(57)【要約】【課題】光路長誤差を正確にかつ容易に測定し高分解能かつ低クロストーク特性を有するアレイ導波路回折格子を提供すること。【解決手段】回折格子は、第１ブロック１０１及び第２ブロック１０２を備える。第１ブロック１０１は、複数の入力導波路１０３、スラブ導波路１０４、遅延導波路アレイ１０５、及び樹脂が充填された細溝１０６から構成され、第２ブロック１０２は、複数の入力導波路１０７、スラブ導波路１０８、及び複数の出力導波路１０９から構成される。アレイ導波路の途中で回路を切断しているため、相対位相の測定が容易にできる。樹脂は屈折率調整されていて、位相誤差を補償する。【選択図】図１Ａ
2008040094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)
複数の第１入力導波路と、
該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、
該第１スターカプラに接続されている複数の遅延導波路と、
該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝と
を有する第１ブロックと、
(b)
複数の第２入力導波路と、
該第２入力導波路に接続されている第２スターカプラと、
該第２スターカプラに接続されている複数の出力導波路と
を有し、前記第１ブロックに接続されている第２ブロックと
を備えることを特徴とする回折格子。
【請求項２】
(a)
複数の第１入力導波路と、
該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、
該第１スターカプラに接続されている複数の第１出力導波路と
を有する第１ブロックと、
(b)
基板上に設けられている複数の溝構造に、ホーリーファイバを埋め込んで構成されている第２ブロックと、
(c)
複数の遅延導波路と、
該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝と
を有する第３ブロックと、
(d)
複数の第２入力導波路と、
該第２入力導波路に接続されている第２スターカプラと、
該第２スターカプラに接続されている複数の第２出力導波路と
を有する第４ブロックと
を備え、第１ブロック及び第４ブロックを両端にして、第１〜第４ブロックが接続されている回折格子。
【請求項３】
(a)
複数の第１入力導波路と、
該第１入力導波路に接続されているスターカプラと、
該スターカプラに接続されている複数の遅延導波路と、
該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝と
を有する第１ブロックと、
(b)
複数の第２入力導波路と、
該第２入力導波路に接続されているスラブ導波路と、
該スラブ導波路の光路上に設けられ、有機材料が充填されている溝と、
該溝周囲に設けられているヒータと、
前記スラブ導波路端であり基板の端面に設けられているミラーと
を有し、前記第１ブロックに接続されている第２ブロックと
を備えることを特徴とする分散補償回路。
【請求項４】
(a)
複数の第１入力導波路と、
該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、
該第１スターカプラに接続されている複数の出力導波路と
を有する第１ブロックと、
(b)
基板上に設けられている複数の溝構造に、ホーリーファイバを埋め込んで構成されている第２ブロックと、
(c)
複数の遅延導波路と、
該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝と
を有する第３ブロックと、
(d)
複数の第２入力導波路と、
該第２入力導波路に接続されているスラブ導波路と、
該スラブ導波路の光路上に設けられ、有機材料が充填されている溝と、
該溝周囲に設けられているヒータと、
前記スラブ導波路端であり基板の端面に設けられているミラーと
を有する第４ブロックと
を備え、第１ブロック及び第４ブロックを両端にして、第１〜第４ブロックが接続されていることを特徴とする分散補償回路。
【請求項５】
(a)
複数の第１入力導波路と、
該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、
該第１スターカプラに接続されている複数の第１遅延導波路と、
該複数の各第１遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている第１溝と
を有する第１ブロックと、
(b)
複数の第２入力導波路と、
該第２入力導波路に接続されているスラブ導波路と、
該スラブ導波路の光路上に設けられ、有機材料が充填されている第２溝と、
