JP3539369B2 - アレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法 - Google Patents
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択波長を空間的に分波ないし合波する合分波器に関し、特に、アレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図２に示すように、基板１上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路２と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路３と、所定の導波路長差△Ｌを有する複数本の導波路からなるアレイ導波路５と、入力導波路２とアレイ導波路５とを接続する入力側スラブ導波路４と、出力導波路３とアレイ導波路５とを接続する出力側スラブ導波路７とを備えるＡＷＧ（ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ）を利用したアレイ導波路型光波長合分波器が知られている。
【０００３】
この種のものでは、入力導波路２から入射した光は入力側スラブ導波路４に入り放射し、アレイ導波路５に結合する。しかしその際、スラブ導波路出力部４Ａとアレイ導波路入力部５Ａの光伝搬のモード形状が一般に違うため入射光すべてが結合することはなく結合損失を生じさせる。
【０００４】
そのため、従来、図３に示すようにアレイ導波路５の間隔Ｌを狭くし、アレイ導波路入力部５Ａとスラブ導波路出力部４Ａとの光伝搬のモード形状を一致させるように工夫してＡＷＧ型合分波器の低損失化を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の構成では、スラブ導波路出力部４Ａのアレイ導波路間隔Ｌ１が狭くなりすぎ、オーバークラッドの埋め込みが非常に困難になり、もし埋め込めない場合、逆に損失が大きくなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、スラブ導波路出力部のモード形状をアレイ導波路入力部のモード形状にあわせ、アレイ導波路間隔にこだわらず低損失化を達成できるアレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路と、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導波路と、前記入力導波路と前記アレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、前記出力導波路と前記アレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波路とを備えるアレイ導波路型光波長合分波器において、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路は、伝搬する光のモード形状を前記アレイ導波路のモード形状と略一致させる屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、紫外線レーザーにより部分的にコアの屈折率を変化させて所望の屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、屈折率を高くしたい部分以外をマスクし、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーを照射することにより所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のものにおいて、前記入力導波路および／または前記出力導波路が、基板上にＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアをそのコアよりも屈折率の小さいクラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、基板上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路と、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導波路と、前記入力導波路と前記アレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、前記出力導波路と前記アレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波路とを備えるアレイ導波路型光波長合分波器の製造方法において、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路は、伝搬する光のモード形状を前記アレイ導波路のモード形状と略一致させる屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、紫外線レーザーにより部分的にコアの屈折率を変化させて所望の屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、屈折率を高くしたい部分以外をマスクし、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーを照射することにより所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項５〜７のいずれかに記載のものにおいて、前記入力導波路および／または前記出力導波路が、基板上にＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアをそのコアよりも屈折率の小さいクラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成されることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１Ａおよび図１Ｂにおいて、１は石英等からなる基板を示している。この基板１上には、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路２と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路３と、所定の導波路長差△Ｌを有する複数本の導波路からなるアレイ導波路５と、入力導波路２とアレイ導波路５とを接続する入力側スラブ導波路４と、出力導波路３とアレイ導波路５とを接続する出力側スラブ導波路７とを備えて構成されている。
【００１７】
本実施形態では、入力側スラブ導波路４の出力部４Ａに屈折率がほかの部分に比べて高い屈折率変化領域６が形成され、この入力側スラブ導波路４が所望の屈折率分布を有するように形成されている。
【００１８】
上記屈折率変化領域６は、入力側スラブ導波路４のそのほかの部分をマスクした上で、屈折率変化領域６の光伝搬のモード形状が、アレイ導波路５のモード形状に略一致するように、例えばＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザー等の紫外線レーザーを、入力側スラブ導波路４に照射することで形成される。この屈折率変化領域６が、上記所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように、紫外線レーザーの照射時間およびパワーを調整する。
【００１９】
つぎに、動作を説明する。
【００２０】
図１において、入力導波路２から入力した光は、入力側スラブ導波路４により放射され、ガウス形の光伝搬のモード形状を拡大させながら導波する。ここを伝搬する光は、屈折率がほかの部分に比べて高い屈折率変化領域６に入射すると、位相が変化しその屈折率分布と屈折率差により入力側スラブ導波路４の出力部４Ａのモード形状を変形させる。このときのモード形状はアレイ導波路５の入力部５Ａのモード形状に一致させ、このアレイ導波路５を進んだ光は、出力側スラブ導波路７に入射し出力導波路３に集光し出力される。
【００２１】
本実施形態では、入力側スラブ導波路４の出力部４Ａのモード形状を、アレイ導波路５の入力部５Ａのモード形状に一致させることにより、ＡＷＧ型合分波器の損失を低減することができる。
【００２２】
スラブ導波路４のモード形状は、紫外線レーザーを照射することによるＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアの屈折率変化を利用し、スラブ導波路内の屈折率分布は紫外線レーザーを照射する際、マスクを用いることで実現するため、簡単な構成で実現することができ、その製造コストの上昇が抑制される。
【００２３】
また、アレイ導波路５の間隔Ｌ２は、従来の図２に示すものと略同等の比較的広い間隔で形成されている。従って、スラブ導波路出力部４Ａのアレイ導波路間隔Ｌ３が狭くなりすぎることがなく、オーバークラッドの埋め込みが、従来の図３に示すものと比較して容易になる。
【００２４】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【００２５】
例えば、入力側スラブ導波路４に、屈折率がほかの部分に比べて高い屈折率変化領域６を形成した例を示したが、出力側スラブ導波路７にも、上記と同様構成の屈折率変化領域９を形成することが望ましい。
【００２６】
また、入力導波路２および／または出力導波路３は、基板１上に矩形状のＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアを、そのコアよりも屈折率の小さいオーバークラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成することが望ましい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、スラブ導波路出力部のモード形状をアレイ導波路入力部のモード形状にあわせることができるため、アレイ導波路の間隔にこだわらず波長合分波器の結合損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明によるアレイ導波路型光波長合分波器の一実施形態を示す平面図、Ｂはその一部拡大図である。
【図２】Ａは従来のアレイ導波路型光波長合分波器を示す平面図、Ｂはその一部拡大図である。
【図３】Ａは従来のアレイ導波路型光波長合分波器を示す平面図、Ｂはその一部拡大図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 入力導波路
３ 出力導波路
４ 入力側スラブ導波路
５ アレイ導波路
６ 屈折率変化領域
７ 出力側スラブ導波路
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択波長を空間的に分波ないし合波する合分波器に関し、特に、アレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図２に示すように、基板１上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路２と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路３と、所定の導波路長差△Ｌを有する複数本の導波路からなるアレイ導波路５と、入力導波路２とアレイ導波路５とを接続する入力側スラブ導波路４と、出力導波路３とアレイ導波路５とを接続する出力側スラブ導波路７とを備えるＡＷＧ（ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ）を利用したアレイ導波路型光波長合分波器が知られている。
【０００３】
この種のものでは、入力導波路２から入射した光は入力側スラブ導波路４に入り放射し、アレイ導波路５に結合する。しかしその際、スラブ導波路出力部４Ａとアレイ導波路入力部５Ａの光伝搬のモード形状が一般に違うため入射光すべてが結合することはなく結合損失を生じさせる。
【０００４】
そのため、従来、図３に示すようにアレイ導波路５の間隔Ｌを狭くし、アレイ導波路入力部５Ａとスラブ導波路出力部４Ａとの光伝搬のモード形状を一致させるように工夫してＡＷＧ型合分波器の低損失化を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の構成では、スラブ導波路出力部４Ａのアレイ導波路間隔Ｌ１が狭くなりすぎ、オーバークラッドの埋め込みが非常に困難になり、もし埋め込めない場合、逆に損失が大きくなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、スラブ導波路出力部のモード形状をアレイ導波路入力部のモード形状にあわせ、アレイ導波路間隔にこだわらず低損失化を達成できるアレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路と、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導波路と、前記入力導波路と前記アレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、前記出力導波路と前記アレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波路とを備えるアレイ導波路型光波長合分波器において、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路は、伝搬する光のモード形状を前記アレイ導波路のモード形状と略一致させる屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、紫外線レーザーにより部分的にコアの屈折率を変化させて所望の屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、屈折率を高くしたい部分以外をマスクし、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーを照射することにより所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のものにおいて、前記入力導波路および／または前記出力導波路が、基板上にＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアをそのコアよりも屈折率の小さいクラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、基板上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路と、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導波路と、前記入力導波路と前記アレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、前記出力導波路と前記アレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波路とを備えるアレイ導波路型光波長合分波器の製造方法において、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路は、伝搬する光のモード形状を前記アレイ導波路のモード形状と略一致させる屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、紫外線レーザーにより部分的にコアの屈折率を変化させて所望の屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、屈折率を高くしたい部分以外をマスクし、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーを照射することにより所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項５〜７のいずれかに記載のものにおいて、前記入力導波路および／または前記出力導波路が、基板上にＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアをそのコアよりも屈折率の小さいクラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成されることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１Ａおよび図１Ｂにおいて、１は石英等からなる基板を示している。この基板１上には、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路２と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路３と、所定の導波路長差△Ｌを有する複数本の導波路からなるアレイ導波路５と、入力導波路２とアレイ導波路５とを接続する入力側スラブ導波路４と、出力導波路３とアレイ導波路５とを接続する出力側スラブ導波路７とを備えて構成されている。
【００１７】
本実施形態では、入力側スラブ導波路４の出力部４Ａに屈折率がほかの部分に比べて高い屈折率変化領域６が形成され、この入力側スラブ導波路４が所望の屈折率分布を有するように形成されている。
【００１８】
上記屈折率変化領域６は、入力側スラブ導波路４のそのほかの部分をマスクした上で、屈折率変化領域６の光伝搬のモード形状が、アレイ導波路５のモード形状に略一致するように、例えばＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザー等の紫外線レーザーを、入力側スラブ導波路４に照射することで形成される。この屈折率変化領域６が、上記所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように、紫外線レーザーの照射時間およびパワーを調整する。
【００１９】
つぎに、動作を説明する。
【００２０】
図１において、入力導波路２から入力した光は、入力側スラブ導波路４により放射され、ガウス形の光伝搬のモード形状を拡大させながら導波する。ここを伝搬する光は、屈折率がほかの部分に比べて高い屈折率変化領域６に入射すると、位相が変化しその屈折率分布と屈折率差により入力側スラブ導波路４の出力部４Ａのモード形状を変形させる。このときのモード形状はアレイ導波路５の入力部５Ａのモード形状に一致させ、このアレイ導波路５を進んだ光は、出力側スラブ導波路７に入射し出力導波路３に集光し出力される。
【００２１】
本実施形態では、入力側スラブ導波路４の出力部４Ａのモード形状を、アレイ導波路５の入力部５Ａのモード形状に一致させることにより、ＡＷＧ型合分波器の損失を低減することができる。
【００２２】
スラブ導波路４のモード形状は、紫外線レーザーを照射することによるＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアの屈折率変化を利用し、スラブ導波路内の屈折率分布は紫外線レーザーを照射する際、マスクを用いることで実現するため、簡単な構成で実現することができ、その製造コストの上昇が抑制される。
【００２３】
また、アレイ導波路５の間隔Ｌ２は、従来の図２に示すものと略同等の比較的広い間隔で形成されている。従って、スラブ導波路出力部４Ａのアレイ導波路間隔Ｌ３が狭くなりすぎることがなく、オーバークラッドの埋め込みが、従来の図３に示すものと比較して容易になる。
【００２４】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【００２５】
例えば、入力側スラブ導波路４に、屈折率がほかの部分に比べて高い屈折率変化領域６を形成した例を示したが、出力側スラブ導波路７にも、上記と同様構成の屈折率変化領域９を形成することが望ましい。
【００２６】
また、入力導波路２および／または出力導波路３は、基板１上に矩形状のＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアを、そのコアよりも屈折率の小さいオーバークラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成することが望ましい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、スラブ導波路出力部のモード形状をアレイ導波路入力部のモード形状にあわせることができるため、アレイ導波路の間隔にこだわらず波長合分波器の結合損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明によるアレイ導波路型光波長合分波器の一実施形態を示す平面図、Ｂはその一部拡大図である。
【図２】Ａは従来のアレイ導波路型光波長合分波器を示す平面図、Ｂはその一部拡大図である。
【図３】Ａは従来のアレイ導波路型光波長合分波器を示す平面図、Ｂはその一部拡大図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 入力導波路
３ 出力導波路
４ 入力側スラブ導波路
５ アレイ導波路
６ 屈折率変化領域
７ 出力側スラブ導波路
Claims (8)
- 基板上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路と、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導波路と、前記入力導波路と前記アレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、前記出力導波路と前記アレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波路とを備えるアレイ導波路型光波長合分波器において、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路は、伝搬する光のモード形状を前記アレイ導波路のモード形状と略一致させる屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするアレイ導波路型光波長合分波器。
- 前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、紫外線レーザーにより部分的に屈折率を変化させて所望の屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とする請求項１記載のアレイ導波路型光波長合分波器。
- 前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、屈折率を高くしたい部分以外をマスクし、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーを照射することにより所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とする請求項２記載のアレイ導波路型光波長合分波器。
- 前記入力導波路および／または前記出力導波路が、基板上にＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアをそのコアよりも屈折率の小さいクラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアレイ導波路型光波長合分波器。
- 基板上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路と、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導波路と、前記入力導波路と前記アレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、前記出力導波路と前記アレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波路とを備えるアレイ導波路型光波長合分波器の製造方法において、前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路は、伝搬する光のモード形状を前記アレイ導波路のモード形状と略一致させる屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするアレイ導波路型光波長合分波器の製造方法。
- 前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、紫外線レーザーにより部分的に屈折率を変化させて所望の屈折率分布を有するように形成されることを特徴とする請求項５記載のアレイ導波路型光波長合分波器の製造方法。
- 前記入力側スラブ導波路および／または前記出力側スラブ導波路が、屈折率を高くしたい部分以外をマスクし、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーを照射することにより所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように形成されることを特徴とする請求項６記載のアレイ導波路型光波長合分波器の製造方法。
- 前記入力導波路および／または前記出力導波路が、基板上にＧｅ、Ｐ或いはＢ等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアをそのコアよりも屈折率の小さいクラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のアレイ導波路型光波長合分波器の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000251870A JP3539369B2 (ja) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | アレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法 |
| US09/934,670 US6643427B2 (en) | 2000-08-23 | 2001-08-23 | Waveguide-arrayed optical wavelength multiplexer/demultiplexer and fabrication method of the same |
| CA002355551A CA2355551A1 (en) | 2000-08-23 | 2001-08-23 | Waveguide-arrayed optical wavelength multiplexer/demultiplexer and fabrication method of the same |
| GB0120563A GB2367381B (en) | 2000-08-23 | 2001-08-23 | Waveguide-arrayed optical wavelength multiplexer/demultiplexer and fabrication method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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