JP3797483B2

JP3797483B2 - Arrayed waveguide grating

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Publication number: JP3797483B2
Application number: JP2002312097A
Authority: JP
Inventors: 賢哉鈴木; 亮一笠原; 扇太鈴木; 学小熊
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2022-10-28
Also published as: JP2004145166A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイ型導波路格子に関し、波長分割多重通信において使用される波長合分波器に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信技術の急速な発達により、各種光部品が研究開発されている。中でも平面基板上の光導波路を基本とした導波路型光部品が最も重要な位置を占めている。これは、導波路型光部品がフォトリソグラフィ技術及び微細加工技術により、光波長以下の精度で再現性良く量産可能という特徴を有するからである。特に、アレイ型光導波路格子は、波長分割多重（以下、ＷＤＭ）通信において、波長の合分波を効率的に行うために欠くことのできない導波路型光部品である。
【０００３】
しかしながら、アレイ型導波路格子は光伝搬の性質上、比較的大きな損失を有する部品である。すなわち、アレイ型導波路格子においては、アレイ型導波路格子を構成するアレイ導波路とその入出力端となるスラブ導波路との光学的伝搬モードの不整合により原理的に損失を生じる。この問題を解決するため、従来とられてきた方法が、図９に示すものである。
【０００４】
図９は、従来のアレイ型導波路格子の低損失化の方法を示す概略図であり、アレイ導波路とスラブ導波路の境界を示す図である（非特許文献１参照）。
【０００５】
図９に示すように、従来の方法では、スラブ導波路２１とアレイ導波路２２の境界領域において、スラブ導波路２１からアレイ導波路２２の方向（境界２３ｂから先端２３ａへの方向）に徐々にその厚さが薄くなるテーパ領域２３を設けることで、断熱的にモードを変換して、その不整合により生じる放射損失を低減していた。例えば、比屈折率差０．７５％の石英系光導波路により作製されたチャネル間隔１００ＧＨｚ、波長数１６のアレイ型導波路格子においては、スラブ導波路２１の厚みが４．５μｍであるときに、テーパ領域２３のテーパ長Ｌはおよそ５００μｍである。ここで、“断熱的”とは、熱力学で用いられる“断熱変化”を意味するものではなく、光伝搬の解析において用いられる“adiabatic”を意味する。
【０００６】
図１０は、図９の構成により作製されたアレイ型導波路格子の中心波長におけるスペクトルである。図１０に示すように、低損失化を施さない場合に比較して、従来の方法の低損失化を適用した場合は、損失が５．２ｄＢから３．９ｄＢに低減される。
【０００７】
【非特許文献１】
A. Sugita et al、 IEEE、 Photon. Technol. Lett. Vol. 12、 No.9、 ppl180−2、 2000.
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアレイ型導波路格子では、図９に示すようなテーパ領域２３が、導波路作製時のプロセス条件を工夫することにより作製されていた。これは、プロセス条件に対する作製時の誤差に依存して、テーパ領域２３のテーパ長Ｌが変動することを意味する。すなわち、テーパ長Ｌの変動はアレイ型導波路格子の損失の変動につながる。
【０００９】
しかも、テーパ領域２３を作製するためのプロセス条件は、非常に狭い範囲にあり、テーパ長Ｌが作製環境の変化に敏感に影響されていた。すなわち、テーパ長Ｌは、環境温度や湿度等の変動による作製時期の違いによりばらつきを生じ、結果として、アレイ型導波路格子の伝搬損失にも、作製バッチごとにばらつきを生じるという問題を生じていた。
【００１０】
又、アレイ型導波路格子は、波長多重の光信号を波長に応じて分波できるフィルタ機能を有しており、出力側のスラブ導波路に接続されている出力導波路の開口部に、波長に応じた光を到達させる必要が有る。しかしながら、上記テーパ領域２３を作製するためのプロセスは変動しやすく、その作製誤差の影響により、光分波特性が微妙にずれ、出力導波路の中央に求める波長が一致しない現象（センタ波長ズレ）も生じていた。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、作製工程に影響されることなく低損失化を可能とするとともにセンタ波長のずれを防止するアレイ型導波路格子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係るアレイ型導波路格子は、光信号を回折する入力スラブ導波路及び出力スラブ導波路と、前記入力スラブ導波路と前記出力スラブ導波路とを接続し、長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路とを有し、更に、前記光信号の波長領域において波長依存性が無く、前記光信号のパワーを２等分にする光分岐器と、前記光分岐器と前記入力スラブ導波路とを接続する２本の入力導波路とを備え、前記光分岐器により２等分され、前記２本の入力導波路を介して前記入力スラブ導波路に入射された前記光信号による干渉縞の間隔が、前記入力スラブ導波路と前記アレイ導波路の境界における前記アレイ導波路の間隔に等しく、かつ、前記干渉縞の強めあう位置が前記アレイ導波路の位置であるように、前記２本の入力導波路を前記入力スラブ導波路へ配置したことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係るアレイ型導波路格子は、前記２本の入力導波路が当該アレイ型導波路格子の同一波長における隣り合う回折次数位置に配置されたことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係るアレイ型導波路格子は、前記入力スラブ導波路と前記アレイ導波路の境界における前記アレイ導波路の間隔をｄ、前記入力スラブ導波路の等価屈折率をｎ_s、当該アレイ型導波路格子の中心波長をλとしたとき、前記入力スラブ導波路の境界における前記アレイ導波路の中心の導波路との接点と、前記入力スラブ導波路の境界における前記２本の入力導波路との２つの接点の中心位置とを結ぶ線分に対して、前記２本の入力導波路の前記入力スラブ導波路への接続位置を、θ＝ａｒｃｓｉｎ（λ／２ｎ_sｄ）［ｒａｄ］の角度に配置するとともに、前記入力スラブ導波路の境界における前記２本の入力導波路との２つの接点及び前記入力スラブ導波路の境界における前記アレイ導波路の中心の導波路との接点に外接する円上に、前記アレイ導波路の前記入力スラブ導波路への接続位置を配置したことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係るアレイ型導波路格子は、前記出力スラブ導波路に接続された複数の出力光導波路と、前記光信号の波長領域において波長依存性が無く、一波長につき２本となる前記出力導波路の前記光信号を、各々の波長ごとに合波する複数の光合波器とを有することを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する本発明の請求項５に係るアレイ型導波路格子は、前記アレイ導波路と前記出力スラブ導波路との境界における前記アレイ導波路から前記出力スラブ導波路へ出射する前記光信号の位相が、当該アレイ型導波路格子の中心波長において等位相となるように、前記アレイ導波路の光路長差が設定されたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るアレイ型導波路格子は、入力スラブ導波路における光の干渉を利用し、入力スラブ導波路における入出力導波路の配置を適切に設定することにより、光信号の損失を低減させるとともに光分波特性の微妙なずれ（センタ波長ズレ）を校正するものである。具体的には、入力スラブ導波路の入力導波路側に、１：１（２等分）の分岐比を持つカプラ部（光分岐器）と、カプラ部に接続する２本の入力導波路を設け、１：１に分岐させた光信号を入力スラブ導波路内で干渉させて、入力スラブ導波路の入力導波路の接続位置と、入力スラブ導波路の出力側、つまり、光信号のアレイ導波路部への入力側となる出力導波路の接続位置とを適切に配置することで、微妙なセンタ波長ズレを制御し、低損失化を図るものである。
