JP3048039B2 - 通過帯域幅可変光フィルタ - Google Patents
通過帯域幅可変光フィルタInfo
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- JP3048039B2 JP3048039B2 JP7014194A JP1419495A JP3048039B2 JP 3048039 B2 JP3048039 B2 JP 3048039B2 JP 7014194 A JP7014194 A JP 7014194A JP 1419495 A JP1419495 A JP 1419495A JP 3048039 B2 JP3048039 B2 JP 3048039B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光波長多重（ＷＤＭ）
通信方式において波長多重された信号光の分離その他に
用いる帯域通過型の光フィルタに関する。特に、通過帯
域幅が可変のフィルタ特性を有する通過帯域幅可変光フ
ィルタに関する。
通信方式において波長多重された信号光の分離その他に
用いる帯域通過型の光フィルタに関する。特に、通過帯
域幅が可変のフィルタ特性を有する通過帯域幅可変光フ
ィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の光フィルタとして用いら
れているファブリペロー共振器（以下「ＦＰ共振器」と
いう）の構成を示す。図において、ＦＰ共振器５１内に
角度θ′で入射した波長λ（光周波数ｆ＝ｃ／λ、ｃは
光速）の光は、共振器内で多重反射を繰り返すので、出
力光強度Ｔは多数の光束の干渉として、 Ｔ＝（１−Ｒ)2／｛(１−Ｒ)2＋４Ｒsin2(δ／２)｝ …(1) と表される。ここで、Ｒは屈折率ｎとｎ′の界面での反
射率であり、δは共振器の厚さをｈとして δ＝（４π／λ)ｎｈcosθ＝（４πｆ／ｃ)ｎｈcosθ …(2) で与えられる。角度θは、ｎsinθ＝ｎ′sinθ′より求
まる。
れているファブリペロー共振器（以下「ＦＰ共振器」と
いう）の構成を示す。図において、ＦＰ共振器５１内に
角度θ′で入射した波長λ（光周波数ｆ＝ｃ／λ、ｃは
光速）の光は、共振器内で多重反射を繰り返すので、出
力光強度Ｔは多数の光束の干渉として、 Ｔ＝（１−Ｒ)2／｛(１−Ｒ)2＋４Ｒsin2(δ／２)｝ …(1) と表される。ここで、Ｒは屈折率ｎとｎ′の界面での反
射率であり、δは共振器の厚さをｈとして δ＝（４π／λ)ｎｈcosθ＝（４πｆ／ｃ)ｎｈcosθ …(2) で与えられる。角度θは、ｎsinθ＝ｎ′sinθ′より求
まる。
【０００３】ＦＰ共振器５１の強度出力特性は、光周波
数ｆに対してプロットすると図７のようになる。共振ピ
ークの間隔はＦＳＲ（Free Spectral Range)と呼ばれ、 ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｈcosθ …(3) で与えられる。また、出力光強度がピーク値の１／２に
なる２つの光周波数の間隔は、通過帯域幅Δｆ1/2 と呼
ばれ、 Δｆ1/2 ＝（ｃ／２πｎｈcosθ)(１−Ｒ)／√Ｒ …(4) で与えられる。
数ｆに対してプロットすると図７のようになる。共振ピ
ークの間隔はＦＳＲ（Free Spectral Range)と呼ばれ、 ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｈcosθ …(3) で与えられる。また、出力光強度がピーク値の１／２に
なる２つの光周波数の間隔は、通過帯域幅Δｆ1/2 と呼
ばれ、 Δｆ1/2 ＝（ｃ／２πｎｈcosθ)(１−Ｒ)／√Ｒ …(4) で与えられる。
【０００４】さらに、出力光強度の最大値と最小値の比
は消光比ＥＲと呼ばれ、 ＥＲ＝（１−Ｒ)2／（１＋Ｒ)2 …(5) で与えられる。一例として、ＦＰ共振器の厚さがｈ＝82
μｍ、屈折率がｎ＝1.45とすると、反射率Ｒと通過帯域
幅Δｆ1/2 および消光比ＥＲとの関係は、
は消光比ＥＲと呼ばれ、 ＥＲ＝（１−Ｒ)2／（１＋Ｒ)2 …(5) で与えられる。一例として、ＦＰ共振器の厚さがｈ＝82
μｍ、屈折率がｎ＝1.45とすると、反射率Ｒと通過帯域
幅Δｆ1/2 および消光比ＥＲとの関係は、
【０００５】
【表１】
【０００６】となる。表１より、ＦＰ共振器の反射率Ｒ
を変えることができれば、通過帯域幅Δｆ1/2 を可変で
きることが分かる。
を変えることができれば、通過帯域幅Δｆ1/2 を可変で
きることが分かる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＦＰ共
振器では、反射率Ｒは界面に誘電体多層膜をコーティン
グして制御しているので、１つのＦＰ共振器で反射率Ｒ
を変えることは困難であった。また、表１から分かるよ
うに反射率Ｒを変えると、消光比ＥＲが低下するという
欠点があった。
振器では、反射率Ｒは界面に誘電体多層膜をコーティン
グして制御しているので、１つのＦＰ共振器で反射率Ｒ
を変えることは困難であった。また、表１から分かるよ
うに反射率Ｒを変えると、消光比ＥＲが低下するという
欠点があった。
【０００８】また、式(4) から光の入射角θ′を変えて
角度θを変化させれば、通過帯域幅Δｆ1/2 を可変にで
きる。しかし、この場合には出力光の方向も変わって光
軸が変化するので、固定された単一モードファイバ間に
配置して使用することができないという欠点があった。
このように、ＦＰ共振器を用いた従来の光フィルタで
は、単一モードファイバ系において通過帯域幅を可変に
できないので、波長多重された信号光の中から所定の個
数の信号光を任意に取り出すことができなかった。
角度θを変化させれば、通過帯域幅Δｆ1/2 を可変にで
きる。しかし、この場合には出力光の方向も変わって光
軸が変化するので、固定された単一モードファイバ間に
配置して使用することができないという欠点があった。
このように、ＦＰ共振器を用いた従来の光フィルタで
は、単一モードファイバ系において通過帯域幅を可変に
できないので、波長多重された信号光の中から所定の個
数の信号光を任意に取り出すことができなかった。
【０００９】本発明は、機械的可動機構を用いずに通過
帯域幅を可変にでき、必要に応じて波長多重された信号
光から１または複数のチャネルを分離できる通過帯域幅
可変光フィルタを提供することを目的とする。
帯域幅を可変にでき、必要に応じて波長多重された信号
光から１または複数のチャネルを分離できる通過帯域幅
可変光フィルタを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の通過帯域幅可変
光フィルタは、アレイ導波路型光フィルタにおいて、入
力用チャネル導波路と第１の扇形スラブ導波路との境界
における入力用チャネル導波路の各導波路のコア開口幅
が互いに異なり、さらに第２の扇形スラブ導波路と出力
用チャネル導波路との境界における出力用チャネル導波
路の各導波路のコア開口幅が互いに異なり、入力用チャ
ネル導波路および出力用チャネル導波路にそれぞれ縦続
に導波路型光スイッチが接続されたことを特徴とする。
光フィルタは、アレイ導波路型光フィルタにおいて、入
力用チャネル導波路と第１の扇形スラブ導波路との境界
における入力用チャネル導波路の各導波路のコア開口幅
が互いに異なり、さらに第２の扇形スラブ導波路と出力
用チャネル導波路との境界における出力用チャネル導波
路の各導波路のコア開口幅が互いに異なり、入力用チャ
ネル導波路および出力用チャネル導波路にそれぞれ縦続
に導波路型光スイッチが接続されたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の通過帯域幅可変光フィルタは、入力用
チャネル導波路に接続される導波路型光スイッチ、およ
び出力用チャネル導波路に接続される導波路型光スイッ
チをオン・オフし、信号光を入出力する入力用チャネル
導波路および出力用チャネル導波路を選択することによ
り、通過帯域幅をそのコア開口幅に応じて可変させるこ
とができる。
チャネル導波路に接続される導波路型光スイッチ、およ
び出力用チャネル導波路に接続される導波路型光スイッ
チをオン・オフし、信号光を入出力する入力用チャネル
導波路および出力用チャネル導波路を選択することによ
り、通過帯域幅をそのコア開口幅に応じて可変させるこ
とができる。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の通過帯域幅可変光フィルタ
の実施例構成を示す。図において、基板１０上に形成し
たＮ（＝４）本の入力用チャネル導波路１１（１１ａ，
１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）、第１の扇形スラブ導波路１
２、所定の導波路長差ΔＬで順次長くなるＭ本の導波路
からなるチャネル導波路アレイ１３、第２の扇形スラブ
導波路１４、Ｎ（＝４）本の出力用チャネル導波路１５
（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）を順次接続した構
