JPH1031121A - Waveguide type composing/branching filter using grating - Google Patents

Waveguide type composing/branching filter using grating

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JPH1031121A
JPH1031121A JP18612896A JP18612896A JPH1031121A JP H1031121 A JPH1031121 A JP H1031121A JP 18612896 A JP18612896 A JP 18612896A JP 18612896 A JP18612896 A JP 18612896A JP H1031121 A JPH1031121 A JP H1031121A
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JP
Japan
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optical waveguide
light
multiplexer
grating
demultiplexer
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JP18612896A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazutami Kawamoto
和民 川本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composing/branching filter in configuration, which can deal with the wavelength fluctuation of light to be transmitted and further gets suitable for mass production, concerning the composing/branching filter utilizing Bragg reflection. SOLUTION: This composing/branching filter has a three-dimensional optical waveguide 21 for enclosing light in breadthwise direction and thicknesswise direction and propagating light orthogonally to these directions and gratings 4 and 24 provided on the optical waveguide 21 along the propagating direction of light in order to reflect light 6 of specified wavelength in light 5 propagated through the optical waveguide 21. At such a time, since the optical waveguide 21 at the section provided with the gratings 4 and 24 is equipped with a section to continuously change either the width or the thickness of the optical waveguide 21 along the propagating direction of light at least so that the wavelength of reflectable light can be made into wide band.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の波長の光を
一つの光伝送媒体に合波する、あるいは複数の波長の光
が伝搬している光伝送媒体から任意の波長の光を取り出
す合分波器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for combining light having a plurality of wavelengths into one optical transmission medium or extracting light having an arbitrary wavelength from an optical transmission medium in which light having a plurality of wavelengths is propagated. Related to duplexers.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信の分野においては、通信容量を拡
大するため、複数の信号を別々の波長の光にのせ1本の
光ファイバで伝送する方法(波長分割多重伝送方式)が
検討されている。この方式においては、異なる波長の光
を合波あるいは分波する合分波器が重要な役割を果た
す。
2. Description of the Related Art In the field of optical communication, a method of transmitting a plurality of signals on lights of different wavelengths and transmitting the signals through a single optical fiber (wavelength division multiplex transmission system) has been studied in order to expand the communication capacity. I have. In this system, a multiplexer / demultiplexer that multiplexes or demultiplexes light of different wavelengths plays an important role.

【0003】光通信の幹線では、伝送量を飛躍的に増大
させるために、狭い波長間隔で通信容量の多重数を大き
くすることが望まれている。このため狭い波長間隔で複
数の信号光を合波及び分波ができる合分波器が必要にな
っている。
[0003] In the trunk line of optical communication, it is desired to increase the number of multiplexed communication capacities at narrow wavelength intervals in order to dramatically increase the amount of transmission. Therefore, a multiplexer / demultiplexer capable of multiplexing and demultiplexing a plurality of signal lights at a narrow wavelength interval is required.

【0004】このように幹線の多重数の増大の要望があ
る一方で、光ファイバを各家庭まで布設し、波長分割多
重方式で音声や映像信号を伝送する加入者網の光化の計
画では、日本では1.3μmと1.55μmの2つの波
長の光のみを用いることになっているために、多重数を
上げる要請は現在ない。このため、加入者系光通信用の
合分波器は、2波長の光を合分波する機能を備えていれ
ばよいが、加入者系光通信の光源として用いられる半導
体レ−ザの発振波長のロット間のばらつきや、使用中の
半導体レーザの発振波長の変動によって、伝送される光
の波長に変動があり、合分波器もこの変動に対応できな
ければならないという問題がある。しかも、加入者系光
通信用の装置は、各家庭に設置されるため、徹底した低
価格化が求められている。したがって、加入者系光通信
用の合分波器として、光の波長の変動に対応でき、しか
も、徹底した低価格化が望まれている。
As described above, while there is a demand for an increase in the number of multiplexed trunk lines, a plan for optically multiplexing a subscriber network in which an optical fiber is laid to each home and audio and video signals are transmitted by a wavelength division multiplex system has been proposed. In Japan, since only light having two wavelengths of 1.3 μm and 1.55 μm is used, there is currently no request to increase the multiplexing number. For this reason, the multiplexer / demultiplexer for subscriber optical communication may have a function of multiplexing / demultiplexing light of two wavelengths. There is a problem that the wavelength of light to be transmitted varies due to variations in wavelength between lots and variations in the oscillation wavelength of the semiconductor laser being used, and the multiplexer / demultiplexer must be able to cope with this variation. In addition, since the equipment for the subscriber optical communication is installed in each home, a thorough cost reduction is required. Therefore, as a multiplexer / demultiplexer for subscriber optical communication, it is desired to be able to cope with fluctuations in the wavelength of light and to achieve a thorough cost reduction.

【0005】従来の加入者系光通信用の装置やモジュー
ル用の合分波器の代表例としては、導波路型のマッハチ
ェンダ干渉計が知られている。また、光導波路にグレ−
ティングを形成してブラッグ反射器を作製し、これを合
分波器として用いる構成が、「光集積回路」西原浩 他
著(オーム社)に記載されている。
[0005] As a typical example of a conventional multiplexer / demultiplexer for optical communication equipment and modules, a waveguide type Mach-Cheander interferometer is known. In addition, the optical waveguide
A structure in which a Bragg reflector is formed by forming a reflector and used as a multiplexer / demultiplexer is described in "Optical Integrated Circuit" by Hiroshi Nishihara et al. (Ohmsha).

【0006】また、特開昭61−6605号公報には、
回折格子が搭載された平板型導波路の厚さを光の進行方
向に徐々に変化させておくことにより、波長多重された
信号光を、波長ごとに回折格子の異なる位置から上方に
放射させる分波器が記載されている。
[0006] Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-6605 discloses that
By gradually changing the thickness of the planar waveguide on which the diffraction grating is mounted in the traveling direction of the light, the wavelength-multiplexed signal light is emitted upward from different positions of the diffraction grating for each wavelength. A wave device is described.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
マッハチェンダ干渉計で構成した合分波器は、素子長が
大きくなり、1枚のウェハから取れる個数が少ない。そ
のため、低価格化の要請に応じられない。
However, the multiplexer / demultiplexer composed of the above-mentioned Mach-Cheander interferometer has a large element length, and the number that can be obtained from one wafer is small. Therefore, it cannot respond to the demand for lower prices.

【0008】また、ブラッグ反射器は、波長選択性が非
常に鋭いため、加入者系光通信のように、伝送される波
長が安定でないシステムの合分波器として使用するの
は、非常に困難である。また、光導波路に複屈折性があ
る場合には反射の中心波長が偏光に依存してずれるた
め、導波路が複屈折性がある材料で構成されている場
合、ブラッグ反射器を使用できないという問題もあっ
た。この複屈折性は、用いる材料や光導波路の作製法に
依存し、異方性結晶材料の場合は複屈折性を有している
のは当然であるが、本来等方性であるはずのガラス系の
光導波路においても作製法によって複屈折性を有するこ
とがある。例えばシリコン基板上に火炎堆積法で作製し
た石英系光導波路は複屈折性を持っていることが知られ
ている。このように大小の差はあっても、現在実用にな
っている全ての光導波路は複屈折性を持っていると考え
る必要があり、このことによってもブラッグ反射器は実
用化されていなかった。
Further, since the Bragg reflector has a very sharp wavelength selectivity, it is very difficult to use it as a multiplexer / demultiplexer in a system in which the transmitted wavelength is not stable, such as subscriber optical communication. It is. In addition, if the optical waveguide has birefringence, the center wavelength of reflection shifts depending on the polarization, and if the waveguide is made of a birefringent material, the Bragg reflector cannot be used. There was also. The birefringence depends on the material to be used and the method of manufacturing the optical waveguide. In the case of an anisotropic crystal material, it is natural that the material has birefringence, but glass that should be isotropic in nature should be used. A system optical waveguide may also have birefringence depending on the manufacturing method. For example, it is known that a quartz optical waveguide manufactured on a silicon substrate by a flame deposition method has birefringence. Even though there is a difference in size, it is necessary to consider that all optical waveguides that are currently in practical use have birefringence, and thus, Bragg reflectors have not been put to practical use.

