JP4408083B2 - Optical multiplexing / demultiplexing device and optical circuit using the same - Google Patents

Optical multiplexing / demultiplexing device and optical circuit using the same Download PDF

Info

Publication number
JP4408083B2
JP4408083B2 JP2005017795A JP2005017795A JP4408083B2 JP 4408083 B2 JP4408083 B2 JP 4408083B2 JP 2005017795 A JP2005017795 A JP 2005017795A JP 2005017795 A JP2005017795 A JP 2005017795A JP 4408083 B2 JP4408083 B2 JP 4408083B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
light
optical multiplexing
optical
demultiplexing
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 - Fee Related
Application number
JP2005017795A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006208524A (en
Inventor
健二 金高
準治 西井
升吾 裏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2005017795A priority Critical patent/JP4408083B2/en
Publication of JP2006208524A publication Critical patent/JP2006208524A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4408083B2 publication Critical patent/JP4408083B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Description

本発明は、波長の異なる光を多重し、多重された光から所定の波長の光を分離する光合分波素子およびそれを用いた光回路に関する。   The present invention relates to an optical multiplexing / demultiplexing element that multiplexes light having different wavelengths and separates light having a predetermined wavelength from the multiplexed light, and an optical circuit using the same.

近年、情報通信ネットワークにおいて高速且つ大容量のデータ伝送が要求されており、光波長多重伝送技術が研究、開発されている。例えば、下記特許文献1には、積層型と横型(光の導波路を積層方向に垂直な方向に配置)とを組み合わせた、非対称方向性結合器の結合領域に分布ブラッグ反射器を持つ光合分波素子が開示されている。この光合分波素子は、2つの導波路の実効屈折率が違うため、分布ブラッグ反射器の動作波長のみにおいて、2つの導波路の間で光パワーを交換することができる。   In recent years, high-speed and large-capacity data transmission is required in information communication networks, and optical wavelength division multiplexing technology has been researched and developed. For example, in Patent Document 1 below, an optical combining device having a distributed Bragg reflector in a coupling region of an asymmetric directional coupler, which combines a stacked type and a horizontal type (arrangement of optical waveguides in a direction perpendicular to the stacking direction). A wave element is disclosed. In this optical multiplexing / demultiplexing element, since the effective refractive indexes of the two waveguides are different, the optical power can be exchanged between the two waveguides only at the operating wavelength of the distributed Bragg reflector.

下記特許文献2には、特許文献1に開示されている光合分波素子の特性を改善するために、2つの導波路がX字型に立体交差した光合分波素子が開示されている。また、下記特許文献3及び特許文献4には、特許文献1の構造を用い、光検出器と一体化した光合分波素子が開示されている。   The following Patent Document 2 discloses an optical multiplexing / demultiplexing element in which two waveguides are three-dimensionally crossed in an X shape in order to improve the characteristics of the optical multiplexing / demultiplexing element disclosed in Patent Document 1. Patent Documents 3 and 4 listed below disclose an optical multiplexing / demultiplexing element integrated with a photodetector using the structure of Patent Document 1.

下記特許文献5には、横型の方向性結合器の結合領域に分布ブラッグ反射器を持つ光合分波素子が開示されている。この光合波素子では、2つの導波路が同じ構造であるため、広い波長範囲において導波路間で光パワーを授受でき、分布ブラッグ反射器の動作波長の光のみが反射され、その他の光とは別に出力される。   Patent Document 5 listed below discloses an optical multiplexing / demultiplexing device having a distributed Bragg reflector in a coupling region of a horizontal directional coupler. In this optical multiplexing element, since the two waveguides have the same structure, optical power can be transferred between the waveguides in a wide wavelength range, and only the light having the operating wavelength of the distributed Bragg reflector is reflected. Output separately.

下記特許文献6には、横型の非対称方向性結合器の結合領域に分布ブラッグ反射器を持つ光結合素子が開示されている。この光合分波素子では、2つの導波路の実効屈折率が違うため、分布ブラッグ反射器の動作波長のみにおいて、導波路間で光パワーを交換できる。   Patent Document 6 below discloses an optical coupling element having a distributed Bragg reflector in a coupling region of a horizontal asymmetric directional coupler. In this optical multiplexing / demultiplexing element, since the effective refractive indexes of the two waveguides are different, the optical power can be exchanged between the waveguides only at the operating wavelength of the distributed Bragg reflector.

下記特許文献7には、横型のY分岐導波路の結合領域に分布ブラッグ反射器を持つ光分波素子が開示されている。この光合分波素子では、分布ブラッグ反射器の動作波長のみが反射する。   Patent Document 7 below discloses an optical demultiplexing device having a distributed Bragg reflector in the coupling region of a horizontal Y-branch waveguide. In this optical multiplexing / demultiplexing element, only the operating wavelength of the distributed Bragg reflector is reflected.

下記非特許文献1には、横型のY分岐導波路の結合領域に傾斜した分布ブラッグ反射器を持つ光合分波素子が開示されている。Y分岐導波路のアーム部分は非対称であり、結合部分は2モード導波路になっている。この光合分波素子では、Yアームの幅の太い方から伝搬する多重光が結合部の基本モードに結合し、分布ブラッグ反射器によってその動作波長の光のみが結合部の1次モードに反射結合し、この反射された光がYアームの幅の細い側に選択的に結合して伝搬することによって、光の分離が行われる。また、光の多重は、光の分離と逆の動作で行われる。   Non-Patent Document 1 below discloses an optical multiplexing / demultiplexing device having a distributed Bragg reflector inclined in the coupling region of a horizontal Y-branch waveguide. The arm portion of the Y branch waveguide is asymmetric, and the coupling portion is a two-mode waveguide. In this optical multiplexing / demultiplexing element, the multiplexed light propagating from the wider Y arm is coupled to the fundamental mode of the coupling section, and only the light of the operating wavelength is reflected and coupled to the primary mode of the coupling section by the distributed Bragg reflector. The reflected light is selectively coupled to the narrow side of the Y arm and propagates to separate the light. In addition, the multiplexing of light is performed by the reverse operation of the light separation.

また、下記非特許文献2には、光ファイバを用いて、非特許文献1とほぼ同じ原理で実現された光フィルタが開示されている。
特開平9−218316号公報 特開2002−277653号公報 特開2001−290039号公報 特開2001−290180号公報 特開平11−52153号公報 特開昭63−163803号公報 特開2001−66560号公報 D.F.Geraghty,et al.,”Ion−exchanged waveguide add/drop filter”,Electronics Letters,Vol.37,PP.829−831(2001). A.S.Kewitsch,et al.,”All−fiber zero−insertion−loss add−drop filter for wavelength−division multiplexing”,Optics Letters,Vol.23,PP.106−108 (1998).
Non-Patent Document 2 below discloses an optical filter that is realized on the same principle as Non-Patent Document 1 using an optical fiber.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-218316 JP 2002-277653 A JP 2001-290039 A JP 2001-290180 A JP-A-11-52153 JP-A 63-163803 JP 2001-66560 A D. F. Geragty, et al. "Ion-exchanged waveguide add / drop filter", Electronics Letters, Vol. 37, PP. 829-831 (2001). A. S. Kewitsch, et al. "All-fiber zero-insertion-loss add-drop filter for wavelength-division multiplexing", Optics Letters, Vol. 23, PP. 106-108 (1998).

しかし、上記特許文献1〜6の方向性結合器型の光合分波素子では、結合係数を大きくすることが難しく、高い変換効率を得るには長い距離が必要となり、また波長選択性が鋭い、即ち反射可能な波長帯域が狭い問題がある。   However, in the directional coupler type optical multiplexing / demultiplexing elements of Patent Documents 1 to 6, it is difficult to increase the coupling coefficient, a long distance is required to obtain high conversion efficiency, and the wavelength selectivity is sharp. That is, there is a problem that the wavelength band that can be reflected is narrow.

また、特許文献1〜7及び非特許文献1、2の光合分波素子では、横型構造が含まれており、比較的広いスペースが必要となる。   Further, the optical multiplexing / demultiplexing elements of Patent Documents 1 to 7 and Non-Patent Documents 1 and 2 include a horizontal structure, and require a relatively large space.

また、特許文献7では、導波路が対称型であるため、出力効率は最大で25%にしかならない。また、入力側にも光が反射するため、アイソレータが必要となる。   Further, in Patent Document 7, since the waveguide is symmetrical, the output efficiency is only 25% at the maximum. Further, since light is reflected also on the input side, an isolator is required.

また、横型のY分岐構造を利用した非特許文献1の光合分波素子では、分布ブラッグ反射器を導波路に対して傾斜させて形成しなければならず、製造が容易ではない。   In addition, in the optical multiplexing / demultiplexing device of Non-Patent Document 1 using a horizontal Y-branch structure, the distributed Bragg reflector must be inclined with respect to the waveguide, which is not easy to manufacture.

上記の問題を解決するために、本発明の目的は、結合係数が大きく、高密度に集積することができ、広い波長選択幅を持つ光合分波素子及びそれを用いた光回路を提供することにある。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an optical multiplexing / demultiplexing device having a large coupling coefficient, high-density integration, a wide wavelength selection width, and an optical circuit using the same. It is in.

本発明の目的は、以下の手段によって達成される。   The object of the present invention is achieved by the following means.