【００１８】
このような効果を有する本発明に係るアレイ型導波路格子の実施形態の具体例を以下に示し、図面を用いて詳細に説明する。又、全図面において、同一の機能を有するものは同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
（実施例１）
図１は、本発明に係る実施形態の一例を示すアレイ型導波路格子の概略図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明に係るアレイ型導波路格子は、光信号を回折する入力スラブ導波路５及び出力スラブ導波路７と、入力スラブ導波路５と出力スラブ導波路７との間を接続し、長さの異なる複数の導波路からなるアレイ導波路６とを有している。更に、入力スラブ導波路５の入力側には、光信号の入力側となる光導波路１と、光信号の波長領域において波長依存性が無く、光導波路１からの光信号のパワーを２等分に分岐する光分岐器２と、光分岐器２と入力スラブ導波路５との間を接続する２本の入力導波路３、４とを有しており、出力スラブ導波路７の出力側には、出力スラブ導波路７に接続された複数の出力導波路８、９と、光信号の波長領域において波長依存性が無く、光信号の一波長につき２本となる出力導波路８、９の光信号を、各々の波長ごとに合波する光合波器１０と、合波された光信号を出力する光導波路１１とを有している。
【００２１】
上記構成のアレイ型導波路格子は、Ｓｉ等の平面基板上に、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術等の微細加工技術を用いて、石英等の光導波路を形成することで、容易に作製することができる。光導波路としては、石英に限らず、半導体やポリマーなどの材料が適用可能である。
【００２２】
次に、上記構成のアレイ型導波路格子における作用、効果を説明する。波長多重された光信号（以下、波長多重信号）は光導波路１を経由して、波長依存性のない光分岐器２により１：１の等パワーに２分岐される。等パワーに２分岐された波長多重信号は入力導波路３、４を介して、入力スラブ導波路５へと伝搬する。ここで、２本の入力導波路３、４は、入力スラブ導波路５に対して、本アレイ型導波路格子の自由スペクトルレンジ(ＦＳＲ：Free spectral range)に等しい位置に配置される。つまり、２本の入力導波路３、４が、アレイ型導波路格子の同一波長における隣り合う回折次数位置に配置されたことを意味する。
【００２３】
入力スラブ導波路５とアレイ導波路６の境界５ｂにおいては、２本の入力導波路３、４からの波長多重信号の干渉縞が励起される。又、境界５ｂにおけるアレイ導波路６の間隔（図２における間隔ｄ参照）は、２本の入力導波路３、４の配置位置により決定され、２本の入力導波路３、４がＦＳＲに等しい位置に配置されているため、干渉縞の間隔はアレイ導波路６の間隔に一致することとなる。更に、干渉縞の強めあう位置をアレイ導波路の位置になるように、アレイ導波路の配置位置を決定したので、干渉された波長多重信号の位置をアレイ導波路に対して最適に配置することとなる。したがって、アレイ導波路６は干渉縞により効率良く励振され、従来のアレイ型導波路格子において観察される、境界５ｂでの光の放射は低減される。すなわち、本発明に係るアレイ型導波路格子の低損失化が図られることとなる。
【００２４】
さらに、アレイ導波路６を伝搬した波長多重信号は、アレイ導波路６が有する光路長差ΔＬにより、各々の波長において異なる位相遅延を受けるため、出力スラブ導波路７とアレイ導波路６の境界７ａから出力スラブ導波路７へと伝搬した波長多重信号は、出力スラブ導波路７と出力導波路８、９との境界７ｂにおいて、波長ごとに干渉縞を励起する。ここで、境界面７ｂにおいて励起される干渉縞は、光の相反性の原理より、入力スラブ導波路５と入力導波路３、４との境界５ａと同様の位置関係を保つ干渉縞が、波長ごとに２箇所に生じたものである。このうち同一波長の一方の干渉縞が出力導波路８に、他方の干渉縞が出力導波路９に入射するように、出力導波路８、９を波長ごとに配置する。波長ごとに励起された干渉縞は、波長ごとに分割された光信号（以下、波長分割信号）として出力導波路８、９により受光された後、波長依存性のない光合波器１０により合波され、光導波路１１を経由して出力される。
【００２５】
図２は、図１に示したアレイ型導波路格子における入力導波路、入力スラブ導波路及びアレイ導波路の位置関係を示す概略図である。
【００２６】
図２に示す入力導波路３、４、入力スラブ導波路５及びアレイ導波路６の位置関係は、光分岐器２により２等分され、２本の入力導波路３、４を介して入力スラブ導波路５に入射された波長多重信号による干渉縞の間隔が、入力スラブ導波路５とアレイ導波路６の境界５ｂにおけるアレイ導波路６の間隔ｄに等しく、かつ、干渉縞の強めあう位置がアレイ導波路６の位置であるように、入力スラブ導波路５における２本の入力導波路３、４及びアレイ導波路６を配置したものである。ここで、アレイ導波路の中心導波路を中心アレイ導波路６ｃとし、アレイ導波路６の間隔をｄ、入力スラブ導波路５の焦点距離をｆ、入力導波路３、４が中心アレイ導波路６ｃの入力スラブ導波路５方向への延長線となす角度をθとした。角度θは、ＦＳＲを与える角度に相当する。
【００２７】
比屈折率差０．７５％の石英系光波回路を用いて、１００ＧＨｚ間隔、１６ＣＨの本実施例のアレイ型導波路格子を作製した。比屈折率差０．７５％の石英系光波回路において、スラブ導波路の等価屈折率は１．４５２９である。アレイ導波路６の間隔ｄを１５μｍ、中心波長を１．５５２５μｍとした場合、焦点距離ｆは４５１７．７ｍｍ、アレイ導波路６の各導波路間の光路長差ΔＬ＝１２６．３μｍである。又、１６００ＧＨｚのＦＳＲに相当する角度２θは４．０６°である。なお、本実施例では、光分岐器２及び光合波器１０としては、５０％合分波多モード干渉カプラを用いた。
【００２８】
図３は、実施例１のアレイ型導波路格子と低損失化処理を施していないアレイ型導波路格子の中心チャネルにおけるスペクトルを示す図である。
低損失化を施していないアレイ型導波路格子に比べ、実施例１のアレイ型導波路格子の損失は、５．２ｄＢから３．４ｄＢに低減されたことがわかる。
【００２９】
（実施例２）
図４、図５は、本発明に係る実施形態の他の一例を示すアレイ型導波路格子の概略図である。図４はアレイ型導波路格子の全体図を示し、図５はアレイ導波路、入力導波路及びスラブ導波路の位置関係を示す図である。
【００３０】
本実施例のアレイ型導波路格子は、入出力スラブ導波路１５、１７の構成を除き、その基本的な構成は実施例１において示したアレイ型導波路格子と同等である。従って、本実施例に特徴的な部分を中心に説明する。
【００３１】
