JP3317312B2 - 集積光導波回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信および光情報処理
用の光部品に用いられる集積光導波回路に関し、さらに
詳しくは、光パワースプリッタとアレイ導波路回折格子
型光波長合分波器とを集積化した集積光導波回路に関す
るものである。
用の光部品に用いられる集積光導波回路に関し、さらに
詳しくは、光パワースプリッタとアレイ導波路回折格子
型光波長合分波器とを集積化した集積光導波回路に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信システムの高度化に対応す
るため、あるいは光通信システムの応用範囲を広げるた
めに様々な光導波回路部品が研究開発されている。特
に、シリコン基板上にガラス導波路を作製して構成され
た平面光波回路（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃ
ｉｒｃｕｉｔｓ）は、その光損失が小さいため実用的な
光部品として注目を集めている。その代表的な回路とし
てアレイ導波路回折格子型光波長合分波器やスラブ導波
路展開部を用いたＮ×Ｍスターカプラ型光パワースプリ
ッタなどがある。それぞれ、Ａ．Ｒ．Ｖｅｌｌｅｋｏｏ
ｐ ａｎｄ Ｍ．Ｋ．Ｓｍｉｔ，“Ｆｏｕｒ−Ｃｈａｎ
ｎｅｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−Ｏｐｔｉｃ Ｗａｖｅ
ｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｗｉｔｈ
ＷｅａｋＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅ
ｎｃｅ”，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．
ｖｏｌ．９ ｐｐ３１０−３１４（１９９１）、およ
び、Ｃ．Ｄｒａｇｏｎｅ ｅｔ ａｌ．“Ｅｆｆｉｃｉ
ｅｎｔ Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔ
ｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｓｔａｒ Ｃｏｕｐｌｅｒｏｎ
Ｓｉｌｉｃｏｎ”，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅ
ｃｈ． Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ．１ ｐｐ．２４１−２４３
（１９８９）に詳細に開示されている。
るため、あるいは光通信システムの応用範囲を広げるた
めに様々な光導波回路部品が研究開発されている。特
に、シリコン基板上にガラス導波路を作製して構成され
た平面光波回路（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃ
ｉｒｃｕｉｔｓ）は、その光損失が小さいため実用的な
光部品として注目を集めている。その代表的な回路とし
てアレイ導波路回折格子型光波長合分波器やスラブ導波
路展開部を用いたＮ×Ｍスターカプラ型光パワースプリ
ッタなどがある。それぞれ、Ａ．Ｒ．Ｖｅｌｌｅｋｏｏ
ｐ ａｎｄ Ｍ．Ｋ．Ｓｍｉｔ，“Ｆｏｕｒ−Ｃｈａｎ
ｎｅｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−Ｏｐｔｉｃ Ｗａｖｅ
ｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｗｉｔｈ
ＷｅａｋＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅ
ｎｃｅ”，Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．
ｖｏｌ．９ ｐｐ３１０−３１４（１９９１）、およ
び、Ｃ．Ｄｒａｇｏｎｅ ｅｔ ａｌ．“Ｅｆｆｉｃｉ
ｅｎｔ Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔ
ｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｓｔａｒ Ｃｏｕｐｌｅｒｏｎ
Ｓｉｌｉｃｏｎ”，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅ
ｃｈ． Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ．１ ｐｐ．２４１−２４３
（１９８９）に詳細に開示されている。
【０００３】アレイ導波路回折格子型合分波器の構成を
図１５に示す。アレイ導波路回折格子型光波長合分波器
は複数本の入力光導波路３０１と、その光を複数の導波
路に分岐させるための展開用のスラブ光導波路４０１、
その後段に配置された長さの異なる複数本のアレイ導波
路３０２、このアレイ導波路３０２から放射された光を
互いに干渉させるためのスラブ光導波路４０２および複
数の出力光導波路３０８から構成されている。その機能
は、ある任意の光導波路から入力された光をその光の波
長に応じて分波し、各出力光導波路に出力することであ
る。また、入力側と出力側を反対に用いることによって
異なる波長の光を合波することも可能である。このよう
な光波長合分波の機能は、光通信システムの中で波長多
重や光波長を用いたルーティングを行う際に非常に有効
となる。
図１５に示す。アレイ導波路回折格子型光波長合分波器
は複数本の入力光導波路３０１と、その光を複数の導波
路に分岐させるための展開用のスラブ光導波路４０１、
その後段に配置された長さの異なる複数本のアレイ導波
