WO2010122192A1 - Procedimiento de ajuste de la constante de acoplo de un acoplador óptico en guia de onda y acoplador así obtenido - Google Patents

Procedimiento de ajuste de la constante de acoplo de un acoplador óptico en guia de onda y acoplador así obtenido Download PDF

Info

Publication number
WO2010122192A1
WO2010122192A1 PCT/ES2010/000175 ES2010000175W WO2010122192A1 WO 2010122192 A1 WO2010122192 A1 WO 2010122192A1 ES 2010000175 W ES2010000175 W ES 2010000175W WO 2010122192 A1 WO2010122192 A1 WO 2010122192A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
section
coupler
coupling constant
sections
coupling
Prior art date
Application number
PCT/ES2010/000175
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pascual MUÑOZ MUÑOZ
José CAPMANY FRANCOY
Miaomiao Zheng Lu
José David DOMÉNECH GÓMEZ
Original Assignee
Universidad Politecnica De Valencia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad Politecnica De Valencia filed Critical Universidad Politecnica De Valencia
Publication of WO2010122192A1 publication Critical patent/WO2010122192A1/es

Links

Classifications

    • 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
    • G02B6/12007—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 forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • 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
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338—Loop resonators
    • G02B6/2934—Fibre ring resonators, e.g. fibre coils
    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29335—Evanescent coupling to a resonator cavity, i.e. between a waveguide mode and a resonant mode of the cavity
    • G02B6/29338—Loop resonators
    • G02B6/29343—Cascade of loop resonators

Definitions

  • the object of this invention is the coupler designed with the adjustment of the coupling constant K carried out with the above procedure, or the devices that make use of resonators incorporating such couplers so adjusted.
  • Optical parallel guide couplers are devices that are usually composed of two parallel guides separated by a distance d. Both guides are coupled by the tails of the electromagnetic fields they present. Effect known as evanescent coupling.
  • the coupling constant K is defined as the ratio between the output cross power (the power that has been transferred from the light-fed guide to the other guide parallel) and the sum of the output powers (which in the case of no losses is equal to the total injected power).
  • K depends on the configuration of the coupler: waveguide manufacturing technology, cross section, distance between waveguides and length along which the guides are evanescently coupled, called the effective leff length.
  • This type of optical coupler is used in optical filters based on coupled optical ring resonators, also known as “coupled resonator optical waveguides” under the acronym (CROWs), which are devices composed of one or more resonant cells coupled directly together. or by auxiliary waveguides as will be described later when the embodiments of the invention are set forth.
  • the filtering response of the CROW devices is highly dependent on the value of the coupling constant K of the couplers involved that operate together.
  • the distance between guides, or the increments of distance that must be applied to achieve different values of K in each coupler requires a high resolution level in the manufacture of the integrated in the transverse direction to the line that define the parallel guides and this level of resolution It is easily below the manufacturing resolution step.
  • the present invention solves the problem of carrying out an adjustment of the value of K that lacks the aforementioned drawbacks.
  • the present invention consists in a method of adjusting the coupling constant of a coupler giving rise to an optical coupler such that it comprises: a first guide and a second wave guide, the first wave guide has a first section and the second guide Wave has a second section such that between both sections there is evanescent coupling in an effective length l eff and giving rise to a coupling constant K.
  • the evanescent coupling occurs in sections between guides that are sufficiently close as so that the evanescent fields of each guide reach the other guide.
  • the control of the length through which the coupling between guides takes place is maximum in straight parallel sections but at the ends of these straight sections curved sections are usually configured since the changes of direction must be made with curves and these They have a curvature limit. There is always a region of influence in these curved sections that can vary the effective length of the evanescently coupled section.
  • the first section and the second section have a symmetrical configuration with respect to each other verifying that, between the first section and the second section there is a guideline such that:
  • the second section is on the other side of the guideline.
  • the symmetric configuration refers only to the shape of each section, not that they are positioned symmetrically.
  • the existence of a guideline is a geometric condition since that guideline establishes a separation between both sections as well as a direction.
  • the variation of the coupling constant is carried out by varying the distance d between sections; that is, the separation in the transverse direction to the guideline is modified.
  • the second section is displaced a distance O f in the longitudinal direction as established by the guideline and with respect to the position defined by the position of the symmetry of the first section for the adjustment of the value of the constant of coupling K.
  • two parallel straight sections have a maximum direction of variation of approach or distance coinciding with the perpendicular direction to both. If a section is displaced in any direction other than the other section, this direction can be decomposed vectorially into two components, one corresponding to the perpendicular direction and the other component parallel to the sections.
  • the component of the displacement in the perpendicular direction will be the one that gives rise to the greatest degree of approach or distance and the other component of the displacement will only determine a positional lag that neither approaches nor distances one section from the other.
  • the adjustment method according to claim 7 is independent of the form taken by the sections, although when they take a different form from the parallel lines, the adjustment is more complicated.
  • Figure 1 shows two parallel guide sections among which there is evanescent coupling.
  • Figure 2 is a graph depicting the value of the evanescent coupling as a function of the effective length with respect to the value of the effective length for which the value of the coupling constant K is the unit.
  • Figure 3 is a schematic representation of an optical coupler adjusted according to the method of the present invention.
  • Figures 4a, 4b, and 4c show various examples of resonators incorporated in optical guides for different configurations as are known in the state of the art and Figures 5a, 5b and 5c show the same examples as they can be. configured by adjusting the present invention giving rise to different values of the collection constant K for the poisoning.
  • Figures 6a and 6b are graphs that allow to analyze the sign of the derivative that determines the variation of the coupling constant K for two values of the effective length of the coupler.
  • Figure 1 shows two parallel guides, a first guide (1) and a second guide (2), which are separated a distance d such that there is evanescent coupling between them.
  • FIG. 1 As Figure 1 is represented, from the left side the upper guide (1) is fed by a beam of light with a power Pi. By evanescent coupling, part of the light beam is transferred to the second guide (2) such that the output from the first guide 3 comes a power P and the second guide power P 4. Pi is the input power, P 3 is the direct output power and P 4 is the cross output power.
  • the length l eff is called the effective length and is the length through which the light transfer takes place because along that length the evanescent fields of the waveguides (1, 2) are coupled.
  • Figure 3 is a schematic representation of an optical coupler according to an embodiment of the invention. For its description, terms that make use of the relative position of this figure 3 will also be taken.
  • the optical coupler consists of a first guide (1) and a second guide (2) that have two sections, a first section (1.1) in the first guide (1) and a second section (2.1) in the second guide ( 2) that in this exemplary embodiment run straight and parallel. Both sections are separated by a guideline (S) represented in dashed lines and parallel to both sections.
  • the first section (1.1) represented in the upper part is used as a reference so that the second section (2.1) has a symmetrical configuration. In this case it is easy to consider a line as the symmetric configuration of another line.
  • the symmetry serves as a reference to measure the displacement (O f ) applied to the second guide (2) and in particular to the second section (2.1) which is evanescently coupled with the first section (1.1). It is distinguished on the one hand:
  • the variation of the longitudinal displacement [O f ) allows to adjust the value of the coupling ratio K. In contrast to what happens in the state of the art where the adjustment is carried out by varying the distance d.
  • Displacement variations are not dimensionally limited because there is no interference (unless the coupler is integrated with other components) and is not affected by the resolution in the transverse direction as indicated in the section dedicated to state of the art
  • the adjustment technique according to the present invention avoids the pernicious effect known as CIFS ("Coupling-induced frequency shifts").
  • CIFS Coupling-induced frequency shifts
  • This effect occurs when the couplers of a CROW device are different in terms of the speed of propagation (propagation constant) of the light in them. This occurs because the transverse distance between the coupled guides changes between couplers, which is the transverse displacement technique (modifying the distance d) used for apodization in the state of the art.
  • the longitudinal displacement technique proposed in the present invention does not imply dissimilarity in the propagation constants of the couplers, and therefore the CIFS effect is avoided in principle.
  • Graphs 6a and 6b show functions with the value of the coupling ratio K as that of the graph in Figure 2 considering two particular cases.
  • Figure 4a shows various examples of resonators incorporated in optical guides for different configurations as are known in the state of the art and in figure 5 the same examples are shown as they can be configured by adjusting the present invention.
  • the longitudinal displacements (O f ) are greater than those applied in practice only for the purpose of making more evident in these illustrative schemes the differences in configuration that result when compared with the state of the art.
  • the described technique can also be applied to optical couplers per evanescent field in which the guides are not straight, that is to say with curved guides, although the design process is more complex and is based on the application of the method according to claim 7 .
  • the longitudinal displacement technique according to the present invention is employed by inspection with an optical microscope or electron beam for example if such a technique has been applied to an optical chip.
  • the longitudinal displacement technique according to the invention can also be combined with that of variation of the transverse separation between evanescently coupled sections.

Abstract

Es objeto de esta invención establecer un procedimiento de ajuste de la constante de acoplo de un acoplador óptico en guia de onda de tal modo que es posible establecer dicha constante de acoplo (que denotaremos como K) con un valor determinado. Este mismo procedimiento es de aplicación en la apodización o enventanado de guias de onda basadas en resonadores en anillo acoplados. Es igualmente objeto de esta invención el acoplador diseñado con el ajuste de la constante de acoplo K llevado a cabo con el procedimiento anterior, o los dispositivos que hacen uso de resonadores que incorporan tales acopladores así ajustados.

Description

PROCEDIMIENTO DE AJUSTE DE LA CONSTANTE DE ACOPLO DE
UN ACOPLADOR ÓPTICO EN GUÍA DE ONDA
Y ACOPLADOR ASÍ OBTENIDO
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Es objeto de esta invención establecer un proce- dimiento de ajuste de la constante de acoplo de un acoplador óptico en guia de onda de tal modo que es posible establecer dicha constante de acoplo (que denotaremos como K) con un valor determinado. Este mismo procedimiento es de aplicación en la apodización o enventanado de guías de onda basadas en resonadores en anillo acoplados .
Es igualmente objeto de esta invención el acoplador diseñado con el ajuste de la constante de aco- pío K llevado a cabo con el procedimiento anterior, o los dispositivos que hacen uso de resonadores que incorporan tales acopladores así ajustados.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En dispositivos destinados a la transmisión de información mediante guías ópticas es habitual el uso de filtros que establecen ventanas en ciertos rangos de frecuencias tales que solo es posible la transmisión efectiva de datos en dichos rangos de frecuencias y no en otros. De este modo, en una misma guía óptica es posible la transmisión de paquetes de información transportados haciendo uso de distintas bandas de frecuencia que no interfieren entre sí. En la creación de filtros en guias ópticas para este tipo de aplicaciones es importante la buena definición de la ventana de tal modo que se corresponde en el mayor grado posible a una función en onda cuadrada.
El principio básico utilizado para la creación de estos filtros es el uso de resonadores ópticos que a su vez emplean acopladores ópticos principalmente de guias paralelas. A partir de ahora consideraremos que las aplicaciones de mayor interés son las asociadas al uso de óptica integrada.
Los acopladores ópticos de guias paralelas son dispositivos que habitualmente están compuestos por dos guias paralelas separadas una distancia d. Ambas guías están acopladas por las colas de los campos electromagnéticos que presentan. Efecto que se conoce como acoplo evanescente.
Mediante acoplo evanescente, cuando se inyecta luz en una de las guías de onda, se transferirá progresivamente a la otra guía de onda. La cantidad de potencia transferida viene dada por la constante de acoplO de potencia K. La constante de acoplo se define como la re- lación entre la potencia cruzada de salida (la potencia que ha sido transferida desde la guía alimentada con luz hasta la otra guía paralela) y la suma de las potencias de salida (que en el caso de no haber pérdidas es igual a la potencia total inyectada) .
El valor de K depende de la configuración del acoplador: tecnología de fabricación de las guías de onda, sección cruzada, distancia entre guías de onda d y longitud a lo largo de la cual las guías están acopladas de forma evanescente, llamada longitud efectiva leff- Este tipo de acoplador óptico se usa en filtros ópticos basados en resonadores ópticos en anillo acoplados, también conocidos como "coupled resonator optical waveguides" bajo las siglas (CROWs) , los cuales son dispositivos compuestos por una o varias celdas resonantes acopladas entre ellas bien directamente o bien mediante guias de onda auxiliares tal y como se describirá más adelante cuando se expongan los ejemplos de realización de la invención.
La respuesta de filtrado de los dispositivos CROW depende mucho del valor de la constante de acoplo K de los acopladores involucrados que operan conjuntamen- te.
Es conocido que si se usa el mismo valor de K para todos los acopladores utilizados en una secuencia de acopladores dispuestos en serie las funciones de res- puesta de filtrado en el dominio frecuencial muestran lóbulos laterales significativos y bandas de paso/rechazo de transiciones suaves que no son adecuadas.
Es también conocido que los lóbulos laterales pueden reducirse, y que el ancho de las bandas de paso/rechazo puede ajustarse para conseguir que las transiciones sean más abruptas mejorando el comportamiento del filtro. Esta mejora se obtiene ajustando el valor de K de forma individual en cada acoplador de un dispositi- vo CROW, partiendo de un valor nominal de' K (bien incrementándolo o decrementándolo) considerado como valor de referencia.
Existe una técnica para el ajuste del valor in- dividual de K en cada acoplador consistente en variar la distancia d entre las guias de onda del acoplador. Esta técnica es tecnológicamente compleja de realizar y tiene fuertes limitaciones.
La distancia entre guias, o los incrementos de distancia que deben aplicarse para conseguir distintos valores de K en cada acoplador requiere un nivel de resolución elevado en la fabricación del integrado en la dirección transversal a la linea que definen las guias paralelas y este nivel de resolución fácilmente está por debajo del paso de resolución de fabricación.
Igualmente, es también tecnológicamente complejo fabricar acopladores de guias de onda paralelas con una distancia d pequeña, tal y como se requiere en un acoplo fuerte con una longitud efectiva leff corta como es el caso de la fabricación de dispositivos pequeños.
La presente invención resuelve el problema de llevar a cabo un ajuste del valor de K que carece de los inconvenientes citados.
DESCRIPCIÓN DE IA INVENCIÓN
La presente invención consiste en un procedimiento de ajuste de la constante de acoplo de un acoplador dando lugar a un acoplador óptico tal que comprende: una guia primera y una guia segunda de onda, la guia primera de onda tiene un tramo primero y la guia segunda de onda tiene un tramo segundo tales que entre ambos tramos hay acoplo evanescente en una longitud efectiva leff y dando lugar a una constante de acoplo K.
El acoplo evanescente se produce en tramos entre guias que se encuentran suficientemente próximas como para que los campos evanescentes de cada guía alcancen a la otra guia. El control de la longitud a través de la cual se produce el acoplo entre guías es máximo en tramos paralelos rectos pero en los extremos de estos tra- mos rectos se suelen configurar tramos curvos ya que los cambios de dirección deben ser realizados con curvas y éstas tienen un límite de curvatura. Siempre existe una región de influencia en estos tramos curvos que pueden variar la longitud efectiva del tramo acoplado evanes- centemente.
Aunque el uso de tramos rectos paralelos dan lugar a un comportamiento predecible y de fácil control la invención no necesariamente se limita a este tipo de configuraciones.
El tramo primero y el tramo segundo tienen una configuración simétrica uno respecto del otro verificándose que, entre el tramo primero y el tramo segundo hay una directriz de tal modo que:
© el tramo primero está a un lado de la directriz y,
© el tramo segundo está en el otro lado de la directriz .
Es de destacar que la configuración simétrica hace referencia únicamente a la forma que tiene cada tramo, no a que estén posicionadas simétricamente. La existencia de una directriz es una condición geométrica ya que dicha directriz establece una separación entre ambos tramos así como una dirección. En el estado de la técnica, la variación de la constante de acoplo se lleva a cabo variando la distancia d entre tramos; esto es, se modifica la separación en la dirección transversal a la directriz. Por el contrario, en la presente invención el tramo segundo está desplazado una distancia Of en la dirección longitudinal según establece la directriz y res- pecto de la posición definida por la posición de la simetría del tramo primero para el ajuste del valor de la constante de acoplo K.
Será con la ayuda de las figuras de la exposi- ción detallada de la invención como se explicará la última condición correspondiente a la reivindicación 1.
Se considera incorporado por referencia cualquier modo de realización de un acoplador según las rei- vindicaciones dependientes 2 a 5 asi como el resonador según las reivindicaciones 6 y 7 haciendo uso de los anteriores acopladores. En particular cualquier chip óptico según las reivindicaciones 8 y 9 se consideran incorporados por referencia a esta descripción.
Se considera igualmente dentro de la invención el procedimiento de ajuste de la relación de acoplo K de acuerdo a la reivindicación 10 (que se incorpora por referencia a esta descripción asi como las reivindicacio- nes dependientes 11 a 13) , la cual se incorpora por referencia a esta descripción, donde en este caso dos tramos cualesquiera acoplados evanescentemente permiten definir una dirección de máxima variación de acercamiento o alejamiento entre tramos, esto es, la dirección que corresponde a la mayor variación de la separación entre tramos .
A modo de ejemplo, dos tramos rectos paralelos tienen una dirección máxima de variación de acercamiento o alejamiento coincidente con la dirección perpendicular a ambos. Si un tramo es desplazado en una dirección cualquiera distinta respecto del otro tramo, esta dirección puede ser descompuesta vectorialmente en dos componentes, una que corresponde a la dirección perpendicular y la otra componente paralela a los tramos. La componente del desplazamiento en la dirección perpendicular será la que de lugar al mayor grado de acercamiento o alejamiento y la otra componente del desplazamiento únicamente determinará un desfase posicional que ni acercará ni alejara a un tramo respecto del otro.
El apartado de descripción detallada de la invención explicará este detalle con apoyo de figuras.
Definida esta dirección, el ajuste de la constante de acoplo K se lleva a cabo aplicando desplazamientos perpendiculares a esta dirección de separación tomada como referencia.
El método de ajuste de acuerdo a la reivindicación 7 es independiente de la forma que adoptan los tramos aunque cuando estos adoptan una forma distinta a las rectas paralelas el ajuste es más complicado.
Se consideran incluidos por referencia en esta descripción los modos particulares de ajuste de las reivindicaciones dependientes 8 a 10.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo preferente y nunca limitativos de la invención.
La figura 1 muestra dos tramos de guia paralelos entre los que existe acoplo evanescente.
La figura 2 es una gráfica en la que se representa el valor del acoplo evanescente en función de la longitud efectiva respecto al valor de la longitud efectiva para el cual el valor de la constante de acoplo K es la unidad.
La figura 3 es una representación esquemática de un acoplador óptico ajustado según el procedimiento de la presente invención.
Las figuras 4a, 4b, y 4c muestran diversos ejemplos de resonadores incorporados en guias ópticas para distintas configuraciones tal y como son conocidos en el estado de la técnica y en las figuras 5a, 5b y 5c se muestran los mismos ejemplos tal y como pueden ser configurados mediante el ajuste de la presente invención dando lugar a diferentes valores de la constante de aco- pío K para el enventanado.
Las figuras 6a y 6b son gráficas que permiten analizar el signo de la derivada que determina la variación de la constante de acoplo K para dos valores de la longitud efectiva del acoplador.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE IA INVENCIÓN
La figura 1 muestra dos guias paralelas, una gu- ia primera (1) y una guia segunda (2), que se encuentran separadas una distancia d tal que existe acoplo evanescente entre ambas.
Según aparece representada la figura 1, desde el lado izquierdo la guia superior (1) está alimentada por un haz de luz con una potencia Pi. Por acoplo evanescente, parte del haz de luz se transfiere a la guia segunda (2) de tal modo que a la salida, por la guia primera sale una potencia P3 y por la guia segunda una potencia P4. Pi es la potencia de entrada, P3 es la potencia directa de salida y P4 es la potencia cruzada de salida.
La longitud leff se denomina longitud efectiva y es la longitud a través de la cual se lleva a cabo la transferencia de luz debido a que a lo largo de dicha longitud los campos evanescentes de las guias (1, 2) de onda están acoplados.
A partir de las potencias Pi, P3, P4 es posible calcular el valor de la constante o relación de acoplo de potencia K. JC=P4/ (P3H-P4) .
Tomando como referencia el punto donde se alimenta la guia primera (1) con Pi-, el incremento de la longitud efectiva lθff da lugar a una mayor cantidad de luz que termina en la guia segunda (2) hasta el punto donde K=I.
Para longitudes efectivas leff mayores, la trans- ferencia vuelve a desplazar la energía hacia la guia primera (1) .
El valor de la longitud efectiva para la que la relación de acoplo de potencias es K=I se denota como lc.
Es posible representar el valor de K en función del valor normalizado definido por el cociente leff /lc. La gráfica de la figura 2 muestra tanto esta representación de la función K(leff /lc) como el valor (1- K)=P3/ (P3+P4) que no es sino la relación de acoplo toman- do como referencia la guía segunda. Este segundo valor es el que aparece en línea discontinua.
La figura 3 es una representación esquemática de un acoplador óptico según un ejemplo de realización de la invención. Para su descripción se tomarán igualmente términos que hagan uso de la posición relativa de esta figura 3.
El acoplador óptico está constituido por una guía primera (1) y una guía segunda (2) que disponen de dos tramos, un tramo primero (1.1) en la guía primera (1) y un tramo segundo (2.1) en la guía segunda (2) que en este ejemplo de realización discurren rectos y paralelos. Uno y otro tramo están separados por una directriz (S) representada en trazo discontinuo y que es paralela a ambos tramos.
El tramo primero (1.1) representado en la parte superior sirve de referencia de tal modo que el tramo segundo (2.1) tiene una configuración simétrica. En este caso es sencillo considerar una recta como la configuración simétrica de otra recta.
Bajo la directriz (S) se ha representado el resultado de aplicar simetría a la guía primera (1) y en particular al tramo primero (1.1). Esta representación se muestra en trazo grueso (con el grosor de la guía discontinuo) .
La simetría sirve de referencia para medir el desplazamiento (Of) aplicado a la guía segunda (2) y en particular al tramo segundo (2.1) que se encuentra acoplado evanescentemente con el tramo primero (1.1). Se distingue por un lado:
© la configuración del tramo segundo (2.1) que es simétrica respecto a la configuración del tramo primero (1.1); y, © la posición del tramo segundo (2.1), que es desplazada (Of) longitudinalmente según la dirección de la directriz (S) ; eso si, desplazada respecto de la posición que ocuparla si verificase una condición de simetría respecto de la directriz (S) .
La variación del desplazamiento [Of) longitudinal permite ajustar el valor de la relación de acoplo K. Al contrario a como sucede en el estado de la técnica donde el ajuste se lleva a cabo variando la distancia d.
En la figura 3 se han representado dos ejes, el eje x paralelo a los tramos rectos considerados en este ejemplo de realización, y el eje y perpendicular al anterior. Desplazamientos en la dirección y corresponden a desplazamientos según la dirección definida como dirección de máxima variación de acercamiento o alejamiento. La distancia d valora el grado de cercanía. Esta dirección y es la dirección de ajuste de la constante de acoplo K considerada en el estado de la técnica. La direc- ción x perpendicular a la dirección y es la dirección utilizada en esta invención para llevar a cabo el ajuste de K.
Las variaciones del desplazamiento (Of) no están limitadas dimensionalmente porque no existe interferencia (salvo que el acoplador esté integrado con otros componentes) y no se ve afectado por la resolución en la dirección transversal tal y como se ha indicado en el apartado dedicado al estado de la técnica. La técnica de ajuste de acuerdo a la presente invención permite evitar el efecto pernicioso conocido como CIFS (del inglés "Coupling-induced frequency shifts") . Este efecto se produce cuando los acopladores de un dispositivo CROW son diferentes en cuanto a la velocidad de propagación (constante de propagación) de la luz en los mismos. Esto se produce porque la distancia transversal entre las guias acopladas cambia entre acopladores, que es la técnica de desplazamiento transver- sal (modificando la distancia d) empleada para apodiza- ción en el estado de la técnica. Sin embargo, la técnica de desplazamiento longitudinal propuesta en la presente invención (siempre y cuando se mantenga la distancia d) no implica disimilitud en las constantes de propagación de los acopladores, y por lo tanto se evita el efecto CIFS por principio.
En las gráficas 6a y 6b se muestran funciones con el valor de la relación de acoplo K como el de la gráfica de la figura 2 considerando dos casos particulares .
Dependiendo de la longitud efectiva leff y en particular de la relación leff/lcr si dicha relación se encuentra en los intervalos del dominio [2*i-l,2*i] con i entero, entonces la aplicación de un desplazamiento (Of) longitudinal produce una reducción de la longitud efectiva (de i°eff se pasa a lOf eff según figura 6a) y por tanto da lugar a un incremento en K.
Por el contrario, si la relación leff/lc se encuentra en los intervalos del dominio [2*i,2*i+l] con i entero, entonces la aplicación de un desplazamiento {Of) longitudinal produce un incremento de la longitud efec- tiva (de i°eff se pasa a lOf eff según figura 6b) y por tanto da lugar a un decremento en K.
Bastará con establecer el valor adecuado de la longitud de los tramos (1.1, 2.1) con acoplamiento eva- nescente para que el valor del desplazamiento (Of) longitudinal de lugar al crecimiento del valor de K o su decrecimiento. Este crecimiento o decrecimiento depende de la derivada del valor de K respecto del cociente leff/lc para los valores locales del dominio de variación de la longitud efectiva lβff-
La figura 4a muestra diversos ejemplos de resonadores incorporados en guias ópticas para distintas configuraciones tal y como son conocidos en el estado de la técnica y en la figura 5 se muestran los mismos ejemplos tal y como pueden ser configurados mediante el ajuste de la presente invención. En este segundo caso, los desplazamientos (Of) longitudinales son mayores que los aplicados en la práctica solo con el propósito de hacer más evidente en estos esquemas ilustrativos las diferencias de configuración que dan lugar al compararlos con el estado de la técnica.
La técnica descrita también puede aplicarse a acopladores ópticos por campo evanescente en los que las guias no sean rectas, es decir con guias curvas, si bien el proceso de diseño es más complejo y está basado en la aplicación del procedimiento de acuerdo a la reivindicación 7.
Se puede evidenciar que se emplea la técnica de desplazamiento longitudinal según la presente invención mediante inspección con microscopio óptico o de haz de electrones por ejemplo si tal técnica ha sido aplicada a un chip óptico. Igualmente, la técnica de desplazamiento longitudinal según la invención también puede ser combinada con la de variación de la separación transversal entre tramos acoplados evanescentemente.
Entre las aplicaciones de este tipo de técnicas se encuentra el filtrado avanzado en chips opto- electrónicos; lineas de retardo de micro-ondas; desfasa- dores de micro-ondas; procesado óptico de señales en placas base electrónicas compatibles con CMOS: filtrado, retardo de la luz, "buffer" o por ejemplo alineamiento de tramas digitales.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Acoplador óptico que comprende una guia primera (1) y una guia segunda (2) de onda, la guia prime- ra (1) de onda tiene un tramo primero (1.1) y la guia segunda (2) de onda tiene un tramo segundo (2.1) tales que entre ambos tramos (1.1, 2.1) hay acoplo evanescente en una longitud efectiva leff y dando lugar a una constante de acoplo K, donde el tramo primero (1.1) y el tramo segundo (2.1) tienen una configuración simétrica uno respecto del otro verificándose que, entre el tramo primero (1.1) y el tramo segundo (2.1) hay una directriz (S) de tal modo que:
© el tramo primero (1.1) está a un lado de la directriz (S) y,
© el tramo segundo (2.1) está en el otro lado de la directriz (S) , caracterizado porque el tramo segundo (2.1) está desplazado una distancia (Of) en la dirección longitudinal según establece la directriz (S) y respecto de la posición definida por la posición de la simetria del tramo primero (1.1) para el ajuste del valor de la constante de acoplo K.
2,- Acoplador según la reivindicación 1 caracterizado porque el tramo primero (1.1) y el tramo segundo (2.1) son rectos.
3.- Acoplador según la reivindicación 2 caracte- rizado porque el tramo primero (1.1) y el tramo segundo (2.1) rectos son paralelos.
4.- Acoplador según la reivindicación 3 caracterizado porque tiene una longitud efectiva leff para el valor de acoplo K tal que la derivada de la longitud efectiva leff respecto a la distancia 0f es positiva.
5.- Acoplador según la reivindicación 3 caracterizado porque tiene una longitud efectiva leff para el valor de acoplo K tal que la derivada de la longitud efectiva leff respecto a la distancia Of es negativa.
6.- Resonador óptico de guia de onda que comprende un acoplador óptico según cualquiera de las rei- vindicaciones 1 a 5.
7.- Resonador óptico de guia de onda compuesto por dos o más acopladores según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque el valor de la constante de acoplo K de cada uno de los acopladores es distinto.
8.- Chip óptico que comprende al menos un acoplador de acuerdo a las reivindicaciones 1 a 5.
9.- Chip óptico que comprende al menos un resonador óptico de acuerdo a las reivindicaciones 6 o 7.
10.- Procedimiento de ajuste del valor de la constante de acoplo K en un acoplador óptico que comprende una guia primera (1) y una guia segunda (2) de onda, la guia primera (1) de onda tiene un tramo primero (1.1) y la guia segunda (2) de onda tiene un tramo segundo - (2.1) tales que entre ambos tramos hay acoplo evanescente en una longitud efectiva leff y dando lugar a una constante de acoplo K, caracterizado porque el ajuste del valor de la constante de acoplo K se lleva a cabo determinando un desplazamiento relativo de un tramo (1.1, 2.1) respecto del otro (1.1, 2.1) en la direc- ción perpendicular a la dirección que corresponde a la mayor variación de la separación entre tramos (1.1, 2.1) .
11.- Procedimiento según la reivindicación 10 caracterizado porque además de llevar a cabo un ajuste según la dirección perpendicular a la dirección que corresponde a la mayor variación de la separación entre tramos (1.1, 2.1), se lleva también a cabo un ajuste adicional variando el grado de separación entre tramos acoplados.
12.- Procedimiento según la reivindicación 10 caracterizado porque los tramos (1.1, 2.1) acoplados evanescentemente tienen una longitud efectiva leff tal que la variación de la constante de acoplamiento respecto de la longitud efectiva es positiva.
13.- Procedimiento según la reivindicación 10 caracterizado porque los tramos acoplados evanescente- mente tienen una longitud efectiva leff tal que la variación de la constante de acoplamiento respecto de la longitud efectiva es negativa.
PCT/ES2010/000175 2009-04-23 2010-04-21 Procedimiento de ajuste de la constante de acoplo de un acoplador óptico en guia de onda y acoplador así obtenido WO2010122192A1 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ESP200901145 2009-04-23
ES200901145A ES2347120B2 (es) 2009-04-23 2009-04-23 Procedimiento de ajuste de la constante de acoplo de un acoplador óptico en gu�?a de onda y acoplador as�? obtenido.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010122192A1 true WO2010122192A1 (es) 2010-10-28

Family

ID=42932107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2010/000175 WO2010122192A1 (es) 2009-04-23 2010-04-21 Procedimiento de ajuste de la constante de acoplo de un acoplador óptico en guia de onda y acoplador así obtenido

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2347120B2 (es)
WO (1) WO2010122192A1 (es)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021060981A1 (en) * 2019-09-25 2021-04-01 Stichting Vu Broadband optical coupler and switch

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05323390A (ja) * 1992-05-20 1993-12-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 周波数多重型光スイッチ及び周波数多重型光スイッチマトリクス
WO2005024481A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Precise and permanent modification of the resonant frequency of a dielectric microcavity and correction of frequency shifts in dielectric coupled-resonator filters

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05323390A (ja) * 1992-05-20 1993-12-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 周波数多重型光スイッチ及び周波数多重型光スイッチマトリクス
WO2005024481A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-17 Massachusetts Institute Of Technology Precise and permanent modification of the resonant frequency of a dielectric microcavity and correction of frequency shifts in dielectric coupled-resonator filters

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ILCHENKO, V. ET AL.: "Coupling and tunability of optical whispering- gallery modes: a basis for coordinate meter", OPTICS COMMUNICATIONS, vol. 107, no. 1-2, 1 April 1994 (1994-04-01), pages 41 - 48 *
LITTLE, B. ET AL.: "Microring Resonator Channthe Dropping Filters", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, vol. 15, no. 6, 1 June 1997 (1997-06-01), pages 998 - 1005 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021060981A1 (en) * 2019-09-25 2021-04-01 Stichting Vu Broadband optical coupler and switch
NL2023901B1 (en) * 2019-09-25 2021-05-25 Stichting Vu Broadband optical coupler and switch

Also Published As

Publication number Publication date
ES2347120B2 (es) 2012-02-20
ES2347120A1 (es) 2010-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5818989A (en) Branching/crossed optical waveguide circuit
JP5182799B2 (ja) 導波路型広帯域光アイソレータ
US10331009B2 (en) Compact optical key based on a two-dimensional photonic crystal with 120 degree folding
US20070154139A1 (en) Four-port optical filter fabricated from tapered optical fiber
US7546014B2 (en) Optical directional coupler
US20190011636A1 (en) Optical splitter circuit
US20100119195A1 (en) Method and apparatus for a wavelength insensitive 90-degree hybrid device
WO2010122192A1 (es) Procedimiento de ajuste de la constante de acoplo de un acoplador óptico en guia de onda y acoplador así obtenido
JP2017520027A (ja) ６０度の曲げを含む２次元フォトニック結晶に基づいたコンパクトな光スイッチ
JPH05346514A (ja) 光デバイス
US20030133663A1 (en) Integrated optical splitter
WO2018135429A1 (ja) 交差光導波路構造及び光導波路素子
GB1590800A (en) Broad band polarization filter
JP2003302603A (ja) 干渉計型光アイソレータ及び光サーキュレータ
KR101023254B1 (ko) 플라즈몬 투과 필터
CN102645708B (zh) 基于倾斜波导光栅结构的高偏振消光比的光波导谐振腔
JP5320566B2 (ja) ２次元フォトニック結晶光共振器
JP2750667B2 (ja) 波長分割マルチプレクシング光通信システム用共振フィルター
WO2020145173A1 (ja) 波長可変レーザ
JP2001154047A (ja) 半導体光導波路の構造とこれを利用した光増幅器、光変調器、光発振器、光集積回路
ES2274293T3 (es) Divisor optico 2 por n, de optica integrada.
JPH04346301A (ja) 光合分岐器
JP7233736B2 (ja) 非相反伝送線路装置及びアンテナ装置
JP4306565B2 (ja) チャネルドロップフィルタ
JP2006195427A (ja) フォトニック結晶方向性結合器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10766676

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10766676

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1