JPH11352346A - Optical waveguide type grating array - Google Patents

Optical waveguide type grating array

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JPH11352346A
JPH11352346A JP16123498A JP16123498A JPH11352346A JP H11352346 A JPH11352346 A JP H11352346A JP 16123498 A JP16123498 A JP 16123498A JP 16123498 A JP16123498 A JP 16123498A JP H11352346 A JPH11352346 A JP H11352346A
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optical
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a grating of a low cost and high productivity capable of a high density multi-channel operation. SOLUTION: Plural optical waveguides 11-14 are parallelly arranged on a substrate 15, the respective optical waveguides 11-14 are respectively provided with inclination at a certain angle to the grating and the grating provided with the same grating vector is formed on the respective optical waveguides 11-14 by the collective irradiation with ultraviolet light. For the grating on the respective optical waveguides, since inclination angles with the respective optical waveguides 11-14 are different from each other, the pitch is respectively different and thus, the Bragg wavelength is respectively different. As a result, the multi-channel operation is made possible. By arranging the optical waveguides by a high density, the density of channels can be raised as well. Also, since one waveguide formation process and one grating manufacture process are sufficient, the cost is lowered and the productivity is improved.

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】本発明は光導波路型グレーテ
ィングアレイに関し、特に光波をその波長によって合波
・分波する多チャンネル動作可能な光導波路型グレーテ
ィングアレイに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide type grating array, and more particularly to an optical waveguide type grating array capable of multiplexing / demultiplexing light waves according to their wavelengths and capable of operating in multiple channels.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信の大容量化に向けて、複数
の波長の光信号を同一の線路を使って伝送する波長多重
伝送システムの研究開発が進んでいる。なかでも、波長
間隔1.6nmや0.8nm(周波数間隔各々200G
Hz,100GHz)で高密度に多重された光信号を合
波・分波するために、光ファイバあるいは石英系光導波
路にグレーティングを形成した狭帯域波長フィルタの利
用が検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of a wavelength division multiplexing transmission system for transmitting optical signals of a plurality of wavelengths using the same line have been progressing toward increasing the capacity of optical communication. Above all, wavelength intervals of 1.6 nm and 0.8 nm (frequency intervals of 200G each)
In order to multiplex and demultiplex optical signals multiplexed at a high frequency (Hz, 100 GHz), use of a narrow-band wavelength filter in which a grating is formed in an optical fiber or a silica-based optical waveguide has been studied.

【0003】このグレーティングは、ゲルマニウム(G
e)が添加された石英ガラスに紫外光を照射することに
より、ガラスの屈折率が高くなる光誘起屈折率変化に基
づいている。石英ガラスの屈折率を変化させるための紫
外光として、KrFやArFのエキシマレーザ(波長各
々248nm,193nm)、あるいはアルゴンレーザ
の2倍高調波(波長244nm)等が用いられる。
This grating is made of germanium (G
Irradiation of ultraviolet light to the quartz glass to which e) has been added is based on a photo-induced refractive index change that increases the refractive index of the glass. As ultraviolet light for changing the refractive index of the quartz glass, an excimer laser of KrF or ArF (wavelengths of 248 nm and 193 nm, respectively), or a second harmonic (wavelength of 244 nm) of an argon laser is used.

【0004】図5は従来から一般的に行なわれているグ
レーティング作製法の一例を示す図であり、例えば、ア
プライド・フィジックス・レターズ、1993年、第6
2巻、第1035〜1037頁(Applied Physics Lett
ers, vol.62, pp.1035-1037,1993 )で報告されている
ものである。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a grating manufacturing method generally performed in the past. For example, Applied Physics Letters, 1993, No. 6
Volume 2, pages 1035 to 1037 (Applied Physics Lett)
ers, vol. 62, pp. 1035-1037, 1993).

【0005】図5において、紫外域で透明な石英ガラス
製の位相マスク51を通して、前記の紫外レーザ53か
らの光55をシリコン(Si)基板41上の光ファイバ
あるいは石英系光導波路コア43にミラー54を経て照
射する。位相マスク51は1μm程度のピッチで周期的
微細溝が彫り込まれた回折格子であり、入射レーザ光5
5を0次、±1次、±2次、…の回折光56へと回折さ
せる。各回折光は導波路上で干渉して干渉縞を形成し、
縞の明暗に応じて石英ガラス中に屈折率の周期的パター
ン、すなわちグレーティング52が形成される。尚、4
2は下層クラッド、44は上層クラッドである。
In FIG. 5, a light 55 from the ultraviolet laser 53 is mirrored to an optical fiber on a silicon (Si) substrate 41 or a quartz optical waveguide core 43 through a phase mask 51 made of quartz glass transparent in the ultraviolet region. Irradiate via. The phase mask 51 is a diffraction grating in which periodic fine grooves are carved at a pitch of about 1 μm.
5 is diffracted into 0th, ± 1st, ± 2nd,..., Diffracted light 56. Each diffracted light interferes on the waveguide to form interference fringes,
A periodic pattern of refractive index, that is, a grating 52 is formed in the quartz glass according to the brightness of the stripes. Incidentally, 4
Reference numeral 2 denotes a lower cladding, and 44 denotes an upper cladding.

【0006】通常、位相マスクによる±1次の回折光が
利用され、位相マスクピッチΛとグレーティングピッチ
ΛG はΛ=2ΛG の関係がある。屈折率の周期的パター
ンであるグレーティングは、光導波路を伝搬するブラッ
グ波長の光波を反射する波長フィルタとして機能する。
ブラッグ波長λB は、グレーティングのピッチΛG と光
導波路の等価屈折率neff から、 λB =2neff ・ΛG =neff ・ΛG ……(1) により与えられる。
Usually, ± 1st-order diffracted light from a phase mask is used, and the phase mask pitch Λ and the grating pitch ΛG have a relation of Λ = 2ΛG. The grating, which is a periodic pattern of refractive index, functions as a wavelength filter that reflects a Bragg wavelength light wave propagating through the optical waveguide.
The Bragg wavelength λB is given by λB = 2neff · ΛG = neff · ΛG (1) from the grating pitch ΔG and the equivalent refractive index neff of the optical waveguide.

【0007】光誘起屈折率変化に基づくグレーティング
を波長フィルタに適用する構成として、マッハツェンダ
ー干渉計型光導波路のアーム部に同一のグレーティング
を形成したマッハツェンダー型の構成、方向性結合器型
光導波路の結合導波路部にグレーティングを形成した方
向性結合器型の構成、直線光導波路に作製したグレーテ
ィングを光サーキュレータと併用する構成などがある。
それぞれの構成に対し、光導波路として光ファイバ及び
シリコン等の基板上に形成した石英系光導波路を用いる
ことができる。
As a configuration for applying a grating based on a photo-induced refractive index change to a wavelength filter, a Mach-Zehnder type configuration in which the same grating is formed in an arm portion of a Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide, a directional coupler type optical waveguide And a configuration in which a grating formed in a linear optical waveguide is used together with an optical circulator.
For each configuration, an optical fiber and a silica-based optical waveguide formed on a substrate such as silicon can be used as the optical waveguide.

【0008】図6(a)は、例えば、アイ・イー・イー
・イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ、19
95年、第7巻、第388〜390頁(IEEE Photonics
Technology Letters, vol.7, pp.388-390, 1995)で報
告されているマッハツェンダー型の光導波路型グレーテ
ィングの平面図である。図6(a)において、2つの3
dBカプラ62と2つのアーム部63からなるマッハツ
ェンダー干渉計型光導波路61と、その両アーム部63
に作製された2つの同一のグレーティング16から構成
される。
FIG. 6 (a) shows, for example, IEE Photonics Technology Letters, 19
1995, Vol. 7, pp. 388-390 (IEEE Photonics
FIG. 2 is a plan view of a Mach-Zehnder type optical waveguide grating reported in Technology Letters, vol. 7, pp. 388-390, 1995). In FIG. 6A, two 3
a Mach-Zehnder interferometer type optical waveguide 61 comprising a dB coupler 62 and two arm portions 63;
Are formed from two identical gratings 16.

【0009】入力ポート64に入力された波長多重光信
号のうち、式(1)で表されるブラッグ波長の光信号は
グレーティングによって反射されてドロップポート65
から出力され、光信号の引き抜き(ドロップ動作)が行
なわれる。ブラッグ波長以外の光信号はグレーティング
の影響を受けずにスルーポート66から出力される。ま
た、アッドポート67からブラッグ波長の光信号を入力
すると、この光波はグレーティングによって反射されて
スルーポート66から出力され、入力ポート64からの
光信号との足し合わせ(アッド動作)が行なわれる。
[0009] Of the wavelength-division multiplexed optical signals input to the input port 64, the optical signal of the Bragg wavelength represented by the formula (1) is reflected by the grating and is dropped by the drop port 65
And an optical signal is extracted (drop operation). Optical signals other than the Bragg wavelength are output from the through port 66 without being affected by the grating. When an optical signal having a Bragg wavelength is input from the add port 67, this optical wave is reflected by the grating and output from the through port 66, and is added to the optical signal from the input port 64 (add operation).

【0010】図6(b)は、例えば、アイ・イー・イー
・イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ、19
96年、第8巻、第1331〜1333頁(IEEE Photo
nicsTechnology Letters, vol. 8, pp. 1331-1333, 199
6)で報告されている方向性結合器型の光導波路型グレ
ーティングの平面図である。図6(b)において、方向
性結合器型光導波路68及びその結合導波路部69に作
製されたグレーティング16から構成される。
FIG. 6 (b) shows, for example, IEE Photonics Technology Letters, 19
1996, Volume 8, pages 1331 to 1333 (IEEE Photo
nicsTechnology Letters, vol. 8, pp. 1331-1333, 199
FIG. 6 is a plan view of a directional coupler type optical waveguide grating reported in 6). In FIG. 6B, the directional coupler type optical waveguide 68 and the grating 16 formed on the coupling waveguide section 69 are constituted.

【0011】入力ポート64に入力された波長多重光信
号のうち、式(1)で表されるブラッグ波長の光信号は
グレーティングによって反射されてドロップポート65
から出力され、光信号の引き抜き(ドロップ動作)が行
なわれる。ブラッグ波長以外の光信号はグレーティング
の影響を受けずにスルーポート66から出力される。ま
たアッドポート67からブラッグ波長の光信号を入力す
ると、この光波はグレーティングによって反射されてス
ルーポート66から出力され、入力ポート64からの光
信号との足し合わせ(アッド動作)が行なわれる。
[0011] Of the wavelength multiplexed optical signals input to the input port 64, the optical signal of the Bragg wavelength represented by the equation (1) is reflected by the grating and dropped.
And an optical signal is extracted (drop operation). Optical signals other than the Bragg wavelength are output from the through port 66 without being affected by the grating. When an optical signal having a Bragg wavelength is input from the add port 67, this optical wave is reflected by the grating and output from the through port 66, and is added to the optical signal from the input port 64 (add operation).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】波長多重光信号のすべ
てのチャンネルについてアッド及びドロップ動作可能な
波長フィルタを実現するためには、ブラッグ波長の異な
る複数のグレーティングを各チャンネルに対応させて用
意する必要がある。式(1)によれば、ブラッグ波長を
変化させるためには、等価屈折率またはグレーティング
ピッチを変化させればよい。従って、ブラッグ波長の異
なるグレーティングを作製する手段として、(A)ピッ
チの異なる位相マスクを用いる方法、(B)導波路のコ
アとクラッドの比屈折率差及びコアサイズを制御し等価
屈折率を変える方法、(C)グレーティング作製後に位
相マスクなしの状態で紫外光一様照射により等価屈折率
を変化させる方法、などが考えられる。
In order to realize a wavelength filter capable of performing add and drop operations for all channels of a wavelength multiplexed optical signal, it is necessary to prepare a plurality of gratings having different Bragg wavelengths for each channel. There is. According to equation (1), the Bragg wavelength can be changed by changing the equivalent refractive index or the grating pitch. Therefore, as means for producing gratings with different Bragg wavelengths, (A) a method using phase masks with different pitches, (B) changing the relative refractive index difference between the core and clad of the waveguide and the core size to change the equivalent refractive index And (C) a method of changing the equivalent refractive index by uniform irradiation of ultraviolet light without a phase mask after manufacturing the grating.

【0013】図7は上記方法(A)によりブラッグ波長
の異なる2つのグレーティングを作製する工程を示した
図である。まず、基板15上の第一の光導波路21にピ
ッチΛ(1) の位相マスク71を用いて第一のグレーティ
ング73を作製し、次に第二の光導波路22にピッチΛ
(2)の位相マスク72を用いて第二のグレーティング7
4を作製する。作製されたグレーティングのブラッグ波
長は、式(1)に従って、 λB(1)=neff ・Λ(1) ……(2) λB(2)=neff ・Λ(2) ……(3) により夫々与えられる。
FIG. 7 is a view showing a process of manufacturing two gratings having different Bragg wavelengths by the method (A). First, a first grating 73 is formed on the first optical waveguide 21 on the substrate 15 using the phase mask 71 having a pitch of (1), and then a second grating is formed on the second optical waveguide 22.
The second grating 7 is formed by using the phase mask 72 of (2).
4 is produced. The Bragg wavelength of the fabricated grating is given by λB (1) = neff · Λ (1) (2) λB (2) = neff · Λ (2) (3) according to equation (1). Can be

【0014】この方法の問題点は、位相マスクが複数必
要であること及び位相マスクを介した紫外光照射を複数
回行なわなければならないことである。また、複数の光
導波路を基板上に高密度に配置した場合、複数回紫外光
照射の位置制御が難しい。よつて、グレーティング作製
のコストは上昇し、生産性は低下する。
The problems with this method are that a plurality of phase masks are required and that ultraviolet light irradiation through the phase mask must be performed a plurality of times. In addition, when a plurality of optical waveguides are densely arranged on a substrate, it is difficult to control the position of ultraviolet light irradiation a plurality of times. Therefore, the cost of fabricating the grating increases, and the productivity decreases.

【0015】図8は方法(B)によりブラッグ波長の異
なる2つのグレーティングを作製する工程を示した図で
ある。コア屈折率を変えた別工程で光導波路を形成する
ことにより、等価屈折率neff (1) の光導波路21及び
等価屈折率neff(2)の光導波路22を用意し、ピッチΛ
の位相マスク81を用いてそれぞれにグレーティング7
3、74を作製する。作製されたグレーティングのブラ
ッグ波長は式(1)に従って、 λB(1)=neff ・Λ……(4) λB(2)=neff ・Λ……(5) にて夫々与えられる。
FIG. 8 is a view showing a process of manufacturing two gratings having different Bragg wavelengths by the method (B). By forming the optical waveguide in a separate step in which the core refractive index is changed, an optical waveguide 21 having an equivalent refractive index neff (1) and an optical waveguide 22 having an equivalent refractive index neff (2) are prepared.
Each of the gratings 7 is
3, 74 are produced. The Bragg wavelength of the manufactured grating is given by λB (1) = neff · Λ (4) λB (2) = neff · Λ (5) according to the equation (1).

【0016】この方法の問題点は、光導波路形成の工程
が複雑になること、位相マスクを介した紫外光照射を複
数回行なわなければならないことである。よって、グレ
ーティング作製の生産性は低い。
The problems with this method are that the process of forming the optical waveguide is complicated and that ultraviolet light irradiation through a phase mask must be performed a plurality of times. Therefore, the productivity of manufacturing a grating is low.

【0017】また、導波路コアの屈折率は変えずにコア
の幅を変えることでも方法(B)を実施可能であるが、
ブラッグ波長を変化させ得る波長幅が小さいことが問題
である。方法(C)をとった場合、グレーティング作製
時の位相マスクによる紫外光照射は一度で済むが、グレ
ーティング作製後の紫外光一様照射が複数回必要である
こと、及びグレーティング作製後にさらに変化させ得る
屈折率量には限界があってブラッグ波長を大きく変える
のが難しいこと、が問題である。
The method (B) can be performed by changing the width of the waveguide core without changing the refractive index of the core.
The problem is that the wavelength width that can change the Bragg wavelength is small. When the method (C) is used, the ultraviolet light irradiation by the phase mask at the time of manufacturing the grating only needs to be performed once, but the uniform irradiation of ultraviolet light after the manufacturing of the grating is required a plurality of times, and refraction that can be further changed after the manufacturing of the grating is performed. The problem is that the rate is limited and it is difficult to change the Bragg wavelength significantly.

【0018】本発明の目的は、上述した問題点を解決し
低コストかつ生産性の高い高密度多チャンネル動作可能
な光導波路型グレーティングを提供することである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an optical waveguide type grating capable of operating at high cost and with high density and multichannel operation at low cost.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の光導波路型グレ
ーティングアレイは、基板上に複数の光導波路が並列に
配置された構造を有する。各光導波路はグレーティング
に対してそれぞれある角度で傾きを持って配置されてい
る。各光導波路には、同一の格子ベクトルを持つグレー
ティングが紫外光の一括照射によって形成されている。
各光導波路上のグレーティングは、各光導波路との傾き
角がそれぞれ異なっているためにそのピッチがそれぞれ
異なり、従ってそのブラッグ波長はそれぞれ異なったも
のとなる。
An optical waveguide type grating array according to the present invention has a structure in which a plurality of optical waveguides are arranged in parallel on a substrate. Each optical waveguide is arranged at an angle to the grating at a certain angle. A grating having the same lattice vector is formed on each optical waveguide by collective irradiation of ultraviolet light.
The gratings on each optical waveguide have different pitches due to different inclination angles with the respective optical waveguides, and therefore have different Bragg wavelengths.

【0020】以上の結果、本発明の構造を有した光導波
路型グレーティングアレイは多チャンネル動作が可能で
ある。光導波路を高密度に配置することにより、チャン
ネルの高密度化を図ることも可能である。また、本発明
の光導波路型グレーティングアレイは、導波路形成工程
もグレーティング作製工程も1度で済むため、低コスト
かつ高い生産性で実現可能である。
As a result, the optical waveguide type grating array having the structure of the present invention can perform multi-channel operation. By arranging the optical waveguides at a high density, it is possible to increase the channel density. Further, the optical waveguide type grating array of the present invention can be realized with low cost and high productivity because only one waveguide forming step and one grating manufacturing step are required.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明による光導波
路型グレーティングアレイの第一の実施形態を示した平
面構成図である。基板15上に第1の直線光導波路1
1、第2の直線光導波路12、第3の直線光導波路1
3、……、第8の直線光導波路14が、基板上において
互いに平行ではなくある傾き角を持って夫々配置されて
いる。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the optical waveguide grating array according to the present invention. First linear optical waveguide 1 on substrate 15
1, second straight optical waveguide 12, third straight optical waveguide 1
,..., The eighth linear optical waveguides 14 are arranged on the substrate not parallel to each other but at a certain inclination angle.

【0022】各光導波路には、同一の格子ベクトルを持
つグレーティングが紫外光の一括照射によって形成され
ている。第i(i=1〜8)番目の直線光導波路とグレ
ーティングの格子ベクトルとのなす角をθi と定義す
る。
A grating having the same lattice vector is formed on each optical waveguide by collective irradiation of ultraviolet light. The angle between the i-th (i = 1 to 8) -th straight optical waveguide and the grating vector of the grating is defined as θi.

【0023】図2は本発明による光導波路型グレーティ
ングアレイの作用を説明した図である。グレーティング
の格子ベクトルに対して傾き角θi を持つ第iの直線光
導波路21において、そのグレーティングピッチは傾き
がないときの1/cosθiとなり、ブラッグ波長は、 λB(i)=2neff ・ΛG /cosθi ……(6) の様になる。従って、図1の8つのグレーティングは合
わせて8つの異なるブラッグ波長を持つことになり、8
チャンネル動作可能な光導波路型グレーティングが実現
される。
FIG. 2 is a view for explaining the operation of the optical waveguide grating array according to the present invention. In the i-th linear optical waveguide 21 having an inclination angle θi with respect to the grating vector of the grating, the grating pitch is 1 / cos θi when there is no inclination, and the Bragg wavelength is λB (i) = 2neff · ΛG / cosθi ... ... (6) Thus, the eight gratings of FIG. 1 will have a total of eight different Bragg wavelengths,
An optical waveguide grating capable of channel operation is realized.

【0024】ここでは8チャンネル動作可能な光導波路
型グレーティングアレイの例を示したが、本発明によっ
て実現可能な動作チャンネル数は後に述べる範囲内で任
意に設計でき、また動作波長を1.3μm帯に設計する
ことも1.5μm帯に設計することもできる。また、各
光導波路は、紫外光誘起屈折率効果が存在すれば、光フ
ァイバから構成されていてもよいし、Si等の基板上に
形成された石英系光導波路から構成されていてもよい。
Here, an example of an optical waveguide type grating array capable of operating eight channels has been described. However, the number of operating channels achievable by the present invention can be arbitrarily designed within a range described later, and the operating wavelength can be set to 1.3 μm band. Or in the 1.5 μm band. Further, each optical waveguide may be formed of an optical fiber or a quartz-based optical waveguide formed on a substrate of Si or the like, as long as an ultraviolet light-induced refractive index effect is present.

【0025】本発明の光導波路型グレーティングアレイ
で一括作製できるチャンネル数は、位相マスクの幅によ
ってのみ制限される。すなわち、基板上に並列配置した
光導波路群の幅が位相マスクの幅を超えない範囲でチャ
ンネル数は任意に設計できる。
The number of channels that can be simultaneously manufactured in the optical waveguide grating array of the present invention is limited only by the width of the phase mask. That is, the number of channels can be arbitrarily designed as long as the width of the optical waveguide group arranged in parallel on the substrate does not exceed the width of the phase mask.

【0026】図3は本発明による光導波路型グレーティ
ングアレイの第二の実施形態である方向性結合器並列型
の光導波路型グレーティングアレイを示した平面構成図
である。8つの方向性結合器は基板15上に並列に配置
されており、図中点線で示した領域16の各結合導波路
部には、同一の格子ベクトルを持つグレーティングが紫
外光の一括照射によって形成されている。i番目の方向
性結合器の結合導波路部はグレーティングの格子ベクト
ルと傾き角θi を持つように設定されている。両端面の
ポートには反射ミラー39が装着されている。
FIG. 3 is a plan view showing a directional coupler parallel type optical waveguide type grating array according to a second embodiment of the present invention. Eight directional couplers are arranged in parallel on the substrate 15, and gratings having the same lattice vector are formed by collective irradiation of ultraviolet light on each of the coupling waveguides in a region 16 indicated by a dotted line in the figure. Have been. The coupling waveguide portion of the i-th directional coupler is set to have the grating vector of the grating and the inclination angle θi. Reflecting mirrors 39 are attached to ports on both end faces.

【0027】次に、本発明による光導波路型グレーティ
ングアレイの動作方法について、第二の実施の形態を例
に図3を用いて説明する。第一の方向性結合器31に設
けられた入力ポート35から、波長λ1 〜λ8 の8チャ
ンネル光信号を入射する。入射光のうち波長λ1 の光波
のみ結合導波路部33に作製されたグレーティングによ
って反射され、ドロップポート36から出射される。
Next, a method of operating the optical waveguide type grating array according to the present invention will be described with reference to FIG. 3 taking the second embodiment as an example. From an input port 35 provided in the first directional coupler 31, an eight-channel optical signal having a wavelength of λ1 to λ8 enters. Of the incident light, only the light wave of wavelength λ1 is reflected by the grating formed in the coupling waveguide section 33 and emitted from the drop port 36.

【0028】波長λ2 〜λ8 の光波は結合導波路33を
透過してスルーポート37へ向かい、基板端面に装着さ
れた反射ミラー39によって反射された後結合導波路3
4に導入される。結合導波路34において、波長λ2 の
光波のみグレーティングによって反射され、ドロップポ
ート38から出射される。以下同様の動作が繰り返さ
れ、各波長λ1 〜λ8 は各ドロップポートへと振り分け
られる。
The light waves having wavelengths λ 2 to λ 8 pass through the coupling waveguide 33 and travel to the through port 37, and are reflected by the reflection mirror 39 mounted on the end face of the substrate, and thereafter the coupling waveguide 3
4 is introduced. In the coupling waveguide 34, only the light wave having the wavelength λ2 is reflected by the grating and emitted from the drop port 38. Thereafter, the same operation is repeated, and the wavelengths λ1 to λ8 are distributed to the respective drop ports.

【0029】[0029]

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。図4は図2の光導波路を破線に沿って切断したと
きの断面図である。Si基板41上に下層クラッド4
2、コア43、上層クラッド44からなる光導波路が形
成されている。上層、下層クラッドの組成は石英であ
り、コアの組成はGe添加石英である。コアとクラッド
の比屈折率差は0.4%である。下層クラッドと上層ク
ラッドの膜厚はそれぞれ15μm、12μmであり、コ
アの断面大きさは6μm×6μmである。
Next, specific examples of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view when the optical waveguide of FIG. 2 is cut along a broken line. Lower cladding 4 on Si substrate 41
2, an optical waveguide including a core 43 and an upper clad 44 is formed. The composition of the upper and lower claddings is quartz, and the composition of the core is Ge-added quartz. The relative refractive index difference between the core and the clad is 0.4%. The thicknesses of the lower cladding and the upper cladding are 15 μm and 12 μm, respectively, and the cross-sectional size of the core is 6 μm × 6 μm.

【0030】上記のような光導波路で方向性結合器を構
成し、図3のように並列に8つ配置する。方向性結合器
の結合導波路部(図6(b)の69)において、導波路
間のギャップは8μmであり、長さは完全結合長10.
3mmに設定されている。図5に示した方法にしたが
い、ピッチ1.073μmの位相マスクを介して紫外光
として例えばArFエキシマレーザ光(波長193n
m)を照射して、8つの方向性結合器に一括してグレー
ティングを作製する。グレーティングの長さは4mmで
ある。
A directional coupler is constituted by the above optical waveguides, and eight directional couplers are arranged in parallel as shown in FIG. In the coupling waveguide portion of the directional coupler (69 in FIG. 6B), the gap between the waveguides is 8 μm, and the length is the perfect coupling length.
It is set to 3 mm. According to the method shown in FIG. 5, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193n) is emitted as ultraviolet light through a phase mask having a pitch of 1.073 μm.
m) to irradiate to collectively produce gratings in eight directional couplers. The length of the grating is 4 mm.

【0031】図2を参照して、第i番目の方向性結合器
の結合導波路部がグレーティングの格子ベクトルと傾き
角θi を持っているとしたとき、本実施例におけるθi
とブラッグ波長λB (1) を図10に示す。
Referring to FIG. 2, when it is assumed that the coupling waveguide portion of the i-th directional coupler has the grating vector of the grating and the inclination angle θi, θi
And the Bragg wavelength λB (1) are shown in FIG.

【0032】作製された光導波路型グレーティングアレ
イの各チャンネルの特性は、消光比−20dB、帯域幅
0.6nm、サイドローブ−30dB、挿入損失3dB
である。光導波路として光ファイバを用いるときには、
第i番目の光ファイバを石英基板に傾き角θi で固定
し、位相マスクを介して紫外光を一括照射すればよい。
The characteristics of each channel of the fabricated optical waveguide grating array are as follows: extinction ratio: -20 dB, bandwidth: 0.6 nm, side lobe: -30 dB, insertion loss: 3 dB
It is. When using an optical fiber as an optical waveguide,
The i-th optical fiber may be fixed to a quartz substrate at an inclination angle θi, and ultraviolet light may be radiated collectively through a phase mask.

【0033】本発明の光導波路型グレーティングアレイ
は、グレーティングが光導波路上に設けられた周期的な
レリーフ構造によるものであっても構成できる。図9は
この場合の光導波路の構造を示す光の伝搬方向に平行な
断面図である。図1及び図3のグレーティング作製領域
16に、周期ΛGで光導波路上にエッチングを施すこと
によりレリーフ構造91が一括して形成され、上記の実
施例と同様の光導波路型グレーティングアレイが作製で
きる。
The optical waveguide type grating array of the present invention can be constructed even if the grating has a periodic relief structure provided on the optical waveguide. FIG. 9 is a sectional view parallel to the light propagation direction showing the structure of the optical waveguide in this case. 1 and 3, a relief structure 91 is collectively formed by etching the optical waveguide at a period of ΔG, so that an optical waveguide type grating array similar to that of the above embodiment can be manufactured.

【0034】また、図6(a)に示した様に、光導波路
素子がマッハツェンダー型光導波路であり、夫々の両ア
ーム部にグレーティングが形成された構造でも良い。
As shown in FIG. 6A, the optical waveguide element may be a Mach-Zehnder type optical waveguide, and a structure in which a grating is formed on each of both arms may be used.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、多チャンネル動作可能
な光導波路型グレーティングアレイが低コストかつ高い
生産性で実現可能である。また、光導波路を高密度に配
置することによりチャンネルの高密度化を図ることが可
能である。
According to the present invention, an optical waveguide type grating array operable in multiple channels can be realized with low cost and high productivity. Further, by arranging the optical waveguides at a high density, it is possible to increase the channel density.

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

【図1】本発明の光導波路型グレーティングアレイの第
一の実施形態を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an optical waveguide grating array according to the present invention.

【図2】本発明の原理を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図3】本発明の光導波路型グレーティングアレイの第
二の実施形態を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment of the optical waveguide grating array of the present invention.

【図4】図2の破線で切断した断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along a broken line in FIG.

【図5】本発明及び従来例におけるグレーティング作製
法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a grating manufacturing method according to the present invention and a conventional example.

【図6】(a)は従来の光導波路型グレーティングの一
例とその動作を示す図、(b)は従来の光導波路型グレ
ーティングの他の一例とその動作を示す図である。
6A is a diagram showing an example of a conventional optical waveguide grating and its operation, and FIG. 6B is a diagram showing another example of a conventional optical waveguide grating and its operation.

【図7】従来の光導波路型グレーティングの作製方法を
示す工程図である。
FIG. 7 is a process chart showing a method for manufacturing a conventional optical waveguide grating.

【図8】従来の光導波路型グレーティングの他の作製方
法を示す工程図である。
FIG. 8 is a process chart showing another method for manufacturing a conventional optical waveguide grating.

【図9】本発明及び従来例におけるグレーティングの構
造の一例を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a grating structure according to the present invention and a conventional example.

【図10】図2に示すθi とブラッグ波長λB(i)との関
係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between θi and the Bragg wavelength λB (i) shown in FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第1の直線光導波路 12 第2の直線光導波路 13 第3の直線光導波路 14 第8の直線光導波路 15 基板 16 グレーティング作製領域 21 第iの直線光導波路 22 第i+1の直線光導波路 31 第一の方向性結合器 32 第二の方向性結合器 33 第一の方向性結合器の結合導波路部 34 第二の方向性結合器の結合導波路部 35 入射ポート 36 第一のブラッグ波長のドロップポート 37 スルーポート 38 第二のブラッグ波長のドロップポート 39 反射ミラー 41 Si基板 42 下層クラッド 43 光導波路コア 44 上層クラッド 51 位相マスク 52 グレーティング 53 紫外レーザ光源 54 ミラー 55 紫外レーザ光 56 紫外レーザの回折光 61 マッハツェンダー型光導波路 62 3dBカプラ 63 アーム 64 入射ポート 65 ドロップポート 66 スルーポート 67 アッドポート 68 方向性結合器型光導波路 69 結合導波路部 71 ピッチΛ(1) の位相マスク 72 ピッチΛ(2) の位相マスク 73 第一のグレーティング 74 第二のグレーティング 81 ピッチΛの位相マスク 91 レリーフ構造 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st linear optical waveguide 12 2nd linear optical waveguide 13 3rd linear optical waveguide 14 8th linear optical waveguide 15 board | substrate 16 grating manufacturing area 21 ith linear optical waveguide 22 i + 1 linear optical waveguide 31st One directional coupler 32 second directional coupler 33 coupling waveguide part of first directional coupler 34 coupling waveguide part of second directional coupler 35 incident port 36 of first Bragg wavelength Drop port 37 Through port 38 Drop port of second Bragg wavelength 39 Reflective mirror 41 Si substrate 42 Lower cladding 43 Optical waveguide core 44 Upper cladding 51 Phase mask 52 Grating 53 Ultraviolet laser light source 54 Mirror 55 Ultraviolet laser light 56 Ultraviolet laser diffraction Light 61 Mach-Zehnder optical waveguide 62 3 dB coupler 63 Arm 64 input Launch port 65 drop port 66 through port 67 add port 68 directional coupler type optical waveguide 69 coupling waveguide section 71 phase mask of pitch Λ (1) 72 phase mask of pitch Λ (2) 73 first grating 74 second Grating 81 Pitch Λ phase mask 91 Relief structure

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に並列配置された複数の光導波路
素子と、前記各光導波路素子に形成されたグレーティン
グとからなる光導波路型グレーティングアレイであっ
て、前記光導波路素子の各々とグレーティングの格子ベ
クトルとのなす角度が互いに異なる角度に設定されてい
ることを特徴とする光導波路型グレーティングアレイ。
An optical waveguide type grating array comprising: a plurality of optical waveguide elements arranged in parallel on a substrate; and a grating formed on each of the optical waveguide elements, wherein each of the optical waveguide elements and a grating are arranged. An optical waveguide type grating array, wherein angles formed by a lattice vector are set to different angles from each other.
【請求項2】 前記光導波路素子が直線光導波路である
ことを特徴とする請求項1記載の光導波路型グレーティ
ングアレイ。
2. An optical waveguide type grating array according to claim 1, wherein said optical waveguide element is a linear optical waveguide.
【請求項3】 前記光導波路素子が方向性結合器型光導
波路であり、それぞれの結合導波路部分にグレーティン
グが形成されていることを特徴とする請求項1記載の光
導波路型グレーティングアレイ。
3. The optical waveguide type grating array according to claim 1, wherein said optical waveguide element is a directional coupler type optical waveguide, and a grating is formed in each coupling waveguide portion.
【請求項4】 前記光導波路素子がマッハツェンダー型
光導波路であり、それぞれの両アーム部分にグレーティ
ングが形成されていることを特徴とする請求項1記載の
光導波路型グレーティングアレイ。
4. The optical waveguide type grating array according to claim 1, wherein said optical waveguide element is a Mach-Zehnder type optical waveguide, and a grating is formed on each of both arm portions.
【請求項5】 前記光導波路素子がシリコンまたは石英
基板上に形成された平板状石英光導波路であることを特
徴とする請求項2〜4いずれか記載の光導波路型グレー
ティングアレイ。
5. The optical waveguide type grating array according to claim 2, wherein said optical waveguide device is a flat quartz optical waveguide formed on a silicon or quartz substrate.
【請求項6】 前記光導波路素子が石英基板等からなる
基板上に固着された光ファイバであることを特徴とする
請求項2〜4いずれか記載の光導波路型グレーティング
アレイ。
6. The optical waveguide type grating array according to claim 2, wherein said optical waveguide element is an optical fiber fixed on a substrate made of a quartz substrate or the like.
【請求項7】 前記光導波路素子が半導体基板上に形成
された平板状半導体光導波路であることを特徴とする請
求項2〜4いずれか記載の光導波路型グレーティングア
レイ。
7. The optical waveguide type grating array according to claim 2, wherein said optical waveguide device is a flat semiconductor optical waveguide formed on a semiconductor substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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