JP2002116330A - 光ａｄｍ装置 - Google Patents

光ａｄｍ装置

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JP2002116330A
JP2002116330A JP2000306558A JP2000306558A JP2002116330A JP 2002116330 A JP2002116330 A JP 2002116330A JP 2000306558 A JP2000306558 A JP 2000306558A JP 2000306558 A JP2000306558 A JP 2000306558A JP 2002116330 A JP2002116330 A JP 2002116330A
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Japan
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waveguide
optical
waveguides
slab
output channel
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Makoto Katayama
誠 片山
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 伝搬光の伝送損失を増加させることなく、温
度変化に起因した波長特性の変動を効果的に抑制する構
造を備えた光ＡＤＭ装置を提供する。 【解決手段】 この発明に係る光ＡＤＭ装置は、スラブ
導波路140に接続された導波路群150それぞれに含まれる
各出力チャネル導波路が、各スラブ導波路140における
各チャネル信号の温度変化に起因した焦点位置ずれを相
殺するよう、該出力チャネル導波路の光軸に対して非対
称なテーパー形状を有するＡＷＧ回路を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、波長分割多重
（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送シ
ステムにおいて、所望のチャネル波長を有する信号の取
り出し及び追加を行う光ＡＤＭ装置(Add-Drop Multiple
xer)に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光ＡＤＭ装置としては、例えば特
開平１１−２７１５５９号公報（第１文献）に記載され
た装置が知られている。この従来の光ＡＤＭ装置は、基
板上に、入力ポート導波路、該入力ポート導波路に接続
された光分波器、導波路を介して該光分波器の出力ポー
トに接続された入力ポートを有する光合波器、該光合波
器に接続された出力ポート導波路が設けられており、該
光分波器の出力ポートと光合波器の入力ポートとを接続
する導波路中に、伝送路への信号の追加(Add)及び伝送
路からの信号の取り出し(Drop)の少なくともいずれかを
制御するためのマルチポート・光スイッチが設けられて
いる。
【０００３】上記光スイッチには、マッハ・ツェンダー
干渉型の熱光学スイッチ（以下、ＭＺＩ型ＴＯスイッチ
という）が利用される。このＭＺＩ型ＴＯスイッチは加
熱素子を備えており、この加熱素子により導波路長（位
相シフト）が制御される。例えば、上記第１文献に記載
された光ＡＤＭ装置において、ＭＺＩ型ＴＯスイッチ
は、上記加熱素子に所定電圧が印加されることにより光
分波器により分波された信号から所望のチャネル波長の
信号を取り出す一方、追加されるべき新たな信号を光合
波器に導く。加熱素子への電圧印加を解除することによ
り、ＭＺＩ型ＴＯスイッチを介して光分波器からの各信
号が光合波器へ導かれる。
【０００４】また、従来の光ＡＤＭ装置に適用可能なＡ
ＷＧ型の光合分波器（以下、ＡＷＧ回路という）とし
て、例えばＷＯ９８／３６２９９（第２文献）や２００
０年電子情報通信学会Ｃ−３−７６（第３文献）には、
波長特性の温度依存性を低減するための構造を備えたＡ
ＷＧ回路が記載されている。
【０００５】このうち、上記第２文献に記載されたＡＷ
Ｇ回路は、互いに長さの異なる導波路で構成されたフェ
ーズドアレイに溝が形成され、該溝内に屈折率温度係数
が負のシリコン樹脂が導入されている。この構成によ
り、フェーズドアレイを構成する導波路間の温度変化に
よって生じた光路差の増加が相殺され、所定の温度範囲
内において分離波長帯域のシフト（波長ずれ）が抑制さ
れる。
【０００６】一方、上記第３文献に記載されたＡＷＧ回
路は、入力側スラブ導波路に溝が形成されており、該溝
内に屈折率温度係数が負の樹脂が導入されている。この
第３文献に記載されたＡＷＧ回路においても、上記第２
文献に記載されたＡＷＧ回路と同様に、波長特性の温度
依存性を低減するよう、フェーズドアレイを構成する導
波路間の温度変化に起因した光路差の増加が相殺され
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】発明者は、上述の従来
の光ＡＤＭ装置、特に該光ＡＤＭ装置に含まれるＡＷＧ
回路について検討した結果、以下のような課題を発見し
た。すなわち、従来のＡＷＧ回路において、フェーズド
アレイや入力側スラブ導波路に設けられた溝に導入され
る樹脂（例えばシリコン樹脂）は、該フェーズドアレイ
や入力側スラブ導波路を構成する材料（石英系材料）と
は異なる屈折率を有しているため、このような構造によ
り伝搬光の伝送損失が増大する可能性があった。
【０００８】この発明は、以上のような課題を解決する
ためになされたものであり、伝搬光の伝送損失を増加さ
せることなく、波長特性の温度変化に起因した変動を効
果的に抑制する構造を備えた光合分波器を提供すること
を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光ＡＤＭ
装置は、伝送路中を伝搬する所定間隔のチャネル波長を
有する各信号の分波及び該伝送路へ送出されるべき新た
な信号の合波を行うための光合分波器と、該光合分波器
を介して信号の取り出し及び追加を制御するための光ス
イッチとを備える。また、この光合分波器は、波長分割
多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝
送システムに波長選択素子として適用可能なアレイ導波
路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）型
の光合分波器であって、基板と、該基板上にそれぞれ設
けられた、第１導波路群、第１スラブ導波路、フェーズ
ドアレイ、第２スラブ導波路、及び第２導波路群とを備
え、ＷＤＭ伝送システムに波長選択素子として適用可能
なＡＷＧ型の光合分波器である。
【００１０】上記光合分波器において、上記第１及び第
２スラブ導波路は、それぞれ所定のスラブ長を有する。
なお、スラブ長は、一般的に各スラブ導波路のレンズ面
として機能する光入力端の焦点距離に相当する。また、
上記第１導波路群は、一端が第１スラブ導波路に接続さ
れた状態で基板上に平面的にそれぞれ配列された複数の
導波路を含み、上記第２導波路群も同様に一端が第２ス
ラブ導波路に接続された状態で基板上に平面的にそれぞ
れ配列された複数の導波路を含む。これら第１及び第２
導波路群は、いずれも互いに隣接するように配列された
出力チャネル導波路と入力チャネル導波路とで構成され
ている。第１及び第２導波路群に含まれる出力チャネル
導波路は、信号チャネルとして所定波長間隔ごとに設定
されたチャネル波長を有する信号それぞれに対応した位
置に設けられている。さらに、上記フェーズドアレイ
は、上記第１及び第２スラブ導波路間を接続する、互い
に長さの異なる複数の導波路を含む。
【００１１】特に、上記光合分波器は、上記第１及び第
２導波路群の少なくともいずれか一方に含まれる出力チ
ャネル導波路が、温度変化に起因したスラブ導波路内に
おける各チャネル波長の焦点位置のずれを相殺し、波長
特性の温度変化に起因した変動を効果的に抑制するため
の構造を備える。
【００１２】すなわち、上記第１及び第２導波路群の少
なくともいずれか一方に含まれる出力チャネル導波路そ
れぞれは、その光入力端を含む先端部分の少なくとも一
方の側面が、該光入力端が接続されたスラブ導波路の接
続端面に対し所定角度だけ傾いた形状を有することを特
徴としている。また、上記第１及び第２導波路群の少な
くともいずれか一方に含まれる出力チャネル導波路それ
ぞれは、その光入力端を含む先端部分の両側面が、該光
入力端が接続されたスラブ導波路の接続端面に対し互い
に異なる角度で傾いた形状を有してもよい。いずれの場
合も、上記第１及び第２導波路群のうち少なくともいず
れかに含まれる出力チャネル導波路それぞれにおいて、
光入力端を含む先端部分は、光の進行方向に沿ってその
幅が小さくなっているテーパー形状を有することとな
る。なお、より安定した波長特性を得るためには、上記
テーパー形状は対応する出力チャネル導波路の光軸に対
して非対称であるのが好ましい。
【００１３】さらに、上記光合分波器において、上記先
端部分の両側面は、同じ角度だけ接続されるスラブ導波
路の接続端面に対して傾いた形状であってもよい。この
形状によっても不要な長波長成分をクラッドモードに結
合させ（減衰させ）、信号出力側における所望の波長特
性が得られるからである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る光ＡＤＭ装
置の各実施形態を、図１〜図１８を参照しながら説明す
る。なお、各図において、同一部分には同一の番号を付
して重複する説明は省略する。
【００１５】図１は、この発明に係る光ＡＤＭ装置の第
１実施形態の構成を示す平面図であり、光合分波器とし
てのＡＷＧ回路５００と光スイッチ６００が基板１００
上に一体的に形成されている。
【００１６】図１において、ＡＷＧ回路５００は、石英
ガラス基板１００上に光導波路部分が一体的に形成され
た光部品である。すなわち、基板１００上には、複数の
導波路ＣＨ１、ＣＨ２を含む導波路群１１０、スラブ導
波路１２０、互いに長さの異なる複数の導波路を含むフ
ェーズドアレイ１３０、スラブ導波路１４０及び複数の
導波路ＣＨ１、ＣＨ２、…、ＣＨ１５、ＣＨ１６を含む
導波路群１５０が設けられている。なお、導波路群１１
０のうちＣＨ１は入力チャネル導波路であり、ＣＨ２は
出力チャネル導波路である。また、導波路群１５０に含
まれるＣＨ１、ＣＨ３、ＣＨ５、…、ＣＨ１５はそれぞ
れ出力チャネル導波路であり、ＣＨ２、ＣＨ４、…、Ｃ
Ｈ１６はそれぞれ入力チャネル導波路である。
【００１７】上記スラブ導波路１２０、１４０は、スラ
ブ長ｆを有する。なお、スラブ長は、スラブ導波路１２
０、１４０それぞれにおける光入力端面に位置する凸レ
ンズ面の焦点距離に相当する。また、上記導波路群１１
０は、信号チャネルとして所定波長間隔ごとに設定され
たチャネル波長を有する各信号をスラブ導波路１２０に
導くための導波路であってその光出力端がスラブ導波路
１２０に接続された入力チャネル導波路と、スラブ導波
路１２０で集光された信号を取り出すための導波路であ
ってその光入力端がスラブ導波路に接続された出力チャ
ネル導波路を含み、これら導波路ＣＨ１、ＣＨ２は基板
１００上に平面的に間隔ｄ１だけ離間した状態で配列さ
れている。上記フェーズドアレイ１３０は、互いに異な
る長さを有する複数の導波路を含み、これら複数の導波
路は基板１００上に平面的に配列されている。このフェ
ーズドアレイ１３０に含まれる導波路は、導波路群１１
０とともにスラブ導波路１２０を挟むように該スラブ導
波路１２０の一方の端面にそれぞれの光入力端が間隔ｄ
２ごとに離間した状態で接続される一方、導波路群１５
０とともにスラブ導波路１４０を挟むように該スラブ導
波路１４０の一方の端面にそれぞれの光出力端が間隔ｄ
２ごとに離間した状態で接続されている。さらに、上記
導波路群１５０は、スラブ導波路１４０の端面１４０ａ
に光入力端が接続された状態で上記基板１００上に平面
的に間隔ｄ３だけ離間した状態で配列された複数の導波
路を含む。なお、導波路群１５０に含まれる複数の導波
路のうち、ＣＨ１、ＣＨ３、…、ＣＨ１６は、所定波長
間隔ごとに設定されたチャネル波長を有する各信号に対
応して、すなわち各信号チャネルに対応して所定位置に
設けられた出力チャネル導波路であり、ＣＨ２、ＣＨ
４、…、ＣＨ１６はそれぞれ対応するチャネル波長の信
号をスラブ導波路１４０へ導くための入力チャネル導波
路である。
【００１８】図２は、図１中のＩ−Ｉ線に沿ったＡＷＧ
回路５００の断面構造を示す図であり、基板１００上に
は、導波路となるべきコア１０１（１０１ａ、１０１ｂ
は該コア１０１の側面）と、該コア１０１を覆うクラッ
ド１０２とが設けられている。なお、導波路群１１０、
１５０における各導波路も図２に示されたコア１０１と
同様の構造を備える。また、基板１００は、石英ガラス
基板に限らず、シリコン基板と該シリコン基板上に成膜
された厚さ１０〜数１０μｍのガラス層とにより構成さ
れてもよい。このガラス層上にＧｅＯ2が添加された導
波路を形成しても同様の作用・効果が得られる。さら
に、基板１００あるいはクラッド１０２に対するコア１
０２の比屈折率差は当該光ＡＤＭ装置の小型化を可能に
するため、０．５％以上であるのが好ましい。基板１０
０の材料としては、石英ガラス、シリコンの他、Ｉｎ
Ｐ、ＧａＡｓ、ポリマーなども適用可能である。
【００１９】図３は、光スイッチ（ＳＷ）６００の概略
構成を示す基板１００の平面図である。図３に示された
ように、光スイッチ６００の近傍では、導波路群１５０
に含まれる導波路のうち互いに隣接する出力チャネル導
波路と入力チャネル導波路（例えば、ＣＨ１とＣＨ２）
との交差部分を横切るように溝６１０が設けられてい
る。対になる出力チャネル導波路と入力チャネル導波路
との交差部分には、溝６１０内にミラー６３０を設置し
たり該溝６１０の外へミラー６３０を設置させるスイッ
チ機能６２０が設けられている。この構成により、例え
ば出力導波路ＣＨ１と入力チャネル導波路ＣＨ２の交差
部分に位置するスイッチ機能６２０によりミラー６３０
が設置されると、出力チャネル導波路ＣＨ１を伝搬した
信号はミラー６３０により反射され、入力チャネル導波
路ＣＨ２に導かれ、ＡＷＧ回路５００により他の信号と
合波される。一方、溝６１０の外にミラー６３０が設置
されると、出力チャネル導波路ＣＨ１を伝搬した信号は
交差部分を通過して当該光ＡＤＭ装置外部に取り出され
る（逆に、追加されるべき信号は交差部分を通過して入
力チャネル導波路に導かれる）。
【００２０】図４は、図３中のIII−III線に沿った基板
１００を含む光スイッチ６００のスイッチ機構６２０の
断面構造を示す図である。図４に示されたように、光ス
イッチ６００を構成する各スイッチ機構６２０は、ミラ
ー６３０を支持する絶縁層６２１と、この絶縁層６２１
を挟んだ電極６２２、６２３とを備える。電極６２２、
６２３との間に所定の電圧が印加されていないとき、絶
縁層６２１は図４中の実践で示されたようにミラー６３
０が溝６１０の外に位置するよう曲がった状態に設定さ
れている。なお、電極６２２、６２３間に所定の電圧が
印加されると絶縁層６２１は図中の矢印Ｓ３で示された
方向に曲がり、ミラー６３０が溝６１０内に設置され
る。
【００２１】上述のような構造を有するスイッチ機構６
２０は、以下に説明する工程を順に経て得られる。すな
わち、下地基板６５０上に電極６２２となるべき金属層
がパターニングされる（図５（ａ））。続いて、下地基
板６５０上に金属層６２２を覆うように絶縁層６２１と
なるべき層が形成され（図５（ｂ））、さらに、層６２
１の上に層６６０が形成される（図５（ｃ））。層６２
１上に形成された層６６０にはミラー６３０を形成する
ための貫通孔６７０が設けられる。貫通孔６７０内にミ
ラー６３０となるべき金属材料が導入されると（図５
（ｄ））、層６５０、６６０をエッチングにより除去
し、残った絶縁層６２１を、図５（ｅ）に示されたよう
に反った形状に曲げる。そして、以上の工程を経て得ら
れた部材を基板１００表面にパターニングされた電極６
２３上に、該電極６２３と絶縁層６２１の一方の面に位
置する電極６２２とで該絶縁層６２１が挟まれるように
設置することで、スイッチ機構６２０が得られる。
【００２２】また、図１に示されたようなＡＷＧ回路５
００は、導波路群１１０における導波路間隔ｄ１と導波
路群１５０における導波路間隔ｄ２とが等しく、２×ｄ
２で決定されるチャネル波長間隔のＷＤＭ信号が導波路
群１１０における入力チャネル導波路ＣＨ１から入力さ
れるとき、導波路群１５０における出力チャネルＣＨ
１、ＣＨ３、…、ＣＨ１５にそれぞれ対応したチャネル
波長の信号出力が得られる光分波器として機能する。一
方、導波路群１５０において、入力チャネル導波路ＣＨ
２、ＣＨ４、…、ＣＨ１６に出力チャネル導波路ＣＨ
１、ＣＨ３、…、ＣＨ１５から出力される信号と同じチ
ャネル波長の信号がそれぞれ入力されるとき、ＡＷＧ回
路５００は、導波路群１１０における出力チャネル導波
路ＣＨ２から合波されたＷＤＭ信号が得られる光合波器
として機能する。
【００２３】ただし、導波路群１５０における導波路間
隔は、図６に示されたように、同一チャネル波長の入出
力を行う出力チャネル導波路導波路と入力チャネル導波
路の間隔ｄ３１が導波路群１１０における出力チャネル
導波路と入力チャネル導波路の間隔ｄ１１と等しけれ
ば、対応するチャネル波長の異なるチャネル導波路、例
えば入力チャネル導波路ＣＨ２と出力チャネル導波路Ｃ
Ｈ３との導波路間隔ｄ３２は、上記導波路間隔ｄ１１と
必ずしも一致している必要はない。そして、この図６に
はフェーズドアレイ１３０を介してスラブ導波路１２
０、１４０が左右対称に配置されたＡＷＧ回路が示され
ているが、これらスラブ導波路１２０、１４０が非対称
に配置されたＡＷＧ回路であっても上述のような光分波
機能と光合波機能の両方が実現できる。
【００２４】次に、ＡＷＧ回路５００における波長特性
の変動メカニズムについて説明する。
【００２５】設計温度Ｔ０において、導波路群１１０の
入力チャネル導波路から単色光が入力された場合、図７
に示されたように、この単色光はスラブ導波路１２０、
フェーズドアレイ１３０を介してスラブ導波路１４０に
到達し、該スラブ導波路１４０により焦点位置Ｆ０に集
光される。この焦点位置Ｆ０には入力された単色光の波
長に対応する導波路群１５０に含まれる出力チャネル導
波路の光入力端が位置しており、所望の出力チャネル導
波路から単色光が得られる。したがって、導波路群１１
０の入力チャネル導波路に波長λ１、λ２、λ３、λ
４、…を有するＷＤＭ信号が入射された場合、図８
（ａ）に示されたように、各チャネル波長の信号はそれ
ぞれ対応して設けられている導波路群１５０の各出力チ
ャネル導波路に到達する。
【００２６】ところが、温度がＴ１（＞Ｔ０）に上昇す
ると、フェーズドアレイ１３０に含まれる導波路の光路
差は増加してしまい、スラブ導波路１４０の光入力端面
は図７中のＡで示された部位に位置するのと同じ効果が
得られる。すなわち、スラブ導波路１４０に到達した単
色光の焦点位置は、矢印Ｓ１で示されたように短波長側
にシフトし、該単色光はＦ１で示された位置に集光す
る。この状態をＷＤＭ信号が入力された場合で示したの
が図８（ｂ）である。図８（ｂ）からも分かるように、
温度がＴ０からＴ１へ上昇すると、各チャネル波長を有
する信号の焦点位置は短波長側へシフトするので、導波
路群１５０における各出力チャネル導波路には、設計さ
れたチャネル波長よりも長波長成分が多く入力されるこ
とになる。
【００２７】以上のようなメカニズムにより、温度変化
が生じるとＡＷＧ回路５００の波長特性が変動してしま
う。
【００２８】なお、導波路群１１０の入力チャネル導波
路と導波路群１５０の出力チャネル導波路との位置関係
と、導波路群１５０の入力チャネル導波路と導波路群１
１０の出力チャネル導波路との位置関係は、以下に説明
されるようなメカニズムを考慮して設定される。すなわ
ち、導波路１１０ａから入力された波長λ１の信号がス
ラブ導波路１２０、フェーズドアレイ１３０、スラブ導
波路１４０を介して導波路１５０ａから取り出されるよ
う設計されたＡＷＧ回路において、図９に示されたよう
に、λ１と同じ波長λ１´の信号が上記導波路１１０ａ
とは異なる導波路１１０ｂから入力されると、上述のメ
カニズムと同様にスラブ導波路１４０における該波長λ
１´の信号の焦点位置は短波長側（矢印Ｓ１で示された
方向）にシフトする。この場合、波長λ１´の信号は導
波路１５０ａとは異なる導波路１５０ｂから取り出され
ることとなり、このように信号の入力位置が変化した場
合には出力側の導波路位置の変更するする必要がある。
このことから、導波路群１５０に含まれる出力チャネル
導波路から取り出される信号を、それぞれ長波長側に隣
接する入力チャネル導波路に光スイッチを利用して再入
力させる場合（信号の入力位置の変更）、導波路群１１
０に含まれる出力チャネル導波路は該導波路群１１０に
含まれる入力チャネル導波路の短波長側に設けられるこ
とになる。一方、導波路群１５０において信号が再入力
される入力チャネル導波路が対をなす出力チャネル導波
路の短波長側に位置する場合は、図９に示された場合と
同様に導波路群１１０の出力チャネルは該入力チャネル
導波路の長波長側に位置するよう設けられる。
【００２９】光合分波器５００は、上述のようなメカニ
ズムで発生する波長特性の変動を効果的に抑制するため
の構造を備える。図１０は、光合分波器５００の第１実
施形態における主要部分の構成を示す図である。なお、
この図１０は、図１に示されたＡＷＧ回路５００を構成
するスラブ導波路１２０、１４０のうち、スラブ導波路
１４０と導波路群１５０の接続部分を拡大した図であ
る。
【００３０】図１０において、ＣＨ１は導波路群１５０
に含まれる出力チャネル導波路であり、ＣＨ２は該導波
路群１５０に含まれる入力チャネル導波路である。導波
路群１５０は、このように出力チャネル導波路と入力チ
ャネル導波路とが交互に基板１００上に配列されること
により構成されている。
【００３１】導波路群１５０に含まれる出力チャネル導
波路ＣＨ１（ＣＨ３、ＣＨ５、…、ＣＨ１５も出力チャ
ネル導波路）は、その光入力端を含む先端部分の一方の
側面が、該光入力端が接続されたスラブ導波路１４０の
接続端面１４０ａに対し所定角度θ１だけ傾いた形状を
有する。このように出力チャネル導波路ＣＨ１の先端部
分を、該出力チャネル導波路ＣＨ１の光軸に対して非対
称なテーパー形状（光の進行方向に沿って幅が小さくな
った形状）とすることで、従来よりも短波長側の成分が
取り出せる出力チャネル導波路が得られる。なお、図１
１中に示されたグラフＧ１０は、図１０に示された構造
を備えた出力チャネル導波路ＣＨ１の波長特性を示し、
Ｇ２０は、従来の出力チャネル導波路（先端部分がテー
パー形状に加工されていない導波路）の波長特性は、該
出力チャネル導波路ＣＨ１における波長特性を示してい
る。この図１１からも分かるように、従来の出力チャネ
ル導波路では、温度変化に伴って対応するチャネル信号
の焦点位置が変動した場合の許容範囲が狭いのに対し、
図１０に示された構造を有するＡＷＧ回路５００の出力
チャネル導波路は、温度変化に起因した短波長側へ波長
特性の変動を許容し得る構造であることが分かる。
【００３２】なお、安定した波長特性が得られるＡＷＧ
回路５００に適用可能な出力チャネル導波路には、上述
の構成の他、種々の変形が可能である。例えば、図１２
（ａ）に示されたように、導波路群１５０に含まれる出
力チャネル導波路それぞれにおいて、その光入力端を含
む先端部分の両側面は、該光入力端が接続されたスラブ
導波路１４０の接続端面１４０ａに対し同じ角度θ２で
傾いた形状を有してもよい。この構成により長波長側の
成分をクラッドモードに結合させることができるので、
このような出力チャネル導波路ＣＨ１も図１１に示され
たグラフＧ１０と同様な波長特性が得られる。
【００３３】さらに、導波路群１５０に含まれる出力チ
ャネル導波路それぞれにおいて、その光入力端を含む先
端部分の両側面は、図１２（ｂ）に示されたように、該
光入力端が接続されたスラブ導波路１４０の接続端面１
４０ａに対し互いに異なる角度θ３、θ４（≠θ３）で
傾いた形状を有してもよい。
【００３４】なお、以上に説明された構造は、導波路群
１５０に含まれる出力チャネル導波路の先端部分の構造
として説明されているが、導波路１１０に含まれる出力
チャネル導波路についても同様の構造を備えてもよい。
【００３５】導波路群１５０に含まれる出力チャネル導
波路の先端部分が、図１０に示されたような非対称なテ
ーパー形状を有するとともに、図１１中のグラフＧ１０
で示されたような波長特性を有する出力導波路ＣＨ１、
ＣＨ３、…、ＣＨ１５からは、温度がＴ０からＴ１（＞
Ｔ０）に変化したとき、図１３に示されたような信号出
力が得られる。一方、導波路群１１０に含まれる出力チ
ャネル導波路ＣＨ２も上記導波路群１５０における出力
チャネル導波路に対応して図１４に示された形状を有す
るよう、その先端部分が加工された場合、Ｔ０からＴ１
への温度上昇に伴って図１４中に示されたように対応す
るチャネル波長を有する信号の焦点位置がＦ０からＦ１
へ、矢印Ｓ２で示された方向に移動する。このような導
波路群１１０に含まれる出力チャネル導波路からは図１
５に示されたような出力が得られる。なお、導波路群１
１０の入力チャネル導波路と導波路群１５０の出力チャ
ネル導波路の位置関係、及び導波路群１１０の出力チャ
ネル導波路と導波路群１５０の入力チャネル導波路の位
置関係は、図９を用いて説明された関係を満たすよう設
定されている。
【００３６】以上のように、導波路群１１０に含まれる
出力チャネル導波路の形状と、導波路群１５０に含まれ
る出力チャネル導波路の形状が、図１３に示されたグラ
フと図１５に示されたグラフとが左右対称になるように
設計されることにより、温度変化に伴うそれぞれの信号
伝送に伴う損失は相殺される。したがって、このような
ＡＷＧ回路５００を備えた、この発明に係る光ＡＤＭ装
置は、スルー信号（例えば、導波路群１１０の入力チャ
ネル導波路ＣＨ１を介して導波路群１５０の出力チャネ
ル導波路ＣＨ１に到達した後に光スイッチ６００を利用
して該導波路群１５０の入力チャネル導波路ＣＨ２に導
かれ、導波路群１１０の出力チャネル導波路ＣＨ２から
取り出される信号）の損失は一定に保たれる。
【００３７】次に、発明者は信号波長間隔Δλが１００
ＧＨｚ、中心チャネル波長（ＣＨ８）が１５５０ｎｍで
ある１６チャネル信号分離を可能にするＡＷＧ回路（基
本的な構造を図１及び図１０に示された構造を有する）
を有する光ＡＤＭ装置を設計した。なお、当該光ＡＤＭ
装置には、ＡＷＧ回路５００とともに導波路１５０に光
スイッチ６００（図３及び４参照）が形成されている。
また、出力チャネルＣＨ１からの信号が入力チャネル導
波路ＣＨ２に導かれ、同様に出力チャネルＣＨ３からの
信号が入力チャネル導波路ＣＨ４に導かれるよう、光ス
イッチ６００によりそれぞれ対となる出力チャネル導波
路から入力チャネル導波路への信号受け渡しが行われ
る。
【００３８】設計されたＡＤＭ装置において、基板１０
０と各導波路部分との比屈折率差は０．７５％、スラブ
導波路１２０、１４０のスラブ長ｆは９０００μｍ、各
導波路の幅（コア幅）及び厚みはそれぞれ６．０μｍ、
基板１００のサイズは３２ｍｍ×３２ｍｍ、基板１００
の厚みは０．５ｍｍ、フェーズドアレイ１３０の端部間
隔ｄ２は１５．０μｍ、フェーズドアレイ１３０に含ま
れる導波路の本数は８０、フェーズドアレイ１３０に含
まれる各導波路間の長さの差ΔＬは６３．０μｍ、導波
路群１１０、１５０における各導波路間隔ｄ１、ｄ３は
２０μｍに設定されている。
【００３９】なお、図１６（ａ）は、導波路群１１０と
スラブ導波路１２０との接続部分の構成を示す図であ
り、図１６（ｂ）は、導波路群１５０とスラブ導波路１
４０との接続部分の構成を示す図である。用意されたＡ
ＤＭ装置では、上記図１６（ａ）及び（ｂ）に示された
ように、導波路群１１０、１５０における入力チャネル
導波路は６μｍの幅を有する。導波路群１１０、１５０
における出力チャネル導波路の先端部分は、長さ３００
０μｍのテーパー形状を有し、その光入力端における幅
が１８μｍに設定されている。また、スラブ導波路１２
０、１４０における接続端面において出力チャネル導波
路と出力導波路との間隔は２μｍに設定されている。
【００４０】図１７は、以上のように設計されたＡＤＭ
装置について、導波路群１１０の入力チャネル導波路か
ら入力され、光スイッチ６００を介して該導波路群１１
０の出力チャネル導波路ＣＨ２に到達するチャネル波長
１５５０ｎｍ（導波路群１５０の出力チャネル導波路Ｃ
Ｈ８が対応）のスルー信号の伝送損失を、基板温度を変
えながら測定したときの測定結果を示すグラフである。
なお、図１７に示されたグラフでは、温度３５℃におけ
るスルー信号の伝送損失を０ｄＢとして規格化された損
失値が示されている。また、図１７中、グラフＧ１００
は図１及び図１６に示された構造を有するＡＷＧ回路５
００を備えた光ＡＤＭ装置についての測定結果、Ｇ２０
０は従来のＡＤＭ装置（導波路群の幅は６μｍ）につい
ての測定結果をそれぞれ示す。
【００４１】この図１７からも分かるように、この発明
の第１実施形態に係る光ＡＤＭ装置は、基板温度が２０
℃から５０℃まで変動した場合であっても、スルー信号
の損失増加量は０．２ｄＢ程度であった。一方、従来の
ＡＤＭ装置では、基板温度が２０℃から５０℃まで変動
することにより、１．０ｄＢよりも遥かに多くスルー信
号の損失が増加することが分かる。以上のことから、こ
の発明に係る光ＡＤＭ装置は、従来の光合分波器と比較
して、より広い温度範囲で安定した変化に起因した波長
特性の変動を著しく低減させることができることが分か
る。
【００４２】なお、上述の第１実施形態に係るＡＤＭ装
置は、光スイッチ６００として、導波路群１５０を横切
るように設けられた溝６１０からのミラー６３０の出し
入れを可能にする２×２メカニカル・スイッチを備え
る。この構成によれば、上述された特開平１１−２７１
５５９号公報に開示されたように、導波路の交差部分が
必要以上に基板上に形成されないので、信号の伝送損失
を最小限に抑えることができるとともに、より広い温度
範囲において安定した波長特性を有する光ＡＤＭ装置が
得られる。また、当該ＡＤＭ装置を構成するＡＷＧ回路
のスラブ導波路１２０、１４０における各出力チャネル
導波路を、図１６（ａ）及び（ｂ）に示された関係を満
たすよう構成されることにより、合分波可能な信号波長
帯域を従来の光ＡＤＭ装置よりも拡げることができる。
【００４３】図１８は、この発明に係る光ＡＤＭ装置の
第２実施形態の構成を示す平面図である。この第２実施
形態は、光スイッチ６００としてＭＺＩ型ＴＯスイッチ
が基板１００上に設けられた点で、上述の第１実施形態
と異なっている。この第２実施形態によっても、上述の
ように第１実施形態と同様の効果を奏する。また、光ス
イッチとしては、グレーティングを利用しても同様の効
果を奏する。
【００４４】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ＡＷＧ
回路において、スラブ導波路に接続された導波路群それ
ぞれに含まれる各出力チャネル導波路が、各スラブ導波
路における各チャネル信号の温度変化に起因した焦点位
置ずれを相殺する形状を有するので、伝搬光の伝送損失
を増加させることなく、温度変化に起因した波長特性の
変動が効果的に抑制されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光ＡＤＭ装置の第１実施形態の
構成を示す平面図である。
【図２】図１中に示されたＩ−Ｉ線に沿った基板の断面
構造を示す図である。
【図３】図１に示された光スイッチの詳細な構成を示す
平面図である。
【図４】図３中のIII−III線に沿ったスイッチ機構の構
造を基板とともに示す断面図である。
【図５】スイッチ機構における主要部分の製造方法を説
明するための工程図である。
【図６】この発明に係る光ＡＤＭ装置におけるＡＷＧ回
路の基本動作を説明するための図である。
【図７】出力側スラブ導波路における単色光の焦点位置
の、温度変化に起因した変動メカニズムを説明するため
の図である。
【図８】温度変化に起因した波長特性の変動メカニズム
を説明するための図である。
【図９】出力側スラブ導波路における単色光の焦点位置
の、該単色光の入力位置変動に起因した変動メカニズム
を説明するための図である。
【図１０】この発明に係るＡＤＭ装置に適用されるＡＷ
Ｇ回路における主要部分（一方のスラブ導波路とこれに
接続された導波路群）についての構成を示す図である。
【図１１】図１０に示された構造を備えた出力チャネル
導波路の波長特性を示すグラフである。
【図１２】この発明に係る光ＡＤＭ装置に適用されるＡ
ＷＧ回路の他の実施形態における主要部分の構成を示す
図である。
【図１３】図１０に示された構造を備えた出力チャネル
導波路の温度依存性を示すグラフである。
【図１４】図１０に示された構造を有するスラブ導波路
と対となるスラブ導波路と接続された導波路群の構成を
示す図である。
【図１５】図１４に示された構成を備えた出力チャネル
導波路の温度依存性を示すグラフである。
【図１６】信号波長間隔Δλが１００ＧＨｚである１６
チャネル信号分離を可能にするＡＷＧ回路の具体的な構
造を説明するための図である。
【図１７】図１６に示された構造のＡＷＧ回路を備えた
光ＡＤＭ装置における損失の温度依存性の測定結果を示
すグラフである。
【図１８】この発明に係る光ＡＤＭ装置の第２実施形態
の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１００…基板、１１０、１５０…導波路群、１２０、１
４０…スラブ導波路、１３０…フェーズドアレイ、１４
０ａ…接続端面、５００…ＡＷＧ回路、６００…光スイ
ッチ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 伝送路中を伝搬する所定間隔のチャネル
    波長を有する各信号の分波及び該伝送路へ送出されるべ
    き新たな信号の合波を行うための光合分波器と、該光合
    分波器を介して信号の取り出し及び追加を制御するため
    の光スイッチとを備えた光ＡＤＭ装置であって、 前記光合分波器は、基板と、 前記基板上に設けられた、それぞれ所定のスラブ長を有
    する第１及び第２スラブ導波路と、 一端が前記第１スラブ導波路に接続された状態で前記基
    板上に平面的にそれぞれ配列された複数の導波路を含
    み、これら複数の導波路が互いに隣接するように配列さ
    れた出力チャネル導波路と入力チャネル導波路とで構成
    された第１導波路群と、 一端が前記第２スラブ導波路に接続された状態で前記基
    板上に平面的にそれぞれ配列された複数の導波路を含
    み、これら複数の導波路が互いに隣接するように配列さ
    れた出力チャネル導波路と入力チャネル導波路とで構成
    された第２導波路群と、 前記第１導波路群とともに前記第１スラブ導波路を挟む
    ように該第１スラブ導波路にそれぞれの一端が接続され
    る一方、前記第２導波路とともに前記第２スラブ導波路
    を挟むように該第２スラブ導波路にそれぞれの他端が接
    続された状態で前記基板上に平面的に配列された導波路
    であって、互いに長さの異なる複数の導波路を含むフェ
    ースドアレイとを備えるとともに、 前記第１導波路群に含まれる出力チャネル導波路それぞ
    れは、その光入力端を含む先端部分の少なくとも一方の
    側面が、該光入力端が接続された前記第１スラブ導波路
    の接続端面に対し所定角度だけ傾いた形状を有すること
    を特徴とする光ＡＤＭ装置。
  2. 【請求項２】 前記第１導波路群に含まれる出力チャネ
    ル導波路それぞれは、その光入力端を含む先端部分の両
    側面が、該光入力端が接続された前記第１スラブ導波路
    の接続端面に対し互いに異なる角度で傾いた形状を有す
    ることを特徴とする請求項１記載の光ＡＤＭ装置。
  3. 【請求項３】 前記第２導波路群に含まれる出力チャネ
    ル導波路それぞれにおいて、光入力端を含む先端部分
    は、少なくとも一方の側面が該光入力端と接続された前
    記第２スラブ導波路の接続端面に対し所定角度だけ傾い
    た形状を有することを特徴とする請求項１記載の光ＡＤ
    Ｍ装置。
  4. 【請求項４】 前記第２導波路群に含まれる出力チャネ
    ル導波路それぞれにおいて、光入力端を含む先端部分
    は、その両側面が該光入力端と接続された前記第２スラ
    ブ導波路の接続端面に対し互いに異なる角度で傾いた形
    状を有することを特徴とする請求項３記載の光ＡＤＭ装
    置。
  5. 【請求項５】 前記第１及び第２導波路群のうち少なく
    ともいずれかに含まれる出力チャネル導波路それぞれに
    おいて、光入力端を含む先端部分は、光の進行方向に沿
    ってその幅が小さくなっているテーパー形状を有するこ
    とを特徴とする請求項１記載の光ＡＤＭ装置。
  6. 【請求項６】 前記第１及び第２導波路群のうち少なく
    ともいずれかに含まれる出力チャネル導波路それぞれに
    おいて、光入力端を含む先端部分は、その光軸に対して
    非対称であって、光の進行方向に沿ってその幅が小さく
    なっているテーパー形状を規定する側面を有することを
    特徴とする請求項１記載の光ＡＤＭ装置。
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