JP2993433B2 - 光結合器 - Google Patents
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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- G02B6/4215—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical elements being wavelength selective optical elements, e.g. variable wavelength optical modules or wavelength lockers
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光インタコネクショ
ン等に用いられる光結合器に関し、特に半導体光アンプ
とスプリッタ、コンバイナ等を組み合わせた光スイッチ
に用いる光結合器に関する。
ン等に用いられる光結合器に関し、特に半導体光アンプ
とスプリッタ、コンバイナ等を組み合わせた光スイッチ
に用いる光結合器に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、コンピュータ内のＣＰＵ、メモリ
ー、入出力装置等を結合するデータ転送経路としては電
気配線が一般的に用いられている。しかしながら近年の
コンピュータの動作速度の高速化に伴い、これらのデー
タ転送容量の増大が必要不可欠となっている。さらに最
近のコンピュータでは複数のプロセッサをコンピュータ
内に実装し、これらをネットワークで結合して並列化を
図る検討が盛んに行われているが転送経路の容量の拡大
が大きな課題となっている。また通信用装置においても
交換機の要求スループットの増大に伴い、通信装置内ボ
ード間、あるいは通信装置架間で転送する容量の拡大へ
の要求が高まっている。結合装置数の増大、容量の拡大
に伴い電気配線を増やすことで対応してきたが配線数は
限界にきている。
ー、入出力装置等を結合するデータ転送経路としては電
気配線が一般的に用いられている。しかしながら近年の
コンピュータの動作速度の高速化に伴い、これらのデー
タ転送容量の増大が必要不可欠となっている。さらに最
近のコンピュータでは複数のプロセッサをコンピュータ
内に実装し、これらをネットワークで結合して並列化を
図る検討が盛んに行われているが転送経路の容量の拡大
が大きな課題となっている。また通信用装置においても
交換機の要求スループットの増大に伴い、通信装置内ボ
ード間、あるいは通信装置架間で転送する容量の拡大へ
の要求が高まっている。結合装置数の増大、容量の拡大
に伴い電気配線を増やすことで対応してきたが配線数は
限界にきている。
【０００３】このようなデータ容量の増大に応え電気に
代わり光を用いる光ネットワーク技術が盛んに研究され
ている。中でも光でデータ転送経路を実現するため構成
の一つである光スイッチは特に重要である。
代わり光を用いる光ネットワーク技術が盛んに研究され
ている。中でも光でデータ転送経路を実現するため構成
の一つである光スイッチは特に重要である。
【０００４】光スイッチとしては、ＬｉＮｂＯ3 基板に
導波路を形成しＬｉＮｂＯ3 の電気光学効果を利用した
光スイッチ、石英導波路の熱光学効果を利用した光スイ
ッチが規模の拡張性等の優位点から一般に開発が行われ
ている。
導波路を形成しＬｉＮｂＯ3 の電気光学効果を利用した
光スイッチ、石英導波路の熱光学効果を利用した光スイ
ッチが規模の拡張性等の優位点から一般に開発が行われ
ている。
【０００５】しかしながらＬｉＮｂＯ3 光スイッチでは
スイッチング電圧が数十ボルト必要であるため、この光
スイッチを駆動させるためのドライバに負担がかかる。
またR. Nagase 等のJournal of Lightwave Technology,
Vol. 12 No. 9 1994 pp. 1631-1639 に記されているよ
うに石英導波路型光スイッチでは１素子あたり１ワット
近い電力が必要であり、電力消費が大きいという問題が
ある。
スイッチング電圧が数十ボルト必要であるため、この光
スイッチを駆動させるためのドライバに負担がかかる。
またR. Nagase 等のJournal of Lightwave Technology,
Vol. 12 No. 9 1994 pp. 1631-1639 に記されているよ
うに石英導波路型光スイッチでは１素子あたり１ワット
近い電力が必要であり、電力消費が大きいという問題が
ある。
【０００６】これらに代わる光スイッチとして、半導体
光アンプのゲート機能を用いた光スイッチが提案されて
いる。この光スイッチの基本構成を図７に示す。各光送
信器１１から光ファイバ５に出力された信号はスプリッ
タ１３において分岐され半導体光アンプ１０に入射す
る。
光アンプのゲート機能を用いた光スイッチが提案されて
いる。この光スイッチの基本構成を図７に示す。各光送
信器１１から光ファイバ５に出力された信号はスプリッ
タ１３において分岐され半導体光アンプ１０に入射す
る。
【０００７】ここで、半導体光アンプ１０は光のＯＮ／
ＯＦＦを行なうゲートとして機能するため、任意の出力
させたいパスを選択し、このパスの半導体光アンプのみ
を駆動させることにより所望のパスの光受信器１２にコ
ンバイナ１４を通して増幅された信号を伝送することが
できる。
ＯＦＦを行なうゲートとして機能するため、任意の出力
させたいパスを選択し、このパスの半導体光アンプのみ
を駆動させることにより所望のパスの光受信器１２にコ
ンバイナ１４を通して増幅された信号を伝送することが
できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図８に示した光スイッ
チは非常に単純な構成であるが、次のような欠点を有し
ている。すなわち、このタイプの光スイッチを構成する
ためにはスプリッタ１３及びコンバイナ１４が必要不可
欠である。スプリッタ及びコンバイナは一般にはファイ
バ融着型カプラが用いられているが、これらの損失は分
岐数が増えるに従って増大してしまうことが知られてい
る。これはカプラの分岐部分において分岐損失が本質的
に存在するためである。
チは非常に単純な構成であるが、次のような欠点を有し
ている。すなわち、このタイプの光スイッチを構成する
ためにはスプリッタ１３及びコンバイナ１４が必要不可
欠である。スプリッタ及びコンバイナは一般にはファイ
バ融着型カプラが用いられているが、これらの損失は分
岐数が増えるに従って増大してしまうことが知られてい
る。これはカプラの分岐部分において分岐損失が本質的
に存在するためである。
【０００９】例えば、８入力８出力の光スイッチを構成
する場合は、スプリッタ、コンバイナ部においてそれぞ
れ１／８（＝９ｄＢ）の信号パワーの劣化が生じる。即
ち、入力、出力の両方で１８ｄＢも劣化するため、半導
体光アンプで増幅しても受信器に入射される信号は非常
に弱いものとなる。
する場合は、スプリッタ、コンバイナ部においてそれぞ
れ１／８（＝９ｄＢ）の信号パワーの劣化が生じる。即
ち、入力、出力の両方で１８ｄＢも劣化するため、半導
体光アンプで増幅しても受信器に入射される信号は非常
に弱いものとなる。
【００１０】特に近年のコンピュータや通信網の大容量
化に伴い、光スイッチの大規模化、高速化は必要不可欠
であるが、受信器の高速化を図るために要求される光受
信レベルを増加させる必要がある。しかしながらファイ
バ融着型カプラを用いたスプリッタ及びコンバイナを含
む構成では伝送速度及び大規模化を達成することが非常
に困難であり、実際には２×２、４×４レベルで数Ｇｂ
ｉｔ／ｓの信号を扱えるに過ぎない。
化に伴い、光スイッチの大規模化、高速化は必要不可欠
であるが、受信器の高速化を図るために要求される光受
信レベルを増加させる必要がある。しかしながらファイ
バ融着型カプラを用いたスプリッタ及びコンバイナを含
む構成では伝送速度及び大規模化を達成することが非常
に困難であり、実際には２×２、４×４レベルで数Ｇｂ
ｉｔ／ｓの信号を扱えるに過ぎない。
【００１１】このような分岐損失を低減させる方法とし
ては特開昭６２−２９１６０４号公報に１本のマルチモ
ードの側面に１本のシングルモード導波路を斜めから接
続した例が報告されている。この構成では１本のマルチ
モード導波路の側面にテーパー形状の１本のシングルモ
ード導波路を設けることで分岐損失を低減しているが、
多数のシングルモード導波路を結合することは困難であ
る。
ては特開昭６２−２９１６０４号公報に１本のマルチモ
ードの側面に１本のシングルモード導波路を斜めから接
続した例が報告されている。この構成では１本のマルチ
モード導波路の側面にテーパー形状の１本のシングルモ
ード導波路を設けることで分岐損失を低減しているが、
多数のシングルモード導波路を結合することは困難であ
る。
【００１２】本発明の目的は、半導体アンプ及びスプリ
ッタ、コンバイナを用いて構成される光スイッチの受信
感度の向上（すなわち伝送速度の高速化）及び光スイッ
チの大規模化を図ることができる光結合器を提供するこ
とにある。
ッタ、コンバイナを用いて構成される光スイッチの受信
感度の向上（すなわち伝送速度の高速化）及び光スイッ
チの大規模化を図ることができる光結合器を提供するこ
とにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の光結合器は、上
述した課題を解決するために以下のような特徴を有して
いる。
述した課題を解決するために以下のような特徴を有して
いる。
【００１４】本発明の光結合器は、基板上に複数のシン
グルモード光導波路と一本のマルチモード光導波路を有
し、前記複数のシングルモード光導波路からの各々の信
号光のビーム径が前記マルチモード光導波路の出射端で
重なるように前記マルチモード光導波路の形状およびシ
ングルモード光導波路の配置が設定されていることを特
徴とする。
グルモード光導波路と一本のマルチモード光導波路を有
し、前記複数のシングルモード光導波路からの各々の信
号光のビーム径が前記マルチモード光導波路の出射端で
重なるように前記マルチモード光導波路の形状およびシ
ングルモード光導波路の配置が設定されていることを特
徴とする。
【００１５】また本発明の光結合器は、前記シングルモ
ード光導波路から前記マルチモード光導波路に入射する
信号光の前記マルチモード光光導波路の出射端面におけ
る径が、マルチモードファイバのコア範囲内であること
を特徴とする。
ード光導波路から前記マルチモード光導波路に入射する
信号光の前記マルチモード光光導波路の出射端面におけ
る径が、マルチモードファイバのコア範囲内であること
を特徴とする。
【００１６】さらに本発明の光結合器は、前記シングル
モード光導波路の幅が、前記マルチモード光導波路との
結合部近辺でテーパ状に拡大していることを特徴とす
る。
モード光導波路の幅が、前記マルチモード光導波路との
結合部近辺でテーパ状に拡大していることを特徴とす
る。
【００１７】また本発明の光結合器は、前記複数のシン
グルモード光導波路と光学的に結合する複数のシングル
モードファイバと、前記マルチモード光導波路と光学的
に結合するマルチモードファイバを備えていることを特
徴とする。
グルモード光導波路と光学的に結合する複数のシングル
