JPH05241033A - 光合分岐器 - Google Patents

光合分岐器

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JPH05241033A
JPH05241033A JP4127292A JP4127292A JPH05241033A JP H05241033 A JPH05241033 A JP H05241033A JP 4127292 A JP4127292 A JP 4127292A JP 4127292 A JP4127292 A JP 4127292A JP H05241033 A JPH05241033 A JP H05241033A
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JP
Japan
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optical
optical waveguide
electric field
waveguide
total reflection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4127292A
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English (en)
Inventor
Yasuo Shibata
泰夫 柴田
Satoru Oku
哲 奥
Masahiro Ikeda
正宏 池田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分岐した各光のパワーを均一にする。 【構成】 上下・左右の2方向の光閉じこめ構造を有す
る光導波路7により入力された光信号は、左右方向の光
閉じこめ構造のみを有する光導波路10中で拡散しつつ
伝搬し、上下・左右の2方向の光閉じこめ構造を有する
複数の光導波路11から分岐して出力される。全反射ミ
ラー8a,8b,8c,8dにより電界分布を整形し
て、光導波路10中の電界分布をフラットにし、分岐光
のパワーを均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は分岐した各光のパワーが
均一化するよう工夫した光合分岐器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】光回路の小型化、高集積化を行なうため
にはコンパクトな光合分岐器が必要である。従来、小型
の光合分岐器としては図7に示す構成のものがある。図
7において、1は上下・左右の2方向の光閉じこめ構造
を有する光導波路、2は上下方向のみの光閉じこめ構造
を有する光導波路(2次元伝搬領域)、3は上下・左右
2方向の光閉じこめ構造を有する光導波路を示してい
る。図8は図7におけるA−A断面における断面図で、
4はAl0.6 Ga0.4 Asクラッド層、5はAl 0.2 Ga0.8 Asコ
ア、6はGaAs基板である。図7のB−B断面における断
面図も導波路幅が異なることを除けば図8に示したもの
と同様である。
【0003】ここで、この光合分岐器の動作原理につい
て説明する。光導波路1を伝搬する信号光の電界は、ほ
ぼガウシアンとなっている。光導波路1から2次元伝搬
領域となっている光導波路2に入射した信号光は、光導
波路2に左右方向の光閉じこめ構造が存在しないため、
横方向に広がりながら伝搬する。このときの電界分布
は、入射電界のフーリエ変換で表わされるため、やはり
ガウシアンとなる。このときのビームの広がり角θは θ=tan -1(λ/πω0 ) で与えられる。ここでλは光導波路中での信号光波長、
ω0 は光導波路1と光導波路2の界面におけるビームウ
ェストの半径である。いまω0 =1μm、λ=0.4μ
mとするとθは約7.3度となる。したがって、空間伝
搬領域の長さがL(μm)とすると空間伝搬領域の終端
におけるビーム直径は21・tan θ=0.256 L(μm)
となり、この範囲にある出力側の光導波路3には信号光
が分岐して行くことになる。もし光導波路3の導波路幅
をd(μm)、導波路本数をn本とすると、必要な2次
元伝搬領域の長さLは、 L=d×n/2/tan θ=3.9nd(μm) で与えられる。n=7本、d=2μmの場合L=55μ
m必要となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光合分
岐器では、2次元伝搬領域の信号光の電界分布がガウシ
アンなため、出力側の光導波路に分岐された光のパワー
比がガウシアンになってしまい、分岐された各光のパワ
ーが不均一になってしまう。
【0005】本発明は、上記従来技術に鑑み、光分岐を
均一に行なうことのできる光合分岐器を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、上下・左右の2方向の光閉じこめ構造を有
する第1の光導波路と、上下方向の光閉じこめ構造を有
する一方、左右方向の光閉じこめ構造を有しておらず2
次元伝搬領域として機能する第2の光導波路と、上下・
左右の2方向の光閉じこめ構造を有する複数の光導波路
と、を順次接続してなる1入力多出力タイプの光合分岐
