JPH0287123A - Optical function device - Google Patents

Optical function device

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Publication number
JPH0287123A
JPH0287123A JP23890288A JP23890288A JPH0287123A JP H0287123 A JPH0287123 A JP H0287123A JP 23890288 A JP23890288 A JP 23890288A JP 23890288 A JP23890288 A JP 23890288A JP H0287123 A JPH0287123 A JP H0287123A
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JP
Japan
Prior art keywords
grating
refractive index
wavelength
waveguide
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP23890288A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Handa
祐一 半田
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH0287123A publication Critical patent/JPH0287123A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To optimize the wavelength selectivity of a grating for demultiplexing by using an induction refractive index type grating which is formed with a standing wave generated by the interference of an exciting light wave. CONSTITUTION:Light waves 6a and 6b for excitation are entered into a channel waveguides from both ends and propagated in both directions and then standing waves are generated in the channel waveguide with both light waves 6a and 6b. The grating 5 which is periodic refractive index variation corresponding to the intensity distribution of the standing waves is formed in the channel waveguide 4 through optical induction refractive index effect and the period and refractive index modulation factor of the induction grating are determined by the wavelength and power density of the exciting light waves 6a and 6b respectively. Consequently, the characteristics of the grating can be optimized.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光機能デバイスに関し、特に、波型多重化光伝
送のための波長分波デバイス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 functional device, and particularly to a wavelength demultiplexing device for waveform multiplexed optical transmission.

(従来の技術〕 従来、波長多重化光伝送のための波長分波デバイスとし
ては多層干渉!IQフィルタ、あるいはグレーティング
を用いたものが提案されている。特に導波路型グレーテ
ィング分波デバイスでは、Si等の基板を用いて光検出
器との一体化が図られている(例えば、参考文献T、 
5uhara et al。
(Prior art) Conventionally, devices using multilayer interference!IQ filters or gratings have been proposed as wavelength demultiplexing devices for wavelength multiplexed optical transmission.In particular, waveguide type grating demultiplexing devices have been proposed using Si Integration with the photodetector has been attempted using substrates such as
5uhara et al.

” Monolithic integrated m
icro−gratings andphotodio
des  for  wavelength  dem
ultiplexing。
” Monolithic integrated
icro-gratings and photodio
des for wave length dem
ultiplexing.

App l、Phys、 Lett、40.2. p、
+20 (Jan、 1982))。
App l, Phys, Lett, 40.2. p,
+20 (Jan, 1982)).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、この様な作りつけの分波グレーティング
は、作製誤差、すなわちグレーティング周期、屈折率変
化の偏差のため、選択波長のずれ、効率の低下などの分
波性能の低下をもたらすという問題点を有していた。
However, such built-in demultiplexing gratings have the problem that manufacturing errors, that is, deviations in grating period and refractive index change, result in deterioration in demultiplexing performance such as deviations in selected wavelengths and reductions in efficiency. Was.

(課題を解決するための手段〕 本発明の代表的なものによれば、分波グレーティングと
して、光誘起屈折率変化効果(フォトリフラクティブ)
を生じる導波路に、2つの励起光波を伝搬させ、これら
の干渉による定在波が誘起する屈折率グレーティングを
用いて波長分波を実現するものである。
(Means for Solving the Problems) According to a typical aspect of the present invention, a light-induced refractive index change effect (photorefractive effect) is used as a demultiplexing grating.
In this method, two excitation light waves are propagated through a waveguide that generates a waveform, and wavelength demultiplexing is achieved using a refractive index grating induced by a standing wave caused by interference between these waves.

(作用) 励起光波の波長や光パワーを制御することにより、誘起
屈折率型グレーティングの周期、屈折率変調を制御する
ことが可能であり、これにより、グレーティングの特性
の@適化(微調整)を行なうことができる。また、光の
パターンは、瞬時に形成できるため、高速応答が可能で
ある。
(Function) By controlling the wavelength and optical power of the excitation light wave, it is possible to control the period and refractive index modulation of the induced refractive index grating, thereby optimizing (fine adjustment) the characteristics of the grating. can be done. Furthermore, since the light pattern can be formed instantaneously, high-speed response is possible.

(実施例〕 第1図は本発明の基本概念を示す説明図である。(Example〕 FIG. 1 is an explanatory diagram showing the basic concept of the present invention.

1はSi基板、2は5in2バッファ層、3はカルコゲ
ナイド薄膜(例えばAs、S3)であり、光誘起屈折率
効果を示し、スラブ導波路を形成する。4は同スラブ導
波路内にリッジ型構造を形成してなるチャンネル導波路
である。チャンネル導波路の両端から励起用の光波6a
、6bを入力させ、双方向に伝搬させると、チャンネル
導波路内にはこの両交波6a、6bによる定在波が生成
される。光誘起屈折率効果を通して定在波の強度分布に
応じた周期的屈折率変化であるグレーティング5がチャ
ンネル導波路4内に形成される。誘起グレーティングの
周期および屈折率変調度はそれぞれ励起光波6a。
1 is a Si substrate, 2 is a 5in2 buffer layer, and 3 is a chalcogenide thin film (for example, As, S3), which exhibits a photo-induced refractive index effect and forms a slab waveguide. 4 is a channel waveguide formed by forming a ridge type structure within the same slab waveguide. Light waves 6a for excitation are emitted from both ends of the channel waveguide.
, 6b are input and propagated in both directions, a standing wave is generated by the two intersecting waves 6a and 6b in the channel waveguide. A grating 5 whose refractive index changes periodically according to the intensity distribution of a standing wave is formed in the channel waveguide 4 through a photo-induced refractive index effect. The period and refractive index modulation degree of the induced grating are respectively the excitation light wave 6a.

6bの波長およびパワー密度で決まる。励起光波の波長
をλ^、チャンネル導波路の等偏屈折率をnAとすると
、形成されるグレーティングの周期へ〇は次式で与えら
れる。
6b wavelength and power density. When the wavelength of the excitation light wave is λ^ and the equipolarized refractive index of the channel waveguide is nA, the period of the formed grating is given by the following equation.

八〇=λA/(2nA) 又、屈折率変調量ΔnAは励起光波のパワーに依存して
いる。
80=λA/(2nA) Further, the refractive index modulation amount ΔnA depends on the power of the excitation light wave.

このグレーティング5にスラブ導波路3から入射する導
波光7はブラッグ条件を満足する光波のみが回折波9と
して出力され、他の光波は回折をせず透過光8として通
過する。波長選択のブラッグ条件は、次式で与えられる
Of the guided light 7 that enters the grating 5 from the slab waveguide 3, only the light waves that satisfy the Bragg condition are output as diffracted waves 9, and other light waves pass through as transmitted light 8 without being diffracted. The Bragg condition for wavelength selection is given by the following equation.

λ、=2n、ΔASinθ。λ,=2n, ΔASinθ.

ここで、λ1、nlはそれぞれ選択される光波の波長お
よび等偏屈折率である。又、θ1は入射角を示す。
Here, λ1 and nl are the wavelength and equipolarized refractive index of the selected light wave, respectively. Further, θ1 indicates the angle of incidence.

回折効率η1はグレーティングの幅D(チャンネル導波
路幅に対応)を用いて て書ける。一方、波長選択幅Δλは Δλ/λ 〜 A/D で評価できる。
The diffraction efficiency η1 can be written using the grating width D (corresponding to the channel waveguide width). On the other hand, the wavelength selection width Δλ can be evaluated as Δλ/λ ~ A/D.

励起光波6a、6bの光波長、光パワーを制御すること
によって中心選択波長の調整、回折効率の極大化が図れ
、作製誤差を補償できるグレーティング分波デバイスの
構成が可能となる。
By controlling the optical wavelength and optical power of the excitation light waves 6a and 6b, the center selection wavelength can be adjusted and the diffraction efficiency can be maximized, making it possible to configure a grating demultiplexing device that can compensate for manufacturing errors.

尚、本説明図においては励起光波および、被検出光波の
入出力手段については明記せず省略したが、レンズを用
いた端面結合等の手段が一般的に利用できる。
Note that in this explanatory drawing, the input/output means for the excitation light wave and the detected light wave are omitted and not specified, but means such as end face coupling using a lens can generally be used.

火ム■ユ 第2図は本発明による第1の実施例を示す模式ここでは
複数のチャンネル導波路12.13が形成され、それぞ
れ周期の異なるグレーティングが両端の光ファイバIO
a、IObおよびlla、llbから出力された定在波
によって誘起されている。被検出光は、光ファイバ16
で端面結合され、導波路レンズ17によってコリメート
された導波光を形成する。
Figure 2 is a schematic diagram showing a first embodiment of the present invention. Here, a plurality of channel waveguides 12 and 13 are formed, and gratings with different periods are connected to the optical fibers IO at both ends.
It is induced by standing waves output from a, IOb and lla, llb. The light to be detected is transmitted through the optical fiber 16.
to form a guided light beam that is end face coupled and collimated by a waveguide lens 17.

被検出光に含まれる複数の波長成分は、グレーティング
によって分波され、回折光を生じ、Si基板1−ヒに作
られたpn型フォトダイオード14.15によって個別
に検出され波長分波が行なわれる。
A plurality of wavelength components contained in the light to be detected are separated by a grating to generate diffracted light, which is individually detected by pn type photodiodes 14 and 15 formed on the Si substrate 1-1, and wavelength separation is performed. .

各分波波長λ1.λ2に応じて、チャンネル導波路に誘
起されるグレーティング周期がブラッグ条件を満足する
様に励起光の波長を制御しておく。同時にチャンネル導
波路の方向をブラッグ入射角θ3.θ2に整合するよう
にそれぞれ傾けておく必要がある。グレーティング励起
用光源としては、YAGレーザ、CO2レーザ、色素レ
ーザなどの高パワーレーザの使用が有効である。
Each demultiplexed wavelength λ1. The wavelength of the excitation light is controlled according to λ2 so that the grating period induced in the channel waveguide satisfies the Bragg condition. At the same time, the direction of the channel waveguide is changed to the Bragg incidence angle θ3. Each must be tilted so as to match θ2. As a grating excitation light source, it is effective to use a high power laser such as a YAG laser, a CO2 laser, or a dye laser.

例として波長IO26μmのCO□レーザを用いた場合
、等偏屈折率をn A= 2.3 (As2S3)とし
て、形成されるグレーティングの周期はΔえ=2.3μ
mとなる。θ1=4°  n、=2.4とすると、分波
波長λ1はλ、 =0.77μmとなる。
As an example, when using a CO□ laser with a wavelength IO of 26 μm, the equipolarized refractive index is n A = 2.3 (As2S3), and the period of the formed grating is ΔE = 2.3 μm.
m. When θ1=4° n,=2.4, the demultiplexed wavelength λ1 becomes λ,=0.77 μm.

励起されたグレーティングは励起光による定在波の消失
とともになくなるため、励起光が出力している時間のみ
波長分波が可能となり、パルス光による信号光の時間サ
ンプリングを行うことができる。所望の分波波長が効率
よく選択される様、励起光源の波長を微調することで、
作製上の誤差を補うことができる。
Since the excited grating disappears as the standing wave caused by the pumping light disappears, wavelength demultiplexing is possible only during the time when the pumping light is being output, and time sampling of the signal light using pulsed light can be performed. By finely adjusting the wavelength of the excitation light source so that the desired demultiplexed wavelength is efficiently selected,
Manufacturing errors can be compensated for.

尚、上記の実施例においては、屈折率変化を誘起する材
料としてカルコゲナイド薄膜をあげたが、LiNbO3
、BSO等の材料を用いても同様の効果が得られるのは
言うまでもない。
In the above example, a chalcogenide thin film was used as a material that induces a change in refractive index, but LiNbO3
It goes without saying that similar effects can be obtained by using materials such as , BSO, etc.

夫A億ス 第3図は本発明による第2の実施例を示している。Husband A Billionth FIG. 3 shows a second embodiment according to the invention.

本実施例ではグレーティングを誘起する励起光としてス
ラブ導波光を用いるものである。第3図において励起光
は光ファイバlOa、lObを導波し導波路端面でスラ
ブ導波路に結合し、導波路レンズ20a、20bによっ
てコリメートされたスラブ導波光を形成する。この2つ
の励起光波によフて生ずる定在波の干渉パターンによっ
てグレーディングが誘起される。このようなグレーティ
ングがスラブ導波路内に複数個形成され、波長分波が行
なわれる。励起スラブ導波光の交差角を206とすると
、グレーティング周期AAは と占くことができる。λ^、nAはそれぞれ励起スラブ
導波光の波長及び等偏屈折率である。
In this embodiment, slab waveguide light is used as excitation light for inducing the grating. In FIG. 3, the excitation light is guided through optical fibers lOa and lOb and coupled to the slab waveguide at the waveguide end face, forming slab waveguide light that is collimated by waveguide lenses 20a and 20b. Grading is induced by the interference pattern of standing waves generated by these two excitation light waves. A plurality of such gratings are formed within the slab waveguide to perform wavelength demultiplexing. If the crossing angle of the excitation slab waveguide light is 206, then the grating period AA can be calculated as follows. λ^ and nA are the wavelength and equipolarized refractive index of the pumping slab guided light, respectively.

笑嵐1j 第4図は本発明による第3の実施例を示す模式面述の実
施例と同様、チャンネル導波路12にはグレーティング
が誘起される。被検出光は端面結合後、導波路レンズ1
7によってコリメートされ、誘起グレーティングによっ
て回折をうける。グレーティングは波長多重化された光
波の波長領域全体にわたフてほぼ同一の回折効率が得ら
れる様、グレーティングの幅を第1の実施例に比べて小
さくし、波長選択性を拡大しておく。回折波は後段の導
波路レンズ30によってフーリエ変換され、波長によっ
てスポット位置が異なり、CCD等のセンサアレーによ
って独立に検出することが可能となる。これにより、光
ファイバ16を介して伝播してきた光信号の波長を検出
できる。
Laughing Arashi 1j FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, in which a grating is induced in the channel waveguide 12, as in the schematically described embodiment. The light to be detected passes through the waveguide lens 1 after end face coupling.
7 and undergoes diffraction by the induced grating. The width of the grating is made smaller than that in the first embodiment to expand wavelength selectivity so that substantially the same diffraction efficiency can be obtained over the entire wavelength range of wavelength-multiplexed light waves. The diffracted waves are Fourier-transformed by the waveguide lens 30 in the latter stage, and the spot position differs depending on the wavelength, and can be independently detected by a sensor array such as a CCD. Thereby, the wavelength of the optical signal propagated via the optical fiber 16 can be detected.

本実施例の構成は弾性表面波(SへW )を用いたRF
信号の光スペクトルアナライザと似かよっており、被検
出光を単一波長として励起光に複数のスペクトルを重畳
させると励起光の光波長に対するスペクトル分析が可能
となり、応用上有用である。
The configuration of this example is RF using surface acoustic waves (S to W).
It is similar to an optical spectrum analyzer for signals, and if the detected light is a single wavelength and multiple spectra are superimposed on the excitation light, it becomes possible to perform spectrum analysis on the optical wavelength of the excitation light, which is useful in applications.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した様に、分波用グレーティングとして、励起
光波の干渉による定在波によって形成される誘起屈折率
型のグレーティングを用いることによって、グレーティ
ングの周期、屈折率変調を制御することが可能となり、
分波用グレーティングの波長選択性の最適化が実現でき
るという効果がある。
As explained above, by using an induced refractive index type grating, which is formed by a standing wave caused by interference of an excitation light wave, as a demultiplexing grating, it becomes possible to control the period and refractive index modulation of the grating.
This has the effect of optimizing the wavelength selectivity of the demultiplexing grating.

また、誘起されたクレーティングは励起光パルスの時間
のみ生成されるため、超高速の信号のサンプリングも可
能となる。
Furthermore, since the induced crating is generated only during the excitation light pulse, ultra-high-speed signal sampling is also possible.

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

第1図は本発明の詳細な説明する模式図、第2図は本発
明の第1の実施例を示す波長分波デバイスの模式図、 第3図および第4図はそれぞれ、本発明の第2および第
3の実m例を示す波長分波デバイスの模式図である。 l・・・基板、 2・・・5in2バッファ層、 3・・・ガラス導波路、 412.13・・・チャンネル導波路、5・・・光誘起
グレーティング、 6a、 6b・・・励起子 7・・・入射光、 8・・・透過光、 9・・・回折光、 10a、 lOb、 lla、 Ilb、 16− ・
・光ファイバ、17.20a、 20b、 21a、 
21b、 30−−−導波路レンズ、 14、15・・・pnフォトダイオード31・・・CO
Dセンサアレー 特許出願人  キャノン株式会社
FIG. 1 is a schematic diagram explaining the present invention in detail, FIG. 2 is a schematic diagram of a wavelength demultiplexing device showing a first embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram of a wavelength demultiplexing device showing second and third practical examples. l... Substrate, 2... 5in2 buffer layer, 3... Glass waveguide, 412.13... Channel waveguide, 5... Photo-induced grating, 6a, 6b... Exciton 7. ...Incidence light, 8...Transmitted light, 9...Diffracted light, 10a, lOb, lla, Ilb, 16-
・Optical fiber, 17.20a, 20b, 21a,
21b, 30---Waveguide lens, 14, 15...pn photodiode 31...CO
D sensor array patent applicant Canon Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)光強度に応じて屈折率変化を生ずる光誘起屈折率変
化効果を生じる材料を、少なくとも一部に用いて構成さ
れた導波路と、該導波路中で2つ以上の励起光波が交差
するように該励起光波を入射する手段とを有し、この励
起光波の定在波によって誘起グレーティングを生成する
ことを特徴とする光機能デバイス。 2)導波路はチャンネル導波路である請求項1記載の光
機能デバイス。 3)導波路はスラブ導波路である請求項1記載の光機能
デバイス。
[Scope of Claims] 1) A waveguide configured using at least a part of a material that produces a photo-induced refractive index change effect that causes a refractive index change depending on light intensity, and two or more waveguides in the waveguide. 1. An optical functional device comprising means for inputting excitation light waves such that the excitation light waves intersect with each other, and generating an induced grating by a standing wave of the excitation light waves. 2) The optical functional device according to claim 1, wherein the waveguide is a channel waveguide. 3) The optical functional device according to claim 1, wherein the waveguide is a slab waveguide.
JP23890288A 1988-09-26 1988-09-26 Optical function device Pending JPH0287123A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010529383A (en) * 2007-06-13 2010-08-26 シャエフラー カーゲー Method of manufacturing a rolling bearing without machining

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