JP4143257B2 - アレイ導波路格子およびアレイ導波路格子モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアレイ導波路格子、アレイ導波路格子モジュール、アレイ導波路格子モジュールの波長補正方法、光通信装置および光通信システムに係わり、詳細には使用する波長の選択を容易にしたアレイ導波路格子、これを使用したモジュールとしてのアレイ導波路格子モジュール、アレイ導波路格子モジュールにおける波長補正を行う際のアレイ導波路格子モジュールの波長補正方法およびアレイ導波路格子を使用した光通信装置および光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝送するデータの大容量化と共に、光ファイバ通信システムで更なる伝送容量の拡大が望まれている。このために、高密度波長分割多重通信方式（Dense Wavelength Division Multiplexing：DWDM）で、それぞれの波長を分割したり統合するための合分波デバイスとしての光波長フィルタの重要性がますます高まっている。
【０００３】
光波長フィルタはさまざまな形態のものがある。中でもアレイ導波路格子は、波長特性が狭帯域で高消光比であり、また多入力多出力のフィルタデバイスとしての特徴も持っている。このため、多重化された信号の分離やその逆の動作を行わせることが可能であり、容易に波長合分波デバイスを構成することができるという利点がある。更にアレイ導波路格子を石英導波路を使用して構成すると、光ファイバとの結合に優れ、挿入損失が数ｄＢ（デシベル）程度の低挿入損失動作を実現することができる。このような点から、アレイ導波路格子は光波長フィルタの中でも特に重要なデバイスとして注目されており、国内外で盛んに研究が行われている。
【０００４】
図１３は、従来のアレイ導波路格子の全体的な構成を表わしたものである。アレイ導波路格子１０は、基板１１上に形成された１または複数の入力導波路１２と、複数の出力導波路１３と、異なった曲率でそれぞれ一定方向に曲がったチャネル導波路アレイ１４と、入力導波路１２とチャネル導波路アレイ１４を接続する入力側スラブ導波路１５と、チャネル導波路アレイ１４と出力導波路１３を接続する出力側スラブ導波路１６とによって構成されている。入力導波路１２から入射した多重信号光は、入力側スラブ導波路１５によってその進路を広げられる。そしてチャネル導波路アレイ１４に入射する。
【０００５】
チャネル導波路アレイ１４では、これを構成する各アレイ導波路の間に一定の光路長差が設けられていて、光路長が順次長く、あるいは短くなるように設定されている。したがって、それぞれのアレイ導波路を導波する光には一定間隔ずつの位相差が付けられて出力側スラブ導波路１６に到達するようになっている。実際には波長分散があるので、波長によってその等位相面が傾く。この結果、波長によって出力側スラブ導波路１６と出力導波路１３の界面上の異なった位置に光が結像（集光）する。波長に対応したそれぞれの位置に出力導波路１３が配置されているので、出力導波路１３からは任意の波長成分を取り出すことが可能になる。
【０００６】
ところでこのようなアレイ導波路格子１０の選択波長は、たとえばＩＴＵ（International Telecommunication Union：国際電気通信連合）グリッドに合わせる必要がある。ところがアレイ導波路格子１０の波長は導波路材料の屈折率の変化に非常に敏感である。このため、その製造プロセスとしての成膜プロセスでのバラツキによって選択波長としての中心波長が変動してしまい、設計通りの値を得ることができない場合が多い。選択波長が変動すると、使用する波長での光損失が大きくなるという問題がある。このため、アレイ導波路格子の完成後に、何らかの手法によって波長を適正値に補正することが従来から行われている。
【０００７】
たとえば特開平９−４９９３６号公報では、通常のＡＷＧ（arrayed waveguide：アレイ導波路格子）による入出力導波路の他に波長補正用の入出力導波路を設けるようにしている。そして波長の補正量に応じて入出力導波路を変更するようにしている。
【０００８】
波長差δλに対する分波方向の角度の差をδθとするとき、アレイ導波路格子では入力導波路１２の位置、すなわちスラブ入射角度θinを変更することで、中心波長λinを次の（１）式に示す値だけ補正することができる。
【０００９】
【数１】
δλｉｎ ＝ δλ／δθ ・θｉｎ ・・・・・・ （１）
【００１０】
ただし、この波長補正用の入出力導波路は離散的に配置されている。このため、波長の補正量も離散的となり、任意に波長を補正することができない。任意の波長補正量を得るためには、スラブ入射角度θinを任意に取る必要がある。
【００１１】
また、特開２０００−１６２４５３号公報では、ＡＷＧアレイ部に紫外線を照射してその照射部分の屈折率を変化させることで選択波長の中心をシフトさせるようにしている。更に「P.C.Clemens et al,IEEE Photon.Tech.Lett.,Vol.7,No.10,pp.1040-1041,1955」および「電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−７６（２０００）」では、入力スラブへの光の入射位置を変えることで選択波長を補正するようにしている。
【００１２】
図１４は、入力スラブへの光の入射位置を変えることで選択波長を補正するようにしたアレイ導波路格子の構成を表わしたものである。前記した「P.CPU.Clements et al，IEEE ，Photon，Tech，lett，Vol.7,No.10,pp.1040-1041,1995」に示されたこの提案では、ＡＷＧウェハ２１の入力側のスラブ入射部２２で基板を切断している。そして、やとい（ガラス）によって補強されたスラブ入射部２２で、同じくやとい２３に挟まれた入力用ファイバ２４を接着（固着）している。この接着時に直接調芯を行い、波長補正量に合わせて入力用ファイバ２４の位置を任意に変えるようにしている。
【００１３】
図１５は、「電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−７６（２０００）」の提案内容を示したものである。この提案では、先の図１４で説明したスラブ入射部２２で入力用ファイバ２４を接着するものとは異なる。すなわち、図１５に示すように、入力用ファイバ３１はスラブ導入用光導波路３２を介して入力側スラブ導波路３３に接続されている。入力側スラブ導波路３３と出力側スラブ導波路３４は共にＡＷＧ素子ウェハ３５上に形成されており、これらの間にはチャネル導波路アレイ３６が接続されている。また、出力側スラブ導波路３４とファイバアレイ３７の間には出力導波路３８が接続されている。
【００１４】
以上の提案の他に、アレイ導波路格子の主にチャネル導波路アレイ部分（図１３のチャネル導波路アレイ１４参照）の温度を変化させ、これによる熱光学効果によって屈折率を調整し波長を変化させる手法もある。このために、ペルチェ素子やヒータ等の温度制御器が使用される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような各種提案あるいは手法によってアレイ導波路格子の波長をたとえばＩＴＵグリッドに合わせるような補正を行うとき、場合によっては誤差が数ｐ（ピコ）ｍという高精度の補正が要求される場合がある。特に前記したような高密度波長分割多重通信方式の進展と共に、このような要求が高まる傾向にある。
【００１６】
図１６は、アレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状の一例を示したものである。この図で縦軸はアレイ導波路格子の光出力レベルであり、横軸は波長を表わしている。同じ光出力レベルの２つのスペクトル形状４１、４２が存在するものとする。このうちの破線で示した比較的急峻なスペクトル形状４１の方は、その中心波長を検出することが容易である。これに対して、広がって鈍ったスペクトル形状４２の方は中心波長を検出することが困難である。したがって、中心波長の補正時の精度が劣化することになる。
【００１７】
図１７はアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状の他の例を示している。この例で示す２つのスペクトル形状４３、４４は光出力の積分値が互いに等しいが、一方のスペクトル形状４３はそのトップがはっきりとしており、他方のスペクトル形状４４はトップがフラットとなっている。ＩＴＵグリッド帯域内での損失変動をなるべく少なくするためには、スペクトル形状４４のようにトップがフラットとなっていることが好ましい。しかしながら、この場合には中心波長の補正時の精度が劣化するといった問題がある。
【００１８】
以上、アレイ導波路格子についての問題を説明したが、このようなアレイ導波路格子を使用したアレイ導波路格子モジュール、光通信装置および光通信システムにも同様な問題があった。
【００１９】
そこで本発明の目的は、アレイ導波路格子の各導波路の中心波長の補正を精度よく行うことができるアレイ導波路格子、このアレイ導波路格子を使用したモジュールとしてのアレイ導波路格子モジュール、アレイ導波路格子モジュールにおける波長補正を行う際のアレイ導波路格子モジュールの波長補正方法およびアレイ導波路格子を使用した光通信装置および光通信システムを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）１本または複数本からなる入力導波路と、（ロ）当該入力導波路より入射される入力側スラブ導波路と、（ハ）当該入力側スラブ導波路に対して、前記入力導波路の反対側に形成された複数本からなるアレイ導波路と、（ニ）当該アレイ導波路の他端に接続された出力側スラブ導波路と、（ホ）当該出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に接続された複数本からなる第１の出力導波路と、（へ）出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に前記第１の出力導波路と共に形成された少なくとも１本の第２の出力導波路とが基板上に形成されたアレイ導波路格子であって、
（ト）前記第２の出力導波路は波長補正用導波路であって、出力する光スペクトルの幅が、前記第 1の出力導波路の出射光スペクトル幅より狭いことを特徴としている。
【００２１】
すなわち請求項１記載の発明では、アレイ導波路格子の出力側に配置された複数の出力導波路の中の第２の出力導波路から、第 1の出力導波路の出力光スペクトルより幅の狭い出力光スペクトルを得るようにして、これを用いてアレイ導波路格子の各導波路の中心波長の補正を行うようにしている。出力導波路を構成する通常の導波路に比べて第２の出力導波路の出射光スペクトルのスペクトル幅が狭いので、中心波長の特定が容易であり、また誤差の生じる範囲も少ない。
【００２２】
請求項２記載の発明では、（イ）１本または複数本からなる入力導波路と、（ロ）当該入力導波路より入射される入力側スラブ導波路と、（ハ）当該入力側スラブ導波路に対して、前記入力導波路の反対側に形成された複数本からなるアレイ導波路と、（ニ）当該アレイ
導波路の他端に接続された出力側スラブ導波路と、（ホ）当該出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に接続された複数本からなる第１の出力導波路と、（へ）前記出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に第１の出力導波路と共に形成された少なくとも１本の第２の出力導波路とが基板上に形成されたアレイ導波路格子であって、（ト）前記第２の出力導波路は波長補正用導波路であって、その出射光スペクトルが前記第 1 の出力導波路の出射光スペクトルよりスペクトルのピークが急峻であることを特徴としている。
【００２３】
すなわち請求項２記載の発明では、出力導波路を構成する通常の導波路に比べて第２の出力導波路の出射光スペクトルのピークが急峻であるので、その波長の特定が容易である。
【００２４】
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載のアレイ導波路格子で、前記第２の出力導波路の前記出力側スラブ導波路と接続する側は前記第 1 の出力導波路より先細りの形状となっていることを特徴としている。
【００２５】
すなわち請求項３記載の発明では、第２の出力導波路を出力側スラブ導波路と接続する端部が先細りの形状とすることでスペクトル幅が狭く急峻なスペクトルを得やすくなる。
【００２６】
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２記載のアレイ導波路格子で、前記第２の出力導波路の、前記出力側スラブ導波路と接続する側の端部は、幅方向の長さが一定したストレートな形状をしており、前記出力導波路を構成する第１の出力導波路の端部は出力側スラブ導波路に近づくほど、前記幅方向の長さが長くなっていることを特徴としている。
【００２７】
すなわち請求項４記載の発明では、第２の出力導波路自体は出力側スラブ導波路と接続する側の端部がストレートな形状となっており、第１の出力導波路は出力側スラブ導波路と接続する側が広がっている。このようにモニタ用出力導波路の出力側スラブ導波路と接続する側の端部は必ずしも先細である必要はなく、第１の出力導波路の端部と比べて相対的に細められていればよい。
【００２８】
請求項５記載の発明のアレイ導波路格子モジュールでは、請求項１乃至請求項４いずれかに記載のアレイ導波路格子と、前記複数本の出力導波路の少なくとも一部にそれぞれ一端を光学的に接続した光ファイバとを具備することを特徴としている。
【００２９】
すなわち請求項５記載の発明では、請求項１乃至請求項４いずれかに記載のアレイ導波路格子に光ファイバ等の他の部品を組み合わせたアレイ導波路格子モジュールを取り扱っている。他の部品とはたとえばアレイ導波路格子の温度を調整する温度調整回路のようなものであってもよい。このようなアレイ導波路格子モジュールもアレイ導波路格子の各出力導波路の中心波長の補正を精度よく行うことができることになる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
【００３１】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００３２】
図１は本発明の第１の実施例におけるアレイ導波路格子を表わしたものである。このアレイ導波路格子１０１は、基板１０２上に形成された１または複数の入力導波路１０３と、複数の出力導波路１０４と、出力導波路１０４と隣接して配置された１または複数の波長補正用出力導波路１０５と、各導波路の長さが所定の導波路長差で順次長くなるように構成されたチャネル導波路アレイ１０７と、入力導波路１０３とチャネル導波路アレイ１０７を接続する入力側スラブ導波路１０８と、チャネル導波路アレイ１０７と出力導波路１０４および波長補正用出力導波路１０５を接続する出力側スラブ導波路１０９とによって構成されている。入力導波路１０３から入射した多重信号光は、入力側スラブ導波路１０８によってその進路を広げる。そしてチャネル導波路アレイ１０７にそれぞれ入射する。入射光強度についてはチャネル導波路アレイ１０７の各入射位置で等しくはなく、中央部ほど強度が強く、ほぼガウス分布となっている。
【００３３】
チャネル導波路アレイ１０７では、これを構成する各導波路の間に一定の光路長差が設けられていて、光路長が順次長く、あるいは短くなるように設定されている。したがって、それぞれのアレイ導波路を導波する光には一定間隔ずつの位相差が付けられて出力側スラブ導波路１０９に到達するようになっている。実際には波長分散があるので、波長によってその等位相面が傾く。この結果、波長によって出力側スラブ導波路１０９と出力導波路１０４および波長補正用出力導波路１０５の接続された界面上の異なった位置に光が結像（集光）する。波長に対応したそれぞれの位置に出力導波路１０４が配置されている。したがって、出力導波路１０４からは任意の波長成分を取り出すことが可能になる。波長補正用出力導波路１０５は中心波長の検出や補正を行う際に使用されるようになっている。波長補正用出力導波路１０５は出力導波路１０４から取り出される波長をそれぞれ所望の値に設定するための波長補正の際に使用される。
【００３４】
図２は、本実施例のアレイ導波路格子の出力側スラブ導波路の出力端周辺を拡大して示したものである。出力側スラブ導波路１０９の出力側（図で右下側）には、製品に実際使用する複数の出力導波路１０４と波長補正時にのみ使用する波長補正用出力導波路１０５とが接続されている。このうちの出力導波路１０４はそれぞれの接続部分が放物線状に拡大しており、反対に波長補正用出力導波路１０５はその接続部分が先細なテーパ状となっている。
【００３５】
図３〜図６は、一般的な出力側スラブ導波路の出力端周辺における出力導波路の接続部分の各種形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わしたものである。このうち、図３（ａ）は出力側スラブ導波路１０９の出力側に図２で示した波長補正用出力導波路１０５と同一形状の出力導波路１１１が接続された状態を示したものである。この場合には、出力導波路１１１のそれぞれの接続部分が先細なテーパ状となっている。したがって、同図（ｂ）に示した光のスペクトル形状は、破線で示した基準となるスペクトル形状と比較すると、これよりも急峻なスペクトルとなっている。一般に、出力導波路１１１との接続箇所の形状が細くなれば、これに応じてアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状は急峻になっていく。ただし、接続箇所の形状がある限度を越えて更に細くなると、スペクトル形状はかえって鈍った形状に変化していく。
【００３６】
一方、図４（ａ）は、出力側スラブ導波路１０９の出力側に幅が一定に保持されたストレートな出力導波路１１２が接続された状態を示している。この場合には、同図（ｂ）に示したようなスペクトル形状が得られる。これは、図３（ｂ）に破線で示した基準となるスペクトル形状と同一である。
【００３７】
これに対して図５（ａ）は、出力側スラブ導波路１０９の出力側にそれぞれの接続部分が僅かな角度でテーパ状に広がった出力導波路１１３が接続された状態を示している。この場合には、同図（ｂ）に示したようなスペクトル形状が得られる。これは、破線で示した基準となるスペクトル形状をやや幅広にしたものである。
【００３８】
一方、図６（ａ）は出力側スラブ導波路１０９の出力側に図２に示した出力導波路１０４と同様の出力導波路１１４が接続された状態を示している。この場合には、同図（ｂ）に示したようなスペクトル形状が得られる。これは、破線で示した基準となるスペクトル形状と比べると、トップがフラットとなった鈍った波形のスペクトル形状である。このスペクトル形状は波形のトップがフラットとなっている。したがって、ＩＴＵグリッド帯域内での損失変動をなるべく少なくするためには優れた形状であるが、波形のトップの部分のレベルに大きな違いがない。このため中心波長を検出することが困難であり、中心波長の補正時の精度が劣化することになる。中心波長を検出するという目的からは、図３（ａ）に示した先細なテーパ状の出力導波路１１１を使用して得られる同図（ｂ）のようなスペクトル形状が最も好ましい。
【００３９】
以上の考察から了解されるように、図２に示した本実施例のアレイ導波路格子の出力側スラブ導波路１０９は、その複数の出力導波路１０４が製品の使用状態で好ましいスペクトル形状を得ることができ、また波長補正用出力導波路１０５は中心波長の検出を行ったり補正を高精度に行うときに好ましいスペクトル形状を得ることができる。もちろん、波長補正用出力導波路１０５の出射光のスペクトル形状はその出力側スラブ導波路１０９との接続箇所の近傍の形状を工夫することによってこのような放物線形状以外の形状に近似したスペクトル形状を得ることができ、その中で波長補正用出力導波路１０５に適したスペクトル形状を選択することが可能である。
【００４０】
図７〜図１０は、放物線以外の他の一般的な波形を示したものである。これらの波形について中心波長の検出の観点から説明する。図７に示した波形はピークの部分１２１の１段低い突起部分１２２があり、波形が全体として非対称となっている。このため、中心波長の特定が困難である。図８に示した波形は２つのピーク１２３、１２４を備えている。これらの間のボトム部分１２５が中心波長の場合もあるが、同一レベルの点が複数箇所存在するので特定し難い。特にこの図８に示したようにボトム部分１２５が２つのピーク１２３、１２４の中間位置からずれてしまっているような場合があり、この場合にはボトム部分１２５が中心波長の位置ではなくなる。
【００４１】
同図９は三角波であり、このように直線的に立ち上がったり立ち下がる波形の場合には中心波長の検出が容易である。図１０はほぼ垂直に波形が立ち上がったり立ち下がる場合を示している。このような波形の場合には半値幅を比較的容易に算出することができる。したがって、フラットな部分の長さ（スペクトル幅）が比較的長くても中心波長の算出は容易である。もちろん、フラットな部分の長さが短ければ中心波長の検出の精度は高くなる。
【００４２】
図１１は、以上説明した第１の実施例におけるアレイ導波路格子を使用したアレイ導波路格子モジュールの構造の概要を表わしたものである。アレイ導波路格子モジュール２０１は、箱状のケース２０２とその底部に配置されたペルチェ素子からなる発熱あるいは冷却を行う温度制御素子２０３と、アレイ導波路格子１０１とこれらの間に介在する金属板２０５から構成されている。本実施例では金属板２０５として熱伝導性の良い銅板を使用している。金属板２０５は温度制御素子２０３の温度制御領域を拡大するために温度制御素子２０３の接触サイズよりも大きなものが使用されている。
【００４３】
金属板２０５には溝が切られており、その中に温度センサ２０６が熱伝導性の高い材料２０７と共に埋め込まれている。この温度検出出力は、温度制御回路２０８に入力されて温度制御素子２０３の温度制御が行われるようになっている。位置２０９は金属板２０５の中に埋め込まれた温度センサ２０６が引き出される場所である。この例で温度センサ２０６はサーミスタが使用されている。
【００４４】
アレイ導波路格子１０１の図１に示した入力導波路１０３の側および出力導波路１０４および波長補正用出力導波路１０５の側からは光ファイバ２１１〜２１３がケース２０２の外部に引き出されている。このうちの光ファイバは入力導波路１０３にその一端を接続されており、他端を図示しない光源側に接続されるようになっている。また、光ファイバ２１２はその一端を出力導波路１０４に接続しており、他端を分波後の光信号を処理する図示しない回路部分に接続されるようになっている。残りの光ファイバ２１３はその一端を波長補正用出力導波路１０５に接続されており、他端を図示しない波長検出回路に接続されるようになっている。
【００４５】
図１２は、温度センサを埋め込んだ状態の金属板を示したものである。金属板２０５に破線で示した四角の温度検出領域２２１は図１に示したアレイ導波路格子１０１におけるチャネル導波路アレイ１０７、入力側スラブ導波路１０８および出力側スラブ導波路１０９を含んだ領域と接触するものである。この領域２２１の温度を高精度に検出し所定の温度に制御することで、アレイ導波路格子１０１の温度変動による特性の変化を防止することができる。
【００４６】
温度検出領域２２１のほぼ中央の位置から、角張った渦巻き状の軌跡を描くように金属板２０５の表面に溝２２２が切られており、その中に温度センサ２０６が熱伝導性の高い材料２０７と共に埋め込まれている。温度センサ２０６の先端に位置する温度検出部２２３は、温度検出領域２２１のほぼ中央の位置に埋め込まれており、この位置から一対のリード線２２５、２２６が渦巻き状に金属板２０５の中を通って位置２０９から外部に引き出されている。なお、一対のリード線２２５、２２６としては比較的細い線が使用されている。
【００４７】
このようなアレイ導波路格子モジュール２０１では、まず図１１に示した光ファイバ２１１を図示しないモニタ用の光源に接続し、光ファイバ２１３を同じく図示しない波長検出回路に接続する。そして、波長検出回路の検出する波長が予め定めた所定の値になるように温度制御回路２０８による制御温度の設定を行う。波長補正用出力導波路１０５と出力導波路１０４はそれぞれの入力する波長の関係が予め定めた所定の関係になるように設計されている。したがって、金属板２０５の温度を検出し、波長補正用出力導波路１０５を経た光源の波長が予め定めた所定の値になるように温度制御回路２０８で金属板２０５の温度を調整すれば、出力導波路１０４を構成する各導波路にはそれぞれ所望の波長の信号光が入力することになる。
【００４８】
環境温度がこの初期設定時から変化してアレイ導波路格子１０１や温度センサ２０６が外部の温度を反映する形で熱帰還を受けると、一般には初期設定した温度から動作点がずれることになる。しかしながらこの例のアレイ導波路格子モジュール２０１では、温度センサ２０６の温度検出部２２３が金属板２０５内に埋め込まれ、かつアレイ導波路格子１０１によって溝２２２を塞がれている。また、温度検出部２２３に熱帰還を行う恐れのある一対のリード線２２５、２２６は、図１２に示したように金属板２０５内に熱伝導性の高い材料２０７と共に埋め込まれている。しかもリード線２２５、２２６は金属板２０５内を温度検出部２２３の位置から最短距離で直線状に引き出されているのではなく、曲線状の一形態として渦巻き状に距離を稼いで引き出されている。
【００４９】
したがって、位置２０９からリード線２２５、２２６によって周囲温度が温度検出部２２３に熱帰還しようとしても、この温度変化分の熱エネルギは金属板２０５内部の比較的長い距離のリード線２２５、２２６から金属板２０５自体に吸収されてしまう。すなわち、金属板２０５自体は温度制御素子２０３によって所定の温度に制御されているので、位置２０９の部分からの周囲温度の影響は、金属板２０５の他の周囲部分における周囲温度の影響と同様に金属板２０５内部に行くに従って弱められる。したがって、特に金属板２０５内部の中心近傍に位置する温度検出領域２２１ではリード線２２５、２２６もその部分の金属の温度とほとんど同一となり、周囲温度が温度検出部２２３に熱帰還しないとみなすことができる。
【００５０】
したがって、アレイ導波路格子モジュール２０１では温度検出部２２３が温度検出領域２２１に対応する部分のアレイ導波路格子１０１の温度を周囲温度に影響されることなく正確に測定することができ、環境温度が変動しても常に安定した温度制御を実現することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１〜請求項４記載の発明によれば、出力導波路の第２の導波路を第１の導波路と異なったものとしたので、第１の導波路を使用した場合と異なった測定を行うことができ、この測定結果を使用することでアレイ導波路格子の各導波路の中心波長の補正をより良い精度で行うことが可能になる。
【００５２】
また本発明によれば、出力導波路を構成する前記した第２の出力導波路は、その出射光スペクトルが前記した第１の出力導波路の出射光スペクトルに対してスペクトル幅が狭いので、損失変動も少ない状態に保持することができる。
【００５３】
また本発明によれば、出力導波路を構成する通常の導波路に比べて前記した第２の出力導波路の出射光スペクトルのピークが急峻であるので、その波長の特定が容易である。
【００５４】
更に本発明によれば、モニタ用出力導波路の出力側スラブ導波路と接続する側の形状を前記した第１の出力導波路と異ならせるだけなので、その実施が容易であるだけでなく、スペクトル形状や受光する光の強度を各種工夫することができる。
【００５５】
また請求項５記載の発明によれば、アレイ導波路格子を他の部品と共に組み込んでアレイ導波路格子モジュールを構成したので、たとえばアレイ導波路格子を組み込んで波長の補正自体をモジュール内で行えるようにする場合のようにモジュール自体で効率的な部品配置を行ったり複数の部品を配置するスペースを節約する等の効果が生じる。また、的確な部品を組み込むことで波長の補正の精度を向上させたり品質の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるアレイ導波路格子を表わした平面図である。
【図２】第１の実施例のアレイ導波路格子の出力側スラブ導波路の出力端周辺を拡大して示した平面図である。
【図３】出力導波路の接続部分の第１の形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わした説明図である。
【図４】出力導波路の接続部分の第２の形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わした説明図である。
【図５】出力導波路の接続部分の第３の形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わした説明図である。
【図６】出力導波路の接続部分の第４の形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わした説明図である。
【図７】放物線以外の他の一般的な波形の第１の例を示した波形図である。
【図８】放物線以外の他の一般的な波形の第２の例を示した波形図である。
【図９】放物線以外の他の一般的な波形の第３の例を示した波形図である。
【図１０】放物線以外の他の一般的な波形の第４の例を示した波形図である。
【図１１】第１の実施例におけるアレイ導波路格子を使用したアレイ導波路格子モジュールの構造の概要を表わした断面図である。
【図１２】第１の実施例で温度センサを埋め込んだ状態の金属板を示した平面図である。
【図１３】従来のアレイ導波路格子の全体的な構成を表わした平面図である。
【図１４】従来提案された選択波長を補正可能にしたアレイ導波路格子の一例を示す斜視図である。
【図１５】従来提案された選択波長を補正可能にしたアレイ導波路格子の他の例を示す平面図である。
【図１６】アレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状の一例を示した波形図である。
【図１７】アレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状の他の例を示した波形図である。
【符号の説明】
１０１ アレイ導波路格子
１０２ 基板
１０３ 入力導波路
１０４、１１１〜１１４ 出力導波路（第１の出力導波路）
１０５ 波長補正用出力導波路（第２の出力導波路）
１０７ チャネル導波路アレイ
１０８ 入力側スラブ導波路
１０９ 出力側スラブ導波路
２０１ アレイ導波路格子モジュール
２０５ 金属板
２０８ 温度制御回路
２１１〜２１３ 光ファイバ
２２３ 温度検出部
【発明の属する技術分野】
本発明はアレイ導波路格子、アレイ導波路格子モジュール、アレイ導波路格子モジュールの波長補正方法、光通信装置および光通信システムに係わり、詳細には使用する波長の選択を容易にしたアレイ導波路格子、これを使用したモジュールとしてのアレイ導波路格子モジュール、アレイ導波路格子モジュールにおける波長補正を行う際のアレイ導波路格子モジュールの波長補正方法およびアレイ導波路格子を使用した光通信装置および光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝送するデータの大容量化と共に、光ファイバ通信システムで更なる伝送容量の拡大が望まれている。このために、高密度波長分割多重通信方式（Dense Wavelength Division Multiplexing：DWDM）で、それぞれの波長を分割したり統合するための合分波デバイスとしての光波長フィルタの重要性がますます高まっている。
【０００３】
光波長フィルタはさまざまな形態のものがある。中でもアレイ導波路格子は、波長特性が狭帯域で高消光比であり、また多入力多出力のフィルタデバイスとしての特徴も持っている。このため、多重化された信号の分離やその逆の動作を行わせることが可能であり、容易に波長合分波デバイスを構成することができるという利点がある。更にアレイ導波路格子を石英導波路を使用して構成すると、光ファイバとの結合に優れ、挿入損失が数ｄＢ（デシベル）程度の低挿入損失動作を実現することができる。このような点から、アレイ導波路格子は光波長フィルタの中でも特に重要なデバイスとして注目されており、国内外で盛んに研究が行われている。
【０００４】
図１３は、従来のアレイ導波路格子の全体的な構成を表わしたものである。アレイ導波路格子１０は、基板１１上に形成された１または複数の入力導波路１２と、複数の出力導波路１３と、異なった曲率でそれぞれ一定方向に曲がったチャネル導波路アレイ１４と、入力導波路１２とチャネル導波路アレイ１４を接続する入力側スラブ導波路１５と、チャネル導波路アレイ１４と出力導波路１３を接続する出力側スラブ導波路１６とによって構成されている。入力導波路１２から入射した多重信号光は、入力側スラブ導波路１５によってその進路を広げられる。そしてチャネル導波路アレイ１４に入射する。
【０００５】
チャネル導波路アレイ１４では、これを構成する各アレイ導波路の間に一定の光路長差が設けられていて、光路長が順次長く、あるいは短くなるように設定されている。したがって、それぞれのアレイ導波路を導波する光には一定間隔ずつの位相差が付けられて出力側スラブ導波路１６に到達するようになっている。実際には波長分散があるので、波長によってその等位相面が傾く。この結果、波長によって出力側スラブ導波路１６と出力導波路１３の界面上の異なった位置に光が結像（集光）する。波長に対応したそれぞれの位置に出力導波路１３が配置されているので、出力導波路１３からは任意の波長成分を取り出すことが可能になる。
【０００６】
ところでこのようなアレイ導波路格子１０の選択波長は、たとえばＩＴＵ（International Telecommunication Union：国際電気通信連合）グリッドに合わせる必要がある。ところがアレイ導波路格子１０の波長は導波路材料の屈折率の変化に非常に敏感である。このため、その製造プロセスとしての成膜プロセスでのバラツキによって選択波長としての中心波長が変動してしまい、設計通りの値を得ることができない場合が多い。選択波長が変動すると、使用する波長での光損失が大きくなるという問題がある。このため、アレイ導波路格子の完成後に、何らかの手法によって波長を適正値に補正することが従来から行われている。
【０００７】
たとえば特開平９−４９９３６号公報では、通常のＡＷＧ（arrayed waveguide：アレイ導波路格子）による入出力導波路の他に波長補正用の入出力導波路を設けるようにしている。そして波長の補正量に応じて入出力導波路を変更するようにしている。
【０００８】
波長差δλに対する分波方向の角度の差をδθとするとき、アレイ導波路格子では入力導波路１２の位置、すなわちスラブ入射角度θinを変更することで、中心波長λinを次の（１）式に示す値だけ補正することができる。
【０００９】
【数１】
δλｉｎ ＝ δλ／δθ ・θｉｎ ・・・・・・ （１）
【００１０】
ただし、この波長補正用の入出力導波路は離散的に配置されている。このため、波長の補正量も離散的となり、任意に波長を補正することができない。任意の波長補正量を得るためには、スラブ入射角度θinを任意に取る必要がある。
【００１１】
また、特開２０００−１６２４５３号公報では、ＡＷＧアレイ部に紫外線を照射してその照射部分の屈折率を変化させることで選択波長の中心をシフトさせるようにしている。更に「P.C.Clemens et al,IEEE Photon.Tech.Lett.,Vol.7,No.10,pp.1040-1041,1955」および「電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−７６（２０００）」では、入力スラブへの光の入射位置を変えることで選択波長を補正するようにしている。
【００１２】
図１４は、入力スラブへの光の入射位置を変えることで選択波長を補正するようにしたアレイ導波路格子の構成を表わしたものである。前記した「P.CPU.Clements et al，IEEE ，Photon，Tech，lett，Vol.7,No.10,pp.1040-1041,1995」に示されたこの提案では、ＡＷＧウェハ２１の入力側のスラブ入射部２２で基板を切断している。そして、やとい（ガラス）によって補強されたスラブ入射部２２で、同じくやとい２３に挟まれた入力用ファイバ２４を接着（固着）している。この接着時に直接調芯を行い、波長補正量に合わせて入力用ファイバ２４の位置を任意に変えるようにしている。
【００１３】
図１５は、「電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−７６（２０００）」の提案内容を示したものである。この提案では、先の図１４で説明したスラブ入射部２２で入力用ファイバ２４を接着するものとは異なる。すなわち、図１５に示すように、入力用ファイバ３１はスラブ導入用光導波路３２を介して入力側スラブ導波路３３に接続されている。入力側スラブ導波路３３と出力側スラブ導波路３４は共にＡＷＧ素子ウェハ３５上に形成されており、これらの間にはチャネル導波路アレイ３６が接続されている。また、出力側スラブ導波路３４とファイバアレイ３７の間には出力導波路３８が接続されている。
【００１４】
以上の提案の他に、アレイ導波路格子の主にチャネル導波路アレイ部分（図１３のチャネル導波路アレイ１４参照）の温度を変化させ、これによる熱光学効果によって屈折率を調整し波長を変化させる手法もある。このために、ペルチェ素子やヒータ等の温度制御器が使用される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような各種提案あるいは手法によってアレイ導波路格子の波長をたとえばＩＴＵグリッドに合わせるような補正を行うとき、場合によっては誤差が数ｐ（ピコ）ｍという高精度の補正が要求される場合がある。特に前記したような高密度波長分割多重通信方式の進展と共に、このような要求が高まる傾向にある。
【００１６】
図１６は、アレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状の一例を示したものである。この図で縦軸はアレイ導波路格子の光出力レベルであり、横軸は波長を表わしている。同じ光出力レベルの２つのスペクトル形状４１、４２が存在するものとする。このうちの破線で示した比較的急峻なスペクトル形状４１の方は、その中心波長を検出することが容易である。これに対して、広がって鈍ったスペクトル形状４２の方は中心波長を検出することが困難である。したがって、中心波長の補正時の精度が劣化することになる。
【００１７】
図１７はアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状の他の例を示している。この例で示す２つのスペクトル形状４３、４４は光出力の積分値が互いに等しいが、一方のスペクトル形状４３はそのトップがはっきりとしており、他方のスペクトル形状４４はトップがフラットとなっている。ＩＴＵグリッド帯域内での損失変動をなるべく少なくするためには、スペクトル形状４４のようにトップがフラットとなっていることが好ましい。しかしながら、この場合には中心波長の補正時の精度が劣化するといった問題がある。
【００１８】
以上、アレイ導波路格子についての問題を説明したが、このようなアレイ導波路格子を使用したアレイ導波路格子モジュール、光通信装置および光通信システムにも同様な問題があった。
【００１９】
そこで本発明の目的は、アレイ導波路格子の各導波路の中心波長の補正を精度よく行うことができるアレイ導波路格子、このアレイ導波路格子を使用したモジュールとしてのアレイ導波路格子モジュール、アレイ導波路格子モジュールにおける波長補正を行う際のアレイ導波路格子モジュールの波長補正方法およびアレイ導波路格子を使用した光通信装置および光通信システムを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）１本または複数本からなる入力導波路と、（ロ）当該入力導波路より入射される入力側スラブ導波路と、（ハ）当該入力側スラブ導波路に対して、前記入力導波路の反対側に形成された複数本からなるアレイ導波路と、（ニ）当該アレイ導波路の他端に接続された出力側スラブ導波路と、（ホ）当該出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に接続された複数本からなる第１の出力導波路と、（へ）出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に前記第１の出力導波路と共に形成された少なくとも１本の第２の出力導波路とが基板上に形成されたアレイ導波路格子であって、
（ト）前記第２の出力導波路は波長補正用導波路であって、出力する光スペクトルの幅が、前記第 1の出力導波路の出射光スペクトル幅より狭いことを特徴としている。
【００２１】
すなわち請求項１記載の発明では、アレイ導波路格子の出力側に配置された複数の出力導波路の中の第２の出力導波路から、第 1の出力導波路の出力光スペクトルより幅の狭い出力光スペクトルを得るようにして、これを用いてアレイ導波路格子の各導波路の中心波長の補正を行うようにしている。出力導波路を構成する通常の導波路に比べて第２の出力導波路の出射光スペクトルのスペクトル幅が狭いので、中心波長の特定が容易であり、また誤差の生じる範囲も少ない。
【００２２】
請求項２記載の発明では、（イ）１本または複数本からなる入力導波路と、（ロ）当該入力導波路より入射される入力側スラブ導波路と、（ハ）当該入力側スラブ導波路に対して、前記入力導波路の反対側に形成された複数本からなるアレイ導波路と、（ニ）当該アレイ
導波路の他端に接続された出力側スラブ導波路と、（ホ）当該出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に接続された複数本からなる第１の出力導波路と、（へ）前記出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に第１の出力導波路と共に形成された少なくとも１本の第２の出力導波路とが基板上に形成されたアレイ導波路格子であって、（ト）前記第２の出力導波路は波長補正用導波路であって、その出射光スペクトルが前記第 1 の出力導波路の出射光スペクトルよりスペクトルのピークが急峻であることを特徴としている。
【００２３】
すなわち請求項２記載の発明では、出力導波路を構成する通常の導波路に比べて第２の出力導波路の出射光スペクトルのピークが急峻であるので、その波長の特定が容易である。
【００２４】
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載のアレイ導波路格子で、前記第２の出力導波路の前記出力側スラブ導波路と接続する側は前記第 1 の出力導波路より先細りの形状となっていることを特徴としている。
【００２５】
すなわち請求項３記載の発明では、第２の出力導波路を出力側スラブ導波路と接続する端部が先細りの形状とすることでスペクトル幅が狭く急峻なスペクトルを得やすくなる。
【００２６】
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２記載のアレイ導波路格子で、前記第２の出力導波路の、前記出力側スラブ導波路と接続する側の端部は、幅方向の長さが一定したストレートな形状をしており、前記出力導波路を構成する第１の出力導波路の端部は出力側スラブ導波路に近づくほど、前記幅方向の長さが長くなっていることを特徴としている。
【００２７】
すなわち請求項４記載の発明では、第２の出力導波路自体は出力側スラブ導波路と接続する側の端部がストレートな形状となっており、第１の出力導波路は出力側スラブ導波路と接続する側が広がっている。このようにモニタ用出力導波路の出力側スラブ導波路と接続する側の端部は必ずしも先細である必要はなく、第１の出力導波路の端部と比べて相対的に細められていればよい。
【００２８】
請求項５記載の発明のアレイ導波路格子モジュールでは、請求項１乃至請求項４いずれかに記載のアレイ導波路格子と、前記複数本の出力導波路の少なくとも一部にそれぞれ一端を光学的に接続した光ファイバとを具備することを特徴としている。
【００２９】
すなわち請求項５記載の発明では、請求項１乃至請求項４いずれかに記載のアレイ導波路格子に光ファイバ等の他の部品を組み合わせたアレイ導波路格子モジュールを取り扱っている。他の部品とはたとえばアレイ導波路格子の温度を調整する温度調整回路のようなものであってもよい。このようなアレイ導波路格子モジュールもアレイ導波路格子の各出力導波路の中心波長の補正を精度よく行うことができることになる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
【００３１】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００３２】
図１は本発明の第１の実施例におけるアレイ導波路格子を表わしたものである。このアレイ導波路格子１０１は、基板１０２上に形成された１または複数の入力導波路１０３と、複数の出力導波路１０４と、出力導波路１０４と隣接して配置された１または複数の波長補正用出力導波路１０５と、各導波路の長さが所定の導波路長差で順次長くなるように構成されたチャネル導波路アレイ１０７と、入力導波路１０３とチャネル導波路アレイ１０７を接続する入力側スラブ導波路１０８と、チャネル導波路アレイ１０７と出力導波路１０４および波長補正用出力導波路１０５を接続する出力側スラブ導波路１０９とによって構成されている。入力導波路１０３から入射した多重信号光は、入力側スラブ導波路１０８によってその進路を広げる。そしてチャネル導波路アレイ１０７にそれぞれ入射する。入射光強度についてはチャネル導波路アレイ１０７の各入射位置で等しくはなく、中央部ほど強度が強く、ほぼガウス分布となっている。
【００３３】
チャネル導波路アレイ１０７では、これを構成する各導波路の間に一定の光路長差が設けられていて、光路長が順次長く、あるいは短くなるように設定されている。したがって、それぞれのアレイ導波路を導波する光には一定間隔ずつの位相差が付けられて出力側スラブ導波路１０９に到達するようになっている。実際には波長分散があるので、波長によってその等位相面が傾く。この結果、波長によって出力側スラブ導波路１０９と出力導波路１０４および波長補正用出力導波路１０５の接続された界面上の異なった位置に光が結像（集光）する。波長に対応したそれぞれの位置に出力導波路１０４が配置されている。したがって、出力導波路１０４からは任意の波長成分を取り出すことが可能になる。波長補正用出力導波路１０５は中心波長の検出や補正を行う際に使用されるようになっている。波長補正用出力導波路１０５は出力導波路１０４から取り出される波長をそれぞれ所望の値に設定するための波長補正の際に使用される。
【００３４】
図２は、本実施例のアレイ導波路格子の出力側スラブ導波路の出力端周辺を拡大して示したものである。出力側スラブ導波路１０９の出力側（図で右下側）には、製品に実際使用する複数の出力導波路１０４と波長補正時にのみ使用する波長補正用出力導波路１０５とが接続されている。このうちの出力導波路１０４はそれぞれの接続部分が放物線状に拡大しており、反対に波長補正用出力導波路１０５はその接続部分が先細なテーパ状となっている。
【００３５】
図３〜図６は、一般的な出力側スラブ導波路の出力端周辺における出力導波路の接続部分の各種形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わしたものである。このうち、図３（ａ）は出力側スラブ導波路１０９の出力側に図２で示した波長補正用出力導波路１０５と同一形状の出力導波路１１１が接続された状態を示したものである。この場合には、出力導波路１１１のそれぞれの接続部分が先細なテーパ状となっている。したがって、同図（ｂ）に示した光のスペクトル形状は、破線で示した基準となるスペクトル形状と比較すると、これよりも急峻なスペクトルとなっている。一般に、出力導波路１１１との接続箇所の形状が細くなれば、これに応じてアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状は急峻になっていく。ただし、接続箇所の形状がある限度を越えて更に細くなると、スペクトル形状はかえって鈍った形状に変化していく。
【００３６】
一方、図４（ａ）は、出力側スラブ導波路１０９の出力側に幅が一定に保持されたストレートな出力導波路１１２が接続された状態を示している。この場合には、同図（ｂ）に示したようなスペクトル形状が得られる。これは、図３（ｂ）に破線で示した基準となるスペクトル形状と同一である。
【００３７】
これに対して図５（ａ）は、出力側スラブ導波路１０９の出力側にそれぞれの接続部分が僅かな角度でテーパ状に広がった出力導波路１１３が接続された状態を示している。この場合には、同図（ｂ）に示したようなスペクトル形状が得られる。これは、破線で示した基準となるスペクトル形状をやや幅広にしたものである。
【００３８】
一方、図６（ａ）は出力側スラブ導波路１０９の出力側に図２に示した出力導波路１０４と同様の出力導波路１１４が接続された状態を示している。この場合には、同図（ｂ）に示したようなスペクトル形状が得られる。これは、破線で示した基準となるスペクトル形状と比べると、トップがフラットとなった鈍った波形のスペクトル形状である。このスペクトル形状は波形のトップがフラットとなっている。したがって、ＩＴＵグリッド帯域内での損失変動をなるべく少なくするためには優れた形状であるが、波形のトップの部分のレベルに大きな違いがない。このため中心波長を検出することが困難であり、中心波長の補正時の精度が劣化することになる。中心波長を検出するという目的からは、図３（ａ）に示した先細なテーパ状の出力導波路１１１を使用して得られる同図（ｂ）のようなスペクトル形状が最も好ましい。
【００３９】
以上の考察から了解されるように、図２に示した本実施例のアレイ導波路格子の出力側スラブ導波路１０９は、その複数の出力導波路１０４が製品の使用状態で好ましいスペクトル形状を得ることができ、また波長補正用出力導波路１０５は中心波長の検出を行ったり補正を高精度に行うときに好ましいスペクトル形状を得ることができる。もちろん、波長補正用出力導波路１０５の出射光のスペクトル形状はその出力側スラブ導波路１０９との接続箇所の近傍の形状を工夫することによってこのような放物線形状以外の形状に近似したスペクトル形状を得ることができ、その中で波長補正用出力導波路１０５に適したスペクトル形状を選択することが可能である。
【００４０】
図７〜図１０は、放物線以外の他の一般的な波形を示したものである。これらの波形について中心波長の検出の観点から説明する。図７に示した波形はピークの部分１２１の１段低い突起部分１２２があり、波形が全体として非対称となっている。このため、中心波長の特定が困難である。図８に示した波形は２つのピーク１２３、１２４を備えている。これらの間のボトム部分１２５が中心波長の場合もあるが、同一レベルの点が複数箇所存在するので特定し難い。特にこの図８に示したようにボトム部分１２５が２つのピーク１２３、１２４の中間位置からずれてしまっているような場合があり、この場合にはボトム部分１２５が中心波長の位置ではなくなる。
【００４１】
同図９は三角波であり、このように直線的に立ち上がったり立ち下がる波形の場合には中心波長の検出が容易である。図１０はほぼ垂直に波形が立ち上がったり立ち下がる場合を示している。このような波形の場合には半値幅を比較的容易に算出することができる。したがって、フラットな部分の長さ（スペクトル幅）が比較的長くても中心波長の算出は容易である。もちろん、フラットな部分の長さが短ければ中心波長の検出の精度は高くなる。
【００４２】
図１１は、以上説明した第１の実施例におけるアレイ導波路格子を使用したアレイ導波路格子モジュールの構造の概要を表わしたものである。アレイ導波路格子モジュール２０１は、箱状のケース２０２とその底部に配置されたペルチェ素子からなる発熱あるいは冷却を行う温度制御素子２０３と、アレイ導波路格子１０１とこれらの間に介在する金属板２０５から構成されている。本実施例では金属板２０５として熱伝導性の良い銅板を使用している。金属板２０５は温度制御素子２０３の温度制御領域を拡大するために温度制御素子２０３の接触サイズよりも大きなものが使用されている。
【００４３】
金属板２０５には溝が切られており、その中に温度センサ２０６が熱伝導性の高い材料２０７と共に埋め込まれている。この温度検出出力は、温度制御回路２０８に入力されて温度制御素子２０３の温度制御が行われるようになっている。位置２０９は金属板２０５の中に埋め込まれた温度センサ２０６が引き出される場所である。この例で温度センサ２０６はサーミスタが使用されている。
【００４４】
アレイ導波路格子１０１の図１に示した入力導波路１０３の側および出力導波路１０４および波長補正用出力導波路１０５の側からは光ファイバ２１１〜２１３がケース２０２の外部に引き出されている。このうちの光ファイバは入力導波路１０３にその一端を接続されており、他端を図示しない光源側に接続されるようになっている。また、光ファイバ２１２はその一端を出力導波路１０４に接続しており、他端を分波後の光信号を処理する図示しない回路部分に接続されるようになっている。残りの光ファイバ２１３はその一端を波長補正用出力導波路１０５に接続されており、他端を図示しない波長検出回路に接続されるようになっている。
【００４５】
図１２は、温度センサを埋め込んだ状態の金属板を示したものである。金属板２０５に破線で示した四角の温度検出領域２２１は図１に示したアレイ導波路格子１０１におけるチャネル導波路アレイ１０７、入力側スラブ導波路１０８および出力側スラブ導波路１０９を含んだ領域と接触するものである。この領域２２１の温度を高精度に検出し所定の温度に制御することで、アレイ導波路格子１０１の温度変動による特性の変化を防止することができる。
【００４６】
温度検出領域２２１のほぼ中央の位置から、角張った渦巻き状の軌跡を描くように金属板２０５の表面に溝２２２が切られており、その中に温度センサ２０６が熱伝導性の高い材料２０７と共に埋め込まれている。温度センサ２０６の先端に位置する温度検出部２２３は、温度検出領域２２１のほぼ中央の位置に埋め込まれており、この位置から一対のリード線２２５、２２６が渦巻き状に金属板２０５の中を通って位置２０９から外部に引き出されている。なお、一対のリード線２２５、２２６としては比較的細い線が使用されている。
【００４７】
このようなアレイ導波路格子モジュール２０１では、まず図１１に示した光ファイバ２１１を図示しないモニタ用の光源に接続し、光ファイバ２１３を同じく図示しない波長検出回路に接続する。そして、波長検出回路の検出する波長が予め定めた所定の値になるように温度制御回路２０８による制御温度の設定を行う。波長補正用出力導波路１０５と出力導波路１０４はそれぞれの入力する波長の関係が予め定めた所定の関係になるように設計されている。したがって、金属板２０５の温度を検出し、波長補正用出力導波路１０５を経た光源の波長が予め定めた所定の値になるように温度制御回路２０８で金属板２０５の温度を調整すれば、出力導波路１０４を構成する各導波路にはそれぞれ所望の波長の信号光が入力することになる。
【００４８】
環境温度がこの初期設定時から変化してアレイ導波路格子１０１や温度センサ２０６が外部の温度を反映する形で熱帰還を受けると、一般には初期設定した温度から動作点がずれることになる。しかしながらこの例のアレイ導波路格子モジュール２０１では、温度センサ２０６の温度検出部２２３が金属板２０５内に埋め込まれ、かつアレイ導波路格子１０１によって溝２２２を塞がれている。また、温度検出部２２３に熱帰還を行う恐れのある一対のリード線２２５、２２６は、図１２に示したように金属板２０５内に熱伝導性の高い材料２０７と共に埋め込まれている。しかもリード線２２５、２２６は金属板２０５内を温度検出部２２３の位置から最短距離で直線状に引き出されているのではなく、曲線状の一形態として渦巻き状に距離を稼いで引き出されている。
【００４９】
したがって、位置２０９からリード線２２５、２２６によって周囲温度が温度検出部２２３に熱帰還しようとしても、この温度変化分の熱エネルギは金属板２０５内部の比較的長い距離のリード線２２５、２２６から金属板２０５自体に吸収されてしまう。すなわち、金属板２０５自体は温度制御素子２０３によって所定の温度に制御されているので、位置２０９の部分からの周囲温度の影響は、金属板２０５の他の周囲部分における周囲温度の影響と同様に金属板２０５内部に行くに従って弱められる。したがって、特に金属板２０５内部の中心近傍に位置する温度検出領域２２１ではリード線２２５、２２６もその部分の金属の温度とほとんど同一となり、周囲温度が温度検出部２２３に熱帰還しないとみなすことができる。
【００５０】
したがって、アレイ導波路格子モジュール２０１では温度検出部２２３が温度検出領域２２１に対応する部分のアレイ導波路格子１０１の温度を周囲温度に影響されることなく正確に測定することができ、環境温度が変動しても常に安定した温度制御を実現することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１〜請求項４記載の発明によれば、出力導波路の第２の導波路を第１の導波路と異なったものとしたので、第１の導波路を使用した場合と異なった測定を行うことができ、この測定結果を使用することでアレイ導波路格子の各導波路の中心波長の補正をより良い精度で行うことが可能になる。
【００５２】
また本発明によれば、出力導波路を構成する前記した第２の出力導波路は、その出射光スペクトルが前記した第１の出力導波路の出射光スペクトルに対してスペクトル幅が狭いので、損失変動も少ない状態に保持することができる。
【００５３】
また本発明によれば、出力導波路を構成する通常の導波路に比べて前記した第２の出力導波路の出射光スペクトルのピークが急峻であるので、その波長の特定が容易である。
【００５４】
更に本発明によれば、モニタ用出力導波路の出力側スラブ導波路と接続する側の形状を前記した第１の出力導波路と異ならせるだけなので、その実施が容易であるだけでなく、スペクトル形状や受光する光の強度を各種工夫することができる。
【００５５】
また請求項５記載の発明によれば、アレイ導波路格子を他の部品と共に組み込んでアレイ導波路格子モジュールを構成したので、たとえばアレイ導波路格子を組み込んで波長の補正自体をモジュール内で行えるようにする場合のようにモジュール自体で効率的な部品配置を行ったり複数の部品を配置するスペースを節約する等の効果が生じる。また、的確な部品を組み込むことで波長の補正の精度を向上させたり品質の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるアレイ導波路格子を表わした平面図である。
【図２】第１の実施例のアレイ導波路格子の出力側スラブ導波路の出力端周辺を拡大して示した平面図である。
【図３】出力導波路の接続部分の第１の形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わした説明図である。
【図４】出力導波路の接続部分の第２の形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わした説明図である。
【図５】出力導波路の接続部分の第３の形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わした説明図である。
【図６】出力導波路の接続部分の第４の形状とこれによるアレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状を表わした説明図である。
【図７】放物線以外の他の一般的な波形の第１の例を示した波形図である。
【図８】放物線以外の他の一般的な波形の第２の例を示した波形図である。
【図９】放物線以外の他の一般的な波形の第３の例を示した波形図である。
【図１０】放物線以外の他の一般的な波形の第４の例を示した波形図である。
【図１１】第１の実施例におけるアレイ導波路格子を使用したアレイ導波路格子モジュールの構造の概要を表わした断面図である。
【図１２】第１の実施例で温度センサを埋め込んだ状態の金属板を示した平面図である。
【図１３】従来のアレイ導波路格子の全体的な構成を表わした平面図である。
【図１４】従来提案された選択波長を補正可能にしたアレイ導波路格子の一例を示す斜視図である。
【図１５】従来提案された選択波長を補正可能にしたアレイ導波路格子の他の例を示す平面図である。
【図１６】アレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状の一例を示した波形図である。
【図１７】アレイ導波路格子から出力される光のスペクトル形状の他の例を示した波形図である。
【符号の説明】
１０１ アレイ導波路格子
１０２ 基板
１０３ 入力導波路
１０４、１１１〜１１４ 出力導波路（第１の出力導波路）
１０５ 波長補正用出力導波路（第２の出力導波路）
１０７ チャネル導波路アレイ
１０８ 入力側スラブ導波路
１０９ 出力側スラブ導波路
２０１ アレイ導波路格子モジュール
２０５ 金属板
２０８ 温度制御回路
２１１〜２１３ 光ファイバ
２２３ 温度検出部
Claims (5)
- １本または複数本からなる入力導波路と、
当該入力導波路より入射される入力側スラブ導波路と、
当該入力側スラブ導波路に対して、前記入力導波路の反対側に形成された複数本からなるアレイ導波路と、
当該アレイ導波路の他端に接続された出力側スラブ導波路と、
当該出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に接続された複数本からなる第１の出力導波路と、
前記出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に前記第１の出力導波路と共に形成された少なくとも１本の第２の出力導波路とが基板上に形成されたアレイ導波路格子であって、
前記第２の出力導波路は波長補正用導波路であって、出力する光スペクトルの幅が前記第１の出力導波路の出射光スペクトル幅より狭いことを特徴とするアレイ導波路格子。 - １本または複数本からなる入力導波路と、
当該入力導波路より入射される入力側スラブ導波路と、
当該入力側スラブ導波路に対して、前記入力導波路の反対側に形成された複数本からなるアレイ導波路と、
当該アレイ導波路の他端に接続された出力側スラブ導波路と、
当該出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に接続された複数本からなる第１の出力導波路と、
前記出力側スラブ導波路に対して、前記アレイ導波路の反対側に前記第１の出力導波路と共に形成された少なくとも１本の第２の出力導波路とが基板上に形成されたアレイ導波路格子であって、
前記第２の出力導波路は波長補正用導波路であって、その出射光スペクトルが前記第１の出力導波路の出射光スペクトルよりスペクトルのピークが急峻であることを特徴とするアレイ導波路格子。 - 前記第２の出力導波路の前記出力側スラブ導波路と接続する側は前記第１の出力導波路より先細りの形状であることを特徴とする請求項１または２記載のアレイ導波路格子。
- 前記第２の出力導波路の、前記出力側スラブ導波路と接続する側の端部は、幅方向の長さが一定したストレートな形状をしており、前記出力導波路を構成する第１の出力導波路の端部は出力スラブ導波路に近づくほど、前記幅方向の長さが長くなっていることを特徴とする請求項１または２記載のアレイ導波路格子。
- 請求項１乃至請求項４いずれかに記載のアレイ導波路格子と、
前記複数本の出力導波路の少なくとも一部にそれぞれ一端を光学的に接続した光ファイバとを具備することを特徴とするアレイ導波路格子モジュール。
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