(57)【要約】【課題】平坦化した出力波形を有するチャネルを出力することによって、光信号損失を低減することのできる波長分割多重化器を提供する。【解決手段】入力光信号帯域を複数の光信号伝送チャネルに分割する波長分割多重化器は、入力光信号帯域を各端にサイドローブを有する複数のブラッグ波長に分割する一列に接続された複数のブラッグ格子を有する光ファイバブロックと、この光ファイバブロックと接続された入力端と他端に分割された各チャネルを出力する出力端とを含んで光ファイバブロックから出力された入力光信号帯域を複数のチャネルに分割する平面アレイ導波路回折格子と、を含み、サイドローブのピークが光信号伝送チャネルと一致するようにする。【選択図】図４
2004086209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　入力光信号帯域を複数の光信号伝送チャネルに分割する波長分割多重化器において、
　前記入力光信号帯域を各端にサイドローブを有する複数のブラッグ波長に分割する一列に接続された複数のブラッグ格子を有する光ファイバブロックと、
　前記光ファイバブロックに接続された入力端と他端に分割された各チャネルを出力する出力端とを含んで前記光ファイバブロックから出力された前記入力光信号帯域を複数のチャネルに分割する平面アレイ導波路回折格子と、を含み、
　前記サイドローブのピークが前記光信号伝送チャネルと一致することを特徴とする光ファイバブラッグ格子を備える波長分割多重化器。
【請求項２】
　ブラッグ格子が形成された前記光ファイバブロックの一端に接続されて、前記光ファイバブロックから反射された入力光信号帯域の一部を遮断するアイソレーターをさらに含む請求項１記載の光ファイバブラッグ格子を備える波長分割多重化器。
【請求項３】
　前記平面アレイ導波路回折格子の出力端に接続される出力端をさらに含む請求項１記載の光ファイバブラッグ格子を備える波長分割多重化器。
【請求項４】
　前記ブラッグ格子は、相互所定の間隔だけ離隔され、前記平面アレイ導波路回折格子のチャネルと隣接チャネルとの間の中点波長と一致する中心波長を含む請求項１記載の光ファイバブラッグ格子を備える波長分割多重化器。
【請求項５】
　複数の光信号伝送チャネルを提供するために使用される波長分割多重化器の製造方法において、
　入力光信号帯域を複数のチャネルに分割するための入力端及び出力端を有する平面アレイ導波路回折格子を形成する過程と、
　複数のブラッグ格子が一列に形成された光ファイバを含み、一端が前記平面アレイ導波路回折格子の入力端に接続されてサイドローブを有するブラッグ波長を前記平面アレイ導波路回折格子に出力する光ファイバブロックを形成する過程と、を含み、
　前記光ファイバに形成された複数のブラッグ格子はブラッグ波長のサイドローブが前記平面アレイ導波路回折格子で分割された各チャネルに重畳されるように周期が形成されることを特徴とする光ファイバブラッグ格子を備える波長分割多重化器の製造方法。
【請求項６】
　複数の光信号伝送チャネルを提供するために使用される波長分割多重化器の製造方法において、
　入力光信号帯域を複数のチャネルに分割するための入力端及び出力端を有する平面アレイ導波路回折格子を形成する過程と、
　中心波長を有する複数のブラッグ格子が一列に接続され、一端が前記平面アレイ導波路回折格子の入力端に接続されて、その内部に入力された入力光信号波長帯域を複数のブラッグ波長に分割した後、前記平面アレイ導波路回折格子に出力する光ファイバブロックを形成する過程と、を含み、
　複数の前記ブラッグ格子は相互に予め決定された間隔だけ離隔され、前記平面アレイ導波路回折格子から出力された相互隣接チャネル間の中点波長をその中心波長に設定することを特徴とする光ファイバブラッグ格子を備える波長分割多重化器の製造方法。
　
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、波長分割多重化器に関し、特に、平坦化チャネルを具現するための波長分割多重化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
　波長分割多重化器は、光通信ネットワークの効率を向上させ、処理容量を増加させる。波長分割多重化器としては、１×Ｎ、Ｎ×Ｎ構造を有するアレイ導波路回折格子(Arrayed Waveguide grating)が使用されている。近年、チャネル容量及びこれに対する要求が劇的に増加しており、また、波長分割多重化器のチャネルが細分化されている。
【０００３】
　図１は、従来の波長分割多重化器の光信号分配機能を説明するための図である。図１を参照すると、波長分割多重化器は、入力導波路アレイ１１０、アレイ導波路回折格子１２０及び出力導波路アレイ１３０を含み、入力導波路アレイ１１０とアレイ導波路回折格子１２０との間、及び出力導波路アレイ１３０とアレイ導波路回折格子１２０との間にスラブ(slab)が形成される。スラブは、自由空間領域(free space region)を示す空きの空間である。
【０００４】
　一般的に、アレイ導波路回折格子１２０は、一つの中心波長について複数の光導波路を含む。光導波路を通過する光波間の光路差(optical path difference)は、中心波長の光波に対して整数倍(integer ratio)になるように設定される。光路差は、光波の進行距離の差に光波の媒質の屈折率を乗算した値である。
【０００５】
　図１を参照すると、Ａ＝０である入力導波路アレイ１１０の第１導波路の一端から放射状に広がる波面(wave front)がアレイ導波路回折格子１２０を経てＢ＝０である出力導波路アレイ１３０の一端に収束される。ここで、アレイ導波路回折格子１２０を構成するｉ番目の光導波路及びｉ−１番目の光導波路を通過する光波は数式１を満足する。
【０００６】
【数１】
2004086209.tif 000003
【０００７】
　数式１において、ｍは任意の整数、λは使用波長、Ｌiはアレイ導波路回折格子を構成するｉ番目の光導波路の長さ、ｎ1は使用波長に対するスラブの有効屈折率、ｎ2は使用波長に対するアレイ導波路回折格子を構成する光導波路の有効屈折率、θiはＡ＝０である第１導波路の一端とアレイ導波路回折格子の０番目光導波路の一端とを結ぶ直線と、Ａ＝０である第１導波路の一端とアレイ導波路回折格子のｉ番目光導波路の一端とを結ぶ直線とがなす角、αiはＢ＝０である出力導波路アレイ１３０の一端とアレイ導波路回折格子１２０の０番目の光導波路の一端とを結ぶ直線と、Ｂ＝０である出力導波路アレイ１３０の一端とアレイ導波路回折格子１２０のｉ番目の光導波路の一端とを結ぶ直線とがなす角、また、ｄは、アレイ導波路回折格子１２０を構成する光導波路間の間隔を示す。さらに、数式１において説明した角度が非常に小さいと仮定すると、数式２の近似式を得ることができる。
【０００８】
【数２】
2004086209.tif 000004
【０００９】
　数式２を使用して、数式1において使用した角度を数式３のように近似することができる。
【００１０】
【数３】
2004086209.tif 000005
【００１１】
　数式３において、ｚ0はＡ＝０である入力導波路アレイ１１０の一端とアレイ導波路回折格子１２０の０番目光導波路の一端との間の距離、ｆはＢ＝０である出力導波路アレイ１３０の一端とアレイ導波路回折格子１２０の０番目光導波路の一端との間の距離を示す。数式１に数式３を代入すると、数式４を得ることができる。
【００１２】
【数４】
2004086209.tif 000006
【００１３】
　数式４からｚ0とｆとの間の相関関係を理解することができる。つまり、入力導波路アレイ１１０とアレイ導波路回折格子１２０との間の距離が変化した場合、数式４を利用して出力導波路アレイ１３０の適した位置を決定することができる。また、図１を参照すると、Ａ＝０である入力導波路アレイ１１０の一端から発散する信号光の波長によって、アレイ導波路回折格子１２０から放射状に広がる信号光は、対応する出力導波路アレイ１３０に収束される。つまり、アレイ導波路回折格子１２０から放射される信号光は、波長によって対応する出力導波路アレイ１３０の一端に収束される。
【００１４】
【数５】
2004086209.tif 000007
【００１５】
　数式５において、ｙはＢ＝０である出力導波路アレイ１３０の一端から信号光の収束位置までの距離を示す。数式５から、信号光の波長と出力導波路アレイ１３０の位置との間の相関関係が理解できる。つまり、図１に示す出力導波路アレイ１３０は、数式５を考慮した間隔で配列されている。
【００１６】
　図２は、従来の波長分割多重化器１００の構成を示す。図２を参照すると、従来の波長分割多重化器１００は、入力導波路１１０と導波路アレイ１２０との間の空間及び出力導波路１３０と導波路アレイ１２０との間の空間を自由空間領域(free space region)又はスラブ(slab)と称する第１スターカプラ１４０、第２スターカプラ１５０を含む。
【００１７】
　図３は、従来の波長分割多重化器に入力される入力光信号帯域のスペクトルを示すグラフである。図２及び図３を参照すると、波長分割多重化器に入力された入力光信号帯域３００は、それぞれの中心波長を有する複数のチャネル４００に分割された後に出力される。波長分割多重化器から出力されるチャネルはガウス形態の波形を有する。このように従来の波長分割多重化器は、複数のチャネルに分割できる光ファイバ格子に比べて低コストである。
【００１８】
　しかしながら、一般的な波長分割多重化器は、その特有の設計によって挿入損失が発生する。また、一般的な波長分割多重化器は、多重化された波長を有するので、チャネル数が増加すればするほど、温度変化又は不整合などによって光信号伝送の安定性が低下する。さらに、ガウス波形を有するチャネルは、中心波長の移動が発生する場合、狭い帯域幅(bandwidth)のため、温度変化及び不整合による中心波長の移動などによっても、その波形が変化しやすいという問題がある。つまり、入力信号の分割された各チャネルの重複によって発生するクロストーク(cross-talk)、外部温度の変化によって発生する重大な光信号損失及び平面光導波路の不整合によって光信号の安定性が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
