JP2005164758A - Multichannel array waveguide diffraction grating type optical multiplexer/demultilplexer and method for connecting array waveguide and output waveguide - Google Patents
Multichannel array waveguide diffraction grating type optical multiplexer/demultilplexer and method for connecting array waveguide and output waveguide Download PDFInfo
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Abstract
Description
この発明は、光通信の分野において使用される光合分波器に関し、特に、波長分割多重方式に利用される多チャンネルアレイ導波路回折格子型合分波器およびアレイ導波路と出力導波路の接続方法に関する。 The present invention relates to an optical multiplexer / demultiplexer used in the field of optical communications, and in particular, to a multi-channel array waveguide diffraction grating type multiplexer / demultiplexer used for wavelength division multiplexing, and to connection between an array waveguide and an output waveguide. Regarding the method.
光通信の分野で、大容量の信号を、より周波数の高い搬送波を用いて伝達することで、伝送容量を増大する方法(波長分割多重方式)が既に実用化されている。 In the field of optical communication, a method (wavelength division multiplexing) for increasing transmission capacity by transmitting a large-capacity signal using a carrier wave having a higher frequency has already been put into practical use.
この方式において、異なる波長の信号を合波または分波する光合分波器が重要な役割を占めている。 In this system, an optical multiplexer / demultiplexer that multiplexes or demultiplexes signals of different wavelengths plays an important role.
なかでもアレイ導波路回折格子(AWG)を用いたアレイ導波路回折格子型光合分波器は、多チャンネル化に有益である。また、チャンネル数によらず任意数のチャンネルを、同一プロセス・同一工程数で作成可能であり、原理的にも損失や特性劣化が少ない特徴がある。 Among these, an arrayed waveguide diffraction grating type optical multiplexer / demultiplexer using an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) is useful for increasing the number of channels. In addition, an arbitrary number of channels can be created with the same process and the same number of steps regardless of the number of channels, and in principle there is a feature that loss and characteristic deterioration are small.
なお、アレイ導波路回折格子(AWG)と出力導波路である光ファイバとを接続する際に、結合損失が少ないことが要求されている。 In addition, when connecting an arrayed-waveguide diffraction grating (AWG) and the optical fiber which is an output waveguide, it is requested | required that there should be little coupling loss.
例えば、一対の端部を有し、一方の端部が他方の端部の中央に中心を持った円弧の形状のプレーナ導波管にそれぞれ接続されるMチャンネルの第1およびNチャンネルの第2の導波管アレイからなるカップラにおいて、Nチャンネルの第2の導波管アレイが、第1の導波管アレイ端部の中心付近に位置する円の弧の中心点から放射状に配置される例が提案されている(例えば特許文献1)。
しかしながら、一般に、曲面回折格子の表面に、その中点で接するように描かれた円であるローランド円の円周上に複数(Nチャンネル)の導波路(導波管)が配列される場合には、Nチャンネルの導波路(導波管)のうちの中央付近に位置される導波路(導波管)の透過特性と終端(両端)部に位置される導波路(導波管)の透過特性とでは、非対称性が異なることが知られている。 However, in general, when a plurality of (N-channel) waveguides (waveguides) are arranged on the circumference of a Roland circle, which is a circle drawn so as to be in contact with the surface of the curved diffraction grating at its midpoint. Is the transmission characteristic of the waveguide (waveguide) located near the center of the N-channel waveguide (waveguide) and the transmission of the waveguide (waveguide) located at the end (both ends). It is known that the asymmetry is different from the characteristic.
パスバンド幅内で透過特性の非対称性が異なると、PDLが局部的に劣化する(PDLの最悪値が増大する)問題がある。また、フラットトップ型の透過特性を有するアレイ導波路においては、パスバンド幅内でのリップルが増加する問題がある。 If the asymmetry of the transmission characteristics is different within the passband width, there is a problem that the PDL is locally degraded (the worst value of the PDL is increased). In addition, the arrayed waveguide having the flat-top type transmission characteristic has a problem that the ripple within the pass bandwidth increases.
なお、特許文献1においても、これらの問題を解決する方法については何ら示唆されていない。
Note that
この発明の目的は、アレイ導波路回折格子(AWG)型合分波器内の第2スラブ導波路と出力導波路間におけるモードミスマッチによる接続損失を低減し、低損失な合分波特性を得ることである。 The object of the present invention is to reduce the connection loss due to mode mismatch between the second slab waveguide and the output waveguide in the arrayed waveguide diffraction grating (AWG) type multiplexer / demultiplexer, and to achieve a low-loss coupling / demultiplexing characteristic. Is to get.
この発明は、基板上に積層されたコアと前記コアを覆うクラッドからなり、それぞれに所定の曲率が与えられたアレイ導波路と、基板上に積層され、入力導波路を介して入力された光信号を前記アレイ導波路に入力させる入力側スラブ導波路と、基板上に積層され、前記アレイ導波路から出力された光信号を出力導波路に出力させる出力側スラブ導波路と、からなる多チャンネルアレイ導波路回折格子型合分波器において、前記出力導波路は、前記出力側スラブ導波路の集光点における界分布の形状に合わせて変化された所定の形状が与えられて前記出力側スラブ導波路と接続されることを特徴とする多チャンネルアレイ導波路回折格子型合分波器を提供するものである。 The present invention comprises an arrayed waveguide comprising a core laminated on a substrate and a clad covering the core, each of which is given a predetermined curvature, and light which is laminated on the substrate and inputted through an input waveguide. A multi-channel comprising: an input-side slab waveguide that inputs signals to the arrayed waveguide; and an output-side slab waveguide that is stacked on a substrate and outputs an optical signal output from the arrayed waveguide to an output waveguide In the arrayed waveguide diffraction grating type multiplexer / demultiplexer, the output waveguide is given a predetermined shape changed in accordance with the shape of the field distribution at the condensing point of the output slab waveguide, and the output slab is given. A multi-channel arrayed waveguide grating type multiplexer / demultiplexer characterized by being connected to a waveguide.
すなわち、上述した多チャンネルアレイ導波路回折格子型合分波器によれば、出力導波路は、出力側スラブ導波路の集光点における界分布の形状に合わせて変化された所定の形状が与えられて出力側スラブ導波路と接続されることから、接続損失が低減されるとともに、透過特性の非対称性が軽減される。 That is, according to the above-described multi-channel arrayed waveguide grating multiplexer / demultiplexer, the output waveguide is given a predetermined shape that is changed in accordance with the shape of the field distribution at the condensing point of the output slab waveguide. Since it is connected to the output side slab waveguide, the connection loss is reduced and the asymmetry of the transmission characteristics is reduced.
また、この発明は、基板の所定の位置に設けられたアレイ導波路と、前記アレイ導波路の出力側に設けられたスラブ導波路と、前記スラブ導波と接続されるもので、ローランド円の法線とのなす角が、中央部に位置されるコアの両隣に位置されるコアの中心線とローランド円の法線とのなす角をαとするとき、中央のコアからの位置に従って、中央のコアから両端のコアに向かって、α,2α,3α,・・・,(N−1)α,Nαにより規定されたコアを含む出力導波路と、を有することを特徴とする多チャンネルアレイ導波路回折格子型合分波器を提供するものである。 Further, the present invention is connected to the arrayed waveguide provided at a predetermined position of the substrate, the slab waveguide provided on the output side of the arrayed waveguide, and the slab waveguide. When the angle between the normal and the center line of the core located on both sides of the core located in the center and the normal of the Roland circle is α, the angle according to the position from the center core And an output waveguide including a core defined by α, 2α, 3α,..., (N−1) α, Nα from the core to the cores at both ends. A waveguide diffraction grating type multiplexer / demultiplexer is provided.
すなわち、上述した多チャンネルアレイ導波路回折格子型合分波器によれば、任意数のチャンネルに対して設けられたコアは、ローランド円の法線とのなす角が、中央部に位置されるコアの両隣に位置されるコアの中心線とローランド円の法線とのなす角をαとするとき、中央のコアからの位置に従って、中央のコアから両端のコアに向かって、α,2α,3α,・・・,(N−1)α,Nαにより規定される角度で出力側スラブ導波路と接続されることから、多チャンネルの光を分波する際の個々のチャンネルの出力の均一性が高められる。 That is, according to the multi-channel arrayed waveguide grating multiplexer / demultiplexer described above, the core formed for an arbitrary number of channels has an angle formed with the normal of the Roland circle at the center. When the angle formed by the center line of the core located on both sides of the core and the normal line of the Roland circle is α, α, 2α, 3α,..., (N−1) α, Nα is connected to the output-side slab waveguide at an angle defined by α, Nα, so that the output uniformity of each channel when multi-channel light is demultiplexed Is increased.
また、この発明は、スラブ導波路の出力ポートのそれぞれに、ローランド円の法線とのなす角が、中央部に位置されるコアの両隣に位置されるコアの中心線とローランド円の法線とのなす角をαとするとき、ローランド円の円周上での中央のコアからの位置に従って、中央のコアから両端のコアに向かって、α,2α,3α,・・・,(N−1)α,Nαにより規定された角度で、任意数のコアを接続することを特徴とする基板の所定の位置に設けられたアレイ導波路の出力側に設けられたスラブ導波路と接続される出力導波路をスラブ導波路に接続する方法である。 Further, according to the present invention, each of the output ports of the slab waveguide has an angle formed between the normal line of the Roland circle and the center line of the core positioned on both sides of the core positioned in the center and the normal line of the Roland circle. , Α, 2α, 3α,..., (N−) from the central core toward the cores at both ends according to the position from the central core on the circumference of the Roland circle. 1) Connected to an slab waveguide provided on the output side of an arrayed waveguide provided at a predetermined position of the substrate, wherein an arbitrary number of cores are connected at an angle defined by α and Nα. This is a method of connecting an output waveguide to a slab waveguide.
すなわち、上述した接続方法によれば、複数のチャンネルに対して設けられた任意数のコアは、ローランド円の円周上での中央のコアからの位置に従って、中央のコアから両端のコアに向かって、α,2α,3α,・・・,(N−1)α,Nαにより規定された角度で、スラブ導波路と接続されることから、チャンネル毎の出力が均一化される。 That is, according to the connection method described above, an arbitrary number of cores provided for a plurality of channels are directed from the central core to the cores at both ends according to the position from the central core on the circumference of the Roland circle. Then, since it is connected to the slab waveguide at angles defined by α, 2α, 3α,..., (N−1) α, Nα, the output for each channel is made uniform.
本発明によれば、パスバンド幅内で透過特性の非対称性が増大されることが抑止され、接続損失の少ないアレイ導波路回折格子型光合分波器が得られる。 According to the present invention, an increase in the asymmetry of the transmission characteristics within the passband width is suppressed, and an arrayed waveguide grating type optical multiplexer / demultiplexer with low connection loss can be obtained.
また、本発明によれば、クロストークの少ないアレイ導波路回折格子型光合分波器が得られる。 Further, according to the present invention, an arrayed waveguide diffraction grating type optical multiplexer / demultiplexer with little crosstalk can be obtained.
また、信号波形が均一化されるとともに、所定レベルのPDLが確保可能な帯域幅が向上される。 In addition, the signal waveform is made uniform, and the bandwidth capable of securing a predetermined level of PDL is improved.
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示されるように、アレイ導波路型光合分波器10は、それぞれ基板11上の所定の位置に設けられた入力導波路12、アレイ導波路13、出力導波路14、および入力導波路12とアレイ導波路13ならびにアレイ導波路13と出力導波路14を光学的に接続する第1および第2のスラブ導波路15,16を有している。
As shown in FIG. 1, an arrayed waveguide type optical multiplexer /
アレイ導波路13は、第1のスラブ導波路15と第2のスラブ導波路16との間で所定の曲率に形成されている。
The
図2に示すように、出力導波路14のコア14−n〜コア14nは、中央のコア140を除き、それぞれ第2のスラブ導波路16の出力端を定義するローランド円の円周上の任意の位置で、ローランド円の法線に対して所定の角度だけ中心軸が傾けられた状態で、第2のスラブ導波路16の個々の出力ポート16−nと16nと接続されている。
As shown in FIG. 2, the core 14 -n ~ cores 14 n output waveguides 14, except for the center of the core 14 0, respectively on the circumference of the Rowland circle defining the output terminal of the
詳細には、中央のコア140は、ローランド円の円周の法線に対して垂直に、出力ポート160と接続される。従って、出力ポート160の中心線と中央のコア140の中心線は、互いに同一直線上に位置される。
In particular, the central core 14 0 is perpendicular to the circumference of the normal line of the Rowland circle, is connected to the
これに対して、中心線上に位置される出力ポート160以外の出力ポート16−n〜16nと接続されるコア14−n〜14n(140を除く)は、それぞれの中心線が、中央部に位置されるコア140から離れるにつれて、ローランド円の法線に対する角度が大きくなるように、それぞれ第2のスラブ導波路16の所定の位置に接続されている。
In contrast, (except 14 0) core 14 -n to 14 n connected to the output port 16 -n ~ 16 n other than the
すなわち、第2のスラブ導波路16の両端部に接続されるコア14−nと14nは、中心線の法線に対する角度α×n(−n)が最大になるよう、第2のスラブ導波路16と接続される。また、中央部に位置するコア140の両隣に位置されるコア14−1(図示簡略化)とコア141(図示簡略化)は、それぞれの中心線の法線に対する角度α×n(−n)が最小になるよう、第2のスラブ導波路16と接続される。なお、それぞれのコアの中心線とローランド円の法線とのなす角αは、中央のコア140側に規定される。従って、一端のコア14−nと他の一端のコア14nのそれぞれにおいては、中心線とローランド円の法線とのなす角Nαの大きさが等しく、その極性(向き)が逆である。
That is, the cores 14 -n and 14 n connected to both ends of the
より詳細には、中央部に位置されるコア140を除く個々のコア14−n〜14n中心線とローランド円の法線とのなす角α×n(−n)は、図2に示される通り、それぞれ第2のスラブ導波路16からアレイ導波路13に入力される際に、「スラブ導波路16の入力側の両端部から出力側の中央に集光される2つの光が進むべき距離(「○を付した光路」の光路長)の和」と「スラブ導波路16の入力側の一端部から出力側の両端部に集光される2つの光が進むべき距離(「△とIIを付した光路」の光路長)の和すなわち光路長が最長になる光が透過する光路長と光路長が最短になる光が透過する光路長の和」との『距離の差』の影響を低減することができるように、設定される。この場合、個々のコア14−n〜14nの中心線とローランド円の法線とのなす角は、中央部に位置されるコア140の両隣に位置されるコアの中心線とローランド円の法線とのなす角をαとするとき、中央のコア140からの位置に従って、中央のコアから両端のコアに向かって、α,2α,3α,・・・,(N−1)α,Nαにより容易に規定される。なお、上述したとおり、一端側の任意の位置のコアと他の一端側で同じ位置に位置されるコアのそれぞれにおいては、中心線とローランド円の法線とのなす角αの大きさが等しく、その極性(向き)が逆であることはいうまでもない。
More particularly, angle alpha × n of the normal to the individual cores 14 -n to 14 n centerline Rowland circle except the core 14 0 is located in central (-n) are shown in Figure 2 As described above, when the light is input from the
このように、アレイ導波路の出力側に接続された(出力)スラブ導波路の出力端の複数の出力ポートのそれぞれと接続されるコアを、スラブ導波路の中心からの距離に応じて、ローランド円の法線とのなす角を変化させて接続することで、パスバンド幅内で透過特性の非対称性が増大されることを抑止できる。すなわち、図7により後段に説明するPDLが局部的に劣化する(PDLの最悪値が増大する)ことが低減される。また、図8により後段に説明するような透過特性が概ねフラットなフラットトップのアレイ導波路において生じることが確認されているパスバンド幅内でのリップルの大きさを低減できる。 In this way, the core connected to each of the plurality of output ports at the output end of the (output) slab waveguide connected to the output side of the arrayed waveguide is set in accordance with the distance from the center of the slab waveguide. By connecting by changing the angle formed with the normal line of the circle, it is possible to suppress an increase in the asymmetry of the transmission characteristics within the passband width. That is, PDL described later with reference to FIG. 7 is locally degraded (the worst value of PDL is increased). Further, it is possible to reduce the magnitude of the ripple within the passband width in which it is confirmed that the transmission characteristics described later in FIG. 8 occur in a flat-top arrayed waveguide having a substantially flat shape.
なお、上述した本願発明において、パスバンド幅内で透過特性の非対称性が増大されることを抑止できる原理としては、
ア)第2(出力側)スラブ導波路の集光点における界分布を考えた場合に、「光路長が最長になる光が透過する光路長と光路長が最短になる光が透過する光路長の差」を完全になくすことは困難であり、その結果生じる『界分布の対称性の劣化』の低減、
イ)第2スラブ導波路に接続される個々のコア(出力導波路のエレメント)の中央からの距離に起因する『接続の不整合の影響』の低減、
が推測できる。
In the present invention described above, as a principle capable of suppressing an increase in the asymmetry of the transmission characteristics within the passband width,
A) When considering the field distribution at the condensing point of the second (output side) slab waveguide, “the optical path length through which the light with the longest optical path length is transmitted and the optical path length through which the light with the shortest optical path length is transmitted. It is difficult to completely eliminate the “difference”, and the resulting “degradation of field distribution symmetry” is reduced.
B) Reduction of “effect of connection mismatch” due to the distance from the center of each core (element of output waveguide) connected to the second slab waveguide;
Can be guessed.
換言すると、上述した本願発明のように、「中心線上に位置される出力ポート160以外の出力ポート16−n〜16nと接続されるコア14−n〜14n(140を除く)を、それぞれの中心線が、中央部に位置されるコア140から離れるにつれて、ローランド円の法線とのなす角が大きくなるように、第2のスラブ導波路16の所定の位置に接続する」ことで、透過特性を、第2(出力側)のスラブ導波路の集光点における界分布形状に合わせることができた、と考察できる。
In other words, as in the present invention described above, the "(excluding 14 0) core 14 -n to 14 n connected to the output port 16 -n ~ 16 n other than the
図1を用いて上述したアレイ導波路型光合分波器10においては、入力導波路12に、詳述しないが、例えばシングルモードファイバ(SMF)から多重光信号が入力される。一方、出力導波路14からは、詳述しないがアレイ導波路型光合分波器10の出力側に接続された複数のシングルモードファイバ(SMF)に向けて、分波された光信号が出力される。なお、出力導波路14に入力される光信号は、第1のスラブ導波路15、アレイ導波路13および第2のスラブ導波路16により、入力導波路12を介して入力された多重信号が分波された所定波長間隔の個々の出力であることはいうまでもない。この場合、図2により説明した理由により、出力導波路14の個々のコアと第2のスラブ導波路16との間の接続損失(結合損失)が最小に抑えられる。
In the arrayed waveguide optical multiplexer /
また、第2のスラブ導波路16に接続された個々の出力導波路14のうちの中心に位置されるコアと両端に位置されるコアとの透過特性の違いに起因して、周知のPDLが低下(PDLの最悪値が増大)し、あるいは透過特性がフラットなフラットトップ出力導波路において、リップルが増大することが低減される。
Further, due to the difference in transmission characteristics between the core located at the center and the core located at both ends of the individual output waveguides 14 connected to the
図3は、図2を用いて前に説明した出力側スラブ導波路と出力導波路とを接続する別の実施の形態を説明している。なお、図1および図2により前に説明した構成と同じ構成には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 3 illustrates another embodiment in which the output-side slab waveguide and the output waveguide described above with reference to FIG. 2 are connected. The same components as those previously described with reference to FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3に示すアレイ導波路回折格子型光合分波器においては、出力導波路114の中央のコア1140を除く任意数のコアは、それぞれ第2のスラブ導波路16の出力端を定義するローランド円の円周上の任意の位置で、ローランド円の法線に対して所定の角度α×n(−n)だけ中心軸が傾けられた状態で、第2のスラブ導波路16の個々の出力ポート16−nと16nと接続されている(図2に示した例と同様)。
In the array waveguide diffraction grating multiplexer-demultiplexer shown in FIG. 3, any number of cores except the central core 114 0 output waveguide 114 defines the output end of the
それぞれのコア114−n〜114nのスラブ導波路16との接続部には、スラブ導波路側の断面径が大きく規定されたテーパが形成されている。なお、テーパは、中央のコア1140を除いてローランド円の円周の法線に対して、非対称に形成されている。また、中央のコア1140を除くそれぞれのコアに設けられるテーパは、中央のコア1140から離れるにつれて、ローランド円の法線に対して、中央のコア1140と反対側になる部分が大きくなるように規定されている。
The connecting portion of the
すなわち、第2のスラブ導波路16の両端部に接続されるコア114−nと114nには、中心線の法線を基準として、中央部に位置されるコアと反対の側になる部分が最も大きくなるように規定されたテーパが与えられている。また、中央に位置するコア1140の両隣に位置されるコア114−1(図示簡略化)とコア1141(図示簡略化)のそれぞれに与えられるテーパは、中心線の法線を基準として、中央部に位置されるコアと反対の側になる部分が大きく形成されるものの、その大きさの程度(非対称部分の大きさ)は、他のコアのテーパの非対称部分の大きさに比較して最も小さい。
In other words, the cores 114 -n and 114 n connected to both ends of the
図4は、図2を用いて前に説明した出力側スラブ導波路と出力導波路とを接続する別の実施の形態を説明している。なお、図1ないし図3により前に説明した構成と同じ構成には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 4 illustrates another embodiment in which the output-side slab waveguide and the output waveguide described above with reference to FIG. 2 are connected. The same components as those previously described with reference to FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4に示すアレイ導波路回折格子型光合分波器においては、出力導波路214の中央のコア2140を除く任意数のコアは、それぞれ第2のスラブ導波路16の出力端を定義するローランド円の円周上の任意の位置で、ローランド円の法線に対して所定の角度α×n(−n)だけ中心軸が傾けられた状態で、第2のスラブ導波路16の個々の出力ポート16−nと16nと接続されている(図2に示した例と同様)。
In the array waveguide diffraction grating multiplexer-demultiplexer shown in FIG. 4, any number of cores except the
それぞれのコア214−n〜214nのスラブ導波路16との接続部には、スラブ導波路側の断面径が大きく規定されたパラボリック状に形成されている。なお、パラボリック状の接続部は、中央のコア2140を除いてローランド円の円周の法線に対して、非対称に形成されている。また、中央のコア2140を除くそれぞれのコアに設けられるパラボリック状の接続部は、中央のコア2140から離れるにつれて、ローランド円の法線に対して、中央のコア2140と反対側になる部分が大きくなるように規定されている。
The connecting portions of the
すなわち、図4により説明したパラボリック状の接続部は、図3に示したテーパと置き換え可能である。 That is, the parabolic connecting portion described with reference to FIG. 4 can be replaced with the taper shown in FIG.
以上説明したように、アレイ導波路の出力側に接続された(出力)スラブ導波路の出力端の複数の出力ポートのそれぞれと接続されるコアを、スラブ導波路の中心からの距離に応じてローランド円の法線とのなす角を変化させて接続するとともに、法線に対して中央に位置するコアと反対となる側の部分の大きさを増大させた非対称のテーパ状またはパラボリック状の接続部分を設けることによっても、パスバンド幅内で透過特性の非対称性が増大されることを抑止できる。すなわち、図7により後段に説明するPDLが局部的に劣化する(PDLの最悪値が増大する)ことが低減される。また、図8により後段に説明するような透過特性が概ねフラットなフラットトップのアレイ導波路において生じることが確認されているパスバンド幅内でのリップルの大きさを低減できる。 As described above, the core connected to each of the plurality of output ports at the output end of the (output) slab waveguide connected to the output side of the arrayed waveguide is set according to the distance from the center of the slab waveguide. Asymmetric taper or parabolic connection with varying angle between normal to the Roland circle and increased size on the opposite side of the core from the core. Providing the portion can also suppress an increase in the asymmetry of the transmission characteristics within the passband width. That is, PDL described later with reference to FIG. 7 is locally degraded (the worst value of PDL is increased). Further, it is possible to reduce the magnitude of the ripple within the passband width in which it is confirmed that the transmission characteristics described later in FIG. 8 occur in a flat-top arrayed waveguide having a substantially flat shape.
図5は、図2ないし図4により説明したスラブ導波路と出力導波路との接続を適用した本発明の透過特性を示している。なお、図5では、透過特性がガウシアン分布の例を示している。 FIG. 5 shows the transmission characteristics of the present invention to which the connection between the slab waveguide and the output waveguide described with reference to FIGS. 2 to 4 is applied. FIG. 5 shows an example in which the transmission characteristic is a Gaussian distribution.
図5において、−nからnチャンネルまでとして利用される波長λ1からλnまでの光信号の損失の程度は、中心である0チャンネルに比較して両端に位置する波長である−nチャンネルとnチャンネルにおいて、損失レベルが改善され、比較のため点線で示す周知の接続方法を用いる例よりも、中心と両端との間の差、すなわち均一性(A−B)が向上されていることが認められる(本願をAで、比較例をBでそれぞれ示す)。
In FIG. 5, the degree of loss of optical signals from wavelengths λ1 to λn used as from −n to n channel is −n channel and n channel, which are wavelengths located at both ends compared to the
図6は、図2ないし図4により説明したスラブ導波路と出力導波路との接続を透過特性がフラットなフラットトップのアレイ導波路に適用した場合の透過特性を示している。 FIG. 6 shows transmission characteristics when the connection between the slab waveguide and the output waveguide described with reference to FIGS. 2 to 4 is applied to a flat-top arrayed waveguide having flat transmission characteristics.
図6において、−nからnチャンネルまでとして利用される波長λ1からλnまでの光信号の損失の程度は、中心である0チャンネルに比較して両端に位置する波長である−nチャンネルとnチャンネルにおいて、損失レベルが改善され、比較のため点線で示す周知の接続方法を用いる例よりも、中心と両端との間の差、すなわち均一性(a−b)が向上されていることが認められる(本願をaで、比較例をbでそれぞれ示す)。
In FIG. 6, the degree of loss of optical signals from wavelengths λ1 to λn used as from −n to n channel is a wavelength located at both ends compared to the
図7は、図2ないし図4により説明したスラブ導波路と出力導波路との接続を適用した本発明の透過特性を、任意の1波長(1チャンネル)を抜き出した状態で示している。なお、図7は、図5に対応するもので、透過特性がガウシアン分布の例を示している。また、図5と同様に、本願については添え字「A」を、比較例については同「B」をそれぞれ付している。 FIG. 7 shows the transmission characteristics of the present invention to which the connection between the slab waveguide and the output waveguide described with reference to FIGS. 2 to 4 is applied, with one arbitrary wavelength (one channel) extracted. FIG. 7 corresponds to FIG. 5 and shows an example in which the transmission characteristic is a Gaussian distribution. Similarly to FIG. 5, the subscript “A” is attached to the present application, and the same “B” is attached to the comparative example.
図7から明らかなように、中心波長のずれが概ね等しく、「PDλA = PDλB」であっても『PDLA < PDLB』となる。なお、『PDLA < PDLB』は、パスバンドの帯域をPDLの最悪値で管理(規定)する場合に、同帯域が広くなることを示している。また、この結果は、モードに依存しないため、TMモードもTEモードも、同様である。 As is apparent from FIG. 7, even when “PDλA = PDλB”, the shifts in the center wavelength are substantially equal, so that “PDLA <PDLB”. Note that “PDLA <PDLB” indicates that the band becomes wider when the band of the passband is managed (defined) with the worst value of PDL. Since this result does not depend on the mode, the TM mode and the TE mode are the same.
より詳細には、A−Bは、40チャンネルのアレイ導波路回折格子型光合分波器において、概ね0.7dBで、しかもそれぞれのチャンネルにおいて、非対称性が改善されていることが確認されている。 More specifically, AB is approximately 0.7 dB in the 40-channel arrayed waveguide grating optical multiplexer / demultiplexer, and it is confirmed that asymmetry is improved in each channel. .
図8は、図2ないし図4により説明したスラブ導波路と出力導波路との接続を透過特性がフラットなフラットトップのアレイ導波路に適用した場合の透過特性を、任意の1波長(1チャンネル)を抜き出した状態で示している。なお、図8は、図6に対応するもので、透過特性がフラットトップの例を示している。また、図6と同様に、本願については添え字「a」を、比較例については同「b」をそれぞれ付している。 FIG. 8 shows the transmission characteristics when the connection between the slab waveguide and the output waveguide described with reference to FIGS. 2 to 4 is applied to a flat-top array waveguide having a flat transmission characteristic. ) Is shown in an extracted state. FIG. 8 corresponds to FIG. 6 and shows an example in which the transmission characteristic is a flat top. Similarly to FIG. 6, the subscript “a” is attached to the present application, and the same “b” is attached to the comparative example.
図8から明らかなように、中心波長のずれが概ね等しく、「PDλa = PDλb」であっても『PDLa < PDLb』となる。なお、『PDLA < PDLB』は、図7と同様であり、パスバンドの帯域を管理するために利用される。また、この結果は、モードに依存しないため、TMモードもTEモードも、同様である。 As is apparent from FIG. 8, even when “PDλa = PDλb”, the shifts in the center wavelength are substantially equal, and “PDLa <PDLb”. Note that “PDLA <PDLB” is the same as that in FIG. 7, and is used to manage the passband bandwidth. Since this result does not depend on the mode, the TM mode and the TE mode are the same.
一方、フラットトップに特有のリップルに関しても『リップルa < リップルb』であり、リップルの大きさが抑圧されたことが認められる。 On the other hand, the ripple specific to the flat top is also “ripple a <ripple b”, and it is recognized that the magnitude of the ripple is suppressed.
より詳細には、a−bにより、40チャンネルのアレイ導波路回折格子型光合分波器において、クロストークレベルが概ね5dB改善できたことが確認されている。しかも、それぞれのチャンネルにおいて、非対称性が改善されていることが確認されている。 More specifically, it has been confirmed by a-b that the crosstalk level can be improved by about 5 dB in the 40-channel arrayed waveguide grating optical multiplexer / demultiplexer. Moreover, it has been confirmed that the asymmetry is improved in each channel.
このように、アレイ導波路回折格子型光合分波器において、出力側スラブ導波路と任意数のチャンネルの出力導波路とを接続する場合に、それぞれのチャンネルに対応して設けられる出力導波路を、スラブ導波路の中心からの距離に応じて、ローランド円の法線とのなす角を変化させて接続することで、パスバンド幅内で透過特性の非対称性が増大されることを抑止できる。 Thus, in the arrayed waveguide grating optical multiplexer / demultiplexer, when connecting the output-side slab waveguide and the output waveguide of an arbitrary number of channels, the output waveguides provided corresponding to the respective channels are By increasing the angle formed with the normal line of the Roland circle according to the distance from the center of the slab waveguide, it is possible to suppress an increase in the asymmetry of the transmission characteristics within the passband width.
なお、スラブ導波路接続される部分において、出力導波路の端部をテーパ状もしくはパラボリック状とする場合に、中心に位置する出力導波路からの距離に応じて、テーパまたはパラボリック状の部分の大きさを非対称とし、かつ中心よりも外側の部分の大きさを大きくしてもよい。 When the end portion of the output waveguide is tapered or parabolic in the portion connected to the slab waveguide, the size of the tapered or parabolic portion depends on the distance from the output waveguide located at the center. The height may be asymmetric and the size of the portion outside the center may be increased.
以上説明したように本発明によれば、アレイ導波路回折格子(AWG)型合分波器内の第2スラブ導波路と出力導波路間におけるモードミスマッチによる接続損失が低減されるとともに、パスバンド幅における透過特性の中心に対する非対称性が抑圧される。 As described above, according to the present invention, the connection loss due to the mode mismatch between the second slab waveguide and the output waveguide in the arrayed waveguide grating (AWG) type multiplexer / demultiplexer is reduced, and the passband is reduced. Asymmetry with respect to the center of the transmission characteristic in width is suppressed.
従って、信号波形が均一化されるとともに、所定レベルのPDLが確保可能な帯域幅が向上される。 Therefore, the signal waveform is made uniform, and the bandwidth capable of securing a predetermined level of PDL is improved.
なお、この発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications or changes can be made without departing from the scope of the invention when it is implemented. Moreover, each embodiment may be implemented in combination as appropriate as possible, and in that case, the effect of the combination can be obtained.
10…アレイ導波路回折格子型光合分波器、11…基板(Si)、12…入力導波路、13…アレイ導波路、14…出力導波路、14−n ,・・・,14n…コア(出力導波路)、15…第1のスラブ導波路、16…第2のスラブ導波路、SMF…シングルモードファイバ。 10 ... arrayed waveguide grating type optical demultiplexer, 11 ... substrate (Si), 12 ... input waveguide, 13 ... arrayed waveguide, 14 ... output waveguides, 14 -n, · · ·, 14 n ... core (Output waveguide), 15 ... first slab waveguide, 16 ... second slab waveguide, SMF ... single mode fiber.
Claims (11)
前記出力導波路は、前記出力側スラブ導波路の集光点における界分布の形状に合わせて変化された所定の形状が与えられて前記出力側スラブ導波路と接続されることを特徴とする多チャンネルアレイ導波路回折格子型合分波器。 An arrayed waveguide composed of a core laminated on a substrate and a clad covering the core, each of which is given a predetermined curvature, and an optical signal laminated on the substrate and inputted via the input waveguide Multi-channel array waveguide diffraction comprising: an input-side slab waveguide that is input to a waveguide; and an output-side slab waveguide that is stacked on a substrate and outputs an optical signal output from the arrayed waveguide to an output waveguide In the lattice type multiplexer / demultiplexer,
The output waveguide is connected to the output slab waveguide by being given a predetermined shape that is changed in accordance with the shape of the field distribution at the condensing point of the output slab waveguide. Channel array waveguide grating type multiplexer / demultiplexer.
前記アレイ導波路の出力側に設けられたスラブ導波路と、
前記スラブ導波と接続されるもので、ローランド円の法線とのなす角が、中央部に位置されるコアの両隣に位置されるコアの中心線とローランド円の法線とのなす角をαとするとき、中央のコアからの位置に従って、中央のコアから両端のコアに向かって、α,2α,3α,・・・,(N−1)α,Nαにより規定されたコアを含む出力導波路と、
を有することを特徴とする多チャンネルアレイ導波路回折格子型合分波器。 An arrayed waveguide provided at a predetermined position of the substrate;
A slab waveguide provided on the output side of the arrayed waveguide;
Connected to the slab waveguide, the angle formed between the normal line of the Roland circle and the normal line of the Roland circle located on both sides of the core positioned at the center is When α is set, the output including the cores defined by α, 2α, 3α,..., (N−1) α, Nα from the center core toward the cores at both ends according to the position from the center core. A waveguide;
A multi-channel arrayed waveguide diffraction grating type multiplexer / demultiplexer comprising:
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