JP2775243B2 - 集積光学波長デマルチプレクサ - Google Patents
集積光学波長デマルチプレクサInfo
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- G02B6/12016—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 input or output waveguides, e.g. tapered waveguide ends, coupled together pairs of output waveguides
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は集積光学装置の分野
に関するものであり、特には、本発明は光学相列（ｏｐ
ｔｉｃａｌ ｐｈａｓｅ ａｒｒａｙ）として知られ
る、いくつかの湾曲した光学導波管の集合体にもとずく
光学帯域における波長を持つ信号用波長デマルチプレク
サに関する。
に関するものであり、特には、本発明は光学相列（ｏｐ
ｔｉｃａｌ ｐｈａｓｅ ａｒｒａｙ）として知られ
る、いくつかの湾曲した光学導波管の集合体にもとずく
光学帯域における波長を持つ信号用波長デマルチプレク
サに関する。
【０００２】
【従来の技術】光学波長デマルチプレクサには２つの形
式がある。第１の形式はいくつかの光学ウィンドウから
来る信号を分離するため使用されることがある。そこ
で、文献「１」（文献の詳細については、下記Ｃ項参
照）は、主として、２つの赤外ウィンドウ、すなわち、
１３００ｎｍと１５５０ｎｍ、からの光学信号を分離す
るために通用されるデマルチプレクサを開示する。光学
波長デマルチプレクサの他の形式は、一つの、同一のウ
ィンドウ内で、種々の波長（典型的に、波長示差は小さ
く２ｎｍである）の信号を分離する結果、伝送容量が増
大するような、いわゆる高密度デマルチプレクサにより
構成される。この第２形式のうち、光学相列にもとずく
デマルチプレクサは、たとえば、文献「２」と「３」に
開示されている。光学相列はアレイ（列）に配置されて
いる長さが異なる多数の湾曲チャネル形式導波管を備
え、光学信号を導波管は入口面に入る光線から出口面へ
案内する。（つまり、モノモーダル導波管は、偏光波
（ＴＥとＴＭ）の一方またはいずれかがその基本伝搬モ
ードで伝搬するだけである導波管を意味すると理解され
る。） これに関し、出口面から出射する信号は到来光線のフィ
ールドプロフィールを再生する。これは、もし光の発散
光線が出口面から相列の入口面に入射すると、焦点に収
束する光線が出射することを意味する。本願において
は、相列の物性は再生性という。これは、相列の導波管
において、基本モードのみが伝搬することにもとずいて
いる。しかし、アレイのモノモーダル導波管の長さの相
違によって、各ガイドからの寄与相はわずかに異なる結
果、相正面の傾きが生ずる。このため焦点がシフトす
る。しかし、このようなシフトの程度は光の波長に左右
される。もし発散ビームが異なる波長で構成されていれ
ば、光の収束ビームは対応数の異なる焦点に合焦され
る。そこで、チャネル形状導波管を相当する１つ以上の
焦点で開始させると、前記導波管の１つ以上の光信号は
収束光線の残部から分割される。文献「２」と「３」に
開示されているデマルチプレクサはこの原理にもとずい
ている。しかし、光の収束ビームに関する前記焦点のシ
フトは光の波長に依るだけでなくかつまた偏光波に依
る。ある波長のＴＥ偏光波は同じ波長のＴＭ偏光波光よ
りは他の導波管の入口で終わる。ここで生ずる焦点の相
互シフトは、波長差が約５ｎｍの場合に生ずるシフトに
相当するので、前記開示のデマルチプレクサは一般に、
純粋な偏光波（ＴＥまたはＴＭ）光にのみ正しく作動す
る。ある条件でのみ、たとえば、アレイにより定められ
る周期性がデマルチプレクサの相移動に適用される、文
献「２」の調査に見られるように、デマルチプレクサ
は、ある波長で偏光波に対して独立的に作動できる。こ
のようなデマルチプレクサの設計に課される付加条件は
装置を複雑にする一方、限られた偏光波に対する独立性
が得られる。
式がある。第１の形式はいくつかの光学ウィンドウから
来る信号を分離するため使用されることがある。そこ
で、文献「１」（文献の詳細については、下記Ｃ項参
照）は、主として、２つの赤外ウィンドウ、すなわち、
１３００ｎｍと１５５０ｎｍ、からの光学信号を分離す
るために通用されるデマルチプレクサを開示する。光学
波長デマルチプレクサの他の形式は、一つの、同一のウ
ィンドウ内で、種々の波長（典型的に、波長示差は小さ
く２ｎｍである）の信号を分離する結果、伝送容量が増
大するような、いわゆる高密度デマルチプレクサにより
構成される。この第２形式のうち、光学相列にもとずく
デマルチプレクサは、たとえば、文献「２」と「３」に
開示されている。光学相列はアレイ（列）に配置されて
いる長さが異なる多数の湾曲チャネル形式導波管を備
え、光学信号を導波管は入口面に入る光線から出口面へ
案内する。（つまり、モノモーダル導波管は、偏光波
（ＴＥとＴＭ）の一方またはいずれかがその基本伝搬モ
ードで伝搬するだけである導波管を意味すると理解され
る。） これに関し、出口面から出射する信号は到来光線のフィ
ールドプロフィールを再生する。これは、もし光の発散
光線が出口面から相列の入口面に入射すると、焦点に収
束する光線が出射することを意味する。本願において
は、相列の物性は再生性という。これは、相列の導波管
において、基本モードのみが伝搬することにもとずいて
いる。しかし、アレイのモノモーダル導波管の長さの相
違によって、各ガイドからの寄与相はわずかに異なる結
果、相正面の傾きが生ずる。このため焦点がシフトす
る。しかし、このようなシフトの程度は光の波長に左右
される。もし発散ビームが異なる波長で構成されていれ
ば、光の収束ビームは対応数の異なる焦点に合焦され
る。そこで、チャネル形状導波管を相当する１つ以上の
焦点で開始させると、前記導波管の１つ以上の光信号は
収束光線の残部から分割される。文献「２」と「３」に
開示されているデマルチプレクサはこの原理にもとずい
ている。しかし、光の収束ビームに関する前記焦点のシ
フトは光の波長に依るだけでなくかつまた偏光波に依
る。ある波長のＴＥ偏光波は同じ波長のＴＭ偏光波光よ
りは他の導波管の入口で終わる。ここで生ずる焦点の相
互シフトは、波長差が約５ｎｍの場合に生ずるシフトに
相当するので、前記開示のデマルチプレクサは一般に、
純粋な偏光波（ＴＥまたはＴＭ）光にのみ正しく作動す
る。ある条件でのみ、たとえば、アレイにより定められ
る周期性がデマルチプレクサの相移動に適用される、文
献「２」の調査に見られるように、デマルチプレクサ
は、ある波長で偏光波に対して独立的に作動できる。こ
のようなデマルチプレクサの設計に課される付加条件は
装置を複雑にする一方、限られた偏光波に対する独立性
が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の着想によれ
ば、偏光波の独立性である光学導波管の相列にもとずく
波長デマルチプレクサを提供する。この目的のため、請
求項１のプレアンブル項による集積光学波長デマルチプ
レクサは、本発明によれば、請求項１の特徴を有する。
これは、相列の再生性もまた、もし発散ビームが、光信
号をある案内モードで伝搬する、入口側のチャネル形状
導波管から発する光信号により構成されていれば、前記
案内モードも出口側で再生され、焦点面で始まり前記案
内モードに一致するチャネル形状ガイドでさらに伝搬す
ることを示唆するという、識見にもとずいている。これ
は基本モード（すなわち、序数０を有する）だけでなく
かつ高次モード（すなわち、序数１以上を有する）にも
適用される。一定の相列では、特定の焦点の位置は波長
と光信号の偏光波によってのみ決定されるので、序数だ
けが異なる到来光信号は出口側と同じ焦点を有する。焦
点で始まるマルチモーダル導波管は前記焦点で合焦され
る信号を受信し、それらを、たとえば、フォトセンサー
に案内する。本発明は、入口側で、少なくとも適用され
る波長ウィンドウ内で、波長独立モード変換を、複合信
号を発散させる前に、異なる波長の信号成分から構成さ
れるランダム偏光波の信号に適用することによって、上
記事項を利用する。モード変換は、同一偏光波の案内モ
ードのみからなるが、異なる序数を有する変換信号が形
成されるようにしている。
ば、偏光波の独立性である光学導波管の相列にもとずく
波長デマルチプレクサを提供する。この目的のため、請
求項１のプレアンブル項による集積光学波長デマルチプ
レクサは、本発明によれば、請求項１の特徴を有する。
これは、相列の再生性もまた、もし発散ビームが、光信
号をある案内モードで伝搬する、入口側のチャネル形状
導波管から発する光信号により構成されていれば、前記
案内モードも出口側で再生され、焦点面で始まり前記案
内モードに一致するチャネル形状ガイドでさらに伝搬す
ることを示唆するという、識見にもとずいている。これ
は基本モード（すなわち、序数０を有する）だけでなく
かつ高次モード（すなわち、序数１以上を有する）にも
適用される。一定の相列では、特定の焦点の位置は波長
と光信号の偏光波によってのみ決定されるので、序数だ
けが異なる到来光信号は出口側と同じ焦点を有する。焦
点で始まるマルチモーダル導波管は前記焦点で合焦され
る信号を受信し、それらを、たとえば、フォトセンサー
に案内する。本発明は、入口側で、少なくとも適用され
る波長ウィンドウ内で、波長独立モード変換を、複合信
号を発散させる前に、異なる波長の信号成分から構成さ
れるランダム偏光波の信号に適用することによって、上
記事項を利用する。モード変換は、同一偏光波の案内モ
ードのみからなるが、異なる序数を有する変換信号が形
成されるようにしている。
【０００４】好ましくは、本発明のデマルチプレクサは
請求項２を特徴とする。
請求項２を特徴とする。
【０００５】文献「４」または「５」に開示されるモー
ド変換器を適用することにより、本発明のデマルチプレ
クサは導波管の標準製造方法を用いて製造される。加え
て、デマルチプレクサは任意受容形式の導波管で実現さ
れ、集積光学手段からの従来の材料にもとずいている。
偏光波独立性を達成するため、大量の要素との結合は必
要としない。
ド変換器を適用することにより、本発明のデマルチプレ
クサは導波管の標準製造方法を用いて製造される。加え
て、デマルチプレクサは任意受容形式の導波管で実現さ
れ、集積光学手段からの従来の材料にもとずいている。
偏光波独立性を達成するため、大量の要素との結合は必
要としない。
【０００６】Ｃ．文献 「１」 ＥＰ−Ａ−０５３６８１９ 〔２〕 光波技術ジャーナル（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．３、ｐｐ．
３１０−３１４、１９９１、に所載の、Ａ．Ｒ．Ｖｅｌ
ｌｅｋｏｏｐおよびＭ．Ｋ．Ｓｍｉｔによる、“弱偏光
波従属性を有する４チャンネル集積光学波長デマルチプ
レクサ”。 「３」 ＩＥＥＥ フォトニクス テクノロジ レタ
ー、Ｖｏｌ．６、Ｎｏ．１ｐｐ．６２−６４、１９９
４、に所載の、Ｍ．Ｒ．Ａｍｅｒｓｆｏｏｒｔ他による
“フォトデテクタと集積された低損出相列ベース４チャ
ネル波長デマルチプレクサ”。 「４」 ＥＰ−Ａ−０５１３９１９ 〔５〕 １９９３年９月２４日提出の（本出願人の）オ
ランダ特許出願第９３０１６５６ すべて文献は本願に組み入れられると認められる。
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．３、ｐｐ．
３１０−３１４、１９９１、に所載の、Ａ．Ｒ．Ｖｅｌ
ｌｅｋｏｏｐおよびＭ．Ｋ．Ｓｍｉｔによる、“弱偏光
波従属性を有する４チャンネル集積光学波長デマルチプ
レクサ”。 「３」 ＩＥＥＥ フォトニクス テクノロジ レタ
ー、Ｖｏｌ．６、Ｎｏ．１ｐｐ．６２−６４、１９９
４、に所載の、Ｍ．Ｒ．Ａｍｅｒｓｆｏｏｒｔ他による
“フォトデテクタと集積された低損出相列ベース４チャ
ネル波長デマルチプレクサ”。 「４」 ＥＰ−Ａ−０５１３９１９ 〔５〕 １９９３年９月２４日提出の（本出願人の）オ
ランダ特許出願第９３０１６５６ すべて文献は本願に組み入れられると認められる。
【０００７】
【発明の実施の形態】文献「３」には、チャネル形状導
波管の相列にもとずく、４つの異なる波長（λ１、λ
２、λ３、λ４）の信号に対する集積光学波長デマルチ
プレクサが開示されている。図３はその平面図を略示す
る。次に、このようなデマルチプレクサは、到来チャネ
ル形状導波管１と、発散区域２と、ｎ個の湾曲チャネル
形状導波管３（１）〜３（ｎ）の相列３と、収束区域４
と、４つのチャネル形状導波管５（１）−５（４）とか
らなる。出射導波管５（ｉ）（ｉ＝１〜４）の各々に、
フォトデテクタ６（ｉ）が接続される。相列３には入口
面７と出口面８が設けられる。すべての入射および出射
チャネル形状導波管はモノモーダルであり、すなわち、
それらは、前記波長の光学信号の直交偏光波ＴＥおよび
ＴＭのいずれかの基本モードのみを案内する。湾曲チャ
ネル形状導波管も、基本モードのみを案内する。発散区
域と収束区域は平面導波管により構成される。チャネル
形状導波管１を経て到来する複合光信号Ｓ（λ１、λ
２、λ３、λ４）は、発散区域２において、発散ビーム
９に変換される。少なくとも、発散ビーム９の大部分は
入口面７を経て相列３に入り、出口面８方向にさらに伝
搬され、出口面８で収束区域４に入る。相列３の作動
は、発散ビーム９が入口面７において有するフィールド
プロフィールは出口面８で再生される結果、出射光信号
は収束ビームを形成する。この性質を再生性という。相
列の異なるガイドに於ける光路長の差により、出射光信
号は相互位相差を表す結果、信号に相当する相正面（ｐ
ｈａｓｅ ｆｒｏｎｔ）は互いに傾斜する。しかし、こ
の傾斜の程度は波長従属のため、各波長の収束ビームは
異なる焦点に合焦される。前記焦点は、図３において１
０で示す焦点面を形成する。出射導波管５（１）−５
（４）各々を焦点面１０の異なる焦点で収束区域４に接
続させることによって、前記出射導波管各々５（ｉ）は
異なる波長の光信号を捕捉し、前記出射導波管５（ｉ）
に接続されたフォトデテクタ６（ｉ）（ｉ＝１、２、３
または４）の方向に前記光信号を案内する。前記開示の
デマルチプレクサは、１５００ｎｍウィンドウで２ｎｍ
の波長分離を有する４チャネルレシーバ用に構成した。
相正面の傾斜程度も偏光波従属であるので、前記マルチ
プレクサも同様に偏光波従属振る舞いを示す。波長差の
面でいうと、前記従属はＴＭ−とＴＥ−偏光波光間の波
長差約５ｎｍに相当する。これは、ある波長のＴＥ−偏
光波光がＴＭ−偏光波光より他の射出導波管により捕捉
されることか、またはいずれの偏光波でもない光が捕捉
されることを意味する。前者の場合には、これは、波長
分離が崩壊されることを意味し、後者の場合には、これ
は、偏光波の一方が不在のとき、ある波長の光が検出さ
れないことを意味する。前記偏光波従属性は本発明のデ
マルチプレクサで排除される。ここで、好ましくは、文
献「４」および「５」に開示されている形式の受動モー
ド変換器が適用される。このモード変換器は、（ＴＥ00
またはＴＭ00で表す）ゼロ次案内モードを、ある波長λ
と異なる偏光波の光信号の第１次案内モード（ＴＭ01又
はＴＥ01）に変換するモード変換器である。前記特定の
モード変換器は以後、ＴＸ00−ＴＹ01（λ）で表す（こ
こで、ＴＸ≠ＴＹおよびＴＸとＴＹは各々、偏光波ＴＥ
とＴＭのいずれかを表す。前記モード変換器も以後、バ
イモーダル偏光波変換器という。
波管の相列にもとずく、４つの異なる波長（λ１、λ
２、λ３、λ４）の信号に対する集積光学波長デマルチ
プレクサが開示されている。図３はその平面図を略示す
る。次に、このようなデマルチプレクサは、到来チャネ
ル形状導波管１と、発散区域２と、ｎ個の湾曲チャネル
形状導波管３（１）〜３（ｎ）の相列３と、収束区域４
と、４つのチャネル形状導波管５（１）−５（４）とか
らなる。出射導波管５（ｉ）（ｉ＝１〜４）の各々に、
フォトデテクタ６（ｉ）が接続される。相列３には入口
面７と出口面８が設けられる。すべての入射および出射
チャネル形状導波管はモノモーダルであり、すなわち、
それらは、前記波長の光学信号の直交偏光波ＴＥおよび
ＴＭのいずれかの基本モードのみを案内する。湾曲チャ
ネル形状導波管も、基本モードのみを案内する。発散区
域と収束区域は平面導波管により構成される。チャネル
形状導波管１を経て到来する複合光信号Ｓ（λ１、λ
２、λ３、λ４）は、発散区域２において、発散ビーム
９に変換される。少なくとも、発散ビーム９の大部分は
入口面７を経て相列３に入り、出口面８方向にさらに伝
搬され、出口面８で収束区域４に入る。相列３の作動
は、発散ビーム９が入口面７において有するフィールド
プロフィールは出口面８で再生される結果、出射光信号
は収束ビームを形成する。この性質を再生性という。相
列の異なるガイドに於ける光路長の差により、出射光信
号は相互位相差を表す結果、信号に相当する相正面（ｐ
ｈａｓｅ ｆｒｏｎｔ）は互いに傾斜する。しかし、こ
の傾斜の程度は波長従属のため、各波長の収束ビームは
異なる焦点に合焦される。前記焦点は、図３において１
０で示す焦点面を形成する。出射導波管５（１）−５
（４）各々を焦点面１０の異なる焦点で収束区域４に接
続させることによって、前記出射導波管各々５（ｉ）は
異なる波長の光信号を捕捉し、前記出射導波管５（ｉ）
に接続されたフォトデテクタ６（ｉ）（ｉ＝１、２、３
または４）の方向に前記光信号を案内する。前記開示の
デマルチプレクサは、１５００ｎｍウィンドウで２ｎｍ
の波長分離を有する４チャネルレシーバ用に構成した。
相正面の傾斜程度も偏光波従属であるので、前記マルチ
プレクサも同様に偏光波従属振る舞いを示す。波長差の
面でいうと、前記従属はＴＭ−とＴＥ−偏光波光間の波
長差約５ｎｍに相当する。これは、ある波長のＴＥ−偏
光波光がＴＭ−偏光波光より他の射出導波管により捕捉
されることか、またはいずれの偏光波でもない光が捕捉
されることを意味する。前者の場合には、これは、波長
分離が崩壊されることを意味し、後者の場合には、これ
は、偏光波の一方が不在のとき、ある波長の光が検出さ
れないことを意味する。前記偏光波従属性は本発明のデ
マルチプレクサで排除される。ここで、好ましくは、文
献「４」および「５」に開示されている形式の受動モー
ド変換器が適用される。このモード変換器は、（ＴＥ00
またはＴＭ00で表す）ゼロ次案内モードを、ある波長λ
と異なる偏光波の光信号の第１次案内モード（ＴＭ01又
はＴＥ01）に変換するモード変換器である。前記特定の
モード変換器は以後、ＴＸ00−ＴＹ01（λ）で表す（こ
こで、ＴＸ≠ＴＹおよびＴＸとＴＹは各々、偏光波ＴＥ
とＴＭのいずれかを表す。前記モード変換器も以後、バ
イモーダル偏光波変換器という。
【０００８】前記開示形式の受動変換器は、光の同じ波
長λのある１対の案内モードについて選択的である。変
換動作は周期構造を有する導波管における変換部分の正
干渉（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）
にもとずく。周期毎の一定変換部分では、１つの案内モ
ードを他方の案内モード対変換する変換程度だけでな
く、かつまた波長選択性は導波管の周期構造における周
期数に密接に関係する。これは、波長選択性が、増大周
期数に応じて、より狭くなる波長帯域で表されることを
意味する。特に高い変換部分では、これに対し、前記波
長帯域は、高密度波長デマルチプレクサでは普通である
波長帯域内のすべての波長を交換するには十分に広くな
ることが分かっている。そこで、バイモーダル偏光波変
換器は、１０周期の場合、２５ｎｍの波長帯域に対し
て、すべての波長にとって９７％以上の変換部分を実現
できることが可能であり、一方ＨＤデマルチプレクサで
は普通である波長帯域がせいぜい１６ｎｍ幅である。そ
のため、バイモーダル偏光波変換器の指示ＴＸ00−ＴＹ
01（λ）において、λは、案内モードが変換される波長
帯域の中央波長である。
長λのある１対の案内モードについて選択的である。変
換動作は周期構造を有する導波管における変換部分の正
干渉（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）
にもとずく。周期毎の一定変換部分では、１つの案内モ
ードを他方の案内モード対変換する変換程度だけでな
く、かつまた波長選択性は導波管の周期構造における周
期数に密接に関係する。これは、波長選択性が、増大周
期数に応じて、より狭くなる波長帯域で表されることを
意味する。特に高い変換部分では、これに対し、前記波
長帯域は、高密度波長デマルチプレクサでは普通である
波長帯域内のすべての波長を交換するには十分に広くな
ることが分かっている。そこで、バイモーダル偏光波変
換器は、１０周期の場合、２５ｎｍの波長帯域に対し
て、すべての波長にとって９７％以上の変換部分を実現
できることが可能であり、一方ＨＤデマルチプレクサで
は普通である波長帯域がせいぜい１６ｎｍ幅である。そ
のため、バイモーダル偏光波変換器の指示ＴＸ00−ＴＹ
01（λ）において、λは、案内モードが変換される波長
帯域の中央波長である。
【０００９】図１は本発明によるデマルチプレクサの入
口部分を平面図で略示する。前記入口部分は、到来光信
号Ｓ（λ１、λ２、λ３、λ４）の到来チャネル形状モ
ノモーダル導波管１と相列３の入口面７との間に、モノ
モーダルからバイモーダルチャネル形状導波管に伝送す
る、断熱導波アダプタ２１と、バイモーダルチャネル形
状導波管にもとずくバイモーダル偏光波変換器２２と、
偏光波変換器２２のバイモーダル導波管と相列３の入口
面７間の平面導波接続片２３とをこの順で備える。図面
において、到来導波管１とアダプタ２１との間、アダプ
タ２１とバイモーダル変換器２２との間、バイモーダル
変換器２２と平面接続片２３との間、および平面接続片
２３と相列３との間に、それぞれ遷移面Ｉ，ＩＩ，ＩＩ
Ｉ，およびＩＶがある。ここで、遷移面ＩＶは相列３の
入口面７と一致する。平面接続片２３は遷移面ＩＩＩで
平面接続片２３に入る光信号の発散区域として作動す
る。
口部分を平面図で略示する。前記入口部分は、到来光信
号Ｓ（λ１、λ２、λ３、λ４）の到来チャネル形状モ
ノモーダル導波管１と相列３の入口面７との間に、モノ
モーダルからバイモーダルチャネル形状導波管に伝送す
る、断熱導波アダプタ２１と、バイモーダルチャネル形
状導波管にもとずくバイモーダル偏光波変換器２２と、
偏光波変換器２２のバイモーダル導波管と相列３の入口
面７間の平面導波接続片２３とをこの順で備える。図面
において、到来導波管１とアダプタ２１との間、アダプ
タ２１とバイモーダル変換器２２との間、バイモーダル
変換器２２と平面接続片２３との間、および平面接続片
２３と相列３との間に、それぞれ遷移面Ｉ，ＩＩ，ＩＩ
Ｉ，およびＩＶがある。ここで、遷移面ＩＶは相列３の
入口面７と一致する。平面接続片２３は遷移面ＩＩＩで
平面接続片２３に入る光信号の発散区域として作動す
る。
【００１０】図２は本発明によるデマルチプレクサの出
口部分を平面図で略示する。前記出口部分は、相列３の
出口面８と互いに接合されるフォトデテクタ｛３１
（ｉ）、ｉ＝１〜４｝との間に、平面導波接続片３２
と、４つのバイモーダルチャネル形状導波管｛３３
（ｉ）、ｉ＝１〜４｝とを備える。図面において、相列
３と平面接続片３２との間および平面接続片３２と４つ
のバイモーダル導波管｛３３（ｉ）｝との間に、それぞ
れ遷移面ＶおよびＶＩがある。遷移面Ｖは出口面８と一
致する。相列３の出口面８に接合する平面接続片３２
は、遷移面ＶＩと一致する、焦点面３４を有する収束区
域として作動する。各バイモーダル導波管３３（ｉ）は
焦点面３４の焦点Ｆｉで始まり、ガイド３３（ｉ）に接
続されるフォトデテクタ３１（ｉ）へ案内する。
口部分を平面図で略示する。前記出口部分は、相列３の
出口面８と互いに接合されるフォトデテクタ｛３１
（ｉ）、ｉ＝１〜４｝との間に、平面導波接続片３２
と、４つのバイモーダルチャネル形状導波管｛３３
（ｉ）、ｉ＝１〜４｝とを備える。図面において、相列
３と平面接続片３２との間および平面接続片３２と４つ
のバイモーダル導波管｛３３（ｉ）｝との間に、それぞ
れ遷移面ＶおよびＶＩがある。遷移面Ｖは出口面８と一
致する。相列３の出口面８に接合する平面接続片３２
は、遷移面ＶＩと一致する、焦点面３４を有する収束区
域として作動する。各バイモーダル導波管３３（ｉ）は
焦点面３４の焦点Ｆｉで始まり、ガイド３３（ｉ）に接
続されるフォトデテクタ３１（ｉ）へ案内する。
【００１１】図１に示す入口部分と図２に示す出口部分
とを備える光学チャネル形状導波管の相列にもとずくデ
マルチプレクサは、つぎのように作動する。未知偏光波
を有する入口信号Ｓ（λ１、λ２、λ３、λ４）は、一
部が案内モードＴＥ00により、一部がＴＭ00により、到
来導波管１で伝搬され、前記案内モードで、アダプタ２
１を経てバイモーダル偏光波変換器２２に達する。バイ
モーダル偏光波変換器２２が４つの波長（λ１、λ２、
λ３、λ４）を持つ帯域幅を有するＴＭ00−ＴＥ01変換
器であれば、到来信号Ｓは、変換器の帯域幅内の各波長
ではゼロと第１の両オーダの（少なくとも実質的に）排
他的ＴＥモードを有する、偏光波変換器により信号Ｓ’
に変換される。遷移面ＩＩＩの変換信号Ｓ’は発散区域
として作動する接続片２３に入り、そこに発散光線Ｄを
形成する。入口面７の発散光線Ｄからの信号は、相列３
に入り、相列３を介しさらに伝搬されてから、出口面４
で離れる。各波長について、発散区域として作動する平
面接続片３２において出口面８を経て出射する信号は、
焦点面３４の別個の焦点Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ3 およびＦ4 で
収束する収束ビームＣ（λ１）、Ｃ（λ２）、Ｃ（λ
３）およびＣ（λ４）を形成する。各出射バイモーダル
導波管３３（ｉ）は平面接続片３２に接合されて、焦点
Ｆ i で焦合される光信号を捕捉し、それらを、各（ｉ＝
１〜４）についてバイモーダル導波管３３（ｉ）に接続
されるフォトデテクタ３１（ｉ）方向にさらに案内す
る。
とを備える光学チャネル形状導波管の相列にもとずくデ
マルチプレクサは、つぎのように作動する。未知偏光波
を有する入口信号Ｓ（λ１、λ２、λ３、λ４）は、一
部が案内モードＴＥ00により、一部がＴＭ00により、到
来導波管１で伝搬され、前記案内モードで、アダプタ２
１を経てバイモーダル偏光波変換器２２に達する。バイ
モーダル偏光波変換器２２が４つの波長（λ１、λ２、
λ３、λ４）を持つ帯域幅を有するＴＭ00−ＴＥ01変換
器であれば、到来信号Ｓは、変換器の帯域幅内の各波長
ではゼロと第１の両オーダの（少なくとも実質的に）排
他的ＴＥモードを有する、偏光波変換器により信号Ｓ’
に変換される。遷移面ＩＩＩの変換信号Ｓ’は発散区域
として作動する接続片２３に入り、そこに発散光線Ｄを
形成する。入口面７の発散光線Ｄからの信号は、相列３
に入り、相列３を介しさらに伝搬されてから、出口面４
で離れる。各波長について、発散区域として作動する平
面接続片３２において出口面８を経て出射する信号は、
焦点面３４の別個の焦点Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ3 およびＦ4 で
収束する収束ビームＣ（λ１）、Ｃ（λ２）、Ｃ（λ
３）およびＣ（λ４）を形成する。各出射バイモーダル
導波管３３（ｉ）は平面接続片３２に接合されて、焦点
Ｆ i で焦合される光信号を捕捉し、それらを、各（ｉ＝
１〜４）についてバイモーダル導波管３３（ｉ）に接続
されるフォトデテクタ３１（ｉ）方向にさらに案内す
る。
【００１２】相列の再生性により、収束区域に入る信号
の位相波正面の傾斜が波長と偏光波にのみ依り、変換信
号Ｓ’の案内モードのオーダには依らないことにもとず
いて、各収束ビームＣ（λi ）は、少なくとも実質的
に、変換信号Ｓ’における波長λi の案内モードＴＥ00
とＴＥ01から発する信号を排他的に有する。各バイモー
ダル導波管３３（ｉ）のため焦点面３４に捕捉された信
号Ｓ（λi ）はＴＥ00とＴＥ01モードとして伝搬され
る。フォトデテクタは検出光信号の案内モードの大きさ
のオーダー間の差を識別しない。そのため、このフォト
デテクタ３２（ｉ）は、少なくとも実質的に、到来信号
Ｓ（λ１、λ２、λ３、λ４）の前記波長を有する光信
号の偏光波状態に関係なく、波長λi の光信号を排他的
に検出する。
の位相波正面の傾斜が波長と偏光波にのみ依り、変換信
号Ｓ’の案内モードのオーダには依らないことにもとず
いて、各収束ビームＣ（λi ）は、少なくとも実質的
に、変換信号Ｓ’における波長λi の案内モードＴＥ00
とＴＥ01から発する信号を排他的に有する。各バイモー
ダル導波管３３（ｉ）のため焦点面３４に捕捉された信
号Ｓ（λi ）はＴＥ00とＴＥ01モードとして伝搬され
る。フォトデテクタは検出光信号の案内モードの大きさ
のオーダー間の差を識別しない。そのため、このフォト
デテクタ３２（ｉ）は、少なくとも実質的に、到来信号
Ｓ（λ１、λ２、λ３、λ４）の前記波長を有する光信
号の偏光波状態に関係なく、波長λi の光信号を排他的
に検出する。
【００１３】４つの波長のデマルチプレクサの典型的実
施例を説明する。本発明がもとずく原理は多数の波長に
適用できる。実際には、１０の異なる波長が実現可能と
期待される。
施例を説明する。本発明がもとずく原理は多数の波長に
適用できる。実際には、１０の異なる波長が実現可能と
期待される。
【００１４】相列にもとずくデマルチプレクサの入口部
分にバイモーダル偏光波変換器を付加すると、１つの寸
法で、約１ｍｍの付加チップスペースを要し、（４つの
波長の）デマルチプレクサ全体は、約３×２．３ｍｍ2
内ではなく、約３×３．３ｍｍ2 の面積内で実現できる
ことになる。
分にバイモーダル偏光波変換器を付加すると、１つの寸
法で、約１ｍｍの付加チップスペースを要し、（４つの
波長の）デマルチプレクサ全体は、約３×２．３ｍｍ2
内ではなく、約３×３．３ｍｍ2 の面積内で実現できる
ことになる。
【００１５】デマルチプレクサの純粋な作動の目的で、
到来信号で偏光を望まない非変換部分の残部（たとえ
ば、＜３％）は、デマルチプレクサにおいてさらに前方
で、なお、偏光波フィルタにより濾波される。このフィ
ルタは、出射チャネル形状導波管｛３３（ｉ）｝各々の
出口部分に含まれる。しかし、好ましくは、偏光波フィ
ルタ２４（図１の点線矩形）はバイモーダル偏光波変換
器２２と平面接続片２３との間の入口部分に含まれる。
バイモーダル偏光波変換器がＴＭ00−ＴＥ01変換器であ
れば、偏光波フィルタはＴＭフィルタでなければならな
い。ＴＭフィルタは、偏光波変換器２２と平面接続片２
３との間にバイモーダルチャネル形状導波管２５を含
み、それを金属層で適当な長さを被覆することにより簡
単に実現できる。
到来信号で偏光を望まない非変換部分の残部（たとえ
ば、＜３％）は、デマルチプレクサにおいてさらに前方
で、なお、偏光波フィルタにより濾波される。このフィ
ルタは、出射チャネル形状導波管｛３３（ｉ）｝各々の
出口部分に含まれる。しかし、好ましくは、偏光波フィ
ルタ２４（図１の点線矩形）はバイモーダル偏光波変換
器２２と平面接続片２３との間の入口部分に含まれる。
バイモーダル偏光波変換器がＴＭ00−ＴＥ01変換器であ
れば、偏光波フィルタはＴＭフィルタでなければならな
い。ＴＭフィルタは、偏光波変換器２２と平面接続片２
３との間にバイモーダルチャネル形状導波管２５を含
み、それを金属層で適当な長さを被覆することにより簡
単に実現できる。
【００１６】最後に、なお、本発明は１つ以上の到来導
波管が図３の導波管と同様な方法で発散区域２に接続さ
れる場合のも適用できる。
波管が図３の導波管と同様な方法で発散区域２に接続さ
れる場合のも適用できる。
【図１】本発明によるデマルチプレクサの光学導波入口
部分を平面図で略示する。
部分を平面図で略示する。
【図２】本発明によるデマルチプレクサの光学出口部分
を平面図で略示する。
を平面図で略示する。
【図３】チャネル形状導波管の従来技術に於ける光学相
列にもとずくデマルチプレクサを平面図で略示する。
列にもとずくデマルチプレクサを平面図で略示する。
１ 到来チャネル形状導波管 ２ 発散区域 ３ 相列 ４ 収束区域 ５ 出射チャネル形状導波管 ６ フォトデテクタ ７ 入口面 ８ 出口面 ９ 発散ビーム １０、３４ 焦点面 ２１ アダプタ ２２ バイモーダル偏光波変換器 ２２、２３ 接続片 ２４ フィルタ ３１ フォトデテクタ ３３ バイモーダルチャネル形状導波管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/12
Claims (3)
- 【請求項１】 相互に異なる直交偏光波（ＴＥおよびＴ
Ｍ）を有しかつ相互に同一なオーダーを有し第１案内モ
ードで伝搬する、異なる波長の信号成分を含む到来光学
信号を案内する到来チャンネル形状導波管と、 到来光学信号が入力し発散信号ビームに変換される発散
区域と、 出口面方向に、発散信号ビームからの光学信号を受信し
さらに案内する、入口面と出口面を備える湾曲光学チャ
ネル形状導波管の相列と、 出口面から出射する光学信号を、多数の波長依存焦点の
方へ向けて収束させる信号ビームに変換される収束区域
と、 収束信号ビームから前記焦点に受信された光学信号をさ
らに案内する、多数の出射する光学的に切断したチャネ
ル形状導波管とを備え、さらに、直交偏光波（ＴＥおよ
びＴＭ）の１つからの第１案内モードを第１案内モード
とは異なるオーダーの直交偏光波（ＴＭおよびＴＥ）の
他方の案内モードに変換する手段を備え、前記変換手段
は到来導波管と発散区域との間に含まれ、出射チャネル
形状導波管は異なるオーダーの第１および第２案内モー
ドを案内するのに好適であることを特徴とする、集積光
学波長デマルチプレクサ。 - 【請求項２】 到来チャネル形状導波管はモノモーダル
であり、変換手段は、モノモーダル到来からバイモーダ
ル導波管への断熱遷移のため到来チャネル形状導波管に
接続されるアダプターと、 ２つの偏光波（ＴＥおよびＴＭ）のうち第１偏光波のゼ
ロ−オーダ案内モードを２つの偏光波（ＴＥおよびＴ
Ｍ）のうち他方の偏光波の第１−オーダ案内モードに変
換するためアダプターに接続される、前記多数の導波管
のためには非選択性であるモード変換器とを備え、 出射チャネル形状導波管はバイモーダルであることを特
徴とする請求項１記載のデマルチプレクサ。 - 【請求項３】 モード変換器と発散区域との間に、２つ
の偏光波のうち前記第１偏光波の案内モードを濾波する
偏光波フィルタを有することを特徴とする請求項２記載
のデマルチプレクサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9500004 | 1995-01-02 | ||
| NL9500004A NL9500004A (nl) | 1995-01-02 | 1995-01-02 | Geintegreerd optische golflengte-demultiplexer. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08234030A JPH08234030A (ja) | 1996-09-13 |
| JP2775243B2 true JP2775243B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=19865408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7340195A Expired - Lifetime JP2775243B2 (ja) | 1995-01-02 | 1995-12-27 | 集積光学波長デマルチプレクサ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0721120B1 (ja) |
| JP (1) | JP2775243B2 (ja) |
| AT (1) | ATE230119T1 (ja) |
| DE (1) | DE69529207T2 (ja) |
| ES (1) | ES2188635T3 (ja) |
| NL (1) | NL9500004A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5930419A (en) * | 1995-12-22 | 1999-07-27 | Corning, Inc. | Wavelength demultiplexer constructed using integrated optics |
| US5889906A (en) * | 1997-05-28 | 1999-03-30 | Lucent Technologies Inc. | Signal router with coupling of multiple waveguide modes for provicing a shaped multi-channel radiation pattern |
| KR100293954B1 (ko) * | 1999-05-11 | 2001-06-15 | 윤종용 | 평탄한 주파수 응답을 가진 저손실 광파장 분할기 |
| US6212312B1 (en) | 1999-09-17 | 2001-04-03 | U.T. Battelle, Llc | Optical multiplexer/demultiplexer using resonant grating filters |
| US6289147B1 (en) | 1999-11-01 | 2001-09-11 | Bbv Design Bv | Passband flattening of a phasar |
| US6400860B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-06-04 | Lucent Technologies Inc. | Wavelength selective polarization beam splitter/combiner |
| US6539150B2 (en) | 2000-12-13 | 2003-03-25 | Alcatel Optronics Uk Limited | Segmented waveguide flattening the passband of a phasar |
| US6762880B2 (en) | 2001-02-21 | 2004-07-13 | Ibsen Photonics A/S | Grating structures and methods of making the grating structures |
| TW496975B (en) * | 2001-03-02 | 2002-08-01 | Ind Tech Res Inst | Planar lightwave circuit interleaver |
| US6563988B2 (en) | 2001-04-25 | 2003-05-13 | Lightwave Microsystems Corporation | Optical apparatus and method having predetermined group velocity dispersion |
| WO2002088808A1 (de) * | 2001-04-30 | 2002-11-07 | Infineon Technologies Ag | Anordnung zum multiplexen und/oder demultiplexen der signale mindestens zweier optischer wellenlängenkanäle |
| CA2454631A1 (en) * | 2001-07-20 | 2003-01-30 | Essex Corporation | Method and apparatus for optical signal processing using an optical tapped delay line |
| DE60126842T2 (de) * | 2001-08-16 | 2007-08-30 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Optischer verstärker |
| US6714704B2 (en) * | 2001-11-29 | 2004-03-30 | Lightcross, Inc. | Optical component having selected bandwidth |
| DE10210535B4 (de) * | 2002-03-05 | 2007-07-19 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen optischer Datenkanäle |
| JP2003287636A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Nec Corp | 光機能デバイスおよびその製造方法 |
| DE10227428B4 (de) * | 2002-06-14 | 2007-10-18 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen optischer Datenkanäle und Koppelanordnung für eine solche Vorrichtung |
| US20050136754A1 (en) * | 2003-12-17 | 2005-06-23 | Wilson Carolyn E. | Seamed pin for crimping and welding as used in a fluorescent lamp |
| DE102006025410A1 (de) * | 2006-05-31 | 2007-12-06 | Photeon Technologies Gmbh | Demultiplexer für Datenübertragung, insbesondere für optische Datenübertragung |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2613381B1 (fr) * | 1987-04-01 | 1989-06-23 | Cit Alcatel | Procede d'attaque d'une surface d'une piece en phosphure d'indium |
| US4906064A (en) * | 1988-12-30 | 1990-03-06 | Bell Communications Research, Inc. | Switch for selectively switching optical wavelengths |
| US4923271A (en) * | 1989-03-28 | 1990-05-08 | American Telephone And Telegraph Company | Optical multiplexer/demultiplexer using focusing Bragg reflectors |
| JP2683161B2 (ja) * | 1991-02-20 | 1997-11-26 | 沖電気工業株式会社 | 光合分波器 |
| NL9100852A (nl) * | 1991-05-16 | 1992-12-16 | Nederland Ptt | Modusomzetter. |
| US5136671A (en) * | 1991-08-21 | 1992-08-04 | At&T Bell Laboratories | Optical switch, multiplexer, and demultiplexer |
| NL9101532A (nl) * | 1991-09-10 | 1993-04-01 | Nederland Ptt | Golflengte-selectieve multiplexer en demultiplexer. |
| US5243672A (en) * | 1992-08-04 | 1993-09-07 | At&T Bell Laboratories | Planar waveguide having optimized bend |
-
1995
- 1995-01-02 NL NL9500004A patent/NL9500004A/nl not_active Application Discontinuation
- 1995-12-13 AT AT95203475T patent/ATE230119T1/de not_active IP Right Cessation
- 1995-12-13 ES ES95203475T patent/ES2188635T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-13 EP EP95203475A patent/EP0721120B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-13 DE DE69529207T patent/DE69529207T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-15 US US08/573,450 patent/US5680236A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-27 JP JP7340195A patent/JP2775243B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0721120B1 (en) | 2002-12-18 |
| EP0721120A1 (en) | 1996-07-10 |
| US5680236A (en) | 1997-10-21 |
| ATE230119T1 (de) | 2003-01-15 |
| ES2188635T3 (es) | 2003-07-01 |
| JPH08234030A (ja) | 1996-09-13 |
| DE69529207T2 (de) | 2003-11-13 |
| NL9500004A (nl) | 1996-08-01 |
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