JP2003255160A - 光波長合分波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト、小型、製造容易、各チャンネルの
損失が均一、偏波依存性が小さい光波長合分波器を提供
する。 【解決手段】 チャネル型光導波路群１６を横切るよう
に形成された溝１４内に格子変調型フォトニック結晶波
長選択フィルタ１３を挿入することにより、低コスト、
小型、製造容易、各チャンネルの損失が均一、偏波依存
性が小さい光波長合分波器が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波長合分波器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図６はＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖ
ｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）型合分波器の従来例を
示す外観斜視図である。

【０００３】ＡＷＧ型合分波器１は、基板上に形成され
一端から信号光が入射するチャネル型光導波路１ａと、
一端がチャネル型導波路１ａの他端に接続された第一の
スラブ型光導波路１ｂと、一端が第一のスラブ型光導波
路１ｂの他端に接続され所定の長さずつ長さが異なる複
数のチャネル型光導波路からなるアレイ型光導波路１ｃ
と、一端がアレイ型光導波路１ｃの他端に接続された第
二のスラブ型光導波路１ｄと、一端が第二のスラブ型光
導波路１ｄの他端に接続され他端から分波された信号光
が出射する複数のチャネル型光導波路からなるチャネル
型光導波路群１ｅとで構成されたものである。

【０００４】図７は図６に示したＡＷＧ型合分波器のク
ロストークを示す図である。図７において、横軸は波長
軸であり、縦軸は透過率軸である。

【０００５】図７に示すようにＡＷＧ型合分波器には製
造誤差に起因するクロストークが存在しており、そのク
ロストークは、チャンネル数に比例して大きくなる傾向
がある。そのチャンネル数が十数チャンネル程度ではそ
れほど重要視されていないが、チャンネル数が数十、数
百になった場合では無視できなくなる。

【０００６】そこで、クロストークを抑圧する方法を、
図８〜図１０を参照して以下に説明する。

【０００７】図８はクロストーク抑圧方法の概念を示す
従来例である。

【０００８】ＡＷＧ型合分波器モジュール１により分波
された後、それぞれ異なった透過波長λ１〜λ４０を有
する薄膜フィルタモジュール群２により、クロストーク
を除去した信号光をフォトダイオード群３で受光するよ
うになっている。

【０００９】図９はクロストーク抑圧方法の概念を示す
他の従来例である。

【００１０】主ＡＷＧ型合分波器４により分波された
後、集積された副ＡＷＧ型合分波器群５により、クロス
トークを除去した信号光を、フォトダイオード群６で受
光するようになっている。

【００１１】図１０（ａ）はクロストーク抑圧方法の概
念を示す他の従来例であり、図１０（ｂ）は図１０
（ａ）の薄膜フィルタ近傍の部分拡大図である。

【００１２】ＡＷＧ型合分波器７の出力チャネル導波路
群１１を横切るように溝９を形成し、その溝９に薄膜フ
ィルタ８を挿入し、その薄膜フィルタ８に入射する光の
入射角が変わるように、各導波路の方向を変えて配置
し、各チャンネルのクロストークを除去した後フォトダ
イオード群１０で受光するようになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示したＡＷＧ型合分波器１のモジュールと、薄膜フィル
タモジュール群２とを組み合わせることは高コスト化を
まねき全体のサイズも大きくなってしまう。

【００１４】また、図９に示した副ＡＷＧ型合分波器群
５を集積化することは、主ＡＷＧ型合分波器４の出力導
波路に出力する光の波長と、副ＡＷＧ型合分波器群５の
透過波長とを整合させるのが難しく、不整合の場合には
挿入損失が急激に増加してしまう。

【００１５】さらに、図１０（ａ）に示したＡＷＧ型合
分波器７の出力導波路群に薄膜フィルタ８を挿入するこ
とは、信号光がそれぞれ異なる角度で薄膜フィルタ８に
入射することになるため、損失がバラツキ、さらには偏
波依存性の増加が避けられないという問題があった。

【００１６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低コスト、小型、製造容易、各チャンネルの損失が
均一、偏波依存性が小さい光波長合分波器を提供するこ
とにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の光波長合分波器は、基板上に形成さ
れたチャネル型光導波路と、一端がチャネル型導波路に
接続された第一のスラブ型光導波路と、一端が第一のス
ラブ型光導波路の他端に接続され所定の長さずつ長さの
異なる複数のチャネル型光導波路からなるアレイ型光導
波路と、一端がアレイ型光導波路の各チャネル型光導波
路の他端に接続された第二のスラブ型光導波路と、一端
が第二のスラブ型光導波路の他端に接続された複数のチ
ャネル型光導波路からなるチャネル型光導波路群とを備
えた光波長合分波器において、基板上にチャネル型光導
波路群を横切るように形成された溝内に格子変調型フォ
トニック結晶波長選択フィルタを挿入したものである。

【００１８】請求項１に記載の構成に加え本発明の光波
長合分波器は、溝がチャネル型光導波路群と直交するよ
うに形成されていてもよい。

【００１９】請求項１に記載の構成に加え本発明の光波
長合分波器は、溝が第二のスラブ型光導波路とチャネル
型光導波路群との境界面に形成されていてもよい。

【００２０】ここで、フォトニック結晶とは、ある波長
の光を全く通さなかったり、わずかな波長の変化で光の
屈折率が大きく変わるといったユニークな光学特性を示
す人工材料である。格子変調型フォトニック結晶波長選
択フィルタは、フォトニック結晶の光学特性に合うよう
にチャネル導波路群を配置することで、各チャネル導波
路からの信号光を波長に応じて選択透過させるものであ
る。すなわち、本発明は分波された信号光をこの格子変
調型フォトニック結晶波長選択フィルタを用いて、さら
に濾波することにより、各チャンネルの損失が均一で偏
波依存性が小さい光波長合分波器の提供を実現すること
ができる。また、チャネル型光導波路群を横切るように
溝を形成し、その溝内に格子変調型フォトニック結晶波
長選択フィルタを挿入しスライドさせるだけで透過中心
波長を高精度で調整できるので、製造が容易で、低コス
ト、小型の光波長合分波器を得ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００２２】図１（ａ）は本発明の光波長合分波器の一
実施の形態を示す外観斜視図であり、図１（ｂ）は図１
（ａ）の格子変調型フォトニック結晶波長選択フィルタ
近傍の部分拡大図である。

【００２３】一端（図では左端）から波長多重信号が入
射されるチャネル型光導波路１７が基板上に形成され、
チャネル型光導波路１７の他端（図では右端）は、入射
した光を面方向に広げる第一のスラブ型光導波路１８の
一端に接続されている。第一のスラブ型光導波路１８の
他端には一定の長さずつ異なる複数のチャネル型光導波
路からなるアレイ型光導波路１９の一端が接続されてお
り、アレイ型光導波路１９の他端は第二のスラブ型光導
波路２０の一端が接続されている。第二のスラブ型光導
波路２０の他端には複数のチャネル型光導波路からなる
チャネル型光導波路群１６の各チャネル型光導波路１６
−１〜１６−４０の一端がそれぞれ接続され、分波され
た信号光（図では波長λ１〜λ４０となっているが、限
定されるものではない。）がそれぞれ伝搬するようにな
っている。チャネル型光導波路群１６を横切るように１
本の溝１４が基板上に形成されており、溝１４のチャネ
ル型光導波路群１６と交差するように格子変調型フォト
ニック結晶波長選択フィルタ（以下「フォトニックフィ
ルタ」という。）１３が挿入されている。

【００２４】チャネル型光導波路１７の一端及びチャネ
ル型光導波路群２０の他端は、基板の端面に露出するよ
うに形成されている。

【００２５】チャネル型光導波路１７、第一のスラブ型
光導波路１８、アレイ型光導波路１９、第二のスラブ型
光導波路２０及びチャネル型光導波路群２１は、信号光
が伝搬するコアと、コアより屈折率の低くコアを覆うク
ラッドとで構成され、基板上に形成されている。

【００２６】次に図１（ａ）、（ｂ）に示した光波長合
分波器の動作について説明する。

【００２７】波長多重された信号光がチャネル型光導波
路１７に入射すると、チャネル型光導波路１７を伝搬し
た信号光はスラブ型光導波路１８に入射する。スラブ型
光導波路１８を伝搬した信号光はアレイ型光導波路１９
に入射する。アレイ型光導波路１９を伝搬した信号光は
スラブ型光導波路２０に入射する。スラブ型光導波路２
０を伝搬した信号光はスラブ型光導波路２０の他端に、
それぞれの波長ごとに集光する。集光位置にはチャネル
型光導波路群１６の各チャネル型光導波路１６−１〜１
６−４０の一端がそれぞれ配置されている。スラブ型光
導波路２０の集光位置に集光された信号光は、チャネル
型光導波路１６−１〜１６−４０をそれぞれ伝搬する。
各チャネル型導波路１６−１〜１６−４０にはそれぞれ
異なる波長の信号光が伝搬するが、アレイ型光導波路１
９の位相誤差により、クロストークも同時に伝搬する。
このクロストーク成分はチャネル型導波路群１６を横切
るように形成された溝１４内に挿入されたフォトニック
フィルタ１３により除去される。

【００２８】ここで、フォトニックフィルタ１３につい
て図２（ａ）、（ｂ）を参照して詳述する。

【００２９】図２（ａ）は図１（ａ）に示した光波長合
分波器に用いられる格子変調型フォトニック結晶波長選
択フィルタとチャネル型光導波路群との関係を示す概念
図であり、図２（ｂ）は格子変調型フォトニック結晶波
長選択フィルタの長手方向の位置と透過中心波長との関
係を示す図である。

【００３０】フォトニックフィルタ１３は、図２（ａ）
に示すように結晶格子のピッチＬｘが一端（図では左
端）から他端（図では他端）に向かって徐々に増加する
構造を有しており、ピッチＬｘと光信号の透過波長とが
対応するようになっている。フォトニックフィルタ１３
は、図２（ｂ）に示すようにピッチＬｘの値により透過
中心波長が決まるので、チャネル型光導波路群１６の各
チャネル型光導波路１６−１〜１６−４０の透過中心波
長にフォトニックフィルタを設計することで、全てのチ
ャネル型光導波路１６−１〜１６−４０でクロストーク
のみ抑圧することができる。

【００３１】図３はＡＷＧ型合分波器と１キャビティで
作製した場合の格子変調型フォトニック結晶波長選択フ
ィルタの波長透過特性と、ＡＷＧ型合分波器に格子変調
型フォトニック結晶波長選択フィルタを挿入した場合の
波長透過特性とを示す図である。同図において、横軸は
波長軸であり、縦軸は透過率軸である。曲線Ｌ１はフォ
トニックフィルタの波長透過特性を示し、曲線Ｌ２はＡ
ＷＧ型合分波器の波長透過特性を示し、曲線Ｌ３はフォ
トニックフィルタとＡＷＧ型合分波器とを組み合わせた
場合の波長特性を示す。

【００３２】同図よりＡＷＧ型合分波器のクロストーク
が抑圧されることが確認できる。

【００３３】図４（ａ）は本発明の光波長合分波器の他
の実施の形態を示す外観斜視図であり、図４（ｂ）は図
４（ａ）の格子変調型フォトニック結晶波長選択フィル
タ近傍の部分拡大図である。以下、図１（ａ）、（ｂ）
に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。

【００３４】図１（ａ）、（ｂ）に示した光波長合分波
器のようにチャネル型光導波路群１６に対して溝１４が
直交している場合、フォトニックフィルタ１３または溝
１４で反射した信号光が、戻り光となる場合、図４
（ａ）、（ｂ）に光波長合分波器に示すようにチャネル
型光導波路群２１に対して斜めに溝２４を形成すること
により、反射光がチャネル型光導波路群２１に結合しな
くなり、反射損を低減することができる。

【００３５】図５（ａ）は本発明の光波長合分波器の他
の実施の形態を示す外観斜視図であり、図５（ｂ）は図
５（ａ）の格子変調型フォトニック結晶波長選択フィル
タ近傍の部分拡大図である。

【００３６】図５（ａ）、（ｂ）に示すように、スラブ
型光導波路２０の集光位置、すなわちスラブ型光導波路
２０とチャネル型光導波路群１６との境界面に溝２６を
形成し、溝２６にフォトニックフィルタ１３を挿入する
ことで図２（ａ）、（ｂ）に示した光波長合分波器と同
様の効果が得られる。

【００３７】以上において、溝に挿入したフォトニック
フィルタ１３をスライドさせることで、ＡＷＧ型合分波
器の出力チャネル導波路群の透過中心波長とフォトニッ
クフィルタ１３の透過中心波長とを正確に合わせること
ができる。なお、本実施の形態では波長多重信号を分波
して出射する場合で説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、異なる波長の信号光を多重化する場
合に用いてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、低コス
ト、小型、製造容易、各チャンネルの損失が均一、偏波
依存性が小さい光波長合分波器の提供を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の光波長合分波器の一実施の形
態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の格子変調
型フォトニック結晶波長選択フィルタ近傍の部分拡大図
である。

【図２】（ａ）は図１（ａ）に示した光波長合分波器に
用いられる格子変調型フォトニック結晶波長選択フィル
タとチャネル型光導波路群との関係を示す概念図であ
り、（ｂ）は格子変調型フォトニック結晶波長選択フィ
ルタの長手方向の位置と透過中心波長との関係を示す図
である。

【図３】ＡＷＧ型合分波器と１キャビティで作製した場
合の格子変調型フォトニック結晶波長選択フィルタの波
長透過特性と、ＡＷＧ型合分波器に格子変調型フォトニ
ック結晶波長選択フィルタを挿入した場合の波長透過特
性とを示す図である。

【図４】（ａ）は本発明の光波長合分波器の他の実施の
形態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の格子変
調型フォトニック結晶波長選択フィルタ近傍の部分拡大
図である。

【図５】（ａ）は本発明の光波長合分波器の他の実施の
形態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の格子変
調型フォトニック結晶波長選択フィルタ近傍の部分拡大
図である。

【図６】ＡＷＧ型合分波器の従来例を示す外観斜視図で
ある。

【図７】図６に示したＡＷＧ型合分波器のクロストーク
を示す図である。

【図８】クロストーク抑圧方法の概念を示す従来例であ
る。

【図９】クロストーク抑圧方法の概念を示す他の従来例
である。

【図１０】（ａ）はクロストーク抑圧方法の概念を示す
他の従来例であり、（ｂ）は（ａ）の薄膜フィルタ近傍
の部分拡大図である。

【符号の説明】

１３ 格子変調型フォトニック結晶波長選択フィルタ
（フォトニックフィルタ） １４ 溝 １５ 受光器 １６ チャネル型光導波路群 １６−１〜１６−４０、１７ チャネル型光導波路 １８、２０ スラブ型光導波路 １９ アレイ型光導波路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 彰二郎 宮城県仙台市若林区土樋236番地 愛宕橋 マンションフォラオＣ−09 (72)発明者 大寺 康夫 宮城県仙台市太白区泉崎１−13−９ シテ ィーハイムショウセン１−202号 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 KA12 LA03 LA19 TA11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成されたチャネル型光導波路
   と、一端が該チャネル型導波路に接続された第一のスラ
   ブ型光導波路と、一端が第一のスラブ型光導波路の他端
   に接続され所定の長さずつ長さの異なる複数のチャネル
   型光導波路からなるアレイ型光導波路と、一端が該アレ
   イ型光導波路の各チャネル型光導波路の他端に接続され
   た第二のスラブ型光導波路と、一端が第二のスラブ型光
   導波路の他端に接続された複数のチャネル型光導波路か
   らなるチャネル型光導波路群とを備えた光波長合分波器
   において、上記基板上に上記チャネル型光導波路群を横
   切るように形成された溝内に格子変調型フォトニック結
   晶波長選択フィルタを挿入したことを特徴とする光波長
   合分波器。
2. 【請求項２】 上記溝が上記チャネル型光導波路群と直
   交するように形成されている請求項１に記載の光波長合
   分波器。
3. 【請求項３】 上記溝が第二のスラブ型光導波路と上記
   チャネル型光導波路群との境界面に形成されている請求
   項１に記載の光波長合分波器。