DE19737000A1

DE19737000A1 - Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer

Info

Publication number: DE19737000A1
Application number: DE19737000A
Authority: DE
Inventors: Kenji Akiba; Kimio Inaba
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: FR2758675A1; US5982960A; DE19737000B4; JPH10206663A; JP2858655B2; CA2212975C; FR2758675B1; CA2212975A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtwellenlän gen-Multiplexer/Demultiplexer, der ein Zeilenwellenleiter- Gitter verwendet, und insbesondere einen Lichtwellenlän gen-Multiplexer/Demultiplexer, bei dem jedes optische Si gnal, das aus jedem Ausgangskanalwellenleiter austritt, eine verminderte Verlustdifferenz untereinander aufweist.

Auf dem Gebiet der optischen Kommunikation sind Wellenlän genmultiplexer (WDM)-Übertragungssysteme im Hinblick auf eine Verbesserung der Informationskapazität untersucht worden. Bei diesen Systemen werden mehrere optische Signa le mit unterschiedlichen Wellenlängen, die um ungefähr 1 nm beabstandet sind, über einen einzigen Lichtwellenleiter übertragen. Für diesen Zweck ist ein Lichtwellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer eine wichtige Komponente, die eine wesentliche Rolle beim Kombinieren oder Trennen der optischen Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen spielt. Insbesondere ist einer der am vielversprechensten Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer für eine der artige Verwendung einer, der ein Zeilenwellenleiter-Gitter verwendet, das die Anzahl von gemultiplexten Signalen mit relativ schmalen Wellenlängenabständen erhöhen kann.

Ein herkömmlicher Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demulti plexer ist in der veröffentlichten japanischen Patentan meldung Nr. 4-163406 offenbart.

Der herkömmliche Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiple xer umfaßt wenigstens einen Eingangskanalwellenleiter zum Empfangen von wellenlängengemultiplexten Signalen, wobei die wellenlängengemultiplexten Signale mehrere Signale mit einer vorab bestimmten Wellenlängendifferenz untereinander umfassen, einen Eingangsplattenwellenleiter zum Aufweiten der wellenlängengemultiplexten Signale, die von dem Ein gangskanalwellenleiter in den Eingangsplattenwellenleiter gekoppelt werden, ein Zeilenwellenleiter-Gitter mit mehre ren Kanalwellenleitern, wobei jeder Kanalwellenleiter eine vorab bestimmte Längendifferenz entsprechend der vorab bestimmten Wellenlängendifferenz aufweist, so daß jedes Signal mit unterschiedlicher Wellenlänge, das in jeden Kanalwellenleiter gekoppelt wird und sich darüber ausbrei tet, mit einer Phasendifferenz untereinander entsprechend der vorab bestimmten Längendifferenz versehen ist, einen Ausgangsplattenwellenleiter zum Fokussieren der Signale mit unterschiedlicher Wellenlänge, die von den Kanalwel lenleitern eingekoppelt sind, an mehreren vorab bestimmten Positionen entsprechend der jeweiligen vorab bestimmten Wellenlängendifferenz, und mehreren Ausgangskanalwellen leitern, wobei ein Eingangsende jedes Ausgangskanalwellen leiters an jeder vorab bestimmten Position angeordnet ist, so daß jedes getrennte Signal mit jeder Wellenlänge mit jedem Ausgangskanalwellenleiter gekoppelt ist und aus ei nem Ausgangsende desselben austritt.

Im Betrieb weiten sich die in den Eingangskanalwellenlei ter gekoppelten wellenlängengemultiplexten Signale durch Beugung in den Eingangsplattenwellenleiter hinein auf. Dann werden die aufgeweiteten Signale auf die Kanalwellen leiter des Zeilenwellenleiter-Gitters verteilt, die radial entlang einer Bogengrenze des Eingangsplattenwellenleiters angeordnet sind. Da jeder Kanalwellenleiter des Zeilenwel lenleiter-Gitters eine vorab bestimmte Wellenleiterlängen differenz aufweist, weist jedes Signal auf der anderen Seite, nachdem es sich über jeden Kanalwellenleiter zu dem Ausgangsplattenwellenleiter ausgebreitet hat, eine vorab bestimmte Phasendifferenz entsprechend seiner Wellenlei terlängendifferenz auf. Da die Phasendifferenz von der Wellenlänge des Signals abhängt, wird jedes Signal mit unterschiedlicher Wellenlänge aufgrund einer Linsenwirkung an eine unterschiedliche Position entlang der Bogengrenze des Ausgangsplattenwellenleiters fokussiert. Folglich wer den getrennte Signale mit unterschiedlicher Wellenlänge von den jeweiligen Ausgangskanalwellenleitern empfangen und treten sie von dort aus.