成である。さらに、入力用チャネル導波路１１の前段に
１×４スイッチとなる導波路型光スイッチ２１，２２，
２３が接続され、出力用チャネル導波路１５の後段に４
×１スイッチとなる導波路型光スイッチ２４，２５，２
６が接続される。
の実施例構成を示す。図において、基板１０上に形成し
たＮ（＝４）本の入力用チャネル導波路１１（１１ａ，
１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）、第１の扇形スラブ導波路１
２、所定の導波路長差ΔＬで順次長くなるＭ本の導波路
からなるチャネル導波路アレイ１３、第２の扇形スラブ
導波路１４、Ｎ（＝４）本の出力用チャネル導波路１５
（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）を順次接続した構
成である。さらに、入力用チャネル導波路１１の前段に
１×４スイッチとなる導波路型光スイッチ２１，２２，
２３が接続され、出力用チャネル導波路１５の後段に４
×１スイッチとなる導波路型光スイッチ２４，２５，２
６が接続される。
【００１３】チャネル導波路アレイ１３における導波路
長差ΔＬは、 ΔＬ＝ｍλ／ｎC …(6) で与えられる値に設定される。ここで、ｍは回折次数
（整数値）であり、ｎC＝βC ／ｋ（βC はチャネル導
波路の伝搬定数、ｋ＝２π／λ）である。導波路型光ス
イッチ２１の一方の入力導波路２１ａは信号入力用導波
路として用いられ、その２つの出力導波路に導波路型光
スイッチ２２，２３の各一方の入力導波路２２ａ，２３
ａが接続され、導波路型光スイッチ２２，２３の出力導
波路にそれぞれ入力用チャネル導波路１１ａ〜１１ｄが
接続される。また、出力用チャネル導波路１５ａ〜１５
ｄに導波路型光スイッチ２４，２５の各入力導波路が接
続され、その各一方の出力導波路２４ａ，２５ａに導波
路型光スイッチ２６の２つの入力導波路が接続され、そ
の一方の出力導波路２６ａが信号出力用導波路として用
いられる。各導波路型光スイッチ２１〜２６はマッハツ
ェンダ干渉計を構成しており、スイッチング動作に用い
る薄膜ヒータＴ１〜Ｔ６を有する。
長差ΔＬは、 ΔＬ＝ｍλ／ｎC …(6) で与えられる値に設定される。ここで、ｍは回折次数
（整数値）であり、ｎC＝βC ／ｋ（βC はチャネル導
波路の伝搬定数、ｋ＝２π／λ）である。導波路型光ス
イッチ２１の一方の入力導波路２１ａは信号入力用導波
路として用いられ、その２つの出力導波路に導波路型光
スイッチ２２，２３の各一方の入力導波路２２ａ，２３
ａが接続され、導波路型光スイッチ２２，２３の出力導
波路にそれぞれ入力用チャネル導波路１１ａ〜１１ｄが
接続される。また、出力用チャネル導波路１５ａ〜１５
ｄに導波路型光スイッチ２４，２５の各入力導波路が接
続され、その各一方の出力導波路２４ａ，２５ａに導波
路型光スイッチ２６の２つの入力導波路が接続され、そ
の一方の出力導波路２６ａが信号出力用導波路として用
いられる。各導波路型光スイッチ２１〜２６はマッハツ
ェンダ干渉計を構成しており、スイッチング動作に用い
る薄膜ヒータＴ１〜Ｔ６を有する。
【００１４】図２は、第１の扇形スラブ導波路１２の近
傍の構造を示す拡大図である。図３は、第２の扇形スラ
ブ導波路１４の近傍の構造を示す拡大図である。図にお
いて、ｒは扇形スラブ導波路１２，１４の曲率半径、ｓ
はチャネル導波路アレイ１３の導波路間隔、Ｄ1a〜
Ｄ1d，Ｌ1a〜Ｌ1dは入力用チャネル導波路１１ａ〜１１
ｄのコア開口幅およびテーパ長、Ｄ2,Ｌ2 はチャネル導
波路アレイ１３のコア開口幅およびテーパ長、Ｄ3a〜Ｄ
3d，Ｌ3a〜Ｌ3dは出力用チャネル導波路１５ａ〜１５ｄ
のコア開口幅およびテーパ長である。入力用チャネル導
波路１１，チャネル導波路アレイ１３，出力用チャネル
導波路１５の各コア幅は２ａ＝７μｍ、コア厚は２ｔ＝
７μｍ、比屈折率差はΔ＝0.75％である。
傍の構造を示す拡大図である。図３は、第２の扇形スラ
ブ導波路１４の近傍の構造を示す拡大図である。図にお
いて、ｒは扇形スラブ導波路１２，１４の曲率半径、ｓ
はチャネル導波路アレイ１３の導波路間隔、Ｄ1a〜
Ｄ1d，Ｌ1a〜Ｌ1dは入力用チャネル導波路１１ａ〜１１
ｄのコア開口幅およびテーパ長、Ｄ2,Ｌ2 はチャネル導
波路アレイ１３のコア開口幅およびテーパ長、Ｄ3a〜Ｄ
3d，Ｌ3a〜Ｌ3dは出力用チャネル導波路１５ａ〜１５ｄ
のコア開口幅およびテーパ長である。入力用チャネル導
波路１１，チャネル導波路アレイ１３，出力用チャネル
導波路１５の各コア幅は２ａ＝７μｍ、コア厚は２ｔ＝
