JP7088344B1 - グレーティングフィルタ - Google Patents
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Abstract
Description
合うピーク波長との波長間隔とが、互いに異なっており、第1グレーティングフィルタ部及び第2グレーティングフィルタ部の少なくとも一方のグレーティングの等価屈折率が可変である。
図1~3を参照して、この発明のグレーティングフィルタの第1実施形態(第1グレーティングフィルタとも称する。)について説明する。図1は、第1グレーティングフィルタの一構成例を示す模式図である。図1(A)は、後述する支持基板及びクラッドを省略し、光導波路コアのみを示す概略的平面図である。図1(B)は、図1(A)に示すグレーティング素子の概略的断面図である。図2は、後述するグレーティングを説明するための模式図である。図2(A)~(C)は、それぞれ、非対称構造、対称構造及び反対称構造のグレーティングを示している。図3は、後述する結合領域を説明するための模式図である。図3(A)は、結合領域を示す概略平面図である。図3(B)は、結合領域における伝搬定数を模式的に示す図である。図3(B)では、横軸に、伝送軸Zに沿った位置を取って示し、縦軸に、伝搬定数βを取って示している。
上面を被覆し、かつ、光導波路コア30を包含して形成されている。クラッド20は、例えば酸化シリコン(SiO2)を材料として形成されている。
の固有モードフィールドEf、後進波の固有モードフィールドEbに対して、以下の式(2)で与えられる。
-1)の入出力ポート210-(N-1)から取り出される。第1~第N-2波長λ1~λN-2の1次~N-2次モード光は、第N-2結合コア120-(N-2)に送られる。同様に、第k結合領域150-kでは、第k結合コア120-kを伝搬する第k波長λkのk次モード光が、第kサブ結合コア220-kを伝搬する基本モード光に結合され、第kコア200-kの入出力ポート210-kから取り出される。第1~第k-1波長λ1~λk-1の1次~k-1次モード光は、第k-1結合コア120-(k-1)に送られる。このように、後進波がグレーティングから第1結合コア120-1まで順に伝播するにつれて、固有の波長及び固有の次数の光が取り出される。この結果、第1~第Nコア200-1~Nの入出力ポート210-1~Nから、それぞれ、第1~第N波長λ1~λNの光を取り出すことができる。
図4を参照して、この発明のグレーティングフィルタの第2実施形態(以下、第2グレーティングフィルタとも称する。)について説明する。図4は、第2フィルタの一構成例を説明するための模式図である。図4(A)は、後述する支持基板及びクラッドを省略し、光導波路コアのみを示す概略的平面図である。図4(B)及び図4(C)は、第2フィルタの動作を説明するための模式図である。
2における第k-1波長λbk-1とが一致しない。このように、第1グレーティング130-1のBragg波長と第2グレーティング130-2のBragg波長とは、第kの波長λakとλbkのみが一致し、第kの波長以外では一致しない。
第1グレーティングフィルタの構成例について設計条件を検討する。ここでは、一例として、Nを2として、グレーティングが、TE偏波に対して、基本モードTE0、1次モードTE1及び2次モードTE2が伝送可能である場合を説明する。
長で結合する。この2次モードの後進波の波長、すなわち、第2の波長λ2を例えば、1,500nmと設定する。上記式(4)に従い、各伝送モードの等価屈折率を代入すると屈折率変調周期Λ2として310nmが得られる。同じ構造の同一波長条件において、グレーティングを伝送する基本モードの前進波が1次モードの後進波と結合するために必要な屈折率変調周期Λ1は、上記式(5)に従い282nmとなる。
20 クラッド
30 光導波路コア
50 グレーティングフィルタ部
100 メインコア
110、210 入出力ポート
120 結合コア
130 グレーティング
200 コア
220 サブ結合コア
Claims (3)
- 支持基板と、
前記支持基板上に形成されるクラッドと、
前記クラッド中に埋設され、前記支持基板の上面に平行に設けられる、光導波路コアとを備え、
前記光導波路コアと、該光導波路コアの周囲の前記クラッドから光導波路が構成される光導波路素子であって、
第1及び第2グレーティングフィルタ部を備え
第1及び第2グレーティングフィルタ部のそれぞれにおいて、
前記光導波路コアが、メインコア、及び、第1~第N(Nは2以上の整数)コアを備え、
前記第1及び第2メインコアが、それぞれ、順に直列に接続された、第1~第N結合コア、及び、周期Λで周期的に屈折率が変調されたグレーティングを備え、
第k(kは1以上N以下の整数)コアが、第k結合コアと光の相互結合が可能な程度に間隔を開けて並列に配置された第kサブ結合コアを備え、
前記第k結合コアを伝搬する第k次モードの光と、前記第kサブ結合コアを伝搬する基本モードの光とが相互結合し、
前記グレーティングは、TE偏波及びTM偏波の少なくとも一方の偏波に対して複数の高次モードが伝搬可能に構成され、かつ、
前記グレーティングの屈折率変調周期Λ、第k波長λk、基本モードの光の等価屈折率n0及び第k次モードの光の等価屈折率nkが、Λ(n0+nk)=λkを満たし、
前記第1グレーティングフィルタ部の第kコアと、前記第2グレーティングフィルタ部の第kコアとが接続され、
前記第1グレーティングフィルタ部のグレーティングおけるBragg波長の、隣り合うピーク波長との波長間隔と、前記第2グレーティングフィルタ部におけるBragg波長の、隣り合うピーク波長との波長間隔とが、互いに異なっており、
前記第1グレーティングフィルタ部及び前記第2グレーティングフィルタ部の少なくとも一方のグレーティングの等価屈折率が可変である
ことを特徴とするグレーティングフィルタ。 - 前記グレーティングが、光の伝搬方向に沿った軸である伝送軸に対して、非対称である
ことを特徴とする請求項1に記載のグレーティングフィルタ。 - 前記グレーティングの屈折率変調周期Λが、光の伝搬方向に沿った軸である伝送軸に沿って、一定量ずつ変化しているチャープ構造である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のグレーティングフィルタ。
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