JP2006284955A - 光波長合分波器 - Google Patents

Abstract

【課題】 アレイ導波路回折格子型光波長合分波器の、帯域特性の平坦化に起因する過剰損失を低減しつつ、帯域特性の平坦化と平坦帯域の広帯域化を実現する。
【解決手段】 一端が入力光導波路１０１に接続されるアレイ光導波路回折格子と、アレイ光導波路回折格子の入力側接続部導波路１０３と入力光導波路１０１との間に少なくとも２本の光導波路に接続される光干渉計１０２とを備える光波長合分波器であって、光干渉計１０２は、入力された光をフィードバックさせるリング構造２０２を含み、干渉周期が、アレイ光導波路回折格子の出力側導波路１０７の隣り合う光導波路から出力される光の周波数の差と一致する様に設けられる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光波長合分波器に関し、特に、アレイ導波路回折格子の光波長合分波器に関する。

通信需要の拡大に伴い大陸間や都市間の大容量、長距離通信網においてＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いた光通信システムが広く使われている。このＤＷＤＭシステムのキーコンポーネントとしてＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）素子のような導波路型光機能素子の需要が増している。アレイ導波路回折格子はチャネル数に依らず同一プロセス、同一工程数で作製でき、原理的にも損失増加などの特性劣化がないので、チャネル数がより多チャネル化になった場合に波長多重伝送のキーデバイスとして使われている。

又、近年都市内通信用途にＤＷＤＭ技術を使った新しいＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いた通信システムの導入が始まっている。ＲＯＡＤＭシステムは図４に示されるように、任意の波長チャネルを別の経路に導入することによって既存の光ファイバー設備を効率的に活用することが可能となるため、今後急速に導入が期待されている。

ここで通常、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ アレイ導波路回折格子）の帯域特性は図１に示すようにガウシアン形状になっている。図２を参照して、このガウシアン形状のＡＷＧを何段もカスケード接続すると帯域特性（図２（ａ）及び（ｂ））の掛け算が重なり合わさるため、図２（ｃ）に示されるように合成された帯域特性は細ってきてしまい伝送帯域が維持できなくなってしまう。このため複数の波長ノードを通過するＲＯＡＤＭでは光フィルタの特性改善が必要になる。図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように光フィルタの帯域特性をフラットにすることができればカスケードにＡＷＧを接続していった場合でも最終的な帯域特性は、図３（ｃ）に示されるようにフラットになるため、複数ノードを経由しても広帯域な伝送特性を維持する事ができる。

又、ＡＷＧとして石英材料を用いた場合、透過する光の周波数が温度に対して約０．０１ｎｍ／℃変化する温度係数を持つ。このため環境温度などによって透過波長が変動してしまい伝送特性の劣化を招くため、光素子の温度を一定に保ち透過波長を固定する方式がとられている。しかし、ヒータなどを用いてチップ温度を制御して中心波長を制御する方式では電力供給が必要であることと高精度に動的制御する回路を組み込む必要がありコストアップにつながる。

又、ＲＯＡＤＭシステムに適応するＭＵＸ／ＤＭＵＸフィルタにおいて、チャネル間隔の有効帯域が狭い場合、外気温度変動などの影響を受けてフィルタの透過波長や光源の発光波長が変動してしまう。更に、各ノードにおける各デバイスの波長が規定値より大きくずれないように制御しなくてはいけないため、通過するノードの数が増大するほど温度変動に対する問題は深刻になる。このため、このようなＭＵＸ／ＤＭＵＸフィルタにおいてはチャネル間隔の６６％程度の有効帯域幅が必要とされている。

そこで、ＡＧＷにおいてフラットな帯域特性を実現するために、出力ポートの光強度分布を調整する方法が特開平１０−１９７７３５号公報に開示されている（特許文献１参照）。しかしこの手法ではフラット化に伴う原理的な過剰損失が２．０ｄＢ程度発生してしまう問題がある。

従来技術によるフラットな帯域特性を実現するＡＷＧでは、カプラー出力端での光強度をコントロールしてチャネル帯域のフラットトップ化を達成する手法が用いられている。図９は、出力側の導波路アレイとして通常の導波路を用いたＡＷＧにおける入力側のカプラ−結合部での光強度パターンとＡＷＧの帯域特性との関係図である。図９（ａ）に示されるようなＡＷＧにおける入力側のカプラ−結合部での光強度分布図の各々に対応するＡＷＧの帯域特性が、図９（ｂ）の各々に示される。図９を参照すると、図９（ｂ）の真ん中のグラフのようにフラットな帯域特性を実現するためには、図９（ａ）の真ん中のグラフに示されるような入力側光強度パターンを実現する必要があることがわかる。つまり平坦な帯域特性を実現するためには入力側のカプラー結合部分での光強度の中心部分が図９（ａ）に示される真ん中のグラフの様に凹んだ形状の光強度分布になる必要がある。これはＡＷＧの帯域特性が入力側のカプラー接続部分での光強度分布と、反対側導波路カプラー接続部での光強度分布とのコンボリューションによって決定しているからである。しかしこのような光強度分布を持つＡＷＧは必ずフラット化による過剰損失を持つことになる。これは出力光導波路に入射する、凹んだ光強度と出力光導波路のガウス型の光強度の形状が同一ではないためで、この過剰損失が通常２ｄＢ近く存在する。通常のガウス型ＡＷＧの場合には全く同じ光強度形状を組み合わせるので過剰損失は存在しない。このため従来技術によるフラットな帯域特性を実現するＡＷＧの挿入損失はガウス型より２ｄＢ程度大きく、製品では合計４〜５ｄＢ近い挿入損失が一般的である。

この過剰損失の問題を解決するため、カスケード接続した２つの干渉計を利用したＡＷＧにおける帯域特性のフラットトップ化の技術がある（以下、ＡＷＧにおける帯域特性のフラットトップ化に用いる干渉計をフラット化干渉計と呼ぶ）（非特許文献参照）。これは、ＡＷＧとカスケードに接続したフラット化干渉計の周期をＡＷＧのチャネル間隔と同じ周波数に設定することでチャネル帯域のフラットトップ化が実現できる。図１０は、カスケード接続した２つのフラット化干渉計を利用したＡＷＧにおける帯域特性のフラットトップ化の原理を示す概念図である。このときフラット化干渉計は、例えば、図１３に示される構造を持つ。干渉導波路が例えば２本の時はフラット化干渉計の働きから図１０のようにフラット化干渉計の周期に併せて二つの導波路の光出力が変化する。例えばＡＷＧのチャネル間隔が信号周波数で１００ＧＨｚである時にフラット化干渉計の周期も１００ＧＨｚになるように設計をしておく。すると図１１に示すようにＡＷＧの出力側での光強度分布は入力側の光出力の光強度写像が出現し、この光強度写像はＡＷＧ内の導波路アレイによる波長回折効果によって入力光波長により集光点が水平移動する。すると出力光導波路では常に光出力が存在するように挙動する。このため出力光導波路に結合される光パワーが一定となりチャネル帯域はフラットな帯域となる。図１２にこのようなフラット化干渉計の無い通常のガウス型ＡＷＧの出力側での光強度変動を示す。この場合、周波数変化に沿って集光点が移動するため帯域特性はガウス型となる。

図１３は、従来のマッハツェンダー型干渉計の構造図である。図１３に示されるフラット化干渉計を用いることでフラット化の過剰損失を小さく維持したままＡＷＧのフラット化が達成できる。ところが図１３のような従来用いられてきたフラット化干渉計を用いた帯域の平坦化では、フラット化干渉計の周期が周期２πのうちπまでの範囲、つまり波長で移動する帯域の半分しかフラットな帯域が維持できない。そのため損失が３ｄＢの帯域幅は５０％が原理的な最大値となる。ＲＯＡＤＭのような用途で用いる場合６５％程度の帯域幅が必要とされることが多いことからより広い帯域幅が必要とされる。

以下に、光波長合分波器に関する開示例が示される。

特開２０００−２９８２２２号公報には、第１及び第２の光合流分岐器を第１及び第２の導波路で接続するとともに、第１の導波路中に第３の光合流分岐器を挿入し、第３の光合流分岐器にループ状の第３の導波路を接続した光回路素子において、第３の光合流分岐器にマルチモード干渉導波路を用いて構成した光波長合分波器が開示されている（特許文献２参照）。

特開２００４−１９９０４６号公報に位相生成機能を備えた光波長合分波器が開示されている（特許文献３参照）。特開２００４−１９９０４６号公報に記載の光波長合分波器は、２入力２出力の２個の位相生成光結合器と、これら２個の位相生成光結合器にはさまれた２本の光導波路からなる光路長差付与部分と、位相生成結合器に接続するそれぞれ２本の入出力光導波路より構成されている。この光波長合分波器は、その投下特性が波長軸上において概ね等周期となるように、波長間隔のずれを補正する機能を備え、この機能は、位相生成光結合器のいずれか又は両方を、出力の位相差が光号分波器の透過帯域にある波長に対し依存性を持つように構成されている。

特公平０７−０８２１３１号公報には、２つの光リング共振器導波路を用いた２重共振器構造の、外部の熱的擾乱の影響を受けにくく安定な光リングフィルタが開示されている（特許文献４参照）。
特開平１０−１９７７３５号公報 特開２０００−２９８２２２号公報 特開２００４−１９９０４６号公報 特公平０７−０８２１３１号公報 Ｃ．Ｒ．Ｄｏｅｒｒ ｅｔ ａｌ，"４０−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｆｉｌｔｅｒ"，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９９９ Ｖｏｌ．１１，ｐ．１４３７−１４３９

本発明の目的は、帯域特性のフラットトップ化に起因する過剰損失を低減できる光波長合分波器を提供することにある。
本発明の他の目的は、帯域特性の平坦帯域が広帯域な光波長合分波器を提供することにある。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。この番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による光波長合分波器は、第１カプラー光導波路（１０４）及び第２カプラー光導波路（１０６）と、一端が入力光導波路（１０１）に接続され、他端が第１カプラー光導波路（１０４）の光入力端面に接続された一又は複数の入力側接続部導波路（１０３）と、一端が出力光導波路（１０７）に接続され、他端が第２カプラー光導波路（１０６）の光出力端面に接続された一又は複数の出力側接続部導波路（１０３’）と、第１カプラー光導波路（１０４）と第２カプラー光導波路（１０６）との間に接続され、互いに長さの異なる複数のチャネル導波路を有するアレイ光導波路（１０５）とを具備する。

入力側接続部導波路（１０３）と入力光導波路（１０１）との間、又は出力側接続部導波路（１０３’）と出力光導波路（１０７）との間の内、少なくとも一方に、少なくとも２本の光導波路に接続される光干渉計（１０２、１０２’、１０２”）とを更に備える。光干渉計は、入力された光をフィードバックさせるリング構造（２０２、３０２）を含み、光干渉計（１０２）の干渉周期が出力側導波路（１０７）の隣り合う光導波路から出力される光の周波数の差と一致する様に設けられる。

本発明による第１の態様に係るリング構造は、２本の光導波路の間に直列に接続される２つ以上のリング共振器（２０２）を備える。

本発明による第２及び第３の態様に係る光干渉計（１０２’）は、非対称干渉計（３０３）を有し、非対称干渉計（３０３）にリング共振器（３０２）が接続される。リング共振器（３０２）は、非対称干渉計を伝播する光をフィードバックする。リング共振器（３０２）の光路長が非対称干渉計（３０３）の光路長の２倍の長さであることが好ましい。

本発明による第３の態様においては、光干渉計（１０２”）に対して出力側の光導波路は、入力側の光導波路の２倍以上の幅を持つ一本の光導波路であることが好ましい。

以上のような構成によって、リング共振器のフラットな干渉特性をアレイ導波路回折格子に導入することで、アレイ導波路回折格子における帯域特性の平坦化に伴う過剰損失を低減しつつ平坦化を実現できる。又、モード間の波面変動を利用しているためにハイデルタによる小型化したサイズを維持したままで帯域特性の平坦化が実現できる。

本発明による光波長合分波器によれば、アレイ導波路回折格子における帯域特性の平坦化に起因する過剰損失を低減しつつ帯域特性の平坦化を実現できる。
又、帯域特性の平坦帯域を広帯域にできる。

以下、添付図面を参照して、本発明による光波長合分波器の実施の形態が説明される。本発明は、波長多重（ＷＤＭ）伝送システムにおいて所望のチャネルだけを取り出すことができる光波長合分波器に公的に用いられる。

（第１の実施の形態）
図５、図６及び図８を参照して、本発明による光波長合分波器の第１の実施の形態が説明される。図５は、本発明による光波長合分波器の構成図である。本発明による光合分波器は、アレイ導波路回折格子１００と、少なくとも２本の入力光導波路１０１と、リング共振器を含む干渉計であるリング共振器付フラット化干渉計１０２とを具備する。リング共振器付フラット化干渉計１０２は、アレイ導波路回折格子１００にカスケード接続されるのが好ましい。アレイ導波路回折格子１００は、長さ及び曲率の異なる複数の光導波路を含む導波路アレイ１０５と、導波路アレイ１０５の入力側に接続されるスラブ導波路である入力側カプラ−光導波路１０４と、導波路アレイ１０５の出力側に接続されるスラブ導波路である出力側カプラ−導波路１０６と、出力側導波路アレイ１０７とを有する。少なくとも２本の入力光導波路１０１は、リング共振器付フラット化干渉計１０２に接続され、カプラ−接続部導波路１０３を介して入力側カプラ−光導波路１０４に接続される。出力側導波路アレイ１０７は、カプラ−接続部導波路１０３’を介して出力側カプラ−導波路１０６に接続される。入力光導波路１０１のそれぞれには、波長がλ１、λ２、…、λｎの光が入射され、出力側光導波路アレイ１０７内のそれぞれの光導波路から、波長λ１、λ２、…、λｎのそれぞれの波長の光が出力される。入力側カプラー光導波路１０４は、Γのカプラー光導波路長を有している。

図６は、本実施の形態におけるリング共振器付フラット化干渉計１０２の構成図である。リング共振器付フラット化干渉計１０２は、入力光導波路１０１に接続される入力光導波路２０１と、カプラ−接続部導波路１０３に接続される出力光導波路２０３及び２０４と、リング共振器２０２を具備する。リング共振器２０２は、光方向性結合器２０６を介して相互に接続された２つのリング状の光導波路を有する。入力光導波路２０１は、光方向性結合器２０７を介してリング共振器２０６及び出力光導波路２０４に接続される。又、出力光導波路２０３は、光方向性結合器２０５を介してリング共振器２０１に接続されている。このような構成により、リング共振器付フラット化干渉計１０２は、入力光導波路２０１に入力された光を、リング共振器２０２によってフィードバックして出力光導波路２０３及び２０４から、アレイ導波路回折格子１００の入力側カプラ−光導波路１０４に対し出力する。この際、リング共振器２０２は、リング付フラット化干渉計１０２の干渉周期周波数（グレーティング周期（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ））が、出力側光導波路１０７における隣り合う光導波路から出力される光の周波数の差（アレイ導波路回折格子のチャネル間隔）と一致するように設けられる。

本発明による光波長合分波器は、シリコン基板上に形成される。シリコン基板上に形成される光導波路はモード変換導波路として形成される。図８はモード変換導波路の断面状態を示す部分断面図である。光導波路を構成するコア層３は、シリコン基板１上に形成されたＳｉＯ_２膜２上にＳｉＯ_ｎにより形成されており、ＳｉＯ_２上に形成されたクラッド層４により被覆されている。この材料選択により高い比屈折率差Δ（＝８％以上）を実現している。ＳｉＯ_２膜２やコア層３やクラッド層４は、例えば火炎堆積法（ＦＤＨ法）やＣＶＤ法を用いて作製することができる。而して、このような導波路素子の低コスト化や高機能化を図るために素子サイズの小型化が重要である。小型化の手法として導波路のコア（屈折率ｎ１）とクラッド（屈折率ｎ２）の比屈折率差Δ（＝ｎ１−ｎ２）を大きくする手法が有効である。Δを大きくすると導波路への光の閉じ込めを強くできるため、曲り導波路の最小曲げ半径など各導波路要素を小さくでき素子サイズを小型化することができる。例えば、ＳｉＯ_ｎのようなＳｉＯ_２との高い比屈折率差を得られるような材料を用いてコア材料を用いてＡＷＧを作製すると、導波路アレイ１０５内の導波路の曲げ半径を比屈折率差０．５％の曲率半径８ｍｍ程度からΔ８％の曲率半径０．２ｍｍと小さくする事ができる。

図６に示されるリング共振器２０２のパラメータとして重要なのはリング共振器２０２を一周する長さであるところのリング周回長である。リング周回長とチャネル周期との関係は次式で示される。Ｌ＝ｃ／（ｎｅｆｆ＊ＦＳＲ）ただし、チャネル周期をＦＳＲ、光速をｃ、ガラスの実効屈折率をｎｅｆｆ、動作波長をλとする。この場合、ＦＳＲが１００ＧＨｚの場合ｎｅｆｆ＝１．５，λ＝１．５５ｕｍであるためリング周回長は、Ｌ＝２ｍｍとなる。

ＡＷＧで広く用いられる１００ＧＨｚ間隔のチャネル間隔と周波数を合わせる為には周回長を２ｍｍにする必要があり導波路アレイ１０５内の導波路の曲がり半径を３００ｕｍにする必要がある。また曲がり半径を小さく出来るため、導波路アレイ１０５のサイズを大幅に小型化できるので導波路アレイ１０５内の導波路のチップサイズを１／５から１／３０に縮小することができる。この小型化の効果を利用する事で８インチウェハーからの収量を２０個から３０個に拡大することができるためガウスのみならずフラットタイプのＡＷＧを高いΔの導波路で実現する事は重要である。

（第２の実施の形態）
図７、図１２、図１５を参照して、本発明による光波長合分波器の第２の実施の形態が説明される。本実施の形態における光波長合分波器は、第１の実施の形態におけるリング共振器付フラット化干渉計１０２に換えて、Ｍａｘｉｍａｌｌｙ ｆｌａｔ ｆｉｌｔｅｒ構造のリング共振器付フラット化干渉計１０２’を備える。以下、第１の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略される。

図７は、リング共振器付フラット化干渉計１０２’の構成図である。図７を参照して、リング共振器付フラット化干渉計１０２’は、入力光導波路１０１に接続される入力光導波路３０１と、カプラ−接続部導波路１０３に接続される出力光導波路３０４及び３０５と、マッハツェンダー干渉計３０３と、リング共振器３０２とを具備する。リング共振器３０２は、光方向性結合器３０６を介してマッハツェンダー干渉計３０３に接続される。入力光導波路３０１は、光方向性結合器３０７を介してマッハツェンダー干渉計３０３に接続される。出力光導波路３０４及び３０５は、光方向性結合器３０８を介してマッハツェンダー干渉計３０３に接続される。この際、リング共振器３０２の周回長は、マッハツェンダー干渉計３０３の光路長差の２倍の長さとなるように設けられる。例えば、マッハツェンダー干渉計３０３の光路長差を、１ｍｍ、リング共振器３０２の周回長を２ｍｍと設定して、光方向性結合器３０６の結合係数を０．９とする。すると出力光導波路３０４及び３０５の２本の出力光導波路での出力光の帯域特性は図１５に示されるように８０％近くフラット化する。ここで、アレイ導波路回折格子１００の帯域特性は、図１５に示されるような１ｄＢ帯域幅、３ｄＢ帯域幅、隣接チャネルとのアイソレーションにより評価される。１ｄＢ（３ｄＢ）帯域幅は帯域中心での光強度から１ｄＢ（３ｄＢ）落ちるまでの帯域幅であり、アイソレーションは隣接チャネルからの強度クロストークである。

このようにリング付フラット化干渉計１０２’が大きなフラット帯域特性を持つということは図１４に示されるように、リング付フラット化干渉計１０２’に接続される２本の光導波路での光強度の変化が、干渉周期π／２のときに突然に切り替わるように変化していることを意味する。このため、チャネルの中心部は凹んでしまうが（過剰損失は発生するが）、アレイ導波路回折格子１００の帯域特性は、フラットな帯域幅を拡大することが出来る。このような構造を用いた場合のアレイ導波路回折格子１００’の帯域特性のおけるフラット帯域幅は、リング共振器付フラット化干渉計１０２’の帯域特性によって決定するが、このフラット帯域幅はチャネルクロストークとの兼ね合いで隣接チャネルへのクロストークを３０ｄＢ確保すれば６６％程度まで拡大することが出来る。隣接クロストークを３０ｄＢ以上確保するためには図１１（ａ）及び（ｃ）に示される位相０と位相πの時に出力中心にパワーのピークが一致する状況が維持する必要がある。従来の干渉計構造では位相０と位相πの間で光強度が三角関数上に変化していくため透過帯域幅は理論的に５０％に固定されてしまう。しかしフラット化干渉計を用いる事で光パワーのピークが切り替わる位相を５０％から変化させる事ができるため所望の通過帯域幅の平坦化帯域が実現できる。例えば周期２πの干渉計において位相０と位相πで切り替わるように設計すれば通過帯域は５０％となり、位相−３／６・πと位相３／６・πで切り替わるようになっていれば通過大気は６６％になる。リング共振器を用いたフラット化干渉計では位相−３／６・π〜位相３／６・πに帯域を拡大する事が出来る事から６６％まで帯域を広げる事が出来る。また逆に狭くする事も可能になる。フラット化干渉計の干渉特性の広さがフラット化帯域幅と一致する構成となっている。

以上のように、本発明による光波長合分波器は、フラット化干渉計にリング共振器を用いた構造を用いることで５０％より広いフラット帯域幅を持つＡＷＧを実現できる。

（第３の実施の形態）
図１６を参照して本発明による光波長合分波器の第３の実施の形態が説明される。本実施の形態における光波長合分波器は、第２の実施の形態においてマッハツェンダー干渉計３０３に接続される２本の出力光導波路３０４及び３０５に換えて、１本の出力光導波路３０４’に接続される構成である。この際、出力光導波路３０４’は光方向性結合器３０８’を介してマッハツェンダー干渉計３０３に接続される。以下、第１の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略される。

本実施の形態におけるの光導波路の幅は第１及び第２の実施の形態における光導波路幅の２倍以上の幅があり、いわゆるマルチモード導波路として機能する。この場合の干渉計の長さは次式で表される。
Ｌ＝（ｎ＋１／２）π／２（β０−β１）
ここで、β０は０次モードの伝搬定数、β１は１次モードの伝搬定数である。またｎは周期的に表れる干渉の底の順番を示す数で０または自然数である。

本発明による光波長合分波器は、例えばコア材料としてＳｉＯ_ｎを用いてＳｉ基板上にＳｉＯ_２クラッドを堆積して実現できる。例えばシリコン基板上に熱酸化法により膜厚０．１μｍのＳｉＯ_２膜を形成しその上にＣＶＤ法により膜厚１μｍのＳｉＯ_２膜を形成する。続いて、ＣＶＤ法により膜厚１μｍのＳｉＯ_ｎ膜を堆積し、フォトリソグラフィ法によりパターニングして、カプラー接続部導波路１０３又は１０３’に接続される入・出力光導波路を幅２μｍに、カプラー長Γ：２ｍｍ、導波路アレイ１０５での最小曲率半径：３５０ｕｍにそれぞれ形成し、その上にクラッド層となるＳｉＯ_２膜を１μｍの膜厚に堆積して、Δ：８％の導波路を形成する。図１７を参照して、このように形成されたアレイ導波路回折格子１００”の帯域特性の１チャネル分の帯域特性が示される。

尚、本発明による光波長合分波器を用いるデバイスは、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によるＳｉＯ_ｎの埋め込み導波路だけでなくＩｎＧａＡｓＰのコアとＩｎＰのクラッドをもつ化合物半導体導波路や、ＧｅをドープされたＳｉＯ_２コアとＳｉＯ_２クラッドによって構成されたガラス導波路構造でも実現可能である。

本発明による光波長合分波器は、リング共振器を用いて構成したフラットな干渉特性を持つ波長フィルタの効果を用いることによって従来の干渉計構造では通過帯域５０％程度の平坦波長帯域が実現できていたところを今回の発明で所望の平坦化帯域を実現する事が可能になる。アレイ導波路回折格子１００の帯域特性を平坦化する。更に、フラット化干渉計を利用する事でハイデルタによる小型化したサイズを維持したままで帯域特性の平坦化が実現できる。本発明においては、通常のチャンネル間隔が１００ＧＨｚのアレイ導波路回折格子１００の場合、１ｄＢ帯域が６６ＧＨｚで３ｄＢ帯域が８０ｄＢとなる。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。本実施の形態に変更を加えて、入力側のリング共振器付フラット化干渉計１０２を、出力側に配置するようにしてもよい。又、リング共振器付フラット化干渉計１０２を入力側と出力側の両方に設けてもよい。この場合、入射光の周波数が変化しても入出力双方が図１０（ａ）の真ん中に示される図の光強度分布のままであるため、片側だけを使うよりもさらにフラット化帯域の帯域内比率が増加する。

図１は、通常のＡＷＧにおけるガウス型帯域特性図である。 図２は、ガウス型ＡＷＧによる帯域狭窄を示す概念図である。 図３は、フラット化ＡＷＧによる帯域特性の維持を示す概念図である。 図４は、フラットＡＷＧを使ったＯＡＤＭ構成図である。 図５は、本発明による光波長合分波器の構成図である。 図６は、本発明によるリング共振器付フラット化干渉計の第１の実施の形態における構成図である。 図７は、本発明によるリング共振器付フラット化干渉計の第２の実施の形態における構成図である。 図８は、本発明による光波長合分波器の出力側テーパ導波路の構造図である。 図９は、カプラー結合部における光強度分布と帯域特性の原理図である。 図１０は、フラット化干渉計を利用したＡＷＧの入力側における帯域特性のフラットトップ化の原理を示す概念図である。 図１１は、フラット化干渉計を利用したＡＷＧの出力側における帯域特性のフラットトップ化の原理を示す概念図である。 図１２は、フラット化干渉計のない場合の、ＡＷＧの出力側における帯域特性のフラットトップ化の原理を示す概念図である。 図１３は、従来のマッハツェンダー型干渉計の構造図である。 図１４は、従来の干渉型導波路フィルタ構造を示す概念図である。 図１５は、本発明によるアレイ導波路回折格子の帯域特性図である。 図１６は、本発明によるリング共振器付フラット化干渉計の第３の実施の形態における構成図である。 図１７は、本発明によるアレイ導波路回折格子における１チャネル分の帯域特性図である。

符号の説明

１００、１００’、１００”：アレイ導波路回折格子
１０１：入力光導波路
１０２、１０２’、１０２”：リング共振器付フラット化干渉計
１０３、１０３’：カプラー接続部導波路
１０４：入力側カプラー光導波路
１０５：導波路アレイ
１０６：出力側カプラー光導波路
１０７：出力側導波路アレイ
２０１、３０１：入力光導波路
２０２、３０２：リング共振器
２０３、２０４、３０４、３０４’、３０５：出力光導波路
２０５、２０６、２０７、３０６、３０７、３０８、３０８’：光方向性結合器

Claims (7)

1. 第１および第２カプラー光導波路と、
   一端が入力光導波路に接続され、他端が前記第１カプラー光導波路の光入力端面に接続された一又は複数の入力側接続部導波路と、
   一端が出力光導波路に接続され、他端が前記第２カプラー光導波路の光出力端面に接続された一又は複数の出力側接続部導波路と、
   前記第１カプラー光導波路と第２カプラー光導波路との間に接続され、互いに長さの異なる複数のチャネル導波路を有するアレイ光導波路とを備え、
   前記入力側接続部導波路と前記入力光導波路との間、又は出力側接続部導波路と前記出力光導波路との間の内、少なくとも一方に、少なくとも２本の光導波路に接続される光干渉計とを更に備え、
   前記光干渉計は、入力された光をフィードバックさせるリング構造を含み、前記光干渉計の干渉周期が前記出力側導波路の隣り合う光導波路から出力される光の周波数の差と一致する様に設けられる
   光波長合分波器。
2. 請求項１に記載の光波長合分波器において、
   前記リング構造は、２本の前記光導波路の間に直列に接続される２つ以上のリング共振器を備える
   光波長合分波器。
3. 請求項１に記載の光波長合分波器において、
   前記光干渉計は、非対称干渉計を有し、前記非対称干渉計にリング共振器が接続され、
   前記リング共振器は、前記非対称干渉計を伝播する光をフィードバックする
   光波長合分波器。
4. 請求項３に記載の光波長合分波器において、
   前記リング共振器の光路長が非対称干渉計の光路長の２倍の長さである
   光波長合分波器。
5. 請求項３に記載の光波長合分波器において、
   前記光干渉計に対して出力側の光導波路が入力側の光導波路の２倍以上の幅を持つ一本の光導波路である
   光波長合分波器。
6. 請求項１から５いずれか１項に記載の光波長合分波器において、
   前記第１および第２カプラー光導波路、前記入力側接続部導波路および出力側接続部導波路、並びに、前記複数のチャネル導波路と干渉計は、シリコン基板上にＳｉＯ_ｎをコア材料として、ＳｉＯ_２をクラッド材料として形成される
   光波長合分波器。
7. 請求項１から５いずれか１項に記載の光波長合分波器において、
   前記第１および第２カプラー光導波路、前記入力側接続部導波路および出力側接続部導波路、並びに、前記複数のチャネル導波路と干渉計は、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓＰをコア材料としてＩｎＰをクラッド材料として形成される
   光波長合分波器。

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