JPH04133007A - 方向性結合器及び光合分波器 - Google Patents
方向性結合器及び光合分波器Info
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- JPH04133007A JPH04133007A JP25469790A JP25469790A JPH04133007A JP H04133007 A JPH04133007 A JP H04133007A JP 25469790 A JP25469790 A JP 25469790A JP 25469790 A JP25469790 A JP 25469790A JP H04133007 A JPH04133007 A JP H04133007A
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光通信システム等の分野で利用される方向性
結合器及び光合分波器に関する。
結合器及び光合分波器に関する。
従来の技術
従来における方向性結合器の一例を第5図に基づいて説
明する。中央部には立方体状をしたハーフミラ−1が配
設されている。このハーフミラ−1の4つの側面にはそ
れぞれ分布屈折率レンズ2゜3.4.5が、互いに対向
する面の光軸が一致するようにして取付けられている。
明する。中央部には立方体状をしたハーフミラ−1が配
設されている。このハーフミラ−1の4つの側面にはそ
れぞれ分布屈折率レンズ2゜3.4.5が、互いに対向
する面の光軸が一致するようにして取付けられている。
また、それら4つの分布屈折率レンズ2〜5の端部には
、光ファイバ6.7,8.9が各レンズの光軸上に位置
して配設されている。
、光ファイバ6.7,8.9が各レンズの光軸上に位置
して配設されている。
このような構成において、光ファイバ6から出射された
光は分布屈折率レンズ2により平行光とされ、ハーフミ
ラ−1により2分割され透過又は反射される。そのハー
フミラ−1により反射された光は、分布屈折率レンズ4
を介して光ファイバ8に入射結合する。一方、そのハー
フミラ−1を透過した光は、分布屈折率レンズ3を介し
て光ファイバ7に入射結合する。
光は分布屈折率レンズ2により平行光とされ、ハーフミ
ラ−1により2分割され透過又は反射される。そのハー
フミラ−1により反射された光は、分布屈折率レンズ4
を介して光ファイバ8に入射結合する。一方、そのハー
フミラ−1を透過した光は、分布屈折率レンズ3を介し
て光ファイバ7に入射結合する。
また、これと同様にして、光ファイバ7から出射された
光は、ハーフミラ−1により透過、又は、反射されるこ
とにより、光ファイバ6及び光ファイバ9とそれぞれ入
射結合することになる。
光は、ハーフミラ−1により透過、又は、反射されるこ
とにより、光ファイバ6及び光ファイバ9とそれぞれ入
射結合することになる。
このように光ファイバ6からの光はその一部が光ファイ
バ8に分離され、光ファイバ7からの光はその一部が光
ファイバ9に分離され、これにより方向性結合器として
動作する。
バ8に分離され、光ファイバ7からの光はその一部が光
ファイバ9に分離され、これにより方向性結合器として
動作する。
発明が解決しようとする課題
上述したような方向性結合器においては、3次元的なバ
ルクの光学素子の組合せ、すなわち、ハーフミラ−1の
4つの面への分布屈折率レンズ2゜3.4.5の接着や
、分布屈折率レンズ2,3゜4.5への光ファイバ6.
7,8.9の光軸合わせを行いながらの接着等により構
成されている。
ルクの光学素子の組合せ、すなわち、ハーフミラ−1の
4つの面への分布屈折率レンズ2゜3.4.5の接着や
、分布屈折率レンズ2,3゜4.5への光ファイバ6.
7,8.9の光軸合わせを行いながらの接着等により構
成されている。
このため各光学素子間の光軸合わせを行いながら接着剤
等で結合する際における光軸調整が数多く必要となり、
また、そのようなバルクの光学素子の組合せを必要とす
るため、各光学素子の作製の作業に手間がかかる。従っ
て、このようなことから、大量生産を行うのに問題とな
り、しかも、コストも高くなる。
等で結合する際における光軸調整が数多く必要となり、
また、そのようなバルクの光学素子の組合せを必要とす
るため、各光学素子の作製の作業に手間がかかる。従っ
て、このようなことから、大量生産を行うのに問題とな
り、しかも、コストも高くなる。
課題を解決するための手段
そこで、このような問題点を解決するために、請求項1
記載の発明では、基板上に光導波路を形成し、この先導
波路の端面に位置させて複数個の導波路レンズを配設し
、前記一方の導波路レンズから入射した導波光を前記他
方の導波路レンズに結合させると共に前記導波光の進行
方向によりそれぞれ異なった方向に前記導波光の一部を
分岐させる導波路ビームスプリッタを前記導波路レンズ
間の光路上に位置させて配設した。
記載の発明では、基板上に光導波路を形成し、この先導
波路の端面に位置させて複数個の導波路レンズを配設し
、前記一方の導波路レンズから入射した導波光を前記他
方の導波路レンズに結合させると共に前記導波光の進行
方向によりそれぞれ異なった方向に前記導波光の一部を
分岐させる導波路ビームスプリッタを前記導波路レンズ
間の光路上に位置させて配設した。
請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において
、導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズを
用いた。
、導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズを
用いた。
請求項3記載の発明では、基板上に光導波路を形成し、
この先導波路の端面に位置させて複数個の導波路レンズ
を配設し、前記導波路レンズの一方向から入射した光を
複数の異なった方向に分波すると共に複数の異なった方
向から入射した光を同一方向へ合波させる導波路ビーム
スプリッタを前記導波路レンズ間の光路上に位置させて
配設した。
この先導波路の端面に位置させて複数個の導波路レンズ
を配設し、前記導波路レンズの一方向から入射した光を
複数の異なった方向に分波すると共に複数の異なった方
向から入射した光を同一方向へ合波させる導波路ビーム
スプリッタを前記導波路レンズ間の光路上に位置させて
配設した。
請求項4記載の発明では、請求項3記載の発明において
、導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズを
用いた。
、導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズを
用いた。
作用
請求項1記載の発明は、プレーナ技術等を用いて基板上
に先導波路や導波路レンズ、さらには、導波路ビームス
プリッタを形成することができるため、それら形成の際
の互いの位置合わせ精度を高くすることができ、しかも
、光軸等の調節箇所が少なくなるため、これにより作製
が容易となり量産性を図る二とが可能となる。
に先導波路や導波路レンズ、さらには、導波路ビームス
プリッタを形成することができるため、それら形成の際
の互いの位置合わせ精度を高くすることができ、しかも
、光軸等の調節箇所が少なくなるため、これにより作製
が容易となり量産性を図る二とが可能となる。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
導波路レンズとして波長不感モードインデックスレンズ
を用いているため、異なる波長の光源を用いたり、光源
に波長変動があってもそのレンズの焦点距離変動が小さ
いため、光の結合損失の増加を防止するることができ、
これにより光源の波長範囲をより一段と広げることがで
きる。
導波路レンズとして波長不感モードインデックスレンズ
を用いているため、異なる波長の光源を用いたり、光源
に波長変動があってもそのレンズの焦点距離変動が小さ
いため、光の結合損失の増加を防止するることができ、
これにより光源の波長範囲をより一段と広げることがで
きる。
請求項3記載の発明は、ブレーナ技術等を用いて基板上
に先導波路や導波路レンズ、さらには、導波路ビームス
プリッタを形成することができるため、それら形成の際
の互いの位置合わせ精度を高くすることができ、しかも
、光軸等の調節箇所が少なくなるため、これにより作製
が容易となり量産性を図ることが可能となる。
に先導波路や導波路レンズ、さらには、導波路ビームス
プリッタを形成することができるため、それら形成の際
の互いの位置合わせ精度を高くすることができ、しかも
、光軸等の調節箇所が少なくなるため、これにより作製
が容易となり量産性を図ることが可能となる。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、
導波路レンズとして波長不感モードインデックスレンズ
を用いているため、異なる波長の光源を用いたり、光源
に波長変動かあってもそのレンズの焦点距離変動が小さ
いため、光の結合損失の増加を防止するることかでき、
これにより光源の波長範囲をより一段と広げることがで
きる。
導波路レンズとして波長不感モードインデックスレンズ
を用いているため、異なる波長の光源を用いたり、光源
に波長変動かあってもそのレンズの焦点距離変動が小さ
いため、光の結合損失の増加を防止するることかでき、
これにより光源の波長範囲をより一段と広げることがで
きる。
実施例
請求項1記載の発明の一実施例を第1図及び第2図に基
づいて説明する。ここでは、方向性結合器について述べ
る。
づいて説明する。ここでは、方向性結合器について述べ
る。
基板10上にはバッファ層11を介して先導波路12が
形成されている。この先導波路12の4つの端面に位置
して、導波路レンズとしての導波路モードインデックス
レンズ13,14,15゜16がそれぞれ配設されてい
る。これら互いに向い合う導波路モードインデックスレ
ンズ13〜16の間の光路上に位置する中央部には、導
波路ビーム又プリッタ17が配設されている。この場合
、導波路ビームスプリッタ17は、一方の例えば導波路
モードインデックスレンズ13から入射した導波光を他
方の導波路モードインデックスレンズ15に結合させる
と共に、導波光の進行方向によりそれぞれ異なった方向
にその導波光の一部を分岐させる働きがある。
形成されている。この先導波路12の4つの端面に位置
して、導波路レンズとしての導波路モードインデックス
レンズ13,14,15゜16がそれぞれ配設されてい
る。これら互いに向い合う導波路モードインデックスレ
ンズ13〜16の間の光路上に位置する中央部には、導
波路ビーム又プリッタ17が配設されている。この場合
、導波路ビームスプリッタ17は、一方の例えば導波路
モードインデックスレンズ13から入射した導波光を他
方の導波路モードインデックスレンズ15に結合させる
と共に、導波光の進行方向によりそれぞれ異なった方向
にその導波光の一部を分岐させる働きがある。
また、前記各導波路モードインデックスレンズ13〜1
6に光か結合できるように、前記先導波路10の端面に
は光ファイバ18,19,20゜2】が直接接合されて
いる。
6に光か結合できるように、前記先導波路10の端面に
は光ファイバ18,19,20゜2】が直接接合されて
いる。
このような構成において、光ファイバ18からの光は先
導波路12内に端面結合され、拡散しながら導波路モー
ドインデックスレンズ13に入射する5これによりほぼ
平行な光束に変換された導波光は、導波路ビームスプリ
ッタ17に入射することにより2分割され透過又は反射
される。その導波路ビームスプリッタ17により反射さ
れた導波光は、導波路モードインデックスレンズ14へ
と導かれこれにより集光されて光ファイバ19の端面に
入射結合する。一方、その導波路ビームスプリッタ17
を透過した導波光は、導波路モードインデックスレンズ
15へと導かれこれにより集光されて光ファイバ20の
端面に入射結合する。
導波路12内に端面結合され、拡散しながら導波路モー
ドインデックスレンズ13に入射する5これによりほぼ
平行な光束に変換された導波光は、導波路ビームスプリ
ッタ17に入射することにより2分割され透過又は反射
される。その導波路ビームスプリッタ17により反射さ
れた導波光は、導波路モードインデックスレンズ14へ
と導かれこれにより集光されて光ファイバ19の端面に
入射結合する。一方、その導波路ビームスプリッタ17
を透過した導波光は、導波路モードインデックスレンズ
15へと導かれこれにより集光されて光ファイバ20の
端面に入射結合する。
また、これと同様にして、光ファイバ]9からの出射光
は、導波路ビームスプリッタ17により反射又は透過さ
れ、光ファイバ18.21の端面に入射結合する。
は、導波路ビームスプリッタ17により反射又は透過さ
れ、光ファイバ18.21の端面に入射結合する。
このような動作原理により、例えば、ボートr(光ファ
イバ18)、ボート■ (光ファイバ19)が光通信回
線に接続されているものとすると、ボート■からボート
■に向かう導波光は、その光の一部をボートm(光ファ
イバ20)に出力させることができる。また、これとは
反対に、ボート■からボート■に向かう導波光は、その
一部の光がボート■(光ファイバ21)に出射すること
になり、これにより方向性結合器として動作させること
ができる。なお、このような関係は、ボートIとボート
■、ボー+−IIとボート〜“、ボートmとポート八′
とをそれぞれ通信回線に接続した場合でも同様にして、
その光の方向によりそれぞれ別のボートに光信号の一部
を出力させることができる。
イバ18)、ボート■ (光ファイバ19)が光通信回
線に接続されているものとすると、ボート■からボート
■に向かう導波光は、その光の一部をボートm(光ファ
イバ20)に出力させることができる。また、これとは
反対に、ボート■からボート■に向かう導波光は、その
一部の光がボート■(光ファイバ21)に出射すること
になり、これにより方向性結合器として動作させること
ができる。なお、このような関係は、ボートIとボート
■、ボー+−IIとボート〜“、ボートmとポート八′
とをそれぞれ通信回線に接続した場合でも同様にして、
その光の方向によりそれぞれ別のボートに光信号の一部
を出力させることができる。
従って、本実施例では、プレーナ技術等を用いて基板1
0上に光導波路12や導波路モードインデックスレンズ
13〜16、さらには、導波路ビ−ムスプリンタ17を
形成することができるため、それら形成の際の互いの位
置合わせ精度を高くする二とができ、しかも、光軸等の
調節箇所が少なくなるため、これにより作製が容易とな
り量産性を図ることが可能となる。
0上に光導波路12や導波路モードインデックスレンズ
13〜16、さらには、導波路ビ−ムスプリンタ17を
形成することができるため、それら形成の際の互いの位
置合わせ精度を高くする二とができ、しかも、光軸等の
調節箇所が少なくなるため、これにより作製が容易とな
り量産性を図ることが可能となる。
次に、請求項3記載の発明の一実施例を第3図に基づい
て説明する。こ二では、光合分波器について述べる。な
お、前述した方向性結合器と同一部分についての説明は
省略し、その同一部分については同一符号を用いる。
て説明する。こ二では、光合分波器について述べる。な
お、前述した方向性結合器と同一部分についての説明は
省略し、その同一部分については同一符号を用いる。
先導波路12のそれぞれの端面に位置して導波路レンズ
としての3個の導波路モードインデックスレンズ22,
23.24が配設されている。これら導波路モードイン
デックスレンズ22〜24の交差する光路上には、導波
路ビームスプリッタ17が配設されている。この場合、
導波路ビームスプリッタ17は、例えば導波路モードイ
ンデックスレンズ22の一方向から入射した光を複数の
異なった方向に分波すると共に、複数の異なった方向か
ら入射した光を同一方向へ合波させる働きがある。導波
路モードインデックスレンズ22〜24に光が結合でき
るように、光導波路12の端面には光ファイバ25〜2
7が直接結合されている。
としての3個の導波路モードインデックスレンズ22,
23.24が配設されている。これら導波路モードイン
デックスレンズ22〜24の交差する光路上には、導波
路ビームスプリッタ17が配設されている。この場合、
導波路ビームスプリッタ17は、例えば導波路モードイ
ンデックスレンズ22の一方向から入射した光を複数の
異なった方向に分波すると共に、複数の異なった方向か
ら入射した光を同一方向へ合波させる働きがある。導波
路モードインデックスレンズ22〜24に光が結合でき
るように、光導波路12の端面には光ファイバ25〜2
7が直接結合されている。
このような構成において、光ファイバ25から光導波路
12に入射した光は、導波路モードインデックスレンズ
22を通過して導波路ビームスプリッタ17により分離
される。その反射された一部の光は、導波路モードイン
デックスレンズ23を介して光ファイバ26に結合する
。また、その透過した光は、導波路モードインデックス
レンズ24を介して光ファイバ27に結合する。すなわ
ち、ボートI (光ファイバ25)から入射した光は、
ボート■ (光ファイバ26)とボート■(光ファイバ
27)とに分離される。また、これとは反対に、ボート
■とボートmとからそれぞれ入射した光は、ボート■に
合流させることができる。
12に入射した光は、導波路モードインデックスレンズ
22を通過して導波路ビームスプリッタ17により分離
される。その反射された一部の光は、導波路モードイン
デックスレンズ23を介して光ファイバ26に結合する
。また、その透過した光は、導波路モードインデックス
レンズ24を介して光ファイバ27に結合する。すなわ
ち、ボートI (光ファイバ25)から入射した光は、
ボート■ (光ファイバ26)とボート■(光ファイバ
27)とに分離される。また、これとは反対に、ボート
■とボートmとからそれぞれ入射した光は、ボート■に
合流させることができる。
従って、本実施例の場合も前述した実施例と同様な効果
を得る二とができる。
を得る二とができる。
次に、前述した2つの実施例で用いられた方向性結合器
及び光合分波器の各種材料について説明する。基板10
としては、ガラス、誘電体結晶、非晶質、半導体、プラ
スチック等を用いることができる。また、バッファ層1
1及び光導波路12としては、ガラス、誘電体結晶、非
晶質、有機材料、半導体など光源波長に対して透明な材
料を用いることができる。これらの材料は、蒸着、スパ
ッタリング、CVD、酸化、結晶成長、拡散、塗布その
他の方法で形成することができる。
及び光合分波器の各種材料について説明する。基板10
としては、ガラス、誘電体結晶、非晶質、半導体、プラ
スチック等を用いることができる。また、バッファ層1
1及び光導波路12としては、ガラス、誘電体結晶、非
晶質、有機材料、半導体など光源波長に対して透明な材
料を用いることができる。これらの材料は、蒸着、スパ
ッタリング、CVD、酸化、結晶成長、拡散、塗布その
他の方法で形成することができる。
さらに、導波路モードインデックスレンズ13〜16.
22〜24としては、先導波路12と同じであるが屈折
率の異なる材料を用いることができる。この場合、先導
波路12を形成する前に、その材料を形成した後、フォ
トリソグラフィ等のパターンニングとドライ、ウェット
等の各種エツチング、リフトオフ等の手法でレンズ部分
を形成し、さらに、先導波路12を形成し、その後、そ
の不要部を和エツチング等で除去することにより、第2
図(a)に示すような構造のものを作製するとかできる
。また、この他の導波路モードインデックスレンズ13
〜16.22〜24の形成方法としては、光導波路12
を形成した後、屈折率の異なる材料を拡散することによ
って形成することができる。
22〜24としては、先導波路12と同じであるが屈折
率の異なる材料を用いることができる。この場合、先導
波路12を形成する前に、その材料を形成した後、フォ
トリソグラフィ等のパターンニングとドライ、ウェット
等の各種エツチング、リフトオフ等の手法でレンズ部分
を形成し、さらに、先導波路12を形成し、その後、そ
の不要部を和エツチング等で除去することにより、第2
図(a)に示すような構造のものを作製するとかできる
。また、この他の導波路モードインデックスレンズ13
〜16.22〜24の形成方法としては、光導波路12
を形成した後、屈折率の異なる材料を拡散することによ
って形成することができる。
なお、基板10が光源波長に対して透明な場合は、バッ
ファ層11は必ずしも必要ではない。また、バッファ層
11の屈折率は、光導波路12の屈折率よりも低く設定
する必要がある。
ファ層11は必ずしも必要ではない。また、バッファ層
11の屈折率は、光導波路12の屈折率よりも低く設定
する必要がある。
次に、前述した2つの実施例で用いられた導波路ビーム
スプリッタ17を第2図(b)に基づいて説明する。前
述した2つの実施例では、光導波路12の膜厚を部分的
に薄くすることにより、導波光のモードの透過屈折率を
下げて一部を反射させ、光導波路12の厚さをもとに戻
すことにより他の一部を透過させることができる。今、
導波路ビームスプリッタ17へ入射する光線のその導波
路ビームスプリッタ17に垂直な方向とのなす角を入射
角とすると、その入射角が小さいほと透過する光量が増
加し、その入射角が大きいほど反射する光量が多くなる
。このようなことから、入射角を選ぶことにより適当な
分配比で光を分岐することができる。第2図(b)にお
けるV溝の部分の幅を長くすると入射角に対する光量の
変化がゆるくなり、短くすると変化が急になる傾向があ
る。
スプリッタ17を第2図(b)に基づいて説明する。前
述した2つの実施例では、光導波路12の膜厚を部分的
に薄くすることにより、導波光のモードの透過屈折率を
下げて一部を反射させ、光導波路12の厚さをもとに戻
すことにより他の一部を透過させることができる。今、
導波路ビームスプリッタ17へ入射する光線のその導波
路ビームスプリッタ17に垂直な方向とのなす角を入射
角とすると、その入射角が小さいほと透過する光量が増
加し、その入射角が大きいほど反射する光量が多くなる
。このようなことから、入射角を選ぶことにより適当な
分配比で光を分岐することができる。第2図(b)にお
けるV溝の部分の幅を長くすると入射角に対する光量の
変化がゆるくなり、短くすると変化が急になる傾向があ
る。
また、導波路ビームスプリッタとしては、導波路の厚さ
が薄くなる構造であればよく、■溝の代わりにバッファ
層11が山形にリッジを作ることにより先導波路12の
下面部が凹むような構造も考えられる。その作製方法と
しては、基板10にV溝やリッジ部をエツチング等で作
製し、その上にバッファ層11、光導波路12を順に装
荷したり、切削、研磨等の方法やそれらを組合せ、また
、先導波路12を直接エッチジグしたりして作製する方
法などを用いることができる。
が薄くなる構造であればよく、■溝の代わりにバッファ
層11が山形にリッジを作ることにより先導波路12の
下面部が凹むような構造も考えられる。その作製方法と
しては、基板10にV溝やリッジ部をエツチング等で作
製し、その上にバッファ層11、光導波路12を順に装
荷したり、切削、研磨等の方法やそれらを組合せ、また
、先導波路12を直接エッチジグしたりして作製する方
法などを用いることができる。
次に、請求項2,4記載の発明の一実施例について説明
する。ここでは、導波路モードインデックスレンズ13
〜16.22〜24は、波長不感レンズとして用いたも
のである。この場合、波長多重通信等で光源波長が複数
存在する場合及び光源の波長が温度変動等により変化し
ても、導波路モードインデックスレンズの焦点距離の変
動か小さく、許容できる波長範囲を大きく広げることか
でき、この範囲内では光ファイバへの結合効率の低下等
によるSN比の低下を防ぐことができる。
する。ここでは、導波路モードインデックスレンズ13
〜16.22〜24は、波長不感レンズとして用いたも
のである。この場合、波長多重通信等で光源波長が複数
存在する場合及び光源の波長が温度変動等により変化し
ても、導波路モードインデックスレンズの焦点距離の変
動か小さく、許容できる波長範囲を大きく広げることか
でき、この範囲内では光ファイバへの結合効率の低下等
によるSN比の低下を防ぐことができる。
なお、この波長不感(色消し)導波路モードインデック
スレンズについては、後述にて詳細に説明する。また、
前述した2つの実施例において、導波路レンズとしては
、導波路モードインデックスレンズの他に、フレネルレ
ンズ、グレーティングレンズを用いることができる。
スレンズについては、後述にて詳細に説明する。また、
前述した2つの実施例において、導波路レンズとしては
、導波路モードインデックスレンズの他に、フレネルレ
ンズ、グレーティングレンズを用いることができる。
次に、波長不感(色消し)の導波路モードインデックス
レンズ28を第4図に基づいてさらに詳しく説明する。
レンズ28を第4図に基づいてさらに詳しく説明する。
まず、導波路モードインデックスレンズ28を波長不感
用とした理由について述べる。通常のモードインデック
スレンズでは、導波光の波長により、導波路の等偏屈折
率が変化する構造分散、材料分散があるため、一般に波
長が変化すると焦点距離が変化する。このため、異なる
波長を用いる光分波器、光合波器では、波長変化により
集光性が変化しないタイプの導波路レンズを用いないと
、焦点位置変動、収差等により光ファイバとの結合効率
が低下し、S/Nも低下することになる。これにより色
消し用の導波路モードインデックスレンズ28を用いた
ものである。
用とした理由について述べる。通常のモードインデック
スレンズでは、導波光の波長により、導波路の等偏屈折
率が変化する構造分散、材料分散があるため、一般に波
長が変化すると焦点距離が変化する。このため、異なる
波長を用いる光分波器、光合波器では、波長変化により
集光性が変化しないタイプの導波路レンズを用いないと
、焦点位置変動、収差等により光ファイバとの結合効率
が低下し、S/Nも低下することになる。これにより色
消し用の導波路モードインデックスレンズ28を用いた
ものである。
以下、その色消し用の導波路モードインデックスレンズ
28を第4図に基づいて詳しく述べる。
28を第4図に基づいて詳しく述べる。
基板10上にはバッファ層11(屈折率は、し・ンズ部
に対してnsQ、レンズ外部に対してnss、第4図の
場合にはn5Q=nss)が形成されている。このバッ
ファ層11の上部には光導波路12の導波層(屈折率、
膜厚は、レンズ部はnfQ、tfQであり、nt12)
nsQ、nfs)nss)が作製されている。この先導
波路12中に導波路モードインデックスレンズ28が設
けられている。
に対してnsQ、レンズ外部に対してnss、第4図の
場合にはn5Q=nss)が形成されている。このバッ
ファ層11の上部には光導波路12の導波層(屈折率、
膜厚は、レンズ部はnfQ、tfQであり、nt12)
nsQ、nfs)nss)が作製されている。この先導
波路12中に導波路モードインデックスレンズ28が設
けられている。
その光導波路12の上部には図示しないクラッド層(屈
折率はレンズ部はncQ、レンズ外部はncs、第4図
では空気のため両者は等しくn5Q=ns#1、また、
ここでは、n5Q)nc(2,n5s)ncsである)
が形成されている。
折率はレンズ部はncQ、レンズ外部はncs、第4図
では空気のため両者は等しくn5Q=ns#1、また、
ここでは、n5Q)nc(2,n5s)ncsである)
が形成されている。
このようなレンズ(導波路モードインデックスレンズ2
8)内外の光導波路12を伝搬するモードを求める固有
方程式(3層光導波路の場合)は、J=C (クラッド層) (6a) j=f (導波層) (6b) j=s (バッファ層) (6c) となる。
8)内外の光導波路12を伝搬するモードを求める固有
方程式(3層光導波路の場合)は、J=C (クラッド層) (6a) j=f (導波層) (6b) j=s (バッファ層) (6c) となる。
又は、
この固有方程式で求めた等側屈折率NQ、Ns
に対し導波路モードインデックスレンズ28の形状が、
J
(m+ 1 )
ただし、
γJla ” γJl
・・TEモート
・・・(3a)
・・(7)
である時、
等側屈折率NQとNsの比が変化しな
ければ、
式の示す形状は変化しない。
2π
γji = −y N i
λ
il
・・・(4)
すなわち、
Nl:等側屈折率
λ
:波長
NΩ
Ns
であればよい。
1=fl
(レンズ部)
(5a)
このことは焦点の変化と、
等側屈折率の変化の
(レンズ外部)
(5b)
式からも同様に示され
式より、
となる。
これにより、
式と同様にして、
となる。
また、
式のような無収差レンズでなくて
も多くのレンズに対して、
式が成り立てば
設計時の波長近傍で十分な色消し効果を得る二とができ
る。
る。
例えば、
球面レンズの近軸の式は、
となる。
この(1
式において、
D−〇とすると、
Ns
r。
rl+
第1面及び第2面の曲率
となる。
D=主点間距離
上述した(9)式、
(12)式、
(13)式のいずれ
となる。
においても、
NQとNsの変化の仕方が
式
Dが薄い場合は、
を満たせば、
焦点距離f
(第4図中)
は、
色消し
となる。
そこで、先導波路12の等側屈折率の波長に対する変化
は、 と表される。
は、 と表される。
コノ場合、(a N i / a nji)は、固有方
程式(1)式又は(2)式を各屈折率で偏微分して与え
られ、また、(aNi/aλ)も同様に(1)式又は(
2)式を波長で偏微分して与えられる。
程式(1)式又は(2)式を各屈折率で偏微分して与え
られ、また、(aNi/aλ)も同様に(1)式又は(
2)式を波長で偏微分して与えられる。
さらに、(dnji/dλ)は、各先導波路の材料の屈
折率の波長依存性を示している。
折率の波長依存性を示している。
そして、(12)式の関係から、
dλ
の関係が得られる。
従って、これにより、
NL c3:r、 Xs dλ
となるように、レンズ内外の先導波路の構造を決定すれ
ば、所望の色消し用の導波路モードインデックスレンズ
28を得ることかできる。
となるように、レンズ内外の先導波路の構造を決定すれ
ば、所望の色消し用の導波路モードインデックスレンズ
28を得ることかできる。
発明の効果
請求項1記載の発明は、基板上に先導波路を形成し、こ
の先導波路の端面に位置させて複数個の導波路しンズを
配設し、前記一方の導波路しンズから入射した導波光を
前記他方の導波路しンスに結合させると共に前記導波光
の進行方向によりそれぞれ異なった方向に前記導波光の
−・部を分岐させる導波路ビームスプリッタを前記導波
路しシス間の光路上に位置させて配設したので、プし−
ナ技術等を用いて基板上に光導波路や導波路レンズ、さ
らには、導波路ビームスプリッタを形成することができ
るため、それら形成の際の互いの位置合わせ精度を高く
することかでき、しかも、光軸等の調節箇所が少なくな
るため、装置の作製が容易となり量産性を図ることがで
きるものである。
の先導波路の端面に位置させて複数個の導波路しンズを
配設し、前記一方の導波路しンズから入射した導波光を
前記他方の導波路しンスに結合させると共に前記導波光
の進行方向によりそれぞれ異なった方向に前記導波光の
−・部を分岐させる導波路ビームスプリッタを前記導波
路しシス間の光路上に位置させて配設したので、プし−
ナ技術等を用いて基板上に光導波路や導波路レンズ、さ
らには、導波路ビームスプリッタを形成することができ
るため、それら形成の際の互いの位置合わせ精度を高く
することかでき、しかも、光軸等の調節箇所が少なくな
るため、装置の作製が容易となり量産性を図ることがで
きるものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズを用
いたので、異なる波長の光源を用いたり、光源に波長変
動が生じたような場合でもそのレンズの焦点距離変動が
小さいため、光の結合損失の増加を防止することができ
、これにより使用する光源の波長範囲をより一段と広げ
ることができるものである。
導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズを用
いたので、異なる波長の光源を用いたり、光源に波長変
動が生じたような場合でもそのレンズの焦点距離変動が
小さいため、光の結合損失の増加を防止することができ
、これにより使用する光源の波長範囲をより一段と広げ
ることができるものである。
請求項3記載の発明は、基板上に先導波路を形成し、こ
の光導波路の端面に位置させて複数個の導波路レンズを
配設し、前記導波路レンズの一方向から入射した光を複
数の異なった方向に分波すると共に複数の異なった方向
から入射した光を同一方向へ合波させる導波路ビームス
プリッタを前記導波路レンズ間の光路上に位置させて配
設したので、プレーナ技術等を用いて基板上に光導波路
や導波路レンズ、さらには、導波路ビームスプリッタを
形成することができるため、それら形成の際の互いの位
置合わせ精度を高くすることができ、しかも、光軸等の
調節箇所が少なくなるため、装置の作製が容易となり量
産性を図ることができるものである。
の光導波路の端面に位置させて複数個の導波路レンズを
配設し、前記導波路レンズの一方向から入射した光を複
数の異なった方向に分波すると共に複数の異なった方向
から入射した光を同一方向へ合波させる導波路ビームス
プリッタを前記導波路レンズ間の光路上に位置させて配
設したので、プレーナ技術等を用いて基板上に光導波路
や導波路レンズ、さらには、導波路ビームスプリッタを
形成することができるため、それら形成の際の互いの位
置合わせ精度を高くすることができ、しかも、光軸等の
調節箇所が少なくなるため、装置の作製が容易となり量
産性を図ることができるものである。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、
導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズを用
いたので、異なる波長の光源を用いたり、光源に波長変
動が生じたような場合でもそのレンズの焦点距離変動が
小さいため、光の結合損失の増加を防止するる二とがで
き、これにより使用する光源の波長範囲をより一段と広
げることができるものである。
導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズを用
いたので、異なる波長の光源を用いたり、光源に波長変
動が生じたような場合でもそのレンズの焦点距離変動が
小さいため、光の結合損失の増加を防止するる二とがで
き、これにより使用する光源の波長範囲をより一段と広
げることができるものである。
第1図は本発明の一実施例である方向性結合器の様子を
示す平面図、第2図はその概縦断側面図、第3図は本発
明の一実施例である光合分波器の様子を示す平面図、第
4図は波長不感導波路モードインデックスレンズの動作
説明を行う説明図、第5図は従来例を示す構成図である
。 10・・基板、12・・・先導波路、13,14゜15
.16・・・導波路レンズ、17・・・導波路ビームス
プリッタ、28・波長不感モードインデックスレンズ 出 願 人 株式会社 リ コ 」14図
示す平面図、第2図はその概縦断側面図、第3図は本発
明の一実施例である光合分波器の様子を示す平面図、第
4図は波長不感導波路モードインデックスレンズの動作
説明を行う説明図、第5図は従来例を示す構成図である
。 10・・基板、12・・・先導波路、13,14゜15
.16・・・導波路レンズ、17・・・導波路ビームス
プリッタ、28・波長不感モードインデックスレンズ 出 願 人 株式会社 リ コ 」14図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、基板上に光導波路を形成し、この光導波路の端面に
位置させて複数個の導波路レンズを配設し、前記一方の
導波路レンズから入射した導波光を前記他方の導波路レ
ンズに結合させると共に前記導波光の進行方向によりそ
れぞれ異なった方向に前記導波光の一部を分岐させる導
波路ビームスプリッタを前記導波路レンズ間の光路上に
位置させて配設したことを特徴とする方向性結合器。 2、導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズ
を用いたことを特徴とする請求項1記載の方向性結合器
。 3、基板上に光導波路を形成し、この光導波路の端面に
位置させて複数個の導波路レンズを配設し、前記導波路
レンズの一方向から入射した光を複数の異なった方向に
分波すると共に複数の異なった方向から入射した光を同
一方向へ合波させる導波路ビームスプリッタを前記導波
路レンズ間の光路上に位置させて配設したことを特徴と
する光合分波器。 4、導波路レンズに波長不感モードインデックスレンズ
を用いたことを特徴とする請求項3記載の光合分波器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25469790A JPH04133007A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 方向性結合器及び光合分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25469790A JPH04133007A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 方向性結合器及び光合分波器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04133007A true JPH04133007A (ja) | 1992-05-07 |
Family
ID=17268603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25469790A Pending JPH04133007A (ja) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | 方向性結合器及び光合分波器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04133007A (ja) |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP25469790A patent/JPH04133007A/ja active Pending
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