JP3019272B2 - 光分配器 - Google Patents
光分配器Info
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- JP3019272B2 JP3019272B2 JP10275591A JP10275591A JP3019272B2 JP 3019272 B2 JP3019272 B2 JP 3019272B2 JP 10275591 A JP10275591 A JP 10275591A JP 10275591 A JP10275591 A JP 10275591A JP 3019272 B2 JP3019272 B2 JP 3019272B2
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- light
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入力信号を複数のポー
トに分岐、出力する導波路型の光分配器、さらに詳しく
は、原理的な分岐損失や伝搬損失を補償する無損失型の
光分配器に関し、光通信や光情報処理に利用されるもの
である。
トに分岐、出力する導波路型の光分配器、さらに詳しく
は、原理的な分岐損失や伝搬損失を補償する無損失型の
光分配器に関し、光通信や光情報処理に利用されるもの
である。
【０００２】
【従来の技術】最近、エルビウムなどの希土類イオンを
添加した石英系光導波路を用いることにより無損失型と
した光分配器の開発が進められている。この無損失型の
光分配器は、希土類イオンの光増幅作用により、信号光
を増幅し、光分配による原理的な分岐損失（通常１分岐
当り３ｄＢ）や分岐回路の伝搬損失を補償するものであ
る。希土類イオンとしてエルビウムを添加することによ
り、光通信に重要な１．５μｍ波長帯で無損失動作を実
現することができる。この場合、エルビウムイオンの吸
収帯である波長０．９８μｍや１．４７μｍの光が励起
光として用いられる。
添加した石英系光導波路を用いることにより無損失型と
した光分配器の開発が進められている。この無損失型の
光分配器は、希土類イオンの光増幅作用により、信号光
を増幅し、光分配による原理的な分岐損失（通常１分岐
当り３ｄＢ）や分岐回路の伝搬損失を補償するものであ
る。希土類イオンとしてエルビウムを添加することによ
り、光通信に重要な１．５μｍ波長帯で無損失動作を実
現することができる。この場合、エルビウムイオンの吸
収帯である波長０．９８μｍや１．４７μｍの光が励起
光として用いられる。
【０００３】図３は、従来の１×４無損失型の光分配器
を模式的に示している。この光分配器は、エルビウムイ
オン添加の光導波路で形成した入射光導波部１２，２段
で計３個のＹ字状分岐部１３及び１５、分岐部間を結ぶ
分岐間接続部１４及び４本の分配光導波部１６からなっ
ている。
を模式的に示している。この光分配器は、エルビウムイ
オン添加の光導波路で形成した入射光導波部１２，２段
で計３個のＹ字状分岐部１３及び１５、分岐部間を結ぶ
分岐間接続部１４及び４本の分配光導波部１６からなっ
ている。
【０００４】この光分配器を作製するには、基板上に火
炎堆積法により石英系ガラスよりなる下部クラッド膜を
形成し、この上にエルビウムイオンを添加した石英系ガ
ラスのコア膜を火炎堆積法及び液浸法により形成し、パ
ターン化技術によりコア膜を所定のパターンのコアリッ
ジに加工したあと、再び石英系ガラスからなる上部クラ
ッド層を火炎堆積法で形成して埋込み導波回路を作製す
る。
炎堆積法により石英系ガラスよりなる下部クラッド膜を
形成し、この上にエルビウムイオンを添加した石英系ガ
ラスのコア膜を火炎堆積法及び液浸法により形成し、パ
ターン化技術によりコア膜を所定のパターンのコアリッ
ジに加工したあと、再び石英系ガラスからなる上部クラ
ッド層を火炎堆積法で形成して埋込み導波回路を作製す
る。
【０００５】この光分配器を動作させるには、信号光及
び励起光を入射ポート１１から入射し、励起光の吸収に
より光導波路中のエルビウムイオンに反転分布を生じさ
せ、誘導放出により信号光を増幅しながら、分岐部１
３，１５で信号光及び励起光を分岐後、各出射ポート１
７より増幅された信号光及びエルビウムイオンにより吸
収されて減衰した励起光を出射する。
び励起光を入射ポート１１から入射し、励起光の吸収に
より光導波路中のエルビウムイオンに反転分布を生じさ
せ、誘導放出により信号光を増幅しながら、分岐部１
３，１５で信号光及び励起光を分岐後、各出射ポート１
７より増幅された信号光及びエルビウムイオンにより吸
収されて減衰した励起光を出射する。
【０００６】この光分配器は無損失で信号光を分配でき
るので、例えば光ＣＡＴＶ通信システム等、同一信号を
複数の光線路に分配するシステムの高性能化、経済化に
有効である。
るので、例えば光ＣＡＴＶ通信システム等、同一信号を
複数の光線路に分配するシステムの高性能化、経済化に
有効である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】エルビウムイオンは、
３準位系であり、励起光が弱い場合には反転分布が実現
できず吸収媒体となる。従来の光分配器では、励起光
は、信号光と共にエルビウムイオン添加の光導波路を伝
搬しエルビウムイオンの吸収により減衰すると共に、各
分岐部により信号光と同様に分岐され分岐部の出射側で
は励起光強度が入射側の２分の１に減少する。このた
め、より出射側に近い光導波路ほど励起光強度が小さく
なる。従って、無損失の光分配を行うためには、分岐の
無い直線導波路型光増幅器と比較して、強い励起光を入
射する必要があった。このため、励起光を有効に活用
し、実用的な半導体レーザ励起で無損失動作を達成でき
る光分配器構造の実現が期待される。
３準位系であり、励起光が弱い場合には反転分布が実現
できず吸収媒体となる。従来の光分配器では、励起光
は、信号光と共にエルビウムイオン添加の光導波路を伝
搬しエルビウムイオンの吸収により減衰すると共に、各
分岐部により信号光と同様に分岐され分岐部の出射側で
は励起光強度が入射側の２分の１に減少する。このた
め、より出射側に近い光導波路ほど励起光強度が小さく
なる。従って、無損失の光分配を行うためには、分岐の
無い直線導波路型光増幅器と比較して、強い励起光を入
射する必要があった。このため、励起光を有効に活用
し、実用的な半導体レーザ励起で無損失動作を達成でき
る光分配器構造の実現が期待される。
【０００８】そこで、本発明は、無損失動作に要する励
起光強度を低減することができて、実用的な半導体レー
ザ励起が可能な光分配器を提供することを目的とする。
起光強度を低減することができて、実用的な半導体レー
ザ励起が可能な光分配器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は第１に、希土類イオン添加の光導波路を用
いて該希土類イオン励起用の励起光及び信号光が入射す
る入射光導波部、Ｎ段（Ｎは正の整数）のＹ字状分岐
部、該Ｙ字状分岐部間を結ぶ分岐間接続部及び分配光を
出射する分配光導波部を形成し、前記希土類イオンの誘
導放出により前記信号光を増幅する機能を有する１×２
N の光分配器であって、前記入射光導波部の光路長をＬ
1 、第ｎ（ｎはＮ−１以下の正の整数）段分岐−第ｎ＋
１段分岐間の分岐間接続部の光路長をＬ2 ，n 、前記分
配光導波部の光路長をＬ3 とするとき、Ｌ1 ＞Ｌ2 ，n
及びＬ1 ＞Ｌ3 なる関係を有するように構成してなるこ
とを要旨とする。
に、本発明は第１に、希土類イオン添加の光導波路を用
いて該希土類イオン励起用の励起光及び信号光が入射す
る入射光導波部、Ｎ段（Ｎは正の整数）のＹ字状分岐
部、該Ｙ字状分岐部間を結ぶ分岐間接続部及び分配光を
出射する分配光導波部を形成し、前記希土類イオンの誘
導放出により前記信号光を増幅する機能を有する１×２
N の光分配器であって、前記入射光導波部の光路長をＬ
1 、第ｎ（ｎはＮ−１以下の正の整数）段分岐−第ｎ＋
１段分岐間の分岐間接続部の光路長をＬ2 ，n 、前記分
配光導波部の光路長をＬ3 とするとき、Ｌ1 ＞Ｌ2 ，n
及びＬ1 ＞Ｌ3 なる関係を有するように構成してなるこ
とを要旨とする。
【００１０】第２に、上記第１の構成において、前記分
配光導波部の分配光出射端面に、励起光波長における反
射率が信号光波長における反射率より高い励起光反射・
信号光透過ミラーを配置してなることを要旨とする。
配光導波部の分配光出射端面に、励起光波長における反
射率が信号光波長における反射率より高い励起光反射・
信号光透過ミラーを配置してなることを要旨とする。
【００１１】
【作用】上記構成において、第１に、小さい励起光強度
で反転分布を得られる入射光導波部の光路長を長くし、
分岐のためより大きな励起光強度を要する分岐間接続部
及び分配光導波部の光路長を短くすることにより、従来
の無損失光分配器と比べ小さい励起光強度で損失を補償
することが可能となる。
で反転分布を得られる入射光導波部の光路長を長くし、
分岐のためより大きな励起光強度を要する分岐間接続部
及び分配光導波部の光路長を短くすることにより、従来
の無損失光分配器と比べ小さい励起光強度で損失を補償
することが可能となる。
【００１２】第２に、分配光導波部の分配光出射端面
に、励起光を反射し信号光を透過するミラーを配置する
ことにより、光分配器伝搬によって希土類イオンに吸収
されなかった励起光を再び希土類イオン添加の光導波路
に戻して吸収させることができるので、一層小さい励起
光強度で効率的に希土類イオンを励起することが可能と
なる。
に、励起光を反射し信号光を透過するミラーを配置する
ことにより、光分配器伝搬によって希土類イオンに吸収
されなかった励起光を再び希土類イオン添加の光導波路
に戻して吸収させることができるので、一層小さい励起
光強度で効率的に希土類イオンを励起することが可能と
なる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１４】図１は、本発明の第１実施例を示す図であ
る。
る。
【００１５】火炎堆積法及びパターン化技術を用い、コ
アに希土類イオンとして１重量％のエルビウムイオンを
添加した石英系導波路により、入射光導波部２，２段で
計３個のＹ字状分岐部３，５、この分岐部間を結ぶ分岐
間接続部４及び４本の分配光導波部６からなる１×４の
光分配器を作製した。入射ポート１と各出射ポート７間
の光路長差を小さくするため、出射ポート７相互間の間
隔は２５０μｍとした。入射ポート１と各出射ポート７
間の全光路長は５０ｍｍである。入射光導波部２、分岐
間接続部４、分配光導波部６の各光路長Ｌ1 ，
Ｌ2 ，1 ，Ｌ3 を変えて比較例を含む３種の光分配器の
特性を比較検討した。表１に各光分配器のＬ1 ，Ｌ2 ，
1 ，Ｌ3 を示す。
アに希土類イオンとして１重量％のエルビウムイオンを
添加した石英系導波路により、入射光導波部２，２段で
計３個のＹ字状分岐部３，５、この分岐部間を結ぶ分岐
間接続部４及び４本の分配光導波部６からなる１×４の
光分配器を作製した。入射ポート１と各出射ポート７間
の光路長差を小さくするため、出射ポート７相互間の間
隔は２５０μｍとした。入射ポート１と各出射ポート７
間の全光路長は５０ｍｍである。入射光導波部２、分岐
間接続部４、分配光導波部６の各光路長Ｌ1 ，
Ｌ2 ，1 ，Ｌ3 を変えて比較例を含む３種の光分配器の
特性を比較検討した。表１に各光分配器のＬ1 ，Ｌ2 ，
1 ，Ｌ3 を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】信号光として波長１．５３５μｍの半導体
レーザ光を、励起光として波長０．９８μｍのチタンフ
ァイアレーザ光を入射し、無損失光分配実験を行った。
それぞれの光分配器について、励起光強度を変えて無損
失となる励起光強度を求めたところ、分配器１で２０ｍ
Ｗ、分配器２で３５ｍＷ、比較例である分配器３で６０
ｍＷの励起光強度が必要であることが分った。本実施例
より、入射光導波部２の光路長Ｌ1 を長くすることによ
り、従来より小さい励起光強度で無損失動作を実現でき
ることが明らかである。
レーザ光を、励起光として波長０．９８μｍのチタンフ
ァイアレーザ光を入射し、無損失光分配実験を行った。
それぞれの光分配器について、励起光強度を変えて無損
失となる励起光強度を求めたところ、分配器１で２０ｍ
Ｗ、分配器２で３５ｍＷ、比較例である分配器３で６０
ｍＷの励起光強度が必要であることが分った。本実施例
より、入射光導波部２の光路長Ｌ1 を長くすることによ
り、従来より小さい励起光強度で無損失動作を実現でき
ることが明らかである。
【００１８】図２には、本発明の第２実施例を示す。
【００１９】第１実施例で作製した前記表１中光分配器
１の出射端面に励起光反射・信号光透過ミラーとして誘
電体多層膜ミラー８を蒸着して、第１実施例と同様の実
験を行った。多層膜ミラー８の光学特性は、励起光波長
０．９８μｍにおいて反射率９９．９９％、信号光波長
１．５３５μｍにおいて透過率９９％である。信号光と
して波長１．５３５μｍの半導体レーザ光を、励起光と
して波長０．９８μｍの半導体レーザ光を入射し、無損
失光分配実験を行った。この結果、無損失動作に必要な
励起光強度を、多層膜ミラー８を設ける前の２０ｍＷか
ら１２ｍＷに低減することができた。本実施例により、
光分配器の分配光出射端面に励起光を反射し信号光を透
過するミラーを配置することにより、無損失動作に要す
る励起光強度を一層低減でき、かつ、不用な励起光成分
を除去した出射光を得ることができる。
１の出射端面に励起光反射・信号光透過ミラーとして誘
電体多層膜ミラー８を蒸着して、第１実施例と同様の実
験を行った。多層膜ミラー８の光学特性は、励起光波長
０．９８μｍにおいて反射率９９．９９％、信号光波長
１．５３５μｍにおいて透過率９９％である。信号光と
して波長１．５３５μｍの半導体レーザ光を、励起光と
して波長０．９８μｍの半導体レーザ光を入射し、無損
失光分配実験を行った。この結果、無損失動作に必要な
励起光強度を、多層膜ミラー８を設ける前の２０ｍＷか
ら１２ｍＷに低減することができた。本実施例により、
光分配器の分配光出射端面に励起光を反射し信号光を透
過するミラーを配置することにより、無損失動作に要す
る励起光強度を一層低減でき、かつ、不用な励起光成分
を除去した出射光を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１に、入射光導波部の光路長を分岐間接続部の光路長
及び分配光導波部の光路長より長くしたため、無損失動
作に要する励起光強度を低減することができて実用的な
半導体レーザ励起が可能になる。
第１に、入射光導波部の光路長を分岐間接続部の光路長
及び分配光導波部の光路長より長くしたため、無損失動
作に要する励起光強度を低減することができて実用的な
半導体レーザ励起が可能になる。
【００２１】第２に、分配光導波部の分配光出射端面に
励起光反射・信号光透過ミラーを配置したため、一層小
さい励起光強度で効率的に希土類イオンを励起すること
が可能となる。
励起光反射・信号光透過ミラーを配置したため、一層小
さい励起光強度で効率的に希土類イオンを励起すること
が可能となる。
【図１】本発明に係る光分配器の第１実施例を示す構成
図である。
図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【図３】従来の光分配器の構成図である。
２ 入射光導波部 ３，５ Ｙ字状分岐部 ４ 分岐間接続部 ６ 分配光導波部 ８ 多層膜ミラー（励起光反射・信号光透過ミラー）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−277030（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−223447（ＪＰ，Ａ) 特許2675133（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 G02F 1/35 501
Claims (2)
- 【請求項１】 希土類イオン添加の光導波路を用いて該
希土類イオン励起用の励起光及び信号光が入射する入射
光導波部、Ｎ段（Ｎは正の整数）のＹ字状分岐部、該Ｙ
字状分岐部間を結ぶ分岐間接続部及び分配光を出射する
分配光導波部を形成し、前記希土類イオンの誘導放出に
より前記信号光を増幅する機能を有する１×２N の光分
配器であって、前記入射光導波部の光路長をＬ1、第ｎ
（ｎはＮ−１以下の正の整数）段分岐−第ｎ＋１段分岐
間の分岐間接続部の光路長をＬ2 ，n 、前記分配光導波
部の光路長をＬ3 とするとき、Ｌ1 ＞Ｌ2 ，n 及びＬ1
＞Ｌ3 なる関係を有するように構成してなることを特徴
とする光分配器。 - 【請求項２】 前記分配光導波部の分配光出射端面に、
励起光波長における反射率が信号光波長における反射率
より高い励起光反射・信号光透過ミラーを配置してなる
ことを特徴とする請求項１記載の光分配器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10275591A JP3019272B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 光分配器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10275591A JP3019272B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 光分配器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04333005A JPH04333005A (ja) | 1992-11-20 |
| JP3019272B2 true JP3019272B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=14336024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10275591A Expired - Fee Related JP3019272B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | 光分配器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3019272B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-08 JP JP10275591A patent/JP3019272B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04333005A (ja) | 1992-11-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090107 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |