JP2002504705A - 波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサ光デバイス - Google Patents

波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサ光デバイス

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JP2002504705A JP2000532753A JP2000532753A JP2002504705A JP 2002504705 A JP2002504705 A JP 2002504705A JP 2000532753 A JP2000532753 A JP 2000532753A JP 2000532753 A JP2000532753 A JP 2000532753A JP 2002504705 A JP2002504705 A JP 2002504705A
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Abstract

(57)【要約】 第１の屈折率をもつ材料でつくられ、間隔をおいて配された一対のクラッド層；クラッド層の間にはさみ込まれ、第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する一対の導波路を含むコア層；及び多重波長光信号の内のただ１つの光波長を多重波長光信号から分離させるための、コア及びクラッド層にかけて広がるフィルタを含むグレーティング領域；が基板に設けられている光信号素子及びその作成方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は概ね、特定の波長（または複数の特定の波長）の光を高効率で挿入ま
たは分岐できる、集積波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサ光デバイスに
向けられる。本デバイスは公差を小さくし、代表的なデバイスよりも一般に構成
をコンパクトにまた光損失を小さくして、作製することができる。
【０００２】発明の背景 波長コード化信号（特定の波長または複数の特定の波長の光）を挿入及び分岐
するためのデバイスは技術上既知である。このようなデバイスは、ローカルエリ
アネットワーク、コンピュータネットワーク等に加えて、主に長距離通信システ
ムで利用される光ファイバを用いる。光ファイバは大量の情報を伝えることがで
き、また別々の波長チャネルで伝えられる情報を分離することによりある選ばれ
た量の情報をファイバから抽出することが本発明のデバイスの目的である。
【０００３】 この種のデバイスは、所望の波長コード化信号の分離も得られる様々なコンポ
ーネントからなる。集積光結合器及び、特に方向性結合器が、エバネッセント波
の方向性結合を達成するために開発されている。光信号はあるプレーナ導波路か
ら別のプレーナ導波路に結合される。第２のプレーナ導波路内の信号は第１のプ
レーナ導波路内の信号進行方向と同じ方向に伝搬する。
【０００４】 回折格子（例えばブラッグ格子）が狭帯域波長を分離するために用いられる。
このようなグレーティング反射器は、他の波長にある他の信号を乱すことなく既
定の中心波長にある光信号のファイバ光伝送システムへの挿入またはファイバ伝
送光システムからの分岐に用いるためのデバイスを構成することを可能にした。
【０００５】 光結合デバイスに用いるためのブラッグ格子構造は、本明細書に参照として含
まれる、イーリアス・スナイツァー（Elias Snitzer）の米国特許第５,５７４, ８０７号に開示されている。 この’８０７特許は、既定の中心波長にある光信 号を、他の波長にある信号を伝える波長分割マルチプレックス光ファイバ伝送シ
ステムに挿入またはこのシステムから分岐するためのデバイスを開示している。
結合領域を形成する実質的に同等な２本の単一モードファイバからなるツインコ
アファイバが、既定の波長帯域において１つのコアからもう一方のコアへの実質
的に完全なエバネッセント波光結合を得られるように作製される。ツインコアフ
ァイバは、ツインコアファイバの軸に実質的に直交するブラッグ格子構造も含む
。
【０００６】 チャールス・エイチ・ヘンリー（Charles H. Henry）等の米国特許第５,６３ ６,３０９号は２つのプレーナ光導波路（例えばファイバ）を用い、導波路のそ れぞれがコア及びクラッドを含む、マッハ−ツェンダー（ＭＺ）型デバイスを開
示している。この導波路は２つの結合領域の間に伸びる、対向する枝導波路を有
する。結合領域において、それぞれの導波路のコアはエバネッセント波結合を容
易にするために互いに比較的近づけて配置される。離しておかれる枝導波路は、
枝導波路間の最大間隔が両方のコアの屈折率を変える光への同時露光により屈折
率ブラッグ格子を同時に形成できるように十分に小さい間隔になるように配置さ
れる。米国特許第５,６３６,３０９号は本明細書に参照として含まれる。
【０００７】 上述したような従来技術において開示されたデバイスは、多くの欠点をかかえ
ている。そのような欠点の１つは、デバイスの作製が困難なことである。第２の
欠点は、グレーティング領域において光導波路の枝にかかるブラッグ格子のアラ
イメントを取ることが困難なことである。第３の欠点は、導波路の長さのために
かなりの光損失があることである。
【０００８】 したがって、デバイスを通る光路の制御性及び、１つまたは複数の既定の波長
における光信号の挿入及び／または分岐の制御性がより高い光導波路デバイスを
提供することは、光導波路デバイスの技術における有意義な進歩となろう。
【０００９】発明の概要 本発明は概ね、より高効率で光信号を挿入及び分岐するデバイスを提供するた
めの、光をより高い効率で処理し、また光損失を低減する光信号素子に関する。
特に本発明の光信号素子は： ａ） 基板； ｂ） 第１の屈折率値を有する材料からなる、間隔をおいて配置された一対の
クラッド層； ｃ） 前記一対のクラッド層の間に配置された一対の対向する導波路を含むコ
ア層であって、前記第１の屈折率値より大きい第２の屈折率値を有し、よって第
２の屈折率値と第１の屈折率値との間の差により多重波長光信号が前記デバイス
を単一モードで通過し得るようにしたコア層；及び ｄ） 前記多重波長光信号の内のただ１つの光波長を前記多重波長光信号から
分離させるための前記コア及びクラッド層にわたって広がるフィルタ手段を含む
グレーティング領域； を含む。
【００１０】 本発明の光信号素子を作製する方法も開示される。
【００１１】発明の詳細な説明 同じ参照符号は同じ要素を示す添付図面は本発明の実施形態を説明するための
例であり、本出願の一部を形成する特許請求の範囲に包含される本発明を制限す
るためのものではない。
【００１２】 本発明は対向する導波路が、フォトリソグラフィにより屈折型グレーティング
構造を与えることができる感光性材料でそれぞれの層がつくられることが好まし
い、コア層並びに上部及び下部クラッド層を含む光信号素子に向けられる。本光
信号素子により、当該技術で従来用いられているシステムより光損失の少ないシ
ステムのより簡単な作製手段が得られる。
【００１３】 全般に、本光信号素子は基板、基板の上に間隔をおいて配置された一対のクラ
ッド層及びクラッド層の間に配置されたコア層を含み、コア層は一対の対向する
導波路を含む。この導波路は、以降で説明されるように直接フォトリソグラフィ
によりコア層に与えられることが好ましい。本光信号素子はまた、コア層及びク
ラッド層にかけて広がり、入力光信号から光のただ１つの波長チャネル（以降波
長と称する）を分離できる、ブラッグ反射グレーティング構造の形態にあること
が好ましいフィルタ手段も含む。
【００１４】 図１を参照すると、本発明の光信号素子を構成する主要な層が示されている。
特に、光信号素子２は、その上に下部クラッド層６及び上部クラッド層８を有す
る基板４を含む。クラッド層６と８の間に、以降で説明するように導波路（図示
せず）が刻まれている、コア層１０がはさみ込まれる。
【００１５】 コア層１０に形成される導波路の配置は、ただ１つの光波長が多重波長光信号
から分離されて光信号素子から放出される光信号素子が得られるような細工がな
される。以降で説明するように同じ波長の光信号を本光信号素子に挿入すること
ができる。
【００１６】 本発明の光信号素子の作製に用いられる基板は、ガラス、シリコン、プラスチ
ック（例えばポリウレタン及びポリカーボネート）等を含む様々な材料から選ぶ
ことができる。下部クラッド層６及び上部クラッド層８は、コア層１０より屈折
率が小さい高分子材であることが好ましい、感光性材料でつくられることが好ま
しい。
【００１７】 いずれのクラッド層よりも屈折率が大きいコア層１０も、感光性材料でつくら
れる。そのような感光性材料にはエトキシル化ビスフェノールジアクリレート及
びクロロフルオロジアクリレートがあり、例えばフォトマスク等により、材料の
ある（例えば導波路が形成される）領域にその材料の他の領域との差異を生じさ
せるためにエネルギー源で処理することができる種類の材料である。
【００１８】 クラッド層６，８及びコア層１０に適した材料の選択は、コア層１０の屈折率
とクラッド層６，８の屈折率との差が光を単一モード（すなわち、実質的にガウ
ス型分布を有する基本モード）で伝送する光信号素子を得るに適するように行わ
れる。適当な屈折率差の選択は、コア層に用いられる導波路の寸法にある程度依
存する。例えば、 屈折率が約１.５の高分子材において、高さと幅が約６μｍの
導波路についてはコアとクラッド層との屈折率差は約０.００７８以下でなけれ ばならない。導波路の寸法が大きくなるとともに屈折率差は減少する。例えば、
（幅及び高さが）７μｍの導波路では約０.００５７以下の屈折率差を用いなけ ればならない。８μｍ導波路に対しては、 屈折率差は約０.００４４以下でなけ
ればならない。
【００１９】 ある与えられた一対の導波路についての適当な屈折率差の選択は、導波路に曲
がりがあるか否かにもある程度依存する。導波路が曲げられていれば、与えられ
た範囲内での屈折率差はその範囲の最大値でなければならない。
【００２０】 本発明の光信号素子の作製は、ガラスのような基板の上に下部クラッド層を形
成することにより始められる。クラッド層はエネルギー（例えばＵＶ光）による
処理で硬化する（すなわち感光性である）高分子材でつくられることが好ましい
。
【００２１】 次いでコア層が堆積され、導波路がコア層に刻まれる。導波路はポジ型フォト
レジストまたはネガ型フォトレジストとして与えることができる。ポジ型フォト
レジストではコア材の上にマスクが載せられ、導波路が形成されない領域にのみ
ＵＶ光があてられる。ネガ型フォトレジストでは、マスクは導波路が形成される
領域のみが透明であり、感光性材料の残りの領域へのＵＶ光照射は阻止される。
【００２２】 本発明の一態様にしたがえば、グレーティングはコア層だけでなくクラッド層
にかけても与えられる。既知の光信号素子を通過する光の２５％ほどがクラッド
層内を伝搬することが知られている。本発明はクラッド領域における光反射を考
慮し、よって光損失を２５％より十分小さいレベルまで大きく低減する。
【００２３】 コア領域及びクラッド領域に適切な感光性材料を用いることにより、以降で詳
細に説明されるように特定の用途に対して様々な構成の光信号素子を作製するこ
とが可能になる。
【００２４】 図２を参照すると、基板上に形成された（基板の相対位置については図１を参
照されたい）、マッハ−ツェンダー素子２０の形態にある単チャネル挿入／分岐
光信号素子が示されている。エバネッセント波結合が結合領域でおこる、図２に
示される素子２０は、方向性結合器の形態にある２個所の３ｄＢ結合領域２６，
２８において互いに沿って配置される２つの実質的に同等なプレーナ導波路２２
，２４を有する。結合領域２６と２８の間はグレーティング構造３２（例えばブ
ラッグ格子）を含むグレーティング領域３０である。
【００２５】 図２の実施形態において、導波路２２及び２４は、グレーティング領域３０で
はエバネッセント波結合がおこらないように、互いに十分間隔をおいて示されて
いる。
【００２６】 多重波長光は入力ポート３４を介して素子２０に入る。グレーティング構造３
２と共鳴しない波長はグレーティングを通って出力ポート３６に伝搬して、さら
に処理（例えばデマルチプレックス処理）を受ける。グレーティング構造３２と
共鳴する、前もって選択された１つの光波長はグレーティング領域で反射され、
分岐ポート３８を通って素子２０を出る。前もって選択された波長の光はポート
４０を介して素子２０に挿入することができる。
【００２７】 図２に示される素子は、導波路間のギャップがゼロとなるように、結合領域に
おいて導波路を互いに隣接させることにより改良される。図３を参照すると、導
波路２２及び２４が互いに隣接する（すなわち導波路間にスペースがない）結合
領域５０及び５２が設けられている。本発明のこの実施形態においては、結合領
域５０及び５２における導波路間のゼロギャップ構成により、素子長を短くする
ことが可能となり、作製がより容易になるという付加的な利点が得られる。
【００２８】 本発明の別の実施形態においては、３ｄＢ結合器領域はコア材と同じ屈折率を
もつ３ｄＢ ＭＭＩ結合器の形態にある。 ＭＭＩ結合器はコア材と同じ高分子材
でつくられることが好ましい。３ｄＢ ＭＭＩ結合器は、 ２本の枝導波路のそれ
ぞれが結合器領域を離れる際に光のほぼ５０％を受け取るように光を正確に分割
する３ｄＢエバネッセント結合器と同じ機能を提供する。ＭＭＩ結合器により、
干渉過程でありしたがって製造過誤及び環境変化に非常に敏感なエバネッセント
結合器が必要ではなくなる。さらに、エバネッセント結合器と比較して、ＭＭＩ
結合器は波長及び偏光の変動に対しより許容度が高い。
【００２９】 図４を参照すると、 一様な矩形の断面を有する３ｄＢ ＭＭＩ結合器をそれぞ
れが含む２つの結合器領域６０及び６２をもつ、本発明の光信号素子の実施形態
が示されている。
【００３０】 図４に示した実施形態に関連し、間隔をさらに縮小して作製できるという利点
が得られる実施形態が図５に示される。この実施形態においては、内向きにテー
パが付けられた結合器体７０を有する３ｄＢ ＭＭＩ結合器６６が設けられてい る。好ましい実施形態において、結合器体７０の両端は放物面形状を有する。図
５に示されるＭＭＩ結合器６６のテーパ付形状により、結合器の幅をより狭くし
て、結合器長したがって光信号素子の全長を短縮することができる。特にこの３
ｄＢ ＭＭＩ結合器の対向する端部の断面積は、 特にテーパ付結合器体の中央部
における断面積より大きい。
【００３１】 先に述べたように、グレーティング領域において導波路は一般に、結合がおこ
らないように互いに十分離して配置される。先に示したように結合領域にＭＭＩ
結合器を用いると、エバネッセント波結合は必要とされない。ＭＭＩ結合器は、
より小さい偏光変動感度で、広い波長範囲にわたり光の５０−５０分割を可能と
する。出願人等は、ＭＭＩ結合器が結合領域に用いられる場合には結合器に入り
出て行く導波路間にエバネッセント波結合がおこらないので、グレーティング領
域における導波路間隔をエバネッセント波結合を防止するに必要な程度まで広げ
る必要はないことを確認した。この結果として、結合器のすぐ外側の領域及びグ
レーティング領域のいずれにおいても、導波路間隔を同じあるいはほぼ同じ値に
保つことができる。
【００３２】 図６を参照すると、結合領域７０及び７２にＭＭＩ結合器６４が設けられた光
信号素子が示されている。結合領域７０及び７２のすぐ外側における導波路間隔
はグレーティング領域７４における導波路間隔とほぼ同じである。本発明のこの
実施形態は、枝導波路に曲がりがなくしたがって導波路の長さがより短いので、
有利である。曲がりを無くすことにより長さが短縮され、また曲がりに誘起され
る放射損失がなくなることから、素子の動作時の光損失が低減される。
【００３３】 図６に示した実施形態の改良版が、 ３ｄＢ ＭＭＩ結合器にテーパが付けられ
ている図７に示される。図４及び５の実施形態の比較に関連して先に論じたよう
に、テーパ付形状により、同じ目的（すなわち、多重干渉による５０／５０結合
）を達成しながらＭＭＩ結合器の長さを短縮することができる。
【００３４】 本発明の実施形態においては、（エバネッセントまたはＭＭＩ）１００％結合
器が用いられ、グレーティングは結合器の中間におかれる。本発明のこれらの実
施形態が図８〜１１に示される。
【００３５】 まず図８を参照すると、導波路２２及び２４は、結合領域８０及び（結合器の
中央部分に重なる）グレーティング領域３０において同じ間隔で互いに極めて近
接して保持されている。本発明のこの実施形態においてはエバネッセント波結合
がおこる。グレーティング領域から曲がりを全く無くしていることから、導波路
長が短縮される。３ｄＢ点においてエバネッセント波結合を停止させるために導
波路間隔を広げることをしないので、グレーティング領域３０におけるグレーテ
ィング幅を、図２〜７に関連して示されまた説明されたデバイスについて一般的
に用いられたグレーティング幅より狭くすることができる。
【００３６】 図９を参照すると、結合器領域８０及びグレーティング領域３０において導波
路２２と２４との間にギャップをつくらないように、導波路が互いに隣接して配
置されている。図２及び３の実施形態に関連して先に論じたように、本発明のこ
の実施形態により、作製がより容易になり、従来の光信号素子よりも素子寸法を
縮小できる。
【００３７】 図８に関連して上で説明した実施形態においては、エバネッセント結合器を図
１０に示されるように１００％ＭＭＩ結合器で置き換えることができる。グレー
ティング領域３０は結合器領域８０の中央部分に重なる。
【００３８】 図１０に示した光信号素子の改良版が図１１に示される。内向きにテーパが付
けられた１００％ＭＭＩ結合器が利用される。テーパ付ＭＭＩ結合器１０２によ
り、図５及び７の実施形態に関連して先に説明したように、光信号素子の寸法が
縮小される。
【００３９】 本発明を多重チャネル挿入／分岐デバイスとして作製することができる。図１
２を参照すると、ここに開示された挿入／分岐フィルタ１１２（２つ図示されて
いる）は本発明にしたがうマッハ−ツェンダー型素子であることが好ましい、２
チャネル挿入／分岐デバイス１１０が示されている。図１２に特定的に示されて
いるように、この挿入／分岐光信号素子は図３に関連して先に説明した構成を有
している。
【００４０】 動作の例として、多重波長（λ１，λ２，λ３，・・・，λＮ）を有する光信
号がポート１１４に入り、波長λ１の信号がポート１１６から、また波長λ２の
信号がポート１１８から出る。ポート１２０の出力には、ポート１１６及び１１
８からそれぞれ出てくる既定の波長（λ１及びλ２）を除く全ての波長が含まれ
る。オプションとして、既定の波長の光をポート１２２（λ２）及びポート１２
４（λ１）を介して本システムに挿入し、ポート１２０を通して出力させること
ができる。図１２の２チャネル光信号デバイスは、通過ポートにおける分岐チャ
ネルの強度を実質的に低下させ、相当量の前記チャネルの光を分岐ポートに送り
、分岐信号間の分離を実質的に改善できる。
【００４１】 図１２の実施形態に関連して上に開示した原理と同じ原理を用いて、４チャネ
ル挿入／分岐デバイスを本発明にしたがって、図１３に示されるように、構成す
ることができる。図１３に特定的に示されているように、この挿入／分岐光信号
素子は図８に関連して先に説明した構成を有する。この場合、４つのポート（１
３０〜１３６）を信号の挿入に用いることができ、また４つのポート（１４０〜
１４６）を信号の分岐に用いることができる。ポート１５０は主入力ポートであ
り、ポート１５２は主出力（通過）ポートである。
【００４２】 図２〜１１に示された素子は全て、多重チャネル挿入／分岐デバイスを形成す
るために縦続接続することができる。好ましい実施形態には、（図８〜１１に示
された１００％方向性結合器型デバイスに基づく素子と対照すると）グレーティ
ング全体が３ｄＢ結合レベルで反射し、よって分岐チャネルの光がより多く分岐
ポートから出力するので、マッハ−ツェンダー型分岐／挿入素子が用いられる。
【００４３】 図１２及び１３の実施形態に関連して上に開示した原理と同じ原理を用いて、
３ｄＢ結合器が図４に関連して先に説明したた構成のＭＭＩ結合器であるマッハ
−ツェンダー型挿入／分岐素子を用いる、４チャネル挿入／分岐デバイスを本発
明にしたがって構成することができ、この４チャネルデバイスは図１４に示され
る。この場合、主入力ポートはポート１６０である。主出力（通過）ポートはポ
ート１６２であり、挿入ポートは１７０〜１７６、また分岐ポートはポート１８
０〜１８６である。
【００４４】実施例１ シリコンウェハを基板として用いた。下部クラッド層として、（エトキシル化
ビスフェノールジアクリレート２０.０ｇ， トリプロピレングリコールジアクリ
レート１０.０ｇ，光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１）０.６ｇ，及び酸化
防止剤（Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０）０.０９ｇの混合物から） ネガ型感光性液体
モノマーをスピンコートして１０μｍ厚の層を形成し、 続いて水銀ランプ（Ｈ ｇ ｉ−線，波長＝３６５ｎｍ）の下で一様にＵＶ硬化して、屈折率が１.４８９
５の固体薄膜を形成した。（エトキシル化ビスフェノールジアクリレート２０. ０ｇ， トリプロピレングリコールジアクリレート８.０ｇ， １,６-ヘキサンジ オールジアクリレート２.０ｇ，光重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１）０.６
ｇ，及び酸化防止剤（Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０）０.０９ｇの混合物から） ネガ
型感光性液体モノマーを下部クラッド層の上にスピンコートして６μｍ厚の層を
形成し、導波路回路（縦続接続された４つの挿入／分岐素子のそれぞれが矩形Ｍ
ＭＩ型の３ｄＢ結合器をもつマッハ−ツェンダー干渉計である４チャネル挿入／
分岐デバイス）部分が透明なマスク（導波路の幅はマスク上で６μｍである）を
前記６μｍ厚の層に接触させて載せ、続いて６μｍ厚層を水銀ランプの下でマス
クを通して選択的にＵＶ硬化させて、 完全に硬化したときの屈折率が１.４９７
０であるコア導波路回路を固化させた。マスクを取り除き、メタノールで未露光
部分を除去して現像した。下部クラッド層に用いたものと同じ感光性モノマーを
前記コア構造上にスピンコートして１０μｍ厚の相似被覆層を形成した；続いて
この層を水銀ランプの下で全面ＵＶ露光して、 屈折率が１.４８９５の固体相似
被覆膜を上部クラッド層として形成した。４つのマッハ−ツェンダー素子のそれ
ぞれの、間隔をおいて配されている枝導波路にかけて、グレーティングを （３ ６３.８ｎｍで動作しているアルゴンイオンレーザを用いて）刻むために４つの グレーティングをもつ位相マスクを用いた。最後に、水銀ランプの下での最終Ｕ
Ｖ硬化（６０秒）と最終熱硬化（９０℃，１時間）を施した。デバイスの端に沿
ってシリコンウェハを劈開してデバイスをチップ化し、ＥＤＦＡ（エルビウムド
ープトファイバ増幅器）源からの光を入力ポートに投射し、４つの分岐ポートを
ＯＳＡ（光スペクトルアナライザ）でモニタして試験を行った。この試験により
、４つの所望の分岐チャネルが全てしかるべき分岐ポートから出てくることが明
らかになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基板、クラッド層及びコア層の相対的位置関係を示す、本発明の光信号素子の
簡略な側面図である
【図２】 素子の３ｄＢ結合器領域でエバネッセント波結合を可能にするために配置され
た導波路をもつ本発明の第１の実施形態の略図である
【図３】 互いに隣接する結合領域に導波路をもつ図２と同様の本発明の実施形態の略図
である
【図４】 多重モードを横方向にサポートし、よって３ｄＢ多重干渉（ＭＭＩ）結合器を
形成するために結合器領域に高分子材スラブを用いる図２と同様の本発明の実施
形態の略図である
【図５】 ３ｄＢ ＭＭＩ結合器がテーパの付けられた形状をもつ図４と同様の本発明の 実施形態の略図である
【図６】 導波路が結合器のすぐ外側の領域及びグレーティング領域のいずれにおいても
互いにほぼ同じ距離だけ離して配置されていることを除き、図４と同様の本発明
の実施形態の略図である
【図７】 ＭＭＩ結合器がテーパの付けられた形状を有する図６と同様の本発明の別の実
施形態の略図である
【図８】 離して配された枝導波路がなく、よって連続１００％方向性結合器が得られる
図２と同様の本発明の実施形態の略図である
【図９】 導波路が互いに隣接する図８と同様の本発明の実施形態である
【図１０】 １００％方向性結合器が１００％ＭＭＩ結合器で置き換えられた図８と同様の
本発明の実施形態である
【図１１】 １００％ＭＭＩ結合器がテーパの付けられた形状を有する図１０と同様の本発
明の実施形態である
【図１２】 ２チャネル挿入／分岐構成を用いる本発明の実施形態の略図である
【図１３】 ４チャネル挿入／分岐構成を用いる本発明の実施形態の略図である
【図１４】 ４チャネル挿入／分岐構成を用いる本発明の別の実施形態の略図である
【符号の説明】
２ 光信号素子 ４ 基板 ６ 下部クラッド層 ８ 上部クラッド層 １０ コア層 ２０ 単チャネル分岐／挿入光信号素子 ２２，２４ 導波路 ２６，２８，８０ 結合領域 ３０ グレーティング領域 ３２ グレーティング ３４ 入力ポート ３６ 通過出力ポート ３８ 分岐出力ポート ４０ 挿入ポート １１０ ２チャネル挿入／分岐デバイス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光信号素子において： ａ） 基板； ｂ） 第１の屈折率値を有する材料からなる、間隔をおいて配置された一対の
    クラッド層； ｃ） 前記一対のクラッド層の間に配置された一対の対向する導波路を含むコ
    ア層であって、前記第１の屈折率値より大きい第２の屈折率値を有し、それによ
    って前記第２の屈折率値と前記第１の屈折率値との間の差により多重波長光信号
    が単一モードで前記素子を通過し得るようにしたコア層；及び ｄ） 前記多重波長光信号の内のただ１つの光波長を前記多重波長光信号から
    分離させるための前記コア及びクラッド層にわたって広がるフィルタ手段を含む
    グレーティング領域； を含むことを特徴とする光信号素子。
  2. 【請求項２】 前記クラッド層及び前記コア層のそれぞれがコア層が感光性
    材料からなることを特徴とする請求項１記載の光信号素子。
  3. 【請求項３】 前記フィルタ手段がブラッグ反射格子構造を含むことを特徴
    とする請求項１記載の光信号素子。
  4. 【請求項４】 前記一対の導波路が直接フォトリソグラフィにより前記コア
    領域に与えられることを特徴とする請求項１記載の光信号素子。
  5. 【請求項５】 ３ｄＢ結合レベルにおいて間隔をおいて配された前記一対の
    導波路の枝にかけてグレーティングを有するマッハ−ツェンダー形態の素子を含
    むことを特徴とする請求項１記載の光信号素子。
  6. 【請求項６】 前記３ｄＢ結合器が方向性結合器であることを特徴とする請
    求項５記載の光信号素子。
  7. 【請求項７】 前記結合領域の前記一対の導波路がエバネッセント波結合を
    可能とするために互いにある距離をおいて配置されていることを特徴とする請求
    項６記載の光信号素子。
  8. 【請求項８】 前記結合領域において前記一対の導波路が互いに隣接してい
    ることを特徴とする請求項６記載の光信号素子。
  9. 【請求項９】 前記３ｄＢ結合器がＭＭＩ結合器であることを特徴とする請
    求項５記載の光信号素子。
  10. 【請求項１０】 前記ＭＭＩ結合器が一様な矩形の断面を有することを特徴
    とする請求項９記載の光信号素子。
  11. 【請求項１１】 前記ＭＭＩ結合器に、結合器体の対向する端部の断面積が
    中央部より大きくなるテーパが付けられていることを特徴とする請求項９記載の
    光信号素子。
  12. 【請求項１２】 前記グレーティング領域において前記一対の導波路が互い
    に離れて配されている間隔が、前記ＭＭＩ結合器領域のすぐ外側で前記一対の導
    波路が互いに離れて配されている間隔よりも大きいことを特徴とする請求項９記
    載の光信号素子。
  13. 【請求項１３】 前記グレーティング領域において前記一対の導波路が離し
    て配されている間隔と前記一対の導波路が前記ＭＭＩ結合器のすぐ外側の領域に
    おいて離して配されている間隔がほぼ等しいことを特徴とする請求項９記載の光
    信号素子。
  14. 【請求項１４】 結合領域及びグレーティング領域を含み、前記結合領域に
    おいて前記一対の導波路が互いに離れて配されている間隔と前記グレーティング
    領域において前記一対の導波路が互いに離れて配されている間隔がほぼ等しいこ
    とを特徴とする請求項１記載の光信号素子。
  15. 【請求項１５】 方向性結合器領域及び前記結合領域の中央部分に重なるグ
    レーティング領域を含み、前記一対の導波路間には３ｄＢ点におけるエバネッセ
    ント波結合を防止するに十分な距離が取られておらず、よって連続１００％方向
    性結合器が得られていることを特徴とする請求項１４記載の光信号素子。
  16. 【請求項１６】 前記結合領域において前記一対の導波路が互いに隣接して
    いることを特徴とする請求項１５記載の光信号素子。
  17. 【請求項１７】 １００％ＭＭＩ結合器を含むことを特徴とする請求項１４
    記載の光信号素子。
  18. 【請求項１８】 前記ＭＭＩ結合器が一様な矩形の断面を有することを特徴
    とする請求項１７記載の光信号素子。
  19. 【請求項１９】 前記ＭＭＩ結合器に、結合器体の対向する端部の断面積が
    中央部より大きくなるテーパが付けられていることを特徴とする請求項１７記載
    の光信号素子。
  20. 【請求項２０】 光信号素子の縦続接続を含む多重チャネル挿入／分岐光信
    号デバイスにおいて、前記光信号素子のそれぞれが： ａ） 基板； ｂ） 第１の屈折率値を有する材料からなる、間隔をおいて配置された一対の
    クラッド層； ｃ） 前記一対のクラッド層の間に配置された一対の対向する導波路を含むコ
    ア層であって、前記第１の屈折率値より大きい第２の屈折率値を有し、それによ
    って前記第２の屈折率値と前記第１の屈折率値との間の差により多重波長光信号
    が単一モードで前記素子を通過し得るようにしたコア層；及び ｄ） 前記多重波長光信号の内のただ１つの光波長を前記多重波長光信号から
    分離させるための前記コア及びクラッド層にわたって広がるフィルタ手段を含む
    グレーティング領域； を含むことを特徴とする多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス。
  21. 【請求項２１】 ３ｄＢ結合レベルにおいて間隔をおいて配された前記一対
    の導波路の枝にかかるグレーティングを有するマッハ−ツェンダー形態のデバイ
    スを含むことを特徴とする請求項２０記載の多重チャネル挿入／分岐光信号デバ
    イス。
  22. 【請求項２２】 前記３ｄＢ結合器が方向性結合器であることを特徴とする
    請求項２１記載の多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス。
  23. 【請求項２３】 前記結合領域において前記一対の導波路がエバネッセント
    波結合を可能とするために互いにある距離をおいて配置されていることを特徴と
    する請求項２２記載の多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス。
  24. 【請求項２４】 縦続接続された光信号素子のそれぞれが互いに隣接する前
    記一対の導波路を結合領域に有することを特徴とする請求項２０記載の多重チャ
    ネル挿入／分岐光信号デバイス。
  25. 【請求項２５】 縦続接続された光信号素子のそれぞれの前記３ｄＢ結合器
    がＭＭＩ結合器であることを特徴とする請求項２１記載の多重チャネル挿入／分
    岐光信号デバイス。
  26. 【請求項２６】 前記ＭＭＩ結合器が一様な矩形の断面を有することを特徴
    とする請求項２５記載の多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス。
  27. 【請求項２７】 前記ＭＭＩ結合器に、結合器体の対向する端部の断面積が
    中央部より大きくなるテーパが付けられていることを特徴とする請求項２５記載
    の多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス。
  28. 【請求項２８】 前記グレーティング領域において前記一対の導波路が互い
    に離れて配されている間隔が、前記ＭＭＩ結合器領域のすぐ外側で前記一対の導
    波路が互いに離れて配されている間隔よりも大きいことを特徴とする請求項２５
    記載の多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス。
  29. 【請求項２９】 前記グレーティング領域において前記一対の導波路が離し
    て配されている間隔と前記ＭＭＩ結合器の前記すぐ外側の領域において前記一対
    の導波路が離して配されている間隔がほぼ等しいことを特徴とする請求項２５記
    載の多重チャネル挿入／分岐光信号光信号デバイス。
  30. 【請求項３０】 前記縦続接続された光信号素子のそれぞれが結合領域及び
    グレーティング領域を含み、前記結合領域において前記一対の導波路が互いに離
    れて配されている間隔と前記グレーティング領域において前記一対の導波路が互
    いに離れて配されている間隔がほぼ等しいことを特徴とする請求項２０記載の多
    重チャネル挿入／分岐光信号光信号デバイス。
  31. 【請求項３１】 方向性結合器領域及び前記結合領域の中央部分に重なるグ
    レーティング領域を含み、前記一対の導波路間には３ｄＢ点におけるエバネッセ
    ント波結合を防止するに十分な距離が取られておらず、よって連続１００％方向
    性結合器が得られていることを特徴とする請求項３０記載の多重チャネル挿入／
    分岐光信号光信号デバイス。
  32. 【請求項３２】 前記結合領域において前記一対の導波路が互いに隣接して
    いることを特徴とする請求項３１記載の多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス
    。
  33. 【請求項３３】 １００％ＭＭＩ結合器を含むことを特徴とする請求項３０
    記載の多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス。
  34. 【請求項３４】 前記ＭＭＩ結合器が一様な矩形の断面を有することを特徴
    とする請求項３３記載の多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス。
  35. 【請求項３５】 前記ＭＭＩ結合器に、結合器体の対向する端部の断面積が
    中央部より大きくなるテーパが付けられていることを特徴とする請求項３３記載
    の多重チャネル挿入／分岐光信号デバイス。
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