KR20060097046A

KR20060097046A - 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기 및 어레이도파로와 출력 도파로의 접속 방법

Info

Publication number: KR20060097046A
Application number: KR1020067010234A
Authority: KR
Inventors: 료우이치 다자와; 유타카 나츠메
Original assignee: 닛폰 하츠죠 가부시키가이샤
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-09-13
Also published as: WO2005052660A1; US20060177180A1; US7231118B2; EP1688767A4; KR100807440B1; EP1688767A1

Abstract

입력 도파로와, 입력측 슬래브 도파로와, 출력측 슬래브 도파로와, 출력 도파로와, 상기 입력측 슬래브 도파로와 상기 출력측 슬래브 도파로 사이에 마련되어 인접하는 도파로간의 길이가 순서대로 상이한 어레이 도파로를 갖는 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기에 있어서, 상기 출력 도파로를, 중앙의 출력 도파로로부터의 양단의 출력 도파로를 향해서 각 출력 도파로와 상기 출력 도파로의 롤런드 원(Rowland circle)의 법선이 이루는 각이 순서대로 증대하도록 배치하고, 상기 출력측 슬래브 도파로의 집광점에서의 계분포(界分布)의 형상에 근거하는 상기 각 출력 도파로의 패스 밴드의 비대칭성을 감소시켰다.

Description

다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기 및 어레이 도파로와 출력 도파로의 접속 방법{MULTI-CHANNEL ARRAY WAVEGUIDE DIFFRACTION GRATING TYPE MULTIPLEXER/DEMULTIPLEXER AND METHOD OF CONNECTING ARRAY WAVEGUIDE WITH OUTPUT WAVEGUIDES}

본 발명은 광통신 분야에서 사용되는 광합분파기에 관한 것으로, 특히, 파장 분할 다중 방식에 이용되는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기 및 어레이 도파로와 출력 도파로의 접속 방법에 관한 것이다.

광통신 분야에서, 대용량의 신호를 보다 주파수가 높은 반송파를 이용하여 전달함으로써, 전송 용량을 증대하는 방법(파장 분할 다중 방식)이 이미 실용화되고 있다.

이 방식에서, 상이한 파장의 신호를 합파 또는 분파하는 광합분파기가 중요한 역할을 하고 있다.

그 중에서도 어레이 도파로 회절 격자(AWG)를 이용한 어레이 도파로 회절 격자 광합분파기는 다채널화에 유익하다. 또한, 채널수에 상관없이 임의 수의 채널 을 동일 프로세스ㆍ동일 공정수로 작성 가능하여, 원리적으로도 손실이나 특성 열화가 적은 특징이 있다.

또한, 어레이 도파로 회절 격자(AWG)와 출력 도파로인 광파이버를 접속할 때에, 결합 손실이 적은 것이 요구되고 있다.

예컨대, 일본 특허 공개 평성 제11-271557호 공보에는, 1쌍의 단부(端部)를 갖고, 한쪽 단부가 다른쪽 단부의 중앙에 중심을 가진 원호 형상의 플레너(planar) 도파관에 각각 접속되는 M채널의 제 1 및 N채널의 제 2 도파관 어레이로 이루어지는 커플러에 있어서, N채널의 제 2 도파관 어레이가 제 1 도파관 어레이 단부의 중심 부근에 위치하는 원의 호의 중심점으로부터 방사 형상으로 배치되는 예가 제안되어 있다.

그러나, 일반적으로, 곡면 회절 격자의 표면에, 그 중점에서 접하도록 그려진 원인 롤런드 원(Roland circle)의 원주 상에 복수(N채널)의 도파로(도파관)가 배열되는 경우에는, N채널의 도파로(도파관) 중 중앙 부근에 위치되는 도파로(도파관)의 투과 특성과 종단(양단)부에 위치되는 도파로(도파관)의 투과 특성으로는, 비대칭성이 상이한 것이 알려져 있다.

패스 밴드폭 내에서 투과 특성의 비대칭성이 상이하면, PDL이 국부적으로 열화하는(PDL의 최악값이 증대하는) 문제가 있다. 또한, 플랫탑(flat top)형의 투과 특성을 갖는 어레이 도파로에 있어서는, 패스 밴드폭 내에서의 리플이 증가하는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 1에서도, 이들 문제를 해결하는 방법에 대해서는 조금도 시 사되어 있지 않다.

발명의 개시

본 발명의 목적은 어레이 도파로 회절 격자(AWG)형 합분파기 내의 제 2 슬래브(slab) 도파로와 출력 도파로 사이에서의 모드 미스매치(mismatch)에 의한 접속 손실을 저감하여, 저손실의 합분파 특성을 얻는 것이다.

본 발명은, 기판 상에 적층된 코어와 상기 코어를 덮는 클래드(clad)로 이루어지고, 각각에 소정의 곡률이 인가된 어레이 도파로와, 기판 상에 적층되고, 입력 도파로를 거쳐서 입력된 광신호를 상기 어레이 도파로에 입력시키는 입력측 슬래브 도파로와, 기판 상에 적층되고, 상기 어레이 도파로로부터 출력된 광신호를 출력 도파로에 출력시키는 출력측 슬래브 도파로로 이루어지는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기에 있어서, 상기 출력 도파로는, 상기 출력측 슬래브 도파로의 집광점에서의 계분포(界分布)의 형상에 맞춰서 변화된 소정의 형상이 인가되어 상기 출력측 슬래브 도파로와 접속되는 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기를 제공하는 것이다.

즉, 상술한 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기에 의하면, 출력 도파로는 출력측 슬래브 도파로의 집광점에서의 계분포의 형상에 맞춰서 변화된 소정의 형상이 인가되어 출력측 슬래브 도파로와 접속되는 것이기 때문에, 접속 손실이 저감되고, 또한, 투과 특성의 비대칭성이 경감된다.

또한, 본 발명은, 기판의 소정의 위치에 마련된 어레이 도파로와, 상기 어레 이 도파로의 출력측에 마련된 슬래브 도파로와, 상기 슬래브 도파로와 접속되는 출력 도파로로서, 그 접속면은 롤런드 원을 형성하고, 그 롤런드 원의 법선과 이루는 각이, 중앙부에 위치되는 코어의 양옆에 위치되는 코어의 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각을 α라고 할 때, 중앙의 코어로부터의 위치에 따라서, 중앙의 코어로부터 양단의 코어를 향해서, α, 2α, 3α, …, (N-1)α, Nα에 의해 규정된 코어를 포함하는 출력 도파로를 갖는 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기를 제공하는 것이다.

즉, 상술한 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기에 의하면, 임의 수의 채널에 대해서 마련된 코어는, 롤런드 원의 법선과 이루는 각이, 중앙부에 위치되는 코어의 양옆에 위치되는 코어의 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각을 α라고 할 때, 중앙의 코어로부터의 위치에 따라서, 중앙의 코어로부터 양단의 코어를 향해서, α, 2α, 3α, …, (N-1)α, Nα에 의해 규정되는 각도로 출력측 슬래브 도파로와 접속되는 것이므로, 슬래브 도파로의 집광점에서의 계분포가 출력 도파로의 계분포에 일치하도록 접속되기 때문에, 접속 손실이 저감되어, 다채널의 광을 분파할 때의 각각의 채널의 출력의 균일성이 높아진다.

또한, 본 발명은, 슬래브 도파로의 출력 포트의 각각에, 롤런드 원의 법선과 이루는 각이, 중앙부에 위치되는 코어의 양옆에 위치되는 코어의 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각을 α라고 할 때, 롤런드 원의 원주 상에서의 중앙의 코어로부터의 위치에 따라, 중앙의 코어로부터 양단의 코어를 향해서, α, 2α, 3α, …, (N-1)α, Nα에 의해 규정된 각도로, 임의 수의 코어를 접속하는 것을 특징으로 하 는 기판의 소정의 위치에 마련된 어레이 도파로의 출력측에 마련된 슬래브 도파로와 접속되는 출력 도파로를 슬래브 도파로에 접속하는 방법을 제공하는 것이다.

즉, 상술한 접속 방법에 의하면, 복수의 채널에 대해서 마련된 임의 수의 출력 도파로는, 롤런드 원의 원주 상에서의 중앙의 코어로부터의 위치에 따라, 중앙의 코어로부터 양단의 코어를 향해서, α, 2α, 3α, …, (N-1)α, Nα에 의해 규정된 각도로, 슬래브 도파로의 집광점에서의 계분포에 맞도록 변화시킨 코어를 접속함으로써, 접속 손실이 저감되어, 각각의 채널의 손실의 균일성이 높아진다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기의 일례를 설명하는 개략도,

도 2는 도 1에 나타낸 어레이 도파로의 주요부의 구성의 일례를 설명하는 개략도,

도 3은 도 1에 나타낸 어레이 도파로의 주요부의 구성의 일례를 설명하는 개략도,

도 4는 도 1에 나타낸 어레이 도파로의 주요부의 구성의 일례를 설명하는 개략도,

도 5는 도 2 내지 도 4에 의해 설명한 슬래브 도파로와 출력 도파로의 접속을 적용한 본 발명의 투과 특성을 나타내는 개략도,

도 6은 도 2 내지 도 4에 의해 설명한 슬래브 도파로와 출력 도파로의 접속 을 투과 특성이 플랫한 플랫탑의 어레이 도파로에 적용한 경우의 투과 특성을 나타내는 개략도,

도 7은 도 2 내지 도 4에 의해 설명한 슬래브 도파로와 출력 도파로의 접속을 적용한 본 발명의 투과 특성을, 임의의 1파장(1채널)을 발출한 상태로 나타내는 개략도,

도 8은 도 2 내지 도 4에 의해 설명한 슬래브 도파로와 출력 도파로의 접속을 적용한 본 발명의 투과 특성을, 임의의 1파장(1채널)을 발출한 상태로 나타내는 개략도.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 어레이 도파로형 광합분파기(10)는 각각 기판(11) 상의 소정의 위치에 마련된 입력 도파로(12), 어레이 도파로(13), 출력 도파로(14), 및 입력 도파로(12)와 어레이 도파로(13), 및 어레이 도파로(13)와 출력 도파로(14)를 광학적으로 접속하는 제 1 및 제 2 슬래브 도파로(15, 16)를 갖고 있다.

어레이 도파로(13)는 제 1 슬래브 도파로(15)와 제 2 슬래브 도파로(16) 사이에서 소정의 곡률로 형성되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 출력 도파로(14)의 코어(14_-n)~코어(14_n)는 중앙 의 코어(14₀)를 제외하고, 각각 제 2 슬래브 도파로(16)의 출력단을 정의하는 롤런드 원의 원주 상의 임의의 위치에서, 롤런드 원의 법선에 대하여 소정의 각도만큼 중심축이 기울어진 상태로, 제 2 슬래브 도파로(16)의 각각의 출력 포트(16_-n과 16_n)와 접속되어 있다.

상세하게는, 중앙의 코어(14₀)는 롤런드 원의 원주의 법선에 대하여 수직으로 출력 포트(16₀)와 접속된다. 따라서, 출력 포트(16₀)의 중심선과 중앙의 코어(14₀)의 중심선은 서로 동일 직선 상에 위치된다.

이에 반하여, 중심선 상에 위치되는 출력 포트(16₀) 이외의 출력 포트(16_-n~16_n)와 접속되는 코어(14_-n~14_n)(14₀를 제외함)는, 각각의 중심선이 중앙부에 위치되는 코어(14₀)로부터 멀어짐에 따라서, 롤런드 원의 법선에 대한 각도가 커지도록, 각각 제 2 슬래브 도파로(16)의 소정의 위치에 접속되어 있다.

즉, 제 2 슬래브 도파로(16)의 양단부에 접속되는 코어(14_-n과 14_n)는, 중심선의 법선에 대한 각도 α×n(-n)가 최대로 되도록 제 2 슬래브 도파로(16)와 접속된다. 또한, 중앙부에 위치하는 코어(14₀)의 양옆에 위치되는 코어(14_-1)(도시 간략화)와 코어(14₁)(도시 간략화)는, 각각의 중심선의 법선에 대한 각도 α×n(-n)가 최소가 되도록 제 2 슬래브 도파로(16)와 접속된다. 또한, 각각의 코어의 중심선 과 롤런드 원의 법선이 이루는 각 α는 중앙의 코어(14₀) 측에 규정된다. 따라서, 한쪽 단의 코어(14_-n)와 다른 한쪽 단의 코어(14_n)의 각각에 있어서는, 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각 Nα의 크기가 동등하고, 그 극성(방향)이 반대이다.

보다 상세하게는, 중앙부에 위치되는 코어(14₀)를 제외한 각각의 코어(14_-n~14_n) 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각 α×n(-n)은, 도 2에 도시되는 바와 같이, 각각 제 2 슬래브 도파로(16)로부터 어레이 도파로(13)에 입력될 때에, 「슬래브 도파로(16)의 입력측의 양단부로부터 출력측의 중앙에 집광되는 2개의 광이 진행해야 되는 거리(「○를 부여한 광로」의 광로 길이)의 합」과 「슬래브 도파로(16)의 입력측의 한쪽 단부로부터 출력측의 양단부에 집광되는 2개의 광이 진행해야 되는 거리(「△와 ||를 부여한 광로」의 광로 길이)의 합, 즉 광로 길이가 최장으로 되는 광이 투과하는 광로 길이와, 광로 길이가 최단으로 되는 광이 투과하는 광로 길이의 합」과의 『거리의 차』의 영향을 저감할 수 있도록 설정된다. 이 경우, 각각의 코어(14_-n~14_n)의 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각은, 중앙부에 위치되는 코어(14₀)의 양옆에 위치되는 코어의 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각을 α라고 할 때, 중앙의 코어(14₀)로부터의 위치에 따라서, 중앙의 코어로부터 양단의 코어를 향해서, α, 2α, 3α, …, (N-1)α, Nα에 의해 용이하게 규정된다. 또한, 상술한 대로, 한쪽 단측의 임의의 위치의 코어와 다른 한쪽 단측에서 동일한 위치에 위치되는 코어의 각각에 있어서는, 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각 α의 크기가 동등하고, 그 극성(방향)이 반대인 것은 말할 필요도 없다.

이와 같이, 어레이 도파로의 출력측에 접속된 (출력) 슬래브 도파로의 출력단의 복수의 출력 포트의 각각과 접속되는 코어를, 슬래브 도파로의 중심으로부터의 거리에 따라서, 롤런드 원의 법선과 이루는 각을 변화시켜서 접속함으로써, 패스 밴드폭 내에서 투과 특성의 비대칭성이 증대되는 것을 억지할 수 있다. 즉, 도 7에 의해 후단에 설명하는 PDL이 국부적으로 열화하는(PDL의 최악값이 증대하는) 것이 저감된다. 또한, 도 8에 의해 후단에 설명하는 바와 같은 투과 특성이 대략 플랫한 플랫탑의 어레이 도파로에 있어서 발생하는 것이 확인되고 있는 패스 밴드폭 내에서의 리플의 크기를 저감할 수 있다.

또한, 상술한 본원 발명에 있어서, 패스 밴드폭 내에서 투과 특성의 비대칭성이 증대되는 것을 억지할 수 있는 원리로서는,

a) 제 2 (출력측) 슬래브 도파로의 집광점에서의 계분포를 고려한 경우에, 「광로 길이가 최장으로 되는 광이 투과하는 광로 길이와, 광로 길이가 최단으로 되는 광이 투과하는 광로 길이의 차」를 완전히 없애는 것은 곤란하며, 그 결과 발생하는 『계분포의 대칭성의 열화』의 저감,

b) 제 2 슬래브 도파로에 접속되는 각각의 코어(출력 도파로의 소자)의 중앙으로부터의 거리에 기인하는 『접속 부정합의 영향』의 저감

을 추측할 수 있다.

환언하면, 상술한 본원 발명과 같이, 「중심선 상에 위치되는 출력 포 트(16₀) 이외의 출력 포트(16_-n~16_n)와 접속되는 코어(14_-n~14_n)(14₀를 제외함)를, 각각의 중심선이 중앙부에 위치되는 코어(14₀)로부터 멀어짐에 따라서, 롤런드 원의 법선과 이루는 각이 커지도록, 제 2 슬래브 도파로(16)의 소정의 위치에 접속함」으로써, 투과 특성을 제 2 (출력측)의 슬래브 도파로의 집광점에서의 계분포 형상에 맞출 수 있었다고 고찰할 수 있다.

도 1을 이용하여 상술한 어레이 도파로형 광합분파기(10)에 있어서는, 입력 도파로(12)에 상술하지 않지만, 예컨대 단일 모드 파이버(SMF)로부터 다중광 신호가 입력된다. 한편, 출력 도파로(14)로부터는, 상술하지 않지만 어레이 도파로형 광합분파기(10)의 출력측에 접속된 복수의 단일 모드 파이버(SMF)를 향해서, 분파된 광신호가 출력된다. 또한, 출력 도파로(14)에 입력되는 광신호는 제 1 슬래브 도파로(15), 어레이 도파로(13) 및 제 2 슬래브 도파로(16)에 의해, 입력 도파로(12)를 거쳐서 입력된 다중 신호가 분파된 소정 파장 간격의 각각의 출력인 것은 말할 필요도 없다. 이 경우, 도 2에 의해 설명한 이유에 따라, 출력 도파로(14)의 각각의 코어와 제 2 슬래브 도파로(16) 사이의 접속 손실(결합 손실)이 최소로 억제된다.

또한, 제 2 슬래브 도파로(16)에 접속된 각각의 출력 도파로(14) 중 중심에 위치되는 코어와 양단에 위치되는 코어와의 투과 특성의 차이에 기인하여, 주지된 PDL이 저하(PDL의 최악값이 증대)하고, 또는 투과 특성이 플랫한 플랫탑 출력 도파로에서 리플이 증대하는 것이 저감된다.

도 3은 도 2를 이용하여 앞서 설명한 출력측 슬래브 도파로와 출력 도파로를 접속하는 다른 실시예를 설명하고 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 의해 앞서 설명한 구성과 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

도 3에 나타내는 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기에 있어서는, 출력 도파로(114)의 중앙의 코어(114₀)를 제외한 임의 수의 코어는, 각각 제 2 슬래브 도파로(16)의 출력단을 정의하는 롤런드 원의 원주 상의 임의의 위치에서, 롤런드 원의 법선에 대해서 소정의 각도 α×n(-n)만큼 중심축이 기울어진 상태로, 제 2 슬래브 도파로(16)의 각각의 출력 포트(16_-n와 16_n)와 접속되어 있다(도 2에 나타낸 예와 마찬가지).

각각의 코어(114_-n~114_n)의 슬래브 도파로(16)와의 접속부에는, 슬래브 도파로 쪽의 단면 직경이 크게 규정된 테이퍼가 형성되어 있다. 또한, 테이퍼는 중앙의 코어(114₀)를 제외하고 롤런드 원의 원주의 법선에 대해서 비대칭으로 형성되어 있다. 또한, 중앙의 코어(114₀)를 제외한 각각의 코어에 마련되는 테이퍼는 중앙의 코어(114₀)로부터 멀어짐에 따라서, 롤런드 원의 법선에 대하여, 중앙의 코어(114₀)와 반대쪽으로 되는 부분이 커지도록 규정되어 있다.

즉, 제 2 슬래브 도파로(16)의 양단부에 접속되는 코어(114_-n과 114_n)에는, 중심선의 법선을 기준으로 하여, 중앙부에 위치되는 코어와 반대쪽으로 되는 부분이 가장 커지도록 규정된 테이퍼가 부여되어 있다. 또한, 중앙에 위치하는 코 어(114₀)의 양옆에 위치되는 코어(114_-1)(도시 간략화)와 코어(114₁)(도시 간략화)의 각각에 부여되는 테이퍼는, 중심선의 법선을 기준으로 하여, 중앙부에 위치되는 코어와 반대쪽으로 되는 부분이 크게 형성되지만, 그 크기의 정도(비대칭 부분의 크기)는 다른 코어의 테이퍼의 비대칭 부분의 크기에 비교해서 가장 작다.

도 4는 도 2를 이용하여 앞서 설명한 출력측 슬래브 도파로와 출력 도파로를 접속하는 다른 실시예를 설명하고 있다. 또한, 도 1 내지 도 3에 의해 앞서 설명한 구성과 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

도 4에 나타내는 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기에 있어서는, 출력 도파로(214)의 중앙의 코어(214₀)를 제외한 임의 수의 코어는, 각각 제 2 슬래브 도파로(16)의 출력단을 정의하는 롤런드 원의 원주 상의 임의의 위치에서, 롤런드 원의 법선에 대해서 소정의 각도 α×n(-n)만큼 중심축이 기울어진 상태로, 제 2 슬래브 도파로(16)의 각각의 출력 포트(16_-n과 16_n)와 접속되어 있다(도 2에 나타낸 예와 마찬가지).

각각의 코어(214_-n~214_n)의 슬래브 도파로(16)와의 접속부에는, 슬래브 도파로 쪽의 단면 직경이 크게 규정된 파라볼릭 형상으로 형성되어 있다. 또한, 파라볼릭 형상의 접속부는 중앙의 코어(214₀)를 제외하고 롤런드 원의 원주의 법선에 대해서 비대칭으로 형성되어 있다. 또한, 중앙의 코어(214₀)를 제외한 각각의 코어에 마련되는 파라볼릭 형상의 접속부는, 중앙의 코어(214₀)로부터 멀어짐에 따라서, 롤 런드 원의 법선에 대하여, 중앙의 코어(214₀)와 반대쪽으로 되는 부분이 커지도록 규정되어 있다.

즉, 도 4에 의해 설명한 파라볼릭 형상의 접속부는 도 3에 나타낸 테이퍼와 치환 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 어레이 도파로의 출력측에 접속된 (출력) 슬래브 도파로의 출력단의 복수의 출력 포트의 각각과 접속되는 코어를, 슬래브 도파로의 중심으로부터의 거리에 따라서 롤런드 원의 법선과 이루는 각을 변화시켜서 접속하고, 또한, 법선에 대하여 중앙에 위치하는 코어와 반대로 되는 쪽의 부분의 크기를 증대시킨 비대칭의 테이퍼 형상 또는 파라볼릭 형상의 접속 부분을 마련함으로써도, 패스 밴드폭 내에서 투과 특성의 비대칭성이 증대되는 것을 억지할 수 있다. 즉, 도 7에 의해 후단에 설명하는 PDL이 국부적으로 열화하는(PDL의 최악값이 증대하는) 것이 저감된다. 또한, 도 8에 의해 후단에 설명하는 바와 같은 투과 특성이 대략 플랫한 플랫탑의 어레이 도파로에 있어서 발생하는 것이 확인되고 있는 패스 밴드폭 내에서의 리플의 크기를 저감할 수 있다.

도 5는 도 2 내지 도 4에 의해 설명한 슬래브 도파로와 출력 도파로의 접속을 적용한 본 발명의 투과 특성을 나타내고 있다. 또한, 도 5에서는 투과 특성이 가우시안 분포의 예를 나타내고 있다.

도 5에서, -n 내지 n채널까지로서 이용되는 파장 λ1 내지 λn까지의 광신호의 손실의 정도는, 중심인 0채널에 비교해서 양단에 위치하는 -n채널과 n채널에서 손실 레벨이 개선되고, 비교를 위해서 점선으로 나타내는 주지된 접속 방법을 이용하는 예보다도, 중심과 양단 사이의 차가 저감되고 있는 것이 인정된다. 즉, 본원을 A, 비교예를 B로 나타낼 때, 중심과 양단과의 차인 균일성은 A<B로 되고, 본원에 의해 균일성이 향상되고 있는 것이 인정된다.

도 6은 도 2 내지 도 4에 의해 설명한 슬래브 도파로와 출력 도파로의 접속을 투과 특성이 플랫한 플랫탑의 어레이 도파로에 적용한 경우의 투과 특성을 나타내고 있다.

도 6에서, -n 내지 n채널까지로서 이용되는 파장 λ1 내지 λn까지의 광신호의 손실의 정도는, 중심인 0채널에 비교해서 양단에 위치하는 -n채널과 n채널에서 손실 레벨이 개선되고, 비교를 위해서 점선으로 나타내는 주지된 접속 방법을 이용하는 예보다도, 중심과 양단 사이의 차가 저감되고 있는 것이 인정된다. 즉, 본원을 a, 비교예를 b로 나타낼 때, 중심과 양단과의 차인 균일성은 a<b로 되고, 본원에 의해 균일성이 향상되고 있는 것이 인정된다.

도 7은 도 2 내지 도 4에 의해 설명한 슬래브 도파로와 출력 도파로의 접속을 적용한 본 발명의 투과 특성을, 임의의 1파장(1채널)을 발출한 상태로 나타내고 있다. 또한, 도 7은 도 5에 대응하는 것으로, 투과 특성이 가우시안 분포인 예를 나타내고 있다. 또한, 도 5와 마찬가지로, 본원에 대해서는 첨자 「A」를, 비교예에 대해서는 동일한 「B」를 각각 부여하고 있다.

도 7로부터 명백한 바와 같이, 중심 파장의 어긋남이 대략 동등하여, 「PDλA=PDλB」이더라도 『PDLA<PDLB』로 된다. 또한, 『PDLA<PDLB』는 패스 밴드의 대 역을 PDL의 최악값으로 관리(규정)하는 경우에, 그 대역이 넓어지는 것을 나타내고 있다. 또한, 이 결과는 모드에 의존하지 않기 때문에, TM 모드도 TE 모드도 마찬가지이다.

보다 상세하게는, |A-B|는 40채널의 가우시안형 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기에 있어서, 최대 삽입 손실을 대략 0.7㏈, 누화 레벨에 있어서 대략 5㏈ 개선할 수 있다. 게다가, 각각의 채널에서 비대칭성이 개선되어 있는 것이 확인되고 있다.

도 8은 도 2 내지 도 4에 의해 설명한 슬래브 도파로와 출력 도파로의 접속을 투과 특성이 플랫한 플랫탑형 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기에 적용한 경우의 투과 특성을, 임의의 1파장(1채널)을 발출한 상태로 나타내고 있다. 또한, 도 8은 도 6에 대응하는 것으로, 투과 특성이 플랫탑인 예를 나타내고 있다. 또한, 도 6과 마찬가지로, 본원에 대해서는 첨자 「a」를, 비교예에 대해서는 동일한 「b」를 각각 부여하고 있다.

도 8로부터 명백한 바와 같이, 중심 파장의 어긋남이 대략 동등하여, 「PDλa=PDλb」이더라도 『PDLa<PDLb』로 된다. 또한, 『PDLA<PDLB』는 도 7과 마찬가지로서, 패스 밴드의 대역을 관리하기 위해서 이용된다. 또한, 이 결과는 모드에 의존하지 않기 때문에, TM 모드도 TE 모드도 마찬가지이다.

한편, 플랫탑형 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기에 특유의 리플에 관해서도 『리플a<리플b』로서, 리플의 크기가 억압된 것이 인정된다.

보다 상세하게는, |a-b|에 의해, 40채널의 플랫탑형 어레이 도파로 회절 격 자형 광합분파기에 있어서, 최대 삽입 손실을 대략 0.7㏈, 누화 레벨을 대략 5㏈ 개선할 수 있었던 것이 확인되고 있다. 게다가, 각각의 채널에서 비대칭성이 개선되어 있는 것이 확인되고 있다.

이와 같이, 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기에 있어서, 출력측 슬래브 도파로와 임의 수의 채널의 출력 도파로를 접속하는 경우에, 각각의 채널에 대응해서 마련되는 출력 도파로를, 슬래브 도파로의 중심으로부터의 거리에 따라서, 롤런드 원의 법선과 이루는 각을 변화시켜서 접속함으로써, 패스 밴드폭 내에서 투과 특성의 비대칭성이 증대되는 것을 억지할 수 있다.

또한, 슬래브 도파로 접속되는 부분에 있어서, 출력 도파로의 단부를 테이퍼 형상 또는 파라볼릭 형상으로 하는 경우에, 중심에 위치하는 출력 도파로부터의 거리에 따라서, 테이퍼 또는 파라볼릭 형상의 부분의 크기를 비대칭으로 하고, 또한 중심보다도 바깥쪽 부분의 크기를 크게 해도 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 어레이 도파로 회절 격자(AWG)형 합분파기 내의 제 2 슬래브 도파로와 출력 도파로 사이에서의 모드 미스매치에 의한 접속 손실이 저감되고, 또한, 패스 밴드폭에서의 투과 특성의 중심에 대한 비대칭성이 억압된다.

따라서, 신호 파형이 균일화되고, 또한, 소정 레벨의 PDL이 확보 가능한 대역폭이 향상된다.

또한, 본 발명은 상기 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 실시의 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형 또는 변경이 가능하다. 또 한, 각 실시예는 가능한 한 적절히 조합해서 실시되어도 무방하고, 그 경우, 조합에 의한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 패스 밴드폭 내에서 투과 특성의 비대칭성이 증대되는 것이 억지되어, 출력 도파로와 슬래브 도파로 사이의 접속 손실이 적은 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 누화가 적은 어레이 도파로 회절 격자형 광합분파기를 얻을 수 있다.

또한, 신호 파형이 균일화되고, 또한, 소정 레벨의 PDL이 확보 가능한 대역폭이 향상된다.

Claims

기판 상에 적층된 코어와 상기 코어를 덮는 클래드로 이루어지고, 각각에 소정의 곡률이 인가된 어레이 도파로와, 기판 상에 적층되고, 입력 도파로를 거쳐서 입력된 광신호를 상기 어레이 도파로에 입력시키는 입력측 슬래브(slab) 도파로와, 기판 상에 적층되고, 상기 어레이 도파로로부터 출력된 광신호를 출력 도파로에 출력시키는 출력측 슬래브 도파로로 이루어지는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기에 있어서,

상기 출력 도파로는, 상기 출력측 슬래브 도파로의 집광점에서의 계분포(界分布)의 형상에 맞춰서 변화된 소정의 형상이 인가되어 상기 출력측 슬래브 도파로와 접속되는 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기.
제 1 항에 있어서,

상기 출력 도파로는, 상기 출력측 슬래브 도파로에 고유의 원호 상에 복수 배열되고, 상기 출력측 슬래브 도파로와 접속될 때에 상기 출력 도파로 중 상기 원호 상의 중앙에 위치되는 상기 출력 도파로를 기준으로 하여 상기 원호 상에서 상기 중앙에 위치되는 상기 출력 도파로와의 거리가 증가함에 따라서, 상기 출력 도파로의 중심과 상기 원호의 법선이 이루는 각이 소정 방향으로 증대되는 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기.
제 2 항에 있어서,

상기 출력 도파로의 중심과 상기 원호의 법선이 이루는 각이 증대되는 방향은, 상기 중심에 위치되는 상기 출력 도파로 쪽인 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 출력 도파로의 중심과 상기 원호의 법선이 이루는 각은, 상기 중심에 위치되는 상기 출력 도파로측과 그 양옆에 위치되는 상기 출력 도파로와 상기 원호의 법선이 이루는 각의 크기가 상기 중심으로부터 임의의 상기 출력 도파로까지의 거리에 비례해서 증대되는 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기.
제 1 항에 있어서,

상기 출력 도파로는, 상기 출력측 슬래브 도파로에 고유의 원호 상에 복수 배열되고, 상기 출력측 슬래브 도파로 측이 테이퍼 형상 또는 파라볼릭 형상으로 형성된 접속부를 거쳐서 상기 출력측 슬래브 도파로와 접속될 때에, 상기 출력 도파로 중 상기 원호 상의 중앙에 위치되는 상기 출력 도파로를 기준으로 하여 상기 원호 상에서 상기 중앙에 위치되는 상기 출력 도파로와의 거리가 증가함에 따라서, 상기 테이퍼 형상 또는 파라볼릭 형상으로 형성된 상기 접속부의 비대칭 부분의 크기가 증대되는 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기.
제 5 항에 있어서,

상기 테이퍼 형상 또는 파라볼릭 형상으로 형성된 상기 접속부의 비대칭 부분의 크기가 증대되는 방향은, 상기 중심에 위치되는 상기 출력 도파로와 반대쪽인 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기.
기판의 소정 위치에 마련된 어레이 도파로와,

상기 어레이 도파로의 출력측에 마련된 슬래브 도파로와,

상기 슬래브 도파로와 접속되는 출력 도파로로서, 그 접속면은 롤런드 원(Rowland circle)을 형성하고, 그 롤런드 원의 법선과 이루는 각이, 중앙부에 위치되는 코어의 양옆에 위치되는 코어의 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각을 α라고 할 때, 중앙의 코어로부터의 위치에 따라서, 중앙의 코어로부터 양단의 코어를 향해서, α, 2α, 3α, …, (N-1)α, Nα에 의해 규정된 코어를 포함하는 출력 도파로

를 갖는 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기.
제 7 항에 있어서,

상기 출력 도파로의 상기 중앙부에 위치되는 상기 코어 이외의 코어의 중심과 상기 롤런드 원의 법선이 이루는 각은, 각각 상기 중앙부에 위치되는 상기 코어 쪽을 향해서 증대되는 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기.
제 8 항에 있어서,

상기 출력 도파로의 상기 각각의 코어는, 상기 슬래브 도파로와 접속되는 쪽에 테이퍼 형상 또는 파라볼릭 형상으로 형성된 접속 영역을 갖고, 각각의 상기 접속 영역은, 상기 중앙부에 위치되는 상기 코어와의 거리가 증대됨에 따라서, 상기 중앙부에 위치되는 상기 코어의 중심과 반대쪽으로 증대되는 비대칭 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 어레이 도파로 회절 격자형 합분파기.
슬래브 도파로의 출력 포트의 각각에, 롤런드 원의 법선과 이루는 각이, 중앙부에 위치되는 코어의 양옆에 위치되는 코어의 중심선과 롤런드 원의 법선이 이루는 각을 α라고 할 때, 롤런드 원의 원주 상에서의 중앙의 코어로부터의 위치에 따라서, 중앙의 코어로부터 양단의 코어를 향해서, α, 2α, 3α, …, (N-1)α, N α에 의해 규정된 각도로, 임의 수의 코어를 접속하는 것을 특징으로 하는

기판의 소정의 위치에 마련된 어레이 도파로의 출력측에 마련된 슬래브 도파로와 접속되는 출력 도파로를 슬래브 도파로에 접속하는 방법.
제 10 항에 있어서,

각각의 코어는, 슬래브 도파로와 접속되는 쪽에 테이퍼 형상 또는 파라볼릭 형상으로 형성된 접속 영역을 갖고, 각각의 접속 영역은, 중앙부에 위치되는 코어와의 거리가 증대됨에 따라서, 중앙부에 위치되는 코어의 중심과 반대쪽으로 증대되는 비대칭 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는

기판의 소정의 위치에 마련된 어레이 도파로의 출력측에 마련된 슬래브 도파로와 접속되는 출력 도파로를 슬래브 도파로에 접속하는 방법.