JP5266289B2

JP5266289B2 - 光回路

Info

Publication number: JP5266289B2
Application number: JP2010214377A
Authority: JP
Inventors: 裕史山崎; 隆志才田; 隆司郷
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: JP2012068531A

Description

本発明は、光回路に関し、より詳細には、曲げ導波路に接続されるＹ字型の光回路に関する。

光信号を強度比１:１で分岐または結合する光回路として、光伝播軸に対し軸対称なＹ字型の１×２または２×１カプラが広く用いられている。図１にその例を示す。しかし、曲げ導波路１１０とＹ字型カプラ１００を接続する場合、曲げ導波路１１０とＹ字型カプラ１００の直線部分との接続部で、軸非対称な高次（奇数次）モード光が発生する。高次モード光がＹ次型カプラ１００に結合すると、分岐比が１:１からずれてしまう。

この問題を防ぐため、高次モード成分をカットするモードフィルタ１２０を、曲げ導波路１１０とＹ次型カプラ１００との間に配置する必要がある。

特開２００９−１５７４０１号公報

しかしながら、モードフィルタ１２０の長さは通常数百μｍ〜数ｍｍ必要であり、回路小型化の妨げとなる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、曲げ導波路に接続されるＹ字型の光回路であって、小型化を図りつつ、高次モード成分を抑制することのできる光回路を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、曲げ導波路に直接接続されるＹ字型の光回路において、前記曲げ導波路に直接接続されるモード変換手段と、前記モード変換手段にＹ字型に接続された２本の光導波路とを備え、前記モード変換手段は、コアパタン形状が光伝播軸に対して非対称な光導波路であり、前記曲げ導波路で発生した、前記光伝播軸に対して非対称な入力フィールドを、前記光伝播軸に対して対称な２ピーク型の出力フィールドに変換することを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記モード変換手段が、前記光伝播軸に沿ってコアの幅が連続的に変動することを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記モード変換手段が、前記光伝播軸に対して非対称な入力フィールドを予め定めた最適化位置まで順伝播させたときのフィールドと、前記光伝播軸に対して対称な２ピーク型の出力フィールドを前記最適化位置まで逆伝播させたときのフィールドとの波面が一致するように、前記最適化位置における屈折率分布が調整されていることを特徴とする。

本発明によれば、モード変換手段を、コアパタン形状が光伝播軸に対して非対称な光導波路であり、曲げ導波路で発生した、光伝播軸に対して非対称な入力フィールドを、光伝播軸に対して対称な２ピーク型の出力フィールドに変換するものとすることにより、曲げ導波路に接続されるＹ字型の光回路の小型化を図りつつ、高次モード成分を抑制することができる。

従来のＹ字型カプラの例を示す図である。本発明の一実施形態に係る光回路を示す図である。本発明の一実施形態に係るモード変換手段の設計方法を説明するための図である。本発明の一実施形態に係るモード変換手段の設計方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図２に、本発明の一実施形態に係る光回路を示す。光回路２００は、曲げ導波路２１０に直接接続されるものであり、モード変換手段２０１と、モード変換手段２０１にＹ字型に接続された２本の光導波路２０２、２０３とを備えるＹ字型の光回路である。図１では、モード変換手段が光伝播軸に対して線対称なテーパ導波路１０１であるが、本実施形態に係る光回路２００では、このモード変換手段を、コアパタン形状が光伝播軸に対して非対称な光導波路に取り換えて、高次モードフィルタを省いている。なお、２本の光導波路２０２、２０３は、光伝播軸に対して線対称である。

モード変換手段２０１は、曲げ導波路２１０で発生した、光伝播軸に対して非対称な入力フィールドを、光伝播軸に対して対称な２ピーク型の出力フィールドに変換するように設計する。これにより、非対称な高次モード成分を抑制してＹ字型の光回路２００の分岐比の１：１からのずれを抑えることができ、かつ、高次モードフィルタを省くことにより光回路の小型化も図ることができる。

図３及び４を参照して、モード変換手段の設計方法を説明する。曲げ導波路２１０から出力され、モード変換手段２０１に入力される光伝播軸（ｚ軸）に対して非対称な入力フィールドを入力フィールドψ（０，ｘ）とする。また、モード変換手段２０１から出力される、ｚ軸に対して対称な２ピーク型の出力フィールドを出力フィールドφ（ｚ_out，ｘ）とする。まず、モード変換手段２０１の屈折率分布の初期値を設定する。次いで、ｚ軸方向の任意の位置ｚを最適化位置に設定する。そして、入力フィールドψ（０，ｘ）を最適化位置ｚまで順伝播させたときのフィールドψ（ｚ，ｘ）と、所望の２ピーク型の出力フィールド（ｚ_out，ｘ）を最適化位置ｚまで逆伝播させたときの出力フィールドφ（ｚ，ｘ）との波面が一致するように、最適化位置ｚにおける屈折率分布を調整する。これらの工程をｚ軸上の各位置において繰り返すことにより、最適な屈折率分布を得る。この設計方法は、特許文献１に開示されている手法を、特定の入力フィールドψ（０，ｘ）及び出力フィールド（ｚ_out，ｘ）に関して応用したものである。屈折率分布の調整は、最適化位置ｚにおける順伝播させたときのフィールドと逆伝播させたときのフィールドとの位相差に基づいてコアパタンを変更することによる行うことができる。このようにして得られるモード変換手段２０１は、図４に示す例のように、光伝播軸に沿ってコアの幅が連続的に変動する光導波路である。

位相差に基づくコアパタンの変更は、たとえば、上記位相差に従い、コア及びクラッド層を配設することにより行うことができる。より具体的には、０以上の実数Ｔに対して、位相差がＴより大きな箇所にはコアを配設し、Ｔより小さな箇所にはクラッド層を配設することによりコアパタンを変更することができる（特許文献１段落０２０５等参照）。また、コアとクラッド層との境界部においてのみコアを配設あるいは取り除くという制限下でコア及びクラッド層を配設することによりコアパタンを変更することもできる（特許文献１段落０２１８等参照）。これにより、モード変換手段２０１のコアの幅が光伝播軸に沿って連続的に変動する。

２００Ｙ字型の光回路
２０１モード変換手段
２０２、２０３モード変換手段２０１に接続された光導波路
２１０曲げ導波路

Claims

曲げ導波路に直接接続されるＹ字型の光回路において、
前記曲げ導波路に直接接続されるモード変換手段と、
前記モード変換手段にＹ字型に接続された２本の光導波路と
を備え、
前記モード変換手段は、コアパタン形状が光伝播軸に対して非対称な光導波路であり、前記曲げ導波路で発生した、前記光伝播軸に対して非対称な入力フィールドを、前記光伝播軸に対して対称な２ピーク型の出力フィールドに変換することを特徴とする光回路。
前記モード変換手段は、前記光伝播軸に沿ってコアの幅が連続的に変動することを特徴とする請求項１記載の光回路。
前記モード変換手段は、前記光伝播軸に対して非対称な入力フィールドを予め定めた最適化位置まで順伝播させたときのフィールドと、前記光伝播軸に対して対称な２ピーク型の出力フィールドを前記最適化位置まで逆伝播させたときのフィールドとの波面が一致するように、前記最適化位置における屈折率分布が調整されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光回路。