即ち、本発明に係る光合分波素子(1)は、光を伝搬する第1コアと、光を伝搬し、前記第1コアの表面の所定領域にのみ接触して前記第1コアに積層され、前記第1コアと共に、積層方向の断面形状が前記所定領域の両端の各々で2方向に分岐するY字型分岐導波路を形成する第2コアと、前記第1コア及び前記第2コアが前記所定領域で接触して形成する結合部に形成されたグレーティングとを備え、前記グレーティングが、前記グレーティングの動作波長の光に対して、前記結合部の基本モードが入力した場合には反射させると共に前記結合部の1次モードに変換し、前記結合部の1次モードが入力した場合には反射させると共に前記結合部の基本モードに変換する機能を有することを特徴としている。 That is, the optical multiplexing / demultiplexing device (1) according to the present invention is laminated on the first core in such a way that the first core that propagates light and the light propagates and contacts only a predetermined region on the surface of the first core. the together with the first core, a second core cross section in the stacking direction to form a branching waveguide of Y-shaped branches in two directions at each of both ends of the predetermined region, the first core and the second core And a grating formed on a coupling portion formed in contact with the predetermined region, and the grating reflects light having an operating wavelength of the grating when a fundamental mode of the coupling portion is input. The first mode of the coupling unit is converted to the first mode. When the first mode of the coupling unit is input, the first mode is reflected and converted to the basic mode of the coupling unit .

また、本発明に係る光合分波素子(2)は、上記光合分波素子(1)において、下部クラッドと、厚さが緩やかに0まで減少するテーパー部を有し、前記下部クラッドの上に形成される前記第1コア及び前記第2コアの間に、前記所定領域を除いて形成される上部クラッドとを更に備えることを特徴としている。   An optical multiplexing / demultiplexing element (2) according to the present invention includes a lower clad and a tapered portion whose thickness is gradually reduced to 0 in the optical multiplexing / demultiplexing element (1), and is provided on the lower clad. An upper clad formed excluding the predetermined region is further provided between the formed first core and the second core.

また、本発明に係る光合分波素子(3)は、上記光合分波素子(1)において、平坦部及び該平坦部まで厚さが緩やかに増大するテーパー部からなる凸部を有する下部クラッドと、厚さが緩やかに0まで減少するテーパー部を有し、前記下部クラッドの上に形成される前記第1コア及び前記第2コアの間に、前記所定領域を除いて形成される上部クラッドとを更に備えることを特徴としている。   An optical multiplexing / demultiplexing device (3) according to the present invention includes a lower clad having a flat portion and a convex portion including a tapered portion whose thickness gradually increases up to the flat portion in the optical multiplexing / demultiplexing device (1). An upper clad having a tapered portion whose thickness is gradually reduced to 0 and formed between the first core and the second core formed on the lower clad except for the predetermined region; Is further provided.

また、本発明に係る光合分波素子(4)は、上記光合分波素子(1)〜(3)の何れかにおいて、第1コア層及び第2コア層をさらに備え、前記第1コアが、前記第1コア層の
厚さが周辺部よりも厚く形成された第1の所定部分であり、前記第2コアが、前記第1の所定部分に対応する、前記第2コア層の厚さが周辺部よりも厚く形成された第2の所定部分であることを特徴としている。
The optical multiplexing / demultiplexing element (4) according to the present invention further includes a first core layer and a second core layer in any of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (3), wherein the first core includes A thickness of the second core layer corresponding to the first predetermined portion, wherein the first core layer is a first predetermined portion formed thicker than a peripheral portion. Is a second predetermined portion formed thicker than the peripheral portion.

また、本発明に係る光合分波素子(5)は、上記光合分波素子(1)〜(3)の何れかにおいて、第1コア層及び第2コア層をさらに備え、前記第1コアが、前記第1コア層の厚さが周辺部よりも厚く形成された所定部分であり、且つ、前記第2コアが、前記所定部分に対応する位置に配置され、屈折率が周辺に位置する前記第2コア層の屈折率と異なる、又は、前記第1コアの屈折率が周辺部に位置する第1コア層の屈折率と異なり、且つ、前記第2コアが、前記第1コアに対応し、第2コア層の厚さが周辺部よりも厚く形成された所定部分であることを特徴としている。   The optical multiplexing / demultiplexing element (5) according to the present invention further includes a first core layer and a second core layer in any of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (3), wherein the first core includes The first core layer is a predetermined portion formed thicker than the peripheral portion, and the second core is disposed at a position corresponding to the predetermined portion, and the refractive index is positioned at the periphery. Different from the refractive index of the second core layer, or the refractive index of the first core is different from the refractive index of the first core layer located in the periphery, and the second core corresponds to the first core. The second core layer is a predetermined portion formed thicker than the peripheral portion.

また、本発明に係る光合分波素子(6)は、上記光合分波素子(1)〜(3)の何れかにおいて、第1コア層及び第2コア層をさらに備え、前記第1コアの屈折率が周辺部に位置する第1コア層の屈折率と異なり、前記第2コアが、前記第1コアに対応する位置に配置され、屈折率が周辺に位置する前記第2コア層の屈折率と異なることを特徴としている。   The optical multiplexing / demultiplexing element (6) according to the present invention further includes a first core layer and a second core layer in any of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (3), Unlike the refractive index of the first core layer located in the peripheral part, the second core is disposed at a position corresponding to the first core, and the refractive index of the second core layer located in the peripheral area. It is characterized by a different rate.

また、本発明に係る光合分波素子(7)は、上記光合分波素子(1)〜(6)の何れかにおいて、前記グレーティングが、前記第1コアに形成された周期的な切り欠きと、該切り欠きを充填する物質とによって形成され、前記物質の屈折率が、前記第1コアの屈折率及び前記第2コアの屈折率と異なることを特徴としている。   The optical multiplexing / demultiplexing element (7) according to the present invention includes a periodic notch formed in the first core in any of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (6). And the material filling the notch, wherein the refractive index of the material is different from the refractive index of the first core and the refractive index of the second core.

また、本発明に係る光合分波素子(8)は、上記光合分波素子(1)〜(6)の何れかにおいて、前記グレーティングが、前記第1コアに形成された周期的な切り欠きと、前記切り欠きを充填する前記第2コアとによって形成されることを特徴としている。   The optical multiplexing / demultiplexing element (8) according to the present invention includes a periodic notch formed in the first core in any of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (6). And the second core filling the notch.

また、本発明に係る光合分波素子(9)は、上記光合分波素子(1)〜(8)の何れかにおいて、前記第1コア、前記第2コア、前記下部クラッド及び前記上部クラッドの各々が、ガラスまたは樹脂で形成されていることを特徴としている。   An optical multiplexing / demultiplexing element (9) according to the present invention includes any one of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (8), wherein the first core, the second core, the lower cladding, and the upper cladding are included. Each is characterized by being formed of glass or resin.

本発明に係る光合分波素子(10)は、上記光合分波素子(1)〜(9)の何れかにおいて、前記第1コア及び前記第2コアの前記結合部を除いた部分が、光の単一モード導波路であることを特徴としている。   The optical multiplexing / demultiplexing element (10) according to the present invention is the optical multiplexing / demultiplexing element (1) to (9), wherein a portion excluding the coupling portion of the first core and the second core is an optical coupling element. It is a single mode waveguide.

また、本発明に係る光合分波素子(11)は、上記光合分波素子(1)〜(10)の何れかにおいて、前記第1コアの一端から波長多重された入力光が入力される場合、前記入力光のうち、前記グレーティングの動作波長の光のみが、前記グレーティングによって前記結合部の1次モードで反射され、前記入力光のうち、前記反射される光を除いた光が、前記結合部の基本モードで前記結合部を伝搬し、前記反射された光が、前記結合部以外の前記第2コアにおいて、前記第2コアの基本モードで伝搬することによって、波長多重された前記入力光から前記グレーティングの動作波長の光を分波することを特徴としている。   In the optical multiplexing / demultiplexing element (11) according to the present invention, in any of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (10), input light wavelength-multiplexed from one end of the first core is input. Of the input light, only the light of the operating wavelength of the grating is reflected by the grating in the first mode of the coupling unit, and the light of the input light excluding the reflected light is the coupled light. The input light that has been wavelength-multiplexed by propagating through the coupling unit in the fundamental mode of the unit and propagating the reflected light in the fundamental mode of the second core in the second core other than the coupling unit To demultiplexing light having an operating wavelength of the grating.

また、本発明に係る光合分波素子(12)は、上記光合分波素子(1)〜(11)の何れかにおいて、前記第2コアの一端から前記グレーティングの動作波長のアド光が入力され、前記第1コアの一端から入力光が入力される場合、前記アド光が、前記結合部以外の前記第2コアにおいて基本モードで伝搬し、前記結合部において前記結合部の1次モードで伝搬し、前記グレーティングによって前記結合部の基本モードで反射され、前記反射された前記アド光が、前記結合部以外の前記第1コアにおいて、前記第1コアの基本モード
で伝搬することによって、前記入力光に多重されることを特徴としている。
Further, in the optical multiplexing / demultiplexing element (12) according to the present invention, in any of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (11), add light having an operating wavelength of the grating is input from one end of the second core. When input light is input from one end of the first core, the add light propagates in the fundamental mode in the second core other than the coupling portion, and propagates in the primary mode of the coupling portion in the coupling portion. Then, the input light is reflected by the grating in the fundamental mode of the coupling portion, and the reflected add light propagates in the fundamental mode of the first core in the first core other than the coupling portion. It is characterized by being multiplexed with light.

また、本発明に係る光合分波素子(13)は、上記光合分波素子(1)〜(12)の何れかにおいて、前記結合部を除き、前記第1コアと前記第2コアとの実効屈折率が異なることを特徴としている。   Moreover, the optical multiplexing / demultiplexing element (13) according to the present invention is the optical multiplexing / demultiplexing element (1) to (12), wherein the coupling between the first core and the second core is effective. It is characterized by different refractive indexes.

