JP3039491B2 - 光波長合分波器 - Google Patents
光波長合分波器Info
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- 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
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- G02B6/12016—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 comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the input or output waveguides, e.g. tapered waveguide ends, coupled together pairs of output waveguides
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野におい
て使用される光波長合分波器に関し、特に、波長分割多
重伝送方式で使用されるアレイ導波路回折格子型の光波
長合分波器に関する。
て使用される光波長合分波器に関し、特に、波長分割多
重伝送方式で使用されるアレイ導波路回折格子型の光波
長合分波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、光通信の分野においては、複
数の信号を異なる波長λ1 〜λn の光で多重化して光信
号とし、この光信号を１本の光ファイバで伝送する波長
分割多重伝送方式が採用されている。この方式において
は、異なる波長λ1 〜λn の光を合波および分波する光
波長合分波器が使用され、特に、アレイ回折格子を用い
た光波長合分波器は、狭い波長間隔で多くの光信号を多
重化することができる。
数の信号を異なる波長λ1 〜λn の光で多重化して光信
号とし、この光信号を１本の光ファイバで伝送する波長
分割多重伝送方式が採用されている。この方式において
は、異なる波長λ1 〜λn の光を合波および分波する光
波長合分波器が使用され、特に、アレイ回折格子を用い
た光波長合分波器は、狭い波長間隔で多くの光信号を多
重化することができる。
【０００３】図５（ａ）は、１９９６年８月２９日発行
の「ELECTRONICS LETTERS, Vol.32No.18 」に記載され
ている従来のアレイ導波路回折格子型の光波長合分波器
を示し、図５（ｂ）は、入力導波路と入力側スラブ導波
路との接続部分を拡大して示し、図５（ｃ）は、入力導
波路の断面（ｂ−ｂ’）を示す。この光波長合分波器
は、半導体材料や石英材などの基板１１と、基板１１上
に設けられたバッファ層１０と、バッファ層１０上に設
けられたクラッド層９と、クラッド層９に形成された複
数の入力導波路（コア）２と、光信号を回折により拡散
する入力側スラブ導波路３と、長さがΔＬずつ異なる複
数のチャネル導波路１３で形成されたアレイ導波路回折
格子６と、波長に応じて異なった位置に集光する出力側
スラブ導波路７と、波長分割多重光信号を分波して出力
する出力導波路８とを備えている。また、入力導波路２
と入力側スラブ導波路３は、入力導波路２の幅を徐々に
増加させてパラボリック形状に形成されたパラボリック
形状導波路５を介して接続されている。
の「ELECTRONICS LETTERS, Vol.32No.18 」に記載され
ている従来のアレイ導波路回折格子型の光波長合分波器
を示し、図５（ｂ）は、入力導波路と入力側スラブ導波
路との接続部分を拡大して示し、図５（ｃ）は、入力導
波路の断面（ｂ−ｂ’）を示す。この光波長合分波器
は、半導体材料や石英材などの基板１１と、基板１１上
に設けられたバッファ層１０と、バッファ層１０上に設
けられたクラッド層９と、クラッド層９に形成された複
数の入力導波路（コア）２と、光信号を回折により拡散
する入力側スラブ導波路３と、長さがΔＬずつ異なる複
数のチャネル導波路１３で形成されたアレイ導波路回折
格子６と、波長に応じて異なった位置に集光する出力側
スラブ導波路７と、波長分割多重光信号を分波して出力
する出力導波路８とを備えている。また、入力導波路２
と入力側スラブ導波路３は、入力導波路２の幅を徐々に
増加させてパラボリック形状に形成されたパラボリック
形状導波路５を介して接続されている。
【０００４】図５（ｄ）は、パラボリック形状導波路５
のコア幅の増加を示す。パラボリック形状導波路５のコ
ア幅の増加は、次の数式で表される。 〔数１〕 Ｗ（ｚ）＝｛（２αλ／Ｎeff ）ｚ＋Ｗ0 2｝1/2 ここで、Ｗ0 は入力導波路２のコア幅、λは光信号の波
長、Ｎeff は等価屈折率、αは０＜αを満たす定数、ｚ
は入力導波路２からの距離、Ｗ（ｚ）は位置ｚでのパラ
ボリック形状導波路５のコア幅である。
のコア幅の増加を示す。パラボリック形状導波路５のコ
ア幅の増加は、次の数式で表される。 〔数１〕 Ｗ（ｚ）＝｛（２αλ／Ｎeff ）ｚ＋Ｗ0 2｝1/2 ここで、Ｗ0 は入力導波路２のコア幅、λは光信号の波
長、Ｎeff は等価屈折率、αは０＜αを満たす定数、ｚ
は入力導波路２からの距離、Ｗ（ｚ）は位置ｚでのパラ
ボリック形状導波路５のコア幅である。
【０００５】以上の構成において、波長λ1 〜λn のｎ
波が多重されている波長分割多重光信号は、入力導波路
２を伝搬し、パラボリック形状導波路５に導入される。
次に、この光信号は、パラボリック形状導波路５から入
力スラブ導波路３に入射し、入力スラブ導波路３内で回
折の効果によって電界分布が広がり、アレイ導波路回折
格子６を構成する各チャネル導波路１３に分岐される。
波が多重されている波長分割多重光信号は、入力導波路
２を伝搬し、パラボリック形状導波路５に導入される。
次に、この光信号は、パラボリック形状導波路５から入
力スラブ導波路３に入射し、入力スラブ導波路３内で回
折の効果によって電界分布が広がり、アレイ導波路回折
格子６を構成する各チャネル導波路１３に分岐される。
【０００６】更に、光信号は、アレイ導波路回折格子６
を伝搬し、出力スラブ導波路７へ到達する。このとき、
アレイ導波路回折格子６を構成する各チャネル導波路１
３の長さがΔＬずつ異なるため、アレイ導波路回折格子
６と出力スラブ導波路７との接続部で、光信号の波長λ
1 〜λn に応じて所定の位相ずれを生じる。この所定の
位相ずれによって、出力スラブ導波路７で集光される光
信号の集光位置がλ1〜λn の波長毎に異なり、各集光
位置に集光された光信号は、λ1 〜λn の波長毎に分波
されて出力導波路８より出力される。
を伝搬し、出力スラブ導波路７へ到達する。このとき、
アレイ導波路回折格子６を構成する各チャネル導波路１
３の長さがΔＬずつ異なるため、アレイ導波路回折格子
６と出力スラブ導波路７との接続部で、光信号の波長λ
1 〜λn に応じて所定の位相ずれを生じる。この所定の
位相ずれによって、出力スラブ導波路７で集光される光
信号の集光位置がλ1〜λn の波長毎に異なり、各集光
位置に集光された光信号は、λ1 〜λn の波長毎に分波
されて出力導波路８より出力される。
【０００７】ここで、波長分割多重方式の伝送システム
に用いる光波長合分波器では、半導体レーザ光源の波長
制御許容範囲、光ファイバアンプの利得特性、および分
散補償ファイバの波長特性等と関係して、波長通過域の
広帯域化、平坦化、および通過域の急峻な立ち上がりや
立ち下がりが重要な課題となっている。
に用いる光波長合分波器では、半導体レーザ光源の波長
制御許容範囲、光ファイバアンプの利得特性、および分
散補償ファイバの波長特性等と関係して、波長通過域の
広帯域化、平坦化、および通過域の急峻な立ち上がりや
立ち下がりが重要な課題となっている。
【０００８】従来の光波長合分波器では、入力導波路２
と入力側スラブ導波路３の接続部分に、入力導波路２の
幅を徐々に増加させて前述の数１で示したパラボリック
形状に形成したパラボリック形状導波路５を設けること
によって、入力導波路２の幅を２次関数的に増加させ、
入力側スラブ導波路３との接続部分での光信号の電界分
布をできるだけ矩形に近い形状にして、波長通過域の広
帯域化、平坦化、および通過域の急峻な立ち上がりや立
ち下がりを実現しようとしている。
と入力側スラブ導波路３の接続部分に、入力導波路２の
幅を徐々に増加させて前述の数１で示したパラボリック
形状に形成したパラボリック形状導波路５を設けること
によって、入力導波路２の幅を２次関数的に増加させ、
入力側スラブ導波路３との接続部分での光信号の電界分
布をできるだけ矩形に近い形状にして、波長通過域の広
帯域化、平坦化、および通過域の急峻な立ち上がりや立
ち下がりを実現しようとしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示したような従来の光波長合分波器によれば、入力導波
路２と入力側スラブ導波路３の接続部分での光信号の電