Bei dem herkömmlichen Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demul tiplexer besteht jedoch der Nachteil, daß jedes getrennte Signal, das aus jedem Ausgangskanalwellenleiter austritt, einen von den anderen betragsmäßig relativ deutlich ver schiedenen Verlust erleidet, wenn sie getrennt werden. Das heißt, wenn der Ausgangskanalwellenleiter an einer Posi tion angeordnet ist, die von einer Symmetrieachse des Aus gangsplattenwellenlängen weiter entfernt ist, wird der Verlust für das dort austretende Signal höher. Für einen Lichtwellenlängen-Multiplexer-Demultiplexer ist es wich tig, einen überall gleichförmigen Übertragungsverlust für jedes getrennte Signal mit unterschiedlicher Wellenlänge zu erhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrun de, einen Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer be reitzustellen, bei dem jedes aus jedem Ausgangskanalwel lenleiter austretende getrennte Signal eine verminderte Verlustdifferenz untereinander aufweist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer bereit zustellen, bei dem der Übertragungsverlust für jedes ge trennte Signal mit unterschiedlicher Wellenlänge im we sentlichen gleich eingestellt ist.

Gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung umfaßt ein in einem Substrat enthaltener Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demul tiplexer:
wenigstens einem Eingangskanalwellenleiter zum Empfangen von wellenlängengemultiplexten Signalen, wobei die wellen längengemultiplexten Signale mehrere Signale mit einer vorab bestimmten Wellenlängendifferenz untereinander um fassen;
einem Eingangsplattenwellenleiter zum Aufweiten der wel lenlängengemultiplexten Signale, die von dem Eingangska nalwellenleiter eingekoppelt sind, in den Eingangsplatten wellenleiter hinein;
einem Zeilenwellenleiter-Gitter mit mehreren Kanalwellen leitern, wobei jeder Kanalwellenleiter eine vorab bestim mte Längendifferenz entsprechend der vorab bestimmten Wel lenlängendifferenz aufweist, so daß jedes Signal mit un terschiedlicher Wellenlänge mit einer von den anderen verschiedenen Phasendifferenz entsprechend der vorab be stimmten Längendifferenz versehen wird;
einem Ausgangsplattenwellenleiter zum Fokussieren jedes Signals mit unterschiedlicher Wellenlänge, das aus den Kanalwellenleitern austritt, in mehreren vorab bestimmten Positionen entsprechend der jeweiligen vorab bestimmten Wellenlängendifferenz; und
mehreren Ausgangskanalwellenleitern, wobei ein Eingangs ende jedes Ausgangskanalwellenleiters an jeder der vorab bestimmten Positionen angeordnet ist, so daß jedes ge trennte Signal mit jedem Ausgangskanalwellenleiter gekop pelt wird und aus einem Ausgangsende desselben austritt; wobei ein Verlust jedes Ausgangskanalwellenleiters ent sprechend den Verlustdifferenzen zwischen den getrennten Signalen, die in die Ausgangskanalwellenleiter gekoppelt sind, gewählt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der Ansprüche und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert ist, in denen:

Fig. 1 eine zu Fig. 6 ähnliche Ansicht ist, die aber einen Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer in einer be vorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine zu Fig. 7 ähnliche Ansicht ist, die aber einen Teil von Ausgangsenden von Ausgangskanalwellenleitern in der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform zeigt,

Fig. 3 eine erläuternde Ansicht ist, die eine Verbindungs struktur eines Ausgangskanalwellenleiters mit einem Licht wellenleiter in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 4 eine Graphik ist, die Kenndaten für den Kopplungs verlust in Bezug auf eine Breite eines konischen Endes des Ausgangskanalwellenleiters gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 5 eine zu Fig. 8 ähnliche Graphik ist, die aber den Verlust in Bezug auf Wellenlängeneigenschaften in der be vorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 6 eine Aufsicht ist, die einen herkömmlichen Licht wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer zeigt,

Fig. 7 eine Teilseitenansicht in einem vergrößertem Maß stab eines Teils von Ausgangsenden von Ausgangskanalwel lenleitern in dem in Fig. 6 gezeigten herkömmlichen Licht wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer ist, und

Fig. 8 eine Graphik ist, die den Verlust in Bezug auf Wel lenlängeneigenschaften des herkömmlichen Lichtenwellenlän gen-Multiplexer/Demultiplexer zeigt.

