JP3462014B2 - Asymmetric directional coupler wavelength filter - Google Patents

Asymmetric directional coupler wavelength filter

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JP3462014B2
JP3462014B2 JP22020296A JP22020296A JP3462014B2 JP 3462014 B2 JP3462014 B2 JP 3462014B2 JP 22020296 A JP22020296 A JP 22020296A JP 22020296 A JP22020296 A JP 22020296A JP 3462014 B2 JP3462014 B2 JP 3462014B2
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refractive index
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optical
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泰雄 國分
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、非対称方向性結
合器型波長フィルタに関するものである。さらに詳しく
は、この発明は、光導波路型波長フィルタとして有用な
新しい非対称方向性結合器型波長フィルタに関するもの
である。 【0002】 【従来の技術とその課題】光ファイバを用いた光通信
は、低伝送損失や広伝送帯域による大容量通信などの非
常に優れた特徴を有するため、高度情報化の進展にとも
なって、その実用化が急速に進んできている。現在、こ
のような光ファイバを用いた光通信では、光信号を発光
する光源とこの光信号を受光して電気信号へ変換する光
検出器との間を1本の光ファイバで結ぶ一方向1対1通
信、つまり1対1の端末装置間における一方向の通信が
実用化されている。 【0003】しかしながら、このような一方向1対1通
信では、伝送できる情報量が非常に限られており、光フ
ァイバを効率良く利用していない。そこで、さらなる大
容量通信化、高機能化のために、1対複数や複数対複数
の端末装置間を結ぶネットワーク光通信が盛んに研究開
発され、実用化が図られている。このネットワーク光通
信においては、たとえば、1本の光ファイバのみにより
端末間の双方向通信を行う場合や、異なった種類の複数
信号、たとえば音声、画像、データなどの複数信号を1
本の光ファイバのみにより伝送する場合などでは、波長
の異なる光を1本の光ファイバに伝送させ、それぞれの
波長に各信号を別々にのせることにより双方向通信や一
方向多重通信を行う波長多重通信の方法が採用れてい
る。また、一方向1対1通信においても、伝送容量を飛
躍的に拡大させるために、この波長多重通信の方法が用
いられようとしている。 【0004】通常、このような波長多重通信には、波長
の異なる光を1本の光ファイバへ合流させるための光合
波器や、逆に1本の光ファイバを伝送してきた波長の異
なる光をそれぞれの波長ごとに分離するための光分波
器、さらにはこの両方の機能を持つ光合分波器である波
長フィルタが用いられる。従来より、この波長フィルタ
としては、たとえば、多層膜フィルタや回析格子とマイ
クロレンズやプリズムなどの個別素子が組み合わされて
成る個別素子組み立て型や、光導波路に垂直に形成した
幅数十μmの微小な溝に多層膜フィルタが挿入されて成
るハイブリッド集積型などがある。しかしながら、個別
素子組み立て型波長フィルタは、微細な光軸合わせを必
用とし、工程数も多いため、その製作が非常に困難であ
り、また、ハイブリッド集積型波長フィルタは、幅数十
μmの微細な溝への多層膜フィルタの挿入工程が非常に
困難であるといった問題があった。 【0005】そこで、このような従来の波長フィルタの
問題を解決するものとして、一枚の基板上に形成された
光導波路を用いて構成される波長フィルタが開発されて
いる。この光導波路型波長フィルタとしては、たとえ
ば、図1に例示したような非対称方向性結合器型波長フ
ィルタがある。この非対称方向性結合器型波長フィルタ
は、コアとクラッドの屈折率差Δと、コアの幅wおよび
厚さtとがお互いに異なる第1光導波路(1)と第2光
導波路(2)とが組み合わされた構造を有している。こ
の構造によって、図2に例示したように、波長λに対す
る伝搬定数βの依存性である分散特性が互いに異なり、
ある中心波長λ0 でのみ第1光導波路(1)と第2光導
波路(2)それぞれの伝搬定数β1 とβ2 が一致して方
向性結合器を構成している。 【0006】方向性結合器では、一般に、固有状態の電
磁界は、横方向電磁界分布が同一方向に2つのピークを
形成する偶モード(伝搬定数βe )と、逆方向に2つの
ピークを形成する奇モード(伝搬定数βo )とに分かれ
るため、次式 【0007】 【数1】 【0008】で与えられる偶モードと奇モードの結合長
0 と、第1光導波路(1)と第2光導波路(2)の方
向性結合部(3)の長さLとが等しくなるように設計さ
れ、これにより、中心波長λ0 の光信号のみが入射光導
波路とは別の光導波路に乗り移って出射される。つま
り、たとえば図1に示したように、分波動作では、波長
λ0 、λ1 、λ2・・・λN の光信号が第1光導波路
(1)の入射ポート(4)から入射されると、方向性結
合部(3)において、中心波長λ0 の光信号のみが分波
されて第2光導波路(2)に乗り移り、第2光導波路
(2)の出射ポート(7)から出射され、中心波長λ0
以外の波長λ1 、λ2 ・・・λN の光信号はそのまま第
1光導波路(1)の出射ポート(6)から出射される。
また、合波動作では、たとえば、第2光導波路(2)の
入射ポート(5)から波長λ0 の光信号が入射されてい
ると、この波長λ0 の光信号が、方向性結合部(3)に
おいて、第2光導波路(2)から波長λ1 、λ2 ・・・
λN の光信号が伝搬している第1光導波路(1)に合波
されて、第1光導波路(1)の出射ポート(6)から出
射される。 【0009】このような合波・分波動作はADD/DR
OP動作と呼ばれ、このADD/DROP動作を行う波
長フィルタはADD/DROP型波長フィルタと呼ばれ
ている。このADD/DROP型波長フィルタは、光波
長にアドレスを対応させて光信号の行き先を制御する波
長多重アクセスネットワークに必須の素子である。とこ
ろで、一般に、光導波路への入射光の偏光には、電界ベ
クトルが基板に平行な面内で振動するTE偏光と、基板
に垂直な面内で振動するTM偏光とがある。ところが、
光通信では、光信号が伝送路である光ファイバを伝送中
に様々な方向からの外力を受けるために光弾性効果によ
って楕円偏光になっており、この楕円偏光が光ファイバ
から出射され、非対称方向性結合器型波長フィルタのよ
うな光導波路型波長フィルタに入射すると、TE偏光お
よびTM偏光の両偏光に分解されてしまう。 【0010】従って、非対称方向性結合器型波長フィル
タは、前述のように波長フィルタとして機能するために
は、TE偏光とTM偏光の両偏光に対して同時に2つの
光導波路の伝搬定数が中心波長λ0 においてのみ一致す
るように設計し、製造しなければならない。しかしなが
ら、従来より、非対称方向性結合器型波長フィルタは、
それを構成する2つの光導波路それぞれが、TE偏光と
TM偏光とで異なる伝搬定数となるモード複屈折性を有
するため、TE偏光とTM偏光との両偏光に対して同時
に2つの光導波路の伝搬定数をある中心波長λ0 におい
てのみ一致するように設計することが非常に困難であっ
た。このような一致設計の困難性は、特に、コアとクラ
ッド間の屈折率差の大きい、つまり分散特性の傾きの大
きい光導波路のモード複屈折性に大きく起因する。 【0011】図3(a)、(b)は、各々、図1に例示
した非対称方向性結合器型波長フィルタを構成する第1
光導波路(1)と第2光導波路(2)それぞれのコアと
クラッドの概念図を例示したものである。この図3
(a)に例示した第1光導波路(1)には、クラッド
(8)の屈折率がn2 、コア(9)の屈折率がn1 およ
びコア(9)の厚さがt1 であり、コア(9)の屈折率
1 はクラッド(8)の屈折率n2 よりも大きいとす
る。また、図3(b)に例示した第2光導波路(2)
は、クラッド(8)の屈折率がn4 、コア(9)の屈折
率がn3 およびコア(9)の厚さがt2 であり、コア
(9)の屈折率n3 はクラッド(8)の屈折率n4 より
も大きいとする。さらに、両光導波路は幅が無限大であ
る平板構造であるとする。 【0012】また、第1光導波路(1)におけるコア
(9)とクラッド(8)間の屈折率差Δ1 と、第2光導
波路(2)におけるコア(9)とクラッド(8)間の屈
折率差Δ2 とはそれぞれ、次式 【0013】 【数2】 【0014】で定義される。ここで、第1光導波路
(1)におけるクラッド(8)の屈折率n2 を1.44
7、コア(9)の屈折率n1 を1.593、コア(9)
の厚さt1 を0.728μmとする。図4は、この時の
第1光導波路(1)の波長λに対する等価屈折率neq
例示したものである。この等価屈折率neqは、伝搬定数
βを真空中の平面波の伝搬定数k0 により、次式 【0015】 【数3】 【0016】のように規格化した値である。また、この
図4において、実線はTE偏光に対する等価屈折率を、
点線はTM偏光に対する等価屈折率を示している。この
第1光導波路(1)のコア(9)とクラッド(8)間の
屈折率差Δ1 は約21%と一般的な光ファイバなどの光
導波路に比較して非常に大きいため、その分散特性の傾
きは、図4に例示したように非常に大きい。 【0017】このように第1光導波路(1)の分散特性
の傾きが非常に大きい場合には、組み合わせる第2光導
波路(2)の分散特性の傾きを小さいものとすればよ
く、たとえばコア(9)とクラッド(8)間の屈折率差
Δ2 を一般的な光導波路の屈折率差である約0.3〜2
%とすることにより、狭帯域な非対称方向性結合器型波
長フィルタを構成できる。 【0018】だが、このようにコアとクラッド間の屈折
率差の小さい光導波路は、コアとクラッド間の屈折率差
を精密に制御するために高精度な薄膜形成技術を必要と
するため、その形成が非常に困難であるといった問題が
あった。高精度な屈折率の制御を必要としない光導波路
としては、ARROW型光導波路がすでに開発されてい
る。このARROW型光導波路は、コアと基板との間
に、コアの屈折率よりも非常に大きい屈折率、または非
常に小さい屈折率を有する第1層と、コアの屈折率と同
じ屈折率を有する第2層とからなる2層1組の干渉反射
膜が挟まれている構造を有しており、この干渉反射膜に
よって光をコアへ強く閉じ込めるものである。このAR
ROW型光導波路は、基板への放射を伴う洩れ導波路の
一種であるものの、基本モードの基板への放射損失が実
用上問題ないほど十分に小さく、高次モードの放射損失
が十分に大きいので疑似単一モードを実現できる光導波
路であり、さらに、その分散特性の傾きが小さいという
特徴を有している。したがって、分散特性の傾きが小さ
い第2光導波路として用い、分散特性が大きい第1光導
波路と組み合わせることにより非対称方向性結合器型波
長フィルタを構成することができる。 【0019】しかしながら、このARROW型光導波路
と、たとえば図3(a)に例示した分散特性の傾きが大
きい第1光導波路(1)とを組み合わせて非対称方向性
結合器型波長フィルタを構成した場合、図5に例示した
ように、ARROW型光導波路のモード複屈折性が小さ
いために、第2光導波路としてのARROW型光導波路
と第1光導波路(1)とのTE偏光に対する中心波長λ
1 およびTM偏光に対する中心波長λ2 が大きく異な
り、同一中心波長λ0 において伝搬定数を一致させるこ
とは非常に困難であった。この図5において、ARRO
W型光導波路は、コアの屈折率nc を1.53、コアの
厚さtc を5.20μmとし、第1光導波路はコアの屈
折率n1 を1.593、クラッドの屈折率n2 を1.4
47、コアの厚さt1 を0.740μmとしている。 【0020】そこで、この発明は、以上の通りの課題を
解決するためになされたものであり、高精度の屈折率制
御を必用とせず、容易に製造することができ、波長フィ
ルタを構成する各光導波路のTE偏光とTM偏光との両
偏光に対しての伝搬定数が同一波長において一致する新
しい非対称方向性結合器型波長フィルタを提供すること
を目的としている。 【0021】 【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、コア層の屈折率よりも高い屈折
率を有し、コア層の厚さよりも薄い第1層が、コア層の
屈折率よりも低い屈折率を有し、コア層の厚さよりも薄
い第2層により挟まれた中間層が、コア層に挿入されて
いる光導波路と、この光導波路の分散特性とは異なる分
散特性を有する光導波路とにより構成され、二つの光導
波路のTE偏光とTM偏光の両偏光に対する伝搬定数が
同一波長において一致していることを特徴とする非対称
方向性結合器型波長フィルタを提供する。 【0022】 【発明の実施の形態】以下、添付した図面に沿って実施
例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。 【0023】 【実施例】図6(a)(b)は、各々、この発明の非対
称方向性結合器型波長フィルタを構成する第1光導波路
と第2光導波路とを例示したものである。図6(a)に
例示した第1光導波路は、クラッド(8)の屈折率n2
が1.447、コア(9)の屈折率n1 が1.593で
あり、その厚さt1 が0.728μmである。また図6
(b)に例示した第2光導波路は、クラッド(8)の屈
折率n2 が1.447、コア(9)の屈折率n4 は1.
53、中間層(12)を構成する第1層(10)の屈折
率n3 は2.3、第2層(11)の屈折率n2 は1.4
47、中間層(12)の厚さtI は0.78μm、コア
層全体の厚さtC は5.2μm、第1クラッド層の屈折
率n2 は1.447で厚さt2 は0.913μm、第2
クラッド層の屈折率n4 は1.53で厚さt3 は2.6
μmである。 【0024】この図6(b)に例示した光導波路は、コ
ア(9)の屈折率よりも高い屈折率を有し、且つコア
(9)の厚さよりも薄い第1層(10)が、コア(9)
の屈折率よりも低い屈折率を有し、且つコア(9)の厚
さよりも薄い第2層(11)2つにより挟まれてなる中
間層(12)が、コア(9)に挿入されている。この光
導波路において、中間層(12)の厚さtI を固定し、
第1層(10)の厚さtH のみを変化させた場合の、等
価屈折率の変化は、図7に例示したようになる。この図
7から明らかなように、第1層(10)の厚さtH を増
すにつれて、TE偏光に対する等価屈折率とTM偏光に
対する等価屈折率との差が大きくなり、TE偏光に対す
る等価屈折率が非常に大きくなる。 【0025】また、図6(a)の第1光導波路の等価屈
折率は、図4に例示したようにTE偏光に対する等価屈
折率の方がTM偏光に対する等価屈折率よりも大きい。
このため、図6(a)の第1光導波路の等価屈折率と図
6(b)の第2光導波路の等価屈折率とがTE偏光とT
M偏光の両偏光に対して同じ波長において一致するよう
に、第2光導波路における中間層(12)を構成する第
1層(10)の厚さt H を設計することができる。 【0026】図8は、図6(a)の第1光導波路と図6
(b)の第2光導波路とにより構成されるこの発明の非
対称方向性結合器型波長フィルタにおける波長に対する
等価屈折率、つまり分散特性を例示したものである。但
し、第2光導波路において、中間層(12)を構成する
第1層(10)の厚さtH および中間層(12)の厚さ
I が、それぞれ、0.04638μmおよび0.72
8μmに調整されており、その他の各層の厚さは図6
(b)において対応する各層の厚さと同じである。この
図8から明らかなように、第1光導波路と第2光導波路
のTE偏光とTM偏光の両偏光に対する等価屈折率、つ
まり伝搬定数が、波長λ0 においてのみ一致しているこ
とがわかる。 【0027】つまり、第2光導波路のコア(9)に挿入
されている中間層(12)を構成する第1層(10)の
厚さを調整することにより、TE偏光とTM偏光とを同
一波長において合分波することができる非対称方向性結
合器波長フィルタを容易に製造することができる。もち
ろん、この発明は以上の例に限定されるものではなく、
細部については様々な態様が可能であることは言うまで
もない。 【0028】 【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、高精度な屈折率制御を必用とせずに、容易に製造
することができ、伝送路である光ファイバから出射した
楕円偏光となっている波長の異なる光信号を、精度良く
合波および分波することのできる新しい非対称方向性結
合器型波長フィルタが提供される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an asymmetric directional connection.
The present invention relates to a combiner type wavelength filter. Learn more
This invention is useful as an optical waveguide type wavelength filter.
Concerning a new asymmetric directional coupler type wavelength filter
It is. [0002] 2. Description of the Related Art Optical communication using optical fibers
Low transmission loss and large transmission bandwidth
As it always has excellent features, it is
As a result, its practical use is rapidly progressing. Currently this
In optical communications using optical fibers such as
Light source and light that receives this optical signal and converts it into an electrical signal
One-way, one-to-one connection between a detector and a single optical fiber
Communication, that is, one-way communication between one-to-one terminal devices
Has been put to practical use. However, such one-way one-to-one communication
In telecommunications, the amount of information that can be transmitted is very limited.
We do not use fiber efficiently. So, even bigger
One-to-many or many-to-many for capacity communication and high functionality
Network optical communication linking various terminal devices
It has been issued and is being put to practical use. This network Hikari
In communication, for example, only one optical fiber
For two-way communication between terminals, or for different types of
Multiple signals such as audio, video, data, etc.
In the case of transmission using only one optical fiber, the wavelength
Are transmitted through a single optical fiber.
By assigning each signal to the wavelength separately,
The wavelength multiplexing communication method that performs directional multiplexing communication is adopted.
You. Also, in one-way one-to-one communication, the transmission capacity is skipped.
This method of wavelength division multiplexing is used for
I'm trying to be. [0004] Generally, such wavelength division multiplexing communication includes a wavelength.
For combining different light beams into one optical fiber
Wavelength, or conversely, the difference in wavelength transmitted over one optical fiber.
Optical demultiplexing to separate different light into different wavelengths
Optical multiplexer / demultiplexer with both functions
A long filter is used. Conventionally, this wavelength filter
For example, multilayer filters and diffraction gratings
Individual elements such as chlorens and prisms are combined
Individual element assembly type, or formed perpendicular to the optical waveguide
A multi-layer filter is inserted into a micro groove with a width of several tens of μm.
Hybrid integrated type. However, individual
Element-assembled wavelength filters require fine optical axis alignment.
It is very difficult to manufacture
In addition, the hybrid integrated wavelength filter has
The process of inserting a multilayer filter into a micro-micron groove is extremely
There was a problem that it was difficult. Therefore, such a conventional wavelength filter has
In order to solve the problem, it was formed on a single substrate
Wavelength filters constructed using optical waveguides have been developed
I have. As an optical waveguide type wavelength filter, for example,
For example, an asymmetric directional coupler type wavelength filter as illustrated in FIG.
There is a filter. This asymmetric directional coupler type wavelength filter
Is the refractive index difference Δ between the core and the clad, the width w of the core and
A first optical waveguide (1) and a second light having different thicknesses t from each other;
It has a structure combined with the waveguide (2). This
With respect to the wavelength λ, as shown in FIG.
Dispersion characteristics, which are dependencies of the propagation constant β, are different from each other,
A certain center wavelength λ0Only the first optical waveguide (1) and the second optical waveguide
Propagation constant β of each wave path (2)1And βTwoWho matches
It constitutes a directional coupler. [0006] In a directional coupler, in general, an eigenstate electric power is applied.
The magnetic field has two peaks in the same direction as the transverse electromagnetic field distribution.
Even mode (propagation constant βe) And two in the opposite direction
Odd mode forming a peak (propagation constant βo)
Therefore, the following equation [0007] (Equation 1) [0008] The coupling length of the even mode and the odd mode given by
L0And the first optical waveguide (1) and the second optical waveguide (2)
Designed so that the length L of the directional coupling part (3) is equal.
And thus the center wavelength λ0Only the optical signal of
The light is transferred to another optical waveguide different from the optical waveguide and emitted. Toes
For example, as shown in FIG.
λ0, Λ1, ΛTwo... λNOptical signal is the first optical waveguide
When the light is input from the input port (4) of (1), the directional connection
In the joint (3), the center wavelength λ0Only the optical signal is demultiplexed
And is transferred to the second optical waveguide (2).
The light exits from the exit port (7) of (2) and has a center wavelength λ.0
Wavelength λ other than1, ΛTwo... λNOptical signal
The light is emitted from the emission port (6) of one optical waveguide (1).
In the multiplexing operation, for example, the second optical waveguide (2)
Wavelength λ from input port (5)0Optical signal
Then, this wavelength λ0Is transmitted to the directional coupler (3).
, The wavelength λ from the second optical waveguide (2).1, ΛTwo...
λNMultiplexed into the first optical waveguide (1) through which the optical signal of
And exits from the exit port (6) of the first optical waveguide (1).
Fired. Such multiplexing / demultiplexing operation is performed by ADD / DR
A wave that is called an OP operation and performs the ADD / DROP operation
The long filter is called ADD / DROP type wavelength filter
ing. This ADD / DROP type wavelength filter is a lightwave
Waves that control the destination of optical signals by associating addresses with lengths
It is an essential element for long multiple access networks. Toko
In general, the polarization of light incident on an optical waveguide is
TE polarized light in which the vector vibrates in a plane parallel to the substrate and the substrate
And TM polarized light that oscillates in a plane perpendicular to. However,
In optical communication, an optical signal is being transmitted through an optical fiber that is a transmission path.
Photoelastic effect to receive external forces from various directions
Is elliptically polarized light, and this elliptically polarized light is
From the asymmetric directional coupler type wavelength filter.
Incident on an optical waveguide type wavelength filter such as
And TM polarized light. Therefore, an asymmetric directional coupler type wavelength filter
To function as a wavelength filter as described above.
Is two simultaneous for both TE and TM polarizations
Propagation constant of optical waveguide is center wavelength λ0Matches only in
Must be designed and manufactured. But
Conventionally, an asymmetric directional coupler type wavelength filter has
Each of the two optical waveguides that compose it is TE polarized light and
Mode birefringence with different propagation constant for TM polarized light
For both TE polarized light and TM polarized light
The propagation constant of the two optical waveguides to a certain center wavelength λ0smell
It is very difficult to design
Was. The difficulty of such a coincident design is, in particular, the core and
The difference in refractive index between the two
This is largely attributable to the mode birefringence of the optical waveguide. FIGS. 3A and 3B are each illustrated in FIG.
Of the first asymmetric directional coupler type wavelength filter
The core of each of the optical waveguide (1) and the second optical waveguide (2)
FIG. 2 illustrates a conceptual diagram of a clad. This figure 3
The first optical waveguide (1) illustrated in FIG.
(8) the refractive index is nTwo, The refractive index of the core (9) is n1And
And the thickness of the core (9) is t1And the refractive index of the core (9)
n1Is the refractive index n of the cladding (8)TwoGreater than
You. Further, the second optical waveguide (2) illustrated in FIG.
Means that the refractive index of the cladding (8) is nFour, Core (9) refraction
Rate is nThreeAnd the thickness of the core (9) is tTwoAnd the core
(9) refractive index nThreeIs the refractive index n of the cladding (8)FourThan
Is also large. Furthermore, both optical waveguides have infinite width.
It has a flat plate structure. Also, a core in the first optical waveguide (1)
Refractive index difference Δ between (9) and cladding (8)1And the second light guide
The bending between the core (9) and the cladding (8) in the waveguide (2)
Fold difference ΔTwoAnd [0013] (Equation 2) Is defined by Here, the first optical waveguide
Refractive index n of cladding (8) in (1)Two1.44
7, the refractive index n of the core (9)11.593, core (9)
Thickness t1Is set to 0.728 μm. FIG. 4 shows the state at this time.
Equivalent refractive index n for the wavelength λ of the first optical waveguide (1)eqTo
This is an example. This equivalent refractive index neqIs the propagation constant
β is the propagation constant k of a plane wave in vacuum0Is given by [0015] (Equation 3) This is a value standardized as shown in FIG. Also this
In FIG. 4, the solid line represents the equivalent refractive index for TE polarized light,
The dotted line indicates the equivalent refractive index for TM polarized light. this
Between the core (9) and the clad (8) of the first optical waveguide (1)
Refractive index difference Δ1Is about 21% of light such as general optical fiber
Since it is very large compared to a waveguide, its dispersion characteristics tend to decrease.
Is very large as illustrated in FIG. Thus, the dispersion characteristics of the first optical waveguide (1)
If the inclination of the second light guide is very large,
The slope of the dispersion characteristic of the wave path (2) should be small.
For example, the refractive index difference between the core (9) and the clad (8)
ΔTwoIs about 0.3 to 2 which is the refractive index difference of a general optical waveguide.
%, A narrow band asymmetric directional coupler type wave
Long filters can be configured. However, as described above, the refraction between the core and the clad is
An optical waveguide with a small index difference has a refractive index difference between the core and cladding.
Requires high-precision thin film formation technology to precisely control
Is very difficult to form.
there were. Optical waveguide that does not require high-precision refractive index control
ARROW type optical waveguide has already been developed
You. This ARROW type optical waveguide is located between the core and the substrate.
In addition, the refractive index is much higher than the core
The first layer, which always has a small refractive index, and the same
Interference reflection of two layers consisting of a second layer having the same refractive index
It has a structure in which the film is sandwiched.
Therefore, light is strongly confined in the core. This AR
The ROW type optical waveguide is a leaky waveguide with radiation to the substrate.
Although it is a kind, the radiation loss to the substrate in the fundamental mode is actually
Radiation loss of high-order mode, small enough for practical use
Is large enough to realize quasi-single mode
And the slope of the dispersion characteristics is small.
Has features. Therefore, the slope of the dispersion characteristic is small.
Used as the second optical waveguide, the first optical waveguide having a large dispersion characteristic.
Asymmetric directional coupler type wave by combining with waveguide
Long filters can be configured. However, this ARROW type optical waveguide
For example, the slope of the dispersion characteristic illustrated in FIG.
Asymmetric directionality by combining with the first optical waveguide (1)
When a coupler type wavelength filter is configured, it is illustrated in FIG.
As described above, the mode birefringence of the ARROW type optical waveguide is small.
ARROW type optical waveguide as the second optical waveguide
Wavelength λ of TE and the first optical waveguide (1) for TE polarized light
1And λ for TM polarizationTwoIs very different
The same center wavelength λ0To make the propagation constants match
And it was very difficult. In FIG. 5, ARRO
The W-type optical waveguide has a refractive index n of the core.c1.53, the core
Thickness tcIs set to 5.20 μm, and the first optical waveguide
Folding ratio n1Is 1.593 and the refractive index n of the cladding isTwoTo 1.4
47, core thickness t1Is set to 0.740 μm. Accordingly, the present invention solves the above problems.
It was made to solve this problem
It can be easily manufactured without the need for
Both TE polarized light and TM polarized light of each optical waveguide constituting the filter
New propagation constants for polarized light at the same wavelength
To provide a new asymmetric directional coupler type wavelength filter
It is an object. [0021] SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems.
As a solution to the problem, the refractive index higher than the refractive index of the core layer
A first layer having a modulus and a thickness less than the thickness of the core layer.
Has a refractive index lower than the refractive index and is thinner than the core layer thickness
The intermediate layer sandwiched by the second layer is inserted into the core layer
And the dispersion characteristics of the optical waveguide
Optical waveguides having scattering characteristics.
