JP3066868B2 - 光分岐器 - Google Patents
光分岐器Info
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- 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
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/125—Bends, branchings or intersections
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2808—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信、光計測等で用いられるグレーデッ
ドインデックス型マルチモード光ファイバーを使用した
導波路型光分岐器に関する。
ドインデックス型マルチモード光ファイバーを使用した
導波路型光分岐器に関する。
光分岐器は、光通信や光計測に於て光を複数の系に分
配する目的で使用される重要なデバイスである。このよ
うな光分岐器としては、ハーフミラーを使用したもの、
光ファイバーを融着延伸したもの、合成高分子やガラス
等を材料とした平面導波路（以下導波路と略記）を使用
したものなどが知られている。導波路型は設計の自由度
が高いこと、多分岐回路が容易に製作できること等の特
徴を有するため、これまで多くの研究がなされている。
特に、グレーデッドインデックス（GradedIndex、以下G
Iと略記する）型マルチモード光ファイバーは、光ロー
カルネットワークなどの比較的短距離の光通信システム
に一般的に使用されており、GI型ファイバー用の優れた
光分岐器が求められていた。
配する目的で使用される重要なデバイスである。このよ
うな光分岐器としては、ハーフミラーを使用したもの、
光ファイバーを融着延伸したもの、合成高分子やガラス
等を材料とした平面導波路（以下導波路と略記）を使用
したものなどが知られている。導波路型は設計の自由度
が高いこと、多分岐回路が容易に製作できること等の特
徴を有するため、これまで多くの研究がなされている。
特に、グレーデッドインデックス（GradedIndex、以下G
Iと略記する）型マルチモード光ファイバーは、光ロー
カルネットワークなどの比較的短距離の光通信システム
に一般的に使用されており、GI型ファイバー用の優れた
光分岐器が求められていた。
このような光分岐器の性能の主要な指標は、光損失と
分岐比である。イオン交換法によるガラス導波路のよう
に、導波路断面形状が円形に近く形成できる場合もある
が、一般には導波路断面は矩形状となることが多い。こ
のような導波路に断面形状が円形の光ファイバーを接続
して光分岐器を製作する時には、形状不一致による結合
損失（以下形状損失と呼ぶ）が発生するが、光分岐器の
光損失のうち形状損失の寄与は大きく、光分岐器の性能
向上には、この形状損失の低減化が重要な課題であっ
た。
分岐比である。イオン交換法によるガラス導波路のよう
に、導波路断面形状が円形に近く形成できる場合もある
が、一般には導波路断面は矩形状となることが多い。こ
のような導波路に断面形状が円形の光ファイバーを接続
して光分岐器を製作する時には、形状不一致による結合
損失（以下形状損失と呼ぶ）が発生するが、光分岐器の
光損失のうち形状損失の寄与は大きく、光分岐器の性能
向上には、この形状損失の低減化が重要な課題であっ
た。
一方、マルチモード光分岐器の分岐比改善を目的とし
て、主線導波路での伝搬光の強度分布が中央（中心）部
で強く端（周辺）部で弱いため、中央部の分岐導波路の
幅を端部に対して相対的に狭く設計する方法が提案され
ている（特開昭62−69205）。しかし分岐導波路の設計
方法やその効果については開示されていない。
て、主線導波路での伝搬光の強度分布が中央（中心）部
で強く端（周辺）部で弱いため、中央部の分岐導波路の
幅を端部に対して相対的に狭く設計する方法が提案され
ている（特開昭62−69205）。しかし分岐導波路の設計
方法やその効果については開示されていない。
本発明の目的は、低光損失でかつ分岐比の優れたGI型
光ファイバーを使用した分岐器を提供することにある。
光ファイバーを使用した分岐器を提供することにある。
まず光損失の主要因である形状損失の発生原因につい
て説明する。光ファイバーと導波路の接合状態（接合断
面）は、通常一般に、第１（ａ）図（入光側模式図）、
および、第１図（ｂ）図（出光側模式図）のようであ
る。一般に入光側側の主線導波路コア幅Ｄの方が光ファ
イバーコア径Ｋより大きい。従って、入光ファイバー７
からの光が主線導波路２に入光する時の幅方向での損失
