JP3537344B2 - 光アッド−ドロップ・マルチプレクサ - Google Patents
光アッド−ドロップ・マルチプレクサInfo
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- 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
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
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- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
- H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
- H04J14/0202—Arrangements therefor
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は光ルーティング・
デバイスに関し、特に、アッド−ドロップ・マルチプレ
クシング機能を実行する光デバイスに関する。
デバイスに関し、特に、アッド−ドロップ・マルチプレ
クシング機能を実行する光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】情報スーパーハイウエイは主として、当
面は光ファイバを具備することなるが、これは各光ファ
イバが並外れた大きさの帯域を持つためである。例え
ば、光ファイバは８２０〜１６００ｎｍの間の波長領域
に渡って比較的に低損失を示す。この特定の領域は約１
８０，０００ＧＨｚの帯域を持ち、これは１本の光ファ
イバが潜在的に４５０憶の音声チャネル（各チャネルは
４ＫＨｚである）或いは３０００万のテレビジョン・チ
ャネル（各チャネルは６ＭＨｚである）を伝送すること
が出来ることを意味する。そしてこれらの数字は実際に
は到達されない上限ではあるが、それらは通信事業者に
光伝達を使用するための説得力の有る理由を与える。
面は光ファイバを具備することなるが、これは各光ファ
イバが並外れた大きさの帯域を持つためである。例え
ば、光ファイバは８２０〜１６００ｎｍの間の波長領域
に渡って比較的に低損失を示す。この特定の領域は約１
８０，０００ＧＨｚの帯域を持ち、これは１本の光ファ
イバが潜在的に４５０憶の音声チャネル（各チャネルは
４ＫＨｚである）或いは３０００万のテレビジョン・チ
ャネル（各チャネルは６ＭＨｚである）を伝送すること
が出来ることを意味する。そしてこれらの数字は実際に
は到達されない上限ではあるが、それらは通信事業者に
光伝達を使用するための説得力の有る理由を与える。
【０００３】しかし、この情報スーパーハイウエイを充
分に利用するために、個々の光チャネル或いはチャネル
群を、光伝達路に沿った複数の中間位置で転送（ルーテ
ィング；route）するのに都合のよい装置である必要が
有る。光ルータはこの機能を実行し、一般的に光マルチ
プレクサ及び光デマルチプレクサを具備する。アッド−
ドロップ・マルチプレクサ（add-drop multiplexer；Ａ
ＤＭ）として知られている或るデバイスは、導波路によ
って光マルチプレクサの入力ポートに接続されている出
力ポートを有する光デマルチプレクサを具備し、それら
導波路の幾つかが光伝達路に対するチャネルのアッド
（add）又はドロップ（drop）或いはそれらの双方を行
う光マルチ・ポート光スイッチを包含する。
分に利用するために、個々の光チャネル或いはチャネル
群を、光伝達路に沿った複数の中間位置で転送（ルーテ
ィング；route）するのに都合のよい装置である必要が
有る。光ルータはこの機能を実行し、一般的に光マルチ
プレクサ及び光デマルチプレクサを具備する。アッド−
ドロップ・マルチプレクサ（add-drop multiplexer；Ａ
ＤＭ）として知られている或るデバイスは、導波路によ
って光マルチプレクサの入力ポートに接続されている出
力ポートを有する光デマルチプレクサを具備し、それら
導波路の幾つかが光伝達路に対するチャネルのアッド
（add）又はドロップ（drop）或いはそれらの双方を行
う光マルチ・ポート光スイッチを包含する。
【０００４】図１は様々な公称波長（λ1, ..., λ16）
で動作する１６個のチャネルに対しサービスを行なう従
来技術のＡＤＭ１０を示す。光デマルチプレクサ３００
は入力ポート導波路１０１に沿って現れるマルチプレッ
クスされた光信号をその成分チャネルに分離し、それら
を出力ポート２０１〜２１６で利用可能にする。しかる
に、光マルチプレクサ４００は入力ポート３０１〜３１
６上の入力チャネルを、導波路４０１に沿って伝達する
ための合成出力信号に組合わせる。光スイッチ５０−１
〜５０−１６は光デマルチプレクサと光マルチプレクサ
との間に張設される各導波路内に接続され、各々、入力
ポートＡ、Ｂ上の光信号を出力ポートＣ、Ｄへルーティ
ングする。このＡＤＭの動作に関して後で多くの記述が
為されるが、この時点で注目すべき重要な点はそれら導
波路がこのＡＤＭの構成と関連して交差していることで
ある。残念なことに、そのような導波路の交差はクロス
トーク及び挿入損失を引き起こす原因を為している。ク
ロストーク及び挿入損失の大きさが導波路の交差の数に
正比例して増大することは何も驚くことではない。導波
路の１交差当たり０．１ｄＢの量の光損失が取り込まれ
ると推定される。更に、散乱により、近似的に同じ量の
クロストークが各導波路の交差によって取り込まれる。
で動作する１６個のチャネルに対しサービスを行なう従
来技術のＡＤＭ１０を示す。光デマルチプレクサ３００
は入力ポート導波路１０１に沿って現れるマルチプレッ
クスされた光信号をその成分チャネルに分離し、それら
を出力ポート２０１〜２１６で利用可能にする。しかる
に、光マルチプレクサ４００は入力ポート３０１〜３１
６上の入力チャネルを、導波路４０１に沿って伝達する
ための合成出力信号に組合わせる。光スイッチ５０−１
〜５０−１６は光デマルチプレクサと光マルチプレクサ
との間に張設される各導波路内に接続され、各々、入力
ポートＡ、Ｂ上の光信号を出力ポートＣ、Ｄへルーティ
ングする。このＡＤＭの動作に関して後で多くの記述が
為されるが、この時点で注目すべき重要な点はそれら導
波路がこのＡＤＭの構成と関連して交差していることで
ある。残念なことに、そのような導波路の交差はクロス
トーク及び挿入損失を引き起こす原因を為している。ク
ロストーク及び挿入損失の大きさが導波路の交差の数に
正比例して増大することは何も驚くことではない。導波
路の１交差当たり０．１ｄＢの量の光損失が取り込まれ
ると推定される。更に、散乱により、近似的に同じ量の
クロストークが各導波路の交差によって取り込まれる。
【０００５】図２は、導波路の交差を回避するが、サー
キュレータを必要とするので図１のＡＤＭ１０より幾分
か高価である、従来技術のＡＤＭ２０を開示する。更
に、実際問題として、このＡＤＭ２０は約４チャネルに
制約されている。ブラッグ反射器（Bragg reflector）
は、多くのチャネルが含まれるとき、このＡＤＭを法外
に長くし、且つ、損失を増大せしめる直列デバイスであ
る。このＡＤＭ２０の動作に関して後で多くの記述が為
される。
キュレータを必要とするので図１のＡＤＭ１０より幾分
か高価である、従来技術のＡＤＭ２０を開示する。更
に、実際問題として、このＡＤＭ２０は約４チャネルに
制約されている。ブラッグ反射器（Bragg reflector）
は、多くのチャネルが含まれるとき、このＡＤＭを法外
に長くし、且つ、損失を増大せしめる直列デバイスであ
る。このＡＤＭ２０の動作に関して後で多くの記述が為
される。
【０００６】従って、従来技術のデバイスで実現されて
いたよりも低い信号損失及びクロストークを持つ多くの
チャネルを取り扱うことが出来るＡＤＭが要望されてい
る。
いたよりも低い信号損失及びクロストークを持つ多くの
チャネルを取り扱うことが出来るＡＤＭが要望されてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、従来技
術の問題を克服する光ＡＤＭが、各分路に光マルチプレ
クサ及び光デマルチプレクサを有するマッハ・ツェンダ
（Mach-Zehnder）干渉計として構成される。各マルチプ
レクサ−デマルチプレクサ対はコヒーレント接続導波
路、即ち、偏光を保持し且つ同じ±Ｎ×１８０°の量の
位相遅れを有する全てのパスによって相互接続されてい
る。それら接続導波路のうち選択されたパスがその有効
光路長を増大するためのエレメントを包含する。光カプ
ラが各光デマルチプレクサの入力ポートに接続され、こ
れら光デマルチプレクサへ等量の入力光波信号を分配す
る。他方の光カプラが各光マルチプレクサの出力ポート
に接続され、上記干渉計の各分路からの光波信号を再結
合する。
術の問題を克服する光ＡＤＭが、各分路に光マルチプレ
クサ及び光デマルチプレクサを有するマッハ・ツェンダ
（Mach-Zehnder）干渉計として構成される。各マルチプ
レクサ−デマルチプレクサ対はコヒーレント接続導波
路、即ち、偏光を保持し且つ同じ±Ｎ×１８０°の量の
位相遅れを有する全てのパスによって相互接続されてい
る。それら接続導波路のうち選択されたパスがその有効
光路長を増大するためのエレメントを包含する。光カプ
ラが各光デマルチプレクサの入力ポートに接続され、こ
れら光デマルチプレクサへ等量の入力光波信号を分配す
る。他方の光カプラが各光マルチプレクサの出力ポート
に接続され、上記干渉計の各分路からの光波信号を再結
合する。
【０００８】本発明の実施例では、それら光カプラは対
称導波路光カプラ（symmetrical waveguide couple
r）、或いはモード保持型導波路光カプラ（adiabatic w
aveguidecoupler）、或いはＹ字型分岐光カプラ（Y-bra
nch coupler）である。各干渉計分路内の接続導波路が
確実にコヒーレントであるようにするために、ＡＤＭの
全体が同じシリコン基板上に存在することが好ましい。
称導波路光カプラ（symmetrical waveguide couple
r）、或いはモード保持型導波路光カプラ（adiabatic w
aveguidecoupler）、或いはＹ字型分岐光カプラ（Y-bra
nch coupler）である。各干渉計分路内の接続導波路が
確実にコヒーレントであるようにするために、ＡＤＭの
全体が同じシリコン基板上に存在することが好ましい。
【０００９】本発明の一実施例では、薄膜ヒータが活性
化されて接続導波路の長さを増大する。また、本発明の
一実施例では、光デマルチプレクサと光マルチプレクサ
との間の各接続導波路が、外側の導波路ではなく、中央
の１個または複数個の導波路の上方に配置された１個の
薄膜ヒータを持つ数個の導波路を包含する。この構成に
より、隣接チャネル間にガードバンドが供され、その結
果１つのチャネルのアッド或いはドロップが行われると
きに、それら隣接チャネルが干渉を殆ど或いは全く受け
ない利点が有る。個々の各導波路を通る上記ＡＤＭの終
端間伝達特性はガウス形状（Gaussian shape）を有す
る。これらのガウス形状は−３ｄＢレベル（半値レベ
ル）に対応する波長で交差するように構成され、その結
果上記ＡＤＭは実質的に平坦な終端間伝達特性を持つ。
従って、透過チャネル（pass-throughchannel）に対す
る平坦な通過帯域及びアッド−ドロップ・チャネルに対
する平坦な通過帯域がＡＤＭ内で固有損失を伴うことな
く実現する。
化されて接続導波路の長さを増大する。また、本発明の
一実施例では、光デマルチプレクサと光マルチプレクサ
との間の各接続導波路が、外側の導波路ではなく、中央
の１個または複数個の導波路の上方に配置された１個の
薄膜ヒータを持つ数個の導波路を包含する。この構成に
より、隣接チャネル間にガードバンドが供され、その結
果１つのチャネルのアッド或いはドロップが行われると
きに、それら隣接チャネルが干渉を殆ど或いは全く受け
ない利点が有る。個々の各導波路を通る上記ＡＤＭの終
端間伝達特性はガウス形状（Gaussian shape）を有す
る。これらのガウス形状は−３ｄＢレベル（半値レベ
ル）に対応する波長で交差するように構成され、その結
果上記ＡＤＭは実質的に平坦な終端間伝達特性を持つ。
従って、透過チャネル（pass-throughchannel）に対す
る平坦な通過帯域及びアッド−ドロップ・チャネルに対
する平坦な通過帯域がＡＤＭ内で固有損失を伴うことな
く実現する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は一般的に知られ、且つ多
数の文献及び特許にも記載されている構成を持つプレー
ナ型導波路に関する。最も進歩し、且つ技術的に発達し
たプレーナ型導波路は、シリコン光学台（silicon opti
cal bench；ＳiＯＢ）テクノロジーで製造された不純物
ドープ・シリカ導波路である。不純物ドープ・シリカ導
波路は、それが、低コスト、低挿入損失、低複屈折、安
定性、及びファイバへの結合に対する互換性を含む数個
の魅力的な特性を有するので一般に好んで使用されてい
る。更に、その処理ステップは、大量生産のために適合
し且つ容易に分かるシリコン集積回路（ＩＣ）テクノロ
ジーでの処理ステップと互換性が有る。
数の文献及び特許にも記載されている構成を持つプレー
ナ型導波路に関する。最も進歩し、且つ技術的に発達し
たプレーナ型導波路は、シリコン光学台（silicon opti
cal bench；ＳiＯＢ）テクノロジーで製造された不純物
ドープ・シリカ導波路である。不純物ドープ・シリカ導
波路は、それが、低コスト、低挿入損失、低複屈折、安
定性、及びファイバへの結合に対する互換性を含む数個
の魅力的な特性を有するので一般に好んで使用されてい
る。更に、その処理ステップは、大量生産のために適合
し且つ容易に分かるシリコン集積回路（ＩＣ）テクノロ
ジーでの処理ステップと互換性が有る。
【００１１】一般的に不純物ドープ・シリカ導波路は、
先ず低屈折率シリカの基底或いは下部クラッド層をシリ
コン或いはシリカ基板上に析出することによって形成さ
れる。続いてその下部クラッド層の表面に高屈折率を持
つ不純物ドープ・シリカ層、即ち、コア層が析出され
る。次いでそのコア層は、集積回路作製で使用されてい
るのと類似したフォトリソグラフィ技術を使用している
光回路で要求される構造にパターニング即ち刻食され
る。最後に、そのパターニングされた導波路コアを被覆
するために表面クラッド層が析出される。このテクノロ
ジーは、文献 "Silica-based optical integrated circ
uits by Y. P. Li and C. H. Henry, Vol. 143, No. 5,
IEE Proceedings on Optoelectronics at pages 263-2
80 (October1996)" に一般的に記述されている。
先ず低屈折率シリカの基底或いは下部クラッド層をシリ
コン或いはシリカ基板上に析出することによって形成さ
れる。続いてその下部クラッド層の表面に高屈折率を持
つ不純物ドープ・シリカ層、即ち、コア層が析出され
る。次いでそのコア層は、集積回路作製で使用されてい
るのと類似したフォトリソグラフィ技術を使用している
光回路で要求される構造にパターニング即ち刻食され
る。最後に、そのパターニングされた導波路コアを被覆
するために表面クラッド層が析出される。このテクノロ
ジーは、文献 "Silica-based optical integrated circ
uits by Y. P. Li and C. H. Henry, Vol. 143, No. 5,
IEE Proceedings on Optoelectronics at pages 263-2
80 (October1996)" に一般的に記述されている。
【００１２】アッド−ドロップ・マルチプレクサ
図１は様々な公称波長（λ1, ..., λ16）で動作する１
６個のチャネルに対しサービスを行なう従来技術のアッ
ド−ドロップ・マルチプレクサ（ＡＤＭ）１０を示す。
これらのチャネルは互いに例えば０．８ｎｍの間隔を置
いて隣接している。これらのチャネルは一例として１５
５０ｎｍの波長範囲内に存在する。光デマルチプレクサ
３００は入力ポート導波路１０１に沿って現れるマルチ
プレックスされた光信号をその成分チャネルに分離し、
それらを出力ポート２０１〜２１６で利用可能にする。
しかるに、光マルチプレクサ４００は入力ポート３０１
〜３１６上の入力チャネルを、導波路４０１に沿って伝
達するための合成出力信号に組合わせる。
６個のチャネルに対しサービスを行なう従来技術のアッ
ド−ドロップ・マルチプレクサ（ＡＤＭ）１０を示す。
これらのチャネルは互いに例えば０．８ｎｍの間隔を置
いて隣接している。これらのチャネルは一例として１５
５０ｎｍの波長範囲内に存在する。光デマルチプレクサ
３００は入力ポート導波路１０１に沿って現れるマルチ
プレックスされた光信号をその成分チャネルに分離し、
それらを出力ポート２０１〜２１６で利用可能にする。
しかるに、光マルチプレクサ４００は入力ポート３０１
〜３１６上の入力チャネルを、導波路４０１に沿って伝
達するための合成出力信号に組合わせる。
【００１３】光スイッチ５０は光デマルチプレクサ３０
０の出力ポートと光マルチプレクサ４００の入力ポート
との間に張設される各光路内に配列される。これらの光
スイッチ５０は、その入力ポートＡ、Ｂ上の光信号をそ
の出力ポートＣ、Ｄへルーティングするように機能す
る。一例として、通常の動作中、これらの光スイッチ５
０へはエネルギーは印加されず、上記光デマルチプレク
サ３００の出力ポート２０１〜２１６上の光信号はそれ
ぞれ光マルチプレクサ４００の入力ポート３０１〜３１
６へ伝達される。この状況では、それらの信号は“透過
される（passed through）”と言われる。光スイッチ５
０の動作に関して後で多くの記述が為される
０の出力ポートと光マルチプレクサ４００の入力ポート
との間に張設される各光路内に配列される。これらの光
スイッチ５０は、その入力ポートＡ、Ｂ上の光信号をそ
の出力ポートＣ、Ｄへルーティングするように機能す
る。一例として、通常の動作中、これらの光スイッチ５
０へはエネルギーは印加されず、上記光デマルチプレク
サ３００の出力ポート２０１〜２１６上の光信号はそれ
ぞれ光マルチプレクサ４００の入力ポート３０１〜３１
６へ伝達される。この状況では、それらの信号は“透過
される（passed through）”と言われる。光スイッチ５
０の動作に関して後で多くの記述が為される
【００１４】ＡＤＭ１０は、光伝達路に対して個々の情
報チャネルのアッド又はドロップ或いはそれらの双方を
行う能力が有るため、アッド−ドロップ・マルチプレク
サとして知られている。アッド（追加）されるべきチャ
ネルは集合的に指し示されている導波路１１に沿ってＡ
ＤＭ１０へ入力されるように図示され、しかるにドロッ
プされるべきチャネルは集合的に指し示されている導波
路１２に沿ってＡＤＭ１０から出力されるようにて図示
されている。残念なことに、これらの導波路１１、１２
は出力ポート２０１〜２１６と入力ポート３０１〜３１
６との間に張設されている導波路と交差し、その結果ク
ロストーク及び挿入損失が増大する原因を引き起こして
いる。
報チャネルのアッド又はドロップ或いはそれらの双方を
行う能力が有るため、アッド−ドロップ・マルチプレク
サとして知られている。アッド（追加）されるべきチャ
ネルは集合的に指し示されている導波路１１に沿ってＡ
ＤＭ１０へ入力されるように図示され、しかるにドロッ
プされるべきチャネルは集合的に指し示されている導波
路１２に沿ってＡＤＭ１０から出力されるようにて図示
されている。残念なことに、これらの導波路１１、１２
は出力ポート２０１〜２１６と入力ポート３０１〜３１
６との間に張設されている導波路と交差し、その結果ク
ロストーク及び挿入損失が増大する原因を引き起こして
いる。
【００１５】図２は、導波路の交差を伴うこと無く４個
のチャネルに対しサービスを行なう従来技術のＡＤＭ２
０を示す。透過チャネルは導波路２２１に沿ってこのＡ
ＤＭ２０へ入力され、導波路２２５に沿ってこのＡＤＭ
２０から出力される。上記伝達路へアッドされるべきチ
ャネルは、導波路光カプラ２３を介して導波路２２５へ
結合されている光マルチプレクサ４００を通ってＡＤＭ
２０へ入力される。伝達路からドロップされるべきチャ
ネルは、光デマルチプレクサ３００に沿ってＡＤＭ２０
から出力される。特に、光信号は導波路２２１に沿って
サーキュレータ２１へ入力されて導波路２２２上に出現
し、そこで数個の直列接続されているブラッグ反射器２
６、２７、２８、２９に入射する。各ブラッグ反射器は
複数の離間した線状の回析格子（grating line）を有
し、且つ、各ブラッグ反射器２６、２７、２８、２９が
異なる波長を反射するように構成されている。１反射器
内の線状回析格子の周期によって、反射される特定の波
長が決定されることになる。反射された後、導波路２２
２に沿ってサーキュレータ２１へ向かって伝播する光信
号は導波路２２３上に出現することとなる。サーキュレ
ータのこの特異な特性はコストの問題に行き当たり、技
術者が別の構成を捜し求めるようにさせる理由となる。
だがそれにも拘わらず、図２中の各ブラッグ反射器には
加熱素子が取付けられている。例えば加熱素子２５に電
力が印加されると、ブラッグ反射器２６の回析格子間の
間隔が増大される。従って、各反射器によって反射され
る特定の波長がその関連する加熱素子に印加されるエネ
ルギー量によって変化する可能性が有る。しかし、光信
号は各反射器を通って伝播する際に損失を受け、且つ、
例えばブラッグ反射器２９によって反射される波長が８
個（一方向当たり４個）の反射器を通って有効に伝播す
る。更に、ＡＤＭ２０は導波路の交差を何ら含まない
が、比較的に高価なサーキュレータ２１を使用し、且
つ、実際問題として信号損失を考慮して、約４チャネル
に制約されている。
のチャネルに対しサービスを行なう従来技術のＡＤＭ２
０を示す。透過チャネルは導波路２２１に沿ってこのＡ
ＤＭ２０へ入力され、導波路２２５に沿ってこのＡＤＭ
２０から出力される。上記伝達路へアッドされるべきチ
ャネルは、導波路光カプラ２３を介して導波路２２５へ
結合されている光マルチプレクサ４００を通ってＡＤＭ
２０へ入力される。伝達路からドロップされるべきチャ
ネルは、光デマルチプレクサ３００に沿ってＡＤＭ２０
から出力される。特に、光信号は導波路２２１に沿って
サーキュレータ２１へ入力されて導波路２２２上に出現
し、そこで数個の直列接続されているブラッグ反射器２
６、２７、２８、２９に入射する。各ブラッグ反射器は
複数の離間した線状の回析格子（grating line）を有
し、且つ、各ブラッグ反射器２６、２７、２８、２９が
異なる波長を反射するように構成されている。１反射器
内の線状回析格子の周期によって、反射される特定の波
長が決定されることになる。反射された後、導波路２２
２に沿ってサーキュレータ２１へ向かって伝播する光信
号は導波路２２３上に出現することとなる。サーキュレ
ータのこの特異な特性はコストの問題に行き当たり、技
術者が別の構成を捜し求めるようにさせる理由となる。
だがそれにも拘わらず、図２中の各ブラッグ反射器には
加熱素子が取付けられている。例えば加熱素子２５に電
力が印加されると、ブラッグ反射器２６の回析格子間の
間隔が増大される。従って、各反射器によって反射され
る特定の波長がその関連する加熱素子に印加されるエネ
ルギー量によって変化する可能性が有る。しかし、光信
号は各反射器を通って伝播する際に損失を受け、且つ、
例えばブラッグ反射器２９によって反射される波長が８
個（一方向当たり４個）の反射器を通って有効に伝播す
る。更に、ＡＤＭ２０は導波路の交差を何ら含まない
が、比較的に高価なサーキュレータ２１を使用し、且
つ、実際問題として信号損失を考慮して、約４チャネル
に制約されている。
【００１６】光ルータ
光ルータは光をその波長（色）に従って特定の伝送先へ
“ルーティング”するデバイスである。プリズムは光ル
ータの格好の例を供し、そのプリズムの出力面に白色光
の入力ビームがその色成分の連続スペクトルに分離され
て出力される。そのようなプリズムはまた、光デマルチ
プレクサは一般的に数個のそれらの全てが入力導波路上
に現れる入力波長（λ1,λ2, ...,λn）を個々に波長に
従って種々の特定出力導波路へルーティングするが、光
デマルチプレクサの動作も表す。光デマルチプレクサは
また、一群の入力波長を特定の出力導波路へルーティン
グすることが出来る。広く普及している１つの光ルータ
が“導波路格子ルータ（Waveguide Grating Router；Ｗ
ＧＲ）”として知られており、一方の方向の光伝達では
光デマルチプレクサとして動作し、逆方向では光マルチ
プレクサとして動作する。そのようなＷＧＲが米国特許
第５，１３６，６７１号に開示され、且つ、文献 "Appl
ications of the Integrated Waveguide Grating Route
r by B. Glance et al. at Vol. 12, No. 6, Journal o
f Lightwave Technology, pages 957-962 (June 1994)"
に記述されている。
“ルーティング”するデバイスである。プリズムは光ル
ータの格好の例を供し、そのプリズムの出力面に白色光
の入力ビームがその色成分の連続スペクトルに分離され
て出力される。そのようなプリズムはまた、光デマルチ
プレクサは一般的に数個のそれらの全てが入力導波路上
に現れる入力波長（λ1,λ2, ...,λn）を個々に波長に
従って種々の特定出力導波路へルーティングするが、光
デマルチプレクサの動作も表す。光デマルチプレクサは
また、一群の入力波長を特定の出力導波路へルーティン
グすることが出来る。広く普及している１つの光ルータ
が“導波路格子ルータ（Waveguide Grating Router；Ｗ
ＧＲ）”として知られており、一方の方向の光伝達では
光デマルチプレクサとして動作し、逆方向では光マルチ
プレクサとして動作する。そのようなＷＧＲが米国特許
第５，１３６，６７１号に開示され、且つ、文献 "Appl
ications of the Integrated Waveguide Grating Route
r by B. Glance et al. at Vol. 12, No. 6, Journal o
f Lightwave Technology, pages 957-962 (June 1994)"
に記述されている。
【００１７】ここで図３を参照して左から右方向への信
号伝播で光デマルチプレクシング機能を実行するルータ
を簡潔に説明する。ルータ３００はまた光デマルチプレ
クサとも呼ばれ、一並びの不等長光導波路から成る回析
格子３５０によって相互接続された１対のスター・カプ
ラ１，２を具備する。その導波路配列の全体に渡って外
方向に伝播するに連れ、それら導波路はそれら導波路内
を伝播する光信号に次第に増量する位相シフトを与える
ために、累進的により長くなる。
号伝播で光デマルチプレクシング機能を実行するルータ
を簡潔に説明する。ルータ３００はまた光デマルチプレ
クサとも呼ばれ、一並びの不等長光導波路から成る回析
格子３５０によって相互接続された１対のスター・カプ
ラ１，２を具備する。その導波路配列の全体に渡って外
方向に伝播するに連れ、それら導波路はそれら導波路内
を伝播する光信号に次第に増量する位相シフトを与える
ために、累進的により長くなる。
【００１８】スター・カプラは、波長選択性をルーティ
ングすること無く光波を任意の入力ポートから全ての出
力ポートへ結合する。スター・カプラは受動光ネットワ
ークで基本交差接続エレメントとして広く使用されてい
る。理想的には、任意の入力ポートからの光エネルギー
をエネルギー損失無く全ての出力ポートに均等に分割
し、その結果、各出力ポートは等分された入力エネルギ
ーを受ける。スター・カプラ１は、２つの湾曲した、好
ましくは円弧状の境界１ａ及び１ｂを有する自由空間領
域を有する誘電体スラブ（dielectric slab）１２０を
包含する。スター・カプラ１内でのエネルギー伝達は、
その入力ポート導波路１０１とその各出力ポートとの間
の誘電体スラブ１２０内で拡散（radiation）すること
によって実現される。スター・カプラ２は、２つの湾曲
した、好ましくは円弧状の境界２ａ及び２ｂを有する自
由空間領域を有する誘電体スラブ２２０を包含する。ス
ター・カプラ２内でのエネルギー伝達は、その各入力ポ
ートとその各出力ポートとの間の誘電体スラブ２２０内
で拡散（radiation）することによって実現される。回
析格子３５０の各導波路はスター・カプラ２の境界２ａ
に沿って均等に分配され、おおよそ境界２ｂ上に存在す
る焦点の方向へ放射状に伝達される。スター・カプラ１
と同様に、スター・カプラ２は２つの湾曲した、好まし
くは円弧状の境界２ａ及び２ｂを有する自由空間領域を
形成する誘電体材料のスラブ２２０を具備する。出力ポ
ート２０１〜２１６は境界２ａに沿って実質的に均等に
分配されて自由空間領域即ち誘電体スラブ２２０に接続
されている。
ングすること無く光波を任意の入力ポートから全ての出
力ポートへ結合する。スター・カプラは受動光ネットワ
ークで基本交差接続エレメントとして広く使用されてい
る。理想的には、任意の入力ポートからの光エネルギー
をエネルギー損失無く全ての出力ポートに均等に分割
し、その結果、各出力ポートは等分された入力エネルギ
ーを受ける。スター・カプラ１は、２つの湾曲した、好
ましくは円弧状の境界１ａ及び１ｂを有する自由空間領
域を有する誘電体スラブ（dielectric slab）１２０を
包含する。スター・カプラ１内でのエネルギー伝達は、
その入力ポート導波路１０１とその各出力ポートとの間
の誘電体スラブ１２０内で拡散（radiation）すること
によって実現される。スター・カプラ２は、２つの湾曲
した、好ましくは円弧状の境界２ａ及び２ｂを有する自
由空間領域を有する誘電体スラブ２２０を包含する。ス
ター・カプラ２内でのエネルギー伝達は、その各入力ポ
ートとその各出力ポートとの間の誘電体スラブ２２０内
で拡散（radiation）することによって実現される。回
析格子３５０の各導波路はスター・カプラ２の境界２ａ
に沿って均等に分配され、おおよそ境界２ｂ上に存在す
る焦点の方向へ放射状に伝達される。スター・カプラ１
と同様に、スター・カプラ２は２つの湾曲した、好まし
くは円弧状の境界２ａ及び２ｂを有する自由空間領域を
形成する誘電体材料のスラブ２２０を具備する。出力ポ
ート２０１〜２１６は境界２ａに沿って実質的に均等に
分配されて自由空間領域即ち誘電体スラブ２２０に接続
されている。
【００１９】図４は左から右方向への信号伝播光デマル
チプレクシング機能を実行するルータ即ち光マルチプレ
クサ４００を示す。スター・カプラ3の入力ポート３０
１〜３１６上に個々に現れる中心波長（λ1,λ2, ...,
λ16）を持つ複数の光チャネルが複数の不等長導波路４
５０を介してスター・カプラ４に接続されている。これ
らの不等長導波路４５０はそれぞれ異なる入力ポート３
０１〜３１６上に個々に現れる個々の入力チャネルが全
て出力ポート導波路４０１上に合焦されるようにする回
析格子を形成する。上述のように、各スター・カプラ
３，４はそれぞれそれらの向かい合わせの境界３ａ，３
ｂ及び４ａ，４ｂに沿って配置されている入力導波路及
び出力導波路を有する誘電体スラブ３２０、４２０を具
備する。
チプレクシング機能を実行するルータ即ち光マルチプレ
クサ４００を示す。スター・カプラ3の入力ポート３０
１〜３１６上に個々に現れる中心波長（λ1,λ2, ...,
λ16）を持つ複数の光チャネルが複数の不等長導波路４
５０を介してスター・カプラ４に接続されている。これ
らの不等長導波路４５０はそれぞれ異なる入力ポート３
０１〜３１６上に個々に現れる個々の入力チャネルが全
て出力ポート導波路４０１上に合焦されるようにする回
析格子を形成する。上述のように、各スター・カプラ
３，４はそれぞれそれらの向かい合わせの境界３ａ，３
ｂ及び４ａ，４ｂに沿って配置されている入力導波路及
び出力導波路を有する誘電体スラブ３２０、４２０を具
備する。
【００２０】図３及び図４にそれぞれ示されるように、
ルータ即ち光デマルチプレクサ３００と光マルチプレク
サ４００とは実質的に同一であるが、しかし本明細書の
全体に渡る理解を明確にするために、これらのルータは
それらが異なる機能を実行するために異なる参照番号を
有する。更に、光マルチプレクサ或いは光デマルチプレ
クサとしての動作を向上する種々の種類の構成が考察さ
れている。更に、これらのルータは、一例として１６チ
ャネルのデバイスであり、本発明によりそれを超える或
いはそれ未満の数のチャネルも又考察されている。
ルータ即ち光デマルチプレクサ３００と光マルチプレク
サ４００とは実質的に同一であるが、しかし本明細書の
全体に渡る理解を明確にするために、これらのルータは
それらが異なる機能を実行するために異なる参照番号を
有する。更に、光マルチプレクサ或いは光デマルチプレ
クサとしての動作を向上する種々の種類の構成が考察さ
れている。更に、これらのルータは、一例として１６チ
ャネルのデバイスであり、本発明によりそれを超える或
いはそれ未満の数のチャネルも又考察されている。
【００２１】マッハ・ツェンダ干渉計
図５は、基本導波路干渉デバイスであるマッハ・ツェン
ダ（ＭＺ）干渉計の形態の光スイッチ５０を開示してい
る。この光スイッチ５０は一対の導波路分路５３，５４
によって接続された２個の光カプラ５１，５２（又はＹ
字型分岐光カプラ）から成る。これらの分路が異なる長
さを有するとき、遅延差（即ち、位相シフト）が存在
し、その結果、各分路からの光信号が光カプラ５１内で
再結合するとき、それら光信号が互いに、強め合うよう
にか又は弱め合うようにかの何れかで互いに干渉する。
導波路分路５４はその光路長を制御する加熱素子５６を
持つ光導波路であり、従って非加熱の導波路分路５３と
較べると位相シフト（φ）を有する。一例として、無パ
ワー状態では導波路分路５３と５４とは等しい長さを有
する。通常の動作中には、光スイッチ５０は入力光がど
のパスを採るかを制御する。無パワー状態ではφ = 0で
あり、そうするとポートＡの光信号はポートＤへ伝達さ
れ、その一方でポートＢの光信号はポートＣへ伝達され
る。このことは光スイッチ５０の交差状態（cross stat
e）と言われる。しかし、充分なパワー（約０．５ワッ
ト）が加熱素子５６に印加されると、導波路分路５４の
光路長はλ／２だけ増大され、それによりポートＡの光
信号はポートＣへ伝達され、その一方でポートＢの光信
号はポートＤへ伝達される。このことは光スイッチ５０
の平行線状態（bar state）と言われる。なお、λが導
波路分路５４内での光信号の中心波長（一例として、約
１５５０ｎｍ）であることに注目しなければならない。
ダ（ＭＺ）干渉計の形態の光スイッチ５０を開示してい
る。この光スイッチ５０は一対の導波路分路５３，５４
によって接続された２個の光カプラ５１，５２（又はＹ
字型分岐光カプラ）から成る。これらの分路が異なる長
さを有するとき、遅延差（即ち、位相シフト）が存在
し、その結果、各分路からの光信号が光カプラ５１内で
再結合するとき、それら光信号が互いに、強め合うよう
にか又は弱め合うようにかの何れかで互いに干渉する。
導波路分路５４はその光路長を制御する加熱素子５６を
持つ光導波路であり、従って非加熱の導波路分路５３と
較べると位相シフト（φ）を有する。一例として、無パ
ワー状態では導波路分路５３と５４とは等しい長さを有
する。通常の動作中には、光スイッチ５０は入力光がど
のパスを採るかを制御する。無パワー状態ではφ = 0で
あり、そうするとポートＡの光信号はポートＤへ伝達さ
れ、その一方でポートＢの光信号はポートＣへ伝達され
る。このことは光スイッチ５０の交差状態（cross stat
e）と言われる。しかし、充分なパワー（約０．５ワッ
ト）が加熱素子５６に印加されると、導波路分路５４の
光路長はλ／２だけ増大され、それによりポートＡの光
信号はポートＣへ伝達され、その一方でポートＢの光信
号はポートＤへ伝達される。このことは光スイッチ５０
の平行線状態（bar state）と言われる。なお、λが導
波路分路５４内での光信号の中心波長（一例として、約
１５５０ｎｍ）であることに注目しなければならない。
【００２２】光カプラ５１，５２は、各々が2個の入力
ポートと2個の出力ポートとを有する、３ｄＢ導波路光
カプラである。一例として、光カプラ５１は入力ポート
Ａに現れる光波信号の等分量を導波路分路５３，５４の
双方へ分配し、光カプラ５１はまた入力ポートＢに現れ
る光波信号の等分量を導波路分路５３，５４の双方へ分
配する。それにより、各導波路分路へ分配された信号の
大きさは互いにほぼ同等であり、それらの位相シフトは
相違する。なお、３ｄＢ導波路光カプラはマトリックス
形式で最も旨く説明される非対称伝達関数を有する。以
下、更に詳細に説明する。
ポートと2個の出力ポートとを有する、３ｄＢ導波路光
カプラである。一例として、光カプラ５１は入力ポート
Ａに現れる光波信号の等分量を導波路分路５３，５４の
双方へ分配し、光カプラ５１はまた入力ポートＢに現れ
る光波信号の等分量を導波路分路５３，５４の双方へ分
配する。それにより、各導波路分路へ分配された信号の
大きさは互いにほぼ同等であり、それらの位相シフトは
相違する。なお、３ｄＢ導波路光カプラはマトリックス
形式で最も旨く説明される非対称伝達関数を有する。以
下、更に詳細に説明する。
【００２３】図６及び図７は、“パワー・オン”状態及
び“パワー・オフ”状態における光スイッチ５０の伝達
特性を、それぞれ簡単に示す。光スイッチ５０で、光信
号の伝達が減衰されるべき光信号のパスに３０ｄＢを超
える挿入損失が取り込まれるが、しかしその伝達がイネ
ーブルされるべき光信号のパスには殆ど或いは全く挿入
損失は取り込まれない。光スイッチ５０の加熱素子５６
へパワーが印加されると、平行線状態での伝達はイネー
ブルされ、然るに交差状態での伝達は減衰される。図６
は、この結果が実質的に約１５５０ｎｍに中心を持つ波
長領域で実現されることを示す。光スイッチ５０の加熱
素子５６からパワーが除去されると、交差状態での伝達
はイネーブルされ、然るに平行線状態での伝達は減衰さ
れる。図７は、この結果が実質的に約１５７０ｎｍに中
心を持つ波長領域で実現されることを示す。
び“パワー・オフ”状態における光スイッチ５０の伝達
特性を、それぞれ簡単に示す。光スイッチ５０で、光信
号の伝達が減衰されるべき光信号のパスに３０ｄＢを超
える挿入損失が取り込まれるが、しかしその伝達がイネ
ーブルされるべき光信号のパスには殆ど或いは全く挿入
損失は取り込まれない。光スイッチ５０の加熱素子５６
へパワーが印加されると、平行線状態での伝達はイネー
ブルされ、然るに交差状態での伝達は減衰される。図６
は、この結果が実質的に約１５５０ｎｍに中心を持つ波
長領域で実現されることを示す。光スイッチ５０の加熱
素子５６からパワーが除去されると、交差状態での伝達
はイネーブルされ、然るに平行線状態での伝達は減衰さ
れる。図７は、この結果が実質的に約１５７０ｎｍに中
心を持つ波長領域で実現されることを示す。
【００２４】干渉計構成を持つ光ＡＤＭ
図８は本発明により、マッハ・ツェンダ（ＭＺ）干渉計
として構成されている光ＡＤＭを開示する。図８のＡＤ
Ｍと図５のＭＺ干渉計とは類似する。このＡＤＭの上側
導波路分路６３では、光デマルチプレクサ３００−１と
光マルチプレクサ４００−１とが、幾つかに加熱素子６
５を包含する接続導波路群７０によって相互接続されて
いる。これらの接続導波路群７０は、各々同じ量の位相
遅れを有し、そのパスを介して伝播する光波の偏光を保
持する。これら接続導波路群７０のこの重要な特徴はコ
ヒーレンスと呼ばれる。従って、接続導波路群７０はコ
ヒーレント接続導波路であると言われる。光デマルチプ
レクサ３００−１及び光マルチプレクサ４００−１の構
成は、それぞれ図３及び図４に示されている。上記ＡＤ
Ｍの下側導波路分路６４は、幾つかに加熱素子６６を包
含するコヒーレント接続導波路８０によって相互接続さ
れている光デマルチプレクサ３００−２及び光マルチプ
レクサ４００−２を包含する。光デマルチプレクサ３０
０−２及び光マルチプレクサ４００−２の構成は、それ
ぞれ図３及び図４に示されている。
として構成されている光ＡＤＭを開示する。図８のＡＤ
Ｍと図５のＭＺ干渉計とは類似する。このＡＤＭの上側
導波路分路６３では、光デマルチプレクサ３００−１と
光マルチプレクサ４００−１とが、幾つかに加熱素子６
５を包含する接続導波路群７０によって相互接続されて
いる。これらの接続導波路群７０は、各々同じ量の位相
遅れを有し、そのパスを介して伝播する光波の偏光を保
持する。これら接続導波路群７０のこの重要な特徴はコ
ヒーレンスと呼ばれる。従って、接続導波路群７０はコ
ヒーレント接続導波路であると言われる。光デマルチプ
レクサ３００−１及び光マルチプレクサ４００−１の構
成は、それぞれ図３及び図４に示されている。上記ＡＤ
Ｍの下側導波路分路６４は、幾つかに加熱素子６６を包
含するコヒーレント接続導波路８０によって相互接続さ
れている光デマルチプレクサ３００−２及び光マルチプ
レクサ４００−２を包含する。光デマルチプレクサ３０
０−２及び光マルチプレクサ４００−２の構成は、それ
ぞれ図３及び図４に示されている。
【００２５】本発明の好適な実施例では、接続導波路群
７０に関わる加熱素子６５は非動作状態である。それら
加熱素子６５は、単に確実に光パス即ち接続導波路群７
０及び８０が同じ量の機械的歪みを受けるようにするた
めだけに存在する。従って、選択されたチャネルの光ス
イッチングは、導波路分路６４内の選択された加熱素子
６６を活性状態にすることによって実現される。一例と
して、無パワー状態では光パス即ち接続導波路群７０及
び８０は同じ長さを有する。この状況では、加熱素子６
６によって付与される位相シフトは、不活性の加熱素子
６５によって付与される位相シフトを基準として、０°
であり、ポートＡ上の全光チャネルがポートＤへ伝達さ
れる。然るにポートＢ上の全光チャネルはポートＣへ伝
達される。しかし、光デマルチプレクサ３００−２と光
マルチプレクサ４００−２との間の各加熱素子６６は、
単一チャネルの転送を行なうために別々に制御される。
例えば、接続導波路８１の加熱素子６６に電源が供給さ
れると、光パス即ち接続導波路８１の長さがλ1／２
（即ち、１８０°）だけ増大される。なお、λ1は接続
導波路８１によって伝送される光チャネルの中心波長で
ある。その結果、ポートＡ上の中心波長λ1を有する光
チャネルはポートＣへ転送され、ポートＢ上の中心波長
λ1を有する光チャネルはポートＤへ転送される。別の
言い方では、ポートＢ上の入力信号が中心波長λ1B，λ
2B，λ3B，…，λ16Bを有し、且つ、入力ポートＢ上の
チャネル（λ1B）を入力ポートＡ上の他のチャネル（λ
1A）で置換えることが望ましいと思われる。これらのチ
ャネルは同じ中心波長λ1Aを有する。このことは、光パ
ス即ち接続導波路８１中の加熱素子６６を活性状態にす
ることによって実現され、それによってその長さがλ1
／２だけ増大される。その結果、出力ポートＣ上の光信
号は現時点で中心波長λ1A，λ2A，λ3A，…，λ16Aを
有し、且つ、出力ポートＤ上の光信号は現時点で中心波
長λ1Bを有する。
７０に関わる加熱素子６５は非動作状態である。それら
加熱素子６５は、単に確実に光パス即ち接続導波路群７
０及び８０が同じ量の機械的歪みを受けるようにするた
めだけに存在する。従って、選択されたチャネルの光ス
イッチングは、導波路分路６４内の選択された加熱素子
６６を活性状態にすることによって実現される。一例と
して、無パワー状態では光パス即ち接続導波路群７０及
び８０は同じ長さを有する。この状況では、加熱素子６
６によって付与される位相シフトは、不活性の加熱素子
６５によって付与される位相シフトを基準として、０°
であり、ポートＡ上の全光チャネルがポートＤへ伝達さ
れる。然るにポートＢ上の全光チャネルはポートＣへ伝
達される。しかし、光デマルチプレクサ３００−２と光
マルチプレクサ４００−２との間の各加熱素子６６は、
単一チャネルの転送を行なうために別々に制御される。
例えば、接続導波路８１の加熱素子６６に電源が供給さ
れると、光パス即ち接続導波路８１の長さがλ1／２
（即ち、１８０°）だけ増大される。なお、λ1は接続
導波路８１によって伝送される光チャネルの中心波長で
ある。その結果、ポートＡ上の中心波長λ1を有する光
チャネルはポートＣへ転送され、ポートＢ上の中心波長
λ1を有する光チャネルはポートＤへ転送される。別の
言い方では、ポートＢ上の入力信号が中心波長λ1B，λ
2B，λ3B，…，λ16Bを有し、且つ、入力ポートＢ上の
チャネル（λ1B）を入力ポートＡ上の他のチャネル（λ
1A）で置換えることが望ましいと思われる。これらのチ
ャネルは同じ中心波長λ1Aを有する。このことは、光パ
ス即ち接続導波路８１中の加熱素子６６を活性状態にす
ることによって実現され、それによってその長さがλ1
／２だけ増大される。その結果、出力ポートＣ上の光信
号は現時点で中心波長λ1A，λ2A，λ3A，…，λ16Aを
有し、且つ、出力ポートＤ上の光信号は現時点で中心波
長λ1Bを有する。
【００２６】本発明で使用されているような、加熱素子
の構造は周知であり、一般に導波路上に配置された薄膜
加熱素子で構成されている。単一モード導波路コアは８
ｎｍ角の断面を有し、その表面側と底面側を約５０ｎｍ
の厚みを持つクラッドで囲繞されるようにすることが可
能である。底面側のクラッドの下方ではシリコン基板が
約７００ｎｍであり、その一方で上記薄膜加熱素子が表
面側のクラッド上に載置される。上記加熱素子からの熱
がそのクラッドを通って更にシリコン基板中に拡散し、
それによって加熱領域の導波路の長さを増大させる。約
０．５ワットがλ１／２に等しい位相シフトを誘起する
のに消費される。１ミリ秒台の光スイッチング応答時間
が代表的である。加熱素子に関する更に詳細は文献 "Br
idge-Suspended Silica-Waveguide Thermo-Optic Phase
Shifter and its Application to Mach-Zehnder Type
Optical Switch by Akio Sugita et al., Vol. E 73, N
o. 1, The Transactions of the IEICE, at pages 105-
109 (January 1990)" に開示されている。
の構造は周知であり、一般に導波路上に配置された薄膜
加熱素子で構成されている。単一モード導波路コアは８
ｎｍ角の断面を有し、その表面側と底面側を約５０ｎｍ
の厚みを持つクラッドで囲繞されるようにすることが可
能である。底面側のクラッドの下方ではシリコン基板が
約７００ｎｍであり、その一方で上記薄膜加熱素子が表
面側のクラッド上に載置される。上記加熱素子からの熱
がそのクラッドを通って更にシリコン基板中に拡散し、
それによって加熱領域の導波路の長さを増大させる。約
０．５ワットがλ１／２に等しい位相シフトを誘起する
のに消費される。１ミリ秒台の光スイッチング応答時間
が代表的である。加熱素子に関する更に詳細は文献 "Br
idge-Suspended Silica-Waveguide Thermo-Optic Phase
Shifter and its Application to Mach-Zehnder Type
Optical Switch by Akio Sugita et al., Vol. E 73, N
o. 1, The Transactions of the IEICE, at pages 105-
109 (January 1990)" に開示されている。
【００２７】ここで、加熱素子６６は接続導波路８１の
長さを増大するために別のエレメントで置換えることが
出来る。特に、磁気歪み、電気歪み或いは光歪みが、光
導波路に歪みを誘起し、それによってその諸光学特性を
変更するために使用することが可能である。歪みが光学
材料に加わると、その屈折率（即ち、その光学材料中の
光速）が変化することになる。その結果、導波路の経路
長は加えられた歪みに従って増減することが出来る。米
国特許第５，５０２，７８１号はそのようなエレメント
を開示している。
長さを増大するために別のエレメントで置換えることが
出来る。特に、磁気歪み、電気歪み或いは光歪みが、光
導波路に歪みを誘起し、それによってその諸光学特性を
変更するために使用することが可能である。歪みが光学
材料に加わると、その屈折率（即ち、その光学材料中の
光速）が変化することになる。その結果、導波路の経路
長は加えられた歪みに従って増減することが出来る。米
国特許第５，５０２，７８１号はそのようなエレメント
を開示している。
【００２８】また、接続導波路群７０中の個々の各接続
導波路（即ち、７１，７２，７３，…）が接続導波路８
０中に対応する接続導波路（即ち、８１，８２，８３，
…）を有する。アッド或いはドロップ機能を実行するた
めに、それら対応する接続導波路の１つにλ／２の位相
シフトを有することが単に必要とされる。本発明では、
このことは加熱素子６６だけを動作状態にすることによ
って実現される。しかし、このことはまた、例えば、接
続導波路群７０内では奇数番の導波路（即ち、７１，７
３，…）を動作状態にし、且つ接続導波路８０内では偶
数番の導波路（即ち、８２，８４，…）を動作状態にす
ることによっても実現することが可能であろう。それは
単に設計選択の問題である。更に、それらチャネルの全
てにアッド又はドロップを行なう能力を与えることは必
要ではない。例えば、それら接続導波路の半数を透過チ
ャネル用に取って置くことが望ましいことであろう。こ
のこともまた、設計選択の問題である。
導波路（即ち、７１，７２，７３，…）が接続導波路８
０中に対応する接続導波路（即ち、８１，８２，８３，
…）を有する。アッド或いはドロップ機能を実行するた
めに、それら対応する接続導波路の１つにλ／２の位相
シフトを有することが単に必要とされる。本発明では、
このことは加熱素子６６だけを動作状態にすることによ
って実現される。しかし、このことはまた、例えば、接
続導波路群７０内では奇数番の導波路（即ち、７１，７
３，…）を動作状態にし、且つ接続導波路８０内では偶
数番の導波路（即ち、８２，８４，…）を動作状態にす
ることによっても実現することが可能であろう。それは
単に設計選択の問題である。更に、それらチャネルの全
てにアッド又はドロップを行なう能力を与えることは必
要ではない。例えば、それら接続導波路の半数を透過チ
ャネル用に取って置くことが望ましいことであろう。こ
のこともまた、設計選択の問題である。
【００２９】ＡＤＭ６０は光伝達路に対し、チャネルの
アッド及びドロップを行うことが出来る。しかし、チャ
ネルがドロップされるだけで、アッドされるチャネルが
無い用途が有る。そのような用途では、第1光カプラ６
１は単に一個の入力ポートＢを必要とするだけである。
従って、第1光カプラ６１は１個の入力ポートと２個の
出力ポートを有するＹ字型分岐光カプラであってもよ
い。事実、第1光カプラ６１は１×Ｎパワー・スプリッ
タであることさえ可能である。なお、ＡＤＭ６０内の導
波路分路６３，６４へ伝達された光信号が実質的に互い
に等しい限り、Ｎ? ２である。
アッド及びドロップを行うことが出来る。しかし、チャ
ネルがドロップされるだけで、アッドされるチャネルが
無い用途が有る。そのような用途では、第1光カプラ６
１は単に一個の入力ポートＢを必要とするだけである。
従って、第1光カプラ６１は１個の入力ポートと２個の
出力ポートを有するＹ字型分岐光カプラであってもよ
い。事実、第1光カプラ６１は１×Ｎパワー・スプリッ
タであることさえ可能である。なお、ＡＤＭ６０内の導
波路分路６３，６４へ伝達された光信号が実質的に互い
に等しい限り、Ｎ? ２である。
【００３０】コヒーレント接続導波路
通常のＡＤＭ内の光マルチプレクサと光デマルチプレク
サとの間の接続導波路はコヒーレントではない。このこ
とは、光マルチプレクサや光デマルチプレクサ並びに接
続導波路が別々の基板上に形成されるとき、一般的に避
け難いことである。そのような非コヒーレントな接続導
波路により、通過帯域のオーバラップ及び非理想のクロ
ストークのために予測不能な光マルチ・パス干渉が引き
起こされる。その結果、例え誰かが光デマルチプレクサ
の隣接チャネル・クロストーク要求基準を無視し、そし
て２個の広通過帯域ルータを縦続接続したとしても、そ
の対の合成通過帯域はやはり、１９９８年２月１０日に
出願された係続中の米国出願第０９／０２１５０８号
（C. Dragone 52-22-4）に記述されているような光マル
チ・パス干渉によって発生する振動リップルのせいで広
く平坦な領域を持つことはない。
サとの間の接続導波路はコヒーレントではない。このこ
とは、光マルチプレクサや光デマルチプレクサ並びに接
続導波路が別々の基板上に形成されるとき、一般的に避
け難いことである。そのような非コヒーレントな接続導
波路により、通過帯域のオーバラップ及び非理想のクロ
ストークのために予測不能な光マルチ・パス干渉が引き
起こされる。その結果、例え誰かが光デマルチプレクサ
の隣接チャネル・クロストーク要求基準を無視し、そし
て２個の広通過帯域ルータを縦続接続したとしても、そ
の対の合成通過帯域はやはり、１９９８年２月１０日に
出願された係続中の米国出願第０９／０２１５０８号
（C. Dragone 52-22-4）に記述されているような光マル
チ・パス干渉によって発生する振動リップルのせいで広
く平坦な領域を持つことはない。
【００３１】光マルチ・パス干渉は接続導波路をコヒー
レントにすることによって、即ち、偏光を保持し、同じ
量の位相遅れを有するパスとすることにより、制御され
るようにすることが可能である。異なる接続導波路間
に、それらパスの長さを互いに等しく± Ｎ×λsにする
ことによって、同じ量の位相遅れを与えることが可能で
ある。なお、Ｎは整数であり、λsは第“ｓ”順位の接
続導波路によって伝送される平均波長である。コヒーレ
ント接続導波路でもって、我々は、全チャネルをカバー
する広い波長帯に渡って実質的に平坦である複合波長応
答を有するマルチプレクサ−デマルチプレクサ対を構成
することが出来る。プレーナ型導波路テクノロジーでも
って、我々は、カプラ並びに光デマルチプレクサ、光マ
ルチプレクサ、接続導波路を同一の基板上に集積するこ
とが出来る。このことは、コヒーレント接続導波路が、
もし光学部品が複数の基板上に形成されていれば容易に
実現することが出来ない精密な経路長制御を必要とする
ので重要である。本発明では、コヒーレント接続導波路
が各光デマルチプレクサ及び光マルチプレクサ間に張設
される。換言すれば、各パスがそれに沿って伝播する光
の偏光を保持し、且つ、各パスの位相遅れが他の全ての
パスの位相遅れと等しい±Ｎ×３６０°である。これら
の導波路は各々、実質的に矩形断面形状を有する。な
お、非円形断面形状を有する導波路及び異方性歪みを有
する円形断面導波路（circular waveguide）も偏光を保
持するのに有効である。第１光デマルチプレクサ３００
−１と第１光マルチプレクサ４００−１との間の各コヒ
ーレント接続導波路群７０が全て同じ長さＬ1を有し、
第２光デマルチプレクサ３００−２と第２光マルチプレ
クサ４００−２との間の各コヒーレント接続導波路８０
が全て同じ長さＬ2を有することが好ましい。そして、
長さＬ1が長さＬ2に等しいことが好ましい。更に、本発
明の好適な実施例では、光カプラ（例えば６１，６２）
並びに光デマルチプレクサ（例えば３００−１，３００
−２）、光マルチプレクサ（例えば４００−１，４００
−２）、接続導波路（例えば６３，６４，７０，８０，
６７，６８）が全て同一の基板上に存在する。
レントにすることによって、即ち、偏光を保持し、同じ
量の位相遅れを有するパスとすることにより、制御され
るようにすることが可能である。異なる接続導波路間
に、それらパスの長さを互いに等しく± Ｎ×λsにする
ことによって、同じ量の位相遅れを与えることが可能で
ある。なお、Ｎは整数であり、λsは第“ｓ”順位の接
続導波路によって伝送される平均波長である。コヒーレ
ント接続導波路でもって、我々は、全チャネルをカバー
する広い波長帯に渡って実質的に平坦である複合波長応
答を有するマルチプレクサ−デマルチプレクサ対を構成
することが出来る。プレーナ型導波路テクノロジーでも
って、我々は、カプラ並びに光デマルチプレクサ、光マ
ルチプレクサ、接続導波路を同一の基板上に集積するこ
とが出来る。このことは、コヒーレント接続導波路が、
もし光学部品が複数の基板上に形成されていれば容易に
実現することが出来ない精密な経路長制御を必要とする
ので重要である。本発明では、コヒーレント接続導波路
が各光デマルチプレクサ及び光マルチプレクサ間に張設
される。換言すれば、各パスがそれに沿って伝播する光
の偏光を保持し、且つ、各パスの位相遅れが他の全ての
パスの位相遅れと等しい±Ｎ×３６０°である。これら
の導波路は各々、実質的に矩形断面形状を有する。な
お、非円形断面形状を有する導波路及び異方性歪みを有
する円形断面導波路（circular waveguide）も偏光を保
持するのに有効である。第１光デマルチプレクサ３００
−１と第１光マルチプレクサ４００−１との間の各コヒ
ーレント接続導波路群７０が全て同じ長さＬ1を有し、
第２光デマルチプレクサ３００−２と第２光マルチプレ
クサ４００−２との間の各コヒーレント接続導波路８０
が全て同じ長さＬ2を有することが好ましい。そして、
長さＬ1が長さＬ2に等しいことが好ましい。更に、本発
明の好適な実施例では、光カプラ（例えば６１，６２）
並びに光デマルチプレクサ（例えば３００−１，３００
−２）、光マルチプレクサ（例えば４００−１，４００
−２）、接続導波路（例えば６３，６４，７０，８０，
６７，６８）が全て同一の基板上に存在する。
【００３２】なお、上側導波路分路６３又は下側導波路
分路６４に１８０°の位相シフトを取り込むことでの
み、出力ポートＣ、Ｄが反転されることに注目しなけれ
ばならない。従って、上側導波路分路６３と下側導波路
分路６４とは互いにN×１８０°の位相差を持つことが
出来る。この状況では、コヒーレント接続導波路が互い
に等しい±N×１８０°の位相遅れを持つそれらのパス
を包含すると言える。最後に注目すべきこととして、可
調整加熱素子を導波路分路の１つに取付けてそれら導波
路分路間の何らかの好ましくない位相シフト差を“掃討
（mop-up）”することにより、各マルチプレクサ−デマ
ルチプレクサ対を別々の基板上に形成することが可能で
あろう。
分路６４に１８０°の位相シフトを取り込むことでの
み、出力ポートＣ、Ｄが反転されることに注目しなけれ
ばならない。従って、上側導波路分路６３と下側導波路
分路６４とは互いにN×１８０°の位相差を持つことが
出来る。この状況では、コヒーレント接続導波路が互い
に等しい±N×１８０°の位相遅れを持つそれらのパス
を包含すると言える。最後に注目すべきこととして、可
調整加熱素子を導波路分路の１つに取付けてそれら導波
路分路間の何らかの好ましくない位相シフト差を“掃討
（mop-up）”することにより、各マルチプレクサ−デマ
ルチプレクサ対を別々の基板上に形成することが可能で
あろう。
【００３３】図９は、図８の光デマルチプレクサと光マ
ルチプレクサとの間の各コヒーレント接続導波路（例え
ば８１）が、好ましい例として、１対の外側導波路８１
１，８１４間に１又は２個以上の内側導波路８１２，８
１３が配列されている線形配列を有する構成を示す。図
１０に示されるように、接続導波路８１はwideで且つ実
質的に平坦な伝達特性を有する。このパスを越えて伝播
する光波の中心波長はλ1である。また図１０に示され
るように、接続導波路８１、８２等の伝達特性は導波路
８１１〜８１４、８２１〜８２４に沿って個々に伝達さ
れる４個のガウス通過帯域（Gaussian passband）の合
成特性である。これらの導波路はコヒーレントであり、
且つ、それらのガウス通過帯域はそれらの−３ｄＢレベ
ル（半値レベル）に対応する波長で交差するように構成
されているので、総合伝達特性は実質的に平坦である。
それらのチャネルの中心波長λ1，λ2，λ3は一例とし
て１５５０ｎｍ波長領域に存在し、且つ、約０．８ｎｍ
離間されている。
ルチプレクサとの間の各コヒーレント接続導波路（例え
ば８１）が、好ましい例として、１対の外側導波路８１
１，８１４間に１又は２個以上の内側導波路８１２，８
１３が配列されている線形配列を有する構成を示す。図
１０に示されるように、接続導波路８１はwideで且つ実
質的に平坦な伝達特性を有する。このパスを越えて伝播
する光波の中心波長はλ1である。また図１０に示され
るように、接続導波路８１、８２等の伝達特性は導波路
８１１〜８１４、８２１〜８２４に沿って個々に伝達さ
れる４個のガウス通過帯域（Gaussian passband）の合
成特性である。これらの導波路はコヒーレントであり、
且つ、それらのガウス通過帯域はそれらの−３ｄＢレベ
ル（半値レベル）に対応する波長で交差するように構成
されているので、総合伝達特性は実質的に平坦である。
それらのチャネルの中心波長λ1，λ2，λ3は一例とし
て１５５０ｎｍ波長領域に存在し、且つ、約０．８ｎｍ
離間されている。
【００３４】或るチャネルがドロップされるべきである
ときは、隣接チャネルとは干渉を殆ど或いは全く持たず
にドロップされることが望ましい。このことはチャネル
端にガードバンドを供することによって実現される。例
えば、もし中心波長λ2を有するチャネルがドロップさ
れると、内側導波路８２２，８２３と関連するガウス通
過帯域内の信号だけが１８０°移相される。再び図９に
おいて、このことは加熱素子６６を外側の導波路８２１
及び８２４ではなく、内側導波路８２２及び８２３の上
方に配置することによって実現される。更に、λ2チャ
ネル内のほぼ全ての信号エネルギーがそのチャネルの中
心領域内に包含されるので、それらチャネル端にはほん
の僅かな量の信号エネルギーしか含まれない。だがそれ
にも拘わらず、このことによってドロップされたチャネ
ルの通過帯域が縮小し、且つ、上記λ2チャネルの下流
で望ましくないノイズが発生することに導かれるが、し
かしこれらの影響は極小であることに注目しなければな
らない。
ときは、隣接チャネルとは干渉を殆ど或いは全く持たず
にドロップされることが望ましい。このことはチャネル
端にガードバンドを供することによって実現される。例
えば、もし中心波長λ2を有するチャネルがドロップさ
れると、内側導波路８２２，８２３と関連するガウス通
過帯域内の信号だけが１８０°移相される。再び図９に
おいて、このことは加熱素子６６を外側の導波路８２１
及び８２４ではなく、内側導波路８２２及び８２３の上
方に配置することによって実現される。更に、λ2チャ
ネル内のほぼ全ての信号エネルギーがそのチャネルの中
心領域内に包含されるので、それらチャネル端にはほん
の僅かな量の信号エネルギーしか含まれない。だがそれ
にも拘わらず、このことによってドロップされたチャネ
ルの通過帯域が縮小し、且つ、上記λ2チャネルの下流
で望ましくないノイズが発生することに導かれるが、し
かしこれらの影響は極小であることに注目しなければな
らない。
【００３５】光カプラ
本発明はＡＤＭの入力端に、光カプラ又はそれに相当す
るデバイスを使用する。この光カプラは１又は２個以上
の入力ポートと２又は３個以上の出力ポートとを有し、
入力光波信号をそれら出力ポートのうちの２つへそれら
の間で均等に分配するように構成されている。適切な光
カプラはパワー・スプリッタ及び導波路光カプラを包含
する。
るデバイスを使用する。この光カプラは１又は２個以上
の入力ポートと２又は３個以上の出力ポートとを有し、
入力光波信号をそれら出力ポートのうちの２つへそれら
の間で均等に分配するように構成されている。適切な光
カプラはパワー・スプリッタ及び導波路光カプラを包含
する。
【００３６】パワー・スプリッタ：パワー・スプリッタ
は入力光波信号を２または３個以上の出力ポートへそれ
らの間で均等に分配するデバイスである。従って、その
ようなデバイスは入出力間で本質的に３ｄＢの損失を有
する。この構造は往々“樹の枝”に似ているので、パワ
ー・スプリッタは分岐スプリッタと呼ばれることが多
い。最も一般的な分岐スプリッタは“Y”の字の形ちを
表し、従ってそれに相応してＹ字型分岐スプリッタとし
て知られている。一般的に、光パワー・スプリッタは双
方向性であり、逆方向では２または３個以上のポートか
らの光波信号を1個のポート上に組合わせる。様々な種
類の光パワー・スプリッタの構成がこの技術分野で周知
であり、ここでの説明は省略する。本発明では、パワー
・スプリッタは、ＡＤＭが専ら光チャネルをドロップす
るように構成されている状況では導波路光カプラの代わ
りに使用することが出来る。パワー・スプリッタの伝達
関数は、
は入力光波信号を２または３個以上の出力ポートへそれ
らの間で均等に分配するデバイスである。従って、その
ようなデバイスは入出力間で本質的に３ｄＢの損失を有
する。この構造は往々“樹の枝”に似ているので、パワ
ー・スプリッタは分岐スプリッタと呼ばれることが多
い。最も一般的な分岐スプリッタは“Y”の字の形ちを
表し、従ってそれに相応してＹ字型分岐スプリッタとし
て知られている。一般的に、光パワー・スプリッタは双
方向性であり、逆方向では２または３個以上のポートか
らの光波信号を1個のポート上に組合わせる。様々な種
類の光パワー・スプリッタの構成がこの技術分野で周知
であり、ここでの説明は省略する。本発明では、パワー
・スプリッタは、ＡＤＭが専ら光チャネルをドロップす
るように構成されている状況では導波路光カプラの代わ
りに使用することが出来る。パワー・スプリッタの伝達
関数は、
【数１】
で与えられる。
【００３７】導波路光カプラ：導波路光カプラは集積光
回路装置中の基本エレメントの1つである。導波路光カ
プラは、光波をバルク光学機器（bulk optics）内のビ
ーム・スプリッタと類似する方法でコヒーレントに分割
する。導波路光カプラは２個（或いは３個以上）の接近
して離間された並列配列導波路を有する。1つの導波路
内の光波のかすかに残る末尾は隣接する導波路へ広が
り、電気分極を誘起する。この分極によってその次の導
波路中に光波が発生し、それもまた最初の導波路へ逆に
結合する。これらのデバイスは上記文献 "Silica-Based
optical integrated circuits" のFig. 3に図示され、
且つ、その２７０〜２７２頁に記述されている。一般的
に、２つのタイプの導波路光カプラ、即ち（ｉ）対称型
（symmetric）タイプと（ｉｉ）モード保存型（adiabat
ic）タイプとが有る。
回路装置中の基本エレメントの1つである。導波路光カ
プラは、光波をバルク光学機器（bulk optics）内のビ
ーム・スプリッタと類似する方法でコヒーレントに分割
する。導波路光カプラは２個（或いは３個以上）の接近
して離間された並列配列導波路を有する。1つの導波路
内の光波のかすかに残る末尾は隣接する導波路へ広が
り、電気分極を誘起する。この分極によってその次の導
波路中に光波が発生し、それもまた最初の導波路へ逆に
結合する。これらのデバイスは上記文献 "Silica-Based
optical integrated circuits" のFig. 3に図示され、
且つ、その２７０〜２７２頁に記述されている。一般的
に、２つのタイプの導波路光カプラ、即ち（ｉ）対称型
（symmetric）タイプと（ｉｉ）モード保存型（adiabat
ic）タイプとが有る。
【００３８】対称導波路光カプラでは、2個の同じ単一
モード導波路が結合領域で平行（parallel）し、且つ、
両端でお互いから折れ曲がって分かれ、且つ、分離され
ている。これら2つの結合された導波路は対称にガイド
されるスーパモードと反対称にガイドされるスーパモー
ドとをサポートする。そのようなデバイスの伝達関数
は、
モード導波路が結合領域で平行（parallel）し、且つ、
両端でお互いから折れ曲がって分かれ、且つ、分離され
ている。これら2つの結合された導波路は対称にガイド
されるスーパモードと反対称にガイドされるスーパモー
ドとをサポートする。そのようなデバイスの伝達関数
は、
【数２】
で与えられる。
【００３９】モード保存型導波路光カプラでは、2個の
導波路が互いに近接し、且つ、このデバイスに対しては
上述の対称導波路光カプラに対するよりも実質的により
長い結合領域で平行（parallel）している。しかし、上
記導波路の一方はその結合領域への入力端に大きな有効
面積を有し、徐々に先細りしてその結合領域の出力端で
はより小さい有効面積になる。然るに他方の導波路は結
合領域への入力端に小さい有効面積を有し、徐々に先太
りしてその結合領域の出力端ではより大きな有効面積に
なる。上記有効面積が大きな方の導波路へ投射された光
は基本モードを励起し、そのモードが保存状態であるた
めにこのデバイスの全体に渡って存続する。即ち、他の
モードが分かる程励起されない程度に変化が充分に緩や
かである。上記有効面積が小さな方の導波路中へ投射さ
れた光は一次モードを励起し、そのモードに存続する。
しかし、その基本モードで伝播する光は上記２つの導波
路内で同じ位相を有し、然るに一次モードで伝播する光
は上記２つの導波路内で位相がずれていることに注目す
ることは重要である。そのようなデバイスの伝達関数
は、
導波路が互いに近接し、且つ、このデバイスに対しては
上述の対称導波路光カプラに対するよりも実質的により
長い結合領域で平行（parallel）している。しかし、上
記導波路の一方はその結合領域への入力端に大きな有効
面積を有し、徐々に先細りしてその結合領域の出力端で
はより小さい有効面積になる。然るに他方の導波路は結
合領域への入力端に小さい有効面積を有し、徐々に先太
りしてその結合領域の出力端ではより大きな有効面積に
なる。上記有効面積が大きな方の導波路へ投射された光
は基本モードを励起し、そのモードが保存状態であるた
めにこのデバイスの全体に渡って存続する。即ち、他の
モードが分かる程励起されない程度に変化が充分に緩や
かである。上記有効面積が小さな方の導波路中へ投射さ
れた光は一次モードを励起し、そのモードに存続する。
しかし、その基本モードで伝播する光は上記２つの導波
路内で同じ位相を有し、然るに一次モードで伝播する光
は上記２つの導波路内で位相がずれていることに注目す
ることは重要である。そのようなデバイスの伝達関数
は、
【数３】
で与えられる。モード保存遷移のより完全な記述が米国
特許第４，９９８，７９３号に記述されている。
特許第４，９９８，７９３号に記述されている。
【００４０】本発明の様々な独自の実施例が示され且つ
記述されているが、本発明の範囲内で変更が可能であ
る。これらの変更には導波路回析格子ルータ以外の光マ
ルチプレクサ構成及び光デマルチプレクサ構成の使用が
含まれるが、それに限定されるものではない。
記述されているが、本発明の範囲内で変更が可能であ
る。これらの変更には導波路回析格子ルータ以外の光マ
ルチプレクサ構成及び光デマルチプレクサ構成の使用が
含まれるが、それに限定されるものではない。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、導波路
の交差を回避する光アッド−ドロップ・マルチプレクサ
（ＡＤＭ）を提供することが出来る。
の交差を回避する光アッド−ドロップ・マルチプレクサ
（ＡＤＭ）を提供することが出来る。
【００４２】なお、特許請求の範囲に記載した参照符号
は発明の理解を容易にするためのものであり、特許請求
の範囲を制限するように理解されるべきものではない。
は発明の理解を容易にするためのものであり、特許請求
の範囲を制限するように理解されるべきものではない。
【図１】 数個の導波路の交差を有する公知のアッド−
ドロップ・マルチプレクサ（ＡＤＭ）の構成を示す図で
ある。
ドロップ・マルチプレクサ（ＡＤＭ）の構成を示す図で
ある。
【図２】 導波路の交差は有しないが、１個のサーキュ
レータと複数のブラッグ反射器とを使用する公知のアッ
ド−ドロップ・マルチプレクサ（ＡＤＭ）の構成を示す
図である。
レータと複数のブラッグ反射器とを使用する公知のアッ
ド−ドロップ・マルチプレクサ（ＡＤＭ）の構成を示す
図である。
【図３】 光信号を左から右方向へ伝播するための光デ
マルチプレクサとして使用されている導波路回析格子ル
ータを示す図である。
マルチプレクサとして使用されている導波路回析格子ル
ータを示す図である。
【図４】 光信号を左から右方向へ伝播するための光マ
ルチプレクサとして使用されている導波路回析格子ルー
タを示す図である。
ルチプレクサとして使用されている導波路回析格子ルー
タを示す図である。
【図５】 マッハ・ツェンダ（ＭＺ）干渉計を開示する
図である。
図である。
【図６】 図５のＭＺ干渉計の“パワー・オン”状態に
おける伝達特性を示す図である。
おける伝達特性を示す図である。
【図７】 図５のＭＺ干渉計の“パワー・オフ”状態に
おける伝達特性を示す図である。
おける伝達特性を示す図である。
【図８】 本発明により、ＭＺ干渉計として構成された
光ＡＤＭの一実施例を開示する図である。
光ＡＤＭの一実施例を開示する図である。
【図９】 本発明の光デマルチプレクサと光マルチプレ
クサとの間の接続導波路に関する好適な構成を開示する
図である。
クサとの間の接続導波路に関する好適な構成を開示する
図である。
【図１０】 図９の接続導波路構成が使用されるとき
の、本発明によるＡＤＭの終端間伝達特性を示す図であ
る。
の、本発明によるＡＤＭの終端間伝達特性を示す図であ
る。
Ｉ1 入力ポート
Ｏ1 Ｏ2 出力ポート
１ ２ ３ ４ スター・カプラ
６０ ＡＤＭ
６１ 第1光カプラ
６２ 第２光カプラ
６３ ６４ ６７ ６８ 導波路分路
６５ 加熱素子
７０ ７１７２ ８０ 接続導波路
８１ 線形導波路
８３ 接続導波路
３００ ４００ 光デマルチプレクサ
３５０ 回析格子
４５０ 不等長導波路
８１１ ８１４ 外側導波路
８１２ ８１３ 内側導波路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヤン ピー．リ
アメリカ合衆国，30097 ジョージア,
フルトン カウンティ，ダルース，フェ
アフォード レーン 410
(56)参考文献 特開 平８−69021（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−188408（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−63607（ＪＰ，Ａ)
Ｂ．ＧＬＡＮＣＥ，ｅｔ．ａｌ．，Ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｗａｖｅｇｕ
ｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｒｏｕｔｅ
ｒ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ
ｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，1994
年 ６月，Ｖｏｌ．12，Ｎｏ．６，ｐ
ｐ．957−962
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/313
G02B 6/122
H04B 10/02
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (11)
- 【請求項１】 少なくとも１個の入力ポートと２個の出
力ポートとを有し、前記入力ポートにおける光波信号の
等量を前記２個の出力ポートへ分配するように構成され
た第１光カプラと、 各々が１個の入力ポートと複数個の出力ポートとを有
し、各入力ポートが前記第１光カプラの異なる出力ポー
トへ接続されている第１及び第２光デマルチプレクサ
と、 各々が前記光デマルチプレクサの対応する出力ポートへ
コヒーレント接続導波路によって接続されている複数個
の入力ポートと、第２光カプラに接続されている１個の
出力ポートとを有し、前記コヒーレント接続導波路は偏
光を保持するパスであり、各パスの位相遅れは他のすべ
ての位相遅れ±Ｎ×３６０°に等しく、前記コヒーレン
ト接続導波路のうちの少なくとも１個の１つの接続導波
路がその光路長を増大或いは減少させるためのエレメン
トを包含する、第１及び第２光マルチプレクサと、を具
備することを特徴とする光アッド−ドロップ・マルチプ
レクサ（ＡＤＭ）。 - 【請求項２】 前記第１光デマルチプレクサと前記第１
光マルチプレクサとの間の前記各コヒーレント接続導波
路が同じ光路長Ｌ１を有し、前記第２光デマルチプレク
サと前記第２光マルチプレクサとの間の前記各コヒーレ
ント接続導波路が全て同じ光路長Ｌ２を有することを特
徴とする請求項１に記載のＡＤＭ。 - 【請求項３】 Ｌ１がＬ２と実質的に等しいことを特徴
とする請求項２に記載のＡＤＭ。 - 【請求項４】 前記第１及び第２光カプラがモード保存
型導波路光カプラであることを特徴とする請求項１に記
載のＡＤＭ。 - 【請求項５】 前記第１及び第２光カプラが対称導波路
光カプラであることを特徴とする請求項１に記載のＡＤ
Ｍ。 - 【請求項６】 前記第１光カプラがＹ字型分岐光カプラ
であり、前記第２光カプラが導波路光カプラであること
を特徴とする請求項１に記載のＡＤＭ。 - 【請求項７】 前記コヒーレント接続導波路の光路長を
増大或いは減少させるための前記エレメントが薄膜ヒー
タを具備することを特徴とする請求項１に記載のＡＤ
Ｍ。 - 【請求項８】 前記光マルチプレクサ、前記光デマルチ
プレクサ、及び前記第１及び第２光カプラが同一の基板
上に存在していることを特徴とする請求項１に記載のＡ
ＤＭ。 - 【請求項９】 前記コヒーレント接続導波路が矩形断面
を有する導波路を具備することを特徴とする請求項１に
記載のＡＤＭ。 - 【請求項１０】 前記光マルチプレクサと前記光デマル
チプレクサとが、各々、一並びの不等長導波路によって
相互接続された一対のスター・カプラを具備することを
特徴とする請求項１に記載のＡＤＭ。 - 【請求項１１】 前記第２光デマルチプレクサの出力ポ
ートを前記第２光マルチプレクサの入力ポートへ接続す
る各接続導波路が、１対の外側導波路間に１又は２個以
上の内側導波路が配列されている線形配列を有すること
を特徴とする請求項１に記載のＡＤＭ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/040477 | 1998-03-17 | ||
| US09/040,477 US6351581B1 (en) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | Optical add-drop multiplexer having an interferometer structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11311814A JPH11311814A (ja) | 1999-11-09 |
| JP3537344B2 true JP3537344B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=21911179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06871099A Expired - Lifetime JP3537344B2 (ja) | 1998-03-17 | 1999-03-15 | 光アッド−ドロップ・マルチプレクサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6351581B1 (ja) |
| EP (1) | EP0943939B1 (ja) |
| JP (1) | JP3537344B2 (ja) |
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1999
- 1999-03-15 JP JP06871099A patent/JP3537344B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Ｂ．ＧＬＡＮＣＥ，ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｒｏｕｔｅｒ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９４年 ６月，Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．６，ｐｐ．９５７−９６２ |
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