[发明专利]阵列波导光栅及其校正中心波长的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光通信中用作波分(波长分割)多路复用器/多路分解器的阵列波导光栅，并涉及校正中心波长的方法。

发明背景

在近代光通信中，波分多路复用通信正处在活跃的研究和开发中，其作为大大提高光通信传输能力的方法正进入实用阶段。例如，在波分多路复用通信中，要多路复用和传输波长彼此不同的多束束光。在这些波分多路复用通信中，仅传输预定波长的光传输装置是必不可少的。

图11表示光传输装置的一个例子。该光传输装置是平面光波电路(PLC)的阵列波导光栅。正如图11所示，该阵列波导光栅包括波导设置区10，在该形成区的硅基底1上形成波导结构。

阵列波导光栅的波导结构包括至少一个光输入波导2和与至少一个光输入波导2的发射边相连的第一平板波导3。由多个并排设置的信道波导4a构成的阵列波导4与第一平板波导3的发射边相连。第二平板波导5与阵列波导4的发射边相连。并排设置的多个光输出波导6与第二平板波导5的发射边相连。

上述阵列波导4传播从第一平板波导3传输来的光。相邻信道波导4a的长度彼此相差ΔL。例如，可根据不同波长信号光的数量设置光输出波导6。通常设置如100个信道波导4a的多个信道波导4a。然而在图11中为了简化图11，分别示意性地示出了信道波导4a的数量和光输入波导2的数量。

例如，将未示出的光纤与光输入波导2相连，用以引导波长多路复用光。波长多路复用光通过一根光输入波导2传输到第一平板波导3。传输到第一平板波导3的波长多路复用光因衍射效应而被加宽，光传输到阵列波导4，并在阵列波导4中传播。

在阵列波导4中传播的光到达第二平板波导5，光彼此会聚并输出到每个光输出波导6中。但是，由于阵列波导4的相邻信道波导4a的长度彼此存在差别，因此光在阵列波导4中传播后，各束光会发生相移。会聚光的相前会随该偏移量而倾斜，其会聚位置由该倾斜角度决定。

因此，波长不同的光的会聚位置彼此存在差异。通过在各个光会聚位置形成光输出波导6，可从每个波长的不同光输出波导6输出不同波长的光(多路分解光)。

即，阵列波导光栅具有能够分解波长彼此不同的多路复用光的光多路分解功能。多路分解光的中心波长与阵列波导4的相邻信道波导4a的长度差值(ΔL)和阵列波导4的有效折射率(当量折射率)n成正比。

阵列波导光栅满足(公式1)的关系。

n_s·d·Sinφ+n_c·ΔL＝m·λ

式中，n_s是第一平板波导和第二平板波导中每个波导的等效折射率，n_c是阵列波导的等效折射率。另外，Ф是衍射角，m是衍射级，d是在阵列波导4末端处相邻信道波导4a之间的距离，λ是从每根光输出波导输出的光的中心波长。

式中，当将衍射角Ф＝0的中心波长设定为λ₀时，λ₀用(公式2)表示。波长λ₀通常称为阵列波导光栅的中心波长。 λ 0 = n e · ΔL m ]]>

由于阵列波导光栅具有上述特征，因此阵列波导光栅可用作进行波长多路复用传输的波长多路复用器/多路分解器。

例如，如图11所示，当从一根光输入波导2输入波长为λ₁、λ₂、λ₃、……、λ_n(n是不小于2的整数)的多路复用光时，不同波长的光在第一平板波导3内被加宽，然后到达阵列波导4。此后，各波长的光穿过第二平板波导5按照上述波长在不同位置会聚。各波长的光传输到彼此不同的光输出波导6，并通过各个光输出波导6从光输出波导6的发射端输出。