JP2005266478A

JP2005266478A - 光導波回路デバイス

Info

Publication number: JP2005266478A
Application number: JP2004080503A
Authority: JP
Inventors: Tsuneaki Saito; 恒聡斎藤; Kazutaka Nara; 一孝奈良
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】異なる波長を持つ信号光が結合・分岐される光導波回路デバイスでは、各信号光の分岐数が線路構成に応じて制約を受けてしまうため、システムとして使用効率が悪かった。【解決手段】基板上に、少なくとも１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる少なくとも１つのＹ分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない少なくとも１つ以上の光導波路からなる第二入力光導波回路と、前記Ｙ分岐型光導波回路の出力導波路と前記第二入力光導波回路から伝搬された各信号光を結合・分岐させる少なくとも１つ以上の光カプラ導波回路と、光カプラ導波回路から伝搬された信号光を出力させる少なくとも前記第一入力光導波回路と第二入力光導波回路の合計の光導波路数よりも多い光導波路からなる出力光導波回路とを備えた事を特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、通信信号光や映像信号光の伝送用線路システムに使用される光導波回路デバイスに関するものである。

現在、ＦＴＴＨ（ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＨｏｍｅ）を導入するために、局内に設置された１つのＯＬＴ（ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）を多数のユーザーで共用する線路システム（ＰＤＳ；ＰａｓｓｉｖｅＤｏｕｂｌｅＳｔａｒシステム）が提案、実用化されている。この線路システムは、伝送装置に接続される基幹光線路の途中で光導波回路デバイスを接続することにより基幹光線路を光分岐し、この分岐光線路をユーザー（加入者）に接続する伝送システムである（特許文献１）。

図１３は、上述した線路システム１００の概略構成図を示すものである。図１３に示す線路システム１００では、信号光を発信する発信端１０２と、信号光を任意の数に分岐する光導波回路デバイス１０４と、分岐された信号光を受信する受信端１０６（加入者宅）とで構成されている。

この光導波回路デバイス１０４は、二つの光スプリッタ１０４ａ、１０４ｂが二段構成で配置されてなる。第一段目には、１×８型の光スプリッタ１０４ａが設置され、第二段目には１×４型の光スプリッタ１０４ｂが設置されている。このため、図１０に示す線路システムでは、発信端１０２から発信された１つの信号光が、光導波回路デバイス１０４を伝搬することにより３２分岐され、各受信端１０６に伝送されることになる。

次に、図１４を参照して、通信信号光とは別の波長を持つ映像信号光を重畳させて伝送させる線路システム１１０の一例を説明する（特許文献２）。図１４の線路システム１１０は、通信信号光と映像信号光を各々発信させる２つの発信端１１２、１１４と、２つの信号光を結合させ、結合させた信号光を任意の数に分岐する光導波回路デバイス１１６と、分岐された信号光を受信する受信端１１８とから構成されている。

発信端１１２は、通信信号光発信用ＯＬＴ１１２と、映像信号光発信用ＯＬＴ１１４が１つずつ設置されている。光導波回路デバイス１１６は、第一段目に２×４型の光スプリッタ１１６ａが配置され、第二段目に１×４型の光スプリッタ１１６ｂが配置されている。第一段目のスプリッタ１１６ａには、通信信号光および映像信号光を入力するための２ポートの入力用光導波回路１１７と、入力された２つの信号光を結合・分岐させるための光カプラ導波回路１２０と、光カプラ導波回路で結合・分岐された各信号光をそれぞれ２分岐するためのＹ分岐型光導波回路１２２と、分岐された各信号光を出力するための４ポートの出力用光導波回路１２４とが形成されている。第二段目の１×４型の光スプリッタ１１６ｂには、入力された信号光を４分岐するためのＹ分岐型の光導波路が２段に形成されている。

図１４に示す線路システムでは、通信信号光発信用ＯＬＴ１１２（１．３１μｍ帯，１．４９μｍ帯）及び映像信号光用ＯＬＴ１１４（１．５５μｍ帯）から出力された各信号光が、まず第一段目の光スプリッタ１１６ａにより結合されると同時に４分岐されて出力される。そして、第二段目の光スプリッタ１１６ｂによりさらに分岐され、各受信端１１８に伝送される。なお、受信端１１８では、波長分波器１１８ａにより、通信信号光と映像信号光に分岐され、それぞれ通信信号光用受信端１１８ｂと、映像信号光用受信端１１８ｃに入力される。

特開平８−２３４０２８号特開平６−３５５５号

上述した線路システムでは、一般的に、通信信号光としてはデジタル信号が用いられ、映像信号光としてはアナログ信号が用いられる。アナログ信号（映像信号光）は、ノイズに弱いため、受信端（加入者宅内）において、デジタル信号（通信信号光）よりも高強度の光であることが求められている。しかしながら、上述した従来技術では、多分岐することにより分岐される映像信号光の強度が低くなってしまうため、分岐数に限度がある。

例えば、一般的な線路システムでは、通信信号光は３２分岐まで分岐することが可能であるが、映像信号光は１６分岐までしか分岐することができない。そのため通信信号光は映像信号光の分岐数に制約を受ける事になり、一つの発信端に対し受信端の数が限定され、システムとして使用効率が悪いという問題があった。

また、映像信号光に対して光アンプを用いた線路システムでは、映像信号は例えば最大１２８〜５１２分岐まで分岐することが可能であるが、通信信号光は３２分岐までしか分岐することができない。そのため、映像信号光は通信信号光の分岐数に制約を受ける事になり、一つの発信端に対し、受信端野数が限定され、システムとして使用効率が悪いという問題があった。