モードファイバと、前記マルチモード光導波路と光学的
に結合するマルチモードファイバを備えていることを特
徴とする。
【００１８】さらに本発明の光結合器は、前記複数のシ
ングルモード光導波路と前記マルチモードファイバとの
なす角が、前記マルチモードファイバの最大受光角より
も小さいことを特徴とする。
ングルモード光導波路と前記マルチモードファイバとの
なす角が、前記マルチモードファイバの最大受光角より
も小さいことを特徴とする。
【００１９】また本発明の光結合器は、前記光導波路が
石英系光導波路または半導体光導波路により構成されて
いることを特徴とする。
石英系光導波路または半導体光導波路により構成されて
いることを特徴とする。
【００２０】
【００２１】（作用）本発明の光結合器は、基板上に複
数のシングルモード導波路とマルチモード導波路が形成
され、複数のシングルモード導波路はマルチモード導波
路に光学的に結合されている。さらに複数のシングルモ
ードファイバと基板上の複数シングルモード導波路が結
合され、基板上のマルチモード導波路がマルチモードフ
ァイバに結合されている。
数のシングルモード導波路とマルチモード導波路が形成
され、複数のシングルモード導波路はマルチモード導波
路に光学的に結合されている。さらに複数のシングルモ
ードファイバと基板上の複数シングルモード導波路が結
合され、基板上のマルチモード導波路がマルチモードフ
ァイバに結合されている。
【００２２】本発明では基板上の複数のシングルモード
導波路とマルチモード導波路が結合されているため、従
来のファイバ融着型カプラ等において必然的に存在して
いた分岐損失が生じなくなる。これにより従来のコンバ
イナ部における損失を除去でき、ついては光スイッチ全
体の損失を低減することができる。すなわち光スイッチ
の受信感度の向上（すなわち伝送速度の高速化）及び光
スイッチの大規模化を図ることが可能となる。
導波路とマルチモード導波路が結合されているため、従
来のファイバ融着型カプラ等において必然的に存在して
いた分岐損失が生じなくなる。これにより従来のコンバ
イナ部における損失を除去でき、ついては光スイッチ全
体の損失を低減することができる。すなわち光スイッチ
の受信感度の向上（すなわち伝送速度の高速化）及び光
スイッチの大規模化を図ることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の光結合器の第１の実施形
態を図１に示す。図中、４はマルチモードファイバ、５
はシングルモードファイバ、１は基板、３、４は基板１
上に形成されたマルチモード導波路とシングルモード導
波路である。シングルモードファイバ５から入射した信
号光はシングルモード導波路２を伝搬しマルチモード導
波路３に結合する。マルチモード導波路３から出射され
た信号光はマルチモードファイバ４を伝搬し受光器にお
いて検出される。
態を図１に示す。図中、４はマルチモードファイバ、５
はシングルモードファイバ、１は基板、３、４は基板１
上に形成されたマルチモード導波路とシングルモード導
波路である。シングルモードファイバ５から入射した信
号光はシングルモード導波路２を伝搬しマルチモード導
波路３に結合する。マルチモード導波路３から出射され
た信号光はマルチモードファイバ４を伝搬し受光器にお
いて検出される。
【００２４】次に第１の実施形態におけるシングルモー
ド導波路２とマルチモード導波路３の結合部分について
説明する。第１の実施形態においてシングルモード導波
路とマルチモード導波路が平行となるように配置され端
面どうしが結合されている。本実施形態ではこれらの端
面同士を光学的に結合することで放射損失を低減させて
いる。
ド導波路２とマルチモード導波路３の結合部分について
説明する。第１の実施形態においてシングルモード導波
路とマルチモード導波路が平行となるように配置され端
面どうしが結合されている。本実施形態ではこれらの端
面同士を光学的に結合することで放射損失を低減させて
いる。
【００２５】一般にマルチモードファイバ４のコア径は
５０μm 〜８０μm であり、第１の実施形態でファイバ
との結合損失を低減するためにはマルチモード導波路幅
はコア径以下にすることが望ましい。この条件から、マ
ルチモード導波路に入力されるシングルモード導波路の
分岐数は制限される。
５０μm 〜８０μm であり、第１の実施形態でファイバ
との結合損失を低減するためにはマルチモード導波路幅
はコア径以下にすることが望ましい。この条件から、マ
ルチモード導波路に入力されるシングルモード導波路の
分岐数は制限される。
【００２６】具体的な数値例として、用いるマルチモー
ドファイバとマルチモード導波路の径をそれぞれ８０μ
m 、６０μm とした場合を考える。半導体光導波路を用
いた場合、一般的に導波路幅としては１〜２μm が適当
である。よって分岐数は３０〜６０程度まで拡張するこ
とができる。しかしながら石英系の導波路を用いる場
合、シングルモードファイバとの結合損失をできるだけ
低減させるため、一般的にコア幅として４〜８μm の値
が用いられる。この場合、分岐数は８〜１５程度となり
半導体光導波路に比べて分岐数が限られる。
ドファイバとマルチモード導波路の径をそれぞれ８０μ
m 、６０μm とした場合を考える。半導体光導波路を用
いた場合、一般的に導波路幅としては１〜２μm が適当
である。よって分岐数は３０〜６０程度まで拡張するこ
とができる。しかしながら石英系の導波路を用いる場
合、シングルモードファイバとの結合損失をできるだけ
低減させるため、一般的にコア幅として４〜８μm の値
が用いられる。この場合、分岐数は８〜１５程度となり
半導体光導波路に比べて分岐数が限られる。
