JPH09133826A - Light signal processing circuit - Google Patents

Light signal processing circuit

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JPH09133826A
JPH09133826A JP7288494A JP28849495A JPH09133826A JP H09133826 A JPH09133826 A JP H09133826A JP 7288494 A JP7288494 A JP 7288494A JP 28849495 A JP28849495 A JP 28849495A JP H09133826 A JPH09133826 A JP H09133826A
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waveguide
optical
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light
spatial filter
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Katsunari Okamoto
勝就 岡本
Masahiro Yanagisawa
雅弘 柳澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the light signal processing circuit used as an optical equalizer which compensates dispersion of an optical fiber or an array waveguide diffraction grating having flat passing band characteristics for each channel. SOLUTION: Two array waveguide diffraction gratings are arrange symmetrically about an axis across a spatial filter 7 which varies the amplitude and phase transmissivity of light. According to the waveguide parameters of those two array waveguide diffraction gratings and the amplitude and phase transmissivity of the spatial filter 7, the optical equalizer which has specific propagation delay characteristics or array waveguide diffraction grating multiplexer demultiplexer which has flat passing band characteristics is constituted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの分散
によって光信号に生じた歪みを波形整形する光等化器、
あるいは波長分波機能を有するアレイ導波路回折格子と
して用いられる所定の光周波数フィルタ特性を有する光
信号処理回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical equalizer for waveform-shaping distortion generated in an optical signal due to dispersion of optical fibers,
Alternatively, the present invention relates to an optical signal processing circuit having a predetermined optical frequency filter characteristic used as an arrayed waveguide diffraction grating having a wavelength demultiplexing function.

【0002】[0002]

【従来の技術】既設の多くの光ファイバは波長 1.3μm
で零分散となり、波長1.55μmで損失が最低になる特性
を有している。この光ファイバに波長1.55μmの光信号
を入射すると、光ファイバの分散によって光信号周波数
νが高くなるにつれて伝搬遅延時間τが小さくなる(伝
搬速度が速くなる)。したがって、この光ファイバを伝
搬する光信号は、その波長スペクトルの広がりに応じて
波形が歪む。この歪みが大きくなると、光ファイバの伝
送容量あるいは伝送距離が制限されることになる。
2. Description of the Related Art Many existing optical fibers have a wavelength of 1.3 μm.
Has zero dispersion and has the property that the loss becomes minimum at the wavelength of 1.55 μm. When an optical signal with a wavelength of 1.55 μm is incident on this optical fiber, the propagation delay time τ decreases (the propagation speed increases) as the optical signal frequency ν increases due to the dispersion of the optical fiber. Therefore, the waveform of the optical signal propagating through this optical fiber is distorted according to the spread of the wavelength spectrum. If this distortion increases, the transmission capacity or transmission distance of the optical fiber will be limited.

【0003】等化器は、このような光ファイバの分散を
補償して光信号を波形整形するものである。従来の等化
器としては、光信号を電気信号に変換して使用するマイ
クロストリップ線路が知られている。その構造は図4に
示すように、誘電体51とその両面に接合される金属導
体52,53である。伝搬遅延時間τは、図5に示すよ
うに信号周波数νが高くなるにつれて大きくなる(伝搬
速度が遅くなる)。また、マイクロストリップ線路の長
さLに応じてその割合が大きくなる。このように、伝搬
遅延特性はマイクロストリップ線路と光ファイバとでは
逆になる。したがって、分散を有する光ファイバを伝搬
した光信号は、電気信号に変換した後に、所定の長さL
のマイクロストリップ線路を通すことにより、光ファイ
バにおける分散の影響を相殺することができる。
The equalizer compensates for such dispersion of the optical fiber and shapes the waveform of the optical signal. As a conventional equalizer, a microstrip line that converts an optical signal into an electric signal and uses it is known. The structure is, as shown in FIG. 4, a dielectric 51 and metal conductors 52 and 53 joined to both surfaces thereof. The propagation delay time τ increases as the signal frequency ν increases as shown in FIG. 5 (propagation speed decreases). In addition, the ratio increases according to the length L of the microstrip line. Thus, the propagation delay characteristics are opposite between the microstrip line and the optical fiber. Therefore, an optical signal propagating through an optical fiber having dispersion is converted into an electric signal and then converted into a predetermined length L.
The influence of dispersion in the optical fiber can be canceled out by passing the microstrip line of.

【0004】次に、波長分波機能を有する従来のアレイ
導波路回折格子について説明する。図6は、従来のアレ
イ導波路回折格子の構成を示す。従来のアレイ導波路回
折格子は、入力用チャネル導波路61、所定の導波路長
差ΔLで順次長くなるように構成されたチャネル導波路
アレイ62、出力用チャネル導波路63、入力用チャネ
ル導波路61とチャネル導波路アレイ62とを接続する
第1の扇形スラブ導波路64、チャネル導波路アレイ6
2と出力用チャネル導波路63とを接続する第2の扇形
スラブ導波路65を基板60上に形成した構成である。
Next, a conventional arrayed waveguide diffraction grating having a wavelength demultiplexing function will be described. FIG. 6 shows a configuration of a conventional arrayed waveguide diffraction grating. The conventional arrayed-waveguide diffraction grating includes an input channel waveguide 61, a channel waveguide array 62 configured to be sequentially elongated with a predetermined waveguide length difference ΔL, an output channel waveguide 63, and an input channel waveguide. 61, a first fan-shaped slab waveguide 64 for connecting the channel waveguide array 62, and the channel waveguide array 6
The second fan-shaped slab waveguide 65 is formed on the substrate 60 to connect the 2 and the output channel waveguide 63.

【0005】所定の入力用チャネル導波路61から入射
した光は、第1の扇形スラブ導波路64で回折により広
がり、その回折面と垂直に配置されたチャネル導波路ア
レイ62に導かれる。チャネル導波路アレイ62は、各
導波路が導波路長差ΔLで順次長くなっているので、各
導波路を伝搬して第2の扇形スラブ導波路65に到達し
た光には導波路長差ΔLに対応する位相差が生じてい
る。この位相差は光周波数により異なるので、第2の扇
形スラブ導波路65のレンズ効果で出力用チャネル導波
路63の入力端に集光する際に、光周波数ごとに異なる
位置に集光する。
Light incident from a predetermined input channel waveguide 61 spreads by diffraction in the first fan-shaped slab waveguide 64 and is guided to a channel waveguide array 62 arranged perpendicularly to the diffractive surface. In the channel waveguide array 62, since the respective waveguides are sequentially lengthened by the waveguide length difference ΔL, the light having propagated through the respective waveguides and reaching the second fan-shaped slab waveguide 65 has a waveguide length difference ΔL. There is a phase difference corresponding to. Since this phase difference varies depending on the optical frequency, when the light is focused on the input end of the output channel waveguide 63 by the lens effect of the second fan-shaped slab waveguide 65, it is focused on different positions for each optical frequency.

【0006】アレイ導波路回折格子は、このように入力
用チャネル導波路61から入射された光の周波数に対応
して、出力用チャネル導波路63の導波路が選択される
光分波器として動作する。従来のアレイ導波路回折格子
では、図7に示すように、出力用チャネル導波路63の
各導波路対応にその中心周波数(ここでは 200GHz(1.
6nm)間隔)の近傍で放物線状の通過帯域特性とな
る。
The arrayed waveguide diffraction grating operates as an optical demultiplexer in which the waveguide of the output channel waveguide 63 is selected according to the frequency of the light incident from the input channel waveguide 61. To do. In the conventional arrayed-waveguide diffraction grating, as shown in FIG. 7, the center frequency (200 GHz (1.
A parabolic pass band characteristic is obtained in the vicinity of (6 nm) interval).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロストリ
ップ線路による等化器では、波形整形するために光信号
を一旦電気信号に変換する必要があり、全光中継システ
ムに用いることができなかった。さらに、信号周波数ν
が高くなるとマイクロストリップ線路の導体損失が増加
するので、光信号の波形整形を行っても光ファイバの伝
送容量と伝送距離を共に高めることは困難であった。
In the conventional equalizer using a microstrip line, it is necessary to temporarily convert an optical signal into an electric signal for waveform shaping, and it cannot be used in an all-optical repeater system. Furthermore, the signal frequency ν
Since the conductor loss of the microstrip line increases with increasing, it is difficult to increase both the transmission capacity and the transmission distance of the optical fiber even if the waveform shaping of the optical signal is performed.

【0008】また、従来のアレイ導波路回折格子は、図
7に示すように放物線状の通過帯域特性を有する。した
がって、入力用チャネル導波路61に入射された光の波
長がその中心波長から変動した場合には、出力用チャネ
ル導波路63の所定のチャネルへ出射される光の損失が
大幅に増加し、またクロストークを劣化させる問題があ
った。
The conventional arrayed waveguide diffraction grating has a parabolic pass band characteristic as shown in FIG. Therefore, when the wavelength of the light incident on the input channel waveguide 61 fluctuates from its center wavelength, the loss of the light emitted to a predetermined channel of the output channel waveguide 63 greatly increases, and There was a problem of degrading crosstalk.

【0009】本発明は、光ファイバの分散を補償する光
等化器、また各チャネルごとにフラットな通過帯域特性
を有するアレイ導波路回折格子を実現し、大容量・長距
離光通信および波長分割ルーティングに適した光信号処
理回路を提供することを目的とする。
The present invention realizes an optical equalizer for compensating for dispersion of an optical fiber, and an arrayed waveguide diffraction grating having a flat pass band characteristic for each channel, and realizes large capacity / long-distance optical communication and wavelength division. An object is to provide an optical signal processing circuit suitable for routing.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の光信号処理回路
は、2つのアレイ導波路回折格子を光の振幅および位相
透過率を変化させる空間フィルタを介して線対称に配置
する。この2つのアレイ導波路回折格子の導波路パラメ
ータと空間フィルタの振幅および位相透過率に応じて、
所定の伝搬遅延特性を有する光等化器またはフラットな
通過帯域特性を有するアレイ導波路回折格子合分波器が
構成される。
In the optical signal processing circuit of the present invention, two arrayed waveguide diffraction gratings are arranged line-symmetrically via a spatial filter that changes the amplitude and phase transmittance of light. Depending on the waveguide parameters of the two arrayed waveguide diffraction gratings and the amplitude and phase transmittance of the spatial filter,
An optical equalizer having a predetermined propagation delay characteristic or an arrayed waveguide diffraction grating multiplexer / demultiplexer having a flat pass band characteristic is configured.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の光信号処理回路
の実施形態を示す。本発明の光信号処理回路は、入力用
チャネル導波路1、所定の導波路長差ΔLで順次長くな
るように構成されたチャネル導波路アレイ2、入力用チ
ャネル導波路1とチャネル導波路アレイ2とを接続する
第1の扇形スラブ導波路3、チャネル導波路アレイ2の
他端に接続された第2の扇形スラブ導波路4から構成さ
れるアレイ導波路回折格子を一対備え、各々の第2の扇
形スラブ導波路4のチャネル導波路アレイが接続されて
いない端部中点(以下「線対称中心5」という)を通る
線対称軸8に対して2つのアレイ導波路回折格子が基板
6上に線対称に配置される。
FIG. 1 shows an embodiment of an optical signal processing circuit of the present invention. The optical signal processing circuit of the present invention comprises an input channel waveguide 1, a channel waveguide array 2 configured to be sequentially elongated with a predetermined waveguide length difference ΔL, an input channel waveguide 1 and a channel waveguide array 2. And a pair of array waveguide diffraction gratings each composed of a first sector slab waveguide 3 for connecting to and a second sector slab waveguide 4 connected to the other end of the channel waveguide array 2 Of the fan-shaped slab waveguide 4 on the substrate 6 with respect to the line symmetry axis 8 passing through the end midpoint (hereinafter referred to as "line symmetry center 5") to which the channel waveguide array is not connected. Are arranged in line symmetry.

【0012】すなわち、11は入力用チャネル導波路1
に対応する出力用チャネル導波路であり、22はチャネ
ル導波路アレイ2に対応して所定の導波路長差ΔLで順
次長くなるように構成されたチャネル導波路アレイであ
り、33は扇形スラブ導波路3に対応して出力用チャネ
ル導波路11とチャネル導波路アレイ22を接続する扇
形スラブ導波路であり、44は扇形スラブ導波路4に対
応してチャネル導波路アレイ22の他端に接続された扇
形スラブ導波路である。この扇形スラブ導波路4と扇形
スラブ導波路44が線対称中心5を介して対向する。
That is, 11 is an input channel waveguide 1.
Is a channel waveguide array for output, 22 is a channel waveguide array configured to be sequentially elongated by a predetermined waveguide length difference ΔL corresponding to the channel waveguide array 2, and 33 is a fan-shaped slab waveguide. Reference numeral 44 denotes a fan-shaped slab waveguide that connects the output channel waveguide 11 and the channel waveguide array 22 corresponding to the waveguide 3, and 44 is connected to the other end of the channel waveguide array 22 corresponding to the fan-shaped slab waveguide 4. It is a fan-shaped slab waveguide. The fan-shaped slab waveguide 4 and the fan-shaped slab waveguide 44 face each other with the line symmetry center 5 therebetween.

【0013】さらに、線対称中心5を通り扇形スラブ導
波路4,44中の光の伝搬方向に垂直な向きに、光の振
幅および位相透過率を変化させる空間フィルタ7が配置
される。いま、入力用チャネル導波路1および出力用チ
ャネル導波路11の導波路本数を各々8本とする。ま
た、入力用チャネル導波路1の入力ポート番号を図1の
上から順に♯1〜♯8とし、出力用チャネル導波路11
の出力ポート番号を図1の上から順に♯1〜♯8とす
る。このとき、各入力ポートから入射された光の中で、
線対称中心5を通る光の波長は各々表1のようになる。
Further, a spatial filter 7 for changing the amplitude and phase transmittance of light is arranged in a direction passing through the line symmetry center 5 and perpendicular to the light propagation direction in the fan-shaped slab waveguides 4, 44. Now, it is assumed that the number of input channel waveguides 1 and the number of output channel waveguides 11 are each eight. The input port numbers of the input channel waveguide 1 are # 1 to # 8 in order from the top of FIG.
Output port numbers of # 1 to # 8 from the top of FIG. At this time, in the light incident from each input port,
The wavelengths of light passing through the axisymmetric center 5 are as shown in Table 1.

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】ここで、λ0 は光の中心波長、Δλはチャ
ネル波長間隔であり、cを光速としてチャネル周波数間
隔はΔν=cΔλ/λ0 2で与えられる。また、線対称中
心5を通る表1に記した各波長の光は、表2に示す番号
の出力ポートに出射される。
Here, λ 0 is the center wavelength of light, Δλ is the channel wavelength interval, and the channel frequency interval is given by Δν = cΔλ / λ 0 2, where c is the speed of light. Further, the light of each wavelength shown in Table 1 passing through the line symmetry center 5 is emitted to the output port with the number shown in Table 2.

【0016】[0016]

【表2】 [Table 2]

【0017】したがって、線対称中心5の近傍に光の振
幅および位相透過率を変化させる空間フィルタ7を配置
することにより、各入力ポートから入射された光に対し
て各波長ごとに所定の透過特性を与えることができる。
線対称中心5を通り扇形スラブ導波路4,44中の光の
伝搬方向に垂直な向きに対する光ビームスポットの移動
量δxと、光の周波数変化量δν(波長変化量δλ)と
の関係は、 δx/δν= f・δL/(d・ν0 ) …(1-1) δx/δλ=−f・δL/(d・λ0 ) …(1-2) で与えられる。ここで、d(=25μm)はチャネル導波
路アレイ2と扇形スラブ導波路4、および扇形スラブ導
波路44とチャネル導波路アレイ22との境界における
チャネル導波路アレイ2,22の導波路間隔である。ま
た、ν0 (=c/λ0 )は光の中心周波数である。
Therefore, by disposing the spatial filter 7 for changing the amplitude and the phase transmittance of light in the vicinity of the line symmetry center 5, a predetermined transmission characteristic for each wavelength with respect to the light incident from each input port is provided. Can be given.
The relationship between the shift amount δx of the light beam spot with respect to the direction perpendicular to the light propagation direction in the fan-shaped slab waveguides 4 and 44 passing through the axisymmetric center 5 and the frequency change amount δν (wavelength change amount δλ) of light is δx / δν = f · δL / (d · ν 0 ) ... (1-1) δx / δλ = −f · δL / (d · λ 0 ) ... (1-2) Here, d (= 25 μm) is the waveguide spacing between the channel waveguide arrays 2 and 22 at the boundary between the channel waveguide array 2 and the sector slab waveguide 4, and between the sector slab waveguide 44 and the channel waveguide array 22. . Further, ν 0 (= c / λ 0 ) is the center frequency of light.

【0018】いま、入力用チャネル導波路1、チャネル
導波路アレイ2,22、出力用チャネル導波路11のコ
ア幅を2a=7μm、コア厚を2t=7μm、比屈折率
差をΔ=0.75%とし、扇形スラブ導波路3,4,33,
44の曲率半径をf=11.52nmとし、チャネル導波路
アレイ2,22の導波路長差をΔL=63μmとする。こ
のパラメータの場合には、 δx/δν= 0.15 〔μm/GHz 〕 …(2-1) δx/δλ=20/3〔GHz /μm〕 …(2-2) となる。表1,2に示すように、線対称中心5を通る各
光の中心波長(周波数)間隔はΔλ(Δν)であるの
で、空間フィルタ7の光通過帯域波長(周波数)幅は、
他チャネルへのクロストークを避けるために±Δλ/2
(±Δν/2)でなければならない。このためには、式
(1) より空間フィルタ7の光通過スリット幅が線対称中
心5を中心として
Now, the core width of the input channel waveguide 1, the channel waveguide arrays 2 and 22, and the output channel waveguide 11 is 2a = 7 μm, the core thickness is 2t = 7 μm, and the relative refractive index difference is Δ = 0.75%. And fan-shaped slab waveguides 3, 4, 33,
The radius of curvature of 44 is f = 11.52 nm, and the waveguide length difference between the channel waveguide arrays 2 and 22 is ΔL = 63 μm. In the case of this parameter, δx / δν = 0.15 [μm / GHz] (2-1) δx / δλ = 20/3 [GHz / μm] (2-2) As shown in Tables 1 and 2, since the center wavelength (frequency) interval of each light passing through the line symmetry center 5 is Δλ (Δν), the optical pass band wavelength (frequency) width of the spatial filter 7 is
± Δλ / 2 to avoid crosstalk to other channels
It must be (± Δν / 2). For this, the formula
From (1), the width of the light passage slit of the spatial filter 7 is centered on the center 5

【0019】[0019]

【数1】 (Equation 1)

【0020】の範囲でなければならないことがわかる。
上記のパラメータの場合には、式(2),(3) より空間フィ
ルタ7の光通過スリット幅は線対称中心5を中心として −15〔μm〕≦ x ≦ 15 〔μm〕 …(4) の範囲となる。以上は、本発明の光信号処理回路の光周
波数フィルタとしての一般的な説明である。
It can be seen that it must be in the range of.
In the case of the above parameters, the light passing slit width of the spatial filter 7 is -15 [μm] ≤ x ≤ 15 [μm] (4) from the line symmetry center 5 according to the equations (2) and (3). It becomes a range. The above is a general description of the optical signal processing circuit of the present invention as an optical frequency filter.

【0021】[0021]

【実施例】 (第1実施例:光等化器)以下、本発明の光信号処理回
路の第1実施例として、光等化器に用いる場合の構成に
ついて説明する。既設の多くの光ファイバの周波数応答
H(ω)は、 H(ω)=H0 exp{-j(β″L/2)(ω−ω0)2 } …(5) で与えられる。ただし、βは光ファイバ中の光の伝搬定
数、β″=d2β/dω2、ω0 (=2πν0 )は光の中
心角周波数、ω(=2πν)は角周波数、Lはファイバ
長、H0 は定数である。光ファイバの分散σとβ″との
間には、 β″=(λ0 2/2πc)σ …(6) の関係が成り立つ。
Embodiment (First Embodiment: Optical Equalizer) As a first embodiment of an optical signal processing circuit of the present invention, a configuration when used in an optical equalizer will be described below. The frequency response H (ω) of many existing optical fibers is given by H (ω) = H 0 exp {-j (β ″ L / 2) (ω−ω 0 ) 2 } (5) , Β is the propagation constant of light in the optical fiber, β ″ = d 2 β / dω 2 , ω 0 (= 2πν 0 ) is the central angular frequency of light, ω (= 2πν) is the angular frequency, L is the fiber length, H 0 is a constant. The relationship of β ″ = (λ 0 2 / 2πc) σ (6) holds between the dispersion σ and β ″ of the optical fiber.

【0022】いま、波長λ0 の単位をμm、光ファイバ
の分散σの単位をps/km・nm、ファイバ長Lの単
位をkmとしたとき、 p=π・10-5・λ0 2σL/3 …(7) とおくと、光ファイバの周波数応答H(ν)は、 H(ν)=H0 exp{-jp(ν−ν0)2 } …(8) と表される。ただし、光周波数νおよびν0 の単位はG
Hzである。これより、光ファイバの信号遅延時間t
f は、
When the unit of wavelength λ 0 is μm, the unit of dispersion σ of the optical fiber is ps / km · nm, and the unit of fiber length L is km, p = π · 10 −5 · λ 0 2 σL / 3 (7), the frequency response H (ν) of the optical fiber is expressed as H (ν) = H 0 exp {-jp (ν-ν 0 ) 2 } (8). However, the units of the optical frequencies ν and ν 0 are G
Hz. From this, the signal delay time t of the optical fiber
f is

【0023】[0023]

【数2】 (Equation 2)

【0024】で与えられる。ここで、線対称中心5を中
心として−15μmから+15μmの範囲に配置された空間
フィルタ7の複素(振幅・位相)透過率s(x) がs0
qを定数として s(x) =s0 exp(+jqx2) …(10) で与えられる場合には、例えば入力ポート♯4から出力
ポート♯5への光に対しては、式(1) および表1,2に
より x=(f・ΔL/(d・ν0))(ν−ν0) …(11) である。したがって、この空間フィルタ7を通過した光
の位相特性G(ν)はG0を定数として、 G(ν)=G0 exp{+jP(ν−ν0)2 } …(12) P=q(f・ΔL/(d・ν0))2 …(13) となる。式(10),(13) において、 q=p(d・ν0/(f・ΔL))2 …(14) の場合にはP=pとなり、空間フィルタ7を通過した光
の位相特性G(ν)は、 G(ν)=G0 exp{+jp(ν−ν0)2 } …(15) となる。これより、本実施例の光等化器の信号遅延時間
eqは、
Is given by Here, the complex (amplitude / phase) transmittance s (x) of the spatial filter 7 arranged in the range of −15 μm to +15 μm about the line symmetry center 5 is s 0 ,
When s (x) = s 0 exp (+ jqx 2 ) ... (10) with q as a constant, for example, for light from the input port # 4 to the output port # 5, equations (1) and According to Tables 1 and 2, x = (f · ΔL / (d · ν 0 )) (ν−ν 0 ) ... (11). Therefore, the phase characteristic G ([nu) are G 0 of the light that has passed through the spatial filter 7 as a constant, G (ν) = G 0 exp {+ jP (ν-ν 0) 2} ... (12) P = q ( f · ΔL / (d · ν 0 )) 2 (13) In the equations (10) and (13), if q = p (dν 0 / (fΔL)) 2 (14), then P = p, and the phase characteristic G of the light passing through the spatial filter 7 (ν) is G (ν) = G 0 exp {+ jp (ν−ν 0 ) 2 } (15) From this, the signal delay time t eq of the optical equalizer of this embodiment is

【0025】[0025]

【数3】 (Equation 3)

【0026】となる。式(9) の光ファイバの信号遅延時
間tf と比較すると、式(16)の光等化器の信号遅延時間
eqは逆特性になっており、これから本実施例の光等化
器によって光ファイバの分散を補償(等化)できること
がわかる。本実施例の光等化器は、石英系光導波路を用
いて作製することができる。以下その作製手順を示す。
## EQU1 ## Comparing with the signal delay time t f of the optical fiber of the equation (9), the signal delay time t eq of the optical equalizer of the equation (16) has the opposite characteristic. It can be seen that the dispersion of the optical fiber can be compensated (equalized). The optical equalizer of this embodiment can be manufactured using a silica-based optical waveguide. The manufacturing procedure is shown below.

【0027】まず、シリコン基板上に火炎堆積法によっ
てSiO2下部クラッド層を堆積し、次にGeO2をドーパ
ントとして添加したSiO2ガラスのコア層を堆積した後
に、電気炉で透明ガラス化する。次に、前記設計に基づ
く図1に示すパターンを用いてコア層をエッチングして
光導波路部分を作製する。最後に、再びSiO2上部クラ
ッド層を堆積する。次に、空間フィルタ7を挿入するた
めの間隙をエッチングによって作製し、式(10),(14) で
与えられる複素透過率を有する空間フィルタ7をその間
隙部に挿入する。
First, a SiO 2 lower clad layer is deposited on a silicon substrate by a flame deposition method, and then a core layer of SiO 2 glass doped with GeO 2 as a dopant is deposited, followed by transparent vitrification in an electric furnace. Next, the core layer is etched using the pattern shown in FIG. 1 based on the above design to produce an optical waveguide portion. Finally, the SiO 2 upper clad layer is deposited again. Next, a gap for inserting the spatial filter 7 is formed by etching, and the spatial filter 7 having the complex transmittance given by the equations (10) and (14) is inserted into the gap.

【0028】このようにして作製した光等化器の位相特
性の測定結果を図2に示す。実線は作製した光等化器の
位相特性を示す。破線は、分散σ=−10〔ps/km・nm〕で
長さL=10〔km〕の光ファイバの位相特性(式(8) にお
いてp=−0.0252 (GHz)-2)の逆符号の特性を示す。す
なわち、等化器に要求される理想的な位相特性である。
本測定結果は、ν=ν0−60〜ν0+60〔GHz〕の 120
〔GHz〕の範囲で光ファイバの分散を精度よく等化でき
ることがわかる。
FIG. 2 shows the measurement result of the phase characteristics of the optical equalizer manufactured in this way. The solid line shows the phase characteristic of the manufactured optical equalizer. The broken line shows the inverse sign of the phase characteristic of the optical fiber with dispersion σ = −10 [ps / km · nm] and length L = 10 [km] (p = −0.0252 (GHz) −2 in equation (8)). Show the characteristics. That is, it is an ideal phase characteristic required for the equalizer.
The result of this measurement is 120 for ν = ν 0 -60 to ν 0 +60 [GHz].
It can be seen that the dispersion of the optical fiber can be accurately equalized in the range of [GHz].

【0029】(第2実施例:通過帯域特性がフラットな
アレイ導波路回折格子)次に、本発明の光信号処理回路
の第2実施例として、通過帯域特性がフラットなアレイ
導波路回折格子として用いる場合の構成について説明す
る。基本的な構成は、光等化器として用いる場合と同様
である。ここでは、空間フィルタ7の複素透過率s(x)
(Second Embodiment: Array Waveguide Diffraction Grating with Flat Passband Characteristics) Next, as an second embodiment of the optical signal processing circuit of the present invention, an arrayed waveguide diffraction grating with flat passband characteristics is used. The configuration when used will be described. The basic configuration is the same as when it is used as an optical equalizer. Here, the complex transmittance s (x) of the spatial filter 7 is
Is

【0030】[0030]

【数4】 (Equation 4)

【0031】とする。このとき、式(2),(17)および表
1,2より、入力ポート♯i(i=1〜8)に入射さ
れ、線対称中心5を通って出力ポート♯(9−i)に出
射される光の透過率は、各チャネルの中心波長λ0+(i
−4)|Δλ| を中心として Δν=±(20/3)×12=±80 〔GHz 〕 …(18) の範囲でほぼフラットな通過帯域特性を有するアレイ導
波路回折格子型合分波器が得られる。
It is assumed that At this time, according to the equations (2), (17) and Tables 1 and 2, the light is incident on the input port #i (i = 1 to 8), passes through the line symmetry center 5, and is output to the output port # (9-i). The transmitted light has a center wavelength λ 0 + (i
-4) Array waveguide diffraction grating type multiplexer / demultiplexer having a substantially flat pass band characteristic in the range of Δν = ± (20/3) × 12 = ± 80 [GHz] (18) centering on | Δλ | Is obtained.

【0032】本実施例のアレイ導波路回折格子は、第1
実施例の光等化器の場合と同様にして作製することがで
きる。ただし、式(17)で与えられる複素透過率を有する
空間フィルタ7を挿入する。このようにして作製したア
レイ導波路回折格子の通過帯域特性の測定結果を図3に
示す。図に示すように、通過帯域特性がフラット化され
ており、従来のアレイ導波路回折格子では 113GHz(図
7)であった3dB帯域幅が、隣接するチャネルへのクロ
ストークを劣化させることなく約 200GHzにまで拡大さ
れる。
The arrayed-waveguide diffraction grating of this embodiment has the first
It can be manufactured in the same manner as in the case of the optical equalizer of the embodiment. However, the spatial filter 7 having the complex transmittance given by the equation (17) is inserted. FIG. 3 shows the measurement results of the pass band characteristics of the arrayed waveguide diffraction grating manufactured in this way. As shown in the figure, the passband characteristics are flattened, and the 3 dB bandwidth, which was 113 GHz (Fig. 7) in the conventional arrayed-waveguide diffraction grating, is reduced without deteriorating the crosstalk to the adjacent channel. Expanded to 200 GHz.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光信号処
理回路は、アレイ導波路回折格子の導波路パラメータお
よび空間フィルタの光通過スリット幅を適当に選ぶこと
により、任意の伝搬遅延特性を実現することができる。
これにより、光信号を電気信号に変換することなく、光
ファイバの分散を補償する波形整形が可能となり、大容
量・長距離光通信を容易に実現するこができる。
As described above, in the optical signal processing circuit of the present invention, an arbitrary propagation delay characteristic can be obtained by appropriately selecting the waveguide parameters of the arrayed waveguide diffraction grating and the light passage slit width of the spatial filter. Can be realized.
As a result, it becomes possible to perform waveform shaping for compensating for dispersion of the optical fiber without converting the optical signal into an electric signal, and it is possible to easily realize large-capacity / long-distance optical communication.

【0034】また、アレイ導波路回折格子の導波路パラ
メータおよび空間フィルタの光通過スリット幅を適当に
選ぶことにより、隣接する信号チャネルへのクロストー
クを劣化させることなく、3dB帯域幅を大幅に増大させ
ることができる。したがって、例えばレーザ光源の波長
が温度変化によって各信号チャネルの中心波長から変動
した場合でも、通過損失を増加させることなく所定の分
波特性を維持することができる。これにより、波長分割
ルーティングシステム等の設計の許容度を増すことがで
きる。
Further, by appropriately selecting the waveguide parameter of the arrayed waveguide grating and the light passage slit width of the spatial filter, the 3 dB bandwidth is significantly increased without deteriorating the crosstalk to the adjacent signal channels. Can be made. Therefore, for example, even when the wavelength of the laser light source changes from the center wavelength of each signal channel due to temperature change, it is possible to maintain the predetermined demultiplexing characteristic without increasing the passage loss. As a result, it is possible to increase the design tolerance of the wavelength division routing system and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光信号処理回路の実施形態を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical signal processing circuit of the present invention.

【図2】光等化器の位相特性の測定結果を示す図。FIG. 2 is a diagram showing measurement results of phase characteristics of an optical equalizer.

【図3】アレイ導波路回折格子の通過帯域特性の測定結
果を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing measurement results of pass band characteristics of an arrayed waveguide diffraction grating.

【図4】従来の等化器(マイクロストリップ線路)の構
成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional equalizer (microstrip line).

【図5】従来の等化器の伝達遅延特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a transmission delay characteristic of a conventional equalizer.

【図6】従来のアレイ導波路回折格子の構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional arrayed-waveguide diffraction grating.

【図7】従来のアレイ導波路回折格子の通過帯域特性の
測定結果を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing measurement results of pass band characteristics of a conventional arrayed waveguide diffraction grating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力用チャネル導波路 2,22 チャネル導波路アレイ 3,4,33,44 扇形スラブ導波路 5 線対称中心 6 基板 7 空間フィルタ 8 線対称軸 51 誘電体 52,53 金属導体 60 基板 61 入力用チャネル導波路 62 チャネル導波路アレイ 63 出力用チャネル導波路 64,65 扇形スラブ導波路 1 input channel waveguide 2,22 channel waveguide array 3,4,33,44 fan-shaped slab waveguide 5 line symmetry center 6 substrate 7 spatial filter 8 line symmetry axis 51 dielectric 52,53 metal conductor 60 substrate 61 for input Channel waveguide 62 Channel waveguide array 63 Output channel waveguide 64,65 Fan-shaped slab waveguide

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力用チャネル導波路と、導波路の長さ
が所定の導波路長差で順次長くなるように構成されたチ
ャネル導波路アレイと、入力用チャネル導波路とチャネ
ル導波路アレイとを接続する第1の扇形スラブ導波路
と、チャネル導波路アレイの他端に接続された第2の扇
形スラブ導波路とを有するアレイ導波路回折格子を一対
備え、各々の第2の扇形スラブ導波路のチャネル導波路
アレイが接続されていない端部中点を通る線対称軸に対
して2つのアレイ導波路回折格子を基板上に線対称に配
置し、 さらに、前記端部中点を通り前記第2の扇形スラブ導波
路中の光の伝搬方向に垂直な向きに、光の振幅および位
相透過率を変化させる空間フィルタを配置した構成であ
ることを特徴とする光信号処理回路。
1. A channel waveguide for input, a channel waveguide array configured such that the lengths of the waveguides sequentially increase with a predetermined waveguide length difference, an input channel waveguide and a channel waveguide array. A pair of arrayed waveguide diffraction gratings each having a first fan-shaped slab waveguide connected to each other and a second fan-shaped slab waveguide connected to the other end of the channel waveguide array. The two arrayed waveguide diffraction gratings are arranged on the substrate in line symmetry with respect to the line symmetry axis passing through the end midpoint where the channel waveguide array of the waveguide is not connected, An optical signal processing circuit, characterized in that a spatial filter for changing the amplitude and phase transmittance of light is arranged in a direction perpendicular to the propagation direction of light in the second fan-shaped slab waveguide.
【請求項2】 基板上に線対称に配置される2つのアレ
イ導波路回折格子の導波路パラメータと空間フィルタの
振幅および位相透過率に応じて、所定の伝搬遅延特性を
有する光等化器が構成されることを特徴とする請求項1
に記載の光信号処理回路。
2. An optical equalizer having a predetermined propagation delay characteristic according to the waveguide parameters of two arrayed waveguide diffraction gratings arranged line-symmetrically on a substrate and the amplitude and phase transmittance of a spatial filter. It is comprised, It is characterized by the above-mentioned.
The optical signal processing circuit according to.
【請求項3】 基板上に線対称に配置される2つのアレ
イ導波路回折格子の導波路パラメータと空間フィルタの
振幅および位相透過率に応じて、フラットな通過帯域特
性を有するアレイ導波路回折格子合分波器が構成される
ことを特徴とする請求項1に記載の光信号処理回路。
3. An arrayed waveguide diffraction grating having flat passband characteristics according to the waveguide parameters of two arrayed waveguide diffraction gratings arranged line-symmetrically on a substrate and the amplitude and phase transmittance of a spatial filter. The optical signal processing circuit according to claim 1, wherein a multiplexer / demultiplexer is configured.
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