DE69704642T2

DE69704642T2 - Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer

Info

Publication number: DE69704642T2
Application number: DE69704642T
Authority: DE
Inventors: Kenji Akiba; Morihiko Ikegaya
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2017-03-01
Also published as: EP0822428B1; CA2198836C; JP2870499B2; EP0822428A1; CA2198836A1; US5841919A; DE69704642D1; JPH1048440A

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer, der eine Wellenleiter-Gitteranordnung (arrayed waveguide grating) mit einer Wellenlängendispersionsfunktion verwendet, und spezieller einen optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer, der in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften in seinem Durchlaßband eine flachere Verlustkurve hat.
Optische Kommunikationssysteme zum Verbessern der Informationskapazität durch Übertragen einer Anzahl von optischen Signalen verschiedener Wellenlängen über eine optische Faser oder Lichtleitfaser, wie Wellenlängen-Multiplexsysteme (WDM; Wavelength Division Multiplex), wurden bereits untersucht. Bei den WDM-Systemen wird davon ausgegangen, daß ein optischer Wellenlängen-MultiplexerlDemultipiexer eine wichtige Rolle beim multiplexen oder demultiplexen optischer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen spielt. Einer der am vielversprechendsten optischen Wellenlängen-MultiplexerlDemultiplexer für solche Zwecke ist einer, der eine Wellenleiter-Gitteranordnung verwendet, das die Anzahl der Multiplexsignale mit relativ kleinen Wellenlängenabständen erhöhen kann. Um die Variation der Einfügungsverluste aufgrund der Variationen der Wellenlängen der Lichtquellen zu reduzieren, hat die japanische Patentanmeldung Nr. 7-333447 eine Wellenleiter-Gitteranordnung vorgeschlagen, die in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften in der Nähe einer Mittenwellenlänge einen flachen Verlust aufweist.
Ein herkömmlicher optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer umfaßt einen Eingangskanalwellenleiter zum Empfangen eines Wellenlängenmultiplexsignals, einen ersten Plattenwellenleiter mit einer Eingangsgrenze und einer fächerförmigen Ausgangsgrenze, eine Wellenleiter-Gitteranordnung mit N Kanalwellenleitern, die eine vorgegebene Wellenlängedifferenz zueinander haben, einen zweiten Plattenwellenleiter mit einer fächerförmigen Eingangsgrenze und einer Ausgangsgrenze, mehrere Ausgangskanalwellenleitern jeweils zum Empfangen eines demultiplexten optischen Signals mit einer gewünschten Wellenlänge. Der Eingangskanalwellenleiter ist mit der Eingangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters verbunden, dessen fächerförmige Ausgangsgrenze mit dem Eingangsende der Wellenleiter- Gitteranordnung verbunden ist. Auf gleiche Weise ist das Ausgangsende der Wellenleiter- Gitteranordnung mit der fächerförmigen Eingangsgrenze des zweiten Plattenwellenleiters verbunden, dessen Ausgangsgrenze mit den mehreren Ausgangskanalwellenleitern verbunden ist. All diese Elemente sind in einem Substrat eingebaut, um ein einzelnes Bauteil zu bilden.
Im Betrieb breitet sich das Wellenlängenmultiplexsignal, das in den Eingangskanalwellenleiter gekoppelt wird, durch Diffraktion in den ersten Plattenwellenleiter aus. Das sich ausbreitende Signal wird auf die Kanalwellenleiter der Wellenleiter-Gitteranordnung verteilt, die so positioniert sind, daß die Mittelachsen aller Kanalwellenleiter einen bestimmten Abstand gleichmäßig voneinander entfernt sind und senkrecht zu der Wellenfront des sich ausbreitenden (fächerförmigen) Signals sind. In diesem Fall hängt die Verteilung der Leistung des Signals auf die Wellenleiter-Gitteranordnung, d. h. die Verteilung des elektrischen Feldes auf jeden Kanalwellenleiter, von einer Öffnungsweite oder Aperturweite jedes Kanalwellenleiters bei der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters ab. Da jeder Kanalwellenleiter des Wellenleitergitters eine vorgegebene Wellenleiterlängendifferenz hat, weist andererseits jedes Signal nach dem Durchlaufen jedes Kanalwellenleiters zu der fächerförmigen Eingangsgrenze des zweiten Plattenwellenleiters durch Addieren einer zusätzlichen Wellenleiterlänge hierzu eine vorgegebene Phasendifferenz gemäß seiner Wellenleiterlängendifferenz auf. Da die Phasendifferenz abhängig ist von der Wellenlänge des Signals, wird jedes Signal mit einer anderen Wellenlänge aufgrund eines Linseneffekts des Plattenwellenleiters auf eine andere Position entlang der Ausgangsgrenze des zweiten Plattenwellenleiters fokussiert. Als ein Ergebnis werden ausgewählte Signale mit zueinander unterschiedlichen Wellenlängen jeweils von den mehreren Ausgangskanalwellenleitern empfangen.
Ein idealer optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer sollte in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften in der Nähe jeder Mittenfrequenz eine niedrige und flache Verlustkurve aufweisen. Zu diesem Zweck können zwei verschiedene Verteilungseigenschaften bei der fächerförmigen Eingangsgrenze des zweiten Plattenwellenleiters betrachtet werden. Eine ist die Amplitudenverteilung des elektrischen Feldes entlang der Eingangsgrenze, und die andere ist die Verteilung der Phasendifferenz an dieser Grenze. Im Idealfall kann die erstere eine Amplitudenverteilung von sich wiederholenden maximalen und minimalen Werten zeigen, und die letztere eine Phasendifferenzverteilung von sich wiederholenden "0" und "π". Unter diesen Gesichtspunkten werden die Aperturweite jedes Kanalwellenleiters der Wellenleiter-Gitteranordnung bei der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters und die zusätzliche Wellenleiterlänge jedes Kanalwellenleiters konzipiert.
Bei dem herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer tritt jedoch der Nachteil auf, daß der Verlust in der Nähe jeder Mittenfrequenz noch immer hoch ist, weil an der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters eine relativ große Menge von Verlustlicht auftritt. Zusätzlich hierzu gibt es den weiteren Nachteil, daß das Verlustlicht sowohl die Verteilung des elektrischen Feldes als auch die Verteilung der Phasendifferenz beeinflussen kann, was zu eine Verschlechterung der Übersprecheigenschaften führen kann. Es ist daher noch immer schwierig, in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften eine flache Verlustkurve zu erhalten.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung einen optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer vorzusehen, mit dem der Verlust in der Nähe jeder Mittenwellenlänge niedriger wird und die Übersprecheigenschaften verbessert werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer vorzusehen, der in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften eine flachere Verlustkurve hat.
Erfindungsgemäß wird ein optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer vorgesehen, der in ein Substrat eingearbeitet ist, mit folgenden Merkmalen:
wenigstens ein Eingangskanal-Wellenleiter zum Empfangen eines Wellenlängen- Multiplexsignal;
ein erster Plattenwellenleiter mit einer Eingangsgrenze und einer fächerförmige Ausgangsgrenze, wobei der Eingangskanal-Wellenleiter mit der Eingangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters verbunden ist;
eine Wellenleiter-Gitteranordnung, die Kanal-Wellenleiter aufweist; welche eine vorgegebene Differenz der Wellenleiterlängen zu einander haben, wobei ein Eingangsende der Wellenleiter-Gitteranordnung mit der fächerförmigen Ausgangsgrenze verbunden ist;
ein zweiter Plattenwellenleiter mit einer fächerförmigen Eingangsgrenze und einer Ausgangsgrenze, wobei ein Ausgangsende der Wellenleiter-Gitteranordnung mit der fächerförmigen Eingangsgrenze des zweiten Plattenwellenleiters verbunden ist; und
mehrere Ausgangskanal-Wellenleiter, die mit der Ausgangsgrenze des zweiten Plattenwellenleiters verbunden sind und jeweils ein demultiplextes optisches Signal mit einer gewünschten Wellenlänge empfangen;
wobei jeder der mehreren Kanal-Wellenleiter der Wellenleiter-Gitteranordnung einen abgeschrägten Abschnitt mit einer vorgegebenen Öffnungsweite an der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters aufweist, um eine vorgegebene Amplitude eines elektrischen Feldes in jeden Kanal-Wellenleiter zu koppeln;
dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Kanal-Wellenleiter der Wellenleiter- Gitteranordnung entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze nicht gleichmäßig angeordnet sind, so daß jeder der benachbarten abgeschrägten Abschnitte benachbarter Kanal- Wellenleiter durch einen Spalt getrennt ist, der kleiner als eine vorgegebene Breite ist.
Die Eingangsenden der N Kanal-Wellenleiter der Wellenleiter-Gitteranordnung sind vorzugsweise entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters so angeordnet, daß ein Winkel θ zwischen der zentralen Achse des i-ten (i = 1, 2, ...N) Kanal- Wellenleiter und der Symmetrieachse der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters die folgenden Gleichungen erfüllt:
θi + Δθi/2
Eg(θ)dθ = A · E(i)
θi - Δθi/2
θi - Δθi/2 = θi-1 + Δθi-1/2
wobei Eg(θ) eine elektrische Feldverteilung an der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters ist, E(i) eine gewünschte elektrische Feldamplitude, die an den i-ten Kanal-Wellenleiter angelegt werden soll, ist, Δθi ein Winkel ist, der von der zentralen Achse eingeschlossen wird, welche senkrecht zu einem Spalt auf der rechten bzw. auf der linken Seiten des i-ten Kanal-Wellenleiters verläuft, und A eine Konstante ist.
Die vorgegebene Öffnungsweite jedes Kanalwellenleiters variiert vorzugsweise in ihrem Wert repetitiv entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze.
Die Erfindung im folgenden in bezug auf die Zeichnungen erläutert:
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen herkömmlichen optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer;
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil eines ersten Plattenwellenleiters in dem herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer der Fig. 1 im vergrößerten Maßstab;
Fig. 3 zeigt eine nochmals vergrößerte Teil-Draufsicht, welche die Nähe einer Außengrenze des ersten Plattenwellenleiters und eines Eingangsendes der Kanalwellenleiter der Wellenleiter-Gitteranordnung der Fig. 2 illustriert;
Fig. 4 zeigt eine Graphik eines Beispiels des idealen Verlustes in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften eines idealen optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexers;
Fig. 5a und 5b zeigen Graphen der Verteilungen einer Amplituden- und Phasendifferenz von Signalen entlang einer Innengrenze des zweiten Plattenwellenleiters, die gestützt auf den idealen Verlust in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften, die in Fig. 4 gezeigt sind, berechnet sind;
Fig. 6a und 6b zeigen Graphen der Verteilung der Öffnungsweiten der Kanalwellenleiter der Wellenleiter-Gitteranordnung bei einer Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters und solche der zusätzlichen Wellenleiterlängen der Kanalwellenleiter in dem herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer, wobei sich beide jeweils auf die Nummer des Kanalwellenleiters beziehen;
Fig. 7 zeigt einen Graphen eines Beispiels des tatsächlichen Verlustes in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften des herkömmlichen Multiplexer/Demultiplexer;
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf einen optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil eines ersten Plattenwellenleiters der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 8 in vergrößerte Ansicht;
Fig. 10 zeigt einen Graphen eines Beispiels einer Winkelverteilung in bezug auf die Nummer des Kanalwellenleiters der Wellenleiter-Gitteranordnung, wobei bei der bevorzugten Ausführungsform die zentralen Achsen der Kanalwellenleiter entlang der Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters angeordnet werden sollen;
Fig. 11a und 11b zeigen ähnliche Graphen wie die Fig. 6a und 6b, zeigen jedoch eine Verteilung der Aperturweiten der Kanalwellenleiter der Wellenleiter- Gitteranordnung bei einer Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters und die der zusätzlichen Wellenleiterlängen der Kanalwellenleiter gemäß der bevorzugten Ausführungsform; und
Fig. 12 zeigt einen Graphen eines Beispiels des tatsächlichen Verlustes in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Bevor ein optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer gemäß der bevorzugten Ausführungsform beschrieben wird, soll der zuvor genannte herkömmliche optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer der Fig. 1, 2 und 3 beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt den herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer. Der optische Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer umfaßt einen Eingangskanalwellenleiter 3 zum Empfangen eines Wellenlängenmultiplexsignal HI, einen ersten Plattenwellenleiter 14 mit einer Eingangsgrenze 14a und einer fächerförmigen Ausgangsgrenze 14b, eine Wellenleiter-Gitteranordnung 15 mit N Kanalwellenleitern 8, die eine vorgegebene Wellenlängendifferenz zueinander aufweisen, einen zweiten Plattenwellenleiter 16 mit einer fächerförmigen Eingangsgrenze 16a und einer Ausgangsgrenze 16b, N Ausgangskanalwellenleiter 7 zum Empfängen eines demultiplexten optischen Signals HO mit einer gewünschten Wellenlänge λ&sub1;, λ&sub2;, ... oder λn. Der Eingangskanalwellenleiter 3 ist mit der Eingangsgrenze 14a des ersten Plattenwellenleiters 14 verbunden, dessen fächerförmige Ausgangsgrenze 14b mit dem Eingangsende der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 verbunden ist. Ebenso ist das Ausgangsende der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 mit der fächerförmigen Eingangsgrenze 16a des zweiten Plattenwellenleiters 16 verbunden, dessen Ausgangsgrenze 16b mit den N Ausgangskanalwellenleitern 7 verbunden ist. Alle diese Elemente sind in einem Substrat 2 vorgesehen, das einen einzelnen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer 11 bildet.
Fig. 2 zeigt einen Teil eines ersten Plattenwellenleiters in dem herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer im vergrößerten Maßstab, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Die Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 sind räumlich so angeordnet, daß die zentrale Achse jedes Kanalwellenleiters zur nächsten einen gleichmäßigen, konstanten Abstand B aufweist und senkrecht zu der fächerförmigen Ausgangsgrenze 14b des ersten Plattenwellenleiters 14 ist. Die fächerförmige Ausgangsgrenze 14b hat einen Krümmungsradius R, wobei das Krümmungszentrum bei dem Zentrum der Eingangsgrenze 14a liegt, d. h. z. B. dem Ausgangsende des Eingangskanalwellenleiters 3 in Fig. 2. Jeder der Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 hat einen abgeschrägten Abschnitt 8a, über den jeder der Kanalwellenleiter 8 mit der fächerförmigen Ausgangsgrenze 14b des ersten Plattenwellenleiters 14 verbunden ist, dessen Länge gleich L ist. Der Eingangskanalwellenleiter 3, die N Ausgangskanalwellenleiter 7 und die Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 haben dieselbe Wellenleiterbreite W, während die abgeschrägten Abschnitte 8a der Kanalwellenleiter 8 unterschiedliche Öffnungsweiten di(i = 1, 2, ... N) haben, die abhängig sind von der Position der Kanalwellenleiter 8 entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze 14b. Zusätzlich hierzu erzeugt jedes Paar benachbarter abgeschrägter Abschnitt 8a der Kanalwellenleiter 8 einen Spalt mit vorgegebener Breite. Der Spalt zwischen dem abgeschrägten Abschnitt des i-ten Kanalwellenleiters und der des (i-1)-ten Kanalwellenleiters ist z. B. als gi definiert.
Fig. 3 zeigt die Umgebung der fächerförmigen Ausgangsgrenze 14b des ersten Plattenwellenleiters 14 und der Eingangsenden der Kanalwellenleiter 8 der in Fig. 2 gezeigten Wellenleiter-Gitteranordnung 15. Die Öffnungsweite di des abgeschrägten Abschnitts 8a ist durch die folgende Gleichung definiert.
di = R · Δθ - 2ti, (1)
ti + ti-1 = gi, and gi = B - (di + di-1)/2, (2)
wobei R ein Krümmungsradius der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters ist, Δθ ein Winkel zwischen benachbarten Zentrumsachsen ist, von denen jede durch das Zentrum eines benachbarten Paares der Kanalwellenleiter geht, ti ein Spalt zwischen einer der benachbarten Zentrumsachsen und dem Rand des abgeschrägten Abschnitts 8a ist, und B ein konstanter Abstand zwischen benachbarten Kanalwellenleitern ist (d. h. B = R · Δθ). Andererseits weist der i-te Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 eine Kanalwellenleiterlänge auf, die durch die folgende Gleichung definiert wird.
Li = ΔL · (i - 1) + Q(i) + Lc (3)
wobei ΔL eine Längendifferenz zwischen benachbarten Kanalwellenleitern ist, die notwendig ist, um eine Wellenlängenverteilung des Wellenlängenmultiplexsignallichtes zu erzeugen, das durch den Kanalwellenleiter geht, und ein gewünschtes demultiplextes Signallicht in den Ausgangskanalwellenleiter zu koppeln, Q(i) eine zusätzliche Wellenleiterlänge ist, um die Phase des i-ten Kanalwellenleiters einzustellen, und Lc eine anfängliche Wellenleiterlänge des ersten Kanalwellenleiters (d. h. i = 1) der Wellenleiter-Gitteranordnung ist.
In Betrieb breitet sich das Wellenlängenmultiplexsignal HI, das in den Eingangskanalwellenleiter 3 gekoppelt wird, in den ersten Plattenwellenleiter 14 durch Beugung oder Diffraktion aus. Dann wird das sich ausbreitende Signal auf die Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter- Gitteranordnung 15 verteilt, die wie oben erläutert räumlich angeordnet sind. In diesem Fall ist die Verteilung der Leistung des Signals auf die Wellenleiter-Gitteranordnung 15, d. h. eine Verteilung des elektrischen Feldes auf jeden Kanalwellenleiter 8 abhängig von der Öffnungsweite di jedes Kanalwellenleiters 8 bei der fächerförmigen Ausgangsgrenze 14b des ersten Plattenwellenleiters 14. Da jeder Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 eine vorgegebene Längendifferenz des Wellenleiters aufweist, weist ferner jedes Signal eine vorgegebene Phasendifferenz abhängig von der Längendifferenz des Wellenleiters auf, nachdem es durch alle Kanalwellenleiter 8 zu der fächerförmigen Eingangsgrenze 16a gegangen ist. Da die Phasendifferenz abhängig ist von der Wellenlänge des Eingangssignals, wird jedes Signal mit einer anderen Wellenlänge auf eine andere Position entlang der Ausgangsgrenze 16b des zweiten Plattenwellenleiters 16 fokussiert, weil ein Linseneffekt auftritt. Als eine Folge werden ausgewählte Ausgangssignale HO mit unterschiedlichen Wellenlängen λ1, λ2, ... λn jeweils von den Ausgangskanalwellenleitern 7 empfangen.
Da bei dem herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer die Verteilungen der elektrischen Feldamplitude und der Phasendifferenz des Eingangssignals HI an der fächerförmigen Eingangsgrenze 16b des zweiten Plattenwellenleiters 16 und der Verlust in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften, die von den Ausgangskanalwellenleiter 7 erhalten werden, über die Fourier-Transformation aufeinander bezogen sind, können diese Verteilungen durch den gewünschten Verlust in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften ermittelt werden.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer idealen Verlustkurve in bezug auf die Vellenlängeneigenschaften eines idealen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer. Diese hat eine flache Verlustkurve der Wellenlängeneigenschaften in der Nähe jeder Mittenwellenlänge (λi-1, λi, λi+1).
Fig. 5a und 5b zeigen Beispiele der Amplitudenverteilung eines elektrischen Feldes und der Phasendifferenzverteilung des Signallichtes in der Nähe der Eingangsgrenze 16a des zweiten Plattenwellenleiters 16, die aufgrund des idealen Verlustes in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften berechnet werden, wobei die horizontale Achse die Nummer der Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 wiedergibt. Bei dem gezeigten Beispiel beträgt die Anzahl der Kanalwellenleiter 8 einhundertvierundzwanzig (124). Wie in den Fig. 5a und 5b gezeigt, hat die Amplitude eine Verteilung sich wiederholender Maximal- und Minimalwerte, während die Phase eine Verteilung von sich wiederholenden "0" und "π" aufweist. Die erstere Eigenschaft kann erhalten werden, indem die Öffnungsweite di jedes Kanalwellenleiters 8 an der fächerförmigen Ausgangsgrenze 14b des ersten Plattenwellenleiters 14 eingestellt wird, und letztere kann erhalten werden, indem die zusätzliche Wellenleiterlänge Q(i) jedes Kanalwellenleiters 8 eingestellt wird. Mit anderen Worten ist es notwendig, die Öffnungsweite di und die zusätzliche Wellenleiterlänge Q(i) jedes Kanalwellenleiters 8 einzustellen, um eine flache Verlustkurve in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften in der Nähe jeder mittleren Wellenlänge zu erhalten.
Fig. 6a und 6b zeigen Beispiele der Verteilungen der Öffnungsweite di und der zusätzlichen Wellenleiterlänge Q(i) des herkömmlichen optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer, Merkmale die ähnlich sind wie die Verteilungen der elektrischen Amplitude und der Phasendifferenz, die in den Fig. 5a und 5b gezeigt sind.
Wenn das Eingangssignallicht HI auf alle Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter- Gitteranordnung 15 gleichmäßig verteilt ist und die Phase des verteilten Signals nach dem Durchlaufen jedes Kanalwellenleiters 8 durch die zusätzliche Wellenleiterlänge Q(i) ideal eingestellt ist, können die idealen Verteilungen der Amplitude und der Phasen, die in Fig. 5a und 5b gezeigt sind erhalten werden. Als eine Folge kann die ideale Verlustkurve in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften, die in Fig. 4 gezeigt ist, realisiert werden. Der tatsächliche Verlust in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften des herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer unterscheidet sich jedoch stark von den idealen Eigenschaften.
Fig. 7 zeigt den tatsächlichen Verlust in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften, der in dem herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer gemessen wurde. In diesem Graphen beträgt der minimale Verlust bei der mittleren Wellenlänge von 1555 nm gleich 8 dB, die 3 dB-Bandbreite beträgt 0,95 nm, und das Übersprechen beträgt 10 dB. Der Grund, warum die tatsächlichen Eigenschaften in dem herkömmlichen optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer sich von den idealen unterscheiden, ist im folgenden beschrieben.
Erstens sind bei dem herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer, der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist, die Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze 14b des ersten Plattenwellenleiters gleichmäßig angeordnet, indem sie voneinander durch einen konstanten Abstand B getrennt sind, und die Öffnungsweite di des abgeschrägten Abschnitts 8a jedes Kanalwellenleiters 8 ist der einzige einstellbare Parameter, um eine angemessene Amplitudenverteilung des elektrischen Feldes zu erhalten. Einige Kanalwellenleiter, die relativ kleinere Öffnungsweite di haben, bilden daher zwischen sich größere Spalten gi. Als eine Folge erzeugen relativ große Mengen Licht HL, die bei diesen Spalten austreten, höhere Verluste. Zweitens rekombinieren Teile des austretenden Lichts HL mit anderen Kanalwellenleitern, wodurch es schwierig wird, die gewünschte Amplitudenverteilung des elektrischen Feldes in dem Kanalwellenleiter zu erhalten. Ferner bewirkt das austretende Licht HL Schwankungen der Phase des Signallicht HI, das durch jeden Kanalwellenleiter geht, was zu einer Verschlechterung der Übersprecheigenschaften führt.
Im folgenden ist ein optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer gemäß der bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Fig. 8 und 9 beschrieben, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, die auch in den Fig. 1, 2 und 3 verwendet wurden.
Fig. 8 zeigt die bevorzugte Ausführungsform des optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexers gemäß der Erfindung. Der optische Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer, der dem in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen sehr ähnlich ist, umfaßt einen Eingangskanalwellenleiter 3 zum Empfangen eines Wellenlängenmultiplexsignal HI, einen ersten Plattenwellenleiter 4 mit einer Eingangsgrenze 4a und einer fächerförmigen Ausgangsgrenze 4b, eine Wellenleiter-Gitteranordnung 5, die N Kanalwellenleiter 8 umfaßt, welche eine vorgegebene Wellenleiterlängendifferenz zueinander einhalten, einen zweiten Plattenwellenleiter 6 mit einer fächerförmigen Eingangsgrenze 6a und einer Ausgangsgrenze 6b, N Ausgangskanalwellenleiter 7 zum Empfangen eines demultiplexten optischen Signals HO, das eine gewünschte Wellenlänge λ1, λ2, ... oder λn aufweist. Der Eingangskanalwellenleiter 3 ist mit der Eingangsgrenze 4a des ersten Plattenwellenleiters 4 verbunden, dessen fächerförmigen Ausgangsgrenze 4b mit dem Eingangsende der Wellenleiter-Gitteranordnung 5 verbunden. Auf gleiche Weise ist das Ausgangsende der Wellenleiter-Gitteranordnung 5 mit der fächerförmigen Eingangsgrenze 6a des zweiten Plattenwellenleiters 6 verbunden, dessen Ausgangsgrenze 6b mit N Ausgangskanalwellenleitern 7 verbunden ist. Ferner sind Dummy- Wellenleiter 9 zwischen einigen Paaren benachbarter Wellenleiter 8 der Wellenleiter- Gitteranordnung 5 vorgesehen, so daß jeder der Wellenleiter 8 und 9 in der Wellenleiter- Gitteranordnung 15 von einem benachbarten Wellenleiter im wesentlichen denselben Abstand aufweist. All diese Elemente sind in einem Substrat 2 integriert, um einen einzigen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer 1 zu bilden.
Fig. 9 zeigt einen Teil eines ersten Plattenwellenleiters in dem herkömmlichen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer in vergrößerten Maßstab, wobei ähnliche Teile durch die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 8 bezeichnet sind. Die Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 15 sind entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze 4a des ersten Plattenwellenleiters 4 so angeordnet, daß ein Winkel θ zwischen der mittleren Achse ACi des i-ten (i = 1, 2, ... N) Kanalwellenleiters und der Symmetrieachse AS der fächerförmigen Ausgangsgrenze 4 des ersten Plattenwellenleiters 4 die folgenden Gleichungen erfüllt:
θi + Δθi/2
Eg(θ)dθ = A · E(i), (4)
θi - Δθ/2
θi - Δθ/2i = θi-1 + Δθi-1/2
wobei Eg(θ) eine elektrische Feldverteilung bei der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters ist, E(i) eine gewünschte Feldamplitude ist, die mit dem i-ten Kanalwellenleiter gekoppelt werden soll, Δθi ein Winkel ist, der von den zentralen Achsen eingeschlossen wird, welche senkrecht auf einen Spalt auf der rechten Seite des i-ten Kanalwellenleiters und auf der linken Seite des i-ten Kanalwellenleiters sind, und A eine Konstante ist. In diesem Fall ist die zentrale Achse jedes Kanalwellenleiters 8 der Wellenleiter- Gitteranordnung 5 senkrecht zu der fächerförmigen Ausgangsgrenze 4b des ersten Plattenwellenleiters 4.
Die fächerförmige Ausgangsgrenze 4b hat einen Krümmungsradius R, das Krümmungszentrum liegt im Zentrum der Eingangsgrenze 4a, d. h. z. B. dem Ausgangsende des Eingangskanalwellenleiters 3. Jeder der Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 5 weist einen abgeschrägten Abschnitt 8a auf, über den jeder der Kanalwellenleiter 8 mit der fächerförmigen Ausgangsgrenze 4b des ersten Plattenwellenleiters 4 verbunden ist, dessen Länge L beträgt. Der Eingangskanalwellenleiter 3, die Ausgangskanalwellenleiter 7 und die Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 5 haben dieselbe Wellenleiterbreite W, während die abgeschrägten Abschnitte 8a der Kanalwellenleiter 8 Öffnungsweiten di(i = 1, 2, ... N) aufweisen, die durch die folgende Gleichung definiert sind.
di = R · Δθi - g, (6)
wobei R der Krümmungsradius der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters ist, und g ein Spalt zwischen benachbarten abgeschrägten Abschnitten des Kanalwellenleiters an der Ausgangsgrenze ist.
Zusätzlich hierzu weist der i-te Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 5 eine Kanalwellenleiterlänge auf, die durch die oben erwähnte Gleichung (8) definiert ist, d. h.
Li = ΔL · (i - 1) + Q(i) + Lc (3)
wobei ΔL eine Längendifferenz zwischen benachbarten Kanalwellenleitern ist, die durch die folgende Gleichung definiert ist.
ΔL = m · λ/nc
wobei m ein Beugungsgrad ist und ne ein Ersatz-Brechungsindex des Kanalwellenleiters ist.
Andererseits weist auch jedes Ausgangsende der Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter- Gitteranordnung 5, die mit der fächerförmigen Eingangsgrenze 6a des zweiten Plattenwellenleiters 6 verbunden sind, einen abgeschrägten Abschnitt auf, die Öffnungsweite sind jedoch diegleichen. Ferner sind die Ausgangsenden der Kanalwellenleiter 8 entlang der fächerförmigen Eingangsgrenze 6a mit dem gleichen Winkelzwischenraum gleichmäßig angeordnet.
Bei der Ausführungsform kann das Substrat 2 ein Glassubstrat, ein Halbleitersubstrat und dergleichen umfassen, ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Die Kanalwellenleiter 3, 7 und 8, die Dummy-Wellenleiter 9 und die ersten und zweiten Plattenwellenleiter 4 und 6 können mit einer Verkleidungsschicht (nicht gezeigt) und einer Pufferschicht (nicht gezeigt) bedeckt sein, welche auf dem Substrat 2 ausgebildet werden. Diese Elemente können aus einem optisch transparenten Material hergestellt werden, wie Glas, Halbleiter, etc., sind hierauf jedoch nicht beschränkt.
Im Betrieb breitet sich das Wellenlängen-Multiplexsignal HI, das in den Eingangskanalwellenleiter 3 gekoppelt wird, in den ersten Plattenwellenleiter 4 durch Beugung oder Diffraktion aus. Das sich ausbreitende Signal wird dann auf die Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter- Gitteranordnung 5 verteilt, die räumlich so angeordnet sind, wie durch die Gleichung (4) und (5) definiert.
In diesem Fall hängt, wie zuvor beschrieben, die Verteilung des elektrischen Feldes, das in jeden Kanalwellenleiter 8 gekoppelt werden soll, von der Öffnungsweite di jedes Kanalwellenleiters 8 ab, die durch die Gleichung (6) definiert wird. Gemäß den Gleichungen (4) und (5) ist die elektrische Feldamplitude, die in jeden Kanalwellenleiter der Wellenleiter- Gitteranordnung 5 gekoppelt wird, (linke Seite der Gleichung (4)) so konzipiert, daß sie proportional zu einer gewünschten elektrischen Feldamplitude ist (rechte Seite der Gleichung (4)). Als eine Folge kann eine ideale Verteilung des Eingangssignals HI an der fächerförmigen Ausgangsgrenze 6a des zweiten Plattenwellenleiters 6 realisiert werden, wie in Fig. 5a gezeigt. In der Gleichung (4) ist die Konstante A vorzugsweise 0,9-1,0, um höhere Einfügungsverluste zu vermeiden.
Da jeder Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 5 eine vorgegebene Wellenleiterlänge hat, die durch die Gleichungen (3) und (7) definiert ist, kann andererseits eine ideale Phasendifferenzverteilung an der fächerförmigen Ausgangsgrenze 6a des zweiten Plattenwellenleiters 6, wie in Fig. 5b gezeigt, erreicht werden, nachdem das verteilte Eingangssignallicht HI durch jeden Kanalwellenleiter 8 gegangen ist.
Da die Phasendifferenz abhängig ist von der Wellenlänge des Signals, werden im zweiten Plattenwellenleiter 6 jedes Signal mit einer anderen Wellenlänge auf eine andere Position entlang der Ausgangsgrenze 6b des zweiten Plattenwellenleiters 6 fokussiert, weil in diesem ein Linseneffekt auftritt. Als eine Folge werden ausgewählte Ausgangssignale HO mit unterschiedlichen Wellenlängen λ1, λ2, ... λn jeweils von den Ausgangskanalwellenleitern 7 empfangen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Amplitudenverteilung des elektrischen Feldes und die Phasendifferenzverteilung des Eingangssignals HI nach Wunsch gesteuert. Schließlich kann die ideale Verlustkurve in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften mit einem flachen und geringen Verlust in der Nähe jeder mittleren Wellenlänge, wie in Fig. 4 gezeigt, erhalten werden.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer berechneten Verteilung des Winkels θi in bezug auf die Nummer des Kanalwellenleiters 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 5, mit denen die zentralen Achsen der Kanalwellenleiter 8 bei dieser Ausführungsform entlang der Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters angeordnet werden sollen.
Fig. 11a und 11b zeigen Beispiele einer berechneten Verteilung der Öffnungsweite di der Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 5 an der fächerförmigen Ausgangsgrenze 6a des ersten Plattenwellenleiters 6 und die der zusätzlichen Wellenleiterlängen Q(i) der Kanalwellenleiter 8 gemäß der bevorzugten Ausführungsform:
In den Fig. 10, 11a und 11b werden R = 5000 um, A = 1,01, N = 124,W = 6 um und g = 4 um gewählt (g beträgt vorzugsweise 2-6 um, eine Größe, die zum Verringern der Größe austretenden Lichts und ausreichende Ausformung der Kanalwellenleiter durch eine Verkleidungsschicht (nicht gezeigt) geeignet ist).
Wie in Fig. 10 gezeigt ändert sich die Verteilung des Winkels θi wiederholt in bezug auf die Nummer des Kanalwellenleiters 8 auf ungleichmäßige Weise. Andererseits hat die Öffnungsweite di eine Verteilung mit sich wiederholenden Maximal- und Minimalwerten, wie in Fig. 11a gezeigt. Die Verteilung der zusätzlichen Wellenleiterlänge Q(i), die in Fig. 11b gezeigt ist, weist sich wiederholende Anstiege und Abfälle auf, was der Phasendifferenzverteilung entspricht, die in Fig. 5b gezeigt ist.
Obwohl die Breite W des Kanalwellenleiters 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 5 bei der bevorzugten Ausführungsform mehr als 6 um betragen soll, kann das in Fig. 11a gezeigte Ergebnis erfordern, daß einige Kanalwellenleiter so geringe Öffnungsweiten haben, daß benachbarte Kanalwellenleiter einander überlappen können. Um dieses Problem in der Praxis zu lösen, sollten Kanalwellenleiter mit einer Öffnungsweite von weniger als 4 um vermieden werden.
Nochmal mit Bezug auf Fig. 8 werden Dummy-Wellenleiter 9 zwischen einigen Paaren benachbarter Kanalwellenleiter 8, die einen relativ großen Abstand haben, vorgesehen, so daß jeder der Kanalwellenleiter 8 und der Dummy-Wellenleiter 9 in der Wellenleiter- Gitteranordnung 15, einschließlich der Kanalwellenleiter 8 mit relativ engen Abständen, von benachbarten Wellenleitern im wesentlichen den gleichen Abstand haben. Der Grund hierfür ist unten erläutert.
Bei der bevorzugten Ausführungsform sind der erste Plattenwellenleiter 4 und der zweite Plattenwellenleiter 6 durch die Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter-Gitteranordnung 5 verbunden, deren Längen die Gleichung (3) erfüllen. Andererseits sind die Eingangsenden der Kanalwellenleiter 8 entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze 4b des ersten Plattenwellenleiters 4 gemäß den Gleichungen (4) und (5) nicht gleichmäßig angeordnet. Die Abstände zwischen benachbarten Kanalwellenleitern 8 variieren im Ergebnis über der Wellenleiter- Gitteranordnung 5. Im Allgemeinen werden alle Wellenleiter, einschließlich der Eingangskanalwellenleiter 3, der erste Plattenwellenleiter 4, die Kanalwellenleiter 8 der Wellenleiter- Gitteranordnung 5, der zweite Plattenwellenleiter 6 und die Ausgangskanalwellenleiter 7 mittels bekannter Ätztechniken hergestellt. Wenn die Abstände zwischen benachbarten Kanalwellenleitern voneinander abweichen, unterscheiden sich auch die Ätzgeschwindigkeiten, mit denen die Kanalwellenleiter hergestellt werden. Dies kann schließlich zu einer geringen Differenz der Wellenleiterbreite zwischen diesen Kanalwellenleitern führen. Als Folge werden keine gewünschten Verlustwerte in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften erhalten, weil die Phase des Signallichts HI, das durch die Kanalwellenleiter 8 geht, von der gewünschten Phasenverteilung abweichen kann. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird jeder Kanalwellenleiter 9 gleichmäßig geätzt, um im wesentlichen gleiche Wellenleiterbreiten W vorzusehen, indem die Dummy-Wellenleiter 9 richtig angeordnet werden.
Im folgenden ist ein spezielles Beispiel des optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer gemäß der Erfindung beschrieben.
Zum Herstellen des speziellen Beispiels des optischen Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer wird eine SiO&sub2;-Glaswellenleiterschicht (Kernschicht), die einen TiO&sub2;-Dotierstoff enthält, mittels Elektronenstrahlen-Dampfablagerung auf ein Silica-Substrat aufgebracht. Dann wird die Wellenleiterschicht mittels eines Photoresistmusters geätzt, um Kanalwellenleiter und Plattenwellenleiter auf dem Substrat auszubilden. Danach wird eine SiO&sub2;-Verkleidungsschicht auf diese Wellenleiter und das Substrat mittels eines Flammen- Ablagerungsverfahren aufgebracht, und dann in einem elektrischen Ofen gesintert, um eine transparente Glasschicht zu bilden. Der resultierende optische Wellenlängen- Multiplexer/Demultiplexer ist so gestaltet, daß er acht Ausgangskanalwellenleiter aufweist, von denen jeder einen mittleren Wellenlängenabstand von 1,6 nm hat. Die Parameter des optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexers sind derart, daß der Beugungsgrad m = 63 beträgt, der Ersatz-Brechungsindex ne = 1,4504, und ΔL = 67,6 um. Ferner werden θi, di und Qi genauso bestimmt wie in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform, die in den Fig. 10, 11a und 11b gezeigt ist.
Fig. 12 zeigt den Verlust in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften des speziellen Beispiels des optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer. Dies zeigt, daß der Verlust bei jeder mittleren Wellenlänge so niedrig wie 5 dB wird, was mehr als 3 dB niedriger ist als bei dem herkömmlichen. Ferner wird in der Nähe jeder mittleren Wellenlänge auch ein flachere Verlustkurve in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften erhalten. Die 3 dB-Bandbreite beträgt 1,4 nm, was ungefähr 1,5 mal breiter als bei dem herkömmlichen ist. Ferner beträgt das Übersprechen 29 dB, was 19 dB höher als bei dem herkömmlichen ist.
Wie auch oben beschrieben, führt die Erfindung zu den folgenden Vorteilen.
(1) Die elektrische Feldverteilung des Signallichts in der Wellenleiter-Gitteranordnung wird gesteuert. Dann wird eine Verlustkurve in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften mit einem geringeren Verlustwert, weniger Übersprechen und einem flacheren Verlauf der Verlustkurve in bezug auf die Wellenlängeneigenschaften in der Nähe der mittleren Wellenlängen realisiert.
(2) Die 3 dB-Bandbreite wird vergrößert und Verlustschwankungen aufgrund von Wellenlängenschwankungen werden reduziert. Als ein Resultat ist ein optisches Übertragungssystem, das den optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer verwendet, toleranter gegenüber der Schwankung der Wellenlänge der Lichtquelle.

Claims

1. Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer, der in ein Substrat eingearbeitet ist, mit folgenden Merkmalen:

wenigstens ein Eingangskanal-Wellenleiter (3) zum Empfang eines Wellenlängen- Multiplexsignals;

ein erster Plattenwellenleiter (4) mit einer Eingangsgrenze (4a) und einer fächerförmigen Ausgangsgrenze (4b), wobei der Eingangskanal-Wellenleiter mit der Eingangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters verbunden ist;

eine Wellenleiter-Gitteranordnung (5), die N Kanal-Wellenleiter (8) aufweist, welche eine vorgegebene Differenz der Wellenleiterlängen zueinander haben, wobei ein Eingangsende der Wellenleiter-Gitteranordnung mit der fächerförmigen Ausgangsgrenze (4a) verbunden ist;

ein Zweiter Plattenwellenleiter (6) mit einer fächerförmigen Eingangsgrenze (6a) und einer Ausgangsgrenze (6b), wobei ein Ausgangsende der Wellenleiter-Gitteranordnung mit facherförmiger Eingangsgrenze (6a) des zweiten Plattenwellenleiters verbunden ist; und mehrere Ausgangskanal-Wellenleiter (7), die mit der Ausgangsgrenze (6b) des zweiten Plattenwellenleiters verbunden sind und jeweils ein demultiplextes optisches Signal mit einer gewünschten Wellenlänge empfangen;

wobei jeder der mehreren Kanal-Wellenleiter (8) der Wellenleiter-Gitteranordnung (5) einen abgeschrägten Abschnitt (8a) mit einer vorgegebenen Öffnungsweite (di) an der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters aufweist, um eine vorgegebene Amplitute eines elektrischen Feldes in jeden der Kanal-Wellenleiter zu koppeln;

dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Kanal-Wellenleiter (8) der Wellenleiter- Gitteranordnung (5) entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze räumlich nicht gleichmäßig angeordnet sind, um Verluste und Übersprechen zu verringern, wobei jeder der benachbarten abgeschrägten Abschnitte (8a) benachbarter Kanal-Wellenleiter durch einen Spalt (9) getrennt ist, der kleiner als eine vorgegebene Breite ist.

2. Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei Eingangsenden der N Kanal-Wellenleiter (8) der Wellenleiter-Gitteranordnung (5) entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze (4b) des ersten Plattenwellenleiters (4) angeordnet sind, so daß ein Winkel θ zwischen der zentralen Achse des i-ten (i = 1, 2, ..., N) Kanal-Wellenleiters und der Symmetrieachse (As) der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters die folgenden Gleichungen erfüllt:

θi + Δθi/2

Eg(θ)dθ = A · E(i),

θi - Δθi/2

θi - Δθi /2 = θi-1 + Δθi-2/2

wobei Eg(θ) eine elektrische Feldverteilung an der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters, E(i) eine gewünschte elektrische Feldamplitude, die an den i- ten Kanal-Wellenleiter angelegt werden soll, Δθi ein Winkel, der von den Mittelachsen eingeschlossen wird, welche senkrecht zu einem Spalt auf der rechten bzw. auf der linken Seite des i-ten Kanal-Wellenleiters verlaufen, und A eine Konstante ist.

3. Optischer Wellenlängen-Muitiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Öffnungsweite (di) des i-ten Kanal-Wellenleiters (8) die folgende Gleichung erfüllt:

di = R · Δθi - g

wobei R ein Krümmungsradius der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters ist und g ein Spalt zwischen benachbarten abgeschrägten Abschnitten der Kanal-Wellenleiter an der Ausgangsgrenze ist.

4. Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei jeder Kanal- Wellenleiter (8) der Wellenleiter-Gitteranordming (5) einen abgeschrägten Abschnitt (8a) mit einer vorgegebenen Öffnungsweite aufweist, der mit der fächerförmigen Ausgangsgrenze (4b) des ersten Plattenwellenleiters (4) zu verbinden ist, wobei die vorgegebene Öffnungsweite des i-ten Kanal-Wellenleiters die folgende Gleichung erfüllt:

di = R · Δθi - (gi-1 + gi)/2

wobei R ein Krümmungsradius der fächerförmigen Ausgangsgrenze des ersten Plattenwellenleiters ist, und gi-1 und gi Spalte auf der linken bzw. der rechten Seite des i-ten Kanal-Wellenleiters bei der Ausgangsgrenze sind.

5. Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei die Länge des i-ten Kanal-Wellenleiters (8) der Wellenleiter-Gitteranordnung (5) die folgende Gleichung erfüllt:

Li = ΔL · (i - 1) + Q(i) + Lc

wobei ΔL eine Längendifferenz zwischen benachbarten Kanal-Wellenleitern ist, die notwendig ist, um eine Wellenlängenverteilung der Lichtausbreitung eines Wellenlängenmultiplexsignals in dem Kanal-Wellenleiter zu erzeugen und das gewünschte Licht des demultiplexten Signals in die mehren Ausgangskanal-Wellenleiter zu koppeln, Q(i) eine zusätzliche Wellenleiterlänge ist, um die Phase des i-ten Kanal-Wellenleiters einzustellen, und LC eine Anfangswellenleiterlänge des ersten Kanal-Wellenleiters (d. h. i = 1) der Wellenleiter-Gitteranordnung ist.

6. Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 5, wobei die Längendifferenz zwischen benachbarten Kanal-Wellenleitern (8) die folgende Gleichung erfüllt:

ΔL = m · λ /ne

wobei m ein Brechungsgrad ist, ne ein äquivalenter Brechungsindex der Kanal- Wellenleiter ist, und λ eine Wellenlänge des Lichtsignals ist.

7. Optischer Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei die vorgegebene Öffnungsweite (di) jedes Kanal-Wellenleiters (8) in ihrem Wert entlang der fächerförmigen Ausgangsgrenze (4b) periodisch variiert.

8. Optischer Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1, wobei der Spalt 2 um bis 6 um breit ist.