図４に示すアレイ型導波路格子においても、波長多重信号は、光導波路１を経由して、光分岐器２により１：１の等パワーに２分岐される。等パワーに２分岐された波長多重信号は入力導波路３及び４を介して、入力スラブ導波路１５へと伝搬する。
【００３２】
入力スラブ導波路１５に入射した波長多重信号は、後述（図５参照）の干渉現象を境界１５ｂにおいて経験し、アレイ導波路６を経て出力スラブ導波路１７へと伝搬する。アレイ導波路６においては、従来のアレイ型導波路格子と同様に各導波路に波長ごとに位相差を与える光路長差ΔＬが設定されており、出力スラブ導波路１７と出力導波路８、９の境界面１７ｂにおいて波長ごとに干渉縞が誘起される。ここで、光の相反性の原理より、境界面１７ｂにおいては、入力スラブ導波路１５と入力導波路３、４との境界１５ａと同様の位置関係を保つ干渉縞が波長ごとに２本生じる。このうち同一波長の一方の干渉縞が出力導波路８に、他方の干渉縞が出力導波路９に入射するように、出力導波路８、９を波長ごとに配置する。出力導波路８及び出力導波路９へと導かれた波長分割信号は、光合波器１０により合波され、光導波路１１を経由して出力される。
【００３３】
図５は、入力導波路、入力スラブ導波路及びアレイ導波路の位置関係を示す図である。
【００３４】
図５に示すように、本実施例における入力スラブ導波路１５では、境界１５ｂにおける中心アレイ導波路６ｃと入力スラブ導波路１５との接続点Ｄと、境界１５ａにおける入力導波路３、４と入力スラブ導波路１５との接続点Ａ、Ｂの中間位置、中点Ｏとを結ぶ線分ＯＤに対して、入力導波路３、４を以下の式を満たす角度に配置する。
θ＝ａｒｃｓｉｎ（λ／２ｎ_sｄ）［ｒａｄ］・・・（１）
【００３５】
又、アレイ導波路６を、接続点Ａ、Ｂ及び接続点Ｄに外接する円Ｃ上において、言い換えれば、線分ＯＤ上のＤからｆ／（２ｃｏｓθ）の位置Ｃ₀を中心とし、半径ｆ／（２ｃｏｓθ）の円Ｃ上において入力スラブ導波路１５と接続するように配置する。すなわち、入力スラブ導波路１５は、入力導波路３、４との境界１５ａ（入射側）においては、Ｄを中心とし半径ｆの円弧を有し、アレイ導波路６との境界１５ｂにおいては、Ｃ₀を中心とし半径ｆ／（２ｃｏｓθ）の円弧を有する。ここで、アレイ型導波路格子の中心波長をλ、境界１５ｂにおけるアレイ導波路６の導波路間隔をｄ、入力スラブ導波路１５の焦点距離をｆ、入力スラブ導波路の等価屈折率をｎ_sとする。
【００３６】
このように設定することで、入力スラブ導波路１５とアレイ導波路６の境界１５ｂで生じる干渉縞の間隔はアレイ導波路６の間隔ｄと等しくなり、かつ、干渉縞の強めあう位置がアレイ導波路６の位置になるので、各アレイ導波路６での励振効率が改善される。すなわち、従来のアレイ型導波路格子ではアレイ導波路６と入力スラブ導波路１５の境界１５ｂでは、光強度は空間的に一様に広がるのに対し、本発明におけるアレイ型導波路格子では、干渉現象を利用することによりアレイ導波路６の各々の導波路の位置に光強度が局在するので、入力スラブ導波路１５からアレイ導波路６へ結合する光強度は、従来と比較して増加する。したがって、アレイ型導波路格子の低損失化が図られることとなる。
【００３７】
比屈折率差０．７５％の石英系光波回路を用いて、１００ＧＨｚ間隔、１６ＣＨの本実施例のアレイ型導波路格子を作製した。比屈折率差０．７５％の石英系光波回路において、スラブ導波路の等価屈折率は１．４５２９であり、アレイ導波路間隔ｄを１５μｍ、中心波長を１．５５２５μｍとした場合、焦点距離ｆは４５１７．７ｍｍ、ΔＬ＝１２６．３μｍである。したがって、入力導波路３、４と線分ＯＤのなす角θは式（１）より０．０１７８１３ｒａｄである。なお、本実施例では、光分岐器２及び光合波器１０として３ｄＢ方向性結合器を用いた。
【００３８】
図６は、実施例２のアレイ型導波路格子と低損失化処理を施していないアレイ型導波路格子の中心チャネルにおけるスペクトルを示す図である。
低損失化を施していないアレイ型導波路格子に比べ、実施例２のアレイ型導波路格子の損失は、５．２ｄＢから３．６ｄＢに低減されたことがわかる。
【００３９】
（実施例３）
図７、図８は、本発明に係る実施形態の更なる他の一例を示すアレイ型導波路格子の概略図である。図７はアレイ型導波路格子の全体図を示し、図８はアレイ導波路の概略図である。
【００４０】
本実施例のアレイ型導波路格子は、アレイ導波路１６及び出力スラブ導波路１７の出力側の構成を除き、その基本的な構成は実施例２において示したアレイ型導波路格子と同等である。従って、本実施例に特徴的な部分を中心に説明する。
【００４１】
本実施例では、実施例２おいて示した構成の光導波路１、光分岐器２、入力導波路３、４、入力スラブ導波路１５及び出力スラブ導波路１７を用いる。実施例２と同様に、入力スラブ導波路１５と位相差付きアレイ導波路１６との境界１５ｂには、位相差付きアレイ導波路１６のアレイ導波路の間隔ｄに一致した周期の干渉縞が励起される。したがって、波長多重信号は入力スラブ導波路１５から位相差付きアレイ導波路１６へ効率良く伝搬する。図８に示すように、位相差付きアレイ導波路１６は、隣り合うアレイ導波路ごとに位相差π［ｒａｄ］が設定される。したがって、位相差付きアレイ導波路１６と出力スラブ導波路１７との境界１７ａにおいて、位相差付きアレイ導波路１６からの伝搬光は、アレイ型導波路格子の中心波長λですべて等位相となる。
【００４２】
実施例２においては、アレイ導波路６と入力スラブ導波路１５の境界１５ｂに励起される干渉縞は、隣り合うアレイ導波路ごとに０、π、０、π、・・・との位相差をもつため、アレイ導波路６と出力スラブ導波路１７の境界１７ａにおいても、この０、π、０、π、・・・なる位相関係が維持される。したがって、出力導波路８、９と出力スラブ導波路１７の境界１７ｂでは、２箇所に結像する。
【００４３】
しかし、本実施例においては、上述のように位相差付きアレイ導波路１６に、導波路ごとに０、π、０、π、・・・なる位相差が設定されるため、境界１７ｂでは結像は１箇所で生じる。さらに、中心波長以外の波長では、位相差付きアレイ導波路１６に設定された光路長差ΔＬにより波面は傾くので、境界１７ｂにおいて波長分波が可能となる。境界１７ｂで波長ごとに分波された光信号は、波長ごとにそれぞれ１つの出力導波路１２へと結合する。つまり、アレイ型導波路格子の中心波長において、位相差つきアレイ導波路１６と出力スラブ導波路１７の境界１７ａでの各アレイ導波路１６を伝搬した光信号の位相差が等位相となるように、アレイ導波路１６の各導波路に０、π、０、π、・・・なる位相差を付与するため、この位相差により、出力スラブ導波路１７と出力側の光導波路１２の境界１７ｂには、波長ごとに一つの干渉縞が励起され、波長ごとに異なる光導波路１２へ導かれ、波長分離が可能となる。
【００４４】
従って、本実施例のように、アレイ導波路１６の隣り合う導波路に、各々位相差を設定することで、実施例１、２に示したような光合波器を出力側に配置することなく、各波長を独立に取り出すことができる。
【００４５】
なお、上記実施例では、１００ＧＨｚ、１６ｃｈのアレイ型導波路格子について、具体的な数値例を挙げて説明したが、本発明を用いれば、合分波波長などの仕様に関係なく、低損失かつ光学特性のよい任意の設計値のアレイ型導波路格子とすることができる。又、上記実施例では、波長分波器としての動作を説明したが、光の相反性の原理から、逆方向に光信号を入射して合波器として動作させても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、入力導波路、入力スラブ導波路及びアレイ導波路を適切に配置することで、従来生じていたスラブ導波路とアレイ導波路間のモードの不整合を解消することができ、結果としてアレイ型導波路格子全体の損失を低減することができる。又、作製プロセスにおいても、特別の条件設定が不要であるため、歩留まり良く低損失なアレイ型導波路格子を作製することができる。更に、従来用いていたスラブ導波路とアレイ導波路間のテーパ構造が不要となるため、光学特性が向上し、センタ波長のずれを防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の一例を示すアレイ型導波路格子の概略図である。
【図２】図１に示したアレイ型導波路格子における入力導波路、入力スラブ導波路及びアレイ導波路の位置関係を示す概略図である。
【図３】実施例１のアレイ型導波路格子と低損失化処理を施していないアレイ型導波路格子の中心チャネルにおけるスペクトルを示す図である。
【図４】本発明に係る実施形態の他の一例を示すアレイ型導波路格子の概略図である。
【図５】図４に示したアレイ型導波路格子における入力導波路、入力スラブ導波路及びアレイ導波路の位置関係を示す概略図である。
【図６】実施例２のアレイ型導波路格子と低損失化処理を施していないアレイ型導波路格子の中心チャネルにおけるスペクトルを示す図である。
【図７】本発明に係る実施形態の更なる他の一例を示すアレイ型導波路格子の概略図である。
【図８】図７に示したアレイ型導波路格子におけるアレイ導波路の概略図である。
【図９】従来のアレイ型導波路格子のアレイ導波路とスラブ導波路の境界を示す概略図である。
【図１０】低損失化処理の施された従来のアレイ型導波路格子及び低損失化処理の施されていないアレイ型導波路格子の中心波長におけるスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１光導波路
２光分岐器
３、４入力導波路
５入力スラブ導波路
５ａ、５ｂ境界
６アレイ導波路
６ｃ中心アレイ導波路
７出力スラブ導波路
７ａ、７ｂ境界
８、９出力導波路
１０光合波器
１１、１２光導波路
１５入力スラブ導波路
１５ａ、１５ｂ境界
１６位相差付きアレイ導波路
１７出力スラブ導波路
１７ａ、１７ｂ境界[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arrayed waveguide grating, and is suitable for a wavelength multiplexer / demultiplexer used in wavelength division multiplexing communication.
[0002]
[Prior art]
Due to the rapid development of optical communication technology, various optical components are being researched and developed. Among them, the waveguide type optical component based on the optical waveguide on the flat substrate occupies the most important position. This is because the waveguide type optical component can be mass-produced with high reproducibility with accuracy below the optical wavelength by photolithography technology and microfabrication technology. In particular, the array type optical waveguide grating is a waveguide type optical component that is indispensable for efficiently performing wavelength division multiplexing / demultiplexing in wavelength division multiplexing (hereinafter referred to as WDM) communication.
[0003]
However, the arrayed waveguide grating is a component having a relatively large loss due to the property of light propagation. That is, in an arrayed waveguide grating, a loss is generated in principle due to mismatch of optical propagation modes between the arrayed waveguide constituting the arrayed waveguide grating and the slab waveguide serving as the input / output end thereof. In order to solve this problem, a conventional method is shown in FIG.
[0004]
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a conventional method for reducing the loss of an arrayed waveguide grating, and is a diagram illustrating a boundary between an arrayed waveguide and a slab waveguide (see Non-Patent Document 1).
[0005]
As shown in FIG. 9, in the conventional method, in the boundary region between the slab waveguide 21 and the arrayed waveguide 22, gradually in the direction from the slab waveguide 21 to the arrayed waveguide 22 (direction from the boundary 23b to the tip 23a). By providing the tapered region 23 whose thickness is reduced, the mode is adiabatically converted, and the radiation loss caused by the mismatch is reduced. For example, in an arrayed waveguide grating having a channel spacing of 100 GHz and a wavelength of 16 manufactured by a silica-based optical waveguide having a relative refractive index difference of 0.75%, when the thickness of the slab waveguide 21 is 4.5 μm, The taper length L of the taper region 23 is approximately 500 μm. Here, “adiabatic” does not mean “adiabatic change” used in thermodynamics but “adiabatic” used in the analysis of light propagation.