【００２７】次に本発明の第２の実施形態を図２に示
す。図２は第２の実施形態を示す構造図であり、図中、
４はマルチモードファイバ、５はシングルモードファイ
バ、１は基板、３、４は基板１上に形成されたマルチモ
ード導波路とシングルモード導波路を示している。シン
グルモードファイバ５から入射した信号光はシングルモ
ード導波路２を伝搬しマルチモード導波路３に結合す
る。マルチモード導波路３から出射された信号光はマル
チモードファイバ４を伝搬し受光器において検出され
る。
す。図２は第２の実施形態を示す構造図であり、図中、
４はマルチモードファイバ、５はシングルモードファイ
バ、１は基板、３、４は基板１上に形成されたマルチモ
ード導波路とシングルモード導波路を示している。シン
グルモードファイバ５から入射した信号光はシングルモ
ード導波路２を伝搬しマルチモード導波路３に結合す
る。マルチモード導波路３から出射された信号光はマル
チモードファイバ４を伝搬し受光器において検出され
る。
【００２８】次に第２の実施形態におけるマルチモード
導波路３とシングルモード導波路２の接合部分について
説明する。図３は第２の実施形態のマルチモード導波路
３とシングルモード導波路２の接合部分を示す平面図で
ある。
導波路３とシングルモード導波路２の接合部分について
説明する。図３は第２の実施形態のマルチモード導波路
３とシングルモード導波路２の接合部分を示す平面図で
ある。
【００２９】図３（ａ）に示すようにシングルモード導
波路２の端面から横方向における閉じ込めのないマルチ
モード導波路３の端面に入射した信号光は徐々にそのビ
ーム径６を広げながらマルチモード領域を伝搬する。こ
の際、マルチモード導波路３に入射した導波光のビーム
径がマルチモード導波路３に結合するマルチモードファ
イバ４の径におさまるようにマルチモード導波路３のマ
ルチモード伝搬領域の長さを設定し、かつ全てのシング
ルモード導波路２のポートからの入射光がマルチモード
導波路端面の同じ位置でマルチモードファイバ４と結合
するように設計されている。
波路２の端面から横方向における閉じ込めのないマルチ
モード導波路３の端面に入射した信号光は徐々にそのビ
ーム径６を広げながらマルチモード領域を伝搬する。こ
の際、マルチモード導波路３に入射した導波光のビーム
径がマルチモード導波路３に結合するマルチモードファ
イバ４の径におさまるようにマルチモード導波路３のマ
ルチモード伝搬領域の長さを設定し、かつ全てのシング
ルモード導波路２のポートからの入射光がマルチモード
導波路端面の同じ位置でマルチモードファイバ４と結合
するように設計されている。
【００３０】本実施形態ではマルチモード導波路３の形
状及びシングルモード導波路２の配置を適切に設定する
ことで先の第１の実施形態における分岐数よりもさらに
分岐数を拡大することができる。この際、入射した導波
光のビーム径が、結合するマルチモードファイバ４のコ
ア径の範囲内におさまるようにマルチモード伝搬領域の
長さを設定し、かつ全てのポートからの入射光が同じ位
置でマルチモードファイバ４と結合するように設計する
ことにより、第１の実施例における分岐数よりも分岐数
を拡大することができる。この時、全てのシングルモー
ド光導波路とマルチモードファイバとのなす角は用いる
マルチモードファイバの最大受光角よりも小さくなるよ
うに設計することにより、結合効率を高めることができ
る。
状及びシングルモード導波路２の配置を適切に設定する
ことで先の第１の実施形態における分岐数よりもさらに
分岐数を拡大することができる。この際、入射した導波
光のビーム径が、結合するマルチモードファイバ４のコ
ア径の範囲内におさまるようにマルチモード伝搬領域の
長さを設定し、かつ全てのポートからの入射光が同じ位
置でマルチモードファイバ４と結合するように設計する
ことにより、第１の実施例における分岐数よりも分岐数
を拡大することができる。この時、全てのシングルモー
ド光導波路とマルチモードファイバとのなす角は用いる
マルチモードファイバの最大受光角よりも小さくなるよ
うに設計することにより、結合効率を高めることができ
る。
【００３１】さらに図３（ｂ）に示すように、シングル
モード光導波路の幅をマルチモード光導波路との結合部
近辺においてテーパ状に徐々に拡大させることにより、
シングルモード導波路を伝搬する光のスポットサイズが
大きくなり、マルチモード導波路へ入射した際の光の広
がりを小さくすることができる。これにより低結合損失
で入力ポートの数を増やすことが可能となるため、本発
明の光結合器の構成には非常に有効である。
モード光導波路の幅をマルチモード光導波路との結合部
近辺においてテーパ状に徐々に拡大させることにより、
シングルモード導波路を伝搬する光のスポットサイズが
大きくなり、マルチモード導波路へ入射した際の光の広
がりを小さくすることができる。これにより低結合損失
で入力ポートの数を増やすことが可能となるため、本発
明の光結合器の構成には非常に有効である。
【００３２】次に本発明の第３の実施形態を図４を用い
て説明する。上記した実施形態は分岐数を拡大するため
の方策であるが、第３の実施形態は分岐数の少ない場合
に本発明を適用した例である。図中、４はマルチモード
ファイバ、５はシングルモードファイバであり、基板１
上には２本のシングルモード導波路２が形成され、その
一部分が近接して配置して方向性結合器７が設けれられ
ている。方向性結合器も２つのモードが伝搬するマルチ
モード導波路の一種であるため、本発明の第１、第２の
実施形態と基本原理は同じであり出力側すなわち方向性
結合器７とマルチモードファイバ４と結合させることに
より分岐数２の光結合器として作用する。
