JPH08334637A - アレー導波路型光合分波器 - Google Patents

アレー導波路型光合分波器

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JPH08334637A
JPH08334637A JP14015295A JP14015295A JPH08334637A JP H08334637 A JPH08334637 A JP H08334637A JP 14015295 A JP14015295 A JP 14015295A JP 14015295 A JP14015295 A JP 14015295A JP H08334637 A JPH08334637 A JP H08334637A
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JP
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waveguide
waveguides
groove
demultiplexer
optical multiplexer
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浩 ▲高▼橋
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Yasuyuki Inoue
靖之 井上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アレー導波路型光合分波器の反射を低減させ
ることを目的とする。 【構成】 複数の入力導波路2と、第1のスラブ導波路
3と、複数の長さの異なる導波路4と、第2のスラブ導
波路5と、複数の出力導波路6がこの順に接続され、前
記複数の長さの異なる導波路4の中点が一直線上に並ぶ
ように配置され、前記中点を結ぶ直線近傍に設けた溝7
に波長板8が挿入されたアレー導波路型光合分波器にお
いて、前記複数の長さの異なる導波路4に対し垂直な対
称線12から前記溝7が極く僅かに傾くために、透過光
の波長依存性が解消される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、波長分割多重光伝送方
式で用いられるアレー導波路型光合分波器に関する。
【0002】
【従来の技術】波長分割多重伝送方式においては、1本
の光ファイバに複数の異なる波長の信号光を多重して伝
送するため、異なる波長の光を合波し、又は、波長多重
光を分岐する光合分波器が重要なデバイスである。この
光合分波器においても、その他の光通信用デバイスと同
様に、反射減衰量が40dB以上であることが望まれて
いる。
【0003】図2にアレー導波路型光合分波器の概略を
示す。同図に示すように、基板1上には、入力導波路
2、第1のスラブ導波路3、アレー導波路回折格子4、
第2のスラブ導波路5及び出力導波路6が作られてい
る。アレー導波路回折格子4の中央には、偏波依存性を
消すため、アレー導波路回折格子4を構成する導波路を
横断する溝7が掘られ、その溝7に波長板8が挿入さ
れ、接着剤で固定されている。
【0004】導波路、波長板8、接着剤の三つの材質の
屈折率は完全には一致していないため、溝7で反射が生
じる。また、溝7を掘るときに生じる溝壁面の加工変質
層による反射もある。以後、これらを総称して波長板か
らの反射と呼ぶ。従来、波長板からの反射による影響を
低減させるための方法として、導波路、波長板、接着剤
の整合をとるのはもちろんのこと、溝7を導波路に対し
て直角ではなく、傾ける方法が二つ知られている。
【0005】図4(a)(b)にその詳細を示す。同図
(a)は、アレー導波路回折格子4を構成する導波路
を、水平方向に8度の傾きを以て横切る溝7が掘られ、
この溝7に波長板8が挿入されている。同図(b)は、
アレー導波路回折格子4を構成する導波路を、垂直方向
に8度の傾きを以て横切る溝7が掘られ、この溝7に波
長板8が挿入されている。
【0006】図4(a)(b)に示す何れの方法でも、
溝7に8度の傾斜を設けることにより、反射光は導波路
に入らず、大きな反射減衰量を得ることができる(特願
平3−2903号)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4
(a)(b)に示す方法では、次の問題を生じている。 (1)図4(a)に示すように、アレー導波路回折格子
4を横切る溝7を水平方向に対して斜めに掘る方法で
は、溝7に大きな傾斜を設けるため、溝7を掘る目的で
ある偏波依存性解消(特願平3−2903号)の効果を
低減させてしまう。
【0008】(2)図4(b)に示すように、アレー導
波路回折格子4を横切る溝7を垂直方向に対して斜めに
掘る方法では、加工手順が複雑で、量産を考えると最適
な方法とは言えない。 本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、
アレー導波路型光合分波器の反射を低減させることを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は、複数の入力導波路と、第1のスラブ導波
路と、複数の長さの異なる導波路と、第2のスラブ導波
路と、複数の出力導波路とがこの順に接続され、前記複
数の長さの異なる導波路の中点が一直線上に並ぶように
配置され、前記中点を結ぶ直線近傍に設けた溝に波長板
が挿入されたアレー導波路型光合分波器において、前記
第1のスラブ導波路との接続部における前記入力導波路
の間隔をΔx、前記第1のスラブ導波路の曲率半径を
f、前記溝と交差する部分での前記複数の長さの異なる
導波路の間隔をD、前記スラブ導波路の実効屈折率をn
S、前記複数の長さの異なる導波路の実効屈折率をnC
表記し、前記溝と前記複数の長さの異なる導波路のなす
角をπ/2±δθ(ラジアン)と表記したとき、前記δ
θが、下式を満たすことを特徴とする。
【0010】
【数3】
【0011】また、前記出力導波路の数をMと表記した
とき、前記δθが、上記式に代えて下式を満たすことを
特徴とする。
【0012】
【数4】
【0013】
【作用】上記手段を用いたアレー導波路型光合分波器に
おいては、波長板からの反射光が第1のスラブ導波路に
戻ってきたとき、その収束する位置が入力導波路端とは
ならない。従って、反射板からの反射光は入力導波路に
入らないため、大きな反射減衰量を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図1、図2に本発明の一実施
例に係るアレー導波路型光合分波器を示す。図2に示す
ように、基板1上には、入力導波路2、第1のスラブ導
波路3、アレー導波路回折格子4、第2のスラブ導波路
5及び出力導波路6が作られている。
【0015】導波路は、火炎堆積法と反応性イオンエッ
チングにより作られた石英系ガラス導波路である。アレ
ー導波路回折格子4の中央には、偏波依存性を消すた
め、アレー導波路回折格子4を構成する導波路を横断す
る溝7が掘られ、その溝7に波長板8が挿入され、接着
剤で固定されている。
【0016】溝7は、図3に示すように、波長板からの
反射による影響を低減させるため、アレー導波路回折格
子4を構成する導波路に対して直角ではなく、水平方向
に僅かに傾いている。
【0017】本実施例に係る光合分波器の基本動作を図
1により説明する。図1は、第1のスラブ導波路3及び
第2のスラブ導波路5付近の拡大図を示すものである。
同図に示すように、第i番目の入力導波路2に光ファイ
バ(図示省略)が接続され、波長多重光が入力されると
すると、この入力光9は第i番目の入力導波路2を伝搬
し、第1のスラブ導波路3に達した後、この第1のスラ
ブ導波路3内で回折により広がり、アレー導波路回折格
子4を構成する複数の導波路に入る。
【0018】アレー導波路回折格子4内での位相遅延作
用により、どの出力導波路6に集光するかは波長により
異なる。つまり、波長多重光は波長ごとに別々の出力導
波路6から取り出される。更に、この入力光9は、アレ
ー導波路回折格子4を伝搬した後、第2のスラブ導波路
5で集光され、出力光11として第j番目の出力導波路
6に入る。
【0019】ここで、光の伝搬を詳細に説明するため
に、図1に示すように角度を定義する。第i番目の入力
導波路2はθiの方向に、第j番目の出力導波路6はθj
の方向にあるものとする。アレー導波路回折格子4のピ
ッチ(スラブ導波路との接線上における導波路の間隔)
をd、アレー導波路回折格子4の光路長差をΔLとする
と、第i番目の入力導波路2から入力され、第j番目の
出力導波路6へ出力される光の波長λijは、次式の関係
を満たす(参照文献、IEEE発行、Journal of Light Tec
hnology,vol.13,pp447-455)。
【0020】 nsdθi+ncΔL+nsdθj=mλij …(1) 但し、回折角は小さいので、sinθ≒θと近似した。ns
はスラブ導波路3,5の実効屈折率、ncはアレー導波
路回折格子4を構成するチャンネル導波路の実効屈折
率、mは回折次数である。図1に示すように、入力導波
路2及び出力導波路6の角度間隔をΔθとおくと、第i
番目の入力導波路2と第j番目の出力導波路6の方向
は、次式のように表される。
【0021】θi=Δθ・i …(2) θj=Δθ・j …(3) (1)(2)(3)式より、第i番目の入力導波路2か
ら入り、第j番目の出力導波路6に出力される光の波長
は、次式で与えれる。 λij=[nsdΔθ(i+j)+ncΔL]÷m …(4)
【0022】一方、反射板8からの反射光11は、第1
のスラブ導波路3に戻り、第2のスラブ導波路5におけ
る出力光10と同様に、入力導波路2と第1のスラブ導
波路3との接続部で集光する。図3に示すように、溝7
は、アレー導波路回折格子4を構成する導波路を横断す
るように作成され、且つ、導波路と直交する対称線12
と角度δθ=(Δxd/4fD)・(nS/nC)を成し
ている。但し、fは第1のスラブ導波路3の曲率半径で
ある。
【0023】波長板8は、溝7に挿入されているため、
各導波路と波長板8の交差位置は導波路毎にD・δθだ
けずれている。因って、反射光に対しては各導波路間の
光路長差は、ncΔL+2nc・D・δθとなる。従っ
て、反射光11の集光点の角度θi′は次式の関係を満
たす。 nsdθi+ncΔL+nsΔxd/2f+nsdθi′=mλij …(5)
【0024】第3項が波長板8をΔxd/4fD(ラジ
アン)だけ斜めにした効果を示す。この式に、(2)
(4)式を代入すると、次式のようになる。 θi′=(j−1/2)Δθ …(6) よって、反射光11は、入力導波路2の間に集光するこ
ととなり、入力導波路2には入らない。つまり、波長板
8からの反射は確かにあるが、その反射光11は、入力
導波路2には戻らないので、光合分波器全体としては反
射戻り光はないのである。
【0025】具体的な数値例より説明する。一般に波長
分割多重通信では、波長間隔が0.8nm程度である。
これに対応するアレー導波路型光合分波器の設計例とし
て、Δx=25μm、f=9400μm、d=25μ
m、D=30μm、ns=1.445、nc=1.444
を仮定する。
【0026】このとき、本実施例では、溝7の角度δθ
は、(Δxd/4fD)・(nS/nC)=5.5×10
-4(ラジアン)、即ち、0.03度である。このように
本実施例では、従来の溝7の角度が8度であるのに比較
して、桁違いに、溝7の角度を小さくすることができ
る。前述したように、従来の反射防止方法では、溝7に
8度の角度を持たせることにより、波長板8からの反射
光が導波路に入らないようにしているが、この方法で
は、8度という大きな角度を付けることにより、アレー
導波路回折格子4の透過光の偏波依存性が現れる。
【0027】これでは、偏波依存解消を目的として波長
板8を挿入した意味がなくなってしまう。これに対し
て、本実施例のように本発明では、溝7の傾きが僅か
0.03度であり、偏波依存性解消動作に影響を与えな
い。波長板8からの反射光11は導波路に戻ってしまう
が、その位相が導波路間でずれているため、第1のスラ
ブ導波路3に戻って集光するときの位置が入力導波路2
からずれる。このことを利用して、反射戻り光の強度を
低減するのである。
【0028】上記実施例では、波長板8からの反射戻り
光の位置が入力導波路間隔の半分だけずれるように設計
していたが、本発明はこれに限定されるものではない。
間隔のN+0.5(Nは整数)倍ずらしても同様の効果
が得られる。従って、一般的に、δθが満たすべき条件
は、次式で示される。
【0029】
【数5】
【0030】また、出力導波路6の数をM(Mは自然
数)としたとき、上記式に代えて下式を満たすようにし
ても、波長板8からの反射光が入力導波路2に戻らない
ので同様な効果が得られる。
【0031】
【数6】
【0032】尚、δθは非常に小さな値であるため、溝
7を作成する位置を示す線としてマーカー13を形成す
ると良く、そのためには、導波路パターニングに用いら
れるフォトマスクに予めその線を書き加えておくと良
い。また、上記実施例では、石英系ガラス導波路を用い
て作製したが、その他の材料で作製した導波路に対して
も同様に適用することができる。
【0033】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では、溝の向きに僅かな傾きを持たせ
ることにより、反射光が入力導波路に戻らないようにで
きる。従って、本発明によれば、反射戻り光のないアレ
ー導波路型光合分波器を安価に提供できるので、波長分
割多重光伝送に多大な貢献が期待できる。もちろん、反
射板からの反射は存在しても構わないので、前述したよ
うな屈折率整合を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るアレー導波路回折格子
型光合分波器のスラブ導波路付近の拡大図である。
【図2】アレー導波路回折格子型光合分波器の全体概略
図である。
【図3】本発明の一実施例に係るアレー導波路回折格子
型光合分波器の波長板付近の拡大図である。
【図4】従来技術に係るアレー導波路回折格子型光合分
波器のスラブ導波路付近の拡大図であって、同図(a)
は水平方向に8度の傾きをもたせたもの、同図(b)は
垂直方向に8度の傾きを持たせたものを示す。
【符号の説明】
1 基板 2 入力導波路 3 第1のスラブ導波路 4 アレー導波路回折格子 5 第2のスラブ導波路 6 出力導波路 7 溝 8 波長板 9 入力光 10 出力光 11 反射光 12 対称線 13 マーカー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の入力導波路と、第1のスラブ導波
    路と、複数の長さの異なる導波路と、第2のスラブ導波
    路と、複数の出力導波路とがこの順に接続され、前記複
    数の長さの異なる導波路の中点が一直線上に並ぶように
    配置され、前記中点を結ぶ直線近傍に設けた溝に波長板
    が挿入されたアレー導波路型光合分波器において、前記
    第1のスラブ導波路との接続部における前記入力導波路
    の間隔をΔx、前記第1のスラブ導波路の曲率半径を
    f、前記溝と交差する部分での前記複数の長さの異なる
    導波路の間隔をD、前記スラブ導波路の実効屈折率をn
    S、前記複数の長さの異なる導波路の実効屈折率をnC
    表記し、前記溝と前記複数の長さの異なる導波路のなす
    角をπ/2±δθ(ラジアン)と表記したとき、前記δ
    θが、下式を満たすことを特徴とするアレー導波路型光
    合分波器。 【数1】
  2. 【請求項2】 前記出力導波路の数をMと表記したと
    き、前記δθが、上記式に代えて下式を満たすことを特
    徴とする請求項1記載のアレー導波路型光合分波器。 【数2】
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115480347A (zh) * 2021-06-15 2022-12-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 波分复用器中阵列波导光纤与平板波导垂直度的提高方法

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CN115480347A (zh) * 2021-06-15 2022-12-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 波分复用器中阵列波导光纤与平板波导垂直度的提高方法

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