JP2000121854A - 光部品、光分岐器、光分波器および光合波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型な種々の光部品を容易かつ効率よく製造す
ることができる基本的な光部品を提供する。 【解決手段】第１の基本素子１０_-1の光入射口１４_-1か
ら入射された光は、第１の光導波路１２内を導波され、
第３の側面１８_-1側の端部に到達し、一部が透過されて
第２の基本素子１０_-2の第１の光導波路１２_-2に入射さ
れ、第１の光導波路１２_-2内を導波され、第２の側面１
７_-2側の端部１４_-2より第１の分岐光として出射され
る。また、一部は反射され、第１の基本素子１０_-1の第
２の光導波路１３_-1に入射され、第２の光導波路１３_-1
内を導波され、光出射口１５_-1より第２の分岐光として
出射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば光通信や
自動車などの光配線部品、あるいは、産業用機器の光制
御、光計測を行うための光信号処理回路として適用して
好適な、光部品、光分岐器、光分波器および光合波器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信技術や光信号処理技術の進展によ
り、光ファイバを介した自動車の光配線や、光信号を用
いて各種の産業用機器を制御するための光計測、光信号
処理などが実用化されつつある。そのような光情報伝
送、光信号処理に用いる基本的な部品としては、光分岐
器、光分波器、光合波器などがあるが、これまでのその
ような光部品は、通常、図１０に示すような入力導波路
の先に二本の光導波路を接続した構造を有するＹ分岐型
導波路を基本構成としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＹ
分岐型導波路は、通常、シングルモード光を導波するよ
うに設計されているため、その接続部の形状、導波路の
曲率、導波路長に設計上の制約があり、小型化するのが
難しいという問題がある。たとえば、ニオブ酸リチウム
を使用したＹ分岐型導波路の場合について図１０を参照
して説明すると、シングルモードを維持しながら分岐す
るための分岐角は約１°と非常に小さいため、入力導波
路と出力導波路はほとんど直線状に接続しなければなら
ない。

【０００４】また、導波路のコアとクラッドの屈折率の
差を小さくしてシングルモード導波路としているため、
その１°の勾配を入力導波路に平行な導波路として、矩
形基板の端面に直交して引き出すためには、光の導波路
外へ漏洩を防ぐために、導波路の曲率Ｒを５０ｍｍ以上
にする必要があり、この曲率部ａを５〜１０ｍｍ必要と
する。さらに、導波路の接続部では導波路幅が１入力導
波路側から見て２倍になり、単純に接続すると、光の反
射や伝送モードの変換により伝送損失が増大する。その
ため、接続部をテーパーにしてゆるやかに伝送モードを
変換するための余分な長さｂが数ｍｍが必要になる。さ
らに、２分岐導波路側から入力直線導波路へ信号を送る
ためには、接続点での伝送モードの乱れを緩和するた
め、一定以上の直線導波路ｃ（たとえば、３ｍｍ以上）
が必要になる。

【０００５】これらを合計すると、従来のＹ分岐型導波
路は、全長が約１５ｍｍ以上になる。そして、このよう
な長さを有するＹ分岐型導波路は、加工、部品の変形な
どを考慮すると、幅方向においても３ｍｍ以上必要であ
る。一見、この形状は小さく感じられるが、導波路幅が
約５μｍと半導体素子レベルであることを考えると、非
常に大きいものである。その結果、このようなＹ分岐型
導波路を用いた光部品の構成が大きくなり、ひいては装
置全体の構成が大きくなり、コストも高くなるという問
題が生じる。

【０００６】また、このようなＹ分岐型導波路には、構
造が複雑で非常に精度の高い加工が要求され、製造が難
しいという問題もある。このようなＹ分岐型導波路の接
続部の形状は、分岐特性、損失に影響するため、非常に
精密に製造しなければならない。特に、分岐中央錐状部
は０．１μｍ程度の加工精度が必要になる。したがっ
て、導波路幅（約５μｍ）の３０００倍（約１５ｍｍ）
もの曲線を含む複雑な微細加工が必要であり、加工精度
としては半導体素子の加工以上の均一性が要求される。
その結果、非常に高精度な加工も必要となり、一層のコ
スト増大を招くという問題が生じる。

【０００７】コスト低減のためには、１枚の材料基板か
ら採れる素子数をより多くすることが有効であるが、前
述したように部品のサイズが大きいため、通常の半導体
素子と比較して１枚の基板から採れる素子数が少なく、
コストを低減することができない。たとえば、一般に光
部品の製造に用いる３インチの基板から、ここに示した
Ｙ分岐型導波路を含む部品が採れる量は１００個以下で
ある。これは、同様な工程をとる多くの半導体素子が１
ｍｍ角以下であることを比較して考えると非常に少な
い。すなわち、生産性が低く、コストを低減することが
できないという問題が生じる。

【０００８】また、このような光部品には多種多様の部
品が存在するが、たとえば同じＹ分岐型導波路を基本的
構成として有する、たとえば１×４、１×８、１×１６
・・・１×ｎというような光分岐器のような部品であっ
ても、新たな部品を製造する際には、その都度、新たな
設計、製造工程の設定などを行わなければならなかっ
た。そのため、製造に時間がかかる上に、この点におい
ても、コストが高くなるという問題があった。そのため
に、多種多様な部品を効率よく製造したいという要望が
あった。

【０００９】したがって、本発明の目的は、より小型な
種々の光部品を容易かつ効率よく製造することができる
基本的な光部品を提供することにある。また、本発明の
目的は、より小型で製造が容易で効率よく製造すること
のできる光分岐器を提供することにある。また、本発明
の目的は、より小型で製造が容易で効率よく製造するこ
とのできる光分波器を提供することにある。また、本発
明の目的は、より小型で製造が容易で効率よく製造する
ことのできる光合波器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の光部品は、平面形状が、実質的に直角二等
辺三角形を形成するような直角を挟む第１の辺と第２の
辺および斜辺たる第３の辺を有する形状であり、前記各
辺に対応した第１の側面、第２の側面および第３の側面
を有する基材と、前記基材上に前記第２の側面と平行に
形成された光導波路であって、前記第１の側面に、光入
射部たる一方の端部を有し、前記第３の側面に、当該光
導波路を導波された光の一部を透過して外部に出射し一
部を反射する他方の端部を有する第１の光導波路と、前
記基材上に前記第１の側面と平行に形成された光導波路
であって、前記第２の側面に、光出射部たる一方の端部
を有し、前記第３の側面に、前記第１の光導波路を導波
されて前記第３の側面で反射された光が入射されるよう
に前記第１の光導波路と接続された他方の端部を有する
第２の光導波路とを有する。

【００１１】特定的には、前記第３の側面の前記第１の
光導波路および前記第２の光導波路との接続部に形成さ
れた、前記第１の光導波路を導波された光を所望の分岐
比で前記透過および前記反射させる光学薄膜をさらに有
する。また特定的には、前記第３の側面の前記第１の光
導波路および前記第２の光導波路との接続部に形成され
た、前記第１の光導波路を導波された光の所定の波長の
光を透過し所定の波長の光を反射する波長選択膜をさら
に有する。

【００１２】また、本発明の光分岐器は、複数の前記光
部品を、前記第３の側面を他の前記第１の光部品の前記
第３の側面と、前記第１の側面または前記第２の側面を
他の前記第１の光部品の第１の側面または前記第２の側
面と、各々、当該側面に端部が設けられている光導波路
が直線的に接続されるように接合することにより順次結
合した構成を有する。特定的には、前記光部品の一部ま
たは全部は、当該光部品の前記第３の側面の前記第１の
光導波路および前記第２の光導波路との接続部に前記第
１の光導波路を導波された光を所望の分岐比で前記透過
および前記反射させる光学薄膜が形成された部品であ
る。

【００１３】また、本発明の光分波器は、平面形状が、
実質的に直角二等辺三角形を形成するような直角を挟む
第１の辺と第２の辺および斜辺たる第３の辺を有する形
状であり、前記各辺に対応した第１の側面、第２の側面
および第３の側面を有する基材と、前記基材上に前記第
２の側面と平行に形成された光導波路であって、前記第
１の側面に、光入射部たる一方の端部を有し、前記第３
の側面に他方の端部を有する第１の光導波路と、前記第
３の側面の前記第１の光導波路の他方の端部を含む領域
に形成され、前記第１の光導波路を導波された光の所定
の波長の光を透過し、所定の波長の光を反射する波長選
択膜と、前記基材上に前記第１の側面と平行に形成され
た光導波路であって、前記第２の側面に、光出射部たる
一方の端部を有し、前記第３の側面に、前記第１の光導
波路を導波されて前記波長選択膜で反射された光が入射
されるように前記第１の光導波路と接続された他方の端
部を有する第２の光導波路とを有する光部品を有する。

【００１４】また、本発明の光合波器は、平面形状が、
実質的に直角二等辺三角形を形成するような直角を挟む
第１の辺と第２の辺および斜辺たる第３の辺を有する形
状であり、前記各辺に対応した第１の側面、第２の側面
および第３の側面を有する基材と、前記基材上に前記第
２の側面と平行に形成された光導波路であって、前記第
１の側面に、光入射部たる一方の端部を有し、前記第３
の側面に他方の端部を有する第１の光導波路と、前記第
３の側面の前記第１の光導波路の他方の端部を含む領域
に形成され、前記第１の光導波路を導波された光の所定
の波長の光を透過する波長選択膜とを有する第１の光部
品と、前記基材と、前記第１の光導波路と、前記第３の
側面の前記第１の光導波路の他方の端部を含む領域に形
成され、前記第１の光導波路を導波された光の所定の波
長の光を反射する波長選択膜と、前記基材上に前記第１
の側面と平行に形成された光導波路であって、前記第２
の側面に、光出射部たる一方の端部を有し、前記第３の
側面に、前記第１の光導波路を導波されて前記波長選択
膜で反射された光が入射されるように前記第１の光導波
路と接続された他方の端部を有する第２の光導波路とを
有する第２の光部品とを有し、前記第１の光部品の前記
１の光導波路と前記第２の光部品の前記第２の光導波路
が直線的に接続されるように、前記第１および前記第２
の光部品の各前記第３の側面が接合された構成を有す
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】第１の実施の形態 本発明の第１の実施の形態について、図１および図２を
参照して説明する。図１は、本発明の光部品の一実施の
形態の基本素子の構造を示す図であり、（Ａ）は斜視
図、（Ｂ）は平面図である。図２は、図１に示した基本
素子を用いて構成した、本発明に係わる光分岐器の構成
を示す平面図である。

【００１６】まず、基本素子１０の構造について説明す
る。図示のごとく、基本素子１０は、直角二等辺三角形
の基板１１上に、直線状の２本の光導波路、第１の光導
波路１２および第２の光導波路１３が形成された構成で
ある。第１の光導波路１２および第２の光導波路１３
は、直角二等辺三角形の直角を挟む辺に対応する第１側
面１６および第２の側面１７に各々平行で、各中心軸が
直角二等辺三角形の斜辺に相当する第３の側面１８上に
おいて交差するように設けられている。また、第１の光
導波路１２の第２の側面１７側の端部が光入射口１４、
第２の光導波路１３の第１側面１６側の端部が光出射口
１５として形成されている。なお、光の出射は、第３の
側面１８の第１の光導波路１２と第２の光導波路１３の
交差部からも行われる。

【００１７】このような構成の基本素子１０において、
光入射口１４より光を入射すると、入射された光は第１
の光導波路１２内を導波され、第３の側面１８側の端部
に到達する。第３の側面１８側の端部においては、第１
の光導波路１２を導波された光の一部が透過されて外部
に出射され、一部が反射されて第２の光導波路１３に入
射される。第２の光導波路１３に入射された光は、第２
の光導波路１３内を導波され、第１側面１６側の端部の
光出射口１５より外部に出射される。

【００１８】このように、基本素子１０は、これのみで
も光分岐器としての機能を有する。しかし、基本素子１
０のみでは、第３の側面１８からの出射光の方向が、光
導波路１２，１３と外部あるいは接続される光ファイバ
などとの屈折率との差によって変化する。そのため、光
分岐器として基本素子１０を使用する場合には、図２に
示すように、別の基本素子を接続するのが好適である。
以下、図２お参照して、基本素子１０を用いて構成した
光分岐器について説明する。

【００１９】光分岐器５０は、図示のごとく、２つの基
本素子１０_-1、１０_-2が、各第３の側面１８_-1、１８_-2
を、各第１の光導波路１２_-1、１２_-2が一直線に結合さ
れるように接合された構成である。このような構成の光
分岐器５０においては、第１の基本素子１０_-1の光入射
口１４_-1から入射された光は、第１の基本素子１０_-1の
第１の光導波路１２内を導波され、第３の側面１８_-1側
の端部に到達する。第３の側面１８_-1側の端部において
は、第１の光導波路１２_-1を導波された光の一部が透過
されて第２の基本素子１０_-2の第３の側面１８_-2より第
２の基本素子１０_-2に入射され、この光がそのまま第２
の基本素子１０_-2の第１の光導波路１２_-2を導波され、
第２の基本素子１０_-2の第２の側面１７_-2側の端部１４
_-2より出射される。

【００２０】一方、第１の基本素子１０_-1内を導波され
第３の側面１８_-1側の端部に到達された光の一部は、第
３の側面１８_-1において反射され、第１の基本素子１０
_-1の第２の光導波路１３_-1に入射される。第２の光導波
路１３_-1に入射された光は、第２の光導波路１３_-1内を
導波され、第１側面１６_-1側の端部の光出射口１５_-1よ
り外部に出射される。すなわち、このような構成によ
り、第１の基本素子１０_-1の光入射口１４_-1に入射され
た光は、第２の基本素子１０_-2の第１の光導波路１２_-2
の端部１４_-2より出射される第１の光と、第１の基本素
子１０_-1の光出射口１５_-1より出射される第２の光に分
岐される。

【００２１】このように、第１の実施の形態の光分岐器
５０においては、従来の光分岐導波路の複雑なテーパ形
状導波路部分、大半径の曲線導波路部分などを必要とし
ないため、形状が従来の部品に比べて大幅に小型にな
る。具体的には、導波路幅５〜１０μｍ、接続される光
ファイバ径１２５μｍとすれば、その作業性を考慮して
も、１ｍｍ角以下の部品とすることができる。極限的に
は、接続する光ファイバの径に等しい１２５μｍ角の小
型の部品とすることもできる。これは、従来の光分岐基
板の１／１００以下の大きさであり、１枚の材料基板か
ら生産される部品数はその逆数倍で多くなり、１個当り
のコストは大きく低減される。

【００２２】次に、このような基本素子１０の製造方法
について、具体例を挙げて説明する。ここでは、光導波
路として、Ｓｉ基板上に形成したポリマー導波路を用い
る場合について説明する。まず、Ｓｉウェハ上に、クラ
ッド層としてコア層より屈折率の低いポリマー、およ
び、コア層の非線形有機ポリマーを、スピンコートなど
により塗布する。それぞれの膜厚は、最終的な導波路幅
と膜厚の関係から、シングルモード導波路となるように
設計する。本実施の形態においては、コア層２μｍ、ク
ラッド層３μｍである。

【００２３】この上に、３〜６μｍ、好ましくは４〜５
μｍ幅のレジストパターニングをフォトリソグラィーに
より形成し、これを酸素ガス中でＲＩＥ処理してコア層
のみをエッチングし、レジスト形状幅とコア層薄膜の矩
形形状の光導波路を形成する。そして、その表面に再び
クラッド層をスピンコートなどにより形成する。この
後、ダイシングソーで光導波路により形成される格子の
中間点を通り、各光導波路に平行な二方向と、光導波路
の交点を通る１方向に切り出すことで、基本素子１０が
得られる。

【００２４】第２の実施の形態 本発明の第２の実施の形態について、図３および図４を
参照して説明する。第２の実施の形態においては、第１
の実施の形態で示した基本素子の他に、出力用素子を用
いて光分岐器を構成する場合を例示して本発明を説明す
る。図３は、その出力用素子の構造を示す図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。図４は、図１
に示した基本素子および図３に示した出力用素子を用い
て構成した、本発明に係わる光分岐器の構成を示す平面
図である。

【００２５】出力用素子２０の構造は、図示のごとく、
基本素子１０の第２の光導波路１３を有しないものに等
しい。すなわち、基本素子１０と同一の直角二等辺三角
形の基板２１上の第１の光導波路１２に相当する位置
に、直線状の１本の光導波路２２が形成された構造であ
る。このような構造の出力用素子２０においては、光導
波路２２のいずれか一方の端部より入射された光は、光
導波路２２内を導波され、他方の端部より出射される。

【００２６】この出力用素子２０を、図４に示すように
基本素子１０と接続することにより、光分岐器５１が構
成される。光分岐器５１は、図示のごとく、基本素子１
０と出力用素子２０とが、各第３の側面１８，２８を、
第１の光導波路１２と光導波路２２とが一直線に結合さ
れるように接合された構成である。そして、この光分岐
器５１は、前述した光分岐器５１と同一の動作を行う。
すなわち、基本素子１０の光入射口１４に入射された光
を、出力用素子２０の光導波路２２の端部２４より出射
される第１の光と、基本素子１０の光出射口１５より出
射される第２の光に分岐する。

【００２７】このような構成の第２の実施の形態の光分
岐器５１においては、形状が従来の部品に比べて大幅に
小型になる上に、基本素子１０よりも構造が簡単な出力
用素子２０を用いて光分岐器５１を構成しているので、
構造上の無駄がなく、より一層効率よく光分岐器を製造
することができ、よりコストを低減することができる。
なお、出力用素子２０の製造方法も、基本素子１０と同
じとする。

【００２８】第３の実施の形態 本発明の第３の実施の形態について、図５〜図８を参照
して説明する。第３の実施の形態においては、第１の実
施の形態で示した基本素子の斜辺面に、光の分岐比を制
御することができる光学薄膜を成膜した薄膜付き素子、
および、その薄膜付き素子を用いた光分岐器を例示して
本発明を説明する。図５は、その薄膜付き素子の構造を
示す図である。図６〜図８は、図１に示した基本素子お
よび図５に示した薄膜付き素子を用いて構成した、光３
分岐器および光４分岐器の構成を示す平面図である。

【００２９】まず、薄膜付き素子３０について説明す
る。薄膜付き素子３０は、基本的に図１を参照して説明
した基本素子１０と同一の構造を有する。そして、その
斜辺面である第３の側面３８に、分岐する２つの光のエ
ネルギー比を制御することができる光学薄膜３９が成膜
されている。光学薄膜３９は、金属あるいは誘電体を用
いた多層干渉反射膜などであり、第３の側面１８に、ハ
ーフミラーを作成する要領で、蒸着、スパッタなどの膜
形成技術により形成される。

【００３０】このような構成の薄膜付き素子３０におい
て、光入射口３４より光を入射すると、入射さた光は第
１の光導波路３２内を導波され、第３の側面３８側の端
部に到達する。第３の側面３８側の端部においては、光
学薄膜３９の作用により、第１の光導波路３２を導波さ
れた光の所定の割合が透過されて外部に出射され、残り
が反射されて第２の光導波路３３に入射される。第２の
光導波路３３に入射された光は、第２の光導波路３３内
を導波され、第１側面３６側の端部の光出射口３５より
外部に出射される。

【００３１】このように、薄膜付き素子３０において
は、入射された光を、所定の割合で分岐させることがで
きる。

【００３２】次に、この薄膜付き素子３０を用いた光３
分岐器５２について、図６を参照して説明する。光３分
岐器５２は、光を同一のエネルギー比の３つの光に分岐
する。図６に示すように、光３分岐器５２は、２つの基
本素子１０_-1，１０_-2、１：２分岐薄膜付き素子３
０_-1、１：１分岐薄膜付き素子３０_-2を有する。１：２
分岐薄膜付き素子３０_-1と第１の基本素子１０_-1、およ
び、第２の基本素子１０_-2と１：１分岐薄膜付き素子３
０_-2とが、各々、各第３の側面３８_-1と１８_-1および１
８_-2と３８_-2を、各第１の光導波路３２_-1と１２_-1およ
び１２_-2と３２_-2が一直線に結合されるように接合され
ている。また、１：２分岐薄膜付き素子３０_-1と１：１
分岐薄膜付き素子３０_-2とが、各第１側面１６_-1，１６
_-2を、各第２の光導波路３３_-1，３３_-1が一直線に結合
されるように接合されている。

【００３３】このような構成の光３分岐器５２におい
て、１：２分岐薄膜付き素子３０_-1の光入射口３４_-1に
光が入射されると、入射された光は第１の光導波路３２
_-1内を導波され、第３の側面３８_-1に形成された光学薄
膜３９_-1に達し、１／３が透過されて第１の基本素子１
０_-1の第１の光導波路１２_-1に入射され、残りの２／３
が反射されて第２の光導波路３３_-1に入射される。第１
の基本素子１０_-1の第１の光導波路１２_-1に入射された
光は、そのまま第１の光導波路１２_-1内を導波され、第
１の出射光として第１の光導波路１２_-1の第１側面１６
_-1側の端部１４_-1より出射される。

【００３４】第２の光導波路３３_-1に入射された光は、
第２の光導波路３３_-1およびそれに続く１：１分岐薄膜
付き素子３０_-2の第２の光導波路３３_-2内を導波され、
１：１分岐薄膜付き素子３０_-2の第３の側面３８_-2に形
成された光学薄膜３９_-2に達する。そして、光学薄膜３
９_-2において、１／２の光が反射され、第１の光導波路
１２_-2に入射され、第１の光導波路１２_-2内を導波さ
れ、第２の出射光として第１の光導波路１２_-2の第１側
面１６_-2側の端部１４_-2より出射される。また、残りの
１／２の光が透過され、第２の基本素子１０_-2の第２の
光導波路１３_-2に入射され、第２の光導波路１３_-2内を
導波され、光出射口１５_-2より、第３の出射光として出
射される。このようにして、光３分岐器５２に入射され
た光は、１／３ずつの３つの光に分岐される。

【００３５】同様に、薄膜付き素子を用いることによ
り、光４分岐器なども容易に構成することができる。図
７は、入力された光を、エネルギー比が均等な４つの光
に分岐する光４分岐器の構成を示す図である。この光４
分岐器５３は、入力された光を１：３の割合に分岐する
１：３分岐薄膜付き素子３０_-3、入力された光を２：１
の割合に分岐する２：１分岐薄膜付き素子３０_-4、入力
された光を１：１の割合に分岐する１：１分岐薄膜付き
素子３０_-2、および、３つの基本素子１０_-1〜１０
_-3が、図示のごとく接続された構成である。

【００３６】このような光４分岐器５３においては、
１：３分岐薄膜付き素子３０_-3に入射された入射光は、
その光学薄膜３９_-3において、１／４が透過され、３／
４が反射される。反射された光は、２：１分岐薄膜付き
素子３０_-4に入射され、その光学薄膜３９_-4において、
２／３が透過され、１／３が反射される。その透過され
た光は、１：１分岐薄膜付き素子３０_-2に入射され、そ
の光学薄膜３９_-2において、１／２ずつ透過および反射
される。そして、１：３分岐薄膜付き素子３０_-3におけ
る透過光、２：１分岐薄膜付き素子３０_-4における反射
光、１：１分岐薄膜付き素子３０_-2における反射光、お
よび、１：１分岐薄膜付き素子３０_-2における透過光
が、各々第１〜第４の出射光として出射される。

【００３７】光４分岐器の他の構成例を図８に示す。図
８に示す光４分岐器５４は、図７に示した光４分岐器５
３とほぼ同一の構成であるが、２：１分岐薄膜付き素子
３０_-4の代わりに、透過、反射の比率を反対にした１：
２分岐薄膜付き素子３０_-1を使用するようにし、これに
よりその後段の素子の配置を変更したものである。この
光４分岐器５４においても、光４分岐器５３と同様に入
射された光を適切に１／４ずつの４つの光に分岐するこ
とができるが、このような構成にすることで、出射され
る光の方向を光３分岐器５２とは変えることができる。

