JPS6261009A - 導波型分波合波回路 - Google Patents
導波型分波合波回路Info
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- JPS6261009A JPS6261009A JP20227385A JP20227385A JPS6261009A JP S6261009 A JPS6261009 A JP S6261009A JP 20227385 A JP20227385 A JP 20227385A JP 20227385 A JP20227385 A JP 20227385A JP S6261009 A JPS6261009 A JP S6261009A
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- JP
- Japan
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- filter
- light
- waveguide
- lens
- output path
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
- G02B6/1245—Geodesic lenses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は光フアイバ通信特に光波長分割多重通信システ
ムに有用な導波型分波合波回路に関する。
ムに有用な導波型分波合波回路に関する。
［従来技術］
分波合波器としては種々の構造のものが提案されている
が、安価に量産できるものとして、基板上に光導波路を
設けるとともに必要とする分波合波機能をもつ素子をこ
の導波路中に一体に組み込んだ導波型回路が最も適して
いる。この種の導波型分波合波回路として、第４図に示
すようにシリコン基板１に石英系光導波路として直線路
を設けるとともに、その途中を基板に形成した溝２によ
り分断してこの溝２内に干渉膜フィルタ３のチ、、ブを
嵌装し、分断された一方の導波路を入力路４、他方を透
過光出力路５とし、また溝２の箇所から入力路４と一定
角度を成して分波する分波導波路を設けてこれを反射光
出力路６とした分波合波回路が報告されている（昭和６
０年電子通信学会総合全国大会予稿集Ｎα１００Ｂ）。
が、安価に量産できるものとして、基板上に光導波路を
設けるとともに必要とする分波合波機能をもつ素子をこ
の導波路中に一体に組み込んだ導波型回路が最も適して
いる。この種の導波型分波合波回路として、第４図に示
すようにシリコン基板１に石英系光導波路として直線路
を設けるとともに、その途中を基板に形成した溝２によ
り分断してこの溝２内に干渉膜フィルタ３のチ、、ブを
嵌装し、分断された一方の導波路を入力路４、他方を透
過光出力路５とし、また溝２の箇所から入力路４と一定
角度を成して分波する分波導波路を設けてこれを反射光
出力路６とした分波合波回路が報告されている（昭和６
０年電子通信学会総合全国大会予稿集Ｎα１００Ｂ）。
、Ｅ記の溝２は、フィルタ３の面法線が、入力路４と反
射光出力路６との成す角を２等分する如（傾斜させであ
る。なお７はフィルタ３のチップを両面側から挟持支持
するように基板上に突設させた支持体である。
射光出力路６との成す角を２等分する如（傾斜させであ
る。なお７はフィルタ３のチップを両面側から挟持支持
するように基板上に突設させた支持体である。
上記の分波合波回路において、人力路４を通して伝送さ
れる複数波長光の混合光は、フィルタ３の波長選択性に
より透過光と反射光とに分離され、透過光は一方の出力
路５に入射するとともに反射光は他方の出力路６に入射
して分波が行なわれる。
れる複数波長光の混合光は、フィルタ３の波長選択性に
より透過光と反射光とに分離され、透過光は一方の出力
路５に入射するとともに反射光は他方の出力路６に入射
して分波が行なわれる。
［発明が解決しようとする問題点コ
上述した従来の導彼型合分波詣では、光導波路中を伝搬
する多（のモードが干渉膜フィルタに直接入射する。こ
れらのモードは幾何光学的に言えば異なる伝搬角で全反
射しつつ進む光であり、干渉膜フィルタにそれぞれ異な
った入射角で入射することになる。
する多（のモードが干渉膜フィルタに直接入射する。こ
れらのモードは幾何光学的に言えば異なる伝搬角で全反
射しつつ進む光であり、干渉膜フィルタにそれぞれ異な
った入射角で入射することになる。
一般に干渉膜フィルタは、フィルタ面に対し特定角度で
入射する光に対して所期の反射・透過性能を発揮するよ
う設計されているものであり、上記入射角から外れた角
度で入射する光に対しては透過光波長帯域と反射光波長
帯域か所期の帯域からずれたり、また分光特性が劣化し
たりするなどの特性変化が生じる。
入射する光に対して所期の反射・透過性能を発揮するよ
う設計されているものであり、上記入射角から外れた角
度で入射する光に対しては透過光波長帯域と反射光波長
帯域か所期の帯域からずれたり、また分光特性が劣化し
たりするなどの特性変化が生じる。
したがって従来の合分波器では種々の入射角の光に対す
る各分光特性が足し合わされた特性となり、干渉膜フィ
ルタの本来の特性が大幅に損なわれるという避は難い問
題点があった。
る各分光特性が足し合わされた特性となり、干渉膜フィ
ルタの本来の特性が大幅に損なわれるという避は難い問
題点があった。
［問題点を解決する手段コ
反射透過フィルタと入力用導波路端との間に、伝搬モー
ドに依存しないレンズ効果を何する導波型レンズを備え
た平面光導波路層を付設し、入力路から出て導波路層内
へ拡散する伝送光を上記レンズにより、基板面に平行な
面（以下水平面という）内でほぼ平行なコリメート光に
変換してフィルタに入射させるようにした。好ましい実
施例では、上記導波型レンズをフィルタの両側にそれぞ
れ配し、一方の導波型レンズによって入力路からの拡散
光を水平面内でコリメート光に変換してフィルタに入射
させるとともに、フィルタからの反射光を同レンズで水
平面内で集束して反射出力路に入射させ、またフィルタ
透過光を他方の導波型レンズによって水平面内で集束し
た後透過出力路に入射させる。
ドに依存しないレンズ効果を何する導波型レンズを備え
た平面光導波路層を付設し、入力路から出て導波路層内
へ拡散する伝送光を上記レンズにより、基板面に平行な
面（以下水平面という）内でほぼ平行なコリメート光に
変換してフィルタに入射させるようにした。好ましい実
施例では、上記導波型レンズをフィルタの両側にそれぞ
れ配し、一方の導波型レンズによって入力路からの拡散
光を水平面内でコリメート光に変換してフィルタに入射
させるとともに、フィルタからの反射光を同レンズで水
平面内で集束して反射出力路に入射させ、またフィルタ
透過光を他方の導波型レンズによって水平面内で集束し
た後透過出力路に入射させる。
本発明の導波型レンズとしては、一般に平面光導波路の
一部を平面視円形の滑らかな凹曲面として構成したジオ
デシックレンズが使用されるが、同様の曲面をもった凸
部で形成してもよい。
一部を平面視円形の滑らかな凹曲面として構成したジオ
デシックレンズが使用されるが、同様の曲面をもった凸
部で形成してもよい。
また本発明の回路を設ける基板材質に特に制限は無く多
成分ガラス、石英系ガラス、合成樹脂等種々の材質が使
用できる。
成分ガラス、石英系ガラス、合成樹脂等種々の材質が使
用できる。
［作 用］
光ファイバー、発光素子等から入力用導波路に入射した
光はこの導波路を伝搬した後一端から拡散出射しつつ平
面光導波路層内を伝搬し導波型レンズに入り、この導波
型レンズ部では光導波路層が凹または凸形にわん曲して
いるため伝搬光は水平面内で屈曲しつつ進行し、水平面
内で拡散光が平１ｆ光に変換されてフィルタに入射する
。
光はこの導波路を伝搬した後一端から拡散出射しつつ平
面光導波路層内を伝搬し導波型レンズに入り、この導波
型レンズ部では光導波路層が凹または凸形にわん曲して
いるため伝搬光は水平面内で屈曲しつつ進行し、水平面
内で拡散光が平１ｆ光に変換されてフィルタに入射する
。
そして上記のレンズ作用は伝搬モードに依存しないので
伝搬光の全てのモード成分が一定入射角でフィルタに入
射し、したがって干渉膜フィルタ自体のもつ透過・反射
特性を損ねることなく所期通りの分波性能が得られる。
伝搬光の全てのモード成分が一定入射角でフィルタに入
射し、したがって干渉膜フィルタ自体のもつ透過・反射
特性を損ねることなく所期通りの分波性能が得られる。
［実 施 例］
以下本発明を図面に示した一実施例に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明に係る分波合波回路の平面図、第２図は
同断面図であり、分彼合彼回路１０はガラス基板１１に
入力用導波路１２）透過光出力導波路１３、反射光出力
導波路１４、干渉膜フィルタ１５、一対のジオデシック
レンズ１６Ａ、１６Ｂを一体に設けて構成される。
同断面図であり、分彼合彼回路１０はガラス基板１１に
入力用導波路１２）透過光出力導波路１３、反射光出力
導波路１４、干渉膜フィルタ１５、一対のジオデシック
レンズ１６Ａ、１６Ｂを一体に設けて構成される。
入力路１２と反射光出力路１４とは、基板１１の一方の
側縁１１Ａにその端部を露出させ、間隔をおいて平行に
比較的短かい距離にわたり設けられている。そして両路
１２，１４は第３図（ａ５に示すように断面がほぼ円形
で、これら端部に接続される光ファイバーのコア径とほ
ぼ一致した径を有し、屈折率が中心で最大で外周に向け
て次第に減少して基板の他部分と同一となる屈折率分布
もつ。また透過光出力路１３も上記の同様のまた基板の
他側縁１１Ｂ側に設けられる透過光出力路１３も上記と
同様の構造となっている。ジオデシックレンズ部１８Ａ
、１８Ｂは、入出力路１２゜１３．１４の径とほぼ同一
厚みで基板表面に設けた基板の全幅に亘る平面光導波路
層１７Ａ、１７Ｂと、これら各導波路層１７Ａ、１７Ｂ
のほぼ中央部の円形領域を滑らな凹曲面として形成した
ジオデシックレンズ１８Ａ、１８Ｂとから成る。導波路
層１７Ａ、１７Ｂは屈折率が表面から一定深さで最大で
表面及び深部に向けて次第に減少する屈折率分布を有し
ており、両層１７Ａ、１７Ｂの一方の側端は基板側縁よ
りも内側で終っていて入出力路１２．１３．１４の終端
と連通している。
側縁１１Ａにその端部を露出させ、間隔をおいて平行に
比較的短かい距離にわたり設けられている。そして両路
１２，１４は第３図（ａ５に示すように断面がほぼ円形
で、これら端部に接続される光ファイバーのコア径とほ
ぼ一致した径を有し、屈折率が中心で最大で外周に向け
て次第に減少して基板の他部分と同一となる屈折率分布
もつ。また透過光出力路１３も上記の同様のまた基板の
他側縁１１Ｂ側に設けられる透過光出力路１３も上記と
同様の構造となっている。ジオデシックレンズ部１８Ａ
、１８Ｂは、入出力路１２゜１３．１４の径とほぼ同一
厚みで基板表面に設けた基板の全幅に亘る平面光導波路
層１７Ａ、１７Ｂと、これら各導波路層１７Ａ、１７Ｂ
のほぼ中央部の円形領域を滑らな凹曲面として形成した
ジオデシックレンズ１８Ａ、１８Ｂとから成る。導波路
層１７Ａ、１７Ｂは屈折率が表面から一定深さで最大で
表面及び深部に向けて次第に減少する屈折率分布を有し
ており、両層１７Ａ、１７Ｂの一方の側端は基板側縁よ
りも内側で終っていて入出力路１２．１３．１４の終端
と連通している。
また両導波路層１７Ａ、１７Ｂは中央で基板１１を横断
して設けた溝１９で分離されており、この溝１９には所
定の反射・透過特性をもつ干渉膜フィルタ２０が基板面
に垂直に嵌入固定しである。入力路１２と透過光出力路
１３とは一直線上に配置されており、上記の溝１９は両
路１２゜１３の軸線に対し直角よりも若干傾斜した角度
で設けである。入出力路１２，１３．１４と導波路層１
７Ａ、１７Ｂは例えばイオン拡散法を用いて同時に形成
することができる。−例として、予め熱間プレス、エツ
チング、研磨等でレンズ凹部を形成したガラス基板面の
、導波路以外の部分をマスキングし、この面にＴ１等ガ
ラスの屈折率を増大させる１価のイオンを含む溶融塩を
接触させ基板両面間に電界を印加して上記イオンを基板
ガラス内に拡散侵入させ、次に屈折率減少に寄与する１
価イオンを含む溶融塩を接触させてこのイオンをガラス
内に拡散させることにより前述したような屈折率勾配を
もつ導波路１２．１３．１４゜１７Ａ、１７Ｂを一度に
形成することができる。
して設けた溝１９で分離されており、この溝１９には所
定の反射・透過特性をもつ干渉膜フィルタ２０が基板面
に垂直に嵌入固定しである。入力路１２と透過光出力路
１３とは一直線上に配置されており、上記の溝１９は両
路１２゜１３の軸線に対し直角よりも若干傾斜した角度
で設けである。入出力路１２，１３．１４と導波路層１
７Ａ、１７Ｂは例えばイオン拡散法を用いて同時に形成
することができる。−例として、予め熱間プレス、エツ
チング、研磨等でレンズ凹部を形成したガラス基板面の
、導波路以外の部分をマスキングし、この面にＴ１等ガ
ラスの屈折率を増大させる１価のイオンを含む溶融塩を
接触させ基板両面間に電界を印加して上記イオンを基板
ガラス内に拡散侵入させ、次に屈折率減少に寄与する１
価イオンを含む溶融塩を接触させてこのイオンをガラス
内に拡散させることにより前述したような屈折率勾配を
もつ導波路１２．１３．１４゜１７Ａ、１７Ｂを一度に
形成することができる。
上記の分波合波回路１０の入力路１２および両出力路１
３．１４の端部にそれぞれ光ファイバー２１Ａ、２１Ｂ
、２ＩＣを接続し、ファイバー２１Ａを通して例えば異
なる波長λ！とλ２の混合光を入射させると、混合光は
入力路１２を伝送された後、終端から出て導波路層１７
Ａ内に入り水平面内で拡散しつつジオデシックレンズ凹
部１８Ａに至る。
３．１４の端部にそれぞれ光ファイバー２１Ａ、２１Ｂ
、２ＩＣを接続し、ファイバー２１Ａを通して例えば異
なる波長λ！とλ２の混合光を入射させると、混合光は
入力路１２を伝送された後、終端から出て導波路層１７
Ａ内に入り水平面内で拡散しつつジオデシックレンズ凹
部１８Ａに至る。
伝搬光は上記凹部１８Ａで光路が曲げられ水平面内にお
いて平行光に変換され、平行光の状態でフィルタ２０に
入射する。フィルタ２０を透過した特定波長λ！の光は
他方の導波路層１７Ｂ内を伝搬した後、ジオデシックレ
ンズ凹部１８Ｂで水平面内で集束され、透過光出力路１
３に入射し、この出力路１３を伝搬した後光ファイバー
２１Ｃに入光する。
いて平行光に変換され、平行光の状態でフィルタ２０に
入射する。フィルタ２０を透過した特定波長λ！の光は
他方の導波路層１７Ｂ内を伝搬した後、ジオデシックレ
ンズ凹部１８Ｂで水平面内で集束され、透過光出力路１
３に入射し、この出力路１３を伝搬した後光ファイバー
２１Ｃに入光する。
また、フィルタ２０で反射された波長λ２の光は、入力
時と同じジオデシックレンズ凹部１８Ａに入り、水平面
内で集束された後反射光出力路１４に入射し、出力路１
４を伝搬した後光ファイバー２１Ｂに入光する。
時と同じジオデシックレンズ凹部１８Ａに入り、水平面
内で集束された後反射光出力路１４に入射し、出力路１
４を伝搬した後光ファイバー２１Ｂに入光する。
以上は分波器として使用した場合であるが、逆に光ファ
イバー２１Ｂを通して波長λ２の光を入力し光ファイバ
ー２１Ｃを通して波長λｌの光を入力すれば、光ファイ
バー２１Ａからλｌ＋λ２の混合光か出力され合波回路
として機能する。
イバー２１Ｂを通して波長λ２の光を入力し光ファイバ
ー２１Ｃを通して波長λｌの光を入力すれば、光ファイ
バー２１Ａからλｌ＋λ２の混合光か出力され合波回路
として機能する。
なお図示例ではフィルタ２０への入射時と反射時に共通
のレンズ四部１８Ａを通過させるようにしたが、フィル
タ２０へ９入射時と反射時にそれぞれ別個に設けたジオ
デシックレンズ凹Ｍ≦を通すようにしてもよい。またレ
ンズは四部に代えてジオデシック曲面をもつ凸部で形成
してもよい。
のレンズ四部１８Ａを通過させるようにしたが、フィル
タ２０へ９入射時と反射時にそれぞれ別個に設けたジオ
デシックレンズ凹Ｍ≦を通すようにしてもよい。またレ
ンズは四部に代えてジオデシック曲面をもつ凸部で形成
してもよい。
さらに、分波回路の場合光ファイバー２１Ｂ。
２１Ｃの代りに受光素子を直接接続してもよい。
また合波回路として使用する場合、光ファイバー２１Ｂ
、２１Ｃに代えて発光素子と結合用レンズを配置しても
よい。
、２１Ｃに代えて発光素子と結合用レンズを配置しても
よい。
［発明の効果コ
本発明によれば、透過・反射フィルタに入射する光を水
平面内でコリメートされた光としているので開口角が減
少しフィルタ自体のもつ透過反射特性が損なわれず、所
期の性能を発揮させることができる。また回路全体が一
体化しているので、温度、湿度、振動等の環境の影響を
受けに（いという利点がある。
平面内でコリメートされた光としているので開口角が減
少しフィルタ自体のもつ透過反射特性が損なわれず、所
期の性能を発揮させることができる。また回路全体が一
体化しているので、温度、湿度、振動等の環境の影響を
受けに（いという利点がある。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は同縦
断面図、第３図（ａ）、（ｂＬ （ｃ）はそれぞれ第
１図のＸ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線、２−２線に沿う横断面図、
第４図は従来の分波合波器を示す平面図である。 １０・・・分波合波器 １１・・・基板１２・・・入力
導波路 １３・・・透過光出力導波路 １４・・・反射光出力導波路 １６Ａ、１６Ｂ・・・ジオデシックレンズ部１７Ａ、１
７Ｂ・φ会導波路層 １８Ａ、１８Ｂ・・・レンズ凹部 １９４１φ・溝 ２０・・φ干渉膜フィル欠２１Ａ、２
１Ｂ、２１Ｃ・・・光フアイバー第１図 第２図
断面図、第３図（ａ）、（ｂＬ （ｃ）はそれぞれ第
１図のＸ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線、２−２線に沿う横断面図、
第４図は従来の分波合波器を示す平面図である。 １０・・・分波合波器 １１・・・基板１２・・・入力
導波路 １３・・・透過光出力導波路 １４・・・反射光出力導波路 １６Ａ、１６Ｂ・・・ジオデシックレンズ部１７Ａ、１
７Ｂ・φ会導波路層 １８Ａ、１８Ｂ・・・レンズ凹部 １９４１φ・溝 ２０・・φ干渉膜フィル欠２１Ａ、２
１Ｂ、２１Ｃ・・・光フアイバー第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）光導波路の途中に、波長により透過反射特性の異な
るフィルタを配置し、透過出力用光導波路と反射出力用
光導波路に前記フィルタの透過光と反射光をそれぞれ結
合させた導波型分波合波回路において、前記導波路と前
記フィルタとの間に、伝搬モードに依存しないレンズ効
果を有する導波型レンズを備えた光導波路層を設け、該
導波型レンズにより前記フィルタに入射する光を水平面
内でほぼ平行なコリメート光とすることを特徴とする導
波型分波合波回路。 ２）特許請求の範囲第１項において、前記フィルタは、
光導波路を形成した基板面に設けた溝中に干渉膜フィル
タを挿入することにより配置されている導波型分波合波
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20227385A JPS6261009A (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 導波型分波合波回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20227385A JPS6261009A (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 導波型分波合波回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6261009A true JPS6261009A (ja) | 1987-03-17 |
Family
ID=16454806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20227385A Pending JPS6261009A (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 導波型分波合波回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6261009A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57177104A (en) * | 1981-04-24 | 1982-10-30 | Fujitsu Ltd | Optical demultiplexer |
| JPS5965809A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-04-14 | リツエンツイア・パテント−フエルヴアルツングス−ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 電光送信器及び／又は光電受信器を光導波体に波長に依存して結合する光結合装置 |
-
1985
- 1985-09-12 JP JP20227385A patent/JPS6261009A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57177104A (en) * | 1981-04-24 | 1982-10-30 | Fujitsu Ltd | Optical demultiplexer |
| JPS5965809A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-04-14 | リツエンツイア・パテント−フエルヴアルツングス−ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 電光送信器及び／又は光電受信器を光導波体に波長に依存して結合する光結合装置 |
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