該第２溝周囲に設けられているヒータと、
前記スラブ導波路に接続されている複数の第２出力導波路と
を有る第２ブロックと、
(c)
複数の第２遅延導波路と、
該複数の各第２遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている第３溝と、
前記第２遅延導波路に接続されている第２スターカプラと、
該第２スターカプラに接続されている複数の第３出力導波路と
を有する第３ブロックと
を備え、第１〜第３ブロックがこの順に接続されていることを特徴とする分散補償回路。
【請求項６】
(a)
複数の第１入力導波路と、
該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、
該第１スターカプラに接続されている複数の第１出力導波路と
を有する第１ブロックと、
(b)
基板上に設けられている複数の第１溝構造に、第１ホーリーファイバを埋め込んで構成されている第２ブロックと、
(c)
複数の遅延導波路と、
該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている第１溝と
を有する第３ブロックと、
(d)
複数の第２入力導波路と、
該第２入力導波路に接続されているスラブ導波路と、
該スラブ導波路の光路上に設けられ、有機材料が充填されている第２溝と、
該第２溝周囲に設けられているヒータと、
前記スラブ導波路に接続されている複数の第２出力導波路と
を有る第４ブロックと、
(e)
複数の第２遅延導波路と、
該複数の各第２遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている第３溝と
を有する第５ブロックと、
(f)
基板上に設けられている複数の第２溝構造に、第２ホーリーファイバを埋め込んで構成されている第６ブロックと、
(g)
複数の第３入力導波路と、
該第３入力導波路に接続されている第２スターカプラと、
該第２スターカプラに接続されている複数の第３出力導波路と
を有する第７ブロックと
を備え、第１〜第７ブロックがこの順に接続されていることを特徴とする分散補償回路。
【請求項７】
(a)
複数の第１入力導波路と、
該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、
該第１スターカプラに接続されている複数の第１出力導波路と
を有する第１ブロックと、
(b)
複数の第２入力導波路を有する入力導波路基板と、
該入力導波路基板の複数の各第２入力導波路に接続されている遅延導波路又はホーリーファイバ埋め込みの遅延線を有する基板と、
該基板の遅延導波路又は遅延線に接続されている複数の第２出力導波路を有する出力導波路基板と
を有する第２ブロックと、
(c)
複数の遅延導波路と、
該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝と
を有する第３ブロックと、
(d)
複数の第３入力導波路と、
該第３入力導波路に接続されている第２スターカプラと、
該第２スターカプラに接続されている複数の第３出力導波路と
を有する第４ブロックと
を備え、第１ブロック及び第４ブロックを両端にして、第１〜第４ブロックが接続されていることを特徴とする回折格子。
【請求項８】
(a)
複数の第１入力導波路と、
該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、
該第１スターカプラに接続されている複数の第１出力導波路と
を有する第１ブロックと、
(b)
複数の第２入力導波路を有する入力導波路基板と、
該入力導波路基板の複数の各第２入力導波路に接続されているホーリーファイバを巻き付けた円柱状ボビンと、
該ホーリーファイバに接続されている複数の第２出力導波路を有する出力導波路基板と
を有する第２ブロックと、
(c)
複数の遅延導波路と、
該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝と
を有する第３ブロックと、
(d)
複数の第３入力導波路と、
該第３入力導波路に接続されている第２スターカプラと、
該第２スターカプラに接続されている複数の第３出力導波路と
を有する第４ブロックと
を備え、第１ブロック及び第４ブロックを両端にして、第１〜第４ブロックが接続されていることを特徴とする回折格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長合分波回路、分散補償器、光単側波帯通信などに有効な回折格子及び分散補償回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレイ導波路回折格子は波長分割多重通信装置の合分波回路として公知の素子であり、また、アレイ導波路回折格子中にレンズ構造を設けた分散補償回路も公知の素子である。一般に光学素子の性能は、その寸法と精度によって決定される。アレイ導波路回折格子の周波数分解能は、各導波路の光路長に誤差が無い場合、アレイ導波路の最長の導波路と最短の導波路の光路長差によってほぼ決定される。しかしながら、光路長が長くなると光路長の誤差は避けられない。また、基板寸法によって光路長の上限が定まる。従来の技術ではこれらの課題を解決するために、(a)導波路の比屈折率差を大きくして回路を小型化して与えられた基板寸法の範囲でできる限り光路長の長いレイアウト設計を行い、あるいは、基板寸法を大きくして光路長を長くし、(b)低コヒーレンス広帯域干渉法を利用して、あるいは、同一基板上に干渉光回路を設けて干渉スペクトル測定によって遅延導波路部分の位相誤差（光路長誤差）を測定し、(c)アレイ導波路への紫外レーザ光照射等により屈折率を変化させて位相誤差を補償することが行われてきた。
【特許文献１】特開２００４−２０８３７号公報
【特許文献２】特開２００５−２５００２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、(i)比屈折率差を大きくすると導波路の損失が増大する、基板寸法を大きくすると導波路の均一性が悪くなる、(ii)低コヒーレンス広帯域干渉法は光学系が複雑で測定が困難である、同一基板上に干渉光回路を設けるとそのためのスペースが必要になる、(iii)レーザによる屈折率変化は照射光学系が大規模になる、という問題があった。
【０００４】
以上を鑑みて、本発明では、以下の改善を試みた。
(1) 遅延回路部分を途中で分断して別のブロックとして作成し、遅延導波路部分の相対位相を位相測定用光回路と接続して測定する方法を利用する。
(2) 通常の導波路では、比屈折率差を大きくすると損失が増大したり、均一性が悪くなったりするので、低損失で小さい曲げ半径で曲げることが可能なホーリーファイバ（特許文献１、２参照）を基板上の溝に埋め込むことによって、低損失、長尺の遅延線アレイを実現した。また、積層した遅延導波路又はボビンに巻いたホーリーファイバも利用する。
(3) 各遅延導波路の途中に導波路を遮ぎる微細な溝を設け、屈折率調整した有機材料（具体的には樹脂）を充填して光路長誤差（位相誤差）を補償する。
【０００５】
従来の導波路型分散補償回路には、回折格子部の周波数分解能が不十分であるために分散補償量が小さい問題があった。しかしながら、本発明では、周波数分解能の高い回折格子を実現できるので、導波路型分散補償回路に適用して大きな分散補償量を得ることができる。また、従来の導波路型分散補償回路では、分散値制御のためのレンズ設計の自由度が低く可変分散制御の設計が制限されていた。これに対して本発明では、
(4) 焦点距離を制御するレンズと焦点距離を制御しないレンズとを組み合わせて可変分散補償範囲を拡大する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回折格子は、(a)複数の第１入力導波路と、該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、該第１スターカプラに接続されている複数の遅延導波路と、該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝とを有する第１ブロックと、(b)複数の第２入力導波路と、該第２入力導波路に接続されている第２スターカプラと、該第２スターカプラに接続されている複数の出力導波路とを有し、前記第１ブロックに接続されている第２ブロックとを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の回折格子は、(a)複数の第１入力導波路と、該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、該第１スターカプラに接続されている複数の第１出力導波路とを有する第１ブロックと、(b)基板上に設けられている複数の溝構造に、ホーリーファイバを埋め込んで構成されている第２ブロックと、(c)複数の遅延導波路と、該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝とを有する第３ブロックと、(d)複数の第２入力導波路と、該第２入力導波路に接続されている第２スターカプラと、該第２スターカプラに接続されている複数の第２出力導波路とを有する第４ブロックとを備え、第１ブロック及び第４ブロックを両端にして、第１〜第４ブロックが接続されている。
【０００８】
また、本発明の分散補償回路は、(a)複数の第１入力導波路と、該第１入力導波路に接続されているスターカプラと、該スターカプラに接続されている複数の遅延導波路と、該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝とを有する第１ブロックと、(b)複数の第２入力導波路と、該第２入力導波路に接続されているスラブ導波路と、該スラブ導波路の光路上に設けられ、有機材料が充填されている溝と、該溝周囲に設けられているヒータと、前記スラブ導波路端であり基板の端面に設けられているミラーとを有し、前記第１ブロックに接続されている第２ブロックとを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の分散補償回路は、(a)複数の第１入力導波路と、該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、該第１スターカプラに接続されている複数の出力導波路とを有する第１ブロックと、(b)基板上に設けられている複数の溝構造に、ホーリーファイバを埋め込んで構成されている第２ブロックと、(c)複数の遅延導波路と、該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝とを有する第３ブロックと、(d)複数の第２入力導波路と、該第２入力導波路に接続されているスラブ導波路と、該スラブ導波路の光路上に設けられ、有機材料が充填されている溝と、該溝周囲に設けられているヒータと、前記スラブ導波路端であり基板の端面に設けられているミラーとを有する第４ブロックとを備え、第１ブロック及び第４ブロックを両端にして、第１〜第４ブロックが接続されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の分散補償回路は、(a)複数の第１入力導波路と、該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、該第１スターカプラに接続されている複数の第１遅延導波路と、該複数の各第１遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている第１溝とを有する第１ブロックと、(b)複数の第２入力導波路と、該第２入力導波路に接続されているスラブ導波路と、該スラブ導波路の光路上に設けられ、有機材料が充填されている第２溝と、該第２溝周囲に設けられているヒータと、前記スラブ導波路に接続されている複数の第２出力導波路とを有る第２ブロックと、(c)複数の第２遅延導波路と、該複数の各第２遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている第３溝と、前記第２遅延導波路に接続されている第２スターカプラと、該第２スターカプラに接続されている複数の第３出力導波路とを有する第３ブロックとを備え、第１〜第３ブロックがこの順に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の分散補償回路は、(a)複数の第１入力導波路と、該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、該第１スターカプラに接続されている複数の第１出力導波路とを有する第１ブロックと、(b)基板上に設けられている複数の第１溝構造に、第１ホーリーファイバを埋め込んで構成されている第２ブロックと、(c)複数の遅延導波路と、該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている第１溝とを有する第３ブロックと、(d)複数の第２入力導波路と、該第２入力導波路に接続されているスラブ導波路と、該スラブ導波路の光路上に設けられ、有機材料が充填されている第２溝と、該第２溝周囲に設けられているヒータと、前記スラブ導波路に接続されている複数の第２出力導波路とを有る第４ブロックと、(e)複数の第２遅延導波路と、該複数の各第２遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている第３溝とを有する第５ブロックと、(f)基板上に設けられている複数の第２溝構造に、第２ホーリーファイバを埋め込んで構成されている第６ブロックと、(g)複数の第３入力導波路と、該第３入力導波路に接続されている第２スターカプラと、該第２スターカプラに接続されている複数の第３出力導波路とを有する第７ブロックとを備え、第１〜第７ブロックがこの順に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の分散補償回路は、(a)複数の第１入力導波路と、該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、該第１スターカプラに接続されている複数の第１出力導波路とを有する第１ブロックと、(b)複数の第２入力導波路を有する入力導波路基板と、該入力導波路基板の複数の各第２入力導波路に接続されている遅延導波路又はホーリーファイバ埋め込みの遅延線を有する基板と、該基板の遅延導波路又は遅延線に接続されている複数の第２出力導波路を有する出力導波路基板とを有する第２ブロックと、(c)複数の遅延導波路と、該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝とを有する第３ブロックと、(d)複数の第３入力導波路と、該第３入力導波路に接続されている第２スターカプラと、該第２スターカプラに接続されている複数の第３出力導波路とを有する第４ブロックとを備え、第１ブロック及び第４ブロックを両端にして、第１〜第４ブロックが接続されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の分散補償回路は、(a)複数の第１入力導波路と、該第１入力導波路に接続されている第１スターカプラと、該第１スターカプラに接続されている複数の第１出力導波路とを有する第１ブロックと、(b)複数の第２入力導波路を有する入力導波路基板と、該入力導波路基板の複数の各第２入力導波路に接続されているホーリーファイバを巻き付けた円柱状ボビンと、該ホーリーファイバに接続されている複数の第２出力導波路を有する出力導波路基板とを有する第２ブロックと、(c)複数の遅延導波路と、該複数の各遅延導波路の一部に代えて設けられ、有機材料が充填されている溝とを有する第３ブロックと、(d)複数の第３入力導波路と、該第３入力導波路に接続されている第２スターカプラと、該第２スターカプラに接続されている複数の第３出力導波路とを有する第４ブロックとを備え、第１ブロック及び第４ブロックを両端にして、第１〜第４ブロックが接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００１５】
導波路型回折格子に適用して次のような顕著な効果を持つ。
(i) 遅延線アレイ部分を別に作製することによって、光路長誤差を正確にかつ容易に測定し高分解能かつ低クロストーク特性を有するアレイ導波路回折格子を実現できる。
(ii) 遅延線アレイ部分をホーリーファイバによって構成することによって、導波路では実現できない長尺の遅延線アレイを実現できる。このため、回折格子の分解能を飛躍的に高めることが可能である。
(iii) 積層した遅延導波路を利用することによって長尺の遅延導波路アレイを実現し、高分解能回折格子を実現できる。
(iv) ボビンに巻いたホーリーファイバを遅延線アレイに適用して小型かつ長尺の遅延線アレイを実現し、小型な高分解能回折格子を実現できる。
(v) (i)〜(iv)の高分解能回折格子のスペクトル面近傍に、焦点距離可変のレンズと焦点距離固定のレンズを配置して、可変分散補償範囲の広い分散補償回路を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、実施例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け、その繰り返しの説明は省略する。光回路材料に石英を利用することを前提として実施例を説明するが、同様の構成は他材料系にも適用可能である。
【実施例１】
【００１７】
図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の実施例１による回折格子を説明する図である。図１Ａは、実施例１の回折格子の構成を示す図である。この回折格子は、第１ブロック１０１及び第２ブロック１０２を備える。第１ブロック１０１は、複数の入力導波路１０３、スラブ導波路（スターカプラ）１０４、遅延導波路アレイ１０５、及び有機材料（例えば樹脂）が充填された細溝１０６から構成され、第２ブロック１０２は、複数の入力導波路１０７、スラブ導波路（スターカプラ）１０８、及び複数の出力導波路１０９から構成される。
【００１８】
図１Ｂは、実施例１の回折格子の構成を示す断面図である。第１ブロック１０１と第２ブロック１０２は、共通の保持基板１１０上に貼り付けて接合される。
【００１９】
図１Ｃは、第１ブロック１０１における「Ａ」の箇所、即ち、細溝１０６の拡大図である。図１Ｃ(a)は上面図、図１Ｃ(b)は断面図である。上部クラッド層１１３、コア層１１４、及び下部クラッド層１１５が導波路を形成している。ここで、溝１１１は下部クラッド層１１５まで掘られていて、幅5〜30ミクロン程度であり、屈折率調整された樹脂１１２が充填されている。約10 μm幅（W）の溝を設け、導波路の有効屈折率（n = 1.453）とほぼ等しく屈折率調整した樹脂を充填、硬化させて位相調整を行う。溝幅の誤差（δW）は±0.1μm、樹脂の屈折率誤差（δn）は±0.001程度である。このとき位相補償誤差の範囲は、
±２π×(ｎδＷ＋δｎＷ)／λo          （１）
と近似される。中心波長（λo）を1.55μmと仮定すると、溝幅誤差の影響が主になり、±0.6 radの精度での絶対位相制御、±0.3 radの精度での相対位相制御が可能になる。アレイ導波路回折格子の場合は、相対位相の誤差が問題になるが、この方法を用いて位相調整が可能である。しかしながら、位相調整を行うためには、導波路間の相対的な位相（光路長）の測定が必須である。本発明では、アレイ導波路の途中で回路を切断しているため、相対位相の測定が容易にできる。
【００２０】
図１Ｄは、相対位相測定法を説明する図である。第１ブロック１０１に入射した単一波長の光（CW光）は、各アレイ導波路に分配される。干渉用導波路１１６は、アレイ導波路からの二つの出力と結合可能なピッチになっている。図中では隣接する導波路となっているが、離れている導波路の出力でも良い。干渉用導波路１１６中で二つの出力光が干渉し、二つの出力ポート１１７、１１８に分岐して出力される。このとき、アレイ導波路の出力光の位相差δに応じて出力ポート１１７からの出力光強度Ｉ1と出力ポート１１８からの出力光強度Ｉ2は変化する。
【００２１】
図１Ｅは、位相差δと出力光強度Ｉ1との関係を示す図である。これにより、任意の２本のアレイ導波路間の位相差を測定することが可能となる。順に位相差を測定し、アレイ導波路間の相対位相を測定できる。このようにして、アレイ導波路間の相対位相の測定を行い、相対位相を調整することが可能になる。アレイ導波路回折格子の標準的な設計では、入力導波路１０７からスラブ導波路１０８への接続部において中心波長の光を入射した場合の相対位相が０となる。
【００２２】
図１Ｆは、導波路番号とその導波路の相対位相Φとの関係を示す図である。黒丸印は入力導波路１０７の相対位相を、三角印は調整前の遅延導波路アレイ１０５の相対位相を、白丸印は調整後の遅延導波路アレイ１０５の相対位相を示す。遅延導波路アレイ１０５の相対位相を前述の方法に従って調整し、白丸印のように設定すれば、遅延導波路アレイ１０５及び入力導波路１０７を経てスラブ導波路１０８に接続する箇所での各導波路間の相対位相を０に近づけること、即ち、光路長誤差（位相誤差）を０に近づけることが可能になる。本構成において、隣接するアレイ導波路間の光路長差ΔLを一定の値に設定することによってアレイ導波路回折格子として動作する。勿論、入力導波路１０７からスラブ導波路１０８への接続部において中心波長の光を入射した場合の相対位相を０とせず、任意の設定値に合わせることが可能であることは言うまでもない。この場合は、入力導波路１０７とスラブ導波路１０８の接続位置を調整することによってアレイ導波路回折格子として動作する。アレイ導波路回折格子の周波数分解能は、位相誤差補償が行われた場合、遅延線アレイで実現される最大の遅延時間の逆数に比例する。即ち、本実施例では基板寸法制限の許す範囲で、アレイ導波路回折格子の高分解能化を実現することが可能となる。
【実施例２】
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の実施例２による回折格子を説明する図である。図２Ａは、実施例２の回折格子の構成を示す図である。ここで、第１ブロック１１９は、複数の入力導波路、スターカプラ、及び複数の出力導波路とから構成される。入射光を複数の導波路に分配する役割を持ち、第２ブロック１２０は、基板上に設けられた複数の溝構造に、ホーリーファイバを埋め込んで構成される。第３ブロック１２１は、複数の遅延導波路、及びそれらの導波路に設けられ、有機材料が充填された溝から構成され、位相制御のためのものである。第４ブロック１２２は、複数の入力導波路、スターカプラ、及び複数の出力導波路とから構成される。
【００２４】
図２Ｂ及び図２Ｃは、第２ブロック１２０の２Ｂ−２Ｂ’における、２つの例の場合の断面図を示す。ここで、ホーリーファイバ１２３は、第２ブロック１２０におけるホーリーファイバ保持用の溝１２５、１２６に固定用樹脂１２４によって固定されている。溝１２５、１２６は、ダイシング、ドライエッチング、ウエットエッチング等で形成する。典型的なコア周囲に６箇所のホールのあるホーリーファイバ１２３では、曲げ半径2 mmで一巻きの曲げ損失が0.01dB程度である。このため、多数回の曲げを設けても損失の増加は僅かである。また、伝搬損失は0.0005 dB/m以下である。これに対して、比屈折率差1.5%の石英導波路の曲げ損失は同水準であるが、伝搬損失は3 dB/mと大きい。溝作製後に、ファイバをはめ込み、樹脂を充填硬化させて、保持基板の両端を研磨してブロックが作製される。ドライエッチングの場合、溝の位置精度は±0.5μm程度であり、ファイバのコア位置の偏差はさらに小さい。これらの位置ずれから見積もると、ファイバ長手方向の長さを1m、180度の曲げが20回あると仮定すると、長さの誤差は±5μm程度と推定される。しかしながら、アレイ導波路回折格子として重要なことは、隣接する遅延線の長さの差ΔLの設定値からのずれである。ΔLの設定値が2 mmであれば、ずれは±10 nmとなるので無視できるほど少ない。第１ブロック１１９、第２ブロック１２０、第３ブロック１２１を接合後、実施例１と同様にして相対位相の測定と位相調整を行い、さらに、第４ブロック１２２を接合してアレイ導波路回折格子が完成する。実施例１と比較すると、遅延線の保持基板には均一な薄膜成長など不要なので大面積基板を利用することが可能であり、例えば、シリコン基板では12インチ基板まで商用品が利用可能である。また、光導波路よりもホーリーファイバの伝搬損失は桁違いに小さいので、長尺な遅延線を実現することが可能である。よって、位相補償されるならば、実施例１よりも更に高分解能な回折格子を実現することが可能である。
【実施例３】
【００２５】
図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の実施例３による分散補償回路を説明する図である。図３Ａは、実施例３の分散補償回路の構成を示す図である。第１ブロック１０１は、実施例１の第１ブロック１０１と同様である。第２ブロック１２７は、可変分散補償ブロックであり、入出力導波路１２８、スラブ導波路１２９、温度制御しない導波路レンズ１３０、温度制御する導波路レンズ１３１、ヒータ１３２、ミラー１３３、及びミラー保持基板１３４を有する。ミラー１３３は、第１ブロック１０１と第２ブロック１２７で構成される回折格子の空間的フリースペクトラルレンジに合わせてある。回折格子の分光面にミラーを配置し、その近傍にレンズを設けて分散補償する光回路は公知である。本実施例の特徴は、実施例１と同様の方法で構成されたアレイ導波路を利用するので、位相誤差を少なくしたり、あるいは、入出力導波路１２８とスラブ導波路１２９との接続箇所での位相を制御したりして、分散補償回路の損失を低減したり、あるいは、レンズ設計の自由度を高めることができる点である。また、もう一つの特徴として、温度制御して焦点距離を変化させるレンズと、温度制御せずに焦点距離を変化させないレンズを配置する点である。平面状のミラー１３３に対して、ある温度で２次分散が特定の値を持つように設計すると、レンズの焦点距離が一意的に決定され、温度制御による位相制御量が十分に得られない場合がある。しかしながら、温度制御せずに焦点距離を変化させないレンズによって分散補償量にバイアスをかけることができるのでこの問題が解決できる。
【００２６】
図３Ｂは、レンズ周辺の拡大図である。図３Ｂ(a)は上面図、図３Ｂ(b)は断面図である。ここで、樹脂１３５、１３６が溝に充填されている。ここでは、レンズ形状は凸型であるが、凹型のレンズ、メニスカス型レンズ、平凸レンズ、平凹レンズも利用可能である。形状だけでなく、樹脂屈折率をスラブ導波路屈折率に比較して大きくするか、小さくするかを選択することによってもレンズの正負を選択することが可能である。また、導波路レンズ１３０に樹脂を入れず、温度依存性が生じない構造も利用可能である。
【００２７】
図３Ｃは、可変分散補償の原理を説明する図である。本実施例３の素子の入出力スペクトル特性において、中心角周波数をωoとすると、フーリエ位相φが次式を満たすとき、
φ＝ａ(ω−ωo)2                        （２）
素子は、ａに比例する二次分散値を持つ。また、ａはスペクトル分光面である反射ミラー近傍に配置されたレンズ群の焦点距離に比例する。さらに、この焦点距離は、レンズを構成する樹脂の屈折率によって変化するので、ヒータ１３２によって、局所的にレンズ温度を制御し、ひいては、二次分散値を制御することが可能になる。また、ａの設定可能な範囲は回折格子部の周波数分解能に比例する。何故ならば、図中のδωを周波数分解能とするとき、この範囲での位相変化δφが十分に小さい（π/16）必要があるからである。本発明では、高分解能回折格子が実現されるので、必然的に分散補償可能量も増大する。
【００２８】
図３Ｄは、他のレンズ構成の例のレンズ周辺の拡大図である。図３Ｄ(a)は上面図、図３Ｄ(b)は断面図である。ここでは、樹脂１３６ａと樹脂１３６ｂは異なる屈折率を有する。レンズ１３１ａには樹脂１３６ａが充填され、レンズ１３１ｂには樹脂１３６ｂが充填されている。例えば、レンズ１３１ａとレンズ１３１ｂのどちらも凸レンズ形状で、樹脂１３６ａの屈折率がスラブ導波路の有効屈折率よりも大きく、樹脂１３６ｂの屈折率がスラブ導波路の有効屈折率よりも小さい場合には、レンズ１３１ａは凸レンズの機能を有し、レンズ１３１ｂは凹レンズの機能を有する。即ち、あるレンズ系の焦点距離を得るために、両レンズの形状と両樹脂の屈折率を調整することによってレンズ段数を幅広く設定することができる。樹脂の屈折率温度依存性は常に負であるので、トータルの段数を増やすことによって温度変化による位相変化量を増やすことができる。即ち、本構成によっても、分散補償量とレンズ系の焦点距離を独立に設定することが可能である。
【実施例４】
【００２９】
図４は、本発明の実施例４による分散補償回路の構成を説明する図である。本実施例４は、実施例２の第１ブロック１１９、第２ブロック１２０、第３ブロック１２１に実施例３の第２ブロック（可変分散補償ブロック）１２７を接合したものである。実施例１よりも回折格子の高分解能化が可能であるため、分散補償量も更に大きくできる利点がある。
【実施例５】
【００３０】
図５は、本発明の実施例５による分散補償回路の構成を説明する図である。本実施例５は、分散補償器を透過型で構成したもので二つの第１ブロック１０１に、透過型構成の可変分散補償ブロック１３７を接合している。透過型にすることによって、入出力に光サーキュレータが不要になる。
【実施例６】
【００３１】
図６は、本発明の実施例６による分散補償回路の構成を説明する図である。本実施例６は、分散補償器を透過型で構成したもので二つの第１ブロック１１９、第２ブロック１２０、第３ブロック１２１に、透過型構成の可変分散補償ブロック１３７を接合している。透過型にすることによって、入出力に光サーキュレータが不要になる。
【実施例７】
【００３２】
図７は、本発明の実施例７による分散補償回路の構成を説明する図である。本実施例７は、前記実施例２、４、６における第２ブロック１２０の代わりに、複数の入力導波路１４２、遅延導波路１４１を有する基板１３８が積層されている光遅延線アレイ、及び複数の出力導波路１４３からなるブロック構成とする。複数の基板を利用するため長尺の遅延導波路を実現可能である。
【実施例８】
【００３３】
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の実施例８による分散補償回路の構成を説明する図である。本実施例８は、前記実施例２、４、６における第２ブロック１２０の代わりに、ボビン１３９、１４０にホーリーファイバ１２３を巻き付けて構成されている光遅延線アレイを有するブロック構成とする。遅延線が長尺である場合に、小型化に有効である。
【００３４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１による回折格子を説明する図である。
【図２】本発明の実施例２による回折格子を説明する図である。
【図３】本発明の実施例３による分散補償回路を説明する図である。
【図４】本発明の実施例４による分散補償回路の構成を説明する図である。
【図５】本発明の実施例５による分散補償回路の構成を説明する図である。
【図６】本発明の実施例６による分散補償回路の構成を説明する図である。
【図７】本発明の実施例７による分散補償回路の構成を説明する図である。
【図８】本発明の実施例８による分散補償回路の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１：第１ブロック、１０２：第２ブロック、１０３：複数の入力導波路、
１０４：スラブ導波路、１０５：遅延導波路アレイ、１０６：樹脂充填された細溝、
１０７：複数の入力導波路、１０８：スラブ導波路、１０９：複数の出力導波路、
１１０：共通の保持基板、１１１：溝、１１２：樹脂、１１３：上部クラッド層、
１１４：コア層、１１５：下部クラッド層、１１６：干渉用導波路、
１１７：出力ポート、１１８：出力ポート、１１９：第１ブロック、
１２０：第２ブロック、１２１：第３ブロック、１２２：第４ブロック、
１２３：ホーリーファイバ、１２４：固定用樹脂、
１２５、１２６：ホーリーファイバ保持用溝、１２７：可変分散補償ブロック、
１２８：入出力導波路、１２９：スラブ導波路、１３０：温度制御しない導波路レンズ、
１３１：温度制御する導波路レンズ、１３２：ヒータ、１３３：ミラー、
１３４：ミラー保持基板、１３５、１３６：樹脂、
１３７：透過型構成の可変分散補償ブロック、１３８：遅延導波路を有する基板、
１３９、１４０：ボビン、１４２：入力導波路、１４３：出力導波路
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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