JP3921385B2 - アレイ導波路格子、アレイ導波路格子モジュールおよび光通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信に用いる光波長の合分波素子としてのアレイ導波路格子およびこれを使用したアレイ導波路格子モジュール、光通信装置および光通信システムに係わり、特にアレイ導波路格子としての本来の機能に他の光学的な機能を付加したアレイ導波路格子およびこれを使用したアレイ導波路格子モジュール、光通信装置および光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの常時接続や通信データの大容量化の進展と共に、大容量情報伝送の要求がますます高まっている。信号光を使用する光通信方式では、波長多重度を向上させることが大容量情報伝送を行う際にきわめて重要となる。この点で、光波長を合波したり分波する合分波素子としてのアレイ導波路格子の役割は重要であり、キーデバイスの１つと考えられている。アレイ導波路格子は、パッシブな構成で光波長の狭い透過幅と高い消光比を有している。また、導波路の数に応じて多数の信号光を合分波することができる等の特徴がある。
【０００３】
このようなアレイ導波路格子はレーザ光源の信号光が各光導波路の中心光周波数から変動してもその出力レベルもしくは損失レベルがこれに伴って急変しないことが望ましい。また、アレイ導波路格子を多段に接続すると、それぞれのアレイ導波路格子が信号光を共通して透過させる帯域以外ではその信号光の変調成分がカットされる。したがって、光周波数に対してピークレベルが平坦な透過特性を実現することが信号光の伝送効率を高める意味でも重要となる。
【０００４】
図１５は、このようなピークレベルが平坦な透過特性を実現するものとして提案されたアレイ導波路格子の一例を示したものである。特開平９−２９７２２８号公報に開示されたこの提案では、アレイ導波路格子１０を構成する基板１１上に、１または複数の第１のチャネル導波路（入力用チャネル導波路）１２と、複数の第２のチャネル導波路（出力用チャネル導波路）１３と、異なった曲率でそれぞれ一定方向に曲がったチャネル導波路アレイ１４と、第１のチャネル導波路１２とチャネル導波路アレイ１４を接続する第１の扇形スラブ導波路１５と、チャネル導波路アレイ１４と第２のチャネル導波路１３を接続する第２の扇形スラブ導波路１６が配置されている。第１のチャネル導波路１２から入射した波長λ₁、λ₂、……λ_nの多重信号光は、第１の扇形スラブ導波路１５によってその進路を広げられ、チャネル導波路アレイ１４に入射する。
【０００５】
チャネル導波路アレイ１４では、これを構成する各アレイ導波路の間に一定の光路長差（導波路長差）ΔＬが設けられており、光路長が導波路長差ΔＬずつ順次長く、あるいは短くなるように設定されている。したがって、それぞれのアレイ導波路を導波する光には一定間隔ずつの位相差が付けられて第２の扇形スラブ導波路１６に到達するようになっている。実際には波長分散があるので、波長によってその等位相面が傾く。この結果、波長によって第２の扇形スラブ導波路１６と第２のチャネル導波路１３の界面上の異なった位置に光が結像（集光）する。波長に対応したそれぞれの位置に第２のチャネル導波路１３が配置されているので、第２のチャネル導波路１３からは任意の波長成分λ₁、λ₂、……λ_nを個別に取り出すことが可能になる。
【０００６】
図１６は、図１５に示したアレイ導波路格子の第１の扇形スラブ導波路の入射側と出射側の各境界部分を適宜拡大して示したものである。第１のチャネル導波路１２の第１の扇形スラブ導波路１５との境界部分には、それぞれパラボラ形状の光導波路２１が配置されている。また、第１の扇形スラブ導波路１５とチャネル導波路アレイ１４の境界部分には、それぞれのチャネル導波路アレイ１４側から見て直線状に広がったテーパ状の光導波路２２が配置されている。
【０００７】
このような第１の扇形スラブ導波路１５に入射する光は、パラボラ形状の光導波路２１を通過する際に平行ビーム状の光分布をなす。そして第１の扇形スラブ導波路１５との境界部分で、空間的に平坦な電界分布を生じさせる。このようにして得られたフラットな界分布を有する光は、第１の扇形スラブ導波路１５において横方向に広がって進行する。そして、図１５に示したチャネル導波路アレイ１４でこれを構成する各導波路を励振し、第２の扇形スラブ導波路１６で第２のチャネル導波路１３における光周波数ｆに対応した位置に集光することになる。
【０００８】
この集光の際に、相反の定理によって、第２の扇形スラブ導波路１６と第２のチャネル導波路１３との境界における光分布も第１の扇形スラブ導波路１５と第１のチャネル導波路１２との境界部分と同様に平坦な光分布となる。
【０００９】
図１７は、この提案のアレイ導波路格子の第２の扇形スラブ導波路の入射側と出射側の各境界部分を適宜拡大して示したものである。第２のチャネル導波路１３の第２の扇形スラブ導波路１６との境界部分、および第２の扇形スラブ導波路１６とチャネル導波路アレイ１４の境界部分には、それぞれ第２のチャネル導波路１３あるいはチャネル導波路アレイ１４の側から見て直線状に広がったテーパ状の光導波路２３、２４が配置されている。これらの光導波路２３、２４の開口幅は、すでに説明したフラットな界分布の幅よりも狭くなるように設計されている。したがって、図示しない光源の光周波数ｆが多少変化したとしても、出力側の第２のチャネル導波路１３へ結合する光の量はほぼ一定となる。これにより、光源の光周波数ｆが変化しても分波出力がほぼ一定となる平坦な光周波数特性を実現することができる。
【００１０】
図１８は、従来の他の提案によるアレイ導波路格子の構成を表わしたものである。特開平１０−１９７７３５号公報に示されたこの提案では、入力側（第１）のチャネル導波路３１と入力側の第１のスラブ導波路３２との境界部分には大きさの異なった３つのパラボラ形状の開口部３３₁〜３３₃が配置されている。チャネル導波路アレイ３４と第１のスラブ導波路３２の境界部分に配置される開口部３６₁〜３６_nは図１６で示したようなテーパ形状である。
【００１１】
この図１８に示した提案では、３つのパラボラ形状の開口部３３₁〜３３₃のいずれを使用して多重信号光を入力するかによって出力される全チャネルの信号光のレベルを一括して調整できるようになっている。
【００１２】
ところで一般に波長λ₁、λ₂、……λ_nの多重信号光の信号レベルが波長に係らず一定であったとしても、これを光ファイバアンプ等の信号光の増幅手段で全波長まとめて増幅すると、波長によって信号レベルが高いものと低いものが発生する。このような信号レベルが不揃いの状態を解消するために、従来からアレイ導波路格子等の光デバイスを通過して波長ごとに分離された信号光を利得等化器に入力してチャネルごとのレベル差を減少させることが行われている。
【００１３】
図１９は従来の光通信システムの受信側装置の構成を示したものである。この図に示した受信側装置４１の入力側に設けられたアンプ４２には伝送路４３を伝送されてきた多重信号光４４が入力され増幅される。増幅後の多重信号光４５はＡＷＧ（arrayed waveguide：導波路格子）４６に入力される。ＡＷＧ４６は、図１５に示したアレイ導波路格子１０と同様に入力された複数チャネルの信号光からなる多重信号光を波長λ₁〜λ_Nの信号光に分波する。
