JP2004341243A - 光合分波器 - Google Patents

Abstract

【課題】光合分波器のコアに所望の波長以外の光が侵入してノイズや迷光などとなるのを防止する。
【解決手段】第１のコア１３ａには波長λ２と波長λ３（λ２＜λ３）の光が伝搬する。第１のコア１３ａから出射した光はフィルタ１５で分波される。即ち、波長λ２の光はフィルタ１５を透過して第３のコア１３ｃに入射し、また、波長λ３の光はフィルタ１５で反射して第２のコア１３ｂに入射する。第２のコア１３ｂは、波長λ３の光に対してはシングルモードとして働き、波長λ２の光に対してはマルチモードとして働くようなコア断面積を有している。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光合分波器に関する。具体的にいうと、本発明は、複数波長の光を分波する機能と複数波長の光を合波する機能のうち少なくとも一方を備えた光合分波器（光合波・分波器）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信分野においては、種々の構造の光合分波器が提案されている。図１は誘電体多層膜フィルタを用いた従来の光合分波器の構造を示す図であって、コアの上面を通過する平面でクラッドを断面した図である。この光合分波器１にあっては、透明材料からなるクラッド２内にコア３ａ、３ｂ、３ｃが埋め込まれて光導波路４が構成されている。光導波路４にはフィルタ５を挿入するための溝６が形成されており、当該溝６内には誘電体多層膜フィルタ等のフィルタ５が差し込まれている。溝６の一方に位置するクラッド２内には、第１のコア３ａと第２のコア３ｂが設けられており、溝６に臨む端部で第１のコア３ａと第２のコア３ｂは略Ｖ字状につながっている。また、溝６の他方に位置するクラッド２内には、端部が第１のコア３ａの端部と対向するようにして第３のコア３ｃが設けられている。
【０００３】
また、第１のコア３ａの端面には光ファイバ７ａが結合され、第２のコア３ｂの端面には光ファイバ７ｂが結合され、第３のコア３ｃの端面には光ファイバ７ｃが結合されている。
【０００４】
この光合分波器１に用いられているフィルタ５が、例えば波長λ１、λ２、λ３（ただし、λ１＜λ２＜λ３）の光に対して、波長λ１及びλ２の光を透過させ、波長λ３の光を反射させる特性を有しているとする。このような光合分波器１において、図１に実線の矢印で示すように、例えば光ファイバ７ａから第１のコア３ａに波長λ２の光と波長λ３の光を同時に入射させると、第１のコア３ａを伝搬してフィルタ５と対向する端面から出射された光は、フィルタ５によって第２のコア３ｂと第３のコア３ｃとに分波される。つまり、第１のコア３ａから出射した光のうち、波長λ２の光はフィルタ５を透過して第３のコア３ｃに入射し、第３のコア３ｃを伝搬して光ファイバ７ｃに結合する。同時に、第１のコア３ａの端面から出射された波長λ３の光はフィルタ５で反射されて第２のコア３ｂへ入射し、第２のコア３ｂ内を伝搬して光ファイバ７ｂに結合する。
【０００５】
また、図１に破線の矢印で示すように、光ファイバ７ｃから第３のコア３ｃに波長λ１の光を入射させると、第３のコア３ｃを伝搬してフィルタ５と対向する端面から出射された波長λ１の光はフィルタ５を透過して第１のコア３ａに入射し、第１のコア３ａを伝搬して光ファイバ７ａに結合する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような合分波器１では、図１のＸ部を拡大して図２に示すように、第１のコア３ａの端部と第２のコア３ｂの端部が略Ｖ字状につながっていて、図２に示す距離Ｌにわたって両コア３ａ、３ｂが重なり合っている。波長λ１、λ２、λ３の光はいずれもシングルモード光であって、コア３ａ、３ｂ、３ｃはシングルモードの状態で各波長λ１、λ２、λ３の光を伝搬させる。そのため、光ファイバ７ａから第１のコア３ａに波長λ２の光と波長λ３の光を入射させたとき、第１のコア３ａから出射された後、フィルタ５を透過して第３のコア３ｃに入るべき波長λ２の光の一部がコア３ａ、３ｂの重なり合った領域でコア３ｂ側へ回り込むような振る舞いをし、第２のコア３ｂへと入射してしまうことがある。このような現象が起きると、波長λ３の光のみを取り出すための第２のコア３ｂに波長λ２の光が混じるので、波長λ２の光が光ファイバ７ｂと結合してしまってノイズとなり、通信の妨げになるなど悪影響を生じる。
【０００７】
同様に、光ファイバ７ｃから第３のコア３ｃに波長λ１の光を入射させたとき、第３のコア３ｃの端面から出射されてフィルタ５を透過した光の一部が、第１のコア３ａへ導かれないで第２のコア３ｂに入射し、第２のコア３ｂ内を伝搬してノイズとなり、通信品質を低下させることがあった。
【０００８】
このようなノイズを低減させるためには、第１のコア３ａと第２のコア３ｂの間の分岐角θを大きくし、コア３ａ、３ｂの重なり部分（図２において距離Ｌで示した部分）を短くして両コア３ａ、３ｂ間のアイソレーションを高めればよいことが知られている。図３は第１のコア３ａからフィルタ５に向けてパワーＰ１の波長λ３の光を入射させ、第３のコア３ｃへ入射する光のパワーＰ３を計測し、その損失量
−１０ｌｏｇ［（Ｐ１−Ｐ３）／Ｐ１］（ｄＢ）
を計測した結果を示している。図３の縦軸が損失量を表しており、横軸は損失量が最小となるフィルタ位置を基準とするフィルタ５の位置（変位）ξを表している。また、図３では分岐角θが１６°の場合の損失量を太実線で示し、分岐角θが２４°の場合の損失量を細実線で示している。図３の結果より分かるように、分岐角θを大きくする方が損失量の最小値（ξ＝０のときの損失量）を小さくでき、コア３ｂにノイズが漏れにくくなる。
【０００９】
しかし、分岐角θが大きくなると損失量の変化を表すカーブが急になるので、ノイズを小さくするために分岐角θを大きくする方法では、溝６内におけるフィルタ位置のわずかな変化で損失量が大きく変化し、フィルタ５の要求位置精度が厳しくなって、光合分波器の作製が困難になる問題が生じる。
【００１０】
また、光ファイバ７ａ、７ｂとの結合側では、第１のコア３ａの端部と第２のコア３ｂの端部は光ファイバ７ａ、７ｂと光軸が一致するようにして平行に揃える必要があるので、コア３ａ、３ｂ間の分岐角θが大きくなると、それだけ第１のコア３ａと第２のコア３ｂを途中で大きく湾曲させなければならなくなる。しかし、コア３ａ、３ｂが光を閉じ込めたままで曲げることのできる最大曲率は決まっているので、所定の曲率半径以下にコア３ａ、３ｂを曲げることはできない。そのため、分岐角θが大きくなると、コア３ａ、３ｂの湾曲部分の長さを長くしなければならず、光導波路が大きくなり、光導波路のコストが高くつき、また、伝搬損失も大きくなる。
【００１１】
【発明の開示】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光合分波器におけるノイズや迷光などを低減させるための方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第１の光合分波器は、光を閉じ込めて伝搬させる、少なくとも１箇所で光学的につながった複数本のシングルモード用のコアと、前記コアの光学的につながった部分に配置された、特定波長の光を透過又は反射させるフィルタ素子とを有し、前記コアの内部を伝搬する波長の異なる複数のシングルモード光から所望の波長の光を前記フィルタ素子により分波して他のコアに伝搬させ、あるいは、異なるコアを伝搬する波長の異なる光を前記フィルタ素子により合波して他のコアに伝搬させる光合分波器において、前記コアのうち最も波長の長い光だけを伝搬させるコアは、最も長い波長の光をシングルモードのまま伝搬させ、かつ、他の波長の光をマルチモード化して伝搬させるように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の第１の光合分波器にあっては、最も波長の長い光だけを伝搬させるコアは、最も長い波長の光をシングルモードのまま伝搬させ、かつ、他の波長の光をマルチモード化して伝搬させるように構成されているので、当該コアでは最も長い波長の光はシングルモードのままで伝搬し、最も長い波長の光以外の光はマルチモード化されて伝搬される。その結果、最も長い波長の光だけを光ファイバなどに結合させることができる。よって、コアどうしが光学的につながっている箇所を通じて、最も長い波長の光を伝搬させるコアに最も長い波長の光以外の光が入り込んできても、最も長い波長の光以外の光はマルチモード化されて伝搬され、シングルモードの光ファイバ等には結合されず、最も長い波長の光以外の光が侵入してノイズとなるのを防ぐことができる。なお、コアが光学的につながっているとは、コアが機械的もしくは構造的には分離していても、光学的につながっていればよいという意味である。例えば、コアどうしが分離していても、分離した箇所でコアの端面どうしが近くにあり、一方のコア端面から出た光が、直接あるいはフィルタ等を介して、他方のコア端面に結合する場合がある。
【００１４】
本発明の第１の光合分波器の実施形態においては、前記最も波長の長い光だけを伝搬させるコアの断面積は、他のコアの断面積よりも大きくなっていてもよい。この実施形態によれば、最も長い波長の光が伝搬するコアの断面積を大きくすることで、最も波長の長い光の曲げ損失を小さくすることができる。あるいは、曲げ損失を一定にすれば、光合分波器を小型化することができる。
【００１５】
本発明の第２の光合分波器は、光を閉じ込めて伝搬させる、順次ジグザグに光学的につながった複数本のシングルモード用のコアと、前記コアの光学的につながった全ての部分に配置された、特定波長の光を透過又は反射させる複数個のフィルタ素子とを有し、前記各フィルタ素子には、それぞれ波長の異なる複数のシングルモード光が前記コアから入射し、前記各フィルタ素子は、入射した波長の異なる複数の光のうち最も波長の短い光だけを透過させ、他の波長の光を反射させる特性を有し、各フィルタ素子で反射された直後の光が伝搬するコアは、該フィルタ素子で反射する波長の光に対してはシングルモードのまま伝搬させ、かつ、該フィルタ素子を透過する波長の光に対してはマルチモード化して伝搬させるように構成されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明の第２の光合分波器にあっては、各フィルタ素子で反射された直後の光が伝搬するコアが、該フィルタ素子で反射する波長の光に対してはシングルモードのまま伝搬させ、かつ、該フィルタ素子を透過する波長の光に対してはマルチモード化して伝搬させるので、フィルタ素子を透過すべき波長の光がコアのつながっている部分を回り込んでフィルタ素子で反射した光が伝搬するコアに入ったとしても、回り込んだ光はフィルタ素子で反射した光が伝搬するコアをマルチモードで伝搬するので、次のフィルタ素子を透過してもフィルタ素子を介して配置されているシングルモードの光ファイバ等には結合せず、ノイズ光となるのを防ぐことができる。
【００１７】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態による光合分波器１１を示す斜視図である。また、図５は、図４の光合分波器１１の光ファイバ１７ｃ、１７ａ及びコア１３ｃ、１３ａに沿った断面図である。この光合分波器１１では、シリコン基板１８の上面に光導波路１４とフィルタ素子１５が配設されており、図では各コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの端面に使用波長でシングルモードの光ファイバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを接続した状態で表している。
【００１９】
光合分波器１１の主要部を構成する光導波路１４は、透明なプラスチック材料やガラスからなるクラッド１２内にコア１３ａ、１３ｂ、１３ｃを埋め込んだものである。クラッド１２は、上クラッド１２ａと下クラッド１２ｂを上下に重ね合わせて構成されており、コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃは上クラッド１２ａと下クラッド１２ｂの間に挟み込まれている。コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃはクラッド１２よりも屈折率の大きなポリマー材料、石英等のガラス材料、光学結晶等によって構成されている。コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの断面は、典型的には、矩形、台形、略半円形などの形状をしているが、製造上の制約を別にすれば、コア断面の形状は特に限定されない。また、光導波路１４の形状も、コアがクラッドに埋め込まれた形状に限定されず、平面状のクラッド層の上に凸状のコアを形成したリッジ型の光導波路なども含まれる（以下の実施形態においても同様である。）。
【００２０】
光導波路１４の各コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃはシングルモード用のコアとなっている（他の実施形態でも同様）。シングルモード用のコアとは、そのコアを伝搬させることを予定としている波長に光に対しては、シングルモードコアとなっており、その波長の光をシングルモードのままで伝搬させるということである。
