JPH01306802A - Optical frequency filter - Google Patents

Optical frequency filter

Info

Publication number
JPH01306802A
JPH01306802A JP13724188A JP13724188A JPH01306802A JP H01306802 A JPH01306802 A JP H01306802A JP 13724188 A JP13724188 A JP 13724188A JP 13724188 A JP13724188 A JP 13724188A JP H01306802 A JPH01306802 A JP H01306802A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
waveguide
optical waveguide
optical frequency
frequency filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13724188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Kawachi
河内 正夫
Norio Takato
高戸 範夫
Kaname Jinguji
神宮寺 要
Motohiro Nakahara
基博 中原
Toshimi Kominato
俊海 小湊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP13724188A priority Critical patent/JPH01306802A/en
Publication of JPH01306802A publication Critical patent/JPH01306802A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a large RSR value without shortening the optical path length of a Fabri-Perot resonator by incorporating an asymmetrical Mach- Zehnder optical intereferometer circuit in the Fabri-Perot resonator. CONSTITUTION:The asymmetrical mach-Zehnder optical interferometer circuit 16 is incorporated in the Fabri-Perot optical interferometer circuit and signal light passes through the Mach-Zehnder optical interferometer circuit 16 several times reciprocally. Therefore, the asymmetrical Mach-Zehnder optical interferometer circuit 16 which has a waveguide length difference 2l prescribed by C/2n.l (C: light velocity, n: refractive index of optical waveguide) is provided in the optical waveguide which constitutes the Fabri-Perot resonator 15 and the length L of the optical waveguide a the Fabri-Perot resonator 15 can be set larger than the l value. Consequently, the optical frequency filter is constituted which has a (Free Spectrum Range) FSR value without shortening the optical path length of the Fabri-Perot resonator 15.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光通信分野、特に光周波数多重通信分野に用
いる光周波数フィルタに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical frequency filter used in the field of optical communications, particularly in the field of optical frequency multiplexing communications.

[従来の技術] 石英系光フアイバ伝送路の低損失波長域である0、3 
μm帯あるいは1.55μm帯において、5GHz程度
の光周波数間隔(光波長間隔に換算すると0.4人程度
)で、多チャンネルの光信号を高密度に多重化して伝送
する光周波数多重伝送方式が、将来の超大容量伝送方式
として注目されている。
[Prior art] Low loss wavelength range of 0 and 3 for silica-based optical fiber transmission line
An optical frequency multiplexing transmission method that densely multiplexes and transmits multi-channel optical signals at an optical frequency interval of approximately 5 GHz (approximately 0.4 people when converted to an optical wavelength interval) in the μm band or 1.55 μm band. , is attracting attention as a future ultra-large capacity transmission method.

このような光周波数多重伝送方式を実現するにあたって
必要となる光部品の一つとして、光周波数フィルタをあ
げることができる。光周波数フィルタは、多重化された
光信号の中から希望するチャンネルを還択的に取り出す
重要な光部品である。
An optical frequency filter can be cited as one of the optical components required to realize such an optical frequency multiplexing transmission system. Optical frequency filters are important optical components that selectively extract desired channels from multiplexed optical signals.

光周波数フィルタとしては、従来から、ファブリ・ベロ
ー光共振器が知られている。第4図(A)および([1
)は、平面基板上に構成された通常のファブリ・ベロー
光共振器の、それぞれ、平面図および光周波数応答特性
の説明図である。第4図(八)において、1は平面基板
、2は平面基板1上に形成された単一モード光導波路、
3aおよび3bは光導波路2のそれぞれ入力端および出
力端、4aおよび4bは入力端3aおよび出力端3bの
各端面に配置された反射鏡である。これら各部分の具体
的な材料の一例を示すと、以下の通りである。
A Fabry-Bérot optical resonator has been known as an optical frequency filter. Figure 4 (A) and ([1
) are a plan view and an explanatory diagram of optical frequency response characteristics, respectively, of a conventional Fabry-Bérot optical resonator configured on a flat substrate. In FIG. 4 (8), 1 is a planar substrate, 2 is a single mode optical waveguide formed on the planar substrate 1,
3a and 3b are the input end and output end of the optical waveguide 2, respectively, and 4a and 4b are reflective mirrors arranged on each end face of the input end 3a and the output end 3b. An example of specific materials for each of these parts is as follows.

基板1:光学クラウンガラス板 単一モード光導波路2;基板1上にセシウムイオン拡散
法により形成された単一モート光導波路 反射鏡4a、4b:光学研磨した入出力端3a、3bに
蒸着された多層干渉膜(反射率90零〜99を程度)。
Substrate 1: Optical crown glass plate Single mode optical waveguide 2: Single mode optical waveguide formed on substrate 1 by cesium ion diffusion method Reflectors 4a, 4b: Optically polished input/output ends 3a, 3b deposited by vapor deposition Multilayer interference film (reflectance of about 90-99).

第4図CB)は、第4図(八)において、入力端3aに
入射させた強度Pinの信号光(例えば1.55μm波
長帯)の光周波数を変化させた際の出力端3 b h)
らの出射光強度P。utの変化を示すものである。この
光周波数応答には、光導波路2に沿って、反射鏡4aと
4bとの間を往復する信号光の共振現象に対応する等間
隔のピークが見られる。このようにして、第4図(^)
のファブリ・ベロー共振器は、ピーク光周波数に一致し
た光信号を通過させる光周波数フィルタとして動作する
Figure 4 CB) shows the output end 3 b h) when the optical frequency of the signal light (for example, 1.55 μm wavelength band) of the intensity Pin incident on the input end 3 a is changed in Figure 4 (8).
The emitted light intensity P. This shows the change in ut. In this optical frequency response, equally spaced peaks are seen along the optical waveguide 2, corresponding to the resonance phenomenon of the signal light traveling back and forth between the reflecting mirrors 4a and 4b. In this way, Figure 4 (^)
The Fabry-Bello resonator operates as an optical frequency filter that passes optical signals matching the peak optical frequency.

第4図CB) におけるピーク間隔はFSR(Free
Spectrum Range)  と呼ばれる重要パ
ラメータであり、単一モード光導波路長lと次の関係に
あることがよく知られている。
The peak interval in Fig. 4 CB) is FSR (Free
Spectrum Range) is an important parameter called Spectrum Range, and it is well known that it has the following relationship with the single mode optical waveguide length l.

(Cは光速、nは光導波路の屈折率) 例えば、上述のイオン拡散光導波路(n41.54)で
、FSR−100G)+2を実現するためには、A#l
nmに設定する必要がある。
(C is the speed of light, n is the refractive index of the optical waveguide) For example, in order to achieve FSR-100G)+2 with the above-mentioned ion diffusion optical waveguide (n41.54), A#l
It is necessary to set it to nm.

また、実用上、光周波数フィルタは、その選択光周波数
(ピーク光周波数)を所望に応じて変化させて、複数の
チャンネルのうちから、1チヤンネルをチューニングで
きることが要求される。第4図のファブリ・ベロー共振
器でこのようなチューニング作用を営むには、共振器の
光路長2n−Itをわずかに変化させ、共振ピーク光周
波数位置を移動させればよいことが知られている。2n
−J2を1波長相当分変化させると、ピーク光周波数は
FSR値相当移動する。したがって、たとえば、(3号
光がΔf−5Gllz間隔で多重化されている場合、フ
ァブリ・ベロー共振器は、最大FSn/Δfチャンネル
、すなわちFSR−100GI(zの場合、最大20チ
ャンネル程度までの多重化信号光から1チヤンネルをチ
ューニングすることが可能となる。この場合、20チャ
ンネル以上の多重化信号光を扱うと、同時にFSr1間
隔だけ離れた2チャンネル以上の信号光が、ファブリ・
ベロー共振器形光周波数フィルタを通過してしまう可能
性があり、望ましくない。
Furthermore, in practice, the optical frequency filter is required to be able to tune one channel out of a plurality of channels by changing its selected optical frequency (peak optical frequency) as desired. It is known that in order to perform such a tuning effect in the Fabry-Bello resonator shown in Fig. 4, it is sufficient to slightly change the optical path length 2n-It of the resonator and move the resonance peak optical frequency position. There is. 2n
- When J2 is changed by an amount equivalent to one wavelength, the peak optical frequency moves by an amount equivalent to the FSR value. Therefore, for example, if the No. 3 light is multiplexed at intervals of Δf-5Gllz, the Fabry-Bello resonator can multiplex up to the maximum FSn/Δf channels, that is, FSR-100GI (in the case of z, up to about 20 channels). In this case, when dealing with multiplexed signal lights of 20 channels or more, two or more channels of signal lights separated by an interval of FSr1 can be simultaneously tuned by Fabry tuning.
There is a possibility that the light will pass through the bellows resonator type optical frequency filter, which is undesirable.

[発明が解決しようとする課題] 光路長2n−1を微調するためには、単一モード光導波
路2の材質に応じて、電気光学効果や熱光学効果等を利
用することができる。たとえば、既述したイオン拡散ガ
ラス単一モード光導波路の例では、熱光学効果を利用で
きる。ガラス材料の熱光学係数はdn/dT 410−
’/ を程度であるから、1波長λ= 1.55μm相
当の光路長変化を得るのに必要な温度変化ΔTは、ΔT
−dn/dT’ 2J2−1.55 a mより、14
1mmの場合にΔT−80℃にもなり、特別の放熱設計
が必要になる等、実用的なチューナプル光周波数フィル
タを構成する上での大きな障害となっていた。FSR値
をさらに増して可同調範囲を広げようとすると、必要な
Δτ値はさらに増加してしまうので、実際上、FSR値
が50GHz程度以上のファブリ・ベロー共振器形光周
波数フィルタを、低損失なガラス光導波路系により構成
しようとしても、これは困難であり、光周波数多重通信
用チューナーを提供する上での大きな障害となっていた
[Problems to be Solved by the Invention] In order to finely adjust the optical path length 2n-1, an electro-optic effect, a thermo-optic effect, etc. can be used depending on the material of the single mode optical waveguide 2. For example, in the example of the ion-diffusing glass single-mode optical waveguide described above, thermo-optic effects can be utilized. The thermo-optic coefficient of the glass material is dn/dT 410-
'/ Since the temperature change ΔT required to obtain an optical path length change equivalent to 1 wavelength λ = 1.55 μm is ΔT
-dn/dT' 2J2-1.55 a m, 14
In the case of 1 mm, the temperature is as high as ΔT-80° C., which requires a special heat dissipation design, which has been a major obstacle in constructing a practical tunable optical frequency filter. If you try to further increase the FSR value to widen the tunable range, the required Δτ value will further increase, so in practice, a Fabry-Bello resonator type optical frequency filter with an FSR value of about 50 GHz or more is used as a low-loss filter. Even if an attempt was made to construct a tuner using a glass optical waveguide system, this would be difficult and a major obstacle in providing a tuner for optical frequency multiplexing communications.

電気光学効果を利用可能な、例えば、LiNbO3系光
導波路により光周波数フィルタを構成する場合であって
も、FSR値を大きくとるとλ値が小さくなり、電気光
学式移相器の全長が小さくならざるを得す、光路長変化
によるチューニングに要する印加電圧が相対的に、高く
なるという問題があった。
Even if an optical frequency filter is configured using a LiNbO3 optical waveguide that can utilize the electro-optic effect, the larger the FSR value, the smaller the λ value, and the smaller the overall length of the electro-optic phase shifter. Unavoidably, there is a problem in that the applied voltage required for tuning due to the change in optical path length becomes relatively high.

そこで、本発明の目的は、上記の欠点を解決して、光周
波数同調範囲の広い光周波数フィルタを提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and provide an optical frequency filter with a wide optical frequency tuning range.

[課題を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明は、平面基板
と、平面基板上に配置されて、光共振器を構成するよう
両端に反射鏡を備えた単一モード光導波路と、平面基板
上において、光導波路の途中に挿入され、光導波路の一
部分および第2の光導波路と共に構成された非対称マッ
ハ・ツェンダー光干渉計回路とを具えたことを特徴とす
る。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the present invention provides a flat substrate and a unit disposed on the flat substrate and provided with reflecting mirrors at both ends to constitute an optical resonator. It is characterized by comprising a one-mode optical waveguide and an asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit inserted in the middle of the optical waveguide on a plane substrate and configured together with a part of the optical waveguide and a second optical waveguide. .

ここで、反射鏡は、ループ状光導波路と方向性結合器と
で構成された導波路形光反射回路とすることができる。
Here, the reflecting mirror can be a waveguide-type optical reflection circuit composed of a loop-shaped optical waveguide and a directional coupler.

さらに、光路長を微調し、フィルタ選択光周波数を調節
する移相器を、マッハ・ツェンダー光干渉計を構成する
光導波路上および光共振器を構成する光導波路上に設け
ることができる。
Furthermore, a phase shifter that finely adjusts the optical path length and adjusts the filter selection optical frequency can be provided on the optical waveguide that constitutes the Mach-Zehnder optical interferometer and on the optical waveguide that constitutes the optical resonator.

光導波路は、いずれも、平面基板上に配置された石英系
ガラスによるクラッド層に石英系ガラスによるコア部を
埋設して構成した石英系単一モード光導波路であり、移
相器はコア部の上方のクラッド層の上に形成された薄膜
ヒータで構成することができる。
All optical waveguides are silica-based single mode optical waveguides constructed by embedding a silica-based glass core in a silica-based glass cladding layer placed on a flat substrate, and the phase shifter is located in the core. It can consist of a thin film heater formed on top of an upper cladding layer.

[作 用] 本発明では、ファブリ・ベロー光干渉計回路の中に、非
対称マッハ・ツェンダー光干渉計回路が組み込まれて、
マッハ・ツェンダー形光干渉計回路を信号光が多数回往
復して通過する構成とすることによって、ファブリ・ベ
ロー共振器を構成する光導波路の途中に、前記(1)式
で規定される長さ2Jlを導波路長差とする非対称形マ
ッハ・ツェンダー光干渉計回路を設け、ファブリ・ベロ
ー共振器としての光導波路長りをλ値より大きく設定す
ることができる。
[Function] In the present invention, an asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit is incorporated into a Fabry-Bello optical interferometer circuit,
By configuring the Mach-Zehnder type optical interferometer circuit so that the signal light passes back and forth many times, the length defined by equation (1) above is created in the middle of the optical waveguide that constitutes the Fabry-Bello resonator. An asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit with a waveguide length difference of 2Jl is provided, and the optical waveguide length as a Fabry-Bello resonator can be set larger than the λ value.

それにより、本発明では、ファブリ・ベロー共振器の光
路長を短くすることなく、大きなFSR値  。
Thereby, in the present invention, a large FSR value can be achieved without shortening the optical path length of the Fabry-Bello resonator.

を有する光周波数フィルタを構成することができる。し
たがって、光路上には、この光周波数フィルタをチュー
ナプルにするための移相器、例えば薄膜ヒータ移相器を
設けるための充分なスペースが確保されるので、移相器
に過大の負担をかける。
It is possible to construct an optical frequency filter having the following. Therefore, sufficient space is secured on the optical path to install a phase shifter, such as a thin film heater phase shifter, to turn this optical frequency filter into a tuner pull, which places an excessive burden on the phase shifter. .

ことなく、所望の光周波数値にチューニングすることが
できる。
It is possible to tune to the desired optical frequency value without any interference.

従来の光周波数フィルタに対比して、本発明では、光路
長を微調すべき光導波路長を、l僅に束縛されることな
く十分長く設定できるので、たとえば、熱光学効果によ
り光路長を最大1波長相当徴調して変化させる場合、対
象光導波路長がλ値より十分長いので、昇温幅ΔT−が
小さくて済む利点がある。
In contrast to conventional optical frequency filters, in the present invention, the optical waveguide length for which the optical path length should be finely adjusted can be set to a sufficiently long length without being slightly constrained. In the case of changing the wavelength by tuning, the target optical waveguide length is sufficiently longer than the λ value, so there is an advantage that the temperature increase width ΔT- can be small.

[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例1 第1図(八)および(B)は、本発明の第1実施例を示
す、それぞれ平面図およびAA’ 線に沿った断面を拡
大して示す断面図である。
Embodiment 1 FIGS. 1(8) and 1(B) are a plan view and an enlarged cross-sectional view taken along line AA', respectively, showing a first embodiment of the present invention.

第1図(A)および(B)において、平面基板としての
シリコン基板ll上に長さしの石英系単一モード導波路
12を配首し、この石英系単一モード導波路12の両端
面13aおよび13bにそれぞれ反射鏡14aおよび1
4bを設けてファブリ・ペロー共振器15を構成する。
In FIGS. 1(A) and (B), a long silica-based single mode waveguide 12 is arranged on a silicon substrate ll as a flat substrate, and both end faces of this silica-based single mode waveguide 12 are arranged. Reflecting mirrors 14a and 1 are provided on 13a and 13b, respectively.
4b to constitute the Fabry-Perot resonator 15.

第4図(八)に示した従来構成との最も大きな差異は、
光導波路12の途中に非対称マッハ・ツェンダー光干渉
計回路16を挿設している点にある。すなわち、非対称
マッハ・ツェンダー光干渉計回路16は、2個の方向性
結合器17aおよび17bを、光導波路12の一部分で
もある光干渉計アーム導波路18aと、別のアーム導波
路18bとで連結することにより構成される。ここで、
アーム導波路18aと18bとの長さの差Δρ2□が(
1)式の2Aに相当して、所望のFSR値に対応して次
式を満足するよう設定されている。
The biggest difference from the conventional configuration shown in Figure 4 (8) is
The point is that an asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit 16 is inserted in the middle of the optical waveguide 12. That is, the asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit 16 connects two directional couplers 17a and 17b with an optical interferometer arm waveguide 18a, which is also a part of the optical waveguide 12, and another arm waveguide 18b. It consists of: here,
The difference in length Δρ2□ between arm waveguides 18a and 18b is (
Corresponding to 2A in equation 1), it is set to satisfy the following equation in accordance with the desired FSR value.

本実施例における単一モート光導波路12および18b
は、シリコン基板11上に 5iCj24. Tic文
4等のガラス形成原料ガスの火炎加水分解反応を利用し
たガラス膜堆積技術と、反応性イオンエツチング技術と
の公知の組み合わせにより作製した石英系単一モード光
導波路である(参考文献:河内正夫「石英系光導波路の
微細加工」、応用物理学会光学懇話会微小光学研究グル
ープ機関紙198B。
Single mote optical waveguides 12 and 18b in this embodiment
is 5iCj24. on the silicon substrate 11. This is a silica-based single-mode optical waveguide fabricated by a known combination of glass film deposition technology using flame hydrolysis reaction of glass-forming raw material gas such as Tic Bun 4 and reactive ion etching technology (Reference: Kawachi et al. Masao "Microfabrication of silica-based optical waveguides", Journal of the Micro-Optics Research Group of the Optics Conference of the Japan Society of Applied Physics 198B.

41vo1.No、2.pp、33−38)。石英系単
一モード光導波路は、第1図CB)  に示すように、
厚さ50μm程度のクラッド層19内に埋設されており
、光導波路のコア部寸法は7μmX7μm程度、コア・
クラッド間の比屈折率差は、0.7音程度である、なお
、方向性結合器17aと17bの結合率は、5096に
なるよう設計した。
41vo1. No, 2. pp. 33-38). The silica-based single mode optical waveguide is as shown in Figure 1 (CB).
It is embedded in a cladding layer 19 with a thickness of about 50 μm, and the core part dimensions of the optical waveguide are about 7 μm x 7 μm.
The relative refractive index difference between the claddings was approximately 0.7 tones, and the coupling ratio of the directional couplers 17a and 17b was designed to be 5096.

光導波路12および18b上には、光路長を熱光学効果
を利用して微調するための移相器としての薄膜ヒータ移
相器20aと20bおよび21が形成されている。この
薄膜ヒータ移相器は、たとえば、真空蒸着技術によりク
ロム金属膜を付着して形成することができる。
On the optical waveguides 12 and 18b, thin film heater phase shifters 20a, 20b, and 21 are formed as phase shifters for finely adjusting the optical path length using the thermo-optic effect. This thin film heater phase shifter can be formed, for example, by depositing a chromium metal film using a vacuum deposition technique.

第2図(A>およびCB)は、第1図(A)および(B
)に示した本発明実施例の光周波数フィルタの動作を説
明する周波数特性図である。まず、第2図(A)は、第
1図(A)において、仮に反射鏡14aおよび14bが
ないと仮定したときの特性であり、入力端面13aに入
射した信号光の光周波数を変化させたときの、出力端面
13bからの出射光強度の光周波数特性を示す。すなわ
ち、第2図(A)は、マッハ・ツェンダー光干渉計回路
5単体としての光周波数特性であり、よく知られている
ように正弦波状の応答特性であり、そのピーク光周波数
f。
Figure 2 (A> and CB) is similar to Figure 1 (A) and (B).
) is a frequency characteristic diagram illustrating the operation of the optical frequency filter according to the embodiment of the present invention shown in FIG. First, FIG. 2(A) shows the characteristics in FIG. 1(A) assuming that there are no reflecting mirrors 14a and 14b, and the optical frequency of the signal light incident on the input end face 13a is changed. 3 shows the optical frequency characteristics of the intensity of light emitted from the output end face 13b at the time of FIG. That is, FIG. 2(A) shows the optical frequency characteristic of the Mach-Zehnder optical interferometer circuit 5 as a single unit, and as is well known, it has a sinusoidal response characteristic, and its peak optical frequency f.

の周期は(2)式で表わされる。ここで、AJZvzは
マッハ・ツェンダー光干渉計回路5を構成する2本のア
ーム光導波路18aと18bの長さの差であるので、差
をΔJ2MZに保てば、アーム光導波路+8aおよび1
8bの各絶対長は自由に設定することが可能である。
The period of is expressed by equation (2). Here, AJZvz is the difference in length between the two arm optical waveguides 18a and 18b constituting the Mach-Zehnder optical interferometer circuit 5, so if the difference is maintained at ΔJ2MZ, the arm optical waveguides +8a and 1
Each absolute length of 8b can be set freely.

ピーク光周波数f、をFSR値だけ変化させるためには
、薄膜ヒータ移相器21でコア部の温度を上昇させるこ
とによりアーム光導波路18bの光路長を1波長相当分
だけ変化させればよいが、ヒータ長は、上記事情により
ΔρMZ値に束縛されることなく、長く設定できるので
、必要昇温幅ΔTを大幅に低下させることができる。
In order to change the peak optical frequency f by the FSR value, the optical path length of the arm optical waveguide 18b can be changed by an amount equivalent to one wavelength by increasing the temperature of the core portion using the thin film heater phase shifter 21. Because the heater length can be set to be long without being constrained by the ΔρMZ value due to the above-mentioned circumstances, the necessary temperature increase width ΔT can be significantly reduced.

ただし、上述した第2図(八)の光周波数特性は、光周
波数フィルタとしての周波数選択性が鈍いので、本発明
では、入出力端面13aおよび13bにそれぞれ反射鏡
14aおよび14bを設けたファブリ・ペロー共振器の
形態の構成をとっている。これにより、信号光を多数回
往復させて、第2図(B)に示すように、等測的に多数
段のマッハ・ツェンダー光干渉計回路を通過したのと同
等の鋭い光周波数選択性を実現する。
However, since the optical frequency characteristic shown in FIG. 2 (8) described above has poor frequency selectivity as an optical frequency filter, the present invention uses a Fabry filter in which reflecting mirrors 14a and 14b are provided on input and output end faces 13a and 13b, respectively. It has a configuration in the form of a Perot resonator. As a result, by making the signal light go back and forth many times, as shown in Fig. 2 (B), sharp optical frequency selectivity equivalent to that obtained by passing the signal light isometrically through a multi-stage Mach-Zehnder optical interferometer circuit can be obtained. Realize.

換言すると、本発明光周波数フィルタの光周波数応答は
、C/n・ΔI1MZをFSR値とするマッハ・ツェン
ダー光干渉計回路の正弦波状特性と、C/2n−LをF
SR値とするファブリ・ペロー共振器に特有のピーク状
共振特性との積であるということもできる。ここで、薄
膜ヒータ移相器21の役割は、マッハ・ツェンダー光干
渉計回路16の遷択光周波数(ピーク光周波数f、)を
所望値にチューニングさせることにあり、薄膜ヒータ移
相器20aおよび20bの役割は、ファブリ・ベロー共
振器15の共振光周波数を前記所望値に一致させること
にある。
In other words, the optical frequency response of the optical frequency filter of the present invention is based on the sinusoidal characteristic of the Mach-Zehnder optical interferometer circuit whose FSR value is C/n・ΔI1MZ, and the sinusoidal characteristic of the Mach-Zehnder optical interferometer circuit whose FSR value is C/2n-L.
It can also be said that it is the product of the SR value and the peak-like resonance characteristic characteristic of a Fabry-Perot resonator. Here, the role of the thin film heater phase shifter 21 is to tune the transition optical frequency (peak optical frequency f,) of the Mach-Zehnder optical interferometer circuit 16 to a desired value, and the role of the thin film heater phase shifter 20a and The role of 20b is to match the resonant optical frequency of Fabry-Bello resonator 15 to the desired value.

なお、この共振条件が満足されていないと、光周波数フ
ィルタとしての機能が得られないので注意が必要である
。薄膜ヒータ移相器20aおよび20bの役割は相補的
であるので、いずれか一方を省略することも可能である
。あるいはまた、場合によっては、薄膜ヒータ移相器2
0aおよび20bの双方を省略し、その代わりに基板1
1の下部にベルチェ素子を配設して、この基板11全体
の温度を制御してもよい。
Note that if this resonance condition is not satisfied, the function as an optical frequency filter cannot be obtained, so care must be taken. Since the roles of thin film heater phase shifters 20a and 20b are complementary, it is also possible to omit one of them. Alternatively, in some cases, the thin film heater phase shifter 2
Omit both 0a and 20b and substitute substrate 1
A Bertier element may be disposed below the substrate 1 to control the temperature of the entire substrate 11.

第1図(^)および(B) に示した実施例における具
体的な光導波路長などの数値例を示すと以下の通りであ
る。まず、ΔJ2M2値は、光周波数フィルタ全体とし
てFSR−100Gtlzが得られるように、石英系ガ
ラス光導波路12の屈折率値(n〜1.456)を考慮
して、bh Il 、、zl−2,06mmに設定した
。光導波路12の全長りは、L=:10mmとした。反
射鏡14aおよび14bは、5i02薄膜とTiO2薄
膜との多層膜を光導波路12の両端面13aおよび13
bに蒸着することにより構成した。波長1.55μmに
おける反射率は9596であった。薄膜ヒータ移相器2
1,20aおよび20bの長さは、ΔAM□値より大き
く、それぞれ、lO+nm、 5+nmおよび5mmに
設定することができた。このような構成において、各薄
膜ヒータ移相器で1波長相当の光路長変化を得るのに必
要な昇温幅ΔTは、ΔT−15℃程度であった。すなわ
ち、本実施例では、第4図(A) に示した従来構成で
は、ΔT−80℃程度であったのに比べて、許容できる
昇温幅に緩和されている。
Specific numerical examples of optical waveguide lengths, etc. in the embodiments shown in FIGS. 1(^) and 1(B) are as follows. First, the ΔJ2M2 value is determined by bh Il , zl-2 , taking into account the refractive index value (n ~ 1.456) of the silica-based glass optical waveguide 12 so that FSR-100Gtlz is obtained for the entire optical frequency filter. It was set to 0.06 mm. The total length of the optical waveguide 12 was L=10 mm. The reflecting mirrors 14a and 14b are formed by coating a multilayer film of a 5i02 thin film and a TiO2 thin film on both end surfaces 13a and 13 of the optical waveguide 12.
It was constructed by vapor depositing on b. The reflectance at a wavelength of 1.55 μm was 9596. Thin film heater phase shifter 2
The lengths of 1, 20a and 20b were greater than the ΔAM□ value and could be set to lO+nm, 5+nm and 5mm, respectively. In such a configuration, the temperature increase width ΔT necessary to obtain an optical path length change equivalent to one wavelength in each thin film heater phase shifter was about ΔT−15°C. That is, in this embodiment, the temperature increase range is moderated to an allowable range, compared to the conventional configuration shown in FIG. 4(A), which was about ΔT-80°C.

大要0辻ス 第3図は、本発明光周波数フィルタの第2実施例の平面
図である。第1図(A)およびCB)に示した第1実施
例との相違点は、第1実施例における入出力端面13a
および13bに設けた多層干渉膜反射鏡14aおよび1
llbの代わりに、第2実施例では、ループ状光反射回
路24aおよび24bによりファブリ・ベロー共振器が
構成されていることである。
3 is a plan view of a second embodiment of the optical frequency filter of the present invention. The difference from the first embodiment shown in FIGS. 1(A) and CB) is that the input/output end surface 13a in the first embodiment is
and multilayer interference film reflecting mirrors 14a and 1 provided in 13b.
In the second embodiment, instead of llb, a Fabry-Bello resonator is constructed by loop-shaped light reflection circuits 24a and 24b.

すなわち、基板ll上において、アーム光導波路18a
の両端に方向性結合器31aおよび31bを介してそれ
ぞれループ状光反射回路24aおよび24bを配置する
。これらループ状光反射回路24aおよび24bを各方
向性結合器31aおよび31bを介して各光導波路25
aおよび25bに結合する。光導波路25aの端面13
aより人力光Pinを入射させ、光導波路25bの端面
13bより出力光P。utを取り出す。
That is, on the substrate ll, the arm optical waveguide 18a
Loop-shaped light reflection circuits 24a and 24b are disposed at both ends of the loop via directional couplers 31a and 31b, respectively. These loop-shaped light reflection circuits 24a and 24b are connected to each optical waveguide 25 via each directional coupler 31a and 31b.
It binds to a and 25b. End face 13 of optical waveguide 25a
A human-powered light Pin is input from a, and output light P is output from the end surface 13b of the optical waveguide 25b. Take out the ut.

ループ状光反射回路24aおよび24bの「反射鏡」と
しての反射率は、方向性結合器31aおよび31bの結
合率により左右され、結合率が50*のときに、最大の
反射率(〜1004)が得られ、結合率が峙あるいは1
0096のときに最小の反射率(0駒が得られることが
知られている(参考文献:1、D、Miller et
、al、、 ”New all−fiber 1ase
r”。
The reflectance of the loop-shaped light reflection circuits 24a and 24b as "reflectors" depends on the coupling ratio of the directional couplers 31a and 31b, and when the coupling ratio is 50*, the maximum reflectance (~1004) is obtained, and the binding rate is equal to or 1
It is known that the minimum reflectance (0 frame) is obtained when 0096 (References: 1, D, Miller et
,al,, ”New all-fiber 1ase
r”.

Technical Digest of OFC/1
00C’87.paper WI3)。
Technical Digest of OFC/1
00C'87. paper WI3).

第3図において、ループ状光反射回路24aおよび24
bのループ長を、それぞれ、L、およびL2、方向性結
合器31aおよび31bとの間の光導波路長をL3とす
ると、ファブリ・ペロー共振器としての等測的な導波路
長は、 (Ll+L2)/2÷し。
In FIG. 3, loop-shaped light reflection circuits 24a and 24
Let the loop lengths of b be L and L2, respectively, and the optical waveguide length between the directional couplers 31a and 31b be L3, then the isometric waveguide length as a Fabry-Perot resonator is (Ll+L2 )/2÷shi.

で与えられる。is given by

長さL3の光導波路18aの途中には、光導波路長差し
izの非対称マッハ・ツェンダー光干渉計回路16が設
置されている。この非対称マッハ・ツェンダー光干渉計
回路16は、結合率がほぼ50*の2個の方向性結合器
17aと17bとを光導波路長差Δ−QM2の2木のア
ーム光導波路18aと18bとで連結することにより構
成されており、一方のアーム光導波路18b上には、薄
膜ヒータ移相器21が設けられている点は、前述した第
1実施例と同様である。また、ファブリ・ベロー共振器
15の構成の一部分を占めるループ状光反射回路24a
および24bには、薄膜ヒータ20aおよび20bがそ
れぞれ設けられ、第1実施例におけるのと同様の役割を
果たしている。
An asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit 16 with an optical waveguide length difference iz is installed in the middle of the optical waveguide 18a having a length L3. This asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit 16 consists of two directional couplers 17a and 17b with a coupling ratio of approximately 50* and two arm optical waveguides 18a and 18b with an optical waveguide length difference of Δ-QM2. This is similar to the first embodiment described above in that the thin film heater phase shifter 21 is provided on one arm optical waveguide 18b. Further, a loop-shaped light reflection circuit 24a that occupies a part of the configuration of the Fabry-Bello resonator 15
and 24b are provided with thin film heaters 20a and 20b, respectively, and play the same role as in the first embodiment.

本実施例における光導波路の曲線部の曲率半径は、曲げ
損失が発生しないように5mm程度に設定した。光導波
路長は、L、・L2−30mm、L3−25mm。
The radius of curvature of the curved portion of the optical waveguide in this example was set to about 5 mm so that bending loss would not occur. The optical waveguide lengths are L, L2-30mm, and L3-25mm.

ΔftM2・2.013mmに設定した。薄膜ヒータ移
相器21.20aおよび20bの各長さは、15mmに
設定した。
It was set to ΔftM2・2.013 mm. The length of each of the thin film heater phase shifters 21, 20a and 20b was set to 15 mm.

方向性結合器31aおよび31bの結合率は4096程
度に設定し、ループ状光反射回路24aおよび24bの
反射率として94零を得た。
The coupling ratio of the directional couplers 31a and 31b was set to about 4096, and the reflectance of the loop light reflection circuits 24a and 24b was 94 zero.

このような構成で、第1実施例と同様に、実効的なFS
R値が100G)lxの光周波数フィルタ動作を得るこ
とができた。
With such a configuration, as in the first embodiment, the effective FS
It was possible to obtain an optical frequency filter operation with an R value of 100 G)lx.

各薄膜ヒータ移相器で1波長相当の光路長変化を得るの
に必要な昇温幅ΔTは10℃程度であり、最大ΔTJ4
io℃の昇温幅で、光周波数フィルタとしての選択光周
波数(ピーク光周波数f、)をFSR幅の範囲で自由に
移動、すなわちチューニング作用を行わせることができ
た。本実施例では第1実施例に比較して薄膜ヒータ長が
より長く設定されているので、必要昇温幅6丁がより小
さくなっている。第4図(A) に示した従来構成では
、FSR−100GHzに相当する光周波数幅のチュー
ニングに必要な昇温幅が80℃にも達していたのに比較
して、大幅に改善されていることがわかる。
The temperature rise width ΔT required to obtain an optical path length change equivalent to one wavelength with each thin-film heater phase shifter is approximately 10°C, and the maximum ΔTJ4
With a temperature increase width of io° C., the selected optical frequency (peak optical frequency f) as an optical frequency filter could be freely moved within the range of the FSR width, that is, a tuning effect could be performed. In this embodiment, the length of the thin film heater is set longer than in the first embodiment, so the required temperature increase width of 6 is smaller. In the conventional configuration shown in Figure 4 (A), the temperature rise range required to tune the optical frequency width corresponding to FSR-100 GHz reached 80 degrees Celsius, but this is a significant improvement. I understand that.

以上、シリコン基板上の石英系単一モード光導波路を基
本として、本発明の光周波数フィルタの構成1作用等に
ついて説明したが、本発明は、石英系単一モード光導波
路に限らず、他材料系の光導波路系にも適用できること
はもちろんである。
Above, the structure 1, etc. of the optical frequency filter of the present invention has been explained based on a quartz-based single-mode optical waveguide on a silicon substrate. However, the present invention is not limited to quartz-based single-mode optical waveguides, Of course, the present invention can also be applied to optical waveguide systems.

対象となる光導波路系としては、石英系の他に、多成分
ガラス系イオン拡散導波路、 LiNb0.系導波路な
どを挙げることができる。LiNb0.系導波路の場合
には、移相器として、電気光学効果を利用した移相器を
用いることが可能であるが、本発明の構成を採用すると
、移相器に印加する電圧か低減でき、移相器に過度の負
担をかけない利点があることは、熱光学効果移相器の場
合と同様である。
In addition to quartz-based optical waveguide systems, target optical waveguide systems include multi-component glass-based ion diffusion waveguides, LiNb0. Examples include system waveguides. LiNb0. In the case of a system waveguide, it is possible to use a phase shifter that utilizes an electro-optic effect, but if the configuration of the present invention is adopted, the voltage applied to the phase shifter can be reduced, Similar to the thermo-optic effect phase shifter, there is an advantage of not placing an excessive burden on the phase shifter.

本発明が、第1.第2実施例に示した光回路構成のみに
限定されるものでないことは、もちろんであり、要は、
ファブリ・ベロー光干渉計回路の中に、非対称マッハ・
ツェンダー光干渉計回路が組み込まれて、マッハ・ツェ
ンダー形光干渉計回路を信号光が多数回往復して通過す
る構成であれはいかなる形態であってもよい。
The present invention is based on the first aspect. It goes without saying that the configuration is not limited to the optical circuit configuration shown in the second embodiment.
In the Fabry-Bello optical interferometer circuit, an asymmetric Mach
Any configuration may be used as long as the Zehnder optical interferometer circuit is incorporated and the signal light passes through the Mach-Zehnder optical interferometer circuit many times.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明は、ファブリ・ベロー共振
器の途中に、非対称マッハ・ツェンダー光干渉計回路を
組み込むことにより、ファブリ・ベロー共振器の光路長
を短くすることなく、大きなFSR値を有する光周波数
フィルタを構成することができる。したがって、光路上
には、この光周波数フィルタをチューナプルにするため
の移相器、例えば薄膜ヒータ移相器を設けるための充分
なスペースが確保されるので、移相器に過大の負担をか
けることなく、所望の光周波数値にチューニングするこ
とができる利点がある。したがって、本発明の光周波数
フィルタは、光周波数多重伝送システムや光周波数計測
分野等に広い応用を  7見出すことが期待される。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention incorporates an asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit in the middle of the Fabry-Bello resonator, thereby achieving an optical path length of the Fabry-Bello resonator without shortening it. , an optical frequency filter with a large FSR value can be constructed. Therefore, sufficient space is secured on the optical path to install a phase shifter, such as a thin film heater phase shifter, to turn this optical frequency filter into a tuner pull, which places an excessive burden on the phase shifter. There is an advantage that it is possible to tune to a desired optical frequency value without any interference. Therefore, the optical frequency filter of the present invention is expected to find wide application in the fields of optical frequency multiplexing transmission systems, optical frequency measurement, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(^)および(B)は、本発明の第1実施例を示
す、それぞれ、平面図およびそのA^′線断面図、 第2図(A)および(B)は、本発明光周波数フィルタ
の動作原理を説明するための光周波数特性図、 第3図は、本発明の第2実施例を示す平面図、第4図(
A)および(It)は、それぞれ、従来の光周波数フィ
ルタとしてのファブリ・ベロー光共振器の一例を示す平
面図、およびその光周波数応答特性図である。 1・・・基板、 2・・・単一モード光導波路、 3a・・・光導波路入力端、 3b・・・光導波路出力端、 4a、4b・・・反射鏡、 11・・・シリコン基板、 12・・・石英系単一モード光導波路、13a・・・導
波路入力端、 13b・・・導波路出力端、 14a、14b ・・・反射鏡、 15・・・ファブリ・ベロー共振器、 16・・・マッハ・ツェンダー光干渉計回路、17a、
17b・・・方向性結合器、 18a、18b・・・光干渉計アーム光導波路、19・
・・石英系クラッド層、 20a、20b、21・・・薄膜ヒータ穆相器、24a
、24b・・・ループ状光反射回路、25a、25b 
−光導波路、 31a、31b・・・方向性結合器。 fr  光彫lI我f (A) f「 先同蛎j灯 (B) #:J周 シ友」シ【フィルりθ肩 υ支]弓(特)1
主1図第2図
FIGS. 1(^) and (B) are a plan view and a sectional view taken along line A^' of the first embodiment of the present invention, respectively. FIGS. An optical frequency characteristic diagram for explaining the operating principle of a frequency filter, FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment of the present invention, and FIG.
A) and (It) are a plan view showing an example of a Fabry-Bérot optical resonator as a conventional optical frequency filter, and an optical frequency response characteristic diagram thereof, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Substrate, 2...Single mode optical waveguide, 3a...Optical waveguide input end, 3b...Optical waveguide output end, 4a, 4b...Reflector, 11...Silicon substrate, 12...Quartz-based single mode optical waveguide, 13a...Waveguide input end, 13b...Waveguide output end, 14a, 14b...Reflector, 15...Fabry-Bello resonator, 16 ...Mach-Zehnder optical interferometer circuit, 17a,
17b... Directional coupler, 18a, 18b... Optical interferometer arm optical waveguide, 19.
...Quartz-based cladding layer, 20a, 20b, 21...Thin film heater phaser, 24a
, 24b...Loop-shaped light reflection circuit, 25a, 25b
- Optical waveguide, 31a, 31b... directional coupler. fr Light engraving lIgaf (A) f "Sen Domoji light (B) #: J Zhou Shiyu" shi [Fill θ shoulder υ support] Bow (special) 1
Main figure 1 figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)平面基板と、 該平面基板上に配置されて、光共振器を構成するよう両
端に反射鏡を備えた単一モード光導波路と、 前記平面基板上において、前記光導波路の途中に挿入さ
れ、当該光導波路の一部分および第2の光導波路と共に
構成された非対称マッハ・ツェンダー光干渉計回路と を具えたことを特徴とする光周波数フィルタ。 2)前記反射鏡は、ループ状光導波路と方向性結合器と
で構成された導波路形光反射回路であることを特徴とす
る請求項1に記載の光周波数フィルタ。 3)光路長を微調し、フィルタ選択光周波数を調節する
移相器を、前記マッハ・ツェンダー光干渉計を構成する
光導波路上および前記光共振器を構成する光導波路上に
設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の光周
波数フィルタ。 4)前記光導波路は、いずれも、前記平面基板上に配置
された石英系ガラスによるクラッド層に石英系ガラスに
よるコア部を埋設して構成した石英系単一モード光導波
路であり、前記移相器は前記コア部の上方の前記クラッ
ド層の上に形成された薄膜ヒータから成ることを特徴と
する請求項3に記載の光周波数フィルタ。
[Scope of Claims] 1) a planar substrate; a single mode optical waveguide disposed on the planar substrate and provided with reflecting mirrors at both ends to constitute an optical resonator; An optical frequency filter comprising: an asymmetric Mach-Zehnder optical interferometer circuit inserted in the middle of a waveguide and configured together with a portion of the optical waveguide and a second optical waveguide. 2) The optical frequency filter according to claim 1, wherein the reflecting mirror is a waveguide-type optical reflection circuit composed of a loop-shaped optical waveguide and a directional coupler. 3) A phase shifter for finely adjusting the optical path length and adjusting the filter selection optical frequency is provided on the optical waveguide constituting the Mach-Zehnder optical interferometer and on the optical waveguide constituting the optical resonator. The optical frequency filter according to claim 1 or 2. 4) Each of the optical waveguides is a silica-based single-mode optical waveguide constructed by embedding a core portion made of silica-based glass in a cladding layer made of silica-based glass disposed on the planar substrate, and 4. The optical frequency filter according to claim 3, wherein the filter comprises a thin film heater formed on the cladding layer above the core portion.
JP13724188A 1988-06-06 1988-06-06 Optical frequency filter Pending JPH01306802A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13724188A JPH01306802A (en) 1988-06-06 1988-06-06 Optical frequency filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13724188A JPH01306802A (en) 1988-06-06 1988-06-06 Optical frequency filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01306802A true JPH01306802A (en) 1989-12-11

Family

ID=15194073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13724188A Pending JPH01306802A (en) 1988-06-06 1988-06-06 Optical frequency filter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01306802A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03246508A (en) * 1990-02-26 1991-11-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical demultiplexing circuit
JPH06500408A (en) * 1990-08-31 1994-01-13 ベル コミュニケーションズ リサーチ インコーポレーテッド Tunable liquid crystal etalon filter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03246508A (en) * 1990-02-26 1991-11-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical demultiplexing circuit
JPH06500408A (en) * 1990-08-31 1994-01-13 ベル コミュニケーションズ リサーチ インコーポレーテッド Tunable liquid crystal etalon filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4494495B2 (en) Optical multiplexing / demultiplexing circuit with phase generation function
US5044715A (en) Guided-wave optical branching components and optical switches
JP4631089B2 (en) Tunable etching diffraction grating for WDM optical communication system
JP2003513330A (en) Passband smoothing phased array
US6259847B1 (en) Optical communication system including broadband all-pass filter for dispersion compensation
US10261260B2 (en) Tunable microring resonator
EP1423751B1 (en) Integrated optical signal handling device
KR20010080374A (en) Optical waveguide wavelength filter with ring resonator and 1×n optical waveguide wavelength filter
CN109818258A (en) A kind of tunable laser and laser transmitter
JPH05323246A (en) Optical multiplexer/demultiplexer
JP3311722B2 (en) Optical waveguide type wavelength filter with ring resonator and 1 × N optical waveguide type wavelength filter
JP3112193B2 (en) Optical ring resonator
JPS62183406A (en) Waveguide type optical interferometer
CN110308506A (en) A kind of coarse wavelength division multiplexing filter
US20050068602A1 (en) Optical add-filtering switching device
JPH0660982B2 (en) Waveguide-type Matsuha-Tsender optical interferometer
US5526439A (en) Optical filter using electro-optic material
JP4152869B2 (en) Optical multiplexing / demultiplexing circuit with phase generation function
JPH01306802A (en) Optical frequency filter
JP2653883B2 (en) Wide wavelength operating waveguide type optical branching device
Takato et al. Silica-based single-mode guided-wave devices
JP2659293B2 (en) Waveguide type optical switch
JP3048039B2 (en) Variable passband optical filter
JP2625289B2 (en) Waveguide type optical branching device
JPS6316204A (en) Mach-zehnder optical interferometer