JP2002341165A - 光波長合分波器およびその使用方法 - Google Patents

光波長合分波器およびその使用方法

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waveguide
optical waveguide
demultiplexer
wavelength
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Tsuneaki Saito
恒聡 斎藤
Kanji Tanaka
完二 田中
Kazuhisa Kashiwabara
一久 柏原
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の波長の光を低クロストークで分波する
ことができる小型で量産性の良好な光波長合分波器およ
びその使用方法を提供する。 【解決手段】 第１の光導波路３と、該第１の光導波路
３と並設された第２の光導波路４とを有し、第１の光導
波路３と第２の光導波路４を近接させて成る方向性結合
部１，２を光導波路長手方向に間隔を介して複数配設
し、隣り合う方向性結合部１，２に挟まれた第１の光導
波路３と第２の光導波路５は互いに異なる長さとしたマ
ッハツェンダ光干渉計型の光合分波回路８（８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ）を少なくとも１段以上接続して形成して最終
段に少なくとも２つ以上の光出力導波路６（６ａ〜６
ｄ）を設ける。それぞれの最終段の光出力導波路６（６
ａ〜６ｄ）に、それぞれの光出力導波路６（６ａ〜６
ｄ）に対応させて定めた設定波長光を透過する光透過フ
ィルタ７（７ａ〜７ｄ）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等で用いら
れる光合分波器およびその使用方法に関するものであ
る。
【０００２】
【背景技術】近年、光通信においては、その伝送容量を
飛躍的に増加させる方法として、波長分割多重（Wavele
ngth Division Multiplexing (WDM)）伝送技術の検討
が盛んに行なわれている。波長分割多重伝送技術は、１
本の光ファイバに異なる波長の光信号を複数多重して伝
送するため、伝送容量を波長多重分だけ拡大できるもの
であり、伝送容量を効率的に増加させることが可能であ
る。最近では、長距離伝送用として１００以上の波長を
使用した波長分割多重伝送システムが実現されている。
【０００３】また、その一方で、メトロポリタンやアク
セス系といった小規模なネットワークにも波長分割多重
伝送システムが適用されており、このような波長分割多
重伝送システムに適用する光部品として、より安価な光
部品が求められている。
【０００４】波長分割多重伝送システムにおいて重要な
役割を担う光部品の１つに光波長合分波器がある。光波
長合分波器は光波長合波器と光波長分波器を総称したも
ので、多くの光波長合波器と光波長分波器はもう一方の
機能を併せ持っている。
【０００５】光波長合分波器は様々な構成のものがあ
り、例えば光導波路型の光波長合分波器、光ファイバ型
の光波長合分波器、薄膜フィルタの透過反射特性を利用
したバルク型の光波長合分波器等、様々な光波長合分波
器が実用化されている。
【０００６】なかでも光導波路型の光波長合分波器は、
半導体分野で培われた高精度なパターン化技術を適用で
きるために、設計性が良好である。また、光導波路型の
光波長合分波器は、多数枚の基板上にガラス膜を一括成
膜する技術を適用できる等、量産性にも優れている。光
導波路型の光波長合分波器として、例えばアレイ導波路
型回折格子やマッハツェンダ光干渉計（MZI：Mach-Zehn
der Interferometer）型等の光波長合分波器が実用化さ
れている。
【０００７】上記マッハツェンダ光干渉計型の光波長合
分波器は、例えば特開昭６１―８０１０９号に記載され
ているように、製造ばらつきに強く、低損失で波長を合
分波できることがよく知られている。
【０００８】マッハツェンダ光干渉計型の光波長合分波
器は、例えば図８に示すようなマッハツェンダ光干渉計
型の光合分波回路８を有している。この光合分波回路８
は、第１の光導波路３と、該第１の光導波路３と並設さ
れた第２の光導波路４とを有し、前記第１の光導波路３
と前記第２の光導波路４を近接させて成る２つの方向性
結合部１，２を光導波路長手方向に間隔を介して配設し
て形成されている。方向性結合部１と方向性結合部２に
挟まれた第１の光導波路３と第２の光導波路４の長さを
互いに異なる長さと成している。
【０００９】なお、マッハツェンダ光干渉計型の光合分
波回路８において、一般に、前記第１の光導波路３の入
射側１３から入力されて該第１の光導波路３の出射側２
３から出力される光の経路または、前記第２の光導波路
４の入射側１４から入力されて該第２の光導波路４の出
射側２４から出力される光の経路はスルーポートと呼ば
れている。図８では波長λ１がスルーポートを通って伝
搬している。
【００１０】また、マッハツェンダ光干渉計型の光合分
