JP5432072B2

JP5432072B2 - 導波路型光分散補償器

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Publication number: JP5432072B2
Application number: JP2010145010A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎伊熊; 裕之津田; 浩高橋; 隆之水野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Keio University
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Keio University
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: JP2012008389A

Description

本発明は、光通信ネットワークにおける分散補償回路に関する。

図１０に従来の反射型アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いた光分散補償器５００の構成を示す。この光分散補償器の動作原理は非特許文献１に示されている。光分散補償器５００は、図１０（ａ）に示すように、入出力導波路５０１、第１のスラブ導波路５０２、第１のアレイ導波路５０３、第２のスラブ導波路５０４、空間位相変調器５０５、第２のアレイ導波路５０６、およびミラー５０７を備える。これら導波路は、図１０（ｂ）に示すように、クラッド５０９およびコア５１０から構成され、ともに石英からなる。なお、第２のスラブ導波路５０４は、入力光が周波数展開されるスペクトル面５０８の前後で前半部分５０４ａと後半部分５０４ｂとに分けられる。

この分散補償器の動作について簡単に説明する。図１０（ａ）に見られるように、３つの波長について、正分散の場合の軌跡を矢印で示している。説明上、入出力導波路５０１、第１のスラブ導波路５０２、第１のアレイ導波路５０３、第２のスラブ導波路の前半部分５０４ａからなるＡＷＧをＡＷＧ１とする。また、第２のスラブ導波路の後半部分５０４ｂ、第２のアレイ導波路５０６、ミラー５０７、第２のアレイ導波路５０６、第２のスラブ導波路の後半部分５０４ｂからなる反射型ＡＷＧをＡＷＧ２とする。

まず、入力導波路５０１から入力される光パルスはＡＷＧ１により周波数展開される。次に、各周波数成分の位相は、空間位相変調器５０５によりシフトされ、伝播方向が制御される。各周波数成分は、その後ＡＷＧ２を通過する。その際、第２のアレイ導波路５０６への光の入射位置は、周波数ごとに異なるため、各周波数成分に与えられる遅延が異なり、分散が発生する。ＡＷＧ２は、光がミラー５０７で折り返されるため、ＡＷＧ１の２倍の回折角度を与えるから、復路でスペクトル面５０８上に結ばれる明点は往路のときと同じ位置である。そして、各周波数成分は再びＡＷＧ１を通ることで合波され、最終的に分散が補償された光パルスが入出力導波路５０１より得られる。

C. R. Doerr et al, "Four-Stage Mach-Zehnder-Type Tunable Optical Dispersion Compensator With Single-Knob Control," IEEE Photon. Technol. Lett., VOL. 17, NO. 12, Dec. 2005. Takanori Suzuki et al, "Dispersion compensator using a compact arrayed-waveguide grating with a dispersion adjusting structure", IEICE Electron. Express, VOL. 3, NO. 3, pp. 58-63, Feb. 2006 Y. Ikuma and H. Tsuda, "AWG-Based Tunable Optical Dispersion Compensator With Multiple Lens Structure," J. Lightwave. Technol., Vol. 27, No. 22, pp. 5202 - 5207, Nov. 2009.

しかしながら、この従来型の構成では、出力導波路は入力導波路と同一である。従って、この素子を使用する際には入射光と反射光を分離するためのサーキュレータ５１１が必要不可欠である。これはコスト増をもたらすだけでなく、他の導波路型機能素子と回路上で集積することができないことを意味し、光素子の集積性が阻害される。また、ＡＷＧ１とＡＷＧ２の中心周波数が異なると、入力導波路に光が戻らなくなり、動作しなくなる。

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、集積化が容易な光分散補償器を提供することにある。また、本発明は、入力導波路と出力導波路を別々に構成することができる光分散補償器を提供することにある。さらに、本発明は、中心周波数の調整が可能な光分散補償器を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、導波路型の光分散補償器であって、光信号が入力される入力導波路と、前記入力導波路と接続された第１のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路と接続された第１のアレイ導波路と、前記第１のアレイ導波路と接続された第２のスラブ導波路と、前記第２のスラブ導波路内にある空間位相変調器であって、前記入力導波路に入力された光信号が周波数展開されるスペクトル面上に形成された空間位相変調器と、前記第２のスラブ導波路と接続された第２のアレイ導波路と、前記第２のアレイ導波路と接続された反射器と、前記第１のスラブ導波路と接続された出力導波路であって、前記入力導波路に入力された光信号の分散が補償された光信号を出力する出力導波路とを備え、前記入力導波路から前記第１のスラブ導波路への光信号の入射角を−β、前記第１のスラブ導波路から前記出力導波路への光信号の出射角をβ＋φとし、前記第１のアレイ導波路の隣接導波路の光路長差をΔＬ、前記第２のアレイ導波路の隣接導波路の光路長差をΔＬ’、前記第２のアレイ導波路のピッチをｄ、前記第２のスラブ導波路の実効屈折率をｎ _s 、前記第２のアレイ導波路の群屈折率をｎ _g として、ΔＬ’＝ΔＬ＋（φｄｎ _s ）／（２ｎ _g ）となるように構成されたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、光分散補償器であって、光信号が入力される入力導波路と、前記入力導波路と接続された第１のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路と接続された第１のアレイ導波路と、前記第１のアレイ導波路と接続された第２のスラブ導波路と、前記第２のスラブ導波路内にある空間位相変調器であって、前記入力導波路に入力された光信号が周波数展開されるスペクトル面上に形成された空間位相変調器と、前記第２のスラブ導波路と接続された第２のアレイ導波路と、前記第２のアレイ導波路と接続された反射器と、前記第１のスラブ導波路と接続された出力導波路であって、前記入力導波路に入力された光信号の分散が補償された光信号を出力する出力導波路とを備え、前記入力導波路から前記第１のスラブ導波路への光信号の入射角を−β、前記第１のスラブ導波路から前記出力導波路への光信号の出射角をβ＋φとし、前記第１のアレイ導波路の隣接導波路の光路長差および前記第２のアレイ導波路の隣接導波路の光路長差をΔＬ、前記第２のアレイ導波路の導波路数をＮ、前記第２のアレイ導波路のピッチをｄ、前記第２のスラブ導波路の実効屈折率をｎ _s 、前記第２のアレイ導波路の群屈折率をｎ _g 、第２のアレイ導波路の実効屈折率をｎ _c とし、前記プリズムの屈折率と前記第２のスラブ導波路のコアの屈折率との差をΔｎ _r 、前記プリズムの前記第２のアレイ導波路の最長光路長の導波路に対応する幅と最短光路長の導波路に対応する幅の差をｗとして、ｗ＝（Ｎ−１）（φｄｎ _s ｎ _c ）／（２ｎ _g Δｎ _r ）となるように構成されたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光分散補償器であって、前記第１のアレイ導波路の実効屈折率を制御する第１の温度制御素子と、前記第２のアレイ導波路の実効屈折率を制御する第２の温度制御素子とをさらに備え、前記第１および第２の温度制御素子による導波路の温度調整により、前記第１のスラブ導波路に接続された複数の導波路から前記入力導波路および出力導波路を選択、もしくは、前記ΔＬ、ΔＬ'の作製誤差を補償できるように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、代表例として次のような効果を得ることができるが、これらに限定されない。
（１）従来型構成からサーキュレータを排することができ、コストが削減される。
（２）入力導波路と出力導波路が別であるため、他素子との集積可能性が生まれる。
（３）中心波長を補償することで、製造誤差の問題を回避できる。

なお、本発明においては、シリコン基板上の石英ガラス導波路からなる構造を採用したが、本発明はこの材料系に限定されるものではなく、同様の概念に基づき、他の導波路材料で作製しても同じ効果が得られる。

本発明の第１の実施形態に係る導波路型光分散補償器の構成例を示す図であり、図１（ａ）は、平面図であり、図１（ｂ）は、第１のスラブ導波路の中心線での断面図である。図１の光分散補償器の部分を拡大した図であり、図２（ａ）は、第１のスラブ導波路の部分を拡大した図であり、図２（ｂ）は、第２のスラブ導波路の部分を拡大した図である。図１の空間位相変調器の近傍にヒータを設けた可変分散補償器において、ヒータに印加した電力と得られた分散量を測定した結果を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る導波路型光分散補償器の構成例を示す図であり、図４（ａ）は、平面図であり、図４（ｂ）は、第１のスラブ導波路の中心線での断面図である。図４の光分散補償器の部分を拡大した図であり、図５（ａ）は、第１のスラブ導波路の部分を拡大した図であり、図５（ｂ）は、第２のスラブ導波路の部分を拡大した図である。本発明の第３の実施形態に係る導波路型光分散補償器の構成例を示す図であり、図６（ａ）は、平面図であり、図６（ｂ）は、第１のスラブ導波路の中心線での断面図である。図６の第２のスラブ導波路と第２のアレイ導波路の接続部付近を拡大した図である。本発明の第４の実施形態に係る導波路型光分散補償器の構成例を示す図であり、図８（ａ）は、平面図であり、図８（ｂ）は、第１のスラブ導波路の中心線での断面図である。図８の第１のスラブ導波路の部分を拡大した図である。従来の反射型アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いた分散補償器の構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態に係る導波路型光分散補償器１００を示す。光分散補償器１００は、図１（ａ）に示すように、入力導波路１０１ａ、出力導波路１０１ｂ、第１のスラブ導波路１０２、第１のアレイ導波路１０３、第２のスラブ導波路１０４、空間位相変調器１０５、第２のアレイ導波路１０６、および反射器１０７を備える。これらの導波路は、図１（ｂ）に示すように、クラッド１０９およびコア１１０から構成され、ともに石英（ＳｉＯ₂）をベースとしたガラスからなる。アレイ導波路１０３および１０６は同じ隣接導波路長差ΔＬを持つ。また、第１のアレイ導波路１０３からの回折光が第２のスラブ導波路１０４において集光する焦点を通る直線は、入力光が周波数展開されるスペクトル面１０８である。なお、第２のスラブ導波路１０４は、スペクトル面１０８の前後で前半部分１０４ａと後半部分１０４ｂとに分けられる。

本実施形態では、入力導波路１０１ａと出力導波路１０１ｂが第１のスラブ導波路１０２の中心線に対して対称な位置に接続されている。空間位相変調器１０５は、基板に深く掘ったレンズ型の溝に、導波路とは異なる屈折率を持つ光学樹脂を充填して作ることができる（例えば、非特許文献２参照）。光が樹脂部分を通り抜ける長さが場所によって異なるため、空間位相変調器として働く。反射器１０７としては、誘電体多層膜によるミラー、あるいはチップ側面に蒸着した金属膜によるミラーなどが利用できる。

図２（ａ）は、第１のスラブ導波路１０２の部分を拡大した図であり、図２（ｂ）は、第２のスラブ導波路１０４の部分を拡大した図である。図２（ａ）および（ｂ）には、ＡＷＧの中心波長をλ₀として、分散が０の場合の、λ＝λ₀＋Δλの波長の光の伝播を矢印で示している。図２において、実線は往路であり、破線は復路である。伝播角度は、往路では水平右向きを０、復路では水平左向きを０として反時計回りを正、時計回りを負とすることとする。

以下、図２を参照して、光の伝播を追うことにより、動作原理を説明する。説明上、入力導波路１０１ａ、第１のスラブ導波路１０２、第１のアレイ導波路１０３、第２のスラブ導波路の前半部分１０４ａからなるＡＷＧをＡＷＧ１とし、第２のスラブ導波路の後半部分１０４ｂ、第２のアレイ導波路１０６、反射器１０７、第２のアレイ導波路１０６、第２のスラブ導波路の後半部分１０４ｂからなる反射型ＡＷＧをＡＷＧ２とする。

ＡＷＧ１のスラブの焦点距離がｆであるとし、入射角度が−αであるとする（α＞０）。すなわち、入力導波路１０１ａが第１のスラブ導波路１０２に接続される位置は中心線からｆαの位置にある。光パルスはまず第１のスラブ導波路１０２、第１のアレイ導波路１０３、第２のスラブ導波路の前半部分１０４ａからなるＡＷＧ１によってスペクトル面１０８に周波数展開される。ＡＷＧ１の、波長Δλに対する回折角をΔθとすると、図２（ｂ）に示されるように、波長λの光の伝播角度は、−α−Δθである。すなわち、スペクトル面１０８上で明点の位置は中心線からｆ（−α−Δθ）である。

次に各波長成分の位相は、空間位相変調器１０５によりシフトされ、伝播方向が制御される。図２（ｂ）では分散が０の場合を描いているが、空間位相変調器１０５の空間位相変調量を変えることで、正負の分散を付加することができる。すなわち、次の第２のアレイ導波路１０６への光の入射位置が波長ごとに異なるため、各波長成分に付加される遅延が異なり、分散が発生することになる。

各波長成分は、空間位相変調器１０５を通過した後、第２のスラブ導波路の後半部分１０４ｂ、第２のアレイ導波路１０６、反射器１０７、第２のアレイ導波路１０６、第２のスラブ導波路の後半部分１０４ｂからなる反射型ＡＷＧ（ＡＷＧ２）を伝播する。往路で第２のスラブ導波路の後半部分１０４ｂ内を伝播して第２のアレイ導波路１０６の中心へ向かう光の伝播角度はα＋Δθである。ＡＷＧ２は、ＡＷＧ１に比べて２倍の隣接導波路長差を持つから、ＡＷＧ２の、波長Δλに対する回折角は２Δθとなる。ゆえに、復路における第２のスラブ導波路の後半部分１０４ｂ内での伝播角度は、α＋Δθ−２Δθ＝α−Δθを前後反転した、−α＋Δθとなる。したがって、復路においてスペクトル面１０８上に結ばれる明点の位置は−ｆ（−α＋Δθ）である。空間位相変調器１０５を通過した後、第２のスラブ導波路の前半部分１０４ａを伝播して第１のアレイ導波路１０３の中心へ向かう光の伝播角度はα−Δθとなる。第１のアレイ導波路１０３を伝播したときに付加される回折角度はΔθであるから、第１のスラブ導波路１０２内での復路の伝播角度はα−Δθ＋Δθ＝αとなる。すなわち、出力光の出射位置は中心線から−ｆαとなり、出力導波路１０１ｂから出力光が得られる。

先述の空間位相変調器１０５は、寸法設計によって所望の形状とすれば、このデバイスは補償量一定の固定分散補償器となる。あるいは、空間位相変調器１０５の近傍にヒータを配置して樹脂を加熱する構造とすれば、ヒータ制御により補償量を自在に変更可能な可変分散補償器とすることができる。また、図では簡単のため、空間位相変調器１０５を１つのレンズ形状の溝に充填した構造としたが、溝内における回折損失の低減のため、小さなレンズ形状の溝を多数並べる構成としてもよい（非特許文献３参照）。

図３は、空間位相変調器１０５の近傍にヒータを設けた可変分散補償器において、ヒータに印加した電力と得られた分散量を測定した結果である。電力を０〜７．２Ｗまで変化することで、±８７０ｐｓ／ｎｍの範囲の分散を発生できることを確認した。なお、ＡＷＧの設計パラメータは、光路長差ΔＬ＝２０６０．１２７２μｍ、焦点距離ｆ＝２３６８．７３７μｍ、溝の最大幅は４５３μｍである。また、導波路は石英ガラスからなり、Ｇｅがドープされたコアとクラッドの比屈折率差は１．５％のものを利用した。

（第２の実施形態）
図４に本発明の第２の実施形態に係る導波路型光分散補償器２００を示す。第２の実施形態では、第１の実施形態の場合と異なり、図４（ａ）に示すように、入力導波路２０１ａおよび出力導波路２０１ｂが第１のスラブ導波路１０２の中心線に対して非対称な位置に配置されている。また、第２のアレイ導波路２０２は、第１の実施形態の場合と異なり、第１のアレイ導波路１０３と異なる隣接導波路長差ΔＬ’を持つ。

図５（ａ）は、第１のスラブ導波路１０２の部分を拡大した図であり、図５（ｂ）は、第２のスラブ導波路１０４の部分を拡大した図である。図５（ａ）および（ｂ）を参照して、光の伝播を追うことにより、入力導波路２０１ａから出力導波路２０１ｂへ光が導かれる過程を説明する。入力導波路２０１ａから第１のスラブ導波路１０２へ出射する光の角度を−βとし、第１のスラブ導波路１０２から出力導波路２０１ｂに入射する光の角度をβ＋φとする。すなわち、入力導波路２０１ａが第１のスラブ導波路１０２に接続される位置は中心線からｆβの位置にあり、出力導波路２０１ｂが第１のスラブ導波路１０２に接続される位置は中心線から−ｆ（β＋φ）の位置にあるとする。

入力導波路２０１ａから出力導波路２０１ｂへ光を導くためには、スペクトル面１０８上における中心波長の明点位置が、往路においては−ｆβになり、復路においてはｆ（β＋φ）になっていればよい。これは第２のアレイ導波路２０２によって実現される。具体的には、第２のアレイ導波路２０２の隣接導波路長差は、ΔＬ’＝ΔＬ＋（φｄｎ_s）／（２ｎ_g）とする。ここに、ｄは第２のアレイ導波路２０２のピッチ、ｎ_sは第２のスラブ導波路１０４の実効屈折率、ｎ_gは第２のアレイ導波路２０２のチャネル導波路の群屈折率である。なお、チャネル導波路は、アレイ導波路を構成する個々の導波路を指す。

このように設計すると、往路で第２のスラブ導波路の後半部分１０４ｂ内を角度βで伝播した中心波長の光を、復路においては角度−β−φで伝播させることができる。すなわち、復路におけるスペクトル面１０８上の中心波長の明点位置を所望のｆ（β＋φ）の位置にすることができ、最終的に出力導波路２０１ｂから出力光を得ることができる。なお、第１の実施形態と比較して、本実施形態では、図４の出力導波路２０１ｂの位置が図１の出力導波路１０１ｂと３６μｍ異なることと、ΔＬとΔＬ’が０．１０７μｍ異なるが、その他の点は共通であり、実験した結果、図３と同様の結果が得られた。

（第３の実施形態）
図６に本発明の第３の実施形態に係る導波路型光分散補償器３００を示す。第２の実施形態では、入力導波路２０１ａから出力導波路２０１ｂに光を導くために、第２のアレイ導波路２０２の隣接導波路長差を第１のアレイ導波路１０３のそれと異なる長さにしたが、本実施形態ではその代わりに、図６（ａ）に示すように、プリズム３０１を第２のスラブ導波路１０４の終端付近に配置している。このようにプリズム３０１を配置することで、等価的に第２のアレイ導波路１０６の隣接導波路長差を延伸するのと同じ効果を得ることができる。プリズム３０１は、空間位相変調器１０５と同様に、図６（ｂ）に示すように、基板に深く彫った溝に、透明樹脂を充填することで作製することができる。以下にプリズムの設計例を示す。

図７は、第２のスラブ導波路１０４と第２のアレイ導波路１０６の接続部付近を拡大した図である。第２のアレイ導波路１０６の最短導波路の開口付近のプリズム厚みをｗ₁とし、最長導波路の開口付近のプリズム厚みをｗ₂とし、その差ｗ₂−ｗ₁をｗとする。プリズム材料と石英（スラブ導波路の実効屈折率）との屈折率差をΔｎ_rとすると、プリズム両端間の光学長差はΔｎ_rｗである。

第２の実施形態では、隣接導波路長を（φｄｎ_s）／（２ｎ_g）だけ変えたので、第２のアレイ導波路１０６に導波路がＮ本あった場合、最短導波路と最長導波路の長さの差は(Ｎ−１)×（φｄｎ_s）／（２ｎ_g）となり、光学長に変換すれば（Ｎ−１）×ｎ_c×（φｄｎ_s）／（２ｎ_g）である。これと先のΔｎ_rｗが等しくなれば良いので、結局ｗ＝（Ｎ−１）（φｄｎ_sｎ_c）／（２ｎ_gΔｎ_r）と計算される。ここに、ｎ_cはチャネル導波路の実効屈折率である。溝幅の製造誤差は、プリズム材料の屈折率を微調整することで補償可能である。なお、第１の実施形態と比較して、本実施形態では、導波路２０１ｂの位置が導波路１０１ｂと３６μｍ異なることと、プリズム（最大幅４３μｍ、樹脂屈折率１．３９９）が配置されていることが異なるが、その他の点は共通であり、実験した結果、図３と同様の結果が得られた。

（第４の実施形態）
図８に本発明の第４の実施形態に係る導波路型光分散補償器４００を示す。光分散補償器４００は、図８（ａ）に示すように、任意の位置に配置された複数の入出力導波路４０１を備えている。本実施形態においては、そのうち任意の１本を入力導波路４０１ａとし、別の任意の１本を出力導波路４０１ｂとして用いる。また、光分散補償器４００は、図８（ｂ）に示すように、ＡＷＧ１の直下に配置された温度制御素子４０２およびＡＷＧ２の直下に配置された温度制御素子４０３を備えている。

第１および第２の実施形態においては、ΔＬ、あるいはΔＬ’を精度良く作製することが必要であるが、一般的なプロセス技術のみでこれを達成するのは困難な場合がある。本実施形態では、温度制御素子４０２、４０３を用いて製造後に誤差を補償することができる。これにより、製造時の誤差や素子のばらつきを許容することができる。

温度制御素子４０２、４０３には例えばペルチェ素子が用いられる。石英導波路１１０の屈折率は温度依存性をもつため、温度制御素子４０２は第１のアレイ導波路１０３の実効屈折率を、温度制御素子４０３は第２のアレイ導波路１０６の実効屈折率を変えることができる。すなわち、アレイ導波路１０３、１０６の実効的な隣接導波路長差を制御できる。この制御により、入力導波路４０１ａ、出力導波路４０１ｂを、第１の実施形態のような対称配置でも、第２の実施形態のような非対称配置でも入出力導波路４０１のなかから任意に選ぶことができる。

たとえば、図９に示すように、入力導波路４０１ａから第１のアレイ導波路１０３の中心を臨む角度を−γとし、第１のアレイ導波路１０３の中心から出力導波路４０２ｂを臨む角度をδとすると、光の伝播は第２の実施形態のβをγに、φをδ−γに読み替えて同様に説明できる。このとき、第２のアレイ導波路１０６の隣接導波路長差ΔＬの実効長を（（δ−γ）ｄｎ_s）／（２ｎ_g）だけ長くする必要がある。必要な温度制御の数値例を示せば、ΔＬ＝２０００μｍ、δ−γ＝０．０１ｒａｄ、ｄ＝１４μｍ、ｎ_s＝１．４５７、ｎ_g＝１．４８８、ｎ_c＝１．４５５、ｎ_cTO＝１０^-5とすると、温度制御素子４０３の温度を温度制御素子４０２に比べ約５℃高くする必要があると計算される。ただし、ｎ_cはチャネル導波路の実効屈折率、ｎ_cTOはチャネル導波路の熱光学係数である。

実際に本実施形態に従い、分散補償器を設計（基本設計パラメータは第１の実施形態と同じ）および作製して評価したところ、第１の実施形態と同様の分散が得られた。さらに、温度制御素子４０２と４０３の温度差を変化させて、出力が得られる導波路を調べたところ、温度差３．７度ごとに、入出力導波路群４０１において出力される導波路が１つづつ変化するのを確認した。

なお、入力導波路４０１ａと出力導波路４０１ｂを別の導波路にする場合について説明したが、適当な温度設定により、従来型と同様に入出力導波路を同一とし、入力導波路４０１ａに光を戻す動作も可能である。

以上、本発明について、具体的にいくつかの実施形態について説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、図において、第１のスラブ導波路の中心線が第２のスラブ導波路の中心線と一致するように描かれているが、これらの中心線は必ずしも一致させる必要はない。また、図において、光分散補償器は、１つの基板上に集積されるように描かれているが、複数の基板から構成されるようにしてもよい。このように、ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。

１００光分散補償器
１０１ａ入力導波路
１０１ｂ出力導波路
１０２第１のスラブ導波路
１０３第１のアレイ導波路
１０４ａ第２のスラブ導波路の前半部分
１０４ｂ第２のスラブ導波路の後半部分
１０５空間位相変調器
１０６第２のアレイ導波路
１０７反射器
１０８スペクトル面
１０９クラッド
１１０導波路コア
１１１シリコン基板
２００光分散補償器
２０１ａ入力導波路
２０１ｂ出力導波路
２０２第２のアレイ導波路
３００光分散補償器
３０１プリズム
４００光分散補償器
４０１入出力導波路
４０１ａ入力導波路
４０１ｂ出力導波路
４０２第１の温度制御器
４０３第２の温度制御器
５００光分散補償器
５０１入力導波路
５０２第１のスラブ導波路
５０３第１のアレイ導波路
５０４ａ第２のスラブ導波路の前半部分
５０４ｂ第２のスラブ導波路の後半部分
５０５空間位相変調器
５０６第２のアレイ導波路
５０７反射器
５０８スペクトル面
５０９クラッド
５１０導波路コア
５１１サーキュレータ

Claims

導波路型の光分散補償器であって、
光信号が入力される入力導波路と、
前記入力導波路と接続された第１のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路と接続された第１のアレイ導波路と、
前記第１のアレイ導波路と接続された第２のスラブ導波路と、
前記第２のスラブ導波路内にある空間位相変調器であって、前記入力導波路に入力された光信号が周波数展開されるスペクトル面上に形成された空間位相変調器と、
前記第２のスラブ導波路と接続された第２のアレイ導波路と、
前記第２のアレイ導波路と接続された反射器と、
前記第１のスラブ導波路と接続された出力導波路であって、前記入力導波路に入力された光信号の分散が補償された光信号を出力する出力導波路と
を備え、
前記入力導波路から前記第１のスラブ導波路への光信号の入射角を−β、前記第１のスラブ導波路から前記出力導波路への光信号の出射角をβ＋φとし、
前記第１のアレイ導波路の隣接導波路の光路長差をΔＬ、前記第２のアレイ導波路の隣接導波路の光路長差をΔＬ’、前記第２のアレイ導波路のピッチをｄ、前記第２のスラブ導波路の実効屈折率をｎ _s 、前記第２のアレイ導波路の群屈折率をｎ _g として、
ΔＬ’＝ΔＬ＋（φｄｎ _s ）／（２ｎ _g ）
となるように構成されたことを特徴とする光分散補償器。
導波路型の光分散補償器であって、
光信号が入力される入力導波路と、
前記入力導波路と接続された第１のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路と接続された第１のアレイ導波路と、
前記第１のアレイ導波路と接続された第２のスラブ導波路と、
前記第２のスラブ導波路内にある空間位相変調器であって、前記入力導波路に入力された光信号が周波数展開されるスペクトル面上に形成された空間位相変調器と、
前記第２のスラブ導波路と接続された第２のアレイ導波路と、
前記第２のアレイ導波路と接続された反射器と、
前記第１のスラブ導波路と接続された出力導波路であって、前記入力導波路に入力された光信号の分散が補償された光信号を出力する出力導波路と、
前記第２のスラブ導波路の前記第２のアレイ導波路側に形成されたプリズムと、
を備え、
前記入力導波路から前記第１のスラブ導波路への光信号の入射角を−β、前記第１のスラブ導波路から前記出力導波路への光信号の出射角をβ＋φとし、
前記第１のアレイ導波路の隣接導波路の光路長差および前記第２のアレイ導波路の隣接導波路の光路長差をΔＬ、前記第２のアレイ導波路の導波路数をＮ、前記第２のアレイ導波路のピッチをｄ、前記第２のスラブ導波路の実効屈折率をｎ _s 、前記第２のアレイ導波路の群屈折率をｎ _g 、第２のアレイ導波路の実効屈折率をｎ _c とし、
前記プリズムの屈折率と前記第２のスラブ導波路のコアの屈折率との差をΔｎ _r 、前記プリズムの前記第２のアレイ導波路の最長光路長の導波路に対応する幅と最短光路長の導波路に対応する幅の差をｗとして、
ｗ＝（Ｎ−１）（φｄｎ _s ｎ _c ）／（２ｎ _g Δｎ _r ）
となるように構成されたことを特徴とする光分散補償器。
請求項１又は２に記載の光分散補償器であって、
前記第１のアレイ導波路の実効屈折率を制御する第１の温度制御素子と、
前記第２のアレイ導波路の実効屈折率を制御する第２の温度制御素子とをさらに備え、
前記第１および第２の温度制御素子による導波路の温度調整により、前記第１のスラブ導波路に接続された複数の導波路から前記入力導波路および出力導波路を選択、もしくは、前記ΔＬ、ΔＬ'の作製誤差を補償できるように構成されたことを特徴とする光分散補償器。