JP3498650B2 - 光波長合分波器 - Google Patents
光波長合分波器Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波長合分波器に
関し、特に、スラブ導波路への溝形成による損失増加が
抑制され、スペクトル応答が最適化された光波長合分波
器に関する。
関し、特に、スラブ導波路への溝形成による損失増加が
抑制され、スペクトル応答が最適化された光波長合分波
器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信の分野においては、複数の信号を
別々の波長の光にのせて１本の光ファイバで伝送し、こ
れにより情報量を増加させる波長分割多重方式による通
信方法が検討されている。この方法では、異なる波長の
光を合分波する光波長合分波器が重要な役割を果たすこ
とになる。なかでも、アレイ導波路回折格子を用いた光
波長合分波器は、狭い波長間隔の合分波が可能であり、
従って、通信容量の多重数を大きくできる利点を有して
いる。
別々の波長の光にのせて１本の光ファイバで伝送し、こ
れにより情報量を増加させる波長分割多重方式による通
信方法が検討されている。この方法では、異なる波長の
光を合分波する光波長合分波器が重要な役割を果たすこ
とになる。なかでも、アレイ導波路回折格子を用いた光
波長合分波器は、狭い波長間隔の合分波が可能であり、
従って、通信容量の多重数を大きくできる利点を有して
いる。
【０００３】図８は、従来のアレイ導波路回折格子型光
波長合分波器の構成を示す。複数のチャネル導波路３よ
り構成されるアレイ導波路回折格子２の入力側に、入力
側スラブ導波路６と入力用チャネル導波路４を形成し、
一方、出力側には、出力側スラブ導波路７と出力用チャ
ネル導波路５を形成することにより光回路を構成したも
ので、１は以上の光回路が形成された石英基板を示す。
波長合分波器の構成を示す。複数のチャネル導波路３よ
り構成されるアレイ導波路回折格子２の入力側に、入力
側スラブ導波路６と入力用チャネル導波路４を形成し、
一方、出力側には、出力側スラブ導波路７と出力用チャ
ネル導波路５を形成することにより光回路を構成したも
ので、１は以上の光回路が形成された石英基板を示す。
【０００４】入力用チャネル導波路４から入力した光波
は、入力側スラブ導波路６の内部を伝搬してアレイ導波
路回折格子２との境界に到達し、到達した光波は、境界
における電界分布に応じた電力比のもとにチャネル導波
路３を伝搬し、チャネル導波路３と出力側スラブ導波路
７の境界に到達する。
は、入力側スラブ導波路６の内部を伝搬してアレイ導波
路回折格子２との境界に到達し、到達した光波は、境界
における電界分布に応じた電力比のもとにチャネル導波
路３を伝搬し、チャネル導波路３と出力側スラブ導波路
７の境界に到達する。
【０００５】チャネル導波路３の長さは、内側からΔＬ
の一定長ずつ長くなるように設計されており、従って、
内側からｉ番目のチャネル導波路３を伝搬した光波が受
ける位相変化量φ′m （λ）は、一番内側のチャネル導
波路３を基準として、式（１）により求めることができ
る。
の一定長ずつ長くなるように設計されており、従って、
内側からｉ番目のチャネル導波路３を伝搬した光波が受
ける位相変化量φ′m （λ）は、一番内側のチャネル導
波路３を基準として、式（１）により求めることができ
る。
【数１】
【０００６】式中、λは真空中での光波の波長、ｎａは
チャネル導波路３の等価屈折率を示す。以上の式より、
チャネル導波路３と出力側スラブ導波路７の境界近傍に
おける光波の等位相面は、波長に依存して傾斜すること
になり、各チャネル導波路３によって位相変化を受けた
光波は、出力側スラブ導波路７の中で干渉を起こし、こ
の干渉波が出力用チャネル導波路５から取り出される。
チャネル導波路３の等価屈折率を示す。以上の式より、
チャネル導波路３と出力側スラブ導波路７の境界近傍に
おける光波の等位相面は、波長に依存して傾斜すること
になり、各チャネル導波路３によって位相変化を受けた
光波は、出力側スラブ導波路７の中で干渉を起こし、こ
の干渉波が出力用チャネル導波路５から取り出される。
【０００７】ここにおいて、等位相面の向きは波長ごと
に異なるため、波長が変化すると、出力側スラブ導波路
７と各出力用チャネル導波路５の境界で光の集光位置が
シフトし、このため、各出力用チャネル導波路５から
は、異なる波長の光波を取り出すことができ、この結果
光波の合分波が実現される。出力側スラブ導波路７の対
称軸１２上に配置された出力用チャネル導波路５から出
力される光波の波長λは、以下の式（２）により表され
る。式中、ｍは回折次数を示す。
に異なるため、波長が変化すると、出力側スラブ導波路
７と各出力用チャネル導波路５の境界で光の集光位置が
シフトし、このため、各出力用チャネル導波路５から
は、異なる波長の光波を取り出すことができ、この結果
光波の合分波が実現される。出力側スラブ導波路７の対
称軸１２上に配置された出力用チャネル導波路５から出
力される光波の波長λは、以下の式（２）により表され
る。式中、ｍは回折次数を示す。
【数２】
【０００８】ところで、通常の材料によって光回路を構
成する場合には、温度が変化すると、熱光学効果のため
に材料の屈折率が変化することによるｎａの変動が生
じ、さらに、熱膨張によりチャネル導波路３の長さが変
化することを原因としたΔＬの変動が生ずる。従って、
チャネル導波路３と出力側スラブ導波路７の境界近傍に
おける光波の等位相面は、温度によって傾斜し、出力さ
れる波長には変化が生ずるようになる。
成する場合には、温度が変化すると、熱光学効果のため
に材料の屈折率が変化することによるｎａの変動が生
じ、さらに、熱膨張によりチャネル導波路３の長さが変
化することを原因としたΔＬの変動が生ずる。従って、
チャネル導波路３と出力側スラブ導波路７の境界近傍に
おける光波の等位相面は、温度によって傾斜し、出力さ
れる波長には変化が生ずるようになる。
【０００９】一方、出力側スラブ導波路７の対称軸１０
上に配置された出力用チャネル導波路５から出力される
光波においては、温度ＴがΔＴだけ変化したとすると、
その波長変化量Δλは、式（２）をＴで微分した次式
（３）により求めることができる。
上に配置された出力用チャネル導波路５から出力される
光波においては、温度ＴがΔＴだけ変化したとすると、
その波長変化量Δλは、式（２）をＴで微分した次式
（３）により求めることができる。
【数３】
【００１０】ここで、光回路を石英系材料で構成した場
合において、ｄｎａ／ｄＴが石英系材料の温度係数に等
しいとすると、ｄｎａ／ｄＴ≒１×１０−５、１／ΔＬ
・ｄ（ΔＬ）／ｄＴ≒５×１０−７、およびｎａ≒１．
４５であるから、λ＝１５５０〔ｎｍ〕としたとき、Δ
λ／ΔＴ≒０．０１〔ｎｍ／℃〕の関係が成立する。従
って、たとえば、０〜６０℃の環境においてこの光波長
合分波器を使用したとすると、その波長は、最大で０．
６ｎｍのシフトを招くことになるが、このような波長の
シフトのもとで実用システムへ適用することは困難であ
り、これを可能にするためには光回路の温度制御が必要
となる。
合において、ｄｎａ／ｄＴが石英系材料の温度係数に等
しいとすると、ｄｎａ／ｄＴ≒１×１０−５、１／ΔＬ
・ｄ（ΔＬ）／ｄＴ≒５×１０−７、およびｎａ≒１．
４５であるから、λ＝１５５０〔ｎｍ〕としたとき、Δ
λ／ΔＴ≒０．０１〔ｎｍ／℃〕の関係が成立する。従
って、たとえば、０〜６０℃の環境においてこの光波長
合分波器を使用したとすると、その波長は、最大で０．
６ｎｍのシフトを招くことになるが、このような波長の
シフトのもとで実用システムへ適用することは困難であ
り、これを可能にするためには光回路の温度制御が必要
となる。
【００１１】図９は、波長のシフトを低減し、温度制御
を不要化した光波長合分波器の例を示す。チャネル導波
路３の一部に溝１４を設け、この溝１４に屈折率の温度
係数が光回路と異なる材料を充填し、これにより温度に
よる等位相面の傾斜をキャンセルしようとするもので、
Ｙ．Ｉｎｏｕｅ他による“Ａｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｌｉ
ｃａ−ｂａｓｅｄ ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄ
ｅ ｇｒａｔｉｎｇ（ＡＷＧ）ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅ
ｒ”，ＥＣＯＣ９７ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄｉｇｅｓ
ｔ，ｐｐ．３３−３６，１９９７に詳細に述べられてい
る。しかし、この方法によると、２次元的な光の閉じ込
め効果を有するチャネル導波路３の途中に溝１４を設け
る構造としているため、溝１４における回折損失が大き
くなるという問題を有している。
を不要化した光波長合分波器の例を示す。チャネル導波
路３の一部に溝１４を設け、この溝１４に屈折率の温度
係数が光回路と異なる材料を充填し、これにより温度に
よる等位相面の傾斜をキャンセルしようとするもので、
Ｙ．Ｉｎｏｕｅ他による“Ａｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｌｉ
ｃａ−ｂａｓｅｄ ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄ
ｅ ｇｒａｔｉｎｇ（ＡＷＧ）ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅ
ｒ”，ＥＣＯＣ９７ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄｉｇｅｓ
ｔ，ｐｐ．３３−３６，１９９７に詳細に述べられてい
る。しかし、この方法によると、２次元的な光の閉じ込
め効果を有するチャネル導波路３の途中に溝１４を設け
る構造としているため、溝１４における回折損失が大き
くなるという問題を有している。
【００１２】図１０は、溝部での回折損失を低減するた
めに提案された光波長合分波器を示す。入力側スラブ導
波路６（あるいは出力側スラブ導波路７）に溝１５を設
け、この部分に光回路と異なる屈折率の温度係数を有す
る材料を充填した構成を有するもので、スラブ導波路６
における光の閉じ込めが１次元的なものとなるため、回
折損失の増加を抑制できる利点を有している。
めに提案された光波長合分波器を示す。入力側スラブ導
波路６（あるいは出力側スラブ導波路７）に溝１５を設
け、この部分に光回路と異なる屈折率の温度係数を有す
る材料を充填した構成を有するもので、スラブ導波路６
における光の閉じ込めが１次元的なものとなるため、回
折損失の増加を抑制できる利点を有している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この光波長合
分波器によると、溝１５の幅を図９における溝１４と同
程度に設ける必要があるため、その回折損失の増大化防
止効果は、なお、不充分であり、従って、これによって
実用に耐える光波長合分波器を構成することは困難であ
るとともに、光波のスペクトル応答性に問題が生ずるよ
うになる。
分波器によると、溝１５の幅を図９における溝１４と同
程度に設ける必要があるため、その回折損失の増大化防
止効果は、なお、不充分であり、従って、これによって
実用に耐える光波長合分波器を構成することは困難であ
るとともに、光波のスペクトル応答性に問題が生ずるよ
うになる。
【００１４】図１１および図１２に、溝１５による損失
への影響の度合を示す。図１１に溝１５を有しない場合
を、図１２に有する場合を示したもので、それぞれビー
ム伝搬法による設計値が図示されており、この設計値の
最低損失は、実際の測定値の最低損失と一致させてあ
る。
への影響の度合を示す。図１１に溝１５を有しない場合
を、図１２に有する場合を示したもので、それぞれビー
ム伝搬法による設計値が図示されており、この設計値の
最低損失は、実際の測定値の最低損失と一致させてあ
る。
【００１５】これらのグラフによれば、溝１５がない図
１１の場合には、通過域（メインローブ）Ａにおける形
状は設計値とほぼ同じであり、その最低損失は４．３ｄ
Ｂの低レベルにとどまっているが、溝１５が形成された
図１２の場合には、通過域が設計値よりも広がり、最低
損失も７．１ｄＢと溝なしに比べて約３ｄＢ高くなる。
１１の場合には、通過域（メインローブ）Ａにおける形
状は設計値とほぼ同じであり、その最低損失は４．３ｄ
Ｂの低レベルにとどまっているが、溝１５が形成された
図１２の場合には、通過域が設計値よりも広がり、最低
損失も７．１ｄＢと溝なしに比べて約３ｄＢ高くなる。
【００１６】図１３は、スペクトル応答の問題を図解し
て示したものである。入力用チャネル導波路４の出口位
置に相当する点Ｏから出射して溝１５の中央付近を伝搬
する光波と、中央から離れた部分を伝搬する光波とで
は、溝１５による屈折角θ１およびθ２が異なるために
収差が生ずる。従って、この収差のままに光波が送り込
まれれば、光波のスペクトル応答には、溝１４のないも
のに比較して大幅なズレが生ずることになる。
て示したものである。入力用チャネル導波路４の出口位
置に相当する点Ｏから出射して溝１５の中央付近を伝搬
する光波と、中央から離れた部分を伝搬する光波とで
は、溝１５による屈折角θ１およびθ２が異なるために
収差が生ずる。従って、この収差のままに光波が送り込
まれれば、光波のスペクトル応答には、溝１４のないも
のに比較して大幅なズレが生ずることになる。
【００１７】以上のように、スラブ導波路６あるいは７
に溝１５を形成した従来の光波長合分波器によれば、溝
１５の形成による損失を低く押さえることが難しく、ま
た、スペクトル応答性においても問題を有するものであ
り、現状のままでこれを実用化することは難しい。
に溝１５を形成した従来の光波長合分波器によれば、溝
１５の形成による損失を低く押さえることが難しく、ま
た、スペクトル応答性においても問題を有するものであ
り、現状のままでこれを実用化することは難しい。
【００１８】従って、本発明の目的は、従来のように溝
形成によるような損失増がなく、スペクトル応答を最適
化させた光波長合分波器を提供することにある。
形成によるような損失増がなく、スペクトル応答を最適
化させた光波長合分波器を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、入力した波長多重光を分波して異なる波
