JP2001108846A - 導波路グレーティングルータ - Google Patents
導波路グレーティングルータInfo
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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
- G02B6/12016—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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実質的に平坦なパスバンドを有し、外部カッ
プラによって付加される損失ペナルティを著しく低減し
た、あるいは殆ど損失が無い二重ポート導波路グレーテ
ィングルータを実現することが本発明の目的である。 【解決手段】 本発明に係る二重ポート導波路グレーテ
ィングルータは、少なくとも一つの入力導波路から光信
号を受信する第一自由空間領域、複数個の導波路よりな
る光グレーティング、第二自由空間領域、及び、複数個
の出力導波路を有している。この複数個の出力導波路は
少なくとも二つの隣接する導波路を有しており、二つの
入力を有する２×２カップラが前記二つの隣接する導波
路に接続されており、この２×２カップラの出力ポート
が導波路グレーティングルータの出力ポートである。本
発明に係る二重ポート導波路グレーティングルータは、
二つの出力ポートにおいて実質的に同一の指定可能なパ
スバンドを実現する。
プラによって付加される損失ペナルティを著しく低減し
た、あるいは殆ど損失が無い二重ポート導波路グレーテ
ィングルータを実現することが本発明の目的である。 【解決手段】 本発明に係る二重ポート導波路グレーテ
ィングルータは、少なくとも一つの入力導波路から光信
号を受信する第一自由空間領域、複数個の導波路よりな
る光グレーティング、第二自由空間領域、及び、複数個
の出力導波路を有している。この複数個の出力導波路は
少なくとも二つの隣接する導波路を有しており、二つの
入力を有する２×２カップラが前記二つの隣接する導波
路に接続されており、この２×２カップラの出力ポート
が導波路グレーティングルータの出力ポートである。本
発明に係る二重ポート導波路グレーティングルータは、
二つの出力ポートにおいて実質的に同一の指定可能なパ
スバンドを実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光相互接続デバイス
に関し、特に、実質的に平坦な通過帯域（パスバンド）
を有する導波路グレーティングルータに関する。
に関し、特に、実質的に平坦な通過帯域（パスバンド）
を有する導波路グレーティングルータに関する。
【０００２】
【従来の技術】導波路グレーティングルータは、光交換
機、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、デテクタ、追
加／削除フィルタ、１×Ｎ／Ｎ×１スプリッタ、及びＮ
×Ｎアレイなどとして、従来技術に係る光波システムに
おいて用いられている。通常、このような導波路グレー
ティングルータは、スターカップラの入力と通信する、
複数個の近接して配置された入力導波路を有する相互接
続装置を含んでいる。スターカップラの出力は、一連の
光導波路よりなる光グレーティングと通信する。グレー
ティング導波路の各々は、それぞれの最近接のものと所
定の固定量だけその長さが異なっている。光グレーティ
ングは、さらに、第二のスターカップラの入力に接続さ
れており、それらの出力が交換／マルチプレクス／デマ
ルチプレクス装置の出力を構成する。導波路グレーティ
ングルータは、しばしば、“周波数ルーティングデバイ
ス”と呼称され、C.Dragoneによる１９９１年３月２６
日付の“光マルチプレクサ／デマルチプレクサ”という
表題の米国特許第５，００２，３５０号（以下、“Drag
one1”と呼称する）、及び、C.Dragoneによる１９９２
年８月４日付けの“光交換機、マルチプレクサ、及びデ
マルチプレクサ”という表題の米国特許第５，１３６，
６７１号（以下、“Dragone2”）に詳細に記載されてい
る。これら双方の文献は、本発明の参照文献である。
機、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、デテクタ、追
加／削除フィルタ、１×Ｎ／Ｎ×１スプリッタ、及びＮ
×Ｎアレイなどとして、従来技術に係る光波システムに
おいて用いられている。通常、このような導波路グレー
ティングルータは、スターカップラの入力と通信する、
複数個の近接して配置された入力導波路を有する相互接
続装置を含んでいる。スターカップラの出力は、一連の
光導波路よりなる光グレーティングと通信する。グレー
ティング導波路の各々は、それぞれの最近接のものと所
定の固定量だけその長さが異なっている。光グレーティ
ングは、さらに、第二のスターカップラの入力に接続さ
れており、それらの出力が交換／マルチプレクス／デマ
ルチプレクス装置の出力を構成する。導波路グレーティ
ングルータは、しばしば、“周波数ルーティングデバイ
ス”と呼称され、C.Dragoneによる１９９１年３月２６
日付の“光マルチプレクサ／デマルチプレクサ”という
表題の米国特許第５，００２，３５０号（以下、“Drag
one1”と呼称する）、及び、C.Dragoneによる１９９２
年８月４日付けの“光交換機、マルチプレクサ、及びデ
マルチプレクサ”という表題の米国特許第５，１３６，
６７１号（以下、“Dragone2”）に詳細に記載されてい
る。これら双方の文献は、本発明の参照文献である。
【０００３】この種の周波数ルーティングデバイスは、
光ネットワーク中の種々のノードにおいて光チャネルを
追加／削除する目的で、光ネットワークにおける波長ル
ータとして用いられる。その際、特定のチャネルが、そ
のネットワークから出射する前に、複数個のルータを再
生されることなく通過する可能性がある。このため、各
周波数ルーティングデバイスは、できる限り平坦なパス
バンドを有することが望ましい。
光ネットワーク中の種々のノードにおいて光チャネルを
追加／削除する目的で、光ネットワークにおける波長ル
ータとして用いられる。その際、特定のチャネルが、そ
のネットワークから出射する前に、複数個のルータを再
生されることなく通過する可能性がある。このため、各
周波数ルーティングデバイスは、できる限り平坦なパス
バンドを有することが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】既知の周波数ルーティ
ングデバイスは、入力ポートのうちの個々のものと出力
ポートのうちの個々のものとの間で平坦なパスバンドを
効率的に実現しない。C.Dragoneによる“広範かつ実質
的に平坦なパスバンドを有する周波数ルーティングデバ
イス”という表題の１９９５年５月２日付の米国特許第
５，４１２，７４４号（以下、“Dragone3”）は、本発
明の参照文献であるが、周波数ルーティングデバイスを
Ｙ分岐カップラと組み合わせることによって平坦なパス
バンドを実現した周波数ルーティングデバイスを記載し
ている。しかしながら、このデバイスの限界は、カップ
ラの存在に起因する、光強度の固有損失が存在すること
である。
ングデバイスは、入力ポートのうちの個々のものと出力
ポートのうちの個々のものとの間で平坦なパスバンドを
効率的に実現しない。C.Dragoneによる“広範かつ実質
的に平坦なパスバンドを有する周波数ルーティングデバ
イス”という表題の１９９５年５月２日付の米国特許第
５，４１２，７４４号（以下、“Dragone3”）は、本発
明の参照文献であるが、周波数ルーティングデバイスを
Ｙ分岐カップラと組み合わせることによって平坦なパス
バンドを実現した周波数ルーティングデバイスを記載し
ている。しかしながら、このデバイスの限界は、カップ
ラの存在に起因する、光強度の固有損失が存在すること
である。
【０００５】よって、従来技術に係る欠点を有さずに実
質的に平坦なパスバンドを有する導波路グレーティング
ルータが必要とされている。
質的に平坦なパスバンドを有する導波路グレーティング
ルータが必要とされている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の原理に従って、
光強度損失を低減しつつ実質的に平坦なパスバンドを有
する二重ポート導波路グレーティングルータが実現され
る。本発明の一実施例においては、本発明に係る二重ポ
ート導波路グレーティングルータは、少なくとも一つの
入力導波路から光信号を受信する第一自由空間領域を有
している。複数個の導波路よりなる光グレーティングが
第一自由空間領域に接続されている。光グレーティング
は、複数個の不等長導波路によって規定されている。光
グレーティングには、第二自由空間領域が接続されてい
る。複数個の出力導波路が第二自由空間領域に接続され
ている。この複数個の出力導波路は、第二自由空間領域
から離れた端部を有する少なくとも二つの隣接する導波
路を有している。二つの入力を有する２×２カップラが
前記二つの隣接する導波路に接続されており、この２×
２カップラの出力ポートが導波路グレーティングルータ
の出力ポートである。本発明に係る二重ポート導波路グ
レーティングルータは、二つの出力ポートにおいて実質
的に同一の指定可能なパスバンドを実現する。
光強度損失を低減しつつ実質的に平坦なパスバンドを有
する二重ポート導波路グレーティングルータが実現され
る。本発明の一実施例においては、本発明に係る二重ポ
ート導波路グレーティングルータは、少なくとも一つの
入力導波路から光信号を受信する第一自由空間領域を有
している。複数個の導波路よりなる光グレーティングが
第一自由空間領域に接続されている。光グレーティング
は、複数個の不等長導波路によって規定されている。光
グレーティングには、第二自由空間領域が接続されてい
る。複数個の出力導波路が第二自由空間領域に接続され
ている。この複数個の出力導波路は、第二自由空間領域
から離れた端部を有する少なくとも二つの隣接する導波
路を有している。二つの入力を有する２×２カップラが
前記二つの隣接する導波路に接続されており、この２×
２カップラの出力ポートが導波路グレーティングルータ
の出力ポートである。本発明に係る二重ポート導波路グ
レーティングルータは、二つの出力ポートにおいて実質
的に同一の指定可能なパスバンドを実現する。
【０００７】例えば、エバネッセントカップラなどのカ
ップラは、二つの隣接する出力導波路において伝播する
光信号間で実質的に９０°の位相差を実現し、これらの
信号が結合されて二つの同一の実質的に平坦なパスバン
ドスペクトル応答を実現する。よって、本発明に係る二
重ポート導波路グレーティングルータには過剰な損失が
存在しない。なぜなら、入力光強度は二重出力ポートの
各々に導かれ、よって、従来技術に係る導波路グレーテ
ィングルータの場合のように、放射されるすなわち失わ
れることが無いからである。
ップラは、二つの隣接する出力導波路において伝播する
光信号間で実質的に９０°の位相差を実現し、これらの
信号が結合されて二つの同一の実質的に平坦なパスバン
ドスペクトル応答を実現する。よって、本発明に係る二
重ポート導波路グレーティングルータには過剰な損失が
存在しない。なぜなら、入力光強度は二重出力ポートの
各々に導かれ、よって、従来技術に係る導波路グレーテ
ィングルータの場合のように、放射されるすなわち失わ
れることが無いからである。
【０００８】
【発明の実施の形態】まず、本発明及びその従来技術か
らの進展をよりよく理解する目的で、従来技術に係る導
波路グレーティングルータに係る簡潔な記述がなされ
る。前述されているように、導波路グレーティングルー
タは周波数ルーティングデバイスとして知られている。
後者の術語は、相異なったチャネルすなわち周波数の光
が導波路グレーティングルータを介した相異なった経路
を取ることを記述している。以下の記述においては、
“周波数”及び“波長”という術語は、導波路グレーテ
ィングルータの動作に関しては、相互に交換可能なもの
として用いられる。
らの進展をよりよく理解する目的で、従来技術に係る導
波路グレーティングルータに係る簡潔な記述がなされ
る。前述されているように、導波路グレーティングルー
タは周波数ルーティングデバイスとして知られている。
後者の術語は、相異なったチャネルすなわち周波数の光
が導波路グレーティングルータを介した相異なった経路
を取ることを記述している。以下の記述においては、
“周波数”及び“波長”という術語は、導波路グレーテ
ィングルータの動作に関しては、相互に交換可能なもの
として用いられる。
【０００９】図１は、従来技術に係る導波路グレーティ
ングルータ１００を示している。導波路グレーティング
ルータ１００は、複数個の入力導波路１０２i（ｉ＝
１，２，．．．，Ｎ）、第一及び第二自由空間領域１０
４及び１０８、光グレーティング１０６及び複数個の出
力導波路１１０k（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ）を有して
いる。図示されているように、複数個の入力導波路１０
２i（ｉ＝１，２，．．．，Ｎ）は、自由空間領域１０
４に接続されている。複数個の出力導波路１１０ k（ｋ
＝１，２，．．．，Ｎ）は、光グレーティング１０６に
接続された自由空間領域１０８から延在している。光グ
レーティング１０６は、複数個の不等長導波路を有して
おり、これらの導波路は、複数個の入力導波路１０２i
に対応する所定の量の経路長差を実現する。
ングルータ１００を示している。導波路グレーティング
ルータ１００は、複数個の入力導波路１０２i（ｉ＝
１，２，．．．，Ｎ）、第一及び第二自由空間領域１０
４及び１０８、光グレーティング１０６及び複数個の出
力導波路１１０k（ｋ＝１，２，．．．，Ｎ）を有して
いる。図示されているように、複数個の入力導波路１０
２i（ｉ＝１，２，．．．，Ｎ）は、自由空間領域１０
４に接続されている。複数個の出力導波路１１０ k（ｋ
＝１，２，．．．，Ｎ）は、光グレーティング１０６に
接続された自由空間領域１０８から延在している。光グ
レーティング１０６は、複数個の不等長導波路を有して
おり、これらの導波路は、複数個の入力導波路１０２i
に対応する所定の量の経路長差を実現する。
【００１０】振幅Ａを有する信号が入力導波路１０２i
のうちの一つ、例えば入力導波路１０２1に供給される
と、出力導波路１１０ｋにおいて振幅ＡＴ11、Ａ
Ｔ12，．．．，ＡＴ1Nを有する信号が生成される。ここ
で、Ｔ1kは、入力導波路１０２1及び複数個の出力導波
路１１０kに関する透過係数の値である。出力導波路１
１０kにおいて生成される信号の透過係数Ｔik成分はガ
ウシアンである。
のうちの一つ、例えば入力導波路１０２1に供給される
と、出力導波路１１０ｋにおいて振幅ＡＴ11、Ａ
Ｔ12，．．．，ＡＴ1Nを有する信号が生成される。ここ
で、Ｔ1kは、入力導波路１０２1及び複数個の出力導波
路１１０kに関する透過係数の値である。出力導波路１
１０kにおいて生成される信号の透過係数Ｔik成分はガ
ウシアンである。
【００１１】導波路グレーティングルータ１００の代表
的な振る舞いが図２に示されている。この図は、特定の
入力ポート１０２1に係る導波路グレーティングルータ
の透過係数の組Ｔ1kを波長（λ）の関数として表わして
いる。チャネル間隔Ｓ0は、隣接する透過係数の最大ピ
ーク間の波長間隔として定義される。各々の透過係数の
波長の関数としての変化は、本質的には周期Ｘ0を有す
る周期的なものである。ここで、Ｘ0は、しばしばルー
タの自由スペクトル範囲と呼称される。各透過係数の最
大透過波長λ0，λ1，．．．，λkは、中心波長と呼称
される。透過係数は、固有の損失を無視すれば、中心波
長において実質的に１に等しい。
的な振る舞いが図２に示されている。この図は、特定の
入力ポート１０２1に係る導波路グレーティングルータ
の透過係数の組Ｔ1kを波長（λ）の関数として表わして
いる。チャネル間隔Ｓ0は、隣接する透過係数の最大ピ
ーク間の波長間隔として定義される。各々の透過係数の
波長の関数としての変化は、本質的には周期Ｘ0を有す
る周期的なものである。ここで、Ｘ0は、しばしばルー
タの自由スペクトル範囲と呼称される。各透過係数の最
大透過波長λ0，λ1，．．．，λkは、中心波長と呼称
される。透過係数は、固有の損失を無視すれば、中心波
長において実質的に１に等しい。
【００１２】前述されているように、広いパスバンド
は、導波路グレーティングルータの隣接する二つの導波
路をDragon3に記載されているＹ分岐カップラを用いて
組み合わせることによって実現される。簡潔に述べれ
ば、Ｙ分岐カップラは、隣接する二つの出力導波路に接
続される。二つの出力導波路は、それらの間にギャップ
Ｓを規定しており、このギャップは数ミクロンのオーダ
ーである。隣接する二つの出力導波路内を伝播する光信
号はＹ分岐カップラ内で組み合わせられ、結果として得
られる透過係数は、この二つの出力導波路によって実現
される透過係数の線型結合となる。よって、得られる透
過係数は、最小間隔を有する二つの明確な最大値を有す
る広いパスバンド領域を有するものとなる。しかしなが
ら、この配置は、Ｙ分岐カップラに起因する、光強度の
固有の損失の影響を被る。
は、導波路グレーティングルータの隣接する二つの導波
路をDragon3に記載されているＹ分岐カップラを用いて
組み合わせることによって実現される。簡潔に述べれ
ば、Ｙ分岐カップラは、隣接する二つの出力導波路に接
続される。二つの出力導波路は、それらの間にギャップ
Ｓを規定しており、このギャップは数ミクロンのオーダ
ーである。隣接する二つの出力導波路内を伝播する光信
号はＹ分岐カップラ内で組み合わせられ、結果として得
られる透過係数は、この二つの出力導波路によって実現
される透過係数の線型結合となる。よって、得られる透
過係数は、最小間隔を有する二つの明確な最大値を有す
る広いパスバンド領域を有するものとなる。しかしなが
ら、この配置は、Ｙ分岐カップラに起因する、光強度の
固有の損失の影響を被る。
【００１３】当業者には容易に理解されるように、各々
のＹ分岐は、所謂ＯＮ状態とＯＦＦ状態という“状態”
を有している。二つの等価な導波路の腕に入射する光の
相対的な位相差はゼロである（なぜなら、腕が互いに等
しい長さを有しているからである）。よって、出力導波
路分岐に入る組み合わせ電界は対称的なもの、すなわ
ち、その横モードプロファイルが出力導波路の中心に関
する空間反転に関して正（偶）対称性（パリティ）を有
している。これは、ＯＮ状態として知られている。ＯＦ
Ｆ状態は、個々の電界間の相対的位相差が１８０°
（π）である場合に実現される。この場合には、出力導
波路に入る組み合わせ電界は反対称、すなわち、その横
モードプロファイルが出力導波路の中心に関する空間反
転に関して負（奇）対称性（パリティ）を有している。
その構造から出力導波路は単一横モード導波路であっ
て、この単一モードが偶パリティ対称性を有しているた
め、分岐からの偶パリティ光電界のみが出力導波路に結
合されうる。奇パリティ光電界からの光は、基板に放射
される。
のＹ分岐は、所謂ＯＮ状態とＯＦＦ状態という“状態”
を有している。二つの等価な導波路の腕に入射する光の
相対的な位相差はゼロである（なぜなら、腕が互いに等
しい長さを有しているからである）。よって、出力導波
路分岐に入る組み合わせ電界は対称的なもの、すなわ
ち、その横モードプロファイルが出力導波路の中心に関
する空間反転に関して正（偶）対称性（パリティ）を有
している。これは、ＯＮ状態として知られている。ＯＦ
Ｆ状態は、個々の電界間の相対的位相差が１８０°
（π）である場合に実現される。この場合には、出力導
波路に入る組み合わせ電界は反対称、すなわち、その横
モードプロファイルが出力導波路の中心に関する空間反
転に関して負（奇）対称性（パリティ）を有している。
その構造から出力導波路は単一横モード導波路であっ
て、この単一モードが偶パリティ対称性を有しているた
め、分岐からの偶パリティ光電界のみが出力導波路に結
合されうる。奇パリティ光電界からの光は、基板に放射
される。
【００１４】図３は、本発明の原理に従った導波路グレ
ーティングルータ３００の実施例を示している。導波路
グレーティングルータ３００は、入力導波路３０２、第
一自由空間領域３０４、光グレーティング３０６、第二
自由空間領域３０８、複数個の出力導波路３１０k（ｋ
＝１，２，．．．，Ｎ）、及び、出力導波路３１４1及
び３１４2（以下、出力ポート３１４1及び３１４2と呼
称される）を有する少なくとも一つの２×２カップラ３
１２を有している。カップラは、例えば、エバネッセン
トカップラ、マルチモード干渉カップラ、スター型カッ
プラなどであり、二つの入力ポート及び二つの出力ポー
トを有するものである。２×２カップラ３１２は、隣接
する二つの出力導波路３１０k（例えば、出力導波路３
１０1及び３１０2）の遠端に接続されており、接続され
た導波路は与えられたパスバンド幅を実現するために所
定の距離だけ離れて配置されている。
ーティングルータ３００の実施例を示している。導波路
グレーティングルータ３００は、入力導波路３０２、第
一自由空間領域３０４、光グレーティング３０６、第二
自由空間領域３０８、複数個の出力導波路３１０k（ｋ
＝１，２，．．．，Ｎ）、及び、出力導波路３１４1及
び３１４2（以下、出力ポート３１４1及び３１４2と呼
称される）を有する少なくとも一つの２×２カップラ３
１２を有している。カップラは、例えば、エバネッセン
トカップラ、マルチモード干渉カップラ、スター型カッ
プラなどであり、二つの入力ポート及び二つの出力ポー
トを有するものである。２×２カップラ３１２は、隣接
する二つの出力導波路３１０k（例えば、出力導波路３
１０1及び３１０2）の遠端に接続されており、接続され
た導波路は与えられたパスバンド幅を実現するために所
定の距離だけ離れて配置されている。
【００１５】当業者には公知であるが、比較的広い透過
帯域を有する導波路グレーティングルータを実現するた
めには、接続される隣接した導波路間のチャネル間隔Ｓ
が、対応する透過係数が重畳するように低減されなけれ
ばならない。従って、結合される導波路間の間隔を適切
に選択することによって、結果として得られる係数は所
望の広いパスバンドを実現する。
帯域を有する導波路グレーティングルータを実現するた
めには、接続される隣接した導波路間のチャネル間隔Ｓ
が、対応する透過係数が重畳するように低減されなけれ
ばならない。従って、結合される導波路間の間隔を適切
に選択することによって、結果として得られる係数は所
望の広いパスバンドを実現する。
【００１６】しかしながら、従来技術とは異なって、結
合されるそれぞれの出力導波路は、二つの近接して配置
された等価な導波路を有する２×２カップラを用いて結
合される。この２×２カップラの二つの導波路は、結合
領域では等価かつ平行であり、双方の端部に向かってベ
ンディングされて徐々に互いに離れていく（デカップル
する）。当業者には容易に理解されるように、一方の導
波路における光波のエバネッセントテールは、隣接する
導波路にまで延在し、電気分極を誘導する。この分極が
第二の導波路における光波を生成し、これが第一導波路
へも結合される。加えて、この二つの導波路は対称及び
反対称ガイド電界をサポートする。
合されるそれぞれの出力導波路は、二つの近接して配置
された等価な導波路を有する２×２カップラを用いて結
合される。この２×２カップラの二つの導波路は、結合
領域では等価かつ平行であり、双方の端部に向かってベ
ンディングされて徐々に互いに離れていく（デカップル
する）。当業者には容易に理解されるように、一方の導
波路における光波のエバネッセントテールは、隣接する
導波路にまで延在し、電気分極を誘導する。この分極が
第二の導波路における光波を生成し、これが第一導波路
へも結合される。加えて、この二つの導波路は対称及び
反対称ガイド電界をサポートする。
【００１７】重要なことは、実質的に９０°（π／２）
であるような位相差が、（１）結合領域で相異なった速
度で伝播する電界（光信号）、及び（２）２×２カップ
ラの入力及び出力におけるベンディング領域、のため
に、２×２カップラ内で生成されることである。２×２
カップラの対応する導波路部分を伝播する光信号の９０
°の位相差を例示する、送出される強度の振幅スペクト
ルが図４及び図５に示されている。
であるような位相差が、（１）結合領域で相異なった速
度で伝播する電界（光信号）、及び（２）２×２カップ
ラの入力及び出力におけるベンディング領域、のため
に、２×２カップラ内で生成されることである。２×２
カップラの対応する導波路部分を伝播する光信号の９０
°の位相差を例示する、送出される強度の振幅スペクト
ルが図４及び図５に示されている。
【００１８】図３における二つの隣接する導波路（３１
０1及び３１０2）が２×２カップラ３１２において結合
されると、２×２カップラの出力ポート３１４1及び３
１４2において実現される透過係数は、導波路３１０1及
び３１０2によって実現される個々の透過係数の線型結
合となる。図６は、結果として得られる透過係数の一方
のプロットであり、最小間隔を有する二つの明らかな最
大値を有するパスバンド領域が示されている。透過係数
はデシベル単位で示されており、規格化された波長の関
数としてプロットされている。
０1及び３１０2）が２×２カップラ３１２において結合
されると、２×２カップラの出力ポート３１４1及び３
１４2において実現される透過係数は、導波路３１０1及
び３１０2によって実現される個々の透過係数の線型結
合となる。図６は、結果として得られる透過係数の一方
のプロットであり、最小間隔を有する二つの明らかな最
大値を有するパスバンド領域が示されている。透過係数
はデシベル単位で示されており、規格化された波長の関
数としてプロットされている。
【００１９】振幅ＡI1を有する光信号が図３の２×２カ
ップラ３１２の一方の入力導波路に印加され、振幅ＡI2
を有する光信号が他方の入力導波路に供給された場合、
導波路３１４1及び３１４2におけるそれぞれの出力信号
の振幅ＡO1及びＡO2は、以下の関係式で記述される：
ップラ３１２の一方の入力導波路に印加され、振幅ＡI2
を有する光信号が他方の入力導波路に供給された場合、
導波路３１４1及び３１４2におけるそれぞれの出力信号
の振幅ＡO1及びＡO2は、以下の関係式で記述される：
【数１】 ここで、ｊは虚数単位（ｊ2＝−１）である。
【００２０】実際の動作においては、多重波長入力信号
（以下、入力信号）が図３の導波路グレーティングルー
タの入力導波路から供給される。ここで、入力信号は、
波長λ1，λ2，．．．，λnを有する多重化された信号
である。入力信号は、個々の成分波長にデマルチプレク
スされ、各成分波長は出力導波路３１０kの所定の一つ
の導かれる。詳細に述べれば、入力信号は第一自由空間
領域３０４を介して光グレーティング３０６に供給され
る。光グレーティング３０６内で所定の量の間隔を有す
る、各導波路の相異なった長さ及び曲率のために、光グ
レーティング３０６は各々の導波路を介して伝達される
各信号の位相をシフトさせる。最終的には、多重波長信
号が導波路グレーティングルータを介して伝達されて複
数個の出力信号に分離され、個々の出力信号が近似的に
ガウシアン型のパスバンドを有するようになる。
（以下、入力信号）が図３の導波路グレーティングルー
タの入力導波路から供給される。ここで、入力信号は、
波長λ1，λ2，．．．，λnを有する多重化された信号
である。入力信号は、個々の成分波長にデマルチプレク
スされ、各成分波長は出力導波路３１０kの所定の一つ
の導かれる。詳細に述べれば、入力信号は第一自由空間
領域３０４を介して光グレーティング３０６に供給され
る。光グレーティング３０６内で所定の量の間隔を有す
る、各導波路の相異なった長さ及び曲率のために、光グ
レーティング３０６は各々の導波路を介して伝達される
各信号の位相をシフトさせる。最終的には、多重波長信
号が導波路グレーティングルータを介して伝達されて複
数個の出力信号に分離され、個々の出力信号が近似的に
ガウシアン型のパスバンドを有するようになる。
【００２１】対応する隣接した出力導波路（例えば出力
導波路３１０1及び３１０2）は、２×２カップラ３１２
において互いに結合され、実質的に９０°の位相差がそ
の間に存在する。その結果、二つの信号が２×２カップ
ラの出力ポート３１４1及び３１４2から出射され、それ
らは実質的に同等の振幅を有しているが位相が異なって
おり、図６に示されたような平坦なパスバンドスペクト
ル応答を示す。
導波路３１０1及び３１０2）は、２×２カップラ３１２
において互いに結合され、実質的に９０°の位相差がそ
の間に存在する。その結果、二つの信号が２×２カップ
ラの出力ポート３１４1及び３１４2から出射され、それ
らは実質的に同等の振幅を有しているが位相が異なって
おり、図６に示されたような平坦なパスバンドスペクト
ル応答を示す。
【００２２】通常、（Ｙ分岐配置などの）平坦なパスバ
ンドを有する導波路グレーティングルータでは、ガウシ
アンパスバンド導波路グレーティングルータと比較し
て、３ｄＢの超過損失が存在する。この超過損失は、Ｙ
分岐カップラにおいて結合されずに散乱されて“失われ
た”光に対応する。本発明の原理に従った二重ポート導
波路グレーティングルータは、入力から出力までの間に
Ｙ分岐配置の場合と同等の超過損失特性が存在するが、
光は結合されずに散乱されたりすることはなく、その代
わりに２×２カップラの出力ポートのうちの一方に導か
れる。よって、本発明に係る二重ポート導波路グレーテ
ィングルータには超過損失が存在しない。なぜなら、従
来技術に係る配置においては失われていた部分の光が二
重出力ポートにおいて捕捉されるからである。
ンドを有する導波路グレーティングルータでは、ガウシ
アンパスバンド導波路グレーティングルータと比較し
て、３ｄＢの超過損失が存在する。この超過損失は、Ｙ
分岐カップラにおいて結合されずに散乱されて“失われ
た”光に対応する。本発明の原理に従った二重ポート導
波路グレーティングルータは、入力から出力までの間に
Ｙ分岐配置の場合と同等の超過損失特性が存在するが、
光は結合されずに散乱されたりすることはなく、その代
わりに２×２カップラの出力ポートのうちの一方に導か
れる。よって、本発明に係る二重ポート導波路グレーテ
ィングルータには超過損失が存在しない。なぜなら、従
来技術に係る配置においては失われていた部分の光が二
重出力ポートにおいて捕捉されるからである。
【００２３】従来技術とは異なり、本発明は、実質的に
平坦なパスバンドを有し、外部カップラによって付加さ
れる損失ペナルティを著しく低減した、あるいは殆ど損
失が無い二重ポート導波路グレーティングルータを実現
することが可能であることを示している。隣接する出力
導波路を９０°の位相差を持って結合するために、実質
的に同等な、平坦なパスバンドを有する二重出力ポート
が本発明によって実現される。
平坦なパスバンドを有し、外部カップラによって付加さ
れる損失ペナルティを著しく低減した、あるいは殆ど損
失が無い二重ポート導波路グレーティングルータを実現
することが可能であることを示している。隣接する出力
導波路を９０°の位相差を持って結合するために、実質
的に同等な、平坦なパスバンドを有する二重出力ポート
が本発明によって実現される。
【００２４】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
もので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、実
質的に平坦なパスバンドを有し、外部カップラによって
付加される損失ペナルティを著しく低減した、あるいは
殆ど損失が無い二重ポート導波路グレーティングルータ
が提供される。
質的に平坦なパスバンドを有し、外部カップラによって
付加される損失ペナルティを著しく低減した、あるいは
殆ど損失が無い二重ポート導波路グレーティングルータ
が提供される。
【図１】 従来技術に係る導波路グレーティングルータ
を模式的に示す図。
を模式的に示す図。
【図２】 図１（従来技術）に示された導波路グレーテ
ィングルータの種々の出力導波路からの透過強度の出力
振幅スペクトルを組み合わせて示すグラフ。
ィングルータの種々の出力導波路からの透過強度の出力
振幅スペクトルを組み合わせて示すグラフ。
【図３】 本発明の原理に従った導波路グレーティング
ルータの一実施例を模式的に示す図。
ルータの一実施例を模式的に示す図。
【図４】 図３に示された導波路グレーティングルータ
の２×２カップラ部分を伝播する光信号の透過強度の振
幅スペクトルを示すグラフ。
の２×２カップラ部分を伝播する光信号の透過強度の振
幅スペクトルを示すグラフ。
【図５】 図３に示された導波路グレーティングルータ
の２×２カップラ部分を伝播する光信号の透過強度の振
幅スペクトルを示すグラフ。
の２×２カップラ部分を伝播する光信号の透過強度の振
幅スペクトルを示すグラフ。
【図６】 図３に示された導波路グレーティングルータ
の出力ポートの一つにおける、結果として得られた透過
係数を示すグラフ。
の出力ポートの一つにおける、結果として得られた透過
係数を示すグラフ。
１００ 導波路グレーティングルータ １０２ 入力導波路 １０４ 第一自由空間領域 １０６ 光グレーティング １０８ 第二自由空間領域 １１０ 出力導波路 ３００ 導波路グレーティングルータ ３０２ 入力導波路 ３０４ 第一自由空間領域 ３０６ 光グレーティング ３０８ 第二自由空間領域 ３１０ 出力導波路 ３１２ ２×２カップラ ３１４ 出力ポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 クリストファー リチャード ドエラー アメリカ合衆国、07748 ニュージャージ ー、ミドルタウン、ジョンソン テラス 17 (72)発明者 ランディー クリントン ギレス アメリカ合衆国、07981 ニュージャージ ー、ウィッパニー、パーシパニー ロード 114
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくとも一つの入力導波路；前記少な
くとも一つの入力導波路に接続された第一自由空間領
域；前記第一自由空間領域に接続された光グレーティン
グ；ここで、前記光グレーティングは複数個の不等長導
波路を有している；前記光グレーティングに接続された
第二自由空間領域；及び、前記自由空間領域に接続され
た複数個の出力導波路；を有する導波路グレーティング
ルータにおいて、前記複数個の出力導波路が所定の距離
だけ離れて設置されて前記第二自由空間領域から離れた
ところに遠端を有する隣接した少なくとも二つの導波路
を有しており、前記導波路グレーティングルータが、二
つの入力ポートと二つの出力ポートとを有する２×２カ
ップラ；を有しており、前記二つの入力ポートがそれぞ
れ前記隣接した二つの導波路の前記遠端に接続されてお
り、前記２×２カップラが前記二つの出力ポートに実質
的に同等の規定可能なパスバンド幅が実現されるように
前記隣接した二つの導波路を結合することを特徴とする
導波路グレーティングルータ。 - 【請求項２】 前記２×２カップラが、結合される前記
隣接した二つの出力導波路内を伝播する光信号間に実質
的に９０°の位相差を実現することを特徴とする請求項
１に記載の導波路グレーティングルータ。 - 【請求項３】 前記２×２カップラがエバネッセントカ
ップラであることを特徴とする請求項２に記載の導波路
グレーティングルータ。 - 【請求項４】 前記２×２カップラがマルチモード干渉
カップラであることを特徴とする請求項２に記載の導波
路グレーティングルータ。 - 【請求項５】 前記２×２カップラがスターカップラで
あることを特徴とする請求項２に記載の導波路グレーテ
ィングルータ。 - 【請求項６】 前記複数個の出力導波路が、さらに、前
記第二自由空間領域から離れたところに遠端を有する隣
接した少なくとも二つの付加導波路及び前記導波路の前
記端部に接続された第二２×２カップラを有することを
特徴とする請求項１に記載の導波路グレーティングルー
タ。 - 【請求項７】 第一及び第二自由空間領域；前記第一及
び第二自由空間領域の間に配置された光グレーティン
グ；ここで、前記光グレーティングは複数個の不等長導
波路を有している；を有する導波路グレーティングルー
タにおいて、当該導波路グレーティングルータが、前記
第一自由空間領域に接続された少なくとも一つの導波
路；当該少なくとも一つの導波路は少なくとも一つの光
信号を受信する；前記第二自由空間領域に接続された複
数個の導波路；当該複数個の導波路は複数個の出力信号
を送出する；ここで、前記複数個の導波路は、前記第二
自由空間領域から離れたところに遠端を有する隣接した
少なくとも二つの導波路を含んでおり、前記隣接した導
波路は前記第二自由空間領域に沿って所定の距離だけ離
れて配置されている；及び、前記隣接する二つの導波路
の前記遠端に接続された二つの入力ポート及び二つの出
力ポートを有する２×２カップラ；ここで、当該２×２
カップラは、結合された前記隣接する二つの出力導波路
内を伝播する光信号間で実質的に９０°の位相差を実現
し、前記二つの出力ポート内で実質的に等価な規定可能
なパスバンド幅を実現する；を有することを特徴とする
導波路グレーティングルータ。 - 【請求項８】 少なくとも一つの入力導波路；前記少な
くとも一つの入力導波路に接続された第一自由空間領
域；前記第一自由空間領域に接続された光グレーティン
グ；当該光グレーティングは複数個の不等長導波路を有
している；前記光グレーティングに接続された第二自由
空間領域；前記第二自由空間領域に接続された複数個の
出力導波路；ここで、当該複数個の出力導波路は、前記
第二自由空間領域から所定の距離だけ離れて配置された
隣接した少なくとも二つの導波路を有している；及び、
二つの入力ポートと二つの出力ポートとを有する２×２
カップラ；ここで、前記二つの入力ポートは所定の距離
だけ離れて前記第二自由空間領域に接続されており、当
該２×２カップラは前記二つの入力ポートにおける信号
を前記二つの出力ポート内で実質的に等価な規定可能な
パスバンド幅が実現されるように結合する；を有するこ
とを特徴とする導波路グレーティングルータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/409,463 US6236781B1 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Duplicated-port waveguide grating router having substantially flat passbands |
| US09/409463 | 1999-09-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001108846A true JP2001108846A (ja) | 2001-04-20 |
Family
ID=23620602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000272661A Pending JP2001108846A (ja) | 1999-09-30 | 2000-09-08 | 導波路グレーティングルータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6236781B1 (ja) |
| EP (1) | EP1089097A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001108846A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6519059B1 (en) * | 1999-09-30 | 2003-02-11 | Lucent Technologies Inc. | Wavelength division add/drop multiplexer |
| GB2358067A (en) * | 2000-01-07 | 2001-07-11 | Bookham Technology Ltd | Optical waveguide multiplexer/demultiplexer |
| US6400860B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-06-04 | Lucent Technologies Inc. | Wavelength selective polarization beam splitter/combiner |
| CA2328696C (en) * | 2000-12-18 | 2008-08-12 | Jds Uniphase Inc. | Periodic arrayed waveguide grating multiplexer/demultiplexer |
| EP1421421A4 (en) * | 2001-07-20 | 2005-10-05 | Essex Corp | METHOD AND DEVICE FOR OPTICAL SIGNAL PROCESSING USING AN OPTICAL TERMINATED DELAYING LINE |
| US7065273B2 (en) * | 2003-06-20 | 2006-06-20 | Intel Corporation | Wideband arrayed waveguide grating |
| SE534231C2 (sv) * | 2009-05-13 | 2011-06-07 | Syntune Ab | Ljusdelare med låg reflex. |
| KR102290188B1 (ko) * | 2015-01-30 | 2021-08-20 | 한국전자통신연구원 | 파장 결합 장치 및 이를 구비한 배열 도파로 격자 |
| CN114200578B (zh) * | 2021-12-17 | 2022-09-02 | 浙江大学 | 一种具有低损耗且频谱损耗均匀的阵列波导光栅路由器 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5002350A (en) | 1990-02-26 | 1991-03-26 | At&T Bell Laboratories | Optical multiplexer/demultiplexer |
| US5136671A (en) | 1991-08-21 | 1992-08-04 | At&T Bell Laboratories | Optical switch, multiplexer, and demultiplexer |
| US5412744A (en) | 1994-05-02 | 1995-05-02 | At&T Corp. | Frequency routing device having a wide and substantially flat passband |
| US5488680A (en) * | 1994-08-24 | 1996-01-30 | At&T Corp. | Frequency routing device having a wide and substantially flat passband |
| US5706377A (en) * | 1996-07-17 | 1998-01-06 | Lucent Technologies Inc. | Wavelength routing device having wide and flat passbands |
| US6049644A (en) * | 1997-05-13 | 2000-04-11 | Lucent Technologies Inc. | Optical routing device having a substantially flat passband |
| US5889906A (en) * | 1997-05-28 | 1999-03-30 | Lucent Technologies Inc. | Signal router with coupling of multiple waveguide modes for provicing a shaped multi-channel radiation pattern |
| CA2232666A1 (en) * | 1998-03-18 | 1999-09-18 | Thomas Ducellier | Multiplexors with a flat top spectral channel shape |
-
1999
- 1999-09-30 US US09/409,463 patent/US6236781B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-09-08 JP JP2000272661A patent/JP2001108846A/ja active Pending
- 2000-09-18 EP EP00308090A patent/EP1089097A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1089097A3 (en) | 2002-12-11 |
| US6236781B1 (en) | 2001-05-22 |
| EP1089097A2 (en) | 2001-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040105 |