　従って、本発明の目的は、平坦化した出力波形を有するチャネルを出力することによって、光信号損失を低減することのできる波長分割多重化器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
　このような目的を達成するために、本発明による入力光信号帯域を分割して複数の光信号伝送チャネルを生成する波長分割多重化器は、入力光信号帯域を各端にサイドローブを有する複数のブラッグ波長に分割する一列に接続された複数のブラッグ格子を有する光ファイバブロックと、光ファイバブロックと接続された入力端と他端に分割された各チャネルを出力する出力端と含んで光ファイバブロックから出力された入力光信号帯域を複数のチャネルに分割する平面アレイ導波路回折格子と、を含み、サイドローブのピークが光信号伝送チャネルと一致することを特徴とする。
【００２１】
　この波長分割多重化器は、ブラッグ格子が形成された光ファイバブロックの一端に接続されて、その光ファイバブロックから反射された入力光信号帯域の一部を遮断するアイソレーターをさらに含むとよい。
【００２２】
　また、平面アレイ導波路回折格子の出力端に接続される出力端をさらに含むようにするとなおよい。
【００２３】
　ブラッグ格子は、相互所定の間隔だけ離隔され、平面アレイ導波路回折格子のチャネルと隣接チャネルとの間の中点波長と一致する中心波長を含むようにすると好ましい。
【００２４】
　また、本発明では、複数の光信号伝送チャネルを提供するために使用される波長分割多重化器の製造方法も提供する。この方法は、入力光信号帯域を複数のチャネルに分割するための入力端及び出力端を有する平面アレイ導波路回折格子を形成する過程と、複数のブラッグ格子が一列に形成された光ファイバを含み、一端が平面アレイ導波路回折格子の入力端に接続されてサイドローブを有するブラッグ波長を平面アレイ導波路回折格子に出力する光ファイバブロックを形成する過程と、を含み、光ファイバに形成された複数のブラッグ格子はブラッグ波長のサイドローブが平面アレイ導波路回折格子で分割された各チャネルに重畳されるように周期が形成されることを特徴とする。
【００２５】
　さらに、本発明では、複数の光信号伝送チャネルを提供するために使用される波長分割多重化器の製造方法において、入力光信号帯域を複数のチャネルに分割するための入力端及び出力端を有する平面アレイ導波路回折格子を形成する過程と、中心波長を有する複数のブラッグ格子が一列に接続され、一端が平面アレイ導波路回折格子の入力端に接続されて、その内部に入力された入力光信号波長帯域を複数のブラッグ波長に分割した後、平面アレイ導波路回折格子に出力する光ファイバブロックを形成する過程と、を含み、複数のブラッグ格子は相互に予め決定された間隔だけ離隔され、平面アレイ導波路回折格子から出力された相互隣接チャネル間の中点波長をその中心波長に設定することを特徴とする光ファイバブラッグ格子を備える波長分割多重化器の製造方法をも提供する。
【発明の効果】
【００２６】
　本発明によるチャネル平坦化波長分割多重化器は、複数の光ファイバブラッグ格子を含む光ファイバブロックを有するので、平面アレイ光導波路から分割された各チャネルを容易に平坦化することができる。さらに、平坦化したチャネルによって光信号の損失を低減することができる。また、ガウスタイプのチャネルに比べると、平坦化したチャネルは、温度変化、外部環境のような光信号エラー要因、または、平面光導波路回路の内部構造のような構造上の要因の影響を受けないので、安定的に光信号を伝送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
　以下、本発明に従う好適な一実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００２８】
　図４を参照すると、波長分割多重化器は、アレイ導波路回折格子５２０、アレイ導波路回折格子５２０の入力端に接続された光ファイバブロック５１０、光ファイバブロック５１０の一端に接続されたアイソレーター５４０及びアレイ導波路回折格子５２０の出力端に接続された出力光ファイバブロック５３０を含む。
【００２９】
　アイソレーター５４０は、光ファイバブロック５１０の一端に接続されて、光ファイバブロック５１０で反射されて後方に戻る入力光信号を遮断する。
【００３０】
　光ファイバブロック５１０は複数のブラッグ格子５１１が形成された光ファイバを含んでいる。ブラッグ格子５１１は光ファイバに紫外線を照射した場合に紫外線が照射された光ファイバの一部の屈折率が変化する特性を利用して形成される。つまり、感光性(Photosensitive)の光ファイバに位相マスク(Phase mask)などを使用して、ブラッグ(Bragg)格子を形成する。
【００３１】
　ブラッグ格子の周期をＰ、ブラッグ中心波長に対する光ファイバコアの有効屈折率をｎｅｆｆ、ブラッグ中心波長をλB1とすると、数式６が得られる。
【００３２】
【数６】
2004086209.tif 000008
【００３３】
　さらに、光ファイバの長さをＬとすると、ブラッグ格子の屈折率プロファイル(profile)は、数式７のようになる。
【００３４】
【数７】
2004086209.tif 000009
【００３５】
　数式７において、Δｎは、光ファイバに形成された屈折率の振幅を意味する。つまり、各点における屈折率は、ブラッグ格子の１周期の間で一定波形を示す。光ファイバに形成されるブラッグ格子は、一定の屈折率振幅及び格子周期を有するように形成される。
【００３６】
　アレイ導波路回折格子５２０は、光ファイバブロックと接続された入力端を通して、その内部に入力された光信号を異なる波長を有する複数のチャネルに分割した後、出力光ファイバブロック５３０に出力する。アレイ導波路回折格子５２０は、入力端に接続された入力導波路５２１、その内部に入力された光信号を異なる波長を有する複数のチャネルに分割する光導波路アレイ５２５、その一端が出力光ファイバブロック５３０と接続された複数の出力導波路５２２、入力導波路５２１と光導波路アレイ５２５との間に形成された第１スターカプラ５２３、及び、出力導波路５２２と光導波路アレイ５２５との間に形成された第２スターカプラ５２４を含む。
【００３７】
　アレイ導波路回折格子５２０は、光導波路アレイ５２５から分割された各チャネルを光ファイバブロック５１０から入力されたブラッグ波長のサイドローブに重畳することによって、平坦化した光信号を出力光ファイバブロック５３０に出力する。
【００３８】
　出力光ファイバブロック５３０は、アレイ導波路回折格子５２０の出力端に接続された複数の光ファイバ５３１を含むことによって、アレイ導波路回折格子５２０からの平坦化した光信号を外部に出力する。
【００３９】
　図５は、ブラッグ格子によって出力されたブラッグ波長のサイドローブ間の重畳を示す反射率グラフである。図６は、本発明の一実施形態による波長分割多重化器の出力端から出力される平坦化した光信号のグラフである。図５及び図６を参照すると、第１ブラッグ波長６１０は、λB1の中心波長を有する第１メインローブ(main lobe)６１１、及び第１メインローブ６１１を中心にして異なる次数の回折光である第１サイドローブ６１２を有する。第１ブラッグ波長６１０に隣接した第２ブラッグ波長６２０は、λB2を中心波長とする第２メインローブ６２１及び第２サイドローブ６２１を含む。第１サイドローブ６１２及び第２サイドローブ６２１は、アレイ導波路回折格子５２０から分割された各チャネルと重畳されることによって、平坦化された光信号に形成される。
【００４０】
　図４に示すブラッグ格子５１１は、アレイ導波路回折格子５２０から分割された各チャネルとブラッグ波長のサイドローブが重畳できるように、その周期が決定される。
【００４１】
　結果的に、平坦化した波形を有する各出力チャネルは、帯域幅(bandwidth)内における情報の光パワー値がほぼ同一であるので、熱的変化又はクロストークなどの外部エラー要因の影響をあまり受けない。つまり、許容できるエラー範囲が拡大され、これによって、光信号の安定的な伝送が可能になる。
【００４２】
　前述の説明では具体的な一実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前述の一実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】アレイ導波路回折格子の光信号分配機能を説明するための図。
【図２】従来の波長分割多重化器の構成を示す図。
【図３】従来の波長分割多重化器に入力される入力光信号帯域のスペクトルを示すグラフ。
【図４】本発明の平坦化した光信号具現のための波長分割多重化器を示す図。
【図５】本発明の光ファイバブラッグ格子による隣接した波長間の重畳を示すグラフ。
【図６】本発明の波長分割多重化器の出力端から出力される平坦化した光信号のスペクトルを示すグラフ。
【符号の説明】
【００４４】
５１０　光ファイバブロック
５１１　ブラッグ格子
５２０　アレイ導波路回折格子
５２１　入力導波路
５２２　出力導波路
５２３　第１スターカプラ
５２４　第２スターカプラ
５２５　光導波路アレイ
５３０　出力光ファイバブロック
５３１　複数の光ファイバ
５４０　アイソレーター
【図１】
2004086209.tif 000010
【図２】
2004086209.tif 000011
【図３】
2004086209.tif 000012
【図４】
2004086209.tif 000013
【図５】
2004086209.tif 000014
【図６】
2004086209.tif 000015