本発明は上記課題を解決するために、通信信号光の分岐数および映像信号光の分岐数が線路構成に応じて任意に設定可能であり、その構成が容易で、低コストであり、さらに極めて設計の自由度が高い光導波回路デバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の光導波回路デバイスは、基板上に、少なくとも１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる少なくとも１つのＹ分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない少なくとも１つ以上の光導波路からなる第二入力光導波回路と、前記Ｙ分岐型光導波回路の出力導波路と前記第二入力光導波回路から伝搬された各信号光を結合・分岐させる少なくとも１つ以上の光
カプラ導波回路と、光カプラ導波回路から伝搬された信号光を出力させる少なくとも前記第一入力光導波回路と第二入力光導波回路の合計の光導波路数よりも多い光導波路からなる出力光導波回路とを備えている。

また、第２の発明の光導波回路デバイスは、基板上に、少なくとも１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる少なくとも１つの１×Ｎ分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない少なくとも１つ以上の光導波路からなる第二入力光導波回路と、前記１×Ｎ分岐型光導波回路の出力導波路と前記第二入力光導波回路から伝搬された各信号光を結合・分岐させる少なくとも１つ以上の光カプラ導波回路と、光カプラ導波回路から伝搬された信号光を出力させる少なくとも前記第一入力光導波回路と第二入力光導波回路の合計の光導波路数よりも多い光導波路からなる出力光導波回路とを備えている。

さらに、第３の発明の光導波回路デバイスは、基板上に、１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる１つのＹ分岐型光導波回路と、２つの光導波路を備えた第二入力光導波回路と、前記第一入力光導波回路に入力され前記Ｙ分岐型光導波回路により分岐された各分岐光と、第二入力光導波回路から入力された各信号光をそれぞれ結合・分岐する２つの光カプラ導波回路と、４つの出力導波路を備えた出力光導波回路とを備えている。

さらに、第４の発明の光導波回路デバイスは、基板上に、１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる１つの１×４分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない４つの光導波路を備えた第二入力光導波回路と、第一入力光導波回路に入力され前記１×４分岐型光導波回路により分岐された各分岐光と、第二入力光導波回路に入力された各信号光をそれぞれ結合・分岐する４つの光カプラ導波回路と、８つの出力導波路を備えた出力光導波回路とを備えている。

さらに、第５の発明の光導波回路デバイスは、基板上に、１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる１つの１×８分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない８つの光導波路を備えた第二入力光導波回路と、第一入力光導波回路に入力され前記１×８分岐型光導波回路により分岐された各分岐光と、第二入力光導波回路に入力された各信号光をそれぞれ結合・分岐する８つの光カプラ導波回路と、１６の出力導波路を備えた出力光導波回路とを備えている。

本発明の光導波回路デバイスによれば、基板上に、少なくとも１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる少なくとも１つのＹ分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない少なくとも１つ以上の光導波路からなる第二入力光導波回路と、前記Ｙ分岐型光導波回路の出力導波路と前記第二入力光導波回路から伝搬された各信号光を結合・分岐させる少なくとも１つ以上の光カプラ導波回路と、光カプラ導波回路から伝搬された信号光を出力させる少なくとも前記第一入力光導波回路と第二入力光導波回路の合計の光導波路数よりも多い光導波路からなる出力光導波回路とを備えた事により、第一入力光導波回路に入力される信号光の分岐数を、第二入力光導波回路に入力される信号光の分岐数の２倍とすることが可能となる。すなわち、例えば第一入力光導波回路に通信信号光を入力し、第二入力光導波回路に映像信号光を入力することにより、通信信号光の分岐数を映像信号光の分岐数の２倍とする事が可能となる。本発明は、この構成を一つの光導波回路デバイスにより実現する事が可能であるから、専有面積（体積）が小さく、また、簡易で、低コストでの実現を可能としている。

また、本発明の光導波回路デバイスは、基板上に、少なくとも１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる少なくとも１つの１×Ｎ分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない少なくとも１つ以上の光導波路からなる第二入力光導波回路と、前記１×Ｎ分岐型光導波回路の出力導波路と前記第二入力光導波回路から伝搬された各信号光を結合・分岐させる少なくとも１つ以上の光カプラ導波回路と、光カプラ導波回路から伝搬された信号光を出力させる少なくとも前記第一入力光導波回路と第二入力光導波回路の合計の光導波路数よりも多い光導波路からなる出力光導波回路とを備えた事により、第一入力光導波回路に入力される信号光の分岐数を、第二入力光導波路に入力される信号光の分岐数のＮ倍とする事が可能となる。そして、例えば光アンプを用いた映像配信システムにおいて、映像信号光を１２８分岐し、通信信号光を３２分岐するといったようなシステムを、極めて効率良く提供することが可能となる。

更に本発明の光導波回路デバイスによれば、光カプラ導波回路の設置位置や、Ｙ分岐型光導波回路の回路数や、１×Ｎ分岐型光導波回路の回路数が適宜設定されることにより、通信信号光と映像信号光の分岐数を任意に設定することが可能であり、信号光の強度に応じた線路システムを自在に設計することが出来る。そして、そのような線路システムを本発明の光導波回路デバイスにより構成するため、設計の自由度が高く、専有面積（体積）が小さく、かつ、低コストで実現することが可能である。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。（実施形態１）

図１は、本発明に係る光導波回路デバイス１の第一の実施形態を示す概略図である。この光導波回路デバイス１は、石英もしくはシリコン等の基板上３に、第一入力光導波回路５と、Ｙ分岐型光導波回路６と、第二入力光導波回路７と、光カプラ導波回路９と、出力光導波回路１１とから構成されている。第一入力光導波回路５は、入力端Ａを有する１つの光導波路からなり、入力端Ａに入力された信号光をＹ分岐型光導波回路６に伝搬させる。第二入力光導波回路７は、入力端Ｃ１およびＣ２を有し、第一入力光導波回路５と略平行で光学的に直接結合されない２つの光導波路７ａ、７ｂからなる。光カプラ導波回路９は、前記Ｙ分岐型光導波回路６で分岐され、出力導波路６ａを介して伝搬された各信号光と前記第二入力光導波回路７から伝搬された各信号光を結合および分岐させる機能を持つ。出力光導波回路１１は、光カプラ導波回路９から伝搬された信号光を出力させるために、出力端Ｂ１〜Ｂ４を有し、前記第一入力光導波回路５と第二入力光導波回路９の合計の光導波回路数よりも多い４つの光導波路からなる。

なお、光カプラ導波回路９は、方向性結合器型光カプラを用いることが好ましい。図１５は、この方向性結合器型光カプラ２００の構成概略図である。図１５に示すように、方向性結合器型光カプラ２００は、二つの入力用光導波路２０２ａ、２０２ｂと、第１結合部２０４ａおよび第２結合部２０４ｂと、第１結合部２０４ａと第2結合部２０４ｂの間に形成された互いに光路長の異なる２つの干渉光導波路２０６ａ、２０６ｂと、二つの出力光導波路２０８ａ、２０８ｂとを備えている。このような構成の方向性結合器型光カプラ２００では、第１結合部２０４ａおよび第２結合部２０４ｂの結合効率と、２つの干渉光導波路２０６ａ、２０６ｂの光路長差を調整することにより、分岐される信号光の光波長帯域における波長依存性を少なくすることが出来る。言い換えると、図１５に示す方向性結合器型光カプラを光カプラ導波回路として、本発明の光導波回路デバイスに適用することにより、分岐される信号光の波長依存性を少なくすることが可能となる。

また、光カプラ導波回路９は、ＭＭＩ（Multi-mode interface）型光カプラ導波回路を用いてもよい。ＭＭＩ型光カプラ導波回路は、例えば特開２００２−２８６９５２に開示されているようなもので、２つの入射導波路と、該入射導波路に接続されたＭＭＩ導波路と、該ＭＭＩ導波路の出射部に接続された２つの出射導波路により構成されるものである。ＭＭＩ導波路は入射、出射導波路より幅が広く、矩形に形成され、入射導波路に入射された信号光を側面方向に閉じこめる効果を持つ。このＭＭＩ導波路に２つの入射導波路に信号光が入射されると、この入射された信号光によりMMI導波路内に高次モードの光が励震される。MMI型光導波回路は、この励震された高次モードの光と入射導波路に入射された信号光との干渉効果により、信号光が結合・分岐されるものである。すなわち、それぞれの入射導波路に入射された信号光はＭＭＩ導波路を経由して２つの出射導波路にそれぞれ分岐されるため、図１５に示された方向性結合器型光カプラ導波回路と同様の機能を実現することが可能である。

次に、第一の実施形態の光導波回路デバイス１における信号光の分岐方法について、図１を用いて説明する。入力端Ａに入力され、第一入力光導波路５を伝搬された信号光は、Ｙ分岐型光導波回路で２つの分岐光に分岐される。この２つの分岐光は、光カプラ導波回路９において、入力端Ｃ１およびＣ２より入力された２つの各信号光とそれぞれ結合される。この結合された信号光は、光カプラ導波回路９においてそれぞれ２分岐されて4つの分岐光となる。つまり、入力端Ａに入力された信号光は、光カプラ導波回路９から出力される時点において４つに分岐されることになる。また、入力端Ｃ１およびＣ２に入力された各信号光は、光カプラ導波回路９から出力される時点において、それぞれ２つに分岐されることになる。

このため、入力端Ａから入力された信号光は、入力端Ｃ１から入力された信号光と結合・分岐されて、出力端Ｂ１、Ｂ２からそれぞれ出力される。また、入力端Ａから入力された信号光は、入力端Ｃ２から入力された信号光と結合・分岐されて、出力端Ｂ３、Ｂ４から出力されることになる。（実施形態２）

図２は、第一の実施形態に記載された光導波回路デバイス１に、通信信号光と映像信号光を伝搬させた第２の実施形態を示す概略図である。以下に、本実施形態について説明する。なお、入力端Ａに入力される信号光を通信信号光とし、入力端Ｃ１、Ｃ２に入力される信号光を映像信号光とする。また、本実施形態では、通信信号光を１．３１μｍ帯（加入者側から局側への信号）または１．４９μｍ帯（局側から加入者側への信号）に設定し、映像信号光を１．５５μｍ帯に設定した。

図２に示すように、本実施形態では、まず、入力端Ａから１．４９μｍ帯の通信信号光が入力され、入力端Ｙ１およびＹ２から１．５５μｍ帯の映像信号光が入力される。次に、通信信号光はＹ分岐型光導波回路６により２分岐されるが、映像信号光はそのままの状態で、光カプラ導波回路９に伝搬される。次に、光カプラ導波回路９において、分岐された通信信号光と、映像信号光が結合（合波）され、さらに分岐される。光カプラ導波回路９において分岐された分岐光は、出力光導波回路１１を伝搬し各出力端Ｂ１〜Ｂ４から出力される。なお、Ｙ分岐型光導波回路６および光カプラ導波回路９の分岐比は５０：５０とした。

上述の通り、本実施形態では、光導波回路デバイス１を伝搬させることにより、通信信号光は４つに分岐され、映像信号光はそれぞれ２つに分岐されることになる。なお、入力端Ａから入力される信号光は通信信号光に限定されず、映像信号光としてもよい。また、入力端Ｃ１、Ｃ２から入力される信号光は映像信号光に限定されず、通信信号光としてもよい。入力される信号光は、分岐数、出力パワーにより、適宜、選択・設定すればよい。さらに、Ｙ分岐型光導波回路６および光カプラ導波回路９の分岐比は５０：５０に限定されるものではなく、入・出力される信号光のパワーを考
慮して設定されても良い。（実施形態３）

次に、光導波回路デバイスの他実施形態を、図３を参照して説明する。図３は、光導波回路デバイス１０の第三の実施形態を示す概略図である。この光導波回路デバイス１０は、基板上３に、第一入力光導波回路５と、Ｙ分岐型光導波回路６と、第二入力光導波回路７と、光カプラ導波回路９と、第二Ｙ分岐型光導波回路１２と、出力光導波回路１１とから構成されている。なお、図３に示す光導波回路デバイス１０は、三段構成の分岐手段を有する。すなわち、Ｙ分岐型光導波回路６は第一段目の分岐手段、光カプラ導波回路９は第二段目の分岐手段、第二Ｙ分岐型光導波回路１２は第三段目の分岐手段である。

図３に示す第三の実施形態では、第一の実施形態と分岐手段の構成が異なっている点に特徴がある。すなわち、第一の実施形態では、第一段目の１つのＹ分岐型光導波回路６と、第二段目の２つの光カプラ導波回路９とで分岐手段が構成されている。これに対し、第三の実施形態では、第一の実施形態の構成に加え、さらに第三段目に４つの第二Ｙ分岐型光導波回路１２を形成することにより分岐手段が構成されている点に特徴がある。図３を参照して説明すると、光導波回路デバイス１０の分岐手段は、第一段目の１つのＹ分岐型光導波回路６と、第二段目の２つの光カプラ導波回路９と、第三段目の４つの第二Ｙ分岐型光導波回路１２とからなる。言い換えると、この分岐手段は、１×８分岐型光導波回路で構成されている。

上述のように、第三段目に４つの第二Ｙ分岐型光導波回路１２が形成されると、出力光導波回路１１には８つの信号光が伝搬されることになる。このため、出力光導波回路１１は、出力端Ｂ１〜Ｂ８を有する８つの光導波路で構成されている。なお、出力光導波回路１１は、図１および図３に示すように、入力端Ａに入力された信号光が、分岐される数と同数の出力端を有する光導波路が形成されることになる。図３に示す光導波回路デバイス１０では、三段構成からなる分岐手段により、入力端Ａに入力された信号光は８つに分岐されるため、出力光導波回路１１は８つの光導波路で構成されることになる。図示しないが、出力光導波回路は、例えば入力端Ａに入力された信号光が１６に分岐される場合は１６の光導波路で構成され、３２に分岐される場合は３２の光導波路で構成されることになる。

次に、実施形態３の光導波回路デバイスにおける信号光の分岐方法について図３を参照して説明する。なお、第二段目までの分岐方法については第一の実施形態と同様のため、第三段目の分岐方法から説明する。

第二段目に形成された光カプラ導波回路９にて分岐された４つの分岐光は、それぞれ第三段目の第二Ｙ分岐光導波回路１０を伝搬することにより、さらに２分岐されることになる。つまり、第三段目の第二Ｙ分岐光導波回路１０からは、８つの分岐光が出力光導波回路１１の各出力端Ｂ１〜Ｂ８から出力されることになる。

このため、入力端Ａに入力された信号光は、第一段目のＹ分岐光導波回路６を伝搬することにより２分岐され、第二段目の光カプラ導波回路９を伝搬することによりさらに２分岐され、第三段目の第二Ｙ分岐光導波回路１０を伝搬することによりさらに２分岐される。このため、出力光導波回路１１から８つの分岐光として出力されることになる。また、入力端Ｃ１およびＣ２に入力された信号光は、第二段目の光カプラ導波回路９を伝搬することにより入力端Ａに入力されＹ分岐光導波回路６で分岐された信号光と結合されるとともに２分岐され、第三段目の第二Ｙ分岐光導波回路１０を伝搬することによりさらに２分岐される。このため、出力光導波回路１１からそれぞれ４つの分岐光として出力されることになる。なお、第二段目の光カプラ導波回路９では、入力端Ａと入力端Ｃ１およびＣ２から入力された各信号光が結合されるため、第二段目以降の分岐手段では、各信号光が結合された状態で分岐されることになる。

また、第三の実施形態の光導波回路デバイス１０に入力される信号光は、第一の実施形態と同様に、通信信号光および映像信号光のうち、必要分岐数、出力パワーを考慮して、入力端Ａ、Ｃ１およびＣ２が適宜選択されるものである。通信信号光は１．３１μｍ（加入者側から局側への信号）および１．４９μｍ（局側から加入者側への信号）の波長帯域であり、映像信号光は１．５５μｍの波長帯域を持つものである。（実施形態４）

図４は、光導波回路デバイスの第四の実施形態を示した概略図である。第四の実施形態の光導波回路デバイス２０は、図３に示した第三の実施形態の光導波回路デバイスに加えて、さらに第四段目に８つの第三Ｙ分岐型光導波回路１４が形成されたものである。つまり、この光導波回路デバイスは２０の分岐手段は四段構成となっている。このため、入力端Ａに入力された信号光は１６つに分岐され、入力端Ｃ１またはＣ２から入力された信号光はそれぞれ８つに分岐されることになる。なお、上述したように、図４に示す出力光導波回路１１は、入力端Ａに入力された信号光の分岐数と同数の出力端および光導波路から構成される。つまり出力光導波回路１１は、出力端Ｂ１〜Ｂ１６を有する１６の光導波路から構成される。（実施形態５）

図５は、光導波回路デバイスの第五の実施形態を示した概略図である。第五の実施形態の光導波回路デバイス３０は、図３に示した第四の実施形態の光導波回路デバイスに加えて、さらに第五段目に１６個の第四Ｙ分岐型光導波回路１６が形成されたものである。つまり、この光導波回路デバイス３０の分岐手段は、五段構成となっている。本実施形態においては、入力端Ａに入力された信号光は３２分岐され、入力端Ｃ１またはＣ２から入力された信号光は１６分岐されることになる。第五の実施形態の光導波回路デバイス３０に入力される信号光は、第一、第三および第四の実施形態と同様に、通信信号光および映像信号光のうち、必要分岐数、出力パワーを考慮して、入力端Ａ、Ｃ１およびＣ２が適宜選択されるものである。ただし、映像信号光は３２分岐されると、各分岐光の強度が弱くなり正常な映像受信が出来なくなる場合がある。このため、映像信号光は最大１６分岐までが一般的である。これらを踏まえると、入力端Ａに通信信号光を入力させ、入力端Ｃ１およびＣ２に映像信号光を入力させると、映像信号光は分岐上限数以下である１６に分岐され、通信信号光は３２分岐されるため、効率の良い分岐構成が実現可能となる光導波回路デバイス３０が得られる。

上述した第三の実施形態ないし第五の実施形態５の光導波回路デバイスの分岐手段からわかるように、第三段目以降の第二、第三または第四Ｙ分岐型導波回路８、１０、１２は任意に形成可能である。また、各入力端Ａ、Ｃ１およびＣ２に入力された信号光の分岐数は、このＹ分岐型光導波回路８、１０、１２の形成数（分岐手段の段数）によって決定される。いずれの場合も、入力端Ａに入力された信号光の分岐数は、入力端Ｃ１またはＣ２に入力される信号光の２倍の数となる。入力端Ａに入力される信号光を通信信号光とし、入力端Ｃ１およびＣ２に入力される信号光を映像信号光とすると、映像信号光の分岐数を通信信号光の分岐数の半分とする構成となる。（実施形態６）

次に、図６を参照し、さらに他の実施形態を説明する。図６は、光導波回路デバイスの第六の実施形態を示す概略図である。この光導波回路デバイス４０は、入力端Ａを有する第一入力光導波回路５と、第一段目に形成され第一入力光導波回路５から伝搬された信号光を２つに分岐させる１つのＹ分岐型光導波回路６と、第二段目に形成された２つの第二Ｙ分岐型光導波回路８と、入力端Ｃ１〜Ｃ４を有する４つの光導波路７ａ〜７ｄが形成され第一入力光導波回路５と直接結合されない第二入力光導波回路７と、第三段目に形成され第二Ｙ分岐型光導波回路８から伝搬された信号光と第二入力光導波回路７から入力された信号光が結合、分岐される４つの光カプラ導波回路９と、出力端Ｂ１〜Ｂ８を有する８つの光導波路が形成された出力光導波回路１１とで構成されている。なお、本実施形態は、第三の実施形態の変形例であり、光カプラ導波回路９が第三段目に形成されている。光カプラ導波回路９では、入力端Ａに入力された信号光が、４分岐された状態で入力端Ｃ１〜Ｃ４から入力された各信号光と結合され、その結合された信号光はさらに２つに分岐されることになる。

本実施形態では、入力端Ａに入力された信号光の分岐数は８つであるのに対し、入力端Ｃ１〜Ｃ４に入力された信号光の分岐数は２つである。すなわち、入力端Ａに入力された信号光は、第一段目のＹ分岐型光導波回路６、第二段目の第二Ｙ分岐型光導波回路８および第三段目の光カプラ導波回路９を伝搬することにより、８つに分岐されそれぞれの分岐光が出力端Ｂ１〜Ｂ８から出力される。これに対し、入力端Ｃ１〜Ｃ４に入力された信号光は、第三段目の光カプラ導波回路９で２分岐され、各分岐光はそれぞれ出力端Ｂ１、Ｂ２、もしくは出力端Ｂ３、Ｂ４、もしくは出力端Ｂ５、Ｂ６、もしくは出力端Ｂ７、Ｂ８からそれぞれ出力されることになる。なお、光カプラ導波回路９では、入力端Ａに入力された信号光と入力端Ｃ１〜Ｃ４に入力された信号光とを結合する機能を有することは言うまでも無い。

また、図示しないが、本実施形態では、第二入力光導波回路７が４つの光導波路７ａ〜７ｄで構成されているが、これは特に限定されるものではない。例えば、第二入力光導波回路７は、入力端Ｃ１とＣ４を有する２つの光導波路７ａ、７ｂのみから形成されてもよい。言い換えると、図６に示した第二入力光導波回路７は、入力端Ｃ２、Ｃ３を有する２つの光導波路７ｃ、７ｄが省略された構成としても良い。この場合、出力端Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５およびＢ６からは、入力端Ａに入力された信号光の分岐光のみが出力され、出力端Ｂ１およびＢ２からは、入力端Ａに入力された信号光の分岐光と入力端Ｃ１に入力された信号光の分岐光とが結合（合波）された状態で出力される。また、出力端Ｂ７およびＢ８からは、入力端Ａに入力された信号光の分岐光と入力端Ｃ４から入力された信号光の分岐光とが結合（合波）された状態で出力される。このように、第二入力光導波回路７の入力端Ｃ１〜Ｃ４および光導波路７ａ〜７ｄは、出力する信号光の分岐数、出力パワーに応じて、適宜形成すればよい。

さらに、本実施形態では第三段目に光カプラ導波回路９が形成されているが、これは図１、図３、図６から明らかなように、何段目に形成されてもよい。これは、第二入力光導波回路７に入力される信号光の出力時の分岐数により、適宜選択すればよい。例えば、第二入力光導波回路７に入力される信号光をより多く分岐させて出力させたい場合は、第一入力光導波回路５に入力される信号光の分岐数が少ない段数である、例えば第一段目で結合させるような位置に光カプラ導波回路９を形成させればよい（図１、図３を参照）。逆に、第二入力光導波回路７に入力される信号光をより少なく分岐させて出力させたい場合は、第一入力光導波回路５に入力される信号光が多分岐された段数である、例えば第三段目以降で結合させるような位置に光カプラ導波回路９を形成させればよい（図６を参照）。（実施形態７）

次に、図７を参照し、光導波回路デバイスのさらに他の実施形態を説明する。図７は、光導波回路デバイスの第七の実施形態を示す概略図である。本実施形態例は、図６に示した第六の実施形態の光導波回路デバイスの構成に加え、さらに第四段目に８つの第三Ｙ分岐型光導波回路１４が形成されたものである。本実施形態例の光導波回路デバイス５０によれば、入力端Ａに入力された信号光は出力端Ｂ１〜Ｂ１６に１６分岐され、入力端Ｃ１に入力された信号光は出力端Ｂ１〜Ｂ４に４分岐され、入力端Ｃ２に入力された信号光はＢ５〜Ｂ８に４分岐され、入力端Ｃ３に入力された信号光はＢ９〜Ｂ１２に４分岐され、入力端Ｃ４に入力された信号光はＢ１３〜Ｂ１６に４分岐される構成となる。（実施形態８）

次に、図８
を参照し、光導波回路デバイスのさらに他の実施形態を説明する。図８は、光導波回路デバイスの第八の実施形態を示す概略図である。本実施形態の光導波回路デバイス６０は、図７に示した第七の実施形態の変形例であり、入力端Ａを有する第一入力光導波回路５と、第一段目のＹ分岐型光導波回路６と、第二段目の第二Ｙ分岐型光導波回路８と、第三段目の第三Ｙ分岐型光導波回路１４と、入力端Ｃ１〜Ｃ８を有する８つの光導波路７ａ〜７ｈが形成された第二入力光導波回路７と、第四段目に８つの光カプラ導波回路９が形成されてなる。なお、出力光導波回路１１は、出力端Ｂ１〜Ｂ１６を有する１６の光導波路からなる。

本実施形態では、入力端Ａに入力された光は１６分岐され、入力端Ｃ１〜Ｃ８に入力された信号光はそれぞれ２分岐される構成となっている。つまり、入力端Ａに入力された信号光の分岐数は、入力端Ｃ１〜Ｃ８から入力された信号光の分岐数の８倍とする事が可能となる。また、図示しないが、第五段目にさらにＹ分岐型光導波回路を形成させると、入力端Ａに入力された信号光は３２分岐され、入力端Ｃ１〜Ｃ８に入力された信号光は４分岐されることになる。（実施形態９）

次に、図９を参照し、光導波回路デバイスのさらに他の実施形態を説明する。図９は、光導波回路デバイス７０の第９の実施形態を示す概略図である。本実施形態は、図７に示した第七の実施形態の光導波回路デバイスの変形例である。この光導波回路デバイス７０では、光導波回路デバイス７０の前段に光アンプ７２を設置し、入力端Ａに入力される映像信号光を光アンプで増幅する構成となっている。すなわち、本実施形態では、光アンプにより増幅された映像信号光が入力端Ａに入力され、入力端Ｃ１〜Ｃ４に通信信号光が入力される。このように、本実施形態の映像信号光は、図１〜図７に示された実施形態例の場合とは異なり、光アンプで増幅された高強度の信号光となるので、例えば３２分岐、６４分岐、１２８分岐等の多分岐にしたとしても、映像信号光は劣化されること無く、十分な強度の信号光として伝送される。一方、入力端Ｃ１〜Ｃ４に入力される通信信号光は、従来通りの３２分岐とすることが可能で、効率よく配線システムを組むことが可能となる。なお、本実施形態では、映像信号光のみ光アンプで増幅させているが、これに限定されるものではなく、必要に応じて通信信号光を光アンプで増幅させてもよい。

なお、図７ないし図９の実施形態において、入力端Ａ、Ｃ１〜Ｃ８に入力される信号光の種類の設定は、上述に限定されるものではなく、自由に設定可能であることは言うまでもない。また、光カプラ導波回路９の形成場所（何段目か）や、その前後に形成されるＹ分岐型光導波回路の段数も任意に設定可能であることはいうまでもない。これらの位置や段数は、それぞれの信号光に対する最大限度分岐数にしたがって最適に選択すれば良い。

また、本発明の光導波回路デバイスは、図１０および図１１に示すように、図１ないし図９に記載された光導波回路デバイスを、１つの基板上に複数形成して構成されてもよい。図１０、図１１に示した光導波回路デバイスは、図１、図３に示された光導波回路デバイスが、一つの基板上に４つもしくは２つ、並列に形成されたものである。こうすることで、さらなる集積化を図ることが可能となり、モジュール設置場所の低減、価格の低減が可能となる。（実施形態１０）

次に、本発明の光導波回路デバイスを用いた線路システムについて説明する。図１２は、本発明の光導波回路デバイスを用いた線路システム８０の一実施形態を示した概略構成図である。なお、図１２では、一つの光線路のみを記載し、他の線路については省略して示している。

この線路システム８０は、局内に、一つの通信信号用ＯＬＴ８２と２つの映像信号用ＯＬＴ８４が、本発明の光導波回路デバイス１０に接続され、８分岐された光線路が局外に導出されている。図１２では、図３に示した光導波回路デバイス１０が一例として配置されている。そして、局外では、各光線路の先の受信端８６（加入者宅）近くに配置された架空クロージャーに設置された４分岐の光スプリッタ８８に接続され、合計で３２分岐の光線路を形成している。つまり、通信信号用ＯＬＴ８２から出力された信号光は３２分岐され、映像信号光用ＯＬＴ８４から出力された信号光は１６分岐される構成となり、通信信号光、映像信号光共に、許容最大分岐数まで分岐することができるため、効率がよい線路システムを構成することが可能となる。

なお、図示しないが、線路システムの局内に図３に示した光導波回路デバイスの代わりに図４の光導波回路デバイスが配置され、局外に４分岐の光スプリッタが配置されると、１６分岐された光線路が局外に導出されるため、通信信号用ＯＬＴから出力された信号光は６４分岐され、各映像信号光用ＯＬＴから出力された信号光は３２分岐される構成となる。また、図５の光導波回路デバイスが配置され、局外に４分岐の光スプリッタが配置されると、３２分岐された光線路が局外に導出されるため、通信信号用ＯＬＴから出力された信号光は１２８分岐され、各映像信号光用ＯＬＴから出力された信号光は６４分岐される構成となる。さらに、局内に図５の光導波回路デバイスが配置され、局外に８分岐の光スプリッタが配置されると、通信信号用ＯＬＴから出力された信号光は２５６分岐され、各映像信号光用ＯＬＴから出力された信号光は１２８分岐される構成となる。さらに、局内に図７の光導波回路デバイスが配置され、局外に８分岐の光スプリッタが配置されると、通信信号用ＯＬＴから出力された信号光は１２８分岐され、各映像信号光用ＯＬＴから出力された信号光は３２分岐される構成となる。

このように、線路システムの局内に配置される光導波回路デバイスを、図１ないし図１１記載の構成のものから適宜選択することにより、分岐数を設定することが可能となる。また、線路システムの局外に配置される光スプリッタの分岐数を設定することでも、最終的な分岐数の設定をすることが可能である。つまり、線路システムの分岐数は、局内の光導波回路デバイスの構成と局外の光スプリッタの構成により設定することが可能である。なお、局内に、図７ないし図９の光導波回路デバイスを適宜選択して配置することにより、各信号光の分岐数の設定および信号光強度の制御が可能である線路システムを構築することが出来る。

なお、上述した線路システムの各受信端８６となる加入者宅内には、信号光を受信するためのＯＮＵ（ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ）が設置されている。このＯＮＵは、通信信号光用と映像信号光用とが設置され、加入者宅内において二つのＯＮＵの前段に設置された波長合分波器により、通信信号光と映像信号光に分波されている。

また、図１２に示した光スプリッタ８８は、一般的に、石英もしくはシリコン等の基板上に石英系材料によりＹ字型の光分岐導波路を多段に構成した、平面導波路型の光スプリッタが用いられる。そして、この光スプリッタは、回路保護用の上板が取り付けられた後、接続端面を研磨され、光ファイバを配列した光ファイバアレイを接着固定されて使用される。分岐構成については、４分岐構成に限定されず、必要な分岐数に応じて８分岐、１６分岐、ｎ分岐にしてもよい。

上述した通り、図１２に示す線路システムでは、局内に各信号用ＯＬＴ８２、８４と、図１ないし図１１に示した光導波回路デバイス１０を配置させ、局外に光スプリッタ８８を配置させることにより、通信信号光、映像信号光共に、許容最大分岐数まで分岐することができるだけでなく、各信号光の分岐数および信号光の強度を自由に設定することができる。この結果、各加入者宅に効率良く信号光を伝送させることが出来る線路システムを構築することが可能となる。このとき、例えば２つの映像信号用ＯＬＴから出力される映像信号光を別のものにする事で、接続される加入者宅ごとに、異なった映像サービスを提供することも可能である。

図１は、本発明の実施形態１の光導波回路デバイスの概略図である。図２は、本発明の実施形態２の光導波回路デバイスの概略図である。図３は、本発明の実施形態３の光導波回路デバイスの概略図である。図４は、本発明の実施形態４の光導波回路デバイスの概略図である。図５は、本発明の実施形態５の光導波回路デバイスの概略図である。図６は、本発明の実施形態６の光導波回路デバイスの概略図である。図７は、本発明の実施形態７の光導波回路デバイスの概略図である。図８は、本発明の実施形態８の光導波回路デバイスの概略図である。図９は、本発明の実施形態９の光導波回路デバイスの概略図である。図１０は、実施形態１の光導波回路デバイスが一つの基板に並列に形成された構成を示す概略図である。図１１は、実施形態３の光導波回路デバイスが一つの基板に並列に形成された構成を示す概略図である。図１２は、本発明の光導波回路デバイスを使用した線路システムの一実施形態を示す概略構成図である。図１３は、従来の光導波回路デバイスおよび線路システムを示す概略構成図である。図１４は、通信信号光と映像信号光を伝送させるための従来の光導波回路デバイスおよび線路システムを示す概略構成図である。光カプラ導波回路の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１光導波回路デバイス３基板５第一入力光導波回路６Ｙ分岐型光導波回路７第二入力光導波回路９光カプラ導波回路１１出力光導波回路

Claims

基板上に、少なくとも１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる少なくとも１つのＹ分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない少なくとも１つ以上の光導波路からなる第二入力光導波回路と、前記Ｙ分岐型光導波回路の出力導波路と前記第二入力光導波回路から伝搬された各信号光を結合・分岐させる少なくとも１つ以上の光カプラ導波回路と、光カプラ導波回路から伝搬された信号光を出力させる少なくとも前記第一入力光導波回路と第二入力光導波回路の合計の光導波路数よりも多い光導波路からなる出力光導波回路とを備えた事を特徴とする光導波回路デバイス。
基板上に、少なくとも１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる少なくとも１つの１×Ｎ分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない少なくとも１つ以上の光導波路からなる第二入力光導波回路と、前記１×Ｎ分岐型光導波回路の出力導波路と前記第二入力光導波回路から伝搬された各信号光を結合・分岐させる少なくとも１つ以上の光カプラ導波回路と、光カプラ導波回路から伝搬された信号光を出力させる少なくとも前記第一入力光導波回路と第二入力光導波回路の合計の光導波路数よりも多い光導波路からなる出力光導波回路とを備えた事を特徴とする光導波回路デバイス。
前記光カプラ導波回路と前記出力光導波回路との間に、少なくとも１つ以上のＹ分岐型光導波回路が備えられたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光導波回路デバイス。
前記光カプラ導波回路と前記出力光導波回路との間に、少なくとも１つ以上の１×Ｎ分岐型光導波回路が備えられたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光導波回路デバイス。
基板上に、１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる１つのＹ分岐型光導波回路と、２つの光導波路を備えた第二入力光導波回路と、前記第一入力光導波回路に入力され前記Ｙ分岐型光導波回路により分岐された各分岐光と、第二入力光導波回路から入力された各信号光をそれぞれ結合・分岐する２つの光カプラ導波回路と、４つの出力導波路を備えた出力光導波回路とを備えた事を特徴とする光導波回路デバイス。
２つの前記光カプラ導波回路から伝搬された４つの信号光をさらに分岐する４つのＹ分岐型光導波回路と、４つの該Ｙ分岐型光導波回路から伝搬された信号光を出力させる８つの出力導波路が形成された事を特徴とする請求項５記載の光導波回路デバイス。
基板上に、１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる１つの１×４分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない４つの光導波路を備えた第二入力光導波回路と、第一入力光導波回路に入力され前記１×４分岐型光導波回路により分岐された各分岐光と、第二入力光導波回路に入力された各信号光をそれぞれ結合・分岐する４つの光カプラ導波回路と、８つの出力導波路を備えた出力光導波回路とを備えた事を特徴とする光導波回路デバイス。
基板上に、１つの光導波路を備えた第一入力光導波回路と、第一入力光導波回路より伝搬された信号光を分岐させる１つの１×８分岐型光導波回路と、第一入力光導波回路と光学的に直接結合されない８つの光導波路を備えた第二入力光導波回路と、第一入力光導波回路に入力され前記１×８分岐型光導波回路により分岐された各分岐光と、第二入力光導波回路に入力された各信号光をそれぞれ結合・分岐する８つの光カプラ導波回路と、１６の出力導波路を備えた出力光導波回路とを備えた事を特徴とする光導波回路デバイス。
前記光カプラ導波回路は、方向性結合器型光カプラであることを特徴とする請求項１から請求項８記載のいずれか一項に記載の光導波回路デバイス。
前記方向性結合器型光カプラは、使用波長範囲において、実質的に波長依存性の無いことを特徴とする請求項９に記載の光導波回路デバイス。
前記光カプラ導波回路は、ＭＭＩ（Multi- mode interface）型光カプラ導波回路であることを特徴とする請求項１から請求項８記載のいずれか一項に記載の光導波回路デバイス。
通信信号光もしくは映像信号光のうち一方の信号光が前記第一入力光導波回路に入力され、もう一方の信号光が前記第二入力光導波回路に入力されることを特徴とする請求項１から請求項８記載のいずれか一項に記載の光導波回路デバイス。
前記通信信号光もしくは映像信号光は、１．３１μｍ帯、１．４９μｍ帯または１．５５μｍ帯を含むことを特徴とする請求項１２記載の光導波回路デバイス。
入力された１つの映像信号光がｎ数に分岐され、入力された通信信号光が２^ｎ数に分岐されることを特徴とする請求項１から請求項８記載のいずれか一項に記載の光導波回路デバイス。
入力された１つの通信信号光がｎ数に分岐され、入力された映像信号光が２^ｎ数に分岐されることを特徴とする請求項１から請求項８記載のいずれか一項に記載の光導波回路デバイス。