JPH0496007A - Wavelength-nondependent start coupler - Google Patents

Wavelength-nondependent start coupler

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JPH0496007A
JPH0496007A JP21148290A JP21148290A JPH0496007A JP H0496007 A JPH0496007 A JP H0496007A JP 21148290 A JP21148290 A JP 21148290A JP 21148290 A JP21148290 A JP 21148290A JP H0496007 A JPH0496007 A JP H0496007A
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waveguide array
wavelength
waveguides
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Katsunari Okamoto
勝就 岡本
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Abstract

PURPOSE:To distribute a signal in a large-scale LAN system, a wavelength multiplex system, etc., by perform uniforming branching to one optional waveguide by the start coupler and making the branching ratio of light power nearly constant irrelevantly to the wavelength. CONSTITUTION:This is the start coupler which branches the light power, which is made incident on one optical waveguide, equally to >=2 output optical waveguides. An input optical waveguide array formed by arranging input optical waveguides in a sectorial shape and an output optical waveguide array formed by arranging output optical waveguides in a sectorial shape are installed opposite each other and coupled by a slab optical waveguide which has no light confinement structure laterally, and the angle mu from the center of curvature of the sector of the input optical waveguide array or from the center of curvature of the sector of the output optical waveguide array to the output optical waveguide array is set to 0.06 - 0.10 (radian).

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、大容量LAN(Local Aera Ne
twork)システムにおける光信号分配に必須の光部
品であるスターカップラに関するものであり、特に光信
号パワーの分岐比が光波長に依存せず、略一定で、波長
13μm−1,6μmの広い波長域で使用可能となるよ
うに改良したものである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention is applicable to large-capacity LAN (Local Aero Ne
This article relates to star couplers, which are essential optical components for optical signal distribution in (working) systems, and in particular, the splitting ratio of optical signal power is independent of the optical wavelength, is approximately constant, and has a wide wavelength range of 13 μm to 1.6 μm. It has been improved so that it can be used in

〈従来の技術〉 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NXNスターカ
ップラとしては、従来、第12図に示す構造のものが知
られている。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11と、8本
の出力光導波路12とを有しており、これらの大刃先導
波BIIから出力光導波路12まで3dB方向性結合器
13を介して三段階にわたって結合している。
<Prior art> Conventionally, an NXN star coupler that uniformly branches the optical power incident on any one of N input optical waveguides to N output optical waveguides has a structure shown in FIG. 12. It has been known. The star coupler shown in the figure has N=8. That is, it has eight input optical waveguides 11 and eight output optical waveguides 12, and from these large-blade leading wave BII to the output optical waveguide 12 via a 3 dB directional coupler 13, the signal is transmitted in three stages. are combined.

従って、8本の入力光導波路11の任意の1本に入射し
た光パワーは、3dB方向性結合器13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12に分岐されることになる。この
為、この例では12個の3dB方向性結合器13を必要
としている。
Therefore, the optical power incident on any one of the eight input optical waveguides 11 is divided stepwise and equally into 1/2.1/4.1/8 by the 3 dB directional coupler 13. It is branched into all eight output optical waveguides 12. Therefore, in this example, twelve 3 dB directional couplers 13 are required.

〈発明が解決しようとする課題〉 上述した従来の構造のスターカップラでは、任意の入力
光導波路11に入射した光パワーを複数の出力光導波路
12に均等に分岐することが出来るものの、下式に示す
ように多数の3dB方向性結合器13を必要とする問題
がある。
<Problems to be Solved by the Invention> In the star coupler with the conventional structure described above, the optical power incident on any input optical waveguide 11 can be equally split into a plurality of output optical waveguides 12. As shown, there is a problem in that a large number of 3 dB directional couplers 13 are required.

M =(N/ 2 ) l o g zN  ・・・(
1)但し、Mは必要な3dB方向性結合器13の数であ
る。
M = (N/2) l o g zN...(
1) However, M is the number of necessary 3 dB directional couplers 13.

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。
For example, in the case of a large-capacity LAN system with N=128, the number becomes an enormous number of M=448.

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、作製の歩留りが悪く高価になる欠点がある。
Therefore, not only does the size of the star coupler become very large, but also the production yield is poor and it becomes expensive.

また、通常、3dB方向性結合器の結合率は、光の波長
により変化するので、従来のスターカップラではある特
定の波長でしか使用できなかった。
Furthermore, since the coupling rate of a 3 dB directional coupler usually changes depending on the wavelength of light, conventional star couplers can only be used at a certain wavelength.

本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、
光パワーを波長に依らず一定に分岐することにより、大
規模に適し、且つ波長多重化にも適用可能なスターカッ
プラを提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art,
The object of the present invention is to provide a star coupler that is suitable for large scale operation and can also be applied to wavelength multiplexing by branching optical power at a constant rate regardless of wavelength.

〈課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成する本発明の構成は一又は二以上の入
力光導波路中の任意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、前記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、前記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
合し、前記入力光導波路アレイの扇形の曲率中心から前
記出力光導波路アレイを見込む角度或いは前記出力光導
波路アレイの扇形の曲率中心から前記入力光導波路アレ
イを見込む角度ψが0.06〜0.10(ラディアン)
であることを特徴とする。
<Means for Solving the Problems> The configuration of the present invention to achieve the above object uniformly branches the optical power incident on any one of one or more input optical waveguides to two or more output optical waveguides. In the star coupler, an input optical waveguide array in which the input optical waveguides are arranged in a fan shape and an output optical waveguide array in which the output optical waveguides are arranged in a fan shape are installed facing each other, and the input optical waveguide The array and the output optical waveguide array are laterally coupled by a slab optical waveguide having no optical confinement structure, and the angle at which the output optical waveguide array is viewed from the center of curvature of the sector of the input optical waveguide array or the output optical waveguide The angle ψ looking into the input optical waveguide array from the center of curvature of the fan-shaped array is 0.06 to 0.10 (radian)
It is characterized by

く作用〉 任意の入力光導波路に入射した光は、スラブ光導波路に
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は扇形に導波路
を配置しているので、均一に出力光導波路に分岐する。
Effects> The light incident on any input optical waveguide is not confined in the transverse direction with respect to the traveling direction of the light in the slab optical waveguide, so it spreads in the transverse direction. Since the input optical waveguide array and the output optical waveguide array have waveguides arranged in a fan shape, the spread light is uniformly branched to the output optical waveguide.

特に、一方の導波路アレイの扇形の曲率中心から他方の
導波路アレイを見込む角度を006〜0.10(ラディ
アン)とすると、実用的に使用される光導波路の比屈折
率差において好適である。
In particular, setting the angle from the center of curvature of the fan-shaped waveguide array of one waveguide array to the other waveguide array to be 006 to 0.10 (radian) is suitable for the relative refractive index difference of optical waveguides used practically. .

〈実施例〉 以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳
細に説明する。
<Examples> The present invention will be described in detail below with reference to examples shown in the drawings.

第1図に本発明の一実施例を示す。本実施例はNXNス
ターカップラに関するものである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This embodiment relates to an NXN star coupler.

即ち、同図に示すように本実施例のスターカップラは、
入力光導波路l、ダミー導波路2,3、スラブ光導波路
4、出力光導波路5及びダミー導波路6.7を有してい
る。入力光導波路1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、コアの幅2aと厚さ2t
は通常等しく設計されている。出力光導波路5、ダミー
導波路2.3,6.7も、入力光導波路1と同様な構成
である。
That is, as shown in the figure, the star coupler of this embodiment is
It has an input optical waveguide 1, dummy waveguides 2 and 3, a slab optical waveguide 4, an output optical waveguide 5, and a dummy waveguide 6.7. The input optical waveguide 1 has a core with a refractive index n1 and a core with a refractive index n0.
The width of the core is 2a and the thickness is 2t.
are usually designed to be equal. The output optical waveguide 5 and dummy waveguides 2.3 and 6.7 also have the same configuration as the input optical waveguide 1.

このような入力光導波路1、ダミー導波路2゜3は扇形
に配置して入力光導波路アレイ8を構成し、出力光導波
路5、ダミー導波路6.7も扇形に配列して出力光導波
路アレイ9を構成しており、これらの入力光導波路アレ
イ8、出力光導波路アレイ9は、相対向して配置され、
スラブ先導波路4を介して結合している。スラブ光導波
路4は、その拡大図を第2図に示すように、相対向して
扇形に配置した入力導波路アレイと出力導波路アレイの
中間部分にあって、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。ここで、第2
図において、N a r r aアは、入力光導波路子
レイ8(又は出力光導波路アレイ9)におけるダミー導
波路2,3(又は6.7)を含めた導波路の総数、Oは
扇形に配置された入力光導波路アレイ8の曲率中心、0
′は扇形に配置された出力光導波路アレイ9の曲率中心
、Leは曲率中心OO′間の距離、R3はN a r 
r aア本の光導波路を隙間無く並べたときの曲率半径
、(Rs+q+)は実際の扇形光導波路アレイの曲率半
径である。
The input optical waveguides 1 and dummy waveguides 2 and 3 are arranged in a fan shape to form an input optical waveguide array 8, and the output optical waveguides 5 and dummy waveguides 6 and 7 are also arranged in a fan shape to form an output optical waveguide array. The input optical waveguide array 8 and the output optical waveguide array 9 are arranged to face each other,
They are coupled via a slab leading waveguide 4. As shown in an enlarged view of FIG. 2, the slab optical waveguide 4 is located at an intermediate portion between an input waveguide array and an output waveguide array that are arranged in a fan shape facing each other, and is transverse to the direction of light propagation. It does not have an optical confinement structure in the direction. Here, the second
In the figure, N a r r a is the total number of waveguides including dummy waveguides 2 and 3 (or 6.7) in the input optical waveguide array 8 (or output optical waveguide array 9), and O is the fan-shaped number. The center of curvature of the arranged input optical waveguide array 8, 0
' is the center of curvature of the output optical waveguide array 9 arranged in a fan shape, Le is the distance between the centers of curvature OO', and R3 is N a r
The radius of curvature when r a number of optical waveguides are arranged without gaps, (Rs+q+) is the radius of curvature of the actual fan-shaped optical waveguide array.

ここで、q、≧0である。曲率中心O又はO′から8本
の出力導波路アレイ或いは入力導波路アレイを見込む角
度ψは次式で与えられる。
Here, q≧0. The angle ψ at which the eight output waveguide arrays or input waveguide arrays are viewed from the center of curvature O or O' is given by the following equation.

また、Y、はスラブ光導波路中心部分長さであり、次式
で与えられる。
Further, Y is the length of the central portion of the slab optical waveguide, and is given by the following equation.

Y、=2 (R,+Q+) −Lc  ・−13)この
ように、Y、はR−、qt、Lcを知れば与えられるた
め、R−、qt、LC及びψが波長無依存スターカップ
ラの設計上重要パラメータでおる。簡単な場合として、
q、=o、Lc=Rmの場合には、Y s ” R−と
なる。従って、先導波路のコア輻2a、スターカップラ
の次数Nが与えられた場合には、導波路アレイを見込む
角度φを指定すれば、R8も決まるため、φが最も重要
なパラメータとなる事が判る。尚、第1図と第2図とで
は、見やすくする為、導波路の数が異なる。
Y, = 2 (R, +Q+) -Lc ・-13) In this way, since Y can be given if R-, qt, and Lc are known, R-, qt, LC, and ψ are the wavelength-independent star coupler. This is an important parameter in the design. In a simple case,
In the case of q, = o, Lc = Rm, Y s '' R-. Therefore, when the core radiation 2a of the leading waveguide and the order N of the star coupler are given, the angle φ when looking at the waveguide array is If R8 is specified, R8 is also determined, so it can be seen that φ is the most important parameter.In order to make it easier to see, the number of waveguides is different between FIG. 1 and FIG.

波長無依存スターカップラの設計は、ビーム伝搬法を用
いて行った(M、 D、 Fe1t他、rLightp
ropagation in graded−inde
x 0pticalfiberJ 、 Apl)1.0
pt、 、 Vol、 17. no、 24. pl
)3990〜3998(1978))。第3図は、次数
N=16のスターカップラに対する光伝搬のシミュレー
ション結果を示すものである。スターカップラのパラメ
ータは、N 11 r T 11ア=24(ダミー導波
路が左右に各々4本) 、Lc”2650μm、 Rs
=1850μm、  q r=400μm、 Ys=1
850μm、光の波長λ=1.55μmである。第3図
(a)は、中心の大刃先導波II(左から、数えて12
番目)に光が入射された場合、同図(b)は、左端の入
力光導波路1(左から、数えて5番目)に光が入射され
た場合の光伝搬強度分布である。同図に示すように、任
意の入力光導波路1から入力された光は、スラブ光導波
路4において横方向に広がって均等に分散し、入射光位
置に依らず、16本の出力光導波B5に均一に光パワー
が分岐されていることが判る。
The wavelength-independent star coupler was designed using the beam propagation method (M, D, Felt et al., rLightp
ropagation in graded-inde
x 0ptical fiberJ, Apl) 1.0
pt, , Vol, 17. no, 24. pl
) 3990-3998 (1978)). FIG. 3 shows simulation results of light propagation for a star coupler of order N=16. The parameters of the star coupler are: N 11 r T 11 a = 24 (4 dummy waveguides on the left and right), Lc” 2650 μm, Rs
=1850μm, qr=400μm, Ys=1
850 μm, and the wavelength of light λ=1.55 μm. Figure 3(a) shows the central large blade leading wave II (12 counting from the left).
(b) shows the optical propagation intensity distribution when the light is input to the input optical waveguide 1 at the left end (fifth from the left). As shown in the figure, light input from any input optical waveguide 1 spreads laterally and is evenly dispersed in the slab optical waveguide 4, and is distributed to 16 output optical waveguides B5 regardless of the position of the incident light. It can be seen that the optical power is evenly split.

第4図は、第3図のシミュレーション結果を光伝搬波形
として示したものである。同図(a)は、中心の入力光
導波路(左から、数えて12番目)に光が入射された場
合、同図(b)は、左端の入力光導波路(左から、数え
て5番目)に光が入射された場合の光の伝搬波形である
。入射光導波路アレイ8とスラブ光導波路4との境界に
おける光波形を見ると、光は隣接する数本の導波路に結
合しており、このサイドローブがスラブ光導波路4と出
力光導波路アレイ9との境界で均一な光の分布を実現す
るうえで非常に重要なことが判る。第4図(′b)に示
すように、左端(或いは右端)の入力光導波路Iに対し
ては、その左(或いは、右)側にダミー導波路2(3)
設けて、他の入射位置におけるの同様のサイドローブを
形成する必要があることが判る。
FIG. 4 shows the simulation results of FIG. 3 as optical propagation waveforms. Figure (a) shows when light is incident on the central input optical waveguide (12th from the left), and Figure (b) shows the leftmost input optical waveguide (5th from the left). This is the propagation waveform of light when light is incident on . Looking at the optical waveform at the boundary between the input optical waveguide array 8 and the slab optical waveguide 4, the light is coupled to several adjacent waveguides, and this side lobe is coupled between the slab optical waveguide 4 and the output optical waveguide array 9. It can be seen that this is very important in achieving uniform light distribution at the boundary. As shown in FIG. 4('b), for the input optical waveguide I at the left end (or right end), a dummy waveguide 2 (or 3) is placed on the left (or right) side.
It turns out that it is necessary to create similar side lobes at other incident positions.

第3図及び第4図に光の入射位置に依らない均一な光の
分岐を、更に波長に依らず一定とするために、波長無依
存スターカップラの構造パラメータの設計を行った結果
を第5図〜第7図に示す。
Figures 3 and 4 show the results of designing the structural parameters of a wavelength-independent star coupler in order to make the branching of light uniform regardless of the incident position of the light, and to make it constant regardless of the wavelength. It is shown in FIGS.

第5図(a) (b)は下記の条件の光導波路につき、
波長無依存スターカップラ(次数N=16)を得るため
のLc(・印) 、R,(○印)、qt(◎印)を計算
した結果を示すものである。
Figures 5(a) and 5(b) are for optical waveguides under the following conditions.
This figure shows the results of calculating Lc (*), R, (○), and qt (◎) to obtain a wavelength-independent star coupler (order N=16).

但し、比屈折率差△は(n+  nz)/n+である。However, the relative refractive index difference Δ is (n+ nz)/n+.

尚、比屈折率差Δが1%以上の場合には、光導波路の損
失が増加し、また、光ファイバとの結合損失その結合損
失も増えるため、比屈折率差Δが196以下の光導波路
を用いるスターカップラが実用的であると考えられる。
Note that when the relative refractive index difference Δ is 1% or more, the loss of the optical waveguide increases, and the coupling loss with the optical fiber also increases, so the optical waveguide with a relative refractive index difference Δ of 196 or less A star coupler using

第6図は比屈折率差Δが0.3%の光導波路につき、ス
ターカップラの次数Nを変えて、Lc、R,、qtを計
算した結果である。更に、第7図は、導波路アレイの見
込み角φを計算した結果である。実用的な屈折率の範囲
では、φ=0.06〜0.IOであることがわかる。第
5図〜第7図における直線は、各々の設計パラメータの
フィッティング直線であり次式で示される。
FIG. 6 shows the results of calculating Lc, R, , qt by changing the order N of the star coupler for an optical waveguide with a relative refractive index difference Δ of 0.3%. Furthermore, FIG. 7 shows the result of calculating the viewing angle φ of the waveguide array. In the practical refractive index range, φ=0.06 to 0. It can be seen that it is IO. The straight lines in FIGS. 5 to 7 are fitting straight lines for each design parameter, and are expressed by the following equations.

Lc= (228−175) −N (μrn’)−1
4)R,= (150−115) ・N (μm)  
−(5)q r= (34−30) −N (、czm
)  ・(61φ= 0.0496Δ十0.054(ラ
ディアン)  ・・・(7)但し、比屈折率差Δは%で
ある 上記のスターカップラの計算機シュミレーションを基に
、石英形光導波路を用いて波長無依存スターカップラを
作製した。
Lc= (228-175) -N (μrn')-1
4) R, = (150-115) ・N (μm)
-(5)q r= (34-30) -N (, czm
) (61φ = 0.0496Δ + 0.054 (radian) ... (7) However, the relative refractive index difference Δ is in % Based on the computer simulation of the star coupler above, using a quartz optical waveguide. A wavelength-independent star coupler was fabricated.

先ず、Si基板上に火炎堆積法によってSin、下部ク
ラッド層を堆積させ、次ぎにTiOx或いはGe0tを
ドーパントとして添加したSin、ガラスのコア層を堆
積させ、その後に、電気炉で透明ガラス化した。次いで
、計算機シュミレーションを基に作製したマスクパター
ンを用いてコア層をエツチングして、所定の入出力導波
路アレイ及びスラブ光導波路領域を形成し、最後に5i
b上部クラッド層を堆積した。
First, a lower cladding layer of Sin was deposited on a Si substrate by a flame deposition method, then a core layer of Sin and glass doped with TiOx or GeOt was deposited, and then transparent vitrification was performed in an electric furnace. Next, the core layer is etched using a mask pattern created based on computer simulation to form a predetermined input/output waveguide array and slab optical waveguide region, and finally, 5i
b The upper cladding layer was deposited.

第8図(a)はスターカップラの光分岐特性を、波長λ
=1.3μmについて、同図(b)は波長λ=1、42
5 μmツいて、同図(C)は波長λ=1.55μmに
ついてそれぞれ測定した結果を示すものである。
Figure 8(a) shows the optical branching characteristics of the star coupler at wavelength λ
= 1.3 μm, the same figure (b) shows the wavelength λ = 1, 42
5 μm, and (C) of the same figure shows the results of measurements at a wavelength λ=1.55 μm.

第8図(a)〜(C)において、横軸は入力光導波路ア
レイへの光入射位a (m)であり、ダミー導波路が左
右に4本づつあるのでm=5〜20であり、縦軸は入力
パワーをP 1m、n番目の出力導波路(n=5〜20
)の出力パワーをPoo、とするとき、下式のように定
義される規格化分岐出力P、である。
In FIGS. 8(a) to (C), the horizontal axis is the light incident position a (m) on the input optical waveguide array, and since there are four dummy waveguides on each side, m = 5 to 20, The vertical axis represents the input power P1m, the nth output waveguide (n = 5 to 20
), the normalized branch output P is defined as the following equation.

P、P、旦ユ、N  ・・・(8) PI。P, P, Danyu, N...(8) P.I.

従って、P、= 1 (for all n)のとき、
挿入損失ゼロの均一な光分布が得られることを示す。
Therefore, when P, = 1 (for all n),
This shows that a uniform light distribution with zero insertion loss can be obtained.

尚、第8図の測定に使用されたスターカップラは、次数
N=16、比屈折率差Δ=0.396、コア幅2 a 
= 8 utn、 Lc=2650μm、 Rs=18
50μm。
The star coupler used for the measurements in FIG. 8 has an order N=16, a relative refractive index difference Δ=0.396, and a core width of 2 a
= 8 utn, Lc=2650μm, Rs=18
50μm.

q H”400 μm、N m+r−y=24 (ダミ
ー導波路を左右に4本づつ含む)である。
q H”400 μm, N m+r−y=24 (including four dummy waveguides on each side).

第9図は、第8図に示す光分岐比の平均値、各々の波長
に対して示すものである。第9図中、◎は波長λ=1.
3μm、腸は波長λ= 1.425μm、○は波長λ=
 1.55μmについて示すものである。
FIG. 9 shows the average value of the optical branching ratio shown in FIG. 8 for each wavelength. In FIG. 9, ◎ indicates wavelength λ=1.
3 μm, intestine wavelength λ = 1.425 μm, ○ indicates wavelength λ =
This is shown for 1.55 μm.

この図から明らかなように、波長1.3μm−1,55
μmの広い波長域にわたって光分布が略一定の、波長無
依存スターカップラが実現できることが確認できる。
As is clear from this figure, the wavelength is 1.3 μm-1,55
It can be confirmed that a wavelength-independent star coupler with substantially constant light distribution over a wide wavelength range of μm can be realized.

第10図は、次数N−16、比屈折率差Δ=0.5%、
コア幅2 a = 7 μm、Lc=2050μm5R
s=1450μm、 qr=300μm、 N、、、a
、=24のスターカップラの光分岐比を、波長λ−1,
3μm、1425μm、 1.55μmの光を用いて測
定し、各々の波長における分岐比の平均値を示したもの
である。
FIG. 10 shows order N-16, relative refractive index difference Δ=0.5%,
Core width 2 a = 7 μm, Lc = 2050 μm 5R
s=1450μm, qr=300μm, N,,,a
, =24, the optical branching ratio of the star coupler is given by the wavelength λ-1,
Measurements were made using light of 3 μm, 1425 μm, and 1.55 μm, and the average value of the branching ratio at each wavelength is shown.

これら第9図〜第12図より、計算機シュミレーション
による波長無依存スターカップラの設計(第5図〜第7
図、及び式(4)〜(7))の妥当性が確認された。
From these Figures 9 to 12, the design of a wavelength-independent star coupler by computer simulation (Figures 5 to 7)
The validity of the figures and formulas (4) to (7)) was confirmed.

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発
明のスターカップラは、任意の一本導波路に均一に分岐
し、且つ光パワーの分岐比が波長に依らず略一定である
ので、大規模LANシステムや波長多重方式等における
信号分配において大きな利点を有する。
<Effects of the Invention> As specifically explained above based on the embodiments, the star coupler of the present invention can uniformly branch into any single waveguide, and the branching ratio of optical power is independent of the wavelength. Since it is substantially constant, it has a great advantage in signal distribution in large-scale LAN systems, wavelength multiplexing systems, and the like.

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

第1図は本発明の一実施例に係る波長無依存スターカッ
プラの構成図、第2図はスラブ光導波路の拡大図、第3
図(a)(b)はそれぞれN−16のスターカップラに
対し、入射位置を変えた光伝搬のシミュレーション結果
を示す説明図、第4図(a) (b)はそれぞれN−1
6のスターカップラに対し、入射位置を変えた光伝搬波
形のシミュレーション結果を示す説明図、第5図(a)
は比屈折率差に対するパラメータLc、R,の関係を示
すグラフ、第5図(b)は比屈折率差に対するパラメタ
qrの関係を示すグラフ、第6図は次数Nに対するパラ
メータLc、Rs、  qtの関係を示すグラフ、第7
図は、比屈折率差△に対する角度ψの関係を示すグラフ
、第8図(a) (b) (C1はそれぞれスターカッ
プラの光分岐特性を測定した結果を示すグラフ、第9図
は第8図に示す光分岐比の平均値を各々の波長に対して
示すグラフ、第10図は各波長において測定した光分岐
比の平均値を示すグラフ、第11図は各波長において測
定した光分岐比の平均値を示すグラフ、第12図は従来
のNXNスターカップラの構造を示す説明図である。 図面中、 I、11は大刃先導波路、 2.3,6.7はダミー導波路、 4はスラブ先導波路、 5.12は出力光導波路、 8は入力光導波路アレイ、 9は出力光導波路アレイ、 I3は3dB方向性結合器である。
FIG. 1 is a block diagram of a wavelength-independent star coupler according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a slab optical waveguide, and FIG.
Figures (a) and (b) are explanatory diagrams showing the simulation results of light propagation with different incident positions for N-16 star couplers, and Figures 4 (a) and (b) are N-1 star couplers, respectively.
Figure 5 (a) is an explanatory diagram showing the simulation results of the optical propagation waveform when the incident position is changed for the star coupler No. 6.
5(b) is a graph showing the relationship of parameters qr to relative refractive index difference, and FIG. 6 is a graph showing the relationship of parameters Lc, Rs, qt to order N. Graph showing the relationship between
The figures are graphs showing the relationship between the angle ψ and the relative refractive index difference △. A graph showing the average value of the optical branching ratio shown in the figure for each wavelength, Figure 10 is a graph showing the average value of the optical branching ratio measured at each wavelength, and Figure 11 is a graph showing the optical branching ratio measured at each wavelength. 12 is an explanatory diagram showing the structure of a conventional NXN star coupler. In the drawing, I and 11 are large-blade leading waveguides, 2.3 and 6.7 are dummy waveguides, and 4 is a slab guiding waveguide, 5.12 is an output optical waveguide, 8 is an input optical waveguide array, 9 is an output optical waveguide array, and I3 is a 3 dB directional coupler.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 一又は二以上の入力光導波路中の任意の一本に入射した
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、前記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、前記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し、前記入力光導波路アレイの扇形
の曲率中心から前記出力光導波路アレイを見込む角度或
いは前記出力光導波路アレイの扇形の曲率中心から前記
入力光導波路アレイを見込む角度ψが0.06〜0.1
0(ラディアン)であることを特徴とする波長無依存ス
ターカップラ。
In a star coupler that uniformly branches optical power incident on any one of one or more input optical waveguides into two or more output optical waveguides, the input optical waveguide array is formed by arranging the input optical waveguides in a fan shape. and an output optical waveguide array formed by arranging the output optical waveguides in a fan shape, are installed facing each other, and the input optical waveguide array and the output optical waveguide array are arranged in a slab having no optical confinement structure in the lateral direction. They are coupled by optical waveguides, and the angle at which the output optical waveguide array is viewed from the center of curvature of the sector of the input optical waveguide array, or the angle ψ at which the input optical waveguide array is viewed from the center of curvature of the sector of the output optical waveguide array is 0.06. ~0.1
A wavelength-independent star coupler characterized by being 0 (radian).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06250030A (en) * 1991-08-21 1994-09-09 American Teleph & Telegr Co <Att> Optical interconnection device and optical transmission system

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