JP2010117626A - Arrayed waveguide type diffraction grating and optical multiplexer having the same - Google Patents

Arrayed waveguide type diffraction grating and optical multiplexer having the same Download PDF

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研介 池田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress loss and to eliminate the wavelength dependency of an input port. <P>SOLUTION: The shape of an input side 27 and the shape of an output side 28 are asymmetry satisfying at least one of relations (1), (2), (3) and (4). (1): fin>fout, (2): Δxin<Δout, (3): din<dout, (4): Δxin<ΔWout, wherein fin: focal length of an input side slab waveguide, fout: focal length of output side slab waveguide, Δxin: input port distance, Δxout: output port distance, din: distance between array waveguides connected to the input side slab waveguide, dout: distance between array waveguides connected to the output side slab waveguide, and ΔWout: core opening width of an output waveguide. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、アレイ導波路型回折格子及びこれを備える光合波装置に関する。   The present invention relates to an arrayed waveguide grating and an optical multiplexing device including the same.

波長分割多重方式(WDM)の光通信では、多数の波長可変光源や波長分割多重方式のネットワークから供給される様々な波長の光信号を合波する必要がある。入力ポートに入力される波長が切り替わる場合の光信号の合波に使用するデバイスとして、3dBカプラやスターカプラ、偏波ビームコンバイナがある。しかしながら、3dBカプラやスターカプラでは合波時の損失が大きく、増幅器を別に設けて損失を補償する必要がある。また、偏波ビームコンバイナでは、3dBカプラやスターカプラに比べて低損失で合波することが可能ではあるが、縦方向の直線偏波と横方向の直線偏波との合波であるため、入力数が最大2ポートに制限されてしまうと共に、例えば通常のシングルモードファイバで伝送されてきた光信号等の偏波状態が変動する光信号を合波することができない。   In wavelength division multiplexing (WDM) optical communication, it is necessary to multiplex optical signals of various wavelengths supplied from a number of wavelength variable light sources and wavelength division multiplexing networks. Devices used for multiplexing optical signals when the wavelength input to the input port is switched include a 3 dB coupler, a star coupler, and a polarization beam combiner. However, the loss at the time of multiplexing is large in the 3 dB coupler and the star coupler, and it is necessary to separately provide an amplifier to compensate for the loss. In addition, in the polarization beam combiner, although it is possible to multiplex with a low loss compared to a 3 dB coupler or a star coupler, it is a combination of longitudinal linearly polarized waves and transversely linearly polarized waves. The number of inputs is limited to a maximum of 2 ports, and an optical signal whose polarization state fluctuates, such as an optical signal transmitted through a normal single mode fiber, cannot be multiplexed.

入力ポート毎に固定の波長が割り当てられている場合の合波方法としては、複数入力1出力のアレイ導波路型回折格子(AWG:arrayed waveguide grating)を使用して低損失で合波することが考えられている。AWGの概念を図16及び図17に示す。AWG101は、入力側スラブ導波路102と出力側スラブ導波路103とアレイ導波路104を備えており、入力側スラブ導波路102と出力側スラブ導波路103は同一形状を成している。即ち、各導波路102,103の焦点距離f、入力側スラブ導波路102又は出力側スラブ導波路103に接続されたアレイ導波路104の間隔dは、同一である。なお、図18に示すように、AWDの出力側スラブ導波路103に複数の出力ポートを設けて複数入力・複数出力の光合分波器として使用することもあるが、この場合には入力側スラブ導波路102の入力ポートの間隔Δxinと出力側スラブ導波路103の出力ポートの間隔Δxoutも同一である。   As a multiplexing method when a fixed wavelength is assigned to each input port, multiplexing is performed with low loss using an arrayed waveguide grating (AWG) having multiple inputs and one output. It is considered. The concept of AWG is shown in FIGS. The AWG 101 includes an input-side slab waveguide 102, an output-side slab waveguide 103, and an arrayed waveguide 104, and the input-side slab waveguide 102 and the output-side slab waveguide 103 have the same shape. That is, the focal length f of each of the waveguides 102 and 103 and the interval d of the arrayed waveguides 104 connected to the input-side slab waveguide 102 or the output-side slab waveguide 103 are the same. As shown in FIG. 18, a plurality of output ports may be provided in the output side slab waveguide 103 of the AWD to be used as a multi-input / multiple-output optical multiplexer / demultiplexer. The interval Δxin between the input ports of the waveguide 102 and the interval Δxout between the output ports of the output side slab waveguide 103 are the same.

入力側スラブ導波路102の各入力ポートには入力光信号の波長が割り当てられており、割り当て波長に一致する波長の光信号を当該入力ポートに入力することで当該光信号を合波して単一の出力ポートから出力させることができ、多波長の光信号の合波を行うことができる。例えば図16のAWG101において、第1入力ポート102aに割り当てられた波長がλ1、第2入力ポート102bに割り当てられた波長がλ2、第3入力ポート102cに割り当てられた波長がλ3、第4入力ポート102dに割り当てられた波長がλ4であったとすると、第1入力ポート102aに入力された波長λ1の光信号は出力ポート103aから出力されるが、割り当て波長と異なる入力ポート102b〜102dに入力された波長λ4,λ2,λ3の光信号は出力ポート103aから出力されない。   The wavelength of the input optical signal is assigned to each input port of the input-side slab waveguide 102. By inputting an optical signal having a wavelength that matches the assigned wavelength to the input port, the optical signal is multiplexed and single-ended. It is possible to output from one output port and to multiplex optical signals of multiple wavelengths. For example, in the AWG 101 of FIG. 16, the wavelength assigned to the first input port 102a is λ1, the wavelength assigned to the second input port 102b is λ2, the wavelength assigned to the third input port 102c is λ3, and the fourth input port. Assuming that the wavelength assigned to 102d is λ4, the optical signal of wavelength λ1 inputted to the first input port 102a is outputted from the output port 103a, but inputted to the input ports 102b to 102d different from the assigned wavelength. Optical signals having wavelengths λ4, λ2, and λ3 are not output from the output port 103a.

なお、AWGを光合分波器として使用した例としては、例えば特開2005−164758号に開示されたものがある。   An example of using AWG as an optical multiplexer / demultiplexer is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-164758.

特開2005−164758号JP 2005-164758 A

しかしながら、上述のAWG101では、低損失で合波を行えるという利点は有るものの、入力された光信号を合波して単一の出力ポート103aから出力するためには、各入力ポート102a〜102dに割り当て波長の光信号を入力する必要がある。即ち、入力ポートに波長依存性がある。そのため、WDM光通信の合波器として使用するには、例えば図19に示すように、その前段階に入力信号を波長別に振り分ける分波器105と、入力光をスイッチングして波長別に割り当てられた入力ポート102a〜102dに出力するアクティブな光スイッチ106が必要であり、合波のために必要な装置が大型化すると共に、製造コストが増加する。   However, although the above-described AWG 101 has the advantage of being able to multiplex with low loss, in order to multiplex input optical signals and output them from a single output port 103a, each input port 102a to 102d It is necessary to input an optical signal having an assigned wavelength. That is, the input port has wavelength dependency. Therefore, for use as a multiplexer for WDM optical communication, for example, as shown in FIG. 19, the splitter 105 that distributes the input signal according to wavelength in the previous stage, and the input light that is assigned by wavelength by switching the input light. The active optical switch 106 that outputs to the input ports 102a to 102d is necessary, and the apparatus required for multiplexing increases in size and the manufacturing cost increases.

本発明は、低損失で合波を行えるという利点を維持したまま、入力ポートに波長依存性がない光合波装置を提供することを目的とする。また、当該光合波装置での使用に適したアレイ導波路型回折格子を提供することを目的とする。さらに、入力ポートに波長依存性がないアレイ導波路型回折格子を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide an optical multiplexing device having no wavelength dependency at an input port while maintaining the advantage of being able to perform multiplexing with low loss. Another object of the present invention is to provide an arrayed waveguide type diffraction grating suitable for use in the optical multiplexer. It is another object of the present invention to provide an arrayed waveguide type diffraction grating having no wavelength dependency at the input port.

かかる目的を達成するために請求項1記載の発明は、入力側の形状と出力側の形状が数式5,6,7,8のうち少なくともいずれか一つを満たす非対称であり、出力側には、入力側に設けられた複数の入力ポートのうちいずれの入力ポートから入力された光信号であってもその波長が割り当て波長と一致するものを出力する出力ポートが設けられている。
〈数5〉
fin>fout
〈数6〉
Δxin<Δxout
〈数7〉
din<dout
〈数8〉
Δxin<ΔWout
ここで、fin:入力側スラブ導波路の焦点距離、fout:出力側スラブ導波路の焦点距離、Δxin:入力ポートの間隔、Δxout:出力ポートの間隔、din:入力側スラブ導波路に接続されたアレイ導波路の間隔、dout:出力側スラブ導波路に接続されたアレイ導波路の間隔、ΔWout:出力用導波路のコア開口幅、である。
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is characterized in that the shape on the input side and the shape on the output side are asymmetric satisfying at least one of formulas 5, 6, 7, and 8, and An output port is provided for outputting an optical signal input from any input port among a plurality of input ports provided on the input side, whose wavelength matches the assigned wavelength.
<Equation 5>
fin> fout
<Equation 6>
Δxin <Δxout
<Equation 7>
din <dout
<Equation 8>
Δxin <ΔWout
Here, fin: focal length of the input side slab waveguide, fout: focal length of the output side slab waveguide, Δxin: spacing of the input port, Δxout: spacing of the output port, din: connected to the input side slab waveguide The distance between the arrayed waveguides, dout: the distance between the arrayed waveguides connected to the output-side slab waveguide, and ΔWout: the core opening width of the output waveguide.

なお、入力側とは、入力側スラブ導波路と、アレイ導波路の入力側スラブ導波路近傍部分と、入力用導波路の入力側スラブ導波路近傍部分をいう。また、出力側とは、出力側スラブ導波路と、アレイ導波路の出力側スラブ導波路近傍部分と、出力用導波路の出力側スラブ導波路近傍部分をいう。   The input side means the input side slab waveguide, the portion near the input side slab waveguide of the arrayed waveguide, and the portion near the input side slab waveguide of the input waveguide. The output side means an output side slab waveguide, a portion near the output side slab waveguide of the arrayed waveguide, and a portion near the output side slab waveguide of the output waveguide.

したがって、入力側スラブ導波路の隣接する入力ポートの波長間隔Δλinと出力側スラブ導波路の隣接する出力ポートの波長間隔Δλoutとの関係が数式9を満たし、又は、入力側スラブ導波路の隣接する入力ポートの波長間隔Δλinと出力側スラブ導波路の出力ポートの透過帯域幅ΔBとの関係が数式10を満たすことになり、光信号はいずれの入力ポートに入力されても割り当て波長の出力ポートから出力される。
〈数9〉
NΔλin≦Δλout
〈数10〉
NΔλin≦ΔB
ここで、Δλinは数式11、Δλoutは数式12、ΔBは数式13によって表わされる。また、Nは2以上の整数である。
〈数11〉
Δλin=(Δxin/fin)・(din・ns/m)・(ng/ns)^-1
〈数12〉
Δλout=(Δxout/fout)・(dout・ns/m)・(ng/ns)^-1
〈数13〉
ΔB=(ΔWout/fout)・(dout・ns/m)・(ng/ns)^-1
ここで、Δxin:入力ポートの間隔、fin:入力側スラブ導波路の焦点距離、din:入力側スラブ導波路に接続されたアレイ導波路の間隔、ns:スラブ導波路の実効屈折率、m:回折次数、ng:群屈折率、Δxout:出力ポートの間隔、fout:出力側スラブ導波路の焦点距離、dout:出力側スラブ導波路に接続されたアレイ導波路の間隔、ΔWout:出力用導波路のコア開口幅、である。
Therefore, the relationship between the wavelength interval Δλin between the input ports adjacent to each other on the input side slab waveguide and the wavelength interval Δλout between the output ports adjacent to the output side slab waveguide satisfies Equation 9 or is adjacent to the input side slab waveguide. The relationship between the wavelength interval Δλin of the input port and the transmission bandwidth ΔB of the output port of the output-side slab waveguide satisfies Expression 10, and the optical signal is output from the output port of the assigned wavelength regardless of which input port is input. Is output.
<Equation 9>
NΔλin ≦ Δλout
<Equation 10>
NΔλin ≦ ΔB
Here, Δλin is expressed by Equation 11, Δλout is expressed by Equation 12, and ΔB is expressed by Equation 13. N is an integer of 2 or more.
<Equation 11>
Δλin = (Δxin / fin) · (din · ns / m) · (ng / ns) ^-1
<Equation 12>
Δλout = (Δxout / fout) · (dout · ns / m) · (ng / ns) ^-1
<Equation 13>
ΔB = (ΔWout / fout) · (dout · ns / m) · (ng / ns) ^-1
Here, Δxin: input port interval, fin: focal length of input side slab waveguide, din: interval of arrayed waveguide connected to input side slab waveguide, ns: effective refractive index of slab waveguide, m: Diffraction order, ng: group refractive index, Δxout: output port spacing, fout: focal length of output slab waveguide, dout: spacing of arrayed waveguides connected to output slab waveguide, ΔWout: output waveguide Core opening width.

即ち、ある波長の光信号を考えた場合、その波長が割り当てられている出力ポートから見たときに、入力ポートを変えても、あたかも同一の入力ポートよりその波長の光信号が入力されているように見える。したがって、いずれの入力ポートを用いても各出力ポートから出力される光信号の波長帯は同一となる。   That is, when considering an optical signal of a certain wavelength, when viewed from the output port to which that wavelength is assigned, even if the input port is changed, the optical signal of that wavelength is input from the same input port. looks like. Therefore, the wavelength band of the optical signal output from each output port is the same regardless of which input port is used.

例えば図3に示すように、入力ポート3と出力ポート5を4つずつ備える場合を例に説明する。なお、各入力ポート3を区別するために、入力ポート3a,3b,3c,3dといい、各出力ポート5を区別するために、出力ポート5A,5B,5C,5Dという。また、光信号の波長として、λ1、λ2、λ3、λ4の4種類を使用する。さらに、各出力ポート5の割り当て波長を、出力ポート5A:λ1、出力ポート5B:λ2、出力ポート5C:λ3、出力ポート5D:λ4とする。入力ポート3aに入力された波長λ1の光信号をλ1a、入力ポート3aに入力された波長λ2の光信号をλ2a、入力ポート3bに入力された波長λ1の光信号をλ1bと記載する。その他の光信号も同様に記載する。   For example, as shown in FIG. 3, a case where four input ports 3 and four output ports 5 are provided will be described as an example. In addition, in order to distinguish each input port 3, it is called input ports 3a, 3b, 3c, 3d, and in order to distinguish each output port 5, it is called output ports 5A, 5B, 5C, 5D. In addition, four types of wavelengths of λ1, λ2, λ3, and λ4 are used as wavelengths of optical signals. Further, the assigned wavelength of each output port 5 is assumed to be output port 5A: λ1, output port 5B: λ2, output port 5C: λ3, and output port 5D: λ4. An optical signal having the wavelength λ1 input to the input port 3a is referred to as λ1a, an optical signal having the wavelength λ2 input to the input port 3a is referred to as λ2a, and an optical signal having the wavelength λ1 input to the input port 3b is referred to as λ1b. Other optical signals are described in the same manner.

例えば、入力ポート3aに入力された波長λ1の光信号λ1aは出力ポート5Aから出力され、入力ポート3aに入力された波長λ2の光信号λ2aは出力ポート5Bから出力され、入力ポート3aに入力された波長λ3の光信号λ3aは出力ポート5Cから出力され、入力ポート3aに入力された波長λ4の光信号λ4aは出力ポート5Dから出力される。また、入力ポート3bに入力された波長λ1の光信号λ1bは出力ポート5Aから出力され、入力ポート3bに入力された波長λ2の光信号λ2bは出力ポート5Bから出力され、入力ポート3bに入力された波長λ3の光信号λ3bは出力ポート5Cから出力され、入力ポート3bに入力された波長λ4の光信号λ4bは出力ポート5Dから出力される。即ち、波長λ1の光信号は、いずれの入力ポート3a,…,3dから入力されても出力ポート5Aから出力され、波長λ2の光信号は、いずれの入力ポート3a,…,3dから入力されても出力ポート5Bから出力され、波長λ3の光信号は、いずれの入力ポート3a,…,3dから入力されても出力ポート5Cから出力され、波長λ4の光信号は、いずれの入力ポート3a,…,3dから入力されても出力ポート5Dから出力される。   For example, the optical signal λ1a of wavelength λ1 input to the input port 3a is output from the output port 5A, and the optical signal λ2a of wavelength λ2 input to the input port 3a is output from the output port 5B and input to the input port 3a. The optical signal λ3a having the wavelength λ3 is output from the output port 5C, and the optical signal λ4a having the wavelength λ4 input to the input port 3a is output from the output port 5D. The optical signal λ1b of wavelength λ1 input to the input port 3b is output from the output port 5A, and the optical signal λ2b of wavelength λ2 input to the input port 3b is output from the output port 5B and input to the input port 3b. The optical signal λ3b having the wavelength λ3 is output from the output port 5C, and the optical signal λ4b having the wavelength λ4 input to the input port 3b is output from the output port 5D. That is, the optical signal of wavelength λ1 is output from the output port 5A regardless of which input port 3a,..., 3d is input, and the optical signal of wavelength λ2 is input from any input port 3a,. Are output from the output port 5B, the optical signal having the wavelength λ3 is output from the output port 5C regardless of which input port 3a,..., 3d is input, and the optical signal having the wavelength λ4 is output from any input port 3a,. , 3d, it is output from the output port 5D.

数式9又は数式10を満たす手法としては、fin>foutにすることによるもの(数式5)でも良く、Δxin<Δxoutにすることによるもの(数式6)でも良く、din<doutにすることによるもの(数式7)でも良く、Δxin<ΔWoutにすることによるもの(数式8)でも良い。また、これらを1つずつ採用しても良いが、これらを2つ、3つ又は4つ組み合わせても良い。   As a method of satisfying Equation 9 or Equation 10, it is possible to use fin> fout (Equation 5), Δxin <Δxout (Equation 6), or din <dout ( Formula 7) may be used, or Δxin <ΔWout (Formula 8) may be used. These may be adopted one by one, but two, three, or four of them may be combined.

また、請求項2記載の光合波装置は、請求項1記載のアレイ導波路型回折格子よりなる光分波器と、光合波器とを備え、光分波器の出力側スラブ導波路は複数の出力ポートを有しており、光合波器は複数の出力ポートから出力された光信号を合波して単一の出力ポートから出力するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical multiplexer comprising: an optical demultiplexer comprising the arrayed waveguide type diffraction grating according to the first aspect; and an optical multiplexer, wherein the output demultiplexer includes a plurality of output side slab waveguides. The optical multiplexer combines the optical signals output from the plurality of output ports and outputs from the single output port.

したがって、前段の光分波器に入力された光信号は、それがいずれの入力ポートに入力されたものであっても波長が割り当て波長と一致する出力ポートから出力され、後段の光合波器に入力されて合波され、単一の出力ポートから出力される。このとき、後段の光合波器の入力ポートの割り当て波長を前段の光分波器の出力ポートの割り当て波長に一致させておくことで、前段の光分波器の各出力ポートから出力された光信号を後段の光合波器によって合波することができる。   Therefore, the optical signal input to the preceding optical demultiplexer is output from the output port whose wavelength matches the assigned wavelength, regardless of which input signal is input to the optical demultiplexer. Input, combined, and output from a single output port. At this time, the light output from each output port of the front-end optical demultiplexer is set by matching the assigned wavelength of the input port of the rear-stage optical multiplexer to the assigned wavelength of the output port of the front-end optical demultiplexer. The signal can be multiplexed by a subsequent optical multiplexer.

さらに、請求項3記載の光合波装置は、光分波器を複数並列に設けると共に、光合波器は複数の光分波器から出力された光信号を合波して単一の出力ポートから出力するものであり、各光分波器の前段に設けられ、隣接する波長の入力光信号を異なる光分波器に入射させる振り分け手段を備えるものである。   Furthermore, the optical multiplexing device according to claim 3 is provided with a plurality of optical demultiplexers in parallel, and the optical multiplexer combines the optical signals output from the plurality of optical demultiplexers to output from a single output port. The output unit is provided in the front stage of each optical demultiplexer, and includes distribution means for making an input optical signal of an adjacent wavelength enter a different optical demultiplexer.

入力ポート数Nが増加すると、N×Δλinの帯域が出力側スラブ導波路の隣接する出力ポートの波長間隔Δλoutに近づいていき、入力光の波長に対して透過帯域の端を使うことになり、損失が増加する。並列に設けられた複数の光分波器の前段に振り分け手段を設けることで、Δλoutを広く取り、透過帯域幅ΔBを広くとることで、損失の増加を抑えることができる。   When the number N of input ports increases, the band of N × Δλin approaches the wavelength interval Δλout between the adjacent output ports of the output side slab waveguide, and the end of the transmission band is used for the wavelength of the input light. Loss increases. By providing the sorting means in the preceding stage of the plurality of optical demultiplexers provided in parallel, it is possible to suppress the increase in loss by increasing Δλout and widening the transmission bandwidth ΔB.

光信号の波長が例えばλ1,λ2,λ3,λ4であり、光分波器の数が2であるとすると、例えば波長λ1,λ3の光信号は振り分け手段によって第1の光分波器に振り分けられ、波長λ2,λ4の光信号は振り分け手段によって第2の光分波器に振り分けられる。したがって、光分波器の数が1である場合と比べ、各光分波器毎の波長間隔Δλoutが広がる。   If the wavelength of the optical signal is, for example, λ1, λ2, λ3, λ4 and the number of optical demultiplexers is 2, for example, the optical signals of wavelengths λ1, λ3 are distributed to the first optical demultiplexer by the distributing means. The optical signals of wavelengths λ2 and λ4 are distributed to the second optical demultiplexer by the distributing means. Therefore, compared with the case where the number of optical demultiplexers is 1, the wavelength interval Δλout for each optical demultiplexer is widened.

請求項1記載のアレイ導波路型回折格子では、いずれの入力ポートを用いても各出力ポートから出力される光信号の波長帯を同一にすることができるので、各入力ポートに様々な波長帯の光信号を入力させても、対応する波長帯(割り当て波長)の出力ポートから出力させることができる。そのため、後述の光合波装置での使用に適した光分波器を提供することができると共に、例えばPONでの使用に適した光合波器を提供することができる。   In the arrayed waveguide grating according to claim 1, the wavelength band of the optical signal output from each output port can be made the same regardless of which input port is used. Can be output from the output port of the corresponding wavelength band (assigned wavelength). Therefore, it is possible to provide an optical demultiplexer suitable for use in an optical multiplexer described later, and to provide an optical demultiplexer suitable for use in, for example, PON.

また、請求項2記載の光合波装置では、複数の入力ポートに入力された異なる波長の光信号を入力ポートに依存せずに合波して単一の出力ポートから出力することができるので、アクティブな光スイッチ等を用いなくても様々な波長の光を合波することができる。そのため、例えばWDM方式の光通信等での使用に適した光合波装置を低コストで提供することができる。また、小型の光合波装置を提供することができる。さらに、3dBカプラやスターカプラ等を使用する必要がなく、アレイ導波路型分波器である光分波器がその出力ポートから決められた波長チャネルを出力するという動作をするので低損失で合波を行うことができる。特に入力ポート数が多い場合に低損失がより顕著になる。   Further, in the optical multiplexing device according to claim 2, since the optical signals of different wavelengths input to the plurality of input ports can be multiplexed without depending on the input port, and output from the single output port, Light of various wavelengths can be multiplexed without using an active optical switch or the like. Therefore, for example, an optical multiplexer suitable for use in WDM optical communication or the like can be provided at low cost. In addition, a small optical multiplexing device can be provided. Furthermore, there is no need to use a 3 dB coupler, a star coupler, etc., and the optical demultiplexer, which is an arrayed waveguide demultiplexer, operates to output a wavelength channel determined from its output port. Can do waves. Especially when the number of input ports is large, the low loss becomes more remarkable.

さらに、請求項3記載の光合波装置では、光分波器を複数設け、振り分け手段を使用して隣接する波長の入力光信号を異なる光分波器に入射させるようにしているので、チャンネル間隔を広く取り、透過帯域幅を広く取ることができ、特性安定化と入力波長数を増やすことができる。   Further, in the optical multiplexing device according to claim 3, since a plurality of optical demultiplexers are provided and the input optical signals of adjacent wavelengths are made incident on different optical demultiplexers using the distributing means, the channel spacing Can be widened, the transmission bandwidth can be widened, characteristics can be stabilized, and the number of input wavelengths can be increased.

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.

まず、本発明のアレイ導波路型回折格子について説明する。図1〜図3に、本発明のアレイ導波路型回折格子の実施形態の一例を示す。本実施形態のアレイ導波路型回折格子1は、光分波器(以下、光分波器1という)として使用されている。光分波器1は、入力側27の形状と出力側28の形状が数式14,15,16,17のうち少なくともいずれか一つを満たす非対称となっており、出力側28には、入力側27に設けられた複数の入力ポート3のうちいずれの入力ポート3から入力された光信号であってもその波長が割り当て波長と一致するものを出力する出力ポート5が設けられている。
〈数14〉
fin>fout
〈数15〉
Δxin<Δxout
〈数16〉
din<dout
〈数17〉
Δxin<ΔWout
ここで、fin:入力側スラブ導波路2の焦点距離、fout:出力側スラブ導波路4の焦点距離、Δxin:入力ポート3の間隔、Δxout:出力ポート5の間隔、din:入力側スラブ導波路2に接続されたアレイ導波路6の間隔、dout:出力側スラブ導波路4に接続されたアレイ導波路の間隔、ΔWout:出力用導波路20のコア開口幅(図20参照)、である。
First, the arrayed waveguide type diffraction grating of the present invention will be described. 1 to 3 show an example of an embodiment of an arrayed waveguide type diffraction grating of the present invention. The arrayed waveguide type diffraction grating 1 of the present embodiment is used as an optical demultiplexer (hereinafter referred to as an optical demultiplexer 1). The optical demultiplexer 1 is asymmetric in which the shape of the input side 27 and the shape of the output side 28 satisfy at least one of the formulas 14, 15, 16, and 17, and the output side 28 includes the input side An output port 5 is provided for outputting an optical signal input from any one of the plurality of input ports 3 provided at 27, the wavelength of which coincides with the assigned wavelength.
<Expression 14>
fin> fout
<Expression 15>
Δxin <Δxout
<Equation 16>
din <dout
<Equation 17>
Δxin <ΔWout
Here, fin: focal length of the input side slab waveguide 2, fout: focal length of the output side slab waveguide 4, Δxin: interval of the input port 3, Δxout: interval of the output port 5, din: input side slab waveguide 2 is the interval between the arrayed waveguides 6 connected to 2, dout is the interval between the arrayed waveguides connected to the output-side slab waveguide 4, and ΔWout is the core opening width of the output waveguide 20 (see FIG. 20).

入力側27とは、入力側スラブ導波路2と、アレイ導波路6の入力側スラブ導波路2近傍部分と、入力用導波路29の入力側スラブ導波路2近傍部分をいう。また、出力側28とは、出力側スラブ導波路4と、アレイ導波路6の出力側スラブ導波路4近傍部分と、出力用導波路20の出力側スラブ導波路4近傍部分をいう。   The input side 27 refers to the input side slab waveguide 2, the portion near the input side slab waveguide 2 of the arrayed waveguide 6, and the portion near the input side slab waveguide 2 of the input waveguide 29. The output side 28 refers to the output side slab waveguide 4, the portion near the output side slab waveguide 4 of the arrayed waveguide 6, and the portion near the output side slab waveguide 4 of the output waveguide 20.

このように非対称にすることで、数式18によって表わされる入力側スラブ導波路2の隣接する入力ポート3の波長間隔Δλinと、数式19によって表わされる出力側スラブ導波路4の隣接する出力ポート5の波長間隔Δλoutとの関係が数式20の関係、又は数式18によって表わされる入力側スラブ導波路2の隣接する入力ポート3の波長間隔Δλinと、数式21によって表わされる出力側スラブ導波路4の出力ポート5の透過帯域幅ΔBとの関係が数式22の関係を満たすことになる。
〈数18〉
Δλin=(Δxin/fin)・(din・ns/m)・(ng/ns)^-1
〈数19〉
Δλout=(Δxout/fout)・(dout・ns/m)・(ng/ns)^-1
〈数20〉
NΔλin≦Δλout
〈数21〉
ΔB=(ΔWout/fout)・(dout・ns/m)・(ng/ns)^-1
〈数22〉
NΔλin≦ΔB
ここで、Δxin:入力ポート3の間隔、fin:入力側スラブ導波路2の焦点距離、din:入力側スラブ導波路2に接続されたアレイ導波路6の間隔、ns:スラブ導波路2,4の実効屈折率、m:回折次数、ng:群屈折率、Δxout:出力ポート5の間隔、fout:出力側スラブ導波路4の焦点距離、dout:出力側スラブ導波路4に接続されたアレイ導波路6の間隔、N:入力ポート数で2以上の整数、ΔWout:出力用導波路20のコア開口幅、である。
By making it asymmetric in this way, the wavelength interval Δλin between the adjacent input ports 3 of the input-side slab waveguide 2 expressed by Equation 18 and the adjacent output port 5 of the output-side slab waveguide 4 expressed by Equation 19 are used. The relationship between the wavelength interval Δλout and the output port of the output side slab waveguide 4 expressed by the equation 21 and the wavelength interval Δλin of the input port 3 adjacent to the input side slab waveguide 2 expressed by the equation 18 5 satisfies the relationship of Equation 22 with the transmission bandwidth ΔB of 5.
<Equation 18>
Δλin = (Δxin / fin) · (din · ns / m) · (ng / ns) ^-1
<Equation 19>
Δλout = (Δxout / fout) · (dout · ns / m) · (ng / ns) ^-1
<Expression 20>
NΔλin ≦ Δλout
<Expression 21>
ΔB = (ΔWout / fout) · (dout · ns / m) · (ng / ns) ^-1
<Equation 22>
NΔλin ≦ ΔB
Here, Δxin: the distance between the input ports 3, fin: the focal length of the input side slab waveguide 2, din: the distance between the arrayed waveguides 6 connected to the input side slab waveguide 2, ns: the slab waveguides 2, 4. Effective refractive index, m: diffraction order, ng: group refractive index, Δxout: spacing of output port 5, fout: focal length of output side slab waveguide 4, dout: array conductor connected to output side slab waveguide 4 An interval between the waveguides 6, N: an integer of 2 or more in terms of the number of input ports, and ΔWout: a core opening width of the output waveguide 20.

この光分波器1は、平面光回路(PLC)であるアレイ導波路型回折格子(AWG)であり、入力側スラブ導波路2と出力側スラブ導波路4の形状が異なる(入力側27と出力側28が非対称)ものである。本実施形態では、数式18のfinと数式19のfoutの関係をfin>foutとすることで数式20の関係を満たすようにしている。即ち、図18に示すように一般に市販されている波長合分波用のAWGや波長周回性を有したAWGでは入力側スラブ導波路102と出力側スラブ導波路103の形状が同一(入力側107と出力側108が対称)である。これに対し、本発明の光分波器1は入力側スラブ導波路2と出力側スラブ導波路4の形状を非対称にしており、fin>foutとすることでスラブ導波路2,4の形状を非対称にしている。例えば、一般に市販されているAWGと同程度の大きさであれば、当該AWGの寸法に対し、入力側スラブ導波路2の焦点距離finを増加させることで、fin>foutとすることが好ましい。一般に市販されているAWGでは、各スラブ導波路2,4の焦点距離fin,foutは既に小さい値となっており、出力側スラブ導波路4の焦点距離foutを更に小さくするよりも、入力側スラブ導波路2の焦点距離finを大きくする方が、製造が容易だからである。ただし、出力側スラブ導波路4の焦点距離foutを小さくすることでfin>foutとするようにしても良く、あるいは、入力側スラブ導波路2の焦点距離finを大きくし且つ出力側スラブ導波路4の焦点距離foutを小さくすることでfin>foutとするようにしても良い。fin>foutとすることで波長間隔Δλinと波長間隔Δλoutとの関係が数式20の関係を満たし、入力側スラブ導波路2での各アレイ導波路6への入力の光信号の波長間隔Δλinを小さくすることができ、出力ポート5から見て、入力ポート3が1つに見えるようになる。   This optical demultiplexer 1 is an arrayed waveguide type diffraction grating (AWG) which is a planar optical circuit (PLC), and the input side slab waveguide 2 and the output side slab waveguide 4 have different shapes (from the input side 27). The output side 28 is asymmetric). In the present embodiment, the relationship of fin in Formula 18 and fout in Formula 19 is set to satisfy fin> fout so that the relationship of Formula 20 is satisfied. That is, as shown in FIG. 18, in a commercially available AWG for wavelength multiplexing / demultiplexing or an AWG having wavelength circulation, the shapes of the input side slab waveguide 102 and the output side slab waveguide 103 are the same (input side 107). And the output side 108 are symmetrical). On the other hand, in the optical demultiplexer 1 of the present invention, the shapes of the input-side slab waveguide 2 and the output-side slab waveguide 4 are asymmetric, and the shape of the slab waveguides 2 and 4 is made by setting fin> fout. It is asymmetric. For example, if the size is approximately the same as a commercially available AWG, it is preferable to satisfy fin> fout by increasing the focal length fin of the input-side slab waveguide 2 with respect to the dimensions of the AWG. In a commercially available AWG, the focal lengths fin and fout of the slab waveguides 2 and 4 are already small, and the input-side slab is smaller than the focal length fout of the output-side slab waveguide 4. This is because it is easier to manufacture if the focal length fin of the waveguide 2 is increased. However, the focal length fout of the output side slab waveguide 4 may be reduced to satisfy fin> fout, or the focal length fin of the input side slab waveguide 2 may be increased and the output side slab waveguide 4 may be set. The focal length fout may be reduced to satisfy fin> fout. By satisfying fin> fout, the relationship between the wavelength interval Δλin and the wavelength interval Δλout satisfies the relationship of Equation 20, and the wavelength interval Δλin of the optical signal input to each arrayed waveguide 6 in the input side slab waveguide 2 is reduced. As seen from the output port 5, the input port 3 can be seen as one.

入力側スラブ導波路2には例えば4つの入力ポート3が設けられている。ただし、入力ポート3の数は4つに限るものではない。また、出力側スラブ導波路4には使用される光信号の波長の種類と同数の出力ポート5が設けられている。出力ポート5には、使用される光信号の波長であって他の出力ポート5と異なるものを割り当てておく。光信号はいずれの入力ポート3に入力されても割り当て波長の出力ポート5から出力される。本実施形態では、光信号として使用される波長はλ1,λ2,λ3,λ4の4種類であり、4つの出力ポート5が設けられている。ただし、光信号の波長の数と出力ポート5の数は、4つに限るものではない。なお、ここでは説明とその理解を容易にするために入力ポート数や出力ポート数、光信号の波長の数を4にしているが、実際には、例えば16、32、64等であり、さらには例えば256、400等も可能であり、その他の数でも良い。以下、説明のため、4つの入力ポート3を入力ポート3a,3b,3c,3d、4つの出力ポート5を出力ポート5A,5B,5C,5Dと適宜記載して区別する。また、図2においては、入力ポート3a,3b,3c,3dを単に入力ポートa,b,c,dと記載し、出力ポート5A,5B,5C,5Dを単に出力ポートA,B,C,Dと記載して区別する(図11,図13,図15,図21,図23も同様)。   For example, four input ports 3 are provided in the input side slab waveguide 2. However, the number of input ports 3 is not limited to four. The output side slab waveguide 4 is provided with the same number of output ports 5 as the types of wavelengths of the optical signals used. The output port 5 is assigned a wavelength of the optical signal to be used, which is different from the other output ports 5. The optical signal is output from the output port 5 of the assigned wavelength regardless of which input port 3 is input. In the present embodiment, there are four types of wavelengths λ1, λ2, λ3, and λ4 used as optical signals, and four output ports 5 are provided. However, the number of wavelengths of the optical signal and the number of output ports 5 are not limited to four. Here, in order to facilitate explanation and understanding, the number of input ports, the number of output ports, and the number of wavelengths of optical signals are set to 4, but actually, for example, 16, 32, 64, etc. For example, 256, 400, etc. are possible, and other numbers may be used. Hereinafter, for the sake of explanation, the four input ports 3 are distinguished from each other by appropriately describing the input ports 3a, 3b, 3c, 3d and the four output ports 5 as output ports 5A, 5B, 5C, 5D. In FIG. 2, the input ports 3a, 3b, 3c, 3d are simply described as input ports a, b, c, d, and the output ports 5A, 5B, 5C, 5D are simply output ports A, B, C, D is distinguished by being described (the same applies to FIGS. 11, 13, 15, 21, and 23).

出力ポート5Aには波長λ1が、出力ポート5Bには波長λ2が、出力ポート5Cには波長λ3が、出力ポート5Dには波長λ4がそれぞれ割り当てられている。即ち、入力ポートに依存せずに各出力ポートにこれらの波長が割り当てられるように光分波器1が形成されている。   Wavelength λ1 is assigned to output port 5A, wavelength λ2 is assigned to output port 5B, wavelength λ3 is assigned to output port 5C, and wavelength λ4 is assigned to output port 5D. That is, the optical demultiplexer 1 is formed so that these wavelengths are assigned to the output ports without depending on the input ports.

図2に、各出力ポート5と出力される光信号の波長の関係を示す。なお、参考のため、fin=foutの場合の関係を仮想線で示す。入力ポート3aに入力された波長λ1の光信号λ1a、入力ポート3bに入力された波長λ1の光信号λ1b、入力ポート3cに入力された波長λ1の光信号λ1c、入力ポート3dに入力された波長λ1の光信号λ1dは、出力ポート5Aから出力される。即ち、波長周回性を有する一般に販売されているAWGでは、図16に示すように、波長λ1の光信号は割り当て波長が一致する入力ポート102aに入力された場合にのみ出力ポートから出力されるが、本発明の光分波器1では、入力ポート3に依存せずに、即ち、どの入力ポート3a〜3dに入力されても波長λ1が割り当てられている出力ポート5Aから出力される。   FIG. 2 shows the relationship between each output port 5 and the wavelength of the output optical signal. For reference, the relationship when fin = fout is indicated by a virtual line. Optical signal λ1a of wavelength λ1 input to input port 3a, optical signal λ1b of wavelength λ1 input to input port 3b, optical signal λ1c of wavelength λ1 input to input port 3c, wavelength input to input port 3d The optical signal λ1d of λ1 is output from the output port 5A. That is, in the AWG that is generally sold with wavelength circulatory properties, as shown in FIG. 16, the optical signal of wavelength λ1 is output from the output port only when it is input to the input port 102a having the same assigned wavelength. In the optical demultiplexer 1 according to the present invention, the light is output from the output port 5A to which the wavelength λ1 is assigned irrespective of the input port 3, that is, regardless of which input port 3a to 3d is input.

同様に、入力ポート3aに入力された波長λ2の光信号λ2a、入力ポート3bに入力された波長λ2の光信号λ2b、入力ポート3cに入力された波長λ2の光信号λ2c、入力ポート3dに入力された波長λ2の光信号λ2dは波長λ2が割り当て波長の出力ポート5Bから出力される。同様に、各入力ポート3a〜3dに入力された波長λ3の光信号λ3a〜λ3dは波長λ3が割り当てられた出力ポート5Cから出力され、各入力ポート3a〜3dに入力された波長λ4の光信号λ4a〜λ4dは波長λ4が割り当てられた出力ポート5Dから出力される。   Similarly, an optical signal λ2a of wavelength λ2 input to the input port 3a, an optical signal λ2b of wavelength λ2 input to the input port 3b, an optical signal λ2c of wavelength λ2 input to the input port 3c, and input to the input port 3d The optical signal λ2d having the wavelength λ2 is output from the output port 5B having the wavelength λ2 assigned. Similarly, the optical signals λ3a to λ3d of wavelength λ3 input to the input ports 3a to 3d are output from the output port 5C to which the wavelength λ3 is assigned, and the optical signals of wavelength λ4 input to the input ports 3a to 3d. λ4a to λ4d are output from the output port 5D to which the wavelength λ4 is assigned.

つまり、図3に示すように、どの入力ポート3a,…,3dを用いても、各波長の光信号は割り当て波長が一致する出力ポート5A,…,5Dから出力される。このように、本発明の光分波器1では、いずれの入力ポート3を用いても各出力ポート5から出力される光信号の波長帯を同一にすることができるので、各入力ポート3に様々な波長帯の光信号を入力させても、対応する波長帯(割り当て波長)の出力ポート5から出力させることができる。そのため、後述の光合波装置7での使用に適した光分波器1を提供することができる。   That is, as shown in FIG. 3, regardless of which input port 3a,..., 3d is used, the optical signal of each wavelength is output from the output ports 5A,. Thus, in the optical demultiplexer 1 of the present invention, the wavelength band of the optical signal output from each output port 5 can be made the same regardless of which input port 3 is used. Even if optical signals of various wavelength bands are input, they can be output from the output port 5 of the corresponding wavelength band (assigned wavelength). Therefore, the optical demultiplexer 1 suitable for use in the optical multiplexing device 7 described later can be provided.

次に、本発明の光合波装置7について説明する。図4に、本発明の光合波装置7の実施形態の一例を示す。光合波装置7は、上述の光分波器1と、光分波器1の出力ポート5から出力された光信号を合波して単一の出力ポート11から出力する光合波器8を備えるものである。   Next, the optical multiplexing device 7 of the present invention will be described. FIG. 4 shows an example of an embodiment of the optical multiplexing device 7 of the present invention. The optical multiplexer 7 includes the above-described optical demultiplexer 1 and an optical multiplexer 8 that multiplexes the optical signals output from the output port 5 of the optical demultiplexer 1 and outputs them from a single output port 11. Is.

本実施形態の光合波器8はアレイ導波路型合波器(アレイ導波路回折格子:AWG)であり、例えば図5に示すように、その入力側スラブ導波路9は光分波器1の出力ポート5と同じ数の入力ポート10が設けられており、各入力ポート10には、対応する光分波器1の出力ポート5と同じ波長が割り当てられている。即ち、光合波器8は、光分波器1の出力ポート5と同数の入力ポート10を有する入力側スラブ導波路9と、単一の出力ポート11を有する出力側スラブ導波路12と、入力側スラブ導波路9と出力側スラブ導波路12とを接続するアレイ導波路13を有している。この光合波器8は、入力側スラブ導波路9と出力側スラブ導波路12の形状が対称、即ち、焦点距離fin,fout、アレイ導波路の間隔din,doutが同一であり、一般に販売されている波長合波用のAWGの使用が可能である。   The optical multiplexer 8 of this embodiment is an arrayed waveguide type multiplexer (arrayed waveguide diffraction grating: AWG). For example, as shown in FIG. 5, the input-side slab waveguide 9 is the optical demultiplexer 1. The same number of input ports 10 as the output ports 5 are provided, and each input port 10 is assigned the same wavelength as the output port 5 of the corresponding optical demultiplexer 1. That is, the optical multiplexer 8 includes an input side slab waveguide 9 having the same number of input ports 10 as the output ports 5 of the optical demultiplexer 1, an output side slab waveguide 12 having a single output port 11, and an input An arrayed waveguide 13 that connects the side slab waveguide 9 and the output side slab waveguide 12 is provided. In this optical multiplexer 8, the shapes of the input-side slab waveguide 9 and the output-side slab waveguide 12 are symmetrical, that is, the focal lengths fin and fout and the array waveguide intervals din and dout are the same, and are generally sold. It is possible to use an AWG for wavelength multiplexing.

光分波器1の出力ポート5と光合波器8の入力ポート10は、同じ波長が割り当てられているもの同士で接続用導波路14によって接続されている。本実施形態では、光分波器1には4つの出力ポート5が設けられているので、光合波器8の入力ポート10も4つ設けられている。なお、以下、説明のため、光合波器8の4つの入力ポート10を入力ポート10a,10b,10c,10dとして区別する。そして、入力ポート10aには波長λ1が、入力ポート10bには波長λ2が、入力ポート10cには波長λ3が、入力ポート10dには波長λ4がそれぞれ割り当てられている。   The output port 5 of the optical demultiplexer 1 and the input port 10 of the optical multiplexer 8 are connected to each other by the connecting waveguide 14 to which the same wavelength is assigned. In the present embodiment, since the optical demultiplexer 1 is provided with the four output ports 5, the four input ports 10 of the optical multiplexer 8 are also provided. Hereinafter, for the sake of explanation, the four input ports 10 of the optical multiplexer 8 are distinguished as input ports 10a, 10b, 10c, and 10d. The wavelength λ1 is assigned to the input port 10a, the wavelength λ2 is assigned to the input port 10b, the wavelength λ3 is assigned to the input port 10c, and the wavelength λ4 is assigned to the input port 10d.

光合波器8では、図6に示すように、割り当て波長に合った波長λ1,…,λ4の光信号が入力ポート10a,…,10dに入力された場合には、光信号は合波されて出力ポート11から出力される。一方、図16に示すように、割り当て波長とは異なる波長の光信号が入力ポート10に入力された場合にはきちんと合波することができず、波長が割り当て波長と異なる入力ポート10b,10c,10dに入力された光信号λ4,λ2,λ3は出力されない。   In the optical multiplexer 8, as shown in FIG. 6, when optical signals of wavelengths λ1,..., Λ4 matching the assigned wavelength are input to the input ports 10a,. Output from the output port 11. On the other hand, as shown in FIG. 16, when an optical signal having a wavelength different from the assigned wavelength is input to the input port 10, it cannot be properly multiplexed, and the input ports 10b, 10c, The optical signals λ4, λ2, and λ3 input to 10d are not output.

光合波装置7では、光合波器8の前段に光分波器1を設けることで、光合波器8の各入力ポート10a,…,10dには割り当てられた波長λ1,…,λ4の光信号が入力される。したがって、光合波器8の出力ポート11からは、光合波器8に入力された光信号の全てが合波されて出力される。即ち、図4に示すように、光合波装置7に入力された光信号の全てが合波されて出力ポート11から出力される。このように、図19に示すようなアクティブな光スイッチ106を備えていなくても、入力ポート3a,…,3dに入力された光信号を合波して単一の出力ポート11から出力することができる。   In the optical multiplexer 7, the optical demultiplexer 1 is provided in front of the optical multiplexer 8, so that the optical signals of the wavelengths λ 1,..., Λ 4 assigned to the input ports 10 a,. Is entered. Therefore, all of the optical signals input to the optical multiplexer 8 are combined and output from the output port 11 of the optical multiplexer 8. That is, as shown in FIG. 4, all of the optical signals input to the optical multiplexer 7 are combined and output from the output port 11. In this way, even if the active optical switch 106 as shown in FIG. 19 is not provided, the optical signals input to the input ports 3a,..., 3d are combined and output from the single output port 11. Can do.

また、前段の光分波器1と後段の光合波器8とがともにアレイ導波路型回折格子であって平面光回路(PLC)であり、同一の平面光回路上に作成することができるので、前段の光分波器1と後段の光合波器8との接続を相性のいいものとすることができ、接続のための損失を低く抑えることができる。   In addition, since the front-stage optical demultiplexer 1 and the rear-stage optical multiplexer 8 are both arrayed waveguide type diffraction gratings and are planar optical circuits (PLCs), they can be created on the same planar optical circuit. The connection between the optical demultiplexer 1 at the front stage and the optical multiplexer 8 at the rear stage can be made compatible, and the loss for connection can be kept low.

図7に、波長分割多重光通信(WDM:Wavelength Division Multiplexing)において、1本の光ファイバ15によって異なる波長の光信号を伝送する概念を示す。図7中符号18は光ファイバ15によって伝送された光信号をその波長に応じて分波させる分波器である。この通信方式を実現する場合に、合波器として本発明の光合波装置7を使用することで、例えば図8に示すように波長可変光源16を接続することや、例えば図9に示すようにWDMネットワーク17を接続することが可能になる。光合波装置7は入力ポート数が多い場合には3dBカプラやスターカプラに比べて低損失となり、効率の良いWDMを実現することができる。   FIG. 7 shows a concept of transmitting optical signals of different wavelengths through one optical fiber 15 in wavelength division multiplexing (WDM). Reference numeral 18 in FIG. 7 denotes a duplexer that demultiplexes an optical signal transmitted through the optical fiber 15 according to its wavelength. When realizing this communication method, by using the optical multiplexer 7 of the present invention as a multiplexer, for example, as shown in FIG. 8, the wavelength variable light source 16 can be connected, or for example, as shown in FIG. It becomes possible to connect the WDM network 17. When the number of input ports is large, the optical multiplexer 7 has a lower loss than a 3 dB coupler or a star coupler, and can realize an efficient WDM.

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上述の説明では、fin>foutとすることで、即ち焦点距離を非対称にすることで、入力側27の形状と出力側28の形状を非対称にし、これによってNΔλin≦Δλout又はNΔλin≦ΔBの関係を満たすようにしていたが、必ずしもこの手法に限るものではなく、他の手法によっても良い。例えば図10,図11に示すように、Δxin<Δxoutとすることで、即ち入力ポート3の間隔Δxinと出力ポート5の間隔Δxoutを非対称とすることで、入力側27の形状と出力側28の形状を非対称にし、これによってNΔλin≦Δλoutの関係を満たすようにしても良く、あるいは例えば図12,図13に示すように、din<doutとすることで、即ち入力側スラブ導波路2に接続されたアレイ導波路6の間隔dinと出力側スラブ導波路4に接続されたアレイ導波路6の間隔doutを非対称とすることで、入力側27の形状と出力側28の形状を非対称にし、これによってNΔλin≦Δλout又はNΔλin≦ΔBの関係を満たすようにしても良い。さらには、例えば図20,図21に示すように、Δxin<ΔWoutとすることで、入力側27の形状と出力側28の形状を非対称にし、これによってNΔλin≦ΔBの関係を満たすようにしても良い。なお、図10,図11のポート間隔Δxin,Δxoutを非対称とする場合には、出力ポート5のポート間隔Δxoutを大きくし、入力ポート3a,…,3dの違いによる出力ポート5A,…,5Dでの焦点の位置の変化が出力ポート5A,…,5Dの大きさの範囲内に収まるようにすることが好ましい。図10の実施形態では、出力ポート5を徐々に縮径させて例えば接続用導波路14に接続している。即ち、入力ポート3a,…,3dの切り替えによって出力ポート5A,…,5Dでの焦点の位置がずれるが、その変化は出力ポート5の広がったテーパ内に収まっている。なお、図11において仮想線で示すものは出力ポート5を徐々に縮径するテーパ部を形成しない場合である。テーパ部を形成したものと帯域幅が異なっている。また、図13において、仮想線で示すものは、din=doutの場合である。din<doutとした場合と、中心波長と帯域幅が異なっている。さらに、上述の焦点距離fin,foutを非対称(fin>fout)にする手法、ポート間隔Δxin,Δxoutを非対称(Δxin<Δxout)とする手法、アレイ導波路6の接続間隔din,doutを非対称(din<dout)とする手法、入力ポート3の間隔Δxin<出力用導波路20のコア開口幅ΔWoutとする手法のうち、いずれか2つ又は3つを組み合わせても良く、あるいは4つ全てを組み合わせても良い。   For example, in the above description, by setting fin> fout, that is, by making the focal length asymmetrical, the shape of the input side 27 and the shape of the output side 28 are asymmetrical, whereby NΔλin ≦ Δλout or NΔλin ≦ ΔB. Although the relationship is satisfied, it is not necessarily limited to this method, and other methods may be used. For example, as shown in FIGS. 10 and 11, by setting Δxin <Δxout, that is, by making the interval Δxin of the input port 3 and the interval Δxout of the output port 5 asymmetric, the shape of the input side 27 and the output side 28 The shape may be asymmetrical so that the relationship of NΔλin ≦ Δλout may be satisfied, or, for example, as shown in FIGS. 12 and 13, din <dout, that is, connected to the input-side slab waveguide 2 By making the interval din of the arrayed waveguide 6 and the interval dout of the arrayed waveguide 6 connected to the output side slab waveguide 4 asymmetric, the shape of the input side 27 and the shape of the output side 28 are made asymmetrical. The relationship of NΔλin ≦ Δλout or NΔλin ≦ ΔB may be satisfied. Furthermore, for example, as shown in FIGS. 20 and 21, by making Δxin <ΔWout, the shape of the input side 27 and the shape of the output side 28 are made asymmetric, thereby satisfying the relationship of NΔλin ≦ ΔB. good. When the port intervals Δxin and Δxout in FIGS. 10 and 11 are asymmetric, the port interval Δxout of the output port 5 is increased, and the output ports 5A,..., 5D due to the difference between the input ports 3a,. It is preferable that the change in the focus position falls within the size range of the output ports 5A,..., 5D. In the embodiment of FIG. 10, the output port 5 is gradually reduced in diameter and connected to, for example, the connection waveguide 14. That is, the focus position at the output ports 5A,..., 5D is shifted by switching the input ports 3a,..., 3d, but the change is within the widened taper of the output port 5. In addition, what is shown with a virtual line in FIG. 11 is a case where the taper part which diameter-reduces the output port 5 gradually is not formed. The bandwidth is different from that of the tapered portion. Further, in FIG. 13, what is indicated by a virtual line is a case where din = dout. The center wavelength and bandwidth are different from the case of din <dout. Further, the above-described method of making the focal lengths fin and fout asymmetric (fin> fout), the method of setting the port intervals Δxin and Δxout asymmetric (Δxin <Δxout), and the connection intervals din and dout of the arrayed waveguide 6 are asymmetric (din) <Dout), and the method of setting the input port 3 interval Δxin <the core opening width ΔWout of the output waveguide 20, any two or three may be combined, or all four may be combined Also good.

また、上述の光合波装置7では、光合波器8としてアレイ導波路型合波器を使用していたが、複数の入力を合波して1の出力を得ることができるものであれば、アレイ導波路型合波器以外の光合波器、例えば多段に接続した多層膜フィルタ,凹面回折格子、透過型回折格子、反射型回折格子等を使用しても良く、また、光合波器8としてアレイ導波路型合波器又はこれ以外の光合波器を多段式にして使用しても良い。   Moreover, in the above-mentioned optical multiplexing device 7, an arrayed waveguide type multiplexer is used as the optical multiplexer 8. However, as long as it can multiplex a plurality of inputs and obtain one output, An optical multiplexer other than the arrayed waveguide multiplexer, for example, a multilayer filter connected in multiple stages, a concave diffraction grating, a transmission diffraction grating, a reflection diffraction grating, or the like may be used. An arrayed waveguide multiplexer or other optical multiplexer may be used in a multistage manner.

また、例えば図14及び図15に示すように、光分波器1を複数並列に設けると共に、各光分波器1の前段に、隣接する波長の入力光信号を異なる光分波器1に入射させる振り分け手段19を備え、光合波器8は複数の光分波器1から出力された光信号を合波して単一の出力ポート11から出力するようにしても良い。本実施形態では、光分波器1を2台備えている。ただし、光分波器1の数は2台に限るものではなく、3台以上であっても良く、使用する光信号の波長の種類数や必要とされる出力ポート5の数等に応じて適宜数備えられる。   For example, as shown in FIGS. 14 and 15, a plurality of optical demultiplexers 1 are provided in parallel, and input optical signals having adjacent wavelengths are input to different optical demultiplexers 1 before each optical demultiplexer 1. The optical multiplexer 8 may be provided with a distribution unit 19 that makes the light incident, and the optical signals output from the plurality of optical demultiplexers 1 may be combined and output from a single output port 11. In this embodiment, two optical demultiplexers 1 are provided. However, the number of optical demultiplexers 1 is not limited to two, and may be three or more, depending on the number of types of wavelengths of optical signals used, the number of required output ports 5, and the like. An appropriate number is provided.

振り分け手段19は、例えばインターリーバである。ただし、振り分け手段19はインターリーバに限るものではなく、例えばエタロン等の周期的に透過(反射)光のレベルが変化する光フィルタ等の使用も可能であり、要するに入力された光信号について隣接する波長のものを異なる光分波器1に入射させるものであれば特に制限されない。ここで、隣接する波長とは、光信号として使用される波長をその大きさ順に並べた場合に隣り合う波長をいい、例えば使用される波長がλ1,λ2,λ3,λ4の4種類であり、この順番で波長が大きくなるとすると、λ1とλ2,λ2とλ3,λ3とλ4がそれぞれ隣接する波長である。本実施形態では、光分波器1を2台備えているので、振り分け手段19として、2台の光分波器1に光信号を振り分けるもの、例えば1つの入力ポートと2つの出力ポート(1入力2出力)を有するインターリーバを使用する。振り分け手段19の入力ポートには光信号が入力される。また、2つの出力ポートのうち一方は第1の光分波器1に、他方は第2の光分波器1にそれぞれ接続されている。振り分け手段19は、各光分波器1の入力ポート3の数と同数設けられている。本実施形態の光分波器1は入力ポート3を4つ有しているので、振り分け手段19を4台有している。   The distribution means 19 is an interleaver, for example. However, the distribution means 19 is not limited to an interleaver, and an optical filter that periodically changes the level of transmitted (reflected) light, such as an etalon, can be used. In short, input optical signals are adjacent to each other. There is no particular limitation as long as it allows light having a wavelength to enter different optical demultiplexers 1. Here, the adjacent wavelengths refer to adjacent wavelengths when the wavelengths used as optical signals are arranged in the order of their sizes, for example, there are four types of wavelengths used, λ1, λ2, λ3, and λ4. If the wavelength increases in this order, λ1, λ2, λ2, λ3, λ3, and λ4 are adjacent wavelengths. In the present embodiment, since two optical demultiplexers 1 are provided, the distribution means 19 distributes optical signals to the two optical demultiplexers 1, for example, one input port and two output ports (1 Use an interleaver with 2 inputs). An optical signal is input to the input port of the distribution means 19. One of the two output ports is connected to the first optical demultiplexer 1 and the other is connected to the second optical demultiplexer 1. The number of distribution means 19 is the same as the number of input ports 3 of each optical demultiplexer 1. Since the optical demultiplexer 1 of this embodiment has four input ports 3, it has four distribution means 19.

なお、光分波器1を多数備える場合には、振り分け手段19を多段式にしても良い。例えば、1入力2出力の振り分け手段19を2段式にすることで1ポートからの入力を4ポートに振り分けることができ、3段式にすることで1ポートからの入力を8ポートに振り分けることができるので、光分波器1を4つ備える場合には1入力2出力の振り分け手段19を2段式にすれば良く、光分波器1を8つ備える場合には1入力2出力の振り分け手段19を3段式にすれば良く、このように光分波器1の数と1段の出力ポート数に応じて振り分け手段19の段数を適宜設定すれば良い。   In addition, when many optical demultiplexers 1 are provided, the distribution means 19 may be multistage. For example, 1-input 2-output distribution means 19 can be assigned to 2 ports by assigning it to 2 ports, and 3 inputs to assign input from 1 port to 8 ports. Therefore, when four optical demultiplexers 1 are provided, the 1-input 2-output distribution means 19 may be a two-stage type, and when eight optical demultiplexers 1 are provided, one input-two outputs. The distribution means 19 may be a three-stage type, and the number of distribution means 19 may be appropriately set according to the number of optical demultiplexers 1 and the number of output ports in one stage.

振り分け手段19に入力された光信号はその周波数に応じて第1の光分波器1又は第2の光分波器1に振り分けられ、割り当て波長が一致する出力ポート5から出力され、光合波器8によって合波されて単一の出力ポート5から出力される。特に、入力ポート3の数Nが増加した場合等には、NΔλinの帯域が透過帯域幅に近付いてきて、透過帯域の端も使うことになり損失が増加する。振り分け手段19を設け、隣接する波長の光信号を異なる光分波器1に入射させることで、チャネル間隔を広く取り、透過帯域幅も広くとることができる。そのため、損失を抑えて特性安定化を図ることができると共に、入力光信号の波長数を増やすことができる。例えば、入力光信号を振り分け手段19で2分岐し、分岐された出力を各光分波器1に分けてチャネル間隔Δλoutと透過帯域幅を広げ、各光分波器1によって波長ごとに特定の出力ポート5から出力することで、トータルの波長チャネル数を減らさずに特性を改善できる。   The optical signal input to the distribution unit 19 is distributed to the first optical demultiplexer 1 or the second optical demultiplexer 1 according to the frequency, and is output from the output port 5 having the same assigned wavelength. The signals are combined by a unit 8 and output from a single output port 5. In particular, when the number N of input ports 3 increases, the band of NΔλin approaches the transmission bandwidth, and the end of the transmission band is also used, increasing the loss. By providing the distribution means 19 and allowing optical signals of adjacent wavelengths to enter different optical demultiplexers 1, the channel spacing can be increased and the transmission bandwidth can be increased. Therefore, it is possible to suppress loss and stabilize characteristics, and to increase the number of wavelengths of the input optical signal. For example, the input optical signal is branched into two by the distribution means 19, and the branched output is divided into each optical demultiplexer 1 to widen the channel interval Δλout and the transmission bandwidth, and each optical demultiplexer 1 specifies a specific wavelength for each wavelength. By outputting from the output port 5, the characteristics can be improved without reducing the total number of wavelength channels.

また、上述の説明では、本発明のアレイ導波路型回折格子1を光分波器としていたが、光合波器としても良い。光合波器とする場合には、使用する光信号の波長が割り当てられている出力ポート5が実際の出力ポートとして使用される。即ち、使用される光信号の波長が割り当てられている出力ポート5以外の出力ポートが存在していても良いし、存在しなくても良い。例えば、出力側スラブ導波路4に4つの出力ポート5A,5B,5C,5Dが設けられており、それぞれ波長λ1,λ2,λ3,λ4が割り当てられている場合、使用する光信号の波長がλ1であったとすると、出力ポート5Aが実際に使用される出力ポートである。この場合、波長λ2,λ3,λ4が割り当てられている出力ポート5B,5C,5Dは有っても無くても良い。即ち、波長λ2,λ3,λ4の光信号の焦点位置に出力ポート5B,5C,5Dが設けられていても良いし、設けられていなくても良い。実質的な出力ポート5の数が使用される光信号の波長の数と同数であれば良い。なお、ここでは使用する光信号の波長が1つの場合を例にしたが、2つ以上の場合も同様である。   In the above description, the arrayed waveguide grating 1 of the present invention is an optical demultiplexer, but may be an optical multiplexer. In the case of an optical multiplexer, the output port 5 to which the wavelength of the optical signal to be used is assigned is used as the actual output port. That is, an output port other than the output port 5 to which the wavelength of the optical signal to be used is assigned may or may not exist. For example, when the output side slab waveguide 4 is provided with four output ports 5A, 5B, 5C, and 5D, and the wavelengths λ1, λ2, λ3, and λ4 are assigned to them, the wavelength of the optical signal to be used is λ1. , The output port 5A is an output port that is actually used. In this case, the output ports 5B, 5C, and 5D to which the wavelengths λ2, λ3, and λ4 are assigned may or may not be present. That is, the output ports 5B, 5C, and 5D may be provided at the focal positions of the optical signals having the wavelengths λ2, λ3, and λ4, or may not be provided. It is sufficient if the actual number of output ports 5 is the same as the number of wavelengths of the optical signal used. Here, the case where the wavelength of the optical signal to be used is one is taken as an example, but the same applies to the case where two or more wavelengths are used.

出力ポート5の数を1つにした場合の光合波器1を図22,図23に示す。出力ポート5が1つの場合には、上述の数式14,数式16,数式17のうち少なくともいずれか1つを満たすことで、数式18のΔλinと数式21のΔBとが数式22の関係を満たすようにする。   The optical multiplexer 1 when the number of output ports 5 is one is shown in FIGS. When there is one output port 5, Δλin in Expression 18 and ΔB in Expression 21 satisfy the relationship of Expression 22 by satisfying at least one of Expression 14, Expression 16, and Expression 17 described above. To.

図24に、アレイ導波路型回折格子1を光合波器(以下、光合波器1という)として使用する例を示す。光源として同一波長で送信タイミングをずらした複数の通信機21を用いている。本実施例では、通信機21は例えば波長λ1の信号を出力する。光合波器1の入力側スラブ導波路2の各入力ポート3には、通信機21からの光信号が入力される。また、光合波器1の出力側スラブ導波路4の波長λ1の光の焦点位置には出力ポート5が形成されている。この場合であっても、入力ポート3に依存せずに単一の出力ポート5から割り当て波長λ1の光信号を出力することができる。   FIG. 24 shows an example in which the arrayed waveguide grating 1 is used as an optical multiplexer (hereinafter referred to as an optical multiplexer 1). A plurality of communication devices 21 having the same wavelength and different transmission timings are used as light sources. In the present embodiment, the communication device 21 outputs a signal having a wavelength λ1, for example. The optical signal from the communication device 21 is input to each input port 3 of the input-side slab waveguide 2 of the optical multiplexer 1. An output port 5 is formed at the focal position of the light of wavelength λ1 in the output-side slab waveguide 4 of the optical multiplexer 1. Even in this case, the optical signal having the assigned wavelength λ1 can be output from the single output port 5 without depending on the input port 3.

本発明の光分波器1は、例えばPON(Passive Optical Network)への適用が考えられる。PONは中央局から加入者宅へ伸びる光ファイバの途中にスターカプラを設けて複数の加入者宅へ引き込む方式である。PONの上り回線(加入者宅から中央局)の通信では、ONU(optical network unit:加入者宅側の光回線終端装置)は光信号をOLT(optical Line Terminal:中央局側の光回線終端装置)へ送る。各ONUは光信号が衝突しないように異なるタイミングで光信号を送信する。分岐数Nのスターカプラを通過する際、光信号の強度が1/N以下になり、分岐数が多い場合には損失が増大してしまう。   The optical demultiplexer 1 of the present invention can be applied to, for example, a PON (Passive Optical Network). PON is a system in which a star coupler is provided in the middle of an optical fiber extending from a central office to a subscriber's house and is drawn into a plurality of subscriber houses. In the communication of the PON upstream line (from the subscriber's home to the central office), the ONU (optical network unit: optical line terminator on the subscriber's home side) transmits the optical signal to the OLT (optical line terminal: central office side). ) Each ONU transmits an optical signal at a different timing so that the optical signals do not collide. When passing through a star coupler with N branches, the intensity of the optical signal becomes 1 / N or less, and the loss increases when the number of branches is large.

このスターカプラの代わりに本発明の光合波器1を使用する。図25に、PONに適用した例を示す。光合波器1の各入力ポート3には各ONU23から伸びる光ファイバ25が接続されている。各ONU23には例えばパソコン24が接続されている。各ONU23は例えば波長λ1の光信号を出力する。また、光合波器1の単一の出力ポート5にはOLT22へと向かう光ファイバ26が接続されている。出力ポート5には波長λ1が割り当てられている。   The optical multiplexer 1 of the present invention is used in place of this star coupler. FIG. 25 shows an example applied to PON. An optical fiber 25 extending from each ONU 23 is connected to each input port 3 of the optical multiplexer 1. For example, a personal computer 24 is connected to each ONU 23. Each ONU 23 outputs an optical signal having a wavelength λ1, for example. Further, an optical fiber 26 directed to the OLT 22 is connected to the single output port 5 of the optical multiplexer 1. The output port 5 is assigned a wavelength λ1.

各ONU23からタイミングをずらして出力された波長λ1の光信号は光合波器1によって合波されてOLT22へと供給される。光信号の合波に光合波器1を使用することで、スターカプラを使用する場合に比べて損失を低減することができる。そのため、各ONU23としてレーザ出力の小さなものの使用が可能となり、消費電力を下げることができる。   The optical signals of wavelength λ1 output from the respective ONUs 23 at different timings are multiplexed by the optical multiplexer 1 and supplied to the OLT 22. By using the optical multiplexer 1 for multiplexing optical signals, it is possible to reduce loss compared to the case where a star coupler is used. Therefore, it is possible to use a small laser output as each ONU 23 and to reduce power consumption.

本発明のアレイ導波路型回折格子を光分波器として使用した場合の第1の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 1st Embodiment at the time of using the arrayed waveguide type diffraction grating of this invention as an optical demultiplexer. 同光分波器の出力スペクトルイメージを示す図である。It is a figure which shows the output spectrum image of the same optical demultiplexer. 同光分波器の入力光と出力光の波長の関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the wavelength of the input light of the same optical demultiplexer, and output light. 本発明の光合波装置の第1の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows 1st Embodiment of the optical multiplexing apparatus of this invention. 同光合波装置で使用される光合波器の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the optical multiplexer used with the optical multiplexing apparatus. 同光合波器の入力光と出力光の波長の関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the wavelength of the input light and output light of the optical multiplexer. 本発明の光合波装置をWDM光通信に適用した概念図である。It is the conceptual diagram which applied the optical multiplexing apparatus of this invention to WDM optical communication. 本発明の光合波装置の光源として波長可変光源を接続した場合の概念図である。It is a conceptual diagram at the time of connecting a wavelength variable light source as a light source of the optical multiplexing apparatus of this invention. 本発明の光合波装置の光源としてWDMネットワークを接続した場合の概念図である。It is a conceptual diagram at the time of connecting a WDM network as a light source of the optical multiplexing apparatus of this invention. 本発明のアレイ導波路型回折格子を光分波器として使用した場合の第2の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 2nd Embodiment at the time of using the arrayed waveguide type diffraction grating of this invention as an optical demultiplexer. 図10の光分波器の出力スペクトルイメージを示す図である。It is a figure which shows the output spectrum image of the optical demultiplexer of FIG. 本発明のアレイ導波路型回折格子を光分波器として使用した場合の第3の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 3rd Embodiment at the time of using the arrayed waveguide type diffraction grating of this invention as an optical demultiplexer. 図12の光分波器の出力スペクトルイメージを示す図である。It is a figure which shows the output spectrum image of the optical demultiplexer of FIG. 本発明の光合波装置の第2の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows 2nd Embodiment of the optical multiplexing apparatus of this invention. 図14の光合波装置で使用される光分波器の出力スペクトルイメージを示す図である。It is a figure which shows the output spectrum image of the optical demultiplexer used with the optical multiplexing apparatus of FIG. 従来の光合波器の入力光と出力光の波長の関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the wavelength of the input light and output light of the conventional optical multiplexer. 従来の光合波器(多入力・1出力)の平面図である。It is a top view of the conventional optical multiplexer (multiple input and 1 output). 従来の光合波器(多入力・多出力)の平面図である。It is a top view of the conventional optical multiplexer (multiple input and multiple output). 図17の光合波器をWDM光通信に適用した概念図である。It is the conceptual diagram which applied the optical multiplexer of FIG. 17 to WDM optical communication. 本発明のアレイ導波路型回折格子を光分波器として使用した場合の第4の実施形態を示し、(a)は入力側スラブ導波路の概念図、(b)は出力側スラブ導波路の概念図である。The 4th Embodiment at the time of using the arrayed waveguide type diffraction grating of this invention as an optical demultiplexer is shown, (a) is a conceptual diagram of an input side slab waveguide, (b) is an output side slab waveguide. It is a conceptual diagram. 図20の光分波器の出力スペクトルイメージを示す図である。It is a figure which shows the output spectrum image of the optical demultiplexer of FIG. 本発明のアレイ導波路型回折格子を光合波器として使用した場合の実施形態を示し、(a)は入力側スラブ導波路の概念図、(b)は出力側スラブ導波路の概念図である。The embodiment at the time of using the arrayed waveguide type diffraction grating of the present invention as an optical multiplexer is shown, (a) is a conceptual diagram of an input side slab waveguide, (b) is a conceptual diagram of an output side slab waveguide. . 図22の光合波器の出力スペクトルイメージを示す図である。It is a figure which shows the output spectrum image of the optical multiplexer of FIG. 光源として同一の波長で送信タイミングをずらした複数の送信機を接続した場合の概念図である。It is a conceptual diagram at the time of connecting the some transmitter which shifted transmission timing with the same wavelength as a light source. 本発明のアレイ導波路型回折格子を光合波器としてPONに適用した場合の概念図である。It is a conceptual diagram at the time of applying to the PON the arrayed waveguide type diffraction grating of this invention as an optical multiplexer.

符号の説明Explanation of symbols

1 アレイ導波路型回折格子(光分波器,光合波器)
2 入力側スラブ導波路
3 入力ポート
4 出力側スラブ導波路
5 出力ポート
6 アレイ導波路
7 光合波装置
8 光合波器
11 出力ポート
19 振り分け手段
27 入力側
28 出力側
1 Arrayed waveguide grating (optical demultiplexer, optical multiplexer)
2 Input side slab waveguide 3 Input port 4 Output side slab waveguide 5 Output port 6 Array waveguide 7 Optical multiplexer 8 Optical multiplexer 11 Output port 19 Sorting means 27 Input side 28 Output side

Claims (3)

入力側の形状と出力側の形状が数式1,2,3,4のうち少なくともいずれか一つを満たす非対称であり、前記出力側には、前記入力側に設けられた複数の入力ポートのうちいずれの入力ポートから入力された光信号であってもその波長が割り当て波長と一致するものを出力する出力ポートが設けられていることを特徴とするアレイ導波路型回折格子。
〈数1〉
fin>fout
〈数2〉
Δxin<Δxout
〈数3〉
din<dout
〈数4〉
Δxin<ΔWout
ここで、fin:入力側スラブ導波路の焦点距離、fout:出力側スラブ導波路の焦点距離、Δxin:入力ポートの間隔、Δxout:出力ポートの間隔、din:入力側スラブ導波路に接続されたアレイ導波路の間隔、dout:出力側スラブ導波路に接続されたアレイ導波路の間隔、ΔWout:出力用導波路のコア開口幅、である。
The shape on the input side and the shape on the output side are asymmetrical satisfying at least one of Formulas 1, 2, 3, and 4, and the output side includes a plurality of input ports provided on the input side. An arrayed waveguide grating characterized in that an output port is provided for outputting an optical signal input from any input port whose wavelength matches the assigned wavelength.
<Equation 1>
fin> fout
<Equation 2>
Δxin <Δxout
<Equation 3>
din <dout
<Equation 4>
Δxin <ΔWout
Here, fin: focal length of the input side slab waveguide, fout: focal length of the output side slab waveguide, Δxin: spacing of the input port, Δxout: spacing of the output port, din: connected to the input side slab waveguide The distance between the arrayed waveguides, dout: the distance between the arrayed waveguides connected to the output-side slab waveguide, and ΔWout: the core opening width of the output waveguide.
請求項1記載のアレイ導波路型回折格子よりなる光分波器と、光合波器とを備え、前記光分波器の出力側スラブ導波路は複数の前記出力ポートを有しており、前記光合波器は前記複数の出力ポートから出力された光信号を合波して単一の出力ポートから出力することを特徴とする光合波装置。   An optical demultiplexer comprising the arrayed waveguide grating according to claim 1 and an optical multiplexer, and an output slab waveguide of the optical demultiplexer has a plurality of the output ports, The optical multiplexer combines the optical signals output from the plurality of output ports and outputs the optical signals from a single output port. 前記光分波器を複数並列に設けると共に、前記光合波器は前記複数の光分波器から出力された光信号を合波して単一の出力ポートから出力するものであり、前記各光分波器の前段に設けられ、隣接する波長の入力光信号を異なる前記光分波器に入射させる振り分け手段を備えることを特徴とする請求項2記載の光合波装置。   A plurality of the optical demultiplexers are provided in parallel, and the optical multiplexer multiplexes the optical signals output from the plurality of optical demultiplexers and outputs them from a single output port. 3. The optical multiplexing apparatus according to claim 2, further comprising a distribution unit that is provided in a front stage of the demultiplexer and that makes an input optical signal having an adjacent wavelength incident on the different optical demultiplexer.
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