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JP2000121852A - Waveguide grating dispersion compensating element - Google Patents

Waveguide grating dispersion compensating element

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Publication number
JP2000121852A
JP2000121852A JP10290820A JP29082098A JP2000121852A JP 2000121852 A JP2000121852 A JP 2000121852A JP 10290820 A JP10290820 A JP 10290820A JP 29082098 A JP29082098 A JP 29082098A JP 2000121852 A JP2000121852 A JP 2000121852A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
coupler
dispersion compensating
grating
type dispersion
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.)
Pending
Application number
JP10290820A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Arai
英明 荒井
Akishi Hongo
晃史 本郷
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
Yasuyuki Nagao
康之 長尾
Masashi Usami
正士 宇佐見
Noboru Edakawa
登 枝川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
KDDI Corp
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
KDD Corp
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 Hitachi Cable Ltd, KDD Corp filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP10290820A priority Critical patent/JP2000121852A/en
Publication of JP2000121852A publication Critical patent/JP2000121852A/en
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  • Optical Communication System (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a wavelength bandwidth and a dispersion quantity which are practically necessary only by an easy grating formation technology by forming a grating for dispersion compensation on two waveguides connected to one side of a 2×2 input and output 3 dB coupler waveguide and using two waveguides connected to the other of the 3 dB coupler waveguide as signal input/output waveguides. SOLUTION: Light inputted from an input waveguide 2 is equally distributed to the two 3 dB coupler waveguides 4' by a 3 dB coupler 4. Chirp gratings 5 and 6 in the same structure are formed at a distance of equal optical path length from the 3 dB coupler waveguides 4'. Then long-wavelength light is reflected where the grating pitch is large and short-wavelength light is reflected where the pitch is small; and they return to the 3 dB coupler 4 and are coupled here and outputted to an output waveguide 3 (a). Here, the grating length is short, so a sufficient dispersion quantity can not be obtained and a multistage connection with gratings 12 to 21 is made by optical fibers to increase the dispersion quantity (b).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、導波路グレーティ
ング型分散補償素子に関する。
The present invention relates to a waveguide grating type dispersion compensating element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超高速・超大容量の光通信システ
ムにおいては、分散補償技術が重要となってきている。
主な分散補償器としては、分散補償ファイバ(DCF)
とファイバグレーティング型分散補償器がある。
2. Description of the Related Art In recent years, dispersion compensation techniques have become important in ultra-high-speed and ultra-large-capacity optical communication systems.
The main dispersion compensator is a dispersion compensating fiber (DCF)
And a fiber grating type dispersion compensator.

【0003】分散補償ファイバは、構造分散により通常
のファイバと逆分散を持たせたものである。このタイプ
は、長さを調整することによって任意に分散量を調整で
き、波長帯域幅も広い利点がある。しかし、長さが長
く、損失、寸法が大きく、また、非線形光学効果を持
つ、といった欠点がある。よって、最近の傾向としては
下記のファイバグレーティング型に期待が集まってい
る。
[0003] A dispersion compensating fiber has an inverse dispersion to a normal fiber due to structural dispersion. This type has the advantage that the amount of dispersion can be arbitrarily adjusted by adjusting the length, and the wavelength bandwidth is wide. However, there are drawbacks such as a long length, a large loss, a large size, and a nonlinear optical effect. Therefore, as a recent tendency, the following fiber grating type is expected.

【0004】ファイバグレーティング型は、ガラスの紫
外光感受性を利用して、屈折率変調型のグレーティング
をファイバ中に形成したものであり、グレーティングピ
ッチを光の入力側から伝搬方向にそって変化させたチャ
ープグレーティングである。
The fiber grating type is a type in which a refractive index modulation type grating is formed in a fiber utilizing the ultraviolet light sensitivity of glass, and the grating pitch is changed from the light input side in the propagation direction. It is a chirp grating.

【0005】例えば、入力側のグレーティングピッチが
広く、伝搬方向にそって段々とピッチが狭まる場合、長
波長の光は、入力に近い側で反射され、短波長側の光は
グレーティングの奥の方で反射される。この場合、負の
分散を持つことになる。分散量と波長帯域は、チャープ
率とグレーティング長により決定される。
For example, if the grating pitch on the input side is wide and the pitch gradually decreases along the propagation direction, long wavelength light is reflected on the side close to the input, and light on the short wavelength side is directed toward the back of the grating. Is reflected by In this case, it will have a negative variance. The amount of dispersion and the wavelength band are determined by the chirp rate and the grating length.

【0006】図5(a) は、ファイバーグレーティング型
分散補償器の一従来例である。実際に使用する場合に
は、同図のようにサーキュレーター30を組み合わせる
必要がある。入力ポート32から入力された光は、サー
キュレーター30を通って、チャープグレーティング3
1に入射する。チャープグレーティング31により、短
波長の光ほどサーキュレーター30から遠いところで反
射されるため、大きな分散が生まれる。反射された光
は、サーキュレータ30を通って、出力ポート33から
出力される。
FIG. 5A shows a conventional example of a fiber grating type dispersion compensator. When actually used, it is necessary to combine the circulator 30 as shown in FIG. Light input from the input port 32 passes through the circulator 30 and passes through the chirp grating 3.
Incident on 1. The shorter wavelength light is reflected farther from the circulator 30 by the chirp grating 31, so that a large dispersion is generated. The reflected light passes through the circulator 30 and is output from the output port 33.

【0007】このタイプで、実用的な波長帯域幅、分散
量を実現するためには、少なくとも50cm程度の長さは
必要であり、50cmのチャープグレーティングを形成す
るためには図5(b) のような形成装置が必要である。一
般的に、フォトセンシティブグレーティングはUVビー
ム37を位相マスク35を介して光ファイバ34に照射
することにより形成する。また、チャープグレーティン
グを形成する時には、位相マスク自体のピッチがチャー
ピングされたものを使用する方法が簡単である。
In order to realize a practical wavelength bandwidth and dispersion amount in this type, a length of at least about 50 cm is required. In order to form a 50 cm chirped grating, FIG. Such a forming apparatus is required. Generally, the photosensitive grating is formed by irradiating the optical fiber 34 with the UV beam 37 through the phase mask 35. When forming a chirped grating, it is simple to use a phase mask having a chirped pitch.

【0008】しかしながら、市販されている位相マスク
は最も長いもので10cm程度であり、50cmのチャープ
グレーティングを形成するためには特別な工夫が必要で
ある。
However, the commercially available phase mask is the longest and is about 10 cm long, and a special device is required to form a 50 cm chirped grating.

【0009】図5(b) では、UVビーム37を均一なピ
ッチの位相マスク35の上から、ミラー40を動かして
スキャンさせながら、光ファイバ34に照射する。光フ
ァイバ34はPZTステージ36の上に固定されてお
り、チャーピングするためにUVビームのスキャン速度
よりも遅いスピードで動かす。さらに、これだけでは、
位相マスク35と同程度の長さのグレーティングしか形
成できないため、グレーティング41を形成し終わった
ら、位相マスク35をファイバの別の部分上に移動して
(この図では、ファイバを動かすことにより位相マスク
35を移動している)、グレーティングの続きを形成す
る必要がある。この場合に位相マスクの移動精度はnmオ
ーダーが要求される。非常に高精度な移動装置が必要で
ある。
In FIG. 5B, an optical fiber 34 is irradiated with a UV beam 37 from a phase mask 35 having a uniform pitch while moving a mirror 40 to scan. The optical fiber 34 is fixed on the PZT stage 36, and moves at a speed lower than the scanning speed of the UV beam for chirping. In addition, this alone
Since only a grating having the same length as the phase mask 35 can be formed, after the formation of the grating 41, the phase mask 35 is moved onto another portion of the fiber (in this figure, the phase mask is moved by moving the fiber). Moving 35), it is necessary to form a continuation of the grating. In this case, the movement accuracy of the phase mask is required to be on the order of nm. Very high precision moving equipment is required.

【0010】このように長いグレーティングを形成する
のは、非常に高度な形成技術が必要とされるため、図6
のような案も出されている。波長帯域幅は要求を満足す
るが、分散量が要求より少ない(この場合3分の1)短
いグレーティング42を複数本(この場合3本)、サー
キュレーターを介して接続するものである。これによ
り、1本のチャープグレーティング42に求められる分
散量は少なくなり、グレーティング長を短くすることが
できる。
The formation of such a long grating requires a very advanced forming technique.
Some proposals have been made. A plurality of (three in this case) short gratings 42 satisfying the requirement of the wavelength bandwidth but satisfying the requirement but having a dispersion amount smaller than the requirement (in this case, one third) are connected via a circulator. As a result, the amount of dispersion required for one chirped grating 42 is reduced, and the grating length can be shortened.

【0011】しかしながら、サーキュレータ43は約1
dB(1つのサーキュレータを往復するから約2dB)の損
失を持つ。また、サーキュレータは非常に高価であり、
損失の点、経済性の点からいって、サーキュレータ43
を接続できる数には限度があり、せいぜい3つ程度であ
る。結局、50cmの3分の1である約16cmのグレーテ
ィングを形成する必要があることになる。
However, the circulator 43 is approximately 1
It has a loss of dB (approximately 2 dB from going to and from one circulator). Also, circulators are very expensive,
In terms of loss and economy, the circulator 43
There is a limit to the number that can be connected, at most about three. As a result, it is necessary to form a grating of about 16 cm, which is one third of 50 cm.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、分散
補償ファイバには、寸法が大きく、損失が大きく、非線
形光学効果を持つという欠点がある。
As described above, the dispersion compensating fiber has disadvantages of being large in size, having a large loss, and having a nonlinear optical effect.

【0013】ファイバグレーティング型分散補償器で
は、実用上必要となる波長帯域幅、分散量を得るために
は、長いグレーティングを形成する必要がある。その形
成装置にはnmオーダーの位置制御精度が求められ、その
ような装置をつくるには、高度な技術、莫大な費用が必
要という問題がある。現状では、この方法で製作したも
ので、実用システムで要求される特性を満足できる製品
はまだ世に出ていない。
In a fiber grating type dispersion compensator, it is necessary to form a long grating in order to obtain a wavelength bandwidth and an amount of dispersion which are practically required. The forming apparatus is required to have a position control accuracy on the order of nm, and there is a problem that making such an apparatus requires advanced technology and enormous cost. At present, there are no products produced by this method that can satisfy the characteristics required for a practical system.

【0014】また、サーキュレータを使用して、短いグ
レーティングを多段接続するアイディアもあるが、サー
キュレータの損失、価格を考えると現実的ではない。
There is also an idea to connect short gratings in multiple stages using a circulator, but this is not realistic considering the loss and cost of the circulator.

【0015】本発明の目的は、上述した位相マスクある
いはファイバをnmオーダーで動かす高度な技術および莫
大な費用の必要な長いグレーティングを形成すること無
しに、形成する間にファイバと位相マスクの位置を動か
す必要の無い、短いグレーティングの形成技術、すなわ
ち通常おこなわれている容易なグレーティング形成技術
のみで、実用上必要とされる波長帯域幅、分散量を満足
できる導波路グレーティング型分散補償素子を提供する
ことにある。
It is an object of the present invention to position the fiber and phase mask during formation without the need for advanced techniques to move the phase mask or fiber described above on the order of nanometers and the formation of long gratings that are costly. Provided is a waveguide grating-type dispersion compensating element that can satisfy a wavelength bandwidth and a dispersion amount that are practically required only by a technique for forming a short grating that does not need to be moved, that is, only an easily formed grating technique that is usually performed. It is in.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、2×2
入出力の3dBカプラ導波路の片側に接続される2本の導
波路上に分散補償用グレーティングを形成し、3dBカプ
ラ導波路のもう一方に接続される2本の導波路を信号の
入出力導波路としたことにある。
The gist of the present invention is 2 × 2
A dispersion compensating grating is formed on two waveguides connected to one side of the input / output 3 dB coupler waveguide, and the two waveguides connected to the other of the 3 dB coupler waveguides are connected to the signal input / output conductor. It was in the wave path.

【0017】前記導波路グレーティング型分散補償回路
において、2本のグレーティングの間隔は30μm以下
であることが好ましい。
In the above-mentioned waveguide grating type dispersion compensating circuit, it is preferable that an interval between two gratings is 30 μm or less.

【0018】また、本発明は、前記導波路グレーティン
グ型分散補償回路において、グレーティングの形成位置
と3dBカプラ導波路までの等価光路長を2本の導波路間
で等しくしたことにある。
Further, in the present invention, in the waveguide grating type dispersion compensating circuit, the position where the grating is formed and the equivalent optical path length up to the 3 dB coupler waveguide are equal between the two waveguides.

【0019】また、本発明は、前記導波路グレーティン
グ型分散補償回路を複数個、1素子中に集積化し、それ
らを多段に接続したことにある。
Further, the present invention resides in that a plurality of the above-mentioned waveguide grating type dispersion compensating circuits are integrated in one element and connected in multiple stages.

【0020】また、本発明は、前記導波路グレーティン
グ型分散補償素子において、分散補償部分と多段接続部
分を別素子として作製し、接続したことにある。
Further, the present invention resides in that in the above-mentioned waveguide grating type dispersion compensating element, the dispersion compensating part and the multi-stage connecting part are produced as separate elements and connected.

【0021】また、本発明は、前記導波路グレーティン
グ型分散補償素子において、多段接続を光ファイバによ
り接続したことにある。
Further, in the present invention, in the waveguide grating type dispersion compensating element, the multistage connection is connected by an optical fiber.

【0022】また、本発明は、前記導波路グレーティン
グ型分散補償素子において、グレーティングの3dBカプ
ラ導波路と反対側に接続される導波路の端は素子端面ま
で伸ばし、最終的にはその素子端面を斜めに研磨したこ
とにある。
Further, according to the present invention, in the waveguide grating type dispersion compensating element, the end of the waveguide connected to the side of the grating opposite to the 3 dB coupler waveguide extends to the element end face, and finally the element end face is It has been polished diagonally.

【0023】また、本発明は、前記導波路グレーティン
グ型分散補償素子において、グレーティングの3dBカプ
ラ導波路と反対側に接続される導波路の端をテーパ状に
コア幅を細くしたことにある。
Further, the present invention is characterized in that in the waveguide grating type dispersion compensating element, the core width is reduced so that the end of the waveguide connected to the side of the grating opposite to the 3 dB coupler waveguide is tapered.

【0024】また、本発明は、前記導波路グレーティン
グ型分散補償素子において、多段接続するファイバにア
イソレーターを挿入したことにある。
Further, in the present invention, in the waveguide grating type dispersion compensating element, an isolator is inserted into the fibers connected in multiple stages.

【0025】また、本発明は、前記導波路グレーティン
グ型分散補償素子において、2×2の3dBカプラ導波路
は、MMI(Muti-Mode Interference)型3dBカプラ導
波路あるいは方向性結合器型3dBカプラ導波路のいずれ
でもよい。
Further, in the present invention, in the waveguide grating type dispersion compensating element, the 2 × 2 3 dB coupler waveguide may be an MMI (Muti-Mode Interference) type 3 dB coupler waveguide or a directional coupler type 3 dB coupler waveguide. Any of the wave paths may be used.

【0026】また、本発明は、前記導波路グレーティン
グ型分散補償素子において、分散補償グレーティングは
UVレーザを導波路に照射して形成したことにある。
Further, the present invention is that, in the waveguide grating type dispersion compensating element, the dispersion compensating grating is formed by irradiating the waveguide with a UV laser.

【0027】チャープグレーティング型分散補償器で、
実用システムで必要とされる広い波長帯域幅かつ大きな
分散量を1本のグレーティングで満足しようとすると、
グレーティング長は長くなってしまう。しかし、広い波
長帯域幅で小さい分散量を持つ短いグレーティングを何
回も通ることによって、1本の長いグレーティングを1
回とおるのに相当する分散量を実現できる。よって、広
い波長帯域幅で小さい分散量を持つ短いグレーティング
を何回も通るようにする方法があれば良い事になる。そ
のようにする一つの案が、図3のようにサーキュレータ
を使用する方法であるが、これはサーキュレータの損
失、価格等を考えると現実的では無い。そこで、現実的
に短いグレーティングを何回も通る方法を実現したの
が、本発明である。
A chirp grating type dispersion compensator,
In order to satisfy the wide wavelength bandwidth and large dispersion required for practical systems with one grating,
The grating length becomes longer. However, by passing a short grating having a small amount of dispersion over a wide wavelength bandwidth many times, one long grating can
It is possible to realize a dispersion amount corresponding to the number of times. Therefore, a method of passing through a short grating having a small amount of dispersion in a wide wavelength bandwidth many times is sufficient. One way to do this is to use a circulator as shown in FIG. 3, but this is not practical considering the loss, price, etc. of the circulator. Thus, the present invention has realized a method of actually passing through a short grating many times.

【0028】本発明のコンセプトは、上述したサーキュ
レータ+ファイバグレーティングの代わりとして、石英
系ガラス導波路(PLC)で構成した3dBカプラ+導波
路グレーティングを使用するものである。構造を最適化
した3dBカプラの損失は0.1dB以下であり、ほとんど
無視できる程度である。具体的には、PLCで構成した
2入力2出力の3dBカプラ導波路の片側から伸びる2本
の導波路の同じ位置にグレーティングを形成(3dBカプ
ラマ導波路からグレーティングまでの等価光路長が同じ
であればよい)する。このグレーティングは広い波長帯
域幅を持つが、分散量は小さいもので、その長さは5cm
程度である。3dBカプラ導波路と反対側のグレーティン
グ端に接続される導波路はテーパー状にして、光をクラ
ッドに放射し、クラッドからの反射戻り光を防ぐ構造と
する。グレーティングの形成される側と3dBカプラ導波
路をはさんだ反対側の2本の導波路は光の入出力用とな
る。これが分散補償器の一つの単位となる。これを多段
に接続することにより、必要な分散量を得ることができ
る。なお、3dBカプラ導波路はMMI(Muti-ModeInter
ference)型あるいは方向性結合器型のいずれかによっ
て形成される。
The concept of the present invention is to use a 3 dB coupler + waveguide grating composed of a silica glass waveguide (PLC) instead of the above-described circulator + fiber grating. The loss of the 3 dB coupler with the optimized structure is less than 0.1 dB, which is almost negligible. Specifically, a grating is formed at the same position of two waveguides extending from one side of a two-input two-output 3 dB coupler waveguide formed by a PLC (if the equivalent optical path length from the 3 dB coupler waveguide to the grating is the same). Do). Although this grating has a wide wavelength bandwidth, the amount of dispersion is small, and its length is 5 cm.
It is about. The waveguide connected to the grating end on the opposite side of the 3 dB coupler waveguide is tapered to emit light to the cladding and to prevent reflected light returning from the cladding. The two waveguides on the side opposite to the side where the grating is formed and the 3 dB coupler waveguide are used for inputting and outputting light. This is one unit of the dispersion compensator. By connecting these in multiple stages, the required amount of dispersion can be obtained. The 3 dB coupler waveguide is an MMI (Muti-Mode Inter
directional) type or directional coupler type.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例を示す
図であり、図1(a) は基本となる単位を示す平面図、図
1(b) は本発明導波路グレーティング型分散補償素子の
平面図である。
FIG. 1 is a view showing one embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view showing a basic unit, and FIG. 1 (b) is a waveguide grating type of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a dispersion compensation element.

【0030】図1(a) を用いて作用を説明する。入力導
波路2から入力された光は、3dBカプラ4により、2本
の導波路に等分配される。この時、パワーとしては等分
配されるが、位相としては、π/2ラジアン異なってい
る。3dBカプラ導波路4' から等光路長離れたところに
同一構造のチャープグレーティング5,6が形成されて
いる。
The operation will be described with reference to FIG. Light input from the input waveguide 2 is equally distributed to the two waveguides by the 3 dB coupler 4. At this time, the power is equally distributed, but the phase differs by π / 2 radians. Chirped gratings 5 and 6 having the same structure are formed at an equal optical path length away from the 3 dB coupler waveguide 4 '.

【0031】ここでグレーティングのカバーする波長帯
域外の光はそのまま伝搬し、テーパー状になった導波路
端面7でクラッド1に放射される。グレーティングのカ
バーする波長帯域内の光は、グレーティングピッチの広
いところでは長波長、ピッチの狭いところでは短波長の
光が反射され、3dBカプラの方に戻ってくる。戻ってき
た光は3dBカプラで結合されて、出力導波路3に出力さ
れる。ここではグレーティング長が短いために、十分な
分散量が得られない。そこで、図1(a) を一つの単位と
して、図1(b) のように光ファイバにより多段接続する
ことにより分散量を大きくする。図1(b) のグレーティ
ング12〜21はすべて同一構造であれば分散量は、そ
の倍数で増やす事ができる。例えば、この例では同一構
造のものが10段接続されているので、一単位で得られ
る分散の10倍の分散量を得る事ができる。
Here, light outside the wavelength band covered by the grating propagates as it is and is radiated to the cladding 1 at the tapered waveguide end face 7. Light in the wavelength band covered by the grating reflects long wavelength light where the grating pitch is wide and short wavelength light where the grating pitch is narrow, and returns to the 3 dB coupler. The returned light is coupled by the 3 dB coupler and output to the output waveguide 3. Here, since the grating length is short, a sufficient amount of dispersion cannot be obtained. Therefore, as shown in FIG. 1B, the dispersion amount is increased by connecting the optical fiber in multiple stages as shown in FIG. If all of the gratings 12 to 21 in FIG. 1B have the same structure, the amount of dispersion can be increased by a multiple thereof. For example, in this example, since the same structure is connected in ten stages, it is possible to obtain a dispersion amount ten times as large as the dispersion obtained in one unit.

【0032】図1(b) に示された本発明一実施例は、石
英系ガラス導波路と導波路にUV光を照射して形成した
チャープグレーティング12〜21からなる。図1(a)
に示す2本のチャープグレーティング5,6とそれにつ
ながる3dBカプラ4及び入出力導波路2,3が一つの基
本単位となっている。本実施例では3dBカプラとしてM
MI型カプラを使用した。MMI型は方向性結合器型よ
りも若干損失が大きいが、3dBカプラを精度よく形成す
るためのプロセス精度の許容範囲を広くとることができ
る。2本のチャープグレーティングの間隔は20μmで
ある。図1(b)は、この基本単位を光ファイバにより1
0段接続したものであり、全体としては、1本ずつの入
出力導波路9,10を持つ。チャープグレーティング1
2〜21は同一構造であり、長さは50mmである。チャ
ープグレーティングは2入力2出力のMMI型3dBカプ
ラ11のマルチ導波路の片側の2本の導波路の同一箇所
に形成されている。MMI型3dBカプラと反対側のグレ
ーティングの端に接続された導波路はテーパー状(図1
(a) の端面7)となっている。導波路のコア高さは6μ
m、MMI型3dBカプラ11以外のコア幅は6μmであ
る。コアとクラッドの比屈折率差はΔ=0.8%であ
る。
One embodiment of the present invention shown in FIG. 1B includes a quartz glass waveguide and chirp gratings 12 to 21 formed by irradiating the waveguide with UV light. Fig. 1 (a)
The two chirped gratings 5 and 6, and the 3 dB coupler 4 and the input / output waveguides 2 and 3 connected to the chirped gratings 5 and 6 are one basic unit. In the present embodiment, M is used as a 3 dB coupler.
An MI coupler was used. Although the MMI type has a slightly larger loss than the directional coupler type, the allowable range of process accuracy for accurately forming a 3 dB coupler can be widened. The interval between the two chirped gratings is 20 μm. FIG. 1 (b) shows that this basic unit is
The input / output waveguides 9 and 10 are connected one at a time, and have one input / output waveguide 9 and 10 as a whole. Chirp grating 1
2 to 21 have the same structure and a length of 50 mm. The chirp grating is formed at the same position of two waveguides on one side of the multi-waveguide of the MMI type 3 dB coupler 11 having two inputs and two outputs. The waveguide connected to the end of the grating on the opposite side of the MMI type 3 dB coupler is tapered (FIG. 1).
7 (a). Waveguide core height is 6μ
m, the core width other than the MMI type 3 dB coupler 11 is 6 μm. The relative refractive index difference between the core and the clad is Δ = 0.8%.

【0033】本実施例は、一般的な石英系ガラス導波路
の製造プロセスとフォトセンシティブグレーティングの
形成方法で作製した。具体的には、石英基板8上にまず
GeO2 −SiO2 膜をスパッタ成膜し下部クラッド層
とし、その上にコア膜TiO 2 −GeO2 −SiO2
スパッタ成膜する。その後、フォトリソグラフィー、R
IEにより光回路のパターンニング、火炎堆積によるオ
ーバークラッド形成等の過程を経て、導波路部が完成す
る。この時、下部クラッド層、コア、上部クラッド層に
含まれるGeの量は、ほぼ同量であり、比屈折率差はコ
アに含まれるTiの量によって決定される。
This embodiment is a general quartz glass waveguide.
Manufacturing process and photo-sensitive grating
It was produced by a forming method. Specifically, first, on the quartz substrate 8,
GeOTwo-SiOTwoSputtered film and lower cladding layer
And a core film TiO on it Two-GeOTwo-SiOTwoTo
The film is formed by sputtering. Then, photolithography, R
Patterning of optical circuits by IE,
The waveguide section is completed through processes such as
You. At this time, the lower cladding layer, core, and upper cladding layer
The amount of Ge contained is almost the same, and the relative refractive index difference is
A) is determined by the amount of Ti contained in the

【0034】図2(a) は、チャープグレーティング12
〜21の形成方法を示す図である。導波路素子固定台2
4の上の置かれた素子25の上に位相マスク26を配置
し、その上から波長λ=248nmのエキシマレーザ光2
3をミラー27でスキャンしながら照射する。位相マス
ク26はチャープグレーティング形成用を使用した。こ
の時、位相マスク26、導波路素子25は固定したまま
であり、動かす必要は無い。尚、照射中は光ファイバa
を介して光を入出力して、光学特性をモニタする。チャ
ープグレーティング12〜21は同時に一回の照射プロ
セスで形成した。
FIG. 2A shows a chirp grating 12.
21A to 21C are diagrams illustrating a method of forming the first through fourth embodiments. Waveguide element fixing base 2
4, a phase mask 26 is placed on the element 25 placed on the excimer laser light 2 having a wavelength λ = 248 nm.
3 is irradiated with a mirror 27 while scanning. The phase mask 26 was used for forming a chirp grating. At this time, the phase mask 26 and the waveguide element 25 remain fixed, and need not be moved. During irradiation, optical fiber a
Light is input and output through the optical interface to monitor optical characteristics. The chirp gratings 12 to 21 were simultaneously formed by one irradiation process.

【0035】図2(b) は、本発明の一実施例の波長群遅
延特性を示す図である。点線28は、基本単位一つの波
長群遅延特性、実線29は図1(b) に示した10段接続
したものの特性である。10段接続した場合の分散量
は、基本単位一つの場合の10倍の約200ps/nmが得
られた。MMI型3dBカプラを一回往復した場合の損失
は約0.1dBであり、伝搬損失等を加えた10段接続し
た素子全体の損失は3dBであり、十分に実用に耐えるも
のであった。波長帯域幅は20nm以上ある。
FIG. 2B is a diagram showing the wavelength group delay characteristic of one embodiment of the present invention. Dotted line 28 is the wavelength group delay characteristic of one basic unit, and solid line 29 is the characteristic of the ten-stage connection shown in FIG. The dispersion amount when 10 stages were connected was about 200 ps / nm, which is 10 times as large as that of one basic unit. The loss when the MMI type 3 dB coupler reciprocated once was about 0.1 dB, and the loss of the entire 10-stage connected element including the propagation loss was 3 dB, which was sufficient for practical use. The wavelength bandwidth is at least 20 nm.

【0036】同一3dBカプラに接続されるグレーティン
グの間隔が広すぎると、2本の導波路の同一箇所にグレ
ーティングを形成するのが困難になる。30μm以下の
間隔であれば容易に形成できる。
If the intervals between the gratings connected to the same 3 dB coupler are too wide, it becomes difficult to form the gratings at the same location of the two waveguides. If the interval is 30 μm or less, it can be easily formed.

【0037】3dBカプラは、前述のようにMMI型でも
方向性結合器型でもどちらも適用可能である。
As described above, the 3 dB coupler can be applied to both the MMI type and the directional coupler type.

【0038】多段接続の数は、要求される特性に応じて
10段以上でも以下でも良い。
The number of multistage connections may be ten or more stages or less depending on the required characteristics.

【0039】また、実施例では、チャープグレーティン
グ12〜21を同一としたが、異なる分散特性のものを
接続して、分散スロープ補償に応用する事も考えられ
る。
In the embodiment, the chirp gratings 12 to 21 are the same, but it is also possible to connect different chirp gratings having different dispersion characteristics and apply the dispersion slope compensation.

【0040】また、クラッドにフッ素を入れて屈折率を
調整しても良い。
The refractive index may be adjusted by adding fluorine to the cladding.

【0041】また、チャーピングはグレーティングピッ
チによるものではなく、屈折率変化やコア幅変化をさせ
ておこなってもよい。
The chirping is not based on the grating pitch, but may be performed by changing the refractive index or the core width.

【0042】また、多段接続は導波路での接続だけでな
く、図3に示す様に単体素子を光ファイバ22で接続し
ても良い。
The multi-stage connection is not limited to the connection using the waveguide, but the single element may be connected via the optical fiber 22 as shown in FIG.

【0043】また、図4に示す様に光ファイバ22によ
り多段接続する際にアイソレータ47を挿入して共振に
よる特性劣化を防ぐ方法が考えられる。
As shown in FIG. 4, when the optical fiber 22 is connected in multiple stages, a method of inserting an isolator 47 to prevent characteristic deterioration due to resonance is conceivable.

【0044】本発明の導波路グレーティング型分散補償
素子は、光通信システムの分散補償器、分散スロープ補
償器として用いられる。
The waveguide grating type dispersion compensating element of the present invention is used as a dispersion compensator and a dispersion slope compensator in an optical communication system.

【0045】[0045]

【発明の効果】(1) これまで高度な形成技術を要する長
いグレーティング以外では達成できないと思われていた
広い波長帯域幅で大きな分散量を補償する分散補償器
を、一般的なPLC形成技術及びフォトセンシティブグ
レーティング形成技術のみを用いて容易に、かつ低損失
で得ることができる様になった。
(1) A dispersion compensator for compensating a large amount of dispersion over a wide wavelength bandwidth, which has been considered to be achievable only by a long grating that requires advanced forming technology, has been realized by a general PLC forming technology and It has become possible to obtain easily and with low loss using only the photo-sensitive grating forming technique.

【0046】(2) これまで長いグレーティングの形成で
は、nmオーダーの位置制御が必要とされており、それが
十分には実現されていなかったために、分散リップルが
生じていて実用にさしつかえていたが、本発明では形成
に特別な技術は必要なく、特性も理想的なものが得られ
る。
(2) In the past, formation of long gratings required position control on the order of nm, and since this was not sufficiently realized, dispersion ripples were generated, which could be put to practical use. In the present invention, no special technique is required for the formation, and ideal characteristics can be obtained.

【0047】(3) 本発明品は、作製が容易であるため、
非常に低価格で高性能な分散補償器を提供できるように
なった。
(3) Since the product of the present invention is easy to produce,
It has become possible to provide a high performance dispersion compensator at a very low price.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a) は基本単位を示す平面図、図1(b) は
本発明の一実施例を示す導波路グレーティング型分散補
償素子の平面図である。
FIG. 1 (a) is a plan view showing a basic unit, and FIG. 1 (b) is a plan view of a waveguide grating type dispersion compensating element showing one embodiment of the present invention.

【図2】図2(a) は作製方法を示す図、図2(b) は波長
分散特性を示す図である。
FIG. 2A is a diagram illustrating a manufacturing method, and FIG. 2B is a diagram illustrating a wavelength dispersion characteristic.

【図3】本発明の他の実施例を示す導波路グレーティン
グ型分散補償素子の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a waveguide grating type dispersion compensating element showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例を示す導波路グレーティン
グ型分散補償素子の平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a waveguide grating type dispersion compensator according to another embodiment of the present invention.

【図5】従来例を示す図であり、図5(a) は平面図、図
5(b) は作製方法を示す図である。
5A and 5B are views showing a conventional example, FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a view showing a manufacturing method.

【図6】他の従来例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英基板(クラッド) 2 入力導波路 3 出力導波路 4 3dBカプラ 5,6 分散補償用チャープグレーティング 7 反射防止端 8 石英基板(クラッド) 9 入(出)力導波路 10 出(入)力導波路 11 3dBカプラ 12〜21 分散補償用チャープグレーティング 22 光ファイバ 23 UV光 24 導波路素子固定台 25 本発明導波路グレーティング分散補償素子 26 位相マスク 27 ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quartz substrate (cladding) 2 Input waveguide 3 Output waveguide 4 3dB coupler 5, 6 Chirp grating for dispersion compensation 7 Antireflection end 8 Quartz substrate (cladding) 9 Input (output) power waveguide 10 Output (input) power Waveguide 11 3 dB coupler 12 to 21 Chirp grating for dispersion compensation 22 Optical fiber 23 UV light 24 Waveguide element fixing base 25 Waveguide grating dispersion compensation element of the present invention 26 Phase mask 27 Mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本郷 晃史 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 上塚 尚登 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 長尾 康之 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 国際 電信電話株式会社内 (72)発明者 宇佐見 正士 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 国際 電信電話株式会社内 (72)発明者 枝川 登 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 国際 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H038 AA01 AA24 BA01 2H047 KA04 KA13 LA00 LA01 MA05 PA04 QA04 TA13 5K002 BA04 BA07 BA21 CA01 FA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akifumi Hongo 5-1-1, Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within the Opto-System Laboratory, Hitachi Cable, Ltd. (72) Inventor Naoto Uezuka Hidaka, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 5-1-1, Hitachi-cho, Opto-Systems Research Laboratory, Hitachi Cable, Ltd. (72) Inventor Yasuyuki Nagao 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo International Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Masami Usami Tokyo 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo International Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Noboru Egawa 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo International Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 2H038 AA01 AA24 BA01 2H047 KA04 KA13 LA00 LA01 MA05 PA04 QA04 TA13 5K002 BA04 BA07 BA21 CA01 FA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2×2入出力の3dBカプラ導波路の片側に
接続される2本の導波路上に分散補償用グレーティング
を形成し、3dBカプラ導波路のもう一方に接続される2
本の導波路を信号の入出力導波路とした事を特徴とする
導波路グレーティング型分散補償回路。
1. A dispersion compensating grating is formed on two waveguides connected to one side of a 2 × 2 input / output 3 dB coupler waveguide, and is connected to the other of the 3 dB coupler waveguides.
A waveguide grating type dispersion compensation circuit, wherein the waveguides are used as signal input / output waveguides.
【請求項2】請求項1に記載の導波路グレーティング型
分散補償回路において、2本のグレーティングの間隔が
30μm以下であることを特徴とする導波路グレーティ
ング型分散補償回路。
2. The waveguide grating type dispersion compensation circuit according to claim 1, wherein an interval between the two gratings is 30 μm or less.
【請求項3】請求項2に記載の導波路グレーティング型
分散補償回路において、グレーティングの形成位置と3
dBカプラ導波路までの等価光路長が2本の導波路間で等
しい事を特徴とする導波路グレーティング型分散補償回
路。
3. The waveguide grating type dispersion compensating circuit according to claim 2, wherein:
A waveguide grating type dispersion compensation circuit, characterized in that the equivalent optical path length up to the dB coupler waveguide is equal between the two waveguides.
【請求項4】請求項3に記載の導波路グレーティング型
分散補償回路を複数個、1素子中に集積化し、それらを
多段に接続した事を特徴とする導波路グレーティング型
分散補償素子。
4. A waveguide grating type dispersion compensating element, wherein a plurality of the waveguide grating type dispersion compensating circuits according to claim 3 are integrated in one element and connected in multiple stages.
【請求項5】請求項4に記載の導波路グレーティング型
分散補償素子において、分散補償部分と多段接続部分を
別素子として作製し、接続した事を特徴とする導波路グ
レーティング型分散補償素子。
5. A waveguide grating type dispersion compensating element according to claim 4, wherein the dispersion compensating part and the multi-stage connection part are formed as separate elements and connected.
【請求項6】請求項4に記載の導波路グレーティング型
分散補償素子において、多段接続を光ファイバにより接
続した事を特徴とする導波路グレーティング型分散補償
素子。
6. The waveguide grating type dispersion compensating element according to claim 4, wherein the multistage connection is connected by an optical fiber.
【請求項7】請求項4に記載の導波路グレーティング型
分散補償素子において、グレーティングの3dBカプラ導
波路と反対側に接続される導波路の端は素子端面まで伸
ばし、最終的にはその素子端面を斜めに研磨した事を特
徴とする導波路グレーティング型分散補償素子。
7. The waveguide grating type dispersion compensating element according to claim 4, wherein the end of the waveguide connected to the side of the grating opposite to the 3 dB coupler waveguide extends to the element end face, and finally the element end face. A waveguide grating-type dispersion compensating element, characterized in that is polished obliquely.
【請求項8】請求項4に記載の導波路グレーティング型
分散補償素子において、グレーティングの3dBカプラ導
波路と反対側に接続される導波路の端をテーパ状にコア
幅を細くした事を特徴とする導波路グレーティング型分
散補償素子。
8. The waveguide grating type dispersion compensating element according to claim 4, wherein an end of the waveguide connected to the side of the grating opposite to the 3 dB coupler waveguide is tapered to have a narrow core width. Waveguide grating type dispersion compensating element.
【請求項9】請求項5に記載の導波路グレーティング型
分散補償素子において、多段接続するファイバにアイソ
レーターを挿入した事を特徴とする導波路グレーティン
グ型分散補償素子。
9. The waveguide grating type dispersion compensating element according to claim 5, wherein an isolator is inserted in the fiber connected in multiple stages.
【請求項10】請求項1に記載の導波路グレーティング
型分散補償素子において、2×2の3dBカプラ導波路
は、MMI(Muti-Mode Interference)型3dBカプラ導
波路あるいは方向性結合器型3dBカプラ導波路のいずれ
かである事を特徴とする導波路グレーティング型分散補
償回路。
10. The waveguide grating type dispersion compensating element according to claim 1, wherein the 2 × 2 3 dB coupler waveguide is a MMI (Muti-Mode Interference) type 3 dB coupler waveguide or a directional coupler type 3 dB coupler. A waveguide grating type dispersion compensating circuit characterized by being one of waveguides.
【請求項11】請求項1に記載の導波路グレーティング
型分散補償素子において、分散補償グレーティングはU
Vレーザを導波路に照射して形成した事を特徴とする導
波路グレーティング型分散補償回路。
11. The waveguide grating type dispersion compensating element according to claim 1, wherein the dispersion compensating grating has a U shape.
A waveguide grating type dispersion compensating circuit characterized by being formed by irradiating a waveguide with a V laser.
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