JPH063709A - 波長チュウニング型小型分光器 - Google Patents
波長チュウニング型小型分光器Info
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- JPH063709A JPH063709A JP18287692A JP18287692A JPH063709A JP H063709 A JPH063709 A JP H063709A JP 18287692 A JP18287692 A JP 18287692A JP 18287692 A JP18287692 A JP 18287692A JP H063709 A JPH063709 A JP H063709A
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- Japan
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- waveguide
- slab waveguide
- input
- total reflection
- diffraction grating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】実質上の光路長は充分確保しながら、素子の形
状を著しく小さくすることができる波長チュウニング型
小型分光器を提供する。 【構成】基板の表面上にスラブ導波路が形成されるとと
もにその裏面と前記スラブ導波路の上面とに対をなす電
極が設けられ、そのスラブ導波路の一端面には垂直回折
格子が円弧状をなすように設けられ、そのスラブ導波路
の少なくとも一つの他端面にはスラブ導波路分の光路を
折り返すように少なくとも一つの全反射鏡が設けられ、
またスラブ導波路のもう一つの端面には一つの入力導波
路と複数個の出力導波路がその入射部が円弧状をなすよ
うに設けられ、その一つの入力導波路に入力された波長
の異なる複数の入力光が前記対をなす電極間に印加され
た逆バイアス電圧の値により、前記複数個の出力導波路
に波長に従い選択的に分配される。
状を著しく小さくすることができる波長チュウニング型
小型分光器を提供する。 【構成】基板の表面上にスラブ導波路が形成されるとと
もにその裏面と前記スラブ導波路の上面とに対をなす電
極が設けられ、そのスラブ導波路の一端面には垂直回折
格子が円弧状をなすように設けられ、そのスラブ導波路
の少なくとも一つの他端面にはスラブ導波路分の光路を
折り返すように少なくとも一つの全反射鏡が設けられ、
またスラブ導波路のもう一つの端面には一つの入力導波
路と複数個の出力導波路がその入射部が円弧状をなすよ
うに設けられ、その一つの入力導波路に入力された波長
の異なる複数の入力光が前記対をなす電極間に印加され
た逆バイアス電圧の値により、前記複数個の出力導波路
に波長に従い選択的に分配される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数多重光伝送方式
において、多重化された光信号を分光する分光器に関す
るものである。
において、多重化された光信号を分光する分光器に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、垂直回折格子と光導波路が一体に
形成された部品として１．４８〜１．５６μｍの光を分
光するものがあった（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．
５８（１９９１）ｐｐ１９４９〜）。図４は、従来の小
型分光器を表す平面図であって、１はスラブ導波路部、
２はリッジ導波路部、３は垂直回折格子、４は入力光
（λ1 ，λ2 ……λn ）、５は出力光である。周波数多
重化された入力光４は、リッジ導波路２に入り、垂直回
折格子３で分光され、それぞれ異なったリッジ導波路２
に集光する。垂直回折格子３はローランド円上にあり、
リッジ導波路部２とスラブ導波路部１の接合部は１／２
ローランド円上にあるから、それぞれの波長の光は、焦
点ずれなしに異なったリッジ導波路２に集光する。
形成された部品として１．４８〜１．５６μｍの光を分
光するものがあった（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．
５８（１９９１）ｐｐ１９４９〜）。図４は、従来の小
型分光器を表す平面図であって、１はスラブ導波路部、
２はリッジ導波路部、３は垂直回折格子、４は入力光
（λ1 ，λ2 ……λn ）、５は出力光である。周波数多
重化された入力光４は、リッジ導波路２に入り、垂直回
折格子３で分光され、それぞれ異なったリッジ導波路２
に集光する。垂直回折格子３はローランド円上にあり、
リッジ導波路部２とスラブ導波路部１の接合部は１／２
ローランド円上にあるから、それぞれの波長の光は、焦
点ずれなしに異なったリッジ導波路２に集光する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ただし、この従来例で
は、スラブ導波路部１の屈折率が固定であるため、分波
角度の微調機能がないという欠点、すなわち波長調節の
機能がないという欠点、また波長差により分波角度差が
比較的小さいため、スラブ導波路部を長くする必要があ
り、素子が長大になるという欠点があった。
は、スラブ導波路部１の屈折率が固定であるため、分波
角度の微調機能がないという欠点、すなわち波長調節の
機能がないという欠点、また波長差により分波角度差が
比較的小さいため、スラブ導波路部を長くする必要があ
り、素子が長大になるという欠点があった。
【０００４】本発明の目的は、従来例における小型分光
器の波長調節がないという欠点、及び素子の大きさが長
大になるという欠点を解消して、スラブ導波路部を少な
くとも一つの全反射鏡によって折り返すことにより、実
質上の光路長は充分確保しながら、素子の形状を著しく
小さくすることができる波長チュウニング型小型分光器
を提供することにある。
器の波長調節がないという欠点、及び素子の大きさが長
大になるという欠点を解消して、スラブ導波路部を少な
くとも一つの全反射鏡によって折り返すことにより、実
質上の光路長は充分確保しながら、素子の形状を著しく
小さくすることができる波長チュウニング型小型分光器
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による波長チュウニング型小型分光器は、基
板の表面上にスラブ導波路が形成されるとともに、該基
板の裏面と前記スラブ導波路の上面とに対をなす電極が
設けられ、該スラブ導波路の一端面には垂直回折格子が
ローランド円の円弧状をなしかつ該垂直回折格子の溝の
方向が前記基板の表面に垂直であるように設けられ、該
スラブ導波路の少なくとも一つの他端面にはスラブ導波
路分の光路を折り返すように少なくとも一つの全反射鏡
が設けられ、かつ該スラブ導波路のもう一つの端面には
一つの入力導波路と複数個の出力導波路がその入射部が
１／２ーロランド円の円弧状をなすように設けられ、前
記一つの入力導波路に入力された波長の異なる複数の入
力光が前記対をなす電極間に印加された逆バイアス電圧
の値により、前記複数個の出力導波路に波長に従い選択
的に分配されて出力光として取り出されるように形成さ
れている。前記垂直回折格子の形状を鋸状にして、入射
光と回折光とが、回折格子の溝の面に対して略正反射の
関係になるように形成し、また、絶縁膜と金属膜からな
る高反射膜を付加して、回折効率を上げることができ
る。
に、本発明による波長チュウニング型小型分光器は、基
板の表面上にスラブ導波路が形成されるとともに、該基
板の裏面と前記スラブ導波路の上面とに対をなす電極が
設けられ、該スラブ導波路の一端面には垂直回折格子が
ローランド円の円弧状をなしかつ該垂直回折格子の溝の
方向が前記基板の表面に垂直であるように設けられ、該
スラブ導波路の少なくとも一つの他端面にはスラブ導波
路分の光路を折り返すように少なくとも一つの全反射鏡
が設けられ、かつ該スラブ導波路のもう一つの端面には
一つの入力導波路と複数個の出力導波路がその入射部が
１／２ーロランド円の円弧状をなすように設けられ、前
記一つの入力導波路に入力された波長の異なる複数の入
力光が前記対をなす電極間に印加された逆バイアス電圧
の値により、前記複数個の出力導波路に波長に従い選択
的に分配されて出力光として取り出されるように形成さ
れている。前記垂直回折格子の形状を鋸状にして、入射
光と回折光とが、回折格子の溝の面に対して略正反射の
関係になるように形成し、また、絶縁膜と金属膜からな
る高反射膜を付加して、回折効率を上げることができ
る。
【０００６】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す図であっ
て、１０は基板、１１はスラブ導波路部、１２は垂直回
折格子、１３は入力導波路、１４は出力導波路、１５は
全反射鏡、１６はリード線、１７はｎ側電極、１８はｐ
側電極である。スラブ導波路部１１の層構造及び高反射
膜は、図面の簡単化のため省略してある。また、前記反
射鏡１５は結晶のへき開面を使用してもよい。
て、１０は基板、１１はスラブ導波路部、１２は垂直回
折格子、１３は入力導波路、１４は出力導波路、１５は
全反射鏡、１６はリード線、１７はｎ側電極、１８はｐ
側電極である。スラブ導波路部１１の層構造及び高反射
膜は、図面の簡単化のため省略してある。また、前記反
射鏡１５は結晶のへき開面を使用してもよい。
【０００７】入力導波路１３に入射した周波数多重化さ
れたλ1 ，λ2 ，……λn の光はスラブ導波路部１１で
拡がり、全反射鏡１５で折り返され、さらに拡がり、垂
直回折格子１２で分波され、再び全反射鏡１５で折り返
され、各々の波長の光λ1 ，λ2 ，……λn は、それぞ
れ対応する出力導波路１４に入射し、出力端面から出力
光として出射する。垂直回折格子１２がローランド円上
にあり、スラブ導波路部１１と出力導波路１４の接合部
が１／２ローランド円上にあるから、各々の波長の光は
焦点ずれなしに分岐集光する。
れたλ1 ，λ2 ，……λn の光はスラブ導波路部１１で
拡がり、全反射鏡１５で折り返され、さらに拡がり、垂
直回折格子１２で分波され、再び全反射鏡１５で折り返
され、各々の波長の光λ1 ，λ2 ，……λn は、それぞ
れ対応する出力導波路１４に入射し、出力端面から出力
光として出射する。垂直回折格子１２がローランド円上
にあり、スラブ導波路部１１と出力導波路１４の接合部
が１／２ローランド円上にあるから、各々の波長の光は
焦点ずれなしに分岐集光する。
【０００８】次に、スラブ導波路部１１に逆バイアス電
圧をかけることにより、光の分波角度すなわち波長調節
が可能なメカニズムについて述べる。電気光学効果によ
る屈折率変化は次式で与えられる。 Δｎ＝（１／２）ｎ3 ｒ41Ｅ …… ここで、Δｎは屈折率変化、ｎは屈折率、Ｅは印加され
る電界、ｒ41は電気光学係数でほぼ１．６×１０-12 ｍ
／Ｖ程度である。アンドープの全体の厚さを０．５μｍ
＝５×１０-7ｍとすると、５０Ｖ印加した時、Ｅ＝１０
8 Ｖ／ｍとなる。ｎ≒３．３とすると、Δｎ≒２．９×
１０-3となり、１．５５μｍ帯では、波長シフトはΔλ
≒１４Å程度となる。
圧をかけることにより、光の分波角度すなわち波長調節
が可能なメカニズムについて述べる。電気光学効果によ
る屈折率変化は次式で与えられる。 Δｎ＝（１／２）ｎ3 ｒ41Ｅ …… ここで、Δｎは屈折率変化、ｎは屈折率、Ｅは印加され
る電界、ｒ41は電気光学係数でほぼ１．６×１０-12 ｍ
／Ｖ程度である。アンドープの全体の厚さを０．５μｍ
＝５×１０-7ｍとすると、５０Ｖ印加した時、Ｅ＝１０
8 Ｖ／ｍとなる。ｎ≒３．３とすると、Δｎ≒２．９×
１０-3となり、１．５５μｍ帯では、波長シフトはΔλ
≒１４Å程度となる。
【０００９】また回折格子の分解能は、 Δｋ＝λ／（ｍＮｎ） …… で与えられる。ここで、ｍは回折の次数、Ｎは回折格子
の本数、ｎは屈折率、λは波長である。スラブ導波路部
１１での光路を折り返して光路を充分長くとると、回折
格子の本数Ｎは大きくなり、Δｋは小さくなり、充分周
波数多重伝送方式に使用することができる。また、回折
格子の形状を鋸状にして入射光と回折光とを回折格子の
溝の面に対して略正反射の関係にするとともに高反射膜
を付加することにより、回折効率を８５〜９５％程度に
することができる。
の本数、ｎは屈折率、λは波長である。スラブ導波路部
１１での光路を折り返して光路を充分長くとると、回折
格子の本数Ｎは大きくなり、Δｋは小さくなり、充分周
波数多重伝送方式に使用することができる。また、回折
格子の形状を鋸状にして入射光と回折光とを回折格子の
溝の面に対して略正反射の関係にするとともに高反射膜
を付加することにより、回折効率を８５〜９５％程度に
することができる。
【００１０】図２は本発明の第２の実施例であって、２
１はスラブ導波路部、２２は垂直回折格子、２３は入力
導波路、２４は出力導波路、２５は全反射鏡、２６はリ
ード線である。電極は図示を省略している。全反射鏡２
５によって、スラブ導波路部２１の光路を２回折り返す
ことにより、充分光路を長く維持したまま、素子の大き
さを２×２mm2 と小さくすることができる。また、全反
射鏡２５は、結晶のへき開面を使用してもよい。
１はスラブ導波路部、２２は垂直回折格子、２３は入力
導波路、２４は出力導波路、２５は全反射鏡、２６はリ
ード線である。電極は図示を省略している。全反射鏡２
５によって、スラブ導波路部２１の光路を２回折り返す
ことにより、充分光路を長く維持したまま、素子の大き
さを２×２mm2 と小さくすることができる。また、全反
射鏡２５は、結晶のへき開面を使用してもよい。
【００１１】図３は本発明の第３の実施例であって、３
１はスラブ導波路部、３２は垂直回折格子、３３は入力
導波路、３４は出力導波路、３５は全反射鏡、３６はリ
ード線、３７は全反射鏡である。電極は図示を省略して
いる。入力導波路３３が全反射鏡３７によって２回路折
り返されることにより、入力導波路３３の入力端と出力
導波路３４の出力端が対向していて、実装上便利になっ
ている。
１はスラブ導波路部、３２は垂直回折格子、３３は入力
導波路、３４は出力導波路、３５は全反射鏡、３６はリ
ード線、３７は全反射鏡である。電極は図示を省略して
いる。入力導波路３３が全反射鏡３７によって２回路折
り返されることにより、入力導波路３３の入力端と出力
導波路３４の出力端が対向していて、実装上便利になっ
ている。
【００１２】またスラブ導波路部のコア層をＩｎＰ系結
晶の場合には、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＡｌＡｓあるいは
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰの多重量子井戸層にし、ＧａＡ
ｓ系結晶の場合には、コア層をＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
の多重量子井戸層にすれば、電気光学係数を大きくで
き、波長調節範囲を大きくすることができる。
晶の場合には、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＡｌＡｓあるいは
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰの多重量子井戸層にし、ＧａＡ
ｓ系結晶の場合には、コア層をＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
の多重量子井戸層にすれば、電気光学係数を大きくで
き、波長調節範囲を大きくすることができる。
【００１３】また、スラブ導波路部の光路を折り返す全
反射鏡は、実施例ではドライエッチング等のエッチミラ
ー使用例をあげたが、結晶のへき開面を使用しても良い
ことはいうまでもない。なお、複数の出力導波路に受光
器を設けることもできる。
反射鏡は、実施例ではドライエッチング等のエッチミラ
ー使用例をあげたが、結晶のへき開面を使用しても良い
ことはいうまでもない。なお、複数の出力導波路に受光
器を設けることもできる。
【００１４】前記の各実施例において、スラブ導波路を
ｎ型ＩｎＰ基板，ｎ型ＩｎＰクラッド層，アンドープの
ＩｎＧａＡｓＰコア層，アンドープのＩｎＰ層，ｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層から
形成することができる。
ｎ型ＩｎＰ基板，ｎ型ＩｎＰクラッド層，アンドープの
ＩｎＧａＡｓＰコア層，アンドープのＩｎＰ層，ｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層から
形成することができる。
【００１５】前記の各実施例において、スラブ導波路を
ｎ型ＩｎＰ基板，ｎ型ＩｎＰクラッド層，アンドープの
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓのあるいはＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＰの多重量子井戸コア層，アンドープのＩｎＰ層，
ｐ型ＩｎＰクラッド層，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層から形成することができる。
ｎ型ＩｎＰ基板，ｎ型ＩｎＰクラッド層，アンドープの
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓのあるいはＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＰの多重量子井戸コア層，アンドープのＩｎＰ層，
ｐ型ＩｎＰクラッド層，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層から形成することができる。
【００１６】前記の各実施例において、スラブ導波路を
ｎ型ＧａＡｓ基板、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層，アン
ドープのＧａＡｓコア層，ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド
層，ｐ型ＧａＡｓコンタクト層から形成することができ
る。
ｎ型ＧａＡｓ基板、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層，アン
ドープのＧａＡｓコア層，ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド
層，ｐ型ＧａＡｓコンタクト層から形成することができ
る。
【００１７】前記の各実施例において、スラブ導波をｎ
型ＧａＡｓ基板、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層，アンド
ープのＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸層，ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層，ｐ型ＧａＡｓコンタクト層から
形成することができる。
型ＧａＡｓ基板、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層，アンド
ープのＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸層，ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層，ｐ型ＧａＡｓコンタクト層から
形成することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スラブ導波路部の光路が折り返されていて、実装上の光
路の長さは充分確保しながら、素子の大きさは、例えば
２×２mm2 程度に小型化可能であるという利点、入力フ
ァイバと出力ファイバが対向していて、実装上便利であ
るという利点、さらに波長調節ができる小型分光器であ
るという利点がある。
スラブ導波路部の光路が折り返されていて、実装上の光
路の長さは充分確保しながら、素子の大きさは、例えば
２×２mm2 程度に小型化可能であるという利点、入力フ
ァイバと出力ファイバが対向していて、実装上便利であ
るという利点、さらに波長調節ができる小型分光器であ
るという利点がある。
【図１】本発明の第１の実施例の波長チュウニング型小
型分光器の斜視図である。
型分光器の斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施例の波長チュウニング型小
型分光器の平面図である。
型分光器の平面図である。
【図３】本発明の第３の実施例の波長チュウニング型小
型分光器の平面図である。
型分光器の平面図である。
【図４】従来の小型分光器の平面図である。
１ スラブ導波路部 ２ リッジ導波路 ３ 垂直回折格子 ４ 入力光（λ1 ，λ2 ……λn ） ５ 出力光 １０ 基板 １１ スラブ導波路部 １２ 垂直回折格子 １３ 入力導波路 １４ 出力導波路 １５ 全反射鏡 １６ リード線 １７ ｎ側電極 １８ ｐ側電極 ２１ スラブ導波路部 ２２ 垂直回折格子 ２３ 入力導波路 ２４ 出力導波路 ２５ 全反射鏡 ２６ リード線 ３１ スラブ導波路部 ３２ 垂直回折格子 ３３ 入力導波路 ３４ 出力導波路 ３５ 全反射鏡 ３６ リード線 ３７ 全反射鏡
Claims (2)
- 【請求項１】 基板の表面上にスラブ導波路が形成され
るとともに、該基板の裏面と前記スラブ導波路の上面と
に対をなす電極が設けられ、該スラブ導波路の一端面に
は垂直回折格子がローランド円の円弧状をなしかつ該垂
直回折格子の溝の方向が前記基板の表面に垂直であるよ
うに設けられ、該スラブ導波路の少なくとも一つの他端
面には該スラブ導波路の光路を折り返すように少なくと
も一つの全反射鏡が設けられ、かつ該スラブ導波路のも
う一つの端面には一つの入力導波路と複数個の出力導波
路がその入射部が１／２ーロランド円の円弧状をなすよ
うに設けられ、前記一つの入力導波路に入力された波長
の異なる複数の入力光が前記対をなす電極間に印加され
た逆バイアス電圧の値により前記複数個の出力導波路に
波長に従い選択的に分配されて出力光として取り出され
るように形成された波長チュウニング型小型分光器。 - 【請求項２】 前記入力導波路が２個の全反射鏡によっ
て折り返され、前記出力光の出射部と前記入力光の入射
部が対向するように形成されたことを特徴とする請求項
１に記載の波長チュウニング型小型分光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18287692A JP3023942B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 波長チュウニング型小型分光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18287692A JP3023942B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 波長チュウニング型小型分光器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063709A true JPH063709A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3023942B2 JP3023942B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=16125971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18287692A Expired - Fee Related JP3023942B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 波長チュウニング型小型分光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3023942B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6608679B1 (en) * | 1998-12-21 | 2003-08-19 | Xerox Corporation | Spectrophotometric analysis of input light |
| WO2004049027A1 (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-10 | Fujitsu Limited | 光合分波器 |
| JP2007165890A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Korea Electronics Telecommun | 波長可変光源素子 |
| KR100744548B1 (ko) * | 2005-07-02 | 2007-08-01 | 한국전자통신연구원 | 광증폭기, 빔 조종기 및 오목 회절 격자가 집적된 파장가변 광원 소자 |
| WO2022066321A1 (en) * | 2020-09-24 | 2022-03-31 | Apple Inc. | Tunable echelle grating |
| US11500154B1 (en) | 2019-10-18 | 2022-11-15 | Apple Inc. | Asymmetric optical power splitting system and method |
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-
1992
- 1992-06-18 JP JP18287692A patent/JP3023942B2/ja not_active Expired - Fee Related
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