７μｍ、比屈折率差はΔ＝0.75％である。
【００１５】いま、図２に示す入力用チャネル導波路１
１ｂから出射され、扇形スラブ導波路１２を通ってチャ
ネル導波路アレイ１３の左からｊ（ｊ＝１〜Ｍ）番目の
導波路に入射し、その導波路および図３に示す扇形スラ
ブ導波路１４を通って出力用チャネル導波路１５ｂに到
る光について考える。図２に示す入力用チャネル導波路
１１ｂの出射端Ａからチャネル導波路アレイ１３のｊ番
目の導波路の入射端Ｂに到る距離ＯＰＬj は、 ＯＰＬj ＝ｒ｛(sinψj−sinξ1b)2＋(1−cosξ1b−cosψj)2｝1/2 ≒ｒ（１−sinξ1b・sinψj） …(7) で与えられる。ここで、ξ1bは入力用チャネル導波路１
１ｂ（出射端Ａ）からみた中心軸に対する見込角であ
り、ψj はチャネル導波路アレイ１３のｊ番目の導波路
（入射端Ｂ）からみた中心軸に対する見込角である。
１ｂから出射され、扇形スラブ導波路１２を通ってチャ
ネル導波路アレイ１３の左からｊ（ｊ＝１〜Ｍ）番目の
導波路に入射し、その導波路および図３に示す扇形スラ
ブ導波路１４を通って出力用チャネル導波路１５ｂに到
る光について考える。図２に示す入力用チャネル導波路
１１ｂの出射端Ａからチャネル導波路アレイ１３のｊ番
目の導波路の入射端Ｂに到る距離ＯＰＬj は、 ＯＰＬj ＝ｒ｛(sinψj−sinξ1b)2＋(1−cosξ1b−cosψj)2｝1/2 ≒ｒ（１−sinξ1b・sinψj） …(7) で与えられる。ここで、ξ1bは入力用チャネル導波路１
１ｂ（出射端Ａ）からみた中心軸に対する見込角であ
り、ψj はチャネル導波路アレイ１３のｊ番目の導波路
（入射端Ｂ）からみた中心軸に対する見込角である。
【００１６】また、チャネル導波路アレイ１３のｊ番目
の導波路を通る光は、図３では右からｊ番目の導波路か
ら出射されるので、その出射端Ｃから出力用チャネル導
波路１５ｂの入射端Ｄに到る距離ＯＰＲj は、 ＯＰＲj ＝ｒ｛(sinψj＋sinθ)2＋(1−cosθ−cosψj)2｝1/2 ≒ｒ（１＋sinθ・sinψj） …(8) で与えられる。ここで、ψj はチャネル導波路アレイ１
３のｊ番目の導波路（出力端Ｃ）からみた中心軸に対す
る見込角、θは出力用チャネル導波路１５ｂ（入力端
Ｄ）からみた中心軸に対する見込角である。なお、式
(7),(8) では、ψj ，ξ1b，θ≪１としている。
の導波路を通る光は、図３では右からｊ番目の導波路か
ら出射されるので、その出射端Ｃから出力用チャネル導
波路１５ｂの入射端Ｄに到る距離ＯＰＲj は、 ＯＰＲj ＝ｒ｛(sinψj＋sinθ)2＋(1−cosθ−cosψj)2｝1/2 ≒ｒ（１＋sinθ・sinψj） …(8) で与えられる。ここで、ψj はチャネル導波路アレイ１
３のｊ番目の導波路（出力端Ｃ）からみた中心軸に対す
る見込角、θは出力用チャネル導波路１５ｂ（入力端
Ｄ）からみた中心軸に対する見込角である。なお、式
(7),(8) では、ψj ，ξ1b，θ≪１としている。
【００１７】チャネル導波路アレイ１３は、所定の導波
路長差ΔＬで順次長くなるように構成されているので、
ｊ番目の導波路の長さは、１番目の導波路長をＬ0 とす
るとＬ0 ＋(ｊ−１)ΔＬで与えられる。以上から、図２
に示す入力用チャネル導波路１１ｂから出射し、チャネ
ル導波路アレイ１３のｊ番目の導波路を通って出力用チ
ャネル導波路１５ｂに到る光の位相Θj は、 Θj ＝βS・ＯＰＬj＋βC｛Ｌ0＋(ｊ−１)ΔＬ｝＋βS・ＯＰＲj …(9) で与えられる。ここで、βS は扇形スラブ導波路１２，
１４の伝搬定数である。
路長差ΔＬで順次長くなるように構成されているので、
ｊ番目の導波路の長さは、１番目の導波路長をＬ0 とす
るとＬ0 ＋(ｊ−１)ΔＬで与えられる。以上から、図２
に示す入力用チャネル導波路１１ｂから出射し、チャネ
ル導波路アレイ１３のｊ番目の導波路を通って出力用チ
ャネル導波路１５ｂに到る光の位相Θj は、 Θj ＝βS・ＯＰＬj＋βC｛Ｌ0＋(ｊ−１)ΔＬ｝＋βS・ＯＰＲj …(9) で与えられる。ここで、βS は扇形スラブ導波路１２，
１４の伝搬定数である。
【００１８】式(9) に式(6),(7),(8) を代入すると Θj ＝βSｒ｛２＋sinψj(sinθ−sinξ1b)｝＋βCＬ0＋(ｊ−１)２ｍπ …(10) となる。したがって、θ＝ξ1bのときには Θj ＝２βSｒ＋βCＬ0＋(ｊ−１)２ｍπ …(11) となる。この光の位相Θj において、２πの整数倍の第
３項は無視できるので、出力用チャネル導波路１５ｂに
到る光の位相Θj は、θ＝ξ1bのときにはチャネル導波
