing plate for controlling the plane of polarization of incident light is required in advance, which causes a problem that the configuration is complicated.
また、偏波に依存しない波長フィルタとして、ニオブ
酸リチウム単結晶を用いた開発例がある。この波長フィ
ルタでは、櫛型電極構造と電気光学効果によるTE−TMモ
ード変換器を内蔵している。このため、比較的大きいバ
イアス電圧を常時印加する必要があり、また、波長を可
変とするための動作電圧が100Vと高く、半導体を用いた
波長フィルタに比べ、問題点が多くあった。There is also a development example using a lithium niobate single crystal as a wavelength filter that does not depend on polarization. This wavelength filter incorporates a comb-type electrode structure and a TE-TM mode converter based on the electro-optic effect. Therefore, it is necessary to constantly apply a relatively large bias voltage, and the operating voltage for changing the wavelength is as high as 100 V, which is more problematic than a wavelength filter using a semiconductor.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
その目的は、偏波面の方向に依存することがなく、ま
た、選択波長を可変とすることができる導波路型波長フ
ィルタを提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances,
It is an object of the present invention to provide a waveguide type wavelength filter that can vary the selected wavelength without depending on the direction of the plane of polarization.
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、請求項(1)では、光を閉
じ込めるコア領域が超格子構造の半導体結晶よりなる第
1のストライプ状光導波路と、コア領域が前記超格子構
造を混晶化した半導体結晶よりなる第2のストライプ状
光導波路とを有し、前記第1のストライプ状光導波路の
一側のクラッド領域が前記第2のストライプ状光導波路
のコア領域にて構成され、かつ、前記第2のストライプ
状光導波路の一側のクラッド領域が前記第1のストライ
プ状光導波路のコア領域にて構成されるように一体化形
成してストライプ状光分波領域となし、さらに、前記第
1及び第2のストライプ状光導波路に近接して、それぞ
れ等価屈折率の関数で与えられる周期を有する回折格子
を配置した。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, in claim (1), the core region for confining light is a first stripe-shaped optical waveguide made of a semiconductor crystal of a superlattice structure, and the core region is the above-mentioned. A second stripe-shaped optical waveguide made of a semiconductor crystal in which a superlattice structure is mixed, and a cladding region on one side of the first stripe-shaped optical waveguide is a core region of the second stripe-shaped optical waveguide. And the clad region on one side of the second striped optical waveguide is integrally formed so as to be constituted by the core region of the first striped optical waveguide. Diffraction gratings each having a period given by a function of an equivalent refractive index are arranged in the vicinity of the first and second striped optical waveguides.
また、請求項(2)では、ストライプ状光分波領域ま
たはその近傍にp−n接合部を設け、光分波領域へのキ
ャリア注入あるいは逆バイアス電圧の印加が有効に行な
われるようにした。Further, in claim (2), a pn junction is provided in or near the striped optical demultiplexing region so that carrier injection or reverse bias voltage application to the optical demultiplexing region can be effectively performed.
(作 用) 請求項(1)によれば、ストライプ状光分波領域に入
射された光は、その偏波方向によって自動的に、TEモー
ド光は超格子構造を有する第1のストライプ状光導波路
のコア領域に、TMモード光は混晶構造を有する第2のス
トライプ状光導波路のコア領域に分かれて伝搬される。
即ち、外部からバイアス電圧を印加することなく、入射
光からTEモード光とTMモード光とが空間的に分波され
る。(Operation) According to claim (1), the light incident on the striped light demultiplexing region is automatically generated by the polarization direction, and the TE mode light is the first striped light guide having a superlattice structure. The TM mode light is propagated to the core region of the waveguide by being divided into the core regions of the second stripe optical waveguide having a mixed crystal structure.
That is, TE mode light and TM mode light are spatially demultiplexed from the incident light without applying a bias voltage from the outside.
さらに、第1及び第2のストライプ状光導波路に近接
して配置された固有の周期を有する回折格子により、例
えば、各ストライプ状光導波路にて同一の波長の光が選
択される。Further, for example, light having the same wavelength is selected in each of the striped optical waveguides by the diffraction grating having a unique period, which is arranged close to the first and second striped optical waveguides.
