專利名稱：基板型光波導元件、波長色散補償元件、光濾波器、光諧振器、及它們的設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可以在波長色散補償元件、光濾波器、光諧振器等各種用途中利用的 基板型光波導元件及其設計方法。
本發(fā)明申請主張以2008年2月29日向日本提出的特愿2008-051346號為基礎的 優(yōu)先權，并在此引用其內容。
背景技術：
對于在不考慮偏光依存性的光波導構造中的波長色散補償，有以下的例子。在專利文獻1中作為在波導中具有布拉格光柵圖樣的色散補償元件，公開了一 種為了補償對多個波長信道的波長色散，而具有多個周期呈空間性變化的布拉格光柵的要 素的元件。而且，在專利文獻1中，還公開了由沿著波導的光軸的方向上的多個要素構成的 布拉格光柵的折射率分布η (Z)，呈現(xiàn)如下式那樣的正弦波變化(Ζ是光傳播軸上的點的位 置)。[數(shù)學式1]
權利要求
一種基板型光波導元件，其特征在于，光波導具有芯；和在該芯的寬度方向的中央沿著光的波導方向配置，并且折射率比上述芯低的間隙部；上述芯具有被上述間隙部分離的兩個區(qū)域，構成了跨越這兩個區(qū)域傳播單一模式的單模光波導。
2.根據(jù)權利要求1所述的基板型光波導元件，其特征在于，當觀察與上述光的波導方向正交的截面時，第一布拉格光柵圖樣及第二布拉格光柵圖 樣分別形成在沿著光的波導方向并列的區(qū)域，上述第一布拉格光柵圖樣是沿著上述光的波導方向形成在上述光波導的上述芯的兩 外側壁上的凹凸，上述第二布拉格光柵圖樣是在沿著上述光的波導方向在上述芯的寬度方向中央、且是 在該芯的上部形成的槽的兩內側壁形成的凹凸；在沿著上述光的波導方向觀察的情況下，上述第一布拉格光柵圖樣中的芯寬度寬的部 分與上述第二布拉格光柵圖樣中的槽寬度窄的部分對應，而且，上述第一布拉格光柵圖樣 中的芯寬度窄的部分與上述第二布拉格光柵圖樣中的槽寬度寬的部分對應。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基板型光波導元件，其特征在于，上述第一布拉格光柵圖樣及上述第二布拉格光柵圖樣包含多個布拉格光柵的振幅的 包絡線斜率的符號反轉的孤立的單一坐標點。
4.根據(jù)權利要求1 3中任意一項所述的基板型光波導元件，其特征在于，在上述光波導中具有布拉格光柵圖樣，該布拉格光柵圖樣只取局部周期為3種以上的離散值，這些離散值在上述光波導的全長上分別存在于多處，在將所有這些離散值中的分布頻 度最高的值設為M，將比該M大的值而且最接近該M的值設為A，將比上述M小的值而且最 接近該M的值設為B的情況下，A-M所表示的差與M-B所表示的差相等。
5.根據(jù)權利要求1 4中任意一項所述的基板型光波導元件，其特征在于，上述光波導的芯具備具有構成肋構造的凸部的內側芯；和被設置在該內側芯上，覆 蓋上述凸部的周面的外側芯，上述外側芯的折射率比上述內側芯的平均折射率低。
6.一種波長色散補償元件，其在光波導中具有布拉格光柵圖樣，對于多個波長信道，信 號光從入射到上述光波導到反射為止，在上述光波導中傳播的距離根據(jù)波長而不同，由此 來補償上述光波導中的波長色散及色散斜率，其特征在于，由權利要求1 5中任意一項所述的基板型光波導元件構成。
7.一種波長色散補償元件的設計方法，該波長色散補償元件是權利要求6所述的波長 色散補償元件，其特征在于，上述波長色散補償元件具有下述的光波導，即在觀察與光的波導方向正交的截面時， 第一布拉格光柵圖樣及第二布拉格光柵圖樣形成在沿著光的波導方向并列的區(qū)域，該設計方法包括光波導截面構造設計工序，通過使成為上述第一及第二布拉格光柵圖樣的兩個區(qū)域在 與上述光的波導方向正交的截面中的尺寸改變，使上述光波導對在上述光波導中被波導的相互獨立的兩個偏光的實效折射率同等化，并求出針對兩個偏光的共通的實效折射率，來 求出上述兩個區(qū)域的尺寸與上述共通的實效折射率的關系；布拉格光柵圖樣設計工序，在作為參數(shù)而指定波長色散、色散斜率和反射率這3個參 數(shù)，并計算出規(guī)定的復數(shù)反射率頻譜后，根據(jù)上述復數(shù)反射率頻譜和所希望的光波導的長 度，獲得上述光波導的沿著上述光的波導方向的實效折射率的形狀分布；和波長色散補償元件設計工序，通過根據(jù)在上述光波導截面構造設計工序中求出的上述 兩個區(qū)域的尺寸與上述共通的實效折射率的關系，將在上述布拉格光柵圖樣設計工序中獲 得的上述實效折射率的形狀分布，轉換成上述兩個區(qū)域的尺寸的形狀分布，來獲得由上述 兩個區(qū)域的尺寸的變化構成的上述第一布拉格光柵圖樣及上述第二布拉格光柵圖樣。
8.根據(jù)權利要求7所述的波長色散補償元件的設計方法，其特征在于，在上述布拉格光柵圖樣設計工序中還包括粗視化工序，用于將坐標軸的離散化的分辨 率取為與反射帶的寬度的半值對應的間距變化量以上，通過該粗視化工序，構成包含多個布拉格光柵的振幅的包絡線斜率的符號反轉的孤立 的單一坐標點的光波導。
9.一種光濾波器，其特征在于，由權利要求1 5中任意一項所述的基板型光波導元件 構成。
10.一種光濾波器的設計方法，該光濾波器是權利要求9所述的光濾波器，其特征在于，上述光濾波器具有下述的光波導，即在觀察與光的波導方向正交的截面時，第一布拉 格光柵圖樣及第二布拉格光柵圖樣沿著光的波導方向并列， 該設計方法包括光波導截面構造設計工序，通過使成為上述第一及第二布拉格光柵圖樣的兩個區(qū)域在 與上述光的波導方向正交的截面中的尺寸改變，使上述光波導對在上述光波導中被波導的 相互獨立的兩個偏光的實效折射率同等化，并求出針對兩個偏光的共通的實效折射率，來 求出上述兩個區(qū)域的尺寸與上述共通的實效折射率的關系；布拉格光柵圖樣設計工序，在作為參數(shù)而指定反射率和相位這兩個參數(shù)，并計算出規(guī) 定的復數(shù)反射率頻譜后，根據(jù)上述復數(shù)反射率頻譜和所希望的光波導的長度，獲得上述光 波導的沿著波導方向的實效折射率的形狀分布；和濾波器設計工序，通過根據(jù)在上述光波導截面構造設計工序中求出的上述兩個區(qū)域的 尺寸與上述共通的實效折射率的關系，將在上述布拉格光柵圖樣設計工序中獲得的上述實 效折射率的形狀分布，轉換成上述兩個區(qū)域的尺寸的形狀分布，來獲得由上述兩個區(qū)域的 尺寸的變化構成的上述兩個布拉格光柵圖樣。
11.根據(jù)權利要求10所述的光濾波器的設計方法，其特征在于，在上述布拉格光柵圖樣設計工序中還包括粗視化工序，用于將坐標軸的離散化的分辨 率取為與反射帶的寬度的半值對應的間距變化量以上，通過該粗視化工序，構成包含多個布拉格光柵的振幅的包絡線斜率的符號反轉的孤立 的單一坐標點的光波導。
12.一種光諧振器，具有成為第一反射鏡的第一光波導、成為第二反射鏡的第二光波 導、和被夾持在這些第一光波導及第二光波導之間的第三光波導，這些第一光波導、第三光波導和第二光波導被串聯(lián)連接，形成單一的基板型光波導，其特征在于，上述第一光波導及上述第二光波導由權利要求1 5中任意一項所述的基板型光波導 元件構成。
13.—種光諧振器的設計方法，該光諧振器是權利要求12所述的光濾波器，其特征在于，上述反射鏡具有下述的光波導，即在觀察與光的波導方向正交的截面時，第一布拉格 光柵圖樣及第二布拉格光柵圖樣沿著光的波導方向并列， 該設計方法包括光波導截面構造設計工序，通過使成為上述第一及第二布拉格光柵圖樣的兩個區(qū)域在 與上述光的波導方向正交的截面中的尺寸改變，使上述光波導對在上述光波導中被波導的 相互獨立的兩個偏光的實效折射率同等化，并求出針對兩個偏光的共通的實效折射率，來 求出上述兩個區(qū)域的尺寸與上述共通的實效折射率的關系；布拉格光柵圖樣設計工序，在作為參數(shù)而指定反射率和相位這兩個參數(shù)，并計算出規(guī) 定的復數(shù)反射率頻譜后，根據(jù)上述復數(shù)反射率頻譜和所希望的光波導的長度，獲得上述光 波導的沿著波導方向的實效折射率的形狀分布；和反射鏡設計工序，通過根據(jù)在上述光波導截面構造設計工序中求出的上述兩個區(qū)域的 尺寸與上述共通的實效折射率的關系，將在上述布拉格光柵圖樣設計工序中獲得的上述實 效折射率的形狀分布，轉換成上述兩個區(qū)域的尺寸的形狀分布，來獲得由上述兩個區(qū)域的 尺寸的變化構成的上述兩個布拉格光柵圖樣。
14.根據(jù)權利要求13所述的光諧振器的設計方法，其特征在于，在上述布拉格光柵圖樣設計工序中還包括粗視化工序，用于將坐標軸的離散化的分辨 率取為與反射帶的寬度的半值對應的間距變化量以上，通過該粗視化工序，構成包含多個布拉格光柵的振幅的包絡線斜率的符號反轉的孤立 的單一坐標點的光波導。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基板型光波導元件，該光波導具有芯；和在該芯的寬度方向的中央沿著光的波導方向配置，并且折射率比上述芯低的間隙部；上述芯具有被上述間隙部分離的兩個區(qū)域，構成了跨越這兩個區(qū)域傳播單一模式的單模光波導。
文檔編號G02B6/12GK101960346SQ20098010643
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權日2008年2月29日
發(fā)明者佐久間健, 官寧, 小川憲介 申請人:株式會社藤倉