JP3527431B2 - Array optical waveguide thermo-optic phase shifter, array optical waveguide grating tunable filter, and array optical waveguide optical switch - Google Patents
Array optical waveguide thermo-optic phase shifter, array optical waveguide grating tunable filter, and array optical waveguide optical switchInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アレイ光導波路熱
光学位相シフタ，アレイ光導波路格子波長可変フィルタ
およびアレイ光導波路光スイッチに関し、特に光通信お
よび光信号処理において、波長多重（ＷＤＭ:Wavelengt
h Division Multiplex）光信号から任意の波長信号を取
り出すアレイ光導波路格子（ＡＷＧ:Arrayed Waveguid
e Grating）波長可変フィルタ、光路切り替えに用いら
れる光導波路光スイッチ、および、これらに用いられる
熱光学位相シフタに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array optical waveguide thermo-optical phase shifter, an array optical waveguide grating wavelength tunable filter and an array optical waveguide optical switch, and more particularly, in optical communication and optical signal processing, wavelength multiplexing (WDM: Wavelengt).
h Division Multiplex) Arrayed Waveguide grating (AWG) that extracts arbitrary wavelength signals from optical signals
e Grating) wavelength tunable filter, optical waveguide optical switch used for optical path switching, and thermo-optical phase shifter used for these.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＷＤＭ通信システムの中で波長多重信号
から任意の１つの波長信号を取り出す用途には、波長可
変フィルタが用いられる。波長可変フィルタとしては、
ＡＷＧの透過中心波長を光導波路の熱光学（ＴＯ）効果
を利用して可変とするＡＷＧ熱光学波長可変フィルタ
が、低損失でクロストークが小さい特性を持つため注目
されている。本願発明者である豊田らは、ポリマ光導波
路によるＡＷＧのチップ温度を変化させることで、９ｎ
ｍの透過波長可変範囲を得ている（S.Toyoda et al.,″
Polarization-independent low crosstalk polymeric A
WG-based tunable filter″,Proc.ECOC'98,Madrid,vol.
3,p.101.1998)。BACKGROUND OF THE INVENTION applications and eject any one wavelength signal from the wavelength-multiplexed signal in a WDM communications system, the wavelength tunable filter is used. As a wavelength tunable filter,
An AWG thermo-optic wavelength tunable filter, which makes the transmission center wavelength of the AWG variable by utilizing the thermo-optic (TO) effect of an optical waveguide, has attracted attention because of its characteristics of low loss and small crosstalk. Toyoda et al., The inventor of the present application, changed the chip temperature of the AWG by the polymer optical waveguide to 9n
The transmission wavelength variable range of m has been obtained (S.Toyoda et al., ″
Polarization-independent low crosstalk polymer A
WG-based tunable filter ″, Proc.ECOC'98, Madrid, vol.
3, p.101.1998).
【０００３】さらに、可変波長範囲を広げ、応答速度を
早くするために、アレイ光導波路部に熱光学位相シフタ
を備えることが提案されている（井上 他，「光合分波
器」，特開平5-323246号公報）。図７は、特開平5-3232
46号公報に開示された熱光学位相シフタを示す平面図で
ある。同図に示すように、この熱光学位相シフタは、位
相シフタ用チャネル光導波路アレイ１１とジグザグ形状
のストリップ状薄膜ヒータ１２とによって構成されてい
る。ヒータ加熱による温度上昇をΔＴ、アレイ光導波路
の透過屈折率をｎ a 、隣接する２つのアレイ光導波路上
のヒータ長の差をΔＬh 、回折次数をｍとすると、透過
中心波長の変化は、Further, the variable wavelength range is expanded to improve the response speed.
In order to speed it up, the thermo-optical phase shifter is added to the array optical waveguide section.
Has been proposed (Inoue et al., "Optical demultiplexing
Device ", JP-A-5-323246). FIG. 7 shows Japanese Patent Laid-Open No. 5-3232.
