JP2693354B2 - 光デバイス - Google Patents
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- optical
- waveguides
- optical device
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the arrayed waveguides, e.g. comprising a filled groove in the array section
-
- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
- G02B6/1245—Geodesic lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平面レンズまたは低次
アレイマルチプレクサとして有用な集積光デバイスに関
する。本発明は、特に、光信号の広帯域多重化および多
重化解除に有用である。
アレイマルチプレクサとして有用な集積光デバイスに関
する。本発明は、特に、光信号の広帯域多重化および多
重化解除に有用である。
【０００２】
【従来の技術】広帯域波長分割マルチプレクサ（ＷＤ
Ｍ）は光通信に多くの応用を有する。例えば、ＷＤＭ
は、光増幅システムにおいてポンピング波長と信号波長
を結合するために使用可能である。他の例として、ＷＤ
Ｍは、異なる波長を中心とする帯域を加えることによっ
て光ファイバの長距離容量を増大させることができる。
例えば、１．５５マイクロメートルを中心とする帯域
を、１．３０マイクロメートル帯域の容量を補足するた
めに加えることができる。こうした２つの帯域は、単一
ファイバでの双方向通信に使用可能である。
Ｍ）は光通信に多くの応用を有する。例えば、ＷＤＭ
は、光増幅システムにおいてポンピング波長と信号波長
を結合するために使用可能である。他の例として、ＷＤ
Ｍは、異なる波長を中心とする帯域を加えることによっ
て光ファイバの長距離容量を増大させることができる。
例えば、１．５５マイクロメートルを中心とする帯域
を、１．３０マイクロメートル帯域の容量を補足するた
めに加えることができる。こうした２つの帯域は、単一
ファイバでの双方向通信に使用可能である。
【０００３】ＷＤＭは、広い波長帯域で光信号を結合お
よび分離することが可能な要素を必要とする。このよう
な要素には主として２つのタイプがある。それらのタイ
プは、マッハ・ツェンダー干渉計および波長依存方向性
カプラである。このようなデバイスは、単一マスクレベ
ルを使用して光導波路によって容易に製造され、低い後
方反射率および高いピーク透過率を有する。しかし、そ
のスペクトルのふるまいは正弦波的であるため、クロス
トークが低いのは狭い波長範囲のみである。さらに、狭
帯域拒絶の正確に制御された波長でこのようなデバイス
を製造するのは非常に困難である。結果として、干渉計
および方向性カプラは広帯域の応用に不適当であること
が多く、拒絶範囲を増大させるために薄膜フィルタが必
要とされる。
よび分離することが可能な要素を必要とする。このよう
な要素には主として２つのタイプがある。それらのタイ
プは、マッハ・ツェンダー干渉計および波長依存方向性
カプラである。このようなデバイスは、単一マスクレベ
ルを使用して光導波路によって容易に製造され、低い後
方反射率および高いピーク透過率を有する。しかし、そ
のスペクトルのふるまいは正弦波的であるため、クロス
トークが低いのは狭い波長範囲のみである。さらに、狭
帯域拒絶の正確に制御された波長でこのようなデバイス
を製造するのは非常に困難である。結果として、干渉計
および方向性カプラは広帯域の応用に不適当であること
が多く、拒絶範囲を増大させるために薄膜フィルタが必
要とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】導波路アレイから製造
された新しいタイプの集積光マルチプレクサが、米国特
許出願第０７／７４８，１３１号（発明者：Ｃ．ドラゴ
ン、出願日：１９９１年８月２１日。なお、この出願を
基礎として優先権主張して、特願平４−２４４０８５号
が出願されている）に記載されている。この集積デバイ
スは、カプラの対の間に配置された導波路のアレイから
なる。これは、密な波長分割多重化のための、近接して
離間した、狭帯域チャネルを作成するのに有用である。
しかし、これは、低次デバイスを必要とする広帯域マル
チプレクサには適しない。従って、低次グレーティング
またはレンズとして使用可能な集積光デバイスが要求さ
れる。
された新しいタイプの集積光マルチプレクサが、米国特
許出願第０７／７４８，１３１号（発明者：Ｃ．ドラゴ
ン、出願日：１９９１年８月２１日。なお、この出願を
基礎として優先権主張して、特願平４−２４４０８５号
が出願されている）に記載されている。この集積デバイ
スは、カプラの対の間に配置された導波路のアレイから
なる。これは、密な波長分割多重化のための、近接して
離間した、狭帯域チャネルを作成するのに有用である。
しかし、これは、低次デバイスを必要とする広帯域マル
チプレクサには適しない。従って、低次グレーティング
またはレンズとして使用可能な集積光デバイスが要求さ
れる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】平面レンズまたは低次ア
レイマルチプレクサとして有用な集積光デバイスは、１
対の光カプラと、近接して離間した光路長を与えるため
にＳ字形にカプラ間に広がる複数の導波路のアレイとか
らなる。Ｓ字配置は、光学レンズに等しい光路長を与え
る。曲線反転の間の領域のＳ字に追加される光路長は、
低次アレイマルチプレクサまたはデマルチプレクサに小
さい光路長増分を与えることができる。
レイマルチプレクサとして有用な集積光デバイスは、１
対の光カプラと、近接して離間した光路長を与えるため
にＳ字形にカプラ間に広がる複数の導波路のアレイとか
らなる。Ｓ字配置は、光学レンズに等しい光路長を与え
る。曲線反転の間の領域のＳ字に追加される光路長は、
低次アレイマルチプレクサまたはデマルチプレクサに小
さい光路長増分を与えることができる。
【０００６】
【実施例】図１に、従来型の導波路アレイマルチプレク
サ１０を示す。これは、第１のアレイカプラ１１と第２
のアレイカプラ１２とからなり、この２つのアレイカプ
ラはｎ個の導波路Ｗ1，Ｗ2，．．．，Ｗnによって結合
される。アレイカプラ１１および１２は、一般的に、入
力または出力点と、複数の周辺分配導波路の間にほぼ同
一の光路を与えるようにそれぞれ配置されたスラブ導波
路領域である。
サ１０を示す。これは、第１のアレイカプラ１１と第２
のアレイカプラ１２とからなり、この２つのアレイカプ
ラはｎ個の導波路Ｗ1，Ｗ2，．．．，Ｗnによって結合
される。アレイカプラ１１および１２は、一般的に、入
力または出力点と、複数の周辺分配導波路の間にほぼ同
一の光路を与えるようにそれぞれ配置されたスラブ導波
路領域である。
【０００７】ある動作モードでは、カプラ１１は入力導
波路１３からＰiで光を受信し、カプラ１２は受信光を
Ｐoの近くの出力導波路の対１４および１５に分配す
る。カプラ１１と１２の間のｎ個の導波路のアレイは、
クロストークを縮小するために、カプラから離れて広が
る導波路によってＣ字型に配列される。外側の導波路
は、その内側の導波路よりも、一定量Δｌだけ長い光路
を与える。
波路１３からＰiで光を受信し、カプラ１２は受信光を
Ｐoの近くの出力導波路の対１４および１５に分配す
る。カプラ１１と１２の間のｎ個の導波路のアレイは、
クロストークを縮小するために、カプラから離れて広が
る導波路によってＣ字型に配列される。外側の導波路
は、その内側の導波路よりも、一定量Δｌだけ長い光路
を与える。
【０００８】動作時に、入力導波路１３の基本モードの
光は、回折によってカプラ１１の中心から広がり、定位
相の円形波面を形成する。カプラ１１の周囲の導波路は
すべて等しい位相で励起される。導波路がバラバラであ
るため、光信号は分解する。しかし、分解後、導波路中
の光は最初は円形位相波面とともに継続し、導波路が最
初に励起されたときと同じ振幅分布をほぼ保持する。
光は、回折によってカプラ１１の中心から広がり、定位
相の円形波面を形成する。カプラ１１の周囲の導波路は
すべて等しい位相で励起される。導波路がバラバラであ
るため、光信号は分解する。しかし、分解後、導波路中
の光は最初は円形位相波面とともに継続し、導波路が最
初に励起されたときと同じ振幅分布をほぼ保持する。
【０００９】このアレイは、外側の導波路がその内側の
隣の導波路と比較してΔｌだけ長くなるように設計され
る。Δｌ＝ｍλ0（λ0は媒質中の波長、ｍは整数の次
数）である場合、カプラ１２内の光の位相波面は、Ｐo
でカプラ軸に集束する円形波を形成する。異なる波長λ
0＋Δλでは、アレイから現れる位相波面はカプラ軸Ｃ
Ｃ´に対して小さい角度θだけ傾斜し、カプラ軸からθ
だけ角度的に変位した導波路１５へ、Ｐoの近くで効率
的に結合される。
隣の導波路と比較してΔｌだけ長くなるように設計され
る。Δｌ＝ｍλ0（λ0は媒質中の波長、ｍは整数の次
数）である場合、カプラ１２内の光の位相波面は、Ｐo
でカプラ軸に集束する円形波を形成する。異なる波長λ
0＋Δλでは、アレイから現れる位相波面はカプラ軸Ｃ
Ｃ´に対して小さい角度θだけ傾斜し、カプラ軸からθ
だけ角度的に変位した導波路１５へ、Ｐoの近くで効率
的に結合される。
【００１０】この例で、出力導波路１４はλ0に結合す
るように配置され、出力導波路１５はλ0＋Δλに結合
するように配置される。従って、このデバイスは、導波
路１３からの２つの波長入力（λ0およびλ0＋Δλ）を
受信するために使用可能であり、波長分離された出力、
すなわち、１４でλ0および１５でλ0＋Δλを与える。
こうして、このデバイスはグレーティングおよびデマル
チプレクサとして作用する。逆方向には、これはマルチ
プレクサとして作用する。
るように配置され、出力導波路１５はλ0＋Δλに結合
するように配置される。従って、このデバイスは、導波
路１３からの２つの波長入力（λ0およびλ0＋Δλ）を
受信するために使用可能であり、波長分離された出力、
すなわち、１４でλ0および１５でλ0＋Δλを与える。
こうして、このデバイスはグレーティングおよびデマル
チプレクサとして作用する。逆方向には、これはマルチ
プレクサとして作用する。
【００１１】この従来型構造の困難は、低次デバイス、
すなわち、ｍの値が約１０未満のデバイスを作成しよう
とすると生じる。低次デバイスは、波長の数倍のオーダ
ーの光路差Δｌを要求する。また、導波路は、分解のた
めに分離され、損失を防ぐために鋭い曲げを回避すると
いう条件もある。これらの競合する条件を考えると、図
１のＣ字形アレイは、低次グレーティングに必要な小さ
い一定の光路差を与えるように容易に適合させることは
できない。すなわち、従来型の構造は、広帯域マルチプ
レクサまたは平面レンズを作成するように容易に適合さ
せることができない。
すなわち、ｍの値が約１０未満のデバイスを作成しよう
とすると生じる。低次デバイスは、波長の数倍のオーダ
ーの光路差Δｌを要求する。また、導波路は、分解のた
めに分離され、損失を防ぐために鋭い曲げを回避すると
いう条件もある。これらの競合する条件を考えると、図
１のＣ字形アレイは、低次グレーティングに必要な小さ
い一定の光路差を与えるように容易に適合させることは
できない。すなわち、従来型の構造は、広帯域マルチプ
レクサまたは平面レンズを作成するように容易に適合さ
せることができない。
【００１２】図２は、集積平面光学レンズとして作用す
るように適合されたデバイスの概略図である。図２のデ
バイスは、アレイカプラ２１と２２の間のｎ個の導波路
（Ｗ1，Ｗ2，．．．，Ｗn）がＣ字形ではなくＳ字形に
配列されること以外は図１のデバイスと同様である。特
に、各導波路は２つのほぼ円形の弧からなる。これらの
弧は、カプラ間の中間のＡＡ´で湾曲の向きを反転す
る。Ｓ字配置では、ｎ個の導波路はそれぞれカプラ２１
と２２の間で等しい光路長を示す。従って、カプラ２１
の中心Ｐiから放出された光は、ｎ個の導波路のそれぞ
れから等しい位相でカプラ２２の中心Ｐoに到着する。
こうして、ＰiとＰoは共役点となり、この構造体は、単
一の出力導波路２４によって、平面レンズとして作用す
る。
るように適合されたデバイスの概略図である。図２のデ
バイスは、アレイカプラ２１と２２の間のｎ個の導波路
（Ｗ1，Ｗ2，．．．，Ｗn）がＣ字形ではなくＳ字形に
配列されること以外は図１のデバイスと同様である。特
に、各導波路は２つのほぼ円形の弧からなる。これらの
弧は、カプラ間の中間のＡＡ´で湾曲の向きを反転す
る。Ｓ字配置では、ｎ個の導波路はそれぞれカプラ２１
と２２の間で等しい光路長を示す。従って、カプラ２１
の中心Ｐiから放出された光は、ｎ個の導波路のそれぞ
れから等しい位相でカプラ２２の中心Ｐoに到着する。
こうして、ＰiとＰoは共役点となり、この構造体は、単
一の出力導波路２４によって、平面レンズとして作用す
る。
【００１３】特に、カプラ２１は、Ｐiにおける入力導
波路２３と、周囲に配列された複数の導波路（Ｗ1，
Ｗ2，．．．，Ｗn）のそれぞれの間に等しい光路長を与
える円形部分では、スラブ形状導波路とするのが好まし
い。カプラ２２も、周囲の位置で複数の導波路を受容
し、導波路から２２の中心Ｐoまでに等しい光路長を与
える、同様のスラブ形状導波路であるのが好ましい。
波路２３と、周囲に配列された複数の導波路（Ｗ1，
Ｗ2，．．．，Ｗn）のそれぞれの間に等しい光路長を与
える円形部分では、スラブ形状導波路とするのが好まし
い。カプラ２２も、周囲の位置で複数の導波路を受容
し、導波路から２２の中心Ｐoまでに等しい光路長を与
える、同様のスラブ形状導波路であるのが好ましい。
【００１４】導波路のＳ字配置が、２１から２２までの
等しい光路長を与えるように設計可能であることは、Ｃ
字形デバイスにおいて直線ＰoＰiに垂直な対称軸ＡＡ´
を考えることによって図１から分かる。図１のデバイス
では、導波路と光路長の関係は次の通りである。 Ｗ1＝ｌ，Ｗ2＝ｌ＋Δｌ，Ｗ3＝ｌ＋２Δｌ，．．．，
Ｗn＝ｌ＋（ｎ−１）Δｌ ここで、ＡＡ´で切断し、Ｗ1の左半分がＷnの右半分と
接続され、Ｗ2の左半分がＷn-1の右半分と接続され、な
どとなるように構造体を１８０度回転することによって
形成されるＳ字構造体を考える。すると、各導波路の全
光路長は等しく、ｌ＋（ｎ−１）Δｌ／２となる。さら
に、クロストークを縮小するために必要な分離は保持さ
れ、鋭い曲げは導入されない。こうして、Ｓ字配置集積
光デバイスは、ＰiからＰoまでに等しい光路長を与える
ことができる。
等しい光路長を与えるように設計可能であることは、Ｃ
字形デバイスにおいて直線ＰoＰiに垂直な対称軸ＡＡ´
を考えることによって図１から分かる。図１のデバイス
では、導波路と光路長の関係は次の通りである。 Ｗ1＝ｌ，Ｗ2＝ｌ＋Δｌ，Ｗ3＝ｌ＋２Δｌ，．．．，
Ｗn＝ｌ＋（ｎ−１）Δｌ ここで、ＡＡ´で切断し、Ｗ1の左半分がＷnの右半分と
接続され、Ｗ2の左半分がＷn-1の右半分と接続され、な
どとなるように構造体を１８０度回転することによって
形成されるＳ字構造体を考える。すると、各導波路の全
光路長は等しく、ｌ＋（ｎ−１）Δｌ／２となる。さら
に、クロストークを縮小するために必要な分離は保持さ
れ、鋭い曲げは導入されない。こうして、Ｓ字配置集積
光デバイスは、ＰiからＰoまでに等しい光路長を与える
ことができる。
【００１５】図２の構造体のマスクを設計する指針とし
て、図２から、入力カプラファンアウトを形成する直線
導波路は、直線ＡＡ´への垂線にまで曲げられることが
分かる。直線ＡＡ´は、入力光軸に対して角度π／２−
γ0だけ傾斜する。入力部分の各導波路は、１５ｍｍ以
上の曲率半径を有する円弧に接続された直線セグメント
からなる。入力部導波路の隣接導波路間での光路差は等
しく、Ｗ1が最短でＷnが最長となるように光路長が増大
するように配列される。また、導波路は、直線ＡＡ´と
の交点では等間隔である。出力部分は、湾曲方向が反転
されて対称である。全デバイス寸法を最小にするため、
γ0は３０゜に最適化される。例えば、デバイスの全長
は２５ｍｍ、高さは４ｍｍである。
て、図２から、入力カプラファンアウトを形成する直線
導波路は、直線ＡＡ´への垂線にまで曲げられることが
分かる。直線ＡＡ´は、入力光軸に対して角度π／２−
γ0だけ傾斜する。入力部分の各導波路は、１５ｍｍ以
上の曲率半径を有する円弧に接続された直線セグメント
からなる。入力部導波路の隣接導波路間での光路差は等
しく、Ｗ1が最短でＷnが最長となるように光路長が増大
するように配列される。また、導波路は、直線ＡＡ´と
の交点では等間隔である。出力部分は、湾曲方向が反転
されて対称である。全デバイス寸法を最小にするため、
γ0は３０゜に最適化される。例えば、デバイスの全長
は２５ｍｍ、高さは４ｍｍである。
【００１６】図２のデバイスは、シリコン基板上のリン
ドープガラス導波路からなるのが好ましい。これは、
Ｃ．Ｈ．ヘンリ他「ハイブリッド光パッケージのための
シリコン上のガラス導波路」Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌ．第７巻第１５３０〜１５３９ページ
（１９８９年）に記載のように製造される。本質的に、
シリコン基板が用意され、ＳｉＯ2の１５マイクロメー
トルのベース層が高圧気相酸化によってシリコン上に成
長される。
ドープガラス導波路からなるのが好ましい。これは、
Ｃ．Ｈ．ヘンリ他「ハイブリッド光パッケージのための
シリコン上のガラス導波路」Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌ．第７巻第１５３０〜１５３９ページ
（１９８９年）に記載のように製造される。本質的に、
シリコン基板が用意され、ＳｉＯ2の１５マイクロメー
トルのベース層が高圧気相酸化によってシリコン上に成
長される。
【００１７】３〜４マイクロメートルの範囲の厚さを有
する８％リンドープガラスのコア層がＬＰＣＶＤを使用
して酸化物上に堆積され、このコア層は、カプラおよび
導波路をパターン形成するためにＲＩＥのような方法で
乾式エッチングすることができる。次に、コアガラスが
アニールされ、その後、リン・ホウ素ドープガラスの７
マイクロメートルの層が、上部クラッディングとして作
用するように堆積される。典型的な導波路コア幅は４．
５〜６．５マイクロメートルであり、隣接導波路間の典
型的な分離間隔は中心間で３０マイクロメートルであ
り、典型的な最小曲げ半径は約１５ｍｍである。
する８％リンドープガラスのコア層がＬＰＣＶＤを使用
して酸化物上に堆積され、このコア層は、カプラおよび
導波路をパターン形成するためにＲＩＥのような方法で
乾式エッチングすることができる。次に、コアガラスが
アニールされ、その後、リン・ホウ素ドープガラスの７
マイクロメートルの層が、上部クラッディングとして作
用するように堆積される。典型的な導波路コア幅は４．
５〜６．５マイクロメートルであり、隣接導波路間の典
型的な分離間隔は中心間で３０マイクロメートルであ
り、典型的な最小曲げ半径は約１５ｍｍである。
【００１８】図３に、低次アレイでマルチプレクサとし
て作用する、本発明によるデバイスの概略図を示す。こ
のＳ字グレーティングは、このグレーティングにおい
て、長さが増加するほぼ直線の領域が、曲線反転の領域
ＩＩの導波路に追加されていることを除いては、Ｓ字レ
ンズと同様である。特に、追加されたセグメント３０
は、ＡＡ´とＢＢ´の間のセグメントである。
て作用する、本発明によるデバイスの概略図を示す。こ
のＳ字グレーティングは、このグレーティングにおい
て、長さが増加するほぼ直線の領域が、曲線反転の領域
ＩＩの導波路に追加されていることを除いては、Ｓ字レ
ンズと同様である。特に、追加されたセグメント３０
は、ＡＡ´とＢＢ´の間のセグメントである。
【００１９】この追加領域によって、隣接する各導波路
はΔｌだけ内側のものよりも長い光路長を有する。この
増分は、鋭い曲げや、導波路間の間隔を小さくすること
なく追加される。従って、Ｓ字グレーティングにおける
隣接する導波路は、Ｃ字デバイスにおける増分よりもは
るかに短い長さの増分で容易に与えられる。こうして、
このデバイスは図１のデバイスのようなデマルチプレク
サとして作用する。すなわち、出力導波路２３でチャネ
ルλ1およびλ2を受信し、出力２４でチャネルλ1、お
よび、出力２５でチャネルλ2という分離された出力チ
ャネルを与える。また、逆方向には、このデバイスはマ
ルチプレクサとして作用することができる。すなわち、
２４および２５における別々のチャネルλ1、λ2を単一
の出力導波路２３に出力する。
はΔｌだけ内側のものよりも長い光路長を有する。この
増分は、鋭い曲げや、導波路間の間隔を小さくすること
なく追加される。従って、Ｓ字グレーティングにおける
隣接する導波路は、Ｃ字デバイスにおける増分よりもは
るかに短い長さの増分で容易に与えられる。こうして、
このデバイスは図１のデバイスのようなデマルチプレク
サとして作用する。すなわち、出力導波路２３でチャネ
ルλ1およびλ2を受信し、出力２４でチャネルλ1、お
よび、出力２５でチャネルλ2という分離された出力チ
ャネルを与える。また、逆方向には、このデバイスはマ
ルチプレクサとして作用することができる。すなわち、
２４および２５における別々のチャネルλ1、λ2を単一
の出力導波路２３に出力する。
【００２０】図３のデバイスのマスクレイアウトは、入
力部分Ｉと出力部分ＩＩＩの間の曲線反転領域に位置す
る拡張部分ＩＩを除いては図２のデバイスのものと同様
である。部分ＩＩの導波路は、例えば、小さい角度θw
の同心円弧であり、その曲率半径は少なくとも１５ｍｍ
以上である。部分ＩＩの導波路間の光路差（これは全光
路差Δｌを決定する）は、角度θｗおよび直線ＡＡ´お
よびＢＢ´に沿った導波路間の間隔ｄｈに関係し、Δｌ
＝θwｄｈとなる。θwを制御することによって、部分Ｉ
およびＩＩＩの設計と同一の所望の次数のアレイマルチ
プレクサが得られる。θw＝０の極限では、デバイスは
平面レンズとなる。
力部分Ｉと出力部分ＩＩＩの間の曲線反転領域に位置す
る拡張部分ＩＩを除いては図２のデバイスのものと同様
である。部分ＩＩの導波路は、例えば、小さい角度θw
の同心円弧であり、その曲率半径は少なくとも１５ｍｍ
以上である。部分ＩＩの導波路間の光路差（これは全光
路差Δｌを決定する）は、角度θｗおよび直線ＡＡ´お
よびＢＢ´に沿った導波路間の間隔ｄｈに関係し、Δｌ
＝θwｄｈとなる。θwを制御することによって、部分Ｉ
およびＩＩＩの設計と同一の所望の次数のアレイマルチ
プレクサが得られる。θw＝０の極限では、デバイスは
平面レンズとなる。
【００２１】Ｓ字アレイが次数１、３および８で広帯域
の２つのチャネル多重化用に製造された。これらのデバ
イスの主な構造パラメータを図４および５に示す。これ
らの図は、それぞれ、好ましいカプラ２１および２２付
近の領域の拡大図である。図４で、ａは、入力カプラ２
１の周囲での導波路Ｗ1，Ｗ2，．．．，Ｗn間の中心間
間隔である。円形波面の中心は、導波路の出口点からΔ
ｚだけ後退している。Ｗは導波路幅であり、ｒはアレイ
半径である。
の２つのチャネル多重化用に製造された。これらのデバ
イスの主な構造パラメータを図４および５に示す。これ
らの図は、それぞれ、好ましいカプラ２１および２２付
近の領域の拡大図である。図４で、ａは、入力カプラ２
１の周囲での導波路Ｗ1，Ｗ2，．．．，Ｗn間の中心間
間隔である。円形波面の中心は、導波路の出口点からΔ
ｚだけ後退している。Ｗは導波路幅であり、ｒはアレイ
半径である。
【００２２】図５で、θ1およびθ2は、カプラ軸ＣＣ´
と、それぞれλ1およびλ2を中心とする帯域を受信する
出力導波路２４および２５との間のオフセット角であ
る。ΔｚAは、導波路がほぼ対称的なアレイ励起に従う
点までの距離である。
と、それぞれλ1およびλ2を中心とする帯域を受信する
出力導波路２４および２５との間のオフセット角であ
る。ΔｚAは、導波路がほぼ対称的なアレイ励起に従う
点までの距離である。
【００２３】次の表１に列挙するパラメータを有する３
個のグレーティング（フィルタ）を製造し試験した。
個のグレーティング（フィルタ）を製造し試験した。
【表１】
【００２４】次に、これらのデバイスのスペクトル透過
特性が、１１００μｍに近いカットオフ波長の標準的な
単一モードファイバを使用して、これらのデバイスを通
して光を結合することによって測定された。従来の導波
路マルチプレクサと比較して、これらのデバイスは、低
いクロストークの広いスペクトル範囲を示す。最良の性
能のデバイスはアレイ１である。その測定された透過特
性を図６に示す。このデバイスのクロストークおよびフ
ァイバ間挿入損失はそれぞれ約−３５ｄＢおよび−２ｄ
Ｂであり、これは、これまでアレイマルチプレクサにつ
いて報告されている最低値であると考えられる。
特性が、１１００μｍに近いカットオフ波長の標準的な
単一モードファイバを使用して、これらのデバイスを通
して光を結合することによって測定された。従来の導波
路マルチプレクサと比較して、これらのデバイスは、低
いクロストークの広いスペクトル範囲を示す。最良の性
能のデバイスはアレイ１である。その測定された透過特
性を図６に示す。このデバイスのクロストークおよびフ
ァイバ間挿入損失はそれぞれ約−３５ｄＢおよび−２ｄ
Ｂであり、これは、これまでアレイマルチプレクサにつ
いて報告されている最低値であると考えられる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、低
次グレーティングまたはレンズとして使用可能な集積光
デバイスが実現される。本発明の実施例のデバイスのク
ロストークおよびファイバ間挿入損失は、これまでアレ
イマルチプレクサについて報告されている最低値である
と考えられるものである。
次グレーティングまたはレンズとして使用可能な集積光
デバイスが実現される。本発明の実施例のデバイスのク
ロストークおよびファイバ間挿入損失は、これまでアレ
イマルチプレクサについて報告されている最低値である
と考えられるものである。
【図１】本発明が解決する問題点を説明するために使用
する、従来型集積光デマルチプレクサの概略図である。
する、従来型集積光デマルチプレクサの概略図である。
【図２】本発明による集積平面光学レンズの概略図であ
る。
る。
【図３】本発明による集積低次グレーティングの概略図
である。
である。
【図４】図３のデバイスの構造パラメータを説明する、
入力アレイカプラの概略図である。
入力アレイカプラの概略図である。
【図５】図３のデバイスの構造パラメータを説明する、
出力アレイカプラの概略図である。
出力アレイカプラの概略図である。
【図６】図３のタイプのデバイスを特徴づける性能を示
すグラフ図である。
すグラフ図である。
１０ 従来型導波路アレイマルチプレクサ １１ 第１アレイカプラ １２ 第２アレイカプラ １３ 入力導波路 １４ 出力導波路 １５ 出力導波路 ２１ アレイカプラ ２２ アレイカプラ ２３ 入力導波路 ２４ 出力導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コラド ドラゴン アメリカ合衆国 07739 ニュージャー ジー リトルシルヴァー、ウインザー ドライヴ 43 (72)発明者 チャールズ ハワード ヘンリー アメリカ合衆国 08558 ニュージャー ジー スキルマン、ドッグウッド レー ン 52 (56)参考文献 特開 平４−163406（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】 入力カプラと、 入力カプラへの入力からの光路長が等しくなるなるよう
に結合された複数の光導波路と、 これら複数の導波路を受容する出力カプラとからなる型
の光デバイスにおいて、 前記導波路が、出力カプラにおいてほぼ等しい光路長と
なるようにＳ字アレイに配置されたことを特徴とする光
デバイス。 - 【請求項２】 前記アレイの各導波路が、約１５ｍｍ以
上の曲率半径を有する第１曲線領域と、約１５ｍｍ以上
の曲率半径を有する逆方向に曲げられた第２曲線領域と
からなることを特徴とする請求項１の光デバイス。 - 【請求項３】 前記アレイの各導波路が、入力光学軸に
対して角度π／２−γ0だけ傾斜した直線に垂直である
ことを特徴とする請求項１の光デバイス。 - 【請求項４】 導波路が前記直線に垂直であり、かつ、
その直線上で等間隔であることを特徴とする請求項３の
光デバイス。 - 【請求項５】 各導波路が、平面レンズとして作用する
ために、カプラ間で等しい光路長を有することを特徴と
する請求項１の光デバイス。 - 【請求項６】 γ0が約３０゜であることを特徴とする
請求項３の光デバイス。 - 【請求項７】 Ｓ字アレイが曲率の反転間にある領域を
有し、この領域は、カプラ間で前記複数の隣接する導波
路に増大する光路長を与えるために、導波路ごとに次第
に増大する光路長の領域からなることを特徴とする請求
項１の光デバイス。 - 【請求項８】 出力カプラが、デマルチプレクサとして
作用するために複数の出力導波路を有することを特徴と
する請求項７の光デバイス。 - 【請求項９】 入力カプラが、マルチプレクサとして作
用するために複数の入力導波路を有することを特徴とす
る請求項７の光デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US866614 | 1992-04-10 | ||
| US07/866,614 US5212758A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Planar lens and low order array multiplexer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0627339A JPH0627339A (ja) | 1994-02-04 |
| JP2693354B2 true JP2693354B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=25347994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5106024A Expired - Lifetime JP2693354B2 (ja) | 1992-04-10 | 1993-04-09 | 光デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5212758A (ja) |
| EP (1) | EP0565308B1 (ja) |
| JP (1) | JP2693354B2 (ja) |
| DE (1) | DE69312369T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014041821A1 (ja) | 2012-09-14 | 2014-03-20 | 日本電信電話株式会社 | 光合分波器 |
| US20150226367A1 (en) * | 2012-09-07 | 2015-08-13 | Creare Incorporated | Actuator for an in-line vacuum jacketed control valve for cryogenic fluids |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0310640A (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-18 | Lotte Co Ltd | 生クリーム含有チョコレートおよびその製造方法 |
| US5425116A (en) * | 1993-11-16 | 1995-06-13 | At&T Corp. | Tunable optical waveguide grating arrangement |
| DE69523104T2 (de) * | 1994-02-11 | 2002-06-06 | Koninkl Philips Electronics Nv | Phasengekoppelte optische vorrichtung |
| US5577141A (en) * | 1995-03-10 | 1996-11-19 | Lucent Technologies Inc. | Two-dimensional segmentation mode tapering for integrated optic waveguides |
| US5675675A (en) * | 1995-12-29 | 1997-10-07 | Corning Incorporated | Bandwidth-adjusted wavelength demultiplexer |
| JPH10509536A (ja) * | 1995-09-20 | 1998-09-14 | フィリップス、エレクトロニクス、ネムローゼ、フェンノートシャップ | 偏光コンバータを含む光学的集積回路 |
| US5661825A (en) * | 1995-09-22 | 1997-08-26 | U.S. Philips Corporation | Integrated optical circuit comprising a polarization convertor |
| FR2743152B1 (fr) | 1995-12-28 | 1998-01-23 | Alcatel Optronics | Demultiplexeur optique a reseau de guides |
| FR2743234B1 (fr) * | 1995-12-28 | 1998-01-23 | Alcatel Optronics | Demultiplexeur de longueurs d'onde |
| DE59703877D1 (de) * | 1996-01-25 | 2001-08-02 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Betrieb eines Phased Array |
| EP0823647B1 (en) * | 1996-08-06 | 2003-07-23 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Arrayed-waveguide grating |
| DK0950297T3 (da) | 1996-12-23 | 2002-11-11 | Tellabs Denmark As | Bidirektional router samt fremgangsmåde til bidirektional forstærkning |
| JP2858655B2 (ja) * | 1997-01-22 | 1999-02-17 | 日立電線株式会社 | 光波長合分波器 |
| EP0864891A1 (en) * | 1997-03-03 | 1998-09-16 | Akzo Nobel N.V. | Polymeric phased array |
| AU6098898A (en) * | 1997-03-24 | 1998-09-22 | Akzo Nobel N.V. | Polymeric phased array |
| FR2772145B1 (fr) | 1997-12-08 | 2003-06-27 | France Telecom | Composant optique de type a spectrographe a reseau de guides, a canaux de sortie centres |
| FR2772144B1 (fr) * | 1997-12-08 | 2000-02-25 | France Telecom | Dispositif d'echange de signaux optiques a travers une fibre optique |
| FR2772143B1 (fr) * | 1997-12-08 | 2001-12-28 | France Telecom | Composant optique a spectrographe a reseau de guides, a geometrie de reseau amelioree |
| US6159526A (en) * | 1998-03-02 | 2000-12-12 | Fuji Oil Co., Ltd. | Method for manufacturing water-containing chocolates and chocolate compositions produced thereby |
| US6219471B1 (en) * | 1999-01-15 | 2001-04-17 | Lucent Technologies Inc. | Optical device having equal length waveguide paths |
| US6947220B1 (en) | 1999-11-22 | 2005-09-20 | Ksm Associates, Inc. | Devices for information processing in optical communications |
| US6546161B2 (en) * | 2000-01-21 | 2003-04-08 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | No polarization dependent waveguide type optical circuit |
| US6529649B1 (en) * | 2000-05-01 | 2003-03-04 | Lucent Technologies Inc. | Optical filter with improved crosstalk rejection |
| US6473546B2 (en) * | 2000-07-28 | 2002-10-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical multiplexer/demultiplexer |
| GB2366624A (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-13 | Kymata Ltd | Optical arrayed waveguide grating |
| US6463197B1 (en) | 2000-11-01 | 2002-10-08 | Lucent Technologies Inc. | Coupling of optical signals to misaligned waveguides on different wafers |
| US6823096B2 (en) * | 2001-01-05 | 2004-11-23 | Lucent Technologies Inc. | Broadband optical switching arrangements with very low crosstalk |
| KR100401203B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2003-10-10 | 삼성전자주식회사 | 다항 곡선 광도파로를 구비한 평면 도파로 소자 |
| GB2384320A (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-23 | Bookham Technology Plc | Arrayed waveguide grating having opposing waveguide halves |
| WO2004083922A1 (en) * | 2003-03-21 | 2004-09-30 | Ignis Technologies As | Optical muliplexer based on arrayed waveguide grating |
| WO2006084480A1 (en) * | 2005-02-10 | 2006-08-17 | Pirelli & C. S.P.A. | Optical band splitter/combiner device comprising a three-arms interferometer |
| JP4759423B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2011-08-31 | 富士通株式会社 | 光伝送システム |
| US7702200B2 (en) * | 2008-02-28 | 2010-04-20 | Corrado Pietro Dragone | Waveguide grating optical router suitable for CWDM |
| JP5644630B2 (ja) * | 2011-03-30 | 2014-12-24 | 沖電気工業株式会社 | 光導波路素子 |
| US10838146B2 (en) * | 2016-06-03 | 2020-11-17 | Rockley Photonics Limited | Single mode waveguide with an adiabatic bend |
| GB2572641B (en) | 2018-04-06 | 2021-06-02 | Rockley Photonics Ltd | Optoelectronic device and array thereof |
| WO2022184869A1 (en) | 2021-03-05 | 2022-09-09 | Rockley Photonics Limited | Higher order mode filter |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3719462A (en) * | 1970-12-21 | 1973-03-06 | Bell Telephone Labor Inc | Light guide paths comprising densified regions in a transparent medium;and method of producing |
| US4763977A (en) * | 1985-01-09 | 1988-08-16 | Canadian Patents And Development Limited-Societe | Optical fiber coupler with tunable coupling ratio and method of making |
| JPH0718964B2 (ja) * | 1987-06-29 | 1995-03-06 | 日本電信電話株式会社 | 集積光デバイスおよびその製造方法 |
| US4897671A (en) * | 1989-01-23 | 1990-01-30 | Polaroid Corporation | Integrated optic print head |
| DE3904752A1 (de) * | 1989-02-16 | 1990-08-23 | Siemens Ag | Vorrichtung fuer den optischen direktempfang mehrerer wellenlaengen |
| US5117473A (en) * | 1989-08-08 | 1992-05-26 | E-Tek Dynamics, Inc. | Fiber optic coupler and method of making same |
| US5002350A (en) * | 1990-02-26 | 1991-03-26 | At&T Bell Laboratories | Optical multiplexer/demultiplexer |
| US5157746A (en) * | 1990-06-08 | 1992-10-20 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical waveguide array including two-dimensional lens and its manufacturing method |
| US5076654A (en) * | 1990-10-29 | 1991-12-31 | At&T Bell Laboratories | Packaging of silicon optical components |
| US5136671A (en) * | 1991-08-21 | 1992-08-04 | At&T Bell Laboratories | Optical switch, multiplexer, and demultiplexer |
-
1992
- 1992-04-10 US US07/866,614 patent/US5212758A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-04-01 EP EP93302591A patent/EP0565308B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-01 DE DE69312369T patent/DE69312369T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-09 JP JP5106024A patent/JP2693354B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150226367A1 (en) * | 2012-09-07 | 2015-08-13 | Creare Incorporated | Actuator for an in-line vacuum jacketed control valve for cryogenic fluids |
| WO2014041821A1 (ja) | 2012-09-14 | 2014-03-20 | 日本電信電話株式会社 | 光合分波器 |
| US9407371B2 (en) | 2012-09-14 | 2016-08-02 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical multiplexer/demultiplexer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69312369T2 (de) | 1998-02-05 |
| EP0565308A1 (en) | 1993-10-13 |
| JPH0627339A (ja) | 1994-02-04 |
| EP0565308B1 (en) | 1997-07-23 |
| US5212758A (en) | 1993-05-18 |
| DE69312369D1 (de) | 1997-08-28 |
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