JP3306742B2 - Waveguide type optical branching coupling device and optical line using the same - Google Patents

Waveguide type optical branching coupling device and optical line using the same

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JP3306742B2
JP3306742B2 JP5145096A JP5145096A JP3306742B2 JP 3306742 B2 JP3306742 B2 JP 3306742B2 JP 5145096 A JP5145096 A JP 5145096A JP 5145096 A JP5145096 A JP 5145096A JP 3306742 B2 JP3306742 B2 JP 3306742B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いる導
波型光分岐結合素子及びこれを用いた光線路に関し、特
に、光線路試験に用いられる導波型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 element used for optical communication and an optical line using the same, and more particularly to a waveguide type optical branching / coupling element used for an optical line test. .

【0002】[0002]

【従来の技術】通信サービスの多様化・高度化のため
に、従来のメタリックケーブルの代わりに、大容量・高
速通信が可能な光ファイバを加入者系に導入する事が急
務となっている。それに伴い、通信サービスの保守・運
用のために、光ファイバ線路の試験システムが開発され
ている(N.Tomita ct al.,‘Design and performance o
fa novel automatic fiber line testing system with
OTDR for optical subscriber loop's, Journal of Lig
htwave Technology, Vol.12.p.717(1994) を参照)。
2. Description of the Related Art In order to diversify and enhance communication services, it is urgently necessary to introduce an optical fiber capable of high-capacity and high-speed communication into a subscriber system instead of a conventional metallic cable. Along with this, a test system for optical fiber lines has been developed for maintenance and operation of communication services (N. Tomita ct al., 'Design and performance o
fa novel automatic fiber line testing system with
OTDR for optical subscriber loop's, Journal of Lig
htwave Technology, Vol. 12. p. 717 (1994)).

【0003】光線路試験システムにおいては、例えば、
波長1.3μmの通信光で通信されている光ファイバ伝
送路に、試験装置から通信光とは異なる波長、例えば、
波長1.55μmの試験光を光分岐結合素子を介して導
入し、光ファイバ伝送路を伝搬中に生じる試験光後方散
乱光や反射戻り光を、再度、試験装置に取り込み、光フ
ァイバ伝送路の障害や破断の診断を行う。
In an optical line test system, for example,
A wavelength different from the communication light from the test apparatus, for example, to the optical fiber transmission line communicating with the communication light having the wavelength of 1.3 μm, for example,
A test light having a wavelength of 1.55 μm is introduced through an optical branching / coupling element, and the test light backscattered light and reflected return light generated during propagation through the optical fiber transmission line are taken into the test apparatus again, and the optical fiber transmission line Diagnose faults and ruptures.

【0004】通信サービス提供中においても光線路試験
ができるように、試験光には通信光の波長(例えば、
1.3μm)と異なる波長(例えば、1.55μm)の
光が使用されるが、光ファイバの敷設時などには通信光
と同じ波長(1.3μm)の光で試験する必要がある。
そのため、試験装置から試験光を光ファイバ伝送路に導
く光分岐結合素子は、通信光(1.3μm)と試験光
(1.55μm)の両波長において機能しなければなら
ない。
[0004] In order to perform an optical line test even during the provision of a communication service, the test light includes the wavelength of the communication light (eg,
Although light having a wavelength (for example, 1.55 μm) different from 1.3 μm is used, it is necessary to test with light having the same wavelength (1.3 μm) as communication light when laying an optical fiber.
Therefore, the optical branching / coupling element for guiding the test light from the test device to the optical fiber transmission line must function at both the wavelength of the communication light (1.3 μm) and the wavelength of the test light (1.55 μm).

【0005】光分岐結合素子には、光ファイバ自身を研
磨や融着・延伸して作製されるファイバ型とフォトリソ
グラフィ行程により平面基板上に作製される導波型とが
ある。ファイバ型は低損失であるが、再現性が乏しい、
量産に適さない、寸法が大きく小型集積化が困難である
という欠点がある。これに対し、導波型は、設計した光
回路パターンを微細化高技術を用いて作製するので、再
現性・生産性・小型集積化性に優れている。さらに、光
回路理論を用いて設計することにより、多様化する光通
信サービスに資する光分岐結合素子が提供できるものと
して期待されている。
There are two types of optical branching / coupling elements: a fiber type manufactured by polishing, fusing and stretching an optical fiber itself, and a waveguide type manufactured on a flat substrate by a photolithography process. Fiber type has low loss, but poor reproducibility,
There is a disadvantage that it is not suitable for mass production and has a large size and it is difficult to integrate it in a small size. On the other hand, the waveguide type is excellent in reproducibility, productivity, and compact integration since the designed optical circuit pattern is manufactured by using a finer technology. Furthermore, by designing using optical circuit theory, it is expected that an optical branching / coupling element that contributes to diversified optical communication services can be provided.

【0006】図10(a)および(b)は、それぞれ、
石英系導波路で構成した従来例の光線路試験用光分岐結
合素子の、平面図と透過特性である。本素子は、2つの
光導波路1,2上に2つの方向性結合器11,12を形
成したマッハ・ツェンダ干渉計13で構成されている。
方向性結合器11,12を連結する2本の光導波路1,
2の間に0.6μm程度の光導波路長差を与え、方向性
結合器の波長依存性を緩和している。その結果、1.2
5μmから1.6μmにわたって、結合率が20±2%
という波長無依存結合器(WINC:Wavelength Insen
sitive Coupler)を提供している(K.Jinguji, ‘Mach-
Zhender interferometer type opticalwaveguide coupl
er with wavelength-flattened coupling ratio', Elec
tronicsLetters, Vol.26, p.1326(1990) を参照)。
FIGS. 10A and 10B respectively show:
FIG. 4 is a plan view and transmission characteristics of a conventional optical branching coupler for optical line testing constituted by a silica-based waveguide. This device is composed of a Mach-Zehnder interferometer 13 in which two directional couplers 11 and 12 are formed on two optical waveguides 1 and 2.
Two optical waveguides 1, 1 connecting the directional couplers 11, 12
2, an optical waveguide length difference of about 0.6 μm is provided, thereby alleviating the wavelength dependence of the directional coupler. As a result, 1.2
20 ± 2% binding rate from 5 μm to 1.6 μm
Wavelength independent coupler (WINC: Wavelength Insen)
sitive Coupler) (K. Jinguji, 'Mach-
Zhender interferometer type opticalwaveguide coupl
er with wavelength-flattened coupling ratio ', Elec
tronics Letters, Vol. 26, p. 1326 (1990)).

【0007】なお、「結合率」とは、光分岐結合素子、
光結合器、マッハ・ツェンダ干渉計、方向性結合器など
光パワーを分岐結合する素子や回路要素に、一方の光導
波路から入射した光パワーがある他方の光導波路に移る
割合である。また、「透過率」とは、光素子のある入力
ポートから入射した光パワーが出力ポートに透過する割
合である。本明細書においては、光導波路の構造や材料
による散乱・吸収等による光パワーの損失分を差し引い
て、光回路の構成で決まる値を表示している。
[0007] The "coupling rate" refers to an optical branching / coupling element,
It is the ratio of the optical power incident from one optical waveguide to the other optical waveguide to the elements or circuit elements that branch and couple the optical power, such as an optical coupler, a Mach-Zehnder interferometer, and a directional coupler. The “transmittance” is a ratio at which the optical power incident from an input port having an optical element is transmitted to an output port. In this specification, the value determined by the configuration of the optical circuit is displayed by subtracting the loss of the optical power due to scattering or absorption by the structure or material of the optical waveguide.

【0008】図10において、局側からの1.3μm通
信光は通信ポート(入力ポート1a)に導かれ、その約
80%が加入者ポート(出力ポート1b)より出射し
て、加入者側光ファイバ伝送路に導かれる。一方、試験
装置からの1.55μm試験光は試験ポート(入力ポー
ト2a)より入射し、マッハ・ツェンダ干渉計13を介
して加入者ポート1bより加入者側光ファイバ伝送路に
導かれる。加入者側光ファイバ伝送路からの試験戻り光
は、加入者ポート1bよりマッハ・ツェンダ干渉計13
を介して試験ポート2aに出射し、試験装置で検出され
る。WINCでは波長1.3μm帯から1.55μm帯
にわたり、広帯域で均一な分岐結合特性を示すので、通
信光波長や試験光波長の選択範囲が広く、多用な通信お
よび試験サービスが可能となる。
In FIG. 10, 1.3 μm communication light from the station is guided to a communication port (input port 1a), and about 80% of the light is emitted from a subscriber port (output port 1b). It is led to a fiber transmission line. On the other hand, 1.55 μm test light from the test apparatus enters from the test port (input port 2a), and is guided from the subscriber port 1b to the subscriber-side optical fiber transmission line via the Mach-Zehnder interferometer 13. The test return light from the optical fiber transmission line on the subscriber side is transmitted from the Mach-Zehnder interferometer 13 through the subscriber port 1b.
Through the test port 2a, and is detected by the test apparatus. WINC exhibits uniform branching and coupling characteristics over a wide band from the 1.3 μm band to the 1.55 μm band, so that the communication light wavelength and the test light wavelength can be selected in a wide range, and various communication and test services can be performed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、WI
NCは1.25μmから1.6μmにわたり20±2%
の結合率を示すので、試験ポート2aと加入者ポート1
bの間での損失が約7dB(≒−10× log10(0.
2))となり、試験光は往復で約14dBの損失を受け
ることになる。さらに、試験戻り光の約80%が通信ポ
ート1aに透過し、局側に行くことになる。この局側へ
の試験光の混入は、通信サービス提供中に通信光の劣化
を招くので、光導波路1の通信ポート1a側に波長フィ
ルタなどを別途挿入して、1.55μm光を遮断しなけ
ればならない。この作業は、信頼性や生産性の低下を招
き、再現性よく一括生産できる導波型光分岐結合素子の
長所を損なうこととなる。
As described above, WI
NC is 20 ± 2% from 1.25 μm to 1.6 μm
Test port 2a and subscriber port 1
b is about 7 dB (≒ −10 × log 10 (0.
2)), and the test light suffers a loss of about 14 dB in a round trip. Further, about 80% of the test return light passes through the communication port 1a and goes to the station side. Since the mixing of the test light into the station causes deterioration of the communication light during the provision of the communication service, a wavelength filter or the like must be separately inserted into the communication port 1a of the optical waveguide 1 to block the 1.55 μm light. Must. This operation lowers the reliability and productivity, and impairs the advantages of the waveguide-type optical branching / coupling element that can be batch-produced with good reproducibility.

【0010】このようなWINCを用いた試験システム
に対して、通信ポートからの1.3μm光の約80%が
加入者ポートに透過し、試験ポートからの1.55μm
光のほぼ全てが加入者ポートに透過する波長合分波器を
用いたシステムも提案されている。図11(a)および
(b)は上記波長合分波器を用いた従来例の光分岐結合
素子の、平面図と透過特性である。本素子も、2つの方
向性結合器11,12を連結したマッハ・ツェンダ干渉
計13で構成されている。2つの方向性結合器11,1
2の間の光導波路1,2間に2.7μmの長さの差を与
え、波長1.3μmでは干渉が強め合うように、1.5
5μmでは干渉が弱め合うようにしている。そのため、
通信ポート(入力ポート1a)に入射された1.3μm
通信光の約80%を、加入者ポート(出力ポート2b)
より出射させて加入者側光ファイバ伝送路に導くことが
できる。また、1.55μm試験光を試験ポート(入力
ポート2a)より入射し、そのほとんど全てのパワーを
加入者ポート2bより出射させて加入者側光ファイバ伝
送路に導くことができる。そして、加入者ポート2bよ
り入射した試験戻り光も、通信ポート1aに漏れること
なく、ほとんど全て試験ポート2aより検出することが
できる。すなわち、本構成の波長合分波器を光分岐結合
素子として用いた場合、1.55μm試験光の損失は小
さく、さらに、1.55μm試験光が通信ポートに漏話
する量も小さい。しかしながら、マッハ・ツェンダ干渉
計の透過率波長特性がほぼ正弦波カーブとなるため、
1.3μm帯での通信ポートと加入者ポート間の透過特
性が平坦でなく、透過率が80±2%となる波長幅は2
0nmと狭かった。そのため、1.3μm帯で使用でき
る波長数が少ないという問題があった。
In a test system using such a WINC, about 80% of 1.3 μm light from the communication port is transmitted to the subscriber port and 1.55 μm from the test port.
A system using a wavelength multiplexer / demultiplexer in which almost all light is transmitted to a subscriber port has also been proposed. FIGS. 11A and 11B are a plan view and transmission characteristics of a conventional optical branching / coupling element using the above-described wavelength multiplexer / demultiplexer. This element also includes a Mach-Zehnder interferometer 13 in which two directional couplers 11 and 12 are connected. Two directional couplers 11, 1
The optical waveguides 1 and 2 have a length difference of 2.7 μm between the optical waveguides 1 and 2.
At 5 μm, the interference is weakened. for that reason,
1.3 μm incident on the communication port (input port 1a)
About 80% of the communication light is used for the subscriber port (output port 2b)
The light can be further emitted and guided to the subscriber-side optical fiber transmission line. Further, 1.55 μm test light can be input from the test port (input port 2a), and almost all of the power can be output from the subscriber port 2b and guided to the subscriber-side optical fiber transmission line. The test return light incident from the subscriber port 2b can be almost completely detected from the test port 2a without leaking to the communication port 1a. That is, when the wavelength multiplexer / demultiplexer having this configuration is used as an optical branching / coupling element, the loss of the 1.55 μm test light is small, and the amount of the 1.55 μm test light leaking to the communication port is also small. However, since the transmittance-wavelength characteristic of the Mach-Zehnder interferometer has a substantially sinusoidal curve,
In the 1.3 μm band, the transmission characteristic between the communication port and the subscriber port is not flat, and the wavelength width at which the transmittance is 80 ± 2% is 2
It was as narrow as 0 nm. Therefore, there is a problem that the number of wavelengths that can be used in the 1.3 μm band is small.

【0011】本発明は、かかる事情を鑑みてなされたも
のであり、その目的は、試験光の損失および試験戻り光
の通信ポートへの混入を低減し、通信光の波長帯で広帯
域に機能する導波型光分岐結合素子及びこれを用いた光
線路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to reduce loss of test light and mixing of test return light into a communication port, and to function over a wide band in the wavelength band of communication light. An object of the present invention is to provide a waveguide type optical branching / coupling element and an optical line using the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、次の点を要旨とする。 1) 基板と、該基板上に設けられた2本の光導波路
と、該2本の光導波路上に入力側から出力側に向かって
順次直列に配設した2つの相等しい光結合器とを有する
導波型光分岐結合素子において、前記光結合器の結合率
を、第1の波長帯においてほぼ50%とし、第2の波長
帯においてほぼ0%とし、前記2つの光結合器の間にお
ける前記2本の光導波路の間に、第1の波長のほぼ0.
18倍以下であり、かつ0より大きい実効光路長差を与
えたことを特徴とする導波型光分岐結合素子。 2) 基板と、該基板上に設けられた2本の光導波路
と、該2本の光導波路上に入力側から出力側に向かって
順次直列に配設した2つの相等しい光結合器とを有する
導波型光分岐結合素子において、前記光結合器の結合率
は、1.3μm帯においてほぼ50%、1.55μm
においてほぼ0%であり、前記2つの光結合器の間にお
ける前記2本の光導波路の間に、1.3μmのほぼ0.
18倍以下、かつ、cos 2 (πΔS/λ)≒0.8λ=
1.3μm) を満たす実効光路長差ΔSを与えたことを
特徴とする導波型光分岐結合素子。 ) 前記光結合器の結合率の波長微分係数が、第1の
波長帯のある波長でほぼ0であることを特徴とする導波
型光分岐結合素子。 4) 前記光結合器が方向性結合器で構成されているこ
とを特徴とする請求項1乃至3の何れか一つに記載の導
波型光分岐結合素子。 5) 前記光結合器が少なくとも1つのマッハ・ツェン
ダ干渉計を含む光回路で構成されていることを特徴とす
る請求項1乃至3の何れか一つに記載の導波型光分岐結
合素子。 6) 上記1)乃至5)の何れか一つに記載する導波型
分岐結合素子の2本の光導波路のうち一方の入力ポート
である通信ポートに第1の波長の光源を設置するととも
に、他方の入力ポートである試験ポートに第2の波長の
光源及び受光器を設置し、さらに一方の出力ポートであ
る加入者ポートに第1の波長の受光器及び第2の波長の
反射素子を設置したことを特徴とする光線路。
The structure of the present invention to achieve the above object has the following points. 1) A substrate, two optical waveguides provided on the substrate, and two equal optical couplers sequentially arranged in series from the input side to the output side on the two optical waveguides. The coupling rate of the optical coupler is set to approximately 50% in a first wavelength band and to approximately 0% in a second wavelength band. Between the two optical waveguides, the first wavelength is approximately 0.5 mm.
A waveguide type optical branching / coupling element characterized in that an effective optical path length difference of 18 times or less and greater than 0 is provided. 2) A substrate, two optical waveguides provided on the substrate, and two equal optical couplers sequentially arranged in series from the input side to the output side on the two optical waveguides. Having a coupling rate of the optical coupler,
Is approximately 50% in the 1.3 μm band and approximately 0% in the 1.55 μm band, and approximately 0.3% of 1.3 μm is provided between the two optical waveguides between the two optical couplers.
18 times or less , and cos 2 (πΔS / λ) ≒ 0.8 ( λ =
(1.3 μm) , wherein the effective optical path difference ΔS is provided. 3 ) A waveguide type optical branching / coupling element, wherein a wavelength differential coefficient of a coupling rate of the optical coupler is substantially zero at a certain wavelength in the first wavelength band. 4) The waveguide type optical branching / coupling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical coupler comprises a directional coupler. 5) The waveguide type optical branching / coupling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical coupler comprises an optical circuit including at least one Mach-Zehnder interferometer. 6) A light source of a first wavelength is installed in a communication port that is one input port of the two optical waveguides of the waveguide-type branch coupling device according to any one of 1) to 5). A light source and a light receiver of the second wavelength are installed at the test port which is the other input port, and a light receiver of the first wavelength and a reflection element of the second wavelength are installed at the subscriber port which is one output port. An optical line characterized by:

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】本発明では、通信光となる第1の波長帯に
おいて、結合率がほぼ50%である、2つ相等しい光結
合器を中心に対し対称な位置で入力側から出力側に向か
って順次直列に接続してマッハ・ツェンダ干渉計を形成
することにより、第1の波長帯での分岐結合特性を平坦
にすることができる。また、試験光となる第2の波長帯
において、光結合器の結合率を0〜1%、すなわち、事
実上ほとんど結合しないようにすることにより、試験光
の損失をなくすことができる。そして、2つの光結合器
の接続部に第1の波長の約0.18倍以下の実効光路長
差を与えたことにより、マッハ・ツェンダ干渉計の結合
率を第1の波長帯で広帯域に一定の値に設定することが
できる。
According to the present invention, in the first wavelength band serving as the communication light, two equal optical couplers having a coupling ratio of approximately 50% are symmetrically positioned with respect to the center from the input side to the output side. By forming a Mach-Zehnder interferometer by connecting them sequentially in series, the branch coupling characteristics in the first wavelength band can be made flat. In addition, in the second wavelength band serving as the test light, the loss of the test light can be eliminated by setting the coupling rate of the optical coupler to 0 to 1%, that is, by making the coupling practically hardly performed. By providing an effective optical path length difference of about 0.18 times or less of the first wavelength to the connection portion of the two optical couplers, the coupling rate of the Mach-Zehnder interferometer can be widened in the first wavelength band. It can be set to a constant value.