路アレイ１３への入射位置ｊに無関係になることが分か
る。すなわち、θ＝ξ1bのときには、図２に示す入力用
チャネル導波路１１ｂから出射し、チャネル導波路アレ
イ１３を通過した光はすべて図３に示す出力用チャネル
導波路１５ｂに集光することが分かる。
３項は無視できるので、出力用チャネル導波路１５ｂに
到る光の位相Θj は、θ＝ξ1bのときにはチャネル導波
路アレイ１３への入射位置ｊに無関係になることが分か
る。すなわち、θ＝ξ1bのときには、図２に示す入力用
チャネル導波路１１ｂから出射し、チャネル導波路アレ
イ１３を通過した光はすべて図３に示す出力用チャネル
導波路１５ｂに集光することが分かる。
【００１９】他の出力用チャネル導波路１５ａ〜１５ｄ
についても、同様に入力用チャネル導波路１１ａ〜１１
ｄに対応した位置、すなわちθ3p＝ξ1p（ｐ＝ａ〜ｄ）
となるように配置すれば、図２に示す入力用チャネル導
波路１１ｐから出射し、チャネル導波路アレイ１３を通
過した光はすべて図３に示す出力用チャネル導波路１５
ｐに集光することになる。
についても、同様に入力用チャネル導波路１１ａ〜１１
ｄに対応した位置、すなわちθ3p＝ξ1p（ｐ＝ａ〜ｄ）
となるように配置すれば、図２に示す入力用チャネル導
波路１１ｐから出射し、チャネル導波路アレイ１３を通
過した光はすべて図３に示す出力用チャネル導波路１５
ｐに集光することになる。
【００２０】図４は、導波路型光スイッチ２１の構成を
示す。(a) は平面図、(b),(c) は平面図のＡ−Ａ′およ
びＢ−Ｂ′における拡大断面図である。なお、他の導波
路型光スイッチ２２〜２６においても同様である。導波
路型光スイッチ２１は、基板１０上に形成された石英系
ガラスの２本の導波路３１，３２を２箇所で間隔を数μ
ｍにまで近接させた２個の方向性結合器３３，３４を構
成している。方向性結合器３３，３４の結合率は、結合
部の導波路間隔や長さの調節により50％に設定される。
２個の方向性結合器３３，３４の間の２本の導波路３
１，３２の長さは等しく設定されており、一方の導波路
のクラッド層３５の上部に薄膜ヒータＴ１が設置される
（図４(c))。
示す。(a) は平面図、(b),(c) は平面図のＡ−Ａ′およ
びＢ−Ｂ′における拡大断面図である。なお、他の導波
路型光スイッチ２２〜２６においても同様である。導波
路型光スイッチ２１は、基板１０上に形成された石英系
ガラスの２本の導波路３１，３２を２箇所で間隔を数μ
ｍにまで近接させた２個の方向性結合器３３，３４を構
成している。方向性結合器３３，３４の結合率は、結合
部の導波路間隔や長さの調節により50％に設定される。
２個の方向性結合器３３，３４の間の２本の導波路３
１，３２の長さは等しく設定されており、一方の導波路
のクラッド層３５の上部に薄膜ヒータＴ１が設置される
（図４(c))。
【００２１】この光スイッチ要素は全体としてマッハツ
ェンダ干渉計を構成しており、薄膜ヒータＴ１に電流を
流さないオフ状態では、導波路３１の左端（２１ａ）か
ら入力した光は導波路３２の右端（２３ａ）から出力さ
れ、導波路３２の左端から入力した光は導波路３１の右
端（２２ａ）から出力され、いわゆるクロスポート状態
になる。また、薄膜ヒータＴ１に電流を流してその下部
の導波路の温度を上昇させ、熱光学効果により２つの方
向性結合器間にπ（ラジアン）相当の位相差を発生させ
ると、導波路３１の左端（２１ａ）から入力した光は導
波路３１の右端（２２ａ）から出力され、導波路３２の
左端から入力した光は導波路３２の右端（２３ａ）から
出力され、いわゆるスルーポート状態に切り替えられ
る。
ェンダ干渉計を構成しており、薄膜ヒータＴ１に電流を
流さないオフ状態では、導波路３１の左端（２１ａ）か
ら入力した光は導波路３２の右端（２３ａ）から出力さ
れ、導波路３２の左端から入力した光は導波路３１の右
端（２２ａ）から出力され、いわゆるクロスポート状態
になる。また、薄膜ヒータＴ１に電流を流してその下部
の導波路の温度を上昇させ、熱光学効果により２つの方
向性結合器間にπ（ラジアン）相当の位相差を発生させ
ると、導波路３１の左端（２１ａ）から入力した光は導
波路３１の右端（２２ａ）から出力され、導波路３２の
左端から入力した光は導波路３２の右端（２３ａ）から
出力され、いわゆるスルーポート状態に切り替えられ
る。
【００２２】したがって、図１における信号入力用導波
路（２１ａ）に入射した信号光が信号出力用導波路（２
４ａ）に到達する伝搬経路は、６個の導波路型光スイッ
チ２１〜２６の薄膜ヒータＴ１〜Ｔ６の駆動状態に応じ
