WO2001009652A1 - Reseau de diffraction matrice de guide d'ondes - Google Patents

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WO2001009652A1
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waveguides
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light
output
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Kazutaka Nara
Takeshi Nakajima
Kazuhisa Kashihara
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • 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
    • G02B6/12016—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 input or output waveguides, e.g. tapered waveguide ends, coupled together pairs of output waveguides

Definitions

  • the present invention relates to an arrayed waveguide diffraction grating used in the optical communication field and the like.
  • the optical wavelength division multiplex communication is, for example, a method of wavelength multiplexing a plurality of lights having different wavelengths from each other and transmitting them.
  • light for each wavelength is extracted on the optical receiving side from a plurality of transmitted lights. Therefore, it is necessary to provide a light transmitting element or the like that transmits only light of a predetermined wavelength in the optical wavelength division multiplexing communication system.
  • the light transmitting element there is an arrayed waveguide diffraction grating (AWG; ArraydWavegiuidDeGrating) as shown in (a) of FIG. 8, for example.
  • the array waveguide diffraction grating is provided with a waveguide forming portion 10 having a waveguide configuration as shown in FIG.
  • the waveguide configuration is as described below.
  • the first slab waveguide 13 is connected to the emission side of one or more optical input waveguides 12 arranged in parallel.
  • a plurality of array waveguides 14 arranged in parallel are connected to the output side of the first slab waveguide 13, and the second slab waveguide 1 is connected to the output side of the array waveguides 14. 5 is connected I have.
  • a plurality of juxtaposed optical output waveguides 16 are connected to the exit side of the second slab waveguide 15.
  • the array waveguides 14 are for transmitting light derived from the first slab waveguides 13 and are formed to have different lengths.
  • the number of the optical input waveguides 12 and the optical output waveguides 16 is provided, for example, in accordance with the number of signal lights having different wavelengths to be demultiplexed by the arrayed waveguide diffraction grating. .
  • the array waveguides 14 are usually provided in large numbers, for example, 100 lines. However, in the figure, for simplification of the figure, the numbers of these waveguides 12, 14, 16 are simply shown. Further, the waveguide configuration forming the arrayed waveguide diffraction grating is generally formed symmetrically with respect to the broken line axis C in the figure.
  • FIG. 8 (b) of FIG. 8 A schematic diagram of an enlarged view showing the inside of the chain line frame A in (a) of FIG. 8 is shown in (b) of FIG.
  • the exit side of the curved optical input waveguide 12 is directly connected to the entrance side of the first slab waveguide 13 Have been.
  • the input side of the curved optical output waveguide 16 is directly connected to the output side of the second slab waveguide 15 (not shown in the figure).
  • an optical fiber on the transmission side is connected to the optical input waveguide 12 so that wavelength-division multiplexed light is introduced.
  • the light introduced into the first slab waveguide 13 through the optical input waveguide 12 spreads due to the diffraction effect and is incident on each of the plurality of array waveguides 14.
  • the light that has propagated through each of the array waveguides 14 reaches the second slab waveguide 15, and is further collected and output by the optical output waveguide 16. Since the lengths of the arrayed waveguides 14 are different from each other, a phase shift of each light occurs after propagating through each arrayed waveguide 14.
  • the wavefront of the converged light is tilted, and the position at which the light is collected is determined by the tilt angle. Therefore, the light condensing positions of the lights having different wavelengths are different from each other, and by forming the light output waveguides 16 at the positions, the light having different wavelengths can be transmitted to the different light output waveguides 1 for each wavelength. Can be output from 6.
  • a wavelength multiplexed light having a wavelength of 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ - ⁇ ⁇ ( ⁇ is an integer of 4 or more) is input from one optical input waveguide 12.
  • This light is spread by the first slab waveguide 13.
  • the light reaches the array waveguide 14, passes through the second slab waveguide 15, and is condensed at different positions depending on the wavelength as described above.
  • the light of each wavelength enters each different optical output waveguide 16, passes through each optical output waveguide 16, and is output from the output end of the optical output waveguide 16. Therefore, by connecting an optical fiber for optical output to the emission end of each optical output waveguide 16, the light of each of the split wavelengths is extracted through this optical fiber.
  • the wavelength resolution of the diffraction grating is proportional to the difference (A L) between the lengths of the array waveguides 14 constituting the diffraction grating. Therefore, by designing the array waveguide diffraction grating to have a large ⁇ L, light multiplexing / demultiplexing of wavelength multiplexed light having a narrow wavelength interval, which cannot be realized by a conventional diffraction grating, can be performed. Therefore, the arrayed waveguide grating is required to realize high-density optical wavelength division multiplexing communication, which is an optical multiplexing / demultiplexing function for multiple signal lights. Or the function of multiplexing).
  • the arrayed waveguide diffraction grating is applied to, for example, an optical wavelength division multiplexing communication system, and extracts, for example, light for each wavelength from a plurality of transmitted lights on an optical receiving side. Used for Therefore, in the arrayed waveguide grating, the center wavelength of the output optical signal is shifted. Is a fatal problem.
  • the arrayed waveguide 14 has a refractive index temperature dependence. Therefore, the center wavelength of the transmission spectrum of the arrayed waveguide grating (the center wavelength of the output light from each optical output waveguide 16 of the arrayed waveguide grating) shifts due to the external environment temperature. .
  • measures such as a method of controlling the temperature of the arrayed waveguide diffraction grating in Peltier or a method of heating the diffraction grating to a high temperature by a heater have been taken. When such measures are taken, the shift in the center wavelength of the transmission spectrum of the arrayed waveguide diffraction grating caused by the temperature dependence of the refractive index of the arrayed waveguide 14 is suppressed.
  • the center wavelength shift of the transmission (transmission) spectrum is caused by the bent structure of the optical input waveguide 12, the core width (waveguide width) of the array waveguide 14, and the core thickness (waveguide thickness). ) And also due to the fabrication error of the refractive index.
  • the wavelength shift of the transmission spectrum center of the array waveguide diffraction grating due to such a manufacturing error may not be able to be suppressed by the above temperature control. Therefore, the light transmission center may be reduced due to the manufacturing error of the core thickness and the refractive index.
  • An arrayed waveguide grating has been proposed that has a configuration that allows sufficient isolation even if the wavelength is slightly shifted.
  • This proposal is to make the passing spectrum of each light passing through the arrayed waveguide diffraction grating, for example, a spectrum as shown in FIG. That is, this proposal is to design an arrayed waveguide diffraction grating such that flat regions are formed on the long wavelength side and the short wavelength side of the light transmission center wavelength. In this way, if the flattened region is formed near the center wavelength of light transmission of the arrayed waveguide diffraction grating, sufficient isolation can be obtained even if the center wavelength of light transmission is slightly shifted. Therefore, the above proposal proposes a bent configuration of the optical input waveguide 12 of the arrayed waveguide diffraction grating. An arrayed waveguide diffraction grating that can function without problems even if the structure or the manufacturing error of the above parameters of the arrayed waveguide 14 occurs.
  • Such an arrayed waveguide diffraction grating is called a flat band-pass type arrayed waveguide diffraction grating, and has, for example, a configuration shown in FIGS. 10 (a) and (b).
  • the flat band-pass type arrayed waveguide diffraction grating has, for example, a tapered waveguide 8 (8a, 8a) in which the width of the waveguide increases toward the exit side of each optical input waveguide 12 toward the exit side. b).
  • the tapered waveguide 8a shown in (a) of FIG. 10 is a parabolic tapered waveguide
  • the tapered waveguide 8b shown in (b) of FIG. 10 is a slit tapered waveguide (Japanese Patent Application No. — See 2 3 7 4 4 0).
  • These tapered waveguides 8a and 8b function as mode field expansion waveguides that expand the mode field of the signal light toward the emission side.
  • the tapered waveguides 8a and 8b form the flattened regions shown in FIG. 9 in the transmission spectrum of the arrayed waveguide diffraction grating by the mode field expansion function. For this reason, it may be referred to as a flattened core pattern.
  • the transmission spectrum of an arrayed waveguide grating is given by the superposition integral of the following two mode fields.
  • One of them is a mode field at the entrance interface of the first slab waveguide 13 when the light emitted from the optical input waveguide 12 enters the first slab waveguide 13. It is.
  • the other is a mode field at the entrance interface of the optical output waveguide 16 when light emitted from the second slab waveguide 15 enters the optical output waveguide 16.
  • a flattened area as shown in Fig. 9 is obtained.
  • the light transmission spectrum is obtained. That is, one method for obtaining the transmission spectrum having the flattened region is to widen the mode field of light emitted from the optical input waveguide 12 without distortion and make the mode field incident on the slab waveguide 13. It is. Another method for obtaining the transmission spectrum having the above-mentioned flattened region is to narrow the mode field of the light emitted from the second slab waveguide 15 without distortion to the optical output waveguide 16. That is to make it incident.
  • the passing spectrum of the arrayed waveguide grating is reduced to the passing spectrum having a flattened region.
  • Vector As shown in (a) and (b) of FIG. 10, when a taper waveguide 8 (8a, 8b) is provided on the exit side of each optical input waveguide 12, the optical input waveguide 1 The mode field of the signal light propagating through 2 can be expanded toward the emission side. Therefore, the arrayed waveguide grating having the configuration shown in (a) and (b) of FIG. 10 is a flat band-pass type arrayed waveguide grating.
  • the method of expanding the mode field shape of the signal light by providing a mode field expansion waveguide such as the tapered waveguide 8 is obtained by generating and propagating higher-order mode components in the mode field expansion waveguide. It is a way to be. Also, when light is input to the center of the input of the mode field expansion waveguide, a uniform high-order mode component is generated and propagated. Therefore, when light enters the center position of the input of the mode field expansion waveguide, a mode field shape without distortion is formed, and the light transmission spectrum is flat on the long wavelength side and the short wavelength side of the center wavelength of the light transmission spectrum. Mode pattern can be obtained.
  • the optical input waveguide 12 is formed in a curved state, the propagating light travels away from the center of the optical input waveguide 12 in the curved state. Therefore, the center of the optical power propagating through the optical input waveguide 12 deviates from the center of the optical input waveguide 12 depending on the radius of curvature of the optical input waveguide 12. In addition, the center of the optical power is deviated from the center of the optical input waveguide 12 due to the manufacturing error of the structural parameters (core thickness, core width, refractive index) of the optical input waveguide 12.
  • the center of the optical power is incident on the center of the mode-field expanded waveguide such as the tapered waveguide 8. Then, a non-uniform high-order mode component is generated and propagated, and the output mode field of the tapered waveguide 8 is greatly distorted as shown in FIG. 10 (a).
  • the tapered waveguide 8 makes it impossible to spread the mode field of the light emitted from the optical input waveguide 12 without distortion and make it enter the slab waveguide 13.
  • An object of the present invention is to provide an arrayed waveguide diffraction grating capable of forming a flat region having good flatness on the long wavelength side and the short wavelength side of the center wavelength of the transmission spectrum. Is to do. That is, the present invention provides a flattened region having a good flatness, so that even if the optical transmission center wavelength is shifted due to a manufacturing error of an optical input waveguide or an arrayed waveguide forming an arrayed waveguide diffraction grating.
  • an arrayed waveguide diffraction grating that can provide sufficient isolation and can increase the yield. Disclosure of the invention
  • the present invention provides means for solving the problem with the following configuration. That is, the arrayed waveguide diffraction grating of the first configuration of the present invention has a structure in which a first slab waveguide is connected to an output side of one or more optical input waveguides arranged in parallel, and the first slab waveguide is A plurality of side-by-side arrayed waveguides having different lengths for transmitting light derived from the first slab waveguide are connected to the output side, and a second side is connected to the output side of the plurality of arrayed waveguides.
  • the second slab waveguide has a waveguide configuration in which a plurality of juxtaposed optical output waveguides are connected to the output side of the second slab waveguide.
  • a plurality of optical signals of different wavelengths are propagated with a phase difference for each wavelength by the array waveguide and made incident on a different optical output waveguide for each wavelength, so that light of different wavelengths differs.
  • Arrayed waveguide type optical diffraction grating output from optical output waveguide In the above, a linear waveguide having a width smaller than the width of the optical input waveguide is connected to the output side of each optical input waveguide, and a mode field of the signal light is provided on the output side of each linear waveguide.
  • a mode field expansion waveguide that expands toward the emission side is connected, and the emission side of each mode field expansion waveguide is connected to the incidence side of the first slab waveguide.
  • the center in the width direction is aligned with the center in the width direction of the corresponding incident end of the mode field expansion waveguide, the width of each linear waveguide is W s, and each light input is It is characterized in that when the width of the force waveguide is Wb, Ws / Wb ⁇ 0.65.
  • the first slab waveguide is connected to the emission side of one or more optical input waveguides arranged in parallel, and the first slab waveguide is A plurality of side-by-side arrayed waveguides of different lengths for transmitting light derived from the first slab waveguide are connected to the output side, and a second array waveguide is connected to the output side of the plurality of array waveguides.
  • the second slab waveguide has a waveguide configuration in which a plurality of juxtaposed optical output waveguides are connected to the output side of the second slab waveguide.
  • the plurality of optical signals having different wavelengths are propagated with a phase difference for each wavelength by the array waveguide, and are incident on different optical output waveguides for each wavelength, and light having different wavelengths is transmitted.
  • Array waveguide type optical diffraction gratings that output from different optical output waveguides
  • a linear waveguide having a width smaller than the width of the optical output waveguide is connected to the incident side of each optical output waveguide, and a mode field of signal light is emitted to the incident side of each linear waveguide.
  • a mode-field reduction waveguide that narrows toward the side is connected, and the input side of each mode-field reduction waveguide is connected to the emission side of the second slab waveguide, and each of the linear waveguides is connected.
  • the center in the width direction of the waveguide is aligned with the center in the width direction on the incident side of the corresponding light output waveguide, the width of each linear waveguide is W s, and the width of each light output waveguide is Is defined as W b, W s / W b ⁇ 0.65.
  • the arrayed waveguide diffraction grating of the third configuration according to the present invention is characterized in that, in addition to the first configuration or the second configuration, the length of the linear waveguide is not more than 2000 Mm.
  • a linear waveguide having a width smaller than the width of the optical input waveguide is connected to the output side of each optical input waveguide.
  • a mode field expansion waveguide for expanding the mode field of the signal light as it goes toward the emission side is connected to the emission side. Then, the center in the width direction of each of the linear waveguides is aligned with the center in the width direction of the incident end of the corresponding mode field expansion waveguide. Therefore, the linear waveguide removes an extra high-order mode component of the light propagating through the optical input waveguide, and moves the center of the optical power to the center of the linear waveguide. Therefore, the center of the optical power can always be made incident on the center in the width direction of the mode-finished expanded waveguide by the action of each of the linear waveguides.
  • the width of each linear waveguide provided between the output side of each optical input waveguide and each mode field expansion waveguide is optimized based on the results of the study by the present inventors. Value (W s ZW b ⁇ 0.65). Therefore, the arrayed waveguide diffraction grating of the first configuration removes an extra high-order mode component of the light propagating through the optical input waveguide by the linear waveguide, and shifts the optical signal power center to the mode field. The light can be incident on the center in the width direction of the incident end of the enlarged waveguide.
  • the arrayed waveguide diffraction grating of the first configuration In the arrayed waveguide diffraction grating of the first configuration, a uniform high-order mode component is generated and propagated in the mode-field expanded waveguide due to the above operation, and the mode-field expanded waveguide is emitted. The mode field shape is totally distorted. Therefore, the first configuration
  • the passing spectrum of the arrayed waveguide diffraction grating has a flattened region having good flatness on the long wavelength side and the short wavelength side of the center wavelength.
  • the arrayed waveguide diffraction grating of the first configuration described above is sufficient. It can take a perfect isolation. Then, the arrayed waveguide diffraction grating of the first configuration is an arrayed waveguide diffraction grating that is resistant to the center wavelength shift of light transmission and has a high yield.
  • the array waveguide diffraction grating has reciprocity, the same effect as in the first configuration is exerted in the second configuration of the present invention. That is, in the second configuration, the second slab waveguide, the mode-field reduction waveguide, the linear waveguide, and the optical output waveguide are connected in this order.
  • the ratio of the width W s of each straight waveguide to the width W b of each optical output waveguide is W s / W b ⁇ 0.65, and W s /
  • the value of Wb is an appropriate value as in the first configuration described above. Therefore, in the array waveguide grating of the second configuration, when the mode field of the light emitted from the second slab waveguide is reduced and input to the straight waveguide, the following operation occurs.
  • each linear waveguide moves the center of the power of the optical signal propagating through the mode-field-reduced small waveguide to the center in the width direction of the linear waveguide, and shifts the center of the optical signal power.
  • the light is output to the center in the width direction of the optical output waveguide.
  • each straight waveguide suppresses the distortion of the mode field shape and makes light incident on the optical output waveguide. Therefore, also in the second configuration, flat regions having good flatness are formed on the long wavelength side and the short wavelength side of the center wavelength of the transmission spectrum of the arrayed waveguide diffraction grating, and The same effect as the configuration can be obtained.
  • the array waveguide diffraction grating of the third configuration of the present invention In addition to the effects of the first and second configurations, by optimizing the length of the linear waveguide, it is possible to reduce the loss of light transmitted (passed) through the array waveguide diffraction grating.
  • FIG. 1 is a main part configuration diagram schematically showing a first embodiment of an arrayed waveguide diffraction grating according to the present invention, and FIG. 2 is formed to determine the configuration of the above embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a waveguide configuration in which a linear optical input waveguide is connected to a taper waveguide via a linear waveguide, and FIG. 3 shows beam propagation using the waveguide configuration of FIG. Fig. 4 is a graph showing the mode field shape obtained by the method, and Fig. 4 shows the ratio W of the width W s of the linear waveguide to the width W b of the optical input waveguide obtained based on the graph of Fig. 3.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a waveguide configuration in which a linear optical input waveguide is connected to a taper waveguide via a linear waveguide, and FIG. 3 shows beam propagation using the waveguide configuration of FIG. Fig. 4 is a graph showing the mode field shape obtained by the method, and Fig. 4 shows the
  • FIG. 5 is a graph (a) showing the relationship between the optical power P a ZP b with respect to s / W b and a graph (b) showing the relationship between the length of the straight waveguide and the excess loss.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of the transmission spectrum of the TE mode and the TM mode in the arrayed waveguide grating of the embodiment. That.
  • FIG. 6 schematically shows a connection state of an optical input waveguide, a straight waveguide, a tapered waveguide, and a first slab waveguide in a second embodiment of the arrayed waveguide diffraction grating according to the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of a TE mode and TM mode transmission spectrum in the arrayed waveguide grating of the second embodiment
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an arrayed waveguide diffraction grating
  • FIG. 9 is a graph showing an example of a transmission spectrum having a flattened region near the transmission center wavelength
  • FIG. 11 is an explanatory view showing a waveguide configuration in which a tapered waveguide is provided between the exit side of the waveguide and the entrance side of the first slab waveguide.
  • FIG. 11 is a diagram showing a waveguide as shown in FIG. TE mode and TM mode of array waveguide grating with waveguide configuration 3 is a graph showing an example of a passing spectrum of a node.
  • FIG. 1 (a) schematically shows a configuration of a principal part of an array waveguide diffraction grating according to a first embodiment of the present invention, together with its operation. Also, FIG. 1 (b) shows an enlarged view of the area within the broken line frame A in FIG. 1 (a).
  • the present embodiment has substantially the same configuration as the conventional arrayed waveguide diffraction grating shown in FIG.
  • This embodiment is different from the conventional example in that the output side of each optical input waveguide 12 and the input side of the first slab waveguide 13 are different from each other, as shown in FIG.
  • the linear waveguide 1 and the tapered waveguide 8 are provided.
  • the linear waveguide 1 is connected to the output side of each optical input waveguide 12.
  • the width of each linear waveguide 1 is narrower than the width of each optical input waveguide 12, and the ratio of the width W s of each linear waveguide 1 to the width W b of each optical input waveguide 12 is W s / W b is 0.65 or less.
  • the output side of each linear waveguide 1 is connected to a tapered waveguide 8 as a mode field expansion waveguide, and the output side of each tapered waveguide 8 is connected to the input side of the first slab waveguide 13. It is connected.
  • each linear waveguide 1 serves as an optical power center position adjusting unit. That is, each linear waveguide 1 moves the center of the power of the optical signal propagating through the optical input waveguide 12 connected to each linear waveguide 1 to the center in the width direction of the linear waveguide 1.
  • the optical signal power center is made incident on the center in the width direction of the incident end of the tapered waveguide 8.
  • the tapered waveguide 8 is a slit tapered waveguide.
  • Each of the optical input waveguide 12, the array waveguide 14, and the optical output waveguide 16 has a thickness of 6.5 ⁇ and a width of 6.5 jum, respectively.
  • the width of the linear waveguide 1 is 2.5 ⁇ m, and the length is 1000 ⁇ m.
  • the relative refractive index difference ⁇ between the core and the cladding of each of the waveguides 1, 12, 14, 16 was set to 0.80%.
  • the present inventor formed the waveguide configuration shown in FIG. 2 in order to determine the configuration of the present embodiment, and performed the following calculation experiment by the beam propagation method (BPM) using this waveguide configuration. Tried.
  • a linear waveguide 1 narrower than the optical input waveguide 12 is connected to the output side of the linear optical input waveguide 12, and the output side of the linear waveguide 1 is connected.
  • the tapered waveguide 8 is connected to the first slab waveguide 13, and the exit side of the first slab waveguide 13 is connected to the exit side of the tapered waveguide 8.
  • the center of the optical power of the curved optical input waveguide 12 is shifted from the center of the waveguide. In most cases, it will shift. Therefore, in order to simulate this state, the core of an optical fiber (not shown) connected to the input end of the optical input waveguide 12 in a linear state shown in FIG. In this state, light was incident from the incident end of the optical fiber. In this way, the center of the optical power propagating through the optical input waveguide 12 is centered in the width direction of the optical input waveguide 12 (optical axis), as in the case where the optical input waveguide 12 is curved. (Center) Cara l ju m
  • the linear waveguide 1 having the width W s force S i .5 / m is a bandwagon, the width W s force S 3.
  • the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ is ⁇
  • m is indicated by ⁇
  • width W s by 6.5 zm is indicated by a brush.
  • the present inventor sets the width W s of the linear waveguide 1 to the width Wb of the optical input waveguide 12.
  • the relationship between the intensity ratio (Pa / P b) of the optical power Pa and the optical power P b divided into two peaks in FIG. 3 was obtained.
  • the relationship between the width of the linear waveguide 1 and the distortion of the mode field power distribution at the end of the tapered waveguide 8 was examined.
  • the width of the linear waveguide 1 is 2.5 ⁇ m smaller than the width of the optical input waveguide 12 (the W s / W b is Approximately 0.385), and the length of the linear waveguide 1 was set to 10000 / zm.
  • each of the optical input waveguide 12, the array waveguide 14, and the optical output waveguide 16 had a thickness of 6.5 / m and a width of 6.5 ⁇ m.
  • the present embodiment is configured as described above, and the array waveguide diffraction grating of the present embodiment is manufactured as follows.
  • it is sintered at high temperature to make it transparent.
  • the pattern of the photomask is transferred to the core film by photolithography and reactive ion etching.
  • the waveguide is formed by the core.
  • the embedding clad glass particles were deposited by flame hydrolysis deposition and formed into a sintered glass to form an arrayed waveguide diffraction grating.
  • an optical fiber on the transmission side is connected to the optical input waveguide 12 so that wavelength-multiplexed light is introduced. I have.
  • the light that has passed through the optical input waveguide 12 enters the linear waveguide 1, and the extra height of the light that has propagated through the optical input waveguide by the linear waveguide 1.
  • the next mode component is removed.
  • the center of the optical power is moved to the center of the linear waveguide 1, and the center of the optical power enters the center of the tapered waveguide 8 in the width direction.
  • a uniform high-order mode component is generated and propagated in the tapered waveguide 8, and the mode field shape becomes a shape without distortion as a whole, and the end of the tapered waveguide 8 is formed. (Emission end) and enters the first slab waveguide 13.
  • the light introduced into the first slab waveguide 13 spreads due to the diffraction effect and enters each of the plurality of array waveguides 14 and propagates through each array waveguide 14 as in the conventional example. I do. Then, the light that has propagated through the array waveguide 14 propagates through the second slab waveguide 15 and the optical output waveguide 16, and is emitted from the optical output waveguide 16.
  • the mode field shape of the light emitted from the end (outgoing end) of the tapered waveguide 8 becomes a shape without distortion as a whole, and the first slab waveguide is formed. It is incident on 1 3. Therefore, in the present embodiment, the transmission spectrum emitted from each optical output waveguide 16 is substantially equal to the light having a flattened region with a good flatness as designed as shown in FIG. Become.
  • each optical output waveguide 16 an optical fiber for optical output is provided at the output end of each optical output waveguide 16.
  • an optical fiber for optical output is provided at the output end of each optical output waveguide 16.
  • FIG. 5 shows an example of the result of measuring the transmission spectrum of the arrayed waveguide diffraction grating of the present embodiment.
  • the passing spectrum output from each of the optical output waveguides 16 has an almost ideal spectrum shape with almost no distortion of the overall shape, and excess loss. It was confirmed that there was no problem.
  • a linear waveguide 1 narrower than the optical input waveguide 12 is provided on the output side of the optical input waveguide 12, and the width of the linear waveguide 1 is set to an appropriate value. Things. For this reason, in the present embodiment, the linear waveguide 1 removes an extra high-order mode component of light propagating through the optical input waveguide 12, and sets the center of the optical power to the linear waveguide 1. It can be moved to the center in the width direction. By the function of the linear waveguide 1, the optical signal power center can be made incident on the center of the tapered waveguide 8 in the width direction. Therefore, in the present embodiment, a uniform high-order mode component can be generated and propagated in the tapered waveguide 8, and the mode field shape exiting the tapered waveguide 8 has no overall distortion. It can be.
  • the arrayed waveguide diffraction grating of the present embodiment can form a flattened region having good flatness as designed on the long wavelength side and the short wavelength side of the center wavelength of the passing spectrum. it can. Therefore, the present embodiment can provide a sufficient eye even if the light transmission center wavelength is slightly shifted due to a manufacturing error of the optical input waveguide 12 or the arrayed waveguide 14 forming the arrayed waveguide diffraction grating.
  • the length of the linear waveguide 1 is set to 1000 / im of 200 ⁇ m or less based on the study of the present inventor. Light transmitted through the arrayed waveguide grating Loss can be reduced.
  • the array waveguide diffraction grating of the second embodiment is configured in substantially the same manner as the first embodiment.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the tapered waveguide 8 is a parabolic tapered waveguide. That is, in the present second embodiment, the enlarged view inside the broken line frame A in (a) of FIG. 1 is as shown in FIG.
  • the width of the straight waveguide 1 is 3. ⁇
  • the length of the straight waveguide 1 is 500 zm.
  • the second embodiment is manufactured in the same manner as the first embodiment, and performs the same operation.
  • the shape of the transmission spectrum of the light output from each light output waveguide 16 is as shown in FIG. .
  • the second embodiment can also provide the same effects as the first embodiment.
  • the mode-field expansion waveguide is formed by the tapered waveguide 8, but the mode-field expansion waveguide is not always the taper waveguide 8.
  • a mode-field expanded waveguide is a waveguide, such as a multi-mode interface waveguide (MMI), that has a rectangular shape and has barriers that confine light at both ends in the width direction. May be formed. That is, the mode field expansion waveguide may be a waveguide having a function of expanding the mode field of the signal light toward the emission side.
  • the straight waveguide 1 is provided on the emission side of the optical input waveguide 12, but the following configuration may be adopted.
  • a linear waveguide having a width smaller than the width of the optical output waveguide 16 is provided on the incident side of each optical output waveguide 16. Connect one.
  • a mode field reduction waveguide for narrowing the mode field of the signal light toward the output side is connected to the incident side of each linear waveguide 1, and the input side of each mode field reduction waveguide is connected to the second slab waveguide. Connected to the exit side of waveguide 15.
  • the following configuration can provide the same effects as those of the above embodiments due to the reciprocity of the arrayed waveguide diffraction grating. That is, the center in the width direction of each linear waveguide 1 is aligned with the center in the width direction of the incident end of the corresponding light output waveguide 16. Then, the respective linear waveguides 1 function as optical power center position adjusting means. That is, the center of the power of the optical signal propagating through the mode-field reduction waveguide connected to each straight waveguide 1 is moved by the straight waveguide 1 to the center in the width direction of the straight waveguide 1. Then, the optical signal power center is made incident on the center of the optical output waveguide 16 in the width direction by the linear waveguide 1.
  • the mode field diameter reduced waveguide can be formed, for example, by changing the connection structure of the tapered waveguide 8 used as the mode field diameter expanded waveguide in each of the above embodiments.
  • the wide side of the tapered waveguide 8 is connected to the emission side of the second slab waveguide 15, and the narrow side is connected to the optical output waveguide 16. It can be formed by connecting to the incident side of the linear waveguide 1.
  • the mode-field-reduced waveguide can also be formed by a multi-mode interface waveguide.
  • the width of the straight waveguide 1 is set to 2.5 xm, and in the second embodiment, the width of the straight waveguide 1 is set to 3.0 / m.
  • the width of the waveguide 1 is not particularly limited, and is appropriately set.
  • the length of the straight waveguide 1 is 100 ⁇ m, and in the second embodiment, the length of the straight waveguide 1 is 500 ⁇ m.
  • the length of the straight waveguide 1 is not particularly limited, and is set as appropriate.
  • the length of the linear waveguide 1 should be 50 ⁇ or more. It should be 0 0 im or less.
  • the array waveguide diffraction grating of the present invention can form a flat region having good flatness on the long wavelength side and the short wavelength side of the center wavelength of the transmission spectrum. Therefore, the present invention can provide a sufficient isolation even if the light transmission center wavelength is shifted due to a manufacturing error of the optical input waveguide array waveguide forming the array waveguide diffraction grating or the like. Since the yield can be increased, it is suitable for a light transmitting element used for WDM communication.

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Description

明 細 書 ァレイ導波路回折格子 技術分野
本発明は、 光通信分野などに使用されるアレイ導波路回折格子に関す るものである。 背景技術
近年、 光通信においては、 その伝送容量を飛躍的に増加させる方法と して、 光波長多重通信の研究開発が盛んに行なわれ、 実用化が進みつつ ある。 光波長多重通信は、 例えば互いに異なる波長を有する複数の光を 波長多重化して伝送させるものである。 このよ うな光波長多重通信のシ ステムにおいては、 伝送される複数の光から、 光受信側で波長ごとの光 を取り出すことが行なわれる。 そのため、 光波長多重通信システム内に は、 予め定められた波長の光のみを透過する光透過素子等が設けられる 必要がある。
光透過素子の一例と して、 例えば第 8図の （ a ) に示すようなアレイ 導波路回折格子 （AWG ; A r r a y e d W a v e g u i d e G r a t i n g ) がある。 ァレイ導波路回折格子は、 基板 1 1上に、 同図に 示すような導波路構成を有する導波路形成部 1 0を設けたものである。 前記導波路構成は、 以下に示す通りである。
すなわち、 1本以上の並設された光入力導波路 1 2の出射側に、 第 1 のスラブ導波路 1 3が接続されている。 そして、 第 1 のスラブ導波路 1 3の出射側には、 複数の並設されたアレイ導波路 1 4が接続され、 複数 のァレイ導波路 1 4の出射側には第 2のスラブ導波路 1 5が接続されて いる。 第 2のスラブ導波路 1 5の出射側には複数の並設された光出力導 波路 1 6が接続されている。 前記アレイ導波路 1 4は、 第 1のスラブ導 波路 1 3から導出された光を伝搬するものであり、 互いに異なる長さに 形成されている。
なお、 光入力導波路 1 2や光出力導波路 1 6 の本数は、 例えばアレイ 導波路回折格子によつて分波される互いに異なる波長の信号光の数に対 応させて設けられるものである。 また、 ア レイ導波路 1 4は、 通常、 例 えば 1 0 0本といったように多数設けられる。 ただし、 同図においては 、 図の簡略化のために、 これらの各導波路 1 2， 1 4， 1 6の本数は、 簡略的に示してある。 また、 アレイ導波路回折格子を形成する導波路構 成は、 一般に、 図の破線軸 Cに対して対称に形成されている。
第 8図の （ a ) の鎖線枠 A内を拡大して示す拡大図の概略図が、 第 8 図の （ b ) に示されている。 第 8図の （b ) に示すように、 従来のァレ ィ導波路回折格子においては、 曲線形状の光入力導波路 1 2の出射側が 第 1のスラブ導波路 1 3の入射側に直接接続されている。 また、 同様に 、 第 2 のスラブ導波路 1 5 (同図には図示せず） の出射側に、 曲線形状 の光出力導波路 1 6 の入射側が直接接続されている。
光入力導波路 1 2には、 例えば送信側の光ファイバが接続されて、 波 長多重光が導入されるようになつている。 光入力導波路 1 2を通って第 1のスラブ導波路 1 3に導入された光は、 その回折効果によって広がつ て複数の各アレイ導波路 1 4に入射し、 各アレイ導波路 1 4を伝搬する 各アレイ導波路 1 4を伝搬した光は、 第 2のスラブ導波路 1 5に達し 、 さらに、 光出力導波路 1 6に集光されて出力される。 なお、 各アレイ 導波路 1 4の長さが互いに異なることから、 各ァレイ型導波路 1 4を伝 搬した後に、 個々の光の位相にずれが生じる。 そして、 このずれ量に応 じて集束光の波面が傾き、 この傾き角度により集光する位置が決まる。 そのため、 波長の異なった光の集光位置は互いに異なることになり、 そ の位置に光出力導波路 1 6を形成することによって、 波長の異なった光 を各波長ごとに異なる光出力導波路 1 6から出力できる。
例えば、 同図に示すように、 1本の光入力導波路 1 2から波長え 1， λ 2 , λ 3 , · · - λ η ( ηは 4以上の整数） の波長多重光を入力させ ると、 この光は、 第 1のスラブ導波路 1 3で広げられる。 そして、 光は ア レイ導波路 1 4に到達し、 第 2のスラブ導波路 1 5を通って、 前記の 如く、 波長によって異なる位置に集光される。 そして、 それぞれの波長 の光は、 それぞれ異なる光出力導波路 1 6に入射し、 それぞれの光出力 導波路 1 6を通って、 光出力導波路 1 6の出射端から出力される。 した がって、 各光出力導波路 1 6の出射端に光出力用の光ファイバを接続す ることにより、 この光ファイバを介して、 前記分波された各波長の光が 取り出される。
このァレイ型導波路回折格子においては、 回折格子の波長分解能が回 折格子を構成する各ア レイ導波路 1 4の長さの差 （A L ) に比例する。 そのため、 ア レイ導波路回折格子は、 Δ Lを大きく設計することにより 、 従来の回折格子では実現できなかった波長間隔の狭い波長多重光の光 合分波ができる。 したがって、 ア レイ導波路回折格子は、 高密度の光波 長多重通信の実現に必要とされている、 複数の信号光の光合分波機能 （ 波長間隔が 1 n m以下の複数の光信号を分波または合波する機能） を果 たせる。
と ころで、 ア レイ導波路回折格子は、 前記の如く、 例えば光波長多重 通信のシステム等に適用されるもので、 例えば伝送される複数の光から 、 光受信側で波長ごとの光を取り出すために用いられる。 そのため、 ァ レイ導波路回折格子において、 出力する光信号の中心波長がずれること は致命的問題である。
しかしながら、 例えば、 石英系導波路を用いたア レイ導波路回折格子 では、 アレイ導波路 1 4に屈折率温度依存性がある。 このため、 ア レイ 導波路回折格子の通過スぺク トルの中心波長 （ア レイ導波路回折格子の 各光出力導波路 1 6からの出力光の中心波長） は、 外部環境温度により ずれてしまう。 そこで、 これを防止するため、 従来は、 アレイ導波路回 折格子をペルチヱで温調する方法や、 ヒーターにより高温に加熱する方 法等の対策を施している。 このような対策を施すと、 アレイ導波路 1 4 の屈折率温度依存性によって引き起こされるァレイ導波路回折格子の通 過スぺク トル中心波長ずれは抑制される。
しかしながら、 前記通過 （透過） スぺク トルの中心波長ずれは、 光入 力導波路 1 2の曲がり構造や、 ァレイ導波路 1 4のコア幅 （導波路幅） 、 コア厚 （導波路の厚み） 及び屈折率の作製誤差によっても発生する。 このような作製誤差によるァレイ導波路回折格子の通過スぺク トル中心 波長ずれは、 上記温度制御によって抑制することはできない場合がある そこで、 上記コア厚及び屈折率の作製誤差などによって光透過中心波 長が多少ずれても、 十分なアイ ソ レーショ ンがとれる構成のァレイ導波 路回折格子が提案されている。 この提案は、 アレイ導波路回折格子を通 過した各光の通過スぺク トルが、 例えば第 9図に示すようなスぺク トル になるようにするものである。 すなわち、 この提案は、 光透過中心波長 の長波長側と短波長側に平坦化領域が形成されるように、 ァレイ導波路 回折格子を設計するものである。 このように、 アレイ導波路回折格子の 光透過中心波長付近に平坦化領域が形成されるように設計すると、 光透 過中心波長が多少ずれても、 十分なアイ ソ レーショ ンがとれる。 そのた め、 上記提案は、 ア レイ導波路回折格子の光入力導波路 1 2の曲がり構 造や、 アレイ導波路 1 4 の前記パラメータの作製誤差が生じても、 問題 なく機能できるァレイ導波路回折格子となる。
このよ う なァレイ導波路回折格子は、 フラッ トバン ドパスタイプのァ レイ導波路回折格子と呼ばれており、 例えば第 1 0図の （ a )、 ( b ) に 示す構成を有する。 すなわち、 フラッ トバン ドパスタイプのアレイ導波 路回折格子は、 例えば、 各光入力導波路 1 2 の出射側に、 出射側に向か うにつれて導波路幅が拡大するテーパ導波路 8 ( 8 a , 8 b ) を設けて 構成される。
第 1 0図の （ a ) 示すテーパ導波路 8 a はパラボリ ックテーパ導波路 であり、 第 1 0図の （ b ) に示すテーパ導波路 8 b はス リ ッ トテーパ導 波路 （特願平 1 0 — 2 3 7 4 4 0参照） である。 これらのテーパ導波路 8 a , 8 bは、 信号光のモー ドフィールドを出射側に向かうにつれて広 げるモー ドフィールド拡大導波路と して機能する。 また、 このようなテ —パ導波路 8 a， 8 b は、 モー ドフィール ド拡大機能によって、 ア レイ 導波路回折格子の通過スぺク トルに第 9図に示した平坦化領域を形成す ることから、 平坦化コアパターンと称される場合がある。
以下、 フラ ッ トバン ドパスタイプのアレイ導波路回折格子について、 詳細に説明する。 一般に、 アレイ導波路回折格子の通過スペク トルは、 以下に示すの 2種類のモー ドフィールドの重ね合わせ積分で与えられる 。 その 1つは、 光入力導波路 1 2から出射される光が第 1のスラブ導波 路 1 3に入力する際の、 第 1のスラブ導波路 1 3の入射境界面でのモー ドフィ 一ルドである。 も う 1つは、 第 2 のスラブ導波路 1 5から出射さ れる光が光出力導波路 1 6に入力する際の、 光出力導波路 1 6の入射境 界面でのモー ドフィール ドである。
それゆえ、 上記 2種類のモー ドフィールド径のうち少なく とも一方を 歪み無く広げることによ り、 第 9図に示したよ うな平坦化領域を有する 光の通過スぺク トルが得られる。 すなわち、 上記平坦化領域を有する通 過スぺク トルを得るための 1つの方法は、 光入力導波路 1 2からの出射 光のモードフィールドを歪み無く広げてスラブ導波路 1 3に入射させる ことである。 上記平坦化領域を有する通過スぺク トルを得るためのも う 1つの方法は、 第 2のスラブ導波路 1 5からの出射光のモー ドフィール ドを歪み無く狭めて光出力導波路 1 6に入射させることである。
上記 2つの方法は、 ァレイ導波路回折格子の相反性から同等の効果と なるため、 上記いずれかを行なえば、 ア レイ導波路回折格子の通過スぺ ク トルを、 平坦化領域を有する通過スぺク トルとするこ とができる。 第 1 0図の （ a )、 ( b ) に示すように、 各光入力導波路 1 2の出射側にテ ーパ導波路 8 ( 8 a , 8 b ) を設けると、 光入力導波路 1 2を伝搬して きた信号光のモードフィールドを出射側に向かうにつれて広げることが できる。 そのため、 第 1 0図の （ a )、 ( b ) に示す構成を有するアレイ 導波路回折格子は、 フラ ッ トバン ドパスタイプのアレイ導波路回折格子 となる。
ところで、 テーパ導波路 8のようなモードフィールド拡大導波路を設 けることにより信号光のモードフィール ド形状を広げる方法は、 モー ド フィールド拡大導波路内で高次モード成分を発生伝搬させることにより 得られる方法である。 また、 モードフィールド拡大導波路の入力の中心 位置に光が入力した場合に、 均一な高次モー ド成分が発生伝搬する。 そ のため、 モードフィールド拡大導波路の入力の中心位置に光が入力した 場合に、 歪みのないモー ドフィール ド形状を形成し、 光通過スペク トル の中心波長の長波長側および短波長側に平坦なモードパターンが得られ る。
一方、 モードフィールド拡大導波路の入力の中心位置からずれた位置 に光が入射した場合には、 均一でない高次モー ド成分が発生伝搬するこ とによ り、 歪んだモー ドフィールド形状となる。 そのため、 この場合は 、 光通過スぺク トルの中心波長の長波長側および短波長側に形成される 平坦化領域の平坦度が劣化したモー ドパターンが得られることになる。
しかしながら、 前記の如く、 光入力導波路 1 2は曲線状態で形成され ているため、 伝搬する光は曲線状態の光入力導波路 1 2の中心から外れ て進む。 そのため、 光入力導波路 1 2を伝搬していく光パワーの中心は 、 光入力導波路 1 2 の曲率半径に依存して光入力導波路 1 2の中心から 外れる。 また、 光入力導波路 1 2の構造パラメータ （コア厚、 コア幅、 屈折率） の作製誤差によっても、 光パワーの中心が、 光入力導波路 1 2 の中心から外れてしま う。
このため、 この光パワーの中心が、 テーパ導波路 8にょ うなモー ドフ ィールド拡大導波路の中心に入射することはほとんどあり えない。 そう なると、 均一でない高次モー ド成分が発生伝搬し、 第 1 0図の （ a ) に 示すよ うに、 テーパ導波路 8 の出射モー ドフィール ドは大きく歪む。 そ して、 テーパ導波路 8によって、 光入力導波路 1 2からの出射光のモー ドフィールドを歪み無く広げてスラブ導波路 1 3に入射させることがで きなく なる。
したがって、 第 1 1 図に示されるように、 従来のフラ ッ トバン ドパス タイプのアレイ導波路回折格子においては、 通過スぺク トルの平坦化領 域の平坦度が悪く、 かつスぺク トル全体の形状が歪んでいるものが多く 見受けられた。 したがって、 従来のフラッ トバン ドパスタイプのア レイ 導波路回折格子が、 第 9図に示したよ うな設計通りの通過スぺク トルを 得られることは非常に困難であった。
本発明は上記課題を解決するために成されたものである。 本発明の目 的は、 通過スぺク トルの中心波長の長波長側および短波長側に平坦度の 良好な平坦化領域を形成することができるァレイ導波路回折格子を提供 することにある。 すなわち、 本発明は、 上記平坦度の良好な平坦化領域 を形成することにより、 ァレイ導波路回折格子を形成する光入力導波路 ゃァレイ導波路等の作製誤差により光透過中心波長がずれても、 十分な アイ ソ レーショ ンがとれ、 歩留まりを高く できるア レイ導波路回折格子 を提供する。 発明の開示
上記目的を達成するために、 本発明は次のような構成をもって課題を 解決するための手段と している。 すなわち、 本発明の第 1構成のアレイ 導波路回折格子は、 1本以上の並設された光入力導波路の出射側に第 1 のスラブ導波路が接続され、 該第 1 のスラブ導波路の出射側には該第 1 のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の 並設されたァレイ導波路が接続され、 該複数のァレイ導波路の出射側に は第 2 のスラブ導波路が接続され、 該第 2 のスラブ導波路の出射側には 複数の並設された光出力導波路が接続されて成る導波路構成を有し、 前 記光入力導波路から入力された互いに異なる波長の複数の光信号を、 前 記アレイ導波路によって各波長ごとに位相差をつけて伝搬させて各波長 ごとに異なる光出力導波路に入射させ、 互いに異なる波長の光を異なる 光出力導波路から出力するアレイ導波路型光回折格子において、 前記各 光入力導波路の出射側には該光入力導波路の幅より も狭幅の直線導波路 が接続され、 さらに、 各直線導波路の出射側には信号光のモードフィー ルドを出射側に向かうにつれて広げるモードフィール ド拡大導波路が接 続されて、 該各モードフィールド拡大導波路の出射側が前記第 1 のスラ ブ導波路の入射側に接続されており、 前記各直線導波路の幅方向の中心 は対応する前記モードフィールド拡大導波路の入射端の幅方向の中心と 位置合わせされており、 前記各直線導波路の幅を W s と し、 前記各光入 力導波路の幅を W b と したときに、 W s / W b ≤ 0 . 6 5 と成している ことを特徴とする。
また、 本発明の第 2構成のアレイ導波路回折格子は、 1本以上の並設 された光入力導波路の出射側に第 1のスラブ導波路が接続され、 該第 1 のスラブ導波路の出射側には該第 1のスラブ導波路から導出された光を 伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたアレイ導波路が接続され 、 該複数のァレイ導波路の出射側には第 2 のスラブ導波路が接続され、 該第 2 のスラブ導波路の出射側には複数の並設された光出力導波路が接 続されて成る導波路構成を有し、 前記光入力導波路から入力された互い に異なる波長の複数の光信号を、 前記ァレイ導波路によって各波長ごと に位相差をつけて伝搬させて各波長ごとに異なる光出力導波路に入射さ せ、 互いに異なる波長の光を異なる光出力導波路から出力するァレイ導 波路型光回折格子において、 前記各光出力導波路の入射側には該光出力 導波路の幅より も狭幅の直線導波路が接続され、 さらに、 各直線導波路 の入射側には信号光のモードフィールドを出射側に向かうにつれて狭め るモ一 ドフィールド縮小導波路が接続されて、 該各モー ドフィールド縮 小導波路の入射側が前記第 2のスラブ導波路の出射側に接続されており 、 前記各直線導波路の幅方向の中心は対応する前記光出力導波路の入射 側の幅方向の中心と位置合わせされており、 前記各直線導波路の幅を W s と し、 前記各光出力導波路の幅を W b と したときに、 W s / W b ≤ 0 . 6 5 と成していることを特徴とする。
さらに、 本発明の第 3構成のアレイ導波路回折格子は、 上記第 1構成 又は第 2構成に加え、 前記直線導波路の長さは 2 0 0 0 M m以下と した ことを特徴とする。
本発明の第 1構成においては、 各光入力導波路の出射側には該光入力 導波路の幅より も狭幅の直線導波路が接続され、 さらに、 各直線導波路 の出射側には信号光のモードフィールドを出射側に向かうにつれて広げ るモー ドフィール ド拡大導波路が接続されている。 そして、 前記各直線 導波路の幅方向の中心は、 対応する前記モードフィールド拡大導波路の 入射端の幅方向の中心と位置合わせされている。 そのため、 前記直線導 波路は、 光入力導波路を伝搬してきた光の余分な高次モード成分を除去 し、 かつ、 光パワーの中心を直線導波路中心に移動させる。 したがって 、 前記各直線導波路の作用によって、 光パワー中心を常にモードフィ一 ノレド拡大導波路の幅方向中心に入射することができる。
なお、 本発明者は、 前記各直線導波路の幅を W s と し、 前記各光入力 導波路の幅を W b と したときの W s /W bの値を様々に変えて、 直線導 波路が上記のような機能を十分に発揮することができるかどうかを実験 により確認した。 その結果、 W s /W b≤ 0 . 6 5のときには、 直線導 波路によって上記機能を十分に発揮することができ、 W s / W bが 0 . 6 5より も大きいときには、 直線導波路を設けても上記機能を十分に発 揮できないことが分かった。
上記本発明の第 1構成は、 上記本発明者の検討結果に基づき、 各光入 力導波路の出射側と各モードフィールド拡大導波路との間に設ける各直 線導波路の幅を最適な値 （W s Z W b≤ 0 . 6 5 ) と したものである。 そのため、 上記第 1構成のアレイ導波路回折格子は、 直線導波路によつ て、 光入力導波路を伝搬してきた光の余分な高次モード成分を除去し、 光信号パワー中心を前記モードフィールド拡大導波路の入射端の幅方向 の中心に入射させることができる。
そして、 上記第 1構成のアレイ導波路回折格子においては、 上記作用 によって、 モードフィールド拡大導波路内で均一な高次モード成分が発 生伝搬することになり、 モー ドフィール ド拡大導波路を出射するモード フィール ド形状が全体的に歪みがなくなる。 したがって、 上記第 1構成 のアレイ導波路回折格子の通過スぺク トルは、 その中心波長の長波長側 および短波長側に平坦度の良好な平坦化領域を有するものとなる。
そのため、 上記第 1構成のア レイ導波路回折格子は、 たとえアレイ導 波路回折格子を形成する光入力導波路ゃァレイ導波路等の作製誤差によ り光透過中心波長が多少ずれても、 十分なアイ ソ レーショ ンがとれる。 そして、 上記第 1構成のアレイ導波路回折格子は、 光透過中心波長ずれ に強い、 歩留まりの高いア レイ導波路回折格子となる。
また、 ア レイ導波路回折格子は相反性を有しているために、 上記本発 明の第 2構成においても、 上記第 1構成と同様の効果が発揮される。 すなわち、 上記第 2構成は、 第 2 のスラブ導波路、 モードフィール ド 縮小導波路、 直線導波路、 光出力導波路の順に接続している。 そして、 上記第 2構成において、 各直線導波路の幅 W s と各光出力導波路の幅 W b との比は、 W s /W b≤ 0 . 6 5 と成しており、 W s /W bの値は上 記第 1構成と同様に適切な値と している。 したがって、 上記第 2構成の ァレイ導波路回折格子において、 第 2のスラブ導波路からの出射光のモ ードフィールドが縮小されて直線導波路に入力したときに、 以下の作用 が生じる。
つま り、 上記第 2構成において、 各直線導波路がモードフィール ド縮 小導波路を伝搬してきた光信号のパワーの中心を直線導波路の幅方向の 中心に移動させて該光信号パワー中心を前記光出力導波路の幅方向の中 心に入射させる。 また、 各直線導波路は、 モードフィールド形状の歪み を抑制して光を光出力導波路に入射する。 したがって、 上記第 2構成に おいても、 ア レイ導波路回折格子の通過スぺク トルの中心波長の長波長 側および短波長側に平坦度の良好な平坦化領域が形成され、 上記第 1構 成と同様の効果を奏することができる。
さらに、 本発明の第 3構成のア レイ導波路回折格子によれば、 上記第 1、 第 2構成の効果に加え、 直線導波路の長さを最適化することによつ て、 ア レイ導波路回折格子を透過 （通過） する光の損失を低損失にする ことができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明に係るアレイ導波路回折格子の第 1実施形態例を模 式的に示す要部構成図であり、 第 2図は、 上記実施形態例の構成を決定 するために形成した、 直線導波路を介して直線状の光入力導波路をテー パ導波路に接続した導波路構成を示す説明図であり、 第 3図は、 第 2 図 の導波路構成を用いてビーム伝搬法により求めたモードフィールド形状 を示すグラフであり、 第 4図は、 第 3図のグラフに基づいて求めた、 直 線導波路の幅 W s と光入力導波路の幅 W b との比 W s / W bに対する光 パワー P a Z P bの関係を示すグラフ （ a ) と、 直線導波路の長さと過 剰損失との関係を示すグラフ （b ) であり、 第 5図は、 上記第 1実施形 態例のァレイ導波路回折格子における T Eモー ドと T Mモードの通過ス ぺク トルの一例を示すグラフである。
また、 第 6図は、 本発明に係るアレイ導波路回折格子の第 2実施形態 例における光入力導波路と直線導波路とテーパ導波路と第 1 のスラブ導 波路の接続状態を模式的に示す構成図であり、 第 7図は、 上記第 2実施 形態例のァレイ導波路回折格子における T Eモー ドと T Mモードの通過 スぺク トルの一例を示すグラフであり、 第 8図は、 従来のアレイ導波路 回折格子を示す説明図であり、 第 9図は、 通過中心波長付近に平坦化領 域を有する通過スぺク トルの例を示すグラフであり、 第 1 0図は、 光入 力導波路の出射側と第 1のスラブ導波路の入射側との間にテーパ導波路 を設けた導波路構成を示す説明図であり、 第 1 1図は、 第 1 0図に示す ような導波路構成を備えたァレイ導波路回折格子の T Eモードと T Mモ — ドの通過スぺク トルの例を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
本発明をよ り詳細に説述するために、 添付の図面に従い各実施の形態 に基づきこれを説明する。 なお、 本実施形態例の説明において、 これま での説明で示したアレイ導波路回折格子と同一名称部分には同一符号が 伏してあり、 その重複説明は省略する。 第 1 図の （ a ) には、 本発明に 係るァレイ導波路回折格子の第 1実施形態例の要部構成図が、 その動作 と共に模式的に示されている。 また、 第 1 図の （ b ) には、 同図の （ a ) に破線枠 A内の拡大図が示されている。
本実施形態例は、 第 1 図の （ a ) に示すよ うに、 第 8図に示した従来 のァレイ導波路回折格子とほぼ同様に構成されている。 本実施形態例が 従来例と異なる特徴的なことは、 第 1図の （ b ) に示すように、 各光入 力導波路 1 2の出射側と第 1 のスラブ導波路 1 3の入射側との間に、 直 線導波路 1 とテーパ導波路 8を介設したことである。 直線導波路 1 は、 各光入力導波路 1 2の出射側に接続されている。 各直線導波路 1 の幅は 、 各光入力導波路 1 2の幅よ り も狭幅であり 、 各直線導波路 1 の幅 W s と各光入力導波路 1 2の幅 W b との比 W s / W bは、 0 . 6 5以下であ る。 各直線導波路 1 の出射側には、 モードフィールド拡大導波路と して のテーパ導波路 8が接続され、 各テーパ導波路 8の出射側を第 1 のスラ ブ導波路 1 3の入射側に接続されている。
各直線導波路 1 の幅方向の中心は、 対応するテーパ導波路 8の入射端 の幅方向の中心と位置合わせされている。 そして、 前記各直線導波路 1 は、 光パワー中心位置調整手段と成している。 すなわち、 各直線導波路 1 は、 各直線導波路 1 に接続されている光入力導波路 1 2を伝搬してき た光信号のパワーの中心を直線導波路 1 の幅方向の中心に移動させて該 光信号パワー中心をテーパ導波路 8の入射端の幅方向の中心に入射させ る。 なお、 本実施形態例では、 テーパ導波路 8はスリ ッ トテーパ導波路 と した。
各光入力導波路 1 2、 アレイ導波路 1 4、 光出力導波路 1 6は、 それ ぞれ、 膜厚が 6. 5 μ πι、 幅が 6. 5 ju mである。 直線導波路 1 の幅は 2. 5 μ m, 長さは 1 0 0 0 x mである。 また、 各導波路 1 , 1 2， 1 4， 1 6のコアとクラッ ドとの比屈折率差△は 0. 8 0 %と した。
ところで、 本発明者は、 本実施形態例の構成を決定するために、 第 2 図に示す導波路構成を形成し、 この導波路構成を用いて、 ビーム伝搬法 (BPM) により以下の計算実験を試みた。 第 2図に示す導波路構成は、 直線状の光入力導波路 1 2の出射側に、 光入力導波路 1 2より幅狭の直 線導波路 1 を接続し、 直線導波路 1の出射側にテーパ導波路 8を接続し 、 テーパ導波路 8の出射側に第 1 のスラブ導波路 1 3の入射側を接続し たものである。
実際のアレイ導波路回折格子を形成する光入力導波路 1 2は、 曲がつ た構造を呈しているため、 この曲線状の光入力導波路 1 2の光パワー中 心が、 導波路中心からずれてしまうことが殆どである。 そこで、 この状 態を模擬的に実験するため、 第 2図に示す直線状態の光入力導波路 1 2 の入射端に接続される光ファイバ （図示されていない） のコアを l / m 軸ずれさせた状態にして光ファイバの入射端から光を入射させた。 この ようにすると、 光入力導波路 1 2を伝搬する光パワー中心は、 光入力導 波路 1 2を曲線状と した場合と同様に、 光入力導波路 1 2の幅方向の中 心 （光軸中心） カゝら l ju mずれる。
以上の条件のもとで、 ビーム伝搬法によるシミュレ一ションを行い、 テーパ導波路 8の終端 （出射端） でのモー ドフィールドを計算した。 そ して、 第 3図に示すように、 テーパ導波路 8の終端の幅方向のポジショ ン （位置） を規格化して、 この規格化ポジショ ンにおけるモー ドフィー ルドの規格化光出力 （規格化強度） を求めた。
なお、 上記モー ドフィールドの計算に用いたパラメータの値は、 以下 に示す通り である。 すなわち、 光入力導波路 1 2から入力する信号光波 長 = 1 . 5 5 μ m、 比屈折率差 Δ = 0. 8 0 %、 光入力導波路 1 2の膜 厚 = 6. 5 μ m、 光入力導波路 1 2の幅 W b = 6. 5 ;u m、 直線導波路 1 の長さ = 5 0 0 // m、 直線導波路 1 の幅 W s = 1 . 5 /z m、 3. 0 μ m、 4. 5 μ m, 6. 5 /z mである。 また、 第 3図において、 直線導波 路 1 の幅 W s 力 S i . 5 / mのものは匪、 幅 W s力 S 3. Ο μ πιのものは◊ 、 幅 W s 力 4. 5 mのものは▲、 幅 W s カ 6. 5 z mのものはきで示 されている。
第 3図から明らかなよ うに、 直線導波路 1 の幅が広く なると （すなわ ち、 直線導波路 1 の幅が光入力導波路 1 2の幅に近づく と）、 テーパ導 波路 8の終端での光パワー分布が大きく歪んでいるのがわかる。 逆に直 線導波路 1 の幅が狭く なると、 テーパ導波路 8の終端での光パワー分布 の歪みが小さく なり、 直線導波路 1 の幅が 3 μ m以下では光パワー分布 の歪みが殆ど無いことがわかる。
そこで、 本発明者は、 第 3図の結果に基づいて、 第 4図の （ a ) に示 すよ うに、 直線導波路 1 の幅 W s を光入力導波路 1 2の幅 Wbに対して 規格化した W s /W bに対し、 第 3図において 2つの山に分かれた光パ ヮー P a と光パワー P bの強度比 （P a / P b ) の関係を求めた。 そし て、 この関係に基づき、 直線導波路 1 の幅とテーパ導波路 8の終端にお けるモー ドフィールドパワー分布の歪みとの関係を調べた。
その結果、 W s /W bが 0. 6 5以下の時には、 強度比 （P a Z P b ) 力 ほぼ 1 になり、 光パワー P a と光パワー P b力 Sほぼ一致すること力 S 分かった。 このよ うに、 光パワー P a と光パワー P b力 ほぼ一致するこ とは、 テーパ導波路 8の終端におけるモー ドフィールドパワー分布の歪 みが殆ど無い状態を示している。 すなわち、 光パワー P a と光パワー P bがほぼ一致する ときには、 ア レイ導波路回折格子の通過スぺク トル中 心波長に、 第 9図に示したような平坦化領域が形成されることになる。 また、 本発明者は、 第 3図の結果に基づいて、 第 4図の （ b ) に示す よ うに、 直線導波路 1 の長さ Lをパラメータ と したときの過剰損失を求 めた。 直線導波路 1 は光入力導波路 1 2に比べて幅が狭いことから、 そ の分だけ光の閉込め効果がやや弱くなつているため、 直線導波路 1 の周 りに光の放射が生じ、 その光放射によって損失が生じると考えられる。 前記過剰損失は、 この放射損失を第 3図に基づいて計算によ り求めたも のである。 なお、 第 4図の （ b ) に示す結果は、 前記 W s /W b = 0 . 6 5 と して求めた結果を示している。 第 4図から明らかなよ うに、 直線 導波路の長さが 2 0 0 0 μ m以下の時に、 過剰損失が小さく一定となつ ていることが分かった。
以上の計算結果に基づき、 本実施形態例では、 前記の如く、 直線導波 路 1 の幅は、 光入力導波路 1 2の幅より も狭い 2 . 5 μ m (前記 W s / W bは約 0 . 3 8 5 ) と し、 直線導波路 1 の長さは 1 0 0 0 /z mと した 。 なお、 前記の如く、 各光入力導波路 1 2 、 ア レイ導波路 1 4、 光出力 導波路 1 6は、 それぞれ、 膜厚を 6 . 5 / m、 幅を 6 . 5 μ mと した。 本実施形態例は以上のよ うに構成されており 、 本実施形態例のァレイ 導波路回折格子は、 以下のようにして製造される。 すなわち、 まず、 シ リ コン基板 1 1上に火炎加水分解堆積法によ り アンダークラッ ド膜 （ Si02-B203-P205系） とコア膜 （Si02-B203-P205-Ge02系） を形成する。 次に高温で焼結し、 透明化する。 その後、 第 1 図に示す導波路構成を形 成するフォ トマスクを用い、 フォ ト リ ソグラフィ一法と リアクティブィ オンエッチング法により コァ膜に前記フォ トマスクのパターンを転写加 ェする。 このよ うにすると、 コアによ り前記導波路構成が形成される。 その後、 火炎加水分解堆積法によ り埋め込み用クラッ ドガラス微粒子を 堆積し、 焼結ガラス化形成し、 ア レイ導波路回折格子と した。
次に、 本実施形態例のァレイ導波路回折格子の動作について説明する 。 本実施形態例においても、 従来のア レイ導波路回折格子と同様に、 光 入力導波路 1 2には、 例えば送信側の光ファイバが接続されて、 波長多 重光が導入されるよ うになっている。 ただし、 本実施形態例では、 光入 力導波路 1 2を通った光は、 直線導波路 1 に入射し、 直線導波路 1 によ つて、 光入力導波路を伝搬してきた光の余分な高次モー ド成分が除去さ れる。 また、 光パワーの中心が直線導波路 1 の中心に移動させられ、 光 パワーの中心がテーパ導波路 8の幅方向の中心に入射する。
そのため、 本実施形態例では、 テーパ導波路 8内で均一な高次モー ド 成分が発生伝搬することになり 、 モー ドフィール ド形状が全体的に歪み のない形状となってテーパ導波路 8の終端 （出射端） から出射され、 第 1 のスラブ導波路 1 3に入射する。
そして、 第 1 のスラブ導波路 1 3に導入された光は、 従来例と同様に 、 その回折効果によって広がって複数の各ァレイ導波路 1 4に入射し、 各ア レイ導波路 1 4を伝搬する。 そして、 ア レイ導波路 1 4を伝搬した 光は、 第 2のスラブ導波路 1 5、 光出力導波路 1 6 と伝搬していき、 光 出力導波路 1 6から出射される。 ただし、 本実施形態例では、 上記のよ うに、 テーパ導波路 8の終端 （出射端） から出射される光のモー ドフィ ールド形状が全体的に歪みのない形状となって第 1 のスラブ導波路 1 3 に入射する。 そのため、 本実施形態例では、 各光出力導波路 1 6から出 射される通過スペク トルは、 第 9図に示したよ うな、 ほぼ設計通りの、 平坦度の良好な平坦化領域を有する光となる。
そして、 例えば各光出力導波路 1 6の出射端に光出力用の光ファイバ を接続することによ り、 この光ファイバを介して、 第 9図に示したよ う な平坦化領域を有する各波長の光が取り 出される。
第 5図には、 本実施形態例のア レイ導波路回折格子の通過スぺク トル を測定した結果の一例が示されている。 同図に示すよ うに、 各光出力導 波路 1 6から出力される通過スぺク トルは、 いずれも、 全体形状の歪み もほとんどないほぼ理想的なスぺク トル形状となり、 かつ過剰損失も問 題ないことが確認された。
本実施形態例は、 光入力導波路 1 2の出射側に、 光入力導波路 1 2 よ り も幅狭の直線導波路 1 を設け、 この直線導波路 1 の幅を適切な値と し たものである。 そのため、 本実施形態例は、 直線導波路 1 によって、 光 入力導波路 1 2を伝搬してきた光の余分な高次モー ド成分を除去し、 か つ、 光パワーの中心を直線導波路 1 の幅方向の中心に移動させることが できる。 そして、 直線導波路 1 の作用によ り 、 光信号パワー中心をテー パ導波路 8の幅方向の中心に入射させることができる。 そのため、 本実 施形態例は、 テーパ導波路 8内で均一な高次モー ド成分を発生伝搬させ ることができ、 テーパ導波路 8を出射するモー ドフィール ド形状を全体 的に歪みのない状態とすることができる。
したがって、 本実施形態例のア レイ導波路回折格子は、 通過スぺク ト ルの中心波長の長波長側および短波長側に、 設計通りの平坦度の良好な 平坦化領域を形成することができる。 そのため、 本実施形態例は、 たと ぇァレイ導波路回折格子を形成する光入力導波路 1 2やアレイ導波路 1 4等の作製誤差によ り光透過中心波長が多少ずれても、 十分なアイ ソ レ ーシヨ ンがとれる、 歩留ま りの高いアレイ導波路回折格子となる。
また、 本実施形態例によれば、 本発明者の検討に基づいて直線導波路 1 の長さを 2 0 0 0 μ m以下の 1 0 0 0 /i mと したために、 前記過剰損 失も少ないものとすることができ、 ア レイ導波路回折格子を透過する光 の損失を低損失にすることができる。
次に、 本発明に係るァレイ導波路回折格子の第 2実施形態例について 説明する。 本第 2実施形態例のァレイ導波路回折格子は上記第 1実施形 態例とほぼ同様に構成されている。 本第 2実施形態例が上記第 1 実施形 態例と異なる特徴的なことは、 テーパ導波路 8をパラボリ ックテーパ導 波路と したことである。 すなわち、 本第 2実施形態例では、 第 1 図の （ a ) の破線枠 A内の拡大図が第 6図に示すよ うになつている。 また、 本 実施形態例では、 直線導波路 1 の幅は 3 . Ο μ πι、 直線導波路 1 の長さ は 5 0 0 z mである。
本第 2実施形態例も、 上記第 1実施形態例と同様にして製造され、 同 様の動作が行われる。 そして、 本第 2実施形態例のア レイ導波路回折格 子において、 各光出力導波路 1 6から出力される光の通過スぺク トル形 状は、 第 7図に示すよ うな形状となる。 本第 2実施形態例も上記第 1 実 施形態例と同様の効果を奏することができる。
なお、 本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、 様々な実施 の態様を取り得る。 例えば、 上記各実施形態例では、 モー ドフィール ド 拡大導波路をテーパ導波路 8によ り形成したが、 モー ドフィール ド拡大 導波路は必ずしもテーパ導波路 8 とするとは限らない。 モー ドフィール ド拡大導波路は、 例えばマルチモー ドイ ンターフエ一ス導波路 （M M I ) 等のように、 形状は四角形状で、 その幅方向の両端側に光を閉じ込め る機能を有する障壁を備えた導波路によ り形成してもよい。 すなわち、 モー ドフィールド拡大導波路は、 信号光のモー ドフィールドを出射側に 向かう につれて広げられるよ うな機能を有する導波路であればよい。 また、 上記各実施形態例では、 直線導波路 1 を光入力導波路 1 2 の出 射側に設けたが、 以下のよ うな構成にしてもよい。 すなわち、 各光出力 導波路 1 6の入射側に、 光出力導波路 1 6の幅よ り も狭幅の直線導波路 1を接続する。 そして、 各直線導波路 1の入射側には信号光のモードフ ィールドを出射側に向かうにつれて狭めるモー ドフィールド縮小導波路 を接続し、 該各モードフィールド縮小導波路の入射側を第 2のスラブ導 波路 1 5の出射側に接続する。
このよ うにする場合も、 以下の構成により、 アレイ導波路回折格子の 相反性から、 上記各実施形態例と同様の効果を奏することができる。 す なわち、 各直線導波路 1の幅方向の中心を対応する前記光出力導波路 1 6の入射端の幅方向の中心と位置合わせする。 そして、 前記各直線導波 路 1を光パワー中心位置調整手段として機能させる。 すなわち、 各直線 導波路 1 に接続されているモー ドフィールド縮小導波路を伝搬してきた 光信号のパワーの中心を、 直線導波路 1によって、 直線導波路 1の幅方 向の中心に移動させる。 そして、 該光信号パワー中心を、 直線導波路 1 によって、 前記光出力導波路 1 6の幅方向の中心に入射させる。
なお、 モードフィールド径縮小導波路は、 例えば上記各実施形態例で モードフィールド径拡大導波路として適用したテーパ導波路 8の接続構 造を変えることによって形成できる。 すなわち、 モードフィールド径縮 小導波路は、 テーパ導波路 8の幅の広い側を第 2のスラブ導波路 1 5の 出射側に接続し、 幅の狭い側を、 光出力導波路 1 6に接続する直線導波 路 1の入射側に接続することによって形成することができる。 また、 モ ードフィールド径縮小導波路は、 マルチモー ドィンターフェース導波路 によっても形成することができる。
さらに、 上記第 1実施形態例では、 直線導波路 1の幅を 2 . 5 x mと し、 上記第 2実施形態例では、 直線導波路 1の幅を 3 . 0 / mとしたが 、 直線導波路 1 の幅は特に限定されるものではなく、 適宜設定されるも のである。 直線導波路 1の幅は、 直線導波路 1の幅を W s と して、 光入 力導波路 1 2および光出力導波路 1 6の幅を W b としたときに、 W s / W b ≤ 0 . 6 5 となるよ うにすればよレ、。
さ らに、 上記第 1実施形態例では、 直線導波路 1 の長さは、 1 0 0 0 μ ιηと し、 上記第 2実施形態例では、 直線導波路 1 の長さは 5 0 0 μ m と したが、 直線導波路 1 の長さは特に限定されるものではなく 、 適宜設 定されるものである。 例えば、 直線導波路 1 の幅 W s と光入力導波路 1 2の幅 W b の比 W s Z W b = 0 . 6 5 のときには、 直線導波路 1 の長さ を 5 0 μ πι以上 2 0 0 0 i m以下とするとよい。 直線導波路 1 の幅と長 さの関係を上記のよ うにすると、 前記過剰損失を抑制することができ、 ア レイ導波路回折格子を透過 （通過） する光の損失を低損失にすること ができる。 産業上の利用可能性
以上のよ うに、 本発明のァレイ導波路回折格子は、 通過スぺク トルの 中心波長の長波長側および短波長側に平坦度の良好な平坦化領域を形成 することができる。 したがって、 本発明は、 ア レイ導波路回折格子を形 成する光入力導波路ゃァレイ導波路等の作製誤差によ り光透過中心波長 がずれても、 十分なアイ ソ レーショ ンがとれ、 歩留ま り を高くできるの で、 波長多重通信用と して用いる光透過素子に適している。

Claims

求 の 範 囲
1 . 1本以上の並設された光入力導波路の出射側に第 1 のスラブ導波路 が接続され、 該第 1 のスラブ導波路の出射側には該第 1 のスラブ導波路 から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたァ レ ィ導波路が接続され、 該複数のァレイ導波路の出射側には第 2のスラブ 導波路が接続され、 該第 2のスラブ導波路の出射側には複数の並設され た光出力導波路が接続されて成る導波路構成を有し、 前記光入力導波路 から入力された互いに異なる波長の複数の光信号を、 前記ァレイ導波路 によって各波長ごとに位相差をつけて伝搬させて各波長ごとに異なる光 出力導波路に入射させ、 互いに異なる波長の光を異なる光出力導波路か ら出力するァレイ導波路型光回折格子において、 前記各光入力導波路の 出射側には該光入力導波路の幅よ り も狭幅の直線導波路が接続され、 さ らに、 各直線導波路の出射側には信号光のモー ドフィールドを出射側に 向かうにつれて広げるモードフィールド拡大導波路が接続されて、 該各 モー ドフィールド拡大導波路の出射側が前記第 1 のスラブ導波路の入射 側に接続されており、 前記各直線導波路の幅方向の中心は対応する前記 モー ドフィールド拡大導波路の入射端の幅方向の中心と位置合わせされ ており 、 前記各直線導波路の幅を W s と し、 前記各光入力導波路の幅を W b と したときに、 W s Z W b ^ O . 6 5 と成していることを特徴とす るアレイ導波路回折格子。
2 . 1本以上の並設された光入力導波路の出射側に第 1 のスラブ導波路 が接続され、 該第 1 のスラブ導波路の出射側には該第 1 のスラブ導波路 から導出された光を伝搬する互いに異なる長さの複数の並設されたァレ ィ導波路が接続され、 該複数のァレイ導波路の出射側には第 2のスラブ 導波路が接続され、 該第 2のスラブ導波路の出射側には複数の並設され た光出力導波路が接続されて成る導波路構成を有し、 前記光入力導波路 から入力された互いに異なる波長の複数の光信号を、 前記ア レイ導波路 によって各波長ごとに位相差をつけて伝搬させて各波長ごとに異なる光 出力導波路に入射させ、 互いに異なる波長の光を異なる光出力導波路か ら出力するァレイ導波路型光回折格子において、 前記各光出力導波路の 入射側には該光出力導波路の幅よ り も狭幅の直線導波路が接続され、 さ らに、 各直線導波路の入射側には信号光のモー ドフィールドを出射側に 向かう につれて狭めるモー ドフィールド縮小導波路が接続されて、 該各 モー ドフィールド縮小導波路の入射側が前記第 2のスラブ導波路の出射 側に接続されており、 前記各直線導波路の幅方向の中心は対応する前記 光出力導波路の入射側の幅方向の中心と位置合わせされており、 前記各 直線導波路の幅を W s と し、 前記各光出力導波路の幅を W b と したとき に、 W s ZW b≤ 0 . 6 5 と成していることを特徴とするアレイ導波路 回折格子。
3 . 直線導波路の長さは 2 0 0 0 πι以下と したことを特徴とする請求 の範囲第 1項又は第 2項記載のァレイ導波路回折格子。
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