【0018】このように、本発明の導波型光分岐結合素
子は、これまで実現されていなかった通信光波長帯(例
えば1.3μm帯)で平坦な透過特性を示し、試験光波
長帯(例えば1.55μm帯)で低損失となる光線路試
験用導波型光分岐結合素子を提供することができる。
As described above, the waveguide type optical branching / coupling element of the present invention exhibits a flat transmission characteristic in a communication light wavelength band (for example, 1.3 μm band) which has not been realized so far, and a test light wavelength band ( For example, it is possible to provide a waveguide type optical branching / coupling element for an optical line test which has a low loss in a 1.55 μm band).

【0019】本発明の導波型光分岐結合素子は、従来の
マッハ・ツェンダ干渉計の構成をそのまま流用してでき
るものではなく、マッハ・ツェンダ干渉計を構成する光
結合器の波長特性、光結合器の配置、光結合器を接続す
る光導波路間の実効光路長差を詳細に検討し、所望の波
長帯で目的通りに動作させることに成功した事実に基づ
いて完成したものである。
The waveguide type optical branching / coupling element of the present invention cannot be made by directly using the configuration of the conventional Mach-Zehnder interferometer, but has the wavelength characteristics and optical characteristics of the optical coupler constituting the Mach-Zehnder interferometer. It was completed based on the fact that the arrangement of the couplers and the effective optical path length difference between the optical waveguides connecting the optical couplers were studied in detail, and the optical waveguides were successfully operated as intended in a desired wavelength band.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】図1は本発明の導波型光分岐結合素子の基
本的な構成を示す図である。入力端(図1では左側端
部)から出力端(図1では右側端部)に繋がる2つの光
導波路1,2が形成され、該光導波路1,2上の異なる
位置、すなわち入力ポートと出力ポートとの中間位置に
対して対称な位置に入力側から出力側に向かって2つの
相等しい光結合器3と4を順次直列に配置し、マッハ・
ツェンダ干渉計を構成している。光結合器3と4とを連
結する光導波路1,2上に、位相シフト領域5を設け、
実効光路長差ΔSを与える。
FIG. 1 is a view showing a basic configuration of a waveguide type optical branching / coupling element according to the present invention. Two optical waveguides 1 and 2 are formed from the input end (the left end in FIG. 1) to the output end (the right end in FIG. 1), and different positions on the optical waveguides 1 and 2, ie, the input port and the output Two equal optical couplers 3 and 4 are sequentially arranged in series from the input side to the output side at positions symmetrical with respect to an intermediate position with respect to the port.
It constitutes a Zehnder interferometer. A phase shift region 5 is provided on the optical waveguides 1 and 2 connecting the optical couplers 3 and 4,
An effective optical path length difference ΔS is given.

【0022】本発明の光分岐結合素子では、2つの相等
しい光結合器3と4を互いに対称に配置することによ
り、各光結合器を透過する際に光導波路1,2間に生じ
る位相差をお互いに打ち消し合っている。そのため、本
発明の光分岐結合素子の結合率Kは光結合器の結合率K
1 を用いて K=4K1 (1−K1 )cos2(π×ΔS/λ) (1) と表される。ここで、λは光の波長である。
In the optical branching / coupling element of the present invention, the two equal optical couplers 3 and 4 are arranged symmetrically with respect to each other, so that the phase difference generated between the optical waveguides 1 and 2 when passing through each optical coupler. Cancel each other out. Therefore, the coupling rate K of the optical branching / coupling element of the present invention is the coupling rate K of the optical coupler.
Using 1 , K = 4K 1 (1-K 1 ) cos 2 (π × ΔS / λ) (1) Here, λ is the wavelength of light.

【0023】式(1)右辺の4K1 (1−K1 )がK1
=0.5(50%)で極大値1を持つ放物曲線であるの
で、K1 をほぼ50%、例えば45〜55%の範囲にす
ると、4K1 (1−K1 )は0.99〜1となり、K1
の変化を圧縮し平坦化することができる。本発明では、
この性質を利用して、第1の波長付近において光結合器
の結合率K1 をほぼ50%にすることにより第1の波長
帯の広帯域化している。さらに、K1 の波長微分係数を
第1の波長帯においてほぼ0とすると第1の波長帯での
波長変化に対するK1 の変化そのものを緩和し、結合率
Kの平坦化を増強することができる。このようにして第
1の波長帯広範囲にわたって4K1 (1−K1 )≒1と
なり、K≒cos2(π×ΔS/λ)となる。すなわち、第
1の波長帯における結合率Kは、実効光路長差ΔSによ
り決定されることになる。
Equation (1) 4K 1 (1-K 1 ) on the right side is K 1
= 0.5 Since (50%) is a parabolic curve having the maximum value 1, approximately 50% of K 1, for example, in the range of 45 to 55%, 4K 1 (1-K 1) is 0.99 ~ 1 and K 1
Changes can be compressed and flattened. In the present invention,
Using this property, and bandwidth of the first wavelength band by the coupling ratio K 1 of the optical coupler to approximately 50% in the vicinity of the first wavelength. Further, when the wavelength derivative of K 1 is set to substantially 0 in the first wavelength band, the change itself of K 1 with respect to the wavelength change in the first wavelength band can be reduced, and the flattening of the coupling ratio K can be enhanced. . In this way, 4K 1 (1−K 1 ) ≒ 1 over the wide range of the first wavelength band, and K ≒ cos 2 (π × ΔS / λ). That is, the coupling ratio K in the first wavelength band is determined by the effective optical path length difference ΔS.

【0024】本発明では、実効光路長差ΔSを第1の波
長よりも十分小さくすることにより、波長λの変化に対
してcos2(π×ΔS/λ)の変化を鈍感にし、第1の波
長帯でのKの平坦特性を維持している。
In the present invention, by making the effective optical path length difference ΔS sufficiently smaller than the first wavelength, the change in cos 2 (π × ΔS / λ) is made insensitive to the change in wavelength λ, and the first The flat characteristic of K in the wavelength band is maintained.

【0025】図2(a)および(b)はこのcos2(π×
ΔS/λ)の大きさと平坦特性を説明する図である。図
2(a)はΔSをパラメータとしてのcos2(π×ΔS/
λ)の波長依存性を示したもので、横軸の波長λは第1
の波長λ1 で規格化してある。ΔSが小さいほどcos
2(π×ΔS/λ)は1に近づき、波長変化に対して平
坦となる。図2(b)の曲線(a)は、実効光路長差Δ
Sと、cos2(π×ΔS/λ)の変化が±0.02となる
波長幅Δλとの関係を示し、曲線(b)は実効光路長差
ΔSと、第1の波長λ1 でのcos2(π×ΔS/λ1 )と
の関係を示している。横軸のΔSおよび左側縦軸のΔλ
は第1の波長λ1 で規格化されている。光線路試験シス
テムにおいては、例えば1.3μm帯で通信が行われる
場合、1.25〜1.35μmにわたって、透過率の平
坦特性が必要である。これはΔλがλ 1 =1.3μmの
約0.076倍に相当する。このとき、図2(b)の曲
線(b)より、ΔS≒0.18λおよびcos2(π×ΔS
/λ1 )≒0.7となる。すなわち、ΔSが約0.18
λ1 よりも大きければ、通信帯に必要な波長幅は得られ
ない。逆に、ΔSが約0.18λ1 よりも小さければ小
さいほどΔλは大きくなり、cos2(π×ΔS/λ)の波
長特性が平坦・広帯域化することとなる。このとき、co
s2(π×ΔS/λ1 )の大きさは0.7より大きくな
り、光線路試験に必要なK≒80%の結合率が実現でき
る。このように、本発明では、ΔSを約0.18λ1
りも大きくすることにより、通信帯に必要な広い波長幅
と、その通信帯で必要な結合率とを同時に得ることがで
きる。
FIGS. 2A and 2B show this cosTwo(Π ×
FIG. 9 is a diagram illustrating the magnitude of ΔS / λ) and flatness characteristics. Figure
2 (a) is cos with ΔS as a parameterTwo(Π × ΔS /
λ) shows the wavelength dependence, and the wavelength λ on the horizontal axis is the first wavelength.
Wavelength λ1It has been standardized. The smaller the ΔS, the more cos
Two(Π × ΔS / λ) approaches 1, and is flat against wavelength change.
Be tan. The curve (a) in FIG. 2B is the effective optical path length difference Δ
S and cosTwoThe change of (π × ΔS / λ) becomes ± 0.02
The relationship with the wavelength width Δλ is shown, and the curve (b) shows the effective optical path length difference.
ΔS and the first wavelength λ1Cos inTwo(Π × ΔS / λ1)When
Shows the relationship. ΔS on the horizontal axis and Δλ on the left vertical axis
Is the first wavelength λ1It is standardized in. Optical line test system
In the system, communication is performed in, for example, a 1.3 μm band.
In this case, the transmittance was flat over 1.25 to 1.35 μm.
A flat property is required. This is because Δλ is λ 1= 1.3 μm
It corresponds to about 0.076 times. At this time, the song shown in FIG.
From line (b), ΔS ≒ 0.18λ and cosTwo(Π × ΔS
/ Λ1) ≒ 0.7. That is, ΔS is about 0.18
λ1Greater than the required bandwidth for the communication band.
Absent. Conversely, ΔS is about 0.18λ1Smaller if smaller than
Δλ becomes larger and cosTwo(Π × ΔS / λ) wave
The long characteristic is flattened and widened. At this time,
sTwo(Π × ΔS / λ1) Is larger than 0.7
As a result, the coupling rate of 80% required for optical line tests can be realized.
You. Thus, in the present invention, ΔS is set to about 0.18λ.1Yo
Larger wavelength width required for communication band
And the required coupling rate for that communication band at the same time.
Wear.

【0026】また、本発明では、第2の波長帯における
結合率Kの特性は、光結合器の結合率K1 の波長依存性
で実現している。第2の波長帯において結合率K1 をほ
ぼ0%、例えば、0〜1%とすることにより、4K
1 (1−K1 )が0〜4%となるので、マッハ・ツェン
ダ干渉計の結合率Kをほとんど0%にできる。なお、同
様の効果はK1 ≒1(100%)でも可能であるが、K
1 ≒0%とするのは、結合率100%の光結合器よりも
0%の光結合器の方が形成しやすいという事実に基づ
く。
Further, in the present invention, the characteristic of the coupling ratio K in the second wavelength band is realized by the wavelength dependence of the coupling ratio K 1 of the optical coupler. Approximately 0% coupling rate K 1 in the second wavelength band, for example, by a 0 to 1%, 4K
Since 1 (1-K 1) is 0 to 4 percent, the coupling rate K of the Mach-Zehnder interferometer almost 0%. Note that the same effect can be obtained even when K 1 ≒ 1 (100%).
1 ≒ 0% is based on the fact that a 0% optical coupler is easier to form than an optical coupler with a coupling rate of 100%.

【0027】以上のようにして、光線路試験システムに
提供できる、通信光の波長帯で広帯域な分岐結合特性を
示し、試験光の波長帯で低損失に透過する導波型光分岐
結合素子が構成できる。
As described above, a waveguide-type optical branching / coupling element which can be provided to an optical line test system and exhibits broadband branching / coupling characteristics in the wavelength band of communication light and transmits with low loss in the wavelength band of test light is provided. Can be configured.

【0028】実施例1 図3(a)および(b)は本発明の導波型光分岐結合素
子の第1の実施例として、通信ポートから加入者ポート
への透過率が波長1.31μmを中心に150nmにわ
たって80±2%であり、試験ポートから加入者ポート
への透過率が波長1.55μmを中心に40nmの範囲
で96〜100%である導波型光分岐結合素子の構成を
示す平面図と、この導波型光分岐結合素子を構成する光
結合器3,4となる方向性結合器8の平面図である。
Embodiment 1 FIGS. 3 (a) and 3 (b) show a first embodiment of a waveguide type optical branching / coupling device according to the present invention, in which the transmittance from the communication port to the subscriber port is 1.31 μm. The configuration of a waveguide-type optical branching / coupling element having 80 ± 2% over 150 nm in the center and 96 to 100% in a range of 40 nm centering on a wavelength of 1.55 μm from a test port to a subscriber port is shown. FIG. 3 is a plan view and a plan view of a directional coupler 8 that is the optical couplers 3 and 4 constituting the waveguide type optical branching / coupling element.

【0029】図4(a),(b),(c)および(d)
は図3(a)の平面図における線分AA′,BB′,C
C′およびDD′に沿った断面を示す拡大断面図であ
る。
FIGS. 4 (a), (b), (c) and (d)
Are line segments AA ', BB', and C in the plan view of FIG.
It is an expanded sectional view showing the section along C 'and DD'.

【0030】ここで、基板6としてはシリコン基板、光
導波路1および2としてはシリコン基板6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を用いた。本
導波型光分岐結合素子は、直線パターンと曲率半径40
mmの円弧パターンとの組み合わせによりマッハ・ツェ
ンダ干渉計を構成されている。光結合器3および4は、
光導波路1および2を導波路幅を変えて互いに近接させ
た方向性結合器8で構成され、光結合器3および4の間
に光導波路1,2間に実効光路長差ΔSを与える位相シ
フト領域5がある。
Here, a silicon substrate was used as the substrate 6, and a quartz optical waveguide formed of a quartz glass material on the silicon substrate 6 was used as the optical waveguides 1 and 2. This waveguide type optical branching / coupling element has a linear pattern and a curvature radius of 40.
A Mach-Zehnder interferometer is constituted by a combination with an arc pattern of mm. Optical couplers 3 and 4 are
The optical waveguides 1 and 2 are constituted by a directional coupler 8 in which the optical waveguides 1 and 2 are brought close to each other while changing the waveguide width, and a phase shift that gives an effective optical path length difference ΔS between the optical waveguides 1 and 2 between the optical couplers 3 and 4. There is a region 5.

【0031】光導波路1および2は、膜厚50μm程度
のSiO2 系ガラスによるクラッド層7に埋没された幅
7.5〜8.5μm程度、高さ0.8μm程度のSiO
2 −GeO2 系ガラスによるコア部からなる(以後、
「光導波路のコア部の幅」を「光導波路の幅」と略
す)。コア部とクラッド層の屈折率の差をコア部の屈折
率で割った比屈折率は0.3%である。このような石英
系光導波路1および2は四塩化シリコンや四塩化ゲルマ
ニウム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
の組み合わせで形成できる。
Each of the optical waveguides 1 and 2 has a width of about 7.5 to 8.5 μm and a height of about 0.8 μm buried in a cladding layer 7 of SiO 2 glass having a thickness of about 50 μm.
Consists of a core portion made of 2- GeO 2 glass (hereinafter, referred to as “core portion”).
“The width of the core portion of the optical waveguide” is abbreviated as “the width of the optical waveguide”. The relative refractive index obtained by dividing the refractive index difference between the core and the cladding layer by the refractive index of the core is 0.3%. Such quartz optical waveguides 1 and 2 can be formed by a known combination of a glass film deposition technique using a flame hydrolysis reaction of silicon tetrachloride or germanium tetrachloride and a fine processing technique by reactive ion etching.

【0032】入力ポート1aと2aとの間隔および出力
ポート2bと2bとの間隔は、単一モード光ファイバと
の接続のために、光ファイバの外形0.125mmより
も広くし0.25mmとした(図4(a))。
The distance between the input ports 1a and 2a and the distance between the output ports 2b and 2b were made wider than the outer diameter of the optical fiber, 0.125 mm, and 0.25 mm for connection with a single mode optical fiber. (FIG. 4 (a)).

【0033】光結合器3および4は方向性結合器8で構
成されている。方向性結合器8は、図3(b)に示すよ
うに、光が相互作用して光パワー授受を行うように2つ
の光導波路を接近させた相互作用部8aと、この相互作
用部8aから2本の光導波路を充分離れた位置まで導く
展開部8b,8cとから構成されている。光が相互作用
するために、2本の光導波路の間隔が光導波路の幅より
も小さく設定されている。本実施例の光分岐結合素子で
は、光結合器3の光導波路1,2の幅をそれぞれ8.5
μm、7.5μmとし、相互作用部8aでの光導波路
1,2の間隔を5.5μmとしてある(図4(b))。
光結合器4は図3(b)に示す方向性結合器8を180
度回転して配置されている。すなわち、光結合器3と4
は点対称の関係で配置されている。そのため、光結合器
4では光導波路1,2の幅はそれぞれ7.5μm、8.
5μmである(図4(d))。方向性結合器8の2つの
光導波路の幅および相互作用部での間隔は、後述するよ
うに、光結合器3,4が所望の結合率特性を持つように
適正に設定されている。
Each of the optical couplers 3 and 4 comprises a directional coupler 8. As shown in FIG. 3B, the directional coupler 8 includes an interaction unit 8a in which two optical waveguides are brought close to each other so that light interacts to transmit and receive optical power. It is composed of expanded portions 8b and 8c for guiding the two optical waveguides to a sufficiently distant position. In order for light to interact, the distance between the two optical waveguides is set smaller than the width of the optical waveguide. In the optical branching / coupling device of this embodiment, the width of each of the optical waveguides 1 and 2 of the optical coupler 3 is 8.5.
μm and 7.5 μm, and the interval between the optical waveguides 1 and 2 at the interaction section 8a is 5.5 μm (FIG. 4B).
The optical coupler 4 is different from the directional coupler 8 shown in FIG.
It is arranged rotated by degrees. That is, the optical couplers 3 and 4
Are arranged in a point-symmetric relationship. Therefore, in the optical coupler 4, the widths of the optical waveguides 1 and 2 are 7.5 μm and 8.
It is 5 μm (FIG. 4D). The width of the two optical waveguides of the directional coupler 8 and the distance between the interaction parts are appropriately set so that the optical couplers 3 and 4 have desired coupling ratio characteristics, as described later.

【0034】位相シフト領域5において、光導波路1と
2の幅は共に等しく8μmとした。光導波路1と2の間
隔は、光が相互作用しないように幅8μmに比べて十分
広くし、最大で0.1mmとした(図4(c))。光導
波路1をS字の曲線光導波路で、光導波路2を直線光導
波路で構成し、光導波路1をΔLだけ光導波路2より長
くして実効光路長差ΔSを与えている。波長1.31μ
mにおいて本分岐結合素子の結合率を約80%にするた
めに、実効光路長差ΔS(=n×ΔL)は波長1.31
μmの0.144倍、すなわち0.19μmとした。光
導波路の実効屈折率nは約1.45であるので、ΔLは
0.13μmに設定されていることになる。このΔL
は、光導波路1のS字曲線の形状を適切に設計すること
により、通常のフォトリソグラフィ技術で正確に設定で
きる。
In the phase shift region 5, the widths of the optical waveguides 1 and 2 are both equal to 8 μm. The distance between the optical waveguides 1 and 2 was set sufficiently larger than the width of 8 μm so that light did not interact with each other, and was 0.1 mm at the maximum (FIG. 4C). The optical waveguide 1 is composed of an S-shaped curved optical waveguide, the optical waveguide 2 is composed of a straight optical waveguide, and the optical waveguide 1 is longer than the optical waveguide 2 by ΔL to provide an effective optical path difference ΔS. 1.31μ wavelength
m, the effective optical path length difference ΔS (= n × ΔL) is 1.31 in order to make the coupling rate of the present branch coupling element about 80%.
0.144 times μm, that is, 0.19 μm. Since the effective refractive index n of the optical waveguide is about 1.45, ΔL is set to 0.13 μm. This ΔL
By appropriately designing the shape of the S-shaped curve of the optical waveguide 1, it can be accurately set by ordinary photolithography technology.

