JP3027965B2 - 光合分波装置 - Google Patents
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光合分波装置に係
り、特に、光導波路を用いて光波をその波長によって合
波または分波する光合分波装置に関する。
り、特に、光導波路を用いて光波をその波長によって合
波または分波する光合分波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年加入者系において、１本の光ファイ
バを使って、電話信号を波長ｌ．３［μｍ］帯で伝送す
ると共に、ＣＡＴＶや各種情報信号を波長ｌ．５５［μ
ｍ］帯で同時に伝送する方式が提案され、実現に向けて
研究開発が進んでいる。
バを使って、電話信号を波長ｌ．３［μｍ］帯で伝送す
ると共に、ＣＡＴＶや各種情報信号を波長ｌ．５５［μ
ｍ］帯で同時に伝送する方式が提案され、実現に向けて
研究開発が進んでいる。
【０００３】光合分波装置は、光信号をその波長によっ
て合波または分波する素子であり、例えば、前記の加入
者系システムの光送受信モジュールにおいて、波長１．
３［μｍ］帯の光信号と波長１，５５［μｍ］帯の光信
号を合波または分波するために使われる。
て合波または分波する素子であり、例えば、前記の加入
者系システムの光送受信モジュールにおいて、波長１．
３［μｍ］帯の光信号と波長１，５５［μｍ］帯の光信
号を合波または分波するために使われる。
【０００４】光合分波装置の構成形態としては、従来か
ら個別素子型、ファイバ型、導波路型等が知られてい
る。
ら個別素子型、ファイバ型、導波路型等が知られてい
る。
【０００５】個別素子型の光合分波装置は、プリズム，
回折格子，干渉膜フィルタ等を介して光波をその波長に
よって空間的に分ける素子と、ミラーやレンズ等の光路
を変換する素子を組み合わせた構成である。
回折格子，干渉膜フィルタ等を介して光波をその波長に
よって空間的に分ける素子と、ミラーやレンズ等の光路
を変換する素子を組み合わせた構成である。
【０００６】この方式の光合分波装置は、構成が複雑で
小型化が難しく、組み立てや調整のコストが高い、熱的
・機械的衝撃に対する信頼性を得ることが難しい等の課
題がある。
小型化が難しく、組み立てや調整のコストが高い、熱的
・機械的衝撃に対する信頼性を得ることが難しい等の課
題がある。
【０００７】ファイバ型の光合分波装置は、２本以上の
光ファイバを融着して作られる光分岐器や方向性結合器
を組み合わせた構成、または光ファイバ中にグレーティ
ングミラーを形成した構成である。
光ファイバを融着して作られる光分岐器や方向性結合器
を組み合わせた構成、または光ファイバ中にグレーティ
ングミラーを形成した構成である。
【０００８】この方式の光合分波装置は、小型化が難し
い、合分波波長の設定が難しい等の課題がある。
い、合分波波長の設定が難しい等の課題がある。
【０００９】導波路型の光合分波装置は、基板中または
基板上に形成された光導波路によって光方向性結合器や
マッハツェンダ干渉計等が構成されており、波長選択の
設計の自由度が大きく、電子回路ＩＣと同様の微細加工
技術を用いることにより、小型で均一性の良いものが安
価に製造できるという利点がある。
基板上に形成された光導波路によって光方向性結合器や
マッハツェンダ干渉計等が構成されており、波長選択の
設計の自由度が大きく、電子回路ＩＣと同様の微細加工
技術を用いることにより、小型で均一性の良いものが安
価に製造できるという利点がある。
【００１０】この形態の光合分波装置の従来例として
は、例えば電子情報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ，Ｖｏｌ．Ｊ
７３−Ｃ−Ｉ，Ｎｏ．５，ｐｐ３５４−３５９，１９９
０に、方向性結合器型およびマッハツェンダ干渉計型が
掲載されている。
は、例えば電子情報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ，Ｖｏｌ．Ｊ
７３−Ｃ−Ｉ，Ｎｏ．５，ｐｐ３５４−３５９，１９９
０に、方向性結合器型およびマッハツェンダ干渉計型が
掲載されている。
【００１１】図７は、上記論文誌掲載の方向性結合器を
備えた従来の導波路型光合分波装置５０の一例の平面図
である。
備えた従来の導波路型光合分波装置５０の一例の平面図
である。
【００１２】基板５１上に形成された第１の光導波路５
３及び第２の光導波路５４が基板５１中央付近で互いに
近接して方向性結合器５２を構成しており、この方向性
結合器の結合長（方向性結合器５２における各光導波路
５３，５４の近接部分の長さ）が、ある波長λ1に対し
ては最小完全結合長（一方の光導波路から入射した場合
にその光出力が他方の光導波路へ完全に移行する最小の
結合長）の奇数倍と等しくなり、別の波長λ2に対して
は最小完全結合長の偶数倍になる様に調整されている。
３及び第２の光導波路５４が基板５１中央付近で互いに
近接して方向性結合器５２を構成しており、この方向性
結合器の結合長（方向性結合器５２における各光導波路
５３，５４の近接部分の長さ）が、ある波長λ1に対し
ては最小完全結合長（一方の光導波路から入射した場合
にその光出力が他方の光導波路へ完全に移行する最小の
結合長）の奇数倍と等しくなり、別の波長λ2に対して
は最小完全結合長の偶数倍になる様に調整されている。
【００１３】このため、第１の光導波路５３に入射した
波長λ1の光信号は第２の光導波路５４から出射し、第
２の光導波路５４に入射した波長λ2の光信号も第２の
光導波路５４から出射するので、合波が実現される。
波長λ1の光信号は第２の光導波路５４から出射し、第
２の光導波路５４に入射した波長λ2の光信号も第２の
光導波路５４から出射するので、合波が実現される。
【００１４】逆に、第１の光導波路５３に入射した波長
λ1の光信号は第２の光導波路５４から出射し、第１の
光導波路５３に入射した波長λ2の光信号は第１の光導
波路５３から出射するので、分波も実現される。
λ1の光信号は第２の光導波路５４から出射し、第１の
光導波路５３に入射した波長λ2の光信号は第１の光導
波路５３から出射するので、分波も実現される。
【００１５】図８は、上記論文誌掲載のマッハツェンダ
干渉計型の従来の導波路型光合分波装置６０の平面図で
ある。
干渉計型の従来の導波路型光合分波装置６０の平面図で
ある。
【００１６】基板６１上に形成された第１の光導波路６
３および第２の光導波路６４が基板６１中央付近の２カ
所で互いに近接して第１の３ｄＢカップラ６５および第
２の３ｄＢカップラ６６を構成しており、各光導波路６
３，６４における第１及び第２の３ｄＢカップラ６５，
６６の間に挟まれた部分に所定の光路長差が生じるよう
に設定されている。
３および第２の光導波路６４が基板６１中央付近の２カ
所で互いに近接して第１の３ｄＢカップラ６５および第
２の３ｄＢカップラ６６を構成しており、各光導波路６
３，６４における第１及び第２の３ｄＢカップラ６５，
６６の間に挟まれた部分に所定の光路長差が生じるよう
に設定されている。
【００１７】この光路長差が、ある波長λ1に対しては
λ1の整数倍になり、別の波長λ2に対してはλ2の半整
数倍になるように調整されている。
λ1の整数倍になり、別の波長λ2に対してはλ2の半整
数倍になるように調整されている。
【００１８】このため、第１の光導波路６３に入射した
波長λ1の光信号は第２の光導波路６４から出射し、第
２の光導波路６４に入射した波長λ2の光信号も第２の
光導波路６４から出射するので、合波が実現される。
波長λ1の光信号は第２の光導波路６４から出射し、第
２の光導波路６４に入射した波長λ2の光信号も第２の
光導波路６４から出射するので、合波が実現される。
【００１９】逆に、第１の光導波路１３に入射した波長
λ1の光信号は第２の光導波路１４から出射し、第１の
光導波路１３に入射した波長λ2の光信号は第１の光導
波路１３から出射するので、分波も実現される。
λ1の光信号は第２の光導波路１４から出射し、第１の
光導波路１３に入射した波長λ2の光信号は第１の光導
波路１３から出射するので、分波も実現される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す従来の方向性結合器型光合分波装置５０には、以下
の問題点がある。
示す従来の方向性結合器型光合分波装置５０には、以下
の問題点がある。
【００２１】第１の問題点は、方向性結合器５２の特性
が波長の変化に対して非常に敏感であるため通過波長帯
域が狭くなり、通過波長帯域内に多くの波長を収容する
ことができない点である。
が波長の変化に対して非常に敏感であるため通過波長帯
域が狭くなり、通過波長帯域内に多くの波長を収容する
ことができない点である。
【００２２】第２の問題点は、方向性結合器５２の特性
が結合部分の素子パラメータに対して非常に敏感なた
め、結合部分の製作許容誤差が小さくなり、波長間のク
ロストークが低い素子を安定に製作することが難しいこ
とである。
が結合部分の素子パラメータに対して非常に敏感なた
め、結合部分の製作許容誤差が小さくなり、波長間のク
ロストークが低い素子を安定に製作することが難しいこ
とである。
【００２３】また、図８に示す従来のマッハツェンダ干
渉計型光合分波装置には、次のような問題点がある。
渉計型光合分波装置には、次のような問題点がある。
【００２４】第１の問題点は、３ｄＢカップラ６５，６
６として使われている方向性結合器の分岐比に波長依存
性が有るため、広い波長域で動作する合分波器の設計が
難しいということである。
６として使われている方向性結合器の分岐比に波長依存
性が有るため、広い波長域で動作する合分波器の設計が
難しいということである。
【００２５】第２の問題点は、２つの３ｄＢカップラ６
５，６６間を結合が生じない程度離した導波路で結ぶた
め、方向性結合器型に比べて導波路の長さがほぼ２倍と
なり、方向性結合器型に比べて素子が大型化するという
ことである。
５，６６間を結合が生じない程度離した導波路で結ぶた
め、方向性結合器型に比べて導波路の長さがほぼ２倍と
なり、方向性結合器型に比べて素子が大型化するという
ことである。
【００２６】
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、通過波長帯域が広く、製造許容誤差を大きく
採ることができ、広い波長域に渡って動作可能且つ小型
化可能である光合分波装置を提供することを目的とす
る。
を改善し、通過波長帯域が広く、製造許容誤差を大きく
採ることができ、広い波長域に渡って動作可能且つ小型
化可能である光合分波装置を提供することを目的とす
る。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本願発明は、基板と、こ
の基板に形成された光波が伝搬される第１の光導波路及
び第２の光導波路とを備え、これら第１及び第２の光導
波路の双方の一部分を所定の長さだけ互いに近接させて
光方向性結合器を形成し、第１の光導波路の分波の際の
上流側の端部から入射された光波を、第２の光導波路の
下流側の端部から取り出される第１の波長λ1の光波
と、第１の光導波路の下流側の端部から取り出される第
２の波長λ2の光波とに分波する光合分波装置を示して
いる。
の基板に形成された光波が伝搬される第１の光導波路及
び第２の光導波路とを備え、これら第１及び第２の光導
波路の双方の一部分を所定の長さだけ互いに近接させて
光方向性結合器を形成し、第１の光導波路の分波の際の
上流側の端部から入射された光波を、第２の光導波路の
下流側の端部から取り出される第１の波長λ1の光波
と、第１の光導波路の下流側の端部から取り出される第
２の波長λ2の光波とに分波する光合分波装置を示して
いる。
【００２８】この光合分波装置は、第１及び第２の光導
波路の長さＬで表される各近接部分を，光波の伝搬方向
の上流側領域と下流側領域とにそれぞれ二等分し、第１
の光導波路の近接部分の上流側領域の伝搬定数を，第２
の光導波路の近接部分の上流側領域の伝搬定数よりも，
伝搬される光波の波長λに対応する所定の伝搬定数差２
Δ（λ）だけ高く設定すると共に、第２の光導波路の近
接部分の下流側領域の伝搬定数を，第１の光導波路の近
接部分の下流側領域の伝搬定数よりも伝搬定数差２Δ
（λ）だけ高く設定している。
波路の長さＬで表される各近接部分を，光波の伝搬方向
の上流側領域と下流側領域とにそれぞれ二等分し、第１
の光導波路の近接部分の上流側領域の伝搬定数を，第２
の光導波路の近接部分の上流側領域の伝搬定数よりも，
伝搬される光波の波長λに対応する所定の伝搬定数差２
Δ（λ）だけ高く設定すると共に、第２の光導波路の近
接部分の下流側領域の伝搬定数を，第１の光導波路の近
接部分の下流側領域の伝搬定数よりも伝搬定数差２Δ
（λ）だけ高く設定している。
【００２９】さらに、第１及び第２の光導波路間の結合
係数を波長λの関数κ（λ）とし、ｘ，ｙを下記の式
（１）と定義した場合、ｘ−ｙ座標上で、式（１）に基
づいて波長λの変化により描かれる曲線が，下記の式
（２）に表される楕円と点（ｘ（λ1），ｙ（λ1））で
接し且つ下記の式（３）に表される円と点（ｘ
（λ2），ｙ（λ2））で交差する条件を満たして、伝搬
定数差Δ（λ），結合係数κ（λ）及び長さＬを、設定
している。
係数を波長λの関数κ（λ）とし、ｘ，ｙを下記の式
（１）と定義した場合、ｘ−ｙ座標上で、式（１）に基
づいて波長λの変化により描かれる曲線が，下記の式
（２）に表される楕円と点（ｘ（λ1），ｙ（λ1））で
接し且つ下記の式（３）に表される円と点（ｘ
（λ2），ｙ（λ2））で交差する条件を満たして、伝搬
定数差Δ（λ），結合係数κ（λ）及び長さＬを、設定
している。
【００３０】
【数３】
【００３１】図３は、上記光合分波装置に用いられてい
る方向性結合器がクロス状態（一方の光導波路から入射
した光波が他方の光導波路から出射する状態）又はバー
状態（一方の光導波路から入射した光波が同一の光導波
路から出射する状態）になるための条件を示したダイア
グラムである。
る方向性結合器がクロス状態（一方の光導波路から入射
した光波が他方の光導波路から出射する状態）又はバー
状態（一方の光導波路から入射した光波が同一の光導波
路から出射する状態）になるための条件を示したダイア
グラムである。
【００３２】図３において、○印および破線がバー状
態、●印および実線がクロス状態を示している。
態、●印および実線がクロス状態を示している。
【００３３】図７に示す従来の方向性結合器型合分波器
では、図３に示すダイヤグラムにおいて、第１の波長帯
が点２１、第２の波長帯が点２２になるように設計され
ている。
では、図３に示すダイヤグラムにおいて、第１の波長帯
が点２１、第２の波長帯が点２２になるように設計され
ている。
【００３４】一方本発明では、第１の波長帯（第１の波
長が）が点２３、第２の波長帯が点２４になるように設
計されている。
長が）が点２３、第２の波長帯が点２４になるように設
計されている。
【００３５】波長が変化すると出力状態は、従来例では
直線２７上を、本発明では式（１）に基づいた曲線２８
上を移動する。
直線２７上を、本発明では式（１）に基づいた曲線２８
上を移動する。
【００３６】この曲線２８は、式（２）に基づいたクロ
ス状態を表す楕円弧２５に点２３で接しているので、第
１の波長帯付近の広い波長でクロス状態に近い状態が実
現できる。
ス状態を表す楕円弧２５に点２３で接しているので、第
１の波長帯付近の広い波長でクロス状態に近い状態が実
現できる。
【００３７】上述の光合分波装置によって、分波の際に
は、第１の光導波路の上流側端部から入射された光波
が、第２の光導波路及び第１の光導波路の下流側端部か
らそれぞれ第１の波長の光波と第２の波長の光波とに分
波されて射出され、合波の際には、第１の光導波路及び
第２の光導波路の各下流側端部から第２の波長の光波と
第１の波長の光波とがそれぞれ入射され、第１の光導波
路の上流側端部から合波された光波が射出される。
は、第１の光導波路の上流側端部から入射された光波
が、第２の光導波路及び第１の光導波路の下流側端部か
らそれぞれ第１の波長の光波と第２の波長の光波とに分
波されて射出され、合波の際には、第１の光導波路及び
第２の光導波路の各下流側端部から第２の波長の光波と
第１の波長の光波とがそれぞれ入射され、第１の光導波
路の上流側端部から合波された光波が射出される。
【００３８】また、ｘ，ｙを下記の式（１）と定義する
と共に、ｘ−ｙ座標上で、式（１）に基づいて波長λの
変化により描かれる曲線が，波長λ＝λ１のとき，ｘ≒
０．８，ｙ≒１となり且つ下記の式（３）に表される円
と点（ｘ（λ2），ｙ（λ2））で交差する条件を満たし
て、前記伝搬定数差Δ（λ），結合係数κ（λ）及び長
さＬを、設定しても良い。
と共に、ｘ−ｙ座標上で、式（１）に基づいて波長λの
変化により描かれる曲線が，波長λ＝λ１のとき，ｘ≒
０．８，ｙ≒１となり且つ下記の式（３）に表される円
と点（ｘ（λ2），ｙ（λ2））で交差する条件を満たし
て、前記伝搬定数差Δ（λ），結合係数κ（λ）及び長
さＬを、設定しても良い。
【００３９】さらに、上述の基板と各光導波路の各素材
を、シリコン（Ｓｉ）又はガラスの基板と石英系ガラス
導波路とする構成、ニオブ酸リシウム（ＬｉＮｂＯ3）
の基板とチタン（Ｔｉ）拡散光導波路又はプロトン交換
光導波路とする構成、ガラスの基板とイオン交換光導波
路とする構成、半導体の基板とこの半導体よりも屈折率
が高い半導体光導波路とする構成としても良い。
を、シリコン（Ｓｉ）又はガラスの基板と石英系ガラス
導波路とする構成、ニオブ酸リシウム（ＬｉＮｂＯ3）
の基板とチタン（Ｔｉ）拡散光導波路又はプロトン交換
光導波路とする構成、ガラスの基板とイオン交換光導波
路とする構成、半導体の基板とこの半導体よりも屈折率
が高い半導体光導波路とする構成としても良い。
【００４０】また、各光導波路に伝搬定数差Δ（λ）を
生じさせるために、各光導波路の所定箇所の屈折率を高
くする構成、各光導波路の所定箇所の幅を広くする構成
としても良く、屈折率の増加を図るべく所定箇所を加熱
するヒータを装備する構成としても良い。
生じさせるために、各光導波路の所定箇所の屈折率を高
くする構成、各光導波路の所定箇所の幅を広くする構成
としても良く、屈折率の増加を図るべく所定箇所を加熱
するヒータを装備する構成としても良い。
【００４１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照して説明する。図１（Ａ）は本発明による光合分
波装置の実施の形態を示す平面図，図１（Ｂ）は図１
（Ａ）をＡ−Ａ線に沿った断面図，図１（Ｃ）は図１
（Ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った屈折率分布を表した図であ
る。
を参照して説明する。図１（Ａ）は本発明による光合分
波装置の実施の形態を示す平面図，図１（Ｂ）は図１
（Ａ）をＡ−Ａ線に沿った断面図，図１（Ｃ）は図１
（Ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った屈折率分布を表した図であ
る。
【００４２】本実施形態は、図１に示すように、基板１
１と、この基板１１に形成された光波が伝搬される第１
の光導波路１３及び第２の光導波路１４とを備え、これ
ら第１及び第２の光導波路１３，１４の双方の一部分を
所定の長さ（結合長）Ｌだけ互いに数ミクロンの距離ま
で近接させて光方向性結合器１２を形成し、第１の光導
波路１３の分波の際の上流側の端部から入射された光波
を、第２の光導波路１４の下流側の端部から取り出され
る第１の波長λ1の光波と、第１の光導波路１３の下流
側の端部から取り出される第２の波長λ2の光波とに分
波する光合分波装置１０を示している。
１と、この基板１１に形成された光波が伝搬される第１
の光導波路１３及び第２の光導波路１４とを備え、これ
ら第１及び第２の光導波路１３，１４の双方の一部分を
所定の長さ（結合長）Ｌだけ互いに数ミクロンの距離ま
で近接させて光方向性結合器１２を形成し、第１の光導
波路１３の分波の際の上流側の端部から入射された光波
を、第２の光導波路１４の下流側の端部から取り出され
る第１の波長λ1の光波と、第１の光導波路１３の下流
側の端部から取り出される第２の波長λ2の光波とに分
波する光合分波装置１０を示している。
【００４３】この光合分波装置１０は、第１及び第２の
光導波路１３，１４の長さＬで表される各近接部分即ち
光方向性結合器１２を構成する部分を，分波の際の光波
の伝搬方向の上流側領域と下流側領域とにそれぞれ二等
分し、第１の光導波路１３の近接部分の上流側領域１５
の伝搬定数を，第２の光導波路１４の近接部分の上流側
領域１６の伝搬定数よりも，伝搬される光波の波長λに
対応する所定の伝搬定数差２Δ（λ）だけ高く設定する
と共に、第２の光導波路１４の近接部分の下流側領域１
８の伝搬定数を，第１の光導波路１３の近接部分の下流
側領域１７の伝搬定数よりも伝搬定数差２Δ（λ）だけ
高く設定している。
光導波路１３，１４の長さＬで表される各近接部分即ち
光方向性結合器１２を構成する部分を，分波の際の光波
の伝搬方向の上流側領域と下流側領域とにそれぞれ二等
分し、第１の光導波路１３の近接部分の上流側領域１５
の伝搬定数を，第２の光導波路１４の近接部分の上流側
領域１６の伝搬定数よりも，伝搬される光波の波長λに
対応する所定の伝搬定数差２Δ（λ）だけ高く設定する
と共に、第２の光導波路１４の近接部分の下流側領域１
８の伝搬定数を，第１の光導波路１３の近接部分の下流
側領域１７の伝搬定数よりも伝搬定数差２Δ（λ）だけ
高く設定している。
【００４４】そして、第１と第２の光導波路１３，１４
間の結合係数をκ（λ）とし、ｘ，ｙを次式（１）の如
く定義する。
間の結合係数をκ（λ）とし、ｘ，ｙを次式（１）の如
く定義する。
【００４５】
【数４】
【００４６】このとき、図３に示すように、ｘ−ｙ座標
上の上式（２）で表される楕円２５と波長λの変化に伴
って移動するｘ−ｙ座標上の点（ｘ（λ），ｙ（λ））
を結んだ曲線２８とが接し、第１の光導波路１３に入射
した光を第２の光導波路（クロスポート）１４から取り
出したい第１の波長λ1のときに方向性結合器の状態が
この接点２３にあり、第１の光導波路１３に入射した光
を同じ光導波路（バーポート）１３から取り出したい第
２の波長λ2のときに、方向性結合器の状態が上式
（３）で表される円２６上の点２４にある様に、伝搬定
数差Δ（λ），結合係数κ（λ）および結合長Ｌが設定
されている。なお、式（３）に示す自然数ｍは、基板１
１に対応する大きさであって、望ましくは１〜３の範囲
に設定することが望ましく、本実施形態ではｍ＝１に設
定している。
上の上式（２）で表される楕円２５と波長λの変化に伴
って移動するｘ−ｙ座標上の点（ｘ（λ），ｙ（λ））
を結んだ曲線２８とが接し、第１の光導波路１３に入射
した光を第２の光導波路（クロスポート）１４から取り
出したい第１の波長λ1のときに方向性結合器の状態が
この接点２３にあり、第１の光導波路１３に入射した光
を同じ光導波路（バーポート）１３から取り出したい第
２の波長λ2のときに、方向性結合器の状態が上式
（３）で表される円２６上の点２４にある様に、伝搬定
数差Δ（λ），結合係数κ（λ）および結合長Ｌが設定
されている。なお、式（３）に示す自然数ｍは、基板１
１に対応する大きさであって、望ましくは１〜３の範囲
に設定することが望ましく、本実施形態ではｍ＝１に設
定している。
【００４７】以下、上記内容を詳述する。
【００４８】光合分波装置１０の第１の光導波路１３に
おける上流側領域１５は、図１（Ｃ）に示すように、第
２の光導波路１４の上流側領域の屈折率よりδｎだけ高
く設定され、同様に、第２の光導波路１４の下流側領域
１６の屈折率は、第１の光導波路１３の下流側領域の屈
折率よりδｎだけ高くなっている。なお、各光導波路１
３，１４は、屈折率が均一に設定されており、第１の光
導波路１３の上流側領域１５及び第２の光導波路１４の
下流側領域１８のみが屈折率を高く設定されている。
おける上流側領域１５は、図１（Ｃ）に示すように、第
２の光導波路１４の上流側領域の屈折率よりδｎだけ高
く設定され、同様に、第２の光導波路１４の下流側領域
１６の屈折率は、第１の光導波路１３の下流側領域の屈
折率よりδｎだけ高くなっている。なお、各光導波路１
３，１４は、屈折率が均一に設定されており、第１の光
導波路１３の上流側領域１５及び第２の光導波路１４の
下流側領域１８のみが屈折率を高く設定されている。
【００４９】これにより、各光導波路１３，１４の近接
部分における上流側領域では第１の光導波路１３側のの
伝搬定数が第２の光導波路１４の伝搬定数より２Δ
（λ）だけ高く、下流側領域では第２の光導波路１４の
伝搬定数が第１の光導波路１３の伝搬定数より２Δ
（λ）だけ高くなっている。
部分における上流側領域では第１の光導波路１３側のの
伝搬定数が第２の光導波路１４の伝搬定数より２Δ
（λ）だけ高く、下流側領域では第２の光導波路１４の
伝搬定数が第１の光導波路１３の伝搬定数より２Δ
（λ）だけ高くなっている。
【００５０】次に、第１の波長λ1として波長１．３
［μｍ］帯の光をクロスポートに、第２の波長λ2とし
て波長１．５５［μｍ］帯の光をバーポートに出射する
方向性結合器型光合分波装置を例に、図７に示す従来例
および図１，図２に示す本発明の光合分波装置の動作を
図３を使って説明する。
［μｍ］帯の光をクロスポートに、第２の波長λ2とし
て波長１．５５［μｍ］帯の光をバーポートに出射する
方向性結合器型光合分波装置を例に、図７に示す従来例
および図１，図２に示す本発明の光合分波装置の動作を
図３を使って説明する。
【００５１】図７に示す従来の方向性結合器型光合分波
装置５０においては、クロス状態（第１の光導波路１３
に入射した第１の波長λ1の光を第２の光導波路１４か
ら取り出す状態）を与える条件は次式（４）で与えら
れ、バー状態（第１の光導波路１３に入射した第２の波
長λ2の光を同じ第１の光導波路１３から取り出す状
態）を与える条件は光合分波装置１０と同様に前述の式
（３）で与えられる。
装置５０においては、クロス状態（第１の光導波路１３
に入射した第１の波長λ1の光を第２の光導波路１４か
ら取り出す状態）を与える条件は次式（４）で与えら
れ、バー状態（第１の光導波路１３に入射した第２の波
長λ2の光を同じ第１の光導波路１３から取り出す状
態）を与える条件は光合分波装置１０と同様に前述の式
（３）で与えられる。
【００５２】
【数５】
【００５３】ただし、ｘ，ｙについては前述の式（１）
と同様である。
と同様である。
【００５４】ここで、Δ（λ）は第１と第２の導波路１
３，１４間の伝搬定数差の半分、κ（λ）は第１と第２
の導波路間の結合係数、Ｌは結合長であり、Δ（λ），
κ（λ）は波長λに依存する。
３，１４間の伝搬定数差の半分、κ（λ）は第１と第２
の導波路間の結合係数、Ｌは結合長であり、Δ（λ），
κ（λ）は波長λに依存する。
【００５５】一方、光合分波装置１０においては、クロ
ス状態を与える条件は前述の式（２）与えられ、バー状
態は前述の式（３）で与えられる。これらの式（１）〜
（４）の関係を図３に示す。図３における○（白丸）印
および破線の円弧２６がバー状態、●（黒丸）印および
実線の楕円弧２５がクロス状態を示している。
ス状態を与える条件は前述の式（２）与えられ、バー状
態は前述の式（３）で与えられる。これらの式（１）〜
（４）の関係を図３に示す。図３における○（白丸）印
および破線の円弧２６がバー状態、●（黒丸）印および
実線の楕円弧２５がクロス状態を示している。
【００５６】一般に波長λが大きくなると、光導波路の
閉じ込めが弱くなるので結合係数κ（λ）は大きくな
る。したがって、図７に示す従来の方向性結合器型合分
波器では、波長１．３［μｍ］帯が点２１、波長ｌ．５
５［μｍ］帯が点２２になるように設計されている。
閉じ込めが弱くなるので結合係数κ（λ）は大きくな
る。したがって、図７に示す従来の方向性結合器型合分
波器では、波長１．３［μｍ］帯が点２１、波長ｌ．５
５［μｍ］帯が点２２になるように設計されている。
【００５７】波長が変化すると、方向性結合器５２の状
態は直線２７上を移動する。この場合、クロス状態およ
びバー状態になる波長はそれぞれ１．３［μｍ］帯と
１．５５［μｍ］帯付近の一点だけなので、通過波長帯
域が狭く、製作許容誤差も小さい。
態は直線２７上を移動する。この場合、クロス状態およ
びバー状態になる波長はそれぞれ１．３［μｍ］帯と
１．５５［μｍ］帯付近の一点だけなので、通過波長帯
域が狭く、製作許容誤差も小さい。
【００５８】一方、本発明の光合分波装置１０では、波
長λが大きくなると、結合係数κ（λ）が大きくなると
共に、伝搬定数差Δ（λ）が小さくなる。波長λの変化
による結合係数κ（λ）の変化の絶対値は、伝搬定数差
Δ（λ）の変化の絶対値に比べて十分大きいので、例え
ばある波長で方向性結合器の状態が点２３にあるとする
と、波長が大きくなるに従って方向性結合器の状態は曲
線２８上を点２４の方向へ移動する。
長λが大きくなると、結合係数κ（λ）が大きくなると
共に、伝搬定数差Δ（λ）が小さくなる。波長λの変化
による結合係数κ（λ）の変化の絶対値は、伝搬定数差
Δ（λ）の変化の絶対値に比べて十分大きいので、例え
ばある波長で方向性結合器の状態が点２３にあるとする
と、波長が大きくなるに従って方向性結合器の状態は曲
線２８上を点２４の方向へ移動する。
【００５９】光合分波装置１０では、波長λの変化に伴
って移動するｘ−ｙ座標上の点（ｘ（λ），ｙ（λ））
を結んだ曲線２８が、波長が１．３［μｍ］帯のときに
クロス状態を表す式（２）の楕円弧２５と点２３で接
し、波長が１．５５［μｍ］帯のときにはバー状態を表
す式（３）の円弧２６と点２４で交差するように設計さ
れている。
って移動するｘ−ｙ座標上の点（ｘ（λ），ｙ（λ））
を結んだ曲線２８が、波長が１．３［μｍ］帯のときに
クロス状態を表す式（２）の楕円弧２５と点２３で接
し、波長が１．５５［μｍ］帯のときにはバー状態を表
す式（３）の円弧２６と点２４で交差するように設計さ
れている。
【００６０】このため波長１．３［μｍ］帯の広い波長
範囲でクロス状態に近い状態が実現でき、製作許容誤差
も大きくできる。
範囲でクロス状態に近い状態が実現でき、製作許容誤差
も大きくできる。
【００６１】また、ｘ−ｙ座標上で、前述の式（１）に
基づいて波長λの変化により描かれる曲線２８が，波長
λ＝ｌ．３［μｍ］帯のとき，ｘ≒０．８，ｙ≒１とな
り且つ波長λ＝１．５５［μｍ］帯のときには前述のバ
ー状態の式（３）に表される円と点２４で交差する条件
を満たすように、伝搬定数差Δ（λ），結合係数κ
（λ）及び長さＬを、設定しても良い。
基づいて波長λの変化により描かれる曲線２８が，波長
λ＝ｌ．３［μｍ］帯のとき，ｘ≒０．８，ｙ≒１とな
り且つ波長λ＝１．５５［μｍ］帯のときには前述のバ
ー状態の式（３）に表される円と点２４で交差する条件
を満たすように、伝搬定数差Δ（λ），結合係数κ
（λ）及び長さＬを、設定しても良い。
【００６２】この場合、曲線２８とクロス状態を表す式
（２）の楕円弧２５は正確には接していないので、波長
１．３［μｍ］帯でクロス状態に近い状態となる波長幅
は点２３で接する場合よりも若干狭くなるが、曲線２８
はほぼｙ軸に平行なので、従来の光合分波装置５０に比
べれば広い波長幅でクロス状態に近い状態を得ることが
でき、且つより設計が容易になるという利点がある。
（２）の楕円弧２５は正確には接していないので、波長
１．３［μｍ］帯でクロス状態に近い状態となる波長幅
は点２３で接する場合よりも若干狭くなるが、曲線２８
はほぼｙ軸に平行なので、従来の光合分波装置５０に比
べれば広い波長幅でクロス状態に近い状態を得ることが
でき、且つより設計が容易になるという利点がある。
【００６３】また、各光導波路の近接部分の形態につい
ては、図２（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ平面図と断面図を
示す通り、第１の光導波路１３Ａの上流側領域１５Ａの
幅が第２の光導波路１４Ａの上流側領域１６Ａの幅より
δｗだけ広く、第２の光導波路１４Ａの下流側領域１８
Ａの幅が第１の光導波路１４の下流側領域１７Ａの幅よ
りδｗだけ広くなっている。この幅の差δｗを適宜に設
定することにより、各光導波路１３Ａ，１４Ａにおける
近接部分の伝搬定数に２Δ（λ）の差を設定することが
可能となり、上述の各光導波路１３，１４と同一の効果
を得ることが可能である。
ては、図２（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ平面図と断面図を
示す通り、第１の光導波路１３Ａの上流側領域１５Ａの
幅が第２の光導波路１４Ａの上流側領域１６Ａの幅より
δｗだけ広く、第２の光導波路１４Ａの下流側領域１８
Ａの幅が第１の光導波路１４の下流側領域１７Ａの幅よ
