JPH1184154A - 光導波路スターカプラ - Google Patents

光導波路スターカプラ

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JPH1184154A
JPH1184154A JP25436097A JP25436097A JPH1184154A JP H1184154 A JPH1184154 A JP H1184154A JP 25436097 A JP25436097 A JP 25436097A JP 25436097 A JP25436097 A JP 25436097A JP H1184154 A JPH1184154 A JP H1184154A
Authority
JP
Japan
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optical
waveguide
waveguides
branch
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP25436097A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Nakasendou
和之 中仙道
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造偏差が極めて厳しいマッハツェンダーカ
プラを製造容易なハーフミラーに置き換えて同様な機能
の光導波路スターカプラを得る。 【解決手段】 光導波路基板上にマッハツェンダーカプ
ラと複数のY分岐光回路を用いて形成した2入力、2n
出力の光導波路スターカプラにおいて、前記マッハツェ
ンダーカプラをハーフミラー置換して光導波路スターカ
プラを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は2チャンネル波長多
重光信号分配用の光導波路スターカプラに関し、特に光
導波路の途中にハーフミラーを用いて2波長の光信号を
多重化及び等分した光導波路スターカプラに関する。
【0002】
【従来の技術】有線通信に大容量の光ケーブルが導入さ
れて以来、光通信装置用の光導波路カプラ、光コネクタ
等の光接続デバイスが多量に用いられているが、近年、
光加入者システムの導入のため、スター型光伝送システ
ムの実用化が図られ、光導波路スターカプラの開発が進
められている。2波長多分岐の光導波路スターカプラと
しては、「石英系導波路型2×16光スターカプラ」
(TECHNICAL REPORT OF IEICE, OQE93-113 1993)に提
案されているような構造のスターカプラが知られてい
る。図2は、前記文献に記述されている光導波路スター
カプラの平面図で、光導波路は石英系ガラス基板31上
に断面が矩形のコアを形成し、その周りをクラッドで埋
め込んだ構造である。コアの断面寸法は8μm×8μm
であり、屈折率を高めるためSiO2中にTiO2を添加
している。また、クラッドには軟化温度を下げるためP
25、B23を添加し、コアとクラッドの比屈折率差は
0.3%である。光導波路スターカプラの構成は、光導
波路基板31の図中左端に2つの光入力ポート32、3
3を設け、これら2つの光ポートより図中右方に2つの
光導波路を延長し、マッハツェンダー型波長無依存3d
Bカプラ34に接続する。該マッハツェンダー型波長無
依存3dBカプラ34は、2つの方向性結合器35a、
35bの間に、2つの導波路の長さを約0.7μm程度
違え、2つの導波路間に位相差を持たせた光導波路アー
ム36、37を連結して形成される。ここで、方向性結
合器35a、35bは、屈折率と2つの導波路間の間隔
とで決まる結合係数を所望値にするため、所定の間隔を
置いて配置した2本の導波路から形成される。
【0003】マッハツェンダー型波長無依存3dBカプ
ラ34を構成する方向性結合器35bより図中右方に2
つの導波路38、39を延長し、導波路38の図中右方
にY分岐光回路40を配置する。ここで、Y分岐光回路
の開き角度は光のロスを考慮すると2度以下に設定する
必要がある。前記Y分岐光回路40の図中右方にY分岐
光回路41、42を配設し、Y分岐光回路41よりY分
岐光回路43、44を接続し、Y分岐光回路43から図
中右方に延長する導波路の光出力ポート45、46を光
導波路基板31の右端面に形成する。以上ではY分岐光
回路40から光出力ポート45、46に至る分枝を説明
したが、他の分枝も同様な構成となるので説明を省略す
る。このように1つの導波路にY分岐光回路を接続し、
更に前記Y分岐光回路にY分岐光回路を接続していく
と、n段のY分岐光回路の接続では2nの光出力ポート
が得られることになる。図2の例では導波路38、39
にそれぞれ3段のY分岐光回路を接続するので、2×8
個=16個の光出力ポート45〜60が得られる。ま
た、必要となるY分岐光回路の数は2n −1となり、図
2の例では2×7個=14個のY分岐光回路が必要とな
る。
【0004】図2の光導波路スターカプラの動作を説明
する。ここで、光導波路基板31に設けられた2つの光
入力ポート32、33より、それぞれ波長1.3μmと
1.55μmの光信号を入射する場合を考える。初め
に、光入力ポート32より入射した波長1.3μmの光
信号は、マッハツェンダー型波長無依存3dBカプラ3
4により、出力光導波路38、39に2等分され、更
に、Y分岐光回路40、41、43によって、それぞれ
2等分を繰り返し、光出力ポート45に至る光出力信号
は、波長1.3μmの入力光信号の16分の1の強度の
光信号となる。他の15個の出力ポート46〜60にも
同様に入力した波長1.3μmの信号の16分の1光信
号が出力される。
【0005】一方、光入力ポート33より入射した波長
1.55μmの光信号は、同様にマッハツェンダー型波
長無依存3dBカプラ34により、出力光導波路38、
39に2等分され、上記と同様に3段のY分岐光回路に
よりそれぞれで2等分されて、16個の光出力ポート4
5〜60の出力光信号は、入力した波長1.55μmの
光信号の16分の1の強度の光信号となる。従って、異
なった波長1.3μmと1.55μmの2つの光信号が
多重化され、等分配される光導波路スターカプラが構成
できることになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成による光導波路スターカプラにおいては、2つの方
向性結合器35a、35bと、導波路間に位相差を与え
るために一方の導波路の長さを0.7μm程度違えた光
導波路アーム36、37とから構成されるマッハツェン
ダー型波長無依存3dBカプラ24を必要とした。方向
性結合器の結合係数は屈折率と2つの導波路の間隔に依
存し、しかも1.3μm帯から1.55μm帯の広範囲
の波長に対して周期的に変動するため、これらのパラメ
ータを高精度に制御する必要があり、光導波路アーム3
6、37の長さを高精度で制御しなければならないとい
う困難な問題がある。このために製造偏差に対する素子
感度が非常に高く、歩留まり極めて悪いという問題もあ
った。本発明は上記課題を解決するためになされたもの
であって、構成が容易となり、コスト低減が可能となる
光導波路スターカプラを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る光導波路スターカプラの請求項1記載の
発明は、光導波路基板上に2つの波長の異なる入力信号
を2つの出力光導波路に等分すると共に多重化する光平
面回路と、前記2つの出力光導波路にそれぞれY分岐光
回路をn段縦続接続して構成する光導波路スターカプラ
において、前記2つの波長の異なる入力光信号を等分し
多重化すべく、2つの光導波路をX字型に交差せしめ、
該交差部に入射した入力光信号を反射光信号と透過光信
号とに2等分するハーフミラーを埋設して前記光平面回
路を構成したことを特徴とする光導波路スターカプラで
ある。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に関わる
光導波路スターカプラの一実施形態を示す平面図であ
り、石英等の光導波路基板1の図中左端に形成した2つ
の光入力ポート2、3より、図中右方にそれぞれ導波路
4a、4bを延在し、該導波路4aと4bとをハーフミ
ラー5aの中央でX字型に交差させる(X字型平面光回
路5bと称す)。X字型平面光回路5bから延在する導
波路6a、6bは更に光導波路基板1上を図中右方に延
長し、導波路6aはY分岐光回路7aに接続し、導波路
6bはY分岐光回路7bに接続される。Y分岐光回路7
aから図中右方に延長する導波路8a、8bはそれぞれ
Y分岐光回路9a、9bに接続され、Y分岐光回路9a
より導波路10a、10bが図中右方に延長する。
【0009】更に、導波路10aはその右方に形成され
たY分岐光回路11aに接続され、導波路10bはその
右方に形成されたY分岐光回路11bに接続される。Y
分岐光回路11aはその右方に形成した導波路12a、
12bに接続され、光導波路基板1の右端に形成した出
力ポート13、14に接続されている。以上では、導波
路6aから出力ポート13、14に至る分枝の構成を説
明したが、他の分枝も同様に形成され、2つの入力ポー
ト2、3に対し、出力ポート13〜28が得られる。こ
のように1つの導波路にY分岐光回路を接続し、その出
力である2つの導波路にそれぞれY分岐光回路を接続
し、さらに、その出力である導波路にそれぞれY分岐光
回路を接続していく構成では、Y分岐光回路のn段接続
で2nの光出力ポートが得られることになる。図1の例
では導波路6a、6bにそれぞれ3段のY分岐光回路を
接続するので、2×23個=16個の光出力ポート13
〜28が得られる。また、必要となるY分岐光回路の数
は2n −1となり、図1の例では2×7個=14個のY
分岐光回路が必要である。
【0010】前記ハーフミラー5は、ポリイミド膜上に
SiO2、TiO2等からなる厚さλ/4の薄膜を、蒸
着あるいはスパッタ等の手段を用いて、交互に積層して
形成した誘電体多層膜型ハーフミラーであり、該ハーフ
ミラーの厚さは10μm程度と極めて薄く小型なもので
ある。このハーフミラー5を光導波路基板1上に形成し
たX字型平面光回路5bの交差部に、ダイシング等を用
いて幅30μm程度の溝を設けて埋設し、UV接着剤等
を用いて固定する。
【0011】本発明に係る光導波路スターカプラの動作
について説明する。尚、図1に示すハーフミラー5aは
光入力ポート2、3より入力したそれぞれの光信号の1
/2を透過し、残り1/2を反射して出力導波路6a、
6bに結合するように設定されているものとする。はじ
めに、光入力ポート2から入射した波長1.55μmの
光信号と、光入力ポート3から入射した波長1.3μm
の光信号とが、X字型平面光回路5bに配置したハーフ
ミラー5aにより、それぞれ透過光信号と反射光信号と
に2等分され、さらに、Y分岐回路により2等分され
る。従って、図1のようにY分岐回路を3段接続した後
の出力光は、入力の光信号の1/8なり、ハーフミラー
5aを含めて、1/16の波長1.55μmの光信号
と、1/16の波長1.3μmの光信号とが、多重化さ
れた光信号として出力ポート13〜28に出力される。
【0012】ここで、光伝送路において本発明に係る光
導波路スターカプラの光入力ポート2に波長1.55μ
mのCATVの光信号を入射し、光入力ポート3に波長
1.3μmの電話の音声を変調した光信号を入射して使
用する場合の一使用例を説明する。初めに、光入力ポー
ト2に波長1.55μmの伝送速度2.4Ghzのアナ
ログ光CATV信号を入力すると、該信号はハーフミラ
ー5aにより透過信号と反射信号に2等分され、更に3
段のY分岐光回路によりその信号出力を1/8に減じら
れ、出力ポート13〜28には入力信号の16分の1の
強度を持つ光信号として出力される。また、同時に光入
力ポート3に波長1.3μmの電話の音声信号が変調さ
れた光信号を入力すると、上記と同様にハーフミラー5
aにより透過信号と反射信号に2等分され、更に3段の
Y分岐光回路によりその信号出力を1/8に減じられ、
出力ポート13〜28には入力信号の16分の1の強度
を持つ光信号として出力される。従って、出力ポート1
3〜28には波長1.55μmと波長1.3μmの異な
る2つの光信号の波長が多重し、16等分された信号が
16個の出力ポート13〜28から出力される。
【0013】従って、以上の伝送方式を用いることによ
り、電気通信事業者が計画している波長多重化の1:n
の低速光加入者系伝送システムが実現できることにな
る。また、ハーフミラー5aとして誘電体多層膜ミラー
を用いた場合、光の偏光による分岐比の変化は0.2d
B以下と非常に小さく、マッハツェンダ回路のそれより
も優れている。なお、光導波路材料としては、石英光導
波路・プラスチック光導波路・光半導体光導波路・光学
結晶(ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム他)を用
いた光導波路等の各種の光導波路に適用できることは云
うまでもない。
【0014】本発明に係る光導波路スターカプラは、マ
ッハツェンダー型波長無依存3dBカプラの代わりにハ
ーフミラーを用いたので、光導波路自身の屈折率、導波
路間隔等の製造偏差の影響をほとんど受けないという利
点がある。
【0015】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、光導波路スターカプラは、マッハツェンダー型波
長無依存3dBカプラの代わりに、ハーフミラーを用い
るので、光導波路の製造誤差の影響をほとんど受けず、
1:nの波長多重化をした低速光加入者系伝送システム
用の光導波路カプラを容易に、その上ローコストで実現
できるとういう優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光導波路スターカプラの実施の一
形態例を示す平面図である。
【図2】従来の光導波路スターカプラの一構成を示す平
面図である。
【符号の説明】
1・・光導波路基板 2、3・・光入力ポート 4a、4b、6a6b、8a、8b、10a、10b、
12a、12b・・導波路5a・・ハーフミラー 5b・・ X型平面光回路 7a、7b、9a、9b、11a、11b・・Y分岐回
路、 13〜28:光出力ポート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光導波路基板上に2つの波長の異なる入
    力信号を2つの出力光導波路に等分すると共に多重化す
    る光平面回路と、前記2つの出力光導波路にそれぞれY
    分岐光回路をn段縦続接続して構成する光導波路スター
    カプラにおいて、前記2つの波長の異なる入力光信号を
    等分し多重化すべく、2つの光導波路をX字型に交差せ
    しめ、該交差部に入射した入力光信号を反射光信号と透
    過光信号とに2等分するハーフミラーを埋設して前記光
    平面回路を構成したことを特徴とする光導波路スターカ
    プラ。
JP25436097A 1997-09-03 1997-09-03 光導波路スターカプラ Pending JPH1184154A (ja)

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