JP3083015B2 - Waveguide type optical branching coupling device - Google Patents

Waveguide type optical branching coupling device

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JP3083015B2
JP3083015B2 JP2880593A JP2880593A JP3083015B2 JP 3083015 B2 JP3083015 B2 JP 3083015B2 JP 2880593 A JP2880593 A JP 2880593A JP 2880593 A JP2880593 A JP 2880593A JP 3083015 B2 JP3083015 B2 JP 3083015B2
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coupler
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泉 三川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光分岐器と光結合器と
を一体化した導波路型の光分岐結合素子に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide type optical branching / coupling device in which an optical branching device and an optical coupler are integrated.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ファイバ通信システムにおいて
は、光情報の分配のために多数の光分岐器が用いられ、
また、光ファイバ伝送路のモニタ・試験を行うために多
数の光結合器が用いられている。前記光分岐器及び光結
合器としては、現在、光ファイバ自身を構成材料として
研磨や融着・延伸工程を経て形成される光ファイバカッ
プラにより構成されたファイバカップラ型のものや、平
面基板上にフォトリソグラフィやエッチングによって形
成される光導波路により構成された導波路型のものが開
発されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in an optical fiber communication system, a large number of optical splitters are used for distributing optical information.
Many optical couplers are used for monitoring and testing optical fiber transmission lines. As the optical branching device and the optical coupler, at present, an optical fiber itself is used as a constituent material, and a fiber coupler type configured by an optical fiber coupler formed through polishing, fusion, and stretching processes, or a flat substrate is used. A waveguide type optical waveguide formed by photolithography or etching has been developed.

【0003】光ファイバ通信システムにおいて、光分岐
器によって分岐された後の多数の光ファイバ伝送路のモ
ニタ・試験を行う場合、従来は、図2に示すように、フ
ァイバカップラ型あるいは導波路型の光分岐器1の多数
の出力ファイバ2と、同じくファイバカップラ型あるい
は導波路型の多数の光結合器3の一方の入力ファイバ4
とをそれぞれ接続するとともに、該多数の光結合器3の
一方の出力ファイバ5と多数の光ファイバ伝送路6とを
それぞれ接続しておき、前記多数の光結合器3の他方の
入力ファイバ7に図示しないOTDR(Optical Time D
omain Reflectometer )を接続することにより行うよう
になしていた。
In an optical fiber communication system, when monitoring and testing a large number of optical fiber transmission lines after being split by an optical splitter, conventionally, as shown in FIG. 2, a fiber coupler type or waveguide type is used. Many output fibers 2 of the optical splitter 1 and one input fiber 4 of many optical couplers 3 of the fiber coupler type or the waveguide type.
And the output fiber 5 of one of the optical couplers 3 and the optical fiber transmission lines 6 are connected to each other, and the other input fiber 7 of the optical coupler 3 is connected to the other input fiber 7 of the optical coupler 3. OTDR (Optical Time D not shown)
Omain Reflectometer) was to be connected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成では多くの部品が必要となり、その分、高価になると
ともに、光分岐器と光結合器とを接続する光ファイバの
余長処理のため、回路全体が非常に大きくなるという問
題があった。
However, the above-described configuration requires a large number of components, which is expensive, and requires a circuit for processing the extra length of the optical fiber connecting the optical splitter and the optical coupler. There was a problem that the whole became very large.

【0005】本発明は前記従来の問題点に鑑み、光情報
を多数の光ファイバ伝送路へ分配するための光分岐器
と、光ファイバ伝送路のモニタ・試験に必要な装置を前
記多数の光ファイバ伝送路に結合するための光結合器と
を一体化した、小型で低損失な導波路型光分岐結合素子
を提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention provides an optical branching device for distributing optical information to a large number of optical fiber transmission lines, and a device required for monitoring and testing the optical fiber transmission line. An object of the present invention is to provide a small-sized and low-loss waveguide type optical branching / coupling element in which an optical coupler for coupling to a fiber transmission line is integrated.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、平面基板上に、該平面基板の一側から他側
まで連続し且つ途中で複数に分岐する第1の光導波路を
形成して光分岐器を構成し、前記平面基板上に、該平面
基板の少なくとも一側に連続し且つ前記分岐後の複数の
第1の光導波路とそれぞれ結合する複数の第2の光導波
路を設けて光結合器を構成し、該複数の第2の光導波路
の前記平面基板の一側における配置を前記第1の光導波
路の両外側となした導波路型光分岐結合素子を提案す
る。
According to the present invention, in order to achieve the above object, a first optical waveguide is formed on a plane substrate, the first optical waveguide being continuous from one side of the plane substrate to the other side and branching into a plurality of paths on the way. A plurality of second optical waveguides continuous with at least one side of the planar substrate and respectively coupled to the plurality of first optical waveguides after the branch are provided on the planar substrate. The present invention proposes a waveguide-type optical branching / coupling element in which an optical coupler is formed and the plurality of second optical waveguides are arranged on one side of the flat substrate on both sides of the first optical waveguide.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、光情報の分配を行うための光
分岐器と、該光分岐器によって分岐された後の多数の光
ファイバ伝送路のモニタ・試験を行うための光結合器と
を1枚の基板上に一体的に構成できる。
According to the present invention, there is provided an optical splitter for distributing optical information, and an optical coupler for monitoring and testing a large number of optical fiber transmission lines after splitting by the optical splitter. Can be integrally formed on one substrate.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は本発明の導波路型光分岐結合素子の一実施
例を示すもので、図中、10は平面基板、100 は光情報
分配用の第1の光導波路、201 ,202 ,……216 はモニ
タ・試験用の第2の光導波路、301 ,302 ,……315 は
光分岐器、401 ,402,……416 は光結合器である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the waveguide type optical branching / coupling device of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a plane substrate, 100 denotes a first optical waveguide for distributing optical information, 201, 202,. .. 315 are optical splitters, and 401, 402,... 416 are optical couplers.

【0009】第1の光導波路100 は、平面基板10上に
その入力端、即ち2本の入力光導波路101 ,102 が該平
面基板10の一側11に連続し、光分岐器301 〜315 を
経て分岐された出力端、即ち16本の出力光導波路103
〜118 が平面基板10の他側12に連続する如く形成さ
れている。
The first optical waveguide 100 has an input end on the plane substrate 10, that is, two input optical waveguides 101 and 102 are connected to one side 11 of the plane substrate 10, and optical splitters 301 to 315 are connected. The output ends branched through, that is, 16 output optical waveguides 103
To 118 are formed so as to be continuous with the other side 12 of the planar substrate 10.

【0010】ここで、光分岐器301 は、2本の光導波路
101 ,102 を、特願平1−26542号(特開平3−2
13829号公報)に記載されている設計方法に従って
構成することにより、広い波長域で分岐比が約50%と
なるように設定した2入力2出力の光分岐器である。ま
た、光分岐器302 〜315 は、それぞれ光導波路構造をY
字形に形成して広い波長域で分岐比が約50%となるよ
うに設定した周知のY分岐型の光分岐器であり、ここで
は光分岐器301 の2出力に対して2個、4個、8個の3
段、計14個が配置されている。前記光分岐器301 〜31
5 は2入力16出力の光分岐回路として動作する。
Here, the optical splitter 301 is composed of two optical waveguides.
Nos. 101 and 102 are disclosed in Japanese Patent Application No. 1-26542 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
No. 13829), a two-input two-output optical splitter set so that the splitting ratio is about 50% in a wide wavelength range. Each of the optical splitters 302 to 315 has an optical waveguide structure of Y
This is a well-known Y-branch type optical splitter which is formed in the shape of a letter and is set so that the splitting ratio is about 50% in a wide wavelength range. , Eight three
A total of 14 steps are arranged. The optical splitters 301 to 31
5 operates as a 2-input 16-output optical branch circuit.