【0009】また、特開昭61−6605号公報記載の
分波器は、分波された光が光導波路から放射されてしま
うため、分波した光を利用するには、集光しなければな
らず、集光光学系が必要になるとともに、光の損失も大
きくなる。
In the duplexer described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-6605, the demultiplexed light is radiated from the optical waveguide. Instead, a condensing optical system is required, and the loss of light increases.

【0010】本発明は、ブラッグ反射を利用した合分波
器であって、伝送する光の波長変動に対応でき、しか
も、量産に適した構成の合分波器を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multiplexer / demultiplexer utilizing Bragg reflection, which can cope with fluctuations in the wavelength of light to be transmitted and which has a configuration suitable for mass production. .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、以下のような合分波器を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following multiplexer / demultiplexer.

【0012】すなわち、幅方向および厚み方向に光を閉
じ込め、それと直交する方向に光を伝搬させる三次元光
導波路と、前記光導波路を伝搬する光のうち特定の波長
の光を反射するために、光の伝搬方向に沿って該光導波
路に設けられたグレ−ティングとを有し、前記グレーテ
ィングが設けられている部分の光導波路には、光導波路
の幅および厚みのうちの少なくとも一方が前記光の伝搬
方向に沿って連続的に変化する部分が設けられている合
分波器である。
That is, in order to confine light in the width direction and the thickness direction and propagate light in a direction orthogonal to the three-dimensional optical waveguide, and to reflect light of a specific wavelength among light propagating through the optical waveguide, A grating provided on the optical waveguide along the light propagation direction, wherein at least one of the width and the thickness of the optical waveguide is provided at a portion where the grating is provided. Is a multiplexer / demultiplexer provided with a portion that continuously changes along the propagation direction of the optical multiplexer / demultiplexer.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described.

【0014】本発明は、ブラッグ反射器を用いた合分波
器において、ブラッグ反射器の波長選択性を緩和して、
反射波長域を広帯域化するものである。
According to the present invention, in a multiplexer / demultiplexer using a Bragg reflector, the wavelength selectivity of the Bragg reflector is relaxed,
This is to broaden the reflection wavelength range.

【0015】ブラッグ反射器の波長選択性を緩和して広
帯域化する方法としては、グレ−ティングのピッチを連
続的に変化させる方法が考えられるが、グレ−ティング
のピッチを極めて微小に、しかも、連続的に変えなけれ
ばならない。このようにピッチを微小に連続的に変化さ
せたグレーティングを製造することは、きわめて難し
く、現実の作製はほとんど不可能なほどである。このた
め本発明は、グレ−ティングのピッチは一定とし、導波
路の構造・寸法を連続的に変えてブラッグ波長に分布を
持たせる。これにより、ブラッグ反射器の波長選択性を
緩和して、反射波長域を広帯域化する。この動作原理を
先ず述べ、その後で具体的な実施の形態を図を用いて説
明する。
As a method of relaxing the wavelength selectivity of the Bragg reflector and widening the band, a method of continuously changing the grating pitch can be considered. However, the grating pitch is extremely small and moreover. Must change continuously. It is extremely difficult to manufacture a grating in which the pitch is minutely and continuously changed, and it is almost impossible to actually manufacture the grating. For this reason, in the present invention, the grating pitch is constant, and the structure and dimensions of the waveguide are continuously changed so that the Bragg wavelength has a distribution. This relaxes the wavelength selectivity of the Bragg reflector and broadens the reflection wavelength range. This operating principle will be described first, and then specific embodiments will be described with reference to the drawings.

【0016】光導波路にグレ−ティングを形成すると、
特定の条件(ブラッグ条件)下で反射器として動作す
る。座標系として光導波路中を伝搬する光の進行方向を
zにとり、前進波をB(z)、後進波をA(z)とするとブ
ラッグ条件の近傍で次のようなモ−ド結合方程式が成立
する。
When the grating is formed on the optical waveguide,
Operates as a reflector under certain conditions (Bragg conditions). Assuming that the traveling direction of light propagating through the optical waveguide as a coordinate system is z, the forward wave is B (z), and the backward wave is A (z), the following mode coupling equation is established near the Bragg condition. I do.

【0017】[0017]

【数1】 (Equation 1)

【0018】[0018]

【数2】 (Equation 2)

【0019】ただし、αは、光導波路の損失を表す係数
である。光導波路の損失が無視できる場合には、α=0
とすることができる。χは、結合係数で、信号光とグレ
−ティングの相互作用により逆向きの伝搬光が発生する
結合の強さを表す重要なパラメ−タである。また、χ*
は、χの複素共役数を表す。
Here, α is a coefficient representing the loss of the optical waveguide. If the loss of the optical waveguide is negligible, α = 0
It can be. χ is a coupling coefficient, which is an important parameter that indicates the strength of the coupling that generates the propagating light in the opposite direction due to the interaction between the signal light and the grating. Also, χ *
Represents the complex conjugate of χ.

【0020】ここでδは、Where δ is

【0021】[0021]

【数3】 (Equation 3)

【0022】であり、ブラッグ条件からの離調の度合を
示すパラメ−タである。なお、βは、A(z)およびB
(z)の伝搬定数、Kは、格子ベクトル、λは、光導波
路中を伝搬する光の波長、Λは、グレ−ティングのピッ
チ、mはブラッグ回折の次数、Neff(λ)は、光導波路
の実効屈折率である。
Is a parameter indicating the degree of detuning from the Bragg condition. Here, β is A (z) and B
The propagation constant of (z), K is a lattice vector, λ is the wavelength of light propagating in the optical waveguide, Λ is the pitch of grating, m is the order of Bragg diffraction, and N eff (λ) is the light guide. The effective refractive index of the wave path.

【0023】ブラッグ条件が完全に満たされている場合
には、δ=0で、 mK=2β ・・・(4) である。
If the Bragg condition is completely satisfied, δ = 0 and mK = 2β (4).

【0024】(1)式および(2)式の方程式をA(L)
=0という境界条件で解くと、
Equations (1) and (2) are expressed as A (L)
Solving under the boundary condition of = 0,

【0025】[0025]

【数4】 (Equation 4)

【0026】[0026]

【数5】 (Equation 5)

【0027】となる。従って、振幅反射率rは## EQU1 ## Therefore, the amplitude reflectance r is

【0028】[0028]

【数6】 (Equation 6)

【0029】となる。ただし、 γ2=|χ|2+(α+iδ)2 ・・・(8) である。また、反射率Rは## EQU1 ## Here, γ 2 = | χ | 2 + (α + iδ) 2 (8) The reflectance R is

【0030】[0030]

【数7】 (Equation 7)

【0031】となる。ここで、光導波路の損失が無視で
きるものとし、以降α=0とする。このとき、
## EQU1 ## Here, it is assumed that the loss of the optical waveguide is negligible, and α = 0 hereinafter. At this time,

【0032】[0032]

【数8】 (Equation 8)

【0033】となる。## EQU1 ##

【0034】この結果を図示すると図3のようになる。
光の波長が変化し、設計波長からずれると、(3)式よ
り、ブラッグ条件からの離調度合いδが大きくなる。δ
が大きくなると、図3からわかるように、反射率Rが低
下する。また、この時の帯域は、結合係数χとグレ−テ
ィングの長さLによっても変化し、|χ|Lが大きくな
ると帯域は広くなる。
The result is shown in FIG.
If the wavelength of the light changes and deviates from the design wavelength, the degree of detuning δ from the Bragg condition increases from equation (3). δ
Increases, the reflectance R decreases as can be seen from FIG. The band at this time also changes depending on the coupling coefficient χ and the length L of the grating, and the band becomes wider as | と | L increases.

【0035】結合係数χは、グレ−ティングの深さや、
光導波路のコアとクラッドの屈折率などに依存する。グ
レ−ティングの長さLを短くしても大きな反射率を得る
ためには、結合係数χを大きくする必要がある。100
%近い反射率を得るようにLやχを決めグレ−ティング
を設計すると、例えば反射率が1/2になるところで帯
域を定義すれば、帯域は、(3)式より波長に換算する
と0.数nmから数nmと狭いのが通常であった。
The coupling coefficient χ is determined by the depth of the grating,
It depends on the refractive index of the core and cladding of the optical waveguide. In order to obtain a large reflectance even if the length L of the grating is reduced, it is necessary to increase the coupling coefficient 反射. 100
When L and χ are determined and the grating is designed so as to obtain a reflectance close to 0.1%, for example, if a band is defined where the reflectance is reduced to 1 /, the band is converted into a wavelength of 0. It was usually as narrow as several nm to several nm.

【0036】しかしながら、加入者系光通信に用いられ
る波長1.55μmの光では、±20nm即ち±1.3%
程度の波長変動が予想されることから、ブラッグ反射器
を用いた合分波器はこれまで実用が困難であった。
However, for light having a wavelength of 1.55 μm used in subscriber optical communication, ± 20 nm, that is, ± 1.3%
Since a degree of wavelength variation is expected, it has been difficult to use a multiplexer / demultiplexer using a Bragg reflector until now.

【0037】この問題を打破してブラッグ反射器を広帯
域化するには、|χ|を大きくすることが考えられる
が、上述のように|χ|はグレーティングの深さや、光
導波路のコアとクラッドとの屈折率などに依存するた
め、|χ|を大きくするには限界がある。そのため、|
χ|L以外のパラメータを見つける必要がある。
In order to overcome this problem and increase the bandwidth of the Bragg reflector, it is conceivable to increase | χ |. However, as described above, | χ | is the depth of the grating and the core and cladding of the optical waveguide. There is a limit in increasing | χ | because it depends on the refractive index and the like. Therefore, |
It is necessary to find parameters other than χ | L.

【0038】そこで、本発明では、(3)式のN
eff(λ)に着目した。即ち、(3)式において、δの波
長依存性を大きく決定しているのは、2π/λの項であ
るから、加入者系光通信の信号光の波長変動による2π
/λの変動を打ち消すように、Neffを変化させること
ができれば、信号光の波長変動に対応することができる
と考えた。Neff(λ)は、λの関数であるとともに、光
導波路のコアとクラッドの屈折率や、光導波路の寸法の
関数であるから、本発明では、光導波路のコアとクラッ
ドの屈折率や、光導波路の寸法を変化させることによ
り、Neff(λ)を変化させる。
Therefore, according to the present invention, N
We focused on eff (λ). That is, in equation (3), since the wavelength dependence of δ is largely determined by the term of 2π / λ, 2π due to the wavelength fluctuation of the signal light of the subscriber optical communication.
It was considered that if N eff could be changed so as to cancel the fluctuation of / λ, it would be possible to cope with the wavelength fluctuation of the signal light. Since N eff (λ) is a function of λ and a function of the refractive index of the core and the cladding of the optical waveguide, and the function of the dimensions of the optical waveguide, in the present invention, the refractive index of the core and the cladding of the optical waveguide, By changing the dimensions of the optical waveguide, N eff (λ) is changed.

【0039】なお、Neff(λ)は、λの関数でもあるた
め、加入者系光通信の信号光の波長変動によって変化す
るが、そもそも、Neff(λ)がλの関数であることは、
コアとクラッドの屈折率が波長分散を持つことに依る。
加入者網の信号光の波長変動は、上述のように±20nm
程度であり、この波長変動によるコアとクラッドの屈折
率の波長分散は、非常に小さいため、本発明のように、
信号光の波長変動のみを考える場合、Neffはλに依存
しないとみなすことができる。
Since N eff (λ) is also a function of λ, it varies depending on the wavelength fluctuation of the signal light in the subscriber optical communication. However, it is impossible that N eff (λ) is a function of λ in the first place. ,
It depends on the refractive index of the core and the cladding having wavelength dispersion.
The wavelength fluctuation of the signal light of the subscriber network is ± 20 nm as described above.
The wavelength dispersion of the refractive index of the core and the cladding due to this wavelength variation is very small, as in the present invention,
When considering only the wavelength fluctuation of the signal light, N eff can be regarded as not depending on λ.

【0040】上述のように、本発明では、光導波路のコ
アとクラッドの屈折率や、光導波路の寸法を変化させる
ことにより、Neff(λ)を変化させるが、コアとクラッ
ドの屈折率を光導波路の基本設計で決め、これを光の伝
搬方向に沿って連続的に変化させることは困難であるか
ら、本実施の形態では、三次元光導波路の幅を変えるこ
とにより、Neffを連続的に変化させる。
As described above, in the present invention, N eff (λ) is changed by changing the refractive index of the core and the clad of the optical waveguide and the dimension of the optical waveguide, but the refractive index of the core and the clad is changed. Since it is difficult to determine the basic design of the optical waveguide and change it continuously along the light propagation direction, in the present embodiment, by changing the width of the three-dimensional optical waveguide, N eff is continuously changed. Change.

【0041】三次元光導波路のNeffを求めるのは簡単
ではなく、解析的な表現式をここで提示することはでき
ない。通常はマ−カットリの方法とか等価屈折率法など
の近似解法や、有限要素法などの数値解法により計算さ
れている。しかしながら、これらの公知の方法により得
られた結果から、以下の点を明らかにすることができ
る。即ち、コアの屈折率をn1,クラッドの屈折率をn2
(n1>n2)とすると、n1>Neff>n2となることで
あり、光導波路の幅を大きくするとNeffはn1に漸近し
ていくことである。即ち、光導波路の幅を変えることに
よりNeffを所望の値に設定できるのである。
It is not easy to find N eff of a three-dimensional optical waveguide, and no analytical expression can be presented here. Normally, it is calculated by an approximate solution such as the Mart-Cutley method or the equivalent refractive index method, or a numerical solution such as the finite element method. However, the following points can be clarified from the results obtained by these known methods. That is, the refractive index of the core is n 1 and the refractive index of the cladding is n 2
If (n 1 > n 2 ), then n 1 > N eff > n 2, and if the width of the optical waveguide is increased, N eff will gradually approach n 1 . That is, by changing the width of the optical waveguide, N eff can be set to a desired value.

【0042】この事実により、本発明は次のように実施
されるものである。
According to this fact, the present invention is implemented as follows.

【0043】前提条件として、複数の波長の光から選択
すべき波長の光の波長変動幅が予めわかっており、λ
i,1〜λi,2の波長幅を持っているとする。また、コアと
して用いる材料とクラッドとして用いる材料が予め定め
ておく。さらに、ここでは、導波モードが0次モードの
みの単一モード導波路を用いることにする。
As a precondition, the wavelength fluctuation width of light having a wavelength to be selected from light of a plurality of wavelengths is known in advance, and λ
It is assumed that it has a wavelength width of i, 1 to λ i, 2 . Further, a material used for the core and a material used for the clad are determined in advance. Further, here, a single-mode waveguide having only the zero-order mode as the waveguide mode is used.

【0044】まず、波長λi,1について光導波路を設計
し、コアの屈折率n1とクラッドの屈折率n2から光導波
路の厚さTおよび幅W1を決める。このときの光導波路
の実行屈折率をNeff,1とすると、Neff,1に対してブラ
ッグ条件を満たすグレーティングの周期Λを下記(1
1)式から定める。
First, an optical waveguide is designed for a wavelength λ i, 1 , and the thickness T and width W 1 of the optical waveguide are determined from the refractive index n 1 of the core and the refractive index n 2 of the clad. Assuming that the effective refractive index of the optical waveguide at this time is N eff, 1 , the period を満 た す of the grating satisfying the Bragg condition with respect to N eff, 1 is given by (1)
1) Determined from the equation.

【0045】[0045]

【数9】 (Equation 9)

【0046】つぎに、単一モードとなる範囲で、光導波
路の幅を広げ、光導波路の幅W2を求める。W2は、無条
件に大きくはできないが、公知の結果、例えば、「光集
積回路」西原浩 他著(オーム社)第二章光導波路の理
論より明らかなように、単一モード三次元光導波路の条
件は比較的緩く、単一モードの条件下でNeffを数%変
えることは比較的容易である。
Next, the width of the optical waveguide is widened in a range where the single mode is obtained, and the width W 2 of the optical waveguide is obtained. Although W 2 cannot be unconditionally increased, as known from the results of known results, for example, “Optical Integrated Circuit” by Hiroshi Nishihara et al. Waveguide conditions are relatively mild, and it is relatively easy to change N eff by a few percent under single mode conditions.

【0047】そして、グレーティングの設計から決定し
た長さLのグレーティングの両端部の光導波路の幅をW
1およびW2に定め、その間の光導波路の幅が連続的に変
化するように定める。光導波路の幅の変化は、W1から
2に直線的に変化させるように設計してもよいが、可
能であれば、Neffが直線的に変化するように、光導波
路の幅を曲線的に変化させるように設計することもでき
る。
Then, the width of the optical waveguide at both ends of the grating having a length L determined from the design of the grating is represented by W
It defined 1 and W 2, defined as the width in between the optical waveguide is changed continuously. The width of the optical waveguide may be designed to change linearly from W 1 to W 2 , but if possible, the width of the optical waveguide may be curved so that N eff changes linearly. It can also be designed to change dynamically.

【0048】なお、ここでは、単一モードの光導波路の
ブラッグ反射器を設計するため、W2を単一モードとな
る幅の範囲内で設計しているが、二つの光導波路が交差
しており、交差光導波路の間で分波するような構成にす
る場合には、局所的には多モード光導波路を前提にした
作製も考えられる。このような多モード光導波路の場合
には、許容されるモード数が得られる幅の範囲内でW2
を設計すればよい。
Here, in order to design a Bragg reflector of a single-mode optical waveguide, W 2 is designed within the range of the width of a single mode, but two optical waveguides intersect. In the case of a configuration in which the light is split between the crossed optical waveguides, it is conceivable to locally manufacture the optical fiber on the assumption of a multimode optical waveguide. In the case of such a multimode optical waveguide, W 2 is set within a range in which an allowable number of modes can be obtained.
Can be designed.

【0049】具体的に、光導波路およびグレーティング
を設計して、図2(a),(b),(c)に示すような
ブラッグ反射器を用いた合分波器の例を示すことができ
る。
Specifically, by designing an optical waveguide and a grating, an example of a multiplexer / demultiplexer using a Bragg reflector as shown in FIGS. 2A, 2B and 2C can be shown. .

【0050】ここでは、石英系ガラスを用いて光導波路
21を構成するものとし、コアの屈折率n1=1.4
8、クラッドの屈折率n2=1.46とする。波長λi,1
=1.54μmに対し、単一モードとなる三次元光導波
路を設計すると、例えば、厚さT=2.5μm、幅W1
=3μmが得られる。この場合の実行屈折率を等価屈折
率方で近似的に求めると、Neff,1=1.4659とな
る。(11)式にNeff,1を代入してグレーティングの
周期Λ1を0.526μmにすると、波長λi,1=1.5
4μmに対して次数m=1のブラッグ回折条件が成立す
る つぎに、単一モードとなる範囲で光導波路の幅を広
げて、W2=6.5μmにすると、Neff,2=1.469
3となり、λi,2=1.546μmに対し位相整合して
ブラッグ回折条件が成立する。したがって、光導波路の
幅をグレーティング部分でW1からW2まで変化させるこ
とにより、波長λi,1=1.54μmからλi,2=1.5
46μmの波長の光に対応できるブラッグ反射器が構成
できる。
Here, it is assumed that the optical waveguide 21 is made of quartz glass, and the refractive index of the core n 1 = 1.4.
8. The refractive index of the cladding n 2 is set to 1.46. Wavelength λ i, 1
When a three-dimensional optical waveguide that becomes a single mode with respect to 1.54 μm is designed, for example, a thickness T = 2.5 μm and a width W 1
= 3 μm. When the effective refractive index in this case is approximately obtained by the equivalent refractive index, N eff, 1 = 1.44659. Substituting N eff, 1 into the equation (11) and setting the grating period Λ 1 to 0.526 μm, the wavelength λ i, 1 = 1.5
The Bragg diffraction condition of order m = 1 is satisfied for 4 μm. Next, if the width of the optical waveguide is increased to W 2 = 6.5 μm in a range where a single mode is obtained, N eff, 2 = 1.469
3, and the Bragg diffraction condition is satisfied by performing phase matching with λ i, 2 = 1.546 μm. Therefore, by changing the width of the optical waveguide from W 1 to W 2 at the grating portion, the wavelength λ i, 1 = 1.54 μm to λ i, 2 = 1.5
A Bragg reflector that can handle light having a wavelength of 46 μm can be configured.

【0051】一方、グレーティング4の深さ等の設計に
より、|χ|L=3に設計して、|χ|=0.006
(1/μm)に設計すると、離調度δ≒±1.25|χ
|で反射率が約1/2になる。この離調度δを波長に換
算すると±0.003μmとなり、反射率が1/2にな
るところで帯域を定義すれば帯域は0.006μmであ
る。
On the other hand, by designing the depth of the grating 4 and the like, | χ | L = 3 and | χ | = 0.006.
(1 / μm), the detuning degree δ ≒ ± 1.25 | χ
| Reduces the reflectivity to about 1/2. When this detuning degree δ is converted into a wavelength, it becomes ± 0.003 μm, and the band is 0.006 μm if a band is defined where the reflectance becomes 1 /.

【0052】したがって、光導波路の幅をW1からW2
で変化させ、かつ、この部分に上述のグレーティング4
を設けた場合には、両者の帯域を加え合わせることによ
り、上述のλi,1およびλi,2は、λi,1=1.537μ
mおよびλi,2=1.549μmとなり、この帯域で反
射率が1/2以上になる。
Therefore, the width of the optical waveguide is changed from W 1 to W 2 , and the grating 4
Λ i, 1 and λ i, 2 are obtained by adding λ i, 1 = 1.537 μ
m and λ i, 2 = 1.549 μm, and the reflectivity becomes に な る or more in this band.

【0053】具体的に|χ|=0.006(1/μm)
のとき|χ|L=3にするには、L=500μmにすれ
ばよい。したがって、図2(a)のように、長さL=5
00μmの間で、光導波路の幅を3μmから6.5μm
に変化させ、この部分にΛ1=0.526μmのグレー
ティング4を設けることにより、波長λi,1=1.53
7μmからλi,2=1.549μmの帯域が0.012
μmのブラッグ反射器を用いた合分波器が構成できる。
Specifically, | χ | = 0.006 (1 / μm)
In order to make | χ | L = 3 at this time, L may be set to 500 μm. Therefore, as shown in FIG.
Between 00 μm, the width of the optical waveguide is 3 μm to 6.5 μm.
And by providing a grating 4 with = 1 = 0.526 μm in this portion, the wavelength λ i, 1 = 1.53
The band from 7 μm to λ i, 2 = 1.549 μm is 0.012
A multiplexer / demultiplexer using a μm Bragg reflector can be configured.

【0054】また、図2(c)のように、幅の変化させ
た光導波路の先で、さらに、長さL=500μmで、幅
3μmから6.5μmに光導波路の幅を変化させ、ここ
に周期Λ2=0.529μmのグレーティング24を形
成すると、波長λi,1=1.537μmからλi,2=1.
561μmの帯域が0.024μmのブラッグ反射器を
用いた合分波器が構成できる。
Further, as shown in FIG. 2C, the width of the optical waveguide is further changed from the width of 3 μm to 6.5 μm with the length L = 500 μm at the end of the optical waveguide having the changed width. When a grating 24 having a period Λ 2 = 0.529 μm is formed at the wavelength λ i, 1 = 1.537 μm, λ i, 2 = 1.
A multiplexer / demultiplexer using a Bragg reflector having a 561 μm band of 0.024 μm can be configured.

【0055】帯域をさらに広げるには、この構成をさら
に多段にすればよい。ただし、結合係数χは、光導波路
の幅Wに依存して若干変化するから、厳密にはそれを考
慮する必要があるが、本発明の説明では、χの変化を無
視している。
In order to further widen the band, this configuration may be further multi-staged. However, since the coupling coefficient 若干 slightly changes depending on the width W of the optical waveguide, it is necessary to consider it strictly, but the description of the present invention ignores the change χ.

【0056】また、図2(b)のように、2段目の光導
波路の幅の変化を幅が小さくなる方向にすることもでき
る。図2(b)の場合にも、図2(c)と同様の帯域が
得られる。
Further, as shown in FIG. 2B, the width of the second-stage optical waveguide can be changed in a direction in which the width becomes smaller. In the case of FIG. 2B, a band similar to that of FIG. 2C is obtained.

【0057】ここで、図2(a)、(b)、(c)の合
分波器の動作を説明する。波長多重された信号光5を光
導波路21に入射させる。ここでは、波長1.3μmと
1.55μmの信号光5を入射させる。信号光5が、合
分波器に達すると、ブラッグ反射により、波長1.55
μmの光は反射されて分波され、反射光6として光導波
路21を逆方向に進行する。また、波長1.3μmの光
は、合分波器を透過し、透過光7としてそのまま光導波
路21を進行する。また、反射光6および透過光7をそ
れぞれ逆向きに光導波路21にそれぞれ入射させた場合
には、合分波器によって合波され、逆向きの信号光5が
得られる。
The operation of the multiplexer / demultiplexer shown in FIGS. 2A, 2B and 2C will now be described. The wavelength-multiplexed signal light 5 is made incident on the optical waveguide 21. Here, the signal light 5 having wavelengths of 1.3 μm and 1.55 μm is incident. When the signal light 5 reaches the multiplexer / demultiplexer, a wavelength of 1.55
The light of μm is reflected and split, and travels in the optical waveguide 21 in the opposite direction as reflected light 6. The light having a wavelength of 1.3 μm passes through the multiplexer / demultiplexer and travels as it is as the transmitted light 7 through the optical waveguide 21. When the reflected light 6 and the transmitted light 7 are respectively incident on the optical waveguide 21 in opposite directions, they are multiplexed by the multiplexer / demultiplexer, and the signal light 5 in the opposite direction is obtained.

【0058】このとき、信号光3の波長1.55μmの
光の波長に変動が生じても、本発明の図2(a)の合分
波器の場合には、λi,1=1.537μmおよびλi,2
1.549μmの0.012μmの帯域で信号光の変動
に対応することができ、この帯域の光を分波することが
できる。また、図2(b)、(c)の合分波器の場合に
は、波長λi,1=1.537μmからλi,2=1.561
μmの0.024μm帯域の信号光の変動に対応するこ
とができ、この帯域の光を分波することができる。
At this time, even if the wavelength of the signal light 3 having a wavelength of 1.55 μm fluctuates, in the case of the multiplexer / demultiplexer of FIG. 2A of the present invention, λ i, 1 = 1. 537 μm and λ i, 2 =
The fluctuation of the signal light can be handled in the band of 0.012 μm of 1.549 μm, and the light in this band can be demultiplexed. In the case of the multiplexer / demultiplexer shown in FIGS. 2B and 2C, the wavelength λ i, 1 = 1.537 μm to λ i, 2 = 1.561.
It is possible to cope with the fluctuation of the signal light in the 0.024 μm band of μm, and the light in this band can be split.

【0059】また、図1(a)に、反射光26を信号光
6とは別の光導波路27に分波させる合分波器の構成を
示す。このような合分波器を設計する場合には、上述の
(4)式において、βのかわりにβ’を用いることによ
り、図2(a)、(b)、(c)の合分波器と同様に設
計することができる。ただし、β’=βcosθ、θ:
光導波路27と光導波路21との間の角度を2で割った
ものである。
FIG. 1A shows the structure of a multiplexer / demultiplexer for splitting the reflected light 26 into an optical waveguide 27 different from the signal light 6. When such a multiplexer / demultiplexer is designed, β ′ is used instead of β in the above-described equation (4), so that the multiplexer / demultiplexer shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C is used. It can be designed like a vessel. Where β ′ = βcos θ, θ:
The angle between the optical waveguide 27 and the optical waveguide 21 is divided by two.

【0060】つぎに、図1(a)、図2(a),
(b),(c)の合分波器の製造方法についてのべる。
ここでは、光導波路21、27およびグレーティング
4、24を、図1のような構成にする。すなわち、基板
23上に、下部クラッド層3、コア層1、上部クラッド
層2を順に積層することにより、光導波路21、27を
形成する。また、コア層1の上面を凹凸に加工すること
により、グレーティング4、24を構成する。
Next, FIGS. 1 (a), 2 (a),
The method for manufacturing the multiplexer / demultiplexer of (b) or (c) will be described.
Here, the optical waveguides 21 and 27 and the gratings 4 and 24 are configured as shown in FIG. That is, the optical waveguides 21 and 27 are formed by sequentially laminating the lower clad layer 3, the core layer 1, and the upper clad layer 2 on the substrate 23. The gratings 4 and 24 are formed by processing the upper surface of the core layer 1 into irregularities.

【0061】まず、基板23として、Siを用い、Si
基板23上に、下部クラッド層3として石英ガラスを成
膜する。成膜方法は、火炎堆積、EB蒸着、CVD等の
方法を用いることができる。火炎堆積法の場合は、成膜
後、さらに1200℃程度の温度でガラス化処理を行っ
てクラッド層とする。コア層1も同様の方法で成膜する
が、コア層1には石英ガラスに数%のTiO2あるいは
GeO2を添加する。この添加量により屈折率を制御す
る。
First, Si is used as the substrate 23,
A quartz glass is formed as the lower cladding layer 3 on the substrate 23. As a film forming method, a method such as flame deposition, EB vapor deposition, or CVD can be used. In the case of the flame deposition method, after the film is formed, a vitrification treatment is further performed at a temperature of about 1200 ° C. to form a clad layer. The core layer 1 is formed in the same manner, but several percents of TiO 2 or GeO 2 are added to quartz glass. The refractive index is controlled by the amount added.

【0062】形成したコア層1の上面に、レジストをス
ピンコート法で塗布して、これにグレーティングパター
ンを形成し、これを用いてドライエッチングによりコア
層1の上面を加工する。レジストにグレーティングパタ
ーンを形成する方法として、一次の回折を用いる場合に
は、グレーティングのピッチが、上述のように非常に小
さいため、公知の二光束干渉や位相格子を用いた干渉法
によりパターニングする。また、図2(b)、(c)の
ように周期のちがうグレーティングを連続させる場合に
は、光束の大きさにより描画領域を制限し、光束を一定
量ずらしながら描画していく。
A resist is applied to the upper surface of the formed core layer 1 by a spin coating method, a grating pattern is formed on the resist, and the upper surface of the core layer 1 is processed by dry etching. In the case where first-order diffraction is used as a method of forming a grating pattern on a resist, since the pitch of the grating is extremely small as described above, patterning is performed by known two-beam interference or an interference method using a phase grating. When the gratings having different periods are continuous as shown in FIGS. 2B and 2C, the drawing area is limited by the size of the light beam, and the light beam is drawn while being shifted by a certain amount.

【0063】ドライエッチング後、コア層1に再びレジ
ストをスピンコート法で塗布し、これに光導波路21、
27のパターンを描画し、ドライエッチングにより、コ
ア層1を光導波路21、27の形状に加工する。
After the dry etching, a resist is again applied to the core layer 1 by spin coating, and the optical waveguide 21
The pattern 27 is drawn, and the core layer 1 is processed into the shape of the optical waveguides 21 and 27 by dry etching.

【0064】そして、コア層1上に上部クラッド層を成
膜することにより、合分波器を製造することができる。
Then, by forming an upper clad layer on the core layer 1, a multiplexer / demultiplexer can be manufactured.

【0065】図1(b)の構成では、コア層1の上面に
グレーティング4、24を形成したが、下部クラッド層
3や上部クラッド層2の上面にグレーティングを形成す
る構成にすることも可能である。
Although the gratings 4 and 24 are formed on the upper surface of the core layer 1 in the structure of FIG. 1B, the structure may be such that the gratings are formed on the upper surfaces of the lower cladding layer 3 and the upper cladding layer 2. is there.

【0066】また、ここでは、グレーティングを屈折率
変調型としたが、これに限らず他の構成のグレーティン
グを用いることも可能である。
In this case, the grating is of the refractive index modulation type. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use a grating having another configuration.

【0067】また、光導波路を構成する材料として、本
実施の形態では、石英ガラス系の材料を用いたが、硝種
の異なる他のガラス材料や、半導体材料、ポリメチルメ
タアクリレートやフッ素化ポリイミド等の有機物を用い
ることも可能である。
In this embodiment, a quartz glass material is used as a material constituting the optical waveguide. However, other glass materials of different glass types, semiconductor materials, polymethyl methacrylate, fluorinated polyimide, etc. Can be used.

【0068】なお、上述のような製造方法は、量産に適
しているが、このような製造方法で製造した光導波路に
は、通常1×10ー4以上の複屈折値を生じてしまう。光
導波路がこのような複屈折性を有すると、伝送される光
の波長が偏光に依存してずれる現象が生じるが、本実施
の形態の合分波器は、上述のように波長帯域が広いた
め、複屈折性による波長変動に対応できる。よって、本
実施の形態の合分波器は、量産に適した方法で製造でき
るため、低価格で製造することができる。
Although the above-described manufacturing method is suitable for mass production, an optical waveguide manufactured by such a manufacturing method usually has a birefringence value of 1 × 10 −4 or more. When the optical waveguide has such birefringence, a phenomenon in which the wavelength of the transmitted light shifts depending on the polarization occurs, but the multiplexer / demultiplexer of the present embodiment has a wide wavelength band as described above. Therefore, it is possible to cope with wavelength fluctuation due to birefringence. Therefore, since the multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment can be manufactured by a method suitable for mass production, it can be manufactured at low cost.

【0069】つぎに、本実施の形態の合分波器を用いた
光回路モジュールを図4およに図5を用いて説明する。
Next, an optical circuit module using the multiplexer / demultiplexer according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

【0070】図4の光モジュールは、基板23上に光導
波路21が搭載されている。光導波路21の途中には、
合分波器201が設けられている。また、光導波路21
の端部には、分岐部21が接続されている。分岐部21
には、光導波路112および光導波路113が接続され
ている。光導波路112の端部には、1.3μmの光を
検出するための受光素子101が取り付けられている。
また、光導波路113の端部には、1.3μmの光を出
射する半導体レーザ102の一方の出射端が接続されて
いる。また、半導体レーザ102の逆側の出射端には、
光導波路を介してモニター用の受光素子103が配置さ
れている。これらは、すべて基板23上に搭載されてい
る。
The optical module shown in FIG. 4 has an optical waveguide 21 mounted on a substrate 23. In the middle of the optical waveguide 21,
A multiplexer / demultiplexer 201 is provided. In addition, the optical waveguide 21
Is connected to a branch portion 21. Branch 21
Are connected to an optical waveguide 112 and an optical waveguide 113. A light receiving element 101 for detecting light of 1.3 μm is attached to an end of the optical waveguide 112.
One end of the semiconductor laser 102 that emits light of 1.3 μm is connected to an end of the optical waveguide 113. In addition, the opposite emission end of the semiconductor laser 102 includes:
A light receiving element 103 for monitoring is arranged via an optical waveguide. These are all mounted on the substrate 23.

【0071】合分波器201は、光導波路21の幅を変
化させ、その部分にグレーティングを搭載することによ
り形成されている。合分波器201の具体的な構成とし
ては、図2(a),(b),(c)のうちのいずれかの
合分波器201を、必要とされる帯域に応じて選択す
る。
The multiplexer / demultiplexer 201 is formed by changing the width of the optical waveguide 21 and mounting a grating on that portion. As a specific configuration of the multiplexer / demultiplexer 201, one of the multiplexers / demultiplexers 201 shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C is selected according to a required band.

【0072】ここで、図4の光回路モジュールの動作に
ついて説明する。
Here, the operation of the optical circuit module of FIG. 4 will be described.

【0073】光導波路21に、外部の光導波路が接続
し、外部の光導波路から信号光を入射させる。例えば信
号光5として、波長1.55μmの光と1.3μmの光
とが波長多重された信号光を入射させた場合、合分波器
201は、波長1.55μmの光を反射して反射光6と
して外部の光導波路に戻す。また、合分波器201は、
波長1.3μmの光を透過光7として透過する。透過光
7は、分岐部111で分岐され、光導波路112に入射
した透過光7が受光素子101で検出される。また、半
導体レーザ102から出射した波長1.3μmの光10
4は、合分波器201を透過して、外部の光導波路に入
射する。また、外部の光導波路から波長1.55μmの
光のみが信号光として入射した場合には、半導体レーザ
102から出射された波長1.3μmの光と、合分波器
201が合波する。合波された光は、信号光5とは逆向
きに進行し、外部の光導波路に至る。
An external optical waveguide is connected to the optical waveguide 21, and signal light is made to enter from the external optical waveguide. For example, when the signal light 5 is a signal light in which a wavelength of 1.55 μm and a light of 1.3 μm are multiplexed, the multiplexer / demultiplexer 201 reflects and reflects the light of 1.55 μm. The light 6 is returned to the external optical waveguide. In addition, the multiplexer / demultiplexer 201 includes:
Light having a wavelength of 1.3 μm is transmitted as transmitted light 7. The transmitted light 7 is branched by the branching unit 111, and the transmitted light 7 incident on the optical waveguide 112 is detected by the light receiving element 101. Further, the light 10 having a wavelength of 1.3 μm emitted from the semiconductor laser 102.
4 is transmitted through the multiplexer / demultiplexer 201 and enters an external optical waveguide. When only light having a wavelength of 1.55 μm is incident as signal light from an external optical waveguide, the light having a wavelength of 1.3 μm emitted from the semiconductor laser 102 is multiplexed with the multiplexer / demultiplexer 201. The multiplexed light travels in the opposite direction to the signal light 5 and reaches an external optical waveguide.

【0074】図4のような光回路モジュールにおいて、
本実施の形態の図2(a),(b),(c)の合分波器
を用いることにより、信号光5に含まれる波長1.55
μmの光に波長変動が生じた場合であっても、その変動
に対応して分波することができる。
In the optical circuit module as shown in FIG.
By using the multiplexer / demultiplexer shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C of the present embodiment, the wavelength 1.55
Even when the wavelength of the light of μm fluctuates, the light can be demultiplexed in accordance with the fluctuation.

【0075】また、図5の光回路モジュールは、図4の
光回路モジュールと同様の構成であるが、合分波器20
2で分波された光が、光導波路21とは別の光導波路2
7に分岐されるものである。図5の場合、合分波器20
2の部分を、図1(a)の合分波器の構成にする。外部
からの信号光5のうち、波長1.55μmの光は、反射
光26として、光導波路27に分岐される。他の構成
は、図4の構成と同様である。
The optical circuit module of FIG. 5 has the same configuration as the optical circuit module of FIG.
The light demultiplexed by the optical waveguide 2 is converted into an optical waveguide 2 different from the optical waveguide 21.
7 is branched. In the case of FIG.
2 is configured as the multiplexer / demultiplexer shown in FIG. Of the external signal light 5, light having a wavelength of 1.55 μm is branched as reflected light 26 into an optical waveguide 27. Other configurations are the same as those in FIG.

【0076】図5の光回路モジュールにおいても、本実
施の形態の図1(a)の合分波器を用いることにより、
信号光5に含まれる波長1、55μmの光に波長変動が
生じた場合であっても、その変動に対応して分波するこ
とができる。
Also in the optical circuit module of FIG. 5, by using the multiplexer / demultiplexer of FIG. 1A of this embodiment,
Even when the wavelength of light having a wavelength of 1 and 55 μm included in the signal light 5 has a fluctuation, the light can be demultiplexed in accordance with the fluctuation.

【0077】このように、本実施の形態では、ブラッグ
反射を利用した合分波器において、三次元光導波路の幅
を光の伝搬方向に沿って連続的に変化させることによ
り、Neffを変化させることができる。これにより、反
射波長の帯域の広げることができるため、伝送する光の
波長変動に対応でき、しかも、量産に適した構成の合分
波器を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, in the multiplexer / demultiplexer using Bragg reflection, the N eff is changed by continuously changing the width of the three-dimensional optical waveguide along the light propagation direction. Can be done. As a result, the band of the reflection wavelength can be widened, so that it is possible to provide a multiplexer / demultiplexer having a configuration that can cope with wavelength fluctuations of light to be transmitted and that is suitable for mass production.

【0078】また、上述の製造方法で説明したように、
三次元光導波路の幅を変調させた構造は、成膜とエッチ
ングの工程により容易に形成できるため、本発明の合分
波器は量産に適しており、低価格で製造することができ
る。
As described in the above-described manufacturing method,
Since the structure in which the width of the three-dimensional optical waveguide is modulated can be easily formed by the steps of film formation and etching, the multiplexer / demultiplexer of the present invention is suitable for mass production and can be manufactured at low cost.

【0079】なお、上述の実施の形態では、光通信にお
いて2以上の波長の光を合分波するための合分波器につ
いて説明してきたが、本発明の構成は、2以上の波長の
光のうち特定の波長の光を反射することができるため、
フィルタとして用いることももちろん可能である。
In the above-described embodiment, a multiplexer / demultiplexer for multiplexing / demultiplexing light of two or more wavelengths in optical communication has been described. Because it can reflect light of a specific wavelength,
Of course, it can be used as a filter.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上のように、本発明では、ブラッグ反
射を利用した合分波器であって、伝送する光の波長変動
に対応でき、しかも、量産に適した構成の合分波器を提
供することができる。
As described above, according to the present invention, a multiplexer / demultiplexer utilizing Bragg reflection, which can cope with wavelength fluctuations of light to be transmitted and which is suitable for mass production. Can be provided.

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

【図1】本発明の一実施の形態の合分波器の構成を示す
(a)説明図、(b)断面図。
FIG. 1A is an explanatory diagram and FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a configuration of a multiplexer / demultiplexer according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a),(b),(c)本発明の一実施の形態
の合分波器の構成を示す説明図。
FIGS. 2A, 2B, and 2C are explanatory diagrams illustrating a configuration of a multiplexer / demultiplexer according to an embodiment of the present invention.

【図3】ブラッグ反射器を用いた分波器の反射特性を示
すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing reflection characteristics of a duplexer using a Bragg reflector.

【図4】本発明の合分波器を用いた光回路モジュールの
構成を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of an optical circuit module using the multiplexer / demultiplexer of the present invention.

【図5】本発明の合分波器を用いた光回路モジュールの
構成を示す斜視図。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of an optical circuit module using the multiplexer / demultiplexer of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・コア層、2・・・上部クラッド層、3・・・下
部クラッド層、4、24、24・・・グレーティング、
5・・・波長多重された信号光、6、26・・・分波さ
れた特定波長の反射光、7・・・透過光、21、27・
・・光導波路、23・・・基板、101・・・受光素
子、102・・・半導体レーザ、103・・・モニター
用受光素子、111・・・分岐部、112、113・・
・光導波路、201、202・・・合分波器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Core layer, 2 ... Upper clad layer, 3 ... Lower clad layer, 4, 24, 24 ... Grating,
5 ... wavelength multiplexed signal light, 6, 26 ... demultiplexed reflected light of specific wavelength, 7 ... transmitted light, 21, 27 ...
..Optical waveguide, 23 substrate, 101 light receiving element, 102 semiconductor laser, 103 light receiving element for monitoring, 111 branch part, 112, 113
-Optical waveguides, 201, 202 ... multiplexer / demultiplexer.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】幅方向および厚み方向に光を閉じ込め、そ
れと直交する方向に光を伝搬させる三次元光導波路と、
前記光導波路を伝搬する光のうち特定の波長の光を反射
するために、光の伝搬方向に沿って該光導波路に設けら
れたグレ−ティングとを有し、 前記グレーティングが設けられている部分の光導波路に
は、光導波路の幅および厚みのうちの少なくとも一方が
前記光の伝搬方向に沿って連続的に変化する部分が設け
られていることを特徴とする合分波器。
1. A three-dimensional optical waveguide for confining light in a width direction and a thickness direction and propagating light in a direction orthogonal thereto.
And a grating provided on the optical waveguide along a light propagation direction to reflect light of a specific wavelength among the light propagating through the optical waveguide, wherein the grating is provided. Wherein the optical waveguide has a portion in which at least one of the width and the thickness of the optical waveguide continuously changes along the light propagation direction.
【請求項2】請求項1において、前記グレーティングが
設けられている部分の光導波路には、前記光導波路の形
状が連続的に変化をする部分が、複数箇所設けられてい
ることを特徴とする合分波器。
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the portion of the optical waveguide where the grating is provided has a plurality of portions where the shape of the optical waveguide changes continuously. Multiplexer / demultiplexer.
【請求項3】請求項2において、前記光導波路の形状が
連続的に変化する部分は、周期的に繰り返し設けられて
いることを特徴とする合分波器。
3. The multiplexer / demultiplexer according to claim 2, wherein the portion where the shape of the optical waveguide continuously changes is provided periodically and repeatedly.
【請求項4】請求項2または3において、複数の前記光
導波路の形状が連続的に変化する部分のそれぞれに設け
られたグレーティングは、各々周期が異なることを特徴
とする合分波器。
4. The multiplexer / demultiplexer according to claim 2, wherein the gratings provided in each of the portions where the shapes of the plurality of optical waveguides change continuously have different periods.
【請求項5】請求項1において、前記光導波路は、単一
モード導波路であり、前記光導波路の形状の変化は、単
一モード導波路の条件を満たす範囲内であることことを
特徴とする合分波器。
5. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide is a single mode waveguide, and a change in the shape of the optical waveguide is within a range satisfying a condition of the single mode waveguide. Multiplexing / demultiplexing device.
【請求項6】請求項1において、前記光導波路のグレー
ティングが設けられている部分には、前記グレーティン
グにより反射された光を別の方向に導くための別の光導
波路が接続されていることを特徴とする合分波器。
6. The optical waveguide according to claim 1, wherein another portion of the optical waveguide provided with a grating is connected to another optical waveguide for guiding light reflected by the grating in another direction. Characteristic multiplexer / demultiplexer.
【請求項7】請求項1において、前記光導波路は、コア
とクラッドからなり、前記グレーティングは、前記コア
およびクラッドのうちの少なくとも一方に形成されてい
ることを特徴とする合分波器。
7. The multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein said optical waveguide comprises a core and a clad, and said grating is formed on at least one of said core and said clad.
【請求項8】請求項1において、前記光導波路は、成膜
とエッチングを用いて形成された光導波路であることを
特徴とする合分波器。
8. A multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein said optical waveguide is an optical waveguide formed by film formation and etching.
【請求項9】請求項1または8において、前記光導波路
は、1×10ー4以上の複屈折値を有することを特徴とす
る合分波器。
9. A multiplexer / demultiplexer according to claim 1, wherein said optical waveguide has a birefringence value of 1 × 10 −4 or more.
【請求項10】幅方向および厚み方向に光を閉じ込め、
それと直交する方向に光を伝搬させる三次元光導波路
と、前記光導波路を伝搬する光のうち特定の波長の光を
反射するために、光の伝搬方向に沿って該光導波路に設
けられたグレ−ティングとを有し、 前記グレーティングが設けられている部分の光導波路に
は、光導波路の幅および厚みのうちの少なくとも一方が
前記光の伝搬方向に沿って連続的に変化する部分が設け
られていることを特徴とするグレーティングフィルタ。
10. Light is confined in the width direction and the thickness direction,
A three-dimensional optical waveguide for propagating light in a direction perpendicular to the three-dimensional optical waveguide; The optical waveguide of the portion where the grating is provided is provided with a portion where at least one of the width and the thickness of the optical waveguide continuously changes along the light propagation direction. A grating filter.
【請求項11】光導波路と、前記光導波路が伝搬した光
を検出するための検出器と、前記光導波路に光を入射さ
せる光源と、前記光導波路の伝搬する波長の異なる光を
合分波する合分波器とを基板上に備えた光回路モジュー
ルであって、 前記合分波器は、幅方向および厚み方向に光を閉じ込
め、それと直交する方向に光を伝搬させる三次元光導波
路と、前記光導波路を伝搬する光のうち特定の波長の光
を反射するために、光の伝搬方向に沿って該光導波路に
設けられたグレ−ティングとを有し、 前記グレーティングが設けられている部分の光導波路に
は、光導波路の幅および厚みのうちの少なくとも一方が
前記光の伝搬方向に沿って連続的に変化する部分が設け
られていることを特徴とする光回路モジュール。
11. An optical waveguide, a detector for detecting light propagated through the optical waveguide, a light source for causing light to enter the optical waveguide, and a multiplexer / demultiplexer for light having different wavelengths transmitted through the optical waveguide. An optical circuit module comprising a multiplexer / demultiplexer on a substrate, wherein the multiplexer / demultiplexer confine the light in the width direction and the thickness direction, and propagates the light in a direction orthogonal thereto. And a grating provided on the optical waveguide along the light propagation direction to reflect light of a specific wavelength among the light propagating through the optical waveguide, wherein the grating is provided. The optical circuit module according to claim 1, wherein at least one of the width and the thickness of the optical waveguide is continuously changed along the light propagation direction.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999046618A1 (en) * 1998-03-09 1999-09-16 Corning Incorporated Optical waveguide structure including cascaded arrays of tapered waveguides
KR100446524B1 (en) * 2002-11-25 2004-09-04 삼성전자주식회사 Wavelength division multiplexer / demultiplexer
JP2005501287A (en) * 2001-08-27 2005-01-13 ライトスミス,インコーポレーテッド Amplitude and phase control in dispersive optical structures.
JP7088344B1 (en) * 2021-02-25 2022-06-21 沖電気工業株式会社 Grating filter

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