て変えることができる。表２に薄膜ヒータＴ１〜Ｔ６の
駆動状態と信号光の伝搬経路の関係を示す。
路（２１ａ）に入射した信号光が信号出力用導波路（２
４ａ）に到達する伝搬経路は、６個の導波路型光スイッ
チ２１〜２６の薄膜ヒータＴ１〜Ｔ６の駆動状態に応じ
て変えることができる。表２に薄膜ヒータＴ１〜Ｔ６の
駆動状態と信号光の伝搬経路の関係を示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】図３に示す第２の扇形スラブ導波路１４に
おいて、光の波長λ（あるいは光周波数ｆ）に対する集
光スポット位置ｘの変化は、＋ｘを図３における右方向
にとると、 Δｘ／Δλ＝−ｒΔＬ／λ0ｓ， Δｘ／Δｆ＝−ｒΔＬ／f0ｓ …(12) で与えられる。ここで、λ0 は波長多重信号の中心波長
であり、f0（＝ｃ／λ0)は中心光周波数である。式(12)
のｒ，ΔＬ，ｓ，λ0 ，f0はすべて一定値であるので、
光の波長λ（あるいは光周波数ｆ）に対する集光スポッ
ト位置ｘの変化は一定であることがわかる。したがっ
て、図３に示すように出力用チャネル導波路１５ａ〜１
５ｄのコア開口幅が異なっている場合には、各々の出力
用チャネル導波路に取り込まれる信号光の帯域幅はコア
開口幅に依存して異なることが分かる。
おいて、光の波長λ（あるいは光周波数ｆ）に対する集
光スポット位置ｘの変化は、＋ｘを図３における右方向
にとると、 Δｘ／Δλ＝−ｒΔＬ／λ0ｓ， Δｘ／Δｆ＝−ｒΔＬ／f0ｓ …(12) で与えられる。ここで、λ0 は波長多重信号の中心波長
であり、f0（＝ｃ／λ0)は中心光周波数である。式(12)
のｒ，ΔＬ，ｓ，λ0 ，f0はすべて一定値であるので、
光の波長λ（あるいは光周波数ｆ）に対する集光スポッ
ト位置ｘの変化は一定であることがわかる。したがっ
て、図３に示すように出力用チャネル導波路１５ａ〜１
５ｄのコア開口幅が異なっている場合には、各々の出力
用チャネル導波路に取り込まれる信号光の帯域幅はコア
開口幅に依存して異なることが分かる。
【００２５】図１〜図３に示す実施例では、テーパ部の
コア開口幅Ｄ1a〜Ｄ1d，Ｄ3a〜Ｄ3dおよびテーパ長Ｌ1a
〜Ｌ1d，Ｌ3a〜Ｌ3dは、 Ｄ1a＝Ｄ3a＝10μｍ、Ｌ1a＝Ｌ3a＝ 0.4ｍｍ Ｄ1b＝Ｄ3b＝24μｍ、Ｌ1b＝Ｌ3b＝ 2.5ｍｍ Ｄ1c＝Ｄ3c＝40μｍ、Ｌ1c＝Ｌ3c＝ 5.0ｍｍ Ｄ1d＝Ｄ3d＝54μｍ、Ｌ1d＝Ｌ3d＝ 7.0ｍｍ とした。また、その他のパラメータは、Ｄ2 ＝23μｍ、
Ｌ2 ＝２ｍｍ、ｒ＝ 9.1ｍｍ、ｓ＝25μｍ、ΔＬ＝63μ
ｍ、回折次数ｍ＝59、チャネル導波路アレイ１３の導波
路数Ｍ＝120 とした。
コア開口幅Ｄ1a〜Ｄ1d，Ｄ3a〜Ｄ3dおよびテーパ長Ｌ1a
〜Ｌ1d，Ｌ3a〜Ｌ3dは、 Ｄ1a＝Ｄ3a＝10μｍ、Ｌ1a＝Ｌ3a＝ 0.4ｍｍ Ｄ1b＝Ｄ3b＝24μｍ、Ｌ1b＝Ｌ3b＝ 2.5ｍｍ Ｄ1c＝Ｄ3c＝40μｍ、Ｌ1c＝Ｌ3c＝ 5.0ｍｍ Ｄ1d＝Ｄ3d＝54μｍ、Ｌ1d＝Ｌ3d＝ 7.0ｍｍ とした。また、その他のパラメータは、Ｄ2 ＝23μｍ、
Ｌ2 ＝２ｍｍ、ｒ＝ 9.1ｍｍ、ｓ＝25μｍ、ΔＬ＝63μ
ｍ、回折次数ｍ＝59、チャネル導波路アレイ１３の導波
路数Ｍ＝120 とした。
【００２６】このようなパラメータに基づいてマスクを
作製し、石英系光導波路を用いて本実施例の通過帯域幅
可変光フィルタを作製した。まず、Ｓi 基板上に火炎堆
積法によりＳiＯ2下部クラッド層を堆積し、次にＧeＯ2
をドーパントとして添加したＳiＯ2ガラスのコア層を堆
積した後に、電気炉で透明ガラス化した。次に、前記設
計に基づく図１に示すパターンを用いてコア層をエッチ
ングして光導波路部分を作製した。最後に、再びＳiＯ2
上部クラッド層を堆積し、さらに所定の光導波路上に薄
膜ヒータおよび電気配線を蒸着した。
作製し、石英系光導波路を用いて本実施例の通過帯域幅
可変光フィルタを作製した。まず、Ｓi 基板上に火炎堆
積法によりＳiＯ2下部クラッド層を堆積し、次にＧeＯ2
をドーパントとして添加したＳiＯ2ガラスのコア層を堆
積した後に、電気炉で透明ガラス化した。次に、前記設
計に基づく図１に示すパターンを用いてコア層をエッチ
ングして光導波路部分を作製した。最後に、再びＳiＯ2
上部クラッド層を堆積し、さらに所定の光導波路上に薄
膜ヒータおよび電気配線を蒸着した。
【００２７】このようにして作製された通過帯域幅可変
光フィルタの分波特性について、薄膜ヒータＴ１〜Ｔ６
を表２に示す４通りの駆動状態に設定して測定した結果
