專利名稱：陣列波導(dǎo)光柵及其校正中心波長的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光通信中用作波分(波長分割)多路復(fù)用器/多路分解器的陣列波導(dǎo)光柵，并涉及校正中心波長的方法。


圖11表示光傳輸裝置的一個例子。該光傳輸裝置是平面光波電路(PLC)的陣列波導(dǎo)光柵。正如圖11所示，該陣列波導(dǎo)光柵包括波導(dǎo)設(shè)置區(qū)10，在該形成區(qū)的硅基底1上形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
陣列波導(dǎo)光柵的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括至少一個光輸入波導(dǎo)2和與至少一個光輸入波導(dǎo)2的發(fā)射邊相連的第一平板波導(dǎo)3。由多個并排設(shè)置的信道波導(dǎo)4a構(gòu)成的陣列波導(dǎo)4與第一平板波導(dǎo)3的發(fā)射邊相連。第二平板波導(dǎo)5與陣列波導(dǎo)4的發(fā)射邊相連。并排設(shè)置的多個光輸出波導(dǎo)6與第二平板波導(dǎo)5的發(fā)射邊相連。
上述陣列波導(dǎo)4傳播從第一平板波導(dǎo)3傳輸來的光。相鄰信道波導(dǎo)4a的長度彼此相差ΔL。例如，可根據(jù)不同波長信號光的數(shù)量設(shè)置光輸出波導(dǎo)6。通常設(shè)置如100個信道波導(dǎo)4a的多個信道波導(dǎo)4a。然而在圖11中為了簡化圖11，分別示意性地示出了信道波導(dǎo)4a的數(shù)量和光輸入波導(dǎo)2的數(shù)量。
例如，將未示出的光纖與光輸入波導(dǎo)2相連，用以引導(dǎo)波長多路復(fù)用光。波長多路復(fù)用光通過一根光輸入波導(dǎo)2傳輸?shù)降谝黄桨宀▽?dǎo)3。傳輸?shù)降谝黄桨宀▽?dǎo)3的波長多路復(fù)用光因衍射效應(yīng)而被加寬，光傳輸?shù)疥嚵胁▽?dǎo)4，并在陣列波導(dǎo)4中傳播。
在陣列波導(dǎo)4中傳播的光到達(dá)第二平板波導(dǎo)5，光彼此會聚并輸出到每個光輸出波導(dǎo)6中。但是，由于陣列波導(dǎo)4的相鄰信道波導(dǎo)4a的長度彼此存在差別，因此光在陣列波導(dǎo)4中傳播后，各束光會發(fā)生相移。會聚光的相前會隨該偏移量而傾斜，其會聚位置由該傾斜角度決定。
因此，波長不同的光的會聚位置彼此存在差異。通過在各個光會聚位置形成光輸出波導(dǎo)6，可從每個波長的不同光輸出波導(dǎo)6輸出不同波長的光(多路分解光)。
即，陣列波導(dǎo)光柵具有能夠分解波長彼此不同的多路復(fù)用光的光多路分解功能。多路分解光的中心波長與陣列波導(dǎo)4的相鄰信道波導(dǎo)4a的長度差值(ΔL)和陣列波導(dǎo)4的有效折射率(當(dāng)量折射率)n成正比。
陣列波導(dǎo)光柵滿足(公式1)的關(guān)系。
ns·d·Sinφ+nc·ΔL＝m·λ式中，ns是第一平板波導(dǎo)和第二平板波導(dǎo)中每個波導(dǎo)的等效折射率，nc是陣列波導(dǎo)的等效折射率。另外，Ф是衍射角，m是衍射級，d是在陣列波導(dǎo)4末端處相鄰信道波導(dǎo)4a之間的距離，λ是從每根光輸出波導(dǎo)輸出的光的中心波長。
式中，當(dāng)將衍射角Ф＝0的中心波長設(shè)定為λ0時，λ0用(公式2)表示。波長λ0通常稱為陣列波導(dǎo)光柵的中心波長。λ0=ne·ΔLm]]>由于陣列波導(dǎo)光柵具有上述特征，因此陣列波導(dǎo)光柵可用作進(jìn)行波長多路復(fù)用傳輸?shù)牟ㄩL多路復(fù)用器/多路分解器。
例如，如圖11所示，當(dāng)從一根光輸入波導(dǎo)2輸入波長為λ1、λ2、λ3、……、λn(n是不小于2的整數(shù))的多路復(fù)用光時，不同波長的光在第一平板波導(dǎo)3內(nèi)被加寬，然后到達(dá)陣列波導(dǎo)4。此后，各波長的光穿過第二平板波導(dǎo)5按照上述波長在不同位置會聚。各波長的光傳輸?shù)奖舜瞬煌墓廨敵霾▽?dǎo)6，并通過各個光輸出波導(dǎo)6從光輸出波導(dǎo)6的發(fā)射端輸出。
上述每個波長的光通過為實(shí)現(xiàn)光輸出而與每根光輸出波導(dǎo)6的發(fā)射端相連的未示出光纖導(dǎo)出。例如，當(dāng)將光纖與每根光輸出波導(dǎo)6和上述光輸入波導(dǎo)2相連時，就制備出了光纖連接端面固定地設(shè)置成一維陣列形狀的光纖陣列。光纖陣列裝配到光輸出波導(dǎo)6和光輸入波導(dǎo)2的連接端面上，然后將光纖、光輸出波導(dǎo)6和光輸入波導(dǎo)2連接。
在上述陣列波導(dǎo)光柵中，從每根光輸出波導(dǎo)6輸出的光的傳輸特征、即陣列波導(dǎo)光柵傳輸光強(qiáng)的波長相關(guān)性如圖12A所示。如圖12A所示，在從每根光輸出波導(dǎo)6輸出的光的光傳輸特征中，將每個中心波長(例如λ1、λ2、λ3、……、λn)設(shè)置成中心，隨著波長與每個對應(yīng)的中心波長發(fā)生偏移，透光率降低。圖13是疊加和表示來自每根光輸出波導(dǎo)6的輸出光譜的示例圖。
不必局限于，如圖12A所示，上述光傳輸特征有一個局部最大值。例如，如圖12B所示，還存在這樣一種情況，其中光傳輸特征具有不少于兩個的局部最大值。
另外，由于陣列波導(dǎo)光柵利用了光的可逆原理(可逆性)，因此陣列波導(dǎo)光柵還具有光學(xué)多路分解功能，還具有光多路復(fù)用功能。例如，與圖11相反，光學(xué)多路復(fù)用是通過使多束波長彼此不同的光從每個波長陣列波導(dǎo)光柵的對應(yīng)光輸出波導(dǎo)6輸入來實(shí)現(xiàn)的。從每根光輸出波導(dǎo)6傳輸?shù)墓獯┻^與上述傳輸路徑相反的傳輸路徑，通過第二平板波導(dǎo)5、陣列波導(dǎo)4和第一平板波導(dǎo)3實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，然后從一根光輸入波導(dǎo)2中輸出。
上述陣列波導(dǎo)光柵的波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域最初主要由硅基玻璃材料制成。因此，上述陣列波導(dǎo)光柵的中心波長會由于硅基玻璃材料的溫度相關(guān)性而隨溫度發(fā)生偏移。當(dāng)將陣列波導(dǎo)光柵的溫度改變量設(shè)定為T時，該溫度相關(guān)性可通過利用該溫度改變量T微分上面的(公式2)的(公式3)來表示。dλdT=λne·∂nc∂T+λL·∂L∂T]]>(公式3)在(公式3)中，右手側(cè)的第一項(xiàng)表示陣列波導(dǎo)4的有效折射率的溫度相關(guān)性，右手側(cè)第二項(xiàng)表示由于基板的膨脹收縮引起的陣列波導(dǎo)4的長度變化。
圖14是通過測量從某一光輸出波導(dǎo)6中輸出的光傳輸特征的結(jié)果典型地表示該中心波長的溫度相關(guān)性的視圖。正如圖14所示，隨著陣列波導(dǎo)光柵溫度升高，中心波長偏移到長波長側(cè)。相反地，隨著陣列波導(dǎo)光柵溫度降低，中心波長偏移到短波長側(cè)。
當(dāng)溫度升高時，形成波導(dǎo)的玻璃的折射率增大，由此(公式3)右手側(cè)第一項(xiàng)也增大。另外，當(dāng)溫度升高時，陣列波導(dǎo)4的長度會由于基板1和波導(dǎo)材料的熱膨脹而在實(shí)質(zhì)上增加。即，(公式3)右手側(cè)的第二項(xiàng)增大。由此，當(dāng)溫度升高時，光穿過陣列波導(dǎo)4的感測光路長度加長，由此引起上述中心波長的偏移。
圖14表示在從某一光輸出波導(dǎo)6輸出的光的傳輸特征中的溫度變化，而從所有光輸出波導(dǎo)6輸出的光的傳輸特征代表了陣列波導(dǎo)光柵中的類似偏移特征。即，在所有從光輸出波導(dǎo)6輸出的光中，中心波長會根據(jù)溫度在相同的偏移方向上偏移相同的量。
在傳統(tǒng)陣列波導(dǎo)光柵中，在1.55um的波長處設(shè)定dnc/dT＝1×10-5(℃-1)和nc＝1.451。另外，目前存在許多將陣列波導(dǎo)用于多路分解和多路復(fù)用的情況。因此，要在1550nm波長作為中心的波長帶內(nèi)計算上述傳統(tǒng)陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性。由此，中心波長的溫度相關(guān)值設(shè)定為約0.01nm/℃。
于是，例如，當(dāng)陣列波導(dǎo)光柵的溫度改變50℃時，從每根光輸出波導(dǎo)6輸出的中心波長偏移量為0.5nm。當(dāng)陣列波導(dǎo)光柵的溫度改變70℃時，上述中心波長的偏移量為0.7nm。
近年來，在陣列波導(dǎo)光柵內(nèi)計算出的多路分解或多路復(fù)用波長的間隔范圍從0.4nm到1.6nm，這非常狹窄。因此，正如上面所提到的，不能忽略由于溫度改變致使中心波長改變的上述偏移量。
因此，傳統(tǒng)上建議一種具有溫度調(diào)節(jié)裝置的陣列波導(dǎo)光柵，它能恒定地保持陣列波導(dǎo)光柵的溫度，從而使中心波長不隨溫度變化。例如，可通過設(shè)置Peltier裝置、加熱器等構(gòu)造這種溫度調(diào)節(jié)裝置。這些溫度調(diào)節(jié)裝置實(shí)施控制功能，以便將陣列波導(dǎo)光柵保持在預(yù)先確定的設(shè)定溫度。
圖15表示在陣列波導(dǎo)光柵基板1的一側(cè)設(shè)置了Peltier裝置26的結(jié)構(gòu)。在圖15所示的陣列波導(dǎo)光柵中，根據(jù)熱敏電阻40的檢測溫度調(diào)節(jié)陣列波導(dǎo)光柵的溫度，以便使其恒溫。在圖15中，參考標(biāo)記41和12分別表示引線和加熱板。
在用加熱器代替Peltier裝置的結(jié)構(gòu)中，通過加熱器將陣列波導(dǎo)光柵的溫度保持在高溫，且使其恒定不變。
在設(shè)置上述溫度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)中，可以通過保持陣列波導(dǎo)光柵的溫度恒定來抑制由溫度引起的基板1的膨脹收縮、上述芯部的有效折射率變化等。因此，在設(shè)置了溫度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)中能夠解決上述中心波長的溫度相關(guān)性問題。
然而，這當(dāng)然需要控制器、進(jìn)行控制的熱敏電阻、熱電偶等利用例如Peltier裝置和加熱器的溫度調(diào)節(jié)裝置保持陣列波導(dǎo)光柵的溫度恒定。在通過設(shè)置溫度調(diào)節(jié)裝置構(gòu)造的陣列波導(dǎo)光柵中，存在這種情況通過溫度調(diào)節(jié)裝置等部件的組合偏移不能精確抑制中心波長偏移。
另外，在陣列波導(dǎo)光柵中，制造陣列波導(dǎo)光柵時非常需要保證精度。因此，傳統(tǒng)陣列波導(dǎo)光柵還存在這樣一個問題中心波長與設(shè)計波長相差一個誤差量(制造離差等)。因此，需要開發(fā)一種能夠校正中心波長與設(shè)計波長的偏移和溫度相關(guān)性的便宜陣列波導(dǎo)光柵。
本發(fā)明第二結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵包括；除具有上述第一結(jié)構(gòu)外，還可通過向滑移部件施加壓應(yīng)力使上述滑移部件發(fā)生塑性變形。
本發(fā)明第三結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵包括；除具有上述第一結(jié)構(gòu)外，還可通過向滑移部件施加拉伸應(yīng)力使上述滑移部件發(fā)生塑性變形。
本發(fā)明第四結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵包括；可在基板上形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)使第一平板波導(dǎo)與至少一個光輸入波導(dǎo)的發(fā)射邊相連，陣列波導(dǎo)由并排設(shè)置的用于傳輸從第一平板波導(dǎo)發(fā)出的光的、多個信道波導(dǎo)構(gòu)成，其中所述信道波導(dǎo)的長度彼此相差設(shè)定量，該陣列波導(dǎo)與第一平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連，第二平板波導(dǎo)與陣列波導(dǎo)的發(fā)射邊相連，以及多個并排設(shè)置的光輸出波導(dǎo)與第二平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連；分隔在與穿過平板波導(dǎo)的光路交叉的交叉面上的所述第一平板波導(dǎo)和第二平板波導(dǎo)中的至少一個波導(dǎo)，形成分隔平板波導(dǎo)；設(shè)置一滑移部件，根據(jù)溫度沿所述分隔面滑移被分隔開的分隔平板波導(dǎo)的至少一側(cè)來降低陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性；在滑移部件的移動區(qū)域內(nèi)沿其滑移方向設(shè)置洞或孔；將所述滑移部件的長度設(shè)定成能夠校正陣列波導(dǎo)光柵中心波長與設(shè)定波長的偏移量的長度，該校正是通過將具有直徑大于洞或孔開口直徑的大直徑部分的裝配部件裝配到所述洞或孔中來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明第五結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵包括；除具有上述第四結(jié)構(gòu)外，上述裝配部件被設(shè)置成直徑朝頂端不斷減小的錐形螺釘。
本發(fā)明第六結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵包括；除具有第一到第五結(jié)構(gòu)中的一個結(jié)構(gòu)外，上述滑移部件還可由金屬制成。
一種校正本發(fā)明第七結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵中心波長的方法包括；波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有至少一個光輸入波導(dǎo)、與至少一個光輸入波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的第一平板波導(dǎo)，與第一平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的陣列波導(dǎo)，該陣列波導(dǎo)由多個長度彼此相差設(shè)定量且并排設(shè)置的信道波導(dǎo)構(gòu)成，與陣列波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的第二平板波導(dǎo)，與第二平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連且并排設(shè)置的多個光輸出波導(dǎo)；波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)置在基板上；通過在與穿過平板波導(dǎo)的光路交叉的交叉面上分隔所述第一平板波導(dǎo)和第二平板波導(dǎo)中的至少一個波導(dǎo)形成分隔平板波導(dǎo)；在陣列波導(dǎo)光柵中設(shè)置了滑移部件，其根據(jù)溫度通過沿所述分隔面滑移所述被分隔開的分隔平板波導(dǎo)的至少一端來降低陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性；以及，通過使滑移部件發(fā)生塑性變形，沿所述分隔面移動所述分隔平板波導(dǎo)的至少一側(cè)，從而將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長設(shè)置成設(shè)定波長。
用于校正本發(fā)明第八結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵中心波長的方法包括；除具有上述第七結(jié)構(gòu)外，通過向上述滑移部件施加壓應(yīng)力使該滑移部件發(fā)生塑性變形。
用于校正本發(fā)明第九結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵的中心波長的方法包括；除具有上述第七結(jié)構(gòu)外，通過向上述滑移部件施加拉伸應(yīng)力使該滑移部件發(fā)生塑性變形。
用于校正本發(fā)明第十結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵的中心波長的方法包括；波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有至少一個光輸入波導(dǎo)；與光輸入波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的第一平板波導(dǎo)；與第一平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的陣列波導(dǎo)，該陣列波導(dǎo)由多個長度彼此相差設(shè)定量且并排設(shè)置的信道波導(dǎo)構(gòu)成；與陣列波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的第二平板波導(dǎo)；以及多個并排設(shè)置且與第二平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的光輸出波導(dǎo)；波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)置在基板上；分隔在與穿過平板波導(dǎo)的光路交叉的交叉面上的所述第一平板波導(dǎo)和第二平板波導(dǎo)的至少一個波導(dǎo)形成分隔平板波導(dǎo)；
在陣列波導(dǎo)光柵中設(shè)置了滑移部件，根據(jù)溫度，沿所述分隔面滑移所述被分隔開的分隔平板波導(dǎo)的至少一端來降低陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性；在滑移部件的移動區(qū)域內(nèi)沿其滑動方向設(shè)置了洞或孔；以及，將具有直徑大于洞或孔直徑的大直徑部分的裝配部件裝配到所述洞或孔內(nèi)，以此沿所述滑移方向改變所述滑移部件的長度，并沿所述分隔面移動所述分隔平板波導(dǎo)的至少一側(cè)，從而將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長設(shè)置成設(shè)定值。
用于校正本發(fā)明第十一結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵的中心波長的方法包括；在監(jiān)控上述陣列波導(dǎo)光柵的中心波長時，除利用上述第七到第十結(jié)構(gòu)外，通過滑移部件產(chǎn)生沿分隔平板波導(dǎo)的間隔面的移動，從而將受監(jiān)控的中心波長設(shè)置成設(shè)定波長。
本發(fā)明人注意到陣列波導(dǎo)光柵的線性色散特征可抑制陣列波導(dǎo)光柵的溫度相關(guān)性。
正如上面所提到的，在陣列波導(dǎo)光柵中，可用公式(2)表示衍射角φ＝0時的中心波長λ0。將使該衍射角φ＝0的陣列波導(dǎo)光柵的聚光點(diǎn)設(shè)置為圖10中的點(diǎn)O。例如，在該情況下，使衍射角φ＝φp的聚光點(diǎn)位置(第二平板波導(dǎo)輸出端的位置)變成沿X方向從點(diǎn)O偏移的點(diǎn)P位置。在此，當(dāng)點(diǎn)O和P之間在X方向上的距離設(shè)定為x時，距離x和波長λ之間構(gòu)成下面的(公式4)。dxdλ=Lf·ΔLns·d·λ0ng]]>(公式4)在(公式4)中，Lf是第二平板波導(dǎo)的焦距，ng是陣列波導(dǎo)的群折射率。陣列波導(dǎo)的群折射率ng可利用陣列波導(dǎo)的有效折射率nc通過下面的(公式5)得到。ng=nc-λ0d·ncdλ]]>(公式5)上述(公式4)表示，可通過設(shè)置并形成光輸出波導(dǎo)的輸入端取出波長相差dλ的光，所述光輸入波導(dǎo)的輸入端設(shè)置并形成在沿X方向與第二平板波導(dǎo)的焦點(diǎn)O相隔距離dx的位置。
對于第一平板波導(dǎo)3也形成了類似(公式4)的關(guān)系。例如，將第一平板波導(dǎo)3的焦點(diǎn)中心設(shè)為點(diǎn)O’，在X方向上位于與該點(diǎn)O’偏移距離dx’的位置上的點(diǎn)設(shè)為點(diǎn)P’。在該情況下，當(dāng)光傳輸?shù)皆擖c(diǎn)P’時，輸出的光將偏移dλ’。該關(guān)系用下面的(公式6)表示。dxdλ′=L′f·ΔLns·d·λ0ng]]>(公式6)在(公式6)中，Lf’是第一平板波導(dǎo)的焦距。該(公式6)表示，在沿X方向與第一平板波導(dǎo)的焦點(diǎn)O’相隔距離dx’的位置上設(shè)置并形成光輸入波導(dǎo)的輸出端，可獲得上述焦點(diǎn)O處形成的光輸出波導(dǎo)中波長相差dλ’的光。
由此，當(dāng)從陣列波導(dǎo)光柵的光輸出波導(dǎo)輸出的中心波長由于溫度變化而偏移Δλ時，可通過在上述X方向上使光輸入波導(dǎo)的輸出端位置偏移距離dx’，以便設(shè)定dλ’＝Δλ，由此來校正中心波長偏移。例如，可通過焦點(diǎn)O處形成的光輸出波導(dǎo)中的該偏移操作獲得沒有波長偏移的光。另外，因?yàn)閷ζ渌廨敵霾▽?dǎo)也能產(chǎn)生類似上述作用，因此能夠校正(解決)中心波長的上述偏移Δλ。
有在上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，第一平板波導(dǎo)和第二平板波導(dǎo)中的至少一個在與穿過平板波導(dǎo)的光路交叉的面分開。在此，假定分隔第一平板波導(dǎo)進(jìn)行論證。例如，利用滑移部件沿上述分隔面滑移被分開的第一平板波導(dǎo)中與光輸入波導(dǎo)相連的分隔平板波導(dǎo)一側(cè)(包括光輸入波導(dǎo))。由此，通過該滑移能夠偏移上述每個中心波長。
另外，可利用上述滑移部件沿上述分隔面在降低上述每個中心波長的溫度依存變化方向上移動分隔平板波導(dǎo)和光輸入波導(dǎo)，從而使上述每個中心波長的溫度依存變化Δλ(波長偏移)等于dλ。由此解決了上述與依存于溫度的中心波長偏移問題。
嚴(yán)格說來，從光輸入波導(dǎo)的輸出端到陣列波導(dǎo)的輸入端，通過改變光輸入波導(dǎo)的輸出端的位置能夠略微改變第一平板波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)墓獾慕咕郘f’。然而，目前所采用的陣列波導(dǎo)光柵中第一平板波導(dǎo)的焦距數(shù)量級是幾個毫米。與此相反，為校正陣列波導(dǎo)光柵的中心波長而移動的光輸入波導(dǎo)的輸出端位置的移動量為幾微米到幾十微米的數(shù)量級。即，上述光輸入波導(dǎo)輸出端位置的移動量與第一平板波導(dǎo)的焦距相比非常小。
因此，實(shí)際上可以考慮忽略上述焦距中的變化。于是，正如上面所述，如果分隔平板波導(dǎo)和光輸入波導(dǎo)沿上述分隔面按降低陣列波導(dǎo)光柵中每個中心波長溫度依存變化的方向移動，就能解決中心波長依存于溫度發(fā)生偏移的問題。
在此，可預(yù)先導(dǎo)出溫度變化量與光輸入波導(dǎo)的位置校正量的關(guān)系。由于上述中心波長的溫度相關(guān)性(由于溫度產(chǎn)生的中心波長偏移量)可用上面的(公式3)表示，因此中心波長的偏移量Δλ可利用溫度變化量T通過下面的(公式7)表示。Δλ=dλdT·T]]>(公式7)當(dāng)利用(公式6)和(公式7)計算溫度變化量T和光輸入波導(dǎo)的位置校正量dx’時，可導(dǎo)出下面的(公式8)。dx′=L′f·ΔLns·d·λ0ngdλdT·T]]>(公式8)在本發(fā)明中，可根據(jù)溫度利用上述滑移部件使第一平板波導(dǎo)和光輸入波導(dǎo)的分隔平板波導(dǎo)沿上述分隔面滑移(公式8)所示的位置校正量dx’。通過該滑移能夠解決由于溫度產(chǎn)生的上述中心波長的偏移問題。
當(dāng)陣列波導(dǎo)光柵的中心波長與例如柵波長等設(shè)定波長發(fā)生偏移時，校正該偏移也是非常重要的。正如上面所述，在本發(fā)明的陣列波導(dǎo)光柵中，如果與光輸入波導(dǎo)相連的分隔平板波導(dǎo)一側(cè)沿上述分隔面滑移，就能夠偏移上述每個中心波長。因此，在本發(fā)明中，通過使滑移部件發(fā)生塑性變形等方式，按上述滑移方向改變滑移部件的長度，可使分隔平板波導(dǎo)沿上述分隔面發(fā)生滑移。由此在本發(fā)明中能夠?qū)㈥嚵胁▽?dǎo)光柵的中心波長偏移成設(shè)定波長。
例如，可通過向滑移部件施加壓應(yīng)力和拉伸應(yīng)力使該滑移部件發(fā)生塑性變形。另外，還能通過將裝配部件裝配到滑移部件內(nèi)設(shè)置的洞或孔內(nèi)來改變滑移部件在滑移方向上的長度。
通過將滑移部件的長度設(shè)定為能夠校正陣列波導(dǎo)光柵中心波長與設(shè)定波長的偏移的長度，從而將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長適當(dāng)?shù)卦O(shè)定到設(shè)定波長。
正如上面所述，在本發(fā)明中，滑移部件根據(jù)溫度滑移分隔平板波導(dǎo)。由此，例如，如果通過該滑移降低了陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性，就可以構(gòu)造出極好的陣列波導(dǎo)光柵，其中，在使用溫度范圍內(nèi)的任何溫度下中心波長都能大致變成設(shè)定波長。
正如上面所述，可利用光的可逆性形成陣列波導(dǎo)光柵。因此，當(dāng)設(shè)置了用于分隔第二平板波導(dǎo)和按降低上述每個中心波長的溫度依存變化的方向沿上述分隔面滑移被分開的分隔平板波導(dǎo)的至少一側(cè)時，也能獲得類似效果。有該結(jié)構(gòu)的陣列波導(dǎo)光柵中，可在使用溫度范圍內(nèi)的任意溫度下將中心波長設(shè)置成設(shè)定波長。
圖1A是表示本發(fā)明陣列波導(dǎo)光柵第一實(shí)施例的主要部分結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖1B是該結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖1C是表示按本發(fā)明第一實(shí)施例中設(shè)置的滑移部件的塑性變形操作的平面說明圖。
圖1D是表示該塑性變形操作的側(cè)視圖。
圖2是代表性表示按本發(fā)明第一實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵的中心波長校正過程的例子的說明圖。
圖3是表示用于按本發(fā)明第一實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵的中心波長校正的夾具示例的說明圖。
圖4是表示光的傳輸特性圖表，它表示在施加進(jìn)行該校正的應(yīng)力時，在按本發(fā)明第一實(shí)施例陣列波導(dǎo)光柵的中心波長校正之前的光傳輸特性，和在中心波長校正后的光傳輸特性。
圖5A是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵主要部分結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖5B是表示圖5A所示結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖5C是表示第二實(shí)施例中設(shè)置的滑移部件的塑性變形操作的平面說明圖。
圖5D是表示該塑性變形操作的側(cè)視圖。
圖6是表示按本發(fā)明第二實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵的中心波長校正過程的典型示例的說明圖。
圖7A是表示本發(fā)明另一個實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵主要部分結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖7B是表示圖7A所示結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖7C是表示圖7A和7B所示實(shí)施例中設(shè)置的滑移部件的塑性變形操作的平面說明圖。
圖7D是表示該塑性變形操作的側(cè)視圖。
圖8A是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵主要部分的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖8B是表示圖8A所結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖8C是表示圖8A和8B所示實(shí)施例中設(shè)置的滑移部件的塑性變形操作的平面說明圖。
圖8D是表示該典型變形操作的側(cè)視圖。
圖9A是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵的主要部分結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖9B是表示圖9A所示結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖9C是表示圖9A和9B所示實(shí)施例中設(shè)置的滑移部件的塑性變形操作的平面說明圖。
圖9D是表示該塑性變形操作的側(cè)視圖。
圖10是表示陣列波導(dǎo)光柵中心波長的偏移與光輸入波導(dǎo)和光輸出波導(dǎo)的位置關(guān)系的說明圖。
圖11是表示傳統(tǒng)陣列波導(dǎo)光柵的說明圖。
圖12A是表示從陣列波導(dǎo)光柵的一根光輸出波導(dǎo)輸出的光的光傳輸特性的示例的曲線圖。
圖12B是表示從陣列波導(dǎo)光柵的一根光輸出波導(dǎo)輸出的光的光傳輸特性的另一示例的曲線圖。
圖13是重疊和表示從陣列波導(dǎo)光柵的多個光輸出波導(dǎo)輸出的光的光傳輸特性的曲線圖。
圖14是表示從陣列波導(dǎo)光柵的一根光輸出波導(dǎo)輸出的光的光傳輸特性隨溫度偏移的示例的曲線圖。
圖15是表示通過設(shè)置傳統(tǒng)Peltier裝置構(gòu)造的陣列波導(dǎo)光柵的說明圖。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照附圖根據(jù)各實(shí)施例描述本發(fā)明，其中類似參考數(shù)字表示貫穿各附圖的相應(yīng)或相同的部件。
圖1A和1B代表性地表示本發(fā)明中陣列波導(dǎo)光柵的第一實(shí)施例的示意圖。圖1A和1B分別是第一實(shí)施例中該陣列波導(dǎo)光柵的平面圖和側(cè)視圖。
如圖1A和1B所示，在第一實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵中，在基板1上設(shè)置核心(core)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。然而，在第一實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵中，第一平板波導(dǎo)3在與穿過第一平板波導(dǎo)3的光路交叉的交叉面8上被分隔開來。
交叉面8從波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10的一側(cè)端(圖1A和1B的左手端側(cè))延伸到波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域的中間部分。與第一平板波導(dǎo)3不交叉的非交叉面18與該交叉面8連通。在第一實(shí)施例中，非交叉面18垂直于交叉面8，但是也可以不垂直于交叉面8。圖1A表示非交叉面18與交叉面8彼此垂直的狀態(tài)。
交叉面8和非交叉面18將波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10分成第一波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10a和第二波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10b，第一波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域包括位于一側(cè)上的分隔平板波導(dǎo)3a，第二波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域包括位于另一側(cè)上的分隔平板波導(dǎo)3b。
由于上述第一波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10a和第二波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10b彼此分離，因此這些波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域之間形成了一間隙。例如，圖1A中所示A部分的距離(非交叉面8之間的距離)約設(shè)定為100um。圖1A中所示B部分的距離(交叉面8之間的距離)約設(shè)定為25um。
在第一實(shí)施例中，設(shè)置了滑移部件17，它能根據(jù)陣列波導(dǎo)光柵的溫度，使第一波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10a沿交叉面8相對第二波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10b產(chǎn)生移動。該滑移部件17可構(gòu)造成使移動沿降低陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性的方向進(jìn)行。
上述滑移部件17由熱膨脹系數(shù)高于基板1的熱膨脹系數(shù)的金屬銅板制成。銅的熱膨脹系數(shù)是1.65×10-5(1/K)?；撇考?7的下側(cè)設(shè)有粘接劑30，滑移部件17裝配到波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10a、10b的固定部分上。
在第一實(shí)施例中，上述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的每個參數(shù)按下述方式構(gòu)成。
即，第一平板波導(dǎo)3的焦距Lf’和第二平板波導(dǎo)5的焦距Lf彼此相等，它們都設(shè)置為9mm(9000um)。25℃下第一平板波導(dǎo)3和第二平板波導(dǎo)5的兩個等效折射率都設(shè)為ns，相對于波長為1.55um的光的等效折射率設(shè)為1.453。另外，將陣列波導(dǎo)4的多個信道波導(dǎo)4a的相鄰光路長度差ΔL設(shè)為65.2um，在陣列波導(dǎo)4末端，將相鄰信道波導(dǎo)4a1之間的間隔d設(shè)置為15um。陣列波導(dǎo)光柵的衍射級m設(shè)為61，陣列波導(dǎo)4相對于波長為1.55um的光的等效折射率nc設(shè)為1.451。陣列波導(dǎo)4相對于波長1.55um的光的群折射率ng設(shè)為1.475。
由此，在第一實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵中，從上面的(公式2)中能夠看到，使衍射角Φ＝0的中心波長λ0設(shè)置為λ0＝1550nm。
在第一實(shí)施例中，通過移動分隔平板波導(dǎo)3a的一側(cè)，實(shí)現(xiàn)的光輸入波導(dǎo)2的輸出端移動量設(shè)為dx’。在計算該移動量dx’與中心波長偏移量dλ’的相對值時，獲得dx’＝25.6dλ’。于是可以看到，為了將中心波長改變0.1nm，需要在滑移部件17的縱向方向上使熱膨脹系數(shù)利用區(qū)域的長度改變2.56um。
另外，由于基板1的熱膨脹系數(shù)與滑移部件17的熱膨脹系數(shù)相比非常小，因此可通過忽略基板1的熱膨脹系數(shù)，來計算為補(bǔ)償陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性0.01nm/℃所需的銅板熱膨脹系數(shù)利用區(qū)域的長度。于是，上述熱膨脹系數(shù)利用區(qū)域的長度值Jc(計算值)設(shè)為Jc＝17mm。當(dāng)通過實(shí)驗(yàn)根據(jù)該計算值計算滑移部件17的裝配位置距離長度(圖1A中的J)的最佳值時，發(fā)現(xiàn)將該最佳值設(shè)定為20mm就足夠。
因此，在第一實(shí)施例中確定滑移部件17的整個長度和裝配位置距離長度，以便將J的長度設(shè)定為20mm，由此制造出了陣列波導(dǎo)光柵。
另外，在第一實(shí)施例中，在滑移部件17中設(shè)置了孔部分38、39。正如圖1C和1D中的箭頭E所示，向滑移部件17施加拉伸應(yīng)力，使滑移部件17按上述滑移方向(這些圖中的X方向)發(fā)生塑性變形。
由于在滑移部件17中設(shè)置了孔部分39，因此能容易使滑移部件17發(fā)生變形。由于孔部分39的設(shè)置位置位于滑移部件17的中心部分，因此當(dāng)大致維持滑移部件17在其彎曲方向上的力時，能使滑移部件17產(chǎn)生膨脹壓縮。
將滑移部件17的長度設(shè)定為能夠通過上述拉伸應(yīng)力在滑移方向上產(chǎn)生塑性變形來校正與短波長側(cè)的設(shè)定波長相偏離的陣列波導(dǎo)光柵中心波長的長度。
圖1C和1D表示放大后的滑移部件17的長度改變量。即，圖1C和1D表示放大后的非交叉面18的距離改變量。然而，該改變量與圖1C和1D中輸出的改變量相比實(shí)際要小得多。
例如，可利用應(yīng)力施加裝置——臺鉗49使上述滑移部件17發(fā)生塑性變形。即，將臺鉗49內(nèi)設(shè)置的每個銷釘55、56分別插入到滑移部件17的每個孔部件38內(nèi)，來調(diào)節(jié)施加給滑移部件17的上述拉伸應(yīng)力。在插入銷釘55、56的狀態(tài)下，操作手柄57調(diào)節(jié)銷釘56的位置，來調(diào)節(jié)施加給上述滑移部件17的拉伸應(yīng)力。
在第一實(shí)施例中，如圖2所示，在向上述滑移部件17施加拉伸應(yīng)力時，使放大自發(fā)射(ASE)光源42與陣列波導(dǎo)光柵的一根光輸入波導(dǎo)2相連。另外，使光譜分析儀43與陣列波導(dǎo)光柵的一根光輸出波導(dǎo)6相連。當(dāng)通過光譜分析儀43監(jiān)控陣列波導(dǎo)光柵的中心波長時，可沿圖2中箭頭所示方向向滑移部件17施加拉伸應(yīng)力，使滑移部件發(fā)生塑性變形。
在圖2中，參考數(shù)字21、22表示光纖陣列，參考數(shù)字23、25表示光纖，參考數(shù)字24表示光纖帶。
圖4的特征曲線a表示向滑移標(biāo)記17施加拉伸應(yīng)力以前陣列波導(dǎo)光柵的光傳輸損失特征(光傳輸光譜)。在第一實(shí)施例中，如圖4的特性曲線b所示，當(dāng)陣列波導(dǎo)光柵的中心波長約變化-0.5nm時，會釋放拉伸應(yīng)力，臺鉗49從滑移部件17處脫離開。另外，當(dāng)在上述拉伸應(yīng)力釋放后測量陣列波導(dǎo)光柵的光傳輸光譜時，能獲得由圖4的特性曲線c表示的結(jié)果。
正如這些特性曲線a到c所示，在施加上述拉伸應(yīng)力時或在釋放拉伸應(yīng)力后，除了中心波長與施加拉伸應(yīng)力前的情況相比發(fā)生了偏移外，在光傳輸光譜中都沒看到光學(xué)特性發(fā)生變化。
另外，盡管在施加上述拉伸應(yīng)力時陣列波導(dǎo)光柵的中心波長偏移了-0.5nm，但在釋放上述拉伸應(yīng)力時中心波長的偏移量卻是-0.1nm。這意味著滑移部件17發(fā)生了-0.1nm的塑性變形，這就是陣列波導(dǎo)光柵的中心波長偏移量。這還表示拉伸時通過施加該塑性變形和彈性變形實(shí)現(xiàn)的中心波長偏移量(改變量)為-0.5nm。
由此，最好是預(yù)先相對于向滑移部件施加拉伸應(yīng)力的每個施加時間和拉伸應(yīng)力的釋放時間由初始值計算陣列波導(dǎo)光柵中心波長的改變量，從而獲得預(yù)先期望的中心波長改變量。例如，在測得了這些中心波長改變量時，能將中心波長設(shè)置成柵波長。
正如上面所提到的，在陣列波導(dǎo)光柵中從每根光輸出波導(dǎo)6輸出的光的中心波長的溫度相關(guān)性是相同的。由此，如上而所提到的，當(dāng)將來自一根光輸出波導(dǎo)6的中心波長設(shè)置成柵波長時，來自其它光輸出波導(dǎo)6的中心波長也被設(shè)置成柵波長。
第一實(shí)施例就是按照上述方式構(gòu)造的，如圖1C和1D的箭頭所示，在滑移方向上通過向滑移部件17施加拉伸應(yīng)力使滑移部件17發(fā)生塑性變形。在第一實(shí)施例中，將滑移部件17的長度設(shè)置為通過該塑性變形能校正陣列波導(dǎo)光柵的中心波長與設(shè)定波長的偏離的長度。由此，在第一實(shí)施例中能通過非常簡單的結(jié)構(gòu)將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長設(shè)置成設(shè)定波長(柵波長)。
另外，依照第一實(shí)施例，當(dāng)陣列波導(dǎo)光柵的溫度發(fā)生變化時，上述滑移部件17隨溫度膨脹和收縮。由于該膨脹和收縮，分隔平板波導(dǎo)3a的一側(cè)沿分隔面8按降低陣列波導(dǎo)光柵的每個中心波長的溫度依存變化的方向滑移。每個中心波長溫度相關(guān)性的降低方向是圖1A和1B的箭頭C或D所指的方向。
因此，依照第一實(shí)施例，即使在陣列波導(dǎo)光柵的溫度發(fā)生變化時，也能通過校正與設(shè)定波長的偏離來解決由該溫度變化產(chǎn)生的中心波長偏移問題。即，在第一實(shí)施例中，可以設(shè)置與溫度不相關(guān)的所謂溫度無關(guān)型陣列波導(dǎo)光柵。
由此，在第一實(shí)施例中，可在使用溫度范圍內(nèi)的任意溫度下，將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長設(shè)置成設(shè)定波長(柵波長)。
在0℃到80℃的范圍內(nèi)，當(dāng)本發(fā)明人測量在第一實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵中的中心波長的溫度變化時，中心波長的偏移量不超過0.01nm。即，通過該測量，可以斷言第一實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵是中心波長幾乎不會偏移的陣列波導(dǎo)光柵，即使溫度在0℃到80℃的范圍內(nèi)變化時也是如此，該中心波長總是柵波長。
圖5A和5B表示本發(fā)明第二實(shí)施例的陣列波導(dǎo)光柵的典型示意圖。第二實(shí)施例的構(gòu)造大致類似于上述第一實(shí)施例的構(gòu)造。在該第二實(shí)施例的說明中，省略或簡化與上述第一實(shí)施例重復(fù)的說明。
該第二實(shí)施例與上述第一實(shí)施例的特征區(qū)域在于通過向滑移部件17施加壓應(yīng)力使滑移部件17按上述滑移方向(圖5A和5B的X方向)產(chǎn)生塑性形變。如圖5C和5D所示，是通過沿圖5C和5D的箭頭E方向從左側(cè)和右側(cè)夾住滑移部件17施加該壓應(yīng)力。在第二實(shí)施例中，滑移部件17中未設(shè)置孔部分38、39。
在第二實(shí)施例中，將滑移部件17的長度設(shè)定為可校正陣列波導(dǎo)光柵的中心波長與長波長側(cè)的設(shè)定波長的偏離的長度，該校正是通過按上述滑移方向產(chǎn)生塑性變形實(shí)現(xiàn)的。
在圖5C和5D中示出了滑移部件17的放大的長度變化量。即，示出了非交叉面18的放大的距離改變量。但是，滑移部件17的長度變化量實(shí)際上比這些圖所示的變化量要小得多。
可利用諸如臺鉗等的壓應(yīng)力施加裝置45實(shí)現(xiàn)上述塑性形變。壓應(yīng)力施加裝置45具有調(diào)節(jié)滑移部件17的形變的導(dǎo)向器和通過向滑移部件17施加壓應(yīng)力，精確改變滑移部件17在其縱向方向上的長度的加壓夾具48。
在第二實(shí)施例中，在向滑移部件17施加壓應(yīng)力時，與上述第一實(shí)施例類似的是，通過圖6所示光譜分析儀43監(jiān)控陣列波導(dǎo)光柵的中心波長。然后使滑移部件17發(fā)生塑性變形，以便使受監(jiān)控的中心波長變成設(shè)定波長。
作為一個示例，在上述滑移部件17的塑性變形過程中，本發(fā)明人測量了滑移部件17發(fā)生塑性變形前從作為陣列波導(dǎo)光柵第8個端口的第8根光輸出波導(dǎo)6輸出的光的中心波長。結(jié)果，中心波長值為1550.20nm。因此，通過上述方法使滑移部件17沿上述滑移方向發(fā)生塑性變形，可使陣列波導(dǎo)光柵第8端口的中心波長變?yōu)樯鲜鰱挪ㄩL1550.116nm。
在第二實(shí)施例中，當(dāng)將來自一根光輸出波導(dǎo)6的中心波長設(shè)定為柵波長時，來自其它光輸出波導(dǎo)6的中心波長也被設(shè)定為柵波長。在第二實(shí)施例中也可以獲得與上述第一實(shí)施例相類似的效果。
本發(fā)明并不限于上述各實(shí)施例，而是可以采用各種實(shí)施模式。例如，在第一實(shí)施例中，可通過向滑移部件17施加拉伸應(yīng)力使滑移部件17發(fā)生塑性變形。然而，例如，如果利用臺鉗49將銷釘56的位置調(diào)節(jié)方向設(shè)定為與實(shí)施第一實(shí)施例中的方向相反，由此可向滑移部件17施加壓應(yīng)力。在該情況下，陣列波導(dǎo)光柵的中心波長向長波長側(cè)變化。
例如，如圖7A和7B所示，可在滑移部件17的表面一側(cè)上為拉伸夾具設(shè)置凹口32來設(shè)置滑移部件17。在該結(jié)構(gòu)中，如圖7C和7D的箭頭E所示，可通過施加拉伸應(yīng)力使滑移部件17發(fā)生塑性變形。例如，可利用圖7D所示的拉伸夾具33施加拉伸應(yīng)力。
在該結(jié)構(gòu)中，與上述第一實(shí)施例類似，可通過使滑移部件17按上述滑移方向塑性變形，將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長與設(shè)定波長的偏離校正到短波長側(cè)。
另外，例如，如圖8A和8B所示，還可以在滑移部件17的移動區(qū)域(這些圖中用J表示的區(qū)域)上沿移動方向設(shè)置洞或孔34。如圖8C和8D所示，還可以將作為裝配部件的楔部件35裝配到上述洞擴(kuò)孔34中，所述楔部件具有大的插入部分，其直徑大于上述洞或孔34的開口直徑。在該情況下，還可以通過楔部件35裝配到洞或孔34中將滑移部件17的長度設(shè)置成能校正陣列波導(dǎo)光柵的中心波長與設(shè)定波長的偏離的長度。由此，能夠獲得與上述第一實(shí)施例類似的效果。
在圖8C和8D所示的結(jié)構(gòu)中，由于楔部件35裝配到洞或孔34中，因此不必通過滑移部件17的形變就能使滑移部件17發(fā)生塑性變形。即，還可以將楔部件35向洞或孔34的裝配設(shè)定到所謂的彈性形變范圍，其中當(dāng)楔形部件35從洞或孔34上拆下時，滑移部件17的長度恢復(fù)到其原始長度。
