JP3436891B2 - 導波路型グレーティングフィルタ - Google Patents

導波路型グレーティングフィルタ

Info

Publication number
JP3436891B2
JP3436891B2 JP3640699A JP3640699A JP3436891B2 JP 3436891 B2 JP3436891 B2 JP 3436891B2 JP 3640699 A JP3640699 A JP 3640699A JP 3640699 A JP3640699 A JP 3640699A JP 3436891 B2 JP3436891 B2 JP 3436891B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mode
refractive index
effective refractive
cross
waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3640699A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000235125A (ja
Inventor
卓夫 廣野
泰夫 柴田
哲 奥
正樹 神徳
ウェイン ルイ
孝明 硴塚
関  俊司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP3640699A priority Critical patent/JP3436891B2/ja
Publication of JP2000235125A publication Critical patent/JP2000235125A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3436891B2 publication Critical patent/JP3436891B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体導波型光フィ
ルタに関し、特に導波路型グレーティングフィルタに関
する。
【0002】
【従来の技術】WDM(波長分割多重方式)ネットワー
ク技術の進展とともにコンパクトで高性能な光フィルタ
に対する需要が増している。従来、光フィルタとして半
導体アレイ導波路格子が良く用いられているが、2mm
×2mm以上の大きさとなってしまうという問題があ
る。一方、直線導波路に断面の実効屈折率が変化するよ
うな摂動を与える構造を作り込む直線導波路型グレーテ
ィングフィルタは、コンパクトで高性能な光フィルタと
なるが、TEモードの光に対する応答とTMモードの光
に対する応答とが異なっており、光ファイバを通過した
後の光に対して使用することが出来なかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、導波路型グレーティングフィルタにおいて、TEモ
ードの光に対する応答とTMモードの光に対する応答と
を同一にするという課題を解決しようとするものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、半導体基板上に形成され、下部
クラッド層・コア層・上部クラッド層からなるストライ
プ構造を有し、光軸に沿って該ストライプの幅が変化
し、該ストライプ幅の広い部分をフィルタの高実効屈折
率領域とし、該ストライプ幅の狭い部分をフィルタの低
実効屈折率領域とする導波路型グレーティングフィルタ
であって、前記ストライプ構造の光軸に垂直な断面にお
けるTEモードの実効屈折率とTMモードの実効屈折率
が各断面において等しくなるように、前記ストライプ幅
を変化させていることを特徴とする。
【0005】ここで、前記ストライプ幅が狭い部分にお
いて、前記上部クラッド層の厚さが部分的に薄いことを
特徴とすることができる。
【0006】上記目的を達成するため、請求項3の発明
は、半導体基板上に形成され、下部クラッド層・コア層
・上部クラッド層からなるストライプ構造が光軸に沿っ
て間欠的に縦続接統した直線導波路型グレーティングフ
ィルタであって、前記ストライプ構造の光軸に垂直な断
面におけるTEモードの実効屈折率とTMモードの実効
屈折率とが各断面において等しくなるように該ストライ
プの幅が設定されることを特微とする。
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【作用】本発明では、上記構成のように、低屈折率領城
の光軸に垂直な断面は、その断面構造を有する導波路
TEモードの実効屈折率とTMモードの実効屈折率が同
一であり、高屈折率領域の光軸に垂直な断面は、その断
面構造を有する導波路TEモードの実効屈折率とTM
モードの実効屈折率が同一であるように、導波路型グレ
ーティングフィルタの材料、構造、寸法を設定する、特
にその断面構造を設定するので、光軸に垂直なすべての
断面において、その断面構造のTEモードとTMモード
への応答が同一化され、その結果、TEモードの光に対
する応答とTMモードの光に対する応答が同一な導波路
型グレーティングフィルタが得られる。
【0017】以下の本発明の実施形態において、本発明
の作用を、下部クラッド層、コア層、上部クラッド層か
らなる3層ストライプ構造を少なくとも有する導波路型
グレーティングフィルタを例に、具体的に説明する。
【0018】
【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。
【0019】(第1の実施形態)下部クラッド層、コア
層、上部クラッド層からなる3層構造を含む導波路構造
においては、導波路幅を広げるに従い断面の実効屈折率
が単調に増加すること、また、導波路幅を適切な範囲で
選択することによりTEモードの実効屈折率とTMモー
ドの実効屈折率が等しくなることはすでに報告されてい
る(M.Kohtoku,H.Sanjo,S.Oku,Y.Kadota,and Y.Yoshiku
ni, “Polarization-independent InP arrayed wavegui
de grating filter using deep ridge waveguide struc
ture, ”inCLEO/Pcific Rim 97,Chiba,Japan,paper FN
4,pp.284-285,(1997))。
【0020】本発明の第1の実施形態では、上記報告を
参照し、導波路型グレーティングフィルタの材料、構
造、寸法を設定する。
【0021】図1は本実施形態の直線導波路型グレーテ
ィングフィルタの全体の外観構成を模式的に示す。図2
および図3はその直線導波路型グレーティングフィルタ
の断面構成を模式的に示すもので、図2は導波路幅が広
い部分の導波路断面構造を示し、図3は導波路幅が狭い
部分の導波路断面構造を示す。半導体層構造は、どちら
の部分についても同一である。
【0022】ここで、1はInP上部クラッド層(厚さ
1.95μm)、2はInGaAsPコア層(InP基
板格子整合、吸収端波長1.05μm対応組成、厚さ
0.5μm)、3はInP下部クラッド層(厚さ1.5
μm)、および4はノンドープInP基板である。
【0023】本実施形態においては、図1に示すよう
に、ノンドープInP基板4上に形成された半導体直線
導波路において、光軸に沿って、導波路幅が広い部分と
導波路幅が狭い部分とが交互に製作され、グレーティン
グを形成している。
【0024】図2に示す幅が広い断面を有する部分は、
TEモードに対しても、TMモードに対しても、実効屈
折率が高く、グレーティングの山に相当する。図3に示
す幅が狭い部分は、TEモードに対しても、TMモード
に対しても、実効屈折率が低く、グレーティングの谷に
相当する。
【0025】図2の幅が広い部分のストライプ幅aは
3.2μmであり、実効屈折率はTEモードに対して
も、TMモードに対しても、3.187である。図3の
幅が狭い部分のストライプ幅bは2.5μmであり、実
効屈折率はTEモードに対しても、TMモードに対して
も、3.182である。グレーティングの長さは500
μmである。
【0026】本発明の第1の実施形態によるグレーティ
ングの反射率の波長依存性を図4のグラフに示す。反射
スペクトルを示す曲線はTEモードに対しても、TEモ
ードに対しても同一であり、図4においては重なってい
る。即ち、TEモードに対する応答とTMモードに対す
る応答は相等しいことが確認できる。
【0027】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態を図5〜図8を参照して説明する。
【0028】図5は本実施形態の直線導波路型グレーテ
ィングフィルタの全体の外観構成を模式的に示す。本実
施形態においては、図5に示すように、ノンドープIn
P基板4上に形成された半導体直線導波路において、光
軸に沿って、幅が広い部分と幅が狭く上部のクラッドが
掘り込まれた部分とが交互に製作され、グレーティング
を形成している。
【0029】図6および図7は、図5の直線導波路型グ
レーティングフィルタの断面構成を模式的に示すもの
で、図6は導波路幅が広い部分の導波路断面構造を示
し、図7は導波路幅が狭い部分の導波路断面構造を示
す。
【0030】基本的な半導体層構造は、どちらの部分に
ついても同一で、1はInP上部クラッド層(厚さ1.
95μm)、2はInGaAsPコア層(InP基板格
子整合、吸収端波長1.05μmに対応組成、厚さ0.
5μm)、3はInP下部クラッド層(厚さ1.5μ
m)、4はノンドープInP基板である。
【0031】図6に示す幅が広い断面を有する部分は、
TEモードに対しても、TMモードに対しても、実効屈
折率が高く、グレーティングの山に相当する。図7に示
す幅が狭い部分は、TEモードに対しても、TMモード
に対しても、実効屈折率が低く、グレーティングの谷に
相当する。また、幅が狭い部分は、InP上部クラッド
層1の上部の中央部が幅0.6μm、深さ1.45μm
に掘り込まれた方形の開口穴5に形成されている。
【0032】図5の本実施形態の直線導波路型グレーテ
ィングフィルタは、図6に示すように、幅が広い部分の
導波路幅は3.2μmであり、実効屈折率はTEモード
に対しても、TMモードに対しても、3.187であ
る。また、図7に示すように、幅が狭い部分の導波路幅
は2.3μmであり、実効屈折率はTEモードに対して
も、TMモードに対しても、3.176である。本実施
形態では、幅の狭い部分の中央部を掘り込んだ為に、前
述の第1の実施形態よりも低い実効屈折率を得て、か
つ、TEモードとTMモードの実効屈折率を同一とする
ことが可能となっている。グレーティングの長さは30
0μmとした。
【0033】本発明の第2の実施形態のグレーティング
の反射率の波長依存性を図8のグラフに示す。反射スペ
クトルを示す曲線はTEモードに対しても、TEモード
に対しても同一であり、図8においては重なっている。
即ち、TEモードに対する応答とTMモードに対する応
答は相等しいことが確認できる。本実施形態は、前述の
第1の実施形態と比べ、導波路断面構造が複雑である
が、グレーティングの山と谷の実効屈折率差を多く取れ
ている為に、グレーティング長が小さくても、より広い
波長範囲にわたって、高い反射率を得ることができる。
【0034】(第3の実施形態)本発明の第3の実施形
態を図9〜図11を参照して説明する。
【0035】図9は本実施形態の直線導波路型グレーテ
ィングフィルタの全体の外観構成を模式的に示す。本実
施形態においては、ノンドープInP基板上に形成され
た半導体直線導波路において、光軸に沿って、半導体層
構造を含む導波路構造の部分と導波路構造が存在しない
部分とが交互に製作されて、グレーティングを形成して
いる。すなわち、低屈折率領域部分は導波路構造が存在
しない自由空間となっている。
【0036】図10はその半導体層構造を有する部分の
断面構造を示す。この半導体層構造において、1はIn
P上部クラッド層(厚さ1.95μm)、2はInGa
AsPコア層(InP基板格子整合、吸収端波長1.0
5μmに対応組成、厚さ0.5μm)、3はInP下部
クラッド層(厚さ1.5μm)、および4はノンドープ
InP基板である。
【0037】図9の本実施形態の直線導波路型グレーテ
ィングフィルタは、図10に示すように、その導波路の
幅は2.7μmであり、その断面のTEモードに対する
屈折率とTMモードに対する屈折率は同一であって、そ
れぞれ3.184となっている。導波路構造が存在しな
い部分の実効屈折率は、TEモードについてもTMモー
ドについても等しく1.0である。
【0038】半導体層構造が存在する部分の長さが0.
230μmであり、半導体層構造が存在しない部分の長
さが0.0256μmであって、両者の繰り返し構造が
30個存在する場合の本実施形態のグレーティングの反
射率の波長依存性を図11のグラフに示す。反射スペク
トルを示す曲線はTEモードに対しても、TEモードに
対しても同一であり、図11においては重なっている。
即ち、TEモードに対する応答とTMモードに対する応
答は相等しいことが確認できる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光軸に垂直なすべての断面において、その断面構造のT
EモードとTMモードへの応答が同一化され、その結
果、TEモードの光に対する応答とTMモードの光に対
する応答が同一な導波路型グレーティングフィルタを得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における導波路型グレ
ーティングフィルタの全体の構成を模式的に示す斜視図
である。
【図2】本発明の第1の実施形態において、幅が広い部
分の導波路の断面構造を模式的に示す断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態において、幅が狭い部
分の導波路の断面構造を模式的に示す断面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態における反射率の波長
依存性を示す特性図である。
【図5】本発明の第2の実施形態の導波路型グレーティ
ングフィルタの全体の構成を模式的に示す斜視図であ
る。
【図6】本発明の第2の実施形態において、幅が広い部
分の導波路の断面構造を模式的に示す断面図である。
【図7】本発明の第2の実施形態において、幅が狭く上
部クラッドが掘り込まれた部分の導波路断面構造を模式
的に示す断面図である。
【図8】本発明の第2の実施形態における反射率の波長
依存性を示す特性図である。
【図9】本発明の第3の実施形態の導波路型グレーティ
ングフィルタの全体の構成を模式的に示す斜視図であ
る。
【図10】本発明の第3の実施形態において、半導体層
構造が存在する部分の導波路の断面構造を模式的に示す
断面図である。
【図11】本発明の第3の実施形態における反射率の波
長依存性を示す特性図である。
【符号の説明】
1 InP上部クラッド層 2 InGaAsPコア層 3 InP下部クラッド層 4 ノンドープInP基板 5 開口穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神徳 正樹 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 ルイ ウェイン 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 硴塚 孝明 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 関 俊司 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−115725(JP,A) 特開 平9−127347(JP,A) 特開 平11−2734(JP,A) 特開 平8−271842(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/122

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成され、下部クラッド
    層・コア層・上部クラッド層からなるストライプ構造を
    有し、光軸に沿って該ストライプの幅が変化し、該スト
    ライプ幅の広い部分をフィルタの高実効屈折率領域と
    し、該ストライプ幅の狭い部分をフィルタの低実効屈折
    率領域とする導波路型グレーティングフィルタであっ
    て、前記ストライプ構造の光軸に垂直な断面におけるT
    Eモードの実効屈折率とTMモードの実効屈折率が各断
    面において等しくなるように、前記ストライプ幅を変化
    させていることを特徴とする導波路型グレーティングフ
    ィルタ。
  2. 【請求項2】 前記ストライプ幅が狭い部分において、
    前記上部クラッド層の厚さが部分的に薄いことを特徴と
    する請求項1に記載の導波路型グレーティングフィル
    タ。
  3. 【請求項3】 半導体基板上に形成され、下部クラッド
    層・コア層・上部クラッド層からなるストライプ構造が
    光軸に沿って間欠的に縦続接統した直線導波路型グレー
    ティングフィルタであって、前記ストライプ構造の光軸
    に垂直な断面におけるTEモードの実効屈折率とTMモ
    ードの実効屈折率とが各断面において等しくなるように
    該ストライプの幅が設定されることを特微とする導波路
    型グレーティングフィルタ。
JP3640699A 1999-02-15 1999-02-15 導波路型グレーティングフィルタ Expired - Fee Related JP3436891B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3640699A JP3436891B2 (ja) 1999-02-15 1999-02-15 導波路型グレーティングフィルタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3640699A JP3436891B2 (ja) 1999-02-15 1999-02-15 導波路型グレーティングフィルタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000235125A JP2000235125A (ja) 2000-08-29
JP3436891B2 true JP3436891B2 (ja) 2003-08-18

