JPH10177113A - アレイ導波路格子型バンドパスフィルター - Google Patents

アレイ導波路格子型バンドパスフィルター

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JPH10177113A
JPH10177113A JP33790996A JP33790996A JPH10177113A JP H10177113 A JPH10177113 A JP H10177113A JP 33790996 A JP33790996 A JP 33790996A JP 33790996 A JP33790996 A JP 33790996A JP H10177113 A JPH10177113 A JP H10177113A
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JP
Japan
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waveguide
wavelength
filter
waveguide grating
slab
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP33790996A
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English (en)
Inventor
Masaki Kamitoku
正樹 神徳
Yuzo Yoshikuni
裕三 吉國
Hiroaki Sanjo
広明 三条
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アレイ導波路格子型バンドパスフィルターの
優れた特性を生かしつつ、その特性の問題点であったフ
ィルター特性、即ち、バンド幅が狭いこと、および任意
の形状の波長特性を有するフィルターを設計することが
出来ないという問題点を解決することを目的とする。 【解決手段】 光路長の異なる複数の光路を規則的に配
置したアレイ導波路格子3の両端に、円弧状の端部を持
つスラブ導波路2,4をそれぞれ接続してなる光導波路
回路において、少なくとも一方の前記スラブ導波路4の
終端部に1又は2以上の反射ミラー7を配置し、該反射
ミラー7は、該終端部の円弧の中心に向かう方向に対し
て傾くことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光交換、
光情報処理等に用いるアレイ導波路格子型バンドパスフ
ィルターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光通信技術の高度化に伴い、大容量の通
信を実現するために、波長多重(WDM)化された信号
を用いることが重要となってきている。こうした中、図
5(a)に示すように、多重化された光λ1…λnの中か
ら、必要とする波長の光λaを任意に抽出したり、図5
(b)に示すように複数の波長の光λa,λb,λcを分
離したり、また逆に、図5(c)に示すように必要な波
長の光λa,λbを追加することが求められている。
【0003】このような機能を実現するためには、急峻
な波長特性を有するバンドパスフィルターを用いて、ル
ーター(波長に応じて出射経路を変更することが出来る
機能を持つ素子)を構成することが必要不可欠である。
【0004】これらのバンドパスフィルターに受光器、
空間切り替えスイッチ或いは光ゲートを組み合わせるこ
とによって、WDMシステムで必要とされる種々の機能
を実現することが出来る(B.Glance,I.P.Kaminow and R.
W.Wilson, "Applications ofthe Integrated Waveguide
Grating Router", IEEE J.of Lightwave Technol.vol.
12, pp957-961,1994) 。
【0005】これらのバンドパスフィルターよりルータ
ーを構成する例として、図6(a)に示す周期的回折格
子(グレーティング)、図7(a)に示すマッハ・ツェ
ンダー干渉系フィルター(M. Kuznetsov."Cascaded Coup
ler Mach-Zehnder Channel Dropping Filters for Wave
length-Division Multiplexed Optical Systems", IEEE
J. of Lightwave Technol. vol.12, pp226-230,199
4)、図8(a)に示すアレイ導波路格子型フィルター
(C.Dragone,"An N x N Optical Multiplexer Usinga Pl
anar Arrangement of Two Star Couplers", IEEE Photo
n Technol. Lett.,vol.3,pp.812-815,1991)などが報告
されている。これらのバンドパスフィルターの波長特性
は、それぞれ図6(b)、図7(b)、図8(b)に示
す。
【0006】図6〜図8に示すように、アレイ導波路格
子型バンドパスフィルターは、フィルター特性が急峻で
高い消光比を有し、規則的な周期性を持つ、また、多入
力・多出力ポートの構成であるので、他のフィルタと比
較して容易にルーターを構成できるなど、優れた特性を
有している。
【0007】アレイ導波路格子型バンドパスフィルター
の動作原理を図9に示す。同図に示すように、入力導波
路1から入射した光λ1…λnは円弧状の端部を持つ第1
のスラブ導波路2で回折し、アレイ導波路格子3に分波
され、更に、円弧状の端部を持つ第2のスラブ導波路4
を伝搬し、それぞれの波長に応じて、第2のスラブ導波
路4の終端部の異なる位置に焦点を結ぶ。
【0008】ここで、アレイ導波路格子3の光路長を規
則的に変化させておけば光路に応じて伝搬する光の位相
がわずかずつ変化するので、第2のスラブ導波路4の終
端部で干渉した光は光学プリズムの様に波長に応じて出
力する位置を変える(C.Dragone,"An N x N Optical Mul
tiplexer Using a Planar Arrangement of Two StarCou
plers", IEEE Photon Technol. Lett., vol.3,pp.812-8
15,1991)。
【0009】ここで、第2のスラブ導波路4における光
の焦点位置の波長分散は次式で与えられる。 dx/dλ=fm/nd ・・・(1) 但し、xは第2のスラブ導波路4の終端部における距
離、fはスラブ導波路の円弧の曲率半径、mは回折次
数、nはスラブ導波路の等価屈折率、dはアレイ導波路
のスラブ導波路との接続面における導波路間隔である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにアレイ導
波路格子型バンドパスフィルターは優れた特性を有して
いるものの、従来の構成においては、この第2のスラブ
導波路4の終端部に導波路(図示省略)を接続していた
ため、(1)式により定まる波長特性のフィルターしか
構成することができず、フィルターのバンド幅や波長特
性などを任意に設定することは非常に困難であった。
【0011】また、この従来の構造のフィルターにおい
ては、波長特性が丸みを持つため、波長特性を平坦化す
るために種々の方法が用いられているが、挿入損失の増
加を招くなどの問題点を有していた。
【0012】本発明は、上述したアレイ導波路格子型バ
ンドパスフィルターの優れた特性を生かしつつ、その特
性の問題点であったフィルター特性、即ち、バンド幅が
狭いこと、および任意の形状の波長特性を有するフィル
ターを設計することが出来ないという問題点を解決する
ことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために、本発明によるアレイ導波路格子型バンドパス
フィルターでは、第2のスラブ導波路の終端部に、当該
終端部の円弧の中心に向かう方向に対して傾いた角度を
有する反射ミラーを配置することを最も大きな特徴とす
る。
【0014】〔作用〕本発明では、アレイ導波路格子型
バンドパスフィルターにおいて、第2のスラブ導波路の
終端部に、当該終端部の円弧の中心に対して傾いた角度
を有する反射ミラーを配置することにより、任意の波長
の光を必要とされるポートに出射することを可能とし
た。このため、極めて自由度の高いバンドパスフィルタ
ーを実現することができ、容易に平坦な波長特性を有す
るフィルタ特性を得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
〔実施例1〕本発明の第1の実施例に係るアレイ導波路
格子型バンドパスフィルターを図1に示す。本実施例
は、波長多重化された光から波長に応じて出射経路を変
更できるルーターとして機能するものである。
【0016】即ち、光路長の異なる複数の光路を規則的
に配置したアレイ導波路3の両端に、円弧状の端部を持
つ第1、第2のスラブ導波路2,4をぞれぞれ接続する
と共に第1のスラブ導波路2の一端部に少なくとも1本
の入射導波路1及び2本の出射導波路5,6を接続し、
更に、第2のスラブ導波路4の終端部に複数の反射ミラ
ー7を配置したものである。
【0017】ここで、反射ミラー7は、第2のスラブ導
波路4の終端部の円弧の中心に向かう方向に対して僅か
に傾いた角度を有している。「傾いた角度」とは、第2
のスラブ導波路4の終端部の形状である円弧の接線方向
と異なる方向となっていること、言い換えると、終端部
の円弧の中心に対する角度が垂直でない方向に傾いてい
ることを意味する。
【0018】従って、図3に示すように、第2のスラブ
導波路4の終端部が鏡面であり、しかも、矢印で示す向
きに傾いたとすると、この終端部に焦点を結んだ光は入
射方向と異なる方向(図中破線で示す)に向かって反射
し、アレイ導波路格子3を伝搬し、更に、第1のスラブ
導波路2を伝搬し(図中破線で示す)、入射導波路1と
異なる出射導波路6へ出射することになる。
【0019】尚、各反射ミラー7の傾斜角度は、一様で
はなく、それぞれの位置に応じて異なる。その為、各位
置において反射した光のうち二つだけが、第1のスラブ
導波路2の二つの出射導波路5,6へ選択的に出射する
こととなる。
【0020】上記構成を有する本実施例のアレイ導波路
格子型バンドパスフィルターは、次の作用・効果を奏す
る。即ち、図2に示すように、波長多重化された光λ1
…λnを入射導波路1へ入射すると、波長多重化された
光λ1…λnは、第1のスラブ導波路2、アレイ導波路格
子3、第2のスラブ導波路4を伝搬し、それぞれの波長
に応じて、第2のスラブ導波路4の終端部の違う位置に
焦点を結ぶ。
【0021】第2のスラブ導波路4の終端部には反射ミ
ラー7が、スラブ導波路4の円弧の中心に対してわずか
に傾いた角度を有するように設置されているため、この
反射ミラー7で反射した光は、第2のスラブ導波路4に
おいて、その傾斜角度に応じて、第2のスラブ導波路
4、アレイ導波路格子3、第1のスラブ導波路2を順に
伝搬し、二つの出射導波路5,6へ選択的に出射する。
【0022】このように、入射導波路1から入射した波
長多重化された光λ1…λnは、図2に示すように、それ
ぞれ波長に応じて分離・抽出されて2つの出射導波路
5,6から出力するのである。これは、図1中の第2の
スラブ導波路4の終端部の反射ミラー7の角度及び長さ
等を調整することによって図2中の波長特性は自由に設
計を行うことが出来ることを意味する。
【0023】つまり、反射ミラー7を設置位置に応じて
傾斜角度を適宜変化させることによって、図2に示すよ
うに、その位置に対応する任意の波長の光を必要とする
出力ポートである何れかの出射導波路5,6へ出射する
事ができ、且つ、任意に出射位置を変化させることが出
来るのである。
【0024】このように説明したように、本実施例のア
レイ導波路格子型バンドパスフィルターは、必要とする
任意の波長の抽出・分離を行う機能を実現することがで
きる。また、波長を追加する機能を実現するためには、
2つの出射導波路5,6へ波長の異なる光を逆に入射し
てやれば、入射導波路1ヘ波長多重化された光を得るこ
とができる。
【0025】〔実施例2〕本発明の第2の実施例を図4
に示す。本実施例では、図1に示した第1の実施例の反
射ミラー7の一部を補助出射導波路8に置き換えたもの
である。その他の構成は、前述した実施例と同様であ
る。本実施例では、第2のスラブ導波路4の終端部に補
助出射導波路8を配置することにより、終端部の位置に
対応する一部の波長の光λ1を補助出射導波路8から抜
き出すことが出来る。
【0026】上述した二つの実施例においては、簡単の
ため出力導波路の本数を2本としているが、少なくとも
1本以上の任意の本数として良く、また、入射導波路は
同時に出射導波路を兼ねることも出来る。また、本実施
例においては、材料系に依存しないため、特に言及しな
かったが、InP系、SiO2系をはじめとする光導波路
とすることの出来る全ての材料系に適用することが可能
である。
【0027】
【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、本発明のアレイ導波路格子型バンドパスフィ
ルターにおいては、必要とする波長の光を任意のポート
に出射することができるため、低損失で設計自由度の極
めて高いバンドパスフィルターを簡単な方法で構成する
ことが出来る。さらに、受光器や空間切り替えスイッチ
や光ゲートなどと組み合わせることによって、WDMシ
ステム等で必要とされる様々な機能を果たすことがで
き、波長依存性を利用する様々なアプリケーションにお
ける基本素子として非常に重要な働きを有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るアレイ導波路格子
型バンドパスフィルターの構成図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係るアレイ導波路格子
型バンドパスフィルターの波長特性の一例を示す説明図
である。
【図3】本発明の動作原理図である。
【図4】本発明の第2の実施例のアレイ導波路格子型バ
ンドパスフィルターの構成図である。
【図5】素子機能の説明図である。
【図6】従来のバンドパスフィルターを用いてルーター
を構成する方法に係り、周期的回折格子(グレーティン
グ)フィルターとその波長特性を示す説明図である。
【図7】従来のバンドパスフィルターを用いてルーター
を構成する方法に係り、マッハ・ツェンダー型干渉系フ
ィルタとその波長特性を示す説明図である。
【図8】従来のバンドパスフィルターを用いてルーター
を構成する方法に係り、アレイ導波路格子型バンドパス
フィルターとその波長特性を示す説明図である。
【図9】従来型のアレイ導波路格子型バンドパスフィル
ターの動作原理図である。
【符号の説明】
1 入射導波路 2 第1のスラブ導波路 3 アレイ導波路格子 4 第2のスラブ導波路 5,6 出射導波路 7 反射ミラー 8 補助出射導波路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光路長の異なる複数の光路を規則的に配
    置したアレイ導波路格子の両端に、円弧状の端部を持つ
    スラブ導波路をそれぞれ接続してなる光導波路回路にお
    いて、少なくとも一方の前記スラブ導波路の終端部に1
    又は2以上の反射ミラーを配置し、該反射ミラーは、該
    終端部の円弧の中心に向かう方向に対して傾くことを特
    徴とするアレイ導波路格子型バンドパスフィルター。
JP33790996A 1996-12-18 1996-12-18 アレイ導波路格子型バンドパスフィルター Withdrawn JPH10177113A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33790996A JPH10177113A (ja) 1996-12-18 1996-12-18 アレイ導波路格子型バンドパスフィルター

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JP33790996A JPH10177113A (ja) 1996-12-18 1996-12-18 アレイ導波路格子型バンドパスフィルター

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JPH10177113A true JPH10177113A (ja) 1998-06-30

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ID=18313141

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JP33790996A Withdrawn JPH10177113A (ja) 1996-12-18 1996-12-18 アレイ導波路格子型バンドパスフィルター

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JP (1) JPH10177113A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009511955A (ja) * 2005-10-06 2009-03-19 ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド 波長選択スイッチ及び変調器のための方法及び装置
JP2014215317A (ja) * 2013-04-22 2014-11-17 日本電信電話株式会社 光信号処理回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040302