JP3151785B2 - 光合分岐回路 - Google Patents
光合分岐回路Info
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- JP3151785B2 JP3151785B2 JP17864792A JP17864792A JP3151785B2 JP 3151785 B2 JP3151785 B2 JP 3151785B2 JP 17864792 A JP17864792 A JP 17864792A JP 17864792 A JP17864792 A JP 17864792A JP 3151785 B2 JP3151785 B2 JP 3151785B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、小型、集積化可能な光
合分岐回路に関するものである。
合分岐回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光回路の小型化、高集積化を行うために
はコンパクトな光分岐回路が必要である。従来、小型の
光合分岐回路としては図３に示す構成のものがある。
はコンパクトな光分岐回路が必要である。従来、小型の
光合分岐回路としては図３に示す構成のものがある。
【０００３】図３において、１は上下・左右の２方向の
光閉じこめ構造を有する信号光の入力導波路、２は上下
方向のみの光閉じこめ構造を有する信号光の出力導波路
（２次元伝搬領域）、３は上下・左右２方向の光閉じこ
め構造を有する信号光の出力導波路を示している。図４
は図１におけるＡ−Ａ´断面における断面図で、４はＡ
ｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓクラッド層、５はＡｌ0.2 Ｇａ0.8
Ａｓコア、６はＧａＡｓ基板である。図３のＢ−Ｂ´断
面における断面図も導波路幅が異なることを除けば図４
に示したものと同様である。
光閉じこめ構造を有する信号光の入力導波路、２は上下
方向のみの光閉じこめ構造を有する信号光の出力導波路
（２次元伝搬領域）、３は上下・左右２方向の光閉じこ
め構造を有する信号光の出力導波路を示している。図４
は図１におけるＡ−Ａ´断面における断面図で、４はＡ
ｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓクラッド層、５はＡｌ0.2 Ｇａ0.8
Ａｓコア、６はＧａＡｓ基板である。図３のＢ−Ｂ´断
面における断面図も導波路幅が異なることを除けば図４
に示したものと同様である。
【０００４】ここでこの光合分岐回路の動作原理につい
て説明する。導波路１を伝搬する信号光の電界は、ほぼ
ガウシアンとなっている。導波路１から２次元伝搬領域
２に入射した信号光は、左右方向の光閉じこめ構造が存
在しないため横方向に広がりながら伝搬する。このとき
の電界分布は入射電界のフーリエ変換で表されるために
やはりガウシアンとなる。このときのビームの広がり角
θは、 θ＝ｔａｎ-1（λ／πω0 ） で与えられる。ここでλは導波路中での信号光波長、ω
0 は導波路１と導波路２の界面におけるビームウェスト
の半径である。いま、ω0 ＝１μｍ、λ＝0.4 μｍとす
るとθは約7.3 度となる。従って、空間伝搬領域の長さ
が１（μｍ）とすると空間伝搬領域の終端におけるビー
ム直径は２１・ｔａｎθ＝0.2561（μｍ）となり、この
範囲にある出力導波路には信号光が分岐して行くことに
なる。もし出力導波路３の導波路幅をｄμｍ、導波路本
数をｎ本とすると、必要な２次元伝搬領域の長さｌは ｌ＝ｄ×ｎ／２／ｔａｎθ＝３．９ｎｄ（μｍ） で与えられる。ｎ＝７本、ｄ＝２μｍの場合１＝５５μ
ｍ必要となる。
て説明する。導波路１を伝搬する信号光の電界は、ほぼ
ガウシアンとなっている。導波路１から２次元伝搬領域
２に入射した信号光は、左右方向の光閉じこめ構造が存
在しないため横方向に広がりながら伝搬する。このとき
の電界分布は入射電界のフーリエ変換で表されるために
やはりガウシアンとなる。このときのビームの広がり角
θは、 θ＝ｔａｎ-1（λ／πω0 ） で与えられる。ここでλは導波路中での信号光波長、ω
0 は導波路１と導波路２の界面におけるビームウェスト
の半径である。いま、ω0 ＝１μｍ、λ＝0.4 μｍとす
るとθは約7.3 度となる。従って、空間伝搬領域の長さ
が１（μｍ）とすると空間伝搬領域の終端におけるビー
ム直径は２１・ｔａｎθ＝0.2561（μｍ）となり、この
範囲にある出力導波路には信号光が分岐して行くことに
なる。もし出力導波路３の導波路幅をｄμｍ、導波路本
数をｎ本とすると、必要な２次元伝搬領域の長さｌは ｌ＝ｄ×ｎ／２／ｔａｎθ＝３．９ｎｄ（μｍ） で与えられる。ｎ＝７本、ｄ＝２μｍの場合１＝５５μ
