JP2009003171A - 光学回路 - Google Patents

Abstract

【課題】光結合をする際の光結合効率の低下を抑制する。
【解決手段】光出力アレイ１は、例えば、複数のＳＯＡを有するＳＯＡアレイであり、複数の光を出力する。レンズアレイ２は、複数のレンズを有し、光出力アレイ１から出力される複数の光が入力される。レンズアレイ２のレンズのピッチは、光出力アレイ１の出力する複数の光のピッチと異なっているため、レンズアレイ２から出力される複数の光は、それぞれ異なった出射角をもって出力される。クサビプリズム３は、レンズアレイ２から出力される、異なった出射角の複数の光をそれぞれ同一の出射角となるように出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は光学回路に関し、特に入力された光を光結合して出力する光学回路に関する。

近年のネットワークは、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）やＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）など、数Ｍｂｉｔ／ｓ〜１００Ｍｂｉｔ／ｓ程度の帯域を持った高速アクセス網が急速に普及している。この高速アクセス網により、ブロードバンドインターネットサービスを享受できる環境が整備されつつあり、通信需要増大に対応するため、バックボーンネットワーク（コア網）では、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術を用いた超大容量光通信システムの敷設が進みつつある。

一方、メトロネットワーク（メトロ網）と、コア網との接続部分においては、電気によるスイッチング能力の限界により、帯域ボトルネックの発生が危惧されている。そこで、帯域ボトルネックになるメトロ領域に新しい光スイッチングノードを設置し、ユーザが直接アクセスを行うメトロ網とコア網との間で、電気スイッチを介在することなく光領域で直接接続するという新しいフォトニックネットワークアーキテクチャの研究開発が精力的に行われている。

このような、コア網とメトロ網とを直接光で接続する光スイッチングノードとして、光ゲートスイッチがある。光ゲートスイッチは、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）を用いて、電気スイッチを介することなく直接光で接続切替えを行う。

図８は、従来の光ゲートスイッチを示した構成図である。図に示すように光ゲートスイッチは、入力ファイバ１０１、カプラ１０２、ＳＯＡ１０３ａ〜１０３ｄ、および出力ファイバ１０４ａ〜１０４ｄを有している。

入力ファイバ１０１から入力される光は、カプラ１０２に出力される。カプラ１０２は、入力された光をＳＯＡ１０３ａ〜１０３ｄへ分配して出力する。
ＳＯＡ１０３ａ〜１０３ｄは、ゲート素子としての機能を有する。ＳＯＡ１０３ａ〜１０３ｄはオン・オフし、カプラ１０２から出力される光を出力ファイバ１０４ａ〜１０４ｄへ通過および遮断する。出力ファイバ１０４ａ〜１０４ｄは、ＳＯＡ１０３ａ〜１０３ｄでオン・オフされた光を所望の出力経路へと出力する。なお、図８では、ＳＯＡ１０３ａ〜１０３ｄは個別に示してあるが、１つのチップアレイとして製造される。また、出力ファイバ１０４ａ〜１０４ｄは個別に示してあるが、１つのファイバアレイとして製造される。

図９は、図８のＳＯＡアレイと出力ファイバアレイとの光結合系の詳細を示した図である。図には、ＳＯＡアレイ１１１および出力ファイバアレイ１１４が示してある。また、図９では、図８に対し、マイクロレンズアレイ１１２，１１３が示してある。

ＳＯＡアレイ１１１は、複数のＳＯＡ１１１ａ〜１１１ｄを有している。ＳＯＡ１１１ａ〜１１１ｄは、図８のＳＯＡ１０３ａ〜１０３ｄに対応する。出力ファイバアレイ１１４は、複数の光ファイバ１１４ａ〜１１４ｄを有している。光ファイバ１１４ａ〜１１４ｄは、図８の出力ファイバ１０４ａ〜１０４ｄに対応する。

ＳＯＡアレイ１１１のＳＯＡ１１１ａ〜１１１ｄから出力される光は、マイクロレンズアレイ１１２のマイクロレンズに入力される。マイクロレンズは、ＳＯＡ１１１ａ〜１１１ｄから出力される光の広がりを抑制し、並行にして出力する。

マイクロレンズアレイ１１２から出力される光は、マイクロレンズアレイ１１３に入力される。マイクロレンズアレイ１１３のマイクロレンズは、マイクロレンズアレイ１１２から出力された広がった光を並行にし、出力ファイバアレイ１１４に出力する。

なお、従来、クサビプリズムを光軸方向に挿入して、形状、パワー密度の異なる複数の集光、ディフォーカスビームを同時に作り出すレーザ加工用光学系が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１９７８５号公報

しかし、ＳＯＡから出力される光の経路がマイクロレンズの中心からずれると、光はマイクロレンズから屈折して出力される。そのため、光結合系での光結合効率が低下するという問題点があった。

図１０は、光結合系の光結合効率を説明する図である。図１０において、図９と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
ＳＯＡアレイ１１１のＳＯＡ１１１ａ〜１１１ｄのピッチと、マイクロレンズアレイ１１２のマイクロレンズのピッチとは、同じであることが望ましい。しかし、ＳＯＡアレイ１１１とマイクロレンズアレイ１１２のピッチは製造上ずれることもある。

この場合、ＳＯＡから出力される光は、マイクロレンズの中心を通過せず、マイクロレンズから屈折して出力されることになる。特に、ＳＯＡアレイ１１１とマイクロレンズアレイ１１２の一方の端部を合わせ、光結合系を構成すると、もう一方の端部に行くほど、ＳＯＡとマイクロレンズのオフセットが大きくなり、光は大きく屈折して出力される。

例えば、図１０の例では、ＳＯＡアレイ１１１の図中最も下側のＳＯＡ１１１ｄと、マイクロレンズアレイ１１２の図中最も下側のマイクロレンズの中心位置を一致させるように光結合系を構成している。この場合、図中最も上側のＳＯＡ１１１ａと対応するマイクロレンズとの位置は、大きくずれることになる。そのため、ＳＯＡ１１１ａから出力される光の経路は、マイクロレンズの中心から大きく離れ、マイクロレンズから出力される光は、大きく屈折して出力される。

このように、ＳＯＡアレイ１１１とマイクロレンズアレイ１１２とのピッチがずれていると、マイクロレンズアレイ１１２から出力される光は、図の矢印に示すようにそれぞれ異なった出射角となって出力される。そのため、マイクロレンズアレイ１１２から出力される光を入射するマイクロレンズアレイ１１３では、光結合効率が低下してしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、出射角が異なった複数の光をクサビプリズムによって同一の出射角となるように出力し、光結合効率の低下を抑制する光学回路を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、図１に示すような光の結合を行う光学回路において、複数の光を出力する光出力アレイ１と、光出力アレイ１から出力される複数の光が入力されるレンズアレイ２と、レンズアレイ２から出力される複数の光のそれぞれを同一の出射角となるように出力するクサビプリズム３と、を有することを特徴とする光学回路が提供される。

このような光学回路によれば、レンズアレイ２から異なる出射角で出力される複数の光を、クサビプリズム３によって同一の出射角となるように出力する。

本発明の光学回路では、レンズアレイから異なる出射角で出力される複数の光を、クサビプリズムによって同一の出射角となるように出力するようにした。これによって、複数の光の光結合効率の低下を抑制することができる。

以下、本発明の原理を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、光学回路の概要を説明する図である。図に示すように光学回路は、光出力アレイ１、レンズアレイ２、およびクサビプリズム３を有している。

光出力アレイ１は、複数の光を出力する。光出力アレイ１は、例えば、複数のＳＯＡを有するＳＯＡアレイであり、または、複数の光ファイバを有する光ファイバアレイなどである。

レンズアレイ２は、光出力アレイ１から出力される複数の光が入力されるレンズアレイである。レンズアレイ２のレンズのピッチは、光出力アレイ１の出力する複数の光のピッチと同じであることが望ましいが、製造上異なっている場合もある。この場合、レンズアレイ２から出力される複数の光は、図に示すようにそれぞれ異なった出射角をもって出力される。

クサビプリズム３は、レンズアレイ２から出力される異なった出射角の複数の光をそれぞれ同一の出射角となるようにして出力する。
このように光学回路は、レンズアレイ２から異なる出射角で出力される複数の光を、クサビプリズム３によって同一の出射角となるように出力するようにした。これによって、複数の光を受信する受信側は、角度ずれを生ずることなく光を受信することができるようになり、複数の光の光結合効率の低下を抑制することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。その前に光結合効率について説明する。
図２は、光の入出力光学系にオフセットが生じた場合の光結合効率を説明する図である。図には、ＳＯＡ１１、マイクロレンズ１２，１３、および光ファイバ１４が示してある。ＳＯＡ１１は、マイクロレンズ１２の焦点位置に配置され、光ファイバ１４は、マイクロレンズ１３の焦点位置に配置されているとする。

ＳＯＡ１１から出力される光は、マイクロレンズ１２に出力される。マイクロレンズ１２に出力された光は、マイクロレンズ１３に出力され、光ファイバ１４に出力される。
ＳＯＡ１１から出力される光は、図２に示すように広がってしまう。マイクロレンズ１２は、ＳＯＡ１１から出力される光の広がりを抑制するため、ＳＯＡ１１から出力される光を並行となるように、またはすぼむようにして出力する。マイクロレンズ１３は、マイクロレンズ１２から出力される光を、光ファイバ１４に集光するようにして出力する。

ＳＯＡ１１から出力される光のビーム半径は、図に示すようにマイクロレンズ１２によって大きくなって出力される。また、マイクロレンズ１３は、図に示すようにビーム半径の大きい光を集光して光ファイバ１４に出力する。そのため、ＳＯＡ１１およびマイクロレンズ１２の入力側光学系と、マイクロレンズ１３および光ファイバ１４の出力側光学系との位置にオフセットが生じても、光結合効率の低下に大きな影響を与えることはない。

例えば、図に示すようにＳＯＡ１１およびマイクロレンズ１２の入力側光学系と、マイクロレンズ１３および光ファイバ１４の出力側光学系との位置に‘ａ’のオフセットが生じているとする。この場合、オフセットａがビーム半径より小さい値であれば、光結合効率の低下に大きな影響を与えることはない。

図３は、光の入出力光学系に角度ずれが生じた場合の光結合効率を説明する図である。図３において図２と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図３では、ＳＯＡ１１とマイクロレンズ１２の入力側光学系と、マイクロレンズ１３と光ファイバ１４の出力側光学系との間に、‘θ’の角度ずれが生じている。なお、図中の２ωｓｏは、ＳＯＡ１１の出力部分における光のビーム半径を示す。ωｓは、マイクロレンズ１２の焦点位置における光ビーム半径を示す。

図における入力側光学系と出力側光学系との角度ずれによる光結合効率ηは、次の式に示すようになる。
η＝ｅｘｐ｛（−θ・ωｓ・π／λ）＾２｝……（１）
なお、式（１）のλは、光の波長を示す。式（１）に示すように、入力側光学系と出力側光学系との間の角度ずれ（θ）が大きくなると、光結合効率ηは、指数関数的に減少することが分かる。

図４は、ＳＯＡとマイクロレンズにオフセットが生じた場合の光結合効率を説明する図である。図４には、図２で示したＳＯＡ１１とマイクロレンズ１２とが示してある。
図に示すようにＳＯＡ１１から出力される光の光軸とマイクロレンズ１２の中心位置とにオフセットａが生じているとする。この場合、ＳＯＡ１１から出力される光は、図に示すように、‘θ’の角度ずれが生じてマイクロレンズ１２から出力される。

従って、図４における光学系の光結合効率ηは、図３で説明した入力側光学系と出力側光学系の角度ずれと同様となり、式（１）で示される。すなわち、ＳＯＡ１１から出力される光の光軸とマイクロレンズ１２の中心位置との間のオフセットは、光結合効率ηを指数関数的に減少させることになる。

ここで、光結合効率ηをオフセットａを用いて示す。図３で示したビーム半径ωｓｏとビーム半径ωｓとの間には、次の式に示す関係がある。
ωｓ＝λ・ｆ／（π・ωｓｏ）……（２）
なお、式（２）のｆは、マイクロレンズ１２の焦点距離を示す。

また、オフセットａと角度ずれθとの間には、次の式に示す関係がある。
θ＝ａ／ｆ……（３）
式（２），（３）を式（１）に代入すると次の式に示すようになる。

η＝ｅｘｐ｛（−ａ／ωｓ）＾２｝……（４）
式（４）に示すように、光結合効率ηは、ＳＯＡ１１とマイクロレンズ１２のオフセット‘ａ’によって指数関数的に減少することが分かる。

