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DE19946363A1 - Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer mit Wellenleitergitter - Google Patents

Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer mit Wellenleitergitter

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Publication number
DE19946363A1
DE19946363A1 DE19946363A DE19946363A DE19946363A1 DE 19946363 A1 DE19946363 A1 DE 19946363A1 DE 19946363 A DE19946363 A DE 19946363A DE 19946363 A DE19946363 A DE 19946363A DE 19946363 A1 DE19946363 A1 DE 19946363A1
Authority
DE
Germany
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waveguide
optical
output
optical signals
waveguides
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19946363A
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English (en)
Inventor
Dong-Kyonn Han
Hyoun-Soo Kim
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.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of DE19946363A1 publication Critical patent/DE19946363A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer, der Eigenschaften der Empfindlichkeit hinsichtlich eines ebenen Spektrums unter Minimierung von Einfügungsverlusten zeigen kann. Der optische Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer, der in WDM-Systemen verwendet wird, umfaßt einen ersten plättchenförmigen Wellenleiter zur Aufteilung der Energie der optischen Eingangssignale, die aus den optischen Eingangswellenleitern gekoppelt sind, ein geordnetes Wellenleitergitter zur Führung der optischen Signale aus dem ersten plättchenförmigen Wellenleiter durch diesen in einer Weise, daß die optischen Signale eine konstante Phasendifferenz in benachbarten Wellenleitern besitzen, einen zweiten plättchenförmigen Wellenleiter, in dem die optischen Signale vom geordneten Wellenleitergitter in den Brennpunktpositionen in Abhängigkeit von ihren Wellenlängen konvergieren, und einen konischen Wellenleiter, der zwischen dem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter und den Ausgangswellenleitern angeordnet und ausgebildet ist, um eine ebene spektrale Empfindlichkeit unter Minimierung von Einfügungsverlusten zu erzielen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demul­ tiplexer, der in einem Wellenlängenteilungsmultiplexer(WDM)-System verwendet wird, und insbesondere einen optischen Wellenlängendemultiplexer, der Eigen­ schaften der Empfindlichkeit hinsichtlich eines ebenen Spektrums unter Minimie­ rung von Einführungsverlusten zeigen kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Der Betrieb eines optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexers, der eine geordnete Wellenleitergitter(AWG)-Struktur verwendet, kann unter Verwendung einer Gittergleichung definiert werden, welche Dispersionseigenschaften von einfallendem Licht als Folge einer Beugung des einfallenden Lichtes unter der Bedingung beschreibt, unter der eine Gruppe von Wellenleitern als Beugungsgitter betrachtet wird. Solch ein optischer Wellenlängen-Multipiexer/Demultiplexer wird als ein optischer AWG-Wellenlängen-Demultiplexer bezeichnet.
Solch ein optischer AWG-Wellenlängen-Demultiplexer ist eine optische Vorrichtung, die in einem WDM-System Verwendung findet, um optische Signale verschiedener Wellenlängen anzulegen oder ein optisches Signal in solche Signale unterschiedli­ cher Wellenlängen zu unterteilen. Auf einen solchen optischen AWG-Wellenlängen- Demultiplexer einfallendes Licht variiert in der Phase, während es durch drei Teile des optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexers läuft, nämlich durch einen ersten plättchenförmigen Wellenleiter, einen AWG und einen zweiten plättchenförmigen Wellenleiter. Die Phasenveränderungen des Lichtes, die von den Teilen des opti­ schen AWG-Wellenlänge-Demultiplexers entsprechend erzeugt werden, werden auf der Ausgangsendebene des optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexers summiert werden, so daß man ein verstärkte Interferenzwirkung auf der Ausgangs­ endebene erhält. Bei der zuvor erwähnten Gittergleichung handelt es sich um eine Gleichung zur Ableitung einer Bedingung, unter welcher man eine verstärkte Interferenzwirkung auf der Ausgangsendebene des optischen AWG-Wellenlängen- Demultiplexers durch die Summe der Phasenveränderungen erhält. Hier handelt es sich bei der Ausgangsendebene um eine Schnittstelle des zweiten plättchenförmi­ gen Wellenleiters mit einem Ausgangswellenleiter. Unter der Annahme, daß Licht auf einen zentralen Eingangswellenleiter fällt, wird die zuvor erwähnte Gitterglei­ chung wie folgt ausgedrückt:
[Gleichung 1]
ns
dsinΘ + nc
ΔL = mλ,
wobei "ns" einen effektiven Brechungsindex der ersten und zweiten plättchenför­ migen Wellenleiter, "nc" einen effektiven Brechungsindex des AWG, "d" die Teilung des AWG, "m" die Ordnung der Brechung, "ΔL" eine Längendifferenz zwischen benachbarten Wellenleitern im AWG und "λ" die Wellenlänge des ein­ fallenden Lichtes repräsentiert.
Die zentrale Arbeitsfrequenz λ0 korrespondiert mit der Wellenlänge des lichtes, wenn "Θ" in Gleichung 1 Null entspricht. Diese zentrale Betriebsfrequenz λ0 wird wie folgt definiert:
[Gleichung 2]
Es ist möglich, aus Gleichung 1 eine Gleichung für eine Veränderung des Bre­ chungswinkels des Lichtes in Abhängigkeit von einer Veränderung der Wellenlänge abzuleiten. Nach Differenzierung beider Seiten von Gleichung 1 in Bezug auf die Wellenlänge λ erhält man folgende Gleichung 3:
[Gleichung 3)
Unter Bezugnahme auf Gleichung 3 kann herausgefunden werden, daß eine Ver­ änderung in der Wellenlänge des einfallenden Lichtes zu einer Veränderung in der Wellenfrontrichtung des Lichtes führt. Eine solche Veränderung der Wellenfrontrich­ tung des Lichtes führt zu einer Veränderung der Hauptkeulenposition eines Inter­ ferenzmusters, das auf der Bildebene des zweiten plättchenförmigen Wellenleiters gebildet wird.
Die Spektralempfindlichkeit des optischen Wellenlängen-Demultiplexers kann unter Verwendung einer Überlappungsintegration zwischen dem auf der Bildebene des zweiten plättchenförmigen Wellenleiters ausgebildeten Interferenzmusters und dem Modus bzw. Wellenmodus des mit dem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter ver­ bundenen Ausgangswellenleiters abgeleitet werden.
Typische optischen Wellenlängen-Demultiplexer zeigen jedoch Gaus'sche Spektral­ antworten, da ihre lnterferenzmuster und Ausgangswellenleiter-Modi eine Gaus- Form haben. Wenn optischen Wellenlängen-Demultiplexer, die eine solche Gaus'sche Spektralantwort zeigen, an ein System angeschlossen werden, ist es notwendig, eine spektrale Veränderung genau zu kontrollieren, die in einer Laser- Diode auftritt, welche als eine Quelle für das System dient. Wo solche optischen Wellenlängen-Demultiplexer in Reihe miteinander gekoppelt werden, tritt eine Reduzierung in der Durchlaßbandbreite der Spektralantwort zwischen benachbarten optischen Wellenfängen-Demultiplexern auf. Dies führt zu einem Nachteil darin, daß die Installations- und Wartungskosten des Systems ansteigen.
Um das zuvor erwähnte Problem zu lösen, sollte die Spektralempfindlichkeit in jedem Kanal flach bzw. eben sein. Zwei Verfahren sind vorgeschlagen worden, um eine ebene Spektralempfindlichkeit zu erhalten. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf diese Verfahren.
Ein Verfahren besteht darin, die optische Weglänge des AWG einzustellen. Dieses Verfahren ist im US Patent 5,467,418 offenbart, das für die Corrado Dragone, Lucent Technologies veröffentlicht ist und den Titel "FREQUENCY ROUTING DEVICE HAVING A SPATIALLY FILTERED OPTICAL GRATING FOR PROVIDING AN INCREASED PASSBAND WIDTH" trägt. Gemäß diesem Verfahren besitzt die Feldverteilung des auf den zweiten plättchenförmigen Wellenleiter einfallenden Lichtes die Form einer Sinus-Funktion. Ein im zweiten plättchenförmigen Wellenlei­ ter auftretendes Brechungsphänomen kann als Fourier-Transformation des ein­ fallenden Lichtes auf der Ausgangsebene berücksichtigt werden. Um ein ebenes Ausgangsprofil entsprechend zu erhalten, ist das zuvor erwähnte Verfahren dazu ausgelegt, das Profil des einfallenden Lichtes so einzustellen, daß es die Form einer Sinus-Funktion entsprechend einer inversen Fourier-Transformation eines ge­ wünschten Ausgangswertes besitzt. Um ein solches Profil des einfallenden Lichtes bei diesem Verfahren zu erhalten, ist es notwendig, die Längen der Wellenleiter im AWG so einzustellen, daß eine Längendifferenz entsprechend einer halben Wellen­ länge in wenigstens einem Abschnitt des AWG-Bereiches besteht, und zwar unter Inkaufnahme von Verlusten entsprechend deren Einhüllende. Aus diesem Grunde besteht ein Nachteil darin, daß die gesamte Vorrichtung zusätzliche Einführungsver­ luste entsprechend den in Kauf genommenen Verlusten im AWG besitzt.
Ein anderes Verfahren besteht darin, einen Parabolhornwellenleiter an einen Ein­ gangswellenleiter anzulegen, welcher mit dem ersten plättchenförmigen Wellenlei­ ter eines Wellenlängen-Demultiplexers gekoppelt ist, um Eigenschaften der Emp­ findlichkeit hinsichtlich des ebenen Spektrums zu erhalten. Dieses Verfahren ist offenbart in einer von K. Okamoto, NTT, Japan eingereichten Patentanmeldung. Das von K. Okamoto et al. vorgeschlagene Verfahren ist im einzelnen in einem Artikel "FLAT SPECTRAL RESPONSE ARRAYED WAVEGUIDE GRATING MULTI­ PLEXER WITH PARABOLIC WAVEGUIDE HORNS", Electronics, 32, Seiten 1961-1962, 1996 offenbart.
Gemäß diesem Verfahren verwendet der Parabolhornwellenleiter die Eigenschaften des Wellenlängen-Demultiplexers, welcher es ermöglicht, daß das Wellenlängenmo­ dusprofil auf der ersten Platteneingangsebene auf der Ausgangsbildebene des zweiten plättchenförmigen Wellenleiters rekonstruiert wird, wie es ist, um das Eingangswellenleitermodusprofil in einem Doppelspitzenprofil zu bilden, während man eine endgültige ebene spektrale Empfindlichkeit auf der Ausgangsebene unter Verwendung einer Überlappungsintegration für das Doppelspitzenprofil erhält. Obwohl es unnötig ist, beabsichtigte Verluste wie beim zuvor erwähnten Verfahren in Kauf zu nehmen, besitzt dieses Verfahren unvermeidlich Verluste, die aus der Tatsache resultieren, daß das Doppelspitzenbild auf der Ausgangsbildebene nicht dem lokalen Modus bzw. Wellenmodus des Ausgangswellenleiters entspricht.
Wie aus der vorangegangenen Erörterung deutlich wird, besitzen die beiden zuvor geschilderten herkömmlichen Verfahren unvermeidlich zusätzliche Verluste von 2 bis 4 dB im Vergleich zu dem Fall mit einer Gaus'schen Spektralantwort, da sie dazu ausgelegt sind, nur das Bild auf der Bildebene zu ändern, während der Modus bzw. Wellenmodus des Ausgangswellenleiters erhalten bleibt.
ABRISS DER ERFINDUNG
Deshalb ist die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die zuvor erwähnten Probleme geschaffen worden, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer unter Verwendung eines konischen Wellenleiters vorzusehen, welcher zwischen dem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter und dem Ausgangswellenleiter angeordnet ist, wodurch eine Reduzierung der Verluste erzielt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen optischen AWG-Wellenlän­ gen-Demultiplexer unter Verwendung eines konischen Wellenleiters zu schaffen, welcher zwischen dem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter und dem Ausgangs­ wellenleiter angeordnet ist, wodurch man eine ebene spektrale Empfindlichkeit erhalten kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen optischen AWG-Wellenlän­ gen-Demultiplexer unter Verwendung eines konischen Wellenleiters zu schaffen, welcher zwischen dem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter und dem Ausgangs­ wellenleiter angeordnet ist, wodurch man eine ebene spektrale Empfindlichkeit erhält, während zusätzliche Verluste eliminiert werden, die bei den herkömmlichen Verfahren entstehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die zuvor erwähnten Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch die nachfolgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbei­ spielen im einzelnen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 eine vergrößerte schematische perspektivische An­ sicht eines unter geringen Verlusten arbeitenden opti­ schen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer-Chip mit einer ebenen spektralen Empfindlichkeit unter Verwendung eines AWG gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine vergrößerte schematische perspektivische An­ sicht eines Musters des in Fig. 1 gezeigten optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexers ist;
Fig. 3 eine vergrößerte schematische Ansicht eines koni­ schen Ausgangswellenleiters gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4a ein Graph ist, der ein lokales Grundmodusfeld eines Ausgangswellenleiters und ein auf einer Bildebene in einem herkömmlichen optischen AWG-Wellenlängen- Demultiplexer ausgebildetes Fokalfeld zeigt;
Fig. 4b ein Graph ist, der ein lokales Grundmodusfeld eines Ausgangswellenleiters und ein auf einer Bildebene im optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer der vor­ liegenden Erfindung gebildetes Fokalfeld zeigt;
Fig. 5 ein Graph ist, der eine Überlappungsintegration zwi­ schen einem auf einer Bildebene ausgebildeten Schnittstellenmuster und jedem der Wellenmoden eines Ausgangswellenleiters im optischen AWG-Wel­ lenlängen-Demultiplexer der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 6 ein Graph ist, der Verlusteigenschaften zeigt, die für einen Kanal des optischen AWG-Wellenlängen-Demul­ tiplexers der vorliegenden Erfindung berechnet worden sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden im einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, daß eine detaillierte Beschreibung einer bekannten Funktion oder Struktur der vorliegenden Erfindung weggelassen wird, falls sie als unbedeutend für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung angesehen wird.
Fig. 1 ist eine vergrößerte schematische perspektivische Ansicht eines niedrige Verluste aufweisenden optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer-Chip mit einer ebenen spektralen Empfindlichkeit unter Verwendung eines geordneten Wellenleitergitters (AWG) entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfin­ dung.
Fig. 2 ist eine vergrößerte schematische perspektivische Ansicht eines Musters des in Fig. 1 gezeigten optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexers.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, besitzt der optische Wellenlängen-Multiplexer/Demultiple­ xer ein Wellenleitermuster, das auf einem Substrat 10 gebildet ist, indem das Substrat 10 mehreren Musterverarbeitungen unterworfen worden ist. Hier umfaßt der Begriff "Wellenleitermuster" Wellenleiter, durch die ein optisches Signal läuft. Der optische AWG-Wellenlängen-Demultiplexer weist mindestens einen Eingangs­ wellenleiter 110 zum Empfang von optischen Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen, einen ersten plättchenförmigen Wellenleiter 112 zur Unterteilung der vom Eingangswellenleiter 110 empfangenen optischen Energie und einen AWG 114 auf, der mit dem Ausgangsanschluß des ersten plättchenförmigen Wellenlei­ ters 112 gekoppelt ist und die vom ersten plättchenförmigen Wellenleiter 112 empfangenen optischen Signale derart führt, daß diese optischen Signale eine konstante Phasendifferenz in benachbarten Wellenleitern besitzen. Der optische AWG-Wellenlängen-Demultiplexer weist ebenfalls einen zweiten plättchenförmigen Wellenleiter 116, der mit dem Ausgangsanschluß des AWG 114 gekoppelt ist und die Wellenlängen der vom AWG 114 ausgegebenen optischen Signale trennt oder koppelt, und einen (in den Fig. 2 und 3 gezeigten) konischen Wellenleiter auf, der zwischen dem Ausgangsanschluß des zweiten plättchenförmigen Wellenleiters 116 und den Ausgangswellenleitern 118 angeordnet ist und eine flache Spektral­ antwort erzielt.
Nun wird der Betrieb des optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexers mit der zuvor erwähnten Konfiguration beschrieben. Die in mindestens einem Eingangs­ wellenleiter 110 empfangenen optischen Signale laufen durch den ersten plättch­ enförmigen Wellenleiter 113 und treten anschließend in den AWG 114 ein, der mehrere Wellenleiter mit unterschiedlichen Längen besitzt. Die aus dem AWG 114 austretenden optischen Signale besitzen jeweils unterschiedliche Phasen. Die optischen Signale mit den unterschiedlichen Phasen treten anschließend in den zweiten plättchenförmigen Wellenleiter 116 ein, in dem eine Verstärkung und Inter­ ferenz für die optischen Signale stattfindet. Als Ergebnis werden die optischen Signale auf einen der Ausgangswellenleiter 118 in einer selbstabbildenden Weise fokussiert. Das sich daraus ergebende Bild wird dann vom zugehörigen Ausgangs­ wellenleiter 118 ausgegeben.
Das Prinzip des Betriebes des optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexers gemäß der dargestellten Ausführung der vorliegenden Erfindurig wird nun in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben.
Optische AWG-Wellenlängen-Demultiplexer sind durch ein geordnetes Wellenleiter­ gitter implementiert, welches konfiguriert ist, um seine Wellenfrontrichtung in Abhängigkeit von einer Veränderung der Wellenlänge des Lichtes zu variieren. In solchen optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexern kann eine lineare Streuung, die eine Veränderung in der Verschiebung der Hauptspitze eines Interferenzmusters auf einer Brennpunktebene (oder Bildebene) in Abhängigkeit von einer Veränderung der Wellenlänge angibt, wie folgt ausgedrückt werden:
[Gleichung 4]
wobei "f" den Brennpunktabstand eines plättchenförmigen Wellenleiters, "m" die Ordnung der Brechung, "d" die Teilung eines AWG und "ns" den effektiven Bre­ chungsindex des plättchenförmigen Wellenleiters entsprechend repräsentiert.
Gemäß Gleichung 4 wird die Wellenlängenverteilung eines in den optischen AWG- Wellenlängen-Demultiplexer eintretenden optischen Signals räumlich fokussiert auf die Bildebene des zweiten plättchenförmigen Wellenleiters 216. Wo mehrere Aus­ gangswellenleiter 218 mit der Bildebene gekoppelt sind, während sie voneinander um eine bestimmte Distanz beabstandet sind, ist es demnach möglich, einen optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer mit einem Wellenlängen-Abstand zu implementieren, der einen Wellenlängenabstand besitzt, welcher durch die Örtlich­ keit der Ausgangswellenleiter 218 bestimmt wird.
Aus den geordneten Wellenleitern des AWG 214 ausgegebene optische Signale mit unterschiedlichen Phasen werden einer Fraunhofer-Brechung unterworfen, während sie durch den zweiten plättchenförmigen Wellenleiter 216 laufen. Dementspre­ chend wird ein Interferenzmuster auf der Bildebene gebildet. Die Fraunhofer-Bre­ chung beschreibt das Verhältnis zwischen den optischen Eingangssignalen und dem Brechungsmuster in Form einer Fourier-Transformation. Falls dementsprechend eines der optischen Eingangssignale oder des Brechungsmusters bekannt ist, ist es dann möglich, die Amplitude und Phase des übrigen unter Verwendung einer Fourier-Transformation oder einer inversen Fourier-Transformation zu berechnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein in Fig. 3 gezeigter konischer Wellenleiter 317 zwischen dem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter und dem Ausgangs­ wellenleiter 318 angeordnet. Der konische Wellenleiter 317 ermöglicht es dem optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer, eine flache Spektralantwort bei niedrigen Verlusten zu erhalten.
Nun wird der konusförmige Wellenleiter 317 im Detail beschrieben.
Der konusförmige Wellenleiter 317 sitzt zwischen dem Ausgangsanschluß des zweiten plättchenförmigen Wellenleiters und des Ausgangswellenleiters 318. Beim konischen Wellenleiter 317 handelt es sich um einen konischen Multimoden- Wellenleiter mit mehreren Wellenleitermoden. Dieser konische Wellenleiter 317 dient als Eingangsanschluß des Ausgangswellenleiters 318.
Vorzugsweise besitzt der konische Wellenleiter 317 eine adiabatische Struktur, um einen Energieaustausch zwischen den Wellenleitermoden während des Durchleitens der optischen Signale zu verhindern. Der konische Wellenleiter 317 vergrößert den Öffnungswinkel des einfallenden Lichtes, wodurch die optischen Verluste minimiert werden.
Das Einlaßende 317a des konischen Wellenleiters 317, welches dem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter gegenüberliegt, besitzt eine Mehrfachtyp- bzw. Multimoden-Struktur. Andererseits besitzt das Auslaßende 317b des konischen Wellenleiters 317, welches mit dem Ausgangswellenleiter 318 gekoppelt ist, dieselbe Größe wie der Ausgangswellenleiter 318.
Fig. 4a ist ein Graph, der ein lokales Grundmodusfeld eines Ausgangswellenleiters und ein Fokalfeld zeigt, welches auf einer Bildebene in einem herkömmlichen optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer gebildet wird. Wie Fig. 4a zeigt, kann gefunden werden, daß ein Interferenzmuster mit einem Doppelspitzenprofil auf der Bildebene gemäß dem herkömmlichen optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer gebildet wird. Wie Fig. 4b zeigt, kann gefunden werden, daß ein Interferenzmu­ ster mit demselben Profil wie der lokale Modus bzw. Typ des Ausgangswellenlei­ ters auf der Bildebene gemäß dem optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer der vorliegenden Erfindung gebildet wird. Der optische AWG-Wellenlängen-Demultiple­ xer der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangs­ anschluß des Ausgangswellenleiters, der mit dem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter gekoppelt ist, eine konische Struktur besitzt, um eine ebene spektrale Empfindlichkeit zu erhalten. In den Fig. 4a und 4b gibt die Abszisse die Position eines auf der Bildebene gebildeten Bildes an. Bei dem auf der Bildebene gebildeten Bild handelt es sich um ein Bild des aus dem zweiten plättchenförmigen Wellenlei­ ter ausgegebenen Lichtes.
Bei dem konischen Wellenleiter handelt es sich um einen Mehrfachtyp- bzw. Multimoden-Wellenleiter mit mehreren Wellenleitermoden. Da die Wellenleitermo­ dus-Breite des Ausgangswellenleiters gemäß der vorliegenden Erfindung ausrei­ chend groß ist, ist es möglich, die Modusdifferenz zwischen dem lnterferenzmuster auf der Brennpunktebene und dem Grundmodus des konischen Wellenleiters zu minimieren.
Fig. 5 ist ein Graph, der eine Überlappungsintegration zwischen dem auf der Bildebene gebildeten Interferenzmuster und jedem der Moden des Ausgangswellen­ leiters im optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer zeigt. Im Fall von Fig. 5 wird das auf der Bildebene gebildete Interferenzmuster mit fünf Moden gekoppelt, nämlich dem Grundmodus bzw. -Modus bis zum Modus bzw. Modus vierter Ord­ nung, am Ausgangswellenleiter. Die Abzisse gibt eine normierte Wellenlänge an.
Für eine Multimoden-Kopplung wird eine adiabatische konische Wellenleiterstruktur am Eingangsanschluß des Ausgangswellenleiters, d. h. an der Bildebene, gemäß der vorliegenden Erfindung angelegt. Aufgrund einer solchen adiabatischen konischen Wellenleiterstruktur werden die Komponenten der optischen Signale höherer Ordnung mit Ausnahme der Grundmodus-Komponenten abgeschnitten oder abge­ strahlt, während diese den konischen Wellenleiter passieren. Als Ergebnis erhält man eine Endfrequenzantwort mit einem mittig abgesenkten Profil. Ein solches mittig abgesenktes Profil resultiert aus dem Wegschneiden von gekoppelter Energie sogar der Moden auf der Mittenwellenlänge jedes Kanals. Dieses mittig abgesenkte Profil dient dazu, die Flachheit der spektralen Empfindlichkeit zu erhöhen.
Um den optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer mit einer Konfiguration, um gemäß der vorliegenden Erfindung eine ebene spektrale Empfindlichkeit unter Minimierung der Einfügungsverluste zu erhalten, zu bestimmen, wurde ein opti­ scher 16-Kanal-AWG-Wellenlängen-Demultiplexer mit einem Wellenlängenband von 1,5 µm entwickelt. Dieser optische AWG-Wellenlängen-Demultiplexer benutzte ebenfalls Kanalwellenleiter mit einer Breite von 6,5 µm und einer Brechungsindex­ differenz von 0,75% zwischen dem Kern und den Umhüllungsschichten. Der optische AWG-Wellenlängen-Demultiplexer verwendete ebenfalls einen konischen Wellenleiter mit einer Breite W (Fig. 3) von 25,3 µm und einer Länge L (Fig. 3) von 4,800 µm an seinem Ausgangswellenleiterabschnitt. Um die Eigenschaften der spektralen Empfindlichkeit des optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexers zu berechnen, wurde ein Verfahren zur Ausbreitung eines zweidimensionalen Strahls verwendet.
Fig. 6 ist ein Graph, der die Eigenschaften der spektralen Empfindlichkeit zeigt, welche für den zuvor beschriebenen optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexer berechnet wurden, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, hatte der optische AWG-Wellenlängen-Demultiplexer der vor­ liegenden Erfindung Einfügungsverluste von 1,16 dB und eine 3 dB-Durchlaßband­ breite von 72,3 GHz. Obwohl die Verluste, die aus der Kopplung mit der optischen Endphase resultieren, sowie die Verluste, die aus gekrümmten Wellenleitern resul­ tieren, in Betracht gezogen worden sind, zeigte der optische AWG-Wellenlängen- Demultiplexer der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Verbesserung bei den Einfügungsverluste im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren.
Es ist nicht notwendig, die Größe des konischen Wellenleiters auf eine bestimmte Größe, wie zuvor erwähnt wurde, zu begrenzen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Vielzahl von optischen AWG-Wellenlängen-Demultiplexern unter Verwendung einer Vielzahl von konischen Wellenleitern mit unterschiedlichen Größen zu implementieren.
Während die vorliegende Erfindung im einzelnen anhand des besonderen Aus­ führungsbeispiels beschrieben worden ist, gibt es nur beispielhafte Anwendungen. Somit ist deutlich zu verstehen, daß verschiedene Variationen durch den Fachmann innerhalb des Umfangs und des Geistes der vorliegenden Erfindung machbar sind.
Wie aus der zuvor erfolgten Beschreibung erkennbar ist, wird mit der vorliegenden Erfindung ein optischer AWG-Wellenlängen-Demultiplexer unter Verwendung eines konischen Wellenleiters geschaffen, der zwischen dem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter und dem Ausgangswellenleiter angeordnet ist, um eine Reduzierung der Verluste erzielen zu können. Der konische Wellenleiter der vorliegenden Erfin­ dung kann auf bestehende optische Vorrichtungen ohne Probleme bei Herstellungs­ prozessen angewendet werden.

Claims (5)

1. Geordneter optischer Wellenleitergitter-Wellenlängen-Multiplexer/Demultiple­ xer zur Kopplung und Unterteilung von optischen Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen, die an mehreren optischen Eingangswellenleitern empfangen wer­ den, und zur Ausgabe der geteilten oder gekoppelten optischen Signale an mehrere optische Ausgangswellenleiter entsprechend, mit:
einem ersten plättchenförmigen Wellenleiter zur Aufteilung der Energien der opti­ schen Eingangssignale, die aus den optischen Eingangswellenleitern gekoppelt sind;
einem geordneten Wellenleitergitter zum Leiten der optischen Signale aus dem ersten plättchenförmigen Wellenleiter durch diesen in einer Weise, daß die opti­ schen Signale eine konstante Phasendifferenz in benachbarten Wellenleitern besitzen;
einem zweiten plättchenförmigen Wellenleiter zur Unterteilung oder Kopplung der Wellenlängen der aus dem geordneten Wellenleitergitter ausgegebenen optischen Signale und zur Ausgabe der daraus resultierenden optischen Signale entsprechend an die Ausgangswellenleiter; und
einem konischen Wellenleiter, der zwischen dem zweiten plättchenförmigen Wel­ lenleiter und den Ausgangswellenleitern angeordnet und ausgebildet ist, um eine ebene spektrale Empfindlichkeit unter Minimierung von Einfügungsverlusten zu erzielen.
2. Der geordnete optische Wellenleitergitter-Wellenlängen-Multiplexer/Demulti­ plexer nach Anspruch 1, wobei es sich beim konischen Wellenleiter um einen linearen konischen Wellenleiter handelt.
3. Der geordnete optische Wellenleitergitter-Wellenlängen-Multiplexer/Demulti­ plexer nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der konische Wellenleiter eine adiaba­ tische Struktur besitzt, so daß er einen Energieaustausch unter den Wellenleitermo­ den während der Durchleitung der optischen Signale verhindert.
4. Der geordnete optische Wellenleitergitter-Wellenlängen-Multiplexer/Demulti­ plexer nach Anspruch 1, bei welchem der konische Wellenleiter eine Multimoden- Struktur am Ausgangsanschluß des zweiten plättchenförmigen Wellenleiters besitzt.
5. Der geordnete optische Wellenleitergitter-Wellenlängen-Multiplexer/Demulti­ plexer nach Anspruch 1, bei welchem der konische Wellenleiter dieselbe Größe wie die Größe der Ausgangswellenleiter an dessen mit den Ausgangswellenleitern gekoppelten Ausgangsanschluß besitzt, so daß er die optischen Signale zu den Ausgangswellenleitern führt.
DE19946363A 1999-05-11 1999-09-28 Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer mit Wellenleitergitter Withdrawn DE19946363A1 (de)

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Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6396977B1 (en) * 1998-12-29 2002-05-28 Lucent Technologies Inc. Wavelength router with a wide passband realized using two gratings of opposite angular dispersions
JP3448518B2 (ja) * 1999-07-30 2003-09-22 古河電気工業株式会社 アレイ導波路回折格子
JP3434489B2 (ja) * 1999-09-24 2003-08-11 古河電気工業株式会社 アレイ導波路型回折格子
US6266464B1 (en) * 1999-12-23 2001-07-24 Nortel Networks Limited Optical arrayed waveguide grating devices
JP4460031B2 (ja) * 2000-03-28 2010-05-12 古河電気工業株式会社 アレイ導波路型回折格子
JP3736303B2 (ja) * 2000-06-29 2006-01-18 日本電気株式会社 アレイ導波路格子、マルチプレクサ装置、デマルチプレクサ装置、ノード装置および光通信システム
GB2379030B (en) * 2000-06-29 2003-07-30 Nec Corp Arrayed waveguide grating and optical communication system using arrayed waveguide grating
JP3539369B2 (ja) * 2000-08-23 2004-07-07 日立電線株式会社 アレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法
US6580850B1 (en) * 2000-11-24 2003-06-17 Applied Wdm, Inc. Optical waveguide multimode to single mode transformer
GB2369686A (en) * 2000-12-01 2002-06-05 Kymata Ltd Optical array waveguide grating for power monitor
KR100357851B1 (ko) * 2000-12-19 2002-10-25 삼성전자 주식회사 모드 부정합을 이용한 다채널 광통신 모듈 손실 변화균일화장치
GB2370370A (en) * 2000-12-22 2002-06-26 Kymata Ltd Arrayed waveguide grating
GB0106014D0 (en) * 2001-03-12 2001-05-02 Kymata Ltd Arrayed waveguide grating
JP2002311264A (ja) * 2001-04-16 2002-10-23 Nec Corp アレイ導波路格子、アレイ導波路格子モジュールおよび光通信システム
US6608945B2 (en) 2001-05-17 2003-08-19 Optronx, Inc. Self-aligning modulator method and associated apparatus
US6947615B2 (en) 2001-05-17 2005-09-20 Sioptical, Inc. Optical lens apparatus and associated method
US6690844B2 (en) 2001-05-17 2004-02-10 Optronx, Inc. Optical fiber apparatus and associated method
US6603889B2 (en) 2001-05-17 2003-08-05 Optronx, Inc. Optical deflector apparatus and associated method
US6625348B2 (en) 2001-05-17 2003-09-23 Optron X, Inc. Programmable delay generator apparatus and associated method
US6493502B1 (en) 2001-05-17 2002-12-10 Optronx, Inc. Dynamic gain equalizer method and associated apparatus
US6526187B1 (en) 2001-05-17 2003-02-25 Optronx, Inc. Polarization control apparatus and associated method
US6748125B2 (en) 2001-05-17 2004-06-08 Sioptical, Inc. Electronic semiconductor control of light in optical waveguide
US6891685B2 (en) * 2001-05-17 2005-05-10 Sioptical, Inc. Anisotropic etching of optical components
US6912330B2 (en) 2001-05-17 2005-06-28 Sioptical Inc. Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof
US6654511B2 (en) 2001-05-17 2003-11-25 Sioptical, Inc. Optical modulator apparatus and associated method
US6646747B2 (en) 2001-05-17 2003-11-11 Sioptical, Inc. Interferometer apparatus and associated method
US6941042B2 (en) * 2001-05-18 2005-09-06 Intel Corporation High-efficiency arrayed-waveguide grating router by wavefront formation
CN1191481C (zh) * 2001-05-25 2005-03-02 李志扬 阵列波导干涉器
US20020181869A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-05 Wenhua Lin Tunable dispersion compensator
SE521419C2 (sv) * 2001-11-09 2003-10-28 Ericsson Telefon Ab L M MMI-baserad anordning
US6714704B2 (en) * 2001-11-29 2004-03-30 Lightcross, Inc. Optical component having selected bandwidth
WO2003083534A1 (fr) * 2002-03-29 2003-10-09 Ntt Electronics Corporation Filtre de branchement de guide d'ondes de type guide d'ondes en faisceau et procede de fabrication associe
US6882778B2 (en) * 2002-04-15 2005-04-19 Jds Uniphase Corporation Chromatic dispersion compensation in waveguide arrays
US7412121B2 (en) * 2002-10-24 2008-08-12 Applied Research And Photonics, Inc. Nanophotonic integrated circuit and fabrication thereof
US7110627B2 (en) * 2002-10-24 2006-09-19 Applied Research & Photonics, Inc. Reflective arrayed waveguide grating
KR20040049985A (ko) * 2002-12-06 2004-06-14 삼성전자주식회사 파라볼릭 혼 형태의 도파로를 이용한 파장 분할다중화/역다중화기
JP3775673B2 (ja) 2002-12-27 2006-05-17 日本電信電話株式会社 アレイ導波路格子型光合分波回路
US7065273B2 (en) * 2003-06-20 2006-06-20 Intel Corporation Wideband arrayed waveguide grating
US7149387B2 (en) * 2004-03-24 2006-12-12 Enablence Inc. Double diffraction grating with flat passband output
US7423804B2 (en) * 2004-10-06 2008-09-09 Jds Uniphase Corporation Spectrally resolved fast monitor
JP2008018190A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 磁気共鳴イメージング装置
US20100165352A1 (en) * 2006-09-18 2010-07-01 Cyoptics, Inc. Adiabatic tapered composite waveguide for athermalization
US8086105B2 (en) 2007-12-14 2011-12-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Wavelength division multiplexer/demultiplexer having flat wavelength response
EP3287821B1 (de) * 2015-05-08 2023-09-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Verjüngter wellenleiter und siliciumbasierter chip
KR20210023511A (ko) 2019-08-23 2021-03-04 (주)웨이옵틱스 배열도파로 격자 형태의 파장역다중화 소자 및 그 제조방법
TWI719870B (zh) * 2020-03-31 2021-02-21 國立高雄科技大學 用於大容量光傳輸的分波多工裝置
WO2024119502A1 (zh) * 2022-12-09 2024-06-13 华为技术有限公司 阵列波导光栅、光发射装置、光接收装置以及光通信系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5002350A (en) * 1990-02-26 1991-03-26 At&T Bell Laboratories Optical multiplexer/demultiplexer
JP3139571B2 (ja) * 1992-05-13 2001-03-05 日本電信電話株式会社 光合分波器
NL9500004A (nl) * 1995-01-02 1996-08-01 Nederland Ptt Geintegreerd optische golflengte-demultiplexer.
US5499256A (en) * 1995-02-14 1996-03-12 Deacon Research Polarized frequency-selective optical source
US5513196A (en) * 1995-02-14 1996-04-30 Deacon Research Optical source with mode reshaping
FR2743234B1 (fr) * 1995-12-28 1998-01-23 Alcatel Optronics Demultiplexeur de longueurs d'onde
EP0816877A1 (de) * 1996-07-01 1998-01-07 Corning Incorporated Multiplexer/Demultiplexer mit flacher spektraler Antwort
US5706377A (en) * 1996-07-17 1998-01-06 Lucent Technologies Inc. Wavelength routing device having wide and flat passbands
US5745618A (en) * 1997-02-04 1998-04-28 Lucent Technologies, Inc. Optical device having low insertion loss
US6052397A (en) * 1997-12-05 2000-04-18 Sdl, Inc. Laser diode device having a substantially circular light output beam and a method of forming a tapered section in a semiconductor device to provide for a reproducible mode profile of the output beam

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Publication number Publication date
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CN1130047C (zh) 2003-12-03
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US6188818B1 (en) 2001-02-13
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GB9923448D0 (en) 1999-12-08
CN1273471A (zh) 2000-11-15
GB2349957B (en) 2002-02-20

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