JPH07174928A - Optical wavelength filter - Google Patents

Optical wavelength filter

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JPH07174928A
JPH07174928A JP3812894A JP3812894A JPH07174928A JP H07174928 A JPH07174928 A JP H07174928A JP 3812894 A JP3812894 A JP 3812894A JP 3812894 A JP3812894 A JP 3812894A JP H07174928 A JPH07174928 A JP H07174928A
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JP
Japan
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waveguides
optical wavelength
wavelength filter
waveguide
refractive index
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Withdrawn
Application number
JP3812894A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Okayama
秀彰 岡山
Kazunari Asabayashi
一成 浅林
Masao Kobayashi
正男 小林
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an optical wavelength filter capable of ensuring a larger number of selective wavelength channels than a conventional filters, and reducible in size. CONSTITUTION:This optical wavelength filter has a directional coupler 13 with two or more waveguides 13a, 13b different from each other in refractive index or equiv. refractive index, gratings 19 fitted to the waveguides 13a, 13b and causing Bragg reflection at many wavelengths and electrodes 15a, 15b for controlling the difference in refractive index or equiv. refractive index between the waveguides 13a, 13b and the refractive index of each of the waveguides.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、波長多重された複数
の光信号の中から、特定の波長の光を選択するための素
子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an element for selecting light having a specific wavelength from a plurality of wavelength-multiplexed optical signals.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長多重された光信号の中から特定波長
λ0 の光信号を分離する素子(光波長フィルタ)の従来
例として、例えば文献I(IEEE Communic
ation Magazine(アイイーイーイー コ
ミュニケーション マガジン)1989年10月、p.
53〜63)に開示されているものがある。この文献I
に開示の光波長フィルタは、a:ファブリペロー型、
b:マッハツェンダ型、c:モード変換型及びd:ブラ
ッグ反射型の4種に分類される。光波長フィルタの透過
波長λ0 を設計基準波長λからλ+Δλまで変化させる
ことを考えれば、上記a、b及びdの型では波長変化量
Δλに関し次式(1)が成立し、またcの型では波長変
化量Δλに関し次式(2)が成立する。なお、λ0 =λ
+Δλと表せる。
2. Description of the Related Art As a conventional example of an element (optical wavelength filter) for separating an optical signal having a specific wavelength λ 0 from wavelength-multiplexed optical signals, for example, reference I (IEEE Communicative) is used.
ation Magazine, October 1989, p.
53-63). This document I
The optical wavelength filter disclosed in, is a: Fabry-Perot type,
There are four types: b: Mach-Zehnder type, c: mode conversion type, and d: Bragg reflection type. Considering that the transmission wavelength λ 0 of the optical wavelength filter is changed from the design reference wavelength λ to λ + Δλ, the following expressions (1) are established for the wavelength change amount Δλ in the types a, b and d, and the type c Then, the following equation (2) is established for the wavelength variation Δλ. Where λ 0 = λ
It can be expressed as + Δλ.

【0003】Δλ/λ=Δn/n …(1) Δλ/λ=Δn/δn …(2) ただし、式中のΔnは光波長フィルタが備える導波路の
屈折率を電気的に変化させて得られる屈折率変化量、n
は光波長フィルタが備える導波路の屈折率、δnはモー
ド間屈折率差例えばTM及びTEモード間の屈折率差を
表す。
Δλ / λ = Δn / n (1) Δλ / λ = Δn / δn (2) where Δn is obtained by electrically changing the refractive index of the waveguide provided in the optical wavelength filter. Change in refractive index, n
Is the refractive index of the waveguide provided in the optical wavelength filter, and δn is the refractive index difference between modes, for example, the refractive index difference between the TM and TE modes.

【0004】一般的には、設計基準波長λは光波長フィ
ルタ構成要素の形状、寸法、形成材料等から一義的に決
定され定数となる。しかしc型のなかでも音響光学効果
(AO効果)を利用したものは、光のモードを変換する
ためのグレーティングの周期を電気的に変化させること
ができるので、設計基準波長λを可変制御することがで
きる。従って、電気的に可変制御される屈折率変化量Δ
nに上限はあるものの、透過波長λ0 の可変範囲(チュ
ーニング幅)はcの型において最も広くなる。
Generally, the design reference wavelength λ is a constant which is uniquely determined from the shape, size, forming material, etc. of the optical wavelength filter constituent element. However, among the c-type ones, which utilize the acousto-optic effect (AO effect), the period of the grating for converting the light mode can be electrically changed, so that the design reference wavelength λ should be variably controlled. You can Therefore, the refractive index change amount Δ that is electrically variably controlled
Although n has an upper limit, the variable range (tuning width) of the transmission wavelength λ 0 is the widest in the type c.

【0005】また、上記a、b、c及びd型の各フィル
タにおける光透過率ピークの半値幅ΔλFWHMは、それぞ
れ次式(3)、(4)、(5)及び(6)で表せる。式
中のLは光波長フィルタの電極長、Rは光波長フィルタ
の入出射端面の反射率を表す。
The full width at half maximum Δλ FWHM of the light transmittance peak in each of the a, b, c and d filters can be expressed by the following equations (3), (4), (5) and (6). In the formula, L represents the electrode length of the optical wavelength filter, and R represents the reflectance of the input / output end face of the optical wavelength filter.

【0006】 ΔλFWHM/λ={λ/(2・L・n)}・{λ/(π・R1/2 )} …(3) ΔλFWHM/λ=λ/(L・n) …(4) ΔλFWHM/λ=λ/(L・δn) …(5) ΔλFWHM/λ=λ/(2・L・n) …(6) 通常δn<<nであるので、(3)〜(6)式からも理解
できるようにa、b及びdの型での半値幅ΔλFWHMは非
常に狭くなるが、cの型での半値幅ΔλFWHMは非常に広
くなる。
Δλ FWHM / λ = {λ / (2 · L · n)} · {λ / (π · R 1/2 )} (3) Δλ FWHM / λ = λ / (L · n)… ( 4) Δλ FWHM / λ = λ / (L · δn) (5) Δλ FWHM / λ = λ / (2 · L · n) (6) Since normally δn << n, (3) to (3) As can be understood from the equation (6), the full width at half maximum Δλ FWHM in the types a, b and d becomes very narrow, but the full width at half maximum Δλ FWHM in the type c becomes very wide.

【0007】ここで光波長フィルタの1チャネル当たり
の透過帯域幅を半値幅ΔλFWHMで表せば、チャネル数C
Hはaの型では次式(7)、b及びcの型では次式
(8)、またdの型では次式(9)のように表せる。式
中のΔnmax は変化可能な範囲で最大のΔnを表す。
Here, if the transmission bandwidth per channel of the optical wavelength filter is expressed by the half width Δλ FWHM , the number of channels C
H can be expressed by the following expression (7) for the type a, the following expression (8) for the types b and c, and the following expression (9) for the type d. Δn max in the formula represents the maximum Δn in the changeable range.

【0008】 CH={(2・L・Δnmax )/λ}・{(π・R1/2 )/(1−R)} …(7) CH=(L・Δnmax )/λ …(8) CH=(2・L・Δnmax )/λ …(9) 但し、aの型の場合FSR(Free Spectral Range )の
制限を受けるので、素子単独では、CH=π・R1/2
(1−R)となる。
CH = {(2 · L · Δn max ) / λ} · {(π · R 1/2 ) / (1-R)} (7) CH = (L · Δn max ) / λ ( 8) CH = (2 · L · Δn max ) / λ (9) However, since the type a is subject to the limitation of FSR (Free Spectral Range), CH = π · R 1/2 /
(1-R).

【0009】従ってΔnmax ≒0.01とすると、aの
型ではR≒0.9としてFSRの制限により数10チャ
ネル(FSRを無視すれば潜在的には80チャネル)と
なり、bの型ではL≒1cmとして80チャネル、cの
型ではL≒1mmとして8チャネル及びdの型ではL=
500μmとして8チャネルとなる。
Therefore, if Δn max ≈0.01, then R ≈0.9 for the type a and several tens of channels (potentially 80 channels if the FSR is ignored) due to the limitation of the FSR, and L for the type b. Approx. 1 cm for 80 channels, c type for L = 1 mm for 8 channels and d type for L =
There are 8 channels for 500 μm.

【0010】[0010]

【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a、b、dの型の光波長フィルタでは、1チャ
ネル当たりの透過帯域幅ΔλFWHMを狭くできてもチュー
ニング幅(透過波長λ0の可変範囲)を広くできないた
めチャネル数(=チューニング幅/1チャネル当たりの
透過帯域幅)を大きくできない。またcの型の光波長フ
ィルタでは、チューニング幅を広くできるが透過帯域幅
ΔλFWHMを狭くできないためチャネル数を増やせない。
However, in the conventional optical wavelength filters of the types a, b, and d described above, even if the transmission band width Δλ FWHM per channel can be narrowed, the tuning width (transmission wavelength λ 0 Since the variable range) cannot be widened, the number of channels (= tuning width / transmission bandwidth per channel) cannot be increased. Further, in the c type optical wavelength filter, the tuning width can be widened, but the number of channels cannot be increased because the transmission bandwidth Δλ FWHM cannot be narrowed.

【0011】チャネル数を増やすことを考えた場合、
a、b、dの型では素子長Lを長くすれば透過帯域幅Δ
λFWHMを狭くでき従ってチャネル数を増やせるが、透過
帯域幅ΔλFWHMが狭くなりすぎると光波長フィルタが扱
いにくくなり実用的でなくなる。またcの型では素子長
Lを極端に長くしないと(例えばL=1m)チャネル数
を増やせない。
Considering increasing the number of channels,
In the a, b, and d types, if the element length L is increased, the transmission bandwidth Δ
Although λ FWHM can be narrowed and therefore the number of channels can be increased, if the transmission bandwidth Δλ FWHM is too narrow, the optical wavelength filter becomes unwieldy and impractical. In the type c, the number of channels cannot be increased unless the element length L is extremely long (for example, L = 1 m).

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の光波
長フィルタは、屈折率あるいは等価屈折率の異なる2本
以上の導波路を有する方向性結合器と、これら2本以上
の導波路それぞれに設けられた多波長でブラッグ反射す
るグレーティングと、これら2本以上の導波路間の屈折
率差あるいは等価屈折率差及び各導波路の屈折率を制御
するための電極とを具える。
Therefore, the optical wavelength filter of the present invention includes a directional coupler having two or more waveguides having different refractive indexes or equivalent refractive indexes, and each of the two or more waveguides. The multi-wavelength Bragg-reflecting grating is provided, and an electrode for controlling the refractive index difference between these two or more waveguides or the equivalent refractive index difference and the refractive index of each waveguide.

【0013】[0013]

【作用】この発明の作用について、導波路が2本の場合
(第1および第2の導波路と称する。)を例にとり説明
する。
The operation of the present invention will be described by taking the case of two waveguides (referred to as first and second waveguides) as an example.

【0014】方向性結合器を構成する第1及び第2の導
波路の屈折率あるいは等価屈折率を違えてあるので、各
導波路で波長の分散が異なることとなる。そのため、あ
る特定の波長λi でのみ各導波路の伝搬定数が一致す
る。そして、外部から第1の導波路(または第2の導波
路)へ入力された光はこの波長λi でのみ第2の導波路
(または第1の導波路)に移る。ここで、屈折率制御用
電極は、上記波長λi を制御する働きを示す。ただし、
第1および第2の導波路の屈折率差を違えてあるのでそ
うしない場合より波長チューニング幅を広く出来る。
Since the refractive index or equivalent refractive index of the first and second waveguides forming the directional coupler are different, the wavelength dispersion is different in each waveguide. Therefore, the propagation constants of the waveguides match only at a specific wavelength λ i . Then, the light input from the outside to the first waveguide (or the second waveguide) moves to the second waveguide (or the first waveguide) only at this wavelength λ i . Here, the refractive index control electrode has a function of controlling the wavelength λ i . However,
Since the refractive index difference between the first and second waveguides is different, the wavelength tuning width can be made wider than in the case where they are not.

【0015】次に、グレーティングの作用について説明
する。グレーティングが無いと、上記波長λi の光はそ
れが有する半値幅を持った状態で透過波長として出力さ
れてしまう。しかし、この発明では多波長でブラッグ反
射するグレーティングを有しているので、第1導波路
(または第2導波路)から第2導波路(または第1導波
路)に移行した波長λi の光は上記グレーテイングによ
る反射を受ける。ここで多波長をブラッグ反射するグレ
ーティングにおける波長ピッチおよび各反射での半値幅
を所定のとおりとしておくと、上記波長λi の光はグレ
ーティングにおいてある波長で反射されグレーティグが
ない場合より小さな半値幅の光となる。
Next, the operation of the grating will be described. Without the grating, the light of the above wavelength λ i would be output as the transmission wavelength with the half width that it had. However, since the present invention has the grating that Bragg-reflects at multiple wavelengths, the light of the wavelength λ i that has moved from the first waveguide (or the second waveguide) to the second waveguide (or the first waveguide). Is reflected by the above-mentioned grating. Here, if the wavelength pitch in the Bragg reflection of multiple wavelengths and the half width at each reflection are set as predetermined, the light of the above wavelength λ i is reflected at a certain wavelength in the grating and has a smaller half width than in the case where there is no grating. It becomes the light of.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の光波長フィ
ルタの実施例について説明する。なお、説明に用いる各
図はこの発明を理解出来る程度に各構成成分の寸法、形
状および配置関係を概略的に示してあるにすぎない。ま
た、説明に用いる各図において同様な構成成分について
は同一の番号を付して示してある。
Embodiments of the optical wavelength filter of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings used in the description merely schematically show the dimensions, shapes, and arrangement relationships of the respective constituent components to the extent that the present invention can be understood. Further, in each of the drawings used for description, the same components are denoted by the same reference numerals.

【0017】1.第1実施例 図1はこの発明の第1実施例の光波長フィルタ10の説
明に供する平面図である。この光波長フィルタ10は、
電気光学効果を有する基板11と、この基板11に並置
形成され互いに屈折率が異なる第1および第2の導波路
13a,13bであって方向性結合器13を構成する第
1および第2の導波路13a,13bと、屈折率制御用
電極15a,15bと、入出力ポート17a,17b
と、所定のグレーテイング19とを具えている。なお、
図1において、21は、導波路13a,13bと光ファ
イバ等との接続を容易にするため導波路13a,13b
の間隔を拡張する部分(導波路間隔拡張部)であり、本
質的な部分ではない。
1. First Embodiment FIG. 1 is a plan view for explaining an optical wavelength filter 10 according to a first embodiment of the present invention. This optical wavelength filter 10
A substrate 11 having an electro-optical effect and first and second waveguides 13 a and 13 b formed side by side on the substrate 11 and having different refractive indexes to form a directional coupler 13. Waveguides 13a and 13b, refractive index control electrodes 15a and 15b, and input / output ports 17a and 17b
And a predetermined grating 19. In addition,
In FIG. 1, reference numeral 21 is a waveguide 13a, 13b for facilitating the connection between the waveguide 13a, 13b and an optical fiber or the like.
Is a part for expanding the interval (waveguide interval expanding part) and is not an essential part.

【0018】ここで、基板11として、電気光学効果を
有する基板、たとえば、化合物半導体基板またはLiN
bO3 基板を用いることが出来る。また、2つの導波路
13a,13bは、公知の導波路構造とできる。例え
ば、埋め込み形、リッジ形、装荷形(例えば文献「光集
積回路」,オーム社(昭和60),p.196)などの
各種の導波路構造から、用いる基板の種類や光波長フィ
ルタの設計に応じたものとするのが良い。また、屈折率
制御用電極15a,15bは、導波路13a,13b間
の屈折率差あるいは等価屈折率差及び各導波路13a,
13bの屈折率を制御するためのもので、ここでは各導
波路13a,13b上にそれぞれ設けてある。なお、こ
れら電極15a,15bの他方の極は基板11のたとえ
ば裏面に設けてある。また、グレーティング19は、各
導波路13a,13bにそれぞれ設けられ、多波長でブ
ラッグ反射を行なうものである。このグレーティング1
9は、ここでは、サンプルドグレーティングにより構成
してある。さらにここではグレーティング19は両導波
路13a,13bにまたがって形成してある。また、両
導波路13a,13bそれぞれでのグレーティングは周
期が同じものとしている。しかし、このグレーティング
19は、サンプルドグレーティングに限られず他の好適
なものでもよく、例えば超周期グレーティングを採用し
ても良い。さらにこのグレーティング19は、両導波路
13a,13bにそれぞれ設けてあればよく、両導波路
間の基板部分において連続していなくても良い。
Here, as the substrate 11, a substrate having an electro-optical effect, for example, a compound semiconductor substrate or LiN is used.
A bO 3 substrate can be used. Further, the two waveguides 13a and 13b can have a known waveguide structure. For example, various types of waveguide structures such as a buried type, a ridge type, and a loaded type (for example, the document “Optical integrated circuit”, Ohmsha (Showa 60), p.196) are used to design the type of substrate to be used and the optical wavelength filter. It is better to respond. In addition, the refractive index control electrodes 15a and 15b are used for the refractive index difference between the waveguides 13a and 13b or the equivalent refractive index difference and the waveguides 13a and 13b.
This is for controlling the refractive index of 13b, and is provided on each of the waveguides 13a and 13b here. The other poles of these electrodes 15a and 15b are provided on the back surface of the substrate 11, for example. The grating 19 is provided in each of the waveguides 13a and 13b and performs Bragg reflection at multiple wavelengths. This grating 1
9 is composed of a sampled grating here. Further, here, the grating 19 is formed across both the waveguides 13a and 13b. Further, the gratings in both the waveguides 13a and 13b have the same period. However, the grating 19 is not limited to the sampled grating and may be any other suitable one, for example, a super-periodic grating may be adopted. Further, the grating 19 need only be provided in both the waveguides 13a and 13b, and may not be continuous in the substrate portion between the both waveguides.

【0019】次に、第1実施例の光波長フィルタ10の
各部の作用とこの光波長フィルタ10の動作について説
明する。この説明を図2(A)〜(C)を参照して行な
う。
Next, the operation of each part of the optical wavelength filter 10 of the first embodiment and the operation of the optical wavelength filter 10 will be described. This description will be given with reference to FIGS.

【0020】この光波長フィルタ10の何れか一方の入
出力ポート(図1の例では入出力ポート17a)に、例
えば波長λ1 〜λN の光が多重されている光信号λを、
入力する。この光波長フィルタ10では、第1および第
2導波路13a,13bの屈折率が異なるため各導波路
での波長の分散は異なるものとなる。そのため、ある特
定の波長λi でのみ各導波路の伝搬定数が一致する。し
たがって、入出力ポート17aから第1の導波路13a
へ入力された光はこの波長λi でのみ第2の導波路13
bに移る。図2(A)にこの様子を示す。もちろん、波
長λi の光は、方向性結合器13そもそもが有する特性
による半値幅で第2の導波路13bに移る(詳細は後述
する。)。なお、図2(A)中(I)は第1の導波路の
伝搬定数、(II)は第2の導波路の伝搬定数、(III) は移
行率をそれぞれ示す。またここで、屈折率制御用電極1
5a,15bは、上記波長λi を制御する働きを示す。
このときの波長チューニング幅Δλは、Δλ=Λdnの
オーダである。ただし、dnは屈折率制御用電極15
a,15bによる電気光学的屈折率変化であり、Λは下
記の式で表されるものである。なお下記式におい
て、n1 は第1の導波路13aの屈折率、n2 は第2の
導波路の屈折率であり、また、λ0 は使用する波長域の
中心値であり、λ=λ0 とは波長λ0 のときの値を採用
するという意味である。
An optical signal λ in which light of wavelengths λ 1 to λ N , for example, is multiplexed into one of the input / output ports (input / output port 17a in the example of FIG. 1) of the optical wavelength filter
input. In this optical wavelength filter 10, since the refractive indexes of the first and second waveguides 13a and 13b are different, the wavelength dispersion in each waveguide is different. Therefore, the propagation constants of the waveguides match only at a specific wavelength λ i . Therefore, from the input / output port 17a to the first waveguide 13a
The light input to the second waveguide 13 is only at this wavelength λ i.
Move to b. This state is shown in FIG. Of course, the light of the wavelength λ i moves to the second waveguide 13b with a half value width due to the characteristic of the directional coupler 13 in the first place (details will be described later). In FIG. 2A, (I) shows the propagation constant of the first waveguide, (II) shows the propagation constant of the second waveguide, and (III) shows the transition rate. Further, here, the refractive index control electrode 1
Reference numerals 5a and 15b indicate the function of controlling the wavelength λ i .
The wavelength tuning width Δλ at this time is on the order of Δλ = Λdn. However, dn is the refractive index control electrode 15
is a change in the electro-optical refractive index due to a and 15b, and Λ is represented by the following equation. In the following equation, n 1 is the refractive index of the first waveguide 13a, n 2 is the refractive index of the second waveguide, λ 0 is the center value of the wavelength range used, and λ = λ 0 means that the value at the wavelength λ 0 is adopted.

【0021】[0021]

【数1】 [Equation 1]

【0022】上記波長チューニング幅Δλ=Λdnの式
から明らかなように、Λが充分大であれば、屈折率制御
用電極15a,15bによる電気光学的屈折率変化dn
が小さくても、広帯域の波長チューニングが得られる。
As is clear from the formula of the wavelength tuning width Δλ = Λdn, if Λ is sufficiently large, the electro-optical refractive index change dn caused by the refractive index control electrodes 15a and 15b.
Even if is small, broadband wavelength tuning can be obtained.

【0023】次に、グレーティング19による作用につ
いて説明する。このグレーティング19は複数の波長で
ブラッグ反射するものとしてあるので、その波長−反射
率特性は図2(B)に示すようなものとなる。すなわ
ち、複数の特定の波長の光をそれぞれ反射する。このグ
レーティング19での波長チューニング率ΔλB /λ0
は、ΔλB /λ0 =dn/nである。ここで、nは第1
導波路および第2導波路の屈折率である(λ=λ0 では
第1導波路の屈折率n1 および第2導波路の屈折率n2
がn1 =n2 =nとなる)。第1の導波路13aから第
2の導波路13bに移った光λi はグレーティング19
において反射される。ただし、ここでは、ある半値幅を
持っている波長λi の波長領域中の光のうち、グレーテ
ィング19に設定されている複数の特定波長に一致する
光が反射される。このように反射された光(λi =λ
0 )は入出力ポート17bより透過波長として外部に出
力される(図2(C)参照)。ここで、グレーティング
19で生じるブラッグ反射の各スペクトルの半値幅Δλ
BW/λ0 は、ΔλBW/λ0 =λ0 /2nNlのオーダー
である。ただし、Nlはグレーティングの全長である。
またここで、Nは格子部分G(図1参照)の個数(分割
数。図示例では6)であり、l(図1参照)は格子部分
Gの長さである。一方、第1の導波路(または第2の導
波路)から第2の導波路(または第1の導波路)に光が
移行する際の方向性結合器13そもそもの半値幅Δλb
/λ0 は、Δλb /λ0 =Λ/Lのオーダーである。た
だし、Lは第1および第2の導波路13a,13bそれ
ぞれの長さである。ここで、光波長フィルタにおけるチ
ャネル数CHは、チューニング幅÷半値幅で与えられ
る。また、この発明では上述したように、チューニング
幅ΔλはΛを大きくすることにより広くできると説明し
た。しかし、方向性結合器13そもそもの半値幅Δλb
/λ0 は、上述のごとく、Δλb /λ0 =Λ/Lのオー
ダーであるのでΛを大きくすると半値幅Δλb /λ0
大きくなってしまうからチャネル数は多くできないこと
になる。ところが、この発明では、グレーティング19
を設けてあるので、チューニング幅Δλを広くするため
Λを大きくしたことにより方向性結合器13そもそもの
半値幅Δλb /λ0 が広くなっても、このグレーティン
グによって半値幅の狭小化が図れる。具体的に説明する
と、もしグレーティング19が無いとチャネル数はΔλ
/Δλb =dnL/λ0 オーダーである(上記Δλ=Λ
dnという式およびΔλb /λ0 =Λ/Lという式より
求まる。)。また、グレーティグ19のみであるときの
チャネル数はΔλb /ΔλBW=(2Nl/λ0 )dnオ
ーダーである(上記波長チューニング率ΔλB /λ0
dn/nという式およびΔλBW/λ0 =λ0 /2nNl
という式より求まる。)。しかし、この発明では、チュ
ーニング幅はΔλであり、半値幅はグレーティング19
での値ΔλBW/λ0 であるので、チャネル数はΔλ/Δ
λBW=(Λ/λ0 2)2nNldnとなる。この式から、
Λ/λ0 を充分大とすることにより、従来のa〜dの各
光波長フィルタに比べチャネル数を飛躍的に増加出来る
ことが分かる。
Next, the operation of the grating 19 will be described. Since the grating 19 is designed to perform Bragg reflection at a plurality of wavelengths, its wavelength-reflectance characteristic is as shown in FIG. 2 (B). That is, the light of each of a plurality of specific wavelengths is reflected. Wavelength tuning rate Δλ B / λ 0 in this grating 19
Is Δλ B / λ 0 = dn / n. Where n is the first
It is the refractive index of the waveguide and the second waveguide (when λ = λ 0 , the refractive index of the first waveguide is n 1 and the refractive index of the second waveguide is n 2).
Is n 1 = n 2 = n). The light λ i transferred from the first waveguide 13a to the second waveguide 13b is reflected by the grating 19
Reflected at. However, here, of the light in the wavelength region of wavelength λ i having a certain half-width, light that matches a plurality of specific wavelengths set in the grating 19 is reflected. Light reflected in this way (λ i = λ
0 ) is output to the outside as a transmission wavelength from the input / output port 17b (see FIG. 2C). Here, the half-value width Δλ of each spectrum of the Bragg reflection generated in the grating 19
BW / λ 0 is of the order of Δλ BW / λ 0 = λ 0 / 2nNl. However, Nl is the total length of the grating.
Here, N is the number of grid portions G (see FIG. 1) (the number of divisions, 6 in the illustrated example), and l (see FIG. 1) is the length of the lattice portion G. On the other hand, the FWHM Δλ b of the directional coupler 13 itself when light is transferred from the first waveguide (or the second waveguide) to the second waveguide (or the first waveguide).
/ Λ 0 is on the order of Δλ b / λ 0 = Λ / L. However, L is the length of each of the first and second waveguides 13a and 13b. Here, the number of channels CH in the optical wavelength filter is given by tuning width / half-width. Further, in the present invention, as described above, the tuning width Δλ can be widened by increasing Λ. However, the FWHM Δλ b of the directional coupler 13 in the first place
Since / λ 0 is on the order of Δλ b / λ 0 = Λ / L as described above, if Λ is increased, the half width Δλ b / λ 0 is also increased, so that the number of channels cannot be increased. However, in the present invention, the grating 19
Therefore, even if the full width at half maximum Δλ b / λ 0 of the directional coupler 13 is widened by increasing Λ in order to widen the tuning width Δλ, the half width can be narrowed by this grating. More specifically, if the grating 19 is not provided, the number of channels is Δλ.
/ Δλ b = dnL / λ 0 order (above Δλ = Λ
It can be obtained from the expression dn and the expression Δλ b / λ 0 = Λ / L. ). Further, the number of channels in the case of only the grating 19 is Δλ b / Δλ BW = (2Nl / λ 0 ) dn order (the wavelength tuning rate Δλ B / λ 0 =
The expression dn / n and Δλ BW / λ 0 = λ 0 / 2nNl
It is obtained from the formula. ). However, in the present invention, the tuning width is Δλ and the half width is the grating 19
Since the value of Δλ BW / λ 0 at, the number of channels is Δλ / Δ
λ BW = (Λ / λ 0 2 ) 2nNldn. From this formula,
It can be seen that by making Λ / λ 0 sufficiently large, the number of channels can be dramatically increased as compared with the conventional optical wavelength filters a to d.

【0024】なお、グレーティング19におけるブラッ
グ反射される複数の波長のピッチΔλB /λ0 =λ0
[2(L/N)n]と方向性結合器での上記半値幅Δλ
b /λ0 とを一致させる必要から、λ0 /[2(L/
N)n]=Λ/Lとなり、よって、Λ=λ0 N/2nと
なる。したがって、このΛをΔλ/ΔλBW=(Λ/
λ0 2)2nNldnに代入すると、結局、チャネル数Δ
λ/ΔλBWは、(N2 l/λ0 )dnとなる。
The pitches of a plurality of wavelengths of Bragg reflection in the grating 19 are Δλ B / λ 0 = λ 0 /
[2 (L / N) n] and the half width Δλ in the directional coupler
Since it is necessary to match b / λ 0 , λ 0 / [2 (L /
N) n] = Λ / L, and thus Λ = λ 0 N / 2n. Therefore, this Λ is Δλ / Δλ BW = (Λ /
λ 0 2 ) Substituted for 2nNldn, the number of channels Δ
λ / Δλ BW is (N 2 l / λ 0 ) dn.

【0025】2.第2実施例 第1実施例の構成にさらに偶モードおよび奇モード結合
用のグレーテイング(以下、「偶・奇モード結合用グレ
ーテイング」とも言う。)を設ける例(第2実施例)に
ついて説明する。図3(A)および(B)はこの第2実
施例の光波長フィルタ30の説明に供する平面図であ
る。この場合、第1および第2の導波路13a,13b
のうちの片方に偶・奇モード結合用グレーテイング31
を設けた例を示している。この実施例では、偶・奇モー
ド結合用グレーテイング31は、導波路の幅を周期的に
違えることにより構成している。図3(B)にその詳細
を示している。なお、このグレーティング31の周期Λ
(図3(B)参照)は第1実施例で説明した式により
求まる。もちろん、偶・奇モード結合用グレーテイング
31の構成は任意好適な他の構成と出来る。
2. Second Embodiment An example (second embodiment) will be described in which the configuration of the first embodiment is further provided with a grating for even mode and odd mode coupling (hereinafter, also referred to as “even / odd mode coupling grating”). To do. 3A and 3B are plan views for explaining the optical wavelength filter 30 of the second embodiment. In this case, the first and second waveguides 13a and 13b
One of them has a grating 31 for even / odd mode combination.
An example in which is provided is shown. In this embodiment, the even / odd mode coupling grating 31 is constructed by periodically varying the width of the waveguide. The details are shown in FIG. The period Λ of this grating 31
(See FIG. 3B) is obtained by the formula described in the first embodiment. Of course, the configuration of the even / odd mode coupling grating 31 may be any suitable configuration.

【0026】この第2実施例の光波長フィルタ30で
は、入出力ポート17aに入力された光は、第1の導波
路13aに光の振幅が集中した偶モードを励起する。そ
して、偶・奇モード結合用グレーテイング31の周期に
対応した波長λ0 の光のみが、第2の導波路13bに光
の振幅が集中した奇モードへ、変換される。つまり、波
長λ0 の光で第1及び第2の導波路の伝搬定数はあたか
も一致したようになる。この第2実施例での変換特性
は、第1実施例において図2(A)を用いて説明した特
性と同一になる。その後のグレーティング19による作
用等は第1実施例の場合と同様であるので、奇モードへ
変換された光のうちの、グレーティング19に設定され
ている複数の特定波長に一致する光が反射され入出力ポ
ート17bに出力される。
In the optical wavelength filter 30 of the second embodiment, the light input to the input / output port 17a excites the even mode in which the amplitude of the light is concentrated in the first waveguide 13a. Then, only the light of the wavelength λ 0 corresponding to the period of the even / odd mode coupling grating 31 is converted into the odd mode in which the amplitude of the light is concentrated in the second waveguide 13b. That is, with the light of wavelength λ 0 , the propagation constants of the first and second waveguides are as if they matched. The conversion characteristic in the second embodiment is the same as the characteristic described in the first embodiment with reference to FIG. Since the subsequent operation of the grating 19 is the same as that of the first embodiment, the light that has been converted into the odd mode and has a specific wavelength set in the grating 19 is reflected and entered. It is output to the output port 17b.

【0027】3.第3実施例 方向性結合器を構成する各導波路に、互いは結合してい
ない延長導波路をそれぞれ接続する等の例(第3実施
例)について説明する。図4はこの第3実施例の光波長
フィルタ40の説明に供する平面図である。
3. Third Embodiment An example (third embodiment) in which extension waveguides that are not coupled to each other are connected to the respective waveguides forming the directional coupler will be described. FIG. 4 is a plan view for explaining the optical wavelength filter 40 of the third embodiment.

【0028】この第3実施例の光波長フィルタ40は、
第1実施例の光波長フィルタの第1および第2の導波路
13a,13bに、互いに結合していない延長導波路4
1a,41b(導波路41a,41b間で結合がないと
いう意味。)を、分岐43を介して接続し、さらに、こ
れら延長導波路41a,41bそれぞれに、多波長でブ
ラッグ反射するグレーティング19を設けて構成してあ
る。ただし、ここでは、第1および第2導波路13a,
13bの幅を違えることで両者の屈折率を変えている例
を示してある。また、両導波路13a,13b間の屈折
率差制御用の電極をここでは、一方の導波路13a上に
設けた例を示してある。また、延長導波路41a,41
bそれぞれの上にこれら導波路の屈折率を制御するため
の電極45a,45bを設けてある。
The optical wavelength filter 40 of the third embodiment is
The extension waveguide 4 which is not coupled to the first and second waveguides 13a and 13b of the optical wavelength filter of the first embodiment.
1a and 41b (meaning that there is no coupling between the waveguides 41a and 41b) are connected via a branch 43, and further, each of the extended waveguides 41a and 41b is provided with a grating 19 for Bragg reflection at multiple wavelengths. Configured. However, here, the first and second waveguides 13a,
An example is shown in which the refractive indices of 13b are changed by changing the width of 13b. Further, here, an example is shown in which an electrode for controlling the refractive index difference between the two waveguides 13a and 13b is provided on one of the waveguides 13a. In addition, the extension waveguides 41a, 41
Electrodes 45a and 45b for controlling the refractive index of these waveguides are provided on the respective b.

【0029】この第3実施例の光波長フィルタ40で
は、図2(A)に示した波長λ0 以外の光は、入出力ポ
ート17a,第1の導波路13aおよび該第1の導波路
に接続されている延長導波路41aの経路を伝搬しその
うちの第2図(B)に示した特定の波長の光はグレーテ
ィング19により反射されて入出力ポート17aに再び
戻る。これに対し波長λ0 の光は、第1および第2導波
路13a,13bに等分され、さらに延長導波路41
a,41bにそれぞれ伝搬しそのうちの第2図(B)に
示した特定の波長の光はグレーティング19により反射
されて方向性結合器13部分に戻され、そして、入出力
導波路17bから出力される。なお、入出力導波路17
aから入力された光のうち延長導波路41aにおいてグ
レーテイング19により反射された光が入出力導波路1
7aに再び戻ることは理論的にはないが素子の作製誤差
で生じることがある。その場合これは、公知の位相調整
手段により補える。
In the optical wavelength filter 40 of the third embodiment, light other than the wavelength λ 0 shown in FIG. 2A is input to the input / output port 17a, the first waveguide 13a and the first waveguide. The light of the specific wavelength shown in FIG. 2 (B), which propagates through the connected extension waveguide 41a, is reflected by the grating 19 and returns to the input / output port 17a again. On the other hand, the light having the wavelength λ 0 is equally divided into the first and second waveguides 13a and 13b, and the extension waveguide 41
Light of a specific wavelength shown in FIG. 2B propagated to a and 41b, respectively, is reflected by the grating 19 and returned to the directional coupler 13 part, and is output from the input / output waveguide 17b. It The input / output waveguide 17
Of the light input from a, the light reflected by the grating 19 in the extension waveguide 41a is the input / output waveguide 1
Although not theoretically returning to 7a again, it may occur due to a manufacturing error of the element. In that case, this can be compensated by known phase adjusting means.

【0030】延長導波路を設けここに所定のグレーティ
グを設けるこの第3実施例の構成の場合も第1実施例と
同様な効果が得られる。また、延長導波路を設ける分素
子長は長くなるが、両導波路13a,13b間の光の結
合係数が小さい必要がないという特別の利点も得られ
る。
In the case of the structure of the third embodiment in which the extended waveguide is provided and a predetermined grating is provided therein, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, although the element length is lengthened by providing the extended waveguide, there is also a special advantage that the coupling coefficient of light between the both waveguides 13a and 13b does not need to be small.

【0031】4.第4実施例 図5はこの発明の第4実施例の説明に供する平面図であ
る。この第4実施例の光波長フィルタ50は、上述の第
2実施例と第3実施例とを組み合わせた構成に相当す
る。この第4実施例の光波長フィルタ50では、例えば
第1の導波路13aから入力された光は偶・奇モード結
合用のグレーティング31に対応した特定の波長λ0
み第2の導波路13bへ移行する。移行した光はグレー
ティング19で反射され入出力導波路17bへ出力され
る。
4. Fourth Embodiment FIG. 5 is a plan view for explaining the fourth embodiment of the present invention. The optical wavelength filter 50 according to the fourth embodiment corresponds to the configuration obtained by combining the second embodiment and the third embodiment described above. In the optical wavelength filter 50 of the fourth embodiment, for example, the light input from the first waveguide 13a is sent to the second waveguide 13b only at a specific wavelength λ 0 corresponding to the grating 31 for even / odd mode coupling. Transition. The transferred light is reflected by the grating 19 and output to the input / output waveguide 17b.

【0032】5.第5実施例 上述の第1〜第4実施例では、方向性結合器とグレーテ
ィングとを利用することで所望の光波長フィルタを得て
いた。しかし、上記各実施例中の第1実施例及び第2実
施例の各光波長フィルタでは方向性結合器13を構成す
る2本の導波路13a,13bの結合係数を充分に小さ
くしないと(理想的には0にしないと)グレーティング
による反射ピークが2つになってしまう場合が生じ、こ
の結果、出力波長が2つになってしまう場合が起きる。
光波長フィルタの作製条件のばらつき等の理由で結合係
数を充分小さく出来ない場合も多々生じるので、その対
策をした方が好ましい。この第5実施例はその例であ
る。先ずこの第5実施例の構成について図6を参照して
説明する。ここで、図6は第5実施例の光波長フィルタ
の平面図である。
5. Fifth Embodiment In the first to fourth embodiments described above, the desired optical wavelength filter is obtained by using the directional coupler and the grating. However, in the optical wavelength filters of the first and second embodiments of the above embodiments, the coupling coefficient of the two waveguides 13a and 13b forming the directional coupler 13 must be sufficiently reduced (ideal. In some cases, the number of reflection peaks due to the grating may be two unless it is set to 0. As a result, the output wavelength may be two.
Since there are many cases where the coupling coefficient cannot be made sufficiently small due to variations in the manufacturing conditions of the optical wavelength filter, it is preferable to take measures against it. This fifth embodiment is such an example. First, the structure of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 6 is a plan view of the optical wavelength filter of the fifth embodiment.

【0033】この第5実施例の光波長フィルタ60は、
第1実施例の構成に、第1及び第2導波路13a,13
b間の光の結合係数制御のための電極(以下、「結合係
数制御用電極)をさらに設けた例である。結合係数制御
用電極61を、この実施例の場合は、基板11の、第1
の導波路13aと第2の導波路13bとの間の部分に、
これら導波路13a,13bに沿うように設けている。
結合係数制御用電極61の他の極は例えば基板11の裏
面に設ける。なお、図6において、63a,63b,6
3cは2つの固有モード(後に説明する対称、反対称の
2つの固有モード)間の位相を調整するための電極であ
る。これら電極63a〜63cによれば、入力光が入力
される導波路(例えば第1の導波路13a)の、入出力
ポート17a側の端部にパワーが集中するように、光信
号の位相を調整できる。
The optical wavelength filter 60 of the fifth embodiment is
The structure of the first embodiment has the same structure as the first and second waveguides 13a and 13a.
This is an example in which an electrode (hereinafter, referred to as “coupling coefficient control electrode”) for controlling the coupling coefficient of light between b and b is further provided. 1
In the part between the waveguide 13a and the second waveguide 13b of
It is provided along these waveguides 13a and 13b.
The other pole of the coupling coefficient control electrode 61 is provided on the back surface of the substrate 11, for example. In FIG. 6, 63a, 63b, 6
Reference numeral 3c is an electrode for adjusting the phase between two eigenmodes (two eigenmodes, symmetrical and antisymmetric, which will be described later). With these electrodes 63a to 63c, the phase of the optical signal is adjusted so that the power is concentrated at the end portion of the waveguide (for example, the first waveguide 13a) to which the input light is input, on the side of the input / output port 17a. it can.

【0034】この第5実施例の光波長フィルタ60は次
のように動作する。ただし、ここでは、波長λ1 〜λN
の光が多重されている光信号λが、入出力ポート17a
からこの光波長フィルタ60に入力される場合を考え
る。この光信号λ中の特定の波長λ0 以外の波長の光
は、固有モードの界分布が導波路13a,13bのどち
らかにかたよっているため、1つの固有モードのみ励起
する。また、このような、波長λ0 以外の波長の光のう
ちのグレーティング19aで反射されない波長の光は第
2の導波路13aの終端より捨てられる。また、このよ
うな波長λ0 以外の波長の光のうちのグレーティング1
9aで反射された光は入出力ポート17a側に戻る。
The optical wavelength filter 60 of the fifth embodiment operates as follows. However, here, the wavelengths λ 1 to λ N
The optical signal λ in which the light of
Consider the case of input from the optical wavelength filter 60 to the optical wavelength filter 60. Light having a wavelength other than the specific wavelength λ 0 in the optical signal λ excites only one eigenmode because the eigenmode field distribution depends on one of the waveguides 13a and 13b. In addition, of such light having a wavelength other than the wavelength λ 0 , light having a wavelength that is not reflected by the grating 19a is discarded from the end of the second waveguide 13a. In addition, the grating 1 of the light having a wavelength other than the wavelength λ 0 is
The light reflected by 9a returns to the input / output port 17a side.

【0035】一方、光信号λ中の波長λ0 の光は、第1
の導波路13a,第2の導波路13bの対称、反対称固
有モードの2つを同時に励起する。2つの固有モードは
グレーティング19で反射される。各々のモードのうち
の一方のモードの反射特性は、図7(A)に示すものと
なり、他方のモードの反射特性は図7(B)に示すもの
となる。すなわち、反射ピークの位置にずれが生じるの
である。なお、図7(A)、(B)中、n+ 、n- は、
対称固有モード、反対称固有モードが感じる屈折率であ
る。このように、射ピークの位置にずれが生じる理由
は、第1導波路13a、第2導波路13bの伝搬定数が
異なるために2つの固有モードの感じる屈折率n+ 、n
- が異なることによる。2つの固有モード間の伝搬定数
差は導波路13a,13b間の結合係数を調整すること
により制御できるので、この第5実施例において設けた
結合係数制御用電極61に適性に電気信号(電圧など)
を印加して結合係数を調整することにより伝搬定数差を
制御する。こうすると、2つの固有モード各々の多くの
反射ピークのうちのいずれかを一致させることが可能に
なる(図7(A)、(B)中のP参照)。
On the other hand, the light of wavelength λ 0 in the optical signal λ is the first
Of the symmetric and antisymmetric eigenmodes of the second waveguide 13a and the second waveguide 13b. The two eigenmodes are reflected by the grating 19. The reflection characteristic of one of the modes is as shown in FIG. 7 (A), and the reflection characteristic of the other mode is as shown in FIG. 7 (B). That is, the position of the reflection peak is displaced. In addition, in FIGS. 7A and 7B, n + and n are
It is the refractive index felt by the symmetric and antisymmetric eigenmodes. As described above, the reason why the position of the emission peak is displaced is that the refractive indexes n + and n felt by the two eigenmodes are different because the propagation constants of the first waveguide 13a and the second waveguide 13b are different.
- due to the fact that different. Since the difference in the propagation constant between the two eigenmodes can be controlled by adjusting the coupling coefficient between the waveguides 13a and 13b, the coupling coefficient control electrode 61 provided in the fifth embodiment can be provided with an appropriate electric signal (voltage or the like). )
Is applied to adjust the coupling coefficient to control the propagation constant difference. This makes it possible to match one of the many reflection peaks of each of the two eigenmodes (see P in FIGS. 7A and 7B).

【0036】ここで、第1の導波路13aから第2の導
波路13bへ波長λ0 の光が移行する状態は、第1実施
例において説明したと同じであるので、図7(C)に示
すように、ある半値幅を有するものである。しかし、こ
の第5実施例でも第1実施例同様にグレーティング19
を設けてあるので、半値幅の狭小化が図れる。しかも、
第5実施例ではさらに結合係数制御用電極61を設けて
あるので、両導波路間の光の結合係数が製造ばらつき等
で違った場合でも電極61によってこれを調整できるの
で、両導波路13a,13b各々のグレーティング19
での反射ピークを一致させることができる。この結果、
この第5実施例の光波長フィルタ60では、図7(C)
に示した波長帯の光のうちの図7(A)、(B)に示し
た一致しているピークの波長の光が入出力ポート17b
より出力される。
Here, the state in which the light of wavelength λ 0 is transferred from the first waveguide 13a to the second waveguide 13b is the same as that described in the first embodiment, so that FIG. As shown, it has a certain half-value width. However, also in the fifth embodiment, as in the first embodiment, the grating 19
Is provided, the half-value width can be narrowed. Moreover,
In the fifth embodiment, since the coupling coefficient controlling electrode 61 is further provided, even if the coupling coefficient of light between the two waveguides is different due to manufacturing variations or the like, this can be adjusted by the electrode 61. 13b Each grating 19
The reflection peaks at can be matched. As a result,
In the optical wavelength filter 60 of the fifth embodiment, FIG.
Of the light in the wavelength band shown in FIG. 7, the light having the peak wavelength shown in FIGS.
Will be output.

【0037】なおこの第5実施例では、第1実施例の光
波長フィルタに結合係数制用電極を設ける例を説明した
が、この考えは第2〜第4実施例の各光波長フィルタさ
らには後述の第6実施例の光波長フィルタにも適用出来
る。その場合は、第2〜第4実施例、第6実施例におけ
る例えば第1の導波路13a、第2の導波路13b間に
結合係数制御用電極を設ける構成とすることができる。
In the fifth embodiment, an example in which the coupling coefficient control electrode is provided in the optical wavelength filter of the first embodiment has been described, but this idea is based on each of the optical wavelength filters of the second to fourth embodiments. It can also be applied to the optical wavelength filter of the sixth embodiment described later. In that case, a coupling coefficient control electrode may be provided between the first waveguide 13a and the second waveguide 13b, for example, in the second to fourth embodiments and the sixth embodiment.

【0038】6.第6実施例 次に、上述の第1〜第5実施例の光波長フィルタにおい
て、クロストーク特性をより改善する構造例(第6実施
例)について説明する。ここでは、この構造例を上記第
2実施例の光波長フィルタに適用した例について説明す
る。先ずこの第6実施例の構成について図8を参照して
説明する。ここで、図8は第6実施例の光波長フィルタ
の平面図である。
6. Sixth Embodiment Next, a structural example (sixth embodiment) for further improving the crosstalk characteristics in the optical wavelength filters of the above-described first to fifth embodiments will be described. Here, an example in which this structural example is applied to the optical wavelength filter of the second embodiment will be described. First, the structure of the sixth embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 8 is a plan view of the optical wavelength filter of the sixth embodiment.

【0039】この第6実施例の光波長フィルタ70の特
徴は、延長導波路41a,41b各々に設けるグレーテ
ィング119a,119bの周期を互いに違えている点
である。ただし、この第6実施例では、導波路間の屈折
率及び各導波路の屈折率を制御する為の電極を、第1の
導波路13a上に設けた電極15aと、延長導波路41
a,41b各々のグレーテイングが形成された部分に設
けた電極15x,15yとで構成している。さらにこの
第6実施例では、延長導波路41a,41bの電極15
x,15yを設けた以外の部分に各グレーティグ119
a,119bで反射された後に方向性結合器13にもど
ってくる光同士の位相を調整するための位相制御用電極
71a,71bを延長導波路41a,41bに設けてい
る。
The optical wavelength filter 70 of the sixth embodiment is characterized in that the periods of the gratings 119a and 119b provided in the extended waveguides 41a and 41b are different from each other. However, in the sixth embodiment, the electrodes for controlling the refractive index between the waveguides and the refractive index of each waveguide are the electrode 15a provided on the first waveguide 13a and the extended waveguide 41.
a and 41b, and electrodes 15x and 15y provided in the portions where the gratings are formed. Furthermore, in the sixth embodiment, the electrodes 15 of the extended waveguides 41a and 41b are
Each grating 119 is provided on the part other than that where x and 15y are provided.
Phase control electrodes 71a and 71b for adjusting the phases of the lights returning to the directional coupler 13 after being reflected by a and 119b are provided in the extension waveguides 41a and 41b.

【0040】この第6実施例の波長フィルタ70は次の
ように動作する。ただし、ここでは、波長λ1 〜λN
光が多重されている光信号λが、入出力ポート17aか
ら光波長フィルタ70に入力された場合を考える。
The wavelength filter 70 of the sixth embodiment operates as follows. However, here, consider a case where an optical signal λ in which lights of wavelengths λ 1 to λ N are multiplexed is input to the optical wavelength filter 70 from the input / output port 17a.

【0041】先ず、方向性結合器13の部分では、特定
の波長λ0 の近傍の波長でのみ、光は第1の導波路13
aから第2の導波路13bに移行し(図9(A)参
照)、そしてそのような光は延長導波路41a、41b
に等分される。その他の波長では、入力光は入出力ポー
ト17a→第1の導波路13a→延長導波路41aと進
み延長導波路41aの終端から捨てられる。また、ここ
でいうその他の波長の光のうちのグレーティング119
aで反射される光は入出力ポート17aに戻る。
First, in the portion of the directional coupler 13, light is emitted from the first waveguide 13 only at wavelengths near the specific wavelength λ 0.
a to the second waveguide 13b (see FIG. 9A), and such light is extended to the extended waveguides 41a and 41b.
Is divided into two equal parts. At other wavelengths, the input light travels from the input / output port 17a to the first waveguide 13a to the extension waveguide 41a and is discarded from the end of the extension waveguide 41a. In addition, the grating 119 of the light of other wavelengths referred to here
The light reflected by a returns to the input / output port 17a.

【0042】ここで、延長導波路41aに設けてあるグ
レーティング119aで構成されるフィルタの反射率特
性は図9(B)に示すように複数のピークを持つもので
ある。また、延長導波路41bに設けてあるグレーティ
ング119bで構成されるフィルタの反射率特性は図9
(C)に示すように複数のピークを持つものである。た
だし、グレーティング119a,119b各々の反射率
特性は各グレーティングの周期が異なるので異なってい
る。このような構成においては、グレーティング119
a,119b各々の反射ピークが重なる部分に相当する
波長の光P(図9(B)、(C)参照)は方向性結合器
13の第1導波路13a、第2導波路13bに等しく反
射されるが、それ以外の波長の光は導波路13a、13
bの片方にしか反射されない。方向性結合器の性質によ
り、このように片方の導波路にのみ反射で戻された光に
は6dBのロスが生じる。その結果、各グレーティング
119a,119bで構成される2つのフィルタの総合
特性は図9(D)に示すようなものとなる。つまり、グ
レーティング119a,119b各々の反射ピークが重
なる部分の反射率が他の部分より高い反射率特性にな
る。したがって、この第6実施例のフィルタ70では、
方向性結合器13の部分のフィルタ特性に図9(D)に
示すフィルタ特性による効果が及ぶことになるので、総
合的なフィルタ特性は図10に示すように、特定の波長
の光Pを主として透過するものとなる。またここで、方
向性結合器13のフィルタ特性は、図10に示したよう
にクロストーク部分X(dB)を有したものとなる。ま
たこのクロストークXは通常10dBである。ところ
が、この第6実施例の光波長フィルタ70の場合は、こ
のクロストークXに対し、グレーティグ119a,11
9bに起因する図9(D)のフィルタ特性の効果が及ぶ
ので、結局、方向性結合器13のみでは通常10dBで
あったクロストークを16dBまで低減できる。
Here, the reflectance characteristic of the filter composed of the grating 119a provided in the extension waveguide 41a has a plurality of peaks as shown in FIG. 9B. In addition, the reflectance characteristic of the filter including the grating 119b provided in the extension waveguide 41b is shown in FIG.
It has a plurality of peaks as shown in (C). However, the reflectance characteristics of the gratings 119a and 119b are different because the periods of the gratings are different. In such a configuration, the grating 119
Light P (see FIGS. 9B and 9C) having a wavelength corresponding to the portion where the reflection peaks of a and 119b overlap each other is reflected equally to the first waveguide 13a and the second waveguide 13b of the directional coupler 13. However, the light of wavelengths other than that is guided by the waveguides 13a and 13a.
Only one side of b is reflected. Due to the property of the directional coupler, the light reflected back to only one of the waveguides has a loss of 6 dB. As a result, the total characteristics of the two filters composed of the gratings 119a and 119b are as shown in FIG. 9 (D). That is, the reflectance of the portion where the reflection peaks of the gratings 119a and 119b overlap is higher than that of the other portions. Therefore, in the filter 70 of the sixth embodiment,
Since the filter characteristic of the directional coupler 13 is affected by the filter characteristic shown in FIG. 9D, the overall filter characteristic is mainly the light P of a specific wavelength as shown in FIG. It becomes transparent. Further, here, the filter characteristic of the directional coupler 13 has a crosstalk portion X (dB) as shown in FIG. The crosstalk X is usually 10 dB. However, in the case of the optical wavelength filter 70 according to the sixth embodiment, the gratings 119a and 11g with respect to the crosstalk X are generated.
Since the effect of the filter characteristic of FIG. 9D due to 9b is exerted, the crosstalk that was normally 10 dB only with the directional coupler 13 can be reduced to 16 dB.

【0043】なお、位相制御用電極(位相調整用電極と
もいう)71a,71bは、グレーティング119a,
119bから反射されて導波路13a,13bへ戻る光
の位相が波長λ0 でそろうように調整するためのもので
ある。グレーティング119a,119bで反射され方
向性結合器13部分に戻った光の位相がそろっていない
と方向性結合器の性質により波長λ0 でロスが生じるの
で、位相制御用電極71a,71bに適正な電気信号
(例えば電圧)を印加することでこれを防止する。
The phase control electrodes (also referred to as phase adjustment electrodes) 71a, 71b are the gratings 119a,
This is for adjusting the phase of the light reflected from the 119b and returning to the waveguides 13a and 13b so that they are aligned at the wavelength λ 0 . If the light reflected by the gratings 119a and 119b and returned to the directional coupler 13 does not have the same phase, a loss occurs at the wavelength λ 0 due to the property of the directional coupler, so that it is appropriate for the phase control electrodes 71a and 71b. This is prevented by applying an electrical signal (eg voltage).

【0044】なおこの第6実施例では、第2実施例の光
波長フィルタにこので第6実施例の発明の考えを適用し
た例を説明したが、この考えは第1、第3〜第5実施例
の各光波長フィルタにも適用出来る。
In the sixth embodiment, an example in which the idea of the invention of the sixth embodiment is applied to the optical wavelength filter of the second embodiment has been described, but the idea is the first, the third to the fifth. It can be applied to each optical wavelength filter of the embodiment.

【0045】[0045]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の光波長フィルタによれば、所定の方向性結合器
及び屈折率制御電極を具えたため、波長チューニング幅
を従来より広く出来る。さらに、所定のグレーティング
を具えたため、透過波長の半値幅を狭くできる。チャネ
ル数は、波長チューニング幅/半値幅で規定されるか
ら、この発明ではチャネル数を従来より多くすることが
出来る。しかも、方向性結合器の長さ若しくはこれに延
長導波路を追加した程度の素子長でチャネル数増加が図
れる。このため、多くの選択波長チャネル数を持つこと
ができ、かつ、小型化が可能な光波長フィルタを提供で
きる。例えば、従来技術において述べたa〜dの各光波
長フィルタでは、チャネル数は、チャネル数≒(素子長
×dn)/λ0 程度であるのに対し、本発明では、チャ
ネル数≒(Λ×2n×素子長×dn)/λ0 2であるの
で、Λ/λ0 の比を大きくとればチャネル数を従来に対
しΛ/λ0 倍にできる。ここで、Λは上記式で与えら
れるもの、λ0 は使用する波長域の中心値である。
As is apparent from the above description, according to the optical wavelength filter of the present invention, the wavelength tuning width can be made wider than the conventional one because it has the predetermined directional coupler and the refractive index control electrode. Further, since the predetermined grating is provided, the full width at half maximum of the transmission wavelength can be narrowed. Since the number of channels is defined by the wavelength tuning width / half-value width, the number of channels can be increased in the present invention as compared with the conventional case. In addition, the number of channels can be increased with the length of the directional coupler or the element length such that an extension waveguide is added thereto. Therefore, it is possible to provide an optical wavelength filter that can have a large number of selected wavelength channels and can be downsized. For example, in each of the optical wavelength filters a to d described in the prior art, the number of channels is about the number of channels≈ (element length × dn) / λ 0 , whereas in the present invention, the number of channels≈ (Λ × because it is 2n × device length × dn) / λ 0 2, Taking a large ratio of lambda / lambda 0 the number of channels can be made lambda / lambda 0 times the conventional. Here, Λ is given by the above equation, and λ 0 is the center value of the wavelength range used.

【0046】また、方向性結合器を構成する導波路間の
光の結合係数を調整するための電極を設ける構成では、
例えば製造ばらつきで導波路間の光の結合係数が所望値
よりずれた場合等もこれを補正できるので、この発明の
効果が確保出来る。
Further, in the structure in which the electrodes for adjusting the coupling coefficient of light between the waveguides forming the directional coupler are provided,
For example, even when the coupling coefficient of light between the waveguides deviates from a desired value due to manufacturing variations, this can be corrected, so that the effect of the present invention can be secured.

【0047】また、グレーティングの周期を違える構成
では、クロストーク特性の改善が図れる。
Further, in the structure in which the grating period is different, the crosstalk characteristic can be improved.

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

【図1】第1実施例の説明に供する図であり、構成説明
のための平面図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment and is a plan view for explaining a configuration.

【図2】(A)〜(C)は、第1実施例の説明に供する
図であり、作用及び動作の説明のための図である。
2A to 2C are diagrams for explaining the first embodiment, and are diagrams for explaining the operation and the operation.

【図3】(A)及び(B)は、第2実施例の説明に供す
る図である。
FIG. 3A and FIG. 3B are diagrams for explaining a second embodiment.

【図4】第3実施例の説明に供する平面図である。FIG. 4 is a plan view for explaining a third embodiment.

【図5】第4実施例の説明に供する平面図である。FIG. 5 is a plan view for explaining a fourth embodiment.

【図6】第5実施例の説明に供する図であり、構成説明
のための平面図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the fifth embodiment and is a plan view for explaining the configuration.

【図7】(A)〜(C)は、第5実施例の説明に供する
図であり、作用及び動作の説明のための図である。
7A to 7C are diagrams for explaining the fifth embodiment and are diagrams for explaining the operation and the operation.

【図8】第6実施例の説明に供する図であり、構成説明
のための平面図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the sixth embodiment and is a plan view for explaining the configuration.

【図9】(A)〜(D)は、第6実施例の説明に供する
図であり、作用及び動作の説明のための図である。
9A to 9D are diagrams for explaining the sixth embodiment, and are diagrams for explaining the operation and the operation.

【図10】第6実施例の説明に供する図であり、作用及
び動作の説明のための図9に続く図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the sixth embodiment and is a diagram following FIG. 9 for explaining the action and operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:第1実施例の光波長フィルタ 11:基板(電気光学効果を有するもの) 13a:第1の導波路 13b:第2の導波路 13:方向性結合器 15a,15b、15x,15y:屈折率制御用電極 17a,17b:入出力ポート 19:多波長でブラッグ反射するグレーティング 21:導波路間隔拡張部分 30:第2実施例の光波長フィルタ 31:偶・奇モード結合用グレーティング 40:第3実施例の光波長フィルタ 41a,41b:延長導波路 43:分岐 45a,45b:屈折率制御用電極 50:第4実施例の光波長フィルタ 60:第5実施例の光波長フィルタ 61:結合係数制御用電極 63a〜63c:位相調整用電極 70:第6実施例の光波長フィルタ 71a,71b:位相制御用電極(位相調整用電極とも
いう) 119a,119b:互いに周期が異なるグレーティン
10: Optical wavelength filter of the first embodiment 11: Substrate (having electro-optical effect) 13a: First waveguide 13b: Second waveguide 13: Directional coupler 15a, 15b, 15x, 15y: Refraction Rate control electrodes 17a, 17b: input / output ports 19: Bragg reflection at multiple wavelengths 21: waveguide spacing expansion portion 30: optical wavelength filter of the second embodiment 31: even / odd mode coupling grating 40: third Optical wavelength filters 41a and 41b of the embodiment: Extended waveguides 43: Branches 45a and 45b: Refractive index control electrodes 50: Optical wavelength filter of the fourth embodiment 60: Optical wavelength filter of the fifth embodiment 61: Coupling coefficient control Electrodes 63a to 63c: phase adjustment electrode 70: optical wavelength filter 71a, 71b of the sixth embodiment: phase control electrode (also referred to as phase adjustment electrode) 11 a, 119b: grating period are different from each other

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 屈折率あるいは等価屈折率の異なる2本
以上の導波路を有する方向性結合器と、 前記2本以上の導波路それぞれに設けられた多波長でブ
ラッグ反射するグレーティングと、 前記2本以上の導波路間の屈折率差あるいは等価屈折率
差及び各導波路の屈折率を制御するための電極とを具え
たことを特徴とする光波長フィルタ。
1. A directional coupler having two or more waveguides different in refractive index or equivalent refractive index, a multi-wavelength Bragg-reflecting grating provided in each of the two or more waveguides, An optical wavelength filter comprising: an electrode for controlling a refractive index difference or equivalent refractive index difference between two or more waveguides and a refractive index of each waveguide.
【請求項2】 請求項1に記載の光波長フィルタにおい
て、 前記方向性結合器を構成する各導波路に互いは結合して
いない延長導波路をそれぞれ接続してあり、 前記グレーティングを、前記方向性結合器部分に設ける
代わりに、これら延長導波路それぞれに設けてあること
を特徴とする光波長フィルタ。
2. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein extension waveguides that are not coupled to each other are connected to the respective waveguides that form the directional coupler, and An optical wavelength filter characterized by being provided in each of these extension waveguides instead of being provided in the sex coupler part.
【請求項3】 請求項1または2に記載の光波長フィル
タにおいて、 前記方向性結合器を構成している前記2本以上の導波路
に偶モード及び奇モード結合用のグレーティングを設け
てあることを特徴とする光波長フィルタ。
3. The optical wavelength filter according to claim 1, wherein the two or more waveguides forming the directional coupler are provided with gratings for even mode and odd mode coupling. Optical wavelength filter characterized by.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光
波長フィルタにおいて、 前記方向性結合器を構成している前記2本以上の導波路
間の光の結合係数を制御するための電極をさらに具えた
ことを特徴とする光波長フィルタ。
4. The optical wavelength filter according to claim 1, for controlling a light coupling coefficient between the two or more waveguides forming the directional coupler. An optical wavelength filter characterized by further comprising the electrode of.
【請求項5】 請求項1または2項に記載の光波長フィ
ルタにおいて、 各グレーティングの周期を違えてあることを特徴とする
光波長フィルタ。
5. The optical wavelength filter according to claim 1 or 2, wherein the gratings have different periods.
【請求項6】 請求項4に記載の光波長フィルタにおい
て、 前記方向性結合器で生じる各固有モード間の位相を調整
するための位相調整用電極をさらに具えたことを特徴と
する光波長フィルタ。
6. The optical wavelength filter according to claim 4, further comprising a phase adjustment electrode for adjusting a phase between eigenmodes generated in the directional coupler. .
【請求項7】 請求項5に記載の光波長フィルタにおい
て、 各グレーティグで反射された後に方向性結合器にもどっ
てくる光同士の位相を調整するための位相調整用電極を
さらに具えたことを特徴とする光波長フィルタ。
7. The optical wavelength filter according to claim 5, further comprising a phase adjustment electrode for adjusting the phase of lights returning to the directional coupler after being reflected by each grating. Optical wavelength filter characterized by.
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