JP3894279B2 - 光波長合分波回路 - Google Patents
光波長合分波回路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3894279B2 JP3894279B2 JP2001001927A JP2001001927A JP3894279B2 JP 3894279 B2 JP3894279 B2 JP 3894279B2 JP 2001001927 A JP2001001927 A JP 2001001927A JP 2001001927 A JP2001001927 A JP 2001001927A JP 3894279 B2 JP3894279 B2 JP 3894279B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- demultiplexing circuit
- waveguide
- wavelength multiplexing
- input
- 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 - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信または光情報処理の分野で用いられる光波長合分波回路に関し、より詳細には、合分波特性が温度に依存しない光波長合分波回路、更に詳しくは、合分波特性が温度に依存しない、平面基板上に形成された光導波路により形成された光波長合分波回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコン基板上に形成した石英系ガラス導波路によって構成されたプレーナ光波回路(PLC)の研究開発が盛んに行われている。かかるPLCにおいては、マッハツェンダ干渉計(MZI)やアレイ導波路回折格子(AWG)のように、複数光束の光の干渉を用いて波長合分波機能を実現している。
【0003】
また、光波長分割多重通信システムにおいては、既存の波長チャネルの中間にそれぞれ新しい波長チャンネルを挿入し、波長チャネル数を倍増して通信容量を拡大する、いわゆるインターリーブ方式が注目されている。MZIは、複数の波長チャネルを周期的に2つのポートに分配する特性を有しており、特にMZIを多段構成とすることで、平坦な波長透過帯域と広い波長阻止帯域を得られるため、かかる方式におけるインターリーブ用波長合分波回路としての使用が有望視されている。
【0004】
MZIを用いたインターリーブ用波長合分波回路およびその多段構成について、詳しくは、K. Jinguji et al.,“Optical Half - Band Filters ”,J. of Lightwave Technol., vol. 18, no. 2, pp.252-259, 2000. および M.Oguma et al., “Flat - passband interleave filter with 200 GHz channel spacing based on planar lightwave circuit - type lattice structure ”,Electron. Lett., vol. 36, no. 15, pp.1299-1300,2000.に記載されている。
【0005】
図1(a)は、多段構成MZIの回路構成図を示し、図1(b)は、図1(a)中のa−a′線の拡大断面図を、3段構成MZIの場合を例に示した図である。図1(a),(b)において、Si基板1に、入出力導波路2〜5、アーム導波路6〜11、方向性結合器12〜15、導波路コア16、クラッド17が設けられている。多段構成MZIのアーム導波路7に対するアーム導波路6の経路長差ΔL、アーム導波路9に対するアーム導波路8の経路長差およびアーム導波路11に対するアーム導波路10の経路長差を約2×ΔLとし、方向性結合器12〜15の結合率を順に50%、85%、23%、1%としたときの、多段構成MZIの透過スペクトル特性を図2に示す。
【0006】
ここでの透過率はその最大値で規格化している。またここでは、入出力導波路2から光を入力し入出力導波路4から光を出力する場合をスルーポートとし、入出力導波路2から光を入力し入出力導波路5から光を出力する場合をクロスポートとしている。ただし、入出力導波路3から光を入力し入出力導波路5および4から光を出力する場合、入出力導波路4から光を入力し入出力導波路2および3から光を出力する場合、入出力導波路5から光を入力し入出力導波路3および2から光を出力する場合も同様の透過スペクトルを得る。
【0007】
図2から、例示したこの多段構成MZIが、複数の波長チャネルを周期的に2つのポートに分配する特性を有し、かつ平坦な波長透過帯域と広い波長阻止帯域を実現していることがわかる。図2のクロスポートにおいて、透過率が最大となる波長λCは次式で表される。
λC=n×ΔL/k
ここで、nはアーム導波路の実効屈折率、kは自然数である。
MZIにおいては、より大きな消光比を得るために、複数のMZIをカスケード状に接続するカスケード構成をとる場合がある。
【0008】
図3は、カスケード構成にしたMZIの回路構成を、3段構成MZIを2段カスケードにした場合を例に示す図である。図3において、Si基板21に、入出力導波路22〜33、接続導波路34〜35、アーム導波路36〜51、方向性結合器52〜63、が設けられている。カスケード前段の3段構成MZIの入出力導波路24および25は、接続導波路34〜35を介し、カスケード後段の2つの3段構成MZIにおける入出力導波路27および31にそれぞれ接続される。また、図3に例示した回路全体としては、入出力導波路22,23のいずれかを入力とし、入出力導波路28,29のいずれか、および入出力導波路32,33のいずれかを出力として使用する。このとき、カスケード前段の3段構成MZIと、カスケード後段の3段構成MZIは、両者の透過率が最大となる波長が一致するように設計されている。
【0009】
MZIにおいては、式1のあるn×ΔLが温度依存性を有するため、透過率が最大となる波長も温度依存性を有するが、そのアーム導波路の一部クラッドおよびコアを除去した溝を形成し、その溝に各導波路の実効屈折率の温度係数と異なる符号の屈折率温度係数を有する材料(以下、「温度補償材料」と記載する)を挿入することによって、透過波長の温度無依存化を実現できる。この方法について詳しくは、国際公開特許WO98/36299に記載されている。
【0010】
図4(a)は、透過波長を温度無依存化したMZIの構成の一例を示す図で、Si基板71に、入出力導波路72〜75、アーム導波路76〜77、方向性結合器78〜79、が設けられている。また長い側のアーム導波路76を横切る溝80が形成されており、溝80には温度補償材料が充填されている。図4(b)は溝を拡大した図で、ここでは溝部における光の損失を低減するため、溝80は複数本の幅wの溝に分割され、ある間隔dをもって配置されている。
【0011】
また、溝80に充填する温度補償材料としては、特に、その屈折率温度係数dn′/dTがアーム導波路の実効屈折率温度係数dn/dTと異符号であり、|dn′/dT|が|dn/dT|に比較して十分大きいような温度補償材料が好ましく、このような条件の温度補償材料としては、例えばシリコーン樹脂があり、(dn′/dT)〜−40×(dn/dT)である。
【0012】
また、多段構成にしたMZIにおいては、各段の長い側のアーム導波路上の一部に溝を形成し、そこに温度補償材料を挿入することによって、透過波長の温度無依存化を実現することができる。
【0013】
一方、プレーナ光波回路では、導波路の比屈折率差を大きくすることにより、導波路の曲線部分の曲率半径を小さくすることが可能であり、これによって回路の小型化が実現する。高比屈折率差導波路およびその適用に関して、詳しくは、S.Sizuki et al., High-Density Integrated Planar Lightwave Circuits Using SiO2-GeO2 Waveguides with a High Refractive Index Difference, J.Lighntwave Technol., vol. 12, no. 5, pp. 790-796, 1994 に記載されている。MZIに関しても、高比屈折率差導波路の適用によって回路の小型化が実現できる。
【0014】
MZI、特に多段構成にしたMZIやそのカスケード構成では、回路の構成上そのサイズが大きくなるため、高比屈折率差導波路の適用による小型化が求められている。また、インターリーブ用波長合分波回路としてのモジュール全体の小型化、および低コスト化という観点からすれば、高比屈折率差導波路の適用による回路の小型化のみならず、透過波長を温度無依存化する技術の適用による温度コントロールの削除が非常に望まれる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、MZIを用いたインターリーブ用波長合分波回路において、透過波長の温度無依存化を実現することは、非常に重要である。しかしながら、MZIのアーム導波路上に形成され、温度補償材料を挿入した溝においては、主として放射損失などから過剰損失が生じ、これはMZIの損失特性の劣化を招く。まして多段構成にしたMZIやそのカスケード接続構成の回路においては、溝を形成し温度補償材料を挿入すべきアーム導波路の数も増加するため、回路全体の損失特性も大きく劣化することが懸念される。さらには、回路の小型化のために高比屈折率差導波路を用いた場合には、溝における放射損失は通常の比屈折率差導波路に比べて大きくなり、損失特性の劣化は益々著しくなる。
【0016】
例えば、透過波長の繰り返し周期が0.8nmであるようなMZIでは、アーム導波路の経路長差は2mm以上であり、このときアーム導波路に形成すべき溝の幅は合計で50μm程度になる。溝を幅約10μmの溝5本に分割したとき、この溝部分における過剰損失は、比屈折率差0.75%の導波路の場合で約0.3dB、比屈折率差1.5%の導波路の場合では約0.7dBとなる。1つのアーム導波路に形成した溝における過剰損失がかかる数値であるから、多段構成MZIやそのカスケード接続を行った回路においては、さらに大きな過剰損失が生じることになる。すなわち、MZIを用いたインターリーブ用波長合分波回路において、MZIの多段構成による透過帯域の平坦化と阻止帯域の拡大、カスケード接続構成による高消光比化、あるいは高比屈折率差導波路の適用による回路小型化を行った場合、透過波長の温度無依存化を実用的な損失特性で実現することは困難である。このことは、実用的かつ高性能なインターリーブ用波長合分波回路を提供する上での妨げとなっていた。
【0017】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、アーム導波路の一部を除去した溝に温度補償材料を挿入し、透過波長の温度無依存化を図ったMZI回路において、MZIの多段構成やカスケード接続構成の適用、あるいは高比屈折率差導波路の適用による回路の高性能化を図りながらも、溝の形成に起因する回路の損失特性の劣化を抑制し、実用十分な特性を有するインターリーブ用の光波長合分波回路を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、1本の入力光導波路(123)から2本の出力光導波路(126,127)へ光を分岐する第1の光カプラ(132)を1個と、2本の入力光導波路(光カプラ133に対して126,127、光カプラ134に対して128,129、光カプラ135に対して130,131)から2本の出力光導波路(光カプラ133に対して128,129、光カプラ134に対して130,131、光カプラ135に対して124,125)へ光を合流分岐する第2の光カプラ(133,134,135)をN(Nは3以上の自然数)個、および長さの異なる2本の光導波路を1対とする光導波路対をN対具備し、前記第1の光カプラに、前記N対の光導波路対および前記N個の第2の光カプラが交互に接続され、前記第1の光カプラの入力光導波路を入力ポート(142)とし、前記第2の光カプラのうち端部に接続された光カプラの出力導波路を出力ポート(143,144)とした構成を用い、1つの入力ポートから入力された複数の波長の異なる信号光を周期的に2つの出力ポートに分波するインターリーブ用の光波長合分波回路であって、前記光導波路対が、クラッド(17)およびコア(16)からなる光導波路より構成されており、該光導波路対の光路長差のみにより所望の位相差が設定され、更に該光導波路対のうち少なくとも1対において、長い側の光導波路からクラッドの一部およびコアの一部を除去したことにより溝(136,137,138)が形成されているとともに、該溝には、前記光導波路の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する材料が充填されることによって透過波長の温度無依存化がなされ、かつ、前記第1の光カプラにおいて、入力光導波路から、該光カプラに接続された光導波路対のうち長い側の光導波路へ分岐される光強度比が、50%より小さいことを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記N対の光導波路対のうち、端部の第2の光カプラに接続される光導波路対の経路長差がΔLであり、その他の前記N対の光導波路対の経路長差が2×ΔLであり、前記Nが3であることを特徴とするものである。
【0019】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の光波長合分波回路を前段の光波長合分波回路とし、1本の入力光導波路(182)から2本の出力光導波路(185,186)へ光を分岐する第1の光カプラ(191)を1個と、2本の入力光導波路(185と186,187と188,189と190)から2本の出力光導波路(187と188,189と190,183と184)へ光を合流分岐する第2の光カプラ(192,193,194)をM(Mは3以上の自然数)個、および長さの異なる2本の光導波路を1対とする光導波路対をM対具備し、前記第1の光カプラに、前記M対の光導波路対および前記M個の第2の光カプラが交互に接続され、前記第1の光カプラの入力光導波路(182)を入力ポートとし、前記第2の光カプラのうち端部に接続された光カプラにおける2本の出力導波路(183,184)のいずれかを出力ポートとした構成を用い、該入力ポートから該出力ポートへの波長透過特性が前記前段の光波長合分波回路における2つの出力ポート(163,164)の一方に対応した波長選択性を有する第1の光波長フィルタ(153)、および第1の光波長フィルタと同様の構成を用い、入力ポートから出力ポートへの波長透過特性が前記前段の光波長合分波回路における2つの出力ポートの他方に対応した波長選択性を有する第2の光波長フィルタ(154)を具備し、前記第1および第2の光波長フィルタの入力ポート(182,202)を前記前段の光波長合分波回路における2つの出力ポート(163,164)それぞれに、該前段の光波長合分波回路と該第1および第2の光波長フィルタの波長選択性が対応するように組み合わせて接続し、該前段の光波長合分波回路の入力ポートを回路全体の入力ポート(234)とし、該第1および第2の光波長フィルタそれぞれの出力ポートを回路全体の出力ポート(235,236)としたことを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記M対の光導波路対のうち、端部の第2の光カプラに接続される光導波路対の経路長差がΔLであり、その他の前記M対の光導波路対の経路長差が2×ΔLであり、前記Mが3であることを特徴とするものである。
【0020】
また、請求項5に記載の発明は、請求項1又は2に記載の光波長合分波回路を前段の光波長合分波回路とし、請求項3又は4に記載の光波長合分波回路を構成する第1および第2の光波長フィルタの少なくとも一方を複数具備し、該複数の第1あるいは第2の光波長フィルタを、前記前段の光波長合分波回路における2つの出力ポートの後段に直列に接続し、該前段の光波長合分波回路の入力ポートを回路全体の入力ポートとし、該前段の光波長合分波回路における出力ポートの後段に直列に接続された第1あるいは第2の光波長フィルタのうち、最も後段の第1あるいは第2の光波長フィルタそれぞれの出力ポートを回路全体の出力ポートとしたことを特徴とするものである。
【0021】
また、請求項6に記載の発明は、請求項3又は5に記載の発明において、前記単一もしくは複数の第1の光波長フィルタ、および単一もしくは複数の第2の光波長フィルタにおいて、少なくとも1つの光波長フィルタを、入力ポートと出力ポートを入れ替えて接続したことを特徴とするものである。
【0022】
また、請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6いずれかに記載の発明において、前記1つの入力ポートを1つの出力ポートとし、前記2つの出力ポートを2つの入力ポートとした構成を用い、2つの入力ポートから入力された複数の波長の異なる信号光を周期的に1つの出力ポートに合波することを特徴とするものである。
【0023】
また、請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7いずれかに記載の発明において、前記クラッドおよび前記コアが、石英系ガラスからなることを特徴とするものである。
【0024】
また、請求項9に記載の発明は、請求項1乃至8いずれかに記載の発明において、前記クラッドおよび前記コアが平面基板上に形成され、かつ、前記光導波路および光カプラが、単一もしくは複数の平面基板上に集積されていることを特徴とするものである。
【0025】
また、請求項10に記載の発明は、請求項1乃至9いずれかに記載の発明において、前記第1および第2の光カプラが方向性結合器あるいはマルチモード干渉計であることを特徴とするものである。
【0026】
また、請求項11に記載の発明は、請求項1乃至10いずれかに記載の発明において、前記溝に挿入した材料が有機物であることを特徴とするものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
具体的な実施例について説明する前に、図5に示した波長合分波回路を用いて本発明の原理について説明する。図5は、長さの異なる2本の導波路を一対とする導波路対2対と、その導波路対を構成する2本の導波路を分岐あるいは合流する3つの光カプラを多連に組み合わせた2段構成MZIを示した図で、多段構成MZIによる光波長合分波回路では最も基本的な構成図である。
【0028】
2対の導波路対105と106、107と108と、ある2本の導波路を異なる2本の導波路へ分岐あるいは合流する3個の光カプラ109〜111が交互に接続され、また端部の光カプラ109および111には入出力のための導波路101〜104が接続され、前記2対の導波路対を構成する2本の導波路において、長い側である2本の導波路105,107の途中に、温度補償材料が溝112,113にて挿入されている。
【0029】
ここで、端部に位置する光カプラ109において、互いに対角に位置する導波路101と106、102と105へ分岐される光強度の割合(以下、「分岐比」と記載する)が50%より小さい場合を仮定する。このとき導波路101より入力された光は、導波路106よりも導波路105側に多くの割合で分岐し、導波路102より入力された光は、導波路105よりも導波路106側に多くの割合で分岐するため、導波路101よりも導波路102から光を入力する構成の方が溝112における過剰損失の影響を受けにくい。この傾向は光カプラ109の分岐比が0%に近い条件ほど顕著である。
【0030】
他方、導波路103あるいは104から光を入力する場合、導波路101に出力される光は、導波路106よりも導波路105側から多くの割合で合流し、導波路102に出力される光は、導波路105よりも導波路106側から多くの割合で合流するため、導波路101よりも導波路102から出力される光の方が溝112における過剰損失の影響を受けにくく、両導波路からの出力には損失差が生じる。この傾向は光カプラ109の分岐比が0%に近い条件ほど顕著である。
【0031】
またここで、端部に位置する光カプラ109において、分岐比が50%より大きい場合を仮定する。このとき図5に示した光波長合分波回路は、導波路101と102に関して前述の仮定とは対称的な回路となるから、このとき導波路101あるいは102からの光入力においては、導波路102よりも導波路101から入力する構成のほうが溝112における過剰損失の影響を受けにくい。また、導波路103あるいは104からの光入力においては、導波路102よりも導波路101から出力される光のほうが溝112における過剰損失の影響を受けにくく、やはり両導波路からの出力には損失差が生じる。
【0032】
上述した2つの仮定を考慮するに、図5に示すような光波長合分波回路において、端部に位置する光カプラ109の分岐比が50%とは異なる場合、かかる分岐比が50%より小さい場合には導波路102を入力ポート、103および104を出力ポートに限定するような構成とし、分岐比が50%より大きい場合には導波路101を入力ポート、103および104を出力ポートに限定するような構成をとることにより、溝部における過剰損失の影響が小さく、かつ2つの出力間の損失差が小さい波長分波回路となる。また上述したポートを限定するような構成の回路は、光入出力方向を逆にとることによって、溝部における過剰損失の影響が小さく、かつ2つの出力間の損失差が小さい光波長合波回路となる。
【0033】
以下、上述した本発明の原理に従って実施例について説明する。
【0034】
[実施例1]
図6は、本発明の光波長合分波回路の第1実施例を説明するための図で、3段構成MZIを使用し、透過波長を温度無依存化した光波長合分波回路の回路構成図である。Si基板121に、導波路122〜125、アーム導波路126〜131、方向性結合器132〜135、溝部136〜138が設けられている。各導波路は、比屈折率差1.5%、断面が4.5μm四方の方形導波路とし、アーム導波路127に対する126の経路長差およびアーム導波路129に対する128の経路長差を4011μm、アーム導波路131に対する130の経路長差を2005μmとした。また、方向性結合器132〜135の結合率は、順に1%、23%、85%、50%とした。
【0035】
溝部136〜137はフォトリソグラフィおよび反応性エッチングによって形成された後にシリコーン樹脂が充填されており、溝部136,137は幅10μmの溝を10本、溝部138幅10μmの溝を5本、溝間隔40μmで配列することで構成した。端部に位置する光カプラの分岐比、すなわち方向性結合器132の結合率が1%であるから、本発明の原理に従って導波路123,124および125に入出力光ファイバ142,143および144を光ファイバブロック139,140および141を介して接続した構成となっている。
【0036】
図6に示した光波長合分波回路において、溝部136〜138で生じる過剰損失は、それぞれ1.1dB、1.1dB、0.7dBであったが、光ファイバ142に入力し、光ファイバ143ならびに144に出力される光の、溝部136〜138の影響による損失は、共にわずか0.5dBに過ぎなかった。
【0037】
[実施例2]
図7は、本発明の光波長合分波回路の第2実施例を説明するための図で、3段構成MZIを2段カスケード接続構成にし、透過波長を温度無依存化した光波長合分波回路の回路構成図である。Si基板151上にカスケード前段の第1の多段構成MZI152、カスケード後段の第2の多段構成MZI153、およびカスケード後段の第3の多段構成MZI154が設けられている。基板上すべての導波路においては、比屈折率差1.5%、断面が4.5μm四方の方形導波路とした。第1の多段構成MZI152は、導波路161〜164、アーム導波路165〜170、方向性結合器171〜174、溝部175〜177が構成される。アーム導波路166に対する165の経路長差およびアーム導波路168に対する167の経路長差を4011μm、アーム導波路170に対する169の経路長差を2005μmとした。また、方向性結合器171〜174の結合率は、順に1%、23%、85%、50%とした。
【0038】
溝部175,176は幅10μmの溝を10本、溝部177は幅10μmの溝を5本、溝間隔40μmで配列することで構成され、それぞれにシリコーン樹脂が充填されている。第2の多段構成MZI153は、導波路181〜184、アーム導波路185〜190、方向性結合器191〜194、溝部195〜197が構成される。第2の多段構成MZI153においては、アーム導波路経路長差、方向性結合器の結合率、溝部の構造は、第1の多段構成MZI152と同様とした。第3の多段構成MZI154は、導波路201〜204、アーム導波路205〜210、方向性結合器211〜214、溝部215〜217が構成される。第3の多段構成MZI154においては、アーム導波路の経路長差、方向性結合器の結合率、溝部の構造は、第1および第2の多段構成MZI152,153と同様とした。
【0039】
本発明の原理に従って、第1の多段構成MZI152においては、導波路162,163および164を入出力ポートとした構成をとり、導波路162に入出力光ファイバ234を、光ファイバブロック231を介して接続した。第2の多段構成MZI153においては、導波路182および183を入出力ポートとした構成をとり、導波路183に入出力光ファイバ235を、光ファイバブロック232を介して接続し、導波路182は導波路221を介して第1の多段構成MZI152の導波路163と接続した。第3の多段構成MZI154においては、導波路202および204を入出力ポートとした構成をとり、導波路204に入出力光ファイバ236を、光ファイバブロック233を介して接続し、導波路202は導波路222を介して第1の多段構成MZI152の導波路164と接続した。
【0040】
図7に示した光波長合分波回路において、溝部175,176,195,196,215,216の各々で生じる過剰損失は、1.1dB、溝部175,176,195,196,215,216の各々で生じる過剰損失は0.7dBであったが、光ファイバ234に入力し、光ファイバ235ならびに236に出力される光の、溝部の影響による損失は、共にわずか1.0dBに過ぎなかった。
【0041】
以上2つの実施例から、本発明の光波長合分波回路では、少なくとも1つ以上の導波路上に形成した溝に温度補償材料を挿入し、透過波長の温度無依存化を図りながらも、回路の損失特性の劣化が小さいことが確認された。この結果本発明により、小型でかつ良好な合分波特性を有し、透過波長が温度に無依存でありながらも、かかる温度無依存化に起因する損失特性の劣化が小さい、実用十分な特性を有するインターリーブ用波長合分波回路を得ることが可能である。
【0042】
2つの実施例では、光波長合分波回路の光入出力を光ファイバとする構成としたが、本発明の適用範囲はこの限りではなく、本発明の光波長合分波回路の入出力と接続されるべき少なくとも1つ以上の他の光導波回路を、本発明の光波長合分波回路と同一基板上に集積しても良い。また、本発明の光波長合分波回路、およびその入出力と接続されるべき少なくとも1つ以上の他の光導波回路を独立に作製し、適当な接着材を介して基板を接合することで回路を接続してもよい。
【0043】
2つの実施例では、光波長合分波回路を構成する多段構成MZIの段数を3段に限定したが、本発明の適用範囲は、この段数に限定されるものではない、また実施例2では多段構成MZIを多段カスケード構成とする段数を2段に限定したが、本発明の適用範囲はこの段数に限定されるものではない。
【0044】
実施例2では、カスケード前段の多段構成MZI、およびカスケード後段の2つの多段構成MZIにおける、段数ならびに設計パラメーターを同一としたが、本発明の適用範囲はこの限りでなく、段数あるいは設計パラメーターは、必ずしも同一である必要はない。
【0045】
実施例2では、第2の多段構成MZI153において、導波路182を第1の多段構成MZI152と接続し導波路183を光波長合分波回路の入出力として光ファイバに接続したが、本発明の適用範囲はこの限りでなく、導波路183を第1の多段構成MZI152と接続し導波路182を光波長合分波回路の入出力としてもよいことは、受動的光回路の性質より明らかである。また、第2の多段構成MZI153の入出力としては、導波路182と導波路183の組み合わせを用いる構成としたが、これを導波路182と導波路184の組み合わせとしても良いことは、本発明の原理から明らかである。さらに以上に述べた第2の多段構成MZI153に関する構成の可変性は、第3の多段構成MZI154に関しても全く当てはまることである。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、少なくとも1つ以上の導波路上に形成した溝に温度補償材料を挿入し、透過波長の温度無依存化を図りながらも、かかる回路の損失特性の劣化を小さく抑えることができ、実用十分な特性を有する光波長合分波回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、従来の多段構成MZIの回路構成図で、(b)は、(a)におけるa−a′線の断面図である。
【図2】図1(a)の多段構成MZIでの透過スペクトルの一例を示す図である。
【図3】従来のカスケード構成にしたMZIの回路構成図である。
【図4】(a)は、透過波長の温度無依存化する従来技術を適用したMZIの構成図で、(b)は、(a)における溝部分の拡大図である。
【図5】本発明の光波長合分波回路の原理を説明するための構成図である。
【図6】本発明の光波長合分波回路の第1実施例を示す図である。
【図7】本発明の光波長合分波回路の第2実施例を示す図である。
【符号の説明】
1,21,71,121,151 Si基板
2〜5,22〜33,64,65,72〜75,101〜104,122〜125,161〜164,181〜184,201〜204,211,222 導波路
6〜11,34〜51,76,77,105〜108,126〜131,165〜170,185〜190,205〜210 アーム導波路
109〜111 光カプラ
12〜15,52〜63,78,79,132〜135,171〜174,191〜194,211〜214 方向性結合器
16 導波路コア
17 クラッド
80,112,113,136〜138,175〜177,195〜197,215〜217 溝
139〜141,231〜233 ファイバブロック
142〜144,234〜236 光ファイバ
152〜154 多段構成MZI
Claims (11)
- 1本の入力光導波路から2本の出力光導波路へ光を分岐する第1の光カプラを1個と、2本の入力光導波路から2本の出力光導波路へ光を合流分岐する第2の光カプラをN(Nは3以上の自然数)個、および長さの異なる2本の光導波路を1対とする光導波路対をN対具備し、前記第1の光カプラに、前記N対の光導波路対および前記N個の第2の光カプラが交互に接続され、前記第1の光カプラの入力光導波路を入力ポートとし、前記第2の光カプラのうち端部に接続された光カプラの出力導波路を出力ポートとした構成を用い、1つの入力ポートから入力された複数の波長の異なる信号光を周期的に2つの出力ポートに分波するインターリーブ用の光波長合分波回路であって、
前記光導波路対が、クラッドおよびコアからなる光導波路より構成されており、
該光導波路対の光路長差のみにより所望の位相差が設定され、
更に該光導波路対のうち少なくとも1対において、長い側の光導波路からクラッドの一部およびコアの一部を除去したことにより溝が形成されているとともに、該溝には、前記光導波路の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する材料が充填されることによって透過波長の温度無依存化がなされ、
かつ、前記第1の光カプラにおいて、入力光導波路から、該光カプラに接続された光導波路対のうち長い側の光導波路へ分岐される光強度比が、50%より小さいことを特徴とする光波長合分波回路。 - 前記N対の光導波路対のうち、端部の第2の光カプラに接続される光導波路対の経路長差がΔLであり、その他の前記N対の光導波路対の経路長差が2×ΔLであり、前記Nが3であることを特徴とする請求項1に記載の光波長合分波回路。
- 請求項1又は2に記載の光波長合分波回路を前段の光波長合分波回路とし、1本の入力光導波路から2本の出力光導波路へ光を分岐する第1の光カプラを1個と、2本の入力光導波路から2本の出力光導波路へ光を合流分岐する第2の光カプラをM(Mは3以上の自然数)個、および長さの異なる2本の光導波路を1対とする光導波路対をM対具備し、前記第1の光カプラに、前記M対の光導波路対および前記M個の第2の光カプラが交互に接続され、前記第1の光カプラの入力光導波路を入力ポートとし、前記第2の光カプラのうち端部に接続された光カプラにおける2本の出力導波路のいずれかを出力ポートとした構成を用い、該入力ポートから該出力ポートへの波長透過特性が前記前段の光波長合分波回路における2つの出力ポートの一方に対応した波長選択性を有する第1の光波長フィルタ、および第1の光波長フィルタと同様の構成を用い、入力ポートから出力ポートへの波長透過特性が前記前段の光波長合分波回路における2つの出力ポートの他方に対応した波長選択性を有する第2の光波長フィルタを具備し、
前記第1および第2の光波長フィルタの入力ポートを前記前段の光波長合分波回路における2つの出力ポートそれぞれに、該前段の光波長合分波回路と該第1および第2の光波長フィルタの波長選択性が対応するように組み合わせて接続し、該前段の光波長合分波回路の入力ポートを回路全体の入力ポートとし、該第1および第2の光波長フィルタそれぞれの出力ポートを回路全体の出力ポートとしたことを特徴とする光波長合分波回路。 - 前記M対の光導波路対のうち、端部の第2の光カプラに接続される光導波路対の経路長差がΔLであり、その他の前記M対の光導波路対の経路長差が2×ΔLであり、前記Mが3であることを特徴とする請求項3に記載の光波長合分波回路。
- 請求項1又は2に記載の光波長合分波回路を前段の光波長合分波回路とし、請求項3又は4に記載の光波長合分波回路を構成する第1および第2の光波長フィルタの少なくとも一方を複数具備し、
該複数の第1あるいは第2の光波長フィルタを、前記前段の光波長合分波回路における2つの出力ポートの後段に直列に接続し、該前段の光波長合分波回路の入力ポートを回路全体の入力ポートとし、該前段の光波長合分波回路における出力ポートの後段に直列に接続された第1あるいは第2の光波長フィルタのうち、最も後段の第1あるいは第2の光波長フィルタそれぞれの出力ポートを回路全体の出力ポートとしたことを特徴とする光波長合分波回路。 - 前記単一もしくは複数の第1の光波長フィルタ、および単一もしくは複数の第2の光波長フィルタにおいて、少なくとも1つの光波長フィルタを、入力ポートと出力ポートを入れ替えて接続したことを特徴とする請求項3又は5に記載の光波長合分波回路。
- 前記1つの入力ポートを1つの出力ポートとし、前記2つの出力ポートを2つの入力ポートとした構成を用い、2つの入力ポートから入力された複数の波長の異なる信号光を周期的に1つの出力ポートに合波することを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の光波長合分波回路。
- 前記クラッドおよび前記コアが、石英系ガラスからなることを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載の光波長合分波回路。
- 前記クラッドおよび前記コアが平面基板上に形成され、かつ、前記光導波路および光カプラが、単一もしくは複数の平面基板上に集積されていることを特徴とする請求項1乃至8いずれかに記載の光波長合分波回路。
- 前記第1および第2の光カプラが方向性結合器あるいはマルチモード干渉計であることを特徴とする請求項1乃至9いずれかに記載の光波長合分波回路。
- 前記溝に挿入した材料が有機物であることを特徴とする請求項1乃至10いずれかに記載の光波長合分波回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001001927A JP3894279B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 光波長合分波回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001001927A JP3894279B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 光波長合分波回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002207135A JP2002207135A (ja) | 2002-07-26 |
JP3894279B2 true JP3894279B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=18870504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001001927A Expired - Lifetime JP3894279B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 光波長合分波回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3894279B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5086207B2 (ja) * | 2008-08-26 | 2012-11-28 | 日本電信電話株式会社 | 光信号モニタ |
JP5086208B2 (ja) * | 2008-08-26 | 2012-11-28 | 日本電信電話株式会社 | 波長可変フィルタおよびそれを用いた光信号モニタ |
US20130077976A1 (en) * | 2011-09-28 | 2013-03-28 | Po Dong | Transmitter and method for optical transmission |
CN109541753A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-03-29 | 杭州芯耘光电科技有限公司 | 一种平坦化滤波器及其构成的Mux、Demux滤波器 |
JP7279518B2 (ja) * | 2019-05-29 | 2023-05-23 | 富士通株式会社 | 光分波器、光伝送装置及び光分波制御方法 |
-
2001
- 2001-01-09 JP JP2001001927A patent/JP3894279B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002207135A (ja) | 2002-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4361030B2 (ja) | モードスプリッタおよび光回路 | |
US7555175B2 (en) | Arrayed waveguide grating optical multiplexer/demultiplexer | |
US20060222296A1 (en) | Optical wavelength division multiplexer | |
JP5949610B2 (ja) | 波長合分波器及び光集積回路装置 | |
WO2000011508A1 (en) | Array waveguide diffraction grating optical multiplexer/demultiplexer | |
JP3709925B2 (ja) | 導波路型光合分波器 | |
US6885823B2 (en) | Wavelength multiplexing/demultiplexing unit, wavelength multiplexing/demultiplexing apparatus and wavelength multiplexing/demultiplexing method | |
CA2333436C (en) | Optical multiplexer/ demultiplexer | |
JP3894279B2 (ja) | 光波長合分波回路 | |
CA2333437C (en) | Optical multiplexer/demultiplexer | |
JP2002341165A (ja) | 光波長合分波器およびその使用方法 | |
US7003198B2 (en) | Integrateable band filter using waveguide grating routers | |
JP4776082B2 (ja) | 平面光導波路型マッハツェンダー回路および該平面光導波路型マッハツェンダー回路を用いた平面光導波回路ならびに光合分波器 | |
JP3128974B2 (ja) | 導波路型光合分波器 | |
JP2005010333A (ja) | 導波路型光信号処理器 | |
JP3857906B2 (ja) | 光波長合分波器 | |
JP3682000B2 (ja) | 導波路型光合分波回路 | |
JPH0659291A (ja) | 4波多重伝送用導波路型光合分波器および8波多重伝送用導波路型光合分波器 | |
JP3692949B2 (ja) | 光合分波器 | |
JP4091944B2 (ja) | 光回路 | |
JP2002372639A (ja) | 光合分波器 | |
JP3026302B2 (ja) | 光合分波器 | |
JP2551980B2 (ja) | 導波形光周波数フィルタ | |
JP4487834B2 (ja) | 光合分波器 | |
JP3931834B2 (ja) | 光波長合分波器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040210 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040409 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040607 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040610 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040702 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060731 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061027 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061205 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3894279 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131222 Year of fee payment: 7 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |