JPH0713019A - 光フィルタ及びその製造方法 - Google Patents

光フィルタ及びその製造方法

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JPH0713019A
JPH0713019A JP15650993A JP15650993A JPH0713019A JP H0713019 A JPH0713019 A JP H0713019A JP 15650993 A JP15650993 A JP 15650993A JP 15650993 A JP15650993 A JP 15650993A JP H0713019 A JPH0713019 A JP H0713019A
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JP
Japan
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optical
filter
wavelength
optical filter
multilayer interference
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JP15650993A
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Taisuke Oguchi
泰介 小口
Hiroaki Hanabusa
広明 花房
Nobuo Tomita
信夫 富田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微小な間隔を有して配列されたアレイ状の光
導波路の特定の光導波路に波長選択機能を付与する光ス
イッチを提供する。 【構成】 多層干渉膜が存在する部分A1 〜A4 と多層
干渉膜が存在しない部分B1 〜B4 とを交互に設けてな
る光フィルタ8を形成してなり、一のフィルタを光導波
路に挿入することで所望の光導波路のみに波長選択機能
を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信において不要波
長を除去するために用いられる多層干渉膜形の光フィル
タ及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より光通信において、不要波長成分
を除去する目的で光ファイバもしくは光導波路中に光フ
ィルタが配設されている。図9は波長分割多重通信で必
要となる分波器の構成の一例であって、光導波路で形成
される光分岐器の出力端に薄い誘電体多層膜フィルタを
配設したものである(高戸他、「光合分波器」、特開昭
63−33713)。図9において、1はSi基板上に
作製された石英光導波路、2は光分岐部、3,4はフィ
ルタ、5はフィルタ3,4を配設するための溝、6,7
は出力光導波路、8〜11はファイバを各々図示する。
【0003】光導波路とファイバとの接続点では、それ
ぞれの光軸が一致するように光学的に接続される。通
常、両者の光学的接続状態が長期間維持されるように光
ファイバと光導波路とは図には示されてない補強材や支
持体等によって安定に固定されている。ここで、フィル
タ3は、波長λ1 の光を透過させ波長λ2 の光を反射さ
せるものであり、またフィルタ4は、波長λ2 の光を透
過させ波長λ1 の光を反射させるものである。この構成
によって、入力光ファイバ8から入力される波長λ1
波長λ2 との光は、光分岐部2において出力光導波路
6,7に分けられ、さらにフィルタの作用によって出力
端に於ては波長分離度の高い、波長λ1 と波長λ2との
光が出力される。
【0004】ここで、フィルタ3,4を配設する溝5の
ために出力光導波路6,7が分断され損失が生じるが、
溝幅を狭くし、該溝に薄いフィルタを配設すれば損失増
は実用上問題ない程度になる。例えば、比屈折率差0.3
%の光導波路に幅30μmの溝を形成し、該溝に厚さ2
0μmのフィルタを配設した場合、損失増は0.2dB以
下に抑えられる。
【0005】以上のように図9に示すような簡易な構成
と薄いフィルタを用いることによって、高波長分離度を
有し、かつ低損失な光分波器が実現される。また、光の
進行方向が逆になるように使用すれば光合波器となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Siウェハ
等の上に微細な光回路が形成できる光導波路技術におい
ては、ウェハ上に同一の光導波路回路を複数個製造でき
るのが特徴である。このような光導波路技術の有利な利
用形態の一つに、一個のチップの上に同一機能の光導波
回路を複数個集積したアレイ構造がある。
【0007】図10は、従来の光分波器をアレイ構造に
拡張したものであり、一個のチップ上に4個の光分波器
が形成されている。ここで、図10において、2a,2
b,2c,2dは一つの基板上に形成された光分波器、
6a,6b,6c,6dは波長λ1 の光を出力する出力
光導波路、7a,7b,7c,7dは波長λ2 の光を出
力する出力光導波路、3a,3b,3c,3dは波長λ
1 の光を透過させて波長λ2 を反射するフィルタ、4
a,4b,4c,4dは波長λ2 の光を透過させて波長
λ1 の光を反射するフィルタを各々図示する。
【0008】この構造は省スペース性に富み、かつ複数
の光分波器の一括的作製によって一つ一つを安価にでき
るので、特に多数のファイバが集線される光加入者用局
内装置等への適用に有利である。ところが、この図10
に示す構造を実現するためには、近接して配置される出
力光導波路に交互に2種類の光フィルタを配設するとい
う極めて繁雑な作業が必要となる。例えば、出力光導波
路の配列ピッチは通常0.25mm程度が採られるため、0.
25mm間隔の微小な領域に微小なフィルタチップを配設
することになり、この作業は極めて繁雑である。ここ
で、配列ピッチ0.25mmは、接続ファイバとして用いる
既存のアレイ状ファイバ(テープファイバとも呼ばれ
る)の配列ピッチと整合させるために選ばれるごく一般
的な寸法である。さらに、光導波路の小型化のためには
より小さい寸法が好ましく、従ってフィルタ配設作業は
より困難となる。従来、このようなアレイ構造の光分波
器が実現された例はないが、上記のフィルタの配設が困
難であったことが一因と考えられる。
【0009】本発明は、上記問題に鑑み、微小な間隔を
有して配列されたアレイ状の光導波路の特定の光導波路
に波長選択機能を付与する光フィルタ及びその製造方法
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る光フィルタの構成は、微小な間隔を隔てて配列
されたアレイ状の光導波路の当該間隔に配され、一律に
波長選択機能を付与する薄膜形状の多層干渉膜の光フィ
ルタにおいて、上記光導波路の光導波路の所定箇所に波
長選択機能を付与しない多層膜除去部分を配してなるこ
とを特徴とする。
【0011】また上記構成において、多層干渉膜を形成
する基板部がフッ素化ポリイミド薄膜であることを特徴
とする。
【0012】一方の本発明に係る光フィルタの製造方法
は、基板部に波長選択機能を有する多層干渉膜を形成し
た後、所定間隔を配して当該多層干渉膜の一部を除去
し、多層干渉膜が存在する部分と存在しない部分とを形
成し、光フィルタを得ることを特徴とする。
【0013】以下、本発明の内容を詳細に説明する。
【0014】本発明では、一つの多層干渉膜フィルタの
中に多層干渉膜が存在する部分と存在しない部分とを交
互に設けた、図1に示すような光フィルタを提案する。
図1において、符号8は厚さ20μm程度の光フィル
タ、このうちA1,2, 3,4 は多層干渉膜が存在する
領域、B1,2,3,4 は多層干渉膜が存在しない領域
である。この光フィルタの領域A1 〜A4 ,B1 〜B4
と光導波路の光軸が重なり合うように光導波路中に挿入
すれば、領域A1,2,3,4 と重なった光導波路には
波長選択特性が付与され、領域B1,2,3,4 と重な
る光導波路には波長選択特性は付与されない。従って、
一個の光フィルタを光導波路に挿入するだけの作業で、
所望の光導波路のみに波長選択機能を付与できる。
【0015】また、発明者らが鋭意研究した結果、公知
のポリイミド薄膜を基板とするフィルタ(T.Oguchi,et.
al.,"Dielectric multilayered interference filters
deposited on polyimide films",Electron.lett.,1991,
27,pp.706-707)に、図2もしくは図3のような加工が可
能であることを知見した。ここで、図2に示す加工方法
は多層干渉膜のみを矢印Lの方向から回転する砥石で切
削して基板部は残すものであり、図3に示す加工方法は
矢印Lの方向に沿ってフィルタの縁から一定深さの切れ
込みを入れるものである。
【0016】図2、図3において、9a,9bは光フィ
ルタ、10a,10bはポリイミド薄膜の基板部、11
a,11bは多層干渉膜部を各々図示する。ちなみに同
様の加工をガラスを基板とするフィルタに試してみたと
ころ、基板が薄くかつ脆弱であるため加工中に割れる問
題が生じ、目的のものは得られなかった。尚、ポリイミ
ド薄膜基板のフィルタに対して上記加工が可能であった
のは、ある程度の曲げでは割れないという該フィルタの
フレキシブルな特性に依るものであると結論された。
【0017】
【作用】本発明による光フィルタでは、特定部分の誘電
体多層膜が除去された薄いフィルタであるので、微小な
間隔を隔てて配列されたアレイ状の光導波路の特定の光
導波路に波長選択機能を付与することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明に係る光フィルタの好適な実施
例を説明する。
【0019】(実施例1)図4は本発明の誘電体多層膜
フィルタの第1の実施例であって、大きさ1.5mm×2.5
mm、厚さ30μmのものを示した。図4において、
(A)は平面図、(B)は断面図を示し、図中、12は
フッ素化ポリイミド薄膜の基板部、13はTiO2/SiO2
交互層からなる多層干渉膜であり、多層干渉膜の一部は
領域14においてフィルタの縁15と略平行に0.5mm間
隔で除去されている。
【0020】この形状のフィルタを得るため、公知の方
法(T.Oguchi,et.al.,前出)によって、先ず直径30mm
のガラス板に厚さ約20μmのフッ素化ポリイミド薄膜
を形成し、その上にTiO2/SiO2 の多層干渉膜を約40層
蒸着した。多層干渉膜の厚さは約10μmであった。
【0021】これを、市販のダイシングソーの台座にガ
ラス面を下にして水平に固定し、厚さ0.1mmのダイヤモ
ンド砥石でガラス板まで達しない深さ約12μmの溝を
成形した。溝形成部の多層干渉膜は砥石回転に伴う破砕
もしくは切削と見られる現象によって完全に除去された
が、加工深さがガラス板まで達しないためポリイミド基
板は残った。続いて、ガラス板まで達する深さ40μm
の溝によって1.5mm×2.5mmの大きさに区画し、これを
ガラス板より剥離した。以上によって、多層干渉膜があ
る領域と無い領域とを交互に有し、かつ連結したポリイ
ミド薄膜基板によって一つのフィルタとしての取扱が可
能な目的の光フィルタが得られた。
【0022】(実施例2)図5は本発明の誘電体多層膜
フィルタの第2の実施例を示すものであって、同図中、
符号Aは多層干渉膜が存在する部分、符号Bは多層干渉
膜とポリイミド基板が共に除去された部分を示してい
る。このフィルタの外形は1.5mm×2.5mm、厚さは30
μmである。B部は約0.1mm×0.3mmの大きさを有し、
各々は0.5mm間隔で並んでいる。この形状のフィルタ
は、例えば、幅約1.5mm、長さ約30mm、厚さ20μm
に切断した短冊状のポリイミド薄基板のフィルタを積層
し、ダイシングソーの台座上に垂直に立てる様に支持体
で保持しておいてから、B部を形成するための深さ約0.
3mmの溝と、個々のフィルタに切り離すための深さ1.7
mmの溝を形成することによって得られた。
【0023】このようなフィルタの適用例を以下図6〜
図8に示す。
【0024】先づ、図6は本発明の光フィルタをSi基
板上に形成された直線状の石英光導波路に配設したもの
である。図6において、16a,16b,16c,16
d,16e,16f,16g,16hは、0.25mm間隔
で平行に配列された8本の直線光導波路、17は該光導
波路を横断する幅40μm、深さ200μmの溝、18
はフィルタの多層干渉膜部、19はフィルタのポリイミ
ド基板部である。多層干渉膜は1.3μmを透過させ1.5
5μmを反射するように設計されている。このフィルタ
を配設する際、光導波路16b,16d,16f,16
hと誘電体多層膜部分が除去された領域が一致するよう
にフィルタを溝中で移動させ、その後、光学接着剤で固
定した。
【0025】この構成で、波長1.3μmの光λ1 を透過
し、波長1.55μmの光λ2 を反射する特性が光導波路
16a,16c,16e,16gのみに付与された。フ
ィルタを配設したことによる損失増は、約0.3dBと実
用上殆ど問題とならない程小さかった。
【0026】図7は本発明のフィルタを方向性結合器に
適用したものである。図7において、20は1.3μmを
透過、1.55μmを反射するフィルタ、21は1.3μm
を反射、1.55μmを透過するフィルタであって、いず
れも実施例で示したような多層干渉膜除去の加工が施さ
れ、それぞれはアレイ状の光導波路形方向性結合器22
a,22b,22c,22dの出力光導波路23a〜2
3hを横断する2本の溝24、25の中に配設されてい
る。方向性結合器には、約50%分岐比を有する波長無
依存形のものが用いられている。
【0027】方向性結合器の入力端26a,26b,2
6c,26dから波長1.3μmの光λ1 と1.5μmの光
λ2 とを同時に入力すると、出力光導波路端23a,2
3c,23e,23gからは1.3μmの光λ1 が出力さ
れ、出力光導波路端23b,23d,23f,23hか
らは1.55μmの光λ2 が出力される。フィルタの作用
によって、出力光導波路端23a,23c,23e,2
3gにおける1.55μmの光λ2 の出力は極めて小さく
なり、1.3μmの透過出力光に比べ50dB以上低いレ
ベルにある。出力光導波路端23b,23d,23f,
23hにおける1.3μmの光λ1 も同様に低レベルであ
る。
【0028】透過光の受ける損失は4dB程度であり、
その内訳として方向性結合器の分岐損失約3dB、フィ
ルタ挿入損失約0.5dB、両端に接続したファイバの接
続損失が約0.5dBと見積られ、フィルタ配設による損
失は小さい。さらにまた、方向性結合器として波長依存
形のものを用いれば、分岐に起因する損失が殆ど無いの
で、損失はさらに小さく、例えばフィルタ挿入損失、フ
ァイバの接続損失等すべてを含めても2dB程度のもの
でも実現が可能である。このようにして低損失、高波長
分離度にも係わらず、小形、低価格な実用性の高い光分
波器が得られる。
【0029】図8は光ファイバ伝送路の試験や監視の目
的とするシステム(富田他、「光線路試験・管理システ
ムの構成法」、1990年電子通信情報学会春季全国大
会論文集、B−888参照)に好適な光結合器の形態を
示している。図8において27a〜27dはアレイ状に
配列された方向性結合器、28は本発明の1.3/1.55
μm短波長通過形フィルタであり、該フィルタは方向性
結合器の入力光導波路29a〜29dに配設される。こ
れを光ファイバ伝送路の試験、保守に適用するために、
出力光導波路端子30a〜30dは光ファイバ伝送路に
接続される。
【0030】入力光導波路29a〜29d端子からは波
長1.3μmの通信光λ1 が入力され、光フィルタと方向
性結合器を経て、光導波路出力端子30a〜30dより
光ファイバ伝送路に送出される。この状態において、入
力光導波路端子29a〜29dから方向性結合器を介し
て1.55μmのパルス試験光(OTDR光:OpticalTim
e Domain Refrectmeter)が光ファイバ伝送路に送出さ
れ、その戻り光からファイバの破断位置等が検出され
る。
【0031】この際、1.55μmの光を反射する光フィ
ルタの機能によって、入力端子29a〜29dに戻る光
はフィルタによって除去されるので通信装置には戻ら
ず、通信への影響はない。以上の構成によって、この一
つの部品によって4本分の光ファイバ伝送路の試験が可
能となる。
【0032】
【発明の効果】以上実施例と共に詳述したように、本発
明によれば、複数の並列した光導波路アレイに選択的に
フィルタ機能を付与出来るので、小形かつ低価格のアレ
イ形の光分波器を提供できる。これによって加入者光線
路網等へ波長多重技術が安価に導入され、サービスの多
様化、運用・保守の効率化等に多大な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光フィルタの概略図である。
【図2】本発明に係る光フィルタの概略図である。
【図3】本発明に係る光フィルタの概略図である。
【図4】実施例1に係る誘電体多層膜フィルタの概略図
である。
【図5】実施例2に係る誘電体多層膜フィルタの概略図
である。
【図6】光フィルタを石英導波路に配した概略図であ
る。
【図7】光フィルタを方向性結合器に適用した概略図で
ある。
【図8】光システムに好適な光結合器に光フィルタを配
した概略図である。
【図9】従来技術の分波器の概略図である。
【図10】従来技術の分波器の概略図である。
【符号の説明】
3,4,3a,3b,3c,3d,4a,4b,4c,
4d 光フィルタ、 2,2a,2b,2c,2d,22a,22b,22
c,22d,27a,27b,27c,27d 光方向
性結合器、 8,9,10,11 光ファイバ、 5,17,24,25,28 フィルタ配設溝。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微小な間隔を隔てて配列されたアレイ状
    の光導波路の当該間隔に配され、一律に波長選択機能を
    付与する薄膜形状の多層干渉膜の光フィルタにおいて、 上記光導波路の光導波路の所定箇所に、波長選択機能を
    付与しない多層膜除去部分を配してなることを特徴とす
    る光フィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、多層干渉膜を形成す
    る基板部がフッ素化ポリイミド薄膜であることを特徴と
    する光フィルタ。
  3. 【請求項3】 基板部に波長選択機能を有する多層干渉
    膜を形成した後、所定間隔を配して当該多層干渉膜の一
    部を除去し、多層干渉膜が存在する部分と存在しない部
    分とを形成し、光フィルタを得ることを特徴とする光フ
    ィルタの製造方法。
JP15650993A 1993-06-28 1993-06-28 光フィルタ及びその製造方法 Withdrawn JPH0713019A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6795331B2 (en) 2002-03-08 2004-09-21 Fujitsu Limited Ferroelectric memory wherein bit line capacitance can be maximized
JP2013020131A (ja) * 2011-07-12 2013-01-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光回路
WO2016208126A1 (ja) * 2015-06-25 2016-12-29 Nttエレクトロニクス株式会社 光導波路デバイス

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