JP2000147276A - 光波長合分波器 - Google Patents
光波長合分波器Info
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12014—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the wavefront splitting or combining section, e.g. grooves or optical elements in a slab waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中心波長のずれを大幅に低減可能な光合分波
器を提供する。 【解決手段】 基板１上に、入力導波路３と、入力側ス
ラブ導波路１０と、入力側スラブ導波路１０に接続し複
数の導波路７ａから成るアレイ導波路回折格子７と、ア
レイ導波路回折格子７に接続する出力側スラブ導波路１
２と、出力側スラブ導波路１２に接続する複数の出力導
波路５が形成されており、入力導波路３の出力端面のう
ち少なくとも一つは入力側スラブ導波路１０の入力端面
１０ａに離間して配置され、出力端面３ｓは入力導波路
３ｂの光軸に垂直な平面と角度θ（但、０°＜θ＜９０
°）をなしている。
器を提供する。 【解決手段】 基板１上に、入力導波路３と、入力側ス
ラブ導波路１０と、入力側スラブ導波路１０に接続し複
数の導波路７ａから成るアレイ導波路回折格子７と、ア
レイ導波路回折格子７に接続する出力側スラブ導波路１
２と、出力側スラブ導波路１２に接続する複数の出力導
波路５が形成されており、入力導波路３の出力端面のう
ち少なくとも一つは入力側スラブ導波路１０の入力端面
１０ａに離間して配置され、出力端面３ｓは入力導波路
３ｂの光軸に垂直な平面と角度θ（但、０°＜θ＜９０
°）をなしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアレイ導波路回折格
子型光合分波器に関する。
子型光合分波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信における伝送容量を飛躍的
に増大させる方法として、光波長（光周波数）多重通信
の研究開発が盛んに行われている。この光波長（光周波
数）多重通信においては、１ｎｍ程度の狭い波長間隔で
複数の信号光を合成して光ファイバ内を伝送させ、ま
た、信号光を各波長に分割することが行われている。そ
して、このような波長多重信号光を合分波するためのデ
バイスとして、回折次数に制限がある従来の回折格子に
代え、アレイ導波路回折格子を利用した合分波器が使用
されている。
に増大させる方法として、光波長（光周波数）多重通信
の研究開発が盛んに行われている。この光波長（光周波
数）多重通信においては、１ｎｍ程度の狭い波長間隔で
複数の信号光を合成して光ファイバ内を伝送させ、ま
た、信号光を各波長に分割することが行われている。そ
して、このような波長多重信号光を合分波するためのデ
バイスとして、回折次数に制限がある従来の回折格子に
代え、アレイ導波路回折格子を利用した合分波器が使用
されている。
【０００３】アレイ導波路回折格子型合分波器は、従
来、図４に示す構造例を有している。図４において、入
力導波路１０３に入射した波長多重信号光２００は、こ
れに接続する入力側スラブ導波路１１０の曲率中心１１
０ｙからスラブ導波路１１０に導入され、スラブ導波路
１１０内を回折する。そして、等位相(等位相面２１０)
でアレイ導波路回折格子１０７中を伝送する。アレイ導
波路回折格子１０７は複数のチャンネル導波路１０７ａ
から成っており、隣接するチャンネル導波路１０７ａ間
で導波路長がΔＬ異なるために光の分波が可能となって
いる。なお、図示上方の導波路に行くほど導波路長が長
くなっている。
来、図４に示す構造例を有している。図４において、入
力導波路１０３に入射した波長多重信号光２００は、こ
れに接続する入力側スラブ導波路１１０の曲率中心１１
０ｙからスラブ導波路１１０に導入され、スラブ導波路
１１０内を回折する。そして、等位相(等位相面２１０)
でアレイ導波路回折格子１０７中を伝送する。アレイ導
波路回折格子１０７は複数のチャンネル導波路１０７ａ
から成っており、隣接するチャンネル導波路１０７ａ間
で導波路長がΔＬ異なるために光の分波が可能となって
いる。なお、図示上方の導波路に行くほど導波路長が長
くなっている。
【０００４】そして、チャンネル導波路１０７ａを伝送
した光は、出力側スラブ導波路１１２に導入されて導波
路１１２内を回折し、 ｎsＤsinφ112＋ｎcΔＬ＝ｍλ …（１） の関係式を満たすようにして、出力側スラブ導波路１１
２の出力端面１１２ａに集光される。ここで、Ｄ：チャ
ンネル導波路１０７ａ間の間隔、λ：信号光の波長、ｎ
s、ｎc：それぞれスラブ導波路、チャンネル導波路の屈
折率、φ112：回折角、である。
した光は、出力側スラブ導波路１１２に導入されて導波
路１１２内を回折し、 ｎsＤsinφ112＋ｎcΔＬ＝ｍλ …（１） の関係式を満たすようにして、出力側スラブ導波路１１
２の出力端面１１２ａに集光される。ここで、Ｄ：チャ
ンネル導波路１０７ａ間の間隔、λ：信号光の波長、ｎ
s、ｎc：それぞれスラブ導波路、チャンネル導波路の屈
折率、φ112：回折角、である。
【０００５】このとき、回折角φ112＝０となる波長
（中心波長）の光の等位相面は図示２２０ａとなるの
で、光は曲率中心Ｏに集光され、中心波長用出力導波路
１０５ａから取り出される。一方、回折角φ112を有す
る波長の光の等位相面２２０は、中心波長光の等位相面
２２０ａに対して図示左回りに角度φ112傾いており、
光は曲率中心Ｏと異なる位置Ｐに集光される。ここで、
Ｏ−Ｐ間の距離をｘとすると、（１）式より分散は、 ｄｘ/ｄλ＝（ｆoΔＬ）/（ｎsＤλM)×(ｎc−λMｄｎc/ｄλ） …（２) で求められる。ここで、ｆo：出力側スラブ導波路の曲
率半径、λM：中心波長、である。
（中心波長）の光の等位相面は図示２２０ａとなるの
で、光は曲率中心Ｏに集光され、中心波長用出力導波路
１０５ａから取り出される。一方、回折角φ112を有す
る波長の光の等位相面２２０は、中心波長光の等位相面
２２０ａに対して図示左回りに角度φ112傾いており、
光は曲率中心Ｏと異なる位置Ｐに集光される。ここで、
Ｏ−Ｐ間の距離をｘとすると、（１）式より分散は、 ｄｘ/ｄλ＝（ｆoΔＬ）/（ｎsＤλM)×(ｎc−λMｄｎc/ｄλ） …（２) で求められる。ここで、ｆo：出力側スラブ導波路の曲
率半径、λM：中心波長、である。
【０００６】すなわち、曲率中心Ｏと距離ｄｘだけ離れ
た位置に出力導波路１０５を配置すれば、（２）式によ
り中心波長に対して波長ｄλだけ異なった分波光を取り
出すことが可能である。
た位置に出力導波路１０５を配置すれば、（２）式によ
り中心波長に対して波長ｄλだけ異なった分波光を取り
出すことが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た合分波器の場合、合分波器を製造する際の加工精度の
問題から、各チャンネル導波路のコア幅や屈折率が設計
値からわずかにずれ、合分波される光の中心波長が設計
値からずれてしまうという問題があった。そして、アレ
イ導波路回折格子型合分波器では、中心波長前後の狭い
波長の光で損失が極めて小さくなるという特性があるた
め、中心波長がずれると使用波長での光損失が大きくな
って、合分波を繰り返すうちに信号光が減衰してしまう
可能性があった。
た合分波器の場合、合分波器を製造する際の加工精度の
問題から、各チャンネル導波路のコア幅や屈折率が設計
値からわずかにずれ、合分波される光の中心波長が設計
値からずれてしまうという問題があった。そして、アレ
イ導波路回折格子型合分波器では、中心波長前後の狭い
波長の光で損失が極めて小さくなるという特性があるた
め、中心波長がずれると使用波長での光損失が大きくな
って、合分波を繰り返すうちに信号光が減衰してしまう
可能性があった。
【０００８】このような問題を解決する技術として、入
力導波路及び出力導波路をスラブ導波路の曲率中心と異
なる位置に複数個接続し、中心波長のずれを補正する技
術が提案されている（特開平９−４９９３６号参照）。
この技術では、例えば、図４において中心波長光の集光
位置がＯからＰにずれた場合、入力光を曲率中心１１０
ｙからずれた位置Ｑに入射し、入力側の等位相面２１０
ａを２１０に対して右回りに角度φ112傾けておくこと
で、ずれを打ち消すだけの補正量を生じさせ、中心波長
のずれを補正している。
力導波路及び出力導波路をスラブ導波路の曲率中心と異
なる位置に複数個接続し、中心波長のずれを補正する技
術が提案されている（特開平９−４９９３６号参照）。
この技術では、例えば、図４において中心波長光の集光
位置がＯからＰにずれた場合、入力光を曲率中心１１０
ｙからずれた位置Ｑに入射し、入力側の等位相面２１０
ａを２１０に対して右回りに角度φ112傾けておくこと
で、ずれを打ち消すだけの補正量を生じさせ、中心波長
のずれを補正している。
【０００９】ところが、中心波長のずれ量は任意の値を
とるのに対し、補正用の入出力導波路の設置位置を連続
的にすることはできない。これは、導波路間隔があまり
狭くなると、導波路間での光の結合が生じて光学特性が
劣化するためである。このため、波長のずれに対しては
離散的な補正しかできなかった。本発明は、アレイ導波
路回折格子型合分波器における上記した問題を解決し、
中心波長のずれ量がどのような値であっても、それに応
じて入力側スラブ導波路への光の入射位置を連続的に設
定し、中心波長のずれを大幅に低減可能にしたアレイ導
波路回折格子型合分波器の提供を目的とする。
とるのに対し、補正用の入出力導波路の設置位置を連続
的にすることはできない。これは、導波路間隔があまり
狭くなると、導波路間での光の結合が生じて光学特性が
劣化するためである。このため、波長のずれに対しては
離散的な補正しかできなかった。本発明は、アレイ導波
路回折格子型合分波器における上記した問題を解決し、
中心波長のずれ量がどのような値であっても、それに応
じて入力側スラブ導波路への光の入射位置を連続的に設
定し、中心波長のずれを大幅に低減可能にしたアレイ導
波路回折格子型合分波器の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、基板上に、入力導波路と、
入力側スラブ導波路と、前記入力側スラブ導波路に接続
し複数の導波路から成るアレイ導波路回折格子と、前記
アレイ導波路回折格子に接続する出力側スラブ導波路
と、前記出力側スラブ導波路に接続する複数の出力導波
路が形成されており、前記入力導波路の出力端面のうち
少なくとも一つは前記入力側スラブ導波路の入力端面に
離間して配置され、前記出力端面は該入力導波路の光軸
に垂直な平面と角度θ（但、０°＜θ＜９０°）をなす
ことを特徴とする光波長合分波器が提供される。
ために、本発明においては、基板上に、入力導波路と、
入力側スラブ導波路と、前記入力側スラブ導波路に接続
し複数の導波路から成るアレイ導波路回折格子と、前記
アレイ導波路回折格子に接続する出力側スラブ導波路
と、前記出力側スラブ導波路に接続する複数の出力導波
路が形成されており、前記入力導波路の出力端面のうち
少なくとも一つは前記入力側スラブ導波路の入力端面に
離間して配置され、前記出力端面は該入力導波路の光軸
に垂直な平面と角度θ（但、０°＜θ＜９０°）をなす
ことを特徴とする光波長合分波器が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明のアレイ導波路回
折格子型光合分波器の基本構成例を図１に基づいて説明
する。図１において、基板１上に、入力導波路３と、入
力側スラブ導波路１０と、複数のチャンネル導波路７ａ
から成るアレイ導波路回折格子７と、出力側スラブ導波
路１２と、複数の出力導波路５が形成されている。そし
て、入力側スラブ導波路１０の出力端面１０ｂとアレイ
導波路回折格子７、アレイ導波路回折格子７と出力側ス
ラブ導波路１２の入力端面１２ｂ、出力側スラブ導波路
１２の出力端面１２ａと出力導波路５がそれぞれ接続さ
れている。ここで、基板１の材料としては、例えば、シ
リコンやガラスを用いることができる。
折格子型光合分波器の基本構成例を図１に基づいて説明
する。図１において、基板１上に、入力導波路３と、入
力側スラブ導波路１０と、複数のチャンネル導波路７ａ
から成るアレイ導波路回折格子７と、出力側スラブ導波
路１２と、複数の出力導波路５が形成されている。そし
て、入力側スラブ導波路１０の出力端面１０ｂとアレイ
導波路回折格子７、アレイ導波路回折格子７と出力側ス
ラブ導波路１２の入力端面１２ｂ、出力側スラブ導波路
１２の出力端面１２ａと出力導波路５がそれぞれ接続さ
れている。ここで、基板１の材料としては、例えば、シ
リコンやガラスを用いることができる。
【００１２】入力導波路３、チャンネル導波路７ａ、お
よび出力導波路５は、それぞれリッジ型の導波路となっ
ていて、例えば、クラッド層の上にこれより屈折率の高
いリッジ部をコアとして形成させた後、その上層にクラ
ッド層を積層して作成することができる。クラッド層及
びコアとしては、例えば、石英系ガラスや種々の光学材
料を用いることができる。
よび出力導波路５は、それぞれリッジ型の導波路となっ
ていて、例えば、クラッド層の上にこれより屈折率の高
いリッジ部をコアとして形成させた後、その上層にクラ
ッド層を積層して作成することができる。クラッド層及
びコアとしては、例えば、石英系ガラスや種々の光学材
料を用いることができる。
【００１３】入力導波路３は、入力側スラブ導波路１０
の曲率中心１０ｙに接続する基準入力導波路３ａと、入
力側スラブ導波路１０の入力端面１０ａにその出力端面
３ｓが離間して配置される補正用入力導波路３ｂから成
っている。そして、基準入力導波路３ａに入射した光
は、それぞれ等位相でチャンネル導波路７ａに導入され
るが、後述するように、補正用入力導波路３ｂに入射し
た光の等位相面は上記導波路３ａに入射した光の等位相
面に対して傾くことによって、波長のずれを補正するよ
うになっている。なお、図１においては、基準入力導波
路３ａが基板１上に形成されている場合を例示したが、
導波路３ａが形成されていなくてもよい。
の曲率中心１０ｙに接続する基準入力導波路３ａと、入
力側スラブ導波路１０の入力端面１０ａにその出力端面
３ｓが離間して配置される補正用入力導波路３ｂから成
っている。そして、基準入力導波路３ａに入射した光
は、それぞれ等位相でチャンネル導波路７ａに導入され
るが、後述するように、補正用入力導波路３ｂに入射し
た光の等位相面は上記導波路３ａに入射した光の等位相
面に対して傾くことによって、波長のずれを補正するよ
うになっている。なお、図１においては、基準入力導波
路３ａが基板１上に形成されている場合を例示したが、
導波路３ａが形成されていなくてもよい。
【００１４】入力側スラブ導波路１０および出力側スラ
ブ導波路１２は、それぞれ基板１に垂直な方向にのみ光
閉じ込め作用のある２次元導波路となっている。これら
のスラブ導波路に用いる材料としては、上記コアに用い
たのと同様なものを用いることができる。入力側スラブ
導波路１０は、入力端面１０ａ、出力端面１０ｂがそれ
ぞれ１０ｘ、１０ｙを曲率中心とする円弧状に形成さ
れ、出力側スラブ導波路１２は、入力端面１２ｂ、出力
端面１２ａがそれぞれ１２ｙ、１２ｘを曲率中心とする
円弧状に形成されている。そして、これらの円弧のう
ち、アレイ導波路回折格子７と接続する円弧の方が弧の
長さが長くなっている。ここで、スラブ導波路（１０，
１２）の接続部におけるチャンネル導波路７ａ間の間隔
はＤになっている。
ブ導波路１２は、それぞれ基板１に垂直な方向にのみ光
閉じ込め作用のある２次元導波路となっている。これら
のスラブ導波路に用いる材料としては、上記コアに用い
たのと同様なものを用いることができる。入力側スラブ
導波路１０は、入力端面１０ａ、出力端面１０ｂがそれ
ぞれ１０ｘ、１０ｙを曲率中心とする円弧状に形成さ
れ、出力側スラブ導波路１２は、入力端面１２ｂ、出力
端面１２ａがそれぞれ１２ｙ、１２ｘを曲率中心とする
円弧状に形成されている。そして、これらの円弧のう
ち、アレイ導波路回折格子７と接続する円弧の方が弧の
長さが長くなっている。ここで、スラブ導波路（１０，
１２）の接続部におけるチャンネル導波路７ａ間の間隔
はＤになっている。
【００１５】出力導波路５は、出力側スラブ導波路１２
の出力端面１２ａに接続しており、接続部における出力
導波路５間の間隔はｘになっている。そして、中心波長
光は、曲率中心１２ｙに接続された出力導波路５ａから
出力される。なお、本発明において、入力導波路とは波
長多重光を伝送する導波路を、出力導波路とは波長多重
光を分波して得られる単一波長光を伝送する導波路をい
う。また、入力導波路から出力導波路に光を伝送して分
波する場合に限らず、出力導波路から単一波長光を伝送
して合波を行い、得られた波長多重光を入力導波路から
取り出すことも可能である。
の出力端面１２ａに接続しており、接続部における出力
導波路５間の間隔はｘになっている。そして、中心波長
光は、曲率中心１２ｙに接続された出力導波路５ａから
出力される。なお、本発明において、入力導波路とは波
長多重光を伝送する導波路を、出力導波路とは波長多重
光を分波して得られる単一波長光を伝送する導波路をい
う。また、入力導波路から出力導波路に光を伝送して分
波する場合に限らず、出力導波路から単一波長光を伝送
して合波を行い、得られた波長多重光を入力導波路から
取り出すことも可能である。
【００１６】次に、本発明の光合分波器について、拡大
図２を参照してさらに詳細に説明する。図２において、
補正用入力導波路３ｂは、入力導波路３ａに対して所定
の距離Ｒ離れた入力端面１０ａ上の位置Ｖの延長線上に
配置され、導波路３ｂの出力端面３ｓは入力端面１０ａ
と所定の距離Ｇだけ離間している。出力端面３ｓと入力
端面１０ａの間にはクラッド層が充填されている。出力
端面３ｓは光軸に対して傾くようにその光軸に垂直な平
面Ｗと所定の角度θ1（但、０°＜θ＜９０°）をなし
て形成され、導波路３ｂの右側（導波路３ａ側）の側面
の長さは左側の側面の長さより長くなっている。なお、
Ｒの値は分波する波長間隔Δλに対応して、適宜設定さ
れている。
図２を参照してさらに詳細に説明する。図２において、
補正用入力導波路３ｂは、入力導波路３ａに対して所定
の距離Ｒ離れた入力端面１０ａ上の位置Ｖの延長線上に
配置され、導波路３ｂの出力端面３ｓは入力端面１０ａ
と所定の距離Ｇだけ離間している。出力端面３ｓと入力
端面１０ａの間にはクラッド層が充填されている。出力
端面３ｓは光軸に対して傾くようにその光軸に垂直な平
面Ｗと所定の角度θ1（但、０°＜θ＜９０°）をなし
て形成され、導波路３ｂの右側（導波路３ａ側）の側面
の長さは左側の側面の長さより長くなっている。なお、
Ｒの値は分波する波長間隔Δλに対応して、適宜設定さ
れている。
【００１７】そして、補正用入力導波路３ｂを伝送した
信号光（中心波長λM）２０は、入射角θ1でクラッド層
へ入射し、屈折角θ2でクラッド層内を導波した後、入
力端面１０ａ上の点Ｕに入射角φ2で入射して入力スラ
ブ導波路１０内を導波する。このとき、入力スラブ導波
路１０への入射位置Ｕは、位置Ｖより距離ΔＲだけ入力
導波路３ａ側にあり、 ΔＲ＝Ｇ×ｔａｎφ2＝Ｇ×ｔａｎ（θ2−θ1） …（３） で表される。ここで、θ2＝sin-1｛（ｎ1／ｎ2）×sin
θ1｝、ｎ1：導波路３ｂの屈折率、ｎ2：クラッド層の
屈折率である。
信号光（中心波長λM）２０は、入射角θ1でクラッド層
へ入射し、屈折角θ2でクラッド層内を導波した後、入
力端面１０ａ上の点Ｕに入射角φ2で入射して入力スラ
ブ導波路１０内を導波する。このとき、入力スラブ導波
路１０への入射位置Ｕは、位置Ｖより距離ΔＲだけ入力
導波路３ａ側にあり、 ΔＲ＝Ｇ×ｔａｎφ2＝Ｇ×ｔａｎ（θ2−θ1） …（３） で表される。ここで、θ2＝sin-1｛（ｎ1／ｎ2）×sin
θ1｝、ｎ1：導波路３ｂの屈折率、ｎ2：クラッド層の
屈折率である。
【００１８】すなわちΔＲの値は、出力端面３ｓのなす
角θ1、屈折率ｎ1、ｎ2、及び距離Ｇによって決めら
れ、これらの値を適宜変えることによって、ΔＲの値が
連続的に変化する。この導波路を用いたときの、中心波
長のずれとその補正を行う方法を図３に基づいて説明す
る。
角θ1、屈折率ｎ1、ｎ2、及び距離Ｇによって決めら
れ、これらの値を適宜変えることによって、ΔＲの値が
連続的に変化する。この導波路を用いたときの、中心波
長のずれとその補正を行う方法を図３に基づいて説明す
る。
【００１９】図３において、中心波長のずれが生じた場
合、中心波長光は出力側スラブ導波路１２の曲率中心Ｏ
より右側の位置Ｔにずれて集光される。このときの中心
波長のずれ量をδλoとする。次に、入力導波路３ｂを
用い、入力側スラブ導波路１０の入力端面１０ａ上にあ
って曲率中心１０ｙより左側の位置Ｕに光を入射し、中
心波長のずれを補正することを考える。１０ｙ−Ｕ間の
距離をｗとし、位置Ｕに光を入射したときに出力光の波
長に加えられる補正量をδλiとすると、（２）式と同
様にして、 ｗ/δλi＝（ｆiΔＬ）/（ｎsＤλM)×(ｎc−λMｄｎc/ｄλ） …（４) の関係式が成立する。ここで、ｆi：入力側スラブ導波
路の曲率半径である。このとき、 ｗ＝Ｒ−ΔＲ …（５） であるので、（４）式は、 （Ｒ−ΔＲ）/δλi＝（ｆiΔＬ）/（ｎsＤλM)×(ｎc−λMｄｎc/ｄλ） …（６） で表される。従って、 δλi＝δλo …（７） となるように、（６）式におけるΔＲの値を連続的に変
えることによって、中心波長のずれδλoを実質的に打
ち消すことが可能となる。
合、中心波長光は出力側スラブ導波路１２の曲率中心Ｏ
より右側の位置Ｔにずれて集光される。このときの中心
波長のずれ量をδλoとする。次に、入力導波路３ｂを
用い、入力側スラブ導波路１０の入力端面１０ａ上にあ
って曲率中心１０ｙより左側の位置Ｕに光を入射し、中
心波長のずれを補正することを考える。１０ｙ−Ｕ間の
距離をｗとし、位置Ｕに光を入射したときに出力光の波
長に加えられる補正量をδλiとすると、（２）式と同
様にして、 ｗ/δλi＝（ｆiΔＬ）/（ｎsＤλM)×(ｎc−λMｄｎc/ｄλ） …（４) の関係式が成立する。ここで、ｆi：入力側スラブ導波
路の曲率半径である。このとき、 ｗ＝Ｒ−ΔＲ …（５） であるので、（４）式は、 （Ｒ−ΔＲ）/δλi＝（ｆiΔＬ）/（ｎsＤλM)×(ｎc−λMｄｎc/ｄλ） …（６） で表される。従って、 δλi＝δλo …（７） となるように、（６）式におけるΔＲの値を連続的に変
えることによって、中心波長のずれδλoを実質的に打
ち消すことが可能となる。
【００２０】次に、中心波長のずれを補正する具体的な
手順について説明する。図３において、まず、この合分
波器の基準入力導波路３ａにあらかじめ信号光２０を入
射させ、中心波長のずれδλoの大きさを見積もってお
く。このとき、信号光２０は、入力側スラブ導波路１０
内を回折して複数のチャンネル導波路７ａに等位相（等
位相面２１）で入射する。ところが、チャンネル導波路
７ａのコア幅や屈折率が設計値からずれていることか
ら、波長λMの中心波長光は出力側スラブ導波路１２の
曲率中心Ｏからずれた位置Ｔに集光する。このときの等
位相面２２は、曲率中心Ｏに集光した場合の等位相面２
２ａに対して図示左回りに角度α傾き、出力導波路５ａ
からは、当初の設計値からδλoずれた波長（λM＋δλ
o）の光が出力される。
手順について説明する。図３において、まず、この合分
波器の基準入力導波路３ａにあらかじめ信号光２０を入
射させ、中心波長のずれδλoの大きさを見積もってお
く。このとき、信号光２０は、入力側スラブ導波路１０
内を回折して複数のチャンネル導波路７ａに等位相（等
位相面２１）で入射する。ところが、チャンネル導波路
７ａのコア幅や屈折率が設計値からずれていることか
ら、波長λMの中心波長光は出力側スラブ導波路１２の
曲率中心Ｏからずれた位置Ｔに集光する。このときの等
位相面２２は、曲率中心Ｏに集光した場合の等位相面２
２ａに対して図示左回りに角度α傾き、出力導波路５ａ
からは、当初の設計値からδλoずれた波長（λM＋δλ
o）の光が出力される。
【００２１】次に、あらかじめ角度θ1、屈折率ｎ1、ｎ
2、及び距離Ｇをそれぞれ変えて作製した複数の補正用
入力導波路３ｂにそれぞれ信号光を入射し、出力導波路
５ａから出射される中心波長光の設計値からのずれ量を
測定し、最もずれ量が少ない入力導波路３ｂを選定す
る。ここで、入力導波路３ｂを複数形成させるのは、中
心波長のずれ量がδλoの前後に多少変動しても、この
変動に合わせて補正を行うようにするためである。
2、及び距離Ｇをそれぞれ変えて作製した複数の補正用
入力導波路３ｂにそれぞれ信号光を入射し、出力導波路
５ａから出射される中心波長光の設計値からのずれ量を
測定し、最もずれ量が少ない入力導波路３ｂを選定す
る。ここで、入力導波路３ｂを複数形成させるのは、中
心波長のずれ量がδλoの前後に多少変動しても、この
変動に合わせて補正を行うようにするためである。
【００２２】このとき、信号光は入力側スラブ導波路１
０の位置Ｕに入射し、その等位相面２１ａは等位相面２
１に対して図示右回りに角度α傾いている。そして、上
述したように、補正量δλiはずれ量δλoと符号が異な
り、大きさが実質的に等しい値をとるため、ずれδλo
が打ち消され、出力導波路５ａから中心波長λMの光が
出力されることになる。この場合、各入力導波路３ｂ
は、角度θ1、屈折率ｎ1、ｎ2、及び距離Ｇがそれぞれ
少しずつ異なっているため、ΔＲ、及び補正量δλiも
それぞれ少しずつ異なり、いずれかの入力導波路３ｂを
選定すれば、（６）式によって、ずれδλoを丁度打ち
消す補正量δλiを生じさせることができる。
０の位置Ｕに入射し、その等位相面２１ａは等位相面２
１に対して図示右回りに角度α傾いている。そして、上
述したように、補正量δλiはずれ量δλoと符号が異な
り、大きさが実質的に等しい値をとるため、ずれδλo
が打ち消され、出力導波路５ａから中心波長λMの光が
出力されることになる。この場合、各入力導波路３ｂ
は、角度θ1、屈折率ｎ1、ｎ2、及び距離Ｇがそれぞれ
少しずつ異なっているため、ΔＲ、及び補正量δλiも
それぞれ少しずつ異なり、いずれかの入力導波路３ｂを
選定すれば、（６）式によって、ずれδλoを丁度打ち
消す補正量δλiを生じさせることができる。
【００２３】なお、本発明の実施の態様においては、導
波路３ｂの右側（導波路３ａ側）の側面の長さが左側の
側面の長さより長くなるように出力端面３ｓがその光軸
に垂直な平面Ｗと所定の角度をなして形成されている
が、導波路３ｂの右側（導波路３ａ側）の側面の長さが
左側の側面の長さより短くてもよい。要は、出力端面３
ｓがその光軸に垂直な平面Ｗと角度をなしていればよ
い。
波路３ｂの右側（導波路３ａ側）の側面の長さが左側の
側面の長さより長くなるように出力端面３ｓがその光軸
に垂直な平面Ｗと所定の角度をなして形成されている
が、導波路３ｂの右側（導波路３ａ側）の側面の長さが
左側の側面の長さより短くてもよい。要は、出力端面３
ｓがその光軸に垂直な平面Ｗと角度をなしていればよ
い。
【００２４】
【実施例】シリコン基板１上に、石英系ガラスを用い
て、入力導波路３ａ、複数の補正用入力導波路３ｂ、入
力側スラブ導波路１０、複数のチャンネル導波路７ａか
ら成るアレイ導波路回折格子７、出力側スラブ導波路１
２、及び複数の出力導波路５を形成して、図１に示すア
レイ導波路回折格子型光合分波器を作製した。なお、基
準入力導波路３ａは入力側スラブ導波路１０の入力端面
１０ａに接続し、補正用入力導波路３ｂは入力端面１０
ａと離間配置されている。
て、入力導波路３ａ、複数の補正用入力導波路３ｂ、入
力側スラブ導波路１０、複数のチャンネル導波路７ａか
ら成るアレイ導波路回折格子７、出力側スラブ導波路１
２、及び複数の出力導波路５を形成して、図１に示すア
レイ導波路回折格子型光合分波器を作製した。なお、基
準入力導波路３ａは入力側スラブ導波路１０の入力端面
１０ａに接続し、補正用入力導波路３ｂは入力端面１０
ａと離間配置されている。
【００２５】隣接するチャンネル導波路７ａ間の導波路
長差を６５μｍ、導波路間の間隔を１５μｍとし、スラ
ブ導波路１０及び１２の曲率半径を９ｍｍ、隣接する出
力導波路５間の間隔を２０μｍとした。まず、この合分
波器の基準入力導波路３ａに波長１５５１．３２ｎｍの
光を入射したところ、出力導波路５ａから出力される光
の中心波長は設定値より０．０４ｎｍずれたものとなっ
た。
長差を６５μｍ、導波路間の間隔を１５μｍとし、スラ
ブ導波路１０及び１２の曲率半径を９ｍｍ、隣接する出
力導波路５間の間隔を２０μｍとした。まず、この合分
波器の基準入力導波路３ａに波長１５５１．３２ｎｍの
光を入射したところ、出力導波路５ａから出力される光
の中心波長は設定値より０．０４ｎｍずれたものとなっ
た。
【００２６】次に、中心波長のずれを打ち消すようなス
ラブ導波路１０への光の入射位置を求めるため、補正用
入力導波路３ｂのそれぞれに光を入射して同様な評価を
行った。各補正用入力導波路３ｂは等間隔で配置させ、
その出力端面が該導波路の光軸に垂直な平面となす角θ
を１０°〜８０°の範囲で変えた。また、出力端面と入
力端面１０ａとの間の距離を１００μｍとした。
ラブ導波路１０への光の入射位置を求めるため、補正用
入力導波路３ｂのそれぞれに光を入射して同様な評価を
行った。各補正用入力導波路３ｂは等間隔で配置させ、
その出力端面が該導波路の光軸に垂直な平面となす角θ
を１０°〜８０°の範囲で変えた。また、出力端面と入
力端面１０ａとの間の距離を１００μｍとした。
【００２７】そして、各補正用入力導波路３ｂに信号光
を入射したときに出力導波路５ａから出力される中心波
長光の波長を測定したところ、入力側スラブ導波路１０
の曲率中心１０ｙから距離１μｍ離れた位置に光を入射
した場合に、中心波長のずれが０．００ｎｍと最も小さ
くなった。
を入射したときに出力導波路５ａから出力される中心波
長光の波長を測定したところ、入力側スラブ導波路１０
の曲率中心１０ｙから距離１μｍ離れた位置に光を入射
した場合に、中心波長のずれが０．００ｎｍと最も小さ
くなった。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、複数の補正用入力導波路の出力端面と入力側ス
ラブ導波路の入力端面との距離や、出力端面がその光軸
に垂直な平面となす角θが少しずつ異なり、入力側スラ
ブ導波路への光の入射位置、すなわち入力側の等位相面
の傾きが連続的に変化する。
よれば、複数の補正用入力導波路の出力端面と入力側ス
ラブ導波路の入力端面との距離や、出力端面がその光軸
に垂直な平面となす角θが少しずつ異なり、入力側スラ
ブ導波路への光の入射位置、すなわち入力側の等位相面
の傾きが連続的に変化する。
【００２９】その結果、中心波長のずれ量がどのような
値であっても、いずれかの補正用入力導波路を選定すれ
ば、そのずれ量を丁度打ち消す補正を行って、中心波長
のずれを大幅に低減し、実質的に０にすることができる
ので、従来のアレイ導波路回折格子型光合分波器に比べ
て、合分波器の損失特性の向上や製品の歩留り向上が期
待できる。
値であっても、いずれかの補正用入力導波路を選定すれ
ば、そのずれ量を丁度打ち消す補正を行って、中心波長
のずれを大幅に低減し、実質的に０にすることができる
ので、従来のアレイ導波路回折格子型光合分波器に比べ
て、合分波器の損失特性の向上や製品の歩留り向上が期
待できる。
【図１】本発明のアレイ導波路回折格子型光合分波器の
基本構成例を示す模式図である。
基本構成例を示す模式図である。
【図２】本発明のアレイ導波路回折格子型光合分波器の
入力導波路近傍での光の進行を示す部分拡大図である。
入力導波路近傍での光の進行を示す部分拡大図である。
【図３】本発明のアレイ導波路回折格子型光合分波器に
よる中心波長のずれ補正の原理を示す図である。
よる中心波長のずれ補正の原理を示す図である。
【図４】従来のアレイ導波路回折格子型光合分波器を示
す模式図である。
す模式図である。
１ 基板 ３ａ 基準入力導波路 ３ｂ 補正用入力導波路 ３ｓ 補正用入力導波路の出力端面 ５ 出力導波路 ７ アレイ導波路回折格子 ７ａ チャンネル導波路 １０ 入力側スラブ導波路 １０ａ 入力側スラブ導波路の入力端面 １０ｂ 入力側スラブ導波路の出力端面 １０ｘ、１０ｙ 入力側スラブ導波路の曲率中心 １２ 出力側スラブ導波路 １２ａ 出力側スラブ導波路の出力端面 １２ｂ 出力側スラブ導波路の入力端面 １２ｘ、１２ｙ 出力側スラブ導波路の曲率中心 ２０ 信号光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 完二 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA05 LA19 QA04 TA36
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に、入力導波路と、入力側スラブ
導波路と、前記入力側スラブ導波路に接続し複数の導波
路から成るアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路
回折格子に接続する出力側スラブ導波路と、前記出力側
スラブ導波路に接続する複数の出力導波路が形成されて
おり、 前記入力導波路の出力端面のうち少なくとも一つは前記
入力側スラブ導波路の入力端面に離間して配置され、前
記出力端面は該入力導波路の光軸に垂直な平面と角度θ
（但、０°＜θ＜９０°）をなすことを特徴とする光波
長合分波器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31582898A JP3625666B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 光波長合分波器 |
| US09/581,523 US6418249B1 (en) | 1998-11-06 | 1999-10-26 | Optical multiplexer/demultiplexer |
| PCT/JP1999/005908 WO2000028357A1 (fr) | 1998-11-06 | 1999-10-26 | Multiplexeur/demultiplexeur optique |
| EP99949423A EP1046936A4 (en) | 1998-11-06 | 1999-10-26 | OPTICAL MULTIPLEXER / DEMULTIPLEXER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31582898A JP3625666B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 光波長合分波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000147276A true JP2000147276A (ja) | 2000-05-26 |
| JP3625666B2 JP3625666B2 (ja) | 2005-03-02 |
Family
ID=18070063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31582898A Expired - Fee Related JP3625666B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 光波長合分波器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6418249B1 (ja) |
| EP (1) | EP1046936A4 (ja) |
| JP (1) | JP3625666B2 (ja) |
| WO (1) | WO2000028357A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016535864A (ja) * | 2013-12-03 | 2016-11-17 | インテル コーポレイション | モノリシックの物理的に変位可能な光導波路 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6473546B2 (en) * | 2000-07-28 | 2002-10-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical multiplexer/demultiplexer |
| JP3890190B2 (ja) * | 2000-11-16 | 2007-03-07 | 日本電気株式会社 | アレイ導波路格子および導波路素子 |
| US6853773B2 (en) * | 2001-04-30 | 2005-02-08 | Kotusa, Inc. | Tunable filter |
| JP2003075666A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-03-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アレイ導波路回折格子型光合分波器 |
| US6788844B2 (en) * | 2001-09-10 | 2004-09-07 | Tropic Networks Inc. | All-optical dynamic gain equalizer |
| US6810167B2 (en) * | 2001-10-29 | 2004-10-26 | Fujitsu Limited | Wavelength division demultiplexing apparatus |
| US6956993B2 (en) * | 2003-06-27 | 2005-10-18 | Lucent Technologies Inc. | Arrayed waveguide gratings with improved transmission efficiency |
| US7171080B2 (en) * | 2004-11-15 | 2007-01-30 | Seagate Technology Llc | Coupling grating for focusing light within a waveguide for heat assisted magnetic recording |
| US8873066B2 (en) * | 2011-07-14 | 2014-10-28 | Insight Photonic Solutions, Inc. | System and method for improved resolution, higher scan speeds and reduced processing time in scans involving swept-wavelength interferometry |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3309877B2 (ja) * | 1993-08-30 | 2002-07-29 | 日本電信電話株式会社 | 光導波回路 |
| JP3246710B2 (ja) * | 1995-08-08 | 2002-01-15 | 日立電線株式会社 | 光デバイスの製造方法 |
| US5745619A (en) * | 1996-06-07 | 1998-04-28 | Lucent Technologies Inc. | Low-loss optical power splitter for high-definition waveguides |
| TW355752B (en) * | 1996-09-27 | 1999-04-11 | Siemens Ag | Optical coupling-device to couple the light between two waveguide-end-face |
| JP2858655B2 (ja) * | 1997-01-22 | 1999-02-17 | 日立電線株式会社 | 光波長合分波器 |
| US6069990A (en) * | 1997-11-27 | 2000-05-30 | Hitachi Cable Ltd. | Optical wavelength multiplexer/demultiplexer |
-
1998
- 1998-11-06 JP JP31582898A patent/JP3625666B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-10-26 US US09/581,523 patent/US6418249B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-26 EP EP99949423A patent/EP1046936A4/en not_active Withdrawn
- 1999-10-26 WO PCT/JP1999/005908 patent/WO2000028357A1/ja not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016535864A (ja) * | 2013-12-03 | 2016-11-17 | インテル コーポレイション | モノリシックの物理的に変位可能な光導波路 |
| US10310196B2 (en) | 2013-12-03 | 2019-06-04 | Intel Corporation | Monolithic physically displaceable optical waveguides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6418249B1 (en) | 2002-07-09 |
| WO2000028357A1 (fr) | 2000-05-18 |
| EP1046936A4 (en) | 2006-11-02 |
| EP1046936A1 (en) | 2000-10-25 |
| JP3625666B2 (ja) | 2005-03-02 |
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