另外，例如，本發(fā)明的陣列波導(dǎo)光柵還可以按照圖9A、9B、9C和9D所示的方式構(gòu)造。在該結(jié)構(gòu)中，可在滑移部件17的移動區(qū)域(圖9A中用J表示的區(qū)域)內(nèi)沿其滑動方向設(shè)置作為洞或孔的螺紋孔36，將作為裝配部件的錐形螺釘37裝配到螺紋孔36中。錐形螺釘37是具有大直徑部分的螺釘，其直徑大于螺釘孔36的開口直徑，且直徑朝頂端漸漸減小。在該情況下，通過將錐形螺釘37裝配到螺釘孔36中，把滑移部件17的長度設(shè)定為用于校正陣列波導(dǎo)光柵的中心波長與設(shè)定波長的偏離的長度，由此也能獲得類似效果。
在該結(jié)構(gòu)中，還可以將由于錐形螺釘37裝配到螺釘孔36中引起的滑移部件17的形變設(shè)定到上述彈性形變范圍。另外，在該結(jié)構(gòu)中，能非常容易地通過錐形螺釘37的插入深度精細(xì)調(diào)節(jié)滑移部件17的形變量。
另外，在該結(jié)構(gòu)中，還可以通過調(diào)節(jié)錐形螺釘37的緊固量來增加和縮短滑移部件17的長度。因此，在該結(jié)構(gòu)中能夠?qū)⒅行牟ㄩL略微調(diào)節(jié)到長波長側(cè)和短波長側(cè)。
例如，可按照以下方式調(diào)節(jié)上述錐形螺釘37的緊固量。首先，將滑移部件17裝配到陣列波導(dǎo)光柵中，其中所示滑移部件17預(yù)先處于使錐形螺釘37插到螺釘孔36的中間部分。此后，在想要將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長校正到短波長側(cè)時，通過加深錐形螺釘37插入螺釘孔36的深度來加長滑移部件17的長度。與此相反，在想要將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長校正到長波長側(cè)時，通過使錐形螺釘37插入螺釘孔36的深度變淺并移出錐形螺釘37來縮短滑移部件17的長度。
另外，在上述第二實(shí)施例中，可向滑移部件17施加圖5C所示X方向上的壓應(yīng)力。然而，在第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，例如，還可以改變滑移部件17在上述滑移方向上的長度，使通過沿圖5C的Y方向施加壓應(yīng)力來加長該長度?；撇考?7的滑移方向是圖5A和5C所示的X方向。
正如上面所提到的，并不特別限定滑移部件17的形變方法，它可以按需要適當(dāng)設(shè)定。重要的一點(diǎn)是，要將滑移部件17的長度設(shè)定成能通過滑移部件17沿上述滑移方向發(fā)生的形變校正陣列波導(dǎo)光柵中心波長與設(shè)定波長的偏差的長度。在調(diào)節(jié)滑移部件17的長度的陣列波導(dǎo)光柵中能夠獲得與上述各實(shí)施例相同的效果。
另外，正如上面所提到的，在通過例如塑性變形等各種方法使滑移部件17發(fā)生變形時，最好在監(jiān)控陣列波導(dǎo)光柵中心波長的同時使滑移部件17發(fā)生形變。即，優(yōu)選使滑移部件17沿分隔平板波導(dǎo)的分隔面移動，從而受監(jiān)控的中心波長可變?yōu)樵O(shè)定波長。
另外，在上述各實(shí)施例中，分隔開第一平板波導(dǎo)，但也可以分隔開第二平板波導(dǎo)5。即，由于陣列波導(dǎo)光柵是利用光的可逆性形成的，因此即使在分隔第二平板波導(dǎo)5時也能獲得與上述實(shí)施例相同的效果。
在該情況下，滑移部件17還發(fā)生塑性形變。此后在第二平板波導(dǎo)5被分離的結(jié)構(gòu)中，通過滑移部件17使分隔開的平板波導(dǎo)的至少一側(cè)，按降低上述每個中心波長溫度依存變化的方向沿上述表面滑移。由此也能夠獲得與上述各實(shí)施例相同的效果，并能解決上述每個中心波長發(fā)生溫度依存變化的問題。
另外，第一平板波導(dǎo)3或第二平板波導(dǎo)5每個的間隔面(交叉面)8并不限于上述各實(shí)施例中與X軸大致平行的表面。交叉面8還可以設(shè)置成相對X軸傾斜的傾斜面。即，將交叉面8設(shè)置成能在與穿過被分隔波導(dǎo)的光路交叉的表面上分隔平板波導(dǎo)的表面就足夠了。
另外，在上述各實(shí)施例中，沿交叉面8滑移分隔平板波導(dǎo)3a的一側(cè)的滑移部件17設(shè)置成使滑移部件17橫跨第一和第二波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域10a、10b。然而，并不對滑移部件17的設(shè)置方式作具體限制，可以按需要對其進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置。
例如，設(shè)置陣列波導(dǎo)光柵的基座，將第二波導(dǎo)設(shè)置區(qū)10b裝配到該基座上，將第一波導(dǎo)設(shè)置區(qū)10a設(shè)定得可相對基座作自由滑移。將滑移部件17的一端裝配到基座上，而另一端裝配到第一波導(dǎo)設(shè)置區(qū)10a上。還可以根據(jù)溫度利用滑移部件17的熱膨脹和收縮使第一波導(dǎo)設(shè)置區(qū)10a沿上述分隔面8滑移。
在上述各實(shí)施例中，滑移部件17可由金屬銅制成，但它還可以由除銅以外的其它金屬制成。另外，滑移部件17還可以由除金屬以外的熱膨脹系數(shù)大于陣列波導(dǎo)光柵的每個基板和波導(dǎo)設(shè)置區(qū)熱膨脹系數(shù)的材料制成。然而，由于相對金屬來說容易實(shí)現(xiàn)塑性形變等過程，因此其優(yōu)點(diǎn)是，在滑移部件17由金屬制成時容易制造出陣列波導(dǎo)光柵。
另外，如前所述，還可以不設(shè)置滑移部件，利用由于熱產(chǎn)生的膨脹收縮移動上述分隔平板波導(dǎo)。例如，還可以將滑移部件17的一端裝配到分隔平板波導(dǎo)上，將滑移部件17的另一端設(shè)置移動上述分隔平板波導(dǎo)的機(jī)械移動裝置和電移動裝置中的至少一種裝置上，以此移動分隔平板波導(dǎo)。
另外，構(gòu)成本發(fā)明陣列波導(dǎo)光柵的各波導(dǎo)2、3、4a、5、6的有效折射率、波導(dǎo)數(shù)量、波導(dǎo)尺寸等都不是特別限定而是適當(dāng)設(shè)定的。
工業(yè)實(shí)用性正如上面所提到的，因?yàn)楸景l(fā)明中的陣列波導(dǎo)光柵能夠在任意溫度、例如使用溫度范圍內(nèi)將中心波長大致設(shè)置成設(shè)定波長，因此陣列波導(dǎo)光柵可適用于波分多路復(fù)用傳輸?shù)墓鈧鬏斞b置。
權(quán)利要求
1.一種陣列波導(dǎo)光柵，其包括波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，具有至少一個光輸入波導(dǎo)，與至少一個光輸入波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的第一平板波導(dǎo)，與第一平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連、且由長度彼此相差設(shè)定量的并排設(shè)置的多個信道波導(dǎo)構(gòu)成的陣列波導(dǎo)，與陣列波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的第二平板波導(dǎo)，多個并排設(shè)置且與第二平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的光輸出波導(dǎo)；在基板上形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；平板波導(dǎo)是通過在與穿過平板波導(dǎo)的光路交叉的交叉面上分隔開所述第一平板波導(dǎo)和第二平板波導(dǎo)的至少一個波導(dǎo)形成的；設(shè)置一滑移部件，它根據(jù)溫度沿所述分隔面滑移被分隔開的分隔平板波導(dǎo)的至少一側(cè)，來降低陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性；以及，滑移部件的長度設(shè)置成能通過滑移方向的塑性變形校正陣列波導(dǎo)光柵的中心波長與設(shè)定波長的偏差的長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列波導(dǎo)光柵，其中，通過向滑移部件施加壓應(yīng)力使滑移部件發(fā)生塑性變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列波導(dǎo)光柵，其中，通過向滑移部件施加拉伸應(yīng)力使滑移部件發(fā)生塑性變形。
4.一種陣列波導(dǎo)光柵，包括可在基板上形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使第一平板波導(dǎo)與至少一個光輸入波導(dǎo)的發(fā)射邊相連，陣列波導(dǎo)由用于傳輸從第一平板波導(dǎo)發(fā)出的光的、并排設(shè)置的多個信道波導(dǎo)構(gòu)成，其中，所述信道波導(dǎo)的長度彼此相差設(shè)定量，該陣列波導(dǎo)與第一平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連，第二平板波導(dǎo)與陣列波導(dǎo)的發(fā)射邊相連，以及多個并排設(shè)置的光輸出波導(dǎo)與第二平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連；分隔在與穿過平板波導(dǎo)的光路交叉的交叉面上的所述第一平板波導(dǎo)和第二平板波導(dǎo)中的至少一個波導(dǎo)，形成分隔平板波導(dǎo)；設(shè)置一滑移部件，它根據(jù)溫度沿所述分隔面滑移被分隔開的分隔平板波導(dǎo)來降低陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性；在滑移部件的移動區(qū)域內(nèi)沿其滑動方向設(shè)置洞或孔；將所述滑移部件的長度設(shè)置成能校正陣列波導(dǎo)光柵中心波長與設(shè)定波長的偏差的長度，該校正是通過將具有尺寸大于洞或孔開口尺寸的大插入部分的裝配部件裝配到所述洞或孔中來實(shí)現(xiàn)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陣列波導(dǎo)光柵，其中將裝配部件設(shè)置成朝其頂端直徑漸小的錐形螺釘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的陣列波導(dǎo)光柵，其中滑移部件由金屬制成。
7.一種校正陣列波導(dǎo)光柵中心波長的方法，其包括波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有至少一根光輸入波導(dǎo)、與至少一根光輸入波導(dǎo)的輸出端相連的第一平板波導(dǎo)，與第一平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的陣列波導(dǎo)，該陣列波導(dǎo)由多個長度彼此相差設(shè)定量的并排設(shè)置的信道波導(dǎo)構(gòu)成，與陣列波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的第二平板波導(dǎo)，多個與第二平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的并排設(shè)置的光輸出波導(dǎo)；波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)置在基板上；分隔在與穿過平板波導(dǎo)的光路交叉的交叉面處的所述第一平板波導(dǎo)和第二平板波導(dǎo)中的至少一個波導(dǎo)形成分隔平板波導(dǎo)；在陣列波導(dǎo)光柵中設(shè)置滑移部件，它根據(jù)溫度沿所述分隔面滑移所述被分隔開的分隔平板波導(dǎo)的至少一側(cè)來降低陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性；以及，通過使滑移部件發(fā)生塑性變形，沿所述分隔面移動所述分隔平板波導(dǎo)的至少一側(cè)，從而將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長設(shè)定為設(shè)定波長。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的校正陣列波導(dǎo)光柵中心波長的方法，其中，通過向上述滑移部件施加壓應(yīng)力使滑移部件發(fā)生塑性變形。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的校正陣列波導(dǎo)光柵中心波長的方法，其中，通過向上述滑移部件施加拉伸應(yīng)力使滑移部件發(fā)生塑性變形。
10.一種校正陣列波導(dǎo)光柵中心波長的方法，其包括波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有至少一根光輸入波導(dǎo)；與光輸入波導(dǎo)的輸出端相連的第一平板波導(dǎo)；與第一平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的陣列波導(dǎo)，該陣列波導(dǎo)由多個長度彼此相差設(shè)定量且并排設(shè)置的信道波導(dǎo)構(gòu)成；與陣列波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的第二平板波導(dǎo)；以及多個并排設(shè)置且與第二平板波導(dǎo)的發(fā)射邊相連的光輸出波導(dǎo)；波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)置在基板上；分隔在與穿過平板波導(dǎo)的光路交叉的交叉面處分隔所述第一平板波導(dǎo)和第二平板波導(dǎo)的至少一個波導(dǎo)，形成分隔平板波導(dǎo)；在陣列波導(dǎo)光柵中設(shè)置滑移部件，它根據(jù)溫度沿所述分隔面滑移所述被分隔開的分隔平板波導(dǎo)的至少一側(cè)，來降低陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性；在滑移部件移動區(qū)域內(nèi)沿其滑動方向設(shè)置了洞或孔；以及，在滑動方向上改變所述滑移部件的長度，通過將具有尺寸大于洞或孔的開口尺寸的大插入部分的裝配部件裝配到所述洞或孔內(nèi)，沿所述分隔面移動分隔平板波導(dǎo)的至少一個，從而將陣列波導(dǎo)光柵的中心波長設(shè)定為設(shè)定值。
11.根據(jù)權(quán)利要求7到10中任一項(xiàng)所述的校正陣列波導(dǎo)光柵中心波長的方法，其中，當(dāng)監(jiān)控上述陣列波導(dǎo)光柵的中心波長的同時，通過滑移部件使分隔平板波導(dǎo)沿分隔面移動，從而將受監(jiān)控的中心波長設(shè)置成設(shè)定波長。
全文摘要
在交叉面(8)上將構(gòu)成陣列波導(dǎo)光柵的兩個平板波導(dǎo)中的至少一個連同基板一起切割開。在包括分隔平板波導(dǎo)(3a)的基板上設(shè)置的波長設(shè)置區(qū)域和在包括分隔平板波導(dǎo)(3b)的基板上設(shè)置的波導(dǎo)設(shè)置區(qū)域上方設(shè)置滑移部件(17)。通過滑移部件(17)根據(jù)溫度沿交叉面(8)滑移分隔平板波導(dǎo)(3a)可降低陣列波導(dǎo)光柵中心波長的溫度相關(guān)性。通過使滑移部件(17)發(fā)生塑性形變可校正初始中心波長的偏差，由此使初始中心波長與柵波長一致。
文檔編號G02B6/34GK1392961SQ01802959
公開日2003年1月22日 申請日期2001年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月13日
發(fā)明者齋藤恒聰, 柏原一久, 田中完二, 長谷川淳一, 根角昌伸, 小野義視 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社