ｍ必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したような構
成で光合分岐を行うため、２次元伝搬領域の信号光の電
界分布がガウシアンなために出力導波路に分岐された光
のパワー比がガウシアンになってしまい、均一性が悪
い。すなわち、複数の出力導波路の中心部分に位置する
出力導波路に光が集中し、周辺に位置する出力導波路に
は弱い信号光しか到達しなかった。
成で光合分岐を行うため、２次元伝搬領域の信号光の電
界分布がガウシアンなために出力導波路に分岐された光
のパワー比がガウシアンになってしまい、均一性が悪
い。すなわち、複数の出力導波路の中心部分に位置する
出力導波路に光が集中し、周辺に位置する出力導波路に
は弱い信号光しか到達しなかった。
【０００６】本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、製
作が容易で小型、低損失、分岐比が均一な光合分岐回路
を実現することにある。
作が容易で小型、低損失、分岐比が均一な光合分岐回路
を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、上下・左右の２方向の光閉じこめ構造を有す
る第１の光導波路と上下方向のみの光閉じこめ構造を有
する第２の光導波路と上下・左右２方向の光閉じこめ構
造を有する複数の光導波路とからなる１入力多出力タイ
プの光合分岐回路において、第１の光導波路と第２の光
導波路の接続部に、上下・左右の２方向の光閉じこめ構
造を有し、かつ、第１の光導波路よりも導波路幅が広い
第３の導波路を形成し、前記第３の導波路は多モード導
波路であり、前記第３の導波路の幅は、信号光が前記第
３の導波路を伝搬すると左右方向の閉じこめ効果を与え
る幅である。
するため、上下・左右の２方向の光閉じこめ構造を有す
る第１の光導波路と上下方向のみの光閉じこめ構造を有
する第２の光導波路と上下・左右２方向の光閉じこめ構
造を有する複数の光導波路とからなる１入力多出力タイ
プの光合分岐回路において、第１の光導波路と第２の光
導波路の接続部に、上下・左右の２方向の光閉じこめ構
造を有し、かつ、第１の光導波路よりも導波路幅が広い
第３の導波路を形成し、前記第３の導波路は多モード導
波路であり、前記第３の導波路の幅は、信号光が前記第
３の導波路を伝搬すると左右方向の閉じこめ効果を与え
る幅である。
【０００８】
【作用】本発明によれば、信号光は第１の導波路から第
３の導波路に入射する。ここでは導波路幅が広いために
信号光は回折で広がりながら伝搬する。信号光は第３の
導波路を伝搬すると左右方向の閉じ込め効果の影響を受
けるようになる。本領域は多モード導波路となっている
ため、信号光は多数のモードに分配される。各モードは
互いに伝搬定数が異なるために伝搬速度に差が生じ、各
モードの重ね合わせの結果生じるモードパターンは伝搬
距離により変化する。信号光は第３の導波路を伝搬する
につれて電界分布が変化し、第２の導波路に入射し、そ
の中を広がりながら伝搬する。このときの電界分布は入
射電界のフーリエ変換で表されるためにフラットな分布
となる。従って、複数の光導波路に分岐された信号光の
パワー分布の均一性は向上する。
３の導波路に入射する。ここでは導波路幅が広いために
信号光は回折で広がりながら伝搬する。信号光は第３の
導波路を伝搬すると左右方向の閉じ込め効果の影響を受
けるようになる。本領域は多モード導波路となっている
ため、信号光は多数のモードに分配される。各モードは
互いに伝搬定数が異なるために伝搬速度に差が生じ、各
モードの重ね合わせの結果生じるモードパターンは伝搬
距離により変化する。信号光は第３の導波路を伝搬する
につれて電界分布が変化し、第２の導波路に入射し、そ
の中を広がりながら伝搬する。このときの電界分布は入
射電界のフーリエ変換で表されるためにフラットな分布
となる。従って、複数の光導波路に分岐された信号光の
パワー分布の均一性は向上する。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示した図であ
って、１×７の分岐回路を示している。７は上下・左右
の２方向の光閉じこめ構造を有する信号光の入力導波
路、８は上下・左右の２方向の光閉じこめ構造を有し、
かつ入力導波路７よりも導波路の広い導波路（電界分布
整形領域）、９は上下方向のみの光閉じこめ構造を有す
る信号光の出力導波路（２次元伝搬領域）、１０は上下
・左右の２方向の閉じこめ構造を有する信号光導波路を
示している。導波路７、１０とも導波路幅が２μｍの基
本モードのみが伝搬可能なシングルモード導波路で、そ
のＣ−Ｃ´およびＦ−Ｆ´断面での断面構造は図４に示
したものと同一である。Ｄ−Ｄ´断面における断面図は
導波路幅が１０μｍであることを除けば図４に示したも
