JP2000241656A - 波長多重多重分離化デバイス - Google Patents

波長多重多重分離化デバイス

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JP2000241656A JP10366116A JP36611698A JP2000241656A JP 2000241656 A JP2000241656 A JP 2000241656A JP 10366116 A JP10366116 A JP 10366116A JP 36611698 A JP36611698 A JP 36611698A JP 2000241656 A JP2000241656 A JP 2000241656A
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Vincent Delisle
デリスレ ビンセント
Neil Teitelbaum
タイテルバウム ネイル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 僅かの外部電力か、あるいは外部電力無し
に、温度変化によって生じる波長シフトを補償すること
ができる波長多重多重分離化デバイスを提供する。 【解決手段】 入力ビームを異なる中心波長を持つサブ
ビームに分離する内蔵手段を持つ第１モノリシック導波
路ブロック（第１ブロック）２００と、第１ブロック２
００からの光信号を受けるために近接配置された導波路
２０６を持つ第２モノリシック導波路ブロック（第２ブ
ロック）２０２を離隔配置して波長多重分離化デバイス
を構成する。第１ブロック２００から提供される設定波
長の光を、第２ブロック２０２の予め定められた導波路
２０６に結合するために、設定波長に対応するサブビー
ムの集光位置が温度変化に伴って変化するときに、第１
と第２ブロック２００，２０２間の相対的変位を行なう
膨張材料２１２を設け、設定波長の光を予め定められた
導波路２０６に効率的に結合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に光デバイス
間に光信号を伝えるために用いられる平板導波路の波長
多重多重分離化デバイスに関し、特に受動構成部品が光
伝送の経路指定と分配用に用いられている波長多重多重
分離化デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】波長分割多重化光通信システムにおい
て、多くの異なる光波長キャリアが、単一の光ファイバ
に独立した通信チャンネルを与えている。将来の計算、
および通信システムは、通信リンク帯域幅に常に増加し
続ける要求を出している。光ファイバは、従来の同軸通
信よりも相当広い帯域幅を提供することが、一般的に知
られている。さらに、ファイバ導波路中の単一光チャン
ネルは、ファイバの利用可能な帯域幅の内、顕微鏡的に
小さな部分しか使用していない（一般的には数十ＴＨｚ
中の数ＧＨｚ）。一本のファイバ中に異なる光波長で数
チャンネルを送信することにより（すなわち、波長分割
多重化、あるいはＷＤＭ）、この帯域幅はより効率的に
利用されるであろう。
【０００３】分光学、光ネットワーク、光リンク、およ
び、より特別な光通信システムの様な応用分野に対し
て、コンパクトで高解像度の導波路デマルチプレクサ
ー、あるいは、分光計を開発する多くの試みがある。こ
のようなデマルチプレクサーは、波長分割多重化（ＷＤ
Ｍ）リンクにおいて、極めて臨界的になり得る。これら
のリンク、あるいはネットワークにおいて、各チャンネ
ルは、データ送信用として明確な唯一つの波長を割り当
てられる。
【０００４】このようにして、ＷＤＭネットワーク中で
チャンネルを接続する光ファイバは、多くの個別の波長
チャンネルを搬送し、データが受信される前に、特定の
波長が選択される。データの受信は、波長デマルチプレ
クサー、光検出器、および電子選択回路を組み合わせて
達成される。ＷＤＭリンクにおいて、多くの波長が、フ
ァイバの容量を増加させるために多重化され、単一の光
ファイバを通して送信される。受信器は、多くの波長を
多重分離化し、受信用に適当なチャンネルを選択しなけ
ればならない。これらの応用において、波長デマルチプ
レクサーに対する要求は、一般的に、光帯域幅＞３０ｎ
ｍ、数オングストロームの波長解像度、偏光不感型、コ
ンパクト、低損失、低混信、および低製造コストであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】今日、多くの、特定の
波長を選択する方法が知られているが、上記に概要を述
べた応用に対して、理想的なものはない。
【０００６】多重化チャンネルを有する単一の光ファイ
バと複数の多重分離化チャンネルを有する複数の光ファ
イバとの間の多重化、および多重分離化に対する技術
は、色々な米国特許に記述されている。例えば、複屈折
要素を持つ多重化／多重分離化は、米国特許Ｎｏ．４，
７４４，０７５、および４，７４５，９９１に開示され
ている。共振空洞の様な、光帯域通過フィルタを用いた
多重化／多重分離化が、米国特許Ｎｏ．４，７０７，０
６４、および５，１１１，５１９に開示されている。干
渉フィルタを持つ多重化／多重分離化は、米国特許Ｎ
ｏ．４，４７４，４２４、４，６３０，２５５および
４，７３５，４７８に開示されている。プリズムを用い
た多重化／多重分離化は、米国特許Ｎｏ．４，３３５，
９３３に開示されている。
【０００７】また、米国特許Ｎ０，４，７４０，９５１
は、複数の多重分離化光信号に対するカスケード格子の
複素数列を教示している。米国特許Ｎｏ．４，７５６，
５８７、４，９８９，９３７、および４，６９０，４８
９は、多重分離化機能を果たすために、隣接する導波路
間の光結合を開示している。同様の技術が、米国特許Ｎ
ｏ．４，９００，１１８に開示されている。これらの技
術の幾つかは、他のものよりも良いが、コンパクトで、
大きな格子要素に依存せず、且つ、製造するのに比較的
高価でなく、適切な精度を与えるシステムへの要求があ
る。
【０００８】光学的切り替え、多重化、および多重分離
化は、入力スターカプラと、近接配置された複数の導波
路を持つ中継装置を使用することにより、略１０年に亙
って完成されてきた。前記入力スターカプラの出力は、
光導波路の配列よりなる光格子（アレイ導波路からなる
回折格子）を経由して、第２スターカプラに伝搬され
る。前記各アレイ導波路は、最も近い隣接のものに対す
る長さが、所定の決まった量だけ異なっている。第２ス
ターカプラの出力は、切り替え、多重化、および多重分
離化装置の出力を形成する。すなわち、光学的切り替
え、多重化、多重分離化された光が、第２スターカプラ
から出力される。たとえば、１９９１年３月２５日発行
のＤｒａｇｏｎｅの米国特許５，００２，３５０を参照
のこと。
【０００９】操作に当たって、複数の互いに異なる波長
の光がそれぞれ、装置の分離した個別の入力ポートに入
射すると、それらはすべて結合し、一つの所定の出力ポ
ートから出力する。このようにして、装置は多重化機能
を行なう。同一装置が、また多重分離化機能を行なう。
すなわち、複数の入力波長が、装置の入力ポートの予め
定められた一つのポートから入力されると、入力波長の
それぞれは、互いに分離され、装置の個々の出力ポート
から出力する。入力波長を適切に選択することにより、
選択されたいずれかの入力ポートから入力した光を多重
化または多重分離化して、選択されたいずれかの出力ポ
ートへ出力切り替えすることができる。
【００１０】二個のスターカプラ間に置かれた格子は、
実質的に異なる長さの湾曲した導波路の配列より成る。
導波路は、その末端で近接配置され、一方、中央部では
広く離隔配置されており、また、導波路は、大きく湾曲
している。格子によって多重化または多重分離化される
波長間隔等は、隣接する導波路間の長さの差によって決
定される。１９９３年９月７日に発行された、これもま
たＤｒａｇｏｎｅの米国特許５，２４３，６７２は、改
良された曲げ半径を持つこのような格子の改良製造方法
を記述している。米国特許５，４４０，４１６において
Ｃｏｈｅｎ等は、反射を利用し、半分の構造にカットし
た同様の格子を記述している。
【００１１】これらの特許は、それぞれ利点を持ち、役
に立つデバイスを記述しているが、これらのデバイスす
べての動作は、温度変化に影響されやすい。このような
デバイスの出力安定化の一つの標準的な手段は、これら
のデバイス周囲の温度を能動的に制御することである。
そこで、上記デバイスには熱要素を持つ制御回路が、安
定した温度環境を確保するために備えられている。勿
論、このような制御にも限界があり、その上、これらの
デバイスは、一般にかなりの電力を消費する。
【００１２】今日用いられている、これらのフェーズド
アレイ波長分割マルチプレクサーは、導波路と転換領域
がガラス内に配置されている、モノリシックガラススラ
ブ上に製造される。しかしながら、これらのデバイスの
一つの既知の問題点は、温度変化に伴って波長のシフト
が生じ、特定の波長と結合し、受光するように設計され
た導波路が他の波長と結合したり、あるいは意図した波
長と効率的に結合しないということである。
【００１３】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、僅かの外部電力か、あるい
は外部電力無しに、温度変化によって生じる波長シフト
を補償することができる波長多重多重分離化デバイスを
提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１モ
ノリシック導波路ブロックと、該第１モノリシック導波
路ブロックからの光信号を受けるために該第１モノリシ
ック導波路ブロックから離隔配置された第２モノリシッ
ク導波路ブロックを有し、前記第１モノリシック導波路
ブロックは、入力ビームを異なる中心波長を持つサブビ
ームに分離する内蔵手段を含み、前記第２モノリシック
導波路ブロックは前記サブビームの少なくとも幾つかに
対応する予め定められた設定波長の光を受光するために
近接配置された導波路を持ち、第１モノリシック導波路
ブロックから第２モノリシック導波路ブロックに供給さ
れる前記設定波長の光を前記第２モノリシック導波路ブ
ロックの対応する各導波路が受けるように、前記設定波
長の光を第２モノリシック導波路ブロックの予め定めら
れた設定導波路と結合させる温度補償手段が第２モノリ
シック導波路ブロックと第１モノリシック導波路ブロッ
クの一方に設けられ、前記温度補償手段は前記設定波長
の光に対応するサブビームの集光位置が温度により変化
するときに、前記設定波長の光を予め定められた対応す
る導波路に効果的に結合するために第１および第２光導
波路の相対的変位を施すデバイスが提供されている。
【００１５】本発明によれば、平板導波路第１部分と、
該平板導波路第１部分から光信号を受けるために該平板
導波路第１部分と間隙を介して離隔配置された平板導波
路第２部分を有し、前記平板導波路第１部分は入力ビー
ムを異なる中心波長を持つサブビームに分離する内蔵手
段を含み、前記平板導波路第２部分は前記平板導波路第
１部分で分離した個々のサブビームを受ける複数の導波
路と、前記平板導波路第１部分によって分離して平板導
波路第２部分に供給される予め定められた設定波長を持
つ光信号と前記平板導波路第２部分の指定された導波路
との結合を強化するために前記設定波長の光信号の温度
による波長シフトを補償する温度補償手段とを持つ光デ
バイスが提供されている。
【００１６】本発明の利点は、波長多重多重分離化デバ
イスとしてのフェーズドアレイデマルチプレクサーの自
由導波領域内の光を一個以上の導波路に光学的に結合す
ることが、温度制御用に多大のエネルギを必要とせずに
強化されることである。さらに、追加のエネルギを必要
としない受動システムを用いて前記結合が強化されるこ
とも利点である。
【００１７】本発明のさらなる利点は、以下の参考実施
形態例の記述と図面を参照して、当業技術に習熟した人
に明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、以下の先行技術及び各実施
形態例の説明において、同一構成部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略する。説明の関係上、本発明の
実施形態例の前に先ず先行技術を説明する。
【００１９】図４には、波長多重多重分離化デバイスと
しての、シリコン光学台方法によって作られた多チャン
ネル、高密度、１×ｎ光波長多重分離化（ＷＤＭ）装置
の先行技術が示されている。この種の構成部品は、たと
えばＣ．Ｄｒａｇｏｎｅ等著、”効率的多チャンネル集
中光学シリコンスターカプラ”ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏ
ｎ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｌｅｔｔ．３ （１９９１）
８９６−８９９頁に記述されている。類似技術を用い
て作られた、自由導波Ｎ×Ｎスターカプラが、Ｃ．Ｄｒ
ａｇｏｎｅ著、”フーリエ光学を用いた効率的Ｎ×Ｎス
ターカプラ”ＩＥＥＥ Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ． ７ （１９８９） ４７９−４８９頁
に記述されている。
【００２０】簡単にいうと、図４に示すデバイスは、干
渉形デバイスであり、二個のＮ×Ｎ結合器が、フェーズ
ドアレイとしての、異なる長さを持つ複数のアレイ導波
路１００によって相互に接続されている。結果的に、入
力導波路１１０に入力された互いに異なる複数の波長多
重化信号が、各波長ごとに分離されて、それぞれ、出力
導波路１２０に入力されて伝搬される。同図に示すよう
に、このようなデバイスは、１６以上の波長サブチャン
ネルに信号を多重化するために用いられる。たとえば、
このデバイスによって、約−２０ｄＢから−４０ｄＢの
１−２ｎｍ混信レベルのサブチャンネルの分離が行わ
れ、約２．５ｄＢの挿入損失を伴う。出力波長帯は、若
干の温度勾配があると予想される。
【００２１】アレイ導波路１００で分離され、自由導波
領域１７０のピックアップ領域を越えて広がった光の中
心波長は、デバイスが温度変化によって悪影響を受けた
時には、たとえば、λ１、λ２．．．λ１６が指定され
た集光位置、あるいは出力導波路１２０と整合されない
ようにシフトする。この場合、予め定められた設定波長
の光と結合し、それを受けるように設計された出力導波
路１２０は、他の波長と結合し、あるいは意図した波長
と効率的に結合しない。また、波長シフトが僅かな場
合、混信レベルは最大許容レベルを越えるレベルになっ
てしまうであろう。
【００２２】図４に示した波長多重分離化波長多重多重
分離化デバイスは、入力ポート（入力導波路）１１０か
ら出力導波路１２０の出力ポートに至るまでモノリシッ
ク構造である。レンズ、格子、フィルタ等の様な光学要
素によって経路内の光の伝搬を変えることは行われな
い。
【００２３】図１には、本発明の波長多重多重分離化デ
バイスの一実施形態例が示されており、同図には、図４
に示したデバイスと同様の多チャンネル、高密度、１×
ｎ波長多重分離化装置が示されているが、図１のモノリ
シック導波路ブロックは、第１モノリシック導波路ブロ
ック２００と第２モノリシック導波路ブロック２０２と
に２つに分離されている。第１モノリシック導波路ブロ
ック２００は平板導波路第１部分として機能し、第２モ
ノリシック導波路ブロック２０２は平板導波路第２部分
として機能する。第１モノリシック導波路ブロック２０
０には、アレイ導波路１００と自由導波領域１７０が設
けられ、これらが入力ビームを異なる中心波長を持つサ
ブビームに分離する内蔵手段を構成する。
【００２４】第２モノリシック導波路ブロック２０２
は、第１モノリシック導波路ブロック２００のフェーズ
ドアレイデマルチプレクサー（ＰＡＤ）から分離した導
波路２０６を持つ導波路集信器（光集信器）２０４を有
する。導波路（指定導波路）２０６は互いに間隔を介し
て配置されており、その一方の端部である分離サブビー
ムの受光／ピックアップ用結合端２０８側の間隔は、他
方の端部側である出力端２１０の間隔よりも近接配置さ
れている。導波路集信器２０４は、分離サブビームを受
け、出力端２１０に接続される個々の光ファイバにサブ
ビームを導いて結合させる。
【００２５】本実施形態例では、第１モノリシック導波
路ブロック２００と第２モノリシック導波路ブロック２
０２の間には分離帯２０１が設けられており、波長多重
多重分離化デバイスの温度変化によって、サブビームの
集光位置がシフトしたり、導波路集信器２０４の結合端
がシフトしたりすることにより引き起こされる波長シフ
トを調節できる。すなわち、分離帯２０１を設けること
により、第１モノリシック導波路ブロック２００と第２
モノリシック導波路ブロック２０２との相対位置をシフ
トさせることができる。
【００２６】この第１、第２モノリシック導波路ブロッ
ク２００，２０２間の相対的シフトは、温度変化に対応
して自由導波領域１７０を離れる（自由導波領域１７０
を通って集光される）サブビームの物理的シフトを補償
するために、分離サブビームと導波路集信器２０４間の
物理的整合を調整し、設定波長の光信号の温度による波
長シフトを補償するものであり、この補償は温度補償手
段により行なわれる。
【００２７】すなわち、温度補償手段は、第１モノリシ
ック導波路ブロック２００によって分離して第２モノリ
シック導波路ブロック２０２に供給されるサブビームの
少なくともいくつかに対応する予め定められた設定波長
を持つ光信号と、第２モノリシック導波路ブロック２０
２の指定導波路２０６との結合を強化するために、第１
モノリシック導波路ブロック２００と第２モノリシック
導波路ブロック２０２とを相対変位（相対シフト）させ
て、分離サブビームと導波路集信器２０４間の物理的整
合を調整し、前記設定波長の光信号の温度による波長シ
フトを補償する。
【００２８】温度補償手段は、この実施形態例では、第
２モノリシック導波路ブロック２０２を第１モノリシッ
ク導波路ブロック２００に対して、矢印Ａで示される位
相ずれの方向（指定導波路２０６の導波路配列方向）へ
移動させる膨張係数を持つ材料のブロックである支持物
（膨張材料）２１２により形成されている。膨張材料２
１２は、第１、第２モノリシック導波路ブロック２０
０，２０２とは異なる材料により形成されており、この
膨張材料２１２に第２モノリシック導波路ブロック２０
２を載せることにより、第２モノリシック導波路ブロッ
ク２００を第１モノリシック導波路ブロック２００に対
して相対移動させる構成と成している。
【００２９】そして、膨張材料２１２は、前記相対移動
によって、設定波長光の集光位置の温度変化による導波
路配列方向変位に従うように、温度変化に伴って、指定
導波路２０６を指定導波路２０６の配列方向に変位さ
せ、第１モノリシック導波路ブロック２００によって供
給される前記設定波長をもつサブビームに対応する指定
導波路２０６の光入射位置を変更する。すなわち、サブ
ビームの集光位置へ対応する指定導波路２０６の入射側
を移動する。
【００３０】なお、同図では、第２モノリシック導波路
ブロック２０２に膨張材料２１２を取り付けてデバイス
を形成したが、本発明においては、前記各サブビーム
を、この各サブビームの結合用に指定された導波路２０
６に再び整合するのに十分なシフトを生じさせるため
に、第１モノリシック導波路ブロック２００と第２モノ
リシック導波路ブロック２０２のいずれかが、一方のモ
ノリシック導波路ブロックを他方のモノリシック導波路
ブロックに対して移動させる膨張材料２１２に取り付け
られる。
【００３１】膨張材料２１２等の温度補償手段を第１モ
ノリシック導波路ブロック２００に結合させた場合は、
第１モノリシック導波路ブロック２００が第２モノリシ
ック導波路ブロック２０２に対応して移動し、本実施形
態例のように、第２モノリシック導波路ブロック２０２
に膨張材料２１２等を結合させた場合は、第２モノリシ
ック導波路ブロック２０２が第１モノリシック導波路ブ
ロック２００に対応して移動する。
【００３２】膨張材料２１２は、第１モノリシック導波
路ブロック２００あるいは第２モノリシック導波路ブロ
ック２０２と固定支持２１４との間に介設される。同様
に、第１モノリシック導波路ブロック２００と第２モノ
リシック導波路ブロック２０２との相対的移動が、自由
導波領域１７０と導波路集信器２０４との間でみられる
ように、膨張材料２１２を設けていない側のモノリシッ
ク導波路ブロックが固定支持２１４に取り付けられる。
【００３３】なお、前記分離帯２０１は、単に第１モノ
リシック導波路ブロック２００と第２モノリシック導波
路ブロック２０２との間の移動調節に十分であるか、あ
るいは、分離帯２０１間に追加の光学要素を組み入れる
ための寸法が取られる。たとえば、ある好ましい実施形
態例では、たとえば光が間隙を横切って伝搬する時、導
波路間に生じる結合損失を少なくするためのＧＲＩＮレ
ンズ形式の視準レンズが、第１モノリシック導波路ブロ
ック２００と第２モノリシック導波路ブロック２０２の
間の間隙（分離帯２０１）に配置される。
【００３４】第１、第２モノリシック導波路ブロック２
００，２０２は、自由導波領域１７０と導波路集信器２
０４との間の位相ずれに備えるために、単一のブロック
として形成した後、第１モノリシック導波路ブロック２
００と第２モノリシック導波路ブロック２０２とに分離
切断して形成してもよいし、第１モノリシック導波路ブ
ロック２００と第２モノリシック導波路ブロック２０２
とは別個に製作されてもよい。単一のモノリシック構造
から第１モノリシック導波路ブロック２００と第２モノ
リシック導波路ブロック２０２とを分離した場合、追加
の光学的要素を挿入する機会が得られる。従来技術のデ
バイスのモノリシック構造は、分離されていないため、
この種の機会は得られず、光学的要素を挿入することに
よる前記波長シフトの修正は行なえない。
【００３５】自由導波領域１７０と導波路集信器２０４
間の結合接続のシフトは、分離したサブビームと、各波
長に対応する導波路２０６との物理的整合を提供する。
【００３６】なお、温度による自然な波長シフトは、１
度当たりのシフトで測定することにより測量される。指
定した導波路（ピックアップ導波路）２０６によって、
あるいは一個の導波路２０６内の混信によって、予想さ
れる波長でのシフトにより温度による影響を理解するこ
とができる。１度当たりのこのシフトの距離は、第１モ
ノリシック導波路ブロック２００と第２モノリシック導
波路ブロック２０２との間の１度当たりに要求される相
対的シフトを表している。
【００３７】膨張材料２１２として、高膨張係数の材
料、たとえば金属が、その膨張係数のゆえに選択され
る。また、膨張材料２１２の厚みは、波長ドリフトを補
償するために必要な１度当たりのシフトを生み出すよう
に選択される。材料の組み合わせは、波長シフトに整合
する膨張を得るために用いられる。
【００３８】例として、入力光を、１００Ｇｈｚで分離
された中心波長を持つ１６のチャンネルに分離する、あ
るいは、導波路集信器２０４の導波路２０６により、ピ
ックアップ用の２０μｍのチャンネル間の間隔を持つチ
ャンネルに分離する波長多重分離化デバイスを挙げる。
なお、１．４Ｇｈｚ／℃のシフトは、導波路２０６の位
置を０．２８μｍ／℃シフトさせるのと等価のシフトを
必要とする。膨張係数２．３×１０5／℃を持つ膨張材
料としてアルミニウムを選択した場合、０．２８μｍ／
℃のシフトを提供するためには、１１．２ｍｍの厚みが
必要である。
【００３９】本実施形態例によれば、温度に対応して膨
張材料２１２が膨張／収縮することを用いて、第１モノ
リシック導波路ブロック２００と第２モノリシック導波
路ブロック２０２との相対シフトを行なうことにより、
第１モノリシック導波路ブロック２００から第２モノリ
シック導波路ブロック２０２に供給される前記設定波長
の光を第２モノリシック導波路ブロック２０２の対応す
る各導波路２０６と結合させるために、前記設定波長の
光に対応するサブビームの集光位置が温度により変化し
ても、前記設定波長の光を予め定められた対応する導波
路２０６に効果的に結合することができる。
【００４０】また、本実施形態例では、温度に対応して
膨張材料２１２が膨張／収縮することを用いて、第１、
第２モノリシック導波路ブロック２００，２０２の相対
的変位を施すために、この相対シフトを自動的に行なわ
せることができ、かつ、その相対シフトシステムはエネ
ルギ入力の不要な受動的なものとすることができる。
【００４１】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、
図２に見られるごとく、位相ずれ（波長シフト）のため
の温度補償手段は、前記設定波長の光の導波路集信器２
０４への結合を強化するために、自由導波領域１７０か
ら入射するサブビームを選択的に方向付け直して第２モ
ノリシック導波路ブロック２０２の導波路２０６と整合
させる光学手段としての、ハーフピッチのＧＲＩＮ（グ
レーデッドインデックス）レンズのような可動の１：１
結像レンズ２３０を、第１、第２モノリシック導波路ブ
ロック２００、２０２間に設けて形成することもでき
る。
【００４２】前記ＧＲＩＮレンズは、第１モノリシック
導波路ブロック２００と第２モノリシック導波路ブロッ
ク２０２に伝播する光を堅実に視準するレンズであり、
上記のように、第１、第２モノリシック導波路ブロック
２００，２０２に結像レンズ２３０などの可動レンズを
設けた場合、結像レンズ２３０は、結像レンズ２３０に
入射したサブビームの出力を温度変化に伴って変位さ
せ、第１モノリシック導波路ブロック２００からの前記
設定波長の光と対応する指定導波路２０６との整合を高
める。
【００４３】また、両モノリシック導波路ブロック２０
０，２０２に対する結像レンズ２３０の移動は、結像レ
ンズ２３０の一端に固定された、熱により膨張する膨張
材料（膨張要素）２１２によって駆動されるのが好まし
い。この膨張材料２１２は受動的な変位手段として機能
する。結像レンズ２３０は、膨張材料２１２の反対側の
端で突き合わされ、矢印Ａで示される様に、導波路配列
方向の移動が採られる。好ましいことに、両モノリシッ
ク導波路ブロック２００，２０２は、静止したままであ
る。このようにした場合も、上記実施形態例と同様の効
果を奏することができる。
【００４４】さらに、図３には、導波路集信器２０４を
含む第２モノリシック導波路ブロック２０２が、フェー
ズドアレイを有する第１モノリシック導波路ブロック２
００から切断された実施形態例を示す。膨張材料２１２
は、図１の２１４に示したような安定した固定支持を必
要とせずに、ブロック２０２をブロック２００から分離
して、その間に膨張材料２１２を設けることにより、第
１モノリシック導波路ブロック２００と第２モノリシッ
ク導波路ブロック２０２との間の相対的移動を果たすも
のである。
【００４５】同図に示すように、この実施形態例におい
て、自由導波領域１７０と導波路集信器２０４の間に形
成した分離帯２０１内に、偏光依存損失を最小にする異
方性材料３００を設けて形成することが好ましい。この
異方性材料３００が、波長多重分離化装置（ＷＤＭ）の
導波路配列の中心に設けられると、ＴＥ、およびＴＭ偏
光損失の効果が等しくなる。他の光学的要素も同様に、
この方法（分離帯２０１に設ける方法）で光経路の中に
配置される。
【００４６】この実施形態例において、入力導波路１１
０から入射された光は、第１自由導波領域（図の左側の
自由導波領域）１７０に入り、そこから、フェーズドア
レイとしての異なる長さの複数のアレイ導波路１００に
結合され、アレイ導波路１００を通ることにより位相差
が生じる。そして、アレイ導波路１００を出る干渉光
が、第２自由導波領域（図の右側の自由導波領域）１７
０に入ると、干渉によって分離した予め定められた設定
波長のサブビームに分離される。すなわち、第２自由導
波領域１７０は、フェーズドアレイを出る干渉光が設定
波長をサブビームとして提供するために干渉することが
できる転換領域として機能する。
【００４７】そして、個々の導波路２０６は、分離した
サブビームをピックアップする。導波路２０６の分離サ
ブビームの受光／ピックアップ用結合端側間隔は、出力
端の間隔よりも近接配置されているため、導波路２０６
は、分離チャンネル（分離したサブビーム）を広げて出
力ファイバ２２０に入射する。
【００４８】温度変化は、フェーズドアレイ中の伝送と
分離に影響を与えるので、第２自由導波領域１７０を出
るサブビームは、第２自由導波領域１７０を出るサブビ
ームの位置を物理的にシフトする、いわゆる波長シフト
を受けるが、それと同時に、温度変化はまた、膨張材料
２１２に影響を与えて膨張と収縮を生じさせ、その結
果、導波路集信器２０４の位置をシフトさせるため、サ
ブビームと導波路２０６の整合を完全にする。
【００４９】勿論、この分野でよく知られている様に、
上記構成の各波長多重多重分離化デバイスであるフェー
ズドアレイマルチプレクサーは、逆方行へも多重化操作
を行なうことができる。
【００５０】また、当業技術に習熟した人には明らかで
あるが、サブビームと導波路２０６との整合のための移
動は、圧電変換器を用いた緩やかかなシフトや、熱膨張
による累進的な反応や、他の機械的あるいは光学的移動
手段を用いて動的に行うこともできる。また、当業技術
に習熟した人には明らかなように、上記各実施形態例以
外に、添付した特許請求の範囲に規定した発明の精神と
その範囲から逸脱しない数々の別の実施形態例が考えら
れる。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、例えば第１モノリシッ
ク導波路ブロックを有する平板導波路第１部分によって
分離して、例えば第２モノリシック導波路ブロックを有
する平板導波路第２部分に供給される予め定められた設
定波長を持つ光信号と、前記平板導波路第２部分の指定
された導波路との結合を強化するために、前記設定波長
の光信号の温度による波長シフトを補償する温度補償手
段とを持つ波長多重多重分離かデバイスを提供すること
により、温度によって前記設定波長の光の波長シフトが
生じても、その波長シフトを確実に補償して、平板導波
路第２部分の導波路に光学的に結合することができる。
【００５２】そして、前記温度補償手段を、受動的な手
段とした構成のものにおいては、温度制御用に多大のエ
ネルギを必要とせずに、また、追加のエネルギを必要と
しない受動システムを用いて、前記設定波長の光と平板
導波路第２部分との結合を強化して、波長多重化および
波長多重分離化を正確に行なえる優れたデバイスとする
ことができる。
【００５３】特に、前記温度補償手段を、例えば熱によ
って第１または第２モノリシック導波路ブロックを導波
路配列方向に変位させる（例えば金属などの）膨張係数
を持つ材料のブロックなどにより構成することにより、
温度による波長シフトを膨張材料による変位により容易
に相殺して、前記設定波長の光と前記導波路との結合を
容易に、かつ、確実に強化して、波長多重化および波長
多重分離化を正確に行なえる優れたデバイスを容易に構
成することができる。
【００５４】さらに、第１モノリシック導波路ブロック
から供給される設定波長を持つサブビームを選択的に方
向付けし直して第２モノリシック導波路ブロックの設計
された導波路と整合させる例えばレンズなどの光学的手
段を、第１モノリシック導波路ブロックと第２モノリシ
ック導波路ブロック間の間隙に設けた構成のものにあっ
ては、上記の優れた効果を奏すると共に、レンズ等の光
学的手段を介して前記設定波長の光と前記導波路との結
合を行なうことでより一層整合性のよいものとすること
ができる。
【００５５】さらに、第１モノリシック導波路ブロック
と第２モノリシック導波路ブロックに対応させて前記レ
ンズの位置を変位させる膨張係数を持つ材料のブロック
を設けて受動的変位手段などを構成し、レンズを可動さ
せると、非常に容易に、かつ、確実にレンズの変位を行
なうことができ、レンズの可動により、前記波長シフト
の補償を非常に容易に、かつ、確実に行なうことができ
る。
【００５６】特に、レンズをＧＲＩＮレンズにより構成
すると、第１モノリシック導波路ブロックと第２モノリ
シック導波路ブロック間に伝搬する光を堅実に視準する
ことができる。
【００５７】さらに、上記材料のブロックなどの温度補
償手段を第１および第２モノリシック導波路ブロック間
に結合させた構成のものにあっては、例えば第１および
第２モノリシック導波路ブロックを支持する支持部など
の他の追加要素を設けなくても、両ブロック間に温度補
償手段を結合させるだけで上記優れた効果を奏すること
ができるデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る波長多重多重分離化デバイスの一
実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】本発明に係る波長多重多重分離化デバイスの他
の実施形態例として、デマルチプレクサー内に温度補償
提供用の可動レンズを設けたＷＤＭデバイスを示す要部
構成図である。
【図３】本発明に係る波長多重多重分離化デバイスのさ
らに他の実施形態例を示す要部構成図である。
【図４】シリコン光学台手法によって作られた、多チャ
ンネルＷＤＭ波長多重多重分離化デバイスの説明図であ
る。
【符号の説明】
１００ アレイ導波路 １１０ 入力導波路 １２０ 出力導波路 １７０ 自由導波領域 ２００ 第１モノリシック導波路ブロック ２０１ 分離帯 ２０２ 第２モノリシック導波路ブロック ２０４ 光集信器 ２０６ 導波路（指定導波路） ２０８ 結合端 ２１０ 出力端 ２１２ 膨張材料（膨張材料） ２１４ 固定支持 ２２０ 出力光ファイバ ２３０ レンズ ３００ 異方性材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597175606 570 Ｗｅｓｔ Ｈｕｎｔ Ｃｌｕｂ Ｒ ｏａｄ，Ｎｅｐｅａｎ，Ｏｎｔａｒｉｏ, Ｃａｎａｄａ Ｋ２Ｇ５Ｗ８ (72)発明者 ネイル タイテルバウム カナダ オンタリオ州 Ｋ１Ｓ ５Ｃ４ オッタワ カーナル バイ ドライブ 834 Ｆターム(参考） 2H047 KA12 KB03 LA01 LA19 TA00 5K002 BA05 BA33 CA11 DA02 DA09 FA01

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平板導波路第１部分と、該平板導波路第
    １部分から光信号を受けるために該平板導波路第１部分
    と間隙を介して離隔配置された平板導波路第２部分を有
    し、前記平板導波路第１部分は入力ビームを異なる中心
    波長を持つサブビームに分離する内蔵手段を含み、前記
    平板導波路第２部分は前記平板導波路第１部分で分離し
    た個々のサブビームを受ける複数の導波路と、前記平板
    導波路第１部分によって分離して平板導波路第２部分に
    供給される予め定められた設定波長を持つ光信号と前記
    平板導波路第２部分の指定された導波路との結合を強化
    するために前記設定波長の光信号の温度による波長シフ
    トを補償する温度補償手段とを持つことを特徴とする波
    長多重多重分離化デバイス。
  2. 【請求項２】 平板導波路第１部分は第１モノリシック
    導波路ブロックを有することを特徴とする請求項１記載
    の波長多重多重分離化デバイス。
  3. 【請求項３】 平板導波路第２部分は第２モノリシッ
    ク導波路ブロックを有することを特徴とする請求項２記
    載の波長多重多重分離化デバイス。
  4. 【請求項４】 温度補償手段は第１モノリシック導波路
    ブロックによって供給される予め定められた設定波長の
    光と第２モノリシック導波路ブロックの指定された導波
    路との結合を強化して前記設定波長の光を対応する導波
    路に入射させるために、前記第１モノリシック導波路ブ
    ロックによって供給される前記設定波長を持つサブビー
    ムに対応する導波路の光入射位置を変更するものである
    ことを特徴とする請求項３記載の波長多重多重分離化デ
    バイス。
  5. 【請求項５】 第２モノリシック導波路ブロックは互い
    に間隔を介して配置された複数の光導波路を有する光集
    信器を有し、前記光導波路の一方の端部側間隔は他方の
    端部側間隔よりも接近して配置されていることを特徴と
    する請求項４記載の波長多重多重分離化デバイス。
  6. 【請求項６】 温度補償手段は第１モノリシック導波路
    ブロックと第２モノリシック導波路ブロックのいずれか
    一方側と結合され、第１モノリシック導波路ブロックに
    よって供給される設定波長の光と第２モノリシック導波
    路ブロックブロックの導波路との結合を強化する方向に
    サブビームの集光位置へ対応する導波路の入射側を移動
    する手段を有することを特徴とする請求項４記載の波長
    多重多重分離化デバイス。
  7. 【請求項７】 温度補償手段は受動的手段であることを
    特徴とする請求項６記載の波長多重多重分離化デバイ
    ス。
  8. 【請求項８】 温度補償手段は、設定波長光の集光位置
    の温度変化による導波路配列方向変位に従うように前記
    温度変化に伴って導波路を該導波路の配列方向に変位さ
    せる膨張係数を持つ材料のブロックを有することを特徴
    とする請求項７記載の波長多重多重分離化デバイス。
  9. 【請求項９】 材料のブロックは第１モノリシック導波
    路ブロックと結合され、第１モノリシック導波路ブロッ
    クは第２モノリシック導波路ブロックに対応して移動す
    るように調整されていることを特徴とする請求項８記載
    の波長多重多重分離化デバイス。
  10. 【請求項１０】 材料のブロックは第２モノリシック導
    波路ブロックと結合され、第２モノリシック導波路ブロ
    ックは第１モノリシック導波路ブロックに対応して移動
    するように調整されていることを特徴とする請求項８記
    載の波長多重多重分離化デバイス。
  11. 【請求項１１】 導波路が設定波長の光の温度変化によ
    る導波路配列方向変位に従うように、温度補償手段は温
    度変化に伴って第２モノリシック導波路ブロックを導波
    路配列方向に変位させる膨張係数を持つ金属材料のブロ
    ックを有することを特徴とする請求項７記載の波長多重
    多重分離化デバイス。
  12. 【請求項１２】 第１モノリシック導波路ブロックから
    供給される設定波長を持つサブビームを選択的に方向付
    けし直して第２モノリシック導波路ブロックの設計され
    た導波路と整合させる光学的手段を、第１モノリシック
    導波路ブロックと第２モノリシック導波路ブロック間の
    間隙に設けて温度補償手段が構成されることを特徴とす
    る請求項３記載の波長多重多重分離化デバイス。
  13. 【請求項１３】 光学的手段は可動式のレンズであるこ
    とを特徴とする請求項１２記載の波長多重多重分離化デ
    バイス。
  14. 【請求項１４】 レンズ移動用の受動的変位手段を含む
    ことを特徴とする請求項１３記載の波長多重多重分離化
    デバイス。
  15. 【請求項１５】 受動的変位手段はレンズに結合され
    て、第１モノリシック導波路ブロックと第２モノリシッ
    ク導波路ブロックに対応させて前記レンズの位置を変位
    させる膨張係数を持つ材料のブロックを有することを特
    徴とする請求項１４記載の波長多重多重分離化デバイ
    ス。
  16. 【請求項１６】 第１モノリシック導波路ブロックと、
    該第１モノリシック導波路ブロックからの光信号を受け
    るために該第１モノリシック導波路ブロックから離隔配
    置された第２モノリシック導波路ブロックを有し、前記
    第１モノリシック導波路ブロックは、入力ビームを異な
    る中心波長を持つサブビームに分離する内蔵手段を含
    み、前記第２モノリシック導波路ブロックは前記サブビ
    ームの少なくとも幾つかに対応する予め定められた設定
    波長の光を受光するために近接配置された導波路を持
    ち、第１モノリシック導波路ブロックから第２モノリシ
    ック導波路ブロックに供給される前記設定波長の光を前
    記第２モノリシック導波路ブロックの対応する各導波路
    が受けるように、前記設定波長の光を第２モノリシック
    導波路ブロックの予め定められた設定導波路と結合させ
    る温度補償手段が第２モノリシック導波路ブロックと第
    １モノリシック導波路ブロックの一方に設けられ、前記
    温度補償手段は前記設定波長の光に対応するサブビーム
    の集光位置が温度により変化するときに、前記設定波長
    の光を予め定められた対応する導波路に効果的に結合す
    るために第１および第２光導波路の相対的変位を施すこ
    とを特徴とする波長多重多重分離化デバイス。
  17. 【請求項１７】 温度補償手段は第２モノリシック導波
    路ブロックと結合されていることを特徴とする請求項１
    ６記載の波長多重多重分離化デバイス。
  18. 【請求項１８】 温度補償手段は受動的手段であること
    を特徴とする請求項１７記載の波長多重多重分離化デバ
    イス。
  19. 【請求項１９】 温度補償手段は温度変化に伴って、近
    接配置された導波路の導波路配列方向シフトを提供する
    ものであることを特徴とする請求項１８記載の波長多重
    多重分離化デバイス。
  20. 【請求項２０】 第１モノリシック導波路ブロックは導
    波路のフェーズドアレイと、導波路のフェーズドアレイ
    を出る干渉光が予め定められた設定波長をサブビームと
    して提供するために干渉することができる転換領域とを
    含むことを特徴とする請求項１８記載の波長多重多重分
    離化デバイス。
  21. 【請求項２１】 温度補償手段は、近接配置された導波
    路と予め定められた設定波長に対応するサブビームとが
    位置合わせされるように、温度変化に起因する第１モノ
    リシック導波路ブロックと第２モノリシック導波路ブロ
    ックとの相対的変位に従うように、温度変化に伴って第
    １および第２モノリシック導波路ブロックの一方を他方
    に対して導波路配列方向に変位する膨張係数を持つ材料
    のブロックを有することを特徴とする請求項１６記載の
    波長多重多重分離化デバイス。
  22. 【請求項２２】 材料のブロックは第１および第２モノ
    リシック導波路ブロック間に結合され、第１および第２
    モノリシック導波路ブロック間の相対的移動を行なうこ
    とを特徴とする請求項２１記載の波長多重多重分離化デ
    バイス。
  23. 【請求項２３】 受動温度補償手段は可動レンズを有
    し、該可動レンズは可動レンズに入射したサブビームの
    出力を温度変化に伴って変位することを特徴とする請求
    項１記載の波長多重多重分離化デバイス。
  24. 【請求項２４】 可動レンズは１：１の結像レンズであ
    ることを特徴とする請求項２３記載の波長多重多重分離
    化デバイス。
  25. 【請求項２５】 可動レンズと結合されて該可動レンズ
    を移動する受動手段を含み、該受動手段は予め定められ
    た設定波長の光と対応する近接配置された導波路の整合
    を高めるように、温度変化に伴って前記可動レンズを変
    位する膨張係数を持っていることを特徴とする請求項２
    ３記載の波長多重多重分離化デバイス。
  26. 【請求項２６】 第１モノリシック導波路ブロックと第
    ２モノリシック導波路ブロック間に伝搬する光を堅実に
    視準するＧＲＩＮレンズを第１モノリシック導波路ブロ
    ックと第２モノリシック導波路ブロック間に配置したこ
    とを特徴とする請求項４記載の波長多重多重分離化デバ
    イス。
JP10366116A 1997-12-09 1998-12-08 波長多重多重分離化デバイス Pending JP2000241656A (ja)

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US08/987,642 1997-12-09
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