JP4884422B2 - 光波長合分波回路 - Google Patents
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Description
また、請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記第1のスラブ導波路には溝が形成されていないことを特徴とする。
本発明の第1の実施形態に係る光波長合分波回路について図6〜9を参照して説明する。図6は、本実施形態における、アサーマルAWG607の構成を示す平面図である。ここで、601は第1の入出力導波路、602は第1のスラブ導波路、603はアレイ導波路、604は第2のスラブ導波路、605は第2の入出力導波路、606aは第1のスラブ導波路602に形成された溝、606bは第2のスラブ導波路604に形成された溝であり、溝606a、606bには温度補償材料が充填されている。図6においてi番目のアレイ導波路の光路長Liは、Li=Ll+(i−1)・ΔLと表され、一定量ΔLずつ順次長くなるよう設計されている。これに応じて、各アレイ導波路を通過する光波が、第1のスラブ導波路602において溝606aによって分断される長さLi’(a)はLi’(a)=Ll’(a)+(i−1)ΔL’(a)と表され、ΔLに比例した量ΔL’(a)ずつ順次長くなるような形状をしている。また各アレイ導波路を通過し、中央の波長チャネルを通過する光波が、第2のスラブ導波路604において溝606bによって分断される長さLi’(b)はLi’(b)=Ll’(b)+(i−1)ΔL’(b)と表され、ΔLに比例した量ΔL’(b)ずつ順次長くなるような形状をしている。このアサーマルAWGは、導波路のΔが1.5%、コア厚4.5μm、実効屈折率温度係数α=1.0×10-5+1.9×10-8×T、第1の入出力導波路601、アレイ導波路603、第2の入出力導波路605のコア幅は4.5μmであり、波長チャネル数(第2の入出力導波路605の導波路本数)40、チャネル波長間隔0.8nm(100GHz)、温度補償材料はシリコーン樹脂(屈折率温度係数α’=−3.5×10-4)である。このときアレイ導波路の本数は150本、ΔLは34μmである。ここで溝606a、606bに充填された温度補償材料によって与えられる経路長差ΔL’は、T=20℃として、ΔL’=ΔL’(a)+ΔL’(b)=ΔL/(1−α’/α)=0.98μmであるが、特に本実施形態では溝606aと606bで与えられ経路長差を等しく、すなわちΔL’(a)=ΔL’(b)=ΔL’/2=0.49μmと設計している。
本発明の第2の実施形態に係る光波長合分波回路について図10〜12を参照して説明する。図10は、第2の実施形態における、アサーマルAWG1007の構成を示す平面図である。ここで、1001は第1の入出力導波路、1002は第1のスラブ導波路、1003はアレイ導波路、1004は第2のスラブ導波路、1005は第2の入出力導波路、1006は第2のスラブ導波路1004に形成された溝であり、温度補償材料が充填されている。図10においてi番目のアレイ導波路の長さLiは、Li=Ll+(i−1)・ΔLと表され、一定量ΔLずつ順次長くなるよう設計されている。これに応じて、各アレイ導波路を通過する光波が、第2のスラブ導波路1004において溝1006によって分断される長さLi’はLi’=Ll’+(i−1)ΔL’と表され、ΔLに比例した量ΔL’ずつ順次長くなるような形状をしている。このアサーマルAWGは、導波路のΔが1.5%、コア厚4.5μm、実効屈折率温度係数α=1.0×10-5+1.9×10-8×T、第1の入出力導波路1001、アレイ導波路1003、第2の入出力導波路1005のコア幅は4.5μmであり、波長チャネル数(第2の入出力導波路1005の導波路本数)40、チャネル波長間隔0.8nm(100GHz)、温度補償材料はシリコーン樹脂(屈折率温度係数α’=−3.5×10-4)である。このときアレイ導波路の本数は150本、ΔLは34μmである。ここで溝1006に充填された温度補償材料によって与えられる経路長差ΔL’は、T=20℃として、ΔL’=ΔL/(1−α’/α)=0.98μmと設計している。
本発明の第3の実施形態に係る光波長合分波回路について図13〜16を参照して説明する。図13は、第3の実施形態における、アサーマルAWG1307の構成を示す平面図である。ここで、1301は第1の入出力導波路、1302は第1のスラブ導波路、1303はアレイ導波路、1304は第2のスラブ導波路、1305は第2の入出力導波路、1306aは第1のスラブ導波路1302に形成された溝、1306bは第2のスラブ導波路1304に形成された溝であり、溝1306a、1306bには温度補償材料が充填されている。図13においてi番目のアレイ導波路の長さLiは、Li=Ll+(i−1)・ΔLと表され、一定量ΔLずつ順次長くなるよう設計されている。これに応じて、各アレイ導波路を通過する光波が、第1のスラブ導波路1302において溝1306aによって分断される長さLi’はLi’=Ll’+(i−1)ΔL’と表され、ΔLに比例した量ΔL’ずつ順次長くなるような形状をしている。また各アレイ導波路を通過し、中央の波長チャネルを通過する光波が、第2のスラブ導波路1304において溝1306bによって分断される長さは均一な量である。このアサーマルAWGは、導波路のΔが1.5%、コア厚4.5μm、実効屈折率温度係数α=1.0×10-5+1.9×10-8×T、第1の入出力導波路1301、アレイ導波路1303、第2の入出力導波路1305のコア幅は4.5μmであり、波長チャネル数(第2の入出力導波路1305の導波路本数)40、チャネル波長間隔0.8nm(100GHz)、温度補償材料はシリコーン樹脂(屈折率温度係数α’=−3.5×10-4)である。このときアレイ導波路の本数は150本、ΔLは34μmである。ここで溝1306aに充填された温度補償材料によって与えられる経路長差ΔL’は、T=20℃として、ΔL’=ΔL/(1−α’/α)=0.98μmと設計している。
本発明の第4の実施形態に係る光波長合分波回路について図17〜20を参照して説明する。図17は、第4の実施形態における、アサーマルAWGの構成を示す平面図である。ここで、1701は第1の入出力導波路、1702は第1のスラブ導波路、1703はアレイ導波路、1704は第2のスラブ導波路、1705は第2の入出力導波路、1706aは第1のスラブ導波路1702に形成された溝、1706bは第2のスラブ導波路1704に形成された溝であり、溝1706a、1706bには温度補償材料が充填されている。図17においてi番目のアレイ導波路の長さLiは、Li=Ll+(i−1)・ΔLと表され、一定量ΔLずつ順次長くなるよう設計されている。これに応じて、各アレイ導波路を通過する光波が、第1のスラブ導波路1702において溝1706aによって分断される長さLi’(a)はLi’(a)=Ll’(a)+(i−1)ΔL’(a)と表され、ΔLに比例した量ΔL’(a)ずつ順次長くなるような形状をしている。また各アレイ導波路を通過し、中央の波長チャネルを通過する光波が、第2のスラブ導波路1704において溝1706bによって分断される長さLi’(b)はLi’(b)=Ll’(b)+(i−1)ΔL’(b)と表され、ΔLに比例した量ΔL’(b)ずつ順次長くなるような形状をしている。このアサーマルAWGは、導波路のΔが1.5%、コア厚4.5μm、実効屈折率温度係数α=1.0×10-5+1.9×10-8×T、第1の入出力導波路1701、アレイ導波路1703、第2の入出力導波路1705のコア幅は4.5μmであり、波長チャネル数(第2の入出力導波路1705の導波路本数)40、チャネル波長間隔0.4nm(50GHz)、温度補償材料はシリコーン樹脂(屈折率温度係数α’=−3.5×10-4)である。このときアレイ導波路の本数は150本、ΔLは68μmである。ここで溝1706a,1706bに充填された温度補償材料によって与えられる経路長差ΔL’は、T=20℃として、ΔL’=ΔL’(a)+ΔL’(b)=ΔL/(1−α’/α)=1.87μmと設計している。
以上4つの実施形態から、本発明によるアサーマルAWGの光波長合分波回路では、従来例に比較して、残留する透過中心波長の微小な温度変化において、その波長チャネル依存性が低減されることが確認された。この結果、本発明により、全波長チャネルを広い温度範囲で使用可能な、光波長合分波回路を得ることができる。
301、601、1001、1301、1701、2101、2111 第1の入出力導波路
302、602、1002、1302、1702、2102、2112 第1のスラブ導波路
101、303、603、1003、1303、1703、2103 アレイ導波路
102、304、604、1004、1304、1704、2104 第2のスラブ導波路
103、305、605、1005、1305、1705、2105 第2の入出力導波路
104、306、606a、606b、1006、1306a、1306b、1706a、1706b、2106 溝
2108 シリコン基板
2109 導波路コア
2110 クラッド
Claims (6)
- 予め定めた光路長差で順次長くなる導波路を有するアレイ導波路と、
前記アレイ導波路の両端部に接続され、長さがFである第1のスラブ導波路および第2のスラブ導波路と、
前記第1のスラブ導波路に接続された第1の入出力導波路と、
前記第2のスラブ導波路に接続された第2の入出力導波路と
を備えるアレイ導波路回折格子型の波長合分波回路であって、
前記第1の入出力導波路は、単一の導波路を有し、
前記第2の入出力導波路は、複数の導波路を有し、
前記第1の入出力導波路に入力した波長多重信号光を前記第2の入出力導波路の各導波路へ分波する機能、および前記第2の入出力導波路の各導波路に入力した波長チャネル光を前記第1の入出力導波路へ合波する機能を有し、
少なくとも前記第2のスラブ導波路には、光波の進行方向に交差して導波路を分断する溝が配置され、
前記溝には、前記溝が配置された導波路の実効屈折率の温度係数αと異符号でかつ絶対値の大きい屈折率温度係数α’を有する材料が充填されて、前記第1の入出力導波路から前記第2の入出力導波路の中央の導波路に至る経路において温度変化によって生ずる1次の光路長差変化が補償され、
前記第2のスラブ導波路に形成された溝の光波の進行方向に対する幅の平均値は、予め定めた環境温度においてF/(1−α’/α)に等しい
ことを特徴とする光波長合分波回路。 - 前記第1のスラブ導波路には溝が形成されていないことを特徴とする請求項1に記載の光波長合分波回路。
- 前記溝は、
前記第1のスラブ導波路に形成され、光波の進行方向に対する幅が徐々に変化する溝と、
前記第2のスラブ導波路に形成され、光波の進行方向に対する幅が変化しない溝と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の光波長合分波回路。 - 前記溝は、
前記第1のスラブ導波路に形成され、光波の進行方向に対する幅が徐々に変化する溝と、
前記第2のスラブ導波路に形成され、光波の進行方向に対する幅が徐々に変化する溝と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の光波長合分波回路。 - 前記溝は、光波の進行方向に配列された複数の溝から構成されていることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれかに記載の光波長合分波回路。
- 前記溝が配置された導波路は、石英系ガラスで構成され、
前記溝に充填された材料は、光学樹脂である
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の光波長合分波回路。
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