器において、第1の光導波路と第2の光導波路の接続
部、あるいは第2の光導波路の少なくとも一部で、入射
電界の一部を反射する位置に全反射ミラーを形成したこ
とを特徴とする。
【0007】
【作用】入力側の第1の光導波路により導かれた光信号
は、その一部が全反射ミラーで反射されて電界分布が整
形され、その後2次元伝搬領域として機能する第2の光
導波路の中でフラットな電界分布状態となって広がりな
がら伝搬し、出力側の複数の第3の光導波路に分岐す
る。
【0008】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。
【0009】図1は本発明の第1の実施例を示した図で
あって、1×7の分岐回路を示している。7は上下・左
右の2方向の光閉じこめ構造を有する光導波路、8a〜
8dは全反射ミラー、9は電界分布整形領域、10は上
下方向のみの光閉じこめ構造を有する光導波路(2次元
伝搬領域)、11は上下・左右の2方向の光閉じこめ構
造を有する光導波路を示している。光導波路7、11と
も導波路幅が2μmの基本モードのみが伝搬可能なシン
グルモード導波路で、そのC−C断面及びF−F断面で
の断面構造は図8に示したものと同一である。またE−
E断面での断面構造も導波路幅が30μmであることを
除けば図8と同様である。
【0010】全反射ミラー8a〜8dは、図2に示した
ように光導波路の側壁をコアよりも深くエッチングする
ことにより形成する。全反射ミラー8a〜8dのミラー
面の法線と信号光の光軸とのなす角は78度であり、全
反射の条件約18度を越えているため、信号光の一部は
ミラーで全反射され伝搬方向が24度変化する。なお図
2において、12はAl0.6 Ga0.4 Asクラッド層、13は
Al0.2 Ga0.8 Asコア、14はGaAs基板である。
【0011】ここで図1の構成における光分岐動作につ
いて説明する。信号光は光導波路7から電界分布整形領
域9に入射する。ここで信号光の一部は全反射ミラー8
a,8bにより伝搬方向が24度変化する。この信号光
は全反射ミラー8a,8bと対向している全反射ミラー
8c,8dにより伝搬方向が再び変化し、入射時と同一
になり、2次元伝搬領域である光導波路10に入射す
る。
【0012】この時の電界分布の変化の様子は図3に示
すようになる。電界分布整形領域9に入射した時の電界
分布は図3(a) に示すようにほぼガウシアンになってい
る。図3(a) において、斜線で示される部分は全反射ミ
ラーにより反射される部分を示している。全反射ミラー
で2回反射された信号光の電界分布は図3(b) のように
なる。これは図3(a) で示される入射電界の斜線部を左
右入れ換えたことを示している。図3(b) で示される電
界分布を持った信号光は2次元伝搬領域である光導波路
10で広がりながら伝搬する。このときの電界分布は入
射電界のフーリエ変換で表わされるために今度は図3
(c) で示されるようなフラットな分布となる。したがっ
て、7本の出力側の導波路11に分岐された信号光のパ
ワー分布の均一性は向上する。
【0013】この構成の光合分岐器に波長1.3μmの
信号光を光導波路7から入射したところ、光導波路11
から信号光が取り出され、光信号を7本に分岐する事が
出来た。この時、分岐された信号光強度のばらつきは2
dB程度で、均一性は良好であった。
【0014】以上1×7の光合分岐器について説明して
きたが、これが1×N(N=2、3、4・・・)の場合
についても同様な効果が得られることは言うまでもな
い。また、ここではシングルモード導波路を用いた光合
分岐器について説明したが、この構造がマルチモード導
波路に対して導入されても同様な効果が期待できること
は言うまでもない。
【0015】さらにここでは電界整形領域の構成法とし
て2組の対向する全反射ミラー8a,8b,8c,8d
を用いた場合について説明したが、電界の一部を空間的
に左右入れ換える構造であれば、全反射ミラーの配置は
いかなるものであっても同様な効果が期待できる。例え
ば、図4に示すように、対向する1組の全反射ミラー8
a,8bを用いたものでも同様な効果が期待できる。ま
た、ここでは電界分布整形領域を入力側の光導波路7と
2次元伝搬領域となる光導波路10の接続部に形成した
場合について説明したが、電界分布整形領域を2次元伝
搬領域10の内部に形成した場合についても同様な効果
が期待できることは言うまでもない。
【0016】図5は本発明の第2の実施例を示した図で
あって、1×7の分岐回路を示している。図中15は上
下・左右の2方向の光閉じこめ構造を有する光導波路、
16は上下方向のみの光閉じこめ構造を有する光導波路
(2次元伝搬領域)、17a,17bは全反射ミラー、
18は電界分布整形領域、19は上下・左右の2方向の
光閉じこめ構造を有する光導波路を示している。光導波
路15、19とも光導波路幅が2μmの基本モードのみ
が伝搬可能なシングルモード導波路で、そのG−G断面
およびI−I断面での断面構造は図8に示したものと同
一である。またH−H断面での断面構造も導波路幅が3
0μmであることを除けば図8と同様である。
【0017】図6は図5のJ−J断面における断面構造
を示す図であり、全反射ミラー17a,17bは図6に