界分布が完全に矩形となっていないため、波長通過域の
広帯域化、平坦化、および通過域の急峻な立ち上がりや
立ち下がりが不十分なものとなり、これによって光源の
波長変動が生じた場合、損失変動が発生するという問題
があった。
示したような従来の光波長合分波器によれば、入力導波
路２と入力側スラブ導波路３の接続部分での光信号の電
界分布が完全に矩形となっていないため、波長通過域の
広帯域化、平坦化、および通過域の急峻な立ち上がりや
立ち下がりが不十分なものとなり、これによって光源の
波長変動が生じた場合、損失変動が発生するという問題
があった。
【００１０】従って、本発明の目的は、広帯域且つ平坦
で通過域の急峻な立ち上がりや立ち下がりを有する波長
通過域特性を得ることができ、光源の波長変動に対して
も、損失変動の小さな、安定した光信号の合分波が可能
となる光波長合分波器を提供することである。
で通過域の急峻な立ち上がりや立ち下がりを有する波長
通過域特性を得ることができ、光源の波長変動に対して
も、損失変動の小さな、安定した光信号の合分波が可能
となる光波長合分波器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上に述べた
目的を実現するため、半導体材料や石英材などの基板上
に、波長分割多重光信号を入力する入力導波路と、入力
導波路から入力された波長分割多重光信号を分波して出
力する複数本の出力導波路と、所定の導波路長差を有す
る複数本の導波路からなるアレイ導波路と、入力導波路
とアレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、出
力導波路とアレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波
路を備える光波長合分波器において、入力導波路は、入
力導波路側に設けられたテーパ形状導波路と入力側スラ
ブ導波路側に設けられたパラボリック形状導波路とを介
して入力側スラブ導波路と接続されることを特徴とする
光波長合分波器を提供する。
目的を実現するため、半導体材料や石英材などの基板上
に、波長分割多重光信号を入力する入力導波路と、入力
導波路から入力された波長分割多重光信号を分波して出
力する複数本の出力導波路と、所定の導波路長差を有す
る複数本の導波路からなるアレイ導波路と、入力導波路
とアレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、出
力導波路とアレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波
路を備える光波長合分波器において、入力導波路は、入
力導波路側に設けられたテーパ形状導波路と入力側スラ
ブ導波路側に設けられたパラボリック形状導波路とを介
して入力側スラブ導波路と接続されることを特徴とする
光波長合分波器を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明の光波長合分波器を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１３】図１（ａ）は、本発明の実施の形態のアレ
イ導波路回折格子型の光波長合分波器を示し、図１
（ｂ）は、入力導波路と入力側スラブ導波路との接続部
分を拡大して示し、図１（ｃ）は、入力導波路の断面
（ａ−ａ’）を示す。以下、図１（ａ）〜（ｃ）を用い
て本発明の光波長合分波器を説明する。
イ導波路回折格子型の光波長合分波器を示し、図１
（ｂ）は、入力導波路と入力側スラブ導波路との接続部
分を拡大して示し、図１（ｃ）は、入力導波路の断面
（ａ−ａ’）を示す。以下、図１（ａ）〜（ｃ）を用い
て本発明の光波長合分波器を説明する。
【００１４】本発明の光波長合分波器は、半導体材料や
石英材などの基板１１と、基板１１上に設けられたバッ
ファ層１０と、バッファ層１０上に設けられたクラッド
層９と、クラッド層９に形成された複数の入力導波路
（コア）２と、入力側スラブ導波路３と、長さがΔＬず
つ異なる複数のチャネル導波路１３で形成されたアレイ
導波路回折格子６と、出力側スラブ導波路７と、出力導
波路８とを備えている。また、入力導波路２と入力側ス
ラブ導波路３は、入力導波路２の幅を徐々に増加させて
テーパ状に形成されたテーパ形状導波路４およびパラボ
リック形状に形成されたパラボリック形状導波路５を介
して接続されている。ここで、テーパ形状導波路４のテ
ーパ形状は、入力導波路２の幅を徐々に増加させる代り
に徐々に減少させてもよい。
石英材などの基板１１と、基板１１上に設けられたバッ
ファ層１０と、バッファ層１０上に設けられたクラッド
層９と、クラッド層９に形成された複数の入力導波路
（コア）２と、入力側スラブ導波路３と、長さがΔＬず
つ異なる複数のチャネル導波路１３で形成されたアレイ
導波路回折格子６と、出力側スラブ導波路７と、出力導
波路８とを備えている。また、入力導波路２と入力側ス
ラブ導波路３は、入力導波路２の幅を徐々に増加させて
テーパ状に形成されたテーパ形状導波路４およびパラボ
リック形状に形成されたパラボリック形状導波路５を介
して接続されている。ここで、テーパ形状導波路４のテ
ーパ形状は、入力導波路２の幅を徐々に増加させる代り
に徐々に減少させてもよい。
【００１５】図１（ｄ）は、テーパ形状導波路４および
パラボリック形状導波路５のコア幅の増加を示す。テー
パ形状導波路４は、入力導波路２の幅Ｗ0 からパラボリ
ック形状導波路５の入力部の幅Ｗ1 まで所定の傾斜角θ
で直線的に増加（減少）させてテーパ状に形成されてい
る。
パラボリック形状導波路５のコア幅の増加を示す。テー
パ形状導波路４は、入力導波路２の幅Ｗ0 からパラボリ
ック形状導波路５の入力部の幅Ｗ1 まで所定の傾斜角θ
で直線的に増加（減少）させてテーパ状に形成されてい
る。
【００１６】また、パラボリック形状導波路５のコア幅
の増加は、次の数式で表される。 〔数２〕 Ｗ（ｚ）＝｛（２αλ／Ｎeff ）ｚ＋Ｗ1 2｝1/2 ここで、Ｗ1 はテーパ形状導波路４とパラボリック形状
導波路５の接続部のコア幅、λは光信号の波長、Ｎeff
は等価屈折率、αは０＜αを満たす定数、ｚは入力導波
路２からの距離、Ｗ（ｚ）は位置ｚでのパラボリック形
状導波路５のコア幅である。
の増加は、次の数式で表される。 〔数２〕 Ｗ（ｚ）＝｛（２αλ／Ｎeff ）ｚ＋Ｗ1 2｝1/2 ここで、Ｗ1 はテーパ形状導波路４とパラボリック形状
導波路５の接続部のコア幅、λは光信号の波長、Ｎeff
は等価屈折率、αは０＜αを満たす定数、ｚは入力導波
路２からの距離、Ｗ（ｚ）は位置ｚでのパラボリック形
状導波路５のコア幅である。
【００１７】以上の構成において、波長λ1 〜λn のｎ
波が多重されている波長分割多重光信号は、入力導波路
２を伝搬し、テーパ形状導波路４およびパラボリック形
状導波路５を介して、入力スラブ導波路３に入射する。
入射された光信号は、入力スラブ導波路３内で水平方向
の閉じ込めがないため回折の効果によって電界分布が広
がり、アレイ導波路回折格子６を構成する各チャネル導
波路１３に分岐される。
波が多重されている波長分割多重光信号は、入力導波路
２を伝搬し、テーパ形状導波路４およびパラボリック形
状導波路５を介して、入力スラブ導波路３に入射する。
入射された光信号は、入力スラブ導波路３内で水平方向
の閉じ込めがないため回折の効果によって電界分布が広
がり、アレイ導波路回折格子６を構成する各チャネル導
波路１３に分岐される。
【００１８】更に、光信号は、アレイ導波路回折格子６
を伝搬し、出力スラブ導波路７へ到達する。このとき、
アレイ導波路回折格子６を構成する各チャネル導波路１
３の長さがΔＬずつ異なるため、アレイ導波路回折格子
６と出力スラブ導波路７との接続部で、光信号の波長λ
1 〜λn に応じて所定の位相ずれを生じる。この所定の
位相ずれによって、出力スラブ導波路７で集光される光
信号の集光位置がλ1〜λn の波長毎に異なり、各集光
位置に集光された光信号は、λ1 〜λn の波長毎に分波
されて出力導波路８より出力される。
を伝搬し、出力スラブ導波路７へ到達する。このとき、
アレイ導波路回折格子６を構成する各チャネル導波路１
３の長さがΔＬずつ異なるため、アレイ導波路回折格子
６と出力スラブ導波路７との接続部で、光信号の波長λ
1 〜λn に応じて所定の位相ずれを生じる。この所定の
位相ずれによって、出力スラブ導波路７で集光される光
信号の集光位置がλ1〜λn の波長毎に異なり、各集光
位置に集光された光信号は、λ1 〜λn の波長毎に分波
されて出力導波路８より出力される。
【００１９】図２は、入力導波路２からテーパ形状導波
路４およびパラボリック形状導波路５を介して入力側ス
ラブ導波路３に入射したときの光信号の電界分布を示
す。図２において、入力側スラブ導波路３に入射したと
きの光信号の電界分布は、テーパ形状導波路４およびパ
ラボリック形状導波路５の屈折率分布の変化に対応し、
非常に矩形に近い分布となっている。
路４およびパラボリック形状導波路５を介して入力側ス
ラブ導波路３に入射したときの光信号の電界分布を示
す。図２において、入力側スラブ導波路３に入射したと
きの光信号の電界分布は、テーパ形状導波路４およびパ
ラボリック形状導波路５の屈折率分布の変化に対応し、
非常に矩形に近い分布となっている。
【００２０】ここで、入力側スラブ導波路３と出力側ス
ラブ導波路７は、レンズとして機能するため、出力側ス
ラブ導波路７で集光された光信号の出力導波路８直前で
の電界分布は、入力側スラブ導波路３に入射したときの
光信号の電界分布とほぼ等しく、非常に矩形に近い分布
となる。
ラブ導波路７は、レンズとして機能するため、出力側ス
ラブ導波路７で集光された光信号の出力導波路８直前で
の電界分布は、入力側スラブ導波路３に入射したときの
光信号の電界分布とほぼ等しく、非常に矩形に近い分布
となる。
【００２１】出力導波路８に出力される光信号の信号光
強度は、光信号の電界分布と出力導波路８の固有モード
との重畳積分によって決定される。この重畳積分の値
は、アレイ導波路回折格子６による位相ずれに応じた光
信号の集光位置の移動と光信号の波長λ1 〜λn に対応
して変化する。このため、出力導波路８に入射される光
信号強度は、矩形の波長損失特性となり、広帯域化且つ
平坦化された通過域の急峻な立ち上がりや立ち下がりを
有する波長通過域特性を得ることができる。
強度は、光信号の電界分布と出力導波路８の固有モード
との重畳積分によって決定される。この重畳積分の値
は、アレイ導波路回折格子６による位相ずれに応じた光
信号の集光位置の移動と光信号の波長λ1 〜λn に対応
して変化する。このため、出力導波路８に入射される光
信号強度は、矩形の波長損失特性となり、広帯域化且つ
平坦化された通過域の急峻な立ち上がりや立ち下がりを
有する波長通過域特性を得ることができる。
【００２２】図３（ａ）および（ｂ）は、従来の光波長
合分波器と本発明のテーパ形状導波路４が拡がっている
場合の光波長合分波器の損失波長特性を比較して示す。
ここで、クラッド層９の屈折率ｎcl＝１．４５７４、コ
ア２の屈折率ｎco＝１．４６９２、比屈折率差Δ＝０．
８％、チャネル導波路１３の断面寸法６×６μｍ2 、光
信号の分波間隔Δλ＝０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）とし
た。また、テーパ形状導波路４のテーパ拡がり角度θ＝
０．５°、パラボリック形状導波路５の最大コア幅Ｗ
max ＝３０μｍ、定数α＝１．０、入力導波路２のコア
幅Ｗ0 ＝６μｍ、テーパ形状導波路４とパラボリック形
状導波路５の接続部のコア幅Ｗ1 ＝１０μｍとした。更
に、従来の光波長合分波器と本発明の光波長合分波器を
比較するために、最小損失を０として正規化した。
合分波器と本発明のテーパ形状導波路４が拡がっている
場合の光波長合分波器の損失波長特性を比較して示す。
ここで、クラッド層９の屈折率ｎcl＝１．４５７４、コ
ア２の屈折率ｎco＝１．４６９２、比屈折率差Δ＝０．
８％、チャネル導波路１３の断面寸法６×６μｍ2 、光
信号の分波間隔Δλ＝０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）とし
た。また、テーパ形状導波路４のテーパ拡がり角度θ＝
０．５°、パラボリック形状導波路５の最大コア幅Ｗ
max ＝３０μｍ、定数α＝１．０、入力導波路２のコア
幅Ｗ0 ＝６μｍ、テーパ形状導波路４とパラボリック形
状導波路５の接続部のコア幅Ｗ1 ＝１０μｍとした。更
に、従来の光波長合分波器と本発明の光波長合分波器を
比較するために、最小損失を０として正規化した。
【００２３】図３（ａ）および（ｂ）において、従来の
光波長合分波器（テーパ形状導波路４がない：Ｗ0 ＝６
μｍ）の場合、１ｄＢ帯域幅は約０．３２ｎｍ（図３
（ａ））、２５ｄＢ帯域幅は約１．１５ｎｍ（図３
（ｂ））であるが、本発明の光波長合分波器（テーパ形
状導波路４がある：Ｗ1 ＝１０μｍ）の場合、１ｄＢ帯
域幅は約０．５０ｎｍ（図３（ａ））、２５ｄＢ帯域幅
は約１．１６ｎｍ（図３（ｂ））となり、従来の光波長
合分波器に比べて、より矩形で平坦化され、急峻な立ち
上がりと立ち下がりを持つ波長損失特性を得ることがで
きた。
光波長合分波器（テーパ形状導波路４がない：Ｗ0 ＝６
μｍ）の場合、１ｄＢ帯域幅は約０．３２ｎｍ（図３
（ａ））、２５ｄＢ帯域幅は約１．１５ｎｍ（図３
（ｂ））であるが、本発明の光波長合分波器（テーパ形
状導波路４がある：Ｗ1 ＝１０μｍ）の場合、１ｄＢ帯
域幅は約０．５０ｎｍ（図３（ａ））、２５ｄＢ帯域幅
は約１．１６ｎｍ（図３（ｂ））となり、従来の光波長
合分波器に比べて、より矩形で平坦化され、急峻な立ち
上がりと立ち下がりを持つ波長損失特性を得ることがで
きた。
【００２４】図４（ａ）および（ｂ）は、従来の光波長
合分波器と本発明のテーパ形状導波路４が狭まっている
場合の光波長合分波器の損失波長特性を比較して示す。
ここで、クラッド層９の屈折率ｎcl＝１．４５７４、コ
ア２の屈折率ｎco＝１．４６９２、比屈折率差Δ＝０．
８％、チャネル導波路１３の断面寸法６×６μｍ2 、光
信号の分波間隔Δλ＝０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）とし
た。また、テーパ形状導波路４のテーパ狭まり角度θ＝
０．５°、パラボリック形状導波路５の最大コア幅Ｗ
max ＝２５μｍ、定数α＝１．５、入力導波路２のコア
幅Ｗ0 ＝６μｍ、テーパ形状導波路４とパラボリック形
状導波路５の接続部のコア幅Ｗ1 ＝４μｍとした。更
に、従来の光波長合分波器と本発明の光波長合分波器を
比較するために、最小損失を０として正規化した。
合分波器と本発明のテーパ形状導波路４が狭まっている
場合の光波長合分波器の損失波長特性を比較して示す。
ここで、クラッド層９の屈折率ｎcl＝１．４５７４、コ
ア２の屈折率ｎco＝１．４６９２、比屈折率差Δ＝０．
８％、チャネル導波路１３の断面寸法６×６μｍ2 、光
信号の分波間隔Δλ＝０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）とし
た。また、テーパ形状導波路４のテーパ狭まり角度θ＝
０．５°、パラボリック形状導波路５の最大コア幅Ｗ
max ＝２５μｍ、定数α＝１．５、入力導波路２のコア
幅Ｗ0 ＝６μｍ、テーパ形状導波路４とパラボリック形
状導波路５の接続部のコア幅Ｗ1 ＝４μｍとした。更
に、従来の光波長合分波器と本発明の光波長合分波器を
比較するために、最小損失を０として正規化した。
【００２５】図４（ａ）および（ｂ）において、従来の
光波長合分波器（テーパ形状導波路４がない：Ｗ0 ＝６
μｍ）の場合、１ｄＢ帯域幅は約０．３９ｎｍ（図４
（ａ））、２５ｄＢ帯域幅は約１．１２ｎｍ（図４
（ｂ））であるが、本発明の光波長合分波器（テーパ形
状導波路４がある：Ｗ1 ＝４μｍ）の場合、１ｄＢ帯域
幅は約０．５２ｎｍ（図４（ａ））、２５ｄＢ帯域幅は
約１．１８ｎｍ（図４（ｂ））となり、従来の光波長合
分波器に比べて、より矩形で平坦化され、急峻な立ち上
がりと立ち下がりを持つ波長損失特性を得ることができ
た。
光波長合分波器（テーパ形状導波路４がない：Ｗ0 ＝６
μｍ）の場合、１ｄＢ帯域幅は約０．３９ｎｍ（図４
（ａ））、２５ｄＢ帯域幅は約１．１２ｎｍ（図４
（ｂ））であるが、本発明の光波長合分波器（テーパ形
状導波路４がある：Ｗ1 ＝４μｍ）の場合、１ｄＢ帯域
幅は約０．５２ｎｍ（図４（ａ））、２５ｄＢ帯域幅は
約１．１８ｎｍ（図４（ｂ））となり、従来の光波長合
分波器に比べて、より矩形で平坦化され、急峻な立ち上
がりと立ち下がりを持つ波長損失特性を得ることができ
た。
【００２６】上述のように、本発明の光波長合分波器に
おいては、各導波路の設計パラメータによって、テーパ
形状導波路４のテーパ部分を拡げるか狭めるかのどちら
か最適な構造とすればよい。
おいては、各導波路の設計パラメータによって、テーパ
形状導波路４のテーパ部分を拡げるか狭めるかのどちら
か最適な構造とすればよい。
【００２７】以上、本発明の実施の形態を示したが、上
述の光波長合分波器は、石英系ガラス基板や半導体基板
等にも形成することができる。また、コア２、クラッド
層９、バッファ層１０についても、ガラス系の材料や半
導体材料など、光学的に透明な材料を用いて形成するこ
とができる。更に、基板材１１とクラッド層９の間のバ
ッファ層１０はなくともよい。
述の光波長合分波器は、石英系ガラス基板や半導体基板
等にも形成することができる。また、コア２、クラッド
層９、バッファ層１０についても、ガラス系の材料や半
導体材料など、光学的に透明な材料を用いて形成するこ
とができる。更に、基板材１１とクラッド層９の間のバ
ッファ層１０はなくともよい。
【００２８】以上の実施の形態では、光波長合分波器を
分波器として説明したが、出力導波路８から複数の光信
号を入力すると、入力導波路２から波長多重光信号が出
