(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアレイ導波路を含む第１のアレイ導波路回折格子と、
第２のアレイ導波路を含む第２のアレイ導波路回折格子と、
前記２つのアレイ導波路回折格子同士を結合する第３のアレイ導波路であり、位相制御導波路アレイを含む第３のアレイ導波路と
を備える導波路型分散補償回路において、
前記２つのアレイ導波路回折格子のそれぞれに直接接続される前記第３のアレイ導波路の本数が、前記第１及び前記第２のアレイ導波路の本数の２倍以上であることを特徴とする導波路型分散補償回路。
【請求項２】
第１のアレイ導波路を含むアレイ導波路回折格子と、
前記アレイ導波路回折格子と接続する第２のアレイ導波路であり、位相制御導波路アレイを含む第２のアレイ導波路と、
前記第２のアレイ導波路端に設けられた反射構造と
を備える導波路型分散補償回路において、
前記アレイ導波路回折格子に直接接続される前記第２のアレイ導波路の本数が、前記第１のアレイ導波路の本数の２倍以上であることを特徴とする導波路型分散補償回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信ネットワークの長距離伝送装置における、光ファイバの群速度分散などを補償する導波路型分散補償回路技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術は、図６に示すように、非特許文献１に示されている。入射光をアレイ導波路回折格子６０１で分光し、導波路アレイ６０２に結合し、各々の導波路を伝搬する光の位相、振幅を位相変調器６０３と強度変調器６０４で制御して再びアレイ導波路回折格子６０５で合波する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】‘‘K. Mandai, D. Miyamoto, T. Suzuki, H. Tsuda, A. Aizawa, and T. Kurokawa, ‘‘Repetition rate and center wavelength-tunable optical pulse generation using an optical comb generator and a high resolution arrayed-waveguide grating,’’ IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 18, No. 5, pp. 679-681(2006).’’
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般に、従来技術のような構成による光パルスシンセサイザは、図７に示すような離散的な透過スペクトルを有する、ある周波数間隔のモードを独立に制御することは可能であるものの、連続したスペクトルを制御することはできないという問題点を有する。
【０００５】
以上を鑑みて、本発明において、第１のアレイ導波路回折格子で光信号を周波数成分毎に多数の単一モード導波路アレイに分割し、各周波数成分を制御した後に再びアレイ導波路回折格子で合波するときに、変調器を有する導波路アレイの本数を、アレイ導波路中の導波路本数の２倍以上にすることにより、周波数（波長）に対する振幅透過率をほぼ平坦にすることを可能にした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の導波路型分散補償回路は、第１のアレイ導波路を含む第１のアレイ導波路回折格子と、第２のアレイ導波路を含む第２のアレイ導波路回折格子と、上記２つのアレイ導波路回折格子同士を結合する第３のアレイ導波路であり、位相制御導波路アレイを含む第３のアレイ導波路とを備える導波路型分散補償回路において、上記２つのアレイ導波路回折格子のそれぞれに直接接続される上記第３のアレイ導波路の本数が、上記第１及び上記第２のアレイ導波路の本数の２倍以上であることを特徴とする。
【０００７】
また、上述の課題を解決するために、本発明の請求項２に記載の導波路型分散補償回路は、第１のアレイ導波路を含むアレイ導波路回折格子と、上記アレイ導波路回折格子と接続する第２のアレイ導波路であり、位相制御導波路アレイを含む第２のアレイ導波路と、上記第２のアレイ導波路端に設けられた反射構造とを備える導波路型分散補償回路において、上記アレイ導波路回折格子に直接接続される上記第２のアレイ導波路の本数が、上記第１のアレイ導波路の本数の２倍以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上の構成により、平坦な周波数透過特性が得られるので、連続スペクトルの位相及び振幅制御が可能であり、また、スラブ導波路全体でなく、単一モード導波路アレイの位相を制御すればよいので、位相制御する体積が減少し、駆動電力を低減することが可能であり、また、石英導波路だけでなく、各種光導波路に適用できる構成であるため、小型化、高速化、低消費電力化が可能である等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態による導波路型分散補償回路の構成を示す図である。
【図２】図１に示す導波路型分散補償回路の透過特性を示す図である。
【図３】図１に示す導波路型分散補償回路の入力光が第２のスラブ導波路と導波路アレイの接続部に結像される時の説明図である。
【図４】図１に示す導波路型分散補償回路の導波路アレイから第２のスラブ導波路への接続を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による導波路型分散補償回路の構成を示す図である。
【図６】従来技術による導波路型分散補償回路の構成を示す図である。
【図７】従来技術による導波路型分散補償回路の透過特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
［実施の形態１］
図１に、本発明の第１の実施形態による導波路型分散補償回路１００を示す。ここで、導波路型分散補償回路１００は、入力導波路１０１と、第１のアレイ導波路回折格子１０２と、第２のアレイ導波路回折格子１０３と、互いに光路長の等しくＭ本の導波路から構成される導波路アレイ１０７と、位相変調器アレイ１０８とを備える。第１のアレイ導波路回折格子１０２は、第１のスラブ導波路１０４と、導波路本数がＮで隣接する導波路の光路長が一定のアレイ導波路１０５と、第２のスラブ導波路１０６とを備える。第２のアレイ導波路回折格子１０３は、第１のアレイ導波路１０２と同じ設計であり、対称に接続されるが、第１のスラブ導波路１０４’と、導波路本数がＮで、隣接する導波路の光路長が一定のアレイ導波路１０５’と、第２のスラブ導波路１０６’とを備える。また、本発明では、平坦な透過特性を得るための導波路本数条件、Ｍ≧２Ｎが満たされている。合成された光信号は出力導波路１０９に結合される。第１のアレイ導波路１０２と第２のアレイ導波路１０３の回折次数は、ｍであるとする。
【００１２】
図２に、Ｍ≧２Ｎが満たされている場合と、満たされていない場合の入力導波路１０１と、出力導波路１０９との間の透過特性を図示する。一般に、第２のスラブ導波路１０６から導波路アレイ１０７に接続する際に、導波路アレイ１０７を構成する導波路の中間に結像する光周波数成分は、導波路に結合しにくくなるので、櫛形の透過特性を示す。この場合、入力光が第２のスラブ導波路１０６と導波路アレイ１０７の接続部に結像される時のスポットサイズ（半値全幅）よりも、導波路アレイ１０７を構成する隣あう導波路の間隔が広い。ところが、本実施形態の場合は、入力光が第２のスラブ導波路１０６と導波路アレイ１０７の接続部に結像される時のスポットサイズ（半値全幅）よりも、導波路アレイ１０７を構成する導波路の隣あう間隔が狭い。これを、図３に示す。
【００１３】
通常の分波器としてのＡＷＧ利用形態（特定の周波数成分の光を１つの導波路に結合させる）とは、異なり、特定の周波数成分の光に、導波路アレイ１０７を構成する隣接する複数の導波路に同時に結合させることになる。これにより、図２に示すような平坦な透過特性が得られる。この条件は、別の表現をすれば、導波路アレイ１０７から第２のスラブ導波路１０６’への接続において、ｍ±１次の回折光がアレイ導波路１０５’に入射しないことと同値である。
【００１４】
導波路アレイ１０７から第２のスラブ導波路１０６’への接続を図４に示すが、次数の異なる回折成分を取り除けば、図２に示すように、変調成分がなくなるので櫛形の透過特性が平坦化される。平坦な透過スペクトルが得られる条件は以下の通りである。
【００１５】
【数１】
0005558137.tif 000002
【００１６】
ここで、Ｌfは、第１のスラブ導波路１０４及び１０４’の光軸方向の長さ、ｎは導波路の有効屈折率、ｄ1は、導波路アレイ１０７の第２のスラブ導波路１０６’との接続部における導波路間隔、ｄ2は第２のスラブ導波路１０６’とアレイ導波路１０５’との接続部における導波路間隔、λは信号光波長である。例えば、非特許文献１に示す回路では、Ｍが３２、Ｎが１１１であり、（１）の条件を満たしていない。
【００１７】
さて、入力導波路１０１に入力された光信号は、第１のアレイ導波路回折格子１０２により分光され、第２のスラブ導波路１０６と導波路アレイ１０７の境界部分で周波数成分に空間的に分離される。各単一モード導波路には、位相制御部が設けられている。導波路の種類としては使用する材料により種々あるが、石英導波路、Ｓｉ導波路、ＳｉＮ導波路、ＳｉＯＮ導波路、及びポリマー導波路の場合は、ヒータが装荷されていて熱光学効果により位相制御を行う。ニオブ酸リチウム、ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛、あるいは、タンタル酸リチウム誘電体導波路の場合は、電気光学効果により位相制御を行う。
【００１８】
ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧｓＡｓ、ＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体導波路の場合は、電気光学効果、プラズマ効果、あるいは、量子閉じ込めシュタルク効果により位相制御を行う。スラブ導波路１０８における位相制御量を中心周波数に対して二次関数的に分布させることにより分散を発生させる（分散補償器として動作する）ことが可能となり、２次関数の係数により分散値を任意の値に制御することが可能である。中心周波数に対して位相制御するべき周波数帯幅が小さいので、２π以上の位相変化ｘが必要な場合、ｘ′（０≦ｘ′＜２π、ｘ′＝ｘ−２ｍπ（ｍは正の整数））の位相変化を与えても良い。スラブ導波路１０８で位相制御された各周波数成分は再びに結合され、第２のスラブ導波路１０３により時間波形が再合成される。任意の位相制御が可能であるので、前述の位相分布関数に２次以上の成分を持たせる事で高次の分散補償、任意の位相補償も可能であることは言うまでもない。
【００１９】
本実施形態において、スラブ導波路全体ではなく、単一モード導波路の屈折率を制御すればよいため、屈折率制御体積が小さくなり低消費電力化が可能である。さらに、石英導波路だけでなく多種多様な導波路にも同様の構造を適用することが可能であり、小型化、高速化も可能となる。また、第２のスラブ導波路１０６から導波路アレイ１０７への結合損失が平坦な周波数特性にならなくても、第２のスラブ導波路１０６’からアレイ導波路１０５’に接続するときに平坦な周波数特性になるように、高次回折成分が除去される。
【００２０】
本実施形態において、位相変調器１０８を使用するものとして説明したが、強度変調器を使用したり、位相変調器と強度変調器を直列に接続したりして光信号スペクトルを制御できることは言うまでもない。位相変調器と強度変調器を両方使用すれば任意の光信号スペクトルを得ることができるので、例えば、長距離光通信に適した波形を生成することなどにも利用可能である。
【００２１】
［実施の形態２］
本発明の第２の実施形態による導波路型分散補償回路５００の構成を図５に示す。本実施形態において、導波路型分散補償回路５００は、入力導波路５０１と、第１のアレイ導波路回折格子５０２と、Ｍ本の導波路から構成される導波路アレイ５０７と、位相変調器５０８と、反射構造５１０とを備える。反射構造５１０は、導波路端面にミラーを貼り付けたり、金属膜あるいは誘電体多層膜を蒸着してミラーを形成したりしたものである。本実施形態は、第１の実施形態の構成を反射型に変更したものであり、動作メカニズムや得られる特性は全く同じである。反射型に変更することによって、回路面積が大凡半分になり、同じ分散値を与える位相制御量も半分でよくなる。また、第１のアレイ導波路回折格子と第２のアレイ導波路回折格子の特性を揃える必要もない。
【００２２】
以上のように構成された本発明により、代表的なものとして、以下の効果が得られる。（１）平坦な周波数透過特性が得られるので、連続スペクトルの位相及び振幅制御が可能である。（２）スラブ導波路全体でなく、単一モード導波路アレイの位相を制御すればよいので、位相制御する体積が減少し、駆動電力を低減することが可能である。（３）石英導波路だけでなく、各種光導波路に適用できる構成である。このため、小型化、高速化、低消費電力化が可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１０１、５０１  入力導波路
１０２、５０２  第１のアレイ導波路回折格子
１０３  第２のアレイ導波路回折格子
１０４、１０４’  第１のスラブ導波路
１０５、１０５’  導波路本数がＮのアレイ導波路
１０６、１０６’  第２のスラブ導波路
１０７、５０７  Ｍ本の導波路から構成される導波路アレイ
１０８、５０８  位相変調器
１０９  出力導波路
５１０  反射構造
【図１】
0005558137.tif 000003
【図２】
0005558137.tif 000004
【図３】
0005558137.tif 000005
【図４】
0005558137.tif 000006
【図５】
0005558137.tif 000007
【図６】
0005558137.tif 000008
【図７】
0005558137.tif 000009