は理論的にゼロにできる。しかし、厚さ方向について
は、導波路コアの厚さＴの如何によって斜線で示した部
分の光の損失をなくすことはできない。この光損失は導
波路のコアの厚さＴを光ファイバーコア径Ｋより大きく
する（Ｔ＞Ｋ）ことによって理論的にはゼロになるが、
出光側で損失が発生する。従って、光損失の少ない光分
岐器を製造するためには、先ず、導波路コア厚さＴを最
適値に選定・設計して形状損失の低減を図らなければな
らない。出光側では、分岐導波路のコア幅Ｗが光ファイ
バーコア径Ｋに内接する寸法以下であれば、分岐導波路
３からの出射光は、すべて光ファイバー７に入り形状損
失は発生しない。しかし、導波路コア厚さＴを光ファイ
バーコア径Ｋに極めて近い値に設定すると［第１（ｂ）
図、点線］入光側での光損失は低減するが、分岐導波路
の幅Ｗを導波路のコア厚さＴに対してあまり小さく設計
すると回路形成や組立・製作作業が困難となる場合が生
じる。
て説明する。光ファイバーと導波路の接合状態（接合断
面）は、通常一般に、第１（ａ）図（入光側模式図）、
および、第１図（ｂ）図（出光側模式図）のようであ
る。一般に入光側側の主線導波路コア幅Ｄの方が光ファ
イバーコア径Ｋより大きい。従って、入光ファイバー７
からの光が主線導波路２に入光する時の幅方向での損失
は理論的にゼロにできる。しかし、厚さ方向について
は、導波路コアの厚さＴの如何によって斜線で示した部
分の光の損失をなくすことはできない。この光損失は導
波路のコアの厚さＴを光ファイバーコア径Ｋより大きく
する（Ｔ＞Ｋ）ことによって理論的にはゼロになるが、
出光側で損失が発生する。従って、光損失の少ない光分
岐器を製造するためには、先ず、導波路コア厚さＴを最
適値に選定・設計して形状損失の低減を図らなければな
らない。出光側では、分岐導波路のコア幅Ｗが光ファイ
バーコア径Ｋに内接する寸法以下であれば、分岐導波路
３からの出射光は、すべて光ファイバー７に入り形状損
失は発生しない。しかし、導波路コア厚さＴを光ファイ
バーコア径Ｋに極めて近い値に設定すると［第１（ｂ）
図、点線］入光側での光損失は低減するが、分岐導波路
の幅Ｗを導波路のコア厚さＴに対してあまり小さく設計
すると回路形成や組立・製作作業が困難となる場合が生
じる。
光分岐器の形状損失を低減するためには、光ファイバ
ーコア径Ｋに対応して導波路コア厚さＴと分岐導波路の
幅Ｗとの最適化を図らなければならないが、従来、試行
錯誤と経験に基づいてなされていたため容易なことでは
なかった。
ーコア径Ｋに対応して導波路コア厚さＴと分岐導波路の
幅Ｗとの最適化を図らなければならないが、従来、試行
錯誤と経験に基づいてなされていたため容易なことでは
なかった。
導波路の屈折率が中央部と周辺部で異なっていると、
導波路の終端でのパワーは、屈折率の値に対応して変化
してしまう。即ち、十分長い導波路内を定状モードで伝
搬した光は、導波路の出力端では中央部で強く、周辺部
で弱くなって均一に分岐させることはできない。しかし
ながら、本発明者らは、光ファイバーを使用した光分岐
器の改良研究を実施した結果、分岐導波路の終端でのパ
ワー分布が、主線導波路の形状と長さと幅によって変化
し、それらの条件を最適化することによって分岐比の良
好な光分岐器を製作できることを見い出した。
導波路の終端でのパワーは、屈折率の値に対応して変化
してしまう。即ち、十分長い導波路内を定状モードで伝
搬した光は、導波路の出力端では中央部で強く、周辺部
で弱くなって均一に分岐させることはできない。しかし
ながら、本発明者らは、光ファイバーを使用した光分岐
器の改良研究を実施した結果、分岐導波路の終端でのパ
ワー分布が、主線導波路の形状と長さと幅によって変化
し、それらの条件を最適化することによって分岐比の良
好な光分岐器を製作できることを見い出した。
本発明者らは、低光損失でかつ分岐比の優れたGI型の
マルチモード型光分岐器を製作するために、さらに鋭意
研究を進めた結果、光分岐器の回路構造、ならびに回路
構造と光ファイバーコア径との関係を関係式で表すこと
に成功して本発明を完成させた。
マルチモード型光分岐器を製作するために、さらに鋭意
研究を進めた結果、光分岐器の回路構造、ならびに回路
構造と光ファイバーコア径との関係を関係式で表すこと
に成功して本発明を完成させた。
本発明の目的は、GI型のマルチモード型光ファイバー
を使用した光分岐器の改良に関し、低光損失で分岐比の
優れた光分岐器を提供することにある。
を使用した光分岐器の改良に関し、低光損失で分岐比の
優れた光分岐器を提供することにある。
本発明の目的とする光分岐器は、第２図（模式図）に
図示したように、入光用光ファイバーが配列された入光
部11と、入光した光を３以上の複数の系に分配（分岐）
する分岐部12と、分岐された光を取り出すための出光用
光ファイバーが配列された出光部13より構成されてい
る。入光部11には、１本の入光用光ファイバー７が基板
８の所定の位置に正しく取り付けられて固定されてい
る。基板８は、入光用光ファイバー７と分岐部12との接
合（結合）強度を補強するという機能をも併せて果たし
ている。分岐部12には、入光した光を３以上の複数の系
に分配（分岐）するための導波路１が基板９の所定の位
置に正しく取り付けられて固定されている。
図示したように、入光用光ファイバーが配列された入光
部11と、入光した光を３以上の複数の系に分配（分岐）
する分岐部12と、分岐された光を取り出すための出光用
光ファイバーが配列された出光部13より構成されてい
る。入光部11には、１本の入光用光ファイバー７が基板
８の所定の位置に正しく取り付けられて固定されてい
る。基板８は、入光用光ファイバー７と分岐部12との接
合（結合）強度を補強するという機能をも併せて果たし
ている。分岐部12には、入光した光を３以上の複数の系
に分配（分岐）するための導波路１が基板９の所定の位
置に正しく取り付けられて固定されている。
出光部13には、分岐された光を取り出すための複数の
出光用光ファイバー７が基板10の所定の位置に正しく取
り付けられて固定されている。基板10は、出光用光ファ
イバー７と分岐部12との接合（結合）強度を補強すると
いう機能をも併せて果たしている。
出光用光ファイバー７が基板10の所定の位置に正しく取
り付けられて固定されている。基板10は、出光用光ファ
イバー７と分岐部12との接合（結合）強度を補強すると
いう機能をも併せて果たしている。
導波路１のコア厚さＴは実質的に均一である。また、
導波路１は、１本の主線導波路２が、これに連続して３
本以上のＮ本の分岐導波路３に分割（分岐）された構造
に設計される（第３図）。主線導波路２は、幅Ｄ、長さ
Ｍの直線導波路として、また、分岐導波路３は、主線導
波路２の分岐部４から出光光ファイバー７との接合部６
まで、すなわち、分岐導波路３の幅Ｗが全て実質的に均
一になるように設計されている。
導波路１は、１本の主線導波路２が、これに連続して３
本以上のＮ本の分岐導波路３に分割（分岐）された構造
に設計される（第３図）。主線導波路２は、幅Ｄ、長さ
Ｍの直線導波路として、また、分岐導波路３は、主線導
波路２の分岐部４から出光光ファイバー７との接合部６
まで、すなわち、分岐導波路３の幅Ｗが全て実質的に均
一になるように設計されている。
本発明を実施するとき、分岐部12の導波路、および、
光ファイバーの寸法が、次の関係式 （１）0.7≦T/K≦0.85 （２）0.35≦W/K≦0.80 （３）15≦M/D≦70 （４）Ｄ＝Ｎ×Ｗ ［ここで、Ｔは導波路のコア厚さ、Ｋは光ファイバーの
コア径、Ｗは分岐導波路の幅、Ｍは主線導波路の長さ、
Ｄは主線導波路の幅、Ｎは分岐導波路の分岐数（Ｎ≧
３）を意味する］を満足するように設計されなければな
らない。
光ファイバーの寸法が、次の関係式 （１）0.7≦T/K≦0.85 （２）0.35≦W/K≦0.80 （３）15≦M/D≦70 （４）Ｄ＝Ｎ×Ｗ ［ここで、Ｔは導波路のコア厚さ、Ｋは光ファイバーの
コア径、Ｗは分岐導波路の幅、Ｍは主線導波路の長さ、
Ｄは主線導波路の幅、Ｎは分岐導波路の分岐数（Ｎ≧
３）を意味する］を満足するように設計されなければな
らない。
上記の関係式を満足するように各部位の寸法を設計す
ることによって、光ファイバーと導波路の結合損失を極
めて小さくすることができ、光損失の少ない分岐比に優
れた光分岐器を極めて容易に、しかも、工業的に大規模
に収率よく製造することができる。なお、上記（１）
式、および、（２）式は、導波路と光ファイバーの形状
損失との関係を示す式で、当該光ファイバーに対する導
波路のコア厚さＴと分岐導波路の幅Ｗとの許容範囲を求
めることができる。
ることによって、光ファイバーと導波路の結合損失を極
めて小さくすることができ、光損失の少ない分岐比に優
れた光分岐器を極めて容易に、しかも、工業的に大規模
に収率よく製造することができる。なお、上記（１）
式、および、（２）式は、導波路と光ファイバーの形状
損失との関係を示す式で、当該光ファイバーに対する導
波路のコア厚さＴと分岐導波路の幅Ｗとの許容範囲を求
めることができる。
また、発明者らは、光損失と分岐比を改善方法につい
て詳細な検討を行い、過剰損失と分岐比が導波路１のコ
ア厚さＴと分岐導波路３の幅Ｗに密接な関係のあること
を見いだして第４図、および、第５図に例示する結果を
得た（第１図参照）。ここで、過剰損失とは、入射光強
度I0とＮ本に分岐・分配された光の出射光強度の和ΣIn
との関数であって、次式を意味する。
て詳細な検討を行い、過剰損失と分岐比が導波路１のコ
ア厚さＴと分岐導波路３の幅Ｗに密接な関係のあること
を見いだして第４図、および、第５図に例示する結果を
得た（第１図参照）。ここで、過剰損失とは、入射光強
度I0とＮ本に分岐・分配された光の出射光強度の和ΣIn
との関数であって、次式を意味する。
また、分岐比とは、Ｎ本の分岐導波路の出射光強度を
dB単位で表した時の最大値と最少値の差を意味する。
dB単位で表した時の最大値と最少値の差を意味する。
また、上記の関係式（３）は、光分岐器の導波路寸法
と分岐比との関係を示す式で、当該光ファイバーに対す
る主線導波路の寸法、即ち、幅Ｄと長さＭの許容設計範
囲を求めることができる。発明者らは、分岐比の改善方
法について詳細な検討を行い、分岐比が主線導波路２の
幅Ｄと長さＭに密接な関係のあることを見いだし、第６
図、及び、第７図に例示する結果を得た（第２図参
照）。第６図、及び、第７図の関係は、実用範囲におい
て、分岐数Ｎ、および、分岐導波路の幅Ｗに無関係に成
立し、M/Dの値を 15≦M/D≦70 更に好ましくは、 20≦M/D≦60 の範囲内の値に選ぶことによって分岐比に優れた光分岐
器を、容易に、効率良く製造することができる。
と分岐比との関係を示す式で、当該光ファイバーに対す
る主線導波路の寸法、即ち、幅Ｄと長さＭの許容設計範
囲を求めることができる。発明者らは、分岐比の改善方
法について詳細な検討を行い、分岐比が主線導波路２の
幅Ｄと長さＭに密接な関係のあることを見いだし、第６
図、及び、第７図に例示する結果を得た（第２図参
照）。第６図、及び、第７図の関係は、実用範囲におい
て、分岐数Ｎ、および、分岐導波路の幅Ｗに無関係に成
立し、M/Dの値を 15≦M/D≦70 更に好ましくは、 20≦M/D≦60 の範囲内の値に選ぶことによって分岐比に優れた光分岐
器を、容易に、効率良く製造することができる。
また、上記の関係式（４）は、分岐数Ｎと分岐導波路
の幅Ｗと、主線導波路の幅Ｄとの関係を表す式である。
光損失の少ない光分岐器を設計するためには、主線導波
路の幅Ｄを接合する光ファイバーのコア径Ｋと同等以上
（Ｋ≦Ｄ＝Ｎ×Ｗ）の寸法に設計しなければならない。
の幅Ｗと、主線導波路の幅Ｄとの関係を表す式である。
光損失の少ない光分岐器を設計するためには、主線導波
路の幅Ｄを接合する光ファイバーのコア径Ｋと同等以上
（Ｋ≦Ｄ＝Ｎ×Ｗ）の寸法に設計しなければならない。
主線導波路の幅Ｄ、および、または、分岐導波路の幅
Ｗの選定が不適切であると光ファイバーと主線導波路、
および、または、分岐導波路と光ファイバーとの形状不
一致が生じて結合損失が増加する。また、分岐導波路の
幅Ｗを光ファイバーのコア径Ｋよりも極端に小さく選ぶ
と、主線導波路の幅Ｄが光ファイバーのコア径Ｋよりも
極端に小さくなり、入光側での幅方向での形状損失によ
る光損失が発生するようになる。
Ｗの選定が不適切であると光ファイバーと主線導波路、
および、または、分岐導波路と光ファイバーとの形状不
一致が生じて結合損失が増加する。また、分岐導波路の
幅Ｗを光ファイバーのコア径Ｋよりも極端に小さく選ぶ
と、主線導波路の幅Ｄが光ファイバーのコア径Ｋよりも
極端に小さくなり、入光側での幅方向での形状損失によ
る光損失が発生するようになる。
上述したように、本発明は、導波路の材料の種類や、
導波路の製法に無関係に、導波路の断面形状が矩形とな
る導波路を使用したマルチモード型光分岐器の全てに適
用することが可能である。
導波路の製法に無関係に、導波路の断面形状が矩形とな
る導波路を使用したマルチモード型光分岐器の全てに適
用することが可能である。
本発明の目的とする導波路の製作方法としては、具体
的に例示すれば、特公昭56−3522において開示された高
分子マトリックス中での光反応性モノマーの選択重合に
よって高分子導波路を形成する方法、特願平１−78301
において開示された多孔質ガラスへの金属塩ドーピング
によりガラス導波路を形成する方法などがあげられる。
的に例示すれば、特公昭56−3522において開示された高
分子マトリックス中での光反応性モノマーの選択重合に
よって高分子導波路を形成する方法、特願平１−78301
において開示された多孔質ガラスへの金属塩ドーピング
によりガラス導波路を形成する方法などがあげられる。
本発明は、GI型光ファイバーに適した高性能光分岐器
を得ることにある。従来、導波路の設計は、試行錯誤と
経験に基ずいて詳細設計がなされていたが、本発明によ
って、容易に最適設計をすることが可能となり、高品質
・高性能の光分岐器を好収率に製造して提供することが
可能となった。
を得ることにある。従来、導波路の設計は、試行錯誤と
経験に基ずいて詳細設計がなされていたが、本発明によ