波回路８において、第１の光導波路３の入射側１３から
入力されて第２の光導波路４の出射側２４から出力され
る光の経路または、前記第２の光導波路４の入射側１４
から入力されて前記第１の光導波路１の出射側２３から
出力される光の経路はクロスポートと呼ばれている。図
８では波長λ２がクロスポートを通って伝搬している。
【００１１】光合分波器８において、第１の方向性結合
部１と第２の方向性結合部２に挟まれた第１の光導波路
３と第２の光導波路４の長さの差ΔＬと、第１および第
２の光導波路３，４の有効屈折率ｎとの積（ｎ・ΔＬ）
を、次式（１）〜（３）を満たすように適宜設定するこ
とにより、光合分波回路８によって異なる波長の光の合
波や分波が行われる。
【００１２】 ΔＬ＝λ１・λ２／（２ｎ・Δλ）・・・・・（１）
【００１３】ｎ・ΔＬ＝λ２・Ｎ・・・・・（２）
【００１４】 ｎ・ΔＬ＝λ１・（Ｎ±０．５）・・・・・（３）
【００１５】なお、Δλ＝｜λ２−λ１｜であり、λ１
とλ２の大小関係は規定されない。また、Ｎは１以上の
整数である。ΔＬは異なる整数Ｎに対して複数決定する
ことができるので、前記スルーポートおよび前記クロス
ポートの透過波長特性は周期的になり、例えば図９に示
すように、特性線ａに示すスルーポートの波長周期と特
性線ｂに示すクロスポートの波長周期は互い違いにな
る。
【００１６】また、それぞれのポートにおいて、同図に
示すように、隣り合う透過波長の間隔（透過波長周期）
｛λ（Ｎ）−λ（Ｎ＋１）｝はＦＳＲ（Free Spectrum
Range；自由スペクトル領域）と呼ばれる。
【００１７】図８に示した光合分波回路８において、例
えばλ１＝１５４９ｎｍとλ２＝１５５１ｎｍの２つの
波長の信号光を合波または分波する場合、第１の方向性
結合部１および第２の方向性結合部２は、いずれも、波
長λ１、λ２の両信号光に対して５０％（例えば５０±
１％以内）のパワー結合比を有するように設計される。
【００１８】また、ｎ＝１．４５程度の石英系光導波路
の場合、波長λ１＝１５４９ｎｍ、波長λ２＝１５５１
ｎｍの場合には、ΔＬ＝４１７μｍとすれば式（１）〜
（３）を同時に満たすことができる。
【００１９】図８に示した光合分波回路８において、上
記のように方向性結合部１，２の波長λ１とλ２に対す
るパワー結合比や、ΔＬの大きさを形成することによ
り、例えば第１と第２の光導波路３，４のいずれか一方
側から波長λ１とλ２の光を同時に入力したときに、こ
れらの波長の光をそれぞれ第１と第２の光導波路３，４
から別々に出力することができる。また、その逆に、第
１の光導波路３と第２の光導波路４にそれぞれ波長λ１
とλ２の光を入力すれば、これらの波長の光を合波して
出力することができる。
【００２０】また、例えば図１０に示すように、上記Ｆ
ＳＲのことなるマッハツェンダ光干渉計型の光合分波回
路８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）を複数段（ここでは２段）接
続した回路を基板上に形成して光波長合分波器とする
と、より多数の光信号を合分波可能な光波長合分波器を
実現することができる。
【００２１】同図に示す光波長合分波器において、波長
λ１とλ３の光は光合分波回路８（８Ｂ）により合波さ
れて光合分波回路８（８Ａ）側に伝搬し、波長λ４とλ
２の光は光合分波回路８（８Ｃ）により合波されて光合
分波回路８（８Ａ）側に伝搬する。そして、光合分波回
路８（８Ａ）は波長λ３、λ１、λ４、λ２の光を合波
して光出力導波路６から出力する。
【００２２】このように、図１０に示す光波長合分波器
は、波長λ１、λ２、λ３、λ４の４波長を合波する光
波長合波器として機能するものである。第１段の光合分
波回路８（８Ｂ，８Ｃ）のＦＳＲを１６００ＧＨｚと
し、第２段の光合分波回路８（８Ａ）のＦＳＲを８００
ＧＨｚとして各光合分波回路８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）を
形成すると、光波長合分波器は、４００ＧＨｚ間隔（１
５５０ｎｍ帯で約３．２ｎｍ）の波長λ１、λ２、λ
３、λ４の光を合波することができる。
【００２３】図１１には、図１０に示した光波長合分波
器の光入力導波路５ａから入射して光出力導波路６から
出射する光の光透過波長特性が示されている。また、図
１２の特性線ａ、ｂ、ｃ、ｄには、それぞれ、図１０に
示した光波長合分波器の各光入力導波路５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄからそれぞれ入射して光出力導波路６から出射
する光の光透過波長特性が示されている。
【００２４】これらの図に示されるように、図１０に示
した光波長合分波器において各波長λ１、λ２、λ３、
λ４の４波長を合波する場合、各光透過中心波長の挿入
損失は１ｄＢ程度で非常に小さく、優れた光合波特性を
有している。
【００２５】また、この光波長合分波器のチップサイズ
は約５ｍｍ×５０ｍｍで非常に小さいことからコストパ
フォーマンスに優れ、前記メトロポリタンやアクセス等
の少ないチャンネル数の波長分割多重伝送システムにお
ける光波長合分波器として有望である。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示した光波長合分波器を、複数の波長の光を持った波
長多重光からそれぞれの波長の光を分波する光波長分波
器として使用する場合、他のチャンネルの光の混入（ク
ロストーク）が、波長分波器に要求される値よりも大き
くなってしまうといった問題があった。
【００２７】すなわち、上記クロストークに相当する値
は、例えば、図１１のＢ、Ｃに示す値であり、Ｂ＝約−
１０ｄＢ、Ｃ＝約−２０ｄＢとなっており、光波長分波
器に要求されるクロストークは−３０ｄＢ程度であるこ
とから、Ｂ、Ｃの値は、いずれもクロストークの要求値
に比べて非常に大きい。
【００２８】なお、図１３には、図１０に示した光波長
合分波器を反転させて光分波用に使用する光波長合分波
器の例が示されているが、同図に示す光波長合分波器の
ように、上記マッハツェンダ光干渉計型の光合分波回路
８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）を複数段接続した光波長合分波
器を波長分波器として使用することは実用上困難であっ
た。
【００２９】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、複数の波長の光を低
クロストークで分波することができる小型で量産性の良
好な光波長合分波器およびその使用方法を提供すること
にある。
【００３０】
【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の発明の光波長合
分波器は、第１の光導波路と、該第１の光導波路と並設
された第２の光導波路とを有し、前記第１の光導波路と
前記第２の光導波路を近接させて成る方向性結合部を光
導波路長手方向に間隔を介して複数配設し、隣り合う方
向性結合部に挟まれた第１の光導波路と第２の光導波路
は互いに異なる長さとしたマッハツェンダ光干渉計型の
光合分波回路を少なくとも１段以上接続して形成されて
最終段に少なくとも２つ以上の光出力導波路を有し、そ
れぞれの最終段の光出力導波路に、それぞれの光出力導
波路に対応させて定めた設定波長光を透過する光透過フ
ィルタが設けられている構成をもって課題を解決する手
段としている。
【００３１】また、第２の発明の光波長合分波器は、上
記第１の発明の構成に加え、前記光透過フィルタは多層
膜フィルタとした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３の発明の光波長合分波器は、
上記第１または第２の発明の構成に加え、前記光合分波
回路は基板上に形成されており、該基板に光出力導波路
を横切る方向のスリット溝が形成され、該スリット溝に
光透過フィルタを挿入した構成をもって課題を解決する
手段としている。
【００３３】さらに、第４の発明の光波長合分波器は、
上記第３の発明の構成に加え、少なくとも２つのそれぞ
れの光出力導波路とスリット溝との交差角度を互いに異
なる角度とし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５の発明の光波長合分波器は、
上記第１の発明の構成に加え、前記光透過フィルタは屈
折率の異なる領域を周期的に形成した格子状の波長フィ
ルタと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６の発明の光波長合分波器は、
上記第１乃至第５のいずれか一つの発明の構成に加え、
前記方向性結合部の少なくとも１つの代わりにマルチモ
ード光干渉導波路を設けた構成をもって課題を解決する
手段としている。
【００３６】さらに、第７の発明の光波長合分波器の使
用方法は、第１の光導波路と、該第１の光導波路と並設
された第２の光導波路とを有し、前記第１の光導波路と
前記第２の光導波路を近接させて成る方向性結合部を光
導波路長手方向に間隔を介して複数配設し、隣り合う方
向性結合部に挟まれた第１の光導波路と第２の光導波路
は互いに異なる長さとしたマッハツェンダ光干渉計型の
光合分波回路を少なくとも１段以上接続して形成されて
最終段に少なくとも２つ以上の光出力導波路を有する光
波長合分波器のそれぞれの最終段の光出力導波路に、そ
れぞれの光出力導波路に対応させて定めた設定波長光を
透過する光透過フィルタを設け、１本の光入力導波路か
ら入力した互いに異なる複数の波長の光をそれぞれの最
終段の光出力導波路に対応した各信号光波長に分波する
構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３７】さらに、第８の発明の光波長合分波器の使
用方法は、第１の光導波路と、該第１の光導波路と並設
された第２の光導波路とを有し、前記第１の光導波路と
前記第２の光導波路を近接させて成る方向性結合部を光
導波路長手方向に間隔を介して複数配設し、隣り合う方
向性結合部に挟まれた第１の光導波路と第２の光導波路
は互いに異なる長さとしたマッハツェンダ光干渉計型の
光合分波回路を少なくとも１段以上接続して形成されて