[0006]
FIG. 10 is a spectrum at the center wavelength of the arrayed waveguide grating produced by the configuration of FIG. As shown in FIG. 10, the loss is reduced from 5.2 dB to 3.9 dB when the loss reduction of the conventional method is applied as compared with the case where the loss reduction is not performed.
[0007]
[Non-Patent Document 1]
A. Sugita et al, IEEE, Photon. Technol. Lett. Vol. 12, No. 9, ppl180-2, 2000.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional array-type waveguide grating, the tapered region 23 as shown in FIG. 9 is produced by devising the process conditions at the time of producing the waveguide. This means that the taper length L of the taper region 23 varies depending on manufacturing errors with respect to process conditions. That is, the variation in the taper length L leads to the variation in the loss of the arrayed waveguide grating.
[0009]
Moreover, the process conditions for producing the tapered region 23 are in a very narrow range, and the taper length L is sensitively influenced by changes in the production environment. In other words, the taper length L varies due to differences in fabrication time due to fluctuations in environmental temperature, humidity, and the like, and as a result, the propagation loss of the arrayed waveguide grating also varies from production batch to production batch. It was.
[0010]
The array-type waveguide grating has a filter function that can demultiplex wavelength-multiplexed optical signals according to the wavelength, and the wavelength of the wavelength is set at the opening of the output waveguide connected to the slab waveguide on the output side. It is necessary to reach the light according to. However, the process for manufacturing the tapered region 23 is likely to fluctuate. Due to the effect of the manufacturing error, the optical demultiplexing characteristics are slightly shifted and the desired wavelength does not match the center of the output waveguide (center wavelength shift). ) Also occurred.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an arrayed waveguide grating that can reduce loss without being affected by a manufacturing process and that prevents a shift in center wavelength.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An arrayed waveguide grating according to a first aspect of the present invention that solves the above-described problems connects an input slab waveguide and an output slab waveguide that diffract an optical signal, and connects the input slab waveguide and the output slab waveguide. An optical waveguide having a plurality of waveguides having different lengths, and having no wavelength dependency in the wavelength region of the optical signal, and dividing the power of the optical signal into two equal parts, And two input waveguides connecting the optical branching device and the input slab waveguide, and the input slab waveguide is divided into two equal parts by the optical branching device, and the input slab waveguide passes through the two input waveguides. The interval between the interference fringes due to the optical signal incident on the array waveguide is equal to the interval between the arrayed waveguides at the boundary between the input slab waveguide and the arrayed waveguide, and the position where the interference fringes are strengthened is the arrayed waveguide. As the position of Wherein the input waveguide of the two was placed into the input slab waveguide.
[0013]
The arrayed waveguide grating according to a second aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that the two input waveguides are arranged at adjacent diffraction order positions at the same wavelength of the arrayed waveguide grating. And
[0014]
In an arrayed waveguide grating according to a third aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem, the distance between the arrayed waveguides at the boundary between the input slab waveguide and the arrayed waveguide is d, and the equivalent refraction of the input slab waveguide is set. When the rate is n _s and the center wavelength of the arrayed waveguide grating is λ, the contact between the input slab waveguide and the center waveguide of the array slab waveguide and the input slab waveguide boundary The connection position of the two input waveguides to the input slab waveguide with respect to the line segment connecting the center positions of the two contacts with the two input waveguides is expressed by θ = arcsin (λ / 2n _s d) is arranged at an angle of [rad], and has two contact points with the two input waveguides at the boundary of the input slab waveguide and guides of the center of the arrayed waveguide at the boundary of the input slab waveguide. Waveguide On a circle circumscribing the contacts, characterized in that a connection position to the input slab waveguide of the arrayed waveguide.
[0015]
An arrayed waveguide grating according to a fourth aspect of the present invention that solves the above-described problem has a plurality of output optical waveguides connected to the output slab waveguide and has no wavelength dependency in the wavelength region of the optical signal, and And a plurality of optical multiplexers for multiplexing the optical signals of the output waveguide, which are two per wavelength, for each wavelength.
[0016]
The arrayed waveguide grating according to a fifth aspect of the present invention for solving the above-described problem is the optical signal emitted from the arrayed waveguide to the output slab waveguide at the boundary between the arrayed waveguide and the output slab waveguide. The optical path length difference of the arrayed waveguide is set such that the phases of the arrayed waveguide are equal to each other at the center wavelength of the arrayed waveguide grating.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The arrayed waveguide grating according to the present invention reduces the loss of optical signals by using the interference of light in the input slab waveguide and appropriately setting the arrangement of the input / output waveguides in the input slab waveguide. This is to calibrate a slight shift (center wavelength shift) of the optical demultiplexing characteristics. Specifically, on the input waveguide side of the input slab waveguide, a coupler unit (optical branching unit) having a branching ratio of 1: 1 (two equal parts) and two input waveguides connected to the coupler unit are provided. Provided: The optical signal branched into 1: 1 is interfered in the input slab waveguide, and the connection position of the input waveguide of the input slab waveguide and the output side of the input slab waveguide, that is, the array of optical signals is guided. By appropriately arranging the connection position of the output waveguide on the input side to the waveguide portion, a subtle center wavelength shift is controlled to reduce the loss.
[0018]
A specific example of an embodiment of the arrayed waveguide grating according to the present invention having such an effect will be described below and will be described in detail with reference to the drawings. Moreover, in all drawings, what has the same function is attached | subjected the same code | symbol, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0019]
Example 1
FIG. 1 is a schematic diagram of an arrayed waveguide grating showing an example of an embodiment according to the present invention.
[0020]
As shown in FIG. 1, the arrayed waveguide grating according to the present invention includes an input slab waveguide 5 and an output slab waveguide 7 that diffract an optical signal, and an input slab waveguide 5 and an output slab waveguide 7. And an arrayed waveguide 6 composed of a plurality of waveguides having different lengths. Further, on the input side of the input slab waveguide 5, there is no wavelength dependency in the wavelength range of the optical signal and the optical waveguide 1 that is the input side of the optical signal, and the power of the optical signal from the optical waveguide 1 is divided into two equal parts. And two input waveguides 3 and 4 connecting between the optical branching device 2 and the input slab waveguide 5, and on the output side of the output slab waveguide 7. Of the output waveguides 8 and 9 connected to the output slab waveguide 7 and the output waveguides 8 and 9 that have no wavelength dependency in the wavelength region of the optical signal and are two for one wavelength of the optical signal. It has an optical multiplexer 10 that combines optical signals for each wavelength, and an optical waveguide 11 that outputs the combined optical signal.