The propagation constant for both TE and TM polarized light in the waveguide is
Asymmetry characterized by coincidence at the same wavelength
A directional coupler wavelength filter is provided. [0022] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Examples are provided to further explain the embodiments of the present invention.
explain. [0023] 6 (a) and 6 (b) each show a non-pair of the present invention.
Optical waveguide constituting a directional coupler type wavelength filter
And a second optical waveguide. In FIG. 6 (a)
The illustrated first optical waveguide has a refractive index n of the cladding (8).Two
Is 1.447, the refractive index n of the core (9)1Is 1.593
Yes, its thickness t1Is 0.728 μm. FIG.
The second optical waveguide illustrated in FIG.
Folding ratio nTwoIs 1.447, the refractive index n of the core (9)FourIs 1.
53, refraction of the first layer (10) constituting the intermediate layer (12)
Rate nThreeIs 2.3, the refractive index n of the second layer (11)TwoIs 1.4
47, thickness t of the intermediate layer (12)IIs 0.78 μm, core
Thickness of the entire layer tCIs 5.2 μm, refraction of the first cladding layer
Rate nTwoIs 1.447 with thickness tTwoIs 0.913 μm, the second
Refractive index n of cladding layerFourIs 1.53 and the thickness tThreeIs 2.6
μm. The optical waveguide illustrated in FIG.
A) having a refractive index higher than that of (9), and
The first layer (10), which is thinner than the thickness of (9), forms the core (9).
And has a lower refractive index than the thickness of the core (9).
In the middle between two thin second layers (11)
An interlayer (12) is inserted into the core (9). This light
In the waveguide, the thickness t of the intermediate layer (12)IAnd fix
Thickness t of the first layer (10)HWhen only changing, etc.
The change in the valence refractive index is as illustrated in FIG. This figure
7, the thickness t of the first layer (10)HIncrease
The equivalent refractive index for TE polarized light and TM polarized light
The difference from the equivalent refractive index for
The equivalent refractive index becomes very large. The equivalent bending of the first optical waveguide shown in FIG.
The refractive index is the equivalent refractive index for TE polarized light as illustrated in FIG.
The refractive index is larger than the equivalent refractive index for TM polarized light.
Therefore, the equivalent refractive index of the first optical waveguide shown in FIG.
6 (b), the equivalent refractive index of the second optical waveguide is TE polarized light and T
Match at the same wavelength for both M polarized light
Next, the second layer constituting the intermediate layer (12) in the second optical waveguide will be described.
Thickness t of one layer (10) HCan be designed. FIG. 8 shows the first optical waveguide of FIG.
(B) of the present invention comprising the second optical waveguide.
For wavelength in symmetric directional coupler wavelength filters
This is an example of an equivalent refractive index, that is, dispersion characteristics. However
Then, an intermediate layer (12) is formed in the second optical waveguide.
Thickness t of the first layer (10)HAnd thickness of the intermediate layer (12)
tIAre 0.04638 μm and 0.72, respectively.
8 μm, and the thickness of each of the other layers is shown in FIG.
In (b), the thickness of each layer is the same. this
As is clear from FIG. 8, the first optical waveguide and the second optical waveguide
Equivalent refractive index for both TE polarized light and TM polarized light
The propagation constant is the wavelength λ0Match only in
I understand. That is, it is inserted into the core (9) of the second optical waveguide.
Of the first layer (10) constituting the intermediate layer (12)
By adjusting the thickness, TE polarized light and TM polarized light can be
Asymmetric directional coupling that can multiplex and demultiplex at one wavelength
The combiner wavelength filter can be easily manufactured. Mochi
Of course, the present invention is not limited to the above examples,
It goes without saying that various aspects are possible for details.
Nor. [0028] As described in detail above, according to the present invention,
Easy to manufacture without the need for precise refractive index control
Can be emitted from the optical fiber that is the transmission path
Optical signals of different wavelengths that are elliptically polarized light can be accurately detected.
A new asymmetric directional connection capable of multiplexing and demultiplexing.
A combiner-type wavelength filter is provided.

【図面の簡単な説明】 【図1】非方向性結合器型波長フィルタの一例を示した
概念図である。 【図2】図1に例示した非方向性結合器型波長フィルタ
における2つの光導波路の分散特性を例示した図であ
る。 【図3】(a)、(b)は、各々、図1に例示した非対
称方向性結合器型波長フィルタにおける第1光導波路と
第2光導波路それぞれのコアとクラッドを例示した概念
図である。 【図4】図3(a)に例示した第1光導波路の波長λに
対する等価屈折率neqを例示した図である。 【図5】ARROW型光導波路と図3(a)に例示した
第1光導波路とにより構成される非対称方向性結合器型
波長フィルタにおける、各光導波路の波長λに対する等
価屈折率neqを例示した図である。 【図6】(a)、(b)は、各々、この発明の非対称方
向性結合器型波長フィルタを構成する第1光導波路と第
2光導波路を例示した概念図である。 【図7】図6(b)に例示した第2光導波路の波長λに
対する等価屈折率neqである分散特性を例示した図であ
る。 【図8】図6(a)に例示した第1光導波路と図6
(b)に例示した第2光導波路とにより構成されるこの
発明の非対称方向性結合器型波長フィルタの波長λに対
する等価屈折率neqである分散特性を例示した図であ
る。 【符号の説明】 1 第1光導波路 2 第2光導波路 3 方向性結合部 4 入射ポート 5 入射ポート 6 出射ポート 7 出射ポート 8 クラッド 9 コア 10 第1層 11 第2層 12 中間層
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a non-directional coupler type wavelength filter. FIG. 2 is a diagram illustrating the dispersion characteristics of two optical waveguides in the non-directional coupler type wavelength filter illustrated in FIG. 1; FIGS. 3A and 3B are conceptual diagrams respectively illustrating the cores and claddings of a first optical waveguide and a second optical waveguide in the asymmetric directional coupler type wavelength filter illustrated in FIG. 1; . FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an equivalent refractive index n eq with respect to a wavelength λ of the first optical waveguide illustrated in FIG. FIG. 5 exemplifies an equivalent refractive index n eq with respect to a wavelength λ of each optical waveguide in an asymmetric directional coupler type wavelength filter composed of an ARROW type optical waveguide and a first optical waveguide illustrated in FIG. FIG. FIGS. 6A and 6B are conceptual views respectively illustrating a first optical waveguide and a second optical waveguide constituting an asymmetric directional coupler type wavelength filter according to the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a dispersion characteristic that is an equivalent refractive index n eq with respect to a wavelength λ of the second optical waveguide illustrated in FIG. 6B; FIG. 8 shows the first optical waveguide illustrated in FIG.
FIG. 9 is a diagram exemplifying a dispersion characteristic that is an equivalent refractive index n eq with respect to a wavelength λ of the asymmetric directional coupler type wavelength filter of the present invention constituted by the second optical waveguide illustrated in (b). DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 First optical waveguide 2 Second optical waveguide 3 Directional coupling part 4 Input port 5 Input port 6 Output port 7 Output port 8 Cladding 9 Core 10 First layer 11 Second layer 12 Intermediate layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−186448(JP,A) 特開 昭63−63006(JP,A) 特開 昭61−231511(JP,A) 国際公開96/06372(WO,A1) 欧州特許出願公開721117(EP,A 1) F.Heismann et.a l.,Applied Physics Letters,1994年 5月 2 日,Vol.64 No.18,pp.2335 −2337 S.T.Chu et.al.,El ectronics Letters, 1995年 1月 5日,Vol.31 N o.1,pp.33−35 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 G02F 1/29 - 1/313 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-186448 (JP, A) JP-A-63-63006 (JP, A) JP-A-61-231511 (JP, A) International Publication 96/06372 (WO, A1) EP 721117 (EP, A1) Heismann et. a l. , Applied Physics Letters, May 2, 1994, Vol. 64 No. 18, pp. 2335-2337 S.C. T. Chu et. al. , Electronics Letters, January 5, 1995, Vol. 31 No. 1, pp. 33-35 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/12-6/14 G02F 1/29-1/313

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 コア層の屈折率よりも高い屈折率を有
し、コア層の厚さよりも薄い第1層が、コア層の屈折率
よりも低い屈折率を有し、コア層の厚さよりも薄い第2
層により挟まれた中間層が、コア層に挿入されている光
導波路と、この光導波路の分散特性とは異なる分散特性
を有する光導波路とにより構成され、二つの光導波路の
TE偏光とTM偏光の両偏光に対する伝搬定数が同一波
長において一致していることを特徴とする非対称方向性
結合器型波長フィルタ。
(57) Claims 1. A first layer having a refractive index higher than the refractive index of the core layer and having a thickness smaller than the thickness of the core layer has a refractive index lower than the refractive index of the core layer. Having a thickness smaller than the thickness of the core layer.
An intermediate layer sandwiched between the layers is constituted by an optical waveguide inserted into the core layer and an optical waveguide having a dispersion characteristic different from the dispersion characteristic of the optical waveguide, and TE polarization and TM polarization of the two optical waveguides. Characterized in that the propagation constants for both polarizations are the same at the same wavelength.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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F.Heismann et.al.,Applied Physics Letters,1994年 5月 2日,Vol.64 No.18,pp.2335−2337
S.T.Chu et.al.,Electronics Letters,1995年 1月 5日,Vol.31 No.1,pp.33−35

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