Bevor ein Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer in der bevorzugten Ausführungsform erklärt wird, wird der oben erwähnte herkömmliche Lichtwellenlängen-Multiplexer/- Demultiplexer unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 8 er klärt werden.

Fig. 6 zeigt den herkömmlichen Lichtwellenlängen-Multiple xer/Demultiplexer. Der Lichtwellenlängen-Multiplexer/De multiplexer 1 umfaßt einen Eingangskanalwellenleiter 3, einen Eingangsplattenwellenleiter 4, ein Zeilenwellenlei ter-Gitter 6 mit N Kanalwellenleitern 5 ₁ bis 5 _N, einen Aus gangsplattenwellenleiter 7 und N Ausgangskanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 _N. All diese Elemente sind in einem Substrat 2 ent halten und vorzugsweise mit einer Ummantelungsschicht 12, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, bedeckt, um einen einzelnen Lichtwellenlängen-Multiplexer-Demultiplexer 1 zu bilden. Das Substrat 2 kann aus SiO₂ hergestellt sein, während der Eingangskanalwellenleiter 3, der Eingangsplattenwellenlei ter 4, das Zeilenwellenleiter-Gitter 6, der Ausgangsplat tenwellenleiter 7 und die Ausgangskanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 _N aus TiO₂-SiO₂ hergestellt sind. Außerdem kann die Umman telungsschicht 12 aus B₂O₃-P₂O₅-SiO₂ hergestellt sein.

Der Eingangskanalwellenleiter 3 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und empfängt wellenlängengemultiplexte Signale L mit der Wellenlänge λ₁ bis λ_N von einem Eingangs ende durch einen Lichtwellenleiter (nicht gezeigt), wobei der Wellenlängenabstand der Signale mit benachbarten Wel lenlängen Δ λ ist.

Der Eingangsplattenwellenleiter 4 weist eine Bogengrenze 4A auf, deren Krümmungsradius r₁ ist und deren Mitte o₁ in der Nähe eines Verbindungsabschnittes des Eingangskanal wellenleiters 3 mit dem Eingangsplattenwellenleiter 4 liegt, so daß die gemultiplexten Signale L durch Beugungs wirkung in den Eingangsplattenwellenleiter 4 zu der Bogen grenze 4A aufgeweitet werden.

Jeder Kanalwellenleiter 5 ₁ bis 5 _N des Zeilenwellenleiter- Gitters 6 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und unterscheidet sich in der Länge von einem benachbarten Kanalwellenleiter um einen vorab bestimmten Betrag ent sprechend dem Wellenlängenabstand Δ λ. Radial entlang der Bogengrenze 4A des Eingangsplattenwellenleiters 4 sind Eingangsenden der Kanalwellenleiter 5 ₁ bis 5 _N des Zeilen wellenleiter-Gitters 6 angeordnet. Die aufgeweiteten ge multiplexten Signale L werden auf die Kanalwellenleiter 5 ₁ bis 5 _N verteilt. Dann wird jedem Signal mit unterschiedli cher Wellenlänge eine Phasendifferenz mit einem vorab be stimmten Betrag entsprechend der Wellenleiterlängendiffe renz erteilt, wenn es durch jeden Kanalwellenleiter 5 ₁ bis 5 _N übertragen wird.

Der Ausgangsplattenwellenleiter 7 weist eine Bogengrenze 7A auf, deren Krümmungsradius r₂ ist und deren Mitte o₂ sich in der Nähe der Mitte einer gegenüberliegenden Bogen grenze 7B befindet, wo die Ausgangswellenleiter 8 ₁ bis 8 _N mit dem Ausgangsplattenwellenleiter 7 verbunden sind, so daß jedes Signal L₁ bis L_N mit unterschiedlicher Wellenlän ge λ₁ bis λ_N aufgrund einer Linsenwirkung an einer unter schiedlichen Position entlang der Bogengrenze 7B des Aus gangsplattenwellenleiters 7, der in jeden Ausgangskanal wellenleiter 8 ₁ bis 8 _N zu koppeln ist, entsprechend der Phasendifferenz desselben fokussiert wird.

Jeder Ausgangskanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 _N weist einen rechteckigen Querschnitt auf, und Eingangsenden derselben sind radial entlang der Bogengrenze 7B angeordnet, deren Mitte o₃ sich in der Nähe der Mitte der Bogengrenze 7A be findet. Somit werden die Signale L₁ bis L_N mit unterschied liche Wellenlängen λ₁ bis λ_N von den Ausgangskanalwellen leitern 8 ₁ bis 8 _N entsprechend ihren Wellenlängen selektiv empfangen und treten sie jeweils aus ihren Ausgangsenden aus.

Fig. 7 zeigt die Umgebung von Ausgangsenden der Ausgangs kanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 _N. Jeder Ausgangskanalwellenlei ter 8 ₁ bis 8 _N weist dieselbe Breite W auf und ist einheit lich um einen vorab bestimmten Abstand beabstandet, um mit einem Eingangsende eines Lichtwellenleiters (nicht ge zeigt) verbunden zu werden.

Im Betrieb weitet sich das wellenlängengemultiplexte Si gnal L, das in den Eingangskanalwellenleiter 4 gekoppelt ist, durch Beugung in den Eingangsplattenwellenleiter 4 auf. Dann werden die aufgeweiteten Signale auf die Kanal wellenleiter 5 ₁ bis 5 _N des Zeilenwellenleiter-Gitters 6 verteilt. Da jeder Kanalwellenleiter 5 ₁ bis 5 _N des Zeilen wellenleiters 6 eine vorab bestimmte Wellenleiterlängen differenz aufweist, weist in diesem Fall jedes Signal mit unterschiedlicher Wellenlänge nach dem Ausbreiten über jeden Kanalwellenleiter 5 ₁ bis 5 _N eine vorab bestimmte Pha sendifferenz entsprechend seiner Wellenleiterlängendiffe renz auf. Da die Phasendifferenz von der Wellenlänge des Signals abhängt, wird jedes Signal mit unterschiedlicher Wellenlänge aufgrund einer Linsenwirkung an einer unter schiedlichen Position entlang der Bogengrenze 7B des Aus gangsplattenwellenleiters 7 fokussiert. Zum Beispiel wird das Signal mit der Wellenlänge λ₁, das in die Kanalwellen leiter 5 ₁ bis 5_N verteilt wird und dort austritt, an dem Eingangsende des Ausgangskanalwellenleiters 8 ₁ fokussiert. In derselben Weise werden die Signale mit λ₂ bis λ_N an den Eingangsenden der jeweiligen Ausgangskanalwellenleiter 8 ₂ bis 8 _N fokussiert. Folglich werden Signale L₁ bis L_N mit unterschiedlichen Wellenlängen λ₁ bis λ_N von den Ausgangs kanalwellenleitern 8 ₁ bis 8 _N selektiv empfangen und treten sie jeweils aus ihren Ausgangsenden aus.

Bei dem oben erklärten herkömmlichen Lichtwellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer besteht der Nachteil, daß jedes getrennte Signal L₁ bis L_N, das aus jedem Ausgangskanalwel lenleiter 8 ₁ bis 8 _N austritt, einen Verlust erleidet, der sich um einen relativ großen Betrag von den anderen unter scheidet. Wenn der Ausgangskanalwellenleiter von einer Symmetrieachse X des Ausgangsplattenwellenleiters 7 weiter entfernt ist, wird der Verlust für das sich durch den Aus gangskanalwellenleiter ausbreitende und aus diesem austre tende Signal höher.

Fig. 8 zeigt den Verlust in Bezug auf Wellenlängeneigen schaften bei dem herkömmlichen Lichtwellenlängen-Multiple xer/Demultiplexer 1, worin acht Ausgangskanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 ₈ (N = 8) acht Signale L₁ bis L₈ mit acht jeweiligen Wellenlängen λ₁ bis λ₈ abgeben. Eine spezifische Brechungs indexdifferenz zwischen den Ausgangskanalwellenleitern und der Ummantelungsschicht 12 beträgt 0,8%. Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, beträgt eine Verlustdifferenz zwischen Signa len L₄ (λ₄), L₅ (λ₅), die aus den Ausgangskanalwellenleitern 8 ₄, 8 ₅ austreten, die nahe bei der Symmetrieachse X liegen, und den Signalen L₁ (λ₁), L₈ (λ₈), die aus den Ausgangska nalwellenleitern 8 ₁, 8 ₈ austreten, die von der Symmetrie achse X entfernt sind, 0,9 dB und ist er somit relativ hoch.

Als nächstes wird ein Lichtwellenlängen-Multiple xer/Demultiplexer in der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben werden, worin gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen, wie sie in den Fig. 6 und 7 verwendet sind, gekennzeichnet sind.

Fig. 1 zeigt den Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiple xer in der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfin dung. Der Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer, der dem in Fig. 6 gezeigten Herkömmlichen ähnelt, umfaßt einen Eingangskanalwellenleiter 3, einen Eingangsplattenwellen leiter 4, ein Zeilenwellenleiter-Gitter 6 mit N Kanalwel lenleitern 5 ₁ bis 5 _N, einen Ausgangsplattenwellenleiter 7 und N Ausgangskanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 _N. In der Ausfüh rungsform ist jeder Ausgangskanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 _N mit einem nach außen konischen Ende 9 ₁ bis 9 _N an ihren Aus gangsenden versehen. All diese Elemente sind in einem Sub strat 2 enthalten und vorzugsweise mit einer Ummantelungs schicht abgedeckt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, um einen einzelnen Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer 1 zu bilden.

Fig. 2 zeigt die Umgebung der Ausgangsenden der Ausgangs kanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 _N. Gemäß der bevorzugten Ausfüh rungsform weist jedes nach außen konische Ende 9 ₁ bis 9 _N an seiner Stirnfläche eine Breite W auf, die größer wird, wenn der Ausgangskanalwellenleiter weiter von der Symme trieachse X des Ausgangsplattenwellenleiters 7 entfernt ist.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Verbindungsstruktur des Aus gangskanalwellenleiters 8 _i (i = 1-N) mit einem Lichtwellen leiter 11 _i (i = 1-N) in der bevorzugten Ausführungsform.

Der Ausgangskanalwellenleiter 8 _i weist das nach außen koni sche Ende 9 _i (i = 1-N) auf, durch das das Signal L_i (i = 1- N) mit der Wellenlänge λi (i = 1-N) mit dem Lichtwellenlei ter 11 _i (i = 1-N) gekoppelt ist. Der Lichtwellenleiter 11 umfaßt einen Kern 11A und eine Ummantelungsschicht 11B. Die Breite W des konischen Endes 9 _i an seiner Stirnfläche 8A ist derart gestaltet, daß es zum Beispiel in ein Be reich zwischen 4 bis 10 µm größer wird, wenn der Ausgangs kanalwellenleiter 8 _i weiter von der Symmetrieachse X des Ausgangsplattenwellenleiters 7 entfernt ist, vorausge setzt, daß die spezifische Brechungsindexdifferenz zwi schen dem Ausgangskanalwellenleiter 8 _i und der Ummante lungsschicht 12 0,75% beträgt.

Fig. 4 zeigt Daten des Kopplungsverlustes zwischen dem Ausgangskanalwellenleiter 8 _i und dem Lichtwellenleiter 11 _i in Bezug auf die Breite W des konischen Endes 9 _i, wobei der Ausgangskanalwellenleiter 8 _i 6 µm breit und 6 µm dick ist. Eine spezifische Brechungsindexdifferenz zwischen dem Aus gangskanalwellenleiter 8 _i und der Ummantelungsschicht 12 beträgt 0,75%. Der Lichtwellenleiter 11 _i weist einen Moden abbildungsfelddurchmesser von 9,7 µm auf. Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, wird der Kopplungsverlust geringer, wenn die Breite des konischen Endes größer wird, und wird er bei der Breite von 10.0 µm minimal. Somit sind gemäß der be vorzugten Ausführungsform die Ausgangskanalwellenleiter derart gestaltet, daß der Kopplungsverlust zwischen dem Ausgangskanalwellenleiter 8 _i und dem Lichtwellenleiter 11 _i geringer wird, wenn der Ausgangskanalwellenleiter 8 _i weiter von der Symmetrieachse X des Ausgangsplattenwellenleiters 7 entfernt ist. Der Kopplungsverlust wird jedoch höher, wenn die Breite W größer als 10 µm (d. h., W < 10 µm) ist.

