JP4007329B2 - アレイ導波路回折格子 - Google Patents
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- 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
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Description
Y座標が正の領域では、n本のアレイ導波路が存在する。入力側スラブ導波路13における各アレイ導波路の広がり角θiは、
θi=(i−1/2)Δθ
となる。iはi本目のアレイ導波路を示し(i=1,2,…,n)、Δθは各アレイ導波路間の広がり角の差であり、以下の式で示される。
Δθ=2θ/(2n−1)
以上より、(xi,yi)は、
xi=(f+t)cosθi
yi=(f+t)sinθi
となる。
xan=xn+Rmin sinθn
yan=yn+Rmin(1−cosθn)
各アレイ導波路の間隔dは均一になる必要があるので、
d=yan/(n−1/2)
と表せる。これにより、各アレイ導波路の点yaiは簡単に求まる。一方、xaiは各曲げ導波路152の曲げ半径Riによって決まる。曲げ導波路152の始点と終点のy座標が求まっているため、Riは
Ri=(yai−yi)/(1−cosθi)
と表せる。よって、xai、yaiはそれぞれ
xai=xi+Ri sinθi
yai=d(i−1/2)
となる。各アレイ導波路は、一様な間隔dでx軸に平行になったが、xaiの値がそれぞれ異なる。xa1>xa2>…>xanの関係が成り立っているため、その他のアレイ導波路の端面をxa1にまで延長する。Y座標が負の領域のアレイ導波路は、これらのアレイ導波路を反転させることで出来上がる。以上の方法で、図2に示す入力側テーパー導波路15が設計される。
Y座標が正の領域では、n本のアレイ導波路が存在する。そして、X軸上にも導波路が存在するので、i=0,1,…,nと仮定する。偶数の時との主な違いは、各アレイ導波路の広がり角θi、各アレイ導波路の間隔dとyaiにある。以下に各パラメータを示す。
θi=iΔθ
d=yan/n
yai=id
ただし、Δθはθ/nである。その他のパラメータの定義は、(1)と同様である。
アレイ導波路の寸法を最小にするとき、Ra1=Rminとなるので、中心角θaが決定される。反射構造が等しいため、点(xci,yci)での接線の傾きは、すべて等しい。かつ、yciも全てのiで等しい。これらの条件の基、図4より、以下の2式が得られる。
Rai+1=d+d1+Rai
Rai cosθa=Rai+1 cosθa−(Rai+1−Rai−d)
この連立方程式を解くと、Rai+1は
Rai+1={Rai(θa−1)−d}/(cosθa−1)
となる。Ra1=Rminが初期条件として与えられるため、各曲げ導波路の曲げ半径が求まる。
Li+1=Li+(ΔL−2d)/2
ただし、ここでも入力側、出力側テーパー導波路35、36を設計する際に生じた各アレイ導波路間の光路差を最終的に考慮し、Liの微調整が必要である。
12 出力側単一モード導波路
13 入力側スラブ導波路
14 出力側スラブ導波路
15 入力側テーパー導波路
16 出力側テーパー導波路
17、18 曲げアレイ導波路
19 反射構造
21 入出力単一モード導波路
22 スラブ導波路
23 楕円型金属反射面
24 焦点
31 入力側単一モード導波路
32 出力側単一モード導波路
33 入力側スラブ導波路
34 出力側スラブ導波路
35 入力側テーパー導波路
36 出力側テーパー導波路
37 入力側アレイ導波路
38 出力側アレイ導波路
39 第1反射構造
40 第2反射構造
41 直線導波路
51 入出力単一モード導波路
52 スラブ導波路
53 楕円型金属反射面
54 焦点
61 入力側単一モード導波路
62 出力側単一モード導波路
63 入力側スラブ導波路
64 出力側スラブ導波路
65 入力側テーパー導波路
66 出力側テーパー導波路
67 入力側アレイ導波路
68 出力側アレイ導波路
69 第3反射構造
70 第4反射構造
71 スラブ導波路
81 単一モード導波路
82 スラブ導波路
83 放物線型金属反射面
84 焦点
91 入力側単一モード導波路
92 出力側単一モード導波路
93 入力側スラブ導波路
94 出力側スラブ導波路
95 入力側テーパー導波路
96 出力側テーパー導波路
97 入力側アレイ導波路
98 出力側アレイ導波路
99 180度曲げ構造
151 直線導波路
152 曲げ導波路
181 直線導波路
201 入力側単一モード導波路
202 出力側単一モード導波路
203 入力側スラブ導波路
204 出力側スラブ導波路
205 入力側テーパー導波路
206 出力側テーパー導波路
207、208 曲げ導波路
d アレイ導波路間隔
Claims (1)
- 入力光が入射する複数の入力側単一モード導波路と、
該入力側単一モード導波路からの出射光を入射する入力側スラブ導波路と、
該入力側スラブ導波路からの出射光を入射して隣接する各アレイ導波路間の光路長差が一定である複数のアレイ導波路と、
各該アレイ導波路内に6つあって、いずれも隣接するアレイ導波路の対応のものとは本アレイ導波路回折格子の長手方向の異なる位置に存在し、光路を長手方向に2往復させる90度曲げ反射構造と、
前記アレイ導波路からの出射光を入射する出力側スラブ導波路と、
該出力側スラブ導波路からの出射光を入射して出力光を出射する複数の出力側単一モード導波路と
を備えることを特徴とするアレイ導波路回折格子。
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2005
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