JP3112193B2

JP3112193B2 - 光リング共振器

Info

Publication number: JP3112193B2
Application number: JP39692A
Authority: JP
Inventors: 俊海小湊; 正夫河内; 要神宮寺
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-01-06
Filing date: 1992-01-06
Publication date: 2000-11-27
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JPH05181028A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信分野における光周
波数多重通信、光周波数計測等に用いられる光周波数フ
ィルタあるいは光センサシステムのセンサの１つである
光リング共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】将来の大容量伝送方式の一つとして、石
英系光ファイバにおける低損失波長である１．５５μｍ
帯において、数ＧＨｚの周波数間隔で数百から千チャネ
ルの光信号を多重化して伝送する光周波数多重（ＦＤ
Ｍ）伝送が考えられている。この伝送方式において、多
重化された光信号の中から１つの信号を抜き出す光周波
数フィルタが必要である。さらに、信号の搬送波となる
数ＧＨｚの周波数間隔の光を同時に、かつ安定した周波
数で発生することが必要であり、そのために絶対安定化
光源システムと、周期的に透過あるいは阻止周波数をも
つ光周波数フィルタを組み合わせたレーザ周波数の同時
安定化システムが考えられている。また、石英系光ファ
イバあるいは光導波路を用いた光センサシステムでは、
Ｓａｇｎｉｃ効果を利用した光ジャイロのセンサ部とし
て、屈折率の温度依存性を利用した光温度センサのセン
サ部として光周波数フィルタを用いることが考えられて
いる。この光周波数フィルタの１つとして、従来から、
光リング共振器が知られている。この光リング共振器
は、リング状光路と、このリング状光路と光結合するよ
うに配置された光入出力光路とからなっており、光路の
構成法により、１）バルク形、２）ファイバ形、３）平
面導波路形に分類される。

【０００３】バルク形は、レンズ、プリズム、ミラーや
ハーフミラー等で光路や光結合部を構成するものであ
る。ファイバ形は、単一モードファイバを光路とし単一
モードファイバカップラを結合部として構成されるもの
である。平面導波形は、平面基板上に光路の形成材料を
成膜する技術と、その膜を加工し光路化するフォトリソ
グラフィ工程の組み合わせにより作製される単一モード
光導波路による光路やカップラ等で構成される。光周波
数フィルタの作製および特性の観点から平面導波形はバ
ルク形やファイバ形に比較して小型性、量産性、安定性
および制御性等で有望視されている。

【０００４】図８（Ａ）から（Ｄ）は平面導波形光リン
グ共振器の従来例を示す構成図である。図８（Ａ）は、
その平面図であり、図８（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は
それぞれ線分ＡＡ’，線分ＢＢ’および線分ＣＣ’に沿
った拡大断面図である。この平面導波形光リング共振器
は、基板１上に配置された周長Ｌの閉ループを構成して
いるリング状光導波路２，入力光導波路３ａ，出力光導
波路３ｂからなり、リング状光導波路２と、入出力光導
波路３ａおよび３ｂとは各一部分が互いに近接して、そ
れぞれ方向性結合器４ａ，４ｂを構成している。リング
状光導波路２上には、所定長にわたって、リング状光導
波路２での光路長を微調整するための位相器５が設置さ
れている。また、リング状光導波路２に偏波による屈折
率の違いである複屈折性がある場合において、それによ
る特性への影響を補償するための偏波補償器６が設置さ
れている。

【０００５】具体的には、図８（Ａ）から（Ｄ）に示し
た光導波路２，３ａ，３ｂとしては、シリコン基板上に
形成された石英系単一モード光導波路を用いることがで
きる。位相器５としては、熱光学効果による屈折率変化
を誘起させる薄膜ヒータを用いることができる。シリコ
ン基板上に形成された石英系光導波路には圧縮応力が働
いており、それにより垂直偏波（ＴＭ偏波）と水平偏波
（ＴＥ偏波）とでは光導波路の実効屈折率が１０^-4のオ
ーダーで異なる複屈折性がある。そのため、偏波補償器
６が必要であり、リング状光導波路２にかかる応力を緩
和させる方向に応力を付加し複屈折率を変化できるアモ
ルファスシリコン薄膜を用いることができる。

【０００６】図９（Ａ），（Ｂ）上記の光リング共振器
の光周波数特性を示す図である。すなわち、図８（Ａ）
から（Ｄ）に示した光リング共振器において、入力端３
ａ−１に入力した信号光（光強度Ｐｉｎ）の光周波数を
変化させたとき出力端３ａ−２および出力光導波路３ｂ
からのそれぞれの出力信号光の光強度Ｐｏｕｔ１および
Ｐｏｕｔ２の変化を図９（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ
示すものである。図９の光リング共振器の光周波数特性
は、光リング共振器に固有の共振ピークにより特徴づけ
られる。すなわち、共振ピークの光周波数ｆｒに一致し
た光信号は出力光導波路３ｂに出力され、出力端３ａ−
２において阻止することができるので、図８（Ａ）から
（Ｄ）に示した光リング共振器は光周波数フィルタとし
ての作用を示す。この共振ピークは単一ではなく、いわ
ゆるＦＳＲ（ＦｒｅｅＳｐｒｃｔｒａｌＲａｎｇ
ｅ）と呼ばれる一定の共振周波数間隔で多数の共振ピー
クが現れる。ＦＳＲ値は、リング状光導波路２の周長Ｌ
と次の関係にある。

【０００７】ＦＳＲ＝ｃ／ｎ・Ｌ…（１）（ｃは光速、ｎは光導波路の屈折率）たとえば、石英系ガラス光導波路（ｎ≒１．４５）によ
ってＦＳＲ＝５ＧＨｚを実現するためには、Ｌ＝４１．
３ｍｍに設定する必要がある。

【０００８】リング状光導波路２上に設けた位相器５に
よって、実効光路長ｎ・Ｌに最大で１波長分程度の位相
変化を与えることにより、共振周波数ｆｒの位置をＦＳ
Ｒ幅の範囲内で変化させて、チューニングを行うことが
できる。

【０００９】また、この共振ピークの鋭さは、フィネス
Ｆにより表せる。方向性結合器４ａおよび４ｂの入出力
光強度をそれぞれの光結合比ｋ_a ，ｋ_b で表すと、フィ
ネスＦは光結合比ｋ_a ，ｋ_b と次の関係にある。

【００１０】Ｆ＝ＦＳＲ／△ｆ…（２）（△ｆは共振ピークの半値周波数幅）＝π／２ｓｉｎ^-1（（（１−Ｒ）² ／２／（１＋Ｒ² ））^1/2 ）…（３）Ｒ＝（１−ｋ_a ）・（１−ｋ_b ）・ｅｘｐ（−Γ／８．６９）…（４）（Γはリング一周当たりの光強度損失）たとえば、光強度損失Γ＝０．５６ｄＢ／一周の光導波
路によってフィネス３０を実現するためには、ｋ_a ＝ｋ
_b ＝４％に設定する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィネ
スが可変にできないために、信号が光源周波数の安定度
に比較してフィネスが大きな光リング共振器にて、多重
された信号から所望の信号を高効率で取り出すことが困
難であった。すなわち、信号の光源周波数が揺らぐこと
により、図８（Ａ）における出力光導波路３ｂでの出力
光強度が急激に弱くなり、透過特性が劣化する。同時
に、出力端３ａ−２での光強度が急激に強くなり、阻止
特性が劣化することになる。また、システムに光リング
共振器を組み込むときに、光リング共振器の共振ピーク
ｆｒと信号の周波数とを一致させるための調整が必要で
ある。位相器５を微調整することでリング状光路の光路
長を調節することにより、光リング共振器の共振周波数
ｆｒを信号周波数に合わせることができる。しかし、構
成しようとしているシステムにおいて、狭帯域のフィル
タ特性を持つリングを用いる場合に、すなわち、フィネ
スの大きな光リング共振器を用いる場合に、この光リン
グ共振器の共振周波数ｆｒが信号の光周波数からわずか
に離れただけで、出力端での光強度がほとんど変化しな
くなり、位相器５による、共振周波数ｆｒを信号周波数
に合わせる調整が困難になるという問題があった。

【００１２】本発明の目的は、上記の欠点を解決して、
フィネス可変の光リング共振器を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光リング共振器は、リング状光路と、光結
合部と、リング状光路に光結合部を介して結合された少
なくとも１本の光入出力光路より構成され、前記光結合
部の少なくとも１つが、マッハツェンダ光干渉計により
構成された入出力光強度可変の光結合部であり、前記マ
ッハツェンダ光干渉計を構成する２つの光路途上に、そ
の光路長を微調整して光の透過率を調節する位相器が設
けられている。

【００１４】

【作用】本発明では、光リング結合器を、リング状光路
と、光結合部と、リング状光路に光結合部を介して結合
された少なくとも１本の光入出力光路より構成し、光結
合部の少なくとも１つを入出力光強度可変の光結合部と
することにより、例えば、（３）（４）式の光結合比Ｋ
_a ，Ｋ_b を可変にできる。したがって、本発明によれ
ば、従来の技術とは異なり、フィネスを可変にできる利
点がある。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１６】図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１の実施
例の光リング共振器を示す、それぞれ平面図およびＡ
Ａ’線に沿った断面を拡大して示す断面図である。

【００１７】この光リング共振器と図８（Ａ）〜（Ｄ）
に示した従来例とは、シリコン基板１上のクラッド層１
ａ内に、閉ループを構成しているリング状光導波路２が
配置され、およびこのリング状光導波路２がそれぞれ入
力光導波路３ａおよび出力光導波路３ｂと光結合されて
いる点では同じであるが、本実施例では、リング状光導
波路２との光結合部を、破線１１および２１で囲って示
されているマッハツェンダ光干渉計回路によって構成す
ることによって光結合比可変となっている点が従来例と
大きく異なる。

【００１８】マッハツェンダ光干渉計回路１１は方向性
結合器１２ａおよび１２ｂを長さが互いにΔＬだけ異な
る２本の光導波路１３ａおよび１３ｂにより連結するこ
とにより構成されている。なお、ここで光導波路１３ａ
はリング状光導波路２の一部を共用し、光導波路１３ｂ
は入力光導波路３ａの一部を共用している。位相器１４
ａおよび１４ｂとして薄膜ヒータが光導波路１３ａおよ
び１３ｂのコア部の上方のクラッド層１ａ上に配置され
ている。

【００１９】マッハツェンダ光干渉計回路２１は、マッ
ハツェンダ光干渉計回路１１と同様に、方向性結合器２
２ａおよび２２ｂを長さが互いに△Ｌだけ異なる２本の
光導波路２３ａおよび２３ｂにより連結することにより
構成されている。なお、ここで光導波路２３ａはリング
状光導波路２の一部を共用し、光導波路２３ｂは入出力
光導波路３ｂの一部を共用している。位相器２４ａおよ
び２４ｂとして薄膜ヒータが光導波路２３ａおよび２３
ｂのコア部の上方のクラッド層１ａ上に配置されてい
る。

【００２０】マッハツェンダ光干渉計回路１１および２
１を構成している光導波路の一方（ここでは光導波路１
３ａおよび２３ａ）およびリング状光導波路２の中で光
導波路１３ａと２３ａと共用していない部分の光導波路
２の上方には、位相器として薄膜ヒータ５、偏波補償器
としてアモルファスシリコン薄膜６がそれぞれ配置され
ている。

【００２１】本実施例の単一モード光導波路は、ＳｉＣ
ｌ₄ ，ＧｅＣｌ₄ 等のガラス形成原料ガスの火災加水分
解反応を利用した石英系ガラス膜堆積技術と、反応性イ
オンエッチングによる石英系ガラス膜加工技術との公知
の組み合わせによりシリコン基板１上に作製することが
できる。光導波路３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ，２３
ａ，２３ｂ，２等は、図１（Ｂ）に示されるように、厚
さ５０μ程度のクラッド層１ａ内に埋設されており、光
導波路３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ，
２等のコア部寸法は６μｍ×６μｍ程度、コア・クラッ
ドの比屈折率差は０．７５％程度である。

【００２２】このような構造パラメータを有する石英系
単一モード光導波路は、曲率４ｍｍ程度の曲げにも耐え
る。リング状光導波路２は、ＦＳＲを５ＧＨｚに設定す
るために（１）式より半径Ｒ＝６．５７ｍｍの真円にな
るよう作製した。さらに、薄膜ヒータ１４ａ，１４ｂ，
２４ａ，２４ｂおよび５として、ここでは、Ｃｒ金属薄
膜（幅５０μｍ、厚さ０．３μｍ）を真空蒸着技術によ
り、長さ約２ｍｍにわたって形成した。さらに、アモル
ファスシリコン薄膜６（幅２００μｍ、厚さ９μｍ）を
スパッタ技術により、長さ約１ｍｍにわたって形成し、
垂直偏波（ＴＭ偏波）と水平偏波（ＴＥ偏波）で共振特
性を一致させた。

【００２３】方向性結合器１２ａ，１２ｂ，２３ａおよ
び２３ｂの各光結合比は５０％になるように設計した。
導波路長差△Ｌは１．０８μｍになるように作製した。
これは、ｎ・△Ｌ＝ｍ・λ（ｍは整数、λは使用波長）
とすることで、入力光導波路３ａからリング状光導波路
２に光結合比をほぼ１００％にできる。ここでは、ｎ＝
１．４５、ｍ＝１およびλ＝１．５６μｍから導波路長
差△Ｌを設定した。方向性結合器１２ａ，１２ｂ，２３
ａおよび２３ｂの光結合比および導波路長差△Ｌの値
は、位相器１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂを働かさな
い状態で、入力光導波路３ａからリング状光導波路２へ
の光結合比、および光結合比の可変範囲より設計され
る。例えば、位相器１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂを
働かさない状態で、入力光導波路３ａからリング状光導
波路２への光結合比を０％と設定し、変化させたい光結
合比の範囲を０から５０％とするとき、方向性結合器１
２ａ，１２ｂ，２３ａおよび２３ｂの各光結合比を２５
％とし、導波路長差△Ｌの値は、０．５０４μｍになる
ように設計される。この設計は、公知の導波型マッハツ
ェンダ光干渉計の設計から容易に類推される。しかしな
がら、導波路長差△Ｌが大きくなると、従来例に比べて
フィネスが悪くなったり、共振ピークがスプリットし始
める。それゆえ、導波路長差△Ｌは０か、できるだけ小
さいことが望ましい。図２（Ａ）から（Ｅ）は、図１
の光リング共振器の動作を説明する周波数特性図であ
る。図２（Ａ）から（Ｄ）は、位相器である薄膜ヒータ
１４ａおよび２４ａの消費電力をそれぞれ０．３Ｗ，
０．５Ｗ，０．７Ｗおよび０．９Ｗとしたものである。
また、図２（Ｅ）は薄膜ヒータ１４ａおよび２４ｂの消
費電力を０．７Ｗとしたものである。図３は、薄膜ヒー
タ１４ａおよび２４ａに同じ電力を消費させた際のフィ
ネスの変化を示すグラフである。

【００２４】図４は、フィネスと共振ピークでの透過率
の関係を示したものであるが、斜線の範囲が薄膜ヒータ
１４ａ，１４ｂ，２４ａおよび２４ｂを変化させて得ら
れた値である。

【００２５】図５は本発明の第２の実施例の光リング共
振器を示す平面図である。この光リング共振器は、第１
の実施例のマッハツェンダ光干渉計回路２１を方向性結
合器４で置き換えた構成となっている。すなわち、出力
光導波路３ｂは、方向性結合器４を介してリング状光導
波路２と光結合している。

【００２６】マッハツェンダ光干渉系回路１１を構成し
ている光導波路の一方（ここでは光導波路１３ａ）およ
びリング状光導波路２の中で入力光導波路１３ａと共用
していない部分の光導波路２の上方には、位相器として
薄膜ヒータ５、偏波補償器としてアモルファスシリコン
薄膜６がそれぞれ配置してある。

【００２７】本実施例の単一モード光導波路は第１の実
施例と同様に作製された。光導波路２，３ａ，３ｂ，１
３ａ，１３ｂ等は、厚さ５０μｍ程度のクラッド層１ａ
内に埋設されており、光導波路１３ａ，１３ｂ等のコア
部寸法は６μｍ×６μｍ程度、コア・クラッドの比屈折
率差は０．７５％程度である。また、リング状光導波路
２は、第１の実施例と同様にＦＳＲを５ＧＨｚに設定す
るために半径Ｒ＝６．５７ｍｍの真円になるよう作製し
た。さらに、薄膜ヒータ１４ａ，１４ｂおよび５とし
て、ここでは、Ｃｒ金属薄膜（幅５０μｍ、厚さ０．３
μｍ）を真空蒸着技術により、長さ約２ｍｍにわたって
形成した。さらに、アモルファスシリコン薄膜６（幅２
００μｍ、厚さ９μｍ）をスパッタ技術により、長さ約
１ｍｍにわたって形成し、垂直偏波（ＴＭ偏波）と水平
偏波（ＴＥ偏波）で共振特性を一致させた。

【００２８】本実施例において、薄膜ヒータ１４ａおよ
び１４ｂに電力を消費させないときのフィネスを２０と
するために、方向性結合器４のリング状光導波路２と出
力光導波路３ｂとの光結合比は１０％で作製し、マッハ
ツェンダ光干渉計１１の方向性結合器１２ａおよび１２
ｂの光結合比を５０％に、２本の光導波路１３ａ，およ
び１３ｂの長さの差△Ｌを０．４３μｍとした。

【００２９】位相器である薄膜ヒータ１４ａの消費電力
を０．９Ｗとしたときフィネスが２８となり、消費電力
を０Ｗとすると、フィネスが２０となった。このような
構成では、第１の実施例と同様に、位相器である薄膜ヒ
ータ１４ａの動作時にフィネスを小さくでき、位相器を
動作させないときには所望のフィネスが得られる。

【００３０】図６は本発明の第３の実施例の光リング共
振器を示す平面図である。本実施例が、第１の、第２の
実施例と異なる点は、光結合部は光結合部１１のみであ
ることである。

【００３１】マッハツェンダ光干渉計回路１１は、方向
性結合器１２ａおよび１２ｂを長さが互いに△Ｌだけ異
なる２本の光導波路１３ａおよび１３ｂにより連結する
ことにより構成されている。なお、ここで光導波路１３
ａはリング状光導波路２の一部を共用し、光導波路１３
ｂは入力光導波路３ａの一部を共用している。位相器１
４ａおよび１４ｂとして薄膜ヒータが光導波路１３ａお
よび１３ｂのコア部の上方のクラッド層１ａ上に配置し
ている。

【００３２】マッハツェンダ光干渉計回路１１を構成し
ている光導波路の一方（ここでは光導波路１３ａ）およ
びリング状光導波路２の中で光導波路１３ａを共用して
いない部分の光導波路２の上方には、位相器として薄膜
ヒータ５、偏波補償器としてアモルファスシリコン薄膜
６がそれぞれ配置してある。

【００３３】本実施例の単一モード光導波路は、第１の
実施例と同様に作製された。光導波路２，３ａ，１３
ａ，１３ｂ等は、厚さ６０μｍ程度のクラッド層１ａ内
に埋設されており、光導波路２，３ａ，１３ａ，１３ｂ
等のコア部寸法は８μｍ×８μｍ程度、コア・クラッド
の比屈折率差は０．３％程度である。

【００３４】このような構造パラメータを有する石英系
単一モード光導波路は、曲率３５ｍｍ程度の曲げにも耐
える。リング状光導波路２は、ＦＳＲを０．５ＧＨｚに
設定するために曲率半径Ｒが５０ｍｍの半円を長さ４９
ｍｍの直線で接続したレーストラック型に作製した。さ
らに、薄膜ヒータ１４ａ，１４ｂおよび５として、ここ
では、Ｃｒ金属薄膜（幅５０μｍ、厚さ０．３μｍ）を
真空蒸着技術により、長さ約５ｍｍにわたって形成し
た。さらに、アモルファスシリコン薄膜６（幅２００μ
ｍ、厚さ９μｍ）をスパッタ技術により、長さ約１．６
ｍｍにわたって形成し、垂直偏波（ＴＭ偏波）と水平偏
波（ＴＥ偏波）で共振特性を一致させた。方向性結合器
１２ａ，１２ｂの各結合比は、２０％になるように設計
した。導波路長差△Ｌは０になるように作製した。入力
光導波路３ａからリング状光導波路２への光結合比をほ
ぼ４０％にできる。この結合部の光結合比は０から４０
％まで可変であり、本回路のフィネスは５から９まで可
変であった。

【００３５】図７は本発明の第４の実施例の光リング共
振器を示す平面図である。本実施例が第３の実施例と異
なる点は、光結合部１１と入出力光導波路７ａと７ｂの
構成であり、一本の曲線導波路から構成されている。

【００３６】マッハツェンダ光干渉計回路１１は、方向
性結合器１２ａおよび１２ｂを長さが互いに△Ｌだけ異
なる２本の光導波路１３ａおよび１３ｂにより連結する
ことにより構成されている。入力光導波路７ａは光導波
路１３ａに連結されており、出力光導波路７ｂは光導波
路１３ｂに連結され、リング状光導波路２と交差してい
る。位相器１４ａおよび１４ｂとして薄膜ヒータが光導
波路１３ａおよび１３ｂのコア部の上方のクラッド層１
ａ上に配置している。

【００３７】この構成の光結合器部１１を方向性結合器
に置き換えた構成は、光導波路をＥｒ添加石英系光導波
路を用いたリングレーザとして用いられている（特願平
３−２８１５７９号）。この方向性結合器１２ａ，１２
ｂの光結合比を励起光の周波数、およびリング内での発
振周波数で数％以下にすることでレーザ発振させること
ができる。この場合、光結合比に対して発振条件がクリ
ティカルであり、作製誤差により光結合比を高精度に設
定することは難しい。しかしながら、この部分を本実施
例の光結合部で構成することにより、この光結合比を適
正値に設定することができる。

【００３８】マッハツェンダ光干渉計回路１１を構成し
ている光導波路の一方（ここでは光導波路１３ａ）およ
びリング状光導波路２の中で光導波路１３ａと共用して
いない部分の光導波路２の上方には、位相器として薄膜
ヒータ５、偏波補償器としてアモルファスシリコン薄膜
６がそれぞれ配置してある。

【００３９】本実施例の単一モード光導波路は、火炎堆
積法と反応性イオンエッチング法により作製されたＥｒ
（１重量％）添加石英系光導波路を用いた。光導波路
２，７ａ，７ｂ，１３ａ，１３ｂ等は、厚さ６０μｍ程
度のクラッド層１ａ内に埋設されており、光導波路２，
７ａ，７ｂ，１３ａ，１３ｂ等のコア部寸法は５μｍ×
５μｍ程度、コア・クラッドの比屈折率差は０．７５％
程度である。

【００４０】このような構造パラメータを有する石英系
単一モード光導波路は、曲率４ｍｍ程度の曲げにも耐え
る。リング状光導波路２は、ＦＳＲを２ＧＨｚに設定す
るために曲率半径Ｒが１５．９ｍｍ程度の真円で作製し
た。さらに、薄膜ヒータ１４ａ，１４ｂおよび５とし
て、ここでは、Ｃｒ金属薄膜（幅５０μｍ、厚さ０．３
μｍ）を真空蒸着技術により、長さ約５ｍｍにわたって
形成した。さらに、アモルファスシリコン薄膜６（幅２
００μｍ、厚さ９μｍ）をスパッタ技術により、長さ約
１．６ｍｍにわたって形成し、垂直偏波（ＴＭ偏波）と
水平偏波（ＴＥ偏波）で共振特性を一致させた。方向性
結合器１２ａ，１２ｂの各結合比は、励起波長０．９８
μｍで０％、発振波長１．６０μｍで５０％になるよう
に作製した。導波路長差△Ｌは０になるように作製し
た。これにより、入力光導波路３ａからリング状光導波
路２への光結合比が励起波長０．９８μｍで０％、発振
波長１．６０μｍで１００％になった。位相器である薄
膜ヒータ１４ａの消費電力を０．１Ｗにすることで、発
振しきい値が３０ｍＷ、微分効率が２０％で発振した。
以上、第１、第２、第３および第４の実施例では、シリ
コン基板上の石英系単一モード光導波路を基本要素とし
て構成したが、これは、石英系単一モード光導波路が、
光通信用の石英系単一モード光ファイバとの屈折率整合
性に優れているからである。本発明で用いることのでき
る光導波路は、必ずしも石英系光導波路に限定されるも
のではなく、他材料系の導波路系にも適用できることは
もちろんである。対象となる光導波路系としては、石英
系の他に、多成分ガラス系イオン拡散導波路、ＬｉＮｂ
Ｏ₃ 系導波路などを挙げることができる。また、本発明
は光ファイバあるいはバルク型などでも実現でき、光導
波路に限定されるものではない。

【００４１】さらに、位相器として薄膜ヒータを用いた
が、電圧を印加して位相を制御できる液晶セルなどの位
相制御器も用いることができ、本発明で用いることので
きる位相器は必ずしも薄膜ヒータに限定されるものでは
ない。先のＬｉＮｂＯ₃ 系導波路の場合には、位相器と
して、電気光学効果を利用した位相器を用いることも可
能である。

【００４２】さらに、本実施例では、光結合部にマッハ
ツェンダ光干渉計回路を用いたが、方向性結合器の２本
の光導波路間に溝を彫り、その溝に屈折率整合用液体を
入れ、その屈折率を適当に調節することにより光結合比
を可変にすることもでき、本発明で用いることのできる
光結合部は必ずしもマッハツェンダ光干渉計回路に限定
されるものではない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、下記のよ
うな効果がある。（１）請求項１の発明は、光リング共振器の入出力光路
とリング状光路との光結合比を可変にすることにより、
光リング共振器のフィネスを可変にでき、これにより、
所望の光周波数が揺らいでいる場合でも、適切なフィル
タ特性にして、それを取り出すことができる。したがっ
て、本発明の光リング共振器は、光周波数多重伝送シス
テム、光周波数計測分野や光センサシステム等広い応用
を見出すことが期待される。さらに、光結合部をマッハ
ツェンダ光干渉計と位相器の組み合わせで構成すること
により、光結合比、したがってフィネスを高精度に、か
つ広範囲に設定できる。よって本発明の光リング共振器
は、使用されるシステムに適した光リング共振器の特性
を実現でき、そのシステムの高性能化が期待される。（２）請求項２の発明は、光ファイバ、特に石英系光フ
ァイバを用いたシステムの高性能化が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１の実施例の
光リング共振器を示す、それぞれ平面図、ＡＡ’線断面
図である。

【図２】第１の実施例の光リング共振器の位相器の消費
電力を変えた時の光周波数特性を示す図である。

【図３】第１の実施例の光リング共振器の位相器の消費
電力に対するフィネスの変化を示す図である。

【図４】第１の実施例の光リング共振器で設定可能なフ
ィネスと共振ピークでの透過率の関係を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施例の光リング共振器の平面
図である。

【図６】本発明の第３の実施例の光リング共振器の平面
図である。

【図７】本発明の第４の実施例の光リング共振器の平面
図である。

【図８】同図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は光
リング共振器の従来例を示す、それぞれ平面図、ＡＡ’
線断面図、ＢＢ’線断面図およびＣＣ’線断面図であ
る。

【図９】同図（Ａ）、（Ｂ）は光リング共振器の従来例
の光周波数特性を示す図である。

【符号の説明】

１シリコン基板１ａクラッド層２リング状光導波路３ａ入力光導波路３ｂ出力光導波路４ａ，４ｂ方向性結合器５薄膜ヒータ６偏波補償器１１，２１マッハツェンダ光干渉計回路１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ方向性結合器１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ光導波路１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ位相器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−77002（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】リング状光路と、光結合部と、前記リン
グ状光路に前記光結合部を介して結合された少なくとも
１本の光入出力光路より構成され、前記光結合部の少な
くとも１つが、マッハツェンダ光干渉計により構成され
た入出力光強度可変の光結合部であり、前記マッハツェ
ンダ光干渉計を構成する２つの光路途上に、その光路長
を微調整して光の透過率を調節する位相器が設けられて
いる光リング共振器。
【請求項２】前記リング状光路と前記光入出力光路は
平面基板上に形成された単一モード光導波路であり、該
単一モード光導波路は、前記平面基板上に配置された石
英系ガラスによるコア部が埋設されて構成された石英系
光単一モード光導波路であり、前記マッハツェンダ光干
渉計は、リング状石英系光単一モード光導波路と入出力
石英系光単一モード光導波路が２箇所で近接して構成さ
れた２個の方向性結合器と該２個の方向性結合器を連結
する２本の石英系光単一モード光導波路で構成され、前
記位相器は、前記マッハツェンダ光干渉計の２個の方向
性結合器を連結する２本の石英系光単一モード光導波路
の少なくとも一方に前記コア部の上方のクラッド層上に
配置された薄膜ヒータである、請求項１記載の光リング
共振器。