JP3724770B2 - 光波長ルーティング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長ルーティング装置に関し、特に、光通信システムにおける波長分割多重伝送に使用される波長ルーティング機能を有する光波長ルーティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来のアレイ導波路回折格子型光合分波器で構成された光波長ルーティング装置を示す。図７（Ａ）は、従来の光波長ルーティング装置の全体の概略を示す。この従来の光波長ルーティング装置は、基板３上に、Ｍ個の入力ポート７を有する入力導波路１と、入力導波路１に接続され、入力導波路１からの光を回折によって所定の角度で拡散する入力側スラブ導波路４と、入力側スラブ導波路４の出力側に接続され、複数の導波路８によって入力側スラブ導波路４からの光を伝送する回折格子型のアレイ導波路５と、アレイ導波路５の出力側に接続され、アレイ導波路５からの光を所定の角度で集光する出力側スラブ導波路６と、出力側スラブ導波路６の出力側に接続され、Ｎ個の出力ポート９を有する出力導波路２とを備える。
【０００３】
図７（Ｂ）は、光入力側を示したものであり、図７（Ｃ）は、光出力側を示したものである。図７（Ｂ）において、入力導波路１のＭ個の入力ポート７には、それぞれ（１＿１）〜（１＿Ｍ）の番号が付され、また、１つの入力導波路１から出射される光の出射角がΦで示されている。図７（Ｃ）において、出力導波路２のＮ個の出力ポート９には、それぞれ（２＿１）〜（２＿Ｎ）の番号が付され、また、アレイ導波路５の各導波路８から出力される光の集光角がθで示されている。これらの角度Φおよびθは、何れも中心線０に対するものである。
【０００４】
図８は、理想的な光波長ルーティング装置の波長ルーティング機能を示す。ここで、理想的な光波長ルーティング装置の入力ポートがＭ個で、出力ポートがＮ個の場合を説明する。第１番目の入力ポートにλ₁ 、λ₂ 、．．．、λ_N の波長を持つ波長分割多重光を入力した場合、第１番目から第Ｎ番目までの出力ポートにそれぞれλ₁ 、λ₂ 、．．．、λ_N の波長の光が出力される。また、第２番目の入力ポートにλ₁ 、λ₂ 、．．．、λ_N の波長を持つ波長分割多重光を入力した場合、第１番目から第Ｎ番目までの出力ポートにそれぞれλ₂ 、λ₃ 、．．．、λ_N 、λ₁ の波長の光が出力され、第３番目の入力ポートにλ₁ 、λ₂ 、．．．、λ_N の波長を持つ波長分割多重光を入力した場合、第１番目から第Ｎ番目までの出力ポートにそれぞれλ₃ 、．．．、λ_N 、λ₁ 、λ₂ の波長の光が出力される。この様に、理想的な光波長ルーティング装置は、入力ポートを変えた場合に出力ポートからの出力光の波長が循環される機能を有している。
【０００５】
次に、上述のアレイ導波路回折格子型光合分波器で構成された波長ルーティング機能について説明する。波長λの光が入力導波路１の各入力ポート７に入力された場合、この光の波長λと、入力側スラブ導波路４内の出射角Φおよび出力側スラブ導波路６内の集光角θの関係は、以下の式で示される。
〔数１〕
λ＝｛ｎ_s （λ）ｄ／ｍ｝・（sin Φ＋sin θ）＋ｎ_eff （λ）ΔＬ／ｍ
【０００６】
ここで、ΔＬはアレイ導波路５の隣接する導波路８の導波路長差、ｄはアレイ導波路５と入力側スラブ導波路４および出力側スラブ導波路６との境界における隣接する導波路８の中心の間隔、ｎ_eff （λ）は波長λの伝搬光に対するアレイ導波路５の等価屈折率、ｎ_s （λ）は波長λの伝搬光に対する入力側スラブ導波路４および出力側スラブ導波路６の等価屈折率、ｍは回折次数を示す。
【０００７】
従って、入力導波路１の入力ポート７を上述の出射角Φ、および出力導波路２の出力ポート９を上述の集光角θに合わせることによって、出力導波路２の出力ポート９から、数１に示した波長λを中心波長とする光が出力される。従って、出射角Φは入力導波路１を配置する配置角であり、集光角θは出力導波路２を配置する配置角である。
【０００８】
ここで、使用する光の波長帯域が十分に狭く、入力導波路１および出力導波路２の配置角範囲がそれぞれ十分に狭い場合、ｎ_eff （λ）はｎ_eff に、ｎ_s （λ）はｎ_s に、sin θはθに、sin ΦはΦにそれぞれ近似できるため、波長λと、配置角Φおよび配置角θの関係は一次関数的となる。
【０００９】
図９は、出射角Φを固定した場合の集光角θと光の波長λの関係を示す。ここで、光の波長範囲λ₁ 〜λ_N （３−ａ）は、使用する光の波長範囲を示す。また、曲線（３−ｂ）は、回折次数ｍの曲線を表し、曲線（３−ｃ）は、回折次数ｍ＋１の曲線を表す。図９に示すように、入力ポート７（１＿１）から光を入力した場合、ｍ次の回折によって、集光角θ₁ 、θ₂ 、．．．、θ_N の集光位置に対応する各出力ポート９（２＿１、．．．、２＿Ｎ）にそれぞれλ₁ 、λ₂ 、．．．、λ_N の波長の光が出力される。
【００１０】
次に、集光角θ₁ 、θ₂ 、．．．、θ_N のそれぞれの角度間隔と同一の角度間隔になるように、θ_N 、θ_N+1 、θ_N+2 ．．．という角度を想定する。数１により、Φを変化させた場合とθを変化させた場合のλの変化量は同一にすることができ、Φの変化量ΔΦとθの変化量Δθのλに与える影響は同一にすることができる。従って、ΔΦを隣接する各入力ポート７の配置間隔とし、Δθを隣接する各出力ポート９の配置間隔とした場合、ΔΦをΔθで置換することによって、入力ポート７（１＿ｉ）に光を入力したときの各出力ポート９（２＿１、．．．、２＿Ｎ）（各出力ポートに対応する実際の集光角はそれぞれθ₁ 、θ₂ 、．．．、θ_N である）から出力される光は、入力ポート７（１＿１）に入光したときの集光角θ_i 、 ．．．、θ_N+i-1 （３−ｄ）に対応した波長と同波長を有する光となる。
【００１１】
ここで、集光角θ_N+1 において回折次数がｍ＋１となる波長λ_m+1 （３＿ｅ）が、λ₁ に非常に近い値となる様にｍの値を設定し、λ_m+1 を集光角θ_N+1 において回折次数がｍとなる波長λ_m で表すと、
〔数２〕
λ_m+1 ＝｛ｎ_eff （λ_m+1 ）／ｎ_eff （λ_m ）｝・｛ｍ／（ｍ＋１）｝・λ_m
となる。ここで、λ_m ＝λ_N ＋Δλ₁ である。また、ｎ_s （λ）はｎ_eff （λ）に近似できると仮定している。
【００１２】
従来の光波長ルーティング装置において、上述のようにｍを設定することにより、θ_N+1 のλの値を示す座標（３＿ｅ）が、λ₁ の値を示す座標（３＿ｆ）に近接し、入力ポート７（１＿ｉ）（ｉ≧２）に光を入力したとき、集光角θ_N+1 、．．．、θ_N+i-1 に対応する各出力ポート９（２＿（Ｎ−ｉ＋２）、．．．２＿Ｎ）から出力される光の波長は、回折次数ｍ＋１によって、それぞれλ₁ 、 ．．．、λ_i-1 に近い値となり、所定のルーティング機能に近い機能を得ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示したような従来の光波長ルーティング装置によれば、ある所定の入力ポートから光を入力した場合に、Ｎ個の各出力ポートから所定の中心波長を有する光が出力されるようにＮ個の各出力ポートを配置すると、数１で示した式が完全には一次関数的ではなく、また、図９に示した回折次数ｍを表す曲線（３−ｂ）をθ軸方向（図９の右方向）に平行移動しても回折次数ｍ＋１を表す曲線（３−ｃ）に完全には一致せず、これらの曲線（３−ｂ）と曲線（３−ｃ）を一次関数に近似しても回折次数が異なるためそれぞれ近似された一次関数の傾きが異なり、更に、数２に示したように、ｍの値が整数であるため、ある特定のλ₁ を除き、λ_m+1 の値が常にλ₁ に等しくなるように設計することができず、図９の座標（３−ｅ）と座標（３−ｆ）を重ねることができないので、前記の所定の入力ポート以外の入力ポートから光を入力した場合には、各出力ポートからは、所定の中心波長からずれた中心波長を有する光が出力するという問題があった。
【００１４】
図１０は、従来の光波長ルーティング装置における中心波長のずれを示す。図１０において、入力導波路１の入力ポート７（１＿１）に光が入力された場合、出力導波路２の各出力ポート９（２＿１、．．．、２＿Ｎ）に回折次数ｍでそれぞれ所定の中心波長λ₁ 、．．．、λ_N を有する光が出力され、且つ、他の入力ポート７（１＿２、．．．、１＿Ｍ）に光を入力した場合、出力ポート９（２＿１）にそれぞれ所定の中心波長λ₂ 、．．．、λ_M を有する光が出力されるように設計した場合の、従来の光波長ルーティング装置における集光角θと波長λの関係を表している。
【００１５】
ここで、回折次数ｍ＋１を表す曲線が鎖線（４−ａ）であれば、何れの入力ポート７への光の入力でも、各出力ポート９に所定の中心波長を有する光が出力されるルーティング機能が得られるが、実際には、従来の光波長ルーティング装置によると、回折次数ｍ＋１を表す曲線は、実線（４−ｂ）となる。この図１０に示したように、従来の光波長ルーティング装置によれば、入力ポート７（１＿Ｍ）から光が入力し出力ポート９（２＿Ｎ）に光が出力される場合、実際に出力される光の中心波長から所定の中心波長を引いた値（中心波長偏差）の絶対値は、δλとなる。このδλは、図１０の場合における全ての中心波長偏差の絶対値の内の最大値であり、これを最大中心波長偏差という。
【００１６】
例えば、各々の間隔が０．８ｎｍでλ₁ ＝１５４０ｎｍ〜λ₁₆＝１５５２ｎｍの範囲の１６個の波長の光を１２×１６ｃｈ（入力ポート７が１２個×出力ポート９が１６個）でルーティングさせる場合、従来の光波長ルーティング装置において、入力導波路１の入力ポート７（１＿１）への入力光が、出力導波路２の各出力ポート９（２＿１、．．．、２＿１６）にそれぞれ所定の中心波長λ₁ 、．．．、λ₁₆で分波され、且つ、他の入力ポート７（１＿２、．．．、１＿１２）への入力光が出力導波路２の出力ポート９（２＿１）にそれぞれ所定の中心波長λ₂ 、．．．、λ₁₂で出力される様に、アレイ導波路５，入力側スラブ導波路４，出力側スラブ導波路６，入力導波路１，出力導波路２を設計する。
【００１７】
図１１は、上述のように設計された従来の光波長ルーティング装置を石英系材料で構成した場合の、中心波長偏差の計算値を示す。この従来の光波長ルーティング装置によると、図１１に示したように、中心波長偏差を生じるという問題があり、入力ポート７（１＿１２）から出力ポート９（２＿１６）へ出力される光が、最大中心波長偏差δλ＝０．０９８７ｎｍを持つことが解る。
【００１８】
従って、本発明の目的は、最大の中心波長偏差をできるだけ最小限に抑えた光波長ルーティング装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上に述べた目的を実現するため、複数の導波路から成るアレイ導波路と、アレイ導波路の入力側に配置される複数の入力導波路と、アレイ導波路と入力導波路との間に接続される入力側スラブ導波路と、アレイ導波路の出力側に配置される複数の出力導波路と、アレイ導波路と出力導波路との間に接続される出力側スラブ導波路と、を備え、複数の出力導波路は、複数の入力導波路のうちの波長多重信号光が入力する入力導波路の位置に応じた波長循環パターンで波長多重信号光を分波して出力光を出力し、複数の入力導波路に入力される波長分割された複数の信号光を波長多重信号光として１つの出力導波路から出力する光波長ルーティング装置において、複数の入力導波路および複数の出力導波路は、それぞれ入力側スラブ導波路及び出力側スラブ導波路との接続部において、それぞれ実質的に不等間隔で配置され、出力光の最大波長偏差を正の波長偏差と負の波長偏差の和によって分担する構成で配置されることを特徴とする光波長ルーティング装置を提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の光波長ルーティング装置を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、アレイ回折格子型光合分波器で構成された１２×１６ｃｈの本発明の光波長ルーティング装置を示す。図１（Ａ）は、本発明の光波長ルーティング装置の全体の概略を示す。この光波長ルーティング装置は、基板３上に、１２個の入力ポート７を有する入力導波路１と、入力導波路１に接続され、入力導波路１からの光を回折により所定の角度で拡散する入力側スラブ導波路４と、入力側スラブ導波路４の出力側に接続され、複数の導波路８によって入力側スラブ導波路４からの光を伝送する回折格子型のアレイ導波路５と、アレイ導波路５の出力側に接続され、アレイ導波路５からの光を所定の角度で集光する出力側スラブ導波路６と、出力側スラブ導波路６の出力側に接続され、１６個の出力ポート９を有する出力導波路２とを備える。
【００２２】
図１（Ｂ）は、光入力側を示したものであり、図１（Ｃ）は、光出力側を示したものである。図１（Ｂ）において、入力導波路１の１２個の入力ポート７にはそれぞれ（１＿１）〜（１＿１２）の番号が付され、また、１つの入力導波路１から出射される光の出射角がΦで示されている。図１（Ｃ）において、出力導波路２の１６個の出力ポート９には、それぞれ（２＿１）〜（２＿１６）の番号が付され、また、アレイ導波路５の各導波路８から出力される光の集光角がθで示されている。これらの角度Φおよびθは、何れも中心線０に対するものである。
【００２３】
この光波長ルーティング装置において、ルーティングさせる光の所定の中心波長は、各波長間隔Δλ₁ ＝０．８ｎｍでλ₁ ＝１５４０ｎｍ〜λ₁₆＝１５５２ｎｍの範囲の１６個の波長とする。
【００２４】
この光波長ルーティング装置は、石英系の材料で構成され、そのコアの材料は一定の屈折率を有し、コアの屈折率より所定の値だけ小さな屈折率を有するクラッド層の中に該コアを埋め込んで構成され、これらの屈折率の比屈折率差は０．８％となっている。
【００２５】
入出力導波路１、２およびアレイ導波路５の各導波路８は高さが６μｍ、幅が６μｍに形成されている。この入出力導波路１、２およびアレイ導波路５を伝搬する基本モードの光の等価屈折率ｎ_eff （λ）を、各波長において等価屈折率法によって算出して設計に使用する。また、入力側スラブ導波路４および出力側スラブ導波路６の等価屈折率ｎ_s （λ）は、ｎ_eff （λ）に近似する。更に、アレイ導波路５と入力側スラブ導波路４および出力側スラブ導波路６との境界におけるアレイ導波路５の各導波路８の中心間隔ｄは２０μｍとし、入力側スラブ導波路４および出力側スラブ導波路６の焦点距離ｆは９．２３６ｍｍとする。
【００２６】
次に、回折次数ｍは、数２におけるλ_m+1 がλ_m 以下であり、且つ、λ_m+1 −λ₁ の絶対値が最小となる条件により求める。本発明においては、λ_m ＝λ₁₆＋Δλ₁ ＝１５５２．８ｎｍ、ｎ_eff （λ_m+1)＝１．４４９３４６７、ｎ_eff （λ_m ）＝１．４４９１５４５とし、従って、ｍ＝１１８となる。
【００２７】
δλは、従来の設計方法における最大波長偏差とし、上述の計算結果よりδλ＝０．０９８７ｎｍとなる。出力導波路２の各出力ポート９（２＿ｉ）の配置角θ_i （１≦ｉ≦１６、ｉは自然数）は、Φ＝θ＝０のとき、λ＝（λ₁ ＋λ₁₆）／２となるように数１によって、ΔＬ＝ΔＬ’を計算した後、
〔数３〕
λ_2i＝｛ｎ_s （λ_2i）ｄ／ｍ｝sin θ_i ＋｛ｎ_eff （λ_2i）ΔＬ’／ｍ｝
を計算して求める。
【００２８】
ここで、λ_2iは、
〔数４〕
（１≦ｉ≦Ｋ）のとき、
λ_2i＝λ₁ −δλ／４＋（ｉ−１）Δλ₁
（Ｋ＋１≦ｉ≦Ｎ）のとき、
λ_2i＝λ_K+1 −δλ／４＋（ｉ−Ｋ−１）Δλ₂
ここで、Δλ₂ ＝Δλ₁ ＋δλ／２／（Ｍ−２）、Ｎ＝１６、Ｍ＝１２、Ｋ＝Ｎ−Ｍ＋１
によって求められる。
【００２９】
また、出力導波路２の配置角θ_i （１≦ｉ≦１２、ｉは自然数）は、上記のΔＬ’を使用して、
〔数５〕
λ_1i＝｛ｎ_s （λ_1i）ｄ／ｍ｝sin Φ_i ＋ｎ_eff （λ_1i）ΔＬ’／ｍ
によって求められる。
【００３０】
ここで、λ_1iは、
〔数６〕
λ_1i＝λ₁ −δλ／４＋（ｉ−１）Δλ₃ （１≦ｉ≦Ｍ）
ここで、Δλ₃ ＝Δλ₁ ＋δλ／２／（Ｍ−１）
によって求められる。
【００３１】
最後に、アレイ導波路５の隣接する導波路８の導波路長差ΔＬは、Φ＝Φ₁ 、θ＝０のときにλ＝（λ₁ ＋λ₁₆）／２となるように数１から求め、ΔＬ＝１２６．３７６４μｍとなる。
【００３２】
以上で求めたパラメータを用いて、数１により各入力ポート７から、各出力ポート９に出力される光の中心波長を計算し、所定の中心波長との差を求め、中心波長偏差を計算した。
【００３３】
図２は、本発明の光波長ルーティング装置による中心波長偏差の計算結果を示す。図２において、入力ポート７（１＿１２）から出力ポート９（２＿１）に光が出力される場合に、最大中心波長偏差δλ＝０．０２５６ｎｍとなることが解る。即ち、本発明の光波長ルーティング装置における最大中心波長偏差δλ（０．０２５６ｎｍ）は、従来の光波長ルーティング装置による最大中心波長偏差δλ（０．０９８７ｎｍ）の約１／４に低減された。
【００３４】
次に、本発明の光波長ルーティング装置における入力導波路１および出力導波路２の配置方法を説明する。
【００３５】
図３において、入力導波路１の入力ポート７（１＿Ｍ）に光を入力したとき、出力導波路２の出力ポート９（２＿１）に所定の波長λ_M の光が出力される従来の方法（出力導波路２の各出力ポート９の配置範囲が（６−ａ）で示される）の場合、出力ポート９（２＿Ｎ）では、中心波長偏差が−δλとなる。ここで、δλは、入力ポート７（１＿１）に入力された光が、回折次数ｍで出力導波路２の各出力ポート９（２＿１、．．．、２＿Ｎ）にそれぞれ所定の波長λ₁ 、．．．、λ_N の中心波長を有する光が出力され、且つ、入力導波路１の他の入力ポート７（１＿２、．．．、１＿Ｍ）に入力したときに出力ポート９（２＿１）にそれぞれ所定の中心波長λ₂ 、．．．、λ_M の光が出力される様にした場合の最大中心波長偏差である。
【００３６】
この中心波長偏差を小さくするために、出力導波路２の各出力ポート９の配置を（６−ｂ）とし、これによって、出力導波路２の出力ポート９（２＿Ｎ）の中心波長偏差が、−δλ／２に低減する。
【００３７】
更に、入力導波路１の入力ポート７（１＿Ｍ）の配置角を、出力導波路２の出力ポート９（２＿１）の偏差が＋δλ／４となるように＋ΔΦ_M だけずらすことによって、出力導波路２の各出力ポート９の配置範囲が等価的に（６−ｃ）の範囲となり、出力ポート９（２＿Ｎ）の中心波長偏差が−δλ／４に低減される。
【００３８】
次に、入力導波路１の入力ポート７（１＿１）に光を入力した場合、上述の出力導波路２の配置方法によると、出力導波路２の配置範囲は増加するが、入力導波路１の入力ポート７（１＿１）の配置角を出力導波路２の出力ポート９（２＿１）の偏差が−δλ／４となるように、従来の配置（出力導波路２の各出力ポート９の配置範囲が（６−ｄ）で示される）から−ΔΦ_M だけずらすことによって、出力導波路２の各出力ポート９の配置範囲が等価的に（６−ｅ）の範囲となり、出力ポート９（２＿Ｎ）の中心波長偏差が＋δλ／４に低減される。
【００３９】
次に、入力ポート７（１＿１）、（１＿Ｍ）、および（１＿ｉ）に光を入力した場合の出力導波路２の各出力ポート９の波長偏差を図４より図６において説明する。
【００４０】
図４は、入力ポート７（１＿１）に光を入力した場合の本発明の光波長ルーティング装置における波長偏差を示す。実線（７−ａ）は、数１、即ち、任意のθにおける回折次数ｍによって実際に出力される波長λを示し、破線（７−ｂ）および（７−ｃ）は、この任意のθにおいて出力される光の所定の波長を示す。即ち、この任意のθにおいて、実線上のλから破線上のλを引いた値が中心波長偏差となる。図４に示したように、本発明の光波長ルーティング装置によると、入力ポート７（１＿１）に光を入力したときの中心波長偏差は、±δλ／４の範囲内に抑えられる。
【００４１】
ここで、出力ポート９（２＿１）から出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２））までは、隣接する出力ポート９が波長間隔Δλ₁ で光を出力するように配置されているため、θの配置間隔も従来の光波長ルーティング装置と殆ど変わらないが、出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２））から出力ポート９（２＿Ｎ）までは、光の波長間隔がΔλ₂ ＝Δλ₁ ＋δλ／２／（Ｍ−２）で出力される様に配置されているため、θの配置間隔は、従来の光波長ルーティング装置に比べて広くなっている。
【００４２】
図５は、入力ポート７（１＿Ｍ）に光を入力した場合の本発明の光波長ルーティング装置における波長偏差を示す。実線（８−ａ）および（８−ｂ）は、数１、即ち、任意のθにおけるそれぞれ回折次数ｍおよびｍ＋１によって実際に出力される波長λを示し、破線（８−ｃ）および（８−ｄ）は、この任意のθにおいて出力されるべき光の所定の波長を示す。即ち、この任意のθにおいて、実線上のλから破線上のλを引いた値が中心波長偏差となる。
【００４３】
先ず、出力ポート９（２＿１）から出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋１））までは、隣接する出力ポート９が波長間隔Δλ₁ で光を出力するように配置されているため、θの配置間隔も従来の光波長ルーティング装置と殆ど変わらず、本発明の光波長ルーティング装置における中心波長偏差は、従来の＋δλ／４と殆ど等しくなる。
【００４４】
次に、出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２））において、出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋１））と出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２））の配置角θの配置間隔は、波長間隔がΔλ₁ で光が出力されるようになっている。従って、もし、入力ポート７（１＿Ｍ）の配置角が従来の光波長ルーティング装置と同じであれば、出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋１））から出力される光の波長はλ_N となるが、本説明では出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋１））から出力される光の波長がλ_N ＋δλ／４となるような入力ポート７（１＿Ｍ）の配置角となっているため、出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２））から出力される光は、ｍがある程度大きな値のとき、座標（８−ｅ）から＋｛ｍ／（ｍ＋１）｝×δλ／４〜＋δλ／４だけ増加した波長となる。即ち、出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２））のλおよびθを表す座標は、座標（８−ｆ）となる。
【００４５】
ここで、出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２））の波長偏差δλ’は、上述のλ_m+1 を用いて、
〔数７〕
δλ’≒λ_m+1 −λ₁ ＋δλ／４
となる。ここで、λ_m+1 は、座標（８−ｅ）に対応している。
【００４６】
従来の光波長ルーティング装置においては、λ_m+1 −λ₁ が出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２））の波長偏差である。ここで、破線（８−ｇ）上で示される波長λ_N+1 ＝λ_N ＋Δλ₁ の光が出力される方向の自由スペクトル域がＮΔλ₁ 以上、且つ、最小となるような回折次数をｍとしているため、λ_m+1 −λ₁ ≦０且つλ_m+1 −λ₁ の絶対値が最小となる。従って、δλ’は、λ_m+1 −λ₁ からδλ／４の範囲に抑えられる。
【００４７】
出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２））から出力ポート９（２＿Ｎ）までは、上述のように、出力ポート９（２＿Ｎ）の中心波長偏差が−δλ／４であり、波長間隔がΔλ₂ の一定の間隔で光が出力される様に配置されているため、波長偏差は、−δλ／４からδλ’の範囲に抑えられている。
【００４８】
図６は、入力ポート７（１＿ｉ）（２≦ｉ≦Ｍ−１）に光を入力したときの波長偏差を示す。入力導波路１の入力ポート７を変えたときの出力ポート９（２＿１）から出力される光の所定の波長は、一点鎖線（９−ａ）によって示される。隣接する入力ポート７間において、出力ポート９（２＿１）から出力される光の波長間隔は、Δλ₃ ＝Δλ₁ ＋δλ／２／（Ｍ−１）である。ここで、Δλ₂ ＝Δλ₁ ＋δλ／２／（Ｍ−２）であるため、Ｍがある程度大きいときΔλ₂ とΔλ₃ とが近似すると、入力ポート７間の配置間隔と出力ポート９（２＿（Ｎ−Ｍ＋２）、．．．、２＿Ｎ）の配置間隔がほぼ等しくなる。すなわち、一点鎖線（９−ａ）と二点鎖線（９−ｂ）（図４の破線（７−ｂ）に等価）の傾きがほぼ等しくなる。これによって、出力ポート９（２＿１、．．．、２＿（Ｎ−ｉ＋１））に出力される光の所定の波長は、破線（９−ｃ）および（９−ｄ）となる。ここで、破線（９−ｃ）と二点鎖線（９−ｅ）の傾きは、等しい。また、破線（９−ｄ）と二点鎖線（９−ｂ）の傾きは、等しい。二点鎖線（９−ｅ）と図４の破線（７−ｃ）は等価であり、二点鎖線（９−ｂ）と図４の破線（７−ｂ）は等価である。
【００４９】
一方、隣接する入力ポート７の配置間隔において、出力ポート９（２＿Ｎ）から出力される光の波長間隔もΔλ₃ である。従って、Δλ₂ とΔλ₃ とが近似すると、入力ポート７を変えたときの出力ポート９（２＿Ｎ）から出力される光の所定の波長は、図５の一点鎖線（８−ｄ）と等価な破線（９−ｆ）によって示される。ここで、入力ポート７（１＿ｉ）（２≦ｉ≦Ｍ−１）に光を入力した場合、出力ポート９（２＿（Ｎ−ｉ＋２）、．．．、２＿Ｎ）から出力される光の波長も破線（９−ｆ）によって示されることになる。
【００５０】
従って、入力ポート７（１＿ｉ）（２≦ｉ≦Ｍ−１）に入力したときの光の波長偏差は、−δλ／４から＋δλ／４の範囲に抑えられる。
【００５１】
以上、本発明の光波長ルーティング装置によると、上述の入力導波路１および出力導波路２の配置を行うことによって、何れの入力導波路１および出力導波路２の組合せにおいても、光の波長偏差を±δλ／４の範囲に抑えることができるようになった。
【００５２】
図２からも解るように、最大波長偏差に対応するものは、入力ポート７（１＿１）および入力ポート７（１＿Ｍ）と、出力ポート９（２＿１）および出力ポート９（２＿Ｎ）の４つのポートの組合せにおける波長偏差である。この４つのポートにおける波長偏差は、入力導波路１の各入力ポート７の配置範囲と、出力導波路２の各出力ポート９の配置範囲で決定される。また、出力ポート９の配置方法は、入力ポート７（１＿１）に光を入力した場合の光の出力波長に基づいて設定される。
【００５３】
従って、もしδλが、入力導波路１の入力ポート７（１＿１）への入力光が、出力導波路２の各出力ポート９（２＿１、．．．、２＿Ｎ）にそれぞれ所定の中心波長λ₁ 、．．．、λ_N で分波され、かつ、他の入力ポート（１＿２、．．．、１＿Ｍ）への入力光が、出力導波路２の出力ポート９（２＿１）に、それぞれ所定の中心波長λ₂ 、．．．、λ_M の光として出力される様に設計された（従来の）光ルーティング装置における入力ポート７（１＿Ｍ）から出力ポート９（２＿Ｎ）に出力される光の中心波長λ_MNと所定の波長λ_M-1 の差の絶対値よりも小さな値とすると、図３の（６−ｅ）の配置範囲が狭くなるため、入力ポート７（１＿１）への光の入力の場合には波長偏差の範囲を小さくできるが、（６−ｃ）と（６−ｅ）で示される配置範囲は等しいため、同時に（６−ｃ）の配置範囲も狭くなり、入力ポート７（１＿Ｍ）への光の入力の場合には、波長偏差の範囲が大きくなってしまい、結局、最大波長偏差は、δλ／４よりも大きくなってしまう。
【００５４】
逆に、もしδλが上述の値よりも大きな値とすると、図３の（６−ｅ）の配置範囲が広くなるため、入力ポート７（１＿１）への光の入力の場合における波長偏差の範囲が大きくなってしまう。従って、δλの値は、上述の波長λ_MNと波長λ_M-1 の差の絶対値が最適なものとなる。
【００５５】
以上、本発明の光波長ルーティング装置について説明したが、入力ポート７（１＿２、．．．、１＿（Ｍ−１））の配置角度は、上述の波長間隔Δλ₃ に相当する実質的に均等な配置間隔である必要はなく、入力ポート７（１＿１）および入力ポート７（１＿Ｍ）における中心波長偏差の範囲内に収まるような配置角度であればよい。図２で示した実施の形態では、入力ポート７（１＿５）に光を入力したときの中心波長偏差の範囲が他の入力ポート７に光を入力した場合と比べて最も小さくなり、０．０３０３ｎｍである。従って、入力ポート７（１＿５）の配置角度は、他の入力ポート７に比べて、最も大きく変化させることができる。
【００５６】
また、図１では、石英系材料を基に光波長ルーティング装置を説明したが、他の材料を用いても同様の効果を得ることができることが解った。
【００５７】
また、本発明の光波長ルーティング装置におけるポートの配置方法は、Ｍ×Ｎの光波長ルーティング装置のみならず、光波長合分岐器、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ等にも適用することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明の光波長ルーティング装置によれば、波長分割多重信号光の最大波長偏差を正の波長偏差と負の波長偏差の和によって分担するように入出力導波路を不等間隔に配置したため、基本的構造を変えないで波長偏差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光波長ルーティング装置を示す概略図である。
【図２】本発明の光波長ルーティング装置による中心波長偏差の計算値を示す概略図である。
【図３】本発明の出力導波路の出力ポートの配置範囲と出力光の波長偏差を示す概略図である。
【図４】本発明の出力導波路の出力ポートの配置範囲と出力光の波長偏差を示す概略図である。
【図５】本発明の出力導波路の出力ポートの配置範囲と出力光の波長偏差を示す概略図である。
【図６】本発明の出力導波路の出力ポートの配置範囲と出力光の波長偏差を示す概略図である。
【図７】従来の光波長ルーティング装置を示す概略図である。
【図８】理想的な光波長ルーティング装置における入出力ポートと光の波長の対応を示す概略図である。
【図９】従来の光波長ルーティング装置における出力導波路の各ポートの配置角と出力光の中心波長の関係を示す概略図である。
【図１０】従来の光波長ルーティング装置における出力導波路の各ポートの配置角と出力光の中心波長の関係を示す概略図である。
【図１１】従来の光波長ルーティング装置による中心波長偏差の計算値を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 入力導波路
２ 出力導波路
３ 基板
４ 入力側スラブ導波路
５ アレイ導波路
６ 出力側スラブ導波路
７ 入力ポート
８ 導波路
９ 出力ポート

Claims (7)

1. 複数の導波路から成るアレイ導波路と、前記アレイ導波路の入力側に配置される複数の入力導波路と、前記アレイ導波路と前記入力導波路との間に接続される入力側スラブ導波路と、前記アレイ導波路の出力側に配置される複数の出力導波路と、前記アレイ導波路と前記出力導波路との間に接続される出力側スラブ導波路と、を備え、前記複数の出力導波路は、前記複数の入力導波路のうちの波長多重信号光が入力する入力導波路の位置に応じた波長循環パターンで前記波長多重信号光を分波して出力光を出力し、前記複数の入力導波路に入力される波長分割された複数の信号光を波長多重信号光として１つの出力導波路から出力する光波長ルーティング装置において、
   前記複数の入力導波路および前記複数の出力導波路は、それぞれ入力側スラブ導波路及び出力側スラブ導波路との接続部において、それぞれ実質的に不等間隔で配置され、前記出力光の最大波長偏差を正の波長偏差と負の波長偏差の和によって分担する構成で配置されることを特徴とする光波長ルーティング装置。
2. 前記複数の出力導波路は、Ｎ（Ｎ＝Ｋ＋Ｌ）個の出力導波路を有し、前記複数の入力導波路のうち１番目の入力導波路から入力された光が、前記Ｋ＋Ｌ個の光に分波されて前記Ｋ＋Ｌ個の出力導波路からそれぞれ出力され、前記Ｋ個の出力導波路から出力された出力光が、それぞれλ₁ −δλ／４、λ₁ −δλ／４＋Δλ₁ 、λ₁ −δλ／４＋２Δλ₁ 、．．．、λ₁ −δλ／４＋（Ｋ−１）Δλ₁ （但し、λ₁ は所定の信号光の波長、Δλ₁ 及びδλは、０＜Δλ₁ 、０＜δλ＜Δλ₁ ）の等波長間隔Δλ₁ の中心波長を有し、前記Ｌ個の出力導波路から出力された出力光が、それぞれλ₁ −δλ／４＋ＫΔλ₁ 、λ₁ −δλ／４＋ＫΔλ₁ ＋Δλ₂ 、λ₁ −δλ／４＋ＫΔλ₁ ＋２Δλ₂ 、．．．、λ₁ −δλ／４＋ＫΔλ₁ ＋（Ｌ−１）Δλ₂ （但し、Δλ₂ は、０＜Δλ₂ ）の等波長間隔Δλ₂ の中心波長を有する、ように配置されることを特徴とする請求項１記載の光波長ルーティング装置。
3. 前記複数の入力導波路は、Ｍ（Ｍ＝Ｌ＋１）個の入力導波路を有し、前記複数の入力導波路のうち、１番目の入力導波路及びＭ番目の入力導波路に、それぞれλ₁ −δλ／４及びλ₁ ＋（Ｍ−１）Δλ₁ ＋δλ／４の中心波長を有する入力光を入力したときに、前記Ｎ個の出力導波路のうちの１番目の出力導波路にそれらの入力光が出力する、ように配置されることを特徴とする請求項２記載の光波長ルーティング装置。
4. 前記複数の入力導波路は、Ｍ（Ｍ＝Ｌ＋１）個の入力導波路を有し、前記Ｍ個の入力導波路に、それぞれλ₁ −δλ／４、λ₁ −δλ／４＋Δλ₃ 、λ₁ −δλ／４＋２Δλ₃ 、．．．、λ₁ −δλ／４＋（Ｍ−１）Δλ₃ （但し、Δλ₃ ＝Δλ₁ ＋δλ／２／（Ｍ−１））の等波長間隔Δλ₃ の中心波長を有する入力光を入力したときに、前記Ｎ個の出力導波路のうちの１番目の出力導波路にそれらの入力光が出力する、ように配置されることを特徴とする請求項２記載の光波長ルーティング装置。
5. 前記１番目の入力導波路から入力された前記波長λ₁ −δλ／４の中心波長を有する光は、回折次数ｍ（ｍは整数）で前記１番目の出力導波路へ出力され、
   前記１番目の入力導波路から入力された光が、回折次数ｍで、λ_N+1 （λ_N+1 ＝λ₁ ＋ＮΔλ₁ ）の中心波長を有する出力光として出力されるようなＮ＋１番目の出力導波路を設定したとき、
   前記Ｎ＋１番目の出力導波路からの前記出力光の自由スペクトル域が、ＮΔλ₁ 以上且つ最小であることを特徴とする請求項３または４記載の光波長ルーティング装置。
6. 前記出力光の等波長間隔Δλ₂ は、Δλ₁ ＋δλ／２／（Ｍ−２）である、ことを特徴とする請求項３または４記載の光波長ルーティング装置。
7. 前記入力側スラブ導波路、アレイ導波路、および出力側スラブ導波路は、前記１番目の入力導波路からの入力光が、それぞれλ₁ 、．．．、λ_N の前記等波長間隔Δλ₁ の中心波長を有する出力光として前記Ｎ個の出力導波路から前記回折次数ｍで出力され、前記複数の入力導波路のうちの２番目以降の入力導波路に入力される光のうち、それぞれλ₂ 、λ₃ 、．．．、λ_M-1 、λ_M の波長を有する光が、前記１番目の出力導波路から前記回折次数ｍで出力されるように構成される光波長ルーティング装置を設定した場合に、
   Ｍ番目の入力導波路からＮ番目の出力導波路に回折次数ｍ＋１で出力される光の中心波長をλ_MNとしたとき、前記δλは、前記λ_MNと前記λ_M-1 の差の絶対値であることを特徴とする請求項３または４記載の光波長ルーティング装置。

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