JPH04275509A - 交差型スターカップラ - Google Patents
交差型スターカップラInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
て信号光を複数の場所に分配するための、交差型スター
カップラに関する。
るには、光ファイバ電送路などの施設を多人数で共有す
ることが、コスト低減上望ましい。このような観点から
、近年1本の光ファイバで送られてきた信号光を8分岐
、16分岐、あるいは32分岐して、多人数で利用する
通信網構成が盛んに検討されている。このような光通信
網で重要な役割を果す8分岐素子、16分岐素子、32
分岐素子は光スターカップラと呼ばれている。光スター
カップラは、その形態により■バルク型、■ファイバ型
、■導波型に大別することができる。
は、フォトリソグラフィ工程により平面基板上に一括し
て大量生産できる利点があり、再現性や小形集積可能性
等の点で■バルク型、■ファイバ型より優れており将来
型の光スターカップラとして注目されている。
であり、N本の入力光導波路中の任意の一本に入射した
光パワーをN本の出力光導波路に均一に分岐するN×N
スターカップラの概略図である。尚、同図に示すスター
カップラは、N=8としたものである。即ち、8本の入
力光導波路100と、8本の出力光導波路101とを有
しており、これらの入力光導波路100から出力光導波
路101まで3dB方向性結合器102を介して三段階
にわたって結合している。
の一本に入射した光パワーは、3dB方向性結合器10
2により、段階的に1/2,1/4,1/8に均等に分
岐されて、全ての8本の出力光導波路101に分岐され
ることとなる。この為、この例では12個の3dB方向
性結合器102を必要としている。
スターカップラでは、任意の入力光導波路100に入射
した光パワーを、複数の出力光導波路101に均等に分
岐することが出来るものの、下式(1)に示すように多
数の3dB方向性結合器102を必要とする問題がある
。 M=(N/2)log2 N
・・・(1)但し、式中Mは必要な3dB方向性結合器
102の数である。例えば、N=128の大容量LAN
システムの場合には、M=448という膨大な数になっ
てしまう。従って、スターカップラのサイズが非常に大
きくなることは勿論、作製の歩留まりが悪く高価になる
欠点が有る。
に分岐することを可能とし、大規模容量Local A
rea Net work (LAN)システム、ある
いは光交換システム等に適した光信号分岐に必須の光部
品である交差型スターカップラを提供することを目的と
する。
明に係る交差型スターカップラの構成は、入力光導波路
を扇形に配置してなる入力光導波路アレイと、出力光導
波路を扇形に配置してなる出力光導波路アレイとを相対
向して設置すると共に前記入力光導波路アレイと前記出
力光導波路アレイとを横方向には光閉じ込め構造を有し
ないスラブ光導波路により結合することによって一また
は二以上の入力光導波路中の一本に入射した光パワーを
二以上の出力光導波路に均一に分岐するスターカップラ
において、二対以上の入出力光導波路アレイが一つの前
記スラブ光導波路領域を共有してなることを特徴とする
。
導波路において、光の進行方向に対して横方向に対して
閉じ込められないので、横方向に広がる。その広がった
光は、入力光導波路アレイ、出力光導波路アレイが扇形
に導波路を配置しているので、均一に出力光導波路に分
岐する。特に、二対以上の入出力光導波路が前記スラブ
領域を共有することによって、基板面積当りの光分岐数
を増やすことができる。さらに、前記スラブ光導波路領
域に一または二以上のガイド溝を有し、該溝にガラス、
誘電体、あるいは半導体の薄片を配置し、ガラス、誘電
体、あるいは半導体の機能性を付加することによてスタ
ーカップラの機能性を高めることが可能となる。
参照して詳細に説明する。
ーカップラの構成図である。同図に示すように本実施例
に係るスターカップラは二対の入出力光導波路が一つの
スラブ領域であるスラブ導波路を共有することによって
、基板面積当りのスターカップラの数を二倍以上に増や
すことが可能となる。これは二つの相対向する入出力光
導波路を通過する光はスラブ領域内では互いに干渉しな
いことによるものである。
ラ10は、入力光導波路11、ダミー導波路12,13
、スラブ光導波路14、出力光導波路15及びダミー導
波路16,17を有する第一の入出力導波路と、入力光
導波路21、ダミー導波路22,23、スラブ光導波路
14、出力光導波路25及びダミー導波路26,27を
有する第二の入出力導波路とから構成されている。上記
入力光導波路11,21および出力光導波路15,25
は、屈折率n1 のコアを屈折率n0 のクラッドで覆
って構成されており、コアの幅2aと厚さ2tは通常等
しくは設計されている。尚、ダミー導波路12,13,
16,17,22,23,26,27も上記入力光導波
路11,21および出力光導波路15,25と同様な構
成である。
路12,13は扇形に配列して入力光導波路アレイ18
を構成し、出力光導波路15、ダミー導波路16,17
も扇形に配列して出力光導波路アレイ19を構成してお
り、これらの入力光導波路アレイ18、出力光導波路ア
レイ19は、相対向して配置され、スラブ光導波路14
を介して結合している。同様にして、入力光導波路21
、ダミー導波路22,23は扇形に配列して入力光導波
路アレイ28を構成し、出力光導波路25、ダミー導波
路26,27も扇形に配列して出力光導波路アレイ29
を構成しており、これらの入力光導波路アレイ28、出
力光導波路アレイ29は、相対向して配置され、スラブ
光導波路14を介して結合している。
配置した入力光導波路アレイと出力光導波路アレイの中
間部品にあって、光の進行方向に対して横方向には光閉
じ込め構造を有していないものである。扇形に配置され
た入出力導波路アレイの開口角、およびスラブ光導波路
の長さ等は、スラブ光導波路と出力導波路アレイとの境
界において横方向に均一な光分布が得られるように設計
できる(「導波型スターカップラ」岡本、高橋、特願平
2−135483号(平成2年5月28日出願)参照)
。
波路とスラブ導波路が接続されている場合、入力導波路
を伝搬してきた信号光は、スラブ導波路内では、閉じ込
めがないので、回折により水平方向に広がる。このとき
の波面は、入力導波路とスラブ導波路との接続部近傍を
中心とする円弧上にある。従って、入力導波路の片端を
扇型スラブ導波路の曲率中心又はその近傍に配置するこ
とにより、信号光の波面が扇型スラブ導波路の円周上に
一致する。そして、扇型スラブ導波路の円周上に所望の
分岐数の出力導波路を配置することにより、スラブ導波
路内を伝搬してきた信号光は出力導波路に導かれて分岐
し、導波型光スターカップラとなる。この場合、信号光
は一度に所望の分岐数に分岐するので、従来の2分岐導
波路を多段に接続する場合に比較し、分岐損失が累積さ
れることがなく、低損失化が実現可能である。但し、分
岐比は、扇型スラブ導波路の円周上での光強度分布と、
出力用各チャンネル導波路の扇型スラブ導波路の円周上
における接続部の位置と、接続部の開口幅とに依存する
。そこで、扇型スラブ導波路と出力各チャンネル導波路
との間にテーパ導波路の形状の設定により任意の分岐比
を設定することができる。
ガウス分布にほぼ等しく、回折により広がった扇型スラ
ブ導波路内の光強度分布もガウス分布に従い、周辺部の
光強度は中心部よりも小さい。そこで、扇型スラブ導波
路の円周上をX軸とし、i番目のテーパ導波路の扇型ス
ラブ導波路との接続部の開口幅両端の座標をXi ,X
i−1 とするとき、X軸上での光強度分布のうちXi
とXi−1 で挾まれる部分の面積がテーパ導波路間
で等しくなるように、各テーパ導波路の扇型スラブ導波
路側の開口幅を、光強度の大きい中心部では狭く、逆に
光強度の小さい周辺部では広く設定することにより、全
ての出力用チャンネル導波路に分岐される信号光の強度
が均一になる。この場合、前述の如く、所望の多数の分
岐が一度に行われるので、従来の2分岐導波路の多段接
続に比較し、分岐比のばらつきが累積されることがなく
、分岐出力ばらつきが低減する。
述したのとは逆に、X軸上での光強度分布のうちXi
とXi−1 で挾まれる部分の面積がテーパ導波路間で
異なるように、各テーパ導波路の形状を設定することに
より、出力用チャンネル導波路に分岐される信号光の強
度が異なる。この場合も、所望の多数の分岐が一度に行
われるので、従来の2分岐導波路の多段接続に比較し、
分岐比のばらつきが累積することがなく、設計通りの分
岐比が簡単に得られる。なお、各テーパ導波路を開口幅
とすれば(これはテーパ導波路がなく、扇型スラブ導波
路の円周上に直接各出力用チャンネル導波路を接続する
場合と等価である)、分岐比はガウス分岐に従う。
一例を説明する。
を用いて行った。まず、Si基板上に火炎堆積法によっ
てSiO2 下部クラッド層を堆積し、次にTiO2
あるいは、GeO2 をドーパントとして添加したSi
O2 ガラスのコア層を堆積した後に、電気炉で透明ガ
ラス化した。次に、前記設計に基づくマスクパターンを
用いてコア層をエッチングして、所定の入出力光導波路
アレイ、及びスラブ光導波路領域を形成し、最後に、S
iO2 上部クラッド層を堆積した。8×8スターカッ
プラの構造パラメータは、屈折率差0.3%、コア幅8
μm、コア厚8μm、扇形アレイの開口角0.1ラディ
アン、スラブ導波路長1mmである。
時に光が入射されても、スラブ光導波路14において各
々の光はお互いに影響されないので、入力導波路11か
らの光は出力導波路15に均一に分岐され、同様に入力
導波路21からの光は出力導波路25に均一に分岐され
る。このように、二対以上の入出力光導波路アレイが一
つのスラブ光導波路領域を共有することによって、基板
面積当りのスターカップラの数を容易に増やすことがで
きる。
照して説明する。
ラの構成図である。尚、上述した図1に示す交差型スタ
ーカップラの構成部材と同一の機能を有する部材には同
符号を付してその説明は省略する。
のガイド溝を有し、該ガイド溝にハーフミラーを挿入す
ることによって元の8×8スターカップラを16×16
スターカップラとしたものである。本実施例に係る交差
型スターカップラ20は二つの相対向する入出力光導波
路アレイが一つのスラブ光導波路14を共有すると共に
、該スラブ光導波路14には入力する2つの光を横切る
方向にガイド溝31を設け且つ該ガイド溝にハーフミラ
ー32を設けてなるものである。
mであり、波長λの光を半分透過させ、半分反射させる
ようにガラス基板に誘電体多層膜が積層されている。ま
た、ガイド溝31はダイシングソーを用いて幅50μm
、深さ250μmに形成されている。よって入力導波路
11から入射した光は、スラブ導波路14内のハーフミ
ラー32によって半分は透過して出力導波路15に均一
に分岐され、残りの半分は反射されて出力導波路25に
均一に分岐される。また、入力導波路21から入力した
光は、スラブ導波路14内のハーフミラー32によって
半分は透過して出力導波路25に均一に分岐され、残り
の半分は反射されて出力導波路15に均一に分岐される
。
易に16×16スターカップラに拡大することが可能で
ある。よって、128×128スターカップラの場合に
はスラブ領域にハーフミラーを挿入することによって2
56×256スターカップラとなり、もともと規模の大
きいスターカップラの場合には拡大の効果が非常に大き
いことがわかる。
たように、本発明の交差型スターカップラは、一つのス
ラブ光導波路領域を二対以上の入出力光導波路アレイで
共有してなるので、任意の一本の光導波路に入射した光
パワーを、出力光導波路に均一に分岐できるので、大規
模Local Area Network(LAN)シ
ステムや、光交換システム等における光信号分配におい
て大きな利点を有する。
成図である。
成図である。
ある。
ダミー導波路 14 スラブ光導波路、 15,25 出力光導波路、 18,28 入力光導波路アレイ 19,29 出力光導波路アレイ 31 ガイド溝 32 ハーフミラー
Claims (2)
- 【請求項1】 入力光導波路を扇形に配置してなる入
力光導波路アレイと、出力光導波路を扇形に配置してな
る出力光導波路アレイとを相対向して設置すると共に前
記入力光導波路アレイと前記出力光導波路アレイとを横
方向には光閉じ込め構造を有しないスラブ光導波路によ
り結合することによって一または二以上の入力光導波路
中の一本に入射した光パワーを二以上の出力光導波路に
均一に分岐するスターカップラにおいて、二対以上の入
出力光導波路アレイが一つの前記スラブ光導波路領域を
共有してなることを特徴とする交差型スターカップラ。 - 【請求項2】 請求項1記載の交差型スターカップラ
において、前記スラブ光導波路領域に一または二以上の
ガイド溝を有し、該ガイド溝にガラス、誘電体、あるい
は半導体の薄片が配置されていることを特徴とする交差
型スターカップラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3716791A JP2798308B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 交差型スターカップラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3716791A JP2798308B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 交差型スターカップラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04275509A true JPH04275509A (ja) | 1992-10-01 |
JP2798308B2 JP2798308B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=12490044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3716791A Expired - Lifetime JP2798308B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 交差型スターカップラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2798308B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003050333A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-21 | Fujitsu Ltd | 光配線基板及び光クロスコネクト装置 |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP3716791A patent/JP2798308B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003050333A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-21 | Fujitsu Ltd | 光配線基板及び光クロスコネクト装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2798308B2 (ja) | 1998-09-17 |
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