JP2006292917A - 光導波回路デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】設置が容易であり、発信端から発信される信号光を低損失で、しかも低コストで分岐、配信することができる光導波回路デバイスを提供することにある。
【解決手段】本発明の光導波回路デバイス３０は、１×８スプリッタを有する前段の光導波路チップ１２ａと、ＷＤＭフィルタを有する後段の光導波路チップ１２ｂとを直接接続させるものである。両光導波路チップ１２ａ、１２ｂを接続させるには、前段の光導波路チップ１２ａの出射端面と後段の光導波路チップ１２ｂの入射端面とを接着材により接着させる。両者を接着させる事により、前段の光導波路チップ１２ａの出射ポート１８ｂと後段の光導波路チップ１２ｂの入射ポート２０ａとを光学的に接続する構造となっている。
【選択図】図６

Description

本発明は、通信や映像等の信号光を伝送する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（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）を導入するために、局内に設置された１つのＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）を多数のユーザーで共用する線路システム（ＰＤＳ；Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔａｒ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）。

なお、この線路システムとしては、Ｅ−ＰＯＮ（１００Ｍｂｐｓのシェアードタイプ）またはＩＴＵ−Ｔ標準であるＢ−ＰＯＮを利用したアクセス通信サービスが提供されてきた。

図８は、上述した線路システムの概略構成図を示すものである。以下、図８を参照して、通信信号光と、通信信号光とは異なる波長を有する映像信号光とを重畳させて伝送させる従来の線路システム１１０の一例を説明する（特許文献２）。

図８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（ＩＰ信号用ＯＮＵ１１８ｂ、映像信号用ＯＮＵ１１８ｃ）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。

図８に示す線路システム１１０では、通信信号光発信用ＯＬＴ１１２（１．３１μｍ帯、１．４９μｍ帯）及び映像信号光発信用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、波長分波フィルタ１１８ａにより、通信信号光と映像信号光とに分岐され、それぞれ通信信号光用ＯＮＵ１１８ｂと、映像信号光用ＯＮＵ１１８ｃに入力される。

上述のような線路システムでは、映像（放送）信号光と通信（インターネット等）信号光とを分波するために、加入者の宅内に波長分波フィルタを配置させる必要がある。なお、映像（放送）サービスのみ利用したい場合や、インターネット（通信）サービスのみ利用したい場合、前者では１.４９μm帯のカットフィルタを配置させ、後者では１.５５μm帯のカットフィルタを配置させる。

特開平８−２３４０２８号公報 特開平６−３５５５号公報

しかしながら、従来の線路システムでは、宅内設備であるＷＤＭフィルタ、１.４９μm帯カットフィルタ、１.５５μm帯カットフィルタ等のフィルタの設置形態が、加入者（受信端）の解約及び契約などにより変化する。このため、フィルタを交換する必要があり、コスト高に繋がるという問題があった。また、フィルタの交換を不要とする構造にするためには、フィルタを映像信号用ＯＮＵに内蔵させるのではなく、加入者宅の受信端の前段に配置された光接続箱に内蔵させ、映像信号用ＯＮＵでＲＦモジュール（ＴＶ側インタフェース）が分離できる構造にする必要がある。この構造は、システム自体が複雑化するだけでなく、部品点数が多くなり、やはりコスト高に繋がるという問題があった。

さらに、前述した光接続箱（柱上のクロージャーボックス）内にフィルタを設置させることにより、交換等は不要となるが、多数のフィルタを配置させなければならない。例えば、信号光分岐用のスプリッタが１×８とすれば、分岐後の８回線分のフィルタが必要となり、やはりコスト高となってしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設置が容易であり、発信端から発信される信号光を低損失で、しかも低コストで分岐、配信することができる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、請求項１にかかる光導波回路デバイスでは、基板上に平面光波回路が形成され、前記平面光波回路の端部には入射ポートおよび出射ポートが形成された光導波路チップが少なくとも二つ以上設置され、各光導波路チップ同士は、前段の出射ポートと後段の入射ポートが直接接続されている。

また、請求項２にかかる光導波回路デバイスでは、基板上に平面光波回路が形成され、前記平面光波回路の端部には入射ポートおよび出射ポートが形成された光導波路チップが少なくとも二つ以上設置され、少なくとも一つの光導波路チップには平面光波回路としてｍ×ｎの光スプリッタが形成され、それ以外の少なくとも一つの光導波路チップには平面光波回路として波長フィルタが形成され、各光導波路チップ同士は、前段の出射ポートと後段の入射ポートが光学的に接続されている。

また、請求項３にかかる光導波回路デバイスでは、上記の発明において、隣合う光導波路チップの基板は異なる材料で形成され、前記基板の材料は石英もしくはシリコンである。

また、請求項４にかかる光導波回路デバイスでは、上記の発明において、光導波路チップ同士は、前段の出射ポートを有する出射端面と後段の入射ポートを有する入射端面とが紫外線硬化型樹脂により接着されている。

また、請求項５にかかる光導波回路デバイスでは、上記の発明において、前記光スプリッタは１×８構成の平面光波回路が形成され、前記波長フィルタはスルーポートが１．３１μｍ帯および１．４９μｍ帯を透過させ、１．５５μｍ帯を遮断させ、クロスポートが１．３１μｍ帯および１．４９μｍ帯を遮断させ、１．５５μｍ帯を透過させる平面光波回路が形成される。

本発明にかかる光導波回路デバイスは、受信端に設置するフィルタとして、フィルタ機能を有する光導波路チップを設置させたので、図８に示す従来のように、受信端の数だけフィルタ（図８では波長分波フィルタ１１８ａ）を配置させる必要がない。このため、部品点数が少なくなり、低コストとなる。

また、本発明の光導波回路デバイスは、複数の光導波路チップが設置され、各光導波路チップは、前段の出射ポートと後段の入射ポートが直接接続されているので、光ファイバを融着させて光導波路チップ同志を接続させる必要がなく、融着箇所を減らすことが可能となる。このため、融着部で発生していた挿入損失を低減させることができる。

さらに、各光導波路チップを接続するために使用していた光ファイバと、光導波路チップからの出射用ＧＶおよび入射用ＧＶが不要となり、低コストとなるだけでなく、配線のための工数も必要なくなる。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の光導波回路デバイスが設置される線路システムについて説明する。

現在、これまでの線路システム（ＰＤＳ方式）で一般的に利用されていたＥ−ＰＯＮシステムから、１Ｇｂｐｓを最大３２加入者で共用するＧＥ−ＰＯＮシステムが採用されてきている。このＧＥ−ＰＯＮシステムには、ＩＰ電話（０ＡＢ〜Ｊ番号サービス）、ＩＰ映像（４ｔｈ ＭＥＤＩＡ）、ＩＰ通信（インターネットサービス）のトリプルプレーサービスを、大容量ネットワークでカバーする狙いがある。今後、ＰＤＳ方式では、ＧＥ−ＰＯＮシステムが主流となりつつあり、光スプリッタによりトポロジーを工夫し初期投資を抑えながらアクセス通信サービスを開始し、その伝送路上にＩＰ電話、ＩＰ映像、ＩＰ通信のトリプルプレーサービスを実現するという流れにある。図１は、前述したＧＥ−ＰＯＮシステムの３波多重型の構成図を示すものである。

（実施形態１）
次に、図１に示されたＧＥ−ＰＯＮシステムで使用される光導波回路デバイス１０の実施形態１について図２を参照して説明する。なお、図２に示す光導波回路デバイス１０は、二つの光導波路チップ１２ａ、１２ｂが光ファイバ１４を介して接続されたものである。前段の光導波路チップ１２ａは平面光波回路１６ａとして１×８のスプリッタが形成され、後段の光導波路チップ１２ｂは平面光波回路１６ｂとしてＷＤＭフィルタが形成されている。

まず、１×８のスプリッタを有する前段の光導波路チップ１２ａについて説明する。この光導波路チップ１２ａは、最初に火炎加水分解堆積法を用いて石英基板上に、石英系ガラスのコア膜を形成する。この際、比屈折率差Δ=０．４％、膜厚７．０μｍに設計した。続いて、１×８スプリッタの描かれたフォトマスクを介してフォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング法にてコアに平面光波回路１６ａのパターンを転写させる。その後、再度火炎加水分解堆積法を用いて石英系ガラスのオーバークラッド膜を形成し、１×８スプリッタを有する光導波路チップ１２ａを作製した。なお、図３は、この光導波路チップ１２ａの挿入損失の波長特性を示すものである。

次に、ＷＤＭフィルタを有する後段の光導波路チップ１２ｂについて説明する。この光導波路チップ１２ｂは、まず火炎加水分解堆積法を用いてシリコン基板上に、石英系ガラスのコア膜及びアンダークラッド膜を形成する。この際、比屈折率差Δ=０．８％、膜厚６．５μｍに設計した。続いて、波長１．３１μｍ帯、１．４９μｍ帯がスルーポート（Ｔｈ）から、波長１．５５μｍ帯がクロスポート（Ｃｒ）から出力されるように設計されたWDMフィルタ回路が描かれたフォトマスクを介して、フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング法にてコアに平面光波回路１６ｂのパターンを転写させる。その後、再度火炎加水分解堆積法を用いて石英系ガラスのオーバークラッド膜を形成し、WDMフィルタを有する光導波路チップ１２ｂを作製した。なお、図４は、この光導波路チップ１２ｂの透過率の波長特性を示すものである。

上述のようにして別々に作製された、１×８スプリッタを有する前段の光導波路チップ１２ａとＷＤＭフィルタを有する後段の光導波路チップ１２ｂとを、光ファイバ１４を介して接続させる。この際、前段の光導波路チップ１２ａの出射側と、後段の光導波路チップ１２ｂの入射側とを、光ファイバ１４を介して光学的に接続させる。この際、図２に示すように、前段と後段の光導波路チップ１２ａ、１２ｂのそれぞれに接続された光ファイバ１４の端部同士を融着させる。

なお、実施の形態１では、１×８スプリッタの入射ポート１８ａ、出射ポート１８ｂ及びＷＤＭフィルタの入射ポート２０ａ、出射ポート２０ｂにＧＶが設置され、１×８スプリッタの出射ポート１８ｂとＷＤＭフィルタ入射ポート２０ａを光ファイバ１４により接続している。また、図２に示すとおり、２つの各光導波路チップは１２ａ、１２ｂ、別々のモジュールケース２２ａ、２２ｂ及びゴムブーツ（図示せず）に収納されている。

上述のように作製された光導波回路デバイス１０は、図２に示すように、送信端から伝搬されて入射される光が、まず前段の光導波路チップ１２ａの１×８スプリッタにより８回路に等分配される。次に、後段の光導波路チップ１２ｂのＷＤＭフィルタにより波長１．３１μｍ帯、１．４９μｍ帯がスルーポート（Ｔｈ）から、波長１．５５μｍ帯がクロスポート（Ｃｒ）からそれぞれ出力され、受信端に伝搬される。つまり、この光導波回路デバイス１０は、光分波器としての機能を果たしている。なお、図２に示すように、波長１．３１μｍ帯の光は、受信端から送信端に向かって伝搬される。図５に示す透過率の波長特性は、図２に示す光導波回路デバイス１０のものである。

上述のように、図２に示す光導波回路デバイス１０では、ＷＤＭフィルタを、誘電体多層膜ではなく光導波路チップ１２ｂで作製しているので、１モジュール内で８回路配信を１括作製する事が可能となる。このため、この光導波回路デバイス１０を用いる事により、部品点数が減るだけでなく、作業工数を低減することが可能となるため、コストダウンを実現することができる。また、１×８スプリッタを有する前段の光導波路チップ１２ａと、ＷＤＭフィルタを有する後段の光導波路チップ１２ｂとを、１つのクロージャー内に収めることができるため、クロージャーの大きさを小さくする事が可能となる。

（実施の形態２）
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２を説明する。
図６に示す光導波回路デバイス３０は、前段の光導波路チップ１２ａと後段の光導波路チップ１２ｂとが、直接接続されている点で実施の形態１と異なる。なお、各光導波路チップ１２ａ、１２ｂの作製方法は実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。

図６に示す光導波回路デバイス３０は、実施の形態１で説明したように、別々に作製された１×８スプリッタを有する前段の光導波路チップ１２ａと、ＷＤＭフィルタを有する後段の光導波路チップ１２ｂとを直接接続させるものである。両光導波路チップ１２ａ、１２ｂを接続させるには、前段の光導波路チップ１２ａの出射端面と後段の光導波路チップ１２ｂの入射端面とを接着剤により接着させる。両者を接着させる事により、前段の光導波路チップ１２ａの出射ポート１８ｂと後段の光導波路チップ１２ｂの入射ポート２０ａとを光学的に接続する構造となっている。

なお、接続する２つの光導波路チップ１２ａ、１２ｂの基板が両者ともシリコン基材で作製されていると、接着剤がＵＶ硬化樹脂の場合、ＵＶが基板を透過して接着面にまで照射されず、きちんと硬化しない場合がある。この場合、光導波路チップ１２ａ、１２ｂの一方の基板の材質を石英にすると好ましい。本実施形態では、１×８スプリッタを有する光導波路チップ１２ａの基板は石英を基材とし、ＷＤＭフィルタを有する光導波路チップ１２ｂの基板はシリコンを基材としている。石英製の基板側からＵＶを照射させると、ＵＶ硬化樹脂によりＵＶを照射させることができるので、接着剤をよりきちんと硬化させることができる。

上述のように作製された光導波回路デバイス３０は、図６に示すように、送信端から伝搬されて入射された光が、まず前段の光導波路チップ１２ａの１×８スプリッタにより８回路に等分配される。次に、後段の光導波路チップ１２ｂのＷＤＭフィルタにより波長１．３１μｍ帯、１．４９μｍ帯がスルーポート（Ｔｈ）から、波長１．５５μｍ帯がクロスポート（Ｃｒ）からそれぞれ出力され、受信端に伝搬される。つまり、この光導波回路デバイス３０は、光分波器としての機能を果たしている。なお、図６に示すように、波長１．３１μｍ帯の光は、受信端から送信端に向かって伝搬される。図７に示す透過率の波長特性は、図６に示す光導波回路デバイス３０のものである。

実施の形態２の光導波回路デバイス３０によれば、光ファイバ１４（図２参照）を使用しないで、複数の光導波路チップ１２ａ、１２ｂを接続させるため、実施の形態１よりも融着箇所を一箇所以上、減らすことができる。このため、伝送中に発生する挿入損失を低減することができる。また、実施の形態２の光導波回路デバイス３０によれば、前段の光導波回路デバイス１２ａと後段の光導波回路デバイス１２ｂとを直接接続することにより、１×８スプリッターの出射ポート１８ｂのＧＶ１、ＷＤＭフィルタの入射ポート２０ａのＧＶ及び、複数の光導波路チップ１２ａ、１２ｂ間を伝播させるための光ファイバ１４（図２参照）等が不要となり、部品点数を減らすことができるので、低コストで製造することができる。この際、両者をつなぐ光ファイバの配線工数が不要となるので、配線作業も容易となるだけでなく、さらなる低コスト化を実現することができる。

なお、実施の形態１および実施の形態２では、二つの光導波路チップ１２ａ、１２ｂを接続させた例を示したが、このチップの数は二つに限定されるものではない。必要に応じて、二つ以上の光導波路チップを配置させればよい。

また、実施の形態１および実施の形態２では、前段に光スプリッタ機能を有する光導波路チップ１２ａを配置し、後段にＷＤＭフィルタ機能を有する光導波路チップ１２ｂを配置させたが、この配置順は、限定されるものではない。必要に応じて配置順を決定すればよく、例えば、実施の形態１および実施の形態２において、図示しないが、前段にＷＤＭフィルタ機能を有する光導波路チップ１２ｂを配置させ、後段に光スプリッタ機能を有する光導波路チップ１２ａを配置させてもよい。

本発明に係る線路システムを示す概略構成図である。 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。 本発明に係る光導波路チップの挿入損失の波長特性を示すグラフである。 本発明に係る光導波路チップの透過率の波長特性を示すグラフである。 本発明の実施形態１の光導波回路デバイスの透過率の波長特性を示すグラフである。 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。 本発明の実施形態２の光導波回路デバイスの透過率の波長特性を示すグラフである。 従来の線路システムを示す概略構成図である。

符号の説明

１０、３０ 光導波回路デバイス
１２ａ、１２ｂ 光導波路チップ
１４ 光ファイバ
１６ａ、１６ｂ 平面光波回路
１８ａ、２０ａ 入射ポート
１８ｂ、２０ｂ 出射ポート
２２ａ、２２ｂ モジュールケース

Claims (5)

1. 基板上に平面光波回路が形成され、前記平面光波回路の端部には入射ポートおよび出射ポートが形成された光導波路チップが少なくとも二つ以上設置され、
   各光導波路チップ同士は、前段の出射ポートと後段の入射ポートが直接接続されている光導波回路デバイス。
2. 基板上に平面光波回路が形成され、前記平面光波回路の端部には入射ポートおよび出射ポートが形成された光導波路チップが少なくとも二つ以上設置され、少なくとも一つの光導波路チップには平面光波回路としてｍ×ｎの光スプリッタが形成され、それ以外の少なくとも一つの光導波路チップには平面光波回路として波長フィルタが形成され、各光導波路チップ同士は、前段の出射ポートと後段の入射ポートが光学的に接続されている光導波回路デバイス。
3. 隣合う光導波路チップの基板は異なる材料で形成され、前記基板の材料は石英もしくはシリコンである請求項１または２に記載の光導波回路デバイス。
4. 前記光導波路チップ同士は、前段の出射ポートを有する出射端面と後段の入射ポートを有する入射端面とが紫外線硬化型樹脂により接着されて、前記出射ポートと入射ポートとが光学的に接続されている請求項１または３に記載の光導波回路デバイス。
5. 前記光スプリッタは１×８構成の平面光波回路が形成され、前記波長フィルタはスルーポートが１．３１μｍ帯および１．４９μｍ帯を透過させ、１．５５μｍ帯を遮断させ、クロスポートが１．３１μｍ帯および１．４９μｍ帯を遮断させ、１．５５μｍ帯を透過させる平面光波回路が形成された請求項２に記載の光導波回路デバイス。
   
   
   
   

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