JPH07122685B2 - ファイバ形光合分波器 - Google Patents
ファイバ形光合分波器Info
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- JPH07122685B2 JPH07122685B2 JP62134426A JP13442687A JPH07122685B2 JP H07122685 B2 JPH07122685 B2 JP H07122685B2 JP 62134426 A JP62134426 A JP 62134426A JP 13442687 A JP13442687 A JP 13442687A JP H07122685 B2 JPH07122685 B2 JP H07122685B2
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- Japan
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- optical
- diffraction grating
- demultiplexer
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- substrate
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
- G02B6/29332—Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency
- G02B6/29334—Grating-assisted evanescent light guide couplers, i.e. comprising grating at or functionally associated with the coupling region between the light guides, e.g. with a grating positioned where light fields overlap in the coupler
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、波長選択性を有するファイバ形光合分波器に
関するものである。
関するものである。
（従来技術とその問題点） 波長多重（以下、「WDM」と称す）光ファイバ伝送方式
は、基幹伝送路における一層の大容量化を可能にするば
かりでなく、加入者線、特にローカルエリアネットワー
ク（LAN）などにおいて、電話，高速データ，ビデオ情
報といった帯域の異なる各種サービスを柔軟に提供し得
ることから盛んに研究されている。WDM伝送方式は、基
本的に一本の伝送路に、複数の波長の光信号を伝搬さ
せ、多重化を図ったもので、伝送路の所望の箇所で所望
の信号を乗せた波長の光信号を合波させたり、分岐した
りする必要から低損失で、クロストーフの小さい光合分
波器の開発が不可欠である。従来のシステムでは、サー
ビスの数も極めて少ないことから、使用される波長数も
高々数波長に限られており、従って、各チャネルの波長
間隔も200Å程度以上と広いため、光合分波器として帯
域の比較的広い干渉膜形が主として用いられている。
は、基幹伝送路における一層の大容量化を可能にするば
かりでなく、加入者線、特にローカルエリアネットワー
ク（LAN）などにおいて、電話，高速データ，ビデオ情
報といった帯域の異なる各種サービスを柔軟に提供し得
ることから盛んに研究されている。WDM伝送方式は、基
本的に一本の伝送路に、複数の波長の光信号を伝搬さ
せ、多重化を図ったもので、伝送路の所望の箇所で所望
の信号を乗せた波長の光信号を合波させたり、分岐した
りする必要から低損失で、クロストーフの小さい光合分
波器の開発が不可欠である。従来のシステムでは、サー
ビスの数も極めて少ないことから、使用される波長数も
高々数波長に限られており、従って、各チャネルの波長
間隔も200Å程度以上と広いため、光合分波器として帯
域の比較的広い干渉膜形が主として用いられている。
一方、特殊の多重度の高いWDM方式用の光合分波器とし
て、回折格子板が検討されている。これは回折格子板の
持つ空間的な分散特性を利用したもので、いわば分光器
的な使い方であるが、入出力ポートの光ファイバ群と回
折格子板との距離を長くとることにより狭帯域化が可能
であるが、空間伝搬を用いるため、光学的なアライメン
トが難しく、また、機械的な振動にも弱いという欠点を
有している。そこで、回折格子の狭帯域性を活かし同時
に特性の安定化，低損失化を図ったものとして、光ファ
イバを用いたブラッグ反射形光合分波器が提案されてい
る。（M.S.Whalen他;OFC′86.PD-12）。
て、回折格子板が検討されている。これは回折格子板の
持つ空間的な分散特性を利用したもので、いわば分光器
的な使い方であるが、入出力ポートの光ファイバ群と回
折格子板との距離を長くとることにより狭帯域化が可能
であるが、空間伝搬を用いるため、光学的なアライメン
トが難しく、また、機械的な振動にも弱いという欠点を
有している。そこで、回折格子の狭帯域性を活かし同時
に特性の安定化，低損失化を図ったものとして、光ファ
イバを用いたブラッグ反射形光合分波器が提案されてい
る。（M.S.Whalen他;OFC′86.PD-12）。
図１は従来のブラッグ反射形光合分波器の模式図であ
る。図において、１及び２は単一モード光ファイバ、３
は光ファイバのコア、４は一方の単一モード光ファイバ
のクラッド部に形成された回折格子である。本構造のよ
うに、光ファイバをベースに用いた光合分波器は、伝送
路である光ファイバとの整合性も良く、また材料はガラ
スであるため、加入者系に導入する際には重要な要素の
１つである低価格化にも適した構造と言える。この光合
分波器の作製について次のように報告されている。すな
わち、光ファイバ結合器を作製する場合のように、ま
ず、２本の光ファイバ１及び２の一部を、それらのコア
３が露出する手前まで平坦に研磨する。次に、一方の光
ファイバ１又は２の研磨面上にフォトレジストを塗布
し、干渉露光法及びフォトレジストの現像により所望の
周期を有するフォトレジストの凹凸を形成し、これをマ
スクとして、光ファイバ１又は２のクラッド部をエッチ
ングにより転写することにより、回折格子４を形成す
る。その後、フォトレジストを除去し、他方の光ファイ
バの研磨面に融着により一体化して出来上るというもの
である。しかしながら、光ファイバ上に直接フォトレジ
ストを塗布し、干渉露光を行う上述の従来方法では、作
製された回折格子４が不均一になり易く、かつ量産性の
面で問題があった。
る。図において、１及び２は単一モード光ファイバ、３
は光ファイバのコア、４は一方の単一モード光ファイバ
のクラッド部に形成された回折格子である。本構造のよ
うに、光ファイバをベースに用いた光合分波器は、伝送
路である光ファイバとの整合性も良く、また材料はガラ
スであるため、加入者系に導入する際には重要な要素の
１つである低価格化にも適した構造と言える。この光合
分波器の作製について次のように報告されている。すな
わち、光ファイバ結合器を作製する場合のように、ま
ず、２本の光ファイバ１及び２の一部を、それらのコア
３が露出する手前まで平坦に研磨する。次に、一方の光
ファイバ１又は２の研磨面上にフォトレジストを塗布
し、干渉露光法及びフォトレジストの現像により所望の
周期を有するフォトレジストの凹凸を形成し、これをマ
スクとして、光ファイバ１又は２のクラッド部をエッチ
ングにより転写することにより、回折格子４を形成す
る。その後、フォトレジストを除去し、他方の光ファイ
バの研磨面に融着により一体化して出来上るというもの
である。しかしながら、光ファイバ上に直接フォトレジ
ストを塗布し、干渉露光を行う上述の従来方法では、作
製された回折格子４が不均一になり易く、かつ量産性の
面で問題があった。
（発明の目的と特徴） 本発明は、上述した従来技術の欠点に鑑みてなされたも
ので、作製が容易で量産性に優れ、かつ回折格子の形状
も優れたファイバ形光合分波器を提供することを目的と
する。
ので、作製が容易で量産性に優れ、かつ回折格子の形状
も優れたファイバ形光合分波器を提供することを目的と
する。
本発明の特徴は、回折格子を有する光合分波器におい
て、回折格子を直接光ファイバ上に形成するのではな
く、取り扱いが容易なガラス薄膜もしくはプラスチック
薄膜上に予め回折格子を形成しておき、これを研磨した
２本の光ファイバの側面もしくは間に融着もしくは接着
剤で接着して光合分波器を構成することにある。
て、回折格子を直接光ファイバ上に形成するのではな
く、取り扱いが容易なガラス薄膜もしくはプラスチック
薄膜上に予め回折格子を形成しておき、これを研磨した
２本の光ファイバの側面もしくは間に融着もしくは接着
剤で接着して光合分波器を構成することにある。
（本発明の構成及び作用） 以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。
（実施例１） 本発明による第１の実施例の全体模式図及び光結合部を
分解した図を、各々図２及び図３に示す。本光合分波器
は次のようにして作製される。まず、２本の単一モード
光ファイバ１及び２の一部のクラッドを、コア５及び
５′からの距離が数μｍ程度になるまで平坦に研磨し、
互いにの研磨面6a,6bを融着する。次に、上述の研磨面6
a,6bを垂直の研磨面6c,6dを得るように、やはりコア５
及び５′から数μｍの距離まで平坦に研磨したものが図
３下図に示すものである。すなわち、同図から明らかな
ように、各光ファイバ１及び２はコア５（５′）から数
μｍ離して互いに垂直な研磨面6a,6c及び6b,6dを得るよ
うに研磨された状態にして研磨された面6aと6bを接合し
たものである。一方、別に、ガラス薄膜もしくはガラス
基板７上に、フォトリソグラフィと干渉露光法もしく
は、ルーリングマシン等により回折格子８を形成する。
さらに、最後に前記再研磨したファイバ結合部の研磨面
6c,6d上に、回折格子８が形成されている面が向き合う
ように接着もしくは融着を行う。
分解した図を、各々図２及び図３に示す。本光合分波器
は次のようにして作製される。まず、２本の単一モード
光ファイバ１及び２の一部のクラッドを、コア５及び
５′からの距離が数μｍ程度になるまで平坦に研磨し、
互いにの研磨面6a,6bを融着する。次に、上述の研磨面6
a,6bを垂直の研磨面6c,6dを得るように、やはりコア５
及び５′から数μｍの距離まで平坦に研磨したものが図
３下図に示すものである。すなわち、同図から明らかな
ように、各光ファイバ１及び２はコア５（５′）から数
μｍ離して互いに垂直な研磨面6a,6c及び6b,6dを得るよ
うに研磨された状態にして研磨された面6aと6bを接合し
たものである。一方、別に、ガラス薄膜もしくはガラス
基板７上に、フォトリソグラフィと干渉露光法もしく
は、ルーリングマシン等により回折格子８を形成する。
さらに、最後に前記再研磨したファイバ結合部の研磨面
6c,6d上に、回折格子８が形成されている面が向き合う
ように接着もしくは融着を行う。
互いに伝搬定数の異なる２本の光ファイバのコア５及び
５′は、各々の導波光のエバネッセント部分が他のコア
５′及び５に重畳する程度に接近しているため、結合係
数は極めて小さいながら一種の光結合系を形成してい
る。また、やはりエバネッセント光が回折格子８にも重
畳するように接近して配置されているため、例えば、図
２の如く光ファイバ１から入射した光のうち、各光ファ
イバの伝搬定数と回折格子の周期Λで決まる波長の光の
みが他方の光ファイバの反対方向に反射され、光ファイ
バ２より出力される。一方、反射されなかった波長の光
はそのまま同一光ファイバを伝搬し、光ファイバ15に通
過する。ここで、各光ファイバ１及び２の伝搬定数を各
々β１，β２とし、Λ＝２π／（β１＋β２）なる周期
Λの回折格子８とすることにより、λ１＝（n1＋n2）Λ
を満たすλ１のみが光ファイバ２に分岐される。
５′は、各々の導波光のエバネッセント部分が他のコア
５′及び５に重畳する程度に接近しているため、結合係
数は極めて小さいながら一種の光結合系を形成してい
る。また、やはりエバネッセント光が回折格子８にも重
畳するように接近して配置されているため、例えば、図
２の如く光ファイバ１から入射した光のうち、各光ファ
イバの伝搬定数と回折格子の周期Λで決まる波長の光の
みが他方の光ファイバの反対方向に反射され、光ファイ
バ２より出力される。一方、反射されなかった波長の光
はそのまま同一光ファイバを伝搬し、光ファイバ15に通
過する。ここで、各光ファイバ１及び２の伝搬定数を各
々β１，β２とし、Λ＝２π／（β１＋β２）なる周期
Λの回折格子８とすることにより、λ１＝（n1＋n2）Λ
を満たすλ１のみが光ファイバ２に分岐される。
である。他方のλ２，λ３，…はそのまま通過する。一
方、合波の場合は光の進行方向が逆になるだけで原理は
同じである。ちなみに、λ＝1.5μｍのとき、Λ0.5μ
ｍとなり、通常の干渉露光法やルーリングマシンで十分
作製可能である。
方、合波の場合は光の進行方向が逆になるだけで原理は
同じである。ちなみに、λ＝1.5μｍのとき、Λ0.5μ
ｍとなり、通常の干渉露光法やルーリングマシンで十分
作製可能である。
上述のように、本発明のファイバ形光合波器は、作製が
複雑な回折格子８を光ファイバに設けずに予めガラス基
板７等に形状の優れた回折格子８を作製しておき、別に
同一形状で研磨して作製された光ファイバ１及び２から
成る光ファイバ結合部に回折格子８を有するガラス基板
７等を接着すれば良いため、形状の優れた回折格子８を
作製でき、量産性も改良することができる。
複雑な回折格子８を光ファイバに設けずに予めガラス基
板７等に形状の優れた回折格子８を作製しておき、別に
同一形状で研磨して作製された光ファイバ１及び２から
成る光ファイバ結合部に回折格子８を有するガラス基板
７等を接着すれば良いため、形状の優れた回折格子８を
作製でき、量産性も改良することができる。
（実施例２） 図４は本発明による第２図の実施例であり、ガラス基板
もしくはシリコンなどの硬度の高い半導体基板12の表面
に回折格子８を形成し、これを光ファイバの光結合部に
応力を与えて密着させることにより、光弾性効果から該
光ファイバの光結合部の内部に回折格子８を形成したも
のである。２本の光ファイバは図３のように加工されて
おり、残留クラッド11にシリコン基板12上に形成された
回折格子８の凸部が応力σを与えている。近似的に応力
が一方向の場合光弾性効果による屈折率変化Δｎは次式
で与えられる。
もしくはシリコンなどの硬度の高い半導体基板12の表面
に回折格子８を形成し、これを光ファイバの光結合部に
応力を与えて密着させることにより、光弾性効果から該
光ファイバの光結合部の内部に回折格子８を形成したも
のである。２本の光ファイバは図３のように加工されて
おり、残留クラッド11にシリコン基板12上に形成された
回折格子８の凸部が応力σを与えている。近似的に応力
が一方向の場合光弾性効果による屈折率変化Δｎは次式
で与えられる。
Δｎ＝−Ｃσ 但し、Ｃは光弾性係数で、ガラスの場合、Ｃ＝３×10-5
mm2/kgであり、σは応力である。いま、回折格子８の凸
部幅ａをΛ/4とし、加重を10kgとし、加重部分の長さ及
び幅を各々5mm及び100μｍとすると、応力付与部13の屈
折率変化はΔｎ〜２×10-3となり、残留クラッド11の厚
さが数μｍであれば十分に回折格子８として機能し得
る。本実施例では、図５のように、反射側に固定用の基
板14を添え、前記回折格子８が形成された基板12との間
で応力を加えたまま接着固定される。尚、本実施例で
は、回折格子付き基板12は応力付加用なので、ガラスも
しくはシリコンなどの誘電体の代りに金属板を用いるこ
とも可能である。
mm2/kgであり、σは応力である。いま、回折格子８の凸
部幅ａをΛ/4とし、加重を10kgとし、加重部分の長さ及
び幅を各々5mm及び100μｍとすると、応力付与部13の屈
折率変化はΔｎ〜２×10-3となり、残留クラッド11の厚
さが数μｍであれば十分に回折格子８として機能し得
る。本実施例では、図５のように、反射側に固定用の基
板14を添え、前記回折格子８が形成された基板12との間
で応力を加えたまま接着固定される。尚、本実施例で
は、回折格子付き基板12は応力付加用なので、ガラスも
しくはシリコンなどの誘電体の代りに金属板を用いるこ
とも可能である。
以上の説明では、回折格子が一様に形成された例につい
てのみ示したが、波長特性上のサイドロブ低下のために
回折格子の形成領域をテーパ状にしたりなど任意の形状
を従来のプロセスで容易に加工することができる構造と
なっている。
てのみ示したが、波長特性上のサイドロブ低下のために
回折格子の形成領域をテーパ状にしたりなど任意の形状
を従来のプロセスで容易に加工することができる構造と
なっている。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明による光合分波器は、合分
波に必要な回折格子の形成を取り扱いが容易なガラス，
プラスチック，半導体，金属による光導波媒体の薄膜も
しくは基板上に行い、後でファイバの光結合部に接着，
融着により固定するため、形状の優れた回折格子で、か
つ量産性に優れたファイバ形合波器構造となり、その効
果は極めて大きい。
波に必要な回折格子の形成を取り扱いが容易なガラス，
プラスチック，半導体，金属による光導波媒体の薄膜も
しくは基板上に行い、後でファイバの光結合部に接着，
融着により固定するため、形状の優れた回折格子で、か
つ量産性に優れたファイバ形合波器構造となり、その効
果は極めて大きい。
図１は従来のファイバ反射形光合分波器を示す断面図、
図２図３は本発明の実施例１の光合分波器の構造及び作
製手順を示す斜視図、図４は本発明の実施例２の光合分
波器の部分的断面図、図５は図４の実施例の作成方法を
説明するための斜視図である。 1,2,15……単一モード光ファイバ、3,5,5′……コア、
4,8……回折格子、6a,6b,6c,6d……ファイバ研磨面、７
……ガラス基板、11……クラッド、12……シリコン基
板、13……応力による屈折率変化部、14……ファイバ固
定台。
図２図３は本発明の実施例１の光合分波器の構造及び作
製手順を示す斜視図、図４は本発明の実施例２の光合分
波器の部分的断面図、図５は図４の実施例の作成方法を
説明するための斜視図である。 1,2,15……単一モード光ファイバ、3,5,5′……コア、
4,8……回折格子、6a,6b,6c,6d……ファイバ研磨面、７
……ガラス基板、11……クラッド、12……シリコン基
板、13……応力による屈折率変化部、14……ファイバ固
定台。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−55132（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−175024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−118255（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】各々β１，β２なる伝搬定数を有する２本
の光ファイバが各々の導波路内の光分布の一部が空間的
に重畳するように接近して配置された光結合部におい
て、前記２本の光ファイバの各クラッドは該２本の光フ
ァイバのそれぞれのコアに近接した平坦な第１の各研磨
面で相互融着され、該２本の光ファイバのコアが相近接
して並行する状態で当該２本の並行する光ファイバの各
コアに近接し前記第１の各研磨面と垂直に位置する第２
の各研磨面が平坦になるように形成されており、該第２
の平坦な各研磨面には、少なくとも一方の表面にΛ＝２
π／（β１＋β２）なる周期を有する回折格子が形成さ
れた光導波媒体の基板もしくは薄膜が前記回折格子の形
成された面と前記第２の平坦な各研磨面とが向き合う状
態で該光結合部の導波光の分布する領域の近傍に配置さ
れて構成されていることを特徴とするファイバ形光合分
波器。 - 【請求項２】前記基板もしくは薄膜材料としてガラスが
用いられ、前記光結合部に接着もしくは融着されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のファイバ
形光合分波器。 - 【請求項３】前記基板もしくは薄膜材料としてプラスチ
ックが用いられ、前記光結合部に接着されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のファイバ形光合
分波器。 - 【請求項４】前記基板材料としてガラスもしくは半導体
もしくは金属が用いられ、前記光結合部に応力を付加す
るように圧着されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のファイバ形光合分波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62134426A JPH07122685B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ファイバ形光合分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62134426A JPH07122685B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ファイバ形光合分波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01177001A JPH01177001A (ja) | 1989-07-13 |
| JPH07122685B2 true JPH07122685B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=15128102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62134426A Expired - Fee Related JPH07122685B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ファイバ形光合分波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122685B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2725528B1 (fr) * | 1994-10-11 | 1996-11-22 | Alcatel Nv | Ligne a retard optique selectif en longueur d'onde |
| CN114421276A (zh) * | 2020-10-09 | 2022-04-29 | 西安立芯光电科技有限公司 | 一种轴对称型半导体激光巴条合束技术及模组 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5355132A (en) * | 1976-10-29 | 1978-05-19 | Nec Corp | Coupling method of optical fibers |
| JPS54118255A (en) * | 1978-03-06 | 1979-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical branching and mixing device and production of the same |
| JPS60175024A (ja) * | 1984-02-21 | 1985-09-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光分波器 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62134426A patent/JPH07122685B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01177001A (ja) | 1989-07-13 |
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