JP2003156640A - 光回路部材および光トランシーバ - Google Patents
光回路部材および光トランシーバInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本願発明の目的は、波長チャネル毎に異なる
角度でフィルタに入射させる方法において、使用波長範
囲を広くしても、小型、高生産性を両立できる光合分波
器を提供することにある。 【解決手段】 フィルタと、ミラーと、これらの保持可
能な溝を備えた平面光波回路とを有し、光導波路は、入
射部と多重反射部と出射部とを有する。そして、多重反
射部におけるフィルタへの入射角が少なくとも２種類を
設ける。前記多重反射部に曲がり導波路を設け、フィル
タとミラーとを実質的に平行に配置することを可能とす
る。
角度でフィルタに入射させる方法において、使用波長範
囲を広くしても、小型、高生産性を両立できる光合分波
器を提供することにある。 【解決手段】 フィルタと、ミラーと、これらの保持可
能な溝を備えた平面光波回路とを有し、光導波路は、入
射部と多重反射部と出射部とを有する。そして、多重反
射部におけるフィルタへの入射角が少なくとも２種類を
設ける。前記多重反射部に曲がり導波路を設け、フィル
タとミラーとを実質的に平行に配置することを可能とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は波長分割多重方式
光通信システムに関するものである。より具体的には、
本願発明は、特に特定の所望波長の光を透過し残りの所
望の波長の光を反射するフィルタを利用した光回路部
材、光合分波器、及び光トランシーバなどに関するもの
である。
光通信システムに関するものである。より具体的には、
本願発明は、特に特定の所望波長の光を透過し残りの所
望の波長の光を反射するフィルタを利用した光回路部
材、光合分波器、及び光トランシーバなどに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】波長分割多重（ＷＤＭ）方式は、少なく
とも波長が異なる複数のレーザと、それらを一つに束ね
て光ファイバへ入力する光合波器と、光ファイバから出
力した波長多重光を波長分離する光分波器と、複数のフ
ォトダイオードで構成される。ＷＤＭ方式では、波長多
重数を増やすことにより、容易に光ファイバの大容量化
が可能である。近年、ＷＤＭ方式による大容量化は、ロ
ーカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の様なローコスト
システムへも適用され始めている。この為、光合分波器
は小型化、ローコスト化が要求されている。
とも波長が異なる複数のレーザと、それらを一つに束ね
て光ファイバへ入力する光合波器と、光ファイバから出
力した波長多重光を波長分離する光分波器と、複数のフ
ォトダイオードで構成される。ＷＤＭ方式では、波長多
重数を増やすことにより、容易に光ファイバの大容量化
が可能である。近年、ＷＤＭ方式による大容量化は、ロ
ーカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の様なローコスト
システムへも適用され始めている。この為、光合分波器
は小型化、ローコスト化が要求されている。
【０００３】この様な光合分波器の従来技術としては、
特定の波長を透過し残りの波長を反射するフィルタを利
用する方式が、比較的簡素な構成で小型、ローコストに
できるので、良く知られている。
特定の波長を透過し残りの波長を反射するフィルタを利
用する方式が、比較的簡素な構成で小型、ローコストに
できるので、良く知られている。
【０００４】最も良く知られているのは、透過波長の異
なるフィルタを波長多重数分用意し、ジグザグ型の光路
を使って順に分波する方法である。この方法は、例え
ば、米国特許第５８９４５３５号明細書、米国特許６１
９８８６４号明細書、米国特許６２０１９０８号明細
書、特開平１１-１８３７４１号公報などに見られる。
又、波長チャネル毎に異なる角度でフィルタに入射させ
る方法も提案されている。この例は、例えば米国特許第
５８０８７６３号明細書、特開平７−４９４３０号公
報、特開平５−２０３８３０号公報、特開平１０−４８
４３９号公報に見られる。これは、フィルタへの入射角
θを大きくすると、透過波長が短波側にシフトする特性
を利用したものである。即ち、波長チャネル毎に入射角
θを変えることで透過波長を変えることができる。従っ
て、フィルタは１つだけで済み、前記方法よりも構成を
簡素化できる。
なるフィルタを波長多重数分用意し、ジグザグ型の光路
を使って順に分波する方法である。この方法は、例え
ば、米国特許第５８９４５３５号明細書、米国特許６１
９８８６４号明細書、米国特許６２０１９０８号明細
書、特開平１１-１８３７４１号公報などに見られる。
又、波長チャネル毎に異なる角度でフィルタに入射させ
る方法も提案されている。この例は、例えば米国特許第
５８０８７６３号明細書、特開平７−４９４３０号公
報、特開平５−２０３８３０号公報、特開平１０−４８
４３９号公報に見られる。これは、フィルタへの入射角
θを大きくすると、透過波長が短波側にシフトする特性
を利用したものである。即ち、波長チャネル毎に入射角
θを変えることで透過波長を変えることができる。従っ
て、フィルタは１つだけで済み、前記方法よりも構成を
簡素化できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、波
長チャネル毎に異なる角度でフィルタに入射させる方法
において、使用波長範囲を広くしても、小型化を両立で
きる光回路部材を提供することにある。又、本願発明の
別な課題は、広範囲の使用波長域なる光回路部材の高生
産性を確保せんとするものである。
長チャネル毎に異なる角度でフィルタに入射させる方法
において、使用波長範囲を広くしても、小型化を両立で
きる光回路部材を提供することにある。又、本願発明の
別な課題は、広範囲の使用波長域なる光回路部材の高生
産性を確保せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願発明の光回路部材、
その代表例たる光合分波器は、次のように構成される。
尚、以下の説明は光分波器の例をもって説明するが、光
の入射側を反対側とすることによって、光合波器として
動作させることが出来る。即ち、本願の光回路部材は、
特定の所望波長の光を透過し、残りの波長を反射するフ
ィルタと、当該波長を反射するミラーと、平面光波回路
とを有する。通例、この平面光波回路は、前記フィルタ
とミラーとを挿入可能な２本の溝を備える。
その代表例たる光合分波器は、次のように構成される。
尚、以下の説明は光分波器の例をもって説明するが、光
の入射側を反対側とすることによって、光合波器として
動作させることが出来る。即ち、本願の光回路部材は、
特定の所望波長の光を透過し、残りの波長を反射するフ
ィルタと、当該波長を反射するミラーと、平面光波回路
とを有する。通例、この平面光波回路は、前記フィルタ
とミラーとを挿入可能な２本の溝を備える。
【０００７】そして、前記平面光波回路の有する光導波
路は、平面光波回路の端面から入射した波長多重光を特
定の角度で前記フィルタへ導く入射部（第１の部分）
と、前記フィルタからの反射光を前記ミラーにより再び
前記フィルタに導くことを繰り返す多重反射部（第２の
部分）と、前記フィルタからの透過光を端面へ導く出射
部（第３の部分）とからなる。前記多重反射部における
フィルタへの入射角が少なくとも２種類ある。そして、
通例、フィルタの数が波長多重数よりも少ない光合分波
器として用いられる。
路は、平面光波回路の端面から入射した波長多重光を特
定の角度で前記フィルタへ導く入射部（第１の部分）
と、前記フィルタからの反射光を前記ミラーにより再び
前記フィルタに導くことを繰り返す多重反射部（第２の
部分）と、前記フィルタからの透過光を端面へ導く出射
部（第３の部分）とからなる。前記多重反射部における
フィルタへの入射角が少なくとも２種類ある。そして、
通例、フィルタの数が波長多重数よりも少ない光合分波
器として用いられる。
【０００８】前記多重反射部に、いわゆる曲がり光導波
路を設け、前記フィルタと前記ミラーとを実質的に平行
に配置する。このフィルタとミラーとを実質的に平行に
配置することが可能なことが、本願発明の大きな利点で
ある。尚、曲がり光導波路については後述する。
路を設け、前記フィルタと前記ミラーとを実質的に平行
に配置する。このフィルタとミラーとを実質的に平行に
配置することが可能なことが、本願発明の大きな利点で
ある。尚、曲がり光導波路については後述する。
【０００９】本願発明の代表的な形態を光通路に即して
次のようにも述べることが出来る。即ち、所望の波長域
の波長の光を透過し且つ他の所望の波長域の光を反射す
る特性を有するフィルタと、ミラーと、第１の光通路、
第２の光通路、及び複数の第３の光通路とを有し、前記
フィルタは、第１の光通路に対向して設けられ、前記フ
ィルタからの反射光を受ける側に、当該フィルタと前記
ミラーとが前記第２の光通路を挟んで実質的に平行に配
置され、前記フィルタと前記ミラーとの間で前記第２の
光通路を介して相互反射が可能であり、前記フィルタに
対して前記第２の光通路とは反対側に、前記第１の光通
路の前記フィルタに達する光通路の位置、及び前記フィ
ルタと前記ミラーとの間に設けられた前記第２の光通路
が前記フィルタに達する光通路の位置の各々に対応して
各々第３の光通路が配置され、前記第２の光通路は曲が
り光導波路で構成し且つ前記第２の光通路の前記フィル
タへの入射角が少なくとも２種類あることを特徴とする
光回路部材である。
次のようにも述べることが出来る。即ち、所望の波長域
の波長の光を透過し且つ他の所望の波長域の光を反射す
る特性を有するフィルタと、ミラーと、第１の光通路、
第２の光通路、及び複数の第３の光通路とを有し、前記
フィルタは、第１の光通路に対向して設けられ、前記フ
ィルタからの反射光を受ける側に、当該フィルタと前記
ミラーとが前記第２の光通路を挟んで実質的に平行に配
置され、前記フィルタと前記ミラーとの間で前記第２の
光通路を介して相互反射が可能であり、前記フィルタに
対して前記第２の光通路とは反対側に、前記第１の光通
路の前記フィルタに達する光通路の位置、及び前記フィ
ルタと前記ミラーとの間に設けられた前記第２の光通路
が前記フィルタに達する光通路の位置の各々に対応して
各々第３の光通路が配置され、前記第２の光通路は曲が
り光導波路で構成し且つ前記第２の光通路の前記フィル
タへの入射角が少なくとも２種類あることを特徴とする
光回路部材である。
【００１０】尚、本願発明はその光の入射側によって、
光分波器としても、光合波器としても用いることが出来
る。
光分波器としても、光合波器としても用いることが出来
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】＜基本構成の説明＞図１は、本願
発明の実施の一形態として、４波長を分離する光分波器
の例の上面図である。入射光２０はλ１〜λ４からなる
４波長多重光の例である。光分波器本体は、溝２、溝３
を設けられた平面光波回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎｅｒ Ｌ
ｉｇｈｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１と、そこに挿入されるフ
ィルタ１０及びミラー１１で構成される。ＰＬＣ１には
光導波路７が形成されている。平面光波回路、フィル
タ、及びミラー自体は通例のもので十分である。例え
ば、平面光波回路は光導波路にて構成される。この光導
波路は、無機材料、例えばガラス、或いは有機高分子樹
脂を用いても構成することが出来る。尚、図２におい
て、符号１にてこの平面光波回路の全体を例示し、この
内部に光導波路７が設けられる。この図では光導波路７
はそのコア部分を示している。そして、このコア部分は
クラッド部分で埋設されている。概略で述べれば、符号
１で示された箱型領域のコア部分７以外はクラッド材料
で構成されている。勿論、この平面光波回路の具体的構
成はこの例に限られるものではない。
発明の実施の一形態として、４波長を分離する光分波器
の例の上面図である。入射光２０はλ１〜λ４からなる
４波長多重光の例である。光分波器本体は、溝２、溝３
を設けられた平面光波回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎｅｒ Ｌ
ｉｇｈｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１と、そこに挿入されるフ
ィルタ１０及びミラー１１で構成される。ＰＬＣ１には
光導波路７が形成されている。平面光波回路、フィル
タ、及びミラー自体は通例のもので十分である。例え
ば、平面光波回路は光導波路にて構成される。この光導
波路は、無機材料、例えばガラス、或いは有機高分子樹
脂を用いても構成することが出来る。尚、図２におい
て、符号１にてこの平面光波回路の全体を例示し、この
内部に光導波路７が設けられる。この図では光導波路７
はそのコア部分を示している。そして、このコア部分は
クラッド部分で埋設されている。概略で述べれば、符号
１で示された箱型領域のコア部分７以外はクラッド材料
で構成されている。勿論、この平面光波回路の具体的構
成はこの例に限られるものではない。
【００１２】その光導波路パタンは、入射光２０を特定
の角度でフィルタ１０へ導く入射部４と、フィルタ１０
からの反射光をミラー１１により再びフィルタ１０に導
くことを繰り返す多重反射部５と、フィルタ１０からの
透過光を端面へ導く出射部６で構成されている。
の角度でフィルタ１０へ導く入射部４と、フィルタ１０
からの反射光をミラー１１により再びフィルタ１０に導
くことを繰り返す多重反射部５と、フィルタ１０からの
透過光を端面へ導く出射部６で構成されている。
【００１３】図２は、図１の光分波器の斜視図である。
これを参照して、上記構成の作製方法について説明す
る。
これを参照して、上記構成の作製方法について説明す
る。
【００１４】まず、シリコンやガラスで構成されるウエ
ハ８に、ガラス材料またはポリマ材料を積層させ、通常
のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用し
て、入射部４、多重反射部５、出射部６の導波路パタン
を形成することで、ＰＬＣ１を作製する。この段階で
は、一つのウエハに複数の光分波器が形成される。続い
て、ダイシングソウを用いて溝２、溝３を形成する。そ
の後、再びダイシングソウを用いて、個々の素子（即
ち、図２の形状）に切り離す。最後に、フィルタ１０、
ミラー１１を溝２、溝３に挿入し、接着剤で固定する。
ここで溝２、溝３の溝幅、およびフィルタ１０、ミラー
１１の厚さは、光導波路７の寸断に伴う過剰損失を極力
抑制する為、２０μｍ程度にすることが望ましい。即
ち、ダイシングブレードは、市販品で刃厚がこの値であ
るものを用いれば良く、フィルタ１０は市販の、ポリイ
ミド上に積層した極薄タイプを用いれば良い。ミラー１
１も、フィルタ１０と同種構造で、当該波長（λ１〜λ
４）を全て反射するものを用いれば良いし、ポリイミド
上に金（Ａｕ）やアルミニウム（ＡＬ）等金属材料を蒸
着することでも、容易に実現できる。
ハ８に、ガラス材料またはポリマ材料を積層させ、通常
のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用し
て、入射部４、多重反射部５、出射部６の導波路パタン
を形成することで、ＰＬＣ１を作製する。この段階で
は、一つのウエハに複数の光分波器が形成される。続い
て、ダイシングソウを用いて溝２、溝３を形成する。そ
の後、再びダイシングソウを用いて、個々の素子（即
ち、図２の形状）に切り離す。最後に、フィルタ１０、
ミラー１１を溝２、溝３に挿入し、接着剤で固定する。
ここで溝２、溝３の溝幅、およびフィルタ１０、ミラー
１１の厚さは、光導波路７の寸断に伴う過剰損失を極力
抑制する為、２０μｍ程度にすることが望ましい。即
ち、ダイシングブレードは、市販品で刃厚がこの値であ
るものを用いれば良く、フィルタ１０は市販の、ポリイ
ミド上に積層した極薄タイプを用いれば良い。ミラー１
１も、フィルタ１０と同種構造で、当該波長（λ１〜λ
４）を全て反射するものを用いれば良いし、ポリイミド
上に金（Ａｕ）やアルミニウム（ＡＬ）等金属材料を蒸
着することでも、容易に実現できる。
【００１５】本願発明では、多重反射部５に曲がり導波
路を設けることにより、フィルタ１０への入射角θを順
にθａ、θｂ、θｃ、θｄに変える。尚、図１を参酌す
れば、この角度の取り方が十分理解されるであろう。具
体的には、θａ＝７．５°、θｂ＝１４．３°、θｃ＝
１８．７°、θｄ＝２２．３°に設定することで、１３
５０ｎｍ（λ１）、１３２５ｎｍ（λ２）、１３００ｎ
ｍ（λ３）、１２７５ｎｍ（λ４）の４波長多重光を分
離することが出来る。
路を設けることにより、フィルタ１０への入射角θを順
にθａ、θｂ、θｃ、θｄに変える。尚、図１を参酌す
れば、この角度の取り方が十分理解されるであろう。具
体的には、θａ＝７．５°、θｂ＝１４．３°、θｃ＝
１８．７°、θｄ＝２２．３°に設定することで、１３
５０ｎｍ（λ１）、１３２５ｎｍ（λ２）、１３００ｎ
ｍ（λ３）、１２７５ｎｍ（λ４）の４波長多重光を分
離することが出来る。
【００１６】図３は、フィルタへの入射角θを変えた際
の、フィルタの透過特性の変化について計算例である。
高屈折率層（Ｈ）としてＴｉＯ2（ｎ＝２．３、膜厚＝
１４７．８ｎｍ）を、高屈折率層（Ｌ）としてＳｉＯ2
（ｎ＝１．４６、膜厚＝２３２．９ｎｍ）を用いた誘電
体多層膜フィルタとした。その層構造はガラス（ＢＫ
７）／ＨＬＨＬＨＬＨＬＨＬＬＨＬＨＬＨＬＨＬＨ／ガ
ラス（ＢＫ７）とした。ＨとＬは、各々高屈折率層、高
屈折率層の各層を示す。前述の図３では、横軸は波長、
縦軸は透過率である。図の上部に示した角度は前記フィ
ルタへの入射角θを示し、その下部の曲線が、これに対
応した透過率の特性曲線である。図３中、実線と点線
は、入射光の２つの偏波（入射面に対して平行なＰ波、
及び垂直なＳ波）に対する各透過特性を表している。
尚、偏波に関する問題は次の例で詳細に説明する。
の、フィルタの透過特性の変化について計算例である。
高屈折率層（Ｈ）としてＴｉＯ2（ｎ＝２．３、膜厚＝
１４７．８ｎｍ）を、高屈折率層（Ｌ）としてＳｉＯ2
（ｎ＝１．４６、膜厚＝２３２．９ｎｍ）を用いた誘電
体多層膜フィルタとした。その層構造はガラス（ＢＫ
７）／ＨＬＨＬＨＬＨＬＨＬＬＨＬＨＬＨＬＨＬＨ／ガ
ラス（ＢＫ７）とした。ＨとＬは、各々高屈折率層、高
屈折率層の各層を示す。前述の図３では、横軸は波長、
縦軸は透過率である。図の上部に示した角度は前記フィ
ルタへの入射角θを示し、その下部の曲線が、これに対
応した透過率の特性曲線である。図３中、実線と点線
は、入射光の２つの偏波（入射面に対して平行なＰ波、
及び垂直なＳ波）に対する各透過特性を表している。
尚、偏波に関する問題は次の例で詳細に説明する。
【００１７】図３によれば、入射角θ＝７．５°の時は
透過波長が１３５０ｎｍであるが、入射角θ＝１４．３
°にすると透過波長を１３２５ｎｍにすることができ、
短波側にシフトできる。以下同様に入射角θ＝１８．７
°で１３００ｎｍに、更に入射角θ＝２２．３°で１２
７５ｎｍに、透過波長を短波側にシフトできる。
透過波長が１３５０ｎｍであるが、入射角θ＝１４．３
°にすると透過波長を１３２５ｎｍにすることができ、
短波側にシフトできる。以下同様に入射角θ＝１８．７
°で１３００ｎｍに、更に入射角θ＝２２．３°で１２
７５ｎｍに、透過波長を短波側にシフトできる。
【００１８】本願発明では、まずθａ＝７．５°とする
ことで、入射光２０の中で１３５０ｎｍ（λ１）の波長
チャネルのみを透過させ、残りの波長チャネル（λ２〜
λ４）を反射させる。続いてθｂ＝１４．３°とするこ
とで１３２５ｎｍ（λ２）の波長チャネルのみを透過さ
せ、残りの波長チャネル（λ３、λ４）を反射させる。
以下同様に、θｃ＝１８．７°にすることで１３００ｎ
ｍ（λ３）の波長チャネルのみを透過させ、残りの波長
チャネル（λ４）を反射させ、θｄ＝２２．３°にする
ことで１２７５ｎｍ（λ４）の波長チャネルのみを透過
させる。この様にして分離された各波長チャネルは、出
射部６を通り端面へと出射される。
ことで、入射光２０の中で１３５０ｎｍ（λ１）の波長
チャネルのみを透過させ、残りの波長チャネル（λ２〜
λ４）を反射させる。続いてθｂ＝１４．３°とするこ
とで１３２５ｎｍ（λ２）の波長チャネルのみを透過さ
せ、残りの波長チャネル（λ３、λ４）を反射させる。
以下同様に、θｃ＝１８．７°にすることで１３００ｎ
ｍ（λ３）の波長チャネルのみを透過させ、残りの波長
チャネル（λ４）を反射させ、θｄ＝２２．３°にする
ことで１２７５ｎｍ（λ４）の波長チャネルのみを透過
させる。この様にして分離された各波長チャネルは、出
射部６を通り端面へと出射される。
【００１９】本願発明の第一の特徴は、曲がり導波路に
より入射角θを変えるので、フィルタ１０とミラー１１
とは実質的に平行に配置できる点にある。この点によ
り、溝２、溝３をウエハ状態で形成できるので、生産性
を高める効果がある。
より入射角θを変えるので、フィルタ１０とミラー１１
とは実質的に平行に配置できる点にある。この点によ
り、溝２、溝３をウエハ状態で形成できるので、生産性
を高める効果がある。
【００２０】この効果について、従来技術と比較してよ
り具体的に説明する。図４は、溝２、溝３形成時のウエ
ハ状態を示している。３インチウエハに本願発明が１０
０個以上形成されている。
り具体的に説明する。図４は、溝２、溝３形成時のウエ
ハ状態を示している。３インチウエハに本願発明が１０
０個以上形成されている。
【００２１】本願発明の構成に類似する従来技術に、特
開平７−４９４３０号公報に記載された技術がある。こ
れは、フィルタ１０とミラー１１に角度αをもたせた構
成である。７５ｎｍの波長シフトをさせる場合、α〜２
°にする必要がある。この場合、溝２、溝３をウエハ状
態で形成することはできない。なぜなら、ウエハ上部か
ら得られる素子（図４中のＵ点）と、ウエハ下部から得
られる素子（図４中のＬ点）とでは、溝２と溝３の物理
的間隔Ｘが変わるからである。この為、従来技術ではま
ず個々の素子に切り離した後に、個別に溝を形成する必
要がある。溝形成に要する時間は、１枚のウエハ当り通
常数日以上を要する難点があった。
開平７−４９４３０号公報に記載された技術がある。こ
れは、フィルタ１０とミラー１１に角度αをもたせた構
成である。７５ｎｍの波長シフトをさせる場合、α〜２
°にする必要がある。この場合、溝２、溝３をウエハ状
態で形成することはできない。なぜなら、ウエハ上部か
ら得られる素子（図４中のＵ点）と、ウエハ下部から得
られる素子（図４中のＬ点）とでは、溝２と溝３の物理
的間隔Ｘが変わるからである。この為、従来技術ではま
ず個々の素子に切り離した後に、個別に溝を形成する必
要がある。溝形成に要する時間は、１枚のウエハ当り通
常数日以上を要する難点があった。
【００２２】これに対して本願発明では、溝２と溝３は
実質的に平行であるので、ウエハ上部から得られる素子
（図４中のＵ点）と、ウエハ下部から得られる素子（図
４中のＬ点）とでは、溝２と溝３の物理的間隔Ｘが変わ
らずに済む。即ち、溝２、溝３をウエハ状態で形成でき
る。溝形成に要する時間は、１枚のウエハ当り１時間程
度であり、生産性を高める効果がある。
実質的に平行であるので、ウエハ上部から得られる素子
（図４中のＵ点）と、ウエハ下部から得られる素子（図
４中のＬ点）とでは、溝２と溝３の物理的間隔Ｘが変わ
らずに済む。即ち、溝２、溝３をウエハ状態で形成でき
る。溝形成に要する時間は、１枚のウエハ当り１時間程
度であり、生産性を高める効果がある。
【００２３】ここで「実質的に平行」と表記したのは、
現実の工程では、数学的意味での完全平行ではないとの
意味合いである。材料、製造工程などによって現実的な
形状が現出することは云うまでもない。本願発明の実施
における、平行度の目安は概ね０．０１°以下である。
この値によれば、Ｕ点とＬ点の距離を２インチとした時
に、Ｕ点の素子における溝２、溝３の距離Ｘｕと、Ｌ点
の素子における距離ＸＬとの差ΔＸ＝Ｘｕ−ＸＬを、形
成許容誤差１０μｍ以下にできる。勿論、上記値は、光
導波路のパラメータやウエハの大きさによって変わり得
るが、同様の計算手法により算定することが出来る。
現実の工程では、数学的意味での完全平行ではないとの
意味合いである。材料、製造工程などによって現実的な
形状が現出することは云うまでもない。本願発明の実施
における、平行度の目安は概ね０．０１°以下である。
この値によれば、Ｕ点とＬ点の距離を２インチとした時
に、Ｕ点の素子における溝２、溝３の距離Ｘｕと、Ｌ点
の素子における距離ＸＬとの差ΔＸ＝Ｘｕ−ＸＬを、形
成許容誤差１０μｍ以下にできる。勿論、上記値は、光
導波路のパラメータやウエハの大きさによって変わり得
るが、同様の計算手法により算定することが出来る。
【００２４】本願発明の第二の特徴は、曲がり導波路を
多重反射構成で用いる点にある。この点により、入射角
θを大きく変える場合であっても、曲がり導波路は隣接
波長チャネルとの入射角度差分（例えば、θｄ−θｃ）
で済むので、曲がり導波路を用いているにも関わらず、
素子を小型にできる効果がある。この効果について、従
来技術と比較してより具体的に説明する。
多重反射構成で用いる点にある。この点により、入射角
θを大きく変える場合であっても、曲がり導波路は隣接
波長チャネルとの入射角度差分（例えば、θｄ−θｃ）
で済むので、曲がり導波路を用いているにも関わらず、
素子を小型にできる効果がある。この効果について、従
来技術と比較してより具体的に説明する。
【００２５】図１４は、理解を容易にする為、曲がり導
波路を用いるこれまでの技術を参酌して、７５ｎｍの波
長シフトをさせる場合を考察し図示したものである。分
岐光導波路３０に続いて、曲がり導波路３１により、フ
ィルタ３２への入射角をθａ〜θｄにしている。一般に
「曲がり導波路」は、光導波路の伝播方向を緩やかに連
続的に変える光導波路を指す。光導波路の比屈折率が
０．３％の場合、放射損失を０．１ｄＢ以下にする為に
は、曲げ半径を２５ｍｍ以上にする必要がある。この
時、例えばθｄ＝２２．３°にするまでに、曲がり導波
路３１の距離は１０ｍｍ以上必要である。換言すれば、
曲がり導波路３１の距離は入射角θの最大値に依存し、
波長範囲が広い程、長い距離が必要になる構成となって
いる。分岐光導波路３０の長さは通常１０ｍｍ〜２０ｍ
ｍ程度が必要になるので（図は正確に描かれていな
い）、素子は３０ｍｍと大型になる問題があった。尚、
本願発明では、光導波路に沿って複数の曲率を有する曲
がり光導波路を用いることも当然可能である。即ち、本
願の第２の光通路のフィルタへの入射角を少なくとも２
種類になすことが肝要である。曲がり光導波路はこの為
に極めて有用である。
波路を用いるこれまでの技術を参酌して、７５ｎｍの波
長シフトをさせる場合を考察し図示したものである。分
岐光導波路３０に続いて、曲がり導波路３１により、フ
ィルタ３２への入射角をθａ〜θｄにしている。一般に
「曲がり導波路」は、光導波路の伝播方向を緩やかに連
続的に変える光導波路を指す。光導波路の比屈折率が
０．３％の場合、放射損失を０．１ｄＢ以下にする為に
は、曲げ半径を２５ｍｍ以上にする必要がある。この
時、例えばθｄ＝２２．３°にするまでに、曲がり導波
路３１の距離は１０ｍｍ以上必要である。換言すれば、
曲がり導波路３１の距離は入射角θの最大値に依存し、
波長範囲が広い程、長い距離が必要になる構成となって
いる。分岐光導波路３０の長さは通常１０ｍｍ〜２０ｍ
ｍ程度が必要になるので（図は正確に描かれていな
い）、素子は３０ｍｍと大型になる問題があった。尚、
本願発明では、光導波路に沿って複数の曲率を有する曲
がり光導波路を用いることも当然可能である。即ち、本
願の第２の光通路のフィルタへの入射角を少なくとも２
種類になすことが肝要である。曲がり光導波路はこの為
に極めて有用である。
【００２６】これに対して、本願発明では、曲がり導波
路を多重反射構成で用いるので、入射角度差分（例えば
θｄ−θｃ）だけを曲げれば良く、曲がり導波路を短く
できる。例えばθｄ＝２２．３°の場合でも、θｄ−θ
ｃ＝３．６°であり、曲がり導波路の距離は１．５ｍｍ
にすることができる。即ち、本願発明によれば素子を小
型にできるのである。
路を多重反射構成で用いるので、入射角度差分（例えば
θｄ−θｃ）だけを曲げれば良く、曲がり導波路を短く
できる。例えばθｄ＝２２．３°の場合でも、θｄ−θ
ｃ＝３．６°であり、曲がり導波路の距離は１．５ｍｍ
にすることができる。即ち、本願発明によれば素子を小
型にできるのである。
【００２７】実際に図１を、光導波路の比屈折率０．３
％のガラス系ＰＬＣで作製した結果、曲がり半径２５ｍ
ｍであるにも関わらず、素子の大きさが５ｍｍであり、
小型にできた。素子としての挿入損失はλ１（光路長が
最も短い波長チャネル）が約１ｄＢ、λ４（光路長が最
も長い波長チャネル）が約３ｄＢであった。損失内訳
は、光ファイバとの結合損失が０．１ｄＢ／端面、溝３
の透過損失０．１ｄＢ、フィルタの透過損失が０．５ｄ
Ｂ、フィルタ、ミラーによる反射損失が０．３ｄＢ／
点、導波損失０．１ｄＢ／ｃｍであった。
％のガラス系ＰＬＣで作製した結果、曲がり半径２５ｍ
ｍであるにも関わらず、素子の大きさが５ｍｍであり、
小型にできた。素子としての挿入損失はλ１（光路長が
最も短い波長チャネル）が約１ｄＢ、λ４（光路長が最
も長い波長チャネル）が約３ｄＢであった。損失内訳
は、光ファイバとの結合損失が０．１ｄＢ／端面、溝３
の透過損失０．１ｄＢ、フィルタの透過損失が０．５ｄ
Ｂ、フィルタ、ミラーによる反射損失が０．３ｄＢ／
点、導波損失０．１ｄＢ／ｃｍであった。
【００２８】また、この第二の特徴による小型化の効果
は、１枚のウエハからとれる素子の個数を多くできるこ
とも意味しており、前記第一の特徴による効果に加え、
更に生産性を高める効果もある。
は、１枚のウエハからとれる素子の個数を多くできるこ
とも意味しており、前記第一の特徴による効果に加え、
更に生産性を高める効果もある。
【００２９】以上、本願発明が小型、高生産性を両立で
きることが理解される。
きることが理解される。
【００３０】上記では光分波器の例を述べたが、光の進
行方向を逆にすることで、光合波器にすることができ
る。
行方向を逆にすることで、光合波器にすることができ
る。
【００３１】又、上記では、光導波路がシングルモード
の場合を述べたが、マルチモードでも同様の効果が得ら
れる。
の場合を述べたが、マルチモードでも同様の効果が得ら
れる。
【００３２】次の例は、フラットトップな透過特性を有
するフィルタを用いた例である。本願発明のフィルタと
して、図５の様なフラットトップな透過特性を有するも
のを用いると、偏波依存性の影響を小さくすることがで
きる効果がある。図５も図３と同じ透過特性を示してい
る。
するフィルタを用いた例である。本願発明のフィルタと
して、図５の様なフラットトップな透過特性を有するも
のを用いると、偏波依存性の影響を小さくすることがで
きる効果がある。図５も図３と同じ透過特性を示してい
る。
【００３３】まず、偏波依存性の影響について、図３を
参照して説明する。図３中、実線と点線は、入射光の２
つの偏波、即ち、各々入射面に対して平行なＰ波、及び
垂直なＳ波、に対する各透過特性を表している。入射角
θの絶対値が大きくなる程、透過特性の偏波依存性が大
きくなっている。これは各薄膜の屈折率が偏波依存性を
有しており、それが入射角の絶対値に比例して大きくな
る為である。従って、特に波長範囲が広い場合に偏波依
存性が問題となる。
参照して説明する。図３中、実線と点線は、入射光の２
つの偏波、即ち、各々入射面に対して平行なＰ波、及び
垂直なＳ波、に対する各透過特性を表している。入射角
θの絶対値が大きくなる程、透過特性の偏波依存性が大
きくなっている。これは各薄膜の屈折率が偏波依存性を
有しており、それが入射角の絶対値に比例して大きくな
る為である。従って、特に波長範囲が広い場合に偏波依
存性が問題となる。
【００３４】例えばθｄ＝２２．３°では、入力波長が
１２７５ｎｍである場合には入射光の偏波によらず、安
定に波長分離を行なうことができる。しかし、ＬＡＮ等
のローコストシステムにおけるＷＤＭ方式では、高価な
ペルチエ素子を用いないのが一般的である。この為、周
囲温度が０℃〜７０℃変化すると、半導体レーザの温度
依存性（〜０．１ｎｍ／℃）により、入力波長が７ｎｍ
程度変化する。例えば、入力波長が１２８２ｎｍになっ
た場合、θｄ＝２２．３°では入射光の偏波によって、
透過光パワーが１０ｄＢも変動する為、受信に難点を生
む。
１２７５ｎｍである場合には入射光の偏波によらず、安
定に波長分離を行なうことができる。しかし、ＬＡＮ等
のローコストシステムにおけるＷＤＭ方式では、高価な
ペルチエ素子を用いないのが一般的である。この為、周
囲温度が０℃〜７０℃変化すると、半導体レーザの温度
依存性（〜０．１ｎｍ／℃）により、入力波長が７ｎｍ
程度変化する。例えば、入力波長が１２８２ｎｍになっ
た場合、θｄ＝２２．３°では入射光の偏波によって、
透過光パワーが１０ｄＢも変動する為、受信に難点を生
む。
【００３５】図５は、フラットトップな透過特性を有す
るものの一例である。具体的には、高屈折率層（Ｈ）と
してＴｉＯ2（ｎ＝２．３、膜厚＝１４７．８ｎｍ）
