JPH01259317A - Optical multiplexer and demultiplexer and optical module - Google Patents
Optical multiplexer and demultiplexer and optical moduleInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、導波路型の光合分波器およびそれを用いた光
モジュールに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a waveguide type optical multiplexer/demultiplexer and an optical module using the same.
光フアイバ通信における光波長多重伝送技術は通信シス
テムの経済化をかる上で重要である。上記光波長多重伝
送において、光合分波器は必須のデバイスである。Optical wavelength division multiplexing transmission technology in optical fiber communications is important for economicalization of communication systems. In the optical wavelength division multiplexing transmission described above, an optical multiplexer/demultiplexer is an essential device.
光合分波器の構成法として、最近、低コスト化。Recently, the cost has been reduced as a method of configuring optical multiplexer/demultiplexer.
1チツプモノリシツク化をめざした導波路型構造を研究
する動きが生じてきた。その−例として、[方向性結合
器形光分波器J (N、Takato+他:高シリカ
埋込みチャンネル導波路を用いた低損失方向性結合器、
OEC’86.テクニカルダイジェスト、A3−3.2
2〜23頁、1986年7月)がある、これは二つの光
導波路を並行に配置させ、ニフの先導波路の結合の波長
依存性を利用して光分波特性を得る方法である。また高
アイソレーシヨン特性を保持する構成法としては、例え
ば佐々木、大黒による[方向性結合器形光分波器」、昭
和53年度電子通信学会総合全国大会、56−2゜4−
2G3〜264頁がある。There has been a movement to research waveguide-type structures with the aim of creating a single-chip monolithic structure. As an example, [Directional coupler type optical demultiplexer J (N, Takato et al.: Low loss directional coupler using high silica buried channel waveguide,
OEC'86. Technical Digest, A3-3.2
2-23, July 1986), this is a method of arranging two optical waveguides in parallel and obtaining optical demultiplexing characteristics by utilizing the wavelength dependence of the coupling of the leading waveguide of the nif. In addition, as a construction method that maintains high isolation characteristics, for example, ``Directional coupler type optical demultiplexer'' by Sasaki and Daikoku, 1973 National Conference of the Institute of Electronics and Communication Engineers, 56-2゜4-
There are pages 2G3 to 264.
前者の構成の光分波器は第12図の波長特性で示すよう
に、波長1.3μm と1.55μmの光分波を考えた
場合、高アイソレーション(通過減衰量25d F3以
上ンを保持する帯域幅が30 n、 m程度しかない。As shown in the wavelength characteristics in Figure 12, the optical demultiplexer with the former configuration maintains high isolation (passage attenuation of 25dF3 or more) when considering optical demultiplexing at wavelengths of 1.3μm and 1.55μm. The bandwidth for transmission is only about 30 nm.
そのため、半導体発光素子の温度変動によって上記波長
183μmと1.55μmの値が変動すると、希望波長
を分波した系に非希望波長の光信号が漏洩してきて干渉
を起こし、信号品質を劣化させるという問題がある。Therefore, if the values of the wavelengths 183 μm and 1.55 μm change due to temperature fluctuations in the semiconductor light emitting device, optical signals of undesired wavelengths will leak into the system that demultiplexes the desired wavelength, causing interference and deteriorating signal quality. There's a problem.
後者の構成の光分波器は高アイソレーションを保持する
ことができるが、構造寸法がそれぞれ異なる3つの方向
性結合器と、2つの分波器を用いなければならないため
に、全体のサイズが大きくなり、導波路損失によって損
失が増大する。また、構造寸法がそれぞれ異なった方向
性結合器のため。An optical demultiplexer with the latter configuration can maintain high isolation, but because it requires the use of three directional couplers and two demultiplexers with different structural dimensions, the overall size increases. The loss increases due to waveguide loss. Also, for directional couplers with different structural dimensions.
それぞれに対応したマスクを用意しなければならず、コ
スト高になる。また複雑な構成のため、マスク製作コス
トが高くなる。特にサイズが大きいために、パターニン
グのための露光用マスクが2枚以上も必要になり、コス
ト高、fM作精度が劣化するなどの問題点もある。さら
に、非対称な構造であるために、出力ポート端面をそれ
ぞれ合わせ、カッティング、研磨して半導体レーザ、受
光素子。Masks must be prepared for each type, which increases costs. Moreover, the complicated structure increases the mask manufacturing cost. In particular, since the size is large, two or more exposure masks are required for patterning, which causes problems such as high cost and deterioration of fM production accuracy. Furthermore, since the structure is asymmetrical, the output port end faces are aligned, cut, and polished to create the semiconductor laser and photodetector.
先受31器などの光デバイスを接続する場合、入力ポー
トからそれぞれの出力ポートまでの伝送路長が異なって
くる。このように伝送路長が異なってくると、コヒーレ
ント光通信のように位相制御を行うシステムでは上記伝
送路長の違いは光デバイス設計上、非常に問題になって
くる。そして光伝送特性の劣化をまねく。When connecting optical devices such as a pre-receiver 31, the length of the transmission path from the input port to each output port differs. When the transmission path lengths differ in this way, in systems that perform phase control such as coherent optical communication, the difference in transmission path lengths becomes a serious problem in optical device design. This leads to deterioration of optical transmission characteristics.
したがって1本発明の目的は上記従来の問題点を解決さ
せることにある。Therefore, one object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems.
上記目的は、入力2.出力2ボートからなる方向性結合
器を5個用い、第1の方向性結合器の出力ポートに第2
および第3の方向性結合器の入力ポートを接続し、第2
および第3の方向性結合器の出力ポートに第4および第
5の方向性結合器の入力ポートを接続した構成とし、少
なくとも第2と第3の方向性結合器、および第4と第5
の方向性結合器の構造寸法を同一にすることによって達
成される。The above purpose is to input 2. Five directional couplers each consisting of two output ports are used, and the second directional coupler is connected to the output port of the first directional coupler.
and the input ports of the third directional coupler, and
and the input ports of the fourth and fifth directional couplers are connected to the output port of the third directional coupler, and at least the second and third directional couplers and the fourth and fifth directional couplers are connected to each other.
This is achieved by making the structural dimensions of the directional couplers the same.
本発明の導波路型光合分波器は、第10図あるいは第1
1図に示した方向性結合器をm独で5個用いるか、また
はこれらを組み合せて5個用いるようにしたものである
。まず第10図は波長λ工の光信号を分波する方向性結
合器であり、ポート1−iに入射した波長λ1.λ2の
光信号のうち、ポート2−0に波長λlの光信号が完全
に移る場合の結合部3の結合長りを完全結合長といい、
結合器長Qを
L(λ2)偶数
に選ぶと、波長λ工の光信号はポート2−o側へ。The waveguide type optical multiplexer/demultiplexer of the present invention is shown in FIG.
Five directional couplers shown in FIG. 1 are used, or five directional couplers are used in combination. First, FIG. 10 shows a directional coupler that demultiplexes optical signals with wavelengths λ1 and λ1, which are incident on port 1-i. The coupling length of the coupling part 3 when the optical signal of wavelength λl is completely transferred to port 2-0 among the optical signals of λ2 is called the complete coupling length,
If the coupler length Q is chosen to be an even number L(λ2), the optical signal of wavelength λ goes to the port 2-o side.
波長λ2の光信号はポート1−o側を伝搬していく。同
様にして、第11図の場合には、L (λ2)奇数
のようにQを選ぶと、波長λ2の光信号を分波する方向
性結合器となり、波長λlの光信号はポート1−o側に
、波長λ2の光信号はポート2− 。The optical signal of wavelength λ2 propagates through the port 1-o side. Similarly, in the case of FIG. 11, if Q is chosen such that L (λ2) is an odd number, it becomes a directional coupler that demultiplexes the optical signal of wavelength λ2, and the optical signal of wavelength λl is sent to port 1-o. On the side, the optical signal of wavelength λ2 is sent to port 2-.
側を伝搬していく。It propagates down the side.
本発明の導波路型光合分波器は第1−0図あるいは第1
1図の方向性結合器を用いたもので、その基本構成を第
1図に示す、こわは波長λLの光信号を分波する方向性
結合器4a〜4eを用いて構成したものであり、入力ポ
ート1 a −iに入射した波長λ1.λ2の光信号に
対して、波長λlの光信号は出力ポート1s−oに、波
長λ2の光信号は出力ポート2 d −oにそれぞれ分
波される。The waveguide type optical multiplexer/demultiplexer of the present invention is shown in FIG.
It uses the directional coupler shown in Fig. 1, the basic configuration of which is shown in Fig. 1.The directional coupler 4a to 4e that separates the optical signal of wavelength λL is used. Wavelength λ1. incident on input port 1a-i. Regarding the optical signal of λ2, the optical signal of wavelength λl is demultiplexed to output port 1s-o, and the optical signal of wavelength λ2 is demultiplexed to output port 2d-o.
そして方向性結合器をそれぞれ3つ通過して出力される
ので、波長λlとλ2のアイソレーションを極めて大き
くとることができる。この光合分波器の特徴は次の点に
ある。Since the light passes through three directional couplers and is output, it is possible to achieve extremely high isolation between the wavelengths λl and λ2. The features of this optical multiplexer/demultiplexer are as follows.
(1)方向性結合性4bと4cに同一構造のものを、ま
た4dと40にも同一構造のものを用いているので、波
長λ1.λ2の出力ポートのX方向位置をそろえること
ができ、出力ポートへの他の光素子の接続が容易となる
(たとえば、半導体レーザ、受光素子、光ファイバなど
の実装の際に、端面のカッティング、研摩を同一に行な
える)。またホトマスクの作図が容易となり、低コスト
に作れる。(1) Directional connectivity Since the same structure is used for 4b and 4c, and the same structure is used for 4d and 40, the wavelength λ1. The positions of the output ports of λ2 in the X direction can be aligned, making it easier to connect other optical devices to the output ports (for example, when mounting semiconductor lasers, photodetectors, optical fibers, etc., cutting the end face, (polishing can be done the same). Furthermore, the photomask can be easily drawn and manufactured at low cost.
(2)o−o’ に対して上下対称なために、ホトマス
クの作図が同様に容易となり、低コストに作れる。(2) Since it is vertically symmetrical with respect to o-o', the photomask can be similarly easily drawn and manufactured at low cost.
(3) (1)の理由により、入力ポートからそれぞれ
の出力ポートまでの伝送路長を等しくすることができる
。そのため、コヒーレント光通信用として用いる場合に
、それぞれ分波した光信号の伝送路長のちがいによる位
相ずれを無視することができ、光デバイス設計が容易と
なる。(3) Due to the reason in (1), the transmission path lengths from the input port to each output port can be made equal. Therefore, when used for coherent optical communication, it is possible to ignore phase shifts due to differences in the transmission path lengths of the respective demultiplexed optical signals, facilitating optical device design.
第2図は本発明の導波路型光合分波器の別の実施例を示
したものである。これは、波長λ2の光信号を分波する
方向性結合器78〜7eを用いて構成した場合である。FIG. 2 shows another embodiment of the waveguide type optical multiplexer/demultiplexer of the present invention. This is a case in which directional couplers 78 to 7e are used to demultiplex an optical signal of wavelength λ2.
第1図と同様の特徴がある6第3図は波長λ工の光信号
を分波する方向性結合器4a、4b、4eと、波長λ2
の光信号を分波する方向性結合器7d、7eを用いて構
成した光合分波器の実施例である。ブロック5の方向性
結合器4bと4cを同一に、またブロック6の方向性結
合器7dと78を同一構造のものを用いることにより、
出力ボート1d−o、2d−o。Figure 3 shows directional couplers 4a, 4b, 4e that separate optical signals with a wavelength of λ2 and directional couplers 4a, 4b, 4e, which have the same characteristics as those in Figure 1.
This is an embodiment of an optical multiplexer/demultiplexer configured using directional couplers 7d and 7e that demultiplex optical signals. By using the same directional couplers 4b and 4c of block 5 and the same structure of directional couplers 7d and 78 of block 6,
Output boats 1d-o, 2d-o.
1e−o、2e−oのX方向位置をそろえることができ
、ホトマスクの作図を非常に容易にでき、また、出力ポ
ート端面のカッティング、研磨を一度に行なえるので低
コストに実現できる。さらに他の光素子、光部品の接続
も容易である。The X-direction positions of 1e-o and 2e-o can be aligned, making it very easy to draw a photomask, and cutting and polishing the output port end face can be done at the same time, so it can be realized at low cost. Furthermore, connection of other optical elements and optical components is also easy.
第4図も第3図と同様に波長λ1の光信号を分波する方
向性結合器4aと、波長λ2の光信号を分波する方向性
結合器7b、7c、7d、7eを用いて構成したもので
ある。波長λ1の光信号は1 e −oのボートに、波
長λ2の光信号は2d−0のボートに分波して出力され
る。Similarly to FIG. 3, FIG. 4 is also configured using a directional coupler 4a that demultiplexes an optical signal of wavelength λ1, and directional couplers 7b, 7c, 7d, and 7e that demultiplexes an optical signal of wavelength λ2. This is what I did. The optical signal of wavelength λ1 is demultiplexed to a boat of 1e-o, and the optical signal of wavelength λ2 is demultiplexed to a boat of 2d-0 and output.
第5図の場合には7波長λlの光信号を1d−0のボー
トに、波長λ2の光信号を2 e −oのポー1−に出
力させる光合分波器の実施例である。The case shown in FIG. 5 is an embodiment of an optical multiplexer/demultiplexer which outputs an optical signal of 7 wavelengths λl to a port 1d-0 and an optical signal of wavelength λ2 to a port 1- of 2e-o.
第6図の場合も第5図と同様に1d−oに波長λ1を、
2 e −oに波長λ2の光信号を分波させる構成の実
施例である。In the case of Fig. 6, as in Fig. 5, the wavelength λ1 is set to 1d-o,
This is an example of a configuration in which an optical signal having a wavelength λ2 is demultiplexed into 2e-o.
第7図は入、出力ポートの位置を同じにした場合の実施
例である。FIG. 7 shows an embodiment in which the positions of the input and output ports are the same.
第8図は本発明の光合分波器を応用した波長多重光中継
器用光モジュールの実施例を示したものである。これは
1a−iのボートに入射した波長λ1の光信号を1 a
−oのボートに分波させ、受光素子9bで受光して電
気信号に変換し、再生回路1.Lbで増幅・波形整形後
1発光索子駆動回路10bに入力する。そして発光索子
8bで発光した波長λ1の光信号は、方向性結合器4e
、4cで分波されて2 c −iのボートに出力され1
次の光中継器へ送られる。一方、1a−iのボーI−に
入射した波長λ2の光信号は方向性結合器411゜4b
、4dを通ッ”(2d −oのボートに出力され。FIG. 8 shows an embodiment of an optical module for a wavelength multiplexing optical repeater to which the optical multiplexer/demultiplexer of the present invention is applied. This means that the optical signal of wavelength λ1 incident on the boat 1a-i is
-o boat, receives the light with the light receiving element 9b, converts it into an electrical signal, and reproduces the signal in the reproducing circuit 1. After amplification and waveform shaping at Lb, the signal is input to the single light emitting element drive circuit 10b. The optical signal of wavelength λ1 emitted by the light-emitting cable 8b is transmitted to the directional coupler 4e.
, 4c and output to the 2c −i boat 1
Sent to the next optical repeater. On the other hand, the optical signal of wavelength λ2 incident on the bow I- of 1a-i is transmitted to the directional coupler 411゜4b.
, 4d and output to the 2d -o boat.
受光索子9aで電気信号に変換後、再生回路11a。After converting into an electric signal by the light receiving cable 9a, the reproducing circuit 11a.
駆動回路]、 Oaにより発光素子8aを波長λ2の光
信号を発光させる。その光信号は方向性結合器4d、4
bを通って1 b −iのボートに出力され。Driving Circuit] Oa causes the light emitting element 8a to emit an optical signal of wavelength λ2. The optical signal is transmitted through directional couplers 4d, 4
b and is output to the boat 1 b -i.
次の光中継器へ送られる。このように5つの方向性結合
器を用いることによって、高アイソレーションで、かつ
低コストの波長多重光中継器用光モジュールを実現する
ことができる。Sent to the next optical repeater. By using five directional couplers in this manner, it is possible to realize an optical module for a wavelength multiplexing optical repeater with high isolation and at low cost.
第9図は光合分波器と発光素子8.受光素子9を一体化
した双方向伝送用光モジュールの実施例を示したもので
ある。発光素子、受光素子以外に。FIG. 9 shows an optical multiplexer/demultiplexer and a light emitting element 8. This figure shows an example of an optical module for bidirectional transmission in which a light receiving element 9 is integrated. In addition to light emitting elements and light receiving elements.
光変調器、光スィッチ、光分岐、光増幅器などの光機能
素子を含んでいてもよい。受光索子9c。It may include optical functional elements such as an optical modulator, an optical switch, an optical branch, and an optical amplifier. Light receiving cord 9c.
9dは非希望光の光信号をモニタするためのものである
。2a−iのボ・−トにもモニタ光検出用の光受光素子
を設けてもよい、なお、1 a −j、 。9d is for monitoring an optical signal of undesired light. A light receiving element for detecting monitor light may also be provided in the boats 2a-i, 1a-j, .
2a−iなどの入力ポート、1d−o、2d−o。Input ports such as 2a-i, 1d-o, 2d-o.
1e−o、2e−oなどの出カポ−I−には少なくとも
1本の光ファイバが接続されているものである。また、
光合分波器または光モジユール内を伝搬する光信号の波
長は2波長について述べたが、本発明ではこれに限るも
のではなく、3波長以上でもよい。たとえば、波長λ1
近傍、λ2近傍の波長を2波長以上用い、出カポ−hi
d−o。At least one optical fiber is connected to output ports I- such as 1e-o and 2e-o. Also,
Although the wavelength of the optical signal propagating in the optical multiplexer/demultiplexer or the optical module has been described as two wavelengths, the present invention is not limited to this, and may be three or more wavelengths. For example, wavelength λ1
Using two or more wavelengths near λ2, output capo-hi
d-o.
2d o、1e−o、2e−oなどに狭帯域フィルタ
を設けて選択的に分波する構成などである。For example, a narrowband filter is provided at 2d o, 1e-o, 2e-o, etc. to selectively separate the signals.
本発明によれば、波長間のアイソレーションを非常に大
きくとれるので、低クロストーク特性を実現することが
できる。しかも、中心に対して上下の構造寸法パターン
が対称であるので、ホトマスク製作費が非常に安くでき
、また、製造時の設計値からの構造寸法ずれに対する特
性の偏差も対称性よくずれるので、補正が容易である。According to the present invention, very large isolation between wavelengths can be achieved, so low crosstalk characteristics can be achieved. Moreover, since the upper and lower structural dimension patterns are symmetrical with respect to the center, the photomask production cost can be extremely reduced, and deviations in characteristics due to structural dimension deviations from design values at the time of manufacturing can be corrected with good symmetry. is easy.
また入力ポートからそれぞれの出力ポートまでの伝送路
長がまったく同じであるので、光合分波器での位相ずれ
がなく、コヒーレント光通信用として極めて良好な光デ
バイスを提供することができる。Furthermore, since the transmission path lengths from the input port to each output port are exactly the same, there is no phase shift in the optical multiplexer/demultiplexer, making it possible to provide an extremely good optical device for coherent optical communication.
第1図乃至第7図は本発明の4波路型光合分波器の実施
例を示す図、第8図および第9図は本発明の光モジュー
ルの実施例を示す図、第10図および第】1図は本発明
に用いる方向性結合器の構造概略図と動作原図、第12
図は従来の光分波器樗
X ま2
土
−8・−
× r″)
X r−4−一
第 7 呂
幾 方向・出願器
〜ρ
r2 A ”’
第 タ 50
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タ 11九13
第 /D 呂
(久)
非
(b)
1−え I−0
ト冬 入力才ご一ト
2−ん
にz hhホード
、3 R崎
茅 /l 口
几
Cb)
+−i、、 +−。
k:芝 入カホ5ト
2−□ i11’lカホート
3 第1ト町ン
$ 72凹
/、+ 7.2 /、3 /
、 % /、 r 14叉 表 (/lL
汎)
一1′;1 to 7 are diagrams showing an embodiment of the four-wave path type optical multiplexer/demultiplexer of the present invention, FIGS. 8 and 9 are diagrams showing an embodiment of the optical module of the present invention, and FIGS. ] Figure 1 is a structural schematic diagram and original operating diagram of the directional coupler used in the present invention, Figure 12
The figure shows a conventional optical demultiplexer. e Ta 11913th /D Lu (ku) Non (b) 1-e I-0 To winter Input talent 2-ninz hh Horde, 3 Raki Kaya /l mouth Cb) +-i ,, +-. k: Shiba Enter Kaho 5 To 2-□ i11'l Kahoto 3 1st Tomachi N$ 72 concave /, + 7.2 /, 3 /
, % /, r 14 prongs (/lL
General) 11′;
Claims (1)
用い、第1の方向性結合器の出力ポートに第2および第
3の方向性結合器の入力ポートを接続し、第2および第
3の方向性結合器の出力ポートに第4および第5の方向
性結合器の入力ポートを接続した構成とし、少なくとも
第2と第3の方向性結合器、および第4と第5の方向性
結合器の構造寸法を同一にしたことを特徴とする光合分
波器。 2、請求項1記載の光合分波器の入力ポート及び出力ポ
ートの少なくとも一方に光機能素子を接続した光モジュ
ール。 3、請求項1記載の光合分波器の入力ポート及び出力ポ
ートの少なくとも一方に光ファイバを接続した光合分波
器。 4、請求項2記載の光合分波器の入力ポート及び出力ポ
ートの少なくとも一方に光ファイバを接続した光モジュ
ール。[Claims] Five directional couplers each having one port, two input ports, and two output ports are used, and the input ports of the second and third directional couplers are connected to the output port of the first directional coupler. and the input ports of the fourth and fifth directional couplers are connected to the output ports of the second and third directional couplers, and at least the second and third directional couplers and the third directional coupler are connected to each other. An optical multiplexer/demultiplexer characterized in that the structural dimensions of the fourth and fifth directional couplers are the same. 2. An optical module having an optical functional element connected to at least one of the input port and the output port of the optical multiplexer/demultiplexer according to claim 1. 3. An optical multiplexer/demultiplexer according to claim 1, wherein an optical fiber is connected to at least one of the input port and the output port of the optical multiplexer/demultiplexer. 4. An optical module having an optical fiber connected to at least one of the input port and the output port of the optical multiplexer/demultiplexer according to claim 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8714588A JPH01259317A (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Optical multiplexer and demultiplexer and optical module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8714588A JPH01259317A (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Optical multiplexer and demultiplexer and optical module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01259317A true JPH01259317A (en) | 1989-10-17 |
Family
ID=13906813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8714588A Pending JPH01259317A (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Optical multiplexer and demultiplexer and optical module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01259317A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6076722A (en) * | 1983-10-04 | 1985-05-01 | Nec Corp | Matrix optical switch |
JPS61284707A (en) * | 1985-06-12 | 1986-12-15 | Hitachi Ltd | Optical multiplexer and demultiplexer |
-
1988
- 1988-04-11 JP JP8714588A patent/JPH01259317A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6076722A (en) * | 1983-10-04 | 1985-05-01 | Nec Corp | Matrix optical switch |
JPS61284707A (en) * | 1985-06-12 | 1986-12-15 | Hitachi Ltd | Optical multiplexer and demultiplexer |
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