【0011】第2の光導波路201 〜216 は、平面基板1
0上にその一端が該平面基板10の一側11に連続し、
前記出力光導波路103 〜118 にそれぞれ光結合器401 〜
416を介して結合する如く形成されている。ここで、光
結合器401 〜416 は、第2の光導波路201 〜216 及び出
力光導波路103 〜118 のうちの対応する2本の光導波路
を、前述した光分岐器301 の場合と同様な設計方法に従
って構成することにより、広い波長域で結合率が約20
%となるように設定した2入力2出力の光結合器であ
る。また、第2の光導波路201 〜216 のうち、中央の2
本の光導波路208,209 の他端は分岐出力側から分岐入
力側をモニタ・試験可能とすべく、平面基板10の他側
12に連続する如く形成されている。
The second optical waveguides 201 to 216 correspond to the flat substrate 1
0, one end thereof is continuous with one side 11 of the flat substrate 10,
The output optical waveguides 103 to 118 have optical couplers 401 to
It is formed so as to be connected via 416. Here, the optical couplers 401 to 416 are designed so that the corresponding two optical waveguides of the second optical waveguides 201 to 216 and the output optical waveguides 103 to 118 are designed in the same manner as the optical branching device 301 described above. By configuring according to the method, a coupling ratio of about 20 in a wide wavelength range is obtained.
% Is a two-input two-output optical coupler. Also, of the second optical waveguides 201 to 216, the central 2
The other ends of the optical waveguides 208 and 209 are formed so as to be continuous with the other side 12 of the flat substrate 10 so that the branch output side can be monitored and tested from the branch output side.

【0012】また、第2の光導波路201 〜216 は平面基
板10の一側11において、入力光導波路101 ,102 の
両外側に順次並ぶように配置されている。このため、該
第2の光導波路201 〜216 は各段の光分岐器間で第1の
光導波路100 と交差する場合がある。例えば、光導波路
203 は光分岐器302 −304 間及び304 −309 間で光導波
路100 と交差し(501 ,502 )、光結合器403 に接続し
ている。
The second optical waveguides 201 to 216 are arranged on one side 11 of the flat substrate 10 so as to be sequentially arranged on both outer sides of the input optical waveguides 101 and 102. For this reason, the second optical waveguides 201 to 216 may intersect with the first optical waveguide 100 between the optical splitters in each stage. For example, an optical waveguide
203 crosses the optical waveguide 100 between the optical splitters 302 and 304 and 304 and 309 (501 and 502), and is connected to the optical coupler 403.

【0013】一般に、2本の光導波路が交差している場
合、交差角度が小さいと一方の光導波路を伝搬してきた
光が他方の光導波路に漏れてしまうので、該交差角度が
必要な角度以上になるよう、必要な部位に適当な曲り光
導波路、例えば光分岐器302−304 間に曲り光導波路119
が形成されている。
In general, when two optical waveguides intersect, if the angle of intersection is small, light propagating through one optical waveguide leaks into the other optical waveguide. A suitable bent optical waveguide is provided at a necessary portion, for example, a bent optical waveguide 119 is provided between the optical splitters 302 and 304.
Are formed.

【0014】次に、前記導波路型光分岐結合素子の具体
的な構成及び動作を説明する。以下の説明では、光導波
路としてシリコン基板上に形成した石英系単一モード光
導波路の場合を述べているが、これは石英系単一モード
光導波路が単一モード光ファイバとの接続性に優れ、実
用的な導波路型光分岐結合素子を提供できるためであ
り、本発明は石英系光導波路に限定されるものではな
い。
Next, a specific configuration and operation of the waveguide type optical branching / coupling element will be described. In the following description, a quartz-based single-mode optical waveguide formed on a silicon substrate is described as an optical waveguide. This is because the silica-based single-mode optical waveguide has excellent connectivity with a single-mode optical fiber. This is because a practical waveguide-type optical branching / coupling element can be provided, and the present invention is not limited to a silica-based optical waveguide.

【0015】図3は図1中の光分岐器301 に対応する光
回路を示すもので、同図(a) は平面図、同図(b) は同図
(a) 中のA−A´線矢視方向の拡大断面図である。図
中、601 はシリコン基板、602 ,603 はシリコン基板60
1 上に石英系ガラス材料により形成された石英系光導波
路である。
FIGS. 3A and 3B show an optical circuit corresponding to the optical splitter 301 in FIG. 1, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG.
(a) It is an expanded sectional view in the AA 'line arrow direction in a middle. In the figure, 601 is a silicon substrate, 602 and 603 are silicon substrates 60
1 is a quartz optical waveguide formed on the quartz glass material.

