JPH1130730A - 光合分波素子 - Google Patents
光合分波素子Info
- Publication number
- JPH1130730A JPH1130730A JP9186356A JP18635697A JPH1130730A JP H1130730 A JPH1130730 A JP H1130730A JP 9186356 A JP9186356 A JP 9186356A JP 18635697 A JP18635697 A JP 18635697A JP H1130730 A JPH1130730 A JP H1130730A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- star coupler
- light
- wavelength
- demultiplexer
- input
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 66
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12019—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the optical interconnection to or from the AWG devices, e.g. integration or coupling with lasers or photodiodes
- G02B6/12021—Comprising cascaded AWG devices; AWG multipass configuration; Plural AWG devices integrated on a single chip
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 選択波長域の拡張および該選択波長域での光
強度の平坦化を従来と同等以上にする。パワーロスを従
来に比べて少なくする。 【解決手段】 第１入出力ポート２３と、第２入出力ポ
ート２９との間に、周期特性波長分波器２５と、導波路
アレイ回折格子波長分波器２７とを、この順に具える。
周期特性波長分波器２５を、第３スターカプラ２５ａ
と、光路長が異なる複数の導波路からなる第２導波路ア
レイ２５ｂと、第４スターカプラ２５ｃとで構成してあ
る。しかも、周期特性波長分波器２５は、第１入出力ポ
ート２３から光を入力すると、第４スターカプラ２５ｃ
の、第１スターカプラ２７ａ側の複数のポート２５ｃａ
〜２５ｃｄから波長がδずつ異なる光を出力する。しか
も、該複数のポート２５ｃａ〜２５ｃｄから出力できる
光が、いずれのポートの場合も、波長差Δλの周期的な
光となる。
強度の平坦化を従来と同等以上にする。パワーロスを従
来に比べて少なくする。 【解決手段】 第１入出力ポート２３と、第２入出力ポ
ート２９との間に、周期特性波長分波器２５と、導波路
アレイ回折格子波長分波器２７とを、この順に具える。
周期特性波長分波器２５を、第３スターカプラ２５ａ
と、光路長が異なる複数の導波路からなる第２導波路ア
レイ２５ｂと、第４スターカプラ２５ｃとで構成してあ
る。しかも、周期特性波長分波器２５は、第１入出力ポ
ート２３から光を入力すると、第４スターカプラ２５ｃ
の、第１スターカプラ２７ａ側の複数のポート２５ｃａ
〜２５ｃｄから波長がδずつ異なる光を出力する。しか
も、該複数のポート２５ｃａ〜２５ｃｄから出力できる
光が、いずれのポートの場合も、波長差Δλの周期的な
光となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、波長多重された
光信号を所定の選択波長域の複数の光に分波する機能、
および、種々の波長光を合波する機能を有した光合分波
素子に関する。
光信号を所定の選択波長域の複数の光に分波する機能、
および、種々の波長光を合波する機能を有した光合分波
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光合分波素子として例えば文献Ｉ
（ＬＥＯＳ’９５ 論文集、ＰＤ１．３）に開示された
ものがあった。この文献Ｉに開示の光合分波素子は、図
６（Ａ）に示したように、第１入出力ポート１１と、こ
のポート１１からの光を分配する分配器１３と、この分
配器１３に接続された導波路アレイ回折格子波長分波器
１５と、この回折格子波長分波器１５に接続され複数の
ポートからなる第２入出力ポート１７とを、基板１９に
具える。しかも、この回折格子波長分波器１５は、前記
分配器１３側から順に設けた第１スターカプラ１５ａ、
光路長が異なる複数の導波路からなる第１導波路アレイ
１５ｂおよび第２スターカプラ１５ｃとで構成されてい
た。分配器１３はＹ分岐あるいは多モード導波路で実現
できる。
（ＬＥＯＳ’９５ 論文集、ＰＤ１．３）に開示された
ものがあった。この文献Ｉに開示の光合分波素子は、図
６（Ａ）に示したように、第１入出力ポート１１と、こ
のポート１１からの光を分配する分配器１３と、この分
配器１３に接続された導波路アレイ回折格子波長分波器
１５と、この回折格子波長分波器１５に接続され複数の
ポートからなる第２入出力ポート１７とを、基板１９に
具える。しかも、この回折格子波長分波器１５は、前記
分配器１３側から順に設けた第１スターカプラ１５ａ、
光路長が異なる複数の導波路からなる第１導波路アレイ
１５ｂおよび第２スターカプラ１５ｃとで構成されてい
た。分配器１３はＹ分岐あるいは多モード導波路で実現
できる。
【０００３】この光合分波素子では、波長多重された光
信号を第１入出力ポート１１に入力すると、該光信号中
の、第１の選択波長域の光が、第２入出力ポート１７の
ポート１７ａから出力され、第２の選択波長域の光がポ
ート１７ｂから出力され、第３の選択波長域の光がポー
ト１７ｃから出力される（分波動作）。また、第２入出
力ポート１７の各ポート１７ａ〜１７ｃそれぞれから、
各選択波長域の光を入力すると、これらを合波した光
が、第１入出力ポート１１から出力される（合波動
作）。
信号を第１入出力ポート１１に入力すると、該光信号中
の、第１の選択波長域の光が、第２入出力ポート１７の
ポート１７ａから出力され、第２の選択波長域の光がポ
ート１７ｂから出力され、第３の選択波長域の光がポー
ト１７ｃから出力される（分波動作）。また、第２入出
力ポート１７の各ポート１７ａ〜１７ｃそれぞれから、
各選択波長域の光を入力すると、これらを合波した光
が、第１入出力ポート１１から出力される（合波動
作）。
【０００４】然も、この光合分波素子では、第１入出力
ポート１１から入力された光が、分配器１３で２j （図
６では２）分配されて、第１スターカプラ１５ａに入力
される。したがって、第１スターカプラ１５ａには、図
６（Ｂ）に示したように、帯域が実質的に広がった状態
でかつ光強度がフラットな状態の光信号が入力される。
そのため、第２入出力ポート１７の各ポートから出力さ
れる光の、選択波長域を広く出来、かつ、光強度の平坦
性を改善できた。
ポート１１から入力された光が、分配器１３で２j （図
６では２）分配されて、第１スターカプラ１５ａに入力
される。したがって、第１スターカプラ１５ａには、図
６（Ｂ）に示したように、帯域が実質的に広がった状態
でかつ光強度がフラットな状態の光信号が入力される。
そのため、第２入出力ポート１７の各ポートから出力さ
れる光の、選択波長域を広く出来、かつ、光強度の平坦
性を改善できた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の光合分波素子では、第１入出力ポート１１から入
力された光を分配器１３により分配するため、選択波長
域の光強度（パワー）自体が低下してしまう。したがっ
て、光信号の過剰損失が生じてしまうという問題点があ
った。
従来の光合分波素子では、第１入出力ポート１１から入
力された光を分配器１３により分配するため、選択波長
域の光強度（パワー）自体が低下してしまう。したがっ
て、光信号の過剰損失が生じてしまうという問題点があ
った。
【０００６】したがって、例えば、各出力ポートの選択
波長帯域を、出力特性をフラットにしたままで２倍に広
げるために、Ｙ分岐をもう１段増やすか、あるいは、多
モード導波路のモード幅を２倍に広げると、３ｄＢのパ
ワーロスがさらに生じてしまう。さらに、選択波長帯域
を２j 倍に広げると、ｊ×３ｄＢのパワーロスが生じて
しまう。
波長帯域を、出力特性をフラットにしたままで２倍に広
げるために、Ｙ分岐をもう１段増やすか、あるいは、多
モード導波路のモード幅を２倍に広げると、３ｄＢのパ
ワーロスがさらに生じてしまう。さらに、選択波長帯域
を２j 倍に広げると、ｊ×３ｄＢのパワーロスが生じて
しまう。
【０００７】このため、選択波長域の拡張および該選択
波長域での光強度の平坦化を従来と同等以上に図れると
共に、パワーロスが従来に比べて少ない光合分波素子の
実現が望まれていた。
波長域での光強度の平坦化を従来と同等以上に図れると
共に、パワーロスが従来に比べて少ない光合分波素子の
実現が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、この出願の光合
分波素子によれば、第１入出力ポートと、該第１入出力
ポートからの光を分配する分配器と、該分配器に接続さ
れた導波路アレイ回折格子波長分波器と、該回折格子波
長分波器に接続され複数のポートからなる第２入出力ポ
ートとを具え、前記回折格子波長分波器が、前記分配器
側から順に設けた第１スターカプラ、光路長が異なる複
数の導波路からなる第１導波路アレイおよび第２スター
カプラとで構成された、光合分波素子において、前記分
配器の代わりに、以下の構成の分波器（これを周期特性
波長分波器という）を具えたことを特徴とする。
分波素子によれば、第１入出力ポートと、該第１入出力
ポートからの光を分配する分配器と、該分配器に接続さ
れた導波路アレイ回折格子波長分波器と、該回折格子波
長分波器に接続され複数のポートからなる第２入出力ポ
ートとを具え、前記回折格子波長分波器が、前記分配器
側から順に設けた第１スターカプラ、光路長が異なる複
数の導波路からなる第１導波路アレイおよび第２スター
カプラとで構成された、光合分波素子において、前記分
配器の代わりに、以下の構成の分波器（これを周期特性
波長分波器という）を具えたことを特徴とする。
【０００９】前記第１入出力ポートに接続された第３ス
ターカプラと、該第３スターカプラに接続され光路長が
異なる複数の導波路からなる第２導波路アレイと、該第
２導波路アレイに一端が接続され、他端が前記第１スタ
ーカプラに接続された第４スターカプラとを含む分波器
であって、前記第１入出力ポートから光を入力すると、
前記第４スターカプラの、前記第１スターカプラ側の複
数のポートから、波長がδずつ異なる光を出力し、か
つ、該複数のポートから出力できる光が、いずれのポー
トの場合も、波長差Δλの周期的な光となる、周期特性
波長分波器。
ターカプラと、該第３スターカプラに接続され光路長が
異なる複数の導波路からなる第２導波路アレイと、該第
２導波路アレイに一端が接続され、他端が前記第１スタ
ーカプラに接続された第４スターカプラとを含む分波器
であって、前記第１入出力ポートから光を入力すると、
前記第４スターカプラの、前記第１スターカプラ側の複
数のポートから、波長がδずつ異なる光を出力し、か
つ、該複数のポートから出力できる光が、いずれのポー
トの場合も、波長差Δλの周期的な光となる、周期特性
波長分波器。
【００１０】この発明の光合分波素子の作用について以
下に具体例で説明する。この発明の光合分波素子の第１
入出力ポートに、波長多重された光として、波長がδず
つずれたλ1 、λ2 、λ3 、λ4 の各光、および、λ1
に対しΔλだけ波長がずれたλ5 の光、λ2 に対しΔλ
だけ波長がずれたλ6 の光、λ3 に対しΔλだけ波長が
ずれたλ7 の光、λ4 に対しΔλだけ波長がずれたλ8
を含む、中心波長がλ0 の光を入力する例を考える。
下に具体例で説明する。この発明の光合分波素子の第１
入出力ポートに、波長多重された光として、波長がδず
つずれたλ1 、λ2 、λ3 、λ4 の各光、および、λ1
に対しΔλだけ波長がずれたλ5 の光、λ2 に対しΔλ
だけ波長がずれたλ6 の光、λ3 に対しΔλだけ波長が
ずれたλ7 の光、λ4 に対しΔλだけ波長がずれたλ8
を含む、中心波長がλ0 の光を入力する例を考える。
【００１１】このような光を第１入出力ポートに入力し
た場合、この発明に係る周期特性波長分波器の性質のた
め、第４スターカプラの第１スターカプラ側の１つのポ
ートにはλ1 、λ5 の光が、別の１つのポートにはλ
2 、λ6 の光が、さらに別の１つのポートにはλ3 、λ
7 の光が、さらに別の１つのポートにはλ4 、λ8 の光
が、それぞれ出力される（分波される）。
た場合、この発明に係る周期特性波長分波器の性質のた
め、第４スターカプラの第１スターカプラ側の１つのポ
ートにはλ1 、λ5 の光が、別の１つのポートにはλ
2 、λ6 の光が、さらに別の１つのポートにはλ3 、λ
7 の光が、さらに別の１つのポートにはλ4 、λ8 の光
が、それぞれ出力される（分波される）。
【００１２】然も、この周期特性波長分波器がスターカ
プラを用いた分波器であるため、上記のように分波され
た各光λ1 〜λ8 は、第１入出力ポートに入力された際
のピークレベルを実質的に維持した光である。
プラを用いた分波器であるため、上記のように分波され
た各光λ1 〜λ8 は、第１入出力ポートに入力された際
のピークレベルを実質的に維持した光である。
【００１３】また、周期特性波長分波器で上記のごとく
分波されたλ1 〜λ4 は、導波路アレイ回折格子波長分
波器で合波される（詳細は後述する）。その結果、第２
入出力ポートの中のある１つのポートからは、λ1 〜λ
4 を含む第１の選択波長域の光が、出力される。また、
λ5 〜λ8 も、導波路アレイ回折格子波長分波器で合波
される。その結果、第２入出力ポートの中の別の１つの
ポートからは、λ5 〜λ8 を含む第２の選択波長域の光
が、出力される。したがって、λ1 〜λ8 の光を含む中
心波長がλ0 の光信号から、選択波長域がλ1 〜λ4 の
光と、選択波長域がλ5 〜λ8 の光とが、分波される。
分波されたλ1 〜λ4 は、導波路アレイ回折格子波長分
波器で合波される（詳細は後述する）。その結果、第２
入出力ポートの中のある１つのポートからは、λ1 〜λ
4 を含む第１の選択波長域の光が、出力される。また、
λ5 〜λ8 も、導波路アレイ回折格子波長分波器で合波
される。その結果、第２入出力ポートの中の別の１つの
ポートからは、λ5 〜λ8 を含む第２の選択波長域の光
が、出力される。したがって、λ1 〜λ8 の光を含む中
心波長がλ0 の光信号から、選択波長域がλ1 〜λ4 の
光と、選択波長域がλ5 〜λ8 の光とが、分波される。
【００１４】ここで、各光λ1 〜λ8 は、上述したよう
に、第１入出力ポートに入力された際のピークレベルを
実質的に維持した光であるため、選択波長域がλ1 〜λ
4 の光、および、選択波長域がλ5 〜λ8 の光それぞれ
は、入力時と実質的に同じパワーを持つ光になる。
に、第１入出力ポートに入力された際のピークレベルを
実質的に維持した光であるため、選択波長域がλ1 〜λ
4 の光、および、選択波長域がλ5 〜λ8 の光それぞれ
は、入力時と実質的に同じパワーを持つ光になる。
【００１５】また、選択波長域を決める上記のλ1 〜λ
4 等の波長のパワーが同程度であると仮定した場合、選
択波長域での光強度の平坦さは、この選択波長域での上
記δの値を小さくする程、良好になる。このδが細かい
程、選択波長域に含ませることができる波長数が増える
からである。また、選択波長域の広さは上記δと周期特
性波長分波器の分波数（これをＱとする）との積δ・Ｑ
で決めることができる。
4 等の波長のパワーが同程度であると仮定した場合、選
択波長域での光強度の平坦さは、この選択波長域での上
記δの値を小さくする程、良好になる。このδが細かい
程、選択波長域に含ませることができる波長数が増える
からである。また、選択波長域の広さは上記δと周期特
性波長分波器の分波数（これをＱとする）との積δ・Ｑ
で決めることができる。
【００１６】一方、合波動作は上記の分波動作の逆とな
る。
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の光合分波素子の実施の形態について説明する。なお、
説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に、各構
成成分の大きさ、形状および配置関係を概略的に示して
あるにすぎない。また、各図において同様な構成成分は
同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略する
こともある。
の光合分波素子の実施の形態について説明する。なお、
説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に、各構
成成分の大きさ、形状および配置関係を概略的に示して
あるにすぎない。また、各図において同様な構成成分は
同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略する
こともある。
【００１８】（構成について）先ず、実施の形態の光合
分波素子の構成について、図１〜図３を参照して説明す
る。ここで、図１は、実施の形態の光合分波素子２０の
全体を示す平面図、図２は、第１〜第４スターカプラの
基本構造を説明する要部平面図、図３は、周期特性波長
分波器２５および導波路アレイ回折格子波長分波器２７
それぞれの機能を説明する図である。
分波素子の構成について、図１〜図３を参照して説明す
る。ここで、図１は、実施の形態の光合分波素子２０の
全体を示す平面図、図２は、第１〜第４スターカプラの
基本構造を説明する要部平面図、図３は、周期特性波長
分波器２５および導波路アレイ回折格子波長分波器２７
それぞれの機能を説明する図である。
【００１９】この光合分波素子２０は、基板２１に、第
１入出力ポート２３と、周期特性波長分波器２５と、導
波路アレイ回折格子波長分波器２７と、第２の入出力ポ
ート２９とを、この順に具える。
１入出力ポート２３と、周期特性波長分波器２５と、導
波路アレイ回折格子波長分波器２７と、第２の入出力ポ
ート２９とを、この順に具える。
【００２０】基板２１は、化合物半導体基板、またはガ
ラス基板、またはポリマーなど、二次元導波路構造およ
び三次元導波路構造が形成可能な任意好適な基板で構成
できる。
ラス基板、またはポリマーなど、二次元導波路構造およ
び三次元導波路構造が形成可能な任意好適な基板で構成
できる。
【００２１】また、第１入出力ポート２３は、ここでは
１つとしてある。しかし、後に説明するが、第３スター
カプラ２５ａとの関係で複数とする場合があっても良
い。
１つとしてある。しかし、後に説明するが、第３スター
カプラ２５ａとの関係で複数とする場合があっても良
い。
【００２２】また、導波路アレイ回折格子波長分波器２
７は、第１スターカプラ２７ａと、この第１スターカプ
ラ２７ａに接続され光路長が異なる複数の導波路からな
る第１導波路アレイ２７ｂと、一端が前記導波路アレイ
２７ｂに接続され、他端が前記第２入出力導波路２９に
接続された第２スターカプラ２７ｃとで構成してある。
７は、第１スターカプラ２７ａと、この第１スターカプ
ラ２７ａに接続され光路長が異なる複数の導波路からな
る第１導波路アレイ２７ｂと、一端が前記導波路アレイ
２７ｂに接続され、他端が前記第２入出力導波路２９に
接続された第２スターカプラ２７ｃとで構成してある。
【００２３】また、周期特性波長分波器２５は、第１入
出力ポート２３に接続された第３スターカプラ２５ａ
と、この第３スターカプラ２５に接続され光路長が異な
る複数の導波路からなる第２導波路アレイ２５ｂと、こ
の第２導波路アレイ２５ｂに一端が接続され、他端が前
記第１スターカプラ２７ａに接続された第４スターカプ
ラ２５ｃとで構成してある。なお、第４スターカプラ２
５ｃと第１スターカプラ２７ａとの間を、接続導波路３
１により接続してある。
出力ポート２３に接続された第３スターカプラ２５ａ
と、この第３スターカプラ２５に接続され光路長が異な
る複数の導波路からなる第２導波路アレイ２５ｂと、こ
の第２導波路アレイ２５ｂに一端が接続され、他端が前
記第１スターカプラ２７ａに接続された第４スターカプ
ラ２５ｃとで構成してある。なお、第４スターカプラ２
５ｃと第１スターカプラ２７ａとの間を、接続導波路３
１により接続してある。
【００２４】上記の第１〜第４スターカプラ２７ａ，２
７ｃ，２５ａ，２５ｃそれぞれは、それに接続される導
波路数（したがってポート数）や、接続される導波路同
士の間隔や、隣接する導波路がなす角度などを、後述す
るように、それぞれ適正な値にしてある。
７ｃ，２５ａ，２５ｃそれぞれは、それに接続される導
波路数（したがってポート数）や、接続される導波路同
士の間隔や、隣接する導波路がなす角度などを、後述す
るように、それぞれ適正な値にしてある。
【００２５】しかし、第１〜第４スターカプラ２７ａ，
２７ｃ，２５ａ，２５ｃいずれも、基本的には、図２に
示した様に、曲率をもった第１端面Ｆ１および第２端面
Ｆ２を有した平面導波路Ｘを含み、かつ、その第１端面
Ｆ１に導波路Ｙ1 〜Ｙn が接続され、その第２端面Ｆ２
に導波路Ｚ1 〜Ｚm が接続された構造としてある。
２７ｃ，２５ａ，２５ｃいずれも、基本的には、図２に
示した様に、曲率をもった第１端面Ｆ１および第２端面
Ｆ２を有した平面導波路Ｘを含み、かつ、その第１端面
Ｆ１に導波路Ｙ1 〜Ｙn が接続され、その第２端面Ｆ２
に導波路Ｚ1 〜Ｚm が接続された構造としてある。
【００２６】これら導波路Ｙ1 〜Ｙn と、導波路Ｚ1 〜
Ｚm とは、平面導波路Ｘに対し、ここでは次の様に、接
続してある。
Ｚm とは、平面導波路Ｘに対し、ここでは次の様に、接
続してある。
【００２７】すなわち、第１の端面Ｆ１よりも平面導波
路Ｘ側に任意に基準点を設定する。例えば第２端面Ｆ２
上に、基準点Ｐ２を設定する。この基準点Ｐ２から第１
端面に放射状に伸びる複数の直線（図２中の破線）を仮
定する。そして、これら直線と第１端面Ｆ１との交点
で、導波路Ｘ1 〜Ｘn を平面導波路Ｘに接続してある。
また、第２の端面Ｆ２よりも平面導波路Ｘ側に任意に基
準点を設定する。例えば第１端面Ｆ１上に、基準点Ｐ１
を設定する。この基準点Ｐ１から第２端面に放射状に伸
びる複数の直線（図２中の破線）を仮定する。そして、
これら直線と第２端面Ｆ２との交点で、導波路Ｚ1 〜Ｚ
m を平面導波路Ｘに接続してある。
路Ｘ側に任意に基準点を設定する。例えば第２端面Ｆ２
上に、基準点Ｐ２を設定する。この基準点Ｐ２から第１
端面に放射状に伸びる複数の直線（図２中の破線）を仮
定する。そして、これら直線と第１端面Ｆ１との交点
で、導波路Ｘ1 〜Ｘn を平面導波路Ｘに接続してある。
また、第２の端面Ｆ２よりも平面導波路Ｘ側に任意に基
準点を設定する。例えば第１端面Ｆ１上に、基準点Ｐ１
を設定する。この基準点Ｐ１から第２端面に放射状に伸
びる複数の直線（図２中の破線）を仮定する。そして、
これら直線と第２端面Ｆ２との交点で、導波路Ｚ1 〜Ｚ
m を平面導波路Ｘに接続してある。
【００２８】これら導波路Ｘ1 〜Ｘn やＺ1 〜Ｚm は、
実際は、第１導波路アレイ２７ｂの各導波路であった
り、接続導波路３１であったり、第２導波路アレイ２５
ｂの各導波路であったり、第２の入出力ポート２９に至
る導波路であったりする。
実際は、第１導波路アレイ２７ｂの各導波路であった
り、接続導波路３１であったり、第２導波路アレイ２５
ｂの各導波路であったり、第２の入出力ポート２９に至
る導波路であったりする。
【００２９】なお、後の第１〜第４のスターカプラの詳
細な説明では、導波路間隔とか、隣接する導波路がなす
角度というパラメータを用いて説明をするが、この導波
路間隔とは、図２中のｄに相当する間隔であり、隣接す
る導波路がなす角度とは、図２中のΔθに相当する角度
である。もちろん、これらｄやΔθは、第１〜第４スタ
ーカプラごとで、また、導波路を接続する端面が第１端
面Ｆ１か第２端面Ｆ２かで、原則、変わる。後の説明で
は、その違いについて、ｄやΔθの後に添え字を付けて
（例えば、ｄ1 やΔθ1 等で）表す。なお、図２中の
ｄ’やθ’は設計に応じ決められ、ｄ’＝ｄ、Δθ’＝
Δθの場合、ｄ’≠ｄ、Δθ’≠Δθの場合がある。
細な説明では、導波路間隔とか、隣接する導波路がなす
角度というパラメータを用いて説明をするが、この導波
路間隔とは、図２中のｄに相当する間隔であり、隣接す
る導波路がなす角度とは、図２中のΔθに相当する角度
である。もちろん、これらｄやΔθは、第１〜第４スタ
ーカプラごとで、また、導波路を接続する端面が第１端
面Ｆ１か第２端面Ｆ２かで、原則、変わる。後の説明で
は、その違いについて、ｄやΔθの後に添え字を付けて
（例えば、ｄ1 やΔθ1 等で）表す。なお、図２中の
ｄ’やθ’は設計に応じ決められ、ｄ’＝ｄ、Δθ’＝
Δθの場合、ｄ’≠ｄ、Δθ’≠Δθの場合がある。
【００３０】また、上記の周期特性波長分波器２５は、
第１入出力ポート２３から波長多重光を入力すると、第
４スターカプラ２５ｃの、第１スターカプラ２７ａ側の
複数のポート（ここでは２５ｃａ〜２５ｃｄの４本の例
を考える）から、波長がδずつ異なる光を出力し、か
つ、これらポート２５ｃａ〜２５ｃｄから出力できる光
が、いずれのポートの場合も、波長差Δλの周期的な光
となる分波器である必要がある。
第１入出力ポート２３から波長多重光を入力すると、第
４スターカプラ２５ｃの、第１スターカプラ２７ａ側の
複数のポート（ここでは２５ｃａ〜２５ｃｄの４本の例
を考える）から、波長がδずつ異なる光を出力し、か
つ、これらポート２５ｃａ〜２５ｃｄから出力できる光
が、いずれのポートの場合も、波長差Δλの周期的な光
となる分波器である必要がある。
【００３１】また、この導波路アレイ回折格子波長分波
器２７は、第４スターカプラ２５ｃから第１スターカプ
ラ２７ａに入力される、波長がδずつずれた光の組およ
び該光の組に対しΔλずつ波長が周期的にずれた光の組
を、該組単位で第２入出力ポート２９の複数のポートに
重複なく出力する分波器である必要がある。
器２７は、第４スターカプラ２５ｃから第１スターカプ
ラ２７ａに入力される、波長がδずつずれた光の組およ
び該光の組に対しΔλずつ波長が周期的にずれた光の組
を、該組単位で第２入出力ポート２９の複数のポートに
重複なく出力する分波器である必要がある。
【００３２】このような波長差Δλや波長ずれδの理解
を深めるために、図３を参照して具体的に説明する。中
心波長がλ0 である波長多重された光信号を、第１の入
出力ポート２３に入力する。すると、周期特性波長分波
器２５の、第４スターカプラ２５ｃの第１スターカプラ
側のポート２５ｃａ〜２５ｃｄからは、図３に示したよ
うに光が出力される。すなわち、ポートポート２５ｃａ
から出力される光は、図３に示したように、波長λ1 の
光と、この波長λ1 の光に対し波長差がΔλである波長
λ5 の光と、さらに順次に波長差Δλをもつ光となる。
また、ポート２５ｃｂから出力される光は、図３に示し
たように、波長λ2 の光と、この波長λ2 の光に対し波
長差がΔλである波長λ6 の光と、さらに順次に波長差
Δλをもつ光となる。また、ポートポート２５ｃｃから
出力される光は、図３に示したように、波長λ3 の光
と、この波長λ3 の光に対し波長差がΔλである波長λ
7 の光と、さらに順次に波長差Δλをもつ光となる。ま
た、ポートポート２５ｃｄから出力される光は、図３に
示したように、波長λ4 の光と、この波長λ4 の光に対
し波長差がΔλである波長λ8 の光と、さらに順次に波
長差Δλをもつ光となる。
を深めるために、図３を参照して具体的に説明する。中
心波長がλ0 である波長多重された光信号を、第１の入
出力ポート２３に入力する。すると、周期特性波長分波
器２５の、第４スターカプラ２５ｃの第１スターカプラ
側のポート２５ｃａ〜２５ｃｄからは、図３に示したよ
うに光が出力される。すなわち、ポートポート２５ｃａ
から出力される光は、図３に示したように、波長λ1 の
光と、この波長λ1 の光に対し波長差がΔλである波長
λ5 の光と、さらに順次に波長差Δλをもつ光となる。
また、ポート２５ｃｂから出力される光は、図３に示し
たように、波長λ2 の光と、この波長λ2 の光に対し波
長差がΔλである波長λ6 の光と、さらに順次に波長差
Δλをもつ光となる。また、ポートポート２５ｃｃから
出力される光は、図３に示したように、波長λ3 の光
と、この波長λ3 の光に対し波長差がΔλである波長λ
7 の光と、さらに順次に波長差Δλをもつ光となる。ま
た、ポートポート２５ｃｄから出力される光は、図３に
示したように、波長λ4 の光と、この波長λ4 の光に対
し波長差がΔλである波長λ8 の光と、さらに順次に波
長差Δλをもつ光となる。
【００３３】然も、ポート２５ｃａ、２５ｃｂ、２５ｃ
ｃ、２５ｃｄ間の光は、波長がδずつずれた光となる。
ｃ、２５ｃｄ間の光は、波長がδずつずれた光となる。
【００３４】一方、導波路アレイ回折格子波長分波器２
７は、第４スターカプラ２５ｃの各ポート２５ｃａ〜２
５ｃｄから出力されるλ1 〜λ4 の組を合波して、第２
入出力ポート２９の例えばポート２９ａに出力する。ま
た、第４スターカプラ２５ｃの各ポート２５ｃａ〜２５
ｃｄから出力されるλ5 〜λ8 の組を合波して、第２入
出力ポート２９の例えばポート２９ｂに出力する。以
下、順次の波長の組を、第２入出力ポート２９の他のポ
ートに重複なく出力する。
７は、第４スターカプラ２５ｃの各ポート２５ｃａ〜２
５ｃｄから出力されるλ1 〜λ4 の組を合波して、第２
入出力ポート２９の例えばポート２９ａに出力する。ま
た、第４スターカプラ２５ｃの各ポート２５ｃａ〜２５
ｃｄから出力されるλ5 〜λ8 の組を合波して、第２入
出力ポート２９の例えばポート２９ｂに出力する。以
下、順次の波長の組を、第２入出力ポート２９の他のポ
ートに重複なく出力する。
【００３５】上記のような機能を実現するために、この
実施の形態の周期特性波長分波器２５および導波路アレ
イ回折格子波長分波器２７それぞれを、例えば、次の様
に設計する。
実施の形態の周期特性波長分波器２５および導波路アレ
イ回折格子波長分波器２７それぞれを、例えば、次の様
に設計する。
【００３６】先ず、第３スターカプラ２５ａをＰ入力２
Ｑ出力のスターカプラとする。さらに、第２導波路アレ
イ２５ｂを２Ｑ本の導波路からなる導波路アレイとす
る。さらに、第４スターカプラ２５ｃを２Ｑ入力Ｑ出力
のスターカプラとする。さらに、第１スターカプラ２７
ａをＱ入力×２Ｑ・Ｎ出力のスターカプラとする。さら
に、第１導波路アレイ２５ｂを２Ｑ×Ｎ本の導波路から
なる導波路アレイとする。さらに、第２スターカプラ２
５ｃを２Ｑ・Ｎ入力Ｎ出力のスターカプラとする。
Ｑ出力のスターカプラとする。さらに、第２導波路アレ
イ２５ｂを２Ｑ本の導波路からなる導波路アレイとす
る。さらに、第４スターカプラ２５ｃを２Ｑ入力Ｑ出力
のスターカプラとする。さらに、第１スターカプラ２７
ａをＱ入力×２Ｑ・Ｎ出力のスターカプラとする。さら
に、第１導波路アレイ２５ｂを２Ｑ×Ｎ本の導波路から
なる導波路アレイとする。さらに、第２スターカプラ２
５ｃを２Ｑ・Ｎ入力Ｎ出力のスターカプラとする。
【００３７】ただし、Ｐは１以上の整数、Ｑは２以上の
整数かつ前記Δλおよびδに対しΔλ＝Ｑδを満たす整
数、Ｎは前記第２入出力ポート数である。なお、第１の
入出力ポート２３の数を、図１では１としているが、第
１の入出力ポート２３の数を２以上とし、かつ、第３ス
ターカプラ２５ａのポート数Ｐを第１の入出力ポート２
３の数と同じにしても良い。
整数かつ前記Δλおよびδに対しΔλ＝Ｑδを満たす整
数、Ｎは前記第２入出力ポート数である。なお、第１の
入出力ポート２３の数を、図１では１としているが、第
１の入出力ポート２３の数を２以上とし、かつ、第３ス
ターカプラ２５ａのポート数Ｐを第１の入出力ポート２
３の数と同じにしても良い。
【００３８】また、周期特性波長分波器２５の上記の波
長差Δλは、Δλ＝λ0 2／２ｎA2ΔＬA2・・・(1) で表
される。ただし、ΔＬA2は、第２導波路アレイ２５ｂの
隣接導波路間の光路長差、ｎA2はこの第２導波路アレイ
２５ｂの等価屈折率、λ0 は用いる光（すなわち波長多
重光）の中心波長である。
長差Δλは、Δλ＝λ0 2／２ｎA2ΔＬA2・・・(1) で表
される。ただし、ΔＬA2は、第２導波路アレイ２５ｂの
隣接導波路間の光路長差、ｎA2はこの第２導波路アレイ
２５ｂの等価屈折率、λ0 は用いる光（すなわち波長多
重光）の中心波長である。
【００３９】さらに、上記のδは、δ＝ｎS4ｄ4 Δθ4
／ｍ4 ・・・(2) で表される。ただし、ｎS4は第４スタ
ーカプラ２５ｃの屈折率、ｄ4 は接続導波路３１の第４
スターカプラ側での導波路間隔、Δθ4 は接続導波路３
１の第４スターカプラ側でので隣接導波路がなす角度、
ｍ4 は干渉の次数を表し、ｍ4 ＝２ｎA2ΔＬA2／λ0で
与えられる。
／ｍ4 ・・・(2) で表される。ただし、ｎS4は第４スタ
ーカプラ２５ｃの屈折率、ｄ4 は接続導波路３１の第４
スターカプラ側での導波路間隔、Δθ4 は接続導波路３
１の第４スターカプラ側でので隣接導波路がなす角度、
ｍ4 は干渉の次数を表し、ｍ4 ＝２ｎA2ΔＬA2／λ0で
与えられる。
【００４０】したがって、δやΔλに応じ、これらΔＬ
A2、ｎA2、ｎS4、ｄ4 を決める。
A2、ｎA2、ｎS4、ｄ4 を決める。
【００４１】また、第１スターカプラ２７ａに対する接
続導波路３１の接続条件は、この第１スターカプラ２７
ａにおいても周期特性波長分波器２５での上記の波長ず
れδと同一の波長ずれδが生じるような条件になってい
る必要がある。この波長ずれδは、第１スターカプラ２
７ａの屈折率をｎS1、接続導波路３１の第１スターカプ
ラ２７ａ側での導波路間隔をｄ1 、隣接する導波路がな
す角度をΔθ1 としたとき、δ＝ｎS1ｄ1 Δθ1 ／ｍ2
・・・(3) で表される。ここで、ｍ1 は干渉の次数を表
し、ｍ2 ＝２ｎA1ΔＬA1／λ0 で与えられる。ただし、
ｎA1は第１導波路アレイ２７ｂの屈折率、ΔＬA1は第１
導波路アレイ２７ｂの隣接する導波路の光路長差であ
る。したがって、上記(3) 式を満たすように、これらｎ
S1、ｄ1 、Δθ1 を決める。
続導波路３１の接続条件は、この第１スターカプラ２７
ａにおいても周期特性波長分波器２５での上記の波長ず
れδと同一の波長ずれδが生じるような条件になってい
る必要がある。この波長ずれδは、第１スターカプラ２
７ａの屈折率をｎS1、接続導波路３１の第１スターカプ
ラ２７ａ側での導波路間隔をｄ1 、隣接する導波路がな
す角度をΔθ1 としたとき、δ＝ｎS1ｄ1 Δθ1 ／ｍ2
・・・(3) で表される。ここで、ｍ1 は干渉の次数を表
し、ｍ2 ＝２ｎA1ΔＬA1／λ0 で与えられる。ただし、
ｎA1は第１導波路アレイ２７ｂの屈折率、ΔＬA1は第１
導波路アレイ２７ｂの隣接する導波路の光路長差であ
る。したがって、上記(3) 式を満たすように、これらｎ
S1、ｄ1 、Δθ1 を決める。
【００４２】また、導波路アレイ回折格子波長分波器２
７でも、周期特性波長分波器２５での上記波長差Δλと
同様な波長差Δλが生じる必要がある。この波長差Δλ
は、第２スターカプラ２７ｃの屈折率をｎS2、第１導波
路アレイ２７ｂの第２スタカプラ側での導波路間隔をｄ
2 、隣接する導波路がなす角度をΔθ2 としたとき、Δ
λ＝ｎS2ｄ2 Δθ2 ／ｍ2 ・・・(4) で表される。した
がって、上記(4) 式を満たすように、これらｎS2、ｄ
2 、Δθ2 を決める。
７でも、周期特性波長分波器２５での上記波長差Δλと
同様な波長差Δλが生じる必要がある。この波長差Δλ
は、第２スターカプラ２７ｃの屈折率をｎS2、第１導波
路アレイ２７ｂの第２スタカプラ側での導波路間隔をｄ
2 、隣接する導波路がなす角度をΔθ2 としたとき、Δ
λ＝ｎS2ｄ2 Δθ2 ／ｍ2 ・・・(4) で表される。した
がって、上記(4) 式を満たすように、これらｎS2、ｄ
2 、Δθ2 を決める。
【００４３】したがって、Δλ＝θδとすると、ｎS2ｄ
2 Δθ2 ／ｎS1ｄ1 Δθ1 ＝Ｑとなる。
2 Δθ2 ／ｎS1ｄ1 Δθ1 ＝Ｑとなる。
【００４４】（動作について）次に、この実施の形態の
光合分波素子２０の動作について説明する。先ず、中心
波長がλ0 である波長多重された光Ｌ0 を、第１入出力
ポート２３から入力して、該光Ｌ0 を分波する例を説明
する。
光合分波素子２０の動作について説明する。先ず、中心
波長がλ0 である波長多重された光Ｌ0 を、第１入出力
ポート２３から入力して、該光Ｌ0 を分波する例を説明
する。
【００４５】第１入出力ポート２３に入力された上記の
光Ｌ0 は、第３スターカプラ２５ａに入射される。さら
にこの光は、第３スターカプラ２５ａで分配された後、
第２導波路アレイ２５ｂの各導波路に入射され、その後
に第４スターカプラ２５ｃに入射する。
光Ｌ0 は、第３スターカプラ２５ａに入射される。さら
にこの光は、第３スターカプラ２５ａで分配された後、
第２導波路アレイ２５ｂの各導波路に入射され、その後
に第４スターカプラ２５ｃに入射する。
【００４６】ここで、図４を参照して、第４スターカプ
ラ２５ｃの作用について説明する。図４は、この第４ス
ターカプラ２５ｃおよびその近傍の拡大図である。
ラ２５ｃの作用について説明する。図４は、この第４ス
ターカプラ２５ｃおよびその近傍の拡大図である。
【００４７】第２導波路アレイ２５ｂの各導波路は、互
いに光路長が異なるため、第４スターカプラ２５ｃに入
射した光信号は、第２導波路アレイ２５ｂの各導波路ご
とで、位相がずれていく。そのため、第２導波路アレイ
２５ｂを経て第４スターカプラ２５ｃに入射した光信号
は互いに干渉して、特定の焦点に集光する。上記の位相
のずれ量は光信号の波長に依存するため、光信号Ｌ0 中
の例えば波長λ1 〜λ4 の各光は互いに異なる焦点に集
光する。図４においては、波長λ1 およびλ4の光信号
の集光の様子を、前者については点線Ｉで、また後者に
ついては点線IIで示す。
いに光路長が異なるため、第４スターカプラ２５ｃに入
射した光信号は、第２導波路アレイ２５ｂの各導波路ご
とで、位相がずれていく。そのため、第２導波路アレイ
２５ｂを経て第４スターカプラ２５ｃに入射した光信号
は互いに干渉して、特定の焦点に集光する。上記の位相
のずれ量は光信号の波長に依存するため、光信号Ｌ0 中
の例えば波長λ1 〜λ4 の各光は互いに異なる焦点に集
光する。図４においては、波長λ1 およびλ4の光信号
の集光の様子を、前者については点線Ｉで、また後者に
ついては点線IIで示す。
【００４８】また、波長λ1 〜λ4 の光がそれぞれ集光
する焦点に、接続導波路３１を設けている。そのため、
波長λ1 〜λ4 の光は、接続導波路３１の別々の導波路
を経て、第１のスターカプラ２７ａに入力される。
する焦点に、接続導波路３１を設けている。そのため、
波長λ1 〜λ4 の光は、接続導波路３１の別々の導波路
を経て、第１のスターカプラ２７ａに入力される。
【００４９】また、上記の説明から理解できるように、
波長λ1 〜λ4 の光は、光信号Ｌ0を第３スターカプラ
２５ａに入力した際に分配されるが、第４スターカプラ
２５ｃで再び合わさる。そのため、第４スターカプラ２
５ｃから出力される波長λ1〜λ4 は、第１入出力ポー
ト２３に入力されたときのパワーを実質的に維持してい
る。
波長λ1 〜λ4 の光は、光信号Ｌ0を第３スターカプラ
２５ａに入力した際に分配されるが、第４スターカプラ
２５ｃで再び合わさる。そのため、第４スターカプラ２
５ｃから出力される波長λ1〜λ4 は、第１入出力ポー
ト２３に入力されたときのパワーを実質的に維持してい
る。
【００５０】また、光信号Ｌ0 中の例えば波長λ5 〜λ
8 の各光も、上記と同様な理由で、第４のスターカプラ
２５ｃの、第１スターカプラ２７ａ側のポート２５ｃａ
〜２５ｃｄに、出力される。さらに、波長差Δλを有し
た周期的な波長の光が、第４スターカプラ２５ｃの、第
１スターカプラ２７ａ側のポート２５ｃａ〜２５ｃｄ
に、やはり出力される。これらの様子は図３に示した通
りである。
8 の各光も、上記と同様な理由で、第４のスターカプラ
２５ｃの、第１スターカプラ２７ａ側のポート２５ｃａ
〜２５ｃｄに、出力される。さらに、波長差Δλを有し
た周期的な波長の光が、第４スターカプラ２５ｃの、第
１スターカプラ２７ａ側のポート２５ｃａ〜２５ｃｄ
に、やはり出力される。これらの様子は図３に示した通
りである。
【００５１】また、第４スターカプラ２５ｃの、第１ス
ターカプラ２７ａ側のポート２５ｃａ〜２５ｃｄに出力
される光は、波長ずれδの波長の組ごとで導波路アレイ
回折格子波長分波器２７において合波される。具体的に
は、波長λ1 〜λ4 は、第１スターカプラ２７ａで分配
された後、第１導波路アレイ２７ｂの各導波路をそれぞ
れ経由する。そして、波長λ1 〜λ4 は、第２スターカ
プラ２７ｃの、第２入出力ポート２９側の１つのポート
に、集まる。そのため、波長λ1 〜λ4 の光の合波光、
すなわち、波長λ1 〜λ4 を含む選択波長域Ａの光は、
第２入出力ポート２９の例えばポート２９ａから出力さ
れる。また、波長λ5 〜λ8 の光も、上記のλ1 〜λ4
の場合と同様な理由から、第２スターカプラ２７ｃの、
第２入出力ポート２９側の他の１つのポートに、集ま
る。そのため、この合波光、すなわち、波長λ5 〜λ8
を含む選択波長域Ｂの光は、第２入出力ポート２９の例
えばポート２９ｂから出力される。
ターカプラ２７ａ側のポート２５ｃａ〜２５ｃｄに出力
される光は、波長ずれδの波長の組ごとで導波路アレイ
回折格子波長分波器２７において合波される。具体的に
は、波長λ1 〜λ4 は、第１スターカプラ２７ａで分配
された後、第１導波路アレイ２７ｂの各導波路をそれぞ
れ経由する。そして、波長λ1 〜λ4 は、第２スターカ
プラ２７ｃの、第２入出力ポート２９側の１つのポート
に、集まる。そのため、波長λ1 〜λ4 の光の合波光、
すなわち、波長λ1 〜λ4 を含む選択波長域Ａの光は、
第２入出力ポート２９の例えばポート２９ａから出力さ
れる。また、波長λ5 〜λ8 の光も、上記のλ1 〜λ4
の場合と同様な理由から、第２スターカプラ２７ｃの、
第２入出力ポート２９側の他の１つのポートに、集ま
る。そのため、この合波光、すなわち、波長λ5 〜λ8
を含む選択波長域Ｂの光は、第２入出力ポート２９の例
えばポート２９ｂから出力される。
【００５２】この選択波長域Ａの光は、波長がδずつず
れたλ1 〜λ4 の光の合成光であるので、帯域幅がほぼ
｜λ4 −λ1 ｜の光でかつ波長λ1 〜λ4 の各光の強度
分布をつないだ出力特性を持つ光になる。然も、入力光
のパワーを維持した光になる。
れたλ1 〜λ4 の光の合成光であるので、帯域幅がほぼ
｜λ4 −λ1 ｜の光でかつ波長λ1 〜λ4 の各光の強度
分布をつないだ出力特性を持つ光になる。然も、入力光
のパワーを維持した光になる。
【００５３】また、この選択波長域Ｂの光は、波長がδ
ずつずれたλ5 〜λ8 の光の合成光であるので、帯域幅
がほぼ｜λ8 −λ5 ｜の光でかつ波長λ5 〜λ8 の各光
の強度分布をつないだ出力特性を持つ光になる。然も、
入力光のパワーを維持した光になる。
ずつずれたλ5 〜λ8 の光の合成光であるので、帯域幅
がほぼ｜λ8 −λ5 ｜の光でかつ波長λ5 〜λ8 の各光
の強度分布をつないだ出力特性を持つ光になる。然も、
入力光のパワーを維持した光になる。
【００５４】ここで、選択波長域は、第４スターカプラ
２５ｃの、第１スターカプラ２７ａ側のポート数Ｑと、
上記の波長ずれδとの積で決まる。また、波長λ1 〜λ
8 等のピークが同じ程度であるなら、選択波長域での光
強度の平坦さは、波長ずれδを細かくする程良好にでき
る。
２５ｃの、第１スターカプラ２７ａ側のポート数Ｑと、
上記の波長ずれδとの積で決まる。また、波長λ1 〜λ
8 等のピークが同じ程度であるなら、選択波長域での光
強度の平坦さは、波長ずれδを細かくする程良好にでき
る。
【００５５】したがって、この発明によれば、選択波長
域の拡張および該選択波長域での光強度の平坦化を従来
と同等以上に図れると共に、パワーロスが従来に比べて
少ない光合分波素子が実現される。
域の拡張および該選択波長域での光強度の平坦化を従来
と同等以上に図れると共に、パワーロスが従来に比べて
少ない光合分波素子が実現される。
【００５６】なお、この光合分波素子での合波動作は、
上記の分波動作と逆の原理で行なわれる。例えば、第２
入出力ポート２９のポート２９ａから、波長λ1 〜λ4
を含む光（選択波長域が図３のＡのような光）を入力
し、第２入出力ポート２９のポート２９ｂから、波長λ
5 〜λ8 を含む光（選択波長域が図３のＢのような光）
を入力する。すると、第１スターカプラ２７ａの、第４
スターカプラ２５ｃ側のポート２７ａａにはλ1 ，λ5
等が、また、ポート２７ａｂにはλ2 ，λ6 等が、ま
た、ポート２７ａｃにはλ3 ，λ7 等が、また、ポート
２７ａｄにはλ4 ，λ8 等がそれぞれ出力される。すな
わち、図３のポート２５ｃａ〜ポート２５ｃｄそれぞれ
を、ポート２７ａａ〜２７ａｄと読み替えた状態で、光
が出力される。さらに、これら光は、周期特性分波器２
５で今度は合波される。その結果、第１入出力ポート２
３からは、波長λ1 〜λ8 の合波光が出力される。
上記の分波動作と逆の原理で行なわれる。例えば、第２
入出力ポート２９のポート２９ａから、波長λ1 〜λ4
を含む光（選択波長域が図３のＡのような光）を入力
し、第２入出力ポート２９のポート２９ｂから、波長λ
5 〜λ8 を含む光（選択波長域が図３のＢのような光）
を入力する。すると、第１スターカプラ２７ａの、第４
スターカプラ２５ｃ側のポート２７ａａにはλ1 ，λ5
等が、また、ポート２７ａｂにはλ2 ，λ6 等が、ま
た、ポート２７ａｃにはλ3 ，λ7 等が、また、ポート
２７ａｄにはλ4 ，λ8 等がそれぞれ出力される。すな
わち、図３のポート２５ｃａ〜ポート２５ｃｄそれぞれ
を、ポート２７ａａ〜２７ａｄと読み替えた状態で、光
が出力される。さらに、これら光は、周期特性分波器２
５で今度は合波される。その結果、第１入出力ポート２
３からは、波長λ1 〜λ8 の合波光が出力される。
【００５７】なお、この発明は上述の実施の形態に何ら
限定されるものではなく、多くの変形および変更を行な
うことが出来る。
限定されるものではなく、多くの変形および変更を行な
うことが出来る。
【００５８】例えば、上述した実施の形態では、第４ス
ターカプラ２５ｃと第１スターカプラ２７ａとを三次元
導波路構造を持つ接続導波路３１で接続していた。しか
し、図５に示した様に、第４スターカプラ２５ｃと第１
スターカプラ２７ａとを近接させ、かつ、これらスター
カプラ２５ｃ，２７ａ間を、接続導波路３１に比べて長
さが短いスラブ導波路３３で接続する場合があっても良
い。この場合は、このスラブ導波路３３により、上記の
接続導波路３１の機能を達成する。この変形例の場合、
接続導波路３１を短縮化できると考えられるので、光合
分波素子の小型化が図れると考えられる。
ターカプラ２５ｃと第１スターカプラ２７ａとを三次元
導波路構造を持つ接続導波路３１で接続していた。しか
し、図５に示した様に、第４スターカプラ２５ｃと第１
スターカプラ２７ａとを近接させ、かつ、これらスター
カプラ２５ｃ，２７ａ間を、接続導波路３１に比べて長
さが短いスラブ導波路３３で接続する場合があっても良
い。この場合は、このスラブ導波路３３により、上記の
接続導波路３１の機能を達成する。この変形例の場合、
接続導波路３１を短縮化できると考えられるので、光合
分波素子の小型化が図れると考えられる。
【００５９】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の光合分波素子によれば、第１入出力ポートと、該
第１入出力ポートからの光を分配する分配器と、該分配
器に接続された導波路アレイ回折格子波長分波器と、該
回折格子波長分波器に接続され複数のポートからなる第
２入出力ポートとを具え、前記回折格子波長分波器が、
第１スターカプラ、光路長が異なる複数の導波路からな
る第１導波路アレイおよび第２スターカプラとで構成さ
れた、光合分波素子において、前記分配器の代わりに、
所定の周期特性波長分波器を具える。
発明の光合分波素子によれば、第１入出力ポートと、該
第１入出力ポートからの光を分配する分配器と、該分配
器に接続された導波路アレイ回折格子波長分波器と、該
回折格子波長分波器に接続され複数のポートからなる第
２入出力ポートとを具え、前記回折格子波長分波器が、
第１スターカプラ、光路長が異なる複数の導波路からな
る第１導波路アレイおよび第２スターカプラとで構成さ
れた、光合分波素子において、前記分配器の代わりに、
所定の周期特性波長分波器を具える。
【００６０】この光合分波素子では、第１入出力ポート
から波長多重光を入力すると、周期特性分波器は、そ
の、導波路アレイ回折格子波長分波器側の複数のポート
から、波長ずれδの波長光の組（例えばλ1 〜λ4 ）を
出力する。さらに、周期特性分波器は、上記組に対し波
長差Δλずつ波長がずれた別の波長の組（例えばλ5 〜
λ8 、・・・）も、上記複数のポートから出力する。そ
して導波路アレイ回折格子波長分波器は、これら波長の
組ごとに合波した後、合波光を光合分波素子の第２入出
力ポートからする。したがって、波長多重光の中から、
上記波長の組ごとで規定される選択波長域の光が、分波
光として、この光合分波素子からそれぞれ出力される。
から波長多重光を入力すると、周期特性分波器は、そ
の、導波路アレイ回折格子波長分波器側の複数のポート
から、波長ずれδの波長光の組（例えばλ1 〜λ4 ）を
出力する。さらに、周期特性分波器は、上記組に対し波
長差Δλずつ波長がずれた別の波長の組（例えばλ5 〜
λ8 、・・・）も、上記複数のポートから出力する。そ
して導波路アレイ回折格子波長分波器は、これら波長の
組ごとに合波した後、合波光を光合分波素子の第２入出
力ポートからする。したがって、波長多重光の中から、
上記波長の組ごとで規定される選択波長域の光が、分波
光として、この光合分波素子からそれぞれ出力される。
【００６１】ここで、選択波長域は上記の波長の組を構
成する波長数で決まる。選択波長域の光強度の平坦さ
は、上記の波長の組を構成する波長数と波長ずれδとの
積で決まる。然も、周期特性波長分波器がスターカプラ
を用いた分波器であるため、上記の波長の組を決める各
波長光は、第１入出力ポートに入力された際のピークレ
ベルを実質的に維持した光である。
成する波長数で決まる。選択波長域の光強度の平坦さ
は、上記の波長の組を構成する波長数と波長ずれδとの
積で決まる。然も、周期特性波長分波器がスターカプラ
を用いた分波器であるため、上記の波長の組を決める各
波長光は、第１入出力ポートに入力された際のピークレ
ベルを実質的に維持した光である。
【００６２】これらのため、この発明によれば、選択波
長域の拡張および該選択波長域での光強度の平坦化を従
来と同等以上に図れると共に、パワーロスが従来に比べ
て少ない光合分波素子の実現できる。
長域の拡張および該選択波長域での光強度の平坦化を従
来と同等以上に図れると共に、パワーロスが従来に比べ
て少ない光合分波素子の実現できる。
【図１】実施の形態の光合分波素子の構成を説明するた
めの平面図である。
めの平面図である。
【図２】各スターカプラ（第１〜第４スターカプラ）の
基本構造を説明する図である。
基本構造を説明する図である。
【図３】波長差Δλ、波長ずれδの説明図、および、実
施の形態の光合分波素子の動作を説明する図である。
施の形態の光合分波素子の動作を説明する図である。
【図４】第３スターカプラの作用の説明図であり、第３
スターカプラおよびその近傍の拡大図である。
スターカプラおよびその近傍の拡大図である。
【図５】変形例の説明図である。
【図６】従来技術および課題の説明図である。
２０：実施の形態の光合分波素子 ２１：基板 ２３：第１入出力ポート ２５：周期特性波長分波器 ２５ａ：第３スターカプラ ２５ｂ：第２導波路アレイ ２５ｃ：第４スターカプラ ２５ｃａ〜２５ｃｄ：第４スターカプラの、第１スター
カプラ側の複数のポート ２７：導波路アレイ回折格子波長分波器 ２７ａ：第１スターカプラ ２７ｂ：第１導波路アレイ ２７ｃ：第２スターカプラ ２７ａａ〜２７ａｄ：第１スターカプラの、第４スター
カプラ側の複数のポート ２９：第２入出力ポート ３１：接続導波路 ３３：スラブ導波路
カプラ側の複数のポート ２７：導波路アレイ回折格子波長分波器 ２７ａ：第１スターカプラ ２７ｂ：第１導波路アレイ ２７ｃ：第２スターカプラ ２７ａａ〜２７ａｄ：第１スターカプラの、第４スター
カプラ側の複数のポート ２９：第２入出力ポート ３１：接続導波路 ３３：スラブ導波路
Claims (6)
- 【請求項１】 第１入出力ポートと、該第１入出力ポー
トからの光を分配する分配器と、該分配器に接続された
導波路アレイ回折格子波長分波器と、該回折格子波長分
波器に接続され複数のポートからなる第２入出力ポート
とを具え、前記回折格子波長分波器が、前記分配器側か
ら順に設けた第１スターカプラ、光路長が異なる複数の
導波路からなる第１導波路アレイおよび第２スターカプ
ラとで構成された、光合分波素子において、 前記分配器の代わりに、分波器であって、 前記第１入出力ポートに接続された第３スターカプラ
と、 該第３スターカプラに接続され光路長が異なる複数の導
波路からなる第２導波路アレイと、 該第２導波路アレイに一端が接続され、他端が前記第１
スターカプラに接続された第４スターカプラとを含み、 前記第１入出力ポートから光を入力すると、前記第４ス
ターカプラの、前記第１スターカプラ側の複数のポート
から、波長がδずつ異なる光を出力し、かつ、該複数の
ポートから出力できる光が、いずれのポートの場合も、
波長差Δλの周期的な光となる、分波器（周期特性波長
分波器）を具えたことを特徴とする光合分波素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光合分波素子におい
て、 前記導波路アレイ回折格子波長分波器が、 前記第４スターカプラから前記第１スターカプラに入力
される、波長が前記δずつずれた光の組および該光の組
に対し前記Δλずつ波長が周期的にずれた光の組を、該
組単位で前記第２入出力ポートの複数のポートに重複な
く出力する分波器であることを特徴とする光合分波素
子。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光合分波素子におい
て、 前記δと前記Δλとが、Δλ＝Ｑδを満たしていること
を特徴とする光合分波素子（ただし、Ｑは２以上の整数
である。）。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光合分波素子におい
て、 前記第４スターカプラを、前記第１スターカプラ側のポ
ート数がＱであるスターカプラとし、 前記第１スターカプラを、前記第４スターカプラ側のポ
ート数がＱであるスターカプラとしてあることを特徴と
する光合分波素子（ただし、Ｑは２以上の整数かつ前記
Δλおよびδに対しΔλ＝Ｑδを満たす整数であ
る。）。 - 【請求項５】 請求項１に記載の光合分波素子におい
て、 前記第２導波路アレイでの隣接導波路間の光路長差をΔ
ＬA2、前記第２導波路アレイの等価屈折率をｎA2、用い
る光の中心波長をλ0 としたとき、前記波長差Δλが、
Δλ＝λ0 2／２ｎA2ΔＬA2で規定され、然も、 前記第４スターカプラの屈折率をｎS4、前記第４スター
カプラおよび第１スターカプラを接続する接続導波路の
第４スターカプラ側での導波路間隔をｄ4 かつ隣接する
導波路がなす角度をΔθ4 としたとき、前記δが、δ＝
ｎS4ｄ4 Δθ4／ｍ4 で規定されていることを特徴とす
る光合分波素子（ただし、ｍ4 ＝２ｎA2ΔＬA2／λ0 で
ある）。 - 【請求項６】 請求項５に記載の光合分波素子におい
て、 前記第１スターカプラの屈折率をｎS1、前記接続導波路
の前記第１スターカプラ側での導波路間隔をｄ1 かつ隣
接する導波路がなす角度をΔθ1 としたとき、前記δに
対し、δ＝ｎS1ｄ1 Δθ1 ／ｍ2 を満たし、然も、 前記第２スターカプラの屈折率をｎS2、前記第１導波路
アレイの前記第２スターカプラ側での導波路間隔をｄ1
かつ隣接する導波路のなす角度をΔθ2 としたとき、前
記波長差Δλに対し、Δλ＝ｎS2ｄ2 Δθ2 ／ｍ2 を満
たしていることを特徴とする光合分波素子（ただし、ｍ
2 ＝２ｎA1ΔＬA1／λ0 である。なお、ｎA1は前記第１
導波路アレイの屈折率、ΔＬA1は前記第１導波路アレイ
での隣接導波路間の光路長差である。）。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9186356A JPH1130730A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 光合分波素子 |
| US09/098,603 US6272270B1 (en) | 1997-07-11 | 1998-06-17 | Optical wave combining/splitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9186356A JPH1130730A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 光合分波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1130730A true JPH1130730A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16186941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9186356A Withdrawn JPH1130730A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 光合分波素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6272270B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1130730A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6278813B1 (en) | 1998-08-04 | 2001-08-21 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Wavelength division multi/demultiplexer |
| JP2003513330A (ja) * | 1999-11-01 | 2003-04-08 | アルカテル・オプトロニクス・ユー・ケイ・リミテツド | 通過帯域平滑化フェーズドアレイ |
| US8244133B2 (en) | 2006-04-20 | 2012-08-14 | National University Corporation | Optical waveband demultiplexer, optical waveband multiplexer, and optical waveband selective switch |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002014245A (ja) * | 2000-06-28 | 2002-01-18 | Nec Corp | アレイ導波路回折格子、アレイ導波路回折格子を用いた光合分波システム及び光合分波装置 |
| US6768841B2 (en) * | 2001-03-16 | 2004-07-27 | Metrophotonics Inc. | Integrated optical interleaver/de-interleaver |
| US6853773B2 (en) * | 2001-04-30 | 2005-02-08 | Kotusa, Inc. | Tunable filter |
| US6674929B2 (en) | 2001-06-01 | 2004-01-06 | Lightcross, Inc. | Tunable optical filter |
| US20020191916A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-19 | Confluent Photonics, Corporation | Vertical waveguide tapers for optical coupling between optical fibers and thin silicon waveguides |
| US6853797B2 (en) | 2001-11-05 | 2005-02-08 | Kotura, Inc. | Compact optical equalizer |
| US6597841B1 (en) | 2002-01-14 | 2003-07-22 | Corning Incorporated | Multi-output arrayed waveguide grating demultiplexer |
| US6810168B1 (en) | 2002-05-30 | 2004-10-26 | Kotura, Inc. | Tunable add/drop node |
| US6961126B2 (en) * | 2003-10-23 | 2005-11-01 | Honeywell International Inc. | Optical wavelength splitter |
| US8467682B2 (en) * | 2010-10-29 | 2013-06-18 | Lockheed Martin Corporation | Reliable load-balanced multi-photonic star configuration |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5339157A (en) * | 1993-02-19 | 1994-08-16 | At&T Bell Laboratories | Rapidly tunable integrated optical filter |
| EP0612164A1 (en) * | 1993-02-19 | 1994-08-24 | AT&T Corp. | Rapidly tunable windeband integrated optical filter |
| US5461685A (en) * | 1993-10-18 | 1995-10-24 | At&T Ipm Corp. | Optical passband filter |
| US5488680A (en) * | 1994-08-24 | 1996-01-30 | At&T Corp. | Frequency routing device having a wide and substantially flat passband |
| US5936752A (en) * | 1996-05-28 | 1999-08-10 | Lucent Technologies, Inc. | WDM source for access applications |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP9186356A patent/JPH1130730A/ja not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-06-17 US US09/098,603 patent/US6272270B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6278813B1 (en) | 1998-08-04 | 2001-08-21 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Wavelength division multi/demultiplexer |
| JP2003513330A (ja) * | 1999-11-01 | 2003-04-08 | アルカテル・オプトロニクス・ユー・ケイ・リミテツド | 通過帯域平滑化フェーズドアレイ |
| US8244133B2 (en) | 2006-04-20 | 2012-08-14 | National University Corporation | Optical waveband demultiplexer, optical waveband multiplexer, and optical waveband selective switch |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6272270B1 (en) | 2001-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0901024B1 (en) | Wavelength-division-multiplexing cross-connect using angular dispersive elements and phase shifters | |
| JP2858655B2 (ja) | 光波長合分波器 | |
| US6263127B1 (en) | Free-space/arrayed-waveguide router | |
| JP2858656B2 (ja) | 光波長合分波器 | |
| US6141467A (en) | Wavelength-division-multiplexing programmable add/drop using interleave-chirped waveguide grating router | |
| JP5117104B2 (ja) | 小型低損失アレイ導波路格子に結合された低減駆動電圧を有する非対称マッハ・ツェンダー干渉計 | |
| US12153260B2 (en) | Wavelength division multiplexer and silicon photonic integrated chip | |
| US6421478B1 (en) | Tapered MMI coupler | |
| TWI838821B (zh) | 片上集成波分複用器及晶片 | |
| JPH1130730A (ja) | 光合分波素子 | |
| JP2001116938A (ja) | アレイ導波路格子 | |
| US20020176660A1 (en) | Optical wavelength multiplexer/demultiplexer and use method thereof | |
| US6597841B1 (en) | Multi-output arrayed waveguide grating demultiplexer | |
| JP2006284955A (ja) | 光波長合分波器 | |
| JP4150374B2 (ja) | アレイ導波路型波長合分波器 | |
| US20020081062A1 (en) | Optical grating based multi-input demultiplexer for multiple sets of interleaved wavelength channels | |
| JP4505313B2 (ja) | 光装置および光制御方法 | |
| JPH11109147A (ja) | アレイ導波路格子素子 | |
| JP2003315570A (ja) | 光波長合分波器 | |
| JP4832700B2 (ja) | 光デバイス | |
| JP2000180641A (ja) | 光波長合分波装置 | |
| JP3988863B2 (ja) | アレイ導波路格子型波長合分波器を含む集積光回路 | |
| JP3857906B2 (ja) | 光波長合分波器 | |
| JPH07248509A (ja) | 光周波数選択スイッチ | |
| JPH103012A (ja) | 光波長分波素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041005 |