JP2907844B2 - 光分岐回路 - Google Patents
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Description
本発明は通信用光素子に係り、特に低損失な光分岐回
路に関する。
路に関する。
従来の単一モード光分流回路は、「西原、春名、栖
原、“光集積回路”、オーム社、1985」の第9.3節に記
載のように、分岐導波路型と方向性結合器型とに大きく
分けられる。前者は、分岐比の波長依存性が小さく、使
用波長帯域が広いという利点があるが、分岐部での散乱
による損失がさけらないという問題点を持っている。こ
れに対し、後者は損失は小さいが、使用波長帯域が数十
Åと小さく、また結合部の僅かな寸法変動によって分岐
比が変化してしまうという欠点を持っている。 光分岐回路を応用してマッハツエンダ型光合分波器
（もしくは光スイッチ）を構成する場合、低損失性及び
分岐比精度の両者が必要となるため、現状の光分流器で
は十分な性能を発揮することが難しい。 また、両者とも基本的に２分岐回路しか構成出来ない
ので、１×Ｎ（Ｎ＞２）の分配器を構成するためには多
段接続する必要があるが、分岐導波路型では挿入損失
が、また方向性結合器型では素子長及び分岐比のバラツ
キがそれぞれ問題となり、実現が困難である。
原、“光集積回路”、オーム社、1985」の第9.3節に記
載のように、分岐導波路型と方向性結合器型とに大きく
分けられる。前者は、分岐比の波長依存性が小さく、使
用波長帯域が広いという利点があるが、分岐部での散乱
による損失がさけらないという問題点を持っている。こ
れに対し、後者は損失は小さいが、使用波長帯域が数十
Åと小さく、また結合部の僅かな寸法変動によって分岐
比が変化してしまうという欠点を持っている。 光分岐回路を応用してマッハツエンダ型光合分波器
（もしくは光スイッチ）を構成する場合、低損失性及び
分岐比精度の両者が必要となるため、現状の光分流器で
は十分な性能を発揮することが難しい。 また、両者とも基本的に２分岐回路しか構成出来ない
ので、１×Ｎ（Ｎ＞２）の分配器を構成するためには多
段接続する必要があるが、分岐導波路型では挿入損失
が、また方向性結合器型では素子長及び分岐比のバラツ
キがそれぞれ問題となり、実現が困難である。
低損失で使用波長帯域の広い光分配器を必要とする分
野は広い。この為には、光分岐回路の低損失化もしくは
方向性結合器の広帯域化が必要であるが、後者は本質的
に困難である。そこで光分岐回路の低損失化を目的とし
て検討を行った。まず、光分岐回路の損失発生のメカニ
ズムについての検討結果を以下に述べる。 第２図に示す従来型の光分岐回路構成を用いて散乱の
発生原因を説明する。同図（ａ）は光分岐回路素子上面
図、同図（ｂ）はＡ−Ａ´に沿った断面図である。 入力光６は、テーパ部を通過したのち分岐導波路で２
つ分配され、出力光となる。ここで出力光７−１、７−
２の大きさは分岐店でのテーパ導波路とそれぞれの出力
導波路との導波モードの重なり積分で求められる。しか
し図に示した様に、テーパ導波路のモード分布は分岐店
（Ｐ）に最大強度を持つ形となっているため、出力導波
路の導波モードと完全には重なり合わず、どうしても散
乱光８を生じてしまう。これが、従来型の光分岐回路の
損失発生原因である。また、従来型構成で光多分岐を構
成しようとすれば、分岐数−１個の分岐点（Ｐ）があら
われるので、それに比例して損失が増加する。 本発明の第１の目的は、分岐導波路型光分配器（以
下、簡単の為に光分岐回路と呼ぶ）の損失原因である光
の散乱を低減させ、低損失で使用波長帯域の広い光分配
器を構成することにある。 また、１段で３以上の分岐数を実現できる回路を構成
することも目的の一つである。
野は広い。この為には、光分岐回路の低損失化もしくは
方向性結合器の広帯域化が必要であるが、後者は本質的
に困難である。そこで光分岐回路の低損失化を目的とし
て検討を行った。まず、光分岐回路の損失発生のメカニ
ズムについての検討結果を以下に述べる。 第２図に示す従来型の光分岐回路構成を用いて散乱の
発生原因を説明する。同図（ａ）は光分岐回路素子上面
図、同図（ｂ）はＡ−Ａ´に沿った断面図である。 入力光６は、テーパ部を通過したのち分岐導波路で２
つ分配され、出力光となる。ここで出力光７−１、７−
２の大きさは分岐店でのテーパ導波路とそれぞれの出力
