JPH07301721A - 周波数ルーティング装置 - Google Patents
周波数ルーティング装置Info
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- JPH07301721A JPH07301721A JP7127590A JP12759095A JPH07301721A JP H07301721 A JPH07301721 A JP H07301721A JP 7127590 A JP7127590 A JP 7127590A JP 12759095 A JP12759095 A JP 12759095A JP H07301721 A JPH07301721 A JP H07301721A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—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
- G02B6/12016—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 input or output waveguides, e.g. tapered waveguide ends, coupled together pairs of output waveguides
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- 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
- 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
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 最小の損失で、平坦なパスバンドを有する周
波数ルーティング装置と、このパスバンドの中心波長を
選択できる大きな柔軟性を有する周波数ルーティング装
置を提供する。 【構成】 本発明の周波数ルーティング装置は、複数の
第１導波路群と、この第１導波路群に接続された第１の
自由空間領域と、この第１の自由空間領域に接続された
第２の導波路群と、第２の導波路群に接続される複数の
不等長の導波路を有する光学グレーティングと、この光
学グレーティングに接続される第３の導波路群と、この
第３の複数の導波路群に接続される第２自由空間領域と
からなる。少なくとも一つの導波路が、第２の自由空間
領域に接続されている。第１の導波路群は、少なくとも
二つの隣接する導波路を有し、Ｙ型ブランチカプラが、
この二つの隣接した導波路に接続されている。この隣接
した導波路は、第１自由空間領域に沿って、所定長離れ
て配置されて、特定のパスバンド幅を提供する。
波数ルーティング装置と、このパスバンドの中心波長を
選択できる大きな柔軟性を有する周波数ルーティング装
置を提供する。 【構成】 本発明の周波数ルーティング装置は、複数の
第１導波路群と、この第１導波路群に接続された第１の
自由空間領域と、この第１の自由空間領域に接続された
第２の導波路群と、第２の導波路群に接続される複数の
不等長の導波路を有する光学グレーティングと、この光
学グレーティングに接続される第３の導波路群と、この
第３の複数の導波路群に接続される第２自由空間領域と
からなる。少なくとも一つの導波路が、第２の自由空間
領域に接続されている。第１の導波路群は、少なくとも
二つの隣接する導波路を有し、Ｙ型ブランチカプラが、
この二つの隣接した導波路に接続されている。この隣接
した導波路は、第１自由空間領域に沿って、所定長離れ
て配置されて、特定のパスバンド幅を提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自由空間を利用した複
数の導波路を有する周波数ルーティング装置に関する。
数の導波路を有する周波数ルーティング装置に関する。
【０００２】
【従来技術の説明】光スイッチ多重化、および、分離化
装置は、従来、スターカプラの入力と導通する近接に配
置された複数の入力導波路を有する相互接続装置を用い
て実現されてきた。このスターカプラの出力は、光学グ
レーティング装置と連通している。そして、この光学グ
レーティング装置は、一連の光学導波路を有し、それら
の各導波路は、所定量だけ最近接のそれとは長さが異な
っている。この光学グレーティングは、第２のスターカ
プラの入力に接続され、その出力は、スイッチング、マ
ルチプレキシング、デマルチプレキシング装置の出力を
形成する。このような相互接続装置の例が、米国特許第
５，００２，３５０号と第５，１３６，６７１号に開示
されている。
装置は、従来、スターカプラの入力と導通する近接に配
置された複数の入力導波路を有する相互接続装置を用い
て実現されてきた。このスターカプラの出力は、光学グ
レーティング装置と連通している。そして、この光学グ
レーティング装置は、一連の光学導波路を有し、それら
の各導波路は、所定量だけ最近接のそれとは長さが異な
っている。この光学グレーティングは、第２のスターカ
プラの入力に接続され、その出力は、スイッチング、マ
ルチプレキシング、デマルチプレキシング装置の出力を
形成する。このような相互接続装置の例が、米国特許第
５，００２，３５０号と第５，１３６，６７１号に開示
されている。
【０００３】このような装置の構成は、この装置の個別
の入力ポートに入る複数の個別の波長光が、その出力ポ
ートの所定の上に出現するよう組み合わされている。こ
のように構成することにより、この装置は、多重化機能
（マルチプレキシング）を実現している。また、この同
一の装置は、分離化機能（デマルチプレキシング）を実
現している。このような状況において、複数の入力波長
光は、この装置の所定の一つの入力ポートに向けられて
いる。各入力導波路光は、他の波長光とは分離されて、
この装置の所定の出力ポートに向けられている。入力波
長を適宜選択することにより、どのように選択された出
力ポートとどのように選択された入力ポートとの間での
スイッチングができることになる。したがって、このよ
うな装置は、周波数ルーティング装置とも称する。
の入力ポートに入る複数の個別の波長光が、その出力ポ
ートの所定の上に出現するよう組み合わされている。こ
のように構成することにより、この装置は、多重化機能
（マルチプレキシング）を実現している。また、この同
一の装置は、分離化機能（デマルチプレキシング）を実
現している。このような状況において、複数の入力波長
光は、この装置の所定の一つの入力ポートに向けられて
いる。各入力導波路光は、他の波長光とは分離されて、
この装置の所定の出力ポートに向けられている。入力波
長を適宜選択することにより、どのように選択された出
力ポートとどのように選択された入力ポートとの間での
スイッチングができることになる。したがって、このよ
うな装置は、周波数ルーティング装置とも称する。
【０００４】従来公知の周波数ルーティング装置は、個
別の入力ポートと、個別の出力ポートとの間で、平坦な
パスバンドを効率よく提供することができない。さら
に、このパスバンドの中心波長を選択することが難し
い。
別の入力ポートと、個別の出力ポートとの間で、平坦な
パスバンドを効率よく提供することができない。さら
に、このパスバンドの中心波長を選択することが難し
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、できるだけ最小限の損失でもって、平坦なパス
バンドを有する周波数ルーティング装置を提供し、ま
た、同時に、このパスバンドの中心波長を選択できる大
きな柔軟性を有する周波数ルーティング装置を提供する
ことである。
目的は、できるだけ最小限の損失でもって、平坦なパス
バンドを有する周波数ルーティング装置を提供し、ま
た、同時に、このパスバンドの中心波長を選択できる大
きな柔軟性を有する周波数ルーティング装置を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の周波数ルーティ
ング装置は、複数の第１導波路群と、この第１導波路群
に接続された第１の自由空間領域とを有する。第２の導
波路群が、この第１の自由空間領域に接続されている。
光学グレーティングが第２の導波路群に接続されてお
り、この光学グレーティングは、複数の不等長の導波路
を有する。第３の導波路群がこの光学グレーティングに
接続されて、第２自由空間領域がこの第３の複数の導波
路群に接続されている。少なくとも一つの導波路は、第
２の自由空間領域に接続されている。この第１の導波路
群は、少なくとも二つの隣接する導波路を有し、それら
は、この第１の自由空間領域から離間した端部を有す
る。Ｙ型ブランチカプラが、この二つの隣接した導波路
の遠隔端部に接続されている。この隣接した導波路は、
第１自由空間領域に沿って、所定長離れて配置されて、
特定のパスバンド幅を提供する。
ング装置は、複数の第１導波路群と、この第１導波路群
に接続された第１の自由空間領域とを有する。第２の導
波路群が、この第１の自由空間領域に接続されている。
光学グレーティングが第２の導波路群に接続されてお
り、この光学グレーティングは、複数の不等長の導波路
を有する。第３の導波路群がこの光学グレーティングに
接続されて、第２自由空間領域がこの第３の複数の導波
路群に接続されている。少なくとも一つの導波路は、第
２の自由空間領域に接続されている。この第１の導波路
群は、少なくとも二つの隣接する導波路を有し、それら
は、この第１の自由空間領域から離間した端部を有す
る。Ｙ型ブランチカプラが、この二つの隣接した導波路
の遠隔端部に接続されている。この隣接した導波路は、
第１自由空間領域に沿って、所定長離れて配置されて、
特定のパスバンド幅を提供する。
【０００７】
【実施例】図１は、従来の周波数ルーティング装置を表
す詳細図である。この周波数ルーティング装置は、自由
区間領域９８に接続された複数の入力導波路２i、ｉ＝
１、２、．．．、Ｎを有する。複数の出力導波路３０
は、自由区間領域９８から延びて、光学グレーティング
３２に接続されている。この光学グレーティング３２
は、複数の不等長の導波路を有し、これにより、自由空
間領域４６に接続される複数の入力導波路３４に対応し
て、異なった所定のパス長差を提供する。この自由空間
領域４６は、複数の出力導波路４k、ｋ＝１、
２、．．．、Ｎに接続されている。このような構成の周
波数ルーティング装置は、光周波数のマルチプレクサ、
および、デマルチプレクサとして機能する。例えば、振
幅Ａの信号が２１に入力されると、振幅ＡＴ11、Ａ
Ｔ12、．．．、ＡＴ1Nの複数の信号が、この出力導波路
に生成される。そして、このＴikは、入力導波路２iの
伝送係数の値を意味し、このような周波数ルーティング
装置は、前掲の米国特許に開示されている。
す詳細図である。この周波数ルーティング装置は、自由
区間領域９８に接続された複数の入力導波路２i、ｉ＝
１、２、．．．、Ｎを有する。複数の出力導波路３０
は、自由区間領域９８から延びて、光学グレーティング
３２に接続されている。この光学グレーティング３２
は、複数の不等長の導波路を有し、これにより、自由空
間領域４６に接続される複数の入力導波路３４に対応し
て、異なった所定のパス長差を提供する。この自由空間
領域４６は、複数の出力導波路４k、ｋ＝１、
２、．．．、Ｎに接続されている。このような構成の周
波数ルーティング装置は、光周波数のマルチプレクサ、
および、デマルチプレクサとして機能する。例えば、振
幅Ａの信号が２１に入力されると、振幅ＡＴ11、Ａ
Ｔ12、．．．、ＡＴ1Nの複数の信号が、この出力導波路
に生成される。そして、このＴikは、入力導波路２iの
伝送係数の値を意味し、このような周波数ルーティング
装置は、前掲の米国特許に開示されている。
【０００８】この図１に示した周波数ルーティング装置
の動作を図２に示す。同図は、特定の入力導波路２1の
周波数ルーティング装置の伝送係数Ｔ1kのセットを波長
λの関数として示している。各伝送係数の波長の関数と
しての変動は、周期Ｘoを有する周期的なものである。
入力導波路と出力導波路が、この周波数ルーティング装
置の観測フィールド（すなわち、ブリリュアンゾーン）
内で均一に配置される場合の対称な構成においては、Ｘ
oは、次式で与えられる。
の動作を図２に示す。同図は、特定の入力導波路２1の
周波数ルーティング装置の伝送係数Ｔ1kのセットを波長
λの関数として示している。各伝送係数の波長の関数と
しての変動は、周期Ｘoを有する周期的なものである。
入力導波路と出力導波路が、この周波数ルーティング装
置の観測フィールド（すなわち、ブリリュアンゾーン）
内で均一に配置される場合の対称な構成においては、Ｘ
oは、次式で与えられる。
【数１】 ここで、Ｎは、入力（あるいは、出力）導波路の全数
で、Ｓは、チャネルスペースで、隣接する伝送係数の最
大ピークの間の波長分離として定義される（図２）。波
長λ0は、伝送係数Ｔikに対する最大値に対応する波長
である。図１において、波長λ0は、伝送係数Ｔ11の最
大値に対応する。様々な伝送係数Ｔikに対する最大伝送
波長λikは、波長λ0からＳの倍数だけずれている。す
なわち、次式のように表される。
で、Ｓは、チャネルスペースで、隣接する伝送係数の最
大ピークの間の波長分離として定義される（図２）。波
長λ0は、伝送係数Ｔikに対する最大値に対応する波長
である。図１において、波長λ0は、伝送係数Ｔ11の最
大値に対応する。様々な伝送係数Ｔikに対する最大伝送
波長λikは、波長λ0からＳの倍数だけずれている。す
なわち、次式のように表される。
【数２】 ここで、整数ｉ、ｋ＝１、．．．、Ｎで、入力波長と出
力波長の位置を示す。ｑは整数で、λoは導波路ｉ＝ｋ
＝１に対する最大伝送波長を表す。この波長λｏは、マ
ルチプレクサ中心波長と称する。パラメータＸは次式で
定義される。
力波長の位置を示す。ｑは整数で、λoは導波路ｉ＝ｋ
＝１に対する最大伝送波長を表す。この波長λｏは、マ
ルチプレクサ中心波長と称する。パラメータＸは次式で
定義される。
【数３】 この伝送係数は、ほぼ同一の特徴を有し、それゆえに、
それらは、同一の関数Ｔ（Ｘ）で表される。その結果、
特定の入力波長に対応する全ての伝送係数は、等間隔の
伝送ピークのアレイを生成する（図２）。隣接するピー
クのスペースは、チャネルスペースＳに等しい。
それらは、同一の関数Ｔ（Ｘ）で表される。その結果、
特定の入力波長に対応する全ての伝送係数は、等間隔の
伝送ピークのアレイを生成する（図２）。隣接するピー
クのスペースは、チャネルスペースＳに等しい。
【０００９】従来の周波数ルーティング装置において
は、チャネルスペースＳは、異なる波長間でのクロスト
ークが無視できる程度の大きさに設定される。その結
果、特定の最大伝送波長においては、特定の伝送係数Ｔ
ikに対しては、他の全ての伝送係数Ｔikは無視できる。
言い替えると、様々な伝送係数Ｔikは、図２に示すよう
に、互いに重なり合わないように設定される。
は、チャネルスペースＳは、異なる波長間でのクロスト
ークが無視できる程度の大きさに設定される。その結
果、特定の最大伝送波長においては、特定の伝送係数Ｔ
ikに対しては、他の全ての伝送係数Ｔikは無視できる。
言い替えると、様々な伝送係数Ｔikは、図２に示すよう
に、互いに重なり合わないように設定される。
【００１０】一般的に述べると、従来の周波数ルーティ
ング装置においては、エネルギー損失を最小にするため
に、入力導波路と周波数ルーティング装置との間でほぼ
完全なマッチングを行うことにより為される。実際問題
としては、“IEEE PhotonicsTechnology Letters”Vol.
3, No.9（１９９年９月）の８１２〜８１５ページの“A
n NxN Optical Multiplexer using A Planar Arrangeme
nt of Two Star Couplers”（C. Dragone著）に記載さ
れたタイプの対称の構成においては、このマッチング条
件は、同一の入力導波路と出力導波路を用いることによ
って満足できるものである。その結果、この周波数ルー
ティング装置における損失を無視すると、波長λikにお
いて、ほぼ１の伝送が行われる。以下の説明において、
構成を単純化するために、理想的でない製造により引き
起こされる損失は無視するものとする。したがって、 Ｔ（０）＝１ である。
ング装置においては、エネルギー損失を最小にするため
に、入力導波路と周波数ルーティング装置との間でほぼ
完全なマッチングを行うことにより為される。実際問題
としては、“IEEE PhotonicsTechnology Letters”Vol.
3, No.9（１９９年９月）の８１２〜８１５ページの“A
n NxN Optical Multiplexer using A Planar Arrangeme
nt of Two Star Couplers”（C. Dragone著）に記載さ
れたタイプの対称の構成においては、このマッチング条
件は、同一の入力導波路と出力導波路を用いることによ
って満足できるものである。その結果、この周波数ルー
ティング装置における損失を無視すると、波長λikにお
いて、ほぼ１の伝送が行われる。以下の説明において、
構成を単純化するために、理想的でない製造により引き
起こされる損失は無視するものとする。したがって、 Ｔ（０）＝１ である。
【００１１】損失を含めるためには、Ｔ（Ｘ）に１以下
の適切な伝送係数ｂを乗算すればよい。
の適切な伝送係数ｂを乗算すればよい。
【００１２】前述した従来の周波数ルーティング装置
は、好ましくない特徴、すなわち、パスバンドがチャネ
ルスペースよりもはるかに小さい幅Ｗを有する（図
２）。伝送係数の変動が１ｄＢ以下にとどまるようなパ
スバンド幅Ｗは、通常、チャネルスペースの１／３以下
である。本発明によれば、この制限は、図１に示す周波
数ルーティング装置が、出力導波路の対を結合して変更
し、ほぼ平坦なパスバンドを生成することにより解決さ
れる。図６の周波数ルーティング装置は、一対の隣接す
る出力導波路４3と４4が、Ｙ型ブランチカプラ６により
結合されており、図１０に示した同様な構成において
は、隣接する一対の入力導波路がＹ型ブランチカプラに
より結合されている。
は、好ましくない特徴、すなわち、パスバンドがチャネ
ルスペースよりもはるかに小さい幅Ｗを有する（図
２）。伝送係数の変動が１ｄＢ以下にとどまるようなパ
スバンド幅Ｗは、通常、チャネルスペースの１／３以下
である。本発明によれば、この制限は、図１に示す周波
数ルーティング装置が、出力導波路の対を結合して変更
し、ほぼ平坦なパスバンドを生成することにより解決さ
れる。図６の周波数ルーティング装置は、一対の隣接す
る出力導波路４3と４4が、Ｙ型ブランチカプラ６により
結合されており、図１０に示した同様な構成において
は、隣接する一対の入力導波路がＹ型ブランチカプラに
より結合されている。
【００１３】図３に示したカーブＴ0（Ｘ）により示さ
れるような幅広い伝送関数を有する周波数ルーティング
装置を提供するために、結合された隣接する導波路の間
のチャネルスペースＳは、対応する伝送係数がオーバー
ラップするように小さくしなければならない。具体的に
は、出力導波路ｋ＝１とｋ＝２（例えば、導波路４1と
４2）が、図６に示すように結合されている場合には、
正味伝送係数Ｔ0は、個々のオーバーラップした伝送係
数Ｔ11とＴ12の和により与えられる。したがって、結合
された導波路の間のスペースを適宜選択することによ
り、伝送係数Ｔ0は、所望のバンド幅Ｗを有することに
なる。
れるような幅広い伝送関数を有する周波数ルーティング
装置を提供するために、結合された隣接する導波路の間
のチャネルスペースＳは、対応する伝送係数がオーバー
ラップするように小さくしなければならない。具体的に
は、出力導波路ｋ＝１とｋ＝２（例えば、導波路４1と
４2）が、図６に示すように結合されている場合には、
正味伝送係数Ｔ0は、個々のオーバーラップした伝送係
数Ｔ11とＴ12の和により与えられる。したがって、結合
された導波路の間のスペースを適宜選択することによ
り、伝送係数Ｔ0は、所望のバンド幅Ｗを有することに
なる。
【００１４】二つの隣接する出力（あるいは、入力）導
波路が、本発明により、Ｙ型ブランチカプラにより結合
されている場合には、正味伝送係数Ｔ0（Ｘ）は、個々
の伝送係数の和（例えば、図６に示した周波数ルーティ
ング装置に対し、Ｔ11とＴ12）以下となるような損失し
か発生しない。具体的には、正味伝送係数Ｔ（０）は、
次式で表される。
波路が、本発明により、Ｙ型ブランチカプラにより結合
されている場合には、正味伝送係数Ｔ0（Ｘ）は、個々
の伝送係数の和（例えば、図６に示した周波数ルーティ
ング装置に対し、Ｔ11とＴ12）以下となるような損失し
か発生しない。具体的には、正味伝送係数Ｔ（０）は、
次式で表される。
【数４】
【００１５】次に、図３に示すような所望の広域パスバ
ンド特性を有する周波数ルーティング装置が形成できる
条件について説明する。チャネルスペースＳは、導波路
スペースｓと線形関係にある。
ンド特性を有する周波数ルーティング装置が形成できる
条件について説明する。チャネルスペースＳは、導波路
スペースｓと線形関係にある。
【数５】 ここで、ｃは、マルチプレクサの設計パラメータに依存
する定数である。導波路スペースｓが非常に小さい場合
には、導波路は、強く結合され、隣接する伝送係数（図
６の周波数ルーティング装置におけるＴ11とＴ12）は、
図４に図示した特性を示す。−Ｓ／２に対応する波長に
おいては、この入力導波路に供給されるパワーは、ｋ＝
１に対応する出力導波路に転送される。＋Ｓ／２に対応
する波長においては、この入力導波路に供給されるパワ
ーの大部分は、ｋ＝２に対応する出力導波路に転送され
る。中間波長（すなわち、Ｘ＝０）においては、パワー
の約半分がｋ＝１とｋ＝２の出力導波路に転送される。
この中間波長における伝送係数の各値は、約Ｔ（０）／
２である。それゆえに、式（４）から、この結合された
導波路が近接して配置されている場合には、この二つの
伝送係数Ｔ11とＴ12の組み合わせは、図５の（ａ）に図
示した特性を有する。この場合、Ｔ0（Ｘ）は、平坦な
パスバンドを示さないが、Ｘ＝０で最大値を有し、Ｘ＝
＋／−Ｓ／２で低い値を示す。しかし、ほぼ平坦なパス
バンドは、導波路スペースｓを充分大きくして、二つの
伝送係数をＸ＝０での最小値だけ分離することにより得
られる（図５（ｂ））。このパスバンド内の最大伝送係
数と最小伝送係数の間の比率は、Ｙ型ブランチカプラに
より結合された二つの導波路の間の導波路スペースｓを
適宜選択することによりいかなる所望の値もとることが
できる。例えば、図３に示すような特定の特性は、導波
路スペースｓを次式となるように選択することにより得
られる。 Ｔ（Ｓ／２）≒Ｔ（０）／２ この上式は、ほぼ平坦なパスバンドを得るために、中間
波長（Ｘ＝０）における個別の伝送係数は、ほぼ最大値
の１／２でなければならないことを意味している。この
特定の導波路スペースｓに対しては、パスバンド幅Ｗ
は、Ｓに等しく、この二つの伝送係数の最大値は、次式
のところで発生し、その値は、１．０５｜Ｔ（０）｜2
に等しい。
する定数である。導波路スペースｓが非常に小さい場合
には、導波路は、強く結合され、隣接する伝送係数（図
６の周波数ルーティング装置におけるＴ11とＴ12）は、
図４に図示した特性を示す。−Ｓ／２に対応する波長に
おいては、この入力導波路に供給されるパワーは、ｋ＝
１に対応する出力導波路に転送される。＋Ｓ／２に対応
する波長においては、この入力導波路に供給されるパワ
ーの大部分は、ｋ＝２に対応する出力導波路に転送され
る。中間波長（すなわち、Ｘ＝０）においては、パワー
の約半分がｋ＝１とｋ＝２の出力導波路に転送される。
この中間波長における伝送係数の各値は、約Ｔ（０）／
２である。それゆえに、式（４）から、この結合された
導波路が近接して配置されている場合には、この二つの
伝送係数Ｔ11とＴ12の組み合わせは、図５の（ａ）に図
示した特性を有する。この場合、Ｔ0（Ｘ）は、平坦な
パスバンドを示さないが、Ｘ＝０で最大値を有し、Ｘ＝
＋／−Ｓ／２で低い値を示す。しかし、ほぼ平坦なパス
バンドは、導波路スペースｓを充分大きくして、二つの
伝送係数をＸ＝０での最小値だけ分離することにより得
られる（図５（ｂ））。このパスバンド内の最大伝送係
数と最小伝送係数の間の比率は、Ｙ型ブランチカプラに
より結合された二つの導波路の間の導波路スペースｓを
適宜選択することによりいかなる所望の値もとることが
できる。例えば、図３に示すような特定の特性は、導波
路スペースｓを次式となるように選択することにより得
られる。 Ｔ（Ｓ／２）≒Ｔ（０）／２ この上式は、ほぼ平坦なパスバンドを得るために、中間
波長（Ｘ＝０）における個別の伝送係数は、ほぼ最大値
の１／２でなければならないことを意味している。この
特定の導波路スペースｓに対しては、パスバンド幅Ｗ
は、Ｓに等しく、この二つの伝送係数の最大値は、次式
のところで発生し、その値は、１．０５｜Ｔ（０）｜2
に等しい。
【数６】
【数７】 上式の式（７）となるようにするために、導波路スペー
スを適宜減少することにより、最大の平坦なパスバンド
は、図９に示すようにして得られる。
スを適宜減少することにより、最大の平坦なパスバンド
は、図９に示すようにして得られる。
【００１６】図３に示すような伝送係数Ｔ0（Ｘ）は、
図６に示すような周波数ルーティング装置をｉ＝１に対
応する入力導波路とＹ型ブランチカプラ６の出力との間
に配置することにより得られる。他の全ての入力導波路
とＹ型ブランチカプラ６との間の伝送係数は、Ｔ
0（Ｘ）をＳの整数倍で置換することにより得られる。
具体的には、全ての複数の入力導波路と、Ｙ型ブランチ
カプラ６の出力に対する伝送係数の組Ｔ0（Ｘ−（ｉ−
１）Ｓ）は、図７に示したとおりである。
図６に示すような周波数ルーティング装置をｉ＝１に対
応する入力導波路とＹ型ブランチカプラ６の出力との間
に配置することにより得られる。他の全ての入力導波路
とＹ型ブランチカプラ６との間の伝送係数は、Ｔ
0（Ｘ）をＳの整数倍で置換することにより得られる。
具体的には、全ての複数の入力導波路と、Ｙ型ブランチ
カプラ６の出力に対する伝送係数の組Ｔ0（Ｘ−（ｉ−
１）Ｓ）は、図７に示したとおりである。
【００１７】多くの応用例において、本発明の周波数ル
ーティング装置は、隣接する導波路間のクロストークが
無視できるよう構成しなければならない。言い替える
と、周波数ルーティング装置は、理想的には、図７に示
すような各伝送係数の全体のパスバンドにわたって、他
の全ての係数に対し、無視できるような値を生成しなけ
ればならない。明らかに、図７に示すような伝送係数の
組は、この条件を満足していない。しかし、この条件
は、各第３の入力導波路を用いることによって満足でき
る。この場合、入力導波路の一部のみが用いられている
ので、未使用の導波路は、取り除くことができ、残りの
導波路の間のスペースは、クロストークを発生させるこ
となく、幾分減少することができる。図８は、各々第３
の入力導波路が用いられた場合についての図６の周波数
ルーティング装置の特性を表す図である。
ーティング装置は、隣接する導波路間のクロストークが
無視できるよう構成しなければならない。言い替える
と、周波数ルーティング装置は、理想的には、図７に示
すような各伝送係数の全体のパスバンドにわたって、他
の全ての係数に対し、無視できるような値を生成しなけ
ればならない。明らかに、図７に示すような伝送係数の
組は、この条件を満足していない。しかし、この条件
は、各第３の入力導波路を用いることによって満足でき
る。この場合、入力導波路の一部のみが用いられている
ので、未使用の導波路は、取り除くことができ、残りの
導波路の間のスペースは、クロストークを発生させるこ
となく、幾分減少することができる。図８は、各々第３
の入力導波路が用いられた場合についての図６の周波数
ルーティング装置の特性を表す図である。
【００１８】従来の周波数ルーティング装置の問題点
は、中心波長λ0に対する必要な精度内（ナノメータ未
満）に製造プロセスを制御することが難しい点である。
かくして、中心周波数λ0の値を設定できるような周波
数ルーティング装置が設計できることが望ましい。この
問題に関しては、デマルチプレクサを用いて、以下説明
する。しかし、同一の条件は、マルチプレクサ、あるい
は、周波数ルーティング装置にも、一般的に等しく適用
できるものである。デマルチプレクサは、所定の波長
（Ｓ0、Ｓ0＋Ｓ、．．．、Ｓ0＋（Ｎ−１）Ｓ）に中心
を持つＮ個のチャネルからなる信号を分離できなければ
ならない。このデマルチプレクサは、Ｎ個のチャネルを
分離し、その中の各々を別個の出力導波路に伝送できな
ければならない。
は、中心波長λ0に対する必要な精度内（ナノメータ未
満）に製造プロセスを制御することが難しい点である。
かくして、中心周波数λ0の値を設定できるような周波
数ルーティング装置が設計できることが望ましい。この
問題に関しては、デマルチプレクサを用いて、以下説明
する。しかし、同一の条件は、マルチプレクサ、あるい
は、周波数ルーティング装置にも、一般的に等しく適用
できるものである。デマルチプレクサは、所定の波長
（Ｓ0、Ｓ0＋Ｓ、．．．、Ｓ0＋（Ｎ−１）Ｓ）に中心
を持つＮ個のチャネルからなる信号を分離できなければ
ならない。このデマルチプレクサは、Ｎ個のチャネルを
分離し、その中の各々を別個の出力導波路に伝送できな
ければならない。
【００１９】図１０に図示したデマルチプレクサにおい
て、適切に配置された中心波長λ0を確保するために、
数個の隣接する入力導波路の対が、Ｙ型ブランチカプラ
により結合された。これらの様々な対は、互いに適宜ス
ペースを有して分離されており、各対に対し、その中心
波長λ0に対する異なる値を適宜配置することにより形
成できる。さらに、中心波長λ0の値は、出力導波路の
最初の組の間に出力導波路を更に追加することにより追
加できる。
て、適切に配置された中心波長λ0を確保するために、
数個の隣接する入力導波路の対が、Ｙ型ブランチカプラ
により結合された。これらの様々な対は、互いに適宜ス
ペースを有して分離されており、各対に対し、その中心
波長λ0に対する異なる値を適宜配置することにより形
成できる。さらに、中心波長λ0の値は、出力導波路の
最初の組の間に出力導波路を更に追加することにより追
加できる。
【００２０】前述したように、最大伝送波長は、二つの
自由空間領域の入力湾曲部と出力湾曲部上に、入力導波
路と出力導波路を配置することにより決定される。図１
に示した周波数ルーティング装置においては、等間隔に
入力導波路と出力導波路が対称的に配置されているため
に、全ての最大伝送波長は、中心波長λ0からＳの倍数
だけずれている。その結果、Ｎ個の波長は次のようにな
る。
自由空間領域の入力湾曲部と出力湾曲部上に、入力導波
路と出力導波路を配置することにより決定される。図１
に示した周波数ルーティング装置においては、等間隔に
入力導波路と出力導波路が対称的に配置されているため
に、全ての最大伝送波長は、中心波長λ0からＳの倍数
だけずれている。その結果、Ｎ個の波長は次のようにな
る。
【数８】 ここで、α＝λ0で、これらの波長に中心を有するＮ個
のチャネルからなる入力信号が、その入力導波路の一つ
に入力されたものとする（例えば、ｉ＝１）。すると、
この場合、この周波数ルーティング装置は、各波長を異
なる出力導波路に伝送する。しかし、入力信号が異なる
入力導波路に入力された場合でも、同一の結果を得るこ
とができる。その理由は、これらの特定の入力導波路に
対応するＮ個の伝送係数の各々は、上記の波長の一つで
最大伝送を生成するからである。例えば、入力導波路ｉ
＝２に対応する伝送係数は、ｉ＝１の場合から、単に信
号Ａをｉ＝１のかわりにｉ＝２にした導波路に入力し
て、図２のようにして置き換えることにより得られる。
のチャネルからなる入力信号が、その入力導波路の一つ
に入力されたものとする（例えば、ｉ＝１）。すると、
この場合、この周波数ルーティング装置は、各波長を異
なる出力導波路に伝送する。しかし、入力信号が異なる
入力導波路に入力された場合でも、同一の結果を得るこ
とができる。その理由は、これらの特定の入力導波路に
対応するＮ個の伝送係数の各々は、上記の波長の一つで
最大伝送を生成するからである。例えば、入力導波路ｉ
＝２に対応する伝送係数は、ｉ＝１の場合から、単に信
号Ａをｉ＝１のかわりにｉ＝２にした導波路に入力し
て、図２のようにして置き換えることにより得られる。
【数９】 したがって、信号が、ｉ＝１ではなく、ｉ＝２に加えら
れた場合に、伝送係数の間の差は、最大伝送波長の周期
的な順列である。何れの場合にも、図１の構成は、Ｎ個
のチャネルを分離して、それらを個別の出力導波路に伝
送する。
れた場合に、伝送係数の間の差は、最大伝送波長の周期
的な順列である。何れの場合にも、図１の構成は、Ｎ個
のチャネルを分離して、それらを個別の出力導波路に伝
送する。
【００２１】各入力導波路に対するαの値を変化させる
ためには、チャネルスペースＳをかえることなく、α＝
λ0を生成する場所から、各入力導波路の位置を若干ず
らすだけでよい。その結果、図１の構成は、入力導波路
ｉ＝１、２、．．．、Ｎの各々に対し、αの異なる値で
特徴づけられる。
ためには、チャネルスペースＳをかえることなく、α＝
λ0を生成する場所から、各入力導波路の位置を若干ず
らすだけでよい。その結果、図１の構成は、入力導波路
ｉ＝１、２、．．．、Ｎの各々に対し、αの異なる値で
特徴づけられる。
【数１０】 ここで、αiは、α0とは異なる。というのは、ｉ番目の
導波路の場所がずれたからである。
導波路の場所がずれたからである。
【００２２】上述した説明から、入力導波路を適宜ずら
すことにより、αの個別の値の組を有するデマルチプレ
クサが形成できることがわかる。例えば、図１４に示し
た１個の隣接する対の入力導波路２iと２i+1が、Ｙ型ブ
ランチカプラ６に結合され、α＝λoとなるような本発
明のデマルチプレクサを考える。そして、最初のＮ個の
入力導波路が、隣接する導波路の間でのクロストークが
無視できる程度適宜配置されているものとする。
すことにより、αの個別の値の組を有するデマルチプレ
クサが形成できることがわかる。例えば、図１４に示し
た１個の隣接する対の入力導波路２iと２i+1が、Ｙ型ブ
ランチカプラ６に結合され、α＝λoとなるような本発
明のデマルチプレクサを考える。そして、最初のＮ個の
入力導波路が、隣接する導波路の間でのクロストークが
無視できる程度適宜配置されているものとする。
【数１１】 多くの応用例においては、式（１１）で決定されるスペ
クトル効率を最大にするために、導波路スペースを最小
にすることが重要である。ここで、Ｓはチャネルスペー
スで、Ｗはパスバンド幅である。この構成は、図１３に
図示された特性を有し、各伝送係数は、隣接するパスバ
ンドに対応する全ての波長において無視できる程度の伝
送しか起こらず、そして、チャネルスペースは、実質的
にクロストークを発生させないような最小値を設定でき
る。
クトル効率を最大にするために、導波路スペースを最小
にすることが重要である。ここで、Ｓはチャネルスペー
スで、Ｗはパスバンド幅である。この構成は、図１３に
図示された特性を有し、各伝送係数は、隣接するパスバ
ンドに対応する全ての波長において無視できる程度の伝
送しか起こらず、そして、チャネルスペースは、実質的
にクロストークを発生させないような最小値を設定でき
る。
【００２３】図１４のデマルチプレクサの構成を変更し
て、αの値に対し、別の選択ができるようにすることも
できる。図１３に示したような係数の組を生成する出力
導波路のスペースは、充分に大きく、その結果、図１４
に示したようなマルチプレクサの出力点で点線により示
されたような二つのセットを間挿することにより、Ｎ個
の出力導波路の組を、更に追加することができる。その
結果、ｓ／２だけ分離した出力導波路の二つの組を有す
るマルチプレクサが形成できる。これは、αに対し、次
の二つを選択できることになる。
て、αの値に対し、別の選択ができるようにすることも
できる。図１３に示したような係数の組を生成する出力
導波路のスペースは、充分に大きく、その結果、図１４
に示したようなマルチプレクサの出力点で点線により示
されたような二つのセットを間挿することにより、Ｎ個
の出力導波路の組を、更に追加することができる。その
結果、ｓ／２だけ分離した出力導波路の二つの組を有す
るマルチプレクサが形成できる。これは、αに対し、次
の二つを選択できることになる。
【数１２】 追加の導波路を、デマルチプレクサの入力点に追加する
ことができる。例えば、Ｎ−２の入力導波路が、Ｓ＋Ｓ
／（Ｎ−１）の導波路スペースでもって追加してもよ
い。これは、図１４に示すマルチプレクサの入力点に示
した点線で表される。その結果得られたマルチプレクサ
は、αに対し、上記の二つを選択できることに加えて、
さらに、以下の選択をすることができる。
ことができる。例えば、Ｎ−２の入力導波路が、Ｓ＋Ｓ
／（Ｎ−１）の導波路スペースでもって追加してもよ
い。これは、図１４に示すマルチプレクサの入力点に示
した点線で表される。その結果得られたマルチプレクサ
は、αに対し、上記の二つを選択できることに加えて、
さらに、以下の選択をすることができる。
【数１３】 その結果、入力導波路と出力導波路を適宜選択すること
により、Ｎを偶数と仮定すると、次式の式（１４）の増
分で変化させることができる。
により、Ｎを偶数と仮定すると、次式の式（１４）の増
分で変化させることができる。
【数１４】 このようにして、設計の自由度が増すことは、特に利点
がある。その理由としては、現在の技術、例えば、Ｓｉ
ＯＢ、ＩｎＰでもって、長距離ネットワークあるいは、
ＬＡＮに通常必要とされるような精度（すなわち、ナノ
メータ以下）でもって、中心波長λoを制御することは
不可能だからである。前述したように、上記の説明にお
いては、隣接する入力導波路がＹ型ブランチカプラで結
合されたようなデマルチプレクサについて説明したが、
これは、隣接する出力導波路がＹ型ブランチカプラでも
って結合されるようなマルチプレクサにも適用できるも
のである。
がある。その理由としては、現在の技術、例えば、Ｓｉ
ＯＢ、ＩｎＰでもって、長距離ネットワークあるいは、
ＬＡＮに通常必要とされるような精度（すなわち、ナノ
メータ以下）でもって、中心波長λoを制御することは
不可能だからである。前述したように、上記の説明にお
いては、隣接する入力導波路がＹ型ブランチカプラで結
合されたようなデマルチプレクサについて説明したが、
これは、隣接する出力導波路がＹ型ブランチカプラでも
って結合されるようなマルチプレクサにも適用できるも
のである。
【００２４】上記の実施例においては、幅Ｓの間隔でも
って生成された波長αの全数は、次式で表される。
って生成された波長αの全数は、次式で表される。
【数１５】 例えば、４×１のマルチプレクサにおいては、波長の全
数は６である。
数は６である。
【００２５】上記の方法により、デマルチプレクサを構
成する場合においての仮定は、単一の入力導波路（すな
わち、特定の値α0に最も近いαの値を有する導波路）
が必要であり、そのパスバンドは、等距離離間している
ことである。しかし、上記のことは、これらの制限なし
に、通常適用できるものである。さらに、伝送の方向を
逆にすることにより、それらは、マルチプレクサにも適
用できる。
成する場合においての仮定は、単一の入力導波路（すな
わち、特定の値α0に最も近いαの値を有する導波路）
が必要であり、そのパスバンドは、等距離離間している
ことである。しかし、上記のことは、これらの制限なし
に、通常適用できるものである。さらに、伝送の方向を
逆にすることにより、それらは、マルチプレクサにも適
用できる。
【００２６】ここに説明した技術は、図６と図１０に示
したように、二つの入力（あるいは、出力）の導波路を
結合することにより、パスバンド幅を増加することがで
きる。二つの導波路間のスペースを適宜選択することに
より、パスバンド幅に対する所望の値を選択することが
できる。さらに、入力導波路の幅が、上記したように、
適宜選択された場合には、この所望のパスバンド幅は、
パスバンドエッジに近い二つの所定の波長で、最小の損
失で得られる。
したように、二つの入力（あるいは、出力）の導波路を
結合することにより、パスバンド幅を増加することがで
きる。二つの導波路間のスペースを適宜選択することに
より、パスバンド幅に対する所望の値を選択することが
できる。さらに、入力導波路の幅が、上記したように、
適宜選択された場合には、この所望のパスバンド幅は、
パスバンドエッジに近い二つの所定の波長で、最小の損
失で得られる。
【００２７】本発明の周波数ルーティング装置の最適な
導波路幅の説明をする前に、図１に示した従来の周波数
ルーティング装置における二つの特定の導波路間の伝送
係数を最適にする条件について説明する。図１の周波数
ルーティング装置は、入力自由空間領域の入力サイクル
を照射する信号を出力自由空間領域上にあらわれる対応
するイメージｆ（ｘ）に変換するイメージ装置としてみ
ることもできる。図１１に示したように、ｘ＝ｄ（ここ
で、ｄは、このイメージの中心に対応する出力サークル
に沿った距離を表す）は、波長λの関数である。それゆ
えに、ｘ＝ｄの位置は、考慮中の特定の出力導波路に対
するモードｈ（ｘ）の位置ｘ＝ｄ1から、一般的にはず
れている。このｈ（ｘ）とｆ（ｘ）の間のずれｄ−ｄ1
は、λの線形関数で、最大伝送は、ｄ＝ｄ1の波長で発
生することになる。これらの波長において、そのパワー
の伝送係数は、１に近似する。その理由は、この周波数
ルーティング装置の損失が小さく、図１の入力導波路と
出力導波路は、ほぼ同一の寸法で、その結果、これらの
導波路は、ｈ（ｘ）とｆ（ｘ）同一の分布を生成するか
らである。一方、ｄ≠ｄ1の波長においては、このずれ
は、不整合損失を生成する。波長の関数としての損失の
変動は、ずれｄ−ｄ1は、区間Ｘoに対応する適宜選択さ
れた間において、λに対し、線形に変動することを考慮
して、公知の方法により決定できる。その結果、二つの
分布の間の結合係数を計算することにより、伝送係数Ｔ
（Ｘ）の波長依存性が得られる。
導波路幅の説明をする前に、図１に示した従来の周波数
ルーティング装置における二つの特定の導波路間の伝送
係数を最適にする条件について説明する。図１の周波数
ルーティング装置は、入力自由空間領域の入力サイクル
を照射する信号を出力自由空間領域上にあらわれる対応
するイメージｆ（ｘ）に変換するイメージ装置としてみ
ることもできる。図１１に示したように、ｘ＝ｄ（ここ
で、ｄは、このイメージの中心に対応する出力サークル
に沿った距離を表す）は、波長λの関数である。それゆ
えに、ｘ＝ｄの位置は、考慮中の特定の出力導波路に対
するモードｈ（ｘ）の位置ｘ＝ｄ1から、一般的にはず
れている。このｈ（ｘ）とｆ（ｘ）の間のずれｄ−ｄ1
は、λの線形関数で、最大伝送は、ｄ＝ｄ1の波長で発
生することになる。これらの波長において、そのパワー
の伝送係数は、１に近似する。その理由は、この周波数
ルーティング装置の損失が小さく、図１の入力導波路と
出力導波路は、ほぼ同一の寸法で、その結果、これらの
導波路は、ｈ（ｘ）とｆ（ｘ）同一の分布を生成するか
らである。一方、ｄ≠ｄ1の波長においては、このずれ
は、不整合損失を生成する。波長の関数としての損失の
変動は、ずれｄ−ｄ1は、区間Ｘoに対応する適宜選択さ
れた間において、λに対し、線形に変動することを考慮
して、公知の方法により決定できる。その結果、二つの
分布の間の結合係数を計算することにより、伝送係数Ｔ
（Ｘ）の波長依存性が得られる。
【００２８】次に、図１のかわりに、図１０の構成（こ
こでは、一対の入力導波路が、Ｙ型ブランチカプラで結
合されている）について考える。
こでは、一対の入力導波路が、Ｙ型ブランチカプラで結
合されている）について考える。
【００２９】互いに結合された２個の隣接する導波路の
間の分離ｓが、充分に大きい場合には、分布ｆ（ｘ）の
かわりに、図１２に示した分布ｆ0（ｘ）は、次式とな
る。
間の分離ｓが、充分に大きい場合には、分布ｆ（ｘ）の
かわりに、図１２に示した分布ｆ0（ｘ）は、次式とな
る。
【数１６】 ここで、ｐ＝ｓ／２で、ｆ0（ｘ）と出力モードｈ
（ｘ）の間の結合係数は、ｘ＝ｄ＋ｐとｘ＝ｄ−ｐで、
二つの最大値を生成する。この二つの最大値の値（正確
には、その平方の和）は、この二つの導波路の幅を適宜
選択することにより最大にできる。この方法により得ら
れた結果、最適の幅は、ｆ0（ｘ）が分布にほぼマッチ
したときに得られる。
（ｘ）の間の結合係数は、ｘ＝ｄ＋ｐとｘ＝ｄ−ｐで、
二つの最大値を生成する。この二つの最大値の値（正確
には、その平方の和）は、この二つの導波路の幅を適宜
選択することにより最大にできる。この方法により得ら
れた結果、最適の幅は、ｆ0（ｘ）が分布にほぼマッチ
したときに得られる。
【数１７】 これは、ｘ＝ｄ＋ｐとｘ＝ｄ−ｐに対応する二つの波長
の点で伝送係数が最大になる。さらに、スペースｓが充
分に大きく、その結果、二つの導波路の相互結合が小さ
い場合には、上記の条件は、単に、ｈ（ｘ）＝ｆ（ｘ）
とすることで満足できる。ｐの値は、ｓ／２とは必ずし
も一致しない。かくして、上記の方法により、ｓの値を
適宜選択することにより、一般的に、バンドパスエッジ
に近い二つの所定の波長で、伝送効率が最大となる。し
たがって、最大効率の所望のパスバンド幅は、二つの導
波路のスペースを適宜選択し、その幅を上記の方法によ
り最適化することにより得られる。
の点で伝送係数が最大になる。さらに、スペースｓが充
分に大きく、その結果、二つの導波路の相互結合が小さ
い場合には、上記の条件は、単に、ｈ（ｘ）＝ｆ（ｘ）
とすることで満足できる。ｐの値は、ｓ／２とは必ずし
も一致しない。かくして、上記の方法により、ｓの値を
適宜選択することにより、一般的に、バンドパスエッジ
に近い二つの所定の波長で、伝送効率が最大となる。し
たがって、最大効率の所望のパスバンド幅は、二つの導
波路のスペースを適宜選択し、その幅を上記の方法によ
り最適化することにより得られる。
【００３０】一例として、以下の条件で特徴づけられる
平坦なパスバンドは、
平坦なパスバンドは、
【数１８】 モードｈ（ｘ）をガウス分布で近似することにより得ら
れる。上記の方法により、Ｔ（Ｘ）もまた、ガウス分布
となる。
れる。上記の方法により、Ｔ（Ｘ）もまた、ガウス分布
となる。
【数１９】 そして、条件（式（１８））を生成するパラメータν
は、次式となる。
は、次式となる。
【数２０】 したがって、対応する係数は次式で与えられる。
【数２１】 ここで、Ｔ（Ｘ）は、この最適化技術を使わずに、ｆ
（ｘ）＝ｈ（ｘ）の単一の入力導波路を用いることによ
り得られる周波数ルーティング装置の伝送係数を意味す
る。上記の効率は、次式の値とそれほどかわるものでは
ない。
（ｘ）＝ｈ（ｘ）の単一の入力導波路を用いることによ
り得られる周波数ルーティング装置の伝送係数を意味す
る。上記の効率は、次式の値とそれほどかわるものでは
ない。
【数２２】
【００３１】
【発明の効果】以上述べた最適化方法により、最小の損
失で平坦なパスバンドを生成する最適な周波数ルーティ
ング装置は、式（１）により示される入力導波路のモー
ドの二つのずれたレプリカを生成するような二つの出力
導波路を結合することにより得られる。これは、二つの
入力導波路、あるいは、出力導波路をＹ型ブランチカプ
ラで結合するような簡単な技術となる。上記の最適化方
法により得られたより高い効率は、ｈ（ｘ）に用いられ
るガウス近似の結果である。
失で平坦なパスバンドを生成する最適な周波数ルーティ
ング装置は、式（１）により示される入力導波路のモー
ドの二つのずれたレプリカを生成するような二つの出力
導波路を結合することにより得られる。これは、二つの
入力導波路、あるいは、出力導波路をＹ型ブランチカプ
ラで結合するような簡単な技術となる。上記の最適化方
法により得られたより高い効率は、ｈ（ｘ）に用いられ
るガウス近似の結果である。
【図１】従来の光学周波数ルーティング装置の実施例を
表す図。
表す図。
【図２】図１のルーティング装置の伝送係数Ｔikを表す
グラフ。
グラフ。
【図３】本発明による隣接する出力導波路により形成さ
れた正味伝送係数Ｔ0（Ｘ）を表すグラフ。
れた正味伝送係数Ｔ0（Ｘ）を表すグラフ。
【図４】結合されるべき隣接する導波路間の導波路スペ
ースが比較的小さい場合の伝送係数Ｔ11とＴ12の関係を
表すグラフ。
ースが比較的小さい場合の伝送係数Ｔ11とＴ12の関係を
表すグラフ。
【図５】（ａ）は、導波路スペースが比較的狭い場合の
正味伝送係数Ｔ0（Ｘ）を表すグラフ図で、（ｂ）は、
導波路スペースが広くなりほぼ平坦なパスバンドが得ら
れた場合の正味伝送係数Ｔ0（Ｘ）を表すグラフ。
正味伝送係数Ｔ0（Ｘ）を表すグラフ図で、（ｂ）は、
導波路スペースが広くなりほぼ平坦なパスバンドが得ら
れた場合の正味伝送係数Ｔ0（Ｘ）を表すグラフ。
【図６】２個の隣接する出力導波路が、カプラにより結
合された本発明の周波数ルーティング装置を表す図。
合された本発明の周波数ルーティング装置を表す図。
【図７】図６に示した周波数ルーティング装置の伝送係
数Ｔ0（Ｘ−（ｉ−１）Ｓ）の一組を表すグラフ図。
数Ｔ0（Ｘ−（ｉ−１）Ｓ）の一組を表すグラフ図。
【図８】各第３の入力導波路が具備されたときの図６の
周波数ルーティング装置の伝送係数Ｔ0（Ｘ−（ｉ−
１）Ｓ）の一組を表すグラフ。
周波数ルーティング装置の伝送係数Ｔ0（Ｘ−（ｉ−
１）Ｓ）の一組を表すグラフ。
【図９】本発明による周波数ルーティング装置により生
成されたほぼ平坦な正味伝送係数を表すグラフ図。
成されたほぼ平坦な正味伝送係数を表すグラフ図。
【図１０】二つの隣接する入力導波路がカプラにより結
合された本発明の周波数ルーティング装置を表す図。
合された本発明の周波数ルーティング装置を表す図。
【図１１】特定の出力導波路に対する対応モードｈ
（ｘ）と、図１に示した周波数ルーティング装置の出力
自由空間領域にあらわれるイメージｆ（ｘ）を表すグラ
フ図。
（ｘ）と、図１に示した周波数ルーティング装置の出力
自由空間領域にあらわれるイメージｆ（ｘ）を表すグラ
フ図。
【図１２】充分大きな導波路スペースを有する本発明の
周波数ルーティング装置の出力自由空間領域にあらわれ
るｆ0（ｘ）を表すグラフ図。
周波数ルーティング装置の出力自由空間領域にあらわれ
るｆ0（ｘ）を表すグラフ図。
【図１３】スペクトル効率が最大となるように導波路ス
ペースを最小にした本発明によるデマルチプレクサの伝
送係数Ｔ0（Ｘ）を表すグラフ図。
ペースを最小にした本発明によるデマルチプレクサの伝
送係数Ｔ0（Ｘ）を表すグラフ図。
【図１４】図１３に示した特性を生成するようなデマル
チプレクサを表す図。
チプレクサを表す図。
２i 入力導波路 ４k 出力導波路 ６ Ｙ型ブランチカプラ ３０ 出力導波路 ３２ 光学グレーティング ３４ 入力導波路 ４６ 自由空間領域 ９８ 自由空間領域
Claims (8)
- 【請求項１】 （Ａ）第１の複数の導波路群と、 （Ｂ）前記第１の複数の導波路群に接続された第１の自
由空間領域と、 （Ｃ）前記第１の自由空間領域に接続された第２の複数
の導波路群と、 （Ｄ）前記第２の複数の導波路群に接続され、複数の不
等長の導波路からなる光学グレーティングと、 （Ｅ）前記光学グレーティングに接続された第３の複数
の導波路群と、 （Ｆ）前記第３の複数の導波路群に接続された第２の自
由空間領域と、 （Ｇ）前記第２の自由空間領域に接続された少なくとも
一つの導波路と、 ここで、前記（Ａ）の第１の複数の導波路群は、前記第
１の自由空間領域から離間した端部を有する少なくとも
二つの隣接する導波路を有し、 （Ｈ）前記二つの隣接する導波路の遠隔端に接続された
Ｙ型ブランチカプラとからなり、 前記隣接する導波路は、前記第１の自由空間領域に沿っ
て、所定距離離れて配置して、特定のパスバンド幅を生
成することを特徴とする周波数ルーティング装置。 - 【請求項２】 前記パスバンド幅にわたって、伝送の所
定の変動を超えることなく、パスバンド幅を最大にする
ために、前記所定距離が最大にされていることを特徴と
する請求項１の装置。 - 【請求項３】 前記（Ａ）の第１の複数の導波路群は、
（Ａ１）前記第１の自由空間領域から離れた遠隔端部を
有する少なくとも二つの追加の隣接導波路と、（Ａ２）
前記隣接導波路の遠隔端部に結合された第２のＹ型ブラ
ンチカプラとを有することを特徴とする請求項１の装
置。 - 【請求項４】 前記（Ｇ）の少なくとも一つの導波路
は、（Ｇ１）第４の複数の導波路を有することを特徴と
する請求項２の装置。 - 【請求項５】 前記（Ｇ１）の第４の複数の導波路は、
第２の自由空間領域に沿って、互いに所定距離離れて離
間されており、その結果、特定の中心波長と最大伝送波
長の第１の組を生成する特定のチャネルスペースを決定
することを特徴とする請求項４の装置。 - 【請求項６】 （Ｉ）最大伝送波長の第２の組を生成す
るために、前記第４の複数の導波路群の間に間挿された
第５の複数の導波路群をさらに有することを特徴とする
請求項５の装置。 - 【請求項７】 前記二つの隣接する導波路の幅は、パス
バンドのそれぞれの端部の近傍で、二つの所定の波長に
おいて、伝送を最大にする値を有することを特徴とする
請求項１の装置。 - 【請求項８】 （Ａ）第１の複数の導波路群と、 （Ｂ）前記第１の複数の導波路群に接続された第１の自
由空間領域と、 （Ｃ）前記第１の自由空間領域に接続された第２の複数
の導波路群と、 （Ｄ）前記第２の複数の導波路群に接続され、複数の不
等長の導波路からなる光学グレーティングと、 （Ｅ）前記光学グレーティングに接続された第３の複数
の導波路群と、 （Ｆ）前記第３の複数の導波路群に接続された第２の自
由空間領域と、 （Ｇ）前記第２の自由空間領域に接続された少なくとも
一つの導波路と、 ここで、前記（Ｇ）の少なくとも１つの導波路は、前記
第２の自由空間領域から離間した端部を有する少なくと
も二つの隣接する導波路を有し、 （Ｈ）前記二つの隣接する導波路の遠隔端に接続された
Ｙ型ブランチカプラとからなり、 前記隣接する導波路は、前記第２の自由空間領域に沿っ
て、所定距離離れて配置して、特定のパスバンド幅を生
成することを特徴とする周波数ルーティング装置。
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