このように、偏波面別に各第1及び第2のストライプ
状光導波路を分波され、波長が選択された光は、第1及
び第2のストライプ状光導波路を伝搬された後、当該波
長フィルタから出力される。In this way, the light having the wavelengths selected by demultiplexing the first and second striped optical waveguides for each polarization plane is propagated through the first and second striped optical waveguides, and then the wavelength filter. Is output from.
また、請求項(2)によれば、p−n接合部を介して
ストライプ状光分波領域にキャリアが注入され、あるい
は逆バイアス電界が印加される。これにより、ストライ
プ状光導波路の屈折率が変化し、選択される光の波長が
変化する。According to claim (2), carriers are injected into the striped optical demultiplexing region via the pn junction or a reverse bias electric field is applied. As a result, the refractive index of the striped optical waveguide changes, and the wavelength of the selected light changes.
(実施例) 第1図は、本発明による導波路波長フィルタの第1の
実施例を示す構成図である。第1図において、1は基板
で、例えばGaAs単結晶より構成されている。2は基板1
上に形成されたバッファ層で、GaAs基板1より低い屈折
率を有するAlxGa1-xAs(例えば、x=0.3)より構成さ
れている。(Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a waveguide wavelength filter according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate, which is made of, for example, a GaAs single crystal. 2 is the substrate 1
The buffer layer formed on the GaAs substrate 1 is made of Al x Ga 1-x As (eg, x = 0.3) having a lower refractive index than the GaAs substrate 1.
3は第1のストライプ状光導波路(以下、第1の光導
波路という)で、GaAs及びAlyGa1-yAs(例えば、y=0.
3)の100Å程度の薄層の繰り返し構造とした超格子層か
ら構成されている。Reference numeral 3 is a first striped optical waveguide (hereinafter referred to as a first optical waveguide), which is GaAs and Al y Ga 1-y As (for example, y = 0.
It is composed of a superlattice layer with a repeating structure of thin layers of about 100Å in 3).
4は第2のストライプ状光導波路(以下、第2の光導
波路という)で、前記第1の光導波路3と同様の超格子
層を後記する方法により破壊した平均Al組成zを有する
AlzGa1-zAs(例えば、上記と同様に100Å程度の層厚の
繰り返しの場合、z=0.15となる)混晶から構成されて
いる。Reference numeral 4 denotes a second striped optical waveguide (hereinafter referred to as a second optical waveguide), which has an average Al composition z obtained by destroying a superlattice layer similar to that of the first optical waveguide 3 by a method described later.
It is composed of a mixed crystal of Al z Ga 1-z As (for example, when the layer thickness is repeated about 100Å, z = 0.15).
これらの第1及び第2の光導波路3及び4は、バッフ
ァ層2の上面に形成されており、屈折率はバッファ層2
より高屈折率である。These first and second optical waveguides 3 and 4 are formed on the upper surface of the buffer layer 2 and have a refractive index of the buffer layer 2
It has a higher refractive index.
5はストライプ状光分波領域で、第1の光導波路3の
一側のクラッド領域が第2の光導波路4のコア領域にて
構成され、かつ、第2の光導波路4の一側のクラッド領
域が第1の光導波路3のコア領域にて構成されるよう
に、第1及び第2の光導波路3及び4を一体化形成して
構成されている。またその形状は、後記する方法により
幅W(数μm)、高さH(数1000Å〜1μm)のリッジ
型のストライプ構造に形成されている。Reference numeral 5 denotes a striped optical demultiplexing region, in which the cladding region on one side of the first optical waveguide 3 is constituted by the core region of the second optical waveguide 4 and the cladding on one side of the second optical waveguide 4 is formed. The first and second optical waveguides 3 and 4 are integrally formed so that the region is constituted by the core region of the first optical waveguide 3. The shape is formed into a ridge-type stripe structure having a width W (several μm) and a height H (several 1000Å to 1 μm) by a method described later.