導波路との導波モードの重なり積分で求められる。しか
し図に示した様に、テーパ導波路のモード分布は分岐店
（Ｐ）に最大強度を持つ形となっているため、出力導波
路の導波モードと完全には重なり合わず、どうしても散
乱光８を生じてしまう。これが、従来型の光分岐回路の
損失発生原因である。また、従来型構成で光多分岐を構
成しようとすれば、分岐数−１個の分岐点（Ｐ）があら
われるので、それに比例して損失が増加する。 本発明の第１の目的は、分岐導波路型光分配器（以
下、簡単の為に光分岐回路と呼ぶ）の損失原因である光
の散乱を低減させ、低損失で使用波長帯域の広い光分配
器を構成することにある。 また、１段で３以上の分岐数を実現できる回路を構成
することも目的の一つである。
上記課題を解決する為に、本発明では入力導波路と出
力導波路間にモード変換部を導入した。 モード変換部を光導波路上で構成する方法の一つに、
テーパ導波路上にクラッド部よりも屈折率が高い材料に
よって付加パターンを形成する方法がある。また、モー
ド変換部の他の実現方法としてはテーパ導波路に部分的
にドーパントを拡散させる、もしくはイオンを交換させ
て屈折率を変化させることで付加パターンを形成する方
法もある。 本発明の要旨は、第１の光導波路と、前記第１の光導
波路の終端部から分岐した第２および第３の光導波路と
が基板に形成されており、第１の光導波路の終端部付近
に第１および第２の高屈折率部分を互いに隔離して設け
ることによって、前記第１の光導波路の前記終端部側と
は反対の側から入射した単一モード光が前記第１および
第２の高屈折率部分で光強度が相対的に強められ、隔離
された前記第１の高屈折率部分と前記第２の高屈折率部
分との間の部分で前記単一モード光の光強度は相対的に
弱められ、前記終端部に至った前記単一モード光のうち
前記光強度は相対的に弱められた光が前記終端部の前記
第２および第３の光導波路への分岐部分に至り前記相対
的に弱められた光が前記分岐部分から導波路外へ放射さ
れるように、前記第１および第２の高屈折率部分は前記
第１の光導波路に対して所要に形成されており、前記第
１および第２の高屈折率部分で光強度が相対的に強めら
れた前記単一モード光は実質的な反射面での反射なしに
前記第２および第３の光導波路へ導かれるように構成さ
れていることを特徴とする光分岐回路にある。
力導波路間にモード変換部を導入した。 モード変換部を光導波路上で構成する方法の一つに、
テーパ導波路上にクラッド部よりも屈折率が高い材料に
よって付加パターンを形成する方法がある。また、モー
ド変換部の他の実現方法としてはテーパ導波路に部分的
にドーパントを拡散させる、もしくはイオンを交換させ
て屈折率を変化させることで付加パターンを形成する方
法もある。 本発明の要旨は、第１の光導波路と、前記第１の光導
波路の終端部から分岐した第２および第３の光導波路と
が基板に形成されており、第１の光導波路の終端部付近
に第１および第２の高屈折率部分を互いに隔離して設け
ることによって、前記第１の光導波路の前記終端部側と
は反対の側から入射した単一モード光が前記第１および
第２の高屈折率部分で光強度が相対的に強められ、隔離
された前記第１の高屈折率部分と前記第２の高屈折率部
分との間の部分で前記単一モード光の光強度は相対的に
弱められ、前記終端部に至った前記単一モード光のうち
前記光強度は相対的に弱められた光が前記終端部の前記
第２および第３の光導波路への分岐部分に至り前記相対
的に弱められた光が前記分岐部分から導波路外へ放射さ
れるように、前記第１および第２の高屈折率部分は前記
第１の光導波路に対して所要に形成されており、前記第
１および第２の高屈折率部分で光強度が相対的に強めら
れた前記単一モード光は実質的な反射面での反射なしに
前記第２および第３の光導波路へ導かれるように構成さ
れていることを特徴とする光分岐回路にある。
以下、第１図に本発明の基本構成を示し、本発明の作
用を説明する。 モードパターン変換機構はテーパ導波路上に付加パタ
ーン４−１、４−２を設けることで実現されている。付
加パターンは導波路１と同程度の屈折率を持つ物質で形
成されている。パターンがある部分は等価的に屈折率が
高まり、光が集まるため、光強度も大きくなる。付加パ
ターンは図に示した様に左右に対称な形で配置されてい
るため、モードパターンも光強度分布−ｂの様に左右対
称の双峰型となる。分岐導波路は光強度分布−ｃの様に
各導波路中央部に極大点をもつ形をとっており、双峰型
の−ｂの分布とよく一致するため、効率良く光が分配さ
れ、散乱損失が小さくなる。また、従来の光分岐回路で
は分岐点（Ｐ）に光強度の極大点がくるため、分岐点の
僅かなパターニング誤差が分岐比、損失等に大きな影響
を与えていた。これに比べ、本発明の光分岐回路では分
岐転（Ｐ）の光強度が小さく、パターニング誤差の特性
への影響が小さくなるため、分岐比設定の正確さが向上
すると同時に製造プロセスの簡略化が可能になる。
用を説明する。 モードパターン変換機構はテーパ導波路上に付加パタ
ーン４−１、４−２を設けることで実現されている。付
加パターンは導波路１と同程度の屈折率を持つ物質で形
成されている。パターンがある部分は等価的に屈折率が
高まり、光が集まるため、光強度も大きくなる。付加パ
ターンは図に示した様に左右に対称な形で配置されてい
るため、モードパターンも光強度分布−ｂの様に左右対
称の双峰型となる。分岐導波路は光強度分布−ｃの様に
各導波路中央部に極大点をもつ形をとっており、双峰型
の−ｂの分布とよく一致するため、効率良く光が分配さ
れ、散乱損失が小さくなる。また、従来の光分岐回路で
は分岐点（Ｐ）に光強度の極大点がくるため、分岐点の
僅かなパターニング誤差が分岐比、損失等に大きな影響
を与えていた。これに比べ、本発明の光分岐回路では分
岐転（Ｐ）の光強度が小さく、パターニング誤差の特性
への影響が小さくなるため、分岐比設定の正確さが向上
すると同時に製造プロセスの簡略化が可能になる。
第１図をもとにして本発明の一実施例を説明する。同
図において（ａ）は素子上面図、（ｂ）はＡ−Ａ´に沿
った断面図である。 １は基板５の上に形成された光導波路である。基板お
よび導波路の材料としてはガラス、LiNbO3等の誘電体、
YIG等の磁性体及びそれらの薄膜を積層したSi等の半導
体等が考えられる。また導波路の屈折率分布はグレーデ
ッド型、ステップ型など任意のものでもよいので、その
製法も拡散、イオン交換およびエッチング等任意の手法
が適用可能である。導波路１から入射した光はテーパ状
のモード変換領域をへて、３−１、３−２の出力導波路
に出射される。４−１、４−２の付加パターンはその屈
折率が導波路と同程度になる材料により構成されてお
り、そのパターンに沿った部分の導波路の等価屈折率を
高くする働きを持っている。このためパターン下の部分
での光強度が高まり、モード変換部の入力部では−ａの
様に単峰的であった光強度分布は出力部ではパターン下
の部分にピークをそれぞれ持つ双峰的な分布に変形され
る。これにより分岐導波路側での−ｃの様な光強度分布
との整合性が高まり、素子の損失が大幅に減少する。な
お、付加パターンを形成したことによる損失の増加は両
端にテーパ構造（付加パターンの幅を両端部で細くす
る）をもちいることで十分に小さくできるので問題とは
ならない。 第３図は、本発明の他の一実施例である。この実施例
は４分岐回路を形成した例であり、導波路材料及びその
製法等は先の第１図の実施例と同様である。 この実施例の特徴はモード変換部の付加パターンの構
造にある。付加パターンが図の様に４本に枝別れしてい
ることにより、モードパターンは入力部の単峰型から双
峰型へ、また最終的には４峰型へと滑らかに変化し、４
本の分岐導波路に整合性よく接続される。これにより損
失が大幅に減少するとともに、出力光強度のバラツキも
小さくなる。 第４図は本発明の光分岐回路の作製プロセスの一例で
ある。（ａ）は基板22上に導波路膜20を形成した段階で
ある。導波路膜の材料としては基板よりも僅かに（0.2
〜１％程度）屈折率が高いものであればガラス等の誘電
体、YIG等の磁性体など任意の材料をもちいることが可
能である。また、膜形成プロセスとしてはCVD（化学気
相成長）、蒸着および火炎堆積法などの手法を用いるこ
とが挙げられる。この導波路膜上にフォトリソグラフィ
によりレジストパターン21を形成したのが（ｂ）であ
る。このレジストパターン21を用いて導波路膜をエッチ
ングすることにより、（ｃ）の導波路パターンが形成さ
れる。 この導波路パターン上に導波路膜と同程度の屈折率を
有する材料により膜を形成し（ｄ），それを（ｂ），
（ｃ）と同様のプロセスによりパターニングすることに
より、付加パターン４を作製する（ｅ）。最後にCVD
（化学気相成長）、蒸着および火炎堆積法などの手法に
