JP2000292645A - 波長多重用フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストでサイズも小さく、また、ファイバ
の引き回しも少なくて済む波長多重用フィルタを提供す
ること。 【解決手段】 第１のフィルタを構成する第１のモジュ
ール１１に、石英系ガラス導波路で形成した方向性結合
器１４１とＢｒａｇｇグレーティング１４２とを組み合
わせた回路であって、各々が第１のモジュール１１の複
数の出力ポートにそれぞれ対応した波長選択特性を有す
る回路を該第１のモジュール１１の出力ポート数分連接
して作製した、第２のフィルタを構成する第２のモジュ
ール１４を８芯テープファイバ１５ａを介して接続する
ことにより、回路の集積化、回路間の接続を簡易化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｓｉ基板等の平面
基板上に形成される光回路で構成された波長多重用フィ
ルタ、特に波長分離(クロストーク)特性を向上し得る光
回路構造を備えた波長多重(ＷＤＭ)用フィルタに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】インターネット及びｅ-ｍａｉｌの爆発
的な普及により、通信回線の大容量化が米国を中心とし
て急速的に進められている。この大容量化のキーとなる
技術は高密度波長多重(ＤＷＤＭ)システムであり、１本
の光ファイバに複数の波長の異なる信号光を同時に伝搬
させ、通信容量を飛躍的に拡大するものである。これま
でに、このＤＷＤＭシステムでは多重化波長数が８チャ
ンネルから１６チャンネルヘと拡張されつつあり、イン
ターネット等のマルチメディア産業の発達に合わせて通
信の伝送容量が拡大されてきている。

【０００３】ＤＷＤＭシステムでは、通常、１００ＧＨ
ｚあるいは２００ＧＨｚ間隔の波長を８波あるいは１６
波合分波する。そのため、高性能の波長フィルタがキー
デバイスの一つとなる。波長フィルタには、高精度の波
長合わせ、低損失、高性能のクロストーク特性が要求さ
れる。

【０００４】８波までは、主にマイクロオプティックス
で構成された干渉膜フィルタ型合分波デバイスが用いら
れてきた。しかし、チャンネル数が増えると、干渉膜フ
ィルタ型ではコストが増大し、平面導波路(ＰＬＣ)型が
適用されるようになってきた。この傾向は、波長数が増
大するとともに顕著になると考えられる。

【０００５】ＰＬＣ型フィルタで最も一般的なデバイス
は、石英系ガラス導波路で構成されたものである。石英
系ガラス導波路では、干渉効果を利用したデバイスを精
密に作製することが可能であり、これにより高性能のフ
ィルタを構成することができる。特に、石英系ガラス導
波路では、複数の入力導波路と、複数の出力導波路と、
一対のスラフ導波路と、長さの異なる多数の導波路から
なる導波路アレイとを主体とするアレイ導波路回折格子
(ＡＷＧ)が波長多重用フィルタとして用いられてきた。

【０００６】図１は、ＡＷＧによる波長多重用フィルタ
(波長合分波器)の基本構成を示すもので、図中、１はＳ
ｉ基板、２は入力導波路、３は出力導波路、４ａ、４ｂ
はスラブ導波路、５は導波路アレイである。図２は、こ
のフィルタの典型的なスペクトルを示すもので、ＡＷＧ
では波長に依存して出力導波路が決まるので、波長を合
分波することが可能である。石英系ガラス導波路で構成
されたＡＷＧでは低損失、高波長精度、高いクロストー
クが達成され、ＤＷＤＭシステムに採用されている。

【０００７】しかしながら、波長多重の波長数が増加す
るに従い、フィルタの高性能化が必要とされ、特に多数
の波長を分離するためにはクロストーク特性の向上が強
く要求されるようになってきた。例えば、石英系ガラス
導波路で構成される３２ｃｈチャンネルのＡＷＧでは３
０ｄＢ以上のクロストークが要求される。既に述べたよ
うに、チャンネル数が増加するとＰＬＣ型のＡＷＧの特
徴が発揮されるので、クロストークの向上はＡＷＧにと
って重要である。

【０００８】さらに、ＤＷＤＭで分離波長間隔が２５Ｇ
Ｈｚ以下と狭い場合には、ＡＷＧ回路では導波路の位相
誤差を受け易く、クロストークが劣化する。通常、波長
間隔が狭くなるとともにチャンネル数は増加するため、
このクロストーク劣化の影響が顕著となる。そのため、
クロストーク特性の向上は、波長間隔が狭くチャンネル
数の多いＡＷＧをＷＤＭシステムで使用するためには必
須となる。

【０００９】従来から、クロストーク特性を向上させる
ため、フィルタを２段にする方法が採用されてきた。Ａ
ＷＧを一段目に用いた構成では、ＡＷＧの各出力ポート
にそれぞれ外部フィルタを取り付け、クロストークを改
善する方法が取られてきた。

【００１０】図３は、外部フィルタを用いてクロストー
クを改善した従来の波長多重フィルタの概略構成を示す
もので、図中、６はＡＷＧによる波長多重フィルタ、７
は外部フィルタ、８ａ、８ｂ、８ｃは光ファイバであ
る。外部フィルタ７としては干渉膜フィルタが用いら
れ、その構造としては、先端にセルフォックレンズを付
けた光ファイバで干渉膜フィルタを挟み込むようになっ
ている。セルフォック付きファイバからは平行ビームが
出射される。干渉膜フィルタは低損失、良好なクロスト
ークという特性を有しており、外部フィルタとして光学
特性的には有効である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＤＷＤＭ用フィルタでは、クロストークを改善するた
めに外部フィルタを用いることが一般的であったが、こ
の方法ではコスト及びサイズが増大するという欠点があ
った。また、ファイバの引き回しが大変になるという問
題もあった。

【００１２】本発明の目的は、低コストでサイズも小さ
く、また、ファイバの引き回しも少なくて済む波長多重
用フィルタを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を達成するために、外部フィルタとして平面光導波路
で構成される平面型光回路を用い、動作波長をＡＷＧ等
の１段目のフィルタにおける複数の出力ポートにそれぞ
れ対応した波長に適合するように設計した複数の平面型
光回路を、単一あるいは複数の基板上に多連に形成（ア
レイ化）することを特徴とするものである。

【００１４】これにより、平面基板上に多数の回路を一
体に作製できるという集積効果の利点がある。また、１
段目のフィルタとも集積化することが可能であるので、
デバイス全体のサイズを縮小することが可能である。さ
らに、光ファイバの引き回しが少なくて済むので、作製
時等における取り扱いが簡便となる。

【００１５】以上の集積効果と作製時間の削減により、
大幅なコスト低減が期待できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。

【００１７】[実施の形態１(ＡＷＧ＋１段グレーティン
グ、分離タイプ)]実施の形態１では、３２チャンネルの
ＡＷＧとグレーティングを組み合わせてクロストークを
改善した例を示す。デバイスは石英系ガラス導波路で構
成した。図４にその概略構成を示す。

【００１８】図４において、１１は１×３２ＡＷＧチッ
プをケースに入れた第１のモジュール、１２は入力側１
芯ファイバ、１３ａ、１３ｂはコネクタ、１４は第２の
モジュール、１５ａ、１５ｂは８芯テープファイバ（実
際には、８芯テープファイバがそれぞれ４本ある。）、
１６はテープファイバ分岐部、１７はアイソレータであ
る。２つのモジュール１１及び１４では、動作波長を安
定化するために、ペルチェ素子を用いてＰＬＣチップの
温度の安定化を図っている。

【００１９】第２のモジュール１４は第２のフィルタを
構成するもので、同図に拡大して示すように、石英系ガ
ラス導波路で形成した方向性結合器（ＤＣ）１４１とＢ
ｒａｇｇグレーティング（ＢＧ）１４２とを組み合わせ
た回路を単位として、これを第１のモジュール（第１の
フィルタ）１１の出力ポート数分、即ち３２個連接して
作製したチップをケースに入れて構成されている。

【００２０】第２のモジュール１４において、ＤＣの結
合率を５０％になるように設計し、また、ＢＧではＢｒ
ａｇｇ波長、バンド幅を調節することにより、所望の波
長を選択的に反射するようにする。そうすると、ＤＣの
片側の入力ポートから多数の波長（λ１、λ２、・・…
・λｎ）を入射した場合、ＢＧにおけるＢｒａｇｇ波長
に一致した波長、例えばλｉだけが反射されてＤＣのも
う一方のポートに戻ってくる。モジュール１４では、３
２個連接して作製した各ＢＧの動作波長を、モジュール
１１の各チャンネルにそれぞれ対応してずらしている。

【００２１】ＤＣ＋ＢＧのデバイスでは、ＤＣの結合率
が５０％からズレた場合には、入力ポートにもＢＧで反
射された光が戻ってくるため、反射対策が必要である。
そのため、本実施の形態で試作したデバイスでは、入力
側１芯ファイバ１２にアイソレータ１７を組み込んだ。

【００２２】図４の光デバイスを構成する石英系ガラス
導波路は、火炎堆積法(ＦＨＤ)でガラス膜を形成し、フ
ォトリソグラフィーと反応性エッチングでコアを作製し
たコア形成後、再度ＦＨＤで埋め込みした。基板を１ｍ
ｍ厚のＳｉとした。

【００２３】各デバイスの作製条件、パラメータ等は以
下の通りである。

【００２４】−ＡＷＧ −コア：６×６μｍ、△〜０．７５％ −波長間隔：１００ＧＨｚ −チャンネル数：３２ −チップサイズ：３０×２５ｍｍ -Ｂｒａｇｇグレーティング −コア：８×８μｍ、△〜０．３％ −ＵＶレーザ：エキシマＡｒＦ −作成法：フェーズマスク法 −照射強度：〜１００Ｊ/ｃｍ² −照射時間：１０分 −グレーティング長：１０ｍｍ −チップサイズ：１０×２５ｍｍ 上述したように、ＤＣ+ＢＧのデバイスサイズで１０×
２５ｍｍ、光ファイバを接続したモジュールのサイズで
は３０×６０×２５ｍｍと小さくすることができた。３
２連のＤＣ＋ＢＧのデバイスでは、各ＢＧのＢｒａｇｇ
波長をＡＷＧの各出力ポートの波長に合うようにフェー
ズマスクを通さずにＵＶレーザを照射して調整した。

【００２５】本実施の形態では、図４に示すようにＡＷ
ＧチップとＤＣ＋ＢＧチップを、８芯テープファイバ４
本を介して接続した。

【００２６】作製した各デバイスのスペクトルを光スペ
クトラムアナライザと広帯域波長光源を用いて測定し
た。図５〜７に測定したスペクトルを示す。

【００２７】図５は、作製したＡＷＧの３２チャンネル
を示すものである。この３２チャンネルのＡＷＧでは、
動作波長をＩＴＵグリッドにペルチェ素子の温度を調節
することにより合わせた。

【００２８】図６は、３２チャンネルのうちの一つのチ
ャンネル、ここではＮｏ．２４に対応したＤＣ＋ＢＧの
スペクトル（図中、黒丸）を示すもので、ＡＷＧのチャ
ンネルＮｏ．２４のスペクトル（図中、白丸）も併せて
示している。両者のスペクトルから、波長が一致してい
ることがわかる。これは、ＢＧの波長を均一なＵＶ照射
により正確にコントロールできるからである。

【００２９】図７は、両者を接続して作製した本実施の
形態のデバイス全体におけるチャンネルＮｏ．２４のス
ペクトル（図中、白三角）を示すもので、前記２つのス
ペクトルの重ね合わせとなっている。また、チャンネル
Ｎｏ．２４に対応した、ＡＷＧのスペクトル（図中、白
丸）及びＤＣ+ＢＧのスペクトル（図中、黒丸）も併せ
て示している。

【００３０】図７から、クロストークが５０ｄＢ以上と
なり、従来のＡＷＧに比べて格段にクロストークが改善
されたことがわかる。

【００３１】また、反射対策として入力側のファイバに
組み込んだアイソレータにより、入力側に戻る反射光は
５０ｄＢ以下であった。

【００３２】以上により、本発明の有効性が確認され
た。

【００３３】また、本実施の形態で用いたＤＣ+ＢＧに
関しては、以下の利点がある。

【００３４】１)ＤＣ＋ＢＧでは、通常、入力ポートヘ
の反射が問題となる。これは、反射量がＤＣの結合率に
依存するためである。結合率が１％ずれて４９％となる
と、反射率は２０ｄＢとなる。従って、多連形成したＤ
Ｃ+ＢＧデバイスを用いるためには反射低減策が必要で
あるが、本発明では、アイソレータをＡＷＧの入力側に
１個用いるだけで、この反射の問題を解決することがで
きる。

【００３５】２)ＤＣ＋ＢＧを単一のフィルタとして使
用する場合には、波長合わせ、バンド幅を精密に設定す
る必要があり、作製条件が厳しくなる。しかし、ＡＷＧ
と組み合わせて第２のフィルタとして用いる場合には、
バンド幅を大きく設定し、波長合わせ精度を緩和するこ
とができる。バンド幅を広くした場合、隣接チャンネル
とのクロストーク低減の効果は少ないが、それ以外のチ
ャンネルについては充分なクロストーク低減効果があ
る。チャンネル数が多い場合には、このクロストーク低
減効果の寄与は大きい。従って、作製精度を緩和するこ
とができ、多連のＤＣ＋ＢＧを効率的に作製することが
できる。

【００３６】[実施の形態２(ＡＷＧ＋２段グレーティン
グ、集積タイフ)]実施の形態２では、１６チャシネルＡ
ＷＧとＤＣ＋ＢＧを２段に組み合わせた光デバイスを作
製し、クロストークを改善したＰＬＣ型ＤＷＤＭフィル
タを実現した例を示す。図８にその構成概略を示す。

【００３７】図８において、２１は１×１６ＡＷＧと２
段のＤＣ＋ＢＧを集積化したチップをケースに入れたモ
ジュール、２２は入力側１芯ファイバ、２３ａ、２３ｂ
はコネクタ、２４は８芯テープファイバ（実際には、８
芯テープファイバが２本ある。）、２５はテープファイ
バ分岐部、２６はアイソレータである。モジュール２１
では、光ファイバを接続したＰＬＣチップがパッケージ
されている。また、本実施の形態でも、実施の形態１と
同じく、反射対策として入力側１芯ファイバ２２にアイ
ソレータを組み込んだ。

【００３８】図９にＰＬＣチップの詳細構成を示す。図
９において、３１は複数、ここでは１６本の入力導波
路、３２は同じく１６本の出力導波路、３３ａ、３３ｂ
は一対のスラブ導波路、３４は長さの異なる多数の導波
路からなる導波路アレイ、３５はグレーテイング部であ
る。

【００３９】グレーティング部３５は第２のフィルタを
構成するもので、同図に拡大して示すように、ＤＣ３５
１とＢＧ３５２とを組み合わせた回路と、ＤＣ３５３と
ＢＧ３５４とを組み合わせた回路とを２段接続してなっ
ており、これが入力導波路３１、出力導波路３２、スラ
ブ導波路３３ａ、３３ｂ及び導波路アレイ３４からなる
１×１６ＡＷＧ（第１のフィルタ）の出力導波路数分、
即ち１６個連接されて、該ＡＷＧとともに一つのチップ
に集積化されている（なお、集積化されたＰＬＣチップ
には入出力ファイバが接続され、ケースに入れられてモ
ジュール化される。)。

【００４０】このように、ＤＣ＋ＢＧの構造を２段にす
ることで、クロストークを１段型より改善することがで
きる。また、出力の方向が入力側の反対となるため、集
積化に適しているという利点がある。なお、１６個のグ
レーティング部３５におけるＢＧの動作波長がＡＷＧの
各出力導波路にそれぞれ対応してずらされている点は実
施の形態１の場合と同様である。

【００４１】図９の光デバイスを構成する石英系ガラス
導波路は、実施の形態１と同様な方法で作製した。基板
を１ｍｍ厚のＳｉとした。石英ガラス導波路のコアは、
６×６μｍ、△〜０．７５％、チップサイズは６０×５
０ｍｍであった。

【００４２】各デバイスの作製条件、パラメータ等は以
下の通りである。

【００４３】−ＡＷＧ −波長間隔：１００ＧＨｚ −チャンネル数：１６ −Ｂｒａｇｇグレーティング −ＵＶレーザ：エキシマＡｒＦ −作成法：フェーズマスク法 −照射強度：〜１００Ｊ/ｃｍ² −照射時間：１０分 −グレーティング長：１０ｍｍ 作製した各デバイスのスペクトルを光スペクトラムアナ
ライザと広帯域波長光源で測定した。クロストークが６
０ｄＢ以上となり、従来のＡＷＧに比べてさらにクロス
トークが改善されたことがわかる。

【００４４】以上により、本発明の有効性が確認され
た。

【００４５】[実施の形態３(ＡＷＧ＋２段チャープ型グ
レーティング、集積タイプ)]実施の形態３では、１６チ
ャンネルＡＷＧとチャープ型グレーティング（ＣＧ）を
２段に組み合わせた光デバイスを作製し、クロストーク
を改善した平面導波路型ＤＷＤＭフィルタを実現した例
を示す。図１０に平面導波路型ＤＷＤＭフィルタにおけ
るＰＬＣチップの詳細構成を示す（なお、装置全体の構
成はモジュール２１が本例のチップと置き換わる点を除
いて図８に示した実施の形態２と同様である。）。

【００４６】図１０において、４１は複数、ここでは１
６本の入力導波路、４２は同じく１６本の出力導波路、
４３ａ、４３ｂは一対のスラフ導波路、４４は長さの異
なる多数の導波路からなる導波路アレイ、４５はグレー
ティング部である。

【００４７】グレーティング部４５は第２のフィルタを
構成するもので、同図に拡大して示すように、２段のチ
ャープ型グレーティング（ＣＧ）４５１、４５２が、入
力導波路４１、出力導波路４２、スラブ導波路４３ａ、
４３ｂ及び導波路アレイ４４からなる１×１６ＡＷＧ
（第１のフィルタ）の各出力導波路４２にそれぞれ接続
され、該ＡＷＧとともに一つのチップに集積化されてい
る（なお、集積化されたＰＬＣチップには入出力ファイ
パが接続され、ケースに入れられてモジュール化され
る。）。

【００４８】前記２段のチャープ型グレーティング（Ｃ
Ｇ）４５１、４５２の反射波長域はそれぞれ異なってお
り、これらの境界域が該当チャンネルの波長となるよう
に設定されている。なお、１６個のグレーティング部４
５におけるＣＧ４５１、ＣＧ４５２の動作波長がＡＷＧ
の各出力導波路にそれぞれ対応してずらされている点は
実施の形態１の場合と同様である。

【００４９】図１０に示すように、本実施の形態のＰＬ
Ｃチップでは、反射波長域の異なる２つのＣＧをＡＷＧ
の後に形成することにより、クロストークを改善するこ
とができる。また、ＣＧでは、幅広い反射帯域を形成す
ることができるので、各ポートにおいて信号光以外の波
長をストップすることができる。また、ＣＧで反射する
信号光強度が弱いため、入力ポートにおける反射の問題
はない。

【００５０】図１０の光デバイスを構成する石英系ガラ
ス導波路は、実施の形態１と同様な方法で作製した。基
板を１ｍｍ厚のＳｉとした。石英ガラス導波路のコア
は、４×５μｍ、△〜１．５％、チップサイズは４０×
５０ｍｍであった。

【００５１】各デバイスの作製条件、パラメータ等は以
下の通りである。

【００５２】−ＡＷＧ −波長間隔：５０ＧＨｚ −チャンネル数：１６ −グレーティング −エッチングプロセスで作製 −ピツチ：約１．６μｍ −単一のグレーティング長：１５ｍｍ 作製した各デバイスのスペクトルを光スペクトラムアナ
ライザと広帯域波長光源で測定した。図１１に測定した
スペクトルを示す。図中、白丸は１６チャンネルのうち
の一つのチャンネルに対応したＣＧ４５１のスペクト
ル、黒丸は同チャンネルに対応したＣＧ４５２のスペク
トル、白三角は本実施の形態のデバイス全体における同
チャンネルのスペクトルである。

【００５３】図１１から、クロストークが６０ｄＢ以上
となり、従来のＡＷＧに比べてさらにクロストークが改
善されたことがわかる。

【００５４】以上により、本発明の有効性が確認され
た。

【００５５】[実施の形態４(ＡＷＧ＋ＡＷＧ、分離タイ
プ)]実施の形態４では、ＡＷＧを２段に組み合わせた光
デバイスを作製し、クロストークを改善した平面導波路
型ＤＷＤＭフィルタを実現した例を示す。図１２にその
概略構成を示す。

【００５６】図１２において、５１は１×３２ＡＷＧチ
ップをケースに入れた第１のモジュール、５２は入力側
１芯ファイバ、５３ａ、５３ｂ、５３ｃはコネクタ、５
４ａ５４ｂは第２のモジール、５５ａ、５５ｂ、５５
ｃ、５５ｄは８芯テープファイバ（実際には、８芯テー
プファイバがそれぞれ２本ある。）、５６ａ、５６ｂは
テープファイバ分岐部である。

【００５７】第２のモジュール５４ａ、５４ｂは第２の
フィルタを構成するもので、それぞれＡＷＧを第１のモ
ジュール（第１のフィルタ）５１の出力ポート数の１/
２分、即ち１６個連接して作製したチップをケースに入
れて構成されている。図１３にその１個分の詳細構成を
示す。

【００５８】図１３において、６１は入力導波路、６２
は出力導波路、６３ａ、６３ｂは一対のスラブ導波路、
６４は長さの異なる多数の導波路からなる導波路アレイ
であり、それぞれ１６チャンネル分設けられている。

【００５９】なお、ここでは、入力導波路及び出力導波
路をそれぞれ１本ずつとすることで小型化を図ってお
り、これにより、アレイ化したＡＷＧを単一基板に集積
化することが可能となり、かつ良好な波長均一性が得ら
れる。また、第２のモジュール５４ａ、５４ｂの合計３
２個の各ＡＷＧにおける動作波長が１段目のＡＷＧの各
出力導波路にそれぞれ対応してずらされている点は実施
の形態１の場合と同様である。

【００６０】また、本実施の形態では、モジュール５１
と、２つのモジュール５４ａ、５４ｂとをそれぞれ、８
芯テープファイバ２本を介して接続した。

【００６１】また、本実施の形態でも、モジュール５１
及び５４ａ、５４ｂでは、動作波長を安定化するため
に、ペルチェ素子を用いてＰＬＣチップの温度の安定化
を図っている。

【００６２】また、本実施の形態でも、光デバイスは石
英系ガラス導波路で構成され、その作製法は実施の形態
１と同じである。

【００６３】各デバイスの作製条件、パラメータ等は以
下の通りである。

【００６４】−１段目ＡＷＧ −コア：６×６μｍ、△〜０．７５％ −波長間隔：１００ＧＨｚ −チャンネル数：３２ −チップサイズ：３０×２５ｍｍ −２段目ＡＷＧ −コア：６×６μｍ、△〜０．７５％ −波長間隔：２００ＧＨｚ −チャンネル数：１６ −チップサイズ：５０×２５ｍｍ ２段目のＡＷＧでは、個々のＡＷＧの中心波長が設定値
から作製誤差のために１わずかにずれることがある。し
かし、そのズレはＵＶレーザを照射して個別に調節する
ことが可能である。

【００６５】作製した各デバイスのスペクトルを光スペ
クトラムアナライザと広帯域波長光源で測定した図１４
〜１６に測定したスペクトルを示す。

【００６６】図１４は、１段目のＡＷＧの長波長側の１
６チャンネル分のスペクトル、図１５は、２段目の長波
長側のＡＷＧにおけるスペクトルをそれぞれ示すもので
ある。

【００６７】図１６は、両者を接続して作製した本実施
の形態のデバイス全体における１チャンネル分のスペク
トル（図中、白丸）を示すもので、前記２つのスペクト
ルの重ね合わせとなっている。なお、１段目のＡＷＧの
８チャンネル分のスペクトル（図中、実線）、２段目の
ＡＷＧの１チャンネル分のスペクトル（図中、黒丸）も
併せて示している。

【００６８】図１６から、従来のＡＷＧに比べて格段に
クロストークが改善されたことがわかる。

【００６９】測定した各スペクトルから波長特性を求め
た。それぞれの場合における各特性を以下の表にまとめ
る。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１から、挿入損失は２〜３ｄＢ程度増加
するが、２段目のＡＷＧのバンド幅を十分広く設定する
ことにより、１段目のＡＷＧのバンド幅への影響を少な
くすることができる。また、近接及び遠端クロストーク
とも著しく改善される。

【００７２】また、本実施の形態では、一段目の１×３
２ＡＷＧと２段目のアレイ化したＡＷＧを光ファイバを
介して接続したが、２段目のアレイ化したＡＷＧチップ
２つを１チップに集積し、１段目のＡＷＧとＰＬＣチッ
プ同士を接続することも可能である。接続にはＵＶ硬化
型接着剤を用いる。また、全てのＰＬＣチップを一つの
チップに集積化することも可能である。

【００７３】以上により、本発明の有効性が確認され
た。

【００７４】また、２段目のアレイ化したＡＷＧにおい
て、個々のＡＷＧの導波路アレイ６４上のクラッド層に
金属薄膜（Ｃｒなど）を用いてヒータを形成することが
でき、このヒータによって導波路アレイの温度を調節す
ることにより、個々のＡＷＧの動作波長を精密に制御す
ることが可能である。

【００７５】[実施の形態５(ＡＷＧ＋ＡＷＧ、分離タイ
プの別例)]実施の形態５は、実施の形態４と同様ＡＷＧ
を２段に組み合わせた光デバイスにおいて、第２のＡＷ
Ｇを基板上の縦方向および横方向に連接多連に配置する
ことで回路の小型化を実現しながら、クロストークを改
善した平面導波路型ＤＷＤＭフィルタを実現した例であ
る。図１７にその概略構成を示す。ここで、縦方向とは
光の導波方向、横方向とは基板面でそれに垂直な方向を
さす。

【００７６】図１７において、７１は１×３２ＡＷＧチ
ップをケースに入れた第１のモジュール、７２は入力側
１芯ファイバ、７３はａ、７３ｂ、７３ｃはコネクタ、
７４は第２のモジュール、７５ａ、７５ｂは８芯テープ
ファイバ（実際には、８芯テープファイバがそれぞれ４
本ある。）、７６はテープファイバ分岐部である。

【００７７】第１のモジュール７１は実施の形態４で使
用した第１のモジュール５１と同一のものを使用してい
る。

【００７８】第２のモジュール７４は第２のフィルタを
構成するもので、第１のモジュール（第１のフィルタ）
７１の出力ポート数、すなわち３２個のＡＷＧを単一基
板上に連接して作製したチップをケースにその詳細構成
を示す。

【００７９】図１８において、８１は入力導波路、８２
は出力導波路、８３ａ、８３ｂは一対の多数の導波路か
らなる導波路アレイであり、それぞれ３２チャンネル分
設けの場合と同様に、合計３２個の各ＡＷＧにおける動
作波長が１段目のＡＷＧの各出力導波路にそれぞれ対応
してずらされている。

【００８０】この３２個のＡＷＧは、縦方向に１６列、
横方向に２列多連に配列（アレイ化）することにより、
単一基板上に配置されている。この配列方法において
は、縦方向および横方向の列数は図１８の本実施例の形
態に限定されるものではなく、縦方向に任意のＭ列、横
方向に任意のＮ列（Ｍ、Ｎは自然数）でＭ×Ｎ個のＡＷ
Ｇをアレイ化することが可能である。この配列方法によ
り、２段目のアレイ化したＡＷＧの設計の自由度が増大
し、アレイ化する個々のＡＷＧのデザインに応じた最適
な列数（Ｍ、Ｎ）を選択することによって、高密度のア
レイか可能となる。ゆえにこの配列方法により、２段目
のチップの小型化、もしくはより多数のＡＷＧを単一基
板上に集積化することが可能となり、また、各ＡＷＧ間
の良好な波長均一性が得られる。

【００８１】また、本実施の形態では、モジュール７１
と、モジュール７４とを８芯テープファイバ４本を介し
て接続した。また、本実施の形態でも、モジュール７１
および７４では、動作波長を安定化するために、ペルチ
ェ素子を用いてＰＬＣチップの温度の安定化を図ってい
る。また、本実施の形態でも、光デバイスは石英系ガラ
ス導波路で構成され、その作製法は実施の形態１と同じ
である。

【００８２】２段目のアレイ化したＡＷＧの作製条件、
パラメータ等は以下の通りである。

【００８３】−コア：６×６μｍ、△〜０．７５％ −波長間隔：２００ＧＨｚ −チャンネル数：３２ −チップサイズ：３３．５×２７.０ｍｍ ２段目のアレイ化したＡＷＧは、前記の配列方法によっ
てＡＷＧを高密度に配置できたため、３２個のＡＷＧを
単一基板上にアレイ化しながらも、非常に小さいチップ
サイズを実現している。

【００８４】また、２段目のアレイ化したＡＷＧでは、
個々のＡＷＧの中心波長が設定値から作製誤差のために
わずかにずれることがある。しかし、そのズレはＵＶレ
ーザーを照射して個別に調整することが可能である。

【００８５】作製したデバイスのスペクトルを光スペク
トラムアナライザと広帯域波長光源で測定した。１段目
のＡＷＧは、実施の形態４における１段目のＡＷＧと同
じのものであり、そのその長波長側の１６チャンネルの
スペクトルは図１４のようになる。

【００８６】図１９は、２段目のアレイ化したＡＷＧの
全３２チャンネルにおけるスペクトルを示すものであ
る。前記の配列方法により、３２個のＡＷＧを単一基板
上に高密度に配置しているが、実施の形態４における２
段目のＡＷＧと同様のスペクトル特性が得られている。

【００８７】図２０は、第１および第２のモジュールを
接続して作製した本実施形態のデバイス全体における１
チャンネル分のスペクトル（図中、白丸）を示すもので
ある。なお、１段目のＡＷＧの１チャンネル分のスペク
トル（図中、実線）、２段目のアレイ化したＡＷＧの１
チャンネル分のスペクトル（図中、黒丸）も併せて示し
ている。

【００８８】図２０から、本実施の形態においても、実
施の形態４と同様に、従来のＡＷＧに比べて格段にクロ
ストークが改善されたことがわかる。

【００８９】また、本実施の形態では、１段目の１×３
２ＡＷＧと２段目のアレイ化したＡＷＧを光ファイバを
介して接続したが、１段目のＡＷＧチップと２段目のア
レイ化したＡＷＧチップとの、ＰＬＣチップ同士を接続
することも可能である。接続にはＵＶ硬化型接着剤を用
いる。また、全てのＰＬＣチップを１つのチップに集積
化することも可能である。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
面光導波路（ＰＬＣ）型で外部フィルタを構成し、ＡＷ
Ｇ等の１段目フィルタの出力数に対応し得る個数の外部
フィルタ一つあるいは複数の基板に作製することを特徴
とする。これにより以下の利点がある。

【００９１】１）平面基板上に多数の回路を一体的に作
製するので、集積効果によりコスト及びサイズの低減が
可能である。

【００９２】２)一１段目のフィルタがＰＬＣ型の場合
には、全てのＰＬＣチップを単一基板に集積化すること
が可能であるので、さらにデバイス全体のサイズを縮小
することができる。

【００９３】３)外部フィルタのバンド幅を広くするこ
とで、波長精度等に関連した作製誤を許容することがで
きる。バンド幅を広くしても、チャンネル数が多い場合
には十分なクロストーク低減効果があり、チャンネル数
が多いほど、このクロストーク低減効果の寄与は大きく
なる。従って、作製精度を緩和することで、多連の外部
フィルタ回路を効率的に作製することができる。

【００９４】４)集積化によりテープファイバを用いる
ことができ、ファイバの引き回しを少なくすることがで
きる。また、全ての回路を単位基板に集積すれば、中間
の接続用の光ファイバは不要となる。これにより、作製
時間の削減が可能となる。

【００９５】５）集積化により、単一あるいは少数の基
板に関して温度による波長制御を行えば良く、外部フィ
ルタの波長制御が簡単になり、かつ均一な波長制御がで
きる。

【００９６】既に上記実施の形態でも説明したが、２段
目の外部フィルタを形成する基板は単一でも良いし、ま
た、２つか３つの複数の基板でも良い。また、実施の形
態では、主に一段目のフィルタとしてＡＷＧについて説
明したが、ＡＷＧ以外のフィルタでも良い。さらに、石
英系ガラス導波路について説明したが、それ以外の半導
体、ポリマー等の導波路を用いても同様の効果を発揮で
き、本発明は導波路を構成する材料を問わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＡＷＧによる波長多重用フィルタの基本的な構
成図である。

【図２】ＡＷＧによる波長多重用フィルタの典型的なス
ペクトルを示す図である。

【図３】外部フィルタを用いてクロストークを改善した
従来の波長多重用フィルタの概念構成図である。

【図４】本発明の波長多重用フィルタの実施の形態１を
示す構成図である。

【図５】実施の形態１中の３２チャンネルＡＷＧにおけ
るスペクトルを示す図である。

【図６】実施の形態１中の一つのチャンネル（Ｎｏ．２
４）のＤＣ＋ＢＧにおけるスペクトルを示す図である。

【図７】実施の形態１における一つのチャンネル（Ｎ
ｏ．２４）のスペクトルを示す図である。

【図８】本発明の波長多重用フィルタの実施の形態２を
示す構成図である。

【図９】本発明の実施の形態２におけるＰＬＣチップの
詳細構成図である。

【図１０】本発明の波長多重用フィルタの実施の形態３
を示すＰＬＣチップの詳細構成図である。

【図１１】実施の形態３におけるグレーティング及びＡ
ＷＧのスペクトルを示す図である。

【図１２】本発明の波長多重用フィルタの実施の形態４
を示す構成図である。

【図１３】本発明の実施の形態４における２段目のＡＷ
Ｇの詳細構成図である。

【図１４】実施の形態４中の１段目のＡＷＧにおける１
６チャンネル分のスペクトルを示す図である。

【図１５】実施の形態４中の２段目のＡＷＧにおける１
６チャンネル分のスペクトルを示す図である。

【図１６】実施の形態４における一つのチャンネルのス
ペクトルを示す図である。

【図１７】本発明の波長多重用フィルタの実施の形態５
を示す構成図である。

【図１８】本発明の実施の形態５における２段目のアレ
イ化したＡＷＧの詳細構成図である。

【図１９】実施の形態５中の２段目のアレイ化したＡＷ
Ｇにおける３２チャンネル分のスペクトルを示す図であ
る。

【図２０】実施の形態における１つのチャンネルのスペ
クトルを示す図である。

【符号の説明】

１１、１４、２１、５１、５４ａ、５４ｂ、７１、７４
モジュール １２、２２、５２、７２ 入力側１芯ファイバ １３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、５３ａ、５３ｂ、５
３ｃ、７３ａ、７３ｂコネクタ １５ａ、１５ｂ、２４、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５
ｄ、７５ａ、７５ｂ ８芯テープファイバ １６、２５、５６ａ、５６ｂ、７６ テープファイバ分
岐部 １７、２６ アイソレータ ３１、４１、６１、８１ 入力導波路 ３２、４２、６２、８２ 出力導波路 ３２ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ、６３ａ、６３ｂ、８
３ａ、８３ｂ スラブ導波路 ３４、４４、６４、８４ 導波路アレイ ３５、４５ グレーティング部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 淳 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 田中 拓也 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 亀井 新 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 金子 明正 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の波長の異なる信号光を分波し、各
   波長に対応した複数の出力ポートに出力する第１のフィ
   ルタと、 平面基板上に形成されたコアとクラッドからなる光導波
   路で構成される複数の平面型光回路よりなり、各平面型
   光回路が第１のフィルタにおける複数の出力ポートにそ
   れぞれ対応した波長選択特性を有する第２のフィルタと
   を備え、 少なくとも第２のフィルタを構成する複数の平面型光回
   路を、単一あるいは複数の基板上に多連に形成するとと
   もに第１のフィルタの出力ポートそれぞれに対して組み
   合わせるように配置したことを特徴とする波長多重用フ
   ィルタ。
2. 【請求項２】 第２のフィルタの平面型光回路として、
   方向性結合器とＢｒａｇｇグレーティングで構成される
   平面型光回路を用いたことを特徴とする請求項１記載の
   波長多重用フィルタ。
3. 【請求項３】 第１のフィルタとして、平面基板上に形
   成されたコアとクラッドからなる光導波路で構成され
   る、複数の入力導波路と、複数の出力導波路と、一対の
   スラブ導波路と、長さの異なる多数の導波路からなる導
   波路アレイとを主体とするＡＷＧを用いるとともに、 第２のフィルタの平面型光回路として、少なくとも２つ
   のグレーティングを含む平面型光回路を用い、 第２のフィルタを構成する複数の平面型光回路を、第１
   のフィルタを構成するＡＷＧと同一の単一基板上に多連
   に形成するとともに第１のフィルタを構成するＡＷＧの
   複数の出力導波路のそれぞれに対して組み合わせるよう
   に配置したことを特徴とする請求項１記載の波長多重用
   フィルタ。
4. 【請求項４】 第２のフィルタの平面型光回路として、
   平面基板上に形成されたコアとクラッドからなる光導波
   路で構成される、複数の入力導波路と、複数の出力導波
   路と、一対のスラブ導波路と、長さの異なる多数の導波
   路からなる導波路アレイとを主体とするＡＷＧを用いる
   とともに、 第２のフィルタを構成する複数のＡＷＧを単一あるいは
   複数の基板上に多連に形成することを特徴とする請求項
   １記載の波長多重用フィルタ。
5. 【請求項５】 第１のフィルタとして、平面基板上に形
   成されたコアとクラッドからなる光導波路で構成され
   る、複数の入力導波路と、複数の出力導波路と、一対の
   スラブ導波路と、長さの異なる多数の導波路からなる導
   波路アレイとを主体とするＡＷＧを用いるとともに、 第２のフィルタの平面型光回路として、平面基板上に形
   成されたコアとクラッドからなる光導波路で構成され
   る、複数の入力導波路と、複数の出力導波路と、一対の
   スラブ導波路と、長さの異なる多数の導波路からなる導
   波路アレイとを主体とするＡＷＧを用い、 第２のフィルタを構成する複数のＡＷＧを、第１のフィ
   ルタを構成するＡＷＧと同一の単一基板上に多連に形成
   するとともに第１のフィルタを構成するＡＷＧの複数の
   出力導波路のそれぞれに対して組み合わせるように配置
   したことを特徴とする請求項１記載の波長多重用フィル
   タ。
6. 【請求項６】 第２のフィルタを構成する複数のＡＷＧ
   の導波路アレイ上部のクラッド層に薄膜金属ヒータを蒸
   着したことを特徴とする請求項４または５記載の波長多
   重用フィルタ。
7. 【請求項７】 第２のフィルタを構成する複数のＡＷＧ
   を、基板上の縦方向および横方向に多連に配列したこと
   を特徴とする請求項４または５記載の波長多重用フィル
   タ。
8. 【請求項８】 第２のフィルタを構成する複数のＡＷＧ
   を、基板上の縦方向および横方向に多連に配列し、か
   つ、複数のＡＷＧ全体の配置が入力側と出力側で対称
   で、各ＡＷＧの光路長が等長になるように配列したこと
   を特徴とする請求項４または５記載の波長多重用フィル
   タ。