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JPH05181028A - Optical ring resonator - Google Patents

Optical ring resonator

Info

Publication number
JPH05181028A
JPH05181028A JP39692A JP39692A JPH05181028A JP H05181028 A JPH05181028 A JP H05181028A JP 39692 A JP39692 A JP 39692A JP 39692 A JP39692 A JP 39692A JP H05181028 A JPH05181028 A JP H05181028A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
ring
optical waveguide
waveguide
silica
Prior art date
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Granted
Application number
JP39692A
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Japanese (ja)
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JP3112193B2 (en
Inventor
Toshimi Kominato
俊海 小湊
Masao Kawachi
正夫 河内
Kaname Jinguji
要 神宮寺
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone 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 Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP39692A priority Critical patent/JP3112193B2/en
Publication of JPH05181028A publication Critical patent/JPH05181028A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3112193B2 publication Critical patent/JP3112193B2/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a variable finesse optical ring resonator by varying the ratio of optical coupling between an input/output optical path and a ring-shaped optical unit. CONSTITUTION:A ring optical waveguide 2 which constitutes a closed loop is arranged in a clad layer 1a on a silicon substrate 1 and optically coupled with an input optical waveguide 3a and an output optical waveguide 3b. The optical coupling part of the ring-shaped optical waveguide 2, input optical waveguide 3a, and output optical waveguide 3b consists of a Mach-Zehnder interferometer circuits 11 and 21 and the optical coupling ratio is variable. Consequently, proper filter characteristics are obtained and light can be guided out.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光通信分野における光周
波数多重通信、光周波数計測等に用いられる光周波数フ
ィルタあるいは光センサシステムのセンサの1つである
光リング共振器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical ring resonator which is one of sensors of an optical frequency filter or optical sensor system used for optical frequency multiplex communication and optical frequency measurement in the field of optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】将来の大容量伝送方式の一つとして、石
英系光ファイバにおける低損失波長である1.55μm
帯において、数GHzの周波数間隔で数百から千チャネ
ルの光信号を多重化して伝送する光周波数多重(FD
M)伝送が考えられている。この伝送方式において、多
重化された光信号の中から1つの信号を抜き出す光周波
数フィルタが必要である。さらに、信号の搬送波となる
数GHzの周波数間隔の光を同時に、かつ安定した周波
数で発生することが必要であり、そのために絶対安定化
光源システムと、周期的に透過あるいは阻止周波数をも
つ光周波数フィルタを組み合わせたレーザ周波数の同時
安定化システムが考えられている。また、石英系光ファ
イバあるいは光導波路を用いた光センサシステムでは、
Sagnic効果を利用した光ジャイロのセンサ部とし
て、屈折率の温度依存性を利用した光温度センサのセン
サ部として光周波数フィルタを用いることが考えられて
いる。この光周波数フィルタの1つとして、従来から、
光リング共振器が知られている。この光リング共振器
は、リング状光路と、このリング状光路と光結合するよ
うに配置された光入出力光路とからなっており、光路の
構成法により、1)バルク形、2)ファイバ形、3)平
面導波路形に分類される。
2. Description of the Related Art As one of future large-capacity transmission systems, a low loss wavelength of 1.55 μm in a silica optical fiber is used.
In the optical band, optical frequency division multiplexing (FD) for multiplexing and transmitting optical signals of hundreds to thousands of channels at frequency intervals of several GHz
M) Transmission is considered. In this transmission method, an optical frequency filter that extracts one signal from the multiplexed optical signals is required. Further, it is necessary to generate light having a frequency interval of several GHz, which is a carrier wave of a signal, at the same time and at a stable frequency. Therefore, an absolutely stabilized light source system and an optical frequency having a transmission or blocking frequency periodically are required. A simultaneous laser frequency stabilization system combining filters has been considered. Moreover, in the optical sensor system using the silica-based optical fiber or the optical waveguide,
It is considered to use an optical frequency filter as a sensor unit of an optical gyro that utilizes the Sagnic effect and as a sensor unit of an optical temperature sensor that utilizes the temperature dependence of the refractive index. As one of the optical frequency filters,
Optical ring resonators are known. This optical ring resonator is composed of a ring-shaped optical path and an optical input / output optical path arranged so as to be optically coupled to the ring-shaped optical path. Depending on the construction method of the optical path, 1) bulk type and 2) fiber type 3) Classified as a planar waveguide type.

【0003】バルク形は、レンズ、プリズム、ミラーや
ハーフミラー等で光路や光結合部を構成するものであ
る。ファイバ形は、単一モードファイバを光路とし単一
モードファイバカップラを結合部として構成されるもの
である。平面導波形は、平面基板上に光路の形成材料を
成膜する技術と、その膜を加工し光路化するフォトリソ
グラフィ工程の組み合わせにより作製される単一モード
光導波路による光路やカップラ等で構成される。光周波
数フィルタの作製および特性の観点から平面導波形はバ
ルク形やファイバ形に比較して小型性、量産性、安定性
および制御性等で有望視されている。
In the bulk type, an optical path and an optical coupling portion are constituted by lenses, prisms, mirrors, half mirrors and the like. The fiber type has a single mode fiber as an optical path and a single mode fiber coupler as a coupling portion. The planar waveguide type is composed of an optical path and a coupler by a single mode optical waveguide produced by a combination of a technique of forming a material for forming an optical path on a planar substrate and a photolithography process of processing the film to form an optical path. It From the viewpoint of fabrication and characteristics of the optical frequency filter, the planar waveguide type is expected to be more promising because of its compactness, mass productivity, stability and controllability as compared with the bulk type and fiber type.

【0004】図8(A)から(D)は平面導波形光リン
グ共振器の従来例を示す構成図である。図8(A)は、
その平面図であり、図8(B),(C)および(D)は
それぞれ線分AA’,線分BB’および線分CC’に沿
った拡大断面図である。この平面導波形光リング共振器
は、基板1上に配置された周長Lの閉ループを構成して
いるリング状光導波路2,入力光導波路3a,出力光導
波路3bからなり、リング状光導波路2と、入出力光導
波路3aおよび3bとは各一部分が互いに近接して、そ
れぞれ方向性結合器4a,4bを構成している。リング
状光導波路2上には、所定長にわたって、リング状光導
波路2での光路長を微調整するための位相器5が設置さ
れている。また、リング状光導波路2に偏波による屈折
率の違いである複屈折性がある場合において、それによ
る特性への影響を補償するための偏波補償器6が設置さ
れている。
FIGS. 8A to 8D are configuration diagrams showing a conventional example of a planar waveguide type optical ring resonator. FIG. 8 (A) shows
8B is a plan view thereof, and FIGS. 8B, 8C, and 8D are enlarged cross-sectional views taken along the line segment AA ′, the line segment BB ′, and the line segment CC ′, respectively. This planar waveguide type optical ring resonator is composed of a ring-shaped optical waveguide 2, an input optical waveguide 3a, and an output optical waveguide 3b which are arranged on a substrate 1 and form a closed loop having a perimeter L. And the input / output optical waveguides 3a and 3b are close to each other to form directional couplers 4a and 4b, respectively. A phase shifter 5 for finely adjusting the optical path length of the ring-shaped optical waveguide 2 is installed on the ring-shaped optical waveguide 2 over a predetermined length. Further, when the ring-shaped optical waveguide 2 has a birefringence which is a difference in refractive index due to polarization, a polarization compensator 6 is provided for compensating the influence on the characteristics due to the birefringence.

【0005】具体的には、図8(A)から(D)に示し
た光導波路2,3a,3bとしては、シリコン基板上に
形成された石英系単一モード光導波路を用いることがで
きる。位相器5としては、熱光学効果による屈折率変化
を誘起させる薄膜ヒータを用いることができる。シリコ
ン基板上に形成された石英系光導波路には圧縮応力が働
いており、それにより垂直偏波(TM偏波)と水平偏波
(TE偏波)とでは光導波路の実効屈折率が10-4のオ
ーダーで異なる複屈折性がある。そのため、偏波補償器
6が必要であり、リング状光導波路2にかかる応力を緩
和させる方向に応力を付加し複屈折率を変化できるアモ
ルファスシリコン薄膜を用いることができる。
Specifically, as the optical waveguides 2, 3a and 3b shown in FIGS. 8A to 8D, quartz single mode optical waveguides formed on a silicon substrate can be used. As the phase shifter 5, a thin film heater that induces a change in the refractive index due to the thermo-optic effect can be used. A compressive stress is applied to the silica-based optical waveguide formed on the silicon substrate, which causes the effective refractive index of the optical waveguide to be 10 − for vertical polarization (TM polarization) and horizontal polarization (TE polarization). There are different birefringence in the order of 4 . Therefore, the polarization compensator 6 is required, and an amorphous silicon thin film capable of changing the birefringence by applying stress in a direction to relax the stress applied to the ring-shaped optical waveguide 2 can be used.

【0006】図9(A),(B)上記の光リング共振器
の光周波数特性を示す図である。すなわち、図8(A)
から(D)に示した光リング共振器において、入力端3
a−1に入力した信号光(光強度Pin)の光周波数を
変化させたとき出力端3a−2および出力光導波路3b
からのそれぞれの出力信号光の光強度Pout1および
Pout2の変化を図9(A)および(B)にそれぞれ
示すものである。図9の光リング共振器の光周波数特性
は、光リング共振器に固有の共振ピークにより特徴づけ
られる。すなわち、共振ピークの光周波数frに一致し
た光信号は出力光導波路3bに出力され、出力端3a−
2において阻止することができるので、図8(A)から
(D)に示した光リング共振器は光周波数フィルタとし
ての作用を示す。この共振ピークは単一ではなく、いわ
ゆるFSR(Free Sprctral Rang
e)と呼ばれる一定の共振周波数間隔で多数の共振ピー
クが現れる。FSR値は、リング状光導波路2の周長L
と次の関係にある。
9 (A) and 9 (B) are diagrams showing optical frequency characteristics of the above optical ring resonator. That is, FIG. 8 (A)
In the optical ring resonator shown in FIG.
When the optical frequency of the signal light (light intensity Pin) input to a-1 is changed, the output end 3a-2 and the output optical waveguide 3b
9A and 9B show changes in the light intensities Pout1 and Pout2 of the respective output signal lights from FIG. The optical frequency characteristic of the optical ring resonator of FIG. 9 is characterized by a resonance peak unique to the optical ring resonator. That is, an optical signal that matches the optical frequency fr at the resonance peak is output to the output optical waveguide 3b, and the output end 3a-
2, the optical ring resonator shown in FIGS. 8A to 8D acts as an optical frequency filter. This resonance peak is not a single resonance peak but a so-called FSR (Free Spectral Range).
A number of resonance peaks appear at constant resonance frequency intervals called e). The FSR value is the perimeter L of the ring-shaped optical waveguide 2.
And have the following relationship.

【0007】FSR=c/n・L…(1) (cは光速、nは光導波路の屈折率) たとえば、石英系ガラス光導波路(n≒1.45)によ
ってFSR=5GHzを実現するためには、L=41.
3mmに設定する必要がある。
FSR = c / nL (1) (c is the speed of light, n is the refractive index of the optical waveguide) For example, in order to realize FSR = 5 GHz by a silica glass optical waveguide (n≈1.45). Is L = 41.
It needs to be set to 3 mm.

【0008】リング状光導波路2上に設けた位相器5に
よって、実効光路長n・Lに最大で1波長分程度の位相
変化を与えることにより、共振周波数frの位置をFS
R幅の範囲内で変化させて、チューニングを行うことが
できる。
The phase shifter 5 provided on the ring-shaped optical waveguide 2 changes the effective optical path length n · L by a maximum of about one wavelength to change the position of the resonance frequency fr to FS.
Tuning can be performed by changing within the range of R width.

【0009】また、この共振ピークの鋭さは、フィネス
Fにより表せる。方向性結合器4aおよび4bの入出力
光強度をそれぞれの光結合比ka ,kb で表すと、フィ
ネスFは光結合比ka ,kb と次の関係にある。
The sharpness of this resonance peak can be represented by the finesse F. When the input and output light intensities of the directional couplers 4a and 4b are represented by the respective optical coupling ratios k a and k b , the finesse F has the following relationship with the optical coupling ratios k a and k b .

【0010】 F=FSR/△f…(2) (△fは共振ピークの半値周波数幅) =π/2sin-1(((1−R)2 /2/(1+R2 ))1/2 )…(3) R=(1−ka )・(1−kb )・exp(−Γ/8.69)…(4) (Γはリング一周当たりの光強度損失) たとえば、光強度損失Γ=0.56dB/一周の光導波
路によってフィネス30を実現するためには、ka =k
b =4%に設定する。
[0010] F = FSR / △ f ... ( 2) (△ f is half the frequency width of the resonance peak) = π / 2sin -1 (( (1-R) 2/2 / (1 + R 2)) 1/2) ... (3) R = (1 -k a) · (1-k b) · exp (-Γ / 8.69) ... (4) (Γ light intensity loss per ring round) for example, the light intensity loss gamma = 0.56 dB / in order to realize the finesse 30 by the optical waveguide of one round, k a = k
Set b = 4%.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィネ
スが可変にできないために、信号が光源周波数の安定度
に比較してフィネスが大きな光リング共振器にて、多重
された信号から所望の信号を高効率で取り出すことが困
難であった。すなわち、信号の光源周波数が揺らぐこと
により、図8(A)における出力光導波路3bでの出力
光強度が急激に弱くなり、透過特性が劣化する。同時
に、出力端3a−2での光強度が急激に強くなり、阻止
特性が劣化することになる。また、システムに光リング
共振器を組み込むときに、光リング共振器の共振ピーク
frと信号の周波数とを一致させるための調整が必要で
ある。位相器5を微調整することでリング状光路の光路
長を調節することにより、光リング共振器の共振周波数
frを信号周波数に合わせることができる。しかし、構
成しようとしているシステムにおいて、狭帯域のフィル
タ特性を持つリングを用いる場合に、すなわち、フィネ
スの大きな光リング共振器を用いる場合に、この光リン
グ共振器の共振周波数frが信号の光周波数からわずか
に離れただけで、出力端での光強度がほとんど変化しな
くなり、位相器5による、共振周波数frを信号周波数
に合わせる調整が困難になるという問題があった。
However, since the finesse cannot be made variable, an optical ring resonator having a large finesse as compared with the stability of the light source frequency can increase the desired signal from the multiplexed signal. It was difficult to take out with efficiency. That is, since the light source frequency of the signal fluctuates, the output light intensity at the output optical waveguide 3b in FIG. 8A suddenly weakens, and the transmission characteristic deteriorates. At the same time, the light intensity at the output end 3a-2 rapidly increases, and the blocking characteristic deteriorates. Further, when the optical ring resonator is incorporated into the system, adjustment is required to match the resonance peak fr of the optical ring resonator with the frequency of the signal. By adjusting the optical path length of the ring-shaped optical path by finely adjusting the phaser 5, the resonance frequency fr of the optical ring resonator can be matched with the signal frequency. However, in the system to be configured, when a ring having a narrow band filter characteristic is used, that is, when an optical ring resonator having a large finesse is used, the resonance frequency fr of this optical ring resonator is the optical frequency of the signal. There is a problem in that the light intensity at the output end hardly changes even if it is slightly separated from, and it becomes difficult to adjust the resonance frequency fr to the signal frequency by the phase shifter 5.

【0012】本発明の目的は、上記の欠点を解決して、
フィネス可変の光リング共振器を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks,
An object is to provide an optical ring resonator having a variable finesse.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光リング共振器は、リング状光路と、光結
合部と、前記リング状光路に前記光結合部を介して結合
された少なくとも1本の光入出力光路より構成され、前
記光結合部の少なくとも1つが入出力光強度可変の光結
合部である。
In order to achieve the above object, an optical ring resonator according to the present invention comprises a ring-shaped optical path, an optical coupling portion, and the ring-shaped optical path coupled through the optical coupling portion. And at least one of the optical coupling sections is an optical coupling section with variable input / output light intensity.

【0014】[0014]

【作用】本発明では、光リング結合器を、リング状光路
と、光結合部と、リング状光路に光結合部を介して結合
された少なくとも1本の光入出力光路より構成し、光結
合部の少なくとも1つを入出力光強度可変の光結合部と
することにより、例えば、(3)(4)式の光結合比K
a ,Kb を可変にできる。したがって、本発明によれ
ば、従来の技術とは異なり、フィネスを可変にできる利
点がある。
According to the present invention, the optical ring coupler comprises a ring-shaped optical path, an optical coupling section, and at least one optical input / output optical path coupled to the ring-shaped optical path through the optical coupling section. By using at least one of the sections as an optical coupling section with variable input / output light intensity, for example, the optical coupling ratio K of the equations (3) and (4)
It is possible to make a and K b variable. Therefore, according to the present invention, unlike the conventional technique, there is an advantage that the finesse can be made variable.

【0015】[0015]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0016】図1(A),(B)は本発明の第1の実施
例の光リング共振器を示す、それぞれ平面図およびA
A’線に沿った断面を拡大して示す断面図である。
1 (A) and 1 (B) are plan views and A, respectively, showing an optical ring resonator according to a first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which expands and shows the cross section along the A'line.

【0017】この光リング共振器と図8(A)〜(D)
に示した従来例とは、シリコン基板1上のクラッド層1
a内に、閉ループを構成しているリング状光導波路2が
配置され、およびこのリング状光導波路2がそれぞれ入
力光導波路3aおよび出力光導波路3bと光結合されて
いる点では同じであるが、本実施例では、リング状光導
波路2との光結合部を、破線11および21で囲って示
されているマッハツェンダ光干渉計回路によって構成す
ることによって光結合比可変となっている点が従来例と
大きく異なる。
This optical ring resonator and FIGS. 8 (A) to 8 (D)
The conventional example shown in FIG.
It is the same in that the ring-shaped optical waveguide 2 forming a closed loop is arranged in a, and the ring-shaped optical waveguide 2 is optically coupled to the input optical waveguide 3a and the output optical waveguide 3b, respectively. In the present embodiment, the optical coupling ratio is variable by configuring the optical coupling part with the ring-shaped optical waveguide 2 by the Mach-Zehnder optical interferometer circuit surrounded by broken lines 11 and 21. Is very different from.

【0018】マッハツェンダ光干渉計回路11は方向性
結合器12aおよび12bを長さが互いにΔLだけ異な
る2本の光導波路13aおよび13bにより連結するこ
とにより構成されている。なお、ここで光導波路13a
はリング状光導波路2の一部を共用し、光導波路13b
は入力光導波路3aの一部を共用している。位相器14
aおよび14bとして薄膜ヒータが光導波路13aおよ
び13bのコア部の上方のクラッド層1a上に配置され
ている。
The Mach-Zehnder interferometer circuit 11 is constructed by connecting the directional couplers 12a and 12b with two optical waveguides 13a and 13b having lengths different from each other by ΔL. In addition, here, the optical waveguide 13a
Share a part of the ring-shaped optical waveguide 2, and the optical waveguide 13b
Share a part of the input optical waveguide 3a. Phaser 14
Thin film heaters a and 14b are arranged on the cladding layer 1a above the core portions of the optical waveguides 13a and 13b.

【0019】マッハツェンダ光干渉計回路21は、マッ
ハツェンダ光干渉計回路11と同様に、方向性結合器2
2aおよび22bを長さが互いに△Lだけ異なる2本の
光導波路23aおよび23bにより連結することにより
構成されている。なお、ここで光導波路23aはリング
状光導波路2の一部を共用し、光導波路23bは入出力
光導波路3bの一部を共用している。位相器24aおよ
び24bとして薄膜ヒータが光導波路23aおよび23
bのコア部の上方のクラッド層1a上に配置されてい
る。
Like the Mach-Zehnder interferometer circuit 11, the Mach-Zehnder interferometer circuit 21 has a directional coupler 2.
2a and 22b are connected by two optical waveguides 23a and 23b whose lengths differ from each other by ΔL. Here, the optical waveguide 23a shares a part of the ring-shaped optical waveguide 2, and the optical waveguide 23b shares a part of the input / output optical waveguide 3b. Thin film heaters are used as the phase shifters 24a and 24b, and the optical waveguides 23a and 23
It is arranged on the clad layer 1a above the core portion of b.

【0020】マッハツェンダ光干渉計回路11および2
1を構成している光導波路の一方(ここでは光導波路1
3aおよび23a)およびリング状光導波路2の中で光
導波路13aと23aと共用していない部分の光導波路
2の上方には、位相器として薄膜ヒータ5、偏波補償器
としてアモルファスシリコン薄膜6がそれぞれ配置され
ている。
Mach-Zehnder optical interferometer circuits 11 and 2
One of the optical waveguides that compose 1 (here, the optical waveguide 1
3a and 23a) and above the portion of the ring-shaped optical waveguide 2 which is not shared with the optical waveguides 13a and 23a, a thin film heater 5 as a phase shifter and an amorphous silicon thin film 6 as a polarization compensator are provided. Each is arranged.

【0021】本実施例の単一モード光導波路は、SiC
4 ,GeCl4 等のガラス形成原料ガスの火災加水分
解反応を利用した石英系ガラス膜堆積技術と、反応性イ
オンエッチングによる石英系ガラス膜加工技術との公知
の組み合わせによりシリコン基板1上に作製することが
できる。光導波路3a,3b,13a,13b,23
a,23b,2等は、図1(B)に示されるように、厚
さ50μ程度のクラッド層1a内に埋設されており、光
導波路3a,3b,13a,13b,23a,23b,
2等のコア部寸法は6μm×6μm程度、コア・クラッ
ドの比屈折率差は0.75%程度である。
The single mode optical waveguide of this embodiment is made of SiC.
Fabricated on a silicon substrate 1 by a known combination of a silica-based glass film deposition technique utilizing a fire hydrolysis reaction of a glass forming raw material gas such as l 4 or GeCl 4 and a silica-based glass film processing technique by reactive ion etching. can do. Optical waveguides 3a, 3b, 13a, 13b, 23
As shown in FIG. 1 (B), a, 23b, 2 and the like are embedded in the clad layer 1a having a thickness of about 50 μ, and the optical waveguides 3a, 3b, 13a, 13b, 23a, 23b,
The size of the core portion such as 2 is about 6 μm × 6 μm, and the relative refractive index difference between the core and the clad is about 0.75%.

【0022】このような構造パラメータを有する石英系
単一モード光導波路は、曲率4mm程度の曲げにも耐え
る。リング状光導波路2は、FSRを5GHzに設定す
るために(1)式より半径R=6.57mmの真円にな
るよう作製した。さらに、薄膜ヒータ14a,14b,
24a,24bおよび5として、ここでは、Cr金属薄
膜(幅50μm、厚さ0.3μm)を真空蒸着技術によ
り、長さ約2mmにわたって形成した。さらに、アモル
ファスシリコン薄膜6(幅200μm、厚さ9μm)を
スパッタ技術により、長さ約1mmにわたって形成し、
垂直偏波(TM偏波)と水平偏波(TE偏波)で共振特
性を一致させた。
The silica type single mode optical waveguide having such a structural parameter can withstand bending with a curvature of about 4 mm. The ring-shaped optical waveguide 2 was manufactured to be a perfect circle having a radius R = 6.57 mm according to the formula (1) in order to set the FSR to 5 GHz. Further, the thin film heaters 14a, 14b,
As 24a, 24b and 5, here, a Cr metal thin film (width 50 μm, thickness 0.3 μm) was formed by a vacuum deposition technique over a length of about 2 mm. Furthermore, an amorphous silicon thin film 6 (width 200 μm, thickness 9 μm) is formed by a sputtering technique over a length of about 1 mm,
The resonance characteristics of the vertically polarized wave (TM polarized wave) and the horizontally polarized wave (TE polarized wave) were matched.

【0023】方向性結合器12a,12b,23aおよ
び23bの各光結合比は50%になるように設計した。
導波路長差△Lは1.08μmになるように作製した。
これは、n・△L=m・λ(mは整数、λは使用波長)
とすることで、入力光導波路3aからリング状光導波路
2に光結合比をほぼ100%にできる。ここでは、n=
1.45、m=1およびλ=1.56μmから導波路長
差△Lを設定した。方向性結合器12a,12b,23
aおよび23bの光結合比および導波路長差△Lの値
は、位相器14a,14b,24a,24bを働かさな
い状態で、入力光導波路3aからリング状光導波路2へ
の光結合比、および光結合比の可変範囲より設計され
る。例えば、位相器14a,14b,24a,24bを
働かさない状態で、入力光導波路3aからリング状光導
波路2への光結合比を0%と設定し、変化させたい光結
合比の範囲を0から50%とするとき、方向性結合器1
2a,12b,23aおよび23bの各光結合比を25
%とし、導波路長差△Lの値は、0.504μmになる
ように設計される。この設計は、公知の導波型マッハツ
ェンダ光干渉計の設計から容易に類推される。しかしな
がら、導波路長差△Lが大きくなると、従来例に比べて
フィネスが悪くなったり、共振ピークがスプリットし始
める。それゆえ、導波路長差△Lは0か、できるだけ小
さいことが望ましい。 図2(A)から(E)は、図1
の光リング共振器の動作を説明する周波数特性図であ
る。図2(A)から(D)は、位相器である薄膜ヒータ
14aおよび24aの消費電力をそれぞれ0.3W,
0.5W,0.7Wおよび0.9Wとしたものである。
また、図2(E)は薄膜ヒータ14aおよび24bの消
費電力を0.7Wとしたものである。図3は、薄膜ヒー
タ14aおよび24aに同じ電力を消費させた際のフィ
ネスの変化を示すグラフである。
The optical coupling ratio of the directional couplers 12a, 12b, 23a and 23b was designed to be 50%.
The waveguide length difference ΔL was made to be 1.08 μm.
This is n · ΔL = m · λ (m is an integer, λ is the wavelength used)
As a result, the optical coupling ratio from the input optical waveguide 3a to the ring-shaped optical waveguide 2 can be made almost 100%. Here, n =
The waveguide length difference ΔL was set from 1.45, m = 1 and λ = 1.56 μm. Directional couplers 12a, 12b, 23
The optical coupling ratios of a and 23b and the values of the waveguide length difference ΔL are the optical coupling ratio from the input optical waveguide 3a to the ring-shaped optical waveguide 2 in a state where the phase shifters 14a, 14b, 24a and 24b are not operated, and It is designed from the variable range of the optical coupling ratio. For example, the optical coupling ratio from the input optical waveguide 3a to the ring-shaped optical waveguide 2 is set to 0% in a state where the phase shifters 14a, 14b, 24a, and 24b are not operated, and the optical coupling ratio range to be changed from 0 When the ratio is 50%, the directional coupler 1
The optical coupling ratio of 2a, 12b, 23a and 23b is set to 25
%, And the value of the waveguide length difference ΔL is designed to be 0.504 μm. This design can be easily inferred from the design of a known waveguide type Mach-Zehnder optical interferometer. However, when the waveguide length difference ΔL becomes large, the finesse becomes worse as compared with the conventional example, and the resonance peak starts to split. Therefore, it is desirable that the waveguide length difference ΔL is 0 or as small as possible. 2A to 2E are shown in FIG.
FIG. 6 is a frequency characteristic diagram illustrating the operation of the optical ring resonator of FIG. 2A to 2D show power consumption of the thin film heaters 14a and 24a, which are phase shifters, of 0.3 W,
It is set to 0.5W, 0.7W, and 0.9W.
Further, FIG. 2 (E) shows that the power consumption of the thin film heaters 14a and 24b is 0.7W. FIG. 3 is a graph showing changes in finesse when the same electric power is consumed by the thin film heaters 14a and 24a.

【0024】図4は、フィネスと共振ピークでの透過率
の関係を示したものであるが、斜線の範囲が薄膜ヒータ
14a,14b,24aおよび24bを変化させて得ら
れた値である。
FIG. 4 shows the relationship between the finesse and the transmittance at the resonance peak. The hatched range is the value obtained by changing the thin film heaters 14a, 14b, 24a and 24b.

【0025】図5は本発明の第2の実施例の光リング共
振器を示す平面図である。この光リング共振器は、第1
の実施例のマッハツェンダ光干渉計回路21を方向性結
合器4で置き換えた構成となっている。すなわち、出力
光導波路3bは、方向性結合器4を介してリング状光導
波路2と光結合している。
FIG. 5 is a plan view showing an optical ring resonator of the second embodiment of the present invention. This optical ring resonator has a first
The Mach-Zehnder optical interferometer circuit 21 of the above embodiment is replaced with the directional coupler 4. That is, the output optical waveguide 3 b is optically coupled to the ring-shaped optical waveguide 2 via the directional coupler 4.

【0026】マッハツェンダ光干渉系回路11を構成し
ている光導波路の一方(ここでは光導波路13a)およ
びリング状光導波路2の中で入力光導波路13aと共用
していない部分の光導波路2の上方には、位相器として
薄膜ヒータ5、偏波補償器としてアモルファスシリコン
薄膜6がそれぞれ配置してある。
One of the optical waveguides (optical waveguide 13a in this case) constituting the Mach-Zehnder interferometer system circuit 11 and the portion of the ring-shaped optical waveguide 2 above the optical waveguide 2 which is not shared with the input optical waveguide 13a. A thin film heater 5 as a phase shifter and an amorphous silicon thin film 6 as a polarization compensator are arranged in each of the above.

【0027】本実施例の単一モード光導波路は第1の実
施例と同様に作製された。光導波路2,3a,3b,1
3a,13b等は、厚さ50μm程度のクラッド層1a
内に埋設されており、光導波路13a,13b等のコア
部寸法は6μm×6μm程度、コア・クラッドの比屈折
率差は0.75%程度である。また、リング状光導波路
2は、第1の実施例と同様にFSRを5GHzに設定す
るために半径R=6.57mmの真円になるよう作製し
た。さらに、薄膜ヒータ14a,14bおよび5とし
て、ここでは、Cr金属薄膜(幅50μm、厚さ0.3
μm)を真空蒸着技術により、長さ約2mmにわたって
形成した。さらに、アモルファスシリコン薄膜6(幅2
00μm、厚さ9μm)をスパッタ技術により、長さ約
1mmにわたって形成し、垂直偏波(TM偏波)と水平
偏波(TE偏波)で共振特性を一致させた。
The single mode optical waveguide of this example was manufactured in the same manner as in the first example. Optical waveguides 2, 3a, 3b, 1
3a and 13b are clad layers 1a having a thickness of about 50 μm.
The optical waveguides 13a, 13b and the like are embedded in the core, and the dimensions of the core are about 6 μm × 6 μm, and the relative refractive index difference between the core and the clad is about 0.75%. Further, the ring-shaped optical waveguide 2 was manufactured to be a perfect circle having a radius R = 6.57 mm in order to set the FSR to 5 GHz as in the first embodiment. Further, as the thin film heaters 14a, 14b and 5, here, a Cr metal thin film (width 50 μm, thickness 0.3) is used.
μm) was formed by a vacuum deposition technique over a length of about 2 mm. Furthermore, the amorphous silicon thin film 6 (width 2
A thickness of 00 μm and a thickness of 9 μm) was formed by a sputtering technique over a length of about 1 mm, and the resonance characteristics of the vertically polarized wave (TM polarized wave) and the horizontally polarized wave (TE polarized wave) were matched.

【0028】本実施例において、薄膜ヒータ14aおよ
び14bに電力を消費させないときのフィネスを20と
するために、方向性結合器4のリング状光導波路2と出
力光導波路3bとの光結合比は10%で作製し、マッハ
ツェンダ光干渉計11の方向性結合器12aおよび12
bの光結合比を50%に、2本の光導波路13a,およ
び13bの長さの差△Lを0.43μmとした。
In the present embodiment, the optical coupling ratio between the ring-shaped optical waveguide 2 and the output optical waveguide 3b of the directional coupler 4 is set to 20 in order to set the finesse to 20 when the thin film heaters 14a and 14b do not consume electric power. 10%, and the directional couplers 12a and 12 of the Mach-Zehnder optical interferometer 11 are manufactured.
The optical coupling ratio of b was 50%, and the difference ΔL in length between the two optical waveguides 13a and 13b was 0.43 μm.

【0029】位相器である薄膜ヒータ14aの消費電力
を0.9Wとしたときフィネスが28となり、消費電力
を0Wとすると、フィネスが20となった。このような
構成では、第1の実施例と同様に、位相器である薄膜ヒ
ータ14aの動作時にフィネスを小さくでき、位相器を
動作させないときには所望のフィネスが得られる。
The finesse was 28 when the power consumption of the thin film heater 14a as the phaser was 0.9 W, and the finesse was 20 when the power consumption was 0 W. With such a configuration, as in the first embodiment, the finesse can be reduced when the thin film heater 14a that is the phase shifter is operating, and the desired finesse can be obtained when the phase shifter is not operated.

【0030】図6は本発明の第3の実施例の光リング共
振器を示す平面図である。本実施例が、第1の、第2の
実施例と異なる点は、光結合部は光結合部11のみであ
ることである。
FIG. 6 is a plan view showing an optical ring resonator according to the third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first and second embodiments in that the optical coupling section is only the optical coupling section 11.

【0031】マッハツェンダ光干渉計回路11は、方向
性結合器12aおよび12bを長さが互いに△Lだけ異
なる2本の光導波路13aおよび13bにより連結する
ことにより構成されている。なお、ここで光導波路13
aはリング状光導波路2の一部を共用し、光導波路13
bは入力光導波路3aの一部を共用している。位相器1
4aおよび14bとして薄膜ヒータが光導波路13aお
よび13bのコア部の上方のクラッド層1a上に配置し
ている。
The Mach-Zehnder optical interferometer circuit 11 is constituted by connecting the directional couplers 12a and 12b with two optical waveguides 13a and 13b having lengths different from each other by ΔL. In addition, here, the optical waveguide 13
a shares a part of the ring-shaped optical waveguide 2 and
b shares a part of the input optical waveguide 3a. Phaser 1
Thin film heaters 4a and 14b are arranged on the cladding layer 1a above the core portions of the optical waveguides 13a and 13b.

【0032】マッハツェンダ光干渉計回路11を構成し
ている光導波路の一方(ここでは光導波路13a)およ
びリング状光導波路2の中で光導波路13aを共用して
いない部分の光導波路2の上方には、位相器として薄膜
ヒータ5、偏波補償器としてアモルファスシリコン薄膜
6がそれぞれ配置してある。
One of the optical waveguides (the optical waveguide 13a in this case) forming the Mach-Zehnder interferometer circuit 11 and the portion of the ring-shaped optical waveguide 2 above the optical waveguide 2 that does not share the optical waveguide 13a. Is provided with a thin film heater 5 as a phase shifter and an amorphous silicon thin film 6 as a polarization compensator.

【0033】本実施例の単一モード光導波路は、第1の
実施例と同様に作製された。光導波路2,3a,13
a,13b等は、厚さ60μm程度のクラッド層1a内
に埋設されており、光導波路2,3a,13a,13b
等のコア部寸法は8μm×8μm程度、コア・クラッド
の比屈折率差は0.3%程度である。
The single mode optical waveguide of this example was manufactured in the same manner as in the first example. Optical waveguides 2, 3a, 13
a, 13b, etc. are buried in the cladding layer 1a having a thickness of about 60 μm, and the optical waveguides 2, 3a, 13a, 13b
The size of the core portion is about 8 μm × 8 μm, and the relative refractive index difference between the core and the clad is about 0.3%.

【0034】このような構造パラメータを有する石英系
単一モード光導波路は、曲率35mm程度の曲げにも耐
える。リング状光導波路2は、FSRを0.5GHzに
設定するために曲率半径Rが50mmの半円を長さ49
mmの直線で接続したレーストラック型に作製した。さ
らに、薄膜ヒータ14a,14bおよび5として、ここ
では、Cr金属薄膜(幅50μm、厚さ0.3μm)を
真空蒸着技術により、長さ約5mmにわたって形成し
た。さらに、アモルファスシリコン薄膜6(幅200μ
m、厚さ9μm)をスパッタ技術により、長さ約1.6
mmにわたって形成し、垂直偏波(TM偏波)と水平偏
波(TE偏波)で共振特性を一致させた。方向性結合器
12a,12bの各結合比は、20%になるように設計
した。導波路長差△Lは0になるように作製した。入力
光導波路3aからリング状光導波路2への光結合比をほ
ぼ40%にできる。この結合部の光結合比は0から40
%まで可変であり、本回路のフィネスは5から9まで可
変であった。
The silica type single mode optical waveguide having such a structural parameter can endure bending with a curvature of about 35 mm. In the ring-shaped optical waveguide 2, a semicircle with a radius of curvature R of 50 mm has a length of 49 mm in order to set the FSR to 0.5 GHz.
It was manufactured as a race track type connected by a straight line of mm. Further, as the thin film heaters 14a, 14b and 5, here, a Cr metal thin film (width 50 μm, thickness 0.3 μm) was formed over a length of about 5 mm by a vacuum deposition technique. Furthermore, the amorphous silicon thin film 6 (width 200 μm
m, thickness 9 μm) with sputter technology and length of about 1.6
The resonance characteristics of the vertically polarized wave (TM polarized wave) and the horizontally polarized wave (TE polarized wave) are matched with each other. Each coupling ratio of the directional couplers 12a and 12b was designed to be 20%. The waveguide length difference ΔL was made to be 0. The optical coupling ratio from the input optical waveguide 3a to the ring-shaped optical waveguide 2 can be made approximately 40%. The optical coupling ratio of this coupling part is 0 to 40.
%, And the finesse of this circuit was variable from 5 to 9.

【0035】図7は本発明の第4の実施例の光リング共
振器を示す平面図である。本実施例が第3の実施例と異
なる点は、光結合部11と入出力光導波路7aと7bの
構成であり、一本の曲線導波路から構成されている。
FIG. 7 is a plan view showing an optical ring resonator of the fourth embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the third embodiment in the configuration of the optical coupling section 11 and the input / output optical waveguides 7a and 7b, which is composed of one curved waveguide.

【0036】マッハツェンダ光干渉計回路11は、方向
性結合器12aおよび12bを長さが互いに△Lだけ異
なる2本の光導波路13aおよび13bにより連結する
ことにより構成されている。入力光導波路7aは光導波
路13aに連結されており、出力光導波路7bは光導波
路13bに連結され、リング状光導波路2と交差してい
る。位相器14aおよび14bとして薄膜ヒータが光導
波路13aおよび13bのコア部の上方のクラッド層1
a上に配置している。
The Mach-Zehnder optical interferometer circuit 11 is constructed by connecting the directional couplers 12a and 12b with two optical waveguides 13a and 13b whose lengths are different from each other by ΔL. The input optical waveguide 7a is connected to the optical waveguide 13a, the output optical waveguide 7b is connected to the optical waveguide 13b, and intersects with the ring-shaped optical waveguide 2. As the phase shifters 14a and 14b, the thin film heater is the cladding layer 1 above the core portion of the optical waveguides 13a and 13b.
It is placed on a.

【0037】この構成の光結合器部11を方向性結合器
に置き換えた構成は、光導波路をEr添加石英系光導波
路を用いたリングレーザとして用いられている(特願平
3−281579号)。この方向性結合器12a,12
bの光結合比を励起光の周波数、およびリング内での発
振周波数で数%以下にすることでレーザ発振させること
ができる。この場合、光結合比に対して発振条件がクリ
ティカルであり、作製誤差により光結合比を高精度に設
定することは難しい。しかしながら、この部分を本実施
例の光結合部で構成することにより、この光結合比を適
正値に設定することができる。
The configuration in which the optical coupler section 11 of this configuration is replaced with a directional coupler is used as a ring laser using an Er-doped silica optical waveguide as the optical waveguide (Japanese Patent Application No. 3-281579). .. This directional coupler 12a, 12
Laser oscillation can be performed by setting the optical coupling ratio of b to several percent or less at the frequency of the excitation light and the oscillation frequency in the ring. In this case, the oscillation condition is critical with respect to the optical coupling ratio, and it is difficult to set the optical coupling ratio with high accuracy due to manufacturing error. However, by configuring this portion with the optical coupling portion of this embodiment, this optical coupling ratio can be set to an appropriate value.

【0038】マッハツェンダ光干渉計回路11を構成し
ている光導波路の一方(ここでは光導波路13a)およ
びリング状光導波路2の中で光導波路13aと共用して
いない部分の光導波路2の上方には、位相器として薄膜
ヒータ5、偏波補償器としてアモルファスシリコン薄膜
6がそれぞれ配置してある。
One of the optical waveguides (the optical waveguide 13a in this case) constituting the Mach-Zehnder interferometer circuit 11 and the portion of the ring-shaped optical waveguide 2 above the optical waveguide 2 which is not shared with the optical waveguide 13a. Is provided with a thin film heater 5 as a phase shifter and an amorphous silicon thin film 6 as a polarization compensator.

【0039】本実施例の単一モード光導波路は、火炎堆
積法と反応性イオンエッチング法により作製されたEr
(1重量%)添加石英系光導波路を用いた。光導波路
2,7a,7b,13a,13b等は、厚さ60μm程
度のクラッド層1a内に埋設されており、光導波路2,
7a,7b,13a,13b等のコア部寸法は5μm×
5μm程度、コア・クラッドの比屈折率差は0.75%
程度である。
The single mode optical waveguide of the present embodiment is Er manufactured by the flame deposition method and the reactive ion etching method.
A silica optical waveguide containing (1% by weight) was used. The optical waveguides 2, 7a, 7b, 13a, 13b, etc. are embedded in the clad layer 1a having a thickness of about 60 μm.
The core size of 7a, 7b, 13a, 13b etc. is 5 μm x
About 5 μm, the relative refractive index difference between the core and the cladding is 0.75%
It is a degree.

【0040】このような構造パラメータを有する石英系
単一モード光導波路は、曲率4mm程度の曲げにも耐え
る。リング状光導波路2は、FSRを2GHzに設定す
るために曲率半径Rが15.9mm程度の真円で作製し
た。さらに、薄膜ヒータ14a,14bおよび5とし
て、ここでは、Cr金属薄膜(幅50μm、厚さ0.3
μm)を真空蒸着技術により、長さ約5mmにわたって
形成した。さらに、アモルファスシリコン薄膜6(幅2
00μm、厚さ9μm)をスパッタ技術により、長さ約
1.6mmにわたって形成し、垂直偏波(TM偏波)と
水平偏波(TE偏波)で共振特性を一致させた。方向性
結合器12a,12bの各結合比は、励起波長0.98
μmで0%、発振波長1.60μmで50%になるよう
に作製した。導波路長差△Lは0になるように作製し
た。これにより、入力光導波路3aからリング状光導波
路2への光結合比が励起波長0.98μmで0%、発振
波長1.60μmで100%になった。位相器である薄
膜ヒータ14aの消費電力を0.1Wにすることで、発
振しきい値が30mW、微分効率が20%で発振した。
以上、第1、第2、第3および第4の実施例では、シリ
コン基板上の石英系単一モード光導波路を基本要素とし
て構成したが、これは、石英系単一モード光導波路が、
光通信用の石英系単一モード光ファイバとの屈折率整合
性に優れているからである。本発明で用いることのでき
る光導波路は、必ずしも石英系光導波路に限定されるも
のではなく、他材料系の導波路系にも適用できることは
もちろんである。対象となる光導波路系としては、石英
系の他に、多成分ガラス系イオン拡散導波路、LiNb
3 系導波路などを挙げることができる。また、本発明
は光ファイバあるいはバルク型などでも実現でき、光導
波路に限定されるものではない。
The silica type single mode optical waveguide having such a structural parameter can withstand bending with a curvature of about 4 mm. The ring-shaped optical waveguide 2 was manufactured as a perfect circle having a radius of curvature R of about 15.9 mm in order to set the FSR to 2 GHz. Further, as the thin film heaters 14a, 14b and 5, here, a Cr metal thin film (width 50 μm, thickness 0.3) is used.
μm) was formed by a vacuum evaporation technique over a length of about 5 mm. Furthermore, the amorphous silicon thin film 6 (width 2
(00 μm, thickness 9 μm) was formed by a sputtering technique over a length of about 1.6 mm, and the resonance characteristics of the vertical polarization (TM polarization) and the horizontal polarization (TE polarization) were matched. The coupling ratio of the directional couplers 12a and 12b is 0.98 at the excitation wavelength.
It was manufactured so that it was 0% at μm and 50% at an oscillation wavelength of 1.60 μm. The waveguide length difference ΔL was made to be 0. As a result, the optical coupling ratio from the input optical waveguide 3a to the ring-shaped optical waveguide 2 was 0% at the excitation wavelength of 0.98 μm and 100% at the oscillation wavelength of 1.60 μm. By setting the power consumption of the thin film heater 14a, which is a phaser, to 0.1 W, oscillation was achieved with an oscillation threshold of 30 mW and a differential efficiency of 20%.
As described above, in the first, second, third and fourth embodiments, the silica single mode optical waveguide on the silicon substrate is used as a basic element.
This is because it has excellent refractive index matching with a silica single mode optical fiber for optical communication. The optical waveguide that can be used in the present invention is not necessarily limited to the silica optical waveguide, and it is needless to say that it can be applied to the waveguide system of other materials. As the target optical waveguide system, in addition to quartz system, multi-component glass system ion diffusion waveguide, LiNb
Examples include O 3 -based waveguides. Further, the present invention can be realized by an optical fiber or a bulk type and is not limited to an optical waveguide.

【0041】さらに、位相器として薄膜ヒータを用いた
が、電圧を印加して位相を制御できる液晶セルなどの位
相制御器も用いることができ、本発明で用いることので
きる位相器は必ずしも薄膜ヒータに限定されるものでは
ない。先のLiNbO3 系導波路の場合には、位相器と
して、電気光学効果を利用した位相器を用いることも可
能である。
Further, although the thin film heater is used as the phase shifter, a phase controller such as a liquid crystal cell capable of controlling the phase by applying a voltage can also be used, and the phase shifter which can be used in the present invention is not necessarily a thin film heater. It is not limited to. In the case of the aforementioned LiNbO 3 system waveguide, it is also possible to use a phase shifter utilizing the electro-optic effect as the phase shifter.

【0042】さらに、本実施例では、光結合部にマッハ
ツェンダ光干渉計回路を用いたが、方向性結合器の2本
の光導波路間に溝を彫り、その溝に屈折率整合用液体を
入れ、その屈折率を適当に調節することにより光結合比
を可変にすることもでき、本発明で用いることのできる
光結合部は必ずしもマッハツェンダ光干渉計回路に限定
されるものではない。
Further, in the present embodiment, the Mach-Zehnder interferometer circuit is used for the optical coupling section, but a groove is carved between two optical waveguides of the directional coupler, and a refractive index matching liquid is put in the groove. However, the optical coupling ratio can be made variable by appropriately adjusting the refractive index, and the optical coupling section that can be used in the present invention is not necessarily limited to the Mach-Zehnder interferometer circuit.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、下記のよ
うな効果がある。 (1)請求項1の発明は、光リング共振器の入出力光路
とリング状光路との光結合比を可変にすることにより、
光リング共振器のフィネスを可変にでき、これにより、
所望の光周波数が揺らいでいる場合でも、適切なフィル
タ特性にして、それを取り出すことができる。したがっ
て、本発明の光リング共振器は、光周波数多重伝送シス
テム、光周波数計測分野や光センサシステム等広い応用
を見出すことが期待される。 (2)請求項2の発明は、光結合部をマッハツェンダ光
干渉計と位相器の組み合わせで構成することにより、光
結合比、したがってフィネスを高精度に、かつ広範囲に
設定できる。よって本発明の光リング共振器は、使用さ
れるシステムに適した光リング共振器の特性を実現で
き、そのシステムの高性能化が期待される。 (3)請求項3の発明は、光ファイバ、特に石英系光フ
ァイバを用いたシステムの高性能化が期待できる。
As described above, the present invention has the following effects. (1) According to the invention of claim 1, the optical coupling ratio between the input / output optical path of the optical ring resonator and the ring-shaped optical path is made variable,
The finesse of the optical ring resonator can be made variable, which allows
Even if the desired optical frequency is fluctuating, it can be extracted with appropriate filter characteristics. Therefore, the optical ring resonator of the present invention is expected to find wide applications in optical frequency multiplex transmission systems, optical frequency measurement fields, optical sensor systems, and the like. (2) According to the second aspect of the present invention, the optical coupling portion is configured by a combination of the Mach-Zehnder interferometer and the phase shifter, so that the optical coupling ratio, and thus the finesse, can be set with high accuracy and in a wide range. Therefore, the optical ring resonator of the present invention can realize the characteristics of the optical ring resonator suitable for the system used, and the high performance of the system is expected. (3) The invention of claim 3 can be expected to improve the performance of an optical fiber, particularly a system using a silica optical fiber.

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

【図1】同図(A)、(B)は本発明の第1の実施例の
光リング共振器を示す、それぞれ平面図、AA’線断面
図である。
1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view taken along the line AA ′, respectively, showing an optical ring resonator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例の光リング共振器の位相器の消費
電力を変えた時の光周波数特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an optical frequency characteristic when the power consumption of the phaser of the optical ring resonator of the first embodiment is changed.

【図3】第1の実施例の光リング共振器の位相器の消費
電力に対するフィネスの変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing changes in finesse with respect to power consumption of a phaser of the optical ring resonator according to the first embodiment.

【図4】第1の実施例の光リング共振器で設定可能なフ
ィネスと共振ピークでの透過率の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the finesse that can be set in the optical ring resonator of the first embodiment and the transmittance at the resonance peak.

【図5】本発明の第2の実施例の光リング共振器の平面
図である。
FIG. 5 is a plan view of an optical ring resonator according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例の光リング共振器の平面
図である。
FIG. 6 is a plan view of an optical ring resonator according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施例の光リング共振器の平面
図である。
FIG. 7 is a plan view of an optical ring resonator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】同図(A),(B),(C)および(D)は光
リング共振器の従来例を示す、それぞれ平面図、AA’
線断面図、BB’線断面図およびCC’線断面図であ
る。
8A, 8B, 8C and 8D are plan views and AA ′, respectively, showing a conventional example of an optical ring resonator.
It is a line sectional view, a BB 'line sectional view, and a CC' line sectional view.

【図9】同図(A)、(B)は光リング共振器の従来例
の光周波数特性を示す図である。
9A and 9B are diagrams showing optical frequency characteristics of a conventional example of an optical ring resonator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 1a クラッド層 2 リング状光導波路 3a 入力光導波路 3b 出力光導波路 4a,4b 方向性結合器 5 薄膜ヒータ 6 偏波補償器 11,21 マッハツェンダ光干渉計回路 12a,12b,22a,22b 方向性結合器 13a,13b,23a,23b 光導波路 14a,14b,24a,24b 位相器 1 Silicon Substrate 1a Cladding Layer 2 Ring Optical Waveguide 3a Input Optical Waveguide 3b Output Optical Waveguide 4a, 4b Directional Coupler 5 Thin Film Heater 6 Polarization Compensator 11, 21 Mach-Zehnder Optical Interferometer Circuit 12a, 12b, 22a, 22b Direction Sexual coupler 13a, 13b, 23a, 23b Optical waveguide 14a, 14b, 24a, 24b Phaser

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リング状光路と、光結合部と、前記リン
グ状光路に前記光結合部を介して結合された少なくとも
1本の光入出力光路より構成され、前記光結合部の少な
くとも1つが入出力光強度可変の光結合部である光リン
グ共振器。
1. A ring-shaped optical path, an optical coupling section, and at least one optical input / output optical path coupled to the ring-shaped optical path via the optical coupling section, and at least one of the optical coupling sections. An optical ring resonator, which is an optical coupling unit with variable input / output light intensity.
【請求項2】 前記の入出力強度可変の光結合部がマッ
ハツェンダ光干渉計により構成され、前記マッハツェン
ダ光干渉計を構成する2つの光路途上に、その光路長を
微調整して光の透過率を調節する位相器が設けられてい
る請求項1記載の光リング共振器。
2. The optical coupling section with variable input / output intensity is composed of a Mach-Zehnder optical interferometer, and the optical path length is finely adjusted along the two optical paths forming the Mach-Zehnder optical interferometer, and the light transmittance is adjusted. 2. The optical ring resonator according to claim 1, further comprising a phase shifter that adjusts.
【請求項3】 前記リング状光路と前記光入出力光路は
平面基板上に形成された単一モード光導波路であり、該
単一モード光導波路は、前記平面基板上に配置された石
英系ガラスによるコア部が埋設されて構成された石英系
光単一モード光導波路であり、前記マッハツェンダ光干
渉計は、リング状石英系光単一モード光導波路と入出力
石英系光単一モード光導波路が2箇所で近接して構成さ
れた2個の方向性結合器と該2個の方向性結合器を連結
する2本の石英系光単一モード光導波路で構成され、前
記位相器は、前記マッハツェンダ光干渉計の2個の方向
性結合器を連結する2本の石英系光単一モード光導波路
の少なくとも一方に前記コア部の上方のクラッド層上に
配置された薄膜ヒータである請求項2記載の光リング共
振器。
3. The ring-shaped optical path and the light input / output optical path are single-mode optical waveguides formed on a flat substrate, and the single-mode optical waveguide is a silica glass arranged on the flat substrate. The Mach-Zehnder optical interferometer is a silica-based optical single-mode optical waveguide in which a ring-shaped silica-based optical single-mode optical waveguide and an input / output silica-based optical single-mode optical waveguide are formed. The phase shifter is composed of two directional couplers arranged close to each other at two points and two silica-based optical single-mode optical waveguides connecting the two directional couplers. 3. A thin film heater disposed on a cladding layer above the core part in at least one of two silica based single mode optical waveguides connecting two directional couplers of an optical interferometer. Optical ring resonator.
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