JP3092499B2 - 導波路型光合波分波モジュール - Google Patents
導波路型光合波分波モジュールInfo
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Description
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、特に波長
多重伝送に用いられる導波路型光合波分波モジュールに
関する。
多重伝送に用いられる導波路型光合波分波モジュールに
関する。
【0001】
【従来の技術】従来の導波路型光合波分波モジュールの
構成として、例えば特開昭63−33708号公報に記
載された構成が知られている。図4は、従来技術の導波
路型光合波分波モジュールの構成を示した図である。
構成として、例えば特開昭63−33708号公報に記
載された構成が知られている。図4は、従来技術の導波
路型光合波分波モジュールの構成を示した図である。
【0002】図4において、ガラス板等の透明基板13
に埋込み型の導波路14、15、16が形成してあり、
このうち導波路14、15は使用する光波長で単一モー
ド導波路であり、一方、導波路16は多モード導波路で
ある。導波路14、15、16は基板13の短辺の付近
では辺に対し垂直であり、また導波路14、15はフィ
ルタ挿入溝17付近で直線の導波路24で結合されてお
り、この直線路24の箇所を溝17が分断していて溝1
7中に干渉フィルタ18が入れてある。
に埋込み型の導波路14、15、16が形成してあり、
このうち導波路14、15は使用する光波長で単一モー
ド導波路であり、一方、導波路16は多モード導波路で
ある。導波路14、15、16は基板13の短辺の付近
では辺に対し垂直であり、また導波路14、15はフィ
ルタ挿入溝17付近で直線の導波路24で結合されてお
り、この直線路24の箇所を溝17が分断していて溝1
7中に干渉フィルタ18が入れてある。
【0003】導波路16はフィルタ18の面法線に関す
る導波路14の鏡映像より大きい断面をもつ導波路であ
る。この導波路16は導波路14とは導通しておらず、
導波路14に至る直前で終端となっており、且つ導波路
14の最外層部分は、導波路16の影響をほとんど受け
ない直線境界からなっている。干渉フィルタ18として
はλ1の波長光を反射しλ2の波長光を透過するものが
用いられている。
る導波路14の鏡映像より大きい断面をもつ導波路であ
る。この導波路16は導波路14とは導通しておらず、
導波路14に至る直前で終端となっており、且つ導波路
14の最外層部分は、導波路16の影響をほとんど受け
ない直線境界からなっている。干渉フィルタ18として
はλ1の波長光を反射しλ2の波長光を透過するものが
用いられている。
【0004】上記の合波分波器において矢印で示される
ように、ファイバ21から共通導波路14に入射された
λ1の光は干渉フィルタ18で反射され、分波導波路1
6に結合されてファイバ23に入射され。また、ファイ
バ22から合波導波路15に入射したλ2の光は干渉フ
ィルタ18を透過し、共通導波路14に結合されてファ
イバ22に入射される。以上より、伝送路に単一モード
光ファイバが用いられたシステムへの適用が可能なよう
に、導波路型光合波分波器が構成されている。
ように、ファイバ21から共通導波路14に入射された
λ1の光は干渉フィルタ18で反射され、分波導波路1
6に結合されてファイバ23に入射され。また、ファイ
バ22から合波導波路15に入射したλ2の光は干渉フ
ィルタ18を透過し、共通導波路14に結合されてファ
イバ22に入射される。以上より、伝送路に単一モード
光ファイバが用いられたシステムへの適用が可能なよう
に、導波路型光合波分波器が構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術
は、分波導波路16をフィルタ18の面法線に関する共
通導波路14の鏡映像より大きい断面をもつ多モード導
波路としているために、ファイバ23は出射専用として
しか使用できず、ファイバ22およびファイバ23を入
射、ファイバ21を出射とするような光合波分波モジュ
ールとしては使用できない。また、分波導波路16は多
モード導波路なので伝送帯域が狭く長距離伝送には不向
きであるという問題もある。
は、分波導波路16をフィルタ18の面法線に関する共
通導波路14の鏡映像より大きい断面をもつ多モード導
波路としているために、ファイバ23は出射専用として
しか使用できず、ファイバ22およびファイバ23を入
射、ファイバ21を出射とするような光合波分波モジュ
ールとしては使用できない。また、分波導波路16は多
モード導波路なので伝送帯域が狭く長距離伝送には不向
きであるという問題もある。
【0006】このため、双方向送受信モジュールとして
の用途に限られてしまい、他の用途への応用が困難であ
る。また、共通導波路14から入射したλ1の光は干渉
フィルタ18で反射され分波導波路16に入射される
が、分波導波路16への光の入射は干渉フィルタへの斜
め入射の入射角によって制御されるため、干渉フィルタ
挿入用の溝の作製に厳しい精度が要求されるという問題
があり、分波合波器を作製する場合の歩留りを低くする
原因となる。
の用途に限られてしまい、他の用途への応用が困難であ
る。また、共通導波路14から入射したλ1の光は干渉
フィルタ18で反射され分波導波路16に入射される
が、分波導波路16への光の入射は干渉フィルタへの斜
め入射の入射角によって制御されるため、干渉フィルタ
挿入用の溝の作製に厳しい精度が要求されるという問題
があり、分波合波器を作製する場合の歩留りを低くする
原因となる。
【0007】本発明の導波路型光合波分波モジュール
は、適用範囲が広く、しかも製作の容易な導波路型光合
波分波モジュールを提供することを目的とする。
は、適用範囲が広く、しかも製作の容易な導波路型光合
波分波モジュールを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の導波路型光合波
分波モジュールは、上述の従来のモジュールの欠点を除
去するために、第1の波長を有する第1の信号光を導波
する第1の導波路と、第2の波長を有する第2の信号光
と第1の信号光を導波する共通導波路と、第1の信号光
と第2の信号光を合波分波する光合波分波部を含む基板
と、第1の導波路に光学的に結合する第1の光ファイバ
と、共通導波路に結合する共通光入出力ファイバと、第
2の信号光を入出力する第2の光ファイバとを備えてい
る。そして、さらに合波分波部は第1の導波路と共通導
波路にそれぞれ接続される2本の導波路によって形成さ
れる方向性結合型光合波分波器であって、方向性結合型
光合波分波器が第1の信号光に対して完全結合長とな
り、方向性結合型光合波分波器の長手方向のほぼ半分の
位置で長手方向に対して垂直な端面を有し、第2の光フ
ァイバは端面において第2の信号光に光学的に結合する
ことを特徴としているまた、基板は端面に配置され、第
1の信号光を反射し、第2の信号光を透過させる波長フ
ィルタを備えている。
分波モジュールは、上述の従来のモジュールの欠点を除
去するために、第1の波長を有する第1の信号光を導波
する第1の導波路と、第2の波長を有する第2の信号光
と第1の信号光を導波する共通導波路と、第1の信号光
と第2の信号光を合波分波する光合波分波部を含む基板
と、第1の導波路に光学的に結合する第1の光ファイバ
と、共通導波路に結合する共通光入出力ファイバと、第
2の信号光を入出力する第2の光ファイバとを備えてい
る。そして、さらに合波分波部は第1の導波路と共通導
波路にそれぞれ接続される2本の導波路によって形成さ
れる方向性結合型光合波分波器であって、方向性結合型
光合波分波器が第1の信号光に対して完全結合長とな
り、方向性結合型光合波分波器の長手方向のほぼ半分の
位置で長手方向に対して垂直な端面を有し、第2の光フ
ァイバは端面において第2の信号光に光学的に結合する
ことを特徴としているまた、基板は端面に配置され、第
