JPS63281104A - 光リングフィルタ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光分光、光用発数分割多重伝送等において周
波数間隔の狭い複数の光波を多重したり分離する光合波
、分波器に関し、特にそれらに利用される光フィルタに
関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来の光リングフィルタの一例を示すブロック
構成図で、本発明の発明者らの一部を含む発明者らによ
って提案されたものである。（特願昭６０−２４２０７
４号参照）。

第４図においてｌは多重光の入力用ボート、２は分波光
以外の出力用ボート、３は分波光の出力用ボート、４は
分波光の反射光用出力ボート、５および６は同一半径ｒ
のリング状導波路、７は出力導波路１０とリング状導波
路５とを電界結合系数に１で結合する方向性結合器、８
はリング状導波路５とリング状導波路６とを電界結合系
数に、で結合する方向性結合器、９は入力用導波路１）
とリング状導波路６とを電界結合系数に、で結合する方
向性結合器、１２はリング状導波路５の一周の光路長を
変化させる加熱用電極、１３はリング状導波路６の一周
の光路長を変化させる加熱用電極、１４は分波光の反射
光用出力ボート４に反射する回折格子、１５は反射光の
電力を測定する光検知器、１６は光検知器１５からの出
力を受けて加熱用電極１２および１３の加熱電流を制御
し、光リングフィルタの特性を安定化させる位相調整器
である。

以上のような構成の光分波器を出力用ポート１にｆ、、
・・・、ｆＮの多重光を入力すると、リング状導波路５
とリング状導波路６の共振条件を満たす光波ｆＫのみが
出力用ポート３から出力され、残りの光波ｆ、・・−１
ｆ　Ｋ−１、ｆ　１）０１　、’−’ｆ　Ｎは出力用ポ
ート２から出力される。ここで共振条件は次式で表され
る。

また、その共振周波数間隔は次式で表される。

ただし、ｆ：光周波数、Ｎ：自然数、Ｃ：光速、ｎ＊ｆ
ｔ　　：実効屈折率、ｒ：リング状導波路５および６の
リング半径、△ｆ：共振周波数間隔。

ゆえに、リング半径ｒは次式で表される。

例として△ｆ　＝４０Ｇ）１．の光リングフィルタを構
成しようとすると、ｎ　−ｔｔ　＝１．４６、ｒ　＝０
．８１８　＋ｎでなければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した同じリング半径を有する２重リング共振器構成
の光リングフィルタは、比較的周波数間隔の広い光信号
を低損失で、結合または分離できるけれども、共振周波
数間隔が数１０ＧＨ２以上の分波器を実現しようとする
と、リング半径ｒが極端に小さくなるため導波路の曲げ
損失が大きくなり、合分波器を設計することが困難にな
る欠点があった。次にその一例を具体的に示す。

第３図は、５　ＧＨｚ間隔で並んだ８波の光信号の配置
図である。この８波を分波するためには、共振周波数間
隔が４０ＧＨ２以上の光リングフィルタが必要となるた
め、リング半径ｒは（２）式より、ｒ＝０．８１８　ｗ
以上でなければならないことがわかる。

例として導波路の断面形状が７−の矩形でその比屈折率
差へ−０，８％程度の場合には、半径ｒ＝０．８１８　
ｍｍ以下では波長１．５−の光に対して曲がり伝ｆｌｔ
Ｍ失が大きいため従来の光２重リングフィルタでは分波
損失が大きかった。第５図に第４図の従来の光２重リン
グフィルタによる分波特性を示す。ｒ　＝０．８１８１
ｍ、Ｋ＋　＝０．３５、Ｋｔ＝０．０６５および曲げ損
失１ｄＢ／Ｃｌ１）である。この場合の過剰損失は−７
，３ｄＢとなる。

本発明の目的は、上記の欠点を除去することにより、リ
ング半径を小さくせずに多数の光波を低損失で結合また
は分離できる光リングフィルタを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、入力用導波路と、出力用導波路と、上記二つ
の導波路間に形成され、上記二つの導波路より小なる導
波管断面積および大なる屈折率差を有する２個のリング
状導波路と、上記入力用導波路、出力用導波路およびリ
ング状導波路を相互に結ぶ方向性結合器とを含み、同一
誘電体基板上に形成された光リングフィルタにおいて、
上記２個のリング状導波路はそれぞれ異なる半径を有す
ることを特徴とする。

〔作用〕

２個のリング状導波路はそれぞれ異なる半径を有してい
るため、これら二つのリング状導波路が同時に共振した
ときにのみ透過率が１となる。

従って、これら二つのリング状導波路の共振条件の整合
を適切にとることにより、同一共振周波数間隔を得るリ
ング状導波路の半径は、従来の同一半径を有する２重光
リングフィルタの場合に対して大とすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図である
。本実施例は、多重光の入力用ポート１と分波光以外の
出力用ボート２を有する入力用導波路１）と、分波器の
出力用ポート３と分波光の反射光用出力ポート４と分波
光を反射光用出力ポート４に反射する回折格子１４とを
有する出力用導波路１０と、半径ｒ１のリング状導波路
５ａと、半径ｒ２のリング状導波路６ａと、出力用導波
路１０とリング状導波路５ａとを電界結合係数に、で結
合する方向性結合器７と、リング状導波路５ａとリング
状導波路６ａとを電界結合係数に２で結合する方向性結
合器８と、リング状導波路６ａと入力用導波路１）とを
電界結合係数に１で結合する方向性結合器９と、リング
状導波路５ａの一周の光路長を変化させる加熱用電極１
２と、リング状導波路６ａの一周の光路長を変化させる
加熱用電極１３と、反射光の電力を測定する光検知器１
５と、この光検知器１５で測定された反射光の電力に従
って、加熱用電極１２および１３の加熱電流を制御して
光リングフィルタの特性を安定化させる位相調整器１６
とを含んでいる。

本発明の特徴は、第１図において、半径ｒ１のリング状
導波路５ａおよび半径ｒ２のリング状導波路６ａを設け
たことにある。

次に、第３図に示すように５　ＧＨ２間隔に並んだ８波
の光波を分波する場合を例にとって本実施例の動作につ
いて説明する。

入力用ボート１に入力された多重光信号ｆ１、ｆ、、ｆ
、１．−、、ｆＮのうち、リング半径ｒ、およびｒｚの
リング状導波路５ａおよび６ａの共振周波数と一致する
光信号ｆＫのみが出力用ポート３より出力され、残りの
光信号ｆｌ、ｆＺ、’−・、’に−１、ｆＫ＋１　、・
・−１ｆＮは出力用ポート２により出力される。このと
き分布帰還形反射ミラーである回折格子１４によって光
信号ｆＫの一部が反射され反射光用出力ポート４に出力
される。光検知器１５でその光を受光し、位相調整器１
６により常に光信号ｆアの戻り光が最大となるように加
熱電極１２および１３に加熱電流を流し、フィルタリン
グ特性が外部の撹乱により変化するのを補正している。

このような本実施例の異半径型の光２重リングフィルタ
では、従来の同じ半径を有する構造の光２重リングフィ
ルタと異なり、半径ｒ１　と半径ｒ。

のリング状導波路が同時に共振したときにのみ透過率が
１となる特徴をもつため、比較的大きなりング半径ｒ＋
　、ｒｚで広い共振周波数間隔が得られるという特徴を
有する。

半径ｒ１のリング状導波路５ａの共振周波数間隔△ｆ、
は、次式のように表される。

同様に半径ｒ２のリング状導波路６ａの共振周波数間隔
△ｆ２は、次式のように表せる。

に の異半径型光２重リングフィルタの共振条件は、 八ｆ＝Ｎ・□ ｎａｒｒ（２πｒ＋） で与えられる。　　ＣＮ、Ｍ：任意の自然数）例として
　ｒｌ＝５ｍｍ、ｒ２＝４ｍｍ、Ｎ＝５、Ｍ＝４、ｎａ
ｔｔ　”１．４６とすると、共振周波数間隔△ｆは、 である。

この異半径型光２重リングフィルタの共振特性は次式で
与えられる。

入力用ボート１への入力電界をＥｉｎ　、出力用ポート
３からの出力電界をＥｏｕｔとすると、ｅｘｐ（Ｈβ＋
ｊα）２πｒ＋） ｅｘｐ（Ｎβ＋ｊα）２π、２） ＋（１−に＋）ｅｘｐ　（−ｊ（β＋ｊα）２π（ｒ＋
＋ｒｚ）））　　　　　　　　・−・（７）である。

ここでに、は方向性結合器７および方向性結合器９の電
界結合係数であり、Ｋ２は方向性結合器８の電界結合係
数である。またβは、光の伝搬定数であり、αはリング
状導波路での伝搬損失である。

第２図に本実施例により第３図に示した分波特性を得た
場合の分波特性を示す。このときのｒ１＝５．７３７　
ｆｌ、ｒｚ　＝６．５５６　ｗ、　Ｋ＋　＝０．３５、
Ｋ２＝０．０７８で、これ以外は第５図の従来例の場合
と同じである。導波路の断面形状が、寸法７−の矩形断
面でその比屈折率差△＝０．８％程度の場合には、曲げ
半径５ｆ１以上では曲がり伝搬損失がほとんど無視でき
る値となる。そのため、第２図と第５図とを比較して明
らかなように、分波損失が無視できるほど小さくなり、
結果として曲げ半径ｒ１およびｒｔの２重リングフィル
タの共振周波数間隔は、（２）式より求めると、それぞ
れ約６　ＧＨｚであるから、共振周波数間隔を約６　Ｇ
Ｈｚから４０ＧＨ２へと約６．６倍に拡大したことがわ
かる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明には次のような効果がある
。

（ｉ）　　従来の光リングフィルタでは、分散損失の大
きかった共振周波数間隔の大きい（＞１０ＧＨｚ　）光
合波、分波器を比較的曲げ半径の大きな（数龍程度）リ
ング状導波路で構成できるため製作技術も簡単になり、
また低損失であるため従来よりも多くの光波の合分波が
可能であること。

（ｉｉ）　　さらに、誘電体板上に光導波路による共振
器が構成されているため、外部の機械的、熱的の影響を
受けにくく安定であること。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図。 第２図はその分波特性図。 第３図は分波する５　ＧＨ２間隔に並んだ８波の光波の
配置図。 第４図は従来例を示すブロック構成図。 第５図はその分波特性図。 １・・・（多重光の）入力用ボート、２・・・（分波光
以外の）出力用ボート、３・・・（分波光の）出力用ポ
ート、４・・・（分波光の）反射光用出力ボート、５．
５ａ　、６ａ・・・リング状導波路、７．８．９・・・
方向性結合器、１０・・・出力用導波路、１）・・・入
力用導波路、１２．１３・・・加熱用電極、１４・・・
回折格子、１５・・・光検知器、１６・・・位相調整器
。 ７．８，９　、力向在結合格 夾月例の通入 Ｍ　１　図 ｌｌｌ凌数（ＧＨｚ） 実ｆＬ例の分及将柱 箔　２　図 ８波のＬ信号の配置図 市　３　回 ７．８，９：方向柾結合丞 従来例の構成 兜　４　図 周″ｔＬ数（ＧＨｚ） 従来例の分及符狂 肩５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力用導波路と、 出力用導波路と、 上記二つの導波路間に形成され、上記二つの導波路より
   小なる導波管断面積および大なる屈折率差を有する２個
   のリング状導波路と、 上記入力用導波路、出力用導波路およびリング状導波路
   を相互に結ぶ方向性結合器と を含み、同一誘電体基板上に形成された光リングフィル
   タにおいて、 上記２個のリング状導波路はそれぞれ異なる半径を有す
   る ことを特徴とする光リングフィルタ。