JP2002516405A - 多重波長の光線を分離する光学デバイス - Google Patents

多重波長の光線を分離する光学デバイス

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Abstract

(57)【要約】 多重波長の光線をそれぞれ別々の波長または狭い波長帯の光を有する複数の個々の光線に分離する光学デバイス。光学デバイスは、光回析格子（２）と、入射する光線を光回析格子（２）へ導く光学系（１）とを含む。入射する光線は２つの部分に分割され、１つの部分は回析格子（２）に１つの方向で導かれ、他の部分は回析格子（２）に反対の方向に導かれる。好ましくは、回析格子（２）は２つの部分（３、４）に形成され、１つの光線の部分が回析格子の２つの部分（３、４）を連続して１つの方向に通るよう導かれ、光線の他の部分が回析格子の２つの部分（３、４）を連続して反対の方向に通るように導かれるとよい。共通の鏡（１）が光を回析格子（２）に導き、回析格子（２）から戻る光を受けるために使用される。デバイスは、デバイスを通り伝達される光の方向を逆転することによってマルチプレクサとしても使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多重波長の光線を、別々の波長または狭い波長帯の光をそれぞれ有
する個々の光線に分離する光学デバイスに関する。このようなデバイスは一般に
デマルチプレクサと呼ばれる。
【０００２】
【背景技術】
多重波長の光の光線を、別々の波長または狭い波長帯の個々の光線に分離する
ため、光透過型回析格子を用いることが知られている。このようなデバイスは、
多重波長の光線を回析格子に導く第１の光学系、例えば鏡を有する。回析格子を
通過すると、多重波長の光線は回析格子から異なった角度で出る別々の波長また
は狭い波長帯の光の個々の光線に分離される。個々の光線は、それぞれの個々の
光線を関連する個々の導波路または他の光路デバイスへと導く第２の光学系、例
えばもう一つの鏡へと伝達される。このようなデバイスにおいて、光線は２つの
光学系のそれぞれを１回通過し、回析格子を１回通過する。
【０００３】 また、多重波長の光線の光を分離するため、鏡の表面に形成された光反射回析
格子を用いることも知られている。
【０００４】 本発明の目的は、多重波長の光線の光を、それぞれ異なった波長または狭い波
長帯の光を有する複数の個々の光線に分離する改良された光学デバイスを提供す
ることにある。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の第１の態様によれば、光学回析格子と、入射する多重波長の光線を回
析格子に導いて、入射した多重波長の光線の第１の部分が回析格子を１つの方向
に通過して別々の波長または狭い波長帯の個々の光線の第１のセットに分割され
、光線の第２の部分が回析格子を反対の方向に通過して別々の波長または狭い波
長帯の個々の光線の第２のセットに分割されるようにする光学系とを有し、多重
波長の光線を別々の波長または狭い波長帯の光からなる複数の個々の光線に分離
する光学デバイスが提供される。
【０００６】 本発明のもう一つの態様によれば、第１の部分と第２の部分とを有する光学回
析格子と、入射する多重波長の光線を回析格子に導いて、光線が回析格子の２つ
の部分を連続して通過し、回析格子の２つの部分が入射する光線を別々の波長ま
たは狭い波長帯の光の個々の光線に分離するように連続して作用するよう光学系
とを有し、多重波長の光線を別々の波長または狭い波長帯の光からなる複数の個
々の光線に分離する光学デバイスが提供される。
【０００７】 本発明の好適な実施形態に従い、光学回析格子は第１の部分および第２の部分
を有し、光学系は入射する光の第１の部分を回析格子の第１の部分に導き、入射
する光の第２の部分を回析格子の第２の部分に導き、光学回析格子は、入射する
光の第１の部分が回析格子の第１の部分を離れると回析格子の第２の部分に伝達
され、回析格子の２つの部分は入射する光の第１の部分を別々の波長または狭い
波長帯の個々の光線の第１の組に分離し、これによって入射する光の第２の部分
が回析格子の第２の部分を離れると回析格子の第１の部分に伝達され、回析格子
の２つの部分は入射する光の第２の部分を別々の波長または狭い波長帯の個々の
光線の第２の組に分離するように構成されている。
【０００８】 したがって、この好適な実施形態においては、入射する多重波長の光線は事実
上２つの部分に分割され、これらの部分のそれぞれは光学回析格子の２つの部分
を連続して通るよう導かれる。また、光線の２つの部分は回析格子の２つの部分
を反対の方向に通過するよう導かれる。
【０００９】 光学回析格子は、透過型回析格子または反射回析格子のどちらでもよく、光線
が回析格子を「通過する」と言及した場合、光が透過型回析格子の一面から他の
面へ通過すること、または光線が反射回析格子の一面に入射し、回析格子のその
面から反射されることであると解釈すべきである。
【００１０】 別々の波長または狭い波長帯の個々の光線という言及は、別個の光線と、一連
の隣接する光線を有するとみなされる連続した光のスペクトルとをともにカバー
していると解釈すべきである。
【００１１】 ここでは光学デバイスは、多重波長の光線を個々の複数の光線に分離するもの
、すなわちデマルチプレクサとして使用される場合について言及されている。デ
バイスを通過する光の伝達方向を逆転することによって、同じデバイスをマルチ
プレクサとしても使用することができ、本発明はデバイスがデマルチプレクサま
たはマルチプレクサのいずれとして使用される場合もカバーする。
【００１２】 本発明の好適な、または選択的な特徴は、添付の図面および特許請求の範囲か
ら明らかである。本発明がより容易に理解されるよう、実施形態について単に例
示する目的において添付の図面を参照して説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、多重波長の光線を、別々の波長または狭い波長帯の光をそれぞれ有
する複数の個々の光線に分離する光学デバイスに関する。光学デバイスは光回析
格子（２）と、入射する光線を光回析格子（２）に導く光学系（１）とを含む。
【００１４】 入射する光は２つの部分に分割され、１つの部分は回析格子（２）に１つの方
向において導かれ、他の部分は回析格子（２）に反対の方向に導かれる。好まし
くは回析格子（２）は２つの部分（３、４）に形成され、光線の１つの部分は回
析格子の２つの部分（３、４）を連続して１つの方向に通過するように導かれ、
光線の他の部分は回析格子の２つの部分（３、４）を連続して反対の方向に通過
するように導かれる。共通の鏡（１）が光を回析格子（２）に導き、回析格子（
２）から戻る光を受けるために使用される。
【００１５】 １つの部分からなる回析格子もまた使用することができ、この場合光線の第１
の部分が回析格子を１つの方向に通過し、光線の第２の部分が回析格子を反対の
方向に通過するように配置される。この構成は図に示すものと類似しているが、
１つの回析格子の部分がその回析格子の面に対して直角をなす鏡または他の反射
デバイスに置き換えられる。このような配置は従来技術のものよりもコンパクト
である。
【００１６】 図１を参照すると、光学デバイスは断面図において示す凹面鏡１と、２つの部
分３、４を有する光透過型回析格子２とを有する。例えばスーパールミネッセン
トダイオード（ＳＬＤ）１０から入射する多重波長の光線５は、鏡１の表面に導
かれる。鏡１の表面で反射すると、多重波長の光線は鏡１の回析格子２に対する
位置付けによって平行化され、事実上２つの部分に分割されて光透過型回析格子
２を通過する。
【００１７】 平行化された多重波長の光線の１つの部分６は、回析格子２の（図に示される
）左手の部分３を通過し、別々の波長または狭い波長帯の個々の光線の第１の組
に分離される。回析格子の左手の部分３を離れると、個々の光線の第１の組は回
析格子２の（図に示される）右手の部分４に導かれ、これら個々の光線はさらに
分離され、鏡１に戻るように導かれる。
【００１８】 平行化された多重波長の複合光線の他の部分７は、回析格子２の（図に示す）
右手の部分４を通過し、別々の波長または狭い波長帯の個々の光線の第２の組に
分離される。回析格子の右手の部分４を離れると、個々の光線の第２の組は回析
格子２の（図に示す）左手の部分３に導かれ、これら個々の光線はさらに分離さ
れ、鏡１に戻るように導かれる。
【００１９】 多重波長の入射する光線の個々の光線への分解は、入射する光線が２つの透過
型回析格子を連続して通過することによって向上する。
【００２０】 鏡１における反射によって、個々の光線の２つの組は、個々の光線がそれぞれ
関連する導波路に受けられるように配置された受光導波路８に集中されて導かれ
る。このように多重波長の光線は、回析格子２によって別々の波長または波長帯
の個々の光線に分離され、個々の光線のそれぞれは、鏡１によって個々の光線の
関連する１つをそれぞれ受けるのに好適に配置された受光導波路８の別々の点に
集中される。光学システムの幾何学的な配置は、光線の２つの部分の同じ波長の
光が再結合されて同じ出力導波路に導かれるように配置されることが好ましい。
したがって、光線の２つの部分は、それらが空間的に一致するように再結合され
る。
【００２１】 入射する多重波長の光線の２つの部分６、７が図１の光学デバイスを通過する
光路は、図２および図３においてより明瞭に示され、これらは部分６および７そ
れぞれの光路を図示している。多重波長の光線のそれぞれの部分６、７は、回析
格子２の２つの部分３、４を連続して通過するとよく、１つの部分６は、図２に
示すように時計回りの方向に伝達され、他の部分７は図３に示すように半時計回
りに伝達される。この場合にも、上述したように、所定の波長または狭い波長帯
の光が、どちらの方向から光回路を回って通過したとしても、同じ受光導波路８
によって受けられるように構成される。
【００２２】 光透過型回析格子２の２つの部分３、４は、入射する多重波長の光線を所望の
個々の光線に分離するように設計されている。回析格子の構成は、図４および図
５において多きな縮尺において示されている。図４は、回析格子２の部分３の平
面図であって、回析格子がシリコン等の透明な材料、例えば絶縁体上シリコン（
ＳＯＩ）チップの層１３に直線状に配列された略三角形の凹部１１から構成され
ている状態を示している。凹部１１は、距離ｄ１、ｄ２、ｄ３等によって隔てら
れている。図５は図４の線Ｂ−Ｂに沿った断面図であって、凹部１１が絶縁体上
シリコンチップの層１３内を貫いて延在する状態を示している。回析格子２の部
分４（図示しない）も同様にして形成されている。回析格子２の２つの部分３、
４は、好ましくはそれらが図に示すように１点において交わるよう相互に隣接し
ているとよい。
【００２３】 図２および図３に示すように、回析格子２の部分３を構成する凹部１１の列は
軸１４に沿って延在し、回析格子２の部分４を構成する凹部の列は軸１５に沿っ
て延在する。２つの軸１４、１５は、互いに角度Ａだけ傾斜しており、これによ
って回析格子２の部分３、４の１つを通過する入射する多重波長の複合光線の部
分６、７のそれぞれは回析格子の他の部分に導かれ、他の部分を通過してから図
示のように鏡１に戻るように導かれる。
【００２４】 上述したように、鏡１は回析格子２から戻ってきた光を、一連の受光導波路８
のような受光手段に再び導き、これらはそれぞれの光をセンサ９に導く。光線は
鏡から回析格子２において分離された波長に依存して異なる角度で反射してくる
ので、導波路８は、例えばそれぞれ関連する波長の光を受けるように配置された
一連の集積化されたリブ導波路を有する。リブ導波路８は光線を関連するフォト
ダイオードのような光センサ９に導く。代替的に、導波路８は光ファイバの列（
図１０に関連して以下詳細に説明する）によって置き換えられ、または光ファイ
バの列へ導き得る。
【００２５】 もう一つの実施形態において、光学系の幾何学的配置は、回析格子を介して反
対の方向に伝達された光線の２つの部分が再び結合されない、つまり１つの部分
が光源の出力をモニターするために使用されるように配置される。こうした実施
形態について図１０と関連して以下説明する。
【００２６】 図１に示す構成は、入射する光線の分離を、光線のそれぞれの部分が回析格子
の２つの部分を連続して通過することによって増大させる。また、図１に示す構
成は、光線が回析格子の２つの部分を相互に反対の方向に通過する２つの部分に
分割されるのでコンパクトでもある。図示された構成は、光を回析格子に導くの
と、回析格子から戻る光を受けるのに同じ鏡を用いることによって、相当のスペ
ースを節約することもできる。さらに、分離が増大されるので、別々の波長の光
線間の所望の分離は短い距離によって達成され、受光導波路８と回析格子２との
間の距離を減少することができる。
【００２７】 スペースを節約することに加え、構成要素数の減少によってデバイスの製造を
簡単にすることができ、また、構成要素が少ないことによって欠陥のある構成要
素がデバイスの性能を悪化させる危険が低くなる。図１に示すような少数の構成
要素を有するデバイスの生産量はたいてい多くなり、これによって複数の鏡を用
いる既知の構成と比較して製造コストを節約することができる。
【００２８】 図に示すような光学デバイスは、絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）チップのような
光学チップに形成される。ＳＯＩチップは、デバイスの多様な構成要素を簡単に
集積することを可能にし、比較的低い製造コストをもたらす。ＳＯＩチップおよ
びＳＯＩチップに形成されたリブ導波路のさらなる詳細はWO95/08787に示されて
いる。
【００２９】 絶縁体上シリコンチップに、（図１に示すような）フォトダイオード検波器等
の構成要素を搭載する方法は、GB2307786AおよびGB2315595Aにおいて説明されて
いる。
【００３０】 入射する多重波長の光線は、コヒーレンス長の大きいＳＬＤのような広帯域の
光源から供給され、光源はGB2307786AおよびGB2315595Aに説明されているように
して絶縁体上シリコンチップに搭載または混成される。入射する多重波長の光線
は、他の光源、例えば光ファイバによって導波路５につながれた外部の光源から
も受けられ得る。
【００３１】 電子ビームまたはフォトリソグラフ技術による凹部１１の直線状の列を有する
光透過型回析格子２の作り方および働きは良く知られており、詳細については説
明しない。図４および図５に示すように、それぞれの凹部１１は、相互に略直角
な角度に沿って延在し、第３の面２３によってつながれた２つの面２１、２２を
有して形成されている。鏡１から反射された入射する光線５の部分６は、層１３
を介して凹部１１の列へと伝達され、層１３の材料の屈折率は凹部内の材料（典
型的には空気）の屈折率より大きいので、部分６は凹部の面２３において全反射
を受ける。光線は、良く知られているように、軸１４に対して異なった角度の位
置に一連のピークを有し、それぞれのピークは特定の波長または狭い波長帯の光
を有する干渉縞の形態によって凹部１１の列から離れる。
【００３２】 光透過型回析格子２は一般に５ないし２０ミクロンの範囲の幅の反射面２１、
２２、２３を有する深くエッチングされた凹部１１の列から形成される。凹部１
１の間の距離（ｄ１、ｄ２、ｄ３）は、一般に約５ないし２０ミクロンの範囲で
あり、回析格子は一般に軸１４、１５のそれぞれに沿って５００ミクロンないし
２ｍｍの範囲の長さを有する。面２３は一般に軸１４、１５に対して直角である
。軸１４、１５の間の角度Ａは直角であり、これによって光線の部分６、７が鏡
１と回析格子２との間で平行に伝達されることが好ましい。
【００３３】 鏡１は、シリコン層に、光を伝達する層を貫通する深いエッチングによっても
形成され、一般に数百ミクロンから数ミリメーターの幅を有する。
【００３４】 上述したように、図１ないし図３に示す光学デバイスの利点は、光線の部分６
、７は同一の光路を反対の方向にたどり、入射する光線５を平行にして光学回析
格子３、４に導き、光学回析格子から発せられた個々の光線の組を受光導波路８
に導くのにただ１つの光学系、すなわち鏡１のみしか必要としないので、コンパ
クトなことである。
【００３５】 また、図１ないし図３に示す光学システムは入射する光線の位相配分を維持し
、その結果、平行化によっていかなる損失ももたらさない。図６は、光透過型回
析格子について図４および図５に関連して上に述べたのと同様な方法で作られた
光反射回析格子を示す。反射回析格子は透明な材料の層２５の略三角形の凹部２
４の直線状の列から形成される。凹部２４のそれぞれは、相互に略直角に延在し
、第３の面２８によってつながれた２つの面２６、２７を有して形成される。凹
部の列の面２８は、軸２９に沿って延在する。凹部２４は、距離ｄ１、ｄ２、ｄ
３によって離間されている。回析格子の動作において、入射する光線の部分３０
は、層２５を介して凹部の列へと伝達され、層２５の材料の屈折率は凹部内の材
料（典型的には空気）の屈折率よりも大きいので、光線の部分３０は面２８にお
いて全反射される。したがって、入射する光線は反射されて反射回析格子から離
れ、透過型回析格子と同様に、良く知られたように反射された光線は軸２９に対
して異なった角度の位置に一連のピークを有し、それぞれのピークは特定の波長
または狭い波長帯の光を有する干渉縞の形態で凹部を離れる。
【００３６】 図７は、軸が直交するように配列された２つの部分３１、３２と、同じく直交
して配列された２つの鏡３３、３４とを有する光反射回析格子を使用する光学デ
バイスを示す。入射する多重波長の光線３５は、第１の鏡３３から反射回析格子
の第１の部分３１へ反射される。光線は回析格子の第１の部分３１から回析格子
の第２の部分３２へ、さらにそこから第２の鏡３４へ反射される。この場合、光
線３５は、回析格子の関連する部分にそれぞれ導かれた後に回析格子の他の部分
へ反射される２つの部分には分離されない。しかしながら、こうした配列は、例
えば鏡の適切な配置によって、１またはそれ以上の半反射鏡の使用によって、あ
るいは異なった形態の光学系の使用によって、このような方法で動作するように
変更され得る。
【００３７】 図８は２つの部分５１、５２を有する光反射回析格子と、レンズ５３とを含む
他の光学デバイスを示す。入力導波路５７から入射する多重波長の光線５４は、
レンズ５３を通過することによって平行化され、回析格子の部分５１、５２に対
するレンズ５３の位置付けによって光線は効率良く２つの光線の部分５５、５６
に分割される。光線の部分５５は回析格子５１によって反射されて分離され、光
線の部分５６は回析格子５２によって反射されて分離される。分離された光線の
部分５５は回析格子５２に伝達されて、回析格子５２によってさらに反射され、
分離される。また、分離された光線の部分５６は回析格子５１に伝達され、回析
格子５１によってさらに反射され、分離される。分離された光線の部分はレンズ
５４に戻され、レンズ５４は別々の波長または狭い波長帯の個々の光線を、関連
する出力導波路５８に集中する。図１に示すデバイスにおける２つの部分の透過
型回析格子のように、入射する光線が２つの部分の光透過型回析格子を連続して
通過することによって、入射する多重波長の光線の個々の単独の波長または狭い
波長体の光線への分解は改良される。
【００３８】 入力導波路５７および出力導波路５８は、図１に関して上述したのと同様な方
法によって配置することができる。好都合なことに、入力導波路および出力導波
路は、例えば光ファイバリボンにおける個々の光ファイバ（図示しない）につな
がるリブ導波路を構成し得る。導波路は、個々の光線がそれぞれ伝達される光フ
ァイバを受けるように適合させられたファイバ結合手段（図示しない）につなが
る。
【００３９】 レンズ５３は、チップに好適に形成されたディープエッチングの凹部の形態で
集積回路内に設けられる。このような集積されたレンズについては良く知られて
いるのでこれ以上は説明しない。
【００４０】 図９は別の光学デバイスを図示しており、この場合、光学デバイスは、２つの
部分６１、６２を有するチャープ光透過型回析格子を使用する。入力導波路６６
から入射する多重波長の光線６３は、効果的に２つの光線の部分６４、６５に分
割される。光線の部分６４は回析格子の部分６１によって分離され、それを通過
して伝達され、光線の部分６５は回析格子の部分６２によって分離され、それを
通過して伝達される。分離された光線の部分６４は、回析格子の部分６２に伝達
され、これによってさらに分離され、これを通過して伝達され、分離された光線
の部分６５は、回析格子の部分６１に伝達され、これによってさらに分離され、
これを通過して伝達される。回析格子の部分６１、６２はチャープ回析格子なの
で、回析格子の部分から発生する分離された光線の部分は集中され、これによっ
て図８に示すようなレンズは要求されない。
【００４１】 光線の部分は、このように別々の波長または狭い波長帯の個々の光線に分離さ
れ、これらは関連する出力導波路６７に集中される。図１に示すデバイスの２つ
の部分の透過型回析格子と同じように、入射する光線が２つの部分の光回析格子
を連続して通過することによって、入射する多重波長の光線の別々の波長又は狭
い波長帯の個々の光線への分離は改良される。
【００４２】 入力導波路６６および出力導波路６７は図８に示すものと同様のものである。
導波路６６、６７は、一般に約１０ないし２０ミクロン程度相互に隔てられ、導
波路６６、６７が適当な間隔まで相互に分かれて光ファイバリボン内の光ファイ
バと調和するように形成することによって、光ファイバリボン（一般に約２５０
ミクロン相互に離間される）内の光ファイバ（図示しない）につながれ得る。
【００４３】 図９に示すデバイスにおいて使用されるチャープ光透過型回析格子は良く知ら
れており、周知の方法によって所望の集中効果を達成するために軸１４および１
５に沿った隣接する凹部１１の間の間隔が異なる点を除いて、該して図４および
図５に示すようにして形成される。
【００４４】 図９に示す配列のさらなる利点は、光線の部分６４、６５の分離または分散が
２つの回析格子６１、６２の間で分担されること、「チャープ」回析格子によっ
てもたらされる集中もまた２つに分割され、半分ずつそれぞれの回析格子によっ
てもたらされることである。これによって凹部１１の面２３に入射する光線の角
度を臨界角以下にすることができ、これによって内部全反射の発生を低減し、し
たがって面２３を通過する光の損失が小さくなる。チャープ回析格子を用いる周
知の構成において、入射する角度を臨界角以下に配列することはたいてい困難で
あり、その結果、光の一部のみが回析格子から反射され、光の大部分は回析格子
を介しての伝達によって失われる。
【００４５】 上に示すように、図９に示す配列は別々の波長の光を分散させるとともに出力
光を集中するので、別々の波長を関連する受光導波路に集中するために鏡または
他の手段を設ける必要がなくなる。
【００４６】 上述された実施形態のそれぞれは透過型回析格子または反射回析格子のいずれ
かを使用できることが好ましい。したがって図１ないし図３および図９に示す透
過型回析格子は反射回析格子によって置換され得るし、図７および図８に示す反
射回析格子は、透過型回析格子によって置換され得る。
【００４７】 利用される光学系は異なった形態をとってもよく、デバイスの要求される機能
に応じて１またはそれ以上の鏡、半反射鏡、他の形態の鏡、レンズ等を有しても
よい。
【００４８】 デバイスは、デマルチプレクサとして使用されるより、むしろそれぞれ単一波
長または狭い波長帯の光源によって光受信機９を置換し、光受信手段によって上
述した多重波長の光源を置換することによって、マルチプレクサとして使用する
ことが好ましい。マルチプレクサとしてのデバイスの動作はデバイスを通り伝達
される光の向きを逆転すればデマルチプレクサとしての動作と同様である。
【００４９】 図１０は図１に示すような配置の一部分の拡大図であって、光学系または鏡ま
たは回析格子の幾何学的配置は、光線の２つの部分が再結合されないように配置
されている。その代わりに、光線の第１の部分からの信号、例えば信号λ１、λ ２ 、λ３、λ４、λ５およびλ６は、第１の組のフォトダイオード９につながれ
た導波路８に導かれ、一方信号λ'１、λ'２、λ'３、λ'４、λ'５およびλ'６ は、第２の組のフォトダイオード９'につながれた導波路８'に導かれる。１つの
組のフォトダイオードは出力信号を提供するために使用され、他の組は出力をモ
ニタしてＳＬＤ１０にフィードバック制御を提供し得るように使用される。
【００５０】 上述したような光学デバイスは、GB9727013.6(公開番号GB2321130A)に説明さ
れているような装置に使用することができ、これらの開示は参照としてここに組
み入れられる。
【００５１】 図１１に示すように、デバイスは、高反射（ＨＲ）コーティングを施された背
面１０'と、反射防止（ＡＲ）コーティングを施された（ＳＬＤにレーザキャビ
ティが形成されるのを防ぐための）前面１０''とを有するＳＬＤ１０のような広
帯域のレーザ光源から光を受け、導波路８は、半反射コーティングを施された端
面１１につながれている。したがって、レーザキャビティはＨＲコーティングさ
れた面と、それぞれの半反射コーティングされた面１１との間に形成され、レー
ザ出力は半反射面１１を介して提供され、個々の導波路８は別々の波長を提供す
る。この配置において、ＳＬＤ１０は全ての導波路のためのレーザ増幅器として
働き、独立した変調器(図示しない）は、それぞれの導波路８に出力信号を変調
するために設けられ得る。
【００５２】 図１２はさらなる実施形態を示し、これによれば光学デバイスはデマルチプレ
クサよりはむしろマルチプレクサとして使用される。この配置においては、レー
ザダイオード１２は導波路８のそれぞれに設けられ、それぞれのレーザダイオー
ドは高反射（ＨＲ）コーティングが施された背面１２''と、反射防止（ＡＲ）コ
ーティングを施された（ＳＬＤにレーザキャビティが形成されるのを防ぐための
）前面１２''とを有し、導波路５は出力導波路として使用され、半反射コーティ
ングが施された端面５'を有する。したがって、レーザキャビティ半反射コーテ
ィング面５'とそれぞれの高反射コーティング面１２'との間に形成され、半反射
面５'を介する出力信号は、個々のレーザダイオード１２の出力を多重化した信
号を有する。この配置においては、それぞれのレーザダイオード１２はゲインエ
レメントとして働き、それらがそれぞれ発生する波長を変調する。
【００５３】 レーザダイオード１２は、上述したGB2307786Aに説明されている方法によって
チップにそれぞれハイブリッド化することができ、またそれらはレーザバー、す
なわちチップにハイブリッド化された共通のストリップ上の一連のレーザダイオ
ードの形態で設けられてもよい。
【００５４】 信号が光ファイバに伝達され、または光ファイバから受取られる実施形態にお
いては、光ファイバは、好ましくはWO-A-97/42534に開示されているようなファ
イバ結合手段によってデバイスに集積されている導波路につながれているとよい
。
【００５５】 上述した実施形態において、このようにデバイスは１つの、または複数のレー
ザキャビティとともに集積され、キャビティ内のレージング波長を多重化し、ま
たは分離するために使用される。このような配置は多重波長で動作するトランシ
ーバか、またはレーザ光の波長の部分の多重化または分離が要求される他の装置
として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に従い、光透過型回析格子を含んでなる光学デバイス
の概略を示す図であって、どのようにして入射する多重波長の光線を２つの部分
に分割し、２つの部分に透過型回析格子を通過させて個々の光線のそれぞれの部
分に分離しているかを示す図である。
【図２】 図１の光学デバイスにおいて、どのようにして入射する多重波長の光線の第１
の部分が光透過型回析格子を一方向に通過するかを示す概略図である。
【図３】 図１の光学デバイスにおいて、どのようにして入射する多重波長の光線の第２
の部分が光透過型回析格子を反対の方向に通過するかを示す概略図である。
【図４】 図１の光学デバイスの光透過型回析格子の構成を示す概略図である。
【図５】 図１の光学デバイスの光透過型回析格子の構成を示す概略図である。
【図６】 光反射回析格子の構成を示す概略図である。
【図７】 図６に図示された光反射回析格子を含む本発明の第２の実施形態に従った光学
デバイスを示す概略図である。
【図８】 図６に図示された光反射回析格子を使用する本発明の第３の実施形態に従った
光学デバイスを示す概略図である。
【図９】 チャープ回析格子を用いる本発明の第４の実施形態に従った光学デバイスの概
略図である。
【図１０】 本発明の第５の実施形態に従った光学デバイスの一部の拡大図である。
【図１１】 本発明の第６の実施形態に従った光学デバイスの概略図である。
【図１２】 本発明の第７の実施形態に従った光学デバイスの概略図である。
【符号の説明】
１ 鏡 ２ 回析格子 ３ 回析格子の部分 ４ 回析格子の部分 ５ 多重波長の光線 ６ 光線の部分 ７ 光線の部分 ８ 受光導波路（リブ導波路） ９ 光センサ（フォトダイオード） １０ スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ） １１ 凹部 １２ レーザダイオード １３ 絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）チップの層 ２４ 凹部 ２５ 透明な材料の層 ３０ 光線の部分 ３１ 光反射回析格子の部分 ３２ 光反射回析格子の部分 ３３ 鏡 ３４ 鏡 ３５ 多重波長の光線 ５１ 光反射回析格子の部分 ５２ 光反射回析格子の部分 ５３ レンズ ５４ 多重波長の光線 ５５ 光線の部分 ５６ 光線の部分 ５７ 入力導波路 ５８出力導波路 ６１ チャープ光透過型回析格子の部分 ６２ チャープ光透過型回析格子の部分 ６３ 多重波長の光線 ６４ 光線の部分 ６５ 光線の部分 ６６ 入力導波路 ６７ 出力導波路

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光学回析格子と、入射する多重波長の光線を前記回析格子に
    導いて、前記光線の第１の部分が前記回析格子を１つの方向に通過して別々の波
    長または狭い波長帯の個々の光線の第１の組に分離され、前記光線の第２の部分
    が前記回析格子を反対の方向に通過して別々の波長または狭い波長帯の個々の光
    線の第２の組に分離されるようにする光学系とを有し、多重波長の光線を別々の
    波長または狭い波長帯の複数の個々の光線に分離する光学デバイス。
  2. 【請求項２】 第１の部分と第２の部分とを有する光学回析格子と、入射す
    る多重波長の光線を前記回析格子に導いて、前記入射する光線が前記回析格子の
    ２つの部分を連続して通過し、前記回析格子の２つの部分が連続して前記入射す
    る光線に作用し、該入射する光線が別々の波長または狭い波長帯の個々の光線の
    組に分離されるようにする光学系とを有し、多重波長の光線を別々の波長または
    狭い波長帯の複数の個々の光線に分離する光学デバイス。
  3. 【請求項３】 前記光学回析格子は第１の部分と第２の部分とを有し、前記
    光学系は前記入射する光の第１の部分を前記光学回析格子の第１の部分に導くと
    ともに前記入射する光の第２の部分を前記光学回析格子の第２の部分に導くよう
    に配列され、前記光学回析格子は前記入射する光線の第１の部分が前記回析格子
    の第１の部分を離れると該光学回析格子の第２の部分に伝達され、前記回析格子
    の２つの部分は前記入射する光線の第１の部分を別々の波長または狭い波長帯の
    個々の光線の第１の組に分離するように構成されているとともに、前記入射する
    光線の第２の部分が前記回析格子の第２の部分を離れると該光学回析格子の第１
    の部分に伝達され、前記回析格子の２つの部分は前記入射する光線の第２の部分
    を別々の波長または狭い波長帯の個々の光線の第２の組に分離するように構成さ
    れている請求項１に記載の光学デバイス。
  4. 【請求項４】 前記光線の第１および第２の部分は、光学回析格子を通過し
    た後に前記光学系によって再結合される請求項１または３に記載の光学デバイス
    。
  5. 【請求項５】 前記回析格子の２つの部分は同一平面上にあり、相互に角度
    をつけて傾けられている請求項３または４に記載の光学デバイス。
  6. 【請求項６】 前記角度は直角である請求項５に記載の光学デバイス。
  7. 【請求項７】 前記光学回析格子からの個々の光線を受け、該個々の光線を
    関連する受光手段に導くため付加された光学系を含む請求項１ないし６のいずれ
    かに記載の光学デバイス。
  8. 【請求項８】 前記光学系および前記付加された光学系は入射する多重波長
    の光線を前記回析格子に導くとともに、前記回析格子から戻る個々の光線を受け
    て該個々の光線を関連する受光手段に導く共通の鏡を有する請求項７に記載の光
    学デバイス。
  9. 【請求項９】 前記受光手段は、前記個々の光線の関連する１つを受けるよ
    うにそれぞれ配置された複数の導波路を有する請求項７または８に記載の光学デ
    バイス。
  10. 【請求項１０】 １つまたは複数のレーザキャビティが組み込まれた請求項
    ７ないし９のいずれかに記載の光学デバイス。
  11. 【請求項１１】 多重波長の光源からの光を受け、複数のレーザ波長を有す
    る出力を提供するように配列されている請求項１０に記載の光学デバイス。
  12. 【請求項１２】 前記導波路は光センサ、好ましくはフォトダイオードにつ
    ながれている請求項９に記載の光学デバイス。
  13. 【請求項１３】 前記導波路は関連する個々の光線が伝達される光ファイバ
    を受けるように適合させられた光ファイバ連結手段につながれている請求項９に
    記載の光学デバイス。
  14. 【請求項１４】 前記光学回析格子は透過型回析格子である請求項１ないし
    １３のいずれかに記載の光学デバイス。
  15. 【請求項１５】 前記光学回析格子は反射回析格子である請求項１ないし１
    ３のいずれかに記載の光学デバイス。
  16. 【請求項１６】 前記光学回析格子はチャープ回析格子である請求項１ない
    し１５のいずれかに記載の光学デバイス。
  17. 【請求項１７】 入力導波路または光ファイバからの多重波長の光線は該入
    力導波路または該光ファイバから分岐したものであり、前記光線はチャープ回析
    格子に入射し、該回析格子から戻る光は所定の波長または狭い波長帯の前記回析
    格子からの光を受けるようにそれぞれ配置された一連の受光導波路または光ファ
    イバに導かれるように配置されている請求項１６に記載の光学デバイス。
  18. 【請求項１８】 シリコンチップ、好ましくは絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）
    チップに集積化されている請求項１ないし１７のいずれかに記載の光学デバイス
    。
  19. 【請求項１９】 内部を通過する光線の方向を逆転することによってマルチ
    プレクサとして使用されるように配列されている請求項１ないし１８のいずれか
    に記載の光学デバイス。
  20. 【請求項２０】 添付図面を参照してここに説明したものと実質的に同一で
    あるマルチプレクサまたはデマルチプレクサ。
JP2000549991A 1998-05-19 1999-04-26 多重波長の光線を分離する光学デバイス Pending JP2002516405A (ja)

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