(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光に含まれる波長の異なる光信号を合分波する光合分波回路と、
前記光合分波回路の複数の出力のそれぞれに光学的に接続されるアド・ドロップ型リング共振器と
を有し、
前記アド・ドロップ型リング共振器は、リング領域と、スルーポートに接続するスルー導波路と、ドロップポートに接続するドロップ導波路とを含み、
前記各アド・ドロップ型リング共振器の共振中心波長は、前記光合分波回路の合分波波長の各々に対応し、前記ドロップポートから取り出される光を波長分離後の出力とし、
前記光合分波回路は所定の光路長差を有する複数の導波路を含み、
前記アド・ドロップ型リング共振器の前記リング領域の周回長は、前記光合分波回路の前記光路長差よりも大きく、
前記リング領域の周回長は、前記光路長差の整数倍ではないことを特徴とする波長合分波器。
【請求項２】
前記アド・ドロップ型リング共振器の前記スルーポートに接続される受光素子と、
前記リング領域の近傍に設けられるヒータ電極と、
をさらに含み、前記受光素子で検出される電流値に基づいて、前記ヒータ電極に印加される電流又は電圧が制御されることを特徴とする請求項１に記載の波長合分波器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の波長合分波器と、
前記波長合分波器の前記ドロップポートに接続される光電気変換器と、
を含む光受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長合分波器とこれを用いた光受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量インターコネクトに向けて、シリコン（Ｓｉ）基板上に光デバイスを形成し、波長多重（WDM: wavelength division multiplexing）技術を用いることにより、光配線一本あたりの処理容量を向上することが積極的に検討されている。シリコンチップ内でＷＤＭ信号を送受信するために、通常は波長合分波器を用いてＷＤＭ光信号を必要に応じて合波・分波させている。波長合分波器に求められる特性として、低損失性や低クロストーク（XT）等が挙げられる。ＷＤＭの利点を最大限に活かすには、チャネル数を多くすることが有効である。
【０００３】
多チャネル化に適した波長合分波器として、図１に示すアレイ導波路格子（AWG: arrayed waveguide grating）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。ＡＷＧ１１０は、入力スターカプラ１１１と出力スターカプラ１１２の間を光学的に接続する複数のアレイ導波路１１３−１〜１１３−ｋを含む。アレイ導波路１１３−１〜１１３−ｋ（「アレイ導波路１１３」と総称する）は所定の光路長差を有する。ＡＷＧの場合、アレイ導波路１１３が形成されるアレイ領域でランダム位相誤差（位相ズレ）が生じ、合分波特性が劣化する。具体的には、波長合分波器の挿入損が生じ、クロストーク（XT）が増大する。これは製造装置の精度に関わる問題である。
【０００４】
この問題を解消するためには、作製工程で生じる位相誤差（δφ）を最小限に抑える必要がある。しかし、ランダム位相誤差（δφ）は、製造装置の精度によって統計的に定まる量である。ランダム位相誤差（δφ）の問題を根本的に克服するには、製造装置の分解能を高精度にしなければならない。そうすると製造コストが増大する。
【０００５】
図２は、４１本のアレイ導波路１１３を有する１６チャネルＡＷＧを、異なるプロセス精度で作製したときの合分波スペクトル特性を示す図である。図２（ａ）は、ＤＵＶ２４８ｎｍ、１８０ｎｍノードＣＭＯＳプロセスで作製したＡＷＧの１チャネルの出力をプロットしたスペクトル特性、図２（ｂ）は、ＤＵＶ１９３ｎｍ、６５ｎｍノードＣＭＯＳプロセスで作製したＡＷＧの１チャネルの出力をプロットしたスペクトル特性である。各プロセスノードにおいて、典型的に決まるランダム位相誤差dfの影響により、図２（ａ）の場合はクロストーク（XT）が−２０ｄＢより悪くなる。これを−２０ｄＢより改善することは困難である。他方、図２（ｂ）に示すように、プロセスノードを上げることでクロストークを−３０ｄＢに向上することが期待できるが、製造コストが増大する。
【０００６】
位相誤差（δφ）の問題を克服する別の方法として、ＡＷＧのアレイ領域で生じる位相ズレを個別に調整することが提案されている（たとえば、非特許文献２参照）。しかし、この方法では数十本のアレイ導波路をすべて制御する必要があるため、制御アルゴリズムが極めて複雑になる。また、相対的に広い面積を持つアレイ導波路領域を制御するため、消費電力が増大するという問題もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】D. -J. Kim, J. -M. Lee, J. -H. Song, J. -H. Pyo, and G. -O.Kim, “Crosstalk reduction in a shallow-etched silicon nanowire AWG,” PhotonicsTechnology Letters, Vol(20), No(19), October, 2008
【非特許文献２】N. K. Fontaine, J. Yang, W. Jiang, D. J. Geisler, K. Okamoto,R. Huang, and S. J. B. Yoo, “Active arrayed-waveguide grating with amplitudeand phase control for arbitrary filter generation and high-order dispersioncompensation,” Proceedings of ECOC (European Conference on OpticalCommunication Conference), Mo.4.C.3, September, 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、ＡＷＧのクロストークを低減するにはアレイ導波路領域で生じる位相誤差（δφ）の低減が必要である。しかし装置の精度を上げる場合は必然的に製造コストが増大する。またＡＷＧアレイ領域での個別の位相調整は、制御アルゴリズムが複雑になり設計が困難であることに加え、消費電力が増大する。
【０００９】
そこで、製造コストと消費電力を抑制しつつ、波長合分波での損失とクロストークを低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ひとつの観点では、波長合分波器は、
入力光に含まれる波長の異なる光信号を合分波する光合分波回路と、
前記光合分波回路の複数の出力のそれぞれに光学的に接続されるアド・ドロップ型リング共振器と
を有し、前記アド・ドロップ型リング共振器は、リング領域と、スルーポートに接続するスルー導波路と、ドロップポートに接続するドロップ導波路とを含み、
前記各アド・ドロップ型リング共振器の共振中心波長は、前記光合分波回路の合分波波長の各々に対応し、前記ドロップポートから取り出される光を波長分離後の出力とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
製造コストと消費電力を抑制しつつ、低損失性かつ低クロストークの波長合分波を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】合分波器として用いられるアレイ導波路格子（ＡＷＧ）の概略図である。
【図２】製造装置の精度に依存するアレイ波長のスペクトル特性図である。
【図３】一実施形態の波長合分波器の概略構成図である。
【図４】図３の波長合分波器の変形例を示す図である。
【図５】図４の波長合分波器の出力を受信用受光素子に接続した構成を示す図である。
【図６】図３又は図４のアレイ導波路格子に替えて干渉型合分波器を用いたときの波長合分波器の構成例を示す図である。
【図７】ＤＵＶ２４８ｎｍ、１８０ｎｍノードＣＭＯＳプロセスで図３の波長合分波器を作製したときのドロップポートから得られるスペクトル応答と、スルーポートから得られるスペクトル応答の図である。
【図８】実施形態の波長合分波器に適用されるシリコン細線のリブ型導波路の概略断面図である。
【図９】実施形態の波長合分波器に適用されるシリコン細線のチャネル型導波路の概略断面図である。
【図１０】実施形態の波長合分波器を用いた光受信器の概略構成図である。
【図１１】実施形態の１６チャネルＡＷＧの合分波スペクトル特性を、従来技術による２１６チャネルＡＷＧの合分波スペクトル特性器と比較して示す図である。
【図１２】実施形態の１６チャネルＡＷＧの合分波スペクトル特性と、クロストーク低減効果を示す図である。
【図１３】実施形態の波長合分波器の効果を従来技術と比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下で、図面を参照して発明の実施形態を説明する。実施形態では、ＡＧＷ等の光合分波回路から出力される各波長成分の光に対して位相の微調整を行うことにより、製造装置の精度が従来と同じ場合でも波長合分波器のクロストークを低減する。
【００１４】
図３は、一実施形態による波長合分波器１Ａの概略構成図である。波長合分波器１Ａは入力光に含まれる異なる波長成分の光を分波する光合分波回路１０と、光合分波回路１０の各出力に光学的に接続される複数のアド・ドロップ型リング共振器（AD-MRR: add-drop microring resonator）２０−１〜２０−ｎ（適宜「アド・ドロップ型リング共振器２０」または「ＡＤ−ＭＲＲ２０」と総称する）を含む。
【００１５】
光合分波回路１０は、図３の例ではアレイ導波路格子（ＡＷＧ）１０である。ＡＷＧ１０は、入力スターカプラ１１と、出力スターカプラ１２と、これらの間を接続する所定の光路長差を有する複数のアレイ導波路１３−１〜１３−ｋ（適宜「アレイ導波路１３」と総称する）を含む。ＡＷＧ１０は、入力導波路２から、複数チャネルの光信号が合波された光を入力光として受け取る。入力光は、入力スターカプラ１１のスラブ領域７で広がりｋ本のアレイ導波路１３−１〜１３−ｋに結合する。アレイ導波路１３−１〜１３−ｋで所定の位相差が与えられた光信号は、出力スターカプラ１２のスラブ領域８に結合し、波長に応じた回折角度で対応する出力導波路３−１〜３−ｎ（適宜「出力導波路３」と総称する）に結合する。出力導波路３の数ｎは、アレイ導波路１３の本数ｋと同じであっても異なってもよい。
【００１６】
ＡＷＧ１０の各出力導波路３に光学的に接続されるアド・ドロップ型リング共振器２０は、リング領域２３と、スルーポートにつながるスルー導波路２１と、ドロップポートにつながるドロップ導波路２２を有する。ＡＤ−ＭＲＲ２０−１〜２０−ｎの各々の共振中心波長は、ＡＷＧ１０の対応する合分波中心波長と一致する。また、ＡＤ−ＭＲＲ２０−１〜２０−ｎのリング領域２３の周回長は、ＡＷＧ１０のアレイ導波路１３の光路長差よりも大きい。
【００１７】
具体的には、アレイ導波路１３の光路長差をΔＬArray、リング領域２３の周回長をＬMRR、リング領域の半径をＲとすると、リング周回長は以下の条件を満たす。
【００１８】
ＬMRR ＝２πＲ＞ΔＬArray                （１）
ＬMRR ≠Ｐ・ΔＬArray（Ｐは自然数）      （２）
式（１）の条件を満たす場合に、ＡＤ−ＭＲＲ２０の曲げ放射損が最小限に抑えられ、損失の低減が可能になる。換言すると、リング領域２３の曲率半径を過剰損が生じない程度に大きくすることができる。
【００１９】
式（２）の条件により、ＡＤ−ＭＲＲ２０のＦＳＲ（free spectral range）をＡＷＧ１０のＦＳＲの整数倍と一致しないように制御する。これにより、所望の動作帯域以外の波長領域でのＡＷＧ１０の透過ピークを抑制することができる。この効果については、図１３を参照して後述する。
【００２０】
ＡＤ−ＭＲＲ２０−１〜２０−ｎの各々で、リング共振器の共振中心波長と一致する波長成分がリング領域２３に結合し、それ以外の成分（クロストーク成分等）はスルーポートに透過する。リング領域２３に結合した光はリング領域２３を周回し、ドロップ導波路３２に結合して、ドロップポートに出力される。
【００２１】
アド・ドロップ型リング共振器（ＡＤ−ＭＲＲ）２０を設けることにより、各波長成分からリング共振器の共振中心波長と一致する光を引き出し（フィルタリングし）、合分波後のクロストークを低減することができる。ＡＤ−ＭＲＲ２０−１〜２０−ｎのドロップポートからの出力が波長合分波器１Ａの出力となる。
【００２２】
図４は、図３の変形例である波長合分波器１Ｂの概略構成図である。図３の構成では、ＡＷＧ１０の分波中心波長と、ＡＤ−ＭＲＲ２０の共振中心波長とが一致することを大前提としていた。しかし、製造過程で生じる誤差により、ＡＷＧ１０の分波中心波長とＡＤ−ＭＲＲ２０の共振中心波長とが一致しない場合も多い。ＡＷＧ１０の分波中心波長とＡＤ−ＭＲＲ２０の共振中心波長のズレ量（Δλ）が増大すると、所望の特性を得ることができない。そこで、ＡＤ−ＭＲＲ２０の共振中心波長をチューニングすることで波長ズレの問題を解決する。
【００２３】
波長合分波器１Ｂは、ＡＷＧ１０と、ＡＷＧ１０の各出力に光学的に接続されるＡＤ−ＭＲＲ３０−１〜３０−ｎを含む。ＡＤ−ＭＲＲ３０は、リング領域３３と、スルー導波路３１と、ドロップ導波路３２と、リング領域３３を加熱するヒータ電極３５を有する。ヒータ電極３５は、たとえばリング領域３３、スルー導波路３１、ドロップ導波路３２が形成されている層の上層に絶縁膜を介して形成されている。各ヒータ電極３５は、電圧又は電流印加用のパッド電極３７に接続されている。
【００２４】
スルー導波路３１に受光器３６（ＰＤ１）が接続され、ＡＷＧ１０の出力導波路３から出力された光信号の電流値をモニタする。モニタ結果に応じてヒータ電極３５に印加する電圧又は電流を調整し、リング領域２３の屈折率を変化させる。これにより、ＡＤ−ＭＲＲ３０の共振中心波長を波長ズレ量（Δλ）が小さくなる方向にシフトさせ、ＡＷＧ１０の分波中心波長に一致させる。
【００２５】
ＡＤ−ＭＲＲ３０の面積は、ＡＷＧ１０のアレイ導波路領域の面積の1/100以下である。したがって、各ＡＤ−ＭＲＲ３０を個別に制御した場合でも、波長制御に必要な消費電力を低減することができる。
【００２６】
図５に示すように、各ＡＤ−ＭＲＲ３０のドロップポートに受信用受光器４０（ＰＤ２）を接続すると、光受信器を構成することができる。光受信器については、図１０を参照して後述する。
【００２７】
図６は、図３の別の変形例である波長合分波器１Ｃの概略構成図である。図３及び図４の例では、光合分波回路１０としてＡＷＧ１０を用いた。しかし、受信入力光を各チャネルに応じた波長で合分波することのできる任意の構成を採用することができる。図６の例では、光合分波回路１５として遅延干渉計（ＤＭＺＩ）型素子１５を用いる。マッハツェンダ干渉計１７−１、１７−２、１７−３を組み合わせ、４つの出力導波路３−１、３−２、３−３、３−４（適宜「出力導波路３」と総称する）からそれぞれ異なる波長の光を取り出す。マッハツェンダ干渉計１７−１、１７−２、１７−３は、導波路全体として所定の光路長差が与えられるように、２つのアームの光路長が設定されている。アーム間の光路長差は、導波路の物理長を異ならせる、あるいは熱光学位相シフタ１８により導波路の屈折率を変化させて実効導波路長を異ならせる等で設定することができる。遅延干渉計型合分波素子１５の出力導波路３は、対応するＡＤ−ＭＲＲ２０（図３）またはＡＤ−ＭＲＲ３０（図４）に光学的に接続される。
【００２８】
この構成によっても、光合分波回路（遅延干渉計型合分波素子）１５の後段に配置されたＡＤ−ＭＲＲ２０（または３０）により、クロストークを低減することができる。
【００２９】
図７は、図２（ａ）と同じＤＵＶ２４８ｎｍ、１８０ｎｍノードＣＭＯＳプロセスにより、図３の波長合分波器１Ａを作製したときのスペクトル特性を示す図である。図７（ａ）の実線がＡＤ−ＭＲＲ２０のドロップポートからのスペクトル応答、図７（ｂ）の実線がＡＤ−ＭＲＲ２０のスルーポートからのスペクトル応答である。比較例として、図１の従来構成の波長合分波器１１０の出力ポートからのスペクトル応答を破線で示す。
【００３０】
ドロップポート（図７（ａ））とスルーポート（図７（ｂ））のスペクトル応答はちょうど逆になっている。図７（ａ）で、ＡＷＧ１０の中心波長とＡＤ−ＭＲＲ２０の中心波長の間の波長ズレ（Δλ）がゼロのときに、ドロップポートのスペクトル応答はピークを示す。図７（ｂ）で、ＡＷＧ１０とＡＤ−ＭＲＲ２０の波長ズレ（Δλ）がゼロのときにスルーポートのスペクトル応答は極小となる。
【００３１】
図７から明らかなように、ＡＷＧ１０の各チャネルに対してＡＤ−ＭＲＲ２０によるフィルタ作用を与えることによって、ドロップポートでクロストークを−２０ｄＢ（１／１００）から−３０ｄＢ（１／１０００）に低減することができる。また、中心波長における過剰損や合分波スペクトル形状にはほとんど影響がないことがわかる。
【００３２】
なお、図７（ａ）のスペクトル応答は、図５の光受信機構成では、受信用受光器（ＰＤ２）からの電流信号応答に相当し、図７（ｂ）のスペクトル応答は、図５の光受信機構成でモニタ用受光器（ＰＤ１）からの電流信号応答に相当する。
【００３３】
実施形態の波長合分波器１Ａ、１Ｂ、１Ｃでは、ＡＤ−ＭＲＲ２０、３０の波長制御が極めて簡単である。図７（ａ）の特性が得られたときに、ＡＤ−ＭＲＲ２０、３０のスルーポートからのスペクトル特性は、合分波波長グリッド近傍で反転する形となる（図７（ｂ））。このとき、図４、５のＡＤ−ＭＲＲ３０のスルーポートに備えたＰＤ１からのモニタ電流量が最小になる。波長ズレ量（Δλ）が増大するとＰＤ１からの電流量が増加する。ＡＤ−ＭＲＲ３０の適正なチューニング制御は、ＰＤ１に流れる電流量が最小になるように制御するだけでよい。また、多チャネル成分の相対波長関係はＡＷＧ１０によって決まるため、いずれのＡＤ−ＭＲＲにおいてもチューニングの最適条件は同一である。
【００３４】
実施形態の波長合分波器によると、クロストークの改善のみならず、ＡＷＧ１０そのものを小型化し損失を低減することが可能である。通常、ＡＷＧの場合、チャネル数が増えるほど、（チャネル数）×（チャネル間隔）で表される帯域幅（BWDEMUX）以上のFSRAWG（free spectral range）が必要となる。FSRAWGが帯域幅（BWDEMUX）より狭くなると、一部のチャネル信号はクロストークの影響を受け、大きなペナルティが生じるからである。FSRAWGを広げるためには、アレイ導波路同士の光路長差（ΔＬArray）を低減すればよい。しかし、この場合ＡＷＧのフィルタ帯域幅が広くなる。フィルタ帯域幅が広くなっても、クロストークが劣化してしまう。ＡＷＧのフィルタ帯域幅を狭めるためには、アレイ導波路本数を増大しなければならない。
【００３５】
以上のことから、ＡＷＧのチャネル数が増えると、ΔＬArrayを低減し、アレイ導波路本数を増大しないといけない。アレイ導波路数が増大すると素子サイズが増大し、スターカプラにて合分波する際、過剰損が増大する傾向となる。
【００３６】
これに対し、実施形態の波長合分波器１では、ＡＤ−ＭＲＲ２０（または３０）のフィルタ効果を利用するため、波長合分波器１に要求される帯域幅を保ちつつ、ＡＷＧのアレイ導波路本数を減らすことができる。つまり、アレイ導波路の本数の低減に伴うＡＷＧ帯域幅の広がりを、ＡＤ−ＭＲＲ２０（または３０）のフィルタ帯域幅を狭めることによって補償することができる。
【００３７】
図８は、実施形態の波長合分波器１を構成する導波路の一例として、リブ型導波路６５の概略断面図である。リブ型導波路６５は、Ｓｉ基板６１上にシリコン酸化（SiO2）膜６２とＳｉコア層（たとえば膜厚０．２５μｍ）を有するＳＯＩウェハを用いて形成することができる。光露光プロセスによって波長合分波器１を形成する素子領域に導波路ストライプをパターニングする。リブ型導波路６５のパターンは光露光装置のフォトマスクで規定される。光露光の代わりに、電子ビーム露光を用いてもよい。
【００３８】
Ｓｉコア層に描画されたパターンを、たとえば反応性イオンエッチングなどの方法でドライエッチングし、スラブ高０．０５μｍ程度を有するリブ導波路６５を形成する。その後、リブ型導波路６５のストライプパターン上に蒸着装置などによりSiO2膜６６を形成する。
【００３９】
波長合分波器１０の導波路として、図９に示すチャネル型導波路としてもよい。この場合、ＳＯＩ基板のＳｉコア層を、スラブ厚を残さずにエッチングすることで、チャネル型導波路６７を形成することができる。
【００４０】
図１０は、波長合分波器１Ａ〜１Ｃ（「波長合分波器１」と総称する）を備えた光受信器５０の概略構成図である。光受信器は、波長合分波器１と、波長合分波器１の各出力（分派された波長成分）に接続される受光器４０−１〜４０−ｎと、受光器４０−１〜４０−ｎに接続されるトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）４２−１〜４２−ｎを含む。受光器４０はたとえばフォトダイオードであり、各波長（チャネル）の光信号を電流信号に変換する。ＴＩＡ４２は、電流信号をインピーダンス変換、増幅し、電圧信号として出力する。受光器４０とＴＩＡ４２で、光電気（Ｏ／Ｅ）変換器を構成する。Ｏ／Ｅ変換により得られた電圧信号は後段の電子論理処理回路６０に供給され、信号処理される。光合分波器１から出力される光信号は隣接チャネル間でのクロストークが低減されているため、信号処理後の信号品質も向上する。
【００４１】
図１１は、実施形態の波長合分波器の特性を、従来の波長合分波器の特性と比較して示す図である。図１１（ａ）は、実施形態の波長合分波器１で４００ＧＨｚ間隔、１６ＣｈのＡＷＧ１０とＡＤ−ＭＲＲ２０を用いたときの合分波スペクトル特性、図１１（ｂ）は図１の従来構成の波長合分波器１１０の合分波スペクトル特性である。図１１（ａ）と図１１（ｂ）の双方において、ＡＷＧを図８又は図９に示すシリコン細線導波路で形成し、アレイ導波路本数は４１本、光路長差ΔＬArrayは１２．５μｍとした。また、図１１（ａ）では、波長合分波器１のＡＤ−ＭＲＲ２０は、リング領域２３の曲率半径を４μｍ、リング−バス導波路間の光結合率を０．３に設定した。これにより、１０００以下の低Ｑ値の共振特性を実現することができる。シリコン細線導波路の伝搬損が２dB/cmの場合、ＡＤ−ＭＲＲ２０内部に生じる過剰損は０．１ｄＢ以下である。
【００４２】
図１１からわかるように、実施形態の構成でも従来構成でも１６チャネルの明確な波長合分波特性が得られているが、クロストークのレベルに顕著な差が見られる。実施形態の波長合分波器（図１１（ａ））では、過剰損をほとんど伴わずに、全チャネルにおいてクロストークが１０ｄＢ以上、低減されている。
【００４３】
図１２は、ＡＷＧのアレイ領域のサイズ低減効果を説明するための図である。図１２（ａ）では、ＡＷＧのアレイ導波路の本数を４１本から３１本に低減して、１６チャネルの波長合分波特性をプロットしている。図１２（ｂ）は、実施形態の構成と、比較例としての従来構成の双方において、アレイ導波路の数を３１本としたときの９番目のチャネル成分に対するクロストークをプロットしたグラフである。
【００４４】
図１２（ａ）に示すように、実施形態の波長合分波器では、ＡＷＧのアレイ導波路の本数を４１本から３１本に減らしても、図１１（ａ）と同等の合分波スペクトル特性を得ることができる。図１２（ｂ）からわかるように、従来構成の場合、アレイ導波路の本数の低減に伴ってクロストークが著しく劣化するのに対し、実施形態の波長合分波器では、アレイ導波路の本数を減らしても、−２０ｄＢあるいはそれよりも低いクロストークレベルに維持することができる。
【００４５】
なお、実施形態の構成の場合、ＡＤ−ＭＲＲ２０（または３０）の光結合率を調整し、狭帯域化することにより、クロストークを同程度に維持しながら、ＡＷＧのアレイ導波路の本数をさらに低減することができる。これによって、波長合分波素子の小型化と低損失化を図ることができる。
【００４６】
上述のように、通常は、ＡＷＧはアレイ導波路の本数が増大するとサイズが増大し、挿入損も増加する傾向にある。アレイ導波路の本数を減らすと、スペクトル帯域幅が広がりクロストークが増大する。これに対し、実施形態の構成を用いると、ＡＤ−ＭＲＲ２０（または３０）のフィルタ作用を適正化することにより、アレイ導波路の本数を減らしても所望のスペクトル帯域幅を維持することができる。したがって、素子特性を犠牲にしないで、損失を低減することができる。
【００４７】
図１３は、実施形態において、ＡＤ−ＭＲＲ２０（または３０）のリング周回長ＬMRRをＡＷＧ１０のアレイ導波路間の光路長差ΔＬの整数倍にならないように（ＬMRR ≠Ｐ・ΔＬArray（Ｐは自然数））調整したときの効果を示すグラフである。図１３（ａ）は実施形態の成を採用した上で、リング周回長を調整したときの合分波スペクトル特性、図１３（ｂ）は比較例として図１の従来構成の合分波スペクトル特性である。素子パラメータは、図１１に示す例と同様であるが、図１３では１６チャネルに相当する帯域幅よりも広い波長範囲をプロットしている。
【００４８】
図１３（ｂ）の従来構成の場合、ＦＳＲAWG間隔で周期的に同じ透過ピークが現れる。これに対して図１３（ａ）の場合、ＢＷDEMUX以外で周期的に現れる不要な透過ピークが効果的に抑圧されている。これは、ＡＷＧ１０とＡＤ−ＭＲＲ２０または３０）のＦＳＲを互いに異ならせたため、ＢＷDEMUX外のＡＷＧ透過ピークがＡＤ−ＭＲＲ２０（または３０）による損失を受け、その透過率が抑圧されるからである。図１３から、リング周回長をアレイ導波路間の光路長差の整数倍にならないように制御することで、所望の帯域外のＡＷＧ透過ピークを１０ｄＢ以上、抑制できることがわかる。
【００４９】
図１３（ａ）の例では、ＡＤ−ＭＲＲの曲率半径を４μｍとしているが、図１３（ａ）に示す特性は、ＡＤ−ＭＲＲ２０（または３０）の周回長がΔＬの整数倍にならないように調整されていれば達成できる。ＡＤ−ＭＲＲ２０（または３０）の曲率半径を、たとえば５μｍ、あるいは６μｍにしても、同様の効果が得られ、ＢＷDEMUX以外で周期的に現れる不要な透過ピークを抑圧し、光導波回路内にて不要な波長成分の信号を取り除くことができる。その結果、波長合分波器１の高性能化が実現される。
【００５０】
以上述べたように、実施形態において、ＡＷＧ等の光合分波回路１０，１５の出力導波路ごとにＡＤ−ＭＲＲ２０を接続し、各ＡＤ−ＭＲＲ２０の周回長をアレイ導波路の光路長差よりも大きくし、かつ光合分波回路１０，１５の光路長差の整数倍からずらすことで従来どおりの製造装置で、低電力、低クロスとオークの合分波スペクトル特性を有する波長合分波器を製造することができる。
【００５１】
また、図４、図５のようにＡＤ−ＭＲＲ３０のスルーポートに備えた受光器（ＰＤ１）から波長モニタすることにより、低電力で簡便に波長制御することができる。
【００５２】
実施形態の構成により、高精度の製造装置を用いなくても、波長制御に対する消費電力を最低限に抑えながら、ＡＷＧアレイ導波路の本数の低減も可能になる。実施形態の波長合分波器を用いて、低損失性かつ低クロストークの光受信器を構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
光合分波素子や、光受信機のフロントエンドに適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  波長合分波器
１０  ＡＷＧ（光合分波回路）
１３−１〜１３−ｋ  アレイ導波路
１５  遅延干渉計型素子（光合分波回路）
２０、３０  アド・ドロップ型リング共振器
２１、３１  スルー導波路（バス導波路）
２２、３２  ドロップ導波路（バス導波路）
２３、３３  リング領域
３５  ヒータ電極
３６  ＰＤ１（受光器）
４０  ＰＤ２（Ｏ／Ｅ変換器の受光器）
４２  ＴＩＡ（Ｏ／Ｅ変換器の電流電圧変換器）
５０  光受信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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