【0016】光導波路602 ,603 は2箇所で互いに近接
して方向性結合器604 ,605 を構成している。該光導波
路602 ,603 は膜厚50μm程度のSiO2 系ガラス
(クラッド)層606 に埋設された断面寸法8μm×8μ
m程度で且つ屈折率がガラス層606 に比べて0.3%程
度高いSiO2 −GeO2 系ガラスコアからなり、直線
パターンと円弧パターンとの組合せによりマッハ・ツェ
ンダ光干渉計回路が構成されている。
The optical waveguides 602 and 603 form directional couplers 604 and 605 in close proximity to each other at two locations. The optical waveguides 602, 603 have a cross section of 8 μm × 8 μm embedded in a SiO 2 glass (cladding) layer 606 having a thickness of about 50 μm.
and a refractive index of about m consists of about 0.3% higher SiO 2 -GeO 2 glass core than is the glass layer 606, is configured Mach-Zehnder optical interferometer circuit by a combination of the straight line pattern and the circular arc pattern I have.

【0017】このような石英系光導波路は四塩化シリコ
ンや四塩化チタンの火炎加水分解反応を利用したガラス
膜堆積技術と反応性イオンエッチングによる微細加工技
術との公知の組合せで形成できる。方向性結合器604 ,
605 の結合部は2本の光導波路602 ,603 の間隔をそれ
ぞれ3μm、5μmに保ち、0.4mmの距離に亘って
平行に配置することにより構成され、該2個の方向性結
合器604 ,605 を連結する部分の光導波路の長さの差は
0.7μmに設定されている。このような設計により、
波長1.25〜1.65μmの広い波長域で分岐比50±5%の
光分岐器となる。
Such a quartz optical waveguide can be formed by a known combination of a glass film deposition technique using a flame hydrolysis reaction of silicon tetrachloride or titanium tetrachloride and a fine processing technique by reactive ion etching. Directional coupler 604,
The coupling part of the directional coupler 605 is constructed by keeping the distance between the two optical waveguides 602 and 603 at 3 μm and 5 μm, respectively, and arranging them in parallel over a distance of 0.4 mm. The difference between the lengths of the optical waveguides in the portion connecting the 605 is set to 0.7 μm. With such a design,
An optical splitter having a splitting ratio of 50 ± 5% in a wide wavelength range of 1.25 to 1.65 μm.

【0018】図1中の光結合器401 〜416 も図3の光回
路と全く同じ構造を備えており、単に、2本の光導波路
が構成する2個の方向性結合器の結合部における光導波
路の間隔がそれぞれ4μm、6μmであり、平行部の長
さが0.2mmである点が異なる。このような設計によ
り、波長1.25〜1.65μmの広い波長域で結合率20±3
%の光結合器となる。これによって、光導波路201 〜21
6 に入射した光信号は波長1.25〜1.65μmの広い波長域
で約20%、出力光導波路103 〜118 に結合されること
になり、OTDR等を用いた光ファイバ伝送路のモニタ
・試験が可能となる。なお、分岐された光信号は約20
%、結合部で基板中へ放射されるが、損失値としては約
1dBであり、それほど大きいものではない。
Each of the optical couplers 401 to 416 in FIG. 1 has exactly the same structure as the optical circuit in FIG. 3, and simply has an optical waveguide at a coupling portion of two directional couplers formed by two optical waveguides. The difference is that the intervals between the wave paths are 4 μm and 6 μm, respectively, and the length of the parallel portion is 0.2 mm. With such a design, the coupling ratio is 20 ± 3 in a wide wavelength range of 1.25 to 1.65 μm.
% Optical coupler. Thereby, the optical waveguides 201 to 21
The optical signal incident on 6 is coupled to the output optical waveguides 103 to 118 in the wide wavelength range of 1.25 to 1.65 μm, and about 20% of the optical signal can be monitored and tested on the optical fiber transmission line using OTDR etc. Becomes The split optical signal is about 20
%, Which is radiated into the substrate at the junction, but with a loss value of about 1 dB, not so great.