のと同様、またＥ−Ｅ´断面での断面構造も導波路幅が
３０μｍであることを除けば図４と同様である。
って、１×７の分岐回路を示している。７は上下・左右
の２方向の光閉じこめ構造を有する信号光の入力導波
路、８は上下・左右の２方向の光閉じこめ構造を有し、
かつ入力導波路７よりも導波路の広い導波路（電界分布
整形領域）、９は上下方向のみの光閉じこめ構造を有す
る信号光の出力導波路（２次元伝搬領域）、１０は上下
・左右の２方向の閉じこめ構造を有する信号光導波路を
示している。導波路７、１０とも導波路幅が２μｍの基
本モードのみが伝搬可能なシングルモード導波路で、そ
のＣ−Ｃ´およびＦ−Ｆ´断面での断面構造は図４に示
したものと同一である。Ｄ−Ｄ´断面における断面図は
導波路幅が１０μｍであることを除けば図４に示したも
のと同様、またＥ−Ｅ´断面での断面構造も導波路幅が
３０μｍであることを除けば図４と同様である。
【００１０】ここで図１の構成における光分岐動作につ
いて説明する。信号光は導波路７から電界分布整形領域
８に入射する。ここでは導波路幅が１０μｍと広いため
に信号光は回折で広がりながら伝搬する。入力導波路幅
２μｍの本構成の場合、信号光の広がり角は図３の場合
同様に約7.3 度となり、信号光は電界分布整形領域８を
３９μｍ以上伝搬すると左右方向の閉じ込めを感じるよ
うになる。本領域は多モード導波路となっているため信
号光は多数のモードに分配される。各モードは互いに伝
搬定数が異なるために伝搬速度に差が生じ、各モードの
重ね合わせの結果生じるモードパターンは伝搬距離によ
り変化する。このモードパターンの変化の様子を図２に
示す。図２(a) は電界分布整形領域８に入射直後の電界
分布で、ほぼガウシアンになっている。信号光は電界分
布整形領域８を伝搬するにつれて同図(b) 〜(d) に示す
ように電界分布が変化し、２次元伝搬領域９に入射す
る。図２(d) で示される電界分布を持った信号光が２次
元伝搬領域９で広がりながら伝搬する。このときの電界
分布は入射電界のフーリエ変換で表されるために今度は
図２(e) で示されるようなフラットな分布となる。従っ
て、７本の出力導波路１０に分岐された信号光のパワー
分布の均一性は向上する。
いて説明する。信号光は導波路７から電界分布整形領域
８に入射する。ここでは導波路幅が１０μｍと広いため
に信号光は回折で広がりながら伝搬する。入力導波路幅
２μｍの本構成の場合、信号光の広がり角は図３の場合
同様に約7.3 度となり、信号光は電界分布整形領域８を
３９μｍ以上伝搬すると左右方向の閉じ込めを感じるよ
うになる。本領域は多モード導波路となっているため信
号光は多数のモードに分配される。各モードは互いに伝
搬定数が異なるために伝搬速度に差が生じ、各モードの
重ね合わせの結果生じるモードパターンは伝搬距離によ
り変化する。このモードパターンの変化の様子を図２に
示す。図２(a) は電界分布整形領域８に入射直後の電界
分布で、ほぼガウシアンになっている。信号光は電界分
布整形領域８を伝搬するにつれて同図(b) 〜(d) に示す
ように電界分布が変化し、２次元伝搬領域９に入射す
る。図２(d) で示される電界分布を持った信号光が２次
元伝搬領域９で広がりながら伝搬する。このときの電界
分布は入射電界のフーリエ変換で表されるために今度は
図２(e) で示されるようなフラットな分布となる。従っ
て、７本の出力導波路１０に分岐された信号光のパワー
分布の均一性は向上する。
【００１１】この構成の光合分岐器に波長１．３μｍの
信号光を光導波路７から入射したところ、導波路１０か
ら信号光が取り出され、光信号を７本に分岐する事が出
来た。この時、分岐された信号光強度のばらつきは２ｄ
ｂ程度で、均一性は良好であった。
信号光を光導波路７から入射したところ、導波路１０か
ら信号光が取り出され、光信号を７本に分岐する事が出
来た。この時、分岐された信号光強度のばらつきは２ｄ
ｂ程度で、均一性は良好であった。
【００１２】以上１×７の光合分岐回路について説明し
てきたが、これが１×Ｎ（Ｎ＝３、４…）の場合につい
ても同様な効果が得られることは言うまでもない。
てきたが、これが１×Ｎ（Ｎ＝３、４…）の場合につい
ても同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００１３】また、ここではシングルモード導波路を用
いた光合分岐器について説明したが、この構造がマルチ
モード導波路に対して導入されても同様な効果が期待で
きることは言うまでもない。
いた光合分岐器について説明したが、この構造がマルチ
モード導波路に対して導入されても同様な効果が期待で
きることは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１の光導波路と第２の光導波路の接続部に、上下・左
右の２方向の光閉じこめ構造を有し、かつ、第１の光導
波路よりも導波路幅が広い第３の導波路を形成し、前記
第３の導波路は多モード導波路であり、前記第３の導波
路の幅は、信号光が前記第３の導波路を伝搬すると左右
方向の閉じこめ効果を与える幅であるため、出力導波路
に分岐された光のパワー比の均一性が向上する。
第１の光導波路と第２の光導波路の接続部に、上下・左
右の２方向の光閉じこめ構造を有し、かつ、第１の光導
波路よりも導波路幅が広い第３の導波路を形成し、前記
第３の導波路は多モード導波路であり、前記第３の導波
路の幅は、信号光が前記第３の導波路を伝搬すると左右
方向の閉じこめ効果を与える幅であるため、出力導波路
に分岐された光のパワー比の均一性が向上する。
【図１】本発明の光合分岐回路の構成図
【図２】図１の光合分岐回路の光電界分布を示す図
【図３】従来の光合分岐回路の構成図
【図４】図３のＡ−Ａ´断面での断面図
７…第１の光導波路、８…電界分布整形領域、９…２次
元伝搬領域、１０…複数の光導波路。
元伝搬領域、１０…複数の光導波路。
───────────────────────────────────────────────────── 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 G02B 6/28 - 6/293
Claims (1)
- 【請求項１】 上下・左右の２方向の光閉じこめ構造を
有する第１の光導波路と上下方向のみの光閉じこめ構造
を有する第２の光導波路と上下・左右２方向の光閉じこ
め構造を有する複数の光導波路とからなる１入力多出力
タイプの光合分岐回路において、 第１の光導波路と第２の光導波路の接続部に、上下・左
右の２方向の光閉じこめ構造を有し、かつ、第１の光導
波路よりも導波路幅が広い第３の導波路を形成し、 前記第３の導波路は多モード導波路であり、 前記第３の導波路の幅は、 信号光が前記第３の導波路を伝搬すると左右方向の閉じ
こめ効果を与える幅である ことを特徴とする光合分岐回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17864792A JP3151785B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 光合分岐回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17864792A JP3151785B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 光合分岐回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0627336A JPH0627336A (ja) | 1994-02-04 |
| JP3151785B2 true JP3151785B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=16052123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17864792A Expired - Lifetime JP3151785B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 光合分岐回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151785B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09178964A (ja) * | 1995-12-27 | 1997-07-11 | Nhk Spring Co Ltd | 光導波路の分岐構造 |
| JP3872639B2 (ja) | 2000-08-31 | 2007-01-24 | 株式会社村上開明堂 | 電動格納式ドアミラー |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP17864792A patent/JP3151785B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0627336A (ja) | 1994-02-04 |
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| JPS61284705A (ja) | 光合分波装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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