【００２１】
図６は光合分波器１１の平面図であって、コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの上面を通る平面で断面した様子を表している。光導波路１４には、幅方向に横断するようにして、フィルタ素子１５を挿入するための溝１６が形成されており、溝１６内には各コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの端面が露出している。溝１６の一方には第１のコア１３ａと第２のコア１３ｂが配置され、溝１６に臨む端部で第１のコア３ａと第２のコア３ｂは略Ｖ字状につながっている。また、溝１６の他方には、端部が第１のコア１３ａの端部と一直線状に並ぶようにして、かつ、端面どうしが対向するようにして第３のコア１３ｃが設けられている。溝１６内には誘電体多層膜フィルタ、合分波フィルタ、回折格子、グレーティング等からなるフィルタ素子１５が差し込まれており、第１のコア１３ａ、第２のコア１３ｂ、第３のコア１３ｃの各端面はそれぞれフィルタ素子１５に対向している。
【００２２】
また、これらのコア１３ａ、１３ｂ、１３ｃどうしは、
第２のコア１３ｂの断面積＞第１のコア１３ａの断面積
第２のコア１３ｂの断面積＞第３のコア１３ｃの断面積
となっている。第１のコア１３ａと第３のコア１３ｃの断面積は、同じであってもよく、異なっていてもよい。さらに限定的にいうと、使用する光の波長をλ１、λ２、λ３（λ１＜λ２＜λ３；例えば、λ１＝１．３１μｍ、λ２＝１．４９μｍ、λ３＝１．５５μｍ）とすれば、第２のコア１３ｂは、波長λ３の光に対してはシングルモードのコアとなり、波長λ１及び波長λ２の光に対してはマルチモードのコアとなっており、第１のコア１３ａ及び第３のコア１３ｃは波長λ１、λ２、λ３のいずれの光に対してもシングルモードのコアとなっている（すなわち、コア１３ａ、１３ｃのカットオフ波長をλａ、λｃ、コア１３ｂのカットオフ波長をλｂとすれば、λａ、λｃ＜λ１＜λ２＜λｂ＜λ３ となる。）。
【００２３】
フィルタ素子１５は、波長λ１及び波長λ２の光を透過させ、波長λ３の光を反射させる短波長域通過型の特性のものを用いている。また、フィルタ素子１５は、各コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおける光の損失が最小となるように溝１６の中で位置調整されている。
【００２４】
第１のコア１３ａの端面には光ファイバ１７ａが結合され、第２のコア１３ｂの端面には光ファイバ１７ｂが結合され、第３のコア１３ｃの端面には光ファイバ１７ｃが結合されている。光ファイバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、シリコン基板１８の上面に設けられたＶ溝１９内に嵌め込むことによって位置決めされており、光ファイバ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの端面がそれぞれコア１３ａ、１３ｂ、１３ｃに対向させられている。Ｖ溝１９に嵌め込まれた光ファイバ１７ａ、１７ｂは、上面をガラス又はプラスチック製のカバー２０ａで押さえられ、光ファイバ１７ｃは同じくガラス又はプラスチック製のカバー２０ｂで押さえられており、各カバー２０ａ、２０ｂは接着剤２１によってシリコン基板１８の上面に接着されている。
【００２５】
この光合分波器１１が分波用に使用される場合には、図７に実線矢印で示すように、光ファイバ１７ａからコア１３ａ（Ｍポート）へ波長λ２の光と波長λ３の光を同時に入射させると、コア１３ａを伝搬してコア１３ａの端面から出射された光のうち、波長λ３の光がフィルタ素子１５で反射してコア１３ｂ（Ｌポート）内を伝搬し光ファイバ１７ｂに結合され、波長λ２の光がフィルタ素子１５を透過してコア１３ｃ（Ｓポート）を伝搬し光ファイバ１７ｃに結合される。しかも、コア１３ａに波長λ２の光と波長λ３の光が同時に入射したとき、コア１３ａの端部で波長λ２の光の一部がコア１３ｂ側へ回り込んだとしても、コア１３ｂは波長λ２の光に対してはマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ２の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射してノイズとなることがなくなる。
【００２６】
また、図７に破線矢印で示すように、光ファイバ１７ｃからコア１３ｃへ波長λ１の光を入射させると、コア１３ｃを伝搬してその端面から出射された光がフィルタ素子１５を透過してコア１３ａに入射し、コア１３ａを伝搬して光ファイバ１７ａに結合される。しかも、フィルタ素子１５を透過した波長λ１の光の一部がコア１３ｂ側へ侵入したとしても、コア１３ｂは波長λ１の光に対してもマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ１の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射してノイズとなることがなくなる。
【００２７】
この光合分波器１１を合波用に使用する場合には、図８に実線矢印で示すように、光ファイバ１７ｃからコア１３ｃに波長λ２の光を入射させ、光ファイバ１７ｂからコア１３ｂに波長λ３の光を入射させると、コア１３ｃから出射された波長λ２の光はフィルタ素子１５を透過してコア１３ａ内に入り、コア１３ｂから出射された波長λ３の光はフィルタ素子１５で反射してコア１３ａ内に入り、フィルタ素子１５で波長λ２の光と波長λ３の光が合波されてコア１３ａ内を伝搬し、光ファイバ１７ａに結合される。しかも、フィルタ素子１５を透過した波長λ２の光の一部がコア１３ｂ側へ回り込んだとしても、コア１３ｂは波長λ２の光に対してはマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ２の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射してノイズ光となるのを防ぐことができる。
【００２８】
また、図８に破線矢印で示すように、光ファイバ１７ａからコア１３ａに波長λ１の光を入射させると、コア１３ａから出射された光がフィルタ素子１５を透過してコア１３ｃに入射し、コア１３ｃを伝搬して光ファイバ１７ｃに結合される。しかも、コア１３ａを伝搬してきた波長λ１の光の一部がコア１３ｂ側へ侵入したとしても、コア１３ｂは波長λ１の光に対してもマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ１の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射して迷光となることがなくなる。
【００２９】
図９はコア断面積及びコアの比屈折率からなる二次元の領域に、波長λ３の光に対してシングルモードとなる範囲と、波長λ２の光に対してシングルモードとなる範囲を表した図である。２本の実線（λ３ＳＭ上限、λ３ＳＭ下限）で挟まれた領域が波長λ３の光に対してシングルモードとなる範囲（λ３ＳＭ）であり、２本の破線（λ２ＳＭ上限、λ２ＳＭ下限）で挟まれた領域が波長λ２の光に対してシングルモードとなる範囲（λ２ＳＭ）である。なお、ここには波長λ１については記載していないが、波長λ１については波長λ２とほぼ同等に考えてよい。従って、第２のコア１３ｂについては、波長λ２（及びλ１）のシングルモードの範囲外で、かつ、波長λ３のシングルモードの範囲内となるように設計すれば、波長λ３の光に対してはシングルモードのコアとし、波長λ１及び波長λ２の光に対してはマルチモードのコアとすることができる。また、第１のコア１３ａ及び第３のコア１３ｃについては、波長λ３及び波長λ２（及びλ１）のシングルモードの範囲内となるように設計すれば、波長λ１、λ２、λ３の光に対してシングルモードのコアとすることができる。特に、各コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃの比屈折率が等しいとすれば、図９においてハッチングを施した領域となるように、各コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃを設計すればよく、そのためには、第２のコア１３ｂの断面積が第１のコア１３ａの断面積と第３のコア１３ｃの断面積よりも小さくなればよいことが分かる。
【００３０】
図１０はコア１３ｂの断面積をコア１３ａ、１３ｃよりも大きくする方法の数例を示している。図１０（ａ）に示す例では、コア断面を矩形とし、コア１３ｂの高さＨ２とコア１３ａ、１３ｃの高さＨ１を等しくし、コア１３ｂの幅Ｗ２をコア１３ａ、１３ｃの幅Ｗ１よりも大きくしている（Ｈ２＝Ｈ１、Ｗ２＞Ｗ１）。図１０（ｂ）に示す例では、コア１３ｂの幅Ｗ２とコア１３ａ、１３ｃの幅Ｗ１を等しくし、コア１３ｂの高さＨ２をコア１３ａ、１３ｃの高さＨ１よりも大きくしている（Ｗ２＝Ｗ１、Ｈ２＞Ｈ１）。また、図１０（ｃ）に示す例では、コア断面を下方で狭くなった台形とし（このような形状にすることによりコアの成形が容易になる。）、コア１３ｂの高さＨ２とコア１３ａ、１３ｃの高さＨ１を等しくし、コア１３ｂの底辺の幅Ｄ２をコア１３ａ、１３ｃの幅Ｄ１よりも大きくしている（Ｈ２＝Ｈ１、Ｄ２＞Ｄ１）。あるいは、図１０（ｃ）のような台形断面のコアにおいて、中心部分の幅を異ならせたり、高さを異ならせたりすることも可能である。ここでは、これ以上の例は省略するが、コア断面の形状に応じて種々の方法が可能であることは言うまでもない。
【００３１】
コア断面の設計方法についてさらに詳細に述べれば、シングルモードとマルチモードとは、図９に示したようにあるコア断面積（コア径）で急にシングルモードからマルチモードへ変化する訳ではなく、１００％のシングルモードと１００％のマルチモードとの間にはシングルモードからマルチモードへと徐々に移行する遷移領域が存在している。従って、第２のコア１３ｂを、波長λ３の光に対してはシングルモードのコアとし、波長λ１及び波長λ２の光に対してはマルチモードのコアとなるようにするとはいっても、波長λ３の光に対して１００％シングルモードのコアとし、波長λ１及び波長λ２の光に対しては１００％マルチモードのコアとなるようにしなければならない訳ではない。
【００３２】
図１１はコア断面のサイズ（コアサイズ）とコアの伝搬モードとの関係を表した図であって、横軸はコアサイズＴを表している。図１１に示しているように、コアサイズが十分に大きい場合には、波長λ１、λ２、λ３のいずれについてもマルチモード（１００％）となっている。コアサイズがＶｍ／０．５２（ここで、Ｖｍはマルチモードになる規格化周波数を表している。）まで小さくなると、まず波長λ３（＝１．５５μｍ）については遷移領域に入り、徐々にシングルモード化されていき、コアサイズがＶｓ／０．５２（ここで、Ｖｓはシングルモードになる規格化周波数を表している。）になると１００％シングルモードとなる。同じように、コアサイズがＶｍ／０．５４まで小さくなると、波長λ２（＝１．４９μｍ）について遷移領域となって徐々にシングルモード化されていき、コアサイズがＶｓ／０．５４になると１００％シングルモードとなる。また、コアサイズがＶｍ／０．６１まで小さくなると、波長λ１（＝１．３１μｍ）が遷移領域に入って徐々にシングルモード化され、コアサイズがＶｓ／０．６１になると１００％シングルモードとなる。
【００３３】
ここで、図１１に示したコアサイズＴとシングルモード又はマルチモードの度合いとの関係について説明する。コアサイズ（コアの厚み）をＴ、コアの屈折率をｎｆ、クラッドの屈折率をｎｓとするとき、波長λの光に対する規格化周波数Ｖは、次の（１）式で表される（西原浩、春名正光、栖原敏明共著、「光集積回路」、第１版、株式会社オーム社、昭和６２年４月２０日発行、ｐ．１４−１８）。
【数１】

よって、上記（１）式より、コアサイズを求めると、次の（２）式が得られる。
【数２】

【００３４】
いま、コアの屈折率がｎｆ＝１．４５５６μｍ、クラッドの屈折率がｎｓ＝１．４５μｍであるとする。また、規格化導波路屈折率（上記文献参照）が一定であるとすると、シングルモードの規格化周波数Ｖとマルチモードの規格化周波数Ｖは、光の波長によらず一定となる。そこで、シングルモードとなる規格化周波数をＶｓで表し、マルチモードとなる規格化周波数をＶｍで表わす。しかして、上記（２）式において、各屈折率ｎｆ、ｎｓの値を代入し、規格化周波数Ｖをシングルモードの規格化周波数Ｖｓとすると、コアがシングルモードとなるコアサイズＴｓは、次の（３）式のようになる。同様に、上記（２）式において、各屈折率ｎｆ、ｎｓの値を代入し、規格化周波数Ｖをマルチモードの規格化周波数Ｖｍとすると、コアがマルチモードとなるコアサイズＴｍは、次の（４）式のようになる。
【数３】

【００３５】
よって、波長λ１＝１．３１μｍの光を考え、上記（３）式、（４）式において波長λ＝１．３１μｍとすると、シングルモードとなるコアサイズＴｓは（３）式からＶｓ／０．６１（μｍ）となり、マルチモードとなるコアサイズＴｍは（４）式からＶｍ／０．６１（μｍ）となり、Ｖｓ／０．６１とＶｍ／０．６１との間がマルチモードからシングルモードへの遷移領域となる。同様に、波長λ２＝１．４９μｍの光を考え、上記（３）式、（４）式において波長λ＝１．４９μｍとすると、シングルモードとなるコアサイズＴｓは（３）式からＶｓ／０．５４（μｍ）となり、マルチモードとなるコアサイズＴｍは（４）式からＶｍ／０．５４（μｍ）となり、Ｖｓ／０．５４とＶｍ／０．５４との間が遷移領域となる。また、波長λ３＝１．５５μｍの光を考え、上記（３）式、（４）式において波長λ＝１．５５μｍとすると、シングルモードとなるコアサイズＴｓは（３）式からＶｓ／０．５２（μｍ）となり、マルチモードとなるコアサイズＴｍは（４）式からＶｍ／０．５２（μｍ）となり、Ｖｓ／０．５２とＶｍ／０．５２との間が遷移領域となる。図１１はこれを表したものである。
【００３６】
従って、第２のコア１３ｂでは、コアサイズがＶｓ／０．５４よりも大きく、Ｖｍ／０．５２よりも小さければよい。また、第１のコア１３ａ及び第３のコア１３ｃでは、コアサイズがＶｍ／０．６１よりも小さければよい。ただし、第２のコア１３ｂのコアサイズは、図１１の横軸上で、第１のコア１３ａ及び第３のコア１３ｃのコアサイズよりも大きいものとする。
【００３７】
よって、本発明の光合分波器１１によれば、合波用や分波用に用いる場合に、第１のコア１３ａと第２のコア１３ｂとのアイソレーションを高めて、第２のコア１３ｂに接続されている光ファイバ１７ｂにおけるノイズを低減させることができる。また、第２のコア１３ｂを伝搬する光の曲げ損失を小さくすることができる。よって、従来例のコア間の分岐角を大きくする方法のようにコアの曲率を大きくする必要がないので、フィルタ素子１５の要求位置精度が厳しくなったり、光合分波器が大きくなってコストが高価につくのを避けることができる。
【００３８】
図１２（ａ１）（ａ２）、（ｂ１）（ｂ２）、（ｃ１）（ｃ２）、図１３（ｄ１）（ｄ２）、（ｅ１）（ｅ２）、（ｆ１）（ｆ２）、（ｇ１）（ｇ２）、図１４（ｈ１）（ｈ２）、（ｉ１）（ｉ２）、（ｊ１）（ｊ２）は光合分波器１１の製造工程を示す斜視図及び断面図であって、図１２（ａ２）（ｂ２）（ｃ２）、図１３（ｄ２）（ｅ２）（ｆ２）（ｇ２）、図１４（ｈ２）（ｉ２）（ｊ２）はそれぞれ図１２（ａ１）（ｂ１）（ｃ１）、図１３（ｄ１）（ｅ１）（ｆ１）（ｇ１）、図１４（ｈ１）（ｉ１）（ｊ１）の断面図である。光合分波器１１を製造する場合には、まず図１２（ａ１）（ａ２）に示すように、ガラス基板２２の上に紫外線硬化型樹脂２３を滴下し、紫外線硬化型樹脂２３の上にスタンパ２４を重ねてスタンパ２４を押圧し、ガラス基板２２とスタンパ２４の間に紫外線硬化型樹脂２３を押し広げる。ついで、図１２（ｂ１）（ｂ２）に示すように、ガラス基板２２を通して紫外線硬化型樹脂２３に紫外線（ＵＶ）を照射し、紫外線硬化型樹脂２３を硬化させる。スタンパ２４の下面には略Ｙ字状をしたパターン２５が突設されているので、紫外線硬化型樹脂２３の硬化後にスタンパ２４を紫外線硬化型樹脂２３から剥離させると、図１２（ｃ１）（ｃ２）に示すように、ガラス基板２２の上面には紫外線硬化型樹脂２３によって下クラッド１２ｂが成形されると共に下クラッド１２ｂの上面に略Ｙ字状をした複数の凹部２６が形成される。
【００３９】
ついで、下クラッド１２ｂの凹部２６内に下クラッド１２ｂよりも屈折率の大きな樹脂を充填させ、図１３（ｄ１）（ｄ２）のように、凹部２６内にコア１３を形成する。この後、図１３（ｅ１）（ｅ２）に示すように、下クラッド１２ｂの場合と同じ紫外線硬化型樹脂２３を下クラッド１２ｂの上に滴下し、図１３（ｆ１）（ｆ２）のように、紫外線硬化型樹脂２３の上にガラス基板２７を重ねて押圧し、ガラス基板２７を通して紫外線硬化型樹脂２３に紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂２３を硬化させ、紫外線硬化型樹脂２３によって上クラッド１２ａを成形する。この結果、上下のガラス基板２７、２２の間には、内部に複数個分のコア１３が形成された上下クラッド１２ａ、１２ｂが形成される。
【００４０】
ついで、こうして形成された光導波路ウエハを、図１３（ｇ１）（ｇ２）に示すように、各コア１３間でダイシングソーによってカットし、図１４（ｈ１）（ｈ２）のような個々の光導波路１４を得る。このとき各コア１３の端面が露出するようにカットするのが望ましい。さらに、図１４（ｉ１）（ｉ２）及び（ｊ１）（ｊ２）に示すように、ダイシングソーによってガラス基板２７の上から溝１６を切り込んでコア１３をコア１３ａ、１３ｂとコア１３ｃとに分割し、溝１６内にフィルタ素子１５を挿入して光合分波器１１を得る。
【００４１】
こうして光合分波器１１が得られたら、上下のガラス基板２７、２２を剥離させた（ガラス基板２７、２２を付けたままでも良い。）後、光合分波器１１をシリコン基板１８の上に実装すればよい。
【００４２】
ここではスタンパや紫外線硬化型樹脂を用いて複製法で光導波路を作製する方法を説明したが、製作方法はこれに限るものではなく、射出成形、機械的加工などの方法によって製作してもよい。
【００４３】
（第２の実施形態）
図１５は本発明の第２の実施形態による光合分波器２８（ＷＤＭカプラ）を示す斜視図である。この光合分波器２８は、第１の実施形態による光合分波器１１において、光導波路１４のうち第３のコア１３ｃが設けられていた部分を除いたような構造となっている。すなわち、この光合分波器２８では、クラッド１２内に第１のコア１３ａと第２のコア１３ｂが埋め込まれていて、クラッド１２の両端面でコア１３ａ、１３ｂの端面が露出しており、クラッド１２の一方端部で第１のコア３ａと第２のコア３ｂは略Ｖ字状につながっている。コア１３ａ、１３ｂが略Ｖ字状につながっている箇所では、クラッド１２の端面にフィルタ素子１５が接着されており、第１のコア１３ａ及び第２のコア１３ｂの各端面はそれぞれフィルタ素子１５に対向している。
【００４４】
光導波路１４の両端にはそれぞれ光ファイバブロック２９、３０が接続される。光ファイバブロック２９にあっては、ガラス基板３１に設けられたＶ溝１９の上に光ファイバ１７ａ、１７ｂが置かれ、その上面をガラス又はプラスチック製のカバー２０ａで押さえ、カバー２０ａを接着剤２１によってガラス基板３１に接着している。同様に、光ファイバブロック３０にあっては、ガラス基板３１に設けられたＶ溝１９の上に光ファイバ１７ｃが置かれ、その上面をガラス又はプラスチック製のカバー２０ｂで押さえ、カバー２０ｂを接着剤２１によってガラス基板３１に接着している。この光ファイバブロック２９は、第１のコア１３ａの端面に光ファイバ１７ａを結合させ、第２のコア１３ｂの端面に光ファイバ１７ｂを結合させるようにして、光導波路１４の一方端面に接続されている。また、光ファイバブロック３０は、第３のコア１３ｃの端面に光ファイバ１７ｃを結合させるようにして、フィルタ素子１５を介して光導波路１４の他方端面に接続されている。
【００４５】
また、この光導波路１４では、
第２のコア１３ｂの断面積＞第１のコア１３ａの断面積
となっている。すなわち、使用する光の波長をλ１、λ２、λ３（λ１＜λ２＜λ３；例えば、λ１＝１．３１μｍ、λ２＝１．４９μｍ、λ３＝１．５５μｍ）とすると、第２のコア１３ｂは、波長λ３の光に対してはシングルモードのコアとなり、波長λ１及び波長λ２の光に対してはマルチモードのコアとなっており、第１のコア１３ａは波長λ１、λ２、λ３の光に対してシングルモードのコアとなっている（すなわち、コア１３ａのカットオフ波長をλａ、コア１３ｂのカットオフ波長をλｂとすれば、λａ＜λ１＜λ２＜λｂ＜λ３ となる。）。
【００４６】
しかして、光合分波器２８にあっては、図１６に実線矢印で示すように、光ファイバ１７ａからコア１３ａに波長λ２の光と波長λ３の光が同時に入射すると、コア１３ａを伝搬してその端面から出射された光のうち、波長λ３の光はフィルタ素子１５で反射してコア１３ｂ内に入射し、コア１３ｂを伝搬して光ファイバ１７ｂに結合され、また、波長λ２の光はフィルタ素子１５を透過して光ファイバ１７ｃに結合される。しかも、コア１３ａに波長λ２の光と波長λ３の光が同時に入射したとき、コア１３ａの端部で波長λ２の光の一部がコア１３ｂ側へ回り込んだとしても、コア１３ｂは波長λ２の光に対してはマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ２の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射してノイズとなることがない。
【００４７】
また、図１６に破線矢印で示すように、光ファイバ１７ｃから波長λ１の光を出射させると、その光がフィルタ素子１５を透過してコア１３ａ内に入射し、コア１３ａを伝搬して光ファイバ１７ａに結合される。しかも、フィルタ素子１５を透過した波長λ１の光の一部がコア１３ｂ側へ侵入したとしても、コア１３ｂは波長λ１の光に対してもマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ１の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射してノイズとなることがない。
【００４８】
また、第２のコア１３ｂのコア断面積が大きくなっているので、第２のコア１３ｂを伝搬する波長λ３の曲げ損失が小さくなる点も第１の実施形態の場合と同様である。
【００４９】
（第３の実施形態）
図１７は本発明の第３の実施形態であって、４分岐カプラを備えた光合分波器３２を示している。この光合分波器３２では、クラッド１２に埋め込まれている第１のコア１３ａと第２のコア１３ｂがクラッド１２の一方端部で略Ｖ字状につながっている。コア１３ａは、２つのコア１３ｄ、１３ｅに分岐し、さらに、コア１３ｄは２つのコア１３ｆ、１３ｇに分岐し、コア１３ｅは２つのコア１３ｈ、１３ｉに分岐している。また、コア１３ａ及びコア１３ｂがつながっている側のクラッド１２の端面には、フィルタ素子１５が接着されている。
【００５０】
図示しないが、光導波路１４の両端にはそれぞれ光ファイバブロックが接続される。フィルタ素子１５の側に接続される光ファイバブロックは、フィルタ素子１５を介してコア１３ａに光学的に接続される１本の光ファイバ１７ｃを備えている。また、その反対側に接続される光ファイバブロックは、５本の光ファイバ１７ｂ、１７ｆ、１７ｇ、１７ｈ、１７ｉを備えており、それぞれコア１３ｂ、１３ｆ〜１３ｉに接続される。
【００５１】
この光導波路３２では、コア１３ａ、１３ｄ〜１３ｉの各断面積は等しくなっており、第２のコア１３ｂの断面積がコア１３ａ、１３ｄ〜１３ｉの断面積よりも大きくなっており、使用する光の波長をλ１、λ２、λ３（λ１＜λ２＜λ３；例えば、λ１＝１．３１μｍ、λ２＝１．４９μｍ、λ３＝１．５５μｍ）とすると、第２のコア１３ｂは、波長λ３の光に対してはシングルモードのコアとなり、波長λ１及び波長λ２の光に対してはマルチモードのコアとなっており、コア１３ａ及びコア１３ｄ〜１３ｉは波長λ１、λ２、λ３の光に対してシングルモードのコアとなっている（すなわち、コア１３ａ、１３ｄ〜１３ｉのカットオフ波長をλａ、コア１３ｂのカットオフ波長をλｂとすれば、λａ＜λ１＜λ２＜λｂ＜λ３ となる。）。
【００５２】
しかして、この光合分波器３２にあっては、図１７に実線矢印で示すように、光ファイバ１７ｂからコア１３ｂに波長λ３の光を入射させると共にフィルタ素子側に接続された光ファイバ１７ｃから波長λ２の光を入射させると、この波長λ３の光と波長λ２の光はフィルタ素子１５で合波されてコア１３ａ内を伝搬し、コア１３ｄ、１３ｅで分岐され、さらにコア１３ｆ、１３ｇとコア１３ｈ，１３ｉで分岐され、各コア１３ｆ〜１３ｉから出射された光は、各光ファイバ１７ｆ〜１７ｉに結合される。しかも、フィルタ素子１５を透過した波長λ２の光の一部がコア１３ｂ側へ入り込んだとしても、コア１３ｂは波長λ２の光に対してはマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ２の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射して迷光となることがない。
【００５３】
また、図１７に破線矢印で示すように、光ファイバ１７ｆ〜１７ｉからコア１３ｆ〜１３ｉに波長λ１の光を入射させると、コア１３ｄ、１３ｅ、１３ａ内を伝搬してコア１３ａから出射された波長λ１の光がフィルタ素子１５を透過して光ファイバ１７ｃに結合される。しかも、コア１３ａを伝搬してきた波長λ１の光の一部がコア１３ｂ側へ回り込んだとしても、コア１３ｂは波長λ１の光に対してもマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ１の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射して迷光となることがない。
【００５４】
なお、この実施形態では、４分岐カプラを示したが、２分岐、８分岐、１６分岐などであってもよい。
【００５５】
（第４の実施形態）
図１８は本発明の第４の実施形態による光合分波器３３を示す斜視図、図１９はその平面図である。この光合分波器３３は、第１の実施形態で説明した光合分波器１１において、第３のコア１３ｃの途中でクラッド１２を斜めに横切るように溝３４を設けて第３のコア１３ｃをコア１３ｃａとコア１３ｃｂとに分離し、溝３４内にフィルタ素子３５を挿入している。このフィルタ素子３５は、波長λ１の光を透過させ、波長λ２の光を反射させる特性を有するものである。また、フィルタ素子１５とフィルタ素子３５との間では、そのコア１３ｃａのフィルタ素子３５と対向する側の端部とクラッド１２の側面とを結ぶようにしてコア１３ｊが設けられている。
【００５６】
コア１３ａ、１３ｂの端面に結合された光ファイバ１７ａ、１７ｂは、シリコン基板１８の上面に設けられたＶ溝１９で位置決めされ、カバー２０ａで押えられている。また、コア１３ｊの端面と対向する位置には、フォトダイオード等の受光素子３６が設けられており、コア１３ｃｂの端面と対向する位置にはレーザーダイオード等の発光素子３７が設けられており、発光素子３７の後ろには、モニター用受光素子３８が設けられている。
【００５７】
この光導波路３３では、コア１３ａ、１３ｂ、１３ｃａの間には、
コア１３ｂの断面積＞コア１３ａの断面積
コア１３ｂの断面積＞コア１３ｃａの断面積
となっている。コア１３ａとコア１３ｃａの断面積は、同じであってもよく、異なっていてもよい。すなわち、使用する光の波長をλ１、λ２、λ３（λ１＜λ２＜λ３；例えば、λ１＝１．３１μｍ、λ２＝１．４９μｍ、λ３＝１．５５μｍ）とすれば、コア１３ｂは、波長λ３の光に対してはシングルモードのコアとなり、波長λ１及び波長λ２の光に対してはマルチモードのコアとなっており、コア１３ａ及び１３ｃａは波長λ１、λ２、λ３の光に対してシングルモードのコアとなっている（コア１３ａ、１３ｃａのカットオフ波長をλａ、λｃａ、コア１３ｂのカットオフ波長をλｂとすれば、λａ、λｃａ＜λ１＜λ２＜λｂ＜λ３ となる。）。コア１３ｃｂ、コア１３ｊは、コア１３ｃａと同じコア断面である。
【００５８】
しかして、この光合分波器３３にあっては、図１９に実線矢印で示すように、光ファイバ１７ａからコア１３ａに波長λ２の光と波長λ３の光を入射させると、コア１３ａを伝搬してその端面から出射された光のうち、波長λ３の光はフィルタ素子１５で反射してコア１３ｂ内を伝搬して光ファイバ１７ｂに結合され、また、波長λ２の光はフィルタ素子１５を透過する。フィルタ素子１５を透過した波長λ２の光はコア１３ｃａ内に入射して伝搬し、コア１３ｃａの端面から出射され、フィルタ素子３５で反射されてコア１３ｊを伝搬し、コア１３ｊの端面から出射された波長λ２の光は受光素子３６で受光される。このとき、コア１３ａを伝搬した波長λ２の光の一部がコア１３ａの端部でコア１３ｂ側へ回り込んだとしても、コア１３ｂは波長λ２の光に対してはマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ２の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射してノイズとなることがない。
【００５９】
また、図１９に破線矢印で示すように、発光素子３７から波長λ１の光を出射させると、発光素子３７から出射した光はコア１３ｃｂを伝搬し、コア１３ｃｂから出射された波長λ１の光はフィルタ素子３５を透過してコア１３ｃａ内に入射し、コア１３ｃａを伝搬する。コア１３ｃａの端面から出射された波長λ１の光は、フィルタ素子１５を透過してコア１３ａに入射し、コア１３ａを伝搬してその端面から出射された光は光ファイバ１７ａに結合される。このとき、フィルタ素子１５を透過した波長λ１の光の一部がコア１３ｂ側へ侵入したとしても、コア１３ｂは波長λ１の光に対してもマルチモードになっているので、シングルモードの光ファイバ１７ｂに結合されず、波長λ１の光がコア１３ｂから光ファイバ１７ｂへ入射してノイズとなることがない。
【００６０】
なお、この実施形態ではコア１３ｊに受光素子３６を接続しているが、受光素子３６の代わりにコア１３ｊにも光ファイバを接続する場合には、
コア１３ｊの断面積＞コア１３ｃａの断面積
コア１３ｊの断面積＞コア１３ｃｂの断面積
としてもよい。コア１３ｃａとコア１３ｃｂの断面積は、同じであってもよく、異なっていてもよい。すなわち、コア１３ｊは、波長λ２の光に対してはシングルモードのコアとなり、波長λ１の光に対してはマルチモードのコアとなっており、コア１３ｃａ及び１３ｃｂは波長λ１、λ２の光に対してシングルモードのコアとなっている（コア１３ｃａ、１３ｃｂのカットオフ波長をλｃａ、λｃｂ、コア１３ｊのカットオフ波長をλｊとすれば、λｃａ、λｃｂ＜λ１＜λｊ＜λ２ となる。）。このような構成にすれば、発光子３７から出てフィルタ素子３５を透過した波長λ１の光は１３ｊをマルチモードで伝搬するので、コア１３ｊに波長λ１の光が侵入しても光ファイバに結合することがない。
【００６１】
（第５の実施形態）
図２０は本発明の第５の実施形態による光合分波器３９の構造を示す平面図である。この光合分波器３９にあっては、クラッド４０内に複数本のコア４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄがジグザグ状に形成されており、各コア４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄがクラッド４０の両端面に露出している。コア４１ａ及び４１ｂのつながっている箇所においてはクラッド４０の端面にフィルタ素子４２が接着されており、コア４１ｂ及び４１ｃのつながっている箇所においてはクラッド４０の端面にフィルタ素子４３が接着されており、コア４１ｃ及び４１ｄのつながっている箇所においてはクラッド４０の端面にフィルタ素子４４が接着されている。また、コア４１ａの端面には、光ファイバ４５ａが接続され、コア４１ａの他端にはフィルタ素子４２を介して光ファイバ４５ｂが接続され、コア４１ｂの端面にはフィルタ素子４３を介して光ファイバ４５ｃが接続され、コア４１ｃの端面にはフィルタ素子４４を介して光ファイバ４５ｄが接続され、コア４１ｄａの端面には光ファイバ４５ｅが接続されている。各光ファイバ４５ａ〜４５ｅは、使用される波長（この実施形態では、λ１、λ２、λ３、λ４）の光に対してシングルモードとなっている。
【００６２】
フィルタ４２は、コア４１ａを伝搬する波長λ１、λ２、λ３、λ４（λ１＜λ２＜λ３＜λ４）のうち波長λ１の光を透過させ、波長λ２、λ３、λ４の光を反射させる特性を有している。フィルタ４３は、波長λ１、λ２の光を透過させ、波長λ３、λ４の光を反射させる特性を有している。フィルタ４４は、波長λ１、λ２、λ３の光を透過させ、波長λ４の光を反射させる特性を有している。
【００６３】
また、コア４１ａは波長λ１、λ２、λ３、λ４の光に対してシングルモードとなっている。コア４１ｂは波長λ１の光に対してマルチモードとなり、波長λ２、λ３、λ４の光に対してシングルモードとなっている。コア４１ｃは波長λ１、λ２の光に対してマルチモードとなり、波長λ３、λ４の光に対してシングルモードとなっている。コア４１ｄは波長λ１、λ２、λ３の光に対してマルチモードとなり、波長λ４の光に対してシングルモードとなっている。この結果として、

となっている。
【００６４】
しかして、この光合分波器３９にあっては、光ファイバ４５ａからコア４１ａに波長λ１の光、波長λ２の光、波長λ３の光及び波長λ４の光を同時に入射させると、各波長λ１〜λ４の光はコア４１ａを伝搬し、波長λ１の光はフィルタ素子４２を透過して光ファイバ４５ｂに結合し、波長λ２〜λ４の光はフィルタ素子４２で反射してコア４１ｂを伝搬する。
【００６５】
コア４１ｂを伝搬した光のうち波長λ２の光はフィルタ素子４３を透過して光ファイバ４５ｃに結合し、波長λ３、λ４の光はフィルタ素子４３で反射してコア４１ｃを伝搬する。ここで、波長λ１の光の一部がコア４１ａからコア４１ｂに回り込んでコア４１ｂを伝搬したとしても、波長λ１の光はコア４１ｂをマルチモードで伝搬するので、フィルタ素子４３を透過しても光ファイバ４５ｃに結合できない。
【００６６】
また、コア４１ｃを伝搬した光のうち波長λ３の光はフィルタ素子４４を透過して光ファイバ４５ｄに結合し、波長λ４の光はフィルタ素子４４で反射してコア４１ｄを伝搬する。ここで、波長λ２の光の一部がコア４１ｂからコア４１ｃに回り込んでコア４１ｃを伝搬したとしても、波長λ２の光はコア４１ｃをマルチモードで伝搬するので、フィルタ素子４４を透過しても光ファイバ４５ｄに結合できない。
【００６７】
コア４１ｄを伝搬した波長λ４の光は光ファイバ４５ｅに結合する。ここで、波長λ３の光の一部がコア４１ｃからコア４１ｃｄ回り込んでコア４１ｄを伝搬したとしても、波長λ３の光はコア４１ｄをマルチモードで伝搬するので、光ファイバ４５ｅには結合できない。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の光合分波器によれば、コアどうしのつながっている箇所を通じて、最も長い波長の光を伝搬させるコアに最も長い波長の光以外の光が入り込んでノイズとなったり迷光となったりするのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘電体多層膜フィルタを用いた従来の光合分波器の構造を示す水平断面図である。
【図２】図１のＸ部を拡大して示す図である。
【図３】コア間の分岐角が１６°と２４°の場合における、フィルタ位置とフィルタを通過した光の損失量との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による光合分波器を示す斜視図である。
【図５】光ファイバ及びコアに沿った図４の光合分波器の断面図である。
【図６】図４に示した光合分波器の平面図である。
【図７】同上の光合分波器の分波動作を説明する図である。
【図８】同上の光合分波器の合波動作を説明する図である。
【図９】比屈折率差とコア断面積からなる二次元平面でコアがシングルモードとなる領域を表した図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、いずれも第２のコアの断面積を他のコアの断面積よりも大きくする方法を説明する図である。
【図１１】波長λ１、λ２、λ３の場合において、コアサイズとコアのモード（シングルモード／マルチモード）との関係を表した図である。
【図１２】（ａ１）（ａ２）（ｂ１）（ｂ２）（ｃ１）（ｃ２）は光合分波器の製造手順を示す斜視図及び断面図である。
【図１３】（ｄ１）（ｄ２）（ｅ１）（ｅ２）（ｆ１）（ｆ２）（ｇ１）（ｇ２）は図１２（ｃ１）（ｃ２）の後の工程を示す斜視図及び断面図である。
【図１４】（ｈ１）（ｈ２）（ｉ１）（ｉ２）（ｊ１）（ｊ２）は図１３（ｇ１）（ｇ２）の後の工程を示す斜視図及び断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態による光合分波器を示す斜視図である。
【図１６】同上の光合分波器の分波動作を説明する図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態による光合分波器を示す水平断面図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態による光合分波器を示す斜視図である。
【図１９】同上の光合分波器の平面図である。
【図２０】本発明の第５の実施形態による光合分波器を示す平面図である。
【符号の説明】
１１ 光合分波器
１２ クラッド
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ コア
１４ 光導波路
１５ フィルタ素子
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 光ファイバ
３９ 光合分波器
４０ クラッド
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ コア
４２、４３、４４ フィルタ素子
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ 光ファイバ

Claims (3)

1. 光を閉じ込めて伝搬させる、少なくとも１箇所で光学的につながった複数本のシングルモード用のコアと、前記コアの光学的につながった部分に配置された、特定波長の光を透過又は反射させるフィルタ素子とを有し、
   前記コアの内部を伝搬する波長の異なる複数のシングルモード光から所望の波長の光を前記フィルタ素子により分波して他のコアに伝搬させ、あるいは、異なるコアを伝搬する波長の異なる光を前記フィルタ素子により合波して他のコアに伝搬させる光合分波器において、
   前記コアのうち最も波長の長い光だけを伝搬させるコアは、最も長い波長の光をシングルモードのまま伝搬させ、かつ、他の波長の光をマルチモード化して伝搬させるように構成されていることを特徴とする光合分波器。
2. 前記最も波長の長い光だけを伝搬させるコアの断面積が、他のコアの断面積よりも大きくなっていることを特徴とする、請求項１に記載の光合分波器。
3. 光を閉じ込めて伝搬させる、順次ジグザグに光学的につながった複数本のシングルモード用のコアと、前記コアの光学的につながった全ての部分に配置された、特定波長の光を透過又は反射させる複数個のフィルタ素子とを有し、
   前記各フィルタ素子には、それぞれ波長の異なる複数のシングルモード光が前記コアから入射し、
   前記各フィルタ素子は、入射した波長の異なる複数の光のうち最も波長の短い光だけを透過させ、他の波長の光を反射させる特性を有し、
   各フィルタ素子で反射された直後の光が伝搬するコアは、該フィルタ素子で反射する波長の光に対してはシングルモードのまま伝搬させ、かつ、該フィルタ素子を透過する波長の光に対してはマルチモード化して伝搬させるように構成されていることを特徴とする光合分波器。

Images