【0019】また、前述したように、2本の光導波路が
交差している場合、交差角度が小さいと一方の光導波路
を伝搬してきた光が他方の光導波路に漏れてしまう量が
多くなるとともに放射損失も増えるが、交差角度を大き
くすると回路が大きくなるので、交差角度は適切な値に
設定する必要がある。
As described above, when two optical waveguides cross each other, if the crossing angle is small, the amount of light that has propagated through one optical waveguide leaks into the other optical waveguide, and the amount increases. Although the radiation loss increases, increasing the crossing angle increases the size of the circuit, so the crossing angle must be set to an appropriate value.

【0020】図4は光導波路の交差角度と漏話減衰量と
の関係を計算した結果を示すものである。該図4より、
少なくとも−30dB以下の漏話減衰量にするためには
12度以上の交差角度にする必要があり、本実施例では
交差角度は最低13度以上になるようにした。また、短
い長さでこの交差角度になるようにするため、各光導波
路は使用する波長域で曲り損失が増えない範囲で可能な
限り小さい曲率半径、本実施例では25mmの円弧及び
直線の組合せで構成した。また、必要に応じて適当な曲
り光導波路、例えば前述した曲り光導波路119 を形成し
て交差角度が最低13度になるよう工夫した。
FIG. 4 shows the result of calculating the relationship between the crossing angle of the optical waveguide and the amount of crosstalk attenuation. From FIG.
In order to reduce the crosstalk attenuation to at least -30 dB or less, it is necessary to set the crossing angle to 12 degrees or more. In this embodiment, the crossing angle is set to 13 degrees or more at least. In addition, in order to make this intersection angle in a short length, each optical waveguide has a radius of curvature as small as possible within a range in which a bending loss does not increase in a wavelength region to be used. In this embodiment, a combination of a 25 mm arc and a straight line is used. It consisted of. Further, if necessary, an appropriate bent optical waveguide, for example, the above-described bent optical waveguide 119 is formed so that the intersection angle is at least 13 degrees.

【0021】さらにまた、本実施例の導波路型光分岐結
合素子では、平面基板10の一側11に光情報分配用の
2本、モニタ・試験用の16本の計18本の光導波路を
各々250μm間隔に配列させ、また、他側12に光情
報分配用の16本、モニタ・試験用の2本の計18本の
光導波路を各々250μm間隔に配列させ、同一ピッチ
で配列させた光ファイバアレイ(図示せず)を接続固定
して使用できるように組み立てた。
Further, in the waveguide type optical branching / coupling device of this embodiment, a total of 18 optical waveguides are provided on one side 11 of the flat substrate 10, two for optical information distribution and 16 for monitoring / testing. Each of the optical waveguides is arranged at intervals of 250 μm, and 16 optical waveguides for optical information distribution and two optical waveguides for monitoring and testing are arranged on the other side 12 at intervals of 250 μm each, and are arranged at the same pitch. A fiber array (not shown) was assembled so that it could be connected and used.

【0022】ここで、本実施例の導波路型光分岐結合素
子の寸法について述べておくと、基板10の大きさは長
さ70mm、幅7.5mmであり、図示しない光ファイ
バアレイを接続して組立てた回路全体の大きさでも11
0×12×5mmとなり、小型に構成することができ
る。これと同一機能の光回路は31個の光ファイバカッ
プラを接続して組合せることにより実現できるが、その
大きさは光ファイバの余長処理のために数10cm角に
なることを考えると、本実施例は小型化に極めて有効で
あることがわかる。
Here, the dimensions of the waveguide type optical branching / coupling element of the present embodiment will be described. The size of the substrate 10 is 70 mm in length and 7.5 mm in width. Even the size of the whole assembled circuit is 11
The size is 0 × 12 × 5 mm, and it can be made compact. An optical circuit having the same function as this can be realized by connecting and combining 31 optical fiber couplers. It can be seen that the embodiment is extremely effective for miniaturization.