6は1/4波長位相シフト部付き回折格子で、後記する
方法により第1の光導波路3の上面に形成されている。
その周期Λ1は、第1の光導波路3の伝搬光に対する等
価屈折率をNeff(TE)、透過波長をλBとした時、 Λ1=λB/2Neff(TE) で与えられる。Reference numeral 6 denotes a diffraction grating with a 1/4 wavelength phase shift portion, which is formed on the upper surface of the first optical waveguide 3 by a method described later.
The period Λ1 is given by Λ1 = λB / 2Neff (TE), where Neff (TE) is the equivalent refractive index of the propagation light of the first optical waveguide 3 and λB is the transmission wavelength.
7は1/4波長位相シフト部付き回折格子で、後記する
方法により第2の光導波路4の上面に形成されている。
その周期Λ2は、第2の光導波路4の伝搬光に対する等
価屈折率をNeff(TM)、透過波長をλBとした時、 Λ2=λB/2Neff(TM) で与えられる。Reference numeral 7 denotes a diffraction grating with a 1/4 wavelength phase shift portion, which is formed on the upper surface of the second optical waveguide 4 by a method described later.
The period Λ2 is given by Λ2 = λB / 2Neff (TM) where Neff (TM) is the equivalent refractive index for the propagation light of the second optical waveguide 4 and λB is the transmission wavelength.
次に、上記構成による導波路型波長フィルタの作製方
法について説明する。Next, a method of manufacturing the waveguide type wavelength filter having the above structure will be described.
まず、分子線エピタキシィ(MBE)あるいは有機金属
気相成長法(MOCVD)などの原子層レベルに膜厚制御が
可能な結晶成長法を用いて、基板1上に、バッファ層
2、続いて超格子層を全面にエピタキシィ成長する。First, using a crystal growth method such as molecular beam epitaxy (MBE) or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) capable of controlling the film thickness at the atomic layer level, a buffer layer 2 and then a superlattice are formed on the substrate 1. The layer is epitaxially grown on the entire surface.
次に、第2の光導波路4となる領域のみにGaイオン注
入、あるいはSiO2膜の選択的堆積などの処理を施した
後、高温アニール処理を行ない混晶化させる。ここで、
混晶化とは、不純物を拡散するか、あるいはここで適用
したある種の人為的操作によって、超格子構造が組成の
一様な混晶になることをいう。この混晶化により、超格
子構造に比べてエネルギーギャップが広がる。Next, Ga ion implantation or selective deposition of a SiO 2 film is performed only on the region to be the second optical waveguide 4, and then high temperature annealing treatment is performed to produce mixed crystals. here,
Mixed crystal means that the superlattice structure becomes a mixed crystal having a uniform composition by diffusing impurities or by some kind of artificial operation applied here. This mixed crystal widens the energy gap as compared with the superlattice structure.
次いで、反応性イオンエッチングあるいは湿式エッチ
ングなど適当なエッチング方法を採用することにより、
上記した構造パラメータの幅W及び高さHを有するスト
ライプ構造を形成する。Then, by adopting an appropriate etching method such as reactive ion etching or wet etching,
A stripe structure having the above-described width W and height H of the structural parameters is formed.
次に、電子線露光装置により周期Λ1,Λ2の1/4波長
位相シフト部付き回折格子のレジストパタンをそれぞれ
のリッジ型光導波路の上面に形成した後、反応性イオン
エッチングにより凹凸状の回折格子とする。Next, a resist pattern of a diffraction grating with a 1/4 wavelength phase shift section having a period of Λ1 and Λ2 is formed on the upper surface of each ridge-type optical waveguide by an electron beam exposure apparatus, and then a concave-convex diffraction grating is formed by reactive ion etching. And
なお、各第1及び第2の光り導波路(3,4)の等価屈
折率Neff(TE)、Neff(TM)は予備実験により求めてお
く。また、回折格子とリッジ型構造の形成順は、上記と
逆であってもよい。The equivalent refractive indices Neff (TE) and Neff (TM) of the first and second optical waveguides (3, 4) are obtained by preliminary experiments. The order of forming the diffraction grating and the ridge structure may be the reverse of the above.
次に、上記構成による動作を第2図及び第3図に基づ
いて順を追って説明する。Next, the operation of the above configuration will be described step by step with reference to FIGS.
第2図は、第1図のストライプ状光分波領域5におけ
る横方向の屈折率分布を示す図である。第2図におい
て、実線は偏波方向が基板1面に対して平行なTEモー
ド光の屈折率を、破線は偏波方向が基板1面に対して
垂直なTMモード光の屈折率をそれぞれ示している。さら
に、A及びDは空気領域を、Bは第2の光導波路4の領
域を、Cは第1の光導波路3の領域をそれぞれ示してい
る。FIG. 2 is a diagram showing a lateral refractive index distribution in the striped light demultiplexing region 5 of FIG. In Fig. 2, the solid line indicates the refractive index of TE mode light whose polarization direction is parallel to the substrate 1 surface, and the broken line indicates the refractive index of TM mode light whose polarization direction is perpendicular to the substrate 1 surface. ing. Further, A and D indicate the air region, B indicates the region of the second optical waveguide 4, and C indicates the region of the first optical waveguide 3.
ここで、第1の光導波路3の屈折率をNs、第2の光導
波路4の屈折率をNaとすると、両者の間には次のような
関係があることが知られている。Here, when the refractive index of the first optical waveguide 3 is Ns and the refractive index of the second optical waveguide 4 is Na, it is known that the two have the following relationship.
バンドギャップに相当する波長より長波長、即ち、半
導体結晶に対して透明な光に対し、第2の光導波路4の
屈折率NaはTE及びTMモード光に対してほぼ同一である。
即ち、 Na(TE)=Na(TM) なる関係を満足する。The refractive index Na of the second optical waveguide 4 is substantially the same for the TE and TM mode lights for light longer than the wavelength corresponding to the band gap, that is, for light transparent to the semiconductor crystal.
That is, the relationship of Na (TE) = Na (TM) is satisfied.
ところが、第1の光導波路3の屈折率Nsには偏波依存
性があり、次のような関係を満足する。However, the refractive index Ns of the first optical waveguide 3 has polarization dependency and satisfies the following relationship.
TEモード光:Ns(TE)>Na(TE) TMモード光:Ns(TM)<Na(TM) また、その屈折率は約2×10-3である(光学的性質に
ついては、1987年開催の『レーザ電子光学国際会議(CL
EO)での発表論文WQ−4)参照)。TE mode light: Ns (TE)> Na (TE) TM mode light: Ns (TM) <Na (TM) Also, its refractive index is about 2 × 10 -3 (for optical properties, held in 1987. International Conference on Laser Electro-Optics (CL
EO) paper presented in WQ-4))).
第2図から分かるように、光分波領域5の横方向の屈
折率分布において、TEモード光に対する屈折率のピーク
値は、第1の光導波路3の領域Cにある。一方、TMモー
ド光に対する屈折率のピーク値は、第2の光導波路4の
領域Bにある。As can be seen from FIG. 2, in the lateral refractive index distribution of the optical demultiplexing region 5, the peak value of the refractive index for the TE mode light is in the region C of the first optical waveguide 3. On the other hand, the peak value of the refractive index for TM mode light is in the region B of the second optical waveguide 4.
また、一般に、高屈折率の物質からなるコア領域を、
低屈折率の物質からなるクラッド領域にて囲んだ光導波
路において、光は高屈折率のコア領域を伝搬する特性を
有する。In addition, generally, a core region made of a material having a high refractive index is
In an optical waveguide surrounded by a cladding region made of a material having a low refractive index, light has the property of propagating through a core region having a high refractive index.
従って、ストライプ状光分波領域5に入射された光
は、その偏波方向によって自動的に分波され、TEモード
光は超格子構造部をコア領域とする第1の光導波路3に
沿って伝搬され、TMモード光は混晶構造部をコア領域と
する第2の光導波路4に沿って伝搬される。即ち、入射
光からTEモード光とTMモード光とが空間的に分波される
ことになる。Therefore, the light incident on the striped light demultiplexing region 5 is automatically demultiplexed according to the polarization direction, and the TE mode light travels along the first optical waveguide 3 having the superlattice structure portion as the core region. The TM mode light that has been propagated is propagated along the second optical waveguide 4 having the mixed crystal structure portion as the core region. That is, TE mode light and TM mode light are spatially demultiplexed from the incident light.
また、第3図は、ストライプ状光分波領域5を通過し
た後の、光出力分布を示す図である。第3図において、
実線′はTEモード光の出力分布を、破線′はTMモー
ド光の出力分布をそれぞれ示している。また、A及びD
は空気領域を、Bは第2の光導波路4の領域を、Cは第
1の光導波路3の領域をそれぞれ示している。Further, FIG. 3 is a diagram showing a light output distribution after passing through the striped light demultiplexing region 5. In FIG.
The solid line 'shows the output distribution of TE mode light, and the broken line' shows the output distribution of TM mode light. Also, A and D
Indicates the air region, B indicates the region of the second optical waveguide 4, and C indicates the region of the first optical waveguide 3.
第3図によれば、TEモード光のピーク値は、第1の光
導波路3の領域Cの近傍にあり、TMモード光のピーク値
は、第2の光導波路4の領域Bの近傍にあることが分か
る。According to FIG. 3, the peak value of the TE mode light is near the region C of the first optical waveguide 3, and the peak value of the TM mode light is near the region B of the second optical waveguide 4. I understand.
さらに、第1及び第2の光導波路3及び4のそれぞれ
の上面には、TEモード光、TMモード光に対する等価屈折
率で決定された周期Λ1,Λ2を有する1/4波長位相シフ
ト部付き回折格子6及び7が形成されているので、各第
1及び第2の光導波路3及び4にて同一の波長の光が選
択される。Furthermore, on the upper surface of each of the first and second optical waveguides 3 and 4, diffraction with a 1/4 wavelength phase shifter having periods Λ1 and Λ2 determined by the equivalent refractive index for TE mode light and TM mode light is provided. Since the gratings 6 and 7 are formed, light of the same wavelength is selected in each of the first and second optical waveguides 3 and 4.
このように、偏波面別に第1及び第2の光導波路3及
び4にそれぞれ分波され、波長が選択された光は、第1
及び第2の光導波路3及び4を伝搬された後、当該波長
フィルタから出力される。In this way, the light that has been demultiplexed into the first and second optical waveguides 3 and 4 for each polarization plane and the wavelength of which has been selected is
And after being propagated through the second optical waveguides 3 and 4, the wavelength filter outputs the wavelength.
以上説明したように、本第1の実施例によれば、TE及
びTMモード光を外部バイアス電源によるバイアス電圧を
印加することなく空間的に分離することができるので、
両モード光にて同一の波長を選択することができる。即
ち、偏波面の方向に依存することのない導波路波長フィ
ルタを実現している。As described above, according to the first embodiment, the TE and TM mode lights can be spatially separated without applying the bias voltage from the external bias power source.
The same wavelength can be selected for both mode lights. That is, a waveguide wavelength filter that does not depend on the direction of the plane of polarization is realized.
第4図は、本発明による導波路型波長フィルタの第2
の実施例を示す構成図である。本第2の実施例では、前
記第1の実施例の構成に加えて、ストライプ状光分波領
域5の光の伝搬方向における両端に、ストライプ状光導
波路からなる入力部8並びにストライプ状光導波路から
なる出力部9をそれぞれ接続した構成としている。FIG. 4 is a second view of the waveguide type wavelength filter according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of the embodiment. In the second embodiment, in addition to the structure of the first embodiment, an input section 8 and a striped optical waveguide formed of striped optical waveguides are provided at both ends of the striped optical demultiplexing region 5 in the light propagation direction. The output units 9 are connected to each other.