力される合波器として使用することができる。
分波器として説明したが、出力導波路８から複数の光信
号を入力すると、入力導波路２から波長多重光信号が出
力される合波器として使用することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明の光波長合分波
器によれば、入力導波路と入力側スラブ導波路の接続部
にパラボリック形状導波路を設け、更に入力導波路とパ
ラボリック形状導波路との間をテーパ形状を持つテーパ
形状導波路にしたので、矩形で平坦化され、急峻な立ち
上がりと立ち下がりを持つ波長損失特性を得ることがで
き、光源の波長変動に対しても、損失変動の小さな、安
定した光信号の合分波が可能となった。
器によれば、入力導波路と入力側スラブ導波路の接続部
にパラボリック形状導波路を設け、更に入力導波路とパ
ラボリック形状導波路との間をテーパ形状を持つテーパ
形状導波路にしたので、矩形で平坦化され、急峻な立ち
上がりと立ち下がりを持つ波長損失特性を得ることがで
き、光源の波長変動に対しても、損失変動の小さな、安
定した光信号の合分波が可能となった。
【図１】本発明による光波長合分波器を示す図である。
【図２】本発明の光波長合分波器の電界分布を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明の光波長合分波器の波長損失特性を示す
図である。
図である。
【図４】本発明の光波長合分波器の波長損失特性を示す
図である。
図である。
【図５】従来の光波長合分波器を示す図である。
１ 基板 ２ 入力導波路（コア） ３ 入力側スラブ導波路 ４ テーパ形状導波路 ５ パラボリック形状導波路 ６ アレイ導波路回折格子 ７ 出力側スラブ導波路 ８ 出力導波路 ９ クラッド層 １０ バッファ層 １１ 基板材 １３ チャネル導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 英明 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社 オプトロシステム研究 所内 (56)参考文献 特開 平９−297228（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/126
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に、波長分割多重光信号を入力する
入力導波路と、前記入力導波路から入力された前記波長
分割多重光信号を分波して出力する複数本の出力導波路
と、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなる
アレイ導波路と、前記入力導波路と前記アレイ導波路と
を接続する入力側スラブ導波路と、前記出力導波路と前
記アレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波路を備え
る光波長合分波器において、 前記入力導波路は、前記入力導波路側に設けられたテー
パ形状導波路と前記入力側スラブ導波路側に設けられた
パラボリック形状導波路とを介して前記入力側スラブ導
波路と接続されることを特徴とする光波長合分波器。 - 【請求項２】前記テーパ形状導波路は、前記入力導波路
から前記パラボリック形状導波路に向かって、拡げられ
たコア幅を有することを特徴とする請求項１記載の光波
長合分波器。 - 【請求項３】前記テーパ形状導波路は、前記入力導波路
から前記パラボリック形状導波路に向かって、狭められ
たコア幅を有することを特徴とする請求項１記載の光波
長合分波器。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP32562297A JP3039491B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 光波長合分波器 |
| US09/089,418 US6069990A (en) | 1997-11-27 | 1998-06-03 | Optical wavelength multiplexer/demultiplexer |