1の信号光を反射し、第2の信号光を透過させる波長フ
ィルタを備えている。
【0009】さらに、方向性結合型光合波分波器は、光
合波分波部の長さが第2の信号光に対する完全結合長に
ほぼ一致する長さであり、第2の光ファイバは端部にお
いて、第1の導波路に接続される導波路に光学的に結合
していることを特徴としている。 より具体的には、シ
リコン基板上に2本の光導波路の一部を近接させ、第1
の波長λ1と第2の波長λ2の光を合波分波する方向性
結合型合波分波部が形成された光合波分波光導波路がシ
リコン基板上に形成されており、合波分波部は波長λ1
に対し完全結合長の2分の1の位置で導波路の光軸に対
して垂直に切断され端面が鏡面状になっている。
合波分波部の長さが第2の信号光に対する完全結合長に
ほぼ一致する長さであり、第2の光ファイバは端部にお
いて、第1の導波路に接続される導波路に光学的に結合
していることを特徴としている。 より具体的には、シ
リコン基板上に2本の光導波路の一部を近接させ、第1
の波長λ1と第2の波長λ2の光を合波分波する方向性
結合型合波分波部が形成された光合波分波光導波路がシ
リコン基板上に形成されており、合波分波部は波長λ1
に対し完全結合長の2分の1の位置で導波路の光軸に対
して垂直に切断され端面が鏡面状になっている。
【0010】端面には波長λ2の光を透過し、波長λ1
の光を反射するフィルタが形成されている。フィルタが
形成された端面には、フィルタを通して光ファイバを配
置した時、方向性結合器部の近接した2本の導波路の
内、片側の導波路と光ファイバの光軸に一致する様端部
にV溝が設けられ、光導波路基板となっている。同様
に、2本の光導波路のもう一方の端部にも、光導波路と
光ファイバの光軸が一致する様端部にV溝が設けられ、
光導波路基板となっている。3本の導波路端のV溝には
光ファイバが配置され、伝送路と接続される。
の光を反射するフィルタが形成されている。フィルタが
形成された端面には、フィルタを通して光ファイバを配
置した時、方向性結合器部の近接した2本の導波路の
内、片側の導波路と光ファイバの光軸に一致する様端部
にV溝が設けられ、光導波路基板となっている。同様
に、2本の光導波路のもう一方の端部にも、光導波路と
光ファイバの光軸が一致する様端部にV溝が設けられ、
光導波路基板となっている。3本の導波路端のV溝には
光ファイバが配置され、伝送路と接続される。
【0011】本発明の導波路型光合波分波モジュールで
は、2本の導波路を近接させて方向性結合型合波分波部
が形成され、合波分波部が波長λ1に対し完全結合長の
2分の1の位置で導波路に対して垂直に切断されてお
り、端面に波長λ2の光を透過し、波長λ1の光を反射
するフィルタが形成されている。これにより、フィルタ
が形成された端面に光ファイバが配置されていない方の
導波路に接続された伝送路1から入射した波長λ2の光
は導波路を通過し、合波分波部で近接したもう1本の導
波路にパワー移行しながらフィルタ面に達しフィルタを
透過して光ファイバに入射され、伝送路3に導かれる。
は、2本の導波路を近接させて方向性結合型合波分波部
が形成され、合波分波部が波長λ1に対し完全結合長の
2分の1の位置で導波路に対して垂直に切断されてお
り、端面に波長λ2の光を透過し、波長λ1の光を反射
するフィルタが形成されている。これにより、フィルタ
が形成された端面に光ファイバが配置されていない方の
導波路に接続された伝送路1から入射した波長λ2の光
は導波路を通過し、合波分波部で近接したもう1本の導
波路にパワー移行しながらフィルタ面に達しフィルタを
透過して光ファイバに入射され、伝送路3に導かれる。
【0012】一方、伝送路1から入射した波長λ1の光
は、導波路を通り合波分波部で徐々にパワー移行しなが
ら端部のフィルタに到達し反射され、合波分波部の分岐
部でもう一方の伝送路2に接続された光ファイバ側の導
波路に完全にパワー移行し、伝送路2に導かれる。以上
より、伝送路1が波長λ1+波長λ2、伝送路2が波長
λ1、伝送路3が波長λ2の光合波分波モジュールが構
成される。
は、導波路を通り合波分波部で徐々にパワー移行しなが
ら端部のフィルタに到達し反射され、合波分波部の分岐
部でもう一方の伝送路2に接続された光ファイバ側の導
波路に完全にパワー移行し、伝送路2に導かれる。以上
より、伝送路1が波長λ1+波長λ2、伝送路2が波長
λ1、伝送路3が波長λ2の光合波分波モジュールが構
成される。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の導波路型光合波分
波モジュールを図面を参照して、詳細に説明する。
波モジュールを図面を参照して、詳細に説明する。
【0014】図1は、本発明の導波路型光合波分波モジ
ュールの一実施例の構成を示す図である。伝送路1に接
続された導波路11及び伝送路2に接続された導波路1
2の2本の導波路が近接されて方向性結合型合波分波部
4が形成されている。合波分波部4は、、波長λ1に対
し完全結合長の2分の1の位置で導波路に対して垂直に
切断されている。
ュールの一実施例の構成を示す図である。伝送路1に接
続された導波路11及び伝送路2に接続された導波路1
2の2本の導波路が近接されて方向性結合型合波分波部
4が形成されている。合波分波部4は、、波長λ1に対
し完全結合長の2分の1の位置で導波路に対して垂直に
切断されている。
【0015】端面5には波長λ2の光を透過し、波長λ
1の光を反射するフィルタ6が形成されている。フィル
タ6が形成された端面の導波路12の側にはシリコンの
V溝が形成され、光ファイバ10がV溝をガイドとし
て、光ファイバ10の光軸と導波路12の光軸と一致さ
せて無調整で実装されている。同様に、2本の導波路1
1、12のもう一方の端部にもシリコンのV溝が形成さ
れ、それぞれ光ファイバ8、9の光軸と導波路11、1
2の光軸と一致させて無調整で実装されている。
1の光を反射するフィルタ6が形成されている。フィル
タ6が形成された端面の導波路12の側にはシリコンの
V溝が形成され、光ファイバ10がV溝をガイドとし
て、光ファイバ10の光軸と導波路12の光軸と一致さ
せて無調整で実装されている。同様に、2本の導波路1
1、12のもう一方の端部にもシリコンのV溝が形成さ
れ、それぞれ光ファイバ8、9の光軸と導波路11、1
2の光軸と一致させて無調整で実装されている。
【0016】導波路は、2本の導波路の一部を近接させ
たのみの簡易な構造であり、合波分波部は導波路のコア
サイズを4μm、クラッドの屈折率を1.469、比屈
折率差を0.25%、導波路間距離を10μmとした場
合、発光素子の波長を1.31μmとして完全結合長の
2分の1の長さは約4.5mmとなる。また、導波路の
曲率半径を10mm、伝送路1、2側の2本の導波路の
間隔を2mmとした場合合波分波部までの導波路の長さ
は約8.7mmとなる。ファイバ実装用のV溝部の長さ
を4mmとすると導波路基板の長さは21.2mmとな
る。
たのみの簡易な構造であり、合波分波部は導波路のコア
サイズを4μm、クラッドの屈折率を1.469、比屈
折率差を0.25%、導波路間距離を10μmとした場
合、発光素子の波長を1.31μmとして完全結合長の
2分の1の長さは約4.5mmとなる。また、導波路の
曲率半径を10mm、伝送路1、2側の2本の導波路の
間隔を2mmとした場合合波分波部までの導波路の長さ
は約8.7mmとなる。ファイバ実装用のV溝部の長さ
を4mmとすると導波路基板の長さは21.2mmとな
る。
【0017】伝送路1から入射された波長λ2の光は、
導波路11を通り合波分波部4に達し、モード結合によ
り徐々に近接した導波路12にパワー移行しながらフィ
ルタ6が形成された導波路端に達する。ここで、導波路
端に配置されたフィルタ6を透過して光ファイバ10に
入射され、伝送路3に導かれる。
導波路11を通り合波分波部4に達し、モード結合によ
り徐々に近接した導波路12にパワー移行しながらフィ
ルタ6が形成された導波路端に達する。ここで、導波路
