JP2011180422A

JP2011180422A - 光合分波素子

Info

Publication number: JP2011180422A
Application number: JP2010045363A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Okayama; 秀彰岡山
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】温度無依存化を達成する。
【解決手段】等価屈折率の温度依存性が互いに異なる第１部分光導波路１２Ａ_１〜６と第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６とが直列に接続された第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６を備えた光導波路アレイ１４と、光導波路アレイの一端に接続された入力側平面導波路１６と、光導波路アレイの他端に接続された出力側平面導波路１８と、入力側平面導波路に接続された入力用光導波路２０と、出力側平面導波路に接続された出力用光導波路２２ａ〜２２ｃとが、Ｓｉを用いて、屈折率差が４０％以上のクラッドＣＬに形成されていて、第１〜第６光導波路において、（１）光導波路番号ｉとともに、光路長が一定値Δｌずつ増加し、（２）光導波路番号ｉとともに、全幾何学的長さが一定値ΔＬずつ増加し、（３）光導波路番号ｉとともに、第２部分光導波路の幾何学的長さが一定値ΔＬａずつ減少する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の波長の光を合波及び分波する光合分波素子に関する。

近年、光素子の小型化と量産化を目的として、Ｓｉを光導波路材料として用いる技術が注目されている。Ｓｉ製の光素子の一つとして、光合分波素子が知られている。これは、光加入者系通信システムなどにおいて用いられ、異なった波長の光を一本の光ファイバに合波し、及び光ファイバから異なった波長の光を分離して取り出す目的で使用される。

光合分波素子としては、様々な構造のものが存在するが、波長合分波特性が良好で小型化が可能なアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いた光合分波素子が近年注目されている。

ところで、一般にＳｉ製の光合分波素子は、温度依存性が大きいため、光合分波素子の周囲の温度が変化すると、素子の波長分離特性が変化してしまうという問題点がある。

Ｓｉ製の光合分波素子の温度依存性を解消するための一つの方法として、ポリマークラッドを用いる技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、この方法では、単結晶Ｓｉとポリマーとを組み合わせて光合分波素子を作成する必要があるために、製造工程が複雑となるという別の問題が発生する。

また、ポリマーを使用せずに光導波路の構造を工夫することにより、Ｓｉ製の光素子の温度無依存化を図った技術が知られている（例えば、非特許文献２参照）。

ＯｐｔｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓｖｏｌ．１７，Ｎｏ．１７，ｐｐ１４６２７−１４６３３，Ａｕｇｕｓｔ１７，２００９ＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓｖｏｌ．３４，Ｎｏ．５，ｐｐ５９９−６０１，Ｍａｒｃｈ１，２００９

しかしながら、非特許文献２の技術はマッハツェンダ干渉計に関する技術であり、アレイ導波路回折格子を用いた光合分波素子に関するものではなかった。

発明者は、鋭意検討の結果、光導波路を囲むクラッドの種類を変えることにより、当該光導波路の等価屈折率の温度依存性を変化させた２種類の光導波路を用いてアレイ導波路回折格子を形成することで、上述した問題点を解決できることに想到した。

従って、この発明の目的は、光導波路の構造を工夫することにより温度無依存化を達成した、Ｓｉ製でＡＷＧ型の光合分波素子を提供することにある。

上述した目的の達成を図るために、この発明の光合分波素子は、等価屈折率の温度依存性が互いに異なる第１部分光導波路と第２部分光導波路とが直列に接続されてそれぞれ形成された第１〜第Ｎ光導波路（ただし、Ｎは整数）を備えた光導波路アレイと、光導波路アレイの一端に接続された入力側平面導波路と、光導波路アレイの他端に接続された出力側平面導波路と、入力側平面導波路に接続された入力用光導波路と、出力側平面導波路に接続された複数の出力用光導波路とが、Ｓｉを用いて、Ｓｉとの屈折率差が４０％以上のクラッドに形成されている。