より形成したクラッド５によりこれらを埋め込むことで
（ｆ）の形となり、プロセスが完了する。なお、ここで
はクラッドが完全に導波路を埋め込んだ形のものをしめ
したが、第１図の様に導波路パターンが部分的もしくは
全面的に露出する形のものも、付加パターン形成プロセ
スはこれと同様である。 第５図は本発明のさらに別の実施例である。この実施
例は第１図の２分岐回路を直列にカスケード接続するこ
とにより、多分岐回路を構成したものである。同図
（ａ）は同図（ｂ），同図（ｃ）の２回路ブロック31の
中のパターンであり、第１図の実施例と同じものであ
る。（ｂ）は３個の２分岐回路を２段に接続して４分岐
回路を構成したものである。また、（ｃ）は７個の２分
岐回路を３段に接続して８分岐回路を構成したものであ
る。本発明の２分岐回路は分岐点での散乱損失が小さい
ため、このように多段接続しても挿入損失を十分に小さ
く抑えることが出来る。 第６図は本発明のさらに別の実施例である。この実施
例の特長は、付加パターン４−１、２を第１図の様な薄
膜パターンではなく、導波路内の屈折率分布の変化によ
り構成していることにある。この様な屈折率分布に形成
法としては、例えばLiNbO3基板へのTi拡散やプロトン交
換に代表される手法がある。付加パターンの果たす役割
は第１図の実施例の場合と同様である。 第７図は、第６図の実施例を実現するプロセスの一例
である。基板材料としては、LiNbO3及びソーダガラス等
の誘電対材料が一般的であるが、ここでは一例としてLi
NbO3へのTi拡散を用いる場合について述べる。（ａ）は
基板上にTi膜23を形成した段階である。Tiの厚みは形成
する導波路の屈折率に合わせて選ぶ必要がある。また、
膜形成プロセスとしては蒸着、スパッタなどの手法が一
般的である。この導波路膜上にフォトリソグラフィによ
りレジストパターン21を形成したのが（ｂ）である。こ
のレジストパターンを用いてTi膜をエッチングすること
により、（ｃ）パターンが形成される。なお、この様に
エッチングによってパターンを形成する手法の他に、先
にレジストパターンを形成した上にTi膜を形成し、その
後レジストパターンを除去することでTiパターンをつく
るリフトオフの手法も有効である。 この基板を数百度に加熱し、Tiを基板中に拡散させ
て、（ｄ）の導波路パターンを作製する。その上に
（ａ）〜（ｃ）と同様のプロセスによりTiパターン24を
パターニングし（ｅ）、これを再度熱拡散することで
（ｆ）の付加パターン付きの導波路が作製される。 第８図は、本発明の光分岐回路を応用した光合分波器
の構成例である。（ａ）は光波長フィルタの構成例であ
る。初段の光分岐回路32−１により等分された光信号35
−１、２は光路長の異なる光導波路33−１、−２をそれ
ぞれ通り、後段の光分岐回路32−２によって合流され
る。分岐導波路は、合流回路として用いた場合、２個の
分岐導波路から同相で入謝した光成分だけが出力として
表れ、逆相で入射した光成分は放射されてしまうという
特長を持つ。このため、光路長の差ΔＬが以下の関係式 ｎ×ΔＬ＝λ×Ｎ ………（１） （ここで、ｎ−屈折率,N−任意の整数） を満たす波長（同相で入射する波長λ1）のみが出力37
となり、その他の成分λ2は放射光36となる。これによ
り、特定の波長のみを選別する光波長フィルタが実現さ
れる。 なお、この構成においては光分岐回路の分岐比のバラ
ツキはそのまま波長間のアイソレーション劣化につなが
る。また、損失の大きな光分岐回路を用いると32−１か
ら放射した光が32−２の光分岐回路に入射するという問
題が生じ、これも波長間アイソレーション劣化を生じさ
せる。このため、分岐比が正確で、かつ損失の小さな光
分岐回路を用いることは波長フィルタの特性を向上させ
る上で重要であり、この意味で本発明の光分岐回路を用
いる効果は大きい。 （ｂ）は本発明の光分岐回路を用いた光合分波器の構
成例である。構成は基本的には（ａ）の光波長フィルタ
と同じであるが、唯一の相違点は合流回路に２入力、２
出力の3dBハイブリッドを用いている点にある。3dBハイ
ブリッドも光分岐回路と同じく、入射光の位相に応じて
光の出力端が変わるという特性を持っている。この為、
入力光34を等分した光35−１、35−２のうち（１）式を
満たす波長の光は37−１に、また満たさない光は、37−
２に分離して出力される。 （ｃ）は、（ｂ）の光合分波器を多段に接続すること
で、多波長の光合分波器を構成した例である。（ｂ）の
光合分波器の波長特性は周期的な曲線となる。そこで初
段の光合分波器の波長特性は周期的な曲線となる。そこ
で初段の光合分波器の通過域波長の間隔を２Δλ（Δλ
＝波長多重信号の波長間隔）として、入力光λ1〜λ8を
λ1,3,5,7とλ2,4,6,8の２グループに分離し、これらを
通過域波長の間隔が４Δλの次段および８Δλの最終段
で個別波長に分離する。同様の構成は８波以上の信号を
分離する場合も使用出来る。
図において（ａ）は素子上面図、（ｂ）はＡ−Ａ´に沿
った断面図である。 １は基板５の上に形成された光導波路である。基板お
よび導波路の材料としてはガラス、LiNbO3等の誘電体、
YIG等の磁性体及びそれらの薄膜を積層したSi等の半導
体等が考えられる。また導波路の屈折率分布はグレーデ
ッド型、ステップ型など任意のものでもよいので、その
製法も拡散、イオン交換およびエッチング等任意の手法
が適用可能である。導波路１から入射した光はテーパ状
のモード変換領域をへて、３−１、３−２の出力導波路
に出射される。４−１、４−２の付加パターンはその屈
折率が導波路と同程度になる材料により構成されてお
り、そのパターンに沿った部分の導波路の等価屈折率を
高くする働きを持っている。このためパターン下の部分
での光強度が高まり、モード変換部の入力部では−ａの
様に単峰的であった光強度分布は出力部ではパターン下
の部分にピークをそれぞれ持つ双峰的な分布に変形され
る。これにより分岐導波路側での−ｃの様な光強度分布
との整合性が高まり、素子の損失が大幅に減少する。な
お、付加パターンを形成したことによる損失の増加は両
端にテーパ構造（付加パターンの幅を両端部で細くす
る）をもちいることで十分に小さくできるので問題とは
ならない。 第３図は、本発明の他の一実施例である。この実施例
は４分岐回路を形成した例であり、導波路材料及びその
製法等は先の第１図の実施例と同様である。 この実施例の特徴はモード変換部の付加パターンの構
造にある。付加パターンが図の様に４本に枝別れしてい
ることにより、モードパターンは入力部の単峰型から双
峰型へ、また最終的には４峰型へと滑らかに変化し、４
本の分岐導波路に整合性よく接続される。これにより損
失が大幅に減少するとともに、出力光強度のバラツキも
小さくなる。 第４図は本発明の光分岐回路の作製プロセスの一例で
ある。（ａ）は基板22上に導波路膜20を形成した段階で
ある。導波路膜の材料としては基板よりも僅かに（0.2
〜１％程度）屈折率が高いものであればガラス等の誘電
体、YIG等の磁性体など任意の材料をもちいることが可
能である。また、膜形成プロセスとしてはCVD（化学気
相成長）、蒸着および火炎堆積法などの手法を用いるこ
とが挙げられる。この導波路膜上にフォトリソグラフィ
によりレジストパターン21を形成したのが（ｂ）であ
る。このレジストパターン21を用いて導波路膜をエッチ
ングすることにより、（ｃ）の導波路パターンが形成さ
れる。 この導波路パターン上に導波路膜と同程度の屈折率を
有する材料により膜を形成し（ｄ），それを（ｂ），
（ｃ）と同様のプロセスによりパターニングすることに
より、付加パターン４を作製する（ｅ）。最後にCVD
（化学気相成長）、蒸着および火炎堆積法などの手法に
より形成したクラッド５によりこれらを埋め込むことで
（ｆ）の形となり、プロセスが完了する。なお、ここで
はクラッドが完全に導波路を埋め込んだ形のものをしめ
したが、第１図の様に導波路パターンが部分的もしくは
全面的に露出する形のものも、付加パターン形成プロセ
スはこれと同様である。 第５図は本発明のさらに別の実施例である。この実施
例は第１図の２分岐回路を直列にカスケード接続するこ
とにより、多分岐回路を構成したものである。同図
（ａ）は同図（ｂ），同図（ｃ）の２回路ブロック31の
中のパターンであり、第１図の実施例と同じものであ
る。（ｂ）は３個の２分岐回路を２段に接続して４分岐
回路を構成したものである。また、（ｃ）は７個の２分
岐回路を３段に接続して８分岐回路を構成したものであ
る。本発明の２分岐回路は分岐点での散乱損失が小さい
ため、このように多段接続しても挿入損失を十分に小さ
く抑えることが出来る。 第６図は本発明のさらに別の実施例である。この実施
例の特長は、付加パターン４−１、２を第１図の様な薄
膜パターンではなく、導波路内の屈折率分布の変化によ
り構成していることにある。この様な屈折率分布に形成
法としては、例えばLiNbO3基板へのTi拡散やプロトン交
換に代表される手法がある。付加パターンの果たす役割
は第１図の実施例の場合と同様である。 第７図は、第６図の実施例を実現するプロセスの一例
である。基板材料としては、LiNbO3及びソーダガラス等
の誘電対材料が一般的であるが、ここでは一例としてLi
NbO3へのTi拡散を用いる場合について述べる。（ａ）は
基板上にTi膜23を形成した段階である。Tiの厚みは形成
する導波路の屈折率に合わせて選ぶ必要がある。また、
膜形成プロセスとしては蒸着、スパッタなどの手法が一
般的である。この導波路膜上にフォトリソグラフィによ
りレジストパターン21を形成したのが（ｂ）である。こ
のレジストパターンを用いてTi膜をエッチングすること
により、（ｃ）パターンが形成される。なお、この様に
エッチングによってパターンを形成する手法の他に、先
にレジストパターンを形成した上にTi膜を形成し、その
後レジストパターンを除去することでTiパターンをつく
るリフトオフの手法も有効である。 この基板を数百度に加熱し、Tiを基板中に拡散させ
て、（ｄ）の導波路パターンを作製する。その上に
（ａ）〜（ｃ）と同様のプロセスによりTiパターン24を
パターニングし（ｅ）、これを再度熱拡散することで
（ｆ）の付加パターン付きの導波路が作製される。 第８図は、本発明の光分岐回路を応用した光合分波器
の構成例である。（ａ）は光波長フィルタの構成例であ
る。初段の光分岐回路32−１により等分された光信号35
−１、２は光路長の異なる光導波路33−１、−２をそれ
ぞれ通り、後段の光分岐回路32−２によって合流され
る。分岐導波路は、合流回路として用いた場合、２個の
分岐導波路から同相で入謝した光成分だけが出力として
表れ、逆相で入射した光成分は放射されてしまうという
特長を持つ。このため、光路長の差ΔＬが以下の関係式 ｎ×ΔＬ＝λ×Ｎ ………（１） （ここで、ｎ−屈折率,N−任意の整数） を満たす波長（同相で入射する波長λ1）のみが出力37
となり、その他の成分λ2は放射光36となる。これによ
り、特定の波長のみを選別する光波長フィルタが実現さ
れる。 なお、この構成においては光分岐回路の分岐比のバラ
ツキはそのまま波長間のアイソレーション劣化につなが
る。また、損失の大きな光分岐回路を用いると32−１か
ら放射した光が32−２の光分岐回路に入射するという問
題が生じ、これも波長間アイソレーション劣化を生じさ
せる。このため、分岐比が正確で、かつ損失の小さな光
分岐回路を用いることは波長フィルタの特性を向上させ
る上で重要であり、この意味で本発明の光分岐回路を用
いる効果は大きい。 （ｂ）は本発明の光分岐回路を用いた光合分波器の構
成例である。構成は基本的には（ａ）の光波長フィルタ
と同じであるが、唯一の相違点は合流回路に２入力、２
出力の3dBハイブリッドを用いている点にある。3dBハイ
ブリッドも光分岐回路と同じく、入射光の位相に応じて
光の出力端が変わるという特性を持っている。この為、
入力光34を等分した光35−１、35−２のうち（１）式を
満たす波長の光は37−１に、また満たさない光は、37−
２に分離して出力される。 （ｃ）は、（ｂ）の光合分波器を多段に接続すること
で、多波長の光合分波器を構成した例である。（ｂ）の
光合分波器の波長特性は周期的な曲線となる。そこで初
段の光合分波器の波長特性は周期的な曲線となる。そこ
で初段の光合分波器の通過域波長の間隔を２Δλ（Δλ
＝波長多重信号の波長間隔）として、入力光λ1〜λ8を
λ1,3,5,7とλ2,4,6,8の２グループに分離し、これらを
通過域波長の間隔が４Δλの次段および８Δλの最終段
で個別波長に分離する。同様の構成は８波以上の信号を
分離する場合も使用出来る。
光分岐回路における散乱損失の低減及び分岐比設定精
度の向上を図るために、入力導波路と分岐導波路の間に
モード変換部を新たに設けた。これにより、両者の導波
路間の整合性を高くすることが可能となり、上記目的が
達成された。
度の向上を図るために、入力導波路と分岐導波路の間に
モード変換部を新たに設けた。これにより、両者の導波
路間の整合性を高くすることが可能となり、上記目的が
達成された。
第１図は本発明の一実施例であり、（ａ）はその素子上
面図、（ｂ）はＡ−Ａ´断面図である。第２図は従来の
光分岐回路であり、（ａ）はその素子上面図、（ｂ）は
Ａ−Ａ´断面図である。第３図は本発明の別の実施例で
あり、（ａ）はその素子上面図、（ｂ）はＡ−Ａ´断面
図である。第４図は本発明の光分岐回路の作製プロセス
の一例を示す断面図である。第５図は本発明の別の実施
例であり、（ａ）は２分岐ブロックのパターン、（ｂ）
は４分岐回路の構成例を示すブロック図、（ｃ）は８分
岐回路の構成例を示すブロック図である。第６図は本発
明の別の実施例であり、（ａ）はその素子上面図、
（ｂ）はＡ−Ａ´断面図である。第７図は本発明の光分
岐回路の作製プロセスの一例示す断面図である。第８図
は本発明の光合分波器の応用例であり、（ａ）は光波長
フィルタの平面図、（ｂ）は２波長光合分波器の平面
図、（ｃ）は８波長光合分波器のブロック図である。 符号の説明 １……入力導波路、２……モード変換部、３……分岐導
波路、４……付加パターン、５……クラッド、６……入
力光、７……分岐出力光、８……散乱光、20……導波路
膜、21……レジストパターン、22……基板、23,24……T
iパターン、31……分岐回路ブロック、32……光分岐回
路、33……光導波路、34……入力光（波長多重光）、35
……分岐出力光、36……放射光、37……出力光、38……
3dBハイブリッド、39……光合分波ブロック
面図、（ｂ）はＡ−Ａ´断面図である。第２図は従来の
光分岐回路であり、（ａ）はその素子上面図、（ｂ）は
Ａ−Ａ´断面図である。第３図は本発明の別の実施例で
あり、（ａ）はその素子上面図、（ｂ）はＡ−Ａ´断面
図である。第４図は本発明の光分岐回路の作製プロセス
の一例を示す断面図である。第５図は本発明の別の実施
例であり、（ａ）は２分岐ブロックのパターン、（ｂ）
は４分岐回路の構成例を示すブロック図、（ｃ）は８分
岐回路の構成例を示すブロック図である。第６図は本発
明の別の実施例であり、（ａ）はその素子上面図、
（ｂ）はＡ−Ａ´断面図である。第７図は本発明の光分
岐回路の作製プロセスの一例示す断面図である。第８図
は本発明の光合分波器の応用例であり、（ａ）は光波長
フィルタの平面図、（ｂ）は２波長光合分波器の平面
図、（ｃ）は８波長光合分波器のブロック図である。 符号の説明 １……入力導波路、２……モード変換部、３……分岐導
波路、４……付加パターン、５……クラッド、６……入
力光、７……分岐出力光、８……散乱光、20……導波路
膜、21……レジストパターン、22……基板、23,24……T
iパターン、31……分岐回路ブロック、32……光分岐回
路、33……光導波路、34……入力光（波長多重光）、35
……分岐出力光、36……放射光、37……出力光、38……
3dBハイブリッド、39……光合分波ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井本 克之 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社電線研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−56904（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−126809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−60406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−160405（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】第１の光導波路と、前記第１の光導波路の
終端部から分岐した第２および第３の光導波路とが基板
に形成されており、 第１の光導波路の終端部付近に第１および第２の高屈折
率部分を互いに隔離して設けることによって、前記第１
の光導波路の前記終端部側とは反対の側から入射した単
一モード光が前記第１および第２の高屈折率部分で光強
度が相対的に強められ、隔離された前記第１の高屈折率
部分と前記第２の高屈折率部分との間の部分で前記単一
モード光の光強度は相対的に弱められ、前記終端部に至
った前記単一モード光のうち前記光強度は相対的に弱め
られた光が前記終端部の前記第２および第３の光導波路
への分岐部分に至り前記相対的に弱められた光が前記分
岐部分から導波路外へ放射されるように、前記第１およ
び第２の高屈折率部分は前記第１の光導波路に対して所
要に形成されており、 前記第１および第２の高屈折率部分で光強度が相対的に
強められた前記単一モード光は実質的な反射面での反射
なしに前記第２および第３の光導波路へ導かれるように
構成されていることを特徴とする光分岐回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63279236A JP2907844B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 光分岐回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63279236A JP2907844B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 光分岐回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02126205A JPH02126205A (ja) | 1990-05-15 |
| JP2907844B2 true JP2907844B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=17608335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63279236A Expired - Fee Related JP2907844B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 光分岐回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2907844B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7085446B2 (en) | 2002-04-19 | 2006-08-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical multi/demultiplexer |
| CA2554553C (en) * | 2004-08-02 | 2012-11-13 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Planar lightwave circuit with mode coupling and mode re-coupling means |
| JP7073963B2 (ja) * | 2018-07-24 | 2022-05-24 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56126809A (en) * | 1980-03-10 | 1981-10-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light branching circuit |
| JPS6256904A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | Omron Tateisi Electronics Co | 反射形分岐光導波路 |
| JPS62160405A (ja) * | 1986-01-09 | 1987-07-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分波素子 |
| JPH0621888B2 (ja) * | 1986-08-30 | 1994-03-23 | 富士通株式会社 | モード結合型ｙ分岐導波路 |
-
1988
- 1988-11-07 JP JP63279236A patent/JP2907844B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02126205A (ja) | 1990-05-15 |
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|---|---|---|---|
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