【００１４】
ところで、すでに説明したように多重信号光４４を増幅するアンプ４２は、一般に周波数に対して必ずしもフラットな増幅特性を有しているものではない。このため、増幅後のアンプ４２の出力をＡＷＧ４６に入力して各チャネルに分離してそのまま光受信機４７にこれらチャネルごとの信号光を入力すると、チャネルごとに信号レベルが大きく異なってしまう場合も存在し、良好な受信特性を得ることができない。そこで、従来ではＡＷＧ４６から分波されて出力される波長λ₁〜λ_Nの信号光を、これらに対応して配置したアッテネータ５０₁〜５０_Nを介して光受信機４７に入力させる構成となっていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の受信側装置４１では、各チャネル（波長）ごとにアッテネータ５０₁〜５０_Nが必要とされたので、部品点数が大幅に増加する。ここでは受信側装置４１を示したが、送信側装置でも同様にチャネルごとのアッテネータが必要となる。すなわち、各波長の信号光を多重して送り出す送信側装置でも、送信用に設けたアンプの出力特性が各チャネル（波長）ごとに異なる。したがって、この送信側のアンプを経た多重信号光を構成する各チャネルの信号をほぼ同一のレベルとするためには、ＡＷＧからなる合波器の手前に各チャネルごとのアッテネータを配置して信号レベルの調整を行っておく必要があった。
【００１６】
このように従来では光通信システムを構成するために送信側と受信側の双方で各チャネルごとにアッテネータを個別に必要としたので、チャネル数が増加すればするほど光通信システムのコストがアップするという問題があった。
【００１７】
そこで本発明の目的は、分波あるいは合波前の信号のレベル調整を不要として部品点数の削減や挿入損失の低減を図ることできるアレイ導波路格子、アレイ導波路格子モジュールおよび光通信システムを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のアレイ導波路格子は、（イ）基板と、（ロ）この基板上に配置された光波の伝搬のための入力側および出力側のチャネル導波路と、（ハ）隣接する導波路の長さが所定の差で順次長くなるように構成されたチャネル導波路アレイと、（ニ）入力側のチャネル導波路の一端とチャネル導波路アレイの一端とを第１の形状の導波路部分を介して接続する第１のスラブ導波路と、（ホ）基板上に形成され出力側のチャネル導波路の一端とチャネル導波路アレイの他端とを第２の形状の導波路部分を介して接続する第２のスラブ導波路とを具備し、（へ）第２のスラブ導波路に対する第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状には、第２のチャネル導波路から第２のスラブ導波路に向けて指数関数形状の曲線によって導波路幅が拡大された形状を含み、当該開口部の形状またはサイズの少なくとも一部が残りの開口部の形状またはサイズと異なっていることを特徴としている。
【００１９】
すなわち請求項１記載の発明では、第２のスラブ導波路に対する第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状には、第２のチャネル導波路から第２のスラブ導波路に向けて指数関数形状の曲線によって導波路幅が拡大された形状を含み、当該開口部の形状またはサイズの少なくとも一部が残りの開口部の形状またはサイズと異なっている。これによって、分波された後の信号光のレベル等の特性の調整を不要にしたり、あるいは軽減させる。挿入損失の低減も図ることができる。
【００４６】
請求項１３記載の発明のアレイ導波路格子モジュールは、（イ）所定の基板と、この基板上に配置された光波の伝搬のための第１および第２のチャネル導波路と、隣接する導波路の長さが所定の差で順次長くなるように構成されたチャネル導波路アレイと、第１のチャネル導波路の一端とチャネル導波路アレイの一端とを第１の形状の導波路部分を介して接続する第１のスラブ導波路と、基板上に形成され第２のチャネル導波路の一端とチャネル導波路アレイの他端とを第２の形状の導波路部分を介して接続する第２のスラブ導波路とを備えたアレイ導波路素子と、（ロ）前記導波路素子と光学的に結合するファイバアレイと、（ハ）アレイ導波路素子とファイバアレイを収容するケースとを具備し、（ニ）第２のスラブ導波路に対する第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状には、第２のチャネル導波路から第２のスラブ導波路に向けて指数関数形状の曲線によって導波路幅が拡大された形状を含み、当該開口部の形状またはサイズの少なくとも一部が残りの開口部の形状またはサイズと異なっていることを特徴としている。
【００４７】
すなわち請求項１３記載の発明では、請求項１記載の発明によるアレイ導波路格子に最低限の構成としてファイバアレイとファイバアレイを収容するケースを接続した構成のアレイ導波路格子モジュールを示している。温度制御回路等の他の回路構成部品を付け加えることは自由である。
【００６２】
請求項２１記載の光通信システムでは、（イ）波長分割多重された信号光を伝送するそれぞれの伝送路がノードにより接続され、それぞれのノードが波長分割多重された信号光を各波長の信号光に分離するアレイ導波路格子と、各波長の信号光に分離された信号光を波長分割多重するアレイ導波路格子を備えており、（ロ）これらのアレイ導波路格子の少なくとも１つは、所定の基板と、この基板上に配置された光波の伝搬のための第１および第２のチャネル導波路と、隣接する導波路の長さが所定の差で順次長くなるように構成されたチャネル導波路アレイと、第１のチャネル導波路の一端とチャネル導波路アレイの一端とを接続する第１のスラブ導波路と、基板上に形成され第２のチャネル導波路の一端とチャネル導波路アレイの他端とを接続し、チャネル導波路アレイを経た波長多重された光を分波する第２のスラブ導波路とを具備し、（ハ）第２のスラブ導波路に対する第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状には、第２のチャネル導波路から第２のスラブ導波路に向けて指数関数形状の曲線によって導波路幅が拡大された形状を含み、当該開口部の形状またはサイズの少なくとも一部が残りの開口部の形状またはサイズと異なっていることを特徴としている。
【００６３】
すなわち請求項２１記載の発明では、請求項１記載の発明としてのアレイ導波路格子を使用した光通信システムを示している。それぞれのアレイ導波路格子が信号光の特性を補償したり変更する機能を持つことで、全体的にアッテネータや利得等化器の数を減少させ、システムの構成の簡略化や信頼性の向上を図ることができる。また、アレイ導波路格子の箇所での挿入損失の低減も図ることもできる。
【００７０】
【発明の実施の形態】
【００７１】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
＜第１の実施例＞
【００７２】
図１は本発明の第１の実施例におけるアレイ導波路格子の構成を表わしたものである。このアレイ導波路格子１００を構成する基板１０１上には１または複数の第１のチャネル導波路１０２と、複数の第２のチャネル導波路１０３と、異なった曲率でそれぞれ一定方向に曲がったチャネル導波路アレイ１０４と、第１のチャネル導波路１０２とチャネル導波路アレイ１０４を接続する第１の扇形スラブ導波路１０５と、チャネル導波路アレイ１０４と第２のチャネル導波路１０３を接続する第２の扇形スラブ導波路１０６とが配置されている。第１のチャネル導波路１０２から入射した波長λ₁、λ₂、……λ_nの多重信号光は、第１の扇形スラブ導波路１０５によってその進路を広げられ、チャネル導波路アレイ１０４に入射する。
【００７３】
チャネル導波路アレイ１０４では、これを構成する各アレイ導波路の間に一定の光路長差（導波路長差）ΔＬが設けられており、光路長が順次長く、あるいは短くなるように設定されている。したがって、それぞれのアレイ導波路を導波する光には一定間隔ずつの位相差が付けられて第２の扇形スラブ導波路１０６に到達するようになっている。実際には波長分散があるので、波長によってその等位相面が傾く。この結果、波長によって第２の扇形スラブ導波路１０６と複数の導波路から成る第２のチャネル導波路１０３の界面上の異なった位置に光が結像（集光）する。波長に対応したそれぞれの位置に第２のチャネル導波路１０３が配置されているので、第２のチャネル導波路１０３からは任意の波長成分λ₁、λ₂、……λ_nを個別に取り出すことが可能になる。
【００７４】
本実施例のアレイ導波路格子１００では、チャネル導波路１０２、１０３と扇形スラブ導波路１０５、１０６の接続部分としての第１の境界部分１０８と第２の境界部分１０９のうちの特に第２の境界部分１０９が特徴を持っている。すなわち指数関数形状光導波路１１２の形状あるいはサイズがチャネル導波路１０３のすべてに同一なものとはなっておらず、これによってチャネルごとに信号レベルの減衰率を調整できるようになっている。これについては後に具体的に説明する。
【００７５】
次に本実施例のアレイ導波路格子１００の具体的な構成を説明する。本実施例では基板１０１として半導体（シリコン）基板を使用している。もちろん、基板１０１は半導体に限るものではない。本実施例の基板１０１は下層クラッド層に、リン、ゲルマニウム、チタン、ボロン、フッ素などを添加した石英系の材料を用い、火炎堆積法、常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法、スパッタ法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法等の手法を使用して、数十μｍ（ミクロンメータ）の厚さで堆積している。この上に、下層のクラッド層よりも屈折率が高くなるように不純物を添加した石英の光導波路形状のコア層を３〜８μｍ程度堆積させて作製する。このコア層の光導波路形状については後に説明する。
【００７６】
コア層の作製にはフォトリソグラフィを使用し、微細領域を適切なマスク材に転写する。続いて反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）装置や反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ：Reactive Ion Beam Etching）装置等のドライエッチング法によって不要領域を除去する。最後に、再び屈折率をコア層よりも低く設定した前記した石英材料を使用して、厚さ数十μｍの上層クラッド層を堆積する。
【００７７】
図２は、図１の第１のチャネル導波路と第１の扇形スラブ導波路の境界部分におけるコアの形状を示したものである。ただし、ここでは図示の便宜上、図１に示した第１のチャネル導波路１０２は第１〜第３の第１のチャネル導波路１０２₁〜１０２₃の３つのチャネル導波路によって構成されているものとしている。第１〜第３の第１のチャネル導波路１０２₁〜１０２₃のそれぞれは、対応するテーパ形状をなした第１〜第３のテーパ形状光導波路１１１₁〜１１１₃を介して第１の扇形スラブ導波路１０５と接続されている。
【００７８】
図３は、図１の第２のチャネル導波路と第２の扇形スラブ導波路の境界部分におけるコアの形状を示したものである。この図でも図示の便宜上、図１に示した第２のチャネル導波路１０３が第１〜第３の第２のチャネル導波路１０３₁〜１０３₃の３つのチャネル導波路によって構成されているものとしている。第１〜第３の第２のチャネル導波路１０３₁〜１０３₃のそれぞれは、対応する指数関数形状をなした第１〜第３の指数関数形状光導波路１１２₁〜１１２₃を介して第２の扇形スラブ導波路１０６と接続されている。
【００７９】
なお、図１に示す第１の扇形スラブ導波路１０５とチャネル導波路アレイ１０４の境界部分、ならびにチャネル導波路アレイ１０４と第２の扇形スラブ導波路１０６の境界部分のコアの形状は、図２に示したように共にテーパ形状となっている。ただし、これらの部分の形状は、光周波数特性に直接影響を与えるものではないので本発明の考察の対象外である。そこで、第１の境界部分１０８と、第２の境界部分１０９における光周波数特性、すなわちチャネル導波路１０２、１０３と扇形スラブ導波路１０５、１０６の接続部分での光導波路の形状による光周波数特性を考察することにする。
【００８０】
図１〜図３に示した構造のアレイ導波路格子１００において、第１のチャネル導波路１０２のうちの所定の１つのチャネル導波路に入射された光は、図２に示したテーパ形状のテーパ形状光導波路１１１を通過する際に、ほぼガウシアン分布の界分布をなす。その界分布の広がりは、図２に示すようにテーパ終端の光導波路幅Ｗｔで決定される。
【００８１】
このような界分布を持った光は、第１の扇形スラブ導波路１０５で横方向に広がって進み、チャネル導波路アレイ１０４を構成する各導波路を励振する。そして、第２の扇形スラブ導波路１０６において第２のチャネル導波路１０３の光周波数ｆに対応した位置に集光することになる。この集光の際に、相反の定理によって、第２の扇形スラブ導波路１０６と第２のチャネル導波路１０３との境界における光分布も第１の扇形スラブ導波路１０５と第１のチャネル導波路１０２との境界部分と同様に平坦な光分布となる。
【００８２】
ところで、図３に示すように本実施例の第２のチャネル導波路１０３と第２の扇形スラブ導波路１０６の境界部分にはテーパ形状以外の形状として長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃……の指数関数形状光導波路１１２₁、１１２₂、１１２₃、……が配置されている。これらの指数関数形状光導波路１１２₁、１１２₂、１１２₃、……のコア開口幅Ｗｐ₁、Ｗｐ₂、Ｗｐ₃、……は、すでに説明したガウシアン分布の幅に比べて１〜５倍大きくなるように設計されている。これにより、光源の光周波数ｆが変化しても第２のチャネル導波路１０３へ結合する光の量はほぼ一定となる。したがって、光源の光周波数ｆが変化しても分波出力がほぼ一定となるような平坦な光周波数特性を実現することができる。
【００８３】
図４は、図３に示した指数関数形状光導波路の一つを示したものである。指数関数形状光導波路１１２₁〜１１２₃は、次の（１）式で表わされる光導波路幅Ｗ（Ｘ）で与えられる長さＬ₂の光導波路形状によって決定される。ここで、符号Ｘは、光波の進行方向を示している。また、符号ａは指数関数の形状を与える形状変数であり、符号Ｗｃはチャネル導波路１０３のコア幅を表わしている。更に符号Ｗｐは、図３に示したように指数関数形状光導波路１１２が第２の扇形スラブ導波路１０６に接続する終端幅を表わしている。
【００８４】
Ｗ（Ｘ）＝（Ｗｐ−Ｗｃ）＊（１−ｅｘｐ（−ａ＊Ｘ））＋Ｗｃ……（１）
【００８５】
本実施例では、分波した各光周波数ｆの信号光に対応して、第２のチャネル導波路１０３に接続された指数関数形状光導波路１１２の指数関数形状のパラメータを適宜補正することにしている。そして、各波長あるいはチャネル単位で異なった透過光周波数特性を実現するようにしている。
【００８６】
なお、図１５に示したように従来の平坦な透過特性を実現するようにしたアレイ導波路格子では、信号光の入力側に位置する第１の扇形スラブ導波路の境界側に図１６に示したようにテーパ形状以外の形状（この例ではパラボラ形状）の光導波路を配置している。そして、出力側に位置する第２の扇形スラブ導波路の境界側にテーパ形状の光導波路を配置している。本実施例のアレイ導波路格子１００と逆となるこのような従来の配置では、各チャネルに対して終端幅（パラボラ幅）Ｗｐおよび符号ａが共通し、テーパ幅Ｗｔのみが個別設定可能である。このため、チャネル単位で特性を変えようとしたときにテーパ幅Ｗｔのみを変化させて設定を変えるしかないので、設計の自由度が低い。
【００８７】
これに対して本実施例の図１に示したアレイ導波路格子では、多重信号光の入力側に位置する第１の境界部分１０８側に図２に示したようなテーパ形状光導波路１１１₁〜１１１₃を配置し、多重信号光を分波した出力側に位置する第２の境界部分１０９側にテーパ形状以外の形状として指数関数形状の指数関数形状光導波路１１２を配置している。このため、各光周波数に対して、入力側のテーパ幅Ｗｔが共通である一方、出力側については終端幅（パラボラ幅）Ｗｐが個別設定可能で、更に符号ａが個別設定可能である。したがって、チャネルごとに特性を変えようとする場合の設計の自由度が大きくなる。このため、光周波数ｆに対して、透過光周波数特性の詳細な調整をこれらの指数関数形状光導波路１１２で行うことが可能になる。
【００８８】
なお、本発明では、出力側に位置する第２の境界部分１０９側にテーパ形状の光導波路を配置することを禁じるものではない。テーパ形状の光導波路であっても第２のチャネル導波路１０３のチャネル単位でテーパ終端の光導波路幅Ｗｔあるいはテーパの長さを変えることで、分波後のそれぞれのチャネルの信号光の特性を個別に設定することができるからである。ただし、本実施例では特性をより広範囲に選択して設定することが可能なように指数関数形状の指数関数形状光導波路１１２を使用している。
【００８９】
図５は、図３に示した第２のチャネル導波路と第２の扇形スラブ導波路の境界部分を具体的に表わしたものである。本実施例では、チャネルごとに指数関数形状光導波路１１２₁〜１１２₅の形状を異ならせている。この例では、符号ａを第１〜第５の第２のチャネル導波路１０３₁〜１０３₅の５つについて合計４通り変化させている。符号ａをこのように変更することで、コア開口幅Ｗｐが一定しているものの、指数関数形状光導波路１１２の長さＬ₁〜Ｌ₄が変化するようになっている。
【００９０】
このように各チャネルの指数関数形状光導波路１１２₁〜１１２₅の形状を異ならせることで、図１に示したチャネル導波路１０２に多重化されて入力された各チャネルの信号光に対して、第１〜第ｎの第２のチャネル導波路１０３₁〜１０３_nから出力される信号レベルと平坦度を適宜調整することができる。これにより、アレイ導波路格子１００の後段に従来付加していたアッテネータを適宜省略したり簡略化することができるようになる。たとえば、粗調整用と微調整用の２種類のアッテネータをそれぞれのチャネル導波路１０３₁〜１０３_nに配置していたアレイ導波路格子モジュールあるいは光通信システムでは、粗調整用のアッテネータを省略することができ、部品点数の減少によるコストダウンと部品の小型化を図ることができるようになる。また、部品点数の減少により、挿入損失の低減にも効果がある。
【００９１】
＜第１の実施例の変形例＞
【００９２】
図６は本発明の第１の実施例の変形例における第２のチャネル導波路と第２の扇形スラブ導波路の境界部分の要部を表わしたものである。図６で図３と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。
【００９３】
この変形例では、先の実施例のアレイ導波路格子１００が特定の１または複数のチャネルにアッテネータを付加したと同様の機能を付加したのに対して、アッテネータだけでなく不等波長間隔にも対応させたものである。第２の境界部分１０９には、第１〜第３の指数関数形状光導波路２１２₁〜２１２₃が配置されている。このうち第２の指数関数形状光導波路２１２₂は第１および第３の指数関数形状光導波路２１２₁、２１２₃と比べて、図４に示した指数関数形状光導波路の長さＬ₂が短くなっている。また、第３の指数関数形状光導波路２１２₃は第１および第２の指数関数形状光導波路２１２₁、２１２₂の終端幅Ｗｐ₁、Ｗｐ₂と比べて指数関数形状光導波路が第２の扇形スラブ導波路１０６に接続する終端幅Ｗｐ₃がかなり広くなっている。
【００９４】
更に第１〜第３の指数関数形状光導波路２１２₁〜２１２₃の第２の扇形スラブ導波路１０６に接続する部分での波長間隔について見てみる。第１の指数関数形状光導波路２１２₁と第２の指数関数形状光導波路２１２₂の波長間隔は１００ＧＨｚ（ギガヘルツ）であるのに対して、第２の指数関数形状光導波路２１２₂と第３の指数関数形状光導波路２１２₃の波長間隔はその倍の２００ＧＨｚとなっている。
【００９５】
このように第１の実施例の変形例ではチャネルごとに信号光の特性を変更するだけでなく、分波された信号光を出力するコア部分の間隔もチャネルごとに変更している。前者の効果はすでに説明した。後者の効果は不等波長間隔とすることで、出力される信号光の混合によって生じる新たな光波クロストークを防止する効果がある。これについては特開平０８−２１１２３７号公報にも記載があるが、テーパ形状のものに限定されており、しかも、この変形例のように波長特性を変更することと併せた効果を狙ったものではない。
【００９６】
＜第２の実施例＞
【００９７】
図７は本発明の第２の実施例としてアレイ導波路格子モジュールの要部を表わしたものである。この図７では第１の実施例のアレイ導波路格子１００を使用してこれをモジュール化したものである。そこで、図７で図１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略することにする。
【００９８】
この第２の実施例のアレイ導波路格子モジュール３０１は、箱状のケース３０２とその底部に配置されたペルチェ素子からなる発熱あるいは冷却を行う温度制御素子３０３と、アレイ導波路格子１００とこれらの間に介在する金属板３０５から構成されている。この第２の実施例では金属板３０５として熱伝導性の良い銅板やアルミニウム板あるいはそれらの合金を使用している。
【００９９】
金属板３０５には溝が切られており、その中に温度センサ３０６が埋め込まれている。この温度センサ３０６の温度検出出力は、温度制御回路３０８に入力されて温度制御素子３０３の温度制御が行われるようになっている。位置３０９は金属板３０５の中に埋め込まれた温度センサ３０６が引き出される場所である。この例で温度センサ３０６はサーミスタが使用されている。
【０１００】
アレイ導波路格子１００の図１に示した第１のチャネル導波路１０２の側および第２のチャネル導波路１０３の側からは光ファイバ３１１、３１２がケース３０２の外部に引き出されている。このうちの光ファイバ３１１は第１のチャネル導波路１０２にその一端を接続されており、他端を図示しない光源側に接続されるようになっている。また、光ファイバ３１２はその一端を第２のチャネル導波路１０３に接続しており、他端を分波後の信号光を処理する図示しない回路部分に接続されるようになっている。
【０１０１】
この第２の実施例のアレイ導波路格子モジュール３０１にはアッテネータを内蔵させなかったが、アレイ導波路格子１００には実施例で説明したように粗調整用アッテネータとしての機能がすでに備わっている。したがって、アレイ導波路格子モジュール３０１の第２のチャネル導波路１０３の側に従来の図１９で示したように粗調整用アッテネータと微調整用アッテネータを対にして設ける必要がない。そこで、アレイ導波路格子モジュール３０１自体に微調整用アッテネータのみを必要に応じて組み込むことも可能である。
【０１０２】
＜第３の実施例＞
【０１０３】
図８は本発明の第３の実施例における光通信システムの構成の概要を表わしたものである。この光通信システムで、送信側に配置された図示しないＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Network）装置に接続された光送信機４０１から送り出された波長λ₁〜λ_NのＮチャネル分の信号光は光マルチプレクサ（ＭＵＸ）４０２で多重された後、ブースタアンプ４０３で増幅されて光伝送路４０４に送り出される。多重化された信号光４０５はインラインアンプ４０６で適宜増幅された後、プリアンプ４０７を経て光デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）４０８で元の波長λ₁〜λ_Nに分離され、光受信機４０９で受信されるが、その途中の光伝送路４０４に適宜の数のノード（ＯＡＤＭ）４１１₁〜４１１_Mが配置されている。これらのノード４１１₁〜４１１_Mでは、所望の波長の信号光が入出力されることになる。光マルチプレクサ４０２、ノード４１１₁〜４１１_M、光デマルチプレクサ４０８は、いずれも先の第１の実施例における図１に示したようなアレイ導波路格子１００で構成されている。
【０１０４】
図９は、ノードの構成の概要を示したものである。ここでは第１のノード４１１₁（図８参照）を示しているが、第２〜第Ｍのノード４１１₂〜４１１_Mも原理的には同一の構成となっている。図８に示した光伝送路４０４は、第１のノード４１１₁の入力側アレイ導波路格子４２１に入力されて波長λ₁〜λ_NのＮチャネル分の信号光に分波され、各波長λ₁〜λ_Nごとに設けられた２入力２出力の光スイッチ４２２₁〜４２２_Nによって、それぞれの波長λ₁〜λ_Nの信号光をノード側受信部４２６に取り込む（drop）と共に、ノード側送信部４２４から送信した信号光を挿入する（Add）。２入力２出力の光スイッチ４２２₁〜４２２_Nの出力側はそれぞれに対応して設けられた微調整用アッテネータ（ＡＴＴ）４２７₁〜４２７_Nによってゲインを調整された後に出力側アレイ導波路格子４２８に入力されるようになっている。出力側アレイ導波路格子４２８は入力側アレイ導波路格子４２１と逆の構成の素子であり、波長λ₁〜λ_NのＮチャネル分の信号光を多重して光伝送路４０４に信号光４０５として送り出すことになる。
【０１０５】
微調整用アッテネータ４２７₁〜４２７_Nは２入力２出力の光スイッチ４２２₁〜４２２_Nから出力される信号光のゲインを微調整するためのものである。入力側アレイ導波路格子４２１は第１の実施例のアレイ導波路格子１００と同様にそれぞれの波長λ₁〜λ_Nの信号光の粗調整用アッテネータとしての機能を果たしているために設けられていない。また、従来では全体的なゲインを調整するために、たとえば図８に示す本実施例のインラインアンプ４０６とノード４１１₁の間に固定型の利得等化器を配置する場合があるが、本実施例の場合にはそれぞれのチャネルでゲインの調整を行っているので、このような利得等化器も不要である。
【０１０６】
このように図９に示した第１のノード４１１₁を始めとして、図８に示した第２〜第Ｍのノード４１１₂〜４１１_Mおよび光デマルチプレクサ４０８は共に図１に示したアレイ導波路格子１００を使用している。そして、その入力側の導波路からモニタ光が入力されたときの出力側の導波路（モニタ用導波路）から出力される波長λ_mの光を逐次監視することで波長λ₁〜λ_nの光が出力される他の出力側の導波路の波長補正を行うようになっている。このために図８に示すように各ノード４１１₁〜４１１_Mおよび光受信機４０９には、これらに対応してそれぞれ出力監視制御装置４３１₁〜４３１_Mおよび４３１_Rが取り付けられている。
【０１０７】
なお、アレイ導波路格子１００はマルチプレクサとして使用する場合であっても本来の出力側の導波路からモニタ光を入力して本来の入力側の導波路から（モニタ用導波路）から出力される前記した波長λ_mの光を逐次監視することで同様に波長補正を行うことができる。したがって、本実施例では図示していないが、光送信機４０１および各ノード４１１₁〜４１１_Mにおける出力側アレイ導波路格子４２８側のアレイ導波路格子１００の補正も同様に可能であり、このための出力監視制御装置が設けられてもよい。また、本実施例ではモニタ光を使用した光通信システムを示したが、モニタ光を使用しないシステムでも同様に入力側アレイ導波路格子４２１等を使用して同様にチャネルごとの信号レベルの調整を行うことができる。
【０１０８】
図１０はこの光通信システムにおける各部の信号光のレベルを表わしたものであり、軸は波長を、縦軸は各波長における信号レベルを表わしている。同図（ａ）は光マルチプレクサ４０２から出力された波長λ₁〜λ_Nの信号光を表わしたものであり、波長λ₁〜λ_Nでフラットな信号特性を示している。同図（ｂ）はインラインアンプ４０６とノード４１１₁の間の特性を示している。このような信号レベルの不均一はノード４１１₁で入力側アレイ導波路格子４２１および微調整用アッテネータ４２７₁〜４２７_Nを通過することで補正される。同図（ｃ）は補正後の波長λ₁〜λ_Nの信号光を表わしたものである。
【０１０９】
＜第４の実施例＞
【０１１０】
図１１は本発明の第４の実施例における第１の境界部分の構成を表わしたものである。この第４の実施例でアレイ導波路格子の基本的な構造は第１の実施例のアレイ導波路格子１００と同一である。そこでアレイ導波路格子全体の説明については、適宜図１を参照することにする。第４の実施例における第１の境界部分１０８Ａは、第１の実施例における第２の境界部分１０９と比べると、第２のチャネル導波路１０３が第１のチャネル導波路１０２に変更された以外は異なるところがない。すなわち第４の実施例のアレイ導波路格子は第１のチャネル導波路１０２と第２のチャネル導波路１０３が同一のものとなっており、信号光の入力側と出力側を置き換えることができる構造となっている。
【０１１１】
このようなアレイ導波路格子の利点の第１は、信号光の入力側を特に定めないで使用できる点である。利点の第２は、仮に第１の境界部分１０８Ａを入力側に使用する場合に、第１のチャネル導波路１０２から入力される信号光の特性に応じて第１の境界部分１０８Ａにおける指数関数形状光導波路１１２₁〜１１２₅のうちから所望の１つの指数関数形状光導波路１１２を選択することができることである。指数関数形状光導波路１１２₁〜１１２₅のいずれを選択するかによって、多重化された信号光のゲインを全体的に調整することができる。
【０１１２】
なお、第４の実施例のアレイ導波路格子を使用してアレイ導波路格子モジュールおよび光通信システムを構成することができることは当然である。
【０１１３】
以上説明した実施例ではチャネルの開口部の形状が指数関数形状である場合を説明したが、同一形状でサイズが異なるものであってもよい。また、他の形状で同様に信号光の特性を変えるものが出力側のチャネル導波路に存在していてもよいし、複数の形状が混在するものであってもよい。これらを次に幾つか例示する。
【０１１４】
図１２は、第２のチャネル導波路と第２の扇形スラブ導波路の境界部分におけるコアの形状の第１の変形例を示したものである。ただしこの図では図示の便宜上、図１に示した第２のチャネル導波路１０３が第１〜第３の第２のチャネル導波路１０３₁〜１０３₃の３つのチャネル導波路によって構成されているものとしている。第１の第２のチャネル導波路１０３₁と第２の扇形スラブ導波路１０６の間には、破線で示した指数関数形状光導波路１１２₁の代わりに、テーパ形状光導波路１１１₁が配置されている。第２の第２のチャネル導波路１０３₂と第２の扇形スラブ導波路１０６の間には、図３または図５に示したと同一の指数関数形状光導波路１１２₂が配置されている。第３の第２のチャネル導波路１０３₃と第２の扇形スラブ導波路１０６の間には、破線で示した指数関数形状光導波路１１２₃の代わりに、二次関数形状（あるいはパラボラ形状）光導波路５１３₃が配置されている。
【０１１５】
このようにチャネルごとに各種の形状の光導波路とすることで、第２のチャネル導波路１０３から出力されるチャネルごとの信号を所望の特性となるように設定あるいは調整することができる。図１の第２のチャネル導波路１０３と第２の扇形スラブ導波路１０６の境界部分におけるコアの形状をこのように異なったものとしたり、これらの形状およびサイズを規定する各種パラメータを所望の値に設定することで、これらを通過する信号光に対してそれぞれ所望の特性を付与することができる。
【０１１６】
図１３は、図１の第２のチャネル導波路１０３と第２の扇形スラブ導波路１０６の境界部分におけるコアの形状の一例として、テーパ形状光導波路１１１と指数関数形状光導波路１１２をこの順序に接続したものを表わしている。
【０１１７】
図１４は、図１３とは逆に第２のチャネル導波路１０３に指数関数形状光導波路１１２とテーパ形状光導波路１１１をこの順序に接続したもので構成している。このような構造のものと、単純な１種類の形状のもの、あるいは更に多くの形状のものあるいは同一形状のものを複数組み合わせたもの等によって、それぞれのチャネルについて信号光の入出力特性を変化させることができることは当然である。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１〜請求項１２、請求項２２いずれかに記載の発明によれば、分波後の信号光が第２のチャネル導波路でチャネルごとに伝播される前に、第２のスラブ導波路と出力側のチャネル導波路の接続箇所を構成するそれぞれのチャネルの開口部の形状あるいはそのサイズをチャネルごとに必要に応じて異ならせるので、これにより分波された後の信号光のレベル等の特性の調整を不要にしたり、あるいは軽減させることができる。この結果、部品点数の減少を図ることができると共に、挿入損失の低減を図ることができる。また、チャネルごとにそれらの開口部の形状あるいはそのサイズを調整することができるので、チャネルごとの信号レベルの調整だけでなく、信号光の平坦度すなわちガウシアン形状とするかフラットトップ形状とするかといった設定や、信号光の幅を調整して狭帯域とするか広帯域とするかといった設定や、各チャネルの信号光の間隔をたとえば２００ＧＨｚとするか１００ＧＨｚとするかといった設定も可能になる。
【０１１９】
更に請求項６記載の発明によれば、信号光の入力方向を基板のいずれの側に設定してもよいので、装置あるいはモジュールを構成する場合の設計の自由度が向上する。また、入力側の複数の開口部の形状およびサイズから所望のものを選択することで、分波前の多重光の特性を調整することができる。
【０１２０】
また請求項１３〜請求項２０、請求項２３のいずれかに記載の発明のアレイ導波路格子モジュールによれば、分波後の信号光が第２のチャネル導波路でチャネルごとに伝播される前に、第２のスラブ導波路と出力側のチャネル導波路の接続箇所を構成するそれぞれのチャネルの開口部の形状あるいはそのサイズをチャネルごとに必要に応じて異ならせるので、これにより分波された後の信号光のレベル等の特性の調整を不要にしたり、あるいは軽減させることができる。これにより、アレイ導波路格子モジュールの部品点数の減少を図ることができると共に、挿入損失の低減を図ることができる。また、本発明で使用するアレイ導波路格子はチャネルごとにそれらの開口部の形状あるいはそのサイズを調整することができるので、チャネルごとの信号レベルの調整だけでなく、信号光の平坦度すなわちガウシアン形状とするかフラットトップ形状とするかといった設定や、信号光の幅を調整して狭帯域とするか広帯域とするかといった設定や、各チャネルの信号光の間隔をたとえば２００ＧＨｚとするか１００ＧＨｚとするかといった設定も可能になり、アレイ導波路格子モジュールの融通性を高めることができる。
【０１２１】
更に請求項２１または請求項２４記載の光通信システムによれば、請求項１記載の発明としてのアレイ導波路格子を使用して光通信システムを構成しているので、アレイ導波路格子ごとに分波された後の信号光のレベル等の特性の調整を不要、あるいは軽減させることができる。これにより、システムを構成する部品点数の大幅な減少を図ることができると共に、挿入損失の低減を図ることができる。また、本発明で使用するアレイ導波路格子はチャネルごとにそれらの開口部の形状あるいはそのサイズを調整することができるので、チャネルごとの信号レベルの調整だけでなく、信号光の平坦度すなわちガウシアン形状とするかフラットトップ形状とするかといった設定や、信号光の幅を調整して狭帯域とするか広帯域とするかといった設定や、各チャネルの信号光の間隔をたとえば２００ＧＨｚとするか１００ＧＨｚとするかといった設定も可能になり、システムの融通性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるアレイ導波路格子の構成を示した説明図である。
【図２】図１の第１のチャネル導波路と第１の扇形スラブ導波路の境界部分におけるコアの形状を示した部分拡大図である。
【図３】図１の第２のチャネル導波路と第２の扇形スラブ導波路の境界部分におけるコアの形状を示した部分拡大図である。
【図４】図３に示した指数関数形状光導波路の一つの形状を示した説明図である。
【図５】図３に示した第２のチャネル導波路と第２の扇形スラブ導波路の境界部分を具体的に表わした平面図である。
【図６】本発明の第１の実施例の変形例における第２のチャネル導波路と第２の扇形スラブ導波路の境界部分を具体的に表わした平面図である。
【図７】本発明の第２の実施例としてアレイ導波路格子モジュールの要部を表わした断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例における光通信システムの構成の概要を表わしたシステム構成図である。
【図９】本発明の第３の実施例におけるノードの構成の概要を示したブロック図である。
【図１０】第３の実施例における各部の信号光のレベルを表わした特性図である。
【図１１】本発明の第４の実施例における第１の境界部分の構成を表わした平面図である。
【図１２】第２のチャネル導波路と第２の扇形スラブ導波路の境界部分におけるコアの形状の第１の変形例を示した説明図である。
【図１３】第２のチャネル導波路と第２の扇形スラブ導波路の境界部分におけるコアの形状の第２の変形例を示した説明図である。
【図１４】第２のチャネル導波路に指数関数形状光導波路とテーパ形状光導波路をこの順序に接続したコアの部分の説明図である。
【図１５】ピークレベルが平坦な透過特性を実現するものとして提案されたアレイ導波路格子の一例を示した斜視図である。
【図１６】図１５に示したアレイ導波路格子の第１の扇形スラブ導波路の入射側と出射側の各境界部分を適宜拡大して示した説明図である。
【図１７】図１５に示したアレイ導波路格子の第２の扇形スラブ導波路の入射側と出射側の各境界部分を適宜拡大して示した説明図である。
【図１８】従来の他の提案によるアレイ導波路格子の構成を表わした説明図である。
【図１９】従来の光通信システムの受信側装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１００ アレイ導波路格子
１０２ 第１のチャネル導波路
１０３ 第２のチャネル導波路
１０４ チャネル導波路アレイ
１０５ 第１の扇形スラブ導波路
１０６ 第２の扇形スラブ導波路
１０８、１０８Ａ 第１の境界部分
１０９ 第２の境界部分
１１１ テーパ形状光導波路
１１２、２１２ 指数関数形状光導波路
３０１ アレイ導波路格子モジュール
３１１、３１２ 光ファイバ
４０８ 光デマルチプレクサ
４１１ ノード
４２１ 入力側アレイ導波路格子
４２７ 微調整用アッテネータ
λ₁、λ₂、……λ_n 波長

Claims (24)

1. 基板と、
   この基板上に配置された光波の伝搬のための第１および第２のチャネル導波路と、
   隣接する導波路の長さが所定の差で順次長くなるように構成されたチャネル導波路アレイと、
   前記第１のチャネル導波路の一端とチャネル導波路アレイの一端とを接続する第１のスラブ導波路と、
   前記基板上に形成され前記第２のチャネル導波路の一端と前記チャネル導波路アレイの他端とを接続し、前記チャネル導波路アレイを経た波長多重された光を分波する第２のスラブ導波路
   とを具備し、
   前記第２のスラブ導波路に対する前記第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状には、前記第２のチャネル導波路から前記第２のスラブ導波路に向けて指数関数形状の曲線によって導波路幅が拡大された形状を含み、当該開口部の形状またはサイズの少なくとも一部が残りの開口部の形状またはサイズと異なっている
   ことを特徴とするアレイ導波路格子。
2. 前記指数関数形状は、光波の進行方向をＸとし、スラブ導波路との接続箇所での終端幅をＷｐ、光波の進行方向Ｘと直交する方向の導波路部分の広がりをＷｃとし、指数関数の形状を与えるパラメータをａとしたとき、
   Ｗ（Ｘ）＝（Ｗｐ−Ｗｃ）＊（１−ｅｘｐ（−ａ＊Ｘ））＋Ｗｃ
   なる式で表わされ、これらのパラメータの少なくとも一部が少なくとも一部のチャネルと残りのチャネルで相違していることを特徴とする請求項１記載のアレイ導波路格子。
3. 前記第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの前記開口部の形状およびサイズは、更にテーパ形状およびサイズを含み、これらが組み合わさったことを特徴とする請求項１または２いずれかに記載のアレイ導波路格子。
4. 前記複数が組み合わさった形状およびサイズは、該当するチャネルの信号光の進行する方向に異なった形状およびサイズが組み合わさったものであることを特徴とする請求項３記載のアレイ導波路格子。
5. 前記複数が組み合わさった形状およびサイズは、異なったチャネル同士で異なった種類の形状およびサイズが選択されたものであることを特徴とする請求項３記載のアレイ導波路格子。
6. 前記第１のスラブ導波路に対する前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状およびサイズはそれらの少なくとも一部が残りの開口部と異なっている
   ことを特徴とする請求項１記載のアレイ導波路格子。
7. 前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの前記開口部の形状はテーパ形であり、テーパ終端の光導波路幅Ｗｔあるいはテーパの長さがチャネルの少なくとも一部で残りの開口部と異なっている
   ことを特徴とする請求項６記載のアレイ導波路格子。
8. 前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの前記開口部の形状およびサイズは、光波の進行方向をＸとし、スラブ導波路との接続箇所での終端幅をＷｐ、光波の進行方向Ｘと直交する方向の導波路部分の広がりをＷｃとし、指数関数の形状を与えるパラメータをａとしたとき、
   Ｗ（Ｘ）＝（Ｗｐ−Ｗｃ）＊（１−ｅｘｐ（−ａ＊Ｘ））＋Ｗｃ
   なる式で表わされ、これらのパラメータの少なくとも一部が少なくとも一部のチャネルと残りのチャネルで相違していることを特徴とする請求項６記載のアレイ導波路格子。
9. 前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの前記開口部の形状およびサイズは、パラボラ形状およびそのサイズであることを特徴とする請求項６記載のアレイ導波路格子。
10. 前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの前記開口部の形状およびサイズは、
    テーパ形およびそのサイズ、
    光波の進行方向をＸとし、スラブ導波路との接続箇所での終端幅をＷｐ、光波の進行方向Ｘと直交する方向の導波路部分の広がりをＷｃとし、指数関数の形状を与えるパラメータをａとしたとき、
    Ｗ（Ｘ）＝（Ｗｐ−Ｗｃ）＊（１−ｅｘｐ（−ａ＊Ｘ））＋Ｗｃ
    なる式で表わされる形状およびそのサイズ、
    パラボラ形状およびそのサイズ、
    のうちの複数が組み合わさったものであることを特徴とする請求項６記載のアレイ導波路格子。
11. 前記複数が組み合わさった形状およびサイズは、該当するチャネルの信号光の進行する方向に異なった形状およびサイズが組み合わさったものであることを特徴とする請求項１０記載のアレイ導波路格子。
12. 前記複数が組み合わさった形状およびサイズは、異なったチャネル同士で異なった種類の形状およびサイズが選択されたものであることを特徴とする請求項１０記載のアレイ導波路格子。
13. 所定の基板と、この基板上に配置された光波の伝搬のための第１および第２のチャネル導波路と、隣接する導波路の長さが所定の差で順次長くなるように構成されたチャネル導波路アレイと、前記第１のチャネル導波路の一端とチャネル導波路アレイの一端とを第１の形状の導波路部分を介して接続する第１のスラブ導波路と、前記基板上に形成され前記第２のチャネル導波路の一端と前記チャネル導波路アレイの他端とを第２の形状の導波路部分を介して接続する第２のスラブ導波路とを備えたアレイ導波路素子と、
    前記導波路素子と光学的に結合するファイバアレイと、
    前記アレイ導波路素子と前記ファイバアレイを収容するケース
    とを具備し、
    前記第２のスラブ導波路に対する前記第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状には、前記第２のチャネル導波路から前記第２のスラブ導波路に向けて指数関数形状の曲線によって導波路幅が拡大された形状を含み、当該開口部の形状またはサイズの少なくとも一部が残りの開口部の形状またはサイズと異なっている
    ことを特徴とするアレイ導波路格子モジュール。
14. 前記第１のスラブ導波路に対する前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状およびサイズはそれらの少なくとも一部が残りの開口部と異なっている
    ことを特徴とする請求項１３記載のアレイ導波路格子モジュール。
15. 前記第１のスラブ導波路に対する前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状はテーパ形であり、テーパ終端の光導波路幅Ｗｔあるいはテーパの長さがチャネルの少なくとも一部で残りの開口部と異なっている
    ことを特徴とする請求項１４記載のアレイ導波路格子モジュール。
16. 前記第１のスラブ導波路に対する前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状およびサイズは、光波の進行方向をＸとし、スラブ導波路との接続箇所での終端幅をＷｐ、光波の進行方向Ｘと直交する方向の導波路部分の広がりをＷｃとし、指数関数の形状を与えるパラメータをａとしたとき、
    Ｗ（Ｘ）＝（Ｗｐ−Ｗｃ）＊（１−ｅｘｐ（−ａ＊Ｘ））＋Ｗｃ
    なる式で表わされ、これらのパラメータの少なくとも一部が少なくとも一部のチャネルと残りのチャネルで相違していることを特徴とする請求項１４記載のアレイ導波路格子モジュール。
17. 前記第１のスラブ導波路に対する前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状およびサイズは、パラボラ形状およびそのサイズであることを特徴とする請求項１４記載のアレイ導波路格子モジュール。
18. 前記第１のスラブ導波路に対する前記第１のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状およびサイズは、
    テーパ形およびそのサイズ、
    光波の進行方向をＸとし、スラブ導波路との接続箇所での終端幅をＷｐ、光波の進行方向Ｘと直交する方向の導波路部分の広がりをＷｃとし、指数関数の形状を与えるパラメータをａとしたとき、
    Ｗ（Ｘ）＝（Ｗｐ−Ｗｃ）＊（１−ｅｘｐ（−ａ＊Ｘ））＋Ｗｃ
    なる式で表わされる形状およびそのサイズ、
    パラボラ形状およびそのサイズ、
    のうちの前記指数関数の形状およびそのサイズを少なくとも含む複数が組み合わさったものであることを特徴とする請求項１４記載のアレイ導波路格子モジュール。
19. 前記複数が組み合わさった形状およびサイズは、該当するチャネルの信号光の進行する方向に異なった形状およびサイズが組み合わさったものであることを特徴とする請求項１８記載のアレイ導波路格子モジュール。
20. 前記複数が組み合わさった形状およびサイズは、異なったチャネル同士で異なった種類の形状およびサイズが選択されたものであることを特徴とする請求項１８記載のアレイ導波路格子モジュール。
21. 波長分割多重された信号光を伝送するそれぞれの伝送路がノードにより接続され、それぞれのノードが波長分割多重された信号光を各波長の信号光に分離するアレイ導波路格子と、各波長の信号光に分離された信号光を波長分割多重するアレイ導波路格子を備えており、
    これらのアレイ導波路格子の少なくとも１つは、所定の基板と、この基板上に配置された光波の伝搬のための第１および第２のチャネル導波路と、隣接する導波路の長さが所定の差で順次長くなるように構成されたチャネル導波路アレイと、前記第１のチャネル導波路の一端とチャネル導波路アレイの一端とを接続する第１のスラブ導波路と、前記基板上に形成され前記第２のチャネル導波路の一端と前記チャネル導波路アレイの他端とを接続し、前記チャネル導波路アレイを経た波長多重された光を分波する第２のスラブ導波路
    とを具備し、前記第２のスラブ導波路に対する前記第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の形状には、前記第２のチャネル導波路から前記第２のスラブ導波路に向けて指数関数形状の曲線によって導波路幅が拡大された形状を含み、当該開口部の形状またはサイズの少なくとも一部が残りの開口部の形状またはサイズと異なっている
    ことを特徴とする光通信システム。
22. 前記第２のスラブ導波路に対する前記第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の配置間隔は、不等波長間隔であることを特徴とする請求項１記載のアレイ導波路格子。
23. 前記第２のスラブ導波路に対する前記第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の配置間隔は、不等波長間隔であることを特徴とする請求項１３記載のアレイ導波路格子モジュール。
24. 前記第２のスラブ導波路に対する前記第２のチャネル導波路を構成する各チャネルの開口部の配置間隔は、不等波長間隔であることを特徴とする請求項２１記載の光通信システム。

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