JP2006139240A - 光導波路を含む光システム及び光合分波器 - Google Patents

Abstract

【課題】 進行方向の漏れ光を低減させることが可能な光システムを提供する。
【解決手段】 本発明による光システム(1)は、光をマルチモードで伝搬可能なマルチモード光導波路(2)と、マルチモード光導波路(2)の光の進行方向(2a)における一方の側(2b)に接続された第１の光導波路(4)と、マルチモード光導波路(2)の光の進行方向(2a)における他方の側(2C)に接続された第２の光導波路(6)及び第３の光導波路(8)とを有する。第１の光導波路(2)から第２の光導波路(4)に光が伝搬されるときの第１の光導波路(2)から第３の光導波路(8)への漏れ光を低減させるために、第３の光導波路(8)のコア(16)は、マルチモード光導波路(2)のコア(16)と離間している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光導波路を含む光システム及び光合分波器に関し、更に詳細には、マルチモード光導波路を含む光システム及び光合分波器に関する。

近年、高速・大容量通信のための光波長多重（ＷＤＭ）通信システムの研究が盛んになっている。かかる光波長多重通信システムに使用される光システムの一例が、光合分波器として特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された光合分波器は、光をマルチモードで伝搬可能なマルチモード光導波路と、マルチモード光導波路の光の進行方向における一方の側に接続された第１の光導波路と、第１の光導波路からマルチモード光導波路に入射された光が伝搬されるように、マルチモード光導波路の光の進行方向における他方の側に接続された第２の光導波路と、マルチモード光導波路の他方の側に接続された第３の光導波路と、光の進行方向に対して交差するようにマルチモード光導波路に設置され、第１の波長の光を透過することにより第１の光導波路と第２の光導波路との間の光の伝搬を可能にし且つ第２の波長の光を反射することにより第２の光導波路と第３の光導波路との間の光の伝搬を可能にする光フィルタとを有している (特許文献１参照)。

特許文献１に開示された光合分波器では、第１の光導波路からマルチモード光導波路に入射された第１の波長の光は、光フィルタを透過して、第２の光導波路に伝搬される。詳細には、マルチモード光導波路に入射された光は、多モード光に分解されると共に、分解された光が相互に干渉し、それにより、光の強度分布に対応した干渉縞をマルチモード光導波路内に生じさせる。光がマルチモード光導波路内を伝搬するにつれて、光の強度分布の山の位置は、光の進行方向に対して横方向に移動する。第２の光導波路は、第１の光導波路から入射された光の強度分布の山の位置でマルチモード光導波路に接続されている。その結果、第１の光導波路から入射された光が第２の光導波路に伝搬される。同様に、第２の光導波路からマルチモード光導波路に入射された第２の波長の光は、光フィルタで反射して、第３の光導波路に伝搬される。

特開２００２−６１５５号公報

上述した従来の光合分波器において、第１の光導波路から第２の光導波路に光を伝搬させるとき、第３の光導波路における第１の光導波路からの光の強度が完全に零にならないので、第１の光導波路からの光が第３の光導波路に進行方向の漏れ光として僅かに漏れる。この進行方向の漏れ光は、クロストークや雑音の原因となるので、より高性能の光通信を行うために、かかる漏れ光を低減する要望がある。
また、上述した従来の光合分波器において、第２の光導波路から第３の光導波路に光を伝搬させるとき、第２の光導波路及びマルチモード光導波路から放射した光が、光フィルタで反射した反射戻り光として周囲（クラッド）から第２の光導波路に再結合し、即ち、僅かに入射する。また、第２の光導波路の経路が湾曲していると、第２の光導波路からその側方に放射された光が、再び第２の光導波路にその周囲（クラッド）から僅かに入射する。周囲（クラッド）から入射する光は、クロストークや雑音の原因となるので、より高性能の光通信を行うために、周囲（クラッド）から入射する光、特に、反射戻り光を低減する要望がある。

従って、本発明の第１の目的は、進行方向の漏れ光を低減させることが可能な光システム及び光合分波器を提供することにある。
更に、本発明の第２の目的は、周囲から入射する光、特に、反射戻り光を低減させることが可能な光システム及び光合分波器を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明による光システムは、光をマルチモードで伝搬可能なコアを有するマルチモード光導波路と、マルチモード光導波路の光の進行方向における一方の側に接続された第１の光入出力手段と、マルチモード光導波路の光の進行方向における他方の側に接続された第２の光入出力手段及び第３の光入出力手段と、を有し、第３の光入出力手段は、光を伝搬させるためのコアを有し、この第３の光入出力手段のコアは、マルチモード光導波路のコアと離間していることを特徴とする光システム。
このように構成された本発明の光システムでは、例えば、第１の光入出力手段からマルチモード光導波路に入射された光が第２の光入出力手段に伝搬されるとき、マルチモード光導波路のコアと第３の光入出力手段のコアとが離間しているので、従来の光システムにおいて第１の光入出力手段から第３の光入出力手段に漏れていた漏れ光が第３の光入出力手段に入射しにくくなる。その結果、光システムの進行方向の漏れ光を低減させることができる。また、偏波依存性も小さくすることができる。なお、光入出力手段は、光導波路及び光ファイバーを含む。

本発明の実施形態において、好ましくは、更に、光の進行方向に対して交差するようにマルチモード光導波路に光フィルタを設置するための光フィルタ設置手段を有する。
このように構成された光システムでは、例えば、第１の光入出力手段からマルチモード光導波路に入射された第１の波長の光を透過させる光フィルタを光フィルタ設置手段に設置すると、上述した進行方向の漏れ光を低減させることができる。
この実施形態において、好ましくは、光フィルタ設置手段は、光の進行方向に対して交差してマルチモード光導波路に設けられた溝である。

本発明の実施形態において、好ましくは、第３の光入出力手段は、コア及びクラッドを有する第３の光導波路であり、マルチモード光導波路のコアと第３の光入出力手段のコアとの間にクラッドが介在する。
このように構成された光システムでは、マルチモード光導波路と第３の光導波路とを一体に形成できるので、漏れ光を低減させた光システムを容易に形成することが可能である。

本発明の実施形態において、好ましくは、マルチモード光導波路のコアと第３の光入出力手段のコアとの間の距離が、１〜１０μｍである。
このように構成された光システムでは、例えば、第１の光入出力手段からマルチモード光導波路に入射された光が第２の光入出力手段に伝搬されるとき、第１の光入出力手段から入射される光の光強度に対する第３の光入出力手段に入射される光の光強度を−３５ｄＢ以下にすることができる。

本発明の実施形態において、好ましくは、第１、第２、及び第３の光入出力手段がシングルモード光導波路である。
また、本発明の実施形態において、第１の光入出力手段が光ファイバで、第２及び第３の光入出力手段がシングルモード光導波路である。

上記第１の目的に併せて上記第２の目的を達成するために、本発明の実施形態において、好ましくは、更に、第２の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置される光吸収手段を有する。
このように構成された光システムでは、例えば、光フィルタ設置手段に、第２の光入出力手段からの光を反射する光フィルタを設置し、第２の光入出力手段からマルチモード光導波路に光を入射すると、この光は光フィルタで反射した後に放射し、反射戻り光として第２の光入出力手段の周囲に向かう。しかしながら、反射戻り光は、第２の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置された光吸収手段によって吸収される。その結果、第２の光入出力手段に周囲から入射される光を低減させることができる。
また、例えば、第２の光入出力手段から側方に放射した後に第２の光入出力手段自体の周囲に戻ってくる光を吸収することにより、第２の光入出力手段に周囲から入射する光を低減させることができる。光吸収手段は、光導波路及び光ファイバーを含む。

また、上記第１の目的に併せて上記第２の目的を達成するために、本発明の実施形態において、好ましくは、更に、第３の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置される光吸収手段を有する。
このように構成された光システムでは、例えば、光フィルタ設置手段に、第１の光入出力手段からの光を透過する光フィルタを設置し、第１の光入出力手段からマルチモード光導波路に光を入射すると、この光は光フィルタを透過した後に放射し、第３の光入出力手段の周囲に向かう。しかしながら、光は、第３の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置された光吸収手段によって吸収される。マルチモード光導波路で放射する光も吸収する。その結果、第３の光入出力手段に周囲から入射する光を低減させることができる。
また、例えば、第３の光入出力手段から側方に放射した後に第３の光入出力手段自体の周囲に戻ってくる光を吸収することにより、第３の光入出力手段に周囲から入射する光を低減させることができる。光吸収手段は、光導波路及び光ファイバーを含む。

上記第１の目的を達成するために、本発明による光合分波器は、上述した光フィルタ設置手段を有する光システム実施形態において、光の進行方向に対して交差するように光フィルタ設置手段に設置された光フィルタを有する。
本発明の実施形態において、好ましくは、光フィルタは、第１の波長の光を透過することにより第１の光入出力手段から第２の光入出力手段への光の伝搬を可能にし、且つ第２の波長の光を反射することにより第２の光入出力手段から第３の光入出力手段への光の伝搬を可能にする。
また、本発明の実施形態において、更に好ましくは、光フィルタは、さらに第３の波長の光を透過することにより第２の光入出力手段から前記第１の光入出力手段への光の伝搬を可能にする。

また、上記第１の目的に併せて上記第２の目的を達成するために、本発明の実施形態において、好ましくは、更に、マルチモード光導波路及び第１〜３の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置された光吸収手段を有する。
このように構成された光合分波器では、光吸収手段が配置された第１〜３の光入出力手段の周囲に向かう光を、光吸収手段によって吸収し、それにより、光入出力手段の周囲から入射する光を低減することができる。また、マルチモード光導波路に入射した光が放射して第１〜３の光入出力手段の周囲に向かう光を、マルチモード光導波路に沿って配置された光吸収手段によって吸収し、それにより、光入出力手段に周囲から入射する光を低減することができる。

光吸収手段を有する実施形態において、好ましくは、光吸収手段が、第２の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置され、前記第２の光入出力手段から前記マルチモード光導波路に伝搬した光のうち、放射して前記第２の光入出力手段に再結合する光を吸収する。
また、光吸収手段を有する実施形態において、好ましくは、光吸収手段が、第３の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置され、第１の光入出力手段からマルチモード光導波路に伝搬した光のうち、放射して第３の光入出力手段に結合する光を吸収する。

また、光吸収手段を有する実施形態において、好ましくは、光吸収手段が光導波路である。
このように構成された光システムでは、マルチモード光導波路と第３の光導波路とを一体に形成できるので、漏れ光を低減させた光システムを容易に形成することが可能である。

本発明による光システム及び光合分波器により、進行方向の漏れ光を低減させることができる。
また、本発明による光システム及び光合分波器により、周囲から入射する光、特に、反射戻り光を低減させることができる。

以下、図面を参照して、本発明による光システムの実施形態を説明する。図１は、本発明による光システムの実施形態である３波ＷＤＭ用の光合分波器の平面断面図である。図２は、図１の光合分波器の線II−IIにおける断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明による光システムの実施形態である光合分波器１は、光をマルチモードで伝搬可能なマルチモード光導波路２と、マルチモード光導波路２の光の進行方向２ａにおける一方の側２ｂに接続された第１の光入出力手段４と、マルチモード光導波路２の光の進行方向２ａにおける他方の側２ｃに接続された第２の光入出力手段６及び第３の光入出力手段８と、光の進行方向２ａに対して交差するようにマルチモード光導波路２に設置された光フィルタ１０とを有している。第２の光入出力手段６は、第１の光入出力手段４からマルチモード光導波路２に入射された光が伝搬されるように配置されている。
本実施形態では、第１の光入出力手段４、第２の光入出力手段６、及び第３の光入出力手段８はそれぞれ、第１の光導波路４、第２の光導波路６、及び第３の光導波路８で形成され、いずれもシングルモードである。また、マルチモード光導波路２、第１の光導波路４、第２の光導波路６、及び第３の光導波路８は、一体に形成されている。図２に示すように、マルチモード光導波路２、第１の光導波路４、第２の光導波路６、及び第３の光導波路８は、一番下に配置された基板１２と、その上に積層された下部クラッド１４と、その上に積層された後に必要な部分だけ残されたコア１６と、このコア１６を覆うように積層された上部クラッド１８とを有している。基板１２は、例えば、Ｓｉで形成され、下部クラッド１４、コア１６、上部クラッド１８は、例えば、ポリマーで形成されている。

マルチモード光導波路２は、光フィルタ１０を取付けるために光の進行方向２ａに対して交差して設けられた光フィルター設置手段である溝２２を有している。本実施形態では、溝２２は、光の進行方向２ａ、即ち、中心軸線２ｄに対して垂直に設けられている。この溝２２により、マルチモード光導波路２は、一方の側２ｂに配置されたの第４の光導波路２４と、他方の側２ｃに配置された第５の光導波路２６とに分離されている。第４の光導波路２４及び第５の光導波路２６は、平面断面において矩形である。また、第４の光導波路２４及び第５の光導波路２６は、マルチモード光導波路２の中心軸線２ｄに対して対称に形成されている。第４の光導波路２４は、光フィルタ１０と反対側に端面２４ａを有し、第５の光導波路２６は、光フィルタ１０と反対側に端面２６ａを有している。第４の光導波路２４の横方向２ｅの幅Ｗ４は、第５の光導波路２６の横方向２ｅの幅Ｗ５と等しく形成されている。また、第４の光導波路２４の進行方向の長さＬ４は、第５の光導波路２６の進行方向の長さＬ５よりも長く形成されている。

第１の光導波路４のコア１６は、マルチモード光導波路２（第４の光導波路２４）の端面２４ａから進行方向２ａに真直ぐに延びている。端面２４ａにおいて、第１の光導波路４のコア１６とマルチモード光導波路２のコア１６とは直接結合している。本実施形態では、第１の光導波路４とマルチモード光導波路２とが一体に形成されているので、両者のコア１６の間に継ぎ目がない。

第２の光導波路６のコア１６は、マルチモード光導波路２(第５の光導波路２６)の端面２６ａから延び、中心軸線２ｄから横方向２ｅに遠ざかるように湾曲した経路を有している。端面２６ａにおいて、第２の光導波路６のコア１６とマルチモード光導波路２のコア１６とは直接結合している。本実施形態では、第２の光導波路６とマルチモード光導波路２とが一体に形成されているので、両者のコア１６の間に継ぎ目がない。

第３の光導波路８のコア１６は、マルチモード光導波路２(第５の光導波路２６)の端面２６ａから離れた箇所から延び、中心軸線２ｄから横方向２ｅに第２の光導波路６と逆向きに遠ざかるように湾曲した経路を有している。第３の光導波路８のコア１６とマルチモード光導波路２のコア１６とは距離Ｄ３だけ離間している。第３の光導波路８のコア１６とマルチモード光導波路２のコア１６との間には、上部クラッド１８が介在している。

光フィルタ１０は、第１の波長の光を透過することにより第１の光導波路４と第２の光導波路６との間の光の伝搬を可能にし、第２の波長の光を反射することにより第２の光導波路６と第３の光導波路８との間の光の伝搬を可能にする。従って、光フィルタ１０は、第２の波長の光に対して反射体として機能する。光フィルタ１０は、本実施形態では、ローパスフィルタ即ちショートパスフィルタであり、例えば、入射角０度の光に対して、波長１．３１μｍ及び１．４９μｍの光を透過し、波長１．５５μｍの光を反射する。光フィルタ１０は、好ましくは、誘電体多層膜光フィルタである。光フィルタの厚さは、例えば、２５μｍである。

光合分波器１は、更に、第２の光導波路６自体又はマルチモード光導波路２等から第２の光導波路６に周囲（クラッド）から入射してくる光を吸収するために、第２の光導波路６の少なくとも一部分に沿って配置された光吸収手段３０、３２を有している。本実施形態では、光吸収手段３０，３２は、吸収用光導波路３０、３２で形成されている。
光合分波器１は、更に、マルチモード光導波路２等から第３の光導波路６に周囲（クラッド）から入射してくる光を吸収するために、第３の光導波路８の少なくとも一部分に沿って配置された光吸収手段３４を有している。本実施形態では、光吸収手段３４は、吸収用光導波路３４で形成されている。
吸収用光導波路３０、３２、３４は、マルチモード光導波路２、第１の光導波路４、第２の光導波路６、及び第３の光導波路８と一体に形成されているので、それらと同様に、基板１２と、その上に積層された下部クラッド１４と、その上に積層された後に必要な部分だけ残されたコア１６と、このコア１６を覆うように積層された上部クラッド１８とを有している。

吸収用光導波路３０、３２のコア１６は、第２の光導波路６に沿って且つそれと間隔をおいて延びている。吸収用光導波路３０は、第２の光導波路６に対して第３の光導波路８と反対側に配置され、吸収用光導波路３２は、第２の光導波路６に対して第３の光導波路８と同じ側に配置されている。吸収用光導波路３０、３２は、横方向２ｅの幅Ｗｇを有している。また、吸収用光導波路３０、３２と第２の光導波路６との間に間隔Ｄｇが設けられている。
また、吸収用光導波路３４のコア１６は、第３の光導波路６に沿って且つそれと間隔をおいて延びている。吸収用光導波路３４は、第３光導波路８に対して第２の光導波路６と反対側に配置されている。吸収用光導波路３４は、横方向２ｅの幅Ｗｇを有している。また、吸収用光導波路３４と第２の光導波路６との間に間隔Ｄｇが設けられている。
吸収用光導波路３０、３４のコア１６のマルチモード光導波路２（第５の光導波路２６）側の端部３０ａ、３４ａは、マルチモード光導波路２６のコア１６の近くまで延びていても良いし、更に、マルチモード光導波路２の側方まで延びていても良い。また、吸収用光導波路３２のコア１６のマルチモード光導波路２（第５の光導波路２６）側の端部３２ａは、マルチモード光導波路２６のコア１６のできるだけ近くまで延びていることが好ましい。端部３０ａ、３２ａ、３４ａは、マルチモード光導波路２６のコアとは結合していないで閉じている。吸収用光導波路３０、３２、３４のコア１６の反対側の端部３０ｂ、３２ｂ、３４ｂも、他の光導波路のコアと結合していないで閉じている。

次に、上述した本発明による光システムの実施形態である光合分波器の製造方法の一例を説明する。
先ず、Ｓｉ基板１２を準備し、その上面にＳｉＯ₂の膜を形成する。次に、クラッド用ポリマーをスピン塗布すること等により下部クラッド１４の層を形成する。引続いて、下部クラッド１４の上に、コア用ポリマーをスピン塗布すること等によりコア１６の層を形成する。
次いで、フォトリソグラフィ、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのプロセス加工等により、コア１６の層のうち、第１〜第５の光導波路４、６、８、２４、２６及び吸収用光導波路３０、３２、３４のコア１６を残すように、その他の部分を除去する。次いで、クラッド用ポリマーをスピン塗布すること等により、コア１６を覆うように上部クラッド１８の層を形成する。
次いで、ダイシング加工等により、溝２２を形成した後、溝２２に光フィルタ１０を設置する。

ここに説明したように、第１〜第５の光導波路４、６、８、２４、２６及び吸収用光導波路３０、３２、３４を一連の工程で同時に形成することが可能である。従って、第３の光導波路８のコアとマルチモード導波路２（第５の光導波路２６）のコアの間隔をおくために、従来の光合分波器に対する追加の工程を必要としない。同様に、吸収用光導波路３０、３２、３４を形成するために、従来の光合分波器に対する追加のプロセスを必要としない。その結果、本発明の実施形態である光合分波器を容易に形成することができる。

次に、本発明による光システムの実施形態である３波ＷＤＭ用の光合分波器の動作を説明する。
先ず、第１の光導波路４（Ｏポート）から第２の光導波路６（Ｃポート）に第１の波長１．３１μｍの光を伝搬させる場合を説明する。第１の光導波路４からマルチモード光導波路２（第４の光導波路２４）に入射された第１の波長１．３１μｍの光は、フィルタ１０を透過して、第５の光導波路２６を通して第２の光導波路６に伝搬される。詳細には、マルチモード光導波路２に入射された光は、多モード光に分解されると共に、分解された光が相互に干渉し、それにより、光の強度分布に対応した干渉縞をマルチモード光導波路２内に生じさせる。光がマルチモード光導波路２内を進行方向２ａに伝搬するにつれて、光の強度分布の山の位置は、光の進行方向２ａに対して横方向に移動する。第２の光導波路６は、第１の光導波路４から入射された光の強度分布の山の位置でマルチモード光導波路２（第５の光導波路２６）に接続されている。その結果、第１の光導波路４から入射された光が第２の光導波路６に伝搬される。

第３の光導波路８がマルチモード光導波路２（第５の光導波路２６）に接続されている位置は、第１の光導波路４からの光の強度分布の山からずれているけれども、かかる位置における光の強度は完全には零にならない。そのため、第１の光導波路４からの光は、漏れ光として第３の光導波路８に僅かに漏れる。しかしながら、マルチモード光導波路２のコア１６と第３の光導波路８のコア１６とが離間しているので、マルチモード光導波路２から第３の光導波路８への漏れ光の損失が、従来の光合分波器よりも大きくなる。即ち、マルチモード光導波路２から第３の光導波路８に光が漏れ難くなっている。それにより、第１の光導波路４から第３の光導波路８への進行方向の漏れ光が低減される。
また、マルチモード光導波路２から放射して第３の光導波路８の周囲（クラッド）に向かう光は、第３の光導波路８に到達する前に、吸収用光導波路３４によって吸収される。即ち、吸収用光導波路３４のコア１６内に入射した光は、そのコア１６内に留まる。その結果、第３の光導波路８に周囲（クラッド）から入射する光が低減される。

次に、第２の光導波路６（Ｃポート）から第３の光導波路８（Ｖポート）に第２の波長１．５５μｍの光を伝搬させる場合を説明する。第２の光導波路６からマルチモード光導波路２（第５の光導波路２６）に入射された第２の波長１．５５μｍの光は、フィルタ１０で反射して、マルチモード光導波路２を通して第３の光導波路８に伝搬される。詳細には、マルチモード光導波路２に入射された光は、多モード光に分解されると共に、分解された光が相互に干渉し、それにより、光の強度分布に対応した干渉縞をマルチモード光導波路２内に生じさせる。光がマルチモード光導波路２内を進行方向２ａに伝搬するにつれて、光の強度分布の山の位置は、光の進行方向２ａに対して横方向に移動する。第３の光導波路８は、第２の光導波路６から入射された光の強度分布の山の位置でマルチモード光導波路２（第５の光導波路２６）に接続されている。その結果、第２の光導波路６から入射された光が第３の光導波路８に伝搬される。なお、マルチモード光導波路２のコア１６と第３の光導波路８のコアとが離間しているため、第２の光導波路６から第３の光導波路８に伝搬される光に損失が生じるが、第３の光導波路８に伝搬される光の強度が大きいので、かかる損失は、実用上無視でき、問題とならない。

また、第２の光導波路６からマルチモード光導波路２（第５の光導波路２６）に入射された光は、光フィルタ１０で反射した後に放射し、マルチモード光導波路２及び第２の光導波路６の上部クラッド１８を通って、反射戻り光として第２の光導波路６の周囲（クラッド）に向かう。しかしながら、反射戻り光は、第２の光導波路６に到達する前に、吸収用光導波路３０、３２によって吸収される。即ち、吸収用光導波路３０、３２のコア１６内に入射した光は、そのコア１６内に留まる。その結果、第２の光導波路６に周囲（クラッド）から入射する光（反射戻り光）が低減される。

また、第２の光導波路６が湾曲した経路を有しているため、第２の光導波路６から放射した光が第２の光導波路６自体の周囲（クラッド）に向かって僅かに戻ってくる。しかしながら、戻ってくる光は、第２の光導波路６に到達する前に、吸収用光導波路３０、３２によって吸収される。即ち、吸収用光導波路３２のコア１６内に入射した光は、そのコア１６内に留まる。その結果、第２の光導波路６に周囲（クラッド）から入射する光が低減される。

第２の光導波路６（Ｃポート）から第１の光導波路４（Ｏポート）に第３の波長１．４９μｍの光を伝搬させる場合は、光の進行方向が逆向きになること以外、第１の光導波路４（Ｏポート）から第２の光導波路６（Ｃポート）に第１の波長１．３１μｍの光を伝搬させる場合と同様である。

上述したように、第２の光導波路６及び第３の光導波路８に周囲（クラッド）から入射する光を低減することにより、クロストークや雑音を低減することができる。

次に、実験例を説明する。
図３は、上述した光合分波器１のすべての吸収用光導波路３０、３２、３４を省略した場合の、第１の光導波路４の光強度に対する第３の光導波路８の光強度（Ｖポートの損失）を示す図である。デシベル値が小さいほど、即ち、デシベル値の絶対値が大きいほど、第１の光導波路４から第３の光導波路８への光の損失が大きくなり、漏れ光が低減される。実験例では、第４の光導波路２４の長さＬ４を４４０μｍ、幅Ｗ４を１８．３μｍ、第５の光導波路２６の長さＬ５を２７５μｍ、幅Ｗ５を１８．２μｍとした。図３から分かるように、距離Ｄ３を０μｍから増やしていくにつれて、漏れ光が低減されるが、ある値を過ぎると、逆に漏れ光が増大することが分かった。従来の光合分波器、即ち、距離Ｄ３が０のときの損失は約−３４ｄＢであった。第３の光導波路８の光強度を−３５ｄＢ以下にするには、距離Ｄ３の範囲は１〜１０μｍであり、−３６ｄＢ以下にするには、２〜８μｍであり、−３７ｄＢ以下にするには、４〜７μｍであり、距離Ｄ３が約５μｍのとき、−３８ｄＢになることが分かった。損失の改善は、数値の差では約１〜４ｄＢであるが、現在の光合分波器の許容基準値が一般に−３５〜−３８ｄＢ、更に好ましくは、−３７ｄＢ以下であるので、この差は実用的に大きな意義がある。

図４は、上述した光合分波器１のすべての吸収用光導波路３０、３２、３４を省略した場合と、吸収用光導波路３４だけを省略し、即ち、吸収用光導波路３０、３２を残した場合とを比較した、第２の光導波路６から出力された光強度に対する第２の光導波路６への反射戻り光の光強度（Ｃポートの損失）を示す図である。横軸は、第５の光導波路２６の長さＬ５である。実験例では、第５の光導波路２６の幅Ｗ５を１８．２μｍ、距離Ｄ３を５μｍとした。図４から分かるように、第２の光導波路６への反射戻り光が吸収用光導波路３０、３２を設けることによって低減された。

表１は、上述した光合分波器１の吸収用光導波路３４だけを省略し、即ち、吸収用光導波路３０、３２を残した場合において、第１〜第３の光導波路にそれぞれ光ファイバーを結合させた光システムの光特性評価を示す実験例である。光特性評価は、第１の光入出力手段（第１の光導波路４及びそれに結合された光ファイバー）から波長１．３１μｍの光を入射し、第２の光入出力手段（第２の光導波路６及びそれに結合された光ファイバー）から波長１．４９μｍ及び波長１．５５μｍの光を入射させたときの、各波長の光の挿入損失及びクロストークにより行った。具体的には、波長１．３１μｍの光の挿入損失は、第１の光入出力手段から入射した光強度に対する第２の光入出力手段に出力された光強度であり、そのクロストーク（Ｖポートの損失）は、第１の光入出力手段４から入射した光強度に対する第３の光入出力手段（第３の光導波路８及びそれに結合された光ファイバー）に出力された光強度である。また、波長１．４９μｍの光の挿入損失は、第２の光入出力手段から入射した光強度に対する第１の光入出力手段に出力された光強度であり、そのクロストークは、第２の光入出力手段から入射した光強度に対する第３の光入出力手段に出力された光強度である。また、波長１．５５μｍの光の挿入損失は、第２の光入出力手段から入射した光強度に対する第３の光入出力手段に出力された光強度であり、そのクロストークは、第２の光入出力手段から入射した光強度に対する第１の光入出力手段に出力された光強度である。挿入損失は、デシベル値が大きいほど、即ち、デシベル値の絶対値が小さいほど好ましく、クロストークは、デシベル値が小さいほど、即ち、デシベル値の絶対値が大きいほど好ましい。実験例では、第４の光導波路２４の長さＬ４を４４０μｍ、幅Ｗ４を１８．３μｍ、第５の光導波路２６の長さＬ５を２７５μｍ、幅Ｗ５を１８．２μｍとした。なお、光ファイバーと光導波路４、６、８との結合即ち光ファイバーの実装は、光ファイバーを載せたときに光ファイバーと光導波路４，６，８とが整列するように構成されたＶ字形断面の溝をＳｉ基板１２に異方性エッチングにより予め加工しておき、光導波路の形成後、光ファイバーを溝に載せて接着するパッシブ実装により行った。

図５は、表１の結果を得た光システムの信頼性試験の結果を示す図である。光合分波器１を８５℃、８５％ＲＨの環境に投入し、累積投入時間２０００時間になるまで、５００時間ごとに波長１．３１μｍの挿入損失を測定した。累積投入時間２０００時間の間の挿入損失変動が０．２ｄＢ以下の良好な結果であった。

次に、上述した光合分波器１のすべての吸収用光導波路３０、３２、３４を省略した場合と、吸収用光導波路３０、３２を省略し、即ち、吸収用光導波路３４だけを残した場合とを比較した、第１の光導波路４の光強度に対する第３の光導波路８の光強度の実験例を説明する。実験例では、第４の光導波路２４の長さＬ４を４４５μｍ、幅Ｗ４を１８．２μｍ、第５の光導波路２６の長さＬ５を２７４μｍ、幅Ｗ５を１８．２μｍ、距離Ｄ３を４μｍとした。吸収用光導波路３４だけを残した場合の第３の光導波路８の光強度は、すべての吸収用光導波路３０、３２、３４を省略した場合の第３の光導波路８の光強度よりも約０．４ｄＢ低減した。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
上記実施形態では、光システムが光合分波器であるとして説明したが、それに限らず、第１の光入出力手段４から第２の光入出力手段６に光が伝搬され、第３の光入出力手段８に光が漏れるものであれば、光合分波器でなくても良い。従って、上記実施形態では、光フィルタ１０を有していたけれども、光フィルタ１０及びその設置溝２２を省略し且つ第４の光導波路２４及び第５の光導波路２６が一体になっていていても良い。また、光フィルタ１０を省略し、設置溝２２だけが設けられていても良い。

上記実施形態では、第１の光入出力手段４、第２の光入出力手段６、第３の光入出力手段８、及び吸収用光導波路３０、３２、３４は、光導波路であったが、任意の光導波路が光ファイバーで構成されていても良い。

また、上記実施形態では、吸収用光導波路３０、３２が第２の光導波路６の両側に配置されていたけれども、周囲（クラッド）からの光（反射戻り光）を低減することができれば、一方を省略しても良い。更に、周囲からの光の影響を無視することができれば、両方を省略しても良い。また、製造工程の追加が許されるならば、第２の光導波路６の上、下等の横方向２ｅ以外に部分に更なる吸収用光導波路を設けても良い。
また、上記実施形態では、光導波路からその光導波路自体に入射する光がある場合、及び、マルチモード光導波路から光導波路の周囲（クラッド）な光が向かう場合について、吸収用光導波路３０、３２、３４を説明したが、１つの導波路から他の導波路の周囲に向かう光を吸収するために吸収用光導波路を用いても良い。例えば、湾曲した経路を有する第３の光導波路８から放射されて第２の光導波路６に向かう光を、第３の光導波路に沿って設けられた吸収用光導波路で吸収しても良い。本実施形態では、吸収用光導波路３２がその機能を果たしている。
また、第１〜第３の光導波路の周囲（クラッド）から入射する光を低減するために、マルチモード光導波路２の少なくとも一部分に光吸収手段、例えば、吸収用光導波路を設けても良い。

上記実施形態では、第１の光導波路から第２の光導波路への光の伝搬及び第２の光導波路から第３の光導波路への光の伝搬を説明したけれども、これに加えて、第３の波長（１．４９μｍ）の光を第２の光導波路から第１の光導波路に伝搬させても良い。また、第１〜第３の波長の進行方向を逆にしても良い。
また、上記実施形態では、ショートパス光フィルタ（ＳＰＦ）を採用したけれども、ハイパス光フィルタ即ちロングパス光フィルタ（ＬＰＦ）を採用し、例えば、入射角０度の光に対して、波長１．３１μｍ及び１．４９μｍの光を反射し、波長１．５５μｍの光を透過させても良い。その場合、波長１．５５μｍの光を第１の光導波路４と第２の導波路６との間で伝搬させ、波長１．３１μｍ及び１．４９μｍの光を第２の導波路６と第３の導波路８との間で伝搬させるのが良い。

上記実施形態における第４の光導波路２４と第５の光導波路２６の長さ等は、伝搬される光の波長等によって任意に定められるので、第４の光導波路２４と第５の光導波路２６の幅及び長さが同じであっても良い。
また、光フィルタ設置手段は、溝２２に限らず、第４の光導波路２４と第５の光導波路２６を分離して形成したマルチモード光導波路２であっても良い。この場合、光フィルタ１０を光合分波器として作用させるように第４の光導波路２４と第５の光導波路２６との間に挟んで、これらを接合すれば良い。

上記実施形態では、第１の光導波路４は、マルチモード光導波路２（第４の光導波路２４）の端面２４ａから進行方向２ａに真直ぐに延びていたが、第１の光導波路４は、円弧、ｓｉｎｅ特殊関数等の曲線の経路を有していても良いし、進行方向２ａに対して斜めに延びる経路を有していても良い。

本発明の実施形態である光合分波器の平面断面図である。 本発明の実施形態である光合分波器の図１の線II−IIにおける断面図である。 第１の光導波路の光強度に対する第３の光導波路の光強度を示す図である。 第２の光導波路から出力された光強度に対する第２の光導波路への反射戻り光の光強度を示す図である。 本発明の実施形態である光合分波器の信頼性試験の結果を示す図である。

符号の説明

１ 光合分波器
２ マルチモード光導波路
２ｂ 一方の側
２ｃ 他方の側
４ 第１の光導波路
６ 第２の光導波路
８ 第３の光導波路
１０ 光フィルタ
１４ 下部クラッド
１６ コア
１８ 上部クラッド
２２ 溝
３０ 吸収用光導波路
３２ 吸収用光導波路
３４ 吸収用光導波路
Ｄ３ 距離

Claims (16)

1. 光をマルチモードで伝搬可能なコアを有するマルチモード光導波路と、
   前記マルチモード光導波路の光の進行方向における一方の側に接続された第１の光入出力手段と、
   前記マルチモード光導波路の光の進行方向における他方の側に接続された第２の光入出力手段及び第３の光入出力手段と、を有し、
   前記第３の光入出力手段は、光を伝搬させるためのコアを有し、この第３の光入出力手段のコアは、前記マルチモード光導波路のコアと離間していることを特徴とする光システム。
2. 更に、光の進行方向に対して交差するように前記マルチモード光導波路に光フィルタを設置するための光フィルタ設置手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光システム。
3. 前記光フィルタ設置手段は、光の進行方向に対して交差して前記マルチモード光導波路に設けられた溝であることを特徴とする請求項２に記載の光システム。
4. 前記第３の光入出力手段は、コア及びクラッドを有する第３の光導波路であり、前記マルチモード光導波路のコアと前記第３の光入出力手段のコアとの間にクラッドが介在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光システム。
5. 前記マルチモード光導波路のコアと前記第３の光入出力手段のコアとの間の距離が、１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光システム。
6. 前記第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光システム。
7. 前記第１の光入出力手段が光ファイバで、第２及び第３の光入出力手段がシングルモード光導波路である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光システム。
8. 更に、前記第２の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置される光吸収手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光システム。
9. 更に、前記第３の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置される光吸収手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光システム。
10. 請求項２〜７のいずれか１項に記載の光システムにおいて、光の進行方向に対して交差するように前記光フィルタ設置手段に設置された光フィルタを有することを特徴とする光合分波器。
11. 前記光フィルタは、第１の波長の光を透過することにより前記第１の光入出力手段から前記第２の光入出力手段への光の伝搬を可能にし、且つ第２の波長の光を反射することにより前記第２の光入出力手段から前記第３の光入出力手段への光の伝搬を可能にすることを特徴とする請求項１０に記載の光合分波器。
12. 前記光フィルタは、さらに第３の波長の光を透過することにより前記第２の光入出力手段から前記第１の光入出力手段への光の伝搬を可能にすることを特徴とする請求項１１に記載の光合分波器。
13. 更に、前記マルチモード光導波路及び前記第１〜３の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置された光吸収手段を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の光合分波器。
14. 前記光吸収手段が、前記第２の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置され、前記第２の光入出力手段から前記マルチモード光導波路に伝搬した光のうち、放射して前記第２の光入出力手段に再結合する光を吸収することを特徴とする請求項１３に記載の光合分波器。
15. 前記光吸収手段が、前記第３の光入出力手段の少なくとも一部分に沿って配置され、前記第１の光入出力手段から前記マルチモード光導波路に伝搬した光のうち、放射して前記第３の光入出力手段に結合する光を吸収することを特徴とする請求項１３に記載の光合分波器。
16. 前記光吸収手段が、光導波路である請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の光合分波器。

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