【0035】入力ポート1aと2aから光結合器3に接
続する光導波路1,2上に、幅がそれぞれ8μmから
8.5μmおよび8μmから7.5μmと連続的に滑ら
かに変わる長さ0.1mmテーパ光導波路11 および2
1 を設けて、光導波路の幅の変化にともなう光放射損失
を抑制している。そして、光結合器3から位相シフト領
域5に接続する光導波路1,2上に、幅がそれぞれ8.
5μmから8μmおよび7.5μmから8μmと連続的
に滑らかに変わる長さ0.1mmテーパ光導波路12
よび22 を設けている。同様に、光結合器4と位相シフ
ト領域5を接続する光導波路1,2上にそれぞれテーパ
光導波路13 ,23 を設け、光結合器4と出力ポート1
bと2bを接続する光導波路1,2上にそれぞれテーパ
光導波路1 4 ,24 を設けている。
The input ports 1a and 2a connect to the optical coupler 3.
The width of each of the optical waveguides 1 and 2 from 8 μm
8.5 μm and continuous sliding from 8 μm to 7.5 μm
0.1mm length tapered optical waveguide 1 changing to crab1And 2
1Light radiation loss due to changes in the width of the optical waveguide
Has been suppressed. Then, the phase shift area is output from the optical coupler 3.
Each of the optical waveguides 1 and 2 connected to the region 5 has a width of 8.
Continuous from 5 μm to 8 μm and 7.5 μm to 8 μm
0.1mm length tapered optical waveguide 1 that changes smoothlyTwoYou
And 2TwoIs provided. Similarly, the optical coupler 4 and the phase shifter
Tapered on the optical waveguides 1 and 2 connecting the
Optical waveguide 1Three, 2ThreeAnd the optical coupler 4 and the output port 1
tapered on optical waveguides 1 and 2 connecting b and 2b, respectively
Optical waveguide 1 Four, 2FourIs provided.

【0036】図5は、本実施例の光分岐結合素子につい
ての透過特性を説明する図である。ここで、曲線(a)
および(b)は、本実施例の光分岐結合素子の、それぞ
れ、試験ポート(入力ポート2a)と加入者ポート(出
力ポート2b)間の透過率、通信ポート(入力ポート1
a)と加入者ポート2b間の透過率(本実施例の光分岐
結合素子の結合率と等しい)であり、曲線(c)は構成
要素の光結合器3,4となる方向性結合器8の結合率で
ある。
FIG. 5 is a diagram for explaining the transmission characteristics of the optical branching / coupling element of this embodiment. Here, the curve (a)
And (b) show the transmittance between the test port (input port 2a) and the subscriber port (output port 2b) and the communication port (input port 1) of the optical branching / coupling device of this embodiment, respectively.
a) and the transmittance between the subscriber ports 2b (equal to the coupling rate of the optical branching / coupling element of the present embodiment), and the curve (c) is the directional coupler 8 which is the optical couplers 3 and 4 of the constituent elements. Is the coupling rate.

【0037】方向性結合器8は、前述したように、2つ
の直線光導波路を接近させて光パワーの授受を行う相互
作用部と、相互作用部から2本の光導波路の充分離れた
位置まで導く展開部とから構成されている。一般に、幅
が異なる2つの光導波路を接近させ、平行に配置し構成
した方向性結合器の結合率Kc は Kc =F×sin2(θ) (2) θ=q×1c +θe (3) で表される。ここで、1c は相互作用部の光導波路の長
さ、θe は展開部の曲線光導波路の結合に対する寄与を
表す。さらに、Fとqはそれぞれ次式で表される。
As described above, the directional coupler 8 is provided with an interaction section for bringing two linear optical waveguides close to each other to transmit and receive optical power, and a distance from the interaction section to a position sufficiently separated from the two optical waveguides. And a deployment unit for guiding. In general, to approximate two optical waveguides having different widths, the coupling ratio K c of the configuration the directional coupler arranged parallel to K c = F × sin 2 ( θ) (2) θ = q × 1 c + θ e (3) is represented by Here, 1 c represents the length of the optical waveguide in the interaction section, and θ e represents the contribution of the expansion section to the coupling of the curved optical waveguide. Further, F and q are represented by the following equations, respectively.

【0038】 F=κ2 /(δ2 +κ2 ) (4) q=√(δ2 +κ2 ) (5) ここで、δは光導波路1,2の伝搬定数の差であり、κ
は光導波路1,2間の光結合の強さを表す結合係数であ
る。波長が長いほど、また、光導波路の間隔が狭いほ
ど、κおよびθe は大きくなるという性質を持つ。ま
た、2つの光導波路の幅の差が大きいほど、δおよびθ
e は大きくなるという性質を持つ。
F = κ 2 / (δ 2 + κ 2 ) (4) q = √ (δ 2 + κ 2 ) (5) where δ is the difference between the propagation constants of the optical waveguides 1 and 2,
Is a coupling coefficient representing the strength of optical coupling between the optical waveguides 1 and 2. As the wavelength is longer and the interval between the optical waveguides is smaller, κ and θ e have the property of increasing. Further, as the difference between the widths of the two optical waveguides is larger, δ and θ
e has the property of increasing.

【0039】本実施例では、上記δ,κおよびθe の特
性を吟味し、光結合器における2つの光導波路の、幅を
8.5μmと7.5μm、間隔を5.5μm、長さ1c
を2mmとした。このような構成にすることにより、波
長1.3μm付近で結合係数κと伝搬定数差δをほぼ等
しくしている。さらに、δ,κおよびθe は光導波路長
c が2mmのときに、波長1.3μm付近でθ=1.
5π、波長1.55μmでθ=2πを満足するように設
定されている。その結果、本実施例の光結合器の結合率
特性は、図5の曲線(c)で示すように、波長1.31
μmで極大値55%となり、波長1.55μmで0%と
なっている。
In this embodiment, the characteristics of δ, κ and θ e are examined, and the two optical waveguides in the optical coupler are 8.5 μm and 7.5 μm in width, 5.5 μm in interval, and 1 μm in length. c
Was set to 2 mm. With such a configuration, the coupling coefficient κ and the propagation constant difference δ are substantially equal near the wavelength of 1.3 μm. Further, δ, κ and θ e are θ = 1.2 around a wavelength of 1.3 μm when the optical waveguide length 1 c is 2 mm.
It is set to satisfy θ = 2π at 5π and a wavelength of 1.55 μm. As a result, as shown by the curve (c) in FIG. 5, the coupling rate characteristic of the optical coupler of this embodiment is 1.31 in wavelength.
The maximum value is 55% at μm, and 0% at a wavelength of 1.55 μm.

【0040】以上のように導波型光分岐結合素子を構成
することにより、通信ポート1aと加入者ポート2b間
の透過率は曲線(b)に示すように、波長1.25μm
から1.4μmにわたって80±2%に保たれ、図11
に示す従来例の波長合分波器による光分岐結合素子に比
べて約7倍の広帯域化を達成している。一方、曲線
(a)に示すように、試験ポート2aと加入者ポート2
b間の透過率は波長1.55μmを中心とした40nm
の範囲で透過率は96〜100%(損失0.2dB以
下)となり、試験ポート2aに入った1.55μm試験
光はほとんどすべて加入者ポート2bから出射される。
そして、加入者ポート2bに入った試験戻り光はほとん
どすべて試験ポート2aに戻り、通信ポート1aへはほ
とんど漏れない。
By configuring the waveguide type optical branching / coupling element as described above, the transmittance between the communication port 1a and the subscriber port 2b becomes 1.25 μm as shown in the curve (b).
11 is maintained at 80 ± 2% over 1.4 μm from FIG.
The broadband of about 7 times is achieved as compared with the conventional optical branching / coupling device using the wavelength multiplexer / demultiplexer shown in FIG. On the other hand, as shown in the curve (a), the test port 2a and the subscriber port 2
The transmittance between b is 40 nm centered on a wavelength of 1.55 μm.
, The transmittance becomes 96 to 100% (loss 0.2 dB or less), and almost all of the 1.55 μm test light entering the test port 2a is emitted from the subscriber port 2b.
Then, almost all of the test return light entering the subscriber port 2b returns to the test port 2a, and hardly leaks to the communication port 1a.

【0041】実施例2 図6(a)および(b)は本発明の導波型光分岐結合素
子の第2の実施例として、実施例1に示す導波型光分岐
結合素子と同様の透過特性を有し、構成の異なる分岐結
合素子の、それぞれ、平面図とこの平面図上の位相シフ
ト領域5における線分CC′に沿った断面拡大図であ
る。
Embodiment 2 FIGS. 6A and 6B show a second embodiment of a waveguide type optical branching / coupling element according to the present invention. FIG. 2 is a plan view and branch cross-sectional enlarged views of a phase shift region 5 along a line CC ′ on the plan view of the branch coupling elements having characteristics and different configurations.

