JP2002365452A - 導波路型光合波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廉価な導波路型光合波器の提供。 【解決手段】 波長多重通信に利用する光合波器におい
て、波長多重光を、隣り合う波長の偏波状態が直交する
ように、多重化する光合波器を、ＰＬＣ上のＡＷＧ１２
２、１２３と偏波合成回路１２４とで構成している。Ｐ
ＬＣは良好な偏波保持特性を有し、かつ、従来技術に比
べ偏波保持ファイバとの接続点数を削減することができ
るので、廉価な合波器を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を波長に従
い合波する導波路型光合波器に関し、更に詳しくは、偶
数波長チャンネルと奇数波長チャンネルとを互いに偏波
を直交させて合波する導波路型光合波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】インターネットの爆発的な進展に伴う通
信システムの大容量化への要請に答えるために、波長多
重光通信の実用化が急速に進んでいる。波長多重通信で
は異なる波長の光信号を一本の光ファイバーに多重して
伝送するために、複数Ｎ波の波長を用いることで既設の
光ファイバを用いて伝送容量をＮ倍にできる特徴を持
つ。

【０００３】しかしながら、伝送容量をさらに増やすた
めに多数の波長を高密度に用いると、隣接する波長チャ
ンネルからの不要な漏れ光と信号光との干渉により信号
品質が劣化する問題が生じる。また、光ファイバ中での
四光波混合と呼ばれる非線形効果によってクロストーク
が生じる問題がある。

【０００４】これらの問題を低減するために従来、光通
信システムの伝送端で隣接する波長の偏波状態を互いに
直交させて合波する手法が提案されている（例えば『光
合波器とこれを用いた波長多重光源』特開平１０−１４
８７９３号公報）。隣接する波長のλ１と波長λ２の偏
光状態を互いに直交する直線偏波とすれば、受信端で特
定の偏光のみを選択することにより隣接チャンネルから
の漏れ光を抑圧できる。また、四光波混合によるクロス
トークも、隣接チャンネルお互いが同一の直線偏波であ
るときに比べて、１／３へと低減することができる。

【０００５】隣接する波長の偏波状態を互いに直交させ
て合波する手法として、上記の特開平１０−１４８７９
３号公報に開示された従来技術の第１例を図１１に示
す。この光合波器は、比較的広い波長間隔となるように
組み合わせた波長の異なる複数の信号光源７０１ａ−７
０１ｆと、２つの光合波手段７０３ａ，７０３ｂと、１
つの偏波合成回路７０５と、光出力端子７０６とを備
え、信号光源７０１ａ−７０１ｆと光合波手段７０３
ａ，７０３ｂは偏波保持光ファイバ７０２ａ−７０２ｆ
により接続され、光合分波手段７０３ａ，７０３ｂと偏
波合成回路７０５は偏波保持光ファイバ７０４により接
続され、偏波合成回路７０５の光出力端子７０６は通常
の光ファイバとなっている。偏波合成回路７０５として
は、複屈折プリズムを用いて構成され、直交する２つの
偏光光に対する屈折角の違いを利用して合波を行うのも
である。

【０００６】この光合波器は、信号光源７０１ａ，７０
２ｃ，７０１ｅからの信号光について、第１のＷＤＭ
（波長分割多重方式）カプラ７０３ａで合波し、信号光
源７０１ｂ，７０１ｄ，７０１ｆからの、上記の信号光
とは偏光方向が直交している信号光について、第２のＷ
ＤＭカプラ７０３ｂで合波した後、偏波合成回路７０５
を用いて、一の組合わせによる波長列の間隙に他の光源
組合わせからの波長列を重畳することで、隣接チャンネ
ルからの漏れ光を抑圧し、四光波混合によるクロストー
クも低減するように図っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
提案されている上記のような光合波器では以下に述べる
ような解決すべき課題があった。

【０００８】すなわち、従来技術においては、ある波長
の光がこの光合波器を通過する際、偏波保持ファイバと
の接続点は３点あり、それぞれの接続点において、偏波
保持ファイバの偏波面を合わせる作業が必要であった。
この作業は多大な労力を必要とし、偏波面のわずかなず
れが損失を引き起こしていた。また、複屈折プリズム等
の個別部品を用いた偏波合成カプラ等で構成されている
のでは、組み立てには多大な時間と労力を必要とし、精
度等の長期耐久性および経済化の点で難点があった。

【０００９】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、その目的は、光信号が光合波器を伝
搬する際、その偏波状態を容易に保つことができ、外乱
の影響を受けにくくなるようにし、かつ作製作業の簡易
化、低損失が実現でき、小型で作りやすく経済的な導波
路型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】上記目的を達成するた
め、請求項１の導波路型光合波器の発明は、波長多重光
を、隣り合う波長の偏波状態が直交するように、多重化
する導波路型光合波器において、それぞれ同一の基板上
に配置され、複数本の入力導波路、入力側スラブ導波
路、アレイ導波路、出力側スラブ導波路、および１本の
出力導波路を順次接続して形成された第１と第２のアレ
イ導波路型回折格子と、前記同一の基板上に配置され、
前記第１のアレイ導波路型回折格子の前記出力導波路が
接続された第１の入力導波路と、前記第２のアレイ導波
路型回折格子の前記出力導波路が接続された第２の入力
導波路とを備えた１つの偏波合成回路とを具備すること
を特徴とする。

【００１１】上記目的を達成するため、請求項２の導波
路型光合波器の発明は、波長多重光を、隣り合う波長の
偏波状態が直交するように、多重化する導波路型光合波
器において、基板上に配置され、複数本の入力導波路、
入力側スラブ導波路、アレイ導波路、出力側スラブ導波
路、および第１と第２の出力導波路を順次接続して形成
された１つのアレイ導波路型回折格子と、同一の前記基
板上に配置され、前記アレイ導波路型回折格子の前記第
１の出力導波路が接続された第１の入力導波路と、前記
アレイ導波路型回折格子の前記第２の出力導波路が接続
された第２の入力導波路とを備えた１つの偏波合成回路
とを具備することを特徴とする。

【００１２】ここで、前記アレイ導波路型回折格子の前
記第１と第２の出力導波路が、導波路の複屈折により生
じる前記出力側スラブ導波路における集光位置の偏波依
存性に応じて、互いに異なる位置に配置されていること
を特徴とすることができる。

【００１３】また、前記アレイ導波路回折格子の前記第
１と第２の出力導波路が、前記入力側スラブ導波路に入
力される波長間隔が一定のＴＥ偏波、ＴＭ偏波毎の２組
の信号光群の前記出力側スラブ導波路における各集光位
置に応じて、互いに異なる位置に配置されていることを
特徴とすることができる。

【００１４】また、前記入力側スラブ導波路に入力され
る、波長間隔が一定の第１および第２の信号光群であっ
て、該波長間隔は互いに等しく、該第１の信号光群の波
長値を含む等差数列と、該第２の信号光群の波長値を含
む等差数列とは一致する要素を持たないような２つの信
号光群が、それぞれ前記出力側スラブ導波路で集光する
位置に、前記アレイ導波路回折格子の前記第１と第２の
出力導波路が配置されていることを特徴とすることがで
きる。

【００１５】上記目的を達成するため、請求項６の導波
路型光合波器の発明は、波長多重光を、隣り合う波長の
偏波状態が直交するように、多重化する導波路型光合波
器において、同一の基板上に配置され、水平偏波を出力
する１本の水平偏波出力導波路と、垂直偏波を出力する
１本の垂直偏波出力導波路とをそれぞれ備えた複数の偏
波合成回路と、前記基板上に配置され、前記複数の偏波
合成回路の前記垂直偏波出力導波路もしくは前記水平偏
波出力導波路のいずれかが交互に接続された複数本の入
力導波路、入力側スラブ導波路、アレイ導波路、出力側
スラブ導波路、および１本の出力導波路を順次接続して
形成され、該１本の出力導波路から波長が隣接する光信
号の偏波状態が直交している合成波を出力する１つのア
レイ導波路型回折格子とを具備することを特徴とする。

【００１６】ここで、前記アレイ導波路型回折格子の前
記複数本の入力導波路が水平偏波用入力導波路と垂直偏
波用入力導波路からなり、該水平偏波用入力導波路が前
記偏波合成回路の前記水平偏波出力導波路に、該垂直偏
波用入力導波路が前記偏波合成回路の前記垂直偏波出力
導波路に接続しており、かつ前記アレイ導波路型回折格
子の前記出力側スラブ導波路における集光位置の偏波依
存性に応じて、前記入力側スラブ導波路に接続される前
記入力導波路の間隔を調整して配置したことを特徴とす
ることができる。

【００１７】上記目的を達成するため、請求項８の導波
路型光合波器の発明は、波長多重光を、隣り合う波長の
偏波状態が直交するように、多重化する導波路型光合波
器において、同一の基板上に配置され、水平偏波と垂直
偏波を合成する１本の水平および垂直偏波出力導波路を
備えた複数の偏波合成回路と、前記基板上に配置され、
前記複数の偏波合成回路の前記水平および垂直偏波出力
導波路が接続された複数本の入力導波路、入力側スラブ
導波路、アレイ導波路、出力側スラブ導波路、および１
本の出力導波路を順次接続して形成され、該１本の出力
導波路から波長が隣接する光信号の偏波状態が直交して
いる合成波を出力する１つのアレイ導波路型回折格子と
を具備し、前記アレイ導波路が２種類以上の導波路幅を
もつことで、該アレイ導波路の複屈折を長手方向に積分
した値についての、隣接する該アレイ導波路との差が、
前記アレイ導波路型回折格子が合波可能な波長間隔の整
数倍となることを特徴とする。

【００１８】ここで、前記偏波合成回路が、２つの光結
合器とこれら光結合器を結ぶ互いに長さの異なる２本の
導波路とを有し、該２本の導波路の導波路幅が少なくと
も一部において互いに異なり、かつ該２本の導波路の複
屈折を長手方向に積分した値が、使用する光波長の１／
２波長互いに異なることを特徴とすることができる。

【００１９】また、基板上に形成される前記アレイ導波
路型回折格子と前記偏波合成回路とが、それぞれ単独で
作製された後、直接端面接続によって接続されたことを
特徴とすることができる。

【００２０】また、前記アレイ導波路型回折格子の前記
アレイ導波路に、偏波無依存化用の１／２波長板を介装
したことを特徴とすることができる。

【００２１】また、前記アレイ導波路型回折格子の前記
アレイ導波路の上に、アモルファスシリコン応力付与膜
を装荷したことを特徴とすることができる。

【００２２】［作用］本発明では、偏波合成回路とアレ
イ導波路型回折格子を同一基板上に集積しているので、
導波路の複屈折による偏波保持性によって、偏波合成回
路とアレイ導波路型回折格子の間を伝搬する際、その偏
波状態を容易に保つことができ、さらに外乱の影響を受
けにくくなる。また、この構成により、本発明では、偏
波保持ファイバとの接続点を削減できるので、作製作業
の簡易化、低損失が実現でき、更に、光合波器としての
小型化、経済化も図れる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２４】［第１の実施形態］図１に本発明の第１の
実施形態としての、アレイ導波路型光合波器（以下、Ａ
ＷＧと略す）と偏波合成回路を用いた導波路型光合波器
の概略構成を示す。

【００２５】この導波路型光合波器は、６個の信号光源
１０１ａ−１０１ｆと、２個のＡＷＧ１２２，１２３
と、偏波合成回路１２４から構成される。ＡＷＧ１２
２，１２３は基板上に、入力導波路１０３，１０４、入
力側スラブ導波路１０５，１０６、アレイ導波路１０
７，１０８、出力側スラブ導波路１０９，１１０、出力
導波路１１１，１１２を順次接続、配置したものであ
る。

【００２６】偏波合成回路１２４は基板上に、入力導波
路１１３，１１４、方向性結合器１１５、アーム導波路
１１６，１１７、方向性結合器１１８、出力導波路１１
９，１２０を順次接続、配置したものであり、アーム導
波路１１７の一部分のみ導波路幅を太くしている。この
ように導波路幅を太くすることで、導波路の複屈折は増
すので、所与の導波路幅・導波路長さにすることで、偏
波合成を可能にしている。今回採用した偏波合成回路の
パラメータは、太い導波路幅１０μｍ、太い導波路幅の
長さ６．５２ｍｍ、細い導波路幅５μｍ、細い導波路幅
の長さ６．５５ｍｍである。尚、導波路幅は滑らかに変
化させている。

【００２７】一つのグループの３個の信号光源１０１
ａ，１０１ｃ，１０１ｅとＡＷＧ１２２は偏波保持光フ
ァイバ１０２ａ，１０２ｃ，１０２ｅにより接続されて
おり、残りのグループの３個の信号光源１０１ｂ，１０
１ｄ，１０１ｆとＡＷＧ１２３は偏波保持光ファイバ１
０２ａ，１０２ｄ，１０２ｆにより接続されている。

【００２８】それぞれのＡＷＧ１２２，１２３は、同一
基板上の偏波合成回路１２４に接続されており、偏波合
成回路１２４は通常の光ファイバ１２１に接続されてい
る。

【００２９】次に、図１を用いて本発明の第１の実施形
態の作用について詳細に説明する。

【００３０】６個の信号光源１０１ａ，１０１ｂ，１０
１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆからの出力波長は
１５４９．０，１５４９．５，１５５０．０，１５５
０．５，１５５１．０，１５５１．５ｎｍであり、信号
光源の波長間隔は０．５ｎｍとなっている。このうち、
信号光源１０１ａ，１０１ｃ，１０１ｅから出力される
１５４９．０，１５５０．０，１５５１．０ｎｍの光は
基板に対して平行な直線偏波（ＴＥ偏波）であって、入
力導波路１０３を通じてＡＷＧ１２２のスラブ導波路１
０５に入力される。また、信号光源１０１ｂ，１０１
ｄ，１０１ｆから出力される１５４９．５，１５５０．
５，１５５１．５ｎｍの光は基板に対して垂直な直線偏
光（ＴＭ偏波）であって、入力導波路１０４を通じてＡ
ＷＧ１２３のスラブ導波路１０６に入力される。

【００３１】それぞれのスラブ導波路１０５，１０６内
では水平方向の閉じこめがない為、光は広がり、複数の
アーム導波路１０７，１０８に導波される。アーム導波
路１０７，１０８で光は所与の位相差を受けた後、それ
ぞれの出力側スラブ導波路１０９，１１０に出力し、そ
の曲率中心付近に集光する。集光した光はそれぞれ出力
導波路１１１，１１２で取り出され、偏波合成回路１２
４の入力導波路１１３，１１４に入力される。

【００３２】一方の入力導波路１１３に入力されたＴＥ
偏波は、方向性結合器１１５により、両アーム導波路１
１６，１１７に５０％づつ導波される。アーム導波路１
１６，１１７を通じて位相差は０となり、方向性結合器
１１８を通じて、出力導波路１２０にＴＥ波が出力され
る。また、他方の入力導波路１１４に入力されたＴＭ偏
波は、方向性結合器１１５により、両アーム導波路１１
６，１１７に５０％づつ導波される。アーム導波路１１
６，１１７を通じて、位相差はλ／２となり、方向性結
合器１１８を通じて、出力導波路１２０に出力される。

【００３３】その結果、出力導波路１２０からは１５４
９．０，１５５０．０，１５５１．０ｎｍのＴＥ偏波
と、１５４９．５，１５５０．５，１５５１．５ｎｍの
ＴＭ偏波の合成波が出力される。

【００３４】図２はその合成波のスペクトルである。基
板に光が入力されてから、基板を通過し、出力された合
成波の損失は２．０ｄＢ、偏波消光比は平均２５ｄＢで
あった。

【００３５】一般に、ＡＷＧを構成する材料は屈折率に
温度依存性があるため、合波できる光の中心波長は温度
によって変化する。さらには、ＬＤ（レーザダイオー
ド）においてもその発振波長は温度依存性を有してい
る。これらの温度依存性が原因で、合波特性は劣化し、
さらにはＡＷＧの波長間隔が狭いほどこの劣化は顕著と
なる。従って、ＡＷＧの波長間隔はできるかぎり広く設
定することが望まれている。

【００３６】そこで、本実施形態においては、波長間隔
０．５ｎｍの信号光源１０１ａ−１０１ｆの信号光を多
重するのに、それらの波長間隔よりも広い波長間隔１．
０ｎｍのＡＷＧ１２２，１２３を使用することができる
ため、波長間隔０．５ｎｍのＡＷＧを使用するよりも、
合波特性の劣化を抑制することが可能となる。

【００３７】次に、偏波合成回路とＡＷＧを同一基板上
に集積したことによる効果を説明する。

【００３８】一般に、平面導波路に作製された導波路は
ＴＥ偏波とＴＭ偏波の実行屈折率が異なる。その差分を
複屈折と呼ぶ。通常、この複屈折はＡＷＧの中心波長の
偏波依存性の原因となり、欠点とされていた。しかし、
この複屈折によって、導波路はＴＥ偏波とＴＭ偏波が独
立して伝搬することができ、偏波間に結合を生じにく
く、良好な偏波保持性を有している。従って、本実施形
態のような構成にすることで、偏波合成回路とＡＷＧ間
を光が伝搬する際、その偏波状態を、偏波保持ファイバ
を使用しないで、容易に保つことができる。また、導波
路が基盤のガラスに埋め込まれていることによって、振
動等の外乱による影響を受けにくくなる。

【００３９】また、偏波合成回路とＡＷＧを集積化する
ことで、信号光がこの合波器を通過する際、偏波保持フ
ァイバとの接続点数を１点に削減することができるの
で、作製作業工程をその分省略でき、必要な労力を大幅
に軽減できる。

【００４０】また、偏波合成回路とＡＷＧを集積化して
偏波保持ファイバとの接続点数を削減することで、接続
の際の偏波面ずれに起因した、損失の劣化を低減させる
ことができる。

【００４１】さらに、今回作製した回路は平面基板上に
作製されており、そのため小型化が容易に実現できる。

【００４２】以上説明した本発明の第１の実施形態にお
いては、２個のＡＷＧ１２２，１２３を並列に並べてい
るが、図３に示すように、２個のＡＷＧ１４６，１４７
をクロスに配置した構造においても、本第１の実施形態
と同様な効果が得られることは明白である。

【００４３】［第２の実施形態］図４に本発明の第２の
実施形態としての、ＡＷＧと偏波合成回路を用いた導波
路型光合波器の概略構成を示す。

【００４４】本実施形態の導波路型光合波器は、６個の
信号光源２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２
０１ｅ，２０１ｆと、１個のＡＷＧ２１８と、１個の偏
波合成回路２１９から構成される。ＡＷＧ２１８は基板
上に、入力導波路２０３ａ−２０３ｆ、入力側スラブ導
波路２０４、アレイ導波路２０５、出力側スラブ導波路
２０６、および出力導波路２０７，２０８を順次接続、
配置したものである。偏波合成回路２１９は基板上に、
光導波路２０９，２１０、方向性結合器２１１、アーム
導波路２１２，２１３、方向性結合器２１４、および出
力導波路２１５，２１６を順次接続、配置したものであ
り、アーム導波路２１３の一部分の導波路幅を１０μｍ
で、その他の導波路幅を５μｍとしたものである。

【００４５】６個の信号光源２０１ａ−２０１ｆとＡＷ
Ｇ２１８は偏波保持光ファイバ２０２ａ−２０２ｆによ
り接続されており、ＡＷＧ２１８は同一基板上の偏波合
成回路２１９にそれぞれ接続されており、偏波合成回路
２１９の一方の出力導波路２１５が通常の光ファイバ２
１７に接続されている。

【００４６】次に、図４を用いて本発明の第２の実施形
態の作用について詳細に説明する。

【００４７】６個の信号光源２０１ａ，２０１ｂ，２０
１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅ，２０１ｆからの出力波長
は、１５４９．０，１５４９．５，１５５０．０，１５
５０．５，１５５１．０，１５５１．５ｎｍであり、そ
の波長間隔は０．５ｎｍとなっている。このうち、一群
の信号光源２０１ａ，２０１ｃ，２０１ｅから出力され
る１５４９．０，１５５０．０，１５５１．０ｎｍの光
は、基板に対して平行な直線偏波（ＴＥ偏波）であっ
て、入力導波路２０３ａ，２０３ｃ，２０３ｅを通じて
スラブ導波路２０４に入力される。また、他の群の信号
光源２０１ｂ，２０１ｄ，２０１ｆから出力される１５
４９．５，１５５０．５，１５５１．５ｎｍの光は、基
板に対して垂直な直線偏光（ＴＭ偏波）であって、入力
導波路２０３ｂ，２０３ｄ，２０３ｆを通じてスラブ導
波路２０４に入力される。

【００４８】スラブ導波路２０４内では水平方向の閉じ
込めがない為、光は広がり、複数のアレイ導波路２０５
に導波される。これら偏波光はアレイ導波路２０５で所
望の位相差を受けた後、出力側スラブ導波路２０６に出
力し、ＴＥ偏波は回折角θＴＥ＝０°に、一方、ＴＭ偏
波は回折角θＴＭ＝−０．０７０８°に集光する。回折
角θＴＥ＝０°に集光したＴＥ偏波は出力導波路２０８
で取り出され、回折角θＴＭ＝−０．０７０８°に集光
したＴＭ偏波は出力導波路２０７で取り出され、それぞ
れ偏波合成回路２１９の入力導波路２１０，２０９に入
力される。

【００４９】入力導波路２１０に入力されたＴＥ偏波
は、方向性結合器２１１により、両アーム導波路２１
２，２１３に５０％づつ導波される。アーム導波路２１
２，２１３を通じて位相差は０となり、方向性結合器２
１４を通じて、出力導波路２１５に出力される。

【００５０】一方、入力導波路２０９に入力したＴＭ偏
波は、方向性結合器２１１により、両アーム導波路２１
２，２１３に５０％づつ導波される。アーム導波路２１
２，２１３を通じて、位相差はλ／２となり、方向性結
合器２１４を通じて、出力導波路２１５に出力される。

【００５１】従って、出力導波路２１５からは１５４
９．０，１５５０．０，１５５１．０ｎｍのＴＥ偏波
と、１５４９．５，１５５０．５，１５５１．５ｎｍの
ＴＭ偏波の合成波が出力される。

【００５２】今回作製したＡＷＧ２１８は０．５ｎｍ間
隔の光を合波することができる。また、ＴＥ偏波、もし
くはＴＭ偏波の信号光の波長間隔も同じく０．５ｎｍ間
隔である。従って、このＡＷＧ２１８はＴＥ偏波、ＴＭ
偏波それぞれについて合波する働きをしている。

【００５３】本実施形態においては、出力側スラブ導波
路２０６でＴＥ偏波とＴＭ偏波の集光位置がそれぞれ異
なることを利用している。それについて、以下に詳細を
説明する。

【００５４】ＡＷＧの集光位置においては、次式が満た
される。

【００５５】

【数１】 Ns・ｄ・sin(θin)＋Ns・ｄ・sin(θout)＋Nc・ΔL ＝ｍ・λ （１）

【００５６】ここで、Ｎｓ：スラブ導波路における実効
屈折率、ｄ：スラブ導波路に接続されたアレイ導波路間
隔、ｍ：回折次数、θin：入力側スラブ導波路内におけ
る入射角、θout ：出力側スラブ導波路内における回折
光の回折角である。

【００５７】一般に、平面基板上に作製した光導波路
は、ＴＭ偏波とＴＥ偏波で実効屈折率が異なる。特に、
アレイ導波路における複屈折によってＡＷＧの集光位置
がＴＥ偏波とＴＭ偏波でずれる。

【００５８】今回作製したＡＷＧ２１８において、θin
＝０でλ＝１５５０．０ｎｍのＴＥ偏波を入力した場
合、回折角θout ＝０°となるよう設計した。そのため
の具体的なパラメータは、スラブ導波路の実効屈折率Ｎ
ｓ＝１．４５３、アレイ導波路の実効屈折率Ｎｃ（Ｔ
Ｅ）＝１．４５１、両スラブ導波路間におけるアレイ導
波路間隔ｄ＝１５μｍ、アレイ導波路の光路長Δｄ＝５
４．５μｍ、回折次数ｍ＝５１、スラブ導波路における
焦点距離ｆ＝１６．８１４ｍｍである。

【００５９】一方、４×１０^−４という複屈折により、
アレイ導波路２０５のＴＭ偏波における実効屈折率はＮ
ｃ（ＴＭ）＝１．４５１４となるため、θin＝０でλ＝
１５５０．０ｎｍのＴＭ偏波を入力した場合、回折角θ
ＴＭ＝−０．０５７°となる。すなわち、ＴＭ偏波はＴ
Ｅ偏波から１６．８μｍ離れた位置に集光することとな
り、ＴＥ偏波とＴＭ偏波でその集光位置がずれることが
説明される。

【００６０】本実施形態の特徴は、従来欠点とされてい
た集光位置の偏波依存性を逆手にとり、ＡＷＧ２１８の
集光位置の偏波依存性に応じてその出力導波路２０８、
２０７を配置し、これら出力導波路２０８、２０７と偏
波合成回路２１９の２本の入力導波路２１０、２０９と
を接続した点にある。これによって、ＡＷＧを使用する
上で必要となっていた偏波依存性を除去するための複雑
な作業を削除することができるので、生産性の点で有効
となる。

【００６１】本実施形態において、偏波合成回路とＡＷ
Ｇを基板上に集積したことによる効果は前述の第１の実
施形態と同様である。

【００６２】アレイ導波路２０５の作製プロセス等によ
って、その複屈折が上記の値よりも小さい時がある。そ
の時は、ＡＷＧ２１８の出力側スラブ導波路２０６に接
続される２つの出力導波路２０８，２０７間の間隔が狭
くなり、偏波間で結合が生じてしまい、これが偏波消光
比の劣化の原因となる。そこで、このような場合には、
出力側スラブ導波路２０６に接続される２つの出力導波
路２０８，２０７の間隔を広げた方が良い。この間隔を
広げる手段としては、アレイ導波路２０５を２種類以上
の太さの異なる導波路幅で構成することでその複屈折を
調整して、２つの出力導波路２０８、２０７の間隔を広
げるという方法が有効である。また、アモルファスシリ
コン応力付与膜をアレイ導波路２０５の上に装荷するな
ど、その他のアレイ導波路における複屈折制御を行って
も、同様な効果が得られることは明白である。

【００６３】［第３の実施形態］図５に本発明の第３の
実施形態としての、ＡＷＧと偏波合成回路を用いた導波
路型光合波器の概略構成を示す。

【００６４】本実施形態の導波路光合成器は、６個の信
号光源３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０
１ｅ，３０１ｆと、１個のＡＷＧ３１８と、１個の偏波
合成回路３１９から構成される。ＡＷＧ３１８は基板上
に、入力導波路３０３ａ−３０３ｆ、入力側スラブ導波
路３０４、アレイ導波路３０５、出力側スラブ導波路３
０６、および出力導波路３０７，３０８を順次接続、配
置したものである。尚、偏波無依存化のためにアレイ導
波路３１８の中央部に１／２波長板３２０を挿入してい
る。偏波合成回路３１９は基板上に、光導波路３０９，
３１０、方向性結合器３１１、アーム導波路３１２，３
１３、方向性結合器３１４、および出力導波路３１５，
３１６を順次接続、配置したものであり、アーム導波路
３１３の一部分の導波路幅を１０μｍで、その他の導波
路幅を５μｍとしている。

【００６５】６個の信号光源３０１ａ−３０１ｆとＡＷ
Ｇ３１８は偏波保持光ファイバ３０２ａ−３０２ｆによ
り接続されており、ＡＷＧ３１８は同一基板上の偏波合
成回路３１９に接続されており、偏波合成回路３１９の
一方の出力導波路３１６が通常の光ファイバ３１７に接
続されている。

【００６６】次に、図５を用いて本発明の第３の実施形
態の作用について詳細に説明する。

【００６７】６個の信号光源３０１ａ，３０１ｂ，３０
１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅ，３０１ｆからの出力波長は
１５４９．０，１５４９．５，１５５０．０，１５５
０．５，１５５１．０，１５５１．５ｎｍであり、その
波長間隔は０．５ｎｍとなっている。このうち、信号光
源３０１ａ，３０１ｃ，３０１ｅから出力される１５４
９．０，１５５０．０，１５５１．０ｎｍの光は基板に
対して平行な直線偏光（ＴＥ偏波）であって、入力導波
路３０３ａ，３０３ｃ，３０３ｅを通じてスラブ導波路
３０４に入力される。また、信号光源３０１ｂ，３０１
ｄ，３０１ｆから出力される１５４９．５，１５５０．
５，１５５１．５ｎｍの光は基板に対して垂直な直線偏
波（ＴＭ偏波）であって、入力導波路３０３ｂ，３０３
ｄ，３０３ｆを通じてスラブ導波路３０４に入力され
る。

【００６８】スラブ導波路３０４内では水平方向の閉じ
込めがない為、光は広がり、複数のアレイ導波路３０５
に導波される。これら偏波光はアレイ導波路３０５で所
望の位相差を受けた後、出力側スラブ導波路３０６に出
力し、ＴＥ偏波は回折角θＴＥ＝０．１６２°に、ＴＭ
偏波は回折角θＴＭ＝−０．２４５°に集光する。回折
角θＴＥ＝０°に集光したＴＥ偏波は出力導波路３０７
で取り出され、回折角θＴＭ＝−０．２４５°に集光し
たＴＭ偏波は出力導波路３０８で取り出され、それぞれ
偏波合成回路３１９の入力導波路３０９，３１０に入力
される。

【００６９】入力導波路３０９に入力されたＴＥ偏波
は、方向性結合器３１１により両アーム導波路３１２，
３１３に５０％づつ導波される。そしてＴＥ偏波は、ア
ーム導波路３１２，３１３を通じてその位相差は０とな
り、方向性結合器３１４を通じて、出力導波路３１６に
出力される。一方、入力導波路３１０に入力したＴＭ偏
波は、方向性結合器３１１により両アーム導波路３１
２，３１３に５０％づつ導波される。そしてＴＭ偏波
は、アーム導波路３１２，３１３を通じて、その位相差
はλ／２となり、方向性結合器３１４を通じて出力導波
路３１６に出力される。従って、出力導波路３１６から
は１５４９．０，１５５０．０，１５５１．０ｎｍのＴ
Ｅ偏波と、１５４９．５，１５５０．５，１５５１．５
ｎｍのＴＭ偏波の合成波が出力される。

【００７０】ＡＷＧ３１８の出力側スラブ導波路３０６
において、ＴＥ偏波とＴＭ偏波の集光位置がずれる機構
について以下に詳細に説明する。

【００７１】今回作製したＡＷＧ３１８は１．０ｎｍ間
隔の光を合波することができる。また、ＴＥ偏波、もし
くはＴＭ偏波の信号光の波長間隔も同じく１．０ｎｍ間
隔である。従って、このＡＷＧはＴＥ偏波・ＴＭ偏波そ
れぞれについて合波する働きをしている。

【００７２】前述の式（１）を用いて、具体的に説明す
る。作製したＡＷＧ３１８のパラメータは、スラブ導波
路の実効屈折率Ｎｓ＝１．４５３、アレイ導波路の実効
屈折率＝Ｎｃ＝１．４５１、両スラブ導波路間における
アレイ導波路間隔ｄ＝１５μｍ、アレイ導波路の光路長
Δｄ＝６６．２７μｍ、回折次数ｍ＝６２、スラブ導波
路における焦点距離ｆ＝６．９１５ｍｍである。

【００７３】このＡＷＧ３１８はθin＝０°に１５５
１．０ｎｍの信号光を入力した際、θout ＝０に集光す
るよう設計している。従って、入力導波路３０３ａ，３
０３ｂ，３０３ｃに入力された１５４９．０ｎｍ，１５
５０．０ｎｍ，１５５１．０ｎｍのＴＥ偏波は、入射角
θin＝−０．００５７８（ｒｅｄ）、−０．００２８９
（ｒｅｄ）、０（ｒｅｄ）であり、前述の式（１）か
ら、回折角θout ＝０°付近に集光する。一方、入力導
波路３０３ｄ，３０３ｅ，３０３ｆに入力された１５４
９．５ｎｍ、１５５０．５ｎｍ、１５５１．５ｎｍのＴ
Ｍ偏波は、入射角θin＝０．００２８９（ｒｅｄ）、
０．００５７８（ｒｅｄ）、０．００８７６（ｒｅｄ）
であり、前述の式（１）から、回折角θout ＝−０．０
０７２°付近に集光する。

【００７４】すなわち、ＴＭ偏波は、ＴＥ偏波の集光位
置から４９．６μｍ離れた位置に集光することとなり、
ＴＥ偏波とＴＭ偏波の集光位置がずれることが説明され
た。

【００７５】本実施形態の特徴は、第１の実施形態では
２個必要であったＡＷＧを、入力導波路入力導波路３０
３ａ−３０３ｆに接続する信号光の入力順序を図５に示
すように工夫することで、ＡＷＧを１個にまとめた点に
ある。これは、ＡＷＧを２個配置するよりも、サイズの
上で小型化が可能となり、生産性の点で大変有効であ
る。

【００７６】本実施形態において、その効果は第１の実
施形態と同様である。

【００７７】尚、本実施形態においては、１／２波長板
３２０を用いて、ＡＷＧ３１８の偏波無依存化を行って
いる。ＡＷＧ３１８の偏波依存性は、出力スラブ導波路
３０６における焦点位置の偏波依存性によって発生す
る。よって、本実施形態の２本の出力導波路３０７、３
０８を、偏波による焦点位置のずれ分を見越して配置す
ることで、１／２波長板３２０を用いなくとも同様な導
波路型光合波器を作成できることを付記する。さらに、
アモルファシリコン応力付与膜をアレイ導波路３０５の
上に装荷するなどによりアレイ導波路３０５の複屈折を
制御し、これによりＡＷＧ３１８の偏波依存性を解消し
ても、同様な効果が得られることは明白である。

【００７８】［第４の実施形態］図６に本発明の第４の
実施形態としての、ＡＷＧと偏波合成回路を用いた導波
路型光合波器の概略構成を示す。

【００７９】本実施形態の導波路型光合波器は、６個の
信号光源４０１ａ−４０１ｆと、６個の偏波合成回路４
１７ａ−４１７ｆと、１個のＡＷＧ４１８とから構成さ
れる。ＡＷＧ４１８は基板上に、入力導波路４１１ａ−
４１１ｆ、入力側スラブ導波路４１２、アレイ導波路４
１３、出力側スラブ導波路４１４、および出力導波路４
１５を順次接続、配置したものである。尚、偏波無依存
化のためアレイ導波路４１３の中央部に１／２波長板４
１９を挿入している。

【００８０】一方、偏波合成回路４１７ａ−４１７ｆは
基板上に、入力導波路４０３ａ−４０３ｆ，４０４ａ−
４０４ｆ、方向性結合器４０５ａ−４０５ｆ、アーム導
波路４０６ａ−ｆ，４０７ａ−ｆ、方向性結合器４０８
ａ−４０８ｆ、および出力導波路４０９ａ−４０９ｆ，
４１０ａ−４１０ｆを順次接続、配置したものであり、
アーム導波路４０７ａ−４０７ｆの一部分のみの導波路
幅を１０μｍで、その他の導波路幅を５μｍとしてい
る。

【００８１】６個の信号光源４０１ａ−４０１ｆと６個
の偏波合成回路４１７ａ−４１７ｆは偏波保持光ファイ
バ４０２ａ−４０２ｆにより接続されており、６個の偏
波合成回路４１７ａ−４１７ｆとＡＷＧ４１８は同一基
板上に作製されており、偏波合成回路４１７ａ−４１７
ｆのひとつの出力導波路がＡＷＧ４１８のひとつの入力
導波路と接続されており、ＡＷＧ４１８の出力導波路４
１５が通常の光ファイバ４１６に接続されている。

【００８２】次に、図６を用いて本発明の第４の実施形
態の作用について詳細に説明する。

【００８３】６個の信号光源４０１ａ，４０１ｂ，４０
１ｃ，４０１ｄ，４０１ｅ，４０１ｆからの出力波長
は、１５４９．０，１５４９．５，１５５０．０，１５
５０．５，１５５１．０，１５５１．５ｎｍであり、そ
の波長間隔は０．５ｎｍとなっている。このうち、信号
光源４０１ａ，４０１ｃ，４０１ｅから出力される１５
４９．０、１５５０．０、１５５１．０ｎｍの光は基板
に対して平行な直線偏波（ＴＥ偏波）で偏波合成回路４
１７ａ，４１７ｃ，４１７ｅの入力導波路４０３ａ，４
０３ｃ，４０３ｅに入力される。

【００８４】入力導波路４０３ａ，４０３ｃ，４０３ｅ
に入力されたＴＥ偏波は、方向性結合器４０５ａ，４０
５ｃ，４０５ｅにより、両アーム導波路４０６ａ・４０
７ａ，４０６ｃ・４０７ｃ，４０６ｅ・４０７ｅに５０
％づつ導波される。ＴＥ偏波はアーム導波路４０６ａ・
４０７ａ，４０６ｃ・４０７ｃ，４０６ｅ・４０７ｅを
通じてその位相差は０となり、方向性結合器４０８ａ，
４０８ｃ，４０８ｅを通じて、出力導波路４０９ａ，４
０９ｃ，４０９ｅに出力され、次にＡＷＧ４１８の入力
導波路４１１ａ，４１１ｃ，４１１ｅに入力される。

【００８５】一方、信号光源４０１ｂ，４０１ｄ，４０
１ｆから出力される１５４９．５，１５５０．５，１５
５１．５ｎｍの光は基板に対して平行な直線偏波（ＴＭ
偏波）であって、偏波合成回路４１７ｂ，４１７ｄ，４
１７ｆの入力導波路４０３ｂ，４０３ｄ，４０３ｆに入
力される。

【００８６】入力導波路４０３ｂ，４０３ｄ，４０３ｆ
に入力されたＴＭ偏波は、方向性結合器４０５ｂ，４０
５ｄ，４０５ｆにより、両アーム導波路４０６ｂ・４０
７ｂ，４０６ｄ・４０７ｄ，４０６ｆ・４０７ｆに５０
％づつ導波される。ＴＭ偏波はアーム導波路４０６ｂ・
４０７ｂ、４０６ｄ・４０７ｄ，４０６ｆ・４０７ｆを
通じてその位相差はλ／２となり、方向性結合器４０８
ｂ，４０８ｄ，４０８ｆを通じて、出力導波路４１０
ｂ，４１０ｄ，４１０ｆに出力され、次にＡＷＧ４１８
の入力導波路４１１ｂ，４１１ｄ，４１１ｆに入力され
る。

【００８７】ＴＥ偏波とＴＭ偏波は入力導波路４１１ａ
−４１１ｆを通じてスラブ導波路４１２に入力される。
スラブ導波路４１２内では水平方向の閉じ込めがない
為、光は広がり、複数のアレイ導波路４１３に導波され
る。偏波光はアレイ導波路４１３で所望の位相差を受け
た後、それぞれの出力側スラブ導波路４１４に出力して
その出力側スラブ導波路の曲率中心付近に集光する。集
光した光は出力導波路４１５から出力される。

【００８８】この結果、出力導波路４１５からは１５４
９．０、１５５０．０、１５５１．０ｎｍのＴＥ偏波
と、１５４９．５，１５５０．５，１５５１．５ｎｍの
ＴＭ偏波の合成波が出力される。

【００８９】今回作製したＡＷＧ４１８は０．５ｎｍ間
隔の光を合波することができる。また、ＴＥ偏波、もし
くはＴＭ偏波の信号光の波長間隔も同じく０．５ｎｍ間
隔である。従って、このＡＷＧはＴＥ偏波、もしくはＴ
Ｍ偏波それぞれについて合波する働きをしている。

【００９０】本実施形態において、偏波合成回路とＡＷ
Ｇを集積したことによる効果は第１の実施形態と同様で
ある。

【００９１】尚、本実施形態においては、１／２波長板
４１９を用いて、ＡＷＧの偏波無依存化を行っている。
しかし、例えばアモルファスシリコン応力付与膜をアレ
イ導波路４１３の上に装荷するなどをすることで、アレ
イ導波路の複屈折を制御し、これによりＡＷＧの偏波依
存性を解消しても、同様な効果が得られることは明白で
ある。

【００９２】［第５の実施形態］図７に本発明の第５の
実施形態としての、ＡＷＧと偏波合成回路を用いた導波
路型光合波器の概略構成を示す。

【００９３】本実施形態の導波路型光合波器は、６個の
信号光源５０１ａ−５０１ｆと、６個の偏波合成回路５
１７ａ−５１７ｆと、１個のＡＷＧ５１８から構成され
る。ＡＷＧ５１８は基板上に、入力導波路５１１ａ−５
１１ｆ、入力側スラブ導波路５１２、アレイ導波路５１
３、出力側スラブ導波路５１２、および出力導波路５１
５を順次接続、配置したものである。

【００９４】一方、偏波合成回路５１７ａ−５１７ｆ
は、基板上に、光導波路５０３ａ−５０３ｆ，５０４ａ
−５０４ｆ、方向性結合器５０５ａ−５０５ｆ、アーム
導波路５０６ａ−５０６ｆ，５０７ａ−５０７ｆ、方向
性結合器５０８ａ−５０８ｆ、および出力導波路５０９
ａ−５０９ｆ，５１０ａ−５１０ｆを順次接続、配置し
たものであり、アーム導波路５０６ａ−５０６ｆ，５０
７ａ−５０７ｆの一部分の導波路幅を１０μｍで、その
他の導波路幅を５μｍとしている。

【００９５】６個の信号光源５０１ａ−５０１ｆと６個
の偏波合成回路５１７ａ−５１７ｆの入力導波路５０３
ａ−５０３ｆは、偏波保持光ファイバ５０２ａ−５０２
ｆにより接続されており、６個の偏波合成回路５１７ａ
−５１７ｆとＡＷＧ５１８は同一基板上に作製されてお
り、偏波合成回路５１７ａ−５１７ｆの出力導波路５０
９ａ，５１０ｂ，５０９ｃ，５１０ｄ，５０９ｅ，５１
０ｆがＡＷＧ５１８の入力導波路５１１ａ，５１１ｂ，
５１１ｃ，５１１ｄ，５１１ｅ，５１１ｆとそれぞれ接
続されており、ＡＷＧ５１８の出力導波路５１５が通常
の光ファイバ５１６に接続されている。

【００９６】本実施形態において、直交した偏波を合成
する光信号の流れは前述の第４の実施形態と同様であ
る。その相違点は、ＡＷＧ５１８の偏波依存性を解消す
るために、入力側スラブ導波路５１２に接続される入力
導波路５１１ａ−５１１ｆの間隔を不均等にしている点
である。この効果について、図８、図９の模式図を用い
て以下に説明する。

【００９７】図８に示すのは、入力側スラブ導波路５２
０に接続される入力導波路５１９ａ−５１９ｆの間隔が
均等のＡＷＧである。この場合、第２の実施形態で説明
したように、アレイ導波路５２１の複屈折によって、Ｔ
Ｅ偏波とＴＭ偏波で出力側スラブ導波路５２２の集光位
置がずれる。

【００９８】一方、図９に示すように、入力側スラブ導
波路５１２に接続される入力導波路５１１ａ−５１１ｆ
の間隔を不均等にすることで、ＴＥ偏波とＴＭ偏波で出
力側スラブ導波路５１４の集光位置を一点にすることが
できる。

【００９９】今回作製したＡＷＧ５１８は０．５ｎｍ間
隔の光を合波することができる。また、ＴＥ偏波、もし
くはＴＭ偏波の信号光の波長間隔も同じく０．５ｎｍ間
隔である。従って、ＡＷＧはＴＥ偏波、もしくはＴＭ偏
波それぞれについて合波する働きをしている。

【０１００】本実施形態の特徴は、入力側スラブ導波路
に接続される入力導波路を所望の位置に不均等に配置す
ることで、複屈折を除去するための複雑な作業を簡略化
した点にある。これによって、ＡＷＧを使用する上で必
要となっていた偏波依存性を除去するための複雑な作業
を削除することができるので、生産性の点で有効であ
る。

【０１０１】本実施形態においては、偏波合成回路とＡ
ＷＧを集積したことによる効果は第１の実施形態と同様
である。

【０１０２】［第６の実施形態］図１０に本発明の第６
の実施形態としての、ＡＷＧと偏波合成回路を用いた導
波路型光合波器の概略構成を示す。

【０１０３】本実施形態の導波路型光結合器は、６個の
信号光源６０１ａ−６０１ｆと、３個の偏波合成回路６
１６ａｂ，６１６ｃｄ，６１６ｅｆ、１個のＡＷＧ６１
７とから構成される。ＡＷＧ６１７は基板上に、入力導
波路６１０ａｂ，６１０ｃｄ，６１０ｅｆ、入力側スラ
ブ導波路６１１、アレイ導波路６１２、出力側スラブ導
波路６１３、および出力導波路６１４を順次接続、配置
したものである。

【０１０４】一方、偏波合成回路６１６ａｂ，６１６ｃ
ｄ，６１６ｅｆは基板上に、入力導波路６０３ａ−６０
３ｆ、方向性結合器６０４ａｂ，６０４ｃｄ，６０４ｅ
ｆ、第１のアーム導波路６０５ａｂ，６０５ｃｄ，６０
５ｅｆ、第２のアーム導波路６０６ａｂ，６０６ｃｄ，
６０６ｅｆ、方向性結合器６０７ａｂ，６０７ｃｄ，６
０７ｅｆ、および第１の出力導波路６０８ａｂ，６０８
ｃｄ，６０８ｅ、第２の出力導波路６０９ａｂ，６０９
ｃｄ，６０９ｅｆを順次接続、配置したものであり、第
２のアーム導波路６０６ａｂ，６０６ｃｄ，６０６ｅｆ
の一部分の導波路幅を１０μｍ、その他の導波路幅を５
μｍとしている。

【０１０５】６個の信号光源６０１ａ−６０１ｆと３個
の偏波合成回路６１６ａｂ，６１６ｃｄ，６１６ｅｆは
偏波保持光ファイバ６０２ａ−６０２ｆにより接続され
ており、３個の偏波合成回路６１６ａｂ，６１６ｃｄ，
６１６ｅｆとＡＷＧ６１７は同一基板上に作製されてお
り、偏波合成回路６１６ａｂ，６１６ｃｄ，６１６ｅｆ
の出力導波路６０９ａｂ，６０９ｃｄ，６０９ｅｆがＡ
ＷＧ６１７の入力導波路６１０ａｂ，６１０ｃｄ，６１
０ｅｆとそれぞれ接続されており、ＡＷＧ６１７の出力
導波路６１４が通常の光ファイバ６１５に接続されてい
る。

【０１０６】次に、図１０を用いて本発明の第６の実施
形態の作用について詳細に説明する。

【０１０７】６個の信号光源６０１ａ，６０１ｂ，６０
１ｃ，６０１ｄ，６０１ｅ，６０１ｆからの出力波長は
１５４９．０，１５４９．５，１５５０．０，１５５
０．５、１５５１．０，１５５１．５ｎｍであり、その
波長間隔は０．５ｎｍとなっている。このうち、信号光
源６０１ａ，６０１ｃ，６０１ｅから出力される１５４
９．０，１５５０．０，１５５１．０ｎｍの光は基板に
対して平行な直線偏波（ＴＥ偏波）であって、偏波合成
回路６１６ａｂ，６１６ｃｄ，６１６ｅｆの入力導波路
６０３ａ，６０３ｃ，６０３ｅに入力される。入力導波
路６０３ａ，６０３ｃ，６０３ｅに入力されたＴＥ偏波
は、方向性結合器６０４ａｂ，６０４ｃｄ，６０４ｅｆ
により、両アーム導波路（６０５ａｂ・６０６ａｂ）、
（６０５ｃｄ・６０６ｃｄ）、（６０５ｅｆ・６０６ｅ
ｆ）に５０％づつ導波される。ＴＥ偏波はアーム導波路
（６０５ａｂ・６０６ａｂ）、（６０５ｃｄ・６０６ｃ
ｄ）、（６０５ｅｆ・６０６ｅｆ）を通じてその位相差
は０となり、方向性結合器６０７ａｂ，６０７ｃｄ，６
０７ｅｆを通じて、出力導波路６０９ａｂ，６０９ｃ
ｄ，６０９ｅｆに出力され、ＡＷＧ６１７の入力導波路
６１０ａｂ，６１０ｃｄ，６１０ｅｆに入力され、入力
導波路６１０ａｂ，６１０ｃｄ，６１０ｅｆを通じてス
ラブ導波路６１１に入力される。

【０１０８】一方、信号光源６０１ｂ，６０１ｄ，６０
１ｆから出力される１５４９．５，１５５０．５，１５
５１．５ｎｍの光は基板に対して平行な直線偏波（ＴＭ
偏波）であって、偏波合成回路６１６ａｂ，６１６ｃ
ｄ，６１６ｅｆの入力導波路６０３ｂ，６０３ｄ，６０
３ｆに入力される。入力導波路６０３ｂ，６０３ｄ，６
０３ｆに入力されたＴＭ偏波は、方向性結合器６０４ａ
ｂ，６０４ｃｄ，６０４ｅｆにより、両アーム導波路
（６０５ａｂ・６０６ａｂ）、（６０５ｃｄ・６０６ｃ
ｄ）、（６０５ｅｆ・６０６ｅｆ）に５０％づつ導波さ
れる。アーム導波路（６０５ａｂ・６０６ａｂ）、（６
０５ｃｄ・６０６ｃｄ）、（６０５ｅｆ・６０６ｅｆ）
を通じてその位相差はλ／２となり、方向性結合器６０
７ａｂ，６０７ｃｄ，６０７ｅｆを通じて、出力導波路
６０９ａｂ，６０９ｃｄ，６０９ｅｆに出力され、ＡＷ
Ｇ６１７の入力導波路６１０ａｂ，６１０ｃｄ，６１０
ｅｆに入力され、入力導波路６１０ａｂ，６１０ｃｄ，
６１０ｅｆを通じてスラブ導波路６１１に入力される。

【０１０９】スラブ導波路６１１内では水平方向の閉じ
こめがない為、光は広がり、複数のアレイ導波路６１２
に導波される。ＴＥ偏波とＴＭ偏波はアレイ導波路６１
２で所望の位相差を受けた後、出力側スラブ導波路６１
３に出力され、その出力側スラブ導波路の曲率中心付近
に集光する。集光した光は出力導波路６１４から出力さ
れる。

【０１１０】この結果、出力導波路６１４からは１５４
９．０，１５５０．０，１５５１．０ｎｍのＴＥ偏波
と、１５４９．５，１５５０．５，１５５１．５ｎｍの
ＴＭ偏波の合成波が出力される。

【０１１１】今回作製したＡＷＧ６１７は０．５ｎｍ間
隔の光を合波することができる。また、ＴＥ偏波、もし
くはＴＭ偏波の信号光の波長間隔も同じく０．５ｎｍ間
隔である。従って、このＡＷＧ６１７はＴＥ偏波、もし
くはＴＭ偏波それぞれについて合波する働きをしてい
る。

【０１１２】本実施形態においては、ＡＷＧ６１７のア
レイ導波路６１２に太さの異なる導波路を設けている。
これは、ある波長をもつＴＥ偏波と、それと隣接する波
長をもつＴＭ偏波を、ＡＷＧ６１７の同じ入力導波路に
入力させた際に、出力側スラブ導波路６１３において、
同じ位置に集光させるためである。そこで、この集光動
作を満たすＡＷＧの条件について考える。まず、集光条
件の前述の式（１）を説明のために次式（２）のように
変形する。

【０１１３】

【数２】 Ns*d*sin(θin)+Ns*d*sin(θout)+Nc(W2)*ΔL(W2)+Nc(W1)*ΔL(W1)＝ｍ*λ （２）

【０１１４】ここで、Ｎｃ(W2)：太い導波路の導波路
幅、ΔL(W2):隣接するアレイ導波路間の太い導波路の長
さの差、Ｎｃ(W1)：細い導波路の導波路幅、ΔL(W1) ：
隣接するアレイ導波路間の細い導波路の長さの差であ
る。

【０１１５】波長λをもつＴＥ偏波と、隣接波長（λ＋
ｄλ）をもつＴＭ偏波が、任意の同じ入力導波路に入力
されて、θout ＝０°に集光するとすると、それぞれ偏
波について次式（３）、（４）を満たす必要がある。

【０１１６】ＴＥ偏波：

【０１１７】

【数３】 Ns*d*sin(θin)+Ns(TE/W2)*ΔL(W2)+Nc(TE/W1)*ΔL(W1) ＝ｍ*λ （３）

【０１１８】ＴＭ偏波：

【０１１９】

【数４】 Ns*d*sin(θin)+Nc(TM/W2)*ΔL(W2)+Nc(TM/W1)*ΔL(W1)＝m*(λ+dλ) （４）

【０１２０】ここで、θinは任意であるため、（３）、
（４）より消去すれば、

【０１２１】

【数５】 Bc(W2)*ΔL(W2)+Bc(W1)*ΔL(W1)＝ｍ*dλ （５）

【０１２２】となる。ここで、Ｂｃ(W2)は太い導波路の
複屈折、Ｂｃ(W1)は細い導波路の複屈折である。

【０１２３】上式（５）を満たすよう、ＡＷＧ６１７を
設計すれば、所望のＡＷＧが得られるわけである。そこ
で、今回採用したパラメータは一例として、Ｎｃ(TE/W
2)=１．４５２０、Ｎｃ(TM/W2)=１．４５２５、Ｎｃ(TE
/W1)=１．４５００、Ｎｃ(TM/W1)=１．４５０３、ｄ＝
１５、ｍ＝６３、ΔL(W1)=１０．７μｍ、ΔL(W2)=５
６．５μｍである。このパラメータで作製したＡＷＧ６
１７は、０．５ｎｍ波長間隔のＡＷＧで、ある波長をも
つＴＥ偏波とそれより０．５ｎｍ分大きな波長をもつＴ
Ｍ偏波とが同じ入力導波路に入力された際に、ＴＥ偏波
・ＴＭ偏波をそれぞれ同じθout に集光させることがで
きる。

【０１２４】本実施形態の特徴は、第４の実施形態およ
び第５の実施形態に比べて偏波合成回路の数を、大幅に
減らすことができる点にある。

【０１２５】本実施形態において、偏波合成回路とＡＷ
Ｇを集積したことによる効果は第１の実施形態と同様で
ある。

【０１２６】また、本実施形態において、アモルファス
シリコン応力付与膜をＡＷＧ６１７のアレイ導波路６１
２の上に装荷するなど、その他のアレイ導波路における
複屈折制御を行っても、同様な効果が得られることは明
白である。

【０１２７】［他の実施形態］上述した本発明の各実施
形態においては、火災堆積法に従って作製した石英系導
波路を用いているが、本発明はこの材料に限定されるも
のではなく、他成分ガラス系導波路、プラスチック系導
波路、さらには、ニオブ酸リチウム系導波路、化合物半
導体系導波路等の様々な導波路系においても、本発明の
光導波路構成を適用できる。

【０１２８】また、上述した本発明の各実施形態におい
ては、信号光源の数を６個としたが、本発明はこの個数
に限定されるものではなく、例えば１２個としても同様
な効果が得られる。

【０１２９】また、上述した本発明の各実施形態におい
て記載した波長等の具体的数値は例示であり、本発明は
これに限定されるものではない。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、平面基板に作製さ
れた導波路は大きな複屈折によって、ＴＥ偏波とＴＭ偏
波が独立して伝搬することができ、そのため、偏波間の
結合が生じにくく、導波路は良好な偏波保持性を有して
いる。

【０１３１】本発明は、この導波路のもつ偏波保持性を
生かし、偏波合成回路とアレイ導波路型回折格子を同一
基板上に集積して、偏波合成回路とアレイ導波路型回折
格子の間の接続に使用しているので、その間を伝搬する
光の偏波状態を、偏波保持ファイバを使用しなくとも、
容易に保つことができ、かつ、導波路がガラスに埋め込
まれていることで、振動等の外乱による影響を受けにく
くし、安定した偏波消光比を実現できる。

【０１３２】また、本発明は、偏波合成回路とアレイ導
波路型回折格子を同一基板上に集積しているので、偏波
保持ファイバとの接続点数を削減することができ、作製
作業工程を省略でき、また、平面基板上に作製している
ので、光合波器としての小型化も図ることができる。

【０１３３】さらに、本発明は、集積化し偏波保持ファ
イバとの接続点数を削減することで、接続の際の偏波面
ずれにより生じる損失の劣化を低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の導波路型光合波器の
概略構成図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における出力光のスペ
クトル特性図である。

【図３】本発明の第１の実施形態と同様な効果が得られ
る導波路型光合波器の概略構成図である。

【図４】本発明の第２の実施形態の導波路型光合波器の
概略構成図である。

【図５】本発明の第３の実施形態の導波路型光合波器の
概略構成図である。

【図６】本発明の第４の実施形態の導波路型光合波器の
概略構成図である。

【図７】本発明の第５の実施形態の導波路型光合波器の
概略構成図である。

【図８】入力側スラブ導波路に接続される入力導波路間
隔が均等のＡＷＧにおける出力側スラブ導波路の集光状
態を示す模式図である。

【図９】入力側スラブ導波路に接続される入力導波路間
隔が不均等のＡＷＧにおける出力側スラブ導波路の集光
状態を示す模式図である。

【図１０】本発明の第６の実施形態の導波路型光合波器
の概略構成図である。

【図１１】従来技術の第１例の光合波器の概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１０１ａ−ｆ，１２５ａ−ｆ，２０１ａ−ｆ，３０１ａ
−ｆ，４０１ａ−ｆ，５０１ａ−ｆ，６０１ａ−ｆ，７
０１ａ−ｆ 信号光源 １０２ａ−ｆ，１２６ａ−ｆ，２０２ａ−ｆ，３０２ａ
−ｆ，４０２ａ−ｆ，５０２ａ−ｆ，６０２ａ−ｆ，７
０２ａ−ｆ，７０４ａ，７０４ｂ 偏波保持ファイバ １２１，１４５，２１７，３１７，４１６，５１６，６
１５，７０６ 通常のファイバ １０３，１０４，１２７，１２８，２０３ａ−ｆ，２０
９，２１０，３０３ａ−ｆ，３０９，３１０，４０３ａ
−ｆ，４０４ａ−ｆ，４１１ａ−ｆ，３０３ａ−ｆ，３
０４ａ−ｆ，３１１ａ−ｆ，５０３ａ−ｆ，５０４ａ−
ｆ，５１１ａ−ｆ，５１９ａ−ｆ，６０３ａ−ｆ，６１
０ａｂ，６１０ｃｄ，６１０ｅｆ 入力導波路 １１１，１１２，１３５，１３６，１１９，１２０，１
４３，１４４，２０７，２０８，２１５，２１６，３０
７，３０８，３１５，３１６，４０９ａ−ｆ，４１０ａ
−ｆ，４１５，５０９ａ−ｆ，５１０ａ−ｆ，５１５，
５２３，６０８ａ−ｆ，６０９ａ−ｆ，６１４ 出力導
波路 １０５，１０６，１２９，１３０，２０４，３０４，４
１２，５１２，５２０，６１１ 入力側スラブ導波路 １０９，１１０，１３３，１３４，２０６，３０６，４
１４，５１４，５２２，６１３ 出力側スラブ導波路 １０７，１０８，１３１，１３２，２０５，３０５，４
１３，５１３，５２１，６１２ アレイ導波路 １１６，１１７，１４０，１４１，２１２，２１３，３
１２，３１３，４０６ａ−ｆ，４０７ａ−ｆ，５０６ａ
−ｆ，５０７ａ−ｆ，６０５ａｂ，６０５ｃｄ，６０５
ｅｆ，６０６ａｂ，６０６ｃｄ，６０６ｅｆ アーム導
波路 １１５，１１８，１３９，１４２，２１１，２１４，３
１１，３１４，４０５ａ−ｆ，４０８ａ−ｆ，５０５ａ
−ｆ，５０８ａ−ｆ，６０４ａｂ，６０４ｃｄ，６０４
ｅｆ，６０７ａｂ，６０７ｃｄ，６０７ｅｆ 方向性結
合器 １２２，１２３，１４６，１４７，２１８，３１８，４
１８，５１８，６１７ＡＷＧ １２４，１４８，２１９，３１９，４１７ａ−ｆ，５１
７ａ−ｆ，６１６ａｂ，６１６ｃｄ，６１６ｅｆ 偏波
合成回路 ７０３ａ，７０３ｂ 光合波回路 ７０５ 複数屈折プリズム

フロントページの続き (72)発明者 石井 元速 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 才田 隆志 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA12 KB04 KB10 LA18 TA21 TA25

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長多重光を、隣り合う波長の偏波状態
   が直交するように、多重化する導波路型光合波器におい
   て、 それぞれ同一の基板上に配置され、複数本の入力導波
   路、入力側スラブ導波路、アレイ導波路、出力側スラブ
   導波路、および１本の出力導波路を順次接続して形成さ
   れた第１と第２のアレイ導波路型回折格子と、 前記同一の基板上に配置され、前記第１のアレイ導波路
   型回折格子の前記出力導波路が接続された第１の入力導
   波路と、前記第２のアレイ導波路型回折格子の前記出力
   導波路が接続された第２の入力導波路とを備えた１つの
   偏波合成回路とを具備することを特徴とする導波路型光
   合波器。
2. 【請求項２】 波長多重光を、隣り合う波長の偏波状態
   が直交するように、多重化する導波路型光合波器におい
   て、 基板上に配置され、複数本の入力導波路、入力側スラブ
   導波路、アレイ導波路、出力側スラブ導波路、および第
   １と第２の出力導波路を順次接続して形成された１つの
   アレイ導波路型回折格子と、 同一の前記基板上に配置され、前記アレイ導波路型回折
   格子の前記第１の出力導波路が接続された第１の入力導
   波路と、前記アレイ導波路型回折格子の前記第２の出力
   導波路が接続された第２の入力導波路とを備えた１つの
   偏波合成回路とを具備することを特徴とする導波路型光
   合波器。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の導波路型光合波器にお
   いて、 前記アレイ導波路型回折格子の前記第１と第２の出力導
   波路が、導波路の複屈折により生じる前記出力側スラブ
   導波路における集光位置の偏波依存性に応じて、互いに
   異なる位置に配置されていることを特徴とする導波路型
   光合波器。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の導波路型光合波器にお
   いて、 前記アレイ導波路回折格子の前記第１と第２の出力導波
   路が、前記入力側スラブ導波路に入力される波長間隔が
   一定のＴＥ偏波、ＴＭ偏波毎の２組の信号光群の前記出
   力側スラブ導波路における各集光位置に応じて、互いに
   異なる位置に配置されていることを特徴とする導波路型
   光合波器。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の導波路型光合波器にお
   いて、 前記入力側スラブ導波路に入力される、波長間隔が一定
   の第１および第２の信号光群であって、該波長間隔は互
   いに等しく、該第１の信号光群の波長値を含む等差数列
   と、該第２の信号光群の波長値を含む等差数列とは一致
   する要素を持たないような２つの信号光群が、それぞれ
   前記出力側スラブ導波路で集光する位置に、前記アレイ
   導波路回折格子の前記第１と第２の出力導波路が配置さ
   れていることを特徴とする導波路型光合波器。
6. 【請求項６】 波長多重光を、隣り合う波長の偏波状態
   が直交するように、多重化する導波路型光合波器におい
   て、 同一の基板上に配置され、水平偏波を出力する１本の水
   平偏波出力導波路と、垂直偏波を出力する１本の垂直偏
   波出力導波路とをそれぞれ備えた複数の偏波合成回路
   と、 前記基板上に配置され、前記複数の偏波合成回路の前記
   垂直偏波出力導波路もしくは前記水平偏波出力導波路の
   いずれかが交互に接続された複数本の入力導波路、入力
   側スラブ導波路、アレイ導波路、出力側スラブ導波路、
   および１本の出力導波路を順次接続して形成され、該１
   本の出力導波路から波長が隣接する光信号の偏波状態が
   直交している合成波を出力する１つのアレイ導波路型回
   折格子とを具備することを特徴とする導波路型光合波
   器。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の導波路型光合波器にお
   いて、 前記アレイ導波路型回折格子の前記複数本の入力導波路
   が水平偏波用入力導波路と垂直偏波用入力導波路からな
   り、該水平偏波用入力導波路が前記偏波合成回路の前記
   水平偏波出力導波路に、該垂直偏波用入力導波路が前記
   偏波合成回路の前記垂直偏波出力導波路に接続してお
   り、 かつ前記アレイ導波路型回折格子の前記出力側スラブ導
   波路における集光位置の偏波依存性に応じて、前記入力
   側スラブ導波路に接続される前記入力導波路の間隔を調
   整して配置したことを特徴とする導波路型光合波器。
8. 【請求項８】 波長多重光を、隣り合う波長の偏波状態
   が直交するように、多重化する導波路型光合波器におい
   て、 同一の基板上に配置され、水平偏波と垂直偏波を合成す
   る１本の水平および垂直偏波出力導波路を備えた複数の
   偏波合成回路と、 前記基板上に配置され、前記複数の偏波合成回路の前記
   水平および垂直偏波出力導波路が接続された複数本の入
   力導波路、入力側スラブ導波路、アレイ導波路、出力側
   スラブ導波路、および１本の出力導波路を順次接続して
   形成され、該１本の出力導波路から波長が隣接する光信
   号の偏波状態が直交している合成波を出力する１つのア
   レイ導波路型回折格子とを具備し、 前記アレイ導波路が２種類以上の導波路幅をもつこと
   で、該アレイ導波路の複屈折を長手方向に積分した値に
   ついての、隣接する該アレイ導波路との差が、前記アレ
   イ導波路型回折格子が合波可能な波長間隔の整数倍とな
   ることを特徴とする導波路型光合波器。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の導
   波路型光合波器において、 前記偏波合成回路が、２つの光結合器とこれら光結合器
   を結ぶ互いに長さの異なる２本の導波路とを有し、該２
   本の導波路の導波路幅が少なくとも一部において互いに
   異なり、かつ該２本の導波路の複屈折を長手方向に積分
   した値が、使用する光波長の１／２波長互いに異なるこ
   とを特徴とする導波路型光合波器。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    導波路型光合波器において、 基板上に形成される前記アレイ導波路型回折格子と前記
    偏波合成回路とが、それぞれ単独で作製された後、直接
    端面接続によって接続されたことを特徴とする導波路型
    光合波器。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    導波路型光合波器において、 前記アレイ導波路型回折格子の前記アレイ導波路に、偏
    波無依存化用の１／２波長板を介装したことを特徴とす
    る導波路型光合波器。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    導波路型光合波器において、 前記アレイ導波路型回折格子の前記アレイ導波路の上
    に、アモルファスシリコン応力付与膜を装荷したことを
    特徴とする導波路型光合波器。