【0023】図5は本実施例の導波路型光分岐結合素子
の分岐特性の測定結果を示すものである。波長1.31μ
m、1.55μmの光信号とも均一に分岐され、平均損失1
5.5dBであった。なお、横軸は各出力光導波路103 〜1
18 を「1」〜「16」の番号で表している。
FIG. 5 shows the measurement results of the branching characteristics of the waveguide type optical branching / coupling device of this embodiment. 1.31μ wavelength
m and 1.55 μm optical signals are evenly split, and the average loss is 1
It was 5.5 dB. The horizontal axis represents each output optical waveguide 103 to 1
18 is represented by numbers “1” to “16”.

【0024】図6は本実施例の導波路型光分岐結合素子
において、光信号を光導波路203 へ入射し、出力光導波
路105 から出射させた場合の損失の波長特性の測定結果
を示すものである。波長1.24〜1.69μmの広い範囲で
8.5±0.5dBとほぼ一定の値を示した。この値は
光ファイバと光導波路との結合損失、光導波路の各種の
損失を考慮すると、光結合器403 の結合率が19±2%
となっていることを示しており、設計通りになっている
ことがわかる。
FIG. 6 shows the measurement results of the wavelength characteristics of loss when an optical signal enters the optical waveguide 203 and exits from the output optical waveguide 105 in the waveguide type optical branching / coupling device of this embodiment. is there. It showed a substantially constant value of 8.5 ± 0.5 dB over a wide range of wavelengths from 1.24 to 1.69 μm. In consideration of the coupling loss between the optical fiber and the optical waveguide and various losses in the optical waveguide, this value indicates that the coupling rate of the optical coupler 403 is 19 ± 2%.
, And it can be seen that it is as designed.

【0025】光ファイバカップラによる16分岐スプリ
ッタと結合率20%の光ファイバカップラとを接続して
組立てた従来の光回路における前記2つの損失に対応す
る値は、平均値で各々16dB、8dBであり、本実施
例の導波路型光分岐結合素子は十分に低損失であると言
える。
The values corresponding to the two losses in a conventional optical circuit assembled by connecting a 16-branch splitter using an optical fiber coupler and an optical fiber coupler having a coupling ratio of 20% are 16 dB and 8 dB on average, respectively. Thus, it can be said that the waveguide type optical branching / coupling element of this embodiment has a sufficiently low loss.

【0026】図7は本実施例の導波路型光分岐結合素子
において、光信号を光導波路203 へ入射した場合の出力
光導波路103 ,104 ,106 〜118 への漏話減衰量の測定
結果を示すものである。漏話減衰量は全て−40dB以
下であり、分岐後の光ファイバ伝送路をモニタ・試験を
するのに支障はない。
FIG. 7 shows the measurement results of the crosstalk attenuation to the output optical waveguides 103, 104, 106 to 118 when an optical signal is incident on the optical waveguide 203 in the waveguide type optical branching / coupling device of this embodiment. Things. The crosstalk attenuation amounts are all -40 dB or less, and there is no problem in monitoring and testing the optical fiber transmission line after branching.

【0027】前記実施例では、光結合器401 〜416 とし
て2個の方向性結合器を連結してマッハ・ツェンダ光干
渉計回路構成とし、該2個の方向性結合器を連結する光
導波路の長さに、制御された所定の僅かな差を与えて所
望波長域での結合率の波長依存性を少なくしたものを用
いているが、使用する波長が限られていれば、1個の方
向性結合器で光結合器を構成することも可能である。
In the above-described embodiment, two directional couplers are connected as the optical couplers 401 to 416 to form a Mach-Zehnder optical interferometer circuit, and an optical waveguide connecting the two directional couplers is formed. The length is given a controlled small difference to reduce the wavelength dependence of the coupling ratio in the desired wavelength range. However, if the wavelength to be used is limited, one direction is used. It is also possible to configure an optical coupler with a sex coupler.