て説明する。上記した実施形態は分岐数を拡大するため
の方策であるが、第３の実施形態は分岐数の少ない場合
に本発明を適用した例である。図中、４はマルチモード
ファイバ、５はシングルモードファイバであり、基板１
上には２本のシングルモード導波路２が形成され、その
一部分が近接して配置して方向性結合器７が設けれられ
ている。方向性結合器も２つのモードが伝搬するマルチ
モード導波路の一種であるため、本発明の第１、第２の
実施形態と基本原理は同じであり出力側すなわち方向性
結合器７とマルチモードファイバ４と結合させることに
より分岐数２の光結合器として作用する。
【００３３】図５に第４の実施形態として第３の実施形
態に無調整結合技術を適用したときの平面図を示す。図
５（ａ）中１は基板、２はシングルモード導波路、８は
ファイバガイドである。図５（ｂ）はファイバガイド８
にマルチモードファイバ４を実装した時の断面図であ
る。
態に無調整結合技術を適用したときの平面図を示す。図
５（ａ）中１は基板、２はシングルモード導波路、８は
ファイバガイドである。図５（ｂ）はファイバガイド８
にマルチモードファイバ４を実装した時の断面図であ
る。
【００３４】石英導波路を用いた場合、基板としてはＳ
ｉが一般的に用いられる。Ｓｉ結晶は水酸化カリウム等
により異方性エッチングを行なえることで知られてい
る。この異方性エッチングを利用してＶ字状の溝等を形
成しこれをファイバガイドとして用いる。異方性エッチ
ングにより形成された溝は非常に高精度であるため、フ
ァイバと導波路を無調整でかつ高い効率で結合させるこ
とができる。本発明ではマルチモードファイバや多数の
シングルモードファイバを導波路と結合させる必要があ
るためこの無調整結合技術は素子の作製をする上で非常
に有効である。
ｉが一般的に用いられる。Ｓｉ結晶は水酸化カリウム等
により異方性エッチングを行なえることで知られてい
る。この異方性エッチングを利用してＶ字状の溝等を形
成しこれをファイバガイドとして用いる。異方性エッチ
ングにより形成された溝は非常に高精度であるため、フ
ァイバと導波路を無調整でかつ高い効率で結合させるこ
とができる。本発明ではマルチモードファイバや多数の
シングルモードファイバを導波路と結合させる必要があ
るためこの無調整結合技術は素子の作製をする上で非常
に有効である。
【００３５】以上述べてきたように本発明によると半導
体光アンプを用いたスプリッタ−コンバイナ型の光スイ
ッチの受信感度の改善及び大規模化が簡単に可能とな
る。
体光アンプを用いたスプリッタ−コンバイナ型の光スイ
ッチの受信感度の改善及び大規模化が簡単に可能とな
る。
【００３６】本発明の光結合器を形成する手段としては
ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体導波路、石英膜にＰ、Ｂ、Ｇ
ｅ、Ｔｉ等をドーピングした石英導波路の他にＬｉＮｂ
Ｏ3基板にＴｉを熱により拡散させた導波路、ＰＭＭＡ
等の有機化合物を用いた導波路、等様々な方法がある。
ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体導波路、石英膜にＰ、Ｂ、Ｇ
ｅ、Ｔｉ等をドーピングした石英導波路の他にＬｉＮｂ
Ｏ3基板にＴｉを熱により拡散させた導波路、ＰＭＭＡ
等の有機化合物を用いた導波路、等様々な方法がある。
【００３７】第１〜第４の実施形態の中で第２の実施形
態の構造で８分岐の光結合器を石英導波路により実際に
作製し評価した。従来のファイバカプラ等を用いると８
分岐では９ｄＢの分岐損失が発生するが、本発明の構成
では素子全体の挿入損失として１ｄＢ以下の値を得るこ
とができた。この値には導波路自体の伝搬損失やファイ
バとの結合損失も含まれているため、分岐損失はほとん
ど発生していないと考えられる。
態の構造で８分岐の光結合器を石英導波路により実際に
作製し評価した。従来のファイバカプラ等を用いると８
分岐では９ｄＢの分岐損失が発生するが、本発明の構成
では素子全体の挿入損失として１ｄＢ以下の値を得るこ
とができた。この値には導波路自体の伝搬損失やファイ
バとの結合損失も含まれているため、分岐損失はほとん
ど発生していないと考えられる。
【００３８】
【他の発明の実施の形態】さらに本発明は光スイッチへ
の応用だけでなく他のデバイスと集積化することによ
り、さらに応用範囲を広げることができる。
の応用だけでなく他のデバイスと集積化することによ
り、さらに応用範囲を広げることができる。
【００３９】図６は本発明の応用例を示す模式図であ
る。近年、導波路グレーテイングを利用したＡＷＧと呼
ばれる波長フィルタが盛んに研究されている。このＡＷ
Ｇ９と本発明の光結合器１５を組み合わせた構成が図６
であり、両方とも導波路により形成されているため同じ
基板１に集積化することが可能である。ＡＷＧ９に入射
した複数の波長の信号光はＡＷＧの出力側で波長毎に別
の導波路に出力される。この導波路を本発明の光結合器
１５の入力部とし、半導体光アンプ１０をＡＷＧ９と光
結合器１５の間に挿入すると、半導体光アンプのゲート
機能を利用することにより、所望の波長の信号だけを低
損失で出力側のマルチモードファイバ４に結合させ、光
受信器１２により検出することができる。すなわちこの
構成により波長選択機能が行なえる。
る。近年、導波路グレーテイングを利用したＡＷＧと呼
ばれる波長フィルタが盛んに研究されている。このＡＷ
Ｇ９と本発明の光結合器１５を組み合わせた構成が図６
であり、両方とも導波路により形成されているため同じ
基板１に集積化することが可能である。ＡＷＧ９に入射
した複数の波長の信号光はＡＷＧの出力側で波長毎に別
の導波路に出力される。この導波路を本発明の光結合器
１５の入力部とし、半導体光アンプ１０をＡＷＧ９と光
結合器１５の間に挿入すると、半導体光アンプのゲート
機能を利用することにより、所望の波長の信号だけを低
損失で出力側のマルチモードファイバ４に結合させ、光
受信器１２により検出することができる。すなわちこの
構成により波長選択機能が行なえる。
【００４０】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明による
と、複数のシングルモード光導波路がマルチモード導波
路に集光されるため、この部分における原理的な分岐損
失を生じない。よって回路が大規模化しても、分岐損失
が発生しないため、全体の挿入損失は増加せず、受信器
における受信感度の低下が生じない。
と、複数のシングルモード光導波路がマルチモード導波
路に集光されるため、この部分における原理的な分岐損
失を生じない。よって回路が大規模化しても、分岐損失
が発生しないため、全体の挿入損失は増加せず、受信器
における受信感度の低下が生じない。
【００４１】図７は本発明の光結合器を１６分岐の光ス
イッチに適用したときの効果を従来の光スイッチと比較
したものである。上段が従来の１６分岐の光スイッチ、
下段が本発明の光結合器を適用した１６分岐の光スイッ
チであり、それぞれの構成の下に信号の強度レベルを示
している。図中１１は発光素子、５はシングルモードフ
ァイバ、１３はスプリッタ、１０は半導体光アンプ、１
４はコンバイナ、１２は受光素子を示している。
イッチに適用したときの効果を従来の光スイッチと比較
したものである。上段が従来の１６分岐の光スイッチ、
下段が本発明の光結合器を適用した１６分岐の光スイッ
チであり、それぞれの構成の下に信号の強度レベルを示
している。図中１１は発光素子、５はシングルモードフ
ァイバ、１３はスプリッタ、１０は半導体光アンプ、１
４はコンバイナ、１２は受光素子を示している。
【００４２】従来の１６分岐のカプラを用いた場合はス
プリッタ部１３とコンバイナ部１４において１２ｄＢの
損失が発生する。このとき半導体光アンプ１０で信号を
１０ｄＢ増幅しても受信器側では−１４ｄＢｍの受信レ
ベルにとどまる。実際に１０Ｇｂｉｔ／ｓクラスの高速
信号を受信するためには−８ｄＢｍ程度の受信レベルが
必要となるが、従来の構成の場合はこの値に届かない。
プリッタ部１３とコンバイナ部１４において１２ｄＢの
損失が発生する。このとき半導体光アンプ１０で信号を
１０ｄＢ増幅しても受信器側では−１４ｄＢｍの受信レ
ベルにとどまる。実際に１０Ｇｂｉｔ／ｓクラスの高速
信号を受信するためには−８ｄＢｍ程度の受信レベルが
必要となるが、従来の構成の場合はこの値に届かない。
【００４３】しかしながら、本発明の光結合器１５をコ
ンバイナ部に適用すると、この部分での分岐損失が発生
しないため、本発明の光結合器１５の挿入損失を−２ｄ
Ｂと見積もっても受信器側での受信レベルは−４ｄＢｍ
を達成できる。これにより十分な受信感度と、さらなる
規模の拡大が行なえる。
ンバイナ部に適用すると、この部分での分岐損失が発生
しないため、本発明の光結合器１５の挿入損失を−２ｄ
Ｂと見積もっても受信器側での受信レベルは−４ｄＢｍ
を達成できる。これにより十分な受信感度と、さらなる
規模の拡大が行なえる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す構造図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の接合部分を示す平面
図である。
図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す平面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明と従来例を比較するための信号レベルの
比較図である。
比較図である。
【図８】従来の光スイッチの形態を示す平面図である。
１ 光導波路基板 ２ シングルモード導波路 ３ マルチモード導波路 ４ マルチモードファイバ ５ シングルモードファイバ ６ 光のビームプロファイル ７ 方向性結合器 ８ ファイバガイド ９ ＡＷＧ １０ 半導体光アンプ １１ 発光素子 １２ 受光素子 １３ スプリッタ １４ コンバイナ １５ 光結合器
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に複数のシングルモード光導波路と
一本のマルチモード光導波路を有し、前記複数のシング
ルモード光導波路からの各々の信号光のビーム径が前記
マルチモード光導波路の出射端で重なるように前記マル
チモード光導波路の形状およびシングルモード光導波路
の配置が設定されていることを特徴とする光結合器。 - 【請求項２】前記シングルモード光導波路から前記マル
チモード光導波路に入射する信号光の前記マルチモード
光導波路の出射端面における径はマルチモードファイバ
のコア範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の
光結合器。 - 【請求項３】前記シングルモード光導波路の幅は前記マ
ルチモード光導波路との結合部近辺でテーパ状に拡大し
ていることを特徴とする請求項１または２に記載の光結
合器。 - 【請求項４】前記複数のシングルモード光導波路と光学
的に結合する複数のシングルモードファイバと前記マル
チモード光導波路と光学的に結合するマルチモードファ
イバを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載の光結合器。 - 【請求項５】前記複数のシングルモード光導波路と前記
マルチモードファイバとのなす角は前記マルチモードフ
ァイバの最大受光角よりも小さいことを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の光結合器。 - 【請求項６】前記光導波路は石英系光導波路または半導
体光導波路により構成されていることを特徴とする請求
項１〜５のいずれかに記載の光結合器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204667A JP2993433B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 光結合器 |
| US08/905,820 US5949931A (en) | 1996-08-02 | 1997-08-04 | Optical coupler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204667A JP2993433B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 光結合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048458A JPH1048458A (ja) | 1998-02-20 |
| JP2993433B2 true JP2993433B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=16494300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8204667A Expired - Fee Related JP2993433B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 光結合器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5949931A (ja) |
| JP (1) | JP2993433B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006201555A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Hitachi Cable Ltd | マルチモード波長多重光トランシーバ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3244116B2 (ja) * | 1997-08-18 | 2002-01-07 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザー |
| US20020168324A1 (en) * | 1998-01-20 | 2002-11-14 | Frederic Amiche | Silica microbeads with sensory properties in the mouth, process for preparing them and toothpaste compositions containing them |
| JP3257510B2 (ja) * | 1998-05-29 | 2002-02-18 | 日本電気株式会社 | 光デバイス |
| US6167172A (en) * | 1999-03-05 | 2000-12-26 | Trw Inc. | Tapered amplitude optical absorber for waveguide photodetectors and electro-absorption modulators |
| JP2000329956A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-30 | Minolta Co Ltd | 光導波路 |
| US6467969B1 (en) * | 2000-09-15 | 2002-10-22 | Agere Systems Guardian Corp. | Article comprising a multimode optical fiber coupler |
| WO2002057819A2 (en) * | 2000-11-28 | 2002-07-25 | Massachusetts Institute Of Technology | Three dimensional high index optical waveguides bends and splitters |
| US6542675B1 (en) * | 2001-05-02 | 2003-04-01 | Terabeam Corporation | Apparatus and method to use a tapered fiber bundle in a free space optical communication system |
| TW575745B (en) * | 2001-10-24 | 2004-02-11 | Hitachi Ltd | Optical waveguide member and optical module |
| KR100417002B1 (ko) * | 2002-01-14 | 2004-02-05 | 삼성전자주식회사 | 안정화 광도파로를 구비한 광세기 분할기 |
