(57)【要約】      （修正有）【課題】透過中心波長のＩＴＵ−Ｔグリッドからのずれを抑制したサイクリックＡＷＧタイプの光波長合分波回路を提供する。【解決手段】サイクリックＡＷＧタイプにおいて、第１の入出力導波路は各々が干渉回路を介して第１のスラブ導波路１０２に光学的に接続されており、干渉回路は、複数の第１の入出力導波路の各々から入力された基底モード光の一部を、１次モード光に変換する１次モード励起機構である導波路オフセット１０６と、導波路オフセット１０６に光学的に接続し、基底モード光および１次モード光の間に所定の透過波長に対して所定の位相差を与えるマルチモード導波路１０７とを有しており、干渉回路と第１のスラブ導波路１０２との接続面において形成された光フィールド分布のピーク位置を、波長によってマルチモード導波路１０７の導波路幅方向に変化させることにより、透過波長の規格化されたグリッドからのずれを補償する。【選択図】図２
2015114378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光路長差で順次長くなる導波路からなるアレイ導波路、前記アレイ導波路の一端に接続された第１のスラブ導波路および前記アレイ導波路の他端に接続された第２のスラブ導波路を備え、複数の回折次数に対応した透過波長を使用する波長合分波回路において、
各々が干渉回路を介して前記第１のスラブ導波路に光学的に接続された複数の第１の入出力導波路と、前記第２のスラブ導波路に接続された第２の入出力導波路とをさらに備えており、
前記干渉回路は、
前記複数の第１の入出力導波路の各々から入力された基底モード光の一部を、１次モード光に変換する１次モード励起機構と、
前記１次モード励起機構に光学的に接続し、少なくとも基底モード光および１次モード光が伝搬可能であって、前記基底モード光および前記１次モード光の間に所定の透過波長に対して所定の位相差を与えるマルチモード導波路とを有し、
前記干渉回路と前記第１のスラブ導波路との接続面において形成された光フィールド分布のピーク位置が、波長によって前記マルチモード導波路の導波路幅方向に変化し、前記変化によって、前記複数の回折次数に対応した透過波長の、規格化されたグリッドからのずれを補償するよう構成されたこと
を特徴とする光波長合分波回路。
【請求項２】
入力された光の全パワーに対して、前記１次モード励起機構において１次モード光に変換されるパワーの割合が、前記複数の第１の入出力導波路の各々の導波路で異なることを特徴とする請求項１に記載の光波長合分波回路。
【請求項３】
前記基底モード光および前記１次モード光の間の位相差は、所定の長さを有する前記マルチモード導波路において、波長によって変化することを特徴とする請求項１または２に記載の光波長合分波回路。
【請求項４】
前記１次モード励起機構は、光スプリッタと、前記光スプリッタに接続する第１のアーム導波路および第２のアーム導波路と、前記第１のアーム導波路および第２のアーム導波路に接続し、前記第２のアーム導波路から入力する基底モード光を１次モードに変換し、前記第１のアーム導波路から入力する基底モードと合流させて出力する光モード合成カプラで構成され、
前記基底モード光および前記１次モード光の間の位相差は、前記第１のアーム導波路と第２のアーム導波路の設定された光路長差において、波長によって変化することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の光波長合分波回路。
【請求項５】
前記光モード合成カプラは、幅の異なる２本の導波路から構成された方向性結合器であることを特徴とする請求項４に記載の光波長合分波回路。
【請求項６】
前記１次モード励起機構は、導波路コアの幅の中心軸をずらして接続した導波路オフセットであることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の光波長合分波回路。
【請求項７】
前記マルチモード導波路は、テーパ導波路を介して前記第１のスラブ導波路に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の光波長合分波回。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、アレイ導波路回折格子型の光波長合分波回路に関する。より詳細には、複数の回折次数の透過波長を使用するアレイ導波路回折格子型の光波長合分波回路に関する。
【０００２】
プレーナ光波回路（ＰＬＣ：Planer Lightwave Circuit）は、シリコン基板上に形成した石英系ガラス導波路によって構成され、広く光通信用の部品に利用されている。ＰＬＣ技術を利用したアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）は、光波長合分波機能を実現する回路であり、異なる波長を持つ複数の光信号を１つの光ファイバによって伝送する光波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）通信に重要な役割を果たしている。
【０００３】
ＡＷＧは、数１０本から数１００本の導波路を含んでおり、同位相で分配された光信号は隣り合う導波路の一定の経路長差に応じた位相差が与えられる。アレイ導波路で与えられる位相差は波長に依存するので、ＡＷＧにさらに接続されるスラブ導波路において集光する角度に分散を生じる。集光する角度分散にしたがって、波長に応じて異なる出力導波路から光信号が得られる。回折角は、回折次数を含むグレーティング方程式を満たす。複数の異なる回折次数の透過波長を使用する光波長合分波回路は、サイクリック（周回性）ＡＷＧまたはカラーレスＡＷＧとも呼ばれている。
【０００４】
図２６は、従来技術のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。サイクリックＡＷＧ９１００は、第１の入出力導波路９１０１、第１のスラブ導波路９１０２、アレイ導波路９１０３、第２のスラブ導波路９１０４および第２の入出力導波路９１０５が順次接続されて、構成されている。サイクリックＡＷＧ９１００は、光波長合分波回路として動作する。すなわち、第１の入出力導波路９１０１の各導波路に、波長チャネルごとに入力した複数の信号光を、第２の入出力導波路９１０５に合波し、波長多重信号光として出力する機能と、第２の入出力導波路９１０５に入力した波長多重信号光を、第１の入出力導波路９１０１の各導波路へ分波し、波長チャネルごとに信号光として出力する機能を有する。
【０００５】
図２６において、アレイ導波路９１０３の個々の導波路の長さは、一定量ΔＬずつ順次長くなるよう設計されている。このとき第１の入出力導波路９１０１の各導波路の内の中央の導波路から第２の入出力導波路９１０２への透過中心波長λＣは、次式で表される。
λＣ＝ｎａΔＬ／Ｍ        式（１）
【０００６】
ここで、ｎａはアレイ導波路９１０１の実効屈折率であり、ＭはＡＷＧの回折次数である。Ｍは任意の整数を取ることができるので、ＡＷＧの透過中心波長は複数存在する。ある回折次数に対応する透過中心波長（透過中心周波数）と、それとは１つ異なる回折次数に対応する透過中心波長（透過中心周波数）との差は、ＡＷＧの自由スペクトル領域(Free Spectral Range：ＦＳＲ)と呼ばれている。通常、ＦＳＲは、周波数間隔（ＧＨｚ）によって表される。サイクリックＡＷＧは、このＦＳＲの値を所望の合分波特性に適合するように選択し、複数の異なる回折次数に対応する透過波長を使用することを前提としたＡＷＧである。
【０００７】
図２７は、サイクリックＡＷＧの波長合分波機能の一設計例を示した波長合分波器の概念図である。サイクリックＡＷＧを用いた波長合分波回路９２００は、第１の入出力導波路に対応する複数のポート９２０１、第２の入出力導波路に対応するポート９２０２を持つ。本例では複数のポート９２０１は８ポート（導波路）から構成され、各ポートの透過中心波長の間隔を１００ＧＨｚとした場合を示す。ＦＳＲは８００ＧＨｚになるよう設計する。ここで、波長多重信号の中に１００ＧＨｚ間隔で含まれる光信号の各波長をλ１、λ２、…、λ４８とする。サイクリックＡＷＧを用いた波長合分波回路９２００は、複数のポート９２０１（第１の入出力導波路）の各ポートから入力する８００ＧＨｚ周期の信号光を第２の入出力導波路に合波して出力し、また逆方向に、波長多重信号光を各８００ＧＨｚ周期の信号光に分波して出力する機能を有する。より具体的な周波数は後述する。
【０００８】
図２７の光合分波器９２００を実現するサイクリックＡＷＧ９１００は、一例として、以下の構成により実現できる。導波路のコア・クラッド間比屈折率差が１．５％、コア厚４．５μｍである。第１の入出力導波路９１０１、アレイ導波路９１０３、第２の入出力導波路９１０５のコア幅はそれぞれ４．５μｍである。アレイ導波路９１０３の本数は５０本、導波路長差ΔＬは２５４．２４７５μｍである。また第１のスラブ導波路９１０２、第２のスラブ導波路９１０４の長さはいずれも１１２８μｍである。さらに、第１のスラブ導波路９１０２に接続する部分の第１の入出力導波路９１０１の導波路間隔は１５μｍであり、第１のスラブ導波路９１０２および第２のスラブ導波路９１０４がそれぞれ接続する部分の、アレイ導波路９１０３の導波路間隔は１０μｍである。
【０００９】
図２８は、サイクリックＡＷＧによって構成された図２７の光合分波器において、合分波される各信号光の透過中心波長を対応する光周波数によって示した表である。第１の入出力導波路９１０１の各ポートにおいて、回折次数に対応した複数の異なる透過波長が使用される。例えば表のポート１の列を参照すると、回折次数が２４２の場合には周波数１９６４００ＧＨｚが、回折次数が２４１の場合には１９５６００ＧＨｚが、回折次数が２４０の場合には周波数１９４８００ＧＨｚがそれぞれ対応する。ここで、１つのポートへ入力される波長多重光の各光信号を見れば、回折次数が１つ異なるとき、隣り合う２つの光周波数の周波数間隔が８００ＧＨｚとなっている。すなわち、隣り合う２つの光周波数の周波数間隔はＦＳＲに対応している。また、隣り合うポート間で周波数を見れば、１００ＧＨｚずつ異なる周波数が配置されている。ポート１からポート８へ向かって、順次、１００ＧＨｚ間隔の周波数が配置され、ポート８の周波数に続いて、再びポート１に次の周波数が割り当てられており、周回的（サイクリック）に周波数が配置構成されていることがわかる。
【００１０】
図２８に示された各信号光の周波数は、国際標準ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.６９４．１勧告で定められる周波数グリッド（以下、「ＩＴＵ−Ｔグリッド」と呼ぶ）に一致する１００ＧＨｚ間隔の光周波数群を有している。図２７における第１のポートの波長λ１は表の最上段左端の１９６４００ＧＨｚ（波長１５２６．４３８ｎｍ）に対応し、第８のポートの波長λ４８は表の最下段右端の１９１７００ＧＨｚ（波長１５６３．８６２ｎｍ）に対応する。図２８に記載された周波数の範囲は、光波長多重通信の一般的な使用領域であるＣバンド（波長：１５３０〜１５６５ｎｍ）に一致している。
【００１１】
図２９および図３０は、サイクリックＡＷＧを実際のＷＤＭシステムで使用する場合の構成例を示した図である。図２９および図３０は、異なる増設段階におけるシステム構成をそれぞれ示しており、図２９が初期段階に、図３０が増設後の段階に対応する。図２９を参照すると、ＷＤＭシステムは６分岐のカプラ９４００を持っており、カプラ９４００に代えて６ポートの波長群合分波フィルタ９４００とすることもできる。カプラ９４００の１つのポートには、図２７に示したサイクリックＡＷＧ９４０１が接続されている。図３０は増設段階が進んだＷＤＭシステムの状態を示しており、カプラまたはフィルタ９４００の６つのポートには６つのサイクリックＡＷＧ９４０１〜９４０６が接続されている。全体では、波長多重光がそれぞれ入出力され得る４８ポートを備えた、波長合分波フィルタとして機能する。
【００１２】
ＷＤＭシステムの導入にあたっては、初期の段階において、Ｃバンドのすべての波長の信号を運用する必要は無い。必要な波長数の光送受信装置を設置して運用を開始して、その後に伝送容量の需要に応じて波長数を増加させるのが通常である。したがって、図３０のように４８ポート分の波長合分波フィルタを設置するのではなく、初期段階では図２９のように一部の波長数（ここでは８）に対応するサイクリックＡＷＧだけを導入するのが好ましい。初期コストを抑えて運用を開始して、最終的には図３０のようにサイクリックＡＷＧを６つに増設して４８ポートの合分波フィルタを実現するのがオペレーションコストの観点から経済的である。
【００１３】
またシステムの増設の際、同一種類のサイクリックＡＷＧを利用することで、メインテナンスに必要な部品を統一し、保守用部品の種類を減らして、運用コストを下げることができる。この観点からも、Ｃバンド全体をカバーし得るサイクリックＡＷＧは、別個に専用仕様で設計され異なる透過中心波長を有する非サイクリックのＡＷＧを複数種類用いるよりも、システムの管理や保守の容易さコストの面で望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開特許ＷＯ９８／３６２９９号  明細書
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】H. Takahashi, K. Oda, H. Toba, and Y. Inoue, “Transmission characteristics of arrayed-waveguide N x N wavelength multiplexer,” IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 13, pp. 447-455, １９９５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、サイクリックＡＷＧでは、実際に実現される透過中心波長にはＩＴＵ−Ｔ等の規定されたグリッドからのずれがあり、その精度の点で通信チャネルの狭帯域化への問題となっていた。サイクリックＡＷＧでは、使用する入出力導波路（ポート）および回折次数の組み合わせに対応するすべての透過中心波長について、実際に実現される透過中心波長が、所望の信号光の波長すなわちＩＴＵ−Ｔクリッドで規定された波長に完全に一致するわけではない。これは、次の２つの理由による。１つは、ＡＷＧの透過中心波長とＦＳＲが独立して定まるパラメータではないため、透過中心波長を優先して合わせこむ設計を行うと、ＦＳＲは狙いの値からずれてしまうのが通常であることによる。もう１つは、ＦＳＲの値が入出力導波路によってわずかに変化するためである。ある特定のポートに対するＦＳＲが目標値の通りであっても、他のポートではＦＳＲの目標値からずれてしまう。サイクリックＡＷＧにおける原理的なグリッド波長ずれについては、非特許文献１に詳細に記載されている。
【００１７】
図３１は、実際のサイクリックＡＷＧにおける透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれを説明する図である。図３１において、横軸は信号光の波長λNに対応する波長（チャネル）番号Ｎを示しており、縦軸はＩＴＵ−Ｔグリッドからのずれ量を光周波数で示している。図２７および図２８に示した透過中心波長を持つ全４８チャネルの信号光について、実際に作製されたサイクリックＡＷＧの透過中心波長は、ＩＴＵ−Ｔグリッドの規定値から最大で±１２ＧＨｚ（±０．０９６ｎｍ）のずれが生じている。
【００１８】
上述のサイクリックＡＷＧにおける波長ずれの問題は、従来技術によっても、ある程度解決はできる。サイクリックＡＷＧにおいては、環境温度による透過中心波長の変動を抑制するために、ヒータ等によってＡＷＧ回路の温度を一定に保つよう構成された、温度調整タイプのものが利用されている。図２９および図３０で示したようなＷＤＭシステムにおいてサイクリックＡＷＧを使用する場合では、各ＡＷＧにおいて使用する波長に対応する回折次数に応じて、一定に保つ設定温度を微調整して、透過中心波長のグリットずれを低減することができる。
【００１９】
例えば、図３０に示した、波長番号Ｎが１〜８の光信号を使用するＡＷＧ９４０１は、図２８に示したように回折次数が２４２に対応している。このＡＷＧ９４０１については、マイナスの周波数ずれ量（−５〜−１３ＧＨｚ：図３１）を補償（相殺）する様な方向に、相対的にＡＷＧの設定温度を調整すれば良い。同様に、波長番号Ｎが９〜１６の光信号を使用するＡＷＧ９４０２は、回折次数が２４１に対応しており、このＡＷＧについてはマイナスの周波数ずれ量（−４〜−８ＧＨｚ）を補償（相殺）する様な方向に、相対的にＡＷＧの設定温度を調整する。また、波長番号Ｎが４１〜４８の光信号を使用するＡＷＧ９４０６は、回折次数が２３７に対応しており、このＡＷＧについてはプラスの周波数ずれ量（＋４〜＋１２．５ＧＨｚ）を補償（相殺）する様な方向に、相対的にＡＷＧの設定温度を調整する。したがって、図３０に示した増設後の構成のＷＤＭシステムにおいては、６つのサイクリックＡＷＧ９４０１〜９４０６の各々に対して、使用している回折次数に応じて微調整された設定温度に、調整を行うことになる。
【００２０】
図３２は、使用する回折次数に応じてＡＷＧの温度を最適に調整した場合の、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれを説明する図である。温度補償を行っていない図３１の周波数ずれ量と比べれば、ずれ量の絶対値はかなり抑えられているが、依然として、ずれ量の最大値は±５ＧＨｚ（±０．０４ｎｍ）に達している。このように、従来技術によるサイクリックＡＷＧにおいては、実際に作製可能なＡＷＧの透過中心波長には、ＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれが生じていた。
【００２１】
既に述べたようにＷＤＭ技術は、例えば光透過率が高くエルビウム添加光ファイバ増幅器が適用できるＣバンド（波長：１５３０〜１５６５ｎｍ）において利用されている。通信トラフィックの増大に応え、より多くの光信号を多重化するために、１つの光信号に対応するチャネル帯域幅がより狭くなってきている。近年では、従来の５０ＧＨｚ間隔のチャネル配置構成から２５ＧＨｚ間隔（チャネル帯域幅も２５ＧＨｚ）のチャネル配置構成への移行が進みつつある。例えば、１９２チャネルの光信号が２５ＧＨｚ間隔で配置され多重化されたＷＤＭ信号を利用するシステムが求められている。
【００２２】
このような中で、サイクリックＡＷＧの周波数ずれの問題は、回折次数に応じてＡＷＧ回路の動作温度を微調整しても、完全に抑制することはできていない。透過中心波長の精度を求められる狭波長チャネル間隔のＷＤＭシステムにおいては、場合によっては要求性能を満足できない、という問題があった。
【００２３】
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サイクリックＡＷＧにおいて生じる透過中心波長（透過中心周波数）のＩＴＵ−Ｔグリッドからのずれを補償し、全使用波長領域において透過中心波長の精度に優れた光波長合分波回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、このような課題を達成するために、請求項１の発明は、所定の光路長差で順次長くなる導波路からなるアレイ導波路、前記アレイ導波路の一端に接続された第１のスラブ導波路および前記アレイ導波路の他端に接続された第２のスラブ導波路を備え、複数の回折次数に対応した透過波長を使用する波長合分波回路において、各々が干渉回路を介して前記第１のスラブ導波路に光学的に接続された複数の第１の入出力導波路と、前記第２のスラブ導波路に接続された第２の入出力導波路とをさらに備えており、前記干渉回路は、前記複数の第１の入出力導波路の各々から入力された基底モード光の一部を、１次モード光に変換する１次モード励起機構と、前記１次モード励起機構に光学的に接続し、少なくとも基底モード光および１次モード光が伝搬可能であって、前記基底モード光および前記１次モード光の間に所定の透過波長に対して所定の位相差を与えるマルチモード導波路とを有し、前記干渉回路と前記第１のスラブ導波路との接続面において形成された光フィールド分布のピーク位置が、波長によって前記マルチモード導波路の導波路幅方向に変化し、前記変化によって、前記複数の回折次数に対応した透過波長の、規格化されたグリッドからのずれを補償するよう構成されたことを特徴とする光波長合分波回路である。
【００２５】
ここで、規格化されたグリッドは、例えば、国際標準ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.６９４．１勧告で定められる周波数グリッドＩＴＵ−Ｔグリッドに対応する。また、光フィールド分布のピーク位置が変化するマルチモード導波路の導波路幅方向は、例えば、図４、図１０、図１５、図２２におけるｐ軸方向に対応する。
【００２６】
請求項２の発明は、請求項１の光波長合分波回路であって、入力された光の全パワーに対して、前記１次モード励起機構において１次モード光に変換されるパワーの割合が、前記複数の第１の入出力導波路の各々の導波路で異なることを特徴とする。
【００２７】
請求項３の発明は、請求項１または２の光波長合分波回路であって、前記基底モード光および前記１次モード光の間の位相差は、所定の長さを有する前記マルチモード導波路において、波長によって変化することを特徴とする。
【００２８】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかの光波長合分波回路であって、前記１次モード励起機構は、光スプリッタと、前記光スプリッタに接続する第１のアーム導波路および第２のアーム導波路と、前記第１のアーム導波路および第２のアーム導波路に接続し、前記第２のアーム導波路から入力する基底モード光を１次モードに変換し、前記第１のアーム導波路から入力する基底モードと合流させて出力する光モード合成カプラで構成され、前記基底モード光および前記１次モード光の間の位相差は、前記第１のアーム導波路と第２のアーム導波路の設定された光路長差において、波長によって変化することを特徴とする。
【００２９】
請求項５の発明は、請求項４の光波長合分波回路であって、前記光モード合成カプラは、幅の異なる２本の導波路から構成された方向性結合器であることを特徴とする。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項１乃至３いずれかの光波長合分波回路であって、前記１次モード励起機構は、導波路コアの幅の中心軸をずらして接続した導波路オフセットであることを特徴とする。
【００３１】
請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかの光波長合分波回路であって、前記マルチモード導波路は、テーパ導波路を介して前記第１のスラブ導波路に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明により、サイクリックＡＷＧタイプの光波長合分波回路において、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれを抑制することができる。狭波長チャネル間隔のＷＤＭシステムに適用可能な、サイクリックＡＷＧタイプの光波長合分波回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、光導波路を導波する基底モード光および１次モード光の電界分布（光フィールド）を説明する概念図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明のサイクリックＡＷＧによって構成された図２の光合分波器において、合分波される各信号光の透過中心光周波数を示した表である。
【図４】図４は、実施例１のサイクリックＡＷＧにおける導波路オフセットから直線テーパ導波路近傍をまでを拡大した図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１のサイクリックＡＷＧの各ポートにおける透過中心波長の補償に関連するパラメータ値を示した図である。
【図６】図６は、実施例１における、直線テーパ導波路終端の光フィールド分布のピーク位置の、伝搬する光波の周波数による変化をポートごとに示した図である。
【図７】図７は、実施例１のサイクリックＡＷＧについて、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれ量を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施例２のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。
【図９】図９は、実施例２のアサーマルサイクリックＡＷＧにおいて、溝を横切る断面の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例２のサイクリックＡＷＧにおける導波路オフセットから直線テーパ導波路近傍をまでを拡大した図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例２のサイクリックＡＷＧの各ポートにおける透過中心波長の補償に関連するパラメータ値を示した図である。
【図１２】図１２は、実施例２における、直線テーパ導波路終端の光フィールド分布ピーク位置の、伝搬する光波の周波数による変化をポートごとに示した図である。
【図１３】図１３は、実施例２のサイクリックＡＷＧについて、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれ量を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例３のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。
【図１５】図１５は、実施例３のサイクリックＡＷＧにおける光スプリッタから直線テーパ導波路近傍をまでを拡大した図である。
【図１６】図１６は、実施例３のサイクリックＡＷＧの各ポートにおける透過中心波長の補償に関連するパラメータ値を示した図である。
【図１７】図１７は、実施例３における、直線テーパ導波路終端の光フィールド分布ピーク位置の、伝搬する光波の周波数による変化をポートごとに示した図である。
【図１８】図１８は、実施例３のサイクリックＡＷＧについて、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれ量を示す図である。
【図１９】図１９は、光モード合成カプラの別の構成例を拡大して示した図である。
【図２０】図２０は、光モード合成カプラのさらに別の構成例を拡大して示した図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施例４のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。
【図２２】図２２は、実施例４のサイクリックＡＷＧにおける光スプリッタから直線テーパ導波路近傍をまでを拡大した図である。
【図２３】図２３は、実施例４のサイクリックＡＷＧの各ポートにおける透過中心波長の補償に関連するパラメータ値を示した図である。
【図２４】図２４は、実施例４における、直線テーパ導波路終端の光フィールド分布ピーク位置の、伝搬する光波の周波数による変化をポートごとに示した図である。
【図２５】図２５は、実施例４のサイクリックＡＷＧについて、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれ量を示す図である。
【図２６】図２６は、従来技術のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。
【図２７】図２７は、サイクリックＡＷＧの波長合分波機能の一設計例を示した波長合分波器の概念図である。
【図２８】図２８は、図２７の光合分波器で合分波される信号光の各波長を光周波数で表した表である。
【図２９】図２９は、サイクリックＡＷＧを実際のＷＤＭシステムで使用する場合の初期段階の構成例を示した図である。
【図３０】図３０は、サイクリックＡＷＧを実際のＷＤＭシステムで使用する場合の増設後の段階の構成例を示した図である。
【図３１】図３１は、実際のサイクリックＡＷＧにおける透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれを説明する図である。
【図３２】図３２は、使用する回折次数に応じてＡＷＧの温度を最適調整した場合の、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれを説明する図である。
【図３３】図３３は、温度調整タイプのサイクリックＡＷＧのポート毎の周波数ずれ量を説明する図である。
【図３４】図３４は、アサーマル化を伴うサイクリックＡＷＧのポート毎の周波数ずれ量を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
従来技術のサイクリックＡＷＧにおいては、ＷＤＭシステムで使用される複数のＡＷＧの各々に温度調整を行って周波数ずれを補償していた。しかし、ＡＷＧで使用する波長に対応した回折次数ごとにずれ量を補正するのに留まっており、不十分なものであった。本発明では、全く異なる視点から、サイクリックＡＷＧの少なくとも一方のスラブ導波路に接続された複数のポート（入出力導波路）に着目して、ポート毎に光フィールドの位置を調整する。スラブ導波路の接続面における、導波路幅方向の光フィールドの位置を、波長に応じて変化させる機構を持つことによって、透過中心波長の周波数ずれを大幅に減らす。光フィールドの位置の調整は、ポート毎に、２つの異なるモード光の発生量および位相差を調整することによって行われ、１つのポート内に現れる異なる光周波数の複数の光信号の透過中心波長を同時に補正することができる。以下、本発明に係るサイクリックＡＷＧの動作原理について説明する。
【００３５】
図１は、光導波路を導波する基底モード光および１次モード光の電界分布（光フィールド）を説明する概念図である。導波路上のコアを伝播する光の中には、異なる伝播モードの光が含まれ得る。図１は、サイクリックＡＷＧの一方のスラブ導波路と、このスラブ導波路に接続される入出力導波路との間の接続部における断面を見たときの、伝播光のモードを説明している。図１の横軸は、入出力導波路の幅方向における位置を示している。横軸上で導波路端と表記した部分は、導波路コア部の両端位置に対応している。縦軸は、光フィールドの強度分布を示している。
【００３６】
再び、図２６に示した構成の従来技術のサイクリックＡＷＧ９１００を参照すると、通常、複数の導波路からなる第１の入出力導波路９１０１の各導波路には基底モード光のみが伝播する。したがって、第１のスラブ導波路９１０２と、第１の入出力導波路９１０１の内の１つの導波路との接続部に励起される光フィールド１のピーク位置は波長によって変化せず、概ね導波路断面の中心位置（一点破線で表示）となる。ここで、上述の光フィールド１に、特定の強度比で１次モード光３が混在している場合を考える。このとき、基底モード光１および１次モード光３の干渉によって、干渉光２の光フィールドのピーク位置は導波路断面を横方向（導波路幅方向）にシフトする。
【００３７】
干渉光２の光フィールドのピーク位置の導波路幅方向におけるシフト量は、両モード光の強度比および位相差によって変化する。基底モード光および１次モード光の間の位相差が０の場合、シフト量は単純に両モード光の強度比によって決まる。一方、基底モード光および１次モード光の間に位相差を与えていくと、その位相差によって両モード光の干渉の影響が緩和される。具体的には、干渉光２の光フィールドのピーク位置の、ｐ軸方向のシフト量は、両モード光の間の位相差が増えるに従って減少する。したがって、両モード光の位相差がπ／２の場合、シフト量は両モード光の強度比によらず０となる。
【００３８】
ここで、サイクリックＡＷＧの一方のスラブ導波路に接続されるポートに注目する、一例を挙げれば、ポートは、図２６の一方のスラブ導波路９１０１に接続される複数の導波路からなる第１の入出力導波路９１０１の各導波路に対応する。各ポートでは、光合分波回路によって分波または合波される光が入力または出力される。以下の説明では１つのポートは、１つの入出力導波路に対応付けて考えることができる。図２６における第１の入出力導波路９１０１は入出力導波路が８本含まれているが、合分波特性の仕様に応じて、異なる本数の入出力導波路が含まれ得ることに留意されたい。
【００３９】
本発明では、サイクリックＡＷＧの各ポートを透過する、異なる波長（周波数）を持つ複数の光信号に対して、その波長（周波数）に応じて基底モード光および１次モード光の間の位相差が異なるよう入出力導波路を構成する。ＡＷＧの１つポートを透過する異なる波長を持つ複数の光信号ごと、上記基底モード光および１次モード光の間位相差を設定する。これによって、透過する光信号の波長（周波数）に応じて、第１のスラブ導波路９１０２に入射される光の位置を異ならせるようにすることができる。
【００４０】
第１の入出力導波路９１０１の内の１つのポートに対応する導波路と、第１のスラブ導波路９１０２との接続部における光フィールドのピーク位置に応じて、ＡＷＧの当該ポートにおける透過中心波長は変動する。したがって、第１の入出力導波路９１０１において、適当な機構を備えることにより、所定の強度比の１次モード光を励起し、この１次モード光および基底モード光の間の位相差が、波長によって変化していれば良い。１次モード光および基底モード光の強度比および両者の位相差を、波長に応じて制御することができれば、従来技術によるサイクリックＡＷＧにおいて課題となっていた、各ポートに現われる異なる波長（透過中心波長）を持つ複数の光信号の透過中心波長を同時に補正することが可能となる。
【００４１】
したがって、本発明の波長合分波回路（サイクリックＡＷＧ）は、所定の光路長差で順次長くなる導波路からなるアレイ導波路、前記アレイ導波路の一端に接続された第１のスラブ導波路および前記アレイ導波路の他端に接続された第２のスラブ導波路を備え、複数の回折次数に対応した透過波長を使用する波長合分波回路において、各々が干渉回路を介して前記第１のスラブ導波路に光学的に接続された複数の第１の入出力導波路と、前記第２のスラブ導波路に接続された第２の入出力導波路とをさらに備えている。
【００４２】
本発明の波長合分波回路の干渉回路は、前記複数の第１の入出力導波路の各々から入力された基底モード光の一部を、１次モード光に変換する１次モード励起機構と、前記１次モード励起機構に光学的に接続し、少なくとも基底モード光および１次モード光が伝搬可能であって、前記基底モード光および前記１次モード光の間に所定の透過波長に対して所定の位相差を与えるマルチモード導波路とを有し、前記干渉回路と前記第１のスラブ導波路との接続面において形成された光フィールド分布のピーク位置が、波長によって前記マルチモード導波路の導波路幅方向に変化し、前記変化によって、前記複数の回折次数に対応した透過波長の、規格化されたグリッドからのずれを補償するよう構成されている。
【００４３】
以下、具体的な実施例とともに本発明の構成および動作をさらに詳細に説明する。以下の実施例では、本発明特有の構成を持つサイクリックＡＷＧとアサーマルＡＷＧの構成との様々な組み合わせを含む具体的な構成と波長ずれの改善効果が示される。
【実施例１】
【００４４】
図２は、本発明の実施例１のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。サイクリックＡＷＧ１００は、従来技術のＡＷＧと同様に、第１の入出力導波路１０１、第１のスラブ導波路１０２、アレイ導波路１０３、第２のスラブ導波路１０４、および第２の入出力導波路１０５を備えている。本発明のサイクリックＡＷＧ１００は、第１の入出力導波路１０１および第１のスラブ導波路１０２の間に、１次モード光励起機構である導波路オフセット１０６、マルチモード導波路１０７およびテーパ導波路１０８をさらに備えている。
【００４５】
したがって、サイクリックＡＷＧ１００は、所定の光路長差で順次長くなる導波路からなるアレイ導波路１０３、前記アレイ導波路の一端に接続された第１のスラブ導波路１０２および前記アレイ導波路の他端に接続された第２のスラブ導波路１０４を備え、複数の回折次数に対応した透過波長を使用する波長合分波回路である。さらに、各々が干渉回路を介して前記第１のスラブ導波路に光学的に接続された複数の第１の入出力導波路１０１と、前記第２のスラブ導波路に接続された第２の入出力導波路１０５とをさらに備えていることになる。
【００４６】
１次モード光励起機構である導波路オフセット１０６、マルチモード導波路１０７およびテーパ導波路１０８が干渉回路を構成する。すなわち、干渉回路は、前記複数の第１の入出力導波路の各々から入力された基底モード光の一部を、１次モード光に変換する１次モード励起機構と、前記１次モード励起機構に光学的に接続し、少なくとも基底モード光および１次モード光が伝搬可能であって、前記基底モード光および前記１次モード光の間に所定の透過波長に対して所定の位相差を与えるマルチモード導波路とを有しることになる。
【００４７】
サイクリックＡＷＧ１００の各部は、以下のような構成を持つ。すべての導波路については、コア・クラッド間比屈折率差が１．５％、コア厚４．５μｍである。第１の入出力導波路１０１、アレイ導波路１０３および第２の入出力導波路１０５のコア幅は４．５μｍである。アレイ導波路１０３は５０本の導波路を持ち、内側の導波路より一定量ΔＬずつ順次長くなるよう設計され、ΔＬは２５４．２４７５μｍである。また第１のスラブ導波路１０２および第２のスラブ導波路１０４の長さはそれぞれ１１２８μｍである。第１のスラブ導波路１０２に接続する部分の直線テーパ導波路１０８の配列間隔は１５μｍであり、第１のスラブ導波路１０２に接続する部分のアレイ導波路１０３の導波路間隔および第２のスラブ導波路１０４に接続する部分のアレイ導波路１０３の導波路間隔は、それぞれ１０μｍである。第１の入出力導波路１０１は、８本の導波路から構成されており、光合分波器としてのポート数は８である。隣接する２つのポート間の合分波光周波数間隔は１００ＧＨｚで、ＦＳＲは８００ＧＨｚを目標値として狙って設計されている。
【００４８】
図３は、本発明のサイクリックＡＷＧによって構成された図２の光合分波器において、合分波される各信号光の透過中心波長を対応する光周波数によって示した表である。すなわち、図３の各光周波数は、ＩＴＵ−Ｔグリッドによって規定された光周波数であって、本発明のサイクリックＡＷＧにおいて目標値とする光周波数が示されている。本発明のサイクリックＡＷＧでは、実現される透過中心周波数と目標値の光周波数と間のずれ量を、従来技術とくらべて大幅に抑える。図３に示すように、第１の入出力導波路１０１の第１のポート（以下、ポート１と簡略化して呼ぶ）からポート８の各ポートにおいて、異なる回折次数にそれぞれ対応した複数の透過波長が使用される。サイクリックＡＷＧ１００によって、表の最上段のポート１における回折次数２４２に対応する１９６４００ＧＨｚ（波長１５２６．４３８ｎｍ）から、表の最下段の第８のポートにおける回折次数２３７に対応する１９１７００ＧＨｚ（波長１５６３．８６２ｎｍ）までの４８チャネルの信号光が合分波される。
【００４９】
ここで１つのポートに着目すれば、異なる回折次数にそれぞれ対応した異なる光周波数の複数の光信号が合分波されることに留意されたい。例えば、ポート１では、回折次数２４２に対応する光周波数１９６４００ＧＨｚから、異なる値の回折次数２３７に対応する光周波数１９２４００ＧＨｚまで、６つの異なる光周波数を持つ光信号が合分波される。これらの６つの異なる光周波数の隣り合う２つは、ＦＳＲの間隔を持つ。例えば、回折次数２４２に対応する光周波数１９６４００ＧＨｚと、１つ異なる値の回折次数２４１に対応する光周波数１９５６００ＧＨｚとの間には、ＦＳＲに対応する８００ＧＨｚの差異がある。同様のことが、ポート２からポート８までの各ポートに当てはまる。
【００５０】
図４は、本発明の実施例１のサイクリックＡＷＧにおける導波路オフセットから直線テーパ導波路近傍をまでの構成を拡大して示した図である。第１の入出力導波路１０１の内の１つのポート（入出力導波路）について示されており、構成要素の各符号は、図２に示したものと同一である。本実施例においてマルチモード導波路１０７は、テーパ導波路１０８を介して第１のスラブ導波路１０２に接続されている。マルチモード導波路１０７の導波路幅は７μｍであり、直線テーパ導波路１０８の導波路幅は、第１のスラブ導波路１０２に接続する部分で１１．５μｍである。ここで、導波路オフセット１０６では、直線テーパによってマルチモード導波路１０７と同等までコア幅を拡大し、さらに、導波路コアの中心軸をずらしてマルチモード導波路１０７に接続している。導波路オフセット１０６のこの不連続なコア接続部において、基底モード光の一部のパワーが変換され１次モード光が励起される。
【００５１】
図５は、本発明の実施例１のサイクリックＡＷＧの各ポートにおける透過中心波長の補償に関連するパラメータを示した図である。８つのポートの各ポートについて、導波路オフセット１０６の中心軸ずれ量（μｍ）、導波路オフセットにおいて基底モードから１次モードに変換される光パワーの比率（％）、マルチモード導波路１０７の長さ（μｍ）および直線テーパ導波路１０８の長さ（μｍ）の設計値を示した。
【００５２】
本発明のサイクリックＡＷＧでは、従来技術の構成によってＡＷＧを作製した場合の透過中心周波数（透過中心波長）の周波数ずれ（波長ずれ量）を相殺するように、スラブ導波路の接続部における導波路幅方向の光フィールドのピーク位置を調整する。光フィールドのピーク位置は、１次モード光の発生量および位相を、相殺すべき「周波数ずれ量」に応じて設定することによって実現できる。
【００５３】
したがって、本発明のサイクリックＡＷＧでは、光フィールドのピーク位置を調整する手段として、１次モード光の発生量を制御する手段、および、１次モード光および基底モード光の間の位相差を制御する手段を備える。これらの手段を組み合わせて、１次モード光の発生量および位相を調整し、スラブ導波路の接続部における導波路幅方向の光フィールドのピーク位置を調整する。
【００５４】
導波路オフセット１０６の中心軸ずれ量を大きくすると、基底モードから１次モードに変換される光パワーの比率は大きくなる。したがって、従来技術の構成によってＡＷＧを作製した場合に透過中心周波数（透過中心波長）の周波数ずれ量（波長ずれ量）が大きなポートについては、導波路オフセット１０６の中心軸ずれ量を大きくすれば良い。すなわち、周波数ずれが大きいポートに対しては、導波路オフセット１０６の中心軸ずれ量を大きく設定すれば良い。ＩＴＵ−Ｔグリッドは、慣習的に周波数によってチャネルを識別定義することが多いので、チャネルの透過中心波長によっても、ずれ量を表現できるが、以下の説明では、周波数ずれ量に関して説明する。ＩＴＵ−Ｔグリッドで規定される目標値からの逸脱と言う点では、波長ずれおよび周波数ずれいずれも同一の事象を意味していることに留意されたい。
【００５５】
本実施例のサイクリックＡＷＧは、ＡＷＧの使用温度を回折次数に応じて微調整する温度調整タイプを前提としている。すなわち、本実施例のＡＷＧは、ＡＷＧごとに温度調整を行うことによって、透過中心周波数のずれ量を抑えるよう動作することを想定している。したがって、本発明が補償すべき周波数ずれは、図３２に示したものとなる。ここで、各ポートにおいて補償すべき周波数ずれ量をより具体的に明らかにするために、ポート毎の周波数ずれ量を決定する。
【００５６】
図３３は、温度調整タイプのサイクリックＡＷＧのポート毎の周波数ずれ量を説明する図である。各プロット点は、図３２に示した周波数ずれの波長依存性を示したものと同一である。図３３の横軸は波長番号であって、左側から右側に向かって波長番号１〜４８が対応しており、縦軸は各波長番号に対して周波数ずれ量が表記されている。したがって、横軸を周波数に読み替えた場合は、右側で周波数がより低く、左側で周波数がより高くなることに注意されたい。簡単には、周波数依存特性および波長依存特性は、傾きの極性が逆になると考えれば良い。
【００５７】
ここで、左端の波長番号１〜８の繋がった８つのプロット点群１００１は、回折次数２４２の波長群に対応している。同様に、右端の波長番号４１〜４８の繋がった８つのプロット点群１００６は、回折次数２３７の波長群に対応している。本発明のサイクリックＡＷＧでは、スラブ導波路の接続部における導波路幅方向の光フィールドのピーク位置を調整することによって、ポート毎に、周波数ずれを補償する。したがって、まずポート毎の周波数ずれ量を把握し、そのずれ量に応じた周波数補償を行う必要がある。
【００５８】
図３３では、ポート１に対応する波長の複数のプロット点を結んだ曲線をＰ１と表記している。ここで、ポート１に対応する波長は、図３の表で１と表記された列の６つの周波数（１９６４００、１９５６００、１９４８００、１９４０００、１９３２００、１９２４００ＧＨｚ）に対応している。曲線Ｐ１が、ポート１に対応する波長に対して、補償すべき周波数ずれの周波数特性を示している。同様に、ポート８に対応する波長の複数のプロット点を結んだ曲線をＰ８と表記している。ここで、ポート８に対応する波長は、図３の表の８と表記された列の６つの周波数（１９５７００、１９４９００、１９４１００、１９３３００、１９２５００、１９１７００Ｇ）に対応している。曲線Ｐ８が、ポート８に対応する波長に対して、補償すべき周波数ずれの周波数特性を示している。図面が煩雑になるため図３３には示さないが、同様にポート２〜ポート７に対応する曲線Ｐ２〜Ｐ７を想定できる。
【００５９】
このように図３３から、ポート１〜ポート８のポート毎に、周波数ずれの大きさおよび周波数（波長）特性が把握できる。図３３で、ポート４、ポート５（Ｐ４、Ｐ５）に着目すれば、周波数ずれは、最大でも１ＧＨｚ程度で、補償が不要なレベルであることがわかる。一方で、Ｐ１およびＰ８の各曲線（直線）から明らかなように、ポート１およびポート８については、いずれも補償すべきずれ量の最大値は４ＧＨｚと比較的大きく、周波数ずれ量の周波数特性はその傾きが互いに逆であることが分かる。したがって、このようなポート毎に異なる周波数ずれの最大量および周波数特性（傾き・形状）に応じた補償ができれば、各々のポートに対して、ポートごとの周波数ずれ量の周波数特性に適合するように、効果的に周波数ずれを抑えることが期待できる。また、１つのポート内に現われる複数の異なる周波数に対する「補正量」の周波数特性も、図３３の各プロット点から把握が可能であって、Ｐ１〜Ｐ８の各曲線に基づいて、簡単に決定できる。上述のように、本実施例では第１の入出力導波路１０１の内で、両端に位置しているポート１およびポート８で、周波数ずれ量が大きいことから、本発明によって補正すべき周波数ずれの「補正量」も大きくすれば良い。
【００６０】
再び図５を参照すると、本実施例では、両端に位置しているポート１およびポート８において、導波路オフセット１０６の中心軸ずれ量をより大きくし、１次モードに変換されるパワー比を相対的に大きくする（１．５％）。また、第１の入出力導波路１０１の内で中央付近に位置するポート４およびポート５では、導波路オフセット１０６の中心軸ずれ量をゼロとしており、１次モードへ変換されるパワーが無いように設計している（０％）。このように、補償すべき周波数ずれ量の最大値に応じて、１次モード光の発生量を導波路オフセット１０６の中心軸ずれ量で制御している。
【００６１】
したがって、本発明のサイクリックＡＷＧでは、入力された光の全パワーに対して、１次モード励起機構（すなわち導波路オフセット１０６）において１次モード光に変換されるパワーの割合が、前記複数の第１の入出力導波路１０１の各々の導波路で異なることになる。
【００６２】
本発明のサイクリックＡＷＧは、さらに以下のように構成される。第１の入出力導波路１０１の各ポートでは、導波路オフセット１０６において一部の光パワーが１次モードに変換される。基底モード光および１次モード光は、ともに直線テーパ導波路１０８と第１のスラブ導波路１０２の接続点に到達する。このとき、マルチモード導波路１０７および直線テーパ導波路１０８を伝搬して生じる、基底モードの光に対する実効屈折率と１次モードの光に対する実効屈折率との差分は、波長（周波数）によって異なる。このため、マルチモード導波路１０７および直線テーパ導波路１０８を通過した後の、基底モード光および１次モード光の間の位相差も波長（周波数）によって変化することになる。したがって、直線テーパ導波路１０８の終端（接続部）における光フィールドの分布についても、そのピーク位置は波長（周波数）によって変化することになる。したがって、基底モード光および１次モード光の間の位相差は、所定の長さを有するマルチモード導波路１０７において、波長によって変化することになる。
【００６３】
言い換えれば、光フィールドの分布のピーク位置は、波長（周波数）依存特性を持つ。逆にこれを利用すれば、マルチモード導波路１０７および直線テーパ導波路１０８の長さを変化させることによって、光フィールドの分布のピーク位置の波長（周波数）依存特性を制御できる。
【００６４】
そこで、各ポートに対して、そのポートを透過する複数の光波（信号）の各周波数における周波数ずれ量に適合するように、すなわち、周波数ずれ量の周波数依存特性（波長依存特性）に適合するように、マルチモード導波路１０７とテーパ導波路１０８の長さを決定してやれば良い。上記の決定された長さによって、所定の波長（周波数）に対して基底モード光および１次モード光の間に「所定の位相差」が与えられる。このとき、「所定の位相差」によって、透過周中心波数のずれ量を補正する補正量の周波数（波長）特性（傾き・形状）が決定されていることになる。図３３とともに説明したように、ポート１〜ポート８のポート毎に、周波数ずれの大きさおよび周波数（波長）特性（傾き・形状）が把握されている。したがって、「所定の位相差」を与えて周波数ずれの補償量の周波数（波長）特性（傾き・形状）を決定することで、図３３から把握されるＰ１〜Ｐ８の周波数ずれの周波数（波長）特性に適合させることができる。
【００６５】
したがって、マルチモード導波路１０７およびテーパ導波路１０８の長さは、１次モード光と基底モード光との間の位相差を制御する手段として機能するとともに、周波数ずれの周波数（波長）特性に適合するように、補正量の周波数特性（傾き・形状）を決定するように機能することになる。本発明のこの機能によって、直線テーパ導波路１０８の終端での光フィールドのピーク位置のシフト量（導波路幅方向：ｐ軸）にしたがって、周波数ずれが補正され、かつ、あるポートを透過する、異なる周波数の複数の光波（信号）に対して、周波数ずれ量の周波数特性に適合するように、複数の透過中心波長を同時に一括して補正することができる。
【００６６】
図６は、本実施例における、直線テーパ導波路終端の光フィールド分布のピーク位置が、伝搬する光波の周波数により変化する様子をポートごとに示した図である。ここで縦軸のピーク位置ｐ（μｍ）は、図４におけるｐ座標軸の位置に対応し、ｐ＝０は直線テーパ導波路の中心位置となる。横軸は光波の周波数であって、波長番号１〜４８の範囲の周波数に対応する。既に述べたように、縦軸の光フィールド分布のピーク位置のシフトによって透過中心周波数を変更し補正することができる。したがって、図６の縦軸は、周波数ずれの「補正量」を意味する。ここで、図３３とともに説明した、ポート１〜ポート８のポート毎の周波数ずれの大きさおよび周波数（波長）特性と、図６に示した補正量の大きさおよび周波数特性とが対応している点に留意されたい。
【００６７】
例えば、ポート１およびポート８では、図３３で説明したＰ１およびＰ８の周波数ずれ量を相殺するように、図６のポート１およびポート８の補正量の大きさおよび周波数特性が設定されている。すなわち、概ね横軸の中央付近（１９４０００ＧＨｚ）でピーク位置が０（補正量が０）となり、横軸の両端で補正量が最大となるようにポート１およびポート８の補正量が設定されている。これは、図３３のＰ１およびＰ８で示される周波数ずれ量が、横軸の中央付近の波長番号２４付近で０であり、両端において最大となっていることに対応している。また、図６のポート１およびポート８の補正量は、その周波数特性の傾きが逆となっている。これも、図３３のＰ１およびＰ８の周波数ずれ量の傾きが逆になっていることと対応している。
【００６８】
また、ポート４およびポート５に着目すると。図５に示したように導波路オフセットの中心軸ずれ量が０μｍに設定されているので、図６に示した補正量は０となる。これは、図３３に示した曲線Ｐ４およびＰ５において、周波数ずれ量がほとんどなく、補正が不要であることに対応している。図６の各ポートにおける補正量の最大値および補正量の傾きの大きさは、図５に示した導波路オフセットの中心軸ずれ量に対応している。これは、例えば図５に示したポート１〜ポート４における導波路オフセットの中心軸ずれ量と、図６に示した補正量特性を対比すれば、明らかである。
【００６９】
さらに、図５に示したマルチモード導波路の長さが、ポート１〜ポート４の第１グループと、ポート５〜ポート８の第２グループとの間で、１７３μｍの不連続があることに留意されたい。図６に示した周波数ずれ「補正量」のカーブはいずれも、サイン関数状の形状を持っており２つのグループ間で、その位相が反転していることに注目されたい。上記２つのグループの間のマルチモード導波路の長さの不連続は、「補正量」のカーブの位相の反転を意味しており、図６における補正量の傾斜が正負逆転していることに対応する。
【００７０】
上述のように、本発明のサイクリックＡＷＧにおける直線テーパ導波路終端の光フィールドのピーク位置の変化によって、従来のサイクリックＡＷＧが持っていた透過中心周波数のずれが補正されることになる。この補正は、ポートごとに、導波路オフセット１０６の中心軸ずれ量を設定して、１次モード光の発生量を制御して行われる。またその補正量は、周波数によって変化し、１つのポート内に現れる異なる複数の周波数の光波に対して、周波数ずれ量の周波数特性に適合するように、複数の透過中心波長を同時に一括して補正することができる。
【００７１】
図７は、本実施例のサイクリックＡＷＧについて、透過中心波長のＩＴＵ-Ｔクリッドからのずれ量を示す図である。本実施例のサイクリックＡＷＧは温度調整タイプであり、使用する回折次数によって一定に保つ温度を微調整している。本実施例のサイクリックＡＷＧにおけるＩＴＵ−Ｔクリッドからからの周波数ずれは、最大でも±１．２ＧＨｚ（±０．０１０ｎｍ）であり、従来のサイクリックＡＷＧ（図３２）と比較して、周波数ずれ量が約１／５に低減されている。透過中心周波数（波長）がよりＩＴＵ−Ｔクリッドに整合したサイクリックＡＷＧが実現されている。
【００７２】
なお、本実施形態で説明したサイクリックＡＷＧの各ポートの設計値（図５）では、ポート４およびポート５は導波路オフセットの軸ずれを持たせておらず、１次モードも励起されていない。このように１次モードを励起させる必要のないポート、すなわちＩＴＵ−Ｔグリッドからの周波数ずれを補償する必要のないポートについては、当然のことながら、導波路オフセット１０６、マルチモード導波路１０７、直線テーパ導波路１０８を設ける必要はない。これらのポートは、第１の入出力導波路１０１と第１のスラブ導波路１０２とを直接接続するようにしても良い。後述する他の実施例においても同様である。
【００７３】
本実施例のサイクリックＡＷＧは、ＡＷＧの使用温度を回折次数に応じて微調整する温度調整タイプであった。本発明は、次の実施例で説明するように、アサーマル化された非温度調整タイプのサイクリックＡＷＧにも適用できる。
【実施例２】
【００７４】
本発明の実施例２に係る光波長合分波回路は、アサーマル化したサイクリックＡＷＧに対して、実施例１で説明した本発明に特有の構成を適用したものである。本実施例のサイクリックＡＷＧでは、ＡＷＧごとに温度調整をする必要がない。周波数ずれの補償量は、実施例１に比べて大きくなる。以下、詳細に本実施例のサイクリックＡＷＧの構成および動作を説明する。
【００７５】
図８は、本発明の実施例２のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。サイクリックＡＷＧ２００は、従来技術のＡＷＧと同様に、第１の入出力導波路２０１、第１のスラブ導波路２０２、アレイ導波路２０３、第２のスラブ導波路２０４、および第２の入出力導波路２０５を備えている。本発明のサイクリックＡＷＧ２００は、第１の入出力導波路１０１および第１のスラブ導波路２０２の間に、１次モード光励起機構である導波路オフセット２０６、マルチモード導波路２０７および直線テーパ導波路２０８をさらに備えている。本実施例のサイクリックＡＷＧ２００においては、温度調整を不要とするために、第１のスラブ導波路２０２の途中に、導波路を分断する溝２０９が形成され、溝２０９内にはシリコーン樹脂が充填されている。この溝２０９によって、アサーマルサイクリックＡＷＧを実現する。
【００７６】
図９は、本実施例のアサーマルサイクリックＡＷＧにおいて、溝を横切る断面の構成を示す図である。図９は、図８の第１のスラブ導波路２０２内の線分ＡＡ´部分の断面構造を拡大して示している。図９においてスラブ導波路２０２は、シリコン基板２１０上に構成されており、導波路コア２１１およびクラッド２１２を含む。複数の溝２０９は、導波路コア２１１およびクラッド２１１の一部を取り除いて形成され、導波路コア２１１を分断している。
【００７７】
アサーマルサイクリックＡＷＧ２００の各部の構成パラメータは、以下のような構成を持つ。すべての導波路については、コア・クラッド間比屈折率差が１．５％、コア厚４．５μｍである。第１の入出力導波路２０１、アレイ導波路２０３および第２の入出力導波路２０５のコア幅は４．５μｍである。アレイ導波路２０３は５０本の導波路を持ち、内側の導波路より一定量ΔＬずつ順次長くなるよう設計され、ΔＬは２５４．５９８７μｍである。
【００７８】
図９に示したように、溝２０９は複数の溝に分割されている。これは、複数の溝を構成する場合のほうが、単一の溝で構成する場合と比べて、放射損失をより低減することができるからである。アレイ導波路２０３では、各々の導波路が一定量ΔＬ順次長くなるよう設計されている。すなわち、隣り合う２つの導波路の導波路長の差がΔＬとなっている。第１のスラブ導波路２０２において複数の溝２０９によって分断される長さの和は、アレイ導波路２０３の各導波路長に応じて、各導波路に入力する光波が、ΔＬに比例した量のΔＬ´順次長くなるような形状をしている。
【００７９】
ここでαをアレイ導波路およびスラブ導波路の実効屈折率ｎの温度係数（α＝ｄｎ／ｄＴ、Ｔは温度）、α´を溝に挿入された温度補償材料の屈折率ｎ´の温度係数（α´＝ｄｎ´／ｄＴ）とする。このとき、本実施例のサイクリックＡＷＧでは、ΔＬ´＝ΔＬ／（１−α´／α）の関係を満たすように設計されている。これにより、アレイ導波路およびスラブ導波路での光路長差の温度変化が、温度補償材料の光路長差の温度変化によって相殺され、透過中心波長の温度依存性が補償されている。温度補償材料としては、特にα´がαと異符号であり、かつ｜α´｜が｜α｜に比較して十分大きいような材料が好ましい。このような条件の材料としては、本実施例で適用されている光学樹脂であるシリコーン樹脂があり、α´はおよそ−３５×αである。
【００８０】
第１のスラブ導波路２０２および第２のスラブ導波路２０４の長さは、それぞれ１１２８μｍである。第１のスラブ導波路２０２に接続する部分の直線テーパ導波路２０８の配列間隔は１５μｍであり、第１のスラブ導波路２０２に接続する部分のアレイ導波路２０３の導波路間隔および第２のスラブ導波路２０４に接続する部分のアレイ導波路２０３の導波路間隔は、それぞれ１０μｍである。第１の入出力導波路２０１は、８本の導波路から構成されており、光合分波器としてのポート数は８である。隣接する２つのポート間の合分波光周波数間隔は１００ＧＨｚで、ＦＳＲは８００ＧＨｚを目標値として狙って設計されている。
【００８１】
本実施例のアサーマルサイクリックＡＷＧによって合分波される信号光の各光周波数は実施例１と同様であり、図２で表したものである。第１の入出力導波路２０１のポート１からポート８において、回折次数に対応した複数の透過波長が使用され、１９６４００ＧＨｚ（波長１５２６．４３８ｎｍ）から１９１７００ＧＨｚ（波長１５６３．８６２ｎｍ）までの４８チャネルの信号光が合分波される。
【００８２】
図１０は、実施例２のサイクリックＡＷＧにおける導波路オフセットから直線テーパ導波路近傍をまでを拡大した図である。実施例１で図８に示した構成と同様である。第１の入出力導波路１０１の内の１つのポート（入出力導波路）について示されており、構成要素の各符号は、図８に示したものと同一である。本実施例においてマルチモード導波路２０７は、テーパ導波路２０８を介して第１のスラブ導波路２０２に接続されている。マルチモード導波路２０７の導波路幅は７μｍであり、直線テーパ導波路２０８の導波路幅は、第１のスラブ導波路２０２に接続する部分で１１．５μｍである。ここで、導波路オフセット２０６では、直線テーパによってマルチモード導波路２０７と同等までコア幅を拡大し、さらに、導波路コアの中心軸をずらしてマルチモード導波路２０７に接続している。導波路オフセット２０６のこの不連続なコア接続部において、基底モード光の一部のパワーが変換され１次モード光が励起される。
【００８３】
図１１は、本発明の実施例２のサイクリックＡＷＧの各ポートにおける透過中心波長の補償に関連するパラメータ値を示した図である。８つのポートの各ポートについて、導波路オフセット２０６の中心軸ずれ量（μｍ）、導波路オフセットにおいて基底モードから１次モードに変換される光パワーの比率（％）、マルチモード導波路２０７の長さ（μｍ）および直線テーパ導波路２０８の長さ（μｍ）の設計値を示した。
【００８４】
本発明のアサーマル化したサイクリックＡＷＧでも、従来技術の構成によってＡＷＧを作製した場合の透過中心周波数（透過中心波長）の周波数ずれ（波長ずれ量）を相殺するように、スラブ導波路との接続部における導波路幅方向（ｐ軸）の光フィールドのピーク位置を調整する。光フィールドのピーク位置は、１次モード光の発生量および位相を、相殺すべき「ずれ量」に応じて設定することによって実現できる。
【００８５】
本発明のアサーマル化したサイクリックＡＷＧでも、光フィールドのピーク位置を調整する手段として、１次モード光の発生量を制御する手段、および、１次モード光と基底モード光との間の位相差を制御する手段を備える。これらの手段を組み合わせて、１次モード光の発生量および位相を調整し、スラブ導波路との接続部における導波路幅方向の光フィールドのピーク位置を調整する。
【００８６】
実施例１と異なり、本実施例のサイクリックＡＷＧは、アサーマル化されているのでＡＷＧの使用温度の微調整は行わない非温度調整タイプを前提としている。したがって、本実施例のサイクリックＡＷＧが補償すべき周波数ずれ量は、図３１に示したものとなる。図３２で示した実施例１で補償すべき周波数ずれ量と場合と比べて、ずれ量の大きさおよび周波数依存特性（波長依存特性）が大きく異なっている。したがって、実施例１とは異なる設定によって、光フィールドのピーク位置の調整を行うことになる。ここで、実施例１と同様に、各ポートにおいて補償すべき周波数ずれ量をより具体的に明らかにするために、ポート毎の周波数ずれ量を決定する。
【００８７】
図３４は、アサーマル化されたサイクリックＡＷＧのポート毎の周波数ずれ量を説明する図である。各プロット点は、図３１に示した周波数ずれの波長依存性を示したものと同一である。図３４の横軸は波長番号であって、左側から右側に向かって波長番号１〜４８が対応しており、縦軸は各波長番号（波長）に対して透過中心周波数の周波数ずれ量が表記されている。したがって、横軸を周波数に読み替えた場合は、横軸の右側で周波数がより低く、左側で周波数がより高くなることに注意されたい。簡単には、周波数依存特性および波長依存特性は、傾きの極性が逆になると考えれば良い。
【００８８】
左端の波長番号１〜８に対応する繋がった８つのプロット点群１１０１は、回折次数２４２の波長群に対応している。同様に、右端の波長番号４１〜４８に対応する繋がった８つのプロット点群１１０６は、回折次数２３７の波長群に対応している。本発明のアサーマル化したサイクリックＡＷＧでも、スラブ導波路の接続部における導波路幅方向の光フィールドのピーク位置を調整することによって、ポート毎に、周波数ずれを補償する。したがって、まずポート毎の周波数ずれ量を把握し、そのずれ量に応じた周波数補償を行う必要がある。
【００８９】
図３４では、ポート１に対応する波長の複数のプロット点を結んだ曲線をＰ１と表記している。ここで、ポート１に対応する波長は、図３の表で１と表記された列の６つの周波数（１９６４００、１９５６００、１９４８００、１９４０００、１９３２００、１９２４００ＧＨｚ）に対応している。曲線Ｐ１が、ポート１に対応する波長に対して、補償すべき周波数ずれの周波数特性を示している。同様に、ポート８に対応する波長の複数のプロット点を結んだ曲線をＰ８と表記している。ここで、ポート８に対応する波長は、図３の表の８と表記された列の６つの周波数（１９５７００、１９４９００、１９４１００、１９３３００、１９２５００、１９１７００Ｇ）に対応している。曲線Ｐ８が、ポート８に対応する波長に対して、補償すべき周波数ずれの周波数特性を示している。図３４には示さないが、同様にポート２〜ポート７に対して、曲線Ｐ２〜Ｐ７を想定できる。
【００９０】
このように図３４から、ポート１〜ポート８のポート毎に、周波数ずれの大きさおよび周波数（波長）特性が把握できる。図３４からは、ポート１に比べて、ポート８のほうが周波数のずれ量の最大値が大きいことがわかる。また、周波数すれ量が０となる波長（光周波数）は、ポート１からポート８にかけて、長波長側にシフトしていることも分かる。したがって、このようなポート毎に異なる周波数ずれの最大量および周波数特性（傾き・形状）に応じた補償をすることで、実施例１の場合と同様に、各々のポートに対して、ポートごとの周波数ずれ量の周波数特性に適合するように、効果的に周波数ずれを抑えることができる。１つのポート内に現われる複数の異なる周波数に対する「補正量」の周波数特性も、図３４の各プロット点から把握できるＰ１〜Ｐ８の各曲線に基づいて、簡単に決定できる。
【００９１】
再び図１１を参照すると、本実施例では、ポート１からポート８にかけてポート番号が大きいほど、導波路オフセット２０６の中心軸ずれ量を順次大きくし、１次モードに変換されるパワー比を相対的に大きくしている（２．５％から６．０％へ）。このように、補償すべき周波数ずれ量の最大値に応じて、１次モード光の発生量を導波路オフセット２０６の中心軸ずれ量で制御している。
【００９２】
本発明のアサーマル化されたサイクリックＡＷＧは、実施例１と同様にさらに以下のように、マルチモード導波路２０７および直線テーパ導波路２０８の長さを変化させることによって、光フィールドの分布のピーク位置の波長（周波数）依存特性を制御している。  そこで、各ポートに対して、そのポートを透過する複数の光波（信号）の各周波数における周波数ずれ量に適合するように、すなわち、周波数ずれ量の周波数依存特性（波長依存特性）に適合するように、マルチモード導波路２０７とテーパ導波路２０８の長さを決定してやれば良い。
【００９３】
上記の決定された長さによって、所定の周波数（波長）に対して、基底モード光および１次モード光の間に「所定の位相差」が与えられる。このとき、「所定の位相差」によって、透過周中心波数のずれ量を補正する補正量の周波数（波長）特性（傾き・形状）が決定されていることになる。図３４とともに説明したように、ポート１〜ポート８のポート毎に、周波数ずれの大きさおよび周波数（波長）特性（傾き・形状）が把握されている。したがって、「所定の位相差」を与えて周波数ずれの補償量の周波数（波長）特性（傾き・形状）を決定することで、図３４から把握されるＰ１〜Ｐ８の周波数ずれの周波数（波長）特性に適合させることができる。
【００９４】
図３４からは、周波数ずれ量が０となる波長（周波数）がポートによって少しずつ波長番号が大きい方向に変動していることが分かる。したがって、ポート毎に、周波数ずれ量が０となる波長（周波数）に適合するように、マルチモード導波路２０７およびテーパ導波路２０８の長さを決定してやれば良い。本実施例では図１１に示したように、マルチモード導波路２０６の長さをポート１からポート８に向かって、順次短くしていくことによって、後述するように周波数ずれの補正量のカーブ（サイン関数）の位相を調整している。
【００９５】
図１２は、本実施例における、直線テーパ導波路終端の光フィールド分布ピーク位置の、伝搬する光波の周波数による変化をポート毎に示した図である。ここで縦軸のピーク位置ｐ（μｍ）は、図１０におけるｐ座標軸の位置に対応し、ｐ＝０は直線テーパ導波路の中心位置となる。横軸は光波の周波数であって、波長番号１〜４８の範囲の周波数に対応する。既に述べたように、縦軸の光フィールド分布のピーク位置のシフトによって透過中心周波数を変更し補正することができる。したがって、図１２の縦軸は、周波数ずれの「補正量」を意味する。
【００９６】
実施例１の場合と同様に、図３４とともに説明した、ポート１〜ポート８のポート毎の周波数ずれの大きさおよび周波数（波長）特性と、図１２に示した「補正量」の大きさおよび周波数特性が対応している点に留意されたい。すなわち、図３４で示したＰ１〜Ｐ８の周波数ずれ量の特性と、図１２に示した各ポートの周波数ずれの「補正量」の特性とは、相互に逆特性となっている。例えば、図１２の周波数ずれ補正量の振幅（最大値）は、図３４の周波数ずれ量の最大値と対応している。そして、各ポートの周波数ずれの補正量の振幅は、図１１における導波路オフセット２０６の中心軸ずれ量と対応している。また、図１２の周波数ずれ補正量が０の位置は、図３４の周波数ずれ量が０の位置と対応している。そして、各ポートの周波数ずれ補正量が０の位置は、図１１におけるマルチモード導波路２０７の長さによって制御（設定）されている。
【００９７】
実施例１の図６および実施例の図１２における、周波数ずれの補正量のカーブは、より広い周波数範囲で示せば、サイン関数状の特性となる。そして、導波路オフセット２０６の中心軸ずれ量は、このサイン関数状の特性の最大振幅を決定していると考えることができる。また、マルチモード導波路２０７およびテーパ導波路２０８の長さが、サイン関数状の特性の位相を決定していると考えることができる。
【００９８】
実施例１および実施例２のサイクリックＡＷＧでは、光フィールドのピーク位置を調整する手段として、１次モード光の発生量を制御する手段が導波路オフセットに対応することになる。また１次モード光と基底モード光との間の位相差を制御（設定）する手段がマルチモード導波路２０７およびテーパ導波路２０８の長さに対応することになる。これらの手段を組み合わせて、１次モード光の発生量および位相を調整し、スラブ導波路の接続部における導波路幅方向の光フィールドのピーク位置を調整する。このように、本実施例のアサーマル化したサイクリックＡＷＧにおける直線テーパ導波路終端の光フィールドのピーク位置の変化によって、従来のサイクリックＡＷＧが持っていた透過中心周波数のずれは、補正されることになる。
【００９９】
透過中心周波数のずれの補正は、ポートごとに、導波路オフセット１０６の中心軸ずれ量を設定して、１次モード光の発生量を制御して行われる。またその補正量は、周波数によって変化し、１つのポート内に現れる異なる複数の周波数の光波に対して、周波数ずれ量の周波数特性に適合するように、複数の透過中心波長を同時に一括して補正することができる。すなわち、１つのポート内に現れる異なる複数の周波数の光波に対して、周波数ずれ補正量は周波数によって変化している。
【０１００】
図１３は、実施例２のサイクリックＡＷＧについて、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれ量を示す図である。本実施例のサイクリックＡＷＧはアサーマル化されており、非温度調整タイプであって、ＡＷＧの温度調節は行われない。本実施例のサイクリックＡＷＧにおけるＩＴＵ−Ｔクリッドからからの周波数ずれは、最大でも±１．７ＧＨｚ（±０．０１４ｎｍ）であり、従来のサイクリックＡＷＧでアサーマル化を前提とした場合（図３１）に比較して、周波数ずれ量が約１／５に低減されている。透過中心周波数（波長）がよりＩＴＵ−Ｔクリッドに整合したサイクリックＡＷＧが実現されている。
【０１０１】
なお、本実施例では、温度調整を不要とするための溝２０９を第１のスラブ導波路２０２中に設けるようにしたが、例えば、第２のスラブ導波路２０４やアレイ導波路２０３上に複数の溝２０９を設け、シリコーン樹脂を充填する構成にしても良いことは言うまでもない。
【０１０２】
上述の実施例１および実施例２では、導波路オフセット１０６、２０６を利用して、１次モード光の発生量を制御する例を示したが、これだけに限られない。１次モード光の発生量を制御して、透過中心周波数のずれの補正行うために、他の手段を利用することが可能であって、次の実施例では、本発明の別の構成によるサイクリックＡＷＧを示す。
【実施例３】
【０１０３】
図１４は、本発明の実施例３のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。本実施例のサイクリックＡＷＧ３００は、従来技術のＡＷＧと同様に、第１の入出力導波路３０１、第１のスラブ導波路３０２、アレイ導波路３０３、第２のスラブ導波路３０４、および第２の入出力導波路３０５を備えている。本発明のサイクリックＡＷＧ３００は、第１の入出力導波路３０１および第１のスラブ導波路３０２の間に、光スプリッタ３０６、２本のアーム導波路から成る遅延回路３０７、光モード合成カプラ３０８、マルチモード導波路３０９、直線テーパ導波路３１０をさらに備えている。
【０１０４】
本実施例においては、光スプリッタ３０６、２本のアーム導波路から成る遅延回路３０７、光モード合成カプラ３０８、マルチモード導波路３０９、直線テーパ導波路３１０が干渉回路を構成している。すなわち、複数の第１の入出力導波路の各々から入力された基底モード光の一部を、１次モード光に変換する１次モード励起機構は、光スプリッタ３０６、２本のアーム導波路から成る遅延回路３０７、光モード合成カプラ３０８に対応する。
【０１０５】
サイクリックＡＷＧ３００の各部の構成パラメータは、実施例１の構成とほぼ同一であって、以下のような構成を持つ。すべての導波路については、コア・クラッド間比屈折率差が１．５％、コア厚４．５μｍである。第１の入出力導波路３０１、アレイ導波路３０３、第２の入出力導波路３０５および遅延回路３０７のアーム導波路のコア幅は、４．５μｍである。アレイ導波路３０３は５０本の導波路を持ち、内側の導波路より一定量ΔＬずつ順次長くなるよう設計され、ΔＬは２５４．２４７５μｍである。
【０１０６】
また第１のスラブ導波路３０２および第２のスラブ導波路３０４の長さはそれぞれ１１２８μｍである。第１のスラブ導波路３０２に接続する部分の直線テーパ導波路３０８の配列間隔は１５μｍであり、第１のスラブ導波路３０２に接続する部分のアレイ導波路３０３の導波路間隔および第２のスラブ導波路３０４に接続する部分のアレイ導波路３０３の導波路間隔は、それぞれ１０μｍである。第１の入出力導波路３０１は、８本の導波路から構成されており、光合分波器としてのポート数は８である。隣接する２つのポート間の合分波光周波数間隔は１００ＧＨｚで、ＦＳＲは８００ＧＨｚを目標値として狙って設計されている。
【０１０７】
本実施例のサイクリックＡＷＧによって合分波される信号光の各光周波数は実施例１と同様であり、図２で表したものである。第１の入出力導波路３０１のポート１からポート８において、回折次数に対応した複数の透過波長が使用され、１９６４００ＧＨｚ（波長１５２６．４３８ｎｍ）から１９１７００ＧＨｚ（波長１５６３．８６２ｎｍ）までの４８チャネルの信号光が合分波される。
【０１０８】
図１５は、実施例３のサイクリックＡＷＧにおける光スプリッタから直線テーパ導波路近傍をまでを拡大した図である。第１の入出力導波路３０１の内の１つのポート（入出力導波路）について示されており、構成要素の各符号は、図１４に示したものと同一である。本実施例においてマルチモード導波路３０９の導波路幅は７μｍであり、直線テーパ導波路３１０の導波路幅は、第１のスラブ導波路３０２に接続する部分で１１．５μｍである。光スプリッタ３０６として、方向性結合器を用いている。
【０１０９】
遅延回路３０７は第１のアーム導波路３０７ａおよび第２のアーム導波路３０７ｂから構成される。光モード合成カプラ３０８としては導波路幅が非対称な方向性結合器を用いており、第１のアーム導波路３０７ａに接続する導波路３０８ａの幅を２μｍ、第２のアーム導波路３０７ｂに接続する導波路３０８ｂの幅を７μｍとした。また第１のアーム導波路３０７ａから導波路３０８ａへ、および、第２のアーム導波路３０７ｂから導波路３０８ｂへはテーパ導波路により滑らかに導波路幅が変換されている。導波路３０８ａ、３０８ｂの長さは、テーパ導波路を含めて５００μｍとした。
【０１１０】
このとき導波路３０８ａの基底モード実効屈折率と、導波路３０８ｂの１次モード実効屈折率はほぼ等しくなっており、第１のアーム導波路３０７ａから導波路３０８ａに入力する基底モード光は、導波路３０８ｂの１次モードに結合する。また第２のアーム導波路３０７ｂから入力する基底モード光は、そのまま導波路３０８ｂを基底モードで伝播する。したがって、マルチモード導波路３０９へは基底モードと１次モードが合成されて出力される。本実施例の設計では、光モード合成カプラ３０８の、導波路３０８ａから導波路３０８ｂへの結合率は７０％である。 
本実施例のサイクリックＡＷＧは、実施例１と同様にＡＷＧの使用温度を回折次数に応じて微調整する温度調整タイプを前提としている。本実施例のサイクリックＡＷＧでは、ＡＷＧごとに温度調整を行うことによって、さらに透過中心周波数のずれ量を抑えるよう動作する。したがって、本実施例のサイクリックＡＷＧにおいて補償すべき周波数ずれ量は、実施例１における周波数ずれの特性として説明した図３２に示したものとなる。各ポートにおいて補償すべき周波数ずれ量は、実施例１の場合と同じである。
【０１１１】
図１６は、本発明の実施例３のサイクリックＡＷＧの各ポートにおける透過中心波長の補償に関連するパラメータ値を示した図である。８つのポートの各ポートについて、光スプリッタ３０６の分岐比、第２のアーム導波路３０７ｂに対する第１のアーム導波路３０７ａの長さの差、光モード合成カプラ３０８から出力する光の全パワーに対する１次モード光のパワー比率、マルチモード導波路３０９の長さ（μｍ）および直線テーパ導波路３１０の長さ（μｍ）の設計値を示した。
【０１１２】
本実施例では、実施例１および実施例２における導波路オフセット１０６および導波路オフセット２０６に代えて、光スプリッタ３０６からマルチモード導波路３０９までの部分が、１次モード光の発生量および位相を制御するように動作する。本実施例では、第１の入出力導波路３０１の内の端に位置するポート１およびポート８において光スプリッタ３０６の分岐比を大きくすることによって、１次モードに変換されるパワー比を大きくしている。また、第１の入出力導波路３０１の内の中央付近に位置するポート４およびポート５において光スプリッタ３０６の分岐比をゼロとしており、１次モードへ変換されるパワーが無いように設計している。
【０１１３】
各ポートの光スプリッタ３０６により第１のアーム導波路３０７ａに分岐された一部の光パワーが、光モード合成カプラ３０８によって１次モードに変換される。基底モード光および１次モード光がともに、直線テーパ導波路３１０および第１のスラブ導波路３０２の接続点（直線テーパ導波路３１０の終端部）に到達する。この接続点へ到達する光の基底モード光および１次モード光の間の位相差は、第１のアーム導波路３０７ａと第２のアーム導波路３０７ｂの長さの差と、所定の長さを有するマルチモード導波路３０９および直線テーパ導波路３１０により生じる。その位相差は、波長（周波数）によって変化するため、直線テーパ導波路３１０の終端での光フィールド分布においては、そのピーク位置が、波長によって（依存して）導波路幅方向（ｐ軸上で）に変化する。
【０１１４】
ここで、本実施例における、直線テーパ導波路３１０の終端部へ到達する光の基底モード光および１次モード光の間の位相差について考える。両モード光間の位相差は、第１のアーム導波路３０７ａと第２のアーム導波路３０７ｂとの間の長さの差により与えられる位相差（第１の位相差）と、所定の長さを有するマルチモード導波路３０９および直線テーパ導波路３１０により与えられる位相差（第２の位相差）の和となる。本実施例では、２つの位相差の和が、補償すべき周波数ずれに応じて設定されるべき量になっていれば、２種類の位相差を分配する比率はどのようにも設定することができる。本実施例では、ポート１からポート８における第１のアーム導波路３０７ａおよび第２のアーム導波路３０７ｂの長さをそれぞれ同一とし、すべてのポートに対して一定の位相差（第１の位相差）を与えた上で、各ポートのマルチモード導波路３０９の長さを調節することによって、ポートごと異なる位相差（第２の位相差）を調整している。
【０１１５】
したがって、本実施例では、１次モード励起機構は、光スプリッタと、前記光スプリッタに接続する第１のアーム導波路および第２のアーム導波路と、前記第１のアーム導波路および第２のアーム導波路に接続し、前記第２のアーム導波路から入力する基底モード光を１次モードに変換し、前記第１のアーム導波路から入力する基底モードと合流させて出力する光モード合成カプラで構成される。基底モード光および１次モード光の間の位相差は、第１のアーム導波路と第２のアーム導波路の設定された光路長差および所定の長さを有するマルチモード導波路３０９とテーパ導波路３１０によって、波長に依存して変化することになる。
【０１１６】
本実施例においても、１次モード光の発生量および位相を調整し、スラブ導波路の接続部における導波路幅方向の光フィールドのピーク位置を調整することができる。サイクリックＡＷＧにおける直線テーパ導波路終端の光フィールドのピーク位置の変化によって、従来のサイクリックＡＷＧが持っていた透過中心周波数のずれが補正されることになる点で、実施例１および実施例２と全く同様に動作する。
【０１１７】
図１７は、本実施例における、直線テーパ導波路終端の光フィールド分布ピーク位置の、伝搬する光波の周波数による変化をポートごとに示した図である。ここで縦軸のピーク位置ｐ（μｍ）は、図１５におけるｐ座標軸の位置に対応し、ｐ＝０は直線テーパ導波路の中心位置となる。横軸は光波の周波数であって、波長番号１〜４８の範囲の周波数に対応する。既に述べたように、縦軸の光フィールド分布のピーク位置のシフトによって透過中心周波数を変更し補正することができる。したがって、図１７の縦軸は、周波数ずれの「補正量」を意味する。当然のことではあるが、実施例１と同じ周波数ずれを補正するための補正量の特性であるため、図６および図１７はほとんど同一の特性となる。
【０１１８】
本実施例では、透過中心周波数のずれの補正は、ポートごとに、光スプリッタ３０６の分岐比を設定して、１次モード光の発生量を制御して行われる。またその補正量は、周波数によって変化し、１つのポート内に現れる異なる複数の周波数の光波に対して、周波数ずれ量の周波数特性に適合するように、複数の透過中心波長を同時に一括して補正することができる。すなわち、１つのポート内に現れる異なる複数の周波数の光波に対して、周波数ずれ補正量は、周波数によって変化している。
【０１１９】
図１８は、実施例２のサイクリックＡＷＧについて、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれ量を示す図である。本実施例のサイクリックＡＷＧは温度調整タイプであり、使用する回折次数によって一定に保つ温度を微調整している。本実施例のサイクリックＡＷＧにおけるＩＴＵ−Ｔクリッドからからの周波数ずれは、最大でも±１．２ＧＨｚ（±０．０１０ｎｍ）であり、従来のサイクリックＡＷＧ（図３２）と比較して、周波数ずれ量が約１／５に低減されている。透過中心周波数（波長）がよりＩＴＵ−Ｔクリッドに整合したサイクリックＡＷＧが実現されている。
【０１２０】
本実施例においては、図１５に示したように、光モード合成カプラ３０８として、非対称な方向性結合器を適用したが、光モード合成カプラ３０８の具体的な構成は方向性結合器だけに限定されない。
【０１２１】
図１９は、光モード合成カプラの別の構成例を拡大して示した図である。図１９の構成の光モード合成カプラ３０８は、図１５に示したのと同様に非対称な方向性結合器ではあるが、導波路３０８ａに接続する出力導波路は、溝３１１によって終端されている。ここで、溝３１１には光波を吸収するような遮光材料が挿入されている。また遮光材料と出力導波路との界面は導波路に垂直ではなく、垂直面から８度傾いている。図１９の光モード合成カプラの構成を採用することにより、図１５の構成に比較して、導波路３０８ａから導波路３０８ｂに結合せずに僅かに残る光を遮断して、第１のスラブ導波路３０２などに迷光が侵入することを抑制する。また、迷光の反射も抑制することができるため、クロストークおよび反射特性により優れたサイクリックＡＷＧを実現可能である。
【０１２２】
図２０は、光モード合成カプラのさらに別の構成例を拡大して示した図である。図２０の構成の光モード合成カプラ３０８は、図１５に示したのと同様に非対称な方向性結合器ではあるが、導波路３０８ａはその幅が徐々に狭くなり、幅が無くなって終端する構造になっている。このとき、導波路３０８ａ、３０８ｂの長さは１５００μｍに設計されている。図２０の光モード合成カプラの構成を採用することにより、図１５の構成に比較して、導波路３０８ａから導波路３０８ｂへの光波の結合率をほぼ１００％にすることができる。このため、損失特性により優れたサイクリックＡＷＧが実現可能である。
【０１２３】
また本実施例においては、図１５のように、光スプリッタ３０６として、単一の方向性結合器を適用したが、光スプリッタ３０６はこの構成に限定されない。例えば、非対称Ｙ分岐回路、ＭＭＩ、波長無依存カプラ（ＷＩＮＣ）によっても実現することができる。
【０１２４】
本実施例においても、実施例１と同様に、サイクリックＡＷＧにおける直線テーパ導波路終端の光フィールドのピーク位置の変化によって、従来のサイクリックＡＷＧが持っていた透過中心周波数のずれが補正されることになる。この補正は、ポートごとに、光スプリッタ３０６の分岐比を設定して、１次モード光の発生量を制御して行われる。またその補正量は、周波数によって変化し、１つのポート内に現れる異なる複数の周波数の光波に対して、周波数ずれ量の周波数特性に適合するように、複数の透過中心波長を同時に一括して補正することができる。実施例３の構成を、アサーマル化することもできる。次の実施例は、実施例３のサイクリックＡＷＧの構成に対して、実施例２のアサーマル化ＡＷＧの構成を組み合わせたものとなる。
【実施例４】
【０１２５】
図２１は、本発明の実施例４のサイクリックＡＷＧの構成を示す平面図である。本実施例のサイクリックＡＷＧ４００は、従来技術のＡＷＧと同様に、第１の入出力導波路４０１、第１のスラブ導波路４０２、アレイ導波路４０３、第２のスラブ導波路４０４、および第２の入出力導波路４０５を備えている。本発明のサイクリックＡＷＧ４００は、実施例３と同様に、第１の入出力導波路４０１および第１のスラブ導波路４０２の間に、光スプリッタ４０６、２本のアーム導波路から成る遅延回路４０７、光モード合成カプラ４０８、マルチモード導波路４０９、直線テーパ導波路４１０を備えている。本実施例では、さらに、温度調整を不要とするために、第１のスラブ導波路４０２の途中に、導波路を分断する溝４０９が形成され、溝４０９内にはシリコーン樹脂が充填されている。この溝４０９によって、アサーマルサイクリックＡＷＧを実現する。
【０１２６】
アサーマルサイクリックＡＷＧ４００の各部の構成パラメータは、以下のような構成を持つ。すべての導波路については、コア・クラッド間比屈折率差が１．５％、コア厚４．５μｍである。第１の入出力導波路４０１、アレイ導波路４０３、第２の入出力導波路４０５、および遅延回路４０７のアーム導波路のコア幅は４．５μｍである。アレイ導波路４０３は５０本の導波路を持ち、内側の導波路より一定量ΔＬずつ順次長くなるよう設計され、ΔＬは２５４．６０μｍである。
【０１２７】
図２１に示したように、溝４０９は複数の溝に分割されている。これは、複数の溝を構成する場合のほうが、単一の溝で構成する場合と比べて、放射損失をより低減することができるからである。アレイ導波路４０３では、各々の導波路が一定量ΔＬ順次長くなるよう設計されている。すなわち、隣り合う２つの導波路の導波路長の差がΔＬとなっている。第１のスラブ導波路４０２において複数の溝４０９によって分断される長さの和は、アレイ導波路４０３の各導波路長に応じて、各導波路に入力する光波が、ΔＬに比例した量のΔＬ´＝１／３４×ΔＬ順次長くなるような形状をしている。
【０１２８】
また、第１のスラブ導波路４０２および第２のスラブ導波路４０４の長さはそれぞれ１１２８μｍである。第１のスラブ導波路４０２に接続する部分の直線テーパ導波路４０８の配列間隔は１５μｍであり、第１のスラブ導波路４０２に接続する部分のアレイ導波路４０３の導波路間隔および第２のスラブ導波路４０４に接続する部分のアレイ導波路４０３の導波路間隔は、それぞれ１０μｍである。第１の入出力導波路４０１は、８本の導波路から構成されており、光合分波器としてのポート数は８である。隣接する２つのポート間の合分波光周波数間隔は１００ＧＨｚで、ＦＳＲは８００ＧＨｚを目標値として狙って設計されている。
【０１２９】
本実施例のサイクリックＡＷＧによって合分波される信号光の各光周波数は実施例１〜実施例３と同様であり、図２で表したものである。第１の入出力導波路４０１のポート１からポート８において、回折次数に対応した複数の透過波長が使用され、１９６４００ＧＨｚ（波長１５２６．４３８ｎｍ）から１９１７００ＧＨｚ（波長１５６３．８６２ｎｍ）までの４８チャネルの信号光が合分波される。
【０１３０】
図２２は、実施例４のサイクリックＡＷＧにおける光スプリッタから直線テーパ導波路近傍をまでを拡大した図である。第１の入出力導波路４０１の内の１つのポート（入出力導波路）について示されており、構成要素の各符号は、図２１に示したものと同一である。本実施例においてマルチモード導波路４０９の導波路幅は７μｍであり、直線テーパ導波路４１０の導波路幅は、第１のスラブ導波路４０２に接続する部分で１１．５μｍである。光スプリッタ４０６として、方向性結合器を用いている。
【０１３１】
遅延回路４０７は第１のアーム導波路４０７ａおよび第２のアーム導波路４０７ｂから構成される。光モード合成カプラ４０８としては導波路幅が非対称な方向性結合器を用いており、第１のアーム導波路４０７ａに接続する導波路４０８ａの幅を２μｍ、第２のアーム導波路４０７ｂに接続する導波路４０８ｂの幅を７μｍとした。また第１のアーム導波路４０７ａから導波路４０８ａへ、および、第２のアーム導波路４０７ｂから導波路４０８ｂへはテーパ導波路により滑らかに導波路幅が変換されている。導波路４０８ａ、４０８ｂの長さは、テーパ導波路を含めて５００μｍとした。
【０１３２】
このとき導波路４０８ａの基底モード実効屈折率と、導波路４０８ｂの１次モード実効屈折率はほぼ等しくなっており、第１のアーム導波路４０７ａから導波路４０８ａに入力する基底モード光は、導波路４０８ｂの１次モードに結合する。また第２のアーム導波路４０７ｂから入力する基底モード光は、そのまま導波路４０８ｂを基底モードで伝播する。したがって、マルチモード導波路４０９へは基底モードと１次モードが合成されて出力される。本実施例の設計では、光モード合成カプラ４０８の、導波路４０８ａから導波路４０８ｂへの結合率は７０％である。
【０１３３】
図２３は、本発明の実施例４のサイクリックＡＷＧの各ポートにおける透過中心波長の補償に関連するパラメータ値を示した図である。８つのポートの各ポートについて、光スプリッタ４０６の分岐比、第２のアーム導波路４０７ｂに対する第１のアーム導波路４０７ａの長さの差、光モード合成カプラ４０８から出力する光の全パワーに対する１次モード光のパワー比率、マルチモード導波路４０９の長さ（μｍ）および直線テーパ導波路４１０の長さ（μｍ）の設計値を示した。
【０１３４】
本実施例も、実施例３と同様に、光スプリッタ４０６からマルチモード導波路４０９までの部分が、１次モード光の発生量および位相を制御するように動作する。実施例３と異なり、本実施例のサイクリックＡＷＧは、アサーマル化されているのでＡＷＧの使用温度の微調整は行わない非温度調整タイプを前提としている。したがって、本実施例のサイクリックＡＷＧが補償すべき周波数ずれは、実施例２と同じく図３１に示したものとなる。すなわち、実施例２と同様に、図３４が、アサーマル化されたサイクリックＡＷＧのポート毎の周波数ずれ量を示している。
【０１３５】
したがって、図３４に示したポート毎に異なる周波数ずれの最大量および周波数特性（傾き・形状）に応じた補償をすることで、実施例３の場合と同様に、各々のポートに対して、ポートごとの周波数ずれ量の周波数特性に適合するように、効果的に周波数ずれを抑えることができる。また、１つのポート内に現われる複数の異なる周波数に対する補正量の周波数特性も、図３４の各プロット点から把握できるＰ１〜Ｐ８の各曲線に基づいて、簡単に決定できる。
【０１３６】
本実施例では、各ポートの光スプリッタ４０６により第１のアーム導波路４０７ａに分岐された一部の光パワーが、光モード合成カプラ４０８によって１次モードに変換される。基底モード光および１次モード光がともに、直線テーパ導波路４１０および第１のスラブ導波路４０２の接続点（直線テーパ導波路４１０の終端部）に到達する。この接続点へ到達する光の基底モード光および１次モード光の間の位相差は、第１のアーム導波路４０７ａおよび第２のアーム導波路４０７ｂの間の長さの差と、所定の長さを有するマルチモード導波路４０９および直線テーパ導波路４１０により生じる。その位相差は、波長（周波数）によって変化するため、直線テーパ導波路４１０の終端での光フィールド分布においては、そのピーク位置は、波長によって（依存して）導波路幅方向（ｐ軸上で）に変化する。
【０１３７】
実施例３と同様に、本実施例においても、第１のアーム導波路４０７ａと第２のアーム導波路４０７ｂとの間の長さの差により与えられる位相差（第１の位相差）と、所定の長さを有するマルチモード導波路４０９および直線テーパ導波路４１０により与えられる位相差（第２の位相差）の和となる。本実施例では、ポート１からポート８における第１のアーム導波路４０７ａおよび第２のアーム導波路４０７ｂの長さをそれぞれ同一とし、すべてのポートに対して一定の位相差（第１の位相差）を与えた上で、各ポートのマルチモード導波路４０９の長さを調節することによって、ポートごと異なる位相差（第２の位相差）を調整している。
【０１３８】
したがって、本実施例においても、１次モード光の発生量および位相を調整し、スラブ導波路の接続部における導波路幅方向の光フィールドのピーク位置を調整する。サイクリックＡＷＧにおける直線テーパ導波路終端の光フィールドのピーク位置の変化によって、従来のサイクリックＡＷＧが持っていた透過中心周波数のずれは補正されることになる点で、実施例１〜実施例３と全く同様に動作する。
【０１３９】
再び図２３を参照すると、本実施例では、ポート１からポート８にかけてポート番号が大きいほど、光スプリッタ４０６の分岐比を順次大きくし、１次モードに変換されるパワー比を相対的に大きくしている（２．５％から６．０％へ）。このように、補償すべき周波数ずれ量の最大値に応じて、１次モード光の発生量を光スプリッタ４０６の分岐比で制御している。
【０１４０】
図２４は、本実施例における、直線テーパ導波路終端の光フィールド分布ピーク位置の、伝搬する光波の周波数による変化をポートごとに示した図である。ここで縦軸のピーク位置ｐ（μｍ）は、図２２におけるｐ座標軸の位置に対応し、ｐ＝０は直線テーパ導波路の中心位置となる。横軸は光波の周波数であって、波長番号１〜４８の範囲の周波数に対応する。既に述べたように、縦軸の光フィールド分布のピーク位置のシフトによって透過中心周波数を変更し補正することができる。したがって、図２４の縦軸は、周波数ずれの「補正量」を意味する。当然のことではあるが、実施例２と同じ周波数ずれを補正するための補正量の特性であるため、図１２および図２４はほとんど同一の特性となる。
【０１４１】
本実施例では、透過中心周波数のずれの補正は、ポートごとに、光スプリッタ４０６の分岐比を設定して、１次モード光の発生量を制御して行われる。またその補正量は、周波数によって変化し、１つのポート内に現れる異なる複数の周波数の光波に対して、周波数ずれ量の周波数特性に適合するように、複数の透過中心波長を同時に一括して補正することができる。すなわち、１つのポート内に現れる異なる複数の周波数の光波に対して、周波数ずれ補正量は周波数によって変化している。
【０１４２】
図２５は、実施例４のサイクリックＡＷＧについて、透過中心波長のＩＴＵ−Ｔクリッドからのずれ量を示す図である。本実施例のサイクリックＡＷＧはアサーマル化されており、非温度調整タイプであって、ＡＷＧの温度調節は行われない。本実施例のサイクリックＡＷＧにおけるＩＴＵ−Ｔクリッドからからの周波数ずれは、最大でも±１．７ＧＨｚ（±０．０１４ｎｍ）であり、従来のサイクリックＡＷＧでアサーマル化を前提とした場合（図３１）に比較して、周波数ずれ量が約１／５に低減されている。透過中心周波数（波長）がよりＩＴＵ−Ｔクリッドに整合したサイクリックＡＷＧが実現されている。
【０１４３】
本実施例においては、図２２に示したように、光モード合成カプラ４０８として、非対称な方向性結合器を適用したが、光モード合成カプラ４０８の具体的な構成は方向性結合器だけに限定されない。実施例３で説明した図１９のように、導波路４０８ａに接続する出力導波路を遮光材料が挿入された溝で終端し、迷光や反射を抑制する構成を採用することができる。また、図２０のように導波路４０８ａの幅を徐々に狭めて終端し、導波路４０８ｂへの光の結合率をほぼ１００％にする構成も適用可能である。
【０１４４】
また本実施例においては、図２２のように、光スプリッタ４０６として、単一の方向性結合器を適用したが、光スプリッタ４０６の具体的な構成は方向性結合器だけに限定されない。例えば非対称Ｙ分岐回路、ＭＭＩ、波長無依存カプラ（ＷＩＮＣ）によっても実現される。
【０１４５】
本実施例では、温度調整を不要とするための溝４１１を第１のスラブ導波路４０２中に設けている。しかしながらこの構成に限られず、例えば、第２のスラブ導波路４０４やアレイ導波路４０３の中に複数の溝４１１を設け、シリコーン樹脂を充填するようにしても良いことは言うまでもない。
【０１４６】
既に述べたとおり、実施例３および実施例４においては、直線テーパ導波路の終端部へ到達する光の基底モード光および１次モード光の間の位相差について、第１のアーム導波路と第２のアーム導波路との間の長さの差により与えられる位相差（第１の位相差）と、所定の長さを有するマルチモード導波路および直線テーパ導波路により与えられる位相差（第２の位相差）の和となる。したがって、２つの位相差の和が、補償すべき周波数ずれに応じて設定されるべき量として、２種類の位相差を適切に分配することができる。したがって、図１６および図２３に示したのとは異なり、第１のアーム導波路と第２のアーム導波路との間の長さをポート毎に可変することもできる。
【０１４７】
ここで、図１７および図２４に示した直線テーパ導波路終端の光フィールド分布ピーク位置の、伝搬する光波の周波数による変化との関連から、上述の２種類の位相差は次のように説明できる。既に述べたように、図１７および図２４は、周波数ずれの「補正カーブ」に対応する。この補正カーブは、サイン関数状の形状を持っている。
【０１４８】
具体的には、基底モード光および１次モード光の位相差は、サイン関数状のカーブの次のパラメータを利用して調整を行っていると見ることができる。
【０１４９】
サイン関数状の補正カーブｙは、ｘを正規化した周波数とすると、単純化すれば、例えば次の式のように表現できる。
ｙ＝Ａ×ｓｉｎ（Ｂ×ｘ＋Ｃ）          式（２）
【０１５０】
ここで、調整できるパラメータの１つは、サイン関数のＣであって、Ｃを設定することによって、補正カーブのピーク波長（周波数）を設定できる。また、Ｂを設定することによって、補正カーブの周期すなわち波長依存性を設定できる。実施例３および実施例４では、第１のアーム導波路と第２のアーム導波路との間の長さの差による第１の位相差よって上記サイン関数状カーブの周期（Ｂ）を調整し、マルチモード導波路の長さによる第２の位相差によってサインカーブのピーク波長（Ｃ）を調整していると見ることができる。これは２種類の位相差を分配する一例であり、本発明においては、２つの位相差の和が、補償すべき周波数ずれに応じて設定されるべき量として、２種類の位相差を適切に分配することができる 。尚、実施例１、実施例２ではＢおよびＣ両方の調整をマルチモード導波路の長さだけで行っていることになる。
【０１５１】
以上の４つの実施例から分かるように、本発明の温度調整タイプのサイクリックＡＷＧ光波長合分波回路またはアサーマルタイプのサイクリックＡＷＧ光波長合分波回路では、従来技術において課題であった、ＩＴＵ−Ｔグリッドからの透過中心波長のずれが抑制され、透過中心波長の精度に優れた、光波長合分波回路を得ることができる。
【０１５２】
全ての実施例では、導波路の比屈折率差、コア幅及びコア厚を特定の値に限定したが、本発明の適用範囲は、この値に限定されるものではない。
【０１５３】
全ての実施の形態では、ＡＷＧの設計パラメータを特定の値を例として説明したが、本発明の適用範囲は、必要とされる合分波特性やシステムのチャンル構成に応じて、また、導波路の構成に応じて、様々に変形して実現できるものであって、実施例のパラメータに限定されるものではない。
【０１５４】
全ての実施の形態では、合分波される信号の波長数、波長（周波数）間隔を特定の例について説明したが、本発明は、他の構成に対しても様々に変形して適用可能であって、実施例のパラメータに限定されるものではない。
【０１５５】
実施例２および実施例４では、温度補償材料としてシリコーン樹脂を使用したが、本発明は、この材料に限定されるものではなく、導波路の実効屈折率温度係数と異なる屈折率温度係数を有する他のどのような材料も適用することができる。
【０１５６】
全ての実施例においては、第２の入出力導波路および第２のスラブ導波路を直接接続する構成を例として説明してきたが、この接続部に直線テーパ導波路を適用しもて良い。この場合は、サイクリックＡＷＧの透過率形状はガウシアンとなる。さらには、第２の入出力導波路およびスラブ導波路の接続部に２次モードを励起するようなテーパ導波路、例えばパラボラ形状のテーパ導波路を適用しても良い。この場合は、サイクリックＡＷＧは平坦な透過率形状を実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明は、一般的に通信システムに利用することができる。特に、光通信システムに利用することができる。
【符号の説明】
【０１５８】
１００、２００、３００、４００、９１００  サイクリックＡＷＧ
１０１、２０１、３０１、４０１、９１０１  １の入出力導波路
１０２、２０２、３０２、４０２、９１０２  第１のスラブ導波路
１０３、２０３、３０３、４０３、９１０３  アレイ導波路
１０４、２０４、３０４、４０４、９１０４  第２のスラブ導波路
１０５、２０５、３０５、４０５、９１０５  第２の入出力導波路
１０６、２０６  導波路オフセット
１０７、２０７、３０９、４０９  マルチモード導波路
１０８、２０８、３１０、４１０  直線テーパ導波路
２１０  シリコン基板
２１１  導波路コア
２１２  クラッド
３０６、４０６  光スプリッタ
３０７、４０７  遅延回路
３０７ａ、３０７ｂ、４０７ａ、４０７ｂ  アーム導波路
３０８、４０８  光モード合成カプラ
３０８ａ、４０８ａ、３０８ｂ、４０８ｂ  導波路
２０９、３１１、４１１  溝
９２００  サイクリックＡＷＧの回路
９２０１  第１の入出力導波路に接続するポート
９２０２  第２の入出力導波路にポート
９４００  ６分岐のカプラまたは６ポートの波長群合分波フィルタ
９４０１、９４０２、９４０３、９４０４、９４０５、９４０６  サイクリックＡＷＧ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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