JP5141472B2 - Optical delay element - Google Patents
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Description
本発明は、光遅延素子に関するものである。 The present invention relates to an optical delay element.
光遅延素子としては、以下の非特許文献1及び2に開示されたものが知られている。非特許文献1に開示の光遅延素子は、複数の共振器を直列結合したものである。また、非特許文献2に開示の光遅延素子は、直線導波路と複数の共振器とを備えている。非特許文献2に開示の光遅延素子では、複数の共振器の各々は、その一部分において直線導波路に光学的に結合されている。
非特許文献1及び2に開示の光遅延素子は何れも、光を遅延させるために、共振器における共振現象を利用するものである。即ち、これら文献に開示の光遅延素子は、共振周波数付近のみにおいて、光の群速度を減少させて、光を遅延させることができるものである。したがって、これら文献に開示の光遅延素子の動作波長帯域は狭い。
Both of the optical delay elements disclosed in
本発明の目的は、動作波長帯域の広い光遅延素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical delay element having a wide operating wavelength band.
本発明の光遅延素子は、入力ポートと、出力ポートと、光導波路と、リング共振器と、第1の結合部及び第2の結合部と、を備えている。入力ポートは、光が入力するポートである。出力ポートは、光を出力するためのポートである。光導波路は、入力ポートから出力ポートまで延びている。リング共振器はリング状に延びる導波路を有する。第1の結合部及び第2の結合部は、リング共振器の二つの部分と光導波路との間で光を結合させる。第1の結合部は、第2の結合部より入力ポート側に設けられている。第1の結合部から第2の結合部までの間の光導波路の経路の位相変化量φUと、第1の結合部から第2の結合部までの間のリング共振器の導波路の経路の位相変化量φHとは、0.8≦φU/φH≦1.2を満たしている。また、第1の結合部及び第2の結合部それぞれにおける光の強度結合効率κ2は、振幅結合係数κに対してκ=sin(θ)の関係にあるパラメータθが0.2≦θ/π≦0.3を満たすように、設定されている。 The optical delay element of the present invention includes an input port, an output port, an optical waveguide, a ring resonator, a first coupling portion, and a second coupling portion. The input port is a port through which light is input. The output port is a port for outputting light. The optical waveguide extends from the input port to the output port. The ring resonator has a waveguide extending in a ring shape. The first coupling portion and the second coupling portion couple light between the two portions of the ring resonator and the optical waveguide. The first coupling portion is provided closer to the input port than the second coupling portion. Phase change amount φ U of the optical waveguide path from the first coupling section to the second coupling section, and the waveguide path of the ring resonator between the first coupling section and the second coupling section The phase change amount φ H satisfies 0.8 ≦ φ U / φ H ≦ 1.2. The light intensity coupling efficiency κ 2 in each of the first coupling unit and the second coupling unit is such that the parameter θ having a relationship of κ = sin (θ) with respect to the amplitude coupling coefficient κ is 0.2 ≦ θ / It is set so as to satisfy π ≦ 0.3.
本光遅延素子は、広い波長帯域において光の群速度を減少させることができる。また、本光遅延素子によれば、光の群速度の波長依存性は、φU/φHが1.0に近づくほど、また、θ/πが0.25に近づくほど、小さくなる。 This optical delay element can reduce the group velocity of light in a wide wavelength band. In addition, according to the present optical delay element, the wavelength dependence of the group velocity of light decreases as φ U / φ H approaches 1.0 and as θ / π approaches 0.25.
φU/φHに関する上述した条件は、リング共振器の経路を複数回曲げることによって実現可能である。また、φU/φHに関する条件は、リング共振器の導波路の屈折率及び/又は断面積と光導波路の屈折率及び/又は断面積とを互いに異なるように設定することによって、実現可能である。 The above-mentioned conditions regarding φ U / φ H can be realized by bending the path of the ring resonator a plurality of times. Further, the condition regarding φ U / φ H can be realized by setting the refractive index and / or cross-sectional area of the waveguide of the ring resonator and the refractive index and / or cross-sectional area of the optical waveguide to be different from each other. is there.
本発明の別の光遅延素子は、入力ポートと、出力ポートと、光導波路と、複数のリング共振器と、複数の第1の結合部及び複数の第2の結合部と、を備えている。入力ポートは、光が入力するポートである。出力ポートは、光を出力するためのポートである。光導波路は、入力ポートから出力ポートまで延びている。複数のリング共振器はそれぞれ、リング状の導波路を有する。複数の第1の結合部及び複数の第2の結合部は、複数のリング共振器のそれぞれの二つの部分と光導波路との間で光を結合させる。複数の第1の結合部の各々は、複数の第2の結合部のうち同じリング共振器に対して設けられた第2の結合部より、入力ポート側に設けられている。複数の第1の結合部及び複数の第2の結合部のうち、同じリング共振器に対して設けられた第1の結合部及び第2の結合部に関して、該第1の結合部から該第2の結合部までの間の光導波路の経路の位相変化量φUと、該第1の結合部から該第2の結合部までの間の該リング共振器の導波路の経路の位相変化量φHとは、0.8≦φU/φH≦1.2を満たしている。複数の第1の結合部及び複数の第2の結合部それぞれにおける光の強度結合効率κ2は、振幅結合係数κに対してκ=sin(θ)の関係にあるパラメータθが0.2≦θ/π≦0.3を満たすように、設定されている。 Another optical delay element of the present invention includes an input port, an output port, an optical waveguide, a plurality of ring resonators, a plurality of first coupling portions, and a plurality of second coupling portions. . The input port is a port through which light is input. The output port is a port for outputting light. The optical waveguide extends from the input port to the output port. Each of the plurality of ring resonators has a ring-shaped waveguide. The plurality of first coupling portions and the plurality of second coupling portions couple light between two portions of the plurality of ring resonators and the optical waveguide. Each of the plurality of first coupling portions is provided closer to the input port than the second coupling portion provided for the same ring resonator among the plurality of second coupling portions. Among the plurality of first coupling units and the plurality of second coupling units, the first coupling unit and the second coupling unit provided for the same ring resonator are connected to the first coupling unit from the first coupling unit. The phase change amount φ U of the optical waveguide path between the two coupling portions and the phase change amount of the waveguide path of the ring resonator between the first coupling portion and the second coupling portion the phi H, satisfies 0.8 ≦ φ U / φ H ≦ 1.2. The light intensity coupling efficiency κ 2 in each of the plurality of first coupling portions and the plurality of second coupling portions is such that the parameter θ having a relationship of κ = sin (θ) with respect to the amplitude coupling coefficient κ is 0.2 ≦ It is set so as to satisfy θ / π ≦ 0.3.
本光遅延素子も、広い波長帯域において光の群速度を減少させることができる。また、この光遅延素子は、リング共振器の数及びリング共振器のサイズを適宜設定することにより、任意の遅延量を得ることが可能である。 This optical delay element can also reduce the group velocity of light in a wide wavelength band. Further, this optical delay element can obtain an arbitrary amount of delay by appropriately setting the number of ring resonators and the size of the ring resonator.
以上説明したように、本発明によれば、動作波長帯域の広い光遅延素子が提供される。 As described above, according to the present invention, an optical delay element having a wide operating wavelength band is provided.
以下、本発明の好適な実施の形態を説明する前に、本発明の光遅延素子が満たすべき条件について説明する。 Before describing preferred embodiments of the present invention, conditions to be satisfied by the optical delay element of the present invention will be described below.
本発明の光遅延素子は、上述の通り、入力ポートから出力ポートまで延びる光導波路(以下、「還元導波路」という)を備えている。また、本発明の光遅延素子は、リング状の導波路を有する一以上のリング共振器を備えている。さらに、本発明の光遅延素子は、リング共振器の二つの部分と光導波路とを光学的に結合させるために、第1の結合部及び第2の結合部を備えている。 As described above, the optical delay element of the present invention includes an optical waveguide (hereinafter referred to as “reduction waveguide”) extending from the input port to the output port. The optical delay element of the present invention includes one or more ring resonators having a ring-shaped waveguide. Furthermore, the optical delay element of the present invention includes a first coupling portion and a second coupling portion for optically coupling the two portions of the ring resonator and the optical waveguide.
本発明の光遅延素子では、第1の結合部から第2の結合部までの間の還元導波路の経路の位相変化量φUと、第1の結合部から第2の結合部までの間のリング共振器の経路の位相変化量φHとが、次式(1)を満たしている。好ましくは、φU/φHは1.0である。即ち、φU/φHが1.0に近いほど好ましい。
0.8≦φU/φH≦1.2 …(1)
In the optical delay element of the present invention, the phase change amount φ U of the path of the reduction waveguide between the first coupling portion and the second coupling portion, and the interval between the first coupling portion and the second coupling portion. The phase change amount φ H of the path of the ring resonator satisfies the following expression (1). Preferably, φ U / φ H is 1.0. That is, it is preferable that φ U / φ H is closer to 1.0.
0.8 ≦ φ U / φ H ≦ 1.2 (1)
ここで、位相変化量φU及び位相変化量φHは、次式(2)によって定義することができる。
φi=βiLi (i=H,U) …(2)
式(2)において、βHはリング共振器の伝搬定数であり、βUは還元導波路の伝搬定数である。また、LHは、第1の結合部から第2の結合部までのリング共振器の導波路の経路長であり、LUは、第1の結合部から第2の結合部までの還元導波路の経路長である。
Here, the phase variation amount phi U and the phase variation amount phi H can be defined by the following equation (2).
φ i = β i L i (i = H, U) (2)
In Equation (2), β H is the propagation constant of the ring resonator, and β U is the propagation constant of the reduction waveguide. L H is the path length of the waveguide of the ring resonator from the first coupling part to the second coupling part, and L U is the reduction guide from the first coupling part to the second coupling part. This is the path length of the waveguide.
式(2)から明らかなように、伝搬定数βH、伝搬定数βU、経路長LH、及び、経路長LUの少なくとも一つを調整することによって、φU/φHを1.0に近づけることが可能である。例えば、φU/φHを1.0に近づけるためには、以下の三つの方策が考えられる。
(i)リング共振器の導波路の上記経路に複数回の曲げを導入する(Liの調整)。
(ii)還元導波路の屈折率及び/又は断面積とリング共振器の導波路の屈折率及び/又は断面積を異ならせる(βiの調整)
(iii)光導波路の上記経路の経路長とリング共振器の上記経路の経路長とを等しくする(Liの調整)
As is clear from Equation (2), φ U / φ H is set to 1.0 by adjusting at least one of the propagation constant β H , the propagation constant β U , the path length L H , and the path length L U. It is possible to approach. For example, in order to make φ U / φ H close to 1.0, the following three measures can be considered.
(I) A plurality of bends are introduced into the above-described path of the waveguide of the ring resonator (L i adjustment).
(Ii) The refractive index and / or cross-sectional area of the reduction waveguide and the refractive index and / or cross-sectional area of the waveguide of the ring resonator are made different (adjustment of β i )
(Iii) Make the path length of the path of the optical waveguide equal to the path length of the path of the ring resonator (adjustment of L i )
また、本発明の光遅延素子では、第1の結合部及び第2の結合部のそれぞれにおける光の強度結合効率κ2は、振幅結合係数κに対してκ=sin(θ)の関係にあるパラメータθが、波長に依らず、次式(3)を満たすように、設定されている。
0.2≦θ/π≦0.3 …(3)
好ましくは、φU/φHは、波長に依らず0.25である。即ち、第1の結合部及び第2の結合部のそれぞれの光の強度結合効率κ2は、波長に依らず、50%であることが好ましい。
In the optical delay element of the present invention, the light intensity coupling efficiency κ 2 in each of the first coupling portion and the second coupling portion has a relationship of κ = sin (θ) with respect to the amplitude coupling coefficient κ. The parameter θ is set so as to satisfy the following expression (3) regardless of the wavelength.
0.2 ≦ θ / π ≦ 0.3 (3)
Preferably, φ U / φ H is 0.25 regardless of the wavelength. That is, the light intensity coupling efficiency κ 2 of each of the first coupling portion and the second coupling portion is preferably 50% regardless of the wavelength.
以下に説明する実施の形態は、上述した(i)〜(iii)の何れかの方策によって、φU/φHを1.0とするものである。また、これら実施の形態は、θ/πを波長に依らず0.25とするものである。 In the embodiment described below, φ U / φ H is set to 1.0 by any one of the measures (i) to (iii) described above. In these embodiments, θ / π is set to 0.25 regardless of the wavelength.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
図1は、一実施形態に係る光遅延素子を概略的に示す平面図である。図1に示す光遅延素子10は、入力ポート12、出力ポート14、還元導波路16、リング共振器18、第1の結合部20、及び第2の結合部22を備えている。この光遅延素子10は、例えば、平面導波路、又は光ファイバにより構成することができる。以下、光遅延素子10が平面導波路によって構成されているものとして説明を続ける。
FIG. 1 is a plan view schematically showing an optical delay element according to an embodiment. The
入力ポート12は、光が入力するポートである。出力ポート14は、光が出力するポートである。光導波路16は、入力ポート12から出力ポート14までの間において延在している。入力ポート12に入力した光の一部は、光導波路16を導波して、出力ポート14から出力される。
The
リング共振器18は、リング状の導波路を有する。リング共振器18は、その光路長によって定まる波長の光を共振させる共振器である。リング共振器18の周回長は、当該リング共振器18内で共振する光の半波長の整数倍の長さである。
The
本例では、光導波路16及びリング共振器18は、コア材料をクラッド材料で埋め込んだ平面導波路によって構成することができる。コア材料としては、例えば、SiONを用いることができる。また、クラッド材料としては、SiO2を用いることができる。また、コアの幅及び幅はそれぞれ、例えば、0.8μm及び1.6μmとすることができる。
In this example, the
本光遅延素子10では、第1の結合部20及び第2の結合部22において、リング共振器18の二つの部分と光導波路16との間で光を結合させる。第1の結合部20は、第2の結合部22より、入力ポート12側に位置している。
In the present
第1の結合部20及び第2の結合部22は、波長に依らず、θ/π=0.25を満たしている。即ち、第1の結合部20及び第2の結合部22のそれぞれの強度結合効率κ2は50%である。かかる第1の結合部20及び第2の結合部22には、波長無依存の方向性結合器を用いることができる。
The
波長無依存の方向性結合器は、光導波路16とリング共振器18の導波路との間の平均距離、光導波路16とリング共振器18の導波路のそれぞれの断面積、及び、光導波路16とリング共振器18の導波路の曲率を調整することによって、得ることができる。波長無依存の方向性結合器の設計方法の詳細については、GeorgeT. Paloczi, 他2名、"Wavelength-Insensitive Nonadiabatic Mode EvolutionCouplers", IEEE Photonics Technology Letters, February 2004, Vol.16, No.2p515-517 を参照されたい。
The wavelength-independent directional coupler includes an average distance between the
また、本光遅延素子10では、φU/φHが1.0となるように、上記の(i)の方策を採用している。即ち、光遅延素子10では、第1の結合部20から第2の結合部22までの間のリング共振器18の経路18aに、複数の曲げが導入されている。なお、光導波路16の伝搬定数βUとリング共振器18の導波路の伝搬定数βHは同一である。ここで、φUは、第1の結合部20から第2の結合部22までの間の光導波路16の経路16aの位相変化量であり、φHは、第1の結合部20から第2の結合部22までの間のリング共振器18の導波路の経路18aの位相変化量である。
Further, in the present
以上説明した構成を有する光遅延素子10の特性を、図2〜図4に従って説明する。なお、図2〜図4に示す特性は、実効屈折率法による計算を用いて求めたものである。この計算においては、リング共振器18の導波路及び還元導波路16に関して以下の条件を採用した。
コアの幅:1.6μm
コアの高さ:0.8μm
コアの屈折率:2.8
クラッドの屈折率:1.45
リング共振器の周回長:100μm
The characteristics of the
Core width: 1.6 μm
Core height: 0.8μm
Refractive index of core: 2.8
Refractive index of clad: 1.45
Circumference length of ring resonator: 100 μm
まず、図2に関して説明する。図2は、第1の結合部及び第2の結合部における強度結合効率をパラメータとして変化させた場合の、光遅延素子に入力する光の波長と当該光遅延素子の通過による相対的な位相変化量φとの関係を示すグラフである。図2に示すパラメータθ/πは、強度結合効率κ2に対応する量である。図2においては、縦軸に、φ/πをとっており、横軸に、リング共振器の共振周波数からのずれ量に対応する量δをπで割った値をとっている。ここで、δは次式(4)によって表すことができる。
δ=(ω−ωr)neffLc/c0 …(4)
式(4)において、ωは光の角周波数であり、ωrは共振角周波数であり、neffはリング共振器を構成する導波路の実効屈折率であり、Lcはリング共振器の周回長であり、c0は真空中の光速である。
First, FIG. 2 will be described. FIG. 2 shows the relative phase change due to the wavelength of light input to the optical delay element and the passage of the optical delay element when the intensity coupling efficiency in the first coupling unit and the second coupling unit is changed as a parameter. It is a graph which shows the relationship with quantity (phi). Parameters theta / [pi shown in FIG. 2, an amount corresponding to the intensity coupling efficiency kappa 2. In FIG. 2, the vertical axis represents φ / π, and the horizontal axis represents the value obtained by dividing the amount δ corresponding to the deviation from the resonance frequency of the ring resonator by π. Here, δ can be expressed by the following equation (4).
δ = (ω−ω r ) n eff L c / c 0 (4)
In equation (4), ω is the angular frequency of light, ω r is the resonant angular frequency, n eff is the effective refractive index of the waveguide constituting the ring resonator, and L c is the frequency of the ring resonator. in length, c 0 is the speed of light in vacuum.
図2において、θ/π=0の場合の特性は、光遅延素子10からリング共振器を取り除いた素子の特性である。また、図2において各特性を示す線の傾きは、光の群速度に反比例する。したがって、図2に示すθ/π=0の場合の特性とθ/π=0.25の場合の特性を比較すれば明らかなように、光遅延素子10は、θ/π=0.25を満たすことによって、光の群速度を1/3とすることが可能である。また、θ/π=0.25の場合の特性から明らかなように、光遅延素子10では、光の群速度が波長に依存せず1/3に減少する。
In FIG. 2, the characteristic when θ / π = 0 is the characteristic of an element obtained by removing the ring resonator from the
また、図2に示すように、θ/π=0.1の場合やθ/π=0.4の場合には、これらの場合の特性を示す線の傾きが、δ/π=±0.5やδ/π=±1.5において、リング共振器が無い場合の特性を示す傾きと同じになっている。即ち、θ/π=0.1の場合やθ/π=0.4の場合には、群速度を減少させることができない波長帯域が存在する。一方、図2に示すように、θ/πが0.2以上且つ0.3以下であれば、全波長帯域において群速度が減少している。したがって、光遅延素子10は、0.2≦θ/π≦0.3の条件を満たす場合に、全波長帯域において群速度を減少させることができる。
As shown in FIG. 2, when θ / π = 0.1 or θ / π = 0.4, the slope of the line indicating the characteristics in these cases is δ / π = ± 0. In 5 and δ / π = ± 1.5, the slope is the same as the slope indicating the characteristics when there is no ring resonator. That is, when θ / π = 0.1 or θ / π = 0.4, there is a wavelength band where the group velocity cannot be reduced. On the other hand, as shown in FIG. 2, when θ / π is 0.2 or more and 0.3 or less, the group velocity is reduced in the entire wavelength band. Therefore, the
次に、図3に関して説明する。図3は、強度結合効率に対応するθ/πを0.25とし、φU/φHをパラメータとした変化させた場合の、光遅延素子に入力する光の波長と当該光遅延素子の通過による相対的な位相変化量φとの関係を示すグラフである。図3においても、図2と同様に、縦軸にφ/πをとっており、横軸にδ/πをとっている。 Next, FIG. 3 will be described. FIG. 3 shows the wavelength of light input to the optical delay element and the passage of the optical delay element when θ / π corresponding to the intensity coupling efficiency is 0.25 and is changed with φ U / φ H as a parameter. 6 is a graph showing a relationship with relative phase change amount φ due to. 3, as in FIG. 2, the vertical axis represents φ / π and the horizontal axis represents δ / π.
図3に示すように、光遅延素子10は、φU/φH=1.0を満たすことによって、光の群速度を波長に依存せず1/3に減少させることが可能である。また、図3から明らかなように、φU/φHが0.2や1.8の場合には、群速度が減少しない波長帯域が存在する。一方、φU/φHが0.8以上1.2以下であれば、群速度が全波長帯域で減少する。したがって、光遅延素子10は、0.8≦φU/φH≦1.2の条件を満たすことによって、全波長帯域において群速度を減少させることができる。
As shown in FIG. 3, the
次に、図4に関して説明する。図4は、光遅延素子10、及び、光遅延素子10からリング共振器を取り除いた素子のそれぞれについての波長分散を示す図である。図4においては、横軸に入力する光の波長をとっており、縦軸に分散(各波長の光の速度をその波長で割った値)をとっている。
Next, FIG. 4 will be described. FIG. 4 is a diagram showing chromatic dispersion for each of the
図4に示すように、光遅延素子10の分散(リング共振器ありの場合の特性を参照のこと)は、光遅延素子10の群速度がリング共振器が無い素子の群速度の1/3になることに対応して、3倍となっている。したがって、図4から、本光遅延素子10では、群速度の低下に伴う分散の増加以外に、付加される波長分散はないことが確認できる。
As shown in FIG. 4, the dispersion of the optical delay element 10 (see the characteristic in the case of having a ring resonator) indicates that the group speed of the
以下、本発明の別の実施形態に係る光遅延素子について説明する。図5は、一実施形態に係る光遅延素子を概略的に示す平面図である。図5に示す光遅延素子10Aは、図1に示す光遅延素子10と略同様の要素を有するので、以下、光遅延素子10Aが光遅延素子10と異なる点について、説明を行う。
Hereinafter, an optical delay element according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a plan view schematically showing an optical delay element according to an embodiment. Since the
光遅延素子10Aでは、φU/φH=1.0を満たすために、上述した(iii)の方策を採用している。具体的には、光遅延素子10Aでは、第1の結合部20から第2の結合部22までの間の光導波路16の経路16aと、第1の結合部20から第2の結合部22までの間のリング共振器18の導波路の経路18aとが、略直線状に延びている。これにより、経路16aの経路長と経路18aの経路長が略同一になっている。なお、光導波路16の伝搬定数βUとリング共振器18の導波路の伝搬定数βHは同一である。
In the
かかる光遅延素子10Aも、光遅延素子10と同様に、式(1)及び式(3)を満たすことによって、広い波長帯域において光の群速度を減少させることが可能である。また、光遅延素子10Aは、φU/φH=1.0、及び、第1の結合部20及び第2の結合部22における強度結合効率κ2=50%(θ/π=0.25)を満たすことにより、広い波長帯域において、波長に依らず光の群速度を1/3に減少させることが可能である。
Similarly to the
なお、本発明の光遅延素子は、上述した(ii)の方策による構成をとることも可能である。即ち、還元導波路の屈折率及び/又は断面積とリング共振器の導波路の屈折率及び/又は断面積を異ならせる(βiを調整する)ことによって、式(1)を満たし、好ましくは、φU/φH=1.0を満たすことができる。 Note that the optical delay element of the present invention can also be configured by the above-mentioned measure (ii). That is, the refractive index and / or cross-sectional area of the reduction waveguide and the refractive index and / or cross-sectional area of the waveguide of the ring resonator are made different (by adjusting β i ), thereby satisfying the formula (1), , Φ U / φ H = 1.0 can be satisfied.
以下、本発明の更に別の実施形態に係る光遅延素子について説明する。図6は、一実施形態に係る光遅延素子を概略的に示す平面図である。図6に示すように、光遅延素子10Bは、入力ポート12、出力ポート14、還元導波路16、複数のリング共振器18、複数の第1の結合部20、及び、複数の第2の結合部22を備えている。
Hereinafter, an optical delay element according to still another embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a plan view schematically showing an optical delay element according to an embodiment. As shown in FIG. 6, the
光遅延素子10Bでは、一つのリング共振器18、当該リング共振器18に付随する第1の結合部20及び第2の結合部22、当該第1の結合部20から当該第2の結合部22までの間の光導波路16が、光遅延素子10と同様の構成を有するユニットとなっている。光遅延素子10Bは、複数のこのようなユニットを直列接続した形態をとっている。
In the
以下、具体的に説明する。光遅延素子10Bでは、複数の第1の結合部20及び複数の第2の結合部22によって、複数のリング共振器18のそれぞれが、二つの部分において、光導波路16と光学的に結合されている。複数の第1の結合部20及び複数の第2の結合部22には、光遅延素子10の第1の結合部20及び第2の結合部22と同じく、波長無依存の方向性結合器を用いることができる。即ち、複数の第1の結合部20及び複数の第2の結合部22は、波長に依らず、θ/π=0.25を満たしている。なお、複数の第1の結合部20及び複数の第2の結合部22は、波長に依らず、式(3)を満たしていればよい。
This will be specifically described below. In the
また、光遅延素子10Bでは、同じリング共振器18に対して設けられた第1の結合部20から第2の結合部22までの間の光導波路16の経路16aの位相変化量φUと、当該第1の結合部20から当該第2の結合部22までの間のリング共振器18の導波路の経路18aの位相変化量φHとは、φU/φH=1.0を満たしている。なお、φU/φHは、式(1)を満たしていればよい。
Further, in the
φU/φH=1.0を満たすために、光遅延素子10Bでは、光遅延素子10と同じく、経路16aと経路18aとが、方策(i)に基づく構成をとっている。なお、経路16aと経路18aは、方策(i)〜(iii)の何れによる構成をとってもよい。
In order to satisfy φ U / φ H = 1.0, in the
かかる光遅延素子10Bによれば、上述した光遅延素子10及び10Aと同様に、広い波長帯域において光の群速度を減少させることが可能である。また、φU/φH=1.0、及び、θ/π=0.25を満たすことによって、波長に依らず、光の群速度を1/3に減少させることが可能である。また、光遅延素子10Bによれば、上述した複数のユニットのそれぞれの大きさを調整することによって、任意の遅延量を実現することが可能である。
According to the
次に、本発明の光遅延素子の応用例について説明する。図7は、一実施形態に係る光遅延素子の応用例を概略的に示す図である。図7は、波長フィルタ等に用いることのできるマッハツェンダー干渉計の一部として光遅延素子10Bを応用した例を示している。
Next, application examples of the optical delay element of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an application example of the optical delay element according to the embodiment. FIG. 7 shows an example in which the
図7に示すマッハツェンダー干渉計30は、光遅延素子10Bと、光導波路32と、を備えている。光遅延素子10Bは、図6に示す光遅延素子10と同様のものであり、三つの上述したユニットを有するものである。このマッハツェンダー干渉計30では、光導波路32の入力端から入力した光の一部を光遅延素子10Bに結合させ、光遅延素子10Bを通過させることによって遅延させた光を、光導波路32において、当該光導波路32を導波した光と結合させて、光導波路32の出力端から出力することができる。
A Mach-
光遅延素子10Bを用いないマッハツェンダー干渉計では、光遅延素子10Bに代えて、経路の長い光導波路を用いる必要がある。一方、マッハツェンダー干渉計30は、経路の長い光導波路に代えて光遅延素子10Bを用いているので、そのサイズを小型化することが可能である。このように、本発明の光遅延素子は、種々の光学部品に利用することができ、それら光学部品を小型化することが可能である。
In a Mach-Zehnder interferometer that does not use the
10,10A,10B…光遅延素子、12…入力ポート、14…出力ポート、16…光導波路(還元導波路)、16a…経路(第1の結合部から第2の結合部までの間の光導波路16の経路)、18…リング共振器、18a…経路(第1の結合部から第2の結合部までの間のリング共振器の導波路の経路)、20…第1の結合部、22…第2の結合部、30…マッハツェンダー干渉計、32…光導波路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
光が出力する出力ポートと、
前記入力ポートから前記出力ポートまで延びる光導波路と、
リング状に延びる導波路を有するリング共振器と、
前記リング共振器の二つの部分と前記光導波路との間で光を結合させるための第1の結合部及び第2の結合部と、
を備え、
前記第1の結合部は、前記第2の結合部より前記入力ポート側に設けられており、
前記第1の結合部から前記第2の結合部までの間の前記光導波路の経路の位相変化量φUと、前記第1の結合部から前記第2の結合部までの間の前記リング共振器の前記導波路の経路の位相変化量φHとは、0.8≦φU/φH≦1.2を満たし、
前記第1の結合部及び前記第2の結合部のそれぞれにおける光の強度結合効率κ2は、振幅結合係数κに対してκ=sin(θ)の関係にあるパラメータθが0.2≦θ/π≦0.3を満たすように、設定されている、
光遅延素子。 An input port for input of light;
An output port from which light is output;
An optical waveguide extending from the input port to the output port;
A ring resonator having a waveguide extending in a ring shape;
A first coupling portion and a second coupling portion for coupling light between two portions of the ring resonator and the optical waveguide;
With
The first coupling portion is provided closer to the input port than the second coupling portion,
The phase change amount φ U of the path of the optical waveguide between the first coupling portion and the second coupling portion, and the ring resonance between the first coupling portion and the second coupling portion. The phase change amount φ H of the waveguide path of the filter satisfies 0.8 ≦ φ U / φ H ≦ 1.2,
The light intensity coupling efficiency κ 2 in each of the first coupling unit and the second coupling unit is such that the parameter θ having a relationship of κ = sin (θ) with respect to the amplitude coupling coefficient κ is 0.2 ≦ θ. Is set to satisfy /π≦0.3,
Optical delay element.
光が出力する出力ポートと、
前記入力ポートから前記出力ポートまで延びる光導波路と、
リング状に延びる導波路を有する複数のリング共振器と、
前記複数のリング共振器のそれぞれの二つの部分と前記光導波路との間で光を結合させるための複数の第1の結合部及び複数の第2の結合部と、
を備え、
前記複数の第1の結合部の各々は、前記複数の第2の結合部のうち同じリング共振器に対して設けられた第2の結合部より、前記入力ポート側に設けられており、
前記複数の第1の結合部及び前記複数の第2の結合部のうち、同じリング共振器に対して設けられた第1の結合部及び第2の結合部に関して、該第1の結合部から該第2の結合部までの間の前記光導波路の経路の位相変化量φUと、該第1の結合部から該第2の結合部までの間の該リング共振器の前記導波路の経路の位相変化量φHとは、0.8≦φU/φH≦1.2を満たし、
前記複数の第1の結合部及び前記複数の第2の結合部それぞれにおける光の強度結合効率κ2は、振幅結合係数κに対してκ=sin(θ)の関係にあるパラメータθが0.2≦θ/π≦0.3を満たすように、設定されている、
光遅延素子。 An input port for input of light;
An output port from which light is output;
An optical waveguide extending from the input port to the output port;
A plurality of ring resonators having waveguides extending in a ring;
A plurality of first coupling portions and a plurality of second coupling portions for coupling light between two portions of each of the plurality of ring resonators and the optical waveguide;
With
Each of the plurality of first coupling portions is provided on the input port side from a second coupling portion provided for the same ring resonator among the plurality of second coupling portions,
Among the plurality of first coupling portions and the plurality of second coupling portions, the first coupling portion and the second coupling portion provided for the same ring resonator are separated from the first coupling portion. The phase change amount φ U of the path of the optical waveguide between the second coupling portion and the path of the waveguide of the ring resonator between the first coupling portion and the second coupling portion. The phase change amount φ H of the above satisfies 0.8 ≦ φ U / φ H ≦ 1.2,
The light intensity coupling efficiency κ 2 in each of the plurality of first coupling portions and the plurality of second coupling portions is such that the parameter θ having a relationship of κ = sin (θ) with respect to the amplitude coupling coefficient κ is 0. Set to satisfy 2 ≦ θ / π ≦ 0.3,
Optical delay element.
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