JPH06194539A - 光相互接続装置 - Google Patents

光相互接続装置

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JPH06194539A
JPH06194539A JP5192652A JP19265293A JPH06194539A JP H06194539 A JPH06194539 A JP H06194539A JP 5192652 A JP5192652 A JP 5192652A JP 19265293 A JP19265293 A JP 19265293A JP H06194539 A JPH06194539 A JP H06194539A
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waveguide
waveguides
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core
bend
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JP5192652A
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Corrado Dragone
ドラゴン コーラド
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AT&T Corp
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American Telephone and Telegraph Co Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】光相互接続装置の製造プロセスのばらつきに起
因する格子導波体内の位相エラーを低減すること及びベ
ンド損失を増加することなく導波体ベンドのベンド半径
がさらに小さくできるようにするためにベンド損失を低
減する。 【構成】 本発明の目的はプレーナ導波体の湾曲を本質
的に基本モードのみが許容できる最大の損失にて伝播す
ることを確保するために必要とされる臨界値にできるだ
け接近させることによって達成される。また、プレーナ
導波体の幅が光信号の基本モードが湾曲の内側エッジか
ら離れるように変位し、従って、湾曲の外側エッジに沿
って集中するようにするために十分に大きくされる。こ
れによって、基本モードは結果としてベンドの外側エッ
ジの付近内を伝播し、この伝播定数が結果として導波体
の幅に依存しないようになる。結果として、製造エラー
に起因するプレーナ導波体の幅の変動は損失に寄与しな
くなり、また、ベンドの内側エッジの所においてはフィ
ールド強度が小さいために、このエッジからの散乱に起
因する損失は無視できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には光デバイス間
及び／或は光デバイスと他の導波体との間で光信号を運
ぶために使用されるプレーナ導波体に関する。より詳細
には、本発明は、より小さな半径、より低い損失及び製
造欠陥に対するより強い耐性を持つプレーナ導波体内の
改良されたベンド（bend）に関する。
【０００２】
【従来の技術】光交換、マルチプレキシング、及びデマ
ルチプレキシングは過去においては星形結合器の入力と
通信する複数の接近して置かれた入力導波体を持つ相互
接続装置を使用することによって達成されてきた。この
星形結合器の出力は第二の星形結合器と光導波体のアレ
イから成る光格子を介して通信する。各導波体はそのす
ぐ隣りの導波体に対して長さが所定の固定された量だけ
異なる。第二の星形結合器の出力は交換、マルチプレキ
シング、及びデマルチプレキシング装置の出力を構成す
る。これに関しては、１９９１年３月２６日に交付され
た私の合衆国特許第５，００２，３５０号を参照するこ
と。
【０００３】動作において、複数の分離した別個の波長
の各々がこれら装置の一つの分離した別個の入力ポート
内に発射されると、これらは結合し、これら出力ポート
の事前に決定された一つの上に出現する。このようにし
て、これら装置はマルチプレキシング動作を遂行する。
これら同一の装置がデマルチプレキシング機能を遂行す
る場合もある。この状況においては、複数の入力波長が
これら装置の入力ポートの所定の一つに向けられる。こ
れら入力波長の各々は他の波長から分離され、これら装
置の出力ポートの所定の一つに向けられる。入力波長の
適当な選択により、任意の選択された入力ポートから任
意の選択された出力ポートへの交換も可能になる。
【０００４】これら二つの星形結合器の間に位置する格
子は本質的に異なる長さの湾曲した導波体のアレイから
成る。これら導波体はこれらの終端においては接近して
位置され、いっぽう、中央領域においては、これらは間
隔を広くされ、また湾曲を強くされる。この格子の規模
は隣接する導波体間の長さの差によって決定される。多
くのアプリケーションに対しては、格子の規模は、大き
く、通常５０以上であることが要求される。このため
に、格子は大きくなり、特に非常に低いレベルのクロス
トークが要求される場合は、満足できる精度にて製造す
ることが困難になる。事実、製造の欠陥は、一般には、
導波体の幅の変動を与え、これは、格子の各アーム内の
伝播定数（propagation constant）に影響を与え、位相
エラーを起こす原因となるが、この位相エラーはマルチ
プレクサ内のクロストークを大きく増加させる。加え
て、ベンド損失（bend loss ）を最小にするために、導
波体ベンドの半径が制限される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、従って、製造変動に起因する格子導波体内の位相エ
ラーを低減することにある。本発明のもう一つの目的
は、さらにベンド損失を増加することなく導波体ベンド
のベンド半径がさらに小さくできるようにするためにベ
ンド損失を低減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的はプレーナ
導波体の湾曲を本質的に基本モードのみが許容できる最
大の損失にて伝播することを確保するために必要とされ
る臨界値にできるだけ接近させることによって達成され
る。また、プレーナ導波体の幅が光信号の基本モードが
湾曲の内側エッジから離れるように変位し、従って、湾
曲の外側エッジに沿って集中するようにするために十分
に大きくされる。これによって、基本モードは結果とし
てベンドの外側エッジの付近内を伝播し、この伝播定数
が結果として導波体の幅に依存しないようになる。結果
として、製造エラーに起因するプレーナ導波体の幅の変
動は損失に寄与しなくなり、また、ベンドの内側エッジ
の所においてはフィールド強度が小さいために、このエ
ッジからの散乱に起因する損失は無視できる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明に従う光スイッチ、マルチプレ
クサ、或はデマルチプレクサとして使用することができ
る光相互接続装置の一例を示す。これは、好ましくは、
実質的に対称的な光回折格子１４を形成する導波体によ
って接続された２つの実質的に同一の対称的に位置され
た星形結合器１０及び１２から構成される。
【０００８】図１において、Ｎ個の入力導波体のアレイ
１６はＮ個の入力ポートから焦点Ｆ２に径方向に向けら
れる。これら入力導波体の各々は所定の幅Ｗを持ち、そ
れと隣接する導波体から角度αだけ角度的に変位され
る。
【０００９】星形結合器１０は誘電体スラブ１８を含む
が、これは、二つの湾曲した、好ましくは、円形の境界
１８ａ及び１８ｂを持つ自由空間領域を形成する。アレ
イ１６内の入力導波体は境界１８ａに沿って実質的に均
一な様式にて自由空間領域１８に接続される。図１に示
されるように、各導波体はその近隣から境界１８ａに沿
って距離ｔだけ離される。
【００１０】Ｍ個の出力導波体のアレイ２０は焦点Ｆ１
に向かって径方向に向けられる。アレイ２０内の各導波
体は幅Ｗ’を持ち、アレイ２０内の隣接する導波体から
角度空間α’だけ分離される。アレイ２０内の出力導波
体は境界１８ｂに沿って実質的に均一な様式にて自由空
間領域１８に接続される。各導波体出力はその近隣から
図１に示されるように境界１８ｂの所で距離ｔ’だけ離
される。
【００１１】格子１４のＭ個の導波体は各々が長さｌs
を持つ導波体の対称的構成であり、ここで、ｓは格子内
の中央導波体を示す。格子１４の各々の半分は、好まし
くは、各々が放射状、円形、及び等間隔の導波体から構
成される３つのセクションを含む。ｓ番目の導波体の全
長は
【００１２】
【数７】 であり、ここで、ｈo は定数であり、Ｒs は湾曲のｓ番
目の半径である。
【００１３】アレイ２０内の出力導波体の各々は格子１
４内の一つの導波体の入力に接続される。格子内の各導
波体の長さは格子内の全ての他の導波体の長さと異な
り、このため、結果として、星形結合器１０から格子の
導波体内に伝播する光信号には、これら信号が格子内で
格子の出力に到達するために進まなければならない異な
る経路長のために、所定の異なる位相シフトが加えられ
る。格子１４内の導波路の出力は従って導波体の長さの
関数である異なる位相を持つ。
【００１４】格子１４内の導波体の出力は焦点Ｆ４に向
かって径方向に向けられたＭ個の入力導波体のもう一つ
のアレイ２２に接続される。アレイ２２は格子１４の出
力を第二の星形結合器１２の入力に接続する。星形結合
器１０と同様に、星形結合器１２は２つの湾曲した、好
ましくは、円形の境界２４ａ及び２４ｂを持つ自由空間
領域を形成する誘電体材料のスラブ２４を含む。入力導
波体のアレイ２２は境界２４ａに沿って実質的に均一に
分布してこの自由空間領域内に接続される。
【００１５】Ｎ個の出力導波体のアレイ２６がＮ個の出
力ポートから焦点Ｆ３に向かって径方向に向けられる。
アレイ２６内の出力導波体は境界２４ｂに沿って実質的
に均一に分布して自由空間領域２４に接続される。
【００１６】アレイ１６、２０、２２、及び２６内の近
隣の導波体間の相互結合に起因する位相エラ−は図１の
デバイスのようなデバイス内のパワー伝送のクロストー
クの増加及び効率の低下の原因となる。従って、焦点Ｆ
１−Ｆ４はこのような位相エラーが最小になるような特
定の位置内に置かれる。より具体的には、焦点Ｆ１はア
レイ１６の位相センタＳ２の所に置かれ、Ｆ２はアレイ
２０の位相センタＳ１の所に置かれ、Ｆ３はアレイ２２
の位相センタＳ４の所に置かれ、Ｆ４はアレイ２６の位
相センタＳ３の所に置かれる。
【００１７】導波体のアレイ、例えば、図１に示される
ようなアレイに対する位相センタは、アレイが特定の入
力導波体から励起されたときそのアレイによって放射さ
れる光波頭に対する等しい位相のポイントの焦点に最も
近似する円の中心であると見なされる。図１のような導
波体間にかなりの程度の相互結合を持つアレイにおいて
は、位相センタは一般に自由空間領域の外側の自由空間
領域の境界から距離ｄだけ離れた所に位置される。径方
向を向く導波体のアレイの位相センタの位置はある任意
の励起に対して導波体から流れる放射の振幅及び位相を
導波体からの距離の関数として計算する周知の伝播ビー
ム法（propagating beam method ）を使用して決定する
ことができる。好ましくは、これらアレイの一つの中央
導波体が図１の装置内で励起されるものと想定される。
入力励起が中央導波体、つまり、同一の星形結合器に接
続された導波体の他のアレイの焦点を通るように向けら
れた導波体に加えられるものと想定すると、距離ｄはこ
の焦点に中心を持つある基準円に沿っての計算位相の変
動を最小にするように選択される。この最小化に関して
は様々な戦略が考えられる。例えば、ｄをこの中央導波
体とその二つの隣接する導波体の位相差をできるかぎり
ゼロに近付けるように選択することもできる。別の方法
としては、ｄが中央導波体と縁の導波体との間の位相差
が最小になるように選択される。この別の方法は一般に
アレイ全体内の位相差のピーク値を最小にする。
【００１８】この方法によってｄがいったん選択された
場合、この導波体のアレイを横断してまだ望ましくない
残留位相エラーが存在する。これらは格子の腕の長さｌ
s を適当に選択することによって低減することができる
が、これは結果として、格子を通じて一定でない長さの
差ｌs −ｌs-1 を持つ格子を与える。
【００１９】図１の装置は交換、マルチプレクサ、或は
デマルチプレクサとして使用することができる。特定の
波長λ1 の光パワーがアレイ１６内の特定の入力導波体
或は入力ポートに向けられると、光入力パワーは自由空
間領域１８内に広がり、格子１４内のＭ個の導波体に分
配され、結果として、この入力光パワーの各部分がＭ個
の導波路の各々を通じて伝わる。入力光パワーのこれら
の部分は自由空間領域２４内においてこのパワーのでき
るかぎり多くが境界２４ｂに沿っての要求されるポイン
トに集中するような方法で結合する。このポイントはア
レイ２６内の一つの出力導波体の要求される入力の所で
あると選択され、こうして、入力光パワーがその選択さ
れた出力導波体内に送り込まれる。このパワーの集中の
位置、及び入力光パワーが向けられる出力導波体の識別
は、入力光パワーの導波体の関数である。こうして、入
力パワーの波長を適当に設定することによって、入力パ
ワーが向けられる出力導波体を選択することができる。
入力パワーが向けられる出力導波体の識別はまた入力パ
ワーがそれに向けられる入力導波体の識別の関数でもあ
る。図１の装置は、こうして、Ｎ個の入力ポート及びＮ
個の出力ポートを持つデバイスの場合、入力光パワーを
任意のＮ個の入力導波体から任意のＮ個の出力導波体に
スイッチすることができる。
【００２０】図１の装置の伝送係数（transmission coe
fficient）は、本質的には特定の入力ポートから特定の
出力ポートに向けて生成される入力波長、より詳細に
は、これがユニティに近い伝送の単一ピークを持つ特定
の周期の周期関数である。これら入力及び出力導波体が
任意的な間隔にされた場合、図１の装置は、一般的に、
Ｎ2 が様々な入力及び出力ポートに対応する伝送係数の
総和であるために、各周期は、Ｎ2 個の最大伝送の別個
の波長によって特徴付けられる。これら波長間の差異
は、これら入力及び出力導波体の間隔によって決定され
る。殆どのアプリケーションに対して、上のＮ2 個の波
長がある特定の期間において最大伝送のＮ個の波長λ
1...N に本質的に合体するように均一な間隔を選択する
ことが重要である。以下においては、このデバイスはこ
の好ましい構成に配列されるものと想定される。
【００２１】最大伝送の複数の適当な波長λ1 、λ
2 、．．．λN から構成される光入力パワーがこれら入
力導波体の一つの中に同時に導入されると、これら波長
の各々は星形結合器１０の自由空間領域内に広がる。光
パワーの各部分は格子１４のＭ個の導波体を通じて伝わ
り、これらは次に、星形結合器１２の自由空間領域内で
結合される。各波長の光パワーは異なる出力導波体の入
力の所に集中する。単一の入力ポートに向けられた光入
力パワーの各波長はデバイスによって異なる出力ポート
の所で出力される。このデバイスは、こうして、これら
入力導波体の一つの上に出現する複数の波長のデマルチ
プレクサとして機能する。これら導波体上に波長が出現
する順番はこれら入力導波体のどれがこれら複数の入力
波長を運ぶかの関数である。この順番は、従って、これ
ら入力波長が異なる入力導波体に向けられた場合、異な
ってくる。図１のデバイスは、従って、Ｎ個の入力ポー
ト及びＮ個の出力ポートを持つデバイスである場合、Ｎ
ｘＮデマルチプレクサとして使用することができる。
【００２２】上に説明のように、図１のデバイスは対称
的である。従って、複数の異なる入力波長λ1 、λ
2 ．．．λN の光入力パワーが各入力導波体に加えられ
た場合、これら波長の全ては単一の出力導波体に向ける
ことができる。これら出力導波体の識別はこれら入力波
長がこれら入力導波体に加えられた空間の順番の関数、
及びこれら波長の規模の関数である。図１の装置は、従
って、Ｎ個の入力ポート及びＮ個の出力ポートを持つデ
バイスである場合、ＮｘＮマルチプレクサとして使用す
ることができる。
【００２３】図１及び２に示されるような多数の入力及
び出力チャネルを同時にマルチプレクス及びデマルチプ
レクスすることができる波長選択ＮｘＮ集積マルチプレ
クサはＳｉＯ2 ／Ｓｉ技術を使用して集積形式にて実現
するために特に適する。より詳細には、これら導波体、
星形結合器、及び光格子は、例えば、リソグラフィック
技術によってＳｉ基板上にパターン化されたＳｉＯ2 領
域から構成される。
【００２４】典型的には、各導波体のコアとクラディン
グとの間の屈折率の差Δｎは０．２５から０．５％の間
で変動するが、ただし、有効差（effective differenc
e）Δｎe は、これより小さく、０．１７から０．３５
％の間である。このより小さな値に対する理由は、モー
ドが部分的にコア領域の外側を伝播し、これが有効屈折
率差を低減することが知られているためである。より大
きな幅の導波体については、この低減係数（reduction
factor）は全パワーに対するコア内に伝播する総パワー
の割合によって決定され、これはまたおおむね小さな幅
の導波体に対する低減係数を与える。実際の導波体幾何
を考慮に入れたΔｎe を決定するための正確な手順は、
周知であり、例えば、Tamir （タマ−）編集、H.Kogeln
ik（コゲルニク）第二章執筆の著書『導波オプトエレク
トロニクス（Guided-Wave Optoelectronics ）』、スプ
リンガ・ベルラッグ（Springer Verlag ）出版（１９８
８年）において示されている。
【００２５】図１及び２に示されるタイプの従来の技術
によるデバイスにおいては、典型的には０．２５から
０．５％のΔｎの値を持つようにＳｉＯ2 ／Ｓｉ技術に
て形成された格子は約１０ｍｍ或はそれより大きな湾曲
の半径を持つプレーナ導波体をサポートする。１０ｍｍ
以下の湾曲の半径はベンドの所で過剰の信号損失を起こ
す結果となる。加えて、格子のプレーナ導波体の湾曲の
最小半径に関するこの制約は、かなりの程度まで、光格
子の全長を、従って星形結合器間の最小間隔を決定す
る。
【００２６】これとは対比的に、本発明の原理を具現す
るプレーナ導波体は６ｍｍという小さな湾曲の低損失半
径及び製造欠陥に対する向上された耐久性を持つ。この
改良されたベンド（bend）はプレーナ導波体の幅及び湾
曲が特定の基準を満たすことを確保することによって実
現される。より詳細には、これらパラメータは光信号の
基本モードがベンドの内側エッジから離れて伝播し、こ
れによってこのエッジの照射を無視できる程度にするの
に十分大きくなくてはならない。加えて、この湾曲はよ
り高いオーダのモードを効率的に遮断するのに十分に大
きくなくてはならない。
【００２７】図３には本発明の原理に従うＮｘＮ星形結
合器とともに使用するのに特に適する格子の半分が示さ
れる。図３に示されるこの格子は誘電体スラブ１８、２
４によって形成された２つのプレーナ自由空間領域の間
に置かれた異なる長さの湾曲した導波体のアレイから構
成される。スラブ１８の円形境界の所で、これら導波体
は狭い間隔にされ、一方、対称軸に近い中央領域内では
広い間隔にされる。この領域内においては、これらは強
く湾曲し、ここでは、各導波体は湾曲のおおむね同一半
径”Ｒ”を持つ。
【００２８】格子の規模は隣接する導波体間の長さｌの
差によって決定される。より厳密には、これは以下の関
係によって与えられる。
【数８】 ここで、λは波長を表わし、Ｓは格子の中央領域内の２
つの隣接する導波体間の平均間隔であり；そしてＬは二
つの導波体がそれを通じてＳだけ有効的に離される平均
長を表わす。
【００２９】多くのアプリケーションに対して、格子の
規模は大きいこと、例えば、５０以上であることが要求
される。５０の規模の値においては、格子は比較的大き
くなり、特に非常に低いレベルのクロストークが要求さ
れる場合は、満足できる精度にて実現することが困難に
なる。現実的には、製造の欠陥は、一般的には、導波体
の幅の変動を与え、これは、格子の各腕の伝播定数に影
響を与え、このために位相エラーを起こし、これはマル
チプレクサ内のクロストークを大きく増加させることと
なる。
【００３０】本発明においては、これらの位相エラーが
伝播定数の導波体の幅への依存を低減させることによっ
て大きく低減される。加えて、本発明においては、ベン
ド損失（bend loss ）が任意の与えられたＲに対して低
減される。さらに、本発明においては、導波体のベンド
半径がベンド損失を増加させることなくかなり縮小でき
る。
【００３１】認め得る損失を起こすことなしにベンドに
対して選択できる最も小さな半径はコアとクラディング
との間の有効屈折率差Δｎe によって決定される。例え
ば、Δｎ≒０．２５％を持つシリカ導波体に対しては、
最小の半径は、典型的には、５０ｍｍに接近する。これ
に関しては、例えば、エレクトロニクスレターズ（Elec
tronics Letters ）、１９９０年１月１８日号、Ｖｏ
ｌ．２６、Ｎｏ．２のページ１３２−１３３にA.Takagi
（タカギ）らによって掲載の論文『非対称性構造を持つ
広帯域シリカベース光導波体結合器（Broadband Silica
-Based Optical Waveguide Coupler With Asymmetric S
tructure）』を参照すること。
【００３２】ここに開示される発明によると、約５０ｍ
ｍのこの最小半径がベンド損失を増加させることなく約
１．６のファクタだけ低減できる。一般的に、直線導波
体内の損失は導波体の幅を増加させることによってかな
り低減することができる。ただし、この幅は任意に大き
くすることはできない。望ましくないモードを阻止する
ために、直線導波体の幅は基本モードのみが伝播するこ
とを確保するために要求される臨界値より小さくてはな
らない。ただし、この臨界値幅においては、導波体の両
側の端が基本モードによって強く照射され、製造の際に
起こる粗い端からの散乱に起因してかなりの損失が起こ
る。導波体が湾曲している場合でもこの理由によって同
じような状況が発生し、ベンドの幅は典型的には直線導
波体に対して使用される上に述べた臨界値よりも小さく
選択される。
【００３３】本発明によると、プレーナ導波体のベンド
性能が湾曲の半径を小さくしプレーナ導波体の幅を増加
することによって大きく向上される。より詳細には、プ
レーナ導波体の湾曲の半径が基本モードに対して耐える
ことができる最大の損失に対応する臨界値に接近するよ
うに固定される。同時に、プレーナ導波体の幅がベンド
内の光エネルギがベンドの外側エッジに沿って集中する
ことができるように設定される。換言すれば、ベンド内
の光エネルギがベンドの内側エッジから離れるように変
位される。基本モードは結果としてベンドの外側エッジ
の付近内を伝播し、この伝播定数は、結果として、導波
体の幅とは独立することとなる。この結果として、製造
エラーに起因するプレーナ導波体の幅の変動が損失に寄
与しなくなる。さらに、内側エッジの所ではフィールド
強度が小さいために、このエッジからの散乱に起因する
損失も無視できる程度になる。
【００３４】ベンド損失は本質的にベンド幅には依存し
ないために、ベンド半径は基本モードに対して許容され
る最大損失によって決定される臨界値に接近するように
選択することができる。
【００３５】従来の技術によるプレーナ導波体のベンド
においては、これは、損失が導波体の幅に強く依存する
ために現実的ではなく、従って、臨界損失が超えられな
いことを確保するために非常に正確な製造が要求され
た。
【００３６】本発明の原理に従って設計されたプレーナ
導波体内のベンドは導波体の幅ｗが以下に等しいかこれ
以上である場合基本モードのみを無視できる損失にてサ
ポートする。
【数９】 ここで、ｎは屈折率を表わし；Ｒ、つまり、湾曲の半径
は以下のように特定の値に等しいかこれ以下にされる。
【数１０】
【００３７】これは最も低いオーダの非対称性モード
が、式（３）に従って幅ｗが選択された場合、現実的な
関心の対象となる全てのケースにおいて、１０ｄＢ／ラ
ジアンを超える損失を受けるようにする。さらに、内側
エッジの照射は、外側エッジの照射よりもかなり、つま
り、３ｄＢだけ低くなる。現実においては、可能であれ
ば、大きな幅ｗが、これがさらに内側エッジの照射を低
減するために選択されるべきである。
【００３８】上の条件が満たされると、基本モードが程
よく小さくなり、このベンドは無視できる程度の損失に
て幅ｗg を持つ直線導波体に接続することができる。こ
こで、
【数１１】 でありｋは２π／λであり、λは導波体の波長であり、
Ｒは導波体の湾曲の半径であり、Δｎe は有効屈折率差
である。
【００３９】図４に示されるように直線導波体の軸が直
線導波体の軸を外側ベンドエッジから変位することによ
ってベンドモードと正しく整合されているという前提に
おいて、直線導波体内の光エネルギの実質的に９８％が
プレーナ導波体のベンドに伝送される。この変位δg は
以下によって与えられる。
【数１２】 そして、ｗg 及びδg の両方とも、上の最適値から、当
業者においては周知のように、効率の大きな低下を起こ
すことなく、１０％まで変動することができる。現実に
は、図１及び図３に示される構成の設計においては、隣
接する導波体間の間隙ｔはそれらの基本モード間で無視
できる程度の結合のみが存在するように十分に広くされ
なければならない。上の式によって与えられる導波体の
幅ｗが２．８より大きな領域内において、この無視でき
る程度の結合を達成するためには、
【数１３】 であることが要求され、ここでｋは２π／λである。
【００４０】当業者においてはここには明確に図解或は
説明されなかったが本発明の原理を具現する様々な構成
を考案できると思われる。従って、特許請求の精神及び
広義の範囲に入るこれら全ての代替、修正及びバリエー
ションも本発明の原理によって包括されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明がその中に使用できる集積光交換、マル
チプレキシング、及びデマルチプレキシング装置の一例
を示す図である。
【図２】図１に示される光格子内の導波体の一つの半分
を示す図である。
【図３】図１の光格子の半分をより詳細に示す図であ
る。
【図４】本発明の原理に従う直線導波体とプレーナ導波
体のベンドの結合関係を示す図である。
【符号の説明】
１６ 第一の複数の入力導波体 １０ 第一の星形結合器 ２０ 第一の複数の出力導波体 １４ 光格子 ２２ 第二の複数の入力導波体 １２ 第二の星形結合器 ２６ 第二の複数の出力導波体

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光相互接続装置であって、この装置が：
    複数の入力ポートから第一の焦点に向かって径方向に向
    けられた第一の複数の入力導波体；前記の複数の入力導
    波体に接続された入力を持つ第一の星形結合器；径方向
    に第二の焦点に向けられ、前記の第一の星形結合器の出
    力に接続された第一の複数の出力導波体；前記の第一の
    複数の出力導波体に接続された入力を持つ複数の等しく
    ない長さの導波体から構成される光格子；及び径方向に
    第三の焦点に向けられ、前記光格子の出力に接続された
    第二の複数の入力導波体を含み、 前記光格子の前記導波体が 【数１】 よりも小さくない幅ｗを持ちここで：λは導波体内の信
    号の基本モードの周波数を表わし、 ｎは導波体のコアの有効屈折率を表わし、そしてΔｎe
    はコアとクラディングとの間の有効屈折率の差を表わ
    し、この装置がさらに：そのサイズが光信号の基本モー
    ド以上のモードを結果として遮断するような半径を持つ
    ベンド；前記第二の複数の入力導波体の出力に接続され
    た入力を持つ第二の星形結合器；及び複数の出力ポート
    から第四の焦点に向かって径方向に向けられ、前記第二
    の星形結合器の出力に接続された第二の複数の出力導波
    体を含み；前記第一及び第二の焦点が前記第一及び第二
    の星形結合器から所定の距離だけ離れた所に位置され、
    そして前記第三及び第四の焦点が前記第二の星形結合器
    から所定の距離だけ離れた所に位置されることを特徴と
    する光相互接続装置。
  2. 【請求項２】 前記のベンドが以下、つまり、 【数２】 よりも大きくない湾曲の半径Ｒを持ち、 ここで：λは導波体内の信号の基本モードの周波数を表
    わし、 ｎは導波体のコアの有効屈折率を表わし、そしてΔｎe
    はコアとクラディングとの間の有効屈折率の差を表わす
    ことを特徴とする請求項２の光相互接続装置。
  3. 【請求項３】 前記の格子の前記等しくない導波体がプ
    レーナ導波体であることを特徴とする請求項２の光相互
    接続装置。
  4. 【請求項４】 前記の導波体内のベンドがベンド内のト
    ンネルに起因する損失が０．０１ｄＢ／ラジアンを超え
    るような半径を持つことを特徴とする請求項２に記載の
    光相互接続装置。
  5. 【請求項５】 前記の導波体内のベンドが直線導波体に
    突き合わせ結合され、直線導波体の軸がベンドモードと
    整合されることを特徴とする請求項２の光相互接続装
    置。
  6. 【請求項６】 前記直線導波体の軸がベンドを持つ導波
    体の外側エッジから距離δg だけ変位され、ここで 【数３】 であり、 ここで：Ｒはベンドの半径であり、 ｎはコアの屈折率を表わしΔｎe はコアとクラディング
    との間の屈折率差を表わし；λは導波体の波長を表わ
    し；そしてｋ＝２π／λ＝６．２８３／λであることを
    特徴とする請求項５の光相互接続装置。
  7. 【請求項７】 前記の格子の導波体がプレーナ導波体で
    あることを特徴とする請求項３の光相互接続装置。
  8. 【請求項８】 湾曲した経路に沿って光信号を伝えるた
    めのプレーナ導波体であって、この経路の幅が光信号の
    基本モードがこの湾曲した経路の内側エッジから変位さ
    れるようにするために十分に大きく、この湾曲した経路
    の曲率が光信号の基本モード以上のモードを結果として
    遮断するのに十分に大きなことを特徴とするプレーナ導
    波体。
  9. 【請求項９】 前記のプレーナ導波体が 【数４】 に等しいか或はこれよりも大きな幅を持ち、 ここで：ｎはコアの屈折率を表わしΔｎe はコアとクラ
    ディングとの間の有効屈折差を表わすことを特徴とする
    請求項８のプレーナ導波体。
  10. 【請求項１０】 湾曲した経路が 【数５】 に等しいかこれより小さな半径を持ち、 ここで：λは導波体の波長数を表わし、 ｎは導波体のコアの有効屈折率を表わし、 Δｎe はコアとクラディングとの間の有効屈折率差を表
    わすことを特徴とする請求項９のプレーナ導波体。
  11. 【請求項１１】 直線の導波体を湾曲したプレーナ導波
    体に結合するための方法であって、この方法が直線の導
    波体の軸を前記の湾曲した導波体のベンドモードに整合
    するステップを含むことを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 前記の直線導波体の軸をプレーナ導波
    体の外側湾曲エッジから距離δg 、つまり 【数６】 だけ変位させるステップがさらに含まれ、ここで：λは
    導波体の波長数を表わし、 ｎはコアの屈折率を表わし、 Δｎe はコアとクラディングとの間の有効屈折率差を表
    わし；そしてｋは２π／λに等しいことを特徴とする請
    求項１１の方法。
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