【0042】本光分岐結合素子は、位相シフト領域5と
それに繋がるテーパ光導波路が、実施例1で説明した導
波型光分岐結合素子と異なる。本実施例では、位相シフ
ト領域5の光導波路1,2は幅がそれぞれ光結合器3の
光導波路1,2の幅と等しく、長さLの直線導波路で構
成されている。また、光結合器3と位相シフト領域5と
の間にテーパ光導波路を設けていない。位相シフト領域
5での実効光路長差ΔSは、幅が異なる光導波路間に生
じる実効屈折率差Δnと光導波路長Lの積で与えられ
る。位相シフト領域5と光結合器4との間には、光導波
路1上では幅を8.5μmから7.5μmに変換するテ
ーパ光導波路14 が、光導波路2上では幅を7.5μm
から8.5μmに変換するテーパ光導波路24 が配置さ
れ、長さは共に0.2mmである。テーパ光導波路
4 ,24 の形状は等しいので、両テーパ光導波路間で
位相差は生じない。
The present optical branching / coupling element differs from the waveguide type optical branching / coupling element described in the first embodiment in the phase shift region 5 and the tapered optical waveguide connected thereto. In the present embodiment, the optical waveguides 1 and 2 of the phase shift region 5 are each formed of a linear waveguide having a width equal to the width of the optical waveguides 1 and 2 of the optical coupler 3 and a length L. Further, no tapered optical waveguide is provided between the optical coupler 3 and the phase shift region 5. The effective optical path length difference ΔS in the phase shift region 5 is given by the product of the effective refractive index difference Δn generated between optical waveguides having different widths and the optical waveguide length L. Between the phase shift region 5 and the optical coupler 4, 7.5 [mu] m tapered waveguide 1 4 for converting the width is on the optical waveguide 1 from 8.5μm to 7.5 [mu] m is, the width is on the optical waveguide 2
Tapered waveguide 2 4 to be converted to 8.5μm are arranged from are both 0.2mm length. Since the tapered waveguide 1 4, 2 4 shapes are equal, there is no phase difference between both the tapered waveguide.

【0043】位相シフト領域5における光導波路1,2
の幅はそれぞれ8.5μm、9.5μmであるので、両
光導波路間での実効屈折率の差Δnは約0.00026
となる。波長1.31μmにおいて本分岐結合素子の結
合率を約80%にするのに必要な実効光路長差ΔS(=
Δn×L)=0.19μmを得るため、光導波路長Lは
0.731mmに設定した。
Optical waveguides 1 and 2 in phase shift region 5
Are 8.5 μm and 9.5 μm, respectively, so the difference Δn in the effective refractive index between the two optical waveguides is about 0.00026
Becomes At a wavelength of 1.31 μm, the effective optical path length difference ΔS (=
(Δn × L) = 0.19 μm, the optical waveguide length L was set to 0.731 mm.

【0044】実施例3 図7(a)および(b)は本発明の導波型光分岐結合素
子の第3の実施例として、通信ポート1aから加入者ポ
ート2bへの透過率が波長1.31μmを中心に100
nmにわたって80±2%であり、試験ポート2aから
加入者ポート2bへの透過率が波長1.55μmを中心
に100nmにわたって96〜100%である導波型光
分岐結合素子の構成を示す平面図と、この導波型光分岐
結合素子を構成する光結合器3,4となるマッハ・ツェ
ンダ干渉計9の平面図である。
Embodiment 3 FIGS. 7A and 7B show a third embodiment of the waveguide type optical branching / coupling element according to the present invention, in which the transmittance from the communication port 1a to the subscriber port 2b is 1.0. 100 around 31 μm
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a waveguide type optical branching / coupling element in which the transmittance from the test port 2a to the subscriber port 2b is 96 to 100% over a wavelength of 100 nm centering on a wavelength of 1.55 μm. FIG. 4 is a plan view of a Mach-Zehnder interferometer 9 which becomes optical couplers 3 and 4 constituting the waveguide type optical branching / coupling element.

【0045】本実施例の導波型光分岐結合素子は、基板
6としてはシリコン基板、光導波路1および2としては
シリコン基板6上に石英系ガラス材料により形成された
石英系光導波路を用いた。本導波型光分岐結合素子は直
線パターンと曲率半径15mmの円弧パターンとの組み
合わせで構成している。コア部の寸法は全ての領域で7
μm×7μm程度としコア部とクラッド部の比屈折率差
は0.45%とした。
In the waveguide type optical branching / coupling element of this embodiment, a silicon substrate is used as the substrate 6, and a quartz optical waveguide formed of a quartz glass material on the silicon substrate 6 is used as the optical waveguides 1 and 2. . This waveguide type optical branching / coupling element is configured by a combination of a linear pattern and an arc pattern having a radius of curvature of 15 mm. Core dimensions are 7 in all areas
μm × 7 μm, and the relative refractive index difference between the core and the clad was 0.45%.

【0046】光結合器3,4は2つの相等しい方向性結
合器10a,10bを2段に接続したマッハ・ツェンダ
干渉計9で構成されている。2つの方向性結合器10
a,10bの間において、一方の光導波路をS字曲線光
導波路にし、他方を直線光導波路にして、光導波路長差
ΔL2 を与えている。光結合器3では光導波路1をS字
曲線光導波路にし、光結合器4では光導波路2をS字曲
線光導波路にして、光結合器3,4が互いに点対称の関
係になるようにしている。
The optical couplers 3 and 4 comprise a Mach-Zehnder interferometer 9 in which two equal directional couplers 10a and 10b are connected in two stages. Two directional couplers 10
Between a and 10b, one optical waveguide is an S-shaped curved optical waveguide and the other is a straight optical waveguide, and an optical waveguide length difference ΔL 2 is given. In the optical coupler 3, the optical waveguide 1 is an S-curve optical waveguide, and in the optical coupler 4, the optical waveguide 2 is an S-curve optical waveguide so that the optical couplers 3 and 4 have a point-symmetric relationship with each other. I have.

【0047】図8は、本実施例の光分岐結合素子につい
ての透過特性を説明する図である。ここで、曲線(a)
および(b)は、本実施例の光分岐結合素子の、それぞ
れ、試験ポート(入力ポート2a)と加入者ポート(出
力ポート2b)間の透過率、通信ポート(入力ポート1
a)と加入者ポート2b間の透過率(本実施例の光分岐
結合素子の結合率と等しい)であり、曲線(c)は構成
要素の光結合器3,4となるマッハ・ツェンダ干渉計9
の結合率であり、曲線(d)はマッハ・ツェンダ干渉計
9を構成する方向性結合器10a,10bの結合率であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining the transmission characteristics of the optical branching / coupling element of this embodiment. Here, the curve (a)
And (b) show the transmittance between the test port (input port 2a) and the subscriber port (output port 2b) and the communication port (input port 1) of the optical branching / coupling device of this embodiment, respectively.
a) and the transmittance between the subscriber port 2b (equal to the coupling rate of the optical branching / coupling element of the present embodiment), and the curve (c) is a Mach-Zehnder interferometer which becomes the optical couplers 3 and 4 as constituent elements. 9
The curve (d) shows the coupling rate of the directional couplers 10a and 10b constituting the Mach-Zehnder interferometer 9.

【0048】本実施例の光分岐結合素子の光結合器の結
合率特性(曲線(c))は、方向性結合器10a,10
bの結合率特性(曲線(b))とマッハ・ツェンダ干渉
計9の干渉特性とを適切に設計することにより、実現し
ている。
The coupling ratio characteristics (curve (c)) of the optical coupler of the optical branching / coupling element of this embodiment are shown by directional couplers 10a and 10a.
This is achieved by appropriately designing the coupling ratio characteristic (curve (b)) of b and the interference characteristic of the Mach-Zehnder interferometer 9.

【0049】光結合器3,4として機能するマッハ・ツ
ェンダ干渉計9の結合率K1 は、 K1 =4K2 (1−K2 )cos2(π×ΔS2 /λ) (6) で表される。ここで、K2 はマッハ・ツェンダ干渉計9
を構成する方向性結合器10a,10bの結合率であ
り、ΔS2 は2つの方向性結合器10a,10bを接続
する導波路1,2間の実効光路長差である。
The coupling rate K 1 of the Mach-Zehnder interferometer 9 functioning as the optical couplers 3 and 4 is as follows: K 1 = 4K 2 (1−K 2 ) cos 2 (π × ΔS 2 / λ) (6) expressed. Here, K 2 is the Mach-Zehnder interferometer 9
Is the coupling ratio of the directional couplers 10a and 10b, and ΔS 2 is the effective optical path length difference between the waveguides 1 and 2 connecting the two directional couplers 10a and 10b.

【0050】本実施例では、波長1.55μm帯でcos2
(π×ΔS2 /λ)≒0となるように、実効光路長差Δ
2 (=n×ΔL2 )を波長1.55μmのほぼ3.5
倍に設定している。波長1.55μmでの光導波路の実
効屈折率nは約1.446であるので、ΔL2 は3.7
μmに設定されていることになる。さらに、方向性結合
器の結合率K2 を波長1.55μmでほぼ100%とな
るようにして、1.55μm帯で4K2 (1−K2 )≒
0としている。この2つの効果により、K1 は1.55
μm帯で広帯域に1%以下となっている。
In this embodiment, cos 2 in the wavelength band of 1.55 μm is used.
(Π × ΔS 2 / λ) ≒ 0 so that the effective optical path length difference Δ
S 2 (= n × ΔL 2 ) is set to approximately 3.5 at a wavelength of 1.55 μm.
It is set to double. Since the effective refractive index n of the optical waveguide at a wavelength of 1.55 μm is about 1.446, ΔL 2 is 3.7
μm. Furthermore, as is almost 100% coupling rate K 2 of the directional coupler at the wavelength 1.55μm, 4K 2 (1-K 2) at 1.55 .mu.m band ≒
It is set to 0. The two effects, K 1 1.55
It is 1% or less in a wide band in the μm band.

