JP2848144B2 - Tunable optical filter - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、所望周波数の光信号を
電気的に同調して分岐させる機能をもったチューナブル
光フィルタに係り、小型構造でチューニング範囲が広
く、応答時間の速いチューナブル光フィルタに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunable optical filter having a function of electrically tuning and branching an optical signal of a desired frequency, and has a small structure, a wide tuning range, and a fast response time. The present invention relates to an optical filter.
【0002】[0002]
【従来の技術】1つの波長領域に50波以上の光信号を
波長多重化する光周波数分割多重(FDM)伝送が将来
の光通信方式として期待されている。このFDM伝送で
は、所望周波数の光信号を低損失で分岐する機能をもっ
た光フィルタの開発が不可欠である。この光フィルタと
してはマッハツェンダ型光フィルタがよく知られてい
る。しかし、この光フィルタは、構造パラメータ(導波
路の長さ,厚み,幅,比屈折率差等)のわずかな偏差に
よって出力端に出力される2つの周波数f1 ,f2の周
波数間隔がずれてしまうという問題点があった。2. Description of the Related Art Optical frequency division multiplexing (FDM) transmission for wavelength multiplexing 50 or more optical signals in one wavelength region is expected as a future optical communication system. In this FDM transmission, it is essential to develop an optical filter having a function of splitting an optical signal of a desired frequency with low loss. As this optical filter, a Mach-Zehnder optical filter is well known. However, in this optical filter, the frequency interval between the two frequencies f 1 and f 2 output to the output terminal is shifted due to a slight deviation of the structural parameters (length, thickness, width, relative refractive index difference, etc. of the waveguide). There was a problem that would.
【0003】そのために、従来、図8に示すように、2
つの異なる長さの導波路81、82のうちの1つの導波
路の近傍に薄膜ヒータ(Crヒータ)83を形成し、こ
の薄膜ヒータ83に電圧を印加し、その印加電圧を調節
することによって導波路の延び縮みΔL/2を生じさ
せ、それによって所望の周波数の光信号を分岐させる方
法が検討されている。図8で84は方向性結合器、8
5、86は入力ポート、87、88は出力ポートを示し
ている。For this purpose, conventionally, as shown in FIG.
A thin-film heater (Cr heater) 83 is formed in the vicinity of one of the waveguides 81 and 82 having two different lengths, a voltage is applied to the thin-film heater 83, and the voltage is adjusted to adjust the applied voltage. A method of causing the expansion and contraction of the wave path ΔL / 2 and thereby splitting an optical signal having a desired frequency is being studied. In FIG. 8, reference numeral 84 denotes a directional coupler,
5 and 86 are input ports, and 87 and 88 are output ports.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】図8の光フィルタには
次のような問題点がある。The optical filter shown in FIG. 8 has the following problems.
【0005】(1)ヒータ83に電圧を印加し、その印
加電圧を調節しても周波数f1 およびf2 のチューニン
グ範囲を広くとることがむずかしい。なぜならば、上記
光フィルタは石英系導波路構造で構成されているため、
ヒータ加熱により、温度を10〜100℃の範囲で変え
ても導波路の屈折率はほとんど変化しない(屈折率変化
量:〜10-5/℃)ためである。したがって、この構成
では周波数のチューニングを屈折率調節よりも導波路長
の調節にたよっている。しかし、導波路長の延び縮みは
分波特性に偏向特性をもたらすという問題点がある。(1) Even if a voltage is applied to the heater 83 and the applied voltage is adjusted, it is difficult to widen the tuning range of the frequencies f 1 and f 2 . This is because the optical filter has a silica-based waveguide structure,
This is because the refractive index of the waveguide hardly changes even if the temperature is changed in the range of 10 to 100 ° C. by the heater heating (refractive index change amount: 10 −5 / ° C.). Therefore, in this configuration, the tuning of the frequency depends on the adjustment of the waveguide length rather than the adjustment of the refractive index. However, there is a problem in that the extension and contraction of the waveguide length brings a deflection characteristic to the demultiplexing characteristic.
【0006】(2)光フィルタが石英系導波路構造で構
成されているため、コアとクラッドとの比屈折率差を大
きくとることができない(現状の最大比屈折率〜1
%)。そのため、光フィルタを小型化することができな
い。また面積が大きいだけ熱の応答特性が遅く、チュー
ニングの応答時間も遅い。(2) Since the optical filter is formed of a silica-based waveguide structure, the relative refractive index difference between the core and the clad cannot be made large (the current maximum relative refractive index is not more than 1).
%). Therefore, the size of the optical filter cannot be reduced. The larger the area, the slower the heat response characteristics and the slower the tuning response time.
【0007】(3)比屈折率差を大きくとることができ
ないために、導波路81及び82の曲率半径Rが大きく
なり、その結果、伝搬損失も小さくすることがむずかし
い。(3) Since the relative refractive index difference cannot be made large, the radius of curvature R of the waveguides 81 and 82 becomes large, and as a result, it is difficult to reduce the propagation loss.
【0008】従って、本発明の目的は、前記した従来技
術の欠点を解消し、小型構造でチューニング範囲が広
く、応答時間の速いチューナブル光フィルタを提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a tunable optical filter having a small structure, a wide tuning range, and a fast response time, which solves the above-mentioned disadvantages of the prior art.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上に第1の屈折率を有した第1クラッ
ド層を設け、この第1クラッド層の上に第1の屈折率よ
り大きな第2の屈折率を有したコアを形成し、その上部
を別の屈折率を有した第2クラッド層で被覆して導波路
を形成し、第1クラッド層及びコアにガラスを用い、第
2クラッド層に高分子材料を用いて構成すると共に、こ
の導波路を加熱するためのヒータを設けたものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a first cladding layer having a first refractive index on a substrate, and a first refractive index layer on the first cladding layer. A core having a second refractive index larger than the refractive index is formed, and the upper part thereof is covered with a second cladding layer having another refractive index to form a waveguide, and glass is used for the first cladding layer and the core. , The second cladding layer is made of a polymer material, and a heater for heating the waveguide is provided.
【0010】或いは、基板上に第1の屈折率を有した第
1クラッド層を設け、該第1クラッド層の上に第1の屈
折率より大きな第2の屈折率を有したコアを形成し、そ
の上部を第2の屈折率より小さな第3の屈折率を有した
中間層及び第2クラッド層で被覆し導波路を形成し、第
1クラッド層、コア、及び中間層にガラスを用い、第2
クラッド層に高分子材料を用いて構成すると共に、該導
波路を加熱するためのヒータを設けてもよい。Alternatively, a first cladding layer having a first refractive index is provided on a substrate, and a core having a second refractive index larger than the first refractive index is formed on the first cladding layer. A waveguide is formed by covering the upper part with an intermediate layer having a third refractive index smaller than the second refractive index and a second clad layer, and forming a waveguide using the first clad layer, the core, and the intermediate layer, Second
The cladding layer may be formed using a polymer material, and a heater for heating the waveguide may be provided.
【0011】上記2つの導波路の屈折率は、少なくとも
1部分が異なっていてもよい。The refractive indices of the two waveguides may be different at least in one part.
【0012】上記ヒータは上記2つの導波路のいずれか
一方、或いは両方のコア近辺に設けられ、且つ電圧印加
端子に接続されていてもよい。The heater may be provided near one of the two waveguides or both cores, and may be connected to a voltage application terminal.
【0013】第2クラッド層の高分子材料として、シリ
コンを用いてもよい。[0013] Silicon may be used as the polymer material of the second cladding layer.
【0014】中間層の厚みが0.01μm〜8μmの範
囲にあってもよい。The thickness of the intermediate layer may be in the range of 0.01 μm to 8 μm.
【0015】2つの導波路の間に基板に熱遮断用穴を設
けてもよい。A heat blocking hole may be provided in the substrate between the two waveguides.
【0016】2つの導波路の間に基板に熱遮断用スリッ
トを設けてもよい。[0016] A heat blocking slit may be provided on the substrate between the two waveguides.
【0017】[0017]
【作用】上記構成により、第2クラッド層に高分子材料
を用いているので、ヒータに電圧を印加することによっ
て高分子材料の屈折率を大幅に変えることができ、その
結果、中心周波数を広範囲に制御することができる。According to the above construction, since the polymer material is used for the second cladding layer, the refractive index of the polymer material can be largely changed by applying a voltage to the heater. As a result, the center frequency can be widened. Can be controlled.
【0018】また、高分子材料はガラスに比して屈折率
が低いので比屈折率差を大きくとることができ、結果的
に小型サイズの光フィルタを実現することができる。Further, since the polymer material has a lower refractive index than glass, the relative refractive index difference can be made large, and as a result, a small-sized optical filter can be realized.
【0019】さらに高分子材料の第2クラッド層はコー
ティングによって容易に形成することができるので、製
造プロセス代が安くなる。Further, since the second cladding layer made of a polymer material can be easily formed by coating, the production process cost can be reduced.
【0020】また、サイズが小型になれば、ヒータの加
熱による中心周波数の応答性もよくなり、また低消費電
力でチューニングが可能となる。In addition, when the size is reduced, the response of the center frequency due to the heating of the heater is improved, and tuning can be performed with low power consumption.
【0021】さらにサイズの小型化により導波路の伝搬
損失も低くすることができる。Further, by reducing the size, the propagation loss of the waveguide can be reduced.
【0022】また、本発明はヒータ加熱による導波路の
屈折率変化を利用して中心周波数をチューニングする方
式であるので、従来のように導波路長変化による方式に
比べて偏光依存性が小さい。Further, since the present invention is a method of tuning the center frequency using a change in the refractive index of the waveguide caused by heating the heater, the polarization dependency is smaller than that of a conventional method in which the waveguide length is changed.
【0023】[0023]
【実施例】図1に本発明の導波路型チューナブル光フィ
ルタの実施例を示す。図1(b)は正面図、図1(a)
は上面図であるが、図1(b)のA−A断面図を示した
ものである。この構成は、基板1(例えばSi)上に屈
折率がnc1の第1クラッド(例えばSiO2 )の層2が
形成され、その第1クラッド層2の上に屈折率がn
w (nw >nc1)で略矩形状のコア3(3−1,3−
2,3−3及び3−4)が、例えばSiOxNyHzを
用いて形成されている。また第1クラッド層2の上には
薄膜状のヒータ7(例えばCr,Ti膜で形成したも
の)と給電線8(8−1および8−2)もパターン化さ
れている。そして上記コア3−1〜3−4、ヒータ7、
給電線8−1及び8−2の表面には屈折率がnc2(nc2
<nw )の第2クラッド層4(高分子材料たとえばシリ
コーン)が被覆されている。コア3−1〜3−4は第1
クラッド層2上に、入力側及び出力側方向性結合器5
(5−1及び5−2)間を互いに長さの異なる2つの導
波路6(第1の導波路6−1及び第2の導波路6−2)
でつないだマッハツェンダ型光フィルタをパターン化し
ている。給電線8−1と8−2間には電圧を印加できる
ように電圧印加端子9−1と9−2が設けられている。
この構成の特長は、第1クラッド層2及びコア3−1〜
3−4にガラスを用い、第2クラッド層4に高分子材料
を用いた点にある。すなわち、第2クラッド層4に高分
子材料を用いているので、ヒータ7に電圧を印加して第
1の導波路6−1近辺の温度を変えると、その近辺の第
2クラッド層4の屈折率が変化し、それによって出力側
方向性結合器5−2から出力される中心周波数f1 ,f
2 をチューニングすることができる。ここで、f1 ,f
2 と、第1の導波路6−1側の等価屈折率n1 (等価屈
折率とはコアとクラッドとの比屈折率差に依存するも
の)、導波路長l1 ,第2の導波路6−2側の等価屈折
率n2 および導波路長l2 との関係を本発明者が解析し
た結果で示すと、FIG. 1 shows an embodiment of a waveguide type tunable optical filter according to the present invention. FIG. 1B is a front view, and FIG.
Is a top view, but shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In this configuration, a layer 2 of a first clad (for example, SiO 2 ) having a refractive index of n c1 is formed on a substrate 1 (for example, Si), and a refractive index of n is formed on the first clad layer 2.
w (n w > n c1 ) and a substantially rectangular core 3 (3-1,3-
2, 3-3 and 3-4) are formed using, for example, SiOxNyHz. Further, on the first cladding layer 2, a thin-film heater 7 (formed of, for example, a Cr or Ti film) and a power supply line 8 (8-1 and 8-2) are also patterned. Then, the cores 3-1 to 3-4, the heater 7,
Refractive index on the surface of feeder lines 8-1 and 8-2 is n c2 (n c2
<N w ) of the second cladding layer 4 (polymer material such as silicone). The cores 3-1 to 3-4 are the first
An input side and an output side directional coupler 5 are provided on the cladding layer 2.
Two waveguides 6 having different lengths between (5-1 and 5-2) (first waveguide 6-1 and second waveguide 6-2)
The Mach-Zehnder type optical filter connected by is patterned. Voltage application terminals 9-1 and 9-2 are provided between the power supply lines 8-1 and 8-2 so that a voltage can be applied.
The feature of this configuration is that the first cladding layer 2 and the cores 3-1 to 3-1
3-4 is that glass is used, and the second cladding layer 4 is made of a polymer material. That is, since a polymer material is used for the second cladding layer 4, when a voltage is applied to the heater 7 to change the temperature near the first waveguide 6-1, the refraction of the second cladding layer 4 near the first waveguide 6-1 is changed. The center frequencies f 1 , f output from the output side directional coupler 5-2.
2 can be tuned. Where f 1 , f
2 , the equivalent refractive index n 1 on the first waveguide 6-1 side (the equivalent refractive index depends on the relative refractive index difference between the core and the clad), the waveguide length l 1 , the second waveguide The relationship between the equivalent refractive index n 2 on the 6-2 side and the waveguide length l 2 is shown by the result of analysis by the present inventors,
【0024】[0024]
【数1】 (Equation 1)
【0025】ただし、C:真空中の光速 m=0,1,2,3,… で表わされる。Where C is the speed of light in a vacuum m = 0, 1, 2, 3,...
【0026】式(1)及び(2)からわかるように、n
1 を変えれば、f1 及びf2 を制御できることがわか
る。次に、上記構成でn1 を温度によってどの程度可変
可能かの実施例を図2に示す。この図2は石英ガラスと
シリコーン(信越シリコーン製,型名OF8)の屈折率
の温度依存性を示したものである。シリコーンの屈折率
は20℃〜80℃の範囲で屈折率を±0.6%程度変え
ることができる。すなわち、f1 ,f2 もそれと同程度
チューニングすることができる。第2クラッド層4がガ
ラスの場合には温度制御ではf1 ,f2 をチューニング
することがむずかしいことが石英ガラスの屈折率の温度
依存性からも明白である。As can be seen from equations (1) and (2), n
It can be seen that by changing 1 , f 1 and f 2 can be controlled. Next, FIG. 2 shows an embodiment of how much n 1 can be changed depending on the temperature in the above configuration. FIG. 2 shows the temperature dependence of the refractive index of quartz glass and silicone (made by Shin-Etsu Silicone, model name OF8). The refractive index of silicone can be changed by about ± 0.6% in the range of 20 ° C. to 80 ° C. That is, f 1 and f 2 can be tuned to the same extent. It is apparent from the temperature dependence of the refractive index of quartz glass that it is difficult to tune f 1 and f 2 in temperature control when the second cladding layer 4 is glass.
【0027】図3は本発明の導波路型チューナブル光フ
ィルタの第2の実施例を示したものである。図1の構成
と異なっている点は第2クラッド層4を第1クラッド層
2上に形成されたコア3−1〜3−4、ヒータ7、給電
線8−1及び8−2の表面上に被覆する前に、中間層1
0(たとえばSiO2 )を覆った点である。この中間層
10はガラスで構成し、厚さ0.01μmから8μm、
屈折率ni (ni <nw )に選ばれる。そしてこの中間
層10をコア3−1〜3−4の保護膜用として作用さ
せ、コア3−1〜3−4内を伝搬する光がコアと第2ク
ラッド層4との界面の不均一性によって散乱するのを抑
えることができる。また長期的な信頼性という点で、第
2クラッド層4からのOH基がコアー3−1〜3−4内
に拡散して浸入するのを抑える効果ももたせることがで
きる。この中間層10の厚みはあまり厚くすると、ヒー
タ7によって温度を変えてもn1 が変わりにくくなるの
で、薄い方が好ましい。この中間層10はコア3−1〜
3−4をパターン化した後、たとえば、プラズマCVD
法,減圧CVD法等によって形成することができる。な
お、図1及び図3において、ヒータ7は、屈折率変化の
応答性を良くするために、第1の導波路6−1にできる
限り並置(その間隔;20μm以上)するのが好まし
い。またこの長さもできる限り長い方が好ましい。FIG. 3 shows a waveguide type tunable optical filter according to a second embodiment of the present invention. 1 in that the second cladding layer 4 is formed on the surfaces of the cores 3-1 to 3-4, the heater 7, and the power supply lines 8-1 and 8-2 formed on the first cladding layer 2. Before coating on the intermediate layer 1
0 (for example, SiO 2 ). This intermediate layer 10 is made of glass and has a thickness of 0.01 μm to 8 μm,
Chosen refractive index n i (n i <n w ). The intermediate layer 10 is used as a protective film for the cores 3-1 to 3-4, and light propagating in the cores 3-1 to 3-4 causes non-uniformity of the interface between the core and the second cladding layer 4. Scattering can be suppressed. In addition, in terms of long-term reliability, an effect of suppressing the OH group from the second cladding layer 4 from diffusing into the cores 3-1 to 3-4 and entering the cores 3-1 to 3-4 can be obtained. If the thickness of the intermediate layer 10 is too large, it is difficult to change n 1 even when the temperature is changed by the heater 7. This intermediate layer 10 has cores 3-1 to
After patterning 3-4, for example, plasma CVD
It can be formed by a low pressure CVD method or the like. In FIGS. 1 and 3, it is preferable that the heater 7 be juxtaposed with the first waveguide 6-1 (interval: 20 μm or more) in order to improve the response of the refractive index change. It is preferable that the length is as long as possible.
【0028】図4は本発明の導波路型チューナブル光フ
ィルタの第3の実施例を示したものである。これは、ヒ
ータを第1及び第2の導波路6−1及び6−2のコアの
近辺に、7−1及び7−2のごとく並置した構成であ
る。この場合、電圧印加端子9−1と9−2間、9−3
と9−4間に印加する電圧はそれぞれ独立に印加する。
なお、同図において、基板1にはSi以外にホウケイ酸
ガラスのような高屈折率、あるいは石英ガラスのような
低屈折率のガラスを用いてもよい。また第1クラッド2
にもSiO2 以外に、屈折率制御用添加物として、実施
例のように、P,B等を少なくとも1種添加してもよ
い。FIG. 4 shows a third embodiment of the waveguide tunable optical filter according to the present invention. This is a configuration in which heaters are juxtaposed near the cores of the first and second waveguides 6-1 and 6-2 as in 7-1 and 7-2. In this case, between the voltage application terminals 9-1 and 9-2, 9-3
And 9-4 are applied independently of each other.
Note that, in FIG. 1, a glass having a high refractive index such as borosilicate glass or a glass having a low refractive index such as quartz glass may be used for the substrate 1 other than Si. The first cladding 2
Also, as in the embodiment, at least one kind of P, B, etc. may be added as a refractive index control additive other than SiO 2 .
【0029】図5は本発明の導波路型チューナブル光フ
ィルタの第4の実施例を示したものである。これは第1
の導波路6−1と第2の導波路6−2との間に熱遮断面
のスリット11を設けた構成である。また穴12−1〜
12−5を設けた構成である。この熱遮断用のスリット
11および穴12−1〜12−5を設けることによっ
て、ヒータ7で第1の導波路6−1近辺の温度を制御す
ることができ、第2の導波路6−2側にその温度制御の
影響が出にくいようにすることができる。なお、スリッ
ト11の代わりに、少なくとも1個の穴を設けてもよ
い。逆に、穴12−2〜12−4の代わりにスリットに
してもよい。またこのスリット11及び穴12−1〜1
2−5内に液体,冷媒等を入れて熱を遮断するようにし
てもよい。そしてこれら液体,冷媒等は循環式にして上
昇した温度を下げるようにすると、より好都合である。FIG. 5 shows a fourth embodiment of the waveguide tunable optical filter according to the present invention. This is the first
In this configuration, a slit 11 on the heat blocking surface is provided between the waveguide 6-1 and the second waveguide 6-2. Holes 12-1
12-5 is provided. By providing the heat-blocking slit 11 and the holes 12-1 to 12-5, the temperature near the first waveguide 6-1 can be controlled by the heater 7, and the second waveguide 6-2 can be controlled. The influence of the temperature control on the side can be reduced. Note that at least one hole may be provided instead of the slit 11. Conversely, slits may be used instead of the holes 12-2 to 12-4. The slit 11 and the holes 12-1 to 12-1
A liquid, a refrigerant, etc. may be put in 2-5 to shut off heat. It is more convenient to make these liquids, refrigerants and the like circulate to reduce the raised temperature.
【0030】図6は本発明の導波路型チューナブル光フ
ィルタの第5の実施例を示したものである。これはヒー
タ7を第1クラッド層2上に形成する代わりに、第2ク
ラッド層4上に形成した構成である。この実施例ではヒ
ータ7は第1の導波路6−1の真上からはずれた位置に
配置されているが、第1の導波路6−1の真上でもよ
い。またこの実施例では基板1に低屈折率の石英あるい
はバイコールガラスを用いたため、第1クラッド層2は
省略してある。FIG. 6 shows a fifth embodiment of the waveguide tunable optical filter according to the present invention. This is a configuration in which the heater 7 is formed on the second clad layer 4 instead of being formed on the first clad layer 2. In this embodiment, the heater 7 is disposed at a position deviated from directly above the first waveguide 6-1. However, the heater 7 may be disposed immediately above the first waveguide 6-1. In this embodiment, since the substrate 1 is made of quartz or Vycor glass having a low refractive index, the first cladding layer 2 is omitted.
【0031】本発明の導波路型チューナブル光フィルタ
は上記実施例に限定されない。まず式(1)及び(2)
からわかるように、n1 とn2 は最初から異なるように
作っておいてもよい。たとえば、第1の導波路6−1と
第2の導波路6−2の組成SiOxNyHzのNの量を
異ならせることによって屈折率は容易に変えられる。そ
の屈折率の変え方としては、コア3−1〜3−4を第1
クラッド層2上にパターン化した後、第1及び第2導波
路6−1及び6−2のいずれか一方、あるいは両方に、
たとえばレーザ光(Ar,CO2 ,N2 等のレーザ光)
を照射し、その照射光量,照射時間等を変えることによ
って屈折率を変えることができる。その一例を図7に示
す。The waveguide type tunable optical filter of the present invention is not limited to the above embodiment. First, equations (1) and (2)
As can be seen from the above, n 1 and n 2 may be made different from the beginning. For example, the refractive index can be easily changed by changing the amount of N in the composition SiOxNyHz of the first waveguide 6-1 and the second waveguide 6-2. As a method of changing the refractive index, the cores 3-1 to 3-4 are the first.
After patterning on the cladding layer 2, one or both of the first and second waveguides 6-1 and 6-2 are
For example, laser light (laser light of Ar, CO 2 , N 2, etc.)
And the refractive index can be changed by changing the irradiation light amount, irradiation time and the like. An example is shown in FIG.
【0032】第2クラッド4の高分子材料としては、シ
リコーン以外に、フッ素高分子材料(たとえばポリフッ
化ビニリデン)、ポリメタクリル酸メチル等を用いるこ
とができる。As the polymer material of the second clad 4, other than silicone, a fluorine polymer material (for example, polyvinylidene fluoride), polymethyl methacrylate, or the like can be used.
【0033】コア3−1〜3−4の屈折率nw は1.4
65〜1.60の範囲内の値の材料を用いることができ
る。たとえば、SiOxNyHz以外に、P,Ge,T
i,Zn,Al,Na,K等の屈折率制御用添加物を少
なくとも1種含んだSiO2 系あるいはSiOxNyH
z系材料を用いることができる。なお、コアに用いてい
るSiOxNyHz膜はプラズマCVD法によって形成
することができるが、この膜形成時に発生する基板の反
り(すなわち、応力の発生)は極めて少ないので、偏光
依存性の少ない光フィルタを実現することができるとい
う特長もある。また本発明の光フィルタを複数個直列、
あるいは並列に組合せた光フィルタとして使ってもよ
い。たとえば、2つの周波数f1 ,f2 を分岐する以外
に、f1,f2 ,f3 ,f4 の4波、さらにはそれ以上
の数の周波数を分岐する光フィルタにも適用することが
できる。また第1あるいは第2の導波路に並置してリン
グ共振器を付加し、より高いアイソレーション特性を実
現する光フィルタにも適用することができる。また本発
明のチューナブル光フィルタはコアに高屈折率の材料を
用い、第2クラッド層に低屈折率の材料を用いているの
で、より比屈折率差を大きくでき、これにより、光フィ
ルタのサイズを大幅に小型化でき、結果的に低損失化も
図れるという特長をもっている。The cores 3-1 to 3-4 have a refractive index n w of 1.4.
Materials with values in the range of 65 to 1.60 can be used. For example, in addition to SiOxNyHz, P, Ge, T
i, Zn, Al, Na, at least one inclusive SiO 2 system or SiOxNyH the refractive index control additive K such
A z-based material can be used. The SiOxNyHz film used for the core can be formed by a plasma CVD method. However, since the warpage (that is, the generation of stress) of the substrate generated during the film formation is extremely small, an optical filter having little polarization dependence is used. There is also a feature that it can be realized. Also, a plurality of optical filters of the present invention are connected in series,
Alternatively, they may be used as optical filters combined in parallel. For example, in addition to splitting two frequencies f 1 and f 2 , the present invention can also be applied to an optical filter that splits four waves of f 1 , f 2 , f 3 , and f 4 , and further more. it can. Further, a ring resonator is added in juxtaposition with the first or second waveguide, and the present invention can be applied to an optical filter realizing higher isolation characteristics. Further, the tunable optical filter of the present invention uses a material having a high refractive index for the core and a material having a low refractive index for the second cladding layer, so that the relative refractive index difference can be further increased. It has the feature that the size can be significantly reduced, resulting in lower loss.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上述べたように、本発明のチューナブ
ル光フィルタは次のような効果をもっている。As described above, the tunable optical filter of the present invention has the following effects.
【0035】(1)第2クラッド層に高分子材料を用い
ているので、ヒータに電圧を印加することによって高分
子材料の屈折率を大幅に変えることができ、その結果、
中心周波数を広範囲に制御することができる。(1) Since a polymer material is used for the second cladding layer, the refractive index of the polymer material can be greatly changed by applying a voltage to the heater. As a result,
The center frequency can be controlled over a wide range.
【0036】(2)高分子材料はガラスに比して屈折率
が低く、またコアにSiOxNyHzを用いているので
Nの含有量を増やすことによって高屈折率を実現するこ
とができ、結果的にコアとクラッドとの間の比屈折率差
の大きい光導波路を構成することができる。そのため、
小型サイズの光フィルタを実現することができる。小型
になればヒータによる温度制御も容易となり、応答速度
の速いチューナブル光フィルタを構成することができ
る。(2) The high refractive index of the polymer material is lower than that of glass, and a high refractive index can be realized by increasing the content of N since SiOxNyHz is used for the core. An optical waveguide having a large relative refractive index difference between the core and the clad can be configured. for that reason,
A small-sized optical filter can be realized. If the size is reduced, the temperature control by the heater becomes easy, and a tunable optical filter having a high response speed can be configured.
【0037】(3)高分子材料の第2クラッド層はコー
ティングによって容易に形成することができるので、製
造プロセス代が安くなる。(3) Since the second cladding layer made of a polymer material can be easily formed by coating, the manufacturing process cost can be reduced.
【0038】(4)コアに用いているSiOxNyHz
膜は成膜時に応力の発生が少ないので、偏光依存性の少
ない光フィルタを実現することができる。(4) SiOxNyHz used for the core
Since the film generates less stress at the time of film formation, an optical filter with little polarization dependence can be realized.
【図1】本発明の一実施例を示すチューナブル光フィル
タの正面図及び上面断面図である。FIG. 1 is a front view and a top sectional view of a tunable optical filter according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明においてシリコーンの屈折率の温度依存
性を、石英ガラスのそれと比較するための特性図であ
る。FIG. 2 is a characteristic diagram for comparing the temperature dependence of the refractive index of silicone with that of quartz glass in the present invention.
【図3】本発明の別の実施例を示すチューナブル光フィ
ルタの正面図及び上面断面図である。FIG. 3 is a front view and a top cross-sectional view of a tunable optical filter showing another embodiment of the present invention.
【図4】本発明の別の実施例を示すチューナブル光フィ
ルタの正面図及び上面断面図である。FIG. 4 is a front view and a top cross-sectional view of a tunable optical filter showing another embodiment of the present invention.
【図5】本発明の別の実施例を示すチューナブル光フィ
ルタの正面図及び上面断面図である。FIG. 5 is a front view and a top cross-sectional view of a tunable optical filter showing another embodiment of the present invention.
【図6】本発明の別の実施例を示すチューナブル光フィ
ルタの正面図及び上面断面図である。FIG. 6 is a front view and a top cross-sectional view of a tunable optical filter showing another embodiment of the present invention.
【図7】本発明においてコアにArガスレーザ光を照射
した時の屈折率の温度依存性を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing the temperature dependence of the refractive index when a core is irradiated with an Ar gas laser beam in the present invention.
【図8】従来例を示すマッハツェンダ型光フィルタの概
略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a Mach-Zehnder type optical filter showing a conventional example.
1 基板 2 第1クラッド層 3 コア 4 第2クラッド層 7 ヒータ Reference Signs List 1 substrate 2 first cladding layer 3 core 4 second cladding layer 7 heater
Claims (8)
つの導波路でつないだマッハツェンダ型光フィルタにお
いて、基板上に第1の屈折率を有した第1クラッド層を
設け、該第1クラッド層の上に第1の屈折率より大きな
第2の屈折率を有したコアを形成し、その上部を別の屈
折率を有した第2クラッド層で被覆して導波路を形成
し、第1クラッド層及びコアにガラスを用い、第2クラ
ッド層に高分子材料を用いて構成すると共に、該導波路
を加熱するためのヒータを設けたことを特徴とするチュ
ーナブル光フィルタ。1. A two-directional coupler having a different length between two directional couplers.
In a Mach-Zehnder type optical filter connected by two waveguides, a first cladding layer having a first refractive index is provided on a substrate, and a second refractive index larger than the first refractive index is provided on the first cladding layer. Is formed, and the upper part thereof is covered with a second cladding layer having a different refractive index to form a waveguide. Glass is used for the first cladding layer and the core, and a polymer is used for the second cladding layer. A tunable optical filter comprising a material and a heater for heating the waveguide.
さの導波路でつないだマッハツェンダ型光フィルタにお
いて、基板上に第1の屈折率を有した第1クラッド層を
設け、該第1クラッド層の上に第1の屈折率より大きな
第2の屈折率を有したコアを形成し、その上部を第2の
屈折率より小さな第3の屈折率を有した中間層及び第2
クラッド層で被覆し導波路を形成し、第1クラッド層、
コア、及び中間層にガラスを用い、第2クラッド層に高
分子材料を用いて構成すると共に、該導波路を加熱する
ためのヒータを設けたことを特徴とするチューナブル光
フィルタ。2. A Mach-Zehnder optical filter in which two directional couplers are connected by two waveguides of different lengths, wherein a first cladding layer having a first refractive index is provided on a substrate, A core having a second refractive index larger than the first refractive index is formed on one clad layer, and an upper part of the core and a second layer having a third refractive index smaller than the second refractive index are formed on the clad layer.
Forming a waveguide by covering with a cladding layer, a first cladding layer,
A tunable optical filter comprising a core and an intermediate layer made of glass, a second clad layer made of a polymer material, and a heater for heating the waveguide.
も1部分が異なっていることを特徴とする請求項1又は
2記載の光フィルタ。3. The optical filter according to claim 1, wherein at least one portion of the two waveguides has a different refractive index.
か一方、或いは両方のコア近辺に設けられ、且つ電圧印
加端子に接続されていることを特徴とする請求項1〜3
いずれか記載のチューナブル光フィルタ。4. The heater according to claim 1, wherein the heater is provided near one of the two waveguides or near both cores, and is connected to a voltage application terminal.
The tunable optical filter according to any of the above.
リコンを用いたことを特徴とする請求項1〜3いずれか
記載のチューナブル光フィルタ。5. The tunable optical filter according to claim 1, wherein silicon is used as a polymer material of the second cladding layer.
範囲にあることを特徴とする請求項2記載のチューナブ
ル光フィルタ。6. The tunable optical filter according to claim 2, wherein the thickness of the intermediate layer is in a range of 0.01 μm to 8 μm.
設けた請求項1〜5いずれか記載のチューナブル光フィ
ルタ。7. The tunable optical filter according to claim 1, wherein a heat blocking hole is provided in the substrate between the two waveguides.
ットを設けた請求項1〜5いずれか記載のチューナブル
光フィルタ。8. The tunable optical filter according to claim 1, wherein a slit for heat insulation is provided on the substrate between the two waveguides.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1992
- 1992-08-11 JP JP21411592A patent/JP2848144B2/en not_active Expired - Fee Related
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US7333679B2 (en) | 2002-06-28 | 2008-02-19 | Nec Corporation | Thermophotometric phase shifter and method for fabricating the same |
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