波長多重通信用集積型光合分波器の試作研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04555084
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 内藤 喜之 東京工業大学, 工学部, 教授 (70016335)
• 研究分担者: 安斎 弘樹 東京工業大学, 工学部, 助手 (80212661) ; 水本 哲弥 東京工業大学, 工学部, 助教授 (00174045)
• キーワード: 光合分波器 / 光フィルタ / マッハツェンダ干渉計 / 導波路形方向性結合器 / テーパ状結合器 / クロストーク

研究概要

光波長多重通信を実現するためには光合分波器が必要不可欠であり、実用的な特性、特に合分波を行う際の不要波長成分の出力(クロストーク)の小さな集積形光合分波器の実現を目的に、マッハツェンダ干渉計形合分波器を試作した。
マッハツェンダ干渉計形の合分波器は分波波長間隔を広い範囲で自由に設定できる特徴を有する。この合分波器で、クロストークの小さな良好な合波・分波特性を実現するためには、合分波器として動作する波長範囲で干渉計を構成する方向性結合器の分配率が0.5である必要がある。本研究では、光波の伝搬方向に構造が変化するテーパ状結合器がこの目的に適する結合器であることを明らかにし、テーパ状結合器を用いることでクロストークを小さく抑えることができることを示した。
実用的な合分波器を実現するために、製材誤差によって生ずる特性劣化を抑え、素子の挿入損失や素子と光ファイバ間の結合損失を低減するために、コアとクラッド間の比屈析率差が小さい導波路構造を用いて光合分波素子を試作した。その結果、波長1.25μmから1.35μmにわたって波長間隔5nm、最小クロストーク22dBの合分波特性を得ることができ、テーパ状結合器を採用することの有効性を実証することができた。
さらに、広い波長範囲で光合分波器のクロストークを低減するために、分配率の波長依存性が極めて小さいテーパ状結合器の設計について検討した。その結果、1.26〜1.35μmの波長範囲において、分配率0.5±0.02という平坦な結合特性を有するテーパ状結合器が得られた。

研究成果

• [文献書誌] T.Mizumoto,et al.: "An optical waveguide Mach-Zehnder filter employing tapered couplers" 6-th Europ.Conference on Integrated Optics Technical Digest. 1412-1413 (1993)
• [文献書誌] M.Totoki,et al.: "Growth of GaInSb on a Gd_3Ga_5O_<12> substrate by metal-organic chemical deposition" Japanese Journal of Applied Physics. 32. 5637-5641 (1993)
• [文献書誌] G.S.Pu,et al.: "Modified numerical technique for Beam Propagation Method based on the Galerkin's technique" IECIE Trans.Electron.,. E77-C. (1994)
• [文献書誌] G.S.Pu,et al.: "Switching characteristics of a novel nonlinear tapered directional coupler" Progress in Electromagnetics Research Symposium. 661 (1993)
• [文献書誌] 蒲、他: "テーパ状非線形方向性結合器の光スイッチ特性解析" 電子情報通信学会技術研究報告. OQE93-36. (1993)
• [文献書誌] 蒲、他: "テーパ状非線形方向性結合器の特性解析" 電子情報通信学会技術研究報告. OQE93-171. (1994)