In a plan view showing a thermo-optical phase shifter disclosed in Japanese Patent Publication No. 46
is there. As shown in the figure, this thermo-optical phase shifter
Channel optical waveguide array 11 for phase shifter and zigzag shape
And a strip-shaped thin film heater 12 of
It Temperature rise due to heater heating is ΔT, arrayed optical waveguide
The transmission refractive index of n a, On two adjacent array optical waveguides
Difference of heater length ofh, And the diffraction order is m, transmission
The change in center wavelength is
【０００４】 Δλ0 ＝（ΔＬh ／ｍ）・（ｄｎa ／ｄＴ）・ΔＴ （１）Δλ 0 = (ΔL h / m) · (dn a / dT) · ΔT (1)
【０００５】となる。設計上ΔＬh を大きくすること
で、より小さい温度変化、すなわち少ないヒータ電力で
同じ可変波長範囲が得られる。ＡＷＧの特性を悪化させ
ずに透過中心波長を変化させるには、アレイ光導波路に
等差数列的なＴＯ誘起の光路長差を与える必要がある。
しかし、図７の構造において、アレイ光導波路と重なる
ヒータの長さを等差数列となるように設計しても、ヒー
タが鋭角に曲がるＡ部（奇数番目光導波路に重なるヒー
タの端点）と鈍角に曲がるＢ部（偶数番目光導波路に重
なるヒータの端点）とが等価な構造をなさないため、目
的の光路長差を得ることはできない。仮に熱拡散の計算
などから偏差を補正したとしても、光導波路の厚みが変
更されると補正量が変わるので、ヒータも設計し直す必
要が生じる。[0005] By increasing ΔL h in design, the same variable wavelength range can be obtained with a smaller temperature change, that is, with less heater power. In order to change the transmission center wavelength without deteriorating the characteristics of the AWG, it is necessary to give the array optical waveguide a TO-induced optical path length difference in the form of an arithmetic progression.
However, in the structure of FIG. 7, even if the length of the heater that overlaps with the arrayed optical waveguide is designed to be an arithmetic progression, the heater bends at an acute angle to the A portion (end point of the heater that overlaps the odd-numbered optical waveguide) and the obtuse angle. Since the portion B (end point of the heater overlapping the even-numbered optical waveguide) that bends in the direction does not form an equivalent structure, the target optical path length difference cannot be obtained. Even if the deviation is corrected from the calculation of thermal diffusion, the correction amount changes when the thickness of the optical waveguide is changed, so that the heater also needs to be redesigned.
【０００６】一般に、アレイ光導波路は、そのサイズを
小さくするためにアレイ光導波路の間隔を不等間隔に設
計する。このようなアレイ光導波路上にヒータを載せる
と、ヒータの発熱量が同じでも、隣接光導波路すなわち
隣接ヒータとの間隔が狭い部分はより高温に、広い部分
は低温になる。このため、等差数列的なＴＯ誘起の光路
長差を与えることは困難になる。また、アレイ光導波路
は、２０μｍ間隔程度の光導波路１００本程度で構成さ
れる。ここで、ΔＬh を１００μｍとするとヒータ総延
長は５００ｍｍにもなる。幅１５μｍ、厚さ１μｍの金
薄膜ヒータを用いると、ヒータ抵抗は約８００Ωに達す
る。１Ｗ程度の加熱電力でも約３０Ｖの駆動電圧とな
り、駆動電圧が高いために使いにくいという問題があ
る。In general, the arrayed optical waveguides are designed with unequal spacings between the arrayed optical waveguides in order to reduce their size. When a heater is placed on such an arrayed optical waveguide, even if the amount of heat generated by the heater is the same, the temperature of the adjacent optical waveguide, that is, the portion with a small gap between the adjacent heaters becomes higher, and that of the wider portion becomes lower. Therefore, it becomes difficult to give a TO-induced optical path length difference in the form of an arithmetic progression. The arrayed optical waveguide is composed of about 100 optical waveguides with an interval of about 20 μm. Here, when ΔL h is 100 μm, the total length of the heater is 500 mm. When a gold thin film heater having a width of 15 μm and a thickness of 1 μm is used, the heater resistance reaches about 800Ω. Even with heating power of about 1 W, the driving voltage is about 30 V, which is difficult to use because the driving voltage is high.
【０００７】一方、ＷＤＭ通信システムのクロスコネク
トやアドドロップマルチプレクサには、光路切り替えス
イッチが必要となる。この用途には、可動部分が無く、
挿入損失が低く、小型で集積化が容易な光導波路型熱光
学光スイッチが有望視されている。小型の１×Ｎ熱光学
光スイッチとしてアレイ光導波路光スイッチが提案され
ている。アレイ光導波路光スイッチの構造を図５に示
す。入力された信号光は、第１のスラブ光導波路をへて
各アレイ光導波路に分配される。導波光は、各アレイ光
導波路が光路長差を持たないために、策２のスラブ光導
波路をへて中央の分岐ポート光導波路へ集光する。この
状態で位相シフタを動作させると集光位置が移動して信
号光が出力する分岐ポートを選択することができる。こ
こでも、図７に示す構造のアレイ光導波路熱光学位相シ
フタが用いられる。また、光スイッチの場合において
も、Ａ部とＢ部が等価でないために生じる特性の悪化の
問題は、上述のＡＷＧの場合と同様である。On the other hand, an optical path changeover switch is required for the cross connect and add / drop multiplexer of the WDM communication system. This application has no moving parts,
An optical waveguide type thermo-optical switch, which has a low insertion loss, is compact, and is easy to integrate, is promising. An array optical waveguide optical switch has been proposed as a small 1 × N thermo-optical optical switch. The structure of the arrayed optical waveguide optical switch is shown in FIG. The input signal light is distributed to each array optical waveguide through the first slab optical waveguide. Since the arrayed optical waveguides do not have an optical path length difference, the guided light is focused on the central branch port optical waveguide through the slab optical waveguide of measure 2. When the phase shifter is operated in this state, the focusing position moves and the branch port from which the signal light is output can be selected. Also in this case, the arrayed optical waveguide thermo-optical phase shifter having the structure shown in FIG. 7 is used. Also, in the case of the optical switch, the problem of deterioration of the characteristics caused by the fact that the parts A and B are not equivalent is the same as in the case of the AWG described above.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、クロス
トークの低いアレイ光導波路格子波長可変フィルタやア
レイ光導波路光スイッチを実現するためには、アレイ光
導波路に正確に等差数列的な光路長差を与えることがで
きるアレイ光導波路構造およびヒータ構造、駆動しやす
いヒータ抵抗を有するヒータ構造の開発が必要である。
本発明は、このような課題を解決するためのものであ
り、クロストークの低いアレイ光導波路熱光学位相シフ
タ，アレイ光導波格子波長可変フィルタおよびアレイ光
導波路光スイッチを提供することを目的とする。As described above, in order to realize the array optical waveguide grating wavelength tunable filter and the array optical waveguide optical switch with low crosstalk, the optical paths in the array optical waveguide must be accurately arranged in the arithmetic progression. It is necessary to develop an array optical waveguide structure and a heater structure that can provide a difference in length, and a heater structure that has a heater resistance that is easy to drive.
The present invention is intended to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an array optical waveguide thermo-optical phase shifter having a low crosstalk, an array optical waveguide grating wavelength tunable filter, and an array optical waveguide optical switch. .
【０００９】[0009]
【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、本発明に係るアレイ光導波路熱光学位相シフ
タは、複数のチャネル光導波路と、このチャネル光導波
路上に設けられた薄膜ヒータと、からなるアレイ光導波
路熱光学位相シフタにおいて、上記チャネル光導波路
は、少なくとも上記薄膜ヒータが設けられた部分で等間
隔に並んだものであり、さらに上記チャネル光導波路の
１本に対して、一往復するストリップ形状の薄膜ヒータ
が配置されているものである。また、上記薄膜ヒータ
は、同一のチャネル光導波路上に設けられた複数の薄膜
ヒータを含み、これら複数の薄膜ヒータは、電気的に並
列接続されていてもよい。In order to achieve such an object, an array optical waveguide thermo-optical phase shifter according to the present invention comprises a plurality of channel optical waveguides and a thin film heater provided on the channel optical waveguides. If, in an array waveguide thermo-optical phase shifter consisting of the channel optical waveguide state, and are not equally spaced at least the thin film heater is provided part for further one of the channel optical waveguide , in which a thin film heater strip shape one reciprocation is disposed. The thin film heater may include a plurality of thin film heaters provided on the same channel optical waveguide, and the plurality of thin film heaters may be electrically connected in parallel.
【００１０】一方、本発明に係るアレイ光導波路格子波
長可変フィルタは、少なくとも１本の入力ポートチャネ
ル光導波路と、光路長が互いに異なるチャネル光導波路
からなるチャネル光導波路アレイと、少なくとも１本の
出力ポートチャネル光導波路と、上記入カポートチャネ
ル光導波路および上記チャネル光導波路アレイを結ぶ第
１のスラブ光導波路と、上記出力ポートチャネル光導波
路および上記チャネル光導波路アレイを結ぶ第２のスラ
ブ光導波路と、上記チャネル光導波路アレイの一部から
なる熱光学位相シフタと、を備えたアレイ光導波路格子
波長可変フィルタにおいて、上記熱光学位相シフタを、
上記アレイ光導波路熱光学位相シフタにしたものであ
る。On the other hand, the array optical waveguide grating wavelength tunable filter according to the present invention has at least one input port channel optical waveguide, a channel optical waveguide array composed of channel optical waveguides having different optical path lengths, and at least one output. A port channel optical waveguide, a first slab optical waveguide connecting the input port channel optical waveguide and the channel optical waveguide array, and a second slab optical waveguide connecting the output port channel optical waveguide and the channel optical waveguide array In the array optical waveguide grating wavelength tunable filter including a thermo-optical phase shifter formed of a part of the channel optical waveguide array, the thermo-optical phase shifter is
The array optical waveguide is a thermo-optical phase shifter.
【００１１】さらに一方、本発明に係るアレイ光導波路
光スイッチは、少なくとも１本の共通ポートチャネル光
導波路と、光路長が互いに等しい複数の光導波路からな
るチャネル光導波路アレイと、複数の分岐ポートチャネ
ル光導波路と、上記共通ポートチャネル光導波路および
上記チャネル光導波路アレイを結ぶ第１のスラブ光導波
路と、上記分岐ポートチャネル光導波路および上記チャ
ネル光導波路アレイを結ぶ第２のスラブ光導波路と、上
記チャネル光導波路アレイの一部からなる熱光学位相シ
フタと、を備えたアレイ光導波路光スイッチにおいて、
上記熱光学位相シフタを、上記アレイ光導波路熱光学位
相シフタにしたものである。On the other hand, the array optical waveguide optical switch according to the present invention comprises at least one common port channel optical waveguide, a channel optical waveguide array consisting of a plurality of optical waveguides having the same optical path length, and a plurality of branch port channels. An optical waveguide, a first slab optical waveguide connecting the common port channel optical waveguide and the channel optical waveguide array, a second slab optical waveguide connecting the branch port channel optical waveguide and the channel optical waveguide array, and the channel In the array optical waveguide optical switch equipped with a thermo-optical phase shifter consisting of a part of the optical waveguide array,
The thermo-optical phase shifter is the array optical waveguide thermo-optical phase shifter.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図を用いて説明する。図１は本発明の一つの実
施の形態を示す平面図であり、図２は図１のＣ−Ｃ’線
における断面図である。基板１５上には、クラッド１４
が形成され、クラッド１４中には複数のアレイ光導波路
のコア１３が埋め込まれている。クラッド１４上には複
数の薄膜ヒータ１２が配設されている。クラッド１４お
よびコア１３は位相シフタ用チャネル光導波路アレイ１
１を構成している。２個の薄膜ヒータ１２は、ヒータ加
熱用電源Ｅ1 に並列接続されるとともに、図１の中央を
境にして左右対称に設けられている。また、薄膜ヒータ
１２は、光導波路毎にΔＬh ／２ずつ長さが変えられて
いる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. The clad 14 is provided on the substrate 15.
Are formed, and the cores 13 of the plurality of arrayed optical waveguides are embedded in the clad 14. A plurality of thin film heaters 12 are arranged on the clad 14. The clad 14 and the core 13 are the phase shifter channel optical waveguide array 1
Make up one. The two thin film heaters 12 are connected in parallel to the heater heating power source E 1 and are provided symmetrically with respect to the center of FIG. Further, the length of the thin film heater 12 is changed by ΔL h / 2 for each optical waveguide.
【００１３】このように、本実施の形態のアレイ光導波
路熱光学位相シフタの基本構成は、アレイ光導波路およ
びアレイ光導波路１本に対して一往復するストリップ形
状の薄膜ヒータ１２からなる。光導波路の１本に対して
ヒータを一往復させることにより、加熱領域端点におけ
る偶数番目と奇数番目の光導波路に対するヒータの構造
的差異が解消される。このために、ヒータ加熱によりア
レイ光導波路に正確に等差数列的な光路長差を与えるこ
とができる。また、アレイ光導波路を等間隔に並べるこ
とで、隣接ヒータからの熱拡散の影響も各アレイ光導波
路において等価とすることができる。このため、より正
確に等差数列的な光路長差をアレイ光導波路に与えるこ
とができる。さらに、図１おいてはヒータを左右２分割
し並列接続している。このことで全体を１本のヒータと
した場合の１／４のヒータ抵抗となり駆動電圧を半分と
することができる。As described above, the basic structure of the array optical waveguide thermo-optical phase shifter of the present embodiment comprises the array optical waveguide and the strip-shaped thin film heater 12 which makes one reciprocation with respect to one array optical waveguide. By reciprocating the heater once for one optical waveguide, the structural difference of the heater for the even-numbered and odd-numbered optical waveguides at the end points of the heating region is eliminated. For this reason, it is possible to accurately give the arrayed optical waveguide a difference in optical path length in the form of arithmetic progression by heating with the heater. Further, by arranging the arrayed optical waveguides at equal intervals, the influence of thermal diffusion from the adjacent heater can be made equal in each arrayed optical waveguide. Therefore, it is possible to more accurately give the optical path length difference in a geometric progression to the arrayed optical waveguide. Further, in FIG. 1, the heater is divided into two parts, right and left, and connected in parallel. As a result, the heater resistance becomes 1/4 of the case where the whole heater is used, and the driving voltage can be halved.
【００１４】[0014]
【実施例】［第１の実施例］図３，４は、本発明の第１
の実施例（アレイ光導波路格子波長可変フィルタ）を示
す。図３に示すように、２個の入出力導波路１６と、２
個のスラブ光導波路１７と、位相シフタ用チャネル光導
波路アレイ１１と、１個の第１のヒータ加熱領域１８
と、２個の第２のヒータ加熱領域１９とを備える。第１
のヒータ加熱領域１８および第２のヒータ加熱領域１９
の詳細は図４に示すとおりであり、光導波路の１本に対
してヒータを一往復させている。また、第１のヒータ２
０は、図４の中心を境に左右対称に設けられた２個の薄
膜ヒータによって構成され、ヒータ加熱用電源Ｅ1 に並
列接続されている。第２のヒータ２１も左右対称に設け
られた２個の薄膜ヒータによって構成され、何れともヒ
ータ加熱用電源Ｅ2 に接続されている。スラブ光導波路
１７は、その形状が所定の曲率半径を持った扇形となっ
ている。[First Embodiment] FIGS. 3 and 4 show a first embodiment of the present invention.
Example (array optical waveguide grating wavelength tunable filter) is shown. As shown in FIG. 3, two input / output waveguides 16 and two
Slab optical waveguides 17, phase shifter channel optical waveguide array 11, and one first heater heating region 18
And two second heater heating areas 19. First
Heater heating area 18 and second heater heating area 19
The details are as shown in FIG. 4, and the heater is reciprocated once for each optical waveguide. In addition, the first heater 2
Reference numeral 0 is composed of two thin film heaters provided symmetrically with respect to the center of FIG. 4, and is connected in parallel to the heater heating power source E 1 . The second heater 21 is also composed of two symmetrically provided thin film heaters, both of which are connected to the heater heating power source E 2 . The slab optical waveguide 17 has a fan shape with a predetermined radius of curvature.
【００１５】アレイ光導波路の本数は１２０本、アレイ
光導波路の間隔は２５μｍ、隣接したアレイ光導波路長
差は６２．４μｍ、回折次数は６０、隣接アレイ光導波
路ヒータ長差はΔＬh ＝１００μｍとした。屈折率１．
４９４の重水素化シリコーン樹脂をコアに、屈折率１．
４８５重水素化シリコーン樹脂をクラッドに用い、上記
設計の光導波路を作製した。シリコーン樹脂光導波路の
作製方法は、「熱光学デバイス」（特開平10-319445 号
公報）に準じた。コア断面サイズは７μｍ×７μｍ、下
層クラッド厚さおよびコア上の上部クラッドの厚さはそ
れぞれ２０μｍ，１２μｍとした。導波路上に金薄膜を
スパッター法で形成し、フォトリソグラフィーおよびド
ライエッチング法を用いて上記設計の幅１０μｍ、厚さ
２μｍストリップ状の薄膜ヒータを作製した。ヒータ抵
抗は第１のヒータ２０、第２のヒータ２１ともに４３０
Ωであった。The number of arrayed optical waveguides is 120, the spacing between arrayed optical waveguides is 25 μm, the adjacent arrayed optical waveguide length difference is 62.4 μm, the diffraction order is 60, and the adjacent arrayed optical waveguide heater length difference is ΔL h = 100 μm. did. Refractive index 1.
With a deuterated silicone resin of 494 as a core, a refractive index of 1.
An optical waveguide of the above design was produced by using 485 deuterated silicone resin for the clad. The method for producing the silicone resin optical waveguide conformed to "Thermo-optical device" (Japanese Patent Laid-Open No. 10-319445). The core cross-sectional size was 7 μm × 7 μm, and the thickness of the lower clad and the thickness of the upper clad on the core were 20 μm and 12 μm, respectively. A gold thin film was formed on the waveguide by a sputtering method, and a strip-shaped thin film heater having a width of 10 μm and a thickness of 2 μm having the above-described design was manufactured by using photolithography and dry etching. The heater resistance is 430 for both the first heater 20 and the second heater 21.
It was Ω.
【００１６】波長１．５５μｍ帯のＡＳＥ広帯域光源お
よび光スペクトルアナライザをそれぞれ入出力ポートに
接続してフィルタ特性を測定した。ヒータに電力を与え
ない場合の波長フィルタ特性は、透過中心波長１，５５
０ｎｍ、挿入損失５．５ｄＢ、クロストーク−３２ｄＢ
（１，５５０±０．８ｎｍ）であった。第１のヒータ２
０に加熱電力を与えたとき、透過中心波長は与えた電力
に対して−８ｎｍ／Ｗの割合で変化した。一方、第２の
ヒータ２１に加熱電力を与えたときは、８ｎｍ／Ｗの割
合であった。加熱電力を０〜１．８Ｗに設定すること
で、透過中心波長を１，５３６〜１，５６４ｎｍの範囲
で制御できることを確認した。また、透過中心波長変化
に伴う挿入損失およびクロストークの顕著な増加は認め
られなかった。A filter characteristic was measured by connecting an ASE broadband light source having a wavelength of 1.55 μm band and an optical spectrum analyzer to the input / output ports, respectively. The wavelength filter characteristics when power is not applied to the heater are as follows:
0 nm, insertion loss 5.5 dB, crosstalk -32 dB
(1,550 ± 0.8 nm). First heater 2
When heating power was applied to 0, the transmission center wavelength changed at a rate of -8 nm / W with respect to the applied power. On the other hand, when heating power was applied to the second heater 21, the ratio was 8 nm / W. It was confirmed that the transmission center wavelength could be controlled in the range of 1,536 to 1,564 nm by setting the heating power to 0 to 1.8 W. In addition, no significant increase in insertion loss or crosstalk was observed with the change of the transmission center wavelength.
【００１７】［第２の実施例］図５，６は、第２の実施
例（アレイ光導波路光スイッチ）を示す。図５に示すよ
うに、共通ポートチャネル光導波路２２と、２個のスラ
ブ光導波路１７と、位相シフタ用チャネル光導波路アレ
イ１１と、６個の第１のヒータ加熱領域１８と、６個の
第２のヒータ加熱領域１９と、分岐ポートチャネル光導
波路２３とを備える。第１のヒータ加熱領域１８および
第２のヒータ加熱領域１９の詳細は図６に示すとおりで
あり、光導波路の１本に対してヒータを一往復させてい
る。また、第１のヒータ２０は、ΔＬh ／６ずつ長さの
変えられた薄膜ヒータによって構成され、第２のヒータ
２１も、同様にΔＬh ／６ずつ長さの変えられた薄膜ヒ
ータによって構成されている。スラブ光導波路１７は、
その形状が所定の曲率半径を持った扇形となっている。[Second Embodiment] FIGS. 5 and 6 show a second embodiment (array optical waveguide optical switch). As shown in FIG. 5, a common port channel optical waveguide 22, two slab optical waveguides 17, a phase shifter channel optical waveguide array 11, six first heater heating regions 18, and six first heater heating regions 18 are provided. Two heater heating regions 19 and a branch port channel optical waveguide 23 are provided. The details of the first heater heating region 18 and the second heater heating region 19 are as shown in FIG. 6, and the heater is reciprocated once for one optical waveguide. In addition, the first heater 20 is composed of a thin film heater whose length is changed by ΔL h / 6, and the second heater 21 is also composed of a thin film heater whose length is changed by ΔL h / 6. Has been done. The slab optical waveguide 17 is
The shape is a fan shape having a predetermined radius of curvature.
【００１８】アレイ光導波路の本数は１２０本、アレイ
光導波路の間隔は２０μｍ、隣接アレイ光導波路ヒータ
長差はΔＬh ＝８０μｍとした。分岐ポート光導波路本
数は１６本、スラブ光導波路の長さは６ｍｍとした。ヒ
ータ加熱領域は６ブロックに分割され、第１のヒータ同
士と第２のヒータ同士は並列に外部結線されている。光
導波路およびヒータの材料、構造、作製法は第１の実施
例と同様である。ヒータ抵抗は第１のヒータ２０、第２
のヒータ２１ともに７０Ωであった。The number of arrayed optical waveguides was 120, the interval between arrayed optical waveguides was 20 μm, and the difference in heater length between adjacent arrayed optical waveguides was ΔL h = 80 μm. The number of branch port optical waveguides was 16, and the length of the slab optical waveguide was 6 mm. The heater heating area is divided into 6 blocks, and the first heaters and the second heaters are externally connected in parallel. The material, structure, and manufacturing method of the optical waveguide and the heater are the same as those in the first embodiment. The heater resistance is the first heater 20, the second
Both heaters 21 had a resistance of 70Ω.
【００１９】波長１．５５μｍのＬＤ光源および光パワ
ーメーターをそれぞれ共通ポート光導波路２２、分岐ポ
ート光導波路２３に接続してスイッチ特性を測定した。
第１のヒータ２０または第２のヒータ２１に、０．３〜
５．０Ｗの加熱電力を与えたところ、１６本の分岐ポー
トを順次透過状態とすることができた。全分岐ポート中
で、最大挿入損失は４．５ｄＢ、最大クロストークは−
３８ｄＢであり、１×１６光スイッチとして働いている
ことが確認できた。An LD light source having a wavelength of 1.55 μm and an optical power meter were respectively connected to the common port optical waveguide 22 and the branch port optical waveguide 23 to measure the switch characteristics.
For the first heater 20 or the second heater 21, 0.3 to
When heating power of 5.0 W was applied, the 16 branch ports could be sequentially set in the permeation state. The maximum insertion loss is 4.5 dB and the maximum crosstalk is-in all branch ports.
It was 38 dB, and it was confirmed that it worked as a 1 × 16 optical switch.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、チャネル
光導波路を等間隔に並べているため、隣接ヒータからの
熱拡散の影響も各アレイ光導波路において等価とするこ
とができる。このため、より正確に等差数列的な光路長
差をアレイ光導波路に与えることができ、クロストーク
の低い波長可変フィルタや１×Ｎ光スイッチを実現する
ことができる。また、光導波路の１本に対して薄膜ヒー
タを一往復させることにより、加熱領域端点における偶
数番目と奇数番目の光導波路に対するヒータの構造的差
異が解消される。このために、ヒータ加熱によりアレイ
光導波路に正確に等差数列的な光路長差を与えることが
できる。さらに、Ｎ（Ｎ≧２）本の薄膜ヒータを並列接
続することにより、全体を１本のヒータとした場合の１
／Ｎ2 のヒータ抵抗となり駆動電圧を１／Ｎとすること
ができる。As described above, according to the present invention, since the channel optical waveguides are arranged at equal intervals, the influence of thermal diffusion from the adjacent heater can be made equal in each array optical waveguide. Therefore, it is possible to more accurately provide the optical path length difference in the arithmetic progression in the array optical waveguide, and it is possible to realize the wavelength tunable filter and the 1 × N optical switch with low crosstalk. Further, by making the thin film heater make one round trip with respect to one of the optical waveguides, the structural difference of the heaters with respect to the even-numbered and odd-numbered optical waveguides at the end points of the heating region is eliminated. For this reason, it is possible to accurately give the arrayed optical waveguide a difference in optical path length in the form of arithmetic progression by heating with the heater. Furthermore, by connecting N (N ≧ 2) thin film heaters in parallel, one heater can be obtained when one heater is used as a whole.
It becomes a heater resistance of / N 2 and the driving voltage can be 1 / N.
【図１】 本発明の一つの実施の形態を示す平面図であ
る。FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.
【図２】 図１のＣ−Ｃ’線における断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG.
【図３】 本発明の第１の実施例（アレイ光導波路格子
波長可変フィルタ）を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a first embodiment (array optical waveguide grating wavelength tunable filter) of the present invention.
【図４】 図３のヒータ加熱領域の詳細を示す平面図で
ある。FIG. 4 is a plan view showing details of a heater heating area in FIG.
【図５】 本発明の第２の実施例（アレイ光導波路光ス
イッチ）を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a second embodiment (array optical waveguide optical switch) of the present invention.
【図６】 図５のヒータ加熱領域の詳細を示す平面図で
ある。FIG. 6 is a plan view showing details of a heater heating region in FIG.
【図７】 従来例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a conventional example.
１１…位相シフタ用チャネル光導波路アレイ、１２…薄
膜ヒータ、１３…コア、１４…クラッド、１５…基板、
１６…入出力光導波路、１７…スラブ光導波路、１８…
第１のヒータ加熱領域、１９…第２のヒータ加熱領域、
２０…第１のヒータ、２１…第２のヒータ、２２…共通
ポートチャネル光導波路、２３…分岐ポートチャネル光
導波路、Ａ…奇数番目光導波路に重なるヒータの端点、
Ｂ…偶数番目光導波路に重なるヒータの端点、Ｅ1，Ｅ2
…電源。11 ... Phase shifter channel optical waveguide array, 12 ... Thin film heater, 13 ... Core, 14 ... Clad, 15 ... Substrate,
16 ... Input / output optical waveguide, 17 ... Slab optical waveguide, 18 ...
First heater heating region, 19 ... Second heater heating region,
20 ... 1st heater, 21 ... 2nd heater, 22 ... Common port channel optical waveguide, 23 ... Branch port channel optical waveguide, A ... End point of the heater which overlaps odd-numbered optical waveguide,
B ... End points of heaters overlapping the even-numbered optical waveguides, E 1 and E 2
…Power supply.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 亨 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 疋田 真 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９−5687（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−333446（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/01 G02B 6/12 G02F 1/313 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toru Matsunaga 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Makoto Hikita 3-19-3 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 2 Nihon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-9-5687 (JP, A) JP-A-7-333446 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB) Name) G02F 1/01 G02B 6/12 G02F 1/313
Claims (4)
ル光導波路上に設けられた薄膜ヒータと、からなるアレ
イ光導波路熱光学位相シフタにおいて、 前記チャネル光導波路は、少なくとも前記薄膜ヒータが
設けられた部分で等間隔に並んでおり、 前記チャネル光導波路の１本に対して、一往復するスト
リップ形状の薄膜ヒータが配置されて いることを特徴と
するアレイ光導波路熱光学位相シフタ。1. An array optical waveguide thermo-optical phase shifter comprising a plurality of channel optical waveguides and a thin film heater provided on the channel optical waveguides, wherein the channel optical waveguide is provided with at least the thin film heater. Strokes that are lined up at equal intervals and make one round trip to one of the channel optical waveguides.
Array optical waveguide thermo-optic phase shifter, which is equipped with a lip-shaped thin film heater .
れた複数の薄膜ヒータを含み、これら複数の薄膜ヒータ
は、電気的に並列接続されていることを特徴とするアレ
イ光導波路熱光学位相シフタ。2. The thin film heater according to claim 1, wherein the thin film heater includes a plurality of thin film heaters provided on the same channel optical waveguide, and the plurality of thin film heaters are electrically connected in parallel. Array optical waveguide thermo-optic phase shifter.
導波路と、光路長が互いに異なるチャネル光導波路から
なるチャネル光導波路アレイと、少なくとも１本の出力
ポートチャネル光導波路と、前記入カポートチャネル光
導波路および前記チャネル光導波路アレイを結ぶ第１の
スラブ光導波路と、前記出力ポートチャネル光導波路お
よび前記チャネル光導波路アレイを結ぶ第２のスラブ光
導波路と、前記チャネル光導波路アレイの一部からなる
熱光学位相シフタと、を備えたアレイ光導波路格子波長
可変フィルタにおいて、 前記熱光学位相シフタは、請求項１または請求項２の何
れかに記載のアレイ光導波路熱光学位相シフタであるこ
とを特徴とするアレイ光導波路格子波長可変フィルタ。3. A channel optical waveguide array comprising at least one input port channel optical waveguide, channel optical waveguides having different optical path lengths, at least one output port channel optical waveguide, and the input port channel optical waveguide. And a first slab optical waveguide connecting the channel optical waveguide array, a second slab optical waveguide connecting the output port channel optical waveguide and the channel optical waveguide array, and a thermo-optic consisting of a part of the channel optical waveguide array. An array optical waveguide grating wavelength tunable filter including a phase shifter, wherein the thermo-optical phase shifter is the array optical waveguide thermo-optical phase shifter according to claim 1 or 2. Array optical waveguide grating wavelength tunable filter.
導波路と、光路長が互いに等しい複数の光導波路からな
るチャネル光導波路アレイと、複数の分岐ポートチャネ
ル光導波路と、前記共通ポートチャネル光導波路および
前記チャネル光導波路アレイを結ぶ第１のスラブ光導波
路と、前記分岐ポートチャネル光導波路および前記チャ
ネル光導波路アレイを結ぶ第２のスラブ光導波路と、前
記チャネル光導波路アレイの一部からなる熱光学位相シ
フタと、を備えたアレイ光導波路光スイッチにおいて、 前記熱光学位相シフタは、請求項１または請求項２の何
れかに記載のアレイ光導波路熱光学位相シフタであるこ
とを特徴とするアレイ光導波路光スイッチ。4. A channel optical waveguide array comprising at least one common port channel optical waveguide, a plurality of optical waveguides having the same optical path length, a plurality of branch port channel optical waveguides, the common port channel optical waveguide and the above. A first slab optical waveguide connecting the channel optical waveguide array, a second slab optical waveguide connecting the branch port channel optical waveguide and the channel optical waveguide array, and a thermo-optical phase shifter including a part of the channel optical waveguide array. In the array optical waveguide optical switch including :, the thermo-optical phase shifter is the array optical waveguide thermo-optical phase shifter according to claim 1 or 2. switch.
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