JP3555532B2 - マイケルソン干渉計型光合分波器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイケルソン干渉計型光合分波器に関し、特に、パスバンド特性が平坦で周期性を有し、共振周波数間隔（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ：ＦＳＲ）を任意に選択することのできるマイケルソン干渉計型光合分波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度波長多重通信システムにおいては、既に使用中のチヤネル波長の中間に新しいチヤネルの波長を注入することによって通信容量をアップグレードすることが行われている。これに使用される光合分波器としては、周期性を有し、透過域および阻止域等のパスバンド特性が平坦であることが必要であり、その代表的なものとしてマッハツェンダー干渉を利用した光合分波器が知られている。
【０００３】
図４は、このタイプの光合分波器を示したもので、５は石英の光回路用基板、２１〜２４は基板５の両端に形成された入出力用導波路を示す。２５、２６は基板５の中央に形成された長さの異なる２本の導波路を示し、その両端には、３ｄＢカップラー２７、２８が配置されており、これらを介して入出力用導波路２１〜２４に接続されている。
【０００４】
以上の構成による光合分波器の出力λ１ 〜λ６ ・・・は、波長損失特性が正弦的であり、従って、マッハツェンダーの片方のアーム２６にＦＳＲが１／２倍のリング共振器２９を追加することでパスバンド特性の平坦化を図ることが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のリング共振器２９を追加したマッハツェンダー干渉型光合分波器によると、ＦＳＲは、リング共振器２９の半径ｒと反比例の関係にあるため、ＦＳＲの拡大を図ろうとするとリング共振器２９の径が小さくなり、その結果、曲げ損失が大きくなって、２０ＧＨｚ以上のＦＳＲの達成が難しくなるという問題を有している。
【０００６】
従って、本発明の目的は、パスバンド特性が平坦で周期性を有するとともに、マッハツェンダー干渉型光合分波器におけるようなＦＳＲに制約のない光合分波器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、光回路用基板と、
前記光回路用基板上に形成され、一端が入出射ポートに接続された第１および第２のチヤネル導波路と、
前記光回路用基板上に形成され、マルチモードカップラーを介して前記第１および第２のチヤネル導波路の他端に一端が接続された所定の長さだけ導波路長が異なる第３および第４のチヤネル導波路と、
前記第３のチヤネル導波路の所定の個所に挿入された部分反射ミラーと、
前記第３および第４のチヤネル導波路の端末に設けられた全反射ミラーより構成されることを特徴とするマイケルソン干渉計型光合分波器を提供するものである。
【０００８】
上記の部分反射ミラーとしては、Ｓｉの薄膜、Ｔｉ０２ の薄膜、あるいはＡｕ、ＡｇまたはＡｌの薄膜より選択されるいずれかの金属箔膜により構成することが好ましく、一方、全反射ミラーは、誘電体多層膜、あるいはＡｕ、ＡｇまたはＡｌの薄膜のいずれかによって構成することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるマイケルソン干渉計型光合分波器の実施の形態を説明する。 図１の（ａ）は、単一モードの第１および第２のチャネル導波路１および２と、同じく単一モードで長さの異なる第３および第４のチヤネル導波路３および４を表面に形成した光回路用基板を示す。
【００１０】
第１および第２のチヤネル導波路１、２と第３および第４のチャネル導波路３、４は、石英の光回路用基板５に形成した矩形の凹部を高屈折率のコアで埋め、このコアを低屈折率のクラッド材で覆うことによって形成されている。６は第１および第２のチヤネル導波路１、２と第３および第４のチヤネル導波路３、４の間を接続した３ｄＢマルチモードカップラー（３ｄＢマルチモード干渉型分岐器あるいは３ｄＢ方向性結合器）を示す。
【００１１】
図１の（ｂ）は、以上の構成の光回路用基板５を図１の（ａ）のＡ−Ａより切断し、切断した部分と端末にそれぞれ部分反射ミラー７と全反射ミラー８を配置した本実施の形態における光合分波器の構成を示す。反射率が１１％のＳｉより成膜された部分反射ミラー７は、第３のチヤネル導波路３にのみ挿入されており、一方、全反射ミラー８は、第３および第４のチヤネル導波路３、４の双方の端末に配置されている。