端に配置されたフィルタ6を透過して光ファイバ10に
入射され、伝送路3に導かれる。
【0018】一方、伝送路1から入射した波長λ1の光
は導波路11を通り、合波分波部4に達した後端面のフ
ィルタ6で反射される。合波分波部4は、波長λ1に対
して完全結合長の2分の1であるため、反射された波長
λ1の光は完全に導波路12に移行し伝送路2に伝わ
る。以上より、伝送路1が波長λ1+波長λ2、伝送路
2が波長λ1、伝送路3が波長λ2の光分波モジュール
が構成される。
は導波路11を通り、合波分波部4に達した後端面のフ
ィルタ6で反射される。合波分波部4は、波長λ1に対
して完全結合長の2分の1であるため、反射された波長
λ1の光は完全に導波路12に移行し伝送路2に伝わ
る。以上より、伝送路1が波長λ1+波長λ2、伝送路
2が波長λ1、伝送路3が波長λ2の光分波モジュール
が構成される。
【0019】図2は、本発明の一実施例の導波路型光合
波分波モジュールの構成を示す図であり、同一方向に信
号が伝送される場合を示している。伝送路への光の入射
方向は逆方向も可能であるので、伝送路2、3から入
射、伝送路1から出射とすることにより光合波モジュー
ルとしても利用できる。
波分波モジュールの構成を示す図であり、同一方向に信
号が伝送される場合を示している。伝送路への光の入射
方向は逆方向も可能であるので、伝送路2、3から入
射、伝送路1から出射とすることにより光合波モジュー
ルとしても利用できる。
【0020】図3は、本発明の導波路型光合波分波モジ
ュールを双方向波長多重伝送に適用した場合の光合波分
波モジュールの構成を示す図である。波長λ1の光は伝
送路2から入射し伝送路1から出射、波長λ2の光は伝
送路1から入射し伝送路3から出射とすることにより、
伝送路1で双方向通信となる双方向伝送用光合波分波モ
ジュールとして利用することも可能である。波長λ1の
光を伝送路1から入射し伝送路2から出射、波長λ2の
光を伝送路3から入射し伝送路1から出射とした場合も
同様である。
ュールを双方向波長多重伝送に適用した場合の光合波分
波モジュールの構成を示す図である。波長λ1の光は伝
送路2から入射し伝送路1から出射、波長λ2の光は伝
送路1から入射し伝送路3から出射とすることにより、
伝送路1で双方向通信となる双方向伝送用光合波分波モ
ジュールとして利用することも可能である。波長λ1の
光を伝送路1から入射し伝送路2から出射、波長λ2の
光を伝送路3から入射し伝送路1から出射とした場合も
同様である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の導波路型
光合波分波モジュールは、2本の導波路の一部を近接さ
せるだけで光合波分波モジュールが構成することができ
る。また、方向性結合器型合波分波部を波長λ1に対し
完全結合長の1/2のところでフィルタにより反射させ
る構造を用いているため、導波路基板の長さを短くする
ことが可能で小型化が可能となる。また、一枚のウエハ
上に形成される導波路の数量を増やすことができ低価格
化が可能となる。モジュール構造についても光導波路基
板にフィルタを貼り付け、V溝に光ファイバを実装する
だけの簡単な構造であるため、モジュール作製の歩留り
の向上が実現できる。
光合波分波モジュールは、2本の導波路の一部を近接さ
せるだけで光合波分波モジュールが構成することができ
る。また、方向性結合器型合波分波部を波長λ1に対し
完全結合長の1/2のところでフィルタにより反射させ
る構造を用いているため、導波路基板の長さを短くする
ことが可能で小型化が可能となる。また、一枚のウエハ
上に形成される導波路の数量を増やすことができ低価格
化が可能となる。モジュール構造についても光導波路基
板にフィルタを貼り付け、V溝に光ファイバを実装する
だけの簡単な構造であるため、モジュール作製の歩留り
の向上が実現できる。
【図1】本発明の導波路型光合波分波モジュールの一実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図2】本発明の導波路型光合波分波モジュールを同一
方向の波長多重伝送に適用する場合の構成を示す図であ
る。
方向の波長多重伝送に適用する場合の構成を示す図であ
る。
【図3】本発明の導波路型光合波分波モジュールを双方
向の波長多重伝送に適用する場合の構成を示す図であ
る。
向の波長多重伝送に適用する場合の構成を示す図であ
る。
【図4】従来の導波路型光合波分波モジュールの構成を
示す図である。
示す図である。
1 伝送路 2 伝送路 3 伝送路 4 合波分波器 5 端面 6 フィルタ 7 光導波路基板 8 光ファイバ 9 光ファイバ 10 光ファイバ 11 導波路 12 導波路 13 基板 14 共通導波路 15 合波導波路 16 分波導波路 17 溝 18 干渉フィルタ 19 ファイバ配列具 20 ファイバ配列具 21 光ファイバ 22 光ファイバ 23 光ファイバ 24 導波路直線部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14
Claims (6)
- 【請求項1】 第1の波長を有する第1の信号光を導波
する第1の導波路と、 第2の波長を有する第2の信号光と前記第1の信号光を
導波する共通導波路と、 前記第1の信号光と前記第2の信号光を合波分波する光
合波分波部を含む基板と、 前記第1の導波路に光学的に結合する第1の光入出力手
段と、 前記共通導波路に結合する共通光入出力手段と、 前記第2の信号光を入出力する第2の光入出力手段とを
備え、さらに前記光合波分波部は、前記第1の導波路と
前記共通導波路にそれぞれ接続される2本の導波路によ
って形成される方向性結合型光合波分波器であって、 前記方向性結合型光合波分波器は、前記第1の信号光に
対して完全結合長のほぼ半分の長さになると同時に前記
第2の信号光に対して完全結合長にほぼ一致する長さと
なる位置で長手方向に対して垂直な端面を有し、前記基板は、前記端面に配置された、前記第1の信号光
を反射し、前記第2の信号光を透過させる波長選択手段
を備え、 前記第2の光入出力手段は、前記端部において前記波長
選択手段を介して、前記第1の導波路に接続される導波
路に対向して配置されていることを特徴とする導波路型
光合波分波モジュール。 - 【請求項2】 前記波長選択手段は、干渉膜フィルタで
あることを特徴とする請求項1記載の導波路型光合波分
波器。 - 【請求項3】 前記第1の光入出力手段、前記第2の入
出力手段および前記共通光入出力手段は、第1の光ファ
イバ、第2の光ファイバおよび共通光ファイバをそれぞ
れ含むことを特徴とする請求項2記載の導波路型光合波
分波モジュール。 - 【請求項4】 前記基板は、シリコン基板であることを
特徴とする請求項3記載の導波路型光合波分波モジュー
ル。 - 【請求項5】 前記第第1の導波路、前記第2の導波
路、前記共通導波路および前記合波分波部は二酸化シリ
コンにより形成されていることを特徴とする請求項4記
載の導波路型光合波分波モジュール。 - 【請求項6】 前記基板は、前記第1の光ファイバと前
記共通光ファイバを配置するV溝を備えていることを特
徴とする請求項5記載の導波路型光合波分波モジュー
ル。
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1995
- 1995-12-04 JP JP07315385A patent/JP3092499B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-12-03 US US08/759,748 patent/US5799120A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-03 EP EP96119367A patent/EP0778478A3/en not_active Withdrawn
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