最終段に少なくとも２つ以上の光出力導波路を有する光
波長合分波器のそれぞれの最終段の光出力導波路に、そ
れぞれの光出力導波路に対応させて定めた設定波長光を
透過する光透過フィルタを設け、最終段のそれぞれの光
出力導波路から入力されて対応する光透過フィルタを通
った設定波長光を合波して第１段の光入力導波路から出
力する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３８】上記構成の本発明の光波長合分波器は、マ
ッハツェンダ光干渉計型の光合分波回路を少なくとも１
段以上接続して形成されて最終段に少なくとも２つ以上
の光出力導波路を有する回路のそれぞれの最終段の光出
力導波路に、それぞれの光出力導波路に対応させて定め
た設定波長光を透過する光透過フィルタ（バンドパスフ
ィルタ）が設けられているので、光入力導波路から入力
した互いに異なる複数の波長の光を、それぞれの最終段
の光出力導波路に対応した各信号光波長に低クロストー
クで分波することができる。
【００３９】また、本発明の光波長合分波器は、上記の
ように、マッハツェンダ光干渉計型の光合分波回路を少
なくとも１段以上接続して形成された回路のそれぞれの
最終段の光出力導波路に光透過フィルタを設けることに
より形成されるので、小型であり、製造も容易であるた
めに量産性も良好である。
【００４０】
【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の（ａ）には、本発明に係る光
波長合分波器の第１実施形態例の要部構成図が平面図に
より示されており、同図の（ｂ）には、その側面図が示
されている。
【００４１】これらの同図に示すように、本実施形態例
の光合分波器は、図８に示したようなマッハツェンダ光
干渉計型の光合分波回路８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）を、少
なくとも１段以上（ここでは２段）接続して形成されて
最終段に少なくとも２つ以上（ここでは４つ）の光出力
導波路６（６ａ〜６ｄ）を有している。
【００４２】本実施形態例の光波長合分波器の特徴は、
それぞれの最終段の光出力導波路６（６ａ〜６ｄ）に、
それぞれの光出力導波路６（６ａ〜６ｄ）に対応させて
定めた設定波長光を透過する光透過フィルタ７（７ａ〜
７ｄ）が設けられていることである。
【００４３】光合分波回路８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）は基
板１１上に形成されており、該基板１１に光出力導波路
６（６ａ〜６ｄ）を横切る方向のスリット溝１５が形成
され、該スリット溝１５に光透過フィルタ７（７ａ〜７
ｄ）が挿入されている。スリット溝１５は例えば幅２５
μｍのダイシングソーによる切削により形成されてお
り、光透過フィルタ７（７ａ〜７ｄ）は、光出力導波路
６（６ａ〜６ｄ）と屈折率を整合させた接着剤により固
定されている。
【００４４】各光透過フィルタ７（７ａ〜７ｄ）は、ポ
リイミドを基板とした厚さ約２０μｍの多層膜フィルタ
により形成されている。図２の特性線ａには、光透過フ
ィルタ７ａの光透過波長特性が示されており、この特性
線ａに示すように、光透過フィルタ７ａは光出力導波路
６ａに対応させて定めた設定波長光、すなわち波長λ１
を中心とした波長の光を透過する。光透過フィルタ７ａ
の光透過帯域は約２００ＧＨｚであり、信号光に対して
十分な広さの光透過帯域を持っている。
【００４５】なお、同図の特性線ｂには、光出力導波路
６ａに光透過フィルタ７ａを設けない場合の、光入力導
波路５から入力されて光出力導波路６ａから出力する光
の光透過波長特性が示されており、この特性線ｂは図１
１に示した特性線と同じである。
【００４６】また、本実施形態例において、光透過フィ
ルタ７ｂは波長λ３を中心とした波長の光を透過し、光
透過フィルタ７ｃは波長λ４を中心とした波長の光を透
過し、光透過フィルタ７ｄは波長λ２を中心とした波長
の光を透過する。波長λ３は光出力導波路６ｂに対応さ
せて定めた設定波長光であり、波長λ４は光出力導波路
６ｃに対応させて定めた設定波長光であり、波長λ２は
光出力導波路６ｄに対応させて定めた設定波長光であ
る。
【００４７】それぞれの光透過フィルタ７ｂ，７ｃ，７
ｄの光透過波長特性は図２の特性線ａに示した態様で、
その光透過中心波長がそれぞれλ３、λ４、λ２であ
り、光透過帯域は約２００ＧＨｚである。
【００４８】なお、本実施形態例において、上記波長λ
１，λ２，λ３，λ４はいずれもＩＴＵ−Ｔのグリッド
波長に合わせてあり、λ１＝１５３８．１８６ｎｍ（１
９４．９ＴＨｚ）、λ２＝１５４１．３４９ｎｍ（１９
４．５ＴＨｚ）、λ３＝１５４４．５２６ｎｍ（１９
４．１ＴＨｚ）、λ４＝１５４７．７１５ｎｍ（１９
３．７ＴＨｚ）とし、周波数間隔を４００ＧＨｚとし
た。
【００４９】このように、本実施形態例においては、λ
１，λ２，λ３，λ４の間隔を４００ＧＨｚとしている
ので、前記光透過フィルタ７（７ａ〜７ｄ）の隣り合う
チャンネル間隔も４００ＧＨｚとなり、光透過フィルタ
７（７ａ〜７ｄ）において、誘電体多層膜に特有の光透
過スペクトルの裾部分の広がりを気にする必要が無く、
光透過フィルタ７（７ａ〜７ｄ）の設計、製造は容易で
あり、安価に大量生産できるメリットがある。
【００５０】さらに、本実施形態例の光波長合分波器
は、図１に示す構成のチップをパッケージ（図示せず）
内に収容し、光入力導波路５と各光出力導波路６（６ａ
〜６ｄ）にそれぞれ光ファイバ（図示せず）を接続して
形成されている。なお、光ファイバは、通常、光ファイ
バアレイにより保持されている。
【００５１】本実施形態例の光波長合分波器は以上のよ
うに構成されており、本実施形態例の光波長合分波器を
使用する場合は、１本の光入力導波路５から入力した互
いに異なる複数の波長（λ１，λ２，λ３，λ４）の光
を、それぞれの光合分波回路８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）に
よって分波して、それぞれの最終段の光出力導波路６
（６ａ〜６ｄ）に対応した各信号光波長に分波する。
【００５２】また、本実施形態例においては、光出力導
波路６（６ａ〜６ｄ）にそれぞれ、それぞれの光出力導
波路６（６ａ〜６ｄ）に対応させて定めた設定波長光を
透過する光透過フィルタ７（７ａ〜７ｄ）が設けられて
いるので、例えば光入力導波路５から入力されて光出力
導波路６ａから出力する光の光透過波長特性は、図２の
特性線ａと特性線ｂを足し合わせたようになり、つま
り、図３の特性線に示すような特性となる。
【００５３】ここで、図３のＤに示す値がクロストーク
に相当する値となり、同図のＤに示すクロストークの値
は約−６０ｄＢとなった。
【００５４】また、本実施形態例において、光入力導波
路５から入力されて光出力導波路６ｂ，６ｃ，６ｄから
それぞれ出力する光の光透過波長特性は、上記と同様
に、それぞれの設定波長λ３、λ４、λ２の光を光透過
中心波長としたクロストークの値がいずれも約−６０ｄ
Ｂの特性となり、複数の波長の光を低クロストークで分
波することができる光波長合分波器を実現することがで
きた。
【００５５】また、本実施形態例の光波長合分波器は、
マッハツェンダ光干渉計型の光合分波回路８（８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ）を２段接続して形成された波長分波回路の基
板１１にスリット溝１５を設け、このスリット溝１５に
光透過フィルタ７（７ａ〜７ｄ）を挿入固定すること
で、前記波長分波回路の光出力導波路６（６ａ〜６ｄ）
に光透過フィルタ７（７ａ〜７ｄ）を設けたものである
から、小型で製造も容易であり、量産性も良好で安価な
光波長合分波器とすることができる。
【００５６】さらに、本実施形態例の光波長合分波器に
おいて、光透過フィルタ７（７ａ〜７ｄ）は光出力導波
路６（６ａ〜６ｄ）と屈折率を整合させた接着剤を用い
て固定されているので、光透過フィルタ７（７ａ〜７
ｄ）を設けることによる挿入損失増加は約０．３〜０．
５ｄＢと非常に小さい。したがって、本実施形態例の光
波長合分波器全体の挿入損失は０〜７０℃の温度範囲に
おいて−２．５ｄＢ以下であり、非常に良好であった。
【００５７】なお、本実施形態例の光波長合分波器製造
に際し、１つの基板１１上に図１の（ａ）に示す構成の
回路を複数形成し、スリット溝１５を形成した後に、各
回路ごとに切り出して個々のチップとすると、１つのチ
ップごとにスリット溝１５を形成するよりもより一層効
率的に光波長合分波器の製造を行なうことができる。
【００５８】図４の（ａ）には、本発明に係る光波長合
分波器の第２実施形態例の要部構成図が示されており、
その破線枠Ｅ内の拡大図が同図の（ｂ）に示されてい
る。本第２実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ同様
に構成されており、本第２実施形態例において上記第１
実施形態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。
【００５９】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、スリット溝１５に１枚の光透過
フィルタ７を設け、この光透過フィルタ７の配設部に各
光出力導波路６（６ａ〜６ｄ）を集め、少なくとも２つ
（ここでは４つ）のそれぞれの光出力導波路６（６ａ〜
６ｄ）とスリット溝１５との交差角度を互いに異なる角
度としたことである。
【００６０】本第２実施形態例では、このように上記交
差角度を互いに異なる角度とすることにより、それぞれ
の光出力導波路６（６ａ〜６ｄ）を通って光透過フィル
タ７に入射する光の入射角度θ１、θ２、θ３、θ４を
互いに異なる角度とし、それにより、光透過フィルタ７
がそれぞれの光出力導波路６（６ａ〜６ｄ）との交差部
において前記それぞれの設定波長光を透過する構成と成
している。
【００６１】すなわち、多層膜フィルタのように多重干
渉を利用したフィルタは、フィルタを形成する各膜間の
厚みが透過波長や反射波長の重要なパラメータになって
いるため、光の挿入角度を変化させると実効的な膜厚が
変化し、その波長依存性が変化するという特徴を持つ。
そのため、上記のように、光透過フィルタ７への光の入
射角度θ１、θ２、θ３、θ４を互いに異なる角度とす
ることにより、光透過フィルタ７は、それぞれの光出力
導波路６（６ａ〜６ｄ）に対応させて定めた設定波長光
を透過する。
【００６２】なお、本第２実施形態例に適用している誘
電体多層膜フィルタの光透過フィルタ７は、光透過フィ
ルタ７への光の入射角度をｘ、短波長側への中心波長シ
フト量をｙとして、ｙ＝０．１ｘ２で近似できる特性を
有する。
【００６３】本第２実施形態例において、θ１＝４．９
°、θ２＝２．８°、θ３＝０、θ ４＝４．０°であ
り、光出力導波路６（６ｃ）からの出力波長λ４を基準
とし、λ３、λ２、λ１の順に約０．８ｎｍ（１００Ｇ
Ｈｚ）ずつ光透過中心波長を短波長側へずらすことがで
きる。
【００６４】本第２実施形態例の光波長合分波器は、チ
ャンネルスペーシングが１００ＧＨｚの波長分波回路で
あり、λ１＝１５４５．３２２ｎｍ（１９４．０ＴＨ
ｚ）、λ２＝１５４６．１１９ｎｍ（１９３．９ＴＨ
ｚ）、λ３＝１５４６．９１７ｎｍ（１９３．８ＴＨ
ｚ）、λ４＝１５４７．７１５ｎｍ（１９３．７ＴＨ
ｚ）とした。
【００６５】したがって、本第２実施形態例では、１枚
の光透過フィルタ７により、それぞれの光出力導波路６
（６ａ〜６ｄ）との交差部において、それぞれの光出力
導波路６（６ａ〜６ｄ）に対応させて定めた設定波長光
λ１、λ３、λ４、λ２を透過することができる。
【００６６】本第２実施形態例は以上のように構成され
ており、本第２実施形態例も上記第１実施形態例と同様
の効果を奏することができる。また、本第２実施形態例
は、１枚の光透過フィルタ７により、それぞれの光出力
導波路６（６ａ〜６ｄ）との交差部において、それぞれ
の光出力導波路６（６ａ〜６ｄ）に対応させて定めた設
定波長光λ１、λ３、λ４、λ２を透過するので、光透
過フィルタ７の枚数を低減でき、より一層の低価格化を
図ることができる。
【００６７】なお、周知の如く、光透過フィルタ７のよ
うなフィルタへの光の入射角度を大きくしていくと、フ
ィルタの光透過特性の波形が歪んでしまうことが知られ
ているが、本第２実施形態例では上記光の入射角度を５
°以下にしており、波形歪みは非常に小さく、ほとんど
無視できる。
【００６８】図５には、本発明に係る光波長合分波器の
第３実施形態例の要部平面構成が示されている。本第３
実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ同様に構成され
ており、本第３実施形態例において上記第１実施形態例
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。
【００６９】本第３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、光透過フィルタ７（７ａ〜７
ｄ）を、屈折率の異なる領域を周期的に形成した格子状
の波長フィルタであるファイバグレーティング（Fiber
Bragg Grating）により形成したことである。
【００７０】それぞれの光透過フィルタ７（７ａ〜７
ｄ）は、それぞれの光出力導波路６（６ａ〜６ｄ）に対
応させて定めた設定波長（光透過波長）よりも長波長側
と短波長側の両方の波長を反射もしくはクラッドに逃が
すようなグレーティングを形成することにより、上記設
定波長光を透過するように構成されている。
【００７１】なお、ファイバグレーティングの形成方法
は特に限定されるものではなく適宜設定されるものであ
るが、本第３実施形態例では、フェイズマスクを介して
紫外光を透過させることにより光導波路に干渉縞を作
る、いわゆるフェイズマスク法を適用してファイバグレ
ーティングを形成した。
【００７２】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１、第２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３実施
形態例は、上記第１、第２実施形態例のように、誘電体
多層膜のフィルタを挿入するスリット溝１５を形成する
必要がないので、溝の形成による挿入損失の増加を抑制
でき、挿入損失がより一層小さい光波長合分波器とする
ことができる。
【００７３】なお、本発明は上記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。例えば上
記各実施形態例では、３個の光合分波回路８（８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ）を２段に接続して光波長合分波器を形成した
が、本発明の光波長合分波器を形成する光合分波回路８
の個数や段数は特に限定されるものではなく適宜設定さ
れるものである。
【００７４】例えば本発明の光波長合分波器は、図６に
示すように、７個の光合分波回路８を３段に接続して光
波長合分波器を形成してもよいし、１段（１個）の光合
分波回路８を有する光波長合分波器でもよい。
【００７５】また、上記第１、第３実施形態例では、光
波長合分波器のチャンネルスペーシングを４００ＧＨｚ
とし、上記第２実施形態例では光波長合分波器のチャン
ネルスペーシングを１００ＧＨｚとしたが、光波長合分
波器のチャンネルスペーシングは特に限定されるもので
はなく適宜設定されるものであり、例えば２００ＧＨｚ
としてもよい。
【００７６】さらに、上記各実施形態例では、光波長合
分波器を形成するマッハツェンダ光干渉計型の光合分波
回路８は、それぞれ２つの方向性結合部１，２を有する
回路としたが、例えば図７の（ａ）に示すように、３つ
以上（ここでは３つ）の方向性結合部（ここでは方向性
結合部１，２，３０）を有する回路としてもよいし、同
図の（ｂ）に示すように、方向性結合部の少なくとも１
つ（ここでは２つ）の代わりに、マルチモード光干渉導
波路２５，２６を設けた回路としてもよい。
【００７７】さらに、上記各実施形態例は、光波長合分
波器を光波長分波器として使用する例を述べたが、本発
明の光波長合分波器は光回路の相反性を有しているの
で、例えば複数の光出力導波路６からそれぞれ互いに異
なる波長の光を入力して合波し、１本の光入力導波路５
から出力する使用方法を適用してもよい。
【００７８】
【発明の効果】本発明の光波長合分波器によれば、マッ
ハツェンダ光干渉計型の光合分波回路を少なくとも１段
以上接続して形成されて最終段に少なくとも２つ以上の
光出力導波路を有する回路のそれぞれの最終段の光出力
導波路に、それぞれの光出力導波路に対応させて定めた
設定波長光を透過する光透過フィルタが設けられている
ので、光入力導波路から入力した互いに異なる複数の波
長の光を、それぞれの最終段の光出力導波路に対応した
各信号光波長に低クロストークで分波することができ
る。
【００７９】また、本発明の光波長合分波器は、上記の
ように、マッハツェンダ光干渉計型の光合分波回路を少
なくとも１段以上接続して形成された回路のそれぞれの
最終段の光出力導波路に光透過フィルタを設けることに
より形成されるので、小型であり、製造も容易であるた
めに量産性も良好なものを実現できる。そのため、本発
明の光波長合分波器は、特に、低価格制が要求されるメ
トロポリタンやアクセス系といった小規模なネットワー
クの波長分割多重伝送システムに最適である。
【００８０】さらに、本発明の光波長合分波器におい
て、光透過フィルタは多層膜フィルタとした構成によれ
ば、設計や製造が容易で量産性が良好な多層膜フィルタ
を用いて光透過フィルタを形成するので、より一層量産
性の良好な光波長合分波器とすることができる。
【００８１】さらに、本発明の光波長合分波器におい
て、光合分波回路は基板上に形成されており、該基板に
光出力導波路を横切る方向のスリット溝が形成され、該
スリット溝に光透過フィルタを挿入した構成によれば、
光透過フィルタの配設を容易にすることができる。
【００８２】さらに、本発明の光波長合分波器におい
て、少なくとも２つのそれぞれの光出力導波路とスリッ
ト溝との交差角度を互いに異なる角度とした構成によれ
ば、少ない光透過フィルタを用いて光波長合分波器を形
成することができ、より一層安価な光波長合分波器を実
現できる。
【００８３】さらに、本発明の光波長合分波器におい
て、光透過フィルタは屈折率の異なる領域を周期的に形
成した格子状の波長フィルタとした構成によれば、小型
で挿入損失がより一層小さい光波長合分波器を実現する
ことができる。
【００８４】さらに、本発明の光波長合分波器におい
て、方向性結合部の少なくとも１つの代わりにマルチモ
ード光干渉導波路を設けた構成によれば、光合分波回路
の製造誤差を小さくすることができ、歩留まりを向上さ
せることができる。
【００８５】さらに、本発明の光波長合分波器の使用方
法を適用することにより、上記優れた効果を奏する光波
長合分波器を用いて、分波においては、複数の波長の光
を低クロストークで分波することができるし、合波にお
いては、低クロストークの複数の波長の光を合波するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光波長合分波器の第１実施形態例
を示す要部構成図である。
【図２】上記第１実施形態例の光波長合分波器に適用さ
れている１つの光透過フィルタの光透過特性を示すグラ
フである。
【図３】上記第１実施形態例の光入力導波路から入力さ
れて１つの光出力導波路から出力される透過スペクトル
を示すグラフである。
【図４】本発明に係る光波長合分波器の第２実施形態例
を示す要部構成図である。
【図５】本発明に係る光波長合分波器の第３実施形態例
を示す要部構成図である。
【図６】本発明に係る光波長合分波器のその他の実施形
態例を示す要部構成図である。
【図７】本発明に係る光波長合分波器のその他の実施形
態例に適用される光合分波回路の例を示す説明図であ
る。
【図８】マッハツェンダ光干渉計型の光合分波回路を示
す説明図である。
【図９】図８に示したマッハツェンダ光干渉計型の光合
分波回路のスルーポートとクロスポートの光透過特性を
示すグラフである。
【図１０】マッハツェンダ光干渉計型の光合分波回路を
複数段接続して形成した光合波用の回路の説明図であ
る。
【図１１】図１０に示した回路の光入力導波路から入力
されて１つの光出力導波路から出力される透過スペクト
ルを示すグラフである。
【図１２】図１０に示した回路の光入力導波路から入力
されて４つの光出力導波路から出力される透過スペクト
ルを重ねて示すグラフである。
【図１３】マッハツェンダ光干渉計型の光合分波回路を
複数段接続して形成した光分波用の回路の説明図であ
る。
【符号の説明】
１，２，３０ 方向性結合部 ３ 第１の光導波路 ４ 第２の光導波路 ５，５ａ〜５ｄ 光入力導波路 ５，６ａ〜６ｄ 光出力導波路 ７，７ａ〜７ｄ 光透過フィルタ ８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 光合分波回路 １１ 基板 １５ スリット溝 ２５，２６ マルチモード光干渉導波路
───────────────────────────────────────────────────── 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 KA03 KA12 KB04 LA18 RA08 TA12 TA42

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の光導波路と、該第１の光導波路と
    並設された第２の光導波路とを有し、前記第１の光導波
    路と前記第２の光導波路を近接させて成る方向性結合部
    を光導波路長手方向に間隔を介して複数配設し、隣り合
    う方向性結合部に挟まれた第１の光導波路と第２の光導
    波路は互いに異なる長さとしたマッハツェンダ光干渉計
    型の光合分波回路を少なくとも１段以上接続して形成さ
    れて最終段に少なくとも２つ以上の光出力導波路を有
    し、それぞれの最終段の光出力導波路に、それぞれの光
    出力導波路に対応させて定めた設定波長光を透過する光
    透過フィルタが設けられていることを特徴とする光波長
    合分波器。
  2. 【請求項２】 光透過フィルタは多層膜フィルタとした
    ことを特徴とする請求項１記載の光波長合分波器。
  3. 【請求項３】 光合分波回路は基板上に形成されてお
    り、該基板に光出力導波路を横切る方向のスリット溝が
    形成され、該スリット溝に光透過フィルタを挿入したこ
    とを特徴とする請求項１または請求項２記載の光波長合
    分波器。
  4. 【請求項４】 少なくとも２つのそれぞれの光出力導波
    路とスリット溝との交差角度を互いに異なる角度とした
    ことを特徴とする請求項３記載の光波長合分波器。
  5. 【請求項５】 光透過フィルタは屈折率の異なる領域を
    周期的に形成した格子状の波長フィルタとしたことを特
    徴とする請求項１記載の光波長合分波器。
  6. 【請求項６】 方向性結合部の少なくとも１つの代わり
    にマルチモード光干渉導波路を設けたことを特徴とする
    請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の光波長合
    分波器。
  7. 【請求項７】 第１の光導波路と、該第１の光導波路と
    並設された第２の光導波路とを有し、前記第１の光導波
    路と前記第２の光導波路を近接させて成る方向性結合部
    を光導波路長手方向に間隔を介して複数配設し、隣り合
    う方向性結合部に挟まれた第１の光導波路と第２の光導
    波路は互いに異なる長さとしたマッハツェンダ光干渉計
    型の光合分波回路を少なくとも１段以上接続して形成さ
    れて最終段に少なくとも２つ以上の光出力導波路を有す
    る光波長合分波器のそれぞれの最終段の光出力導波路
    に、それぞれの光出力導波路に対応させて定めた設定波
    長光を透過する光透過フィルタを設け、１本の光入力導
    波路から入力した互いに異なる複数の波長の光をそれぞ
    れの最終段の光出力導波路に対応した各信号光波長に分
    波することを特徴とする光波長合分波器の使用方法。
  8. 【請求項８】 第１の光導波路と、該第１の光導波路と
    並設された第２の光導波路とを有し、前記第１の光導波
    路と前記第２の光導波路を近接させて成る方向性結合部
    を光導波路長手方向に間隔を介して複数配設し、隣り合
    う方向性結合部に挟まれた第１の光導波路と第２の光導
    波路は互いに異なる長さとしたマッハツェンダ光干渉計
    型の光合分波回路を少なくとも１段以上接続して形成さ
    れて最終段に少なくとも２つ以上の光出力導波路を有す
    る光波長合分波器のそれぞれの最終段の光出力導波路
    に、それぞれの光出力導波路に対応させて定めた設定波
    長光を透過する光透過フィルタを設け、最終段のそれぞ
    れの光出力導波路から入力されて対応する光透過フィル
    タを通った設定波長光を合波して第１段の光入力導波路
    から出力することを特徴とする光波長合分波器の使用方
    法。
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