JP3222810B2 - アレイ導波路格子 - Google Patents
アレイ導波路格子Info
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- waveguide group
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重通信用の
光フィルタ（光合分波器）に関するものである。
光フィルタ（光合分波器）に関するものである。
【０００２】
＜従来例１＞先ず、第一の従来例を図１を用いて説明す
る。図１は、従来の波長多重通信用の光フィルタ（光合
分波器）の概略を示す。図１中、符号０１，０２はスラ
ブ導波路レンズ、０３はアレイ導波路群、０４は入力導
波路および０５は出力導波路を各々図示する。ここで、
アレイ導波路格子型光フィルタを適切に動作させるに
は、スラブ導波路レンズ０１，０２を結ぶ導波路群にお
いて、レンズとの接続点がスラブ導波路レンズの入出力
側焦点から放射状に引ける直線の延長線上にあり、か
つ、互いに隣接するすべての導波路は、長さが設計上要
求されるある一定量だけ異なっており、かつ、長さが幾
何学的に単調に増加または減少していることが必要であ
る。上記アレイ導波路群０３は、図１に示すように、直
線導波路０３ａ−円弧導波路０３ｂ−直線導波路０３ｃ
の各導波路を接続してなるアレイ導波路群０３である。
る。図１は、従来の波長多重通信用の光フィルタ（光合
分波器）の概略を示す。図１中、符号０１，０２はスラ
ブ導波路レンズ、０３はアレイ導波路群、０４は入力導
波路および０５は出力導波路を各々図示する。ここで、
アレイ導波路格子型光フィルタを適切に動作させるに
は、スラブ導波路レンズ０１，０２を結ぶ導波路群にお
いて、レンズとの接続点がスラブ導波路レンズの入出力
側焦点から放射状に引ける直線の延長線上にあり、か
つ、互いに隣接するすべての導波路は、長さが設計上要
求されるある一定量だけ異なっており、かつ、長さが幾
何学的に単調に増加または減少していることが必要であ
る。上記アレイ導波路群０３は、図１に示すように、直
線導波路０３ａ−円弧導波路０３ｂ−直線導波路０３ｃ
の各導波路を接続してなるアレイ導波路群０３である。
【０００３】アレイ導波路格子における、損失、クロス
トーク等の特性は、アレイ導波路格子群の長さが短いほ
ど向上することが知られている。この点を考慮すれば最
短の導波路長は零（０）が望ましいが、実用的な曲げ導
波路半径は、導波路構造によって定まるある一定以上の
値が必要であること、かつ、光導波路の配置の必要性か
ら、最短の導波路長は有限の値となる。
トーク等の特性は、アレイ導波路格子群の長さが短いほ
ど向上することが知られている。この点を考慮すれば最
短の導波路長は零（０）が望ましいが、実用的な曲げ導
波路半径は、導波路構造によって定まるある一定以上の
値が必要であること、かつ、光導波路の配置の必要性か
ら、最短の導波路長は有限の値となる。
【０００４】上述した図１に示すアレイ導波路格子型フ
ィルタでは、この最短の導波路長を実用上短くでき、そ
の結果、特性に優れていることが実験的に知られてい
る。しかしながら、上記アレイ導波路格子型フィルタで
は、アレイ導波路群０３の下方の導波路と上方の導波路
の長さにおいて、明らかに上方の長さが長くなってしま
う現象を引き起こす。一方、波長間隔の広いフィルタ
は、この光路長差を極めて短く設定する必要がある。具
体的には、上記アレイ導波路群０３の隣接する導波路の
長さの差をｄ0、中心波長λ0 、群屈折率をｎg とした
場合において、フリースペクトラルレンジ（ＦＳＲ）
は、下記式（１）で表される。
ィルタでは、この最短の導波路長を実用上短くでき、そ
の結果、特性に優れていることが実験的に知られてい
る。しかしながら、上記アレイ導波路格子型フィルタで
は、アレイ導波路群０３の下方の導波路と上方の導波路
の長さにおいて、明らかに上方の長さが長くなってしま
う現象を引き起こす。一方、波長間隔の広いフィルタ
は、この光路長差を極めて短く設定する必要がある。具
体的には、上記アレイ導波路群０３の隣接する導波路の
長さの差をｄ0、中心波長λ0 、群屈折率をｎg とした
場合において、フリースペクトラルレンジ（ＦＳＲ）
は、下記式（１）で表される。
【０００５】
【数１】 波長間隔×チャンネル数≒λ0 2／（ｄ0 ×ｎg ）＝ＦＳＲ …（１） したがって、所要の波長間隔が広いか若しくは多数のチ
ャンネル数が必要な場合、ｄ0 を極めて短く設定する必
要がある。
ャンネル数が必要な場合、ｄ0 を極めて短く設定する必
要がある。
【０００６】しかしながら、上述したように、上記従来
技術では幾何学的制約から、設置できる光路長差には下
限があるため、光路長差を極めて短く設定することは幾
何学的に見出せないか、または実現できても回路の大き
さが異常に大きくなる場合がある。このようなデバイス
を導波路型で実現しようとすると、使用可能な基板材料
の大きさには一定の限界があるので、回路の大きさがこ
れを超える場合には、このようなデバイスを製造するこ
とは事実上不可能となる。
技術では幾何学的制約から、設置できる光路長差には下
限があるため、光路長差を極めて短く設定することは幾
何学的に見出せないか、または実現できても回路の大き
さが異常に大きくなる場合がある。このようなデバイス
を導波路型で実現しようとすると、使用可能な基板材料
の大きさには一定の限界があるので、回路の大きさがこ
れを超える場合には、このようなデバイスを製造するこ
とは事実上不可能となる。
【０００７】したがって、光路長差を極めて短く設定す
る必要がある広ＦＳＲ(Free Spectral Range) のアレイ
導波路格子、すなわち、分離・合波する波長間隔が広い
か、またはチャネル数の多いアレイ導波路格子は、この
構成をとることが難しかった。
る必要がある広ＦＳＲ(Free Spectral Range) のアレイ
導波路格子、すなわち、分離・合波する波長間隔が広い
か、またはチャネル数の多いアレイ導波路格子は、この
構成をとることが難しかった。
【０００８】＜従来例２＞次に、第二の従来例を図２を
用いて説明する。なお、特開平６−２７３３９号（対応
米国特許第５，２１２，７５８号）は第二の従来例であ
るＳ字光導波路について開示している。図２は、従来の
アレイ導波路格子型光フィルタの概略を示す。図２中、
符号０１，０２はスラブ導波路レンズ、０３はアレイ導
波路群、０６は円弧導波路群を各々図示する。図２に示
すように、スラブ導波路レンズ０１，０２は、Ｓ字状の
アレイ導波路群０３によって接続されており、全体の回
路構成は点対称となっている。このＳ字光導波路は、Ｓ
字の変極点を直接接続した場合は、各導波路長が総じて
等しくなるように設計されている。すなわち、Ｓ字光導
波路は変極点で幾何学的配置上必要となる光路長差を一
旦相殺し、零（０）となるように構成している。
用いて説明する。なお、特開平６−２７３３９号（対応
米国特許第５，２１２，７５８号）は第二の従来例であ
るＳ字光導波路について開示している。図２は、従来の
アレイ導波路格子型光フィルタの概略を示す。図２中、
符号０１，０２はスラブ導波路レンズ、０３はアレイ導
波路群、０６は円弧導波路群を各々図示する。図２に示
すように、スラブ導波路レンズ０１，０２は、Ｓ字状の
アレイ導波路群０３によって接続されており、全体の回
路構成は点対称となっている。このＳ字光導波路は、Ｓ
字の変極点を直接接続した場合は、各導波路長が総じて
等しくなるように設計されている。すなわち、Ｓ字光導
波路は変極点で幾何学的配置上必要となる光路長差を一
旦相殺し、零（０）となるように構成している。
【０００９】図２に示す従来例では、フィルタ動作上必
要な光路長差は、上記Ｓ字状のアレイ導波路群０３の対
称中心において、開き角が同一、かつ間隔が一定で、か
つ半径が一定量だけ増加する円弧導波路群０６によっ
て、与えられている。この構成では、回路の光路長差
は、上記円弧導波路群０６の導波路間の光路長差（半径
差×開き角）となるために、広ＦＳＲ、すなわち、光路
長差が極めて短くとも、所望の回路を設計できる。した
がって、この構成では、図１に示した第一の従来例の幾
何学上配置が見出せないという欠点は解消されている。
要な光路長差は、上記Ｓ字状のアレイ導波路群０３の対
称中心において、開き角が同一、かつ間隔が一定で、か
つ半径が一定量だけ増加する円弧導波路群０６によっ
て、与えられている。この構成では、回路の光路長差
は、上記円弧導波路群０６の導波路間の光路長差（半径
差×開き角）となるために、広ＦＳＲ、すなわち、光路
長差が極めて短くとも、所望の回路を設計できる。した
がって、この構成では、図１に示した第一の従来例の幾
何学上配置が見出せないという欠点は解消されている。
【００１０】ところが、この図２のような構成では、導
波路がＳ字状構造によって点対称で配置されるため回路
の幅ｗが大きくなる、という問題がある。したがって、
回路の大きさが有効な基板の大きさを超えてしまうか、
または仮に基板上に配置できたとしても一枚の基板に配
置できる回路数が少なくなってしまう、という欠点があ
る。
波路がＳ字状構造によって点対称で配置されるため回路
の幅ｗが大きくなる、という問題がある。したがって、
回路の大きさが有効な基板の大きさを超えてしまうか、
または仮に基板上に配置できたとしても一枚の基板に配
置できる回路数が少なくなってしまう、という欠点があ
る。
【００１１】同じ大きさの基板から製造できる回路の個
数は、価格やコストを低下しうる重要な指標であり、こ
のことが光フィルタの適用領域を狭くしているという問
題がある。
数は、価格やコストを低下しうる重要な指標であり、こ
のことが光フィルタの適用領域を狭くしているという問
題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本願発明は、回路面積
が増加する要因となるＳ字状構造を排し、かつ広ＦＳＲ
特性を実現するアレイ導波路格子を提供することを課題
とする。
が増加する要因となるＳ字状構造を排し、かつ広ＦＳＲ
特性を実現するアレイ導波路格子を提供することを課題
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、入力
導波路、入力側スラブ導波路レンズ、チャンネル導波路
群、出力側スラブ導波路レンズ、出力導波路からなるア
レイ導波路格子であって、前記チャンネル導波路群の光
路長は、隣接するチャンネル導波路間で一定値ずつ単調
増加または単調減少すると共に、前記チャンネル導波路
群は、入力側チャンネル導波路群、中間チャンネル導波
路群および出力側チャンネル導波路群から構成されてお
り、前記中間チャンネル導波路群は、奇数個の扇型導波
路群から構成されていて、該扇型導波路群は、同心、同
頂角かつ半径が隣接する導波路間で一定値ずつ単調増加
または単調減少する扇型の円弧導波路群であり、かつ前
記奇数個の扇型導波路群は、扇型の導波路の頂角が交互
に配置されていて、各導波路群はなめらかに接続されて
おり、前記入力側チャンネル導波路群および出力側チャ
ンネル導波路群は、前記入力側スラブ導波路レンズおよ
び前記出力側スラブ導波路レンズに近い方から順次、第
一直線導波路群、円弧導波路群および第二直線導波路群
で構成されると共に、前記円弧導波路群は前記第一直線
導波路群および第二直線導波路群をなめらかに接続する
円弧導波路群で構成され、前記入力側チャンネル導波路
群および出力側チャンネル導波路群の光路長はそれぞ
れ、隣接導波路間で一定値ずつ単調増加または単調減少
し、前記入力側チャンネル導波路群および出力側チャン
ネル導波路群を構成する前記第二直線導波路群は、全て
の隣り合う導波路間隔が一定であり、かつ、中間チャン
ネル導波路群となめらかに接続されており、前記入力側
チャンネル導波路群と前記出力側チャンネル導波路群と
は、中間チャンネル導波路群の中央の頂角の垂直二等分
線に対して線対称的に配置していることを特徴とする。
ここで、中間チャンネル導波路群を構成する扇型導波路
群の個数は１個であってもよい。
導波路、入力側スラブ導波路レンズ、チャンネル導波路
群、出力側スラブ導波路レンズ、出力導波路からなるア
レイ導波路格子であって、前記チャンネル導波路群の光
路長は、隣接するチャンネル導波路間で一定値ずつ単調
増加または単調減少すると共に、前記チャンネル導波路
群は、入力側チャンネル導波路群、中間チャンネル導波
路群および出力側チャンネル導波路群から構成されてお
り、前記中間チャンネル導波路群は、奇数個の扇型導波
路群から構成されていて、該扇型導波路群は、同心、同
頂角かつ半径が隣接する導波路間で一定値ずつ単調増加
または単調減少する扇型の円弧導波路群であり、かつ前
記奇数個の扇型導波路群は、扇型の導波路の頂角が交互
に配置されていて、各導波路群はなめらかに接続されて
おり、前記入力側チャンネル導波路群および出力側チャ
ンネル導波路群は、前記入力側スラブ導波路レンズおよ
び前記出力側スラブ導波路レンズに近い方から順次、第
一直線導波路群、円弧導波路群および第二直線導波路群
で構成されると共に、前記円弧導波路群は前記第一直線
導波路群および第二直線導波路群をなめらかに接続する
円弧導波路群で構成され、前記入力側チャンネル導波路
群および出力側チャンネル導波路群の光路長はそれぞ
れ、隣接導波路間で一定値ずつ単調増加または単調減少
し、前記入力側チャンネル導波路群および出力側チャン
ネル導波路群を構成する前記第二直線導波路群は、全て
の隣り合う導波路間隔が一定であり、かつ、中間チャン
ネル導波路群となめらかに接続されており、前記入力側
チャンネル導波路群と前記出力側チャンネル導波路群と
は、中間チャンネル導波路群の中央の頂角の垂直二等分
線に対して線対称的に配置していることを特徴とする。
ここで、中間チャンネル導波路群を構成する扇型導波路
群の個数は１個であってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明における上記全ての円弧導
波路群は、最も外側の円弧導波路の円弧がつくる扇型に
含まれる。
波路群は、最も外側の円弧導波路の円弧がつくる扇型に
含まれる。
【００１５】すなわち、広ＦＳＲ特性で、大きさの小さ
な、従って低コストのアレイ導波路格子型光フィルタ
は、一方のスラブ導波路レンズに接続される導波路群
（第一の導波路群）が、各々隣接する導波路に対し、同
一の光路長差を有し、かつ該光路長差は単調に増加また
は減少し、かつ該導波路群はスラブ導波路レンズに近い
方から、順次、直線−曲線、および直線導波路で構成さ
れており、かつ、端点は直線上に存在し、かつ該直線に
対し９０度の交差角を有しており、かつ、隣接する交差
点間隔が一定であり、もう一方の導波路群（第二の導波
路群）は、上記導波路群と線対称に配置されており、こ
れら両導波路群が、円弧状の接続導波路で接続されてい
る回路によって実現できる。
な、従って低コストのアレイ導波路格子型光フィルタ
は、一方のスラブ導波路レンズに接続される導波路群
（第一の導波路群）が、各々隣接する導波路に対し、同
一の光路長差を有し、かつ該光路長差は単調に増加また
は減少し、かつ該導波路群はスラブ導波路レンズに近い
方から、順次、直線−曲線、および直線導波路で構成さ
れており、かつ、端点は直線上に存在し、かつ該直線に
対し９０度の交差角を有しており、かつ、隣接する交差
点間隔が一定であり、もう一方の導波路群（第二の導波
路群）は、上記導波路群と線対称に配置されており、こ
れら両導波路群が、円弧状の接続導波路で接続されてい
る回路によって実現できる。
【００１６】第一の導波路群で生じる光路長差、および
第二の導波路群で生じる光路長差は、任意の値で良い。
円弧状の接続導波路は、この第一および第二の導波路群
で生じる幾何学的に必要ではあっても回路動作上は不要
である光路長差を相殺すると同時に設計上必要な光路長
差を与える機能を有している。
第二の導波路群で生じる光路長差は、任意の値で良い。
円弧状の接続導波路は、この第一および第二の導波路群
で生じる幾何学的に必要ではあっても回路動作上は不要
である光路長差を相殺すると同時に設計上必要な光路長
差を与える機能を有している。
【００１７】従って、本発明の上記構成を採用すれば、
任意の光路長差を設定できることから、広いＦＳＲ特性
のフィルタを実現することができる。さらに本発明の上
記構成を採用すれば、スラブ導波路レンズに接続される
導波路群のみで光路長差を０に一旦設定する、従来例２
のアレイ導波路格子型光フィルタの欠点である点対称的
な幾何学配置をとる必要もなくなる。この結果、回路の
実効面積が大きくなりすぎてしまうという欠点も解消さ
れる。
任意の光路長差を設定できることから、広いＦＳＲ特性
のフィルタを実現することができる。さらに本発明の上
記構成を採用すれば、スラブ導波路レンズに接続される
導波路群のみで光路長差を０に一旦設定する、従来例２
のアレイ導波路格子型光フィルタの欠点である点対称的
な幾何学配置をとる必要もなくなる。この結果、回路の
実効面積が大きくなりすぎてしまうという欠点も解消さ
れる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施の形態を詳細に説明す
る。 ＜第一の実施の形態＞図３は本発明の第一の実施の形態
にかかる光アレイ導波路格子フィルタの概略を示す。本
実施の形態にかかる光アレイ導波路格子は、図３に示す
ように、入力導波路１０、入力側スラブ導波路レンズ１
１、チャンネル導波路群１２、出力側スラブ導波路レン
ズ１６、出力導波路１７からなるアレイ導波路格子であ
って、以下の構成からなるものである。
る。 ＜第一の実施の形態＞図３は本発明の第一の実施の形態
にかかる光アレイ導波路格子フィルタの概略を示す。本
実施の形態にかかる光アレイ導波路格子は、図３に示す
ように、入力導波路１０、入力側スラブ導波路レンズ１
１、チャンネル導波路群１２、出力側スラブ導波路レン
ズ１６、出力導波路１７からなるアレイ導波路格子であ
って、以下の構成からなるものである。
【００１９】１）上記チャンネル導波路群１２の光路長
は隣接するチャンネル導波路間で一定値ずつ単調増加ま
たは単調減少する。 ２）上記チャンネル導波路群１２は、入力側チャンネル
導波路群１３、中間チャンネル導波路群１４および出力
側チャンネル導波路群１５から構成してなる。 ３）上記中間チャンネル導波路群１４は、同心、同頂角
の扇形であり、かつ半径が隣接する導波路間で一定値ず
つ単調増加または単調減少する扇型の円弧導波路群から
構成してなる。 ４）上記入力側チャンネル導波路群１３と上記出力側チ
ャンネル導波路群１５は中間チャンネル導波路群１４の
頂角の垂直二等分線に対して線対称である。 ５）上記入力側チャンネル導波路群１３は、上記入力側
スラブ導波路レンズ１１側より順次、第一直線導波路群
１３ａ、円弧導波路群１３ｂおよび第二直線導波路群１
３ｃで構成されると共に、上記円弧導波路群１３ｂは上
記第一および第二直線導波路群１３ａ，１３ｃとなめら
かに接続される。 ６）上記入力側チャンネル導波路群１３の光路長は、隣
接導波路間で一定値ずつ単調増加または単調減少する。 ７）上記第一直線導波路群１３ａは、この導波路を延長
すると上記入力側スラブ導波路レンズ１１の入力側焦点
１８で全て交わる。 ８）上記入力側チャンネル導波路群１３は、中間チャン
ネル導波路群１４となめらかに接続してなる。
は隣接するチャンネル導波路間で一定値ずつ単調増加ま
たは単調減少する。 ２）上記チャンネル導波路群１２は、入力側チャンネル
導波路群１３、中間チャンネル導波路群１４および出力
側チャンネル導波路群１５から構成してなる。 ３）上記中間チャンネル導波路群１４は、同心、同頂角
の扇形であり、かつ半径が隣接する導波路間で一定値ず
つ単調増加または単調減少する扇型の円弧導波路群から
構成してなる。 ４）上記入力側チャンネル導波路群１３と上記出力側チ
ャンネル導波路群１５は中間チャンネル導波路群１４の
頂角の垂直二等分線に対して線対称である。 ５）上記入力側チャンネル導波路群１３は、上記入力側
スラブ導波路レンズ１１側より順次、第一直線導波路群
１３ａ、円弧導波路群１３ｂおよび第二直線導波路群１
３ｃで構成されると共に、上記円弧導波路群１３ｂは上
記第一および第二直線導波路群１３ａ，１３ｃとなめら
かに接続される。 ６）上記入力側チャンネル導波路群１３の光路長は、隣
接導波路間で一定値ずつ単調増加または単調減少する。 ７）上記第一直線導波路群１３ａは、この導波路を延長
すると上記入力側スラブ導波路レンズ１１の入力側焦点
１８で全て交わる。 ８）上記入力側チャンネル導波路群１３は、中間チャン
ネル導波路群１４となめらかに接続してなる。
【００２０】先ず、入力側チャンネル導波路群１３であ
る、第一のアレイ導波路群について説明する。所望のフ
ィルタ特性を与えることにより、入出力導波路の本数、
スラブ導波路レンズの焦点距離ｆ、アレイ導波路群のレ
ンズ焦点からの開き角Ｓ、アレイ導波路群の本数ｎおよ
び必要なアレイ導波路格子の光路長差ｄ0 が定まる。
る、第一のアレイ導波路群について説明する。所望のフ
ィルタ特性を与えることにより、入出力導波路の本数、
スラブ導波路レンズの焦点距離ｆ、アレイ導波路群のレ
ンズ焦点からの開き角Ｓ、アレイ導波路群の本数ｎおよ
び必要なアレイ導波路格子の光路長差ｄ0 が定まる。
【００２１】次に、第一のアレイ導波路群１３の構成を
以下のようにして決定する。本実施の形態においては、
第一のアレイ導波路群１３の各導波路（１３−１〜１３
−ｎ）は、隣接する導波路に対する光路長差がｄ1 であ
り、各導波路は図３中、下側の導波路を第一の導波路
（１３−１）とすると順次各導波路（１３−２，…，１
３−ｎ）の光路長は、単調増加（Ｌ1 ，Ｌ1 ＋ｄ1 ，
…，Ｌ1 ＋（ｎ−１）ｄ1 ）している。また、各導波路
は、アレイ導波路群接続用導波路１４の頂角からの第一
の基準線２０に対し、直交する方向で交わり、かつ該第
一の基準線２０との隣接交点間距離が一定値（ｐ）とな
るように、定める必要がある。ただし、各導波路（１３
−１〜１３−ｎ）間の不要の結合を避けるためには、ｐ
を導波路構造で定まる一定値以上にする必要がある。な
お、回路全体の大きさを減少させるため、ｐはその最低
値とするのが望ましい。
以下のようにして決定する。本実施の形態においては、
第一のアレイ導波路群１３の各導波路（１３−１〜１３
−ｎ）は、隣接する導波路に対する光路長差がｄ1 であ
り、各導波路は図３中、下側の導波路を第一の導波路
（１３−１）とすると順次各導波路（１３−２，…，１
３−ｎ）の光路長は、単調増加（Ｌ1 ，Ｌ1 ＋ｄ1 ，
…，Ｌ1 ＋（ｎ−１）ｄ1 ）している。また、各導波路
は、アレイ導波路群接続用導波路１４の頂角からの第一
の基準線２０に対し、直交する方向で交わり、かつ該第
一の基準線２０との隣接交点間距離が一定値（ｐ）とな
るように、定める必要がある。ただし、各導波路（１３
−１〜１３−ｎ）間の不要の結合を避けるためには、ｐ
を導波路構造で定まる一定値以上にする必要がある。な
お、回路全体の大きさを減少させるため、ｐはその最低
値とするのが望ましい。
【００２２】ここで、光路長差ｄ1 は、いずれ接続導波
路で調節されるので、理論上は任意の値でよい。
路で調節されるので、理論上は任意の値でよい。
【００２３】このような、アレイ導波路の配置は、第一
のスラブ導波路レンズ１１の入力側の焦点１８から放射
状に出る直線の延長上にある第一の直線導波路１３ａ、
該第一の直線導波路１３ａになめらかにつながる円弧導
波路１３ｂおよび該円弧導波路１３ｂと接続する点での
傾きが等しく、かつその延長が第一の基準線２０に直交
する方向で交わる第二の直線導波路１３ｃの、以上三本
の構成から各々一本の光導波路（１３−１，１３−２，
…，１３−ｎ）を構成し、直線導波路の長さや円弧導波
路の半径および円弧の開き角を適切に調整すれば、設計
できる。
のスラブ導波路レンズ１１の入力側の焦点１８から放射
状に出る直線の延長上にある第一の直線導波路１３ａ、
該第一の直線導波路１３ａになめらかにつながる円弧導
波路１３ｂおよび該円弧導波路１３ｂと接続する点での
傾きが等しく、かつその延長が第一の基準線２０に直交
する方向で交わる第二の直線導波路１３ｃの、以上三本
の構成から各々一本の光導波路（１３−１，１３−２，
…，１３−ｎ）を構成し、直線導波路の長さや円弧導波
路の半径および円弧の開き角を適切に調整すれば、設計
できる。
【００２４】図３において、第一のアレイ導波路群１３
および第二のアレイ導波路群１５を示す場合において、
太線が直線導波路、細線が円弧導波路を表している。な
お、基準線に交わる部分での導波路の長さの設計には自
由度がある。すなわち、これらの直線導波路１３ｃに同
じ長さの直線導波路を足したり引いたりしても、本発明
に必要な幾何学配置を満たすことになる。そうはいって
も、回路の全長はできる限り短いことが望ましいため、
本実施の形態では最小の長さの直線導波路１３ｃを示し
ており、図３では、同図中、一番下方の導波路１３−１
の第二の直線導波路１３ｃの長さを零としている。ま
た、当然円弧導波路１３ｂのすべての半径は、不要な損
失増加を招く最小半径Ｒ0 より大きいことが望ましい。
および第二のアレイ導波路群１５を示す場合において、
太線が直線導波路、細線が円弧導波路を表している。な
お、基準線に交わる部分での導波路の長さの設計には自
由度がある。すなわち、これらの直線導波路１３ｃに同
じ長さの直線導波路を足したり引いたりしても、本発明
に必要な幾何学配置を満たすことになる。そうはいって
も、回路の全長はできる限り短いことが望ましいため、
本実施の形態では最小の長さの直線導波路１３ｃを示し
ており、図３では、同図中、一番下方の導波路１３−１
の第二の直線導波路１３ｃの長さを零としている。ま
た、当然円弧導波路１３ｂのすべての半径は、不要な損
失増加を招く最小半径Ｒ0 より大きいことが望ましい。
【００２５】次に、出力側チャンネル導波路１５である
第二のアレイ導波路群について、説明する。第二のアレ
イ導波路群１５と第一のアレイ導波路群１３とは、アレ
イ導波路群接続用導波路１４の頂角Ｓ1 の垂直二等分線
に対して線対称な図形とすることができる。この場合、
第二のアレイ導波路群１５で生じる光路長差ｄ2 は、第
一のアレイ導波路群１３で生じる光路長差ｄ1 と等しく
なる。
第二のアレイ導波路群について、説明する。第二のアレ
イ導波路群１５と第一のアレイ導波路群１３とは、アレ
イ導波路群接続用導波路１４の頂角Ｓ1 の垂直二等分線
に対して線対称な図形とすることができる。この場合、
第二のアレイ導波路群１５で生じる光路長差ｄ2 は、第
一のアレイ導波路群１３で生じる光路長差ｄ1 と等しく
なる。
【００２６】ただし、本発明のアレイ導波路格子は上述
したような線対称なものに限定されるものではない。す
なわち、出力側チャンネル導波路群１５と第二の基準線
２１との交点における導波路間隔ｐが、第一のアレイ導
波路群１３における隣接交点間距離ｐと等しければよ
く、この第二のアレイ導波路群１５を構成する直線や円
弧の長さを変化させ、その結果生じる光路長差ｄ2 は必
ずしも第一のアレイ導波路群１３の光路長差ｄ1 と等し
い必要はない。
したような線対称なものに限定されるものではない。す
なわち、出力側チャンネル導波路群１５と第二の基準線
２１との交点における導波路間隔ｐが、第一のアレイ導
波路群１３における隣接交点間距離ｐと等しければよ
く、この第二のアレイ導波路群１５を構成する直線や円
弧の長さを変化させ、その結果生じる光路長差ｄ2 は必
ずしも第一のアレイ導波路群１３の光路長差ｄ1 と等し
い必要はない。
【００２７】次に、中間チャンネル導波路群１４である
アレイ導波路群接続用導波路の構造を説明する。アレイ
導波路群接続用導波路１４は、一個の扇型の円弧導波路
群（１４−１〜１４−ｎ）で構成されており、最小の半
径を有する円弧導波路はその円の中心が第一の基準線２
０および第二の基準線２１上にあり、円弧導波路群は開
き角がＳ1 で皆等しく、円弧導波路群の最小の半径はＲ
0 である。回路の小型のためには、この最小半径Ｒ0
は、前述の損失増加を回避し得る最小半径に一致してい
ることが望ましい。
アレイ導波路群接続用導波路の構造を説明する。アレイ
導波路群接続用導波路１４は、一個の扇型の円弧導波路
群（１４−１〜１４−ｎ）で構成されており、最小の半
径を有する円弧導波路はその円の中心が第一の基準線２
０および第二の基準線２１上にあり、円弧導波路群は開
き角がＳ1 で皆等しく、円弧導波路群の最小の半径はＲ
0 である。回路の小型のためには、この最小半径Ｒ0
は、前述の損失増加を回避し得る最小半径に一致してい
ることが望ましい。
【００２８】本発明のアレイ導波路群は、順次、中心が
第一の基準線２０および第二の基準線２１上にあり、開
き角は同一の頂角Ｓ1 で、半径がｐずつ増加している円
弧導波路群（１４−１〜１４−ｎ）が第一のアレイ導波
路群１３（１３−１〜１３−ｎ）にそれぞれ順次接続さ
れている。この円弧導波路群で生じる光路長差は、隣接
するチャンネル導波路群間で一定値ずつ単調増加または
単調減少し、式：Ｓ1×ｐにより自動的に与えられる。
従って、Ｓ1 ×ｐ＝ｄ1 ＋ｄ2 ±ｄ0 （±はどちらでも
可能である）となることから明らかなように、アレイ導
波路群接続用導波路１４の円弧導波路群の開き角（Ｓ
1 ）を設定すれば、所望の光路長差ｄ0 が得られること
になる。
第一の基準線２０および第二の基準線２１上にあり、開
き角は同一の頂角Ｓ1 で、半径がｐずつ増加している円
弧導波路群（１４−１〜１４−ｎ）が第一のアレイ導波
路群１３（１３−１〜１３−ｎ）にそれぞれ順次接続さ
れている。この円弧導波路群で生じる光路長差は、隣接
するチャンネル導波路群間で一定値ずつ単調増加または
単調減少し、式：Ｓ1×ｐにより自動的に与えられる。
従って、Ｓ1 ×ｐ＝ｄ1 ＋ｄ2 ±ｄ0 （±はどちらでも
可能である）となることから明らかなように、アレイ導
波路群接続用導波路１４の円弧導波路群の開き角（Ｓ
1 ）を設定すれば、所望の光路長差ｄ0 が得られること
になる。
【００２９】＜第二の実施の形態＞図４は、本発明の第
二の実施の形態のアレイ導波路格子フィルタの概略図で
ある。本実施の形態では、第一の実施の形態のアレイ導
波路格子フィルタの接続用導波路１４を奇数個に分割
し、しかも隣接する導波路が全て扇型導波路で頂角が交
互の位置に設けたものである。すなわち、第一の実施の
形態における接続用導波路１４が、単一の扇型の円弧導
波路群によって構成されているのに対し、本実施の形態
では、三個の扇型の円弧導波路群２４−１，２４−２，
２４−３で構成されている。
二の実施の形態のアレイ導波路格子フィルタの概略図で
ある。本実施の形態では、第一の実施の形態のアレイ導
波路格子フィルタの接続用導波路１４を奇数個に分割
し、しかも隣接する導波路が全て扇型導波路で頂角が交
互の位置に設けたものである。すなわち、第一の実施の
形態における接続用導波路１４が、単一の扇型の円弧導
波路群によって構成されているのに対し、本実施の形態
では、三個の扇型の円弧導波路群２４−１，２４−２，
２４−３で構成されている。
【００３０】図４では、円弧導波路２４−１，２４−
２，２４−３の最小半径は全て同一の半径（Ｒ0 ）とし
ているが、必ずしも同一である必要はなく、損失増加を
生じない最小半径より大きく、かつなめらかに接続され
ていればよい。本実施の形態では、（Ｓ2 ＋Ｓ4 −Ｓ
3 ）×ｐ＝ｄ1 ＋ｄ2 ±ｄ0 とすれば、第一の実施の形
態の回路と同一の作用を有するものとなる。
２，２４−３の最小半径は全て同一の半径（Ｒ0 ）とし
ているが、必ずしも同一である必要はなく、損失増加を
生じない最小半径より大きく、かつなめらかに接続され
ていればよい。本実施の形態では、（Ｓ2 ＋Ｓ4 −Ｓ
3 ）×ｐ＝ｄ1 ＋ｄ2 ±ｄ0 とすれば、第一の実施の形
態の回路と同一の作用を有するものとなる。
【００３１】以下、本発明の効果を示す好適な実施例を
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】実施例１ 上述した図３の実施の形態例を基に、アレイ導波路格子
フィルタの導波路配置を行った結果を、図５に示す。図
５（Ａ）は、導波路の等価屈折率を１．４５、最小曲げ
半径を５ｍｍとし、中心波長約１５５２ｎｍ、周波数間
隔約２０００ＧＨｚ、ＦＳＲ約４７０００ＧＨｚのフィ
ルタの設計に基づいた、導波路レイアウト例である。こ
のような特性のフィルタは、スラブ導波路レンズ焦点距
離約６６００μｍ、アレイ導波路本数８１、光路長差ｄ
0 は約４．２８μｍが必要である。
フィルタの導波路配置を行った結果を、図５に示す。図
５（Ａ）は、導波路の等価屈折率を１．４５、最小曲げ
半径を５ｍｍとし、中心波長約１５５２ｎｍ、周波数間
隔約２０００ＧＨｚ、ＦＳＲ約４７０００ＧＨｚのフィ
ルタの設計に基づいた、導波路レイアウト例である。こ
のような特性のフィルタは、スラブ導波路レンズ焦点距
離約６６００μｍ、アレイ導波路本数８１、光路長差ｄ
0 は約４．２８μｍが必要である。
【００３３】図３に示す本発明に基づいたアレイ導波路
格子フィルタ３１の導波路レイアウトの一例を図５
（Ａ）に示した。また、上述した「従来例１」では、こ
の特性を満足する導波路の幾何学配置は見出せなかっ
た。基準線上の導波路間隔を３０μｍとして「従来例
２」をもとにレイアウトしたアレイ導波路格子フィルタ
３２の一例を図５（Ｂ）に示した。
格子フィルタ３１の導波路レイアウトの一例を図５
（Ａ）に示した。また、上述した「従来例１」では、こ
の特性を満足する導波路の幾何学配置は見出せなかっ
た。基準線上の導波路間隔を３０μｍとして「従来例
２」をもとにレイアウトしたアレイ導波路格子フィルタ
３２の一例を図５（Ｂ）に示した。
【００３４】また、図６は、周波数間隔約１００ＧＨ
ｚ、ＦＳＲ約１４６００ＧＨｚ、光路長差ｄ0 が約１
３．４μｍのアレイ導波路格子フィルタ３３の導波路レ
イアウトの一例である。回路がほぼ直径（Ｄ）１５ｃｍ
の円に収まっていることがわかる。なお、従来例１で
は、回路の横幅が２０ｃｍにも達していた。
ｚ、ＦＳＲ約１４６００ＧＨｚ、光路長差ｄ0 が約１
３．４μｍのアレイ導波路格子フィルタ３３の導波路レ
イアウトの一例である。回路がほぼ直径（Ｄ）１５ｃｍ
の円に収まっていることがわかる。なお、従来例１で
は、回路の横幅が２０ｃｍにも達していた。
【００３５】上記実施例の結果から明らかなように、本
発明によれば、図５（Ａ）に示す如く各構成要素はほぼ
直線上に配置されるために、回路幅が減少する効果、お
よび図６に示す如く基板寸法の制約を回避しうる効果を
有する。この特性により低価格の光フィルタを提供でき
ることがわかる。
発明によれば、図５（Ａ）に示す如く各構成要素はほぼ
直線上に配置されるために、回路幅が減少する効果、お
よび図６に示す如く基板寸法の制約を回避しうる効果を
有する。この特性により低価格の光フィルタを提供でき
ることがわかる。
【００３６】実施例２ 図７（Ａ）は、図３に示す本発明のアレイ導波路格子フ
ィルタに基づいてレイアウトした図である。図７（Ａ）
のアレイ導波路格子フィルタは、チャンネル間隔１６０
０ＧＨｚ、ＦＳＲ約２００，０００ＧＨｚ、中心波長
１．５２μｍのフィルタの設計に基づいた。このような
フィルタは、光路長差ｄ0 は約０．９７μｍ、スラブ導
波路レンズ焦点距離約４０３０μｍ、アレイ導波路本数
４４本が必要である。このアレイ導波路格子フィルタを
用いて、４チャンネル（ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３，ｃｈ
４）の場合の損失を調べた。その結果を図８に示す。こ
の結果から本発明のスラブ導波路を用いて光の分波を行
うと、損失を少なくしてきちんと分波していることが分
かった。
ィルタに基づいてレイアウトした図である。図７（Ａ）
のアレイ導波路格子フィルタは、チャンネル間隔１６０
０ＧＨｚ、ＦＳＲ約２００，０００ＧＨｚ、中心波長
１．５２μｍのフィルタの設計に基づいた。このような
フィルタは、光路長差ｄ0 は約０．９７μｍ、スラブ導
波路レンズ焦点距離約４０３０μｍ、アレイ導波路本数
４４本が必要である。このアレイ導波路格子フィルタを
用いて、４チャンネル（ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３，ｃｈ
４）の場合の損失を調べた。その結果を図８に示す。こ
の結果から本発明のスラブ導波路を用いて光の分波を行
うと、損失を少なくしてきちんと分波していることが分
かった。
【００３７】
【発明の効果】以上、実験例と共に、詳細に説明したよ
うに、本発明によれば、各構成要素はほぼ直線上に配置
されるために、回路幅が減少する効果や基板寸法の制約
を回避しうる効果を有する。したがって、この効果によ
り低価格の光フィルタを提供することができる。さら
に、広ＦＳＲの光フィルタを低価格で提供できることと
なる。
うに、本発明によれば、各構成要素はほぼ直線上に配置
されるために、回路幅が減少する効果や基板寸法の制約
を回避しうる効果を有する。したがって、この効果によ
り低価格の光フィルタを提供することができる。さら
に、広ＦＳＲの光フィルタを低価格で提供できることと
なる。
【図１】第一の従来例にかかる光アレイ導波路格子フィ
ルタの概略図である。
ルタの概略図である。
【図２】第二の従来例にかかる光アレイ導波路格子フィ
ルタの概略図である。
ルタの概略図である。
【図３】第一の実施の形態にかかる光アレイ導波路格子
フィルタの概略図である。
フィルタの概略図である。
【図４】第二の実施の形態にかかる光アレイ導波路格子
フィルタの概略図である。
フィルタの概略図である。
【図５】（Ａ）は本実施例にかかるアレイ導波路格子フ
ィルタの導波路配置図、（Ｂ）は従来例２にかかるアレ
イ導波路格子フィルタの導波路配置図である。
ィルタの導波路配置図、（Ｂ）は従来例２にかかるアレ
イ導波路格子フィルタの導波路配置図である。
【図６】本実施例にかかるアレイ導波路格子フィルタの
導波路配置図である。
導波路配置図である。
【図７】（Ａ）は 本実施例にかかるアレイ導波路格子
フィルタの導波路配置図、（Ｂ）は（Ａ）の部分Ｚの拡
大図である。
フィルタの導波路配置図、（Ｂ）は（Ａ）の部分Ｚの拡
大図である。
【図８】本実施例にかかるアレイ導波路格子フィルタを
用いて、４チャンネルの分波を行ったときの損失を示す
グラフである。
用いて、４チャンネルの分波を行ったときの損失を示す
グラフである。
０１ 第１のスラブ導波路レンズ ０２ 第２のスラブ導波路レンズ ０３ アレイ導波路群 ０４ 入力導波路 ０５ 出力導波路 ０６ 円弧導波路群 １０ 入力導波路 １１ 入力側スラブ導波路レンズ １２ チャンネル導波路群 １３ 入力側チャンネル導波路群 １４, ２４ 中間チャンネル導波路群 １５ 出力側チャンネル導波路群 １６ 出力側スラブ導波路レンズ １７ 出力導波路 １８, １９ 焦点 ２０ 第１の基準線 ２１ 第２の基準線 ３１ 本発明に基づくアレイ導波路格子フィルタ ３２ 従来例に基づくアレイ導波路格子フィルタ ３３ 本発明に基づくアレイ導波路格子フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−200187（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓ ｅｌｅｃｔｅｄ Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓ，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．２，Ｊｕｎｅ 1996，Ｐ．251−256 ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖ ｏｌ．８，Ｎｏ．５，Ｍａｙ 1996, Ｐ．638−640 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/28 - 6/293 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 入力導波路、入力側スラブ導波路レン
ズ、チャンネル導波路群、出力側スラブ導波路レンズ、
出力導波路からなるアレイ導波路格子であって、前記 チャンネル導波路群の光路長は、隣接するチャンネ
ル導波路間で一定値ずつ単調増加または単調減少すると
共に、前記 チャンネル導波路群は、入力側チャンネル導波路
群、中間チャンネル導波路群および出力側チャンネル導
波路群から構成されており、前記 中間チャンネル導波路群は、奇数個の扇型導波路群
から構成されていて、該扇型導波路群は、同心、同頂角
かつ半径が隣接する導波路間で一定値ずつ単調増加また
は単調減少する扇型の円弧導波路群であり、かつ前記奇
数個の扇型導波路群は、扇型の導波路の頂角が交互に配
置されていて、各導波路群はなめらかに接続されてお
り、 前記入力側チャンネル導波路群および出力側チャンネル
導波路群は、前記入力側スラブ導波路レンズおよび前記
出力側スラブ導波路レンズに近い方から順次、第一直線
導波路群、円弧導波路群および第二直線導波路群で構成
されると共に、前記円弧導波路群は前記第一直線導波路
群および第二直線導波路群をなめらかに接続する円弧導
波路群で構成され、 前記入力側チャンネル導波路群および出力側チャンネル
導波路群の光路長はそれぞれ、隣接導波路間で一定値ず
つ単調増加または単調減少し、前記入力側チャンネル導波路群および出力側チャンネル
導波路群を構成する前記第二直線導波路群は、全ての隣
り合う導波路間隔が一定であり、かつ、中間チャンネル
導波路群となめらかに接続されており、 前記 入力側チャンネル導波路群と前記出力側チャンネル
導波路群とは、中間チャンネル導波路群の中央の頂角の
垂直二等分線に対して線対称的に配置していることを特
徴とするアレイ導波路格子。 - 【請求項２】 前記中間チャンネル導波路群を構成する
扇型導波路群の個数が１個であることを特徴とする請求
項１に記載のアレイ導波路格子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21169897A JP3222810B2 (ja) | 1996-08-06 | 1997-08-06 | アレイ導波路格子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-206754 | 1996-08-06 | ||
| JP20675496 | 1996-08-06 | ||
| JP21169897A JP3222810B2 (ja) | 1996-08-06 | 1997-08-06 | アレイ導波路格子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104446A JPH10104446A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3222810B2 true JP3222810B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=26515848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21169897A Expired - Lifetime JP3222810B2 (ja) | 1996-08-06 | 1997-08-06 | アレイ導波路格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3222810B2 (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011122539A1 (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | 古河電気工業株式会社 | Ｐｌｃ型復調用遅延回路 |
| JPWO2011122538A1 (ja) * | 2010-03-30 | 2013-07-08 | 古河電気工業株式会社 | Ｐｌｃ型復調用遅延回路 |
| JP2012013886A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Fujitsu Ltd | 光導波路素子、光ハイブリッド回路及び光受信機 |
| JP5735660B2 (ja) | 2012-01-13 | 2015-06-17 | 日本電信電話株式会社 | アレイ導波路回折格子、当該アレイ導波路回折格子を備えた光モジュール及び光通信システム |
| JP7124638B2 (ja) | 2018-10-29 | 2022-08-24 | 日本電信電話株式会社 | 波長チェッカー |
| JP7099279B2 (ja) | 2018-11-22 | 2022-07-12 | 日本電信電話株式会社 | 波長チェッカー |
-
1997
- 1997-08-06 JP JP21169897A patent/JP3222810B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．２，Ｊｕｎｅ １９９６，Ｐ．２５１−２５６ |
| ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．５，Ｍａｙ １９９６，Ｐ．６３８−６４０ |
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 |
| US9407371B2 (en) | 2012-09-14 | 2016-08-02 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical multiplexer/demultiplexer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10104446A (ja) | 1998-04-24 |
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