多路阵列波导衍射光栅复用器/解复用器以及连接阵列波导与输出波导的方法

具体实施方式

下面参照附图将详细解释本发明的实施例。

如图1所示，阵列波导光复用器/解复用器10具有输入波导12、阵列波导13以及输出波导14，它们都位于基板11上预定的位置，并且第一和第二平面波导15和16各自以光学的方式连接输入波导12和阵列波导13以及阵列波导13和输出波导14。

阵列波导13形成于第一和第二平面波导15和16之间，并具有预定的曲率。

如图2所示，在用于定义第二波导16的输出端的罗兰圆的圆周上期望的位置处，输出波导14的纤芯14-n到14n(除纤芯14o之外)连接到第二平面波导的输出端16-n和16n，其中中心轴靠着罗兰圆的法线倾斜一预定的角。

特别是，中心纤芯14o与罗兰圆的法线相垂直地连接到输出端16o。因此，输出端16o和中心纤芯14o的中心线对准在相同的直线上。

连接到输出端16-n到16n(除中心线上的输出端16o以外)的纤芯14-n到14n(除14o以外)连接到第二平面波导16的预定位置，以致中心线与中心处的纤芯14o分离时，靠着罗兰圆的法线的角将变大。

即，与第二平面波导16的两端部分相连的纤芯14-n和14n连接到第二平面波导16上，以致靠着中心线的法线的角α×n(-n)变为最大。位于中心纤芯14o两侧的纤芯14-1和141(简单示出)都与第二平面波导16相连，以致靠着中心线的法线的角α×n(-n)变为最小。各纤芯的中心线与罗兰圆的法线之间形成的角α被定义在中心纤芯14o的一侧。因此，关于一端的纤芯14-n和另一端的纤芯14n，在中心线与罗兰圆的法线之间形成的角Nα在大小方面相等但极性(方向)相反。

更具体地讲，在纤芯14-n到14n(除中心的14o以外)的中心线与罗兰圆的法线之间形成的角α×n(-n)被设置成减小下面两个距离和之间的差值的影响，一个距离和是由输出侧中心处收集的两束光线从平面波导16的输入侧的两端穿行的距离和(光程的光程长度被标记为○)，另一个距离和是由从平面波导16的输入侧的一端中收集的两束光线在输出侧两端穿行的距离和(光程的光程长度被标记为Δ和II)，当如图2所示光线从第二平面波导16输入到阵列波导13中时，上述差值即为具有最长光程的光程长度与具有最短光程的光程长度之间的差值。在这种情况下，假定在中心纤芯14o两侧的纤芯的中心线与罗兰圆的法线之间的角是α，根据中心纤芯14o的位置，朝着中心纤芯两端的纤芯，在纤芯14-n到15n的中心线与罗兰圆的法线之间形成的角很容易被定义为α、2α、3α……(N-1)α、Nα。如上所述，在位于一侧任何期望的位置处的纤芯以及另一侧相同位置处的纤芯中，中心线与罗兰圆的法线之间形成的角在大小方面是相等的，但极性(方向)相反。

通过连接与(输出)平面波导的输出端相连的纤芯，该平面波导是像上述那样通过根据离平面波导的中心的距离改变与罗兰圆的法线形成的角从而连接到阵列波导的输出侧的，可以防止通带宽传输特性不对称的增大。即，可以减小随后将参照图7进行解释的局部PDL恶化(最差的PDL值的增大)。也可以减小在通常具有平传输特性的阵列波导中发生的通带宽中的波纹，这在下文中会参照图8进行解释。

在本发明中，防止增大通带宽中传输特性的不对称的原理是：

a)考虑在第二(输出侧)平面波导的光线收集点处的场分布，很难完全消除具有最长光程的光程长度与具有最短光程的光程长度之间的差值。结果，可以估计有边分布的对称的恶化在减小，以及

b)离连接到第二平面波导的各纤芯的中心(输出波导的元件)的距离所引起的失配连接的影响。

换句话说，根据上面解释的本发明，可以考虑到，通过将纤芯14-n到14n(除14o之外，与除输出端16o之外的输出端16-n和16n相连)连接到第二平面波导16的预定位置，以致中心线与中心纤芯14o分离时，与罗兰圆的法线形成的角增大，，传输特性便可以匹配于在第二(输出侧)平面波导的光线收集点处的场分布形状。

在上述参照图1的阵列波导光复用器/解复用器10中，来自SMF(单模光纤)  (未提及)的多个光信号被输入到输入波导12中。另一方面，被分开的光信号从输出波导14中被输出到单模光纤(SMF)中，该单模光纤连接到阵列波导光复用器/解复用器10的输出侧，这一点没有详细解释。输入到输出波导14中的光信号当然是具有预定波长间隔的输出，它是通过输入波导12从第一平面波导15、阵列波导13以及第二平面波导16中分离出来的。在这种情况下，因图2所解释的原因，在输出波导14的与第二平面波导16之间的连接损耗(耦合损耗)变小了。

此外，由在输出波导14(与第二平面波导16相连)的中心纤芯与两端纤芯之间传输特性差异所引起的已知的PDL减小(PDL的最差值在增大)达到最小。具有平传输特性的平顶输出波导的波纹增大被减小了。

图3解释了另一个实施例，它连接了参照图2已解释过的输出侧平面波导和输出波导。与图1和2相同的组件用相同的标号来表示，并且详细解释将省略。

在图3所示的阵列波导折射光栅光复用器/解复用器中，在用于定义第二平面波导16的输出端的罗兰圆的圆周上期望的位置处，输出波导114中除中心纤芯114o之外的期望数目的纤芯连接到第二平面波导16的输出端16-n和16n，其中中心轴靠着罗兰圆的法线倾斜了预定的角α×n(-n)。(这与图2所示的示例相同)。

在与平面波导16相连的各纤芯114-n到114n的连接部分，形成一个锥形，其平面波导一侧的截面直径被定义得很大。所形成的锥形对于除中心纤芯114o之外的罗兰圆的圆周的法线而言是不对称的。随着离中心纤芯114o的距离的增大，除中心纤芯114o之外的各纤芯中的锥形被定义为增大与中心纤芯114o(与罗兰圆的法线有关)相反的那部分。

即，以中心线的法线作为参考，连接到第二平面波导16的两端的纤芯114-n和114n所具有的锥形被定义为使与中心纤芯相反的部分最大。给纤芯114-1和纤芯1141(简单示出，并位于中心纤芯114o的两侧)的锥形在与中心纤芯相反的部分中形成得很大，但与其它纤芯的锥形的不对称部分的尺寸相比其尺寸(不对称部分的大小)是最小的。

图4解释了另一个实施例，它连接了参照图2已经解释过的输出侧平面波导和输出波导。与图1到3中相同的组件用相同的标号表示，并且详细解释将省略。

在图4所示的阵列波导折射光栅光复用器/解复用器中，在用于定义第二平面波导16的输出端的罗兰圆的圆周上期望的位置处，输出波导214中除中心纤芯214o之外的期望数目的纤芯连接到第二平面波导16的输出端16-n和16n，其中中心轴靠着罗兰圆的法线倾斜了预定的角α×n(-n)。(这与图2所示的示例相同)。

连接到平面波导16的各纤芯214-n到214n的连接部分形成了抛物线形，其平面波导一侧的截面直径被定义得很大。对于除中心纤芯214o以外的罗兰圆的圆周的法线而言，所形成的抛物线型部分是不对称的。随着离中心纤芯214o的距离在增大，除中心纤芯214o之外的各纤芯中的抛物线型部分被定义为增大与中心纤芯214o(与罗兰圆的法线有关)相反的那部分。

即，参照图4所解释的抛物线型连接部分可以被图3所示的锥形替代。

通过连接与平面波导(它与阵列波导的输出侧相连(输出))的输出端相连的纤芯，通过根据离平面波导的中心的距离改变与罗兰圆的法线形成的角，以及通过提供不对称的锥形或抛物线型的连接部分(在相对于法线而言与中心纤芯相反的部分中增大该连接部分)，便可以防止传输特性中的通带宽增大。即，局部的PDL恶化(最差的PDL值在增大)减小了，这在下文中参照图7会解释。在具有一般性平传输特性的阵列波导中所产生的通带宽中的波纹的规模减小了，这在下文中参照图8会解释。

图5示出了当使用参照图2到4所解释的输出波导和平面波导的连接时本发明的传输特性。图5示出了具有传输特性的高斯分布的示例。

在图5中，与中心通路o相比，在两端的通路-n和n中，光信号(波长λ1到λn被用于通道-n到n)的损耗程度得到改善，与虚线所表示的使用已知连接的示例相比，中心与两端的差值在减小。即，当本发明用A来表示而比较示例用B来表示时，作为中心和两端之间的差值的均匀性变成A＜B，并且均匀性由本发明来改善。

图6示出了当参照图2到4解释过的平面波导与输出波导的连接被应用于具有平传输特性的平顶阵列波导时所获得的传输特性。

在图6中，与中心通路o相比，在两端的通路-n和n中，光信号(波长λ1到λn被用于通路-n到n)的损耗程度得到改善，与虚线所表示的使用已知连接的示例相比，中心与两端的差值在减小。即，当本发明用a来表示而比较示例用b来表示时，作为中心和两端之间的差值的均匀性变成a＜b，并且均匀性由本发明来改善。

图7示出了当使用参照图2到4解释过的平面波导和输出波导的连接时本发明的传输特性，其中一个可选的波长(一个通道)被提取出来。图7对应于图5，并且示出了具有传输特性的高斯分布的一个示例。像在图5中那样，标记A用于本发明，标记B用于比较示例。

从图7中可以看出，中心波长的错位通常是相等的，并且PDLA＜PDLB，即使PDλA＝PDλB。PDLA＜PDLB表示，当通带的宽度被最差的PDL值控制(定义)时，通带的宽度被增宽。此外，该结果不依赖于模式，并且在TM模和TE模中是相等的。

更具体地讲，由|A-B|可确定，在40路的高斯阵列波导衍射光栅光复用器/解复用器中，最大插入损耗改善了0.7dB，串扰电平改善了5dB。此外，可以确定，各路中的不对称得以改善。

图8示出了当参照图2到4解释过的平面波导与输出波导的连接被应用于具有平传输特性的平顶阵列波导衍射光栅光复用器/解复用器时所获得的传输特性，其中一个可选的波长(一个通路)被提取出。图8对应于图6，并示出了具有平顶传输特性的一个示例。像在图6中那样，标记a用于本发明，b用于比较示例。

从图8中可以看出，中心波长的错位通常相等，并且即使PDλa＝PDλb，PDLa＜PDLb。PDLA＜PDLB与图7相同，并被用于控制通带的宽度。此外，该结果并不依赖于模式，并且在TM模和TE模中相等。

关于平顶阵列波导衍射光栅光复用器/解复用器所特有的波纹，波纹a＜波纹b，并且可确定波纹的规模是受到控制的。

更具体地讲，由|A-B|可确定，在40路的高斯阵列波导衍射光栅光复用器/解复用器中，最大插入损耗改善了0.7dB，串扰电平改善了5dB。此外，可以确定，各路中的不对称得以改善。

如上所述，当在阵列波导衍射光栅光复用器/解复用器中连接输出侧平面波导与期望数目的输出波导通路时，通过连接用于各通路的输出波导，根据离平面波导中心的距离来改变与罗兰圆的法线形成的角，便可以控制通带宽中传输特性的不对称的增大。

当输出波导的末端在连接到平面波导的那部分处被定形为锥形或抛物线型时，该锥形或抛物线型部分可以是不对称的，并且该中心之外的那部分的尺寸可以更大。

如上所述，根据本发明，在阵列波导衍射光栅(AWG)光复用器/解复用器中，由第二波导与输出波导之间失配的模式所引起的连接损耗减小了，并且通带宽中传输特性的中心所对应的不对称是受到控制的。

因此，信号波形是均匀的，并且带宽得到改善以至能够保证预定等级的PDL。

本发明并不限于所描述的这些实施例。本发明可以在不背离其精神或基本特征的情况下以其它特定形式来实施，或得到修改。各实施例可以尽可能地适当组合起来。这样，将获得组合效果。

工业应用

根据本发明，通带宽中的传输特性的不对称的增大得到控制，并且可以获得在输出波导与平面波导之间具有小连接损耗的阵列波导衍射光栅光复用器/解复用器。

根据本发明，可以获得具有低串扰的阵列波导衍射光栅光复用器/解复用器。

此外，信号波形是均匀的，并且带宽得到改善以至能够保证预定等级的PDL。