(57)【要約】【課題】大型化を抑制すると共に、複数の波長の信号を抽出しながら入力導波路中の信号強度の低化を抑制することを目的とする。【解決手段】多重波長信号が入力される入力導波路２に対して、複数のリング導波路６を立体的に設けることにより、大型化を抑制すると共に、複数の波長の信号を抽出しながら入力導波路２中の信号強度の低化を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の信号が多重化された波長多重信号を入力して固有の波長の単波長信号を選別して出力する光マイクロリング共振器であって、
立体形状の透光性部材と、
前記透光性部材内に形成されて前記波長多重信号が入力される入力導波路と、
前記入力導波路に沿って任意の平面上に形成され、外径の直径がそれぞれ異なる複数のリング導波路と、
それぞれの前記リング導波路に沿って配置される複数の出力導波路と
を有し、それぞれの前記リング導波路が前記リング導波路の直径に対応した前記単波長信号を前記入力導波路から抽出し、前記出力導波路が対応する前記リング導波路が抽出した前記単波長信号を出力することを特徴とする光マイクロリング共振器。
【請求項２】
前記リング導波路の内の複数が、前記入力導波路の任意の１点を含み前記入力導波路と直交する面内に前記リング導波路の中心が位置するように設けられ、前記入力導波路を中心として隣り合う前記リング導波路がなす角度を所定の角度以上とすることを特徴とする請求項１記載の光マイクロリング共振器。
【請求項３】
前記所定の角度が６０°であることを特徴とする請求項２記載の光マイクロリング共振器。
【請求項４】
前記入力導波路が曲線状に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光マイクロリング共振器。
【請求項５】
前記入力導波路が前記透光性部材内で分岐されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光マイクロリング共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
波長多重信号からリング導波路を用いて特定の波長の単波長信号を抽出する光マイクロリング共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信装置等においては、複数の波長の光信号が多重化された波長多重信号が伝達される。そして、波長多重信号から特定の波長の光を抽出する場合には、立体部材中に形成された光マイクロリング共振器を用いている。このような光マイクロリング共振器は、波長多重信号の分波器やバイオセンサー，ＤＮＡチップ，ガス検出器等のセンサー、あるいは光アイソレータ等に用いられる。
以下、図７を用いて、従来の光マイクロリング共振器の構造を説明する。
図７は従来の光マイクロリング共振器の立体構造を示す図である。
【０００３】
図７において、入力導波路３２は直線的に配置されており、波長多重信号を伝搬させる。リング導波路３６は入力導波路３２と所定の間隔を隔てて配置され、抽出する単波長信号の数に応じて複数が同一平面上に並べて配置される。リング導波路３６の外形の直径は抽出する単波長信号の波長に応じて決定される。出力導波路３７はリング導波路３６と所定の間隔を隔て１対１に配置され、リング導波路３６で抽出した単波長信号を出力する。
【０００４】
この時、隣接するリング導波路３６には波長の異なる信号が伝播することになり、ノイズ等の影響を蒙る可能性がある。そのため、各リング導波路３６間距離は、伝搬する信号の波長や強度に応じて所定の間隔を隔てて配置されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８４９５５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１００７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の光マイクロリング共振器では、抽出する波長の信号の数に応じてリング導波路３６を設ける必要があり、それらを所定の間隔を隔てて同一平面上に並べて配置する必要があるため、多くの単波長信号を抽出する場合には入力導波路３２の全長が長くなっていた。そのため、入力導波路３２の終端に近づくにつれ波長多重信号の強度が低下するという問題点があった。また、波長多重信号の強度の低下に対応するために、入力導波路３２の途中に信号増幅器を設けることもできるが、信号増幅器の大きさの分だけ光マイクロリング共振器の大きさが大きくなるという問題点が生じることになる。
【０００７】
上記問題点を解決するため、本発明の光マイクロリング共振器は、大型化を抑制すると共に、複数の波長の信号を抽出しながら入力導波路中の信号強度の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の光マクロリング共振器は、波長の異なる複数の信号が多重化された波長多重信号を入力して固有の波長の単波長信号を選別して出力する光マイクロリング共振器であって、立体形状の透光性部材と、前記透光性部材内に形成されて前記波長多重信号が入力される入力導波路と、前記入力導波路に沿って任意の平面上に形成され、外径の直径がそれぞれ異なる複数のリング導波路と、それぞれの前記リング導波路に沿って配置される複数の出力導波路とを有し、それぞれの前記リング導波路が前記リング導波路の直径に対応した前記単波長信号を前記入力導波路から抽出し、前記出力導波路が対応する前記リング導波路が抽出した前記単波長信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
また、前記リング導波路の内の複数が、前記入力導波路の任意の１点を含み前記入力導波路と直交する面内に前記リング導波路の中心が位置するように設けられ、前記入力導波路を中心として隣り合う前記リング導波路がなす角度を所定の角度以上としても良い。
前記所定の角度が６０°であることが好ましい。
また、前記入力導波路が曲線状に形成されても良い。
また、前記入力導波路が前記透光性部材内で分岐されても良い。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、多重波長信号が入力される入力導波路に対して、複数のリング導波路を立体的に設けることにより、大型化を抑制すると共に、複数の波長の信号を抽出しながら入力導波路中の信号強度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の光マイクロリング共振器の構造を例示する斜視図
【図２】実施の形態１における光マイクロリング共振器の構造を示す図
【図３】実施の形態２における光マイクロリング共振器の構造を示す図
【図４】実施の形態２におけるリング導波路間の距離を説明する図
【図５】実施の形態３におけるリング導波路間の距離を説明する図
【図６】実施の形態４における光マイクロリング共振器の入力導波路の構成を説明する概略図
【図７】従来の光マイクロリング共振器の立体構造を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
複数の波長の光信号が多重化された波長多重信号から特定の波長の光信号を選択的に抽出する際には、光マイクロリング共振器が用いられる場合がある。光マイクロリング共振器は、波長多重信号が伝搬される入力導波路と、抽出する光信号の波長に応じて外形の径が決まるリング導波路と、リング導波路が抽出した特定の波長の単波長信号を導出する出力導波路とから構成される。本発明の光マイクロリング共振器は、入力導波路に対して径の異なる複数のリング導波路を立体的に設けることにより、大型化を抑制すると共に、複数の波長の信号を抽出しながら入力導波路の長さを短くすることが可能となることを特徴とする。
以下、本発明の光マイクロリング共振器の実施の形態について、図を参照して説明する。
（実施の形態１）
まず、図１，図２を用いて実施の形態１における光マイクロリング共振器について説明する。
【００１３】
図１は本発明の光マイクロリング共振器の構造を例示する斜視図、図２は実施の形態１における光マイクロリング共振器の構造を示す図であり、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は上面図、図２（ｃ）は正面図である。
【００１４】
図１に示すように、実施の形態１における光マイクロリング共振器１では、立体形状の透光性部材８内に入力導波路２が形成され、例えば１本の直線状に形成される。図１ではＸ軸と平行な直線状の入力導波路２を例示しており、入力導波路２には複数の波長が重合された波長多重信号が入力されている。リング導波路６は入力導波路２に沿って、抽出する単波長信号の数だけ設けられる。リング導波路６で抽出された単波長信号は、リング導波路６に沿って形成される出力導波路７を介して出力される。リング導波路６は円形であり、その径は抽出する単波長信号の波長に対応して決定され、リング導波路６の長さに相当する円周の長さが抽出する単波長信号の波長の整数倍に設定される。なお、単波長信号を効率的に抽出するために、入力導波路２と最も近接する位置におけるリング導波路６の接線が入力導波路２と平行になるようにリング導波路６を設ける。また、各リング導波路６は同一平面内に形成されず、異なる面に立体的に配置されることが本発明の特徴である。
【００１５】
実施の形態１においては、図２に示すように、各リング導波路６の中心が、入力導波路２の任意の１点を含み、入力導波路２に直交する同一面に配置されるように、各リング導波路６を形成する。この時、隣り合うリング導波路６の成す角度を、導波路径の差に依存する所定の角度α以上とすることにより、他のリング導波路６からの光の干渉を抑制することができる。なお、入力導波路２とリング導波路６とが同じ径である場合、角度αは６０°となり、入力導波路２の同一点において、６つのリング導波路６を形成することができる。この場合、隣り合うリング導波路６がつながることがないので、ノイズの発生を抑制した上でリング導波路６を最も密に配置することができる。また、入力導波路２と比較してリング導波路６の径が小さい場合、さらに小さい角度αでリング導波路６を配置することができる。
【００１６】
以上のように、各々のリング導波路６を入力導波路２の同一点において所定の角度αを隔てて形成することにより、入力導波路２の全長を短縮することができ、信号の強度が低下することを抑制できる。さらに、信号の強度が低下することを抑制できるので、増幅器を用いる必要もなくなり、光マイクロリング共振器の大型化を抑制することもできる。
（実施の形態２）
まず、図１，図３，図４を用いて実施の形態２における光マイクロリング共振器について説明する。
図３は実施の形態２における光マイクロリング共振器の構造を示す図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は正面図である。
【００１７】
実施の形態１では、入力導波路２の同一点において、互いに所定の角度αを隔ててリング導波路６を形成したが、実施の形態２では、図２に示すように、異なる点において、異なる面に各リング導波路６を立体的に配置することが特徴である。例えば、リング導波路６ａは面（Ｘ，Ｙ，０）と平行な面上に形成されるが、リング導波路６ｂは面（Ｘ，０，Ｚ）と平行な面に形成されている。例えば、図３（ｃ）の正面図におけるリング導波路６ａとリング導波路６ｂとが成す角度は９０°であるが、２つのリング導波路６が成す角度αは任意に設定でき、様々な面上にリング導波路６を設けることができる。
ここで、各リング導波路６間の距離は、特性を維持するために所定の間隔以上が必要となるため、各リング導波路６間の距離について説明する。
【００１８】
図４は実施の形態２におけるリング導波路間の距離を説明する図であり、図４（ａ）は従来の同一平面内に形成されたリング導波路間の距離を説明する図、図４（ｂ）は本発明の立体的に形成されたリング導波路間の距離を説明する２方向から見た図である。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、従来の同一平面に配置されたリング導波路６では隣接するリング導波路６との最短距離は入力導波路２と平行な方向の距離であり、その長さ非結合長ｃは、特性確保のために必要な所定の長さ以上を要する。その時の、入力導波路２における２つのリング導波路間の距離をｌ１とする。これに対して、本発明の光マイクロリング共振器１では、図４（ｂ）に示すように、隣接するリング導波路６間の最短距離を示す線分は入力導波路２と異なる方向の線分であり、従来と同様、その距離は非結合長ｃとなる。この場合、非結合長ｃの入力導波路２と平行な方向の成分における長さは、リング導波路６が立体的に異なる平面上に形成されているため、非結合長ｃより小さいｍとなる。そのため、入力導波路２と平行な方向の成分における隣接するリング導波路６間の距離ｌ２が、従来の光マイクロリング共振器における隣接するリング導波路６間の距離ｌ１に比べて小さくなる。さらに、複数のリング導波路６が形成されている場合、各々のリング導波路６間で間隔が短縮され、入力導波路２の全長を短くすることができる。
【００２０】
以上のように、各々のリング導波路６を立体的に、入力導波路２の異なる点における異なる平面上に形成することにより、隣接するリング導波路６間の最短距離を所定の長さ以上確保したとしても、入力導波路２と平行な方向の成分における隣接するリング導波路６間の距離を短縮することができるため、入力導波路２の全長を短縮することができ、信号の強度が低下することを抑制できる。さらに、信号の強度が低下することを抑制できるので、増幅器を用いる必要もなくなり、光マイクロリング共振器の大型化を抑制することもできる。
【００２１】
具体的には、隣接するリング導波路６間の距離である非結合長ｃは、それぞれのリング導波路６内を伝搬する光信号の干渉を排除し、ノイズの影響を低減するために、所定の間隔以上の長さとなる。非結合長ｃは、光信号の強度，リング導波路６の屈折率，リング導波路６とリング導波路６外部との屈折率差，リング導波路６の表面粗さ等により決定されるが、例えば、一律に２５μｍであるとする。そして、隣接するリング導波路６の径がいずれも６６μｍであるとすると、従来の光マイクロリング共振器では、隣接するリング導波路６間の距離が２５μｍであり、ｌ１は９１μｍであった（図４（ａ）参照）。これに対して、本発明の光マイクロリング共振器では、隣接するリング導波路６間の距離として、非結合長ｃは２５μｍであるが、ｍは２５μｍより短く、例えば、２１μｍ程度となる。そうすると、ｌ２は８７μｍとなり、１ヶ所のリング導波路６間で従来に比べて４μｍ入力導波路２の長さを短縮することができ（図４（ｂ）参照）、入力導波路２の全体の長さも、各リング導波路６間の距離の短縮に応じて短縮することができる。
【００２２】
なお、以上の説明では、入力導波路２の異なる点における異なる平面上にリング導波路６を形成する場合を例に説明したが、実施の形態１と同様に、リング導波路６の内のいずれか複数を入力導波路２の同一点において所定の角度α以上隔てて形成しても良い。
【００２３】
また、透光性部材８は透光性を有するガラスや樹脂等を用いることができる。例えば、珪酸塩系、硼酸塩系、燐酸塩系、弗燐酸塩系、ビスマス系等の酸化物ガラスや、ＢｅＦ２系、ＺｒＦ４系、ＩｎＦ４系、Ｃｄ−Ｚｎ−Ｃｌ系等のハロゲン化物ガラス、Ｇａ−Ｌａ−Ｓ系等の硫化物ガラス、Ｓｅ−Ａｓ系等のカルコゲナイドガラスを用いることができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態１，２に係る光マイクロリング共振器において、入力導波路が曲線形状である場合の実施の形態について、図５を用いて説明する。
【００２４】
図５は実施の形態３におけるリング導波路間の距離を説明する図であり、図５（ａ）は従来の同一平面内に形成されたリング導波路間の距離を説明する図、図５（ｂ）は本発明の立体的に形成されたリング導波路間の距離を説明する２方向から見た図である。
【００２５】
入力導波路が曲線状であっても、実施の形態１，２と同様にリング導波路を立体的に、入力導波路の同一点において互いに所定の角度αを隔てて、あるいは異なる平面上に形成することにより、入力導波路の全長を短縮することができる。
【００２６】
例えば、実施の形態２において、隣接するリング導波路６間の最短距離の非結合長ｃは、特性確保のために必要な所定の長さ以上であることを要する。図５（ａ）に示すように、従来の光マイクロリング共振器では同一平面にリング導波路６が配置されるため、入力導波路１２における２つのリング導波路６間の距離はｌ３となる。これに対して、本発明の光マイクロリング共振器１では、図５（ｂ）に示すように、隣接するリング導波路６間の最短距離を示す線分の長さは、従来と同様に非結合長ｃとなる。この場合、非結合長ｃの入力導波路１２に沿った方向の成分における長さは、リング導波路６が立体的に異なる平面上に形成されているために非結合長ｃより小さくなり、入力導波路１２に沿う方向の成分における隣接するリング導波路６間の距離ｌ４が、従来の光マイクロリング共振器における隣接するリング導波路６間の距離ｌ３に比べて小さくなる。さらに、複数のリング導波路６が形成されている場合、各々のリング導波路６間で間隔が短縮され、入力導波路１２の全長を短くすることができる。
【００２７】
以上のように、入力導波路１２が曲線状である場合であっても、各々のリング導波路６を立体的に異なる平面上に形成することにより、隣接するリング導波路６間の最短距離を所定の長さ以上確保したとしても、入力導波路１２に沿う方向の成分における隣接するリング導波路６間の距離を短縮することができるため、入力導波路１２の全長を短縮することができ、信号の強度が低下することを抑制できる。さらに、増幅器を用いる必要もなくなるので光マイクロリング共振器の大型化を抑制することもできる。また、実施の形態１と同様に、曲線状の入力導波路１２の同一点に互いに所定の角度αを隔ててリング導波路６を形成することにより、隣り合うリング導波路６が光の干渉を受けることを抑制することができる。
（実施の形態４）
次に、実施の形態１〜３に係る光マイクロリング共振器において、入力導波路を分岐させた場合の実施の形態について、図６を用いて説明する。
図６は実施の形態４における光マイクロリング共振器の入力導波路の構成を説明する概略図である。
実施の形態４における光マイクロリング共振器では、実施の形態１〜３に係る光マイクロリング共振器において入力導波路を分岐させることを特徴とする。
【００２８】
図６に示すように、実施の形態４における入力導波路１３は入力端子１８から入力された後、２本の経路に分岐される構成である。また、リング導波路６は分岐された入力導波路１３のそれぞれに、立体的に、入力導波路１３の同一点において互いに所定の角度αを隔てて、あるいは異なる平面上に形成される。例えば、実施の形態１〜３における入力導波路の全長をＬとし、同じ長さの２経路に分割した場合、分岐点以降の各入力導波路１３の長さはＬ／２となり、入力端子１８から分岐点までの距離を考慮しても、信号強度の低減をさらに緩和することができる。
【００２９】
このように、入力導波路１３を分岐した上、それぞれの入力導波路１３に各々のリング導波路６を立体的に異なる平面上に形成することにより、分岐後の入力導波路１３を短くすることができるので信号強度の低下を抑制することができる。さらに、隣接するリング導波路６間の最短距離を所定の長さ以上確保したとしても、入力導波路１３に沿う方向の成分における隣接するリング導波路６間の距離を短縮することができるため、入力導波路１３の全長を短縮することができ、信号の強度が低下することを抑制できる。さらに、増幅器を用いる必要もなくなるので光マイクロリング共振器の大型化を抑制することもできる。また、入力導波路１３の同一点において互いに所定の角度αを隔ててリング導波路６を形成することにより、隣り合うリング導波路６が光の干渉を受けることを抑制することができる。
【００３０】
なお、図６では、２本に経路を分岐させる例を示したが、３本以上に分岐させることもできる。また、直線状の入力導波路に限らず、曲線状の入力導波路に対しても同様に適用することができる。
【００３１】
上記各実施の形態において、透光性部材にレーザ光を照射し、焦点位置を導波路形成領域上を移動させることにより、透光性部材の屈折率を局所的に変化させて導波路の形成を行う。焦点位置の移動は、レーザ光の発振器と透光性部材との間に設けられるレンズの調整と、透光性部材の移動によって制御する。レーザ光としては、一定のパルス間隔のパルスレーザを用いることが好ましく、フェムト秒レーザを用いることがより好ましい。
【符号の説明】
【００３２】
１    光マイクロリング共振器
２    入力導波路
６    リング導波路
７    出力導波路
８    透光性部材
１２    入力導波路
１３    入力導波路
３２    入力導波路
３６    リング導波路
３７    出力導波路
【図１】
2013195721.tif 000003
【図２】
2013195721.tif 000004
【図３】
2013195721.tif 000005
【図４】
2013195721.tif 000006
【図５】
2013195721.tif 000007
【図６】
2013195721.tif 000008
【図７】
2013195721.tif 000009