長の複数の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波
して波長多重光を出力する光波長合分波器において、所
定の長さずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波路
より構成されるアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導
波路回折格子の入力側に配置された入力用のチャネル導
波路と、前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置され
た複数の出力用のチャネル導波路と、前記アレイ導波路
回折格子と前記入力用のチャネル導波路の間に配置され
た入力側のスラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子
と前記複数の出力用のチャネル導波路の間に配置された
出力側のスラブ導波路とを備え、前記入力側のスラブ導
波路は、前記アレイ導波路回折格子と前記出力側のスラ
ブ導波路との境界付近において温度変化によって生ずる
各波長の光の等位相面の変化をキャンセルする材料を光
の進行方向と交差すると共に前記材料の中央付近を伝搬
する光波の屈折角と中央から離れた部分を伝搬する光波
の屈折角を等しくするように湾曲状に形成してその一部
に含むことを特徴とする光波長合分波器を提供するもの
である。
達成するため、入力した波長多重光を分波して異なる波
長の複数の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波
して波長多重光を出力する光波長合分波器において、所
定の長さずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波路
より構成されるアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導
波路回折格子の入力側に配置された入力用のチャネル導
波路と、前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置され
た複数の出力用のチャネル導波路と、前記アレイ導波路
回折格子と前記入力用のチャネル導波路の間に配置され
た入力側のスラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子
と前記複数の出力用のチャネル導波路の間に配置された
出力側のスラブ導波路とを備え、前記入力側のスラブ導
波路は、前記アレイ導波路回折格子と前記出力側のスラ
ブ導波路との境界付近において温度変化によって生ずる
各波長の光の等位相面の変化をキャンセルする材料を光
の進行方向と交差すると共に前記材料の中央付近を伝搬
する光波の屈折角と中央から離れた部分を伝搬する光波
の屈折角を等しくするように湾曲状に形成してその一部
に含むことを特徴とする光波長合分波器を提供するもの
である。
【００２０】 また、本発明は、上記の目的を達成する
ため、入力した波長多重光を分波して異なる波長の複数
の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波して波長
多重光を出力する光波長合分波器において、所定の長さ
ずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波路より構成
されるアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路回折
格子の入力側に配置された入力用のチャネル導波路と、
前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の
出力用のチャネル導波路と、前記アレイ導波路回折格子
と前記入力用のチャネル導波路の間に配置された入力側
のスラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子と前記複
数の出力用のチャネル導波路の間に配置された出力側の
スラブ導波路とを備え、前記入力側のスラブ導波路は、
光の進行方向と交差すると共に中央付近を伝搬する光波
の屈折角と中央から離れた部分を伝搬する光波の屈折角
を等しくするように形成された湾曲状の溝と、前記湾曲
状の溝を埋め、前記湾曲状の溝が形成された前記入力側
のスラブ導波路の構成材と異符号であり前記アレイ導波
路回折格子と前記出力側のスラブ導波路との境界付近に
おいて温度変化によって生ずる各波長の光の等位相面の
変化をキャンセルするような屈折率の温度勾配を有した
充填物より構成されることを特徴とする光波長合分波器
を提供するものである。
ため、入力した波長多重光を分波して異なる波長の複数
の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波して波長
多重光を出力する光波長合分波器において、所定の長さ
ずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波路より構成
されるアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路回折
格子の入力側に配置された入力用のチャネル導波路と、
前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の
出力用のチャネル導波路と、前記アレイ導波路回折格子
と前記入力用のチャネル導波路の間に配置された入力側
のスラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子と前記複
数の出力用のチャネル導波路の間に配置された出力側の
スラブ導波路とを備え、前記入力側のスラブ導波路は、
光の進行方向と交差すると共に中央付近を伝搬する光波
の屈折角と中央から離れた部分を伝搬する光波の屈折角
を等しくするように形成された湾曲状の溝と、前記湾曲
状の溝を埋め、前記湾曲状の溝が形成された前記入力側
のスラブ導波路の構成材と異符号であり前記アレイ導波
路回折格子と前記出力側のスラブ導波路との境界付近に
おいて温度変化によって生ずる各波長の光の等位相面の
変化をキャンセルするような屈折率の温度勾配を有した
充填物より構成されることを特徴とする光波長合分波器
を提供するものである。
【００２１】 また本発明は、上記の目的を達成するた
め、入力した波長多重光を分波して異なる波長の複数の
光を出力し、入力した異なる波長の光を合波して波長多
重光を出力する光波長合分波器において、所定の長さず
つ異なる長さを有した複数のチャネル導波路より構成さ
れるアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路回折格
子の入力側に配置された入力用のチャネル導波路と、前
記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の出
力用のチャネル導波路と、前記アレイ導波路回折格子と
前記入力用のチャネル導波路の間に配置された入力側の
スラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子と前記複数
の出力用のチャネル導波路の間に配置された出力側のス
ラブ導波路とを備え、前記入力側あるいは出力側のスラ
ブ導波路は、温度変化によって生ずる各波長の光の等位
相面の変化をキャンセルする材料を光の進行方向と交差
すると共に前記材料の中央付近を伝搬する光波の屈折角
と中央から離れた部分を伝搬する光波の屈折角を等しく
するように湾曲状に形成してその一部に含むことを特徴
とする光波長合分波器を提供するものである。
め、入力した波長多重光を分波して異なる波長の複数の
光を出力し、入力した異なる波長の光を合波して波長多
重光を出力する光波長合分波器において、所定の長さず
つ異なる長さを有した複数のチャネル導波路より構成さ
れるアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路回折格
子の入力側に配置された入力用のチャネル導波路と、前
記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の出
力用のチャネル導波路と、前記アレイ導波路回折格子と
前記入力用のチャネル導波路の間に配置された入力側の
スラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子と前記複数
の出力用のチャネル導波路の間に配置された出力側のス
ラブ導波路とを備え、前記入力側あるいは出力側のスラ
ブ導波路は、温度変化によって生ずる各波長の光の等位
相面の変化をキャンセルする材料を光の進行方向と交差
すると共に前記材料の中央付近を伝搬する光波の屈折角
と中央から離れた部分を伝搬する光波の屈折角を等しく
するように湾曲状に形成してその一部に含むことを特徴
とする光波長合分波器を提供するものである。
【００２２】 また、本発明は、上記の目的を達成する
ため、入力した波長多重光を分波して異なる波長の複数
の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波して波長
多重光を出力する光波長合分波器において、所定の長さ
ずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波路より構成
されるアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路回折
格子の入力側に配置された入力用のチャネル導波路と、
前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の
出力用のチャネル導波路と、前記アレイ導波路回折格子
と前記入力用のチャネル導波路の間に配置された入力側
のスラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子と前記複
数の出力用のチャネル導波路の間に配置された出力側の
スラブ導波路とを備え、前記出力側のスラブ導波路は、
光の進行方向と交差すると共に中央付近を伝搬する光波
の屈折角と中央から離れた部分を伝搬する光波の屈折角
を等しくするように形成された湾曲状の溝と、前記湾曲
状の溝を埋め、前記湾曲状の溝が形成された前記出力側
のスラブ導波路の構成材と異符号であり温度変化によっ
て生ずる各波長の光の等位相面の変化をキャンセルする
ような屈折率の温度勾配を有した充填物を充填より構成
されることを特徴とする光波長合分波器を提供するもの
である。
ため、入力した波長多重光を分波して異なる波長の複数
の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波して波長
多重光を出力する光波長合分波器において、所定の長さ
ずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波路より構成
されるアレイ導波路回折格子と、前記アレイ導波路回折
格子の入力側に配置された入力用のチャネル導波路と、
前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の
出力用のチャネル導波路と、前記アレイ導波路回折格子
と前記入力用のチャネル導波路の間に配置された入力側
のスラブ導波路と、前記アレイ導波路回折格子と前記複
数の出力用のチャネル導波路の間に配置された出力側の
スラブ導波路とを備え、前記出力側のスラブ導波路は、
光の進行方向と交差すると共に中央付近を伝搬する光波
の屈折角と中央から離れた部分を伝搬する光波の屈折角
を等しくするように形成された湾曲状の溝と、前記湾曲
状の溝を埋め、前記湾曲状の溝が形成された前記出力側
のスラブ導波路の構成材と異符号であり温度変化によっ
て生ずる各波長の光の等位相面の変化をキャンセルする
ような屈折率の温度勾配を有した充填物を充填より構成
されることを特徴とする光波長合分波器を提供するもの
である。
【００２３】上記した湾曲状の溝の壁面は、その曲率の
中心を、この溝が形成された入力側のスラブ導波路と入
力用のチャネル導波路の境界付近、あるいはこの溝が形
成された出力側のスラブ導波路と出力用のチャネル導波
路の境界付近に設定することが好ましく、また、その数
は、単一よりも光波の進行方向に複数に分けて形成する
ことが好ましい。溝幅をできるだけ小さく設定して複数
個形成する構成は、損失の増加度合を減少させる作用を
もたらすので多くの場合に採用される。
中心を、この溝が形成された入力側のスラブ導波路と入
力用のチャネル導波路の境界付近、あるいはこの溝が形
成された出力側のスラブ導波路と出力用のチャネル導波
路の境界付近に設定することが好ましく、また、その数
は、単一よりも光波の進行方向に複数に分けて形成する
ことが好ましい。溝幅をできるだけ小さく設定して複数
個形成する構成は、損失の増加度合を減少させる作用を
もたらすので多くの場合に採用される。
【００２４】温度変化によって生ずる各波長の光の等位
相面の変化をキャンセルする材料、および湾曲状の溝を
埋める充填物の構成材としては、シリコーン樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等の各種の光
学樹脂、あるいはナトリウム、カリウムおよびカルシウ
ムを含む多成分ガラス材等が使用され、一方、入出力ス
ラブ導波路、入出力チャネル導波路、およびアレイ導波
路回折格子を構成するチャネル導波路の構成材として
は、多くの場合、石英系材料が使用される。
相面の変化をキャンセルする材料、および湾曲状の溝を
埋める充填物の構成材としては、シリコーン樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等の各種の光
学樹脂、あるいはナトリウム、カリウムおよびカルシウ
ムを含む多成分ガラス材等が使用され、一方、入出力ス
ラブ導波路、入出力チャネル導波路、およびアレイ導波
路回折格子を構成するチャネル導波路の構成材として
は、多くの場合、石英系材料が使用される。
【００２５】特に、光学樹脂と石英系材料のスラブ導波
路を組み合わせるときには、前者の屈折率の温度依存性
が負を示すのに対して、後者の屈折率の温度依存性が正
を示すため、温度無依存型の光波長合分波器を構成する
うえにおいて顕著な効果を確保することができる。
路を組み合わせるときには、前者の屈折率の温度依存性
が負を示すのに対して、後者の屈折率の温度依存性が正
を示すため、温度無依存型の光波長合分波器を構成する
うえにおいて顕著な効果を確保することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】次に、本発明による光波長合分波
器の実施の形態を説明する。図１において、１は石英基
板を示し、この基板１には、光回路を有する石英のコア
が形成され、このコアの表面には石英のクラッド層が形
成されている。２は光回路の中央のアレイ導波路回折格
子を示し、円弧状の複数のチャネル導波路３、３・・に
よって構成されている。４は導波路回折格子２の入力側
に配置された入力用チャネル導波路、５はアレイ導波路
回折格子２の出力側に配置された出力用チャネル導波路
を示す。
器の実施の形態を説明する。図１において、１は石英基
板を示し、この基板１には、光回路を有する石英のコア
が形成され、このコアの表面には石英のクラッド層が形
成されている。２は光回路の中央のアレイ導波路回折格
子を示し、円弧状の複数のチャネル導波路３、３・・に
よって構成されている。４は導波路回折格子２の入力側
に配置された入力用チャネル導波路、５はアレイ導波路
回折格子２の出力側に配置された出力用チャネル導波路
を示す。
【００２７】６はアレイ導波路回折格子２と入力用チャ
ネル導波路４の間に配置された入力側スラブ導波路、７
はアレイ導波路回折格子２と出力用チャネル導波路５の
間に配置された出力側スラブ導波路を示す。入力側スラ
ブ導波路６には、光波の進行方向と交差するように複数
の楔型の湾曲状の溝８、８・・が形成されており、これ
らの溝８、８・・は、シリコーン樹脂の充填物９により
埋められている。これらのスラブ導波路６、７は、いず
れも長さが２５ｍｍに形成されている。
ネル導波路４の間に配置された入力側スラブ導波路、７
はアレイ導波路回折格子２と出力用チャネル導波路５の
間に配置された出力側スラブ導波路を示す。入力側スラ
ブ導波路６には、光波の進行方向と交差するように複数
の楔型の湾曲状の溝８、８・・が形成されており、これ
らの溝８、８・・は、シリコーン樹脂の充填物９により
埋められている。これらのスラブ導波路６、７は、いず
れも長さが２５ｍｍに形成されている。
【００２８】以上のように構成される本実施形態の光波
長合分波器は、従来、問題とされてきた温度依存性を抑
制する特質を有しており、以下、この温度無依存化の原
理を説明する。充填物９を構成するシリコーン樹脂は、
屈折率の温度依存性がマイナスのため、温度変化が生じ
ると、これを充填した湾曲状の溝８、８・・を通過する
光波の屈折角もこの温度依存性に応じて変化する。
長合分波器は、従来、問題とされてきた温度依存性を抑
制する特質を有しており、以下、この温度無依存化の原
理を説明する。充填物９を構成するシリコーン樹脂は、
屈折率の温度依存性がマイナスのため、温度変化が生じ
ると、これを充填した湾曲状の溝８、８・・を通過する
光波の屈折角もこの温度依存性に応じて変化する。
【００２９】従って、入力側スラブ導波路６とチャネル
導波路３の境界近傍での等位相面は、温度によって傾斜
することになり、この傾斜量は、チャネル導波路３を伝
搬することによって生じる等位相面の傾斜量とキャンセ
ルできる関係となる。この結果、チャネル導波路３と出
力側スラブ導波路７の境界近傍における等位相面は、温
度が変化しても傾斜せずに一定の向きとなり、従って、
これにより温度無依存化が実現する。
導波路３の境界近傍での等位相面は、温度によって傾斜
することになり、この傾斜量は、チャネル導波路３を伝
搬することによって生じる等位相面の傾斜量とキャンセ
ルできる関係となる。この結果、チャネル導波路３と出
力側スラブ導波路７の境界近傍における等位相面は、温
度が変化しても傾斜せずに一定の向きとなり、従って、
これにより温度無依存化が実現する。
【００３０】次に、温度無依存化の条件を定量的に説明
する。この光波長合分波器において、出力側スラブ導波
路７の対称軸１０上に配置された出力用チャネル導波路
５より出力される光波の波長λは、ｎａをチャネル導波
路３の等価屈折率、ｎｓを入力側スラブ導波路６の等価
屈折率、ｍを回析次数、およびδｒを入力側スラブ導波
路６での入力用チャネル導波路４の出口１１からチャネ
ル導波路３の入口１２まで伝搬する光波の経路長におけ
る隣接するチャネル導波路３の間の差としたとき、以下
の式（４）によって求められる。
する。この光波長合分波器において、出力側スラブ導波
路７の対称軸１０上に配置された出力用チャネル導波路
５より出力される光波の波長λは、ｎａをチャネル導波
路３の等価屈折率、ｎｓを入力側スラブ導波路６の等価
屈折率、ｍを回析次数、およびδｒを入力側スラブ導波
路６での入力用チャネル導波路４の出口１１からチャネ
ル導波路３の入口１２まで伝搬する光波の経路長におけ
る隣接するチャネル導波路３の間の差としたとき、以下
の式（４）によって求められる。
【数４】
【００３１】すべてのチャネル導波路３の入口１２は、
それぞれ入力用チャネル導波路４の出口１１からほぼ等
距離にある。従って、溝８、８・・が存在しない場合に
は、入力用チャネル導波路４の出口１１からチャネル導
波路３の入口１２までの距離は、どのチャネル導波路３
においてもほぼ同じとなり、δｒ＝Ｏとなるが、本実施
形態の場合には、湾曲状の溝８、８・・が存在するため
に光波が屈折し、この結果、δｒはゼロにはならない。
それぞれ入力用チャネル導波路４の出口１１からほぼ等
距離にある。従って、溝８、８・・が存在しない場合に
は、入力用チャネル導波路４の出口１１からチャネル導
波路３の入口１２までの距離は、どのチャネル導波路３
においてもほぼ同じとなり、δｒ＝Ｏとなるが、本実施
形態の場合には、湾曲状の溝８、８・・が存在するため
に光波が屈折し、この結果、δｒはゼロにはならない。
【００３２】波長λの温度係数は、式（４）を温度Ｔで
微分することにより以下の式（５）となる。
微分することにより以下の式（５）となる。
【数５】
従って、λの温度無依存条件は、式（６）となり、ここ
でｄ（ｎｓδｒ ）／ｄＴは、溝８、８・・の位置、形
状、および溝８、８・・を埋める光学樹脂の屈折率によ
り決定される。
でｄ（ｎｓδｒ ）／ｄＴは、溝８、８・・の位置、形
状、および溝８、８・・を埋める光学樹脂の屈折率によ
り決定される。
【数６】
【００３３】ｄ（ｎｓδｒ）／ｄＴを算出し、温度無依
存となる場合の湾曲状の溝８、８・・の位置および形状
の条件を以下に導出する。図２は、δｒを導出するため
に入力側スラブ導波路６を拡大した図である。点Ｏは、
入力用チャネル導波路４の出口１１の位置に相当する。
また、円弧ｈは、チャネル導波路３の入口１２が並ぶ曲
線であり、溝８、８・・が存在しない場合には、入力用
チャネル導波路４から入力した光波の等位相面と一致す
る。
存となる場合の湾曲状の溝８、８・・の位置および形状
の条件を以下に導出する。図２は、δｒを導出するため
に入力側スラブ導波路６を拡大した図である。点Ｏは、
入力用チャネル導波路４の出口１１の位置に相当する。
また、円弧ｈは、チャネル導波路３の入口１２が並ぶ曲
線であり、溝８、８・・が存在しない場合には、入力用
チャネル導波路４から入力した光波の等位相面と一致す
る。
【００３４】ここで、溝８、８・・が点Ｏ′近傍に配置
され、この溝８、８・・により光波の進行方向が点Ｏ′
を中心として角度θだけ回転したとすると、溝８、８・
・が存在しない場合における光波の等位相面である円弧
ｈと等価な等位相面は、点Ｏ′を中心として円弧ｈを角
度θだけ回転させた円弧ｈ′となる。また、θが小さい
場合、入力側スラブ導波路６の対称軸１３より角度Ψの
方向のチャネル導波路３の入口１２までの光波の経路長
は、溝８、８・・が存在しない場合に比べて点ｐと点Ｑ
の距離Δｒθ（Ψ，θ）だけ増加する。
され、この溝８、８・・により光波の進行方向が点Ｏ′
を中心として角度θだけ回転したとすると、溝８、８・
・が存在しない場合における光波の等位相面である円弧
ｈと等価な等位相面は、点Ｏ′を中心として円弧ｈを角
度θだけ回転させた円弧ｈ′となる。また、θが小さい
場合、入力側スラブ導波路６の対称軸１３より角度Ψの
方向のチャネル導波路３の入口１２までの光波の経路長
は、溝８、８・・が存在しない場合に比べて点ｐと点Ｑ
の距離Δｒθ（Ψ，θ）だけ増加する。
【００３５】ここで、点Ｏと点Ｏ′の距離（入力用チャ
ネル導波路４の出口１１から溝８、８・・までの距離）
をｒｗとすると、Δｒθ（Ψ，θ）は、次式（７）によ
り求められる。
ネル導波路４の出口１１から溝８、８・・までの距離）
をｒｗとすると、Δｒθ（Ψ，θ）は、次式（７）によ
り求められる。
【数７】
なお、算出するにあたって、θは１次の微少量とし、２
次以降の微少量を無視した。これにより点Ｏを中心とし
て隣接するチャネル導波路３の入口１２における配置角
度間隔をΔΨとすると、隣接するチャネル導波路３の間
の光波の経路長差δｒは、以下の式（８）により求めら
れる。
次以降の微少量を無視した。これにより点Ｏを中心とし
て隣接するチャネル導波路３の入口１２における配置角
度間隔をΔΨとすると、隣接するチャネル導波路３の間
の光波の経路長差δｒは、以下の式（８）により求めら
れる。
【数８】
【００３６】次に、湾曲状の溝８、８・・による光波の
進行方向の回転角θを考察する。図３は、湾曲状の溝
８、８・・の部分を拡大して示したもので、溝８、８・
・は、屈折率ｎｗ〔≠ｎｓ（入力側スラブ導波路６の構
成材の屈折率）〕のシリコーン樹脂より構成される充填
物９によって埋められている。従って、光波は、これら
の溝８、８・・を通過することにより等位相面の角度が
変化し、θがゼロではなくなる。各溝８、８・・の開き
角度（扇形の中心角）をα１、α２・・・αｎとし、ｎ
個の溝８の開き角度の和αをα＝α１＋α２・・・αｎ
とするとき、θは式（９）により求められる。
進行方向の回転角θを考察する。図３は、湾曲状の溝
８、８・・の部分を拡大して示したもので、溝８、８・
・は、屈折率ｎｗ〔≠ｎｓ（入力側スラブ導波路６の構
成材の屈折率）〕のシリコーン樹脂より構成される充填
物９によって埋められている。従って、光波は、これら
の溝８、８・・を通過することにより等位相面の角度が
変化し、θがゼロではなくなる。各溝８、８・・の開き
角度（扇形の中心角）をα１、α２・・・αｎとし、ｎ
個の溝８の開き角度の和αをα＝α１＋α２・・・αｎ
とするとき、θは式（９）により求められる。
【数９】
【００３７】また、式（８）および（９）より、ｄ（ｎ
ｓδｒ）／ｄＴは式（１０）により求められ、さらに、
ここで１／ｒｗ・ｄｒｗ／ｄＴ＝１／ΔＬ・ｄ（ΔＬ）
／ｄＴであることを考慮すると、ｉが無依存になるため
の溝８、８・・の位置ｒｗおよび開き角度の和αの条件
は、式（６）に式（１０）を代入して、式（１１）によ
り求められる。
ｓδｒ）／ｄＴは式（１０）により求められ、さらに、
ここで１／ｒｗ・ｄｒｗ／ｄＴ＝１／ΔＬ・ｄ（ΔＬ）
／ｄＴであることを考慮すると、ｉが無依存になるため
の溝８、８・・の位置ｒｗおよび開き角度の和αの条件
は、式（６）に式（１０）を代入して、式（１１）によ
り求められる。
【数１０】
【数１１】
【００３８】ここにおいて本実施の形態でのパラメータ
は、ΔＬ＝６６．５〔μｍ〕、ΔΨ＝０．０４６〔ｄｅ
ｇ〕である。また、光回路の構成材は、石英系材料であ
り、ｎａ≒ｎｓ≒１．４５、ｄｎａ／ｄＴ≒ｄｎｓ／ｄ
Ｔ≒１×１０−５、１／ΔＬ・ｄ（ΔＬ）／ｄＴ≒５×
１０−７である。これにより式（１１）より、入力用チ
ャネル導波路４の出口１１から溝８、８・・の位置まで
の距離ｒｗと開き角度の和αの積は、ｒｗα＝１２８
〔ｍｍ・ｄｅｇ〕となる。ここでは、ｒｗ＝１０〔ｍ
ｍ〕とし、α＝１２．８〔ｄｅｇ〕とした。
は、ΔＬ＝６６．５〔μｍ〕、ΔΨ＝０．０４６〔ｄｅ
ｇ〕である。また、光回路の構成材は、石英系材料であ
り、ｎａ≒ｎｓ≒１．４５、ｄｎａ／ｄＴ≒ｄｎｓ／ｄ
Ｔ≒１×１０−５、１／ΔＬ・ｄ（ΔＬ）／ｄＴ≒５×
１０−７である。これにより式（１１）より、入力用チ
ャネル導波路４の出口１１から溝８、８・・の位置まで
の距離ｒｗと開き角度の和αの積は、ｒｗα＝１２８
〔ｍｍ・ｄｅｇ〕となる。ここでは、ｒｗ＝１０〔ｍ
ｍ〕とし、α＝１２．８〔ｄｅｇ〕とした。
【００３９】図４の（ａ）は、複数の湾曲状の溝８、８
・・のうちの１個の溝を示したものである。湾曲状の溝
８の形状において、入力用チャネル導波路４に近い側の
壁面Ｗｎと遠い側の壁面Ｗｆは、いずれもその曲率中心
を入力用チャネル導波路４の出口１１付近に位置させて
いる。このため、入力用チャネル導波路４の出口１１の
位置である点Ｏからの角度Ψが変化すると、入力用チャ
ネル導波路４の出口１１から壁面Ｗｎ、Ｗｆまでの距離
は、（ｂ）に示されるように直線的に変化する。
・・のうちの１個の溝を示したものである。湾曲状の溝
８の形状において、入力用チャネル導波路４に近い側の
壁面Ｗｎと遠い側の壁面Ｗｆは、いずれもその曲率中心
を入力用チャネル導波路４の出口１１付近に位置させて
いる。このため、入力用チャネル導波路４の出口１１の
位置である点Ｏからの角度Ψが変化すると、入力用チャ
ネル導波路４の出口１１から壁面Ｗｎ、Ｗｆまでの距離
は、（ｂ）に示されるように直線的に変化する。
【００４０】従って、これにより溝８の中央付近を伝搬
する光波の屈折角θ１と中央から離れた部分を伝搬する
光波の屈折角θ２を等しくすることが可能となるため収
差が生じにくくなり、結果として、光波のスペクトル応
答を、溝８が存在しない場合とほぼ同レベルに維持する
ことが可能となる。
する光波の屈折角θ１と中央から離れた部分を伝搬する
光波の屈折角θ２を等しくすることが可能となるため収
差が生じにくくなり、結果として、光波のスペクトル応
答を、溝８が存在しない場合とほぼ同レベルに維持する
ことが可能となる。
【００４１】図５は、湾曲状の溝８、８・・の開き角度
の和αが一定である場合において、溝８の数と過剰損失
の関係を示したものである。溝数が増えるほど過剰損失
は増加するが、その増加の度合は、溝の数が増加するの
に伴い減少する。この理由としては、スペースに制約が
あるため、溝数の増加に伴って各溝幅が小さく形成され
ること、また、複数の溝８、８・・の間隔が最適化され
ることにより溝間の導波路がレンズの役割を果たすこと
などが挙げられる。
の和αが一定である場合において、溝８の数と過剰損失
の関係を示したものである。溝数が増えるほど過剰損失
は増加するが、その増加の度合は、溝の数が増加するの
に伴い減少する。この理由としては、スペースに制約が
あるため、溝数の増加に伴って各溝幅が小さく形成され
ること、また、複数の溝８、８・・の間隔が最適化され
ることにより溝間の導波路がレンズの役割を果たすこと
などが挙げられる。
【００４２】図６は、溝８の幅が及ぼす過剰損失への影
響を示したものである。溝幅が増加すると、過剰損失は
急激に増大する。開き角度の和αが同じである場合、入
力用チャネル導波路４の出口１１から或る角度Ψで出射
した光波は、溝８を通過する距離の和が同じになる。従
って、この結果、１個あたりの溝幅をできるだけ小さく
設定するほど、トータルの過剰損失は抑制されることに
なる。
響を示したものである。溝幅が増加すると、過剰損失は
急激に増大する。開き角度の和αが同じである場合、入
力用チャネル導波路４の出口１１から或る角度Ψで出射
した光波は、溝８を通過する距離の和が同じになる。従
って、この結果、１個あたりの溝幅をできるだけ小さく
設定するほど、トータルの過剰損失は抑制されることに
なる。
【００４３】なお、溝８を過剰に多く形成することは、
溝全体を大型化するのと同じであり、入力用チャネル導
波路４の出口１１から溝８の想定位置Ｏ′までの距離ｒ
ｗと、実際の溝８、８・・の配置位置との対応づけが難
しくなるので注意を要する。本実施形態においてはこの
ことに配慮し、溝８の数を１２個とした。
溝全体を大型化するのと同じであり、入力用チャネル導
波路４の出口１１から溝８の想定位置Ｏ′までの距離ｒ
ｗと、実際の溝８、８・・の配置位置との対応づけが難
しくなるので注意を要する。本実施形態においてはこの
ことに配慮し、溝８の数を１２個とした。
【００４４】図７は、以上の構成の本実施形態の光波長
合分波器における波長損失特性をビーム伝搬による設計
値とともに示したものである。設計値の最低損失と実際
の測定値での最低損失を一致させて示してある。このグ
ラフによれば、通過域（メインローブ）Ａの形状が設計
値とほぼ同じであり、また、最低損失も４．７ｄＢと低
く、この値は、図１１に示された溝のない光波長合分波
器の損失特性である４．３ｄＢとほぼ同じである。入力
側スラブ導波路６に湾曲状の溝８を形成したことによる
効果が明確に現れている。なお、湾曲状の溝８を出力側
スラブ導波路７に形成するときも、同様の効果は得られ
る。
合分波器における波長損失特性をビーム伝搬による設計
値とともに示したものである。設計値の最低損失と実際
の測定値での最低損失を一致させて示してある。このグ
ラフによれば、通過域（メインローブ）Ａの形状が設計
値とほぼ同じであり、また、最低損失も４．７ｄＢと低
く、この値は、図１１に示された溝のない光波長合分波
器の損失特性である４．３ｄＢとほぼ同じである。入力
側スラブ導波路６に湾曲状の溝８を形成したことによる
効果が明確に現れている。なお、湾曲状の溝８を出力側
スラブ導波路７に形成するときも、同様の効果は得られ
る。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光波
長合分波器によれば、入力側あるいは出力側のスラブ導
波路が、温度変化により生ずる各波長の光の等位相面の
変化をキャンセルするために、光の進行方向と交差する
と共に交差した光の屈折角が均一となるような湾曲状の
材料をその一部に有しているか、あるいはこれを具体化
した構成として、入力側あるいは出力側のスラブ導波路
に光の進行方向と交差すると共に交差した光の屈折角が
均一となるような湾曲状の溝を形成し、この溝をスラブ
導波路と異符号の屈折率の温度勾配を有した充填物によ
って埋めているため、損失増が抑制され、最適化された
スペクトル応答性の光波長合分波器を構成することがで
きる。
長合分波器によれば、入力側あるいは出力側のスラブ導
波路が、温度変化により生ずる各波長の光の等位相面の
変化をキャンセルするために、光の進行方向と交差する
と共に交差した光の屈折角が均一となるような湾曲状の
材料をその一部に有しているか、あるいはこれを具体化
した構成として、入力側あるいは出力側のスラブ導波路
に光の進行方向と交差すると共に交差した光の屈折角が
均一となるような湾曲状の溝を形成し、この溝をスラブ
導波路と異符号の屈折率の温度勾配を有した充填物によ
って埋めているため、損失増が抑制され、最適化された
スペクトル応答性の光波長合分波器を構成することがで
きる。
【図１】本発明による光波長合分波器の実施の形態を示
す説明図。
す説明図。
【図２】図１の光波長合分波器の入力側スラブ導波路を
示す拡大図。
示す拡大図。
【図３】図１の光波長合分波器の湾曲状の溝の部分を示
す拡大図。
す拡大図。
【図４】円弧状の溝による作用を図解した説明図であ
り、（ａ）は光波の進行方向、（ｂ）は円弧状の溝の壁
面までの距離と角度の関係を示す。
り、（ａ）は光波の進行方向、（ｂ）は円弧状の溝の壁
面までの距離と角度の関係を示す。
【図５】円弧状の溝の数と過剰損失の関係を示す説明
図。
図。
【図６】円弧状の溝の幅寸法と過剰損失の関係を示す説
明図。
明図。
【図７】本発明の実施形態による光波長合分波器の波長
損失特性を示す説明図。
損失特性を示す説明図。
【図８】従来の光波長合分波器を示す説明図。
【図９】従来の他の光波長合分波器を示す説明図。
【図１０】従来のさらに他の光波長合分波器を示す説明
図。
図。
【図１１】従来の光波長合分波器において出力側スラブ
導波路に溝が存在しない場合の損失特性を示す説明図。
導波路に溝が存在しない場合の損失特性を示す説明図。
【図１２】従来の光波長合分波器において出力側スラブ
導波路に溝が存在する場合の損失特性を示す説明図。
導波路に溝が存在する場合の損失特性を示す説明図。
【図１３】従来の光波長合分波器におけるスペクトル応
答の問題を図解した説明図。
答の問題を図解した説明図。
１ 石英基板
２ アレイ導波路回折格子
３ チャネル導波路
４ 入力用チャネル導波路
５ 出力用チャネル導波路
６ 入力側スラブ導波路
７ 出力側スラブ導波路
８ 湾曲状の溝
９ 充填物
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 上塚 尚登
茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日
立電線株式会社オプトロシステム研究所
内
(56)参考文献 特開2000−121850（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−186167（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−43440（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−5834（ＪＰ，Ａ)
国際公開98／36299（ＷＯ，Ａ１)
欧州特許出願公開880036（ＥＰ，Ａ
２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 6/12 - 6/14
G02B 6/28 - 6/34
Claims (12)
- 【請求項１】入力した波長多重光を分波して異なる波長
の複数の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波し
て波長多重光を出力する光波長合分波器において、 所定の長さずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波
路より構成されるアレイ導波路回折格子と、 前記アレイ導波路回折格子の入力側に配置された入力用
のチャネル導波路と、 前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の
出力用のチャネル導波路と、 前記アレイ導波路回折格子と前記入力用のチャネル導波
路の間に配置された入力側のスラブ導波路と、 前記アレイ導波路回折格子と前記複数の出力用のチャネ
ル導波路の間に配置された出力側のスラブ導波路とを備
え、 前記入力側のスラブ導波路は、前記アレイ導波路回折格
子と前記出力側のスラブ導波路との境界付近において温
度変化によって生ずる各波長の光の等位相面の変化をキ
ャンセルする材料を光の進行方向と交差すると共に前記
材料の中央付近を伝搬する光波の屈折角と中央から離れ
た部分を伝搬する光波の屈折角を等しくするように湾曲
状に形成してその一部に含むことを特徴とする光波長合
分波器。 - 【請求項２】入力した波長多重光を分波して異なる波長
の複数の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波し
て波長多重光を出力する光波長合分波器において、 所定の長さずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波
路より構成されるアレイ導波路回折格子と、 前記アレイ導波路回折格子の入力側に配置された入力用
のチャネル導波路と、 前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の
出力用のチャネル導波路と、 前記アレイ導波路回折格子と前記入力用のチャネル導波
路の間に配置された入力側のスラブ導波路と、 前記アレイ導波路回折格子と前記複数の出力用のチャネ
ル導波路の間に配置された出力側のスラブ導波路とを備
え、 前記入力側のスラブ導波路は、光の進行方向と交差する
と共に中央付近を伝搬する光波の屈折角と中央から離れ
た部分を伝搬する光波の屈折角を等しくするように形成
された湾曲状の溝と、 前記湾曲状の溝を埋め、前記湾曲状の溝が形成された前
記入力側のスラブ導波路の構成材と異符号であり前記ア
レイ導波路回折格子と前記出力側のスラブ導波路との境
界付近において温度変化によって生ずる各波長の光の等
位相面の変化をキャンセルするような屈折率の温度勾配
を有した充填物より構成されることを特徴とする光波長
合分波器。 - 【請求項３】前記湾曲状の溝は、その壁面の曲率中心
が、前記溝部が形成された前記入力側のスラブ導波路と
前記入力用のチャネル導波路との境界付近に設定される
ことを特徴とする請求項２項記載の光波長合分波器。 - 【請求項４】前記湾曲状の溝は、光波の進行方向に配列
された複数の湾曲状の溝を含むことを特徴とする請求項
２項記載の光波長合分波器。 - 【請求項５】前記充填物は、シリコーン樹脂、エポキシ
樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等の光学樹脂、あ
るいはナトリウム、カリウムおよびカルシウムを含む多
成分ガラス材より構成されることを特徴とする請求項２
項記載の光波長合分波器。 - 【請求項６】前記充填物は、前記光学樹脂より構成さ
れ、前記湾曲状の溝が形成された前記入力側のスラブ導
波路は、石英系材料より構成されることを特徴とする請
求項２項記載の光波長合分波器。 - 【請求項７】入力した波長多重光を分波して異なる波長
の複数の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波し
て波長多重光を出力する光波長合分波器において、 所定の長さずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波
路より構成されるアレイ導波路回折格子と、 前記アレイ導波路回折格子の入力側に配置された入力用
のチャネル導波路と、 前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の
出力用のチャネル導波路と、 前記アレイ導波路回折格子と前記入力用のチャネル導波
路の間に配置された入力側のスラブ導波路と、 前記アレイ導波路回折格子と前記複数の出力用のチャネ
ル導波路の間に配置された出力側のスラブ導波路とを備
え、 前記入力側あるいは出力側のスラブ導波路は、温度変化
によって生ずる各波長の光の等位相面の変化をキャンセ
ルする材料を光の進行方向と交差すると共に前記材料の
中央付近を伝搬する光波の屈折角と中央から離れた部分
を伝搬する光波の屈折角を等しくするように湾曲状に形
成してその一部に含むことを特徴とする光波長合分波
器。 - 【請求項８】入力した波長多重光を分波して異なる波長
の複数の光を出力し、入力した異なる波長の光を合波し
て波長多重光を出力する光波長合分波器において、 所定の長さずつ異なる長さを有した複数のチャネル導波
路より構成されるアレイ導波路回折格子と、 前記アレイ導波路回折格子の入力側に配置された入力用
のチャネル導波路と、 前記アレイ導波路回折格子の出力側に配置された複数の
出力用のチャネル導波路と、 前記アレイ導波路回折格子と前記入力用のチャネル導波
路の間に配置された入力側のスラブ導波路と、 前記アレイ導波路回折格子と前記複数の出力用のチャネ
ル導波路の間に配置された出力側のスラブ導波路とを備
え、 前記出力側のスラブ導波路は、光の進行方向と交差する
と共に中央付近を伝搬する光波の屈折角と中央から離れ
た部分を伝搬する光波の屈折角を等しくするように形成
された湾曲状の溝と、 前記湾曲状の溝を埋め、前記湾曲状の溝が形成された前
記出力側のスラブ導波路の構成材と異符号であり温度変
化によって生ずる各波長の光の等位相面の変化をキャン
セルするような屈折率の温度勾配を有した充填物より構
成されることを特徴とする光波長合分波器。 - 【請求項９】前記湾曲状の溝は、その壁面の曲率中心
が、前記溝部が形成された前記出力側 のスラブ導波路と
前記出力用のチャネル導波路との境界付近に設定される
ことを特徴とする請求項８項記載の光波長合分波器。 - 【請求項１０】前記湾曲状の溝は、光波の進行方向に配
列された複数の湾曲状の溝を含むことを特徴とする請求
項８項記載の光波長合分波器。 - 【請求項１１】前記充填物は、シリコーン樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等の光学樹脂、
あるいはナトリウム、カリウムおよびカルシウムを含む
多成分ガラス材より構成されることを特徴とする請求項
８項記載の光波長合分波器。 - 【請求項１２】前記充填物は、前記光学樹脂より構成さ
れ、前記湾曲状の溝が形成された前記出力側のスラブ導
波路は、石英系材料より構成されることを特徴とする請
求項８項記載の光波長合分波器。
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