【0051】光導波路長差ΔL2 が3.7μmであるの
で、波長1.31μmではcos2(π×ΔS2 /λ)=
0.91となる。そこで波長1.31μmでK1 を約5
0%とするため、K2 を約82%とした。さらに、K2
の波長微分係数を約0.2%/nmとし、cos2(π×Δ
2 /λ)の波長依存性を打ち消して波長1.31μm
でK1 の波長微分係数をほぼ0とし、波長1.31μm
付近での広帯域特性を増強している。
Since the optical waveguide length difference ΔL 2 is 3.7 μm, cos 2 (π × ΔS 2 /λ)=1.31 μm.
0.91. Therefore, at a wavelength of 1.31 μm, K 1 is about 5
To a 0%, and the K 2 and about 82%. Furthermore, K 2
Is approximately 0.2% / nm, and cos 2 (π × Δ
Wavelength to cancel the wavelength dependence of the S 2 / λ) 1.31μm
To make the wavelength derivative of K 1 almost zero, and the wavelength is 1.31 μm
The broadband characteristics in the vicinity have been enhanced.

【0052】以上のようにして設計した方向性結合器1
0a,10bは、光導波路の間隔を2.5μmとし、相
互作用部の長さを0.6mmとすることで達成した。図
8の曲線(b)で示すマッハ・ツェンダ干渉計9の結合
率K1 は、波長1.31μmで極大値55%をもち、波
長1.51μm〜1.59で1%以下となっている。こ
のため、本実施例の光分岐結合素子は、曲線(b)で示
すように波長1.31μmを中心に100nmにわたっ
て80±2%の結合率を有し、波長1.55μmを中心
に100nmにわたって4%以下の結合率を有し、両波
長帯において広帯域に動作する、光線路試験用導波型分
岐結合素子が得られている。
The directional coupler 1 designed as described above
0a and 10b were achieved by setting the interval between the optical waveguides to 2.5 μm and the length of the interaction portion to 0.6 mm. The coupling rate K 1 of the Mach-Zehnder interferometer 9 shown by the curve (b) in FIG. 8 has a maximum value of 55% at a wavelength of 1.31 μm and is 1% or less at a wavelength of 1.51 μm to 1.59. . For this reason, as shown by the curve (b), the optical branching / coupling element of this example has a coupling ratio of 80 ± 2% over a wavelength of 1.31 μm over 100 nm and over a wavelength of 1.55 μm over 100 nm. A waveguide-type branch coupling device for optical line testing having a coupling ratio of 4% or less and operating in a wide band in both wavelength bands has been obtained.

【0053】以上、本発明の実施例として光線路試験用
分岐結合素子について説明したが、本発明の他の応用例
として、結合率が波長1.31μmを中心に80nmに
わたって50±2%であり、波長1.55μmを中心に
100nmの範囲で4%以下となる導波型光分岐結合素
子の透過特性を図9に示す。本応用例の分岐結合素子の
構成は、実施例3の導波型光分岐結合素子の構成(図7
(a),(b))と、位相シフト領域5における光導波
路長差が異なる点を除いて、ほぼ等しい。本応用例では
波長1.31μmにおいて本分岐結合素子の結合率を約
50%にするために、実効光路長差ΔS(=n×ΔL)
を波長1.31μmの約0.25倍、すなわち0.32
8μmとした。このため、光導波路長差ΔLを0.22
5μmに設定した。
As described above, the embodiment of the present invention has been described with respect to the branch coupling device for testing an optical line. As another application example of the present invention, the coupling ratio is 50 ± 2% over a wavelength of 1.31 μm and 80 nm. FIG. 9 shows the transmission characteristics of the waveguide type optical branching / coupling element, which is 4% or less in the range of 100 nm centered on the wavelength 1.55 μm. The configuration of the branch coupling device of this application example is the same as that of the waveguide type optical branch coupling device of the third embodiment (FIG. 7).
(A) and (b)) are almost the same except that the optical waveguide length difference in the phase shift region 5 is different. In this application example, the effective optical path length difference ΔS (= n × ΔL) is used to set the coupling rate of the present branch coupling element to about 50% at a wavelength of 1.31 μm.
Is about 0.25 times the wavelength of 1.31 μm, that is, 0.32
8 μm. Therefore, the optical waveguide length difference ΔL is set to 0.22
It was set to 5 μm.

【0054】図9の曲線(a)および(b)は、それぞ
れ、本応用例の光分岐結合素子の結合率と構成要素の光
結合器3,4となるマッハ・ツェンダ干渉計9の結合率
である。本分岐結合素子は、第1の波長帯である1.3
μm帯において広帯域に光信号を等分配でき、同時に第
2の波長帯である1.55μm帯において広帯域にほと
んど損失なく光信号を一方の出力ポートに透過させるこ
とができる。
The curves (a) and (b) in FIG. 9 respectively show the coupling rate of the optical branching / coupling element of this application example and the coupling rate of the Mach-Zehnder interferometer 9 serving as the optical couplers 3 and 4 of the components. It is. The present branch coupling element has a first wavelength band of 1.3.
An optical signal can be equally distributed over a wide band in the μm band, and at the same time, an optical signal can be transmitted to one output port with almost no loss over a wide band in the 1.55 μm band, which is the second wavelength band.

【0055】以上の実施例においては、シリコン基板上
の石英系(SiO2 −GeO2 )光導波路により、光分
岐結合素子を構成したが、かかる基板はシリコン基板に
限定されるものではなく、石英基板等に変更することも
可能である。また、屈折率を高めるためにコア部に添加
するドーパントとしては、ゲルマニウム(Ge)の代わ
りに、チタン(Ti)やホウ素(B)を用いることがで
きる。さらに、本発明は石英系導波路に限定されるもの
ではなく、他の光導波路材料、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にも適用でき
る。
In the above embodiment, the optical branching / coupling element is constituted by the quartz (SiO 2 —GeO 2 ) optical waveguide on the silicon substrate. However, such a substrate is not limited to the silicon substrate, and is not limited to the silicon substrate. It is also possible to change to a substrate or the like. Further, as a dopant added to the core portion to increase the refractive index, titanium (Ti) or boron (B) can be used instead of germanium (Ge). Further, the present invention is not limited to a silica-based waveguide, but can be applied to other optical waveguide materials, for example, a multi-component glass optical waveguide system and a lithium niobate optical waveguide system.

【0056】また、実施例では、波長1.3μm帯を通
信光にし、波長1.55μm帯の試験光とする光線路試
験システム用の例を示したが、適用できる波長はこの
1.3μm帯と1.55μm帯に限定されるものではな
く、光結合器の構成を変更することにより、例えば、
1.55μm等を通信光にし1.4μm帯または1.6
μm帯を試験光とする光線路試験システム用にも適用で
きる。
Further, in the embodiment, an example is shown for an optical line test system in which the 1.3 μm wavelength band is used as the communication light and the test light in the 1.55 μm band is used, but the applicable wavelength is the 1.3 μm band. It is not limited to the 1.55 μm band, but by changing the configuration of the optical coupler, for example,
1.55 μm or the like is used as communication light for the 1.4 μm band or 1.6
The present invention can also be applied to an optical line test system using the μm band as test light.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、第1の波長帯において広帯域に一定の結合率で出力
ポートに結合し、第2の波長帯ではほとんど損失なく出
力ポートに透過する光分岐結合素子を提供できる。この
ような導波型光分岐結合素子は、第1の広い波長帯で行
う光通信サービスを保持しながら、第2の波長帯で低損
失で漏話の少ない光線路試験システムを構築できるもの
として期待される。また、本導波型光分岐結合素子は、
光線路試験システムに限定されず、例えば、第2の波長
帯では低損失に光信号を送信し、第1の波長帯では光信
号の分配やモニタを行うような用途に適用でき、複雑・
高度化しつつある光通信システムの構築に貢献するもの
として期待される。
As described above, according to the present invention, in the first wavelength band, the light is coupled to the output port in a wide band at a constant coupling ratio, and is transmitted to the output port with almost no loss in the second wavelength band. Can be provided. Such a waveguide-type optical branching / coupling element is expected to be able to construct an optical line test system with low loss and low crosstalk in the second wavelength band while maintaining the optical communication service provided in the first wide wavelength band. Is done. In addition, this waveguide type optical branching / coupling element
The present invention is not limited to the optical line test system, and can be applied to, for example, an application in which an optical signal is transmitted with a low loss in the second wavelength band and an optical signal is distributed and monitored in the first wavelength band.
It is expected to contribute to the construction of optical communication systems that are becoming more sophisticated.

【0058】さらに、本発明に係る光線路によれば、通
信サービス中の通信光を劣化させることなく、試験光の
みを高効率で試験ポートに戻すことができる。
Further, according to the optical line of the present invention, only the test light can be returned to the test port with high efficiency without deteriorating the communication light during the communication service.

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

【図1】本発明の導波型分岐結合素子の基本的な構成を
示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a waveguide type branch coupling element of the present invention.

【図2】本発明の導波型光分岐結合素子の結合率を決定
するcos2(π×ΔS/λ)の大きさと平坦性を示す説明
図であり、(a)は実効光路長差ΔSをパラメータとし
た、cos2(π×ΔS/λ)の波長依存性、(b)は実効
光路長差ΔSと、波長幅Δλおよびcos2(π×ΔS/λ
1 )との関係である。
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams showing the magnitude and flatness of cos 2 (π × ΔS / λ) for determining the coupling rate of the waveguide type optical branching / coupling element of the present invention, and FIG. Is a parameter, and the wavelength dependence of cos 2 (π × ΔS / λ) is shown. (B) is the effective optical path length difference ΔS, the wavelength width Δλ, and cos 2 (π × ΔS / λ).
1 ) The relationship.

【図3】本発明の導波型分岐結合素子の第1の実施例の
構成図であり、(a)は全体平面図、(b)は光結合器
の拡大平面図である。
FIGS. 3A and 3B are configuration diagrams of a first embodiment of a waveguide-type branch coupling device according to the present invention, wherein FIG. 3A is an overall plan view and FIG. 3B is an enlarged plan view of an optical coupler.

【図4】本発明の導波型光分岐結合素子の第1の実施例
の拡大断面図であり、(a),(b),(c)および
(d)は、それぞれ、全体平面図3(a)のA−A′,
B−B′,C−C′およびD−D′における拡大断面図
である。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a first embodiment of the waveguide type optical branching / coupling element according to the present invention, wherein (a), (b), (c) and (d) are whole plan views 3 respectively. A-A 'of (a),
It is an expanded sectional view in BB ', CC', and DD '.

【図5】本発明の導波型光分岐結合素子の第1の実施例
の透過特性を説明する図である。曲線(a),(b)
は、本実施例の光分岐結合素子の、それぞれ、試験ポー
トと加入者ポート間の透過率、通信ポートと加入者ポー
ト間の透過率(本実施例の光分岐結合素子の結合率と等
しい)であり、曲線(c)は構成要素の光結合器となる
方向性結合器の結合率である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the transmission characteristics of the first embodiment of the waveguide type optical branching / coupling element of the present invention. Curves (a), (b)
Is the transmittance between the test port and the subscriber port, and the transmittance between the communication port and the subscriber port of the optical branching / coupling element of the present embodiment (equal to the coupling rate of the optical branching / coupling element of the present embodiment). And curve (c) is the coupling ratio of the directional coupler, which is a component optical coupler.

【図6】本発明の導波型光分岐結合素子の第2の実施例
の構成図であり、(a)は全体平面図、(b)は(a)
のC−C′における拡大断面図である。
FIGS. 6A and 6B are configuration diagrams of a waveguide type optical branching / coupling element according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is an overall plan view, and FIG.
It is an expanded sectional view in CC 'of FIG.

【図7】本発明の導波型光分岐結合素子の第3の実施例
の構成図であり、(a)は全体平面図、(b)は光結合
器の拡大平面図である。
FIGS. 7A and 7B are configuration diagrams of a waveguide type optical branching / coupling device according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 7A is an overall plan view and FIG. 7B is an enlarged plan view of the optical coupler.

【図8】本発明の導波型光分岐結合素子の第3の実施例
の透過特性を説明する図である。曲線(a)および
(b)は、本実施例の光分岐結合素子の、それぞれ、試
験ポートと加入者ポート間の透過率、通信ポートと加入
者ポート間の透過率(本実施例の光分岐結合素子の結合
率と等しい)であり、曲線(c)は構成要素の光結合器
となるマッハ・ツェンダ干渉計の結合率であり、曲線
(d)はマッハ・ツェンダ干渉計を構成する方向性結合
器の結合率である。
FIG. 8 is a diagram for explaining transmission characteristics of a third embodiment of the waveguide type optical branching / coupling element of the present invention. Curves (a) and (b) show the transmittance between the test port and the subscriber port and the transmittance between the communication port and the subscriber port (the optical branch of the present embodiment), respectively, of the optical branching / coupling element of the present embodiment. Curve (c) is the coupling rate of the Mach-Zehnder interferometer, which is the optical coupler of the component, and curve (d) is the directionality of the Mach-Zehnder interferometer. This is the coupling ratio of the coupler.

【図9】本発明の導波型光分岐結合素子の応用例の透過
特性を説明する図である。曲線(a)は、本応用例の光
分岐結合素子の結合率であり、曲線(b)は構成要素の
光結合器となるマッハ・ツェンダ干渉計の結合率であ
る。
FIG. 9 is a diagram for explaining transmission characteristics of an application example of the waveguide type optical branching / coupling element of the present invention. The curve (a) shows the coupling rate of the optical branching / coupling element of this application example, and the curve (b) shows the coupling rate of the Mach-Zehnder interferometer, which is an optical coupler as a component.

【図10】従来例の波長無依存結合器を用いた光線路試
験用光分岐結合素子の透過特性を説明する図であり、
(a)は全体平面図、(b)は透過特性である。
FIG. 10 is a diagram illustrating transmission characteristics of an optical branching coupling element for optical line testing using a wavelength-independent coupler of a conventional example;
(A) is an overall plan view, and (b) is a transmission characteristic.

【図11】従来例の波長合分波器を用いた光線路試験用
光分岐結合素子の透過特性を説明する図であり、(a)
は全体平面図、(b)は透過特性である。
11A and 11B are diagrams illustrating transmission characteristics of an optical branching / coupling element for an optical line test using a conventional wavelength multiplexer / demultiplexer, and FIG.
Is an overall plan view, and (b) is a transmission characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 光導波路 1a,2a 入力ポート 1b,2b 出力ポート 11 ,12 ,13 ,14 ,21 ,22 ,23 ,24
ーパ光導波路 3,4 光結合器 5 位相シフト領域 6 シリコン基板 7 石英系ガラスクラッド層 8 方向性結合器 8a 相互作用部 8b,8c 展開部 9 マッハ・ツェンダ干渉計 10a,10b 方向性結合器 11,12 方向性結合器 13 マッハ・ツェンダ干渉計
1,2 waveguide 1a, 2a input ports 1b, 2b output ports 1 1, 1 2, 1 3, 1 4, 2 1, 2 2, 2 3, 2 4 tapered waveguide 3,4 optical coupler 5 phase shift Region 6 Silicon substrate 7 Quartz-based glass cladding layer 8 Directional coupler 8a Interaction part 8b, 8c Expansion part 9 Mach-Zehnder interferometer 10a, 10b Directional coupler 11, 12 Directional coupler 13 Mach-Zehnder interferometer

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板と、該基板上に設けられた2本の光
導波路と、該2本の光導波路上に入力側から出力側に向
かって順次直列に配設した2つの相等しい光結合器とを
有する導波型光分岐結合素子において、 前記光結合器の結合率を、第1の波長帯においてほぼ5
0%とし、第2の波長帯においてほぼ0%とし、 前記2つの光結合器の間における前記2本の光導波路の
間に、第1の波長のほぼ0.18倍以下であり、かつ0
より大きい実効光路長差を与えたことを特徴とする導波
型光分岐結合素子。
1. A substrate, two optical waveguides provided on the substrate, and two equal optical couplings sequentially arranged in series from the input side to the output side on the two optical waveguides. A waveguide type optical branching / coupling element having a coupler, wherein the coupling rate of the optical coupler is approximately 5 in the first wavelength band.
0%, approximately 0% in the second wavelength band, and between the two optical waveguides between the two optical couplers, approximately 0.18 times or less of the first wavelength , and 0 %
A waveguide type optical branching / coupling device characterized in that a larger effective optical path length difference is provided.
【請求項2】 基板と、該基板上に設けられた2本の光
導波路と、該2本の光導波路上に入力側から出力側に向
かって順次直列に配設した2つの相等しい光結合器とを
有する導波型光分岐結合素子において、 前記光結合器の結合率は、1.3μm帯においてほぼ5
0%、1.55μm帯においてほぼ0%であり、 前記2つの光結合器の間における前記2本の光導波路の
間に、1.3μmのほぼ0.18倍以下、かつ、cos
2 (πΔS/λ)≒0.8λ=1.3μm)を満たす
実効光路長差ΔSを与えたことを特徴とする導波型光分
岐結合素子。
2. A substrate and two lights provided on the substrate.
A waveguide, and the two optical waveguides are directed from the input side to the output side.
Thus, two equal optical couplers arranged sequentially in series
A coupling type optical coupling device,Is 1.3 μmAlmost 5 in the belt
0%1.55 μmAlmost 0% in the beltAnd Of the two optical waveguides between the two optical couplers
In between, approximately 0.18 times less than 1.3 μmAnd cos
Two (ΠΔS / λ) ≒ 0.8(λ = 1.3 μm)
Effective optical path length differenceΔSWaveguide type light component characterized by giving
Fork coupling element.
【請求項3】 前記光結合器の結合率の波長微分係数
が、第1の波長帯のある波長でほぼ0であることを特徴
とする請求項1又は請求項2に記載の導波型光分岐結合
素子。
Wavelength derivative of the wherein coupling ratio of the optical coupler, waveguide type light according to claim 1 or claim 2, characterized in that substantially is zero at the wavelength of the first wavelength band Branch coupling element.
【請求項4】 前記光結合器が方向性結合器で構成され
ていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一つ
記載の導波型光分岐結合素子。
4. A waveguide type optical branching and coupling device according to any one of claims 1 to 3 wherein the optical coupler is characterized in that it is composed of a directional coupler.
【請求項5】 前記光結合器が少なくとも1つのマッハ
・ツェンダ干渉計を含む光回路で構成されていることを
特徴とする請求項1乃至3の何れか一つに記載の導波型
光分岐結合素子。
Wherein said optical coupler waveguide type optical branching according possible in any one of claims 1 to 3, characterized in that consists of an optical circuit including at least one Mach-Zehnder interferometer Coupling element.
【請求項6】 上記[請求項1]乃至[請求項]の何
れか一つに記載する導波型分岐結合素子の2本の光導波
路のうち一方の入力ポートである通信ポートに第1の波
長の光源を設置するとともに、他方の入力ポートである
試験ポートに第2の波長の光源及び受光器を設置し、さ
らに一方の出力ポートである加入者ポートに第1の波長
の受光器及び第2の波長の反射素子を設置したことを特
徴とする光線路。
6. A communication port as one input port of one of two optical waveguides of the waveguide-type branch coupling device according to any one of [1] to [ 5 ]. A light source of a second wavelength is installed, a light source of a second wavelength and a receiver are installed in a test port which is the other input port, and a receiver of the first wavelength is installed in a subscriber port which is one output port. An optical line comprising a reflection element having a second wavelength.
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