JPH09505673A

JPH09505673A - 導波路カップラ

Info

Publication number: JPH09505673A
Application number: JP7514929A
Authority: JP
Inventors: ジヨーンラツセル，フイリツプ，エステイ; アーチヤムボールト，ジーンーラツク
Original assignee: ユニバーシテイオブサウサンプトン
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1997-06-03
Also published as: CA2177486A1; DE69408340D1; DE69408340T2; EP0733223A1; GB9324456D0; US5978530A; WO1995014946A1; US6430341B1; EP0733223B1; ES2114299T3; CA2177486C

Abstract

(57)【要約】導波路カップラが、結合領域において第２の導波路に結合された第１の導波路を少なくとも具備しており、それにより第１の導波路に沿って伝搬する放射の少なくとも一部が第２の導波路に結合される。第２の導波路は前記結合領域に配設された回折格子を具備し、それにより前記回折格子に固有な波長における第１の導波路から第２の導波路への放射の結合を抑制するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】導波路カップラ本発明は導波路カップラに関する。導波路カップラは、２つ以上の結合された導波路の間で電磁放射（又は電磁波）を伝達するために使用されている。例えば、光ファイバ導波路カップラは、あるファイバ内に入射された光が少なくとも部分的に他方のファイバ内に結合されるように２本以上の光ファイバを結合している。これらの技術は、1983年ロンドンのチャップマン・アンド・ホール（Chapman and Hall）社発行の「光導波路の理論」（Optical Waveguide Theory）に記述されている。光信号を波長選択的に分割するため導波路カップラを光ファイバグレーティングと組み合わせる試みが行なわれてきた。このような組み合わせは、例えば波長分割多重光通信信号を分割するのに非常に有用であり、現在使用されている光サーキュレータなどのバルク（非ファイバ）型光学装置に代わりうるものである。一つの形態においては、これらのグレーティングカップラは、一つの50：50の２×２方向性カップラ（すなわち２本の結合されたファイバの一方に入射された光の半分が他方のファイバに結合されるところのカップラ）をカップラの出力ポートの１つに配したファイバグレーティングと共に使用している。このファイバグレーティングは実質的に波長選択鏡として作用し、（「ブラッグ」(Bragg)波長と呼ばれる）特定の波長またはその付近の光を反射し、他の波長の光を透過させる。この反射された光はカップラ内に戻され、再び２本のファイバの間で分割される。この構成の結果、第１のファイバ内に入射されたブラッグ波長の光は反射されて第２のファイバの出力ポートの１つに戻されるが、（50：50のカップラを２回通過して）強度が75％低下する。透過された光もまた50％の損失を被る。例えば長距離の光ファイバでの信号伝送を伴う通信システムにおいて、これらの追加的損失は、使用可能な光ファイバの長さ、受容される光信号の信号対雑音比、および／または単一のファイバに伝搬可能な光チャネルの数に大きな制約を課す。別の形態においては、欧州光通信会議（European Conference on Optical Com munication，ECOC）1993年締切後論文（'93 post-deadline paper）12.8の29ページ「ブラッググレーティングを用いたコンパクトなオールファイバ式狭帯域透過フィルタ」（Compact all-fibre narrowband transmission filter using Bra gg gratings）に記述されているように、グレーティングカップラとして50：50 の２×２方向性カップラをカップラの各出力ポート上にファイバグレーティングを配して使用している。