図１０で説明したようにＳＯＡアレイ１１１のピッチとマイクロレンズアレイ１１２のピッチは、製造上ずれる場合もある。この場合、図４で説明したように光の角度ずれが生じるため光結合効率が著しく低下する。そこで、マイクロレンズアレイから出力される光の出射角度が全て同一になるように、マイクロレンズアレイの出力側にクサビプリズム挿入して、角度ずれを補正するようにする。これにより、出力側光学系のマイクロレンズアレイでは、角度ずれを生じることなく光を受光することができ、光結合効率の低下を抑制できる。以下、クサビプリズムによる光の角度ずれの補正について説明する。

図５は、クサビプリズムによる光の角度ずれの補正を説明する図である。図には、ＳＯＡアレイ２１、マイクロレンズアレイ２２、およびクサビプリズム２３が示してある。ＳＯＡアレイ２１は、ＳＯＡ２１ａ〜２１ｄを有している。

ＳＯＡアレイ２１のＳＯＡ２１ａ〜２１ｄのピッチと、マイクロレンズアレイ２２のマイクロレンズのピッチとの誤差をΔＸとする。図中の最も下側のＳＯＡ２１ｄと対応するマイクロレンズの中心位置とが合っているものとする。すると、マイクロレンズアレイ２２のｍ番目のマイクロレンズ（図中の最も下側のマイクロレンズを１番目とする）と、対応するＳＯＡアレイ２１のＳＯＡとのオフセットｏｆｆ−ｓｅｔ＿ａｍは、次の式で示される。

ｏｆｆ−ｓｅｔ＿ａｍ＝（ｍ−１）・ΔＸ……（１１）
従って、ｍ番目のマイクロレンズからの光の出射角度θｍは、次の式で示される。
θｍ＝ｏｆｆ−ｓｅｔ＿ａｍ／ｆ……（１２）
なお、ｆは、マイクロレンズの焦点距離である。

式（１２）に式（１１）を代入すると、光の出射角度θｍは、次の式で示される。
θｍ＝（ｍ−１）・ΔＸ・（１／ｆ）……（１３）
任意の光の入力位置ｒｉは、ＳＯＡアレイ２１のＳＯＡ２１ａ〜２１ｄのピッチをｐとすると、ｒｉ＝（ｍ−１）・ｐとなるので、式（１３）は、次の式に示すようになる。

θｍ＝（ｍ−１）・ΔＸ・（１／ｆ）＝（１／ｆ）・（ｒｉ／ｐ）・ΔＸ＝ｒｏ’
……（１４）
ここで、ＡＢＣＤ光線マトリックスは、次の式で定義される。

従って、図５のマイクロレンズアレイ２２のＡＢＣＤ光線マトリックスは、次の式で示される。

一方、クサビプリズム２３の曲面を凹面とし、曲率半径をＲｃとする。また、クサビプリズム２３の屈折率をｎとする。この場合、クサビプリズム２３のＡＢＣＤ光線マトリクスは、凹面媒体のＡＢＣＤ光線マトリクスを適用でき、次の式で示されるようになる。

従って、式（１６），（１７）から次の式を満たすようにすれば、任意の位置での出射角度を全て同一にすることができる。
ΔＸ／（ｆ・ｐ）＝（−１）・｛（ｎ−１）／（−Ｒｃ）｝……（１８）
式（１８）を変形して、クサビプリズム２３の凹面の曲率半径Ｒｃを求めると次の式に示すようになる。

Ｒｃ＝｛ｐ・ｆ・（ｎ−１）｝／ΔＸ……（１９）
つまり、クサビプリズム２３の凹面の曲率半径Ｒｃを、式（１９）を満たすようにすると、図５のマイクロレンズアレイ２２から異なった角度で出射されるそれぞれの光は、全て同一の出射角度で出力されることになる。

図６は、クサビプリズムを用いた光結合系の光学回路の例を示した図である。図に示す光結合系の光学回路は、ＳＯＡアレイ３１、マイクロレンズアレイ３２，４２、クサビプリズム３３，４１、および出力ファイバアレイ４３を有している。

ＳＯＡアレイ３１は、複数のＳＯＡ３１ａ〜３１ｄを有している。ＳＯＡアレイ３１のＳＯＡ３１ａ〜３１ｄは、等間隔となるようにチップ上に形成されている。
ＳＯＡアレイ３１の各ＳＯＡ３１ａ〜３１ｄには、図示していないが、入力ファイバからの光が分配して入力される。ＳＯＡアレイ３１のＳＯＡ３１ａ〜３１ｄはオン・オフし、入力される光をマイクロレンズアレイ３２へ通過および遮断する。なお、ＳＯＡ３１ａ〜３１ｄは、光を増幅して出力することができ、スイッチングによる損失を補償することができる。

マイクロレンズアレイ３２は、複数のマイクロレンズを有している。マイクロレンズアレイ３２のマイクロレンズは、等間隔となるように形成されている。
マイクロレンズアレイ３２は、ＳＯＡ３１ａ〜３１ｄから出力される光の広がりを抑制し、並行にして出力する。マイクロレンズアレイ３２のマイクロレンズのピッチと、ＳＯＡアレイ３１のＳＯＡ３１ａ〜３１ｄのピッチは同一であることが望ましいが、製造上ずれて製造されることもある。ピッチがずれていると、マイクロレンズから出力される各光は、図に示すように異なった角度で出力される。

クサビプリズム３３は、マイクロレンズアレイ３２から出力される光を、全て同一の出射角度となるように補正して出力する。クサビプリズム３３の曲面は凹面となっており、その曲率半径は、式（１９）を満たすようにする。なお、ＳＯＡアレイ３１から出射される光のピッチをｐ、マイクロレンズアレイ３２のマイクロレンズのピッチと、ＳＯＡアレイ３１のＳＯＡ３１ａ〜３１ｄのピッチとのずれをΔＸ、マイクロレンズアレイ３２の焦点距離をｆ、クサビプリズム３３の屈折率をｎとする。

クサビプリズム４１には、クサビプリズム３３から出力される光が入力される。クサビプリズム４１は、入力された光をマイクロレンズアレイ４２に入力する。
マイクロレンズアレイ４２は、クサビプリズム４１から出力される広がった光を、出力ファイバアレイ４３の出力ファイバ４３ａ〜４３ｄに集光するようにして出力する。

マイクロレンズアレイ４２のマイクロレンズのピッチと、出力ファイバアレイ４３の出力ファイバ４３ａ〜４３ｄのピッチもずれている場合がある。この場合、マイクロレンズアレイ４２の各マイクロレンズの適正な光の入射角は、図に示すようにそれぞれ異なる。従って、クサビプリズム３３から出力される平行の光を、直接マイクロレンズアレイ４２に入力すると、光結合効率は低下する。

しかし、出力側光学系にもクサビプリズム４１を用いることにより、光の入射角を適正に補正してマイクロレンズアレイ４２に入力することができる。すなわち、クサビプリズム４１によって、クサビプリズム３３から出力される光を、マイクロレンズアレイ４２と出力ファイバアレイ４３のピッチのずれを考慮してマイクロレンズアレイ４２に入射することにより、光結合効率の低下を抑制する。

出力側光学系におけるクサビプリズム４１においても、式（１９）と同様にその曲率半径を算出することができる。例えば、クサビプリズム４１の曲面は凹面となっており、その曲率半径は、式（１９）を満たすようにする。なお、出力ファイバアレイ４３の出力ファイバ４３ａ〜４３ｄのピッチをｐ、マイクロレンズアレイ４２のマイクロレンズのピッチと、出力ファイバアレイ４３の出力ファイバ４３ａ〜４３ｄのピッチとのずれをΔＸ、マイクロレンズアレイ４２の焦点距離をｆ、クサビプリズム４１の屈折率をｎとする。

このように、クサビプリズム３３によって、マイクロレンズアレイ３２から出力される複数の光の出射角度を同一となるようにした。これによって、出力側光学系での光結合効率の低下を抑制することができる。

また、平行にして出力された複数の光を、クサビプリズム４１によって所定の入射角に補正してマイクロレンズアレイ４２に入力するようにした。これによって、出力側光学系でのマイクロレンズアレイ４２と出力ファイバアレイ４３のピッチがずれていても、光結合効率の低下を抑制することができる。

なお、図６では、ＳＯＡアレイ３１から光が出力されるとしたが、光の出射元はＳＯＡアレイに限るものではない。例えば、ＳＯＡアレイ３１の部分は、マイクロレンズアレイに複数の光を出力するものであればよく、ファイバアレイであってもよい。この場合でも、クサビプリズム３３によって複数の光の出射角度を同一にすることができる。