を、低屈折率層（Ｌ）としてＳｉＯ2（ｎ＝１．４６、
膜厚＝２３２．９ｎｍ）を用いた誘電体多層膜フィルタ
であって、層構造はガラス（ＢＫ７）／ＡＬＡＬＡ／ガ
ラス（ＢＫ７）、Ａ＝ＨＬＨＬＨＬＨＬＨＬＬＨＬＨＬ
ＨＬＨＬＨとした時の計算例である。ここで、ＨとＬ
は、前述したように、各々高屈折率層、高屈折率層の各
層を示す。この様なフィルタを用いることで、フラット
トップ部分の重なる波長範囲までなら、入力波長の変化
を許容することができ、前述の偏波に基づく難点を克服
することが出来る。
るものの一例である。具体的には、高屈折率層（Ｈ）と
してＴｉＯ2（ｎ＝２．３、膜厚＝１４７．８ｎｍ）
を、低屈折率層（Ｌ）としてＳｉＯ2（ｎ＝１．４６、
膜厚＝２３２．９ｎｍ）を用いた誘電体多層膜フィルタ
であって、層構造はガラス（ＢＫ７）／ＡＬＡＬＡ／ガ
ラス（ＢＫ７）、Ａ＝ＨＬＨＬＨＬＨＬＨＬＬＨＬＨＬ
ＨＬＨＬＨとした時の計算例である。ここで、ＨとＬ
は、前述したように、各々高屈折率層、高屈折率層の各
層を示す。この様なフィルタを用いることで、フラット
トップ部分の重なる波長範囲までなら、入力波長の変化
を許容することができ、前述の偏波に基づく難点を克服
することが出来る。
【００３６】尚、ここでフラットトップとは、上記の半
導体レーザの温度依存性を参考に、１ｄＢ帯域幅が７ｎ
ｍ以上であることが目安である。
導体レーザの温度依存性を参考に、１ｄＢ帯域幅が７ｎ
ｍ以上であることが目安である。
【００３７】更に、本願発明では、クロストークが許容
できるのであれば、図６に示すように、最後の波長チャ
ネル、即ち、光路長の最も長い波長チャネル、のみフィ
ルタを挿入せず、多重反射部光導波路５から出射部光導
波路６へ直接光結合する構成にすれば、上記の偏波依存
性による影響を無くし、且つ最後の波長チャネルの過剰
損を減らすことができる効果がある。
できるのであれば、図６に示すように、最後の波長チャ
ネル、即ち、光路長の最も長い波長チャネル、のみフィ
ルタを挿入せず、多重反射部光導波路５から出射部光導
波路６へ直接光結合する構成にすれば、上記の偏波依存
性による影響を無くし、且つ最後の波長チャネルの過剰
損を減らすことができる効果がある。
【００３８】又、本願発明のフィルタは、上記の様な、
ある波長を中心に透過し、ある波長から離れると反射す
るバンドパス・フィルタである必要は無い。例えば図１
においては、ある波長未満は反射し、ある波長以上は透
過する様な、エッジ型のフィルタであっても、同様の効
果が得られる。
ある波長を中心に透過し、ある波長から離れると反射す
るバンドパス・フィルタである必要は無い。例えば図１
においては、ある波長未満は反射し、ある波長以上は透
過する様な、エッジ型のフィルタであっても、同様の効
果が得られる。
【００３９】本願発明におけるＰＬＣ１としては、ガラ
ス系であっても、ポリマ系であっても良い。ガラス系で
あれば、前述した様に、導波損失０．１ｄＢ／ｃｍ程度
にできるので、導波による損失は殆ど無視できる。
ス系であっても、ポリマ系であっても良い。ガラス系で
あれば、前述した様に、導波損失０．１ｄＢ／ｃｍ程度
にできるので、導波による損失は殆ど無視できる。
【００４０】一方、ポリマ系、特に近赤外領域において
透明な、フッ素などのハロゲン化物で一部の水素を置換
したポリイミド材料や、同様のＰＭＭＡ（ポリメチルメ
タクリレート）材料である場合には、ガラス系に比べ一
桁近く導波損失が大きい。特に、Ｃ−Ｈ結合による吸収
により、１．４μｍ帯の導波損失が大きく無視できな
い。
透明な、フッ素などのハロゲン化物で一部の水素を置換
したポリイミド材料や、同様のＰＭＭＡ（ポリメチルメ
タクリレート）材料である場合には、ガラス系に比べ一
桁近く導波損失が大きい。特に、Ｃ−Ｈ結合による吸収
により、１．４μｍ帯の導波損失が大きく無視できな
い。
【００４１】そこで、ＰＬＣ１が上記材料で有る場合に
は、用いる波長帯域によって、光導波路のパターンを下
記のごときものを選択することによって、導波による損
失を無視可能な程度に小さくできる効果がある。
は、用いる波長帯域によって、光導波路のパターンを下
記のごときものを選択することによって、導波による損
失を無視可能な程度に小さくできる効果がある。
【００４２】１．３μｍ帯の光分波器としては、図７
（ａ）の光導波路パタンが、１．５μｍ帯の光分波器と
しては、図８（ａ）に示す導波路パタンが好ましい。図
７及び図８は導波路パタンの例を示す平面図及び諸特性
を示す図である。各図の（ａ）は導波路パタンの例を示
す平面図、（ｂ）は波長と導波路損失との関係を示す
図、（ｃ）は波長と導波路長との関係を示す図、及び
（ｄ）は波長と導波による損失との関係を示す図であ
る。
（ａ）の光導波路パタンが、１．５μｍ帯の光分波器と
しては、図８（ａ）に示す導波路パタンが好ましい。図
７及び図８は導波路パタンの例を示す平面図及び諸特性
を示す図である。各図の（ａ）は導波路パタンの例を示
す平面図、（ｂ）は波長と導波路損失との関係を示す
図、（ｃ）は波長と導波路長との関係を示す図、及び
（ｄ）は波長と導波による損失との関係を示す図であ
る。
【００４３】図７（ａ）は、１２７５ｎｍ（λ４）、１
３００ｎｍ（λ３）、１３２５ｎｍ（λ２）、１３５０
ｎｍ（λ１）の４波を波長分離する光分波器を表してい
る。この場合、それぞれの導波損失は、図７（ｂ）に示
す様に、０．３ｄＢ／ｃｍ（λ４）、０．３ｄＢ／ｃｍ
（λ３）、０．５ｄＢ／ｃｍ（λ２）、１ｄＢ／ｃｍ
（λ１）である。図７（ａ）の光導波路パタンの特徴
は、導波損失の大きい波長チャネル、即ち１．４μｍに
近い波長チャネル、の光路長を最短にしている点にあ
る。即ち、図７（ｃ）に示す様に、それぞれ０．５ｃｍ
（λ１）、０．９ｃｍ（λ２）、１．３ｃｍ（λ３）、
１．８ｃｍ（λ４）となっている。従って、図７（ｄ）
に示す様に、波長によらず導波による損失を０．５ｄＢ
程度に小さくできる効果がある。
３００ｎｍ（λ３）、１３２５ｎｍ（λ２）、１３５０
ｎｍ（λ１）の４波を波長分離する光分波器を表してい
る。この場合、それぞれの導波損失は、図７（ｂ）に示
す様に、０．３ｄＢ／ｃｍ（λ４）、０．３ｄＢ／ｃｍ
（λ３）、０．５ｄＢ／ｃｍ（λ２）、１ｄＢ／ｃｍ
（λ１）である。図７（ａ）の光導波路パタンの特徴
は、導波損失の大きい波長チャネル、即ち１．４μｍに
近い波長チャネル、の光路長を最短にしている点にあ
る。即ち、図７（ｃ）に示す様に、それぞれ０．５ｃｍ
（λ１）、０．９ｃｍ（λ２）、１．３ｃｍ（λ３）、
１．８ｃｍ（λ４）となっている。従って、図７（ｄ）
に示す様に、波長によらず導波による損失を０．５ｄＢ
程度に小さくできる効果がある。
【００４４】同様に、図８（ａ）は、１４７５ｎｍ（λ
４）、１５００ｎｍ（λ３）、１５２５ｎｍ（λ２）、
１５５０ｎｍ（λ１）の４波を波長分離する光分波器を
表している。この場合、それぞれの導波損失は、図８
（ｂ）に示す様に、１ｄＢ／ｃｍ（λ４）、０．５ｄＢ
／ｃｍ（λ３）、０．３ｄＢ／ｃｍ（λ２）、０．３ｄ
Ｂ／ｃｍ（λ１）である。図８（ａ）の光導波路パタン
の特徴も、導波損失の大きい波長チャネル（即ち１．４
μｍに近い波長チャネル）の光路長を短くしている点に
ある。即ち図８（ｃ）に示す様に、それぞれ０．７ｃｍ
（λ４）、１．２ｃｍ（λ３）、１．６ｃｍ（λ２）、
２ｃｍ（λ１）となっている。従って、図８（ｄ）に示
す様に、波長によらず導波による損失を０．６ｄＢ程度
に小さくできる効果がある。
４）、１５００ｎｍ（λ３）、１５２５ｎｍ（λ２）、
１５５０ｎｍ（λ１）の４波を波長分離する光分波器を
表している。この場合、それぞれの導波損失は、図８
（ｂ）に示す様に、１ｄＢ／ｃｍ（λ４）、０．５ｄＢ
／ｃｍ（λ３）、０．３ｄＢ／ｃｍ（λ２）、０．３ｄ
Ｂ／ｃｍ（λ１）である。図８（ａ）の光導波路パタン
の特徴も、導波損失の大きい波長チャネル（即ち１．４
μｍに近い波長チャネル）の光路長を短くしている点に
ある。即ち図８（ｃ）に示す様に、それぞれ０．７ｃｍ
（λ４）、１．２ｃｍ（λ３）、１．６ｃｍ（λ２）、
２ｃｍ（λ１）となっている。従って、図８（ｄ）に示
す様に、波長によらず導波による損失を０．６ｄＢ程度
に小さくできる効果がある。
【００４５】次の例は出射側光導波路に曲がり導波路を
用いた例である。本願発明では、又、出射側光導波路６
に曲がり導波路を用いる構成にすることにより、出射光
２１ａ〜２１ｄの方向、及び物理的間隔を揃えることが
できる。
用いた例である。本願発明では、又、出射側光導波路６
に曲がり導波路を用いる構成にすることにより、出射光
２１ａ〜２１ｄの方向、及び物理的間隔を揃えることが
できる。
【００４６】図９は本願発明の他の実施例として、出射
光２１ａ〜２１ｄを素子端面に対して垂直かつ等間隔
（１ｍｍ）にしたものである。光導波路の比屈折率は
０．３％とし、曲がり半径２５ｍｍを用いた。素子大き
さは６ｍｍ×１３ｍｍである。
光２１ａ〜２１ｄを素子端面に対して垂直かつ等間隔
（１ｍｍ）にしたものである。光導波路の比屈折率は
０．３％とし、曲がり半径２５ｍｍを用いた。素子大き
さは６ｍｍ×１３ｍｍである。
【００４７】この様に垂直かつ等間隔にすることで、レ
ーザアレイやＰＤ（フォト・ダイオード）アレイ等のア
レイ素子や、リボン光ファイバとのアライメントが１回
で済むので、組立時間を短縮できる効果がある。この構
成は、入射角θを大きく変える場合に出射光２１ａ〜２
１ｄがバラバラになってしまうので、特に効果がある。
尚、他の符号は図１のものと同様である。
ーザアレイやＰＤ（フォト・ダイオード）アレイ等のア
レイ素子や、リボン光ファイバとのアライメントが１回
で済むので、組立時間を短縮できる効果がある。この構
成は、入射角θを大きく変える場合に出射光２１ａ〜２
１ｄがバラバラになってしまうので、特に効果がある。
尚、他の符号は図１のものと同様である。
【００４８】上記構成は、Ｖ溝付ＰＬＣ９やハイブリッ
ド実装技術との併用もすることができる。例えば、図１
０は、Ｖ溝付ＰＬＣを用いた実施例を示す斜視図であ
る。入力側の光ファイバ、出力側のリボン光ファイバ
を、Ｖ溝にパッシブアライメントすることができ、更に
組立時間を短くできる効果がある。符号５０が出力側の
リボン光ファイバを保持するＶ溝、符号５１が入力側の
光ファイバを保持するＶ溝である。その他の符号は図１
と同様の部分を示す。
ド実装技術との併用もすることができる。例えば、図１
０は、Ｖ溝付ＰＬＣを用いた実施例を示す斜視図であ
る。入力側の光ファイバ、出力側のリボン光ファイバ
を、Ｖ溝にパッシブアライメントすることができ、更に
組立時間を短くできる効果がある。符号５０が出力側の
リボン光ファイバを保持するＶ溝、符号５１が入力側の
光ファイバを保持するＶ溝である。その他の符号は図１
と同様の部分を示す。
【００４９】特に図示はしないが、同様にハイブリッド
実装技術を用いれば、半導体素子と集積化し、小型な波
長多重送信モジュール、または波長分波受信モジュール
も実現できる。
実装技術を用いれば、半導体素子と集積化し、小型な波
長多重送信モジュール、または波長分波受信モジュール
も実現できる。
【００５０】又、上記構成では、出射側の曲がり導波路
の長さは、入射角θの絶対値に依存する。即ち、入射角
θが大きくなれば、素子端面に垂直に出射させる為には
曲がり導波路もそれだけ長くする必要がある。
の長さは、入射角θの絶対値に依存する。即ち、入射角
θが大きくなれば、素子端面に垂直に出射させる為には
曲がり導波路もそれだけ長くする必要がある。
【００５１】そこで図１１に示す様に、波長多重数未満
の複数枚のフィルタを用いる構成にしても良い。これは
フィルタ１２についてθａ＝７．５°、θｂ＝１４．３
°として１３５０ｎｍ（λ１）、１３２５ｎｍ（λ２）
の２波長のみを分離し、フィルタ１３についてθａ＝
７．７°、θｂ＝１４．５°として、１３００ｎｍ（λ
３）、１２７５ｎｍ（λ４）の２波長のみを分離してい
る。この様な構成にすることによって、フィルタ当りの
カバーする波長範囲が小さくなり、入射角θの最大値を
図９の２２．３°から１４．５°に小さくでき、素子大
きさも４ｍｍ×１０ｍｍと、更なる小型化が可能であ
る。
の複数枚のフィルタを用いる構成にしても良い。これは
フィルタ１２についてθａ＝７．５°、θｂ＝１４．３
°として１３５０ｎｍ（λ１）、１３２５ｎｍ（λ２）
の２波長のみを分離し、フィルタ１３についてθａ＝
７．７°、θｂ＝１４．５°として、１３００ｎｍ（λ
３）、１２７５ｎｍ（λ４）の２波長のみを分離してい
る。この様な構成にすることによって、フィルタ当りの
カバーする波長範囲が小さくなり、入射角θの最大値を
図９の２２．３°から１４．５°に小さくでき、素子大
きさも４ｍｍ×１０ｍｍと、更なる小型化が可能であ
る。
【００５２】ここでフィルタ１２としては、図６と同構
造のものを用いている。フィルタ１３としては、高屈折
率層（Ｈ）としてＴｉＯ2（ｎ＝２．３、膜厚 ＝１４
２．４ｎｍ）を、低屈折率層（Ｌ）としてＳｉＯ2（ｎ
＝１．４６、膜厚＝２２４．３ｎｍ）を用いた誘電体多
層膜フィルタであって、層構造はガラス（ＢＫ７）／Ａ
ＬＡＬＡＡ／ガラス（ＢＫ７）、Ａ＝ＨＬＨＬＨＬＨＬ
ＨＬＬＨＬＨＬＨＬＨＬＨを用いている。ここで、Ｈと
Ｌは前述の表示である。
造のものを用いている。フィルタ１３としては、高屈折
率層（Ｈ）としてＴｉＯ2（ｎ＝２．３、膜厚 ＝１４
２．４ｎｍ）を、低屈折率層（Ｌ）としてＳｉＯ2（ｎ
＝１．４６、膜厚＝２２４．３ｎｍ）を用いた誘電体多
層膜フィルタであって、層構造はガラス（ＢＫ７）／Ａ
ＬＡＬＡＡ／ガラス（ＢＫ７）、Ａ＝ＨＬＨＬＨＬＨＬ
ＨＬＬＨＬＨＬＨＬＨＬＨを用いている。ここで、Ｈと
Ｌは前述の表示である。
【００５３】図１２に、この時のフィルタ１２及びフィ
ルタ１３の２枚を用いた場合の透過特性の計算値を示
す。フィルタ当りのカバーする波長範囲が小さくなるこ
とで、小型化の効果の他に、前述した偏波依存性の影響
を低減する効果があることがわかる。
ルタ１３の２枚を用いた場合の透過特性の計算値を示
す。フィルタ当りのカバーする波長範囲が小さくなるこ
とで、小型化の効果の他に、前述した偏波依存性の影響
を低減する効果があることがわかる。
【００５４】以上の説明では、４波長多重光の場合につ
いて述べたが、それ以上の波長多重数でも同様の効果が
あることは明らかである。例えば、８波多重光の場合で
も、ＰＬＣに導波路パタンを形成しさえすれば、組立が
煩雑になることもなく、フィルタ１枚での光合分波器も
実現できる。他の実施例、例えばフィルタを２枚にする
構成にすれば、小型化の効果、及び偏波依存性の影響を
低減する効果が得られる。
いて述べたが、それ以上の波長多重数でも同様の効果が
あることは明らかである。例えば、８波多重光の場合で
も、ＰＬＣに導波路パタンを形成しさえすれば、組立が
煩雑になることもなく、フィルタ１枚での光合分波器も
実現できる。他の実施例、例えばフィルタを２枚にする
構成にすれば、小型化の効果、及び偏波依存性の影響を
低減する効果が得られる。
【００５５】本願発明は、光システム、例えば、ＬＡＮ
用途の小型な光トランシーバに搭載することができる。
図１３はこうした光トランシーバの例を示す構成図であ
る。符号４０は光トランシーバを示す。この光トランシ
ーバ４０に入力用光ファイバー４１、出力用光ファイバ
ー５０が光学的に接続される。入力は光分波器４２に入
力され、光多重信号より波長λ１よりλ４に分波され
る。各波長の信号はフォトダイオード４３で光電変換さ
れ、変換された電気信号はアンプ４４に入力される。こ
うして増幅された信号は出力電気信号４５として出力さ
れる。他方、当該光トランシーバ４０への入力電気信号
４６はレーザ・ドライバ４７に入力される。このレーザ
・ドライバ４７よりの信号はレーザ・アレー４８に各々
入力され、各波長に応じた波長λ１よりλ４のレーザ光
が発光する。これらの波長の各光が光合波器４９に入力
され、波長多重信号が形成される。そして、この波長多
重信号は出力用光ファイバー５０に導入される。
用途の小型な光トランシーバに搭載することができる。
図１３はこうした光トランシーバの例を示す構成図であ
る。符号４０は光トランシーバを示す。この光トランシ
ーバ４０に入力用光ファイバー４１、出力用光ファイバ
ー５０が光学的に接続される。入力は光分波器４２に入
力され、光多重信号より波長λ１よりλ４に分波され
る。各波長の信号はフォトダイオード４３で光電変換さ
れ、変換された電気信号はアンプ４４に入力される。こ
うして増幅された信号は出力電気信号４５として出力さ
れる。他方、当該光トランシーバ４０への入力電気信号
４６はレーザ・ドライバ４７に入力される。このレーザ
・ドライバ４７よりの信号はレーザ・アレー４８に各々
入力され、各波長に応じた波長λ１よりλ４のレーザ光
が発光する。これらの波長の各光が光合波器４９に入力
され、波長多重信号が形成される。そして、この波長多
重信号は出力用光ファイバー５０に導入される。
【００５６】本願発明はこうした光分波器４２、光合波
器４９を提供することが出来る。この様な光トランシー
バに用いられている、透過波長の異なるフィルタを波長
多重数分用意し、ジグザグ型の光路を使って順に分波す
る方法である。例えば、米国特許第５８９４５３５号明
細書、米国特許６１９８８６４号明細書、米国特許６２
０１９０８号明細書、特開平１１−１８３７４１号公報
である。しかし、本願発明はこれらの技術に比べ、部品
数を低減できるので、光合分波器をローコストにでき、
光トランシーバ全体をローコスト化することが出来る。 ＜本願発明と従来技術との比較検討＞これまで用いられ
て来た波長チャネル毎に異なる角度でフィルタに入射さ
せる方法は、ＬＡＮの様なローコストシステムでのＷＤ
Ｍ方式には適用できない難点があった。なぜならば、こ
の様なシステムにおいては広い波長範囲（１０ｎｍ〜１
００ｎｍ）を必要とする為、格段に大きな波長シフトが
必要になるからである。この為、入射角θを大きく変え
る必要があり、素子が大型になったり、生産性が落ちて
ローコスト化に難点を有する。従来は、当該技術の適用
が狭い波長範囲（≦１０ｎｍ）での使用だったので、こ
うした難点は現実的に認識されなかった。
器４９を提供することが出来る。この様な光トランシー
バに用いられている、透過波長の異なるフィルタを波長
多重数分用意し、ジグザグ型の光路を使って順に分波す
る方法である。例えば、米国特許第５８９４５３５号明
細書、米国特許６１９８８６４号明細書、米国特許６２
０１９０８号明細書、特開平１１−１８３７４１号公報
である。しかし、本願発明はこれらの技術に比べ、部品
数を低減できるので、光合分波器をローコストにでき、
光トランシーバ全体をローコスト化することが出来る。 ＜本願発明と従来技術との比較検討＞これまで用いられ
て来た波長チャネル毎に異なる角度でフィルタに入射さ
せる方法は、ＬＡＮの様なローコストシステムでのＷＤ
Ｍ方式には適用できない難点があった。なぜならば、こ
の様なシステムにおいては広い波長範囲（１０ｎｍ〜１
００ｎｍ）を必要とする為、格段に大きな波長シフトが
必要になるからである。この為、入射角θを大きく変え
る必要があり、素子が大型になったり、生産性が落ちて
ローコスト化に難点を有する。従来は、当該技術の適用
が狭い波長範囲（≦１０ｎｍ）での使用だったので、こ
うした難点は現実的に認識されなかった。
【００５７】例えば、前記の米国特許第５８０８７６３
号明細書は、バルク光学系を用いて反射面４４の角度を
変える構成である。この構成で入射角θを大きく変える
と、光路が複雑化し、精密光学部品及びそれらの精密な
組立てが必要になり、組立時間が長くなる。
号明細書は、バルク光学系を用いて反射面４４の角度を
変える構成である。この構成で入射角θを大きく変える
と、光路が複雑化し、精密光学部品及びそれらの精密な
組立てが必要になり、組立時間が長くなる。
【００５８】上記の様な光路の複雑化を避ける為に、前
記の特開平７−４９４３０号公報、特開平５−２０３８
３０号公報、特開平１０−４８４３９号公報は、平面光
波回路（ＰＬＣ）に溝を刻み、そこにフィルタやミラー
を挿入する構成を提案している。特開平７−４９４３０
号公報は、フィルタ１とミラー２に角度αをもたせて多
重反射させる構成とし、反射が進むにつれて入射角θを
変える様になっている。しかしながら、この構成では、
入射角θをαの倍数以外に設定することができない為
（θ２＝θ１＋２α）、図２に示される様に、等波長間
隔にすることができない。従って、波長間隔の等しいＷ
ＤＭ方式には適用することができない。
記の特開平７−４９４３０号公報、特開平５−２０３８
３０号公報、特開平１０−４８４３９号公報は、平面光
波回路（ＰＬＣ）に溝を刻み、そこにフィルタやミラー
を挿入する構成を提案している。特開平７−４９４３０
号公報は、フィルタ１とミラー２に角度αをもたせて多
重反射させる構成とし、反射が進むにつれて入射角θを
変える様になっている。しかしながら、この構成では、
入射角θをαの倍数以外に設定することができない為
（θ２＝θ１＋２α）、図２に示される様に、等波長間
隔にすることができない。従って、波長間隔の等しいＷ
ＤＭ方式には適用することができない。
【００５９】特開平５−２０３８３０号公報は、フィル
タ２６自体を曲げる構成とし、入射角θを変える様にな
っている。しかしながら、この構成では、入射角θを大
きく変えると、フィルタ２６を大きく且つ正確に曲げる
必要がある為、組立容易性及び特性再現性に難点があ
る。
タ２６自体を曲げる構成とし、入射角θを変える様にな
っている。しかしながら、この構成では、入射角θを大
きく変えると、フィルタ２６を大きく且つ正確に曲げる
必要がある為、組立容易性及び特性再現性に難点があ
る。
【００６０】特開平１０−４８４３９号公報は、入射光
をまず分岐光導波路２４で分け、次に曲がり導波路をつ
なげる構成とし、入射角θを変える様になっている。し
かしながらこの構成では、入射角θを大きく変えると、
曲がり導波路の部分は緩やかに曲げなければならないの
で、素子が大型になる問題がある。更に素子が大型にな
ると、１枚のウエハからとれる素子の個数も少なくな
り、ロー・コストには出来がたい。
をまず分岐光導波路２４で分け、次に曲がり導波路をつ
なげる構成とし、入射角θを変える様になっている。し
かしながらこの構成では、入射角θを大きく変えると、
曲がり導波路の部分は緩やかに曲げなければならないの
で、素子が大型になる問題がある。更に素子が大型にな
ると、１枚のウエハからとれる素子の個数も少なくな
り、ロー・コストには出来がたい。
【００６１】以上述べた様に、本願発明によれば、波長
チャネル毎に異なる角度でフィルタに入射させる方法に
おいて、使用波長範囲を広くしても、小型、高生産性を
両立できる光合分波器を提供することができる。
チャネル毎に異なる角度でフィルタに入射させる方法に
おいて、使用波長範囲を広くしても、小型、高生産性を
両立できる光合分波器を提供することができる。
【００６２】
【発明の効果】本願発明は、使用波長範囲の広く、且つ
小型の光の合波ないしは分波が可能な光回路部材を提供
することが出来る。且つ、本願発明の光回路部材は高生
産性を確保することが出来る。
小型の光の合波ないしは分波が可能な光回路部材を提供
することが出来る。且つ、本願発明の光回路部材は高生
産性を確保することが出来る。
【図１】図１は本願発明の実施例を表す上面図である。
【図２】図２は本願発明の実施例を表す斜視図である。
【図３】図３は本願発明の実施例を表す透過特性図であ
る。
る。
【図４】図４は本願発明の実施例の効果についての説明
図である。
図である。
【図５】図５は本願発明の他の実施例の透過特性図であ
る。
る。
【図６】図６は本願発明の他の実施例を表す上面図であ
る。
る。
【図７】図７は本願発明の他の実施例の説明図である。
【図８】図８は本願発明の他の実施例の説明図である。
【図９】図９は本願発明の他の実施例を表す上面図であ
る。
る。
【図１０】図１０は本願発明の他の実施例を表す斜視図
である。
である。
【図１１】図１１は本願発明の他の実施例を表す上面図
である。
である。
【図１２】図１２は本願発明の他の実施例の透過特性図
である。
である。
【図１３】図１３は本願発明の他の実施例を表す上面図
である。
である。
【図１４】図１４は従来の例を表す上面図である。
１…平面光波回路、２…溝、３…溝、４…入射部、５…
多重反射部、６…出射部、７…光導波路、８…ウエハ、
９…Ｖ溝付平面光波回路、１０…フィルタ、１１…ミラ
ー、２０…入射光、２１ａ…出射光、２１ｂ…出射光、
２１ｃ…出射光、２１d…出射光、３０…分岐光導波
路、３１…曲がり導波路、３２…フィルタ、４０…ＬＡ
Ｎ用途光トランシーバ、４１…入力光ファイバ、４２…
光分波器、４３…フォトダイオードアレイ、４４…アン
プ、４５…出力電気信号、４６…入力電気信号、４７…
レーザドライバ、４８…レーザアレイ、４９…光合波
器、５０…出力光ファイバ。
多重反射部、６…出射部、７…光導波路、８…ウエハ、
９…Ｖ溝付平面光波回路、１０…フィルタ、１１…ミラ
ー、２０…入射光、２１ａ…出射光、２１ｂ…出射光、
２１ｃ…出射光、２１d…出射光、３０…分岐光導波
路、３１…曲がり導波路、３２…フィルタ、４０…ＬＡ
Ｎ用途光トランシーバ、４１…入力光ファイバ、４２…
光分波器、４３…フォトダイオードアレイ、４４…アン
プ、４５…出力電気信号、４６…入力電気信号、４７…
レーザドライバ、４８…レーザアレイ、４９…光合波
器、５０…出力光ファイバ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小林 雅彦
東京都千代田区大手町一丁目６番１号 日
立電線株式会社内
Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA12 LA12 LA14 LA18
MA05 QA05
2H048 GA04 GA09 GA24 GA33 GA62
GA66
Claims (15)
- 【請求項１】 所望の波長域の波長の光を透過し且つ他
の所望の波長域の光を反射する特性を有するフィルタ
と、 前記フィルタからの反射光を反射可能で且つ前記フィル
タと実質的に平行に配置されたミラーと、 曲がり光導波路で構成され且つ前記フィルタと前記ミラ
ーとの間に配置され、前記フィルタと前記ミラーとの間
で前記曲がり光導波路を介して相互反射を可能とする第
２の光通路と、 前記第２の光通路内の曲がり光導波路の所定の端部に光
学的に接続された当該光回路部材の入出力端となす第１
の光通路と、 前記フィルタに対して前記第２の光通路とは反対の位置
に、前記第１の光通路と光学的に接続された前記第２の
光通路内の曲がり光導波路が前記フィルタに達する位置
及び前記フィルタと前記ミラーとの間に設けられた前記
第２の光通路内の曲がり光導波路が前記フィルタに達す
る位置より成る群の内の所定位置の各々に対応して設け
られた第３の光通路と、を有し、且つ前記第２の光通路
内の各曲がり光導波路の前記フィルタへの入射角度が少
なくとも２種類あることを特徴とする光回路部材。 - 【請求項２】 前記第２の光通路内の曲がり光導波路の
前記フィルタへの各入射角が、前記第１の光通路から複
数の波長を有する光を入射した時、前記第３の光通路に
達した光が、その各位置で異なる波長の光が選択的に分
波される入射角となされたことを特徴とする請求項第１
項に記載の光回路部材。 - 【請求項３】 少なくとも、所望の波長域の波長の光を
透過し且つ他の所望の波長域の光を反射する特性を有す
るフィルタと、ミラーと、光導波路にて構成される平面
光波回路とを有し、 前記フィルタと前記ミラーとは前記平面光波回路の第１
の入出力端と第２の入出力端の中間に、実質的に平行に
配置され、且つ前記平面光波回路を構成する光導波路
は、当該平面光波回路の第１の入出力端となる光導波路
の第１の端部と前記フィルタとを、所定の角度で導波す
る第１の部分と、前記フィルタと前記ミラーとの間で相
互反射が可能な第２の部分と、前記フィルタから当該平
面光波回路の第２の入出力端となる複数の光導波路の各
々の第２の端面に導波する第３の部分とを有し、且つ前
記第２の部分における前記フィルタへの入射角が少なく
とも２種類あり、且つ前記第２の部分は曲がり光導波路
を有して構成されたことを特徴とする光回路部材。 - 【請求項４】 前記フィルタがフラットトップ型の透過
特性を有することを特徴とする請求項１に記載の光回路
部材。 - 【請求項５】 当該光回路部材における光路長の最も長
い波長チャネルについて、前記第２の光通路から前記第
３の光通路へ、前記フィルタを介在せず光結合すること
を特徴とする請求項１に記載の光回路部材。 - 【請求項６】 前記第３の光通路に曲がり光導波路が含
まれることを特徴とする請求項１に記載の光回路部材。 - 【請求項７】 前記フィルタの数が２つ以上であり、当
該光回路部材に適用する光の波長多重数が３以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の光回路部材。 - 【請求項８】 所望の波長域の波長の光を透過し且つ他
の所望の波長域の光を反射する特性を有するフィルタ
と、ミラーと、光導波路にて構成される平面光波回路と
を有し、 前記フィルタと前記ミラーとは前記平面光波回路の第１
の入出力端と第２の入出力端の中間に、実質的に平行に
配置され、 前記フィルタと前記ミラーとの間で相互反射が前記光導
波路を介して可能であり、且つ前記平面光波回路の光導
波路は、前記平面光波回路の第１の入出力端となる光導
波路の第１の端部と前記フィルタとを所定の角度で導波
する第１の部分と、前記フィルタと前記ミラーとの間で
相互反射を行う第２の部分と、前記フィルタから前記平
面光波回路の第２の入出力端となる光導波路の第２の端
面に導波する第３の部分とを有し、 前記第２の部分における前記フィルタへの入射角が少な
くとも２種類あり、且つ前記平面光波回路の材料が有機
高分子樹脂からなり、 入射光全てが１．４μｍ未満の波長多重光からなり、且
つ長波側波長チャネルの光路長が最も短く、短波側波長
チャネルになるに従い光路長が長くなること、又は、入
射光が１．４μｍ以上の波長多重光からなり、且つ短波
側波長チャネルの光路長が最も短く、長波側波長チャネ
ルになるに従い光路長が長くなること、を特徴とする光
回路部材。 - 【請求項９】 前記第２の光通路は曲がり光導波路を有
して構成されることを特徴とする請求項７に記載の光回
路部材。 - 【請求項１０】 前記有機高分子樹脂がハロゲン化され
たポリイミドまたはポリメチルメタクリレートであるこ
とを特徴とする請求項７に記載の光回路部材。 - 【請求項１１】 当該光回路部材が、前記第１の光通路
を光の入力端とする光分波器であることを特徴とする請
求項１に記載の光回路部材。 - 【請求項１２】 当該光回路部材が、前記複数の第３の
光通路を光の入力端とする光合波器であることを特徴と
する請求項１に記載の光回路部材。 - 【請求項１３】 当該光回路部材が、前記第１の入出力
端を光の入力端とする光分波器であることを特徴とする
請求項７に記載の光回路部材。 - 【請求項１４】 当該光回路部材が、前記第２の入出力
端を光の入力端とする光合波器であることを特徴とする
請求項７に記載の光回路部材。 - 【請求項１５】 第１の光回路部材と当該第１の光回路
部材よりの光を受光する第１の光電変換部とを少なくと
も有する第１の信号系、或いは、電気信号を光に変換す
る第２の光電変換部と当該第２の光電変換部よりの光信
号を受光する第２の光回路部材とを少なくとも有する第
２の信号系のいずれかを有し、且つ前記第１及び第２の
光回路部材の内の少なくともいずれかが請求項１に記載
の光回路部材であることを特徴とする光トランシーバ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001354538A JP3784701B2 (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 光回路部材および光トランシーバ |
| US10/183,529 US6775439B2 (en) | 2001-11-20 | 2002-06-28 | Optical circuit device and optical transceiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001354538A JP3784701B2 (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 光回路部材および光トランシーバ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003156640A true JP2003156640A (ja) | 2003-05-30 |
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Family
ID=19166384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001354538A Expired - Fee Related JP3784701B2 (ja) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | 光回路部材および光トランシーバ |
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|---|---|
| US (1) | US6775439B2 (ja) |
| JP (1) | JP3784701B2 (ja) |
Cited By (2)
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