を図５に示す。実線は駆動状態、破線は駆動状態、
点線は駆動状態、一点鎖線は駆動状態に対応する。
この図からも分かるように、出力用チャネル導波路１５
のコア開口幅が広くなるにつれて、通過帯域幅（損失が
最小値より３dB増加する周波数全幅）が広くなることが
確認された。
光フィルタの分波特性について、薄膜ヒータＴ１〜Ｔ６
を表２に示す４通りの駆動状態に設定して測定した結果
を図５に示す。実線は駆動状態、破線は駆動状態、
点線は駆動状態、一点鎖線は駆動状態に対応する。
この図からも分かるように、出力用チャネル導波路１５
のコア開口幅が広くなるにつれて、通過帯域幅（損失が
最小値より３dB増加する周波数全幅）が広くなることが
確認された。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の通過帯域
幅可変光フィルタは、コア開口幅が異なる出力用チャネ
ル導波路（それに対応する入力用チャネル導波路）の１
つを選択することにより、そのコア開口幅に応じた通過
帯域幅を設定することができる。すなわち、導波路型光
スイッチをオン・オフして入力用チャネル導波路および
出力用チャネル導波路の１つを選択することにより、機
械的可動機構を用いずに通過帯域幅が可変の光フィルタ
を実現することができる。
幅可変光フィルタは、コア開口幅が異なる出力用チャネ
ル導波路（それに対応する入力用チャネル導波路）の１
つを選択することにより、そのコア開口幅に応じた通過
帯域幅を設定することができる。すなわち、導波路型光
スイッチをオン・オフして入力用チャネル導波路および
出力用チャネル導波路の１つを選択することにより、機
械的可動機構を用いずに通過帯域幅が可変の光フィルタ
を実現することができる。
【００２９】したがって、本発明の通過帯域幅可変光フ
ィルタは、外部制御によって波長多重された信号光から
１または複数のチャネルを分離できるので、光波長多重
を用いた大容量・長距離光通信に極めて有用な素子とし
て利用することができる。
ィルタは、外部制御によって波長多重された信号光から
１または複数のチャネルを分離できるので、光波長多重
を用いた大容量・長距離光通信に極めて有用な素子とし
て利用することができる。
【図１】本発明の通過帯域幅可変光フィルタの実施例構
成を示す図。
成を示す図。
【図２】第１の扇形スラブ導波路１２の近傍の構造を示
す拡大図。
す拡大図。
【図３】第２の扇形スラブ導波路１４の近傍の構造を示
す拡大図。
す拡大図。
【図４】導波路型光スイッチ２１の構成を示す図。
【図５】本発明による通過帯域幅可変光フィルタの分波
特性を測定した結果を示す図。
特性を測定した結果を示す図。
【図６】従来の光フィルタとして用いられているＦＰ共
振器の構成を示す図。
振器の構成を示す図。
【図７】ＦＰ共振器の光周波数ｆに対する強度出力特性
を示す図。
を示す図。
１０ 基板 １１ 入力用チャネル導波路 １２ 第１の扇形スラブ導波路 １３ チャネル導波路アレイ １４ 第２の扇形スラブ導波路 １５ 出力用チャネル導波路 ２１，２２，２３，２４，２５，２６ 導波路型光スイ
ッチ ３１，３２ 導波路 ３３，３４ 方向性結合器 ５１ ファブリペロー共振器（ＦＰ共振器）
ッチ ３１，３２ 導波路 ３３，３４ 方向性結合器 ５１ ファブリペロー共振器（ＦＰ共振器）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−146470（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−333447（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−76154（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/00 - 1/035 G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/28 G02B 6/34 H04J 14/00 - 14/02
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に、入力用チャネル導波路と、出
力用チャネル導波路と、所定の導波路長差で順次長くな
る複数本の導波路からなるチャネル導波路アレイと、前
記入力用チャネル導波路と前記チャネル導波路アレイと
を接続する第１の扇形スラブ導波路と、前記チャネル導
波路アレイと前記出力用チャネル導波路とを接続する第
２の扇形スラブ導波路とを形成したアレイ導波路型光フ
ィルタにおいて、 前記入力用チャネル導波路と前記第１の扇形スラブ導波
路との境界における入力用チャネル導波路の各導波路の
コア開口幅が互いに異なり、 前記第２の扇形スラブ導波路と前記出力用チャネル導波
路との境界における出力用チャネル導波路の各導波路の
コア開口幅が互いに異なり、 前記入力用チャネル導波路に縦続に導波路型光スイッチ
が接続され、 前記出力用チャネル導波路に縦続に導波路型光スイッチ
が接続されたことを特徴とする通過帯域幅可変光フィル
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7014194A JP3048039B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 通過帯域幅可変光フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7014194A JP3048039B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 通過帯域幅可変光フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201737A JPH08201737A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3048039B2 true JP3048039B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=11854321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7014194A Expired - Fee Related JP3048039B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 通過帯域幅可変光フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3048039B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019034738A1 (en) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Rockley Photonics Limited | BROADBAND STAR COUPLER |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0106014D0 (en) * | 2001-03-12 | 2001-05-02 | Kymata Ltd | Arrayed waveguide grating |
| KR100594040B1 (ko) | 2004-01-08 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | 듀얼 밴드 파장분할 다중화기 |
| JP2005321820A (ja) * | 2005-06-16 | 2005-11-17 | Nec Corp | アレイ導波路格子、アレイ導波路格子モジュール、光通信装置および光通信システム |
| CN101952752B (zh) * | 2008-02-22 | 2013-03-27 | Ntt电子股份有限公司 | 波导型光学设备 |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP7014194A patent/JP3048039B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019034738A1 (en) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Rockley Photonics Limited | BROADBAND STAR COUPLER |
| US11079547B2 (en) | 2017-08-17 | 2021-08-03 | Rockley Photonics Limited | Broadband star coupler |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08201737A (ja) | 1996-08-09 |
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