路３０２、このアレイ導波路３０２から放射された光を
互いに干渉させるためのスラブ光導波路４０２および複
数の出力光導波路３０８から構成されている。その機能
は、ある任意の光導波路から入力された光をその光の波
長に応じて分波し、各出力光導波路に出力することであ
る。また、入力側と出力側を反対に用いることによって
異なる波長の光を合波することも可能である。このよう
な光波長合分波の機能は、光通信システムの中で波長多
重や光波長を用いたルーティングを行う際に非常に有効
となる。
【０００４】一方、Ｎ×Ｍスターカプラ型光パワースプ
リッタの構成を図１６に示す。Ｎ×Ｍスターカプラ型光
パワースプリッタはＮ本のどの入力光導波路３０４から
入射した光に対しても入射された光は、その波長に依存
せずＭ本の各出力光導波路３０９に分配される。このた
め多数の光の分波を必要とするシステムにおいて重要と
なる。その構成は、複数本の入力光導波路３０４とその
チャンネル導波路に閉じ込められていた光を展開するた
めのスラブ光導波路４０６とその展開された光を受けて
出力するための出力光導波路３０９とから構成される。
リッタの構成を図１６に示す。Ｎ×Ｍスターカプラ型光
パワースプリッタはＮ本のどの入力光導波路３０４から
入射した光に対しても入射された光は、その波長に依存
せずＭ本の各出力光導波路３０９に分配される。このた
め多数の光の分波を必要とするシステムにおいて重要と
なる。その構成は、複数本の入力光導波路３０４とその
チャンネル導波路に閉じ込められていた光を展開するた
めのスラブ光導波路４０６とその展開された光を受けて
出力するための出力光導波路３０９とから構成される。
【０００５】以上、要約するとアレイ導波路回折格子は
入力される光の波長に応じて、出力される光導波路が選
択される。一方、スターカプラ型パワースプリッタは光
の波長に依存せずに、各出力光導波路に入力された光を
分配する。
入力される光の波長に応じて、出力される光導波路が選
択される。一方、スターカプラ型パワースプリッタは光
の波長に依存せずに、各出力光導波路に入力された光を
分配する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の通り、入力光の
波長に依存して出力光導波路が選択される波長合分波器
と、入力光の波長に依存せずに全ての出力光導波路に分
配される光パワースプリッタは存在したが、この両者の
機能を合わせ持つ光集積回路は従来知られていなかっ
た。
波長に依存して出力光導波路が選択される波長合分波器
と、入力光の波長に依存せずに全ての出力光導波路に分
配される光パワースプリッタは存在したが、この両者の
機能を合わせ持つ光集積回路は従来知られていなかっ
た。
【０００７】そこで、本発明の目的は、２つの機能を合
わせ持つ集積光導波路回路、すなわち、任意の入力ポー
トから入射した光は、波長に依存せずに各出力光導波路
に分配され、別の入力ポートから入射した光は波長に依
存して特定の出力光導波路から出力されるという新たな
機能を合わせ持った集積光導波回路を提供することにあ
る。
わせ持つ集積光導波路回路、すなわち、任意の入力ポー
トから入射した光は、波長に依存せずに各出力光導波路
に分配され、別の入力ポートから入射した光は波長に依
存して特定の出力光導波路から出力されるという新たな
機能を合わせ持った集積光導波回路を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の集積光導波回路は、並列に並べられ
た複数本の入出力光導波路、スラブ光導波路、並列に並
べられた長さの異なる複数本のアレイ光導波路および特
定の波長の光を反射するミラーによって構成された光波
長合分波器と、一本あるいは並列に並べられた複数本の
入力光導波路、スラブ光導波路、および並列に並べられ
た複数本の出力光導波路を縦列に接続することによって
構成された光パワースプリッタとが同一の二次元平面上
に形成され、かつ前記光波長合分波器の前記アレイ導波
路と前記光パワースプリッタの前記入力光導波路とが共
有され、前記光波長合分波器の前記スラブ光導波路と前
記光パワースプリッタの前記スラブ光導波路とが共有さ
れ、さらに、前記光波長合分波器の前記入出力光導波路
と前記光パワースプリッタの前記出力光導波路とが共有
されていることを特徴とする。
るために、本発明の集積光導波回路は、並列に並べられ
た複数本の入出力光導波路、スラブ光導波路、並列に並
べられた長さの異なる複数本のアレイ光導波路および特
定の波長の光を反射するミラーによって構成された光波
長合分波器と、一本あるいは並列に並べられた複数本の
入力光導波路、スラブ光導波路、および並列に並べられ
た複数本の出力光導波路を縦列に接続することによって
構成された光パワースプリッタとが同一の二次元平面上
に形成され、かつ前記光波長合分波器の前記アレイ導波
路と前記光パワースプリッタの前記入力光導波路とが共
有され、前記光波長合分波器の前記スラブ光導波路と前
記光パワースプリッタの前記スラブ光導波路とが共有さ
れ、さらに、前記光波長合分波器の前記入出力光導波路
と前記光パワースプリッタの前記出力光導波路とが共有
されていることを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【作用】アレイ導波路回折格子とスターカプラ型光パワ
ースプリッタとを、互いのスラブ光導波路および入出力
光導波路を共有させて集積化したことによって、従来不
可能であった光波長に依存して出力光導波路が選択され
る波長合分波機能と、光波長に依存せず一定の割合で光
を分配する光パワースプリッタの機能とを同一の光集積
回路で実現することができるようになる。
ースプリッタとを、互いのスラブ光導波路および入出力