このファイバグレーティングはブラッグ波長またはその付近の光を反射し、他の波長の光を透過させる。反射された光はカップラに戻され、カップラの第２入力ポートから再出射するように再結合される。こうした作用のためには、再結合は干渉計的に正確でなければならず、そのために環境の変化に対する装置の感受性が潜在的に高まってしまう。本発明は、結合領域において第２の導波路に結合された第１の導波路を少なくとも具備しそれにより第１の導波路に沿って伝搬する放射の少なくとも一部が第２の導波路に結合されるような導波路カップラにおいて、第２の導波路が結合領域に配設された回折格子を具備し、それにより回折格子に固有な波長における第１の導波路から第２の導波路への放射の結合を抑制する、ことを特徴とする導波路カップラを提供するものである。本発明は、受け入れ側導波路の結合領域に配設された回折格子を用い、ある導波路から別の導波路への結合を選択的に抑制できる波長選択的なカップラを提供することにより、上記の諸問題に対処している。そのためこの装置はグレーティングフラストレイテッドカップラ(Grating frustrated coupler)（グレーティングトンネルカップラ）と呼ばれることがある。結合が抑制又は禁止される波長をグレーティングの「阻止帯」内の波長と同様のものとすることができる。グレーティングの強度を増すことにより、結合の抑制を強めることが可能である。したがって波長選択特性は強度分割カップラを通る多重パスに依存せず、そのため特定の波長域選択に伴う全体的なパワーの損失を減少させることができる。一つの望ましい実施例では、回折格子に固有な波長以外の波長において実質的にすべての放射が第２の導波路に結合される。これにより、固有の波長が第１の導波路に残り、放射におけるその残余が第２の導波路に結合される、効率的なチャネルドロッピングフィルタがもたらされる。そのため、放射の残余が被るパワーの損失は非常に低くなる。第２の導波路における回折格子の存在が引き起こす、２つの導波路を通る伝搬の中断を等化するため、一つの望ましい実施例では第１の導波路が、結合領域に配設された回折格子を具備しており、この第１の導波路における回折格子固有の波長は第２の導波路における回折格子固有の波長とは異なっている。第１の導波路の回折格子は関係する波長から遠く隔たった特性周波数を具備することができ、したがって単に２つの導波路に同様の伝搬を行なわせるよう働くことができる（それにより結合効率を向上させることができる）。別例では、本発明の実施例において、第１の導波路は均一または実質的に均一である（すなわちグレーティングを具備していない）。第２の導波路の回折格子が結合領域を越えて第２の導波路に沿って延びている望ましい実施例では波長選択性能が改善される。第２の導波路の回折格子の長さが実質的に結合領域のそれの２倍であればなお望ましい。本発明は例えばマイクロ波放射（波）に対しても使用することができるが、前記の放射は光放射であることが望ましい。例えばプレーナ型光導波路は使用可能であるが、第１および第２の導波路は光ファイバ導波路であることが望ましい。この場合、第２の導波路の回折格子は第２の導波路の屈折率における周期的変調を構成することが望ましい。そのような周期的変調を構成する技術にはファイバの空間的平均屈折率を増大させる傾向をもつものもあるので、第２の導波路よりも高い屈折率を有する第１の導波路（または第１の導波路のうち少なくとも結合領域）により補償することが望ましい。本発明によるカップラは通信装置に使用するのに特に有利である。以下、付属図面を参照しつつ、例を用いて本発明を説明する；全図にわたって、同一の部分は同一の参照符号によって示されている；図１はグレーティングフラストレーテッドカップラの略線図である；図２は、図１のカップラにおける透過率の、ブラッグ波長におけるグレーティング強度への依存性を２つのグレーティング長さに関して示したグラフである；図３は、図１のカップラにおける反射率の、ブラッグ波長におけるグレーティング強度に対する従属性を２つのグレーティング長さに関して示したグラフである；図４は、図１のカップラにおける予測された反射スペクトルおよび透過スペクトルを示すグラフである；図５は、図１のカップラにおける計測された反射スペクトルおよび透過スペクトルを示すグラフである。図１を参照すると、グレーティングフラストレーテッドカップラは、２×２方向性カップラを形成するように配置された２本の単一モード光ファイバ導波路１０、２０を具備している。これら２本のファイバはそれぞれガラスブロック４０、５０内に取り付けられ、さらにこれらのファイバおよびブロックは、一方の側におけるファイバクラッディングを大部分取り除くように研磨される。その後ガラスブロックは、２本の露出したファイバを長さＬ_cの結合領域４５沿いに重ね合わせてクランプされる。これら２本の光ファイバのコアは、ファイバの一方（ファイバ２０）のコアが長さＬ_Gの光屈折性ブラッググレーティング２５を包含している点を除き、大部分の点において実質的に同一である。このグレーティングは、ファイバ２０のコアにおける空間的周期がΛで振幅がδｎの屈折率の周期的変調を構成する。グレーティング内側の空間的平均屈折率ｎ_avは、もう一方の光ファイバ（ファイバ１０）のコアの屈折率に実質上等しい。動作時には、波長λ₁＋λ₂＋λ₃・・・の連続スペクトルまたは不連続スペクトルを形成する光がファイバ１０の一端３０内に入射される。波長λ₁＝λ_Bの光（λ_Bはグレーティングのブラッグ波長）はファイバ２０内に結合せず、したがってファイバ２０の他端から出射する。カップラ内に入射された光の残余、すなわちλ₂＋λ₃・・・はファイバ２０内に結合される。この光ファイバグレーティングは、紫外線インスクリプション（刻線）プロセスにより作られるが、このプロセスでは２本のＵＶ光のコヒーレントなビームが異なる入射角をもって光ファイバに照射される。この技術はフィジックス・ワールド（Physics World）1993年10月号所収の記事「ファイバグレーティング」（F ibre Gratings）に記述されている。この露出によりファイバの方向に沿って２本のビームの間の干渉縞がつくり出される。ファイバコアの屈折率は強度のＵＶ放射（光線）に露出することによって変化させられるので、コアの屈折率には周期的変化が発生し、干渉縞の波腹（最大振幅部）では波節（最小振幅部）よりも大きな変化が発生する。またＵＶ光に対する露出により、露出されたファイバコアの平均屈折率が増加する傾向がある。グレーティングの作成中は、広帯域光源（例えば、発光ダイオードすなわちＬＥＤ光源）からの光がファイバの一端に導入され、ファイバの他端では透過されたスペクトルがモニタされる。これにより製造プロセスは、所望のグレーティング特性が達成されるまで継続される。グレーティングのブラッグ波長は、λ_B＝２ｎ_cffΛ（式中ｎ_cffはファイバコアのいわゆるモードインデックス）で与えられる。ブラッグ波長から離れた領域では、光は均一な屈折率ｎ_avをもつ媒質内であるかのようにカップラのグレーティング領域内を伝搬する；このとき図１のカップラは同期カップラに相当し、２本のファイバの間でパワーを実質的に完全に伝達することができる。ブラッグ波長近傍の、阻止帯として知られるスペクトル領域内では、グレーティングは図１のカップラの動作に２通りの影響を及ぼす；第１に強い分散をもたらしてカップラを非同期または位相不整合にする；第２に光子がファイバ１０からファイバ２０へ通り抜けようとするのを拒絶する障壁（一次元光バンドギャップ）をつくり出す。ファイバ２０内に形成されたグレーティングが十分に強力な場合（すなわち屈折率変調の振幅δｎが十分に大きい場合）、上述の２つの影響により、阻止帯におけるファイバ１０からファイバ２０への光パワーの伝達を有効に阻止することができる。したがって、図１に示すグレーティングフラストレーテッドカップラは、他の波長がファイバ１０からファイバ２０へと通過する一方でグレーティングのストップバンド内の波長をファイバ１０を通して伝送するオールファイバチャネルドロッピングフィルタとして使用可能である。 1991年アカデミックプレス（Academic Press）発行「誘電光導波路の理論」（ Theory of Dielectric Optical Waveguides）第２版の第７章280‐293ページにおける、いわゆる「グレーティング援用カップラ」に適用されているものと同様のアプローチを用いて、図１のグレーティングフラストレーテッドカップラの動作をモデル化するため、結合波理論が利用されてきた。この理論的分析について以下に説明し、その後、本実施例の試作品に対する試験から得られた実験結果との比較を行なう。理論的分析において、２本のファイバ１０、２０をそれぞれ伝搬する光は、後進導波モードと前進導波モードとに分解される。実効長Ｌ_c（図１）の結合領域では、共に伝搬する波の各対は結合定数Ｃでパワーの交換を行なう；長さＬ_G （図１）のグレーティング領域内側では、ファイバ２０の前進波と後進波も結合定数κ＝πδｎ／λ（式中λは該当する光の真空波長）で結合される。係数Ｃおよびκをそれぞれ結合領域およびグレーティング領域にわたって一定と仮定すると、４つの出力ポート、すなわちＴ₁、Ｔ₂、Ｒ₁およびＲ₂のそれぞれにおける入力パワーの比は、４つの結合波動方程式を解くことにより解析的に計算できる。グレーティング帯域の外側で２本のファイバの間のほぼ完全なパワーの交換を実現するには、積ＣＬ_cを動作波長においてπの２分の１に等しくすべきである。グレーティングをフラストレーティングカップリングにとって有効なものとするには、前記の計算によれば、結合定数Ｃをグレーティング結合定数κに比して小さくすべきである；それゆえＣＬ_c＝π／２で与えられるＣの最小値を選択することが望ましい。図２および３は、グレーティングフラストレーテッドカップラにおける４つの出力の、ブラッグ波長におけるグレーティング強度に対する変化を示すグラフである。そのうち図２は、図１のカップラにおける透過率の、ブラッグ波長におけるグレーティング強度に対する依存性を２つのグレーティング長さに関して示すグラフであり、図３は、図１のカップラにおける反射率の、ブラッグ波長におけるグレーティング強度に対する依存性を２つのグレーティング長さに関して示すグラフである。図２を参照すると、κ＝０の場合、この装置は通常の２×２カップラとして動作し、ＣＬ_c＝π／２であればＴ₂＝100％でパワーの完全な伝達が行なわれる。しかしグレーティング強度が増大すると、Ｔ₂は０まで減少しＴ₁は100％に近づく。図３に示すように、入力光の大きな部分が反射されることもある。Ｌ_G＝Ｌ_c の場合、反射される信号は、κＬ_cがほぼ２に等しいときピークとなるが、κＬ_c の値がより大きくなると０に向かって減衰する。グレーティングが強力であるほど、ブラッグ波長におけるファイバ１０からファイバ２０への光のフラストレーティングカップリングが有効なものとなることは明らかである。図２および３は、結合領域を越えてグレーティングを延ばした場合の効果をも示している。グレーティングが長くなるほど、光がファイバ２０のどちらかの端を通って逃れ出ることが困難となり、そのため、グレーティングの長さがＬ_cから２Ｌ_cに増大するときＴ₂およびＲ₂において重大な低下が観察される。結果として、パワーのより大きな部分がファイバ１０の出力ポート、すなわち弱いグレーティングに有利なＲ₁および強いグレーティングに有利なＴ₁に認められる。計算が示すところでは、グレーティングフラストレーテッドカップラの帯域幅はグレーティングのみの帯域幅によって良好に近似して与えられる。その例として、図４は、κＬ_cがほぼ３に等しくかつＬ_Gがほぼ２Ｌ_cに等しい場合のグレーティングフラストレーテッドカップラのブラッグ波長付近における計算された反射スペクトルおよび透過スペクトルを示すグラフである。透過スペクトルＴ₁の半値全幅（ＦＷＨＭ）帯域幅Δλは0.7ナノメートル（ｎｍ）にほぼ等しく、これは同じ屈折率変調および同じ長さをもつグレーティングの値にきわめて近い。このスペクトルは特徴的な中央部のくぼみを有しているが、これはグレーティングが引き起こす位相不整合が、λ＝λ_B（１±δｎ／２ｎ_cff）に位置するグレーティングの阻止帯の端において実際に最大に達するためである。グレーティングフラストレーテッドカップラがフィルタとして要求される通りに動作するために、さまざまなグレーティングパラメータが選択される。一般的には、ブラッグ波長においてＴ₁を最大化し、Ｔ₂、Ｒ₁およびＲ₂を最小化する試みが行なわれている。また（すべてではないが）多くの用途においては、フィルタの帯域幅を可能な限り小さくすることが望ましい。上記必要条件の第１のものは、κＬ_cを適切な範囲で可能な限り大きくすることにより満たすことが可能である。これは屈折率変調を大きくするか、または長いカップラ領域を用いることにより達成できる。しかし、強力なグレーティングではΔλはδｎλ_B／ｎ_cffにほぼ等しいので、屈折率変調はファイバ２０の光屈折度に制限されるだけでなく、望ましいフィルタ帯域幅によっても制限される。カップラを長くすることにも限界がある；なぜならカップラが長くなるほどカップラ内部でパワーを完全に交換することが困難になるからである。実際には、カップラを形成する２本のファイバの平均屈折率は常に少量Δｎ_av だけ不整合である；ＣＬ_c＝π／２の場合、（グレーティング帯域の外側で）カップラが達成可能な最大パワー伝達は、に制限され、Ｐが100％に近い場合Ｌ_cに関して２次的に減少する。パラメータ選択に関するこれらさまざまな考察を斟酌して、図１に示す種類の試作のグレーティングフラストレーテッドカップラは、光屈折性ファイバグレーティングを研磨されたファイバカップラの片方に組み込むことにより製作された。カップラ製作の前に、ゲルマニウム／ホウ素をコドープ処理した光ファイバを長さ15ミリメートル（ｍｍ）にわたってフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマレーザからの２本の干渉するＵＶビームを側方から約１０分間露光させ、λ_B＝1535ｎｍでΔλ＝1.1ｎｍのグレーティングをファイバ２０に書き込んだ。これはほぼδｎ＝６×10^-4の屈折率変調をもたらし、またおよそ（8.7±0.3）×10^-4だけファイバの平均屈折率を増加させた；これはＵＶ露出中に（上述のように）ブラッグ波長の変化をモニタすることにより評価したものである。２本のファイバの平均屈折率がおよそΔｎ_av＝６×10^-5の差異の範囲内になるようにするため、ファイバ１０にも、同様で但しλ_B＝1550ｎｍのグレーティングを書き込んだ。このブラッグ波長の間の15ｎｍの間隔は十分に大きいので２つのグレーティングを相互に独立して扱うことができた。（平均ファイバ屈折率を一致させるための２つのグレーティングの使用は、最初に異なる２本のファイバを選択し、２本のファイバのうちモードインデックスが低い方のファイバにのみグレーティングを書き込むことで容易に回避できる。）ファイバ１０のグレーティングは、結合領域における２本のファイバの整合性を向上させることができるが、不可欠なものではない、ということは了解されよう。ファイバ１０の屈折率を均等に増加させるため、他の方法として、ファイバ１０の結合領域を非変調ＵＶに露出することもできる。また他の実施例では、ファイバ１０に変更を加える必要はまったくないが、この場合、ファイバ２０とおおむね同様な屈折率を有するようにファイバ１０を選択することが可能であり、もしくはファイバ１０の屈折率をファイバ２０よりもわずかに大きくすることも多分可能である。このような露出の後、ＩＥＥＥ量子エレクトロニクスジャーナル（IEEE J．of Quantum Electron.）18，746（1982年）におけるＭ・Ｊ・Ｆ・ディゴネット（M ．J．F．Digonnet）およびＨ・Ｊ・ショウ（H．J．Shaw）の論文に記述されている方法に従って、各ファイバをそれぞれガラスブロック４０、５０内に取り付け、各ファイバおよびブロックをコアの外側から２マイクロメートル（μｍ）の範囲内まで研磨して、カップラを製作した。これら２つのブロックは、ファイバのアラインメントをミクロン以下で制御するため精密ジグ内で組み立てられた。ブロック内におけるファイバの曲率半径は、約3.7のκＬ_cに対応するおよそＬ_c＝３ｍｍの実効結合長さを与えるように選択された。上記の方程式（１）に従い、かつΔｎ_avがほぼ６×10^-5に等しいと仮定すると、この３ｍｍの長さは理論的に少なくとも95％の結合を可能にする。広帯域1540ｎｍＬＥＤからの光をファイバ１０内に入射し、出力Ｔ₂が最大化されるまでカップラを同調させた。こうして97％の最大結合が実際に得られ、平均屈折率の不整合分Δｎ_avはおよそ５×10^-5を示した。カップラの波長応答は白色光源および光学スペクトル分析器を使用して試験された。1535ｎｍを中心とする100ｎｍの波長域にわたって、わずかに約１％の結合の減少が見られた。４つの出力すべてからのパワー総量をファイバ１０内に入射された入力パワーと比較するため、カットバック測定も行なわれ、カップラの超過の損失はおよそ 0.22デシベル（ｄＢ）であった。出力Ｒ₁にアクセスするためＬＥＤと入力ポートとの間に通常の50：50ファイバカップラを導入することにより、この装置はさらに特徴づけられた（すなわち装置の性能が評価された）。図５には、４つのポートで測定された校正反射スペクトルおよび校正透過スペクトルが示されている。出力Ｔ₁は最大で約70％であり、その帯域幅は約0.7ｎｍである。このスペクトルは計算から予測される特有の中央部のくぼみを有している。ブラッグ波長（λ_B＝1534.7ｎｍ）から離れると、透過率Ｔ₁は約３％まで低下するが、これは13ｄＢの消光比に対応している。もう一方の透過スペクトルＴ₂ は帯域幅が1.0ｎｍであり、ブラッグ波長における消光比が18ｄＢ（透過率1.6 ％）である。1533ｎｍにおける透過のくぼみはクラッディングモードへの共振結合によるものである。反射された信号Ｒ₁は1534.2ｎｍの突出した形状の部分で予測を上回っているが、Ｒ₂はすべての波長において微小であり、1535.2ｎｍにおける５％が最大である。図５に示される曲線を図４に示される曲線と比較すると、測定スペクトルの理論との良好な一致はＬ_c＝2.5ｍｍ、Ｌ_G＝５ｍｍ、δｎ＝６×10^-4において得られた。このような観察可能な不一致は主としてグレーティング領域に沿った屈折率変調および平均屈折率の非均一性によるものであり、この非均一性はＵＶ書き込みビームにおける空間強度のばらつきに起因しうる。 1534.2ｎｍにおける反射のピークはおそらくカップラ領域の外側に位置する露出不足のグレーティング部分に起因するものである。このことはまた、Ｔ₁スペクトルの主要なピークがＴ₂スペクトルのくぼみよりも狭くなっている理由を説明するものである。要約すれば、上述の種類のグレーティングフラストレーテッドカップラはオールファイバ式チャネルドロッピングフィルタとして使用できる。このグレーティングフラストレーテッドカップラは以下の原理にもとづいて動作する；グレーティングの阻止帯に対応する波長の狭い範囲にわたって、カップラを離調し一次元の光バンドギャップをつくり出す強力なグレーティングによって結合が妨げられる。結合波理論はグレーティングフラストレーテッドカップラの特性を説明するとともに、設計パラメータの選択において確立すべき実際的な限界を提供する。上記のグレーティングフラストレーテッドカップラに用いられている技術は、平面光幾何学、およびマイクロ波導波路など他の導波路技術にも適用可能である。さらに導波路カップラは光通信装置などの通信装置に使用することができる。例えば波長分割多重システムにおいて、多くの離散した波長における信号変調光を従来の方向性結合器を用いて単一光信号に結合し、光ファイバを通して受信装置まで伝送することができる。受信装置ではこれらの離散した波長を、別個に光学的に受信し、かつ上述の導波路カップラを１個または複数用いてデコードするために分離することができる。これらは直列に構成することができ、それによりあるカップラにおけるファイバ１０の出力端（すなわち選択された波長域以外すべてが存在するもの）は次のカップラにおけるファイバ１０の入力端３０に接続される。各カップラでは、選択された波長域がそれぞれファイバ２０を通して分岐される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年３月１日【補正内容】条約第３４条による補正により提出された差替頁（英文）の翻訳文れた光はカップラに戻され、カップラの第２入力ポートから再出射するように再結合される。こうした作用のためには、再結合は干渉計的に正確でなければならず、そのために環境の変化に対する装置の感受性が潜在的に高まってしまう。 EP-A-O 234 828号は２つのファイバの間に配置されたグレーティングが波長選択的反対方向結合（コントラディレクショナルカップリング）を生じるところのカップラを開示している。本発明は、結合領域において第２の光ファイバに結合された第１の光ファイバを少なくとも具備し、それにより第１の光ファイバに沿って伝搬する放射の少なくとも一部が第２の光ファイバに結合されるような光ファイバカップラにおいて、第２の光ファイバが結合領域における第２の光ファイバのコアの中に配設された回折格子を具備し、それにより回折格子に固有な波長における第１の光ファイバから第２の光ファイバへの放射の結合を抑制する、ことを特徴とする光ファイバカップラを提供するものである。本発明は、受け入れ側光ファイバの結合領域に配設された回折格子を用い、ある光ファイバから別の光ファイバへの結合を選択的に抑制できる波長選択的なカップラを提供することにより、上記の諸問題に対処している。そのためこの装置はグレーティングフラストレイテッドカップラ(Grating frustrated coupler)（グレーティングトンネルカップラ）と呼ばれることがある。結合が抑制又は禁止される波長をグレーティングの「阻止帯」内の波長と同様のものとすることができる。グレーティングの強度を増すことにより、結合の抑制を強めることが可能である。したがって波長選択特性は強度分割カップラを通る多重パスに依存せず、そのため特定の波長域選択に伴う全体的なパワーの損失を減少させることができる。一つの望ましい実施例では、回折格子に固有な波長以外の波長において実質的にすべての放射が第２の光ファイバに結合される。これにより、固有の波長が第１の光ファイバに残り、放射におけるその残余が第２の光ファイバに結合される、効率的なチャネルドロッピングフィルタがもたらされる。そのため、放射の残余が被るパワーの損失は非常に低くなる。第２の光ファイバにおける回折格子の存在が引き起こす、２つの光ファイバを通る伝搬の中断を等化するため、一つの望ましい実施例では第１の光ファイバが、結合領域に配設された回折格子を具備しており、この第１の光ファイバにおける回折格子固有の波長は第２の光ファイバにおける回折格子固有の波長とは異なっている。第１の光ファイバの回折格子は関係する波長から遠く隔たった特性周波数を具備することができ、したがって単に２つの導波路に同様の伝搬を行なわせるよう働くことができる（それにより結合効率を向上させることができる）。別例では、本発明の実施例において、第１の光ファイバは均一または実質的に均一である（すなわちグレーティングを具備していない）。第２の光ファイバの回折格子が結合領域を越えて第２の光ファイバに沿って延びている望ましい実施例では波長選択性能が改善される。第２の光ファイバの回折格子の長さが実質的に結合領域のそれの２倍であればなお望ましい。第２の光ファイバの回折格子は第２の光ファイバの屈折率における周期的変調を構成することが望ましい。そのような周期的変調を構成する技術にはファイバの空間的平均屈折率を増大させる傾向をもつものもあるので、第２の光ファイバよりも高い屈折率を有する第１の光ファイバ（または第１の光ファイバのうち少なくとも結合領域）により補償することが望ましい。本発明によるカップラは通信装置に使用するのに特に有利である。以下、付属図面を参照しつつ、例を用いて本発明を説明する；全図にわたって、同一の部分は同一の参照符号によって示されている；図１はグレーティングフラストレーテッドカップラの略線図である；図２は、図１のカップラにおける透過率の、ブラッグ波長におけるグレーティング強度への依存性を２つのグレーティング長さに関して示したグラフである；図３は、図１のカップラにおける反射率の、ブラッグ波長におけるグレーティング強度に対する従属性を２つのグレーティング長さに関して示したグラフである；図４は、図１のカップラにおける予測された反射スペ請求の範囲１結合領域（４５）において第２の光ファイバ（２０）に結合された第１の光ファイバ（１０）を少なくとも具備しそれにより前記第１の導波路に沿って伝搬する放射の少なくとも一部が前記第２の光ファイバに結合されるような光ファイバカップラであって；前記第２の光ファイバが前記結合領域における光ファイバのコアの中に配設された回折格子（ディフラクショングレーティング）（２５）を具備し、それにより前記回折格子に固有な波長における前記第１の光ファイバから前記第２の光ファイバへの放射の結合を抑制することを特徴とする光ファイバカップラ。２前記回折格子に固有な波長以外の波長において実質的にすべての放射が前記第２の光ファイバに結合されることを特徴とする請求項１記載のカップラ。３前記第１の光ファイバが前記結合領域に配設された回折格子を具備しており、前記第１の光ファイバにおける回折格子に固有の波長が前記第２の光ファイバにおける回折格子に固有の波長と異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカップラ。４前記第２の光ファイバにおける回折格子が前記結合領域を越えて前記第２の光ファイバに沿って延びていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカップラ。５前記第２の光ファイバにおける回折格子の長さが前記結合領域の長さの実質的に２倍であることを特徴とする請求項４に記載のカップラ。６前記放射が光放射であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のカップラ。７前記第１の光ファイバが前記第２の光ファイバよりも高い屈折率を有することを特徴とする請求項６に記載のカップラ。８前記請求項１乃至７のいずれかに記載の導波路カップラを具備する通信装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アーチヤムボールト，ジーンーラツクカナダ国ブリテイツシユコロムビアＶ８Ｓ１Ｂ６ビクトリア，ブツシユビイストリート 174Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】１結合領域において第２の導波路に結合された第１の導波路を少なくとも具備しそれにより前記第１の導波路に沿って伝搬する放射の少なくとも一部が前記第２の導波路に結合されるような導波路カップラであって；前記第２の導波路が前記結合領域に配設された回折格子（ディフラクショングレーティング）を具備し、それにより前記回折格子に固有な波長における前記第１の導波路から前記第２の導波路への放射の結合を抑制することを特徴とする導波路カップラ。２前記回折格子に固有な波長以外の波長において実質的にすべての放射が前記第２の導波路に結合されることを特徴とする請求項１記載のカップラ。３前記第１の導波路が前記結合領域に配設された回折格子を具備しており、前記第１の導波路における回折格子に固有の波長が前記第２の導波路における回折格子に固有の波長と異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカップラ。４前記第２の導波路における回折格子が前記結合領域を越えて前記第２の導波路に沿って延びていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカップラ。５前記第２の導波路における回折格子の長さが前記結合領域の長さの実質的に２倍であることを特徴とする請求項４に記載のカップラ。６前記放射が光放射であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のカップラ。７前記第１および第２の導波路が光ファイバ導波路であることを特徴とする請求項６に記載のカップラ。８前記第２の導波路における回折格子が前記第２の導波路の屈折率における周期的変調を構成することを特徴とする請求項７に記載のカップラ。９前記第１の導波路が前記第２の導波路よりも高い屈折率を有することを特徴とする請求項８に記載のカップラ。１０前記請求項第１〜第９のいずれかに記載の導波路カップラを具備する通信装置。