JPH1048440A - 光波長合分波器 - Google Patents
光波長合分波器Info
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- JPH1048440A JPH1048440A JP8204948A JP20494896A JPH1048440A JP H1048440 A JPH1048440 A JP H1048440A JP 8204948 A JP8204948 A JP 8204948A JP 20494896 A JP20494896 A JP 20494896A JP H1048440 A JPH1048440 A JP H1048440A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the arrayed waveguides, e.g. comprising a filled groove in the array section
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アレイ導波路回折格子における信号光の電界
分布を制御でき、低損失、低クロストーク、かつ、中心
波長近傍で平坦な波長損失特性を実現することができる
光波長合分波器を提供するものである。 【解決手段】 第１スラブ導波路４側の第ｉ（ｉ：１〜
Ｎ）番目のチャネル導波路８のコア中心軸と該第１スラ
ブ導波路４の線対称軸とがなす角度θi が、数１ 【数１】 （ここで、Ｅg （θ）：第１スラブ導波路側の電界分
布、Ｅ（ｉ）：各チャネル導波路に結合する所望の振
幅、Δθi ：第ｉ番目のチャネル導波路の右側のギャッ
プの中心軸と左側の中心軸とがなす角度、Ａ：定数）を
満足するように第１スラブ導波路４と各チャネル導波路
８を形成し、アレイ導波路回折格子５における隣接する
チャネル導波路８のコア間隔が広い部分にダミー導波路
９を設けたものである。
分布を制御でき、低損失、低クロストーク、かつ、中心
波長近傍で平坦な波長損失特性を実現することができる
光波長合分波器を提供するものである。 【解決手段】 第１スラブ導波路４側の第ｉ（ｉ：１〜
Ｎ）番目のチャネル導波路８のコア中心軸と該第１スラ
ブ導波路４の線対称軸とがなす角度θi が、数１ 【数１】 （ここで、Ｅg （θ）：第１スラブ導波路側の電界分
布、Ｅ（ｉ）：各チャネル導波路に結合する所望の振
幅、Δθi ：第ｉ番目のチャネル導波路の右側のギャッ
プの中心軸と左側の中心軸とがなす角度、Ａ：定数）を
満足するように第１スラブ導波路４と各チャネル導波路
８を形成し、アレイ導波路回折格子５における隣接する
チャネル導波路８のコア間隔が広い部分にダミー導波路
９を設けたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分散機能を有
するアレイ導波路回折格子を利用した光波長合分波器に
係り、特に、通過帯域における波長損失特性が平坦であ
る光波長合分波器に関するものである。
するアレイ導波路回折格子を利用した光波長合分波器に
係り、特に、通過帯域における波長損失特性が平坦であ
る光波長合分波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信の分野においては、複数の信号を
別々の波長の光に載せ、１本の光ファイバで伝送し、情
報容量を拡大する方法（波長分割多重方式）が検討され
ている。
別々の波長の光に載せ、１本の光ファイバで伝送し、情
報容量を拡大する方法（波長分割多重方式）が検討され
ている。
【０００３】この方法においては、異なる波長の光を合
波あるいは分波する光波長合分波器が重要な役割を果た
している。なかでも、アレイ導波路回折格子を用いた光
波長合分波器は、狭い波長間隔で通信容量の多重数を大
きくすることができるため有望視されている。また、こ
のアレイ導波路回折格子型の光波長合分波器は、光源の
波長変動に対する挿入損失変動を低減するため、それぞ
れの中心波長近傍での波長損失特性を平坦化することが
検討されている（特開平７−３３３４４７号公報）。
波あるいは分波する光波長合分波器が重要な役割を果た
している。なかでも、アレイ導波路回折格子を用いた光
波長合分波器は、狭い波長間隔で通信容量の多重数を大
きくすることができるため有望視されている。また、こ
のアレイ導波路回折格子型の光波長合分波器は、光源の
波長変動に対する挿入損失変動を低減するため、それぞ
れの中心波長近傍での波長損失特性を平坦化することが
検討されている（特開平７−３３３４４７号公報）。
【０００４】従来の光波長合分波器の平面図を図５に示
す。
す。
【０００５】図５に示すように、光波長合分波器１１
は、入力用チャネル導波路３と、その入力用チャネル導
波路３に接続される扇形の第１スラブ導波路１４と、そ
の第１スラブ導波路１４の回折面１４ａに垂直に接続さ
れ、所定の導波路長差で順次長くなる１本または複数本
のチャネル導波路８からなるアレイ導波路回折格子１５
と、そのアレイ導波路回折格子１５と接続される扇形の
第２スラブ導波路１６と、その第２スラブ導波路１６に
接続される複数本の出力用チャネル導波路７とを基板２
上に形成してなるものである。
は、入力用チャネル導波路３と、その入力用チャネル導
波路３に接続される扇形の第１スラブ導波路１４と、そ
の第１スラブ導波路１４の回折面１４ａに垂直に接続さ
れ、所定の導波路長差で順次長くなる１本または複数本
のチャネル導波路８からなるアレイ導波路回折格子１５
と、そのアレイ導波路回折格子１５と接続される扇形の
第２スラブ導波路１６と、その第２スラブ導波路１６に
接続される複数本の出力用チャネル導波路７とを基板２
上に形成してなるものである。
【０００６】波長λの信号光ＨI は、入力用チャネル導
波路３から入射されると共に第１スラブ導波路１４にお
いて回折され、波長λ1 、…、波長λn の信号光ＨO と
なって出力用チャネル導波路７から出力される。
波路３から入射されると共に第１スラブ導波路１４にお
いて回折され、波長λ1 、…、波長λn の信号光ＨO と
なって出力用チャネル導波路７から出力される。
【０００７】図５における要部拡大図を図６に示す。
尚、図５と同様の部材には同じ符号を付している。
尚、図５と同様の部材には同じ符号を付している。
【０００８】図６に示すように、アレイ導波路回折格子
１５を構成する各チャネル導波路８は、第１スラブ導波
路１４の円弧状の回折面１４ａに沿って垂直に接続され
ている。第１スラブ導波路１４との接続部における各チ
ャネル導波路８は、長さＬのテーパ部８ａを有してい
る。また、入力用チャネル導波路３、各チャネル導波路
８、および出力用チャネル導波路７のコア幅はＷであ
る。
１５を構成する各チャネル導波路８は、第１スラブ導波
路１４の円弧状の回折面１４ａに沿って垂直に接続され
ている。第１スラブ導波路１４との接続部における各チ
ャネル導波路８は、長さＬのテーパ部８ａを有してい
る。また、入力用チャネル導波路３、各チャネル導波路
８、および出力用チャネル導波路７のコア幅はＷであ
る。
【０００９】各チャネル導波路８のテーパ部８ａは、所
定の開口幅を有しており、例えば、アレイ導波路回折格
子１５の右端からｉ番目（ｉ：１〜Ｎ）のチャネル導波
路８のコア開口幅はｄi である。
定の開口幅を有しており、例えば、アレイ導波路回折格
子１５の右端からｉ番目（ｉ：１〜Ｎ）のチャネル導波
路８のコア開口幅はｄi である。
【００１０】また、各チャネル導波路８のテーパ部８ａ
間は、所定の間隔（ギャップ）が設けられており、例え
ば、アレイ導波路回折格子１５の右端からｉ番目のチャ
ネル導波路８のテーパ部８ａとアレイ導波路回折格子１
５の右端からｉ−１番目のチャネル導波路８とのギャッ
プはｇi である。
間は、所定の間隔（ギャップ）が設けられており、例え
ば、アレイ導波路回折格子１５の右端からｉ番目のチャ
ネル導波路８のテーパ部８ａとアレイ導波路回折格子１
５の右端からｉ−１番目のチャネル導波路８とのギャッ
プはｇi である。
【００１１】第１スラブ導波路１４側の各チャネル導波
路８のコア開口幅ｄi は、次の（６）式で与えられる。
路８のコア開口幅ｄi は、次の（６）式で与えられる。
【００１２】 ｄi ＝Ｒ×Δθi −ｇi …（６） 但し、ｇi ＝Ｂ−（ｄi ＋ｄi-1 ）／２ （ここで、Ｒ：第１スラブ導波路のアレイ導波路回折格
子側端面の曲率半径、ｇ i ：各チャネル導波路のテーパ
部間のギャップ、Ｂ：各チャネル導波路中心間の距離
（定数）） アレイ導波路回折格子１５の第ｉ番目のチャネル導波路
８の導波路長Ｌi は、次の（４）式で与えられる。
子側端面の曲率半径、ｇ i ：各チャネル導波路のテーパ
部間のギャップ、Ｂ：各チャネル導波路中心間の距離
（定数）） アレイ導波路回折格子１５の第ｉ番目のチャネル導波路
８の導波路長Ｌi は、次の（４）式で与えられる。
【００１３】 Ｌi ＝ΔＬ×（ｉ−１）＋Ｑ（ｉ）＋ＬC …（４） （ここで、ΔＬ：波長分散を起こし、出力用チャネル導
波路からそれぞれの信号光を取り出すための隣接導波路
間の長さ、Ｑ（ｉ）：チャネル導波路の位相を調節する
ための導波路長加減量、ＬC ：１番目のチャネル導波路
の導波路長） この時、第２スラブ導波路１６のアレイ導波路回折格子
１５側の端面近傍における信号光ＨI の電界分布（振動
分布および位相分布）と、出力用チャネル導波路７にお
ける波長損失特性とはフーリエ変換の関係があるため、
出力用チャネル導波路７における所望の波長損失特性か
ら、第２スラブ導波路１６のアレイ導波路回折格子１５
側の端面近傍における信号光ＨI の電界分布を決定する
ことができる。
波路からそれぞれの信号光を取り出すための隣接導波路
間の長さ、Ｑ（ｉ）：チャネル導波路の位相を調節する
ための導波路長加減量、ＬC ：１番目のチャネル導波路
の導波路長） この時、第２スラブ導波路１６のアレイ導波路回折格子
１５側の端面近傍における信号光ＨI の電界分布（振動
分布および位相分布）と、出力用チャネル導波路７にお
ける波長損失特性とはフーリエ変換の関係があるため、
出力用チャネル導波路７における所望の波長損失特性か
ら、第２スラブ導波路１６のアレイ導波路回折格子１５
側の端面近傍における信号光ＨI の電界分布を決定する
ことができる。
【００１４】光波長合分波器の理想波長損失特性の一例
を図７に示す。図７における縦軸は損失（ｄＢ）を、横
軸は波長（ｎｍ）を示している。
を図７に示す。図７における縦軸は損失（ｄＢ）を、横
軸は波長（ｎｍ）を示している。
【００１５】図７に示すように、理想波長損失特性は、
各中心波長（例えば、λi-1 、λi 、λi+1 ）の近傍
で、平坦な損失を示すものとなる。
各中心波長（例えば、λi-1 、λi 、λi+1 ）の近傍
で、平坦な損失を示すものとなる。
【００１６】光波長合分波器の理想波長損失特性から計
算して得られる第２スラブ導波路のアレイ導波路回折格
子側の端面近傍における信号光の振幅分布および位相分
布を図８に示す。図８（ａ）は、振幅とチャネル導波路
番号との関係を、図８（ｂ）は、位相とチャネル導波路
番号との関係を示している。
算して得られる第２スラブ導波路のアレイ導波路回折格
子側の端面近傍における信号光の振幅分布および位相分
布を図８に示す。図８（ａ）は、振幅とチャネル導波路
番号との関係を、図８（ｂ）は、位相とチャネル導波路
番号との関係を示している。
【００１７】図８（ａ）、（ｂ）に示すように、振幅は
周期的に極大、極小を繰り返す分布、位相は周期的に０
とπとを繰り返す分布となる。
周期的に極大、極小を繰り返す分布、位相は周期的に０
とπとを繰り返す分布となる。
【００１８】ここで、図８（ａ）、（ｂ）に示したよう
な関係は、振幅分布の場合はアレイ導波路回折格子１５
における各チャネル導波路８のコア開口幅ｄi を、位相
分布の場合は導波路長加減量を調整すれば得ることがで
きるはずである。したがって、理想である中心波長近傍
で、平坦な波長損失特性を実現するためには、コア開口
幅ｄi および導波路長加減量を調整する必要がある。
な関係は、振幅分布の場合はアレイ導波路回折格子１５
における各チャネル導波路８のコア開口幅ｄi を、位相
分布の場合は導波路長加減量を調整すれば得ることがで
きるはずである。したがって、理想である中心波長近傍
で、平坦な波長損失特性を実現するためには、コア開口
幅ｄi および導波路長加減量を調整する必要がある。
【００１９】従来の光波長合分波器の第１スラブ導波路
近傍におけるアレイ導波路回折格子の各チャネル導波路
のコア開口幅および導波路長加減量とアレイ導波路番号
との関係を図９に示す。図９（ａ）は、コア開口幅ｄi
とアレイ導波路番号との関係を、図９（ｂ）は、導波路
長加減量Ｑi とアレイ導波路番号との関係を示してい
る。
近傍におけるアレイ導波路回折格子の各チャネル導波路
のコア開口幅および導波路長加減量とアレイ導波路番号
との関係を図９に示す。図９（ａ）は、コア開口幅ｄi
とアレイ導波路番号との関係を、図９（ｂ）は、導波路
長加減量Ｑi とアレイ導波路番号との関係を示してい
る。
【００２０】図９（ａ）、（ｂ）に示すように、コア開
口幅ｄi は周期的に極大、極小となる分布、また、導波
路長加減量Ｑi は図８（ｂ）に示した位相分布に対応し
た分布となっている。
口幅ｄi は周期的に極大、極小となる分布、また、導波
路長加減量Ｑi は図８（ｂ）に示した位相分布に対応し
た分布となっている。
【００２１】図５、図６において、入力用チャネル導波
路３から波長λの信号光ＨI が入射されたとする。入射
された信号光ＨI は、第１スラブ導波路１４において回
折により広がり、その回折面１４ａと垂直に接続された
アレイ導波路回折格子１５に導かれる。この時、前述し
たようにアレイ導波路回折格子１５の各チャネル導波路
８に取り込まれる光（パワー）の量は、各チャネル導波
路８のコア開口幅ｄi にほぼ依存する。アレイ導波路回
折格子１５を構成する各チャネル導波路８に取り込まれ
た光（パワー）は、各チャネル導波路８内を伝播し、第
２スラブ導波路１６に到達する。
路３から波長λの信号光ＨI が入射されたとする。入射
された信号光ＨI は、第１スラブ導波路１４において回
折により広がり、その回折面１４ａと垂直に接続された
アレイ導波路回折格子１５に導かれる。この時、前述し
たようにアレイ導波路回折格子１５の各チャネル導波路
８に取り込まれる光（パワー）の量は、各チャネル導波
路８のコア開口幅ｄi にほぼ依存する。アレイ導波路回
折格子１５を構成する各チャネル導波路８に取り込まれ
た光（パワー）は、各チャネル導波路８内を伝播し、第
２スラブ導波路１６に到達する。
【００２２】ここで、各チャネル導波路８への信号光Ｈ
I の分配、アレイ導波路回折格子１５の導波路長加減量
による位相調整が理想的に行われれば、第２スラブ導波
路１６において、図８（ａ）、（ｂ）に示した振幅分布
および位相分布が実現され、結果として、図７に示した
理想波長損失特性を実現できる。
I の分配、アレイ導波路回折格子１５の導波路長加減量
による位相調整が理想的に行われれば、第２スラブ導波
路１６において、図８（ａ）、（ｂ）に示した振幅分布
および位相分布が実現され、結果として、図７に示した
理想波長損失特性を実現できる。
【００２３】従来の光波長合分波器の実際の波長損失特
性の一例を図１０に示す。
性の一例を図１０に示す。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示すように、実際の波長損失特性は、損失が８ｄＢ、
３ｄＢ帯域幅が０．９５ｎｍ、クロストークが１０ｄＢ
となり、図７に示した理想波長損失特性とは大きく異な
っている。以下に、その原因を述べる。
に示すように、実際の波長損失特性は、損失が８ｄＢ、
３ｄＢ帯域幅が０．９５ｎｍ、クロストークが１０ｄＢ
となり、図７に示した理想波長損失特性とは大きく異な
っている。以下に、その原因を述べる。
【００２５】図５、図６に示した従来の光波長合分波器
１１においては、第１スラブ導波路１４とアレイ導波路
回折格子１５との境界における各チャネル導波路８の中
心軸間隔を一定にし、コア開口幅ｄi のみを調整してい
たため、各チャネル導波路８のテーパ部８ａ間のギャッ
プｇが大きい部分が存在していた。
１１においては、第１スラブ導波路１４とアレイ導波路
回折格子１５との境界における各チャネル導波路８の中
心軸間隔を一定にし、コア開口幅ｄi のみを調整してい
たため、各チャネル導波路８のテーパ部８ａ間のギャッ
プｇが大きい部分が存在していた。
【００２６】このため、ギャップｇの部分から漏れ光Ｈ
L が漏洩し、損失が大きくなるという問題があった。ま
た、漏れ光ＨL の一部がアレイ導波路回折格子１５の他
のチャネル導波路８に再結合するため、目標とする振幅
分布が得られないと共に、漏れ光ＨL の影響により、各
チャネル導波路８を伝播する信号光ＨI の位相に揺らぎ
が発生し、クロストーク（他のチャネル導波路への漏れ
光）が大きくなるという問題があった。
L が漏洩し、損失が大きくなるという問題があった。ま
た、漏れ光ＨL の一部がアレイ導波路回折格子１５の他
のチャネル導波路８に再結合するため、目標とする振幅
分布が得られないと共に、漏れ光ＨL の影響により、各
チャネル導波路８を伝播する信号光ＨI の位相に揺らぎ
が発生し、クロストーク（他のチャネル導波路への漏れ
光）が大きくなるという問題があった。
【００２７】そこで本発明は、上記課題を解決し、アレ
イ導波路回折格子における信号光の電界分布を制御で
き、低損失、低クロストーク、かつ、中心波長近傍で平
坦な波長損失特性を実現することができる光波長合分波
器を提供することにある。
イ導波路回折格子における信号光の電界分布を制御で
き、低損失、低クロストーク、かつ、中心波長近傍で平
坦な波長損失特性を実現することができる光波長合分波
器を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、基板上に、入力用チャネル導波路
と、その入力用チャネル導波路に接続される扇形の第１
スラブ導波路と、その第１スラブ導波路に接続され、所
定の導波路長差で順次長くなる複数本のチャネル導波路
からなるアレイ導波路回折格子と、そのアレイ導波路回
折格子と接続される扇形の第２スラブ導波路と、その第
２スラブ導波路に接続される複数本の出力用チャネル導
波路とを備えた光波長合分波器において、上記第１スラ
ブ導波路側の第ｉ（ｉ：１〜Ｎ）番目の上記チャネル導
波路のコア中心軸と該第１スラブ導波路の線対称軸とが
なす角度θi が、数１
に請求項１の発明は、基板上に、入力用チャネル導波路
と、その入力用チャネル導波路に接続される扇形の第１
スラブ導波路と、その第１スラブ導波路に接続され、所
定の導波路長差で順次長くなる複数本のチャネル導波路
からなるアレイ導波路回折格子と、そのアレイ導波路回
折格子と接続される扇形の第２スラブ導波路と、その第
２スラブ導波路に接続される複数本の出力用チャネル導
波路とを備えた光波長合分波器において、上記第１スラ
ブ導波路側の第ｉ（ｉ：１〜Ｎ）番目の上記チャネル導
波路のコア中心軸と該第１スラブ導波路の線対称軸とが
なす角度θi が、数１
【００２９】
【数１】
【００３０】（ここで、Ｅg （θ）：第１スラブ導波路
側の電界分布、Ｅ（ｉ）：各チャネル導波路に結合する
所望の振幅、Δθi ：第ｉ番目のチャネル導波路の右側
のギャップの中心軸と左側のギャップの中心軸とがなす
角度、Ａ：定数）を満足するものである。
側の電界分布、Ｅ（ｉ）：各チャネル導波路に結合する
所望の振幅、Δθi ：第ｉ番目のチャネル導波路の右側
のギャップの中心軸と左側のギャップの中心軸とがなす
角度、Ａ：定数）を満足するものである。
【００３１】請求項２の発明は、上記アレイ導波路回折
格子における隣接する上記チャネル導波路のコア間隔が
広い部分に、上記チャネル導波路が密な部分のコア間隔
とほぼ等しくなるように１本または複数本のダミー導波
路を設けたものである請求項１記載の光波長合分波器で
ある。
格子における隣接する上記チャネル導波路のコア間隔が
広い部分に、上記チャネル導波路が密な部分のコア間隔
とほぼ等しくなるように１本または複数本のダミー導波
路を設けたものである請求項１記載の光波長合分波器で
ある。
【００３２】請求項３の発明は、上記第１スラブ導波路
側の上記各チャネル導波路のコア開口幅ｄi が、 ｄi ＝Ｒ×Δθi −ｇ …（３） （ここで、Ｒ：第１スラブ導波路のアレイ導波路回折格
子側端面の曲率半径、ｇ：各チャネル導波路のテーパ部
間のギャップ）を満足する請求項１記載の光波長合分波
器である。
側の上記各チャネル導波路のコア開口幅ｄi が、 ｄi ＝Ｒ×Δθi −ｇ …（３） （ここで、Ｒ：第１スラブ導波路のアレイ導波路回折格
子側端面の曲率半径、ｇ：各チャネル導波路のテーパ部
間のギャップ）を満足する請求項１記載の光波長合分波
器である。
【００３３】請求項４の発明は、第ｉ番目の上記チャネ
ル導波路の導波路長Ｌi が、 Ｌi ＝ΔＬ×（ｉ−１）＋Ｑ（ｉ）＋ＬC …（４） （ここで、ΔＬ：波長分散を起こし、出力用チャネル導
波路からそれぞれの信号光を取り出すための隣接導波路
間の長さ、Ｑ（ｉ）：チャネル導波路の位相を調節する
ための導波路長加減量、ＬC ：１番目のチャネル導波路
の導波路長）を満足する請求項１記載の光波長合分波器
である。
ル導波路の導波路長Ｌi が、 Ｌi ＝ΔＬ×（ｉ−１）＋Ｑ（ｉ）＋ＬC …（４） （ここで、ΔＬ：波長分散を起こし、出力用チャネル導
波路からそれぞれの信号光を取り出すための隣接導波路
間の長さ、Ｑ（ｉ）：チャネル導波路の位相を調節する
ための導波路長加減量、ＬC ：１番目のチャネル導波路
の導波路長）を満足する請求項１記載の光波長合分波器
である。
【００３４】請求項５の発明は、回折次数をｍ、チャネ
ル導波路の等価屈折率をｎe とした場合の上記隣接導波
路長差ΔＬが、 ΔＬ＝ｍ・λ／ｎe …（５） （ここで、λ：光の波長）を満足する請求項４記載の光
波長合分波器である。
ル導波路の等価屈折率をｎe とした場合の上記隣接導波
路長差ΔＬが、 ΔＬ＝ｍ・λ／ｎe …（５） （ここで、λ：光の波長）を満足する請求項４記載の光
波長合分波器である。
【００３５】請求項６の発明は、基板上に、入力用チャ
ネル導波路と、その入力用チャネル導波路に接続される
扇形の第１スラブ導波路と、その第１スラブ導波路に接
続され、所定の導波路長差で順次長くなる複数本のチャ
ネル導波路からなるアレイ導波路回折格子と、そのアレ
イ導波路回折格子と接続される扇形の第２スラブ導波路
と、その第２スラブ導波路に接続される複数本の出力用
チャネル導波路とを備え、上記第１スラブ導波路との接
続部に形成された上記各チャネル導波路のテーパ部の開
口幅が、該第１スラブ導波路との接続部における一方端
から他方端に行くに従って増減を繰り返すように形成さ
れた光波長合分波器において、隣接する上記テーパ部間
のギャップを所定の値以下にすべく、上記第１スラブ導
波路側における隣接する上記チャネル導波路のコア中心
軸がなす角度を、該第１スラブ導波路との接続部におけ
る一方端から他方端に行くに従ってそれぞれ変化させた
ものである。
ネル導波路と、その入力用チャネル導波路に接続される
扇形の第１スラブ導波路と、その第１スラブ導波路に接
続され、所定の導波路長差で順次長くなる複数本のチャ
ネル導波路からなるアレイ導波路回折格子と、そのアレ
イ導波路回折格子と接続される扇形の第２スラブ導波路
と、その第２スラブ導波路に接続される複数本の出力用
チャネル導波路とを備え、上記第１スラブ導波路との接
続部に形成された上記各チャネル導波路のテーパ部の開
口幅が、該第１スラブ導波路との接続部における一方端
から他方端に行くに従って増減を繰り返すように形成さ
れた光波長合分波器において、隣接する上記テーパ部間
のギャップを所定の値以下にすべく、上記第１スラブ導
波路側における隣接する上記チャネル導波路のコア中心
軸がなす角度を、該第１スラブ導波路との接続部におけ
る一方端から他方端に行くに従ってそれぞれ変化させた
ものである。
【００３６】請求項７の発明は、上記テーパ部間のギャ
ップが、２〜６μｍの範囲である請求項６記載の光波長
合分波器である。
ップが、２〜６μｍの範囲である請求項６記載の光波長
合分波器である。
【００３７】以上の構成によれば、基板上に、入力用チ
ャネル導波路と、その入力用チャネル導波路に接続され
る扇形の第１スラブ導波路と、その第１スラブ導波路に
接続され、所定の導波路長差で順次長くなる複数本のチ
ャネル導波路からなるアレイ導波路回折格子と、そのア
レイ導波路回折格子と接続される扇形の第２スラブ導波
路と、その第２スラブ導波路に接続される複数本の出力
用チャネル導波路とを備えた光波長合分波器において、
上記第１スラブ導波路側の第ｉ番目の上記チャネル導波
路のコア中心軸と該第１スラブ導波路の対称軸とがなす
角度θi が、上記（１）式および（２）式を満足するよ
うに接続したため、アレイ導波路回折格子における信号
光の電界分布を制御でき、低損失、低クロストーク、か
つ、中心波長近傍で平坦な波長損失特性を実現すること
ができる光波長合分波器を得ることができる
ャネル導波路と、その入力用チャネル導波路に接続され
る扇形の第１スラブ導波路と、その第１スラブ導波路に
接続され、所定の導波路長差で順次長くなる複数本のチ
ャネル導波路からなるアレイ導波路回折格子と、そのア
レイ導波路回折格子と接続される扇形の第２スラブ導波
路と、その第２スラブ導波路に接続される複数本の出力
用チャネル導波路とを備えた光波長合分波器において、
上記第１スラブ導波路側の第ｉ番目の上記チャネル導波
路のコア中心軸と該第１スラブ導波路の対称軸とがなす
角度θi が、上記（１）式および（２）式を満足するよ
うに接続したため、アレイ導波路回折格子における信号
光の電界分布を制御でき、低損失、低クロストーク、か
つ、中心波長近傍で平坦な波長損失特性を実現すること
ができる光波長合分波器を得ることができる
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００３９】本発明の光波長合分波器の平面図を図１に
示す。尚、図５と同様の部材には同じ符号を付してい
る。
示す。尚、図５と同様の部材には同じ符号を付してい
る。
【００４０】図１に示すように、光波長合分波器１は、
入力用チャネル導波路３と、その入力用チャネル導波路
３に接続される扇形の第１スラブ導波路４と、その第１
スラブ導波路４の回折面４ａに垂直に接続され、所定の
導波路長差で順次長くなる複数本のチャネル導波路８か
らなるアレイ導波路回折格子５と、そのアレイ導波路回
折格子５と接続される扇形の第２スラブ導波路６と、そ
の第２スラブ導波路６に接続される複数本の出力用チャ
ネル導波路７とが基板２上に形成されたものである。ま
た、９はアレイ導波路回折格子５における隣接するチャ
ネル導波路８のコア間隔が広い部分に、チャネル導波路
８が密な部分のコア間隔とほぼ等しくなるように１本ま
たは複数本設けられたダミー導波路である。
入力用チャネル導波路３と、その入力用チャネル導波路
３に接続される扇形の第１スラブ導波路４と、その第１
スラブ導波路４の回折面４ａに垂直に接続され、所定の
導波路長差で順次長くなる複数本のチャネル導波路８か
らなるアレイ導波路回折格子５と、そのアレイ導波路回
折格子５と接続される扇形の第２スラブ導波路６と、そ
の第２スラブ導波路６に接続される複数本の出力用チャ
ネル導波路７とが基板２上に形成されたものである。ま
た、９はアレイ導波路回折格子５における隣接するチャ
ネル導波路８のコア間隔が広い部分に、チャネル導波路
８が密な部分のコア間隔とほぼ等しくなるように１本ま
たは複数本設けられたダミー導波路である。
【００４１】図１における要部拡大図を図２に示す。
尚、図１と同様の部材には同じ符号を付している。
尚、図１と同様の部材には同じ符号を付している。
【００４２】図２に示すように、アレイ導波路回折格子
５を構成する各チャネル導波路８は、第１スラブ導波路
４の円弧状の回折面４ａに沿って垂直に接続されてな
る。第１スラブ導波路４との接続部における各チャネル
導波路８は、長さＬのテーパ部８ａを有してなる。ま
た、入力用チャネル導波路３、各チャネル導波路８、お
よび出力用チャネル導波路７のコア幅はＷである。
５を構成する各チャネル導波路８は、第１スラブ導波路
４の円弧状の回折面４ａに沿って垂直に接続されてな
る。第１スラブ導波路４との接続部における各チャネル
導波路８は、長さＬのテーパ部８ａを有してなる。ま
た、入力用チャネル導波路３、各チャネル導波路８、お
よび出力用チャネル導波路７のコア幅はＷである。
【００４３】本発明の光波長合分波器１において、各チ
ャネル導波路８の中心軸ＡC と第１スラブ導波路４の線
対称軸ＡS とは、所定の角度をなしている。アレイ導波
路回折格子５の右端からｉ番目（ｉ：１〜Ｎ）のチャネ
ル導波路８の中心軸ＡCiと第１スラブ導波路４の線対称
軸ＡS とがなす角度θi は、次式の数１で表される。
ャネル導波路８の中心軸ＡC と第１スラブ導波路４の線
対称軸ＡS とは、所定の角度をなしている。アレイ導波
路回折格子５の右端からｉ番目（ｉ：１〜Ｎ）のチャネ
ル導波路８の中心軸ＡCiと第１スラブ導波路４の線対称
軸ＡS とがなす角度θi は、次式の数１で表される。
【００４４】
【数１】
【００４５】（ここで、Ｅg （θ）：第１スラブ導波路
側の電界分布、Ｅ（ｉ）：各チャネル導波路に結合する
所望の振幅、Δθi ：第ｉ番目のチャネル導波路の右側
のギャップの中心軸と左側のギャップの中心軸とがなす
角度、Ａ：定数） また、本発明の光波長合分波器１において、各チャネル
導波路８のテーパ部８ａは、所定の開口幅を有してい
る。アレイ導波路回折格子５の右端からｉ番目（ｉ：１
〜Ｎ）のチャネル導波路８のコア開口幅ｄi は、次の
（３）式で与えられる。
側の電界分布、Ｅ（ｉ）：各チャネル導波路に結合する
所望の振幅、Δθi ：第ｉ番目のチャネル導波路の右側
のギャップの中心軸と左側のギャップの中心軸とがなす
角度、Ａ：定数） また、本発明の光波長合分波器１において、各チャネル
導波路８のテーパ部８ａは、所定の開口幅を有してい
る。アレイ導波路回折格子５の右端からｉ番目（ｉ：１
〜Ｎ）のチャネル導波路８のコア開口幅ｄi は、次の
（３）式で与えられる。
【００４６】 ｄi ＝Ｒ×Δθi −ｇ …（３） （ここで、Ｒ：第１スラブ導波路のアレイ導波路回折格
子側端面の曲率半径、ｇ：各チャネル導波路のコア部間
のギャップ） さらに、本発明の光波長合分波器１において、アレイ導
波路回折格子５の各チャネル導波路８は、導波路長を加
減してなる。アレイ導波路回折格子５の第ｉ番目のチャ
ネル導波路８の導波路長Ｌi は、次の（４）式で与えら
れる。
子側端面の曲率半径、ｇ：各チャネル導波路のコア部間
のギャップ） さらに、本発明の光波長合分波器１において、アレイ導
波路回折格子５の各チャネル導波路８は、導波路長を加
減してなる。アレイ導波路回折格子５の第ｉ番目のチャ
ネル導波路８の導波路長Ｌi は、次の（４）式で与えら
れる。
【００４７】 Ｌi ＝ΔＬ×（ｉ−１）＋Ｑ（ｉ）＋ＬC …（４） （ここで、ΔＬ：波長分散を起こし、出力用チャネル導
波路からそれぞれの信号光を取り出すための隣接導波路
間の長さ、Ｑ（ｉ）：チャネル導波路の位相を調節する
ための導波路長加減量、ＬC ：１番目のチャネル導波路
の導波路長）この時、回折次数をｍ、チャネル導波路の
等価屈折率をｎe とすると、隣接導波路長差ΔＬは、次
の（５）式で与えられる。
波路からそれぞれの信号光を取り出すための隣接導波路
間の長さ、Ｑ（ｉ）：チャネル導波路の位相を調節する
ための導波路長加減量、ＬC ：１番目のチャネル導波路
の導波路長）この時、回折次数をｍ、チャネル導波路の
等価屈折率をｎe とすると、隣接導波路長差ΔＬは、次
の（５）式で与えられる。
【００４８】 ΔＬ＝ｍ・λ／ｎe …（５） （ここで、λ：光の波長） 尚、第２スラブ導波路６と接続される各チャネル導波路
８のテーパ部のコア開口幅はそれぞれ等しく形成され、
隣接するチャネル導波路８間の角度は均等になるように
配置されている。
８のテーパ部のコア開口幅はそれぞれ等しく形成され、
隣接するチャネル導波路８間の角度は均等になるように
配置されている。
【００４９】本発明の光波長合分波器１を形成するため
の基板２は、特に限定するものではないが、例えば、ガ
ラス基板、半導体基板などが挙げられる。
の基板２は、特に限定するものではないが、例えば、ガ
ラス基板、半導体基板などが挙げられる。
【００５０】また、本発明の光波長合分波器１を形成す
る基板２におけるコア、クラッド、バッファ層の原材料
は特に限定するものではなく、ガラス系材料、半導体材
料などの光学的に透明な材料であればよい。
る基板２におけるコア、クラッド、バッファ層の原材料
は特に限定するものではなく、ガラス系材料、半導体材
料などの光学的に透明な材料であればよい。
【００５１】次に、本発明の作用を説明する。
【００５２】図１および図２において、入力用チャネル
導波路３に波長λの信号光ＨI を入射する。入射した信
号光ＨI は、入力用チャネル導波路３を伝播し第１スラ
ブ導波路４に入射され、第１スラブ導波路４において回
折すると共に広がる。この回折した信号光ＨI を、アレ
イ導波路回折格子５における各チャネル導波路８に入射
する。
導波路３に波長λの信号光ＨI を入射する。入射した信
号光ＨI は、入力用チャネル導波路３を伝播し第１スラ
ブ導波路４に入射され、第１スラブ導波路４において回
折すると共に広がる。この回折した信号光ＨI を、アレ
イ導波路回折格子５における各チャネル導波路８に入射
する。
【００５３】この時、アレイ導波路回折格子５における
右端からｉ番目（ｉ：１〜Ｎ）のチャネル導波路８の中
心軸ＡCiと第１スラブ導波路４の線対称軸ＡS とがなす
角度θi を、上記（１）、（２）式を満足する角度とす
る。また、第１スラブ導波路４の円弧状の回折面４ａに
垂直に接続されたアレイ導波路回折格子５における右端
からｉ番目の各チャネル導波路８のテーパ部８ａを、上
記（３）式を満足するコア開口幅ｄi とする。さらに、
アレイ導波路回折格子５における右端からｉ番目の各チ
ャネル導波路８の導波路長Ｌi を、上記（４）、（５）
式を満足する長さとする。
右端からｉ番目（ｉ：１〜Ｎ）のチャネル導波路８の中
心軸ＡCiと第１スラブ導波路４の線対称軸ＡS とがなす
角度θi を、上記（１）、（２）式を満足する角度とす
る。また、第１スラブ導波路４の円弧状の回折面４ａに
垂直に接続されたアレイ導波路回折格子５における右端
からｉ番目の各チャネル導波路８のテーパ部８ａを、上
記（３）式を満足するコア開口幅ｄi とする。さらに、
アレイ導波路回折格子５における右端からｉ番目の各チ
ャネル導波路８の導波路長Ｌi を、上記（４）、（５）
式を満足する長さとする。
【００５４】これによって、第２スラブ導波路６のアレ
イ導波路回折格子５側の端面近傍における信号光ＨI の
振幅分布および位相分布が、図８（ａ）、（ｂ）に示し
たような関係となる。すなわち、図７に示した各中心波
長近傍で平坦な損失を示すという理想波長損失特性を得
ることができる。
イ導波路回折格子５側の端面近傍における信号光ＨI の
振幅分布および位相分布が、図８（ａ）、（ｂ）に示し
たような関係となる。すなわち、図７に示した各中心波
長近傍で平坦な損失を示すという理想波長損失特性を得
ることができる。
【００５５】ここで、Ｒ＝５０００μｍ、Ａ＝１．０
１、Ｎ＝１２４、Ｗ＝６μｍとして、角度θi およびコ
ア開口幅ｄi を計算した。尚、ギャップｇは、漏れ光を
低減すると共に、コアパターンを上部クラッドで埋め込
みできる範囲として２〜６μｍが好ましく、ここでは４
μｍとした。
１、Ｎ＝１２４、Ｗ＝６μｍとして、角度θi およびコ
ア開口幅ｄi を計算した。尚、ギャップｇは、漏れ光を
低減すると共に、コアパターンを上部クラッドで埋め込
みできる範囲として２〜６μｍが好ましく、ここでは４
μｍとした。
【００５６】この計算結果を図３に示す。
【００５７】図３（ａ）は、本発明の光波長合分波器の
第１スラブ導波路近傍におけるアレイ導波路回折格子の
各チャネル導波路の中心軸と第１スラブ導波路の線対称
軸との関係を示している。図３（ｂ）は、本発明の光波
長合分波器の第１スラブ導波路近傍におけるアレイ導波
路回折格子の各チャネル導波路のコア開口幅とアレイ導
波路番号との関係を示している。図３（ｃ）は、本発明
の光波長合分波器の各チャネル導波路の導波路長加減量
とアレイ導波路番号との関係を示している。
第１スラブ導波路近傍におけるアレイ導波路回折格子の
各チャネル導波路の中心軸と第１スラブ導波路の線対称
軸との関係を示している。図３（ｂ）は、本発明の光波
長合分波器の第１スラブ導波路近傍におけるアレイ導波
路回折格子の各チャネル導波路のコア開口幅とアレイ導
波路番号との関係を示している。図３（ｃ）は、本発明
の光波長合分波器の各チャネル導波路の導波路長加減量
とアレイ導波路番号との関係を示している。
【００５８】テーパ部８ａ以外のアレイ導波路回折格子
５における各チャネル導波路８のコア幅Ｗは６μｍであ
るため、開口幅ｄi を小さくしすぎると隣接するチャネ
ル導波路８同士が重なってしまう。このため、開口幅ｄ
i が４μｍ以下のチャネル導波路８は、実際には第１ス
ラブ導波路４には接続しないことにした。
５における各チャネル導波路８のコア幅Ｗは６μｍであ
るため、開口幅ｄi を小さくしすぎると隣接するチャネ
ル導波路８同士が重なってしまう。このため、開口幅ｄ
i が４μｍ以下のチャネル導波路８は、実際には第１ス
ラブ導波路４には接続しないことにした。
【００５９】図３（ａ）に示すように、アレイ導波路回
折格子５の右端からｉ番目のチャネル導波路８の中心軸
ＡCiと第１スラブ導波路４の線対称軸ＡS とがなす角度
θi は、周期的に不均等である。また、図３（ｂ）に示
すように、アレイ導波路回折格子５における右端からｉ
番目の各チャネル導波路８のテーパ部８ａのコア開口幅
ｄi は、周期的に極大、極小を繰り返している。さら
に、図３（ｃ）に示すように、アレイ導波路回折格子５
における右端からｉ番目の各チャネル導波路８の導波路
長Ｌi は、図８（ｂ）の位相分布に対応し、周期的に導
波路長が加減されている。
折格子５の右端からｉ番目のチャネル導波路８の中心軸
ＡCiと第１スラブ導波路４の線対称軸ＡS とがなす角度
θi は、周期的に不均等である。また、図３（ｂ）に示
すように、アレイ導波路回折格子５における右端からｉ
番目の各チャネル導波路８のテーパ部８ａのコア開口幅
ｄi は、周期的に極大、極小を繰り返している。さら
に、図３（ｃ）に示すように、アレイ導波路回折格子５
における右端からｉ番目の各チャネル導波路８の導波路
長Ｌi は、図８（ｂ）の位相分布に対応し、周期的に導
波路長が加減されている。
【００６０】すなわち、角度θi が、上記（１）、
（２）式を満足するように各チャネル導波路８を設け、
その各チャネル導波路８が、上記（３）式を満足するコ
ア開口幅ｄi を有すると共に、上記（４）、（５）式を
満足する導波路長加減量を有しているため、第２スラブ
導波路６のアレイ導波路回折格子５側の端面近傍におい
て、図８に示した所望の電界振幅分布、位相分布に近付
けることができ、出力用チャネル導波路７において、図
７に示したような波長損失特性を得ることができる。
（２）式を満足するように各チャネル導波路８を設け、
その各チャネル導波路８が、上記（３）式を満足するコ
ア開口幅ｄi を有すると共に、上記（４）、（５）式を
満足する導波路長加減量を有しているため、第２スラブ
導波路６のアレイ導波路回折格子５側の端面近傍におい
て、図８に示した所望の電界振幅分布、位相分布に近付
けることができ、出力用チャネル導波路７において、図
７に示したような波長損失特性を得ることができる。
【００６１】また、アレイ導波路回折格子５における隣
接するチャネル導波路８のコア間隔が広い部分に、チャ
ネル導波路８が密な部分のコア間隔とほぼ等しくなるよ
うに１本または複数本のダミー導波路９を設けたのは、
次の理由からである。
接するチャネル導波路８のコア間隔が広い部分に、チャ
ネル導波路８が密な部分のコア間隔とほぼ等しくなるよ
うに１本または複数本のダミー導波路９を設けたのは、
次の理由からである。
【００６２】アレイ導波路回折格子５の各チャネル導波
路８は、上記（４）式を満足しながら第１スラブ導波路
４と第２スラブ導波路６とを接続している。しかし、第
１スラブ導波路４近傍における各チャネル導波路８の間
隔が不等間隔であるため、アレイ導波路回折格子５全体
にわたって疎密部分が生じる。すると、アレイ導波路回
折格子５を加工する際に、疎密部分によってコアのエッ
チング速度に差が生じるため、密集した部分のコア幅と
疎に配置された部分のコア幅とに微小な差が生じる。そ
の結果、アレイ導波路回折格子５を伝播する信号光ＨI
の位相が所望の位相分布からずれ、結果として所望の波
長損失特性を実現できないといった問題が生じる。
路８は、上記（４）式を満足しながら第１スラブ導波路
４と第２スラブ導波路６とを接続している。しかし、第
１スラブ導波路４近傍における各チャネル導波路８の間
隔が不等間隔であるため、アレイ導波路回折格子５全体
にわたって疎密部分が生じる。すると、アレイ導波路回
折格子５を加工する際に、疎密部分によってコアのエッ
チング速度に差が生じるため、密集した部分のコア幅と
疎に配置された部分のコア幅とに微小な差が生じる。そ
の結果、アレイ導波路回折格子５を伝播する信号光ＨI
の位相が所望の位相分布からずれ、結果として所望の波
長損失特性を実現できないといった問題が生じる。
【００６３】そこで、本発明のアレイ導波路回折格子５
では、アレイ導波路回折格子５の疎の部分の隣接するチ
ャネル導波路８間のコア間隔が、密集した部分の隣接す
るチャネル導波路８間のコア間隔とほぼ等しくなるよう
に、疎の部分のチャネル導波路８間に１本または複数本
のダミー導波路９を配置することにより、各チャネル導
波路８のコアが均等にエッチングされるようにし、各チ
ャネル導波路８のコア幅をそれぞれ等しく所望の値に製
造できるようにした。
では、アレイ導波路回折格子５の疎の部分の隣接するチ
ャネル導波路８間のコア間隔が、密集した部分の隣接す
るチャネル導波路８間のコア間隔とほぼ等しくなるよう
に、疎の部分のチャネル導波路８間に１本または複数本
のダミー導波路９を配置することにより、各チャネル導
波路８のコアが均等にエッチングされるようにし、各チ
ャネル導波路８のコア幅をそれぞれ等しく所望の値に製
造できるようにした。
【００６４】次に、具体的な例を以下に説明する。
【００６５】ＥＢ蒸着法によって、石英基板上に、Ｔｉ
Ｏ2 をドーパントとして添加したＳｉＯ2 ガラスのコア
層を堆積させる。その後、チャネル間隔が１．６ｎｍ、
出力導波路数が８チャネルとなるべく、フォトレジスト
パターンを用いてコア層をエッチングし、光導波路部分
を形成する。その後、火炎体積法によりＳｉＯ2 クラッ
ド層を堆積すると共に、電気炉で透明ガラス化し、光波
長合分波器を作製した。
Ｏ2 をドーパントとして添加したＳｉＯ2 ガラスのコア
層を堆積させる。その後、チャネル間隔が１．６ｎｍ、
出力導波路数が８チャネルとなるべく、フォトレジスト
パターンを用いてコア層をエッチングし、光導波路部分
を形成する。その後、火炎体積法によりＳｉＯ2 クラッ
ド層を堆積すると共に、電気炉で透明ガラス化し、光波
長合分波器を作製した。
【００６６】ここで、ｍ＝６３、ｎe ＝１．４５０４、
ΔＬ＝６７．６μｍとする。尚、θi 、ｄi などのパラ
メータは、上述した発明の実施の形態に沿ったものとす
る。
ΔＬ＝６７．６μｍとする。尚、θi 、ｄi などのパラ
メータは、上述した発明の実施の形態に沿ったものとす
る。
【００６７】本発明の光波長合分波器の実際の波長損失
特性の一例を図４に示す。
特性の一例を図４に示す。
【００６８】図４に示すように、各チャネル導波路の中
心波長での損失は、５ｄＢと図１０に示した従来の光波
長合分波器の実際の損失よりも３ｄＢ低減した。また、
中心波長近傍においてフラットな波長損失特性を得るこ
とができ、３ｄＢ帯域幅は１．４ｎｍと従来の約１．５
倍であった。さらに、クロストークは２９ｄＢと、従来
の１０ｄＢから１９ｄＢ向上している。
心波長での損失は、５ｄＢと図１０に示した従来の光波
長合分波器の実際の損失よりも３ｄＢ低減した。また、
中心波長近傍においてフラットな波長損失特性を得るこ
とができ、３ｄＢ帯域幅は１．４ｎｍと従来の約１．５
倍であった。さらに、クロストークは２９ｄＢと、従来
の１０ｄＢから１９ｄＢ向上している。
【００６９】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００７０】（１） アレイ導波路回折格子における信
号光の電界分布を制御でき、低損失、低クロストーク、
かつ、中心波長近傍で平坦な波長損失特性を実現するこ
とができる （２） ３ｄＢ帯域幅を大きくすることができると共
に、光源の波長変動に対する損失変動を低減することが
できるため、光源の波長制御が容易であり、波長多重を
利用した光通信システムに最適である。
号光の電界分布を制御でき、低損失、低クロストーク、
かつ、中心波長近傍で平坦な波長損失特性を実現するこ
とができる （２） ３ｄＢ帯域幅を大きくすることができると共
に、光源の波長変動に対する損失変動を低減することが
できるため、光源の波長制御が容易であり、波長多重を
利用した光通信システムに最適である。
【図１】本発明の光波長合分波器の平面図である。
【図２】図１における要部拡大図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の光波長合分波器の第１
スラブ導波路近傍におけるアレイ導波路回折格子の各チ
ャネル導波路の中心軸と第１スラブ導波路の線対称軸と
の関係を示す図である。図３（ｂ）は、本発明の光波長
合分波器の第１スラブ導波路近傍におけるアレイ導波路
回折格子の各チャネル導波路のコア開口幅とアレイ導波
路番号との関係を示す図である。図３（ｃ）は、本発明
の光波長合分波器の各チャネル導波路の導波路長加減量
とアレイ導波路番号との関係を示す図である。
スラブ導波路近傍におけるアレイ導波路回折格子の各チ
ャネル導波路の中心軸と第１スラブ導波路の線対称軸と
の関係を示す図である。図３（ｂ）は、本発明の光波長
合分波器の第１スラブ導波路近傍におけるアレイ導波路
回折格子の各チャネル導波路のコア開口幅とアレイ導波
路番号との関係を示す図である。図３（ｃ）は、本発明
の光波長合分波器の各チャネル導波路の導波路長加減量
とアレイ導波路番号との関係を示す図である。
【図４】本発明の光波長合分波器の実際の波長損失特性
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図５】従来の光波長合分波器の平面図である。
【図６】図５における要部拡大図である。
【図７】光波長合分波器の理想波長損失特性の一例を示
す図である。
す図である。
【図８】光波長合分波器の理想波長損失特性から計算し
て得られる第２スラブ導波路のアレイ導波路回折格子側
の端面近傍における信号光の振幅分布および位相分布を
示す図である。
て得られる第２スラブ導波路のアレイ導波路回折格子側
の端面近傍における信号光の振幅分布および位相分布を
示す図である。
【図９】（ａ）は、従来の光波長合分波器の第１スラブ
導波路近傍におけるアレイ導波路回折格子の各チャネル
導波路のコア開口幅とアレイ導波路番号との関係を示す
図である。（ｂ）は、従来の光波長合分波器の各チャネ
ル導波路の導波路長加減量とアレイ導波路番号との関係
を示す図である。
導波路近傍におけるアレイ導波路回折格子の各チャネル
導波路のコア開口幅とアレイ導波路番号との関係を示す
図である。（ｂ）は、従来の光波長合分波器の各チャネ
ル導波路の導波路長加減量とアレイ導波路番号との関係
を示す図である。
【図１０】従来の光波長合分波器の実際の波長損失特性
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
１ 光波長合分波器 ２ 基板 ３ 入力用チャネル導波路 ４ 第１スラブ導波路 ５ アレイ導波路回折格子 ６ 第２スラブ導波路 ７ 出力用チャネル導波路 ８ チャネル導波路 ９ ダミー導波路 ＨI ，ＨO 信号光
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に、入力用チャネル導波路と、そ
の入力用チャネル導波路に接続される扇形の第１スラブ
導波路と、その第１スラブ導波路に接続され、所定の導
波路長差で順次長くなる複数本のチャネル導波路からな
るアレイ導波路回折格子と、そのアレイ導波路回折格子
と接続される扇形の第２スラブ導波路と、その第２スラ
ブ導波路に接続される複数本の出力用チャネル導波路と
を備えた光波長合分波器において、上記第１スラブ導波
路側の第ｉ（ｉ：１〜Ｎ）番目の上記チャネル導波路の
コア中心軸と該第１スラブ導波路の線対称軸とがなす角
度θi が、数１ 【数１】 （ここで、Ｅg （θ）：第１スラブ導波路側の電界分
布、Ｅ（ｉ）：各チャネル導波路に結合する所望の振
幅、Δθi ：第ｉ番目のチャネル導波路の右側のギャッ
プの中心軸と左側のギャップの中心軸とがなす角度、
Ａ：定数）を満足することを特徴とする光波長合分波
器。 - 【請求項２】 上記アレイ導波路回折格子における隣接
する上記チャネル導波路のコア間隔が広い部分に、上記
チャネル導波路が密な部分のコア間隔とほぼ等しくなる
ように１本または複数本のダミー導波路を設けたもので
ある請求項１記載の光波長合分波器。 - 【請求項３】 上記第１スラブ導波路側の上記各チャネ
ル導波路のコア開口幅ｄi が、 ｄi ＝Ｒ×Δθi −ｇ …（３） （ここで、Ｒ：第１スラブ導波路のアレイ導波路回折格
子側端面の曲率半径、ｇ：各チャネル導波路のテーパ部
間のギャップ）を満足する請求項１記載の光波長合分波
器。 - 【請求項４】 第ｉ番目の上記チャネル導波路の導波路
長Ｌi が、 Ｌi ＝ΔＬ×（ｉ−１）＋Ｑ（ｉ）＋ＬC …（４） （ここで、ΔＬ：波長分散を起こし、出力用チャネル導
波路からそれぞれの信号光を取り出すための隣接導波路
間の長さ、Ｑ（ｉ）：チャネル導波路の位相を調節する
ための導波路長加減量、ＬC ：１番目のチャネル導波路
の導波路長）を満足する請求項１記載の光波長合分波
器。 - 【請求項５】 回折次数をｍ、チャネル導波路の等価屈
折率をｎe とした場合の上記隣接導波路長差ΔＬが、 ΔＬ＝ｍ・λ／ｎe …（５） （ここで、λ：光の波長）を満足する請求項４記載の光
波長合分波器。 - 【請求項６】 基板上に、入力用チャネル導波路と、そ
の入力用チャネル導波路に接続される扇形の第１スラブ
導波路と、その第１スラブ導波路に接続され、所定の導
波路長差で順次長くなる複数本のチャネル導波路からな
るアレイ導波路回折格子と、そのアレイ導波路回折格子
と接続される扇形の第２スラブ導波路と、その第２スラ
ブ導波路に接続される複数本の出力用チャネル導波路と
を備え、上記第１スラブ導波路との接続部に形成された
上記各チャネル導波路のテーパ部の開口幅が、該第１ス
ラブ導波路との接続部における一方端から他方端に行く
に従って増減を繰り返すように形成された光波長合分波
器において、隣接する上記テーパ部間のギャップを所定
の値以下にすべく、上記第１スラブ導波路側における隣
接する上記チャネル導波路のコア中心軸がなす角度を、
該第１スラブ導波路との接続部における一方端から他方
端に行くに従ってそれぞれ変化させたことを特徴とする
光波長合分波器。 - 【請求項７】 上記テーパ部間のギャップが、２〜６μ
ｍの範囲である請求項６記載の光波長合分波器。
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