(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ個（Ｍ＞１）の波長チャネルを有する入力波長分割多重（以下「ＷＤＭ」という）信号を受信し、そして自由スペクトルレンジ内にＷＤＭ信号を出力するＮ個（１＜Ｎ＜Ｍ）の出力の１つの１次元アレイを有する、１つの光アレイ導波路ルータ（以下「ＡＷＲ」）を備え、光信号を自由空間に出力する出力ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）の各々は、ＷＤＭ信号の複数の波長チャネルｎ，ｎ＋Ｎ、ｎ＋２Ｎ、・・・、ｎ＋［Ｍ／Ｎ−１］Ｎを有する部分分離化信号を含んでおり、さらに、
コリメートするレンズとグレーティングとを含んでなる自由空間光波長チャネルデマルチプレクサであって、部分分離化信号チャネルのＮ個の自由空間光信号の各々を受信して、Ｍ個の波長チャネルを生成する自由空間光波長チャネルデマルチプレクサを備え、Ｍ個の波長チャネルの各々がＭ個の出力のうちの相異なる出力から出力されることを特徴とする光装置。
【請求項２】
前記Ｍ個の出力は１次元アレイとして配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記Ｍ個の出力は２次元アレイとして配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記自由空間光波長チャネルデマルチプレクサは、
Ｎ個の出力の１次元アレイからの部分分離化信号チャネルをグレーティング上へコリメートする第１レンズを含み、
前記グレーティングは、部分分離化信号の１次元アレイをそれぞれ個々の波長チャネルに分離化して波長チャネルの２次元アレイを形成する透過型グレーティングであり、さらに、
波長チャネルの２次元アレイを素子の２次元アレイに集光する第２レンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記素子の２次元アレイはミラー素子の２次元アレイであり、１つ以上のミラー素子は、第１制御信号が前記１つ以上のミラー素子に送られた場合に、波長チャネルの２次元アレイの１つの波長チャネルを、前記第２レンズ、前記透過型グレーティング、前記第１レンズを通って前記ＡＷＲへ反射するように制御されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
第２制御信号がミラー素子に送られた場合に、前記ミラー素子は、波長チャネルを反射し、反射された波長チャネルは、第３レンズにより第２グレーティングに集光され、
該第２グレーティングは、同じ部分分離化信号からの反射された波長チャネルの各々を１つの合成信号に多重化する透過型グレーティングであり、そして
該合成信号は、第４レンズにより、第２ＡＷＲに集光されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ＡＷＲとの間で信号を結合する第１サーキュレータをさらに有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記ＡＷＲとの間で信号を結合する第１サーキュレータと、
前記第２ＡＷＲとの間で信号を結合する第２サーキュレータとをさらに有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記ＡＷＲおよび前記第２ＡＷＲはそれぞれ、
ＷＤＭ信号を受信する入力導波路と、
前記入力導波路と、チャープ導波路のセットの第１端との両方に接続された第１自由空間領域と、
前記チャープ導波路のセットの第２端と、Ｎ個の出力の１次元アレイで終端するＮ個の出力導波路のセットとの両方に接続された第２自由空間領域とを有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記自由空間光波長チャネルデマルチプレクサは、
Ｎ個の出力の１次元アレイからの部分分離化信号チャネルをグレーティング上に集光する第１レンズを有し、
前記グレーティングは、部分分離化信号の１次元アレイをそれぞれ個々の波長チャネルに分離化して波長チャネルの１次元アレイを形成する反射型グレーティングであり、さらに、
前記第１レンズは、波長チャネルの１次元アレイを素子の１次元アレイに集光することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記素子の１次元アレイは、光ファイバの１次元アレイを有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記素子の１次元アレイは、導波路ユニット上に前記ＡＷＲとともに形成された１次元導波路アレイであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
Ｍ個（Ｍ＞１）の波長チャネルを有する入力波長分割多重（以下「ＷＤＭ」という）信号を受信し、そして光信号を自由空間へ出力する出力を有する、１つの平面光アレイ導波路ルータ（以下「ＡＷＲ」という）と、
コリメートするレンズとグレーティングとを含んでなる自由空間光波長チャネルデマルチプレクサであって、ＡＷＲ出力からの自由空間光信号を受信して、Ｍ個の波長チャネルを生成する自由空間光波長チャネルデマルチプレクサとを備え、
前記自由空間光波長チャネルデマルチプレクサは、ＡＷＲとは異なる平面に方向付けられ、Ｍ個の波長チャネルの各々がＭ個の出力のうちの相異なる出力から出力されることを特徴とする光装置。
【請求項１４】
前記ＡＷＲは、
ＷＤＭ信号を受信する入力導波路と、
前記入力導波路と、チャープ導波路のセットの第１端との両方に接続された第１自由空間領域と、
前記チャープ導波路のセットの第２端に接続された第２自由空間領域の第１側と、
前記ＡＷＲの出力として作用する直線端部を形成する第２自由空間領域の第２側とを含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）システムにおいて使用される多重波光ルータに関し、特に、このようなルータにより処理可能な波長チャネルの数を増大させるように自由空間と導波光学系を組み合わせたルータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムは現在、集積光アレイ導波路ルータ（ＡＷＲ：arrayed waveguide router）を用いて、複数の波長信号を単一のファイバ上に多重化するとともに、ファイバを通じて受信される信号を分離化している。しかし、ＷＤＭ伝送システムにおいて使用されるチャネル数が増大するにつれて、適当なＡＷＲを設計および製造するのはますます困難になる。その場合に困難な点としては、平坦な通過帯域を形成することや、多くの出力ラインからのチャネル間クロストークを抑圧することがある。今日の技術を使用すれば、５０ＧＨｚ間隔で１２８チャネルのルータを製造することは可能なはずであるが、さらにチャネル数を増大させるにはおそらく新たなアプローチが必要であろう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＷＤＭ伝送システムで使用可能なチャネル数を増大させる技術が必要とされている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法および装置によれば、ＷＤＭ伝送システムで使用されるチャネル数を５倍以上増大させるように自由空間と導波光学系を組み合わせたルータが実現される。本発明の発明者が認識したところによれば、アレイ導波路ルータ（ＡＷＲ）の部分的分離化特性を自由空間光ルータと組み合わせることにより、入力ＷＤＭ信号を完全に分離化することができる。この２段ルータを用いて、１次元および２次元のいずれのアレイにおいても、出力波長信号を得ることができる。
【０００５】
具体的には、本発明によれば、光装置は、Ｍ個（Ｍ＞１）の波長チャネルを有する入力波長分割多重（ＷＤＭ）信号を受信する光アレイ導波路ルータ（ＡＷＲ）と、ＡＷＲからのＷＤＭ信号を出力するＮ出力（１＜Ｎ＜Ｍ）の１次元アレイとを有する。各出力ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）は、ＷＤＭ信号の複数の波長チャネルｎ，ｎ＋Ｎ，ｎ＋２Ｎ，...，ｎ＋［Ｍ／Ｎ−１］Ｎを有する部分的に分離化された信号を含む。自由空間光波長チャネルデマルチプレクサが、それぞれの部分分離化信号を受信し、それからＭ個の波長チャネルを生成する。これらのＭ個の波長チャネルはそれぞれ、Ｍ個の出力のうちの相異なる出力から出力される。
【０００６】
本発明の他の特徴によれば、自由空間光波長チャネルデマルチプレクサは、１つ以上のレンズと透過または反射グレーティングの組合せを用いて実現される。本発明の他の特徴によれば、Ｍ個の出力は、ファイバの１次元アレイや、ファイバまたはミラー素子の２次元アレイで終端することが可能である。別の特徴によれば、ミラー素子アレイの各ミラー素子は、関連する波長を反射して、装置を通りもとのＡＷＲまたは第２のＡＷＲに戻すように独立に制御され、多重化された波長信号のスイッチングなどの制御を実現する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、従来技術の４チャネルアレイ導波路ルータ（ＡＷＲ）のブロック図である。このようなＡＷＲは、米国特許第５，１３６，６７１号（発行日：１９９２年８月４日）に記載されている。図において、ＡＷＲは、入力導波路１１０、第１自由空間領域１１１、複数のチャープ導波路１１２、第２自由空間領域１１３、および複数の出力導波路１０２を有する。最初に、入力ＷＤＭ信号は４つの波長１〜４を含むと仮定する。図示のように、ＡＷＲデバイス１００は、デバイスの自由スペクトルレンジ（ＦＳＲ）内に含まれるＷＤＭ入力信号１０１の４つの波長１〜４を、４つの異なる出力１０２へ分離する。通常、ＡＷＲは、ＦＳＲ内に制限された波長範囲で用いられる。ここでは、ＡＷＲは、１６個の波長を含むＷＤＭ信号を受信し、追加波長はＦＳＲの外側にあると仮定する。この状況では、ＷＤＭ信号は１６個の波長を含むため、ＦＳＲの外側の追加波長もまた、波長ルータの「ラップアラウンド」性により、出力のうちの１つへルーティングされる。
【０００８】
図２は、１６個の波長の信号強度伝送レベルと、これらの波長が、図１のＡＷＲの４つの出力チャネル１０２にどのように巡回的に分配される（すなわち、どのようにラップアラウンドする）かを示すグラフである。図示のように、ＦＳＲの４倍の波長レンジにわたる１６個の波長チャネルを含む広いスペクトルのＷＤＭ入力信号に対して、４個の出力ポートはそれぞれ（約）１ＦＳＲだけ離れた４個の波長を出力することになる。すなわち、図２に示すように、出力ポート１は、波長１、５、９、および１３を含み、出力ポート２は、波長２、６、１０、および１４を含み、などとなる。一般的には、Ｍ個（Ｍ＞１）の波長チャネルを有する入力波長分割多重（ＷＤＭ）信号を受信すると、Ｎ個（１＜Ｎ＜Ｍ）の出力の１次元アレイで、各出力ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）は、ＷＤＭ信号のチャネルｎ，ｎ＋Ｎ，ｎ＋２Ｎ，...，ｎ＋［Ｍ／Ｎ−１］Ｎを含むことになる。
【０００９】
図１のＡＷＲの各出力ポートの４個の重ね合わされた波長は、もちろん、各ポートごとに別のＡＷＲを用いて個々の波長にさらに分離することができる。このような構成は、"Composite optical router with hierarchical routing levels and increased port capacity"という発明の名称の米国特許出願（出願日：１９９７年４月２日、発明者：M. Nuss, J. Start, and J. A. Walker）に記載されている。本発明の発明者の認識したところでは、ＡＷＲのこの部分的分離化特性を自由空間光ルータと組み合わせることにより、入力ＷＤＭ信号を完全に分離化することができる。本発明による新規な２段光ルータは、有効に処理されるチャネル数を５倍以上に増大させるように、導波光学系段を自由空間段と組み合わせる。
【００１０】
図３に示すように、本発明の一実施例は、ＡＷＲのすべての部分分離化出力ポート信号を、平面回折格子（グレーティング）を通して最終分離化出力面に投影することによって自由空間光波長を分離化し、完全に分離化された波長の２次元（２Ｄ）アレイスポットを生成する。図示のように、１６波長ＷＤＭ入力信号はＡＷＲ１００（図１）の入力で受信され、４個の出力１０２からの部分分離化１次元信号アレイ１０２はレンズ３０１でコリメートされる。コリメートされた１次元信号アレイ１０２は、透過型平面回折格子（グレーティング）３０２に送られる。グレーティング３０２は、１次元信号アレイ１０２のそれぞれの部分分離化信号を個々の波長に分離化する。その結果、分離化された波長信号λ1〜λ16の２次元アレイが得られ、これらの波長はレンズ３０３により出力ファイバアレイ３０４へ集光される。波長信号λ1〜λ16の２次元アレイの集光された光スポット間隔（レイアウトパターン）は平面３０５に示される。
【００１１】
スポットレイアウトパターン３０５は、グレーティング３０２の向きおよび空間周波数に依存する。図３に示すように、グレーティング３０２は、グレーティングを用いたラスタ走査波長スポットの長方形アレイを形成する。ここで、グレーティングラインは、部分分離化波長出力の行にほぼ平行である。
【００１２】
図示のように、分離された波長λ1〜λ16は、波長分離化焦点面３０５に位置する２次元ファイバアレイ３０４の個々のファイバに送られ、各波長が出力ファイバのうちの１つに結合するようにされる。２次元ファイバアレイ３０４は、シングルモードファイバ結合に必要な精度で製造し位置合わせ（アラインメント）するのは困難であるが、このようなアレイは、例えば、面内にＶ溝アラインメント構造を有するシリコン基板のスタックとして組み立てたファイバを用いて製造することができる。このような２Ｄアレイは、文献において周知であり、シングルモードおよびマルチモードファイバ用のアレイコネクタを製造するために使用されている（例えば、A. R. Mickelson, N. R. Basavanhally, and Y. C. Lee, "Optoelectronic Packaging", John Wiley & Sons, 1997, Chapter 9, Section 4、を参照）。アラインメントの都合、小型化、単純化および頑強性のために、図３に示す透過型グレーティング３０２よりもむしろ反射型回折格子を使用するのが好ましい場合もある。
【００１３】
図４に、図３のグレーティング３０２によって行われるのとほぼ同一の分離化機能を実行する反射型グレーティング４０１を用いた、本発明による導波／自由空間波長ルータの組合せのもう１つの実施例を示す。この構成では、レンズ３０１は、部分分離化信号アレイ１０２と、グレーティング４０１から反射された分離化信号アレイ４０２の両方のために使用される。この構成では、単一のレンズ３０１が、信号の１次元アレイ１０２をコリメートしてグレーティング４０１へ送り、そこで信号は反射され回折される。反射され回折された２次元の信号は、レンズ３０１により集光されて、分離化された信号アレイ４０２を形成し、これがファイバアレイ３０４に送られる。
【００１４】
図５に示すもう１つの実施例では、部分的に分離化された複数の波長信号１０２は、グレーティング５０１を用いることにより１次元アレイへ送られる。グレーティング５０１の向きは、部分分離化導波路出力１０２の行にほぼ直交する。図示のように、部分分離化信号アレイ１０２は、レンズ３０１によってコリメートされ、反射型グレーティング５０１に送られる。反射型グレーティング５０１の直交する向きにより、部分分離化導波路出力１０２のそれぞれの波長は、部分分離化信号アレイ１０２に平行な１次元アレイ（５０２〜５０５）に分離化される。１次元アレイ５０２〜５０５の平行アラインメントにより、ＡＷＲ１００を有する導波路基板５１０は、分離化出力のための導波路５１１としても使用することができる。この構成により、２Ｄファイバアレイを使わずに済む。１次元出力ファイバアレイ５１２は、従来のＡＷＲで用いられるのと同じシリコンオプティカルベンチのアラインメント技術を用いてＡＷＲに接続される。なお、図５に示した導波路レイアウトは例示であり、チャネル間クロストーク、曲げおよび交差損失のような多くの考慮点が、実際のレイアウトで用いられる導波路形状を規定することになる。
【００１５】
なお、さらに好ましい実施例では、１次元出力ファイバアレイ５１２を、レンズ３０１からの１次元スポットアレイ５１３に直接に結合することにより、２度目に導波路基板５１０に結合することによる追加損失が避けられる。これは、単に、導波路基板５１０の下に１次元出力ファイバアレイ５１２を配置することによって実現される。このような構成では、水平導波路５１１は不要であり、出力ファイバアレイ５１２は、部分分離化導波路出力１０２の真下にくることになる。
【００１６】
多波長合分波スイッチのようなアプリケーションでは、多波長信号を分離化し、各波長を独立に操作した後、再び多重化する必要がある。空間光学系に基づき、微小機械傾斜ミラーを用いた１つの従来技術の光波長合分波スイッチ（ＯＡＤＭ）が、"Reconfigurable Wavelength Division Multiplex Add/Drop Using Micromirrors"という発明の名称の米国特許出願（出願日：１９９７年１１月１２日、発明者：V. A. Aksyuk et al.）に記載されている。図６に、本発明による、導波／自由空間波長ルータと、微小機械傾斜ミラースイッチの２次元アレイの組合せを用いた実現されるＷＤＭ合分波スイッチの例を示す。
【００１７】
図６に示すように、サーキュレータ６０１は、入力（ＩＮ）ポートにおいて受信ＷＤＭ信号をＡＷＲ１に結合する。ＡＷＲ１およびＡＷＲ２は、ＡＷＲ１００と同じように実現され動作する。なお、明確化のため、図６には、ＡＷＲ１からの４個の部分分離化出力６０５のうちの１つのみからの波長を示す。ＡＷＲ１からの部分分離化出力６０５は、レンズ６０６によりコリメートされて透過型平面回折格子（グレーティング）６０７に送られ、グレーティング６０７は１次元信号アレイ６０７ａを生成する。レンズ６０８は、この１次元信号アレイを集光し、微小機械傾斜ミラースイッチ６１０の２次元（２Ｄ）アレイの対応する列６０９に送る。ＡＷＲ１からの他の部分分離化出力６０５ａ〜６０５ｃ（図示せず）もまた、レンズ６０６によりコリメートされて透過型平面回折格子６０７に送られ、グレーティング６０７は、ＡＷＲ１からの部分分離化出力６０５ａ〜６０５ｃのそれぞれに対して１次元信号アレイ６０７ａを生成する。こうして、グレーティング６０７は、分離化波長信号の２次元アレイを形成し、これはレンズ６０８によって、微小機械傾斜ミラースイッチ６１０の２次元（２Ｄ）アレイのそれぞれの列６０９、６０９ａ〜６０９ｃに集光される。微小機械傾斜ミラースイッチ６１０は、前掲のV. A. Aksyuk et al.の文献に記載されているように実現することが可能である。それぞれの傾斜ミラー素子は、同じパス（例えば６０７ａ）に沿って入射波長を反射するように独立に制御され、または、異なるパス６１１ａへ波長を偏向させるように傾斜される。傾斜ミラー素子は、電気信号（図示せず）を用いて独立に制御される。
【００１８】
ミラー素子６０９−２が、そのミラー素子に送られる電気信号（図示せず）によって制御されて第１角だけ傾斜していると仮定すると、パス６０８−２上の波長信号は、パス６０８−２に沿って反射され、レンズ６０８、グレーティング６０７、レンズ６０６を通り、パス６０５を通じてＡＷＲ１に戻り、サーキュレータ６０１に出力され、そこで、ＰＡＳＳ（通過）ポートを出る。これは、図６のＯＡＤＭを通って「通過」する波長がたどるパスを示す。これに対して、ミラー素子６０９−２が動作（傾斜）していない場合、パス６０８−２上の波長信号はレンズ６１１へ反射される。レンズ６１１は、ミラーアレイ６１０の非動作ミラー素子から反射されたすべての信号をグレーティング６１２に集光（６１１ａ）し、グレーティング６１２は、これらの波長を合成して合成信号６１２ａをレンズ６１３に送る。レンズ６１３は、信号６１４をＡＷＲ２のポート６１５に集光する。ＡＷＲ２の出力は、サーキュレータ６０２に出力され、そこで、ＤＲＯＰ（分波）ポートを出る。これは、図６のＯＡＤＭによって「分波」される波長がたどるパスを示す。
【００１９】
なお、ＡＷＲ１からの他の部分分離化出力６０５ａ〜６０５ｃのすべての「分波」される波長は、微小機械傾斜ミラースイッチの２次元（２Ｄ）アレイ６１０のそれぞれの列６０９、６０９ａ〜６０９ｃから反射され、同じくレンズ６１１によって透過型平面回折格子６１２に集光され、グレーティング６１２は、１次元信号アレイ６１２ａを生成する。次に、レンズ６１３は、これらの信号をそれぞれＡＷＲ２の対応するポートに集光し、ＡＷＲ２は、それらの信号を１つの合成信号に合成し、この合成信号はサーキュレータ６０２に結合され、そこで、ＤＲＯＰポートを出る。
【００２０】
「合波」（ＡＤＤ）される波長は、サーキュレータ６０２のＡＤＤポートに入り、ＡＷＲ２を通じてレンズ６１３に結合され、グレーティング６１２、レンズ６１１を通り、アレイ６１０内のその波長に対応するミラー素子に至る。「合波」波長に対応するミラー素子は動作（検車）しており、「合波」波長を、「通過」パスに沿って反射し、この波長は、レンズ６０８、グレーティング６０７、レンズ６０６、ＡＷＲ２、サーキュレータ６０１を通り、サーキュレータ６０１のＩＮポートからの「通過」波長とともに、サーキュレータ６０１のＰＡＳＳポートを出る。
【００２１】
図６に示すように、個々のアプリケーションに応じて、２Ｄミラー素子アレイ６１０を用いて個々の波長信号を処理することにより、光を図３の２Ｄファイバアレイ３０４に結合すること（これは実現するのが困難あるいは高価である）が不要になる。さらに、２Ｄミラーデバイスアレイ６１０は、損失のある反射器（リフレクタ）として構成することが可能であり、これにより、米国特許第５，７４５，２７１号に記載されているデバイスと同様に機能するように、個々の波長信号の強度を減衰させるために使用することができる。プレーナ製造技術のため、ミラーデバイスの２Ｄアレイ６１０の設計および製造は、ファイバの２Ｄアレイに接続するよりもずっと容易に実現される。
【００２２】
プレーナ製造技術の使用は、ＡＷＲ（アレイ導波路ルータ）への入力スペクトルがＦＳＲ（自由スペクトルレンジ）を超え、ＡＷＲからの各出力がほぼＦＳＲだけ離れた複数の信号を伝送することができる場合に特に有用である。プレーナ製造技術は、出力チャネルのピッチ（図２の２０２を参照）が出力チャネルの各「ラップアラウンド」ごとにわずかに変化するときに必要な正確なチャネル間隔に整合する能力を提供する。
【００２３】
図６のＷＤＭ合分波スイッチ（ＯＡＤＭ）は、前掲の従来技術の空間光学系に基づくＯＡＤＭに比べて次の点で改善されている。
（１）処理可能なチャネル数が増大する（チャネルの２Ｄアレイのため）。
（２）各チャネルの素子性能が大幅に改善される。
この第２の利点が得られるのは、空間光学系に基づくＯＡＤＭでは、デバイスの列が、通信チャネルどうしの間の間隔を０またはほぼ０とした連続波長信号によって照射されるためである。これに対して、図６のＯＡＤＭでは、デバイスの各列は、少なくとも１つの完全なチャネル幅の「デッドスペース」だけ分離された別々の信号によって照射される。図２に示したように、このデッドスペースは、強度ピーク間の領域２０１である。強度ピークどうしの間のこのデッドスペースにより、機能の分離が可能となる。例えば、図７では、光信号７０１が、傾斜ミラースイッチユニット６１０のミラー素子７０２に入射している。図示のように、波長７０１と７０６の間のデッドスペース７０５を増大させることにより、ミラー素子７０２および７０３を大きくすることが可能となり、これにより、光強度ピーク（すなわち、光スポット７０４）がミラー素子７０２の中央領域に入り、ミラーの辺縁に触れないことになる可能性が高くなる。これが重要であるのは、好ましくない損失、散乱およびスイッチングクロストークはほとんどすべて、光スポット７０４がミラー素子７０２の辺縁で散乱されることにより生じるからである。また、デッドスペース７０５の増大により、パッキング密度が低減し、ミラー素子７０２の傾斜回路のための余裕が増大する。また、デッドスペース７０５の増大により、スポット７０４とミラー素子７０２の中心の間に要求されるアラインメント誤差が緩やかになる。
【００２４】
図１において、導波路出力チャネル１０２は、好ましくない非一様なグリッド上で許容される伝送通過帯域（これにより光が比較的小さい損失で透過する）を規定する。しかし、図８に示すように、ＡＢで示されるラインでＡＷＲを終端することによって、出力をチャネル化することなく導波路から出ることも可能である。図８のラインＡＢは、ＡＷＲの自由空間領域８０１の端部を単に劈開、エッチング、または研磨することにより形成することができる。
【００２５】
導波路をＡＢで終端した場合、出力は、連続広帯域光源（波長範囲はＦＳＲのＮ倍）から自由空間に放射される。その結果、図９の９０１に示すように、Ｎ個の重ね合わされたスペクトルセグメントのセットが得られる。図６および図９をあわせて参照すると、このスペクトルは、図６の平面回折格子（例えば６０７）を通って分配されると、重ね合わされたセグメントは、それらをさらにチャネル化することなく分離される（９０２）。グレーティング６０７を照射するスペクトルパワー分布は、Ｎ個の連続スペクトルセグメントのセットとなる。図９に示すグレーティングの向きは、厳密に直交するグレーティングに対するスペクトル分布の、より正確な表現である。実際には、グレーティングは、照射スポットと整列するように数度だけ回転することができる。ユニット（あるいはアレイ）６１０のミラー素子は、個々のミラー素子（あるいはデバイス）がそれぞれ適当な空間位置に配置されるように配列される。
【００２６】
一般に、図８の劈開アレイ導波路ルータの波長分散特性を、図６で用いられるＡＷＲ１およびＡＷＲ２の代わりに使用することが可能である。このような構成では、部分分離化信号は、切頭ルータＡＷＲ１を出て、自由空間光素子６０６、６０７および６０８を用いて（前述のように）処理され、ミラーアレイ６１０で反射された後、自由空間光素子６０６、６０７および６０８を通る２回目のパスで再結合されるか、第２の切頭ルータＡＷＲ２で多重化される。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、ＷＤＭ伝送システムで使用されるチャネル数を５倍以上増大させるように自由空間と導波光学系を組み合わせたルータが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の４チャネルアレイ導波路ルータ（ＡＷＲ）のブロック図である。
【図２】図１のＡＷＲを通る信号強度伝送のグラフの図である。
【図３】本発明による、導波／自由空間波長ルータと２次元出力アレイの組合せの図である。
【図４】本発明による、導波／自由空間波長ルータと２次元出力アレイの組合せのもう１つの実施例の図である。
【図５】本発明による、導波／自由空間波長ルータと１次元出力アレイの組合せの実施例の図である。
【図６】本発明による、導波／自由空間波長ルータと、微小機械傾斜ミラースイッチの２次元アレイの組合せを用いて実現される光合分波マルチプレクサ（ＯＡＤＭ：optical add/drop multiplexer）の図である。
【図７】ミラー素子に入射する光信号の図である。
【図８】ＡＷＲの変形例の図である。
【図９】図８の変形ＡＷＲからの分散出力の図である。
【符号の説明】
１００  ＡＷＲデバイス
１０１  ＷＤＭ入力信号
１０２  出力導波路
１１０  入力導波路
１１１  第１自由空間領域
１１２  チャープ導波路
１１３  第２自由空間領域
３０１  レンズ
３０２  透過型平面回折格子（グレーティング）
３０３  レンズ
３０４  出力ファイバアレイ
３０５  波長分離化焦点面
４０１  反射型グレーティング
４０２  分離化された信号アレイ
５０１  反射型グレーティング
５０２〜５０５  １次元アレイ
５１０  導波路基板
５１１  導波路
５１２  １次元出力ファイバアレイ
６０１  サーキュレータ
６０２  サーキュレータ
６０５  部分分離化出力
６０６  レンズ
６０７  透過型平面回折格子
６０７ａ  １次元信号アレイ
６０８  レンズ
６１０  微小機械傾斜ミラースイッチ
６１１  レンズ
６１２  透過型平面回折格子（グレーティング）
６１２ａ  合成信号
６１３  レンズ
７０１  光信号
７０２  ミラー素子
７０３  ミラー素子
７０４  光スポット
７０５  デッドスペース
８０１  自由空間領域
【図１】
0004043693.tif 000002
【図２】
0004043693.tif 000003
【図３】
0004043693.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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