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| US7352937B2 (en) * | 2002-12-17 | 2008-04-01 | Finisar Corporation | Devices, systems and methods for connecting a single mode fiber to a legacy multi-mode fiber |
| JP3912603B2 (ja) * | 2003-09-05 | 2007-05-09 | ソニー株式会社 | 光導波装置 |
| JP2006099009A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 光分岐デバイス及び光カプラモジュール |
| FR2886414B1 (fr) * | 2005-05-25 | 2008-02-08 | Photline Technologies Sa | Circuit optique integre comportant un guide de lumiere formant au moins une separation optique |
| US9544668B2 (en) | 2010-12-13 | 2017-01-10 | Neophotonics Corporation | Optical network communication system with optical line terminal transceiver and method of operation thereof |
| WO2013046696A1 (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-04 | 日本電信電話株式会社 | 光合流分岐器、双方向光伝播器、及び光送受信システム |
| US9411100B2 (en) * | 2013-09-20 | 2016-08-09 | Alcatel Lucent | Photonic lantern spatial multiplexers with mode selectivity |
| JP2015114548A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 日本電信電話株式会社 | 光合分波器および光通信システム |
| US10114172B2 (en) * | 2016-06-20 | 2018-10-30 | Ofs Fitel, Llc | Multimode beam combiner |
| CN107870396A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-04-03 | 广州光束信息技术有限公司 | 一种空间光耦合装置 |
| CN110045561A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-23 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种半导体光放大器 |
| EP4044457A4 (en) * | 2019-11-18 | 2022-11-30 | Mitsubishi Electric Corporation | OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM AND OPTICAL COMMUNICATION METHOD |
| CN115236864B (zh) * | 2022-09-08 | 2022-11-25 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种高光束质量光纤激光合束器 |
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| US4995686A (en) * | 1989-12-22 | 1991-02-26 | At&T Bell Laboratories | Optical splitter/combiner with an adiabatic mixing region |
| JP2925299B2 (ja) * | 1990-11-14 | 1999-07-28 | 日本電信電話株式会社 | 光信号分配用カプラ |
| GB9027657D0 (en) * | 1990-12-20 | 1991-02-13 | Secr Defence | Optical device |
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-
1996
- 1996-08-02 JP JP8204667A patent/JP2993433B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-04 US US08/905,820 patent/US5949931A/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2006201555A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Hitachi Cable Ltd | マルチモード波長多重光トランシーバ |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5949931A (en) | 1999-09-07 |
| JPH1048458A (ja) | 1998-02-20 |
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