JPH09325298A - 導波路型光サーキュレータ - Google Patents
導波路型光サーキュレータInfo
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- JPH09325298A JPH09325298A JP8141383A JP14138396A JPH09325298A JP H09325298 A JPH09325298 A JP H09325298A JP 8141383 A JP8141383 A JP 8141383A JP 14138396 A JP14138396 A JP 14138396A JP H09325298 A JPH09325298 A JP H09325298A
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- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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- G02B2006/12119—Bend
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- 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
- G02B6/29304—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 diffraction, e.g. grating
- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型化に適し、高価な個別部品を必要とせ
ず、量産性にも優れた光サーキュレータを提供する。 【解決手段】 第１の湾曲部を有する第１の光導波路
と、第１の湾曲部と同一方向であって、第１の湾曲部の
外側に配置された第２の湾曲部を有する第２の光導波路
と、第１の湾曲部と第２の湾曲部の終端部近傍で第１の
湾曲部と第２の湾曲部の双方に終端部が接続された第３
の湾曲部を有する第３の光導波路を備え、第１の光導波
路の第１の湾曲部の終端部とは反対側にある終端部に第
１の光導波路に光を入力する光入力部を、第２の光導波
路の第２の湾曲部の終端部とは反対側にある終端部に第
２の光導波路から出力される光を受ける光出力部を、第
３の光導波路の第３の湾曲部の終端部とは反対側にある
終端部に第３の光導波路に光を入力するとともに、出力
される光を受ける光入出力部をそれぞれ備えている。
ず、量産性にも優れた光サーキュレータを提供する。 【解決手段】 第１の湾曲部を有する第１の光導波路
と、第１の湾曲部と同一方向であって、第１の湾曲部の
外側に配置された第２の湾曲部を有する第２の光導波路
と、第１の湾曲部と第２の湾曲部の終端部近傍で第１の
湾曲部と第２の湾曲部の双方に終端部が接続された第３
の湾曲部を有する第３の光導波路を備え、第１の光導波
路の第１の湾曲部の終端部とは反対側にある終端部に第
１の光導波路に光を入力する光入力部を、第２の光導波
路の第２の湾曲部の終端部とは反対側にある終端部に第
２の光導波路から出力される光を受ける光出力部を、第
３の光導波路の第３の湾曲部の終端部とは反対側にある
終端部に第３の光導波路に光を入力するとともに、出力
される光を受ける光入出力部をそれぞれ備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いる光
サーキュレータに関し、特に導波路型の光サーキュレー
タに関する。
サーキュレータに関し、特に導波路型の光サーキュレー
タに関する。
【０００２】
【従来の技術】光サーキュレータは、少なくとも３つの
光入出力のポートＡ、Ｂ、Ｃを有し、例えばポートＡか
ら入射された光をＢに出射し、ポートＢから入射された
光をＣに出射し逆方向に通過する光を阻止する機能を備
えた光デバイスである。
光入出力のポートＡ、Ｂ、Ｃを有し、例えばポートＡか
ら入射された光をＢに出射し、ポートＢから入射された
光をＣに出射し逆方向に通過する光を阻止する機能を備
えた光デバイスである。
【０００３】従来、光サーキュレータを構成しようとす
る場合、図６あるいは図７に示されるように、偏光ビー
ムスプリッタ１２とファラディ回転子１０、波長板１
１、プリズム１３のようなバルクによって構成されるも
のが一般的である。
る場合、図６あるいは図７に示されるように、偏光ビー
ムスプリッタ１２とファラディ回転子１０、波長板１
１、プリズム１３のようなバルクによって構成されるも
のが一般的である。
【０００４】図６に示されるように、ポートＢ１４から
入射され偏光ビームスプリッタ１２で分離された光はフ
ァラディ回転子１０を通過する際、４５度回転させられ
る。４５度回転させられた光は波長板１１で４５度戻さ
れ、再び別の偏光ビームスプリッタ１２で合成されポー
トＣ１５に出射される。
入射され偏光ビームスプリッタ１２で分離された光はフ
ァラディ回転子１０を通過する際、４５度回転させられ
る。４５度回転させられた光は波長板１１で４５度戻さ
れ、再び別の偏光ビームスプリッタ１２で合成されポー
トＣ１５に出射される。
【０００５】一方、ポートＡ１６から入射された光は、
図７に示されるように、偏光ビームスプリッタ１４で分
離され、波長板を通過する際、４５度回転させられる。
４５度回転させられた光はさらにファラディ回転子１０
で４５度回転され、再び別の偏光ビームスプリッタ１２
で合成されポートＢ１４に出射される。
図７に示されるように、偏光ビームスプリッタ１４で分
離され、波長板を通過する際、４５度回転させられる。
４５度回転させられた光はさらにファラディ回転子１０
で４５度回転され、再び別の偏光ビームスプリッタ１２
で合成されポートＢ１４に出射される。
【０００６】このようなバルク型光サーキュレータにお
いては、偏光ビームスプリッタ１２やファラディ回転子
１０、波長板１１は、石英ガラスや磁石等により構成さ
れている。ここで、これらの光学素子の組立の際には、
入射した光を効率的に出射端に導くため、光軸がずれな
いようにする必要がある。
いては、偏光ビームスプリッタ１２やファラディ回転子
１０、波長板１１は、石英ガラスや磁石等により構成さ
れている。ここで、これらの光学素子の組立の際には、
入射した光を効率的に出射端に導くため、光軸がずれな
いようにする必要がある。
【０００７】上述した構成とは別に、図８に示されるよ
うに、２個の光アイソレータと１個のＹ分岐を接続して
光サーキュレータを構成することも行われている。
うに、２個の光アイソレータと１個のＹ分岐を接続して
光サーキュレータを構成することも行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のバルク型光サー
キュレータは、複数の光学素子が組立られて構成されて
いるので自ずと小型化には限界がある。また、単に光学
素子単体の大きさによる制限のみならず、例えば偏光ビ
ームスプリッタはガラスを研磨して張り合わせて作る等
の作業が必要であり、光学素子どうしを組立てる必要が
あることなどからも小型化を阻害する要因となる。
キュレータは、複数の光学素子が組立られて構成されて
いるので自ずと小型化には限界がある。また、単に光学
素子単体の大きさによる制限のみならず、例えば偏光ビ
ームスプリッタはガラスを研磨して張り合わせて作る等
の作業が必要であり、光学素子どうしを組立てる必要が
あることなどからも小型化を阻害する要因となる。
【０００９】また、アイソレータやＹ分岐が接続される
構成においても、アイソレータやＹ分岐のような個々の
部品自体が大きく、個々の部品を接続した後に施される
補強にも一定のスペースを必要とし、やはり小型化には
限界がある。
構成においても、アイソレータやＹ分岐のような個々の
部品自体が大きく、個々の部品を接続した後に施される
補強にも一定のスペースを必要とし、やはり小型化には
限界がある。
【００１０】また、小型化の問題のみならず、従来の光
サーキュレータにあっては、個々の光学素子が高価であ
るという問題もある。すなわち、例えば、偏光ビームス
プリッタ、波長板、ファラディ回転素子といった光学素
子はいずれも高額であり、低価格化を阻害する。また、
個々の部品を融着接続する場合でもアイソレータやＹ分
岐といった部材の価格が高く、それら融着接続する経費
も高い。
サーキュレータにあっては、個々の光学素子が高価であ
るという問題もある。すなわち、例えば、偏光ビームス
プリッタ、波長板、ファラディ回転素子といった光学素
子はいずれも高額であり、低価格化を阻害する。また、
個々の部品を融着接続する場合でもアイソレータやＹ分
岐といった部材の価格が高く、それら融着接続する経費
も高い。
【００１１】さらに、従来の光サーキュレータは、複数
の光学素子の組立によるので、量産性に乏しいという問
題もある。従来の光サーキュレータは、個々の光学部品
を精度良く組み立てる必要があり、ロボット等での自動
組立によっても量産性には限界がある。また、個々の部
品を融着接続する場合には、個々の部品の接続は、この
光ファイバを人手にて一本一本手作業にて融着接続する
こととなり、量産性の向上は望めない。
の光学素子の組立によるので、量産性に乏しいという問
題もある。従来の光サーキュレータは、個々の光学部品
を精度良く組み立てる必要があり、ロボット等での自動
組立によっても量産性には限界がある。また、個々の部
品を融着接続する場合には、個々の部品の接続は、この
光ファイバを人手にて一本一本手作業にて融着接続する
こととなり、量産性の向上は望めない。
【００１２】また、従来の光サーキュレータでは、他の
パッシブデバイスと組み合わせて用いる場合に、光サー
キュレータと他のパッシブ部品の光ファイバを人手にて
一本一本手作業にて融着接続することが避けられず、製
造に時間がかかる。
パッシブデバイスと組み合わせて用いる場合に、光サー
キュレータと他のパッシブ部品の光ファイバを人手にて
一本一本手作業にて融着接続することが避けられず、製
造に時間がかかる。
【００１３】本発明の導波路型光サーキュレータは上述
した従来の光サーキュレータがもつ問題を解決し、小型
で、生産性に優れた光サーキュレータを提供することを
目的としている。
した従来の光サーキュレータがもつ問題を解決し、小型
で、生産性に優れた光サーキュレータを提供することを
目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の導波路型光サー
キュレータは、上述の従来の光サーキュレータがもつ欠
点を除去するために、第１の湾曲部を有する第１の光導
波路と、第１の湾曲部と同一方向であって、第１の湾曲
部の外側に配置された第２の湾曲部を有する第２の光導
波路と、第１の湾曲部と第２の湾曲部の終端部近傍で第
１の湾曲部と第２の湾曲部の双方に終端部が接続された
第３の湾曲部を有する第３の光導波路を備えている。
キュレータは、上述の従来の光サーキュレータがもつ欠
点を除去するために、第１の湾曲部を有する第１の光導
波路と、第１の湾曲部と同一方向であって、第１の湾曲
部の外側に配置された第２の湾曲部を有する第２の光導
波路と、第１の湾曲部と第２の湾曲部の終端部近傍で第
１の湾曲部と第２の湾曲部の双方に終端部が接続された
第３の湾曲部を有する第３の光導波路を備えている。
【００１５】このような構成において、第１の光導波路
の第１の湾曲部の終端部とは反対側にある終端部に第１
の光導波路に光を入力する光入力部を備え、第２の光導
波路の第２の湾曲部の終端部とは反対側にある終端部に
第２の光導波路から出力される光を受ける光出力部を備
え、第３の光導波路の第３の湾曲部の終端部とは反対側
にある終端部に第３の光導波路に光を入力するととも
に、出力される光を受ける光入出力部を備えていること
を特徴としている。ここで、第１の光導波路と第２の光
導波路と第３の光導波路は、同一基板上に配置されてい
る。第３の湾曲部は、第１の湾曲部と同一方向に湾曲し
ていることを特徴としている。
の第１の湾曲部の終端部とは反対側にある終端部に第１
の光導波路に光を入力する光入力部を備え、第２の光導
波路の第２の湾曲部の終端部とは反対側にある終端部に
第２の光導波路から出力される光を受ける光出力部を備
え、第３の光導波路の第３の湾曲部の終端部とは反対側
にある終端部に第３の光導波路に光を入力するととも
に、出力される光を受ける光入出力部を備えていること
を特徴としている。ここで、第１の光導波路と第２の光
導波路と第３の光導波路は、同一基板上に配置されてい
る。第３の湾曲部は、第１の湾曲部と同一方向に湾曲し
ていることを特徴としている。
【００１６】本発明の導波路型光サーキュレータは、基
板にシリコン基板を用いて、第１、第２及び第３の光導
波路を石英導波路によって構成することができる。
板にシリコン基板を用いて、第１、第２及び第３の光導
波路を石英導波路によって構成することができる。
【００１７】さらに、本発明の導波路型光サーキュレー
タは、光フィルタを備えていることを特徴としている。
この光フィルタは、第３の光導波路に形成されたグレー
ティングにより構成される。また、第３の光導波路に形
成されたグレーティングにより分散補償器を形成するこ
ともできる。
タは、光フィルタを備えていることを特徴としている。
この光フィルタは、第３の光導波路に形成されたグレー
ティングにより構成される。また、第３の光導波路に形
成されたグレーティングにより分散補償器を形成するこ
ともできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の導波路型光サーキュレー
タの実施の形態を説明する前に、まずその原理について
説明する。
タの実施の形態を説明する前に、まずその原理について
説明する。
【００１９】図１は、本発明の導波路型光サーキュレー
タの構成を示す図であり、図１のＡ−Ａ′断面図であ
る。
タの構成を示す図であり、図１のＡ−Ａ′断面図であ
る。
【００２０】本発明の導波路型光サーキュレータは、基
板４に形成された３本の光導波路、すなわち２湾曲部を
有する１本の幹導波路２（第３の光導波路）とこの幹導
波路２に湾曲部の終端部がそれぞれ接続された２本の枝
導波路１−ａ及び１−ｂ（第１及び第２の光導波路）に
よって構成されている。
板４に形成された３本の光導波路、すなわち２湾曲部を
有する１本の幹導波路２（第３の光導波路）とこの幹導
波路２に湾曲部の終端部がそれぞれ接続された２本の枝
導波路１−ａ及び１−ｂ（第１及び第２の光導波路）に
よって構成されている。
【００２１】枝導波路１−ａは湾曲部１９−ａを有して
おり、枝導波路１−ｂは枝導波路１−ａの湾曲部１９−
ａと同一方向であってその内側に配置された湾曲部１９
−ｂを有している。一方、幹導波路２は湾曲部２０を有
している。
おり、枝導波路１−ｂは枝導波路１−ａの湾曲部１９−
ａと同一方向であってその内側に配置された湾曲部１９
−ｂを有している。一方、幹導波路２は湾曲部２０を有
している。
【００２２】図１に示されるように、幹導波路２の湾曲
部２０の終端部は、２本の枝導波路１−ａ及び１−ｂの
湾曲部１９−ａ及び１９−ｂの終端部の双方に接続され
ている。なお、図１において、２本の枝導波路１−ａと
１−ｂは近接して描かれているが、実際には両導波路間
でモード結合が生じないように一定間隔がおかれてい
る。
部２０の終端部は、２本の枝導波路１−ａ及び１−ｂの
湾曲部１９−ａ及び１９−ｂの終端部の双方に接続され
ている。なお、図１において、２本の枝導波路１−ａと
１−ｂは近接して描かれているが、実際には両導波路間
でモード結合が生じないように一定間隔がおかれてい
る。
【００２３】次に、上記構成をもつ本発明の導波路型光
サーキュレータの基本原理について説明する。図３は、
本発明の導波路型光サーキュレータの光の伝搬状態を示
す概念図である。
サーキュレータの基本原理について説明する。図３は、
本発明の導波路型光サーキュレータの光の伝搬状態を示
す概念図である。
【００２４】枝導波路１と幹導波路２を結合することに
より、図３のように枝導波路１−ｂから幹導波路２に向
かう光は、湾曲部において、伝搬光の強度分布の中心は
外側の偏った状態で結合部分に至る。結合部分では、枝
導波路１−ａは曲がり方向に対し、外側方向に幹導波路
がオフセットしている為、外側方向に偏った伝搬光の強
度分布のピーク位置が幹導波路２の中心近傍にくる。
より、図３のように枝導波路１−ｂから幹導波路２に向
かう光は、湾曲部において、伝搬光の強度分布の中心は
外側の偏った状態で結合部分に至る。結合部分では、枝
導波路１−ａは曲がり方向に対し、外側方向に幹導波路
がオフセットしている為、外側方向に偏った伝搬光の強
度分布のピーク位置が幹導波路２の中心近傍にくる。
【００２５】媒体中を伝搬する光ビームが異なった媒体
に入射する結合効率は、出射するビームの電界分布と結
合すべき媒体中での電界分布の重なりに依存する。この
ため、湾曲部において電界分布が偏る方向に結合すべき
媒体をオフセットさせると結合効率が向上する性質があ
る。その結果、枝導波路１−ｂから幹導波路２に向かう
光は、効率良く光学的に結合し、幹導波路２へと伝搬す
る。また、幹導波路から結合部に向かう光も同様に、伝
搬光の強度分布外側に偏ることにより、幹導波路２から
枝導波路１−ａへと伝搬する。
に入射する結合効率は、出射するビームの電界分布と結
合すべき媒体中での電界分布の重なりに依存する。この
ため、湾曲部において電界分布が偏る方向に結合すべき
媒体をオフセットさせると結合効率が向上する性質があ
る。その結果、枝導波路１−ｂから幹導波路２に向かう
光は、効率良く光学的に結合し、幹導波路２へと伝搬す
る。また、幹導波路から結合部に向かう光も同様に、伝
搬光の強度分布外側に偏ることにより、幹導波路２から
枝導波路１−ａへと伝搬する。
【００２６】逆に、枝導波路１−ａから結合部分に向か
う光では、曲がり部分で伝搬光の強度分布が外側に偏る
が、幹導波路が枝導波路１−ａに対し内側にオフセット
して結合しているため、幹導波路１−ａの中心と伝搬光
の強度分布のピークが大きく離れることになる。その結
果、結合損失が大きくなる。
う光では、曲がり部分で伝搬光の強度分布が外側に偏る
が、幹導波路が枝導波路１−ａに対し内側にオフセット
して結合しているため、幹導波路１−ａの中心と伝搬光
の強度分布のピークが大きく離れることになる。その結
果、結合損失が大きくなる。
【００２７】幹導波路２から枝導波路１−ｂに向かう場
合も同様である。
合も同様である。
【００２８】以上の特性を整理すると、枝導波路１−ｂ
から幹導波路２へ向かう光及び幹導波路２から枝導波路
１−ａに向かう光は低損失が実現でき、枝導波路１−ａ
から幹導波路２へ向かう光及び幹導波路２から枝導波路
１−ｂに向かう光が損失が大きくなる。すなわち光サー
キュレータが実現できる。
から幹導波路２へ向かう光及び幹導波路２から枝導波路
１−ａに向かう光は低損失が実現でき、枝導波路１−ａ
から幹導波路２へ向かう光及び幹導波路２から枝導波路
１−ｂに向かう光が損失が大きくなる。すなわち光サー
キュレータが実現できる。
【００２９】本発明は光サーキュレータは、同一基板上
に上記光導波路を形成することによって構成されるの
で、例えば石英導波路のプロセスを利用して製造でき
る。石英導波路を製造する一方法として、ＣＶＤ法があ
るが、この方法は、シリコン等のウェハ上に化学合成的
に石英膜を合成し、透明度の高い石英膜をウェハ一面に
合成できる。導波路回路は、この石英膜上に半導体チッ
プ製造に通常用いられるフォトリソグラフィーにて一度
の多数プリントされ、多数の石英導波路素子が得られ
る。
に上記光導波路を形成することによって構成されるの
で、例えば石英導波路のプロセスを利用して製造でき
る。石英導波路を製造する一方法として、ＣＶＤ法があ
るが、この方法は、シリコン等のウェハ上に化学合成的
に石英膜を合成し、透明度の高い石英膜をウェハ一面に
合成できる。導波路回路は、この石英膜上に半導体チッ
プ製造に通常用いられるフォトリソグラフィーにて一度
の多数プリントされ、多数の石英導波路素子が得られ
る。
【００３０】従来の光サーキュレータの構成では、嵩張
る偏光子、検光子、ルチル、ファラディ回転素子などか
ら構成されており、小型化が困難であったが、本発明で
は薄いウェハ上に構成できる為、小型化が可能である。
これに対して、本発明の導波路型によれば、一枚のウェ
ハ上に多数の回路を一度に作製でき、量産性に優れてい
る。また、その量産性故、一個当たりの製造コストも低
減できる。言うまでもなく、バルクの部品を使用してた
構成にくらべて小型化、集積化にも適している。
る偏光子、検光子、ルチル、ファラディ回転素子などか
ら構成されており、小型化が困難であったが、本発明で
は薄いウェハ上に構成できる為、小型化が可能である。
これに対して、本発明の導波路型によれば、一枚のウェ
ハ上に多数の回路を一度に作製でき、量産性に優れてい
る。また、その量産性故、一個当たりの製造コストも低
減できる。言うまでもなく、バルクの部品を使用してた
構成にくらべて小型化、集積化にも適している。
【００３１】
【実施例】次に、本発明の導波路型光サーキュレータの
一実施例について詳細に説明する。
一実施例について詳細に説明する。
【００３２】再び図１及び図２を参照して、本発明の導
波路型サーキュレータの具体的な構成について説明す
る。図２において、屈折率の高いコア部１−ａ′，１−
ｂ′，２′を取り囲むように屈折率の低いクラッド部３
が設けられている。コアとクラッドの屈折率の差及びコ
アの幅及び高さを調整することにより、１．３ミクロン
以上の波長領域で単一モード動作させることが可能にな
る。
波路型サーキュレータの具体的な構成について説明す
る。図２において、屈折率の高いコア部１−ａ′，１−
ｂ′，２′を取り囲むように屈折率の低いクラッド部３
が設けられている。コアとクラッドの屈折率の差及びコ
アの幅及び高さを調整することにより、１．３ミクロン
以上の波長領域で単一モード動作させることが可能にな
る。
【００３３】コア及びクラッドは石英系ガラスで、シリ
コン基板上にＣＶＤ法で成膜している。成膜方法は、他
に火炎堆積法、電子ビーム蒸着、スバッタ法等でも可能
である。また、基板の材質もシリコンの他、石英板、セ
ラミクス板等ＣＶＤに耐え得る材質であれば適用可能で
ある。
コン基板上にＣＶＤ法で成膜している。成膜方法は、他
に火炎堆積法、電子ビーム蒸着、スバッタ法等でも可能
である。また、基板の材質もシリコンの他、石英板、セ
ラミクス板等ＣＶＤに耐え得る材質であれば適用可能で
ある。
【００３４】枝導波路１−ａの中心線は、幹導波路２の
中心線に対し、湾曲部の外側にオフセットした状態で結
合している。また、枝導波路１−ｂの中心線は、幹導波
路２の中心線に対し、湾曲部の内側にオフセットした状
態で結合している。
中心線に対し、湾曲部の外側にオフセットした状態で結
合している。また、枝導波路１−ｂの中心線は、幹導波
路２の中心線に対し、湾曲部の内側にオフセットした状
態で結合している。
【００３５】導波路の中心線曲率の設定は、コアとクラ
ッドの屈折率差、すなわちΔｎ、コアの断面寸法に依存
する。ここで、導波路の曲げの曲率は、大きすぎると、
導波路の側面から光が放射され損失を生じる。逆に小さ
くすると導波路中を伝搬する光の電界分布が中心付近に
集中してしまい、光サーキュレータとしての機能を実現
することができなくなってしまう。
ッドの屈折率差、すなわちΔｎ、コアの断面寸法に依存
する。ここで、導波路の曲げの曲率は、大きすぎると、
導波路の側面から光が放射され損失を生じる。逆に小さ
くすると導波路中を伝搬する光の電界分布が中心付近に
集中してしまい、光サーキュレータとしての機能を実現
することができなくなってしまう。
【００３６】曲げ損失の耐力はΔｎとコア断面の寸法に
依存するが、導波路する光を単一動作させるには、Δｎ
を０．３〜１程度に、コア断面の寸法を４μｍ×４μｍ
〜８μｍ×８μｍに設定される。Δｎが小さいと電界分
布のコア内への閉じこめが弱くなり、曲げに対し損失が
大きくなる。従って、曲げ半径は、約１ｍｍ〜１５ｍｍ
が適している。なお、本実施例における導波路の幅は、
８ミクロンとしている。
依存するが、導波路する光を単一動作させるには、Δｎ
を０．３〜１程度に、コア断面の寸法を４μｍ×４μｍ
〜８μｍ×８μｍに設定される。Δｎが小さいと電界分
布のコア内への閉じこめが弱くなり、曲げに対し損失が
大きくなる。従って、曲げ半径は、約１ｍｍ〜１５ｍｍ
が適している。なお、本実施例における導波路の幅は、
８ミクロンとしている。
【００３７】次に、本発明の導波路型光サーキュレータ
を応用した他の実施例について、説明する。図４は、本
発明の導波路型サーキュレータと導波路フィルタを同一
基板上に組み合わせた光回路の構成を示している。
を応用した他の実施例について、説明する。図４は、本
発明の導波路型サーキュレータと導波路フィルタを同一
基板上に組み合わせた光回路の構成を示している。
【００３８】コアとクラッドの屈折率の差は０．７５％
及びコアの幅及び高さを６ミクロンに調整し１．５５ミ
クロンの波長領域で単一モード動作をするようにしてい
る。コア及びクラッドは石英系ガラスで、シリコン基板
上にＣＶＤ法で成膜している。また、基板の材質はシリ
コンを使用している。
及びコアの幅及び高さを６ミクロンに調整し１．５５ミ
クロンの波長領域で単一モード動作をするようにしてい
る。コア及びクラッドは石英系ガラスで、シリコン基板
上にＣＶＤ法で成膜している。また、基板の材質はシリ
コンを使用している。
【００３９】導波路回路は、２本の導波路、すなわち枝
導波路１−ａ，１−ｂが、湾曲部で１本の導波路すなわ
ち幹導波路２に結合している。枝導波路１−ａの中心線
は、幹導波路２の中心線に対し、湾曲部の外側にオフセ
ットした状態で結合している。枝導波路１−ｂの中心線
は、幹導波路２の中心線に対し、湾曲部の内側にオフセ
ットした状態で結合している。
導波路１−ａ，１−ｂが、湾曲部で１本の導波路すなわ
ち幹導波路２に結合している。枝導波路１−ａの中心線
は、幹導波路２の中心線に対し、湾曲部の外側にオフセ
ットした状態で結合している。枝導波路１−ｂの中心線
は、幹導波路２の中心線に対し、湾曲部の内側にオフセ
ットした状態で結合している。
【００４０】本実施例では導波路の幅は、８ミクロンで
枝導波路１−ａと枝導波路１−ｂの間隔は４ミクロンで
ある。
枝導波路１−ａと枝導波路１−ｂの間隔は４ミクロンで
ある。
【００４１】このように枝導波路と幹導波路を結合する
ことにより、枝導波路１−ｂから幹導波路２に向かう光