光導波路を共有させて集積化したことによって、従来不
可能であった光波長に依存して出力光導波路が選択され
る波長合分波機能と、光波長に依存せず一定の割合で光
を分配する光パワースプリッタの機能とを同一の光集積
回路で実現することができるようになる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１２】実施例１ 本発明の第１の実施例に係る光波長合分波器および光パ
ワースプリッタの集積光導波回路の平面図を図１に示
す。
ワースプリッタの集積光導波回路の平面図を図１に示
す。
【００１３】図２は図１に示した集積光導波回路のＡ
Ａ′線における拡大断面図であり、図３は、図１に示し
た集積光導波回路のＢＢ′線における拡大断面図であ
る。
Ａ′線における拡大断面図であり、図３は、図１に示し
た集積光導波回路のＢＢ′線における拡大断面図であ
る。
【００１４】ここで、１は基板、２はクラッド層、３は
入力光導波路のコア部、３０１はアレイ導波路回折格子
の入力光導波路、３０２はアレイ導波路回折格子のアレ
イ光導波路で長さの異なる複数本の光導波路が並列に並
べられている。３０３はアレイ導波路回折格子および光
パワースプリッタの出力光導波路、３０４は光パワース
プリッタの入力光導波路、４０１および４０２はそれぞ
れスラブ光導波路である。
入力光導波路のコア部、３０１はアレイ導波路回折格子
の入力光導波路、３０２はアレイ導波路回折格子のアレ
イ光導波路で長さの異なる複数本の光導波路が並列に並
べられている。３０３はアレイ導波路回折格子および光
パワースプリッタの出力光導波路、３０４は光パワース
プリッタの入力光導波路、４０１および４０２はそれぞ
れスラブ光導波路である。
【００１５】その構成はアレイ導波路回折格子と、その
出力側のスラブ光導波路４０２および出力光導波路３０
３を共有する光パワースプリッタとが集積されたものと
なっている。光パワースプリッタの入力光導波路３０４
から入射された波長λk の光は各出力光導波路に一定の
割合、もしくは適当なパワー比で分配される。一方、ア
レイ導波路回折格子のアレイ導波路３０２は各光導波路
の長さが異なるため光の波面が傾き、入力光導波路３０
１とは異なる別の出力導波路３０３に結合する。ここで
波面の傾きは光波長によって変化するために、光波長を
変化させると出力光導波路３０３のなかで異なる出力光
導波路に光が出力されることになる。こうしてアレイ導
波路回折格子は光波長合分波器として機能する。すなわ
ち、アレイ導波路回折格子のある入力光導波路３０１
に、例えば、波長λ-j，…，λj の光を多重して入射す
ると、アレイ導波路回折格子は合分波機能を持つため出
力光導波路３０３にはそれぞれの波長の光が分波されて
出力される。
出力側のスラブ光導波路４０２および出力光導波路３０
３を共有する光パワースプリッタとが集積されたものと
なっている。光パワースプリッタの入力光導波路３０４
から入射された波長λk の光は各出力光導波路に一定の
割合、もしくは適当なパワー比で分配される。一方、ア
レイ導波路回折格子のアレイ導波路３０２は各光導波路
の長さが異なるため光の波面が傾き、入力光導波路３０
１とは異なる別の出力導波路３０３に結合する。ここで
波面の傾きは光波長によって変化するために、光波長を
変化させると出力光導波路３０３のなかで異なる出力光
導波路に光が出力されることになる。こうしてアレイ導
波路回折格子は光波長合分波器として機能する。すなわ
ち、アレイ導波路回折格子のある入力光導波路３０１
に、例えば、波長λ-j，…，λj の光を多重して入射す
ると、アレイ導波路回折格子は合分波機能を持つため出
力光導波路３０３にはそれぞれの波長の光が分波されて
出力される。
【００１６】シリコン基板上に光導波路を作製して図１
に示す回路を作製した。作製方法については、河内正夫
“石英系光導波路と集積光部品への応用”（光学、第１
８巻、第１２号、１９８９年）に詳しく示されている。
すなわち、シリコン基板上に火炎堆積法でガラス層を形
成し、これをフォトリソグラフィ技術と反応性イオンエ
ッチング法で任意のパターンに加工することによって図
１に示す回路を作製した。ただし、出力光導波路３０３
の数は８本とした。この時、光パワースプリッタの光挿
入損失が最も小さく、かつその出力光導波路への分配比
が一定になるように光導波路の設計を行った。すなわ
ち、光パワースプリッタの入力光導波路３０４からスラ
ブ光導波路４０２に入射された光はガウス分布に従って
広がる。この光を出力光導波路３０３に集分配するため
に出力光導波路３０３のスラブ光導波路４０２側の入口
を図４に示すようにラッパ状にしてその幅を中央部で狭
く、周辺部で広くとった。光パワースプリッタの挿入損
失の特性図を図５に、アレイ導波路回折格子の中央の入
力光導波路から光が入射されたときの各出力光導波路へ
の挿入損失を波長に対して示した特性図を図６に示す。
光パワースプリッタの原理的な分配損失が９ｄＢである
ため図５より過剰損失は、１ないし２ｄＢであることが
解る。この値は、１．３〜１．５５μｍの光の波長に対
してほぼ一定であった。図６からアレイ導波路回折格子
の各出力光導波路の最大透過波長における挿入損失は５
ｄＢ程度であることが解る。
に示す回路を作製した。作製方法については、河内正夫
“石英系光導波路と集積光部品への応用”（光学、第１
８巻、第１２号、１９８９年）に詳しく示されている。
すなわち、シリコン基板上に火炎堆積法でガラス層を形
成し、これをフォトリソグラフィ技術と反応性イオンエ
ッチング法で任意のパターンに加工することによって図
１に示す回路を作製した。ただし、出力光導波路３０３
の数は８本とした。この時、光パワースプリッタの光挿
入損失が最も小さく、かつその出力光導波路への分配比
が一定になるように光導波路の設計を行った。すなわ
ち、光パワースプリッタの入力光導波路３０４からスラ
ブ光導波路４０２に入射された光はガウス分布に従って
広がる。この光を出力光導波路３０３に集分配するため
に出力光導波路３０３のスラブ光導波路４０２側の入口
を図４に示すようにラッパ状にしてその幅を中央部で狭
く、周辺部で広くとった。光パワースプリッタの挿入損
失の特性図を図５に、アレイ導波路回折格子の中央の入
力光導波路から光が入射されたときの各出力光導波路へ
の挿入損失を波長に対して示した特性図を図６に示す。
光パワースプリッタの原理的な分配損失が９ｄＢである
ため図５より過剰損失は、１ないし２ｄＢであることが
解る。この値は、１．３〜１．５５μｍの光の波長に対
してほぼ一定であった。図６からアレイ導波路回折格子
の各出力光導波路の最大透過波長における挿入損失は５
ｄＢ程度であることが解る。
【００１７】実施例２ 図７に光波長合分波器および光パワースプリッタの集積
光導波回路の他の実施例を示す。ここで、３０５はアレ
イ導波路回折格子の入力光導波路および光パワースプリ
ッタの出力光導波路である。
光導波回路の他の実施例を示す。ここで、３０５はアレ
イ導波路回折格子の入力光導波路および光パワースプリ
ッタの出力光導波路である。
【００１８】この構成は実施例１の集積光導波回路とほ
ぼ同じであるが、本実施例の集積光導波回路ではアレイ
導波路回折格子の入力側のスラブ光導波路４０１にも出
力側と同様に光パワースプリッタを作製した。その結
果、光パワースプリッタの入力光導波路３０４Ａに波長
λm の光を入射して、アレイ導波路回折格子の入力光導
波路３０５にそれぞれλm の波長の光を出力させること
が可能になった。
ぼ同じであるが、本実施例の集積光導波回路ではアレイ
導波路回折格子の入力側のスラブ光導波路４０１にも出
力側と同様に光パワースプリッタを作製した。その結
果、光パワースプリッタの入力光導波路３０４Ａに波長
λm の光を入射して、アレイ導波路回折格子の入力光導
波路３０５にそれぞれλm の波長の光を出力させること
が可能になった。
【００１９】実施例３ 図８に光波長合分波器および光パワースプリッタの集積
光導波回路の他の実施例を示す。図９は光パワースプリ
ッタ入力用光ファイバとスラブ光導波路との接続部の一
部を拡大して示した斜視図である。
光導波回路の他の実施例を示す。図９は光パワースプリ
ッタ入力用光ファイバとスラブ光導波路との接続部の一
部を拡大して示した斜視図である。
【００２０】ここで、４はコア層であり、図３のスラブ
光導波路４０１の一部に当る。ただし、その周囲を囲む
クラッドは示されていない。５は光パワースプリッタ入
力用光ファイバ、６は光パワースプリッタ入力用ファイ
バ挿入溝である。
光導波路４０１の一部に当る。ただし、その周囲を囲む
クラッドは示されていない。５は光パワースプリッタ入
力用光ファイバ、６は光パワースプリッタ入力用ファイ
バ挿入溝である。
【００２１】この構成も実施例１の集積光導波回路とほ
ぼ同じであるが、本実施例の集積光導波回路では、光パ
ワースプリッタの入力として光導波路ではなく光ファイ
バを用いている。この構成の特徴は、アレイ導波路回折
格子の挿入損失を増加させることなく光パワースプリッ
タの挿入損失を最小にすることができることにある。
ぼ同じであるが、本実施例の集積光導波回路では、光パ
ワースプリッタの入力として光導波路ではなく光ファイ
バを用いている。この構成の特徴は、アレイ導波路回折
格子の挿入損失を増加させることなく光パワースプリッ
タの挿入損失を最小にすることができることにある。
【００２２】この集積光導波回路の作製は、実施例１に
示した方法で行った。光パワースプリッタ入力用ファイ
バ挿入溝６はフォトリソグラフィ技術と反応性イオンエ
ッチング法により作製し、光ファイバの固定は、コアの
屈折率と同じ屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いた。
示した方法で行った。光パワースプリッタ入力用ファイ
バ挿入溝６はフォトリソグラフィ技術と反応性イオンエ
ッチング法により作製し、光ファイバの固定は、コアの
屈折率と同じ屈折率を有する紫外線硬化樹脂を用いた。
【００２３】光パワースプリッタの挿入損失は、図５に
示した挿入損失よりもわずかに大きくなり約１２ｄＢ程
度であった。これは入力用光ファイバとスラブ光導波路
との接続損失が２ｄＢ程度あるためと考えられる。アレ
イ導波路回折格子の挿入損失は各出力光導波路の最大透
過波長において約３ｄＢとなり、実施例１の集積光導波
回路の挿入損失よりも良好な値を示した。何故ならば、
本実施例においては、光パワースプリッタの入力を光フ
ァイバで行っているため、アレイ導波路回折格子の形状
は光パワースプリッタの形状によらず最適化できるから
である。
示した挿入損失よりもわずかに大きくなり約１２ｄＢ程
度であった。これは入力用光ファイバとスラブ光導波路
との接続損失が２ｄＢ程度あるためと考えられる。アレ
イ導波路回折格子の挿入損失は各出力光導波路の最大透
過波長において約３ｄＢとなり、実施例１の集積光導波
回路の挿入損失よりも良好な値を示した。何故ならば、
本実施例においては、光パワースプリッタの入力を光フ
ァイバで行っているため、アレイ導波路回折格子の形状
は光パワースプリッタの形状によらず最適化できるから
である。
【００２４】実施例４ 図１０に本発明の第４の実施例としての光波長合分波器
および光パワースプリッタの集積光導波回路を示す。
および光パワースプリッタの集積光導波回路を示す。
【００２５】４０４は波長フィルタ７の挿入されたスラ
ブ光導波路である。図１１は波長フィルタ７の挿入部の
拡大斜視図である。ここで、波長フィルタ７は例えばポ
リイミド樹脂からなる高分子薄膜フィルム表面にＳｉＯ
2 およびＴｉＯ2 を多層に堆積することによって作製さ
れる。８は波長フィルタ７を挿入するための溝である。
本実施例では、波長フィルタ７としては１．３μｍ帯の
光は反射し、１．５５μｍ帯の光は透過するものを用い
た。また、波長フィルタ７の挿入用溝はフォトリソグラ
フィと反応性イオンエッチング法で作製し、波長フィル
タ７の固定は、コアと同じ屈折率を有する紫外線硬化樹
脂１２を溝８中に充填して行った。
ブ光導波路である。図１１は波長フィルタ７の挿入部の
拡大斜視図である。ここで、波長フィルタ７は例えばポ
リイミド樹脂からなる高分子薄膜フィルム表面にＳｉＯ
2 およびＴｉＯ2 を多層に堆積することによって作製さ
れる。８は波長フィルタ７を挿入するための溝である。
本実施例では、波長フィルタ７としては１．３μｍ帯の
光は反射し、１．５５μｍ帯の光は透過するものを用い
た。また、波長フィルタ７の挿入用溝はフォトリソグラ
フィと反応性イオンエッチング法で作製し、波長フィル
タ７の固定は、コアと同じ屈折率を有する紫外線硬化樹
脂１２を溝８中に充填して行った。
【００２６】本実施例が実施例１の集積光導波回路と異
なる点は、アレイ導波路回折格子の出力側スラブ光導波
路４０４に波長フィルタ７を挿入している点である。こ
の特徴は、薄膜の波長フィルタ７に、例えば、１．３μ
ｍ帯の光と１．５５μｍ帯の光を分離する機能を持たせ
ることによって、波長の分波と波長に依存しないパワー
スプリッタとを同時に実現できる点である。また、薄膜
の波長フィルタ７がスラブ光導波路中に挿入されている
ため、チャンネル光導波路の途中に挿入されている場合
に比べて、波長フィルタ７で反射した光も効率よく出力
光導波路に結合することができる。
なる点は、アレイ導波路回折格子の出力側スラブ光導波
路４０４に波長フィルタ７を挿入している点である。こ
の特徴は、薄膜の波長フィルタ７に、例えば、１．３μ
ｍ帯の光と１．５５μｍ帯の光を分離する機能を持たせ
ることによって、波長の分波と波長に依存しないパワー
スプリッタとを同時に実現できる点である。また、薄膜
の波長フィルタ７がスラブ光導波路中に挿入されている
ため、チャンネル光導波路の途中に挿入されている場合
に比べて、波長フィルタ７で反射した光も効率よく出力
光導波路に結合することができる。
【００２７】具体的な機能を説明する。まず、図１０に
示したように、光パワースプリッタ用に入力光導波路３
０４を通してλk として１．３μｍ帯の光を、またλm
として１．５５μｍ帯の光を、それぞれ入射させる。こ
れらの光はアレイ導波路回折格子の出力側スラブ光導波
路４０４中の薄膜の波長フィルタ７により１．３μｍ帯
の光は反射され、１．５５μｍ帯の光は透過することに
より分離される。その結果、λk は第１の出力側の各出
力光導波路３０３Ａに分配される。同様に、１．５５μ
ｍ帯の光は第２の出力側の各出力光導波路３０３Ｂに分
配される。一方、アレイ導波路回折格子の任意の入力光
導波路３０１から１．３μｍ帯の例えばλ′j として１
００ＧＨｚ間隔で並べられたいくつかの波長の光と、例
えばλjとして１．５５μｍ帯のいくつかの波長の光を
多重して入射すると、光パワースプリッタの時と同様に
出力側スラブ光導波路４０４中の薄膜フィルタ７で１．
３μｍ帯の光と１．５５μｍ帯の光が分離される。さら
に１．３μｍ帯のいくつかの波長の光は第２の出力側の
各出力光導波路３０３Ｂに波長に依存して分配される。
同様に、１．５５μｍ帯の光は第１の出力側の各出力光
導波路３０３Ａに波長に依存して出力される。
示したように、光パワースプリッタ用に入力光導波路３
０４を通してλk として１．３μｍ帯の光を、またλm
として１．５５μｍ帯の光を、それぞれ入射させる。こ
れらの光はアレイ導波路回折格子の出力側スラブ光導波
路４０４中の薄膜の波長フィルタ７により１．３μｍ帯
の光は反射され、１．５５μｍ帯の光は透過することに
より分離される。その結果、λk は第１の出力側の各出
力光導波路３０３Ａに分配される。同様に、１．５５μ
ｍ帯の光は第２の出力側の各出力光導波路３０３Ｂに分
配される。一方、アレイ導波路回折格子の任意の入力光
導波路３０１から１．３μｍ帯の例えばλ′j として１
００ＧＨｚ間隔で並べられたいくつかの波長の光と、例
えばλjとして１．５５μｍ帯のいくつかの波長の光を
多重して入射すると、光パワースプリッタの時と同様に
出力側スラブ光導波路４０４中の薄膜フィルタ７で１．
３μｍ帯の光と１．５５μｍ帯の光が分離される。さら
に１．３μｍ帯のいくつかの波長の光は第２の出力側の
各出力光導波路３０３Ｂに波長に依存して分配される。
同様に、１．５５μｍ帯の光は第１の出力側の各出力光
導波路３０３Ａに波長に依存して出力される。
【００２８】実施例５ 図１２に光波長合分波器および光パワースプリッタの集
積光導波回路の他の実施例を示す。
積光導波回路の他の実施例を示す。
【００２９】ここで、９は薄膜ヒータを用いた熱光学位
相シフタ、１０はアレイ導波路回折格子への入力光を２
つに分離するためのＹ分岐である。
相シフタ、１０はアレイ導波路回折格子への入力光を２
つに分離するためのＹ分岐である。
【００３０】この構成について実施例１と異なる点は、
光パワースプリッタの挿入損失を最小に保ったままアレ
イ導波路回折格子の挿入損失も小さくするために、光パ
ワースプリッタの入力光導波路３０４をアレイ導波路３
０２の中央に配置した点にある。このため、アレイ導波
路回折格子の入力側のスラブ光導波路を左右の２つに分
離して各々のスラブ光導波路４０１，４０１でアレイ導
波路への光の分配を行った。熱光学位相シフタ９は２つ
に分離したアレイ導波路回折格子への入力光がお互い
に、ある相対位相条件を満たすように調整するために設
けてある。
