JP2002286952A - 導波路型光カプラおよび該導波路型光カプラを用いた光合分波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光信号の光入力導波路への入射位置が多少ず
れても、マルチモード光干渉導波路による結合効率を設
定通りの安定した値とすることができる導波路型光カプ
ラを提供する。 【解決手段】 ２本の並設された光入力導波路１ａ，１
ｂの出射側にマルチモード光干渉導波路２を接続し、そ
の出射側に２本の並設された光出力導波路３ａ，３ｂを
接続する。マルチモード光干渉導波路２は光入力導波路
１ａ，１ｂおよび光出力導波路３ａ，３ｂよりも幅広と
し、光入力導波路１ａ，１ｂとマルチモード光干渉導波
路２の間と、光出力導波路３ａ，３ｂとマルチモード光
干渉導波路２の間に狭幅直線導波路５を介設する。狭幅
直線導波路５は対応する光入力導波路１ａ，１ｂ、光出
力導波路３ａ，３ｂの幅よりも狭幅とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に波長分割多重
伝送等の光通信分野に用いられる導波路型光カプラおよ
び該導波路型光カプラを用いた光合分波器に関するもの
である。

【０００２】

【背景技術】従来、図１９に示すような導波路型光カプ
ラが提案されている。この導波路型光カプラは、基板１
０上に同図に示す導波路構成を形成したものである。

【０００３】この導波路構成は、１本以上（ここでは２
本）の並設された光入力導波路１と、該光入力導波路１
の出射側に設けられたマルチモード光干渉導波路（ＭＭ
Ｉ：Multi-Mode Interference）２と、該マルチモード
光干渉導波路２の出射側に１本以上（ここでは２本）並
設された光出力導波路３とを有している。光入力導波路
１は１本の第１の光入力導波路１ａと１本の第２の光入
力導波路１ｂとを並設して成り、光出力導波路３は１本
の第１の光出力導波路３ａと１本の第２の光出力導波路
３ｂを並設して成る。

【０００４】前記マルチモード光干渉導波路２は、前記
光入力導波路１および光出力導波路３よりも幅広と成し
ており、マルチモード光干渉導波路２の形状は四角形状
である。マルチモード光干渉導波路２は、その幅方向
（同図におけるＸ方向）の両端側に光を閉じ込め、か
つ、光入力導波路１（１ａ，１ｂ）から入射された光に
よって高次モードの光が励振され、該励振された光と入
射光の光干渉効果を利用して合分波する機能を有する導
波路である。

【０００５】図１９に示したような導波路型光カプラ
は、例えば以下のようにして作製される。すなわち、ま
ず、シリコン等の基板１０上に、火炎加水分解堆積法を
用いてアンダークラッド膜、コア膜を順に形成し、焼
結、透明化する。その後、それぞれ、図１９に示したよ
うな導波路構成の回路が描かれたフォトマスクを介して
フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング法にて
コア膜にパターンを転写し、コアの導波路構成を形成す
る。その後、コアを覆うオーバークラッド膜を形成し、
該オーバークラッド膜を焼結、透明化して導波路型光カ
プラとする。

【０００６】上記導波路型光カプラにおいては、例えば
光入力導波路１ａまたは光入力導波路１ｂから入射した
設定波長の光を、光出力導波路３ａ，３ｂからそれぞれ
５０％の結合効率で出射するように設定されている。す
なわち、導波路型光カプラの光入力導波路１ａから設定
波長の光を入射すると、そのうち、５０％の強度の設定
波長光が光出力導波路３ａから出射され、５０％の強度
の設定波長光が光出力導波路３ｂから出射される。

【０００７】上記導波路型光カプラは相反性を有する光
回路であり、光出力導波路３ａ，３ｂから光を入射する
と、この光はマルチモード光干渉導波路２で結合し、例
えば光入力導波路１ａから出射する。

【０００８】また、図２２に示すように、光入力導波路
１ａ，１ｂとマルチモード光干渉導波路２との間と、マ
ルチモード光干渉導波路２と前記光出力導波路３ａ，３
ｂとの間に、マルチモード光干渉導波路２側に向かうに
つれて拡幅するテーパ形状のテーパ導波路４０を形成し
た導波路型光カプラが特開２０００−１６２４５４に提
案されている。なお、このテーパ導波路４０は、その高
さ（コアの膜厚）は一定で幅のみマルチモード光干渉導
波路２側に向かうにつれて拡幅している。

【０００９】この提案の導波路型光カプラは、図１９に
示した導波路型光カプラとほぼ同様の機能を有し、さら
に、この提案の導波路型光カプラは、テーパ導波路４０
を設けることにより、マルチモード光干渉導波路２に入
力する光のスポットサイズを拡大することができるの
で、導波路型光カプラの損失を小さくすることができ
る。

【００１０】図２２に示す導波路型光カプラは、同図に
示す導波路構成の回路が描かれたフォトマスクを用い、
図１９に示した導波路型光カプラとほぼ同様にして作製
される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な導波路型光カプラにおいて、マルチモード光干渉導波
路２に入射する光信号の入射モードが０次モードのみの
場合は、この０次モードと、マルチモード光干渉導波路
２により励起される高次モード（１次以上のモード）と
が干渉し、結合する。この場合には、入射モードである
０次モードと前記励起モードである高次モードとの結合
効率にばらつきは生じない。

【００１２】しかしながら、上記従来の導波路型光カプ
ラにおいては、いずれも、光信号の入射条件によって、
入射成分の主成分である０次モードと共に、この０次モ
ード以外の高次モード（１次以上のモード）とがマルチ
モード光干渉導波路２に入射する。

【００１３】そうすると、マルチモード光干渉導波路２
内において、上記入射成分の０次モードおよび高次モー
ドと、この０次モードおよび高次モードの励起モードで
あるそれぞれの高次モードとが干渉する。したがって、
マルチモード光干渉導波路２により励起される高次モー
ド（１次モード以上のモード）と入射モードとの結合効
率にばらつきが生じてしまうといった問題があった。

【００１４】例えば、図１９に示した導波路型光カプラ
においては、光信号が光入力導波路１に入射するとき
に、図２１の（ａ）に示すように、光信号のビーム強度
中心が光入力導波路１ａの幅方向中心からずれて入射す
ると、この軸ずれ成分が光入力導波路１ａにおいて高次
（１次以上）の伝播モードを引き起こし、主要な信号成
分である０次モードの光信号に干渉し、入射光信号の形
を歪め、その状態で光入力導波路１ａからマルチモード
光干渉導波路２に入射する。

【００１５】そのため、図１９に示した導波路型光カプ
ラにおいて、マルチモード光干渉導波路２に入射する光
のビームプロファイルが図２１の（ｂ）の特性線ａに示
すようになり、光のビーム強度のピーク位置が光入力導
波路１ａの幅方向中心位置からずれてしまった状態で光
が光入力導波路１ａから出射される。そうなると、マル
チモード光干渉導波路２に入射する光のビーム強度ピー
ク位置が設定位置（光入力導波路１ａの幅方向中心）か
らずれてしまい、上記結合効率のばらつきが生じてしま
うのである。

【００１６】なお、図２１の（ａ）は、上記軸ずれ成分
（軸ずれ入射光）の入射位置を模式的に示し、同図の
（ｂ）は、この軸ずれ成分がマルチモード光干渉導波路
２に入射する際のビームプロファイル形状を模式的に示
した図である。軸ずれが無い場合のビームプロファイル
形状を同図の（ｂ）の特性線ｂに示す。また、同図の
（ａ）に示すように、以下、導波路構成の外側方向への
軸ずれを＋で示し、導波路構成の内側方向への軸ずれを
−で示す。

【００１７】また、図２０は、図１９に示した導波路型
光カプラの光入力導波路１ａに入射する光信号の入射位
置をＸ方向に変えて、光がマルチモード光干渉導波路２
に入射する際のビームプロファイル形状を測定した結果
を示している。横軸はＸ方向の長さを示し、縦軸は光の
振幅を示す。また、横軸はマルチモード光干渉導波路２
の幅方向（Ｘ方向）中心を０として示しており、光入力
導波路１ａの出射端中心は１０μｍの位置である。

【００１８】図２０の特性線ａは軸ずれが無い光を入射
した場合のビームプロファイル形状を示す。また、同図
の特性線ｂは、Ｘ方向（光信号の進行方向に垂直で、か
つ、導波路面に平行な方向）の軸ずれが−２μｍの光信
号を入射した場合のビームプロファイル形状を示し、特
性線ｃはＸ方向の軸ずれが＋２μｍの光信号を入射した
場合のビームプロファイル形状を示す。

【００１９】図２０の特性線ａ〜ｃから明らかなよう
に、軸ずれの無い光が光入力導波路１ａに入射された場
合には、その光が光入力導波路１ａを伝播していき、マ
ルチモード光干渉導波路２に入射するときの振幅ピーク
が光入力導波路１ａの出射端幅方向中心となる。

【００２０】しかし、軸ずれを有する光が光入力導波路
１ａに入射された場合には、その光が光入力導波路１ａ
を伝播していって、マルチモード光干渉導波路２に入射
するときの振幅ピークは、光入力導波路１ａの出射端幅
方向中心からずれ、設計通りの特性を実現できないだけ
でなく、上記振幅ピークの中心ずれ量に対応して結合効
率のばらつきが発生してしまう。

【００２１】なお、上記のような現象は、図２２に示し
た導波路型光カプラにおいても同様であり、図２２に示
した導波路型光カプラのマルチモード光干渉導波路２へ
の入射ビームプロファイル形状は、図２３の特性線ａ〜
ｃに示すようになる。

【００２２】同図の特性線ａは軸ずれが無い光を入射し
た場合のビームプロファイル形状を示す。また、同図の
特性線ｂは、Ｘ方向（光信号の進行方向に垂直で、か
つ、導波路面に平行な方向）の軸ずれが＋２μｍの光信
号を入射した場合のビームプロファイル形状を示し、特
性線ｃはＸ方向の軸ずれが−２μｍの光信号を入射した
場合のビームプロファイル形状を示す。軸ずれがない光
を入射した場合に比較すると、軸ずれありの光を入射し
た場合のビームプロファイルは、中心波長からのピーク
ずれがあるだけでなく、そのピークパワーも小さくなっ
ている。

【００２３】そして、上記のような結合効率のばらつき
は、例えば上記図１９、図２２に示したような導波路型
光カプラを複数接続して光合分波器を形成した場合に、
光合分波器の光合分波性能の劣化を招いてしまう。

【００２４】本発明は上記従来の課題を解決するために
成されたものであり、その目的は、光信号の光入力導波
路への入射位置が多少ずれても、マルチモード光干渉導
波路による結合効率を設定通りの安定した値とすること
ができる導波路型光カプラおよびこれを複数接続して成
る光合分波器を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、第１の発明の導波路型
光カプラは、１本以上の並設された光入力導波路と、該
光入力導波路の出射側に設けられたマルチモード光干渉
導波路と、該マルチモード光干渉導波路の出射側に１本
以上の並設された光出力導波路とを有し、前記マルチモ
ード光干渉導波路は前記光入力導波路および前記光出力
導波路よりも幅広と成しており、１本以上の光入力導波
路とマルチモード光干渉導波路の間と、１本以上の光出
力導波路とマルチモード光干渉導波路の間の少なくとも
一方には、対応する光入力導波路または光出力導波路の
幅よりも狭幅の狭幅直線導波路が介設されている構成を
もって課題を解決する手段としている。

【００２６】また、第２の発明の導波路型光カプラは、
上記第１の発明の構成に加え、前記マルチモード光干渉
導波路に接続されている導波路とマルチモード光干渉導
波路との接続部にはマルチモード光干渉導波路に入力す
る光のスポットサイズを拡大するインターフェース導波
路部が形成されている構成をもって課題を解決する手段
としている。

【００２７】さらに、第３の発明の導波路型光カプラ
は、上記第２の発明の構成に加え、前記インターフェー
ス導波路部は該インターフェース導波路部の一端側に接
続されている導波路よりも広幅で、かつ、前記インター
フェース導波路部の他端側に接続されているマルチモー
ド光干渉導波路側に向かうにつれて拡幅する台形状導波
路とした構成をもって課題を解決する手段としている。

【００２８】さらに、第４の発明の導波路型光カプラ
は、上記第２の発明の構成に加え、前記インターフェー
ス導波路部はマルチモード光干渉導波路側に向かうにつ
れて拡幅するテーパ形状の導波路とした構成をもって課
題を解決する手段としている。

【００２９】さらに、第５の発明の導波路型光カプラ
は、上記第２の発明の構成に加え、前記インターフェー
ス導波路部は該インターフェース導波路部の一端側に接
続されている導波路より広幅で、かつ、前記インターフ
ェース導波路部の他端側に接続されているマルチモード
光干渉導波路より狭幅の直線状の導波路とした構成をも
って課題を解決する手段としている。

【００３０】さらに、第６の発明の導波路型光カプラ
は、上記第１乃至第５のいずれか一つの発明の構成に加
え、前記光入力導波路と光出力導波路と狭幅直線導波路
は、それぞれシングルモード条件を満たしている構成を
もって課題を解決する手段としている。

【００３１】さらに、第７の発明の導波路型光カプラ
は、上記第１乃至第６のいずれか一つの発明の構成に加
え、前記光入力導波路は１本の第１の光入力導波路と１
本の第２の光入力導波路を並設して成り、光出力導波路
は１本の第１の光出力導波路と１本の第２の光出力導波
路を並設して成る構成をもって課題を解決する手段とし
ている。

【００３２】さらに、第８の発明の導波路型光カプラ
は、上記第７の発明の導波路型光カプラを２つ直列に配
列し、一方の導波路型光カプラを第１の導波路型光カプ
ラとして他方の導波路型光カプラを第２の導波路型光カ
プラとし、前記第１の導波路型光カプラの第１の光出力
導波路の出射側に前記第２の導波路型光カプラの第１の
光入力導波路を接続して第１の連結導波路とし、前記第
１の導波路型光カプラの第２の光出力導波路の出射側に
前記第２の導波路型光カプラの第２の光入力導波路を接
続して第２の連結導波路とし、該第２の連結導波路と前
記第１の連結導波路の光路長を互いに異なる構成として
課題を解決する手段としている。

【００３３】さらに、第９の発明の導波路型光カプラ
は、上記第７の発明の導波路型光カプラを２つ直列に配
列し、一方の導波路型光カプラを第１の導波路型光カプ
ラとして他方の導波路型光カプラを第２の導波路型光カ
プラとし、前記第１の導波路型光カプラの第１の光出力
導波路の出射側に前記第２の導波路型光カプラの第１の
光入力導波路を接続して第１の連結導波路とし、前記第
１の導波路型光カプラの第２の光出力導波路の出射側に
前記第２の導波路型光カプラの第２の光入力導波路を接
続して第２の連結導波路とし、前記第１の連結導波路と
前記第２の連結導波路の少なくとも一方に連結導波路の
屈折率を変化させる屈折率可変手段を設けた構成をもっ
て課題を解決する手段としている。

【００３４】さらに、第１０の発明の光合分波器は、上
記第１乃至第９のいずれか一つの発明の導波路型光カプ
ラを複数配列して形成した構成をもって課題を解決する
手段としている。

【００３５】さらに、第１１の発明の光合分波器は、上
記第８又は第９の発明の導波路型光カプラを複数並設し
て第１段の導波路型光カプラユニットを形成し、該第１
段の導波路型光カプラユニットの後段に、前記導波路型
光カプラを１つ以上並設してなる第２段の導波路型光カ
プラユニットを設け、前記第１段の導波路型光カプラユ
ニットの１対ずつの導波路型光カプラの出力を前記第２
段の導波路型光カプラユニットの導波路型光カプラによ
り合波または分波するという如く、前記導波路型光カプ
ラを複数段に接続して前段の対の導波路型光カプラの光
出力を後段の導波路型光カプラで合波または分波する機
能を有する構成とした構成をもって課題を解決する手段
としている。