図７は、クサビプリズムを用いた光結合系の光学回路の別の例を示した図である。図に示す光結合系の光学回路は、ＳＯＡアレイ５１、マイクロレンズアレイ５２，６２、クサビプリズム５３，６１、および出力ファイバアレイ６３を有している。

図７の各部は、図６の各部と同様であり、その詳細な説明は省略する。ただし、図７では、ＳＯＡアレイ５１のＳＯＡ５１ａ〜５１ｄの光を出力する端面がマイクロレンズアレイ５２に対し、斜めとなるようになっているところが異なる。また、出力ファイバアレイ６３の出力ファイバ６３ａ〜６３ｄの光を入力する端面がマイクロレンズアレイ６２に対し、斜めとなるようになっているところが異なる。ＳＯＡアレイ５１および出力ファイバアレイ６３の端面を斜めにすることにより、ＳＯＡアレイ５１および出力ファイバアレイ６３の端面反射を防止する。

ＳＯＡアレイ５１のＳＯＡ５１ａ〜５１ｄのピッチと、マイクロレンズアレイ５２のマイクロレンズのピッチはずれており、マイクロレンズアレイ５２から出力される各光は異なった出射角で出力される。また、ＳＯＡアレイ５１の端面は、マイクロレンズアレイ５２に対し、斜めとなるように配置されているため、ＳＯＡ５１ａ〜５１ｄから出力される光はマイクロレンズに斜めに入射され、これによっても、マイクロレンズアレイ５２から出力される光は異なった出射角で出力される。クサビプリズム５３は、それぞれ異なった出射角でもって出力された光を、同一の出射角となるように補正して、出力側光学系のクサビプリズム６１へ出力する。

クサビプリズム６１には、クサビプリズム５３から出力される光が入力される。クサビプリズム６１は、入力された光をマイクロレンズアレイ６２に入力する。
マイクロレンズアレイ６２は、クサビプリズム６１から出力される広がった光を、出力ファイバアレイ６３の出力ファイバ６３ａ〜６３ｄに集光するようにして、出力ファイバアレイ６３へ出力する。

マイクロレンズアレイ６２のマイクロレンズのピッチと、出力ファイバアレイ６３の出力ファイバ６３ａ〜６３ｄのピッチはずれており、マイクロレンズアレイ６２の各マイクロレンズの適正な光の入射角はそれぞれ異なる。また、出力ファイバアレイ６３の端面は、マイクロレンズアレイ６２に対し、斜めとなるように配置されているため、これによっても、マイクロレンズの適正な光の入射角はそれぞれ異なる。クサビプリズム６１は、ピッチのずれおよび出力ファイバアレイ６３の斜め配置に対応して光を補正し、マイクロレンズアレイ６２に入力する。

図７の光学回路では、ＳＯＡアレイ５１と出力ファイバアレイ６３の端面を斜めにしたことにより、図６の光学回路に対し、クサビプリズム５３，６１間の光線が斜めになっている。図７の光学回路では、図６の光学回路と同様にクサビプリズム５３から出力される各光の出射角度が同一であるとともに、さらに、クサビプリズム５３とクサビプリズム６１との間の光線が同じ角度（図中のクサビプリズム５３から伸びる矢印と、クサビプリズム６１に入る矢印が平行）であることが重要である。クサビプリズム５３とクサビプリズム６１との間の光線が平行であれば、図２で説明したように、入力側光学系と出力側光学系とに多少のオフセットが生じていても光結合効率に影響がないからである。

クサビプリズム５３の曲率半径は、式（１１）〜（１９）と同様に算出することができるが、マイクロレンズアレイ５２から出力される光の出射角度θｍが異なる。すなわち、ＳＯＡアレイ５１の端面が斜めであるため、式（１２）のθｍに、ＳＯＡアレイ５１から出力される光の角度を考慮する必要があり、再度、式（１２）〜（１９）を計算する必要がある。出力側光学系のクサビプリズム６１も同様である。