【0028】また、前記実施例では、初段の光分岐器30
1 として2個の方向性結合器を連結してマッハ・ツェン
ダ光干渉計回路構成とし、該2個の方向性結合器を連結
する光導波路の長さに、制御された所定の僅かな差を与
えて所望波長域での分岐比をほぼ50%とした2入力型
のものを用いたが、2段目以降の光分岐器302 〜315と
同様なY分岐型の光分岐器を使用して1入力型とするこ
とも可能であることは言うまでもない。さらにまた、N
×Nのスターカップラに本発明を適用することも可能で
ある。
In the above embodiment, the first-stage optical splitter 30
As one, two directional couplers are connected to form a Mach-Zehnder optical interferometer circuit configuration, and a controlled small difference in the length of the optical waveguide connecting the two directional couplers is set. A two-input type branching device in which the branching ratio in the desired wavelength range is set to approximately 50% was used. Needless to say, a one-input type is also possible. Furthermore, N
The present invention can be applied to a × N star coupler.

【0029】また、前記実施例では、シリコン基板上の
石英系(SiO2 −GeO2 )光導波路により構成した
が、基板はシリコンに限定されず、石英ガラス基板に変
更することも可能である。また、本発明はこれらの石英
系光導波路に限定されるものではなく、他の光導波路材
料系、例えば多成分ガラス光導波路系やニオブ酸リチウ
ム光導波路系、高分子光導波路系等にも適用できること
を付記する。
Further, in the above embodiment, the optical waveguide is constituted by a quartz-based (SiO 2 -GeO 2 ) optical waveguide on a silicon substrate. However, the substrate is not limited to silicon and can be changed to a quartz glass substrate. In addition, the present invention is not limited to these silica-based optical waveguides, but can be applied to other optical waveguide material systems, such as a multi-component glass optical waveguide system, a lithium niobate optical waveguide system, and a polymer optical waveguide system. Note what you can do.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
面基板上に、該平面基板の一側から他側まで連続し且つ
途中で複数に分岐する第1の光導波路を形成して光分岐
器を構成し、前記平面基板上に、該平面基板の少なくと
も一側に連続し且つ前記分岐後の複数の第1の光導波路
とそれぞれ結合する複数の第2の光導波路を設けて光結
合器を構成し、該複数の第2の光導波路の前記平面基板
の一側における配置を前記第1の光導波路の両外側とな
したので、光情報の分配を行うための光分岐器と、該光
分岐器によって分岐された後の多数の光ファイバ伝送路
のモニタ・試験を行うための光結合器とを1枚の基板上
に一体的に構成でき、従って、光ファイバアレイと簡単
に接続できるとともに小型で低損失な導波路型光分岐結
合素子を提供することができる。このような導波路型光
分岐結合素子は、光ファイバ通信システムにおいて、光
情報分配機能と光ファイバ伝送路のモニタ・試験機能と
を実現できるので、そのシステムの経済化に資すること
大である。
As described above, according to the present invention, a first optical waveguide is formed on a flat substrate, which is continuous from one side of the flat substrate to the other side and is branched into a plurality of optical waveguides on the way. Forming a branching device, and providing, on the planar substrate, a plurality of second optical waveguides connected to at least one side of the planar substrate and coupled to the plurality of branched first optical waveguides, respectively; An optical branching device for distributing optical information, since the arrangement of the plurality of second optical waveguides on one side of the flat substrate is made on both sides of the first optical waveguide, An optical coupler for monitoring and testing a large number of optical fiber transmission lines after being split by the optical splitter can be integrally formed on a single substrate, so that it can be easily connected to an optical fiber array. Provide a compact, low-loss waveguide type optical branching / coupling device Door can be. Such a waveguide type optical branching / coupling element can realize an optical information distribution function and an optical fiber transmission line monitoring / testing function in an optical fiber communication system, and thus contributes to economicalization of the system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の導波路型光分岐結合素子の一実施例を
示す構成図
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a waveguide type optical branching / coupling element of the present invention.

