JP2683161B2 - 光合分波器 - Google Patents

光合分波器

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JP2683161B2
JP2683161B2 JP2639091A JP2639091A JP2683161B2 JP 2683161 B2 JP2683161 B2 JP 2683161B2 JP 2639091 A JP2639091 A JP 2639091A JP 2639091 A JP2639091 A JP 2639091A JP 2683161 B2 JP2683161 B2 JP 2683161B2
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秀彰 岡山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えば波長多重光通信
に用いる光合分波器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より波長多重通信では、光を波長毎
に分離したり波長の異なる光を合波したりするために光
合分波器を用いている。光合分波器として、例えば文献
1:コヒーレント光通信 電子情報通信学会 1988
年10月15日 p.57〜59に提案されている回折
格子型のものがある。
【0003】図3は文献1の光合分波器の全体構成を概
略的に示す分解斜視図である。同図に示す光合分波器
は、ファイバアレイ10、レンズ12、回折格子14、
アレー保持部16、格子ホルダー18及びハウジング2
0から成る。ファイバアレイ10は複数の入出力用光フ
ァイバ22をアレイ化したもので、アレー保持部16に
固定される。また回折格子14は格子ホルダー18に設
けられる。そしてアレー保持部16、レンズ12及び格
子ホルダー18をハウジング20に装着し、ファイバア
レー10、レンズ12及び回折格子14の光軸を合せ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の光合分波器では、ファイバーアレー10、レンズ
12及び回折格子14の光軸を合せる作業が大変であ
り、光合分波器の作成に手間が掛かるという問題点があ
った。
【0005】この発明の目的は上述した従来の問題点を
解決するため、スラブ導波路及びチャネル導波路をモノ
リシックに基板に設けて構成した光合分波器を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の光合分波器は、スラブ型中間導波路、チ
ャネル型合波導波路、チャネル型分波導波路及びチャネ
ル型往復導波路を基板に設けて成り、中間導波路の一方
の側に少なくともひとつの合波導波路及び複数の分波導
波路を結合すると共に中間導波路の他方の側に複数の往
復導波路を結合し、往復導波路の中間導波路とは反対側
に反射面を設け、往復導波路を導波路間隔が中間導波路
から遠ざかるに従って広がるように放射状に配置し、隣
接する往復導波路の長さの差を一定とし、合波導波路か
ら出力される波長多重の光を、中間導波路を介して当該
合波導波路に対応する往復導波路へ入力させて反射面に
導き、反射面で反射され往復導波路から出力される、合
波導波路からの光を、中間導波路を介して波長毎に対応
する分波導波路に入力させることを特徴とする。
【0007】
【作用】このようにこの発明の光合分波器は、スラブ型
中間導波路、チャネル型合波導波路、チャネル型分波導
波路及びチャネル型往復導波路を基板に設けて成る。こ
れら導波路の作成は公知の微細加工技術や導波路作成技
術等により行なうことができ従って導波路相互の光軸を
合せた状態の導波路パターンを描画するマスクを用いて
各導波路を作成できるので、これら導波路の光軸合せを
簡略化することができる。
【0008】また往復導波路を、導波路間隔(隣接する
往復導波路間の間隔)が中間導波路から遠ざかるに従っ
て広がるように放射状に配置する。従って、合波導波路
から出力される光を中間導波路を介し往復導波路へ入力
させる際の光損失を低減することができると共に、往復
導波路から出力される、合波導波路からの光を中間導波
路を介し分波導波路へ入力させる際の光損失を低減する
ことができる。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照し、この発明の実施例につ
き説明する。尚、図面はこの発明が理解できる程度に概
略的に示してあるにすぎず、従ってこの発明を図示例に
限定するものではない。
【0010】図1はこの発明の一実施例の全体構成を概
略的に示す平面図である。この実施例の光合分波器は、
同図にも示すように、スラブ型中間導波路10、チャネ
ル型分波導波路12、チャネル型合波導波路13及びチ
ャネル型往復導波路14を基板16に設けて成る。中間
導波路10は平板状の導波路であり、分波導波路12、
合波導波路13及び往復導波路14は帯状(ストライプ
状)の導波路である。尚、図において分波導波路12、
合波導波路13及び往復導波路14を点を付して示し
た。
【0011】そして中間導波路10の一方の側に複数の
分波導波路12及び少なくともひとつの合波導波路13
を光学的に結合すると共に、中間導波路10の他方の側
に複数の往復導波路14を光学的に結合する。この実施
例では、合波導波路13をひとつだけ設け、分波導波路
12及び合波導波路13の端面12a及び13aを中間
導波路10の一方の端面10aと接触させて光学的に結
合する。同様に往復導波路14の端面14aを中間導波
路10の他方の端面10bと接触させて光学的に結合す
る。そして分波導波路12及び合波導波路13の他方の
端面12b及び13bにそれぞれ光ファイバ22を結合
する。
【0012】また往復導波路14の中間導波路10とは
反対側に反射面18を設ける。この実施例では、往復導
波路14よりも屈折率の低い反射層20を往復導波路1
4の端面14bと接触させて基板16に設け、これら往
復導波路14及び反射層20の界面に光を全反射する反
射面18を形成する。
【0013】さらに往復導波路14を、導波路間隔(隣
接する往復導波路14の間隔)が中間導波路10から遠
ざかるに従って広がるように放射状に配置する。この実
施例では、往復導波路14を直線導波路としこの導波路
14の軸線T1の延長線が合波導波路13の端面13a
と交差するように、より好ましくは往復導波路14の軸
線T1の延長線が合波導波路13の端面13a及びその
軸線T2の交点Sを通るように、各往復導波路14を放
射状に配置する。
【0014】また隣接する往復導波路14の長さの差を
一定とする。往復導波路14を図の左側から順次に数え
た場合において第n番目及び第n+1番目の往復導波路
14の長さをそれぞれL(n)及びL(n+1)と表せ
ば(但しL(n)及L(n+1)はいずれも往復導波路
14に沿う方向の長さである)、第n番目及び第n+1
番目の往復導波路14の長さの差dはd=|L(n)−
L(n+1)|=const.であって、この実施例で
はd=const.かつL(n)>L(n+1)であ
る。
【0015】そして合波導波路13から出力される波長
多重の光を、中間導波路10を介して当該合波導波路1
3に対応する往復導波路14へ入力させて反射面18に
導き、反射面18で反射され往復導波路14から出力さ
れる合波導波路13からの光を、中間導波路10を介し
て波長毎に対応する分波導波路12に入力させる。
【0016】図2はこの実施例における光の合分波の説
明に供する図であり、図中光の伝搬方向を実線及び破線
の矢印で表した。
【0017】まず、この実施例の光合分波器における光
の分波につき説明する。この実施例では、それぞれ波長
の異なる光λ1〜λ5を多重化して合波導波路13から
中間導波路10に入力する。多重化された光λ1〜λ5
は中間導波路10に入力すると、図中実線矢印で示すよ
うに放射状に広がりながら中間導波路10を導波して対
応する各往復導波路14に入力し、そして反射面18で
全反射され往復導波路14から中間導波路10へ再度入
力する。
【0018】これら光λ1〜λ5は、中間導波路10へ
再度入力するとき、光の回折作用によって各波長毎に異
なる方向に中間導波路10を伝搬し従って分波する。こ
のとき、隣接する往復導波路14の長さの差dを任意好
適な値Dに設定しておくことにより、各往復導波路14
から出力された光λ1〜λ5をそれぞれ一定の位置に収
束させ、しかもその収束位置を波長毎に異なる位置とす
ることができる。例えば光λ2が収束する様子を図中に
破線矢印で示す。光λ2は図中破線Pで示すように球面
状の波面を有する球面波となる。差dを任意好適な値D
とすることによって球面波を生じさせることができる。
【0019】光λ1〜λ5の各収束位置に分波導波路1
2の端面12aを配置し、例えば光λiを図の左から数
えて第i番目の分波導波路12で伝送して、各分波導波
路12毎に波長の異なる光を伝送する。
【0020】隣接する往復導波路14から出力される光
の間の位相差は、2・k0・n0・dと表せる。ここでk
0は真空における波数及びn0は往復導波路14の屈折率
を表す。
【0021】また合波導波路13から中間導波路10へ
入力した光L1の伝搬方向と、往復導波路14から中間
導波路10へ入力した光L2の伝搬方向とがなす角度Θ
は、次式(1)のように表せる。 Θ={2・N・d−m・(λ/np)・N}/(N・W) =(2・d)/W−(m/W)・(λ/np) ……(1) ただし、Nは光L1が入力する往復導波路14の個数、
mは光L2の次数、λは光L2の波長及びnpは中間導
波路10の屈折率を表す。またすべての往復導波路14
の幅は等しくこれら往復導波路14の導波路幅をWで表
す。
【0022】光は直進する性質を有するので、Θ≒0と
なる伝搬方向に伝搬する光L2の光強度が最も強くな
る。光強度が最も強い光L2の次数mは次式(2)のよ
うに表せる。 m=(np/λ0)・2・d ……(2) 但し、λ0はΘ≒0となる伝搬方向に伝搬する光L2の
波長を表す。
【0023】ここで光L2の波長がλ0からλ0+Δλに
変化した場合、光L1及びL2の伝搬方向がなす角度は
Θ(≒0)からΘ+ΔΘに変化する。この場合のΔλ及
びΔΘの関係は次式(3)のように表せる。 ΔΘ={m/(W・np)}・Δλ ……(3) (3)式からも理解できるように次数mが大となるほど
ΔΘが大きくなり、従って光合分波器の分解能を高める
ことができる。次数mは隣接する往復導波路14の長さ
の差dを大きくすれば、大きくなる((2)式参照)。
【0024】次にこの実施例の光合分波器における光の
合波につき説明する。光の分波の場合の光路が可逆であ
ることから、光λiは第i番目の分波導波路12から中
間導波路10に入力し、放射状に広がりながら中間導波
路10を導波して対応する各往復導波路14に入力し、
そして反射面18で全反射され各往復導波路14から中
間導波路10へ再度入力する。
【0025】光λiは中間導波路10に再度入力すると
き、その波長に応じた方向に回折して中間導波路10を
導波する。このとき、隣接する往復導波路14の長さの
差dを任意好適な特定の値Dに設定しているので、各往
復導波路14から出力された光λiは合波導波路13の
端面13aの位置に収束する。その結果、各分波導波路
12から出力された光λiをそれぞれ合波導波路13に
入力させて合波することができ、従って各分波導波路1
2からの光λiを多重化し多重化された光λ1〜λ5を
合波導波路13で伝送することができる。
【0026】上述のような構成の実施例の光合分波器に
おいては、往復導波路14を合波導波路13に対して放
射状に配置するので、合波導波路13からの光が分波導
波路12の端面12aの位置に収束するとき及び分波導
波路12からの光が合波導波路13の端面13aの位置
に収束するときに、各波長毎に光の収束領域が広がるの
を防止しより狭い領域に光を収束させることができる。
【0027】またこの実施例の光合分波器では、中間導
波路10、分波導波路12、合波導波路13及び往復導
波路14を、公知の微細加工技術や導波路作成技術等に
より容易に作成することができ、従って導波路相互の光
軸を合せた状態の導波路パターンを描画するマスクを用
いて各導波路を作成できるので、これら導波路の光軸合
せを簡略化することができる。
【0028】この発明は上述した実施例にのみ限定され
るものではなく、従って各構成成分の形状、寸法、配設
位置、配設個数及びそのほかの条件を任意好適に変更す
ることができる。
【0029】例えば合波導波路を1個のみならず複数個
設けるようにしてもよい。また上述した実施例では合波
導波路及び分波導波路をアレイ状に配置しこれら導波路
から導波路アレイを構成しこの導波路アレイのほぼ中央
に合波導波路を配置するようにしたが、導波路アレイの
一番端に合波導波路を配置するようにしてもよい。
【0030】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の光合分波器によれば、スラブ型中間導波路、チ
ャネル型分波導波路、チャネル型合波導波路及びチャネ
ル型往復導波路を、公知の微細加工技術や導波路作成技
術等により同一基板にモノリシックに作成することがで
きるので、これら導波路の光軸合せを簡略化することが
できる。
【0031】またチャネル型往復導波路をチャネル型合
波導波路に対して放射状に配置するので、チャネル型合
波導波路からの光がチャネル型分波導波路の端面位置に
収束するとき及びチャネル型分波導波路からの光がチャ
ネル型合波導波路の端面位置に収束するときに、光の収
束領域が広がるのを防止しより狭い領域に光を収束させ
ることができるので、光損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の光合分波器の全体構成を概略的に示す
平面図である。
【図2】実施例の光合分波器における光の合分波の説明
に供する図である。
【図3】従来の光合分波器の全体構成を概略的に示す分
解斜視図である。
【符号の説明】
10:スラブ型中間導波路 12:チャネル型分波導波路 13:チャネル型合波導波路 14:チャネル型往復導波路 16:基板 18:反射面

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スラブ型中間導波路、チャネル型合波導
    波路、チャネル型分波導波路及びチャネル型往復導波路
    を基板に設けて成り、前記中間導波路の一方の側に少な
    くともひとつの合波導波路及び複数の分波導波路を結合
    すると共に、前記中間導波路の他方の側に複数の往復導
    波路を結合し、前記往復導波路の中間導波路とは反対側
    に反射面を設け、前記往復導波路を、導波路間隔が中間
    導波路から遠ざかるに従って広がるように放射状に配置
    し、隣接する往復導波路の長さの差を一定とし、前記合
    波導波路から出力される波長多重の光を、中間導波路を
    介して当該合波導波路に対応する往復導波路へ入力させ
    て前記反射面に導き、前記反射面で反射され往復導波路
    から出力される前記合波導波路からの光を、前記中間導
    波路を介して波長毎に対応する分波導波路に入力させる
    ことを特徴とする光合分波器。
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