また、本発明に係る光合分波素子(14)は、上記光合分波素子(2)〜(13)の何れかにおいて、前記第1コアの屈折率が、前記第2コアの屈折率よりも大きく、前記第2コアの屈折率が、前記上部クラッド及び前記下部クラッドの何れの屈折率よりも大きいことを特徴としている。   In the optical multiplexing / demultiplexing element (14) according to the present invention, in any of the optical multiplexing / demultiplexing elements (2) to (13), the refractive index of the first core is higher than the refractive index of the second core. The second core is characterized in that a refractive index of the second core is larger than any of the refractive indexes of the upper clad and the lower clad.

また、本発明に係る光合分波素子(15)は、上記光合分波素子(1)〜(14)の何れかにおいて、厚さが緩やかに0まで減少する前記テーパー部の縦断面の表面形状が、直線状、円弧を2つ接続したS字形状、又は半周期のコサイン曲線状であることを特徴としている。   Moreover, the optical multiplexing / demultiplexing element (15) according to the present invention has a vertical cross-sectional surface shape of the tapered portion whose thickness is gradually reduced to 0 in any of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (14). Is characterized by being linear, S-shaped with two arcs connected, or a cosine curve with a half cycle.

また、本発明に係る光回路(1)は、上記光合分波素子(1)〜(15)の何れかと、前記第2コアの一端から前記第2コアに光を入力する光入力手段、又は、前記第2コアの一端から出力される光を受光する受光手段とを備えることを特徴としている。   An optical circuit (1) according to the present invention includes any one of the optical multiplexing / demultiplexing elements (1) to (15) and an optical input unit that inputs light from one end of the second core to the second core, or And a light receiving means for receiving light output from one end of the second core.

また、本発明に係る光回路(2)は、上記光回路(1)において、前記光入力手段が半導体レーザを備え、前記半導体レーザから出力される光が、前記第2コアの一端から前記第2コアに入射するように、前記第2コア及び前記上部クラッドの一部が所定の厚さで除去されて、前記光入力手段が前記光合分波素子に配置されていることを特徴としている。   In the optical circuit (2) according to the present invention, in the optical circuit (1), the optical input means includes a semiconductor laser, and light output from the semiconductor laser is transmitted from one end of the second core to the first optical circuit. A part of the second core and the upper clad is removed with a predetermined thickness so as to be incident on two cores, and the light input means is arranged in the optical multiplexing / demultiplexing element.

また、本発明に係る光回路(3)は、上記光回路(1)において、前記光入力手段が面発光半導体レーザを備え、前記第2コアの一部が除去されて凹面ミラーが形成され、前記面発光半導体レーザから出力される光が、前記凹面ミラーによって反射されて前記第2コアの一端から前記第2コアに入射するように、前記光入力手段が前記光合分波素子に配置されていることを特徴としている。   In the optical circuit (3) according to the present invention, in the optical circuit (1), the optical input means includes a surface emitting semiconductor laser, and a part of the second core is removed to form a concave mirror. The light input means is disposed in the optical multiplexing / demultiplexing element so that light output from the surface emitting semiconductor laser is reflected by the concave mirror and enters the second core from one end of the second core. It is characterized by being.

また、本発明に係る光回路(4)は、上記光回路(1)において、前記光入力手段が面発光半導体レーザ及び集光レンズを備え、前記第2コアの一部が除去されて平面ミラーが形成され、前記面発光半導体レーザから出力される光が、前記平面ミラーによって反射されて前記第2コアの一端から前記第2コアに入射するように、前記光入力手段が前記光合分波素子に配置されていることを特徴としている。   In the optical circuit (4) according to the present invention, in the optical circuit (1), the light input means includes a surface emitting semiconductor laser and a condenser lens, and a part of the second core is removed to obtain a flat mirror. And the light input means is configured to reflect the light output from the surface emitting semiconductor laser by the flat mirror and enter the second core from one end of the second core. It is characterized by being arranged in.

また、本発明に係る光回路(5)は、上記光回路(1)〜(4)の何れかにおいて、複数の前記光回路が直列に接続されて形成されることを特徴としている。   The optical circuit (5) according to the present invention is characterized in that in any of the optical circuits (1) to (4), a plurality of the optical circuits are connected in series.

本発明によれば、積層構造を採用していることにより、必要な幅方向のスペースを狭くすることができ、より高密度に集積された光合分波素子及びそれを用いた光回路を実現することができる。   According to the present invention, by adopting a laminated structure, a required space in the width direction can be narrowed, and an optical multiplexing / demultiplexing element integrated with higher density and an optical circuit using the same are realized. be able to.

また、結合係数を大きくすることができるため、光の多重及び分離に必要な伝搬距離を短くすることができ、さらに高密度な集積化が可能である。   In addition, since the coupling coefficient can be increased, the propagation distance necessary for multiplexing and demultiplexing light can be shortened, and further high-density integration is possible.

また、結合係数を大きくすることができるため、広い波長選択幅を実現すること、即ち1つの光合分波素子で多重、分離可能な波長幅を広くすることができる。   Further, since the coupling coefficient can be increased, a wide wavelength selection width can be realized, that is, the wavelength width that can be multiplexed and separated by one optical multiplexing / demultiplexing element can be increased.

また、第2コアのサイズを大きくすることできるため、外部光との接続効率が上昇し、比較的低い精度で、光合分波素子に発光手段、受光手段を実装することができる。   Further, since the size of the second core can be increased, the connection efficiency with external light is increased, and the light emitting means and the light receiving means can be mounted on the optical multiplexing / demultiplexing element with relatively low accuracy.

以下、本発明に係る実施の形態を、添付した図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子を示す縦断面図である。また、図2は、図1に示した光合分波素子の縦断面図の一例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an optical multiplexing / demultiplexing device according to the first embodiment of the present invention. 2 is an example of a longitudinal sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 1, and (a) and (b) are sectional views taken along lines AA and BB in FIG. 1, respectively. It is.

本光合分波素子は、基板1と、基板1の上に形成された下部クラッド2と、下部クラッド2の上に形成された第1コア3と、第1コア3の一部の上に形成された上部クラッド4と、上部クラッド4及び第1コア3の上に形成された第2コア5とを備えている。ここで、上部クラッド4は、その厚さが緩やかに0まで減少し(以下、この領域をテーパー部7a、7bと記す)、第1コア3の表面の一部を露出して形成されている。従って、第2コア5は、テーパー部7a、7bを含む上部クラッド4の上、及び第1コア3の露出部分の上に形成されている。また、第1コア3及び第2コア5が接触する部分(以下、結合部8と記す)には、グレーティング6が形成されている。このように、第2コア5は、第1コア3の表面の所定領域(露出部分)にのみ接触して第1コア3に積層され、第1コア3と共にY字型の構造を形成している。   The present optical multiplexing / demultiplexing device is formed on a substrate 1, a lower cladding 2 formed on the substrate 1, a first core 3 formed on the lower cladding 2, and a part of the first core 3. And an upper clad 4 and a second core 5 formed on the upper clad 4 and the first core 3. Here, the thickness of the upper clad 4 is gradually reduced to 0 (hereinafter, this region is referred to as tapered portions 7a and 7b), and a part of the surface of the first core 3 is exposed. . Therefore, the second core 5 is formed on the upper clad 4 including the tapered portions 7 a and 7 b and on the exposed portion of the first core 3. Further, a grating 6 is formed at a portion where the first core 3 and the second core 5 are in contact with each other (hereinafter referred to as a coupling portion 8). As described above, the second core 5 is stacked on the first core 3 in contact with only a predetermined region (exposed portion) on the surface of the first core 3, and forms a Y-shaped structure together with the first core 3. Yes.

第1コア3、第2コア5は、ガラス、プラスチックなどの光を透過させる物資で形成され、第2コア5は第1コア3よりも厚く形成されている。また、図2の(a)、(b)に示したように、第1コア3は、第1コア層21の所定部分の厚さが周辺部よりも厚く形成されたものであり、第2コア5は、第2コア層22の、第1コア3に対応する所定部分の厚さが周辺部よりも厚く形成されたものである。   The first core 3 and the second core 5 are made of a material that transmits light, such as glass and plastic, and the second core 5 is formed thicker than the first core 3. Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the first core 3 is formed such that the thickness of the predetermined portion of the first core layer 21 is thicker than the peripheral portion. The core 5 is formed by making the thickness of the predetermined portion corresponding to the first core 3 of the second core layer 22 thicker than the peripheral portion.

グレーティング6は、第1コア3が、所定の長さLにわたって、所定の間隔ΔL(以下、周期と記す)、所定の深さDで除去されて周期的な切り欠きが形成されており、この切り欠きに、第1コア3及び第2コア5とは光の屈折率が異なる物質が充填されている。ここで、切り欠きを境界として屈折率が変化していればよく、切り欠きに積極的に物質が充填されずに中空(例えば、空気が存在する)のままでもよい。   The grating 6 is formed by removing the first core 3 over a predetermined length L at a predetermined interval ΔL (hereinafter referred to as a period) and a predetermined depth D, thereby forming periodic notches. The notches are filled with a material having a refractive index different from that of the first core 3 and the second core 5. Here, it is sufficient that the refractive index is changed with the notch as a boundary, and the notch may not be positively filled with a substance but may remain hollow (for example, air exists).

次に、図1、2に示した本実施の形態に係る光合分波素子の機能を説明する。   Next, the function of the optical multiplexing / demultiplexing device according to the present embodiment shown in FIGS.

第1コア3に波長多重された入力光9(波長λ=λ1,・・・,λm)が入力されると、グレーティング6の動作波長λj、即ちグレーティング6の周期ΔL、結合部8の基本モ
ードに対する実効屈折率N0及び結合部8の1次モードに対する実効屈折率N1で決まる特定の波長λjの光のみが、グレーティング6により反射され、第2コア5を経由してドロッ
プ光12として出力される。一方、波長λj以外の波長の光は、グレーティング6を通過
して出力光10として出力される。
When the wavelength-multiplexed input light 9 (wavelength λ = λ1,..., Λm) is input to the first core 3, the operating wavelength λj of the grating 6, that is, the period ΔL of the grating 6, the fundamental mode of the coupling unit 8 Only the light having a specific wavelength λj determined by the effective refractive index N0 and the effective refractive index N1 for the first-order mode of the coupling unit 8 is reflected by the grating 6 and output as the drop light 12 through the second core 5. . On the other hand, light having a wavelength other than the wavelength λj passes through the grating 6 and is output as output light 10.

ここで、光は、第1コア層21では第1コア3を伝搬し、第2コア層22では第2コア5を伝搬する。図1には、本光合分波素子を伝搬する光のモードの内、第1コア3の基本モード13、第2コア5の基本モード14、結合部8の基本モード15、結合部8の1次モード16を、概念的な電磁場分布として示している。   Here, light propagates through the first core 3 in the first core layer 21 and through the second core 5 in the second core layer 22. In FIG. 1, among the modes of light propagating through the optical multiplexing / demultiplexing device, the fundamental mode 13 of the first core 3, the fundamental mode 14 of the second core 5, the fundamental mode 15 of the coupling unit 8, and 1 of the coupling unit 8 are illustrated. The next mode 16 is shown as a conceptual electromagnetic field distribution.

また、第2コア5に、前記波長λjのアド光11が入力されると、その光はグレーティ
ング6によって反射され、第1コア3を経由して出力光10に多重されて出力される。即ち、図1に示した光合分波素子は、波長多重光から所定の波長λjの光を取り出し、外部
から入力される同じ波長λjの光を多重することができる。
When the add light 11 having the wavelength λj is input to the second core 5, the light is reflected by the grating 6, multiplexed through the first core 3 and output to the output light 10. That is, the optical multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 1 can extract light having a predetermined wavelength λj from wavelength multiplexed light and multiplex light having the same wavelength λj input from the outside.

ここで、図1におけるA−A断面図、B−B断面図は図2に示した断面図に限定されない。例えば、図3〜10に示した断面図であってもよい。図3〜10は、何れも図1に示した光合分波素子の縦断面図の一例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。   Here, the AA sectional view and the BB sectional view in FIG. 1 are not limited to the sectional view shown in FIG. For example, the cross-sectional views shown in FIGS. 3 to 10 are examples of longitudinal sectional views of the optical multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 1, and (a) and (b) are taken along lines AA and BB in FIG. 1, respectively. It is sectional drawing.

図3〜5に示した例では、図2と同様に、第1コア層21及び第2コア層22の対応する所定部分を、それぞれ周辺部よりも厚くして、第1コア3及び第2コア5を形成している。図2〜5において、第1コア3及び第2コア5はそれぞれ、第1コア層21及び第2コア層22の各々の一方の面における凸形状によって形成されており、図2〜5に示した断面図は、この凸形状が形成された面の配置に応じた4つのパターンに対応している。即ち、図2に示した断面図では、第1コア層21及び第2コア層22の凸形状が同じ方向の面(上側面)に形成されている。図3に示した断面図では、第1コア層21及び第2コア層22の凸形状が反対方向の面(接しない面)に形成されている。図4に示した断面図では、第1コア層21及び第2コア層22の凸形状が同じ方向の面(下側面)に形成されている。図5に示した断面図では、第1コア層21及び第2コア層22の凸形状が反対方向の面(接する面)に形成されている。図2〜5では、第1コア層21及び第2コア層22の各々の一方の面にのみ凸形状が形成された場合を示しており、製造が比較的容易である点でこれらが望ましいが、これらに限定されず、光が伝搬する領域を画定することさえできれば、第1コア層21及び第2コア層22の各々の両面に凸形状が形成されてもよい。   In the example shown in FIGS. 3 to 5, similarly to FIG. 2, the corresponding predetermined portions of the first core layer 21 and the second core layer 22 are made thicker than the peripheral portions, respectively, so that the first core 3 and the second core 2. A core 5 is formed. 2-5, the 1st core 3 and the 2nd core 5 are each formed by the convex shape in each one surface of the 1st core layer 21 and the 2nd core layer 22, and are shown to FIGS. The cross-sectional views correspond to four patterns corresponding to the arrangement of the surfaces on which the convex shapes are formed. That is, in the cross-sectional view shown in FIG. 2, the convex shapes of the first core layer 21 and the second core layer 22 are formed on the surface (upper side surface) in the same direction. In the cross-sectional view shown in FIG. 3, the convex shapes of the first core layer 21 and the second core layer 22 are formed on surfaces in opposite directions (surfaces that do not contact). In the cross-sectional view shown in FIG. 4, the convex shapes of the first core layer 21 and the second core layer 22 are formed on the same direction surface (lower side surface). In the cross-sectional view shown in FIG. 5, the convex shapes of the first core layer 21 and the second core layer 22 are formed on opposite surfaces (contact surfaces). 2 to 5 show a case where a convex shape is formed only on one surface of each of the first core layer 21 and the second core layer 22, and these are desirable because they are relatively easy to manufacture. However, the present invention is not limited to these, and convex shapes may be formed on both surfaces of each of the first core layer 21 and the second core layer 22 as long as a region where light propagates can be defined.

また、図6〜9に示した例では、第1コア層21及び第2コア層22の一方に凸形状を形成し、他方に凸形状を形成せずに異なる屈折率の物質を用いて、第1コア3又は第2コア5を形成している。図6、7に示した断面図では、第1コア3は第1コア層21と光の屈折率が異なる物質(ガラスや樹脂など)で形成され、第1コア層21の表面と第1コア3の表面とは段差を形成しておらず、第2コア層22には凸形状が形成されている。図6、7に示した断面図では、凸形状が形成される第2コア層22の面が異なる。また、図8、9に示した断面図では、第1コア層21に凸形状が形成され、第2コア5は第2コア層22と光の屈折率が異なる物質(ガラスや樹脂など)で形成され、第2コア層22の表面と第2コア5の表面とは段差を形成していない。図8、9に示した断面図では、凸形状が形成される第1コア層21の面が異なる。図6〜9に示した断面図において、第1コア層21又は第2コア層22の両面に凸形状を形成し、第1コア3又は第2コア5を形成してもよい。また、図6〜9に示した断面図において、第1コア層21又は第2コア層22とは屈折率の異なる物質を用いて第1コア3又は第2コア5を形成する場合、光が伝搬する領域を画定することさえできれば、第1コア層21の表面と第1コア3の表面とに段差があってもよく、第2コア層22の表面と第2コア5の表面とに段差があってもよい。   In the example shown in FIGS. 6 to 9, a convex shape is formed on one of the first core layer 21 and the second core layer 22, and a substance having a different refractive index is used without forming a convex shape on the other. The first core 3 or the second core 5 is formed. In the cross-sectional views shown in FIGS. 6 and 7, the first core 3 is made of a material (glass, resin, etc.) having a refractive index different from that of the first core layer 21, and the surface of the first core layer 21 and the first core are formed. No step is formed with respect to the surface of 3, and the second core layer 22 has a convex shape. 6 and 7, the surface of the second core layer 22 on which the convex shape is formed is different. 8 and 9, the first core layer 21 has a convex shape, and the second core 5 is made of a material (glass, resin, etc.) having a different refractive index of light from the second core layer 22. The step is formed, and no step is formed between the surface of the second core layer 22 and the surface of the second core 5. 8 and 9, the surface of the first core layer 21 on which the convex shape is formed is different. In the cross-sectional views shown in FIGS. 6 to 9, convex shapes may be formed on both surfaces of the first core layer 21 or the second core layer 22 to form the first core 3 or the second core 5. 6 to 9, when the first core 3 or the second core 5 is formed using a material having a refractive index different from that of the first core layer 21 or the second core layer 22, As long as the propagation region can be defined, there may be a step between the surface of the first core layer 21 and the surface of the first core 3, and a step between the surface of the second core layer 22 and the surface of the second core 5. There may be.

また、図10に示した例では、第1コア3が第1コア層21と光の屈折率が異なる物質(ガラスや樹脂など)で形成され、第1コア層21の表面と第1コア3の表面とは段差を形成しておらず、第2コア5が第2コア層22と光の屈折率が異なる物質(ガラスや樹脂など)で形成され、第2コア層22の表面と第2コア5の表面とは段差を形成していない。ここで、光が伝搬する領域を画定することさえできれば、第1コア層21の表面と第1コア3の表面とに段差があってもよく、第2コア層22の表面と第2コア5の表面とに段差があってもよい。   In the example shown in FIG. 10, the first core 3 is formed of a material (glass, resin, or the like) having a light refractive index different from that of the first core layer 21, and the surface of the first core layer 21 and the first core 3 are formed. The second core 5 is made of a material having a refractive index of light different from that of the second core layer 22 (such as glass or resin), and the surface of the second core layer 22 and the second core 5 are not formed. No step is formed with the surface of the core 5. Here, there may be a step between the surface of the first core layer 21 and the surface of the first core 3 as long as the region where light propagates can be defined, and the surface of the second core layer 22 and the second core 5. There may be a step on the surface of the surface.

(第2の実施の形態)
図11は、本発明の第2の実施の形態に係る光合分波素子を示す縦断面図である。図1
1に示した光合分波素子の構成は、グレーティング6aを除いて図1と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an optical multiplexing / demultiplexing device according to the second embodiment of the present invention. FIG.
The configuration of the optical multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 1 is the same as that shown in FIG. 1 except for the grating 6a.

図11においては、グレーティング6aは、結合部8において第1コアの一部が所定の周期で除去されて切り欠きが形成され、その上に、第1コア3と密着し、即ち、第1コア3が除去された部分を充填して第2コア5が形成されている。従って、図11に示した光合分波素子は、図1に示した光合分波素子と同様に、波長多重光から所定の波長の光を分離し、外部から入力される所定の波長の光を多重することができる。   In FIG. 11, in the grating 6a, a part of the first core is removed at a predetermined period in the coupling portion 8 to form a notch, and the first core 3 is in close contact therewith, that is, the first core. The second core 5 is formed by filling the portion from which 3 is removed. Therefore, the optical multiplexing / demultiplexing element shown in FIG. 11 separates light of a predetermined wavelength from wavelength-multiplexed light as in the optical multiplexing / demultiplexing element shown in FIG. Can be multiplexed.

図11のC−C線に沿った断面図、D−D線に沿った断面図は、第1の実施の形態と同様に、図2〜10の何れの断面図であってもよい。   The cross-sectional view along the line C-C and the cross-sectional view along the line D-D in FIG. 11 may be any of the cross-sectional views in FIGS. 2 to 10 as in the first embodiment.

(第3の実施の形態)
図12は、本発明の第3の実施の形態に係る光合分波素子を示す縦断面図である。図12に示した光合分波素子の構成は、下部クラッド2a、第1コア3a、上部クラッド4a、第2コア5a、テーパー部7c、7dを除いて図1と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing an optical multiplexing / demultiplexing device according to the third embodiment of the present invention. The configuration of the optical multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 12 is the same as that shown in FIG. 1 except for the lower cladding 2a, the first core 3a, the upper cladding 4a, the second core 5a, and the tapered portions 7c and 7d. Are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図12においては、下部クラッド2aは、その厚さが所定の厚さから緩やかに増大し、一定の厚さを維持し、その後厚さが緩やかに減少する凸部を有する。下部クラッド2aの厚さが緩やかに変化する領域をテーパー部7c、7dと呼び、それらに挟まれた一定の厚さを維持する領域を平坦部と呼ぶ。第1コア3aは、凸部を有する下部クラッド2aの上に形成されている。下部クラッド2aの平坦部上の第1コア3aを除いて、第1コア3aの上に、平坦部上の第1コア3aの表面と同じ高さで、段差を生じることなく、上部クラッド4aが形成されている。さらに、第2コア5aが、第1コア3a及び上部クラッド4aの上に形成されている。第1コア3a及び第2コア5aが部分的に直接接触する部分(結合部8)に、第1の実施の形態と同様にグレーティング6が形成されている。   In FIG. 12, the lower clad 2a has a convex portion whose thickness gradually increases from a predetermined thickness, maintains a constant thickness, and thereafter the thickness gradually decreases. The region where the thickness of the lower clad 2a changes gently is called the taper portions 7c and 7d, and the region maintaining a certain thickness sandwiched between them is called the flat portion. The first core 3a is formed on the lower clad 2a having a convex portion. Except for the first core 3a on the flat part of the lower clad 2a, the upper clad 4a is formed on the first core 3a at the same height as the surface of the first core 3a on the flat part without causing a step. Is formed. Further, the second core 5a is formed on the first core 3a and the upper clad 4a. A grating 6 is formed in a portion (joint portion 8) where the first core 3a and the second core 5a are in direct contact with each other as in the first embodiment.

従って、図12に示した光合分波素子は、図1、11に示した光合分波素子と同様に、波長多重光から所定の波長の光を取り出し、外部から入力される所定波長の光を多重することができる。   Accordingly, the optical multiplexing / demultiplexing element shown in FIG. 12 takes out light of a predetermined wavelength from the wavelength multiplexed light as in the optical multiplexing / demultiplexing elements shown in FIGS. Can be multiplexed.

尚、図12のE−E線に沿った断面図、F−F線に沿った断面図は、第1及び第2の実施の形態と同様に、図2〜10の何れの断面図であってもよい。   The cross-sectional view taken along the line EE and the cross-sectional view taken along the line FF in FIG. 12 are the cross-sectional views of FIGS. 2 to 10 as in the first and second embodiments. May be.

(第4の実施の形態)
図13は、本発明の第4の実施の形態に係る光合分波素子を示す縦断面図である。図13に示した光合分波素子の構成は、グレーティング6aを除いて図12と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing an optical multiplexing / demultiplexing device according to the fourth embodiment of the present invention. Since the configuration of the optical multiplexing / demultiplexing device shown in FIG. 13 is the same as that of FIG. 12 except for the grating 6a, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図13において、グレーティング6aは、第1の実施の形態と同様に、結合部8において第1コア3aの一部が所定の周期で除去されて切り欠きが形成され、その上に、第1コア3aと密着し、即ち、第1コア3aが除去された部分を充填して第2コア5aが形成されている。従って、図13に示した光合分波素子は、図1、11、12に示した光合分波素子と同様に、波長多重光から所定の波長の光を取り出し、外部から入力される所定波長の光を多重することができる。   In FIG. 13, as in the first embodiment, the grating 6a has a notch formed by removing a part of the first core 3a at a predetermined period in the coupling portion 8, and on the first core. The second core 5a is formed in close contact with 3a, that is, by filling the portion from which the first core 3a has been removed. Therefore, the optical multiplexing / demultiplexing element shown in FIG. 13 takes out light of a predetermined wavelength from the wavelength multiplexed light, and has a predetermined wavelength inputted from the outside, like the optical multiplexing / demultiplexing elements shown in FIGS. Light can be multiplexed.

尚、図13のG−G線に沿った断面図、H−H線に沿った断面図は、第1〜第3の実施の形態と同様に、図2〜10の何れの断面図であってもよい。   Note that the cross-sectional view taken along the line GG and the cross-sectional view taken along the line H-H in FIG. 13 are the cross-sectional views shown in FIGS. 2 to 10 as in the first to third embodiments. May be.

以上、第1〜第4の実施の形態に係る光合分波素子において、上部クラッド又は下部クラッドのテーパー部を直線状に形成する場合を説明したが、これに限定されず、その上に形成される第1コア又は第2コアが滑らかに変化する形状であればよく、例えば、接続部で接線が一致するように、2つの円弧を接続して形成したS字形状(図14の(a))、半周期分のコサイン曲線形状(図14の(b))であってもよい。図14の(a)には、2つ円弧の中心を点O、Oで示している。 As described above, in the optical multiplexing / demultiplexing elements according to the first to fourth embodiments, the case where the tapered portion of the upper cladding or the lower cladding is formed in a straight line has been described, but the present invention is not limited thereto, and is formed thereon. As long as the first core or the second core has a shape that smoothly changes, for example, an S-shape formed by connecting two arcs so that the tangent lines coincide at the connection portion ((a) in FIG. 14). ), A cosine curve shape corresponding to a half cycle ((b) of FIG. 14) may be used. In FIG. 14A, the centers of the two arcs are indicated by points O 1 and O 2 .

また、以上では基板の上に下部クラッドを備えている場合を説明したが、基板と下部クラッドとを一体に形成してもよい。例えば、図12、13に示した第3、第4の実施の形態の場合には、下部クラッド2aを無くし、基板を下部クラッドのように凸部を備えて形成し、その上に第1コアを形成してもよい。   Moreover, although the case where the lower clad was provided on the board | substrate was demonstrated above, you may form a board | substrate and a lower clad integrally. For example, in the case of the third and fourth embodiments shown in FIGS. 12 and 13, the lower cladding 2a is eliminated, the substrate is formed with a convex portion like the lower cladding, and the first core is formed thereon. May be formed.

(第5の実施の形態)
図15〜17は、本発明の第5の実施の形態に係る光回路を示す縦断面図である。本実施の形態に係る光回路は、本発明に係る第1〜第4の何れかの実施の形態に係る光合分波素子(図1、11、12、13参照)と、光入力手段とを備えている。図15〜17には、異なる光入力手段と、その光入力手段に応じて光の入力部が加工された光合分波素子とを示している。
(Fifth embodiment)
15 to 17 are longitudinal sectional views showing optical circuits according to the fifth embodiment of the present invention. The optical circuit according to the present embodiment includes an optical multiplexing / demultiplexing element (see FIGS. 1, 11, 12, and 13) according to any one of the first to fourth embodiments according to the present invention, and an optical input unit. I have. 15 to 17 show different light input means and an optical multiplexing / demultiplexing element in which a light input portion is processed according to the light input means.

図15は、光入力手段が、半導体レーザコア32を備えた半導体レーザ31である場合を示している。図15に示したように、半導体レーザコア32から出力される光が第2コア5の一端から第2コア5に入射するように、第2コア5及び上部クラッド4の一部を所定の厚さで除去し、ボンディング部33を用いて半導体レーザ31を光合分波素子に固定している。半導体レーザコア32から出力された光は、第2コア5に入射し、上記したように光合分波素子によって合波される。   FIG. 15 shows a case where the light input means is a semiconductor laser 31 including a semiconductor laser core 32. As shown in FIG. 15, the second core 5 and a part of the upper clad 4 have a predetermined thickness so that light output from the semiconductor laser core 32 enters the second core 5 from one end of the second core 5. The semiconductor laser 31 is fixed to the optical multiplexing / demultiplexing device using the bonding portion 33. The light output from the semiconductor laser core 32 enters the second core 5 and is multiplexed by the optical multiplexing / demultiplexing element as described above.

図16は、光入力手段が、発光部35を備えた面発光半導体レーザ34である場合を示している。図16に示したように、第2コア5の一部を除去して凹面ミラー36を形成し、発光部35から出力される光が第2コア5の一端から入射するように、面発光半導体レーザ34を、光合分波素子の上方に配置する。発光部35から出力された光は、凹面ミラー36によって反射されて第2コア5に入射し、上記したように光合分波素子によって多重される。   FIG. 16 shows a case where the light input means is a surface emitting semiconductor laser 34 provided with a light emitting unit 35. As shown in FIG. 16, a part of the second core 5 is removed to form a concave mirror 36 so that the light output from the light emitting portion 35 enters from one end of the second core 5. The laser 34 is disposed above the optical multiplexing / demultiplexing element. The light output from the light emitting unit 35 is reflected by the concave mirror 36, enters the second core 5, and is multiplexed by the optical multiplexing / demultiplexing element as described above.

図17は、光入力手段が、発光部35を備えた面発光半導体レーザ34と集光レンズ38とから構成される場合を示している。図17に示したように、面発光半導体レーザ34に集光レンズ38を取り付け、第2コア5の一部を除去して平面ミラー37を形成し、発光部35から出力される光が第2コア5に入射するように、面発光半導体レーザ34を光合分波素子の上方に配置する。発光部35から出力された光は、集光レンズ38によって集光され、平面ミラー37によって反射されて第2コア5に入射し、上記したように光合分波素子によって合波される。   FIG. 17 shows a case where the light input means includes a surface emitting semiconductor laser 34 having a light emitting unit 35 and a condenser lens 38. As shown in FIG. 17, a condensing lens 38 is attached to the surface emitting semiconductor laser 34, a part of the second core 5 is removed to form a plane mirror 37, and light output from the light emitting unit 35 is second. The surface emitting semiconductor laser 34 is disposed above the optical multiplexing / demultiplexing element so as to enter the core 5. The light output from the light emitting unit 35 is collected by the condenser lens 38, reflected by the plane mirror 37, incident on the second core 5, and combined by the optical multiplexing / demultiplexing element as described above.

以上では、発光手段としてレーザを用いる場合を説明したが、これに限定されず、LEDなど、光伝送技術で使用される発光素子を用いることができる。   Although the case where a laser is used as the light emitting means has been described above, the present invention is not limited to this, and a light emitting element used in an optical transmission technology such as an LED can be used.

また、以上では、本発明に係る第1〜第4の何れかの実施の形態に係る1つの光合分波素子と、1つの光入力手段とから構成される光回路を説明したが、図15〜17に示した光回路を複数直列に接続して、複数の波長の光を合波する光多重回路を構成することもできる。即ち、図18に示したように、波長λ1を反射することができるグレーティングを
備えた本発明に係る第1の光回路と、λ2を反射することができるグレーティングを備え
た本発明に係る第2の光回路とを、第1コア同士及び第2コア同士を接触させて接続する
こともできる。これによって、光入力手段31aから出力される波長λ1と、光入力手段
31bから出力される波長λ2(λ2≠λ1)の光とが多重された光を出力することができ
る。
In the above description, an optical circuit including one optical multiplexing / demultiplexing element and one optical input unit according to any one of the first to fourth embodiments according to the present invention has been described. It is also possible to configure an optical multiplexing circuit that combines a plurality of optical circuits shown in FIG. That is, as shown in FIG. 18, the first optical circuit according to the present invention including a grating capable of reflecting the wavelength λ1 and the second optical circuit according to the present invention including a grating capable of reflecting λ2. These optical circuits can also be connected by bringing the first cores and the second cores into contact with each other. As a result, it is possible to output light in which the wavelength λ1 output from the light input means 31a and the light having the wavelength λ2 (λ2 ≠ λ1) output from the light input means 31b are multiplexed.

また、以上では、光入力手段を備えた光回路を説明したが、本発明に係る第1〜第4の何れかの実施の形態に係る光合分波素子と受光素子とを備えて光回路を形成することができる。また、本実施の形態に係る光合分波素子と受光素子とを備えた光回路を複数備えて光分離回路を形成すれば、複数波長の多重光から波長の異なる光を分離することができる。   Further, the optical circuit including the optical input unit has been described above. However, the optical circuit includes the optical multiplexing / demultiplexing element and the light receiving element according to any one of the first to fourth embodiments according to the present invention. Can be formed. In addition, if a light separation circuit is formed by providing a plurality of optical circuits each including the optical multiplexing / demultiplexing element and the light receiving element according to the present embodiment, it is possible to separate light having different wavelengths from multiplexed light having a plurality of wavelengths.

上記した、複数の光多重回路を送信側に、光分離回路を受信側に備え、光ファイバーなどを用いた光伝送路を介してそれらの間を接続することによって、光多重システムとして使用することができる。   A plurality of optical multiplexing circuits described above can be used as an optical multiplexing system by providing an optical multiplexing circuit on the transmission side and an optical separation circuit on the receiving side, and connecting them via an optical transmission line using an optical fiber or the like. it can.

上記の第1〜第5の実施の形態で示した光合分波素子は、周知の半導体プロセスを用いて形成することができる。特に、テーパー部は、例えば、下部クラッドをシャドーマスクを用いたシャドー堆積法で作成する方法、下部クラッド層上に塗布したフォトレジストを、グレーマスク(光の透過率が分布を持つマスク)を用いて露光した後にドライエッチングする方法、下部クラッド上に塗布した電子ビームレジストを、ドーズ量を制御して露光した後にドライエッチングする方法などを用いて形成することができる。   The optical multiplexing / demultiplexing elements shown in the first to fifth embodiments can be formed using a known semiconductor process. In particular, for the taper portion, for example, a method in which the lower clad is formed by a shadow deposition method using a shadow mask, a photoresist applied on the lower clad layer is used, and a gray mask (a mask having a distribution of light transmittance) is used. For example, a dry etching method after exposure and an electron beam resist coated on the lower clad may be formed by controlling the dose amount and performing a dry etching after exposure.

以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。   Examples are shown below to further clarify the features of the present invention.

図1に示した第1の実施の形態に係る光合分波素子において、下部クラッド2の屈折率を1.46、第1コア3の屈折率を1.54、その厚さを0.83μm、上部クラッド4の屈折率を1.46、その厚さを5μm、第2コア5の屈折率を1.47、その厚さを4μm、グレーティング6の周期ΔLを0.285μm、その全長Lを300μm、グレーティング6を形成する切り欠き、即ち第1コア3の一部が除去されて形成された切り欠きに充填された物質の屈折率を2.0、その切り欠きの深さDを0.03μm、下部クラッド2のテーパー部7a、7bの各々の長さを約240μm、テーパー部7a、7bの縦断面形状をS字形状に形成した場合、この光合分波素子への波長0.85μmの入力光9は、98%の効率でドロップ光12として取り出される。また、この光合分波素子への波長0.85μmのアド光11は、98%の効率で出力光10として取り出される。この場合の波長許容幅は0.002μmであり、この範囲外の波長の入力光9は、グレーティング6による影響を殆ど受けること無く、99%以上の効率で出力光10として取り出される。即ち、この光合分波素子の特定の波長(0.85μm)の光に対する波長選択性が非常に高く、それ以外の波長の光に対する透過性が非常に高いことが分かる。   In the optical multiplexing / demultiplexing device according to the first embodiment shown in FIG. 1, the refractive index of the lower cladding 2 is 1.46, the refractive index of the first core 3 is 1.54, the thickness thereof is 0.83 μm, The refractive index of the upper cladding 4 is 1.46, the thickness is 5 μm, the refractive index of the second core 5 is 1.47, the thickness is 4 μm, the period ΔL of the grating 6 is 0.285 μm, and the total length L is 300 μm. The refractive index of the notch forming the grating 6, that is, the material filled in the notch formed by removing a part of the first core 3 is 2.0, and the depth D of the notch is 0.03 μm. When the length of each of the taper portions 7a and 7b of the lower clad 2 is about 240 μm and the longitudinal cross-sectional shape of the taper portions 7a and 7b is formed in an S shape, an input with a wavelength of 0.85 μm is input to this optical multiplexing / demultiplexing device Light 9 is dropped into light 12 with 98% efficiency It is taken out. Further, the add light 11 having a wavelength of 0.85 μm to the optical multiplexing / demultiplexing element is extracted as output light 10 with an efficiency of 98%. In this case, the allowable wavelength range is 0.002 μm, and the input light 9 having a wavelength outside this range is extracted as output light 10 with an efficiency of 99% or more without being substantially affected by the grating 6. That is, it can be seen that the wavelength selectivity for light of a specific wavelength (0.85 μm) of this optical multiplexing / demultiplexing element is very high, and the transmittance for light of other wavelengths is very high.

図12に示した第3の実施の形態に係る光合分波素子において、下部クラッド2aの屈折率を1.46、第1コア3aの屈折率を1.54、その厚さを0.83μm、上部クラッド5aの屈折率を1.46、その厚さを5μm、第2コア3aの屈折率を1.47、その厚さを4μm、グレーティング6の周期ΔLを0.285μm、その全長Lを300μm、グレーティング6を形成する切り欠きに充填された物質の屈折率を2.0、その切り欠きの深さDを0.03μm、下部クラッドのテーパー部7c、7dの各々の長さを約190μm、テーパー部7c、7dの縦断面形状をS字形状に形成した場合、この光合分波素子への波長0.85μmの入力光9は、98%の効率でドロップ光12として取り出される。また、この光合分波素子への波長0.85μmのアド光11は、98%の効率で出力光10として取り出される。この場合の波長許容幅は0.002μmであり、この範囲
外の波長の入力光9は、98%以上の効率で出力光10として取り出される。即ち、実施例1と同様に、この光合分波素子の特定の波長(0.85μm)の光に対する選択性が非常に高く、それ以外の波長の光に対する透過性が非常に高いことが分かる。
In the optical multiplexing / demultiplexing device according to the third embodiment shown in FIG. 12, the refractive index of the lower cladding 2a is 1.46, the refractive index of the first core 3a is 1.54, its thickness is 0.83 μm, The refractive index of the upper cladding 5a is 1.46, its thickness is 5 μm, the refractive index of the second core 3a is 1.47, its thickness is 4 μm, the period ΔL of the grating 6 is 0.285 μm, and its total length L is 300 μm. The refractive index of the material filled in the notch forming the grating 6 is 2.0, the depth D of the notch is 0.03 μm, and the length of each of the tapered portions 7c and 7d of the lower cladding is about 190 μm, When the longitudinal cross-sectional shape of the taper portions 7c and 7d is formed in an S-shape, the input light 9 having a wavelength of 0.85 μm to the optical multiplexing / demultiplexing element is extracted as drop light 12 with an efficiency of 98%. Further, the add light 11 having a wavelength of 0.85 μm to the optical multiplexing / demultiplexing element is extracted as output light 10 with an efficiency of 98%. In this case, the allowable wavelength range is 0.002 μm, and the input light 9 having a wavelength outside this range is extracted as output light 10 with an efficiency of 98% or more. That is, as in Example 1, it can be seen that the selectivity of the optical multiplexing / demultiplexing element with respect to light of a specific wavelength (0.85 μm) is very high and the transmittance with respect to light of other wavelengths is very high.

本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing an optical multiplexing / demultiplexing device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子の縦断面図の一例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an example of the longitudinal cross-sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a), (b) is sectional drawing along the AA line and BB line of FIG. 1, respectively. It is. 本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子の縦断面図の別の例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。It is another example of the longitudinal cross-sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a), (b) was along the AA line and BB line of FIG. 1, respectively. It is sectional drawing. 本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子の縦断面図の別の例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。It is another example of the longitudinal cross-sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a), (b) was along the AA line and BB line of FIG. 1, respectively. It is sectional drawing. 本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子の縦断面図の別の例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。It is another example of the longitudinal cross-sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a), (b) was along the AA line and BB line of FIG. 1, respectively. It is sectional drawing. 本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子の縦断面図の別の例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。It is another example of the longitudinal cross-sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a), (b) was along the AA line and BB line of FIG. 1, respectively. It is sectional drawing. 本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子の縦断面図の別の例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。It is another example of the longitudinal cross-sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a), (b) was along the AA line and BB line of FIG. 1, respectively. It is sectional drawing. 本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子の縦断面図の別の例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。It is another example of the longitudinal cross-sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a), (b) was along the AA line and BB line of FIG. 1, respectively. It is sectional drawing. 本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子の縦断面図の別の例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。It is another example of the longitudinal cross-sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a), (b) was along the AA line and BB line of FIG. 1, respectively. It is sectional drawing. 本発明の第1の実施の形態に係る光合分波素子の縦断面図の別の例であり、(a)、(b)はそれぞれ図1のA−A線、B−B線に沿った断面図である。It is another example of the longitudinal cross-sectional view of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a), (b) was along the AA line and BB line of FIG. 1, respectively. It is sectional drawing. 本発明の第2の実施の形態に係る光合分波素子を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る光合分波素子を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る光合分波素子を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る光合分波素子のテーパー部の例を示す断面図であり、(a)は2つの円弧からなるS字形状、(b)はコサイン曲線に形成されたテーパー部を示す。It is sectional drawing which shows the example of the taper part of the optical multiplexing / demultiplexing element which concerns on embodiment of this invention, (a) is S shape which consists of two circular arcs, (b) is a taper part formed in the cosine curve. Show. 本発明の第5の実施の形態に係る光回路の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the optical circuit which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る光回路の別の例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows another example of the optical circuit which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る光回路別の例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the example according to the optical circuit which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の光回路を直列に接続した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which connected the optical circuit of this invention in series.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2、2a 下部クラッド
3、3a 第1コア
4、4a 上部クラッド
5、5a 第2コア
6、6a グレーティング
7a、7b、7c、7d テーパー部
8 結合部
9 入力光
10 出力光
11 アド光
12 ドロップ光
13 第1コアの基本モード
14 第2コアの基本モード
15 結合部の基本モード
16 結合部の1次モード
21 第1コア層
22 第2コア層
31、31a、31b 半導体レーザ
32 半導体レーザコア
33 ボンディング部
34 面発光半導体レーザ
35 発光部
36 凹面ミラー
37 平面ミラー
38 集光レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 2a Lower clad 3, 3a 1st core 4, 4a Upper clad 5, 5a 2nd core 6, 6a Grating 7a, 7b, 7c, 7d Tapered part 8 Coupling part 9 Input light 10 Output light 11 Add light 12 Dropped light 13 First core fundamental mode 14 Second core fundamental mode 15 Coupling unit fundamental mode 16 Coupling unit primary mode 21 First core layer 22 Second core layers 31, 31a, 31b Semiconductor laser 32 Semiconductor laser core 33 Bonding part 34 Surface emitting semiconductor laser 35 Light emitting part 36 Concave mirror 37 Plane mirror 38 Condensing lens

Claims (20)

光を伝搬する第1コアと、
光を伝搬し、前記第1コアの表面の所定領域にのみ接触して前記第1コアに積層され、前記第1コアと共に、積層方向の断面形状が前記所定領域の両端の各々で2方向に分岐するY字型分岐導波路を形成する第2コアと、
前記第1コア及び前記第2コアが前記所定領域で接触して形成する結合部に形成されたグレーティングとを備え、
前記グレーティングが、前記グレーティングの動作波長の光に対して、前記結合部の基本モードが入力した場合には反射させると共に前記結合部の1次モードに変換し、前記結合部の1次モードが入力した場合には反射させると共に前記結合部の基本モードに変換する機能を有することを特徴とする光合分波素子。
A first core that propagates light;
The light propagates and contacts only a predetermined region of the surface of the first core and is stacked on the first core. Along with the first core , the cross-sectional shape in the stacking direction is two directions at each end of the predetermined region. and the second core to form a Y-shaped branch waveguide branched,
A grating formed on a coupling portion formed by the first core and the second core being in contact with each other in the predetermined region;
When the fundamental mode of the coupling unit is input to the light having the operating wavelength of the grating , the grating reflects and converts the light into the primary mode of the coupling unit, and the primary mode of the coupling unit is input. In this case, the optical multiplexing / demultiplexing element has a function of reflecting and converting to the fundamental mode of the coupling portion .
下部クラッドと、
厚さが緩やかに0まで減少するテーパー部を有し、前記下部クラッドの上に形成される前記第1コア及び前記第2コアの間に、前記所定領域を除いて形成される上部クラッドとを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の光合分波素子。
A lower cladding,
An upper clad formed between the first core and the second core formed on the lower clad, excluding the predetermined region, and having a tapered portion whose thickness gradually decreases to 0; The optical multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, further comprising:
平坦部及び該平坦部まで厚さが緩やかに増大するテーパー部からなる凸部を有する下部クラッドと、
厚さが緩やかに0まで減少するテーパー部を有し、前記下部クラッドの上に形成される前記第1コア及び前記第2コアの間に、前記所定領域を除いて形成される上部クラッドとを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の光合分波素子。
A lower clad having a flat portion and a convex portion comprising a tapered portion whose thickness gradually increases to the flat portion;
An upper clad formed between the first core and the second core formed on the lower clad, excluding the predetermined region, and having a tapered portion whose thickness gradually decreases to 0; The optical multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, further comprising:
第1コア層及び第2コア層をさらに備え、
前記第1コアが、前記第1コア層の厚さが周辺部よりも厚く形成された第1の所定部分であり、
前記第2コアが、前記第1の所定部分に対応する、前記第2コア層の厚さが周辺部よりも厚く形成された第2の所定部分であることを特徴とする請求項1〜3の何れかの項に記載の光合分波素子。
A first core layer and a second core layer;
The first core is a first predetermined portion formed such that the thickness of the first core layer is thicker than the peripheral portion;
The said 2nd core is a 2nd predetermined part by which the thickness of the said 2nd core layer corresponding to the said 1st predetermined part was formed more thickly than the periphery part. The optical multiplexing / demultiplexing device according to any one of the above.
第1コア層及び第2コア層をさらに備え、
前記第1コアが、前記第1コア層の厚さが周辺部よりも厚く形成された所定部分であり、且つ、前記第2コアが、前記所定部分に対応する位置に配置され、屈折率が周辺に位置する前記第2コア層の屈折率と異なる、又は、
前記第1コアの屈折率が周辺部に位置する第1コア層の屈折率と異なり、且つ、前記第2コアが、前記第1コアに対応し、第2コア層の厚さが周辺部よりも厚く形成された所定部分であることを特徴とする請求項1〜3の何れかの項に記載の光合分波素子。
A first core layer and a second core layer;
The first core is a predetermined portion in which the thickness of the first core layer is thicker than the peripheral portion, and the second core is disposed at a position corresponding to the predetermined portion, and the refractive index is Different from the refractive index of the second core layer located in the periphery, or
The refractive index of the first core is different from the refractive index of the first core layer located in the peripheral portion, the second core corresponds to the first core, and the thickness of the second core layer is larger than that of the peripheral portion. The optical multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, wherein the optical multiplexing / demultiplexing device is a predetermined portion formed to be thick.
第1コア層及び第2コア層をさらに備え、
前記第1コアの屈折率が周辺部に位置する第1コア層の屈折率と異なり、
前記第2コアが、前記第1コアに対応する位置に配置され、屈折率が周辺に位置する前記第2コア層の屈折率と異なることを特徴とする請求項1〜3の何れかの項に記載の光合分波素子。
A first core layer and a second core layer;
The refractive index of the first core is different from the refractive index of the first core layer located in the periphery,
The said 2nd core is arrange | positioned in the position corresponding to a said 1st core, and the refractive index differs from the refractive index of the said 2nd core layer located in the periphery. The optical multiplexing / demultiplexing device according to 1.
前記グレーティングが、前記第1コアに形成された周期的な切り欠きと、該切り欠きを充填する物質とによって形成され、
前記物質の屈折率が、前記第1コアの屈折率及び前記第2コアの屈折率と異なることを特徴とする請求項1〜6の何れかの項に記載の光合分波素子。
The grating is formed by a periodic cutout formed in the first core and a material filling the cutout;
The optical multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, wherein a refractive index of the substance is different from a refractive index of the first core and a refractive index of the second core.
前記グレーティングが、
前記第1コアに形成された周期的な切り欠きと、
前記切り欠きを充填する前記第2コアとによって形成されることを特徴とする請求項1
〜6の何れかの項に記載の光合分波素子。
The grating is
A periodic notch formed in the first core;
2. The second core that fills the notch and is formed by the second core.
The optical multiplexing / demultiplexing device according to any one of -6.
前記第1コア、前記第2コア、前記下部クラッド及び前記上部クラッドの各々が、ガラスまたは樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1〜8の何れかの項に記載の光合分波素子。   The optical multiplexing / demultiplexing according to any one of claims 1 to 8, wherein each of the first core, the second core, the lower clad, and the upper clad is formed of glass or resin. element. 前記第1コア及び前記第2コアの前記結合部を除いた部分が、光の単一モード導波路であることを特徴とする請求項1〜9の何れかの項に記載の光合分波素子。   10. The optical multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, wherein a portion excluding the coupling portion of the first core and the second core is a single mode waveguide of light. . 前記第1コアの一端から波長多重された入力光が入力される場合、
前記入力光のうち、前記グレーティングの動作波長の光のみが、前記グレーティングによって前記結合部の1次モードで反射され、
前記入力光のうち、前記反射される光を除いた光が、前記結合部の基本モードで前記結合部を伝搬し、
前記反射された光が、前記結合部以外の前記第2コアにおいて、前記第2コアの基本モードで伝搬することによって、波長多重された前記入力光から前記グレーティングの動作波長の光を分波することを特徴とする請求項1〜10の何れかの項に記載の光合分波素子。
When input light wavelength-multiplexed from one end of the first core is input,
Of the input light, only the light of the operating wavelength of the grating is reflected by the grating in the first mode of the coupling unit,
Of the input light, light excluding the reflected light propagates in the coupling unit in the fundamental mode of the coupling unit,
The reflected light propagates in the fundamental mode of the second core in the second core other than the coupling unit, thereby demultiplexing the light having the operating wavelength of the grating from the wavelength-multiplexed input light. The optical multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, wherein the optical multiplexing / demultiplexing device is according to claim 1.
前記第2コアの一端から前記グレーティングの動作波長のアド光が入力され、前記第1コアの一端から入力光が入力される場合、
前記アド光が、前記結合部以外の前記第2コアにおいて基本モードで伝搬し、前記結合部において前記結合部の1次モードで伝搬し、前記グレーティングによって前記結合部の基本モードで反射され、
前記反射された前記アド光が、前記結合部以外の前記第1コアにおいて、前記第1コアの基本モードで伝搬することによって、前記入力光に多重されることを特徴とする請求項1〜11の何れかの項に記載の光合分波素子。
When the add light of the operating wavelength of the grating is input from one end of the second core and the input light is input from one end of the first core,
The add light propagates in the fundamental mode in the second core other than the coupling part, propagates in the first mode of the coupling part in the coupling part, and is reflected in the fundamental mode of the coupling part by the grating,
12. The reflected add light is multiplexed with the input light by propagating in the fundamental mode of the first core in the first core other than the coupling unit. The optical multiplexing / demultiplexing device according to any one of the above.
前記結合部を除き、前記第1コアと前記第2コアとの実効屈折率が異なることを特徴とする請求項1〜12の何れかの項に記載の光合分波素子。   The optical multiplexing / demultiplexing device according to claim 1, wherein the effective refractive index of the first core and the second core is different except for the coupling portion. 前記第1コアの屈折率が、前記第2コアの屈折率よりも大きく、
前記第2コアの屈折率が、前記上部クラッド及び前記下部クラッドの何れの屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項2〜13の何れかの項に記載の光合分波素子。
The refractive index of the first core is greater than the refractive index of the second core;
14. The optical multiplexing / demultiplexing device according to claim 2, wherein a refractive index of the second core is larger than any of the refractive indexes of the upper cladding and the lower cladding.
厚さが緩やかに0まで減少する前記テーパー部の縦断面の表面形状が、直線状、円弧を2つ接続したS字形状、又は半周期のコサイン曲線状であることを特徴とする請求項1〜14の何れかの項に記載の光合分波素子。   2. The surface shape of the longitudinal section of the tapered portion whose thickness gradually decreases to 0 is a linear shape, an S-shape with two arcs connected, or a half-period cosine curve shape. The optical multiplexing / demultiplexing device according to any one of -14. 請求項1〜15の何れかの項に記載の光合分波素子と、
前記第2コアの一端から前記第2コアに光を入力する光入力手段、又は、前記第2コアの一端から出力される光を受光する受光手段とを備えることを特徴とする光回路。
The optical multiplexing / demultiplexing device according to any one of claims 1 to 15,
An optical circuit comprising: light input means for inputting light to the second core from one end of the second core; or light receiving means for receiving light output from one end of the second core.
前記光入力手段が半導体レーザを備え、
前記半導体レーザから出力される光が、前記第2コアの一端から前記第2コアに入射するように、前記第2コア及び前記上部クラッドの一部が所定の厚さで除去されて、前記光入力手段が前記光合分波素子に配置されていることを特徴とする請求項16に記載の光回路。
The light input means comprises a semiconductor laser;
A part of the second core and the upper clad are removed at a predetermined thickness so that light output from the semiconductor laser is incident on the second core from one end of the second core, and the light The optical circuit according to claim 16, wherein an input unit is disposed in the optical multiplexing / demultiplexing element.
前記光入力手段が面発光半導体レーザを備え、
前記第2コアの一部が除去されて凹面ミラーが形成され、
前記面発光半導体レーザから出力される光が、前記凹面ミラーによって反射されて前記第2コアの一端から前記第2コアに入射するように、前記光入力手段が前記光合分波素子に配置されていることを特徴とする請求項16に記載の光回路。
The light input means comprises a surface emitting semiconductor laser;
A concave mirror is formed by removing a portion of the second core;
The light input means is disposed in the optical multiplexing / demultiplexing element so that light output from the surface emitting semiconductor laser is reflected by the concave mirror and enters the second core from one end of the second core. The optical circuit according to claim 16.
前記光入力手段が面発光半導体レーザ及び集光レンズを備え、
前記第2コアの一部が除去されて平面ミラーが形成され、
前記面発光半導体レーザから出力される光が、前記平面ミラーによって反射されて前記第2コアの一端から前記第2コアに入射するように、前記光入力手段が前記光合分波素子に配置されていることを特徴とする請求項16に記載の光回路。
The light input means comprises a surface emitting semiconductor laser and a condenser lens;
A portion of the second core is removed to form a plane mirror;
The light input means is disposed in the optical multiplexing / demultiplexing element so that light output from the surface emitting semiconductor laser is reflected by the planar mirror and enters the second core from one end of the second core. The optical circuit according to claim 16.
複数の前記光回路が直列に接続されて形成されることを特徴とする請求項16〜19の何れかの項に記載の光回路。   The optical circuit according to any one of claims 16 to 19, wherein a plurality of the optical circuits are connected in series.
JP2005017795A 2005-01-26 2005-01-26 Optical multiplexing / demultiplexing device and optical circuit using the same Expired - Fee Related JP4408083B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005017795A JP4408083B2 (en) 2005-01-26 2005-01-26 Optical multiplexing / demultiplexing device and optical circuit using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005017795A JP4408083B2 (en) 2005-01-26 2005-01-26 Optical multiplexing / demultiplexing device and optical circuit using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006208524A JP2006208524A (en) 2006-08-10
JP4408083B2 true JP4408083B2 (en) 2010-02-03

Family

ID=36965488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005017795A Expired - Fee Related JP4408083B2 (en) 2005-01-26 2005-01-26 Optical multiplexing / demultiplexing device and optical circuit using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4408083B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006208524A (en) 2006-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3852409B2 (en) Optical functional device
JP6089077B1 (en) Waveguide type optical diffraction grating and optical wavelength filter
JP4361030B2 (en) Mode splitter and optical circuit
JP5290534B2 (en) Optical integrated circuit and optical integrated circuit module
JP5560602B2 (en) Optical waveguide
JP4254776B2 (en) Optical functional device
WO2013145271A1 (en) Optical element, light transmitting element, light receiving element, hybrid laser, and light transmitting apparatus
JP7024359B2 (en) Fiber optic connection structure
JP6554571B1 (en) Optical wavelength filter
JP5304209B2 (en) Spot size converter
JP4705067B2 (en) 3D crossed waveguide
JP6393221B2 (en) Optical transmitter and optical transmitter
JP4477260B2 (en) Waveguide-type optical coupler and optical multiplexer / demultiplexer using the waveguide-type optical coupler
JP4377848B2 (en) Spot size converter
US20170168238A1 (en) Wavelength division device, wavelength division multiplexing system and wavelength multiplexing system
JP4123049B2 (en) Optical multiplexer / demultiplexer
JP5751008B2 (en) Optical multiplexer / demultiplexer and optical multiplexing / demultiplexing method
JP2005301301A (en) Optical coupler
JP4408083B2 (en) Optical multiplexing / demultiplexing device and optical circuit using the same
JP2005173116A (en) Optical circuit member and its manufacturing method
JP2005300954A (en) Bidirectional optical communication apparatus
JP2004177882A (en) Optical waveguide device
JP2005292365A (en) Waveguide type optical multiplexer/demultiplexer
JP6660985B2 (en) Wavelength filter
JP2011128206A (en) Array waveguide diffraction grating

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070807

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090728

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091104

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091105

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees