JP2003195069A - アレイ導波路回折格子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通過帯域が広く、光合波器として最適なア
レイ導波路回折格子を提供する。 【解決手段】 アレイ導波路回折格子の少なくとも１本
の光入力導波路１２の第１スラブ導波路側端部を、光入
力導波路１本につき１個の独立した第１シングルモード
端部幅導波路５ａを介して第１スラブ導波路１３に接続
する。複数の光出力導波路１６の第２スラブ導波路側端
部を、光出力導波路１本につき１個の独立した第２シン
グルモード端部幅導波路５ｂを介して第２スラブ導波路
１５に接続する。第１シングルモード端部幅導波路５ａ
の少なくとも一部分に第１スラブ導波路１３側に向かう
につれて拡幅する形状の拡幅導波路を設け、第２シング
ルモード端部幅導波路の少なくとも一部分に第２スラブ
導波路１５側に向かうにつれて拡幅する形状の拡幅導波
路を設け、少なくとも第１と第２シングルモード端部幅
導波路５ａ，５ｂの拡幅端幅を互いに異なる幅にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野などに
使用されるアレイ導波路回折格子に関するものである。

【０００２】

【背景技術】近年、光通信においては、その伝送容量を
飛躍的に増加させる方法として、高密度波長多重伝送
（Ｄ−ＷＤＭ）の研究開発が盛んに行なわれ、実用化が
進みつつある。この高密度波長多重伝送は、例えば互い
に異なる波長を有する複数の光を波長多重化して伝送さ
せるものであり、高密度波長多重伝送システムにおい
て、その中核を成す技術の一つが光波長合分波器であ
る。

【０００３】高密度波長多重伝送システムにおいて、光
波長合分波器は、その名の通り、半導体レーザからの異
なる波長の光信号を合波する光合波器と、異なる波長の
光信号が多重化された波長多重光信号から波長ごとの光
信号を取り出す光分波器とに分けられる。

【０００４】光波長合分波器を実現する方法は様々ある
が、この中でも、多波長を一括で合分波できるデバイス
として、アレイ導波路回折格子が注目されている。アレ
イ導波路回折格子は、例えば図９に示すように、シリコ
ンなどの基板１１上に、同図に示すような導波路構成を
有する導波路形成領域１０を石英系ガラス等より形成し
たものである。

【０００５】アレイ導波路回折格子の導波路構成は、少
なくとも１本の光入力導波路１２と、該光入力導波路１
２の出力側に接続された第１スラブ導波路１３と、該第
１スラブ導波路１３の出力側に接続され、互いに設定量
異なる長さの複数並設されたチャネル導波路１４ａから
成るアレイ導波路１４と、該アレイ導波路１４の出力側
に接続された第２スラブ導波路１５と、該第２スラブ導
波路１５の出力側に複数並設接続された光出力導波路１
６とを有している。

【０００６】前記アレイ導波路１４は、第１スラブ導波
路１３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、隣り合うチャンネル導波路１４
ａの長さは互いにΔＬ異なっている。

【０００７】なお、光出力導波路１６は、例えばアレイ
導波路回折格子によって分波あるいは合波される互いに
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、チャンネル導波路１４ａ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、これらの光出力導波路１６、チャ
ンネル導波路１４ａおよび光入力導波路１２の各々の本
数を簡略的に示してある。

【０００８】また、図１０の概略図に示すように、従来
のアレイ導波路回折格子においては、やや曲線形状の光
入力導波路１２の出力側のほぼ直線形状部分が第１スラ
ブ導波路１３の入力側に直接接続されている。また、同
様に、第２スラブ導波路１５の出力側に、やや曲線形状
の光出力導波路１６の入力側のほぼ直線形状部分が直接
接続されている。

【０００９】光入力導波路１２には、例えば送信側の光
ファイバ（図示せず）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、１本の光入力導波路１２を通
って第１スラブ導波路１３に導入された光は、その回折
効果によって広がってアレイ導波路１４に入力し、アレ
イ導波路１４を伝搬する。

【００１０】このアレイ導波路１４を伝搬した光は、第
２スラブ導波路１５に達し、さらに、光出力導波路１６
に集光されて出力されるが、アレイ導波路１４の隣り合
うチャンネル導波路１４ａの長さが互いに設定量異なる
ことから、アレイ導波路１４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。

【００１１】そのため、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１６
を形成することによって、波長の異なった光（分波光）
を各波長ごとに異なる光出力導波路１６から出力でき
る。

【００１２】すなわち、アレイ導波路回折格子は、光入
力導波路１２から入力される互いに異なる複数の波長を
もった多重光から１つ以上の波長の光を分波して各光出
力導波路１６から出力する光分波機能を有しており、分
波される光の中心波長は、アレイ導波路１４の隣り合う
チャンネル導波路１４ａの長さの差（ΔＬ）及びアレイ
導波路１４の実効屈折率（等価屈折率）ｎ_ｃに比例す
る。

【００１３】例えば図９に示すように、１本の光入力導
波路１２から波長λ１，λ２，λ３，・・・λｎ（ｎは
２以上の整数）を持った波長多重光を入力させると、こ
れらの各波長の光は、第１スラブ導波路１３で広げら
れ、アレイ導波路１４に到達する。その後、光は、アレ
イ導波路１４と第２スラブ導波路１５を通って、前記の
如く、波長によって異なる位置に集光され、互いに異な
る光出力導波路１６に入力し、それぞれの光出力導波路
１６を通って、光出力導波路１６の出力端から出力され
る。

【００１４】そして、各光出力導波路１６の出力端にそ
れぞれ光出力用の光ファイバ（図示せず）を接続するこ
とにより、この光ファイバを介して、前記各波長の光が
取り出される。なお、各光出力導波路１６や前述の光入
力導波路１２に光ファイバを接続するときには、例えば
光ファイバの接続端面を１次元アレイ状に配列固定した
光ファイバアレイを用意し、この光ファイバアレイを光
出力導波路１６や光入力導波路１２の接続端面側に固定
して光ファイバと光出力導波路１６及び光入力導波路１
２を接続する。

【００１５】上記アレイ導波路回折格子において、各光
出力導波路１６から出力される光の光透過特性（アレイ
導波路回折格子の透過光強度の波長特性）は、例えば図
１１に示すようになり、各光透過中心波長（例えばλ
１，λ２，λ３，・・・λｎ）を中心とし、それぞれの
対応する光透過中心波長から波長がずれるにしたがって
光透過率が小さくなる光透過特性を示す。

【００１６】さらに、アレイ導波路回折格子は、光の相
反性（可逆性）の原理を利用しているため、上記のよう
な光分波器としての機能と共に、光合波器としての機能
も有している。すなわち、図９とは逆に、図８に示すよ
うに、互いに異なる複数の波長の光をそれぞれの波長ご
とにそれぞれの光出力導波路１６から入力すると、これ
らの光は、上記と逆の伝搬経路を通り、アレイ導波路１
４及び第１スラブ導波路１３によって合波され、１本の
光入力導波路１２から出力される。

【００１７】アレイ導波路回折格子を始めとする光波長
合分波器は、上記のように、一般に、光分波器としての
機能と光合波器としての機能を併せ持っている。そこ
で、従来は、図９に示したように光分波器として適用さ
れる光波長合分波器を、例えば光の通過方向を逆にし
て、図８に示したように、光合波器として使用してい
た。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、光合波器に求められる特性は、光分波器に求められ
る特性と異なる。光分波器に要求される非常に重要なこ
とは、他のチャンネルへの光の漏話を規定する隣接クロ
ストーク特性を良好にすることであるが、光合波器に
は、クロストーク特性よりも通過帯域の広帯域化を実現
することが要求される。

【００１９】つまり、光合波器には、多波長化、低損失
化、通過帯域の広帯域化等の様々な特性が要求されてい
るが、中でも、通過帯域の広帯域化が非常に重要であ
る。なお、光合波器に要求されるクロストークは、ＡＳ
Ｅのノイズレベルがカットできる程度（−１５ｄＢ以下
程度）である。

【００２０】したがって、光分波器としての特性が良好
な光波長合分波器が、必ずしも光合波器として良好な特
性を有しているとは限らない。しかし、前記の如く、従
来は、光分波器として適用される光波長合分波器を光合
波器として使用しており、光合波器として最適な構成の
光波長合分波器は提案されていなかった。

【００２１】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、通過帯域の広帯域化を十
分に図ることができ、光合波器として最適なアレイ導波
路回折格子を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、第１の発明は、少なく
とも１本の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に
接続された第１スラブ導波路と、該第１スラブ導波路の
出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設
されたチャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレ
イ導波路の出力側に接続された第２スラブ導波路と、該
第２スラブ導波路の出力側に接続されて複数並設された
光出力導波路とを有し、前記光入力導波路のうち少なく
とも１本の光入力導波路の第１スラブ導波路側端部は、
光入力導波路１本につき１個の独立した個別の第１シン
グルモード端部幅導波路を介して前記第１スラブ導波路
に接続され、前記第１シングルモード端部幅導波路の光
入力導波路側端部幅は対応する光入力導波路の幅よりも
広幅で、かつ、シングルモード条件を満たす幅を有し、
前記第１シングルモード端部幅導波路は少なくとも一部
分に前記第１スラブ導波路側に向かうにつれて拡幅する
形状の拡幅導波路を有しており、前記複数の光出力導波
路の第２スラブ導波路側端部は、光出力導波路１本につ
き１個の独立した個別の第２シングルモード端部幅導波
路を介して前記第２スラブ導波路に接続され、前記第２
シングルモード端部幅導波路の光出力導波路側端部幅は
対応する光出力導波路の幅よりも広幅で、かつ、シング
ルモード条件を満たす幅を有し、前記第２シングルモー
ド端部幅導波路は少なくとも一部分に前記第２スラブ導
波路側に向かうにつれて拡幅する形状の拡幅導波路を有
しており、少なくとも前記第１シングルモード端部幅導
波路の第１スラブ導波路側の端部幅と、前記第２シング
ルモード端部幅導波路の第２スラブ導波路側の端部幅と
が互いに異なる構成をもって課題を解決する手段として
いる。

【００２３】また、第２の発明は、上記第１の発明の構
成に加え、少なくとも１本の光入力導波路と対応する拡
幅導波路の間と、複数の光出力導波路と対応する拡幅導
波路の間の少なくとも一方には、対応する拡幅導波路の
狭幅端の幅と同じ幅の等幅導波路が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。

【００２４】さらに、第３の発明は、上記第１の発明の
構成に加え、少なくとも１本の光入力導波路と対応する
拡幅導波路の間と、複数の光出力導波路と対応する拡幅
導波路の間の少なくとも一方には、対応する拡幅導波路
の狭幅端の幅と同じ幅の等幅導波路が形成されており、
この等幅導波路に対応する光入力導波路と光出力導波路
の少なくとも一方と等幅導波路との間には、前記対応す
る光入力導波路または対応する光出力導波路の幅よりも
狭幅の狭幅直線導波路が設けられている構成をもって課
題を解決する手段としている。

【００２５】さらに、第４の発明は、上記第１乃至第３
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記拡幅導波路は
台形状導波路である構成をもって課題を解決する手段と
している。

【００２６】

【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
複説明は省略又は簡略化する。

【００２７】図１には、本発明に係るアレイ導波路回折
格子の第１実施形態例の要部構成図が、その動作と共に
模式的に示されている。

【００２８】本実施形態例のアレイ導波路回折格子が従
来例と異なる特徴的な構成は、図１および図２の
（ａ）、（ｂ）に示すように、各光入力導波路１２の第
１スラブ導波路１３側の構成と各光出力導波路１６の第
２スラブ導波路１５側の構成を以下に述べる構成とした
ことである。

【００２９】なお、図２の（ａ）には、１本の光入力導
波路１２の端部が具体的に示されており、図２の（ｂ）
には、１本の光出力導波路１６の端部が具体的に示され
ている。

【００３０】図１、図２の（ａ）に示すように、本実施
形態例のアレイ導波路回折格子において、光入力導波路
１２のうち少なくとも１本以上（ここでは全部）の光入
力導波路１２の第１スラブ導波路１３側端部は、光入力
導波路１２の１本につき１個の独立した個別の第１シン
グルモード端部幅導波路５ａを介して前記第１スラブ導
波路１３に接続されている。

【００３１】第１シングルモード端部幅導波路５ａの光
入力導波路側端部４ａの幅は、対応する光入力導波路１
２の幅よりも広幅で、かつ、シングルモード条件を満た
す幅を有する。また、第１シングルモード端部幅導波路
５ａは、少なくとも一部分に第１スラブ導波路１３側に
向かうにつれて拡幅する形状の拡幅導波路７ａを有して
いる。本実施形態例においては、第１シングルモード端
部幅導波路５ａは拡幅導波路７ａにより形成されてお
り、この拡幅導波路７ａは、台形状導波路である。

【００３２】図１、図２の（ｂ）に示すように、本実施
形態例において、複数の出力導波路１６の全ての第２ス
ラブ導波路１５側端部は、光出力導波路１６の１本につ
き１個の独立した個別の第２シングルモード端部幅導波
路５ｂを介して前記第２スラブ導波路１５に接続されて
いる。

【００３３】第２シングルモード端部幅導波路５ｂの光
出力導波路側端部４ｂの幅は、対応する光出力導波路１
６の幅よりも広幅で、かつ、シングルモード条件を満た
す幅を有する。また、第２シングルモード端部幅導波路
５ｂは、少なくとも一部分に第２スラブ導波路１５側に
向かうにつれて拡幅する形状の拡幅導波路７ｂを有して
いる。本実施形態例においては、第２シングルモード端
部幅導波路５ｂは拡幅導波路７ｂにより形成されてお
り、この拡幅導波路７ｂは、台形状導波路である。

【００３４】図２の（ａ）に示すように、本実施形態例
において、各光入力導波路１２の幅はＢＷ、第１シング
ルモード端部幅導波路５ａの光入力導波路側端部４ａの
幅はＷ１ａである。第１シングルモード端部幅導波路５
ａは、第１スラブ導波路１３側に向かうにつれて、テー
パ角度θ１で拡幅しており、第１シングルモード端部幅
導波路５ａを形成する拡幅導波路７ａ（台形状導波路）
の斜辺３ａはほぼ直線状（実質的にほぼ直線）と成して
いる。

【００３５】第１シングルモード端部幅導波路５ａの幅
は、その全領域において、対応する光入力導波路１２の
幅よりも広幅と成し、第１シングルモード端部幅導波路
５ａの第１スラブ導波路側端部６ａの幅（拡幅端幅）は
Ｗ２ａである。

【００３６】図２の（ｂ）に示すように、本実施形態例
において、各光出力導波路１６の幅はＢＷ、第２シング
ルモード端部幅導波路５ｂの光出力導波路側端部４ｂの
幅はＷ１ｂである。第２シングルモード端部幅導波路５
ｂは、第２スラブ導波路１５側に向かうにつれてテーパ
角度θ２で拡幅しており、第２シングルモード端部幅導
波路５ｂを形成する拡幅導波路７ｂ（台形状導波路）の
斜辺３ｂはほぼ直線状（実質的にほぼ直線）と成してい
る。

【００３７】第２シングルモード端部幅導波路５ｂの幅
は、その全領域において、対応する光出力導波路１６の
幅よりも広幅と成し、第２シングルモード端部幅導波路
５ｂの第２スラブ導波路側端部６ｂの幅（拡幅端幅）は
Ｗ２ｂである。

【００３８】さらに、本実施形態例において、少なくと
も前記第１シングルモード端部幅導波路５ａの第１スラ
ブ導波路１３側の端部幅Ｗ２ａと、前記第２シングルモ
ード端部幅導波路５ｂの第２スラブ導波路１５側の端部
幅Ｗ２ｂとが互いに異なる。

【００３９】すなわち、本実施形態例のアレイ導波路回
折格子において、上記パラメータは、以下の表１に示す
ように形成されている。

【００４０】

【表１】

【００４１】また、本実施形態例は、以下のようにして
製造されている。まず、火炎加水分解堆積法を用いてシ
リコン基板１１上にアンダークラッド膜、コア膜を形成
し、その後、図１に示すような構成のアレイ導波路回折
格子の回路パターンが描かれたフォトマスクを介してフ
ォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング法を用い
て、コアにフォトマスクの回路パターンを転写した。

【００４２】その後、再度、火炎加水分解堆積法を用い
てオーバークラッド膜を形成し、光合波器として機能す
るアレイ導波路回折格子を製造した。

【００４３】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例では、図１に示すように、それぞれの
光出力導波路１６から例えば波長λ１、λ２、λ３、・
・・λｎの光を入力すると、これらの各波長の光は、第
２シングルモード端部幅導波路５ｂを通って第２スラブ
導波路１５に入力する。

【００４４】そして、これらの各波長の光は、第２スラ
ブ導波路１５、アレイ導波路１４、第１スラブ導波路１
３を通って合波され、波長λ１、λ２、λ３、・・・、
λｎを持った波長多重光となり、第１シングルモード端
部幅導波路５ａを通って１つの光入力導波路１２に入力
し、この光入力導波路１２から出力される。

【００４５】ところで、アレイ導波路回折格子におい
て、その通過スペクトル形状は、概略、第１スラブ導波
路１３の光入力導波路１２側の端部における光電界振幅
分布と、第２スラブ導波路１５の光出力導波路１６側の
端部における光電界振幅分布との重ね合わせで決定され
る。

【００４６】そこで、本発明者は、第１スラブ導波路１
３の光入力導波路１２側の端部における光電界振幅分布
と、第２スラブ導波路１５の光出力導波路１６側の端部
における光電界振幅分布に着目し、これらの光電界振幅
分布の重ね合わせ形状を良好にすることを考え、上記構
成を決定した。以下、上記光電界振幅分布についての検
討について述べる。

【００４７】本実施形態例は、光出力導波路１６の第２
スラブ導波路１５側の端部に、上記構成の第２シングル
モード端部幅導波路５ｂを設けているので、第２スラブ
導波路１５の光出力導波路１６側の端部における光電界
振幅分布は、例えば図４の（ａ）、（ｂ）の特性線ａの
ようになる。

【００４８】なお、この特性線ａおよび、以下に述べる
図４の特性線ｂ、特性線ｃは、いずれも、１つの波長を
中心とした光の光電界振幅分布を示している。

【００４９】図４の（ａ）、（ｂ）の特性線ａに示すよ
うに、光出力導波路１６の第２スラブ導波路１５側の端
部に第２シングルモード端部幅導波路５ｂを設けると、
第２スラブ導波路１５の光出力導波路１６側の端部にお
ける光電界振幅分布は、一山形状を呈し、その山頂付近
における幅は広く、かつ、裾野部分（両端側）の立ち上
がりが良好になる。

【００５０】このことは、本発明者が以前に検討して明
らかにしたものであり、その詳細は、本発明者による提
案の、特願２０００−４００３６２に記載されている。
なお、この提案は、未だ公開になっていない。

【００５１】ここで、第１スラブ導波路１３と光入力導
波路１２との接続部を、従来のアレイ導波路回折格子の
ように、本実施形態例における第１シングルモード端部
幅導波路５ａを有していない構成とした場合、第１スラ
ブ導波路１３の光入力導波路１２側の端部における光電
界振幅分布は、図４の（ｂ）の特性線ｃに示すようにな
る。つまり、第１スラブ導波路１３の光入力導波路１２
側の端部における光電界振幅分布は、その山頂付近にお
ける幅が、図４の特性線ａに比べて非常に狭くなる。

【００５２】したがって、これら図４の（ｂ）の特性線
ａと特性線ｃの重ね合わせ領域は、図４の（ｂ）の斜線
部に示す領域となり、特性線ｃに示した光電界振幅分布
に比べれば、その山頂付近における幅は広くなっている
が、山頂付近の幅が大幅に広くはなっていない。

【００５３】また、図４の（ａ）の特性線ｂは、本実施
形態例のように、第１スラブ導波路１３と光入力導波路
１２との接続部に、第１シングルモード端部幅導波路５
ａを設けた場合の、第１スラブ導波路１３の光入力導波
路１２側の端部における光電界振幅分布を示す。この特
性線ｂも山頂付近の幅が広くなっている。なお、第１シ
ングルモード端部幅導波路５ａの拡幅端幅と第２シング
ルモード端部幅導波路ｂの拡幅端幅は互いに異なるの
で、図４の（ａ）の特性線ａと特性線ｂの幅や高さは互
いに異なる。

【００５４】そして、図４の（ａ）の特性線ａと特性線
ｂの重ね合わせ領域は、図４の（ａ）の斜線部に示す領
域となり、図４の（ｂ）の斜線部で示した領域に比べ、
その山頂付近における幅が非常に広くなっている。

【００５５】つまり、本実施形態例のように、光出力導
波路１６の第２スラブ導波路１５側の端部に、上記構成
の第２シングルモード端部幅導波路５ｂを設け、かつ、
光入力導波路１２の第１スラブ導波路１３側端部に、上
記構成の第１シングルモード端部幅導波路５ａを設けた
アレイ導波路回折格子は、光通過帯域が広く、光合波器
に最適なアレイ導波路回折格子となることが分かった。

【００５６】また、本実施形態例のアレイ導波路回折格
子は、上記のように、第１スラブ導波路１３の光入力導
波路１２側の端部における光電界振幅分布と、第２スラ
ブ導波路１５の光出力導波路１６側の端部における光電
界振幅分布との重ね合わせ領域を広くできるので、モー
ドフィールドミスマッチ損失を減少させることができ、
低損失化を図ることができる。

【００５７】さらに、本実施形態例のアレイ導波路回折
格子は、少なくとも前記第１シングルモード端部幅導波
路５ａの第１スラブ導波路１３側の端部幅Ｗ２ａと、前
記第２シングルモード端部幅導波路５ｂの第２スラブ導
波路１５側の端部幅Ｗ２ｂとが互いに異なる。したがっ
て、図４の（ａ）の斜線で示した領域は、特性線ａに比
べて、裾野部分（両端側）の立ち上がりが良好になり、
クロストークを許容範囲（例えば−１５ｄＢ以下）に維
持できる。

【００５８】図３の特性線ａには、本実施形態例のアレ
イ導波路回折格子の通過スペクトル例が示されている。
また、同図の特性線ｂには、従来例における通過スペク
トルが示されている。なお、これらの特性線は、１つの
波長を中心とした光の通過スペクトルを規格化して示し
たものである。

【００５９】図３の特性線ａに示すように、本実施形態
例のアレイ導波路回折格子は従来例に比べ、通過帯域が
広帯域化できており、損失やクロストークは従来例と遜
色なく、光合波器として最適なアレイ導波路回折格子を
実現することができた。

【００６０】次に、本発明に係るアレイ導波路回折格子
の第２実施形態例について説明する。第２実施形態例の
アレイ導波路回折格子は上記第１実施形態例とほぼ同様
に構成されており、第２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、図５の（ａ）に示すよう
に、各光入力導波路１２の第１スラブ導波路１３側を構
成し、同図の（ｂ）に示すように、各光出力導波路１６
の第２スラブ導波路１５側を構成したことである。

【００６１】つまり、第２実施形態例において、少なく
とも１本（ここでは全部）の光入力導波路１２の少なく
とも１本（ここでは全部）と対応する拡幅導波路７ａの
間と、複数の光出力導波路１６の全てと対応する拡幅導
波路７ｂの間の少なくとも一方（ここでは両方）に、対
応する拡幅導波路７ａ，７ｂの狭幅端の幅と同じ幅の等
幅導波路８ａ，８ｂが設けられて、それぞれ、第１、第
２シングルモード端部幅導波路５ａ，５ｂが形成されて
いる。

【００６２】また、第２実施形態例では、上記等幅導波
路８ａ，８ｂに対応する光入力導波路１２と光出力導波
路１６の少なくとも一方と等幅導波路８ａ，８ｂとの間
には、前記対応する光入力導波路１２または対応する光
出力導波路１６の幅よりも狭幅の狭幅直線導波路１ａ，
１ｂが設けられている。

【００６３】本第２実施形態例のアレイ導波路回折格子
において、等幅導波路８ａ，８ｂの幅ＥＷは、拡幅導波
路７ａ，７ｂの狭幅端幅Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと等しく、等幅
導波路８ａ，８ｂの長さは、共にＥＬ、狭幅直線導波路
１ａ，１ｂの幅はＮＷ、長さはＮＬである。

【００６４】上記パラメータおよび、光入力導波路１
２、光出力導波路１６の幅、拡幅導波路７ａの第１スラ
ブ導波路側端部６ａの幅（拡幅端幅）Ｗ２ａ、拡幅導波
路７ｂの第２スラブ導波路側端部６ｂの幅（拡幅端幅）
Ｗ２ｂ、テーパ角度θ２は、以下の表２に示すように形
成されている。

【００６５】

【表２】

【００６６】第２実施形態例のアレイ導波路回折格子の
製造方法は、フォトマスク形状と、このフォトマスクを
用いて転写される回路パターンを異なるものとした以外
は、上記実施形態例と同様である。

【００６７】第２実施形態例において、等幅導波路８
ａ，８ｂと拡幅導波路７ａ，７ｂから成る第１と第２シ
ングルモード端部幅導波路５ａ，５ｂは、上記第１実施
形態例における第１と第２シングルモード端部幅導波路
５ａ，５ｂと同様に機能するので、第２実施形態例も上
記第１実施形態例と同様の効果を奏することができる。

【００６８】また、第２実施形態例は、第２シングルモ
ード端部幅導波路５ｂと光出力導波路１６との間に狭幅
直線導波路１ｂを設けているので、光出力導波路１６が
曲線部を有していて、光出力導波路１６に入力された光
がこの曲線部を伝搬するときに光強度分布の中心位置が
光出力導波路幅方向中心位置からずれたとしても、狭幅
直線導波路１ｂを通るときに光強度分布の中心位置を直
線導波路中心に移動させることができる。

【００６９】したがって、上記入力光の強度中心を第２
シングルモード端部幅導波路５ｂの幅方向中心に入力で
きるため、第２シングルモード端部幅導波路５ｂを出力
する光強度分布形状を全体的に歪みの無いものとするこ
とができる。

【００７０】図６の特性線ａには、第２実施形態例のア
レイ導波路回折格子の通過スペクトル例が示されてい
る。また、同図の特性線ｂには前記従来例における通過
スペクトルが示されている。なお、これらの特性線は、
１つの波長を中心とした光の通過スペクトルを規格化し
て示したものである。

【００７１】図６の特性線ａに示すように、本実施形態
例のアレイ導波路回折格子は従来例に比べ、通過帯域が
広帯域化できており、損失やクロストークは従来例と遜
色なく、光合波器として最適なアレイ導波路回折格子を
実現することができた。

【００７２】次に、本発明に係るアレイ導波路回折格子
の第３実施形態例について説明する。第３実施形態例の
アレイ導波路回折格子は上記第１実施形態例とほぼ同様
に構成されており、第３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、第１、第２シングルモード
端部幅導波路５ａ，５ｂの幅やテーパ角度θ１、θ２を
上記第１実施形態例と異なる値にしたことである。

【００７３】つまり、表１および図２に示したように、
上記第１実施形態例では、第１シングルモード端部幅導
波路５ａと第２シングルモード端部幅導波路５ｂは、そ
のテーパ角度θ１、θ２を互いに同じ値とし、その長さ
を異なる値とすることにより、第１シングルモード端部
幅導波路５ａの拡幅端幅Ｗ２ａと第２シングルモード端
部幅導波路５ｂの拡幅端幅Ｗ２ｂを異なる値にした。

【００７４】それに対し、表３に示すように、第３実施
形態例では、第１シングルモード端部幅導波路５ａと第
２シングルモード端部幅導波路５ｂのテーパ角度θ１、
θ２を互いに異なる値とし、第１シングルモード端部幅
導波路５ａと第２シングルモード端部幅導波路５ｂの拡
幅端幅Ｗ２ａとＷ２ｂも異なる値にした。