【００３６】上記構成の本発明の導波路型光カプラは、
マルチモード光干渉導波路の入射側に設けた１本以上の
光入力導波路とマルチモード光干渉導波路の間と、マル
チモード光干渉導波路の出射側に設けた１本以上の光出
力導波路とマルチモード光干渉導波路の間の少なくとも
一方に狭幅直線導波路を介設し、該狭幅直線導波路を対
応する光入力導波路または光出力導波路の幅よりも狭幅
と成したものである。

【００３７】例えば本発明の導波路型光カプラにおい
て、光入力導波路の出射側に狭幅直線導波路を設ける
と、前記狭幅直線導波路によって、光入力導波路を伝播
してきた光の余分な高次モード成分を除去してビームプ
ロファイルの歪みを取り除き、光強度中心を狭幅直線導
波路の幅方向中心に移動させて狭幅直線導波路から出射
することができる。

【００３８】すなわち、本発明の導波路型光カプラにお
いて、光入力導波路の出射側に狭幅直線導波路を設け、
この狭幅直線導波路の幅方向中心位置をマルチモード光
干渉導波路の設定位置に形成することにより、光のパワ
ー中心をマルチモード光干渉導波路の前記設定位置に合
わせて入射させることができ、かつ、その光のビームプ
ロファイルはほとんど歪みの無いものとすることができ
る。

【００３９】したがって、本発明の導波路型光カプラ
は、光信号の光入力導波路への入射位置が多少ずれて
も、マルチモード光干渉導波路による結合効率を設定通
りの安定した値とすることができる。

【００４０】また、本発明の導波路型光カプラは相反性
を有する光回路であるため、上記狭幅直線導波路を光出
力導波路の入射側に設け、光出力導波路側から光を入射
する場合も同様の効果を奏することができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図１には、本発明に係る導波路型光
カプラの第１実施形態例が示されている。

【００４２】同図に示すように、本第１実施形態例の導
波路型光カプラは図１９に示した従来の導波路型光カプ
ラとほぼ同様に構成されており、本第１実施形態例が従
来例と異なる特徴的なことは、１本以上（ここでは２
本）の光入力導波路１ａ，１ｂとマルチモード光干渉導
波路２の間と、１本以上（ここでは２本）の光出力導波
路３ａ，３ｂとマルチモード光干渉導波路２の間に、狭
幅直線導波路５が介設されていることである。これらの
狭幅直線導波路５は対応する光入力導波路１ａ，１ｂま
たは光出力導波路３ａ，３ｂの幅よりも狭幅と成してい
る。

【００４３】なお、本第１実施形態例において、図１に
示す導波路構成を形成するコアの膜厚は６．５μｍ、比
屈折率差Δは０．８％である。また、光入力導波路１
ａ，１ｂおよび光出力導波路３ａ，３ｂは、いずれも幅
６．５μｍに形成されており、シングルモード条件を満
たしている。マルチモード光干渉導波路２は幅６０．０
μｍ、長さ５５６０．０μｍである。また、光入力導波
路１ａ，１ｂおよび光出力導波路３ａ，３ｂの曲線部
は、それぞれ曲率半径５ｍｍの円弧で構成している。

【００４４】狭幅直線導波路５は幅３．５μｍ、長さ５
００μｍに形成されている。この狭幅直線導波路５の幅
と長さは、光入力導波路１ａ，１ｂを伝播してきた光の
強度中心を狭幅直線導波路５の幅中心に導くことができ
るだけの幅と長さである。狭幅直線導波路５もシングル
モード条件を満たしている。

【００４５】また、本第１実施形態例の導波路型光カプ
ラも従来例とほぼ同様の作製方法により作製されてい
る。本第１実施形態例の導波路型光カプラの作製方法が
従来例の導波路型光カプラの作製方法と異なることは、
コア膜の焼結、透明化後に、図１に示したような導波路
構成の回路が描かれたフォトマスクを介してフォトリソ
グラフィー、反応性イオンエッチング法にてコア膜にパ
ターンを転写し、コアの導波路構成を形成することであ
る。

【００４６】本第１実施形態例において、コアを形成す
るコア膜はＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｐ _２Ｏ_５−ＧｅＯ
_２系、アンダークラッド膜とオーバークラッド膜は、共
にＳｉＯ _２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｐ_２Ｏ_５系により形成されてい
る。

【００４７】なお、本発明者は、上記実施形態例の構成
を決定するに際し、まず、光パワー中心（光強度中心）
が光入力導波路１の導波路中心からずれてしまった状態
を模擬的に実験するため、図３に示すように、入力導波
路１と同様の構成を有する基本導波路１１を形成し、こ
の基本導波路１１の出射側に、基本導波路１１よりも狭
幅の狭幅直線導波路５を形成した。

【００４８】そして、基本導波路１１の入射端に、導波
路構成の外側（図の上側）に故意に＋２μｍ軸ずれを有
する光を入射させてビーム伝搬法（BPM）によるシミュ
レーションを行い、光ビーム中心が設定位置からどれだ
けずれるかを求めた。

【００４９】なお、上記モードフィールドの計算に用い
たパラメータの値は、基本導波路１１に入射する信号光
波長＝１．５５μｍ、比屈折率差Δ＝０．８０％、基本
導波路１１の膜厚＝６．５μｍ、基本導波路１１の幅Ｗ
＝６．５μｍ、狭幅直線導波路５の長さ＝５００．０μ
ｍ、３０．０μｍ、２０．０μｍ、１０．０μｍ、狭幅
直線導波路５の幅＝３．５μｍ、４．０μｍ、４．５μ
ｍ、５．０μｍ、５．５μｍとした。

【００５０】また、狭幅直線導波路５を設けない構成に
おいても同様に上記シミュレーションを行なった。

【００５１】その結果、狭幅直線導波路５の幅が大きく
なると、次第に光ビーム中心（光ビームの強度中心）が
設定位置から離れてしまい、また、狭幅直線導波路５の
長さが短くなると、同様に、次第に光ビーム中心が設定
位置から離れてしまうことがわかった。そして、その逆
に、狭幅直線導波路５の幅を十分に狭く、かつ、その長
さを十分に長くすると、光強度中心を狭幅直線導波路５
の幅方向中心に移動させて出射させることができること
がわかった。

【００５２】例えば、図４に示すように、狭幅直線導波
路５の長さを５００μｍとした場合、その幅を約４．０
μｍ以下にすることにより、光強度中心のずれ量を約
０．１μｍ以下にすることができる。なお、同図におい
て、狭幅直線導波路の幅６．５μｍは狭幅直線導波路５
を設けない場合を示す。

【００５３】また、図５に示すように、狭幅直線導波路
５の幅を３．５μｍとした場合、その長さを３０μｍ以
上にすることにより、光強度中心のずれ量を約０．１μ
ｍ以下にすることができる。なお、同図において、狭幅
直線導波路５の長さ０は狭幅直線導波路５を設けない場
合を示す。

【００５４】本発明者は、上記検討結果に基づき、本第
１実施形態例の導波路構成を前記の如く決定したもので
あり、例えば光入力導波路１ａに信号光を入射すると、
その光は光入力導波路１ａを伝播してその出射側の狭幅
直線導波路５を伝播する。狭幅直線導波路５は、光入力
導波路を伝播してきた光の余分な高次モード成分を除去
し、ビームプロファイルの歪みを取り除き、光強度中心
（振幅中心）を狭幅直線導波路の幅方向中心に移動させ
て出射する。

【００５５】したがって、図２の特性線ａ〜ｃに示すよ
うに、たとえ軸ずれを有する光が光入力導波路１ａに入
射されても、軸ずれの無い光が光入力導波路１ａに入射
された場合と同様に、マルチモード光干渉導波路２の設
定位置（同図における１０μｍの位置）に光強度中心を
入射することができる。

【００５６】なお、同図の特性線ａ〜ｃは、本第１実施
形態例の構成を持つ導波路型光カプラを実際に作製し
て、光入力導波路１ａから光を入射した場合に測定され
た、マルチモード光干渉導波路２への入射ビームプロフ
ァイル形状を示すものである。特性線ａは軸ずれが無い
光を入射した場合のビームプロファイル形状を示し、特
性線ｂ、ｃはそれぞれ、前記Ｘ方向の軸ずれが−２μ
ｍ、＋２μｍの光信号を入射した場合のビームプロファ
イル形状を示す。

