本发明专利技术提供一种平面光回路，是由形成在基板上的芯体和包覆层构成的平面光回路，其特征在于具备：将信号光输入的１个以上的输入光波导（１１１）；模式耦合模块（１１２），其使输入的所述信号光的一部分即基本模式耦合为高次模式或辐射模式中至少一方；模式再耦合模块（１１３），其使高次模式或辐射模式中至少一方耦合为基本模式；以及将信号光输出的１个以上的输出光波导（１１４），模式耦合模块以及模式再耦合模块是芯体的幅宽以及高度的至少一方连续地变动的光波导。从而，提供一种以已知的平面光回路制作工序，可容易制作的、将信号光的传播损耗降低的、将输入的信号光变换而将所望的信号光而取出的平面光回路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于对将所输入的信号光转换而取出所望信号光的 平面光回路、波导传播回路进行最优化的设计方法，以及用于实施该设计 方法的计算机程序。
技术介绍
伴随着光通信系统进一步的大容量化、高速化，将完成高功能的光学 装置低廉地进行提供的重要性增大了。制作在平面基板上的光回路，由于 设计自由度高且批量性/稳定性优越，从而能够提供符合上述要求的光学装 置，使得相关研究开发在全世界盛行起来。图40 图42表示以往的平面光回路的一例。图40所示的平面回路的 构成为输入光波导171、以及与输入光波导171光学耦合的输出光波导 172 (例如，参照专利文献l)。图40所示的平面光回路，通过将输出光 波导172设计成抛物线形状，从而为平面光回路赋予了输出信号光的场分 布进行调整的功能。但是，在该设计方法中，由于仅对输入信号光的基本模式和在此耦合 的2次模式进行处理，使得作为对信号光的场分布进行调整的透镜特性较 低。另外，由于是使2次模式慢慢地生成的结构，所以产生了平面光回路 尺寸变大这样的问题。 '另外，通过采用将锥形形状的光波导和光纤的连接部分周期性地分割的结构，赋予光斑尺寸(spot size)变换功能的平面光回路(例如，参照 非专利文献l) 一直为众人公知。但是，由于对光信号传播的光波导周期性地进行分割，而存在着不可 避免分割面中的信号光反射这样的问题，从而具有不能运用在光斑尺寸变 换器以外的用途这样的课题。另外，通过采用重复进行非周期性地增减光波导的幅宽的结构，而赋 予光斑尺寸变换功能的平面光回路也为众人公知(例如，参照非专利文献 2)。但是，由于作成了光波导幅宽沿信号光的传播方向重复进行急剧的增 减的结构，所以，存在着平面光回路的制作非常困难这样的问题。图41表示具备以往的交叉形光波导的光回路的结构。交叉形光波导 作为光回路中的基本结构要素之一是必需不可缺的。图41所述的光回路 260具备2个输入光波导261、 2个输出光波导264、以及光波导交叉部 265，该光波导交叉部265是分别连结2个输入光波导261和2个输出光 波导264的波导的重叠部分。虽然为了谋求光学装置的小型化，需要使输 入光波导261和输出光波导264的交叉角266减小，但是随着交叉角266 减小，光波导交叉部265中的光耦合损耗增加，从而产生串扰(crosstalk) 特性降低这样的问题。通过将光波导交叉部的光波导幅宽降低得比光波导交叉部以外的光 波导幅宽小，而将光波导交叉部中的光斑(spot)尺寸增加得比光波导交 叉部以外的光波导中的光斑尺寸大，从而使光波导交叉部中的光耦合损耗 降低的交叉形光波导一直为众人公知(例如，参照专利文献2)。但是， 即使在这样的交叉形光波导的结构中，当交叉角小于30。时，也存在着不 能获得足够的光耦合损耗降低效果的问题。图42表示以往的光分路回路的构造例。伴随着光通信系统的运用领 域扩大，用于将信号光分路、分合波、切换的平面光回路的重要性越来越 强。尤其是，对信号光进行分路或合波的光分路回路，作为光回路中的基 本结构要素是必需不可缺的。图42所示的光分路回路，由输入光波导371、光波导分路部372、分 路光波导373a、 373b以及输出光波导374a、 374b构成(例如，参照非专利文献3)。输入到输入光波导371的信号光，通过光波导分路部372以 及分路光波导373a、 373b分路而引导向输出光波导374a、 374b。图42所 示那样的光分路回路由于其形状也称为Y分路回路。如上述，伴随着光通信系统的急剧普及，用于将光信号分路或将光路 切换或对每个波长进行分合波的光回路的重要性增大了。为了构造并提供 高性能的光通信系统，需要设计并实现高性能的光回路。光回路能够通过对沟道(channel)光波导、锥形光波导、厚板形光波 导等个别光回路要素进行组合而进行设计。但是，如果利用这样的设计方 法，就不能发现通过例如长度极小的光斑尺寸变换器等以往的光回路要素 的组合所不能实现的功能。在这样的情况下，以往进行着利用遗传算法等 的试错法(tiy and error)型的最优化方法的光回路设计。图43是表示以往的根据遗传算法的光回路的设计方法的图(例如， 参照非专利文献4)。图43的以往的算法，包括工序301，赋予折射率分布组的初始值； 工序302，利用遗传算法使折射率分布组变化；工序303，通过实际地使 光传播而对变化的折射率分布组进行评价；工序304，选择良好的折射率 分布组；以及工序305，对所获得的折射率分布是否符合所望的特性进行 判断。如果最初进行工序301、工序302、工序303、工序304、工序305 而在工序305中未获得所望的特性，则重复工序302至工序304直至获得 所望的特性。这里，虽然在以往算法的工序302中按照遗传算法对折射率分布组进 行改变，但是该改变是否向良好的方向变化，只到在工序305中实际使光 传播为止才知道。图44A以及图44B表示更近以往的遗传算法所设计的光回路(该例 未光斑尺寸变换器)(例如，非专利文献2)。图44A以及图44B所示的光回路具有如下结构即具有一定厚度的 芯体401被埋入包覆层402。在将光传播方向设为z轴的情况下，图44A是从x轴方向对y轴上的 折射率分布进行观察的图，图44B是从y轴方向对x轴上的折射率分布进 行观察的图。在图44A以及图44B所示的以往的光回路中，如图44B所示那样，将折射率分布分割为沿z轴方向持有一定长度的区段(segment) (在该例中为3um)，通过用遗传算法对各区段的x轴方向的幅宽进行 调整，而实现光回路的最优化。专利文献1:特开平9-297228号公报(第7图)专利文献2:特开平5-60929号公报非专利文献1: Z.Waissman、夕卜1名， 「Analysis of Periodically Segmented Waveguide Mode Expanders」 ,Journal of Lightwave Technology, 1995年10月，Vol. 13， No. 10，(第1图)非专利文献2: Michael M.Spuhler、夕卜4名，「A Very Short Planar Sillica Spot-Size Converter Using a No叩eriodic Segmented Waveguide」，Journal of Lightwave Technology, 1998 年 9 月， Vol. 16， No. 9,(第1图，第2图)非专禾U文献3: Katsunari Okamoto， 「Fundamentals of Optical Waveguides」，2000年Academic Press(第7， 15图)非专禾ll文献4: B.Plaum，夕卜3名，"Optimization of waveguide bends and bent mode converters using a genetic algorithm", 25th International Conference on Infrared and Millimeter Waves 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，是利用计算机对用于从输入场获得所望的输出场的波导传播回路进行设计的方法，其特征在于， 包括： 折射率分布初始化工序，其中将所述波动传播回路中的传播介质的折射率分布的初始值保存在所述计算机的存储模块中； 将所述传播介质的波动传播方向的任意位置设定为最优化位置的工序； 最优化位置输入输出场计算工序，其中对所述输入场从所述波动传播回路的入口至所述最优化位置为止顺传播时的场、以及所述所望的输出场从所述波动传播回路的出口至所述最优化位置为止逆传播时的场，进行计算，并保存在所述计算机的存储模块中；以及 折射率分布改变工序，其中按照所述输入场顺传播时的场与所述所望的输出场逆传播时的场的波面一致的方式，对所述最优化位置中的折射率分布进行调整， 在使所述最优化位置沿波动传播方向变化的同时，重复所述最优化位置设定工序、最优化位置输入输出场计算工序以及所述折射率分布改变工序。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：才田隆志，坂卷阳平，桥本俊和，鬼头勤，高桥浩，柳泽雅弘，铃木扇太，肥田安弘，石井元速，田村宗久，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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