JPH10268149A - 光導波路デバイス - Google Patents
光導波路デバイスInfo
- Publication number
- JPH10268149A JPH10268149A JP10433598A JP10433598A JPH10268149A JP H10268149 A JPH10268149 A JP H10268149A JP 10433598 A JP10433598 A JP 10433598A JP 10433598 A JP10433598 A JP 10433598A JP H10268149 A JPH10268149 A JP H10268149A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長制御機能を有する，および小型化された
ＡＷＧ素子を提供すること。 【解決手段】 光導波路デバイスは，アレイ導波路格子
を形成する複数の導波路の曲線部分で，コアの両脇部分
において，クラッド層が部分的に除去されている。
ＡＷＧ素子を提供すること。 【解決手段】 光導波路デバイスは，アレイ導波路格子
を形成する複数の導波路の曲線部分で，コアの両脇部分
において，クラッド層が部分的に除去されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，波長多重光通信方
式などに有用な，アレイ導波路格子を有する光導波路デ
バイスに関する。
式などに有用な，アレイ導波路格子を有する光導波路デ
バイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】波長多重光通信方式においては，波長多
重された複数の信号光を，分波する，あるいは複数の信
号光を１本の導波路に合波する機能のデバイスが不可欠
である。そのような機能を有する光デバイスとして，ア
レイ導波路格子を用いた素子（以下，ＡＷＧと呼ぶ）が
有力視されている。その一例として，高橋らによって，
１９９２年発行の電子情報通信学会春季大会予稿第４分
冊の第２７２頁に開示されたＡＷＧの平面構造図を図５
に示す。この例においては，Ｓｉ基板からなる導波路基
板５１上に石英系の光導波路を形成しており，１１本の
入力光導波路５２，凹面構造のスラブ導波路からなる入
力側スターカップラ５３，アレイ導波路格子５４，出力
側スターカップラ５５，出力導波路５６からなる。１１
本の入力導波路５２の内の１本の導波路から入力され
た，波長の異なる複数の信号光は，アレイ導波路格子部
５４で波長によって決定される位相シフトを受け，異な
る出力ポートに出力される。すなわち，波長多重された
信号光を分波することができる。
重された複数の信号光を，分波する，あるいは複数の信
号光を１本の導波路に合波する機能のデバイスが不可欠
である。そのような機能を有する光デバイスとして，ア
レイ導波路格子を用いた素子（以下，ＡＷＧと呼ぶ）が
有力視されている。その一例として，高橋らによって，
１９９２年発行の電子情報通信学会春季大会予稿第４分
冊の第２７２頁に開示されたＡＷＧの平面構造図を図５
に示す。この例においては，Ｓｉ基板からなる導波路基
板５１上に石英系の光導波路を形成しており，１１本の
入力光導波路５２，凹面構造のスラブ導波路からなる入
力側スターカップラ５３，アレイ導波路格子５４，出力
側スターカップラ５５，出力導波路５６からなる。１１
本の入力導波路５２の内の１本の導波路から入力され
た，波長の異なる複数の信号光は，アレイ導波路格子部
５４で波長によって決定される位相シフトを受け，異な
る出力ポートに出力される。すなわち，波長多重された
信号光を分波することができる。
【０００３】高橋らは，４１本のアレイ導波路格子を用
い，１．５μｍ波長帯において，周波数間隔１０ＧＨ
ｚ，チャンネル数１１の合分波器を製作し，クロストー
ク−１４ｄＢ，挿入損失８ｄＢ，３ｄＢ透過帯域幅６．
５ＧＨｚの特性を得た。比屈折率差は０．７５％，基板
サイズは４ｃｍ×６ｃｍである。同様のＡＷＧ素子は，
特公平７−１１７６１２号公報にも開示されている。
い，１．５μｍ波長帯において，周波数間隔１０ＧＨ
ｚ，チャンネル数１１の合分波器を製作し，クロストー
ク−１４ｄＢ，挿入損失８ｄＢ，３ｄＢ透過帯域幅６．
５ＧＨｚの特性を得た。比屈折率差は０．７５％，基板
サイズは４ｃｍ×６ｃｍである。同様のＡＷＧ素子は，
特公平７−１１７６１２号公報にも開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，以上の
ようなＡＷＧ素子では，現状デバイスの波長精度と，温
度特性が大きな問題となっている。すなわち特定のチャ
ンネルの出力波長を，例えば，１５５２．０ｎｍ，波長
間隔を０．５ｎｍと設定したいという場合に，設計通り
の出力光波長を実現することが困難であり，隣り合う波
長と干渉してしまう場合があることから，現状では素子
を製作したあとで，選別を行うことになる。
ようなＡＷＧ素子では，現状デバイスの波長精度と，温
度特性が大きな問題となっている。すなわち特定のチャ
ンネルの出力波長を，例えば，１５５２．０ｎｍ，波長
間隔を０．５ｎｍと設定したいという場合に，設計通り
の出力光波長を実現することが困難であり，隣り合う波
長と干渉してしまう場合があることから，現状では素子
を製作したあとで，選別を行うことになる。
【０００５】また，ＡＷＧ素子を複数用いることによっ
て，光信号の足し合わせ，あるいは抜き取りなどのいわ
ゆるＡＤＤ／ＤＲＯＰ／ＭＵＸ（ＡＤＭ）機能を実現す
ることができるが，上述の従来例のように，４ｃｍ×６
ｃｍ程度の大きさとなると，全体に大きなものとなり，
実現可能な機能も制限を受ける。また，素子サイズが大
きいと，温度制御を行うためのペルチエ素子の消費電力
も大きくなってしまうことから，できる限り素子サイズ
を小さくすることが望まれる。
て，光信号の足し合わせ，あるいは抜き取りなどのいわ
ゆるＡＤＤ／ＤＲＯＰ／ＭＵＸ（ＡＤＭ）機能を実現す
ることができるが，上述の従来例のように，４ｃｍ×６
ｃｍ程度の大きさとなると，全体に大きなものとなり，
実現可能な機能も制限を受ける。また，素子サイズが大
きいと，温度制御を行うためのペルチエ素子の消費電力
も大きくなってしまうことから，できる限り素子サイズ
を小さくすることが望まれる。
【０００６】そこで，本発明の技術的課題は，素子サイ
ズの小型化が図られたＡＷＧ素子を提供することにあ
る。
ズの小型化が図られたＡＷＧ素子を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題は，素子を小
形化するために，アレイ導波路格子の曲がり導波路部分
にコア層の側部領域に溝を設け，曲がりの曲率を小さく
したことによって解決される。
形化するために，アレイ導波路格子の曲がり導波路部分
にコア層の側部領域に溝を設け，曲がりの曲率を小さく
したことによって解決される。
【０００８】即ち，本発明の光導波路デバイスは，基板
上に形成された入出力光導波路，入出力光カップラ，及
びアレイ導波路格子を備えた光導波路デバイスにおい
て，アレイ導波路格子を形成する複数の導波路の曲線部
分で，コアの両脇部分において，クラッド層が部分的に
除去されていることを特徴とする。
上に形成された入出力光導波路，入出力光カップラ，及
びアレイ導波路格子を備えた光導波路デバイスにおい
て，アレイ導波路格子を形成する複数の導波路の曲線部
分で，コアの両脇部分において，クラッド層が部分的に
除去されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に，本発明の実施の形態につ
いて図面等を用いて詳細に説明する。
いて図面等を用いて詳細に説明する。
【００１０】図１は本発明の第１の実施の形態による光
導波路デバイスの構成を示す平面図である。図１を参照
すると，光導波路デバイスは導波路基板１上に形成され
た入力導波路２，出力導波路６，入力側及び出力側の２
つのスターカップラ３，５，及びアレイ導波路格子４か
ら構成されている。入力導波路２の内の１本から，波長
多重された光信号を導入すると，アレイ導波路格子部４
で光路差に応じた位相シフトを受け，出力側のスターカ
ップラ５を介して，出力側の導波路６に波長毎に分離さ
れて出力される。
導波路デバイスの構成を示す平面図である。図１を参照
すると，光導波路デバイスは導波路基板１上に形成され
た入力導波路２，出力導波路６，入力側及び出力側の２
つのスターカップラ３，５，及びアレイ導波路格子４か
ら構成されている。入力導波路２の内の１本から，波長
多重された光信号を導入すると，アレイ導波路格子部４
で光路差に応じた位相シフトを受け，出力側のスターカ
ップラ５を介して，出力側の導波路６に波長毎に分離さ
れて出力される。
【００１１】本発明の第１の実施の形態では，波長精度
を向上させるために，入力側のスターカップラ３の一部
に，斜線で示すように，屈折率調整領域１１を形成し
た。この屈折率調整領域１１で，他の領域との屈折率と
に差をつけると，入力側スターカップラ３内でプリズム
効果による光路の曲がりが生じ，出力導波路側の特定の
チャンネルで出力される光波長が変化することになる。
このような屈折率調整領域１１は，レーザ露光法等の手
法によって，作りつけで形成してもよいし，またヒータ
電極を形成して，素子を作製したあとで，波長分波特性
に応じて，ヒータに電流を流し，所望の波長に設定して
もよい。
を向上させるために，入力側のスターカップラ３の一部
に，斜線で示すように，屈折率調整領域１１を形成し
た。この屈折率調整領域１１で，他の領域との屈折率と
に差をつけると，入力側スターカップラ３内でプリズム
効果による光路の曲がりが生じ，出力導波路側の特定の
チャンネルで出力される光波長が変化することになる。
このような屈折率調整領域１１は，レーザ露光法等の手
法によって，作りつけで形成してもよいし，またヒータ
電極を形成して，素子を作製したあとで，波長分波特性
に応じて，ヒータに電流を流し，所望の波長に設定して
もよい。
【００１２】具体的には，Ｓｉ基板上にＧＰＳＧ（Ｇ
ｅ，Ｐをドープした石英ガラス）膜をクラッド層，及び
コア層とした導波路基板１に，図１に示すような配置
で，入出力導波路２，６入力側及び出力側のスターカッ
プラ３，５，アレイ導波路格子部４を形成する。Ｇｅの
ドーピング量を調整することによって屈折率を調整でき
るが，この例においてはコア層の断面サイズを６μｍ×
６μｍ，コア層とクラッド層の屈折率差は０．６％とし
た。入出力導波路はともに８本，周波数間隔１００ＧＨ
ｚとした。また入力側カップラの一部に，図１に示すよ
うな屈折率調整領域を形成し，そこでは上部クラッド層
の上にＣｒヒータ電極を形成した。そこに電流を流して
加熱することによって，ＴＯ効果による屈折率変化が生
じ，出力ポート側からの波長を微調整することが可能と
なった。この例においては，０．６Ｗの電力によって４
番目の出力ポートからの波長を約２ｎｍ微調する事がで
きた。
ｅ，Ｐをドープした石英ガラス）膜をクラッド層，及び
コア層とした導波路基板１に，図１に示すような配置
で，入出力導波路２，６入力側及び出力側のスターカッ
プラ３，５，アレイ導波路格子部４を形成する。Ｇｅの
ドーピング量を調整することによって屈折率を調整でき
るが，この例においてはコア層の断面サイズを６μｍ×
６μｍ，コア層とクラッド層の屈折率差は０．６％とし
た。入出力導波路はともに８本，周波数間隔１００ＧＨ
ｚとした。また入力側カップラの一部に，図１に示すよ
うな屈折率調整領域を形成し，そこでは上部クラッド層
の上にＣｒヒータ電極を形成した。そこに電流を流して
加熱することによって，ＴＯ効果による屈折率変化が生
じ，出力ポート側からの波長を微調整することが可能と
なった。この例においては，０．６Ｗの電力によって４
番目の出力ポートからの波長を約２ｎｍ微調する事がで
きた。
【００１３】次に図２を用いて本発明の第２の実施によ
る光導波路デバイスについて説明する。この実施の形態
においてもＡＷＧの基本構成は，第１の実施の形態又は
従来技術と同様であり，入出力光導波路２，６，及び入
力側，出力側２つのスターカップラ３′，５，アレイ導
波路格子部４からなる。第２の実施の形態での第１の実
施の形態及び従来技術と異なる点は，アレイ導波路格子
部４の一部にコア層の側面部に溝を形成した溝形成領域
１２を有することである。これによって，コア層により
強く光を閉じこめ，したがって，アレイ導波路格子部４
を小型にすることが可能となる。また，この実施の形態
では，受動光導波路部分での損失を補償するために，Ｌ
Ｄ光アンプアレイ１３をＳｉ基板上に実装している。
る光導波路デバイスについて説明する。この実施の形態
においてもＡＷＧの基本構成は，第１の実施の形態又は
従来技術と同様であり，入出力光導波路２，６，及び入
力側，出力側２つのスターカップラ３′，５，アレイ導
波路格子部４からなる。第２の実施の形態での第１の実
施の形態及び従来技術と異なる点は，アレイ導波路格子
部４の一部にコア層の側面部に溝を形成した溝形成領域
１２を有することである。これによって，コア層により
強く光を閉じこめ，したがって，アレイ導波路格子部４
を小型にすることが可能となる。また，この実施の形態
では，受動光導波路部分での損失を補償するために，Ｌ
Ｄ光アンプアレイ１３をＳｉ基板上に実装している。
【００１４】実際には，第２の実施の形態においても，
第１の実施の形態と同様の手法で受動光導波路を形成
し，アレイ格子４の曲線部分の一部に，コア層横の溝を
形成した。その部分での断面図を図３に示す。幅８μ
ｍ，厚さ６μｍのコア層２３の両側に２μｍ離れた位置
に溝２５を形成した。コア層２３の横方向にしみ出した
光を溝２５の壁面によって閉じこめることになり，アレ
イ導波路格子の曲線部分で，曲率半径を小さく，したが
って素子サイズを小さくすることが可能となる。溝２５
の形成によって若干の損失増加を招くが，問題になるレ
ベルではない。
第１の実施の形態と同様の手法で受動光導波路を形成
し，アレイ格子４の曲線部分の一部に，コア層横の溝を
形成した。その部分での断面図を図３に示す。幅８μ
ｍ，厚さ６μｍのコア層２３の両側に２μｍ離れた位置
に溝２５を形成した。コア層２３の横方向にしみ出した
光を溝２５の壁面によって閉じこめることになり，アレ
イ導波路格子の曲線部分で，曲率半径を小さく，したが
って素子サイズを小さくすることが可能となる。溝２５
の形成によって若干の損失増加を招くが，問題になるレ
ベルではない。
【００１５】第２の実施の形態では，従来技術と比べ
て，曲線導波路部分の曲率半径を２５％低減することが
できた。また，第２の実施の形態では，出力導波路の一
部にＬＤアンプアレイ１３を実装し，素子全体として光
の利得を生じさせることをはかった。その横方向の断面
図を図４に示す。入出力側両方にスポットサイズ変換領
域を形成したＬＤアンプアレイの活性層１４と石英導波
路のコア層２３が光学的に良好に結合するように，ＬＤ
アンプアレイ１３の下部に半田バンプ２６を形成した。
実際にはＩｎＰ系の８ｃｈＬＤアンプアレイを用い，光
結合損失片側２ｄＢ，各ｃｈに１００ｍＡの電流を注入
することにより，ＡＷＧモジュール全体として５ｄＢの
利得を有する特性が得られた。この例では，曲率半径が
小さくなり，小型化されたアレイ導波路格子部を集中的
に温調する事により，良好に波長の制御を行え，またＡ
ＷＧ部分としては従来技術に比べて，面積で約３０％小
型化が図られ，したがって１つのパネルに搭載できるモ
ジュール数が増えることから，より高機能な動作を実現
できる。
て，曲線導波路部分の曲率半径を２５％低減することが
できた。また，第２の実施の形態では，出力導波路の一
部にＬＤアンプアレイ１３を実装し，素子全体として光
の利得を生じさせることをはかった。その横方向の断面
図を図４に示す。入出力側両方にスポットサイズ変換領
域を形成したＬＤアンプアレイの活性層１４と石英導波
路のコア層２３が光学的に良好に結合するように，ＬＤ
アンプアレイ１３の下部に半田バンプ２６を形成した。
実際にはＩｎＰ系の８ｃｈＬＤアンプアレイを用い，光
結合損失片側２ｄＢ，各ｃｈに１００ｍＡの電流を注入
することにより，ＡＷＧモジュール全体として５ｄＢの
利得を有する特性が得られた。この例では，曲率半径が
小さくなり，小型化されたアレイ導波路格子部を集中的
に温調する事により，良好に波長の制御を行え，またＡ
ＷＧ部分としては従来技術に比べて，面積で約３０％小
型化が図られ，したがって１つのパネルに搭載できるモ
ジュール数が増えることから，より高機能な動作を実現
できる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によるＡＷ
Ｇ素子では，アレイ導波路格子の曲がり導波路部分にコ
ア層の側部領域に溝を設けて，曲がり導波路部分の曲率
を小さくすることによって，素子の小型化が図られた。
Ｇ素子では，アレイ導波路格子の曲がり導波路部分にコ
ア層の側部領域に溝を設けて，曲がり導波路部分の曲率
を小さくすることによって，素子の小型化が図られた。
【図１】本発明の第１の実施の形態による光導波路デバ
イスを示す平面図である。
イスを示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態による光導波路デバ
イスを示す平面図である。
イスを示す平面図である。
【図３】第２の実施の形態においてアレイ導波路格子部
の曲線部分の断面構造図である。
の曲線部分の断面構造図である。
【図４】第２の実施の形態において出力導波路部分の横
方向断面構造図である。
方向断面構造図である。
【図５】従来技術によるＡＷＧ素子の平面図である。
１ 導波路基板 ２ 入力導波路 ３，３′ 入力カップラ ４ アレイ導波路格子 ５ 出力カップラ ６ 出力導波路 １１ 屈折率調整領域 １２ 溝形成領域 １３ ＬＤ光アンプアレイ ２１ Ｓｉ基板 ２２ 下部クラッド層 ２３ コア層 ２４ 上部クラッド層 ２５ 溝 ２６ 半田バンプ
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に形成された入出力光導波路，入
出力光カップラ，及びアレイ導波路格子を備えた光導波
路デバイスにおいて，アレイ導波路格子を形成する複数
の導波路の曲線部分で，コアの両脇部分において，クラ
ッド層が部分的に除去されていることを特徴とする光導
波路デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10433598A JPH10268149A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 光導波路デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10433598A JPH10268149A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 光導波路デバイス |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7732596A Division JP2798124B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 光導波路デバイス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10268149A true JPH10268149A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=14378073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10433598A Pending JPH10268149A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 光導波路デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10268149A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2397390A (en) * | 2002-11-29 | 2004-07-21 | Univ Surrey | Arrayed waveguide grating with flat spectral profile |
| JP2005345702A (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Hitachi Chem Co Ltd | 光分岐光導波路 |
-
1998
- 1998-04-15 JP JP10433598A patent/JPH10268149A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2397390A (en) * | 2002-11-29 | 2004-07-21 | Univ Surrey | Arrayed waveguide grating with flat spectral profile |
| JP2005345702A (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Hitachi Chem Co Ltd | 光分岐光導波路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010801 |