JPH06273629A - Optical star coupler - Google Patents

Optical star coupler

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JPH06273629A
JPH06273629A JP5058742A JP5874293A JPH06273629A JP H06273629 A JPH06273629 A JP H06273629A JP 5058742 A JP5058742 A JP 5058742A JP 5874293 A JP5874293 A JP 5874293A JP H06273629 A JPH06273629 A JP H06273629A
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optical waveguide
optical
input
output
optical waveguides
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Kenji Akiba
健次 秋葉
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide the optical star coupler which uniformly distributes and outputs light coming in both directions with a small loss and a small distribution deviation. CONSTITUTION:The optical star coupler where plural input optical waveguides 1 and plural output optical waveguides 5 are optically coupled and input and output optical waveguides 1 and 5 are connected to a slab optical waveguide 4 to uniformly distribute the optical power inputted to arbitrary one of input optical waveguides 1 to respective output optical waveguides 5 and input and output optical waveguides 1 and 5 are arranged and connected in a fan shape is characterized by providing the connection parts between input and output optical waveguides 1 and 5 and the slab optical waveguide 4 with taper optical waveguide parts 10 and 13 whose core width is increased after being reduced toward the slab optical waveguide 4 like tapers.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光スターカップラに関
し、特に複数本の入力光導波路の中の任意の光導波路に
入力した光パワーを、複数本の出力光導波路に均等に分
配する光スターカップラに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical star coupler, and more particularly to an optical star that evenly distributes optical power input to an arbitrary optical waveguide among a plurality of input optical waveguides to a plurality of output optical waveguides. Regarding the coupler.

【0002】[0002]

【従来の技術】大規模LAN(ローカルエリアネットワ
ーク)システム等における信号分配において、複数本
(N本)の入力光導波路中の任意の1本に入力した光
を、複数本(N本)の出力光導波路に均一に分配する光
部品としてN×Nスターカップラが用いられている。
2. Description of the Related Art In signal distribution in a large-scale LAN (local area network) system or the like, a plurality (N) of light input to any one of a plurality (N) of input optical waveguides is output. An N × N star coupler is used as an optical component that is uniformly distributed to an optical waveguide.

【0003】図5は従来のN×Nスターカップラの概略
図である。
FIG. 5 is a schematic view of a conventional N × N star coupler.

【0004】同図に示すように、N×Nスターカップラ
はN本の入力光導波路30が扇形に配置された入力光導
波路アレイ32と、入力光導波路アレイ32に相対向し
て扇形に配置されたN本の出力光導波路31からなる出
力光導波路アレイ33と、両光導波路アレイ32、33
に中央部で接続され、面に沿う方向に光を伝搬するスラ
ブ光導波路34とを有している。
As shown in FIG. 1, the N × N star coupler has an input optical waveguide array 32 in which N input optical waveguides 30 are arranged in a fan shape, and a fan shape facing the input optical waveguide array 32. Output optical waveguide array 33 composed of N output optical waveguides 31 and both optical waveguide arrays 32, 33
And a slab optical waveguide 34 that propagates light in the direction along the surface.

【0005】入力光導波路30及び出力光導波路31は
コア幅がテーパ状に緩やかに減少したテーパ状光導波路
35、36、曲線光導波路37、38及び直線光導波路
39、40で構成されている(特願平4−204508
号公報)。
The input optical waveguide 30 and the output optical waveguide 31 are composed of tapered optical waveguides 35 and 36 whose core width is gradually reduced, curved optical waveguides 37 and 38, and linear optical waveguides 39 and 40 ( Japanese Patent Application No. 4-204508
Issue).

【0006】図6は図5に示したN×Nスターカップラ
のスラブ光導波路及びテーパ状光導波路付近の拡大図で
ある。
FIG. 6 is an enlarged view of the slab optical waveguide and the tapered optical waveguide of the N × N star coupler shown in FIG.

【0007】同図において、テーパ状光導波路35(又
は36)はスラブ光導波路34に向かってテーパ状に緩
やかに減少しており、スラブ光導波路34との接続部4
1(42)において極小となっている。
In the figure, the tapered optical waveguide 35 (or 36) gradually decreases in a tapered shape toward the slab optical waveguide 34, and the connecting portion 4 with the slab optical waveguide 34 is formed.
It becomes the minimum at 1 (42).

【0008】曲線光導波路37(38)は入力光導波路
30(又は出力光導波路31)において変極点43(4
4)を有し、変極点43(44)において中心軸が不連
続となることなく滑らかに接続されている。また、テー
パ状光導波路35(36)と曲線光導波路37(38)
との接続部45(46)、曲線光導波路37(38)と
直線光導波路39(40)との接続部47(48)にお
いても中心軸は不連続とならず滑らかに接続されてい
る。
The curved optical waveguide 37 (38) has an inflection point 43 (4) in the input optical waveguide 30 (or the output optical waveguide 31).
4), and the central axes are smoothly connected at the inflection point 43 (44) without discontinuity. Further, the tapered optical waveguide 35 (36) and the curved optical waveguide 37 (38)
The central axis is not discontinuous but is smoothly connected also in the connection portion 45 (46) with and the connection portion 47 (48) with the curved optical waveguide 37 (38) and the linear optical waveguide 39 (40).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光スターカップラでは、スラブ光導波路34の
接続部41(42)及びその近傍で入力光導波路30及
び出力光導波路31のコア幅を緩やかなテーパ状に縮小
しているので、スラブ光導波路34の接続部41(4
2)において入力光導波路30、出力光導波路31とス
ラブ光導波路34との光パワーモードの不整合が大き
く、スラブ光導波路34への(双方向からの)入力及び
出力の際に大きな結合損失が生じてしまう。
However, in the above-described conventional optical star coupler, the core widths of the input optical waveguide 30 and the output optical waveguide 31 are made gentle in the connecting portion 41 (42) of the slab optical waveguide 34 and its vicinity. Since the taper is reduced, the connecting portion 41 (4
In 2), the optical power mode mismatch between the input optical waveguide 30, the output optical waveguide 31, and the slab optical waveguide 34 is large, and a large coupling loss occurs when the slab optical waveguide 34 is input and output (bidirectionally). Will occur.

【0010】また、入力光導波路30、出力光導波路3
1及びテーパ状光導波路35(36)の接続部41(4
2)において補正を行うことなく中心軸を滑らかに接続
しているので、接続部41(42)で導波光のモードの
不整合が生じ、大きな接続損失となる。
Further, the input optical waveguide 30 and the output optical waveguide 3
1 and the connecting portion 41 (4) of the tapered optical waveguide 35 (36)
In 2), since the central axes are connected smoothly without correction, the mode mismatch of the guided light occurs at the connection portion 41 (42), resulting in a large connection loss.

【0011】さらに入力光導波路アレイ32のいずれか
一方の端側の光導波路に光が入力する際に、光がテーパ
状光導波路の中心軸に対し左右非対称となるので、入力
光導波路アレイ32において光パワーが左右非対称とな
り、出力光パワーに大きなばらつきが生じてしまう。
Further, when light is input to the optical waveguide on one end side of the input optical waveguide array 32, the light becomes asymmetrical with respect to the central axis of the tapered optical waveguide, so that in the input optical waveguide array 32. The optical power becomes asymmetrical, which causes a large variation in the output optical power.

【0012】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、双方向からの光を低損失かつ低分配偏差で均等に分
配して出力することができる光スターカップラを提供す
ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and to provide an optical star coupler capable of evenly distributing and outputting light from both directions with low loss and low distribution deviation.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複数本の入力光導波路と複数本の出力光導
波路とを光結合すると共に入力光導波路の任意の1本に
入力した光パワーを各出力光導波路に均等に分配すべ
く、入出力光導波路をスラブ光導波路で接続すると共
に、その入出力光導波路をそれぞれ扇形に配置接続した
光スターカップラにおいて、入出力光導波路のスラブ光
導波路との接続部に、そのコア幅がスラブ光導波路に向
かってテーパ状に縮小した後テーパ状に拡大するような
テーパ状光導波路を設けたものである。
In order to achieve the above object, the present invention optically couples a plurality of input optical waveguides with a plurality of output optical waveguides and inputs them to any one of the input optical waveguides. In order to evenly distribute the optical power to each output optical waveguide, the input / output optical waveguides are connected by slab optical waveguides, and the input / output optical waveguides are arranged in a fan shape. A tapered optical waveguide whose core width is tapered toward the slab optical waveguide and then expanded in a tapered shape is provided at a connection portion with the optical waveguide.

【0014】また本発明は、入出力光導波路が、テーパ
状光導波路、2本の曲線光導波路及び直線光導波路で構
成され、それぞれの接続部において光の中心に合わせる
べくコアの中心軸同士を光の進行方向に対して横方向に
わずかにずらしたものである。
According to the present invention, the input / output optical waveguide is composed of a tapered optical waveguide, two curved optical waveguides and a straight optical waveguide, and the central axes of the cores are aligned with each other so as to align with the center of light at their respective connecting portions. It is slightly shifted laterally with respect to the traveling direction of light.

【0015】[0015]

【作用】上記構成によれば、入力光導波路に入力された
光がテーパ状光導波路で縮小された後拡大されてスラブ
光導波路に入力されるので、光がスラブ光導波路内に放
射状に伝搬して各出力光導波路内に均等に入力される。
このため、入力光導波路アレイ及び出力光導波路アレイ
における光結合状態を最適な状態に制御することがで
き、かつ、スラブ光導波路との接続部における光パワー
のモードの不整合が小さくなり、効率よく光パワーを分
配することができる。また、入出力光導波路を構成する
テーパ状光導波路、2本の曲線光導波路及び直線光導波
路の各接続部において光の中心に合わせるべくコアの中
心軸同士を光の進行方向に対して横方向にわずかにずら
したので、各接続部に段差が生じ、この段差によって偏
った光パワーを有する光の一部が遮断されて光パワーが
常にコアの中心軸上に伝搬するようになり、光パワーが
左右にずれるのが防止され、分岐パワーのばらつきが大
幅に低減する。
According to the above construction, since the light input to the input optical waveguide is reduced by the tapered optical waveguide and then expanded and input to the slab optical waveguide, the light propagates radially in the slab optical waveguide. And are uniformly input into each output optical waveguide.
Therefore, the optical coupling state in the input optical waveguide array and the output optical waveguide array can be controlled to the optimum state, and the mode mismatch of the optical power in the connection portion with the slab optical waveguide can be reduced and the efficiency can be improved efficiently. The optical power can be distributed. In addition, the central axes of the cores are transverse to the traveling direction of the light in order to align the center of the light at each connection portion of the tapered optical waveguide, the two curved optical waveguides, and the linear optical waveguide that constitute the input / output optical waveguide. Since there is a step at each connection, a part of the light with a biased optical power is blocked by this step and the optical power always propagates on the central axis of the core. Is prevented from shifting to the left and right, and the variation in branch power is greatly reduced.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0017】図1は本発明の光スターカップラの一実施
例の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of the optical star coupler of the present invention.

【0018】同図において、光スターカップラは、入力
光導波路1、ダミー光導波路2、3、6、7、スラブ光
導波路4及び出力光導波路5を有している。これらの各
光導波路1〜7は、厚さt、屈折率n1 のコアで形成さ
れ、コアの屈折率よりわずかに低い屈折率を有するクラ
ッドで覆われ、図示しない基板上に形成されている。
In the figure, the optical star coupler has an input optical waveguide 1, dummy optical waveguides 2, 3, 6, and 7, a slab optical waveguide 4, and an output optical waveguide 5. Each of these optical waveguides 1 to 7 is formed of a core having a thickness t and a refractive index n 1 , covered with a clad having a refractive index slightly lower than the refractive index of the core, and formed on a substrate (not shown). .

【0019】図2は図1に示した光スターカップラのス
ラブ光導波路近傍の拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view near the slab optical waveguide of the optical star coupler shown in FIG.

【0020】同図に示すように入力光導波路1及びダミ
ー光導波路2、3は、スラブ光導波路4の近傍において
扇状に配置され、入力光導波路アレイ8を形成してい
る。出力光導波路5とダミー光導波路6、7は扇状に配
置され出力光導波路アレイ9を形成している。入力光導
波路アレイ8と出力光導波路アレイ9とは相対向して配
置され、スラブ光導波路4で接続されている。
As shown in the figure, the input optical waveguide 1 and the dummy optical waveguides 2 and 3 are arranged in a fan shape near the slab optical waveguide 4 to form an input optical waveguide array 8. The output optical waveguide 5 and the dummy optical waveguides 6 and 7 are arranged in a fan shape to form an output optical waveguide array 9. The input optical waveguide array 8 and the output optical waveguide array 9 are arranged to face each other and are connected by the slab optical waveguide 4.

【0021】スラブ光導波路4は一層または多層構造の
層状媒質で構成され、面に沿う方向に光を伝搬するよう
になっており、相対向して配置された入力光導波路アレ
イ8と出力光導波路アレイ9との中間部分において、光
の進行方向に対して横方向に光閉じ込め構造を有してい
ないものである。
The slab optical waveguide 4 is composed of a layered medium having a single-layer or multi-layer structure, and is adapted to propagate light in the direction along the plane, and the input optical waveguide array 8 and the output optical waveguide arranged opposite to each other. In the intermediate portion with the array 9, no light confining structure is provided in the lateral direction with respect to the traveling direction of light.

【0022】入力光導波路1はテーパ状光導波路部1
0、曲線光導波路部11及び直線光導波路部12からな
っている。スラブ光導波路4とテーパ状光導波路部10
とは接続部16で接続され、テーパ状光導波路部10と
曲線光導波路部11とは接続部17で接続され、曲線光
導波路部11と直線光導波路部12とは接続部18で接
続されている。同様に出力光導波路5もテーパ状光導波
路部13、曲線光導波路部14及び直線光導波路部15
からなっており、それぞれ接続部19〜21で接続され
ている。
The input optical waveguide 1 is a tapered optical waveguide portion 1
0, a curved optical waveguide portion 11 and a linear optical waveguide portion 12. Slab optical waveguide 4 and tapered optical waveguide 10
Are connected by a connecting portion 16, the tapered optical waveguide portion 10 and the curved optical waveguide portion 11 are connected by a connecting portion 17, and the curved optical waveguide portion 11 and the linear optical waveguide portion 12 are connected by a connecting portion 18. There is. Similarly, the output optical waveguide 5 also has a tapered optical waveguide portion 13, a curved optical waveguide portion 14, and a linear optical waveguide portion 15.
And are connected by connecting portions 19 to 21, respectively.

【0023】入力光導波路1のテーパ状光導波路部10
は、接続部17からスラブ光導波路4に向かってコア幅
がテーパ状に緩やかに減少し、極小部22でコア幅が極
小となり、その後再びテーパ状に緩やかに増大し、接続
部16でスラブ光導波路4と接続されている。同様に出
力光導波路5のテーパ状光導波路部13は接続部20か
らスラブ光導波路4に向かってコア幅が緩やかに減少し
た後、極小部23で極小になった後、再びテーパ状に緩
やかに増大し、接続部19でスラブ光導波路4と接続さ
れている。
The tapered optical waveguide portion 10 of the input optical waveguide 1
Indicates that the core width gradually decreases from the connection portion 17 toward the slab optical waveguide 4 in a taper shape, the core width becomes a minimum in the minimum portion 22, and then gradually increases again in a taper shape. It is connected to the waveguide 4. Similarly, in the tapered optical waveguide portion 13 of the output optical waveguide 5, after the core width gradually decreases from the connection portion 20 toward the slab optical waveguide 4, the core width becomes the minimum at the minimum portion 23, and then the tapered optical waveguide portion 13 gradually becomes tapered again. The number is increased and the connection portion 19 is connected to the slab optical waveguide 4.

【0024】入力光導波路1の曲線光導波路部11は、
曲率中心の異なる2つの曲線光導波路24、25からな
っており、出力光導波路5の曲線光導波路部14も曲率
中心の異なる2つの曲線光導波路26、27からなって
いる。
The curved optical waveguide portion 11 of the input optical waveguide 1 is
The curved optical waveguides 24 and 25 have different curvature centers, and the curved optical waveguide portion 14 of the output optical waveguide 5 also has two curved optical waveguides 26 and 27 having different curvature centers.

【0025】図3は図2に示した曲線光導波路部の接続
部付近の拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the connecting portion of the curved optical waveguide portion shown in FIG.

【0026】同図に示すように曲線光導波路部11の2
つの曲線光導波路24、25の中心軸は光の進行方向に
対し横方向に所定量だけわずかにずれて接続されてい
る。同様に曲線光導波路部14の2つの曲線光導波路2
6、27も中心軸がわずかにずれて接続部29で接続さ
れている(図1参照)。また、テーパ状光導波路部10
(13)と曲線光導波路部11(14)との接続部17
(20)、曲線光導波路部11(14)と直線光導波路
部12(15)との接続部18(21)においても光導
波路の中心軸が光の進行方向に対し横方向に所定量だけ
わずかにずれて接続されている。
As shown in FIG.
The central axes of the two curved optical waveguides 24 and 25 are connected in such a manner that they are slightly deviated from each other in the lateral direction with respect to the traveling direction of light by a predetermined amount. Similarly, the two curved optical waveguides 2 of the curved optical waveguide unit 14 are
The central axes of the reference numerals 6 and 27 are also slightly displaced from each other, and are connected by the connecting portion 29 (see FIG. 1). In addition, the tapered optical waveguide unit 10
Connection part 17 between (13) and curved optical waveguide part 11 (14)
(20), also in the connecting portion 18 (21) of the curved optical waveguide portion 11 (14) and the straight optical waveguide portion 12 (15), the central axis of the optical waveguide is laterally smaller than the traveling direction of light by a predetermined amount. It is connected in the wrong position.

【0027】次に実施例の作用を述べる。Next, the operation of the embodiment will be described.

【0028】入力光導波路1のコア幅及び出力光導波路
5のコア幅がそれぞれスラブ光導波路4との接続部1
7、20及びその近傍でスラブ光導波路4に向かって緩
やかなテーパ状に縮小した後再び緩やかなテーパ状に拡
大しているので、テーパ状光導波路部10からスラブ光
導波路4内に入力した光パワーが放射状に伝搬して各出
力光導波路5に均等に入力され、入力光導波路アレイ8
及び出力光導波路アレイ9における光結合状態を最適な
状態に制御することができ、かつ、スラブ光導波路4と
の接続部16、19における光パワーのモードの不整合
が小さくなり、効率よく光パワーを分配することができ
る。
The core width of the input optical waveguide 1 and the core width of the output optical waveguide 5 are respectively the connecting portion 1 with the slab optical waveguide 4.
Since the light is gradually tapered toward the slab optical waveguide 4 at 7 and 20 and in the vicinity of the slab optical waveguide 4 and then expanded to the gentle tapered shape again, the light input from the tapered optical waveguide portion 10 into the slab optical waveguide 4 is reduced. The power propagates radially and is uniformly input to each output optical waveguide 5, and the input optical waveguide array 8
Also, the optical coupling state in the output optical waveguide array 9 can be controlled to an optimum state, and the mode mismatch of the optical power in the connecting portions 16 and 19 with the slab optical waveguide 4 is reduced, so that the optical power can be efficiently output. Can be distributed.

【0029】また、入力光導波路1がテーパ状光導波路
部10、曲線光導波路部11及び直線光導波路部12か
らなり、出力光導波路5がテーパ状光導波路部13、曲
線光導波路部14及び直線光導波路部15からなり、各
接続部17〜21でコアの中心軸同士を光の進行方向に
対して横方向に所定量だけわずかにずれているので、各
接続部17〜21にわずかに段差が生じる。テーパ状光
導波路部10の中心軸に対して左右非対称の光パワーが
入力すると各接続部17〜21に生じた段差によって偏
った光のパワーの一部が遮断され、光パワーが常にコア
の中心軸上に伝搬し、光パワーが左右にずれるのが防止
され、分岐パワーのばらつきが大幅に低減する。
The input optical waveguide 1 comprises a tapered optical waveguide portion 10, a curved optical waveguide portion 11 and a linear optical waveguide portion 12, and the output optical waveguide 5 comprises a tapered optical waveguide portion 13, a curved optical waveguide portion 14 and a straight line. The optical waveguide portion 15 is formed, and the central axes of the cores of the connecting portions 17 to 21 are slightly deviated from each other in the lateral direction with respect to the traveling direction of light. Occurs. When optical power that is asymmetric with respect to the central axis of the tapered optical waveguide unit 10 is input, a part of the power of the light that is biased by the step generated in each of the connection units 17 to 21 is blocked, and the optical power is always the center of the core. The optical power is prevented from shifting on the axis and the optical power is prevented from shifting to the left and right, and the dispersion of the branch power is greatly reduced.

【0030】尚、上述した光スターカップラは入力光導
波路1で光を入力して出力光導波路5から出力した場合
で説明したが、これに限定されるものではなく、出力光
導波路5で光を入力して入力光導波路1から出力しても
よいのはいうまでもない。
The above-described optical star coupler has been described in the case where the light is input through the input optical waveguide 1 and output through the output optical waveguide 5, but the present invention is not limited to this, and the light is output through the output optical waveguide 5. It goes without saying that it may be inputted and outputted from the input optical waveguide 1.

【0031】次に本実施例の光スターカップラについて
数値を挙げて説明するが、これに限定されるものではな
い。
Next, the optical star coupler of the present embodiment will be described with reference to numerical values, but the present invention is not limited to this.

【0032】図2において、Narray は入力光導波路ア
レイ8(又は出力光導波路アレイ9)におけるダミー光
導波路2、3(又は6、7)を含めた導波路の総数を表
し、O1 は扇形に配置された入力光導波路アレイ8の曲
率中心を表し、O2 は扇形に配置された出力光導波路ア
レイ9の曲率中心を表している。Lcは曲率中心O1
2 間の距離を表し、R1 は扇形光導波路アレイの曲率半
径を表し、θは扇形光導波路アレイの広がり角を表して
いる。
In FIG. 2, N array represents the total number of waveguides including the dummy optical waveguides 2, 3 (or 6, 7) in the input optical waveguide array 8 (or the output optical waveguide array 9), and O 1 is a fan shape. Represents the center of curvature of the input optical waveguide array 8 and the O 2 represents the center of curvature of the output optical waveguide array 9 arranged in a fan shape. Lc is the center of curvature O 1 O
2 represents the distance between the two , R 1 represents the radius of curvature of the fan-shaped optical waveguide array, and θ represents the spread angle of the fan-shaped optical waveguide array.

【0033】入力光導波路1(または出力光導波路5)
において、w0 は直線光導波路部12(15)及び曲線
光導波路部11(14)のコア幅を表し、w1 はテーパ
状光導波路部10のコア幅の極小部22(23)におけ
るコア幅、w2 はテーパ状光導波路部10とスラブ光導
波路4との接続部16におけるテーパ状光導波路部10
のコア幅を表している。
Input optical waveguide 1 (or output optical waveguide 5)
In the above, w 0 represents the core width of the linear optical waveguide portion 12 (15) and the curved optical waveguide portion 11 (14), and w 1 is the core width of the minimum portion 22 (23) of the core width of the tapered optical waveguide portion 10. , W 2 are the tapered optical waveguide portion 10 in the connecting portion 16 between the tapered optical waveguide portion 10 and the slab optical waveguide 4.
Represents the core width of.

【0034】図3においてd1 は、入力光導波路1の曲
線光導波路部11を構成する2つの曲線光導波路の接続
部28における曲線光導波路のコアの中心軸と曲線光導
波路のコアの中心軸とのずれ量を表している。同様に、
2 はテーパ状光導波路部10と曲線光導波路部11と
の接続部17における両コアの中心軸のずれ量を表し、
3 は曲線光導波路部11と直線光導波路部12との接
続部18における両コアの中心軸とのずれ量を表してい
る。
In FIG. 3, d 1 is the central axis of the core of the curved optical waveguide and the central axis of the core of the curved optical waveguide in the connecting portion 28 of the two curved optical waveguides constituting the curved optical waveguide portion 11 of the input optical waveguide 1. Represents the amount of deviation from. Similarly,
d 2 represents the amount of deviation of the central axes of both cores at the connecting portion 17 between the tapered optical waveguide portion 10 and the curved optical waveguide portion 11,
d 3 represents the amount of deviation from the central axes of both cores at the connecting portion 18 between the curved optical waveguide portion 11 and the linear optical waveguide portion 12.

【0035】光スターカップラの設計にはビーム伝搬法
を用いた(M.D.Feit他「 Light prop-agation in grade
d-index optical fiber 」,Appl.Opt.,Vol.17,no.24,pp
3990〜3998(1978))。
The beam propagation method was used to design the optical star coupler (see MD Feit et al. “Light prop-agation in grade
d-index optical fiber '', Appl.Opt., Vol.17, no.24, pp
3990-3998 (1978)).

【0036】ここで、次数16の光スターカップラの入
力パワーPinとn番目の出力光導波路(n=1〜16)
の(分岐)出力パワーPout・n との関係を数1で定義
し、
Here, the input power P in of the optical star coupler of the order 16 and the nth output optical waveguide (n = 1 to 16)
The relationship with the (branch) output power P out · n of

【0037】[0037]

【数1】 [Equation 1]

【0038】光スターカップラのパラメータを、総数N
array =26(ダミー光導波路が左右に各5本)、距離
Lc=4100μm、曲率半径R1 =3150μm、厚
さt=8μm、各コア幅w0 =8μm、w1 =8μm、
2 =5μm、w3 =11μm、広がり角θ=0.08
7radとし、各ずれ量d1 =0.4μm、d2 =0.
2μm、d3 =0.2μmとし、コアとクラッドとの比
屈折率差Δ=0.3%、光の波長λ=1.55μmとす
ると、図4で表されるような特性が得られた。
The parameter of the optical star coupler is N
array = 26 (5 dummy optical waveguides on each side), distance Lc = 4100 μm, radius of curvature R 1 = 3150 μm, thickness t = 8 μm, core width w 0 = 8 μm, w 1 = 8 μm,
w 2 = 5 μm, w 3 = 11 μm, spread angle θ = 0.08
7 rad, each deviation amount d 1 = 0.4 μm, d 2 = 0.
2 μm, d 3 = 0.2 μm, relative refractive index difference Δ between core and clad Δ = 0.3%, and light wavelength λ = 1.55 μm, the characteristics shown in FIG. 4 were obtained. .

【0039】図4は次数16の光スターカップラの入力
光導波路(入力ポート)とその(分岐)出力パワーとの
関係を示す図であり、横軸は入力ポートを示し、縦軸は
出力パワーを示している。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the input optical waveguide (input port) and its (branch) output power of the optical star coupler of order 16, where the horizontal axis represents the input port and the vertical axis represents the output power. Shows.

【0040】同図より波長1.55μmにおいて、入力
した光パワーが均一、かつ、効率良く分岐されているの
がわかる。
From the figure, it can be seen that at the wavelength of 1.55 μm, the input optical power is uniform and efficiently branched.

【0041】以上において本実施例によれば、入力光導
波路に入力された光がテーパ状光導波路で縮小された後
拡大されてスラブ光導波路に入力されるので、光がスラ
ブ光導波路内に放射状に伝搬して各出力光導波路内に均
等に入力される。このため、入力光導波路アレイ及び出
力光導波路アレイにおける光結合状態を最適な状態に制
御することができ、かつ、スラブ光導波路との接続部に
おける光パワーのモードの不整合が小さくなり、効率よ
く光パワーを分岐することができる。また、入出力光導
波路を構成するテーパ状光導波路、2本の曲線光導波路
及び直線光導波路の各接続部において光の中心に合わせ
るべくコアの中心軸同士を光の進行方向に対して横方向
にわずかにずらしたので、各接続部に段差が生じ、この
段差によって偏った光パワーを有する光の一部が遮断さ
れ、光パワーが常にコアの中心軸上に伝搬するようにな
り、光パワーが左右にずれるのが防止され、分岐パワー
のばらつきが大幅に低減する。従って双方向からの光を
低損失かつ低分配偏差で均等に分配して出力することが
できる光スターカップラを実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the light input to the input optical waveguide is reduced by the tapered optical waveguide and then expanded and input to the slab optical waveguide, the light is radiated into the slab optical waveguide. And is uniformly input into each output optical waveguide. Therefore, the optical coupling state in the input optical waveguide array and the output optical waveguide array can be controlled to the optimum state, and the mode mismatch of the optical power in the connection portion with the slab optical waveguide can be reduced and the efficiency can be improved efficiently. Optical power can be branched. In addition, the central axes of the cores are transverse to the traveling direction of the light in order to align with the center of the light at each connection portion of the tapered optical waveguide, the two curved optical waveguides, and the linear optical waveguide that constitute the input / output optical waveguide. Since there is a slight step at each connection, a step is created at each connection, and part of the light with a biased optical power is blocked by this step, and the optical power always propagates on the central axis of the core. Is prevented from shifting to the left and right, and the variation in branch power is greatly reduced. Therefore, it is possible to realize an optical star coupler capable of evenly distributing and outputting light from both directions with low loss and low distribution deviation.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0043】(1) 双方向からの光を低損失かつ低分配偏
差で均等に分配して出力することができる光スターカッ
プラを実現することができる。
(1) It is possible to realize an optical star coupler capable of evenly distributing and outputting bidirectional light with low loss and low distribution deviation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の光スターカップラの一実施例の概略図
である。
FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of an optical star coupler of the present invention.

【図2】図1に示した光スターカップラのスラブ光導波
路近傍の拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a slab optical waveguide of the optical star coupler shown in FIG.

【図3】図2に示した曲線光導波路部の接続部付近の拡
大図である。
FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of a connection portion of the curved optical waveguide section shown in FIG.

【図4】次数16の光スターカップラの入力光導波路
(入力ポート)とその(分岐)出力パワーとの関係を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an input optical waveguide (input port) and its (branch) output power of an optical star coupler of order 16.

【図5】従来のN×Nスターカップラの概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a conventional N × N star coupler.

【図6】図5に示したN×Nスターカップラのスラブ光
導波路及びテーパ状光導波路付近の拡大図である。
6 is an enlarged view of the slab optical waveguide and tapered optical waveguide of the N × N star coupler shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力光導波路 4 スラブ光導波路 5 出力光導波路 10、13 テーパ状光導波路部 16、19 接続部 1 Input Optical Waveguide 4 Slab Optical Waveguide 5 Output Optical Waveguide 10, 13 Tapered Optical Waveguide Section 16, 19 Connection Section

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数本の入力光導波路と複数本の出力光
導波路とを光結合すると共に前記入力光導波路の任意の
1本に入力した光パワーを前記各出力光導波路に均等に
分配すべく、入出力光導波路をスラブ光導波路で接続す
ると共に、その入出力光導波路をそれぞれ扇形に配置接
続した光スターカップラにおいて、前記入出力光導波路
の前記スラブ光導波路との接続部に、そのコア幅が前記
スラブ光導波路に向かってテーパ状に縮小した後テーパ
状に拡大するようなテーパ状光導波路部を設けたことを
特徴とする光スターカップラ。
1. A method for optically coupling a plurality of input optical waveguides and a plurality of output optical waveguides, and for equally distributing the optical power input to any one of the input optical waveguides to each of the output optical waveguides. In the optical star coupler in which the input / output optical waveguides are connected by slab optical waveguides, and the input / output optical waveguides are arranged and connected in a fan shape, the core width of the input / output optical waveguides is connected to the slab optical waveguides. Is provided with a tapered optical waveguide portion which is tapered toward the slab optical waveguide and then expanded in a tapered shape.
【請求項2】 前記入出力光導波路が、テーパ状光導波
路部、2本の曲線光導波路及び直線光導波路で構成さ
れ、それぞれの接続部において光の中心に合わせるべく
コアの中心軸同士を光の進行方向に対して横方向にわず
かにずらしたことを特徴とする請求項1に記載の光スタ
ーカップラ。
2. The input / output optical waveguide comprises a tapered optical waveguide portion, two curved optical waveguides and a linear optical waveguide, and the central axes of the cores are arranged so that the central axes of the cores are aligned with each other at their connecting portions. The optical star coupler according to claim 1, wherein the optical star coupler is slightly displaced laterally with respect to the traveling direction of the optical star coupler.
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