このような構成においては、当該波長フィルタに入力
された光は、入力部8伝搬された後、ストライプ状光分
波領域5に入射される。光分波領域5に入射された光
は、その偏波面別に分波され、TEモード光は超格子構造
部をコア領域とする第1の光導波路3に沿って伝搬さ
れ、TMモード光は混晶構造部をコア領域とする第2の光
導波路4に沿って伝搬される。In such a configuration, the light input to the wavelength filter is propagated to the input unit 8 and then is incident on the striped light demultiplexing region 5. The light incident on the optical demultiplexing region 5 is demultiplexed according to its polarization plane, the TE mode light is propagated along the first optical waveguide 3 having the superlattice structure portion as the core region, and the TM mode light is mixed. The light is propagated along the second optical waveguide 4 having the crystal structure portion as the core region.
次いで、光分波領域5を透過した光は、出力部9を伝
搬された後、当該波長フィルタから出力される。Next, the light transmitted through the light demultiplexing region 5 is output from the wavelength filter after being propagated through the output unit 9.
なお、入出力部8及び9を構成するストライプ状光導
波路としては、第1の光導波路3と同様に、超格子構造
を有する光導波路であってもよく、あるいは第2の光導
波路4と同様に、超格子構造を液晶化した混晶化光導波
路であってもよい。それらの作製方法は、前記第1の実
施例において説明した方法と同じである。The striped optical waveguide forming the input / output units 8 and 9 may be an optical waveguide having a superlattice structure, as in the first optical waveguide 3, or similar to the second optical waveguide 4. Further, it may be a mixed crystal optical waveguide in which a superlattice structure is converted into a liquid crystal. The manufacturing method thereof is the same as the method described in the first embodiment.
本第2の実施例においても、前記第1の実施例と同様
に、入射光の偏波面の方向に依存しない導波路型波長フ
ィルタを実現している。Also in the second embodiment, as in the first embodiment, a waveguide type wavelength filter that does not depend on the direction of the polarization plane of incident light is realized.
また、透過光の波長を電気的に変化させるためには、
回折格子が形成されたストライプ状光分波領域5または
その近傍にp−n接合部を設け、ストライプ状光分波領
域5にp−n接合部を介してキャリアを注入することに
よるプラズマ効果を用いるか、あるいは逆バイアス電圧
を印加することによる電気光学効果を用いることによ
り、等価屈折率を変化させればよい。Also, in order to electrically change the wavelength of the transmitted light,
A pn junction is provided in or near the striped light demultiplexing region 5 in which the diffraction grating is formed, and a plasma effect by injecting carriers into the striped light demultiplexing region 5 via the pn junction is obtained. The equivalent refractive index may be changed by using it or by using the electro-optic effect by applying a reverse bias voltage.
(発明の効果) 以上説明したように、請求項(1)によれば、光を閉
じ込めるコア領域が超格子構造の半導体結晶よりなる第
1のストライプ状光導波路と、コア領域が前記超格子構
造を混晶化した半導体結晶よりなる第2のストライプ状
光導波路とを有し、前記第1のストライプ状導波路の一
側のクラッド領域が前記第2のストライプ状光導波路の
コア領域にて構成され、かつ、前記第2のストライプ状
光導波路の一側のクラッド領域が前記第1のストライプ
状光導波路のコア領域にて構成されるように一体化形成
してストライプ状光分波領域となし、さらに、前記第1
及び第2のストライプ状光導波路に近接して、それぞれ
等価屈折率の関数で与えられる周期を有する回折格子を
配置したので、入射光より、TEモード光及びTMモード光
を外部バイアス電源によるバイアス電圧を印加すること
なく空間的に分離することができるため、両モード光に
て同一の波長を選択することができ、偏波面の方向に依
存することのない導波路型波長フィルタを提供できる利
点がある。。(Effects of the Invention) As described above, according to claim (1), the core region for confining light is the first stripe-shaped optical waveguide made of a semiconductor crystal having a superlattice structure, and the core region is for the superlattice structure. A second stripe-shaped optical waveguide made of a mixed crystal of semiconductor crystals, and a cladding region on one side of the first stripe-shaped optical waveguide is formed as a core region of the second stripe-shaped optical waveguide. And the clad region on one side of the second striped optical waveguide is integrally formed so as to be constituted by the core region of the first striped optical waveguide to form a striped optical demultiplexing region. , Further, the first
Since a diffraction grating having a period given by the function of the equivalent refractive index is arranged close to the second and second striped optical waveguides, the TE mode light and the TM mode light are converted from the incident light by the bias voltage from the external bias power supply. Since it is possible to spatially separate the light without applying the light, it is possible to select the same wavelength for both mode lights, and to provide a waveguide type wavelength filter that does not depend on the direction of the polarization plane. is there. .
また、請求項(2)によれば、上記請求項(1)の効
果に加えて、選択波長を可変とすることができる。According to claim (2), in addition to the effect of claim (1), the selection wavelength can be made variable.
従って、本発明による導波路型波長フィルタは、波長
多重の光伝送システムあるいは光集積回路に適用可能で
ある。Therefore, the waveguide type wavelength filter according to the present invention can be applied to a wavelength division multiplexing optical transmission system or an optical integrated circuit.
第1図は本発明による導波路型波長フィルタの第1の実
施例を示す構成図、第2図は第1図のストライプ状光分
波領域における横方向の屈折率分布を示す図、第3図は
第1図のストライプ状光分波領域を通過した後の光出力
分布を示す図、第4図は本発明による導波路型波長フィ
ルタの第2の実施例を示す構成図である。 図中、1……GaAs基板、2……バッファ層、3……第1
のストライプ状光導波路、4……第2のストライプ状光
導波路、5……ストライプ状光分波領域、6,7……1/4波
長位相シフト部付き回折格子、8……入力部、9……出
力部。1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a waveguide type wavelength filter according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a lateral refractive index distribution in a striped optical demultiplexing region of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the optical output distribution after passing through the striped optical demultiplexing region of FIG. 1, and FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the waveguide type wavelength filter according to the present invention. In the figure, 1 ... GaAs substrate, 2 ... buffer layer, 3 ... first
Striped optical waveguide, 4 ... second striped optical waveguide, 5 ... striped optical demultiplexing region, 6,7 ... 1/4 wavelength phase-shifting diffraction grating, 8 ... input section, 9 ...... Output section.
Claims (2)
導体結晶よりなる第1のストライプ状光導波路と、 コア領域が前記超格子構造を混晶化した半導体結晶より
なる第2のストライプ状光導波路とを有し、 前記第1のストライプ状光導波路の一側のクラッド領域
が前記第2のストライプ状光導波路のコア領域にて構成
され、かつ、前記第2のストライプ状光導波路の一側の
クラッド領域が前記第1のストライプ状光導波路のコア
領域にて構成されるように一体化形成してストライプ状
光分波領域となし、 さらに、前記第1及び第2のストライプ状光導波路に近
接して、それぞれ等価屈折率の関数で与えられる周期を
有する回折格子を配置した ことを特徴とする導波路型波長フィルタ。1. A first stripe-shaped optical waveguide in which a core region for confining light is made of a semiconductor crystal having a superlattice structure, and a second stripe-shaped optical waveguide in which a core region is made of a mixed crystal of the superlattice structure. A waveguide, wherein a cladding region on one side of the first striped optical waveguide is constituted by a core region of the second striped optical waveguide, and one side of the second striped optical waveguide. To form a striped optical demultiplexing region by integrally forming a clad region of the first striped optical waveguide into a core region of the first striped optical waveguide. A waveguide type wavelength filter characterized in that diffraction gratings each having a period given by a function of an equivalent refractive index are arranged close to each other.
傍にp−n接合部を設けた請求項(1)記載の導波路型
波長フィルタ。2. The waveguide type wavelength filter according to claim 1, wherein a pn junction is provided at or near the striped light demultiplexing region.
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