そして、第１〜第Ｎ光導波路において、
（１）光導波路番号ｉ（ｉは１＜ｉ≦Ｎを満たす整数）が順次に増大する毎に、光路長が一定値Δｌずつ増加し、
（２）光導波路番号ｉが順次に増大する毎に、全幾何学的長さ（経路長）が一定値ΔＬずつ増加し、
（３）光導波路番号ｉが順次に増大する毎に、前記第２部分光導波路の幾何学的長さ（経路長）が一定値ΔＬａずつ減少することを特徴とする。

このように、光導波路アレイを、等価屈折率の温度依存性の異なった第１部分光導波路と第２部分光導波路とで構成し、第１及び第２部分導波路の経路長を調整することにより、素子全体としての等価屈折率の温度依存性を従来よりも相殺することができる。その結果、従来以上に温度依存性を低減した光合分波素子が得られる。

ここで、クラッドが、ＳｉＯ_２製の下部クラッドと、下部クラッド上に設けられた上部クラッドとを備えていて第１及び第２部分光導波路は、下部クラッド上に形成されており、底面、上面及び両側面を備えていて、光伝播方向に直交する断面形状を矩形状とし、第１部分光導波路は上面及び両側面が上部クラッドとしてのＳｉＯ_２に囲まれていて、及び第２部分光導波路は上面及び両側面が上部クラッドとしての空気に囲まれていることが好ましい。

このようにすることにより、第１部分光導波路と第２部分光導波路とで、クラッドの構成を異ならせることにより、両部分光導波路間で等価屈折率の温度依存性を変化させることができ、素子全体としての波長合分波能の温度依存性を低減することができる。

この発明によれば、光導波路の構造を工夫することにより温度無依存化を達成したか、又は従来よりも温度依存性を低減した、Ｓｉ製でＡＷＧ型の光合分波素子が得られる。

実施形態１の光合分波素子の構造を概略的に示す斜視図である。（Ａ）は、図１をＡ−Ａ線に沿って切断した切断端面図である。（Ｂ）は、図１をＢ−Ｂ線に沿って切断した切断端面図である。実施形態１の変形例１の光合分波素子の構造を概略的に示す斜視図である。実施形態１の変形例２の光合分波素子の構造を概略的に示す斜視図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。なお、各図において各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示してある。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。また、各図において、共通する構成要素には同符号を付し、その説明を省略することもある。

（実施形態１）
図１〜図２を参照して、実施形態１の光合分波素子について説明する。図１は、光合分波素子の構造を概略的に示す平面図である。図２（Ａ）は、図１に示す光合分波素子をＡ−Ａ線に沿って切断した切断端面図である。図２（Ｂ）は、図１に示す光合分波素子をＢ−Ｂ線に沿って切断した切断端面図である。

光合分波素子１０は、平行平板状の基板Ｓの第１主面Ｓａ側に形成された構造体であって、後述する入力用光導波路２０から入力された複数の波長が合波された光を、分波した上で、波長ごとに規定された出力用光導波路２２ａ〜２２ｃから出力する機能を有する。

以下、光合分波素子１０の構造についてより詳細に説明する。

基板Ｓは、この実施形態に示す例では矩形状の平行平板であり、好ましくは例えば、単結晶Ｓｉ製とする。基板Ｓの第１主面Ｓａ上には、下部クラッドＣＬ１と上部クラッドＣＬ２とが積層されたクラッドＣＬが形成されている。ここで、下部クラッドＣＬ１は、好ましくは、例えば、光合分波素子１０を構成する単結晶Ｓｉに比較して４０％以上屈折率が小さいＳｉＯ_２とする。

上部クラッドＣＬ２は、場所により材料が異なっている。より詳細には、上部クラッドＣＬ２を構成する材料は、第１部分光導波路１２Ａ_１〜６においては、ＳｉＯ_２であり、第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６においては、空気である。この点については、後述する。

光合分波素子１０は、このクラッドＣＬに形成されたＳｉ製の光導波路構造体として構成されている。より詳細には、光合分波素子１０は、第１〜第Ｎ光導波路（ただし、Ｎは整数）を有する光導波路アレイ１４を備えている。この実施形態では、以下、Ｎを６とした例につき説明する。従って、第１及び第２部分光導波路もそれぞれ６本ずつ設けられている。よって、光導波路番号をｉとすると、ｉは、１＜ｉ≦Ｎとなり、従って、この実施形態では、光導波路アレイ１４は、第１部分光導波路１２Ａ_１〜６と第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６とが直列に接続されてそれぞれ形成されてかつ並列に設けられている第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６を有している。

さらに、光合分波素子１０は、光導波路アレイ１４の一端に接続された入力側平面導波路１６と、光導波路アレイ１４の他端に接続された出力側平面導波路１８と、入力側平面導波路１６に接続された入力用光導波路２０と、出力側平面導波路１８に接続された複数の、例えば３本の出力用光導波路２２ａ〜２２ｃとを備えている。

つまり、光合分波素子１０は、入力側平面導波路１６と出力側平面導波路１８との間を、６本の並列した光導波路、すなわち第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６からなる光導波路アレイ１４で接続した構成を有している。なお、光導波路アレイ１４を構成する第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の光路長は、光導波路アレイ１４により波長分離に必要な位相差を生み出すために、光導波路番号ｉが１ずつ増大するごとに一定値Δｌずつ増加している。なお、Δｌについては後述する。

ここで、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６を構成する第１部分光導波路１２Ａ_１〜６と第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６とは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光導波路のコアの周囲に設けられたクラッドの構造が異なっている。より詳細には、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１部分光導波路１２Ａ_１及び第２部分光導波路１２Ｂ_１は、光伝播方向に直交する断面形状は、互いに同形の矩形状に形成されている。

ここで、図２（Ａ）に示すように、第１部分光導波路１２Ａ_１は、底面が下部クラッドＣＬ１に接しており、両側面及び上面がＳｉＯ_２からなる上部クラッドＣＬ２で囲まれている。それに対して、図２（Ｂ）に示すように、第２部分光導波路１２Ｂ_１は、底面は下部クラッドＣＬ１に接しているものの、底面以外の両側面及び上面に接していたＳｉＯ_２が除去され、両側面及び上面は空気に曝されている。つまり、第２部分光導波路上部１２Ｂ_１では、第２クラッドＣＬ２は空気とされている。

この説明では、第１部分光導波路１２Ａ_１及び第２部分光導波路１２Ｂ_１を例に挙げて説明したが、他の第１部分光導波路１２Ａ_２〜６及び第２部分光導波路１２Ｂ_２〜６においても同様である。その結果、第１部分光導波路１２Ａ_１〜６と第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６とでは、等価屈折率の温度依存性に違いが生じる。なお、この点については後述する。

光導波路アレイ１４は、大きく３つの領域に分類される。すなわち、入力側の第１接続領域１４Ａ、中間の導波路アレイ領域１４Ｂ、及び、出力側の第２接続領域１４Ｃである。図１に示す構成例では、第１接続領域１４Ａは、入力側平面導波路１６から境界Ｌ１までの間の領域である。領域１４Ａに続く、導波路アレイ領域１４Ｂは、境界Ｌ１から境界Ｌ２までの間の領域であり、上部クラッドＣＬ２が空気の第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６を含む領域である。領域１４Ｂに続く、第２接続領域１４Ｃは、境界Ｌ２から出力側平面導波路１８までの間の領域である。

導波路アレイ領域１４Ｂにおいて、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の幾何学的な長さ（経路長）、つまり境界Ｌ１及びＬ２間の長さはそれぞれ等しい。つまり、導波路アレイ領域１４Ｂにおいて、第１部分光導波路１２Ａ_ｉと第２部分光導波路１２Ｂ_ｉ（ただしｉは１〜６）とを足し合わせた幾何学的な長さはｉによらず等しい。

また、この実施形態では、光導波路中の導波路アレイ領域１４Ｂにおいて、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６は、光導波路番号が増加するとともに、第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６の幾何学的長さが一定値ΔＬａずつ減少するように構成されている。つまり、ｉ番目の第２部分光導波路１２Ｂ_ｉの長さＬ（１２Ｂ_ｉ）には、その前後の第２部分光導波路１２Ｂ_ｉ−１又は１２Ｂ_ｉ＋１との間において、以下に示す関係が成り立っている。
Ｌ（１２Ｂ_２）＝Ｌ（１２Ｂ_１）−ΔＬａ、Ｌ（１２Ｂ_３）＝Ｌ（１２Ｂ_２）−ΔＬａ、Ｌ（１２Ｂ_４）＝Ｌ（１２Ｂ_３）−ΔＬａ、Ｌ（１２Ｂ_５）＝（１２Ｂ_４）−ΔＬａ及びＬ（１２Ｂ_６）＝Ｌ（１２Ｂ_５）−ΔＬａ
なお、第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６の幾何学的長さの変化分ΔＬａについては後述する。

第１接続領域１４Ａにおける第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の幾何学的長さと、第２接続領域１４Ｃにおける第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の幾何学的長さとを加え合わせた長さは、光導波路番号ｉが順次に増加する毎に、一定値ΔＬずつ増加するように構成されている。

ところで、導波路アレイ領域１４Ｂでは第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の幾何学的長さは等しいことから、光導波路アレイ１４全体として見た場合、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の全幾何学的長さ（全経路長）は、光導波路番号ｉが順次に増加するごとに、一定値ΔＬずつ増加することとなる。

ここで、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の全幾何学的長さ、すなわち、入力側平面導波路１６と出力側平面導波路１８との間の幾何学的長さをＬ（１２_１〜６）と表すと、ｉ番目と（ｉ＋１）番目又は（ｉ−１）番目の光導波路間において、Ｌ（１２_ｉ）には、以下に示す関係が成り立つ。

Ｌ（１２_２）＝Ｌ（１２_１）＋ΔＬ、Ｌ（１２_３）＝Ｌ（１２_２）＋ΔＬ、Ｌ（１２_４）＝Ｌ（１２_３）＋ΔＬ、Ｌ（１２_５）＝（１２_４）＋ΔＬ及びＬ（１２_６）＝Ｌ（１２_５）＋ΔＬ
なお、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の幾何学的長さの増分ΔＬについては後述する。

入力側平面導波路１６は、光導波路アレイ１４の第１接続領域１４Ａ側の端部に接続されており、入力用光導波路２０から異なる波長の光が混合された混合光が入力される。入力側平面導波路１６は、平面導波路部１６ａと、複数のテーパ型導波路部１６ｂ_１〜６とで構成されている。

テーパ型光導波路部１６ｂ_１〜６は、平面導波路部１６ａの一端面１６Ｒに等角度間隔で放射状に接続されている。テーパ型光導波路部１６ｂ_１〜６は、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の第１部分光導波路１２Ａ_１〜６にそれぞれ接続されている。テーパ型光導波路部１６ｂ_１〜６は互いに同形であり、テーパ角を好ましくは例えば約２°程度とする。

入力用光導波路２０から平面導波路部１６ａの他端面１６Ｌに入力された光を、各テーパ型光導波路部１６ｂ_１〜６に等分配するために、テーパ型光導波路部１６ｂ_１〜６が設けられている平面導波路部１６ａの一端面１６Ｒは、入力用光導波路２０と平面導波路部１６ａとの接続を円の中心とする円周に沿って設けられている。

出力側平面導波路１８は、光導波路アレイ１４の第２接続領域１４Ｃ側の端部に接続されている。出力側平面導波路１８は、他端面１８Ｌに例えば３本の出力用光導波路２２ａ〜２２ｃが設けられており、これらの出力用光導波路２２ａ〜２２ｃのそれぞれから波長分離された光が出力される点を除いて入力側平面導波路１６と同様に構成されている。なお、出力用光導波路を設ける本数は、分離する波長の数に応じて任意好適な本数とすることができる。

すなわち、出力側平面導波路１８は、平面導波路部１８ａと、平面導波路部１８ａの一端面１８Ｒに接続された複数のテーパ型導波路部１８ｂ_１〜６とを備えている。テーパ型光導波路部１８ｂ_１〜６は、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の第１部分光導波路１２Ａ_１〜６にそれぞれ接続されている。

続いて、図１を参照して、光合分波素子１０の動作について簡単に説明する。

第１波長の第１光Ｌｔ_１と第１波長とは異なる第２波長の第２光Ｌｔ_２との混合光は、入力用光導波路２０を伝播して、入力側平面導波路１６に入力される。入力側平面導波路１６に入力された混合光は、平面導波路部１６ａを伝播して、各テーパ型光導波路部１６ｂ_１〜６に等分配される。混合光は、テーパ型光導波路部１６ｂ_１〜６から第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６へと伝播し、光路長がそれぞれ異なる第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６を伝播する過程で、波長分離に必要な位相差が導入される。第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６を伝播することで位相差が導入された混合光は、出力側平面導波路１８中において、波長によって異なる伝播経路を辿り、波長により異なる出力用光導波路２２ａ〜２２ｃからそれぞれ出力される。図１に示した例では、第１波長の第１光Ｌｔ_１が、出力用光導波路２２ａから出力され、第２波長の第２光Ｌｔ_２が、出力用光導波路２２ｂから出力される。

なお、この光合分波素子１０は、従来品に比べて、温度変化に対する光の合波及び分波の波長安定性が高まっている。以下、この点について説明する。

一般に、ＡＷＧを用いた光合分波素子１０の光出力Ｐは、下記（１）式により表される。
Ｐ＝｜Σ_ｑｅｘｐ｛（２ｊπ／λ）［ｑｎ_ｓｄ（ｓｉｎＱ_ｉｎ−ｓｉｎＱ_ｏｕｔ）＋ｑΔｌ］｝｜^２・・・（１）
ここで、ｑは、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の光導波路番号を示す。λは、光の波長を示す。ｎ_ｓは、入力側平面導波路１６及び出力側平面導波路１８の等価屈折率を示す。ｄは、入力側平面導波路１６の一端面１６Ｒにおけるテーパ型光導波路部１６ｂ_１〜６の取付け間隔、及び、出力側平面導波路１８の一端面１８Ｒにおけるテーパ型光導波路部１８ｂ_１〜６の取付け間隔を示す。Ｑ_ｉｎは、入力用光導波路２０の入力側平面導波路１６における取付け位置をｘ_ｉｎとしたときに、ａｔａｎ（ｘ_ｉｎ／Ｌｓ）で表される角度である。Ｑ_ｏｕｔは、出力用光導波路２２ｂの出力側平面導波路１８における取付け位置をそれぞれｘ_ｏｕｔとしたときに、ａｔａｎ（ｘ_ｏｕｔ／Ｌｓ）で表される角度である。なお、Ｌｓは、入力側平面導波路１６及び出力側平面導波路１８の光軸方向に沿って測った長さである。Δｌは、異なる波長の光の合分波を実現するために必要な、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の光路長差である。

ところで、（１）式において、光路長差Δｌは、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の全幾何学的長さの増分ΔＬと、第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６の幾何学的長さの増分ΔＬａとを用いて、下記（２）式のように表すことができる。
Δｌ＝ｎ（ΔＬ−ΔＬａ）＋ｎ_ａΔＬａ・・・（２）
ここで、ｎは、上部及び下部クラッドＣＬ１及びＣＬ２としてＳｉＯ_２に囲まれた第１部分光導波路１２Ａ_１〜６の等価屈折率である。また、ｎ_ａは、上部クラッドＣＬ２が空気である第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６の等価屈折率である。

よって、光合分波素子１０の温度依存性を解消するためには、（２）式で示されたΔｌの温度変化率を０とすればよい。すなわち、下記（３）式で表されるｄ（Δｌ）／ｄＴを０とすればよい。
ｄ（Δｌ）／ｄＴ＝（ｄｎ／ｄＴ）（ΔＬ−ΔＬａ）＋（ｄｎ_ａ／ｄＴ）ΔＬａ・・・（３）
（２）式と（３）式とを連立して解くと、下記（４ａ）式及び（４ｂ）式が得られる。

ΔＬａ＝（Δｌ／ｎ）／［ｎ_ａ／ｎ−（ｄｎ_ａ／ｄＴ）／（ｄｎ／ｄＴ）］・・・（４ａ）
ΔＬ＝（Δｌ／ｎ）＋（１−ｎ_ａ／ｎ）ΔＬａ・・・（４ｂ）
これら（４ａ）式及び（４ｂ）式が光合分波素子１０を温度無依存とするための最終結果である。

ここで、（４ａ）式及び（４ｂ）式を用いて、光合分波素子１０の具体的な寸法の一例を求める。図１に示した光合分波素子１０において、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の幅が３００ｎｍ及び厚みが３００ｎｍとする。このとき、ｎ＝２．０６であり、及びｎ_ａ＝１．８３である。また、（ｄｎ／ｄＴ）＝１．８２×１０^−４／Ｋであり、及び（ｄｎ_ａ／ｄＴ）＝２．３８×１０^−４／Ｋである。

これらの値を（４ａ）式及び（４ｂ）式に入力すると、（Δｌ／ｎ）＝１に対して、ΔＬａ＝−２．３８及びΔＬ＝０．７３が得られる。つまり、合分波機能を得るために必要な光路長差（Δｌ／ｎ）に対して、第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６の幾何学的長さの減少分ΔＬａを２．３８倍とし、及び第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の全幾何学的長さの増分ΔＬを０．７３倍とすることにより、光合分波素子１０の温度依存性を解消することができる。

つまり、光合分波素子１０の温度依存性を解消するためには、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６において、空気をクラッドとする第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６の幾何学的長さを、導波路番号とともにΔＬａずつ短くしていくと共に、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の幾何学的全長もΔＬずつ長くする必要がある。

（変形例１）
図３を参照して、変形例１の光合分波素子３０について説明する。光合分波素子３０は、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６がヘヤピン状に２つ折に折り畳まれている点が、実施形態１の光合分波素子１０と異なっている。従って、光合分波素子３０において、光合分波素子１０と同様の構成要素には同符号を付して、その説明を省略する。

光合分波素子３０は、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６が、中心線Ｃを中心にしてヘアピン状に折り畳まれている。ここで、図３において、中心線Ｃの左側の領域をＡＬと称し、中心線Ｃの右側の領域をＡＲと称する。

また、光合分波素子３０では、入力側平面導波路１６及び出力側平面導波路１８を中心線Ｃに対して、点対照的に配置している。

上述のように、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６は、この順序で、ΔＬずつ導波路の幾何学的長さが大きくなっていく。そのために、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６は、長さが最も短い第１光導波路１２_１をヘヤピンの最も内側に配置して、長さが最も長い第６光導波路１２_６をヘヤピンの最も外側に配置している。

