JPH0357449B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0357449B2 JPH0357449B2 JP56042214A JP4221481A JPH0357449B2 JP H0357449 B2 JPH0357449 B2 JP H0357449B2 JP 56042214 A JP56042214 A JP 56042214A JP 4221481 A JP4221481 A JP 4221481A JP H0357449 B2 JPH0357449 B2 JP H0357449B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- light
- refractive index
- branch
- main
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
- G02B6/1342—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using diffusion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
本発明は、導波路型フイルタ、より詳しくは導
波路の交叉または分岐部分において異なる波長の
導波光を主導波路に直進させもしくは分岐導波路
に分岐させることが可能な光通信用などの分岐装
置に用いられる光フイルタに関する。 従来の光フイルタには、誘電体多層膜を用いる
干渉フイルタ、プリズム、回折格子を用いたもの
などがある。これらフイルタは、形態的に、バル
ク（空間伝播）型、フアイバまたはセルフオツク
レンズの端面に形成する型、導波路（導波層）に
形成する型に大別され、前記に挙げたものから後
に挙げたものの順に小型化する。従つて、将来小
型化した光集積回路を構成する要素として、導波
路構成の素子が注目されている。 かかる素子には、平面導波路中に薄膜プリズム
を配置したもの、また導波路もしくはフアイバに
回折格子を組合わせたものが提案されている。 回折格子型素子の長所は分解能が高いことであ
るが、その反面波長帯域が狭く波長選択性がある
という弱点があり、波長差が大きい場合の分波に
は不適当である。 本発明の目的は、最近注目されるようになつた
導波路型回路において、簡単なかつ小型の分岐部
または交叉部を設けることにより、２つの異なる
波長の導波光を分波、合波とする機能をもつた従
来技術の弱点をもつことのないフイルタを提供す
るにある。 前記の目的を実現するため、本発明において
は、屈折率n0の電気光学結晶基板面に、屈折率n0
より大きい屈折率n1を付与するための材料が熱拡
散されて形成された光導波路を有し、該光導波路
は主導波路と分岐導波線路が交叉角を１〜3°とし
て交叉した略Ｘ形状からなると共に、該交叉部の
導波路幅が該主導波路と該分岐導波路の導波路幅
より広く形成されており、該主導波路を伝播する
光のうち特定波長域の光は該交叉部を直進して前
記主導波路を伝播し、その他の波長の光は該交叉
部において分岐して前記分岐導波路を伝播するこ
とを特徴とした導波路型フイルタを提供するもの
である。すなわち、導波路構造の素子において、
導波路分岐部の構造と屈折率態様（プロフイル）
の変化を利用し、２本の導波路に分岐するときあ
たかも空間伝播型のフイルタの如くに、反射と透
過の２チヤンネル分波合波の機能をもたせたフイ
ルタを提供するものであり、かかる導波型フイル
タは、格子回折型に比べて波長帯域が広いという
長所をもつ。すなわち、強誘電体結晶基板、ガラ
ス基板などに不純物拡散、イオン交換、イオン打
込み、レーザーアニールなどの方法によつて、屈
折率を選択的に増加または減少せしめて導波路を
形成し、かかる光回路において、導波路の交叉部
または分岐合流部における導波光のふるまいがそ
の波長に依存して異なることを利用し、主導波路
または分岐導波路の２方向に異なる波長の導波光
を導く波長分岐により光フイルタを構成する。 以下、本発明の導波路型フイルタの実施例を添
付図面を参照して説明する。 先ず第１図を参照すると、屈折率n0の電気光学
結晶例えばリチウムナイオベート（LiNbO3）基
板１上に、屈折率n0より大きい屈折率n1は付与す
るため例えばチタン（Ti）の如き金属不純物を
拡散して幅がそれぞれ約10〔μｍ〕の屈折率m1を
有する主導波路２と分岐導波路３とを形成する。
各導波路の特性は、拡散前のTiの厚さ、拡散温
度と拡散時間のような拡散条件を適宜選択するこ
とにより決定しうる。本発明者による昭和55年11
月21日出願の特願昭55−164091号に記載の如く、
導波路をきわめて小なる角度で交叉させ、導波路
２の一方端（例えば図の左端）から例えば波長
0.633〔μｍ〕のヘリウム・ネオン（He−Ne）レ
ーザ光を入射させると、第２図のａに示す如く直
進する場合（直進モード）、そのｂに示す如く入
射光の一部が分岐導波路３′に割込む場合、およ
びそのｃに示すように入射光のほとんどが分岐導
波路３′に分岐するようにさせることができる。 第２図では導波路２から光を入射した場合につ
いて描いてあるが、第２図に示す交叉導波路は
２，２′，３，３′のそれぞれの導波路から見た場
合それぞれ下表の如く、
波路の交叉または分岐部分において異なる波長の
導波光を主導波路に直進させもしくは分岐導波路
に分岐させることが可能な光通信用などの分岐装
置に用いられる光フイルタに関する。 従来の光フイルタには、誘電体多層膜を用いる
干渉フイルタ、プリズム、回折格子を用いたもの
などがある。これらフイルタは、形態的に、バル
ク（空間伝播）型、フアイバまたはセルフオツク
レンズの端面に形成する型、導波路（導波層）に
形成する型に大別され、前記に挙げたものから後
に挙げたものの順に小型化する。従つて、将来小
型化した光集積回路を構成する要素として、導波
路構成の素子が注目されている。 かかる素子には、平面導波路中に薄膜プリズム
を配置したもの、また導波路もしくはフアイバに
回折格子を組合わせたものが提案されている。 回折格子型素子の長所は分解能が高いことであ
るが、その反面波長帯域が狭く波長選択性がある
という弱点があり、波長差が大きい場合の分波に
は不適当である。 本発明の目的は、最近注目されるようになつた
導波路型回路において、簡単なかつ小型の分岐部
または交叉部を設けることにより、２つの異なる
波長の導波光を分波、合波とする機能をもつた従
来技術の弱点をもつことのないフイルタを提供す
るにある。 前記の目的を実現するため、本発明において
は、屈折率n0の電気光学結晶基板面に、屈折率n0
より大きい屈折率n1を付与するための材料が熱拡
散されて形成された光導波路を有し、該光導波路
は主導波路と分岐導波線路が交叉角を１〜3°とし
て交叉した略Ｘ形状からなると共に、該交叉部の
導波路幅が該主導波路と該分岐導波路の導波路幅
より広く形成されており、該主導波路を伝播する
光のうち特定波長域の光は該交叉部を直進して前
記主導波路を伝播し、その他の波長の光は該交叉
部において分岐して前記分岐導波路を伝播するこ
とを特徴とした導波路型フイルタを提供するもの
である。すなわち、導波路構造の素子において、
導波路分岐部の構造と屈折率態様（プロフイル）
の変化を利用し、２本の導波路に分岐するときあ
たかも空間伝播型のフイルタの如くに、反射と透
過の２チヤンネル分波合波の機能をもたせたフイ
ルタを提供するものであり、かかる導波型フイル
タは、格子回折型に比べて波長帯域が広いという
長所をもつ。すなわち、強誘電体結晶基板、ガラ
ス基板などに不純物拡散、イオン交換、イオン打
込み、レーザーアニールなどの方法によつて、屈
折率を選択的に増加または減少せしめて導波路を
形成し、かかる光回路において、導波路の交叉部
または分岐合流部における導波光のふるまいがそ
の波長に依存して異なることを利用し、主導波路
または分岐導波路の２方向に異なる波長の導波光
を導く波長分岐により光フイルタを構成する。 以下、本発明の導波路型フイルタの実施例を添
付図面を参照して説明する。 先ず第１図を参照すると、屈折率n0の電気光学
結晶例えばリチウムナイオベート（LiNbO3）基
板１上に、屈折率n0より大きい屈折率n1は付与す
るため例えばチタン（Ti）の如き金属不純物を
拡散して幅がそれぞれ約10〔μｍ〕の屈折率m1を
有する主導波路２と分岐導波路３とを形成する。
各導波路の特性は、拡散前のTiの厚さ、拡散温
度と拡散時間のような拡散条件を適宜選択するこ
とにより決定しうる。本発明者による昭和55年11
月21日出願の特願昭55−164091号に記載の如く、
導波路をきわめて小なる角度で交叉させ、導波路
２の一方端（例えば図の左端）から例えば波長
0.633〔μｍ〕のヘリウム・ネオン（He−Ne）レ
ーザ光を入射させると、第２図のａに示す如く直
進する場合（直進モード）、そのｂに示す如く入
射光の一部が分岐導波路３′に割込む場合、およ
びそのｃに示すように入射光のほとんどが分岐導
波路３′に分岐するようにさせることができる。 第２図では導波路２から光を入射した場合につ
いて描いてあるが、第２図に示す交叉導波路は
２，２′，３，３′のそれぞれの導波路から見た場
合それぞれ下表の如く、
【表】
と見なす事ができ、各線路に対してほぼ等価（場
合により右分岐と左分岐がある）な構造であり、
それぞれが第２図ａ，ｂ，ｃに示す機能を持ち得
るものである。 これは、２本の導波路の交叉部４で導波する路
の幅が広くなるため、導波されてきた光の許容さ
れるモード数が増加し、適当な屈折率のプロフイ
ルを与えることにより、導波光の蛇行が発生する
ことが原因であると解される。入射光のパワーが
直進ポートＰ＝と、分岐側（交叉側）ポートP×
へどのような分岐比で伝番されるかは、図示の構
造の導波路の場合は、導波路幅、交叉角、Ti濃
度などによつて左右されるが、交叉部４における
導波光のふるまいを決定するパラメータとして最
も重要なものは光の波長である。 第３図に、＋10logP×／P×＋Ｐ＝で定義したクロス トーク（漏れ込量）と入射光の波長の関係を示
す。第３図の関係は、交叉角2°、導波路幅10〔μ
ｍ〕、Ti厚さ800〔Å〕、982〔℃〕で５時間空気中
で拡散して得られた交叉導波路についてのもので
ある。 同図から理解されうる如く、0.633〔μｍ〕の波
長の光はほとんど分岐側に導波し（クロストーク
０〜−3dB）、1.06〔μｍ〕の波長の光は直進的に
導波する。すなわち、かかる交叉部４は、交叉部
の構造と屈折率のプロフイルにより、あたかも
1.06〔μｍ〕の波長の光を透過し、0.633〔μｍ〕
の波長の光を反射するかの如くにふるまい、光波
長フイルタとしての機能を示している。かかる現
象は第４図に模型的に示される。 以上から、任意の波長λ1、λ2を分波しようとす
るとき、前記の構造パラメータを適宜選ぶことに
より分波（フイルタ）が可能であることが理解さ
れよう。 尚、分岐導波路３は主導波路２に対して１〜
3.5°のきわめて小なる交叉角度内に形成されるこ
とが、伝番光の直進または分岐の動作上必要であ
る。また構成材料もLiNbO3に限定されることな
く、一般的な材料に対しても有効である。 以上から理解されうる如く、本発明によれば、
従来技術において干渉フイルタなどの光学部品を
必要とした光分波フイルタが、導波路構造の素子
で容易に形成することができ、光集積回路の構成
上回路設計に大なる自由度を得ることが可能とな
り、高性能で小型、しかも安価な光回路素子が提
供されうるという効果がある。
合により右分岐と左分岐がある）な構造であり、
それぞれが第２図ａ，ｂ，ｃに示す機能を持ち得
るものである。 これは、２本の導波路の交叉部４で導波する路
の幅が広くなるため、導波されてきた光の許容さ
れるモード数が増加し、適当な屈折率のプロフイ
ルを与えることにより、導波光の蛇行が発生する
ことが原因であると解される。入射光のパワーが
直進ポートＰ＝と、分岐側（交叉側）ポートP×
へどのような分岐比で伝番されるかは、図示の構
造の導波路の場合は、導波路幅、交叉角、Ti濃
度などによつて左右されるが、交叉部４における
導波光のふるまいを決定するパラメータとして最
も重要なものは光の波長である。 第３図に、＋10logP×／P×＋Ｐ＝で定義したクロス トーク（漏れ込量）と入射光の波長の関係を示
す。第３図の関係は、交叉角2°、導波路幅10〔μ
ｍ〕、Ti厚さ800〔Å〕、982〔℃〕で５時間空気中
で拡散して得られた交叉導波路についてのもので
ある。 同図から理解されうる如く、0.633〔μｍ〕の波
長の光はほとんど分岐側に導波し（クロストーク
０〜−3dB）、1.06〔μｍ〕の波長の光は直進的に
導波する。すなわち、かかる交叉部４は、交叉部
の構造と屈折率のプロフイルにより、あたかも
1.06〔μｍ〕の波長の光を透過し、0.633〔μｍ〕
の波長の光を反射するかの如くにふるまい、光波
長フイルタとしての機能を示している。かかる現
象は第４図に模型的に示される。 以上から、任意の波長λ1、λ2を分波しようとす
るとき、前記の構造パラメータを適宜選ぶことに
より分波（フイルタ）が可能であることが理解さ
れよう。 尚、分岐導波路３は主導波路２に対して１〜
3.5°のきわめて小なる交叉角度内に形成されるこ
とが、伝番光の直進または分岐の動作上必要であ
る。また構成材料もLiNbO3に限定されることな
く、一般的な材料に対しても有効である。 以上から理解されうる如く、本発明によれば、
従来技術において干渉フイルタなどの光学部品を
必要とした光分波フイルタが、導波路構造の素子
で容易に形成することができ、光集積回路の構成
上回路設計に大なる自由度を得ることが可能とな
り、高性能で小型、しかも安価な光回路素子が提
供されうるという効果がある。
第１図は本発明の導波路型フイルタの構造を示
す斜視図、第２図は第１図のフイルタの動作状態
を示す図、第３図は光の波長とクロストークの関
係を示す線図、第４図は２つの波長の光について
の第２図に類似した図である。 １……LiNbO3基板、２，２′……主導波路、
３，３′……分岐導波路、４……交叉部。
す斜視図、第２図は第１図のフイルタの動作状態
を示す図、第３図は光の波長とクロストークの関
係を示す線図、第４図は２つの波長の光について
の第２図に類似した図である。 １……LiNbO3基板、２，２′……主導波路、
３，３′……分岐導波路、４……交叉部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 屈折率n0の電気光学結晶基板面に、屈折率n0
より大きい屈折率n1を付与するための材料が熱拡
散されて形成された光導波路を有し、該光導波路
は主導波路と分岐導波路が交叉角を１〜3°として
交叉した略Ｘ形状からなると共に、該交叉部の導
波路幅が該主導波路と該分岐導波路の導波路幅よ
り広く形成されており、 該主導波路を伝播する光のうち特定波長域の光
は該交叉部を直進して前記主導波路を伝播し、そ
の他の波長の光は該交叉部において分岐して前記
分岐導波路を伝播することを特徴とした導波路型
フイルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221481A JPS57157208A (en) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | Waveguide type filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221481A JPS57157208A (en) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | Waveguide type filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57157208A JPS57157208A (en) | 1982-09-28 |
| JPH0357449B2 true JPH0357449B2 (ja) | 1991-09-02 |
Family
ID=12629779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4221481A Granted JPS57157208A (en) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | Waveguide type filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57157208A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51117642A (en) * | 1975-04-09 | 1976-10-15 | Agency Of Ind Science & Technol | Dielectric branch line type wave separator |
| JPS547949A (en) * | 1977-06-20 | 1979-01-20 | Mitsubishi Electric Corp | Wavelength descriminator |
-
1981
- 1981-03-23 JP JP4221481A patent/JPS57157208A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57157208A (en) | 1982-09-28 |
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