JPH112733A - アレイ格子型光合分波器 - Google Patents
アレイ格子型光合分波器Info
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- JPH112733A JPH112733A JP15658997A JP15658997A JPH112733A JP H112733 A JPH112733 A JP H112733A JP 15658997 A JP15658997 A JP 15658997A JP 15658997 A JP15658997 A JP 15658997A JP H112733 A JPH112733 A JP H112733A
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- channel waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 設計の自由度を大きくでき、機能性の高い光
周波数分離・合波素子を実現。 【解決手段】 シリコン基板６上に入力用チャネル導波
路１、チャネル導波路アレイ３、出力用チャネル導波路
５が、また入力用チャネル導波路１とチャネル導波路ア
レイ３とを接続する第１の扇型スラブ導波路２と、チャ
ネル導波路アレイ３と出力用チャネル導波路５とを接続
する第２の扇型スラブ導波路４とが配置される。チャネ
ル導波路アレイ３における光導波路は、順次△Ｌずつ導
波路長が長くなるように設定される。第１の扇型スラブ
導波路とチャネル導波路アレイとの境界におけるチャネ
ル導波路アレイの間隔Ｄ1 とチャネル導波路アレイと第
２の扇型スラブ導波路との境界におけるチャネル導波路
アレイの間隔Ｄとが異なること、または第１の扇型スラ
ブ導波路の曲率半径Ｒ1 と第２の扇型スラブ導波路の曲
率半径Ｒとが異なること、またはＤ1 とＤが異なり、か
つＲ1 とＲも異なる。
周波数分離・合波素子を実現。 【解決手段】 シリコン基板６上に入力用チャネル導波
路１、チャネル導波路アレイ３、出力用チャネル導波路
５が、また入力用チャネル導波路１とチャネル導波路ア
レイ３とを接続する第１の扇型スラブ導波路２と、チャ
ネル導波路アレイ３と出力用チャネル導波路５とを接続
する第２の扇型スラブ導波路４とが配置される。チャネ
ル導波路アレイ３における光導波路は、順次△Ｌずつ導
波路長が長くなるように設定される。第１の扇型スラブ
導波路とチャネル導波路アレイとの境界におけるチャネ
ル導波路アレイの間隔Ｄ1 とチャネル導波路アレイと第
２の扇型スラブ導波路との境界におけるチャネル導波路
アレイの間隔Ｄとが異なること、または第１の扇型スラ
ブ導波路の曲率半径Ｒ1 と第２の扇型スラブ導波路の曲
率半径Ｒとが異なること、またはＤ1 とＤが異なり、か
つＲ1 とＲも異なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光周波数多重（Ｆ
ＤＭ：Frequency Division Multiplexing ）あるいは光
波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexin
g）通信方式において使用するアレイ格子型光合分波器
に関する。
ＤＭ：Frequency Division Multiplexing ）あるいは光
波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexin
g）通信方式において使用するアレイ格子型光合分波器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に示すような従来のアレイ格子型光
合分波器においては、シリコン基板１２上に入力用チャ
ネル導波路７、チャネル導波路アレイ９、出力用チャネ
ル導波路１１、および上記入力用チャネル導波路７とチ
ャネル導波路アレイ９とを接続する第１の扇型スラブ導
波路８と、上記チャネル導波路アレイ９と出力用チャネ
ル導波路１１とを接続する第２の扇型スラブ導波路１０
とが配置されている。チャネル導波路アレイ９における
光導波路は、順次△Ｌずつ導波路長が長くなるように設
定されている。
合分波器においては、シリコン基板１２上に入力用チャ
ネル導波路７、チャネル導波路アレイ９、出力用チャネ
ル導波路１１、および上記入力用チャネル導波路７とチ
ャネル導波路アレイ９とを接続する第１の扇型スラブ導
波路８と、上記チャネル導波路アレイ９と出力用チャネ
ル導波路１１とを接続する第２の扇型スラブ導波路１０
とが配置されている。チャネル導波路アレイ９における
光導波路は、順次△Ｌずつ導波路長が長くなるように設
定されている。
【０００３】このような従来のアレイ格子型光合分波器
においては、第１の扇型スラブ導波路８とチャネル導波
路アレイ９との境界におけるチャネル導波路アレイの各
光導波路間の間隔Ｄ1 と、チャネル導波路アレイ９と第
２の扇型スラブ導波路１０との境界におけるチャネル導
波路アレイの各光導波路間の間隔Ｄとが同一であり、か
つ第１の扇型スラブ導波路８の曲率半径Ｒ1 と、第２の
扇型スラブ導波路１０の曲率半径Ｒも同一であった。
においては、第１の扇型スラブ導波路８とチャネル導波
路アレイ９との境界におけるチャネル導波路アレイの各
光導波路間の間隔Ｄ1 と、チャネル導波路アレイ９と第
２の扇型スラブ導波路１０との境界におけるチャネル導
波路アレイの各光導波路間の間隔Ｄとが同一であり、か
つ第１の扇型スラブ導波路８の曲率半径Ｒ1 と、第２の
扇型スラブ導波路１０の曲率半径Ｒも同一であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
図５に示すようなアレイ格子型光合分波器においては、
上記のように、Ｄ1 ＝ＤかつＲ1 ＝Ｒであるために、本
発明の実施の形態の欄で詳述するように、第１の扇型ス
ラブ導波路８に対する入力用チャネル導波路７の垂直方
向の位置ξおよびその間隔δξと、第２の扇型スラブ導
波路１０に対する出力用チャネル導波路１１の垂直方向
の位置ｘおよびその間隔δｘとの関係は一義的に決定さ
れてしまい、アレイ格子型光合分波器の設計の自由度が
ほとんど無かった。このため、機能性の高い光周波数分
離・合波素子を実現することができないという解決すべ
き課題があった。
図５に示すようなアレイ格子型光合分波器においては、
上記のように、Ｄ1 ＝ＤかつＲ1 ＝Ｒであるために、本
発明の実施の形態の欄で詳述するように、第１の扇型ス
ラブ導波路８に対する入力用チャネル導波路７の垂直方
向の位置ξおよびその間隔δξと、第２の扇型スラブ導
波路１０に対する出力用チャネル導波路１１の垂直方向
の位置ｘおよびその間隔δｘとの関係は一義的に決定さ
れてしまい、アレイ格子型光合分波器の設計の自由度が
ほとんど無かった。このため、機能性の高い光周波数分
離・合波素子を実現することができないという解決すべ
き課題があった。
【０００５】本発明の目的は、上記のような従来技術の
課題を解決すべく、設計の自由度を大きくでき、機能性
の高い光周波数分離・合波素子を実現できるアレイ格子
型光合分波器を提供することにある。
課題を解決すべく、設計の自由度を大きくでき、機能性
の高い光周波数分離・合波素子を実現できるアレイ格子
型光合分波器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、基板上に配置された入力用チャ
ネル導波路と、チャネル導波路アレイと、出力用チャネ
ル導波路と、および前記入力用チャネル導波路と前記チ
ャネル導波路アレイとを接続する第１の扇型スラブ導波
路と、前記チャネル導波路アレイと前記出力用チャネル
導波路とを接続する第２の扇型スラブ導波路とを具え、
前記チャネル導波路アレイの各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アレイ導波路
格子において、前記第１の扇型スラブ導波路と前記チャ
ネル導波路アレイとの境界における該チャネル導波路ア
レイの各導波路の間隔Ｄ1 と、該チャネル導波路アレイ
と前記第２の扇型スラブ導波路との境界における該チャ
ネル導波路アレイの各導波路の間隔Ｄとが異なることを
特徴とする。
め、請求項１の発明は、基板上に配置された入力用チャ
ネル導波路と、チャネル導波路アレイと、出力用チャネ
ル導波路と、および前記入力用チャネル導波路と前記チ
ャネル導波路アレイとを接続する第１の扇型スラブ導波
路と、前記チャネル導波路アレイと前記出力用チャネル
導波路とを接続する第２の扇型スラブ導波路とを具え、
前記チャネル導波路アレイの各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アレイ導波路
格子において、前記第１の扇型スラブ導波路と前記チャ
ネル導波路アレイとの境界における該チャネル導波路ア
レイの各導波路の間隔Ｄ1 と、該チャネル導波路アレイ
と前記第２の扇型スラブ導波路との境界における該チャ
ネル導波路アレイの各導波路の間隔Ｄとが異なることを
特徴とする。
【０００７】また、請求項２の発明は、基板上に配置さ
れた入力用チャネル導波路と、チャネル導波路アレイ
と、出力用チャネル導波路と、および前記入力用チャネ
ル導波路と前記チャネル導波路アレイとを接続する第１
の扇型スラブ導波路と、前記チャネル導波路アレイと前
記出力用チャネル導波路とを接続する第２の扇型スラブ
導波路とを具え、前記チャネル導波路アレイの各導波路
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
れたアレイ導波路格子において、前記第１の扇型スラブ
導波路の曲率半径Ｒ1 と、前記第２の扇型スラブ導波路
の曲率半径Ｒとが異なることを特徴とする。
れた入力用チャネル導波路と、チャネル導波路アレイ
と、出力用チャネル導波路と、および前記入力用チャネ
ル導波路と前記チャネル導波路アレイとを接続する第１
の扇型スラブ導波路と、前記チャネル導波路アレイと前
記出力用チャネル導波路とを接続する第２の扇型スラブ
導波路とを具え、前記チャネル導波路アレイの各導波路
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
れたアレイ導波路格子において、前記第１の扇型スラブ
導波路の曲率半径Ｒ1 と、前記第２の扇型スラブ導波路
の曲率半径Ｒとが異なることを特徴とする。
【０００８】また、請求項３の発明は、基板上に配置さ
れた入力用チャネル導波路と、チャネル導波路アレイ
と、出力用チャネル導波路と、および前記入力用チャネ
ル導波路と前記チャネル導波路アレイとを接続する第１
の扇型スラブ導波路と、前記チャネル導波路アレイと前
記出力用チャネル導波路とを接続する第２の扇型スラブ
導波路とを具え、前記チャネル導波路アレイの各導波路
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
れたアレイ導波路格子において、前記第１の扇型スラブ
導波路と前記チャネル導波路アレイとの境界における該
チャネル導波路アレイの各導波路の間隔Ｄ1 と、該チャ
ネル導波路アレイと前記第２の扇型スラブ導波路との境
界における該チャネル導波路アレイの各導波路の間隔Ｄ
とが異なり、かつ前記第１の扇型スラブ導波路の曲率半
径Ｒ1 と、前記第２の扇型スラブ導波路の曲率半径Ｒと
が異なることを特徴とする。
れた入力用チャネル導波路と、チャネル導波路アレイ
と、出力用チャネル導波路と、および前記入力用チャネ
ル導波路と前記チャネル導波路アレイとを接続する第１
の扇型スラブ導波路と、前記チャネル導波路アレイと前
記出力用チャネル導波路とを接続する第２の扇型スラブ
導波路とを具え、前記チャネル導波路アレイの各導波路
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
れたアレイ導波路格子において、前記第１の扇型スラブ
導波路と前記チャネル導波路アレイとの境界における該
チャネル導波路アレイの各導波路の間隔Ｄ1 と、該チャ
ネル導波路アレイと前記第２の扇型スラブ導波路との境
界における該チャネル導波路アレイの各導波路の間隔Ｄ
とが異なり、かつ前記第１の扇型スラブ導波路の曲率半
径Ｒ1 と、前記第２の扇型スラブ導波路の曲率半径Ｒと
が異なることを特徴とする。
【０００９】本発明は、第１の扇型スラブ導波路とチャ
ネル導波路アレイとの境界におけるチャネル導波路アレ
イの間隔Ｄ1 と、チャネル導波路アレイと第２の扇型ス
ラブ導波路との境界におけるチャネル導波路アレイの間
隔Ｄとが異なること、または前記の第１の扇型スラブ導
波路の曲率半径Ｒ1 と、第２の扇型スラブ導波路の曲率
半径Ｒとが異なること、またはＤ1 とＤが異なり、かつ
Ｒ1 とＲも異なるようにしたので、アレイ格子型光合分
波器の設計の自由度が非常に大きくなる。このため機能
性の高い光周波数分離・合波素子を実現できる。
ネル導波路アレイとの境界におけるチャネル導波路アレ
イの間隔Ｄ1 と、チャネル導波路アレイと第２の扇型ス
ラブ導波路との境界におけるチャネル導波路アレイの間
隔Ｄとが異なること、または前記の第１の扇型スラブ導
波路の曲率半径Ｒ1 と、第２の扇型スラブ導波路の曲率
半径Ｒとが異なること、またはＤ1 とＤが異なり、かつ
Ｒ1 とＲも異なるようにしたので、アレイ格子型光合分
波器の設計の自由度が非常に大きくなる。このため機能
性の高い光周波数分離・合波素子を実現できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施形態におけるアレイ
格子型光合分波器の全体の構成を示し、図２は図１の第
１扇型スラブ導波路２の近傍における光の伝搬を拡大し
て示し、図３は図１の第２扇型スラブ導波路４の近傍に
おける光の伝搬を拡大して示す。
格子型光合分波器の全体の構成を示し、図２は図１の第
１扇型スラブ導波路２の近傍における光の伝搬を拡大し
て示し、図３は図１の第２扇型スラブ導波路４の近傍に
おける光の伝搬を拡大して示す。
【００１２】図１において、１は入力用チャネル導波
路、２は第１の扇型スラブ導波路、３はチャネル導波路
アレイ、４は第２の扇型スラブ導波路、５は出力用チャ
ネル導波路、および６はシリコン基板である。シリコン
基板６上に、入力用チャネル導波路１、チャネル導波路
アレイ３、出力用チャネル導波路５が配置され、かつ上
記入力用チャネル導波路１と上記チャネル導波路アレイ
３とを接続する第１の扇型スラブ導波路２と、上記チャ
ネル導波路アレイ３と上記出力用チャネル導波路５とを
接続する第２の扇型スラブ導波路４とが配置されてい
る。チャネル導波路アレイ３における光導波路は、順次
△Ｌずつ導波路長が長くなるように設定されている。
路、２は第１の扇型スラブ導波路、３はチャネル導波路
アレイ、４は第２の扇型スラブ導波路、５は出力用チャ
ネル導波路、および６はシリコン基板である。シリコン
基板６上に、入力用チャネル導波路１、チャネル導波路
アレイ３、出力用チャネル導波路５が配置され、かつ上
記入力用チャネル導波路１と上記チャネル導波路アレイ
３とを接続する第１の扇型スラブ導波路２と、上記チャ
ネル導波路アレイ３と上記出力用チャネル導波路５とを
接続する第２の扇型スラブ導波路４とが配置されてい
る。チャネル導波路アレイ３における光導波路は、順次
△Ｌずつ導波路長が長くなるように設定されている。
【００１３】このように構成されたアレイ格子型光合分
波器の入力用チャネル導波路１に、周波数ｆ0 （波長λ
0 ＝ｃ／ｆ0 、ｃは光の速度）の信号光が入射した場合
は、第１の扇型スラブ導波路２の近傍における光の伝搬
の様子は図２に示すようになり、第２の扇型スラブ導波
路４の近傍における光の伝搬の様子は図３に示すように
なる。
波器の入力用チャネル導波路１に、周波数ｆ0 （波長λ
0 ＝ｃ／ｆ0 、ｃは光の速度）の信号光が入射した場合
は、第１の扇型スラブ導波路２の近傍における光の伝搬
の様子は図２に示すようになり、第２の扇型スラブ導波
路４の近傍における光の伝搬の様子は図３に示すように
なる。
【００１４】図２において、Ｒ1 は第１の扇型スラブ導
波路２の曲率半径である。εは入力用チャネル導波路１
と第１の扇型スラブ導波路２の境界における原点Ｏ１に
対する入力用チャネル導波路１の接続位置までの距離を
示し、時計回り方向を正とする。いま、Ｐ1 の位置にあ
る入力用チャネル導波路１に光が入射し、第１の扇型ス
ラブ導波路２を伝搬してチャネル導波路アレイ３の（ｉ
−１）番目の導波路とｉ番目の導波路に到達する光に着
目する。ここで、第１の扇型スラブ導波路２とチャネル
導波路アレイ３との境界におけるチャネル導波路アレイ
の各光導波路間の間隔はＤ1 である。
波路２の曲率半径である。εは入力用チャネル導波路１
と第１の扇型スラブ導波路２の境界における原点Ｏ１に
対する入力用チャネル導波路１の接続位置までの距離を
示し、時計回り方向を正とする。いま、Ｐ1 の位置にあ
る入力用チャネル導波路１に光が入射し、第１の扇型ス
ラブ導波路２を伝搬してチャネル導波路アレイ３の（ｉ
−１）番目の導波路とｉ番目の導波路に到達する光に着
目する。ここで、第１の扇型スラブ導波路２とチャネル
導波路アレイ３との境界におけるチャネル導波路アレイ
の各光導波路間の間隔はＤ1 である。
【００１５】チャネル導波路アレイ３の（ｉ−１）番目
の導波路とｉ番目の導波路を伝搬した光は、図３に示す
ように、第２の扇型スラブ導波路４を伝搬して出力用チ
ャネル導波路５に到達する。図３において、Ｒは、第２
の扇型スラブ導波路４の曲率半径である。ｘは第２の扇
型スラブ導波路４と出力用チャネル導波路５の境界にお
ける原点Ｏに対する出力用チャネル導波路５の接続位置
までの距離を示し、時計回り方向を正とする。
の導波路とｉ番目の導波路を伝搬した光は、図３に示す
ように、第２の扇型スラブ導波路４を伝搬して出力用チ
ャネル導波路５に到達する。図３において、Ｒは、第２
の扇型スラブ導波路４の曲率半径である。ｘは第２の扇
型スラブ導波路４と出力用チャネル導波路５の境界にお
ける原点Ｏに対する出力用チャネル導波路５の接続位置
までの距離を示し、時計回り方向を正とする。
【００１６】図２において、チャネル導波路アレイ３の
ｉ番目の導波路の境界における位置をＡ1 とし、（ｉ−
１）番目の導波路の境界における位置をＢ1 とすると、
Ｐ1Ａ1 の長さ、およびＰ1 Ｂ1 の長さは次式（１）の
ように近似的に表される。
ｉ番目の導波路の境界における位置をＡ1 とし、（ｉ−
１）番目の導波路の境界における位置をＢ1 とすると、
Ｐ1Ａ1 の長さ、およびＰ1 Ｂ1 の長さは次式（１）の
ように近似的に表される。
【００１７】
【数１】
【００１８】また、図３において、チャネル導波路アレ
イ３のi 番目の導波路の境界における位置をＡとし、
（ｉ−１）番目の導波路の境界における位置をＢとする
と、ＡＰの長さ、およびＢＰの長さは次式（２）のよう
に近似的に表される。
イ３のi 番目の導波路の境界における位置をＡとし、
（ｉ−１）番目の導波路の境界における位置をＢとする
と、ＡＰの長さ、およびＢＰの長さは次式（２）のよう
に近似的に表される。
【００１９】
【数２】
【００２０】図２の点Ｐ1 から入射した光が図３の点Ｐ
に到達するまでの位相変化量は、ｉ番目の導波路および
（ｉ−１）番目の導波路を伝搬した各々の光に対して次
式（３）、（４）で与えられる。
に到達するまでの位相変化量は、ｉ番目の導波路および
（ｉ−１）番目の導波路を伝搬した各々の光に対して次
式（３）、（４）で与えられる。
【００２１】Ｐ1 →ｉ番目の導波路→Ｐの光についての
位相変化量φA は、
位相変化量φA は、
【００２２】
【数３】
【００２３】Ｐ1 →（ｉ―１）番目の導波路→Ｐの光に
ついての位相変化量φB は、
ついての位相変化量φB は、
【００２４】
【数４】
【００２５】ここで、βｓはスラブ導波路２および４の
伝搬定数、βｃはチャネル導波路アレイ３の伝搬定数、
Ｌａはチャネル導波路アレイ３における最短の導波路の
長さである。
伝搬定数、βｃはチャネル導波路アレイ３の伝搬定数、
Ｌａはチャネル導波路アレイ３における最短の導波路の
長さである。
【００２６】Ｐ1 →ｉ番目の導波路→Ｐの光の位相φA
とＰ1 →（ｉ−１）番目の導波路→Ｐの光の位相φB の
差をΘとすると
とＰ1 →（ｉ−１）番目の導波路→Ｐの光の位相φB の
差をΘとすると
【００２７】
【数５】 Θ＝φA −φB ＝２ｍπ （ｍは整数） (5) のとき光は強め合って干渉する。すなわち
【００２８】
【数６】
【００２９】が成り立つとき、入力用チャネル導波路１
のＰ1 から入射し、チャネル導波路アレイ３を通つた光
は点Ｐに集光することになる。ここで
のＰ1 から入射し、チャネル導波路アレイ３を通つた光
は点Ｐに集光することになる。ここで
【００３０】
【数７】
【００３１】を満足する（ξ、ｘ）のペア位置は、いづ
れの位置でも周波数ｆ0 （波長λ0 ＝ｃ／ｆ0 ）の光の
集光条件を満足することを表している。このとき、上式
（６）、（７）からチャネル導波路アレイ３における光
路長差△Ｌに関する条件が次式（８）のように与えられ
る。
れの位置でも周波数ｆ0 （波長λ0 ＝ｃ／ｆ0 ）の光の
集光条件を満足することを表している。このとき、上式
（６）、（７）からチャネル導波路アレイ３における光
路長差△Ｌに関する条件が次式（８）のように与えられ
る。
【００３２】
【数８】 βｃ（λ0 ）△Ｌ＝２ｍπ (8) 上式（８）は等価屈折率を用いて表すと次式（９）のよ
うになる。
うになる。
【００３３】
【数９】 ｎc ΔＬ＝ｍλ0 (9) ただし、ｎc はチャネル導波路アレイ３の等価屈折率で
あり
あり
【００３４】
【数１０】 ｎc ＝βｃ／ｋ (10) である。ただし、ｋは定数である。
【００３５】つぎに、波長がδλ（＝−δｆ・λ0 ／ｆ
0 ）だけ異なる光が図１のアレイ格子型光合分波器に入
射した場合を考える。この場合、上式（６）から次式
（１１）、（１２）が得られる。
0 ）だけ異なる光が図１のアレイ格子型光合分波器に入
射した場合を考える。この場合、上式（６）から次式
（１１）、（１２）が得られる。
【００３６】
【数１１】
【００３７】
【数１２】
【００３８】ただし、Ｎc は次式（１３）で与えられる
群屈折率であり
群屈折率であり
【００３９】
【数１３】
【００４０】ｎs はスラブ導波路２、４の等価屈折率で
あり
あり
【００４１】
【数１４】 ｎs ＝βｓ／ｋ (14) で与えられる。
【００４２】従来のアレイ格子型光合分波器において
は、Ｄ1 ＝Ｄ、かつＲ1 ＝Ｒであるために、上式（１
１）、（１２）から分かるように、｜δｘ｜＝｜δξ｜
となっていた。このために、従来では、図１における入
力用チャネル導波路１の位置ξおよびその間隔δξと、
出力用チャネル導波路５の位置ｘおよびその間隔δｘと
の関係は一義的に決定されてしまい、アレイ格子型光合
分波器の設計の自由度がほとんど無かった。
は、Ｄ1 ＝Ｄ、かつＲ1 ＝Ｒであるために、上式（１
１）、（１２）から分かるように、｜δｘ｜＝｜δξ｜
となっていた。このために、従来では、図１における入
力用チャネル導波路１の位置ξおよびその間隔δξと、
出力用チャネル導波路５の位置ｘおよびその間隔δｘと
の関係は一義的に決定されてしまい、アレイ格子型光合
分波器の設計の自由度がほとんど無かった。
【００４３】これに対し、本発明のアレイ格子型光合分
波器においては、チャネル導波路アレイ３の間隔Ｄ1 と
Ｄとが異なること、または扇型スラブ導波路１、４の曲
率半径Ｒ1 とＲとが異なることを特徴としているので、
アレイ格子型光合分波器の設計の自由度が非常に大きく
なる。これを具体例で更に詳述する。
波器においては、チャネル導波路アレイ３の間隔Ｄ1 と
Ｄとが異なること、または扇型スラブ導波路１、４の曲
率半径Ｒ1 とＲとが異なることを特徴としているので、
アレイ格子型光合分波器の設計の自由度が非常に大きく
なる。これを具体例で更に詳述する。
【００４４】（例１）上式（１１）、（１２）から分か
るように、Ｄ1 ≠Ｄで、かつＲ1 ≠Ｒの場合においても
るように、Ｄ1 ≠Ｄで、かつＲ1 ≠Ｒの場合においても
【００４５】
【数１５】
【００４６】であれば、｜δｘ｜＝｜δξ｜となる。し
たがって、本発明は従来のアレイ格子型光合分波器の性
能はそのまま保つている。
たがって、本発明は従来のアレイ格子型光合分波器の性
能はそのまま保つている。
【００４７】（例２）次に、アレイ格子型光合分波器の
作製時に屈折率等のパラメー夕が変動して、中心波長λ
0 が所定の値からずれたような場合に、対処できるアレ
イ格子型光合分波器について説明する。
作製時に屈折率等のパラメー夕が変動して、中心波長λ
0 が所定の値からずれたような場合に、対処できるアレ
イ格子型光合分波器について説明する。
【００４８】いま一例として、λ0 ＝１．５５９μｍ
（ｆ＝１９２．２９９ＴＨｚ）、ｎc＝１．４４５、ｍ
＝９２、△Ｌ＝９９．２６μｍ、Ｎc ＝１．４６５、ｎ
s ＝１．４５、Ｒ＝１．５５５ｍｍ、Ｄ＝２０μｍ、Ｒ
1 ＝１．４２５ｍｍ、Ｄ1 ＝２２μｍとする。
（ｆ＝１９２．２９９ＴＨｚ）、ｎc＝１．４４５、ｍ
＝９２、△Ｌ＝９９．２６μｍ、Ｎc ＝１．４６５、ｎ
s ＝１．４５、Ｒ＝１．５５５ｍｍ、Ｄ＝２０μｍ、Ｒ
1 ＝１．４２５ｍｍ、Ｄ1 ＝２２μｍとする。
【００４９】このとき、上式（１１）、（１２）から
【００５０】
【数１６】 ｜δｘ｜＝５０００×δλ（μｍ） （１６）
【００５１】
【数１７】 ｜δξ｜＝４１６６．７×δλ（μｍ） （１７） となる。上式（１６）においては、δλ＝５ｎｍのと
き、｜δｘ｜＝２５μｍとなり、上式（１７）において
はδλ＝６ｎｍのとき、｜δξ｜＝２５μｍとなること
が分かる。
き、｜δｘ｜＝２５μｍとなり、上式（１７）において
はδλ＝６ｎｍのとき、｜δξ｜＝２５μｍとなること
が分かる。
【００５２】また、波長λの光の入射と集光のペア位置
（ξ，ｘ）の関係は、上式（７）から
（ξ，ｘ）の関係は、上式（７）から
【００５３】
【数１８】
【００５４】で与えられ、上記のパラメータの場合には
ξ＝ｘ／１．２となる。
ξ＝ｘ／１．２となる。
【００５５】したがって、入力用チャネル導波路１と出
力用チャネル導波路５の導波路間隔をいずれもｄ1 ＝｜
δξ｜＝２５μｍ、ｄ＝｜δｘ｜＝２５μｍとし、全入
出力用チャネル導波路本数を１６とするときには、本発
明のアレイ格子型光合分波器の透過中心波長には次に示
すような関係がある。
力用チャネル導波路５の導波路間隔をいずれもｄ1 ＝｜
δξ｜＝２５μｍ、ｄ＝｜δｘ｜＝２５μｍとし、全入
出力用チャネル導波路本数を１６とするときには、本発
明のアレイ格子型光合分波器の透過中心波長には次に示
すような関係がある。
【００５６】（１）６番目の入力導波路にＷＤＭ信号光
を入射した場合→１１番目の出力導波路に（λ0 −２δ
λ／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎ
ｍ間隔の異なる信号光が順次出射する。
を入射した場合→１１番目の出力導波路に（λ0 −２δ
λ／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎ
ｍ間隔の異なる信号光が順次出射する。
【００５７】（２）７番目の入力導波路にＷＤＭ信号光
を入射した場合→１０番目の出力導波路に（λ0 ―δλ
／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ
間隔の異なる信号光が順次出射する。
を入射した場合→１０番目の出力導波路に（λ0 ―δλ
／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ
間隔の異なる信号光が順次出射する。
【００５８】（３）８番目の入力導波路にＷＤＭ信号光
を入射した場合→９番目の出力導波路にλ0 の波長の光
が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ間隔の異なる信号
光が順次出射する。
を入射した場合→９番目の出力導波路にλ0 の波長の光
が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ間隔の異なる信号
光が順次出射する。
【００５９】（４）９番目の入力導波路にＷＤＭ信号光
を入射した場合→８番目の出力導波路に（λ0 ＋δλ／
５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ間
隔の異なる信号光が順次出射する。
を入射した場合→８番目の出力導波路に（λ0 ＋δλ／
５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ間
隔の異なる信号光が順次出射する。
【００６０】（５）１０番目の入力導波路にＷＤＭ信号
光を入射した場合→７番目の出力導波路に（λ0 ＋２δ
λ／５）の波畏の光が出射し、他の出力導波路には５ｎ
ｍ間隔の異なる信号光が順次出射する。
光を入射した場合→７番目の出力導波路に（λ0 ＋２δ
λ／５）の波畏の光が出射し、他の出力導波路には５ｎ
ｍ間隔の異なる信号光が順次出射する。
【００６１】このように、本発明のアレイ格子型光合分
波器においては、作製時のパラメー夕変動によって中心
波長がシステムの設定値からずれた場合にも、用いる入
力導波路の位置を変えることによって中心波長を調整す
ることが出来る。
波器においては、作製時のパラメー夕変動によって中心
波長がシステムの設定値からずれた場合にも、用いる入
力導波路の位置を変えることによって中心波長を調整す
ることが出来る。
【００６２】
【実施例】図１に示す本発明のアレイ格子型光合分波器
の作製は、石英系光導波路を用いて行った。まず、Ｓｉ
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Ｓｉ
Ｏ2 ガラスのコア層を堆積した後に、電気炉で透明ガラ
ス化した。次に、上記発明の実施の形態の欄ですでに説
明した設計に基づくマスクパターンを用いて、コア層を
エッチングして、コアを形成した後、再びＳｉＯ2 上部
クラッド層を堆積して作製した。
の作製は、石英系光導波路を用いて行った。まず、Ｓｉ
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Ｓｉ
Ｏ2 ガラスのコア層を堆積した後に、電気炉で透明ガラ
ス化した。次に、上記発明の実施の形態の欄ですでに説
明した設計に基づくマスクパターンを用いて、コア層を
エッチングして、コアを形成した後、再びＳｉＯ2 上部
クラッド層を堆積して作製した。
【００６３】このように作製したアレイ格子型光合分波
器の入力用チャンネル導波路１に波長１．５５μｍ帯で
周波数間隔５ｎｍの光を入射させたときの、各入力導波
路番号に対する分波中心波長の測定結果を図４示す。図
４の特性図から以下のことが確認された。
器の入力用チャンネル導波路１に波長１．５５μｍ帯で
周波数間隔５ｎｍの光を入射させたときの、各入力導波
路番号に対する分波中心波長の測定結果を図４示す。図
４の特性図から以下のことが確認された。
【００６４】（１）６番目の入力導波路にＷＤＭ信号光
を入射した場合→１１番目の出力導波路に（λ0 −２δ
λ／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎ
ｍ間隔の異なる信号光が順次出射している。
を入射した場合→１１番目の出力導波路に（λ0 −２δ
λ／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎ
ｍ間隔の異なる信号光が順次出射している。
【００６５】（２）７番目の入力導波路にＷＤＭ信号光
を入射した場合→１０番目の出力導波路に（λ0 −δλ
／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ
間隔の異なる信号光が順次出射している。
を入射した場合→１０番目の出力導波路に（λ0 −δλ
／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ
間隔の異なる信号光が順次出射している。
【００６６】（３）８番目の入力導波路にＷＤＭ信号光
を入射した場合→９番目の出力導波路にλ0 の波長の光
が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ間隔の異なる信号
光が順次出射している。
を入射した場合→９番目の出力導波路にλ0 の波長の光
が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ間隔の異なる信号
光が順次出射している。
【００６７】（４）９番目の入力導波路にＷＤＭ信号光
を入射した場合→８番目の出力導波路に（λ0 ＋δλ／
５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ間
隔の異なる信号光が順次出射している。
を入射した場合→８番目の出力導波路に（λ0 ＋δλ／
５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎｍ間
隔の異なる信号光が順次出射している。
【００６８】（５）１０番目の入力導波路にＷＤＭ信号
光を入射した場合→７番目の出力導波路に（λ0 ＋２δ
λ／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎ
ｍ間隔の異なる信号光が順次出射している。
光を入射した場合→７番目の出力導波路に（λ0 ＋２δ
λ／５）の波長の光が出射し、他の出力導波路には５ｎ
ｍ間隔の異なる信号光が順次出射している。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分波特性の中心波長を変えることが出来るので、システ
ムの要求や作製時のパラメー夕変動に容易に対応するこ
とが可能である。
分波特性の中心波長を変えることが出来るので、システ
ムの要求や作製時のパラメー夕変動に容易に対応するこ
とが可能である。
【００７０】したがって、本発明のアレイ格子型光合分
波器は、機能性の高い光周波数分離・合波素子を実現す
ることができ、ＦＤＭあるいはＷＤＭを用いた大容量・
長距離光通信において大きな利点を有する。
波器は、機能性の高い光周波数分離・合波素子を実現す
ることができ、ＦＤＭあるいはＷＤＭを用いた大容量・
長距離光通信において大きな利点を有する。
【図１】本発明の一実施形態のアレイ格子型光合分波器
の全体の構成を示す図である。
の全体の構成を示す図である。
【図２】図１の第１扇型スラブ導波路２の近傍における
光の伝搬を拡大して示す図である。
光の伝搬を拡大して示す図である。
【図３】図１の第２扇型スラブ導波路４の近傍における
光の伝搬を拡大して示す図である。
光の伝搬を拡大して示す図である。
【図４】本発明のアレイ格子型光合分波器の分波中心波
長の測定結果を示す特性図である。
長の測定結果を示す特性図である。
【図５】従来のアレイ格子型光合分波器の構成を示す図
である。
である。
１ 入力用チャネル導波路 ２ 第１の扇型スラブ導波路 ３ チャネル導波路アレイ ４ 第２の扇型スラブ導波路 ５ 出力用チャネル導波路 ６ シリコン基板 ７ 入力用チャネル導波路 ８ 第１の扇型スラブ導波路 ９ チャネル導波路アレイ １０ 第２の扇型スラブ導波路 １１ 出力用チャネル導波路 １２ シリコン基板
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に配置された入力用チャネル導波
路と、チャネル導波路アレイと、出力用チャネル導波路
と、および前記入力用チャネル導波路と前記チャネル導
波路アレイとを接続する第１の扇型スラブ導波路と、前
記チャネル導波路アレイと前記出力用チャネル導波路と
を接続する第２の扇型スラブ導波路とを具え、前記チャ
ネル導波路アレイの各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アレイ導波路格子にお
いて、 前記第１の扇型スラブ導波路と前記チャネル導波路アレ
イとの境界における該チャネル導波路アレイの各導波路
の間隔Ｄ1 と、該チャネル導波路アレイと前記第２の扇
型スラブ導波路との境界における該チャネル導波路アレ
イの各導波路の間隔Ｄとが異なることを特徴とするアレ
イ格子型光合分波器。 - 【請求項２】 基板上に配置された入力用チャネル導波
路と、チャネル導波路アレイと、出力用チャネル導波路
と、および前記入力用チャネル導波路と前記チャネル導
波路アレイとを接続する第１の扇型スラブ導波路と、前
記チャネル導波路アレイと前記出力用チャネル導波路と
を接続する第２の扇型スラブ導波路とを具え、前記チャ
ネル導波路アレイの各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アレイ導波路格子にお
いて、 前記第１の扇型スラブ導波路の曲率半径Ｒ1 と、前記第
２の扇型スラブ導波路の曲率半径Ｒとが異なることを特
徴とするアレイ格子型光合分波器。 - 【請求項３】 基板上に配置された入力用チャネル導波
路と、チャネル導波路アレイと、出力用チャネル導波路
と、および前記入力用チャネル導波路と前記チャネル導
波路アレイとを接続する第１の扇型スラブ導波路と、前
記チャネル導波路アレイと前記出力用チャネル導波路と
を接続する第２の扇型スラブ導波路とを具え、前記チャ
ネル導波路アレイの各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アレイ導波路格子にお
いて、 前記第１の扇型スラブ導波路と前記チャネル導波路アレ
イとの境界における該チャネル導波路アレイの各導波路
の間隔Ｄ1 と、該チャネル導波路アレイと前記第２の扇
型スラブ導波路との境界における該チャネル導波路アレ
イの各導波路の間隔Ｄとが異なり、かつ前記第１の扇型
スラブ導波路の曲率半径Ｒ1 と、前記第２の扇型スラブ
導波路の曲率半径Ｒとが異なることを特徴とするアレイ
格子型光合分波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15658997A JPH112733A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | アレイ格子型光合分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15658997A JPH112733A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | アレイ格子型光合分波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH112733A true JPH112733A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15631073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15658997A Pending JPH112733A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | アレイ格子型光合分波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH112733A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6393170B1 (en) * | 1998-10-22 | 2002-05-21 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical multiplexer/demultiplexer |
| JP2002154841A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-05-28 | Ohara Inc | 低膨張透明結晶化ガラス、結晶化ガラス基板及び光導波路素子 |
| US6404946B1 (en) | 1998-12-09 | 2002-06-11 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Arrayed waveguide grating type optical multiplexer/demultiplexer |
| US6810167B2 (en) | 2001-10-29 | 2004-10-26 | Fujitsu Limited | Wavelength division demultiplexing apparatus |
| US6813415B2 (en) | 2002-06-07 | 2004-11-02 | Fujitsu Limited | Wavelength multiplexing/demultiplexing apparatus |
| US6985657B2 (en) | 2003-02-26 | 2006-01-10 | Fujitsu Limited | Arrayed waveguide wavelength multiplexing apparatus and optical transmitter |
| KR100594041B1 (ko) | 2004-01-19 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | 비대칭 도파로열 격자 |
| CN113608305A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-11-05 | 苏州旭创科技有限公司 | 波束控制器及波束控制方法 |
-
1997
- 1997-06-13 JP JP15658997A patent/JPH112733A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6393170B1 (en) * | 1998-10-22 | 2002-05-21 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical multiplexer/demultiplexer |
| US6404946B1 (en) | 1998-12-09 | 2002-06-11 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Arrayed waveguide grating type optical multiplexer/demultiplexer |
| JP2002154841A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-05-28 | Ohara Inc | 低膨張透明結晶化ガラス、結晶化ガラス基板及び光導波路素子 |
| JP4704585B2 (ja) * | 2000-07-07 | 2011-06-15 | 株式会社オハラ | 低膨張透明結晶化ガラス、結晶化ガラス基板及び光導波路素子 |
| US6810167B2 (en) | 2001-10-29 | 2004-10-26 | Fujitsu Limited | Wavelength division demultiplexing apparatus |
| US7020358B2 (en) | 2001-10-29 | 2006-03-28 | Fujitsu Limited | Wavelength division demultiplexing apparatus |
| US6813415B2 (en) | 2002-06-07 | 2004-11-02 | Fujitsu Limited | Wavelength multiplexing/demultiplexing apparatus |
| US6985657B2 (en) | 2003-02-26 | 2006-01-10 | Fujitsu Limited | Arrayed waveguide wavelength multiplexing apparatus and optical transmitter |
| KR100594041B1 (ko) | 2004-01-19 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | 비대칭 도파로열 격자 |
| CN113608305A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-11-05 | 苏州旭创科技有限公司 | 波束控制器及波束控制方法 |
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