JP2001066446A - Array waveguide type diffraction grating - Google Patents

Array waveguide type diffraction grating

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JP2001066446A
JP2001066446A JP23977099A JP23977099A JP2001066446A JP 2001066446 A JP2001066446 A JP 2001066446A JP 23977099 A JP23977099 A JP 23977099A JP 23977099 A JP23977099 A JP 23977099A JP 2001066446 A JP2001066446 A JP 2001066446A
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Japan
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waveguide
array
waveguides
arrayed
slab
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JP23977099A
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Japanese (ja)
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Kazuhisa Kashiwabara
一久 柏原
Kanji Tanaka
完二 田中
Kazutaka Nara
一孝 奈良
Takeshi Nakajima
毅 中島
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an array waveguide type diffraction grating having the small temperature dependency and loss of a transmission light wavelength. SOLUTION: The array waveguide 4 of the array waveguide type diffraction grating which is composed by connecting plural light input waveguides 2, an input side slab waveguide 3, plural array waveguides 4 mutually having different length, an output side slab waveguide 5 and plural light output waveguides 6 in this order on a substrate 1 is cut and separated at the middle of the longitudinal direction to form a first array waveguide 4a and a second array waveguide 4b, respectively. A third slab waveguide 7 is provided in the embodiment that the whole array waveguides 4a, 4b are traversed. The third slab waveguide 7 is formed of quartz glass having a coefficient of linear expansion smaller than that of the array waveguide 4 and having a small refrative index temperature gradient, and moreover the length of a route (the length of a route 8) in the optical axis direction of light propagating from the first array waveguide 4a to the corresponding second array waveguide 4b inside the third slab waveguide 7 is formed into the size by which the temperature dependency of the length of the optical path of the whole array waveguide 4 is nearly cancelled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムで
使用されるアレイ導波路型回折格子に関し、更に詳しく
はアレイ導波路型回折格子の透過波長の温度依存性の低
減に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an arrayed waveguide type diffraction grating used in an optical communication system, and more particularly to a reduction in the temperature dependence of the transmission wavelength of an arrayed waveguide type diffraction grating.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、波長分割多重伝送システムにおい
て、多重度を増やし伝送容量を増大させようとする試み
がなされており、その実現には、波長間隔が1nm以下
の複数の信号光を光合分波できる光合分波器が必要とさ
れている。このような光合分波器として、例えば特願平
1-65588に提案されているようなアレイ導波路型回折格
子(AWG;Arrayed Waveguide G
rating)を用いる光合分波器が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, attempts have been made to increase the degree of multiplexing and increase the transmission capacity in a wavelength division multiplexing transmission system. To realize this, a plurality of signal lights having a wavelength interval of 1 nm or less are optically combined. There is a need for an optical multiplexer / demultiplexer that can wave. As such an optical multiplexer / demultiplexer, for example, Japanese Patent Application
Array waveguide type diffraction grating (AWG; Arrayed Waveguide G) as proposed in 1-65588.
2. Description of the Related Art An optical multiplexer / demultiplexer that uses rating is known.

【0003】アレイ導波路型回折格子は、図6に示すよ
うに、基板1上に、同図に示す導波路構成を形成したも
のであり、この導波路構成は、1本以上の並設された光
入力導波路2の出射側に、第1のスラブ導波路としての
入力側スラブ導波路3が接続され、入力側スラブ導波路
3の出射側には、複数の並設されたアレイ導波路4が接
続され、複数のアレイ導波路(チャンネル導波路)4の
出射側には第2のスラブ導波路としての出力側スラブ導
波路5が接続され、出力側スラブ導波路5の出射側には
複数の並設された光出力導波路6が接続されて形成され
ている。
As shown in FIG. 6, the arrayed waveguide type diffraction grating is obtained by forming the waveguide configuration shown in FIG. 1 on a substrate 1, and this waveguide configuration is composed of one or more parallel waveguides. The input side slab waveguide 3 as a first slab waveguide is connected to the output side of the optical input waveguide 2, and a plurality of array waveguides arranged in parallel are connected to the output side of the input side slab waveguide 3. The output side slab waveguide 5 as a second slab waveguide is connected to the output side of the plurality of arrayed waveguides (channel waveguides) 4, and the output side of the output side slab waveguide 5 is connected to the output side. A plurality of juxtaposed optical output waveguides 6 are connected and formed.

【0004】前記アレイ導波路4は、入力側スラブ導波
路3から導出された光を伝搬するものであり、互いに異
なる長さに形成されており、これらの複数のアレイ導波
路4によって回折格子14が形成されている。なお、光
入力導波路2や光出力導波路6は、例えばアレイ導波路
型回折格子によって分波される互いに異なる波長の信号
光の数に対応させて設けられるものであり、アレイ導波
路4は、通常、例えば100本といったように多数設け
られるが、同図においては、図の簡略化のために、これ
らの各導波路2,4,6の本数を簡略的に示してある。
The array waveguide 4 propagates light derived from the input side slab waveguide 3 and has different lengths. The plurality of array waveguides 4 form a diffraction grating 14. Are formed. The optical input waveguide 2 and the optical output waveguide 6 are provided corresponding to the number of signal lights having different wavelengths, which are split by, for example, an arrayed waveguide type diffraction grating. Usually, a large number of such waveguides are provided, for example, 100. In the same figure, for simplification of the figure, the number of each of the waveguides 2, 4, 6 is simply shown.

【0005】光入力導波路2には、例えば送信側の光フ
ァイバが接続されて、波長多重光が導入されるようにな
っており、光入力導波路2を通って入力側スラブ導波路
3に導入された光は、その回折効果によって広がって複
数の各アレイ導波路4に入射し、各アレイ導波路4を伝
搬する。
[0005] An optical fiber on the transmission side is connected to the optical input waveguide 2 so that wavelength-division multiplexed light is introduced. The optical input waveguide 2 passes through the optical input waveguide 2 to the input side slab waveguide 3. The introduced light spreads due to the diffraction effect, enters the plurality of array waveguides 4, and propagates through the array waveguides 4.

【0006】この各アレイ導波路4を伝搬した光は、出
力側スラブ導波路5に達し、さらに、光出力導波路6に
集光されて出力されるが、各アレイ導波路4の長さが互
いに異なることから、各アレイ導波路4を伝搬した後に
個々の光の位相にずれが生じ、このずれ量に応じて集束
光の波面が傾き、この傾き角度により集光する位置が決
まるため、波長の異なった光の集光位置は互いに異なる
ことになり、その位置に光出力導波路6を形成すること
によって、波長の異なった光を各波長ごとに異なる光出
力導波路6から出力できる。
The light propagating through each array waveguide 4 reaches the output side slab waveguide 5 and is further condensed and output by the optical output waveguide 6, but the length of each array waveguide 4 is reduced. Since they are different from each other, a phase shift of each light occurs after propagating through each arrayed waveguide 4, and the wavefront of the converged light is tilted according to the amount of the shift. The light condensing positions of the different lights are different from each other, and by forming the light output waveguides 6 at the positions, lights having different wavelengths can be output from the different light output waveguides 6 for each wavelength.

【0007】このアレイ導波路型回折格子においては、
回折格子の波長分解能が回折格子を構成する各アレイ導
波路4の長さの差(ΔL)に比例するために、ΔLを大
きく設計することにより、従来の回折格子では実現でき
なかった波長間隔の狭い波長多重光の光合分波が可能と
なり、高密度の光波長多重通信の実現に必要とされてい
る、複数の信号光の光合分波機能、すなわち、波長間隔
が1nm以下の複数の光信号を分波または合波する機能
を果たすことができる。
In this arrayed waveguide type diffraction grating,
Since the wavelength resolution of the diffraction grating is proportional to the difference (ΔL) between the lengths of the array waveguides 4 constituting the diffraction grating, by designing ΔL to be large, it is possible to reduce the wavelength interval which cannot be realized by the conventional diffraction grating. The optical multiplexing / demultiplexing of narrow wavelength multiplexed light becomes possible, and the optical multiplexing / demultiplexing function of a plurality of signal lights required for realizing high-density optical wavelength multiplexing communication, that is, a plurality of optical signals having a wavelength interval of 1 nm or less. Can be divided or combined.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アレイ
導波路型回折格子は外部環境温度の変化に対して透過波
長が大きく変化する。これを防ぐため、従来は温度調節
用のペルチェ素子でアレイ導波路型回折格子を一定温度
に保つことにより透過波長変動を抑えているが、ペルチ
ェ素子とその温度制御のために、アレイ導波路型回折格
子のコストが増大し、さらに、温度制御のための消費電
力増加につながるため、環境温度に依存することなく安
定に動作可能なアレイ導波路型回折格子の実現が望まれ
ている。
However, in the arrayed waveguide type diffraction grating, the transmission wavelength greatly changes with changes in the external environment temperature. In order to prevent this, transmission wavelength fluctuations are conventionally suppressed by keeping the arrayed waveguide type diffraction grating at a constant temperature with a Peltier element for temperature control. However, for the Peltier element and its temperature control, an arrayed waveguide type Since the cost of the diffraction grating increases and the power consumption for controlling the temperature increases, it is desired to realize an arrayed waveguide grating that can operate stably without depending on the environmental temperature.

【0009】本発明は上記従来の課題を解決するために
成されたものであり、その目的は、環境温度に依存する
ことなく、安定に動作可能なアレイ導波路型回折格子を
提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an arrayed waveguide type diffraction grating which can operate stably without depending on the environmental temperature. is there.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決する手
段としている。すなわち、本発明は、1本以上の並設さ
れた光入力導波路の出射側に第1のスラブ導波路が接続
され、該第1のスラブ導波路の出射側には該第1のスラ
ブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さ
の複数の並設されたアレイ導波路が接続され、該複数の
アレイ導波路の出射側には第2のスラブ導波路が接続さ
れ、該第2のスラブ導波路の出射側には複数の並設され
た光出力導波路が接続されて成る導波路構成を有し、前
記光入力導波路から入力された互いに異なる波長の複数
の光信号を、前記アレイ導波路によって各波長ごとに位
相差をつけて伝搬させて各波長ごとに異なる光出力導波
路に入射させ、互いに異なる波長の光を異なる光出力導
波路から出力するアレイ導波路型光回折格子において、
前記全てのアレイ導波路が長手方向途中部で第1のアレ
イ導波路と第2のアレイ導波路とに切断分離されてお
り、この分離された第1のアレイ導波路と第2のアレイ
導波路との間隔に全ての第1と第2のアレイ導波路を横
切る態様で第3のスラブ導波路が設けられており、該第
3のスラブ導波路と前記アレイ導波路とは屈折率温度勾
配と線膨張係数の少なくとも一方が異なる値に形成さ
れ、かつ、前記第1のアレイ導波路から対応する第2の
アレイ導波路に向けて前記第3のスラブ導波路内を伝搬
する光の光軸方向の経路長は前記アレイ導波路全体の光
路長の温度依存性をほぼ相殺する大きさに形成されてい
る構成をもって課題を解決する手段としている。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention has the following structure to solve the problems. That is, according to the present invention, the first slab waveguide is connected to the output side of one or more optical input waveguides arranged in parallel, and the first slab waveguide is connected to the output side of the first slab waveguide. A plurality of side-by-side array waveguides of different lengths for transmitting light derived from the waveguide are connected, and a second slab waveguide is connected to an output side of the plurality of array waveguides. The slab waveguide 2 has a waveguide configuration in which a plurality of juxtaposed optical output waveguides are connected to an output side, and a plurality of optical signals having different wavelengths input from the optical input waveguide are transmitted. An arrayed waveguide type light that propagates with a phase difference for each wavelength by the arrayed waveguide, makes it incident on a different optical output waveguide for each wavelength, and outputs light of different wavelengths from different optical output waveguides. In the diffraction grating,
All the array waveguides are cut and separated into a first array waveguide and a second array waveguide at a middle part in the longitudinal direction, and the separated first array waveguide and the second array waveguide are separated. A third slab waveguide is provided in such a manner as to cross all the first and second array waveguides at an interval between the third slab waveguide and the array waveguide. At least one of the linear expansion coefficients is formed to have a different value, and the optical axis direction of light propagating in the third slab waveguide from the first array waveguide toward the corresponding second array waveguide. The path length is a means for solving the problem with a configuration formed so as to substantially cancel the temperature dependence of the optical path length of the entire array waveguide.

【0011】上記構成の本発明においては、全てのアレ
イ導波路が長手方向途中部で第1のアレイ導波路と第2
のアレイ導波路とに切断分離されており、この分離され
た第1のアレイ導波路と第2のアレイ導波路との間隔に
全ての第1と第2のアレイ導波路を横切る態様で第3の
スラブ導波路が設けられている。
In the present invention having the above-described structure, all the array waveguides are connected to the first array waveguide and the second
And the third array waveguide in a manner crossing all of the first and second array waveguides at a distance between the separated first and second array waveguides. Is provided.

【0012】従来のアレイ導波路型回折格子において
は、アレイ導波路の長さが外部環境温度変化に対して変
化し、伝搬光の光路長が変化することによって、透過波
長が外部環境温度に依存して大きく変化するが、本発明
においては、前記第3のスラブ導波路と前記アレイ導波
路とは屈折率温度勾配と線膨張係数の少なくとも一方が
異なる値に形成され、かつ、前記第1のアレイ導波路か
ら対応する第2のアレイ導波路に向けて前記第3のスラ
ブ導波路内を伝搬する光の光軸方向の経路長は前記アレ
イ導波路全体の光路長の温度依存性をほぼ相殺する大き
さに形成されているために、前記第3のスラブ導波路に
よって、アレイ導波路全体の光路長の温度依存性をほぼ
相殺することが可能となる。
In the conventional arrayed waveguide type diffraction grating, the transmission wavelength depends on the external environment temperature because the length of the arrayed waveguide changes with the change of the external environment temperature and the optical path length of the propagation light changes. In the present invention, at least one of the refractive index temperature gradient and the linear expansion coefficient of the third slab waveguide and the arrayed waveguide is different from each other, and the first slab waveguide and the arrayed waveguide have different values. The path length in the optical axis direction of light propagating in the third slab waveguide from the array waveguide toward the corresponding second array waveguide almost cancels the temperature dependence of the optical path length of the entire array waveguide. Due to the third slab waveguide, the temperature dependence of the optical path length of the entire arrayed waveguide can be almost canceled by the third slab waveguide.

【0013】[0013]

【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、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図1には、本発明に係るアレイ導波
路型回折格子の一実施形態例が平面図によって模式的に
示されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to the same parts as those in the conventional example, and the overlapping description will be omitted. FIG. 1 is a plan view schematically showing an embodiment of an arrayed waveguide grating according to the present invention.

【0014】同図に示すように、本実施形態例のアレイ
導波路型回折格子も従来例のアレイ導波路型回折格子と
同様に、基板1上にコアの導波路構成を形成しており、
該導波路構成は、複数の光入力導波路2、入力側スラブ
導波路3、複数のアレイ導波路4、出力側スラブ導波路
5、複数の光出力導波路6を有している。また、前記光
入力導波路2、アレイ導波路4、光出力導波路6は、そ
れぞれ予め定められた導波路間隔を介して並設されてい
る。
As shown in FIG. 1, the arrayed waveguide type diffraction grating of this embodiment also has a core waveguide structure formed on a substrate 1 like the arrayed waveguide type diffraction grating of the conventional example.
The waveguide configuration includes a plurality of optical input waveguides 2, an input side slab waveguide 3, a plurality of array waveguides 4, an output side slab waveguide 5, and a plurality of optical output waveguides 6. Further, the optical input waveguide 2, the array waveguide 4, and the optical output waveguide 6 are arranged side by side with a predetermined waveguide interval.

【0015】本実施形態例が従来例と異なる特徴的なこ
とは、前記全てのアレイ導波路4が長手方向途中部で第
1のアレイ導波路4aと第2のアレイ導波路4bとに切
断分離されており、この分離された第1のアレイ導波路
4aと第2のアレイ導波路4bとの間隔に、全ての第1
と第2のアレイ導波路4a,4bを横切る態様で第3の
スラブ導波路7が設けられており、この第3のスラブ導
波路7を設けることにより、アレイ導波路4全体の光路
長の温度依存性をほぼ相殺するようにしたことである。
This embodiment is different from the conventional example in that all the arrayed waveguides 4 are cut and separated into a first arrayed waveguide 4a and a second arrayed waveguide 4b at an intermediate portion in the longitudinal direction. The distance between the separated first and second arrayed waveguides 4a and 4b is
A third slab waveguide 7 is provided so as to cross the first and second array waveguides 4a and 4b. By providing the third slab waveguide 7, the temperature of the optical path length of the entire array waveguide 4 is increased. That is, we almost offset the dependence.

【0016】すなわち、前記第3のスラブ導波路7と前
記アレイ導波路4とは屈折率温度勾配と線膨張係数の少
なくとも一方が異なる値に形成され(具体的には、第3
のスラブ導波路7は、アレイ導波路4より線膨張係数が
小さく、屈折率温度勾配の小さい石英系ガラスによって
形成され)、かつ、前記第1のアレイ導波路4aから対
応する第2のアレイ導波路4bに向けて前記第3のスラ
ブ導波路7内を伝搬する光の光軸方向の経路長(経路8
の長さ)は前記アレイ導波路4全体の光路長の温度依存
性をほぼ相殺する大きさに形成されている。
That is, the third slab waveguide 7 and the arrayed waveguide 4 are formed so that at least one of the refractive index temperature gradient and the linear expansion coefficient is different from each other (specifically, the third slab waveguide 7 and the arrayed waveguide 4 have different values).
The slab waveguide 7 is formed of silica-based glass having a smaller linear expansion coefficient and a smaller refractive index temperature gradient than the arrayed waveguide 4), and a corresponding second arrayed waveguide from the first arrayed waveguide 4a. The path length of the light propagating in the third slab waveguide 7 toward the wave path 4b in the optical axis direction (path 8)
Is set to a size that almost cancels the temperature dependence of the optical path length of the entire array waveguide 4.

【0017】なお、同図には、図の簡略化のために、前
記第3のスラブ導波路7内を前記第1のアレイ導波路4
aから対応する第2のアレイ導波路4bに伝搬する光の
光軸方向の経路8は、3本のみ示したが、この経路8
は、各1のアレイ導波路4aと対応する第2のアレイ導
波路4bとを結ぶ経路であり、最大でアレイ導波路4の
本数だけ存在する。また、第3のスラブ導波路7は、厚
さが10μmであり、幅(図のY方向の長さ)は3500μm
(均一)、図のX方向の長さは上側に向かうにつれて大
きくなるように形成された台形状を呈している。
In FIG. 1, for the sake of simplicity, the inside of the third slab waveguide 7 is divided into the first arrayed waveguides 4.
Although only three paths 8 in the optical axis direction of the light propagating from the a to the corresponding second array waveguide 4b are shown in FIG.
Is a path connecting each array waveguide 4a and the corresponding second array waveguide 4b, and there are at most the number of array waveguides 4. The third slab waveguide 7 has a thickness of 10 μm and a width (length in the Y direction in the drawing) of 3500 μm.
(Uniform), a trapezoidal shape formed so that the length in the X direction in the figure increases toward the upper side.

【0018】また、図1は、本実施形態例のアレイ導波
路型回折格子を概念的に示したものであるので、第1の
アレイ導波路4aの長さと対応する第2のアレイ導波路
4bの長さの和は、配列内側から外側に向かうにつれて
長く示されているが、実際には、その逆で、アレイ導波
路4の配列内側から外側に向かうにつれて上記長さの和
が短く形成されている。すなわち、例えば図2に示すよ
うに、図1に示す配列内側から数えてi番目のアレイ導
波路4の長さ(i番目の第1のアレイ導波路4aの長さ
とi番目の第2のアレイ導波路4bの長さの和)より
も、i+1番目のアレイ導波路4の長さ(i+1番目の
第1のアレイ導波路4aの長さとi+1番目の第2のア
レイ導波路4bの長さの和)が短く形成されている。
FIG. 1 conceptually shows the arrayed waveguide type diffraction grating of this embodiment. Therefore, the second arrayed waveguide 4b corresponding to the length of the first arrayed waveguide 4a is shown. Is shown to be longer from the inner side to the outer side of the array, but in fact, conversely, the sum of the lengths becomes shorter from the inner side to the outer side of the array of the arrayed waveguide 4. ing. That is, as shown in FIG. 2, for example, the length of the i-th array waveguide 4 (the length of the i-th first array waveguide 4a and the length of the i-th second array) counted from the inside of the array shown in FIG. The sum of the length of the (i + 1) -th array waveguide 4 (the length of the (i + 1) -th first array waveguide 4a and the length of the (i + 1) -th second array waveguide 4b) is greater than the sum of the lengths of the waveguides 4b. Sum) is formed short.

【0019】また、本実施形態例では、光入力導波路2
の本数を例えば16本、光出力導波路6の本数を例えば
16本としており、アレイ導波路4の本数を100本と
している。各導波路2,4,6のコアサイズは厚さ6μm
×幅6μmである。
In this embodiment, the optical input waveguide 2
For example, the number of optical output waveguides 6 is set to 16, for example, and the number of arrayed waveguides 4 is set to 100. The core size of each waveguide 2, 4, 6 is 6μm thick
× The width is 6 μm.

【0020】さらに、本実施形態例では、上記のよう
に、第3のスラブ導波路7をアレイ導波路4間に介設す
ることによって、アレイ導波路4と第3のスラブ導波路
7によって回折格子14を構成しており、対応する第1
のアレイ導波路4aと第2のアレイ導波路4bおよび、
その間の第3のスラブ導波路7内の前記経路8によって
構成するチャンネル導波路間の導波路長(第1のアレイ
導波路4の長さ+対応する第2のアレイ導波路4の長さ
+対応する経路8の長さ)の差ΔLを64μmにした。ま
た、回折次数mを61、導波路構成を形成するコアの屈折
率nを1.4698とし、光通信で用いられる波長1.55μm帯
において、波長多重間隔0.8nmを得られるようにした。
Further, in the present embodiment, as described above, the third slab waveguide 7 is interposed between the array waveguides 4 so that the third slab waveguide 7 is diffracted by the array slab waveguide 7 and the third slab waveguide 7. Grid 14 and a corresponding first
Array waveguide 4a and second array waveguide 4b, and
In the meantime, the waveguide length between the channel waveguides formed by the path 8 in the third slab waveguide 7 (the length of the first array waveguide 4 + the length of the corresponding second array waveguide 4+ The difference ΔL in the length of the corresponding path 8) was set to 64 μm. The diffraction order m was 61, the refractive index n of the core forming the waveguide configuration was 1.4698, and a wavelength multiplexing interval of 0.8 nm was obtained in the wavelength band of 1.55 μm used in optical communication.

【0021】なお、本発明者は、本実施形態例において
特徴的な第3のスラブ導波路7と各アレイ導波路4の組
成および線膨張係数などの特性および伝搬光の光軸方向
の長さを、以下の検討に基づいて検討した。
The inventor of the present invention has determined the characteristics of the third slab waveguide 7 and the array waveguides 4 such as the composition and linear expansion coefficient, and the length of the propagating light in the optical axis direction. Was examined based on the following examination.

【0022】図6に示したような導波路構成を有するア
レイ導波路型回折格子においては、(数1)が成立す
る。
In an arrayed waveguide type diffraction grating having a waveguide configuration as shown in FIG. 6, (Equation 1) holds.

【0023】[0023]

【数1】 (Equation 1)

【0024】ここで、nはアレイ導波路4の実効屈折
率、ΔLは隣り合うそれぞれのアレイ導波路4の長さの
差、mは回折次数(整数)、λは透過波長である。この
(数1)を温度に対して微分すると(数2)が得られ
る。
Here, n is the effective refractive index of the arrayed waveguide 4, ΔL is the difference between the lengths of the adjacent arrayed waveguides 4, m is the diffraction order (integer), and λ is the transmission wavelength. Differentiating this (Equation 1) with respect to temperature gives (Equation 2).

【0025】[0025]

【数2】 (Equation 2)

【0026】ここで、αはコアの線膨張係数を示す。一
般に、アレイ導波路4を形成する石英系ガラスは、屈折
率の温度微分係数と線膨張係数が正の値であるため、
(数2)から明らかなように、透過した波長の温度微分
係数も正の値を持つ。したがって、アレイ導波路4の透
過波長は温度上昇に伴い長波長側にシフトする。
Here, α indicates the coefficient of linear expansion of the core. In general, the quartz-based glass forming the arrayed waveguide 4 has positive values of the temperature differential coefficient of the refractive index and the linear expansion coefficient.
As is clear from (Equation 2), the temperature derivative of the transmitted wavelength also has a positive value. Therefore, the transmission wavelength of the arrayed waveguide 4 shifts to the longer wavelength side as the temperature rises.

【0027】ここで、もし、温度上昇前後におけるアレ
イ導波路4の長さの伸び量がすべてのアレイ導波路4で
等しければ、透過波長は温度に依存することなく一定と
なるはずであるが、前記の如く、アレイ導波路4の長さ
は互いに異なることから、その長さの伸び量も異なるこ
とになり、前記の如く、アレイ導波路4の透過波長が温
度に依存して変化してしまうことになる。
If the length of the array waveguide 4 before and after the temperature rise is equal in all the array waveguides 4, the transmission wavelength should be constant without depending on the temperature. As described above, since the lengths of the array waveguides 4 are different from each other, the amount of extension of the lengths also differs, and as described above, the transmission wavelength of the array waveguide 4 changes depending on the temperature. Will be.

【0028】そこで、本発明者は、各アレイ導波路4の
伸び量の違いに対応させて、この伸び量の違いを相殺す
るように、全てのアレイ導波路4の長手方向途中部にア
レイ導波路4と屈折率温度勾配および線膨張係数の異な
る第3のスラブ導波路7を設け(第1のアレイ導波路4
aと第2のアレイ導波路4bとの間隔に、全ての第1と
第2のアレイ導波路4a,4bを横切る態様で第3のス
ラブ導波路7を設け)、任意の隣り合う導波路の位相整
合条件の(数3)と、温度変化により導波路長差が変化
しないという条件を満たす(数4)を成り立たせること
により、全アレイ導波路4の光路長の温度依存性を相殺
することを考えた。
The inventor of the present invention has proposed that the array waveguides should be arranged in the middle of the length of all the arrayed waveguides 4 in the longitudinal direction so as to correspond to the difference in the amount of expansion of each arrayed waveguide 4 and to offset the difference in the amount of expansion. A third slab waveguide 7 having a refractive index temperature gradient and a linear expansion coefficient different from that of the waveguide 4 is provided (the first arrayed waveguide 4).
A third slab waveguide 7 is provided at a distance between the first array waveguide 4a and the second array waveguide 4b so as to cross all the first and second array waveguides 4a and 4b). By satisfying (Equation 3) of the phase matching condition and (Equation 4) that satisfies the condition that the waveguide length difference does not change due to a temperature change, the temperature dependence of the optical path length of all arrayed waveguides 4 is offset. I thought.

【0029】[0029]

【数3】 (Equation 3)

【0030】[0030]

【数4】 (Equation 4)

【0031】(数3)、(数4)において、nはアレ
イ導波路4の実効屈折率、nは第3のスラブ導波路7
の実効屈折率、La,iは、図2に示すように、配列内
側(図1を参照)から数えてi番目のアレイ導波路4の
長さ(i番目の第1のアレイ導波路4aとi番目の第2
のアレイ導波路4bの長さの和)、Lb、iは、i番目
の第1のアレイ導波路4aからi番目の第2のアレイ導
波路4bに向けて第3のスラブ導波路7内を伝搬する光
の光軸方向の経路8の長さ(i番目の第1のアレイ導
波路4aとi番目の第2のアレイ導波路4bとの光軸方
向の間隔)、mは回折次数(整数)、λは透過波長であ
る。また、La、i+1、Lb、i+1は上記に準ず
る。
[0031] (Equation 3), the equation (4), n a is the effective refractive index of the arrayed waveguide 4, n b is the third slab waveguide 7
As shown in FIG. 2 , the effective refractive index La, i of the i-th array waveguide 4 (i-th first array waveguide 4a) is counted from the inside of the array (see FIG. 1). And the ith second
Sum of the lengths of the arrayed waveguides 4b), Lb, i in the third slab waveguide 7 from the i-th first arrayed waveguide 4a to the i-th second arrayed waveguide 4b. Is the length of the path 8 i in the optical axis direction of the light propagating through (the distance between the i-th first arrayed waveguide 4 a and the i-th second arrayed waveguide 4 b in the optical axis direction), and m is the diffraction order (Integer) and λ is the transmission wavelength. Further, La , i + 1 , Lb, i + 1 are in accordance with the above.

【0032】上記考えに基づいて、本実施形態例では、
温度上昇に伴う、i番目の第1のアレイ導波路4aの伸
び量と、i番目の第2のアレイ導波路4bの伸び量と、
i番目の第1のアレイ導波路4aからi番目のアレイ導
波路4bに、第3のスラブ導波路7内を伝搬する光の光
軸方向の経路8の伸び量との合計が、i=1〜M(Mは
アレイ導波路4の総本数であり、本実施形態例では10
0)までの全ての場合において等しくなるための、アレ
イ導波路4(4a、4b)と第3のスラブ導波路7のコ
アの石英系ガラスの組成について、以下のようにして検
討した。
Based on the above idea, in this embodiment,
With the temperature rise, the extension amount of the i-th first arrayed waveguide 4a, the extension amount of the i-th second arrayed waveguide 4b,
From the i-th first arrayed waveguide 4a to the i-th arrayed waveguide 4b, the sum of the amount of elongation of the path 8 in the optical axis direction of the light propagating in the third slab waveguide 7 is i = 1 To M (M is the total number of the arrayed waveguides 4, and in this embodiment, 10
The composition of the silica-based glass of the cores of the arrayed waveguides 4 (4a, 4b) and the third slab waveguide 7 to be equal in all cases up to 0) was studied as follows.

【0033】まず、前記(数3)、(数4)において、
アレイ導波路4の損失を小さくするために、アレイ導波
路4と第3のスラブ導波路7の常温(25℃)での屈折
率は等しい(n=n=n)とすると、(数5)、
(数6)が得られる。なお、アレイ導波路4、第3のス
ラブ導波路7を形成するコアの屈折率は下部クラッド及
び上部クラッドの屈折率より0.80%だけ大きくした。
First, in (Equation 3) and (Equation 4),
In order to reduce the loss of the arrayed waveguide 4, if the refractive indices of the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 at room temperature (25 ° C.) are equal (n a = n b = n), 5),
(Equation 6) is obtained. The refractive index of the core forming the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 was set to be 0.80% larger than the refractive index of the lower clad and the upper clad.

【0034】[0034]

【数5】 (Equation 5)

【0035】[0035]

【数6】 (Equation 6)

【0036】ここでαa , αbは、それぞれアレイ導波
路4、第3のスラブ導波路7の線膨張係数である。ま
た、ΔLaは、隣り合うアレイ導波路4の導波路長の差
(隣り合うアレイ導波路4aの導波路長の差+隣り合う
アレイ導波路4bの導波路長の差)、ΔLbは、第3のス
ラブ導波路7内をi番目の第1のアレイ導波路4aから
i番目のアレイ導波路4bに伝搬する光の光軸方向の経
路8と、第3のスラブ導波路7内をi+1番目の第1
のアレイ導波路4aからi+1番目のアレイ導波路4b
に伝搬する光の光軸方向の経路8i+1との差であり、
(数7)、(数8)で示される。
Here, α a and α b are the linear expansion coefficients of the array waveguide 4 and the third slab waveguide 7, respectively. ΔL a is the difference between the waveguide lengths of the adjacent array waveguides 4 (the difference between the waveguide lengths of the adjacent array waveguides 4a + the difference between the waveguide lengths of the adjacent array waveguides 4b), and ΔL b is A path 8 i in the optical axis direction of light propagating from the i-th first arrayed waveguide 4 a to the i-th arrayed waveguide 4 b in the third slab waveguide 7 and the inside of the third slab waveguide 7. i + 1st first
From the array waveguide 4a to the (i + 1) th array waveguide 4b
And the difference from the path 8 i + 1 in the optical axis direction of the light propagating to
It is shown by (Equation 7) and (Equation 8).

【0037】[0037]

【数7】 (Equation 7)

【0038】[0038]

【数8】 (Equation 8)

【0039】以上のように、アレイ導波路型回折格子の
温度依存性をなくすためには、アレイ導波路4と第3の
スラブ導波路7を形成する各コアガラスの線膨張率
α、α bと屈折率温度勾配dn/dTを求め、(数5)、
(数6)を満たすようにΔLa , ΔL bを決定すればよい
ことがわかった。
As described above, the array waveguide type diffraction grating
In order to eliminate the temperature dependency, the array waveguide 4 and the third
Linear expansion coefficient of each core glass forming slab waveguide 7
αa, Α bAnd the refractive index temperature gradient dn / dT, (Equation 5),
ΔL to satisfy (Equation 6)a , ΔL bCan be determined
I understand.

【0040】次に、上記アレイ導波路4と第3のスラブ
導波路7の各コアガラスの線膨張率α、αbと屈折率
温度勾配dn/dT及びΔLa , ΔLbの求め方について述べ
る。屈折率温度勾配dn/dTはLorenz-Lorentzの式を温度
微分することにより(数9)が得られる。
Next, the method of obtaining the linear expansion coefficients α a and α b and the refractive index temperature gradients dn / dT and ΔL a and ΔL b of each core glass of the array waveguide 4 and the third slab waveguide 7 will be described. State. The refractive index temperature gradient dn / dT can be obtained by subjecting the Lorenz-Lorentz equation to temperature differentiation (Equation 9).

【0041】[0041]

【数9】 (Equation 9)

【0042】ここでβは体膨張係数であり、ガラスのよ
うな等方体の場合は線膨張係数αとβの関係はβ≒3α
が成り立つ。またψは分極率の温度係数である。
Here, β is the body expansion coefficient. In the case of an isotropic body such as glass, the relationship between the linear expansion coefficient α and β is β ≒ 3α
Holds. Ψ is the temperature coefficient of the polarizability.

【0043】また、αとψにはガラス組成成分による加
成性が成り立つことが知られており(たとえば、"光学
ガラスの分極率の温度係数について"、光学,8 (1979) p
p372を参照)、ガラス組成からαとψを求めることがで
きる。ψが求まれば(数9)よりdn/dTが求まり、以上
から求められたαとdn/dTから、(数5)、(数6)を
満たすΔLa , ΔLbを求めればよいことになる。
It is known that α and ψ have additive properties due to glass composition components (for example, “Temperature coefficient of polarizability of optical glass”, Optics, 8 (1979) p.
α and ψ can be determined from the glass composition. If ψ is obtained, dn / dT is obtained from (Equation 9), and ΔL a and ΔL b satisfying (Equation 5) and (Equation 6) may be obtained from α and dn / dT obtained above. Become.

【0044】そこで、本実施形態例では、アレイ導波路
4全体の光路長の温度依存性を相殺するために、アレイ
導波路4の組成と第3のスラブ導波路7の組成は、石英
系ガラスの構成成分の加成性を用いることによって、ア
レイ導波路4と第3のスラブ導波路7の線膨張率と屈折
率温度勾配が予め定めた値となるように、表1に示す値
に決定した。
Therefore, in the present embodiment, in order to cancel the temperature dependence of the optical path length of the entire arrayed waveguide 4, the composition of the arrayed waveguide 4 and the composition of the third slab waveguide 7 are made of quartz glass. The values shown in Table 1 are determined so that the linear expansion coefficient and the refractive index temperature gradient of the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 become predetermined values by using the additivity of the constituent components. did.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】なお、アレイ導波路4、第3のスラブ導波
路7を形成する各コア膜21,22の厚さ(約10μm)
と比較して基板1,13の厚さ(約1mm)が厚いた
め、表1において、アレイ導波路4と第3のスラブ導波
路7の線膨張係数αはいずれも前記ガラス成分の加成性
を用いずに、アレイ導波路4の線膨張係数はシリコン基
板の線膨張係数α=26×10-7/℃により近似し、第3のス
ラブ導波路7の線膨張係数は石英基板の線膨張係数α=
5.5×10-7/℃を用いて近似した。
The thickness (about 10 μm) of each of the core films 21 and 22 forming the array waveguide 4 and the third slab waveguide 7.
Since the thicknesses of the substrates 1 and 13 (about 1 mm) are thicker than those in Table 1, in Table 1, the linear expansion coefficients α of the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 are both additive properties of the glass component. , The linear expansion coefficient of the array waveguide 4 is approximated by the linear expansion coefficient α of the silicon substrate α = 26 × 10 −7 / ° C., and the linear expansion coefficient of the third slab waveguide 7 is the linear expansion coefficient of the quartz substrate. Coefficient α =
Approximation was performed using 5.5 × 10 −7 / ° C.

【0047】表1の値を用いて、本実施形態例のアレイ
導波路型回折格子のアレイ導波路4、第3のスラブ導波
路7の各伸び量ΔLa , ΔLbを(数5)、(数6)から
計算すると、各アレイ導波路4の伸び量(第1のアレイ
導波路4aの伸び量+対応する第2のアレイ導波路4b
の伸び量)ΔLa=−41μmとなり、一方、第3のスラブ
導波路7の伸び量(各伝搬光の経路8の伸び量)ΔLb=1
05μmとなる。そして、各アレイ導波路4の伸び量と第
3のスラブ導波路7の伸び量との和(具体的には、第1
のアレイ導波路4aの伸び量+対応する第2のアレイ導
波路4bの伸び量+対応する各伝搬光の経路8の伸び
量)は、ΔL=ΔLa+ΔLb=64μmとなる。
Using the values in Table 1, the elongation amounts ΔL a and ΔL b of the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 of the arrayed waveguide type diffraction grating of this embodiment are given by Calculating from (Equation 6), the extension amount of each array waveguide 4 (the extension amount of the first array waveguide 4a + the corresponding second array waveguide 4b)
ΔL a = −41 μm, while the extension of the third slab waveguide 7 (the extension of the path 8 of each propagating light) ΔL b = 1
It becomes 05 μm. Then, the sum of the extension amount of each array waveguide 4 and the extension amount of the third slab waveguide 7 (specifically, the first
Of the array waveguide 4a + the corresponding extension of the second array waveguide 4b + the corresponding extension of the propagation light path 8) is ΔL = ΔL a + ΔL b = 64 μm.

【0048】本実施形態例では、アレイ導波路の本数を
100本にしたため、一番外側(図の最上側)のアレイ
導波路4に接続されるスラブ導波路7の長さが10.5mm必
要となるので、本実施形態例では一番外側のアレイ導波
路4に接続される第3のスラブ導波路7の長さを15mmに
固定し、アレイ導波路4のコアを内側から外側に向かっ
て41μmずつ短くなるように形成し、一方、第3のスラ
ブ導波路7を上記アレイ導波路4に対応するように内側
から外側に向かって105μmずつ長くなるように作製し
た。
In this embodiment, since the number of array waveguides is set to 100, the length of the slab waveguide 7 connected to the outermost (uppermost in the figure) array waveguide 4 needs to be 10.5 mm. Therefore, in this embodiment, the length of the third slab waveguide 7 connected to the outermost arrayed waveguide 4 is fixed to 15 mm, and the core of the arrayed waveguide 4 is set to 41 μm from the inside to the outside. On the other hand, the third slab waveguide 7 was manufactured so as to be longer by 105 μm from the inside to the outside so as to correspond to the arrayed waveguide 4.

【0049】そして、アレイ導波路4の長手方向途中
(本実施形態例では中央部分)を分離するように、アレ
イ導波路型回折格子を所望形状(本実施形態例では台形
状)に切断分割し、切断分割された第1と第2のアレイ
導波路4a,4b間に上記所望形状の第3のスラブ導波
路7を配置し、接続することにより本実施形態例のアレ
イ導波路型回折格子を形成した。
Then, the arrayed waveguide type diffraction grating is cut and divided into a desired shape (a trapezoidal shape in the present embodiment) so as to separate a middle part (a central portion in the present embodiment) of the array waveguide 4 in the longitudinal direction. By disposing and connecting the third slab waveguide 7 having the desired shape between the cut and divided first and second array waveguides 4a and 4b, the array waveguide type diffraction grating of this embodiment can be obtained. Formed.

【0050】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、次に、本実施形態例のアレイ導波路型回折格子の作
成方法について図3〜5に基づいて説明する。なお、図
3の(a)’〜(c)’には、それぞれ、同図の(a)
〜(c)の断面図が示されており、図5の(a)’〜
(d)’には、それぞれ、同図の(a)〜(d)の断面
図が示されている。
The present embodiment is configured as described above. Next, a method for forming an arrayed waveguide type diffraction grating of this embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, (a) ′ to (c) ′ in FIG. 3 respectively correspond to (a) in FIG.
5A to 5C are shown, and FIG.
(D) ′ shows cross-sectional views (a) to (d) of FIG.

【0051】まず、従来のアレイ導波路型回折格子と同
様に、図3の(a)、(a)’に示すように、シリコン
基板1上に下部クラッド膜11とコア膜21を火炎堆積
法とガラス化焼結により形成し、同図の(b)、
(b)’に示すように、コア膜21を反応性イオンエッ
チング(RIE)を用いて、コア膜21の不要部分を除
去して、所望の導波路パターンを形成する。その後、同
図の(c)、(c)’に示すように、コア膜21の上側
に上部クラッド膜12を火炎堆積法とガラス化焼結によっ
て形成する。
First, as shown in FIGS. 3A and 3A ', a lower cladding film 11 and a core film 21 are formed on a silicon substrate 1 by a flame deposition method, similarly to the conventional arrayed waveguide type diffraction grating. And vitrification sintering, and FIG.
As shown in (b) ′, the core film 21 is subjected to reactive ion etching (RIE) to remove unnecessary portions of the core film 21 to form a desired waveguide pattern. Thereafter, as shown in FIGS. 3C and 3C ', the upper clad film 12 is formed on the upper side of the core film 21 by a flame deposition method and vitrification sintering.

【0052】そして、このように形成した従来のアレイ
導波路型回折格子に、図4に示すような、切断用マーカ
31を形成し、形成した基板を切断用マーカに沿って切
断する。
Then, a cutting marker 31 as shown in FIG. 4 is formed on the conventional arrayed waveguide type diffraction grating thus formed, and the formed substrate is cut along the cutting marker.

【0053】一方、スラブ導波路7の作製は、図5の
(a)、(a)’に示すように、石英基板13上にコア
膜22を火炎堆積法とガラス化焼結により形成し、同図
の(b)、(b)’に示すように、コア膜22を反応性
イオンエッチングを用いて所望のコア形状に形成し、同
図の(c)、(c)’に示すように、上部クラッド膜1
5を火炎堆積法とガラス化焼結によって形成する。その
後、同図の(d)、(d)’に示すように、形成した基
板を所定の形状100に切断する。
On the other hand, as shown in FIGS. 5A and 5A ′, a slab waveguide 7 is formed by forming a core film 22 on a quartz substrate 13 by flame deposition and vitrification sintering. As shown in (b) and (b) ′ of the same figure, the core film 22 is formed into a desired core shape using reactive ion etching, and as shown in (c) and (c) ′ of the same figure. , Upper cladding film 1
5 is formed by flame deposition and vitrification sintering. Thereafter, the formed substrate is cut into a predetermined shape 100 as shown in (d) and (d) ′ of FIG.

【0054】そして、図4の作製工程で切断分割された
アレイ導波路4a,4b間に、図5で切断された第3の
スラブ導波路7を配置し、接着剤等を用いて貼り合わせ
ることにより、図1に示したアレイ導波路型回折格子を
作製する。
Then, the third slab waveguide 7 cut in FIG. 5 is arranged between the arrayed waveguides 4a and 4b cut and divided in the manufacturing process of FIG. 4, and bonded using an adhesive or the like. Thus, the arrayed waveguide type diffraction grating shown in FIG. 1 is manufactured.

【0055】本実施形態例のアレイ導波路型回折格子
は、従来のアレイ導波路型回折格子と同様の動作によ
り、波長多重光の分波などの光合分波動作を行なうが、
本実施形態例では、各アレイ導波路4を第1のアレイ導
波路4aと第2のアレイ導波路4とに切断分離し、これ
らのアレイ導波路4a,4b間に、表1に示したような
組成を有する、アレイ導波路4とは屈折率温度依存性お
よび線膨張係数の異なる第3のスラブ導波路7を設け、
かつ、前記第1のアレイ導波路4aから対応する第2の
アレイ導波路4bに向けて前記第3のスラブ導波路7内
を伝搬する光の光軸方向の経路長(経路8の長さ)は前
記アレイ導波路4全体の光路長の温度依存性をほぼ相殺
する大きさに形成したために、アレイ導波路4全体の温
度依存性を非常に小さくすることができる。
The arrayed waveguide type diffraction grating of this embodiment performs an optical multiplexing / demultiplexing operation such as splitting of wavelength-division multiplexed light by the same operation as the conventional arrayed waveguide type diffraction grating.
In this embodiment, each arrayed waveguide 4 is cut and separated into a first arrayed waveguide 4a and a second arrayed waveguide 4, and between these arrayed waveguides 4a and 4b, as shown in Table 1. A third slab waveguide 7 having a refractive index temperature dependency and a linear expansion coefficient different from that of the arrayed waveguide 4 having an appropriate composition;
In addition, a path length of the light propagating in the third slab waveguide 7 from the first array waveguide 4a to the corresponding second array waveguide 4b in the optical axis direction (length of the path 8). Is formed to have a size that almost cancels the temperature dependence of the optical path length of the entire array waveguide 4, so that the temperature dependence of the entire array waveguide 4 can be made very small.

【0056】そのため、本実施形態例のアレイ導波路型
回折格子は、透過光波長の温度依存性が非常に小さいア
レイ導波路型回折格子とすることができる。実際に、本
発明者が本実施形態例のアレイ導波路型回折格子におけ
る透過波長の温度依存性を測定したところ、温度変動幅
0〜80℃における本アレイ導波路型回折格子の透過波長
の変動幅は0.04nmと非常に小さな値となり、透過波長の
温度依存性の大幅な低減が可能となったことが確認され
た。
Therefore, the arrayed waveguide type diffraction grating of this embodiment can be an arrayed waveguide type diffraction grating in which the temperature dependence of the transmitted light wavelength is very small. In fact, when the inventor measured the temperature dependence of the transmission wavelength in the arrayed waveguide type diffraction grating of the present embodiment, the temperature variation width
The fluctuation width of the transmission wavelength of the present arrayed waveguide type diffraction grating at 0 to 80 ° C. was a very small value of 0.04 nm, and it was confirmed that the temperature dependence of the transmission wavelength could be significantly reduced.

【0057】また、本実施形態例のアレイ導波路型回折
格子と、第3のスラブ導波路7を設けないで形成した従
来のアレイ導波路型回折格子との透過損失を比較したと
ころ、本実施形態例のアレイ導波路型回折格子は従来の
アレイ導波路型回折格子に比べて1dBだけしか透過損
失の増加はみられず、アレイ導波路4と第3のスラブ導
波路7の接続部での過剰損失は殆どなかった。
The transmission loss of the arrayed waveguide type diffraction grating of the present embodiment and the conventional arrayed waveguide type diffraction grating formed without the third slab waveguide 7 were compared. In the arrayed waveguide type diffraction grating of the embodiment, the transmission loss is increased by only 1 dB as compared with the conventional arrayed waveguide type diffraction grating, and the connection loss between the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 is reduced. There was little excess loss.

【0058】さらに、本実施形態例では、アレイ導波路
4と第3のスラブ導波路7の組成を決定する際に、上記
の如く、石英系ガラスの構成成分の加成性を用いること
により、アレイ導波路4と第3のスラブ導波路7の線膨
張係数と屈折率温度勾配が予め定めた所望の値となるよ
うに決定したために、アレイ導波路4と第3のスラブ導
波路7の組成を非常に容易に決定することができ、アレ
イ導波路型回折格子を容易に設計することができる。
Further, in the present embodiment, when the compositions of the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 are determined, as described above, the additive properties of the constituent components of the silica-based glass are used. Since the linear expansion coefficient and the refractive index temperature gradient of the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 were determined to be predetermined desired values, the compositions of the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 were determined. Can be determined very easily, and an arrayed waveguide type diffraction grating can be easily designed.

【0059】さらに、本実施形態例によれば、ペェルチ
ェ素子等の温度調整器を使用しないので、小型なアレイ
導波路型回折格子とすることができる。
Further, according to the present embodiment, since a temperature controller such as a Peltier element is not used, a small arrayed waveguide type diffraction grating can be obtained.

【0060】次に、本発明に係るアレイ導波路型回折格
子の第2実施形態例について説明する。本実施形態例は
上記第1実施形態例とほぼ同様に構成されており、本実
施形態例が上記第1実施形態例と異なる特徴的なこと
は、アレイ導波路4と第3のスラブ導波路7の組成を、
表2に示す組成にしたことと、ΔLa=−31μm、ΔLb=95
μmとしたことである。
Next, a description will be given of an array waveguide type diffraction grating according to a second embodiment of the present invention. The present embodiment is configured substantially in the same manner as the first embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in that the array waveguide 4 and the third slab waveguide are different. The composition of 7
The composition shown in Table 2 was used, ΔL a = −31 μm, ΔL b = 95
μm.

【0061】[0061]

【表2】 [Table 2]

【0062】本実施形態例でも、アレイ導波路4と第3
のスラブ導波路7の組成は、石英系ガラスの構成成分の
加成性を用いることによって、アレイ導波路4と第3の
スラブ導波路7の線膨張率と屈折率温度勾配が予め定め
た値となるように、表2に示す値に決定している。表2
の値を用いてアレイ導波路4、第3のスラブ導波路7の
各伸び量ΔLa , ΔLbを(数5)、(6)から計算する
と、前記の如く、各アレイ導波路4の伸び量ΔLa=-31μ
m、第3のスラブ導波路7の伸び量ΔLb=95μmとなり、
各アレイ導波路4の伸び量と第3のスラブ導波路7の伸
び量との和は、ΔL=ΔLa+ΔLb=64μmとなる。
Also in this embodiment, the array waveguide 4 and the third
The composition of the slab waveguide 7 is such that the linear expansion coefficient and the refractive index temperature gradient of the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 are set to predetermined values by using the additive properties of the constituent components of the silica-based glass. The values shown in Table 2 are determined so that Table 2
Arrayed waveguide 4 using the values, the elongation amount [Delta] L a third slab waveguide 7, the [Delta] L b (5), is calculated from (6), wherein as the elongation of the arrayed waveguide 4 Quantity ΔL a = -31μ
m, the elongation ΔL b = 95 μm of the third slab waveguide 7,
The sum of the extension amount of each array waveguide 4 and the extension amount of the third slab waveguide 7 is ΔL = ΔL a + ΔL b = 64 μm.

【0063】なお、アレイ導波路4、第3のスラブ導波
路7を形成する各コア膜21,22の厚さ(約10μm)
と比較して基板1,13の厚さ(約1mm)が厚いた
め、表2においても表1と同様に、アレイ導波路4と第
3のスラブ導波路7の線膨張係数αはいずれも前記ガラ
ス成分の加成性を用いずに、アレイ導波路4の線膨張係
数はシリコン基板の線膨張係数α=26×10-7/℃により近
似し、第3のスラブ導波路7の線膨張係数は石英基板の
線膨張係数α=5.5×10-7/℃を用いて近似した。
The thickness (about 10 μm) of each of the core films 21 and 22 forming the array waveguide 4 and the third slab waveguide 7.
Since the thicknesses of the substrates 1 and 13 (approximately 1 mm) are larger than those in Table 1, the linear expansion coefficients α of the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 are both the same in Table 2 as in Table 1. Without using the additivity of the glass component, the linear expansion coefficient of the arrayed waveguide 4 approximates the linear expansion coefficient of the silicon substrate α = 26 × 10 −7 / ° C., and the linear expansion coefficient of the third slab waveguide 7. Was approximated using the linear expansion coefficient α of the quartz substrate = 5.5 × 10 −7 / ° C.

【0064】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例でも、上記第1実施形態例とほぼ同様
の特性効果が得られた。
The present embodiment is configured as described above. In this embodiment, substantially the same characteristics and effects as those of the first embodiment are obtained.

【0065】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、
アレイ導波路4や第3のスラブ導波路7を形成するコア
組成は、上記各実施形態例のコア組成に限定されるもの
ではなく、第3のスラブ導波路7とアレイ導波路4の屈
折率温度勾配と線膨張係数の少なくとも一方を異なる大
きさに形成し、第1のアレイ導波路4aから対応する第
2のアレイ導波路4bに向けて第3のスラブ導波路7内
を伝搬する光の光軸方向の経路長を適宜の長さにするこ
とによって、アレイ導波路4全体の光路長の温度依存性
をほぼ相殺するように、種々の組成を適用することがで
きる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various embodiments. For example,
The core composition forming the arrayed waveguide 4 and the third slab waveguide 7 is not limited to the core composition of each of the above embodiments, but the refractive index of the third slab waveguide 7 and the arrayed waveguide 4 At least one of the temperature gradient and the linear expansion coefficient is formed to have different sizes, and the light propagating in the third slab waveguide 7 from the first array waveguide 4a to the corresponding second array waveguide 4b is formed. By setting the path length in the optical axis direction to an appropriate length, various compositions can be applied so that the temperature dependence of the optical path length of the entire arrayed waveguide 4 is almost canceled.

【0066】また、上記各実施形態例においては、基板
1をシリコン基板としたが、基板1を形成する材料は特
に限定されるものではなく、石英基板を用いてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the substrate 1 is a silicon substrate, but the material for forming the substrate 1 is not particularly limited, and a quartz substrate may be used.

【0067】さらに、上記各実施形態例においては、基
板上に石英系ガラスを使用して火炎加水分解法によりア
レイ導波路型回折格子を形成したが、本発明は火炎加水
分解法に限定されるものではなく、電子ビーム蒸着法
等、他の堆積法により形成された石英系ガラス導波路、
あるいはイオン交換やプロトン交換により作製した石英
系ガラス導波路等によってアレイ導波路型回折格子を形
成してもよい。
Further, in each of the above embodiments, the arrayed waveguide type diffraction grating is formed on the substrate by the flame hydrolysis method using quartz glass, but the present invention is limited to the flame hydrolysis method. Not a quartz-based glass waveguide formed by other deposition methods, such as electron beam evaporation,
Alternatively, an arrayed waveguide type diffraction grating may be formed by a silica-based glass waveguide manufactured by ion exchange or proton exchange.

【0068】さらに、上記各実施形態例では、図2に示
したように、前記i番目のアレイ導波路4の長さよりも
i+1番目のアレイ導波路4の長さを短く形成し、i番
目の第1のアレイ導波路4aからi番目の第2のアレイ
導波路4bに向けて第3のスラブ導波路7内を伝搬する
光の光軸方向の経路8の長さよりも、i+1番目の第
1のアレイ導波路4aからi+1番目の第2のアレイ導
波路4bに向けて第3のスラブ導波路7内を伝搬する光
の光軸方向の経路8i+1の長さを長く形成したが、ア
レイ導波路4や第3のスラブ導波路7の組成等によって
は、その逆に、i番目のアレイ導波路4の長さよりもi
+1番目のアレイ導波路4の長さを長く形成し、経路8
よりも径路8i+1の長さを短く形成してもよい。
Further, in each of the above embodiments, as shown in FIG. 2, the length of the (i + 1) -th array waveguide 4 is made shorter than the length of the i-th array waveguide 4, and the i-th array waveguide 4 is formed. than the length of the first arrayed waveguide 4a from the i-th second toward the arrayed waveguide 4b of the light propagating the third slab waveguide 7 in the optical axis direction of the path 8 i, i + 1 th Although the length of the optical axis direction path 8 i + 1 of light propagating in the third slab waveguide 7 from the first array waveguide 4 a to the (i + 1) -th second array waveguide 4 b is formed longer, On the contrary, depending on the composition of the waveguide 4 and the third slab waveguide 7, the length of the i-th arrayed waveguide 4 is larger than the length of the i-th arrayed waveguide 4.
The length of the + 1st arrayed waveguide 4 is increased, and
It may be formed shorter the length of the path 8 i + 1 than i.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明によれば、アレイ導波路の長手方
向途中部を切断分離して第1と第2のアレイ導波路と
し、これら全ての第1と第2のアレイ導波路を横切る態
様で第3のスラブ導波路を設け、第3のスラブ導波路と
アレイ導波路は屈折率温度勾配と線膨張係数の少なくと
も一方が異なる大きさになるようにし、かつ、前記アレ
イ導波路から対応する第2のアレイ導波路に向けて前記
第3のスラブ導波路内を伝搬する光の光軸方向の経路長
は前記アレイ導波路全体の光路長の温度依存性をほぼ相
殺する大きさに形成されているために、前記スラブ導波
路によって、アレイ導波路全体の光路長の温度依存性を
ほぼ相殺することができる。
According to the present invention, the first and second arrayed waveguides are cut and separated at the middle part in the longitudinal direction of the arrayed waveguide, and all of the first and second arrayed waveguides are crossed. A third slab waveguide is provided, and the third slab waveguide and the array waveguide have at least one of a refractive index temperature gradient and a linear expansion coefficient different from each other. The path length in the optical axis direction of the light propagating in the third slab waveguide toward the second array waveguide is formed to have a size that almost cancels the temperature dependence of the optical path length of the entire array waveguide. Therefore, the slab waveguide can substantially offset the temperature dependence of the optical path length of the entire arrayed waveguide.

【0070】また、本発明によれば、上記のようにアレ
イ導波路全体の光路長の温度依存性をほぼ相殺すること
ができるために、ペェルチェ素子等の温度調整器を用い
る必要がなく、小型なアレイ導波路型回折格子とするこ
とができる。
Further, according to the present invention, as described above, the temperature dependence of the optical path length of the entire arrayed waveguide can be almost cancelled. Therefore, it is not necessary to use a temperature controller such as a Peltier element, and the size An array waveguide type diffraction grating can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るアレイ導波路型回折格子の一実施
形態例を平面図により示す要部構成図である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a plan view of an embodiment of an arrayed waveguide type diffraction grating according to the present invention.

【図2】上記実施形態例のアレイ導波路型回折格子にお
ける隣り合うアレイ導波路4の長さと第3のスラブ導波
路7内を伝搬する伝搬光の経路8の長さの関係を示す説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the length of an adjacent arrayed waveguide 4 and the length of a path 8 of propagating light propagating in a third slab waveguide 7 in the arrayed waveguide type diffraction grating of the embodiment. It is.

【図3】上記実施形態例のアレイ導波路型回折格子作製
工程の一部を平面図と断面図により示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a plan view and a cross-sectional view of a part of an arrayed waveguide type diffraction grating manufacturing process of the embodiment.

【図4】上記実施形態例のアレイ導波路型回折格子の図
3に続く作製工程を平面図により示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing, in a plan view, a manufacturing process subsequent to FIG. 3 for the arrayed waveguide grating of the embodiment.

【図5】上記実施形態例のアレイ導波路型回折格子作製
工程における第3のスラブ導波路作製工程を平面図と断
面図により示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a plan view and a cross-sectional view of a third slab waveguide manufacturing step in the array waveguide type diffraction grating manufacturing step of the embodiment.

【図6】従来のアレイ導波路型回折格子を平面図により
示す要部説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view of a main part of a conventional arrayed waveguide type diffraction grating in a plan view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 第1のスラブ導波路(入力側スラブ導波路) 3 入力側スラブ導波路 4,4a,4b アレイ導波路 5 第2のスラブ導波路(出力側スラブ導波路) 6 光出力導波路 7 第3のスラブ導波路 31 マーカ Reference Signs List 1 substrate 2 first slab waveguide (input side slab waveguide) 3 input side slab waveguide 4, 4a, 4b array waveguide 5 second slab waveguide (output side slab waveguide) 6 optical output waveguide 7 Third slab waveguide 31 Marker

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奈良 一孝 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 中島 毅 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA03 KA12 LA19 PA04 PA05 QA04 TA00  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazutaka Nara 2-6-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Furukawa Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Nakajima 2-6-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Furukawa Electric Co., Ltd. (reference) 2H047 KA03 KA12 LA19 PA04 PA05 QA04 TA00

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1本以上の並設された光入力導波路の出
射側に第1のスラブ導波路が接続され、該第1のスラブ
導波路の出射側には該第1のスラブ導波路から導出され
た光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたア
レイ導波路が接続され、該複数のアレイ導波路の出射側
には第2のスラブ導波路が接続され、該第2のスラブ導
波路の出射側には複数の並設された光出力導波路が接続
されて成る導波路構成を有し、前記光入力導波路から入
力された互いに異なる波長の複数の光信号を、前記アレ
イ導波路によって各波長ごとに位相差をつけて伝搬させ
て各波長ごとに異なる光出力導波路に入射させ、互いに
異なる波長の光を異なる光出力導波路から出力するアレ
イ導波路型光回折格子において、前記全てのアレイ導波
路が長手方向途中部で第1のアレイ導波路と第2のアレ
イ導波路とに切断分離されており、この分離された第1
のアレイ導波路と第2のアレイ導波路との間隔に全ての
第1と第2のアレイ導波路を横切る態様で第3のスラブ
導波路が設けられており、該第3のスラブ導波路と前記
アレイ導波路とは屈折率温度勾配と線膨張係数の少なく
とも一方が異なる値に形成され、かつ、前記第1のアレ
イ導波路から対応する第2のアレイ導波路に向けて前記
第3のスラブ導波路内を伝搬する光の光軸方向の経路長
は前記アレイ導波路全体の光路長の温度依存性をほぼ相
殺する大きさに形成されていることを特徴とするアレイ
導波路型回折格子。
1. A first slab waveguide is connected to an output side of one or more optical input waveguides arranged side by side, and the first slab waveguide is connected to an output side of the first slab waveguide. A plurality of array waveguides having different lengths for transmitting light derived from the array waveguides are connected, and a second slab waveguide is connected to an output side of the plurality of array waveguides. The output side of the slab waveguide has a waveguide configuration in which a plurality of side-by-side optical output waveguides are connected, and a plurality of optical signals of different wavelengths input from the optical input waveguide, Array waveguide type optical diffraction that propagates with a phase difference for each wavelength by the array waveguide, makes it incident on a different optical output waveguide for each wavelength, and outputs light of different wavelengths from different optical output waveguides. In the grating, all of the array waveguides are in the middle of the longitudinal direction. Are cut and separated into a first array waveguide and a second array waveguide.
A third slab waveguide is provided at a distance between the array waveguide and the second array waveguide so as to cross all of the first and second array waveguides. The arrayed waveguide is formed so that at least one of a refractive index temperature gradient and a linear expansion coefficient is different from each other, and the third slab is moved from the first arrayed waveguide to a corresponding second arrayed waveguide. An arrayed-waveguide type diffraction grating, wherein a path length of light propagating in the waveguide in the optical axis direction is formed to have a size that almost cancels the temperature dependence of the optical path length of the entire arrayed waveguide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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