光パワースプリッタの挿入損失を最小に保ったままアレ
イ導波路回折格子の挿入損失も小さくするために、光パ
ワースプリッタの入力光導波路３０４をアレイ導波路３
０２の中央に配置した点にある。このため、アレイ導波
路回折格子の入力側のスラブ光導波路を左右の２つに分
離して各々のスラブ光導波路４０１，４０１でアレイ導
波路への光の分配を行った。熱光学位相シフタ９は２つ
に分離したアレイ導波路回折格子への入力光がお互い
に、ある相対位相条件を満たすように調整するために設
けてある。
【００３１】実施例６ 図１３に光波長合分波器および光パワースプリッタの集
積光導波回路の他の実施例を示す。ここで３０６はアレ
イ導波路回折格子および光パワースプリッタへの入力光
導波路、１１は非対称マッハツェンダ干渉計による波長
合分波器を示す。
積光導波回路の他の実施例を示す。ここで３０６はアレ
イ導波路回折格子および光パワースプリッタへの入力光
導波路、１１は非対称マッハツェンダ干渉計による波長
合分波器を示す。
【００３２】この構成について実施例５の集積光導波回
路と異なる点は、アレイ導波路回折格子への入力光と光
スプリッタへの入力光とを同じ入力光導波路３０６から
入射できるよう熱光学位相シフタ９の前に非対称マッハ
ツェンダ干渉計１１による波長合分波器を入れた点であ
る。この非対称マッハツェンダ干渉計１１による波長合
分配器は、例えば、１．３μｍ帯の光と１．５５μｍ帯
の光を分離する機能を持つ。
路と異なる点は、アレイ導波路回折格子への入力光と光
スプリッタへの入力光とを同じ入力光導波路３０６から
入射できるよう熱光学位相シフタ９の前に非対称マッハ
ツェンダ干渉計１１による波長合分波器を入れた点であ
る。この非対称マッハツェンダ干渉計１１による波長合
分配器は、例えば、１．３μｍ帯の光と１．５５μｍ帯
の光を分離する機能を持つ。
【００３３】実施例７ 図１４に光波長合分波器および光パワースプリッタの他
の実施例としての集積光導波回路を示す。
の実施例としての集積光導波回路を示す。
【００３４】この光導波回路はアレイ導波路回折格子の
中央部で回路を切断し、そこに例えばＳｉＯ2 とＴｉＯ
2 からなる誘電体多層膜反射フィルタ５０１を形成する
ことによって、反射型の光波長合分波器を構成したもの
である。ここでアレイ導波路回折格子の入力光導波路３
０１に入射された光は、スラブ光導波路４０５で回折さ
れて複数本のアレイ光導波路３０７に分配される。その
後これらの光は誘電体多層膜フィルタ５０１で反射さ
れ、再びスラブ光導波路４０５に放射される。このとき
各アレイ光導波路の長さが異なるため光の波面が傾き、
入力光導波路３０１とは異なる別の出力光導波路３０３
に結合する。ここで波面の傾きは光波長によって変化す
るために、光波長を変化させると出力光導波路３０３の
なかで異なる出力光導波路に光が出力されることにな
る。こうして本光導波回路は反射型の光波長合分波器と
して機能する。ここで誘電体多層膜フィルタ５０１は基
板１の端面を鏡面研磨した後に真空蒸着法によって形成
した。本実施例ではこの誘電体多層膜フィルタで１．３
μｍ帯の光は透過し、１．５５μｍ帯の光は反射するよ
うに設計した。よってこのアレイ導波路回折格子は１．
５５μｍ帯の光に対して反射型の光波長合分波器として
機能する。
中央部で回路を切断し、そこに例えばＳｉＯ2 とＴｉＯ
2 からなる誘電体多層膜反射フィルタ５０１を形成する
ことによって、反射型の光波長合分波器を構成したもの
である。ここでアレイ導波路回折格子の入力光導波路３
０１に入射された光は、スラブ光導波路４０５で回折さ
れて複数本のアレイ光導波路３０７に分配される。その
後これらの光は誘電体多層膜フィルタ５０１で反射さ
れ、再びスラブ光導波路４０５に放射される。このとき
各アレイ光導波路の長さが異なるため光の波面が傾き、
入力光導波路３０１とは異なる別の出力光導波路３０３
に結合する。ここで波面の傾きは光波長によって変化す
るために、光波長を変化させると出力光導波路３０３の
なかで異なる出力光導波路に光が出力されることにな
る。こうして本光導波回路は反射型の光波長合分波器と
して機能する。ここで誘電体多層膜フィルタ５０１は基
板１の端面を鏡面研磨した後に真空蒸着法によって形成
した。本実施例ではこの誘電体多層膜フィルタで１．３
μｍ帯の光は透過し、１．５５μｍ帯の光は反射するよ
うに設計した。よってこのアレイ導波路回折格子は１．
５５μｍ帯の光に対して反射型の光波長合分波器として
機能する。
【００３５】一方アレイ光導波路３０７の中央付近の導
波路端面から光ファイバを用いて誘電体多層膜フィルタ
５０１が透過として機能する１．３μｍ帯（λk ）の光
を直接結合（バットジョイント）して入射すると、この
光はスラブ光導波路４０５で回折されて出力光導波路３
０３に分配される。よって本光導波回路は光パワースプ
リッタとしても機能する。このときアレイ導波路回折格
子の入力光導波路３０１に分配された光は戻り光として
悪影響を及ぼす可能性がある。それを防ぐためには入力
光導波路３０１あるいはこれに入射する光ファイバの途
中に１．３μｍ帯カットフィルタを挿入することで防ぐ
ことができる。
波路端面から光ファイバを用いて誘電体多層膜フィルタ
５０１が透過として機能する１．３μｍ帯（λk ）の光
を直接結合（バットジョイント）して入射すると、この
光はスラブ光導波路４０５で回折されて出力光導波路３
０３に分配される。よって本光導波回路は光パワースプ
リッタとしても機能する。このときアレイ導波路回折格
子の入力光導波路３０１に分配された光は戻り光として
悪影響を及ぼす可能性がある。それを防ぐためには入力
光導波路３０１あるいはこれに入射する光ファイバの途
中に１．３μｍ帯カットフィルタを挿入することで防ぐ
ことができる。
【００３６】本発明の各実施例では、シリコン基板上の
ガラス導波路を用いて光波長合分波器および光パワース
プリッタの集積光導波回路を実現したが、この回路はそ
の他の光導波回路部品でも同様に実現できるものであ
る。
ガラス導波路を用いて光波長合分波器および光パワース
プリッタの集積光導波回路を実現したが、この回路はそ
の他の光導波回路部品でも同様に実現できるものであ
る。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波長に依存せず各出力光導波路に光の分配が行われる光
パワースプリッタと波長に依存して出力光導波路が選択
される波長合分波器の機能を共に有するという機能を実
現することができる。
波長に依存せず各出力光導波路に光の分配が行われる光
パワースプリッタと波長に依存して出力光導波路が選択
される波長合分波器の機能を共に有するという機能を実
現することができる。
【図１】本発明の実施例１の光波長合分波器および光パ
ワースプリッタの集積光導波回路の平面図である。
ワースプリッタの集積光導波回路の平面図である。
【図２】図１のＡＡ′線の拡大断面図である。
【図３】図１のＢＢ′線の拡大断面図である。
【図４】図１におけるアレイ導波路回折格子の出力光導
波路とスラブ光導波路との界面の拡大図である。
波路とスラブ光導波路との界面の拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施例の光パワースプリッタの
挿入損失を示す特性図である。
挿入損失を示す特性図である。
【図６】本発明の第１の実施例のアレイ導波路回折格子
の挿入損失の特性図である。
の挿入損失の特性図である。
【図７】本発明の第２の実施例の光波長合分波器および
光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図である。
光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図である。
【図８】本発明の第３の実施例の光波長合分波器および
光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図である。
光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図である。
【図９】光パワースプリッタ入力用光ファイバとスラブ
導波路との接続部の拡大斜視図である。
導波路との接続部の拡大斜視図である。
【図１０】本発明の第４の実施例の光波長合分波器およ
び光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図であ
る。
び光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図であ
る。
【図１１】図１０に示した波長フィルタの挿入部の拡大
斜視図である。
斜視図である。
【図１２】本発明の第５の実施例の光波長合分波器およ
び光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図であ
る。
び光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図であ
る。
【図１３】本発明の第６の実施例の光波長合分波器およ
び光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図であ
る。
び光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図であ
る。
【図１４】本発明の第７の実施例の光波長合分波器およ
び光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図であ
る。
び光パワースプリッタの集積光導波回路の平面図であ
る。
【図１５】従来のアレイ導波路回折格子型光波長合分波
器の平面図である。
器の平面図である。
【図１６】従来のＮ×Ｍスターカプラ型光パワースプリ
ッタの平面図である。
ッタの平面図である。
１ 基板 ２ クラッド層 ３ コア部 ５ 光パワースプリッタ入力用光ファイバ ６ 光パワースプリッタ入力用光ファイバ挿入溝 ７ 多層膜波長フィルタ ８ 多層膜波長フィルタ挿入用溝 ９ 熱光学位相シフタ １０ Ｙ分岐 １１ マッハツェンダ干渉計型波長合分波器 １２ 紫外線硬化樹脂 ３０１ アレイ導波路回折格子への入力光導波路 ３０２ アレイ導波路回折格子のアレイ光導波路 ３０３ アレイ導波路回折格子および光パワースプリッ
タの出力光導波路 ３０４ 光パワースプリッタの入力光導波路 ３０５ アレイ導波路回折格子への入力光導波路および
光パワースプリッタの出力光導波路 ３０６ アレイ導波路回折格子への入力光導波路および
光パワースプリッタへの入力光導波路 ３０７ アレイ光導波路 ３０８ アレイ導波路回折格子の出力光導波路 ３０９ 光パワースプリッタの出力光導波路 ４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６ ス
ラブ光導波路 ５０１ 誘電体多層膜フィルタ
タの出力光導波路 ３０４ 光パワースプリッタの入力光導波路 ３０５ アレイ導波路回折格子への入力光導波路および
光パワースプリッタの出力光導波路 ３０６ アレイ導波路回折格子への入力光導波路および
光パワースプリッタへの入力光導波路 ３０７ アレイ光導波路 ３０８ アレイ導波路回折格子の出力光導波路 ３０９ 光パワースプリッタの出力光導波路 ４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６ ス
ラブ光導波路 ５０１ 誘電体多層膜フィルタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−7476（ＪＰ，Ａ) 米国特許5221983（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開546707（ＥＰ，Ａ １) Ｔａｋａｈａｓｈｉ ｅｔ．ａｌ．, Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，1992年 ４月 １日，Ｖｏｌ．17 Ｎｏ．７, ｐｐ．499−501 Ｄａｙ ｅｔ．ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒ ｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，1992年 ５月 ７日，Ｖｏｌ．28 Ｎｏ．10，ｐ ｐ．920−922 Ｈａｎａｆｕｓａ ｅｔ．ａｌ．，Ｅ ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ ｓ，1992年 ３月26日，Ｖｏｌ．28 Ｎ ｏ．７，ｐｐ．644−645 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/28 - 6/293 H04J 14/00 - 14/02
Claims (1)
- 【請求項１】 並列に並べられた複数本の入出力光導波
路、スラブ光導波路、並列に並べられた長さの異なる複
数本のアレイ光導波路および特定の波長の光を反射する
ミラーによって構成された光波長合分波器と、一本ある
いは並列に並べられた複数本の入力光導波路、スラブ光
導波路、および並列に並べられた複数本の出力光導波路
を縦列に接続することによって構成された光パワースプ
リッタとが同一の二次元平面上に形成され、かつ前記光
波長合分波器の前記アレイ導波路と前記光パワースプリ
ッタの前記入力光導波路とが共有され、前記光波長合分
波器の前記スラブ光導波路と前記光パワースプリッタの
前記スラブ光導波路とが共有され、さらに、前記光波長
合分波器の前記入出力光導波路と前記光パワースプリッ
タの前記出力光導波路とが共有されていることを特徴と
する集積光導波回路。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28334893A JP3317312B2 (ja) | 1993-08-02 | 1993-11-12 | 集積光導波回路 |
| DE69421579T DE69421579T2 (de) | 1993-08-02 | 1994-08-01 | Integrierter optischer Wellenleiter-Schaltkreis und Test-System für verzweigte optische Leitungen, die ihn benutzen |
| US08/285,633 US5546483A (en) | 1993-08-02 | 1994-08-01 | Integrated optical waveguide circuit and optical branch line test system using the same |
| EP94111970A EP0639782B1 (en) | 1993-08-02 | 1994-08-01 | Integrated optical waveguide circuit and optical branch line test system using the same |
| CA002129292A CA2129292C (en) | 1993-08-02 | 1994-08-02 | Integrated optical waveguide circuit and optical branch line test system using the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-191183 | 1993-08-02 | ||
| JP19118393 | 1993-08-02 | ||
| JP28334893A JP3317312B2 (ja) | 1993-08-02 | 1993-11-12 | 集積光導波回路 |
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|---|---|---|---|
| JP2002121379A Division JP3396477B2 (ja) | 1993-08-02 | 2002-04-23 | 集積光導波回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798419A JPH0798419A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3317312B2 true JP3317312B2 (ja) | 2002-08-26 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| KR100416983B1 (ko) * | 2001-10-31 | 2004-02-05 | 삼성전자주식회사 | 평면 광도파로 소자 모듈의 정렬 장치 |
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-
1993
- 1993-11-12 JP JP28334893A patent/JP3317312B2/ja not_active Expired - Fee Related
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