は、曲率部分において、伝搬光の強度分布の中心は、外
側に偏った状態で結合部分に至る。結合部分では、枝導
波路１−ｂの外側方向に幹導波路がオフセットしている
為、ちょうど伝搬光の強度分布のピーク位置が幹導波路
の中心近傍にくる。その結果、枝導波路１−ｂから幹導
波路２に向かう光は、効率良く光学的に結合し、幹導波
路２へと伝搬する。
ことにより、枝導波路１−ｂから幹導波路２に向かう光
は、曲率部分において、伝搬光の強度分布の中心は、外
側に偏った状態で結合部分に至る。結合部分では、枝導
波路１−ｂの外側方向に幹導波路がオフセットしている
為、ちょうど伝搬光の強度分布のピーク位置が幹導波路
の中心近傍にくる。その結果、枝導波路１−ｂから幹導
波路２に向かう光は、効率良く光学的に結合し、幹導波
路２へと伝搬する。
【００４２】また、幹導波路２から結合部に向かう光も
同様に、伝搬光の強度分布外側に偏る為、幹導波路２か
ら枝導波路１−ａへと伝搬する。逆に、枝導波路１−ａ
から結合部分に向かう光では、曲がり部分で伝搬光の強
度分布が外側に偏るが、幹導波路２が内側にオフセット
して結合している為、幹導波路２の中心と伝搬光の強度
分布のピークが大きく離れることになる。その結果、結
合損失が大きくなる。
同様に、伝搬光の強度分布外側に偏る為、幹導波路２か
ら枝導波路１−ａへと伝搬する。逆に、枝導波路１−ａ
から結合部分に向かう光では、曲がり部分で伝搬光の強
度分布が外側に偏るが、幹導波路２が内側にオフセット
して結合している為、幹導波路２の中心と伝搬光の強度
分布のピークが大きく離れることになる。その結果、結
合損失が大きくなる。
【００４３】幹導波路２から枝導波路１−ｂに向かう場
合も同様である。
合も同様である。
【００４４】以上の特性を整理すると、枝導波路１−ｂ
から幹導波路２へ向かう光及び幹導波路２から枝導波路
１−ａに向かう光は低損失が実現でき、枝導波路１−ａ
から幹導波路２へ向かう光及び幹導波路２から枝導波路
１−ｂに向かう光が損失が大きくなる。これにより、光
サーキュレータとしての機能が実現される。
から幹導波路２へ向かう光及び幹導波路２から枝導波路
１−ａに向かう光は低損失が実現でき、枝導波路１−ａ
から幹導波路２へ向かう光及び幹導波路２から枝導波路
１−ｂに向かう光が損失が大きくなる。これにより、光
サーキュレータとしての機能が実現される。
【００４５】図４は、幹導波路２の先端にグレーティン
グ加工５を施し、周期的に屈折率が変化するようにして
いる。りん添加石英ガラスあるいはセリウム添加石英ガ
ラスは、感光性を示す特性がある。ゲルマニウム添加石
英ガラスの感光性は小さいが、水素ローディングや大光
量紫外線照射で感光性を増強できることが報告されてい
る。
グ加工５を施し、周期的に屈折率が変化するようにして
いる。りん添加石英ガラスあるいはセリウム添加石英ガ
ラスは、感光性を示す特性がある。ゲルマニウム添加石
英ガラスの感光性は小さいが、水素ローディングや大光
量紫外線照射で感光性を増強できることが報告されてい
る。
【００４６】以上の方法で石英系光導波路にもグレーテ
ィング加工５が実現できる。
ィング加工５が実現できる。
【００４７】このようなグレーティング加工５を施すこ
とで、所要の波長λｍの光を反射させることが可能で、
本発明の光サーキュレータと結合することで、光バンド
パスフィルタとして使用できる。
とで、所要の波長λｍの光を反射させることが可能で、
本発明の光サーキュレータと結合することで、光バンド
パスフィルタとして使用できる。
【００４８】図５は、図４のグレーティングの周期を変
えた部分を複数直列に結合し、さらにグレーティングの
周期を変えた部分にある間隔を持たせている反射する波
長λ１〜λｎに応じて遅延時間を持たせる構造を採用し
ている。この構造によれば、反射した光は、波長に応じ
た遅延時間、すなわち、波長分散を生じることとなる。
えた部分を複数直列に結合し、さらにグレーティングの
周期を変えた部分にある間隔を持たせている反射する波
長λ１〜λｎに応じて遅延時間を持たせる構造を採用し
ている。この構造によれば、反射した光は、波長に応じ
た遅延時間、すなわち、波長分散を生じることとなる。
【００４９】この分散補償器と本発明の光サーキュレー
タを組み合わせることで、入射側に光が戻ることなく、
また挿入損失の低い分散補償器が実現できる。
タを組み合わせることで、入射側に光が戻ることなく、
また挿入損失の低い分散補償器が実現できる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の導波路型光
サーキュレータにおいては、曲がり導波路を透過する導
波光の性質を利用して、導波路上に形成された光導波路
によって光サーキュレータが構成されているため、小型
化、あるいは集積化に適している。また、従来のように
光サーキュレータを構成する際、アイソレータやＹ分岐
のような高価な個別部品を必要とせず、また、個別部品
をそれぞれ接続する必要もないので、量産性にも優れて
いる。
サーキュレータにおいては、曲がり導波路を透過する導
波光の性質を利用して、導波路上に形成された光導波路
によって光サーキュレータが構成されているため、小型
化、あるいは集積化に適している。また、従来のように
光サーキュレータを構成する際、アイソレータやＹ分岐
のような高価な個別部品を必要とせず、また、個別部品
をそれぞれ接続する必要もないので、量産性にも優れて
いる。
【図１】本発明の導波路型光サーキュレータの一実施例
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′断面図である。
【図３】本発明の導波路型光サーキュレータの光の伝搬
状態を示す概念図である。
状態を示す概念図である。
【図４】本発明の導波路型光サーキュレータに光バンド
パスフィルタを組み合わせた構成を示す図である。
パスフィルタを組み合わせた構成を示す図である。
【図５】本発明の導波路型光サーキュレータに光分散補
償器を組み合わせた構成を示す図である。
償器を組み合わせた構成を示す図である。
【図６】従来の光サーキュレータの構成の一例を示す図
である。
である。
【図７】従来の光サーキュレータの構成の他の一例を示
す図である。
す図である。
【図８】個別部品を接続した従来の光サーキュレータの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
１−ａ 枝導波路 １−ｂ 枝導波路 １−ａ′ コア部 １−ｂ′ コア部 ２ 幹導波路 ２′ コア部 ３ クラッド ４ 基板 ５ グレーティング部 ５−１〜ｎ グレーティング部 １０ ファラディ回転子 １１ 波長板 １２ 偏光ビームスプリッタ １３ プリズム １４ ポートＢ １５ ポートＣ １６ ポートＡ １７ 光アイソレータ １８ Ｙ分岐 １９−ａ 湾曲部 １９−ｂ 湾曲部 ２０ 湾曲部
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の湾曲部を有する第１の光導波路
と、 前記第１の湾曲部と同一方向であって、該第１の湾曲部
の内側に配置された第２の湾曲部を有する第２の光導波
路と、 前記第１の湾曲部と前記第２の湾曲部の終端部近傍で、
該第１の湾曲部と第２の湾曲部の双方に終端部が接続さ
れた第３の湾曲部を有する第３の光導波路を備え、さら
に、 前記第１の光導波路の前記第１の湾曲部の前記終端部と
は反対側にある終端部に配置された、前記第１の光導波
路から出力される光を受ける光出力手段と、 前記第２の光導波路の前記第２の湾曲部の前記終端部と
は反対側にある終端部に配置された、前記第２の光導波
路に光を入力する光入力手段と、 前記第３の光導波路の前記第３の湾曲部の前記終端部と
は反対側にある終端部に配置された、前記第３の光導波
路に光を入力するとともに、出力される光を受ける光入
出力手段とを備えていることを特徴とする導波路型光サ
ーキュレータ。 - 【請求項２】 前記第１の光導波路と前記第２の光導波
路と前記第３の光導波路は、同一基板上に配置されてい
ることを特徴とする請求項１記載の導波路型光サーキュ
レータ。 - 【請求項３】 前記第３の湾曲部は、前記第１の湾曲部
と同一方向に湾曲していることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の導波路型光サーキュレータ。 - 【請求項４】 前記基板は、シリコン基板であって、前
記第１の光導波路と前記第２の光導波路と前記第３の光
導波路は、石英導波路であることを特徴とする請求項１
から請求項３のいずれかに記載の導波路型光サーキュレ
ータ。 - 【請求項５】 前記基板は、さらに光フィルタを備えて
いることを特徴とする請求項２記載の光サーキュレー
タ。 - 【請求項６】 前記光フィルタは、前記第３の光導波路
に形成されたグレーティングを含むことを特徴とする請
求項５記載の光サーキュレータ。 - 【請求項７】 前記基板は、さらに分散補償器を備えて
いることを特徴とする請求項２記載の光サーキュレー
タ。 - 【請求項８】 前記分散補償器は、前記第３の光導波路
に形成されたグレーティングを含むことを特徴とする請
求項７記載の光サーキュレータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141383A JP2982691B2 (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 導波路型光サーキュレータ |
| US08/868,441 US5883991A (en) | 1996-06-04 | 1997-06-03 | Optical waveguide circulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141383A JP2982691B2 (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 導波路型光サーキュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09325298A true JPH09325298A (ja) | 1997-12-16 |
| JP2982691B2 JP2982691B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=15290727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8141383A Expired - Fee Related JP2982691B2 (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | 導波路型光サーキュレータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5883991A (ja) |
