KR20140100565A - 어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈 및 광통신 시스템 - Google Patents

어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈 및 광통신 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20140100565A
KR20140100565A KR1020147018435A KR20147018435A KR20140100565A KR 20140100565 A KR20140100565 A KR 20140100565A KR 1020147018435 A KR1020147018435 A KR 1020147018435A KR 20147018435 A KR20147018435 A KR 20147018435A KR 20140100565 A KR20140100565 A KR 20140100565A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
waveguide
slab
input
wavelength
optical
Prior art date
Application number
KR1020147018435A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101629121B1 (ko
Inventor
히로타카 나카무라
신야 타마키
?지 키무라
타카유키 미즈노
히로시 타카하시
미키타카 이토
츠토무 키토
Original Assignee
니폰 덴신 덴와 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 니폰 덴신 덴와 가부시끼가이샤 filed Critical 니폰 덴신 덴와 가부시끼가이샤
Publication of KR20140100565A publication Critical patent/KR20140100565A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101629121B1 publication Critical patent/KR101629121B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • 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
    • G02B6/12014—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 wavefront splitting or combining section, e.g. grooves or optical elements in a slab waveguide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • 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
    • G02B6/12016—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 input or output waveguides, e.g. tapered waveguide ends, coupled together pairs of output waveguides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명은, 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파로, 상기 기판 상에 형성된 제2 슬래브 도파로, 상기 제1 슬래브 도파로에 접속된 제1 입출력 도파로, 상기 제2 슬래브 도파로에 접속된 제2 입출력 도파로, 상기 제1 슬래브 도파로와 상기 제2 슬래브 도파로를 접속하고, 각각 소정 경로 길이 차로 순차적으로 경로 길이가 길어지는 복수 개의 채널 도파로의 집합체로 이루어지는 2 이상의 채널 도파로군, 상기 제1 슬래브 도파로 및 상기 제2 슬래브 도파로의 적어도 한쪽에 배치된 광필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자이다.

Description

어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈 및 광통신 시스템{ARRAYED WAVEGUIDE GRATING, OPTICAL MODULE PROVIDIED WITH SAID ARRYED WAVEGUIDE, AND OPTICAL COMMUNICATIONS SYSTEM}
본 발명은, 어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈 및 광통신 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 파장 다중 통신용의 광합분파에 관한 것이고, 상이한 파장대이고 또 상이한 파장 간격을 지닌 광신호를 배분하는 것이 가능한 광합분파 회로로 되는 어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈 및 광통신 시스템에 관한 것이다.
근년의 급속한 인터넷 보급에 따라서, 액세스 서비스 시스템의 대용량화, 고도화, 경제화가 요구되고 있는 중, 그것을 실현하는 수단으로서 Passive Optical Network(PON)의 연구가 진행되고 있다. PON이라는 것은, 광파이버망의 도중에 분기장치를 삽입하여, 1개의 광파이버를 복수의 가입자댁에 끌어넣는 시스템이고, 광수동소자에 의한 광합분파기를 이용하여, 1개의 센터 장치 및 전송로의 일부를 복수 유저에서 공유하는 것에 의해, 경제화를 도모하는 광통신 시스템이다.
현재 일본에서는 주로, 1Gbps의 회선용량을 최대 32 유저에서 시분할 다중화(TDM: Time　Division　Multiplexing)에 의해 공유하는 경제적인 광통신 시스템, 소위 Gigabit　Ethernet(등록상표)　PON(GE-PON)이 도입되어 있다. 이에 의해, FTTH(Fiber　To　The　Home) 서비스가 현실적인 요금으로 제공되게 되어 있다.
또한, 더욱 대용량의 니즈에 대응하기 위하여, 차세대 광액세스 시스템으로서, 총 대역이 10Gbps 레벨인 10GE-PON의 연구가 진행되고 있고, 2009년(평성 21)년에 국제표준화가 완료되었다. 이것은, 송수신기의 비트레이트를 증대시키는 것에 의해, 광파이버 등의 전송로 부분은 GE-PON과 동일한 것을 이용하면서, 대용량화를 실현하는 광통신 시스템이다. 그리고, 또한 장래에는, 초고정세 영상 서비스나 유비퀴터스 서비스 등, 10G 레벨을 초과하는 대용량이 요망되는 것을 생각할 수 있는 한편, 단순히 송수신기의 비트레이트를 10G 레벨에서 40/100G급으로 증대시키는 것만으로는, 시스템 업그레이드에 걸리는 비용 증대에 의해, 실용화가 어려운 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하는 기술로서, 대역 요구량에 따라서 센터국 장치 내의 송수신기를 단계적으로 증설할 수 있도록, 송수신기에 파장 가변성을 부가하여, 상기한 시분할 다중화(TDM) 및 파장 분할 다중화(WDM: Wavelength　Division　Multiplexing)를 효과적으로 조합한 파장 가변형 WDM/TDM-PON이 보고되어 있다(비특허문헌 1을 참조). 이와 같은 파장 가변형 WDM/TDM-PON의 시스템을 실현함에 있어, 종래의 시스템과 공존할 수 있도록 미사용 파장을 사용하는 것으로 하고, 또 이것을 저비용으로 실현하기 위해서는, 유저측 장치 내에는 1.3㎛대의 광파장 간격의 파장 가변 광송신기를 사용하고, 센터장치측에는 1.5㎛대의 협파장 간격의 파장가변 광송신기를 사용하는 것이 고려된다. 한편, 이들 1.3㎛대의 광파장 간격의 신호광이나, 1.5㎛대의 협파장 간격의 신호광의 파장 분배를 행할 때에는 파장 광합분파기가 필요하기 때문에, 이러한 파장 광합분파기로서, 어레이 도파로 회절격자를 사용하는 것이 고려된다.
파장 광합분파기인 어레이 도파로 회절격자는, 입력 도파로, 입력측 슬래브 도파로, 출력 도파로, 출력측 슬래브 도파로, 입력측 슬래브 도파로와 출력측 슬래브 도파로를 접속하는 채널 도파로군으로 구성되어 있고, 채널 도파로군은, 소정의 경로 길이 차로 순차적으로 경로 길이가 길어지는 복수 개의 채널 도파로로 이루어진다(예컨대, 특허문헌 1, 특허문헌 2 또는 특허문헌 3을 참조). 이러한 어레이 도파로 회절격자는, 적용하는 시스템에 맞춘 파장대나 파장 간격을 설정할 수 있고, 예컨대, 1.3㎛대의 광파장 간격의 어레이 도파로 회절격자나, 1.5㎛대 협파장 간격의 어레이 도파로 회절격자 등이 보고되어 있다. 그러나, 어레이 도파로 회절격자의 파장 간격은, 채널 도파로군의 경로 길이 차에 의존하기 때문에, 1.3㎛대에서는 광파장 간격, 1.5㎛대에서는 협파장 간격의 신호광을 분배할 수 있는 어레이 도파로 회절격자는, 지금까지의 기술로는 실현 불가능이었다.
그래서, 1.3㎛대에서는 광파장 간격, 1.5㎛대에서는 협파장 간격의 신호광을 분배할 수 있는 어레이 도파로 회절격자로서, 1.3㎛대(파장대 A), 광파장 간격(파장 간격 X)의 신호광의 파장 분배를 행하는 기능을 갖는 어레이 도파로 회절격자, 1.5㎛대(파장대 B), 협파장 간격(파장 간격 Y)의 신호광의 파장 분배를 행하는 어레이 도파로 회절격자를 조합하여 사용하여, 각 어레이 도파로 회절격자의 입출력 포트를, 각각, 광필터를 통하여 접속하는 것이 고려되며, 검토가 진행되었다.
도 22는, 2개의 어레이 도파로 회절격자(302, 303), 입출력 포트를 접속하는 다수의 광필터(301, 304)를 조합한 종래의 파장 분배기(H)의 일례를 나타낸 개략도이다. 이러한 파장 분배기(H)는, 복수의 광필터(301), 어레이 도파로 회절격자(302), 어레이 도파로 회절격자(303), 복수의 광필터(304), 이들 복수의 광필터(301,304), 어레이 도파로 회절격자(302,303)의 입력 도파로 또는 출력 도파로를 접속하기 위한 광파이버(307)로 구성되어 있다.
또한, 이하의 설명에서는, 파장 분배기(H)에 있어서의 입출력구(305)측으로부터 입사되어 입출력구(306)측으로 출사되는 신호광을 상승신호, 입출력구(306) 측으로부터 입사되어 입출력구(305) 측으로 출사되는 신호광을 하강신호로 부르는 것으로 한다. 또한, 신호광으로서, 입출력구(305)의 수와 입출력구(306)의 수가 함께 N이고, 파장대 A의 신호광{λa1, λa2, ..., λaN；파장 간격 X}가 파장대 B의 신호광{λb1, λb1,..., λb1N；파장 간격 Y｝보다도 단파장측이고, 파장 간격 X가 파장 간격 Y보다 큰 경우를 예로 들어, 광필터(301,304)로서는, 후기하는 도 2 및 도 3에 도시하는 특성을 포함한 박막 필터(광간섭 필터)(예컨대, 특허문헌 4를 참조)에 의해 구성되는 경우에 관하여 설명한다.
입출력구(305)의 I1로부터 입사된 신호광{λb1, λb2,...,λbn}은, 광필터(301-1) 내의 박막 필터를 투과하여, 협파장 간격용의 어레이 도파로 회절격자(302)에 도달한다. 어레이 도파로 회절격자(302)에 의해 각 신호광은 광필터(304-1)~광필터(304-n)로 분배된다. 분배된 각 신호광은, 광필터(304) 내의 박막 필터를 투과하여, 입출력구(306)의 O1~On으로 출사된다.
입출력구(305)의 I2로부터 입사된 신호광{λb1, λb2,...,λbn}은, 광필터(301-1) 내의 박막 필터를 투과하여, 협파장 간격용의 어레이 도파로 회절격자(302)에 도달한다. 어레이 도파로 회절격자(302)가 지닌 주회 특성에 의해 각 신호광은 광필터(304-2, 304-3,..., 304-n, 304-1)로 분배된다. 분배된 각 신호광은, 광필터(304) 내의 박막 필터를 투과하여, 입출력구(306)의 O2, O3,..., On, O1 에 출사된다. 입출력구(305)의 I3~In 으로부터 입사된 신호광{λb1, λb2,...,λbn｝에 관하여도 동일하고, 후기하는 도 23(b)와 같이 파장 분배되는 것으로 된다.
입출력구(305)의 I1로부터 입사된 신호광{λa1, λa 2,..,λa n}은, 광필터(301-1) 내의 박막 필터에 있어서 반사되며, 광파장 간격용의 어레이 도파로 회절격자(303)에 도달한다. 어레이 도파로 회절격자(303)에 의해 각 신호광은 광필터(304-1)~광필터(304-n)로 분배된다. 분배된 각 신호광은, 광필터(304) 내의 박막 필터를 반사하여, 입출력구(306)의 O1~On에 출사된다.
입출력구(305)의 I2로부터 입사된 신호광{λa 1, λa 2,...,λa n}은, 광필터(301-1) 내의 박막 필터에 있어서 반사되며, 광파장 간격용 어레이의 도파로 회절격자(303)에 도달한다. 어레이 도파로 회절격자(303)이 지닌 주회 특성에 의해 각 신호광은 광필터(304-2, 304-3,..., 304-n, 304-1)로 분배된다. 분배된 각 신호광은, 광필터(304) 내의 박막 필터를 반사하여, 입출력구(306)의 O2, O3,..., On, O1에 출사된다. 입출력구(305)의 I3~In 으로부터 입사된 신호광{λa 1, λa 2,...,λa n｝에 관하여도 동일하며, 후기하는 도 23(a)와 같이 파장 분배되는 것으로 된다.
또한 상술한 파장 분배에 관하여는, 광의 진행방향의 가역성에 의해, 신호광이 입출력구(306)측으로부터 입사되어 입출력구(305)측으로부터 출사하는 경우도 후기하는 도 23(a) 및 도 23(b)의 대응 관계를 만족할 수 있다.
이와 같이 하여, 도 22에 일례를 나타낸 파장 분배기(H)에 의해, 단파장대 또 광파장 간격의 상승신호와 장파장대 또 협파장 간격의 하강신호가, 일심(single fiber) 쌍방향에서 파장 분배되는 것으로 된다.
특허문헌 1: 특개평 9-297228호 공보 특허문헌 2: 특개평 10-104446호 공보 특허문헌 3: 특개2005-148585호 공보 특허문헌 4: 특개평 8-234029호 공보
비특허문헌 1: H. Nakamura, et al., OFC 2011, OThT, 2011
그런데, 이와 같은 파장 분배기(H)는, 통신사업자국 내의 한정된 공간에 설치되는 것이 상정되기 때문에, 소형화의 실현이 강하게 요망되고 있다. 한편, 상술한 종래의 기술에 의한 파장 분배기는, 광필터, 협파장 간격의 어레이 도파로 회절격자 및 광파장 간격의 어레이 도파로 회절격자를 조합하는 것과 함께, 각각을 광파이버로 접속하여 장치화할 필요가 있기 때문에, 전유면적이 크게되어 버리는 문제가 있었다. 더구나, 종래의 파장 분배기는, 부품 점수가 많고, 고비용으로 되어 버리기 때문에, 개선이 요망되고 있었다.
그래서, 본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 실시된 것이고, 상이한 파장대이고 또 상이한 파장 간격을 지닌 광신호를 일심 쌍방향에서 파장 분배할 수 있고, 컴팩트하게 수납되고, 저비용의 어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈 및 광통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 어레이 도파로 회절격자는, 2 이상의 채널 도파로군을 포함하여, 합분파하는 것으로 하였다.
구체적으로는, 본 발명은, 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파로, 상기 기판 상에 형성된 제2 슬래브 도파로, 상기 제1 슬래브 도파로에 접속된 제1 입출력 도파로, 상기 제2 슬래브 도파로에 접속된 제2 입출력 도파로, 상기 제1 슬래브 도파로와 상기 제2 슬래브 도파로를 접속하고, 각각 소정의 경로 길이 차로 순차적으로 경로 길이가 길어지는 복수 개의 채널 도파로의 집합체로 이루어지는 2 이상의 채널 도파로군, 상기 제1 슬래브 도파로 및 상기 제2 슬래브 도파로의 적어도 한쪽에 배치된 광필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자이다.
본 발명에 의하면, 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파로 및 제2 슬래브 도파로의 적어도 한쪽에 광필터를 배치하고, 2 이상의 채널 도파로군을 포함하는 구성에 의해, 파장 다중된 파장대 및 파장 간격이 상이한 신호광을 단일 평면 광파 회로 내에 있어서 파장 분배할 수 있기 때문에, 컴팩트하게 수납되어 저비용의 어레이 도파로 회절격자로 할 수 있다.
본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자는, 상술한 본 발명에 있어서, 상기 광필터가, 배치되는 상기 제1 슬래브 도파로에 접속되는 상기 제1 입력 도파로 또는 상기 제2 슬래브 도파로에 접속되는 상기 제2 입력 도파로로부터 입력된 신호광을 파장대 마다 상기 2 이상의 채널 도파로군으로 분파, 또는 파장대 마다 상기 2 이상의 채널 도파로군으로 입력된 신호광을, 배치되는 제1 슬래브 도파로 접속되는 상기 제1 입력 도파로 또는 상기 제2 슬래브 도파로에 접속되는 상기 제2 입력 도파로에 합파하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자는, 상술한 본 발명에 있어서, 상기 2 이상의 채널 도파로군은, 각각 상이한 경로 길이 차를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자는, 상술한 본 발명에 있어서, 상기 제1 슬래브 도파로 및 상기 제2 슬래브 도파로에 상기 채널 도파로군과의 접속부가 형성되며, 당해 접속부가 상기 채널 도파로군의 수와 동수인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자는, 상술한 본 발명에 있어서, 상기 제1 슬래브 도파로에 형성되는 2개의 슬래브 중심축, 및 상기 제2 슬래브 도파로 에 형성되는 2개의 슬래브 중심축 중 적어도 한쪽이 직교하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자는, 상기 제1 슬래브 도파로에 형성되는 2개의 슬래브 중심축의 채널 도파로군에서 협지되는 측의 각도, 및 상기 제2 슬래브 도파로에 형성되는 2개의 슬래브 중심축의 채널 도파로 군에서 협지되는 측의 각도 중 적어도 한쪽이, 90도보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자는, 상술한 본 발명에 있어서, 상기 제1 슬래브 도파로에 있어서의 2개의 슬래브 길이, 및 상기 제2 슬래브 도파로에 있어서의 2개의 슬래브 길이 중 적어도 한쪽이 동등한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자는, 상기 제1 슬래브 도파로 또는 상기 제2 슬래브 도파로 중, 상기 광필터의 배치된 어느 것이고, 상기 광필터를 통과하는 광이 상기 광필터의 통과에 의해 생기는 광로의 어긋남 만큼, 상기 제1 입출력 도파로 측의 중심축 또는 상기 제2 입출력 도파로 측의 중심축과 상기 채널 도파로군 측의 중심축이 어긋나 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광모듈은, 상술한 본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 구성하는 상기 제1 입출력 도파로와 접속되는 적어도 1개의 파이버가 유지된 제1 파이버 블록, 상기 어레이 도파로 회절격자를 구성하는 상기 제2 입출력 도파로와 접속되는 적어도 1개의 광파이버가 유지된 제2 파이버 블록, 상기 제1 파이버 블록과 연결되는 제1 광커넥터, 상기 제2 파이버 블록이 연결되는 제2 광커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광통신 시스템은, 상술한 본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자, 가입자 장치, 국측장치를 포함하고, 상기 어레이 도파로 회절격자와 가입자 장치 및 상기 국측장치가 광파이버로 접속되고, 상기 어레이 도파로 회절격자에 있어서의 한쪽의 상기 입출력 도파로군으로 입력되는 신호광의 파장대 및 파장 간격, 다른쪽의 상기 입출력 도파로군으로 입력되는 신호광의 파장대 및 파장 간격이 상이한 신호광인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자에 의하면, 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파로 및 제2 슬래브 도파로의 적어도 한쪽에 광필터를 배치하고, 2 이상의 채널 도파로군을 포함하는 구성에 의해, 파장 다중된 파장대 및 파장 간격이 상이한 신호광을 단일의 평면 광파 회로 내에 있어서 파장 분배할 수 있기 때문에, 컴팩트하게 수납되어 저비용의 어레이 도파로 회절격자로 할 수 있다.
본 발명에 관한 광모듈은, 상술한 본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자를 포함하고 있기 때문에, 당해 어레이 도파로 회절격자가 나타내는 효과를 향유하며, 어레이 도파로 회절격자에 외부로부터의 신호광을 입출력할 수 있는 광모듈로서 사용할 수 있다.
본 발명에 관한 광통신 시스템은, 상술한 본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자를 포함하고 있기 때문에, 당해 어레이 도파로 회절격자가 나타내는 효과를 향유하며, 저비용의 파장 가변형 WDM/TDM-PON으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자를 도시한 개략도이다.
도 2는 광필터(간섭막 필터)의 특성의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 3은 광필터(간섭막 필터)의 파장합분파의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시한 어레이 도파로 회절격자의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 도 1에 도시한 어레이 도파로 회절격자의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 제1 실시형태의 어레이 도파로 회절격자를 구성하는 슬래브 도파로 의 구조의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 7은 어레이 피치(d)와 슬래브 길이(Lf)의 관계를 나타낸 도이다.
도 8은 AWG1의 Nch를 변화시킨 경우의 d1과 d2의 관계를 도시한 도이다.
도 9는 AWG2의 Nch 를 변화시킨 경우의 d1과 d2의 관계를 도시한 도이다.
도 10은 AWG1의 중심파장 λc1을 변화시켰을 때의, AWG1의 어레이 피치 d1과 AWG2의 어레이 피치 d2의 관계를 도시한 도이다.
도 11은 AWG2의 중심파장 λc2를 변화시켰을 때의, AWG1의 어레이 피치 d1과 AWG2의 어레이 피치 d2의 관계를 도시한 도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시양태에 관한 어레이 도파로 회절격자를 도시한 개략도이다.
도 13은 도 12에 도시한 어레이 도파로 회절격자의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 14는 도 12에 도시한 어레이 도파로 회절격자의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자를 사용한 광통신 시스템의 일개 양태를 도시한 개략도이다.
도 16은 파장 배치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시양태에 관한 어레이 도파로 회절격자를 사용한 광통신 시스템의 일개 양태를 도시한 개략도이다.
도 18은 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자의 다른 양태를 도시한 개략도이다.
도 19는 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자의 다른 양태를 도시한 개략도이다.
도 20은 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자의 다른 양태를 도시한 개략도이다.
도 21은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈의 일개 양태를 도시한 개략도이다.
도 22는 종래의 파장 분배기의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 23은 파장 분배 특성의 예를 설명하는 도이다.
도 24는 파장 분배 특성의 예를 설명하는 도이다.
도 25는 파장 분배 특성의 예를 설명하는 도이다.
도 26은 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자의 다른 양태를 도시한 개략도이다.
도 27은 제1 실시형태의 어레이 도파로 회절격자를 구성하는 슬래브 도파로 의 광필터(121)를 광이 통과하는 예를 도시한 개략도이다.
발명을 실시하기 위한 형태
첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하에 설명하는 실시형태는 본 발명을 실시한 예이고, 본 발명은, 이하의 실시형태에 제한되지 않는다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서 부호가 동일한 구성요소는 상호 동일한 것을 나타내는 것으로 한다. 각 실시형태는 가능한한 조합시킬 수 있다.
(제1 실시형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)의 일개 양태를 도시한 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)는, 양측 입출력 도파로 일체형의 어레이 도파로 회절격자(1)로 되고, 실리콘 기판이나 글래스 기판 등으로 구성되는 기판(101) 위에, 제1 슬래브 도파로(103), 제2 슬래브 도파로(107), 제1 슬래브 도파로(103)에 접속된 제1 입출력 도파로(102), 제2 슬래브 도파로(107)에 접속된 제2 입출력 도파로(109), 양단이 제1 슬래브 도파로(103) 및 제2 슬래브 도파로(107)에 접속된 제1 채널 도파로군(105), 양단이 제1 슬래브 도파로(103) 및 제2 슬래브 도파로(107)에 접속된 제2 채널 도파로군(106)이 형성되어 있다.
어레이 도파로 회절격자(1)를 구성하는 제1 채널 도파로군(105), 제2 채널 도파로군(106)은, 각각 소정의 경로 길이 차로 순차적으로 경로 길이가 길어지는 복수 개의 채널 도파로로 형성되어 있다. 또한, 어레이 도파로 회절격자(1)를 구성하는 제1 슬래브 도파로(103)의 일부에 형성된 슬릿(104)에 광필터인 간섭막 필터로 구성되는 광필터(121)가 매립되어 배치되어 있고, 제2 슬래브 도파로(107)의 일부에 형성된 슬릿(108)에도, 간섭막 필터로 이루어지는 광필터(122)가 매립되어 배치되어 있다.
또한, 도 1에 있어서, 제1 입출력 도파로(102)와 제1 슬래브 도파로(103)의 접속 부분을 접속부(111), 제2 입출력 도파로(109)와 제2 슬래브 도파로(107)의 접속 부분을 접속부(116), 제1 슬래브 도파로(103)와 제1 채널 도파로군(105)의 접속 부분을 접속부(112), 제1 슬래브 도파로(103)와 제2 채널 도파로군(106)의 접속 부분을 접속부(113), 제2 슬래브 도파로(107)와 제1 채널 도파로군(105)의 접속 부분을 접속부(114), 제2 슬래브 도파로(107)와 제2 채널 도파로군(106)의 접속 부분을 접속부(115)로 하고 있다.
또한, 제1 슬래브 도파로(103)에는, 2개의 슬래브 중심축(131,132)이 형성된다. 한쪽의 슬래브 중심축(131)은, 제1 입출력 도파로(102)와 제1 슬래브 도파로(103)의 접속부(111)에 있어서의 곡률중심(141)과 제1 채널 도파로군(105)과 제1 슬래브 도파로(103)의 접속부(112)에 있어서의 곡률중심(142)을 연결하는 축이고, 다른 쪽의 슬래브 중심축(132)은, 제2 채널 도파로군(106)과 제1 슬래브 도파로(103)의 접속부(113)에 있어서의 곡률중심(143)과 상술한 한쪽의 슬래브 중심축(131)과 제1 슬래브 도파로(103)에 배치되는 광필터(121)의 교점을 연결하는 축( 및 그의 연장축)이다.
마찬가지로, 제2 슬래브 도파로(107)에도, 2개의 슬래브 중심축(133, 134)이 형성된다. 한쪽의 슬래브 중심축(133)은, 제2 입출력 도파로(109)와 제2 슬래브 도파로(107)의 접속부(116)에 있어서의 곡률중심(146)과 제1 채널 도파로군(105)과 제2 슬래브 도파로(107)의 접속부(114)에 있어서의 곡률중심(144)을 연결하는 축이고, 다른 쪽의 슬래브 중심축(134)은, 제2 채널 도파로군(106)과 제2 슬래브 도파로(107)의 접속부(115)에 있어서의 곡률중심(145)과 상술한 한쪽의 슬래브 중심축(133)과 제2 슬래브 도파로(107)에 배치되는 광필터(122)의 교점을 연결하는 축( 및 그의 연장축)이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)에 있어서는, 2개의 채널 도파로(제1 채널 도파로군(105) 및 제2 채널 도파로군(106))가 형성되어 있다. 또한, 제1 슬래브 도파로(103)에는, 제1 채널 도파로군(105)의 접속부(112) 및 제2 채널 도파로군(106)의 접속부(113)라는 채널 도파로군과 동수의 2개의 접속부가 형성되어 있다. 마찬가지로, 제2 슬래브 도파로(107)에도, 제1 채널 도파로군(105)의 접속부(114) 및 제2 채널 도파로군(106)의 접속부(115)라는 채널 도파로군과 동수의 2개의 접속부가 형성되어 있다.
본 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)를 구성하는 제1 채널 도파로군(105)은, 그의 길이가 소정의 도파로 경로 길이 차 ΔL로 순차적으로 길어지도록 형성되며, 또한, 제2 채널 도파로군(106)은, 그의 길이가 소정의 도파로 경로 길이 차 ΔL'로 순차적으로 길어지도록 형성되어 있다. 여기서, 도파로 경로 길이 차 ΔL와 ΔL'의 관계로서 ΔL＞ΔL'의 경우를 예로 들면, 제1 채널 도파로군(105)은, 제2 채널 도파로군(106)에 비하여 좁은 파장 간격의 신호광을 투과시키는 특성을 갖는다.
본 실시형태에 있어서, 어레이 도파로 회절격자(1)에 배치되는 광필터(121)(간섭막 필터(121))는, 광필터(121)와 제1 슬래브 도파로(103)에 있어서의 슬래브 중심축(131)이 이루는 각도와, 슬래브 중심축(132)과 광필터(121)가 이루는 각도가 일치하도록 배치되어 있다. 마찬가지로, 광필터(122)(간섭막 필터(122))는, 광필터(121)와 제1 슬래브 도파로(103)에 있어서의 슬래브 중심축(133)이 이루는 각도와, 슬래브 중심축(134)과 광필터(121)가 이루는 각도가 일치하도록 배치되어 있다.
또한, 광필터(간섭막 필터(121,122))는, 상이한 파장 대역(이하, 파장대 A, 파장대 B로 한다)의 2개의 신호광에 관하여, 파장대 A의 광을 반사, 파장대 B의 광을 투과한다.
도 2는, 광필터(간섭막 필터(121,122))의 특성의 일례를 나타낸 개략도를 도시한다. 도 2 중, 실선부의 파장대 A에 있어서는, 후기하는 도 3에 있어서의 지점(1)으로부터 지점(3)으로의 파장대와 투과율의 관계를, 또한, 파선부의 파장대 B에 있어서는, 도 3에 있어서의 지점(1)으로부터 지점(2)으로의 파장대와 투과율의 관계를 나타내는 것으로 된다.
도 3은, 도 2에 특성을 나타낸 광필터(간섭막 필터(121,122))의 파장합분파의 일례를 나타낸 개략도를 도시한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 지점(1)으로부터 입사된 λA(파장대 A)의 신호광은, 광필터(121,122)에 의해 반사되어, 지점(3)으로 향한다. 한편, 지점(1)으로부터 입사된 λB(파장대 B)는, 광필터(121,122)를 투과하여, 지점(2)으로 향한다, 마찬가지로, 지점(2)으로부터 입사된 λB는 광필터를 투과하여 지점(1)으로 향하고, 지점(3)으로부터 입사된 λA는, 광필터를 반사하여, 지점(1)으로 향하는 것으로 된다.
이하, 광필터로서, 상이한 파장 대역의 2개의 신호광에 관하여, 도 2에 도시한 바와 같은 특성을 갖고, 도 3에 도시한 바와 같은 파장합분파를 행할 수 있는 광필터(간섭막 필터(121,122))를 이용하여, 파장대 A 또 광파장 간격(파장 간격 X)을 가진 신호광, 파장대 B 또 협파장 간격(파장 간격 Y)을 가진 신호광을 일심 쌍방향에서 투과시키는 파장 분배의 동작 원리에 관하여, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 여기서는, X＞Y로 된다.
도 4 및 도 5는, 도 1에 도시한 어레이 도파로 회절격자(1)의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다. 도 4는, 파장대 B이고 또 광파장 간격의 신호광(151)이, 제1 입출력 도파로(102) 중의 1개의 도파로로부터 입력되어, 파장에 따라서 제2 입출력 도파로(109)의 각 도파로에 분배되는 양태를 나타내고 있다.
도 4에 있어서, 파장대 B의 신호광(151)(파장 λbx)이, 제1 입출력 도파로(102)으로부터 제1 슬래브 도파로(103)에 입력되어, 제1 슬래브 도파로(103)를 전반(propagate)한다. 여기서, 광필터(121)는, 도 2에 도시한 바와 같이 파장대 B의 광을 투과시키기 때문에, 신호광(151)은 스포트 사이즈를 확대시키면서, 제1 슬래브 도파로(103)를 또한 전반한다. 이때, 제1 슬래브 도파로(103)와 제1 채널 도파로군(105)의 입력구의 접속부(112)는, 제1 입력용 도파로(102)와 제1 슬래브 도파로(103)의 접속부(111)에 곡률중심(141)을 갖도록 원호상으로 형성된 면으로 되어 있기 때문에, 이 신호광(151)은 등위상으로 제1 채널 도파로군(105)에 입사하여, 제1 채널 도파로군(105)을 구성하는 각 채널 도파로에 분배되는 것으로 된다.
제1 채널 도파로군(105)을 구성하는 각 채널 도파로는, 상술한 바와 같이 길이가 각각 상이하기 때문에, 제1 채널 도파로군(105)의 출력구에 있어서는, 채널 도파로 마다 위상이 어긋난 신호광이 출력된다. 제1 채널 도파로군(105)의 도파로 경로 길이 차를 ΔL로 하면, 인접하는 채널 도파로 사이에서의 위상차 φ는 식(1)로 표시되고, 신호광의 파장에 의존하는 것을 알 수 있다. 또한, 식(1) 중, λ는 신호광의 파장, n은 채널 도파로의 실효 굴절률을 나타낸다.
φ＝2πnΔL/λ　　(1)
또한, 이러한 식(1) 식을 파장 λ으로 미분하면, 이하의 식(2)을 얻을 수 있다. 이러한 식(2)에 의해, 위상차의 파장 의존성 δφ은, 파장 변화인 δλ에 비례하는 것을 알 수 있다.
δφ＝-2πnΔLδλ/λ2　　(2)
이어서, 제1 채널 도파로군(105)에서 위상 변화를 받은 신호광(151)은, 제1 채널 도파로군(105)의 접속부(114)로부터 제2 슬래브 도파로(107)에 출력된다. 이 때, 각 채널 도파로 사이에서 위상차가 있기 때문에, 등위상면은 제2 슬래브 도파로(107)의 단면(107a)에 대하여 경사를 생기게 한다. 또한, 위상차 φ가 파장 의존성을 지니기 때문에, 등위상면의 경사도 파장 의존성을 지닌다. 제1 채널 도파로군(105)을 구성하는 각 채널 도파로에 있어서의 원호상에서의 간격을 ｓ로 한다, 각 파장 사이(δλ)의 위상면의 경사인 δθ는 식(2)으로부터 하기 식(3)으로 된다.
δθ＝ -tan-1{ΔLδλ/(ｓλ)｝　　(3)
따라서, 파장 간격δλ 또 파장대 B의 신호광(151)(파장 λb1~λbn)은, 각도간격δθ씩 상이한 방향으로 전반된다. 이 경우에 있어서, 광필터(122)는 파장대 B의 광에 대하여 투명이기 때문에, 파장대 B의 신호광은 광필터(122)를 통과하는 것으로 된다. 또한, 제1 채널 도파로군(105)의 단면(105a)이, 원호상이고, 그의 곡률중심(146)이 동일 슬래브 도파로(107)의 단면(107b) 상에 있기 때문에, 파장 다중광 λb1~λbn은, 제2 슬래브 도파로(107)의 단면(107b)에 집광되어, 각각 제2 입출력 도파로(109)로부터 출력되는 것으로 된다.
도 5는, 도 4와 마찬가지로, 도 1에 도시한 어레이 도파로 회절격자(1)의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다. 도 5는, 파장대 A이고 또 광파장 간격의 신호광(152)이, 입출력 도파로(102) 중의 하나인 도파로로부터 입력되어, 파장에 따라서 제2 입출력 도파로(109)의 각 도파로에 분배되는 양태를 도시하고 있다.
도 5에 있어서, 파장대 A의 신호광(152)(파장 λax)이, 제1 입출력 도파로(102)로부터 제1 슬래브 도파로(103)에 입력되어, 제1 슬래브 도파로(103)를 전반한다. 여기서, 광필터(121)는 파장대 A의 광을 반사하기 때문에, 이 신호광(152)은 입사각과 동등한 각도로 반사되어, 제1 슬래브 도파로(103)와 제2 채널 도파로군(106)의 접속부(113)의 방향으로 전반한다. 이때, 제1 슬래브 도파로(103)는 기판(101)의 평면과 평행한 방향으로 막힘이 없고, 신호광(152)의 스포트 사이즈는 전반과 함께 확대되고, 이에 더하여 광필터(121)에 있어서의 반사에 의해, 신호광(152)은, 제1 슬래브 도파로(103)와 제2 채널 도파로군(106)의 입력구의 접속부(113)에 상하 반전되어 분배되는 것으로 된다. 이때, 제1 슬래브 도파로(103)와 제2 채널 도파로군(106)의 입력구의 접속부(113)는, 광필터(121)를 경면으로 하여 접속부(113) 측으로부터 보았을 때, 입출력 도파로(102)와 슬래브 도파로(103)의 접속부(111)의 허상 위에 곡률중심(141)을 지니도록 원호상으로 형성되어 있기 때문에, 신호광(152)은 등위상으로 제2 채널 도파로군(106)에 입사하여, 각 채널 도파로에 분배되는 것으로 된다.
제2 채널 도파로군(106)을 구성하는 각 채널 도파로는 길이가 각각 상이하기 때문에, 제2 채널 도파로군(106)의 출력구에 있어서는, 채널 도파로 마다 위상이 어긋난 신호광이 출력된다. 제2 채널 도파로군(106)의 도파로 경로 길이 차를 ΔL'로 하면, 인접하는 채널 도파로 사이에서의 위상차 φ는 상술한 식(1)으로 표시되고, 신호광의 파장에 의존하는 것을 알 수 있다. 또한, 식(1)을 파장 λ'로 미분하면, 상술한 식(2)으로 되어, 위상차의 파장 의존성 δφ은, 파장 변화 δλ'에 비례하는 것을 알 수 있다.
제2 채널 도파로군(106)에서 위상 변화를 받은 신호광(152)은, 제2 채널 도파로군(106)의 접속부(115)로부터 제2 슬래브 도파로(107)에 출력된다. 이때, 각 채널 도파로 사이에서 위상차가 있기 때문에, 등위상면은 제2 슬래브 도파로(107)의 단면(107c)에 대하여 경사를 생기게 한다. 또한, 위상차 φ가 파장 의존성을 지니기 때문에, 등위상면의 경사도 파장 의존성을 지니는 것으로 된다. 제2 채널 도파로군(106)을 구성하는 각 채널 도파로의, 원호상에서의 간격을 ｓ로 하면, 각 파장 사이(δλ')의 위상면의 경사 δθ는 상술한 식(2)으로부터, 상술한 식(3)으로 된다.
따라서, 파장 간격 δλ' 또 파장대 B의 신호광(152)(파장 λa 1~λan)은, 각도 간격 δθ씩 상이한 방향으로 전반된다. 이때, 광필터(122)는 파장대 A의 광을 반사하기 때문에, 파장대 B의 신호광은 광필터(122)에 있어서 반사하여, 상하 방향으로 반전되어 제2 슬래브 도파로(107)의 단면(107b) 방향으로 향한다. 또한, 제2 채널 도파로군(106)의 단면(106a)이 원호상이고, 광필터(122)를 경면으로 하여 단면(106a) 측으로부터 보았을 때에, 단면(106a)의 곡률중심(146)이 제2 슬래브 도파로(107)의 단면(107b)의 허상 위에 있기 때문에, 파장 다중광 λa1~λan은, 제2 슬래브 도파로(107)의 단면(107b)에 집광되어, 각각, 제2 입출력 도파로(109)로부터 출력되는 것으로 된다.
이상과 같은 동작 원리에서, 도 4에 도시한, 제1 입출력 도파로(102)의 각 포트(I1~In)로부터 입사된 λb1~λbn의 각 파장의 신호광이, 제2 입출력 도파로(109)의 각 포트 O1~Om에 파장 분배되어 출력되었을 때의 파장 분배 특성의 예를 도 23(b)에, 도 5에 도시한, 입출력 도파로(102)의 각 포트 I1~In으로부터 입사된 λa1~λan의 각 파장의 신호광이, 제2 입출력 도파로(109)의 각 포트 O1~On에 파장 분배되어 출력되었을 때의 파장 분배 특성의 예를 도 23(a)에 각각 도시한다.
또한, 상술한 도 4 및 도 5의 예에서는, 제1 입출력 도파로(102)측으로부터 신호광을 입사하고, 제2 입출력용 도파로(109)측으로부터 신호광이 출사되는 경우에 관하여 서술하였지만, 제2 입출력용 도파로(109)측으로부터 신호광을 입사하여 제1 입출력 도파로(102)측으로부터 신호광이 출사되는 경우에 관하여도 동일하다.
이어, 본 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)의 설계 방법의 일례를설명한다. 또한, 하기 설명에서는, 편의상, 파장대 A를 1.3㎛대, 파장 간격 20nm로 하고, 파장대 B를 1.5㎛대, 주파수 간격 100GHz로 한 경우에 관하여 설명한다. 또한, 광파장 간격용의 어레이 도파로 회절격자(1)를 AWG1, 협파장 간격용의 어레이 도파로 회절격자(1)를 AWG2로 하여 설명한다.
도 6은, 제1 실시형태의 어레이 도파로 회절격자(1)를 구성하는 슬래브 도파로(제1 슬래브 도파로(103), 제2 슬래브 도파로(107). 이하의 설명에서는 총칭하여 「슬래브 도파로 S」로 하는 일도 있다)의 구조의 일례를 나타낸 개략도이다. 슬래브 도파로 S에 있어서, 파장대 A와 파장대 B의 2개의 파장대의 신호광을 일심 쌍방향에서 배분하기 위해서는, 제1 입출력 도파로(102), 제2 입출력 도파로(109)(도 1 참조)가, 각각 파장대 A와 파장대 B 모두 동일 입출력 도파로가 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 제1 슬래브 도파로(103)나 제2 슬래브 도파로(107)에 있어서, 파장대 A와 파장대 B의 2개의 파장대의 신호광을 일심 쌍방향에서 배분하기 위해서는, 제1 슬래브 도파로(103)이면, 제1 입출력 도파로(102)와 제1 슬래브 도파로(103)의 접속부(111)에 있어서의 곡률중심(141)과, 제1 채널 도파로(105)와 제1 슬래브 도파로(103)의 접속부(112)에 있어서의 곡률중심(142)을 연결하는 축(슬래브 중심축(131)에서 형성되는 길이인 슬래브 길이 a와, 제1 입출력 도파로(102)와 제1 슬래브 도파로(103)의 접속부(111)에 있어서의 곡률중심(141)으로부터 제1 슬래브 도파로(102)에 배치되는 광필터(121)까지의 슬래브 중심축(131) 상의 길이, 제2 채널 도파로군(106)과 제1 슬래브 도파로(103)의 접속부(113)에 있어서의 곡률중심(143)으로부터 제1 슬래브 도파로(103)에 배치되는 광필터(121)까지의 슬래브 중심축(132) 상의 길이의 합으로 형성되는 슬래브 길이 b를 동일하게 하는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 제2 슬래브 도파로(107)이면, 제2 입출력 도파로(109)와 제2 슬래브 도파로(107)의 접속부(116)에 있어서의 곡률중심(146)과, 제1 채널 도파로(105)와 제2 슬래브 도파로(107)의 접속부(114)에 있어서의 곡률중심(144)을 연결하는 축에서 형성되는 길이인 슬래브 길이 c와, 제2 입출력 도파로(109)와 제2 슬래브 도파로(107)의 접속부(116)에 있어서의 곡률중심(146)으로부터 제2 슬래브 도파로(107)에 배치되는 광필터(122)까지의 슬래브 중심축(133) 상의 길이와, 제2 채널 도파로군(106)과 제2 슬래브 도파로(107)의 접속부(115)에 있어서의 곡률중심(145)으로부터 제2 슬래브 도파로(107)에 배치되는 광필터(122)까지의 슬래브 중심축(134) 상의 길이의 합으로 형성되는 슬래브 길이 d를 동일하게 하는 것이 바람직하다. 슬래브 길이 a와 슬래브 길이 b, 슬래브 길이 c와 슬래브 길이 d의 적어도 한쪽을 동일하게, 특히 바람직하게는 양쪽 모두 동일하게 하는 것에 의해, 슬래브 도파로 S(제1 슬래브 도파로(103) 및 제2 슬래브 도파로(107))에 배치되는 광필터(간섭막 필터(121,122))를 투과하는 파장대 A의 신호광이 슬래브 도파로 S를 전반하는 거리, 광필터(간섭막 필터(121,122))에 있어서 반사되는 파장대 B의 신호광이슬래브 도파로 S를 전반하는 거리가 동일하게 된다.
또한, 제1 슬래브 도파로(103)나 제2 슬래브 도파로(107)에 있어서, 파장대 A와 파장대 B의 2개의 파장대의 신호광을 일심 쌍방향에서 배분하기 위해서는, 제1 슬래브 도파로(103)에 있어서의 슬래브 중심축(131)과 슬래브 중심축(132)(함께 도 1 참조)이 직교하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 슬래브 도파로(107)에 있어서의 슬래브 중심축(133)과 슬래브 중심축(134)(함께 도 1 참조)이 직교하고 있는 것이 바람직하고, 슬래브 중심축(131)과 슬래브 중심축(132), 및 슬래브 중심축(133)과 슬래브 중심축(134)이 양쪽 모두 직교하도록 형성되어 있는 것이 특히 바람직하다.
도 6에 도시한 슬래브 도파로 S는, 파장대 A와 파장대 B가 전반되는 슬래브 길이가 각각 동등하게 되도록, 또 예컨대, 슬래브 도파로 S에 배치된 광필터(121,122)의 수평방향(도 6의 ｘ축 방향)에 대한 삽입 각도를 θ로 하면, 슬래브 중심축(131)은 각도 θ＋π/4(rad.), 슬래브 중심축(132)은 각도 θ-π/4(rad.)으로 되도록 형성되어 있다. 또한, 도 6에 있어서는, 슬래브 도파로로서 제1 슬래브 도파로(103)의 경우의 슬래브 중심축(131,132)을 예로 들었지만, 슬래브 중심축(131)을 슬래브 중심축(133), 슬래브 중심축(132)을 슬래브 중심축(134)으로 한 제2 슬래브 도파로(107)에 관하여도 마찬가지이다.
제1 슬래브 도파로(103)에 형성되는 2개의 슬래브 중심축의 채널 도파로군(105,106)에서 협지되는 측의 각도, 및 제2 슬래브 도파로(107)에 형성되는 2개의 슬래브 중심축의 채널 도파로군(105,106)에서 협지되는 측의 각도 중 적어도 한쪽이, 90도보다 작아도 좋다. 예컨대, 도 6에 있어서, 슬래브 중심축(131)은 각도 θ＋α(rad.), 슬래브 중심축(132)은 각도 θ-α(rad.)으로 되도록 형성되어도 좋다. α는＜π/4이다. α가 π/4보다 작은 것에 의해, 채널 도파로군 끼리를 가깝게 하여 배치할 수 있기 때문에, 어레이 도파로 회절격자를 소형화할 수 있다. 여기서는, 슬래브 도파로로서 제1 슬래브 도파로(103)의 경우의 슬래브 중심축(131,132)을 예로 들었지만, 슬래브 중심축(131)을 슬래브 중심축(133), 슬래브 중심축(132)을 슬래브 중심축(134)으로 치환하며, 제2 슬래브 도파로(107)에 관하여도 동일하다.
이하, 어레이 도파로 회절격자(1)의 설계 방법에 관하여, 수식을 이용하여, 더욱 구체적으로 설명한다. 일반적으로, 어레이 도파로 회절격자(1)의 슬래브 길이(Lf)는 식(4)으로부터 제공된다. 또한, 식(4)에 있어서의 각 변수를 나타내는 의미는 도 24에 정해진 바와 같다.
Lf ＝(Nch·ns·d·Ｄ)/λc　　(4)
AWG1과 AWG2를 각각 독립한 개개의 어레이 도파로 회절격자(1)로 생각하고, 파장수 Nch와 어레이 피치 d를 변화시켰을 때의, AWG1 및 AWG2 각각의 어레이 피치 d와 슬래브 길이 Lf의 관계를 도 7에 도시한다(또한, 도 7 중, 「1.3대」는 1.3㎛ 대, 「1.5대」는 1.5㎛대를 각각 나타낸다. 이하, 도 8~ 도 11에 관하여 동일하다. 또한, 도 7 중, 선의 종류가 공통하는 것에 관하여는, 슬래브 길이 Lf가 긴 쪽이 1.3㎛대, 짧은 쪽이 1.5㎛대를 나타낸다). 도 7에 도시한 바와 같이, 동일 슬래브 길이 Lf로 함에 있어서는, AWG1에 대하여, AWG2의 Nch나 d를 크게 할 필요가 있는 것을 알 수 있다.
공통화를 위해, AWG1(1.3㎛ 대)과 AWG2(1.5㎛ 대)의 슬래브 길이 Lf와 입출력 피치 Ｄ를 동등하게 한 것으로 하면, 식(4)을 이용하여, 식(5)과 같은 조건식을 얻을 수 있다. 이러한 식(5)을 만족하도록, 파장수 Nch, 슬래브 굴절률 ns, 어레이 피치 d, 및 중심파장 λc를 결정하면 좋다.
(Nch, 1·ns, 1·d1)/λc, 1 ＝(Nch, 2 ·ns, 2 ·d2)/λc, 2　　　(5)
구체적인 설계예로서, λc와 ns를 일정하게 하고, Nch를 변화시켰을 때의, AWG1의 어레이 피치 d1와 AWG2의 어레이 피치 d2의 관계를 도 8 및 도 9에 도시한다. 또한, 도 8은, AWG1의 Nch를 변화시켰을 경우의 d1과 d2의 관계를 도시한 도, 도 9는, AWG2의 Nch를 변화시켰을 경우의 d1과 d2의 관계를 도시한 도이다.
또한, AWG1과 AWG2의 파장수를 동등하게 하여, N개×N개의 입출력 포트를 포함한 파장 분배기를 실현하고 싶은 경우 (Nch1 ＝Nch2), 식(5)는 식(6)과 같이 변형된다.
(ns , 1 ·d11)/λc, 1 ＝(ns,2·d2)/λc, 2　　(6)
이러한 식(6)을 만족하도록, AWG2의 중심파장 λc2을 일정하게 하고, AWG1의 중심파장 λc1을 변화시켰을 때의, AWG1의 어레이 피치 d1과 AWG2의 어레이 피치 d2의 관계를 도 10에 도시한다. 마찬가지로, AWG1의 중심파장 λc1을 일정하게 하고, AWG2의 중심파장 λc2를 변화시켰을 때의, AWG1의 어레이 피치 d1과 AWG2의 어레이 피치 d2의 관계를 도 11에 도시한다.
이와 같이, 식(5)의 관계를 만족하도록 파라미터를 설정하면, 입출력부를 일체화한 어레이 도파로 회절격자(1)를 실현할 수 있다. 또한, 식(6)의 관계를 만족하도록 파라미터를 설정하면, 도 23(a) 및 도 23(b)에 도시한 파장 분배 특성을 만족하는 것과 같은 N 포트×N 포트의 파장 분배기가 실현될 수 있다.
제1 슬래브 도파로(103) 또는 제2 슬래브 도파로(107) 중, 광필터(121,122)의 배치된 어느 것에서, 광필터(121,122)를 통과하는 광이 광필터(121,122)의 통과에 의해 생기는 광로의 어긋남 만큼, 제1 입출력 도파로(102)의 측의 중심축 또는 제2 입출력 도파로(109)의 측의 중심축과 채널 도파로군(105)의 측의 중심축이 어긋나 있는 것이 바람직하다. 광로의 어긋남이라는 것은, 광필터(121,122)가 배치되지 않고, 제1 슬래브 도파로(103) 또는 제2 슬래브 도파로(107)가 균질한 매질로 구성된 경우의 광로의 중심과 광필터(121,122)가 배치된 경우의 광로의 중심과의 간격을 말한다.
도 26에 도시하는 슬래브 도파로 S(103,107)는, 제1 입출력 도파로(102)의 측 또는 제2 입출력 도파로(109)의 측과 채널 도파로군(105)의 측에서, Δｘ의 어긋남 양만큼 중심축의 어긋남을 제공하고 있다. 광로의 중심과 중심축을 정합시키는 것으로, 모든 채널 도파로에 균등하게 광이 분배되며, 또는 모든 채널 도파로로부터 균등하게 광이 분배되기 때문에, 어레이 도파로 회절격자의 손실을 저감하는 것이 가능하게 된다.
중심축의 어긋남 양에 관하여 설명한다. 제1 입출력 도파로(102)로부터의 광이 제1 슬래브 도파로(103) 내의 광필터(121)를 통과하는 예를 도 27에서 설명한다. 제1 슬래브 도파로(103)의 굴절률을 nsa, 광필터(121)의 평균 굴절률을 nsb로 한다. 입력광은, 광필터(121)에 입사각 φsa으로 입사되고, 제1 슬래브 도파로(103)와 광필터(121)의 계면 및 광필터(121)와 제1 슬래브 도파로(103)의 계면에서 굴절되어, 출사각 φsa에서 제1 슬래브 도파로(103) 내를 진행한다. 이때, 광필터(121) 내의 광은 굴절각 φsb을 갖는다. 광필터(121) 내의 광로 길이를 Lb로 하면, 광필터(121)의 광로 길이는, Lb ·cｏｓφsb로 표시된다. 제1 입출력 도파로(102) 측의 중심축과 채널 도파로군(105) 측의 중심축의 어긋남 양 Δｘ은 하기로 표시된다.
Δｘ＝ Lb ·ｓin(φsa-φsb)　　　　　　　(7)
단, φsa와 φsb는, 하기의 스넬 법칙의 관계가 있다.
nsa ·ｓinφsa ＝ nsb·ｓinφsb　　　　　(8)
또한, 도 26에 있어서의 슬래브 길이의 관계는 이하와 같이 표시된다. 슬래브 길이 Lf는, 제1 입출력 도파로(102) 측의 중심축의 슬래브 내광로 길이를 La, 광필터(121) 내의 광로 길이를 Lb, 채널 도파로군(105) 측의 중심축의 슬래브 내광로 길이 Lc 로 하였을 때, 다음 식으로 표시된다.
　Lf＝La＋(nsb/nsa)Lb＋Lc　　　　　　(9)　
또한, 여기서 나타낸 파라미터는 본 발명의 일례이고, 사용하는 파장대(주파수대), 파장 간격(주파수 간격), 파장수, 도파로 재료, 다층막 필터의 종류 등에 의해 변할 수 있는 것이다.
이상 설명한 본 발명의 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)는, 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파로(103) 및 제2 슬래브 도파로(107)에 광필터(간섭막 필터(121,122))를 배치하고 있는 구성에 의해, 파장 다중된, 파장대 및 파장 간격이 상이한 신호광(예컨대, 파장대 A 또 광파장 간격의 신호광(151)과 파장대 B또 협파장 간격의 신호광(152))을, 단일의 평면 광파회로 내에 있어서 일심 쌍방향에서 파장 분배할 수 있기 때문에, 컴팩트하게 수납되어, 저비용의 양측 입출력 도파로 일체형의 어레이 도파로 회절격자(1)로 된다.
(제2 실시형태)
이하, 본 발명의 제2 실시형태를 첨부하는 도면을 기초로 하여 상술한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 상술한 제1 실시형태와 동일한 구조 및 동일 부재에는 동일 부호를 붙여서, 그의 상세한 설명은 생략 또는 간략화한다.
도 12는 본 발명의 제2 실시양태에 관한 어레이 도파로 회절격자(2)의 일개 양태를 도시한 개략도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시양태에 관한 어레이 도파로 회절격자(2)는, 편측 입출력 도파로 일체형의 어레이 도파로 회절격자(2)로 되어, 실리콘 기판이나 글래스 기판 등으로부터 구성되는 기판(201) 위에, 제1 슬래브 도파로(203), 제2 슬래브 도파로(207), 제1 슬래브 도파로(203)에 접속된 제1 입출력 도파로(202), 제2 슬래브 도파로(207)에 접속된 2개의 제2 입출력 도파로(209,210), 양단이 제1 슬래브 도파로(203) 및 제2 슬래브 도파로(207)에 접속된 제1 채널 도파로군(205), 양단이 제1 슬래브 도파로(203) 및 제2 슬래브 도파로(207)에 접속된 제2 채널 도파로군(206)이 형성되어 있다.
어레이 도파로 회절격자(2)를 구성하는 제1 채널 도파로군(205), 제2 채널 도파로군(206)은, 각각, 소정의 경로 길이 차로 순차적으로 경로 길이가 길어지는 복수 개의 채널 도파로로부터 형성되어 있다. 또한, 어레이 도파로 회절격자(1)를 구성하는 제1 슬래브 도파로(203)의 일부에 형성된 슬릿(204)에 광필터인 간섭막 필터(221)가 매립되어 배치되어 있다.
또한, 도 12에 있어서, 제1 입출력 도파로(202)와 제1 슬래브 도파로(203)의 접속 부분을 접속부(211), 제2 입출력 도파로(209)와 제2 슬래브 도파로(207)의 접속 부분을 접속부(216), 제2 입출력 도파로(210)와 제2 슬래브 도파로(207)의 접속 부분을 접속부(218), 제1 슬래브 도파로(203)와 제1 채널 도파로군(205)의 접속 부분을 접속부(212), 제1 슬래브 도파로(203)와 제2 채널 도파로군(206)의 접속 부분을 접속부(213), 제2 슬래브 도파로(207)와 제1 채널 도파로군(205)의 접속 부분을 접속부(214), 제2 슬래브 도파로(207)와 제2 채널 도파로군(206)의 접속 부분을 접속부(215)로 하고 있다.
제1 슬래브 도파로(203)에는, 2개의 슬래브 중심축(231,232)이 형성된다. 한쪽의 슬래브 중심축(231)은, 제1 입출력 도파로(202)와 제1 슬래브 도파로(203)의 접속부(211)에 있어서의 곡률중심(241)과 제1 채널 도파로군(205)과 제1 슬래브 도파로(203)의 접속부(212)에 있어서의 곡률중심(242)을 연결하는 축이고, 다른 쪽의 슬래브 중심축(232)은, 제2 채널 도파로군(206)과 제1 슬래브 도파로(203)의 접속부(213)에 있어서의 곡률중심(243)과 상술한 한쪽의 슬래브 중심축(231)과 제1 슬래브 도파로(203)에 배치되는 광필터(221)의 교점을 연결하는 축(및 그의 연장축)이다.
마찬가지로, 제2 슬래브 도파로(207)에도, 2개의 슬래브 중심축(233,234)이 형성된다. 한쪽의 슬래브 중심축(233)은, 제2 입출력 도파로(209)와 제2 슬래브 도파로(207)의 접속부(216)에 있어서의 곡률중심(246)과 제1 채널 도파로군(205)과 제2 슬래브 도파로(207)의 접속부(214)에 있어서의 곡률중심(244)을 연결하는 축이고, 다른 쪽의 슬래브 중심축(234)은, 제2 채널 도파로군(206)과 제2 슬래브 도파로(207)의 접속부(215)에 있어서의 곡률중심(245)과 제2 입출력 도파로(210)와 제2 슬래브 도파로(207)의 접속부(218)에 있어서의 곡률중심(248)을 연결하는 축이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(2)에 있어서는, 2개의 채널 도파로(제1 채널 도파로군(205) 및 제2 채널 도파로군(206))이 형성되어 있다. 또한, 제1 슬래브 도파로(203)에는, 제1 채널 도파로군(205)의 접속부(212) 및 제2 채널 도파로군(206)의 접속부(213)라는 채널 도파로 군과 동수의 2개의 접속부가 형성되어 있다. 마찬가지로, 제2 슬래브 도파로(207)에도, 제1 채널 도파로군(205)의 접속부(214) 및 제2 채널 도파로군(206)의 접속부(215)라는 채널 도파로군과 동수의 2개의 접속부가 형성되어 있다.
또한, 제1 실시형태와 마찬가지로, 본 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(2)를 구성하는 제1 채널 도파로군(205)은, 그의 길이가 소정의 도파로 경로 길이 차 ΔL로 순차적으로 길어지도록 형성되며, 또한, 제2 채널 도파로군(206)은, 그의 길이가 소정의 도파로 경로 길이 차 ΔL'로 순차적으로 길어지도록 형성되어 있다. 여기서, 도파로 경로 길이 차 ΔL와 ΔL'의 관계로서 ΔL＞ΔL'인 경우를 예로 들면, 제1 채널 도파로군(205)은, 제2 채널 도파로군(206)에 비하여 좁은 파장 간격의 신호광을 투과시키는 특성을 갖는다.
본 실시형태에 있어서, 어레이 도파로 회절격자(2)에 배치되는 광필터(221)(간섭막 필터(221))는, 광필터(221), 제1 슬래브 도파로(203)에 있어서의 슬래브 중심축(231)이 이루는 각도, 슬래브 중심축(232)과 광필터(221)가 이루는 각도가 일치하도록 배치되어 있다.
이하, 광필터로서, 상이한 파장 대역의 2개의 신호광에 관하여, 도 2에 도시한 바와 같은 특성을 갖고, 도 3에 도시하는 바와 같은 파장합분파를 행할 수 있는 광필터(간섭막 필터)(221)를 이용하여, 파장대 A 또 광파장 간격(파장 간격 X)을 갖는 신호광과, 파장대 B 또 협파장 간격(파장 간격 Y)을 갖는 신호광을 일심 쌍방향에서 투과시키는 파장 분배의 동작 원리에 관하여, 도 13 및 도 14를 이용하여 설명한다. 제1 실시형태와 마찬가지로, X＞Y의 관계가 있다.
도 13 및 도 14는, 도 12에 도시한 어레이 도파로 회절격자(2)의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다. 도 13은, 파장대 B이고 또 협파장 간격의 신호광(153)이, 제1 입출력 도파로(202) 중의 1개의 도파로로부터 입력되어, 파장에 따라서 입출력 도파로(209)의 각 도파로에 분배되는 양태를 도시하고 있다.
도 13에 있어서, 파장대 B의 신호광(251)(파장 λbx)이, 제1 입출력 도파로(202)로부터 제1 슬래브 도파로(203)에 입력되고, 제1 슬래브 도파로(203)를 전반한다. 여기서, 광필터(221)는, 도 2에 도시한 바와 같이 파장대 B의 광을 투과시키기 때문에, 신호광(251)은 스포트 사이즈를 확대시키면서, 제1 슬래브 도파로(203)를 또한 전반한다. 이때, 제1 슬래브 도파로(203)와 제1 채널 도파로군(205)의 입력구의 접속부(212)는, 제1 입력용 도파로(202)와 제1 슬래브 도파로(203)의 접속부(211)에 곡률중심(241)을 갖도록 원호상으로 형성된 면으로 되어 있기 때문에, 이 신호광(251)은 등위상으로 제1 채널 도파로군(205)에 입사하고, 제1 채널 도파로군(205)을 구성하는 각 채널 도파로에 분배되는 것으로 된다.
제1 채널 도파로군(205)을 구성하는 각 채널 도파로는, 상술한 바와 같이 길이가 각각 상이하기 때문에, 제1 채널 도파로군(205)의 출력구에 있어서는, 채널 도파로 마다 위상이 어긋난 신호광이 출력된다. 제1 채널 도파로군(205)의 도파로 경로 길이 차를 ΔL로 한다, 인접하는 채널 도파로 사이에서의 위상차 φ는 상술한 식(1)으로 표시되고, 신호광의 파장에 의존한다.
또한, 이러한 식(1) 식을 파장 λ로 미분하면, 상술한 식(2)을 얻을 수 있다. 이러한 식(2)으로부터, 위상차의 파장 의존성 δφ은, 파장 변화인 δλ에 비례하는 것을 알 수 있다.
이어서, 제1 채널 도파로군(205)에서 위상 변화를 받은 신호광(251)은, 제1 채널 도파로군(205)의 접속부(214)로부터 제2 슬래브 도파로(207)에 출력된다. 이때, 각 채널 도파로 사이에서 위상차가 있기 때문에, 등위상면은 제2 슬래브 도파로(207)의 단면(207a)에 대하여 경사를 생기게 한다. 또한, 위상차 φ가 파장 의존성을 지니기 때문에, 등위상면의 경사도 파장 의존성을 지닌다. 제1 채널 도파로군(205)을 구성하는 각 채널 도파로에 있어서의 원호상에서의 간격을 ｓ로 하면, 각 파장 사이(δλ)의 위상면의 경사인 δθ는 식(2)으로부터, 상술한 식(3)으로 되어, 파장 간격 δλ 또 파장대 B의 신호광(251)(파장 λb1~λbn)은, 각도 간격 δθ씩 상이한 방향으로 전반된다. 또한, 제1 채널 도파로군(205)의 단면(205a)이, 원호상이고, 그 곡률중심(246)이 동일 슬래브 도파로(207)의 단면(207b) 상에 있기 때문에, 파장 다중광 λb1~λbn은, 제2 슬래브 도파로(207)의 단면(207b)에 집광되어, 각각, 제2 입출력 도파로(209)로부터 출력되는 것으로 된다.
도 14는, 도 13과 마찬가지로, 도 12에 도시한 어레이 도파로 회절격자(1)의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다. 도 14는, 파장대 A이고 또 광파장 간격의 신호광(252)이, 입출력 도파로(202) 중의 하나인 도파로로부터 입력되어, 파장에 대하여 제2 입출력 도파로(210)의 각 도파로에 분배되는 양태를 도시하고 있다.
도 14에 있어서, 파장대 A의 신호광(252) (파장 λax)이, 제1 입출력 도파로(202)로부터 제1 슬래브 도파로(203)에 입력되고, 제1 슬래브 도파로(203)를 전반한다. 여기서, 광필터(221)는 파장대 A의 광을 반사하기 때문에, 이 신호광(252)은 입사각과 동일한 각도로 반사되며, 제1 슬래브 도파로(203)와 제2 어레이 도파로(206)의 접속부(213)의 방향으로 전반한다. 이때, 제1 슬래브 도파로(203)는 기판(201)의 평면과 평행한 방향으로 가두지 않고, 신호광(252)의 스포트 사이즈는 전반과 함께 확대되고, 이에 더하여 광필터(221)에 있어서의 반사에 의해, 신호광(252)은, 제1 슬래브 도파로(203)와 제2 채널 도파로군(206)의 입력구의 접속부(213)에 상하 반전하여 분배되도록 된다. 이때, 제1 슬래브 도파로(203)와 제2 채널 도파로군(206)의 입력구의 접속부(213)는, 간섭막 필터(221)를 경면으로 하여 접속부(213) 측으로부터 보았을 때에, 입출력 도파로(202)와 슬래브 도파로(203)의 접속부(211)의 허상 위에 곡률중심(242)을 갖는 것과 같은 원호상으로 형성되어 있기 때문에, 신호광(252)은 등위상으로 제2 채널 도파로군(206)에 입사하고, 각 채널 도파로에 분배되는 것으로 된다.
제2 채널 도파로군(206)을 구성하는 각 채널 도파로는 길이가 각각 상이하기 때문에, 제2 채널 도파로군(206)의 출력구에 있어서는, 채널 도파로 마다 위상이 어긋난 신호광이 출력된다. 제2 채널 도파로군(206)의 도파로 경로 길이 차를 ΔL'로 하면, 인접하는 채널 도파로 사이에서의 위상차 φ는 상술한 식(1)으로 표시되고, 신호광의 파장에 의존하는 것을 알 수 있다. 또한, 식(1)을 파장 λ'로 미분하면, 상술한 식(2)으로 되어, 위상차의 파장 의존성 δφ는, 파장 변화 δλ'에 비례하는 것을 알 수 있다.
제2 채널 도파로군(206)에서 위상 변화를 받은 신호광(252)은, 제2 채널 도파로군(206)의 접속부(215)로부터 제2 슬래브 도파로(207)에 출력된다. 이때, 각 채널 도파로 사이에서 위상차가 있기 때문에, 등위상면은 제2 슬래브 도파로(207)의 단면(207c)에 대하여 경사를 생기게 한다. 또한, 위상차 φ가 파장 의존성을 지니기 때문에, 등위상면의 경사도 파장 의존성을 지니는 것으로 된다. 제2 채널 도파로군(206)을 구성하는 각 채널 도파로의, 원호상에서의 간격을 ｓ로 하면, 각 파장 사이(δλ')의 위상면의 경사 δθ는 상술한 식(2)으로부터, 상술한 식(3)으로 된다.
따라서, 파장 간격 δλ' 또 파장대 B의 신호광(252)(파장 λa1~λan)은, 각도 간격 δθ씩 상이한 방향으로 전반된다.
제2 채널 도파로군(206)의 접속부(215)로부터 제2 슬래브 도파로(207)에 출력된 신호광(252)은, 제2 슬래브 도파로(207)의 단면(207d)의 방향으로 향한다. 또한, 제2 채널 도파로군(206)의 단면(206a)이 원호상이고, 그 곡률중심(248)이 제2 슬래브 도파로(207)의 단면(207d) 상에 있기 때문에, 파장 다중광 λa1~λan은, 제2 슬래브 도파로(207)의 단면(207d)에 집광되어, 각각, 제2 입출력 도파로(210)로부터 출력되는 것으로 된다.
이상과 같은 동작 원리로, 도 13에 도시한, 제1 입출력 도파로(202)의 각 포트 I1~In 로부터 입사된 λb1~λbn의 각 파장의 신호광이, 제2 입출력 도파로(209)의 각 포트 Ｑ1~Ｑn에 파장 분배되어 출력되었을 때의 파장 분배 특성의 예를 도 25(b)에, 도 14에 도시한, 제1 입출력 도파로(202)의 각 포트 I1~In 로부터 입사된 λa1~λan의 각 파장의 신호광이, 제2 입출력 도파로(210)의 각 포트 P1~Pn에 파장 분배되어 출력되었을 때의 파장 분배 특성의 예를 도 25(a)에 각각 도시하였다.
또한, 상술한 도 14 및 도 15의 예에서는, 제1 입출력 도파로(202)측으로부터 신호광을 입사하여, 제2 입출력용 도파로(209)측 또는 제2 입출력 도파로(210)측으로부터 신호광이 출사된 경우에 관하여 서술하였으나, 제2 입출력용 도파로(209)측 또는 제2 입출력 도파로(210)측으로부터 신호광을 입사하여 제1 입출력 도파로(202)측으로부터 신호광이 출사되는 경우에 관해서도 동일하다.
또한, 본 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(2)의 설계 방법은, 상술한 제1 실시형태에서 설명한 설계 방법과 동일한 설계 방법을 이용하면 좋기 때문에, 설명을 생략한다.
예컨대, 제1 실시형태와 마찬가지로, 제1 슬래브 도파로(203)나 제2 슬래브 도파로(207)에 있어서, 파장대 A와 파장대 B의 2개의 파장대의 신호광을 일심 쌍방향에서 배분하기 위해서는, 제1 슬래브 도파로(203)이면, 제1 입출력 도파로(202)와 제1 슬래브 도파로(203)의 접속부(211)에 있어서의 곡률중심(241)과, 제1 채널 도파로(205)와 제1 슬래브 도파로(203)의 접속부(212)에 있어서의 곡률중심(242)을 연결하는 축(슬래브 중심축(231))에서 형성되는 길이인 슬래브 길이 a, 제1 입출력 도파로(202)와 제1 슬래브 도파로(203)의 접속부(211)에 있어서의 곡률중심(241)으로부터 제1 슬래브 도파로(203)에 배치되는 광필터(221)까지의 슬래브 중심축(231) 상의 길이와, 제2 채널 도파로군(206)과 제1 슬래브 도파로(203)의 접속부(213)에 있어서의 곡률중심(243)으로부터 제1 슬래브 도파로(203)에 배치되는 광필터(221) 까지의 슬래브 중심축(132) 상의 길이의 합으로 형성되는 슬래브 길이 b를 동일하게 하는 것이 바람직하다. 슬래브 길이 a와 슬래브 길이 b를 동일하게 하는 것에 의해, 제1 슬래브 도파로(203)에 배치되는 광필터(간섭막 필터)(221)를 투과하는 파장대 A의 신호광이 제1 슬래브 도파로(203)를 전반하는 거리와, 광필터(간섭막 필터)(221)에 있어서 반사되는 파장대 B의 신호광이 슬래브 도파로 S를 전반하는 거리가 동등하게 된다.
또한, 제1 실시형태와 마찬가지로, 제1 슬래브 도파로(203)나 제2 슬래브 도파로(207)에 있어서, 파장대 A와 파장대 B의 2개의 파장대의 신호광을 일심 쌍방향에서 배분하기 위해서는, 제1 슬래브 도파로(203)에 있어서의 슬래브 중심축(231)과 슬래브 중심축(232)(함께 도 12 참조)이 직교하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 슬래브 도파로(207)에 있어서의 슬래브 중심축(133)과 슬래브 중심축(134)(함께 도 12 참조)이 직교하고 있는 것이 바람직하고, 슬래브 중심축(231)과 슬래브 중심축(232), 및 슬래브 중심축(233)과 슬래브 중심축(234)이 양쪽 모두 직교하도록 형성되어 있는 것이 특히 바람직하다.
이상 설명한 본 발명의 제2 실시양태에 관한 어레이 도파로 회절격자(2)는, 기판(201) 상에 형성된 제1 슬래브 도파로(203)에 광필터(221)를 배치하고 있는 구성에 의해, 파장 다중된, 파장대 및 파장 간격이 상이한 신호광을, 단일의 평면 광파 회로 내에 있어서 일심 쌍방향에서 파장 분배할 수 있기 때문에, 컴팩트하게 수납되어, 저비용의 편측 입출력 도파로 일체형 어레이 도파로 회절격자(2)로 된다.
(제3 실시형태)
이하, 본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)를 사용한 광통신 시스템(Z1)의 일례를, 도면을 이용하여 설명한다.
도 15는, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)를 사용한 광통신 시스템(Z1)의 일개 양태를 도시한 개략도이다. 도 16에 도시하는 광통신 시스템(Z1)은, 제1 실시형태에 관한 양측 입출력 도파로 일체형 어레이 도파로 회절격자(1)를 사용한, 상승/하강에서 파장대와 파장 간격의 상이한 파장 가변형 WDM/TDM-PON으로 된다.
도 15에 도시하는 광통신 시스템(Z1)은, 어레이 도파로 회절격자(1), 가입자 장치(401), 국측장치(501), 이들을 접속하는 광파이버(F1~F3)에 의해 구성되어 있고, 또한, 광파워 스플리터(P)를 통하여 각 포트에 복수의 가입자 장치(401)가 접속되어 있다. 또한, 광통신 시스템(Z1)으로서는, 광파워 스플리터(P)를 통하지 않고, 어레이 도파로 회절격자(1)의 가입자측의 각 포트 I1~In 에 가입자 장치(401)가 각각 1대씩 직접 접속되도록 하여도 문제는 없다.
이하, 국측장치(501)로부터 가입자 장치(401)로 전송되는 신호광을 하강신호, 가입자 장치(401)로부터 국측장치(501)로 전송되는 신호광을 상승신호로서 설명한다.
광통신 시스템(Z1)을 구성하는 국측장치(501)는, 1개 이상의 광송수신기(512)와 제어부(511)를 포함하고 있고, 광송수신기(512)는, 하강신호를 송신하는 광송신기(521), 상승신호를 수신하는 광수신기(522), 상승신호와 하강신호를 합분파하는 파장 필터 등으로 이루어지는 광합분파기(523)를 포함한다. 광송신기(521)는, 파장 간격 Y의 신호광을 송신하는 특성을 포함하고, 출력 파장을 λb1~λbn으로 변화시키는 기능을 포함한다.
한편, 가입자 장치(401)는, 상승신호를 송신하는 광송신기(411), 하강신호를 수신하는 광수신기(412), 상승신호광과 하강신호광을 합분파하는 파장 필터 등으로 이루어지는 광합분파기(413)와 제어부(414)를 포함한다. 또한, 광송신기(411)는, 파장 간격 X의 신호광을 송신하는 특성을 포함하고, 출력 파장을 λa1~λan으로 변화시킬 수 있는 기능을 포함한다.
도 16은, 파장 배치의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 파장대 A, 파장 간격 X의 광신호 λa1~λan가 상승신호를, 파장대 A와는 상이한 파장대의 파장대 B, 파장 간격 Y(X＞Y)의 광신호 λb1~λbn가 하강신호를 형성한다.
또한, 어레이 도파로 회절격자(1)는, 구체적으로는 상술한 제1 실시형태에서 설명한 바와 같지만, 가입자측 포트 I1~In 및 국측 포트 O1~On (n은 정수)를 포함한다. 국측 포트와 가입자측 포트와 입출력 파장과의 관계는, 상술한 도 23(a), 도 23(b)에 도시하는 바와 같은 주회성을 지니고 있다. 또한, 어레이 도파로 회절격자(1)의 가입자 각 측 포트 I1~In에 접속된 가입자 장치 또는 가입자 장치군을, 각각 PON-1 ~ PON-n으로 한다.
도 15에 도시하는 광통신 시스템(Z1)에 있어서의 신호의 흐름의 일례에 관하여, 먼저, 하강신호의 흐름에 관하여 설명한다. 국측장치(501) 내의 송수신기(512-i)(1≤i≤n, i는 정수) 중의 광송신기(521-i)로부터 송신되는, 파장 간격 Y에서 파장 λbx(1≤ｘ≤n, n은 정수)의 하강신호는, 파장합분파기(523-i) 및 광파이버(F3-i)를 거쳐 어레이 도파로 회절격자(1)의 기판(101) 상의 국측 포트(Oi)에 입력된다. Oi에 입력된 하강신호는, 도 23(b)에 도시하는 파장과 포트의 대응표에 따라서 가입자측 포트 Ij (1≤j≤n, j는 정수)에 수동적으로 출력된다. Ij로부터 출력된 하강신호는, 광파이버(F2-j)를 거쳐 광파워 스플리터(P-j)에 도달한다. 광파워 스플리터(P-j)에 있어서, 이러한 하강신호는 등분배되고, 광파워 스플리터(P-j)의 하류에 속하는 전가입자 장치, 즉 PON-j에 동등하게 도달시킨다. 하강신호는, 광파이버 (F1-j)를 거쳐 가입자 장치(401-j)에 도달하는 것으로 된다.
또한, 광통신 시스템(Z1)에 있어서의 하강신호에 있어서는, 1개의 가입자 장치(401) 내의 광수신기에는, 어느 시각에 있어서 1개의 하강신호 만이 입력되도록, 국측장치(501) 내의 광송수신기(512)의 출력 파장과 출력 타이밍이 제어된다.
이어서, 광통신 시스템(Z1)에 있어서의 상승신호의 흐름에 관하여 설명한다. 가입자 장치(401-j)(1≤j≤n, j는 정수) 내의 광송신기(411)-j)로부터 송신되는, 파장 간격 X에서 파장 λay(1≤y≤n, y는 정수)의 상승신호는, 파장합분파기(413-j) 및 광파이버(F1-j), 광파워 스플리터(P-j), 광파이버(F2-j)를 거쳐, 어레이 도파로 회절격자(101)의 국측 포트(Ij)에 입력된다. Ij에 입력된 상승신호는, 도 23(a)에 도시하는 파장과 포트의 대응표에 따라서 국측 포트(Oi)(1≤i≤n, i는 정수)에 수동적으로 출력된다. Oi로부터 출력된 상승신호는, 광파이버(F3-i)를 거쳐, 국측장치(501) 내의 송수신기(512-i) 중의 파장합분파기(523-i)를 거쳐, 광수신기(522-i)에 도달하는 것으로 된다.
또한, 광통신 시스템(Z1)에 있어서의 상승신호에 있어서도, 상술한 하강신호와 마찬가지로, 1개의 국측장치(501) 내의 광수신기(522)에는, 어느 시각에 있어서1개의 상승신호 만이 입력되도록 가입자 장치(401) 내의 광송신기(411)의 출력 파장과 출력 타이밍이 제어된다.
또한, 도 17은, 본 발명의 제2 실시양태에 관한 어레이 도파로 회절격자(2)를 사용한 광통신 시스템(Z2)의 일개 양태를 도시한 개략도이다. 도 18에 도시하는 광통신 시스템(Z2)은, 제1 실시형태에 관한 편측 입출력 도파로 일체형 어레이 도파로 회절격자(2)를 사용한, 상승/하강에서 파장대와 파장 간격의 상이한 파장 가변형 WDM/TDM-PON으로 된다.
도 17에 도시하는 광통신 시스템(Z2)은, 어레이 도파로 회절격자(2), 가입자 장치(401), 국측장치(601), 그들을 접속하는 광파이버(F)에 의해 구성되어 있다. 또한, 광파워 스플리터(P)를 통하여 각 포트에 복수의 가입자 장치(401)가 접속되어 있다. 또한, 광통신 시스템(Z2)으로서는, 광파워 스플리터(P)를 통하지 않고, 어레이 도파로 회절격자(2)의 가입자측의 각 포트(I1~In)에 가입자 장치(401)가 각각 1대씩 직접 접속되도록 하여도 문제는 없다.
이하, 국측장치(601)로부터 가입자 장치(401)로 전송되는 신호광을 하강신호로하고, 가입자 장치(401)로부터 국측장치(601)로 전송되는 신호광을 상승신호로 하여 설명한다.
광통신 시스템(Z2)을 구성하는 국측장치(601)는, 어레이 도파로 회절격자(2)의 기판(201)상의 국측 포트(P1~Pn)에 접속된 1개 이상의 광수신기(611), 국측 포트(Ｑ1~Ｑn)에 접속된 1개 이상의 광송신기(612)와 제어부(613)를 포함한다. 광송신기(612)는, 파장 간격 Y의 신호광을 송신하는 특성을 포함하고, 출력 파장을 λb1~λbn으로 변화시키는 기능을 포함한다.
한편, 가입자 장치(401)는, 상승신호를 송신하는 광송신기(411), 하강신호를 수신하는 광수신기(412), 상승신호광과 하강신호광을 합분파하는 파장 필터 등으로 이루어지는 광합분파기(413), 제어부(414)를 포함한다. 광신호 송수신기(411)는, 파장 간격 X의 신호광을 송신하는 특성을 포함하고, 출력 파장을 λa1~λan으로 변화시키는 기능을 포함한다. 상승신호 λa1~λan 및 하강신호 λb1~λbn의 파장 배치는, 상술한 도 16에 도시하는 것이고, 도 15의 광통신 시스템(Z1)과 공통한다.
어레이 도파로 회절격자(2)는, 구체적으로는 상술한 제2 실시형태에서 설명한 바와 같지만, 가입자측 포트(I1~In) 및 2개의 국측 포트 P1~Pn, Ｑ1~Ｑn(모두 n은 정수)를 포함한다. 국측 포트와 가입자측 포트와 입출력 파장과의 관계는, 상술한 도 25(a), 도 25(b)에 도시한 바와 같은 주회성을 지니고 있다. 또한, 어레이 도파로 회절격자(2)의 가입자 각측 포트(I1~In)에 접속된 가입자 장치 또는 가입자 장치군을, 각각 PON-1 ~ PON-n으로 한다.
도 17에 도시하는 광통신 시스템(Z2)에 있어서의 신호의 흐름의 일례에 관하여, 먼저, 하강신호의 흐름에 관하여 설명한다. 국측장치(601) 내의 송신기(612-i)(1≤i≤n, i는 정수)로부터 송신된다, 파장 간격 Y에서 파장 λbx(1≤ｘ≤n, n은정수)의 하강신호는, 광파이버(F3-i)를 거쳐 어레이 도파로 회절격자(1)의 기판(201)상의 국측 포트(Ｑi)에 입력된다. Ｑi에 입력된 상기 하강신호는, 도 25(b)에 도시하는 파장과 포트의 대응표에 따라서 가입자측 포트(Ij) (1≤j≤n, j는 정수)에 수동적으로 출력된다. Ij로부터 출력된 하강신호는, 광파이버(F2-j)를 거쳐 광파워 스플리터(P-j)에 도달한다. 광파워 스플리터(P-j)에 있어서, 하강신호는 등분배되어, 광파워 스플리터(P-j)의 하류에 속하는 전(全) 가입자 장치, 즉 PON-j에 동등하게 도달한다. 하강신호는, 광파이버(F1-j)를 거쳐 가입자 장치(401-j)에 도달한다.
또한, 광통신 시스템(Z2)에 있어서의 하강신호에 있어서는, 1개의 가입자 장치(401) 내의 광수신기에는, 어느 시각에 있어서 1개의 하강신호 만이 입력되도록 국측장치(601) 내의 광송신기의 출력 파장과 출력 타이밍이 제어된다.
이어, 광통신 시스템(Z2)에 있어서의 상승신호의 흐름에 관하여 설명한다. 가입자 장치(401-j)(1≤j≤n, j는 정수) 내의 광송신기(411-j)로부터 송신된다, 파장 간격 X에서 파장 λay(1≤y≤n, y는 정수)의 상승신호는, 파장합분파기(413-j) 및 광파이버(F1-j), 광파워 스플리터(P-j), 광파이버(F2-j)를 거쳐, 어레이 도파로 회절격자(1)의 기판(201)상의 국측 포트(Ij)에 입력된다. Ij에 입력된 상승신호는, 도 25(a)에 도시하는 파장과 포트의 대응표에 따라서 국측 포트(Pi)(1≤i≤n, i는 정수)에 수동적으로 출력된다. Pi로부터 출력된 상승신호는, 광파이버(F3-i)를 거쳐, 국측장치(601) 내의 광수신기(611-i)에 도달한다.
또한, 광통신 시스템(Z2)에 있어서의 상승신호에 있어서도, 상술한 하강신호와 마찬가지로, 1개의 국측장치(601) 내의 광수신기(611)에는, 어느 시각에 있어서1개의 상승신호 만이 입력되도록 가입자 장치(401) 내의 광송신기(411)의 출력 파장과 출력 타이밍이 제어된다.
이상 설명한 광통신 시스템(Z2)은, 상술한 본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자(2)를 포함하고, 가입자 장치 내의 송신기에는 저가의 광파장 간격의 파장 가변광원을 사용할 수 있어, 상승신호와 하강신호에서 파장대 및 파장 간격이 상이한 파장 가변형 WDM/TDM-PON이 경제적으로 실현될 수 있다. 또한, 국측장치 내 및 어레이 도파로 회절격자(2) 내에 있어서 신호광이 통과하는 파장합분파기의 수를 삭감할 수 있어, 광파워 손실을 줄인 파장 가변형 WDM/TDM-PON으로 된다.
(제4 실시형태)
또한, 이상 설명한 양태는, 본 발명의 일양태를 도시한 것이고, 본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 구성을 포함하고, 목적 및 효과를 달성할 수 있는 범위 내에서의 변형이나 개량이, 본 발명의 내용에 포함되는 것은 말할 것도 없다. 또한, 본 발명을 실시할 때에 있어서의 구체적인 구조 및 형상 등은, 본 발명의 목적 및 효과를 달성할 수 있는 범위 내에 있어서, 다른 구조나 형상 등으로 하여도 문제는 없다. 본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형이나 개량은, 본 발명에 포함되는 것이다.
상술한 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)는, 기판(101) 상에, 제1 슬래브 도파로(103), 제2 슬래브 도파로(107), 제1 슬래브 도파로(103)에 접속된 제1 입출력 도파로(102), 제2 슬래브 도파로(107)에 접속된 제2 입출력 도파로(109), 양단이 제1 슬래브 도파로(103) 및 제2 슬래브 도파로(107)에 접속된 제1 채널 도파로군(105), 양단이 슬래브 도파로(103) 및 슬래브 도파로(107)에 접속된 제2 채널 도파로군(106)이 형성되어 있다. 또한, 제1 채널 도파로군(105)과 제2 채널 도파로군(106)은, 각각, 소정의 경로 길이 차로 순차적으로 경로 길이가 길어지는 복수 개의 채널 도파로로 이루어진다. 또한, 제1 슬래브 도파로(103)의 일부에 형성된 슬릿(104)에 광필터(121)가 삽입되고, 제2 슬래브 도파로(107)의 일부에 형성된 슬릿(108)에 광필터(122)가 삽입되게 하여 구성된다. 한편, 본 발명에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)로서는, 이러한 구성을 포함한, 하기의 도 18 내지 도 20의 구성을 이용하는 것으로 하여도 좋다.
도 18로부터 도 20은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)의 다른 양태를 도시한 개략도이다.
도 18에 도시한 어레이 도파로 회절격자(1a)는, 상술한 제1 실시형태의 구성을 포함할 뿐더러, 슬릿(104, 108)의 형성으로서 다이싱 소(dicing saw)를 이용하여, 제1 슬래브 도파로(103)에 있어서의 슬릿(104)의 형성으로서는, 기판(101)의 단면으로부터 제1 슬래브 도파로(103)를 횡절하도록 하여 홈을 형성하여, 슬릿(104)으로 하고 있다. 또한, 제2 슬래브 도파로(107)에 있어서의 슬릿(108)의 형성도, 기판(101)의 단면으로부터 제2 슬래브 도파로(107)를 횡절하도록 홈을 형성하여, 슬릿(108)으로 하고 있다. 그리고, 이와 같이 하여 형성된 슬릿(104)과 슬릿(108)에, 각각 광필터(간섭막 필터)(121,122)를 삽입하고 있다.
또한, 어레이 도파로 회절격자(1a)를 구성하는 광필터(간섭막 필터)(121,122)는, 45°입사의 광필터(간섭막 필터)(121,122)를 사용하였다. 또한, 제1 슬래브 도파로(103)의 슬래브 중심축(131)과 슬래브 중심축(132)은, 각각, 기판(101)에 대하여 각도 θ＋π/4(rad.), 각도 θ-π/4(rad.)로 형성되어 있고, 슬릿(104)은, 기판(101)에 대하여 각도 θ로 형성되어 있다. 제2 슬래브 도파로(107)의 슬래브 중심축(133)과 슬래브 중심축(1324)은, 각각, 기판(101)에 대하여 각도 θ＋π/4(rad.), 각도 θ-π/4(rad.)로 형성되어 있고, 슬릿(108)은, 기판(101)에 대하여 각도 θ로 형성되어 있다.
또한, 광필터로서 열거한 간섭막 필터(121,122)의 종류로서는 특히 제한은 없고, 예컨대 상술한 도 2의 특성이나 도 3의 파장합분파를 실시할 수 있는 임의의 구성의 것을 사용할 수 있다.
또한, 상술한 슬래브 중심축(131~134)의 관계나 슬릿(104,108)의 기판(101)에 대한 각도는 일례이고, 광필터의 특성에 따라서, 임의의 각도로 설정되어도 좋다. 또한, 슬릿(104,108)의 형성방법으로서도, 다이싱 소 이외에, 습식 에칭, 건식 에칭, 샌드블라스트 등의 임의의 수단을 이용할 수 있다.
또한, 도 19에 도시하는 어레이 도파로 회절격자(1b)는, 상술한 제1 실시형태의 구성을 포함할 뿐더러, 기판(101)과 기판(101b) 상에, 제1 슬래브 도파로(103), 제2 슬래브 도파로(107), 제1 슬래브 도파로(103)에 접속된 제1 입출력 도파로(102), 제2 슬래브 도파로(107)에 접속된 제2 입출력 도파로(109), 양단이 제1 슬래브 도파로(103) 및 제2 슬래브 도파로(107)에 접속된 제1 채널 도파로군(105), 양단이 제1 슬래브 도파로(103) 및 제2 슬래브 도파로(107)에 접속된 제2 채널 도파로군(106)이 형성되어 있다.
도 19에 도시하는 어레이 도파로 회절격자(1b)에 있어서, 제1 채널 도파로군(105), 제2 채널 도파로군(106)은, 각각, 소정의 경로 길이 차로 순차적으로 경로 길이가 길어지는 복수 개의 채널 도파로로 이루어진다. 또한, 광필터(간섭막 필터)(121)가 제1 슬래브 도파로(103)를, 광필터(간섭막 필터)(122)가 제2 슬래브 도파로(107)를 횡절하도록 기판(101)과 기판(101b)에 협지되어 있다.
또한, 이러한 기판(101)과 기판(101b)은, 각각 별개로 제작되어도 좋고, 미리 1매의 기판을 제작하고, 다이싱, 습식 에칭, 건식 에칭, 샌드블라스트 등의 공지의 수단에 의해 기판(101)과 기판(101b)으로 나누어도 좋다.
또한, 도 20에 도시하는 어레이 도파로 회절격자(1c)는, 상술한 제1 실시형태의 구성을 포함할 뿐더러, 제1 입출력 도파로(102)와 제1 슬래브 도파로(103)의 접속 부분을 접속부(111), 제2 입출력 도파로(109)와 제2 슬래브 도파로(107)의 접속 부분을 접속부(116), 제1 슬래브 도파로(103)와 제1 채널 도파로군(105)의 접속 부분을 접속부(113), 제1 슬래브 도파로(103)와 제2 채널 도파로군(106)의 접속 부분을 접속부(112), 제2 슬래브 도파로(107)와 제1 채널 도파로군(105)의 접속 부분을 접속부(115), 제2 슬래브 도파로(107)와 제2 채널 도파로군(106)의 접속 부분을 접속부(114)로 하여 구성된다. 이러한 구성에 의해, 제1 슬래브 도파로(103)에 배치되는 광필터(간섭막 필터)(104)를 투과한 신호광이 제2 채널 도파로군(106)을 전반하고, 광필터(간섭막 필터)(104)에서 반사된 신호광이 제1 채널 도파로군(105)을 전반하는 것으로 된다.
또한, 도 21은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)를 포함한 광모듈(Ｍ)의 실시양태의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 21에 도시한 바와 같이, 광모듈(Ｍ)은, 하우징(701)에 수납된 제1 실시형태에 관한 어레이 도파로 회절격자(1)에 있어서의 기판(101)의 제1 입출력 도파로(102)에 도시하지 않은 1개 또는 복수 개의 광파이버가 구속된 제1 파이버 블록(FB1)이 접속되고, 또한, 제2 입출력 도파로(109)에 도시하지 않은 1개 또는 복수 개의 광파이버가 구속된 제1 파이버 블록(FB2)이 접속되어 있다. 그리고, 광모듈(Ｍ)은, 제1 파이버 블록(FB1)에 연결된 제1 광커넥터(OC1)와, 제2 파이버 블록(FB2)에 연결된 제1 광커넥터(OC2)로부터, 본 발명의 어레이 도파로 회절격자(1)에 외부로부터의 신호광을 입출력할 수 있는 것으로 된다.
또한, 도 21에서는, 광모듈(Ｍ)로서, 어레이 도파로 회절격자(1)를 구성하는 제1 슬래브 도파로(103) 및 제2 슬래브 도파로(107)에, 모니터 포트(702,703)를 접속한 양태를 도시하고 있다.
그 외, 본 발명의 실시 시의 구체적인 구조 및 형상 등은, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 다른 구조 등으로 하여도 좋다.
산업상의 이용가능성
본 발명은, 정보통신산업에 이용할 수 있다.
　1, 1a, 1b, 1c．2　　어레이 도파로 회절격자
101, 201　기판
　102,202　제1 입출력 도파로
　103,203　제1 슬래브 도파로
　104, 108, 204, 208　슬릿
　105, 205　제1 채널 도파로
　105a, 205a　제1 채널 도파로의 단면
　106, 206　제2 채널 도파로
　106a, 206a　제2 채널 도파로의 단면
　107, 207　제2 슬래브 도파로
　107a, 107b, 107c, 207a, 207b, 207c　제2 슬래브 도파로의 단부
　109,209,210　제2 입출력 도파로
　121,122, 221　광필터(간섭막 필터)
　111~116, 211~216　슬래브 중심축
　131~134, 231~234　슬래브 중심축
　141~146, 241~246, 248　곡률중심
　401　가입자 장치
　411　광송신기
　412　광수신기
　413　광합분파기
　414　제어부
　501, 601　국측장치
　511, 613　제어부
512　광송수신기
　521, 612　광송신기
　522, 611　광수신기
　523　광합분파기
　701　하우징
　702, 703　모니터 포트
　F　광파이버
　FB1　제1 파이버 블록
　FB2　제2 파이버 블록
　Ｍ　광모듈
　OC1　제1 광커넥터
　OC2　제2 광커넥터
　P　광파워 스플리터
　S　슬래브 도파로
　Z1, Z2　광통신 시스템
　a, b, c, d　슬래브 길이
　H　종래의 파장 분배기
　302, 303　어레이 도파로 회절격자
　301, 304　광필터
　305, 306　입출력구
　307　광파이버

Claims (10)

  1. 기판 상에 형성된 제1 슬래브 도파로,
    상기 기판 상에 형성된 제2 슬래브 도파로,
    상기 제1 슬래브 도파로에 접속된 제1 입출력 도파로,
    상기 제2 슬래브 도파로에 접속된 제2 입출력 도파로,
    상기 제1 슬래브 도파로와 상기 제2 슬래브 도파로를 접속하고, 각각 소정의경로 길이 차로 순차적으로 경로 길이가 길어지는 복수 개의 채널 도파로의 집합체로 이루어지는 2 이상의 채널 도파로군,
    상기 제1 슬래브 도파로 및 상기 제2 슬래브 도파로의 적어도 한쪽에 배치된 광필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광필터가, 배치되는 상기 제1 슬래브 도파로에 접속되는 상기 제1 입력 도파로 또는 상기 제2 슬래브 도파로에 접속되는 상기 제2 입력 도파로로부터 입력된 신호광을 파장대 마다 상기 2 이상의 채널 도파로군으로 분파, 또는 파장대 마다 상기 2 이상의 채널 도파로군으로 입력된 신호광을, 배치되는 제1 슬래브 도파로에 접속되는 상기 제1 입력 도파로 또는 상기 제2 슬래브 도파로에 접속되는 상기 제2 입력 도파로에 합파하는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2 이상의 채널 도파로군이, 각각 상이한 경로 길이 차를 갖는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 슬래브 도파로 및 상기 제2 슬래브 도파로에, 상기 채널 도파로군의 접속부가 형성되며, 상기 접속부가, 상기 채널 도파로군의 수와 동수인 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 슬래브 도파로에 형성되는 2개의 슬래브 중심축, 및 상기 제2 슬래브 도파로에 형성되는 2개의 슬래브 중심축 중 적어도 한쪽이 직교하는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 슬래브 도파로에 형성되는 2개의 슬래브 중심축의 채널 도파로 군에서 협지되는 측의 각도, 및 상기 제2 슬래브 도파로에 형성되는 2개의 슬래브 중심축의 채널 도파로 군에서 협지되는 측의 각도 중 적어도 한쪽이, 90도보다 작은 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 슬래브 도파로에 있어서의 2개의 슬래브 길이, 및 상기 제2 슬래브 도파로에 있어서의 2개의 슬래브 길이 중 적어도 한쪽이 동등한 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 슬래브 도파로 또는 상기 제2 슬래브 도파로 중 상기 광필터가 배치된 어느 것이고, 상기 광필터를 통과하는 광이 상기 광필터의 통과에 의해 생기는 광로의 어긋남만큼, 상기 제1 입출력 도파로 측의 중심축 또는 상기 제2 입출력 도파로 측의 중심축과 상기 채널 도파로군 측의 중심축이 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 어레이 도파로 회절격자.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 어레이 도파로 회절격자,
    상기 어레이 도파로 회절격자를 구성하는 상기 제1 입출력 도파로와 접속되는 적어도 1개의 파이버가 유지된 제1 파이버 블록,
    상기 어레이 도파로 회절격자를 구성하는 상기 제2 입출력 도파로와 접속되는 적어도 1개의 광파이버가 유지된 제2 파이버 블록,
    상기 제1 파이버 블록과 연결되는 제1 광커넥터,
    상기 제2 파이버 블록과 연결되는 제2 광커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 어레이 도파로 회절격자, 가입자 장치, 국측장치를 포함하고,
    상기 어레이 도파로 회절격자와 가입자 장치 및 상기 국측장치가 광파이버로 접속되며,
    상기 어레이 도파로 회절격자에 있어서의 한쪽의 상기 입출력 도파로군으로 입력되는 신호광의 파장대 및 파장 간격, 다른 쪽의 상기 입출력 도파로군으로 입력되는 신호광의 파장대 및 파장 간격이 상이한 신호광인 것을 특징으로 하는 광통신 시스템.
KR1020147018435A 2012-01-13 2012-12-28 어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈 및 광통신 시스템 KR101629121B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-005071 2012-01-13
JP2012005071 2012-01-13
PCT/JP2012/084104 WO2013105466A1 (ja) 2012-01-13 2012-12-28 アレイ導波路回折格子、当該アレイ導波路回折格子を備えた光モジュール及び光通信システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140100565A true KR20140100565A (ko) 2014-08-14
KR101629121B1 KR101629121B1 (ko) 2016-06-09

Family

ID=48781422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147018435A KR101629121B1 (ko) 2012-01-13 2012-12-28 어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈 및 광통신 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9116305B2 (ko)
JP (1) JP5735660B2 (ko)
KR (1) KR101629121B1 (ko)
CN (1) CN104350400B (ko)
WO (1) WO2013105466A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210046551A (ko) * 2019-10-18 2021-04-28 한국과학기술원 파장 변화로 2차원 빔 스티어링이 가능한 광 위상배열 구조 및 빔 스티어링 방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106789750B (zh) * 2017-01-19 2019-07-16 西安电子科技大学 一种高性能计算互连网络系统及通信方法
US10488589B2 (en) * 2017-02-08 2019-11-26 Rockley Photonics Limited T-shaped arrayed waveguide grating
EP3655805B1 (en) 2017-07-17 2022-03-02 Rockley Photonics Limited Athermalized arrayed waveguide grating
CN114915340B (zh) * 2021-02-09 2023-08-04 讯芸电子科技(中山)有限公司 光通讯模块
US11686900B2 (en) * 2021-03-11 2023-06-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor package, optical device and method of fabricating the same
CN117092742A (zh) * 2022-05-11 2023-11-21 珠海保税区光联通讯技术有限公司 阵列波导光栅装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08234029A (ja) 1995-02-23 1996-09-13 Hitachi Cable Ltd 光スターカプラ
JPH09297228A (ja) 1996-05-01 1997-11-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アレイ導波路格子
JPH10104446A (ja) 1996-08-06 1998-04-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アレイ導波路格子
JP2000241638A (ja) * 1999-02-19 2000-09-08 Sumitomo Electric Ind Ltd アレイ導波路回折格子部品
JP2000298219A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Fujikura Ltd Ａｗｇモジュール
JP2005003891A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Central Glass Co Ltd フィルタ付き光導波回路
JP2005148585A (ja) 2003-11-19 2005-06-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光波長合分波回路

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3630085B2 (ja) * 2000-09-14 2005-03-16 日本電気株式会社 アレイ導波路回折格子素子の製造方法およびアレイ導波路回折格子素子
JP3832274B2 (ja) * 2001-05-14 2006-10-11 日本電気株式会社 波長補正方法、波長補正装置、波長検査方法、波長検査装置、アレイ導波路回折格子およびインタリーバ
US7630602B2 (en) * 2006-12-04 2009-12-08 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical filter module and method of manufacturing the same
WO2009122577A1 (ja) * 2008-04-02 2009-10-08 三菱電機株式会社 光通信システム、親局装置および子局装置
US8538212B2 (en) * 2011-06-03 2013-09-17 Neophotonics Corporation Thermally compensated arrayed waveguide grating assemblies

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08234029A (ja) 1995-02-23 1996-09-13 Hitachi Cable Ltd 光スターカプラ
JPH09297228A (ja) 1996-05-01 1997-11-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アレイ導波路格子
JPH10104446A (ja) 1996-08-06 1998-04-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アレイ導波路格子
JP2000241638A (ja) * 1999-02-19 2000-09-08 Sumitomo Electric Ind Ltd アレイ導波路回折格子部品
JP2000298219A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Fujikura Ltd Ａｗｇモジュール
JP2005003891A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Central Glass Co Ltd フィルタ付き光導波回路
JP2005148585A (ja) 2003-11-19 2005-06-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光波長合分波回路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허문헌 1: H. Nakamura, et al., OFC 2011, OThT, 2011

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210046551A (ko) * 2019-10-18 2021-04-28 한국과학기술원 파장 변화로 2차원 빔 스티어링이 가능한 광 위상배열 구조 및 빔 스티어링 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101629121B1 (ko) 2016-06-09
CN104350400A (zh) 2015-02-11
JPWO2013105466A1 (ja) 2015-05-11
US20140376861A1 (en) 2014-12-25
JP5735660B2 (ja) 2015-06-17
CN104350400B (zh) 2018-02-02
WO2013105466A1 (ja) 2013-07-18
US9116305B2 (en) 2015-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101629121B1 (ko) 어레이 도파로 회절격자, 당해 어레이 도파로 회절격자를 포함한 광모듈 및 광통신 시스템
US10797817B2 (en) Optical signal processing device
US9823418B2 (en) Waveguide-type optical diffraction grating and optical wavelength filter
US7447403B2 (en) Integrated etched multilayer grating based wavelength demultiplexer
US7386206B2 (en) Optical device with slab waveguide and channel waveguides on substrate
CN102565932B (zh) 色散校正的阵列波导光栅
US10578804B2 (en) Optical slab
US9494735B2 (en) AWG supporting multiple frequency bands and channel plans through respective multiple inputs
JP2001141946A (ja) 合分波素子
EP1225461A2 (en) Bidirectional multiplexer and demultiplexer based on a single echelle waveguide grating
US6823106B2 (en) Optical multiplexer/demultiplexer and adjustment method thereof
US20170168238A1 (en) Wavelength division device, wavelength division multiplexing system and wavelength multiplexing system
EP1373950B1 (en) Arrayed waveguide grating
CN102692681A (zh) 具有温度偏振补偿的反射型阵列波导光栅
US20020081062A1 (en) Optical grating based multi-input demultiplexer for multiple sets of interleaved wavelength channels
KR101227651B1 (ko) 분배형 평면 광도파로 소자
JPS61249004A (ja) 光合分波器
US7006727B2 (en) Combined multiplexer and demultiplexer for optical communication systems
JP5798096B2 (ja) アレイ導波路回折格子型ルータ
JP6656435B1 (ja) 光導波路回路
CN108139540B (zh) 一种阵列波导光栅
WO2014010037A1 (ja) 波長合分波器、光モジュールおよびそれを用いたサーバ
KR20190001316A (ko) 오버레이를 위한 광모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant