(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１００）を含み、基板（１００）上には順次に連結される第一級定方向結合構造（１）、位相変移構造（２）、及び第二級定方向結合構造（３）が設置され、前記位相変移構造（２）は位相変移弧形導波管、位相変移ストレート導波管（２２）、及び第三変調コンポーネント（２６）を含み、第三変調コンポーネント（２６）は位相変移弧形導波管上に設置され、位相変移弧形導波管の一端は第一級定方向結合構造（１）の定方向結合導波管I（１６）の出力端と連結され、位相変移弧形導波管の他の一端は第二級定方向結合構造（３）の定方向結合導波管III（３０）の入力端と連結され、
位相変移ストレート導波管（２２）の一端は第一級定方向結合構造（１）の定方向結合導波管II（１７）の出力端と連結され、位相変移ストレート導波管（２２）の他の一端は第二級定方向結合構造（３）の定方向結合導波管IV（３１）の入力端と連結される、ことを特徴とする調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器であって、
前記第一級定方向結合構造（１）は、平行に設置される第一入力導波管コンポーネントと第二入力導波管コンポーネントを含み、第一入力導波管コンポーネントは、入力導波管I（１０）、弧形導波管I（１２）、弧形導波管II（１４）、定方向結合導波管I（１６）、及び第一変調コンポーネントI（１８）を含み、入力導波管I（１０）の一端は入光ポートであり、入力導波管I（１０）の他の一端は弧形導波管I（１２）の一端と接触連結され、弧形導波管I（１２）の他の一端は弧形導波管II（１４）の一端と接触連結され、弧形導波管II（１４）の他の一端は定方向結合導波管I（１６）の一端と接触連結され、定方向結合導波管I（１６）の他の一端は第一位相変移弧形導波管（２１）の一端と接触連結され、第一変調コンポーネントI（１８）は基板（１００）上に設置されるとともに、定方向結合導波管I（１６）の外側に位置され、第二入力導波管コンポーネントは、入力導波管II（１１）、弧形導波管III（１３）、弧形導波管IV（１５）、定方向結合導波管II（１７）、及び第一変調コンポーネントII（１９）を含み、入力導波管II（１１）の一端は他の一つの入光ポートであり、入力導波管II（１１）の他の一端は弧形導波管III（１３）の一端と接触連結され、弧形導波管III（１３）の他の一端は弧形導波管IV（１５）の一端接触連結され、弧形導波管IV（１５）の他の一端は定方向結合導波管II（１７）の一端と接触連結され、定方向結合導波管II（１７）の他の一端は位相変移ストレート導波管（２２）の一端と接触連結され、第一変調コンポーネントII（１９）は基板（１００）上に設置されるとともに、定方向結合導波管II（１７）の外側に位置し、
前記入力導波管I（１０）と弧形導波管I（１２）が接触する所、弧形導波管II（１４）と定方向結合導波管I（１６）が接触する所、定方向結合導波管I（１６）と第一位相変移弧形導波管（２１）が接触する所、入力導波管II（１１）と弧形導波管III（１３）が接触する所、弧形導波管IV（１５）と定方向結合導波管II（１７）が接触する所はいずれも位置ズレIが設置され、
位置ズレＩの大きさは０．１５μｍであり、
弧形導波管I（１２）と弧形導波管II（１４）が接触する所、弧形導波管III（１３）と弧形導波管IV（１５）が接触する所はいずれも位置ズレIIが設置され、
位置ズレIIの大きさは位置ズレIの二倍である、
ことを特徴とする調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器。
【請求項２】
前記位相変移弧形導波管は、第一位相変移弧形導波管（２１）、第二位相変移弧形導波管（２３）、第三位相変移弧形導波管（２４）、第四位相変移弧形導波管（２５）を含み、第一位相変移弧形導波管（２１）の一端は定方向結合導波管I（１６）の出力端と連結され、第一位相変移弧形導波管（２１）の他の一端は第二位相変移弧形導波管（２３）の一端と連結され、第二位相変移弧形導波管（２３）他の一端は第三位相変移弧形導波管（２４）の一端と連結され、第三位相変移弧形導波管（２４）の他の一端は第四位相変移弧形導波管（２５）の一端と連結され、第四位相変移弧形導波管（２５）の他の一端は定方向結合導波管III（３０）の入力端と連結され、第一位相変移弧形導波管（２１）と第二位相変移弧形導波管（２３）が連結されて構成される弧形は第三位相変移弧形導波管（２４）と第四位相変移弧形導波管（２５）が連結されて構成される弧形と対称であり、且つ第一位相変移弧形導波管（２１）の湾曲方向は第二位相変移弧形導波管（２３）の湾曲方向と反対である、ことを特徴とする請求項１に記載の調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器。
【請求項３】
第三変調コンポーネント（２６）は、Ｕ型構造の電気変調コンポーネント又はＵ型構造の熱変調コンポーネントであることを特徴とする請求項１又は２に記載の調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器。
【請求項４】
前記第一変調コンポーネントI（１８）と第一変調コンポーネントII（１９）は同一で、いずれも、電気変調コンポーネント又は熱変調コンポーネントである、ことを特徴とする請求項１に記載の調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器。
【請求項５】
基板（１００）を含み、基板（１００）上には順次に連結される第一級定方向結合構造（１）、位相変移構造（２）、及び第二級定方向結合構造（３）が設置され、前記位相変移構造（２）は位相変移弧形導波管、位相変移ストレート導波管（２２）、及び第三変調コンポーネント（２６）を含み、第三変調コンポーネント（２６）は位相変移弧形導波管上に設置され、位相変移弧形導波管の一端は第一級定方向結合構造（１）の定方向結合導波管I（１６）の出力端と連結され、位相変移弧形導波管の他の一端は第二級定方向結合構造（３）の定方向結合導波管III（３０）の入力端と連結され、
位相変移ストレート導波管（２２）の一端は第一級定方向結合構造（１）の定方向結合導波管II（１７）の出力端と連結され、位相変移ストレート導波管（２２）の他の一端は第二級定方向結合構造（３）の定方向結合導波管IV（３１）の入力端と連結される、ことを特徴とする調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器であって、
前記第二級定方向結合構造（３）は、平行に設置される第一出力導波管コンポーネントと第二出力導波管コンポーネントを含み、第一出力導波管コンポーネントは、出力導波管I（３８）、弧形導波管V（３６）、弧形導波管VI（３４）、定方向結合導波管III（３０）、および第二変調コンポーネントI（３２）を含み、出力導波管I（３８）の一端は出光ポートであり、出力導波管I（３８）の他の一端は弧形導波管V（３６）の一端と接触連結され、弧形導波管V（３６）の他の一端は弧形導波管VI（３４）の一端と接触連結され、弧形導波管VI（３４）の他の一端は定方向結合導波管III（３０）の一端と接触連結され、定方向結合導波管III（３０）の他の一端は第一位相変移弧形導波管（２１）の他の一端と接触連結され、第二変調コンポーネントI（３２）は基板（１００）上に設置されるとともに、定方向結合導波管III（３０）の外側に設置され、第二出力導波管コンポーネントは、出力導波管II（３９）、弧形導波管VII（３７）、弧形導波管VIII（３５）、定方向結合導波管IV（３１）および第二変調コンポーネントII（３３）を含み、出力導波管II（３９）の一端は他の一つの出光ポートであり、出力導波管II（３９）の他の一端は弧形導波管VII（３７）の一端と接触連結され、弧形導波管VII（３７）の他の一端は弧形導波管VIII（３５）の一端と接触連結され、弧形導波管VIII（３５）の他の一端は定方向結合導波管IV（３１）の一端と接触連結され、定方向結合導波管IV（３１）の他の一端は位相変移ストレート導波管（２２）の他の一端と接触され、第二変調コンポーネントII（３３）は基板（１００）上に設置されるとともに、定方向結合導波管IV（３１）の外側に設置され、
出力導波管I（３８）と弧形導波管V（３６）が接触する所、弧形導波管VI（３４）と定方向結合導波管III（３０）が接触する所、定方向結合導波管III（３０）と第一位相変移弧形導波管（２１）が接触する所、出力導波管II（３９）と弧形導波管VII（３７）が接触する所、弧形導波管VIII（３５）と定方向結合導波管IV（３１）が接触する所にはいずれも位置ズレIが設置され、
位置ズレＩの大きさは０．１５μｍであり、
弧形導波管V（３６）と弧形導波管VI（３４）が接触する所、弧形導波管VII（３７）と弧形導波管VIII（３５）が接触する所にはいずれも位置ズレIIが設置され、
位置ズレIIの大きさは位置ズレIの二倍である、
ことを特徴とする調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器。
【請求項６】
前記第二変調コンポーネントI（３２）と第二変調コンポーネントII（３３）は同一で、いずれも、電気変調コンポーネント又は熱変調コンポーネントである、ことを特徴とする請求項５に記載の調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器。
【請求項７】
前記基板（１００）は二酸化ケイ素、ケイ素、ＳＯＩ、りん化インジウム又は半導体ポリマである、ことを特徴とする請求項１又は５に記載の調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器。
【請求項８】
前記第一級定方向結合構造（１）、前記位相変移構造（２）、及び前記第二定方向結合構造（３）はいずれも光導波管材料で製作され、
前記光導波管材料は、二酸化ケイ素、ケイ素、ガリウムインジウムヒ素リン化物、及びポリマからなる群から選択されることを特徴とする請求項１又は５に記載の調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファイバートゥザホーム（ＦＴＴＨ）パッシブ・オプティカル・ネットワーク（ＰＯＮ、ｐａｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ）技術に関するものであり、具体的には光ファイバーを一般家庭まで引き込む調節可能な広スペクトル波長非感受性結合器（ｗｉｄｅ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｉｎｓｅｎｔｉｖｅ  ｃｏｕｐｌｅｒ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
４Ｋビデオ、ＡＲ／ＶＲ技術、インタネットプラス、ビッグデータ、クラウドサービスなどの速やかな発展につれ、広帯域ネットワークは、超広帯域ネットワークや知能化、マルチサービスの方向に発展し、伝送網の帯域幅容量の増加を大きく刺激し、ＦＴＴＨの発展を大きく推進している。ＦＴＴＨのＰＯＮにおいて、大量の分配器で光路を分配することが必要であるが、一部の特別な場合には、光調節が可能な分配器が必要であり、動的且つ円滑な光路分配を実現することができる。既存の光調節が可能な分配器は、一般的に電気光学、音響光学又は熱光多モード干渉構造形式を取っているが、電気光学、音響光学技術は工程が煩雑であるので、大量生産に不利である。多モード干渉構造の光調節が可能な分配器はマルチブランチ又はカップリング構造を使用しており、サイズが大きく、変調度が不足であるとともに、特定の波長だけに適用され、光通信網の広スペクトル需要を満足することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、既存の調節可能な結合器の波長に対する感受性が高い欠点を克服するために、コンパクトで波長非感受性結合器（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｃｏｕｐｌｅｒ）を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の技術的課題を解決するために、本発明によって採用される技術的解決策は以下の通りである。
【０００５】
基板を含み、基板上には順次に連結される第一級定方向結合構造、位相変移構造、及び第二級定方向結合構造が設置され、前記位相変移構造は位相変移弧形導波管、位相変移ストレート導波管、及び第三変調コンポーネントを含み、第三変調コンポーネントは位相変移弧形導波管上に設置され、位相変移弧形導波管の一端は第一級定方向結合構造の定方向結合導波管Iの出力端と連結される。位相変移弧形導波管の他の一端は第二級定方向結合構造の定方向結合導波管IIIの入力端と連結され、位相変移ストレート導波管の一端は第一級定方向結合構造の定方向結合導波管IIの出力端と連結される。位相変移ストレート導波管の他の一端は第二級定方向結合構造の定方向結合導波管IVの入力端と連結される調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合器。前記基板は二酸化ケイ素、ケイ素、ＳＯＩ、りん化インジウム又は半導体ポリマであり、第一級定方向結合構造、位相変移構造及び第二定方向結合構造はいずれも光導波管材料で製作され、前記光導波管材料は二酸化ケイ素、ケイ素、ガリウムインジウムヒ素リン化物、ポリマ又はその他の半導体材料である。
【０００６】
前記位相転移弧形導波管は第一位相変移弧形導波管、第二位相変移弧形導波管、第三位相変移弧形導波管、第四位相変移弧形導波管を含み、第一位相変移弧形導波管の一端は定方向結合導波管Iの出力端と連結され、第一位相変移弧形導波管の他の一端は第二位相変移弧形導波管の一端と連結され、第二位相変移弧形導波管の他の一端は第三位相変移弧形導波管の一端と連結され、第三位相変移弧形導波管の他の一端は第四位相変移弧形導波管の一端と連結され、第四位相変移弧形導波管の他の一端は定方向結合導波管IIIの入力端と連結される。第一位相変移弧形導波管と第二位相変移弧形導波管が連結されて構成される弧形は第三位相変移弧形導波管と第四位相変移弧形導波管が連結されて構成される弧形と対称であり、且つ第一位相変移弧形導波管の湾曲方向は第二位相変移弧形導波管の湾曲方向と反対である（逆向きである。ｏｐｐｏｓｉｔｅ）。
【０００７】
第三変調コンポーネントはＵ型構造の電気変調コンポーネント又はＵ型構造の熱変調コンポーネントである。
【０００８】
前記第一級定方向結合構造は、平行に設置される第一入力導波管コンポーネントと第二入力導波管コンポーネントを含み、第一入力導波管コンポーネントは、入力導波管I、弧形導波管I、弧形導波管II、定方向結合導波管I、及び第一変調コンポーネントIを含む。入力導波管Iの一端は入光ポートであり、入力導波管Iの他の一端は弧形導波管Iの一端と接触連結され、弧形導波管Iの他の一端は弧形導波管IIの一端と接触連結され、弧形導波管IIの他の一端は定方向結合導波管Iの一端と接触連結され、定方向結合導波管Iの他の一端は第一位相変移弧形導波管の一端と接触連結され、第一変調コンポーネントIは基板上に設置されるとともに、定方向結合導波管Iの外側に位置される。第二入力導波管コンポーネントは、入力導波管II、弧形導波管III、弧形導波管IV、定方向結合導波管II、及び第一変調コンポーネントIIを含む。入力導波管IIの一端は他の一つの入光ポートであり、入力導波管IIの他の一端は弧形導波管IIIの一端と接触連結され、弧形導波管IIIの他の一端は弧形導波管IVの一端接触連結され、弧形導波管IVの他の一端は定方向結合導波管IIの一端と接触連結され、定方向結合導波管IIの他の一端は位相変移ストレート導波管の一端と接触連結され、第一変調コンポーネントIIは基板上に設置されるとともに、定方向結合導波管IIの外側に位置される。
【０００９】
前記入力導波管Iと弧形導波管Iが接触する所、弧形導波管IIと定方向結合導波管Iが接触する所、定方向結合導波管Iと第一位相変移弧形導波管が接触する所、入力導波管IIと弧形導波管IIIが接触する所、弧形導波管IVと定方向結合導波管IIが接触する所にいずれも位置ズレI（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｉ、転移材Ｉ）が設置されている。弧形導波管Iと弧形導波管IIが接触する所、弧形導波管IIIと弧形導波管IVが接触する所はいずれも位置ズレII（転移材ＩＩ）が設置される。
【００１０】
前記第一変調コンポーネントIと第一変調コンポーネントIIは同一（ｔｈｅ  ｓａｍｅ、同様）で、いずれも電気変調コンポーネント又は熱変調コンポーネントである。
【００１１】
前記第二級定方向結合構造は、平行に設置される第一出力導波管コンポーネントと第二出力導波管コンポーネントを含み、第一出力導波管コンポーネントは、出力導波管I、弧形導波管V、弧形導波管VI、定方向結合導波管III、および第二変調コンポーネントIを含む。出力導波管Iの一端は出光ポートであり、出力導波管Iの他の一端は弧形導波管Vの一端と接触連結され、弧形導波管Vの他の一端は弧形導波管VIの一端と接触連結され、弧形導波管VIの他の一端は定方向結合導波管IIIの一端と接触連結され、定方向結合導波管IIIの他の一端は第一位相変移弧形導波管の他の一端と接触連結され、第二変調コンポーネントIは基板上に設置されるとともに、定方向結合導波管IIIの外側に設置される。第二出力導波管コンポーネントは、出力導波管II、弧形導波管VII、弧形導波管VIII、定方向結合導波管IV、および第二変調コンポーネントIIを含む。出力導波管IIの一端は他の一つの出光ポートであり、出力導波管IIの他の一端は弧形導波管VIIの一端と接触連結され、弧形導波管VIIの他の一端は弧形導波管VIIIの一端と接触連結され、弧形導波管VIIIの他の一端は定方向結合導波管IVの一端と接触連結され、定方向結合導波管IVの他の一端は位相変移ストレート導波管の他の一端と接触され、第二変調コンポーネントIIは基板上に設置されるとともに、定方向結合導波管IVの外側に設置される。
【００１２】
出力導波管Iと弧形導波管Vが接触する所、弧形導波管VIと定方向結合導波管IIIが接触する所、定方向結合導波管IIIと第一位相変移弧形導波管が接触する所、出力導波管IIと弧形導波管VIIが接触する所、弧形導波管VIIIと定方向結合導波管IVが接触する所にはいずれも位置ズレIが設置される。弧形導波管Vと弧形導波管VIが接触する所、弧形導波管VIIと弧形導波管VIIIが接触する所にはいずれも位置ズレIIが設置される。
【００１３】
前記第二変調コンポーネントIと第二変調コンポーネントIIは同様で、いずれも電気変調コンポーネント又は熱変調コンポーネントである。
【００１４】
本発明の入力導波管と出力導波管との間隔はいずれも１２７μｍ又は２５０μｍの整数倍である。
【発明の効果】
【００１５】
従来技術に比べた有益な効果は以下のとおりである。
【００１６】
１）２級定方向結合器と位相変移構造のカスケードを用いて、結合長さと位相変移大きさの最適化を通じて、広スペクトル波長の非感受性を実現するとともに、結合エリアと位相変移位相変移に変調を導入して、結合比及び位相変移大きさを調節して、広スペクトル範囲の分光比調節を実現する。
【００１７】
２）平面導波管固定を用いて製作して、ロス（ｌｏｓｓ、損失）を低くするとともに、コンパクトにし、その他の部品と集積し易くする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明の実施例又は既存技術中の技術手段をさらにはっきりと説明するために、以下に実施例又は明細書中に必要な図面に対する簡単な説明を行うが、明細書中の図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、本分野の一般技術者なら、創造的な労働をしなくても、これらの図面からその他の図面を得ることができるものであることは明確である。
【００１９】
【図１】図１は本発明の構造略図である。
【図２】図２は本発明の第一定方向結合器（ｔｈｅ  ｆｉｒｓｔ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｃｏｕｐｌｅｒ）の構造略図である。
【図３】図３は本発明の弧形導波管とストレート導波管の連結部分の略図である。
【図４】図４は本発明の弧形導波管とストレート導波管との連結部分に生じるロスの、位置ズレによる変化の傾向図である。
【図５】図５は本発明の第一定方向結合器の屈折率変化に応じた結合器出力の変化である。
【図６】図６は本発明の位相変移構造の略図である。
【図７】図７は本発明の第二定方向結合器の構造略図である。
【図８】図８は本発明の静的出力スペクトラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
発明を実現するための最良の形態
【００２１】
以下は、本発明実施例中の図面に結合して、本発明の実施例中の技術手段に対してはっきりと完全に説明するものであるが、前記実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、実施例の全部ではないことは明らかである。本発明中の実施例に基づき、本分野の一般技術者なら、創造的な労働をしなくても得られるその他の実施例のすべてはいずれも本発明の保護範囲に属する。
【００２２】
図１−３、図６−７に示すとおり、調節可能な広スペクトル波長非感受性定方向結合は、基板１００を含み、前記基板１００は二酸化ケイ素、ケイ素、ＳＯＩ、りん化インジウム又は半導体ポリマであり、基板１００上には順次に連結される第一級定方向結合構造１、位相変移構造２及び第二級定方向結合構造３が設置され、第一級定方向結合構造１、位相変移構造２及び第二定方向結合構造３はいずれも光導波管材料で製作され、前記光導波管材料１０１は二酸化ケイ素、ケイ素、ガリウムインジウムヒ素リン化物、ポリマ又はその他の半導体材料である。
【００２３】
前記位相変移構造２は位相変移弧形導波管、位相変移ストレート導波管２２及び第三変調コンポーネント２６を含み、第三変調コンポーネント２６は位相変移弧形導波管上に設置され、第三変調コンポーネント２６はＵ型構造の電気変調コンポーネント又はＵ型構造の熱変調コンポーネントである。
【００２４】
位相変移弧形導波管の一端は第一級定方向結合構造１の定方向結合導波管I１６の出力端と連結され、位相変移弧形導波管の他の一端は第二級定方向結合構造３の定方向結合導波管III３０の入力端と連結される。位相変移ストレート導波管２２の一端は第一級定方向結合構造１の定方向結合導波管II１７の出力端と連結され、位相変移ストレート導波管２２の他の一端は第二級定方向結合構造３の定方向結合導波管IV３１の入力端と連結される。
【００２５】
前記位相変移弧形導波管は第一位相変移弧形導波管２１、第二位相変移弧形導波管２３、第三位相変移弧形導波管２４、及び第四位相変移弧形導波管２５を含み、第一位相変移弧形導波管２１の一端は定方向結合導波管I１６の出力端と連結され、第一位相変移弧形導波管２１の他の一端は第二位相変移弧形導波管２３の一端と連結され、第二位相変移弧形導波管２３の他の一端は第三位相変移弧形導波管２４の一端と連結され、第三位相変移弧形導波管２４の他の一端は第四位相変移弧形導波管２５の一端と連結され、第四位相変移弧形導波管２５の他の一端は定方向結合導波管III３０の入力端と連結される。第一位相変移弧形導波管２１と第二位相変移弧形導波管２３が連結されて構成される弧形は第三位相変移弧形導波管２４と第四位相変移弧形導波管２５が連結されて構成される弧形と対称であり、且つ第一位相変移弧形導波管２１の湾曲方向は第二位相変移弧形導波管２３の湾曲方向と反対（逆向き）である。
【００２６】
前記第一級定方向結合構造１は、平行に設置される第一入力導波管コンポーネントと第二入力導波管コンポーネントを含み、第一入力導波管コンポーネントは、入力導波管I１０、弧形導波管I１２、弧形導波管II１４、定方向結合導波管I１６、及び第一変調コンポーネントI１８を含み、入力導波管I１０の一端は入光ポートであり、入力導波管I１０の他の一端は弧形導波管I１２の一端と接触連結され、弧形導波管I１２の他の一端は弧形導波管II１４の一端と接触連結され、弧形導波管II１４の他の一端は定方向結合導波管I１６の一端と接触連結され、定方向結合導波管I１６の他の一端は第一位相変移弧形導波管２１の一端と接触連結され、第一変調コンポーネントI１８は基板１００上に設置されるとともに、定方向結合導波管I１６の外側に位置される。第二入力導波管コンポーネントは、入力導波管II１１、弧形導波管III１３、弧形導波管IV１５、定方向結合導波管II１７、及び第一変調コンポーネントII１９を含む。入力導波管II１１の一端は他の一つの入光ポートであり、入力導波管II１１の他の一端は弧形導波管III１３の一端と接触連結され、弧形導波管III１３の他の一端は弧形導波管IV１５の一端接触連結され、弧形導波管IV１５の他の一端は定方向結合導波管II１７の一端と接触連結され、定方向結合導波管II１７の他の一端は位相変移ストレート導波管２２の一端と接触連結され、第一変調コンポーネントII１９は基板１００上に設置されるととおもに、定方向結合導波管II１７の外側に位置される。
【００２７】
前記入力導波管I１０と弧形導波管I１２が接触する所、弧形導波管II１４と定方向結合導波管I１６が接触する所、定方向結合導波管I１６と第一位相変移弧形導波管２１が接触する所、入力導波管II１１と弧形導波管III１３が接触する所、弧形導波管IV１５と定方向結合導波管II１７が接触する所はいずれも位置ズレIが設置される。弧形導波管I１２と弧形導波管II１４が接触する所、弧形導波管III１３と弧形導波管IV１５が接触する所はいずれも位置ズレIIが設置される。
【００２８】
前記第一変調コンポーネントI１８と第一変調コンポーネントII１９は同一（同様）で、いずれも、電気変調コンポーネント又は熱変調コンポーネントである。
【００２９】
前記第二級定方向結合構造３は、平行に設置される第一出力導波管コンポーネントと第二出力導波管コンポーネントを含み、第一出力導波管コンポーネントは、出力導波管I３８、弧形導波管V３６、弧形導波管VI３４、定方向結合導波管III３０、および第二変調コンポーネントI３２を含む。出力導波管I３８の一端は出光ポートであり、出力導波管I３８の他の一端は弧形導波管V３６の一端と接触連結され、弧形導波管V３６の他の一端は弧形導波管VI３４の一端と接触連結され、弧形導波管VI３４の他の一端は定方向結合導波管III３０の一端と接触連結され、定方向結合導波管III３０の他の一端は第一位相変移弧形導波管２１の他の一端と接触連結され、第二変調コンポーネントI３２は基板１００上に設置されるとともに、定方向結合導波管III３０の外側に設置される。第二出力導波管コンポーネントは、出力導波管II３９、弧形導波管VII３７、弧形導波管VIII３５、定方向結合導波管IV３１、および第二変調コンポーネントII３３を含む。出力導波管II３９一端は他の一つの出光ポートであり、出力導波管II３９の他の一端は弧形導波管VII３７の一端と接触連結され、弧形導波管VII３７の他の一端は弧形導波管VIII３５の一端と接触連結され、弧形導波管VIII３５の他の一端は定方向結合導波管IV３１の一端と接触連結され、定方向結合導波管IV３１の他の一端は位相変移ストレート導波管２２の他の一端と接触され、第二変調コンポーネントII３３は基板１００上に設置されるとともに、定方向結合導波管IV３１の外側に設置される。
【００３０】
出力導波管I３８と弧形導波管V３６が接触する所、弧形導波管VI３４と定方向結合導波管III３０が接触する所、定方向結合導波管III３０と第一位相変移弧形導波管２１が接触する所、出力導波管II３９と弧形導波管VII３７が接触する所、弧形導波管VIII３５と定方向結合導波管IV３１が接触する所にはいずれも位置ズレIが設置される。弧形導波管V３６と弧形導波管VI３４が接触する所、弧形導波管VII３７と弧形導波管VIII３５が接触する所にはいずれも位置ズレIIが設置される。
【００３１】
前記第二変調コンポーネントI３２と第二変調コンポーネントII３３は同様で、いずれも電気変調コンポーネント又は熱変調コンポーネントである。
【００３２】
本発明の入力導波管と出力導波管との間隔はいずれも１２７μｍ又は２５０μｍの整数倍である。
【００３３】
以下に具体的な事例を挙げて説明する。
【００３４】
調節可能な広スペクトル波長非感受性結合器は、基板、光導波管材料、第一級定方向結合構造、位相変移構造、および第二級定方向方向性結合構造を含み、前記第一級定方向結合構造、位相変移構造、及び第二級定方向方向性結合構造は順次に連結され、光導波管材料で製作され、基板上に製作される。
【００３５】
前記基板は二酸化ケイ素材料を使用する。
【００３６】
前記光導波管材料はいろいろな不純物を含む二酸化ケイ素材料を使用するが、屈折率差は０．４５％であり、その計算式は以下のとおりである。
【数１】
0006880313.tif 000002
【００３７】
ここで、コア層にゲルマニウムを混入させた二酸化ケイ素材料の場合、屈折率はｎ１＝１．４５１５、上下被覆層にホウ素とリンを混入させた二酸化ケイ素の場合、ｎ２＝１．４４５、導波管弯曲半径はｒａｄｉｕｓ＝１５ｍｍ、導波管断面寸法は６．５μｍ×６．５μｍである。
【００３８】
弧形導波管に弯曲が存在するので、光子場に傾きが発生し、弧形導波管と弧形導波管、弧形導波管とストレート導波管が連結される所に余分の輻射ロスが発生する。部品のロスを低減するために、本発明では位置ズレ構造を導入し、位置ズレ構造に対する最適化を行なう。図３は弧形導波管とストレート導波管の連結部を示した略図であり、図４は異なる位置ズレ構造におけるロスの変化傾向であり、図４から見れば、位置ズレが０からだんだん大きくなると、ロスはだんだん下がる傾向を見せたが、一定の値まで増加するとロスは増加した。これは主に位置ズレが大きすぎると光子場の偏移が大きくなり、ロスも増えるからである。そこで、弧形導波管とストレート導波管の位置ズレＳ＝０．１５μｍを使用した時に、結合ロスは最小であり、弧形導波管と弧形導波管が連結される所の二つの湾曲場であり、その位置ズレ値は弧形導波管とストレート導波管の２倍である。
【００３９】
本事例において、第一級定方向結合構造の結合長さはｌａｒｍ１＝２４２０μｍ、定方向結合導波管Iと定方向結合導波管IIとの間隔はＧ１＝２．８μｍであり、弯曲部分は導波管がだんだん広がる時に、分離距離まで広がると、弯曲導波管部分に同様に結合が存在するため、この部分の等価長さはＬｅとなり、そのうち、入力はＡ１とＡ２、出力はＢ１とＢ２とし、第一級定方向結合構造１の伝送行列関係式は以下のとおりである。
【００４０】
【数２】
0006880313.tif 000003
【００４１】
第一変調コンポーネントIと第一変調コンポーネントIIで結合器エリアに対する変調を通じて、結合器エリアに対する変調を行い、異なる出力の定方向結合構造をえることができる。本実施例では１．２５μｍ〜１．６５μｍの異なる波長を選択して、３Ｄビーム転搬法を用いてシミュレーションを行う。図５は結合器シミュレーション屈折率変化時、結合器出力の変化を示したものであり、そのうち、Δｎがプラスであれば第一熱変調構造が作動していることを示し、Δｎがマイナスであれば第二変調構造が作動していることを示す。図５から見れば、１．５５μｍの波長において、静的状態時、２つの出力チャンネルの割合比は５０％：５０％であり、熱変調コンポーネントの変調を通じて、屈折率変化値Δｎ＝＋／−０．０００２５である場合、２つの出力チャンネルの割合比は１００％：０％／０％：０％であるが、熱変調を通じて、１．２５μｍ〜１，６５μｍ範囲内で、任意割合に調節することができる。
【００４２】
前記位相変移構造のストレート導波管の長さはＬ、弧形導波管の角度はａｎｇｌｅであり、静的状態において、弧形導波管に導入される長さ差ΔＬは、
【００４３】
【数３】
0006880313.tif 000004
【００４４】
変調コンポーネントを通じて、弧形導波管の屈折率を変化させ、移相器の導入位相変移の大きさを変化させる。
【００４５】
そのうち、入力はＢ１、Ｂ２、出力はＣ１、Ｃ２であり、移相変異構造２の伝送行列関係式は以下のとおりである。
【００４６】
【数４】
0006880313.tif 000005
【００４７】
本実施例において、前記第二級定方向結合構造３の結合長さはｌａｒｍ２＝１８８５μｍであり、定方向結合導波管IIIと定方向結合導波管IVとの間隔と第一級定方向結合構造と同様でＧ１＝２．８μｍ、等価結合長さはＬｅであり、そのうち、入力はＣ１、Ｃ２、出力はＤ１、Ｄ２であり、第一級定方向結合構造の転搬行列関係式は以下のとおりである。
【００４８】
【数５】
0006880313.tif 000006
【００４９】
上記分析によって得られる、調節可能な波長非感受性結合器の転搬行列関係式は以下のとおりである。
【００５０】
【数６】
0006880313.tif 000007
【００５１】
第一級定方向結合構造、移相偏移構造及び第一級定方向結合構造に対して、それぞれ、二級結合分光比と位相変移大きさを調節することによって、波長非感受性と広スペクトル範囲の分光比調節を実現する。
【００５２】
静的状態において、第一級定方向結合構造の結合長さはｌａｒｍ１＝２４２０μｍ、第二級定方向結合構造の結合長さはｌａｒｍ２＝１８８５μｍ、移動変移構造の弧形導波管の角度はａｎｇｌｅ＝２．２６４９、弧形導波管導入長さ差ΔＬ＝０．７μｍであり、その静的状態の入力スペクトラムは図８のとおりであり、１．２５μｍ〜１．６５μｍ波長範囲において、ＩＬ、ＵＮＩＦ及びＷＤＬはそれぞれ３．２５ｄＢ、０．３５ｄＢ、０．３ｄＢ未満である。そのうち、ＩＬ、ＵＮＩＦ及びＷＤＬの計算式は以下のとおりである。
【００５３】
【数７】
0006880313.tif 000008
【００５４】
以上は本発明の実施例に過ぎず、本発明を制限するものではなく、本発明の旨と原則を離れない限り、如何なる修正や等価置換、改良などは、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。
【図１】
0006880313.tif 000009
【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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