(57)【要約】  本発明は、第１および第２スラブ導波路領域を分離する同一の焦点線を共有する１対の対向する凹面反射型回折格子を含むプレーナ光波回路に関する。回折格子の一方または両方によって誘導された光を送出し、受け取るために、入力および出力導波路の端部が、焦点線に沿って配置される。本発明により、一定の波長範囲内の光を入力導波路から送出し、単一の回折格子で誘導し、すべて単一のスラブ導波路領域内にある導波路に出力することが可能となり、別の波長範囲内の光は、ある回折格子から別の回折格子に向けて送られ、異なるスラブ導波路領域内の導波路に出力される。
2007530993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレーナ光波回路波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサ装置であって
ギャップで接続される第１および第２スラブ領域を画定するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の両端部上の第１および第２の向い合う凹面反射型回折格子と、
前記第１スラブ領域まで延びる第１導波路と、
前記第１スラブ領域まで延びる第２導波路と、
前記第２スラブ領域まで延びる第３導波路と
を備え、
前記第１および第２反射型格子と、前記第１、第２、および第３導波路の端部とが配置され、それによって第１波長範囲内の波長の光が、前記第１格子を介して前記第１導波路と前記第２導波路の間を通過し、および前記第１波長範囲よりも高いまたは低い第２波長範囲内の波長の光が、前記第１および第２格子を介して前記第１導波路と第３導波路の間を通過する装置。
【請求項２】
前記第１および第２格子がほぼ同じ焦点線を有し、および前記第１および第２導波路の端部がほぼ前記ギャップの一方の側の焦点線に沿って位置し、前記第３導波路の端部が前記ギャップの別の側の焦点線に沿って位置する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記焦点線がローランド円で定義される請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２格子の物理的分散が、前記第１格子の物理的分散とは反対であり、それによって前記第２波長範囲内のほぼすべての光波長チャネルが、前記第１導波路と前記第３導波路の間を通過する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１スラブ領域から延びる第４導波路をさらに備え、前記第１導波路が、前記第１格子で前記第１波長範囲内の第１および第２光波長チャネルを有する第１光信号を送出することができ、前記第１格子が、前記第１および第２光波長チャネルを分散させることができ、前記第１および第２光波長チャネルをそれぞれ前記第２および第４導波路上に集束させることができる請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第３導波路が、前記第２波長範囲内の第３波長チャネルを有する第２光信号を送出することができ、前記第２光信号が、前記第１および第２格子を介して前記第１導波路上に集束される請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１および第２回折格子の両方で反射される光波長チャネルが、前記第１回折格子だけで反射される光波長チャネルよりも２から５倍広い通過帯域を有する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１および第２チャネルが、それぞれ約２０ｎｍから３０ｎｍの通過帯域を有し、前記第３チャネルが、約１００ｎｍの通過帯域を有する請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記第１および第２チャネルが、それぞれ約１４９０ｎｍおよび約１５５０ｎｍの中心波長で定義される通過帯域を有し、前記第３チャネルが、約１３１０ｎｍの中心波長で定義される通過帯域を有する請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第３導波路に光学的に結合され、前記第２光信号を生成するレーザと、
前記第２および第４導波路に光学的に結合され、前記第１および第２光波長チャネルを電気信号に変換する第１および第２光検出器と
をさらに備える請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２格子の物理的分散が、前記第１格子で生成される物理的分散を増大させ、それによって前記第２波長範囲内の１つの光波長チャネルだけが、前記第１導波路と前記第３導波路の間を通過する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２スラブ領域から延びる第４導波路をさらに備え、前記第１導波路が、前記第１格子で前記第２波長範囲内の第１および第２光波長チャネルを有する第１光信号を送出することができ、前記第１格子が、前記第２格子と共に、前記第１および第２光波長チャネルをそれぞれ前記第３および第４導波路上に分散および集束させる請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２導波路が、前記第１波長範囲内の第３光導波路チャネルを有する第２光信号を送出することができ、前記第２光信号が、前記第１格子を介して第１導波路上に集束される請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１回折格子だけで反射される光波長チャネルが、前記第１および第２回折格子の両方で反射される光波長チャネルよりも２から５倍広い通過帯域を有する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１および第２チャネルが、それぞれほぼ２０ｎｍから３０ｎｍの通過帯域を有し、前記第３チャネルが、ほぼ１００ｎｍの通過帯域を有する請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１および第２チャネルが、それぞれほぼ１４９０ｎｍおよびほぼ１５５０ｎｍの中心波長で定義される通過帯域を有し、前記第３チャネルが、ほぼ１３１０ｎｍの中心波長で定義される通過帯域を有する請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２導波路に光学的に結合され、前記第２光信号を生成するレーザと、
前記第３および第４導波路に光学的に結合され、前記第１および第２光波長チャネルを電気信号に変換する第１および第２光検出器と
をさらに備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１光信号が、前記第１波長範囲内の第３光導波路チャネルも含み、前記第３光導波路チャネルが、前記第１格子を介して前記第２導波路上に集束される請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２導波路から送出された前記第１波長範囲内の光波長チャネルが、前記第３導波路から前記第１導波路に送出された第２波長範囲内の別の波長チャネルと多重化される請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１波長範囲内の光波長チャネルと、前記第１導波路から送出された前記第２波長範囲内の別の波長チャネルとが多重化分離され、それぞれ前記第２および第３導波路上に集束される請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブル回折格子プレーナ光波回路に関し、詳細には、ｆｉｂｅｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−ｈｏｍｅ（ＦＴＴＨ）光ネットワークで使用されるプレーナ光波回路（ＰＬＣ）光トリプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
トリプレクサまたはボイス・データ・ビデオ（ＶＤＶ）プロセッサは、ＦＴＴＨ光ネットワークから加入者の家への光ゲートウェイとして働く。トリプレクサは、２つの高速チャネル（例えば、電話およびインターネット用の１４９０ｎｍとビデオ用の１５５０ｎｍ）を受信すると共に、第３チャネル（例えば情報送出用の１３１０）上で同時に伝送することのできる、極めてコンパクトかつ低コストのアクセス装置である。これらのすべての信号が、設置を単純にするために単一の光ファイバ上に多重化される。
【０００３】
典型的なトリプレクサ要件は、従来のＰＬＣ設計技法にとってかなりの挑戦となる。光学的アーキテクチャは、公称波長１３１０ｎｍのレーザが、光信号を家から送信するための単一モード・ファイバに結合されることを必要とする。同じファイバの他方の方向では、家の外側からの公称波長１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍの光が取り込まれ、多重化分離され、光検出器に向けて送られる。これらの波長での動作通過帯域のために問題が生じる。１３１０ｎｍチャネルでは、５０ｎｍから１００ｎｍの帯域が予想され、レーザが本質的に非熱的に動作することのできる広いマージンが提供されるが、検出器チャネルに関してわずか１０ｎｍから２０ｎｍ幅の帯域が必要である。さらに、レーザ・ダイオードは単一横モードで動作し、一般の入出力ファイバは単一モード・ファイバであり、したがって、レーザ・チャネルがたどる経路は、すべての地点で単一モード光学系と互換でなければならない。言い換えれば、レーザ・チャネルの経路は可逆でなければならない。従来技術、特にＰＬＣで単一回折構造を用いる設計では、実質上異なる通過帯域を有する各チャネルで広い波長範囲（約１２５０ｎｍから１６００ｎｍ）に対処する実際的な手段がない。
【０００４】
Ａｌｔｈａｕｓの２００２年１２月１０日に発行された米国特許第６４９３１２１号などの図１に示す従来技術の装置は、平行ビーム経路に沿って特定の場所に配置された、いくつかの個々に作成された薄膜フィルタ（ＴＦＦ）２ａおよび２ｂを使用して、ＶＤＶプロセッサ（トリプレクサ１）の機能を達成する。ＴＦＦ２ａおよび２ｂは、離散的レーザ３および光検出器４ａおよび４ｂに結合され、別々のトランジスタ・アウトライン（ＴＯ）容器６内にパッケージングされ、次いで個々に１つの構成部品として組み立てられる。２つの着信チャネル（１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍ）を有する着信信号が、光ファイバ７を介してトリプレクサ１に進入する。第１チャネルは、第１ＴＦＦ２ａによって多重化分離されて第１光検出器４ａに向けて送られ、第２チャネルは、第２ＴＦＦ２ｂによって多重化分離されて第２光検出器４ｂに向けて送られる。出力チャネル（１３１０ｎｍ）がレーザ３で生成され、第１ＴＦＦ２ａおよび第２ＴＦＦ２ｂを通じて光ファイバ７に出力される。遺憾ながら、そのような装置の組立は、要素のすべてを非常に低い公差で位置合せすることを必要とする、極めて労働集約的なものである。
【０００５】
ハウジング構造を単純化し、それによって組立行程を単純化するための試みが、Ａｌｔｈａｕｓ等の２００４年５月４日発行の米国特許第６７３１８８２号、およびＭｅｌｃｈｏｉｒ等の２００４年６月２９日発行の米国特許第６７５７４６０号に開示されている。図２に示されるさらなる進歩は、要素のすべてを半導体マイクロベンチ上に取り付け、反復可能かつ精密な位置合せを保証するものである。遺憾ながら、こうした解決策のすべては、依然としてＴＦＦをＴＯ容器と位置合せすることを含む。ＴＦＦを用いない従来技術の解決策の一例が、Ｂａｕｍａｎｎ等の２００４年２月１７日発行の米国特許第６６９４１０２号に開示されており、複数のマッハ−ツェンダ干渉計を使用する双方向性マルチプレクサが開示されている。
【特許文献１】米国特許第６４９３１２１号
【特許文献２】米国特許第６７３１８８２号
【特許文献３】米国特許第６７５７４６０号
【特許文献４】米国特許第６６９４１０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、異なる通過帯域の各チャネルで広い波長範囲にわたる使用を実現するダブル回折格子構成を使用するプレーナ光波回路トリプレクサを提供することによって従来技術の欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明は、プレーナ光波回路波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサ装置であって、
ギャップで接続される第１および第２スラブ領域を画定するスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の両端部上の第１および第２の向い合う凹面反射型回折格子と、
第１スラブ領域まで延びる第１導波路と、
第１スラブ領域まで延びる第２導波路と、
第２スラブ領域まで延びる第３導波路と
を備え、
前記第１および第２反射型格子と、前記第１、第２、および第３導波路の端部とが配置され、それによって第１波長範囲内の波長の光が、前記第１格子を介して前記第１導波路と前記第２導波路の間を通過し、および前記第１波長範囲よりも高いまたは低い第２波長範囲内の波長の光が、前記第１および第２格子を介して前記第１導波路と第３導波路の間を通過する装置に関する。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態を表す添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
プレーナ導波路反射型回折格子は、規則的なシーケンスで配置されたファセットの配列を含む。図３を参照しながら、単純な回折格子の性能を示す。複数の波長チャネルλ１、λ２、λ３．．．を有する光ビーム１１が、グレーディング・ピッチΛおよび回折次数ｍの回折格子１２に、特定の入射角θｉｎで入射する。次いで、光ビームは、以下の格子式に従って、波長および次数に応じて角度θｏｕｔで角度を形成して分散する。
【００１０】
【数１】
2007530993.tif 000003
【００１１】
格子式（１）より、回折次数の形成に関する条件は、入射光の波長λＮに依存する。スペクトルの形成を考慮するとき、回折角θＮｏｕｔが入射波長θｉｎと共にどのように変化するかを知る必要がある。したがって、入射角θｉｎが固定であると仮定して、式（１）をθＮｏｕｔに関して微分することにより、以下の式が導かれる。
【００１２】
【数２】
2007530993.tif 000004
【００１３】
量ｄθＮｏｕｔ／ｄλは、波長λの小さい変化に対応する回折角θＮｏｕｔの変化であり、回折格子の角分散と呼ばれる。角分散は、次数ｍの増加、グレーディング・ピッチΛの減少、および回折角θＮｏｕｔの増加と共に増加する。回折格子の線形分散は、この項とシステムの有効焦点距離の積である。
【００１４】
異なる波長λＮの光が異なる角度θＮｏｕｔに回折するので、各次数ｍはスペクトルとして引き伸ばされる。所与の回折格子で生成することのできる次数の数は、格子ピッチΛによって制限される。θＮｏｕｔは９０°を超えることができないからである。最高の次数はΛ／λＮによって与えられる。したがって、粗い（Λの大きい）格子は多数の次数を生成し、細かい格子が生成できるのは１つまたは２つだけである。
【００１５】
トリプレクサの場合、関連する通過帯域は、レーザに関して１００ｎｍであり、検出器チャネルに関して約２０ｎｍである。そのような装置を単一の回折構造で実施することは、様々なチャネルが共通の物理的分散を共有するので実際的ではない。最小の妥当な誘導導波路幅が格子出力で２０ｎｍの通過帯域を処理するように分光計スラブ領域が選ばれると仮定する。１００ｎｍ通過帯域チャネルに必要な導波路幅は、無数のモードをサポートすることに関して非常に広くなり、可逆経路がこのチャネルに対して必要である場合、製造公差に対して非常に敏感な装置が作成される。
【００１６】
上記の式（１）より、出力角を分離することができ、以下が得られる。
【００１７】
【数３】
2007530993.tif 000005
【００１８】
式（３）は、入力角が一定であると仮定して、出力角θｏｕｔが波長λＮと共に直接的に変化することを示す。入力角が一定であるという仮定は、単一の導波路から送出された単一の多重化ビームの第１回折格子での状況である。
【００１９】
式（１）から、入力角θｉｎを分離することによって以下の式が導出される。
【００２０】
【数４】
2007530993.tif 000006
【００２１】
したがって、第２格子が第１格子の出力に配置され、かつ次数（ｍ２）、ピッチ（Λ２）、および入力／出力角が正確に選択された場合、第１格子の出力角の変化（式３）が第２格子の入力角の変化（式４）と同一である限り、第２格子の出力角を波長に対して安定化させることが可能である。
【００２２】
減法（subtractive）ダブル格子アーキテクチャの基本動作を図４に示す。所与の波長範囲の入力光が、プレーナ光波回路（ＰＬＣ）２０ａの縁部から入力導波路２１を介して送出される。入力光は、第１凹面反射型回折格子２４を含む第１スラブ導波路領域２３への入力部２２に到達する。第１格子２４は、波長と共に変化する位置にある焦点線（focal line）２６上に光を集束させる。焦点線２６（ここではローランド円として図示するが、他の実施形態も可能である）は、第２凹面反射型回折格子２７に関する焦点線でもある。焦点線２６に沿って集束された第１格子２４からの光は、ギャップ２８を通じて第２スラブ導波路２９内を通り、第２格子２７を照射する。所与の波長範囲外の光はギャップ２８を通過せず、以下で説明するように、チップ２０ａの縁部から第１導波路領域２３に延びる追加の導波路で収集することができる。第２格子２７は、出力地点３１上に光を再集束させ、光が出力導波路３２によって取り込まれ、抽出される。出力地点３１の位置および第２格子２７のパラメータ（次数ｍおよびピッチΛ）が、波長変化による第１格子２４からの焦点線２６に沿った変化を厳密に補償するように選ばれる。したがって、入力導波路２１からの光は出力地点３１上に結像され、波長の如何にかかわらず装置の出力に抽出される。装置は、波長に対して平坦な伝送を有すると予想される。実際には、伝送は様々な理由で完全に波長独立とはならない。第１格子２４の焦点線２６は、フラット・フィールド設計の特別な場合を除いて、第２格子２７の焦点線を近似することができるだけである。それでも、第２格子２７の照射は、第２格子２７に対する入力位置が焦点線２６に沿って変化するにつれて変化する。それでも、波長依存伝送のかなりの平坦化が達成可能である。
【００２３】
図５を参照すると、本発明による減法ダブル格子装置は、波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサとしても使用することができ、より具体的には、バンド・ドロップ・マルチプレクサまたはバンド・パススルー・マルチプレクサとしても使用することができる。複数の波長チャネルを有する光が第１ポートすなわち入力導波路２１を介して第１凹面反射型格子２４に送出される。第１格子２４は、第１波長範囲内の波長チャネルのうちの１つまたは複数を分離し、それらを個々の出力導波路、例えば３３および３４上に集束させる。残りの光、すなわちより高いまたは低い波長を有する第２波長範囲はギャップ２８を通じて第２反射型格子２７上に進み、第２反射型格子２７は、光、すなわち第２波長範囲内の光を誘導し、出力導波路３３および３４から出力されたチャネルよりも最大２、３、４、または５倍広い通過帯域で導波路３２上に集束させる。別の入力導波路４１から第１スラブ導波路領域２３に送出される、ギャップ２８を通過する波長範囲内の光は、異なる出力導波路、例えば導波路４２に結合する。
【００２４】
同じアーキテクチャが、導波路３２を介して送出される光波長チャネルを導波路３３および３４を介して送出される光波長チャネルと多重化するのに使用されることができる。第２波長範囲内の導波路３２からの波長チャネルは、第２格子２７からギャップ２８を通り、第１格子２４を離れ、導波路２１上に進む。第１波長範囲内の導波路３３および３４からの波長チャネルは、第１格子２４を離れて導波路２１上に誘導される。
【００２５】
図６を参照すると、トリプレクサを作成するために、図４および５の特徴が組み合わされる。２つ（またはそれ以上）の情報チャネル（例えば１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍ）を搬送する入力光が、ＦＴＴＨ光ネットワークに光学的に結合された入出力導波路となる導波路２１を介して送出される。第１凹面反射型格子装置２４は、２０から３０ｎｍ通過帯域で好都合な方式で、入力光を、選択された各波長として分散させ、分散したサブビームを、焦点線２６沿いにある第１出力導波路３３および第２出力導波路３４の端部にそれぞれ集束させる。必要なら、追加の出力導波路を第１導波路３３および第２導波路３４に隣接して追加し、他の所望の波長を取り込むことができる。光信号を電気信号に変換するために、光検出器３６（例えばフォトダイオード）の配列が出力導波路３３および３４の反対側の端部に配置される。
【００２６】
例えば１３１０ｎｍの、逆方向に進む出力信号光波長チャネルが、ＰＬＣ２０の縁部に光学的に結合されたレーザ源３７から始まる。必要な物理的分散は、レーザ・チャネルを１つの導波路内に取り込むには高過ぎる。その代わりに、レーザ光が、焦点線２６まで延びる導波路３２を介して、第２凹面反射型格子２７のところの第２スラブ導波路領域２９に送出され、第２凹面反射型格子２７は、光を焦点線２６に沿って集束させ、ギャップ２８を通じて第１凹面反射型格子２４に向けて光を送り、第１凹面反射型格子２４は、分散された放射を入出力導波路２１内に折り込むように形成される。第２格子２７の物理的波長分散は、第１格子２４（減法分散）のそれとは反対であり、それによって、両方の格子に遭遇する光に関する波長に対して、正味の物理的分散が低減、解消、または取り消される。上記のように、様々な波長に対する出力角度を安定化させるために、反射型格子２４および２７が位置合せされるので、レーザ・チャネルがたどる経路は、波長範囲内の任意の波長について可逆であり、ギャップ２８を通じて進む。
【００２７】
図７に示すように、１００ｎｍ幅にわたる極めて平坦な伝送通過帯域が、減法分散構成で２つの格子を使用することに基づいて、約１３１０ｎｍのレーザ波長について達成される。１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍでの検出器チャネルは、それぞれ１つの格子だけに遭遇し、狭帯域に分散される。
【００２８】
ＶＤＶプロセッサでは、１３１０ｎｍのレーザ源と１４９０および１５５０ｎｍのレシーバ・チャネルとの間で、５０ｄＢに近い分離が必要な時がある。格子ベースの装置では、バックグラウンド光の主要源は、ファセット特性上の欠陥からの散乱によって生じる。ファセット自体は、位相コヒーレント干渉を生み出し、光を波長特有の方式で分散および集束させるように構成される。反射ファセットと非反射側壁との間のコーナ丸みも周期的となり、したがって空間的にコヒーレントとなるが、不適切な位相では、強度の低い周期的ゴースト・イメージとなる。ファセットの粗さは空間的に非コヒーレントとなり、無秩序低レベル・バックグラウンド光となる。したがって、強力なレーザ信号が格子に入射し、レシーバ・チャネルもその格子から得られる場合、レシーバ・チャネルは、レーザの強度より通常は３０ｄＢ下のレベルで、レーザからもたらされる強力なバックグラウンドを有する。約５０ｄＢの分離は、実際のＶＤＶプロセッサに対する要件により近い。
【００２９】
第２格子が第１格子の出力に配置され、かつ次数（ｍ２）、ピッチ（Λ２）、および角が正確に選択された場合、第１格子の分散による波長変化と第２格子に対する入力角の変化の両方を利用することにより、波長に対して第２格子の出力角を変化させることも可能である。
【００３０】
図８に、レシーバからのレーザの分離を改善するように設計された加法（additive）ダブル回折格子アーキテクチャの基本動作を示す。複数の光波長チャネルを有する入力信号が、ＰＬＣ５０ａの縁部から入力導波路５１に沿って第１スラブ導波路領域５３の入力ポート５２に送出される。信号は、第１凹面回折格子５４に向けて送られ、第１凹面回折格子５４は、入力信号を構成成分波長チャネルに分散させ、それらを、波長と共に変化する位置で焦点線５６に沿って集束させる。焦点線５６（ここではローランド円として図示するが、他の実施形態も可能である）は、第２凹面反射型回折格子５７に関する焦点線でもある。特定の波長範囲内の光は、ギャップ５８を通じて、第２導波路領域５９を横切り、第２格子５７まで進む。第２格子５７は、光をさらに分散し、焦点線５６に沿った出力地点６１ａ、６１ｂなどに様々な波長チャネルを再集束させ、そこで光が、波長に応じて、出力導波路６２ａ、６２ｂなどのうちの１つによって取り込まれる。出力地点６１ａ、６１ｂなどの場所、および第２格子５７のパラメータ（次数ｍおよびピッチΛ）が、波長変化による第２格子５７からの焦点線５６に沿った変動を高めるように選ばれ、出力地点６１ａ、６１ｂなどでさらに高い物理的分散が生み出される。したがって、入力導波路５１からの光は出力地点６１ａ、６１ｂなどの上に結像され、第１格子５４または第２格子５７それぞれ単独で達成可能な分散よりも高い分散で装置の出力に抽出される。この装置は、格子の１つだけを使用する装置と比較して、波長に対する伝送帯が狭いと予想される。
【００３１】
図９を参照すると、少しの修正、例えば追加の入力導波路６３が、図８の加法ダブル回折格子に対してなされ、トリプレクサの機能が提供される。１３１０ｎｍのレーザ光が、レーザ６４より、チップ５０ｂの縁部から、焦点線５６上に配置された端部を有する入力ガイド６３内に進入し、第１スラブ導波路領域５３を通じて第１凹面反射型格子装置５４上に伝播する。格子５４は、レーザ・チャネルの１００ｎｍ通過帯域で好都合な方式で、焦点線５６に沿った端部をやはり有する、入力／出力導波路として働く第１導波路５１内に入力光を多重化する。光は、チップ縁部の方向に第１入力／出力導波路５１を退出し、ＦＴＴＨネットワークに伝送される。１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍの着信光が第１入力／出力導波路５１に進入し、１３１０ｎｍのレーザ光と逆方向に進む。１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍの光は、第１スラブ導波路５３を通じて第１凹面反射型格子装置５４上に伝播し、焦点線５６付近に分散される。必要な光の物理的分散は、この第１格子装置５４からの検出器チャネルを十分に区別するには低過ぎるように設計される。光はギャップ５８を通じて第２スラブ導波路領域５９から第２凹面反射型格子５７上に伝播し、第２凹面反射型格子５７は分散を高めるように構成され、その結果、１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍのチャネルがそれぞれ、端部がやはり焦点線５６上にある出力導波路６２ａおよび６２ｂによって受信されるように十分に分散される。２０ｎｍから３０ｎｍの通過帯域を有する２つのチャネルは、チップ縁部に向かって退出し、光検出器６６ａおよび６６ｂに進入する。レーザ・チャネルがたどる経路は、その特定の波長帯、すなわち１２６０から１３６０ｎｍについて可逆である。１３１０ｎｍのレーザ放射は第１格子５４に当たると直ちに引き出されるので、第２格子５７に当たる１３１０ｎｍの放射だけが、第１格子５４からの散乱から生じることになる。強度は、レーザ強度より約３０ｄＢ未満であると予想される。１３１０ｎｍの放射は、導波路６２ａまたは６２ｂで見た時に、第２格子５７に当たる時に約３０ｄＢだけさらに減衰される。こうした導波路は、１４９０および１５５０ｎｍの放射を取り込むように配置されるからである。したがって、検出器チャネルからのレーザ放射の約６０ｄＢの分離が可能であるはずである。したがって、加法分散アーキテクチャは、極めて高いレベルの分離を達成する。
【００３２】
減法ダブル回折格子アーキテクチャと同様に、入力／出力導波路５１または入力導波路６３から送出された第１波長範囲が、焦点線５６に沿って誘導されるが、第１スラブ導波路領域５４内にとどまり、一方第２波長範囲が、ギャップ５８を通じて第２格子５７に進む。減法アーキテクチャとは反対に、入力／出力導波路５１を介して送出された１３１０ｎｍチャネルを含む波長範囲が、第１スラブ導波路領域５３内にとどまり、検出器チャネル１４９０ｎｍおよび１５５０ｎｍを含む波長範囲が、ギャップ５８を通じて第２格子５７上に進む。
【００３３】
図１０に示すように、検出器チャネルに関して狭い伝送通過帯域が達成されるのに対して、レーザ・チャネルは非常に広い。１４９０ｎｍおよび１５５２ｎｍの検出器チャネルはそれぞれ２つの格子に遭遇し、狭帯域、すなわち２０ｎｍから３０ｎｍの幅に分散される。１３１０ｎｍの放射は、ただ１つの格子だけをたどって、すなわち１００ｎｍを超える通過帯域で抽出され、上記で示したケースでは検出器チャネルからのレーザ放射の分離が、４５ｄＢを超えるレベルに改善される。このレベルの分離は、標準的な格子から通常の３０ｄＢのレベルから著しく改善され、このことは、ダブル格子加法分散アーキテクチャの使用によってのみ可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の薄膜フィルタ・ベースのトリプレクサを示す図である。
【図２】半導体基板を使用する従来の薄膜フィルタ・ベースのトリプレクサを示す図である。
【図３】従来の反射型回折格子を示す図である。
【図４】減法分散を用いる本発明によるダブル回折格子構成を示す図である。
【図５】図４のダブル回折格子構成を使用するマルチプレクサ／デマルチプレクサを示す図である。
【図６】図４のダブル回折格子構成を使用するトリプレクサを示す図である。
【図７】図４の減法トリプレクサの応答を示す図である。
【図８】加法分散を用いる本発明によるダブル回折格子構成を示す図である。
【図９】図８の加法ダブル回折格子構成を使用するトリプレクサを示す図である。
【図１０】図８の加法トリプレクサの応答を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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