(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ導波路格子（ＡＷＧ）に光学的に結合された非対称マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を備え、
前記ＭＺＩが１対の導波路アーム間で入力光信号を分割するための第１結合器を含み、前記１対の導波路アームが前記対間に光路長差を有し、前記対間に光学的結合を実質的に有さずに互いに交差するものであって、前記導波路アームが、光信号を前記ＡＷＧに光学的に結合するために前記ＡＷＧに結合される第２結合器に連結され、前記第１および第２結合器間で、より長い経路長の前記導波路アームがより短い経路長の前記導波路アームに交差し、それにより、より長い経路長の前記導波路アームからの光が前記ＡＷＧの導波路格子のより長い経路長領域により近い位置において前記ＡＷＧのスラブ領域に結合され、一方、より短い経路長の前記導波路アームからの光が前記ＡＷＧの導波路格子のより短い経路長領域により近い位置において前記スラブ領域に結合され、かつ前記１対の導波路アームが共に第１湾曲を規定するように配置され、
前記ＡＷＧが、複数波長の光信号を事前に規定されたチャネル間隔を間に有する光チャネルに空間的に分離するように適合され、前記ＡＷＧが、前記第１湾曲とは逆向きの第２湾曲を規定し、
前記ＭＺＩが、前記ＡＷＧの前記チャネル間隔に実質的に等しい自由スペクトル領域（ＦＳＲ）を有する、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項２】
前記ＭＺＩが、入力ポートに導入された光を前記１対の導波路アーム間で実質的に等しく分割し、かつ前記ＡＷＧに結合するための出力方向性結合器で前記光を光学的に結合する入力方向性結合器を備え、前記１対の導波路アーム間の経路長差が、ｃを光速、ｎを実効屈折率、ｄｎｕを前記ＡＷＧの前記チャネル間隔として、ほぼｃ／ｎ／ｄｎｕである、請求項１に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項３】
アレイ導波路格子（ＡＷＧ）に光学的に結合された非対称マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を備え、
前記ＭＺＩが１対の導波路アームを含み、前記１対の導波路アームが前記対間に光路長差を有し、前記対間に光学的結合を実質的に有さずに互いに交差し、かつ共に第１湾曲を規定するように配置され、前記ＭＺＩが、入力ポートに導入された光を前記１対の導波路アーム間で実質的に等しく分割し、かつ前記ＡＷＧに結合するための出力方向性結合器で前記光を光学的に結合する入力方向性結合器を備え、前記１対の導波路アーム間の経路長差が、ｃを光速、ｎを実効屈折率、ｄｎｕを前記ＡＷＧの前記チャネル間隔として、ほぼｃ／ｎ／ｄｎｕであり、
前記ＡＷＧが、複数波長の光信号を事前に規定されたチャネル間隔を間に有する光チャネルに空間的に分離するように適合され、前記ＡＷＧが、前記第１湾曲とは逆向きの第２湾曲を規定し、
前記ＭＺＩが、前記ＡＷＧの前記チャネル間隔に実質的に等しい自由スペクトル領域（ＦＳＲ）を有し、
前記入力方向性結合器が、第１入力ポートおよび第２入力ポートを含み、前記第１入力ポートが、前記第２入力ポートとは位相差を有し、それが前記ＡＷＧの前記チャネル間隔の半分に等しい、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項４】
前記１対の導波路アームに関連付けられた光位相シフタをさらに含む、請求項３に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項５】
前記光位相シフタが、前記１対の導波路アームの少なくとも一方の上に配置されたヒータを備える、請求項４に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項６】
前記１対の導波路アームが、少なくとも３０度の角度で互いに交差する、請求項２に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項７】
集積シリコン導波路デバイスを備える、請求項１に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項８】
前記ＭＺＩの少なくとも１つの入力ポートと前記ＡＷＧの複数の出力ポートが、シリコン・チップの反対側に配置される、請求項１に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項９】
アレイ導波路格子（ＡＷＧ）に光学的に結合された非対称マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を備え、
前記ＡＷＧが湾曲を有する導波路アレイを備え、前記導波路アレイが複数波長を備える光信号を波長帯域のチャネルに空間的に分離するために第１スラブ領域と第２スラブ領域の間に結合され、各チャネルが、中心周波数、および中心周波数間に周波数の差を含むチャネル間隔を有し、前記第２スラブ領域に光学的に結合された複数の出力チャネル導波路が、各チャネルの光を結合するために空間的に分離した位置に配置され、
前記非対称ＭＺＩが、１対の導波路アーム間で入力光信号を実質的に等しく分割するための第１結合器を備え、前記１対の導波路アームが前記対間に、ｃを光速、ｎを実効屈折率、およびｄｎｕを前記ＡＷＧの前記チャネル間隔として、ｃ／ｎ／ｄｎｕにほぼ等しい光学経路長差を有し、前記導波路アームが、光信号を前記ＡＷＧに光学的に結合するための第２結合器に連結され、
前記ＭＺＩの自由空間領域（ＦＳＲ）が、前記ＡＷＧの前記チャネル間隔に実質的に等しく、前記１対の導波路アームが、前記対間に光結合を実質的に有さずに物理的に交差するものであって、前記第１および第２結合器間で、より長い経路長の前記導波路アームがより短い経路長の前記導波路アームに交差し、それにより、より長い経路長の前記導波路アームからの光が前記ＡＷＧの導波路格子のより長い経路長領域により近い位置において前記第１スラブ領域に結合され、一方、より短い経路長の前記導波路アームからの光が前記ＡＷＧの導波路格子のより短い経路長領域により近い位置において前記第１スラブ領域に結合され、前記１対の導波路アームの湾曲が、前記導波路アレイの前記湾曲と逆向きである、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項１０】
アレイ導波路格子（ＡＷＧ）に光学的に結合された非対称マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を備え、
前記ＡＷＧが湾曲を有する導波路アレイを備え、前記導波路アレイが複数波長を備える光信号を波長帯域のチャネルに空間的に分離するために第１スラブ領域と第２スラブ領域の間に結合され、各チャネルが、中心周波数、および中心周波数間に周波数の差を含むチャネル間隔を有し、前記第２スラブ領域に光学的に結合された複数の出力チャネル導波路が、各チャネルの光を結合するために空間的に分離した位置に配置され、
前記非対称ＭＺＩが、１対の導波路アーム間で入力光信号を実質的に等しく分割するための第１結合器を備え、前記１対の導波路アームが前記対間に、ｃを光速、ｎを実効屈折率、およびｄｎｕを前記ＡＷＧの前記チャネル間隔として、ｃ／ｎ／ｄｎｕにほぼ等しい光学経路長差を有し、前記導波路アームが、光信号を前記ＡＷＧに光学的に結合するための第２結合器に連結され、
前記ＭＺＩの自由空間領域（ＦＳＲ）が、前記ＡＷＧの前記チャネル間隔に実質的に等しく、前記１対の導波路アームが、前記対間に光結合を実質的に有さずに物理的に交差し、前記１対の導波路アームの湾曲が、前記導波路アレイの前記湾曲と逆向きであり、
前記ＭＺＩの前記第１結合器および前記第２結合器が、入力方向性結合器および出力方向性結合器を備え、前記入力方向性結合器が、第１入力ポートおよび第２入力ポートを備え、前記第１入力ポートが、前記第２入力ポートとは位相差を有し、それが前記ＡＷＧの前記チャネル間隔の半分に等しい、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項１１】
前記１対の導波路アームに関連付けられた光位相シフタをさらに含む、請求項１０に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項１２】
前記光位相シフタが、前記１対の導波路アームの少なくとも一方の上に配置されたヒータを備える、請求項１１に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項１３】
アレイ導波路格子（ＡＷＧ）に光学的に結合された非対称マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を備え、
前記ＭＺＩが１対の導波路アーム間で入力光信号を分割するための第１結合器を含み、前記１対の導波路アームが前記対間に光路長差を有し、前記対間に光学的結合を実質的に有さずに互いに交差するものであって、前記導波路アームが、光信号を前記ＡＷＧに光学的に結合するために前記ＡＷＧに結合される第２結合器に連結され、前記第１および第２結合器間で、より長い経路長の前記導波路アームがより短い経路長の前記導波路アームに交差し、それにより、より長い経路長の前記導波路アームからの光が前記ＡＷＧの導波路格子のより長い経路長領域により近い位置において前記ＡＷＧのスラブ領域に結合され、一方、より短い経路長の前記導波路アームからの光が前記ＡＷＧの導波路格子のより短い経路長領域により近い位置において前記スラブ領域に結合され、かつ前記１対の導波路アームが共に第１湾曲を規定するように配置され、
前記ＡＷＧが、複数波長の光信号を事前に規定されたチャネル間隔を間に有する光チャネルに空間的に分離するように適合され、前記ＡＷＧが、前記第１湾曲とは逆向きの第２湾曲を規定する、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項１４】
前記ＭＺＩの光場が、前記ＡＷＧの光場に実質的に同期される、請求項１３に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【請求項１５】
前記ＡＷＧの光場に前記ＭＺＩの光場の同期を同調させるために、前記ＭＺＩの前記１対の導波路アームに関連付けられた光位相シフタをさらに含む、請求項１４に記載の光マルチプレクサ／デマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、リプルの少ないより広い通過帯域を可能にする非対称入力マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を有する集積アレイ導波路格子（ＡＷＧ）マルチプレクサ／デマルチプレクサ、具体的には、より効率的な製造のための小型の設計を有する集積ＭＺＩ−ＡＷＧに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ネットワークにおいて伝送容量を増大させることは、通過帯域内においてより広い通過帯域およびより低いリプルを有するＡＷＧ（導波路格子ルータＷＧＲとも呼ばれる）などのデマルチプレクサを必要とするが、具体的にはその理由は、光ネットワークを経て伝播したより高いビットレートの信号は、伝送されるより広いスペクトルを有するからである。さらに、再構成可能光学アド・ドロップ・モジュール（ＲＯＡＤＭ）を使用する光ネットワークは、デマルチプレクサおよびマルチプレクサの縦続接続を通過する光信号を有する。したがって、各ステージにおける損失は、最小限に抑えられなければならない。
【０００３】
通過帯域が可能な限り広くかつ平坦な形状を有するＡＷＧ「フラットトップ」設計が、伝送特性を拡張するように通過帯域を広くするためにこれまでに提案されてきた。フラップトップＡＷＧの一例は、放物線円錐設計に基づき、これにより、ある程度のペナルティの損失を代償として、０．５ｄＢ通過帯域をチャネル間隔の約５０％に増大させることが可能になる。
【０００４】
他の設計が、ＡＴ＆Ｔ  Ｃｏｒｐ．の名称のＣｏｒｒａｄｏ  Ｄｒａｇｏｎｅによる米国特許第５４８８６８０号においてなど、ペナルティの損失を低減して通過帯域の特性を向上させるために提案されてきた。図１に示されるように、この従来技術の設計１０は、少なくとも１つの入力ポートおよびＰ個の出力ポート、ここでＰ＞２で格子１４に結合される、を有する第１周波数経路指定要素１２を含む。この手法は、放物線ホーン設計と比較して、挿入損失が著しく低減された広い通過帯域を与える。一構成において、Ｄｒａｇｏｎｅは、ＡＷＧ１４の入力に結合されたマッハ・ツェンダー構造１２を開示している。ＭＺＩ  １２は、異なる長さ１８、１８’の２つの導波路アームにおいて光電力を等しく分割する入力Ｙ分岐結合器１６、およびＡＷＧ１４のスラブ・インタフェース２２における３ｄＢ結合器２０からなる。開示されたＭＺＩ  １２は、第２格子１４と同様の湾曲を有し、これは、ＭＺＩ  １２のより短い導波路１８が格子のより短いアームと同じ側面上にあることを意味する。この構造の１つの不便さは、小型に層状とすることができないことであり、これにより、１つのウエハ上に印刷することができるデバイスの総数が低減される。
【０００５】
同様の集積構造が、Ｌｕｃｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．の名称でＣ．Ｒ．Ｄｏｅｒｒによって米国特許第６７２８４４６号において開示されている。Ｄｏｅｒｒは、ＭＺＩ−ＡＷＧを層状にし、かつ導波路の数を最大にすることを可能にする図２に見られる代替設計３０を示す。このレイアウトでは、ＭＺＩ  ３２は、１つのＹ分岐結合器３４、各アーム３６、３６’のエネルギーを他のアームに伝達する完全１８０度結合器３８に結合される異なる遅延の２つの導波路アーム３６、３６’、および最後にＡＷＧ４２のスラブ・インタフェース４４における３ｄＢ結合器４０からなる。この設計において追加された１８０度結合器３８により、Ｄｏｅｒｒは、ＭＺＩ  ３２の湾曲を「反転し」、レイアウト全体をより小型で積重ね可能にしている。しかし、一方のアームから他方のアームに１００％の光を広い波長スペクトルにわたって伝達する完璧な１８０度結合器を実現する製造上の課題は甚大である。プロセスの変化、結合器の波長、および偏光感度はすべて、偏光依存損失（ＰＤＬ）、色分散（ＣＤ）、および偏光モード分散（ＰＭＤ）の形態において、通過帯域全体の形状の性能の低下をもたらすことがある。
【０００６】
従来技術の制約を克服する広いフラットトップ通過帯域を有する積重ね可能ＡＷＧが、依然として高度に望ましい。
【特許文献１】米国特許第５４８８６８０号
【特許文献２】米国特許第６７２８４４６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、実質的にフラットトップを持つより広い通過帯域を与え、小型で積重ね可能な設計を有する、集積ＭＺＩ−ＡＷＧを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、低減された駆動電圧を有する入力ＭＺＩを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、結合器がＡＷＧに入力される前に長いアームがより短いアームと物理的に交差する非対称入力ＭＺＩを創出することにより、方向性結合器の製造および性能の欠点を有さずに、低損失で積重ね可能な設計において、通過帯域を広くする効果を達成することができることを見出したものである。
【００１０】
したがって、本発明の一態様は、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）に光学的に結合された非対称マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を備える光マルチプレクサ／デマルチプレクサを提供するものであり、
前記ＭＺＩが１対の導波路アームを含み、前記１対の導波路アームが前記対間に光路長差を有し、前記対間に光学的結合を実質的に有さずに互いに交差し、かつ共に第１湾曲を規定するように配置され、
前記ＡＷＧが、複数波長の光信号を事前に規定されたチャネル間隔を間に有する光チャネルに空間的に分離するように適合され、前記ＡＷＧが、前記第１湾曲とは逆向きの第２湾曲を規定し、
前記ＭＺＩが、前記ＡＷＧの前記チャネル間隔に実質的に等しい自由スペクトル領域（ＦＳＲ）を有する。
【００１１】
特に、本発明は、入力ポートに導入された光を前記１対の導波路アーム間で実質的に等しく分割し、かつ前記ＡＷＧに結合するための出力方向性結合器で前記光を光学的に結合する入力方向性結合器を備え、前記１対の導波路アーム間の経路長差が、ｃを光速、ｎを実効屈折率、ｄｎｕを前記ＡＷＧの前記チャネル間隔として、ほぼｃ／ｎ／ｄｎｕであるＭＺＩを提供する。
【００１２】
本発明の実施形態では、前記入力方向性結合器が、第１入力ポートおよび第２入力ポートを含み、前記第１入力ポートが、前記第２入力ポートとは位相差を有し、それが前記ＡＷＧの前記チャネル間隔の半分に等しい。
【００１３】
他の実施形態では、本発明は、前記１対の導波路アームに関連付けられた光位相シフタを含む。
【００１４】
本発明の代替実施形態では、光マルチプレクサ／デマルチプレクサが、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）に光学的に結合された非対称マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を備え、
前記ＭＺＩが１対の導波路アームを含み、前記１対の導波路アームが前記対間に光路長差を有し、前記対間に光学的結合を実質的に有さずに互いに交差し、かつ共に第１湾曲を規定するように配置され、
前記ＡＷＧが、複数波長の光信号を事前に規定されたチャネル間隔を間に有する光チャネルに空間的に分離するように適合され、前記ＡＷＧが、前記第１湾曲とは逆向きの第２湾曲を規定する。
【００１５】
本発明は、前記ＭＺＩの光場（ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｅｌｄ）が、前記ＡＷＧの光場に実質的に同期される光マルチプレクサ／デマルチプレクサをさらに提供する。
【００１６】
本発明の実施形態は、前記ＡＷＧの光場に前記ＭＺＩの光場の同期を同調させるために、前記ＭＺＩの前記１対の導波路アームに関連付けられた光位相シフタをさらに含む。
【００１７】
本発明の他の特徴および利点が、添付の図面と組み合わせて取り入れられた以下の詳細な記述から明らかになるであろう。
【００１８】
添付の図面にわたって、同じ主要点は同じ参照符号によって識別されることに留意されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図３は、本発明による集積ＭＺＩ−ＡＷＧデバイス１００を示す。ＭＺＩ  １０２は、ＭＺＩ  １０２の入力ｌ０６および１０６’とデバイスの出力１３０がシリコン・チップの反対側に実質的に整列し、かつＭＺＩの導波路１１０、１１０’の湾曲がＡＷＧの導波路格子１２０の湾曲と逆向きであるように、ＡＷＧ１０４に結合される。本発明によるＭＺＩ  １０２は、導波路アーム１１０、１１０’間に光を等しく分割する方向性結合器１０８の入力１０６および１０６’からの光を結合する。選択された位相遅延が、２つのアーム１１０、１１０’の経路長差によって創出される。より長い経路長の導波路１１０’が、ＡＷＧ導波路格子１２０のより長い経路長領域により近い位置において、スラブ自由空間領域１１８のスラブ・インタフェース１１６に結合され、一方、より短い経路の導波路１１０が、ＡＷＧ導波路格子１２０のより短い経路長領域により近い位置において、スラブ・インタフェース１１６に結合されることが重要である。ＭＺＩ  １０２とＡＷＧ１０４の間で逆向きの湾曲を有してこれを達成するために、導波路１１０、１１０’は、１１２において交差する。これにより、１８０度方向性結合器の複雑さを有さずに、位相遅延入力１１０’の位置はスラブ１１８の中に反転される。
【００２０】
デバイス１００は、集積平面シリコン導波路デバイスとして製造される。ＭＺＩ  １０２は、出力がチャネル導波路１１０、１１０’である３ｄＢ方向性結合器１０８に結合された２つのチャネル導波路入力１０６および１０６’を有する。これらのチャネル導波路１１０、１１０’は、ｃを光速、ｎを実効屈折率、ｄｎｕをＡＷＧのチャネル間隔として、ｃ／ｎ／ｄｎｕに近い経路長差を間に有する。光チャネル導波路交差１１２は、光の結合が、交差点１１２において２つの光チャネル導波路１１０、１１０’の間に実質的に生じないように設計される。チャネル導波路１１０、１１０’は、最終段の３ｄＢ方向性結合器１１４において結合され、ＡＷＧ構造１０４のスラブ１１８に入力される。結果として得られるマッハ・ツェンダー干渉計は、ＡＷＧのチャネル間隔に等しい自由スペクトル範囲を有する。ＡＷＧ  １０４は、導波路格子１２０に結合されたスラブ１１８を含み、スラブ１１８は、スラブ１２２に光学的に結合され、最終的には出力チャネル導波路１３０に結合される。ＡＷＧは、波長分割多重化（ＷＤＭ）体制において複数の波長を備える光信号を波長帯域のチャネルに空間的に分離する。各チャネルは、中心周波数、および中心周波数間の周波数の差に等しいチャネル間隔を有する。
【００２１】
マッハ・ツェンダー干渉計が低損失広帯域応答にどのように寄与するかを理解するために、スラブ１１８の入口平面１１６において何が起きるかを見ることができる。ＭＺＩ−ＡＷＧの伝送は、ＭＺＩ（この平面の左における）によって投影された場（ｆｉｅｌｄ）とＡＷＧ（この平面の右から）によって投影された場とのたたみ込みに等しい。
【００２２】
図５Ａのグラフは、１００ＧＨｚ間隔デバイスのＭＺＩから来る場を示す。周波数が変化する際、方向性結合器１１４の２つの導波路に到達する光は、異なる位相で干渉する。
【００２３】
図５Ｂは、ＡＷＧから来る場を示す。周波数が変化する際、ＡＷＧは、出力導波路の像を併進させる。
【００２４】
図６Ａは、２つの先行図の重ね合わせを示す。中心周波数において（１９４ＴＨｚ）、アレイから来る像は、ＭＺＩから来る像と対称的に十分結合される。これは、２つの場がそれ自体と粗く重ね合わされる際、ｌ９３．８ＴＨｚから１９４．０２ＴＨｚまで依然として十分に結合されている。図６Ｂは、広い通過帯域および良好なクロストークを有する結果的な伝送を示す。
【００２５】
プロセスの変化のために、ＭＺＩは、ＡＷＧに適切に同調（ｔｕｎｅ）されない可能性がある。この場合、ＭＺＩの像は、たとえば図７Ａに示されるように、ＡＷＧから来る像に適切に同期されない。図７Ｂにおいて見られる結果的な伝送は非対称になり、通過帯域およびクロストークは低下する。
【００２６】
ヒータ１１１をＭＺＩ−アーム１１０／１１０’の上に配置することにより、ＡＷＧにＭＺＩを同調させ、プロセスの変化を補正することが可能になる。一方または他方のヒータを加熱することによって、２つのアーム１１０と１１０’の間の位相差を補正するために、０からｐｉの位相シフトを生成することができる。電気光位相シフタなどの他の既知の位相シフタを代用することもできる。
【００２７】
本発明では、ＭＺＩをＡＷＧに同調させるために必要な熱の最大量を低減するために、２つの入力１０６および１０６’のどちらかを使用することができることが有利であることが判明した。ＭＺＩの２つの入力１０６および１０６’は、同様のスペクトルを有するが、チャネル間隔の半分だけシフトしている、すなわちｐｉの位相差を有する。したがって、ＭＺＩの一方の入力が小さい位相シフトｐ０を必要とする場合、他の入力は、この位相シフトにおいて完全に位相のずれたスペクトルを与えるが、ｐｉ−ｐ０において適切に同調される。同調設定値に最も近い入力を選択することによって、ＭＺＩのアームを０からｐｉ／２に同調することだけが必要であり、したがってＭＺＩを同調するために必要な熱の最大量は減少する。
【００２８】
図８Ａおよび８Ｂは、導波路アーム１１０、１１０’を交差させずにＭＺＩの湾曲が反転される場合、何が起きるかを示す。中心周波数（１９４ＴＨｚ）において、アレイから来る像は、ＭＺＩから来る像と対称的に結合される（図８Ａ）。一方、２つの像は、中心から非常に迅速に分離する。図８Ｂは、不十分なクロストークを有する非常に狭い通過帯域である結果的な伝送を示す。
【００２９】
図９は、２０の回路を８インチのウエハの上に印刷することができるＤｒａｇｏｎｅ設計のウエハ・レイアウトを示す。これは、５７の回路を８インチのウエハの上に印刷することができ、歩留まりが１００〜１５０％向上している本発明による設計を使用する密に層状にされたウエハ・レイアウトを示す図１０と比較することができる。
【００３０】
この集積ＭＺＩ−ＡＷＧデバイス１００は、１８０度方向性結合器を有さずに、Ｄｏｅｒｒによって開示された逆向きの湾曲と同様に、効率的なウエハ歩留まりに適切な小型の設計を有する。１８０度結合器は、デバイスに長さと波長の感度を追加する。さらに、Ｄｏｅｒｒは、結合器の不可避な不完全性を補正するために、熱光位相シフタなど、１８０度結合器と９０度結合器の間の位相シフト補償を教示する。
【００３１】
図１１Ａは、１８０度方向性結合器に関連付けられた偏光モード分散（ＰＭＤ）ペナルティを示す。１８０度結合器は、３ｄＢ方向性結合器の約２倍の長さである。グラフは、いくつかのチップの重ね合わせスペクトルを示す。Ｄｏｅｒｒデバイスの通過帯域の中心におけるＰＭＤペナルティは、非常に高いＰＭＤを表示するが、これは、図１１Ｂに示されるように交差導波路設計を使用することによって大きく低減され、その理由は、光はより小さい結合領域を通過しなければならず、したがってＰＭＤ全体、および任意のプロセスまたは応力変化に対するその感度を低減するからである。
【００３２】
本発明において開示されたような交差チャネル導波路は、１８０度結合器と比較して、相対的に無色である。クロスオーバー１１２を通過した光のほとんどが通過する。小さい割合が、迷光としてクラッド内に放射され、またはクロストークとして他の導波路に誘導される。迷光は、結合器と同じ方向においてスラブの中に放射している際、性能に影響を与えることがあり、ＡＷＧアレイに再結合されることがある。挿入損失またはクロストーク低下を生成することがあるこれらの望ましくない効果を最小限に抑えるために、交差角度は大きくなければならない。好ましい実施形態では、導波路間の角度は３０度である。図１２は、９０〜３０度の交差角度θの減少について他の導波路において測定されたクロストークを示す。３０度未満の角度は、ほとんどの応用例について一般に許容できないクロストークを提供する。図１３のデータを見ると、挿入損失は、２０〜９０度の交差角度の関数として測定されている。
【００３３】
本発明は、従来技術のコストがかかり複雑な教示に対して、通過帯域の性能を向上させる比較的簡単な解決法を提供する。
【００３４】
本発明によるデバイスはデマルチプレックスの機能に関連して記述されたが、当技術分野では周知なように、このデバイスはマルチプレクサとして逆に動作することができる。逆のマルチプレックスの動作では、上記開示において入力として認められる要素は出力とされ、また出力として認められる要素は入力とされる。
【００３５】
上述された本発明の実施形態は、単に例示を意図する。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項の範囲によってのみ限定されることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来技術において開示された集積ＭＺＩ−ＡＷＧデバイスの概略図である。
【図２】従来技術において開示された方向性結合器をさらに含む集積ＭＺＩ−ＡＷＧデバイスの概略図である。
【図３】本発明による集積ＭＺＩ−ＡＷＧの概略図である。
【図４】図３のデバイスのＭＺＩ部分の拡大部分図である。
【図５】図５Ａは１００ＧＨｚ間隔デバイスについてＭＺＩからの光場を示すグラフである。図５Ｂは同じ１００ＧＨｚデバイスのＡＷＧからの光場を示すグラフである。
【図６】図６Ａは図５Ａと図５Ｂを重ね合わせたグラフである。図６Ｂは図６Ａから得られる伝送を示すグラフである。
【図７】図７ＡはＡＷＧの画像場に不適切に同期されたＭＺＩの場を示すグラフである。図７Ｂは図７Ａから得られる伝送を示すグラフである。
【図８】図８ＡはＭＺＩの湾曲が導波路アームと交差せずに反転される、ＭＺＩ場およびＡＷＧ場を示すグラフである。図８Ｂは図８Ａからから得られる伝送を示すグラフである。
【図９】図１の従来技術のウエハ・スケールのレイアウトを示す図である。
【図１０】本発明によるデバイスのウエハ・スケールのレイアウトを示す図である。
【図１１】図１１Ａは波長に対する偏光モード分散（ＰＭＤ）を測定する１８０度結合器を含む、図２に示されるような複数デバイスについて重ね合わせスペクトルを示すグラフである。図１１Ｂは波長に対するＰＭＤを測定する交差導波路を使用して、図３に示されるような複数デバイスについて重ね合わされたスペクトルを示すグラフである。
【図１２】ある範囲の導波路交差角度について測定されたクロストークの値を示すグラフである。
【図１３】ある範囲の導波路交差角度について測定された挿入損失を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１００  集積ＭＺＩ−ＡＷＧデバイス
１０２  ＭＺＩ
１０４  ＡＷＧ
１０６  入力
１０６’  入力
１０８  ３ｄＢ方向性結合器
１１０  導波路アーム
１１０’  導波路アーム
１１１  ヒータ
１１２  導波路交差
１１４  ３ｄＢ方向性結合器
１１６  スラブ・インタフェース
１１８  スラブ自由空間領域
１２０  ＡＷＧ導波路アーム
１２２  スラブ
１３０  出力チャネル導波路
【図１】
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【図２】
0005117104.tif 000003
【図３】
0005117104.tif 000004
【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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