Family

ID=12468967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3640699A Expired - Fee Related JP3436891B2 (ja) 1999-02-15 1999-02-15 導波路型グレーティングフィルタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3436891B2 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003062883A2 (en) 2002-01-17 2003-07-31 Cornell Research Foundation, Inc. High-index contrast waveguide coupler
US7519257B2 (en) 2004-11-24 2009-04-14 Cornell Research Foundation, Inc. Waveguide structure for guiding light in low-index material
CN101952753B (zh) 2008-02-29 2013-02-06 株式会社藤仓 光波导元件、波长色散补偿元件及其设计方法、滤光器及其设计方法、以及光谐振器及其设计方法
CN101952755B (zh) 2008-02-29 2014-11-05 株式会社藤仓 基板型光波导元件、波长色散补偿元件、光滤波器、光共振器以及它们的设计方法
JP4603090B2 (ja) * 2008-02-29 2010-12-22 株式会社フジクラ 基板型光導波路素子、波長分散補償素子およびその設計方法、光フィルタおよびその設計方法、ならびに光共振器およびその設計方法
CN101960346B (zh) 2008-02-29 2013-03-27 株式会社藤仓 基板型光波导元件、波长色散补偿元件、光滤波器、光谐振器、及它们的设计方法
SG177642A1 (en) * 2009-08-25 2012-02-28 Fujikura Ltd Manufacturing method of planar optical waveguide device with grating structure
US8227178B2 (en) 2009-08-25 2012-07-24 Fujikura Ltd. Manufacturing method of planar optical waveguide device with grating structure
JP4820917B2 (ja) * 2009-08-25 2011-11-24 株式会社フジクラ グレーティング構造を有する基板型光導波路デバイスの製造方法
US8404133B2 (en) 2009-08-25 2013-03-26 Fujikura Ltd. Manufacturing method of planar optical waveguide device with grating structure
CN102495449B (zh) * 2011-12-07 2013-09-11 中国科学院半导体研究所 可调谐载流子诱导波导光栅
JP5880087B2 (ja) * 2012-01-31 2016-03-08 沖電気工業株式会社 グレーティング素子及び光素子
JP5880209B2 (ja) * 2012-03-29 2016-03-08 沖電気工業株式会社 光素子
JP6460637B2 (ja) * 2014-03-31 2019-01-30 富士通株式会社 半導体光導波路装置
JP6019150B2 (ja) * 2015-02-24 2016-11-02 沖電気工業株式会社 光波長フィルタ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000235125A (ja) 2000-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3436891B2 (ja) 導波路型グレーティングフィルタ
KR100744863B1 (ko) 가시 광선 대역에 대한 삽입형 와이어 격자 편광자
JP5490116B2 (ja) 分布ブラッグ反射を使用する混成導波モード共鳴フィルタ及び方法
US5615289A (en) Bandpass optical filter
US6407863B1 (en) Dual transmission band interference filter
EP1591810A1 (en) Grating apodization technique for diffused optical waveguides
KR100289042B1 (ko) 쌍격자구조를갖는수직결합형파장가변광필터
US4899361A (en) Optical filter device
US20040032886A1 (en) Tunable semiconductor lasers
US10281328B2 (en) Bragg grating, and spectroscopy device including the Bragg grating
US20040062483A1 (en) Optical resonator and laser applications
JPH01126621A (ja) 可変波長フィルタ
JPH0758392A (ja) 波長可変光学装置
JPS63133105A (ja) 光フイルタ素子
KR20040010333A (ko) 파장 필터, 가변 파장 필터 및 광학 소자
JP2001350040A (ja) 光フィルタ
JPH0467119A (ja) 半導体光変調器
CA2337223A1 (en) Dual transmission band interference filter
US6327404B1 (en) Wavelength filter
JP3487730B2 (ja) アレイ導波路格子素子
US20030118289A1 (en) Radiation-free optical cavity
JPS622213A (ja) 光フイルタ素子
JP2003107260A (ja) アレイ導波路格子素子
JP3412510B2 (ja) 波長フィルタ
JP2641238B2 (ja) 偏光子

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090606

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090606

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100606

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100606

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110606

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130606

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees