JPH0618735A - 4波多重伝送用導波路型光合分波器、8波多重伝送用導波路型光合分波器及び複数波多重伝送用導波路型光合分波器 - Google Patents

4波多重伝送用導波路型光合分波器、8波多重伝送用導波路型光合分波器及び複数波多重伝送用導波路型光合分波器

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JPH0618735A
JPH0618735A JP17553392A JP17553392A JPH0618735A JP H0618735 A JPH0618735 A JP H0618735A JP 17553392 A JP17553392 A JP 17553392A JP 17553392 A JP17553392 A JP 17553392A JP H0618735 A JPH0618735 A JP H0618735A
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JP
Japan
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optical
demultiplexer
multiplexer
waveguide
multiplex transmission
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JP17553392A
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Inventor
Katsuyuki Imoto
克之 井本
Hiroyuki Hoshino
弘之 星野
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】入出力端を一側にまとめて、小型化、低コスト
化を可能にし、1.3μm帯で2波、1.5μm帯で2
波の合計4波分割多重伝送を可能とする。 【構成】光導波路31、41、32、42を折返して出
力端を入力端と同じ側にする。光分波器13の入力端に
波長多重光信号λ1 、λ2 、λ3 、λ4 が入力すると、
λ1 、λ2 は光分波器13を通り、λ3 、λ4 は光分波
器13で分波される。λ1 、λ2 は光方向性結合器11
で分岐され、一つは長さLの光導波路31内を伝搬し、
第2光方向性結合器21に入射する。他の一つは長さL
+△L1 の光導波路41内を伝搬し、第2光方向性結合
器21に入射する。光方向性結合器21で合流され、λ
1 、λ2 は分波される。同様にλ3 とλ4 は光方向性結
合器12、光導波路32、42、光方向性結合器22か
らなるマッハツェンダ型光合分波器142でλ3 、λ4
に分波される。λ1 〜λ4 は1.3μm帯、1.5μm
帯とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、それぞれ波長の異なる
4つ、8つ、あるいはそれ以上の数の光信号を合波した
り、分波したりする機能をもった4波多重伝送用導波路
型光合分波器、8波多重伝送用導波路型光合分波器及び
複数波多重伝送用導波路型光合分波器に関する。
【0002】
【従来の技術】一つの波長領域に50波以上の光信号を
波長多重化する光周波数分割多重(FDM)伝送が将来
の光通信方式として期待されている。このFDM伝送で
は、GHzオーダの光波を低損失で合分波可能な光合分
波器の開発が不可欠である。この光合分波器として、図
7(a)に示す周期型分波器(マッハツェンダ型光合分
波器)がある。これは2個の光方向性結合器1、2の端
子間を2本の光導波路3、4で結合し、その光導波路の
長さ(すなわち、L,L+△L)の相対長を違えておく
と、この2本の光導波路3、4に同一の信号が通過する
とき位相の相反する周波数の信号が互いに打ち消され、
位相の一致する周波数の信号が強調される。したがっ
て、この周波数を入力光信号の周波数に合わせることに
より、光合分波器を構成するものである。同図(b)は
(a)の光合分波器を3個(5、6および7)組み合わ
せて4つの周波数(λ1 、λ2 、λ3 およびλ4 )を合
波(あるいは分波)する回路である。
【0003】しかし、この回路はマッハツェンダ型光合
分波器を3個も用いる構成のため、光導波路のサイズが
大きくなることから、図8のように曲線導波路を使って
サイズを小型化する構成法も検討されている。なお、上
記構成は、後述するように、2本の光導波路の長さの違
いΔLを利用して周波数を分離する方式であるので、周
波数間隔が非常に大きくなると、上記ΔLが極めて小さ
くなり、周波数分離分解能がほとんどなくなってしま
う。従って、周波数λ1 、λ2 、λ3 およびλ4がいず
れも数GHzから数百GHzの範囲で近接している場合
においてのみ実現することができる。たとえば1.5μ
m帯で2周波数、あるいは4周波数が用いられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の光合分波器には次のような問題点があった。
【0005】(1)いずれの光合分波器も、初段からマ
ッハツェンダ型光合分波器を使用したり、入力端と出力
端を光合分波器の一側と他側とに分離して設けるように
したので、長さが長くなってサイズが大きすぎる。その
ため、たとえば直径3インチの基板から1個か2個程度
しか作ることができず、非常に高価なものになってい
る。
【0006】(2)上記構成の光合分波器は、上記理由
のため1.5μm帯で4波、あるいは1.3μm帯で4
波に限られる。そのため、現在、検討のすすめられてい
る1.3μm帯と1.5μm帯との波長多重を用いた双
方向伝送システムに4波分割多重伝送を適用することが
できない。
【0007】本発明の目的は、入力端と出力端を一側に
まとめることによって、前記した従来技術の欠点を解消
し、小型サイズの光合分波器を実現することにより、低
コスト化を可能にし、また1.3μm帯と1.5μm帯
を用いた双方向伝送システムにおいて、1.3μm帯で
2波、1.5μm帯で2波の合計4波分割多重伝送を可
能とする4波多重伝送用導波路型光合分波器を提供する
ことにある。
【0008】また、本発明の目的は、4波よりも多い波
の分割多重伝送を可能とする8波多重伝送用導波路型光
合分波器ないし複数波多重伝送用導波路型光合分波器を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、基板上に
設けた屈折率nc のクラッドの中に断面略矩形状のコア
(屈折率nw 、nw >nc )の埋め込まれた導波路にお
いて、周波数λ1 とλ2 からなるA波長帯の光信号と、
周波数λ3 とλ4 とからなるB波長帯の光信号とを分波
する光分波器を構成し、その光分波器の出力側に、2個
の光方向性結合器と光路長の異なる2本の光導波路から
なるマッハツェンダ型光合分波器をそれぞれ接続してな
る4つの周波数の光信号を分波する4波多重伝送用導波
路型光合分波器である。
【0010】第2の発明は、A波長帯として1.3μm
帯、B波長帯として1.5μm帯を用いた4波多重伝送
用導波路型光合分波器である。
【0011】第3の発明は、4波多重伝送用導波路型光
合分波器の一側の略中央に4つの周波数の光信号の入力
端を配置し、その一側の左右に周波数λ1 とλ2 の光信
号と、周波数λ3 とλ4 の光信号の出力端をそれぞれ配
置させるようにした4波多重伝送用導波路型光合分波器
である。
【0012】第4の発明は、4波多重伝送用導波路型光
合分波器の一側の左右のいずれか一方に波長多重された
4つの周波数λ1 、λ2 、λ3 、λ4 の光信号の入力端
を平行に並べて出力させるように配置した4波多重伝送
用導波路型光合分波器である。
【0013】第5の発明は、マッハツェンダ型光合分波
器の中の光路長の異なる2本の光導波路を曲率半径R1
およびR2 (R1 <R2 )の曲線導波路を含ませて構成
した4波多重伝送用導波路型光合分波器である。
【0014】第6の発明は、光路長の異なる4つの光導
波路を曲率半径R1 、R2 、R3 およびR4 (R1 <R
2 <R3 <R4 )の曲線導波路を含ませて構成した4波
多重伝送用導波路型光合分波器である。
【0015】第7の発明は、光路長の異なる4つの光導
波路W1 、W2 、W3 およびW4 は少なくとも1回どれ
かの光導波路と交差するように構成した4波多重伝送用
導波路型光合分波器である。
【0016】第8の発明は、光路長の異なる4つの光導
波路の少なくとも1つにはその光導波路の近辺に薄膜ヒ
ータを設け、該薄膜ヒータに電圧を印加することによっ
て分波する周波数をチューニングするようにした4波多
重伝送用導波路型光合分波器である。
【0017】第9の発明は、入力端を出力端に、出力端
を入力端にそれぞれ変更した4波多重伝送用導波路型光
合分波器である。
【0018】第10の発明は、出力端に発光素子回路か
受光素子回路のいずれかを接続した4波多重伝送用導波
路型光合分波器である。
【0019】第11の発明は、光導波路のコアにSi
x y z を用い、コアとクラッドとの比屈折率差が1
%以上となるように構成したことを特徴とする4波多重
伝送用導波路型光合分波器である。
【0020】第12の発明は、周波数λ1 、λ2 、λ3
およびλ4 からなるA波長帯の光信号と、周波数λ5
λ6 、λ7 、およびλ8 からなるB波長帯の光信号とを
分波する第1の光分波器を備え、この第1の光分波器の
2つの出力側の一方にはλ1とλ2 の光信号とλ3 とλ
4 の光信号とを分波する第2の光分波器を接続し、その
2つの出力側に2個の光方向性結合器と光路長の異なる
2本の光導波路とから構成されるマッハツェンダ型光合
分波器をそれぞれ接続してλ1 、λ2 、λ3 およびλ4
の光信号をそれぞれ分波し、上記第1の光分波器の2つ
の出力側の他方にはλ5 とλ6 の光信号とλ7 とλ8
光信号とを分波する第3の光分波器を接続し、その2つ
の出力側に、2個の光方向性結合器と光路長の異なる2
本の光導波路とから構成されるマッハツェンダ型光合分
波器マッハツェンダ型光合分波器をそれぞれ接続してλ
5 、λ6 、λ7 およびλ8 の光信号を分波するようにし
た8波多重伝送用導波路型光合分波器である。
【0021】第13の発明は、上記した発明をさらに一
般化したもので、周波数λ1 〜λmからなるA波長帯の
光信号と、周波数λm+1 〜λn (n=2m=偶数≧1
6)からなるB波長帯の光信号とを分波する第1の光分
波器を備え、この第1の光分波器の2つの出力側の一方
にはλ1 〜λm の光信号の数を順次半分に分波していく
第2の光分波器をそれぞれ従属接続していき、その従属
接続していった分波出力が2つに絞れたときのそれぞれ
の最終段光分波器の2つの出力側に2個の光方向性結合
器と光路長の異なる2本の光導波路とから構成されるマ
ッハツェンダ型光合分波器をそれぞれ接続してλ1 〜λ
n の光信号をそれぞれ分波し、上記第1の光分波器の2
つの出力側の他方にはλm+1 〜λn の光信号の数を順次
半分に分波していく第3の光分波器をそれぞれ従属接続
していき、その従属接続していった分波出力が2つに絞
れたときのそれぞれの最終段光分波器の2つの出力側に
2個の光方向性結合器と光路長の異なる2本の光導波路
とから構成されるマッハツェンダ型光合分波器をそれぞ
れ接続してλm+1 〜λn の光信号をそれぞれ分波するよ
うにした複数波多重伝送用導波路型光合分波器である。
【0022】
【作用】本発明によれば、第1の特徴は、入力段側に光
分波器を加えてマッハツェンダ型光合分波器を減らすよ
うにしたので、図7及び図8で示す光方向性結合器1個
と光路長の異なる2本の光導波路が不要となり、その分
だけ基板の面積が小さくなり、図7(b)の点線で囲ん
だ部分、及び図8の点線で囲んだ部分が不要となり、結
果的にサイズを2/3以下に小さくすることができる。
特に、光導波路のコアにSi x y z を用いれば、
2 の含有量を3アトミック%から20数アトミック%
の範囲で変えることにより、コアとクラッドとの比屈折
率差△(=(nw −nc /mw )×100%)を1%以
上、8%程度まで制御することができる。その結果、サ
イズを従来の1/10以下にまで小さくすることができ
る。この1/10以下という値は、本発明者が計算した
結果(図9参照)に基づいている。また、光路長の異な
る光導波路W1 、W2 、W3 およびW4 を曲率半径
1 、R2 、R3 およびR4 の曲線導波路を含ませて構
成することにより、さらにサイズを小さくすることがで
きる。また上記光導波路W1 、W2 、W3 およびW4
少なくとも1回どれかの光導波路と交差するように構成
することにより、さらにサイズを小型化することができ
る。
【0023】第2の特徴は、2つのマッハツェンダ型光
合分波器の前に、波長間隔が50nm以上離れた2つの
波長帯AおよびBの周波数を容易に分離することができ
る光分波器を設けることにより、本光合分波器は波長間
隔が50nm以上離れた2つの波長帯AおよびBからそ
れぞれ2周波数を用いて4波多重伝送を行わせるように
したことである。たとえば、A波長帯として1.3μm
帯、B波長帯として1.5μm帯を用いれば、従来考え
られている1.3μmと1.55μmを用いた双方向伝
送システムにそのまま応用することができ、上記2波多
重伝送システムにさらに2周波数だけチャネル数を増や
した4波多重伝送システムを実現すことができる。ま
た、上記光合分波器を縦続接続すれば、さらに4周波数
だけチャネル数を増やすことができる。したがって、よ
り多くの情報量を経済的に伝送できるシステムとなる。
しかも、従来のB波長帯(あるいはA波長帯)で4周波
数を用いたシステムに比し、周波数間隔が50nm以上
離れているので、クロストークを大幅に低減することが
可能である。なぜならば、本発明の光合分波器は、まず
最初の光分波器でA波長帯とB波長帯の光信号をそれぞ
れ分離した後、それぞれのマッハツェンダ型光合分波器
でさらに2つの周波数を分離する、いわゆる2段階分離
方式であるので、各々の周波数の光信号間のクロストー
クを低減することができる。
【0024】
【実施例】図1に本発明の4波多重伝送用導波路型光合
分波器の第1の実施例を示す。(b)は本光合分波器の
側面図、(a)は(b)のA−A断面図を示したもので
ある。
【0025】まず、光導波路の構造について説明する。
矩形状の基板100上に形成されたクラッド110内に
断面略矩形状のコア120が埋め込まれ、そのコア12
0のパターンは、(a)に示すように、光分波器13
と、2つのマッハツェンダ型光合分波器141および1
42とで構成されている。光分波器13は、光導波路の
一端面(図示例では左側端面)の略中央に波長多重され
た4つの周波数λ1 、λ2 、λ3 、λ4 の光信号の入力
端を配置させている。ここで、周波数λ1 、λ2をA波
長帯の光信号とし、周波数λ3 、λ4 をB波長帯の光信
号としている。
【0026】一方のマッハツェンダ型光合分波器141
は、光分波器13の出力側の一方に接続される第1の光
方向性結合器11と、この2つの出力に更にそれぞれ一
端が接続される光路長の異なる2本の光導波路31及び
41と、これら光導波路31及び41の他端を2つの入
力にそれぞれ接続した第2の光方向性結合器21とから
構成される。光路長の異なる2本の光導波路31及び4
1を入力端側に折り返すことにより、第2の光方向性結
合器21の周波数λ1 、λ2 の光信号の出力端を光導波
路の入力端のある一端面の左側(図示例では上側)に配
置させている。なお、光導波路31と41の曲率半径は
1 <R2 と異ならせている。
【0027】他方のマッハツェンダ型光合分波器142
は、光分波器13の出力側の他方に接続される第3の光
方向性結合器12と、この2つの出力に更にそれぞれ一
端が接続される光路長の異なる2本の光導波路32及び
42と、これら光導波路32及び42の他端を2つの入
力にそれぞれ接続した第4の光方向性結合器22とから
構成され、光路長の異なる2本の光導波路32及び42
を折り返すことにより、第4の光方向性結合器22の周
波数λ3 、λ4 の光信号の出力端を光導波路の入力端の
ある一端面の右側(図示例では下側)に配置させてい
る。なお、光導波路32と42の曲率半径はR1 <R2
と異ならせている。このようにして、光導波路31、4
1、及び32、42をそれぞれ反対側に180°折り返
すことにより分波出力を出す出力端を入力端と同じ側に
まとめている。
【0028】ところで、基板100には、ガラス(石英
系、多成分系など)、半導体(Si、Ga s 、In
など)、強誘電体(Li b 3 、Li a 3
ど、)、磁性体(YIG、GGGなど)などを用いる。
クラッド110およびコア120には、SiO2 、ある
いはSiO2 にB、F、P、Ti、Ge、Al、Zn、
Na、K、Nなどの屈折率制御用添加物を少なくとも1
種含んだものを用いることができる。ただし、クラッド
110の屈折率nc はコア120の屈折率nw よりも低
くしておく必要がある。またクラッド110およびコア
120には、上記材料以外に、半導体材料(たとえば、
GaAlAs、InGaAs、Si3 4 )などでもよ
い。
【0029】次に、本発明の光合分波器の原理について
説明する。光分波器13の入力端に矢印151のように
波長多重された光信号(λ1 +λ2 )+(λ3 +λ4
が入力すると、周波数λ1 +λ2 の2つの光信号は矢印
152のごとく光分波器13をそのまま通過する一方、
周波数λ3 +λ4 の2つの光信号は光分波器13で分波
されて矢印153のごとく伝搬される。この光分波器1
3は通常の光方向性結合器で実現される。周波数λ1
λ2 の2つの光信号は第1の光方向性結合器11で2つ
に分岐され、その一つは長さがLの光導波路31内を伝
搬し、第2の光方向性結合器21に入射する。もう一つ
は長さがL+△L1 の光導波路41内を伝搬し、第2の
光方向性結合器21に入射する。そして光方向性結合器
21で2つの光信号がふたたび合流され、周波数λ1
光信号は矢印154方向へ、周波数λ2 の光信号は矢印
155方向へそれぞれ分波されて出力される。すなわ
ち、周波数λ1 とλ2 の光信号はマッハツェンダ型光合
分波器141でそれぞれ分波される。同様に、周波数λ
3 とλ4 の光信号は第3の光方向性結合器12、2つの
光路長の異なる光導波路32および42、および第4の
光方向性結合器22からなるマッハツェンダ型光合分波
器142で分波されて矢印156および157のごとく
周波数λ3 とλ4 の光信号が分波される。図1の構成
で、たとえば、λ1 とλ2 は1.3μm帯から選び、λ
3 とλ4 は1.5μm帯から選ぶ。この場合、λ1 とλ
2 は次式から選ぶ λ1 −λ2 =△f1 =C/(2nw △L1 ) …(1) ここに、C:光速、またλ3 とλ4 も同様に λ3 −λ4 =△f2 =C/(2nw △L2 ) …(2) から選ぶ。逆に、λ1 とλ2 を1.5μm帯から選び、
λ3 とλ4 は1.3μmから選んでもよい。さらに、λ
1 、λ2 、λ3 およびλ4 は1.3μm帯、1.5μm
帯以外に、1.2μm帯、0.8μm帯から選んでもよ
い。
【0030】なお、図1において、光方向性結合器11
および12の開放他端161および162をテーパ状に
先細りにしてあるのは、この端部からの反射光が生じな
いようにするためである。図1の構成は従来の光合分波
器に比し、大幅にサイズが小さい。すなわち従来の光合
分波器はマッハツェンダ型光合分波器を3個用いている
のに対し、本実施例の光合分波器は2個で構成されてい
るためである。
【0031】図2は本発明の4波多重伝送用導波路型光
合分波器の第2の実施例を示したものである。この図は
図1の(a)に相当する平断面図を示したものである。
この構成は、光路長の異なる光導波路32、42、31
および41を曲率半径R1 、R2 、R3 およびR4 (R
1 <R2 <R3 <R4 )の曲線導波路を含ませて構成す
ることにより、サイズを小型化したものである。すなわ
ち、これは光導波路サイズを幅狭で長方形に細長くなる
ように、曲率半径の最も小さい導波路32を内側にし
て、その外側に次に大きい導波路42を配し、その外側
にさらに大きい導波路31を配し、最後に曲率半径の最
も大きい曲線導波路41を配してある。これにより一方
の辺の短い端面側の上方側に波長多重された4つの周波
数λ1 、λ2 、λ3 、λ4 の光信号の入力端を設け、そ
の下側に分波された4つの周波数λ1 、λ2 、λ3 、λ
4 の光信号の出力端を平行に並べて出力させるように配
置したものである。このように4つの周波数の光信号の
出力端を平行に並べて出力させるようにすることによ
り、たとえば、4つの受光素子をアレイ状に配置させた
り、4芯の光ファイバをアレイ状に配置させることがで
き、実装をきわめて容易かつコンパクトに行うことがで
きる。
【0032】図3は本発明の4波多重伝送用導波路型光
合分波器の第3の実施例を示したものである。この図も
図1の(a)に相当する平断面図を示したものである。
この構成は光路長の異なる4つの光導波路31、41、
32および42(W1 、W2、W3 、およびW4)を折
り返すことにより、これらが少なくとも一回どれかの光
導波路と交差するように配置することにより、小型化を
図ったものである。なお出力端は図2と同様に平行に並
べられている。すなわち、光方向性結合器12の一方の
出力側に接続されたλ3 +λ4 の成分の光信号の伝搬す
る光導波路42は、光方向性結合器11の出力側に接続
されたλ1 +λ2 の成分の光信号の伝搬する光導波路3
1及び41とほぼ90°に近い角度で2回交差してい
る。また、同じく光方向性結合器12の他方の出力側に
接続されたλ3 +λ4 の光導波路32は、λ1 +λ2
成分の光信号の伝搬する光導波路31及び41とほぼ9
0°に近い角度で2回交差している。上記交差角度はほ
ぼ90°に近い値であるので、それぞれの光信号間のク
ロストークを大きくすることがない。また4つの周波数
の光信号の出力端を平行に並べて出力させるように配置
されているので、アレイ型受光素子、アレイ型光ファイ
バを接続することが容易となり、結果的に組立費用を低
減することができる。
【0033】図4は本発明の4波多重伝送用導波路型光
合分波器の第4の実施例を示したものである。マッハツ
ェンダ型光合分波器を構成する光路長の異なる光導波路
の曲率部付近にヒータを設けた点を除いては、基本的に
は図1の構成と同じである。これは光導波路31、4
1、32および42の曲率部の近辺にヒータ171、1
72、173および174をそれぞれ設け、これらヒー
タに回路161、162、163および164を結線
し、電圧V1 、V2 、V3 およびV4 を印加し、これら
電圧値を変えることにより、出力端から取り出す周波数
が、λ1 、λ2 、λ3 およびλ4 となるようにチューニ
ングする方法である。これらのヒータ171、172、
173および174は、たとえばCr、Ni、Ti、α
Si、Wなどの薄膜パターンをクラッド110の中、ク
ラッド110の上面、あるいは基板100の上面に形成
することによって構成される。
【0034】図5は本発明の4波多重伝送用導波路型光
合分波器の第5の実施例を示したものである。これは図
1に示す4波多重伝送用導波路型光合分波器の上側及び
下側の出力端に、受光素子(あるいは干渉膜フィルタ付
きの受光素子、電気駆動回路、電気前置増幅回路などを
含んでもよい。)181、182、183および184
を配置したモジュール構造をしている。なお図5におい
て、入力端と出力端を反対にし、受光素子181〜18
4の代わりに、発光素子(あるいは結合用レンズ付き発
光素子、電気駆動回路などを含んでいてもよい。)を設
けて4波多重伝送用導波路型光合分波器モジュールとし
てもよい。
【0035】以上の実施例において、さらにサイズを小
型化するために、コア120にSix y z を用い
ることが好ましい。このSi x y z において、N
の含有量(3アトミック%から20数アトミック%)を
調節することにより屈折率を制御することができる(波
長0.63μmでの屈折率値:1.48〜1.60)。
つまり、Nの含有量が多い程、屈折率を高くすることが
できる。ここでSi x y z はプラズマCVD法に
よって成膜するが、成膜した膜はy、zの増大につれて
xは減少する。屈折率が小さい程、xはzに近付き、y
が減少する。逆に、屈折率が高い程yが増え、xは2よ
りも小さくなる。Hの含有量は、屈折率が高い程減少
し、逆に屈折率が低い程増大するが、その含有量は0.
001重量%から数重量%の範囲である。以上のよう
に、NとHの含有量を調節することにより、屈折率を制
御することができ、結果的にサイズを従来の1/10以
下に小さくすることが可能である。
【0036】本発明は上記実施例に限定されない。たと
えば、図1の光合分波器を2つ以上組み合わせて8波以
上の光信号を合分波できる光合分波器も容易に実現する
ことができる。図6は、その8波多重伝送用導波路型光
合分波器の一例である。これはA波長帯で4波(周波数
λ1 、λ2 、λ3 、λ4 )、B波長帯で4波(λ5 、λ
6 、λ7 、λ8 )を用い、第1の光分波器13でA波長
帯とB波長帯の光信号を分離する。ついで第2の光分波
器19でA波長帯の中の周波数λ1 とλ2 の光信号と、
周波数λ3 とλ4 の光信号とを分離し、その後はそれぞ
れのマッハツェンダ型光合分波器141および142で
λ1 、λ2 、λ3 およびλ4 の光信号をそれぞれ分波し
て取り出す。同様に、第3の光分波器20でB波長帯の
中の周波数λ5 とλ6 の光信号と、周波数λ7 とλ8
光信号を分離し、その後はそれぞれのマッハツェンダ型
光合分波器143および144でλ5 、λ6 、λ7 およ
びλ8 の光信号をそれぞれ分波して取り出す。これと同
様な考え方を採用することにより、さらに16波以上の
光信号も同様に分波する光合分波器を実現することがで
きる。
【0037】このように本発明の実施例によれば、4
波、8波さらに16波以上の光信号を容易に分波するこ
とができるので、例えばB−ISDNにおいて、経済
性、拡張性などの点で強く望まれている3波以上、特に
4波の波長多重性伝送システムに十分応えることができ
る。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果があ
る。
【0039】(1)請求項1に記載の発明によれば、4
波多重伝送用導波路型光合分波器を構成するマッハツェ
ンダ型光合分波器を2個で済ますことができるので、サ
イズを2/3以下に小さくすることができる。これによ
り、一枚のウェハから沢山の光合分波器を作製できるよ
うになり、生産性の向上、低コスト化を図ることができ
る。また、B波長帯(あるいはA波長帯)で4周波数を
用いるシステムに比し、A波長帯とこれよりも周波数間
隔が離れているB波長帯とで4周波数を用いるので、ク
ロストークを大幅に低減することができる。
【0040】(2)請求項2に記載の発明によれば、2
つのマッハツェンダ型光合分波器の前に波長間隔が50
nm以上離れた2つの波長帯AおよびBの周波数を容易
に分離することができる光分波器を設けたので、2つの
波長帯AおよびBからそれぞれ2周波数を用いた4波多
重伝送を行うことができる。これにより、1.3μm帯
と1.5μm帯を用いた双方向伝送システムに4波多重
伝送を適用するこができ、より多くの情報量を経済的に
伝送できるシステムの構築が可能となる。
【0041】(3)請求項3及び9に記載の発明によれ
ば、出力端を入力端と同じ側に配置すると共に、出力端
を入力端の両側に分離して配置するようにしたので、長
さ方向の小型化が図れる。
【0042】(4)請求項4及び9に記載の発明によれ
ば、出力端を入力端と同じ側に配置すると共に、出力端
を入力端の片側にまとめて配置するようにしたので、幅
方向の小型化が図れる。
【0043】(5)請求項5に記載の発明によれば、光
路長の異なる2本の光導波路の曲率半径を異ならせたの
で、曲率半径の小さい光導波路を曲率半径の大きい導波
路の内側に納めることができ、幅方向の小型化が図れ
る。
【0044】(6)請求項6に記載の発明によれば、光
路長の異なる4本の光導波路の曲率半径を全て異ならせ
たので、各光導波路をずらすことにより光導波路を順次
入れ子状に納めることができ、幅方向の小型化が図れ
る。
【0045】(7)請求項7に記載の発明によれば、光
導波路を互に交差するようにしたので、幅方向のみなら
ず長さ方向の小型化も図れる。
【0046】(8)請求項8に記載の発明によれば、ヒ
ータ加熱により分波周波数をチューニングするようにし
たので、サイズに影響を与える導波路の曲率や長さに対
する規制が緩和され、小型でありながら分波周波数設定
の自由度を高くできる。
【0047】(9)請求項10に記載の発明によれば、
同一側に発光器及び受光器を取り付けることができるの
で、モジュールとしての小型化が図れる。
【0048】(10)請求項11に記載の発明によれ
ば、光導波路のコアにSiOx y zを用いて比屈折
率差を高めたので、より一層小型化を図ることができ
る。
【0049】(11)請求項12及び13に記載の発明
によれば、4波長以外に、8波長あるいは、それ以上の
光信号も小型サイズの光合分波器によって合波、あるい
は分波することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による入力端の両側に出力端を
配した4波多重伝送用導波路型光合分波器の構成図。
【図2】本発明の実施例による導波路を入れ子状に納め
た4波多重伝送用導波路型光合分波器の構成図。
【図3】本発明の実施例による導波路を交差させた4波
多重伝送用導波路型光合分波器の構成図。
【図4】本発明の実施例によるヒータを用いてチューニ
ングを行うようにした4波多重伝送用導波路型光合分波
器の構成図。
【図5】本発明の実施例による受光素子を出力端に実装
した4波多重伝送用導波路型光合分波器の構成図。
【図6】本発明の実施例による8波多重伝送用導波路型
光合分波器の構成図。
【図7】従来の光合分波器の構成図。
【図8】従来の導波路を曲げた光合分波器の構成図。
【図9】比屈折率差に対する光受動回路素子のチップ面
積を示す特性図。
【符号の説明】
1 光方向性結合器 2 光方向性結合器 9 光分波器 11 第1光方向性結合器 12 第3光方向性結合器 13 光分波器 21 第2光方向性結合器 22 第4光方向性結合器 20 光分波器 31 光導波路 32 光導波路 41 光導波路 42 光導波路 100 基板 110 クラッド 120 コア 121 第2光方向性結合器 141 マッハツェンダ型光合分波器 142 マッハツェンダ型光合分波器 171 ヒータ 172 ヒータ 173 ヒータ 181 受光素子 182 受光素子 183 受光素子 184 受光素子

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に設けた屈折率nc クラッドの中
    に、これよりも高い屈折率nw の断面略矩形状のコアの
    埋め込まれた導波路において、入力端に周波数λ1 とλ
    2 とからなるA波長帯の光信号と、周波数λ3 とλ4
    からなるB波長帯の光信号とを分波する光分波器を構成
    し、その光分波器の出力側に、2個の光方向性結合器と
    光路長の異なる2本の光導波路とから構成されるマッハ
    ツェンダ型光合分波器をそれぞれ接続して、出力端から
    4つの周波数λ1 、λ2 、λ3 、λ4 の光信号を分波す
    るようにしたことを特徴とする4波多重伝送用導波路型
    光合分波器。
  2. 【請求項2】上記A波長帯として1.3μm帯、B波長
    帯として1.5μm帯を用いたことを特徴とする請求項
    1に記載の4波多重伝送用導波路型光合分波器。
  3. 【請求項3】上記4波多重伝送用導波路型光合分波器の
    一側の略中央に4つの周波数λ1 、λ2 、λ3 、λ4
    光信号の入力端を配置し、その一側の左右に周波数
    λ1 、λ2 の光信号の出力端と、周波数λ3 、λ4 の光
    信号の出力端とをそれぞれ配置させるようにしたことを
    特徴とする請求項1または2に記載の4波多重伝送用導
    波路型光合分波器。
  4. 【請求項4】上記4波多重伝送用導波路型光合分波器の
    一側の左右いずれか一方に波長多重された4つの周波数
    λ1 、λ2 、λ3 、λ4 の光信号入力端を、その一側の
    他方に分波された4つの周波数λ1 、λ2 、λ3 、λ4
    の光信号の出力端を平行に並べて出力させるように配置
    したことを特徴とする請求項1ないし2のいずれかに記
    載の4波多重伝送用導波路型光合分波器。
  5. 【請求項5】上記マッハツェンダ型光合分波器を構成す
    る光路長の異なる2本の光導波路中に、それぞれ曲率半
    径R1 およびR2 (R1 <R2 )の曲線導波路が含まれ
    ていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに
    記載の4波多重伝送用導波路型光合分波器。
  6. 【請求項6】上記マッハツェンダ型光合分波器を構成す
    る光路長の異なる4つの光導波路中に、それぞれ曲率半
    径R1 、R2 、R3 およびR4 (R1 <R2 <R3 <R
    4 )の曲線導波路が含まれていることを特徴とする請求
    項1ないし4のいずれかに記載の4波多重伝送用導波路
    型光合分波器。
  7. 【請求項7】上記マッハツェンダ型光合分波器を構成す
    る光路長の異なる4つの光導波路は、少なくとも一回い
    ずれかの光導波路と交差していることを特徴とする請求
    項1ないし6のいずれかに記載の4波多重伝送用導波路
    型光合分波器。
  8. 【請求項8】上記マッハツェンダ型光合分波器を構成す
    る光路長の異なる4つの光導波路の少なくとも1つに
    は、その光導波路の近傍に薄膜ヒータを設け、この薄膜
    ヒータに通電することによって、分波する周波数をチュ
    ーニングするようにしたことを特徴とする請求項1ない
    し7のいずれかに記載の4波多重伝送用導波路型光合分
    波器。
  9. 【請求項9】上記入力端を出力端に、出力端を入力端に
    それぞれ変更したことを特徴とする請求項1ないし8の
    いずれかに記載の4波多重伝送用導波路型光合分波器。
  10. 【請求項10】上記出力端に発光器か受光器のいずれか
    を接続したことを特徴とする請求項1ないし9のいずれ
    かに記載の4波多重伝送用導波路型合分波器。
  11. 【請求項11】上記光導波路のコアにSi x y z
    を用い、コアとクラッドとの比屈折率差が1%以上とな
    るようにしたことを特徴とする請求項1ないし10のい
    ずれかに記載の4波多重伝送用導波路型合分波器。
  12. 【請求項12】周波数λ1 、λ2 、λ3 およびλ4 から
    なるA波長帯の光信号と、周波数λ5、λ6 、λ7 、お
    よびλ8 からなるB波長帯の光信号とを分波する第1の
    光分波器を備え、この第1の光分波器の2つの出力側の
    一方にはλ1 、λ2 の光信号とλ3 、λ4 の光信号とを
    分波する第2の光分波器を接続し、その2つの出力側に
    2個の光方向性結合器と光路長の異なる2本の光導波路
    とから構成されるマッハツェンダ型光合分波器をそれぞ
    れ接続してλ1 、λ2 、λ3 およびλ4 の光信号をそれ
    ぞれ分波し、上記第1の光分波器の2つの出力側の他方
    にはλ5 、λ6 の光信号とλ7 、λ8 の光信号とを分波
    する第3の光分波器を接続し、その2つの出力側に、2
    個の光方向性結合器と光路長の異なる2本の光導波路と
    から構成されるマッハツェンダ型光合分波器マッハツェ
    ンダ型光合分波器をそれぞれ接続してλ5 、λ6 、λ7
    およびλ8 の光信号を分波するようにしたことを特徴と
    する8波多重伝送用導波路型光合分波器。
  13. 【請求項13】周波数λ1 〜λm からなるA波長帯の光
    信号と、周波数λm+1 〜λn (n=2m=偶数≧16)
    からなるB波長帯の光信号とを分波する第1の光分波器
    を備え、この第1の光分波器の2つの出力側の一方には
    λ1 〜λm の光信号の数を順次半分に分波していく第2
    の光分波器をそれぞれ従属接続していき、その従属接続
    していった分波出力が2つに絞れたときのそれぞれの最
    終段光分波器の2つの出力側に2個の光方向性結合器と
    光路長の異なる2本の光導波路とから構成されるマッハ
    ツェンダ型光合分波器をそれぞれ接続してλ1 〜λm
    光信号をそれぞれ分波し、上記第1の光分波器の2つの
    出力側の他方にはλm+1 〜λn の光信号の数を順次半分
    に分波していく第3の光分波器をそれぞれ従属接続して
    いき、その従属接続していった分波出力が2つに絞れた
    ときのそれぞれの最終段光分波器の2つの出力側に2個
    の光方向性結合器と光路長の異なる2本の光導波路とか
    ら構成されるマッハツェンダ型光合分波器をそれぞれ接
    続してλm+1 〜λn の光信号をそれぞれ分波するように
    したことを特徴とする複数波多重伝送用導波路型光合分
    波器。
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