【００５７】以上のように、本第１実施形態例の導波路
型光カプラは、たとえ軸ずれを有する光が光入力導波路
１ａに入射されても、マルチモード光干渉導波路２の設
定位置に光のパワー中心を入射することができるので、
光信号の光入力導波路１への入射位置が多少ずれても、
マルチモード光干渉導波路２による結合効率を設定通り
の安定した値とすることができる。

【００５８】また、本第１実施形態例の導波路型光カプ
ラは相反性を有する光回路であるため、光出力導波路３
側から光を入射した場合も同様の効果を奏することがで
きる。

【００５９】図６の（ａ）には、本発明に係る導波路型
光カプラの第２実施形態例の要部構成図が平面図により
示されている。本第２実施形態例の導波路型光カプラ
は、上記第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、
本第２実施形態例が上記第１実施形態例と異なる特徴的
なことは、マルチモード光干渉導波路２に接続されてい
る導波路（ここでは狭幅直線導波路５）と、マルチモー
ド光干渉導波路２との接続部に、マルチモード光干渉導
波路２に入力する光のスポットサイズを拡大するインタ
ーフェース導波路部４を形成したことである。

【００６０】インターフェース導波路部４は、該インタ
ーフェース導波路部４に接続されている導波路である狭
幅直線導波路５の幅よりも広幅で、かつ、マルチモード
光干渉導波路２側に向かうにつれて拡幅する台形状導波
路であり、図２２に示した導波路型光カプラに設けたテ
ーパ導波路４０と同様の寸法に形成されている。

【００６１】すなわち、本実施形態例において、図６の
（ｂ）に示すように、台形状を呈するインターフェース
導波路部４の狭幅端の幅Ａは６．５μｍ、拡幅端の幅Ｂ
は１０．０μｍ、長さＣは２５０．７μｍであり、図６
の（ａ）、（ｂ）においては、インターフェース導波路
部４を模式的に示している。

【００６２】本第２実施形態例は以上のように構成され
ており、上記第１実施形態例と同様の効果を奏すること
ができる。

【００６３】すなわち、本第２実施形態例においても、
図７の（ａ）の特性線ａ〜ｃに示すように、たとえ軸ず
れを有する光が光入力導波路１ａに入射されても、軸ず
れの無い光が光入力導波路１ａに入射された場合と同様
に、マルチモード光干渉導波路２の設定位置（同図にお
ける１０μｍの位置）に光強度中心を入射することがで
きる。したがって、光信号の光入力導波路１への入射位
置が多少ずれても、マルチモード光干渉導波路２による
結合効率を設定通りの安定した値とすることができる。

【００６４】なお、図７の（ａ）の特性線ａ〜ｃは、本
第２実施形態例の構成を持つ導波路型光カプラを実際に
作製して、光入力導波路１ａから光を入射した場合に測
定された、マルチモード光干渉導波路２への入射ビーム
のプロファイル形状を示すものである。特性線ａは軸ず
れが無い光を入射した場合のビームプロファイル形状を
示し、特性線ｂ、ｃはそれぞれ、前記Ｘ方向の軸ずれが
−２μｍ、＋２μｍの光信号を入射した場合のビームプ
ロファイル形状を示す。

【００６５】また、図７の（ｂ）の特性線ａには、本第
２実施形態例の構成を持つ導波路型光カプラに前記Ｘ方
向の軸ずれが＋２μｍの光信号を入射した場合のビーム
プロファイル形状を示し、図７の（ｂ）の特性線ｂに
は、図２２に示した構成を持つ導波路型光カプラに前記
Ｘ方向の軸ずれが＋２μｍの光信号を入射した場合のビ
ームプロファイル形状を示す。

【００６６】図７の（ｂ）の特性線ａと特性線ｂを比較
すると、本第２実施形態例の導波路型光カプラは、図２
２に示した構成の導波路型光カプラと異なり、狭幅直線
導波路５を設けることによりマルチモード光干渉導波路
２の設定位置（図７における１０μｍの位置）に光強度
中心を入射することができることが明確に分かる。

【００６７】また、本第２実施形態例の導波路型光カプ
ラは相反性を有する光回路であるため、光出力導波路３
側から光を入射した場合も同様の効果を奏することがで
きる。

【００６８】さらに、本第２実施形態例では、狭幅直線
導波路５とマルチモード光干渉導波路２との接続部に、
マルチモード光干渉導波路２に入力する光のスポットサ
イズを拡大するインターフェース導波路部４を形成して
いるので、光入力導波路１ａからより多くの光をマルチ
モード光干渉導波路２に入射することができ、過剰損失
を抑制することができる。

【００６９】さらに、インターフェース導波路部４は、
放射角を小さくする作用もあり、放射角を小さくし、マ
ルチモード光干渉導波路２の幅変化に伴う出射フィール
ドの広がりに対するトレランスを向上させることができ
るので、本第２実施形態例においては、マルチモード光
干渉導波路２の幅方向（図６の（ａ）のＸ方向）の長さ
が多少変化しても、その影響を受けにくく、過剰損失を
より一層確実に抑制できる。

【００７０】図８には、本発明に係る導波路型光カプラ
の第３実施形態例の要部構成図が平面図により示されて
いる。本第３実施形態例の導波路型光カプラは、上記第
２実施形態例とほぼ同様に構成されており、本第３実施
形態例が上記第２実施形態例と異なる特徴的なことは、
インターフェース導波路部４を、マルチモード光干渉導
波路２側に向かうにつれて拡幅するテーパ形状の導波路
としたことである。

【００７１】本第３実施形態例は以上のように構成され
ており、本第３実施形態例も上記第２実施形態例と同様
の効果を奏することができる。

【００７２】なお、図９の特性線ａ、ｂは、本第３実施
形態例の構成を持つ導波路型光カプラを実際に作製し
て、光入力導波路１ａから光を入射した場合のプロファ
イル形状を示すものであり、特性線ａは軸ずれが無い光
を入射した場合に測定された、マルチモード光干渉導波
路２への入射ビームのビームプロファイル形状を示し、
特性線ｂはＸ方向の軸ずれが＋２μｍの光信号を入射し
た場合のビームプロファイル形状を示す。

【００７３】同図の特性線ａ、ｂに示すように、本第３
実施形態例によれば、たとえ軸ずれを有する光が光入力
導波路１ａに入射されても、軸ずれの無い光が光入力導
波路１ａに入射された場合と同様に、マルチモード光干
渉導波路２の設定位置（同図における１０μｍの位置）
に光強度中心を入射することができる。

【００７４】また、図１０の（ａ）には、光入力導波路
１ａから入射する入射光のＸ方向の軸ずれ量と、この軸
ずれに伴うマルチモード光干渉導波路２による結合効率
の設定値（ここでは５０％）からのずれ量の関係が示さ
れている。特性線ａは本第３実施形態例の構成において
上記関係を求めたものであり、特性線ｂは、図８に示し
た導波路構成において、狭幅直線導波路５を省略した場
合について上記関係を求めたものである。

【００７５】なお、同図の特性線ａは、本第３実施形態
例の構成を持つ導波路型光カプラを実際に作製し、光を
光入力導波路１ａに入射して光出力導波路３ａ，３ｂか
ら観測された光のパワーから結合効率の値を求めた。ま
た、同図の特性線ｂは、図８の構成において狭幅直線導
波路５を省略して構成した導波路型光カプラを実際に作
製し、光を光入力導波路１ａに入射して光出力導波路３
ａ，３ｂから観測された光のパワーから結合効率の値を
求めた。

【００７６】これらの特性線ａ、ｂに示すように、本第
３実施形態例においては、光入力導波路１ａから入射す
る入射光のＸ方向の軸ずれ量が±２μｍの範囲におい
て、この軸ずれに伴うマルチモード光干渉導波路２によ
る結合効率の設定値からのずれ量を１．５％以内に抑え
ることができ、狭幅直線導波路５を設けない場合（同図
の特性線ｂ）に比べ、入射光の軸ずれに伴うマルチモー
ド光干渉導波路２の結合効率のずれを大幅に改善するこ
とができる。

【００７７】また、図１０の（ｂ）の特性線ａは、本第
３実施形態例の構成を持つ導波路型光カプラに前記Ｘ方
向の軸ずれが＋２μｍの光信号を入射した場合に測定さ
れた、マルチモード光干渉導波路２への入射ビームのビ
ームプロファイル形状を示す。図１０の（ｂ）の特性線
ｂは、図８における狭幅直線導波路５を省略して構成し
た導波路型光カプラに前記Ｘ方向の軸ずれが＋２μｍの
光信号を入射した場合に測定された、マルチモード光干
渉導波路２への入射ビームのビームプロファイル形状を
示す。

【００７８】図１０（ｂ）の特性線ａと特性線ｂを比較
すると、本第３実施形態例の導波路型光カプラは、狭幅
直線導波路５を設けることにより、マルチモード光干渉
導波路２の設定位置（図１０の（ｂ）おける１０μｍの
位置）に光強度中心を入射することができることが明確
に分かる。

【００７９】図１１には、本発明に係る導波路型光カプ
ラの第４実施形態例の要部構成図が平面図により示され
ている。本第４実施形態例の導波路型光カプラは、上記
第２、第３実施形態例とほぼ同様に構成されており、本
第４実施形態例が上記第２、第３実施形態例と異なる特
徴的なことは、インターフェース導波路部４を、インタ
ーフェース導波路部４の一端側に接続されている導波路
（ここでは狭幅直線導波路５）より広幅で、かつ、前記
インターフェース導波路部４の他端側に接続されている
マルチモード光干渉導波路２より狭幅の直線状の導波路
としたことである。

【００８０】本第４実施形態例は以上のように構成され
ており、本第４実施形態例も上記第２、第３実施形態例
と同様の効果を奏することができる。

【００８１】なお、図１２の特性線ａ〜ｃは、本第４実
施形態例の構成を持つ導波路型光カプラを実際に作製し
て、光入力導波路１ａから光を入射した場合に測定され
た、マルチモード光干渉導波路２への入射ビームのプロ
ファイル形状を示すものである。特性線ａは軸ずれが無
い光を入射した場合のビームプロファイル形状を示し、
特性線ｂ、ｃはそれぞれ、Ｘ方向の軸ずれが＋２μｍ、
−２μｍの光信号を入射した場合のビームプロファイル
形状を示す。

【００８２】図１３には、本発明に係る導波路型光カプ
ラの第５実施形態例の要部構成図が平面図により示され
ている。本第５実施形態例の導波路型光カプラは、上記
第１実施形態例の導波路型光カプラを２つ直列に配列し
て形成したマッハツェンダ干渉計型の導波路型光カプラ
である。

【００８３】以下、本第５実施形態例の導波路型光カプ
ラについて詳細に説明する。本第５実施形態例の導波路
型光カプラは、２つ直列に配列した導波路型光カプラ７
ａ，７ｂのうち、一方の導波路型光カプラを第１の導波
路型光カプラ７ａとして他方の導波路型光カプラを第２
の導波路型光カプラ７ｂとしている。

【００８４】そして、第１の導波路型光カプラ７ａの第
１の光出力導波路３ａの出射側に第２の導波路型光カプ
ラ７ｂの第１の光入力導波路１ａを接続して第１の連結
導波路８ａとし、第１の導波路型光カプラ７ａの第２の
光出力導波路３ｂの出射側に第２の導波路型光カプラ７
ｂの第２の光入力導波路１ｂを接続して第２の連結導波
路８ｂとし、該第２の連結導波路８ｂと前記第１の連結
導波路８ａの光路長を互いに異なるようにしている。

【００８５】本第５実施形態例は以上のように構成され
ており、本第５実施形態例では、２つの導波路型光カプ
ラ７ａ，７ｂのそれぞれのマルチモード光干渉導波路２
に挟まれた第２の連結導波路８ｂと前記第１の連結導波
路８ａの光路長を互いに異なる構成にしているので、周
知のマッハツェンダ干渉型光学素子と同様に、連結導波
路部８ａ，８ｂを伝播する光に位相差をつけ、光の干渉
作用を生じさせ、異なる波長の光信号を合分波すること
ができる。なお、この合分波する光の波長間隔は、連結
導波路部８ａと連結導波路部８ｂの光路長の差によって
決定される。

【００８６】本第５実施形態例の導波路型光カプラは、
上記第１実施形態例の導波路型光カプラを直列に配列し
て上記の如く接続して形成したものであるから、各マル
チモード光干渉導波路２による結合効率を設計通りの値
にすることができ、設計通りの光合分波機能を果たすこ
とができる優れたマッハツェンダ干渉計型の導波路型光
カプラとすることができる。

【００８７】図１４には、本発明に係る導波路型光カプ
ラの第６実施形態例の要部構成図が平面図により示され
ている。本第６実施形態例の導波路型光カプラは、上記
第５実施形態例の導波路型光カプラとほぼ同様に構成さ
れており、本第６実施形態例が上記第５実施形態例と異
なる特徴的なことは、狭幅直線導波路５と、マルチモー
ド光干渉導波路２との接続部にインターフェース導波路
部４を設けたことである。

【００８８】本第６実施形態例において、インターフェ
ース導波路部４は上記第３実施形態例に設けたインター
フェース導波路部４と同様に、マルチモード光干渉導波
路２側に向かうにつれて拡幅するテーパ形状の導波路で
ある。すなわち、本第６実施形態例の導波路型光カプラ
は、上記第３実施形態例の導波路型光カプラを２つ直列
に配列して形成したマッハツェンダ干渉計型の導波路型
光カプラである。

【００８９】本第６実施形態例は以上のように構成され
ており、上記第５実施形態例と同様の効果を奏すること
ができる。また、本第６実施形態例は、狭幅直線導波路
５とマルチモード光干渉導波路２との接続部にインター
フェース導波路部４を設けることにより、第５実施形態
例よりもさらに損失の小さい導波路型光カプラとするこ
とができる。

【００９０】なお、本第６実施形態例の導波路型光カプ
ラは、上記第３実施形態例の導波路型光カプラを直列に
接続して形成したが、上記第２〜第４実施形態例の導波
路型光カプラを適宜組み合わせて直列に接続して形成し
てもよい。すなわち、図１４において、インターフェー
ス導波路部４の形状を、例えば図６に示したような台形
状としてもよいし、例えば図１１に示したような直線状
としてもよい。このようにした場合も、上記第６実施形
態例と同様の効果を奏することができる。

【００９１】図１５には、本発明に係る導波路型光カプ
ラの第７実施形態例の要部構成図が平面図により示され
ている。本第７実施形態例の導波路型光カプラは、上記
第６実施形態例の導波路型光カプラとほぼ同様に構成さ
れており、第１の導波路型光カプラ７ａの第２の光出力
導波路３ｂの出射側に第２の導波路型光カプラ７ｂの第
２の光入力導波路１ｂを接続して第２の連結導波路８ｂ
としているが、本第７実施形態例においては、第２の連
結導波路８ｂと前記第１の連結導波路８ａの光路長を互
いにほぼ等しい長さにしている。

【００９２】そして、本第７実施形態例では、第１の連
結導波路８ａと第２の連結導波路８ｂの少なくとも一方
（ここでは両方）に、連結導波路の屈折率を変化させる
屈折率可変手段３０（３０ａ，３０ｂ）を設けている。
この屈折率可変手段３０は、本実施形態例では、金属薄
膜を蒸着することで形成した温度制御器により形成して
おり、熱光学（ＴＯ）効果により、第１と第２の連結導
波路８ａ，８ｂの屈折率を変化させることができるよう
になっている。

【００９３】本第７実施形態例においては、屈折率可変
手段３０ａ，３０ｂの少なくとも一方を駆動して第１と
第２の連結導波路８ａ，８ｂの一方または両方の屈折率
を変化させることにより、第１と第２の連結導波路８
ａ，８ｂの間に適宜、光路長差を発生させたり、光路長
差を無くしたりすることができる。

【００９４】本第７実施形態例において、第１と第２の
連結導波路８ａ，８ｂの屈折率が生じないとき（スイッ
チオフの時）には、第１の導波路型光カプラ７ａの第１
の光入力導波路１ａに入射された光は周知のマッハツェ
ンダ光干渉計型素子と同様に、第２の導波路型光カプラ
７ｂの第２の光出力導波路３ｂからのみ出力される。

【００９５】一方、第１の連結導波路８ａと第２の連結
導波路８ｂとの間にπの位相差、すなわち、入力光波長
の２分の１の光路長差を発生させるように、第１の連結
導波路８ａと第２の連結導波路８ｂの少なくとも一方に
取り付けられた屈折率可変手段３０によって、第１と第
２の連結導波路８ａ，８ｂの屈折率を生じさせたとき
（スイッチオンの時）には、第１の導波路型光カプラ７
ａの第１の光入力導波路１ａに入射された光は、第２の
導波路型光カプラ７ｂの第１の光出力導波路３ａからの
み出力される。

【００９６】同様に、第１の導波路型光カプラ７ａの第
２の光入力導波路１ｂに入射された光は第１と第２の連
結導波路８ａ，８ｂの屈折率が生じないとき（スイッチ
オフの時）には、第２の導波路型光カプラ７ｂの第１の
光出力導波路３ａからのみ出力され、第１と第２の連結
導波路８ａ，８ｂの屈折率が生じているとき（スイッチ
オフの時）には、第２の導波路型光カプラ７ｂの第２の
光出力導波路３ｂからのみ出力される。

【００９７】このように、本第７実施形態例の導波路型
光カプラは、屈折率可変手段３０の動作を可変すること
により、光スイッチとしての機能を果たすことができ
る。そして、本第７実施形態例は、上記第３実施形態例
の導波路型光カプラを直列に配列して上記の如く接続し
て形成したものであるから、各マルチモード光干渉導波
路２による結合効率を設計通りの値にすることができ、
設計通りの光スイッチ機能を果たすことができる優れた
マッハツェンダ干渉計型の導波路型光カプラとすること
ができる。

【００９８】図１６には、本発明に係る光合分波器の第
１実施形態例が示されている。本実施形態例の光合分波
器は、上記第５実施形態例の導波路型光カプラと同様に
構成された導波路型光カプラ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを設けて
形成されている。

【００９９】本第１実施形態例の光合分波器は、導波路
型光カプラ７Ａ，７Ｂを複数（ここでは２つ）並設して
第１段の導波路型光カプラユニット９Ａを形成し、該第
１段の導波路型光カプラユニット９Ａの後段に、前記導
波路型光カプラ７Ｃを１つ以上（ここでは１つ）並設し
てなる第２段の導波路型光カプラユニット９Ｂを設けて
いる。

【０１００】そして、本第１実施形態例の光合分波器
は、前記第１段の導波路型光カプラユニット９Ａの１対
（ここでは、導波路型光カプラ７Ａの出力と導波路型光
カプラ７Ｂ）ずつの光出力を第２段の導波路型光カプラ
ユニット９Ｂの導波路型光カプラ７Ｃにより合波すると
いう如く、導波路型光カプラ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを複数段
（ここでは２段）に接続して前段の対の導波路型光カプ
ラの光出力を後段の導波路型光カプラで合波する構成と
した。

【０１０１】本第１実施形態例の光合分波器は、以上の
ように構成されており、例えば図１６に示すように、導
波路型光カプラ７Ａの第１の光入力導波路１ａから波長
λ１の光を入射し、導波路型光カプラ７Ａの第２の光入
力導波路１ｂから波長λ２の光を入射すると、波長λ１
の光と波長λ２の光が導波路型光カプラ７Ａで合波され
てその第２の光出力導波路３ｂから出射される。

【０１０２】また、導波路型光カプラ７Ｂの第１の光入
力導波路１ａから波長λ３の光を入射し、導波路型光カ
プラ７Ｂの第２の光入力導波路１ｂから波長λ４の光を
入射すると、波長λ３の光と波長λ４の光が導波路型光
カプラ７Ｂで合波されてその第１の光出力導波路３ａか
ら出射される。

【０１０３】そして、前記導波路型光カプラ７Ａの第２
の光出力導波路３ｂから出射された波長λ１の光と波長
λ２の光は、導波路型光カプラ７Ｃの第１の光入力導波
路１ａから導波路型光カプラ７Ｃに入射し、前記導波路
型光カプラ７Ｂの第１の光出力導波路３ａから出射され
た波長λ３の光と波長λ４の光は、導波路型光カプラ７
Ｃの第２の光入力導波路１ｂから導波路型光カプラ７Ｃ
に入射し、導波路型光カプラ７Ｃによって合波されて、
導波路型光カプラ７Ｃの第２の光出力導波路３ｂから出
射される。

【０１０４】また、本実施形態例の光合分波器は、相反
性を有する回路であり、図１６とは逆に、導波路型光カ
プラ７Ｃの第２の出入力導波路３ｂから波長λ１、λ
２、λ３、λ４の光を入射すると、これらの光は導波路
型光カプラ７Ｃにより分波され、波長λ１とλ２の光は
導波路型光カプラ７Ｃの第１の光入力導波路１ａから出
射され、導波路型光カプラ７Ａの第２の光出力導波路３
ｂに入射する。また、波長λ３とλ４の光は導波路型光
カプラ７Ｃの第２の光入力導波路１ｂから出射され、導
波路型光カプラ７Ｂの第１の光出力導波路３ａに入射す
る。

【０１０５】そして、波長λ１の光と波長λ２の光は導
波路型光カプラ７Ａで分波されてそれぞれ、導波路型光
カプラ７Ａの第１、第２の光入力導波路１ａ，１ｂから
出射される。また、波長λ３の光と波長λ４の光は導波
路型光カプラ７Ｂで分波されてそれぞれ、導波路型光カ
プラ７Ｂの第１、第２の光入力導波路１ａ，１ｂから出
射される。

【０１０６】本第１実施形態例の光合分波器は、上記第
１実施形態例と同様の導波路型光カプラ７Ａ，７Ｂ，７
Ｃを複数段接続して形成したものであるから、各導波路
型光カプラ７Ａ，７Ｂ，７Ｃの各マルチモード光干渉導
波路２による結合効率を設計通りの値にすることがで
き、設計通りの光合分波機能を果たすことができる優れ
た光合分波器とすることができる。

【０１０７】図１７には、本発明に係る光合分波器の第
２実施形態例が示されている。本第２実施形態例の光合
分波器は上記第１実施形態例の光合分波器とほぼ同様に
構成されており、本第２実施形態例の光合分波器が上記
第１実施形態例の光合分波器と異なる特徴的なことは、
マルチモード光干渉導波路２と直線狭幅導波路５との間
にインターフェース導波路部４を設けたことである。

【０１０８】なお、同図では、インターフェース導波路
部４はマルチモード光干渉導波路２側に向かうにつれて
拡幅するテーパ形状の導波路としているが、インターフ
ェース導波路部４の形状は特に限定されるものでなく適
宜設定されるものであり、台形状としてもよいし、図１
１に示したような直線状としてもよい。

【０１０９】本第２実施形態例の光合分波器は、以上の
ように構成されており、本第２実施形態例の光合分波器
も上記第１実施形態例の光合分波器と同様の効果を奏す
ることができ、さらに、本第２実施形態例は、インター
フェース導波路部４を設けることにより、より損失の小
さい光合分波器とすることができる。

【０１１０】なお、本発明は上記各実施形態例に限定さ
れることはなく、様々な実施の態様を採り得る。上記各
実施形態例の導波路型光カプラは、光入力導波路１は１
本の第１の光入力導波路１ａと１本の第２の光入力導波
路１ｂを並設し、光出力導波路３は１本の第１の光出力
導波路３ａと１本の第２の光出力導波路３ｂを並設した
が、光入力導波路１や光出力導波路３の本数は特に限定
されるものでなく適宜設定されるものであり、光入力導
波路１、光出力導波路３は、それぞれ、１本以上の適宜
の数並設されるものである。

【０１１１】例えば図１８には、１本の光入力導波路１
を設け、３本の光出力導波路３（３ａ，３ｂ，３ｃ）を
並設して形成した導波路型光カプラの構成例が示されて
いる。同図において、光入力導波路１およびそれぞれの
光出力導波路３（３ａ，３ｂ，３ｃ）と、マルチモード
光干渉導波路２との間には上記各実施形態例の導波路型
光カプラと同様の狭幅直線導波路５が介設され、また、
狭幅直線導波路５とマルチモード光干渉導波路２との間
には、テーパ状の導波路から成るインターフェース導波
路部４が設けられている。

【０１１２】同図に示す導波路型光カプラは、例えば光
入力導波路１ａから入射した光を、第１、第２、第３の
光出力導波路３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれから、設定し
た設定光強度で分岐できる光スプリッタとしての機能を
果たすことができるものであり、狭幅直線導波路５とイ
ンターフェース導波路部４を形成することにより、設計
通りの光スプリッティング機能を果たせる、低損失の優
れた導波路型光カプラを実現できる。

【０１１３】なお、図１８において、インターフェース
導波路部４をテーパ状の導波路とする代わりに、台形状
導波路としてもよいし、図１１に示したような直線状の
導波路としてもよい。また、インターフェース導波路部
４を省略した場合も、設計通りの光スプリッティング機
能を果たすことができる。

【０１１４】さらに、上記各実施形態例では、導波路型
光カプラを形成する２本の光入力導波路１ａ，１ｂとマ
ルチモード光干渉導波路２の間と、２本の光出力導波路
３ａ，３ｂとマルチモード光干渉導波路２の間の両方
に、対応する光入力導波路１ａ，１ｂまたは光出力導波
路３ａ，３ｂの幅よりも狭幅の狭幅直線導波路５を介設
したが、本発明の導波路型光カプラは、１本以上の光入
力導波路１とマルチモード光干渉導波路２の間と、１本
以上の光出力導波路３とマルチモード光干渉導波路２の
間の少なくとも一方に上記狭幅直線導波路５を介設すれ
ばよい。

【０１１５】さらに、上記実施形態例の光合分波器は、
図１３、図１４に示した第６、第７実施形態例と同様の
マッハツェンダ干渉計型の導波路型光カプラを複数段接
続したモジュールとしたが、本発明の光合分波器は必ず
しもマッハツェンダ干渉計型の導波路型光カプラを複数
段接続して形成するとは限らず、第１〜第５実施形態例
の導波路型光カプラを複数並設したり直列に接続したり
して形成してもよい。

【０１１６】さらに、本発明において、導波路型光カプ
ラのマルチモード光干渉導波路による結合効率は上記各
実施形態例のように５０％とするとは限らず、適宜設定
されるものである。

【０１１７】さらに、上記実施形態例では、導波路型光
カプラを石英系光導波路により形成したが、本発明の導
波路型光カプラは必ずしも石英系光導波路により形成す
るとは限らない。すなわち、本発明の導波路型光カプラ
は、ＩｎＰ等の半導体導波路やポリイミド導波路等、適
宜の光導波路構成材料により形成されるものであり、こ
れらの光導波路構成材料により形成した場合も上記各実
施形態例と同様の効果を奏することができる。

【０１１８】さらに、本発明の導波路型光カプラおよび
導波路型光カプラを用いた光合分波器の作製方法や寸法
構造、ドープするドーパントの種類等は特に限定される
ものでなく適宜設定されるものである。

【０１１９】

【発明の効果】本発明の導波路型光カプラによれば、例
えば光入力導波路の出射側に狭幅直線導波路を設け、こ
の狭幅直線導波路の幅方向中心位置をマルチモード光干
渉導波路の設定位置に形成することにより、マルチモー
ド光干渉導波路に入射する光のパワー中心を前記設定位
置に合わせて入射させることができ、かつ、その光のビ
ームプロファイルは歪みの無いものとすることができ
る。

【０１２０】したがって、本発明の導波路型光カプラ
は、光信号の光入力導波路への入射位置が多少ずれて
も、マルチモード光干渉導波路による結合効率を設定通
りの安定した値とすることができる。

【０１２１】また、本発明の導波路型光カプラは相反性
を有する光回路であるため、上記狭幅直線導波路を光出
力導波路の入射側に設けて光出力導波路側から光を入射
する場合も同様の効果を奏することができる。

【０１２２】さらに、本発明の導波路型光カプラにおい
て、マルチモード光干渉導波路に接続されている導波路
とマルチモード光干渉導波路との接続部にはマルチモー
ド光干渉導波路に入力する光のスポットサイズを拡大す
るインターフェース導波路部が形成されている構成によ
れば、低損失で、かつ、マルチモード光干渉導波路の作
製誤差の影響も受けにくい導波路型光カプラとすること
ができる。

【０１２３】また、本発明において、インターフェース
導波路部は、インターフェース導波路部の一端側に接続
されている導波路よりも広幅で、かつ、前記インターフ
ェース導波路部の他端側に接続されているマルチモード
光干渉導波路側に向かうにつれて拡幅する台形状導波路
や、マルチモード光干渉導波路側に向かうにつれて拡幅
するテーパ形状の導波路、インターフェース導波路部の
一端側に接続されている導波路より広幅で、かつ、前記
インターフェース導波路部の他端側に接続されているマ
ルチモード光干渉導波路より狭幅の直線状の導波路等と
することにより、容易に導波路型光カプラを形成でき、
かつ、的確に上記効果を奏することができる。

【０１２４】さらに、本発明において、光入力導波路と
光出力導波路と狭幅直線導波路は、それぞれシングルモ
ード条件を満たしている構成によれば、光の伝送を的確
に行なうことができる。

【０１２５】さらに、光入力導波路は１本の第１の光入
力導波路と１本の第２の光入力導波路を並設して成り、
光出力導波路は１本の第１の光出力導波路と１本の第２
の光出力導波路を並設して成る本発明の導波路型光カプ
ラによれば、例えば光入力導波路から入射された光を設
定結合効率で分岐して２本の光出力導波路から出射した
り、２本の光出力導波路から入射した光を設定結合効率
で合波して１本の光入力導波路から出射したりする機能
を正確に発揮できる導波路型光カプラとすることができ
る。

【０１２６】さらに、本発明において、光入力導波路と
光出力導波路を２本ずつ並設した導波路型光カプラを２
つ直列に配列して成る導波路型光カプラによれば、直列
接続した導波路型光カプラのそれぞれのマルチモード光
干渉導波路による結合効率を設計通りの値にすることが
でき、設計通りの光合分波機能を果たすことができる優
れたマッハツェンダ干渉計型の導波路型光カプラとする
ことができる。

【０１２７】さらに、本発明において、光入力導波路と
光出力導波路を２本ずつ並設した導波路型光カプラを２
つ直列に配列して成り、かつ、直列接続した導波路型光
カプラの第１の連結導波路と第２の連結導波路の少なく
とも一方に連結導波路の屈折率を変化させる屈折率可変
手段を設けた導波路型光カプラによれば、直列接続した
導波路型光カプラのそれぞれのマルチモード光干渉導波
路による結合効率を設計通りの値にすることができると
共に、設計通りの光スイッチング機能を果たすことがで
きる優れたマッハツェンダ干渉計型の導波路型光カプラ
とすることができる。

【０１２８】さらに、本発明の光合分波器によれば、上
記本発明の導波路型光カプラを複数配列して形成したも
のであるから、それぞれのマルチモード光干渉導波路に
よる結合効率を設計通りの値にすることができ、設計通
りの光合分波機能や光合分岐機能を発揮できる光合分波
器とすることができる。

【０１２９】さらに、本発明の光合分波器において、マ
ッハツェンダ干渉計型の導波路型光カプラを複数段に接
続して前段の対の導波路型光カプラの光出力を後段の導
波路型光カプラで合波または分波する機能を有する構成
の光合分波器によれば、設計通りに効率的に光合分波機
能を果たすことができる優れた光合分波器とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る導波路型光カプラの第１実施形態
例を示す要部構成図である。

【図２】上記第１実施形態例の導波路型光カプラにおけ
るマルチモード光干渉導波路の入射端での光ビームプロ
ファイル測定結果を示すグラフである。

【図３】上記第１実施形態例における狭幅直線導波路の
作用をＢＰＭシミュレーションにより検証するために用
いた光回路パターンの説明図である。

【図４】図３の回路の狭幅直線導波路幅と、光入力導波
路に軸ずれ光を入射したときの狭幅直線導波路からの出
射光の設定値からのずれ量との関係を示すグラフであ
る。

【図５】図３の回路の狭幅直線導波路長と、光入力導波
路に軸ずれ光を入射したときの狭幅直線導波路からの出
射光の設定値からのずれ量との関係を示すグラフであ
る。

【図６】本発明に係る導波路型光カプラの第２実施形態
例を示す要部構成図（ａ）と、この実施形態例に設けら
れるインターフェース導波路部の説明図（ｂ）である。

【図７】上記第２実施形態例の導波路型光カプラにおけ
るマルチモード光干渉導波路の入射端での光ビームプロ
ファイル測定結果を示すグラフである。

【図８】本発明に係る導波路型光カプラの第３実施形態
例を示す要部構成図である。

【図９】上記第３実施形態例の導波路型光カプラにおけ
るマルチモード光干渉導波路の入射端での光ビームプロ
ファイル測定結果を示すグラフである。

【図１０】上記第３実施形態例の導波路型光カプラにお
ける特性を狭幅直線導波路を設けない構成の導波路型光
カプラの特性と比較して示すグラフである。

【図１１】本発明に係る導波路型光カプラの第４実施形
態例を示す要部構成図である。

【図１２】上記第４実施形態例の導波路型光カプラにお
けるマルチモード光干渉導波路の入射端での光ビームプ
ロファイル測定結果を示すグラフである。

【図１３】本発明に係る導波路型光カプラの第５実施形
態例を示す要部構成図である。

【図１４】本発明に係る導波路型光カプラの第６実施形
態例を示す要部構成図である。

【図１５】本発明に係る導波路型光カプラの第７実施形
態例を示す要部構成図である。

【図１６】本発明に係る光合分波器の第１実施形態例を
示す要部構成図である。

【図１７】本発明に係る光合分波器の第２実施形態例を
示す要部構成図である。

【図１８】本発明に係る導波路型光カプラの他の実施形
態例を示す要部構成図である。

【図１９】従来の導波路型光カプラの一例を示す説明図
である。

【図２０】従来の導波路型光カプラにおけるマルチモー
ド光干渉導波路の入射端での光ビームプロファイル測定
結果を示すグラフである。

【図２１】従来の導波路型光カプラにおける入射光の軸
ずれの有無によって異なるビームプロファイル形状を示
す説明図である。

【図２２】従来の導波路型光カプラの別の例を示す説明
図である。

【図２３】図２２に示した導波路型光カプラにおけるマ
ルチモード光干渉導波路の入射端での光ビームプロファ
イル測定結果を示すグラフである。

【符号の説明】 １，１ａ，１ｂ 光入力導波路 ２ マルチモード光干渉導波路 ３，３ａ，３ｂ 光出力導波路 ４ インターフェース導波路部 ５ 狭幅直線導波路 ７ａ，７ｂ，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 導波路型光カプラ ８ａ，８ｂ 連結導波路 ９Ａ，９Ｂ 導波路型光カプラユニット １０ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏原 一久 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA12 LA11 LA18 PA22 PA24 QA04

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本以上の並設された光入力導波路と、
   該光入力導波路の出射側に設けられたマルチモード光干
   渉導波路と、該マルチモード光干渉導波路の出射側に１
   本以上の並設された光出力導波路とを有し、前記マルチ
   モード光干渉導波路は前記光入力導波路および前記光出
   力導波路よりも幅広と成しており、１本以上の光入力導
   波路とマルチモード光干渉導波路の間と、１本以上の光
   出力導波路とマルチモード光干渉導波路の間の少なくと
   も一方には、対応する光入力導波路または光出力導波路
   の幅よりも狭幅の狭幅直線導波路が介設されていること
   を特徴とする導波路型光カプラ。
2. 【請求項２】 マルチモード光干渉導波路に接続されて
   いる導波路とマルチモード光干渉導波路との接続部には
   マルチモード光干渉導波路に入力する光のスポットサイ
   ズを拡大するインターフェース導波路部が形成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の導波路型光カプラ。
3. 【請求項３】 インターフェース導波路部は該インター
   フェース導波路部の一端側に接続されている導波路より
   も広幅で、かつ、前記インターフェース導波路部の他端
   側に接続されているマルチモード光干渉導波路側に向か
   うにつれて拡幅する台形状導波路としたことを特徴とす
   る請求項２記載の導波路型光カプラ。
4. 【請求項４】 インターフェース導波路部はマルチモー
   ド光干渉導波路側に向かうにつれて拡幅するテーパ形状
   の導波路としたことを特徴とする請求項２記載の導波路
   型光カプラ。
5. 【請求項５】 インターフェース導波路部は該インター
   フェース導波路部の一端側に接続されている導波路より
   広幅で、かつ、前記インターフェース導波路部の他端側
   に接続されているマルチモード光干渉導波路より狭幅の
   直線状の導波路としたことを特徴とする請求項２記載の
   導波路型光カプラ。
6. 【請求項６】 光入力導波路と光出力導波路と狭幅直線
   導波路は、それぞれシングルモード条件を満たしている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つ
   に記載の導波路型光カプラ。
7. 【請求項７】 光入力導波路は１本の第１の光入力導波
   路と１本の第２の光入力導波路を並設して成り、光出力
   導波路は１本の第１の光出力導波路と１本の第２の光出
   力導波路を並設して成ることを特徴とする請求項１乃至
   請求項６のいずれか一つに記載の導波路型光カプラ。
8. 【請求項８】 請求項７記載の導波路型光カプラを２つ
   直列に配列し、一方の導波路型光カプラを第１の導波路
   型光カプラとして他方の導波路型光カプラを第２の導波
   路型光カプラとし、前記第１の導波路型光カプラの第１
   の光出力導波路の出射側に前記第２の導波路型光カプラ
   の第１の光入力導波路を接続して第１の連結導波路と
   し、前記第１の導波路型光カプラの第２の光出力導波路
   の出射側に前記第２の導波路型光カプラの第２の光入力
   導波路を接続して第２の連結導波路とし、該第２の連結
   導波路と前記第１の連結導波路の光路長を互いに異なる
   構成にしたことを特徴とする導波路型光カプラ。
9. 【請求項９】 請求項７記載の導波路型光カプラを２つ
   直列に配列し、一方の導波路型光カプラを第１の導波路
   型光カプラとして他方の導波路型光カプラを第２の導波
   路型光カプラとし、前記第１の導波路型光カプラの第１
   の光出力導波路の出射側に前記第２の導波路型光カプラ
   の第１の光入力導波路を接続して第１の連結導波路と
   し、前記第１の導波路型光カプラの第２の光出力導波路
   の出射側に前記第２の導波路型光カプラの第２の光入力
   導波路を接続して第２の連結導波路とし、前記第１の連
   結導波路と前記第２の連結導波路の少なくとも一方に連
   結導波路の屈折率を変化させる屈折率可変手段を設けた
   ことを特徴とする導波路型光カプラ。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれか一つ
    に記載の導波路型光カプラを複数配列して形成したこと
    を特徴とする光合分波器。
11. 【請求項１１】 請求項８または請求項９記載の導波路
    型光カプラを複数並設して第１段の導波路型光カプラユ
    ニットを形成し、該第１段の導波路型光カプラユニット
    の後段に、前記導波路型光カプラを１つ以上並設してな
    る第２段の導波路型光カプラユニットを設け、前記第１
    段の導波路型光カプラユニットの１対ずつの導波路型光
    カプラの出力を前記第２段の導波路型光カプラユニット
    の導波路型光カプラにより合波または分波するという如
    く、前記導波路型光カプラを複数段に接続して前段の対
    の導波路型光カプラの光出力を後段の導波路型光カプラ
    で合波または分波する機能を有する構成としたことを特
    徴とする光合分波器。