JP2009505131A - マルチモード干渉を使用する光波長カップラー - Google Patents

マルチモード干渉を使用する光波長カップラー Download PDF

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Abstract

マルチモード干渉を使用する光波長カップラーの提供。光波長カップラーは、マルチモード干渉を使用して異なる波長を有する二つの光信号の分配または結合が可能である、平面導波路型の光学機器である。光波長カップラーは、一体化および小型化に適する。また、光波長カップラーは、低い製作交差および低ロスであり、ＴＥ／ＴＭ偏光に鈍感である。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチモード干渉を使用する光波長カップラーに関する。
時間分割多重方式（ＴＤＭ）は現在使用される通信スキームである。ＴＤＭは４０Ｇｂｐｓの容量を有しているが、大発生するデータを効果的に受信することはできない。したがって、新しい通信ネットワークが要求されている。近年、単一の光ファイバーを通して数百Ｇｂｐｓを容易に支援することが可能な、波長分割多重方式（ＷＤＭ）が提案されている。
ＷＤＭ方式には、光・電気変換および電気・光変換を加入者端末にて実行するトランシーバーモジュールが必要である。特にＷＤＭ方式が、波長１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍを有する双方向通信システムになって以来、トランシーバーモジュールのフィルタリング素子は二つの波長を分けるのに非常に重要な要素となっている。そのようなフィルタリング素子は、方向性結合器、薄膜フィルタ、ビームスプリッタを含む。これらの素子は効果的なパワールーティング素子である。しかし、ビームスプリッタ（例：韓国特許番号２００１−００４１５５１に開示）は、単一光ファイバーを通して双方向光通信を得るため、光信号を双方向に増幅することが可能である、双方向光サーキュレーターおよび波長分割機モジュールに関連する。しかし、ビームスプリッタは、ビームスプリッタの統合、かつビームスプリッタと周辺送／受信回路とともに構成することが困難であるという不利点がある。薄膜フィルタ（例：韓国特許番号２００１−００１０５８２開示）は、望ましい波長を反射または伝送するための、基材に適正な屈折率を有する誘導体膜を貯蔵する、波長フィルタ素子である。方向性結合器（例：韓国特許番号１９９９−００２００７３開示）は、二つの導波路を互いに隣接して作成し、および、モード結合を使用して一つの導波路をもう一方の導波路へと光信号伝播パスを変える、導波路素子である。
しかし、統合が可能であるとしても、これらの素子は小型化に制限があることおよび製作交差が低いことなどの問題がある。また、従来の利用可能な光フィルタの長さ（韓国特許番号０４３８０１４および米国特許番号６，６９０，８５６Ｂ２開示）は、光波長の拍長比率によって決定される。したがって、小型化の実施および低ロスの制限がある。
したがって、本発明は、関連技術の制限および不利点による一つ以上の問題を十分に取り除く光波長カップラーを方向付けるものである。
本発明の目的は、マルチモード導波路のＰＬＣ導波路構築を有する光波長カップラーを提供することである。マルチモード導波路の一方で入力され、および進行方向が互いに異なる波長を有する光信号は、マルチモード干渉によるセルフイメージ形成および擬似セルフイメージ形成を使用して、相対する側に伝送される。
これらおよび他の利点を、かつ本発明の目的に従って達成するために、実施例および広く説明されるものとして、既定の厚さ（ｄ）、既定の幅（ＷＭＭ）、および既定の長さ（ＬＭＭ）のマルチモード導波路（２）を使用する光波長カップラーが提供される。マルチモード導波路（２）の片側で入力された第一の光信号（λ１）は、既定の光電力がマルチモード導波路（２）の相対側に出力されるよう、定期的な間隔で進行方向に一つ以上のセルフイメージおよび擬似セルフイメージに分配され、およびマルチモード導波路（２）の片側で入力された第二の光信号（λ２）は、既定の光電力がマルチモード導波路（２）の相対側に出力されるよう、定期的な間隔で進行方向に一つ以上のセルフイメージおよび擬似セルフイメージに分配される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）に直接入／出力されるか、またはマルチモード導波路（２）に直結された、伝送ラインを通って入／出力される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の同じ側から入力される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の異なる側から入力される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する一般干渉によって決定された位置で入／出力される。マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定される。長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、一般干渉によってバー状態の擬似セルフイメージが形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、一般干渉によってクロス状態のセルフイメージが形成される距離と同じになるときの値によって決定される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する一般干渉によって決定された位置で入／出力される。マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定される。長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、一般干渉によってバー状態のセルフイメージが形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、一般干渉によってクロス状態の擬似セルフイメージが形成される距離と同じになるときの値によって決定される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する一般干渉によって決定された位置で入／出力される。マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定される。長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、一般干渉によってクロス状態の擬似セルフイメージが形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、一般干渉によってバー状態のセルフイメージが形成される距離と同じになるときの値によって決定される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する一般干渉によって決定された位置で入／出力される。マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定される。長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、一般干渉によってクロス状態のセルフイメージが形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、一般干渉によってバー状態の擬似セルフイメージが形成される距離と同じになるときの値によって決定される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する対干渉によって決定された位置で入／出力される。マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定される。長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、対干渉によってバー状態の擬似セルフイメージが形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、対干渉によってクロス状態のセルフイメージが形成される距離と同じになるときの値によって決定される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する対干渉によって決定された位置で入／出力される。マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定される。長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、対干渉によってバー状態のセルフイメージが形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、対干渉によってクロス状態の擬似セルフイメージが形成される距離と同じになるときの値によって決定される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する対干渉によって決定された位置で入／出力される。マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定される。長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、対干渉によってクロス状態の擬似セルフイメージが形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、対干渉によってバー状態のセルフイメージが形成される距離と同じになるときの値によって決定される。
第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する対干渉によって決定された位置で入／出力される。マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定される。長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、対干渉によってクロス状態のセルフイメージが形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、対干渉によってバー状態の擬似セルフイメージが形成される距離と同じになるときの値によって決定される。
本発明による光波長カップラーが、光波長の結合または分配をするＷＤＭおよび双方向トランシーバーモジュールに適用されると、偏光に鈍感であるという出力特性により最適操作特性が獲得されることが可能である。また、マルチモード導波路の適用により製作公差は拡張し、従って生産高が上昇する。さらに、統合化および小型化が可能である。
以下に、本発明の好適な実施例が付随の図の参照とともに詳細が説明される。
光信号がマルチモード導波路に入力され前進すると、光信号は分配され、および入力光信号の励起された波のイメージがモード間の構築干渉によって、既定の長さに再生される。これはセルフイメージ形成といわれる光の固有特性であり、および一つ以上のイメージが導波路の進行方向に沿って定期的に形成される現象である。このセルフイメージ形成の基本原理は、Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．， ｖｏｌ． １３， ｐ． ６１５， １９９５に記述されている。マルチモード導波路内の光波分配は方程式（１）のように表されることが可能である。
式中のΨは励起モードを示し、およびνはモードの配列を示す。
光信号の入力位置がマルチモード導波路の一般的な位置に設置される場合は、一般干渉が使用されると、望ましい数のセルフイメージが形成される長さは、方程式（２）によって与えられる。
Ｉ／Ｏ位置がマルチモード導波路のＷ／３位置または２Ｗ／３位置に設置される場合は、対干渉が使用されると、望ましい数のセルフイメージが形成される長さは、方程式（３）によって与えられる。
式中のＭは期間を表す整数（ｐは偶数、およびｑは奇数である）を示し、およびＮはセルフイメージの数を示し、およびＬπはビート長さを示しかつ方程式（４）によって取得される。
式中のβ０およびβ１はそれぞれ、スタンダードモードの伝播定数および第一モードの伝播定数を示し、λ０は波長を示し、ｎｅは有効屈折率を示し、およびＷｅはスタンダードモードの実質的な幅を示す。
マルチモード導波路が強く誘導せず、またマルチモード導波路内の複数の励起が制限されるときは、入力された光信号は、マルチモード導波路を進行中に、方程式（２）および（３）によって与えられた距離を隔ててセルフイメージを形成する。理想位相関係から逸され、および方程式（５）に表されるような位相エラー（Δφｖ）を有するモードは、セルフイメージが形成されそして次に擬似セルフイメージを形成する距離を隔てて、ΔＬ(＜Ｌπ)を進行する。
この点で、セルフイメージがバー状態（Ａ）のとき、擬似セルフイメージはクロス状態になる。セルフイメージがクロス状態（Ｂ）のとき、擬似セルフイメージはバー状態になる。
図１に示すように、本発明の第一実施例による光波形カップラーは、第一シングルモード導波路１、第二シングルモード導波路３、第三シングルモード導波路４、およびマルチモード導波路２を含む。第一、第二、および第三シングルモード導波路１、３、および４は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、および導波路の屈折率（ｎ）によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＳＭ）を有し、およびマルチモード導波路２は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）を有する。第一シングルモード導波路１は、第一波長を有する光信号（λ１）の入力導波路、および、マルチモード導波路２の片側で、第二波長を有する光信号（λ２）の出力導波路になる。第一シングルモード導波路１は、マルチモード導波路２の幅方向の縁に直接結合される。第二シングルモード導波路３は第一波長を有する光信号（λ１）の入力導波路になり、および第三シングルモード導波路４はマルチモード導波路２のもう一方の側で、第二波長を有する光信号（λ２）の入力導波路になる。第二および第三シングルモード導波路３および４は、マルチモード導波路２の幅方向の縁に直接結合される。第一波長を有し、および第一シングルモード導波路１からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ１）は、Ｌλ１=ｑ(３Ｌπ(λ１))に方程式（２）および（４）を用いて、クロス状態のセルフイメージを形成し、および位相不整合により、ΔＬλ１(＜Ｌπ(λ１))だけ離れた位置にバー状態の擬似セルフイメージを形成、そしてその後第二シングルモード導波路３に伝送される。また、第二波長を有し、また第三シングルモード導波路４からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ２）は、Ｌλ２=ｑ(３Ｌπ(λ２))に方程式（２）および（４）を用いてクロス状態のセルフイメージを形成し、そしてその後、第一シングルモード導波路１に伝送される。したがって、マルチモード導波路２の長さ（ＬＭＭ）は、第一波長を有する光信号（λ１）の進行距離（Ｌλ１＋ΔＬλ１）が、第二波長を有する光信号（λ２）の進行距離（Ｌλ２）と同じになるように決定される。
図２に示されるように、本発明の第二実施例による光波形カップラーは、第一シングルモード導波路１、第二シングルモード導波路３、第三シングルモード導波路４、およびマルチモード導波路２を含む。第一、第二、および第三シングルモード導波路１、３、および４は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、および導波路の屈折率（ｎ）によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＳＭ）を有し、およびマルチモード導波路２は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）を有する。第一シングルモード導波路１は、第一波長を有する光信号（λ１）の入力導波路、および、マルチモード導波路２の片側で、第二波長を有する光信号（λ２）の出力導波路になる。第一シングルモード導波路１は、マルチモード導波路２の幅方向の縁に直接結合される。第二シングルモード導波路３は第一波長を有する光信号（λ１）の出力導波路になり、および第三シングルモード導波路４はマルチモード導波路２のもう一方の側で、第二波長を有する光信号（λ２）の入力導波路になる。第二および第三シングルモード導波路３および４は、マルチモード導波路２の幅方向の縁に直接結合される。第一波長を有し、および第一シングルモード導波路１からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ１）は、Ｌλ１=ｐ(3Ｌπ(λ１))に方程式（２）および（４）を用いてバー状態のセルフイメージを形成し、そしてその後、第二シングルモード導波路３に伝送される。また、第二波長を有し、また第三シングルモード導波路４からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ２）は、Ｌλ２＝ｐ(３Ｌπ(λ２))に方程式（２）および（４）を用いてバー状態のセルフイメージを形成し、および位相不整合により、ΔＬλ２(＜Ｌπ(λ２))だけ離れた位置にクロス状態の擬似セルフイメージを形成、そしてその後、第一シングルモード導波路１に伝送される。したがって、マルチモード導波路２の長さ（ＬＭＭ）は、第一波長を有する光信号（λ１）の進行距離（Ｌλ１）が、第二波長を有する光信号（λ２）の進行距離（Ｌλ２＋ΔＬλ２）と同じになるように決定される。
図３に示されるように、本発明の第三実施例による光波形カップラーは、第一シングルモード導波路１、第二シングルモード導波路３、第三シングルモード導波路４、およびマルチモード導波路２を含む。第一、第二、および第三シングルモード導波路１、３、および４は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、および導波路の屈折率（ｎ）によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＳＭ）を有し、およびマルチモード導波路２は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）を有する。第一シングルモード導波路１は、第一波長を有する光信号（λ１）の入力導波路、および、マルチモード導波路２の片側で、第二波長を有する光信号（λ２）の出力導波路になる。第一シングルモード導波路１は、マルチモード導波路２の幅方向の縁に直接結合される。第三シングルモード導波路４は第一波長を有する光信号（λ１）の出力導波路になり、および第二シングルモード導波路３はマルチモード導波路２のもう一方の側で、第二波長を有する光信号（λ２）の入力導波路になる。第二および第三シングルモード導波路３および４は、マルチモード導波路２の幅方向の縁に直接結合される。第一波長を有し、および第一シングルモード導波路１からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ１）は、Ｌλ１=ｐ(３Ｌπ(λ１))に方程式（２）および（４）を用いてバー状態のセルフイメージを形成し、および位相不整合により、ΔＬλ１(＜Ｌπ(λ１))だけ離れた位置にクロス状態の擬似セルフイメージを形成、そしてその後、第三シングルモード導波路４に伝送される。また、第二波長を有し、および第二シングルモード導波路３からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ２）は、Ｌλ２=ｐ(３Ｌπ(λ２))に方程式（２）および（４）を用いてバー状態のセルフイメージを形成し、そしてその後、第一シングルモード導波路１に伝送される。したがって、マルチモード導波路２の長さ（ＬＭＭ）は、第一波長を有する光信号（λ１）の進行距離（Ｌλ１＋ΔＬλ１）が、第二波長を有する光信号（λ２）の進行距離（Ｌλ２）と同じになるように決定される。
図４に示されるように、本発明の第四実施例による光波形カップラーは、第一シングルモード導波路１、第二シングルモード導波路３、第三シングルモード導波路４、およびマルチモード導波路２を含む。第一、第二、および第三シングルモード導波路１、３、および４は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、および導波路の屈折率（ｎ）によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＳＭ）を有し、およびマルチモード導波路２は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）を有する。第一シングルモード導波路１は、第一波長を有する光信号（λ１）の入力導波路、および、マルチモード導波路２の片側で、第二波長を有する光信号（λ２）の出力導波路になる。第一シングルモード導波路１は、マルチモード導波路２の幅方向の縁に直接結合される。第三シングルモード導波路４は第一波長を有する光信号（λ１）の出力導波路になり、および第二シングルモード導波路３はマルチモード導波路２のもう一方の側で、第二波長を有する光信号（λ２）の入力導波路になる。第二および第三シングルモード導波路３および４は、マルチモード導波路２の幅方向の縁に直接結合される。第一波長を有し、および第一シングルモード導波路１からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ１）は、Ｌλ１=ｑ(３Ｌπ(λ１))に方程式（２）および（４）を用いてクロス状態のセルフイメージを形成し、そしてその後、第三シングルモード導波路４に伝送される。また、第二波長を有し、および第二シングルモード導波路３からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ２）は、Ｌλ２=ｑ(３Ｌπ(λ２))に方程式（２）および（４）を用いてクロス状態のセルフイメージを形成し、および位相不整合により、ΔＬλ２(＜Ｌπ(λ２))だけ離れた位置にバー状態の擬似セルフイメージを形成、そしてその後、第一シングルモード導波路１に伝送される。したがって、マルチモード導波路２の長さ（ＬＭＭ）は、第一波長を有する光信号（λ１）の進行距離（Ｌλ１）が、第二波長を有する光信号（λ２）の進行距離（Ｌλ２＋ΔＬλ２）と同じになるように決定される。
図５に示されるように、本発明の第五実施例による光波形カップラーは、第一シングルモード導波路１、第二シングルモード導波路３、第三シングルモード導波路４、およびマルチモード導波路２を含む。第一、第二、および第三シングルモード導波路１、３、および４は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、および導波路の屈折率（ｎ）によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＳＭ）を有し、およびマルチモード導波路２は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）を有する。第一シングルモード導波路１は、第一波長を有する光信号（λ１）の入力導波路、および、マルチモード導波路２の片側の、第二波長を有する光信号（λ２）の出力導波路になる。第一シングルモード導波路１は、マルチモード導波路２の幅方向のＷ／３位置または２Ｗ／３位置に直接結合される。第二シングルモード導波路３は第一波長を有する光信号（λ１）の入力導波路になり、および第三シングルモード導波路４はマルチモード導波路２のもう一方の側で、第二波長を有する光信号（λ２）の入力導波路になる。第二および第三シングルモード導波路３および４は、マルチモード導波路２の幅方向のＷ／３位置または２Ｗ／３位置に直接結合される。第一波長を有し、および第一シングルモード導波路１からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ１）は、Ｌλ１=ｑ(Ｌπ(λ１))に方程式（３）および（４）を用いてクロス状態のセルフイメージを形成し、および位相不整合により、ΔＬλ１(＜Ｌπ(λ１))だけ離れた位置にバー状態の擬似セルフイメージを形成し、そしてその後、第二シングルモード導波路３に伝送される。また、第二波長を有し、および第三シングルモード導波路４からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ２）は、Ｌλ２=ｑ(Ｌπ(λ２))に方程式（３）および（４）を用いてクロス状態のセルフイメージを形成し、そしてその後、第一シングルモード導波路１に伝送される。したがって、マルチモード導波路２の長さ（ＬＭＭ）は、第一波長を有する光信号（λ１）の進行距離（Ｌλ１＋ΔＬλ１）が、第二波長を有する光信号（λ２）の進行距離（Ｌλ２）と同じになるように決定される。
図６に示されるように、本発明の第六実施例による光波形カップラーは、第一シングルモード導波路１、第二シングルモード導波路３、第三シングルモード導波路４、およびマルチモード導波路２を含む。第一、第二、および第三シングルモード導波路１、３、および４は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、および導波路の屈折率（ｎ）によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＳＭ）を有し、およびマルチモード導波路２は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）を有する。第一シングルモード導波路１は、第一波長を有する光信号（λ１）の入力導波路、および、マルチモード導波路２の片側で、第二波長を有する光信号（λ２）の出力導波路になる。第一シングルモード導波路１は、マルチモード導波路２の幅方向のＷ／３位置または２Ｗ／３位置に直接結合される。第三シングルモード導波路４は第一波長を有する光信号（λ１）の出力導波路になり、および第二シングルモード導波路３はマルチモード導波路２のもう一方の側で、第二波長を有する光信号（λ２）の出力導波路になる。第二および第三シングルモード導波路３および４は、マルチモード導波路２の幅方向のＷ／３位置または２Ｗ／３位置に直接結合される。第一波長を有し、および第一シングルモード導波路１からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ１）は、Ｌλ１=ｐ(Ｌπ(λ１))に方程式（３）および（４）を用いてバー状態のセルフイメージを形成し、および位相不整合により、ΔＬλ１(＜Ｌπ(λ１))だけ離れた位置にクロス状態の擬似セルフイメージを形成し、そしてその後、第三シングルモード導波路４に伝送される。また、第二波長を有し、および第一シングルモード導波路１からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ２）は、Ｌλ２=ｐ(Ｌπ(λ２))に方程式（３）および（４）を用いてバー状態のセルフイメージを形成し、そしてその後、第二シングルモード導波路３に伝送される。したがって、マルチモード導波路２の長さ（ＬＭＭ）は、第一波長を有する光信号（λ１）の進行距離（Ｌλ１＋ΔＬλ１）が、第二波長を有する光信号（λ２）の進行距離（Ｌλ２）と同じになるように決定される。
図７に示されるように、本発明の第七実施例による光波形カップラーは、第一シングルモード導波路１、第二シングルモード導波路３、第三シングルモード導波路４、およびマルチモード導波路２を含む。第一、第二、および第三シングルモード導波路１、３、および４は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、および導波路の屈折率（ｎ）によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＳＭ）を有し、およびマルチモード導波路２は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定された厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）を有する。第三シングルモード導波路４および第二シングルモード導波路３は、第一波長を有する光信号（λ１）の入力導波路、および、マルチモード導波路２の片側で、第二波長を有する光信号（λ２）の入力導波路になる。第三および第二シングルモード導波路４および３は、マルチモード導波路２の幅方向のＷ／３位置または２Ｗ／３位置に直接結合される。第一シングルモード導波路１は第一波長を有する光信号（λ１）の出力導波路、マルチモード導波路２のもう一方の側で、第二波長を有する光信号（λ２）の出力導波路になる。第一シングルモード導波路１は、マルチモード導波路２の幅方向のＷ／３位置または２Ｗ／３位置に直接結合される。第一波長を有し、および第三シングルモード導波路４からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ１）は、Ｌλ１=ｑ(Ｌπ(λ１))に方程式（３）および（４）を用いてクロス状態のセルフイメージを形成し、そしてその後、第三シングルモード導波路１に伝送される。また、第二波長を有し、および第二シングルモード導波路３からマルチモード導波路２に入力される光信号（λ２）は、Ｌλ２=ｑ(Ｌπ(λ２))に方程式（３）および（４）を用いてクロス状態のセルフイメージを形成し、および位相不整合により、ΔＬλ２(＜Ｌπ(λ２))だけ離れた位置にバー状態の擬似セルフイメージを形成し、そしてその後、第一シングルモード導波路１に伝送される。したがって、マルチモード導波路２の長さ（ＬＭＭ）は、第一波長を有する光信号（λ１）の進行距離（Ｌλ１）が、第二波長を有する光信号（λ２）の進行距離（Ｌλ２＋ΔＬλ２）と同じになるように決定される。
本発明をここで好適な実施例について説明および例証したが、本発明の精神および要旨を逸脱しない範囲で、同業者によって種々の変形および変更がなされ得ることは明らかである。したがって、本発明は付随の特許請求の範囲およびその同等の範囲内の、本発明の変形および変更を対象とすることが意図される。
本発明の第一実施例による光波長カップラーを表した図である。
本発明の第二実施例による光波長カップラーを表した図である。
本発明の第三実施例による光波長カップラーを表した図である。
本発明の第四実施例による光波長カップラーを表した図である。
本発明の第五実施例による光波長カップラーを表した図である。
本発明の第六実施例による光波長カップラーを表した図である。
本発明の第七実施例による光波長カップラーを表した図である。
符号の説明
１第一シングルモード導波路
２マルチモード導波路
３第二シングルモード導波路
４第三シングルモード導波路
λ１第一光信号（波長）
λ２第二光信号（波長）
ｎ屈折率
ｄ厚さ
ＷＳＭ幅
ＷＭＭ幅
ＬＭＭ長さ

Claims (12)

  1. 厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）が第一または第二光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および導波路の干渉によって決定され、および長さ（ＬＭＭ）は第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）のセルフイメージまたは擬似セルフイメージが形成される距離から決定される、マルチモード導波路（２）、そのマルチモード導波路（２）の片側で入力される第一光信号（λ１）または第二光信号（λ２）は、既定の光電力がマルチモード導波路（２）の相対側に出力されるよう、一つ以上のセルフイメージおよび擬似セルフイメージに一定の間隔で進行方向に分配される、から構成される光波長カップラー。
  2. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）はマルチモード導波路（２）に直接入／出力されるか、またはマルチモード導波路（２）に直接結合された伝送ラインを通って入／出力される、請求項１に記載の光波長カップラー。
  3. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）はマルチモード導波路（２）の同じ側から入力される、請求項１に記載の光波長カップラー。
  4. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）はマルチモード導波路（２）の異なる側から入力される、請求項１に記載の光波長カップラー。
  5. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する一般干渉によって決定された位置で入／出力され、
    マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定され、および、
    長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路を進行する間に、バー状態の擬似セルフイメージが一般干渉によって形成されるときの距離（２）が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、クロス状態のセルフイメージが一般干渉によって形成される距離と同じになるときの値によって決定される、
    請求項１に記載の光波長カップラー。
  6. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する一般干渉によって決定された位置で入／出力され、
    マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定され、および、
    長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、バー状態のセルフイメージが一般干渉によって形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、クロス状態の擬似セルフイメージが一般干渉によって形成される距離と同じになるときの値によって決定される、
    請求項１に記載の光波長カップラー。
  7. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する一般干渉によって決定された位置で入／出力され、
    マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定され、および、
    長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、クロス状態の擬似セルフイメージが一般干渉によって形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、バー状態のセルフイメージが一般干渉によって形成される距離と同じになるときの値によって決定される、
    請求項１に記載の光波長カップラー。
  8. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する一般干渉によって決定された位置で入／出力され、
    マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および一般干渉によって決定され、および、
    長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、クロス状態のセルフイメージが一般干渉によって形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、バー状態の擬似セルフイメージが一般干渉によって形成される距離と同じになるときの値によって決定される、
    請求項１に記載の光波長カップラー。
  9. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する対干渉によって決定された位置で入／出力され、
    マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定され、および、
    長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、バー状態の擬似セルフイメージが対干渉によって形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、クロス状態のセルフイメージが対干渉によって形成される距離と同じになるときの値によって決定される、
    請求項１に記載の光波長カップラー。
  10. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する対干渉によって決定された位置で入／出力され、
    マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定され、および、
    長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、バー状態のセルフイメージが対干渉によって形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、クロス状態の擬似セルフイメージが対干渉によって形成される距離と同じになるときの値によって決定される、
    請求項１に記載の光波長カップラー。
  11. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する対干渉によって決定された位置で入／出力され、
    マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定され、および、
    長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、クロス状態の擬似セルフイメージが対干渉によって形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、バー状態のセルフイメージが対干渉によって形成される距離と同じになるときの値によって決定される、
    請求項１に記載の光波長カップラー。
  12. 第一光信号（λ１）および第二光信号（λ２）は、マルチモード導波路（２）の幅方向に対する対干渉によって決定された位置で入／出力され、
    マルチモード導波路（２）の厚さ（ｄ）および幅（ＷＭＭ）は、適用された光信号の波長（λ１、λ２）、導波路の屈折率（ｎ）、および対干渉によって決定され、および、
    長さ（ＬＭＭ）は、第一光信号（λ１）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、クロス状態のセルフイメージが対干渉によって形成されるときの距離が、第二光信号（λ２）がマルチモード導波路（２）を進行する間に、バー状態の擬似セルフイメージが対干渉によって形成される距離と同じになるときの値によって決定される、
    請求項１に記載の光波長カップラー。
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