JP4313644B2

JP4313644B2 - アレイ導波路型波長合分波器および光波長分割多重伝送装置

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Publication number: JP4313644B2
Application number: JP2003367781A
Authority: JP
Inventors: 扇太鈴木; 新亀井; 毅北川; 芳行土居; 元速石井; 育生小川; 邦治加藤; 彰夫杉田; 大輔小川
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2023-10-28
Also published as: JP2005134481A

Description

本発明は、アレイ導波路型波長合分波器および光波長分割多重伝送装置に関し、より詳細には、平坦な透過域でかつ低損失な受信用チャネルを有する送受信用のアレイ導波路型波長合分波器および１心ファイバで送受信伝送可能な低コストの光波長分割多重伝送装置に関する。

波長分割多重システムにおいては、互いに波長の異なる多数の光信号を合波・分波する光合分波器が必要不可欠である。このような光分波器としては、量産性や安定性の観点から、アレイ導波路回折格子型光合分波器（AWG: Arrayed-Waveguide Grating）が用いられることが多い（例えば、特許文献１）。

図１は、AWGの従来の構成例を説明するための概略図で、導波路基板１１に、入力ポート１２と出力ポート１３とが設けられ、入力ポート１２から入力された信号光は、入力導波路１４、入力スラブ導波路１５、所定の光路長差△Ｌを有するアレイ導波路１６、出力スラブ導波路１７および出力導波路１８を導波して、出力ポート１３（この図では８つのポートから構成されている）から出力される。入力ポート１２から入力された信号光は、入力スラブ導波路１５内で回折により広がり、複数の導波路からなるアレイ導波路１６へと結合し、アレイ導波路１６の伝搬中に光路長差△Ｌに基づく光位相遅延を受ける。この光位相遅延差は光の波長に依存するため、出力スラブ導波路１７内で生じる干渉により波長毎に異なる出力チャネル導波路に集光して各出力ポート１３−１〜８から出力されることで波長分波機能を奏することとなる。

特許第３１１２２４６号明細書

従来、AWGは合波器の機能も併用していたため、出力チャネル導波路はシングルモード型導波路から構成されていた。しかし、出力チャネル導波路をシングルモード型導波路で構成すると、分波する光の波長において平坦な透過域で且つ低透過損失とすることは困難であった。

図２は、従来のAWGの挿入損失特性を説明するための図で、この図ではAWGが８波長の分波器の場合について示されており、横軸は波長を、縦軸は挿入損失を表している。通常のAWGの透過域は、シングルモード型導波路におけるガウス型光フィールドを反映して急峻で狭いガウス形状となる。このようなAWGを備える送信側合波器と受信側分波器とを対向させて用いた場合には、総合的な通過域特性が更に狭くなってしまい、グリッドから波長がずれた際には著しい損失増加を招く結果となる。そのために、送信用レーザ光の波長を高精度に制御しなければならなくなる。この問題は、半導休レーザを温度無調整で使用するCoarse-WDMシステムにおいて特に深刻となる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、平坦な透過域でかつ低損失な受信用チャネルを有する送受信用のアレイ導波路型波長合分波器を提供し、さらに、この合分波器を用いて１心ファイバで送受信伝送可能な低コストの光波長分割多重伝送装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明のアレイ導波路型波長合分波器は、導波路基板上に、中心波長が互いに△λだけ異なるように設定配置された第１および第２の２本のシングルモード型入力チャネル導波路と、前記２本のシングルモード型入力チャネル導波路に光学的に接続される入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路で構成されたチャネル導波路アレイであって前記入力スラブ導波路と出力スラブ導波路とを光学的に接続するチャネル導波路アレイと、前記出力スラブ導波路に光学的に接続される出力導波路と、を備えたアレイ導波路型波長合分波器であって、前記出力導波路は、少なくとも１本のシングルモード型出力チャネル導波路と少なくとも１本のマルチモード型出力チャネル導波路とが順次交互に配置されて構成され、隣り合う前記シングルモード型出力チャネル導波路および前記マルチモード型出力チャネル導波路の出力波長間隔が△λとなるように設定されていることを特徴とする。
好ましくは、前記シングルモード型出力チャネル導波路は、光送信素子に接続され、前記マルチモード型出力チャネル導波路は、光受信素子に接続される。

さらに、好ましくは、前記出力導波路は複数のマルチモード型出力チャネル導波路を備え、隣接するマルチモード型出力チャネル導波路相互間には当該マルチモード型出力チャネル導波路の延在方向に沿う溝が設けられている。このマルチモード型出力チャネル導波路の延在方向に沿う溝の内部には、前記マルチモード型出力チャネル導波路中を伝搬する波長の光を遮蔽する材料が充填されていてもよい。なお、前記出力導波路は複数のマルチモード型出力チャネル導波路を備え、隣接するマルチモード型出力チャネル導波路相互間には当該マルチモード型出力チャネル導波路の延在方向に沿うダミーのチャネル導波路が設けられていてもよい。

好ましくは、これらのアレイ導波路型波長合分波器は、前記入力スラブ導波路との接続領域における前記シングルモード型入力チャネル導波路のコア部および前記出力スラブ導波路との接続領域における前記シングルモード型出力チャネル導波路のコア部は共にテーパ形状を有し、当該２つのテーパ形状は互いに非同一の幅を有するものである。また、入力スラブ導波路との接続領域における前記シングルモード型入力チャネル導波路のコア部は、パラボラ形状を有しているようにしてもよい。

また、本発明の光波長分割多重伝送装置は、第１および第２の２つのアレイ導波路型波長合分波器を、当該第１および第２のアレイ導波路型波長合分波器の各々が備える前記第１または第２のシングルモード型入力チャネル導波路に光接続された伝送用シングルモード型ファイバで相互接続された光波長分割多重伝送装置であって、前記第１および第２のアレイ導波路型波長合分波器の各々には、所望の波長の光信号を送出する光送信素子が前記シングルモード型出力チャネル導波路に接続されるとともに、光受信素子が前記マルチモード型出力チャネル導波路に接続され、前記第１のアレイ導波路型波長合分波器のシングルモード型出力チャネル導波路から入出力される波長の光が前記第２のアレイ導波路型波長合分波器のマルチモード型出力チャネル導波路に出入力され、且つ、前記第２のアレイ導波路型波長合分波器のシングルモード型出力チャネル導波路から入出力される波長の光が前記第１のアレイ導波路型波長合分波器のマルチモード型出力チャネル導波路に出入力されるように構成されていることを特徴とする。

本発明により、平坦な透過域でかつ低損失な受信用チャネルを有する送受信用のアレイ導波路型波長合分波器および１心ファイバで送受信伝送可能な低コストの光波長分割多重伝送装置を提供することが可能となる。

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本明細書において「光合分波器」というときは広く「光合分波回路」をも意味するものとして用いる。また、説明の簡略化のために、同一の用語には同一の符号を付すこととする。

図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明のアレイ導波路型波長合分波器の第１の構成例を説明するための図で、図３（ａ）に示すように、導波路基板１０１に入力ポート１０２と出力ポート１０３とが設けられており、導波路基板１０１上には、入力ポート１０２に接続された入力導波路１０４と、入力ポート１０２から入力された信号光を回折現象を利用して広げるための入力スラブ導波路１０５と、内側の導波路に対して所定の光路長△Ｌだけ長い多数の導波路からなるアレイ導波路１０６と、アレイ導波路１０６中を伝搬する光を干渉させて集光させるための出力スラブ導波路１０７と、この出力スラブ導波路１０７に接続された複数本の出力導波路１０８と、が備えられており、複数本の出力導波路１０８の各々の導波路は出力ポート１０３の対応するポートへと接続されている。

本発明のアレイ導波路型波長合分波器が備える出力導波路１０８は、図３（ｂ）に示すように、複数本（Ｎ本）のシングルモード型出力導波路とマルチモード型出力導波路とにより構成されており、図３（ａ）に示した例では合分波波長数として８波（Ｎ＝８）が想定されており、４本のシングルモード型出力導波路と４本のマルチモード型出力導波路とにより出力導波路１０８が構成されている。

導波路基板１０１の端面に設けられた入力ポート１０２から入力された波長多重光信号は、入力スラブ導波路１０５内において回折により広がり、複数の導波路により構成されたアレイ導波路１０６によって受光される。受光された信号光はアレイ導波路１０６中を伝搬する際に光路長差△Ｌに対応する光位相遅延が生じるが、この光位相遅延量は波長依存性を有するため、出力スラブ導波路１０７内の干渉効果により、光の波長に応じて出力導波路１０８を構成する異なる導波路に集光し分波出力されることになる。

図３（ｂ）に示すように、出力導波路１０８を構成する８本の導波路のうち、短波長側の４本は導波路幅を広げたマルチモード型導波路であり、長波長側の４本は出力スラブ導波路１０７端側に若干のテーパ形状を設けたシングルモード型導波路である。なお、出力スラブ導波路１０７端側に設けられるテーパ形状は、損失低減と通過域幅調整用として設けられるものである。導波路コアの寸法は、比屈折率差△が０．７５％として、シングルモード型導波路は幅６μｍ×高さ６μｍ、マルチモード型導波路は幅５０μｍ×高さ６μｍとしている。また、図３（ｃ１）に平面図、図３（ｃ２）に図３（ｃ１）中のＡ−Ａ´の断面図を示すように、マルチモード型導波路相互間には、クラッド層を一部加工して形成された溝内に、カーボン等の光遮断特性を有する材料を含有する樹脂材料を充填している。この溝は、マルチモード型導波路の曲線部で放射する高次モード光が隣接するマルチモード型導波路に漏れ込むことを防止する遮光溝として機能する。なお、このような遮光溝に代えて、隣接するマルチモード型導波路相互間にこれらのマルチモード型導波路の延在方向に沿うダミーのチャネル導波路を設けることとしてもよい。

分波特性の通過域形状は、出力スラブ導波路１０７内で集光する光の出力導波路１０８への結合具合で決定される。シングルモード型出力導波路の場合は、出力スラブ導波路１０７とシングルモード型出力導波路の両方の光フィールドの重なり積分となる。ここで、出力スラブ導波路１０７内で集光する光のフィールド形状は、シングルモード型導波路での光フィールドを反映してガウス形状となり、このガウス形状の光スポットが光の波長に応じて出力スラブ導波路１０７の出力導波路１０８側の円弧状の端面を移動することになる。シングルモード型出力導波路に繋がるテーパ形状導波路もほぼガウス形状の光フィールドであるので、それらの光フィールドの重なり積分の波長依存性である通過域形状もガウス形状となる。一方、マルチモード型導波路はコアに入射した光をほぼ全部受光することが可能であるため、マルチモード型出力導波路における通過域特性は平坦で低損失なものとなる。

図４は、本実施例の挿入損失特性の波長依存性を説明するための図である。マルチモード型出力導波路を意味する出力（ポート＃１〜＃４に対応）は低損失で平坦な波長特性となっている。一方、従来と同様のシングルモード型出力導波路を意味する出力（ポート＃５〜＃８に対応）はガウス形状の波長特性となっている。本実施例では、マルチモード型出力導波路は受光専用となるが、必要に応じて平坦で低損失な波長チャネルを設けることも可能である。

本実施例の光波長分割多重伝送装置は、実施例１で説明した本発明のアレイ導波路型波長合分波回路を用いて構成された１心ファイバ双方向の光波長分割多重伝送装置である。

図５は、本実施例の１心ファイバ双方向の光波長分割多重伝送装置の構成を説明するための図で、この図では、光送信素子が４波長で光受信素子が４波長（合計８波）の１心ファイバ双方向光波長分割多重伝送装置の構成例が図示されている。この１心ファイバ双方向の光波長分割多重伝送装置は、４波長の光送信素子１０９ａと同じく４波長の光受信素子１１０ａとが出力ポート１０３ａに接続された第１のアレイ導波路型波長合分波回路１００ａと、第１のアレイ導波路型波長合分波回路１００ａとは送受信波長が入れ替わるように４波長ずつの光送信素子１０９ｂと光受信素子１１０ｂとが出力ポート１０３ｂに接続された第２のアレイ導波路型波長合分波回路１００ｂとを、これらのアレイ導波路型波長合分波回路の入力ポート（１０２ａ、１０２ｂ）同士を伝送路用シングルモードファイバ１１１で接続して構成されている。

この図では、第１のアレイ導波路型波長合分波回路１００ａでは、短波長側の出力ポート＃１〜４をシングルモード型導波路として光送信素子１０９ａとシングルモードファイバを介して接続し、長波長側の出力ポート＃５〜８をマルチモード型導波路として光受信素子１１０ａとマルチモードファイバを介して接続している。一方、第２のアレイ導波路型波長合分波回路１００ｂでは、短波長側の出力ポート＃１〜４をマルチモード型導波路として光受信素子１０９ｂとマルチモードファイバを介して接続し、長波長側の出力ポート＃５〜８をシングルモード型導波路として光送信素子１１０ｂとシングルモードファイバを介して接続した。このような構成の第１および第２のアレイ導波路型波長合分波回路の入力ポート（１０２ａ、１０２ｂ）を伝送路用シングルモードファイバ１１１で接続することにより、４波ずつ合計８波を１心ファイバで双方向に波長分割多重伝送することができる。

このような構成をとることとすれば、アレイ導波路型波長合分波回路の受光側に通過域が低損失で平坦なマルチモード型出力導波路が設けられているために、合波および分波用の２つのアレイ導波路型波長合分波回路を用いても通過域の狭窄化やグリッドからの波長ずれによる挿入損失の著しい増加を抑制でき、これにより、光送信素子である半導体レーザの波長設定精度を緩和でき、低コスト化を図ることが可能となる。

本実施例のアレイ導波路型波長合分波器は、１×８のアレイ導波路型波長合分波器（回路）である。

図６は、本実施例のアレイ導波路型波長合分波器の回路構成を説明するための図で、この回路は、導波路基板１０１に２つの入力ポート（１０２−１および１０２−２）と９つのポートを有する出力ポート１０３とが設けられており、導波路基板１０１上には、中心波長が分波波長間隔△λだけ異なる設定で配置され入力ポート１０２−１と１０２−２に接続されたシングルモード型導波路である第１および第２の入力導波路（１０４−１および１０４−２）と、入力ポート１０２から入力された信号光を回折現象を利用して広げるための入力スラブ導波路１０５と、内側の導波路に対して所定の光路長△Ｌだけ長い多数の導波路からなるアレイ導波路１０６と、アレイ導波路１０６中を伝搬する光を干渉させて集光させるための出力スラブ導波路１０７と、が順次接続されている。そして、出力スラブ導波路１０７の出力側には、隣り合う導波路の出力波長間隔が△λとなるようにシングルモード型出力チャネル導波路とマルチモード型出力チャネル導波路を交互に配置して構成された出力導波路１０８が設けられており、出力ポート１０３へと接続されている。

本実施例では、出力導波路１０８は９本の導波路で構成されており、出力ポート１０３の９つのポート（＃１〜９）のうちの奇数番号ポートにはマルチモード型出力導波路を、偶数番号ポートにはシングルモード型出力導波路を接続している。また、図６中に挿入した図で示すように、入力スラブ導波路１０５の入力導波路側のテーパ幅をＷ１とし、出力スラブ導波路１０７の出力導波路側のシングルモード型出力導波路のテーパ幅をＷ２として、シングルモード型導波路のテーパ幅が入力側と出力側とで非対称となる寸法とした。

図７は、本実施例のアレイ導波路型波長合分波回路の波長特性を説明するための図で、この合分波回路の中心波長（第１の入力ポート１０２−１から入力され第５の出力ポート１０３＃５から出力される光の波長）をλ_４と設定した場合の挿入損失の波長依存性である。

図７（ａ）は、第１の入力導波路１０４−１に接続された第１の入力ポート１０２−１における損失特性であり、入力ポート１０２−１から入力された光は波長λ_１〜λ_８の光として分波されて出力ポート１０３のうちの＃２〜＃９のポートから出力される。上述したように、偶数番目の出力ポートについては、入力スラブ導波路１０５の入力導波路側のテーパ幅をＷ１とし、出力スラブ導波路１０７の出力導波路側のシングルモード型出力導波路のテーパ幅をＷ２として、シングルモード型導波路のテーパ幅が入力側と出力側とで非対称としたことにより、挿入損失の増加は伴うものの通過域幅拡大が実現されている。一方、奇数番目の出力ポートについては、前述と同様の原理により、低損失で平坦な通過域を実現している。

図７（ｂ）は、第２の入力導波路１０４−２に接続された第２の入力ポート１０２−２における損失特性であり、第１と第２の入力導波路（１０４−１および１０４−２）は１波長間隔分△λだけずらして設けられているため、１波長間隔分Δλだけずれて分波される。

すなわち、第１の入力ポート１０２−１から入力された光は２番目の出力ポート（１０３の＃２）にはλ_１が分波されるが、第２の入力ポート１０２−２から入力された光は２番目の出力ポート（１０３の＃２）にはλ_２が分波される。その結果、光は波長λ_１〜λ_８の光に分波されて、第１〜８の出力ポート（１０３の＃１〜＃８）から出力される。すなわち、同一波長の光に着目すると、入力ポートの切り替えにより、互いに隣り合う出力ポートに接続されているシングルモード型出力導波路とマルチモード型出力導波路との切り替えを行うことが可能となる。

本実施例のアレイ導波路型波長合分波器も実施例３と同様に、１×８のアレイ導波路型波長合分波器（回路）であり、第１および第２の入力導波路（１０４−１および１０４−２）の入力スラブ導波路１０５端のテーパ形状をパラボラ型テーパ形状としている。

図８は、本実施例のアレイ導波路型波長合分波器の回路構成を説明するための図で、この回路は、導波路基板１０１に２つの入力ポート（１０２−１および１０２−２）と９つのポート（＃１〜９）を有する出力ポート１０３とが設けられており、導波路基板１０１上には、中心波長が分波波長間隔△λだけ異なる設定で配置され入力ポート１０２−１と１０２−２に接続されたシングルモード型導波路である第１および第２の入力導波路（１０４−１および１０４−２）と、入力ポート１０２から入力された信号光を回折現象を利用して広げるための入力スラブ導波路１０５と、内側の導波路に対して所定の光路長△Ｌだけ長い多数の導波路からなるアレイ導波路１０６と、アレイ導波路１０６中を伝搬する光を干渉させて集光させるための出力スラブ導波路１０７と、が順次接続されている。そして、出力スラブ導波路１０７の出力側には、隣り合う導波路の出力波長間隔が△λとなるようにシングルモード型出力チャネル導波路とマルチモード型出力チャネル導波路を交互に配置して構成された出力導波路１０８が設けられており、出力ポート１０３へと接続されている。

本実施例では、出力導波路１０８は９本の導波路で構成されており、出力ポート１０３の９つのポートのうちの奇数番号ポートにはマルチモード型出力導波路を、偶数番号ポートにはシングルモード型出力導波路を接続している。また、図８中に挿入した図で示すように、第１および第２の入力導波路（１０４−１および１０４−２）の入力スラブ導波路１０５端側のテーパ形状はパラボラ型テーパ形状とされている。

第１および第２の入力導波路（１０４−１および１０４−２）のパラボラ型テーパの形状と長さを適当な値に設定すると、パラボラ型テーパと入力スラブ導波路１０５との境界において、ほぼ矩形の光フィールドが実現できる（例えば、特許文献１参照）。矩形の光フィールドがアレイ導波路１０６に入射されると、空間的フーリエ変換の関係によりアレイ導波路１０６の電界分布はｓｉｎｅ関数状の分布となり、出力スラブ導波路１０７と出力導波路１０８との境界でほぼ矩形の光フィールドが再び形成される。矩形の光フィールドとシングルモード型出力導波路のガウス形状光フィールドの重なり積分の結果、２ｄＢ程度の過剰損失が伴うが平坦な通過域特性が得られることとなる。

図９は、本実施例のアレイ導波路型波長合分波回路の波長特性を説明するための図で、この合分波回路の中心波長（第１の入力ポート１０２−１から入力され第５の出力ポート１０３＃５から出力される光の波長）をλ_４と設定した場合の挿入損失の波長依存性である。

図９（ａ）は、第１の入力導波路１０４−１に接続された第１の入力ポート１０２−１における損失特性であり、入力ポート１０２−１から入力された光は波長λ_１〜λ_８の光として分波されて出力ポート１０３のうちの＃２〜＃９のポートから出力される。偶数番目の出力ポートについて、上述した入力導波路パラボラ型テーパにより過剰損失を伴うこととなるが、平坦な通過域が実現されている。また、奇数番目の出力ポートについては、前述と同様の原理により、低損失で平坦な通過域を実現している。

図９（ｂ）は、第２の入力導波路１０４−２に接続された第２の入力ポート１０２−２における損失特性であり、第１と第２の入力導波路（１０４−１および１０４−２）は１波長間隔分△λだけずらして設けられているため、１波長間隔分Δλだけずれて分波される。

本実施例の光波長分割多重伝送装置は、実施例３および実施例４で説明した本発明のアレイ導波路型波長合分波回路を用いて構成された１心ファイバ双方向の光波長分割多重伝送装置である。

図１０は、本実施例の１心ファイバ双方向の光波長分割多重伝送装置の構成を説明するための図で、この図では、送信素子が４波長で受信素子が４波長（合計８波）の１心ファイバ双方向光波長分割多重伝送装置の構成例が図示されている。この１心ファイバ双方向の光波長分割多重伝送装置は、４波長の光送信素子１０９ａと同じく４波長の光受信素子１１０ａが出力ポート１０３ａに接続された第１のアレイ導波路型波長合分波回路１００ａと、第１のアレイ導波路型波長合分波回路１００ａとは送受信波長が入れ替わるように４波長ずつの光送信素子１０９ｂと光受信素子１１０ｂが出力ポート１０３ｂに接続された第２のアレイ導波路型波長合分波回路１００ｂとを、これらのアレイ導波路型波長合分波回路の入力ポート（１０２ａ、１０２ｂ）同士を伝送路用シングルモードファイバ１１１で接続して構成されている。

第１のアレイ導波路型波長合分波回路１００ａでは、シングルモード型出力導波路である偶数番目の出力ポート（２、４、６、８）と波長λ_２、λ_４、λ_６およびλ_８の光送信素子１１０ａとをシングルモードファイバを介して接続し、マルチモード型出力導波路である奇数番目の出力ポート（１、３、５、７）と光受信素子１０９ａとをマルチモードファイバを介して接続している。

一方、第２のアレイ導波路型波長合分波回路１００ｂでは、シングルモード型出力導波路である偶数番目の出力ポート（２、４、６、８）と波長λ_１、λ_３、λ_５およびλ_７の光送信素子１１０ｂとをシングルモードファイバを介して接続し、マルチモード型出力導波路である奇数番目の出力ポート（１、３、５、７）と光受信素子１０９ｂとをマルチモードファイバを介して接続した。さらに、第１のアレイ導波路型波長合分波回路１００ａの第２の入力ポート１０２ａ_２と第２のアレイ導波路型波長合分波回路１００ｂの第１の入力ポート１０２ｂ_１とを伝送路用シングルモードファイバ１１１で接続した。第１および第２のアレイ導波路型波長合分波回路（１００ａおよび１００ｂ）は全く同一仕様の回路であるが、伝送路用シングルモードファイバ１１１を接続する入力ポートを切り替えることにより、４波ずつ合計８波を１心ファイバで双方向に波長分割多重伝送することができる。

以上、本発明について実施例１〜５によりその効果について説明したが、本発明の構成はこれらの実施例のみに限定されるものではなく、各実施例の構成を可能な限り組み合わせることができることは明らかである。

以下に実施例により、本発明をより詳細に説明する。

本発明は、平坦な透過域でかつ低損失な受信用チャネルを有する送受信用アレイ導波路型波長合分波器および１心ファイバで送受信伝送可能な低コストの光波長分割多重伝送装置の提供を可能とする。

AWGの従来の構成例を説明するための概略図である。従来のAWGの挿入損失特性を説明するための図である。本発明のアレイ導波路型波長合分波器の第１の構成例を説明するための図である。実施例１の挿入損失特性の波長依存性を説明するための図である。実施例２の１心ファイバ双方向の光波長分割多重伝送装置の構成を説明するための図である。実施例３のアレイ導波路型波長合分波器の回路構成を説明するための図である。実施例３のアレイ導波路型波長合分波回路の波長特性を説明するための図である。実施例４のアレイ導波路型波長合分波器の回路構成を説明するための図である。実施例４のアレイ導波路型波長合分波回路の波長特性を説明するための図である。実施例５の１心ファイバ双方向の光波長分割多重伝送装置の構成を説明するための図である。