第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６をヘヤピン型形状としたために、光合分波素子３０では、クラッドを空気とした第２部分光導波路１２Ｂ_１〜６を２つの部分に分割して配置している。すなわち、光合分波素子３０は、ヘヤピンの左側領域ＡＬに左側第２部分導波路１２ＬＢ_１〜６を備え、及び、ヘヤピンの右側領域ＡＲに右側第２部分導波路１２ＲＢ_１〜６を備えている。そして、左側第２部分導波路１２ＬＢ_１〜６と右側第２部分導波路１２ＲＢ_１〜６とは、それぞれ、標準幅の第１部分導波路としてのヘヤピン型接続導波路ＨＰ_１〜６で接続されている。ここで、左側第２部分導波路１２ＬＢ_１〜６と右側第２部分導波路１２ＲＢ_１〜６との幾何学的長さの和は、光導波路番号ｉとともに、上述のように、ΔＬａずつ減少していく。

このように、変形例の光合分波素子３０によれば、光合分波素子１０よりも小型化を達成しつつ、波長合分波特性を温度無依存化できる。

（変形例２）
図４を参照して、変形例２の光合分波素子４０について説明する。光合分波素子４０は、入力側平面導波路１６及び出力側平面導波路１８を中心線Ｃに対して、線対照的に配置している点が、光合分波素子３０と異なっている。従って、光合分波素子４０において、光合分波素子３０と同様の構成要素には同符号を付して、その説明を省略する。

このように、入力側平面導波路１６及び出力側平面導波路１８を線対照的に配置することにより、第１〜第６光導波路１２_１〜１２_６の光路長差Δｌを、光合分波素子３０に比べて大きくすることができる。その結果、分離すべき波長間隔が短い場合であっても温度無依存で容易に波長分離することができる。

１０，３０，４０光合分波素子
１２_１〜１２_６第１〜第６光導波路
１２Ａ_１〜６第１部分光導波路
１２Ｂ_１〜６第２部分光導波路
１２ＬＢ_１〜６左側第２部分導波路
１２ＲＢ_１〜６右側第２部分導波路
１４光導波路アレイ
１４Ａ第１接続領域
１４Ｂ導波路アレイ領域
１４Ｃ第２接続領域
１６入力側平面導波路
１６ａ，１８ａ平面導波路部
１６ｂ_１〜６，１８ｂ_１〜６テーパ型光導波路部
１６Ｒ，１８Ｒ一端面
１６Ｌ，１８Ｌ他端面
１８出力側平面導波路
２０入力用光導波路
２２ａ〜２２ｃ出力用光導波路

Claims

等価屈折率の温度依存性が互いに異なる第１部分光導波路と第２部分光導波路とが直列に接続されてそれぞれ形成された第１〜第Ｎ光導波路（ただし、Ｎは整数）を備えた光導波路アレイと、
前記光導波路アレイの一端に接続された入力側平面導波路と、
前記光導波路アレイの他端に接続された出力側平面導波路と、
前記入力側平面導波路に接続された入力用光導波路と、
前記出力側平面導波路に接続された複数の出力用光導波路とが、Ｓｉを用いて、該Ｓｉとの屈折率差が４０％以上のクラッドに形成されていて、
前記第１〜第Ｎ光導波路において、
（１）光導波路番号ｉ（ｉは１＜ｉ≦Ｎを満たす整数）が順次に増大する毎に、光路長が一定値Δｌずつ増加し、
（２）光導波路番号ｉが順次に増大する毎に、全幾何学的長さが一定値ΔＬずつ増加し、
（３）光導波路番号ｉが順次に増大する毎に、前記第２部分光導波路の幾何学的長さが一定値ΔＬａずつ減少する
ことを特徴とする光合分波素子
前記クラッドが、ＳｉＯ_２製の下部クラッドと、該下部クラッド上に設けられた上部クラッドとを備えていて。
前記第１及び第２部分光導波路は、前記下部クラッド上に形成されており、底面、上面及び両側面を備えていて、光伝播方向に直交する断面形状を矩形状とし、
前記第１部分光導波路は上面及び両側面が上部クラッドとしてのＳｉＯ_２に囲まれていて、及び
前記第２部分光導波路は上面及び両側面が上部クラッドとしての空気に囲まれていることを特徴とする光合分波素子。