JP2004240215A

JP2004240215A - Optical communication device and optical communication system

Info

Publication number: JP2004240215A
Application number: JP2003029958A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Sano; 知己佐野; Michiko Takushima; 道子多久島; Hiroshi Suganuma; 寛菅沼; Kashiko Kodate; 香椎子小舘; Tomonori Komai; 友紀駒井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-08-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical communication device which is inexpensive and can be miniaturized. <P>SOLUTION: The optical communication device 100 is equipped with a first grating 110, a second grating 120 and lenses L<SB>0</SB>to L<SB>4</SB>and is used together with optical fibers 191 and 192<SB>1</SB>to 192<SB>4</SB>. The optical communication device 100 has five ports P<SB>0</SB>to P<SB>4</SB>for input and output of light. The end face of the optical fiber 191 is positioned at the port P<SB>0</SB>, while the end face of the optical fiber 192<SB>n</SB>is positioned at the port P<SB>n</SB>, wherein n is an optional integer of ≥1 to ≤4. Each of the first grating 110 and the second grating 120 is a transmission type grating formed on one surface of transparent substrate and has ≥1.1 and ≤1.7 normalized grating period. Each of the first grating 110 and the second grating 120 has the grating pattern of a constant period Λ with the grating direction parallel to the y axis. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折格子を含む光通信デバイス、および、この光通信デバイスを含む光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信システムは、多波長の信号光を多重化して光ファイバ伝送路に伝搬させるものであり、大容量の情報を高速に伝送することができる。このような光通信システムでは、多波長の信号光を合波または分波するために光合分波器が用いられ、また、信号光の波長分散を補償するために分散調整器が用いられる。このような光通信システムにおいて用いられる光通信デバイス（光合分波器、分散調整器、等）として、回折格子を含むものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された光通信デバイスは、反射型の回折格子を用いた光合分波器であり、この回折格子により波長に応じた回折角で光を回折させることで、光を合波または分波するものである。この特許文献１に開示された光通信デバイスは、波長１．５５μｍ帯の１００ＧＨｚのチャンネル間隔に対して約９０００本／ｃｍの格子数を有する反射型の回折格子を用い、或いは、５０ＧＨｚのチャンネル間隔に対して約１１０００本／ｃｍの格子数を有する反射型の回折格子を用いている。
【０００４】
また、この特許文献１に開示された光通信デバイスは、光ファイバとの間で各波長の光を入出力するために、平面基板上に光導波路が形成された集積光学部品を用い、この集積光学部品により各波長の光の光路の間隔を調整している。さらに、この光通信デバイスは、このような反射型の回折格子を用いるとともに、偏波分離素子、偏波合成素子および１／２波長板をも用いて、回折格子に入射する光の偏光方位を一方位のみとすることで、偏波依存損失の低減を図っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１４７３０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示された従来の光通信デバイスに含まれる回折格子の規格化グレーティング周期は１以下である。なお、回折格子の周期をΛとし、回折すべき光の中心波長をλとすると、規格化グレーティング周期は Λ／λ で定義される。このように規格化グレーティング周期が小さい反射型の回折格子は、反射効率が低い。一方、反射型の回折格子の反射効率を高くするには、規格化グレーティング周期を大きくすればよい。
【０００７】
しかし、規格化グレーティング周期を大きくすると、回折格子から出力される光の拡がり角が狭くなるので、回折された各波長の光を光ファイバに入射させるには回折格子と光ファイバとの間の距離を長くするか、或いは、上述したような集積光学部品を使用せざるを得ない。集積光学部品を使用しない場合には光通信デバイスは大型のものとなり、集積光学部品を使用する場合には光通信デバイスは高価のものとなる。
【０００８】
また、この従来の光通信デバイスは、偏波依存損失を低減するために、偏波分離素子、偏波合成素子および１／２波長板をも含むので、この点でも、高価である。さらに、この従来の光通信デバイスは、構成部品の点数が多いことから、組み立てる際の調整や検査のための時間が長くなり、このことから、高価になり、また、信頼性が劣る。また、このような光通信デバイスを含む光通信システムも、高価となり、信頼性が劣るものとなる。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、安価で小型化可能な光通信デバイスおよび光通信システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光通信デバイスは、透明基板の一方の面が回折面とされており、当該基板側から回折面に所定波長域の光を入力し、この光を各波長に応じた回折角で回折面において回折して出力する透過型の第１回折格子を備え、この第１回折格子の規格化グレーティング周期が１．１以上１．７以下であることを特徴とする。本発明に係る光通信デバイスは、これに含まれる第１回折格子が透過型であって、この第１回折格子の基板側から回折面に光が入力し、この第１回折格子の規格化グレーティング周期が１．１以上１．７以下であることにより、回折効率が５０％以上であり、また、回折格子により回折された光の拡がり角が大きいので、安価で小型化可能である。なお、所定波長域とは、例えば光通信において用いられる信号光の波長域である。
【００１１】
また、本発明に係る光通信デバイスは、透明基板の一方の面が回折面とされており、第１回折格子より出力された上記所定波長域の光を入力し、この光を各波長に応じた回折角で回折面において回折して出力する透過型の第２回折格子を更に備えていて、第１回折格子および第２回折格子それぞれの回折面が互いに平行であり、第１回折格子および第２回折格子それぞれの格子方向が互いに平行であるのが好適である。また、第２回折格子が透明基板の基板側から回折面に光を入力し、第２回折格子の規格化グレーティング周期が１．１以上１．７以下であるのが好適である。そして、第１回折格子および第２回折格子それぞれの格子周期が互いに等しいのが好適であり、この場合には、第１回折格子により回折された光が第２回折格子により更に回折されて出力されることで、第２回折格子より出力される各波長の光が互いに平行となり、以降の光学系の配置が容易になる。或いは、第１回折格子および第２回折格子それぞれの格子周期が互いに異なり、第１回折格子から出力される光の拡がり角より、第２回折格子から出力される光の拡がり角の方が大きいのが好適であり、この場合には、第１回折格子により回折された光が第２回折格子により更に回折されることで、回折に因る光の拡がり角が更に大きくなるので、光通信デバイスは更に小型化可能である。
【００１２】
また、本発明に係る光通信デバイスは、上記所定波長域において第１回折格子の回折効率が７０％以上であるのが好適であり、さらに、上記所定波長域において第２回折格子の回折効率が７０％以上であるのが好適である。この場合には、回折効率が充分に大きいので、挿入損失が小さい。
【００１３】
また、本発明に係る光通信デバイスは、上記所定波長域において第１回折格子のＴＥモード光およびＴＭモード光それぞれに対する回折効率の差が１％以下であるのが好適であり、さらに、上記所定波長域において第２回折格子のＴＥモード光およびＴＭモード光それぞれに対する回折効率の差が１％以下であるのが好適である。この場合には、偏波分離素子、偏波合成素子および１／２波長板を用いるまでもなく、偏波依存損失が小さい。
【００１４】
また、本発明に係る光通信デバイスは、（Ｎ＋１）個のポートＰ_０〜Ｐ_Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数。）を有し、ポートＰ_０より入力した光を第１回折格子により各波長に応じた角度で回折させ、第１回折格子により回折された波長λ_ｎ（ただし、ｎは１以上Ｎ以下の各整数。）の光をポートＰ_ｎより出力するのが好適である。この場合には、ポートＰ_０より入力した光は、第１回折格子により各波長に応じた角度で回折されて、この回折された波長λ_ｎの光がポートＰ_ｎより出力される。すなわち、ポートＰ_０より入力した光は、この光通信デバイスによりＮ波に分波される。また、逆方向に光が進む場合には光は合波される。
【００１５】
また、本発明に係る光通信デバイスは、第１回折格子により回折された波長λ_ｎの光を第１回折格子へ向けて反射するミラーＭ_ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数、ｎは１以上Ｎ以下の各整数。）を更に備え、第１回折格子が、ミラーＭ_１〜Ｍ_Ｎにより反射された波長λ_１〜λ_Ｎの光を入力し、これらを回折して入力時と同一光路上へ出力するのが好適である。この場合には、第１回折格子に入力した波長λ_ｎの光は、第１回折格子により回折され、ミラーＭ_ｎにより反射され、再び第１回折格子により回折されて、入力時と同一の光路上へ出力される。したがって、この光通信デバイスに入力して出力される波長λ_ｎの光は、ミラーＭ_ｎの位置に応じた群遅延時間を有することになるので、波長分散が調整される。
【００１６】
本発明に係る光通信システムは、上記の本発明に係る光通信デバイスを含み、多波長の信号光を多重化して伝送するとともに、この信号光を光通信デバイスにより処理することを特徴とする。この光通信システムは、上記の本発明に係る光通信デバイスが例えば光合波器、光分波器および分散調整器などとして用いられることにより、システム全体としても安価なものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
（光通信デバイスの第１実施形態）
先ず、本発明に係る光通信デバイスの第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光通信デバイス１００の構成図である。この図には、説明の便宜の為にｘｙｚ直交座標系が示されている。この図に示される光通信デバイス１００は、第１回折格子１１０、第２回折格子１２０およびレンズＬ_０〜Ｌ_４を備えていて、光ファイバ１９１および１９２_１〜１９２_４とともに用いられる。光通信デバイス１００は光入出力のための５つのポートＰ_０〜Ｐ_４を有している。ポートＰ_０の位置に光ファイバ１９１の端面が位置し、ポートＰ_ｎの位置に光ファイバ１９２_ｎの端面が位置する（ｎは１以上４以下の任意の整数。以下同様。）。
【００１９】
第１回折格子１１０および第２回折格子１２０それぞれは、透明基板の一方の面に形成された透過型の回折格子であって、規格化グレーティング周期が１．１以上１．７以下である。第１回折格子１１０は、一定周期Λで格子が形成された回折面１１１を有しており、その格子方向がｙ軸方向と平行である。同様に、第２回折格子１２０は、一定周期Λで格子が形成された回折面１２１を有しており、その格子方向がｙ軸方向と平行である。第１回折格子１１０の回折面１１１および第２回折格子１２０の回折面１２１それぞれは、ｘｙ平面と平行であり、互いに対向している。第１回折格子１１０の回折面１１１における格子方向と、第２回折格子１２０の回折面１２１における格子方向とは、互いに平行である。また、第１回折格子１１０および第２回折格子１２０それぞれの格子周期は互いに等しい。
【００２０】
光ファイバ１９１および１９２_ｎそれぞれの光軸は、その端面の近傍ではｚ軸方向と平行である。レンズＬ_０およびレンズＬ_ｎそれぞれの光軸もｚ軸方向と平行である。レンズＬ_０は、光ファイバ１９１の端面より出射した光を入力し、この光をコリメートして第１回折格子１１０へ向けて出力する。各レンズＬ_ｎは、第２回折格子１２０より到達した光を入力し、この光を集光して端面より光ファイバ１９２_ｎに入射させる。
【００２１】
この光通信デバイス１００は、４波長の光を合波または分波する光合分波器として用いられ得る。光通信デバイス１００は光分波器として以下のように動作する。光ファイバ１９１の端面より出射され光通信デバイス１００のポートＰ_０に入射した光は、レンズＬ_０によりコリメートされて、ｚ軸方向に平行に進み、透過型の第１回折格子１１０に入射する。第１回折格子１１０に入射した光は、回折面１１１に対して基板側より入射して、回折面１１１において波長に応じた回折角で回折され、続いて、透過型の第２回折格子１２０に入射する。第２回折格子１２０に入射した光は、回折面１２１に対して空気側より入射して、回折面１２１において波長に応じた回折角で再び回折される。なお、「基板側より入射」とは、基板内部より回折面に光が入射して、回折面より直接に基板外部へ回折光が出射される場合を言う。また、「空気側より入射」とは、基板外部より直接に回折面に光が入射して、回折面より基板内部へ回折光が出射される場合を言う。することを意味する。また、回折格子の周囲は、空気であってもよいが、他の気体や液体であってもよく、真空であってもよい。第１回折格子１１０の回折面１１１と第２回折格子１２０の回折面１２１とは、互いに平行で、互いに対面しており、格子方向が共にｙ軸方向に平行であり、格子周期Λが互いに等しい。このことから、第２回折格子１２０の回折面１２１により回折された各波長の光は、波長分離されてｚ軸方向に平行に進む。そして、波長λ_ｎの光は、レンズＬ_ｎにより集光されて、ポートＰ_ｎより出射され、端面より光ファイバ１９２_ｎに入射する。すなわち、光ファイバ１９１の端面より出射され光通信デバイス１００のポートＰ_０に入射した４波長λ_１〜λ_４の光は、光通信デバイス１００により分波されて、光通信デバイス１００のポートＰ_ｎより光ファイバ１９２_ｎへ波長λ_ｎの光が出射される。
【００２２】
また、光通信デバイス１００は光合波器として以下のように動作する。各光ファイバ１９２_ｎの端面より出射され光通信デバイス１００のポートＰ_ｎに入射した波長λ_ｎの光は、レンズＬ_ｎによりコリメートされて、ｚ軸方向に平行に進み、透過型の第２回折格子１２０に入射する。第２回折格子１２０に入射した光は、回折面１２１に対して基板側より入射して、回折面１２１において波長に応じた回折角で回折され、続いて、透過型の第１回折格子１１０に入射する。第１回折格子１１０に入射した光は、回折面１１１に対して空気側より入射して、回折面１１１において波長に応じた回折角で再び回折される。第１回折格子１１０の回折面１１１により回折された各波長λ_ｎの光は、合波されてｚ軸方向に平行に進む。そして、合波された光は、レンズＬ_０により集光されて、ポートＰ_０より出射され、端面より光ファイバ１９１に入射する。すなわち、各光ファイバ１９２_ｎの端面より出射され光通信デバイス１００のポートＰ_ｎに入射した波長λ_ｎの光は、光通信デバイス１００により合波されて、光通信デバイス１００のポートＰ_０より光ファイバ１９１へ出射される。
【００２３】
本実施形態に係る光通信デバイス１００に含まれる第１回折格子１１０および第２回折格子１２０それぞれは、透過型のものであって、規格化グレーティング周期が１．１以上１．７以下である。このことから、第１回折格子１１０および第２回折格子１２０それぞれは、回折効率が高く、回折による各波長の光の拡がり角が大きく、また、ＴＥモード光およびＴＭモード光それぞれに対する回折効率の差が小さい。なお、ＴＥモード光は、各回折格子に入射する光のうち偏波方位が格子方向（ｙ軸方向）に平行なものを言う。一方、ＴＭモード光は、各回折格子に入射する光のうち偏波方位が格子方向（ｙ軸方向）に垂直なものを言う。これらの点について以下に詳細に説明する。
【００２４】
図２は、透過型および反射型それぞれの回折格子の回折効率と規格化グレーティング周期との関係を示す図である。ここでは、透過型の回折格子は、屈折率１．５の透明基板の一方の面が回折面とされたものである。また、反射型の回折格子は、屈折率１．５の透明基板の一方の面が回折面とされていて、その回折面上に銀（Ａｇ），金（Ａｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）の何れかの反射層が形成されたものである。そして、透過型および反射型それぞれの回折格子において、基板側より光が入射するものとした。図３は、透過型の回折格子の回折効率と規格化グレーティング周期との関係を示す図であり、図２に示された透過型の回折格子における関係の一部（規格化グレーティング周期が１〜２の範囲）を拡大して示すものである。図３の横軸には、光の波長を１５５０ｎｍとして、規格化グレーティング周期（Λ／λ）だけでなく、回折格子の実際の周期Λも示されている。図４は、回折格子により回折された光の拡がり角と規格化グレーティング周期との関係を示す図である。ここでは、ＴＥモード光が入射するものとして、回折格子に入射する光を波長１５５０ｎｍ付近の２波とし、この２波の波長間隔を０．４ｎｍとし、回折格子の回折面へ光が垂直に入射するものとして、このときの２波の光それぞれの回折角の差Δθを縦軸とした。
【００２５】
反射型の回折格子の場合は、図２に示されるように、規格化グレーティング周期が大きいほど回折効率が大きい。したがって、充分な回折効率（例えば８０％以上）を得るには、反射層がＡｌからなる場合に規格化グレーティング周期は４以上であることが必要である。しかし、図４に示されるように、このように規格化グレーティング周期が大きいと、回折格子により回折された光の拡がり角Δθが非常に小さいので、この回折格子を含む光通信デバイスは、従来の技術の欄で説明したとおり、大型のものとなり、或いは、小型化するには集積光学部品を用いる必要があることから高価なものとなる。
【００２６】
これに対して、透過型の回折格子の場合は、図２および図３に示されるように、規格化グレーティング周期が２以上の範囲では、規格化グレーティング周期が大きいほど回折効率が大きい関係に凡そある。しかし、規格化グレーティング周期が２未満の範囲において、回折効率の極大値が存在する。すなわち、規格化グレーティング周期が１．４付近で回折効率が極大であり、規格化グレーティング周期が１．３〜１．５の範囲で回折効率が８０％以上であり、規格化グレーティング周期が１．２〜１．５５の範囲で回折効率が７０％以上であり、規格化グレーティング周期が１．１５〜１．６５の範囲で回折効率が６０％以上であり、また、規格化グレーティング周期が１．１〜１．７の範囲で回折効率が５０％以上である。また、図４に示されるように、このように規格化グレーティング周期が小さい範囲では、回折格子により回折された光の拡がり角が大きい。例えば、規格化グレーティング周期が２以下（回折格子の周期Λが３．１以下）の範囲で、回折格子における回折光の拡がり角Δθは０．０１度以上であり、規格化グレーティング周期が１．３以下（回折格子の周期Λが２以下）の範囲で、回折格子における回折光の拡がり角Δθは０．０１８度以上である。したがって、このような規格化グレーティング周期が小さい透過型の回折格子を含む本実施形態の光通信デバイス１００は、小型化が可能であり、また、集積光学部品を用いる必要がないので安価なものとすることができる。
【００２７】
図５は、ＴＥモード光が入射したときの透過型の回折格子の回折効率と規格化グレーティング周期との関係を示す図である。図６は、ＴＭモード光が入射したときの透過型の回折格子の回折効率と規格化グレーティング周期との関係を示す図である。各図（ａ）は、光が回折格子の基板側から入射した場合を示し、各図（ｂ）は、光が空気側から回折格子へ入射した場合を示す。また、各図（ａ）および（ｂ）それぞれは、回折格子における凹凸のレベル数が２，４，８および１６それぞれの場合を示す。
【００２８】
これらの図に示されるように、ＴＥモード光およびＴＭモード光それぞれの回折効率の差は小さく１％以下であるのが好適である。また、規格化グレーティング周期が１．１〜１．７の範囲において、光が空気側から回折格子へ入射した場合（各図（ｂ））と比較して、光が回折格子の基板側から入射した場合（各図（ａ））の方が、回折効率が高い。したがって、図１に示される光通信デバイス１００が光分波器および光合波器の何れか一方のみとして用いられる場合には、光の進行方向に応じて、第１回折格子１１０の回折面１１１に対して基板側から光が入射するとともに、第２回折格子１２０の回折面１２１に対して基板側から光が入射するようにするのが、全体の回折効率を高くすることができる点で好適である。ただし、光通信デバイス１００が光分波器および光合波器の何れとしてでも用いられる場合には、上述したように、一方の回折格子の回折面に対しては基板側から光が入射し、他方の回折格子の回折面に対しては空気側から光が入射するのが、光分波および光合波それぞれの場合で回折効率を高くすることができる点で好適である。
【００２９】
（光通信デバイスの第２実施形態）
次に、本発明に係る光通信デバイスの第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係る光通信デバイス２００の構成図である。この図にも、説明の便宜の為にｘｙｚ直交座標系が示されている。この図に示される光通信デバイス２００は、第１回折格子２１０、第２回折格子２２０およびレンズＬ_０〜Ｌ_４を備えていて、光ファイバ２９１および２９２_１〜２９２_４とともに用いられる。光通信デバイス２００は光入出力のための５つのポートＰ_０〜Ｐ_４を有している。ポートＰ_０の位置に光ファイバ２９１の端面が位置し、ポートＰ_ｎの位置に光ファイバ２９２_ｎの端面が位置する（ｎは１以上４以下の任意の整数。以下同様。）。
【００３０】
第１回折格子２１０および第２回折格子２２０それぞれは、透明基板の一方の面に形成された透過型の回折格子であって、規格化グレーティング周期が１．１以上１．７以下である。第１回折格子２１０は、一定周期Λ_１で格子が形成された回折面２１１を有しており、その格子方向がｙ軸方向と平行である。同様に、第２回折格子２２０は、一定周期Λ_２で格子が形成された回折面２２１を有しており、その格子方向がｙ軸方向と平行である。第１回折格子２１０の回折面２１１および第２回折格子２２０の回折面２２１それぞれは、ｘｙ平面と平行であり、互いに対向している。第１回折格子２１０の回折面２１１における格子方向と、第２回折格子２２０の回折面２２１における格子方向とは、互いに平行である。第１回折格子２１０の格子周期Λ_１と第２回折格子２２０の格子周期Λ_２とは互いに異なる。
【００３１】
光ファイバ２９１の光軸は、その端面の近傍ではｚ軸方向と平行である。レンズＬ_０の光軸もｚ軸方向と平行である。しかし、各光ファイバ２９２_ｎの光軸は、その端面の近傍ではｚ軸方向と必ずしも平行では無い。また、各レンズＬ_ｎの光軸もｚ軸方向と必ずしも平行では無い。レンズＬ_０は、光ファイバ２９１の端面より出射した光を入力し、この光をコリメートして第１回折格子２１０へ向けて出力する。各レンズＬ_ｎは、第２回折格子２２０より到達した光を入力し、この光を集光して端面より光ファイバ２９２_ｎに入射させる。
【００３２】
この光通信デバイス２００は、４波長の光を合波または分波する光合分波器として用いられ得る。光通信デバイス２００は光分波器として以下のように動作する。光ファイバ２９１の端面より出射され光通信デバイス２００のポートＰ_０に入射した光は、レンズＬ_０によりコリメートされて、ｚ軸方向に平行に進み、透過型の第１回折格子２１０に入射する。第１回折格子２１０に入射した光は、回折面２１１において波長に応じた回折角で回折され、続いて、透過型の第２回折格子２２０に入射する。第２回折格子２２０に入射した光は、回折面２２１において波長に応じた回折角で再び回折される。第１回折格子２１０の回折面２１１と第２回折格子２２０の回折面２２１とは、互いに平行で、互いに対面しており、また、格子方向が共にｙ軸方向に平行である。しかし、第１回折格子２１０の格子周期Λ_１と第２回折格子２２０の格子周期Λ_２とが互いに異なり、第１回折格子２１０から出力される光の拡がり角より、第２回折格子２２０から出力される光の拡がり角の方が大きい。このことから、第２回折格子２２０の回折面２２１により回折された各波長の光は、波長分離されて、更に大きな拡がり角となって進む。そして、波長λ_ｎの光は、レンズＬ_ｎにより集光されて、ポートＰ_ｎより出射され、端面より光ファイバ２９２_ｎに入射する。すなわち、光ファイバ２９１の端面より出射され光通信デバイス２００のポートＰ_０に入射した４波長λ_１〜λ_４の光は、光通信デバイス２００により分波されて、光通信デバイス２００のポートＰ_ｎより光ファイバ２９２_ｎへ波長λ_ｎの光が出射される。
【００３３】
また、光通信デバイス２００は光合波器として以下のように動作する。各光ファイバ２９２_ｎの端面より出射され光通信デバイス２００のポートＰ_ｎに入射した波長λ_ｎの光は、レンズＬ_ｎによりコリメートされ、透過型の第２回折格子２２０に入射する。第２回折格子２２０に入射した光は、回折面２２１において波長に応じた回折角で回折され、続いて、透過型の第１回折格子２１０に入射する。第１回折格子２１０に入射した光は、回折面２１１において波長に応じた回折角で再び回折される。第１回折格子２１０の回折面２１１により回折された各波長λ_ｎの光は、合波されてｚ軸方向に平行に進む。そして、合波された光は、レンズＬ_０により集光されて、ポートＰ_０より出射され、端面より光ファイバ２９１に入射する。すなわち、各光ファイバ２９２_ｎの端面より出射され光通信デバイス２００のポートＰ_ｎに入射した波長λ_ｎの光は、光通信デバイス２００により合波されて、光通信デバイス２００のポートＰ_０より光ファイバ２９１へ出射される。
【００３４】
このように、第２実施形態に係る光通信デバイス２００は、第１実施形態に係る光通信デバイス１００と略同様に動作し、同様の効果を奏する。加えて、この光通信デバイス２００は、以下のような効果をも奏する。すなわち、第１回折格子２１０の格子周期Λ_１と第２回折格子２２０の格子周期Λ_２とが互いに異なり、この光通信デバイス２００が光分波器として用いられる場合には、第１回折格子２１０から出力される光の拡がり角より、第２回折格子２２０から出力される光の拡がり角の方が大きい。このことから、第２回折格子２２０の回折面２２１により回折された各波長の光は、波長分離されて、更に大きな拡がり角となって進む。したがって、第１実施形態の場合と比較して第２実施形態では、各レンズＬ_ｎおよび各光ファイバ２９２_ｎを第２回折格子２２０に更に近づけることが可能となり、或いは、第１回折格子２１０と第２回折格子２２０とを近づけることが可能となって、更に小型化が可能である。
【００３５】
本実施形態でも、光通信デバイス２００が光分波器および光合波器の何れか一方のみとして用いられる場合には、光の進行方向に応じて、第１回折格子２１０の回折面２１１に対して基板側から光が入射するとともに、第２回折格子２２０の回折面２２１に対して基板側から光が入射するようにするのが、全体の回折効率を高くすることができる点で好適である。ただし、光通信デバイス２００が光分波器および光合波器の何れとしてでも用いられる場合には、上述したように、一方の回折格子の回折面に対しては基板側から光が入射し、他方の回折格子の回折面に対しては空気側から光が入射するのが、光分波および光合波それぞれの場合で回折効率を高くすることができる点で好適である。
【００３６】
（光通信デバイスの第３実施形態）
次に、本発明に係る光通信デバイスの第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態に係る光通信デバイス３００の構成図である。この図にも、説明の便宜の為にｘｙｚ直交座標系が示されている。この図に示される光通信デバイス３００は、第１回折格子３１０、第２回折格子３２０、レンズＬおよびミラーＭ_１〜Ｍ_４を備えていて、光ファイバ３９０とともに用いられる。光通信デバイス３００は光入出力のための１つのポートＰを有している。ポートＰの位置に光ファイバ３９０の端面が位置する。
【００３７】
第１回折格子３１０および第２回折格子３２０それぞれは、透明基板の一方の面に形成された透過型の回折格子であって、規格化グレーティング周期が１．１以上１．７以下である。第１回折格子３１０は、一定周期Λで格子が形成された回折面３１１を有しており、その格子方向がｙ軸方向と平行である。同様に、第２回折格子３２０は、一定周期Λで格子が形成された回折面３２１を有しており、その格子方向がｙ軸方向と平行である。第１回折格子３１０の回折面３１１および第２回折格子３２０の回折面３２１それぞれは、ｘｙ平面と平行であり、互いに対向している。第１回折格子３１０の回折面３１１における格子方向と、第２回折格子３２０の回折面３２１における格子方向とは、互いに平行である。また、第１回折格子３１０および第２回折格子３２０それぞれの格子周期は互いに等しい。
【００３８】
光ファイバ３９０の光軸は、その端面の近傍ではｚ軸方向と平行である。レンズＬの光軸もｚ軸方向と平行である。レンズＬは、光ファイバ３９０の端面より出射した光を入力し、この光をコリメートして第１回折格子３１０へ向けて出力する。各ミラーＭ_ｎは、ｘｙ平面に平行な反射面を有しており、第２回折格子３２０より到達した光を入力し、この光を反射させて再び第２回折格子３２０へ入射させる（ｎは１以上４以下の任意の整数。以下同様。）。
【００３９】
この光通信デバイス３００は、光の波長分散を調整する分散調整器として用いられ得る。すなわち、光ファイバ３９０の端面より出射され光通信デバイス３００のポートＰに入射した光は、レンズＬによりコリメートされて、ｚ軸方向に平行に進み、透過型の第１回折格子３１０に入射する。第１回折格子３１０に入射した光は、回折面３１１において波長に応じた回折角で回折され、続いて、透過型の第２回折格子３２０に入射する。第２回折格子３２０に入射した光は、回折面３２１において波長に応じた回折角で再び回折される。第１回折格子３１０の回折面３１１と第２回折格子３２０の回折面３２１とは、互いに平行で、互いに対面しており、格子方向が共にｙ軸方向に平行であり、格子周期Λが互いに等しい。このことから、第２回折格子３２０の回折面３２１により回折された各波長の光は、波長分離されてｚ軸方向に平行に進む。
【００４０】
そして、第２回折格子３２０より出力された波長λ_ｎの光は、ミラーＭ_ｎにより反射され、入射時と逆の方向に進んで再び第２回折格子３２０に入射する。第２回折格子３２０に入射した光は、回折面３２１において波長に応じた回折角で回折され、続いて、透過型の第１回折格子３１０に入射する。第１回折格子３１０に入射した光は、回折面３１１において波長に応じた回折角で再び回折される。第１回折格子３１０の回折面３１１により回折された各波長λ_ｎの光は、合波されてｚ軸方向に平行に進む。そして、合波された光は、レンズＬにより集光されて、ポートＰより出射され、端面より光ファイバ３９０に入射する。
【００４１】
すなわち、光ファイバ３９０の端面より出射され光通信デバイス３００のポートＰに入射した光は、第１回折格子３１０および第２回折格子３２０により分波され、波長λ_ｎの成分がミラーＭ_ｎにより反射され、第２回折格子３２０および第１回折格子３１０により合波されて、光通信デバイス３００のポートＰより光ファイバ３９０へ出射される。この光通信デバイス３００のポートＰに入射した波長λ_ｎの光がミラーＭ_ｎにより反射されてポートＰより出射されるまでに要する時間は、ポートＰとミラーＭ_ｎとの間の往復光路長に依存しており、すなわち、各ミラーＭ_ｎの位置に依存している。
【００４２】
したがって、光通信デバイス３００のポートＰに入射しミラーＭ_ｎにより反射されてポートＰより出射される波長λ_ｎの光の群遅延時間は、各ミラーＭ_ｎの位置に応じて調整される。また、各ミラーＭ_ｎがｚ軸方向に移動可能であるのが好適であり、この場合には、光通信デバイス３００による波長λ_ｎの光の群遅延時間の調整量が可変となる。このように、本実施形態に係る光通信デバイス３００は、ポートＰに入力した光の波長分散を調整することができる。
【００４３】
本実施形態に係る光通信デバイス３００に含まれる第１回折格子３１０および第２回折格子３２０それぞれは、透過型のものであって、規格化グレーティング周期が１．１以上１．７以下である。このことから、第１回折格子３１０および第２回折格子３２０それぞれは、回折効率が高く、回折による各波長の拡がり角が大きく、また、ＴＥモード光およびＴＭモード光それぞれに対する回折効率の差が小さい。したがって、この光通信デバイス３００は、小型化が可能であり、また、集積光学部品を用いる必要がないので安価なものとすることができる。
【００４４】
（光通信システムの実施形態）
次に、本発明に係る光通信システムの実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。この図に示される光通信システム１は、光送信器１０と光受信器２０との間に光ファイバ伝送路３０が敷設されたものである。光送信器１０内に、光源部１１_１〜１１_４、光合波器１２および光増幅器１３が設けられている。また、光受信器２０内に、受光部２１_１〜２１_４、光分波器２２、光増幅器２３、分散調整器２４および光サーキュレータ２５が設けられている。光合波器１２および光分波器２２それぞれは、上述した光通信デバイス１００または光通信デバイス２００と同一構成のものである。また、分散調整器２４は、上述した光通信デバイス３００と同一構成のものである。
【００４５】
光送信器１０内の各光源部１１_ｎは、波長λ_ｎの信号光を出力する（ｎは１以上４以下の任意の整数。以下同様。）。光合波器１２は、各光源部１１_ｎから出力された波長λ_ｎの信号光を入力し、これらを合波して出力する。光増幅器１３は、光合波器１２により合波されて出力された４波長の信号光を入力し、これらを一括光増幅して光ファイバ伝送路３０へ送出する。
【００４６】
光受信器２０内の光増幅器２３は、光ファイバ伝送路３０を伝搬してきて到達した４波長の信号光を入力し、これらを一括光増幅して出力する。光サーキュレータ２５は、第１ポート２５_１、第２ポート２５_２および第３ポート２５_３を有しており、第１ポート２５_１より入力した光を第２ポート２５_２より出力し、第２ポート２５_２より入力した光を第３ポート２５_３より出力する。分散調整器２４は、光サーキュレータ２５の第２ポート２５_２より出力された信号光を入力して、その信号光の波長分散を調整した後に、その信号光を光サーキュレータ２５の第２ポート２５_２へ向けて出力する。この分散調整器２４における波長分散調整量は、光ファイバ伝送路３０の波長分散を補償するものとなっている。光分波器２２は、光サーキュレータ２５の第３ポート２５_３より出力された４波長の信号光を入力し、これらを分波して、波長λ_ｎの信号光を受光部２１_ｎへ向けて出力する。受光部２１_ｎは、光分波器２２により分波されて出力された波長λ_ｎの信号光を入力して受光する。
【００４７】
この光通信システム１では、光送信器１０において、各光源部１１_ｎから出力された波長λ_ｎの信号光は、光合波器１２により合波され、光増幅器１３により一括光増幅されて、光ファイバ伝送路３０へ送出される。光受信器２０においては、光ファイバ伝送路３０を伝搬してきて到達した４波長の信号光は、光増幅器２３により一括光増幅され、光サーキュレータ２５の第１ポート２５_１および第２ポート２５_２を経て、分散調整器２４により分散補償される。この分散補償された４波長の信号光は、光サーキュレータ２５の第２ポート２５_２および第３ポート２５_３を経て、光分波器２２により分波される。そして、光分波器２２より出力された波長λ_ｎの信号光は受光部２１_ｎにより受光される。
【００４８】
このように、この光通信システム１は、光合波器１２および光分波器２２により多波長の信号光を合分波することにより、多波長の信号光を多重化して伝送することができる。また、この光通信システム１は、分散調整器２４により光ファイバ伝送路３０の波長分散を補償することができるので、全体の累積波長分散が小さくなり、信号光の伝送品質が優れたものとなる。さらに、この光通信システム１では、光合波器１２、光分波器２２および分散調整器２４それぞれは、上述した本実施形態に係る光通信デバイスと同一構成のものであるので、システム全体としても安価なものとなる。
【００４９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、光通信デバイスに含まれる回折格子の個数は、上記実施形態では２であったが、１個でもよいし、３個以上でもよい。また、光通信デバイスにより合波または分波される光の波数は、上記実施形態では４であったが、さらに多くてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係る光通信デバイスは、これに含まれる第１回折格子が透過型であって、この第１回折格子の基板側から回折面に光が入力し、この第１回折格子の規格化グレーティング周期が１．１以上１．７以下であることにより、回折効率が５０％以上であり、また、回折格子により回折された光の拡がり角が大きいので、安価で小型化可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光通信デバイス１００の構成図である。
【図２】透過型および反射型それぞれの回折格子の回折効率と規格化グレーティング周期との関係を示す図である。
【図３】透過型の回折格子の回折効率と規格化グレーティング周期との関係を示す図である。
【図４】回折格子により回折された光の拡がり角と規格化グレーティング周期との関係を示す図である。
【図５】ＴＥモード光が入射したときの透過型の回折格子の回折効率と規格化グレーティング周期との関係を示す図である。
【図６】ＴＭモード光が入射したときの透過型の回折格子の回折効率と規格化グレーティング周期との関係を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る光通信デバイス２００の構成図である。
【図８】第３実施形態に係る光通信デバイス３００の構成図である。
【図９】本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。
【符号の説明】
１…光通信システム、１０…光送信器、１１_１〜１１_４…光源部、１２…光合波器、１３…光増幅器、２０…光受信器、２１_１〜２１_４…受光部、２２…光合波器、２３…光増幅器、２４…分散調整器、２５…光サーキュレータ、３０…光ファイバ伝送路、１００…光通信デバイス、１１０…第１回折格子、１２０…第２回折格子、２００…光通信デバイス、２１０…第１回折格子、２２０…第２回折格子、３００…光通信デバイス、３１０…第１回折格子、３２０…第２回折格子、Ｌ，Ｌ_０〜Ｌ_４…レンズ、Ｍ_１〜Ｍ_４…ミラー。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical communication device including a diffraction grating, and an optical communication system including the optical communication device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Wavelength division multiplexing (WDM) optical communication systems multiplex signal light of multiple wavelengths and propagate the multiplexed signal light to an optical fiber transmission line, and can transmit a large amount of information at high speed. In such an optical communication system, an optical multiplexer / demultiplexer is used to multiplex or demultiplex multi-wavelength signal light, and a dispersion adjuster is used to compensate for chromatic dispersion of the signal light. As an optical communication device (optical multiplexer / demultiplexer, dispersion adjuster, etc.) used in such an optical communication system, a device including a diffraction grating is known.
[0003]
For example, an optical communication device disclosed in Patent Document 1 is an optical multiplexer / demultiplexer using a reflection type diffraction grating, and diffracts the light at a diffraction angle corresponding to the wavelength by the diffraction grating, thereby combining the light. Wave or splitting. The optical communication device disclosed in Patent Document 1 uses a reflective diffraction grating having a number of gratings of about 9000 lines / cm for a channel spacing of 100 GHz in a 1.55 μm band, or a channel spacing of 50 GHz. A reflection type diffraction grating having a grating number of about 11,000 lines / cm is used.
[0004]
The optical communication device disclosed in Patent Document 1 uses an integrated optical component in which an optical waveguide is formed on a flat substrate in order to input and output light of each wavelength to and from an optical fiber. The spacing between the optical paths of light of each wavelength is adjusted by optical components. Further, this optical communication device uses such a reflection type diffraction grating and also uses a polarization splitting element, a polarization combining element, and a half-wave plate to change the polarization direction of light incident on the diffraction grating. By using only one position, the polarization dependent loss is reduced.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-147304 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The normalized grating period of the diffraction grating included in the conventional optical communication device disclosed in Patent Document 1 is 1 or less. If the period of the diffraction grating is Λ and the center wavelength of the light to be diffracted is λ, the normalized grating period is defined as Λ / λ. The reflection type diffraction grating having a small normalized grating period has a low reflection efficiency. On the other hand, in order to increase the reflection efficiency of the reflection type diffraction grating, the normalized grating period may be increased.
[0007]
However, if the normalized grating period is increased, the divergence angle of the light output from the diffraction grating becomes narrower. , Or use integrated optical components as described above. When the integrated optical components are not used, the optical communication device becomes large, and when the integrated optical components are used, the optical communication device becomes expensive.
[0008]
In addition, this conventional optical communication device also includes a polarization splitting element, a polarization combining element, and a half-wave plate in order to reduce the polarization-dependent loss, and is expensive in this respect as well. Further, since the conventional optical communication device has a large number of components, it takes a long time for adjustment and inspection at the time of assembling, and therefore becomes expensive and has low reliability. In addition, an optical communication system including such an optical communication device is also expensive and has low reliability.
[0009]
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide an inexpensive and compact optical communication device and an optical communication system.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the optical communication device according to the present invention, one surface of the transparent substrate is a diffractive surface, and light in a predetermined wavelength range is input to the diffractive surface from the substrate side, and the light is diffracted at a diffraction angle corresponding to each wavelength. A transmission type first diffraction grating that diffracts and outputs a light on a diffraction surface is provided, and the normalized grating period of the first diffraction grating is 1.1 or more and 1.7 or less. In the optical communication device according to the present invention, the first diffraction grating included in the optical communication device is of a transmission type, and light enters the diffraction surface from the substrate side of the first diffraction grating, and the normalized grating of the first diffraction grating is used. When the period is 1.1 or more and 1.7 or less, the diffraction efficiency is 50% or more, and the divergence angle of the light diffracted by the diffraction grating is large. Note that the predetermined wavelength range is, for example, a wavelength range of signal light used in optical communication.
[0011]
In the optical communication device according to the present invention, one surface of the transparent substrate is a diffraction surface, and the light in the predetermined wavelength range output from the first diffraction grating is input, and the light is changed according to each wavelength. A second diffraction grating of a transmission type that diffracts and outputs the light at a diffraction surface at the diffraction angle, wherein the diffraction surfaces of the first diffraction grating and the second diffraction grating are parallel to each other, and the first diffraction grating and the second diffraction grating Preferably, the grating directions of the two diffraction gratings are parallel to each other. Preferably, the second diffraction grating inputs light from the transparent substrate side to the diffraction surface, and the normalized grating period of the second diffraction grating is 1.1 or more and 1.7 or less. It is preferable that the first and second diffraction gratings have the same grating period. In this case, light diffracted by the first diffraction grating is further diffracted by the second diffraction grating and output. Accordingly, the lights of the respective wavelengths output from the second diffraction grating become parallel to each other, and the arrangement of the optical system thereafter becomes easy. Alternatively, the grating periods of the first diffraction grating and the second diffraction grating are different from each other, and the divergence angle of the light output from the second diffraction grating is larger than the divergence angle of the light output from the first diffraction grating. In this case, the light diffracted by the first diffraction grating is further diffracted by the second diffraction grating, so that the divergence angle of the light caused by the diffraction is further increased. Further miniaturization is possible.
[0012]
In the optical communication device according to the present invention, it is preferable that the diffraction efficiency of the first diffraction grating is 70% or more in the predetermined wavelength range, and the diffraction efficiency of the second diffraction grating is higher in the predetermined wavelength range. Preferably, it is at least 70%. In this case, since the diffraction efficiency is sufficiently large, the insertion loss is small.
[0013]
Further, in the optical communication device according to the present invention, it is preferable that a difference in diffraction efficiency between the TE mode light and the TM mode light of the first diffraction grating is 1% or less in the predetermined wavelength range. It is preferable that the difference between the diffraction efficiencies of the second diffraction grating with respect to the TE mode light and the TM mode light in the wavelength region is 1% or less. In this case, the polarization dependent loss is small without using the polarization splitter, the polarization synthesizer, and the half-wave plate.
[0014]
Further, the optical communication device according to the present invention has (N + 1) ports P ₀ ~ P _N (Where N is an integer of 2 or more) and the port P ₀ The input light is diffracted by the first diffraction grating at an angle corresponding to each wavelength, and the wavelength λ diffracted by the first diffraction grating _n (Where n is an integer of 1 or more and N or less). _n It is preferable to output more. In this case, port P ₀ The input light is diffracted by the first diffraction grating at an angle corresponding to each wavelength, and the diffracted wavelength λ _n Of light is port P _n Output. That is, port P ₀ The input light is split into N waves by the optical communication device. When the light travels in the opposite direction, the light is multiplexed.
[0015]
The optical communication device according to the present invention has a wavelength λ diffracted by the first diffraction grating. _n M that reflects light of the first direction toward the first diffraction grating _n (Where N is an integer of 2 or more, and n is an integer of 1 or more and N or less). ₁ ~ M _N Wavelength λ reflected by ₁ ~ Λ _N It is preferable to input these lights, diffract them, and output them on the same optical path as at the time of input. In this case, the wavelength λ input to the first diffraction grating _n Is diffracted by the first diffraction grating, and the mirror M _n , Is diffracted again by the first diffraction grating, and is output on the same optical path as at the time of input. Therefore, the wavelength λ input and output to this optical communication device _n Is the mirror M _n , The chromatic dispersion is adjusted.
[0016]
An optical communication system according to the present invention includes the above-described optical communication device according to the present invention, and multiplexes and transmits multi-wavelength signal light, and processes the signal light by the optical communication device. This optical communication system is inexpensive as a whole system by using the optical communication device according to the present invention as, for example, an optical multiplexer, an optical demultiplexer, and a dispersion adjuster.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
[0018]
(First Embodiment of Optical Communication Device)
First, a first embodiment of the optical communication device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of the optical communication device 100 according to the first embodiment. In this figure, an xyz rectangular coordinate system is shown for convenience of explanation. The optical communication device 100 shown in this figure includes a first diffraction grating 110, a second diffraction grating 120, and a lens L ₀ ~ L ₄ And optical fibers 191 and 192 ₁ ~ 192 ₄ Used with. The optical communication device 100 has five ports P for optical input / output. ₀ ~ P ₄ have. Port P ₀ The end face of the optical fiber 191 is located at the position _n Optical fiber 192 at the position _n (N is an arbitrary integer of 1 or more and 4 or less; the same applies hereinafter).
[0019]
Each of the first diffraction grating 110 and the second diffraction grating 120 is a transmission type diffraction grating formed on one surface of the transparent substrate, and has a normalized grating period of 1.1 or more and 1.7 or less. The first diffraction grating 110 has a diffraction surface 111 on which a grating is formed at a constant period Λ, and the grating direction is parallel to the y-axis direction. Similarly, the second diffraction grating 120 has a diffraction surface 121 on which a grating is formed at a constant period Λ, and the grating direction is parallel to the y-axis direction. Each of the diffraction surface 111 of the first diffraction grating 110 and the diffraction surface 121 of the second diffraction grating 120 is parallel to the xy plane and faces each other. The grating direction on the diffraction surface 111 of the first diffraction grating 110 and the grating direction on the diffraction surface 121 of the second diffraction grating 120 are parallel to each other. The grating periods of the first diffraction grating 110 and the second diffraction grating 120 are equal to each other.
[0020]
Optical fibers 191 and 192 _n Each optical axis is parallel to the z-axis direction near its end face. Lens L ₀ And lens L _n Each optical axis is also parallel to the z-axis direction. Lens L ₀ Inputs light emitted from the end face of the optical fiber 191, collimates the light, and outputs the light toward the first diffraction grating 110. Each lens L _n Inputs the light reaching from the second diffraction grating 120, condenses the light, and transmits the light from the end face to the optical fiber 192. _n Incident on
[0021]
This optical communication device 100 can be used as an optical multiplexer / demultiplexer that multiplexes or demultiplexes light of four wavelengths. The optical communication device 100 operates as an optical demultiplexer as follows. Port P of the optical communication device 100 emitted from the end face of the optical fiber 191 ₀ Incident on the lens L ₀ , Travels parallel to the z-axis direction, and is incident on the transmission-type first diffraction grating 110. The light incident on the first diffraction grating 110 is incident on the diffraction surface 111 from the substrate side, is diffracted on the diffraction surface 111 at a diffraction angle corresponding to the wavelength, and then is transmitted to the transmission type second diffraction grating 120. Incident. The light incident on the second diffraction grating 120 is incident on the diffraction surface 121 from the air side, and is diffracted again at the diffraction surface 121 at a diffraction angle corresponding to the wavelength. Note that “incident from the substrate side” refers to a case where light is incident on the diffraction surface from inside the substrate and diffracted light is emitted directly from the diffraction surface to the outside of the substrate. Further, “incident from the air side” refers to a case where light is directly incident on the diffraction surface from the outside of the substrate and diffracted light is emitted from the diffraction surface to the inside of the substrate. Means to do. The periphery of the diffraction grating may be air, but may be another gas or liquid, or may be a vacuum. The diffraction surface 111 of the first diffraction grating 110 and the diffraction surface 121 of the second diffraction grating 120 are parallel to each other and face each other, the grating directions are both parallel to the y-axis direction, and the grating periods 等しい are equal to each other. . For this reason, the light of each wavelength diffracted by the diffraction surface 121 of the second diffraction grating 120 is wavelength-separated and travels in parallel with the z-axis direction. And the wavelength λ _n The light of lens L _n By the port P _n Out of the optical fiber 192 from the end face. _n Incident on. That is, the port P of the optical communication device 100 emitted from the end face of the optical fiber 191 ₀ Wavelength λ incident on ₁ ~ Λ ₄ Is split by the optical communication device 100, and the port P of the optical communication device 100 _n Optical fiber 192 _n To wavelength λ _n Is emitted.
[0022]
The optical communication device 100 operates as an optical multiplexer as follows. Each optical fiber 192 _n Of the optical communication device 100 _n Wavelength λ incident on _n The light of lens L _n , Travels in parallel with the z-axis direction, and enters the transmission type second diffraction grating 120. The light incident on the second diffraction grating 120 is incident on the diffraction surface 121 from the substrate side, is diffracted on the diffraction surface 121 at a diffraction angle corresponding to the wavelength, and then is transmitted to the transmission type first diffraction grating 110. Incident. Light incident on the first diffraction grating 110 is incident on the diffraction surface 111 from the air side, and is diffracted again at the diffraction surface 111 at a diffraction angle corresponding to the wavelength. Each wavelength λ diffracted by the diffraction surface 111 of the first diffraction grating 110 _n Are multiplexed and travel parallel to the z-axis direction. Then, the combined light passes through the lens L ₀ By the port P ₀ The light exits from the end face and enters the optical fiber 191 from the end face. That is, each optical fiber 192 _n Of the optical communication device 100 _n Wavelength λ incident on _n Are multiplexed by the optical communication device 100 and the port P of the optical communication device 100 ₀ The light is emitted to the optical fiber 191.
[0023]
Each of the first diffraction grating 110 and the second diffraction grating 120 included in the optical communication device 100 according to the present embodiment is of a transmission type, and has a normalized grating period of 1.1 or more and 1.7 or less. From this, each of the first diffraction grating 110 and the second diffraction grating 120 has a high diffraction efficiency, a large divergence angle of light of each wavelength due to diffraction, and a difference in diffraction efficiency between the TE mode light and the TM mode light. Is small. The TE mode light refers to light incident on each diffraction grating whose polarization direction is parallel to the grating direction (y-axis direction). On the other hand, TM mode light refers to light incident on each diffraction grating whose polarization direction is perpendicular to the grating direction (y-axis direction). These points will be described in detail below.
[0024]
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the diffraction efficiency of each of the transmission type and reflection type diffraction gratings and the normalized grating period. Here, in the transmission type diffraction grating, one surface of a transparent substrate having a refractive index of 1.5 is a diffraction surface. In the reflection type diffraction grating, one surface of a transparent substrate having a refractive index of 1.5 is a diffraction surface, and any one of silver (Ag), gold (Au), and aluminum (Al) is formed on the diffraction surface. Such a reflective layer is formed. In each of the transmission type and reflection type diffraction gratings, light is incident from the substrate side. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the diffraction efficiency of the transmission type diffraction grating and the normalized grating period, and a part of the relationship in the transmission type diffraction grating shown in FIG. 2 is enlarged. The horizontal axis of FIG. 3 shows not only the normalized grating period (Λ / λ) but also the actual period of the diffraction grating, where the wavelength of light is 1550 nm. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the divergence angle of light diffracted by the diffraction grating and the normalized grating period. Here, assuming that the TE mode light is incident, the light incident on the diffraction grating is two waves near a wavelength of 1550 nm, the wavelength interval between the two waves is 0.4 nm, and the light is vertically incident on the diffraction surface of the diffraction grating. In this case, the difference Δθ between the diffraction angles of the two waves of light at this time is taken as the vertical axis.
[0025]
In the case of a reflection type diffraction grating, as shown in FIG. 2, the diffraction efficiency increases as the normalized grating period increases. Therefore, in order to obtain a sufficient diffraction efficiency (for example, 80% or more), the normalized grating period needs to be 4 or more when the reflection layer is made of Al. However, as shown in FIG. 4, when the normalized grating period is large, the divergence angle Δθ of the light diffracted by the diffraction grating is very small. As described in the section of the technology, the size becomes large, or it becomes expensive because it is necessary to use an integrated optical component to reduce the size.
[0026]
On the other hand, in the case of a transmission type diffraction grating, as shown in FIGS. 2 and 3, in the range where the normalized grating period is 2 or more, the larger the normalized grating period, the larger the diffraction efficiency. is there. However, there is a maximum value of the diffraction efficiency in a range where the normalized grating period is less than 2. That is, the diffraction efficiency is maximized near the normalized grating period of 1.4, the diffraction efficiency is 80% or more in the range of 1.3 to 1.5, and the normalized grating period is 1. The diffraction efficiency is 70% or more in the range of 2 to 1.55, the diffraction efficiency is 60% or more in the range of the normalized grating period of 1.15 to 1.65, and the normalized grating period is 1. The diffraction efficiency is 50% or more in the range of 1 to 1.7. Also, as shown in FIG. 4, in such a range where the normalized grating period is small, the divergence angle of the light diffracted by the diffraction grating is large. For example, in the range where the normalized grating period is 2 or less (the period 回折 of the diffraction grating is 3.1 or less), the spread angle Δθ of the diffracted light in the diffraction grating is 0.01 degree or more, and the normalized grating period is 1. Within a range of 3 or less (the period 回折 of the diffraction grating is 2 or less), the spread angle Δθ of the diffracted light in the diffraction grating is 0.018 degrees or more. Therefore, the optical communication device 100 of the present embodiment including such a transmission type diffraction grating having a small normalized grating period can be miniaturized, and is inexpensive because it does not need to use integrated optical components. can do.
[0027]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the diffraction efficiency of a transmission type diffraction grating and the normalized grating period when TE mode light is incident. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the diffraction efficiency of the transmission type diffraction grating and the normalized grating period when the TM mode light enters. Each figure (a) shows the case where light is incident from the substrate side of the diffraction grating, and each figure (b) shows the case where light is incident on the diffraction grating from the air side. Further, each of FIGS. (A) and (b) shows the case where the number of unevenness levels in the diffraction grating is 2, 4, 8, and 16, respectively.
[0028]
As shown in these figures, the difference in diffraction efficiency between the TE mode light and the TM mode light is small and preferably 1% or less. Further, when the normalized grating period is in the range of 1.1 to 1.7, the light is incident from the substrate side of the diffraction grating as compared with the case where the light is incident on the diffraction grating from the air side (each diagram (b)). In this case (each figure (a)), the diffraction efficiency is higher. Therefore, when the optical communication device 100 shown in FIG. 1 is used as only one of the optical demultiplexer and the optical multiplexer, the diffraction surface 111 of the first diffraction grating 110 is changed depending on the traveling direction of light. On the other hand, it is preferable that the light is incident from the substrate side on the diffraction surface 121 of the second diffraction grating 120 while the light is incident from the substrate side in that the overall diffraction efficiency can be increased. is there. However, when the optical communication device 100 is used as any of an optical demultiplexer and an optical multiplexer, as described above, light enters the diffraction surface of one diffraction grating from the substrate side, and It is preferable that light is incident on the diffraction surface of the diffraction grating from the air side in that the diffraction efficiency can be increased in each of the light demultiplexing and the light multiplexing.
[0029]
(Second Embodiment of Optical Communication Device)
Next, a second embodiment of the optical communication device according to the present invention will be described. FIG. 7 is a configuration diagram of an optical communication device 200 according to the second embodiment. This figure also shows an xyz rectangular coordinate system for convenience of explanation. The optical communication device 200 shown in this figure includes a first diffraction grating 210, a second diffraction grating 220, and a lens L. ₀ ~ L ₄ And optical fibers 291 and 292 ₁ ~ 292 ₄ Used with. The optical communication device 200 has five ports P for optical input / output. ₀ ~ P ₄ have. Port P ₀ The end face of the optical fiber 291 is located at the position _n Optical fiber 292 at the position _n (N is an arbitrary integer of 1 or more and 4 or less; the same applies hereinafter).
[0030]
Each of the first diffraction grating 210 and the second diffraction grating 220 is a transmission type diffraction grating formed on one surface of the transparent substrate, and has a normalized grating period of 1.1 or more and 1.7 or less. The first diffraction grating 210 has a constant period Λ ₁ Has a diffraction surface 211 on which a grating is formed, and its grating direction is parallel to the y-axis direction. Similarly, the second diffraction grating 220 has a constant period Λ ₂ Has a diffraction surface 221 formed with a grating, and its grating direction is parallel to the y-axis direction. Each of the diffraction surface 211 of the first diffraction grating 210 and the diffraction surface 221 of the second diffraction grating 220 are parallel to the xy plane and face each other. The grating direction on the diffraction surface 211 of the first diffraction grating 210 and the grating direction on the diffraction surface 221 of the second diffraction grating 220 are parallel to each other. Grating period of first diffraction grating 210 Λ ₁ And the grating period of the second diffraction grating 220 Λ ₂ Are different from each other.
[0031]
The optical axis of the optical fiber 291 is parallel to the z-axis direction near the end face. Lens L ₀ Is also parallel to the z-axis direction. However, each optical fiber 292 _n Is not necessarily parallel to the z-axis direction near the end face. In addition, each lens L _n Is not necessarily parallel to the z-axis direction. Lens L ₀ Receives light emitted from the end face of the optical fiber 291, collimates the light, and outputs the light toward the first diffraction grating 210. Each lens L _n Inputs the light reaching from the second diffraction grating 220, condenses the light, and transmits the light to the optical fiber 292 from the end face. _n Incident on
[0032]
This optical communication device 200 can be used as an optical multiplexer / demultiplexer for multiplexing or demultiplexing light of four wavelengths. The optical communication device 200 operates as an optical demultiplexer as follows. Port P of the optical communication device 200 emitted from the end face of the optical fiber 291 ₀ Incident on the lens L ₀ , Travels parallel to the z-axis direction, and is incident on the transmission-type first diffraction grating 210. The light incident on the first diffraction grating 210 is diffracted on the diffraction surface 211 at a diffraction angle corresponding to the wavelength, and subsequently is incident on the transmission type second diffraction grating 220. The light incident on the second diffraction grating 220 is diffracted again at the diffraction surface 221 at a diffraction angle corresponding to the wavelength. The diffraction surface 211 of the first diffraction grating 210 and the diffraction surface 221 of the second diffraction grating 220 are parallel to each other and face each other, and both grating directions are parallel to the y-axis direction. However, the grating period of the first diffraction grating 210 Λ ₁ And the grating period of the second diffraction grating 220 Λ ₂ Are different from each other, and the divergence angle of the light output from the second diffraction grating 220 is larger than the divergence angle of the light output from the first diffraction grating 210. From this, the light of each wavelength diffracted by the diffraction surface 221 of the second diffraction grating 220 is wavelength-separated and travels with a larger divergence angle. And the wavelength λ _n The light of lens L _n By the port P _n Is emitted from the optical fiber 292 from the end face. _n Incident on. That is, the port P of the optical communication device 200 which is emitted from the end face of the optical fiber 291 ₀ Wavelength λ incident on ₁ ~ Λ ₄ Is split by the optical communication device 200, and the port P of the optical communication device 200 _n Optical fiber 292 _n To wavelength λ _n Is emitted.
[0033]
The optical communication device 200 operates as follows as an optical multiplexer. Each optical fiber 292 _n Port P of the optical communication device 200 _n Wavelength λ incident on _n The light of lens L _n And is incident on the transmission-type second diffraction grating 220. The light that has entered the second diffraction grating 220 is diffracted on the diffraction surface 221 at a diffraction angle corresponding to the wavelength, and subsequently enters the transmission-type first diffraction grating 210. The light incident on the first diffraction grating 210 is diffracted again on the diffraction surface 211 at a diffraction angle corresponding to the wavelength. Each wavelength λ diffracted by the diffraction surface 211 of the first diffraction grating 210 _n Are multiplexed and travel parallel to the z-axis direction. Then, the combined light passes through the lens L ₀ By the port P ₀ The light is emitted from the end face and enters the optical fiber 291 from the end face. That is, each optical fiber 292 _n Port P of the optical communication device 200 _n Wavelength λ incident on _n Are multiplexed by the optical communication device 200 and the port P of the optical communication device 200 ₀ The light is further emitted to the optical fiber 291.
[0034]
As described above, the optical communication device 200 according to the second embodiment operates substantially in the same manner as the optical communication device 100 according to the first embodiment, and has the same effects. In addition, the optical communication device 200 has the following effects. That is, the grating period of the first diffraction grating 210 Λ ₁ And the grating period of the second diffraction grating 220 Λ ₂ When the optical communication device 200 is used as an optical demultiplexer, the divergence angle of the light output from the second diffraction grating 220 is larger than the divergence angle of the light output from the first diffraction grating 210. Is larger. From this, the light of each wavelength diffracted by the diffraction surface 221 of the second diffraction grating 220 is wavelength-separated and travels with a larger divergence angle. Therefore, in the second embodiment, each lens L is different from that in the first embodiment. _n And each optical fiber 292 _n Can be made closer to the second diffraction grating 220, or the first diffraction grating 210 and the second diffraction grating 220 can be made closer, and the size can be further reduced.
[0035]
Also in this embodiment, when the optical communication device 200 is used as only one of the optical demultiplexer and the optical multiplexer, the diffraction surface 211 of the first diffraction grating 210 depends on the traveling direction of light. It is preferable that the light is incident from the substrate side to the diffraction surface 221 of the second diffraction grating 220 while the light is incident from the substrate side in that the overall diffraction efficiency can be increased. However, when the optical communication device 200 is used as either an optical demultiplexer or an optical multiplexer, as described above, light enters the diffraction surface of one diffraction grating from the substrate side, and It is preferable that light is incident on the diffraction surface of the diffraction grating from the air side in that the diffraction efficiency can be increased in each of the light demultiplexing and the light multiplexing.
[0036]
(Third Embodiment of Optical Communication Device)
Next, a third embodiment of the optical communication device according to the present invention will be described. FIG. 8 is a configuration diagram of an optical communication device 300 according to the third embodiment. This figure also shows an xyz rectangular coordinate system for convenience of explanation. The optical communication device 300 shown in this figure includes a first diffraction grating 310, a second diffraction grating 320, a lens L, and a mirror M ₁ ~ M ₄ For use with the optical fiber 390. The optical communication device 300 has one port P for optical input / output. The end face of the optical fiber 390 is located at the position of the port P.
[0037]
Each of the first diffraction grating 310 and the second diffraction grating 320 is a transmission type diffraction grating formed on one surface of the transparent substrate, and has a normalized grating period of 1.1 or more and 1.7 or less. The first diffraction grating 310 has a diffraction surface 311 on which a grating is formed with a constant period Λ, and the grating direction is parallel to the y-axis direction. Similarly, the second diffraction grating 320 has a diffraction surface 321 on which a grating is formed at a constant period Λ, and the grating direction is parallel to the y-axis direction. Each of the diffraction surface 311 of the first diffraction grating 310 and the diffraction surface 321 of the second diffraction grating 320 is parallel to the xy plane and faces each other. The grating direction on the diffraction surface 311 of the first diffraction grating 310 and the grating direction on the diffraction surface 321 of the second diffraction grating 320 are parallel to each other. The grating periods of the first diffraction grating 310 and the second diffraction grating 320 are equal to each other.
[0038]
The optical axis of the optical fiber 390 is parallel to the z-axis direction near the end face. The optical axis of the lens L is also parallel to the z-axis direction. The lens L receives light emitted from the end face of the optical fiber 390, collimates the light, and outputs the light toward the first diffraction grating 310. Each mirror M _n Has a reflecting surface parallel to the xy plane, receives light that has reached from the second diffraction grating 320, reflects this light, and makes it incident on the second diffraction grating 320 again (n is 1 or more and 4 or less). Any integer of. The same applies hereinafter.).
[0039]
This optical communication device 300 can be used as a dispersion adjuster that adjusts chromatic dispersion of light. That is, light emitted from the end face of the optical fiber 390 and incident on the port P of the optical communication device 300 is collimated by the lens L, travels parallel to the z-axis direction, and enters the transmission-type first diffraction grating 310. The light that has entered the first diffraction grating 310 is diffracted at a diffraction angle corresponding to the wavelength on the diffraction surface 311, and subsequently enters the transmission-type second diffraction grating 320. The light incident on the second diffraction grating 320 is diffracted again at the diffraction surface 321 at a diffraction angle corresponding to the wavelength. The diffraction surface 311 of the first diffraction grating 310 and the diffraction surface 321 of the second diffraction grating 320 are parallel to each other and face each other, the grating directions are both parallel to the y-axis direction, and the grating periods 等しい are equal to each other. . For this reason, the light of each wavelength diffracted by the diffraction surface 321 of the second diffraction grating 320 is wavelength-separated and travels in parallel with the z-axis direction.
[0040]
Then, the wavelength λ output from the second diffraction grating 320 _n Is the mirror M _n And travels in the opposite direction to that at the time of incidence, and again enters the second diffraction grating 320. The light incident on the second diffraction grating 320 is diffracted on the diffraction surface 321 at a diffraction angle corresponding to the wavelength, and subsequently is incident on the transmission-type first diffraction grating 310. The light incident on the first diffraction grating 310 is diffracted again on the diffraction surface 311 at a diffraction angle corresponding to the wavelength. Each wavelength λ diffracted by the diffraction surface 311 of the first diffraction grating 310 _n Are multiplexed and travel parallel to the z-axis direction. The multiplexed light is condensed by the lens L, emitted from the port P, and enters the optical fiber 390 from the end face.
[0041]
That is, the light emitted from the end face of the optical fiber 390 and incident on the port P of the optical communication device 300 is demultiplexed by the first diffraction grating 310 and the second diffraction grating 320, and the wavelength λ _n Is a mirror M _n , Are combined by the second diffraction grating 320 and the first diffraction grating 310, and are output from the port P of the optical communication device 300 to the optical fiber 390. Wavelength λ incident on port P of optical communication device 300 _n Is the mirror M _n The time required for the light to be reflected by the port and emitted from the port P is the time required for the port P and the mirror M _n Between the mirrors, ie, each mirror M _n Depends on the position.
[0042]
Therefore, the light enters the port P of the optical communication device 300 and the mirror M _n Wavelength λ reflected by the light and emitted from the port P _n Group delay time of each mirror M _n It is adjusted according to the position of. Also, each mirror M _n Is preferably movable in the z-axis direction. In this case, the wavelength λ _n The adjustment amount of the group delay time of the light is variable. As described above, the optical communication device 300 according to the present embodiment can adjust the chromatic dispersion of the light input to the port P.
[0043]
Each of the first diffraction grating 310 and the second diffraction grating 320 included in the optical communication device 300 according to the present embodiment is of a transmission type, and has a normalized grating period of 1.1 or more and 1.7 or less. From this, each of the first diffraction grating 310 and the second diffraction grating 320 has a high diffraction efficiency, a large divergence angle of each wavelength due to diffraction, and a small difference in diffraction efficiency with respect to each of the TE mode light and the TM mode light. . Therefore, the optical communication device 300 can be reduced in size, and can be made inexpensive because there is no need to use integrated optical components.
[0044]
(Embodiment of optical communication system)
Next, an embodiment of the optical communication system according to the present invention will be described. FIG. 9 is a configuration diagram of the optical communication system 1 according to the present embodiment. In the optical communication system 1 shown in this figure, an optical fiber transmission line 30 is laid between an optical transmitter 10 and an optical receiver 20. A light source unit 11 is provided in the optical transmitter 10. ₁ ~ 11 ₄ , An optical multiplexer 12 and an optical amplifier 13. Further, the light receiving section 21 is provided in the optical receiver 20. ₁ ~ 21 ₄ , An optical demultiplexer 22, an optical amplifier 23, a dispersion adjuster 24, and an optical circulator 25. Each of the optical multiplexer 12 and the optical demultiplexer 22 has the same configuration as the optical communication device 100 or the optical communication device 200 described above. Further, the dispersion adjuster 24 has the same configuration as the optical communication device 300 described above.
[0045]
Each light source unit 11 in the optical transmitter 10 _n Is the wavelength λ _n (N is an integer of 1 or more and 4 or less; the same applies hereinafter). The optical multiplexer 12 includes a light source unit 11 _n Wavelength λ output from _n , And multiplexes them for output. The optical amplifier 13 inputs the four wavelength signal lights multiplexed and output by the optical multiplexer 12, collectively optically amplifies them, and sends out to the optical fiber transmission line 30.
[0046]
The optical amplifier 23 in the optical receiver 20 inputs four wavelengths of signal light that has arrived after propagating through the optical fiber transmission line 30 and collectively optically amplifies and outputs these. The optical circulator 25 is connected to the first port 25 ₁ , Second port 25 ₂ And the third port 25 ₃ And the first port 25 ₁ Light input from the second port 25 ₂ Output from the second port 25 ₂ Light input from the third port 25 ₃ Output more. The dispersion adjuster 24 is connected to the second port 25 of the optical circulator 25. ₂ After inputting the output signal light and adjusting the chromatic dispersion of the signal light, the signal light is supplied to the second port 25 of the optical circulator 25. ₂ Output to. The chromatic dispersion adjustment amount in the dispersion adjuster 24 compensates for the chromatic dispersion of the optical fiber transmission line 30. The optical splitter 22 is connected to the third port 25 of the optical circulator 25. ₃ The four-wavelength output signal light is input and demultiplexed to obtain a wavelength λ. _n Receiving the signal light of _n Output to. Light receiving section 21 _n Is the wavelength λ output after being demultiplexed by the optical demultiplexer 22. _n Is input and received.
[0047]
In the optical communication system 1, in the optical transmitter 10, each light source 11 _n Wavelength λ output from _n Are combined by the optical multiplexer 12, collectively optically amplified by the optical amplifier 13, and transmitted to the optical fiber transmission line 30. In the optical receiver 20, the four wavelengths of signal light that have arrived after propagating through the optical fiber transmission line 30 are collectively optically amplified by the optical amplifier 23, and the first port 25 of the optical circulator 25 is provided. ₁ And the second port 25 ₂ After that, the dispersion is compensated by the dispersion adjuster 24. The dispersion-compensated four-wavelength signal light is supplied to the second port 25 of the optical circulator 25. ₂ And the third port 25 ₃ Are split by the optical splitter 22. The wavelength λ output from the optical demultiplexer 22 _n The signal light of _n Is received by the
[0048]
As described above, the optical communication system 1 can multiplex and transmit multi-wavelength signal light by multiplexing and demultiplexing multi-wavelength signal light using the optical multiplexer 12 and the optical demultiplexer 22. Further, in the optical communication system 1, since the chromatic dispersion of the optical fiber transmission line 30 can be compensated by the dispersion adjuster 24, the total accumulated chromatic dispersion is reduced, and the transmission quality of the signal light is improved. . Further, in the optical communication system 1, each of the optical multiplexer 12, the optical demultiplexer 22, and the dispersion adjuster 24 has the same configuration as the optical communication device according to the above-described embodiment, so that the entire system is also provided. It will be cheap.
[0049]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, the number of diffraction gratings included in the optical communication device is two in the above embodiment, but may be one or three or more. Further, the wave number of light multiplexed or demultiplexed by the optical communication device is 4 in the above embodiment, but may be larger.
[0050]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the optical communication device according to the present invention, the first diffraction grating included therein is a transmission type, and light is input to the diffraction surface from the substrate side of the first diffraction grating. When the normalized grating period of the first diffraction grating is 1.1 or more and 1.7 or less, the diffraction efficiency is 50% or more, and the divergence angle of light diffracted by the diffraction grating is large. It can be miniaturized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical communication device 100 according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the diffraction efficiency of each of a transmission type and a reflection type diffraction grating and a normalized grating period.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the diffraction efficiency of a transmission type diffraction grating and the normalized grating period.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a divergence angle of light diffracted by a diffraction grating and a normalized grating period.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the diffraction efficiency of a transmission type diffraction grating and the normalized grating period when TE mode light enters.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the diffraction efficiency of a transmission type diffraction grating and the normalized grating period when TM mode light enters.
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical communication device 200 according to a second embodiment.
FIG. 8 is a configuration diagram of an optical communication device 300 according to a third embodiment.
FIG. 9 is a configuration diagram of an optical communication system 1 according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical communication system, 10 ... Optical transmitter, 11 ₁ ~ 11 ₄ ... Light source unit, 12 ... Optical multiplexer, 13 ... Optical amplifier, 20 ... Optical receiver, 21 ₁ ~ 21 ₄ ... Light receiving unit, 22 ... Optical multiplexer, 23 ... Optical amplifier, 24 ... Dispersion adjuster, 25 ... Optical circulator, 30 ... Optical fiber transmission line, 100 ... Optical communication device, 110 ... First diffraction grating, 120 ... Second Diffraction grating, 200: Optical communication device, 210: First diffraction grating, 220: Second diffraction grating, 300: Optical communication device, 310: First diffraction grating, 320: Second diffraction grating, L, L ₀ ~ L ₄ ... Lens, M ₁ ~ M ₄ …mirror.

Claims

One surface of the transparent substrate is a diffraction surface, and light in a predetermined wavelength range is input to the diffraction surface from the substrate side, and the light is diffracted on the diffraction surface at a diffraction angle corresponding to each wavelength and output. A transmission-type first diffraction grating,
The normalized grating period of the first diffraction grating is 1.1 or more and 1.7 or less;
An optical communication device, comprising:

One surface of the transparent substrate is a diffraction surface, and receives the light in the predetermined wavelength range output from the first diffraction grating, and diffracts the light on the diffraction surface at a diffraction angle corresponding to each wavelength. Further comprising a transmission-type second diffraction grating for outputting
Diffraction surfaces of the first diffraction grating and the second diffraction grating are parallel to each other;
Grating directions of the first diffraction grating and the second diffraction grating are parallel to each other,
The optical communication device according to claim 1, wherein:

The second diffraction grating inputs light from the substrate side of the transparent substrate to the diffraction surface, and a normalized grating period of the second diffraction grating is 1.1 or more and 1.7 or less. Item 3. The optical communication device according to Item 2.

The optical communication device according to claim 2, wherein the first diffraction grating and the second diffraction grating have the same grating period.

Grating periods of the first diffraction grating and the second diffraction grating are different from each other;
The divergence angle of the light output from the second diffraction grating is larger than the divergence angle of the light output from the first diffraction grating,
The optical communication device according to claim 2, wherein:

The optical communication device according to claim 1, wherein the diffraction efficiency of the first diffraction grating in the predetermined wavelength range is 70% or more.

The optical communication device according to claim 2, wherein the diffraction efficiency of the second diffraction grating is 70% or more in the predetermined wavelength region.

2. The optical communication device according to claim 1, wherein a difference between diffraction efficiencies of the first diffraction grating with respect to TE mode light and TM mode light is 1% or less in the predetermined wavelength range.

3. The optical communication device according to claim 2, wherein a difference between diffraction efficiencies of the second diffraction grating with respect to TE mode light and TM mode light in the predetermined wavelength region is 1% or less.

(N + 1) ports P _{0 to} P _N (where N is an integer of 2 or more), and the light input from the port P ₀ is diffracted by the first diffraction grating at an angle corresponding to each wavelength, The optical communication device according to claim 1, wherein light having a wavelength λ _n (where n is an integer of 1 or more and N or less) diffracted by the first diffraction grating is output from a port P _n .

A mirror M _n (where N is an integer of 2 or more and n is an integer of 1 or more and N or less) that reflects the light of wavelength λ _n diffracted by the first diffraction grating toward the first diffraction grating. In addition,
Wherein the first diffraction grating, enter the light reflected wavelength lambda ₁ to [lambda] _N by the mirrors M ₁ ~M _N, and outputs the diffracted them to the input at the same optical path,
The optical communication device according to claim 1, wherein:

An optical communication system including the optical communication device according to claim 1, wherein the optical communication device multiplexes and transmits multi-wavelength signal light, and processes the signal light by the optical communication device.