【図2】分岐後の光ファイバ伝送路のモニタ・試験を可
能とする従来の回路の構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional circuit that enables monitoring and testing of an optical fiber transmission line after branching;

【図3】図1中の初段の光分岐器に対応する光回路の構
成図
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical circuit corresponding to a first-stage optical splitter in FIG. 1;

【図4】図1の導波路型光分岐結合素子中の光導波路の
交差部分における交差角度と漏話減衰量との関係を示す
グラフ
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the crossing angle and the crosstalk attenuation at the intersection of the optical waveguides in the waveguide type optical branching / coupling device of FIG. 1;

【図5】図1の導波路型光分岐結合素子の光分岐特性を
示すグラフ
FIG. 5 is a graph showing optical branching characteristics of the waveguide type optical branching / coupling device of FIG. 1;

【図6】図1の導波路型光分岐結合素子の損失波長特性
の一例を示すグラフ
FIG. 6 is a graph showing an example of a loss wavelength characteristic of the waveguide type optical branching / coupling device of FIG. 1;

【図7】図1の導波路型光分岐結合素子の漏話特性の一
例を示すグラフ
FIG. 7 is a graph showing an example of crosstalk characteristics of the waveguide-type optical branching / coupling device of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…平面基板、11…一側、12…他側、100 …第1
の光導波路、101 ,102 …入力光導波路、103 〜118 …
出力光導波路、201 〜216 …第2の光導波路、301 〜31
5 …光分岐器、401 〜416 …光結合器。
10: flat substrate, 11: one side, 12: other side, 100: first
Optical waveguides, 101, 102 ... input optical waveguides, 103 to 118 ...
Output optical waveguides, 201 to 216... Second optical waveguides, 301 to 31
5 ... Optical splitter, 401-416 ... Optical coupler.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三川 泉 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 橋本 仁 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/138 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Izumi Mikawa 1-6-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Hitoshi Hashimoto 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 6/12-6/138

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 平面基板上に、該平面基板の一側から他
側まで連続し且つ途中で複数に分岐する第1の光導波路
を形成して光分岐器を構成し、 前記平面基板上に、該平面基板の少なくとも一側に連続
し且つ前記分岐後の複数の第1の光導波路とそれぞれ結
合する複数の第2の光導波路を設けて光結合器を構成
し、 該複数の第2の光導波路の前記平面基板の一側における
配置を前記第1の光導波路の両外側となしたことを特徴
とする導波路型光分岐結合素子。
An optical branching device is formed on a planar substrate by forming a first optical waveguide that is continuous from one side to the other side of the planar substrate and is branched into a plurality of optical waveguides on the way. A plurality of second optical waveguides which are continuous with at least one side of the planar substrate and are respectively coupled to the plurality of first optical waveguides after the branching, to form an optical coupler; A waveguide type optical branching / coupling device, wherein an optical waveguide is arranged on one side of the planar substrate on both outer sides of the first optical waveguide.
【請求項2】 光結合器として、2個の方向性結合器を
連結してマッハ・ツェンダ光干渉計回路構成とし、該2
個の方向性結合器を連結する光導波路の長さに所定の僅
かな差を与えて所望波長域での結合率の波長依存性を少
なくした光結合器を用いたことを特徴とする請求項1記
載の導波路型光分岐結合素子。
2. A Mach-Zehnder optical interferometer circuit configuration comprising two directional couplers connected as an optical coupler.
An optical coupler having a predetermined small difference in the length of the optical waveguide connecting the directional couplers to reduce the wavelength dependence of the coupling ratio in a desired wavelength range. 2. The waveguide type optical branching / coupling device according to 1.
【請求項3】 光分岐器として、2個の方向性結合器を
連結してマッハ・ツェンダ光干渉計回路構成とし、該2
個の方向性結合器を連結する光導波路の長さに所定の僅
かな差を与えて所望波長域での分岐比をほぼ50%とし
た光分岐器を用いたことを特徴とする請求項1記載の導
波路型光分岐結合素子。
3. A Mach-Zehnder optical interferometer circuit configuration comprising two directional couplers connected as an optical splitter.
2. An optical splitter having a predetermined slight difference in the length of an optical waveguide connecting two directional couplers and having a splitting ratio of approximately 50% in a desired wavelength range. The waveguide type optical branching / coupling device according to any one of the preceding claims.
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