-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters, welcher zumindest entweder
in einem optischen Multiplexer, in einem optischen Demultiplexer oder
in einem optischen Multiplexer/Demultiplexer verwendet wird.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
In
den vergangenen Jahren wurde auf dem Gebiet der optischen Kommunikation
aktiv Forschung und Entwicklung von Übertragungssystemen mit Wellenlängenmultiplexen
(WDM) als ein Verfahren zum drastischen Steigern der Übertragungskapazität verfolgt,
und nun kommt die praktische Anwendung voran. Die Übertragungssysteme
mit Wellenlängenmultiplexen
führen
ein Wellenlängenmultiplexen
zur Übertragung durch,
wobei beispielsweise mehrere Lichter jeweils eine voneinander verschiedene
Wellenlänge
aufweisen. Bei derartigen Übertragungssystemen
mit Wellenlängenmultiplexen
ist ein optischer Multiplexer/Demultiplexer erforderlich, um mehrere
Lichter, welche jeweils eine voneinander verschiedene Wellenlänge aufweisen,
von dem Licht zu demultiplexieren, welches einem Wellenlängenmultiplexen
unterzogen wurde, oder um mehrere Lichter zu multiplexieren, welche
jeweils eine voneinander verschiedene Wellenlänge aufweisen.
-
Als
ein Beispiel des optischen Multiplexers/Demultiplexers ist ein optischer
Multiplexer/Demultiplexer von der Art eines Wellenleitergitters
(AWG) bekannt. Der optische Multiplexer/Demultiplexer nach der Art
des Wellenleitergitters wird durch Bilden einer Lichtwellenleitereinheit 10 mit
einem Wellenleiter auf einem Substrat 11 zusammengesetzt,
wie beispielsweise in 7A gezeigt.
-
Die
Wellenleiterkonstruktion des optischen Multiplexers/Demultiplexers
nach der Art des Wellenleitergitters umfasst einen oder mehrere
optische Eingabewellenleiter 12, welche Seite an Seite
angeordnet sind, einen ersten flachen Wellenleiter 13,
welcher mit den Ausgabeenden des optischen Eingabewellenleiters 12 verbunden
ist, einen strukturierten Wellenleiter 14, welcher mit
dem Ausgabeende des ersten ebenen Wellenleiters 13 verbunden
ist, einen zweiten flachen Wellenleiter 15, welcher mit
dem Ausgabeende des strukturierten Wellenleiters 14 verbunden
ist, mehrere Ausgabewellenleiter 16, welche mit dem Ausgabeende
des zweiten ebenen Wellenleiters 15 verbunden sind und
Seite an Seite angeordnet sind. Und der strukturierte Wellenleiter 14 besteht
aus mehreren Kanalwellenleitern 14a, welche Seite an Seite
angeordnet sind.
-
Jeder
der oben stehend beschriebenen Kanalwellenleiter 14a, welche
das Licht fortpflanzen, welches aus dem ersten flachen Wellenleiter 13 ausgegeben
wird, wird aus einer vorbestimmten, voneinander verschiedenen Länge gebildet.
-
Der
optische Eingabewellenleiter 12 oder der optische Ausgabewellenleiter 16 wird
beispielsweise entsprechend der Anzahl der Signallichter bereitgestellt,
welche jeweils eine voneinander verschiedene Wellenlänge aufweisen
und welche beispielsweise von dem optischen Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters demultiplexiert werden. Als
Kanalwellenleiter 14a wird im Allgemeinen eine Anzahl von
zum Beispiel 100 Wellenleiter bereitgestellt. Für den Zweck der einfachen Darstellung
wird die Anzahl der Wellenleiter jedes Wellenleiters 12, 14a, 16 informell
in 7A gezeigt. Zusätzlich wird der optische Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters ungefähr symmetrisch hinsichtlich
der unterbrochenen Linie C in der Zeichnung gebildet.
-
7B zeigt
die vergrößerte Schemaansicht
innerhalb des Rahmens A, welcher von der unterbrochenen Linie in 7A dargestellt
wird. Wie in dieser Figur gezeigt, sind bei dem herkömmlichen
optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
die Ausgabeenden der optischen Eingabewellenleiter 12 mit
ziemlich gekrümmten
Formen unmittelbar mit der Eingabeseite des ersten flachen Wellenleiters 13 verbunden.
Zusätzlich
sind die Eingabeenden der Ausgabewellenleiter 16 mit ziemlich
gekrümmten
Formen ebenso unmittelbar mit der Ausgabeseite des zweiten flachen
Wellenleiters 15 verbunden.
-
Die
optischen Eingabewellenleiter 12 sind beispielsweise mit
den optischen Fasern der Übertragungsseite
verbunden, so dass das Licht, welches einem Wellenlängenmultiplexen
unterzogen wurde, darin eingeführt
werden kann. Das Licht, welches in den ersten flachen Wellenleiter 13 durch
einen der optischen Eingabewellenleiter 12 eingeführt wird,
wird mittels der Beugungswirkung gebeugt, in jeden der mehreren
Kanalwellenleiter 14a eingegeben und pflanzt sich durch
den strukturierten Wellenleiter 14 fort.
-
Das
Licht, welches sich durch den strukturierten Wellenleiter 14 fortpflanzt,
erreicht den zweiten flachen Wellenleiter 15 und wird in
den optischen Ausgabewellenleiter 16 weiter gebündelt, wodurch
es ausgegeben wird. Da sich die Längen aller Kanalwellenleiter 14a durch
eine vorbestimmte Länge
voneinander unterscheiden, wird in jedem der Lichter eine Phasenverschiebung
erzeugt, nachdem sie sich durch alle Kanalwellenleiter 14a fortgepflanzt
haben und sich so die Phasenfronten der Lichter entsprechend der
vorbestimmten Längen
neigen. Da die Kondensorposition des Lichts gemäß des Neigungswinkels bestimmt
wird, weichen die Kon densorpositionen der Lichter mit unterschiedlichen
Wellenlängen
voneinander ab. Deshalb wird durch Bilden des optischen Ausgabewellenleiters 16 an
der Kondensorposition des Lichts der jeweiligen Wellenlänge ermöglicht,
dass Lichter, welche jeweils eine durch einen vorbestimmten, bauartbedingten
Wellenlängenabstand
voneinander verschiedene Wellenlänge
aufweisen, von dem jeweiligen optischen Ausgabewellenleiter 16 entsprechend
der jeweiligen Wellenlänge
ausgegeben werden.
-
Wie
beispielsweise in 7A gezeigt, wenn das Licht,
welches einem Wellenlängenmultiplexen
unterzogen wurde, mit durch einen vorbestimmten, bauartbedingten
Wellenlängenabstand
voneinander verschiedenen Wellenlängen λ1, λ2, λ3 ... λn (n ist eine ganze Zahl größer 1) von
einem optischen Eingabewellenleiter 12 eingegeben wird,
wird das Licht von dem ersten flachen Wellenleiter 13 gebeugt
und erreicht den strukturierten Wellenleiter 14. Dann pflanzt
es sich weiter durch den strukturierten Wellenleiter 14 und
den flachen Wellenleiter 15 fort und wird, wie oben stehend
beschrieben, in Abhängigkeit
von seinen Wellenlängen an
den unterschiedlichen Positionen gebündelt, wodurch die Lichter
mit den unterschiedlichen Wellenlängen in die jeweiligen Ausgabewellenleiter 16 eingegeben
werden. Sie pflanzen sich weiter durch die jeweiligen Ausgabewellenleiter 16 fort
und werden aus den Ausgabeenden der Ausgabewellenleiter 16 ausgegeben.
Durch Verbinden von optischen Fasern mit den Ausgabeenden aller
optischen Ausgabewellenleiter 16, können die oben stehend beschriebenen
Lichter aller Wellenlängen
durch die optische Faser entnommen werden.
-
Da
zusätzlich
das Wellenleitergitter das Reziprokprinzip (Reversibilitätsprinzip)
des Lichts verwendet, weist es nicht nur eine Funktion als ein optischer
Demultiplexer auf, sondern es weist auch eine Funktion als ein optischer
Multiplexer auf. Mit anderen Worten werden im Fall des Eingebens
mehrerer unterschiedlicher Lichter, welche je weils eine durch eine
vorbestimmte Wellenlänge
voneinander verschiedene Wellenlänge
aufweisen, entsprechend der jeweiligen Wellenlänge aus dem jeweiligen optischen
Ausgabewellenleiter 16, also entgegengesetzt wie in 7A gezeigt,
diese Lichter durch den zu dem oben stehend beschriebenen Weg umgekehrten
Fortpflanzungsweg multiplexiert, so dass ein Licht mit den verschiedenen
Wellenlängen
aus dem einzelnen optischen Eingabewellenleiter 12 ausgegeben
wird.
-
Bei
diesem optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
ist die Verbesserung der Wellenlängenauflösung des
Wellenleitergitters proportional zu der Längendifferenz (ΔL) zwischen den
benachbarten Kanalwellenleitern 14a, welche das Wellenleitergitter
zusammensetzen. Folglich wird durch Entwerfen von ΔL mit einem
größeren Wert
ein optisches Multiplexieren/Demultiplexieren eines Lichts möglich, welches
einem Wellenlängenmultiplexen
mit einem schmalen Wellenlängenabstand
unterzogen wurde, was der herkömmliche
optische Multiplexer/Demultiplexer kaum realisieren konnte. Durch
Entwerfen von ΔL mit
einem größeren Wert,
wodurch der bauartbedingte Wellenlängenabstand für ein Multiplexieren
oder ein Demultiplexieren kleiner oder gleich 1 nm ist, kann beispielsweise
eine Multiplex-/Demultiplexfunktion
mehrerer Lichtsignale mit einem Wellenlängenabstand von 1 nm oder weniger
erzielt werden, so dass die optische Multiplex-/Demultiplexfunktion
mehrerer Lichter, welche für
die Realisierung einer Kommunikation hoher Dichte mit Wellenlängenmultiplexen
erforderlich ist, erzielt werden kann.
-
Soole
J B D et al.: "Use
of multimode interference couplers to broaden the passband of wavelength-dispersive
intergrated WDM filters",
IEEE Photonics Technology Letters, Bd. 8, Nr. 10, 1. Oktober 1996, Seite
1340 bis 1342, offenbart die Verwendung eines Multimoden-Interferenzkopplers,
welcher an der Eingabe in den planaren Ausbreitungsbereich des Wellenleiters
ein „zweifaches" Bild bereitstellt,
um die Übertragungsfunktion
von wellenlängendispersiven,
integrierten Filtern zu erweitern und um eine Flächenübertragung zu erhalten.
-
KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung wird ein optischer Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters nach Anspruch 1 bereitgestellt.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Es
werden nun beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit Zeichnungen beschrieben, bei welchen:
-
1A ein
Blockdiagramm eines optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der
Art des Wellenleitergitters gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
1B eine
vergrößerte Darstellung
des Bereichs A ist, welcher ein Teil der 1A ist;
-
2A ein
Schaubild ist, welches die optische Amplitudenverteilung des Lichts
an der Ausgabe des trichterförmigen
Wellenleiters in dem optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der
Art des Wellenleitergitters der 1 zeigt;
-
2B ein
Schaubild ist, welches die Lichtübertragungseigenschaften
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
der 1 zeigt;
-
3 ein
Blockdiagramm ist, welches das Ausgabeende des optischen Eingabewellenleiters
eines anderen optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art
des Wellenleitergitters zeigt;
-
4 eine
Darstellung ist, welche die optische Amplitudenverteilung des Lichts
in drei Dimensionen zeigt, welches sich durch den optischen Eingabewellenleiter
und den Trapezwellenleiter des optischen Multiplexers/Demultiplexers
nach der Art des Wellenleitergitters der 3 fortpflanzt;
-
5 ein
Schaubild ist, welches die optische Amplitudenverteilung an der
Ausgabe des Trapezwellenleiters des optischen Multiplexers/Demultiplexers
nach der Art des Wellenleitergitters der 3 zeigt;
-
6A, 6B Darstellungen
sind, welche ein Strukturbeispiel des Verbindungsteils eines optischen Eingabewellenleiters
und eines ersten flachen Wellenleiters in einem optischen Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters zeigen, wobei 6A gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
-
7A eine
Darstellung ist, welche die Struktur des herkömmlichen optischen Multiplexers/Demultiplexers
nach der Art des Wellenleitergitters zeigt;
-
7B eine
Darstellung ist, welche den vergrößerten Bereich A zeigt, welcher
ein Teil der 7A ist; und
-
8A, 8B und 8C Schaubilder
sind, welche jeweils einen Zustand zum Vergleichen der Lichtübertragungseigenschaften
des Lichts mit der jeweiligen Wellenlänge in dem optischen Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters zeigen.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
-
Im
Allgemeinen variiert für
den optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
die Übertragungswellenlänge des
Lichts (Wellenlänge
des demul tiplexierten oder multiplexierten Lichts) gemäß der Veränderung
der äußeren Umgebungstemperatur
stark. Deshalb können
in dem Fall, dass sich die äußere Umgebungstemperatur
verändert
hat, Lichter der erwünschten
Wellenlänge
mittels des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des
Wellenleitergitters nicht korrekt multiplexiert oder demultiplexiert werden.
-
Deshalb
wird bei dem Stand der Technik durch Einsetzen einer Peltier-Vorrichtung
oder dergleichen zur Temperaturregelung, um die Temperatur des optischen
Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
zu halten, die Wellenlängenverschiebung
des Übertragungslichts
aufgrund der Veränderung
der oben stehend beschriebenen äußeren Umgebungstemperatur
reduziert. Jedoch gibt es bei dem optischen Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters dieses Typs aufgrund des Bereitstellens
der Peltier-Vorrichtung und ihrer Temperaturregelungsschaltung ein
Problem, dass sich die Herstellungskosten des optischen Multiplexers/Demultiplexers
nach der Art des Wellenleitergitters erhöhen und dass ferner Strom für die Temperaturregelung
erforderlich ist.
-
Deshalb
wird erwartet, das Multiplexieren oder Demultiplexieren von Lichtern
der erwünschten
Wellenlänge
mittels des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des
Wellenleitergitters stabil, ohne Abhängigkeit von der äußeren Umgebungstemperatur,
zu realisieren.
-
Zusätzlich zählt es beim
Durchführen
von Kommunikation mit einer hohen Qualität bei der Kommunikation mit
Wellenlängenmultiplexen
unter Verwendung des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach
der Art des Wellenleitergitters als eines der wesentlichen Probleme,
die Kreuzkopplung in dem Bereich der benachbarten Übertragungswellenlänge (hier
nachfolgend als benachbarte Kreuzkopplung bezeichnet) zu verbessern.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt einen optischen Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters bereit, welcher in der Lage
ist, Lichter der erwünschten
Wellenlänge
stabil zu multiplexieren/demultiplexieren und die benachbarte Kreuzkopplung
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
zu verbessern, wodurch eine Kommunikation mit Wellenlängenmultiplexen
mit hoher Qualität
realisiert wird.
-
Gemäß einem
Beispiel der vorliegenden Erfindung weist der optische Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters beispielsweise eine optische
Demultiplexfunktion auf, um Lichter, welche jeweils eine voneinander
verschiedene Wellenlänge
(beispielsweise λ1, λ2, λ3 ... λn) aufweisen,
aus dem Licht zu demultiplexieren, welches mehrere durch einen vorbestimmten,
bauartbedingten Wellenlängenabstand
voneinander verschiedene Wellenlängen
aufweist und welches aus dem optischen Eingabewellenleiter eingegeben wurde,
wodurch sie aus dem jeweiligen optischen Ausgabewellenleiter ausgegeben
werden.
-
Der
herkömmliche
optische Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters,
dessen Eigenschaften der optischen Übertragungswellenlänge beispielsweise
in 8C gezeigt werden, multiplexiert Lichter mit jeweils
einer durch einen vorbestimmten, bauartbedingten Wellenlängenabstand
voneinander verschiedenen Wellenlänge (beispielsweise λ1, λ3, λ5 ...) und
demultiplexiert mehrere Lichter mit jeweils einer voneinander verschiedenen
Wellenlänge
(z.B. λ1, λ3, λ5 ...). Die
Eigenschaften der optischen Übertragungswellenlänge dieses
optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
weisen eine große Überlappung
des Spektrums auf, welches um jede Mitte der Lichtübertragungswellenlänge zentriert
ist, so dass es schwierig ist, die benachbarte Kreuzkopplung zu
verbessern.
-
Andererseits
werden gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bei einem Eingeben von Licht, welches
einem Wellenlängenmultiplexen
mit mehreren Wellenlängen
(z.B. λ1, λ3, λ5 ...) unterzogen wurde,
welche sich um ungefähr
den integralen Mehrfachabstand des bauartbedingten Wellenlängenabstands unterscheiden,
in den optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
(der bauartbedingte Wellenlängenabstand; λ1, λ2, λ3 ...) mit
den Eigenschaften der optischen Übertragungswellenlänge, welche
in 8A gezeigt werden, und beim Demultiplexieren des
Lichts in mehrere Lichter, welche jeweils eine um ungefähr den integralen
Mehrfachabstand des bauartbedingten Wellenlängenabstands voneinander verschiedene
Wellenlänge
aufweisen, dann die Eigenschaften der optischen Übertragungswellenlänge erhalten,
wie in 8B gezeigt. Kurz gesagt ist
die Überlappung
des Spektrums, welches um jede Mitte der optischen Übertragenwellenlänge zentriert
ist, klein, und die Verbesserung der benachbarten Kreuzkopplung
ist leichter mit dem Fall des Demultiplexierens des gleichen Lichts
vergleichbar, welches einem Wellenlängenmultiplex (λ1, λ3, λ5 ...) unterzogen
wurde und welches in den optischen Multiplexer/Demultiplexer nach
der Art des Wellenleitergitters mit den Eigenschaften der optischen Übertragungswellenlänge eingegeben
wurde, wie in 8C gezeigt.
-
Mit
anderen Worten, es wird ein optischer Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters, welcher die optische Multiplex/Demultiplexfunktion
des optischen Frequenzabstands, beispielsweise 100 GHz, aufweist,
entworfen, und es wird ein multiplexiertes Licht mit mehreren um
den optischen Frequenzabstand, beispielsweise 200 GHz, voneinander
verschiedenen Wellenlängen
eingegeben, um in mehrere Lichter demultiplexiert zu werden, welche
jeweils eine Wellenlänge
aufweisen, welche sich um den optischen Frequenzabstand von 200
GHz voneinander unter scheiden. Es wird eine Bauart angenommen, bei
welchem ein optischer Ausgabewellenleiter, welcher in der Lage ist,
mehrere Lichter zu demultiplexieren, welche sich jeweils um 100
GHz Abstand voneinander unterscheiden, eingerichtet ist, und bei
welchem der optische Ausgabewellenleiter, welcher in der Lage ist,
mehrere Lichter, welche sich jeweils um 200 GHz Abstand voneinander unterscheiden,
zu demultiplexieren, verwendet wird oder bei welchen der optische
Ausgabewellenleiter an ihrer Position angeordnet ist. Dadurch liegt
die Kreuzkopplung zwischen der benachbarten Wellenlänge (d.h. ±0,2 nm
von der benachbarten Wellenlänge)
innerhalb des Bereichs der Hintergrundkreuzkopplung (wobei eine
Kreuzkopplung jeder Wellenlänge
innerhalb ±½FSR oberhalb ±1,6 nm
der Mittenwellenlänge
liegt), so dass die Kreuzkopplung stabil gemacht wird.
-
Wie
oben stehend beschrieben, verändert
sich bei dem optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des
Wellenleitergitters zusätzlich
die optische Übertragungswellenlänge (wie
oben stehend beschrieben, wellenlängenmultiplexiert oder -demultiplexiert)
gemäß der Veränderung
der äußeren Umgebungstemperatur. Deshalb
ist es im Allgemeinen schwierig, die Eigenschaften (radikale Dämpfungsveränderung,
Verschlechterung der benachbarten Kreuzkopplung) aufgrund der Verschiebung
der Mittenwellenlänge,
der Verschiebung der oben stehend beschriebenen optischen Übertragungswellenlänge (Verschiebung
der Mittenwellenlänge der
optischen Übertragungswellenlänge) zu
verbessern, außer
es wird eine Temperaturregelung oder dergleichen eingeführt, und
selbst wenn die oben stehend beschriebene Bauart eingesetzt wird,
ist es noch schwierig, die Eigenschaften zu verbessern. Falls deshalb
zusätzlich
zu der oben stehend beschriebenen Bauart das Übertragungsspektrum des optischen
Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
so angefertigt wird, dass es innerhalb seiner Bandbreite einen breiten
und eben nivellierten Bereich sowohl auf der Seite der langen Wellenlänge als
auch auf der Seite der kurzen Wellenlänge der zentralen Lichtübertragungswellenlänge derartig
aufweist, dass die Verschiebung der Mittenwellenlänge aufgrund
der Temperaturveränderung
ausgeglichen werden kann, kann die Verschlechterung der Eigenschaften
aufgrund der Verschiebung der Mittenwellenlänge verbessert werden. Folglich
kann in dem Fall, dass die Mittenwellenlänge des Übertragungslichts aufgrund
der Veränderung
der äußeren Umgebungstemperatur
verschoben wird, weil die Verschiebung innerhalb des eben nivellierten
Bereichs der breiten Bandbreite eingeschlossen ist, der optische Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters ungeachtet der Veränderung
der äußeren Umgebungstemperatur
arbeiten.
-
Weil
der optische Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
als eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die optische Amplitudenverteilung des
Lichts, welches sich von der Eingabewellenleiterseite in Richtung
auf die Seite des flachen Wellenleiters fortpflanzt, von der gaußschen Form
in eine ungefähr
rechteckige Form verändert,
kann die optische Amplitudenverteilung des Lichts, welches von der
optischen Eingabewellenleiterseite an den ersten flachen Wellenleiter
eingegeben wird, an der Lichteingabefläche des ersten flachen Wellenleiters
in ungefähr
rechteckiger Form angefertigt werden. Folglich kann das Lichtübertragungsspektrum
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters, beispielsweise
wie in 2B gezeigt, mit einer vergrößerten Breite
des eben nivellierten Bereichs und ferner mit einer guten, (steil)
ansteigenden Flanke im Fußabschnitt
des Spektrums angefertigt werden.
-
Nebenbei
wird hierdurch die Gleichmäßigkeit
der Mittenwellenlänge
verbessert, und auch die benachbarte Kreuzkopplung kann weiter verbessert
werden, und es wird möglich,
den optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
sogar in dem Fall ohne Hindernis zu betreiben, dass die Mittenwellenlänge des Übertragungslichts
aufgrund der Veränderung
der äußeren Umgebungstemperatur
in einem gewissen Ausmaß verschoben
wird.
-
Im Übrigen drückt in dieser
Beschreibung die ungefähr
rechteckige Form, beispielsweise wie in 2A gezeigt,
eine Form aus, bei welcher die ansteigende Flanke des Fußabschnitts
(des in der Zeichnung gezeigten Bereichs A) gut ist (der Fußabschnitt
weist keine leichte Steigung auf), und der Gipfelbereich des Scheitels
(der in der Zeichnung gezeigte Bereich B) eine vergleichsweise ebene
Form aufweist (einschließlich derjenigen,
welche etwas uneinheitlich mit dem Trogabschnitt, z.B. b', wie in 5 gezeigt,
ausgebildet ist).
-
Zusätzlich wird
es in dem Fall des Ausbildens des oben stehend beschriebenen Wellenleiters,
welcher eine ungefähr
rechteckige optische Amplitudenverteilung bildet, durch einen Trapezwellenleiter,
welcher eine größere Breite
als die des entsprechenden optischen Eingabewellenleiters oder des
optischen Ausgabewellenleiters aufweist, und welcher seine Breite
in Richtung auf die entsprechende Seite des flachen Wellenleiters zunehmend
vergrößert oder
welcher an dem schmaleren Ende des Trapezwellenleiters einen geraden
Wellenleiterabschnitt mit gleichbleibender Breite bereitstellt,
welcher die gleiche Breite wie die des schmaleren Endes aufweist,
ermöglicht,
die optische Amplitudenverteilung des Lichts, welches sich von der
optischen Eingabewellenleiterseite oder von der optischen Ausgabewellenleiterseite
in Richtung auf die entsprechende Seite des flachen Wellenleiters
fortpflanzt, von der gaußschen
Form in die ungefähr
rechteckige Form zu verändern.
Im Übrigen
werden die Einzelheiten dieser Angelegenheiten in einer japanischen
Patentanmeldung beschrieben, deren Erfinder KASHIHARA und NARA die
gleichen dieser Anmeldung sind (die Anmeldungsnummer: Japanische
Patentanmeldung Nr. 370602/1999, Datum der Anmeldung: 27. Dezember
1999; die Anmeldungsnum mer: Japanische Patentanmeldung Nr. 58646/2000,
Datum der Anmeldung: 3. März
2000; die Anmeldungsnummer: Japanische Patentanmeldung Nr. 102473/2000,
Datum der Anmeldung: 4. April 2000; Japanische Patentanmeldung Nr.
285448/2000, Datum der Anmeldung: 20. Dezember 2000).
-
Unter
Berücksichtigung
der oben stehend beschriebenen japanischen Patentanmeldungen ist
es zusätzlich
auch anerkannt, dass durch Ausbilden der optischen Amplitudenverteilung
des Lichts, welches von der optischen Eingabewellenleiterseite oder
von der optischen Ausgabewellenleiterseite auf den entsprechenden flachen
Wellenleiter einfällt,
in ungefähr
rechteckiger Form die Gleichmäßigkeit
des Übertragungsspektrums, wie
oben stehend beschrieben, verbessert wird, um die Bandbreite von
1 dB zu vergrößern, und
es möglich wird,
einen optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
mit einer geringen benachbarten Kreuzkopplung bereitzustellen.
-
Folglich
kann gemäß dem optischen
Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters als eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein optischer Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters aufgebaut werden, bei welchem
die Bandbreite des Übertragungsspektrums
von 1 dB breiter ist und die Kreuzkopplung geringer ist als im Vergleich
zu dem herkömmlichen
und allgemeinen optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art
des Wellenleitergitters. Deshalb kann zusätzlich zu der Wirkung, dass gestattet
wird, die benachbarte Kreuzkopplung zu einer stabilen und geringen
Kreuzkopplung zu verbessern, eine Wirkung erhalten werden, dass
ein stabiles optisches Multiplexen oder Demultiplexen der Lichter
der gewünschten
Wellenlänge,
ohne Abhängigkeit
von der äußeren Umgebungstemperatur,
gestattet wird. Durch Anwenden dieses optischen Multiplexers/Demultiplexers
nach der Art des Wellenleitergitters auf die Bauart eines optischen
Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Kreuzkopplung in einem größeren Umfang stabilisiert und
wird das optische Multiplexen oder Demultiplexen der gewünschten
Lichter mit weiterer Stabilität,
ohne Abhängigkeit
von der äußeren Umgebungstemperatur,
ermöglicht.
-
Es
wird nun die Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt, welche der vorliegenden
Erfindung eine konkretere Form verleiht. Im Übrigen wird in der folgenden
Beschreibung der Ausführungsform
der Teil, welcher mit dem des Stands der Technik, welcher in 7A, 7B gezeigt
wird, eine gemeinsame Bezeichnung aufweist, mit dem gleichen Bezugszeichen
bezeichnet, und ihre Überschneidungen in
der Beschreibung werden weggelassen oder abgekürzt. In 1A wird
eine Konstruktion des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach
der Art des Wellenleitergitters gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung schematisch illustriert, und in 1B wird
die vergrößerte Ansicht
des Bereichs A illustriert, welcher von einer unterbrochenen Linie,
welche in 1A gezeigt ist, eingekreist
ist.
-
Der
optische Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
gemäß der ersten
Ausführungsform,
welche in 1A illustriert ist, ist fast
in gleicher Konfiguration aufgebaut wie der optische Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters, welcher in 7A gezeigt
ist, doch der erste von dem Stand der Technik verschiedene Punkt
ist, dass ein Trapezwellenleiter 5, welcher eine größere Breite
als die des optischen Eingabewellenleiters 12 aufweist
und welcher seine Breite in Richtung auf die entsprechende Seite
(Verbindungsanschluss) des flachen Wellenleiters (ersten flachen
Wellenleiters 13) zunehmend vergrößert, mit den Ausgabeenden
jedes optischen Eingabewellenleiters 12 verbunden ist.
Der zweite Unterschied gegenüber
dem Stand der Technik ist, dass das schmale Ende des trapezförmigen Wellenleiters 5 mit
einem geraden Wellenleiterabschnitt 25 mit gleich bleibender
Breite bereitgestellt wird, welcher die gleiche Breite wie das schmalere
Ende aufweist. Hier nachfolgend wird der Wellenleiter, welcher mit
dem oben stehend beschriebenen geraden Wellenleiterabschnitt 25 mit
gleichbleibender Breite an dem Trapezwellenleiter 5 bereitgestellt wird,
als ein trichterförmiger
Wellenleiter 50 bezeichnet. Der dritte Unterschied gegenüber dem
Stand der Technik ist, dass ein schmaler gerader Wellenleiter 1,
welcher eine schmalere Breite als die des optischen Eingabewellenleiters 12 aufweist,
zwischen dem trichterförmigen
Wellenleiter 50 und dem optischen Eingabewellenleiter 12 verbunden
ist.
-
Bei
der ersten Ausführungsform
arbeitet der trichterförmige
Wellenleiter 50 als ein Wellenleiter, welcher eine optische
Amplitudenverteilung von einer ungefähr rechteckigen Form bildet
und welcher die optische Amplitudenverteilung des Lichts, welches
sich von jeder optischen Eingabewellenleiterseite 12 in
Richtung auf die Seite des ersten flachen Wellenleiters 13 fortpflanzt,
von einer gaußschen
Form zu einer ungefähr
rechteckigen Form verändert,
und welcher, um genau zu sein, wie folgt aufgebaut ist.
-
Genauer
gesagt ist der trichterförmige
Wellenleiter 50 durch Bereitstellen eines geraden Wellenleiterabschnitts 25 mit
gleichbleibender Breite, welcher die gleiche Breite wie die des
schmalen Endes (W3) an der Seite des schmaleren Endes (die Seite
der Oberseite 4) des Trapezwellenleiters 5 aufweist,
welcher eine größere Breite
als die jedes der oben stehend beschriebenen optischen Eingabewellenleiter 12 (W1)
aufweist und welcher seine Breite in Richtung auf die Seite des
ersten flachen Wellenleiters 13 zunehmend vergrößert. Die Länge des
geraden Wellenleiterabschnitts 25 mit gleichbleibender
Breite ist L3. Zusätzlich
vergrößert der
Trapezwellenleiter 5 seine Breite um einen Winkel Θ, und die
Basis 6 des Trapezwellenleiters 5 ist leicht gekrümmt, und
die Breite dieser Basis 6 ist W4.
-
Zusätzlich wird
die Mitte jedes schmalen geraden Wellenleiters 1 mit der
lateralen Mitte des Eingabeendes des entsprechenden geraden Wellenleiterabschnitts 25 mit
gleichbleibender Breite ausgerichtet. Jeder oben stehend beschriebene,
schmale gerade Wellenleiter 1 stellt ein Einstellmittel
der Mittenposition der Lichtleistung dar, welches die Leistungsmitte
des Lichtsignals, welches sich durch den optischen Eingabewellenleiter 12 fortpflanzt,
welcher mit jedem schmalen geraden Wellenleiter 1 verbunden
ist, in seine laterale Mitte bewegt, um die Leistungsmitte des Lichtsignals
so auf die laterale Mitte des mit Licht bestrahlten Endes des geraden
Wellenleiterabschnitts 25 mit gleichbleibender Breite einzugeben.
Die Breite des schmalen geraden Wellenleiters 1 ist W2
und seine Länge
ist L2.
-
Bei
dieser Ausführungsform
werden die oben stehend beschriebenen Parameter wie folgt eingestellt. Die
Breite W1 des optischen Eingabewellenleiters 12 beträgt 6,5 μm, die Breite
W2 des schmalen geraden Wellenleiters 1 beträgt 3,0 μm, die Länge L2 des
schmalen geraden Wellenleiters beträgt 500 μm, die Breite W3 des geraden
Wellenleiterabschnitts 25 mit gleichbleibender Breite (Breite
des schmaleren Endes des trichterförmigen Wellenleiters 50)
beträgt
24,5 μm,
die Länge
L3 des geraden Wellenleiterabschnitts 25 mit gleichbleibender
Breite beträgt
250 μm,
der Winkel Θ beträgt 0,4°, und die
Breite W4 der Basis des Trapezwellenleiters 5 (Breite des
breiteren Endes des trichterförmigen
Wellenleiters 50) beträgt
37,9 μm.
Zusätzlich
beträgt die
Höhe des
Kerns, welcher jeden Wellenleiter bildet, 6,5 μm und der Unterschied des relativen
Brechungsindex Δ zwischen
dem Kern und der Ummantelung jeden Wellenleiters beträgt 0,8%.
-
Diese
Ausführungsform
weist eine derartige Wellenleiterkonstruktion auf, wie oben stehend
beschrieben. Der optische Multiplexer/Demultiplexer nach der Art
des Wellenleitergit ters dieser Ausführungsform weist optische Demultiplex-
und Multiplexfunktionen auf. Die optische Demultiplexfunktion ist
eine, welche ein Licht mit mehreren Wellenlängen demultiplexiert, welche
sich voneinander unterscheiden und durch den oben stehend beschriebenen
optischen Eingabewellenleiter 12 eingegeben wurden, wobei
mehrere Lichter erzeugt werden, welche jeweils eine um 100 GHz (ungefähr 0,8 nm)
voneinander verschiedene Wellenlänge
als einen vorbestimmten, bauartbedingten Wellenlängenabstand aufweisen, wodurch
sie ausgegeben werden. Die optische Multiplexfunktion ist eine Funktion
zum Multiplexieren der mehreren Lichter, welche jeweils eine um
den oben stehend beschriebenen Wellenlängenabstand voneinander verschiedene
Wellenlänge
aufweisen und welche jeweils aus dem oben stehend beschriebenen
optischen Ausgabewellenleiter 16 eingegeben werden, wodurch
es aus dem oben stehend beschriebenen optischen Eingabewellenleiter 12 ausgegeben
wird.
-
Weiterhin
ist der vierte Unterschied zu dem Stand der Technik, dass ein optischer
Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters gemäß dieser
Ausführungsform
derartig entworfen ist, dass ein Licht mit mehreren um einen doppelten
Frequenzabstand (200 GHz: ungefähr
1,6 nm) voneinander verschiedenen Wellenlängen, also der integrale Mehrfachabstand
des oben stehend beschriebenen, bauartbedingten Wellenlängenabstands,
eingegeben und in mehrere Lichter demultiplexiert wird, welche jeweils
eine um den doppelten Wellenlängenabstand
(200 GHz) voneinander verschiedene Wellenlänge aufweisen, wodurch sie ausgegeben
werden. Ersatzweise kann der optische Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters derartig entworfen werden,
dass mehrere Lichter mit jeweils einer um den doppelten Frequenzabstand voneinander
verschiedenen Wellenlänge
aus jedem optischen Ausgabewellenleiter eingegeben werden und die
mehreren Lichter jeweils mit der jeweiligen Wellenlänge multiplexiert
werden, wodurch sie ausgegeben werden.
-
Im Übrigen wurde
beim Bestimmen der Konstruktion und der Bauart des optischen Multiplexers/Demultiplexers
nach der Art des Wellenleitergitters die folgende Überlegung
berücksichtigt.
Genauer gesagt wird beispielsweise berücksichtigt, dass die Kreuzkopplung
bei der benachbarten Wellenlänge
(d.h. ±0,2
nm von der benachbarten Wellenlänge)
innerhalb der Hintergrundkreuzkopplung (eine Kreuzkopplung jeder
Wellenlänge
innerhalb ±½FSR über ±1,6 nm
der Mittenwellenlänge
hinaus) eingestellt werden kann und die stabile Kreuzkopplung durch
Entwerfen, beispielsweise ähnlich
wie bei der ersten Ausführungsform,
eines optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
mit einer optischen Multiplex-/Demultiplexfunktion mit einem optischen
Frequenzabstand von 100 GHz und durch Eingeben eines multiplexierten
Lichts mehrerer um den optischen Frequenzabstand von 200 GHz voneinander
verschiedener Wellenlängen
und durch sein Demultiplexieren in die mehreren Lichter erhalten
werden kann, welche jeweils eine um den optischen Frequenzabstand
von 200 GHz voneinander verschiedene Wellenlänge aufweisen.
-
Um
zusätzlich
eine Kommunikation mit Wellenlängenmultiplexen
mit hoher Qualität
durch Betreiben des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der
Art des Wellenleitergitters zu realisieren, ohne ein Problem zu
bewirken, auch wenn die Mittenwellenlänge des Übertragungslichts aufgrund
der Veränderung
der äußeren Umgebungstemperatur
leicht verschoben wird, ist es nötig,
die Gleichmäßigkeit
der Mittenwellenlänge innerhalb
des Übertragungsspektrums
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
zu verbessern, weshalb es erforderlich ist, die Bandbreite von 1
dB so breit zu vergrößern, dass
sie in der Lage ist, die Verschiebung der Mittenwellenlänge aufgrund
der Veränderung
der äußeren Umgebungstemperatur
zu absorbieren.
-
Weiterhin
ist es bei Berücksichtigung
der Verbesserung der benachbarten Kreuzkopplung auch erforderlich,
die ansteigende Flanke des Fußabschnitts
der Wellenform des Übertragungsspektrums
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
zu verbessern (aufzustellen).
-
Wie
es aus der Beschreibung der oben stehend beschriebenen japanischen
Patentanmeldungen (japanische Patentanmeldung Nr. 370602/1999, japanische
Patentanmeldung Nr. 102473/2000 und japanische Patentanmeldung Nr.
285448/2000) offensichtlich ist, wird deshalb durch Bereitstellen
des trichterförmigen Wellenleiters 50 der
oben stehend beschriebenen Konstruktion an den Ausgabeenden des
optischen Eingabewellenleiters 12 die optische Amplitudenverteilung
des Lichts in Richtung auf die Seite des ersten flachen Wellenleiters 13 von
der gaußschen
Form zu der ungefähr
rechteckigen Form verändert,
wodurch die Bandbreite von 1 dB vergrößert wird und die ansteigende
Flanke des Fußabschnitts
der Wellenform des Übertragungsspektrums
mit einer Mittenwellenlänge
des Übertragungslichts
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
verbessert wird. Folglich wird zusätzlich zu der Konstruktion
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
die oben stehend beschriebene Bauart der vorliegenden Erfindung
angewandt.
-
Genau
genommen ist der optische Multiplexer/Demultiplexer nach der Art
des Wellenleitergitters gemäß dieser
Ausführungsform
in einer Weise entworfen, wie nachfolgend beschrieben. Genauer gesagt
ist die Mittenwellenlänge
des Übertragungslichts
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
innerhalb der Arbeitstemperatur so angefertigt, dass sie ungefähr mit beispielsweise
der Wellenlänge
des ITU-Grids als die eingestellte Wellenlänge übereinstimmt. Deshalb wird
zuallererst die Mittenwellenlänge
des Übertragungs lichts
so entworfen, dass sie mit der Wellenlänge des ITU-Grids bei 35°C übereinstimmt, was die Mittentemperatur
der Arbeitstemperatur (0°C
bis 70°C)
für den
optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
ist.
-
Zusätzlich macht
bei Berücksichtigung
der Temperaturabhängigkeit
(0,011 nm/°C)
der Mittenwellenlänge
des Übertragungslichts
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters der
Verschiebungsbetrag der Mittenwellenlänge des Übertragungslichts bei einer
Temperatur von 0 bis 70°C von
0,77 nm nichts aus, falls das Durchlassband der Mittenwellenlänge des Übertragungslichts
breiter ist als die Variationsbreite der Mittenwellenlänge aufgrund
der Temperaturabhängigkeit.
Da folglich die Bandbreite von 1 dB, welche von der Seite des Kommunikationssystems
mit Wellenlängenmultiplexen
erfordert wird, ungefähr
0,3 nm beträgt,
und weil durch Hinzufügen
von 0,3 nm zu 0,77 nm als dem Verschiebungsbetrag der Mittenwellenlänge des
oben stehend beschriebenen Übertragungslichts
1,1 nm erhalten wird, ist der optische Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters derartig entworfen, dass die
Bandbreite von 1 dB ungefähr
gleich oder größer als
1,1 nm ist.
-
Zusätzlich wird
die benachbarte Kreuzkopplung im Fall des Multiplexierens oder Demultiplexierens des
optischen Frequenzabstands von 200 GHz gewöhnlich als die schlechteste
Kreuzkopplung innerhalb des Bereichs der benachbarten Wellenlänge definiert
(im Fall dieser Ausführungsform: ±1,6 nm ±0,2 nm
der Mittenwellenlänge).
Deshalb wird unter Berücksichtigung
der Temperaturabhängigkeit
der Mittenwellenlänge
des Übertragungslichts
(Verschiebungsbetrag der Mittenwellenlänge des Übertragungslichts) der optische
Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters derartig
entworfen, dass die schlechteste Kreuzkopplung innerhalb des Wellenlängenbereichs
von ±1,6
nm ±0,6
nm, welchem weitere 0,77 nm/2 = 0,385 nm zugegeben wurden, gleich
oder kleiner als minus 26 dB der benachbarten Kreuzkopplung wird,
welche von der Seite des Kommunikationssystems mit Wellenlängenmultiplexen
erfordert wird.
-
Im
Ergebnis weist der optische Multiplexer/Demultiplexer nach der Art
des Wellenleitergitters dieser Ausführungsform die oben stehend
beschriebene Wellenleiterkonstruktion auf, bei welcher jeder Parameter wie
oben stehend beschrieben ausgebildet wird und, wie beispielsweise
in 2B gezeigt wird, der optische Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters so aufgebaut ist, dass die
Bandbreite von 1 dB 1,14 nm beträgt,
die Welligkeit 0,2 dB beträgt
und die Kreuzkopplung (in diesem Fall die schlechteste Kreuzkopplung,
welche innerhalb des Wellenlängenbereichs
von 1,6 ± 0,6
nm der Mittenwellenlänge
des Übertragungslichts
gemessen wird) minus 27 dB beträgt.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
wird durch Entwerfen, dass der Wellenlängenabstand der Lichter, welche
von dem optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
multiplexiert oder demultiplexiert werden, 100 GHz ist, durch Einstellen
des Wellenlängenabstands
der eingegebenen Lichter auf 200 GHz und durch Bereitstellen des
trichterförmigen
Wellenleiters 50 an dem Ausgabeende jedes optischen Eingabewellenleiters 12 die
Gleichmäßigkeit
des Übertragungsspektrums
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
verbessert, und es kann eine ausreichende Isolation sogar dann erzielt
werden, wenn sich die Mittenwellenlänge des Übertragungslichts aufgrund
der äußeren Umgebungstemperatur
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
in einem gewissen Ausmaß verschiebt.
Zusätzlich
ist der Wellenlängenabstand
des Lichts, welches von dem optischen Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters multiplexiert oder demultiplexiert wird,
bauartbedingt 100 GHz, während
der Wellenlängenabstand
des eingegebenen Lichts 200 GHz beträgt. Im Ergebnis wird es ermöglicht,
ein optisches Multiplexieren/Demultiplexieren der Lichter der Wellenlänge des
ITU-Grids stabil,
ohne Abhängigkeit
von der äußeren Umgebungstemperatur,
durchzuführen
und auch die benachbarte Kreuzkopplung des optischen Multiplexers/Demultiplexers
nach der Art des Wellenleitergitters zu verbessern, wobei eine Kommunikation
mit Wellenlängenmultiplexen
mit hoher Qualität
sicher ermöglicht
wird.
-
Als
Nächstes
wird ein optischer Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
beschrieben, welcher kein Teil der vorliegenden Erfindung darstellt.
Im Übrigen
wird bei der Erklärung
dieses Multiplexers/Demultiplexers die Beschreibung weggelassen,
welche sich mit der oben stehend beschriebenen Ausführungsform überschneidet.
In 3 wird eine Verbindungsstruktur zwischen den Ausgabeenden
der optischen Eingabewellenleiter 12 in den optischen Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters und dem ersten flachen Wellenleiter 13 illustriert.
Diese Anordnung weicht von der oben stehend beschriebenen Ausführungsform
bei der Verbindungsstruktur ab, ihre übrige Struktur ist jedoch fast
die gleiche. Diese Anordnung weicht von der oben stehend beschriebenen
Ausführungsform
dadurch ab, dass der schmale gerade Wellenleiter 1 und
der gerade Wellenleiterabschnitt 25 mit gleichbleibender
Breite des trichterförmigen
Wellenleiters 50, welche bei der oben stehend beschriebenen
Ausführungsform
bereitgestellt werden, weggelassen werden und der Trapezwellenleiter 5 als
ein Wellenleiter, welcher eine ungefähr rechteckige optische Amplitudenverteilung
bildet, unmittelbar mit den Lichtausgabeenden der optischen Eingabewellenleiter 12 verbunden ist.
-
Bei
dieser Anordnung sind die optischen Eingabewellenleiter 12 so
entworfen, dass sich die Mittenposition der Lichtin tensität, welche
sich durch die optischen Eingabewellenleiter 12 fortpflanzt,
nicht von der lateralen Mitte der optischen Eingabewellenleiter 12 verschiebt.
Deshalb wird, sogar obwohl der schmale gerade Wellenleiter 1,
welcher in der oben stehend beschriebenen Ausführungsform bereitgestellt wird,
weggelassen wird, die Mittenposition der Intensität des Lichts,
welches sich durch die optischen Eingabewellenleiter 12 fortpflanzt,
auf die laterale Mitte des schmalen Endes (Oberseite 4)
des Trapezwellenleiters 5 durchgelassen.
-
Zusätzlich sind
der trichterförmige
Wellenleiter 50 und der Trapezwellenleiter 5 hinsichtlich
ihrer Funktion fast gleich, und folglich kann die optische Amplitudenverteilung
des Lichts adäquat
von dem Trapezwellenleiter 5 verändert werden. Deshalb kann
gemäß diesem
optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
die Gleichmäßigkeit
der Mittenwellenlänge
des Übertragungslichts
wie bei der oben stehend beschriebenen Ausführungsform verbessert werden.
-
Genauer
gesagt weist bei dieser Anordnung, welche in 4 gezeigt
ist, das Licht, welches den optischen Eingabewellenleiter 12 passiert,
die optische Amplitudenverteilung einer gaußschen Form auf. Zusätzlich wird
das Licht zu dem Trapezwellenleiter 5 durchgelassen und
das Licht pflanzt sich fort, wobei es seine optische Amplitudenverteilung
innerhalb des Trapezwellenleiters 5 verändert. Bei diesem Anlass wird
der Fußabschnitt
der optischen Amplitudenverteilung des Lichts bei dem Fortpflanzen
des Lichts zurückgeschnitten, und
das Licht pflanzt sich als Ganzes fort, wobei es seine Verteilungsbreite
ausdehnt, um eine ungefähr
rechteckige Form zu bilden. Dann bildet es an dem Lichtausgabeende
(Basis 6) des Trapezwellenleiters 5 eine in 5 gezeigte
Form, so dass die Gleichmäßigkeit
der Mittenwellenlänge
des Übertragungslichts
wie bei der oben stehend beschriebenen Ausführungsform verbessert werden
kann.
-
Bei
dieser Anordnung sind die Parameter, welche die Wellenleiterkonstruktion
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
bilden, die Folgenden. Die Breite W1 des optischen Eingabewellenleiters 12 beträgt 6,5 μm, die Breite
W3 des schmalen Endes des Trapezwellenleiters 5 beträgt 22,5 μm, der Winkel Θ beträgt 0,3°, und die
Breite W4 der Basis 6 des Trapezwellenleiters 5 beträgt 61,5 μm. Zusätzlich sind
die Höhe
des Kerns, welcher jeden Wellenleiter ausbildet, und der Unterschied
des relativen Brechungsindex die gleichen wie diejenigen der oben
stehend beschriebenen Ausführungsform.
-
Diese
Anordnung ist auch auf fast die gleiche Weise entworfen, wie der
optische Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
gemäß der oben
stehend beschriebenen Ausführungsform.
-
Im
Ergebnis kann durch diese Anordnung mittels ähnlichen Betriebs wie bei der
oben stehend beschriebenen Ausführungsform
fast eine gleiche Wirkung erhalten werden.
-
Es
wurden fünf
Einheiten des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art
des Wellenleitergitters (Beispiele 1 bis 5) gemäß dieser Anordnung hergestellt,
welche wie oben stehend beschrieben aufgebaut waren, und das Licht,
welches einem Wellenlängenmultiplexen
unterzogen wurde und welches mehrere um 200 GHz voneinander verschiedene
Wellenlängen
in einem Wellenlängenband
von 1,55 μm
aufwies, wurde aus dem optischen Eingabewellenleiter 12 eingegeben,
und die Kreuzkopplung und die Bandbreite von 1 dB des Lichts, welches
aus dem optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
ausgegeben wurde, wurden beurteilt, wodurch ein Ergebnis erhalten
wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt. Im Übrigen zeigt die benachbarte
Kreuzkopplung in Tabelle 1 das Ergebnis, welches als die schlechteste
Kreuzkopplung innerhalb des Bereichs der benachbarten Wellenlänge von ±1,6 ± 0,6 nm
der Mittenwellenlänge
bestimmt wurde.
-
-
Es
wurde folglich festgestellt, dass der optische Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters dieser Anordnung im Vergleich
zu dem optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
mit einer optisch Multiplex-/Demultiplexfunktion des optischen Frequenzabstands
von 200 GHz in dem 1,55 μm-Band
eine gleiche Bandbreite von 1 dB und eine bemerkenswert überlegene
und stabile benachbarte Kreuzkopplung aufweist.
-
Im Übrigen ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die oben stehend beschriebene
Ausführungsform beschränkt, und
es sind verschiedene Ausführungsformen
verfügbar.
Beispielsweise werden bei der oben stehend beschriebenen Ausführungsform
alle Ausgabeenden jedes optischen Eingabewellenleiters 12 mit
dem trichterförmigen
Wellenleiter 50 bereitgestellt. Es können jedoch ein oder mehrere
optische Eingabewellenleiter mit dem trichterförmigen Wellenleiter 50 bereitgestellt
werden. Zusätzlich
kann ein trichterförmiger Wellenleiter
sowohl an den Ausgabeenden eines oder mehrerer optischer Eingabewellenleiter 12 als
auch an den Eingabeenden eines oder mehrerer Ausgabewellenleiter 16 bereitgestellt
werden.
-
In
dem Fall, dass ein trichterförmiger
Wellenleiter an der Seite des optischen Ausgabewellenleiters 16 bereitgestellt
wird, wird die Breite des trichterförmigen Wellenleiters breiter
angefertigt als die des Ausgabewellenleiters 16.
-
Zusätzlich wird
bei der oben stehend beschriebenen Ausführungsform der schmale gerade
Wellenleiter 1 zwischen den trichterförmigen Wellenleiter 50 und
den optischen Eingabewellenleiter 12 geschaltet, doch der
trichterförmige
Wellenleiter 50 kann unmittelbar mit den Ausgabeenden der
optischen Eingabewellenleiter 12 oder mit den Eingabeenden
der Ausgabewellenleiter 16 verbunden werden, wie in 6A gezeigt.
-
Weiterhin
sind bei dem optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des
Wellenleitergitters gemäß der vorliegenden
Erfindung die Breite, die Länge
oder der Winkel des Trapezwellenleiters, die Länge oder die Breite des schmalen
geraden Wellenleiters oder die Breite oder die Länge des geraden Wellenleiterabschnitts
mit gleichbleibender Breite nicht besonders beschränkt, und
sie können
geeignet bestimmt werden. Beispielsweise kann durch Einstellen jedes
oben stehend beschriebenen Wertes gemäß den Spezifikationen des optischen
Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
auf der Grundlage eines Simulationsergebnisses der optischen Amplitudenverteilung,
wie beispielsweise in 4 gezeigt, ein optischer Multiplexer/Demultiplexer
nach der Art des Wellenleitergitters mit den vorteilhaften Wirkungen,
wie die oben stehend beschriebene Ausführungsform, erhalten werden.
-
Weiterhin
wird bei der oben stehend beschriebenen Ausführungsform jeder optische Ausgabewellenleiter 16 an
einer Position ausgebildet, welche die Ausgabe mehrerer Lichter
ermöglicht,
welche jeweils eine um den bauartbedingten Wellenlängenabstand
voneinander verschiedene Wellenlänge
aufweisen, um so das Licht, welches einem Wellenlängenmultiplexieren
unterzogen wurde und welches aus einem der optischen Eingabewellenleiter 12 eingegeben
wurde, in mehrere Lichter, welche jeweils eine Wellenlänge aufweisen, welche
sich um den optischen Frequenzabstand voneinander unterscheiden,
durch einen vorbestimmten, bauartbedingten Wellenlängenabstand
zu demultiplexieren, wodurch sie aus jeweiligen Ausgabewellenleitern 16 ausgegeben
werden, jedoch können
die Ausgabewellenleiter 16 an einer Position ausgebildet
werden, bei welcher nur das Licht mit einer Wellenlänge des
ungefähr
integralen Mehrfachabstands des oben stehend beschriebenen, bauartbedingten
Wellenlängenabstands
(z.B. jeder zweite Wellenleiter in dem Fall der Ausgabe des Lichts
mit doppeltem Wellenlängenabstand
des bauartbedingten Wellenlängenabstands
wie bei der oben stehend beschriebenen Ausführungsform) ausgegeben werden
kann.
-
Gemäß dem optischen
Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters als
ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, werden mittels des optischen
Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters,
welcher zum optischen Multiplexieren oder Demultiplexieren der Lichter
des optischen Frequenzabstands vom bauartbedingten Wellenlängenabstand
in der Lage ist, mehrere Lichter, welche jeweils eine um einen integralen
Mehrfachabstand des bauartbedingten Wellenlängenabstands voneinander verschiedene
Wellenlänge
aufweisen, multiplexiert oder demultiplexiert. Dementsprechend kann
die Wirkung der Reduktion der benachbarten Kreuzkopplung im Vergleich
zu dem Fall verbessert werden, bei welchem Lichter, welche jeweils
eine um den bauartbedingten Wellenlängenabstand voneinander verschiedene
Wellenlänge aufweisen,
mittels des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des
Wellenleitergitters multiplexiert oder demultiplexiert werden, welcher
ein optisches Multiplexieren oder Demultiplexieren mit dem bauartbedingten
Wellenlängenabstand
durchführt.
-
Weiterhin
wird gemäß dem optischen
Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters gemäß der vorliegenden
Erfindung die Gleichmäßigkeit
der Mittenwellenlänge
des Übertragungslichts
des optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
derartig verbessert, dass die Verschiebung der Mittenwellenlänge aufgrund
der oben stehend beschriebenen Temperaturveränderung absorbiert werden kann
und ferner die benachbarte Kreuzkopplung verbessert werden kann.
Deshalb kann durch Anwenden der Bauart des oben stehend beschriebenen
optischen Multiplexers/Demultiplexers nach der Art des Wellenleitergitters
gemäß der vorliegenden
Erfindung der optische Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des Wellenleitergitters
sogar dann betrieben werden, ohne ein Problem zu verursachen, wenn
die Mittenwellenlänge
des Übertragungslichts
in einem gewissen Ausmaß verschoben
wird, so dass eine optische Kommunikation mit Wellenlängenmultiplexen
mit hoher Qualität
realisiert werden kann.
-
Weiterhin
kann bei dem optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des
Wellenleitergitters als eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung durch Ausbilden des Wellenleiters, welche die ungefähr rechteckige
optische Amplitudenverteilung bildet, mittels eines geraden Wellenleiterabschnitts
mit gleichbleibender Breite, welcher an dem schmalen Ende eines
Trapezwellenleiters bereitgestellt wird und welcher die gleiche
Breite wie die des schmaleren Endes aufweist, die optische Amplitudenverteilung
des Lichts, welches sich in Richtung auf den entsprechenden flachen
Wellenleiter fortpflanzt, von der gaußschen Form in die ungefähr rechteckige
Form verändert
werden, so dass die oben stehend beschriebene Wirkung sicher erzielt
werden kann.
-
Weiterhin
wird bei dem optischen Multiplexer/Demultiplexer nach der Art des
Wellenleitergitters gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Konstruktion, bei welcher ein schmaler gerader Wellenleiter
mit einer Breite, welche schmaler ist als die des entsprechenden
optischen Eingabewellenleiters oder des optischen Ausgabewellenleiters,
zwischen dem Wellenleiter, welcher die ungefähr rechteckige optische Amplitudenverteilung
bildet, und dem optischen Eingabewellenleiter oder dem ihm entsprechenden
optischen Ausgabewellenleiter bereitgestellt, sogar in dem Fall,
dass der optische Eingabewellenleiter oder der optische Ausgabewellenleiter
mit einem gekrümmten
Abschnitt bereitgestellt werden und dass die Mittenposition der
Lichtintensitätsverteilung
von der lateralen Mitte des optischen Eingabewellenleiters oder
des optischen Ausgabewellenleiters beim Fortpflanzen des Lichts
durch den gekrümmten
Teil verschoben wird, kann die Mittenposition der Lichtintensität zu der
lateralen Mitte des Wellenleiters durchgelassen werden, welcher
die ungefähr
rechteckige optische Amplitudenverteilung bildet, so dass die Lichtintensitätsverteilungsform
des Lichts, welches aus dem Wellenleiter, welcher die ungefähr rechteckige
optische Amplitudenverteilung ausbildet, ausgegeben wird, als ein
Ganzes verzerrungsfrei angefertigt werden kann.