Im Betrieb weitet sich das wellenlängengemultiplexte Si gnal L, das durch einen Lichtwellenleiter 10 in den Ein gangskanalwellenleiter 4 gekoppelt ist, durch Beugung in den Eingangsplattenwellenleiter 4 auf. Dann werden die aufgeweiteten Signale auf die Kanalwellenleiter 5 ₁ bis 5 _N des Zeilenwellenleiter-Gitters 6 verteilt. Da jeder Kanal wellenleiter 5 ₁ bis 5 _N des Zeilenwellenleiters 6 eine vorab bestimmte Wellenleiterlängendifferenz aufweist, weist je des Signal mit unterschiedlicher Wellenlänge nach dem Aus breiten über jeden Kanalwellenleiter 5 ₁ bis 5 _N eine vorab bestimmte Phasendifferenz gemäß seiner Wellenleiterlängen differenz auf. Da die Phasendifferenz von der Wellenlänge des Signals abhängt, wird jedes Signal mit unterschiedli cher Wellenlänge aufgrund einer Linsenwirkung an einer unterschiedlichen Position entlang der Verbindungsgrenze 7B des Ausgangsplattenwellenleiters 7 fokussiert. Zum Bei spiel wird das Signal mit der Wellenlänge λ₁, das in die Kanalwellenleiter 5 ₁ bis 5 _N verteilt wird und daraus aus tritt, an dem Eingangsende des Ausgangskanalwellenleiters 8 ₁ fokussiert. In derselben Weise werden die Signale mit den Wellenlängen λ₂ bis λ_N an den Eingangsenden der jewei ligen Ausgangskanalwellenleiter 8 ₂ bis 8 _N fokussiert. Folg lich werden getrennte Signale L₁ bis L_N mit unterschiedli cher Wellenlänge λ₁ bis λ_N von den Ausgangskanalwellenlei tern 8 ₁ bis 8 _N selektiv empfangen und treten sie aus ihren Ausgangsenden durch die konischen Enden 9 ₁ bis 9 _N aus, die jeweils mit den Lichtwellenleitern 11 ₁ bis 11 _N zu koppeln sind.

Obwohl jedes getrennte Signal L_i bis L_N, das in jeden Aus gangskanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 _N gekoppelt ist, einen von den anderen verschiedenen Verlust erleidet, wenn es von den gemultiplexten Signalen getrennt ist, d. h. der Verlust größer wird, wenn der Ausgangskanalwellenleiter weiter von der Symmetrieachse X des Ausgangsplattenwellenleiters 7 entfernt ist, können derartige Verlustdifferenzen aufgrund der unterschiedlichen Kopplungsverluste, die durch die variierten Breiten W der konischen Enden 9 ₁ bis 9 _N hervor gerufen werden, gemäß der Erfindung vermindert werden. Da der Kopplungsverlust geringer wird, wenn der Ausgangska nalwellenleiter weiter von der Symmetrieachse X des Aus gangsplattenwellenleiters 7 entfernt ist, können die Ver lustdifferenzen so eingestellt werden, daß sie im wesent lichen gleich sind, und treten die getrennten Signale L₁ bis L_N mit verminderten Verlustdifferenzen aus den Aus gangskanalwellenleitern 8 ₁ bis 8 _N aus und werden sie je weils in die Lichtwellenleiter 11 ₁ bis 11 _N gekoppelt.

Als nächstes wird nachfolgend der Verlust in Bezug auf Wellenlängeneigenschaften in dem Lichtwellenlängen-Multi plexer/Demultiplexer 1 in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben werden, worin acht Kanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 ₈ (N = 8) acht Signale 11 ₁ bis 11 ₈ mit acht jeweiligen Wel lenlängen λ₁ bis λ₈ abgeben. Jeder Ausgangskanalwellenlei ter 8 ₁ bis 8 ₈ ist 6 µm breit und 6 µm dick, und eine spe zifische Brechungsindexdifferenz zwischen jedem Ausgangs kanalwellenleiter 8 ₁ bis 8 ₈ und der Ummantelungsschicht 12 beträgt 0,75%. Der Lichtwellenleiter 11 _i weist ein Modenab bildungsfelddurchmesser von 9,7 µm auf.

In diesem Fall ist die Breite des konischen Endes jedes Ausgangskanalwellenleiters 8 ₁ bis 8 ₈ wie in Tabelle 1 ge zeigt gewählt. Zum Beispiel sind die konischen Enden 9 ₁, 9 ₈ der Ausgangskanalwellenleiter 8 ₁, 8 ₈, die weiter von der Symmetrieachse X des Ausgangsplattenwellenleiters 7 ent fernt sind, an ihren Stirnflächen 10 µm breit, während die konischen Enden 9 ₁, 9 ₈ der Ausgangskanalwellenleiter 8 ₄, 8 ₅, die dichter an der Symmetrieachse X des Ausgangsplatten wellenleiters 7 sind, 5 µm breit.

Tabelle 1

Ausgangskanalwellenleiter
Breite des konischen Endes (µm)
8 ₁	10,0
8 ₂	9,0
8 ₃	7,0
8 ₄	5,0
8 ₅	5,0
8 ₆	7,0
8 ₇	9,0
8 ₈	10,0

Fig. 5 zeigt den Verlust in Bezug auf Wellenlängeneigen schaften in dem Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiple xer 1 in der bevorzugten Ausführungsform, worin acht Ka nalwellenleiter 8 ₁ bis 8 ₈ (N = 8) acht Signale L₁ bis L₈ mit acht jeweiligen Wellenlängen λ₁ bis λ₈ abgeben.

Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ist eine Verlustdifferenz zwischen den Signalen L₄ (λ₄), L₅ (λ₅) von den Ausgangska nalwellenleitern 8 ₄, 8 ₅, die nahe an der Symmetrieachse X sind, und den Signalen L₁ (λ₁), L₈ (λ₈) von den Ausgangska nalwellenleitern 8 ₁, 8 ₈, die von der Symmetrieachse X ent fernt sind, 0,65 dB gering, was gegenüber 0,9 dB des Her kömmlichen verbessert ist.

In der bevorzugten Ausführungsform kann das Substrat ein Glassubstrat, ein Halbleitersubstrat oder dergleichen sein. Die Wellenleiter und die Ummantelungsschicht können aus geeignet ausgewählten transparenten Materialien, wie z. B. Glas, Halbleiter oder dergleichen hergestellt sein. Zum Beispiel kann das Substrat aus SiO₂ hergestellt sein, während der Eingangskanalwellenleiter, der Eingangsplat tenwellenleiter, das Zeilenwellenleiter-Gitter, der Aus gangsplattenwellenleiter und die Ausgangskanalwellenleiter aus TiO₂-SiO₂ hergestellt sein können, und die Ummante lungsschicht kann aus B₂O₃-P₂O₅-SiO₂ hergestellt sein. Wenn eine Trennschicht zwischen dem Substrat und den Wellenlei tern ausgebildet ist, kann das Substrat außerdem aus Si- Substrat hergestellt sein, während die Trennschicht, der Wellenleiter und die Ummantelungsschicht aus jeweils SiO₂, TiO₂-SiO₂ und B₂O₃-P₂O₅-SiO₂ hergestellt sein können.

Neben der Auswahl der Breite jedes konischen Endes können die Verlustdifferenzen auf andere Arten, z. B. durch rich tiges Auswählen einer Lichtkopplungseffizienz jedes Aus gangskanalwellenleiters und eines Ausgangslichtwellenlei ters durch Positionieren einer Lichtkopplungseinrichtung, wie eine Fokussierlinse, zwischen einer Stirnfläche jedes Ausgangskanalwellenleiters und eines Lichtwellenleiters vermindert werden.

Wenn mehrere Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen an dem Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer gemäß der Erfindung kombiniert werden, d. h. diese Signale in der entgegengesetzter Richtung zu denjenigen in der obenge nannten bevorzugten Ausführungsform übertragen werden, kann außerdem ein Eingangsverlust jedes Eingangskanalwel lenleiters (d. h. jedes Ausgangskanalwellenleiters in der bevorzugen Ausführungsform) richtig entsprechend einem von jedem Signal erlittenen unterschiedlichen Kombina tionsverlust gewählt werden.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede nen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer

2

Substrat

3

Eingangskanalwellenleiter

4

Eingangsplattenwellenleiter

5 _{1,. . .,N}

Kanalwellenleiter

6

Zeilenwellenleiter-Gitter

7

Ausgangsplattenwellenleiter

8 _{1,. . .,N}

Ausgangskanalwellenleiter

9 _{1,. . .,N}

konische Enden

10

Lichtwellenleiter

11 _{1,. . .,N}

Lichtwellenleiter

12

Ummantelungsschicht

4

A Bogengrenze

7

A,

7

B Bogengrenze

11

A Kern

11

B Ummantelungsschicht
L_{1,. . .,N}

Signale
W Breite
X Symmetrieachse

Claims

1. Lichtwellenlängen-Multiplexer-Demultiplexer in einem Substrat, mit:
wenigstens einem Eingangskanalwellenleiter (3) zum Empfan gen von wellenlängengemultiplexten Signalen (L₁,. . .,L_N), wobei die wellenlängengemultiplexten Signale (L₁,. . .,L_N) mehrere Signale mit einer vorab bestimmten Wellenlängen differenz untereinander umfassen;
einem Eingangsplattenwellenleiter (4) zum Aufweiten der wellenlängengemultiplexten Signale (L₁,. . .,L_N), die von dem Eingangskanalwellenleiter (3) eingekoppelt sind, in den Eingangsplattenwellenleiter (4) hinein;
einem Zeilenwellenleiter-Gitter (6) mit mehreren Kanalwel lenleitern (5 ₁,. . .,5 _N), wobei jeder Kanalwellenleiter (5 ₁,. . .,5 _N) eine vorab bestimmte Längendifferenz ent sprechend der vorab bestimmten Wellenlängendifferenz auf weist, so daß jedes Signal (L₁,. . .,L_N) mit unterschied licher Wellenlänge mit einer von den anderen verschiedenen Phasendifferenz entsprechend der vorab bestimmten Längen differenz versehen wird;
einem Ausgangsplattenwellenleiter (7) zum Fokussieren jedes Signals (L₁,. . .,L_N) mit unterschiedlicher Wellenlänge, das aus den Kanalwellenleitern (5 ₁,. . .,5 _N) austritt, in mehreren vorab bestimmten Positionen entspre chend der jeweiligen vorab bestimmten Wellenlängendiffe renz; und
mehreren Ausgangskanalwellenleitern (8 ₁,. . .,8 _N), wobei ein Eingangsende jedes Ausgangskanalwellenleiters (8 ₁,. . ., 8 _N) an jeder der vorab bestimmten Positionen angeordnet ist, so daß jedes getrennte Signal (L₁,. . .,L_N) mit jedem Ausgangskanalwellenleiter (8 ₁,. . .,8 _N) gekoppelt wird und aus einem Ausgangsende desselben austritt; wobei ein Ver lust jedes Ausgangskanalwellenleiters (8 ₁,. . .,8 _N) ent sprechend den Verlustdifferenzen zwischen den getrennten Signalen (L₁,. . .,L_N), die in die Ausgangskanalwellen leiter (8 ₁,. . .,8 _N) gekoppelt sind, gewählt ist.

2. Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlust jedes Ausgangskanalwellenleiters (8 ₁,. . .,8 _N) so gewählt ist, daß die Verlustdifferenzen zwischen den getrennten Signa len (L₁,. . .,L_N) wesentlich vermindert sind.

3. Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs enden der Ausgangskanalwellenleiter (8 ₁,. . .,8 _N) sich in der Breite voneinander unterscheiden.

4. Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (W) an einem Ausgangsende des Ausgangskanalwellenleiters (8 ₁, 8 _N) größer wird, wenn der Ausgangskanalwellenleiter (8 ₁,. . ., 8 _N) weiter von einer Symmetrieachse (X) des Ausgangs plattenwellenleiters (7) entfernt ist.

5. Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach An spruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausgangskanalwellenleiter (8 ₁,. . .,8 _N) ein nach außen ko nisches Ende (9 ₁,. . .,9 _N) an seinem Ausgangsende aufweist.

6. Lichtwellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (W) des Ausgangsendes jedes Ausgangskanalwellenlei ters (8 ₁,. . .,8 _N) 4 bis 11 µm beträgt, wobei eine spezifi sche Brechungsindexdifferenz zwischen den Ausgangskanal wellenleitern (8 ₁,. . .,8 _N) und einer die Ausgangskanalwel lenleiter bedeckenden Ummantelungsschicht (11B) 0,72 bis 0,82% beträgt.