JP2005284082A

JP2005284082A - 光合分波器

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Publication number: JP2005284082A
Application number: JP2004099564A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Shibata; 智章柴田; Atsushi Takahashi; 敦之高橋
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】回折格子、入力用光導波路、出力用光導波路及び光を面内で広げるスラブ光導波路を基本構成とする光合分波器において、広域なパスバンドを確保でき、かつ、入力用光導波路及び出力用光導波路をシングルモードとした光合分波器を提供すること
【解決手段】回折格子、入力用光導波路、出力用光導波路及び光を面内で広げるスラブ光導波路を基本構成とする光合分波器であって、波長変動による回折光の位置ずれを補正するレンズを前記スラブ光導波路に設けたことを特徴とする光合分波器。
【選択図】図１

Description

本発明は光合分波器に関し、特に波長間隔が数十ｎｍの波長分割多重伝送に用いられる光合分波器に関するものである。

近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大している。このため、伝送速度の速い光伝送を、パソコン等の末端の情報処理装置までに普及させることが望まれている。これを実現するためには光インターコネクション用に、高性能な光導波路や光合分波器を、安価かつ大量に製造する必要がある。
また、光集積回路において、基板と、該基板上にコア及びクラッドが設けられた光導波路を用いた光分岐回路、光結合回路、光合波回路(光分岐結合器)は基本構成要素として必要不可欠なものである。このような光合分波器としては、入射端部、出射端部、分波部又は合波部を有する光合分波器が知られている。

一方、近年のインターネットの爆発的な普及に伴い、通信の大容量化が進展している。この大容量化に対応するため、１本の光ファイバ内を複数の波長の光信号を伝送する波長分割多重(以下、ＷＤＭと表記する)通信が広まっている。
これまでＷＤＭ通信と言えば、一般に、長距離幹線向けの高密度波長分割多重（以下、ＤＷＤＭと表記する）通信を指すものであった。ＤＷＤＭ通信では、極めて大容量の通信が可能であるが、厳密な波長制御を行うため、光合分波器やレーザなどのデバイスには厳しい部品選別が求められる。それに加え、デバイスの駆動温度を高度に管理する制御回路が必要であることからシステムコストが高い。そのため、１本の光ファイバにできるだけ多くの情報を載せ、長い距離を伝送する幹線系には適しているが、近年接続需要が高まりつつあるメトロ・アクセス系やＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）間接続などの小・中規模の通信には、コストが高く導入が困難であった。

そこで、波長間隔２０ｎｍ、多重数４〜１６波と、波長精度を大幅に緩和することで光デバイスの選別使用や温度調節を不要とした、粗密度波長分割多重（以下、ＣＷＤＭと表記する）通信が規格化され、普及し始めている。
ＷＤＭ通信を実現するためには、波長の多重化及び多重化された光信号を波長ごとに分ける光合分波器が必要となる。

光合分波器として、波長選別フィルタやコリメートレンズ等の微小光学部品を組み合わせたディスクリート型が広く採用されているが、波長数に対応した多くのフィルタやレンズが必要であり構成部品数が多く、また高精度な位置合わせが必要となるため、組み立て工程が煩雑であり量産化に限界があると考えられる。それに対し、入出力用光導波路及びスラブ光導波路から構成される光導波路と回折格子を用いた光通信用分波器は、部品数の削減、組み立ての簡易化、さらには小型化が可能である（例えば特許文献１または非特許文献１参照）。

特開昭６１−２２３７１１号公報アプライドオプティクスＶｏｌ．２１、２１９５頁、１９８２年

ＣＷＤＭ通信では、用いる光の波長管理が厳密ではないため、光合分波器に入射する光の波長が十数ｎｍ変動しても、合分波できることが要求される。すなわち図３に示すように、ある波長を中心に±Δλ（一般にΔλ＝６〜７ｎｍ）の幅広いパスバンド（透過帯域）を有する光合分波器が必要となる。
上述の回折格子を用いた光通信用分波器では、波長の差を位置の違いとして合分波するため、波長変動は位置ずれとして現れる。よって、所定のパスバンドをもつ光合分波器を実現するためには、パスバンド分の位置ずれを生じた光を受光する光導波路が必要となる。そのため、光分波器として用いる場合、図４に示すように、回折格子５によって分波された光を受ける出力用光導波路７の幅を入力用光導波路２より広げなければならない。また、光合波器として用いる場合は、図５に示すように、出力用光導波路１０の幅を入力用光導波路１１より広げなければならない。

しかしながら、入力または出力用光導波路の幅を広げると、光導波路がマルチモードとなり、同一光導波路内にシングルモード光導波路とマルチモード光導波路が存在することになり、この場合、一台で合波及び分波の両機能を満足することは困難になる。例えば、図４に示すように、入力用光導波路２がシングルモード、出力用光導波路７がマルチモードの場合、光分波器としては問題なく使用できるが、光合波器として用いると、マルチモードの光をシングルモードで受けることになり、光の損失が大きく、また、広域なパスバンドが確保できない。そのため、実質的に、光分波器としての使用に限定されてしまう。また、図５に示すように、入力用光導波路１１がシングルモード、出力用光導波路１０がマルチモードの場合は、光合波器としてのみ使用することになる。
また、１ｋｍを超える長距離伝送では通常シングルモードファイバが用いられるため、入力または出力用光導波路がマルチモードとなった場合、効率よく光ファイバと結合できない。
このような理由から、入力または出力用光導波路をマルチモードとすることは好ましくなく、従来の回折格子を用いた光通信用分波器は、ＣＷＤＭ通信のように、光合分波器に入射する光の波長が大きく変動する用途では、使われ方に制限を受けてしまう。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、回折格子と、入力用光導波路、出力用光導波路及び光を面内で広げるスラブ光導波路を基本構成とする光合分波器において、広域なパスバンドを確保でき、かつ、入力用光導波路及び出力用光導波路をシングルモードとした光合分波器を提供することを目的としている。

本発明は波長変動による回折光の位置ずれを補正するレンズを設けた光合分波器を提供するものである。
すなわち、本発明は、
（１）回折格子、入力用光導波路、出力用光導波路及び光を面内で広げるスラブ光導波路を基本構成とする光合分波器であって、波長変動による回折光の位置ずれを補正するレンズを前記スラブ光導波路に設けたことを特徴とする光合分波器。
（２）前記レンズが、前記スラブ光導波路の一部をレンズ形状に除去し形成されることを特徴とする上記（１）に記載の光合分波器。
（３）前記レンズが、前記スラブ光導波路の一部に空隙を設け、該空隙にレンズ部品を具備し形成されることを特徴とする上記（１）に記載の光合分波器。
（４）前記入力用光導波路及び出力用光導波路が、シングルモード光導波路であることを特徴とする上記（１）ないし(３)のいずれかに記載の光合分波器。
（５）前記レンズが、前記スラブ光導波路のコア層と屈折率の異なる透明材料で形成されることを特徴とする上記（１）ないし(４)のいずれかに記載の光合分波器。
（６）前記レンズの曲率半径が、２０００μｍ以下であることを特徴とする上記（１）ないし(５)のいずれかに記載の光合分波器。
（７）前記レンズのレンズ径が、２００μｍ以下であることを特徴とする上記（１）ないし(６)のいずれかに記載の光合分波器。
（８）前記レンズの光軸方向の最も薄い箇所での厚みが、５００μｍ以下あることを特徴とする上記（１）ないし(７)のいずれかに記載の光合分波器。
（９）前記レンズが凹レンズであることを特徴とする上記（１）ないし(８)のいずれかに記載の光合分波器。
（１０）前記レンズならびに前記光導波路のコアおよび／またはクラッドの一部または全部がポリマーである上記（１）ないし(９)のいずれかに記載の光合分波器。
（１１）前記ポリマーがフッ素を含むポリイミド系樹脂である、前記(１０)に記載の光合分波器。
を提供するものである。

本発明の光合分波器を用いることにより、従来、回折格子と光導波路を組み合わせた光通信用分波器では不可能であった、入出力用光導波路がシングルモードであることと、広範囲なパスバンドの確保を同時に達成できるようになる。

本発明の光合分波器は、回折格子、入力用光導波路、出力用光導波路及び光を面内で広げるスラブ光導波路を基本構成とする光合分波器であって、波長変動による回折光の位置ずれを補正するレンズを前記スラブ光導波路に設けたことを特徴とする。ここで、回折光の位置ずれ補正はレンズの集光機能等によってなされる。

次に、添付した図面に基いて本願発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の光合分波器を、光分波器として使用するときの一実施態様を示す図である。図中の矢印は光分波器として使用したときの光路を示している。光導波路１は、入力用光導波路２と出力用光導波路３及びスラブ光導波路４によって構成されており、スラブ光導波路４の端には回折格子５が配置されている。ここで、光導波路１の支持基板にはガラスやＳｉ、あるいはポリマ樹脂基板等を用いる。光導波路１のコア及びクラッドにはＳｉＯ₂、あるいはＳｉＯ₂にＧｅ、Ｔｉ、Ｆなどの屈折率を制御する添加物を少なくとも１種類含んだもの、あるいはフッ素化ポリイミドやシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の屈折率を調整したポリマ材を用いることができる。

回折格子５は、多重化された信号光を所定の位置に分光するため、特定の周期及び形状を有しており、また、スラブ光導波路４と接する表面には光を高効率に反射させるため、ＡｕやＡｌ等の金属が被着される。合分波の効率を高めるため、回折格子５はブレーズ形状のチャープ回折格子とし、集光機能を併せ持っていることが好ましい。
波長多重光は、入力用光導波路２、次いでスラブ光導波路４を通って回折格子５に照射され、波長により異なる角度で分岐される。ある広がり角を持った波長λ１±Δλ、λ２±Δλ、・・・、λｎ±Δλの光は、スラブ光導波路４中の各レンズ６において、各波長に対応したシングルモードの出力用光導波路３に入光するように集光され、位置ずれを補正する。

ここでレンズ６は、スラブ光導波路に凹レンズ（レンズの屈折率がスラブ光導波路より小さい場合）、または凸レンズ（レンズの屈折率がスラブ光導波路より大きい場合）、またはフレネルレンズのような回折光学素子を設けることによって形成される。

スラブ光導波路にレンズを組み込む方法としては、例えば、ドライエッチングやウェットエッチング、あるいは切削加工によってスラブ光導波路の所望の位置に空隙を設け、ここに別途作製したレンズ部品を組み込んでもよいが、スラブ光導波路に設ける空隙の形状をレンズ形状とすることでも、同様な効果を有するレンズを作製できる。

この場合、入力用光導波路、出力用光導波路及びスラブ光導波路から構成される光導波路を作製後、フォトリソグラフィによりスラブ光導波路の所望の位置に上記レンズを形成するためのマスクパターンを形成し、その後、ドライエッチング、特にここでは異方性エッチングが可能な反応性イオンエッチングにより、スラブ光導波路の一部をレンズ形状に加工することができる。この方法によれば、部品数の削減が可能であるため、別途作製したレンズ部品を空隙に組み込む方法に比べ、より好ましい。

この場合、レンズ６は空気によっても形成されるが、スラブ光導波路４のコア層と屈折率が異なる透明材料、例えばＳｉＯ₂、あるいはＳｉＯ₂にＧｅ、Ｔｉ、Ｆなどの屈折率を制御する添加物を少なくとも１種類含んだもの、あるいはフッ素化ポリイミドやシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等で、除去された空隙を満たしてもよい。

スラブ光導波路を加工し、レンズを形成する場合、少なくとも光導波路のコア層が除去されていればよく、光導波路の下部クラッド層及び上部クラッド層の状態については限定されない。

レンズの曲率半径及びレンズ径（図６参照）は、回折格子の波長分解能や必要とするパスバンドによって異なるが、光合分波器の小型化の観点から、曲率半径は、好ましくは２０００μｍ以下、さらに好ましくは１５００μｍ以下、最も好ましくは１０００μｍ以下、またレンズ径は、好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下、最も好ましくは１００μｍ以下とすることが好ましい。

また、レンズ部においては膜厚方向の光の閉じ込めがないため、レンズの光軸方向の厚みは薄くすることがよく、最も薄い箇所での厚みは、好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下、最も好ましくは５μｍ以下である。

また、図１及び図２は反射型の回折格子を使用した一例であるが、透過型の回折格子を使用した場合においても本発明は効果がある。
さらに回折格子をスラブ光導波路端部に直接形成してもよい。

以上、光分波器として用いるときの説明を記述したが、本発明によれば、光合波器として用いるときも、図２に示すように、これとは逆の光路をたどることで実現できる。

本発明の光合分波器においては前記レンズならびに前記光導波路のコアおよび／またはクラッドの一部または全部がポリマーであることが好ましく、さらにポリマーはフッ素を含むポリイミド系樹脂であることが好ましい。

本発明の前記レンズならびに前記光導波路のコア、クラッド材料としてはガラスや半導体材料等の無機材料、樹脂等の有機材料など様々なものが挙げられるが、樹脂等のポリマーがドライエッチング等により短時間で加工しやすいため好ましい。なお、クラッドの全部若しくは一部として空気層を用いてもよい。このようなポリマーとしてはいずれのものも使用できるが、具体例としては、ポリイミド系樹脂（例、ポリイミド樹脂、ポリ（イミド・イソインドロキナゾリンジオンイミド）樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエステルイミド樹脂等）、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリキノリン系樹脂、ポリキノキサリン系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂、ポリベンゾチアゾール系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂、及びフォトブリーチング用樹脂（例、特開２００１−２９６４３８号公報記載のポリシラン、ニトロン化合物を有するシリコーン樹脂、ＤＭＡＰＮ｛（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルニトロン｝を含有するポリメタクリル酸メチル、ダイポリマー（dye polymer）、ニトロン化合物を含有するポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂、特開２０００−６６０５１号公報記載の加水分解性シラン化合物等）が挙げられる。上記樹脂はフッ素原子を有しているものであってもよい。ポリマーとして好ましいものとしては、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れることからポリイミド樹脂が挙げられ、その中でも透過率、屈折率特性からフッ素を含むポリイミド系樹脂が特に好ましい。

フッ素を含むポリイミド系樹脂としては、フッ素を含むポリイミド樹脂、フッ素を含むポリ（イミド・イソインドロキナゾリンジオンイミド）樹脂、フッ素を含むポリエーテルイミド樹脂、フッ素を含むポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。
上記フッ素を含むポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させることにより得られる。フッ素は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの両者に含まれていても良いし、いずれか一方にのみ含まれていてもよい。

また、上記フッ素を含まないポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で、フッ素を含まないテトラカルボン酸二無水物とフッ素を含まないジアミンを反応させることにより得られる。

フッ素を含む酸二無水物の例としては、（トリフルオロメチル）ピロメリット酸二無水物、ジ（トリフルオロメチル）ピロメリット酸二無水物、ジ（ヘプタフルオロプロピル）ピロメリット酸二無水物、ペンタフルオロエチルピロメリット酸二無水物、ビス｛３，５−ジ（トリフルオロメチル）フェノキシ｝ピロメリット酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニル二無水物、２，２′，５，５′−テトラキス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニル二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニルエーテル二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフェノン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ベンゼン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、２，２−ビス｛（４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ビフェニル二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ジフェニルエーテル二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル二無水物などが挙げられる。

フッ素を含むジアミンとしては、例えば、４−（１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−エイコサフルオロウンデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パ−フルオロ−１−ブタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−ヘプタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−オクタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−ペンタフルオロフェノキシ−１，３−ジアミノベンゼン、４−（２，３，５，６−テトラフルオロフェノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（４−フルオロフェノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロ−１−ヘキサノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロ−１−ドデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、２，５−ジアミノベンゾトリフルオライド、ビス（トリフルオロメチル）フェニレンジアミン、ジアミノテトラ（トリフルオロメチル）ベンゼン、ジアミノ（ペンタフルオロエチル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パーフルオロヘキシル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パーフルオロブチル）ベンゼン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、オクタフルオロベンジジン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス（アニリノ）ヘキサフルオロプロパン、１，４−ビス（アニリノ）オクタフルオロブタン、１，５−ビス（アニリノ）デカフルオロペンタン、１，７−ビス（アニリノ）テトラデカフルオロヘプタン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェフェニルエーテル、３，３′，５，５′−テトラキス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、４，４′−ジアミノ−ｐ−テルフェニル、１，４−ビス（ｐ−アミノフェニル）ベンゼン、ｐ−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（３−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（２−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）−３，５−ジメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）−３，５−ジトリフルオロメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロパン、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、４，４′−ビス（３−アミノ−５−トリフルオロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、ビス｛（トリフルオロメチル）アミノフェノキシ｝ビフェニル、ビス〔｛（トリフルオロメチル）アミノフェノキシ｝フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、ビス｛２−〔（アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロイソプロピル｝ベンゼンなどが挙げられる。

上記のテトラカルボン酸二無水物およびジアミンは二種以上を併用してもよい。ポリイミド系樹脂の前駆体溶液として、感光性を有するものを使用することもできる。

ポリイミド系樹脂前駆体溶液は、スピナあるいは印刷などによる方法により基板表面上に塗布され、最終温度２００〜４００℃で熱処理し硬化されてポリイミド系樹脂被膜とされる。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。

実施例１
図６は、波長１３１０±６．５ｎｍ、すなわち１３ｎｍ分の波長幅の光を０．３１度の広がり角で分光する回折格子５を用いたとき、この１３ｎｍ分の光を幅７μｍの入力または出力用光導波路（シングルモード）１２に結合させるために、スラブ光導波路４に形成するレンズ６の設計例である。

上記レンズを有する光合分波器の作製は、以下のようにして行った。
シリコン支持基板上に下部クラッド層となるフッ素化ポリイミド膜を形成し、この上部に下部クラッドより比屈折率差で０．４％屈折率の高いフッ素化ポリイミド膜を形成しコア層とした。次に、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングにより、コア層を所望の光導波路パターンに加工した。次いで、パターニングしたコア層を、下部クラッドと同じフッ素化ポリイミドで覆い，上部クラッド層を形成した。続いて、フォトリソグラフィによりスラブ光導波路の所望の位置にレンズ６を形成するためのマスクパターンを形成し、その後、反応性イオンエッチングによりスラブ光導波路の上部クラッド層及びコア層を上記レンズ６の形状に除去し、光合分波器を作製した。

シリコン支持基板の寸法は３インチ、厚みは１ｍｍであった。

図１において、ｎ＝４とし、レンズ６を５個有する光合分波器を得た。

図６において、（ａ）は全体の構成、（ｂ）はレンズ形状の図である。レンズの寸法は図６（ｂ）に記載のとおり、Ｒ（曲率半径）＝８５０μｍ、Ｄ（レンズ径）= １００μｍ、Ｔ（厚み）＝５μｍ、スラブ光導波路の屈折率＝１．５２９、レンズの屈折率＝１であった。
光合分波器の仕上がり寸法は縦６ｍｍ、横１３ｍｍ、厚み１ｍｍ（うち、光導波路層の厚み３０μｍ）であった。

本実施例の光合分波器は、パスバンドが１３ｎｍ、入力用及び出力用光導波路の伝搬モードはシングルモードであった。

比較例１
上記実施例と同様に、波長１３１０±６．５ｎｍ、すなわち１３ｎｍ分の波長幅の光を０．３１度の広がり角で分光する回折格子を用いたとき、レンズを用いないとすると、１３ｎｍ分の波長幅の光を結合させるために必要な光導波路幅は３７．５μｍであり、この光導波路はマルチモードにならざるを得なかった。

以上説明してきたように、上記（１）記載の発明によれば、波長間隔が数十ｎｍの波長分割多重通信に用いられる光合分波器おいて、スラブ光導波路にレンズ構造を設けることで、広範囲なパスバンドの確保し、かつ入力及び出力用光導波路をシングルモードとすることができる効果がある。
また、上記（２）（３）記載の発明によれば製造ばらつきが小さく、歩留まりの良い光合分波器を得ることができる。さらに、上記（４）記載の発明によれば、分波の際には分波比が安定する上、方向変換も可能となり、スプリッターの大規模化を小スペースで効率的に実現できる。
上記（５）〜（９）記載の発明によれば、出来上がった光合分波器の性能をも良好に実現できるものである。
上記（１０）または上記（１１）記載の発明によれば、短時間で加工し易く耐熱性に優れ、透過率・屈折率特性に優れた光合分波器が得られる。

本発明の光合分波器の一実施態様で、光分波器として使用する場合を示す図である。本発明の光合分波器の一実施態様で、光合波器として使用する場合を示す図である。ＣＷＤＭ通信用の光合分波器に要求される特性を示す図である。従来の光合分波器を、ＣＷＤＭ通信の光分波器に用いる場合の例を示す図である。従来の光合分波器を、ＣＷＤＭ通信の光合波器に用いる場合の例を示す図である。本発明におけるレンズの設計例を示す図で、（ａ）は全体の構成、（ｂ）はレンズ形状の図である。

符号の説明

１…光導波路
２、９、１１…入力用光導波路（シングルモード）
３、８…出力用光導波路（シングルモード）
４…スラブ光導波路
５…回折格子
６…レンズ
７、１０…出力用光導波路（マルチモード）
１２…入力または出力用光導波路（シングルモード）

Claims

回折格子、入力用光導波路、出力用光導波路及び光を面内で広げるスラブ光導波路を基本構成とする光合分波器であって、波長変動による回折光の位置ずれを補正するレンズを前記スラブ光導波路に設けたことを特徴とする光合分波器。
前記レンズが、前記スラブ光導波路の一部をレンズ形状に除去し形成されることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
前記レンズが、前記スラブ光導波路の一部に空隙を設け、該空隙にレンズ部品を具備し形成されることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
前記入力用光導波路及び出力用光導波路がシングルモード光導波路であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光合分波器。
前記レンズが、前記スラブ光導波路のコア層と屈折率の異なる透明材料で形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光合分波器。
前記レンズの曲率半径が２０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光合分波器。
前記レンズのレンズ径が２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光合分波器。
前記レンズの光軸方向の最も薄い箇所での厚みが５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光合分波器。
前記レンズが凹レンズであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光合分波器。
前記レンズならびに前記光導波路のコアおよび／またはクラッドの一部または全部がポリマーである請求項１〜請求項９のいずれかに記載の光合分波器。
前記ポリマーがフッ素を含むポリイミド系樹脂である、請求項１０に記載の光合分波器。