[0021]
The arrayed waveguide grating having the above configuration can be easily manufactured by forming an optical waveguide made of quartz or the like on a flat substrate such as Si using a fine processing technique such as a photolithography technique or an etching technique. it can. The optical waveguide is not limited to quartz, and materials such as semiconductors and polymers are applicable.
[0022]
Next, functions and effects of the arrayed waveguide grating having the above-described configuration will be described. A wavelength-multiplexed optical signal (hereinafter, wavelength-multiplexed signal) is branched into two equal powers of 1: 1 by an optical branching unit 2 having no wavelength dependency via the optical waveguide 1. The wavelength multiplexed signal branched into two at equal power propagates to the input slab waveguide 5 through the input waveguides 3 and 4. Here, the two input waveguides 3 and 4 are arranged with respect to the input slab waveguide 5 at a position equal to the free spectral range (FSR) of the arrayed waveguide grating. That is, it means that the two input waveguides 3 and 4 are arranged at adjacent diffraction order positions at the same wavelength of the arrayed waveguide grating.
[0023]
At the boundary 5b between the input slab waveguide 5 and the arrayed waveguide 6, interference fringes of wavelength multiplexed signals from the two input waveguides 3 and 4 are excited. Further, the distance between the arrayed waveguides 6 at the boundary 5b (see the distance d in FIG. 2) is determined by the arrangement position of the two input waveguides 3 and 4, and the two input waveguides 3 and 4 are equal to the FSR. Since they are arranged at the positions, the intervals between the interference fringes coincide with the intervals between the arrayed waveguides 6. Furthermore, since the arrangement position of the arrayed waveguide is determined so that the position where the interference fringes are strengthened becomes the position of the arrayed waveguide, the position of the interfered wavelength multiplexed signal should be optimally arranged with respect to the arrayed waveguide. It becomes. Therefore, the arrayed waveguide 6 is efficiently excited by the interference fringes, and the light emission at the boundary 5b observed in the conventional arrayed waveguide grating is reduced. That is, the loss of the arrayed waveguide grating according to the present invention can be reduced.
[0024]
Further, the wavelength multiplexed signal propagated through the arrayed waveguide 6 is subjected to different phase delays at the respective wavelengths due to the optical path length difference ΔL of the arrayed waveguide 6, so that the boundary 7 a between the output slab waveguide 7 and the arrayed waveguide 6. The wavelength multiplexed signal propagated from the output slab waveguide 7 to the output slab waveguide 7 excites interference fringes for each wavelength at the boundary 7b between the output slab waveguide 7 and the output waveguides 8 and 9. Here, the interference fringes excited at the boundary surface 7b are based on the principle of light reciprocity, and the interference fringes that maintain the same positional relationship as the boundary 5a between the input slab waveguide 5 and the input waveguides 3 and 4 have a wavelength of It occurs in two places. Among these, the output waveguides 8 and 9 are arranged for each wavelength so that one interference fringe having the same wavelength is incident on the output waveguide 8 and the other interference fringe is incident on the output waveguide 9. The interference fringes excited for each wavelength are received by the output waveguides 8 and 9 as an optical signal divided for each wavelength (hereinafter, wavelength division signal), and then multiplexed by the optical multiplexer 10 having no wavelength dependency. And output via the optical waveguide 11.
[0025]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the positional relationship between the input waveguide, the input slab waveguide, and the arrayed waveguide in the arrayed waveguide grating shown in FIG.
[0026]
The positional relationship among the input waveguides 3 and 4, the input slab waveguide 5, and the arrayed waveguide 6 shown in FIG. 2 is divided into two equal parts by the optical splitter 2, and the input slab is passed through the two input waveguides 3 and 4. The distance between the interference fringes due to the wavelength multiplexed signal incident on the waveguide 5 is equal to the distance d between the arrayed waveguides 6 at the boundary 5b between the input slab waveguide 5 and the arrayed waveguide 6, and the position where the interference fringes are strengthened is The two input waveguides 3 and 4 and the arrayed waveguide 6 in the input slab waveguide 5 are arranged so as to be at the position of the arrayed waveguide 6. Here, the central waveguide of the arrayed waveguide is the central arrayed waveguide 6c, the distance between the arrayed waveguides 6 is d, the focal length of the input slab waveguide 5 is f, and the input waveguides 3 and 4 are the central arrayed waveguide 6c. The angle formed by the extension line in the direction of the input slab waveguide 5 is θ. The angle θ corresponds to an angle that gives FSR.
[0027]
Using an optical waveguide circuit with a relative refractive index difference of 0.75%, an arrayed waveguide grating of the present example with 16 GHz spacing and 16 CH was fabricated. In a silica-based lightwave circuit with a relative refractive index difference of 0.75%, the equivalent refractive index of the slab waveguide is 1.4529. When the distance d between the arrayed waveguides 6 is 15 μm and the center wavelength is 1.5525 μm, the focal length f is 4517.7 mm, and the optical path length difference between the waveguides of the arrayed waveguide 6 is ΔL = 16.3 μm. The angle 2θ corresponding to the 1600 GHz FSR is 4.06 °. In this embodiment, 50% multiplexing / demultiplexing multimode interference couplers are used as the optical branching device 2 and the optical multiplexer 10.
[0028]
FIG. 3 is a diagram showing a spectrum in the center channel of the arrayed waveguide grating of the first embodiment and the arrayed waveguide grating not subjected to the loss reduction process.
It can be seen that the loss of the arrayed-waveguide grating of Example 1 is reduced from 5.2 dB to 3.4 dB compared to the arrayed-waveguide grating that has not been reduced in loss.
[0029]
(Example 2)
4 and 5 are schematic views of an arrayed waveguide grating showing another example of the embodiment according to the present invention. FIG. 4 is an overall view of the arrayed waveguide grating, and FIG. 5 is a diagram showing the positional relationship between the arrayed waveguide, the input waveguide, and the slab waveguide.
[0030]
The basic configuration of the arrayed waveguide grating of this embodiment is the same as that of the arrayed waveguide grating shown in the first embodiment except for the configuration of the input / output slab waveguides 15 and 17. Therefore, the description will focus on the features characteristic of this embodiment.
[0031]
Also in the arrayed waveguide grating shown in FIG. 4, the wavelength multiplexed signal is branched into two equal powers of 1: 1 by the optical splitter 2 via the optical waveguide 1. The wavelength-division multiplexed signal branched into two at equal power propagates to the input slab waveguide 15 via the input waveguides 3 and 4.
[0032]
The wavelength multiplexed signal incident on the input slab waveguide 15 experiences an interference phenomenon described later (see FIG. 5) at the boundary 15 b and propagates to the output slab waveguide 17 through the arrayed waveguide 6. In the arrayed waveguide 6, an optical path length difference ΔL that gives a phase difference for each wavelength to each waveguide is set in the same way as in the conventional arrayed waveguide grating, and the output slab waveguide 17 and the output waveguides 8, 9 are set. Interference fringes are induced for each wavelength at the boundary surface 17b. Here, due to the principle of reciprocity of light, two interference fringes that maintain the same positional relationship as the boundary 15a between the input slab waveguide 15 and the input waveguides 3 and 4 are generated for each wavelength on the boundary surface 17b. Among these, the output waveguides 8 and 9 are arranged for each wavelength so that one interference fringe having the same wavelength is incident on the output waveguide 8 and the other interference fringe is incident on the output waveguide 9. The wavelength division signals guided to the output waveguide 8 and the output waveguide 9 are combined by the optical multiplexer 10 and output via the optical waveguide 11.
[0033]
FIG. 5 is a diagram illustrating a positional relationship between the input waveguide, the input slab waveguide, and the arrayed waveguide.
[0034]
As shown in FIG. 5, in the input slab waveguide 15 in this embodiment, the connection point D between the central array waveguide 6c and the input slab waveguide 15 at the boundary 15b, the input waveguides 3 and 4 at the boundary 15a, and the input The input waveguides 3 and 4 are arranged at an angle satisfying the following expression with respect to the line segment OD connecting the intermediate point O and the intermediate position between the connection points A and B with the slab waveguide 15.
θ = arcsin (λ / 2n _s d) [rad] (1)
[0035]
The arrayed waveguide 6 is arranged on a circle C circumscribing the connection points A and B and the connection point D, in other words, centered on the position C ₀ of f / (2 cos θ) from D on the line segment OD, and the radius f / Is arranged so as to be connected to the input slab waveguide 15 on a circle C of (2 cos θ). That is, the input slab waveguide 15 has an arc having a radius f centered at D at the boundary 15a (incident side) with the input waveguides 3 and 4, and C at the boundary 15b with the array waveguide 6. _It has an arc with a radius of f / (2 cos θ) centered at ₀ . Here, the center wavelength of the arrayed waveguide grating is λ, the waveguide spacing of the arrayed waveguide 6 at the boundary 15b is d, the focal length of the input slab waveguide 15 is f, and the equivalent refractive index of the input slab waveguide is n _s. And
[0036]
By setting in this way, the distance between the interference fringes generated at the boundary 15b between the input slab waveguide 15 and the array waveguide 6 becomes equal to the distance d between the array waveguides 6, and the position where the interference fringes are strengthened is the array guide. Since it becomes the position of the waveguide 6, the excitation efficiency in each arrayed waveguide 6 is improved. That is, in the conventional array-type waveguide grating, the light intensity spreads spatially and uniformly at the boundary 15b between the array waveguide 6 and the input slab waveguide 15, whereas in the array-type waveguide grating according to the present invention, interference occurs. Since the light intensity is localized at the position of each waveguide of the arrayed waveguide 6 by utilizing the phenomenon, the light intensity coupled from the input slab waveguide 15 to the arrayed waveguide 6 is increased as compared with the conventional case. . Therefore, the loss of the arrayed waveguide grating can be reduced.
[0037]
Using an optical waveguide circuit with a relative refractive index difference of 0.75%, an arrayed waveguide grating of the present example with 16 GHz spacing and 16 CH was fabricated. In a silica-based lightwave circuit with a relative refractive index difference of 0.75%, when the equivalent refractive index of the slab waveguide is 1.4529, the arrayed waveguide interval d is 15 μm, and the center wavelength is 1.5525 μm, the focal length f Is 4517.7 mm and ΔL = 12.6 μm. Therefore, the angle θ formed by the input waveguides 3 and 4 and the line segment OD is 0.017813 rad from the equation (1). In this embodiment, a 3 dB directional coupler is used as the optical branching device 2 and the optical multiplexer 10.
[0038]
FIG. 6 is a diagram showing a spectrum in the center channel of the arrayed waveguide grating of Example 2 and the arrayed waveguide grating not subjected to the loss reduction process.
It can be seen that the loss of the arrayed-waveguide grating of Example 2 was reduced from 5.2 dB to 3.6 dB compared to the arrayed-waveguide grating that has not been reduced in loss.
[0039]
Example 3
7 and 8 are schematic views of an arrayed waveguide grating showing still another example of the embodiment according to the present invention. FIG. 7 is an overall view of the arrayed waveguide grating, and FIG. 8 is a schematic view of the arrayed waveguide.
[0040]
The basic configuration of the arrayed waveguide grating of the present embodiment is the same as that of the arrayed waveguide grating shown in the second embodiment except for the configuration on the output side of the arrayed waveguide 16 and the output slab waveguide 17. . Therefore, the description will focus on the features characteristic of this embodiment.
[0041]
In the present embodiment, the optical waveguide 1, the optical branching device 2, the input waveguides 3 and 4, the input slab waveguide 15 and the output slab waveguide 17 having the configuration shown in the second embodiment are used. As in the second embodiment, an interference fringe having a period corresponding to the distance d between the arrayed waveguides of the phase difference array waveguide 16 is excited at the boundary 15b between the input slab waveguide 15 and the phase difference array waveguide 16. Is done. Therefore, the wavelength multiplexed signal propagates efficiently from the input slab waveguide 15 to the phase difference array waveguide 16. As shown in FIG. 8, in the arrayed waveguide 16 with a phase difference, a phase difference π [rad] is set for each adjacent arrayed waveguide. Therefore, at the boundary 17a between the arrayed waveguide 16 with a phase difference and the output slab waveguide 17, the propagation light from the arrayed waveguide 16 with a phase difference is all in the same phase at the center wavelength λ of the arrayed waveguide grating.
[0042]
In the second embodiment, the interference fringes excited at the boundary 15b between the arrayed waveguide 6 and the input slab waveguide 15 have a phase difference of 0, π, 0, π,... For each adjacent arrayed waveguide. Therefore, the phase relationship of 0, π, 0, π,... Is also maintained at the boundary 17 a between the arrayed waveguide 6 and the output slab waveguide 17. Therefore, images are formed at two locations on the boundary 17 b between the output waveguides 8 and 9 and the output slab waveguide 17.
[0043]
However, in the present embodiment, the phase difference of 0, π, 0, π,... Is set for each waveguide in the arrayed waveguide 16 with phase difference as described above, so that an image is formed at the boundary 17b. Occurs in one place. Further, at wavelengths other than the center wavelength, the wavefront is tilted by the optical path length difference ΔL set in the phase difference arrayed waveguide 16, so that wavelength demultiplexing is possible at the boundary 17b. The optical signal demultiplexed for each wavelength at the boundary 17b is coupled to one output waveguide 12 for each wavelength. That is, at the center wavelength of the arrayed waveguide grating, the phase differences of the optical signals propagated through the arrayed waveguides 16 at the boundary 17a between the phased arrayed waveguide 16 and the output slab waveguide 17 become equal in phase. In order to give each waveguide of the arrayed waveguide 16 a phase difference of 0, π, 0, π,..., This phase difference causes a boundary 17 b between the output slab waveguide 17 and the output-side optical waveguide 12. In this case, one interference fringe is excited for each wavelength and guided to a different optical waveguide 12 for each wavelength, and wavelength separation becomes possible.
[0044]
Therefore, as in the present embodiment, by setting the phase difference between the adjacent waveguides of the arrayed waveguide 16, the optical multiplexer as shown in the first and second embodiments is not disposed on the output side. Each wavelength can be taken out independently.
[0045]
In the above-described embodiment, the arrayed waveguide grating of 100 GHz and 16 channels has been described with specific numerical examples. However, if the present invention is used, low loss and high power can be achieved regardless of specifications such as multiplexing / demultiplexing wavelengths. An arrayed waveguide grating having an arbitrary design value with good optical characteristics can be obtained. In the above embodiment, the operation as a wavelength demultiplexer has been described. However, from the principle of reciprocity of light, the same effect can be obtained even if an optical signal is incident in the opposite direction to operate as a multiplexer. Can do.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the mode mismatch between the slab waveguide and the array waveguide, which has conventionally occurred, can be achieved by appropriately arranging the input waveguide, the input slab waveguide, and the array waveguide. As a result, the loss of the entire arrayed waveguide grating can be reduced. Also, since no special condition setting is required in the manufacturing process, an arrayed waveguide grating with high yield and low loss can be manufactured. Furthermore, since the conventionally used taper structure between the slab waveguide and the arrayed waveguide is not required, the optical characteristics are improved and the shift of the center wavelength can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an arrayed waveguide grating showing an example of an embodiment according to the present invention.
2 is a schematic diagram showing a positional relationship among an input waveguide, an input slab waveguide, and an arrayed waveguide in the arrayed waveguide grating shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a spectrum in the center channel of the arrayed waveguide grating of Example 1 and the arrayed waveguide grating not subjected to the loss reduction process;
FIG. 4 is a schematic view of an arrayed waveguide grating showing another example of the embodiment according to the present invention.
5 is a schematic diagram showing a positional relationship among an input waveguide, an input slab waveguide, and an arrayed waveguide in the arrayed waveguide grating shown in FIG.
6 is a diagram showing a spectrum in a center channel of an arrayed waveguide grating of Example 2 and an arrayed waveguide grating that has not been subjected to a loss reduction process. FIG.
FIG. 7 is a schematic view of an arrayed waveguide grating showing still another example of the embodiment according to the present invention.
8 is a schematic view of an arrayed waveguide in the arrayed waveguide grating shown in FIG.
FIG. 9 is a schematic view showing a boundary between an arrayed waveguide and a slab waveguide of a conventional arrayed waveguide grating.
FIG. 10 is a diagram showing a spectrum at the center wavelength of a conventional arrayed waveguide grating subjected to a loss reduction process and an arrayed waveguide grating not subjected to a loss reduction process.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical waveguide 2 Optical splitter 3, 4 Input waveguide 5 Input slab waveguide 5a, 5b Boundary 6 Array waveguide 6c Center array waveguide 7 Output slab waveguide 7a, 7b Boundary 8, 9 Output waveguide 10 Optical multiplexer 11, 12 Optical waveguide 15 Input slab waveguides 15a, 15b Boundary 16 Phased array waveguide 17 Output slab waveguides 17a, 17b Boundary

Claims

An array type having an input slab waveguide and an output slab waveguide that diffracts an optical signal, and an arrayed waveguide that connects the input slab waveguide and the output slab waveguide, and includes a plurality of waveguides having different lengths. In the waveguide grating,
An optical branching device that has no wavelength dependency in the wavelength region of the optical signal and that bisects the power of the optical signal; and two input waveguides that connect the optical branching device and the input slab waveguide; With
The interval between the interference fringes due to the optical signal divided into two by the optical splitter and incident on the input slab waveguide via the two input waveguides is the distance between the input slab waveguide and the arrayed waveguide. The two input waveguides are arranged in the input slab waveguide so that the distance between the arrayed waveguides at the boundary is equal and the position where the interference fringes are strengthened is the position of the arrayed waveguide. An arrayed waveguide grating characterized.

The arrayed waveguide grating according to claim 1, wherein
2. The arrayed waveguide grating, wherein the two input waveguides are arranged at adjacent diffraction order positions at the same wavelength of the arrayed waveguide grating.

The arrayed waveguide grating according to claim 1, wherein
When the distance between the arrayed waveguides at the boundary between the input slab waveguide and the arrayed waveguide is d, the equivalent refractive index of the input slab waveguide is n _s , and the center wavelength of the arrayed waveguide grating is λ,
A line segment connecting a contact point with the central waveguide of the arrayed waveguide at the boundary of the input slab waveguide and a central position of the two contact points with the two input waveguides at the boundary of the input slab waveguide In contrast, the connection position of the two input waveguides to the input slab waveguide is arranged at an angle θ = arcsin (λ / 2n _s d) [rad], and
The array on a circle circumscribing two contacts with the two input waveguides at the boundary of the input slab waveguide and a contact with the central waveguide of the arrayed waveguide at the boundary of the input slab waveguide; An arrayed waveguide grating characterized in that a connection position of a waveguide to the input slab waveguide is disposed.

The arrayed waveguide grating according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of output optical waveguides connected to the output slab waveguide, and the optical signals of the output waveguide that are not wavelength-dependent in the wavelength region of the optical signal and are two for each wavelength, for each wavelength An arrayed waveguide grating, comprising: a plurality of optical multiplexers that combine with each other.

The arrayed waveguide grating according to any one of claims 1 to 3,
The phase of the optical signal emitted from the arrayed waveguide to the output slab waveguide at the boundary between the arrayed waveguide and the output slab waveguide is equal in phase at the center wavelength of the arrayed waveguide grating. An arrayed waveguide grating characterized in that an optical path length difference of the arrayed waveguide is set.