JPH01178937A - 光分波素子 - Google Patents
光分波素子Info
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- JPH01178937A JPH01178937A JP62336016A JP33601687A JPH01178937A JP H01178937 A JPH01178937 A JP H01178937A JP 62336016 A JP62336016 A JP 62336016A JP 33601687 A JP33601687 A JP 33601687A JP H01178937 A JPH01178937 A JP H01178937A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
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- G02B6/2935—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means
- G02B6/29352—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means in a light guide
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3515—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
- G02F1/3517—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer
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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。
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）
この発明は、光フアイバ波長多重分波伝送系に用いられ
る光分波素子に関する。
る光分波素子に関する。
（従来の技術）
光フアイバ波長多重分波伝送は、伝送容量が飛躍的に増
大することから、その研究開発が最近活発である。特に
、多重した光信号を分波する光分波素子は、光フアイバ
波長多重分波伝送を実現するための重要なデバイスの１
つである。従来、光分波素子としては、誘電体多層膜や
回折格子を用いて光信号を分波するものがある。
大することから、その研究開発が最近活発である。特に
、多重した光信号を分波する光分波素子は、光フアイバ
波長多重分波伝送を実現するための重要なデバイスの１
つである。従来、光分波素子としては、誘電体多層膜や
回折格子を用いて光信号を分波するものがある。
この詳細については、１９８４年８月に初版発行された
株式会社科学新聞社の光通信要覧（平山繻集委員長等）
の第５７３頁から第５８３頁に記載されている。このタ
イプのものは、分波する光信号の波長間隔をせまくする
ことが困難であるから、伝送できる波長数が少なく（１
０波程度）、結局大容量の伝送が困難であるという欠点
がある。そのために、最近光の干渉を利用することによ
り、波長間隔のせまい光信号を分波することができ、波
長数にして１００波程度以上の分波が可能なマツハツエ
ンダ干渉型光分波素子が考えられている。これは多重さ
れた異なる波長の信号を一旦２つの先導波路に分岐し、
その光路長の違いによりその分岐した光信号間に位相差
を与え、次に１対１の分岐比をもっ２×２の光カプラで
、再び合波して干渉させることにより、その光カプラの
２つの出力端の各々に各波長の光信号を分波するもので
ある。この光分波素子の詳細については、昭和６０年度
電子通信学会総合全国大会の講演予稿集の第１０−３５
９頁に記載されている井上氏らの論文（講演番号２６４
６）に記述されている。
株式会社科学新聞社の光通信要覧（平山繻集委員長等）
の第５７３頁から第５８３頁に記載されている。このタ
イプのものは、分波する光信号の波長間隔をせまくする
ことが困難であるから、伝送できる波長数が少なく（１
０波程度）、結局大容量の伝送が困難であるという欠点
がある。そのために、最近光の干渉を利用することによ
り、波長間隔のせまい光信号を分波することができ、波
長数にして１００波程度以上の分波が可能なマツハツエ
ンダ干渉型光分波素子が考えられている。これは多重さ
れた異なる波長の信号を一旦２つの先導波路に分岐し、
その光路長の違いによりその分岐した光信号間に位相差
を与え、次に１対１の分岐比をもっ２×２の光カプラで
、再び合波して干渉させることにより、その光カプラの
２つの出力端の各々に各波長の光信号を分波するもので
ある。この光分波素子の詳細については、昭和６０年度
電子通信学会総合全国大会の講演予稿集の第１０−３５
９頁に記載されている井上氏らの論文（講演番号２６４
６）に記述されている。
（発明が解決しようとする問題点）
一般にマツハツエンダ干渉型光分波素子は、前にも述べ
たように位相の違う光信号を干渉させ、その明暗により
分波するものであるから、その位相差を与える２つの光
導波路のそれぞれ伝搬損失が一致している必要がある。
たように位相の違う光信号を干渉させ、その明暗により
分波するものであるから、その位相差を与える２つの光
導波路のそれぞれ伝搬損失が一致している必要がある。
ここで伝搬損失に差がある場合には、分波された任意の
波長の光信号に異なる波長の光信号が混入し、分波され
た光信号への消光比が小さくなり、ＳＮ比の劣化となる
。しかし、伝搬損失差の無い２つの光導波路を製作する
のは必ずしも容易ではなく、結局分波された光信号の消
光比の改善が困難となる大きな欠点があった。
波長の光信号に異なる波長の光信号が混入し、分波され
た光信号への消光比が小さくなり、ＳＮ比の劣化となる
。しかし、伝搬損失差の無い２つの光導波路を製作する
のは必ずしも容易ではなく、結局分波された光信号の消
光比の改善が困難となる大きな欠点があった。
本発明は、上記のような欠点を除去せしめて、波長間隔
のせまい光信号を大きな消光比で分波でき、しかも挿入
損失を改善できる光分波素子を提供することにある。
のせまい光信号を大きな消光比で分波でき、しかも挿入
損失を改善できる光分波素子を提供することにある。
（問題点を解決するため−の手段）
異なる波長の人力光信号に位相差を与える２つの光導波
路を有するマツハツエンダ干渉型光分波素子において、
前記２つの導波路の少なくとも一方に前記入力光信号の
強度を増幅する手段を備えたことを特徴とする。
路を有するマツハツエンダ干渉型光分波素子において、
前記２つの導波路の少なくとも一方に前記入力光信号の
強度を増幅する手段を備えたことを特徴とする。
（作用）
２つの光導波路の伝搬損失の差があると、それぞれに伝
搬する光信号の強度が２つの光導波路間で異なる。これ
により、１対１の分岐比をもつ２×２の光カブラで、強
度が違う波長の光信号を合波させると、その光カブラの
２つの出力端の内の一方には、干渉により強め合った光
信号が得られる。また、他方の出力端では、本来もう一
方の出力端へ分波した波長の光信号強度は零となるべき
であるのに、光信号のパワーの大きさが異なるから、完
全に零とはならず、光信号が出力されることとなる。し
たがって異なる波長の光信号を分波すると、光カプラの
２つの出力端に分波されたそれぞれの波長の光信号に異
なる波長の光信号が混入することになる。これに対し、
２つの光導波路における伝搬損失差を零にした場合には
、光信号のパワーの大きさが同じであるから、異なる波
長の光信号を完全に分波でき、大きな消光比の光信号が
得られる。本発明では、２つの光導波路の少なくと、も
−方に入力光信号強度を増幅する手段を備えることによ
り、上述の伝搬損失差の縮少を可能にした。
搬する光信号の強度が２つの光導波路間で異なる。これ
により、１対１の分岐比をもつ２×２の光カブラで、強
度が違う波長の光信号を合波させると、その光カブラの
２つの出力端の内の一方には、干渉により強め合った光
信号が得られる。また、他方の出力端では、本来もう一
方の出力端へ分波した波長の光信号強度は零となるべき
であるのに、光信号のパワーの大きさが異なるから、完
全に零とはならず、光信号が出力されることとなる。し
たがって異なる波長の光信号を分波すると、光カプラの
２つの出力端に分波されたそれぞれの波長の光信号に異
なる波長の光信号が混入することになる。これに対し、
２つの光導波路における伝搬損失差を零にした場合には
、光信号のパワーの大きさが同じであるから、異なる波
長の光信号を完全に分波でき、大きな消光比の光信号が
得られる。本発明では、２つの光導波路の少なくと、も
−方に入力光信号強度を増幅する手段を備えることによ
り、上述の伝搬損失差の縮少を可能にした。
また光信号強度を増幅させるので光分波素子の損失を改
善できる。
善できる。
（実施例）
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図であり
、第２図は本実施例の光増幅器の断面図（Ａ−Ａ’）で
ある。また第３図は本実施例の製作手順を示す斜視図で
ある。まず第３図を用いて本実施例の製作手順を説明す
る。ｎ型ＩｎＰ基板１上に形成されたｎ型ＩｎＰバッフ
ァ層２の表面に光増幅器の活性層となる厚さ０．１ｐｍ
程度のバンドギャップ波長〜１．５５１１ｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３、およびｐ型ＩｎＰクラッド層４を順次
成長させる（第３図（ａ））。次にｐ型ＩｎＰクラッド
層４上の光増幅器を構成する部分にＣＶＤ５ｉＯ□膜５
を形成し、これをマスクとしてバッファ層２まで選択エ
ツチングする（第３図（ｂ））。その後、選択エツチン
グした部分にＩｎＰバッファ層６および光導波路となる
厚さ０．３ｐｍのＩｎＧａＡｓＰ＊、導波路層７（バン
ドギャップ波長〜１．３ｐｍ）を順次選択成長した後、
レジストマクスを用いて光導波路層７まで選択エツチン
グして光導波路層７を幅１１１ｍ程度にエツチングする
（第３図（Ｃ））。なお、光導波路層７は光増幅器との
光結合を良くするため、活性層３と直接結合するように
成長した。次にＩｎＰクラッド層８により第３図（ｄ）
中の点線で示した部分を埋め込み、光導波路７’、 ７
’ａ、 ７’ｂおよび光カプラ１０．１０’を形成する
。そして最後に電極とのオーミックコンタクトを得るた
め全体の表面にｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層９を成長
する（第３図（ｅ））。光カプラ１０．１０’は光導波
路層を互いに近接して形成することにより、波長１．５
５ｐｍの光で分岐比が約１対１になるように構成した。
。第１図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図であり
、第２図は本実施例の光増幅器の断面図（Ａ−Ａ’）で
ある。また第３図は本実施例の製作手順を示す斜視図で
ある。まず第３図を用いて本実施例の製作手順を説明す
る。ｎ型ＩｎＰ基板１上に形成されたｎ型ＩｎＰバッフ
ァ層２の表面に光増幅器の活性層となる厚さ０．１ｐｍ
程度のバンドギャップ波長〜１．５５１１ｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３、およびｐ型ＩｎＰクラッド層４を順次
成長させる（第３図（ａ））。次にｐ型ＩｎＰクラッド
層４上の光増幅器を構成する部分にＣＶＤ５ｉＯ□膜５
を形成し、これをマスクとしてバッファ層２まで選択エ
ツチングする（第３図（ｂ））。その後、選択エツチン
グした部分にＩｎＰバッファ層６および光導波路となる
厚さ０．３ｐｍのＩｎＧａＡｓＰ＊、導波路層７（バン
ドギャップ波長〜１．３ｐｍ）を順次選択成長した後、
レジストマクスを用いて光導波路層７まで選択エツチン
グして光導波路層７を幅１１１ｍ程度にエツチングする
（第３図（Ｃ））。なお、光導波路層７は光増幅器との
光結合を良くするため、活性層３と直接結合するように
成長した。次にＩｎＰクラッド層８により第３図（ｄ）
中の点線で示した部分を埋め込み、光導波路７’、 ７
’ａ、 ７’ｂおよび光カプラ１０．１０’を形成する
。そして最後に電極とのオーミックコンタクトを得るた
め全体の表面にｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層９を成長
する（第３図（ｅ））。光カプラ１０．１０’は光導波
路層を互いに近接して形成することにより、波長１．５
５ｐｍの光で分岐比が約１対１になるように構成した。
また光信号間に位相差を与えるために先導波路７′ａ。
７’ｂの光路長は違えである。なおその光路差は光信号
の分波する波長間隔が約０．１ｎｍとなるように約４ｍ
ｍにしである。そして光路長の長い光導波７’ｂの方に
形成しであるＩｎＧａＡｓＰ活性層３に光増幅のための
電流を注入するため、その上下のｎ型１ｎＰ基板１とｐ
型１ｎＧａＡｓＰキャップ層９にそれぞれオーミック電
極１１．１１’を形成しである。ここで、電極１１．１
１”に電圧を印加すると電極１１．１１’にはさまれた
活性層３に電流が注入され、電子状態が反転分布となり
、利得を生じる。したがって、ここを伝搬する光信号は
、増幅されることとなる。これは一般に進行波型の光増
幅器と呼ばれるものである。
の分波する波長間隔が約０．１ｎｍとなるように約４ｍ
ｍにしである。そして光路長の長い光導波７’ｂの方に
形成しであるＩｎＧａＡｓＰ活性層３に光増幅のための
電流を注入するため、その上下のｎ型１ｎＰ基板１とｐ
型１ｎＧａＡｓＰキャップ層９にそれぞれオーミック電
極１１．１１’を形成しである。ここで、電極１１．１
１”に電圧を印加すると電極１１．１１’にはさまれた
活性層３に電流が注入され、電子状態が反転分布となり
、利得を生じる。したがって、ここを伝搬する光信号は
、増幅されることとなる。これは一般に進行波型の光増
幅器と呼ばれるものである。
さて、上述のような構成で、波長が約１．５５ｐｍで波
長間隔が約０．１ｎｍである多重された光信号λ、。
長間隔が約０．１ｎｍである多重された光信号λ、。
λ２を人力する。そうすると光カプラ１ｏで光信号λ１
゜λ２は約１対１に分岐され、光路長の違う２つの光導
波路７’ａ、 ７’ｂへ伝搬される。ここで２つの先導
？＆ 路７’ａ。
゜λ２は約１対１に分岐され、光路長の違う２つの光導
波路７’ａ、 ７’ｂへ伝搬される。ここで２つの先導
？＆ 路７’ａ。
７’ｂは光路長、曲率半径等が違うため、それぞれの伝
搬損失が異なる。本実施例では、図かられかるように、
光導波路７’ｂは、光導波路７’ａに比べて、光路長が
長く曲率半径が小さいから、伝搬損失が３ｄＢ程度大き
い。したがって、光導波路７’ｂを伝搬する光信号λ１
．λ２の方がパワーは３ｄＢ程度小さい。
搬損失が異なる。本実施例では、図かられかるように、
光導波路７’ｂは、光導波路７’ａに比べて、光路長が
長く曲率半径が小さいから、伝搬損失が３ｄＢ程度大き
い。したがって、光導波路７’ｂを伝搬する光信号λ１
．λ２の方がパワーは３ｄＢ程度小さい。
そこで電極１１．１１’に電圧を印加して、活性層３に
１０ｍＡ程度の注入電流を流し、光導波路７’ｂを伝搬
する光信号λ１．λ２のパワーを３ｄＢ程度増幅し、２
つの光導波路７”ａ、？”ｂを伝搬する光信号のパワー
をほぼ等しくした。このようにすることにより光カブラ
１０′において再び合波され、干渉して、光出力端にそ
れぞれ分波された光信号λ１．λ２の消光比は１５ｄＢ
がら３０ｄＢに改善できた。また、光導波路７’ｂを伝
搬する光信号のパワーを増幅したことにより分波素子の
損失を約１．５ｄＢ改善できた。
１０ｍＡ程度の注入電流を流し、光導波路７’ｂを伝搬
する光信号λ１．λ２のパワーを３ｄＢ程度増幅し、２
つの光導波路７”ａ、？”ｂを伝搬する光信号のパワー
をほぼ等しくした。このようにすることにより光カブラ
１０′において再び合波され、干渉して、光出力端にそ
れぞれ分波された光信号λ１．λ２の消光比は１５ｄＢ
がら３０ｄＢに改善できた。また、光導波路７’ｂを伝
搬する光信号のパワーを増幅したことにより分波素子の
損失を約１．５ｄＢ改善できた。
上記実施例では光信号のパワーを増幅させる手段トして
、進行型の光増幅器を用いたがこれに限定されずたとえ
ば、共振器型の光増幅器、ラマン増幅器等を用いても良
い。また、前記実施例では、電流注入を行なうと先導波
路の屈折率が変わることにより光信号の位相が変化して
分波特性が変わってしまう可能性があるが、これを防ぐ
のは、容易であり、例えば、光信号を屈折率変化のほと
んど無い最大利得部分で増幅させれば良い。
、進行型の光増幅器を用いたがこれに限定されずたとえ
ば、共振器型の光増幅器、ラマン増幅器等を用いても良
い。また、前記実施例では、電流注入を行なうと先導波
路の屈折率が変わることにより光信号の位相が変化して
分波特性が変わってしまう可能性があるが、これを防ぐ
のは、容易であり、例えば、光信号を屈折率変化のほと
んど無い最大利得部分で増幅させれば良い。
また、前記実施例では、２つの先導波路？’ａ、 ７’
ｂの一方のみに光信号のパワーを増幅させる手段を設け
たが、両方の光導波路にそれぞれ設けても良いのは当然
である。そして、その場合、前記で説明した電流注入に
よる位相変化を２つの光増幅器で互いに打ち消すことが
できる利点を持つ。
ｂの一方のみに光信号のパワーを増幅させる手段を設け
たが、両方の光導波路にそれぞれ設けても良いのは当然
である。そして、その場合、前記で説明した電流注入に
よる位相変化を２つの光増幅器で互いに打ち消すことが
できる利点を持つ。
また、前記実施例では、ＩｎＰ系の半導体を用いたがこ
れに限定されず、使用波長によってはＧａＡｓ系の半導
体でも良い。また、注入電流に対する光増幅度の効率を
良くするため、光導波路に電流狭さくを形成しても良い
。
れに限定されず、使用波長によってはＧａＡｓ系の半導
体でも良い。また、注入電流に対する光増幅度の効率を
良くするため、光導波路に電流狭さくを形成しても良い
。
また前記実施例では、２つの波長が多重された光信号を
用いたがこれに限定されず３つ以上の波長が多重された
光信号であっても良い。
用いたがこれに限定されず３つ以上の波長が多重された
光信号であっても良い。
（発明の効果）
以上述べた通り、光路差を与える２つの光導波路の少な
くとも一方に光増幅を与える手段を備えることにより、
波長間隔のせまい光信号を大きな消光比で分波でき、か
つ、挿入損失を改善できる光分波素子が得られる。
くとも一方に光増幅を与える手段を備えることにより、
波長間隔のせまい光信号を大きな消光比で分波でき、か
つ、挿入損失を改善できる光分波素子が得られる。
第１図は、本発明の一実施例の構成を示す斜視図、第２
図は光増幅器の断面図（Ａ−Ａ’）である。第３図は本
実施例の製作手順を示す斜視図である。 １はｎ型ＩｎＰ基板、２はｎ型ＩｎＰバッファ層、３は
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５
は５１０２膜、６はＩｎＰｎツバ２フフ ７’ａ， ７’ｂは光導波路、８はＩｎＰクラッド層、
９はｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャブ層、１０． １０’は光
カプラ、１１． １１’は電極である。
図は光増幅器の断面図（Ａ−Ａ’）である。第３図は本
実施例の製作手順を示す斜視図である。 １はｎ型ＩｎＰ基板、２はｎ型ＩｎＰバッファ層、３は
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５
は５１０２膜、６はＩｎＰｎツバ２フフ ７’ａ， ７’ｂは光導波路、８はＩｎＰクラッド層、
９はｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャブ層、１０． １０’は光
カプラ、１１． １１’は電極である。
Claims (1)
- 異なる波長の入力光信号に位相差を与える２つの光導波
路を有するマッハツェンダ干渉型光分波素子において、
前記２つの導波路の少なくとも一方に前記入力光信号の
強度を増幅する手段を備えたことを特徴とする光分波素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62336016A JPH01178937A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 光分波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62336016A JPH01178937A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 光分波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01178937A true JPH01178937A (ja) | 1989-07-17 |
Family
ID=18294824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62336016A Pending JPH01178937A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 光分波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01178937A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0484129A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-17 | Nec Corp | 半導体波長フィルタ |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP62336016A patent/JPH01178937A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0484129A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-17 | Nec Corp | 半導体波長フィルタ |
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