JPH01120509A - 波長フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光伝送線路内、或いは、光計測等に利用され
る光ファイバや平板先導波路等を用いた波長フィルタに
関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、光導波結合器を構成する２本以上の光ファイ
バや平板光導波路等のコア部、或いは、ガイド部に、夫
々屈折率の波長分散性が異なる材料を用い、さらに、ク
ラッド部に、前記コア部の屈折率と、特定の波長で等し
い屈折率を有する材料を用いて、結合長の適切な選択に
よる分岐機能と、コア部、或いは、ガイド部とクラッド
部との屈折率差による光の閉じ込め効果を利用して、バ
ンドパスフィルターや、バイパス、ローパスフィルター
等を高精度に、しかも高いＳＮＲで異なる波長を分離で
きる波長フィルタを得るものである。

〔従来の技術〕

従来の光導波結合器においては、隣接するファイバや平
板光導波路等には同じ材料が用いられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本来、分岐比は、結合定数と隣接する導波路間のコア部
、或いは、ガイド部の伝播定数差と結合長の関数によっ
て定まるものである。即ち、結合定数をＣ１伝播定数差
のＡをΔ、結合が始まってから結合方向への長さをＺと
すると、第２図に示す様に、入射ポート１に入力した光
が、光結合器内部で、どれだけ隣接したコア内に結合し
たかをａ Δ”　＋（Ｃｃｏｓ　βｃＺ）” ここで、βｃ＝ｃ”　＋Δ２である。

ところが、従来例では、隣接する導波路は、同じ材質で
作製していた為、伝播定数差は、はぼＯとなるが、完全
に０ではなかった。これは隣接するコア部或いは、ガイ
ド部の径等が、作製時に全く同じにならず異なる為に、
伝播する光の伝播定数に微かな差が生じる事による。

従って、分岐比Ｒの最大値は、。

ｔ となる。

この為、第３図に示す様に、分岐比は、結合長Ｚの周期
関数で与えられ、□　の整数倍の長２βＣ さて、コアａ１又はコアｂに大部分のパワーが移行する
事になる。

さて、最近波長多重伝送分野において、伝送されてきた
波長を完全に分離する為の波長フィルタが必要となって
いる。ところが、この目的を達成するには、上述したの
と同様の理由により、従来の光導波結合器では、第４図
に示す様に、例え、所望の波長Ａと波長Ｂとで、分岐比
Ｒの最大値を得たとしても、ＳＮＲは２０〜３０ｄＢ程
度しか得られない、又、２波長で、分岐比Ｒを最大値に
する様に、作製する事は、結合長の微妙な変化が、分岐
比Ｒに大きな変化を与えるなどして、非常に困難であり
、歩留まりが著しく悪かったなどの問題点を有していた
。

従って、本発明の目的は以上の問題点を解決し、安定で
しかも製造時の歩留まりの向上が図れ、しかも、非常に
高いＳＮＲで異なる波長を分離する事のできる安価な波
長フィルタを得る事にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決する為に、本発明では、光導波結合
器を構成する２本以上の光ファイバや平板光導波路等の
コア部、或いはガイド部に夫々屈折率の波長分散性が異
なる材料を用い、さらにクランド部に、前記コア部の屈
折率と、ある波長で等しい屈折率を有する材料を用いて
、波長フィルタを構成した。

〔作用〕

上記の様に、隣接する導波路に異なる屈折率の材料を用
いると、伝播定数差が現れる。従って、分岐比Ｒは、前
述した様に ここで、Ｃは結合定数、Δは伝播定数差の〃、Ｚは結合
が始まってから結合方向への長さ、βｃ＝ｃ”＋Δ２で
ある。従って、この場合も前記した様に、分岐比Ｒの最
大値は Ｃ： Ｒｍａｘ　＝１０ｆｆｉｏｇ□となる。

Δ冨 ところが、ある波長で一方のコアの屈折率とクラッドの
屈折率が等しくなるので、この波長付近で、非常に大き
な結合定数Ｃが得られる。よって、Ｃ＞４となる。従っ
て、他方のコア内に殆どロスなく、光が移行する事にな
る０次に、別の波長で前記他方のコアの屈折率とクラッ
ドの屈折率が等しくなると、この波長を境に、光の閉じ
込めが行われる。従って、２つの波長を境に、別々のコ
ア内（光の閉じ込めが完全に行われる事になるので、非
常にＳＮＨの高い波長フィルタを容易に得ることができ
る。

〔実施例１〕 以下、本発明をその実施例に基づいて詳しく説明する。

第１図は、本発明に係わる光結合器の実施例を示す概念
図である。結合部は、２本のシングルモード光ファイバ
の一部を融着或いは研磨・接着して作られる。この２本
のシングルモード光ファイバのコア部３．４は、夫々異
なる屈折率ｎ３゜ｎ４の材料で構成されている。この場
合、入射ボート１より入射された光は、結合部よりＺだ
け離れるとその分岐比は、 れる。

ここで、Δ＝　　　（ｎｓ　　ｎ、）、Ｃは結合定数β
ｃ＝ＪＣ”＋△２、λは真空中の光の波長である。従っ
て、上式が極大値となる条件、即ち、ところが、第５図
に示す様に、コア部３．４の屈折率が、波長分散性を有
し、クラッド部の屈折率と、波数Ａ、波数りで、等しく
なる様に材料を選ぶと、波数Ａ、波数りで、結合定数Ｃ
が非常に大きくなる。又、波数Ｂで△−０となる。

従って、波数Ａ付近から波数り付近での広範囲の領域で
分岐比Ｒは、極めて大きな値を取る事ができる。これは
光のパワーの移行が殆ど完全に行われる事を意味する。

さて、光は波数Ａ以下ではコア３内に閉じ込められ、コ
ア４内には全く存在できず、又、波数り以上では、コア
４内に閉じ込められ、コア３内に全く存在する事ができ
ない。

即ち、コア３をローパスフィルタ、コア４をバイパスフ
ィルタとする事ができる。

従って、外部から波数Ｅ、Ｆを光ファイバ等によって伝
送し、コア３に導くと、コア３の出力端に゛は波数Ｅの
光を、コア４の出力端には波数Ｆの光を全くクロストー
クなしに取り出す事ができる。

波数Ｆを波数りの近傍にしておけば、光の移行パワーも
充分にあげられる事は言うまでもない。

〔実施例２〕 別の実施例として、第６図に示す様に、コア部４とクラ
ッド部の屈折率が強い波長分散性を存し、クラッド部の
屈折率と、コア部３の屈折率とが波数Ａで等しくなり、
コア部３とコア部４の屈折率が、波数Ｂで等しくなり、
さらに両コア部の波長依存性が大きく異なる様に、材料
を選ぶと、波数Ａでの結合定数Ｃが非常に大きくなり、
又、波数Ｂで４−０となる。従って、波数Ｂ付近から波
数Ａ付近の領域にて、分岐比Ｒは、橿めて大きな値を取
る事ができる。ところが、上記実施例１とは異なり、波
数Ａ以上或いは波数Ｂ以下でのコア３とコア４の屈折率
差が急速に大きくなるので、急激に分岐比Ｒは、減衰し
ていく、従って、外部からファイバ等によりコア３に光
を導いてコア４内には、特に結合の強い波数領域Ｂから
Ａまでの光が閉じ込められるので、急峻なバントパスフ
ィルタを得る事ができる。

尚、上記実施例においては、シングルモードファイバを
用いた例を示したが、多モード光ファイバ、平板型光導
波路等においても、同様の特性を得る事ができる。

〔発明の効果〕

上述の様に、本発明の構成により、非常に高いＳＮＲで
波長選択を行う事ができ、しかも、分離波長の上限、下
限とも材料によって定まるので製造時のばらつきがなく
なり、歩留まりの向上が図れ、品質的に安定した波長フ
ィルタを得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に依る光結合器の実施例を示す概念図
、第２図は、光結合器における光の伝播、分岐の原理を
示す概念図、第３図は、従来の光結合器の結合長と分岐
比の関係を表す図、第４図は、従来の光結合器の波長と
分岐比の関係を示す図、第５図は、本発明のコア部、ク
ラッド部に用いた材料の屈折率の波長分散性を示す図、
第６図は、本発明のコア部、クラッド部に用いた別の材
料の屈折率の波長分散性を示す図である。 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 第１図 光系吉（１１における光のイ太邦Ｈか噛り理を示す説明
図第２図 第３図 Ａ誂来の光結合Ｓの液長ヒ分岐比との間４泉方示す説明
図第４図 第５図 手続補正書（１釦 昭和６３年２　月３日 ドｒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２本以上の光ファイバ、平板光導波路等が略平行に近接
   して置かれた構造の光導波結合器において、隣接する導
   波路のコア部、或いは、ガイド部に、夫々屈折率の波長
   分散性が異なる材料を用い、クラッド部に、前記コア部
   の屈折率と特定の波長において等しい屈折率を有する材
   料を用いて構成した事を特徴とする波長フィルタ。