【００１２】
第３および第４のチヤネル導波路３、４は、切断部９の前後においてそれぞれ心合わせされており、以上の構成の結果、経路の長い第３のチヤネル導波路３の側には、部分反射ミラー７と全反射ミラー８の組み合わせによるファブリペロー共振器が形成されている。１０は第１のチヤネル導波路１に接続された光サーキュレータを示す。
【００１３】
以上の構成において、λ１ 〜λ６ ・・・の光波が入射ポートを介して第１のチヤネル導波路１に入射されると、入射された光波は、マルチモードカップラー６によって分波され、長さの異なる第３および第４のチヤネル導波路３および４にそれぞれ入射される。
【００１４】
次いで、第３および第４のチヤネル導波路３、４を経た後、部分反射ミラー７および全反射ミラー８によって反射された光は、第３および第４のチヤネル導波路３、４を逆方向に進み、マルチモードカップラー６によって分波ないしは合波され、第１および第２のチヤネル導波路１、２に入射される。
【００１５】
第２のチヤネル導波路２の側からは、光波λ２ 、λ４ 、λ６ ・・・が出射され、一方、光が入射された第１のチヤネル導波路１の側からは、光サーキュレータ１０によって分波された光波λ１ 、λ３ 、λ５ ・・・が分岐路１１より出射され、以上により光の合分波が行われる。
【００１６】
図２は、本実施の形態におけるマイケルソン干渉計型光合分波器の概念図を示す。ポートＩより入射（Ｅｉｎ）した光をマルチモードカップラー６のハーフミラー６ａによって光路Ｂ（第３のチヤネル導波路３）と光路Ｃ（第４のチヤネル導波路４）の２つの光路に分離し、一方の光路Ｂの途中に部分反射ミラー７を挿入し、これにより全反射ミラー８との間にキャビティ１２を形成する。
【００１７】
この構成において、部分反射ミラー７が存在しない場合には、一般的なマイケルソン干渉計と同じであり、従って、その場合のポートＩおよびポートＩＩへ戻るＥｏｕｔ１とＥｏｕｔ２における光の波長−損失特性は、正弦的な応答となり、平坦化したものにはならない。
【００１８】
しかし、これに対して本実施形態の場合には、反射率を１１％に設定した部分反射ミラー７が存在するため、光路Ｂと光路Ｃの路長差ΔＬを部分反射ミラー７および全反射ミラー８により形成されるキャビティ１２の長さＤの１／２＋半波長の長さに設定すれば、パスバンド特性の平坦化した矩形状に近い応答を得ることができる。
【００１９】
図３は、光路Ｂ（第３のチヤネル導波路３）に部分反射ミラー７が挿入されていてキャビティ１２が形成されている場合と、部分反射ミラー７がなく、従って、キャビティ１２が存在しない場合とを対比して、それぞれの挿入損失および位相の波長特性を示したものである。
【００２０】
これによれば、キャビティ１２の存在しないものが正弦波的なパスバンド特性を示しているのに比べ、キャビティ１２が存在する場合には、周期性のある平坦な櫛状のパスバンド特性を示していることが認められ、部分反射ミラー７の挿入による効果が明瞭に現れている。
【００２１】
従って、これにより第３のチヤネル導波路３における部分反射ミラー７の位置を調整することによってキャビティ１２の長さＤを設定し、さらに、これに合わせて第３および第４のチヤネル導波路３、４の路長差ΔＬを調整すれば、ファブリペロー共振構造を利用して任意のＦＳＲ値を有する光合分波器を構成することができ、この結果、たとえば、２０ＧＨｚあるいはそれ以上の高ＦＳＲ値を有した光合分波器の構成が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるマイケルソン干渉計型光合分波器によれば、第１および第２のチヤネル導波路と、長さの異なる第３および第４のチヤネル導波路を光回路用基板上に形成してこれらをマルチモードカップラーで接続し、さらに、第３のチヤネル導波路の所定の個所に部分反射ミラーを挿入するとともに、第３および第４のチヤネル導波路の端末に全反射ミラーを形成することによって、周期性を有した平坦なパスバンド特性を有し、ＦＳＲ値を任意の水準に設定することのできる光合分波器を提供するものであり、その有用性は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマイケルソン干渉計型光合分波器の実施の形態を示す説明図であり、（ａ）は部分反射ミラーと全反射ミラーを形成する前の基板の構成、（ｂ）は本発明の実施の形態におけるマイケルソン干渉計型光合分波器の構成を示す。
【図２】図１のマイケルソン干渉計型光合分波器の概念を示す説明図。
【図３】図１のマイケルソン干渉計型光合分波器の位相および挿入損失特性を示す説明図。
【図４】従来のマッハツェンダー干渉を利用した光合分波器を示す説明図。
【符号の説明】
１ 第１のチヤネル導波路
２ 第２のチャネル導波路
３ 第３のチヤネル導波路
４ 第４のチャネル導波路
５ 光回路用基板
６ ３ｄＢマルチモードカップラー
６ａ ハーフミラー
７ 部分反射ミラー
８ 全反射ミラー
９ 切断部
１０ 光サーキュレータ
１１ 分岐路
１２ キャビティ
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイケルソン干渉計型光合分波器に関し、特に、パスバンド特性が平坦で周期性を有し、共振周波数間隔（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ：ＦＳＲ）を任意に選択することのできるマイケルソン干渉計型光合分波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度波長多重通信システムにおいては、既に使用中のチヤネル波長の中間に新しいチヤネルの波長を注入することによって通信容量をアップグレードすることが行われている。これに使用される光合分波器としては、周期性を有し、透過域および阻止域等のパスバンド特性が平坦であることが必要であり、その代表的なものとしてマッハツェンダー干渉を利用した光合分波器が知られている。
【０００３】
図４は、このタイプの光合分波器を示したもので、５は石英の光回路用基板、２１〜２４は基板５の両端に形成された入出力用導波路を示す。２５、２６は基板５の中央に形成された長さの異なる２本の導波路を示し、その両端には、３ｄＢカップラー２７、２８が配置されており、これらを介して入出力用導波路２１〜２４に接続されている。
【０００４】
以上の構成による光合分波器の出力λ１ 〜λ６ ・・・は、波長損失特性が正弦的であり、従って、マッハツェンダーの片方のアーム２６にＦＳＲが１／２倍のリング共振器２９を追加することでパスバンド特性の平坦化を図ることが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のリング共振器２９を追加したマッハツェンダー干渉型光合分波器によると、ＦＳＲは、リング共振器２９の半径ｒと反比例の関係にあるため、ＦＳＲの拡大を図ろうとするとリング共振器２９の径が小さくなり、その結果、曲げ損失が大きくなって、２０ＧＨｚ以上のＦＳＲの達成が難しくなるという問題を有している。
【０００６】
従って、本発明の目的は、パスバンド特性が平坦で周期性を有するとともに、マッハツェンダー干渉型光合分波器におけるようなＦＳＲに制約のない光合分波器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、光回路用基板と、
前記光回路用基板上に形成され、一端が入出射ポートに接続された第１および第２のチヤネル導波路と、
前記光回路用基板上に形成され、マルチモードカップラーを介して前記第１および第２のチヤネル導波路の他端に一端が接続された所定の長さだけ導波路長が異なる第３および第４のチヤネル導波路と、
前記第３のチヤネル導波路の所定の個所に挿入された部分反射ミラーと、
前記第３および第４のチヤネル導波路の端末に設けられた全反射ミラーより構成されることを特徴とするマイケルソン干渉計型光合分波器を提供するものである。
【０００８】
上記の部分反射ミラーとしては、Ｓｉの薄膜、Ｔｉ０２ の薄膜、あるいはＡｕ、ＡｇまたはＡｌの薄膜より選択されるいずれかの金属箔膜により構成することが好ましく、一方、全反射ミラーは、誘電体多層膜、あるいはＡｕ、ＡｇまたはＡｌの薄膜のいずれかによって構成することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるマイケルソン干渉計型光合分波器の実施の形態を説明する。 図１の（ａ）は、単一モードの第１および第２のチャネル導波路１および２と、同じく単一モードで長さの異なる第３および第４のチヤネル導波路３および４を表面に形成した光回路用基板を示す。
