JP6266315B2 - Wavelength multiplexer / demultiplexer and optical integrated circuit device - Google Patents
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Description
本発明は波長合分波器及び光集積回路装置に関するものであり、例えば、光通信や光インターコネクトで用いる波長合分波器及び光集積回路装置に関するものである。 The present invention relates to a wavelength multiplexer / demultiplexer and an optical integrated circuit device. For example, the present invention relates to a wavelength multiplexer / demultiplexer and an optical integrated circuit device used in optical communication and an optical interconnect.
近年、大容量インターコネクトに向けた有望な技術として、Siフォトニクスが注目を集めている。Siフォトニクス技術の主な利点は光配線の断面積が数百nm角であるため、高密度集積が可能になることが挙げられる。また、Siチップ内で波長多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)により、光配線1本当りの伝送容量向上が期待されている。 In recent years, Si photonics has attracted attention as a promising technology for large-capacity interconnects. The main advantage of the Si photonics technology is that high-density integration is possible because the cross-sectional area of the optical wiring is several hundred nm square. In addition, the transmission capacity per optical wiring is expected to be improved by wavelength division multiplexing (WDM) within the Si chip.
Siチップ内でWDM光信号を送受信するためには、WDM光信号を必要に応じて合波(MUX)・分波(DeMUX)させるSi細線導波路型波長合分波器が必要となる。そのSi細線導波路型波長合分波器に求められる条件としては、スペクトル平坦性、低損失性、低チャネル間偏差、低クロストーク(XT)等が挙げられる。 In order to transmit and receive a WDM optical signal within the Si chip, an Si thin-line waveguide type wavelength multiplexer / demultiplexer that multiplexes (MUX) / demultiplexes (DeMUX) the WDM optical signal as necessary is required. Conditions required for the Si waveguide type wavelength multiplexer / demultiplexer include spectral flatness, low loss, low channel-to-channel deviation, and low crosstalk (XT).
これらの条件を満たす有力な候補として遅延マッハ・ツェンダ干渉計(DMZI:Delayed Mach−Zehnder Interferometer)を多段にカスケード接続した波長合分波器が報告されている。米国インテル社では、DMZI型合分波器を報告している(例えば、非特許文献1参照)。 A wavelength multiplexer / demultiplexer in which a delayed Mach-Zehnder interferometer (DMZI: Delayed Mach-Zehnder Interferometer) is cascade-connected in multiple stages has been reported as a promising candidate that satisfies these conditions. US Intel Corporation has reported a DMZI type multiplexer / demultiplexer (see, for example, Non-Patent Document 1).
ここで、図13を参照して、従来技術を用いて形成した1×4ChのDMZI型波長合分波器を説明する。図13は従来例1の1×4ChのDMZI型波長合分波器の概念的平面図であり、光路長の異なる2本のアーム導波路811,821を対向させて入力端側と出力端側に光カプラ831、841を形成してDMZI801を形成する。光路長の長いアーム導波路821は、光路長の短いアーム導波路811に対して遅延導波路となる。
Here, a 1 × 4 Ch DMZI type wavelength multiplexer / demultiplexer formed by using the conventional technique will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a conceptual plan view of a 1 × 4 Ch DMZI wavelength multiplexer / demultiplexer according to the conventional example 1. Two
第1ステージのDMZI801に対して2つのDMZI802,803をカスケード接続した2段ステージのDMZIで波長合分波器を構成する。この時、2つのDMZI802,803の光路長差は、第1のDMZI801の光路長差の1/2とするとともに、一方のDMZI803に位相を制御する位相シフタ853を設けて第2のDMZI802に対してπ/2(=λ/4)の位相差を形成する。
A wavelength multiplexer / demultiplexer is constituted by a two-stage DMZI in which two DMZIs 80 2 and 80 3 are cascade-connected to the
図14は、従来例1の1×4ChのDMZI型波長合分波器の合分波スペクトルであり、チャネル間隔を800GHzと仮定している。図に示すように、スペクトル形状は放物線関数的になり、WDM光信号の波長ズレ或いは合分波器の温度変化が生じると、合分波器における挿入損失が増大するほか、WDM光信号間におけるクロストークXTも劣化するという問題がある。 FIG. 14 is a multiplexing / demultiplexing spectrum of the 1 × 4 Ch DMZI wavelength multiplexing / demultiplexing device of Conventional Example 1, and the channel interval is assumed to be 800 GHz. As shown in the figure, the spectrum shape becomes a parabolic function, and when the wavelength shift of the WDM optical signal or the temperature change of the multiplexer / demultiplexer occurs, the insertion loss in the multiplexer / demultiplexer increases, and between the WDM optical signals. There is a problem that the crosstalk XT also deteriorates.
そこで、このような問題を解消するために、米国IBM社は、光路長差の異なるDMZIを冗長に接続し、各DMZIにおける光結合率kiを適正化し、スペクトル平坦性を得ることを提案している(例えば、非特許文献2参照)。ここで、図15を参照して、提案による改良型波長合分波器を説明する。 In order to solve such a problem, IBM Corporation has a different DMZI optical path length difference redundantly connected to optimize the optical coupling ratio k i of each DMZI, it proposes to obtain spectral flatness (For example, refer nonpatent literature 2). Here, the proposed improved wavelength multiplexer / demultiplexer will be described with reference to FIG.
図15は、提案による改良型の従来例2の波長合分波器の概念的平面図であり、第1ステージのDMZI801に対して、光路長差が第1ステージのDMZI801より大きく且つ互いに位相差を有する2つのDMZI804,805を直列に接続する。また、第2ステージの2つのDMZI802,803にもそれぞれ光路長差が第2ステージのDMZI802,803より大きく且つ互いに位相差を有する2つのDMZI806,807を直列に接続する。なお、DMZI805及びDMZI807には位相シフタ855,857が形成されている。ここで、各光カプラ831〜833,841〜847の光結合係数kを所定の値に設定している。
Figure 15 is a schematic plan view of an improved conventional example 2 of a wavelength division multiplexer according to the proposed against DMZI80 1 of the first stage, the optical path length difference greater than DMZI80 1 of the first stage and to each other Two DMZIs 80 4 and 80 5 having a phase difference are connected in series. Also, two DMZI80 2, 80 respectively optical path length difference to 3 of the second stage connects the two DMZI80 6, 80 7 with DMZI80 2, 80 greater than 3 and the phase difference from each other in the second stage in series. The phase shifter 85 5, 85 7 are formed in the DMZI80 5 and DMZI80 7. Here, the optical coupling coefficient k of each of the
図16は、改良型の従来例2の波長合分波器の合分波スペクトルであり、ここでもチャネル間隔を800GHzと仮定している。図示に示すように、挿入損を犠牲にしないまま、スペクトル形状を平坦化することができ、XTの低減も可能になる。 FIG. 16 is a multiplexing / demultiplexing spectrum of the improved wavelength multiplexing / demultiplexing device of the conventional example 2, and the channel interval is assumed to be 800 GHz here. As shown in the figure, the spectrum shape can be flattened without sacrificing insertion loss, and XT can be reduced.
図17は、さらなる改良型の従来例3の波長合分波器の概念的平面図であり、図の説明は省略するが、2段ステージのDMZIに対して3段目のステージのDMZIを接続するとともに、冗長構成を採用したものである。 FIG. 17 is a conceptual plan view of the wavelength multiplexer / demultiplexer of Conventional Example 3 of a further improved type, and although description of the figure is omitted, the DMZI of the third stage is connected to the DMZI of the second stage. In addition, a redundant configuration is adopted.
図18は、さらなる改良型の従来例3の波長合分波器の合分波スペクトルであり、ここでもチャネル間隔を800GHzと仮定している。図示に示すように、この場合も、挿入損を犠牲にしないまま、スペクトル形状を平坦化することができ、XTの低減も可能になる。 FIG. 18 is a multiplexing / demultiplexing spectrum of the wavelength multiplexing / demultiplexing device according to the conventional example 3 of a further improved type, and the channel interval is also assumed to be 800 GHz here. As shown in the figure, also in this case, the spectrum shape can be flattened without sacrificing the insertion loss, and XT can be reduced.
表1は、実施例1乃至実施例3の波長合分波器のスペクトル平坦性とクロストーク特性を纏めたものである。スペクトル平坦性の性能指数として、−1dBと−10dBに対する透過帯域幅の比率(SF:shape factor)と、−1dBと−20dBに対する透過帯域幅の比率SFを用いる。
表1に示すように、従来例2の場合には、従来例1と比較して光干渉計の数が増大するものの、SFが大幅に改善し、XTも低減する。また、従来例3の場合には、XTをさらに向上させることができる。但し、スペクトル平坦性の劣化は免れず、SFとXTはトレードオフの関係にある。 As shown in Table 1, in the case of Conventional Example 2, although the number of optical interferometers is increased as compared with Conventional Example 1, SF is greatly improved and XT is also reduced. In the case of Conventional Example 3, XT can be further improved. However, deterioration of spectral flatness is inevitable, and SF and XT are in a trade-off relationship.
しかし、従来例2の場合には、従来例1と比べて合分波スペクトルの平坦性(SF)を大幅に改善できるものの、クロストークXTの改善は―6dB程度にとどまるという問題がある。 However, in the case of the conventional example 2, although the flatness (SF) of the combined / demultiplexed spectrum can be greatly improved as compared with the conventional example 1, there is a problem that the improvement of the crosstalk XT is only about -6 dB.
一方、従来例3の場合には、従来例1と比べてクロストークXTを大幅に低減できるものの、スペクトル平坦性(SF)が劣化するトレードオフの関係を避けられないという問題がある。さらに、光干渉計の数の増加に伴う制御点数の増大や素子サイズの増大が問題となる。 On the other hand, in the case of the conventional example 3, although the crosstalk XT can be significantly reduced as compared with the conventional example 1, there is a problem that a trade-off relationship in which the spectral flatness (SF) deteriorates cannot be avoided. Furthermore, an increase in the number of control points and an increase in the element size due to an increase in the number of optical interferometers become a problem.
したがって、波長合分波器及び光集積回路装置において、小型サイズで、且つ、スペクトル平坦性の改善及び低クロストーク特性を両立することを目的としている。 Accordingly, it is an object of the wavelength multiplexer / demultiplexer and the optical integrated circuit device to achieve both a small size, improved spectral flatness, and low crosstalk characteristics.
開示する一観点からは、光信号を同振幅に分岐する第1乃至第3の1×2光カプラを有し、前記第1の1×2光カプラの分岐側の第1のポートに接続する第2の1×2光カプラと、前記第1の1×2光カプラの分岐側の第2のポートに接続する第3の1×2光カプラとを備えて4等分岐する光分岐部と、前記第2の1×2光カプラの分岐側の第1のポートに接続する第1の遅延導波路と、前記第2の1×2光カプラの分岐側の第2のポートに接続する第2の遅延導波路と、前記第3の1×2光カプラの分岐側の第1のポートに接続する第3の遅延導波路と、前記第3の1×2光カプラの分岐側の第2のポートに接続する第4の遅延導波路とがこの順序で配列するように設けられ、前記第1の遅延導波路乃至前記第4の遅延導波路の遅延量が、遅延干渉部の中心波長、回折次数及び導波路の実効屈折率で決まる順に2ΔL、0、ΔL、及び、3ΔLになるように前記第1の遅延導波路乃至前記第3の遅延導波路に結合された同一構造のリング共振器を備え、前記第3の遅延導波路の位相シフト量が0.5πラジアンであり、且つ、前記第4の遅延導波路の位相シフト量が−0.5πラジアンである光遅延部と、前記第1の遅延導波路及び前記第2の遅延導波路に接続されて光信号を同振幅に分岐・結合する第1の2×2光カプラと、前記第3の遅延導波路及び前記第4の遅延導波路に接続されて光信号を同振幅に分岐・結合する第2の2×2光カプラと、前記第1の2×2光カプラの他端側の第1のポートに接続する第1の光導波路と前記第2の2×2光カプラの他端側の第1のポートに接続する第3の光導波路とを接続する光信号を同振幅に分岐・結合する第3の2×2光カプラと、前記第1の2×2光カプラの他端側の第2のポートに接続する第2の光導波路と前記第2の2×2光カプラの他端側の第2のポートに接続する第4の光導波路とを接続する光信号を同振幅に分岐・結合する第4の2×2光カプラとを備え、前記第2の光導波路と前記第3の光導波路が互いに交差した交差部を有し、前記第2の光導波路及び前記第3の光導波路の前記第1の光導波路及び前記第4の光導波路に対する位相シフト量が0.25πラジアンである光結合部とを有することを特徴とする波長合分波器が提供される。
From one aspect to be disclosed, first to third 1 × 2 optical couplers for branching an optical signal to the same amplitude are provided and connected to a first port on the branch side of the first 1 × 2 optical coupler. A
また、開示する別の観点からは、上述の波長合分波器と、前記波長合分波器の第3の2×2光カプラ及び前記第4の2×2光カプラの他端側の4つのポートに接続され互いに異なる波長で発振する第1乃至第4のレーザ素子を有する光源アレイと、前記光源アレイからの各波長の信号光を変調する光変調器アレイとを備えたことを特徴とする光集積回路装置が提供される。 From another viewpoint to be disclosed, the wavelength multiplexer / demultiplexer described above, the third 2 × 2 optical coupler of the wavelength multiplexer / demultiplexer, and the other 4 of the fourth 2 × 2 optical coupler are provided. A light source array having first to fourth laser elements that are connected to two ports and oscillate at different wavelengths, and an optical modulator array that modulates signal light of each wavelength from the light source array. An optical integrated circuit device is provided.
また、開示するさらに別の観点からは、上述の波長合分波器と、前記第3の2×2光カプラ及び前記第4の2×2光カプラの他端側の4つのポートに接続された4つの受光素子を有する受光器アレイとを備えたことを特徴とする光集積回路装置が提供される。 From another point of view, the wavelength multiplexer / demultiplexer is connected to the four ports on the other end side of the third 2 × 2 optical coupler and the fourth 2 × 2 optical coupler. There is provided an optical integrated circuit device comprising a light receiver array having four light receiving elements.
開示の波長合分波器及び光集積回路装置によれば、小型サイズで、且つ、スペクトル平坦性の改善及び低クロストーク特性を両立することが可能になる。 According to the disclosed wavelength multiplexer / demultiplexer and optical integrated circuit device, it is possible to achieve both a small size, improved spectral flatness, and low crosstalk characteristics.
ここで、図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態の波長合分波器を説明する。図1は本発明の実施の形態の波長合分波器の概念的平面図である。本発明の波長合分波器は光分岐部1と、光遅延部3と、光結合部6とを有している。
Here, a wavelength multiplexer / demultiplexer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a conceptual plan view of a wavelength multiplexer / demultiplexer according to an embodiment of the present invention. The wavelength multiplexer / demultiplexer according to the present invention includes an optical branching
光分岐部1は、光信号を同振幅に分岐する第1乃至第3の1×2光カプラ21〜23をカスケード接続して形成する。即ち、第1の1×2光カプラ21の分岐側の第1のポート212に第2の1×2光カプラ22のポート221を接続し、第1の1×2光カプラ21の分岐側の第2のポート213に第3の1×2光カプラ23のポート231を接続して4等分岐とする。
The optical branching
光遅延部3は、ポート222に接続する第1の遅延導波路41とポート223に接続する第2の遅延導波路42と、ポート232に接続する第3の遅延導波路43と、ポート233に接続する第4の遅延導波路44とを備えている。第1の遅延導波路41乃至前記第4の遅延導波路44の遅延量が、所定の遅延量ΔLに対して順に2ΔL、0、ΔL、及び、3ΔLになるように第1の遅延導波路41乃至第3の遅延導波路43にリング共振器(MRR: microring resonator)51〜53を結合する。各リング共振器51〜53はリング周回長が同じ同一構造とし、各遅延導波路41〜43に対する結合効率を変える。
The
この時、各リング共振器51〜53は、アンチレゾナンス条件を満たすようにする。即ち、各リング共振器51〜53の中心波長が、リング共振器51〜53を含まない遅延干渉計の中心波長からπラジアン位相シフトする条件を満たすようにする。また、各リング共振器51〜53は、遅延長が増大するほど、各遅延導波路41〜43と各リング共振器51〜53との結合する割合が減少するように設定する。即ち、各リング共振器51〜53は各遅延導波路41〜43に対して位相調整器として作用する。なお、遅延導波路43の位相シフト量(Δθ)は0.5πラジアンであり、遅延導波路44の位相シフト量(−Δθ)は−0.5πラジアンである。
At this time, each of the
また、光結合部6は、2組の1対の光信号を同振幅に分岐・結合する2×2光カプラ71〜74を交差接続してBanyan構成の光結合部6とする。第1の2×2光カプラ71の他端側の第1のポート712に接続する第1の光導波路81を第3の2×2光カプラ73のポート731に接続する。第2の2×2光カプラ82の他端側の第1のポート723に接続する第3の光導波路83を第3の2×2光カプラ73のポート832に接続する。また、第1の2×2光カプラ71の他端側の第2のポート714に接続する第2の光導波路82を第4の2×2光カプラ74のポート741に接続する。第2の2×2光カプラ72の他端側の第2のポート724に接続する第4の光導波路84を第4の2×2光カプラ74のポート742に接続する。この時、第1の光導波路81乃至第4の光導波路84は、位相シフト(Δφ=−0.25πラジアン)される領域を除き、同じ光学長にする。
In addition, the
シリコン基板上に絶縁膜を介して単結晶シリコンコア層を設けたSOI基板を用いて波長合分波器を形成すると、第2の光導波路82と第3の光導波路83が互いに交差した交差部91が形成される。このような交差部91は交差部のない第1の光導波路81及び第4の光導波路84に対して位相ズレをもたらす。そこで、このような位相ズレを調整するために、第1の光導波路81及び第4の光導波路84にも、交差部91と同じ構造の位相調整用の交差部を設けることが望ましい。 To form a wavelength demultiplexer using a silicon substrate through an insulating film of the SOI substrate provided with a monocrystalline silicon core layer, the second optical waveguide 82 and the third optical waveguide 8 3 intersect with each other intersection 9 1 is formed. Such cross-section 9 1 results in phase shift with respect to the first optical waveguide 81 and the fourth optical waveguide 8 4 without intersection. Therefore, in order to adjust such a phase shift, to the first optical waveguide 81 and the fourth optical waveguide 8 4, it is desirable to provide a cross-section for the phase adjustment of the same structure and cross-section 9 1 .
図2は、本発明の実施の形態の波長合分波器の合分波スペクトルであり、チャネル間隔を800GHzと仮定している。図から明らかなように、従来例1乃至従来例3に比べてスペクトルの平坦性に優れ、且つ、クロストークXTの少ない特性となっている。 FIG. 2 is a multiplexing / demultiplexing spectrum of the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the embodiment of the present invention, and the channel interval is assumed to be 800 GHz. As is clear from the figure, the spectral flatness is superior to those of Conventional Examples 1 to 3, and the crosstalk XT is less.
このような波長合分波器を用いて送信器側の光集積回路を形成するためには、波長合分波器の第3の2×2光カプラ73及び第4の2×2光カプラ74の4つのポート733,734,743,744に異なる波長で発振するレーザ素子を有する光源アレイを接続する。それと同時に、光源アレイからの各波長の信号光を変調する光変調器アレイを設ける。 Such wavelength demultiplexer using to form the optical integrated circuit of the transmitter side, a third of the 2 × 2 optical coupler 7, third and fourth of the 2 × 2 optical coupler having a wavelength division multiplexer A light source array having laser elements that oscillate at different wavelengths is connected to the four ports 7 33 , 7 34 , 7 43 , and 7 44 of 7 4 . At the same time, an optical modulator array for modulating the signal light of each wavelength from the light source array is provided.
この場合の光変調器アレイは、4つのマッハ・ツェンダ型変調器を備えた光変調器アレイを光源アレイと第3の2×2光カプラ73及び第4の光カプラ74との間に挿入しても良い。或いは、光変調器アレイは、第1の1×2光カプラ21の結合側のポート211に光導波路を接続し、この光導波路の延在方向に互いにリング長の異なる4つのリング共振器を配置した縦型の光変調器アレイを用いても良い。
Optical modulator array in this case, the optical modulator array with four Mach-Zehnder type modulator between the light source array and the third of the 2 × 2 optical coupler 7, third and fourth optical couplers 7 4 It may be inserted. Alternatively, the light modulator array is connected to the optical waveguide in the first 1 × 2
次に、図3乃至図8を参照して、本発明の実施例1の波長合分波器を説明する。図3は、本発明の実施例1の波長合分波器の概念的平面図である。本発明の波長合分波器は光分岐部10と、光遅延部20と、光結合部30とを有している。
Next, the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a conceptual plan view of the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention. The wavelength multiplexer / demultiplexer of the present invention includes an optical branching
図4は、本発明の実施例1の波長合分波器を構成する光導波路構造の説明図であり、ここでは、Siフォトニクス技術を用いてSOI基板上に形成するが、ここでは、一つの導波路部の断面構造で説明する。まず、図4(a)に示すように、シリコン基板51上にSiO2膜52を介して厚さが0.22μmの単結晶シリコン層53を設けたSOI基板を準備する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an optical waveguide structure constituting the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention. Here, the optical waveguide structure is formed on the SOI substrate using the Si photonics technology. The cross-sectional structure of the waveguide portion will be described. First, as shown in FIG. 4A, an SOI substrate is prepared in which a single
次いで、図4(b)に示すように、露光プロセスによって幅が0.48μmの導波路ストライプ構造のレジストパターン54を形成し、ドライエッチングを行ってコア層55を形成してチャネル導波路構とする。次いで、図4(c)に示すように、レジストパターン54を除去したのち、全面にSiO2膜56を堆積することによってクラッド層とする。
Next, as shown in FIG. 4B, a resist
なお、図4(d)に示すように、コア層55を形成する際に、0.05μmの高さのスラブ部57を残すことによりリブ導波路構造としても良い。このように、コア層55の両脇にスラブ部57を形成しておくと、電流注入により導波路の屈折率を変えることができる。
As shown in FIG. 4D, when the
再び、図3に戻ると、光分岐部10は、光信号を同位相・同振幅で分岐する1×2光カプラ111の分岐側のポート1212,1213に同じ構造の1×2光カプラ112,113をカスケード接続して4等分岐とする。
Returning to FIG. 3 again, the optical branching
図5は、光分岐部を構成する1×2光カプラの概念的平面図であり、図5(a)はMMI(multimode interference)型の1×2光カプラの概念的平面図である。長さがLMMIで幅がWMMIの多モード干渉領域131の結合側の中央部に幅がWMMI/4のポート1211を設けるとともに、分岐側に幅がWMMI/4のポート1212、1213をWMMI/4の間隔で配置する。 FIG. 5 is a conceptual plan view of a 1 × 2 optical coupler constituting an optical branching unit, and FIG. 5A is a conceptual plan view of a 1 × 2 optical coupler of an MMI (multimode interference) type. With a width providing a port 12 11 WMMI / 4 in the central portion of the multimode interference region 13 of the binding side in the width length in the L MMI is W MMI, width branch side WMMI / 4 ports 12 12, 12 13 are arranged at intervals of W MMI / 4.
図5(b)は、Y分岐型の1×2光カプラの概念的平面図であり、ポート1211から直接2本のポート1212,1213をY字型に分岐したものである。1×2MMI光カプラの代わりにこのようなY分岐型1×2光カプラを用いても良い。
FIG. 5B is a conceptual plan view of a Y-
再び、図3に戻ると、光遅延部20は、1×2光カプラ112,113の各ポート1222〜1233に接続する4本の遅延導波路211〜214と、3本の遅延導波路211〜213と光結合するリング共振器221〜223からなる。ここで、4本の遅延導波路211〜214の遅延量が、所定の値ΔLに対して順に2ΔL、0、ΔL、及び、3ΔLになるように各リング共振器221〜223のリング周回長を同じにして、間隙(Gap)により結合効率を変えて遅延量を設定する。
Returning to FIG. 3 again, the
図6は、光遅延部の概念的平面図であり、遅延導波路211(〜213)それとGapを介して光結合するリング共振器221(〜223)らなる。なお、ここでは、一つの組み合わせのみ図示する。リング共振器221(〜223)は長さがLSTの直線導波路と半径がRの半円状導波路からなり、全てのリング共振器221〜223において同一の構造とする。
FIG. 6 is a conceptual plan view of the optical delay unit, which includes a delay waveguide 21 1 (˜21 3 ) and a ring resonator 22 1 (˜22 3 ) optically coupled to the delay waveguide 21 1 (˜21 3 ). Note that only one combination is shown here. Ring resonator 22 1 (to 22 3) are straight waveguide and a radius of L ST length consists semicircular waveguides of R, the same structure in all of the
この時、各リング共振器221〜223は、アンチレゾナンス条件、即ち、リング共振器221〜223の中心波長が、リング共振器221〜223を含まない遅延干渉計の中心波長からπラジアン位相シフトする条件を満たすようにする。伝播する信号光のチャネル間隔は光遅延部20の遅延長やリング共振器221〜223の周回長で制御する。
At this time, each of the ring resonators 22 1-22 3, anti-resonance condition, i.e., the center wavelength of the ring resonator 22 1-22 3, the central wavelength of the delay interferometer without the ring resonator 22 1-22 3 To satisfy the condition of π radian phase shift from. The channel interval of the propagated signal light is controlled by the delay length of the
ここで、チャネル間隔に対する光遅延部20の関係を説明する。上述のように、遅延長はΔLで定義される離散的な値をもって、上部から下部に向かってそれぞれ2ΔL、0、ΔL、3ΔLの相対関係を満足するように設定する。この場合、λDMZI、m及びNEqをそれぞれ遅延干渉部の中心波長、回折次数およびSi細線導波路の実効屈折率とすると、ΔLは下記の式(1)により定まる。
ΔL=(λDMZI×m)/NEq (1)
Here, the relationship of the
ΔL = (λ DMZI × m) / N Eq (1)
また、チャネル間隔Δνは、NGrをSi細線導波路の群屈折率とすると、下記の式(2)で定まる。
Δν=λDMZI 2/(4NGr×ΔL) (2)
また、光遅延部におけるリング共振器MRRの関係は、λMRR−1、λMRR−2及びλMRR−3をそれぞれリング共振器221〜223の中心波長とすると下記の式(3)及び式(4)で表される。
λMRR−1=λMRR−2=λMRR−3=λDMZI−0.5Δν (3)
〜2kMRR−1=kMRR−2=〜1.2kMRR−3=0.95 (4)
この式(3)に示す関係がアンチレゾナンス条件である。一方、式(4)におけるkMRR−1、kMRR−2及びkMRR−3はそれぞれリング共振器221〜223における光結合率である。
The channel spacing Δν, when the N Gr and the group index of the Si wire waveguide, determined by the following equation (2).
Δν = λ DMZI 2 / (4N Gr × ΔL) (2)
Further, the relationship of the ring resonator MRR in the optical delay unit is as follows: λ MRR-1 , λ MRR-2 and λ MRR-3 are the center wavelengths of the
λ MRR-1 = λ MRR-2 = λ MRR-3 = λ DMZI −0.5Δν (3)
˜2k MRR-1 = k MRR-2 = ˜1.2k MRR-3 = 0.95 (4)
The relationship shown in this equation (3) is the anti-resonance condition. On the other hand, kMRR-1 , kMRR-2, and kMRR-3 in Equation (4) are optical coupling rates in the
ここで、式(3)及び式(4)の関係を満たすために、遅延導波路211〜213とリング共振器221〜223の間のGap1〜Gap3を調整する。例えば、リング共振器221〜223において、結合導波路長LSTおよびリングの曲率半径Rをそれぞれ15.57μm及び9.08μmにすれば式(3)に示す関係を満たすことができる。また、リング共振器221〜223のGap1〜Gap3をそれぞれ250nm、188nm及び200nmに設定することにより、式(4)に示す関係を満たすことができる。
Here, in order to satisfy the relations of the expressions (3) and (4), Gap 1 to Gap 3 between the
また、光結合部30は、光信号を同振幅に分岐・結合する4つの2×2光カプラ311〜314を交差接続してBanyan構成の光結合部30とする。即ち、遅延導波路211,212に接続する2×2光カプラ311の他端側のポート3213に接続する光導波路331を2×2光カプラ313のポート3231に接続する。2×2光カプラ311の他端側のポート3214に接続する光導波路332をクロス配置した2×2光カプラ314のポート3241に接続する。一方、遅延導波路213,214に接続する2×2光カプラ312の他端側のポート3223に接続する光導波路333をクロス配置した2×2光カプラ313のポート3232に接続する。2×2光カプラ312の他端側のポート3224に接続する光導波路334を2×2光カプラ314のポート3242に接続する。なお、2×2光カプラ311〜314としては、図5に示した1×2光カプラの結合側のポートを、分岐側と同じ構成の2本のポートに置き換えたものを用いれば良い。
The
この時、光導波路332と光導波路333は同一平面上で交差するので交差部341が形成される。光導波路331〜334は位相シフト(Δφ)領域を除いて同じ光路長に設定する。この時、位相シフト量(Δθ)及び位相シフト量(Δφ)については、下記の式(5)及び(6)の関係を満たすように設定する。
Δθ=0.5π〔radian〕 (5)
Δφ=0.25π〔radian〕 (6)
チャネル間隔Δν=800GHzの特性を想定すると、図4(c)に示すチャネル型Si細線導波路構造を用いれば、ΔL〜11μmとなる。また、0.25π〔radian〕に相当する位相変化をもたらすための導波路長は〜85nmになるので、光導波路332及び光導波路333の長さを光導波路331及び光導波路334より85nmだけ長くすれば良い。なお、これらの位相関係は相対的に成立すれば良いため、例えば、光導波路331及び光導波路334の長さを光導波路332及び光導波路333より85nmだけ短くしても所望の関係を満たすことができる。
In this case, the optical waveguide 33 2 and the optical waveguide 33 3 intersections 34 1 Since intersecting on the same plane is formed. The optical waveguide 33 to 333 4 are set to the same optical path length except for the phase shift ([Delta] [phi) region. At this time, the phase shift amount (Δθ) and the phase shift amount (Δφ) are set so as to satisfy the relationship of the following formulas (5) and (6).
Δθ = 0.5π (radian) (5)
Δφ = 0.25π (radian) (6)
Assuming the characteristics of channel spacing Δν = 800 GHz, ΔL to 11 μm is obtained using the channel-type Si thin wire waveguide structure shown in FIG. Further, since the guide Namijicho to effect a phase change corresponding to 0.25π [radian] becomes ~85Nm, from the optical waveguide 33 2 and the optical waveguide 33 3 of the optical waveguide length 33 1 and the optical waveguide 33 4 The length may be increased by 85 nm. Note that these for phase relationship which may be relatively satisfied, for example, optical waveguides 33 1 and the optical waveguide 33 4 only 85nm from the optical waveguide 33 2 and the optical waveguide 33 3 lengths shorter even desired relationship Can be met.
図7は、本発明の実施例1の波長合分波器の合分波スペクトルの説明図であり、図7(a)は、本発明の実施例1の波長合分波器の合分波スペクトルである。また、図7(b)及び図7(c)は各遅延干渉計の遅延量を実施例1と異なるように設定した場合のスペクトルである。ここでは、本発明の実施例1において2ΔL、0、ΔL及び3ΔLの関係を保つように、3つのリング共振器221〜223の光結合率kMRR-1〜kMRR-3を0.48,0.95,0.80に設定している。一方、図7(b)及び図7(c)の場合には、それぞれ、0.48,0.80,0.95と0.95,0.80,0.48のように順序を変えて設定している。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the multiplexing / demultiplexing spectrum of the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 (a) is a diagram illustrating the multiplexing / demultiplexing of the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention. It is a spectrum. FIGS. 7B and 7C are spectra when the delay amount of each delay interferometer is set differently from that in the first embodiment. Here, 2.DELTA.L in Example 1 of the present invention, 0, [Delta] L and so as to maintain a relationship 3DerutaL, three ring resonators 22 1-22 3
図7(a)に示すように、本発明の実施例1の場合には、平坦性に優れ且つ低クロストークの良好な合分波スペクトル特性が得られる。一方、図7(b)或いは図7(c)の場合には、式(4)の条件からのズレ量が大きくなるにつれて、スペクトル平坦性およびクロストークが顕著に劣化することが分かる。 As shown in FIG. 7A, in the case of Example 1 of the present invention, excellent multiplexing / demultiplexing spectrum characteristics with excellent flatness and low crosstalk can be obtained. On the other hand, in the case of FIG. 7B or FIG. 7C, it is understood that the spectral flatness and the crosstalk are remarkably deteriorated as the amount of deviation from the condition of Expression (4) increases.
この実施例1における特性は、
SF(−1dB/−10dB):0.87
SF(−1dB/−20dB):0.76
XT:<−33dB
であり、SFが著しく向上するとともに―30dB以下の低XTも確保できることが分かる。
The characteristics in Example 1 are as follows:
SF (-1 dB / -10 dB): 0.87
SF (-1 dB / -20 dB): 0.76
XT: <−33 dB
It can be seen that the SF is remarkably improved and a low XT of −30 dB or less can be secured.
図8は、波長合分波器の単一チャネルにおける透過スペクトルおよびクロストークXTの説明図であり、ここでは、上述の従来例2及び従来例3の特性も併せて表示する。ここで、クロストークは1×4Ch波長合分波器において、残り三つのチャネル成分に対する影響を考慮した結果である。尚、チャネル間隔は800GHzと仮定している。図8(a)は透過スペクトルの説明図であり、本発明の実施例1の波長合分波器の透過帯域におけるスペクトル平坦性が最も優れることが分かる。 FIG. 8 is an explanatory diagram of the transmission spectrum and the crosstalk XT in a single channel of the wavelength multiplexer / demultiplexer. Here, the characteristics of the above-described conventional examples 2 and 3 are also displayed. Here, the crosstalk is a result of considering the influence on the remaining three channel components in the 1 × 4 Ch wavelength multiplexer / demultiplexer. The channel interval is assumed to be 800 GHz. FIG. 8A is an explanatory diagram of the transmission spectrum, and it can be seen that the spectral flatness in the transmission band of the wavelength multiplexer / demultiplexer of the first embodiment of the present invention is the best.
一方、光リンクにおけるパワーペナルティの観点からは、クロストークXTを低く抑えることが重要である。図8(b)はクロストーク特性図であり、本発明の実施例1の波長合分波器においては、広波長帯域わたって低いXTが得られている。例えば、XTを−15dB以下に抑えることを想定した場合、本発明の実施例1の波長合分波器の場合、図に示すように、おおよそ5.3nmに相当する波長帯域を活用することができる。これは、チャネル間隔の80%以上に相当する。なお、図8(a)においては、図8(b)に示すXT=−15dBに設定した場合に対応する波長位置を縦の破線で示している。 On the other hand, from the viewpoint of power penalty in the optical link, it is important to keep the crosstalk XT low. FIG. 8B is a crosstalk characteristic diagram. In the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention, a low XT is obtained over a wide wavelength band. For example, assuming that XT is suppressed to -15 dB or less, in the case of the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention, as shown in the figure, a wavelength band corresponding to approximately 5.3 nm may be utilized. it can. This corresponds to 80% or more of the channel interval. In FIG. 8A, the wavelength position corresponding to the case where XT = −15 dB shown in FIG. 8B is set is indicated by a vertical broken line.
一方、従来例2の場合には、有効な波長帯域は、XTに律速され、おおよそ4nmになる。また、従来例3の場合には、本発明の実施例1と同様に、XTを低く抑えることができるものの、スペクトル平坦性が劣るため、有効な波長帯域は、過剰損の増大に律速され、従来例2と同様におおよそ4nmになる。これはチャネル間隔の60%程度に相当する。つまり、本発明の実施例1の波長合分波器は、チャネル間隔設定によらず、有効な動作波長帯域を20%以上改善することが可能になる。 On the other hand, in the case of Conventional Example 2, the effective wavelength band is rate-controlled by XT and is approximately 4 nm. In the case of Conventional Example 3, XT can be kept low as in Example 1 of the present invention, but the spectral flatness is inferior, so the effective wavelength band is limited by the increase in excess loss, As in Conventional Example 2, the thickness is approximately 4 nm. This corresponds to about 60% of the channel interval. That is, the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention can improve the effective operating wavelength band by 20% or more regardless of the channel interval setting.
次に、図9を参照して、本発明の実施例2の波長合分波器を説明するが、光結合部の構成が異なる以外は上記の実施例1の波長合分波器と同じである。図9は、本発明の実施例2の波長合分波器の概念的平面図であり、光分岐部10及び光遅延部20は上記の実施例1と全く同じである。
Next, the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9, but is the same as the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment except that the configuration of the optical coupling unit is different. is there. FIG. 9 is a conceptual plan view of the wavelength multiplexer / demultiplexer according to the second embodiment of the present invention. The optical branching
光結合部30においては、光導波路331及び光導波路334にも交差部341と同じ構造の位相調整用の交差部342,343を設ける。即ち、必然的に形成される交差部341が存在すると、交差部がない光導波路331及び光導波路334に対して位相ズレが発生する。そこで、光導波路331及び光導波路334にも交差部341と同じ構造の交差部342,343を設けることによって、この位相ズレを解消したものである。この場合、位相ズレの調整が不要になるので、作製歩留りを向上することが可能になる。
In the
次に、図10を参照して、本発明の実施例3の光集積回路装置を説明する。図10は本発明の実施例3の光集積回路装置の概念的平面図であり、上述の図3に示した1×4Chの波長合分波器の分岐側に光変調器アレイと光源アレイを接続したものである。
Next, an optical integrated circuit device according to
図に示すように、2×2光カプラ313,314の4つのポート3233,3234,3243,3244にマッハ・ツェンダ変調器411〜414を設けた光変調器アレイ40を接続する。また、光変調器アレイ40の前段に互いに異なる波長で発振する半導体レーザ素子431〜434を有する光源アレイ42を接続する。
As shown in the drawing, an
この実施例3の光集積回路装置においては、光源アレイ42からの互いに波長の異なるレーザ光をマッハ・ツェンダ変調器411〜414で変調したのち、波長合分波器で合波してポート1211から出力する。この時、透過スペクトルの平坦性及びクロストーク特性の優れた波長合分波器により合波しているので、多少光信号の波長ズレや温度変動により波長合分波器の動作波長シフトが生じても、低損失を保持し、波長多重信号の光送信を行うことができる。
In the optical integrated circuit device according to the third embodiment, laser beams having different wavelengths from the
次に、図11を参照して、本発明の実施例4の光集積回路装置を説明する。図11は本発明の実施例4の光集積回路装置の概念的平面図であり、上述の図3に示した1×4Chの波長合分波器の分岐側に光源アレイを接続するとともに、合波側にリング変調器を接続したものである。
Next, an optical integrated circuit device according to
図に示すように、2×2光カプラ313,314の4つのポート3233,3234,3243,3244に互いに異なる波長で発振する半導体レーザ素子431〜434を有する光源アレイ42を接続する。一方、1×2光カプラ111の合波側のポート1211に4段構造のリング変調器441〜444を接続したものである。なお、このリング変調器441〜444は、ポート1211に接続する一本の出力導波路に沿って4つの互いに周回長の異なるリング共振器を結合させたものである。この場合も、透過スペクトルの平坦性及びクロストーク特性の優れた波長合分波器により合波しているので、多少光信号の波長ズレや温度変動により波長合分波器の動作波長シフトが生じても、低損失を保持し、波長多重信号の光送信を行うことができる。
As shown in the figure, a light source array having
次に、図12を参照して、本発明の実施例5の光集積回路装置を説明する。図12は本発明の実施例5の光集積回路装置の概念的平面図であり、上述の図3に示した1×4Chの波長合分波器の分岐側に受光器アレイ45を接続したものである。
Next, an optical integrated circuit device according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a conceptual plan view of an optical integrated circuit device according to Embodiment 5 of the present invention, in which a
図に示すように、2×2光カプラ313,314の4つのポート3233,3234,3243,3244に4つの受光器461〜464を有する受光器アレイ45を接続したものである。1×2光カプラ111の合波側のポート1211から入力した信号光は、波長合分波器によって分波されて4つの受光器461〜464に入力されて電気信号に変換される。
As shown in the figure, a
この場合も、透過スペクトルの平坦性及びクロストーク特性の優れた波長合分波器により分波しているので、多少光信号の波長ズレや温度変動により波長合分波器の動作波長シフトが生じても、低損失および低XTを保持することができる。その結果、受光器により検波する際、光リンクにおけるパワーペナルティを最低限に抑えることができる。 In this case as well, the wavelength multiplexer / demultiplexer has excellent transmission flatness and crosstalk characteristics, so the wavelength shift of the optical signal and the operating wavelength shift due to temperature fluctuations. However, low loss and low XT can be maintained. As a result, the power penalty in the optical link can be minimized when detecting by the light receiver.
このような、受信型の光集積回路装置と、図10或いは図11に示した発信型の光集積回路装置を組み合わせることによって、小型サイズの光集積青路装置により低損失性および低XTに優れた光通信システムを構築することができる。 Combining such a reception type optical integrated circuit device with the transmission type optical integrated circuit device shown in FIG. 10 or FIG. 11 is excellent in low loss and low XT by a small-sized optical integrated blue circuit device. An optical communication system can be constructed.
ここで、実施例1乃至実施例5を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
(付記1)光信号を同振幅に分岐する第1乃至第3の1×2光カプラを有し、前記第1の1×2光カプラの分岐側の第1のポートに接続する第2の1×2光カプラと、前記第1の1×2光カプラの分岐側の第2のポートに接続する第3の1×2光カプラとを備えて4等分岐する光分岐部と、前記第2の1×2光カプラの分岐側の第1のポートに接続する第1の遅延導波路と、前記第2の1×2光カプラの分岐側の第2のポートに接続する第2の遅延導波路と、前記第3の1×2光カプラの分岐側の第1のポートに接続する第3の遅延導波路と、前記第3の1×2光カプラの分岐側の第2のポートに接続する第4の遅延導波路とがこの順序で配列するように設けられ、前記第1の遅延導波路乃至前記第4の遅延導波路の遅延量が、遅延干渉部の中心波長、回折次数及び導波路の実効屈折率で決まる所定の遅延量ΔLに対して順に2ΔL、0、ΔL、及び、3ΔLになるように前記第1の遅延導波路乃至前記第3の遅延導波路に結合された同一構造のリング共振器を備え、前記第3の遅延導波路の位相シフト量が0.5πラジアンであり、且つ、前記第4の遅延導波路の位相シフト量が−0.5πラジアンである光遅延部と、前記第1の遅延導波路及び前記第2の遅延導波路に接続されて光信号を同振幅に分岐・結合する第1の2×2光カプラと、前記第3の遅延導波路及び前記第4の遅延導波路に接続されて光信号を同振幅に分岐・結合する第2の2×2光カプラと、前記第1の2×2光カプラの他端側の第1のポートに接続する第1の光導波路と前記第2の2×2光カプラの他端側の第1のポートに接続する第3の光導波路とを接続する光信号を同振幅に分岐・結合する第3の2×2光カプラと、前記第1の2×2光カプラの他端側の第2のポートに接続する第2の光導波路と前記第2の2×2光カプラの他端側の第2のポートに接続する第4の光導波路とを接続する光信号を同振幅に分岐・結合する第4の2×2光カプラとを備え、前記第2の光導波路と前記第3の光導波路が互いに交差した交差部を有し、前記第2の光導波路及び前記第3の光導波路の前記第1の光導波路及び前記第4の光導波路に対する位相シフト量が0.25πラジアンである光結合部とを有することを特徴とする波長合分波器。
(付記2)前記各リング共振器は、前記波長合分波器のチャネル間隔ごとに共振ピークを有する周回長を備え、前記各遅延導波路に基づく干渉計の中心波長と前記各リング共振器の中心波長がπラジアン異なることを特徴とする付記1に記載の波長合分波器。
(付記3)前記各リング共振器は、遅延長が増大するほど、前記各遅延導波路と前記各リング共振器との結合する割合が減少することを特徴とする付記1または付記2に記載の波長合分波器。
(付記4)前記第1の光導波路と前記第4の光導波路が、前記交差部の形状と同じ形状の位相ズレ調整領域を有することを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載の波長合分波器。
(付記5)前記光分岐部のコア層、前記光遅延部のコア層、前記光結合部のコア層が、シリコン基板上に絶縁膜を介して形成された単結晶シリコンコア層からなることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1に記載の波長合分波器。
(付記6)付記1乃至付記5のいずれか1に記載の波長合分波器と、前記波長合分波器の第3の2×2光カプラ及び前記第4の2×2光カプラの他端側の4つのポートに接続され互いに異なる波長で発振する第1乃至第4のレーザ素子を有する光源アレイと、前記光源アレイからの各波長の信号光を変調する光変調器アレイとを備えたことを特徴とする光集積回路装置。
(付記7)前記光変調器アレイが、前記光源アレイと前記第3の2×2光カプラ及び前記第4の光カプラとの間に挿入されていることを特徴とする付記6に記載の光集積回路装置。
(付記8)前記光変調器アレイが、前記第1の1×2光カプラの結合側のポートに接続された光導波路と、前記光導波路の延在方向に配置された互いにリング長の異なる4つのリング共振器とからなることを特徴とする付記6に記載の光集積回路装置。
(付記9)付記1乃至付記5のいずれか1に記載の波長合分波器と、前記波長合分波器の第3の2×2光カプラ及び前記第4の2×2光カプラの他端側の4つのポートに接続された4つの受光素子を有する受光器アレイとを備えたことを特徴とする光集積回路装置。
Here, the following supplementary notes are attached to the embodiments of the present invention including Examples 1 to 5.
(Additional remark 1) It has the 1st thru | or 3rd 1 * 2 optical coupler which branches an optical signal to the same amplitude, The 2nd connected to the 1st port of the branch side of the said
(Appendix 2) Each ring resonator has a loop length having a resonance peak for each channel interval of the wavelength multiplexer / demultiplexer, and the center wavelength of the interferometer based on each delay waveguide and each
(Additional remark 3) As for each said ring resonator, the ratio which the said each delay waveguide and each said ring resonator couple | bond decreases, so that delay length increases,
(Additional remark 4) Said 1st optical waveguide and said 4th optical waveguide have phase shift adjustment area | region of the same shape as the shape of the said cross | intersection part, Any one of
(Supplementary Note 5) The core layer of the optical branching unit, the core layer of the optical delay unit, and the core layer of the optical coupling unit are formed of a single crystal silicon core layer formed on a silicon substrate via an insulating film. 5. The wavelength multiplexer / demultiplexer according to any one of
(Appendix 6) In addition to the wavelength multiplexer / demultiplexer according to any one of
(Supplementary note 7) The light according to
(Supplementary note 8) The optical modulator array includes an optical waveguide connected to a port on the coupling side of the first 1 × 2 optical coupler and 4 different ring lengths arranged in the extending direction of the optical waveguide. The optical integrated circuit device according to
(Supplementary note 9) In addition to the wavelength multiplexer / demultiplexer according to any one of
1,10 光分岐部
21〜23,111〜113 1×2光カプラ
211〜233,1211〜1233 ポート
3,20 光遅延部
41〜44,211〜214 遅延導波路
51〜53,221〜223 リング共振器
6,30 光結合部
71〜74,311〜314 2×2光カプラ
711〜744,3211〜3244 ポート
81〜84,331〜334 光導波路
91,341〜343 交差部
131 多モード干渉領域
40 光変調器アレイ
411〜414 マッハ・ツェンダ変調器
42 光源アレイ
431〜434 半導体レーザ素子
441〜444 リング変調器
45 受光器アレイ
461〜464 受光器
51 シリコン基板
52 SiO2膜
53 単結晶シリコン層
54 レジストパターン
55 コア層
56 SiO2膜
57 スラブ部
801〜807 DMZI
811〜817,821〜827 アーム導波路
831〜837,841〜847 光カプラ
853,855,857 位相シフタ
1,10 optical branching
43 1 to 43 4
81 1-81 7, 82 1-82 7
Claims (5)
前記第2の1×2光カプラの分岐側の第1のポートに接続する第1の遅延導波路と、前記第2の1×2光カプラの分岐側の第2のポートに接続する第2の遅延導波路と、前記第3の1×2光カプラの分岐側の第1のポートに接続する第3の遅延導波路と、前記第3の1×2光カプラの分岐側の第2のポートに接続する第4の遅延導波路とがこの順序で配列するように設けられ、前記第1の遅延導波路乃至前記第4の遅延導波路の遅延量が、遅延干渉部の中心波長、回折次数及び導波路の実効屈折率で決まる所定の遅延量ΔLに対して順に2ΔL、0、ΔL、及び、3ΔLになるように前記第1の遅延導波路乃至前記第3の遅延導波路に結合された同一構造のリング共振器を備え、前記第3の遅延導波路の位相シフト量が0.5πラジアンであり、且つ、前記第4の遅延導波路の位相シフト量が−0.5πラジアンである光遅延部と、
前記第1の遅延導波路及び前記第2の遅延導波路に接続されて光信号を同振幅に分岐・結合する第1の2×2光カプラと、前記第3の遅延導波路及び前記第4の遅延導波路に接続されて光信号を同振幅に分岐・結合する第2の2×2光カプラと、前記第1の2×2光カプラの他端側の第1のポートに接続する第1の光導波路と前記第2の2×2光カプラの他端側の第1のポートに接続する第3の光導波路とを接続する光信号を同振幅に分岐・結合する第3の2×2光カプラと、前記第1の2×2光カプラの他端側の第2のポートに接続する第2の光導波路と前記第2の2×2光カプラの他端側の第2のポートに接続する第4の光導波路とを接続する光信号を同振幅に分岐・結合する第4の2×2光カプラとを備え、前記第2の光導波路と前記第3の光導波路が互いに交差した交差部を有し、前記第2の光導波路及び前記第3の光導波路の前記第1の光導波路及び前記第4の光導波路に対する位相シフト量が0.25πラジアンである光結合部とを
有することを特徴とする波長合分波器。 Second 1 × 2 light having first to third 1 × 2 optical couplers for branching an optical signal to the same amplitude and connected to a first port on the branch side of the first 1 × 2 optical coupler An optical branching unit that branches into four equal parts by including a coupler and a third 1 × 2 optical coupler connected to the second port on the branching side of the first 1 × 2 optical coupler;
A first delay waveguide connected to the first port on the branch side of the second 1 × 2 optical coupler, and a second delay waveguide connected to the second port on the branch side of the second 1 × 2 optical coupler. delay guide the waveguide, and a third delay waveguide connected to said third 1 × 2 first port of the branch side of the optical coupler, the third 1 × 2 optical coupler branch side of the second of The fourth delay waveguides connected to the ports are arranged in this order, and the delay amount of the first delay waveguide to the fourth delay waveguide is determined by the center wavelength of the delay interference unit, the diffraction It is coupled to the first delay waveguide to the third delay waveguide so that the predetermined delay amount ΔL determined by the order and the effective refractive index of the waveguide becomes 2ΔL, 0, ΔL, and 3ΔL in order. with a ring resonator having the same structure, a phase shift amount of said third delay waveguide is 0.5π radians,且The optical delay phase shift amount of the fourth delay waveguide is -0.5π radians,
A first 2 × 2 optical coupler connected to the first delay waveguide and the second delay waveguide for branching and coupling an optical signal to the same amplitude; the third delay waveguide; and the fourth A second 2 × 2 optical coupler that is connected to the delay waveguide and branches and couples the optical signal to the same amplitude, and a first port that is connected to the first port on the other end of the first 2 × 2 optical coupler. A third 2 × optical signal for branching and coupling optical signals connecting the first optical waveguide and the third optical waveguide connected to the first port on the other end of the second 2 × 2 optical coupler to the same amplitude. Two optical couplers, a second optical waveguide connected to a second port on the other end side of the first 2 × 2 optical coupler, and a second port on the other end side of the second 2 × 2 optical coupler A fourth 2 × 2 optical coupler for branching and coupling an optical signal connected to the fourth optical waveguide connected to the same amplitude, the second optical waveguide and the third optical waveguide The optical waveguides have intersections intersecting each other, and the phase shift amount of the second optical waveguide and the third optical waveguide with respect to the first optical waveguide and the fourth optical waveguide is 0.25π radians. A wavelength multiplexer / demultiplexer having an optical coupling portion.
前記波長合分波器の第3の2×2光カプラ及び前記第4の2×2光カプラの他端側の4つのポートに接続され互いに異なる波長で発振する第1乃至第4のレーザ素子を有する光源アレイと、
前記光源アレイからの各波長の信号光を変調する光変調器アレイと
を備えたことを特徴とする光集積回路装置。 The wavelength multiplexer / demultiplexer according to any one of claims 1 to 3,
First to fourth laser elements that are connected to four ports on the other end side of the third 2 × 2 optical coupler and the fourth 2 × 2 optical coupler of the wavelength multiplexer / demultiplexer and oscillate at different wavelengths A light source array having
An optical integrated circuit device comprising: an optical modulator array for modulating signal light of each wavelength from the light source array.
前記第3の2×2光カプラ及び前記第4の2×2光カプラの他端側の4つのポートに接続された4つの受光素子を有する受光器アレイと
を備えたことを特徴とする光集積回路装置。 The wavelength multiplexer / demultiplexer according to any one of claims 1 to 3,
And a light receiver array having four light receiving elements connected to four ports on the other end side of the third 2 × 2 optical coupler and the fourth 2 × 2 optical coupler. Integrated circuit device.
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