JPH07109447B2 - 光デバイスおよび光フィルター - Google Patents
光デバイスおよび光フィルターInfo
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- JPH07109447B2 JPH07109447B2 JP2077170A JP7717090A JPH07109447B2 JP H07109447 B2 JPH07109447 B2 JP H07109447B2 JP 2077170 A JP2077170 A JP 2077170A JP 7717090 A JP7717090 A JP 7717090A JP H07109447 B2 JPH07109447 B2 JP H07109447B2
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29325—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide of the slab or planar or plate like form, i.e. confinement in a single transverse dimension only
- G02B6/29328—Diffractive elements operating in reflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
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- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光多重化装置（ここではmultiplexerとdemulti
plexerの両方を概念に含む）に関し、特に集束ブラッグ
反射体を用いた構成に関する。
plexerの両方を概念に含む）に関し、特に集束ブラッグ
反射体を用いた構成に関する。
［従来の技術］ 多くの光通信システムにおいては、異なる波長を有する
光信号の多重化（多重化／分波）を行う必要があり、こ
れは波長分割多重化（WDM）として知られている。これ
らの動作はある種のモノシリックの集積光構造によって
提供されることが好ましい。一連の並列グレーティング
ライン（格子線）からなるブラッグ反射体は、波長選別
フィルターとしてこれらのデバイスにしばしば用いられ
る。
光信号の多重化（多重化／分波）を行う必要があり、こ
れは波長分割多重化（WDM）として知られている。これ
らの動作はある種のモノシリックの集積光構造によって
提供されることが好ましい。一連の並列グレーティング
ライン（格子線）からなるブラッグ反射体は、波長選別
フィルターとしてこれらのデバイスにしばしば用いられ
る。
１つの特殊な集積光多重化構成が1988年４月26日付けJ.
Lizet他による米国特許4,740,951号に開示されている。
この特許はシリコン基板上に形成された集積構成を開示
し、この構成は、入力導波路、平行光線を作る手段、ｎ
個の関連焦点ミラーを有するｎ個のブラッグ反射体、及
びｎ個の出力導波路を有している。直線グレーティング
を形成するために、シリコン基板上の層状誘電体フィル
ムをエッチングによって形成したｎ個のブラッグ反射体
は、各々がｎ個の伝送波長の内の異なる１つを反射する
ようにカスケード状に配置されている。エッチングされ
たミラーは、対応する出力導波路のコア領域に反射波長
の焦点を結ばせるために用いられる。この構成は光の多
重化を行うことができるが、焦点要素としてエッチング
されたミラーを用いることは、システム中に許容できな
い散乱と結合損失をもたらすと考えられる。
Lizet他による米国特許4,740,951号に開示されている。
この特許はシリコン基板上に形成された集積構成を開示
し、この構成は、入力導波路、平行光線を作る手段、ｎ
個の関連焦点ミラーを有するｎ個のブラッグ反射体、及
びｎ個の出力導波路を有している。直線グレーティング
を形成するために、シリコン基板上の層状誘電体フィル
ムをエッチングによって形成したｎ個のブラッグ反射体
は、各々がｎ個の伝送波長の内の異なる１つを反射する
ようにカスケード状に配置されている。エッチングされ
たミラーは、対応する出力導波路のコア領域に反射波長
の焦点を結ばせるために用いられる。この構成は光の多
重化を行うことができるが、焦点要素としてエッチング
されたミラーを用いることは、システム中に許容できな
い散乱と結合損失をもたらすと考えられる。
従って、比較的小型で製造が簡単、かつ再現性が良く、
しかも低い挿入損失と無偏向動作が可能なモノシリック
は光多重化装置（分波装置）の必要性が従来からある。
しかも低い挿入損失と無偏向動作が可能なモノシリック
は光多重化装置（分波装置）の必要性が従来からある。
［発明の概要］ 本発明は光多重化装置に関し、時に入力、出力導波路間
の光信号を導くほぼ楕円状のグレーティング形状をした
少なくとも１つの集束ブラッグ反射体を用いる構成に関
する。各ブラッグ反射体は、波長選別と集束化の両方の
目的を満たすものである。反射信号が出力導波路の入口
ポートで焦点を結ぶように、入力、出力導波路の出口、
入口ポートを楕円の焦点に位置させることによって、効
率的な結合が達成される。
の光信号を導くほぼ楕円状のグレーティング形状をした
少なくとも１つの集束ブラッグ反射体を用いる構成に関
する。各ブラッグ反射体は、波長選別と集束化の両方の
目的を満たすものである。反射信号が出力導波路の入口
ポートで焦点を結ぶように、入力、出力導波路の出口、
入口ポートを楕円の焦点に位置させることによって、効
率的な結合が達成される。
本発明の１実施例によれば、Ｎ個のほぼ楕円状ブラッグ
反射体は、一連の共焦点（即ち共通の焦点）楕円状グレ
ーティングを含む反射体を、連続的に配列することによ
り形成される。Ｎ個のブラッグ反射体は共通の焦点を共
有し、各反射体の楕円率を修正することによって、残り
の焦点の位置を変えることができ、入力、出力導波路間
に適切なスペースを与えることができる。Ｎ個の楕円ブ
ラッグ反射体は、非共振ブラッグ反射体による光ガイド
媒体からのブラッグ散乱に起因する減衰を減らすため
に、最短波長の反射体は入力光波の最も近くに位置する
ように並べられる。この散乱はグレーティングのブラッ
グ波長より短い波長の光に対して強くなることが知られ
ている。
反射体は、一連の共焦点（即ち共通の焦点）楕円状グレ
ーティングを含む反射体を、連続的に配列することによ
り形成される。Ｎ個のブラッグ反射体は共通の焦点を共
有し、各反射体の楕円率を修正することによって、残り
の焦点の位置を変えることができ、入力、出力導波路間
に適切なスペースを与えることができる。Ｎ個の楕円ブ
ラッグ反射体は、非共振ブラッグ反射体による光ガイド
媒体からのブラッグ散乱に起因する減衰を減らすため
に、最短波長の反射体は入力光波の最も近くに位置する
ように並べられる。この散乱はグレーティングのブラッ
グ波長より短い波長の光に対して強くなることが知られ
ている。
本発明の他の実施例では、比較的低い漏話の多重化装置
が二重フィルタリングを用いて達成される。即ち、追加
のブラッグ反射体が、隣接波長の信号間の隔離を増加さ
せるために用いられる。特に、第２の楕円ブラッグ反射
体フィルターが、２回反射した信号の隔離を２倍（dB単
位で）にするように各信号経路中に設けられる。一般
に、各フィルターの挿入損失が少ないことから、楕円ブ
ラッグ反射体フィルターのＭ個のセットがカスケード配
置される。
が二重フィルタリングを用いて達成される。即ち、追加
のブラッグ反射体が、隣接波長の信号間の隔離を増加さ
せるために用いられる。特に、第２の楕円ブラッグ反射
体フィルターが、２回反射した信号の隔離を２倍（dB単
位で）にするように各信号経路中に設けられる。一般
に、各フィルターの挿入損失が少ないことから、楕円ブ
ラッグ反射体フィルターのＭ個のセットがカスケード配
置される。
本発明に従って形成された楕円ブラッグ反射体は、多重
化や分波以外にフィルターとしても使うこともできる。
そのようなフィルターは非常に低い挿入損失の入力信号
源への低リターンを持つことができる。楕円ブラッグ反
射体のフィルターとしての使用は、光増幅器段間の直列
型（イン・ライン）フィルターとして特に有効である。
その様なフィルターが無い場合には、第１段からの自発
放射が出力段の増幅器を飽和させれしまうこともありう
る。フィードバックを伴ったフィルタリング及び／又は
多重化を提供する変形例もまた可能である。
化や分波以外にフィルターとしても使うこともできる。
そのようなフィルターは非常に低い挿入損失の入力信号
源への低リターンを持つことができる。楕円ブラッグ反
射体のフィルターとしての使用は、光増幅器段間の直列
型（イン・ライン）フィルターとして特に有効である。
その様なフィルターが無い場合には、第１段からの自発
放射が出力段の増幅器を飽和させれしまうこともありう
る。フィードバックを伴ったフィルタリング及び／又は
多重化を提供する変形例もまた可能である。
［実施例の説明］ 第１図に、本発明の光多重化（多重化／分波）装置10が
示されている。以下、この装置10の動作を光波長分割の
分波装置として説明するが、装置10は光波長多重化装置
として逆にも動作するものである。
示されている。以下、この装置10の動作を光波長分割の
分波装置として説明するが、装置10は光波長多重化装置
として逆にも動作するものである。
第１図で、複数の波長λ１、λ２、λ３、λ４の光信号
を含む入射光波11は、装置10の入力導波路12から入る。
一般に、本発明によって形成された波長分波装置は、Ｎ
個の異なる波長（Ｎ＞１）で動作するが、ここでは典型
例として４個の異なる波長を使う分波装置について説明
する。入力導波路12は多くの異なる形状があり、それ
は、例えば比較的高屈折率の材料層13の光ガイド媒体と
充分な光結合を提供する方法（例えば、光ガイド層13の
端面とバット接続）で結ばれた光導波路を含んでいる。
入力導波路12はガイド層中に直接形成された光導波路か
らなるものや、或いは半導体レーザ・ダイオードや光増
幅器のような活性光デバイスのものもある。導波路12の
物理的特性や、装置10のその他の部分は第２図、第３図
に関連して以下に詳述する。第３図で、入射光波11は導
波路12の出口Ｉを出て光ガイド層13に入る。その放射
は、複数の楕円ブラッグ反射体に向かって光ガイド層13
中を伝搬する。第１楕円ブラッグ反射体14は、λ１で伝
搬する信号を反射するように形成された共焦点（即ち共
通の焦点）の複数の楕円グレーティングラインからな
り、そこでは第１ブラッグ反射体14の寸法を正しく決め
るために、次の関係が用いられる。
を含む入射光波11は、装置10の入力導波路12から入る。
一般に、本発明によって形成された波長分波装置は、Ｎ
個の異なる波長（Ｎ＞１）で動作するが、ここでは典型
例として４個の異なる波長を使う分波装置について説明
する。入力導波路12は多くの異なる形状があり、それ
は、例えば比較的高屈折率の材料層13の光ガイド媒体と
充分な光結合を提供する方法（例えば、光ガイド層13の
端面とバット接続）で結ばれた光導波路を含んでいる。
入力導波路12はガイド層中に直接形成された光導波路か
らなるものや、或いは半導体レーザ・ダイオードや光増
幅器のような活性光デバイスのものもある。導波路12の
物理的特性や、装置10のその他の部分は第２図、第３図
に関連して以下に詳述する。第３図で、入射光波11は導
波路12の出口Ｉを出て光ガイド層13に入る。その放射
は、複数の楕円ブラッグ反射体に向かって光ガイド層13
中を伝搬する。第１楕円ブラッグ反射体14は、λ１で伝
搬する信号を反射するように形成された共焦点（即ち共
通の焦点）の複数の楕円グレーティングラインからな
り、そこでは第１ブラッグ反射体14の寸法を正しく決め
るために、次の関係が用いられる。
ａ＝λB/（2n） 及び Ｌ＝XLB ここで、ａは、グレーティングの間隔と定義される（間
隔ａはグレーティングラインのある楕円の主軸に沿って
測られる）。λＢは、反射体の物理的特性として定義さ
れた反射が望まれる特定の波長（ブラッグ波長）であ
る。ｎは、光ガイド層の屈折率である。本明細書の全体
を通して、λBiは、物理的に定義された反射体の波長に
関する記号、λｉは、関連する光信号の波長に関係する
記号である。Ｌは、ブラッグ反射体の長さ、Ｘは倍率
（通常１から５）、LBはブラッグ長さ、即ち適切なブラ
ッグ反射を与えるのに必要なグレーティングの長さ、と
定義される。ブラッグ反射体の帯域幅Δλは、反射され
る波長の範囲を定義し、およそ次の関係になる。
隔ａはグレーティングラインのある楕円の主軸に沿って
測られる）。λＢは、反射体の物理的特性として定義さ
れた反射が望まれる特定の波長（ブラッグ波長）であ
る。ｎは、光ガイド層の屈折率である。本明細書の全体
を通して、λBiは、物理的に定義された反射体の波長に
関する記号、λｉは、関連する光信号の波長に関係する
記号である。Ｌは、ブラッグ反射体の長さ、Ｘは倍率
（通常１から５）、LBはブラッグ長さ、即ち適切なブラ
ッグ反射を与えるのに必要なグレーティングの長さ、と
定義される。ブラッグ反射体の帯域幅Δλは、反射され
る波長の範囲を定義し、およそ次の関係になる。
Δλ＝λBa/LB 上式より、狭帯域ブラッグ反射体を形成するためには
（即ち小いΔλ）、Ｌは与えられたλＢに対して大きく
なければならない。
（即ち小いΔλ）、Ｌは与えられたλＢに対して大きく
なければならない。
これら及びその他の各種パラメータは、一般的なブラッ
グ反射体15を含む第２図に示され、そこには、反射体15
を構成する多数のグレーティングラインが示されてい
る。本発明によれば、各ブラッグ反射体は複数の共焦点
楕円グレーティングラインからなり、各グレーティング
ラインは第２図でF1とF2の同じ一対の焦点に関連してい
る。従って、焦点F1から放射されブラッグ反射体15で反
射した光は、焦点F2に集まる。即ち、１対の入力／出力
導波路17、19の出口／入口ポートは夫々これらの焦点に
位置し、導波路間の信号に最高の結合を与えている。入
力と出力の導波路17、19の軸の交点Ｐは、反射体15の端
から距離Δｚの所にある。ブラッグ反射の原理によれ
ば、Δｚ＝LB/2の場合、ブラッグ反射体15は、反射が望
まれる帯域の中央波長λ０において最高の反射を示す。
フィルタリング装置の定義を使えば、ブラッグ反射体15
で反射した波長（即ちλ０±Δλ/2）は“停止帯域（St
opband）”と呼ばれ、残りの波長は“通過帯域（Passba
nd）”と呼ばれる。この様にΔｚ＝LB/2で、反射体15は
その停止帯域の中央において最高の反射力を示す。
グ反射体15を含む第２図に示され、そこには、反射体15
を構成する多数のグレーティングラインが示されてい
る。本発明によれば、各ブラッグ反射体は複数の共焦点
楕円グレーティングラインからなり、各グレーティング
ラインは第２図でF1とF2の同じ一対の焦点に関連してい
る。従って、焦点F1から放射されブラッグ反射体15で反
射した光は、焦点F2に集まる。即ち、１対の入力／出力
導波路17、19の出口／入口ポートは夫々これらの焦点に
位置し、導波路間の信号に最高の結合を与えている。入
力と出力の導波路17、19の軸の交点Ｐは、反射体15の端
から距離Δｚの所にある。ブラッグ反射の原理によれ
ば、Δｚ＝LB/2の場合、ブラッグ反射体15は、反射が望
まれる帯域の中央波長λ０において最高の反射を示す。
フィルタリング装置の定義を使えば、ブラッグ反射体15
で反射した波長（即ちλ０±Δλ/2）は“停止帯域（St
opband）”と呼ばれ、残りの波長は“通過帯域（Passba
nd）”と呼ばれる。この様にΔｚ＝LB/2で、反射体15は
その停止帯域の中央において最高の反射力を示す。
第２図は又、入力導波路17と出力導波路19間の分離角α
を示し、これはブラッグ反射体15の楕円率の関数であ
る。導波路17から出た光波11のビーム幅θ（最大角の半
分における遠視野分布の角）も示されている。楕円ブラ
ッグ反射体が、ブラッグ波長λＢにおいて高反射力を持
つためには、α2/θは、w/LBより小さいことが必要であ
る。ここで2wは焦点F1とF2間の距離である。
を示し、これはブラッグ反射体15の楕円率の関数であ
る。導波路17から出た光波11のビーム幅θ（最大角の半
分における遠視野分布の角）も示されている。楕円ブラ
ッグ反射体が、ブラッグ波長λＢにおいて高反射力を持
つためには、α2/θは、w/LBより小さいことが必要であ
る。ここで2wは焦点F1とF2間の距離である。
図面を簡単にするため、楕円ブラッグ反射体は他の図面
では個々の矩形で示してあるが、それらは第２図の楕円
ブラッグ反射体の形をしていると理解すべきである。
では個々の矩形で示してあるが、それらは第２図の楕円
ブラッグ反射体の形をしていると理解すべきである。
第１図で、第１ブラッグ反射体14は、ブラッグ波長λB1
に近い波長λ１を持つ入射光波の部分を反射するように
機能し、光波11の残りの部分は、そこを通過して伝搬す
る。反射体14からの反射信号は、光ガイド層13を経て第
１出力導波路16の入口O1に焦点を結ぶ。上記のごとく導
波路16は、入口O1が第１楕円ブラッグ反射体14の焦点に
位置するように形成される。（入力導波路12の出口Ｉは
他の焦点に位置している。）第１図、第２図に示すよう
に、出力導波路は、反射信号の伝搬方向に合うように、
ｚ軸に対して僅か傾斜している。
に近い波長λ１を持つ入射光波の部分を反射するように
機能し、光波11の残りの部分は、そこを通過して伝搬す
る。反射体14からの反射信号は、光ガイド層13を経て第
１出力導波路16の入口O1に焦点を結ぶ。上記のごとく導
波路16は、入口O1が第１楕円ブラッグ反射体14の焦点に
位置するように形成される。（入力導波路12の出口Ｉは
他の焦点に位置している。）第１図、第２図に示すよう
に、出力導波路は、反射信号の伝搬方向に合うように、
ｚ軸に対して僅か傾斜している。
光波11の残りの部分は、第２楕円ブラッグ反射体18に当
たり、第２楕円ブラッグ反射体18は、ブラッグ波長λB2
近い波長λ２を持つ信号の部分を反射するように、上記
関係に従って設計されている。第１図に示すように、λ
２の信号は、第２楕円反射体18の焦点の１つにその入口
が位置している第２出力導波路20の入口O2に焦点を結ぶ
（上記のごとく導波路12の出口Ｉは、第２の楕円反射体
18の他の焦点に位置している）。
たり、第２楕円ブラッグ反射体18は、ブラッグ波長λB2
近い波長λ２を持つ信号の部分を反射するように、上記
関係に従って設計されている。第１図に示すように、λ
２の信号は、第２楕円反射体18の焦点の１つにその入口
が位置している第２出力導波路20の入口O2に焦点を結ぶ
（上記のごとく導波路12の出口Ｉは、第２の楕円反射体
18の他の焦点に位置している）。
O2における反射信号は、第２出力導波路20に入る前に、
第１楕円反射体14を通って反射するため、僅か減衰して
いる。
第１楕円反射体14を通って反射するため、僅か減衰して
いる。
同様な方法で、第３楕円ブラッグ反射体22は、ブラッグ
波長λB3に近い波長λ３を持つ信号の部分が、第３出力
導波路24の入口O3に反射するように設計されており、第
４楕円ブラッグ反射体26は、λB4に近い波長λ４を持つ
残りの信号が、第４出力導波路28の入口O4に反射するよ
うに設計されている。上記のごとく、導波路24,28の入
口O3、O4は、夫々楕円反射体22、26の１つの焦点に位置
している。これらの信号は、それぞれの出力導波路に入
る前に２度、より短い波長の楕円ブラッグ反射体を通過
するため、僅か減衰している。実用的には、この減衰
は、１個の装置で多重化及び分波するチャネルの数を制
限することになる。
波長λB3に近い波長λ３を持つ信号の部分が、第３出力
導波路24の入口O3に反射するように設計されており、第
４楕円ブラッグ反射体26は、λB4に近い波長λ４を持つ
残りの信号が、第４出力導波路28の入口O4に反射するよ
うに設計されている。上記のごとく、導波路24,28の入
口O3、O4は、夫々楕円反射体22、26の１つの焦点に位置
している。これらの信号は、それぞれの出力導波路に入
る前に２度、より短い波長の楕円ブラッグ反射体を通過
するため、僅か減衰している。実用的には、この減衰
は、１個の装置で多重化及び分波するチャネルの数を制
限することになる。
上述のごとく、第１図のような構成の中でのブラッグ反
射体の順序が重要である。これは光ガイド層からのブラ
ッグ逆方向性結合（contradirectional coupling）（放
射結合又はクラッディング・モード）は、与えられた反
射体のブラッグ波長より僅か短い波長で起こるという事
実によるものである。ブラッグ散乱は、これらのより短
い波長の光に対して、それらがグレーティングを通って
伝搬するとき、損失の原因になる。ブラッグ散乱は、第
１図の反射体の順序をλB1＜λB2＜λB3＜λB4にするこ
とによって防止できる。例えば、λ４は、それがブラッ
グ反射される前に、多重化装置10の最初の３つの反射体
を通過する。この信号は、最初の３つの反射体のブラッ
グ波長より長い波長なので、これらの反射体によって、
放射やクラッディング・モードに変換されない。
射体の順序が重要である。これは光ガイド層からのブラ
ッグ逆方向性結合（contradirectional coupling）（放
射結合又はクラッディング・モード）は、与えられた反
射体のブラッグ波長より僅か短い波長で起こるという事
実によるものである。ブラッグ散乱は、これらのより短
い波長の光に対して、それらがグレーティングを通って
伝搬するとき、損失の原因になる。ブラッグ散乱は、第
１図の反射体の順序をλB1＜λB2＜λB3＜λB4にするこ
とによって防止できる。例えば、λ４は、それがブラッ
グ反射される前に、多重化装置10の最初の３つの反射体
を通過する。この信号は、最初の３つの反射体のブラッ
グ波長より長い波長なので、これらの反射体によって、
放射やクラッディング・モードに変換されない。
第３図は、第１図の３−３に沿った多重化（分波）器10
の透視断面図である。この実施例では入力導波路12は、
導波路30のコア部分32とクラッド（又はベース）部分か
らなる。図示のごとく、導波路30の端面36は、モノリシ
ック反射体ユニット39の端面38にバット接続されてお
り、ユニット39はガイド層13を有している。このように
導波路12の出口Ｉは、端面36によって定められ、ガイド
層13に対するコア部分の正確な配置は、集束した反射を
与えるために必要である。第３図に示すごとく、モノシ
リック反射体ユニット39は、シリコーン基板40をベース
として作られている。他の適当な材料、例えば、InPも
この装置のベースとして使用可能である。適当な材料、
例えば２酸化シリコン又はInPのクラッド層42が、基板4
0をカバーしている。２酸化シリコンが用いられるとき
は、クラッド層42は、シリコンのベース層40を加熱酸化
させて作るか、クラッド層を堆積する方法もある。次に
ガイド層13が形成され、それは、クラッド層42より高い
屈折率を示すように選ばれる。ガイド層13には、屈折率
を高めるためにSiO2が添加されている。リン、チタニュ
ウム、ゲルマニュウムもこの目的のために使われる。そ
の添加量は、クラッド層42とガイド層13間の屈折率の差
に影響を与える。あるいは、クラッド層がInPからなる
ときは、ガイド層は、４元化合物InGaAsPを含んでもよ
い。最後に、クラッド層42と同成分の上部クラッド層46
を設けることでその構造が完成する。このため、ガイド
層13に入った光波信号は、この高屈折率層の中に閉じ込
められ、これらの層の組合せは従来の光ファイバーと同
じ役割を果たす。
の透視断面図である。この実施例では入力導波路12は、
導波路30のコア部分32とクラッド（又はベース）部分か
らなる。図示のごとく、導波路30の端面36は、モノリシ
ック反射体ユニット39の端面38にバット接続されてお
り、ユニット39はガイド層13を有している。このように
導波路12の出口Ｉは、端面36によって定められ、ガイド
層13に対するコア部分の正確な配置は、集束した反射を
与えるために必要である。第３図に示すごとく、モノシ
リック反射体ユニット39は、シリコーン基板40をベース
として作られている。他の適当な材料、例えば、InPも
この装置のベースとして使用可能である。適当な材料、
例えば２酸化シリコン又はInPのクラッド層42が、基板4
0をカバーしている。２酸化シリコンが用いられるとき
は、クラッド層42は、シリコンのベース層40を加熱酸化
させて作るか、クラッド層を堆積する方法もある。次に
ガイド層13が形成され、それは、クラッド層42より高い
屈折率を示すように選ばれる。ガイド層13には、屈折率
を高めるためにSiO2が添加されている。リン、チタニュ
ウム、ゲルマニュウムもこの目的のために使われる。そ
の添加量は、クラッド層42とガイド層13間の屈折率の差
に影響を与える。あるいは、クラッド層がInPからなる
ときは、ガイド層は、４元化合物InGaAsPを含んでもよ
い。最後に、クラッド層42と同成分の上部クラッド層46
を設けることでその構造が完成する。このため、ガイド
層13に入った光波信号は、この高屈折率層の中に閉じ込
められ、これらの層の組合せは従来の光ファイバーと同
じ役割を果たす。
ガイド層13が形成された後に、ブラッグ反射体14,18,2
2,26を形成するためのグレーティングが作られる。これ
らのグレーティングは、ガイド層13の所定の箇所にエッ
チングによって直接形成される。又は、グレーティング
は、チタニュウムなどの材料で別個に形成されたグレー
ティング構造44からなることもある。その場合には、適
当な材料（例えばチタニュウム）の単一層43が、クラッ
ド層42を覆うように堆積され、第３図に示すように、望
ましい共焦点楕円のグレーティングを与えるようにエッ
チングされる。これらのグレーティングは、個別的に設
計された楕円セクションとして形成されねばならないた
め、製造には特別の注意が必要である。普通の反応性イ
オンエッチング又は従来のフォトリソグラフィ技術に
は、精密間隔（即ちサブミクロン）のグレーティングラ
インを作るために必要な分解能を提供出来ない。所望の
サブミクロン分解能で所定のグレーティングライン形状
（楕円、円など）のエッチングができる１つの特殊な二
重分解能フォトリソグラフィ技術は、上述の楕円構造を
形成するために使用可能である。この技術は同時出願の
1988年７月26日付米国特許出願第224,522号（T.E.Jewel
l 1−26）に開示されている。この開示された技術は、
マスク・イメージの高域空間フィルタリングを行うこと
により、従来のフォトグラフィシステムの分解能を２倍
にしたものである。
2,26を形成するためのグレーティングが作られる。これ
らのグレーティングは、ガイド層13の所定の箇所にエッ
チングによって直接形成される。又は、グレーティング
は、チタニュウムなどの材料で別個に形成されたグレー
ティング構造44からなることもある。その場合には、適
当な材料（例えばチタニュウム）の単一層43が、クラッ
ド層42を覆うように堆積され、第３図に示すように、望
ましい共焦点楕円のグレーティングを与えるようにエッ
チングされる。これらのグレーティングは、個別的に設
計された楕円セクションとして形成されねばならないた
め、製造には特別の注意が必要である。普通の反応性イ
オンエッチング又は従来のフォトリソグラフィ技術に
は、精密間隔（即ちサブミクロン）のグレーティングラ
インを作るために必要な分解能を提供出来ない。所望の
サブミクロン分解能で所定のグレーティングライン形状
（楕円、円など）のエッチングができる１つの特殊な二
重分解能フォトリソグラフィ技術は、上述の楕円構造を
形成するために使用可能である。この技術は同時出願の
1988年７月26日付米国特許出願第224,522号（T.E.Jewel
l 1−26）に開示されている。この開示された技術は、
マスク・イメージの高域空間フィルタリングを行うこと
により、従来のフォトグラフィシステムの分解能を２倍
にしたものである。
第３図の各楕円ブラッグ反射体は、個々の二三のグレー
ティングラインを持っているように示されているが、実
際は、各反射体は、数百のグレーティングラインを持
ち、その多数のグレーティングラインは、各反射体の停
止帯域の比較的狭い帯域幅を提供するのに必要である。
第３図に示すように、各反射体が適切な波長を反射する
よう、各楕円ブラッグ反射体の間隔は異なっている。グ
レーティング形成工程の次に、層44の中に形成された構
造を破壊しない技術を用いて、クラッド層46が堆積され
る。他の実施例（図示せず）では、ブラッグ反射体は上
部クラッド層46とガイド層13を通してエッチングにより
作られる。
ティングラインを持っているように示されているが、実
際は、各反射体は、数百のグレーティングラインを持
ち、その多数のグレーティングラインは、各反射体の停
止帯域の比較的狭い帯域幅を提供するのに必要である。
第３図に示すように、各反射体が適切な波長を反射する
よう、各楕円ブラッグ反射体の間隔は異なっている。グ
レーティング形成工程の次に、層44の中に形成された構
造を破壊しない技術を用いて、クラッド層46が堆積され
る。他の実施例（図示せず）では、ブラッグ反射体は上
部クラッド層46とガイド層13を通してエッチングにより
作られる。
分波器としてのある応用においては、隣接の波長のチャ
ネル間で低い漏話（20−30dBのオーダー）を提供するこ
とが必要である。例えば、光受信機では、隣接の信号が
非常に接近（即ち50オングストローム程度の隔離）して
いるとき、低漏話（即ち内部信号の隔離）がしばしば必
要になる。第１図の多重化（分波）器に対しては、反射
パワーのピーク値に対する通過帯域の反射パワーは、第
５図に示すように、波長（λ−λＢ）とともに直線的に
低下する。図示のごとく、隣接チャネル間の50オングス
トロームの間隔において約16dBの隔離を示している。多
くの光受信機に対しては、少なくとも30dBの隔離が必要
と考えられる。この要求隔離量を達成する１つの方法
は、隔離を改善する付加的ブラッグ反射体フィルターを
使うことである。
ネル間で低い漏話（20−30dBのオーダー）を提供するこ
とが必要である。例えば、光受信機では、隣接の信号が
非常に接近（即ち50オングストローム程度の隔離）して
いるとき、低漏話（即ち内部信号の隔離）がしばしば必
要になる。第１図の多重化（分波）器に対しては、反射
パワーのピーク値に対する通過帯域の反射パワーは、第
５図に示すように、波長（λ−λＢ）とともに直線的に
低下する。図示のごとく、隣接チャネル間の50オングス
トロームの間隔において約16dBの隔離を示している。多
くの光受信機に対しては、少なくとも30dBの隔離が必要
と考えられる。この要求隔離量を達成する１つの方法
は、隔離を改善する付加的ブラッグ反射体フィルターを
使うことである。
フィルター段を追加した典型的な多重化装置50が第４図
に示されている。第１図の装置10に相当する第４図の装
置50の部分には同じ番号を使用している。第４図に示す
ように、出力導波路16、20、24、28は多重化装置50のフ
ィルター段への入力として使われ、導波路16は、楕円ブ
ラッグ反射体フィルター52によって出力導波路56と結ば
れる。楕円ブラッグ反射体52は、ブラッグ波長λB1を含
む構成なので、波長λ１を伝搬する信号部分を反射し、
この信号は出力導波路56に焦点を結ぶ。前述のごとく、
導波路16と56の出口入口ポートは、夫々ブラッグ反射体
52の焦点に位置している。同じように、ブラッグ反射体
フイルター54はブラッグ波長λB3を含む構成であり、波
長λ３の信号を出力導波路58に反射するような位置にあ
る。フィルター60、62も夫々波長λ２、λ４の信号に関
連して同じ働きをする。本発明の開示によれば、楕円ブ
ラッグ反射体52、54、60、62は、上述のブラッグ反射体
と同方法で形成されている。
に示されている。第１図の装置10に相当する第４図の装
置50の部分には同じ番号を使用している。第４図に示す
ように、出力導波路16、20、24、28は多重化装置50のフ
ィルター段への入力として使われ、導波路16は、楕円ブ
ラッグ反射体フィルター52によって出力導波路56と結ば
れる。楕円ブラッグ反射体52は、ブラッグ波長λB1を含
む構成なので、波長λ１を伝搬する信号部分を反射し、
この信号は出力導波路56に焦点を結ぶ。前述のごとく、
導波路16と56の出口入口ポートは、夫々ブラッグ反射体
52の焦点に位置している。同じように、ブラッグ反射体
フイルター54はブラッグ波長λB3を含む構成であり、波
長λ３の信号を出力導波路58に反射するような位置にあ
る。フィルター60、62も夫々波長λ２、λ４の信号に関
連して同じ働きをする。本発明の開示によれば、楕円ブ
ラッグ反射体52、54、60、62は、上述のブラッグ反射体
と同方法で形成されている。
この装置で達成された隔離についての改良は、第５図の
グラフから明らかである。第５図の左部分は上記の通り
であるが、右部分は上記の二重フィルター技術に関連し
た減衰dB単位で示している。そのdBスケールは左側の２
倍である。この形では、反射した通過帯域の信号パワー
は、（λ−λＢ）２に比例している。それ故、約50オン
グストロームのチャネル間隔と約20オングストロームの
チャネル幅に対して、約32dBの信号隔離が期待される。
グラフから明らかである。第５図の左部分は上記の通り
であるが、右部分は上記の二重フィルター技術に関連し
た減衰dB単位で示している。そのdBスケールは左側の２
倍である。この形では、反射した通過帯域の信号パワー
は、（λ−λＢ）２に比例している。それ故、約50オン
グストロームのチャネル間隔と約20オングストロームの
チャネル幅に対して、約32dBの信号隔離が期待される。
他の実施例においては、本発明の楕円ブラッグ反射体構
造を第６図に示すように、光増幅器間のイン・ライン光
フィルターとして使うことができる。典型的な光増幅器
は、1988年７月29日に出願の“無偏光光増幅装置”と題
する米国特許出願第225,700号に開示されている。この
型の光増幅器は、光受信機又は再生器の部品として用い
られ、電気的増幅器及び光／電気、電気／光変換の必要
性を除去したものである。２段階の光増幅器を持つその
ようなイン・ライン・フィルターを使うためには、次の
基礎的な２条件、即ち（１）入力チャネルへの最小のフ
ィードバック、（２）狭帯域フィルタリング能力、が必
要である。これら２つの条件は、第６図の構成で適合で
きる。楕円ブラッグ反射体を使用することにより、反射
信号は入力信号源から移された点に焦点を結ぶため、フ
ィードバックは最小となる。狭帯域の必要性について
は、第２の、即ちそのような構成の出力段は通常高ゲイ
ンの増幅器であり、自発放射の存在で容易に非直線性に
なり得る。狭帯域フィルターの目的は、第１（入力）増
幅器から第２（出力）増幅器へ伝送される自発放射の抑
制を最大にすることにある。各ブラッグ反射体フィルタ
ーは、所定の狭い帯域（Δλ）内の信号のみを反射する
ので、第２段の増幅器は第１段からの低減されたレベル
の自発放射を受け取る。
造を第６図に示すように、光増幅器間のイン・ライン光
フィルターとして使うことができる。典型的な光増幅器
は、1988年７月29日に出願の“無偏光光増幅装置”と題
する米国特許出願第225,700号に開示されている。この
型の光増幅器は、光受信機又は再生器の部品として用い
られ、電気的増幅器及び光／電気、電気／光変換の必要
性を除去したものである。２段階の光増幅器を持つその
ようなイン・ライン・フィルターを使うためには、次の
基礎的な２条件、即ち（１）入力チャネルへの最小のフ
ィードバック、（２）狭帯域フィルタリング能力、が必
要である。これら２つの条件は、第６図の構成で適合で
きる。楕円ブラッグ反射体を使用することにより、反射
信号は入力信号源から移された点に焦点を結ぶため、フ
ィードバックは最小となる。狭帯域の必要性について
は、第２の、即ちそのような構成の出力段は通常高ゲイ
ンの増幅器であり、自発放射の存在で容易に非直線性に
なり得る。狭帯域フィルターの目的は、第１（入力）増
幅器から第２（出力）増幅器へ伝送される自発放射の抑
制を最大にすることにある。各ブラッグ反射体フィルタ
ーは、所定の狭い帯域（Δλ）内の信号のみを反射する
ので、第２段の増幅器は第１段からの低減されたレベル
の自発放射を受け取る。
第６図の光再生器70は、第１光増幅器72と第２光増幅器
74を含み、それらの間に設けられた光フィルター76と光
アイソレータ77を有する。光フィルター76は上述の方法
で機能する複数の楕円ブラッグ反射体からなる。その動
作について述べると、第１の光増幅器72からの出力は、
波長λａ、λｂ、λｃを中心とした複数の個別の増幅信
号を含んでいる。フィルター76は、λａに近いブラッグ
波長λBaを持つ第１ブラッグ反射体78、λｂに近いブラ
ッグ波長λBbを持つ第２ブラッグ反射体80、λｃに近い
ブラッグ波長λBcを持つ第３ブラッグ反射体82からなっ
ている。本発明の実施例によれば、ブラッグ反射体78、
80、82は、上述のブラッグ反射体が異なるの焦点セット
を持っていたのと対称的に、同一の楕円性を示すように
形成されている。それは、第２光増幅器74への同一の経
路に沿って、反射信号が焦点を結ぶのが望ましいためで
ある。従って、第１増幅器72からの増幅された出力信号
は、アイソレータ77を通って入力導波路84中を伝搬す
る。ここで、導波路77の出口EXはブラッグ反射体78、8
0、82の共通の焦点の１つに位置している。
74を含み、それらの間に設けられた光フィルター76と光
アイソレータ77を有する。光フィルター76は上述の方法
で機能する複数の楕円ブラッグ反射体からなる。その動
作について述べると、第１の光増幅器72からの出力は、
波長λａ、λｂ、λｃを中心とした複数の個別の増幅信
号を含んでいる。フィルター76は、λａに近いブラッグ
波長λBaを持つ第１ブラッグ反射体78、λｂに近いブラ
ッグ波長λBbを持つ第２ブラッグ反射体80、λｃに近い
ブラッグ波長λBcを持つ第３ブラッグ反射体82からなっ
ている。本発明の実施例によれば、ブラッグ反射体78、
80、82は、上述のブラッグ反射体が異なるの焦点セット
を持っていたのと対称的に、同一の楕円性を示すように
形成されている。それは、第２光増幅器74への同一の経
路に沿って、反射信号が焦点を結ぶのが望ましいためで
ある。従って、第１増幅器72からの増幅された出力信号
は、アイソレータ77を通って入力導波路84中を伝搬す
る。ここで、導波路77の出口EXはブラッグ反射体78、8
0、82の共通の焦点の１つに位置している。
その動作について述べると、波長λａの第１反射信号
は、ブラッグ反射体78で反射し、反射体78の他の焦点に
集まり、そこは出力導波路86の入口ENである。同様に、
波長λｂの信号は、ブラッグ反射体80で反射され、導波
路86の入口ENに焦点を結ぶ。反射信号λｃを同様に焦点
を結ぶ。第６図に示すように、出力導波路86は第２増幅
器74の入力と結ばれる。ブラッグ波長λａ、λｂ、λｃ
を持つ上述の３つの個々のブラッグ反射体の代わりに、
反射体の停止帯域中にλａ、λｂ、λｃの全てが存在す
るように作られた単一のチャープ（chirped）ブラッグ
反射体グレーティングを使うこともできる。
は、ブラッグ反射体78で反射し、反射体78の他の焦点に
集まり、そこは出力導波路86の入口ENである。同様に、
波長λｂの信号は、ブラッグ反射体80で反射され、導波
路86の入口ENに焦点を結ぶ。反射信号λｃを同様に焦点
を結ぶ。第６図に示すように、出力導波路86は第２増幅
器74の入力と結ばれる。ブラッグ波長λａ、λｂ、λｃ
を持つ上述の３つの個々のブラッグ反射体の代わりに、
反射体の停止帯域中にλａ、λｂ、λｃの全てが存在す
るように作られた単一のチャープ（chirped）ブラッグ
反射体グレーティングを使うこともできる。
第７図は、本発明の集束楕円ブラッグ反射体を使用でき
る他の構成を示している。この例では、光多重化装置90
は、複数の入力信号を出力信号路へ多重化するのみでな
く、入力信号レーザ源の各々にフィードバックを提供す
るものとして示されている。フィードバックが無い場合
には、光源の中央波長λ０が、例えば、動作温度や光源
の老化によってドリフトすることもあるため、光伝送に
とりフィードバックは重要である。本発明によれば、フ
ィードバックは、各楕円ブラッグ反射体の前面に、短い
（Ｌ＝XLB、ここでＸ≦１）円形ブラッグ反射体を挿入
することにより達成され、各信号の一部は、出力信号路
へ向かわずに、光源に向かって進む。第７図で、多重化
装置90は、波長λ１、λ２、λ３、λ４で動作する４つ
の入力デバイス（即ちレーザ）の１セットを用いてい
る。上述の構成と同様に、波長λ１の信号は、導波路92
に沿って伝搬し、導波路92の出口EX1において光ガイド
層と結合する。第１集束ブラッグ反射体94のブラッグ波
長λB1に近い波長λ１の信号は、反射して出力導波路96
の入口ENで焦点を結ぶ。導波路92、96の出口、入口ポー
トは夫々ブラッグ反射体94の焦点に位置している。フィ
ードバック用ブラッグ反射体98は、反射体94の前面に形
成され、導波路92の出口EX1を中心とした同心環状グレ
ーティングラインを有し、それによってλ１の信号の一
部は反射して出口EX1で焦点を結び、信号源に戻る。光
源に反射される信号の割合は、環状反射体98の長さの関
数である。
る他の構成を示している。この例では、光多重化装置90
は、複数の入力信号を出力信号路へ多重化するのみでな
く、入力信号レーザ源の各々にフィードバックを提供す
るものとして示されている。フィードバックが無い場合
には、光源の中央波長λ０が、例えば、動作温度や光源
の老化によってドリフトすることもあるため、光伝送に
とりフィードバックは重要である。本発明によれば、フ
ィードバックは、各楕円ブラッグ反射体の前面に、短い
（Ｌ＝XLB、ここでＸ≦１）円形ブラッグ反射体を挿入
することにより達成され、各信号の一部は、出力信号路
へ向かわずに、光源に向かって進む。第７図で、多重化
装置90は、波長λ１、λ２、λ３、λ４で動作する４つ
の入力デバイス（即ちレーザ）の１セットを用いてい
る。上述の構成と同様に、波長λ１の信号は、導波路92
に沿って伝搬し、導波路92の出口EX1において光ガイド
層と結合する。第１集束ブラッグ反射体94のブラッグ波
長λB1に近い波長λ１の信号は、反射して出力導波路96
の入口ENで焦点を結ぶ。導波路92、96の出口、入口ポー
トは夫々ブラッグ反射体94の焦点に位置している。フィ
ードバック用ブラッグ反射体98は、反射体94の前面に形
成され、導波路92の出口EX1を中心とした同心環状グレ
ーティングラインを有し、それによってλ１の信号の一
部は反射して出口EX1で焦点を結び、信号源に戻る。光
源に反射される信号の割合は、環状反射体98の長さの関
数である。
同様な方法で、λ２の信号は、入力導波路100に沿って
伝搬し、導波路100の出口EX2で光ガイド層と結合する。
λ２は第２集束ブラッグ反射体102のブラッグ波長λB2
に近いので、この波長の信号は導波路96の入口ENで焦点
を結ぶ。ここでENとEX2は第２ブラッグ反射体102の焦点
に位置している。環状フィードバック用ブラッグ反射体
104は、楕円ブラッグ反射体102の前面に形成され、λ２
の信号の一部を出口EX2へ反射し、導波路100を経て光源
に戻る。λ３の信号は、同じく、入力導波路106及び第
３集束楕円ブラッグ反射体108の前面の環状フィードバ
ック用ブラッグ反射体110の共に動作する。同じく、λ
４の信号は、入力導波路112、フィードバック用ブラッ
グ反射体116、楕円ブラッグ反射体114と共に機能する。
伝搬し、導波路100の出口EX2で光ガイド層と結合する。
λ２は第２集束ブラッグ反射体102のブラッグ波長λB2
に近いので、この波長の信号は導波路96の入口ENで焦点
を結ぶ。ここでENとEX2は第２ブラッグ反射体102の焦点
に位置している。環状フィードバック用ブラッグ反射体
104は、楕円ブラッグ反射体102の前面に形成され、λ２
の信号の一部を出口EX2へ反射し、導波路100を経て光源
に戻る。λ３の信号は、同じく、入力導波路106及び第
３集束楕円ブラッグ反射体108の前面の環状フィードバ
ック用ブラッグ反射体110の共に動作する。同じく、λ
４の信号は、入力導波路112、フィードバック用ブラッ
グ反射体116、楕円ブラッグ反射体114と共に機能する。
光源に送り返された信号の部分は、全信号パワーの僅か
な部分（例えば10％以下）である。しかし、この僅かな
信号は、各フィードバック反射体のブラッグ波長に近い
各レーザ源の波長を安定させるに十分である。レーザと
ブラッグ反射体が半導体チツプの能動口と受動口になっ
ているこのモノシリックデバイスの実施例は有益であ
る。
な部分（例えば10％以下）である。しかし、この僅かな
信号は、各フィードバック反射体のブラッグ波長に近い
各レーザ源の波長を安定させるに十分である。レーザと
ブラッグ反射体が半導体チツプの能動口と受動口になっ
ているこのモノシリックデバイスの実施例は有益であ
る。
第１図は、本発明の楕円ブラッグ反射体を使用した集積
光多重化／分波装置を示す図、 第２図は、本発明の楕円ブラッグ反射体の詳細図、 第３図は、第１図の透視断面図、 第４図は、二重フィルタリングを提供する楕円ブラッグ
反射体の２セットを使用する本発明の他の実施例の説明
図、 第５図は、第４図に示した二重フィルタリングを使用し
た時の信号隔離の改善を示すグラフ、 第６図は、本発明の楕円ブラッグ反射体の１セットを含
むイン・ラインのフィルターを用いた光増幅器を示す
図、 第７図は、本発明の集束ブラッグ反射体を用いたフイー
ドバックを伴う他の光多重化装置を示す図である。
光多重化／分波装置を示す図、 第２図は、本発明の楕円ブラッグ反射体の詳細図、 第３図は、第１図の透視断面図、 第４図は、二重フィルタリングを提供する楕円ブラッグ
反射体の２セットを使用する本発明の他の実施例の説明
図、 第５図は、第４図に示した二重フィルタリングを使用し
た時の信号隔離の改善を示すグラフ、 第６図は、本発明の楕円ブラッグ反射体の１セットを含
むイン・ラインのフィルターを用いた光増幅器を示す
図、 第７図は、本発明の集束ブラッグ反射体を用いたフイー
ドバックを伴う他の光多重化装置を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロドニー シー．キスラー アメリカ合衆国，18042 ペンシルバニア イーストン，パーソン ストリート 201 (72)発明者 ケニス ジェフリー オーロスキー アメリカ合衆国，08846 ニュージャージ ィ ミドルセックス，シャーン ドライブ ８ (72)発明者 ヨシ シャニ アメリカ合衆国，07974 ニュージャージ ィ マレー ヒル，セントラル アヴェニ ュー 443 (72)発明者 アースマンド スヴェイナン サドボ アメリカ合衆国，07901 ニュージャージ ィ サミット，エドガー ストリート 10 (56)参考文献 特開 昭54−102136（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−6605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115111（ＪＰ，Ａ)
Claims (21)
- 【請求項１】第１波長λ０の光信号を導通できる、入口
ポートと出口ポートを含む第１光導波路（12）、 前記第１波長λ０の光信号を導通できる、入口ポートと
出口ポートを含む第２光導波路（16）、及び 前記第１の波長λ０の光信号を反射でき、前記第１、第
２の光導波路間に位置する少なくとも１つのブラッグ反
射体（14）、 を有するデバイスにおいて、 少なくとも１つのブラッグ反射体は、波長λ０周囲の帯
域Δλ内の光信号を反射し、他の光信号は透過する複数
の共焦点のほぼ楕円状のグレーティングラインを含む少
なくとも１つの集束ブラッグ反射体を含み、 この集束ブラッグ反射体は、前記第１導波路のポート
が、前記複数の共焦点のほぼ楕円状のグレーティングラ
インの第１の焦点に位置し、また前記第２導波路のポー
トが前記集束ブラッグ反射体を形成している前記複数の
共焦点のほぼ楕円グレーティングラインの第２の残りの
焦点に位置するように、前記第１、第２光導波路に関係
して配置されることを特徴とするブラッグ反射体を有す
る光デバイス。 - 【請求項２】光信号が透過するように、少なくとも１つ
の集束ブラッグ反射体と、第１、第２の光導波路との間
に配置された光ガイド媒体（13）を含むことを特徴とす
る請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項３】第１光導波路は更に、異なる波長（λ1,λ
2,…，λＮ）のＮ個の信号を導通でき、 前記光デバイスは更に、 それぞれ入口、出口ポートを有し、前記Ｎ個の光信号を
異なる別々に導通することのできるＮ個の光導波路（1
6,20,24,28）、 各々が共焦点のほぼ楕円状のグレーティングラインを含
み、各反射体は前記Ｎ個の光信号の１つずつを異なる別
々に関連光導波路へ反射する異なるブラッグ波長を有す
るＮ個の集束ブラッグ反射体（14,18,22,26）を有し、 このＮ個の集束ブラッグ反射体は、１つの共通の焦点を
共有し、前記第１光導波路のポートは、前記共通の焦点
に位置し、及び前記Ｎ個の光導波路の各導波路のポート
（O1,O2,O3,O4）は、前記Ｎ個の集束ブラッグ反射体の
関連集束ブラッグ反射体の第２の残りの焦点に位置する
よう連続的に配置されることを特徴とする請求項１、２
のいずれかに記載の光デバイス。 - 【請求項４】Ｎ個の集束ブラッグ反射体は、最短波長の
ブラッグ反射体が光導波路に最も近くに位置し、最短ブ
ラッグ波長から最長ブラッグ波長の順に配置されている
ことを特徴とする請求項３記載の光デバイス。 - 【請求項５】１≦Ｎ≦４であることを特徴とする請求項
３、４のいずれかに記載の光デバイス。 - 【請求項６】第１光導波路は入力光導波路であり、Ｎ個
の光導波路は出力光導波路であり、分波装置であること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光デバイ
ス。 - 【請求項７】入力光導波路の出口ポート、出力導波路の
Ｎ個の入口ポート及びＮ個の集束ブラッグ反射体の間に
配置され、光信号を伝達する光ガイド媒体を更に含むこ
とを特徴とする請求項６記載の光デバイス。 - 【請求項８】Ｎ個の集束ブラッグ反射体の第２群（52,5
4,60,62）を有し、 これら集束ブラッグ反射体は、各々共焦点を持つ楕円を
有し、Ｎ個の集束ブラッグ反射体の第１群から反射され
たＮ個のうちの異なる別々の１つの信号を反射し、前記
Ｎ個の集束ブラッグ反射体の第２群の各々の集束ブラッ
グ反射体は、異なる楕円率を有し、かつ異なる焦点対を
有し、第２群の各ブラッグ反射体の１つの焦点は、第１
のＮ個の光導波路からの、それと関連した出力導波路の
出口に位置し、 かつＮ個の出力導波路の第２群（56,58,64,66）を有
し、 これらは入口、出口ポートを有し、前記Ｎ個の集束ブラ
ッグ反射体の第２群と１対１の関係を持ち、各々は２回
反射されたＮ個の光信号のうちの異なる別々の１つを受
け、各出力導波路の入口ポートは、前記Ｎ個のブラッグ
反射体の第２群の関連集束ブラッグ反射体の第２の残り
の焦点に位置し、 Ｎ個の光入力信号群の隣接する光信号間の隔離を改善す
ることを特徴とする請求項６、７のいずれかに記載の光
デバイス。 - 【請求項９】Ｍ群の集束ブラッグ反射体で構成され、各
反射体は共焦点楕円のグレーティングで構成されてお
り、 Ｍ群の出力導波路を有し、複数の集束ブラッグ反射体の
各々が、前からの関連出力ポート及び後の複数の光出力
導波路の入力ポートを焦点として含むように配置され、 これにより、前記Ｎ個の光出力導波路群に焦点を結ぶ前
に、前記Ｎ個の光信号のＭ回の反射を提供することが可
能である分波装置であることを特徴とする請求項８に記
載の光デバイス。 - 【請求項１０】Ｎ個の光導波路（92,100,106,112）は入
力光導波路であり、第１光導波路（96）は出力光導波路
であり、多重化装置であることを特徴とする請求項１〜
５のいずれかに記載の光デバイス。 - 【請求項１１】Ｎ個の入力導波路群、出力導波路及びＮ
個の集束ブラッグ反射体群の間に設けられ、それらの間
で光信号を伝送するための光ガイド媒体を更に含むこと
を特徴とする請求項10に記載の光デバイス。 - 【請求項１２】相当する集束ブラッグ反射体と関連し、
かつ反射光信号を、関連入力光導波路の出口へ向け直す
ように形成された複数のグレーティングラインを含む少
なくとも１つのフィードバック・ブラッグ反射体（98,1
04,110,116）を更に含み、 Ｎ個の集束ブラッグ反射体群の少なくとも１つのブラッ
グ反射体と、Ｎ個の入力光導波路群の少なくとも１つの
入力導波路の間で光フィードバックを提供することがで
きる多重化装置であることを特徴とする請求項10、11の
いずれかに記載の光デバイス。 - 【請求項１３】少なくとも１つのフィードバック・ブラ
ッグ反射体は、Ｎ個の集束ブラッグ反射体群と１対１の
関係を持つＮ個のフィードバック・ブラッグ反射体群を
含むことを特徴とする請求項12に記載の光デバイス。 - 【請求項１４】各フィードバック・ブラッグ反射体は、
関連入力光信号の一部のみが、関連入力光導波路の出口
へ反射されるように、関連集束ブラッグ反射体に対して
比較的少ないグレーティングラインを含むことを特徴と
する請求項12、13のいずれかに記載の光デバイス。 - 【請求項１５】各フィードバック・ブラッグ反射体は、
複数の共焦点環状グレーティングライン群を含み、か
つ、その関連出口が、前記複数の共焦点環状グレーティ
ングライン群の焦点に位置するように配置されているこ
とを特徴とする請求項12〜14のいずれかに記載の光デバ
イス。 - 【請求項１６】Ｎ個の入力光導波路群と１対１の関係を
持つＮ個のレーザ・ベース信号源群を更に含むことを特
徴とする請求項12〜15のいずれかに記載の光デバイス。 - 【請求項１７】全ての要素が単一の基板上に形成される
ことを特徴とする請求項16に記載の光デバイス。 - 【請求項１８】別個の入口、出口ポートを有し、Ｎ個の
光入力信号（λ1,λ2,…，λＮ）を導通できる入力光導
波路（84）と、 別個の入口、出口ポートを有し、Ｎ個の光入力信号を導
通できる出力光導波路（86）と、 直列配置されたＮ個の集束ブラッグ反射体と、からなる
光フィルターにおいて、その各Ｎ個の集束ブラッグ反射
体（78,80,82）は、複数の共焦点楕円グレーティングラ
インを持ち、異なるブラッグ波長を有し、前記Ｎ個の光
入力信号の異なる別々の１つを反射させ全ての他の光信
号をそこを介して伝送するため、Ｎ個の集束ブラッグ反
射体は実質的に同一の楕円率を示し、共通の１対の焦点
を共有し、前記入力光導波路の出口は前記１対の共通焦
点の第１の焦点に位置した連続的構成で配置され、 前記出力光導波路の入口は前記１対の共通焦点の第２の
残りの焦点に配置されている ことを特徴とする光フィルター。 - 【請求項１９】入力光導波路は第１光増幅器（72）の出
力を受けるように接続され、かつ、出力光導波路は第２
光増幅器（74）の入力を供給するように接続され、Ｎ個
の集束ブラッグ反射体群は、前記第１、第２の光増幅器
の間のイン・ライン光フィルタとして機能することを特
徴とする請求項18に記載の光フィルター。 - 【請求項２０】第１と第２の光増幅器の間に設けられた
光隔離装置（77）を更に含むことを特徴とする請求項19
に記載の光フィルター。 - 【請求項２１】全ての要素が単一基板上に形成されたこ
とを特徴とする請求項18〜20のいずれかに記載の光フィ
ルター。
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