符号の説明

１１、１０１導波路基板
１２、１０２入力ポート
１３、１０３出力ポート
１４、１０４入力導波路
１５、１０５入力スラブ導波路
１６、１０６アレイ導波路
１７、１０７出力スラブ導波路
１８、１０８出力導波路
１００アレイ導波路型波長合分波回路
１０９光受信素子
１１０光送信素子

Claims

導波路基板上に、中心波長が互いに△λだけ異なるように設定配置された第１および第２の２本のシングルモード型入力チャネル導波路と、前記２本のシングルモード型入力チャネル導波路に光学的に接続される入力スラブ導波路と、所定の導波路長差を有する複数本のシングルモード型導波路で構成されたチャネル導波路アレイであって前記入力スラブ導波路と出力スラブ導波路とを光学的に接続するチャネル導波路アレイと、前記出力スラブ導波路に光学的に接続される出力導波路と、を備えたアレイ導波路型波長合分波器であって、
前記出力導波路は、少なくとも１本のシングルモード型出力チャネル導波路と少なくとも１本のマルチモード型出力チャネル導波路とが順次交互に配置されて構成され、隣り合う前記シングルモード型出力チャネル導波路および前記マルチモード型出力チャネル導波路の出力波長間隔が△λとなるように設定されていることを特徴とするアレイ導波路型波長合分波器。
前記シングルモード型出力チャネル導波路は、光送信素子に接続され、前記マルチモード型出力チャネル導波路は、光受信素子に接続されることを特徴とする請求項１に記載のアレイ導波路型波長合分波器。
前記△λは、前記アレイ導波路型波長合分波器の合分波波長間隔であることを特徴とする請求項１または２に記載のアレイ導波路型波長合分波器。
前記出力導波路は複数のマルチモード型出力チャネル導波路を備え、
隣接するマルチモード型出力チャネル導波路相互間には当該マルチモード型出力チャネル導波路の延在方向に沿う溝が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のアレイ導波路型波長合分波器。
前記マルチモード型出力チャネル導波路の延在方向に沿う溝の内部には、前記マルチモード型出力チャネル導波路中を伝搬する波長の光を遮蔽する材料が充填されていることを特徴とする請求項４に記載のアレイ導波路型波長合分波器。
前記出力導波路は複数のマルチモード型出力チャネル導波路を備え、
隣接するマルチモード型出力チャネル導波路相互間には当該マルチモード型出力チャネル導波路の延在方向に沿うダミーのチャネル導波路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のアレイ導波路型波長合分波器。
前記入力スラブ導波路との接続領域における前記シングルモード型入力チャネル導波路のコア部および前記出力スラブ導波路との接続領域における前記シングルモード型出力チャネル導波路のコア部は共にテーパ形状を有し、当該２つのテーパ形状は互いに非同一の幅を有するものであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のアレイ導波路型波長合分波器。
前記入力スラブ導波路との接続領域における前記シングルモード型入力チャネル導波路のコア部は、パラボラ形状を有していることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のアレイ導波路型波長合分波器。
請求項１に記載の第１のアレイ導波路型波長合分波器および第２のアレイ導波路型波長合分波器が、伝送用シングルモード型ファイバによって相互接続された光波長分割多重伝送装置であって、前記伝送用シングルモード型光ファイバは前記２つのアレイ導波路型波長合分波器の各々が備える前記第１および第２の２本のシングルモード型入力導波路の異なる導波路に光接続されており、
前記第１および第２のアレイ導波路型波長合分波器の各々には、所望の波長の光信号を送出する光送信素子が前記シングルモード型出力チャネル導波路に接続されるとともに、光受信素子が前記マルチモード型出力チャネル導波路に接続され、
前記第１のアレイ導波路型波長合分波器のシングルモード型出力チャネル導波路から入力される波長の光が前記第２のアレイ導波路型波長合分波器のマルチモード型出力チャネル導波路に出力され、且つ、前記第２のアレイ導波路型波長合分波器のシングルモード型出力チャネル導波路から入力される波長の光が前記第１のアレイ導波路型波長合分波器のマルチモード型出力チャネル導波路に出力されるように構成されていることを特徴とする光波長分割多重伝送装置。