| JP (1) | JP2982691B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6751391B2 (en) | 2001-07-24 | 2004-06-15 | Agilent Technologies, Inc. | Optical systems incorporating waveguides and methods of manufacture |
| US6731841B1 (en) * | 2002-05-24 | 2004-05-04 | Alliance Fiber Optic Products, Inc. | Folded waveguide optical devices |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59142504A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-15 | Fujitsu Ltd | 光ガイド形アイソレ−タ |
| JPH07336327A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 透過型光フィルタおよび波長多重分離フィルタならびにリングレーザ |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS565522A (en) * | 1979-06-27 | 1981-01-21 | Tsukasa Nagao | Progressive wave coupling type light wave and millimeter wave circulator applying faraday effect |
| US4482202A (en) * | 1982-09-20 | 1984-11-13 | Tsukasa Nagao | Optical glass fiber transmission lines coupled junction circulators |
| DE3720929A1 (de) * | 1987-06-25 | 1989-01-05 | Philips Patentverwaltung | Nichtreziprokes optisches bauelement, insbesondere zur verwendung als isolator oder zirkulator |
| US4978189A (en) * | 1989-11-14 | 1990-12-18 | At&T Bell Laboratories | Hybrid optical isolator, circulator or switch, and systems utilizing same |
| US5018814A (en) * | 1990-02-13 | 1991-05-28 | Physical Optics Corporation | Broadband single-mode optical coupler |
| US5400418A (en) * | 1992-12-04 | 1995-03-21 | Williams Telecommunication Group, Inc. | Polarization independent all-fiber optical circulator |
| CA2148317C (en) * | 1995-05-01 | 1998-05-05 | Yihao Cheng | Optical circulator |
-
1996
- 1996-06-04 JP JP8141383A patent/JP2982691B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-03 US US08/868,441 patent/US5883991A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59142504A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-15 | Fujitsu Ltd | 光ガイド形アイソレ−タ |
| JPH07336327A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 透過型光フィルタおよび波長多重分離フィルタならびにリングレーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2982691B2 (ja) | 1999-11-29 |
| US5883991A (en) | 1999-03-16 |
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|---|---|---|---|
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