【００３８】このように、薄膜付き素子を用いることに
より、入射された光を所望の分岐比で、所望の分岐数
に、また、所望の分岐方向に分岐する光分岐器を、小
型、安価かつ容易に構成することができる。

【００３９】第４の実施の形態 本発明の第４の実施の形態について、図９を参照して説
明する。第４の実施の形態においては、第３の実施の形
態で示した薄膜付き素子の光学薄膜として、波長選択膜
を成膜した素子、および、その薄膜付き素子を用いて構
成した光分波・合波器を例示して本発明を説明する。図
９は、その光分波・合波器を示す図であり、（Ａ）は光
分波器としての動作を説明するための図であり、（Ｂ）
は、光合波器としての動作を説明するための図である。

【００４０】波長選択膜を成膜した薄膜付き素子４０
は、光学薄膜が波長選択膜となった点以外は、第３の実
施の形態で説明した薄膜付き素子３０と同じ構造なの
で、構造の説明は省略する。

【００４１】この波長選択膜を成膜した薄膜付き素子４
０において、光入射口４４より２種類の波長（λ₁ ，λ
₂ ）の合波である光を入射すると、入射さた光は第１の
光導波路４２内を導波され、第３の側面４８側の端部に
到達する。第３の側面４８側の端部においては、光学薄
膜４９の作用により、第１の光導波路３２を導波された
光の中の所定の波長（λ₁ ）の光が透過されて外部に出
射され、また、所定の波長（λ₂ ）の光が反射されて第
２の光導波路４３に入射される。第２の光導波路４３に
入射された光は、第２の光導波路４３内を導波され、第
１側面４６側の端部の光出射口４５より外部に出射され
る。

【００４２】このような構成の薄膜付き素子４０を、図
９に示すように、基本素子１０と斜辺面で接合すること
により、光分波・合波器５５が構成される。この光分波
・合波器５５を、光分波器として用いる場合には、図９
（Ａ）に示すように、薄膜付き素子４０の光入射口４４
より光を入射する。入射された光は、第１の光導波路４
２内を導波され、光学薄膜４９に達し、ここで、波長λ
₁ の光は透過されて、基本素子１０の第１の光導波路１
２に入射され、さらに第１の光導波路１２内を導波され
て端部１４より出射される。また、波長λ₂ の光は、光
学薄膜４９で反射されて、薄膜付き素子４０の第２の光
導波路４３に入射れ、第２の光導波路４３内を導波され
て、光出射口４５より出射される。

【００４３】また、この光分波・合波器５５を、光合波
器として用いる場合には、図９（Ｂ）に示すように、薄
膜付き素子４０の光入射口４４、および、基本素子１０
の第２の光導波路１３の端部１５より、各々所定の波長
（λ₁ ，λ₂ ）の光を入射する。薄膜付き素子４０の光
入射口４４より入射された波長λ₁ の光は、第１の光導
波路４２内を導波され、第３の側面４８の光学薄膜４９
に達し、これを透過して、基本素子１０の第１の光導波
路１２に入射される。また、基本素子１０の第２の光導
波路１３の端部１５より入射された波長λ₂の光は、第
２の光導波路１３内を導波され、薄膜付き素子４０の光
学薄膜４９に達し、ここで反射されて、基本素子１０の
第１の光導波路１２に入射される。その結果、基本素子
１０の第１の光導波路１２には、２種類の波長（λ₁ ，
λ ₂ ）の光が同時に入射され、ここで合波される。合波
された光は、第１の光導波路１２内を導波され、合波光
として光入射口１４より出射される。

【００４４】光学薄膜は、通常、単層膜あるいは対称性
の多層膜であることから、表裏どちらからの入射光に対
しても、同じ効果が得られるため、前述したような機能
が実現できる。このように、光学薄膜として波長選択膜
を設けることにより、光分波・合波器５５を実現するこ
とができる。本発明は、このような構成により実施して
もよい。

【００４５】変形例 なお、本発明は、前述した第１〜第４の実施の形態に限
られるものではなく、さらに任意好適な種々の改変が可
能である。たとえば、前述した各光部品、光分岐器、光
分波・合波器の使用形態は任意である。たとえば、各光
入射口、出射口に直接光ファイバを接続するようにし
て、用いてもよい。また、基板端面の導波路口に、直接
受光素子や発光素子を接着するようにしてもよい。ま
た、本素子は非常に小さいため、取り扱いを容易にする
ために、この基板を支えるより大きな安価な支持基板に
この基板を固定して、その支持基板にＶ溝を設けてファ
イバを接続したり、その支持基板に受光素子や発光素子
を固定して、導波路と接続するようにしてもよい。ま
た、その基板に電気配線を設けて、受発光ユニットとす
ることもできる。また、他の光導波路回路と複合した光
導波回路、電気光学効果、圧電効果、表面弾性波効果を
利用した、種々の光機能デバイスにも利用することがで
きる。

【００４６】また、前述した実施の形態においては、基
本素子の製造例として、シリコン基板上に非線形有機導
波路を形成する方法を示したが、製造方法、材料などは
これに限られるものではない。たとえば、ニオブ酸リチ
ウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）基板上に、Ｔｉ熱拡散法によりシ
ングルモード直線導波路を形成するようにしてもよい。
その他、導波路の材料も任意に変更してよい。

【００４７】また、光学薄膜の形成方法も、任意に改変
してよい。たとえば、光学薄膜３９は、前述した実施の
形態においては、基板の側面に膜材料を蒸着またはスパ
ッタリングにより形成することにより形成したが、たと
えば、膜を形成した基板を側面に接合し固定することに
より形成してもよい。その他、光学薄膜として、通常、
空間光光学系においてハーフミラーとして用いられてい
る種々の部材を用いてもよい。その他、本発明の光変調
器の製造方法も、工程順序の変更、部分反射・部分透過
膜の成膜方法、導波路形成方法などは、任意に変更して
よい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係わる
本発明によれば、より小型な種々の光部品を、容易かつ
効率よく製造することができる基本的な光部品を提供す
ることができる。また、請求項２に係わる本発明によれ
ば、光分岐比を所望の値に容易に設定することができ、
所望の性能の光部品を、容易かつ効率よく製造すること
ができる。また、請求項３に係わる本発明によれば、所
望の波長の光を選択的に処理する所望の性能の光部品を
容易かつ効率よく製造することができる。

【００４９】また、請求項４に係わる本発明によれば、
より小型で製造が容易で効率よく製造することのできる
光分岐器を提供することができる。また、請求項５に係
わる本発明によれば、より小型で製造が容易で効率よく
製造することができ、所望の比率で光を分岐することが
できる光分岐器を提供することができる。また、請求項
６に係わる本発明によれば、より小型で製造が容易で効
率よく製造することのできる光分波器を提供することが
できる。さらに、請求項７に係わる本発明によれば、よ
り小型で製造が容易で効率よく製造することのできる光
合波器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の光部品の一実施の形態の基本
素子の構造を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は
平面図である。

【図２】図２は、図１に示した基本素子を用いて構成し
た、本発明に係わる光分岐器の構成を示す平面図であ
る。

【図３】図３は、出力用素子の構造を示す図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。

【図４】図４は、図１に示した基本素子および図３に示
した出力用素子を用いて構成した、本発明に係わる光分
岐器の構成を示す平面図である。

【図５】図５は、本発明の光部品の一実施の形態の薄膜
付き素子の構造を示す図である。

【図６】図６は、図１に示した基本素子および図５に示
した薄膜付き素子を用いて構成した、光３分岐器の構成
を示す平面図である。

【図７】図７は、図１に示した基本素子および図５に示
した薄膜付き素子を用いて構成した、光４分岐器の第１
の構成例を示す平面図である。

【図８】図８は、図１に示した基本素子および図５に示
した薄膜付き素子を用いて構成した、光４分岐器の第２
の構成例を示す平面図である。

【図９】図９は、本発明の一実施の形態の光分波・合波
器を示す図であり、（Ａ）は光分波器としての動作を説
明するための図であり、（Ｂ）は、光合波器としての動
作を説明するための図である。

【図１０】図１０は、従来のＹ分岐型光導波路の構成を
示す図である。

【符号の説明】

１０…基本素子 ２０…出力用素子 ３０，４０…薄膜付き素子 １１，２１，３１…基板 １２，２２，３２，４２…第１の光導波路 １３，３３，４３…第２の光導波路 １４，３４，４４…光入射口（導波路端部） １５，３５，４５…光出射口（導波路端部） １６，３６…第１側面 １７，２７…第２の側面 １８，２８，３８，４８…第３の側面 ３９，４９…光学薄膜 ５０，５１…光分岐器 ５２…光３分岐器 ５３，５４…光４分岐器 ５５…光分波・合波器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 武司 茨城県つくば市和台25 エヌオーケー株式 会社内 (72)発明者 牛島 慎二 茨城県つくば市和台25 エヌオーケー株式 会社内 (72)発明者 高津 一郎 茨城県つくば市和台25 エヌオーケー株式 会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA15 KB01 LA14 LA15 LA18 PA02 PA21 PA24 PA28 QA05 QA07 TA01 TA43

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面形状が、実質的に直角二等辺三角形を
   形成するような直角を挟む第１の辺と第２の辺および斜
   辺たる第３の辺を有する形状であり、前記各辺に対応し
   た第１の側面、第２の側面および第３の側面を有する基
   材と、 前記基材上に前記第２の側面と平行に形成された光導波
   路であって、前記第１の側面に、光入射部たる一方の端
   部を有し、前記第３の側面に、当該光導波路を導波され
   た光の一部を透過して外部に出射し一部を反射する他方
   の端部を有する第１の光導波路と、 前記基材上に前記第１の側面と平行に形成された光導波
   路であって、前記第２の側面に、光出射部たる一方の端
   部を有し、前記第３の側面に、前記第１の光導波路を導
   波されて前記第３の側面で反射された光が入射されるよ
   うに前記第１の光導波路と接続された他方の端部を有す
   る第２の光導波路とを有する光部品。
2. 【請求項２】前記第３の側面の前記第１の光導波路およ
   び前記第２の光導波路との接続部に形成された、前記第
   １の光導波路を導波された光を所望の分岐比で前記透過
   および前記反射させる光学薄膜をさらに有する請求項１
   に記載の光部品。
3. 【請求項３】前記第３の側面の前記第１の光導波路およ
   び前記第２の光導波路との接続部に形成された、前記第
   １の光導波路を導波された光の所定の波長の光を透過し
   所定の波長の光を反射する波長選択膜をさらに有する請
   求項１または２に記載の光部品。
4. 【請求項４】平面形状が、実質的に直角二等辺三角形を
   形成するような直角を挟む第１の辺と第２の辺および斜
   辺たる第３の辺を有する形状であり、前記各辺に対応し
   た第１の側面、第２の側面および第３の側面を有する基
   材と、 前記基材上に前記第２の側面と平行に形成された光導波
   路であって、前記第１の側面に、光入射部たる一方の端
   部を有し、前記第３の側面に、当該光導波路を導波され
   た光の一部を透過して外部に出射し一部を反射する他方
   の端部を有する第１の光導波路と、 前記基材上に前記第１の側面と平行に形成された光導波
   路であって、前記第２の側面に、光出射部たる一方の端
   部を有し、前記第３の側面に、前記第１の光導波路を導
   波されて前記第３の側面で反射された光が入射されるよ
   うに前記第１の光導波路と接続された他方の端部を有す
   る第２の光導波路とを有する光部品を複数個、 前記第３の側面を他の前記第１の光部品の前記第３の側
   面と、前記第１の側面または前記第２の側面を他の前記
   第１の光部品の第１の側面または前記第２の側面と、各
   々、当該側面に端部が設けられている光導波路が直線的
   に接続されるように接合することにより順次結合した光
   分岐器。
5. 【請求項５】前記光部品の一部または全部は、当該光部
   品の前記第３の側面の前記第１の光導波路および前記第
   ２の光導波路との接続部に前記第１の光導波路を導波さ
   れた光を所望の分岐比で前記透過および前記反射させる
   光学薄膜が形成された部品である請求項４に記載の光分
   岐器。
6. 【請求項６】平面形状が、実質的に直角二等辺三角形を
   形成するような直角を挟む第１の辺と第２の辺および斜
   辺たる第３の辺を有する形状であり、前記各辺に対応し
   た第１の側面、第２の側面および第３の側面を有する基
   材と、 前記基材上に前記第２の側面と平行に形成された光導波
   路であって、前記第１の側面に、光入射部たる一方の端
   部を有し、前記第３の側面に他方の端部を有する第１の
   光導波路と、 前記第３の側面の前記第１の光導波路の他方の端部を含
   む領域に形成され、前記第１の光導波路を導波された光
   の所定の波長の光を透過し、所定の波長の光を反射する
   波長選択膜と、 前記基材上に前記第１の側面と平行に形成された光導波
   路であって、前記第２の側面に、光出射部たる一方の端
   部を有し、前記第３の側面に、前記第１の光導波路を導
   波されて前記波長選択膜で反射された光が入射されるよ
   うに前記第１の光導波路と接続された他方の端部を有す
   る第２の光導波路とを有する光部品を有する光分波器。
7. 【請求項７】平面形状が、実質的に直角二等辺三角形を
   形成するような直角を挟む第１の辺と第２の辺および斜
   辺たる第３の辺を有する形状であり、前記各辺に対応し
   た第１の側面、第２の側面および第３の側面を有する基
   材と、 前記基材上に前記第２の側面と平行に形成された光導波
   路であって、前記第１の側面に、光入射部たる一方の端
   部を有し、前記第３の側面に他方の端部を有する第１の
   光導波路と、 前記第３の側面の前記第１の光導波路の他方の端部を含
   む領域に形成され、前記第１の光導波路を導波された光
   の所定の波長の光を透過する波長選択膜とを有する第１
   の光部品と、 前記基材と、 前記第１の光導波路と、 前記第３の側面の前記第１の光導波路の他方の端部を含
   む領域に形成され、前記第１の光導波路を導波された光
   の所定の波長の光を反射する波長選択膜と、 前記基材上に前記第１の側面と平行に形成された光導波
   路であって、前記第２の側面に、光出射部たる一方の端
   部を有し、前記第３の側面に、前記第１の光導波路を導
   波されて前記波長選択膜で反射された光が入射されるよ
   うに前記第１の光導波路と接続された他方の端部を有す
   る第２の光導波路とを有する第２の光部品とを有し、 前記第１の光部品の前記１の光導波路と前記第２の光部
   品の前記第２の光導波路が直線的に接続されるように、
   前記第１および前記第２の光部品の各前記第３の側面が
   接合された光合波器。