【００７５】

【表３】

【００７６】上記以外の第３実施形態例の構成は上記第
１実施形態例と同様に構成されており、第３実施形態例
も上記第１実施形態例と同様の効果を奏することができ
る。

【００７７】図７の特性線ａには、第３実施形態例のア
レイ導波路回折格子の通過スペクトル例が示されてい
る。また、同図の特性線ｂには前記従来例における通過
スペクトルが示されている。なお、これらの特性線は、
１つの波長を中心とした光の通過スペクトルを規格化し
て示したものである。

【００７８】図７の特性線ａに示すように、本実施形態
例のアレイ導波路回折格子は従来例に比べ、通過帯域が
広帯域化できており、損失やクロストークは従来例と遜
色なく、光合波器として最適なアレイ導波路回折格子を
実現することができた。

【００７９】なお、本発明は上記各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
上記各実施形態例では、全ての光入力導波路１２の第１
スラブ導波路１３側端部は、光入力導波路１本につき１
個の独立した個別の第１シングルモード端部幅導波路５
ａを介して前記第１スラブ導波路１３に接続されていた
が、少なくとも１本の光入力導波路１２の第１スラブ導
波路１３側が、光入力導波路１本につき１個の独立した
個別の第１シングルモード端部幅導波路５ａを介して前
記第１スラブ導波路１３に接続されていればよい。

【００８０】また、上記第２実施形態例では、全ての光
入力導波路１２と等幅導波路８ａとの間に狭幅直線導波
路１ａを設け、全ての光出力導波路１６と等幅導波路８
ｂとの間に狭幅直線導波路１ｂを設けたが、少なくとも
１本の光入力導波路１２の全本数未満の光入力導波路１
２と対応する等幅導波路８ａとの間に狭幅直線導波路１
ａを設けてもよい。

【００８１】さらに、上記第２実施形態例のように第
１、第２シングルモード端部幅導波路５ａ，５ｂの少な
くとも一方を、等幅導波路８ａ，８ｂを設けて構成する
場合に、狭幅直線導波路１ａ，１ｂを省略してもよい。
この場合も、上記第１、第３実施形態例と同様の効果を
奏することができる。

【００８２】さらに、本発明において、拡幅導波路の幅
や長さやテーパ角度、直線状導波路の長さや幅、等幅導
波路の長さ等は、特に限定されることはなく適宜設定さ
れるものであり、例えば光電界振幅分布のシミュレーシ
ョン結果等に基づいて、アレイ導波路回折格子の仕様に
合わせて上記各値を設定することにより、上記各実施形
態例のような優れた効果を奏するアレイ導波路回折格子
を実現することができる。

【００８３】さらに、本発明のアレイ導波路回折格子に
適用されるシングルモード端部幅導波路は必ずしも台形
状導波路を有する構成とするとは限らない。シングルモ
ード端部幅導波路は、対応する光入力導波路または光出
力導波路側の幅がそれら対応する導波路の幅よりも広幅
で、かつ、シングルモード条件を満たす端部幅を有し、
この端部と反対側に向かうにつれて拡幅する形状の拡幅
導波路を少なくとも一部分に有している構成とすればよ
い。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、光入力導波路端部と光
出力導波路端部に、少なくとも互いに拡幅端幅が異なる
シングルモード端部幅導波路を設けることによって、概
略、第１スラブ導波路の光入力導波路側の端部における
光電界振幅分布と、第２スラブ導波路の光出力導波路側
の端部における光電界振幅分布との重ね合わせで決定さ
れる通過スペクトル形状を中心付近の幅が広い形状にす
ることができる。

【００８５】したがって、本発明のアレイ導波路回折格
子は、通過帯域を広帯域化した、光合波器として最適な
アレイ導波路回折格子を実現できる。さらに、本発明の
アレイ導波路回折格子は、モードフィールドミスマッチ
損失を減少でき、低損失化を図ることができ、さらにク
ロストークを一定の値以下に保つことができる。

【００８６】また、本発明において、第１、第２シング
ルモード端部幅導波路を拡幅導波路を有する構成とした
り、拡幅導波路と光入力導波路または光出力導波路の端
部に設けた等幅導波路とを有する構成としたりすること
により、上記効果を奏するアレイ導波路回折格子を容易
に構成できる。

【００８７】さらに、本発明において、光入力導波路ま
たは光出力導波路の端部に設けた等幅導波路に対応する
光入力導波路と光出力導波路の少なくとも一方と等幅導
波路との間に、前記対応する光入力導波路または対応す
る光出力導波路の幅よりも狭幅の狭幅直線導波路を設け
た構成によれば、狭幅直線導波路によって、光の強度中
心をシングルモード端部幅導波路の幅方向中心に入力で
き、このシングルモード端部幅導波路を出力する光強度
分布形状を全体的に歪みの無いものとすることができ
る。

【００８８】さらに、本発明において、拡幅導波路は台
形状導波路とした構成によれば、簡単な構成で上記効果
を効率的に発揮できるアレイ導波路回折格子を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアレイ導波路回折格子の第１実施
形態例を模式的に示す構成図である。

【図２】上記第１実施形態例における光入力導波路と光
出力導波路の端部側構成を具体的に示す説明図である。

【図３】上記第１実施形態例の通過スペクトルを、シン
グルモード端部幅導波路を設けない従来例の通過スペク
トルと共に示すグラフである。

【図４】アレイ導波路回折格子において光入力導波路と
光出力導波路の両方の端部側にシングルモード端部幅導
波路を設けた場合と、一方にのみシングルモード端部幅
導波路を設けた場合の光電界振幅分布を説明する模式図
である。

【図５】本発明に係るアレイ導波路回折格子の第２実施
形態例における光入力導波路と光出力導波路の端部側構
成を具体的に示す説明図である。

【図６】上記第２実施形態例の通過スペクトルを、シン
グルモード端部幅導波路を設けない従来例の通過スペク
トルと共に示すグラフである。

【図７】本発明に係るアレイ導波路回折格子の第３実施
形態例の通過スペクトルを、シングルモード端部幅導波
路を設けない従来例の通過スペクトルと共に示すグラフ
である。

【図８】従来のアレイ導波路回折格子の構成例を、光合
波器としての動作と共に模式的に示す説明図である。

【図９】従来のアレイ導波路回折格子の構成例を、光分
波器としての動作と共に模式的に示す説明図である。

【図１０】従来のアレイ導波路回折格子における光入力
導波路と第１スラブ導波路との接続部周辺構成を模式的
に示す説明図である。

【図１１】アレイ導波路回折格子の通過スペクトルを模
式的に示す説明図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 狭幅直線導波路 ５ａ 第１シングルモード端部幅導波路 ５ｂ 第２シングルモード端部幅導波路 ７ａ，７ｂ 拡幅導波路 ８ａ，８ｂ 等幅導波路 １１ 基板 １２ 光入力導波路 １３ 第１スラブ導波路 １４ アレイ導波路 １４ａ チャンネル導波路 １５ 第２スラブ導波路 １６ 光出力導波路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１本の光入力導波路と、該光
   入力導波路の出力側に接続された第１スラブ導波路と、
   該第１スラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量
   異なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るア
   レイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第
   ２スラブ導波路と、該第２スラブ導波路の出力側に接続
   されて複数並設された光出力導波路とを有し、前記光入
   力導波路のうち少なくとも１本の光入力導波路の第１ス
   ラブ導波路側端部は、光入力導波路１本につき１個の独
   立した個別の第１シングルモード端部幅導波路を介して
   前記第１スラブ導波路に接続され、前記第１シングルモ
   ード端部幅導波路の光入力導波路側端部幅は対応する光
   入力導波路の幅よりも広幅で、かつ、シングルモード条
   件を満たす幅を有し、前記第１シングルモード端部幅導
   波路は少なくとも一部分に前記第１スラブ導波路側に向
   かうにつれて拡幅する形状の拡幅導波路を有しており、
   前記複数の光出力導波路の第２スラブ導波路側端部は、
   光出力導波路１本につき１個の独立した個別の第２シン
   グルモード端部幅導波路を介して前記第２スラブ導波路
   に接続され、前記第２シングルモード端部幅導波路の光
   出力導波路側端部幅は対応する光出力導波路の幅よりも
   広幅で、かつ、シングルモード条件を満たす幅を有し、
   前記第２シングルモード端部幅導波路は少なくとも一部
   分に前記第２スラブ導波路側に向かうにつれて拡幅する
   形状の拡幅導波路を有しており、少なくとも前記第１シ
   ングルモード端部幅導波路の第１スラブ導波路側の端部
   幅と、前記第２シングルモード端部幅導波路の第２スラ
   ブ導波路側の端部幅とが互いに異なることを特徴とする
   アレイ導波路回折格子。
2. 【請求項２】 少なくとも１本の光入力導波路と対応す
   る拡幅導波路の間と、複数の光出力導波路と対応する拡
   幅導波路の間の少なくとも一方には、対応する拡幅導波
   路の狭幅端の幅と同じ幅の等幅導波路が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のアレイ導波路回折格
   子。
3. 【請求項３】 少なくとも１本の光入力導波路と対応す
   る拡幅導波路の間と、複数の光出力導波路と対応する拡
   幅導波路の間の少なくとも一方には、対応する拡幅導波
   路の狭幅端の幅と同じ幅の等幅導波路が形成されてお
   り、この等幅導波路に対応する光入力導波路と光出力導
   波路の少なくとも一方と等幅導波路との間には、前記対
   応する光入力導波路または対応する光出力導波路の幅よ
   りも狭幅の狭幅直線導波路が設けられていることを特徴
   とする請求項１記載のアレイ導波路回折格子。
4. 【請求項４】 拡幅導波路は台形状導波路であることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載
   のアレイ導波路回折格子。