| CA002240056A CA2240056C (en) | 1997-11-27 | 1998-06-09 | Optical wavelength multiplexer/demultiplexer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32562297A JP3039491B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 光波長合分波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160556A JPH11160556A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3039491B2 true JP3039491B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=18178921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32562297A Expired - Fee Related JP3039491B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 光波長合分波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3039491B2 (ja) |
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| JP2001166162A (ja) * | 1999-12-09 | 2001-06-22 | Hitachi Cable Ltd | アレイ導波路型グレーティング |
| JP3566940B2 (ja) * | 2000-04-18 | 2004-09-15 | 古河電気工業株式会社 | アレイ導波路回折格子型光合分波器 |
| JP3736303B2 (ja) * | 2000-06-29 | 2006-01-18 | 日本電気株式会社 | アレイ導波路格子、マルチプレクサ装置、デマルチプレクサ装置、ノード装置および光通信システム |
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| US6493487B1 (en) | 2000-07-14 | 2002-12-10 | Applied Wdm, Inc. | Optical waveguide transmission devices |
| US6553165B1 (en) | 2000-07-14 | 2003-04-22 | Applied Wdm, Inc. | Optical waveguide gratings |
| US6633703B2 (en) | 2000-09-13 | 2003-10-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical multiplexer/demultiplexer |
| JP3766953B2 (ja) | 2000-09-13 | 2006-04-19 | 日本電信電話株式会社 | 光回路 |
| KR100417001B1 (ko) * | 2001-12-17 | 2004-02-05 | 삼성전자주식회사 | 보조 광도파로를 구비한 광세기 분할기 |
| KR20040049985A (ko) * | 2002-12-06 | 2004-06-14 | 삼성전자주식회사 | 파라볼릭 혼 형태의 도파로를 이용한 파장 분할다중화/역다중화기 |
| US6931180B2 (en) * | 2004-01-13 | 2005-08-16 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for compactly coupling an optical fiber and a planar optical waveguide |
| JP2006267961A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Fujitsu Ltd | 光分波装置および光モニタ装置 |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP32562297A patent/JP3039491B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11160556A (ja) | 1999-06-18 |
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