示したように光導波路の側壁をコアよりも深くエッチン
グすることにより形成する。全反射ミラー17a,17
bのミラー面の法線と信号光の光軸とのなす角は、それ
ぞれ47.5度、42.5度であり、全反射の条件約1
8度を越えているため、信号光の左右半分ずつがミラー
で全反射され伝搬方向がそれぞれ85度、95度変化す
る。なお図6において、19はAl0.6 Ga0.4 Asクラッド
層、20はAl0.2 Ga0.8 Asコア、21はGaAs基板であ
る。
【0018】図5に示す構造によれば、入射信号光の左
右半分ずつがそれぞれ全反射ミラー17a,17bで反
射され、かつ伝搬方向が互いに10度ずれているため、
特定の距離を伝搬した後には入射電界の左右が入れ換え
られた状態になる。そのため図1の構成の場合と同様
に、7本の出力側の光導波路19に分岐された信号光の
パワー分布の均一性が向上する。
【0019】なお、ここでは2枚の全反射ミラー17
a,17bを用いた場合について説明したが、3枚以上
の全反射ミラーを用いた場合についても同様の効果が期
待できる。また図5では電界分布整形領域を2次元伝搬
領域16の内部に形成した例を示しているが、電界分布
領域を入力側光導波路15と2次元伝搬領域16の接続
部に形成した場合についても同様の効果が期待できるこ
とは言うまでもない。
【0020】
【発明の効果】以上実施例とともに、具体的に説明した
ように本発明によれば、光信号の一部を反射して電界分
布を整形する全反射ミラーを形成することにより、2次
元伝搬領域として機能する第2の光導波路中を拡散しつ
つ伝搬する信号光の電界分布がフラットとなるようにし
たので、出力側の各光導波路に分岐された各光のパワー
がほぼ均一になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る光分岐器を示す構成
図。
【図2】図1のD−D断面を示す断面図。
【図3】実施例の光合分岐器における光電界分布を示す
特性図。
【図4】第1実施例の変形例を示す構成図。
【図5】本発明の第2実施例に係る光合分岐器を示す構
成図。
【図6】図5のJ−J断面を示す断面図。
【図7】従来の光合分岐器を示す構成図。
【図8】図7のA−A断面を示す断面図。
【符号の説明】
1 光導波路 2 光導波路(2次元伝搬領域) 3 光導波路 4 クラッド 5 コア 6 基板 7 光導波路 8a〜8d 全反射ミラー 9 電界分布整形領域 10 光導波路(2次元伝搬領域) 11 光導波路 12 クラッド 13 コア 14 基板 15 光導波路 16 光導波路(2次元伝搬領域) 17a,17b 全反射ミラー 18 電界分布整形領域 19 クラッド 20 コア 21 基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下・左右の2方向の光閉じこめ構造を
    有する第1の光導波路と、上下方向の光閉じこめ構造を
    有する一方、左右方向の光閉じこめ構造を有しておらず
    2次元伝搬領域として機能する第2の光導波路と、上下
    ・左右の2方向の光閉じこめ構造を有する複数の光導波
    路と、を順次接続してなる1入力多出力タイプの光合分
    岐器において、 第1の光導波路と第2の光導波路の接続部、あるいは第
    2の光導波路の少なくとも一部で、入射電界の一部を反
    射する位置に全反射ミラーを形成したことを特徴とする
    光合分岐器。
  2. 【請求項2】 全反射ミラーをほぼ平行に対向させ、導
    波路幅を狭くすることを特徴とする請求項1記載の光合
    分岐器。
  3. 【請求項3】 複数の全反射ミラーを、互いに隣りあう
    ミラーとなす角が鈍角となるようにつなぎ合わせ、導波
    路の光軸上に配置したことを特徴とする請求項1記載の
    光合分岐器。
JP4127292A 1992-02-27 1992-02-27 光合分岐器 Withdrawn JPH05241033A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06273629A (ja) * 1993-03-18 1994-09-30 Hitachi Cable Ltd 光スターカップラ
JP2001042146A (ja) * 1999-07-30 2001-02-16 Furukawa Electric Co Ltd:The アレイ導波路回折格子
JP2007279240A (ja) * 2006-04-04 2007-10-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光回路

Cited By (4)

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JP4625420B2 (ja) * 2006-04-04 2011-02-02 日本電信電話株式会社 光回路

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Legal Events

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Effective date: 19990518