JPH06102430A - 光学装置 - Google Patents
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- JPH06102430A JPH06102430A JP5101638A JP10163893A JPH06102430A JP H06102430 A JPH06102430 A JP H06102430A JP 5101638 A JP5101638 A JP 5101638A JP 10163893 A JP10163893 A JP 10163893A JP H06102430 A JPH06102430 A JP H06102430A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the arrayed waveguides, e.g. comprising a filled groove in the array section
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高効率の小集積構造からなり、多数のチャン
ネルを取扱っても大量のクロストークを生じることのな
い反射式光学多重化及び多重分離装置を提供する。 【構成】 本発明による集積光学マルチプレクサー／デ
マルチプレクサーは、多重化光信号を伝送するための複
数の導波路１０１〜Ｎとインターリーブされた、非多重
化光信号を伝送するための複数の導波路１２１〜Ｎから
なる。２組の複数の導波路は、自由空間領域１４の境界
１１に接続される。複数の導波路は、各々反射素子１８
１〜Ｍで終端する複数の導波路１６１〜Ｍからなる光学
回折格子と自由空間領域を介して通信し合う。回折格子
における各導波路の長さは、予め決められた量だけ回折
格子における隣接導波路の長さと異なっており、その結
果回折格子導波路中を進行する光信号のために予め決め
られた路長差を導く。
ネルを取扱っても大量のクロストークを生じることのな
い反射式光学多重化及び多重分離装置を提供する。 【構成】 本発明による集積光学マルチプレクサー／デ
マルチプレクサーは、多重化光信号を伝送するための複
数の導波路１０１〜Ｎとインターリーブされた、非多重
化光信号を伝送するための複数の導波路１２１〜Ｎから
なる。２組の複数の導波路は、自由空間領域１４の境界
１１に接続される。複数の導波路は、各々反射素子１８
１〜Ｍで終端する複数の導波路１６１〜Ｍからなる光学
回折格子と自由空間領域を介して通信し合う。回折格子
における各導波路の長さは、予め決められた量だけ回折
格子における隣接導波路の長さと異なっており、その結
果回折格子導波路中を進行する光信号のために予め決め
られた路長差を導く。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学多重化及び多重分
離に関し、特に、反射式光学多重化及び多重分離装置に
関する。それらの装置は、高効率の小集積構造からな
り、チャンネル間で大量のクロストークを生じることな
くたくさんの通信チャンネルを取り扱うことができる。
離に関し、特に、反射式光学多重化及び多重分離装置に
関する。それらの装置は、高効率の小集積構造からな
り、チャンネル間で大量のクロストークを生じることな
くたくさんの通信チャンネルを取り扱うことができる。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】長距離
及び構内通信網に適する効率的な光学マルチプレクサー
及びデマルチプレクサーは、集積形式で実現することが
できる。例えば、米国特許第5,002,350号を参照。これ
らの効率的なマルチプレクサー及びデマルチプレクサー
は、入力導波路群と出力導波路群の間に等しくない路長
を効果的に与える、本質的に結合されていない複数の伝
送導波路からなっている。等しくない路長の導波路は、
隣接する導波路間の路長差によりその順序が決定される
回折格子として本質的に作用する。
及び構内通信網に適する効率的な光学マルチプレクサー
及びデマルチプレクサーは、集積形式で実現することが
できる。例えば、米国特許第5,002,350号を参照。これ
らの効率的なマルチプレクサー及びデマルチプレクサー
は、入力導波路群と出力導波路群の間に等しくない路長
を効果的に与える、本質的に結合されていない複数の伝
送導波路からなっている。等しくない路長の導波路は、
隣接する導波路間の路長差によりその順序が決定される
回折格子として本質的に作用する。
【０００３】光学回折格子の機能を果たすために前記伝
送導波路を用いるマルチプレクサー及びデマルチプレク
サーのサイズは大きくなりがちである。実際上、これら
の伝送装置のサイズは、特に、装置が取り扱うチャンネ
ル数が多い時や、要求されるチャンネル間クロストーク
レベルが非常に低い時や、チャンネル幅が小さい時、実
用上大きくなり過ぎる。このようにサイズが大きくなる
のは、回折格子に置いて要求される路長差を発生させる
ために回折格子において必要とされる長い屈曲部に部分
的に起因している。装置の隣接ポート間のクロストーク
を低レベルに維持するために、導波路間の間隔は、比較
的大きく、例えば各導波路の幅の２倍以上にしなければ
ならず、それにより装置のサイズはさらに増加する。大
きなサイズは、とても広い間隔が用いられるゆえにそれ
自体不具合になり、通信システム用小型装置は得にくく
なる。また、大規模集積装置では、それらの装置を構成
する材料における回避不可能な構造上の変形はより顕著
になり、したがって装置が大きくなるとその性能にます
ます有害な影響を与える。上述の多重化及び多重分離装
置の場合には、構造上の変形は、導波路の伝播定数を変
化させる。この伝播定数の変化は、導波路を進む光信号
に位相誤差を引き起こすであろう。前記位相誤差は、大
型多重化及び多重分離装置のチャンネル間のクロストー
クを著しく増やし、装置の効率を相当減らすであろう。
送導波路を用いるマルチプレクサー及びデマルチプレク
サーのサイズは大きくなりがちである。実際上、これら
の伝送装置のサイズは、特に、装置が取り扱うチャンネ
ル数が多い時や、要求されるチャンネル間クロストーク
レベルが非常に低い時や、チャンネル幅が小さい時、実
用上大きくなり過ぎる。このようにサイズが大きくなる
のは、回折格子に置いて要求される路長差を発生させる
ために回折格子において必要とされる長い屈曲部に部分
的に起因している。装置の隣接ポート間のクロストーク
を低レベルに維持するために、導波路間の間隔は、比較
的大きく、例えば各導波路の幅の２倍以上にしなければ
ならず、それにより装置のサイズはさらに増加する。大
きなサイズは、とても広い間隔が用いられるゆえにそれ
自体不具合になり、通信システム用小型装置は得にくく
なる。また、大規模集積装置では、それらの装置を構成
する材料における回避不可能な構造上の変形はより顕著
になり、したがって装置が大きくなるとその性能にます
ます有害な影響を与える。上述の多重化及び多重分離装
置の場合には、構造上の変形は、導波路の伝播定数を変
化させる。この伝播定数の変化は、導波路を進む光信号
に位相誤差を引き起こすであろう。前記位相誤差は、大
型多重化及び多重分離装置のチャンネル間のクロストー
クを著しく増やし、装置の効率を相当減らすであろう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】多重化及び多重分離装置
のサイズと、サイズが大きくなることにより生じる問題
は、上述の先行技術の構造と同様な伝送構造の代わりに
反射式構造を採用することにより減らすことができる。
伝送構造により得られる高効率及び低クロストークレベ
ルは維持される。また、このような小型反射式装置によ
って、多数のチャンネルを多重化またたは多重分離する
ことができる。
のサイズと、サイズが大きくなることにより生じる問題
は、上述の先行技術の構造と同様な伝送構造の代わりに
反射式構造を採用することにより減らすことができる。
伝送構造により得られる高効率及び低クロストークレベ
ルは維持される。また、このような小型反射式装置によ
って、多数のチャンネルを多重化またたは多重分離する
ことができる。
【０００５】本発明の一実施例において、第１の複数の
導波路は自由空間領域に接続される。第１の複数の導波
路は、出力光信号を伝送することができる導波路群とイ
ンターリーブされた、入力光信号を伝送することができ
る導波路群からなり得る。第２の複数の導波路は同様に
自由空間領域に接続される。第２の複数の導波路の各々
は、反射素子で終端する。好都合にも、このような反射
式装置は、該装置により取り扱われる所定数のチャンネ
ルのために対応する伝送装置より小さくすることができ
る。
導波路は自由空間領域に接続される。第１の複数の導波
路は、出力光信号を伝送することができる導波路群とイ
ンターリーブされた、入力光信号を伝送することができ
る導波路群からなり得る。第２の複数の導波路は同様に
自由空間領域に接続される。第２の複数の導波路の各々
は、反射素子で終端する。好都合にも、このような反射
式装置は、該装置により取り扱われる所定数のチャンネ
ルのために対応する伝送装置より小さくすることができ
る。
【０００６】
【実施例】図１は、複数の入力ポートと複数の出力ポー
トからなる光学マルチプレクサー及びデマルチプレクサ
ーを示す。光学回折格子は、入力ポートを出力ポートに
接続し、反射素子で終端する複数の導波路からなる。特
に、図１は、本発明による反射式光学Ｎ×Ｎマルチプレ
クサー及びデマルチプレクサーの一実施例を概略的に示
す。図１の装置はＮ個の入力導波路群101,102,...,10N
からなり、該導波路群のうちの１個以上は各々、図１の
装置の外部のある手段によって互いに多重化されたＮ個
の光信号を伝送することができる。Ｎは20あるいはそれ
以上にまでなり得る。これらの多重化光信号は、装置が
これらの信号用のデマルチプレクサーとして用いられる
時装置の入力ポートとして作用する導波路101,102,...,
10N を介して多重分離用装置に送られる。装置は、各入
力ポートで受信した多重化光信号を多重分離する。多重
分離された光信号は、導波路101,102,...,10N が入力ポ
ートとして用いられる時装置の出力ポートとして作用す
るＮ個の第２の出力導波路群121,122,...,12N を介して
装置外に送られる。かけがえとして、複数の導波路121,
122,...,12N は各々、単一波長光入力信号を伝送するこ
とができる。それらの単一波長光入力信号は、図１の装
置によって多重化され、導波路101,102,...,10N のうち
の１つを介して装置外に送られる。この場合、導波路12
1,122,...,12N は装置の入力ポートとして作用し、導波
路101,102,...,10N は装置の出力ポートとして作用す
る。
トからなる光学マルチプレクサー及びデマルチプレクサ
ーを示す。光学回折格子は、入力ポートを出力ポートに
接続し、反射素子で終端する複数の導波路からなる。特
に、図１は、本発明による反射式光学Ｎ×Ｎマルチプレ
クサー及びデマルチプレクサーの一実施例を概略的に示
す。図１の装置はＮ個の入力導波路群101,102,...,10N
からなり、該導波路群のうちの１個以上は各々、図１の
装置の外部のある手段によって互いに多重化されたＮ個
の光信号を伝送することができる。Ｎは20あるいはそれ
以上にまでなり得る。これらの多重化光信号は、装置が
これらの信号用のデマルチプレクサーとして用いられる
時装置の入力ポートとして作用する導波路101,102,...,
10N を介して多重分離用装置に送られる。装置は、各入
力ポートで受信した多重化光信号を多重分離する。多重
分離された光信号は、導波路101,102,...,10N が入力ポ
ートとして用いられる時装置の出力ポートとして作用す
るＮ個の第２の出力導波路群121,122,...,12N を介して
装置外に送られる。かけがえとして、複数の導波路121,
122,...,12N は各々、単一波長光入力信号を伝送するこ
とができる。それらの単一波長光入力信号は、図１の装
置によって多重化され、導波路101,102,...,10N のうち
の１つを介して装置外に送られる。この場合、導波路12
1,122,...,12N は装置の入力ポートとして作用し、導波
路101,102,...,10N は装置の出力ポートとして作用す
る。
【０００７】両方の場合において、出力導波路は、自由
空間領域14の境界11に接続された他のすべての導波路が
入力信号を伝送する導波路になりかつ出力信号を伝送す
る導波路になるように、入力導波路とインターリーブさ
れる。入力導波路の場合と同様に、Ｎは出力導波路のた
めに20あるいはそれ以上にまでなり得る。ここでは数が
等しい場合を説明したが、入力導波路の数は出力導波路
の数と違っていても良い。
空間領域14の境界11に接続された他のすべての導波路が
入力信号を伝送する導波路になりかつ出力信号を伝送す
る導波路になるように、入力導波路とインターリーブさ
れる。入力導波路の場合と同様に、Ｎは出力導波路のた
めに20あるいはそれ以上にまでなり得る。ここでは数が
等しい場合を説明したが、入力導波路の数は出力導波路
の数と違っていても良い。
【０００８】また、図１の装置は、複数の導波路10及び
12に接続された平らな自由空間領域14を含む。さらに、
自由空間領域14は、Ｍ個の長さの異なる導波路161,162,
163,164,165,...,16M からなる光反射回折格子に接続さ
れる。回折格子における各導波路の長さは、図１に示さ
れるように、一定の予め決められた大きさｌだけそのす
ぐ隣の導波路と異なっている。回折格子における導波路
16の各々の一方の端部は自由空間領域14に接続される。
導波路16の各々の他方の端部は、それぞれ反射素子181,
182,183,184,185,...,18M で終端する。Ｍは35あるいは
それ以上にまでなり得る。
12に接続された平らな自由空間領域14を含む。さらに、
自由空間領域14は、Ｍ個の長さの異なる導波路161,162,
163,164,165,...,16M からなる光反射回折格子に接続さ
れる。回折格子における各導波路の長さは、図１に示さ
れるように、一定の予め決められた大きさｌだけそのす
ぐ隣の導波路と異なっている。回折格子における導波路
16の各々の一方の端部は自由空間領域14に接続される。
導波路16の各々の他方の端部は、それぞれ反射素子181,
182,183,184,185,...,18M で終端する。Ｍは35あるいは
それ以上にまでなり得る。
【０００９】図１の装置は、ウェハ内に、導波路の形状
及び自由空間領域を限定するSiO2領域を形成することに
より、シリコンウェハから作ることができる。前記領域
の形成は、フォトリソグラフィック描画技術によって行
なうことができる。反射素子18は、回折格子において導
波路18に適当な反射構造の切れ目を作ることにより形成
することができる。図１の装置を形成するために用いる
ことができる代替材料は、図１に示される導波路及び自
由空間領域を限定する、ガリウム砒化物でドープされた
InP InGaAsP のような領域をその構造の１／４に有する
インジウム燐化物(InP) のような半導体材料からなる。
及び自由空間領域を限定するSiO2領域を形成することに
より、シリコンウェハから作ることができる。前記領域
の形成は、フォトリソグラフィック描画技術によって行
なうことができる。反射素子18は、回折格子において導
波路18に適当な反射構造の切れ目を作ることにより形成
することができる。図１の装置を形成するために用いる
ことができる代替材料は、図１に示される導波路及び自
由空間領域を限定する、ガリウム砒化物でドープされた
InP InGaAsP のような領域をその構造の１／４に有する
インジウム燐化物(InP) のような半導体材料からなる。
【００１０】図１は、導波路101 に入力される入力信号
のデマルチプレクサーとして例示された装置の使用例を
示す。図１に示されるように、複数の光波長λ1,
λ2,... λN は、導波路101 を介して自由空間領域14に
送られる。波長λ1,λ2,... λN は、導波路101 を介し
て自由空間領域14の中に進み、光学回折格子を照射す
る。導波路101 から受信したエネルギーのうちのいくら
かは、回折格子における各導波路161,162...,16Mを介し
て各反射素子181,182,...,18M の方へ送られる。導波路
16の各々を流れるエネルギーは、各反射素子から自由空
間領域14に逆反射される。導波路16の各々は、図１に示
されるように、大きさｌだけ光学回折格子におけるすぐ
隣の導波路と長さが異なっているという事実のため、導
波路16の各々によって自由空間領域14内に導かれた反射
エネルギー間に、対応する位相シフトが生じる。この位
相シフトは、導波路101 を介して装置内に導かれた原多
重化信号におけるそれぞれ個々の光波長を、多重分離さ
れた光波長を伝送するための導波路121,122,...,12N の
それぞれにフォーカスさせるかまたは集中させる。図１
の実施例において、波長λ1 の光エネルギーは導波路12
1 を介して装置外に送られ、波長λ2 の光エネルギーは
導波路122 を介して装置外に送られる等、波長λN の光
エネルギーが導波路12N を介して装置外に送られるまで
続く。当業者は、多重化光信号を、導波路101 に加えて
他の導波路102 乃至10N にも同時にまたは別々に、同様
に印加することができることがわかるであろう。それら
の信号は、多重分離され、導波路121,122,...,12N の１
つ１つに送られる。例えば、同一の波長λ1,λ2,...,λ
N は他の導波路102 乃至10N のどれに送っても良い。各
個々の波長は、多重分離され、導波路121,122,...,12N
のうちの１つを介する出力として表われるであろう。特
定の波長が表われる導波路121,122,...,12N は、その波
長を受信した、導波路101,102,... または10N のどれか
の相関的要素になる。
のデマルチプレクサーとして例示された装置の使用例を
示す。図１に示されるように、複数の光波長λ1,
λ2,... λN は、導波路101 を介して自由空間領域14に
送られる。波長λ1,λ2,... λN は、導波路101 を介し
て自由空間領域14の中に進み、光学回折格子を照射す
る。導波路101 から受信したエネルギーのうちのいくら
かは、回折格子における各導波路161,162...,16Mを介し
て各反射素子181,182,...,18M の方へ送られる。導波路
16の各々を流れるエネルギーは、各反射素子から自由空
間領域14に逆反射される。導波路16の各々は、図１に示
されるように、大きさｌだけ光学回折格子におけるすぐ
隣の導波路と長さが異なっているという事実のため、導
波路16の各々によって自由空間領域14内に導かれた反射
エネルギー間に、対応する位相シフトが生じる。この位
相シフトは、導波路101 を介して装置内に導かれた原多
重化信号におけるそれぞれ個々の光波長を、多重分離さ
れた光波長を伝送するための導波路121,122,...,12N の
それぞれにフォーカスさせるかまたは集中させる。図１
の実施例において、波長λ1 の光エネルギーは導波路12
1 を介して装置外に送られ、波長λ2 の光エネルギーは
導波路122 を介して装置外に送られる等、波長λN の光
エネルギーが導波路12N を介して装置外に送られるまで
続く。当業者は、多重化光信号を、導波路101 に加えて
他の導波路102 乃至10N にも同時にまたは別々に、同様
に印加することができることがわかるであろう。それら
の信号は、多重分離され、導波路121,122,...,12N の１
つ１つに送られる。例えば、同一の波長λ1,λ2,...,λ
N は他の導波路102 乃至10N のどれに送っても良い。各
個々の波長は、多重分離され、導波路121,122,...,12N
のうちの１つを介する出力として表われるであろう。特
定の波長が表われる導波路121,122,...,12N は、その波
長を受信した、導波路101,102,... または10N のどれか
の相関的要素になる。
【００１１】また、図１の装置は、マルチプレクサーと
してふるまうことができ、ゆえに各出力導波路は、一般
に全ての入力導波路からの信号を受信することができ
る。したがって、光波長λ1,λ2,...,λN をそれぞれ導
波路121,122,...,12N を介して装置内に送ることによ
り、それらの入力光波長は、導波路101,102,...,10N の
うちの１つを介する装置の出力に結合状態で表れるであ
ろう。当業者は、望ましい非多重化または多重化光波長
が出力として表われるところにおける波長の確認は、入
力信号の波長と、入力導波路のどれが多重分離または多
重化のために入力光波長を受信するかにより、決定され
る。
してふるまうことができ、ゆえに各出力導波路は、一般
に全ての入力導波路からの信号を受信することができ
る。したがって、光波長λ1,λ2,...,λN をそれぞれ導
波路121,122,...,12N を介して装置内に送ることによ
り、それらの入力光波長は、導波路101,102,...,10N の
うちの１つを介する装置の出力に結合状態で表れるであ
ろう。当業者は、望ましい非多重化または多重化光波長
が出力として表われるところにおける波長の確認は、入
力信号の波長と、入力導波路のどれが多重分離または多
重化のために入力光波長を受信するかにより、決定され
る。
【００１２】図２は、本発明による集積光学多重化／多
重分離装置のさらに詳細な実施例を示す。図２の装置
は、InP 基板上または中に形成されたInGaAsP 領域から
構成される、導波路及び平らな自由空間領域からなる。
図２の装置は、Ｎが16あるいはそれそれ以上と同じほど
大きくなり得る場合のＮ個の光波長を多重化または多重
分離することができるＮ×Ｎマルチプレクサーになり得
る。図１の装置の場合と同様に、図２の装置は複数の導
波路を含む。複数の導波路は、入力光信号を伝送するた
めのＮ個の導波路からなる。入力光信号を伝送するため
のそれらの導波路のうちの３個は、図２において参照数
字20,22 及び24で名づけられている。また複数の導波路
は、出力光信号を伝送するためのＮ個の導波路からな
る。出力光信号を伝送するためのそれらの導波路のうち
の２個は、図２において参照数字26及び28で名づけられ
ている。図１の装置の場合のように、図２の装置もま
た、上述の各導波路の一方の端部に接続された自由空間
領域14を含む。自由空間領域14は、約670 μｍの長さＤ
を有する平らな領域からなる。上述の導波路は約２μｍ
の幅になっている。各導波路は、自由空間領域14の円形
の境界の所で約１μｍずつ離れている。図２の装置によ
って取り扱われる波長チャンネルλ1,λ2,...,λＮは、
約０．８ナノメーターずつ離れている。λ１ は約１．
５μｍになっている。
重分離装置のさらに詳細な実施例を示す。図２の装置
は、InP 基板上または中に形成されたInGaAsP 領域から
構成される、導波路及び平らな自由空間領域からなる。
図２の装置は、Ｎが16あるいはそれそれ以上と同じほど
大きくなり得る場合のＮ個の光波長を多重化または多重
分離することができるＮ×Ｎマルチプレクサーになり得
る。図１の装置の場合と同様に、図２の装置は複数の導
波路を含む。複数の導波路は、入力光信号を伝送するた
めのＮ個の導波路からなる。入力光信号を伝送するため
のそれらの導波路のうちの３個は、図２において参照数
字20,22 及び24で名づけられている。また複数の導波路
は、出力光信号を伝送するためのＮ個の導波路からな
る。出力光信号を伝送するためのそれらの導波路のうち
の２個は、図２において参照数字26及び28で名づけられ
ている。図１の装置の場合のように、図２の装置もま
た、上述の各導波路の一方の端部に接続された自由空間
領域14を含む。自由空間領域14は、約670 μｍの長さＤ
を有する平らな領域からなる。上述の導波路は約２μｍ
の幅になっている。各導波路は、自由空間領域14の円形
の境界の所で約１μｍずつ離れている。図２の装置によ
って取り扱われる波長チャンネルλ1,λ2,...,λＮは、
約０．８ナノメーターずつ離れている。λ１ は約１．
５μｍになっている。
【００１３】導波路20,22,24,26 及び28に加えて、図２
の装置は、Ｍ個の導波路からなりかつそのうちの３個が
図２において参照数字30,32 及び34と名づけられている
光学回折格子を含む。本発明の一実施例ではＭの値は約
35になっている。回折格子におけるＭ個の導波路は、ふ
ぞろいな長さになっている。詳細には、回折格子におけ
る各導波路の長さは、回折格子におけるそのすぐ隣の導
波路の長さと一定長ｌだけ異なっている。図２に示され
る導波路に関してさらに詳細に言うと、、導波路30の長
さは導波路32の長さよりｌだけ長くなっている次に、導
波路32は導波路34よりｌだけ長くなっている。本発明の
一実施例において、ｌの値は約75μｍになっている。回
折格子における各導波路は、約0.255 °の角度的分離に
よってそのすぐ隣のものから離れている。光学回折格子
において最も長い導波路の長さは約3300μｍになってい
る。回折格子における各導波路は、図１の場合と同様に
反射素子で終端している。詳細には、図２に示される導
波路に関して、導波路30は反射素子36で終端し、導波路
32は反射素子38で終端し、導波路34は反射素子40で終端
している。図２の装置は、前述の多重化及び多重分離信
号伝送用の導波路のうちの選択されたものに送られた光
信号を多重化及び多重分離するために、図１の装置と同
じように動作する。
の装置は、Ｍ個の導波路からなりかつそのうちの３個が
図２において参照数字30,32 及び34と名づけられている
光学回折格子を含む。本発明の一実施例ではＭの値は約
35になっている。回折格子におけるＭ個の導波路は、ふ
ぞろいな長さになっている。詳細には、回折格子におけ
る各導波路の長さは、回折格子におけるそのすぐ隣の導
波路の長さと一定長ｌだけ異なっている。図２に示され
る導波路に関してさらに詳細に言うと、、導波路30の長
さは導波路32の長さよりｌだけ長くなっている次に、導
波路32は導波路34よりｌだけ長くなっている。本発明の
一実施例において、ｌの値は約75μｍになっている。回
折格子における各導波路は、約0.255 °の角度的分離に
よってそのすぐ隣のものから離れている。光学回折格子
において最も長い導波路の長さは約3300μｍになってい
る。回折格子における各導波路は、図１の場合と同様に
反射素子で終端している。詳細には、図２に示される導
波路に関して、導波路30は反射素子36で終端し、導波路
32は反射素子38で終端し、導波路34は反射素子40で終端
している。図２の装置は、前述の多重化及び多重分離信
号伝送用の導波路のうちの選択されたものに送られた光
信号を多重化及び多重分離するために、図１の装置と同
じように動作する。
【００１４】図２の回折格子は、可変位相シフター例え
ば電気−光効果を使用する変調器を各回折格子辺に設け
て、調整可能な回折格子を得ることができるという、重
要な利点を持っている。この状態において、ウェハにお
ける非均一性によって生じる位相誤差やその他の位相異
常は除去され、したがって装置におけるクロストークを
減らすことができる。
ば電気−光効果を使用する変調器を各回折格子辺に設け
て、調整可能な回折格子を得ることができるという、重
要な利点を持っている。この状態において、ウェハにお
ける非均一性によって生じる位相誤差やその他の位相異
常は除去され、したがって装置におけるクロストークを
減らすことができる。
【００１５】図３及び４は、反射素子としてブラッグ型
反射器を使用する本発明の２つの実施態様を示す。ブラ
ッグ型反射器は、反射する回折格子として作用する、接
近した間隔の多数の溝をウェハに形成することにより、
回折格子における各導波路の端部の所のウェハに形成す
ることができる。このようにブラッグ型反射器を使用す
ることの利点は、各ブラッグ型反射器をその各導波路に
流れる光エネルギーに関して適当に位置させた時、反射
による損失を非常に小さく、例えば１ｄＢ以下にするこ
とができることである。図３において、回折格子導波路
42,44,46,48 及び50は、自由空間領域14からブラッグ型
反射器52,54,56,58 及び60まで伸びるそれぞれ長さの異
なる直線導波路である。各ブラッグ型反射器は、入射光
エネルギーの反射が最大になるように、その各導波路の
長手軸に関して適当に位置を合わせてある。したがっ
て、図３のブラッグ型反射器は、ウェハの平面における
ｘ，ｙ方向の両方にお互いに直線的に変位され、またお
互いに関して回転的に変位され、そして等しい間隔とさ
れている。したがって、ウェハにブラッグ型反射器を個
々に形成しなければならない図３の構造を歩進機器を使
用して作るのは、多少難しいかも知れない。歩進機器を
用いなければならない場所では、いかなる回転変位もな
しにｘ，ｙ面において互いに直線的にのみ変位されるブ
ラッグ型反射器62,64,66,68,70,72 及び74を示す、図４
の構造を使用することが望ましいかも知れない。ブラッ
グ型反射器のこの配置は、ブラッグ型反射器で終端する
回折格子導波路76,78,80,82,84,86 及び88が、多少曲が
り、しかしこの曲がりはひど過ぎず、導波路の屈曲部は
長過ぎず、そして多少の損失が導かれることを要求す
る。
反射器を使用する本発明の２つの実施態様を示す。ブラ
ッグ型反射器は、反射する回折格子として作用する、接
近した間隔の多数の溝をウェハに形成することにより、
回折格子における各導波路の端部の所のウェハに形成す
ることができる。このようにブラッグ型反射器を使用す
ることの利点は、各ブラッグ型反射器をその各導波路に
流れる光エネルギーに関して適当に位置させた時、反射
による損失を非常に小さく、例えば１ｄＢ以下にするこ
とができることである。図３において、回折格子導波路
42,44,46,48 及び50は、自由空間領域14からブラッグ型
反射器52,54,56,58 及び60まで伸びるそれぞれ長さの異
なる直線導波路である。各ブラッグ型反射器は、入射光
エネルギーの反射が最大になるように、その各導波路の
長手軸に関して適当に位置を合わせてある。したがっ
て、図３のブラッグ型反射器は、ウェハの平面における
ｘ，ｙ方向の両方にお互いに直線的に変位され、またお
互いに関して回転的に変位され、そして等しい間隔とさ
れている。したがって、ウェハにブラッグ型反射器を個
々に形成しなければならない図３の構造を歩進機器を使
用して作るのは、多少難しいかも知れない。歩進機器を
用いなければならない場所では、いかなる回転変位もな
しにｘ，ｙ面において互いに直線的にのみ変位されるブ
ラッグ型反射器62,64,66,68,70,72 及び74を示す、図４
の構造を使用することが望ましいかも知れない。ブラッ
グ型反射器のこの配置は、ブラッグ型反射器で終端する
回折格子導波路76,78,80,82,84,86 及び88が、多少曲が
り、しかしこの曲がりはひど過ぎず、導波路の屈曲部は
長過ぎず、そして多少の損失が導かれることを要求す
る。
【００１６】ブラッグ型反射器を使用する形態は、ブラ
ッグ型反射器を正確に位置決めしなければならないた
め、実現するのが難しくなり得る。この場合、従来の回
折格子を使用して反射素子を形成することが有利になり
得る。図５に示される実施例において、回折格子におけ
る導波路の端部は、該導波路が互いに平行にかつ等しい
間隔になるように配置される。次に、回折格子導波路の
端部におけるウェハのエッジは、図５に示されるよう
に、導波路に関して角度θでカットされ、みがかれる。
次に、別々に作られた回折格子90が、図５に示されるよ
うに、回折格子導波路の端部に取り付けられ得る。かけ
がえとして、図６に示されるように、ウェハのエッジは
直接光学回折格子92の形状に加工しても良い。図５及び
６の回折格子は、回折格子の各小面が通常入射で照射さ
れるように、好適に形成される。各溝の深さはλ／２に
ほぼ等しくすべきである。後者の条件は、ちょうど１波
長で満足することができるだけである。他の波長におい
ては、反射角度は、一般に、回折格子の角度分散δθ／
δλ＝１／ａＣＯＳθ1 によって決定されるであろう量
δθだけ入射角と異なっているであろう。これはある程
度の効率損失を生じるが、この損失は、導波路の角度の
ある切れ目が、全ての当該波長に関する全ての反射波方
向を含むほど十分大きいことを条件として、小さくなる
であろう。この条件は、導波路モードの遠視野幅により
決定される導波路の角度のある切れ目に反対に関連する
導波路幅を適当に選ぶことにより満足することができ
る。
ッグ型反射器を正確に位置決めしなければならないた
め、実現するのが難しくなり得る。この場合、従来の回
折格子を使用して反射素子を形成することが有利になり
得る。図５に示される実施例において、回折格子におけ
る導波路の端部は、該導波路が互いに平行にかつ等しい
間隔になるように配置される。次に、回折格子導波路の
端部におけるウェハのエッジは、図５に示されるよう
に、導波路に関して角度θでカットされ、みがかれる。
次に、別々に作られた回折格子90が、図５に示されるよ
うに、回折格子導波路の端部に取り付けられ得る。かけ
がえとして、図６に示されるように、ウェハのエッジは
直接光学回折格子92の形状に加工しても良い。図５及び
６の回折格子は、回折格子の各小面が通常入射で照射さ
れるように、好適に形成される。各溝の深さはλ／２に
ほぼ等しくすべきである。後者の条件は、ちょうど１波
長で満足することができるだけである。他の波長におい
ては、反射角度は、一般に、回折格子の角度分散δθ／
δλ＝１／ａＣＯＳθ1 によって決定されるであろう量
δθだけ入射角と異なっているであろう。これはある程
度の効率損失を生じるが、この損失は、導波路の角度の
ある切れ目が、全ての当該波長に関する全ての反射波方
向を含むほど十分大きいことを条件として、小さくなる
であろう。この条件は、導波路モードの遠視野幅により
決定される導波路の角度のある切れ目に反対に関連する
導波路幅を適当に選ぶことにより満足することができ
る。
【００１７】ここに開示された１つ以上の装置は、ネッ
トワークにおいてあちらこちらに通信信号を送信するた
めに光ファイバーまたは他の光信号送信媒体等を全部も
しくは部分的に使用する、短または長距離公衆切換電話
ネットワークのような、光ファイバーに基づく長距離ま
たは局地通信ネットワークにおける機器により生じた光
信号を多重化または多重分離するために用いることがで
きる。本発明による光学マルチプレクサー及びデマルチ
プレクサーを使用する通信システムは、１つ以上の光信
号受信機への送信のために光信号を発生する１個以上の
機器からなる。本発明のマルチプレクサー及びデマルチ
プレクサーは、光信号を発生する機器とそれらの光信号
を受信する機器との間の通信路の一部になり得る。
トワークにおいてあちらこちらに通信信号を送信するた
めに光ファイバーまたは他の光信号送信媒体等を全部も
しくは部分的に使用する、短または長距離公衆切換電話
ネットワークのような、光ファイバーに基づく長距離ま
たは局地通信ネットワークにおける機器により生じた光
信号を多重化または多重分離するために用いることがで
きる。本発明による光学マルチプレクサー及びデマルチ
プレクサーを使用する通信システムは、１つ以上の光信
号受信機への送信のために光信号を発生する１個以上の
機器からなる。本発明のマルチプレクサー及びデマルチ
プレクサーは、光信号を発生する機器とそれらの光信号
を受信する機器との間の通信路の一部になり得る。
【図１】反射素子で終端する導波路を含む反射式光学回
折格子を使用する本発明による集積マルチプレクサー及
びデマルチプレクサーの概略図である。
折格子を使用する本発明による集積マルチプレクサー及
びデマルチプレクサーの概略図である。
【図２】本発明による反射式マルチプレクサー及びデマ
ルチプレクサーの一実施例の詳細図である。
ルチプレクサーの一実施例の詳細図である。
【図３】ブラッグ型反射器で終端する直線導波路からな
る本発明による光学回折格子の一実施例を示す。
る本発明による光学回折格子の一実施例を示す。
【図４】ｘ及びｙ直線変位のみにより別のものから変位
されるように配置されたブラッグ型反射器で終端する曲
がった導波路からなる本発明による光学回折格子の一実
施例を示す。
されるように配置されたブラッグ型反射器で終端する曲
がった導波路からなる本発明による光学回折格子の一実
施例を示す。
【図５】別々に作られた後回折格子導波路の一方の端部
に取り付けられた回折格子からなる反射素子内で終端す
る回折格子導波路を示す。
に取り付けられた回折格子からなる反射素子内で終端す
る回折格子導波路を示す。
【図６】回折格子導波路の一方の端部に直接加工された
回折格子からなる反射素子で終端する回折格子導波路を
示す。
回折格子からなる反射素子で終端する回折格子導波路を
示す。
１０ 第１の複数の導波路 １４ 自由空間領域 １２ 第２の複数の導波路 １８ 反射素子
Claims (12)
- 【請求項１】 第１の複数の導波路と、 前記第１の複数の導波路に接続された平坦な自由空間領
域と、 各々２つの端部を有し、該端部のうちの一方が前記自由
空間領域に接続された第２の複数の導波路と、 前記第２の複数の導波路のうちの少なくとも１つの他方
の端部に直接接続された少なくとも１つの反射素子とか
らなることを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光学装置において、第
１の複数の導波路は、第１の入力導波路群と、該第１の
入力導波路群とインターリーブされた第２の出力導波路
群とからなることを特徴とする光学装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光学装置において、少
なくとも１つの反射素子は、前記第２の複数の導波路と
関連した構成上の切れ目からなることを特徴とする光学
装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光学装置において、少
なくとも１つの反射素子は、ブラッグ型反射器からなる
ことを特徴とする光学装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の光学装置において、第
２の複数の導波路の各々は、実質的に直線であることを
特徴とする光学装置。 - 【請求項６】 請求項４に記載の光学装置において、第
２の複数の導波路の各々は、各ブラッグ型反射器が直線
的な変位のみによりその他すべてのブラッグ型反射器に
関して変位されるように曲がっていることを特徴とする
光学装置。 - 【請求項７】 請求項１に記載の光学装置において、少
なくとも１つの反射素子は、第２の複数の導波路におけ
る少なくとも１つの導波路の端部に取り付けられた光学
回折格子からなることを特徴とする光学装置。 - 【請求項８】 請求項１に記載の光学装置において、少
なくとも１つの反射素子は、第２の複数の導波路におけ
る少なくとも１つの導波路の端部に加工された光学回折
格子からなることを特徴とする光学装置。 - 【請求項９】 入力光信号を伝送するための複数の入力
導波路の各々において、予め決められた波長を有する光
信号を受信する工程と、 複数の導波路で受信した光信号を、自由空間領域を介し
て、それぞれ反射素子で終端する複数の長さの異なる導
波路からなる反射式光学回折格子へ送る工程と、 非多重化光信号を伝送するための複数の導波路とインタ
ーリーブされた、多重化光信号を伝送するための複数の
導波路のうちのただ１つの方へ、光学回折格子に送られ
た光信号を反射させる工程とからなることを特徴とする
複数の光波長の多重化方法。 - 【請求項１０】 入力光信号を伝送するための複数の入
力導波路のうちの１つにおいて、複数の多重化光信号を
受信する工程と、 入力光信号を、自由空間領域を介して、それぞれ反射素
子で終端する、複数の長さの異なる導波路からなる反射
式光学回折格子へ送る工程と、 多重化光信号を伝送するための複数の導波路とインター
リーブされた、非多重化光信号を受信するための複数の
出力導波路の各々の方へ、回折格子からの多重化光信号
の各々を反射させる工程とからなることを特徴とする多
重化された複数の光波長の多重分離方法。 - 【請求項１１】 送信機から受信機へ情報を伝送する１
つ以上の光信号を発生する手段と、 第１の複数の導波路と、前記第１の複数の導波路に接続
された平らな自由空間領域と、各々が２つの端部を有
し、該端部のうちの一方が前記自由空間領域に接続され
た第２の複数の導波路と、前記第２の複数の導波路の他
方の端部のうちの１つに接続された少なくとも１つの反
射素子からなる、前記１つ以上の光信号を受信するため
の少なくとも１つの多重化／非多重化装置と、 該多重化／多重分離装置から受信機へ出力信号を送信す
るための手段とからなることを特徴とする光学通信シス
テム。 - 【請求項１２】 １つ以上の入力ポートと、 １つ以上の出力ポートと、 前記１つ以上の入力ポートを、１つ以上の反射素子で終
端する複数の導波路からなる前記１つ以上の出力ポート
に結合するための光学回折格子とからなることを特徴と
する光学装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US87592792A | 1992-04-29 | 1992-04-29 | |
| US875927 | 1992-04-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102430A true JPH06102430A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=25366625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5101638A Pending JPH06102430A (ja) | 1992-04-29 | 1993-04-28 | 光学装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5450511A (ja) |
| EP (1) | EP0568236B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06102430A (ja) |
| DE (1) | DE69325309T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007530992A (ja) * | 2004-03-24 | 2007-11-01 | エネブレンス インコーポレイテッド | プレーナ導波路反射型回折格子 |
Families Citing this family (93)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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