【００１０】
第１および第２のチヤネル導波路１、２と第３および第４のチャネル導波路３、４は、石英の光回路用基板５に形成した矩形の凹部を高屈折率のコアで埋め、このコアを低屈折率のクラッド材で覆うことによって形成されている。６は第１および第２のチヤネル導波路１、２と第３および第４のチヤネル導波路３、４の間を接続した３ｄＢマルチモードカップラー（３ｄＢマルチモード干渉型分岐器あるいは３ｄＢ方向性結合器）を示す。
【００１１】
図１の（ｂ）は、以上の構成の光回路用基板５を図１の（ａ）のＡ−Ａより切断し、切断した部分と端末にそれぞれ部分反射ミラー７と全反射ミラー８を配置した本実施の形態における光合分波器の構成を示す。反射率が１１％のＳｉより成膜された部分反射ミラー７は、第３のチヤネル導波路３にのみ挿入されており、一方、全反射ミラー８は、第３および第４のチヤネル導波路３、４の双方の端末に配置されている。
【００１２】
第３および第４のチヤネル導波路３、４は、切断部９の前後においてそれぞれ心合わせされており、以上の構成の結果、経路の長い第３のチヤネル導波路３の側には、部分反射ミラー７と全反射ミラー８の組み合わせによるファブリペロー共振器が形成されている。１０は第１のチヤネル導波路１に接続された光サーキュレータを示す。
【００１３】
以上の構成において、λ１ 〜λ６ ・・・の光波が入射ポートを介して第１のチヤネル導波路１に入射されると、入射された光波は、マルチモードカップラー６によって分波され、長さの異なる第３および第４のチヤネル導波路３および４にそれぞれ入射される。
【００１４】
次いで、第３および第４のチヤネル導波路３、４を経た後、部分反射ミラー７および全反射ミラー８によって反射された光は、第３および第４のチヤネル導波路３、４を逆方向に進み、マルチモードカップラー６によって分波ないしは合波され、第１および第２のチヤネル導波路１、２に入射される。
【００１５】
第２のチヤネル導波路２の側からは、光波λ２ 、λ４ 、λ６ ・・・が出射され、一方、光が入射された第１のチヤネル導波路１の側からは、光サーキュレータ１０によって分波された光波λ１ 、λ３ 、λ５ ・・・が分岐路１１より出射され、以上により光の合分波が行われる。
【００１６】
図２は、本実施の形態におけるマイケルソン干渉計型光合分波器の概念図を示す。ポートＩより入射（Ｅｉｎ）した光をマルチモードカップラー６のハーフミラー６ａによって光路Ｂ（第３のチヤネル導波路３）と光路Ｃ（第４のチヤネル導波路４）の２つの光路に分離し、一方の光路Ｂの途中に部分反射ミラー７を挿入し、これにより全反射ミラー８との間にキャビティ１２を形成する。
【００１７】
この構成において、部分反射ミラー７が存在しない場合には、一般的なマイケルソン干渉計と同じであり、従って、その場合のポートＩおよびポートＩＩへ戻るＥｏｕｔ１とＥｏｕｔ２における光の波長−損失特性は、正弦的な応答となり、平坦化したものにはならない。
【００１８】
しかし、これに対して本実施形態の場合には、反射率を１１％に設定した部分反射ミラー７が存在するため、光路Ｂと光路Ｃの路長差ΔＬを部分反射ミラー７および全反射ミラー８により形成されるキャビティ１２の長さＤの１／２＋半波長の長さに設定すれば、パスバンド特性の平坦化した矩形状に近い応答を得ることができる。
【００１９】
図３は、光路Ｂ（第３のチヤネル導波路３）に部分反射ミラー７が挿入されていてキャビティ１２が形成されている場合と、部分反射ミラー７がなく、従って、キャビティ１２が存在しない場合とを対比して、それぞれの挿入損失および位相の波長特性を示したものである。
【００２０】
これによれば、キャビティ１２の存在しないものが正弦波的なパスバンド特性を示しているのに比べ、キャビティ１２が存在する場合には、周期性のある平坦な櫛状のパスバンド特性を示していることが認められ、部分反射ミラー７の挿入による効果が明瞭に現れている。
【００２１】
従って、これにより第３のチヤネル導波路３における部分反射ミラー７の位置を調整することによってキャビティ１２の長さＤを設定し、さらに、これに合わせて第３および第４のチヤネル導波路３、４の路長差ΔＬを調整すれば、ファブリペロー共振構造を利用して任意のＦＳＲ値を有する光合分波器を構成することができ、この結果、たとえば、２０ＧＨｚあるいはそれ以上の高ＦＳＲ値を有した光合分波器の構成が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるマイケルソン干渉計型光合分波器によれば、第１および第２のチヤネル導波路と、長さの異なる第３および第４のチヤネル導波路を光回路用基板上に形成してこれらをマルチモードカップラーで接続し、さらに、第３のチヤネル導波路の所定の個所に部分反射ミラーを挿入するとともに、第３および第４のチヤネル導波路の端末に全反射ミラーを形成することによって、周期性を有した平坦なパスバンド特性を有し、ＦＳＲ値を任意の水準に設定することのできる光合分波器を提供するものであり、その有用性は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマイケルソン干渉計型光合分波器の実施の形態を示す説明図であり、（ａ）は部分反射ミラーと全反射ミラーを形成する前の基板の構成、（ｂ）は本発明の実施の形態におけるマイケルソン干渉計型光合分波器の構成を示す。
【図２】図１のマイケルソン干渉計型光合分波器の概念を示す説明図。
【図３】図１のマイケルソン干渉計型光合分波器の位相および挿入損失特性を示す説明図。
【図４】従来のマッハツェンダー干渉を利用した光合分波器を示す説明図。
【符号の説明】
１ 第１のチヤネル導波路
２ 第２のチャネル導波路
３ 第３のチヤネル導波路
４ 第４のチャネル導波路
５ 光回路用基板
６ ３ｄＢマルチモードカップラー
６ａ ハーフミラー
７ 部分反射ミラー
８ 全反射ミラー
９ 切断部
１０ 光サーキュレータ
１１ 分岐路
１２ キャビティ
Claims (3)
- 光回路用基板と、
前記光回路用基板上に形成され、一端が入出射ポートに接続された第１および第２のチヤネル導波路と、
前記光回路用基板上に形成され、マルチモードカップラーを介して前記第１および第２のチヤネル導波路の他端に一端が接続された所定の長さだけ導波路長が異なる第３および第４のチヤネル導波路と、
前記第３のチヤネル導波路の所定の個所に挿入された部分反射ミラーと、
前記第３および第４のチヤネル導波路の端末に設けられた全反射ミラーより構成されることを特徴とするマイケルソン干渉計型光合分波器。 - 前記部分反射ミラーは、Ｓｉの薄膜、ＴｉＯ２ の薄膜、あるいはＡｕ、ＡｇまたはＡｌの薄膜のいずれかによって構成され、
前記全反射ミラーは、誘電体多層膜、あるいはＡｕ、ＡｇまたはＡｌの薄膜のいずれかによって構成されることを特徴とする請求項１項記載のマイケルソン干渉計型光合分波器。 - 前記第１のチヤネル導波路は、前記一端が光サーキュレータを介して波長分割多重信号を入力する前記入射ポートに接続されることを特徴とする請求項１項記載のマイケルソン干渉計型光合分波器。
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|---|---|---|---|
| JP2000004244A JP3555532B2 (ja) | 2000-01-13 | 2000-01-13 | マイケルソン干渉計型光合分波器 |
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|---|---|---|---|
| JP2000004244A JP3555532B2 (ja) | 2000-01-13 | 2000-01-13 | マイケルソン干渉計型光合分波器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001194543A JP2001194543A (ja) | 2001-07-19 |
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| US7555178B2 (en) * | 2007-07-20 | 2009-06-30 | Infinera Corporation | Periodic optical filter |
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2000
- 2000-01-13 JP JP2000004244A patent/JP3555532B2/ja not_active Expired - Fee Related
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