JP2986032B2 - 波長チュウニング型小型分光器 - Google Patents
波長チュウニング型小型分光器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数分割多重光伝送
方式において多重化された光信号を分光する分光器に関
するものである。
方式において多重化された光信号を分光する分光器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、垂直回折格子と光導波路が一体に
形成された光部品として、１．４８〜１．５６μｍの光
を分光するものがあった（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．５８（１９９１）ｐｐ．１９４９〜１９５１）。図
３は、従来の小型分光器を表す平面図であって、１はス
ラブ導波路部、２はリッジ導波路、３は垂直回折格子、
４は入力光（λ1 ，λ2 ，…λn ）、５は出力光であ
る。周波数多重された入力光４は、リッジ導波路２に入
り、スラブ導波路部１で拡がり、垂直回折格子３で分光
され、それぞれ異なったリッジ導波路２に集光する。垂
直回折格子３はローランド円上にあり、リッジ導波路２
とスラブ導波路部１の接合部は１／２ローランド円にあ
るから、それぞれの波長の光は、焦点ずれなしに異なっ
たリッジ導波路２に集光する。
形成された光部品として、１．４８〜１．５６μｍの光
を分光するものがあった（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．５８（１９９１）ｐｐ．１９４９〜１９５１）。図
３は、従来の小型分光器を表す平面図であって、１はス
ラブ導波路部、２はリッジ導波路、３は垂直回折格子、
４は入力光（λ1 ，λ2 ，…λn ）、５は出力光であ
る。周波数多重された入力光４は、リッジ導波路２に入
り、スラブ導波路部１で拡がり、垂直回折格子３で分光
され、それぞれ異なったリッジ導波路２に集光する。垂
直回折格子３はローランド円上にあり、リッジ導波路２
とスラブ導波路部１の接合部は１／２ローランド円にあ
るから、それぞれの波長の光は、焦点ずれなしに異なっ
たリッジ導波路２に集光する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】然し、この従来例で
は、スラブ導波路部１の屈折率が固定であるために分波
角度の微調機能がないという欠点、すなわち波長調節の
機能がないという欠点、またファイバからの入力部とフ
ァイバへの出力部が対向していないために実装上不便で
あるという欠点があった。
は、スラブ導波路部１の屈折率が固定であるために分波
角度の微調機能がないという欠点、すなわち波長調節の
機能がないという欠点、またファイバからの入力部とフ
ァイバへの出力部が対向していないために実装上不便で
あるという欠点があった。
【０００４】本発明の目的は、従来例における小型分光
器の波長調節がないという欠点、及び入力ファイバと出
力ファイバが対向していないという欠点を解決した実装
上便利な波長チュウニング型小型分光器を提供すること
にある。
器の波長調節がないという欠点、及び入力ファイバと出
力ファイバが対向していないという欠点を解決した実装
上便利な波長チュウニング型小型分光器を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による波長チュウニング型小型分光器は、基
板の表面上にスラブ導波路部が形成されるとともに該基
板の裏面と前記スラブ導波路部の上面とに対をなす電極
が設けられ、該スラブ導波路部の一端面には垂直回折格
子が円弧状をなしかつ該垂直回折格子の溝の方向が前記
基板の表面に垂直でありしかも該円弧状の垂直回折効果
がローランド円上にあるように設けられ、該スラブ導波
路部の他端面には一つの入力導波路からの出射部と複数
個の出力導波路への各入射部が１／２ローランド円上に
あるように設けられ、前記基板の表面上には、前記複数
個の出力導波路が前記各入射部と該基板の一方の端面上
の出射端面との間に直線状に形成され、かつ、該基板の
該一方の端面と対向する他方の端面上の入射端面と前記
出射部との間に前記一つの入力導波路が二個の反射鏡を
用いて折返されて形成され、前記一つの入力導波路に入
力された波長の異なる複数の入力光が前記対をなす電極
間に印加された逆バイアス電圧の値により前記複数の出
力導波路に波長に従って選択的に分配されるように形成
されたことを特徴とする。前記垂直回折格子の形状を鋸
状にして、入射光と回折光とが、回折格子の溝の面に対
して略正反射の関係になるように形成することができ
る。
に、本発明による波長チュウニング型小型分光器は、基
板の表面上にスラブ導波路部が形成されるとともに該基
板の裏面と前記スラブ導波路部の上面とに対をなす電極
が設けられ、該スラブ導波路部の一端面には垂直回折格
子が円弧状をなしかつ該垂直回折格子の溝の方向が前記
基板の表面に垂直でありしかも該円弧状の垂直回折効果
がローランド円上にあるように設けられ、該スラブ導波
路部の他端面には一つの入力導波路からの出射部と複数
個の出力導波路への各入射部が１／２ローランド円上に
あるように設けられ、前記基板の表面上には、前記複数
個の出力導波路が前記各入射部と該基板の一方の端面上
の出射端面との間に直線状に形成され、かつ、該基板の
該一方の端面と対向する他方の端面上の入射端面と前記
出射部との間に前記一つの入力導波路が二個の反射鏡を
用いて折返されて形成され、前記一つの入力導波路に入
力された波長の異なる複数の入力光が前記対をなす電極
間に印加された逆バイアス電圧の値により前記複数の出
力導波路に波長に従って選択的に分配されるように形成
されたことを特徴とする。前記垂直回折格子の形状を鋸
状にして、入射光と回折光とが、回折格子の溝の面に対
して略正反射の関係になるように形成することができ
る。
【０００６】従来の技術とは、分波角度を調節できる
点、すなわち波長調節ができる点が異なり、かつ、実装
上便利なように、入力ファイバと複数個の出力ファイバ
が対向している点が異なる。
点、すなわち波長調節ができる点が異なり、かつ、実装
上便利なように、入力ファイバと複数個の出力ファイバ
が対向している点が異なる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す図であっ
て、１１はｎ−ＩｎＰ基板、１２は垂直回折格子、１３
は入力導波路、１４は全反射鏡、１５は光路交差部、１
６は出力導波路、１７はｐ−電極、１８はｎ−電極、１
９はリード線、２０は折り返された入力導波路、２１は
スラブ導波路部、２２は入力端面、２３は出力端面であ
る。スラブ導波路部２１の層構造および高反射膜は図面
の簡単化のため省略してある。
て、１１はｎ−ＩｎＰ基板、１２は垂直回折格子、１３
は入力導波路、１４は全反射鏡、１５は光路交差部、１
６は出力導波路、１７はｐ−電極、１８はｎ−電極、１
９はリード線、２０は折り返された入力導波路、２１は
スラブ導波路部、２２は入力端面、２３は出力端面であ
る。スラブ導波路部２１の層構造および高反射膜は図面
の簡単化のため省略してある。
【０００８】入力端面２２から入力導波路１３に入射し
た周波数多重された光λ1 ，λ2 ，…λn は、全反射鏡
１４で光路を直角に曲げ、光路交差部１５を経て、再び
全反射鏡１４により光路を直角に曲げ、折り返されて、
折り返された入力導波路２０に入り、スラブ導波路部２
１で拡がり、垂直回折格子１２で分波され、各々の波長
の光λ1 ，λ2 ，…λn は、それぞれ対応する出力導波
路１６に入射し、出力端面２３から出射する。垂直回折
格子１２がローランド円上にあり、かつ入力導波路１３
とスラブ導波路部２１の接合部と複数の出力導波路１６
とスラブ導波路部２１の接合部が１／２ローランド円上
にあるから、各々の波長の光は焦点ずれなしに、分岐集
光する。
た周波数多重された光λ1 ，λ2 ，…λn は、全反射鏡
１４で光路を直角に曲げ、光路交差部１５を経て、再び
全反射鏡１４により光路を直角に曲げ、折り返されて、
折り返された入力導波路２０に入り、スラブ導波路部２
１で拡がり、垂直回折格子１２で分波され、各々の波長
の光λ1 ，λ2 ，…λn は、それぞれ対応する出力導波
路１６に入射し、出力端面２３から出射する。垂直回折
格子１２がローランド円上にあり、かつ入力導波路１３
とスラブ導波路部２１の接合部と複数の出力導波路１６
とスラブ導波路部２１の接合部が１／２ローランド円上
にあるから、各々の波長の光は焦点ずれなしに、分岐集
光する。
【０００９】次にスラブ導波路部２１に逆バイアス電圧
をかけることにより、光の分波角度、すなわち波長調節
ができるメカニズムについて述べる。電気光学効果によ
る屈折率変化は次式で与えられる。
をかけることにより、光の分波角度、すなわち波長調節
ができるメカニズムについて述べる。電気光学効果によ
る屈折率変化は次式で与えられる。
【数１】Δｎ＝（１／２）ｎ3 ｒ41Ｅ ……… ここでΔｎは屈折率変化、ｎは屈折率、Ｅは印加される
電界、ｒ41は電気光学係数でほぼ１．６×１０-12 ｍＶ
程度である。アンドープ層のトータル厚さを０．５μｍ
＝５×１０-7ｍとすると、５０Ｖ印加した時、Ｅ＝１０
8 Ｖ／ｍとなる。ｎ≒３．３とすると、Δｎ≒２．９×
１０-3となり、１．５５μｍ帯では、波長シフトはΔλ
≒１４Å程度になる。
電界、ｒ41は電気光学係数でほぼ１．６×１０-12 ｍＶ
程度である。アンドープ層のトータル厚さを０．５μｍ
＝５×１０-7ｍとすると、５０Ｖ印加した時、Ｅ＝１０
8 Ｖ／ｍとなる。ｎ≒３．３とすると、Δｎ≒２．９×
１０-3となり、１．５５μｍ帯では、波長シフトはΔλ
≒１４Å程度になる。
【００１０】また回折格子の分解能は、
【数２】Δｋ＝λ／（ｍＮｎ） ……… で与えられる。ここでｍは回折の次数、Ｎは回折格子の
本数、ｎは屈折率、λは波長である。スラブ導波路部を
充分長くとると、回折格子の本数Ｎは大きくなり、Δｋ
は小さくなり、充分周波数多重伝送方式に使用すること
ができる。
本数、ｎは屈折率、λは波長である。スラブ導波路部を
充分長くとると、回折格子の本数Ｎは大きくなり、Δｋ
は小さくなり、充分周波数多重伝送方式に使用すること
ができる。
【００１１】また回折格子の形状を鋸状にするとともに
高反射膜を付加することにより、回折効率を８５〜９５
％程度にすることができる。
高反射膜を付加することにより、回折効率を８５〜９５
％程度にすることができる。
【００１２】図２は本発明の第２の実施例の波長チュウ
ニング型小型分光器であって、３１は入力端面、３２は
入力導波路、３３は全反射鏡、３４は折り返された入力
導波路、３５は垂直回折格子、３６はスラブ導波路部、
３７は出力導波路、３９は出力端面である。
ニング型小型分光器であって、３１は入力端面、３２は
入力導波路、３３は全反射鏡、３４は折り返された入力
導波路、３５は垂直回折格子、３６はスラブ導波路部、
３７は出力導波路、３９は出力端面である。
【００１３】また、スラブ導波路部のコア層をＩｎＰ系
結晶の場合には、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＡｌＡｓあるい
はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸層にし、また、
ＧａＡｓ系結晶の場合には、スラブ導波路部のコア層を
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸層にすれば、電気
光学係数を大きくすることができ、波長調節範囲を大き
くすることができる。
結晶の場合には、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＡｌＡｓあるい
はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸層にし、また、
ＧａＡｓ系結晶の場合には、スラブ導波路部のコア層を
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸層にすれば、電気
光学係数を大きくすることができ、波長調節範囲を大き
くすることができる。
【００１４】各部の材料の組合せの具体例をあげれば、
次の通りである。 （１）前記スラブ導波路がｎ型ＩｎＰ基板、ｎ型ＩｎＰ
クラッド層、アンドープのＩｎＧａＡｓＰコア層、アン
ドープＩｎＰ層、ｐ型ＩｎＰクラッド層、ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層から構成される。 （２）前記スラブ導波路がｎ型ＩｎＰ基板、ｎ型ＩｎＰ
クラッド層、アンドープのＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ
あるいはＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰの多重量子井戸コア層、
アンドープＩｎＰ層、ｐ型ＩｎＰクラッド層、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層から構成される。 （３）前記スラブ導波路がｎ型ＧａＡｓ基板、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層、アンドープのＧａＡｓ層、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層から構成され
る。 （４）前記スラブ導波路がｎ型ＧａＡｓ基板、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層、アンドープのＡｌＧａＡｓ／Ｇａ
Ａｓ多重量子井戸コア層、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層、ｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層から構成される。
次の通りである。 （１）前記スラブ導波路がｎ型ＩｎＰ基板、ｎ型ＩｎＰ
クラッド層、アンドープのＩｎＧａＡｓＰコア層、アン
ドープＩｎＰ層、ｐ型ＩｎＰクラッド層、ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層から構成される。 （２）前記スラブ導波路がｎ型ＩｎＰ基板、ｎ型ＩｎＰ
クラッド層、アンドープのＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ
あるいはＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰの多重量子井戸コア層、
アンドープＩｎＰ層、ｐ型ＩｎＰクラッド層、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層から構成される。 （３）前記スラブ導波路がｎ型ＧａＡｓ基板、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層、アンドープのＧａＡｓ層、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層から構成され
る。 （４）前記スラブ導波路がｎ型ＧａＡｓ基板、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層、アンドープのＡｌＧａＡｓ／Ｇａ
Ａｓ多重量子井戸コア層、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層、ｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層から構成される。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力ファイバと出力ファイバが対向していて、実装上便
利であるという利点、さらに波長調節ができる小型分光
器であるという利点が得られる。
入力ファイバと出力ファイバが対向していて、実装上便
利であるという利点、さらに波長調節ができる小型分光
器であるという利点が得られる。
【図１】第１の実施例の波長チュウニング型小型分光器
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２】第２の実施例の波長チュウニング型小型分光器
の平面図である。
の平面図である。
【図３】第３は従来の小型分光器を示す平面図である。
１ スラブ導波路部 ２ リッジ導波路部 ３ 垂直回折格子 ４ 入力光（λ1 ，λ2 ，…λn ） １１ ｎ−ＩｎＰ基板 １２ 垂直回折格子 １３ 入力導波路 １４ 全反射鏡 １５ 光路交差部 １６ 出力導波路 １７ ｐ電極 １８ ｎ電極 １９ リード線 ２０ 折り返された導波路 ２１ スラブ導波路部 ２２ 入力端面 ２３ 出力端面 ３１ 入力端面 ３２ 入力導波路 ３３ 全反射鏡 ３４ 折り返された入力導波路 ３５ 垂直回折格子 ３６ スラブ導波路部 ３７ 出力導波路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−171115（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−367819（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−501065（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖ ｏｌ．58 Ｎｏ．18 ｐｐ．1949−1951 （６ Ｍａｙ 1991) Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．27 Ｎｏ．２ ｐｐ. 132−134（17ｔｈ Ｊａｎｕａｒｙ 1991) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/00 - 1/055 505 G02F 1/00 - 1/055 505 G02F 1/29 - 1/313 G02B 6/12 - 6/14
Claims (7)
- 【請求項１】 基板の表面上にスラブ導波路部が形成さ
れるとともに該基板の裏面と前記スラブ導波路部の上面
とに対をなす電極が設けられ、 該スラブ導波路部の一端面には垂直回折格子が円弧状を
なしかつ該垂直回折格子の溝の方向が前記基板の表面に
垂直でありしかも該円弧状の垂直回折効果がローランド
円上にあるように設けられ、 該スラブ導波路部の他端面には一つの入力導波路からの
出射部と複数個の出力導波路への各入射部が１／２ロー
ランド円上にあるように設けられ、 前記基板の表面上には、前記複数個の出力導波路が前記
各入射部と該基板の一方の端面上の出射端面との間に直
線状に形成され、かつ、該基板の該一方の端面と対向す
る他方の端面上の入射端面と前記出射部との間に前記一
つの入力導波路が二個の反射鏡を用いて折返されて形成
され、 前記一つの入力導波路に入力された波長の異なる複数の
入力光が前記対をなす電極間に印加された逆バイアス電
圧の値により前記複数の出力導波路に波長に従って選択
的に分配されるように形成された波長チュウニング型小
型分光器。 - 【請求項２】 前記垂直回折格子の形状が鋸状であり、
入射光と回折光とが該垂直回折格子の溝の面に対して略
正反射の関係になるように形成されていることを特徴と
する請求項１記載の波長チュウニング型小型分光器。 - 【請求項３】 前記垂直回折格子の端面に絶縁膜と金属
膜とからなる高反射膜が形成されていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の波長チュウニング型小型分光
器。 - 【請求項４】 前記スラブ導波路がｎ型ＩｎＰ基板、ｎ
型ＩｎＰクラッド層、アンドープのＩｎＧａＡｓＰコア
層、アンドープＩｎＰ層、ｐ型ＩｎＰクラッド層、ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層から構成されていることを
特徴とする請求項１，２，３のいずれかに記載の波長チ
ュウニング型小型分光器。 - 【請求項５】 前記スラブ導波路がｎ型ＩｎＰ基板、ｎ
型ＩｎＰクラッド層、アンドープのＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＡｌＡｓあるいはＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰの多重量子井戸
コア層、アンドープＩｎＰ層、ｐ型ＩｎＰクラッド層、
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層から構成されているこ
とを特徴とする請求項１，２，３のいずれかに記載の波
長チュウニング型小型分光器。 - 【請求項６】 前記スラブ導波路がｎ型ＧａＡｓ基板、
ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、アンドープのＧａＡｓ
層、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層か
ら構成されていることを特徴とする請求項１，２，３の
いずれかに記載の波長チュウニング型小型分光器。 - 【請求項７】 前記スラブ導波路がｎ型ＧａＡｓ基板、
ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、アンドープのＡｌＧａＡ
ｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸コア層、ｐ型ＡｌＧａＡｓ
層、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層から構成されていること
を特徴とする請求項１，２，３のいずれかに記載の波長
チュウニング型小型分光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35181991A JP2986032B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 波長チュウニング型小型分光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35181991A JP2986032B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 波長チュウニング型小型分光器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05165070A JPH05165070A (ja) | 1993-06-29 |
| JP2986032B2 true JP2986032B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=18419825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35181991A Expired - Fee Related JP2986032B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 波長チュウニング型小型分光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2986032B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100679241B1 (ko) * | 2004-12-14 | 2007-02-05 | 한국전자통신연구원 | 광 편향기를 구비한 파장가변 다중화기, 역다중화기 및 파장가변 레이저 |
| KR100899808B1 (ko) * | 2007-11-01 | 2009-05-28 | 한국전자통신연구원 | 파장 선택 스위치 |
| KR20090065160A (ko) * | 2007-12-17 | 2009-06-22 | 한국전자통신연구원 | 파장 선택 스위치 |
| WO2017026005A1 (ja) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 三菱電機株式会社 | 平面導波路型レーザ装置 |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP35181991A patent/JP2986032B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．５８ Ｎｏ．１８ ｐｐ．１９４９−１９５１（６ Ｍａｙ １９９１） |
| Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．２ ｐｐ．１３２−１３４（１７ｔｈ Ｊａｎｕａｒｙ １９９１） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05165070A (ja) | 1993-06-29 |
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