りδｗだけ広くなっている。この幅の差δｗを適宜に設
定することにより、各光導波路１３Ａ，１４Ａにおける
近接部分の伝搬定数に２Δ（λ）の差を設定することが
可能となり、上述の各光導波路１３，１４と同一の効果
を得ることが可能である。
【００６４】また、各光導波路の形態は、図１，図２の
断面図に示す様な埋め込み型であっても、図４（Ａ）の
断面図に示す様な拡散型またはイオン交換型であって
も、図４（Ｂ）の断面図に示す様なリッジ型またはリブ
型であっても良い。
断面図に示す様な埋め込み型であっても、図４（Ａ）の
断面図に示す様な拡散型またはイオン交換型であって
も、図４（Ｂ）の断面図に示す様なリッジ型またはリブ
型であっても良い。
【００６５】さらに、光導波路１３，１４の材料は、使
用される光の波長で透明であれば誘電体でも半導体で
も、結晶でもガラスでも構わない。
用される光の波長で透明であれば誘電体でも半導体で
も、結晶でもガラスでも構わない。
【００６６】さらに、上述の基板１１と各光導波路１
３，１４（１３Ａ，１４Ａ）の各素材については、シリ
コン（Ｓｉ）又はガラスの基板と石英系ガラス導波路と
する構成、ニオブ酸リシウム（ＬｉＮｂＯ3）の基板と
チタン（Ｔｉ）拡散光導波路又はプロトン交換光導波路
とする構成、ガラスの基板とイオン交換光導波路とする
構成、半導体の基板とこの半導体よりも屈折率が高い半
導体光導波路とする構成としても良い。
３，１４（１３Ａ，１４Ａ）の各素材については、シリ
コン（Ｓｉ）又はガラスの基板と石英系ガラス導波路と
する構成、ニオブ酸リシウム（ＬｉＮｂＯ3）の基板と
チタン（Ｔｉ）拡散光導波路又はプロトン交換光導波路
とする構成、ガラスの基板とイオン交換光導波路とする
構成、半導体の基板とこの半導体よりも屈折率が高い半
導体光導波路とする構成としても良い。
【００６７】また、各光導波路１３，１４（１３Ａ，１
４Ａ）に伝搬定数差Δ（λ）を生じさせるために、各光
導波路の所定箇所の屈折率を高くする構成、各光導波路
の所定箇所の幅を広くする構成としても良く、屈折率の
増加を図るべく所定箇所を加熱するヒータを装備する構
成としても良い。
４Ａ）に伝搬定数差Δ（λ）を生じさせるために、各光
導波路の所定箇所の屈折率を高くする構成、各光導波路
の所定箇所の幅を広くする構成としても良く、屈折率の
増加を図るべく所定箇所を加熱するヒータを装備する構
成としても良い。
【００６８】
【実施例】本発明の具体的な実施例について図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００６９】図１を参照すると、シリコン（Ｓｉ）の平
面基板１１上に石英（ＳｉＯ2）ガラスのクラッド層１
１ａを介して、コア幅が約６［μｍ］、コアとクラッド
間の比屈折率差が約０．３５％の埋め込み型石英光導波
路１３，１４が形成されている。
面基板１１上に石英（ＳｉＯ2）ガラスのクラッド層１
１ａを介して、コア幅が約６［μｍ］、コアとクラッド
間の比屈折率差が約０．３５％の埋め込み型石英光導波
路１３，１４が形成されている。
【００７０】上記コアとシリコン基板１１との間は、シ
リコン基板１１による光の損失を防ぐために、クラッド
層１１ａによって２０［μｍ］程度離す必要がある。
リコン基板１１による光の損失を防ぐために、クラッド
層１１ａによって２０［μｍ］程度離す必要がある。
【００７１】石英光導波路１３，１４は基板１１の中央
付近で互いに近接して方向性結合器１２を構成してお
り、結合部分（近接部分）の導波路間隔が５．９［μ
ｍ］、結合長Ｌが１３．２［ｍｍ］、各光導波路の上流
側領域１５，１６間および下流側領域１７，１８間の屈
折率差が７．９×１０-5に設定されている。
付近で互いに近接して方向性結合器１２を構成してお
り、結合部分（近接部分）の導波路間隔が５．９［μ
ｍ］、結合長Ｌが１３．２［ｍｍ］、各光導波路の上流
側領域１５，１６間および下流側領域１７，１８間の屈
折率差が７．９×１０-5に設定されている。
【００７２】第１の光導波路１３の結合部分における上
流側領域１５，及び第２の光導波路１４の下流側領域１
８の屈折率を他の部分の屈折率より高くするには、各領
域１５，１８の部分に他の部分より多くの酸化ゲルマニ
ウム（ＧｅＯ2）、酸化リン（Ｐ2Ｏ5）、酸化チタン
（ＴｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の屈折
率を上げるドーパントを添加するか、各領域１５，１８
を除く各光導波路の他の部分に酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、
フッ素（Ｆ）等の屈折率を下げるドーパントを添加すれ
ば良い。
流側領域１５，及び第２の光導波路１４の下流側領域１
８の屈折率を他の部分の屈折率より高くするには、各領
域１５，１８の部分に他の部分より多くの酸化ゲルマニ
ウム（ＧｅＯ2）、酸化リン（Ｐ2Ｏ5）、酸化チタン
（ＴｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の屈折
率を上げるドーパントを添加するか、各領域１５，１８
を除く各光導波路の他の部分に酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、
フッ素（Ｆ）等の屈折率を下げるドーパントを添加すれ
ば良い。
【００７３】また、各領域１５，１８の部分にだけ適当
な量の紫外線を照射して、屈折率を上げる方法もある。
な量の紫外線を照射して、屈折率を上げる方法もある。
【００７４】また、図５に示すように、第１の光導波路
１３の上流側領域１５，及び第２の光導波路１４の下流
側領域１８上にクロム（Ｃｒ）等の膜１９を設置して電
流を流せばヒーターとして機能し、石英ガラスの熱光学
効果によって光導波路１５，１８の部分だけ屈折率を上
げることができる。
１３の上流側領域１５，及び第２の光導波路１４の下流
側領域１８上にクロム（Ｃｒ）等の膜１９を設置して電
流を流せばヒーターとして機能し、石英ガラスの熱光学
効果によって光導波路１５，１８の部分だけ屈折率を上
げることができる。
【００７５】上記設計値によって構成された光合分波装
置は、波長１．３１［μｍ］の光に対して、ｘ≒０．
８，ｙ≒１を満足し、波長１．５６［μｍ］の光に対し
て前述の式（１），（３）を満足しする。したがって、
波長１．３［μｍ］帯の広い波長域に渡ってクロス状態
に近い状態を実現できる。
置は、波長１．３１［μｍ］の光に対して、ｘ≒０．
８，ｙ≒１を満足し、波長１．５６［μｍ］の光に対し
て前述の式（１），（３）を満足しする。したがって、
波長１．３［μｍ］帯の広い波長域に渡ってクロス状態
に近い状態を実現できる。
【００７６】この方向性結合器型光合分波装置１０のク
ロスポートの出力特性の計算値を図６に実線３１で示
す。
ロスポートの出力特性の計算値を図６に実線３１で示
す。
【００７７】また比較例として、コア幅が６［μｍ］、
コアとクラッド間の比屈折率差が０．３５％の埋め込み
石英光導波路５３，５４を用いて、結合部分の間隔が
６．５［μｍ］、結合長が８．９［ｍｍ］の図７に示す
方向性結合器型光合分波装置５０を構成したときのクロ
スーポートの出力特性を図６に破線３２で示す。
コアとクラッド間の比屈折率差が０．３５％の埋め込み
石英光導波路５３，５４を用いて、結合部分の間隔が
６．５［μｍ］、結合長が８．９［ｍｍ］の図７に示す
方向性結合器型光合分波装置５０を構成したときのクロ
スーポートの出力特性を図６に破線３２で示す。
【００７８】本実施例である光合分波装置１０の波長特
性３１は、比較例の波長特性３２に比べて１．３［μ
ｍ］帯のより広い波長範囲でクロス状態に近い状態が得
られている。
性３１は、比較例の波長特性３２に比べて１．３［μ
ｍ］帯のより広い波長範囲でクロス状態に近い状態が得
られている。
【００７９】
【発明の効果】本願発明は、波長λの変化に伴って移動
するｘ−ｙ座標上の点（ｘ（λ），ｙ（λ））を結んだ
曲線が、クロス状態を表す式（２）の楕円弧と接する条
件を満たして伝搬定数差Δ（λ），結合係数κ（λ）及
び結合長Ｌが設定されているため、接点付近の広い波長
域でクロス状態に近い状態が実現でき、従来の方向性結
合器型光合分波装置に比べて、通過波長帯域を広くする
ことが可能となり、これにより、通過波長帯域内に多数
の波長を収容できる。
するｘ−ｙ座標上の点（ｘ（λ），ｙ（λ））を結んだ
曲線が、クロス状態を表す式（２）の楕円弧と接する条
件を満たして伝搬定数差Δ（λ），結合係数κ（λ）及
び結合長Ｌが設定されているため、接点付近の広い波長
域でクロス状態に近い状態が実現でき、従来の方向性結
合器型光合分波装置に比べて、通過波長帯域を広くする
ことが可能となり、これにより、通過波長帯域内に多数
の波長を収容できる。
【００８０】また、同時に、通過波長の設定許容誤差が
緩和されるため、従来の方向性結合器型光合分波装置に
比べて、製作許容誤呉差を大きく採ることができ、生産
性の向上を図ることが可能である。
緩和されるため、従来の方向性結合器型光合分波装置に
比べて、製作許容誤呉差を大きく採ることができ、生産
性の向上を図ることが可能である。
【００８１】これにより、通過波長と遮断波長間のクロ
ストークが小さい光合分波装置を安定に製作することが
できる。
ストークが小さい光合分波装置を安定に製作することが
できる。
【００８２】さらに、本発明は１段の方向性結合器のみ
で構成されており、従来のマッハツェンダ干渉計型光合
分波装置のように、２段以上の方向性結合器（３ｄＢカ
ップラ）を要する構成ではなく、このため、過分な長さ
の導波路を不要とするため、従来のマッハツェンダ干渉
計型光合分波装置に比べて、素子の小型化を図ることが
可能である。
で構成されており、従来のマッハツェンダ干渉計型光合
分波装置のように、２段以上の方向性結合器（３ｄＢカ
ップラ）を要する構成ではなく、このため、過分な長さ
の導波路を不要とするため、従来のマッハツェンダ干渉
計型光合分波装置に比べて、素子の小型化を図ることが
可能である。
【００８３】また式（１）に定義されるｘ，ｙが第１の
波長λ1のときにｘ≒０．８，ｙ≒１を満たす条件で伝
搬定数差Δ（λ），結合係数κ（λ）及び結合長Ｌを設
定した場合にあっても、λの変化により表されるｘ，ｙ
の曲線が式（２）に基づくクロス状態を示す楕円と接触
に近い状態を形成することができ、クロス状態に近い状
態となる波長幅は幾分狭くなるが、上記発明とほぼ同様
の効果を得ることができると共に、より設計が容易にな
るという効果を有している。
波長λ1のときにｘ≒０．８，ｙ≒１を満たす条件で伝
搬定数差Δ（λ），結合係数κ（λ）及び結合長Ｌを設
定した場合にあっても、λの変化により表されるｘ，ｙ
の曲線が式（２）に基づくクロス状態を示す楕円と接触
に近い状態を形成することができ、クロス状態に近い状
態となる波長幅は幾分狭くなるが、上記発明とほぼ同様
の効果を得ることができると共に、より設計が容易にな
るという効果を有している。
【図１】図１（Ａ）は、本発明の光合分波装置の一実施
の形態を示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の
Ａ−Ａ線に沿った断面図であり、図１（Ｃ）は、図１
（Ｂ）のＢ−Ｂ線上における屈折率分布を示す線図であ
る。
の形態を示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の
Ａ−Ａ線に沿った断面図であり、図１（Ｃ）は、図１
（Ｂ）のＢ−Ｂ線上における屈折率分布を示す線図であ
る。
【図２】本発明の各光導波路の他の例を示し、図２
（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ線に
沿った断面図である。
（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ線に
沿った断面図である。
【図３】本発明および従来例の光合分波装置の動作原理
を説明する線図である。
を説明する線図である。
【図４】図４（Ａ），（Ｂ）は、ぞれぞれ本発明の各光
導波路の他の形態を示す断面図である。
導波路の他の形態を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、本発明の他の形態を示す平面図
であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断
面図である。
であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断
面図である。
【図６】本発明および比較例の光合分波装置の波長特性
を示す線図である。
を示す線図である。
【図７】従来例を示す平面図である。
【図８】他の従来例を示す平面図である。
１０ 光合分波装置 １１ 基板 １２ 光方向性結合器 １３ 第１の光導波路 １４ 第２の光導波路 １５ 第１の光導波路の上流側領域 １６ 第２の光導波路の上流側領域 １７ 第１の光導波路の下流側領域 １８ 第２の光導波路の下流側領域 １９ （クロム膜）ヒーター Ｌ 結合長
Claims (9)
- 【請求項１】 基板と、この基板に形成された光波が伝
搬される第１の光導波路及び第２の光導波路とを備え、 これら第１及び第２の光導波路の双方の一部分を所定の
長さだけ互いに近接させて光方向性結合器を形成すると
共に、 前記第１の光導波路の分波の際の上流側の端部から入射
された光波を、前記第２の光導波路の下流側の端部から
取り出される第１の波長λ1の光波と、前記第１の光導
波路の下流側の端部から取り出される第２の波長λ2の
光波とに分波する光合分波装置において、 前記第１及び第２の光導波路の長さＬで表される各近接
部分を，光波の伝搬方向の上流側領域と下流側領域とに
それぞれ二等分し、 前記第１の光導波路の近接部分の上流側領域の伝搬定数
を，前記第２の光導波路の近接部分の上流側領域の伝搬
定数よりも，前記伝搬される光波の波長λに対応する所
定の伝搬定数差２Δ（λ）だけ高く設定すると共に、 前記第２の光導波路の近接部分の下流側領域の伝搬定数
を，前記第１の光導波路の近接部分の下流側領域の伝搬
定数よりも前記伝搬定数差２Δ（λ）だけ高く設定し、 前記第１及び第２の光導波路間の結合係数を前記波長λ
の関数κ（λ）とし、ｘ，ｙを下記の式（１）と定義し
た場合、ｘ−ｙ座標上で、前記式（１）に基づいて前記
波長λの変化により描かれる曲線が，下記の式（２）に
表される楕円と点（ｘ（λ1），ｙ（λ1））で接し且つ
下記の式（３）に表される円と点（ｘ（λ2），ｙ
（λ2））で交差する条件を満たして、前記伝搬定数差
Δ（λ），結合係数κ（λ）及び長さＬを、設定したこ
とを特徴とする光合分波装置。 【数１】 - 【請求項２】 基板と、この基板に形成された光波が伝
搬される第１の光導波路及び第２の光導波路とを備え、 これら第１及び第２の光導波路の双方の一部分を所定の
長さだけ互いに近接させて光方向性結合器を形成すると
共に、 前記第１の光導波路の分波の際の上流側の端部から入射
された光波を、前記第２の光導波路の下流側の端部から
取り出される第１の波長λ1の光波と、前記第１の光導
波路の下流側の端部から取り出される第２の波長λ2の
光波とに分波する光合分波装置において、 前記第１及び第２の光導波路の長さＬで表される各近接
部分を，光波の伝搬方向の上流側領域と下流側領域とに
それぞれ二等分し、 前記第１の光導波路の近接部分の上流側領域の伝搬定数
を，前記第２の光導波路の近接部分の上流側領域の伝搬
定数よりも，前記伝搬される光波の波長λに対応する所
定の伝搬定数差２Δ（λ）だけ高く設定すると共に、 前記第２の光導波路の近接部分の下流側領域の伝搬定数
を，前記第１の光導波路の近接部分の下流側領域の伝搬
定数よりも前記伝搬定数差２Δ（λ）だけ高く設定し、 前記第１及び第２の光導波路間の結合係数を前記波長λ
の関数κ（λ）とし、ｘ，ｙを下記の式（１）と定義し
た場合、 ｘ−ｙ座標上で、前記式（１）に基づいて前記波長λの
変化により描かれる曲線が，前記波長λ＝λ１のとき，
ｘ≒０．８，ｙ≒１となり且つ下記の式（３）に表され
る円と点（ｘ（λ2），ｙ（λ2））で交差する条件を満
たして、前記伝搬定数差Δ（λ），結合係数κ（λ）及
び長さＬを、設定したことを特徴とする光合分波装置。 【数２】 - 【請求項３】 前記基板をシリコン（Ｓｉ）又はガラス
で構成し、前記第１及び第２の光導波路を石英系ガラス
導波路で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載
の光合分波装置。 - 【請求項４】 前記基板をニオブ酸リシウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3）で構成し、前記第１及び第２の光導波路をチタン
（Ｔｉ）拡散光導波路又はプロトン交換光導波路によっ
て構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の光合
分波装置。 - 【請求項５】 前記基板をガラスで構成し、前記第１及
び第２の光導波路をイオン交換光導波路によって構成し
たことを特徴とする請求項１又は２記載の光合分波装
置。 - 【請求項６】 前記基板を半導体で構成し、前記第１又
は第２の光導波路を前記半導体よりも屈折率が高い半導
体光導波路によって構成したことを特徴とする請求項１
又は２記載の光合分波装置。 - 【請求項７】 前記第１の光導波路の近接部分の上流側
領域及び前記第２の光導波路の近接部分の下流側領域の
屈折率を高くすることにより、前記各伝搬定数を高く設
定したことを特徴とする請求項１又は２記載の光合分波
装置。 - 【請求項８】 前記第１の光導波路の近接部分の上流側
領域及び前記第２の光導波路の近接部分の下流側領域の
幅を広くすることにより、前記各伝搬定数を高く設定し
たことを特徴とする請求項１又は２記載の光合分波装
置。 - 【請求項９】 前記第１の光導波路の近接部分の上流側
領域及び前記第２の光導波路の近接部分の下流側領域を
それぞれ加熱するヒータを装備し、 当該ヒータによる加熱により、前記各屈折率を高くする
ことを特徴とする請求項７記載の光合分波装置。
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| JP9161670A JP3027965B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 光合分波装置 |
| US09/098,453 US6134361A (en) | 1997-06-18 | 1998-06-17 | Optical multiplexer/demultiplexer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9161670A JP3027965B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 光合分波装置 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9161670A Expired - Lifetime JP3027965B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 光合分波装置 |
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-
1998
- 1998-06-17 US US09/098,453 patent/US6134361A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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