このように、ＳＯＡアレイ５１および出力ファイバアレイ６３の端面がマイクロレンズアレイ５２，６２に対して斜めであっても、光結合効率の低下を抑制することができる。
（付記１） 光の結合を行う光学回路において、
複数の光を出力する光出力アレイと、
前記光出力アレイから出力される前記複数の光が入力されるレンズアレイと、
前記レンズアレイから出力される前記複数の光のそれぞれを同一の出射角となるように出力するクサビプリズムと、
を有することを特徴とする光学回路。

（付記２） 前記クサビプリズムの曲率半径は、前記光出力アレイが出力する前記複数の光のピッチをｐ、前記レンズアレイの焦点距離をｆ、前記光出力アレイと前記レンズアレイとのピッチのずれをΔＸ、前記クサビプリズムの屈折率をｎとすると、｛ｐ・ｆ・（１−ｎ）｝／ΔＸで示されることを特徴とする付記１記載の光学回路。

（付記３） 前記光出力アレイは、半導体光増幅器アレイであることを特徴とする付記１記載の光学回路。
（付記４） 前記クサビプリズムから出力される前記複数の光が入力される受信側クサビプリズムと、
前記受信側クサビプリズムから出力される前記複数の光が入力される受信側レンズアレイと、
前記受信側レンズアレイから出力される前記複数の光が入力される光入力アレイと、
を有することを特徴とする付記１記載の光学回路。

（付記５） 前記受信側クサビプリズムの曲率半径は、前記光入力アレイが入力する前記複数の光のピッチをｐ、前記受信側レンズアレイの焦点距離をｆ、前記受信側レンズアレイと前記光入力アレイとのピッチのずれをΔＸ、前記受信側クサビプリズムの屈折率をｎとすると、｛ｐ・ｆ・（１−ｎ）｝／ΔＸで示されることを特徴とする付記４記載の光学回路。

（付記６） 前記光入力アレイは、光ファイバアレイであることを特徴とする付記４記載の光学回路。

光学回路の概要を説明する図である。 光の入出力光学系にオフセットが生じた場合の光結合効率を説明する図である。 光の入出力光学系に角度ずれが生じた場合の光結合効率を説明する図である。 ＳＯＡとマイクロレンズにオフセットが生じた場合の光結合効率を説明する図である。 クサビプリズムによる光の角度ずれの補正を説明する図である。 クサビプリズムを用いた光結合系の光学回路の例を示した図である。 クサビプリズムを用いた光結合系の光学回路の別の例を示した図である。 従来の光ゲートスイッチを示した構成図である。 図８のＳＯＡアレイと出力ファイバアレイとの光結合系の詳細を示した図である。 光結合系の光結合効率を説明する図である。

符号の説明

１ 光出力アレイ
２ レンズアレイ
３ クサビプリズム

Claims (5)

1. 光の結合を行う光学回路において、
   複数の光を出力する光出力アレイと、
   前記光出力アレイから出力される前記複数の光が入力されるレンズアレイと、
   前記レンズアレイから出力される前記複数の光のそれぞれを同一の出射角となるように出力するクサビプリズムと、
   を有することを特徴とする光学回路。
2. 前記クサビプリズムの曲率半径は、前記光出力アレイが出力する前記複数の光のピッチをｐ、前記レンズアレイの焦点距離をｆ、前記光出力アレイと前記レンズアレイとのピッチのずれをΔＸ、前記クサビプリズムの屈折率をｎとすると、｛ｐ・ｆ・（１−ｎ）｝／ΔＸで示されることを特徴とする請求項１記載の光学回路。
3. 前記光出力アレイは、半導体光増幅器アレイであることを特徴とする請求項１記載の光学回路。
4. 前記クサビプリズムから出力される前記複数の光が入力される受信側クサビプリズムと、
   前記受信側クサビプリズムから出力される前記複数の光が入力される受信側レンズアレイと、
   前記受信側レンズアレイから出力される前記複数の光が入力される光入力アレイと、
   を有することを特徴とする請求項１記載の光学回路。
5. 前記受信側クサビプリズムの曲率半径は、前記光入力アレイが入力する前記複数の光のピッチをｐ、前記受信側レンズアレイの焦点距離をｆ、前記受信側レンズアレイと前記光入力アレイとのピッチのずれをΔＸ、前記受信側クサビプリズムの屈折率をｎとすると、｛ｐ・ｆ・（１−ｎ）｝／ΔＸで示されることを特徴とする請求項４記載の光学回路。

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