JPH02244105A - 導波路形回折格子 - Google Patents

導波路形回折格子

Info

Publication number
JPH02244105A
JPH02244105A JP6558889A JP6558889A JPH02244105A JP H02244105 A JPH02244105 A JP H02244105A JP 6558889 A JP6558889 A JP 6558889A JP 6558889 A JP6558889 A JP 6558889A JP H02244105 A JPH02244105 A JP H02244105A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimensional
waveguide
waveguides
dimensional waveguide
diffraction grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6558889A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2599786B2 (ja
Inventor
Hiroshi Takahashi
浩 高橋
Norio Nishi
功雄 西
Kuniharu Kato
邦治 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP6558889A priority Critical patent/JP2599786B2/ja
Publication of JPH02244105A publication Critical patent/JPH02244105A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2599786B2 publication Critical patent/JP2599786B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、優れた分解能および高い回折効率を有する導
波路形回折格子に関するものである。
「従来の技術」 近年、波長分割多重伝送システムにおいて、多重度を増
やし伝送量を増大させようという試みがなされている。
これを実現するには波長間隔の小さい光を分波できる分
波器が必要であるが、従来の回折格子を用いた分波器で
は、分解能を上げるために回折次数の高い回折・光を用
いると、回折効率が低下するという欠点があった。これ
を回避する有用な方法の1つとして、複数の同心円弧上
に配置された三次元導波路により、回折格子の機能を持
たせる方法が知られている(’New focusin
gand  dispersive  planar 
 component  based  on  an
optical phased array : M、
に、5sit+ ElectronicsLetter
s、 Vol、24. pp、385−386.198
8.) 。同論文の方法においては、回折角θ、導波路
間隔ΔR1円弧の開き角φ、二次元導波路の等側屈折率
n1、三次元導波路の等側屈折率nc、回折次数m、真
空中での波長λは次式の関係にある。
n、ΔR51nθ+n、、φΔR=mλ  ・(、l 
)中心波長λ。の近傍においてはθ=0であり、このと
き回折次数mは次式で与えられる。
□= 」−逆」」− λ。
・・・(2) 従って、分解可能最小波長間隔Δλは、導波路数をNと
して、次式で与えられる。
Δλ= 1° =   1°     ・・(3)N 
m      n cφNΔR 上式(3)において、導波路数Nと導波路間隔ΔRの積
NΔRは、およそその導波路形回折格子の横幅を示すも
ので、その大きさは導波路を形成する基板の大きさに制
限される。n、、ncは導波路の材料により定まるもの
である。従って、導波路材料と基板の大きさが限定され
た場合、高分解能な回折格子を得るためには円弧の開き
角φを大きく取れば良い。
「発明が解決しようとする課題」 ところが、現実的には開き角φを3π以上取ることは不
可能であり、これが高分解能化の障害となっている。
また、■各三次元導波路の曲率半径が異なるため各三次
元導波路の伝搬特性が一様でない、■入力光軸と出力光
軸のなす角度を任意に設定できないため実際に合分波器
として組み立てる際に光軸合わせなどが煩雑になる、と
いう欠点があった。
本発明は、このような問題を解決課題とし、波長間隔の
狭い波長分割多重伝送システム用光合分波器に適用でき
る高分解能でかつ回折効率の高い導波路形回折格子を提
供することを目的とする。
「課題を解決するための手段」 本発明の導波路形回折格子は、入力端を有する第1の二
次元導波路と、出力端を有する第2の二次元導波路と、
第1の二次元導波路と第2の二次元導波路を接続する長
さの異なる複数の三次元導波路からなり、三次元導波路
を伝搬した後の光の位相が各三次元導波路間で異なるこ
とにより波長依存性角度分散を有することを特徴とする
「作用」 本発明の導波路形回折格子は、長さが異なる複数の三次
元導波路によって、光の位相を各三次元導波路間で異な
らせることにより、形状的に制限されることな(、基板
の大きさが許す範囲内で三次元導波路間に大きな行路長
差を生じさせて、高分解能化を実現する。
また、各三次元導波路を円弧状および直線状の三次元導
波路の組合せとすることにより、隣接する三次元導波路
間の行路長差を、直線部分の長さを変えることによって
発生させる。また、この場合には、円弧部の曲率半径を
等しくし、その円弧部の伝搬特性を全ての導波路におい
て等しくして、三次元導波路からの出力を均一にすると
共に、円弧と直線の組合せによって人力光軸と出刃先軸
の角度を任意に設定できるものとする。
また、入力端を含むローランド円の直径を半径とする円
周上に三次元導波路と第1の二次元導波路の結合部を配
置し、出力端を含むローランド円の直径を半径とする円
周上に三次元導波路の他端と第2の二次元導波路の結合
部を配置することにより、コリメート及び集光用のレン
ズを必要としない設計を可能とする。
さらに、各三次元導波路の途中に高反射率の終端処理を
施すことにより、第1の二次元導波路と第2の二次元導
波路を同一のものとして全体の大きさを半減すると共に
、円弧状の三次元導波路を必要としない構成を実現して
、導波路設計の労力を低減する。
「実施例」 以下、本発明の詳細な説明するに先立ち、本発明の特徴
と従来技術との差異について説明する。
先述の論文の方法における分解能の限界の原因は、複数
の三次元導波路間の行路長差を円弧の曲率の違いにより
発生させていたことにある。−力木発明においては、長
さの異なる複数の三次元導波路によって、三次元導波路
間に行路長差を生じさせるものであり、そのための−構
成例としては、各三次元導波路を円弧状および直線状の
三次元導波路の組合せとして、隣接する三次元導波路間
の行路長差を、それらの直線部分の長さを変えることに
よって発生させる。この構成例において、円弧状の三次
元導波路の目的は、長さの異なる直線状三次元導波路を
配置するために行路を曲げることであり、行路長差を発
生させることを目的としていないため、曲率半径はすべ
て等しい。この点において本発明と先述の論文の方法は
まった(異なる。
ところで、隣接する三次元導波路間の行路長差をΔLと
すると第2の二次元導波路内の回折光の回折角βは次式
で与えられる。
a (gin a +sinβ)n、+ΔLna=mλ
・・・(4) ここで、aは第2の二次元導波路に結合する部分におけ
る複数の三次元導波路の間隔、αは入射角である。si
nα+sinβ=0なる中心波長λ。においては次式が
成立する。
ΔLn c m= □              ・・・(5)λ
従って、分解可能最小波長間隔Δλは次式で与えられる
Δλ=   1・”        ・・・(6)nc
N  ΔL ΔLには形状的な制限がないため、本発明においては、
基板の大きさが許す範囲内でその値を大きく設定するこ
とが可能となる。従って、容易に高分解能化が可能であ
る。
次に、図面に基づき本発明の実施例について詳述する。
第1図に本発明の第1の実施例を示す。
本実施例では、導波路基板l上に入力用三次元導波路9
、第1の二次元導波路2、コリメート用導波路レンズ7
、三次元導波路4、第2の二次元導波路3、集光用導波
路レンズ8、出力用三次元導波路lOが配置されている
。各三次元導波路4は4個の90°円弧状三次元導波路
5と5個の直線状三次元導波路6からなり、その行路長
は隣接するものとΔしたけ異なるように設計する。全て
の円弧状三次元導波路5の曲率半径は等しく、隣接する
導波路間の行路長差ΔLは直線部の長さの違いにより生
じている。同第1図から明らかなように、本実施例にお
いては、基板の大きさの範囲内であれば、形状的な制限
無しでΔLを設定できることになる。
このような構成において、入力用三次元導波路9から入
射した波長の異なる光の混合光は、導波路レンズ7によ
り平行光に変換され、第1の二次元導波路2と結合して
いる複数の三次元導波路4に導かれる。三次元導波路4
を伝搬した後の混合光は第2の二次元導波路3内を伝搬
する際、それぞれ前述した(4)式を満足する方向に回
折し、導波路レンズ8により収束され異なる位置に焦点
を結ぶ。出力用三次元導波路10の一端はあらかじめ各
波長の光が収束する位置に配置されており、異なる波長
の光はそれぞれ異なる三次元導波路8内を伝搬し基板端
に到達する。
本実施例では、各三次元導波路4が5個の直線状三次元
導波路6と4個の円弧状三次元導波路5からなり、入射
光軸と出射光軸が同一直線上にあるとしたが、本発明は
この実施例に限定されるものでなく、例えば、2個の直
線上三次元同一と1個の円弧上三次元導波路を組み合わ
せて、入射光軸と出射光軸を直行させる、等の設計がで
きることは自明である。
第2図は本発明の第2の実施例である。
本実施例では、第1の二次元導波路12と結合する三次
元導波路14の端部が入力用三次元導波路19端部を含
む第1のローランド円17の直径を半径とする円周上に
配置され、第2の二次元導波路13と接合する三次元導
波路14の端部が出力用三次元導波路20端部を含むロ
ーランド円18の直径を半径とする円周上に配置されて
いる。
このような配置によりコリメート用レンズと集光用レン
ズが不用となることは従来の凹面回折格子から明らかで
ある。二次元導波路内にレンズを作製する必要がないた
め、1回のバタンニングで作製できプロセスの時間と経
費を大幅に軽減できる。
本実施例における回折格子としての動作及び得られる効
果は第1の実施例と同様である。
第3図は本発明の第3の実施例である。
本実施例の特徴は、直線状三次元導波路23の一端に高
反射率終端処理24を施すことにより、第1および第2
の実施例で2個必要だった二次元導波路を1(IIとし
ている点である。入力用三次元導波路26の一端と出力
用三次元導波路27の一端は同一のローランド円25上
に配置され、ローランド円25の直径を半径とする円周
上に三次元導波路23と二次元導波路22の結合部が配
置されている。第1および第2の実施例が透過形回折格
子であったのに対して、本実施例は反射形回折格子であ
る。本実施例の構造とすることにより、構造の簡易化と
小型化を図ることができる。また、本実施例では所望の
行路長差ΔLを円弧状三次元導波路を用いず実現できる
のも特筆すべき点である。本実施例の回折格子としての
動作及び得られる効果は第1および第2の実施例と同様
である。
ところで、上述した第1から第3の実施例においては、
二次元導波路と複数の三次元導波路は直接端面結合して
いるためモード変換損失を生じ、回折効率の点からは最
適な構造とは言い難い。この欠点を解決するには、二次
元導波路と複数の三次元導波路の間にテーバ状導波路を
挿入することが有効である。この構造により、本発明の
回折格子としての特徴を損なうことなく回折効率をさら
に向上させることが可能である。
また、第1から第3の実施例においては、第1の二次元
導波路レンズと第2の二次元導波路レンズを等しいとし
、第1の二次元導波路に結合する三次元導波路の間隔と
第2の二次元導波路に結合する三次元導波路の間隔とを
等しいとしたが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、異なった値に設計することが可能であること
は明らかである。
また、第1から第3の実施例においては、三次元導波路
の間隔を一定値とし、三次元導波路の導波路長差を一定
値としたが、本発明はこの実施例に限定されるものでは
なく、間隔と導波路長差が比例の関係にあれば必ずしも
一定の値である必要がないことは明らかである。
また、第1から第3の実施例においては、第1の二次元
導波路に入力用三次元導波路を備え、第2の二次元導波
路に出力用三次元導波路を備えていたが、本発明はこの
実施例に限定されるものではなく、第1の二次元導波路
および第2の二次元導波路の端部から直接入出力が可能
であることは自明である。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明の導波路形回折格子は、長
さが異なる複数の三次元導波路によって、光の位相を各
三次元導波路間で異ならせる構成であるから、形状的に
制限されることなく、基板の大きさが許す範囲内で三次
元導波路間に大きな行路長差を生じさせて、高分解能化
を実現することができる。従って、本発明によればフォ
トリソグラフィ技術を用いて、従来の回折格子よりも高
分解能で、しかも回折効率が高い導波路形回折格子を得
ることができる。また、コリメート用および集光用レン
ズを不用とすることも可能である。これらの特徴は、波
長間隔の小さな波長分割多重伝送システム用導波路形光
合分波器を構成する上で非常に大きな利点となる。
また、各三次元導波路を円弧状および直線状の三次元導
波路の組合せとすることにより、隣接する三次元導波路
間の行路長差を、直線部分の長さを変えることによって
発生させることができる。
また、その円弧部の曲率半径を等しくすることにより、
その円弧部の伝搬特性を全ての導波路において等しくし
て、三次元導波路からの出力を均一にすることができる
。また、円弧と直線の組合せにより人力光軸と出力光軸
の角度を任意に設定できる、等先述の論文の方法で問題
となっていた点を解決することができる。しかも、上述
した(5)式で与えられる回折次数の回折光に光の強度
が集中して不用次数への放射が少なく、回折効率が非常
に高い。
また、入力端を含むローランド円の直径を半径とする円
周上に三次元導波路と第1の二次元導波路の結合部を配
置し、出力端を含むローランド円の直径を半径とする円
周上に三次元導波路の他端と第2の二次元導波路の結合
部を配置することにより、コリメート及び集光用のレン
ズを必要としない設計が可能となる。
さらに、各三次元導波路の途中に高反射率の終端処理を
施すことにより、第1の二次元導波路と第2の二次元導
波路を同一のものとすることができる。また、この場合
には、全体の大きさが半減できるだけでな(、円弧状の
三次元導波路を必要としない構成ができて導波路設計の
労力を低減することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の構成図、第2図は本発
明の第2の実施例の構成図、第3図は本発明の第3の実
施例の構成図である。 l・・・・・・導波路基板、2・・・・・・第1の二次
元導波路、3・・・・・・第2の二次元導波路、4・・
・・・・三次元導波路、5・・・・・・円弧状三次元導
波路、 6・・・・・・直線状三次元導波路、 7・・・・・・コリメート用導波路レンズ、8・・・・
・・集光用導波路レンズ、 9・・・・・・入力用三次元導波路、 10・・・・・・出力用三次元導波路、11・・・・・
・導波路基板、 12・・・・・・第1の二次元導波路、13・・・・・
・第2の二次元導波路、14・・・・・・三次元導波路
、 15・・・・・・円弧状三次元導波路、16・・・・・
・直線状三次元導波路、17・・・・・・第1のローラ
ンド円、8・・・・・・第2のローランド円、 9・・・・・・入力用三次元導波路、 0・・・・・・出力用三次元導波路、 ■・・・・・・導波路基板、22・・・・・・二次元導
波路、3・・・・・・三次元導波路、 4・・・・・・高反射率終端処理、 5・・・・・・ローランド円、 6・・・・・・人力用三次元導波路、 7・・・・・・出力用三次元導波路。 出願人  日本電信電話株式会社 −2に

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力端を有する第1の二次元導波路と、出力端を
    有する第2の二次元導波路と、第1の二次元導波路と第
    2の二次元導波路を接続する長さの異なる複数の三次元
    導波路からなり、三次元導波路を伝搬した後の先の位相
    が各三次元導波路間で異なることにより波長依存性角度
    分散を有することを特徴とする導波路形回折格子。
  2. (2)各三次元導波路が、複数の直線状三次元導波路と
    、曲率半径の等しい複数の円弧状三次元導波路の組合せ
    から構成され、各三次元導波路の行路長を直線部分の長
    さで調整することにより、任意の位相分布を得ることを
    特徴とする第1請求項に記載の導波路形回折格子。
  3. (3)第1の二次元導波路と結合する三次元導波路の一
    端は、入力端を含む第1のローランド円の直径を半径と
    する円周上に配置され、第2の二次元導波路と結合する
    三次元導波路の他端は、出力端を含む第2のローランド
    円の直径を半径とする円周上に配置されていることを特
    徴とする第1請求項に記載の導波路形回折格子。
  4. (4)第1の二次元導波路と第2の二次元導波路は同一
    であって、入力端、出力端及び複数の三次元導波路の片
    端と結合し、三次元導波路の他端は高反射率終端とされ
    ていることを特徴とする第1請求項に記載の導波路形回
    折格子。
JP6558889A 1989-03-17 1989-03-17 導波路形回折格子 Expired - Lifetime JP2599786B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6558889A JP2599786B2 (ja) 1989-03-17 1989-03-17 導波路形回折格子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6558889A JP2599786B2 (ja) 1989-03-17 1989-03-17 導波路形回折格子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02244105A true JPH02244105A (ja) 1990-09-28
JP2599786B2 JP2599786B2 (ja) 1997-04-16

Family

ID=13291323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6558889A Expired - Lifetime JP2599786B2 (ja) 1989-03-17 1989-03-17 導波路形回折格子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2599786B2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06250133A (ja) * 1993-02-19 1994-09-09 American Teleph & Telegr Co <Att> 光フィルタ装置
JPH0763934A (ja) * 1993-08-30 1995-03-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波回路
WO2000034811A1 (fr) * 1998-12-09 2000-06-15 The Furukawa Electric Co., Ltd. Multiplexeur et demultiplexeur a reseau de diffraction de guides d'ondes
US6842560B2 (en) 2001-02-27 2005-01-11 Ntt Electronics Corporation Optical multiplexing circuit and optical multiplexer
WO2005081022A1 (ja) * 2004-02-19 2005-09-01 Keio University アレイ導波路回折格子
US6996302B2 (en) 2002-11-29 2006-02-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Optical demultiplexer, optical multi-/demultiplexer, and optical device
US7164817B2 (en) 2002-05-24 2007-01-16 Hoya Corporation Optical switch and optical add/drop multiplexer using the same
US7236657B2 (en) 2002-05-24 2007-06-26 Hoya Corporation Optical switch and optical add/drop multiplexer using the same
JP2009251176A (ja) * 2008-04-03 2009-10-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光信号処理回路
JP2012203173A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Fujitsu Ltd 光導波路素子及び光ハイブリッド回路

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003050327A (ja) 2001-05-31 2003-02-21 Hoya Corp 光導波路装置及びその製造方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06250133A (ja) * 1993-02-19 1994-09-09 American Teleph & Telegr Co <Att> 光フィルタ装置
JPH0763934A (ja) * 1993-08-30 1995-03-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波回路
WO2000034811A1 (fr) * 1998-12-09 2000-06-15 The Furukawa Electric Co., Ltd. Multiplexeur et demultiplexeur a reseau de diffraction de guides d'ondes
US6404946B1 (en) 1998-12-09 2002-06-11 The Furukawa Electric Co., Ltd. Arrayed waveguide grating type optical multiplexer/demultiplexer
US6842560B2 (en) 2001-02-27 2005-01-11 Ntt Electronics Corporation Optical multiplexing circuit and optical multiplexer
US7164817B2 (en) 2002-05-24 2007-01-16 Hoya Corporation Optical switch and optical add/drop multiplexer using the same
US7236657B2 (en) 2002-05-24 2007-06-26 Hoya Corporation Optical switch and optical add/drop multiplexer using the same
US6996302B2 (en) 2002-11-29 2006-02-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Optical demultiplexer, optical multi-/demultiplexer, and optical device
WO2005081022A1 (ja) * 2004-02-19 2005-09-01 Keio University アレイ導波路回折格子
JP2009251176A (ja) * 2008-04-03 2009-10-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光信号処理回路
JP2012203173A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Fujitsu Ltd 光導波路素子及び光ハイブリッド回路
US8837879B2 (en) 2011-03-25 2014-09-16 Fujitsu Limited Optical waveguide device and optical hybrid circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2599786B2 (ja) 1997-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0444817B1 (en) Optical multiplexer/demultiplexer
EP0528652B1 (en) Improved optical multiplexer, and demultiplexer
US5966483A (en) Diffraction grating with reduced polarization sensitivity
US4198117A (en) Optical wavelength-division multiplexing and demultiplexing device
US6188818B1 (en) Low loss AWG demultiplexer with flat spectral response
JP3578351B2 (ja) マルチモード干渉結合器における強度特性及び位相特性の変化方法
JP3222163B2 (ja) 光導波路の並列配置された複数の出力端面を備える回折格子
US6266464B1 (en) Optical arrayed waveguide grating devices
CN113608305B (zh) 波束控制器及波束控制方法
JP2001141946A (ja) 合分波素子
US6434303B1 (en) Optical waveguide slab structures
US6421481B1 (en) Apparatus and method for producing a flat-topped filter response for diffraction grating (De) multiplexer
JPH02244105A (ja) 導波路形回折格子
WO2002027372A2 (en) Optical waveguide transmission devices
CN110673265A (zh) 一种偏振-波长混合复用器的设计方法
US6574396B1 (en) Waveguide grating arrangement using a segmented reflector
JP2002510402A (ja) 合波及び分波用整相ファイバアレイ
US7515791B2 (en) Phase matched optical grating
US6396977B1 (en) Wavelength router with a wide passband realized using two gratings of opposite angular dispersions
JP2683161B2 (ja) 光合分波器
EP1486807B1 (en) Multiple delay line based on an awg and different sections of a dispersive optical medium
US6496614B1 (en) Light multiplexing wave division device
GB2228799A (en) Optical star coupler
JP2019124712A (ja) グレーティングカプラ及び光送信器
WO2004015874A2 (en) Apparatus and method for producing a flat-topped filter response in a multiplex/demultiplexer

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 13