って、容易に最適設計をすることが可能となり、高品質
・高性能の光分岐器を好収率に製造して提供することが
可能となった。
以下、本発明について実施例を示して、その効果を更
に具体的に、かつ詳細に説明する。なお、以下に例示す
る実施例は具体的に説明するためのものであって、本発
明の実施態様や発明範囲を限定するものとしては意図さ
れていない。
に具体的に、かつ詳細に説明する。なお、以下に例示す
る実施例は具体的に説明するためのものであって、本発
明の実施態様や発明範囲を限定するものとしては意図さ
れていない。
実施例１〜３ フォトマスクの設計 コア径Ｋが50μｍのGIファイバー用の４分岐器用の全
長30mm、分岐導波路幅W25μｍ（W/K＝0.5）、主線導波
路の幅D100μｍ（25×４μｍ）、長さM10mmの回路構造
を持った石英フォトマスクを製作した（第３図参照）。
長30mm、分岐導波路幅W25μｍ（W/K＝0.5）、主線導波
路の幅D100μｍ（25×４μｍ）、長さM10mmの回路構造
を持った石英フォトマスクを製作した（第３図参照）。
導波路の製作 第８図は、本発明に用いた高分子導波路の製作工程を
示す模式図である。光反応性モノマーとしてアクリル酸
メチル、光重合開始剤としてベンゾインエチルエーテル
を含むポリカーボネートフィルム20を作製〔第８図
（イ）参照〕した。ここに得たフィルムに、上記で製
作したフォトマスク21を重ねて、常法に従って紫外線露
光を行い露光部22のアクリル酸メチルモノマーを光重合
させた〔第８図（ロ）参照〕。
示す模式図である。光反応性モノマーとしてアクリル酸
メチル、光重合開始剤としてベンゾインエチルエーテル
を含むポリカーボネートフィルム20を作製〔第８図
（イ）参照〕した。ここに得たフィルムに、上記で製
作したフォトマスク21を重ねて、常法に従って紫外線露
光を行い露光部22のアクリル酸メチルモノマーを光重合
させた〔第８図（ロ）参照〕。
次いで、常法に従って非露光部23のアクリル酸メチル
モノマーを真空乾燥して除去〔第８図（ハ）参照〕し
て、非露光部23がポリカーボネートの単独相（高屈折率
のコアになる）で露光部22がポリカーボネートとアクリ
ル酸メチルポリマーの混合相（低屈折率のクラッドにな
る）のポリマーフィルムを得た。
モノマーを真空乾燥して除去〔第８図（ハ）参照〕し
て、非露光部23がポリカーボネートの単独相（高屈折率
のコアになる）で露光部22がポリカーボネートとアクリ
ル酸メチルポリマーの混合相（低屈折率のクラッドにな
る）のポリマーフィルムを得た。
此処に得たポリマーフィルムの表面、および、裏面
に、常法に従って非露光部23よりも低屈折率の相24を形
成させて〔第８図（ニ）参照〕表裏方向のクラッド24と
して表１の導波路を製作した。
に、常法に従って非露光部23よりも低屈折率の相24を形
成させて〔第８図（ニ）参照〕表裏方向のクラッド24と
して表１の導波路を製作した。
光分岐器の組立 （分岐部の製作） 導波路を形成したフィルムを、接着剤で基板に固定し
た後、両側を切断したのち光学的に平坦となるまで研磨
して、主線導波路の長さＭが5mm（M/D＝50）、全長25mm
の分岐部12を作製した。このような導波路の補強に用い
る基板としては、例えば、特願昭63−85154に開示され
ている導波路を配置固定するための貫通孔を持つ構造の
ものを使用することが好ましい。このような基板を採用
することによって強固で、かつ、性能の優れた光分岐器
を製作することができる。
た後、両側を切断したのち光学的に平坦となるまで研磨
して、主線導波路の長さＭが5mm（M/D＝50）、全長25mm
の分岐部12を作製した。このような導波路の補強に用い
る基板としては、例えば、特願昭63−85154に開示され
ている導波路を配置固定するための貫通孔を持つ構造の
ものを使用することが好ましい。このような基板を採用
することによって強固で、かつ、性能の優れた光分岐器
を製作することができる。
（入光部および出光部の製作） １本の光ファイバー素線を基板のほぼ中央部の所定の
位置に配置し、常法に従って接着剤で固定して入光部11
を製作した。また、同様にして４本の光ファイバー素線
を基板上に隣り同士が相接するように配置し、接着剤で
固定して出光部13を製作した。
位置に配置し、常法に従って接着剤で固定して入光部11
を製作した。また、同様にして４本の光ファイバー素線
を基板上に隣り同士が相接するように配置し、接着剤で
固定して出光部13を製作した。
（接 続） 光学微動台上において，分岐部12の両側に入光部11、
および、出光部13を配置して入光部より波長0.85μｍの
光を入射して出光部13からの出射光強度の和が最小で、
かつ、４本の出射光強度が均等になるように位置調整し
て最適化したのち、接着剤を入光部11と分岐部12の間、
および、出光部13と分岐部12の間に塗布して接着し、光
分岐器14を製作した。
および、出光部13を配置して入光部より波長0.85μｍの
光を入射して出光部13からの出射光強度の和が最小で、
かつ、４本の出射光強度が均等になるように位置調整し
て最適化したのち、接着剤を入光部11と分岐部12の間、
および、出光部13と分岐部12の間に塗布して接着し、光
分岐器14を製作した。
測 定 安藤電気（株）製LED光源（AQ−1304型）、および、
安藤電気（株）製光パワーメータ（AQ−1111型）を使用
して、常法に従って試料光分岐器の出力光強度（光源：
波長0.85μｍのLED光）の測定を行い第４図（○、△）
の結果を得た。
安藤電気（株）製光パワーメータ（AQ−1111型）を使用
して、常法に従って試料光分岐器の出力光強度（光源：
波長0.85μｍのLED光）の測定を行い第４図（○、△）
の結果を得た。
実施例４〜７ フォトマスクの設計 コア径Ｋが50μｍのGIファイバー用の４分岐器用の全
長30mm、主線導波路の長さM10mm、分岐導波路の幅Ｗ、
および、主線導波路の幅Ｄが表２に回路構造を持った石
英フォトマスクを製作した。
長30mm、主線導波路の長さM10mm、分岐導波路の幅Ｗ、
および、主線導波路の幅Ｄが表２に回路構造を持った石
英フォトマスクを製作した。
導波路の製作 実施例１と同様にして高分子導波路を製作した。導波
路コアの厚さＴは全て40μｍとした。従って、導波路コ
アの厚さＴと光ファイバーコアの径Ｋとの比T/Kは全て
0.8であった。
路コアの厚さＴは全て40μｍとした。従って、導波路コ
アの厚さＴと光ファイバーコアの径Ｋとの比T/Kは全て
0.8であった。
光分岐器の組立 主線導波路の長さＭと幅Ｄの比M/Dは全て50となるよ
うに主線導波路の長さを切断して実施例１と同様にして
光分岐器を製作した。
うに主線導波路の長さを切断して実施例１と同様にして
光分岐器を製作した。
測定 実施例１と同様にして測定を行い、第５図（○、△）
の結果を得た。
の結果を得た。
実施例８〜12 フォトマスクの設計 実施例５に用いたフォトマスクを使用した。
導波路の製作 実施例１と同様にして導波路コアの厚さT40μｍ（T/K
＝0.8）の高分子導波路を製作した。
＝0.8）の高分子導波路を製作した。
光分岐器の組立 主線導波路の長さＭが、表３に示した値になるように
主線導波路を切断して実施例１と同様にして光分岐器を
製作した。
主線導波路を切断して実施例１と同様にして光分岐器を
製作した。
測定 実施例１と同様にして測定を行い、第６図○印の結果
を得た。
を得た。
実施例13〜17 フォトマスクの設計 コア径Ｋが50μｍのGIファイバー用の６分岐器用とし
て、全長が40mmで、分岐導波路の幅W40μｍ、主線導波
路の幅D240μｍ、長さM22mmの石英フォトマスクを製作
した。
て、全長が40mmで、分岐導波路の幅W40μｍ、主線導波
路の幅D240μｍ、長さM22mmの石英フォトマスクを製作
した。
導波路の製作 実施例１と同様にして高分子導波路を製作した。導波
路コアの厚さＴは、実施例８と同じ40μｍとした。
路コアの厚さＴは、実施例８と同じ40μｍとした。
光分岐器の組立 主線導波路の長さＭが表４に示した値になるように主
線導波路を切断して実施例１と同様にして光分岐器を製
作した。
線導波路を切断して実施例１と同様にして光分岐器を製
作した。
測 定 実施例１と同様にして測定を行い、第７図○印の結果
を得た。
を得た。
比較例１〜４ 実施例１のフォトマスクを用いて、導波路コアの厚さ
Ｔが、30μｍ（T/K＝0.6）、33μｍ（T/K＝0.65）、45
μｍ（T/K＝0.9）、および、48μｍ（T/K＝0.95）の４
分岐器を製作し、実施例１と同様にして測定を行い第４
図（●、▲）の結果を得た。
Ｔが、30μｍ（T/K＝0.6）、33μｍ（T/K＝0.65）、45
μｍ（T/K＝0.9）、および、48μｍ（T/K＝0.95）の４
分岐器を製作し、実施例１と同様にして測定を行い第４
図（●、▲）の結果を得た。
比較例５〜６ コア径Ｋが50μｍのGIファイバー用の４分岐器用とし
て、全長が30mmで、分岐導波路の幅W13μｍ（T/K＝0.2
5）と45μｍ（T/K＝0.9）の石英フォトマスクを製作
し、実施例１と同様にして導波路を製作して測定を行
い、第５図（●、▲）の結果を得た。なお、導波路コア
の厚さＴは、全て40μｍとした。また、主線導波路の長
さＭと幅Ｄの比M/Dは、全て実施例４〜７と同じ50とし
た。
て、全長が30mmで、分岐導波路の幅W13μｍ（T/K＝0.2
5）と45μｍ（T/K＝0.9）の石英フォトマスクを製作
し、実施例１と同様にして導波路を製作して測定を行
い、第５図（●、▲）の結果を得た。なお、導波路コア
の厚さＴは、全て40μｍとした。また、主線導波路の長
さＭと幅Ｄの比M/Dは、全て実施例４〜７と同じ50とし
た。
比較例７〜９ 実施例１の方法に従って、実施例５のフォトマスクを
用いて導波路を作製し、主線導波路の長さＭが0.7mm（M
/D＝７）、1mm（M/D＝10）、および、9mm（M/D＝90）の
光分岐器を製作して測定を行い第６図●印の結果を得
た。
用いて導波路を作製し、主線導波路の長さＭが0.7mm（M
/D＝７）、1mm（M/D＝10）、および、9mm（M/D＝90）の
光分岐器を製作して測定を行い第６図●印の結果を得
た。
比較例10〜12 実施例13で使用したフォトマスクを用いて導波路を製
作し、主線導波路の長さＭが1.7mm（M/D＝７）、2.4mm
（M/D＝10）、および、21.6mm（M/D＝90）の光分岐器を
製作して測定を行い第７図●印の結果を得た。
作し、主線導波路の長さＭが1.7mm（M/D＝７）、2.4mm
（M/D＝10）、および、21.6mm（M/D＝90）の光分岐器を
製作して測定を行い第７図●印の結果を得た。
比較例13〜14 コア径が50μｍのGI型ファイバー用の８分岐器用とし
て、全長が30mmで、出力側の８本の分岐導波路の内、最
外側の２本の幅Ｗが29μｍで内側の６本の幅Ｗが25μｍ
のフォトマスク（主線導波路の幅D208μｍ、長さＭ＝10
mm）を用いて，実施例１と同様にして導波路を製作し
た。
て、全長が30mmで、出力側の８本の分岐導波路の内、最
外側の２本の幅Ｗが29μｍで内側の６本の幅Ｗが25μｍ
のフォトマスク（主線導波路の幅D208μｍ、長さＭ＝10
mm）を用いて，実施例１と同様にして導波路を製作し
た。
次いで、実施例１と同様にして主線導波路の長さＭが
1.0mm（M/D＝５）、および、3.7mm（M/D＝18）の光分岐
器を製作し、分岐導波路の出力光強度を測定して第９図
の結果を得た。
1.0mm（M/D＝５）、および、3.7mm（M/D＝18）の光分岐
器を製作し、分岐導波路の出力光強度を測定して第９図
の結果を得た。
本発明によれば、光通信機器や光計測機器等で使用さ
れている光ファイバーのコア径に最も適した光損失の少
ない分岐比に優れた光分岐器を、経験と熟練を要するこ
となく、誰でも容易に最適設計をすることが可能であ
り、高品質・高性能の光分岐器を好収率に製造して提供
することが出来る。
れている光ファイバーのコア径に最も適した光損失の少
ない分岐比に優れた光分岐器を、経験と熟練を要するこ
となく、誰でも容易に最適設計をすることが可能であ
り、高品質・高性能の光分岐器を好収率に製造して提供
することが出来る。
第１図は光ファイバーと光導波路との形状不一致による
形状損失発生状況を模式的に示したものである。第２図
は本発明の光分岐器を示す斜視図であり、第３図は本発
明の光回路パターンを模式的に示した平面図である。 第４図は導波路コア厚さと過剰損失、分岐比との関係
を、第５図は分岐導波路幅と過剰損失、分岐比の関係を
示したものである。 第６図は４分岐器の主線導波路の長さと幅の比に対する
分岐比の関係を示し、第７図は６分岐器の主線導波路の
長さと幅の比に対する分岐比の関係を示したものであ
る。 第８図は本発明に用いた高分子導波路の製作工程を模式
的に示したものである。 第９図はポート幅の異なる光分岐器の出光ポート別の光
強度を示した図である。 １……導波路、２……主線導波路、３……分岐導波路の
分岐部、４……主線導波路、５……入光用光ファイバー
と主線導波路の入光部との接合部、６……主線導波路の
分岐部と出光用光ファイバーとの接合部、７……光ファ
イバー、８……基板、９……基板、10……基板、11……
光分岐器の入光部、12……光分岐器の分岐部、13……光
分岐器の出光部、14……光分岐器、20……ポリカーボネ
ートフイルム、21……フォトマスク、22……紫外線露光
部（クラッド）、23……紫外線非露光部（コア）、24…
…表裏方向のクラッド
形状損失発生状況を模式的に示したものである。第２図
は本発明の光分岐器を示す斜視図であり、第３図は本発
明の光回路パターンを模式的に示した平面図である。 第４図は導波路コア厚さと過剰損失、分岐比との関係
を、第５図は分岐導波路幅と過剰損失、分岐比の関係を
示したものである。 第６図は４分岐器の主線導波路の長さと幅の比に対する
分岐比の関係を示し、第７図は６分岐器の主線導波路の
長さと幅の比に対する分岐比の関係を示したものであ
る。 第８図は本発明に用いた高分子導波路の製作工程を模式
的に示したものである。 第９図はポート幅の異なる光分岐器の出光ポート別の光
強度を示した図である。 １……導波路、２……主線導波路、３……分岐導波路の
分岐部、４……主線導波路、５……入光用光ファイバー
と主線導波路の入光部との接合部、６……主線導波路の
分岐部と出光用光ファイバーとの接合部、７……光ファ
イバー、８……基板、９……基板、10……基板、11……
光分岐器の入光部、12……光分岐器の分岐部、13……光
分岐器の出光部、14……光分岐器、20……ポリカーボネ
ートフイルム、21……フォトマスク、22……紫外線露光
部（クラッド）、23……紫外線非露光部（コア）、24…
…表裏方向のクラッド
フロントページの続き (72)発明者 陳内 邦昭 東京都葛飾区新宿６丁目１番１号 三菱 瓦斯化学株式会社本社研究所内 (72)発明者 大和田 寿 東京都葛飾区新宿６丁目１番１号 三菱 瓦斯化学株式会社本社研究所内 (72)発明者 近藤 智子 東京都葛飾区新宿６丁目１番１号 三菱 瓦斯化学株式会社本社研究所内 合議体 審判長 小林 邦雄 審判官 稲積 義登 審判官 田部 元史 (56)参考文献 特開 昭62−69205（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−5718（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−162113（ＪＰ，Ｕ) ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ Ｖｏ ｌ．19，Ｎｏ．18 ｐ3124〜3129
Claims (1)
- 【請求項１】入光用光ファイバーが配列された入光部
と、入光した光を３以上の複数の系に分配（分岐）する
分岐部と、分岐された光を取り出す出光用光ファイバー
が配列された出光部より構成される光分岐器において、
光ファイバーとしてグレーデッドインデックス型マルチ
モード光ファイバーを使用するものであって、分岐部の
光導波路、及び光ファイバーが、次の関係式 （１） 0.7 ≦T/K≦0.85 （２） 0.35≦W/K≦0.80 （３） 15 ≦M/D≦70 （４） Ｄ ＝Ｎ×Ｗ ［ここで、Ｔは光導波路のコアの厚さ、Ｋは光ファイバ
のコア径、Ｗは分岐導波路の幅、Ｍは主線導波路の長
さ、Ｄは主線導波路の幅、Ｎは分岐導波路の分岐数（Ｎ
≧３）を意味する］を満足する寸法に設計されている光
分岐器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1294908A JP3066868B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 光分岐器 |
| US07/610,680 US5091986A (en) | 1989-11-15 | 1990-11-08 | Optical divider for multimode optical fiber systems |
| CA002029608A CA2029608C (en) | 1989-11-15 | 1990-11-08 | Optical divider for multimode optical fiber systems |
| DE69011817T DE69011817T2 (de) | 1989-11-15 | 1990-11-09 | Optischer Verteiler für multimodale faseroptische Systeme. |
| EP90121510A EP0428951B1 (en) | 1989-11-15 | 1990-11-09 | Optical divider for multimode optical fiber systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1294908A JP3066868B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 光分岐器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03156407A JPH03156407A (ja) | 1991-07-04 |
| JP3066868B2 true JP3066868B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=17813814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1294908A Expired - Lifetime JP3066868B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 光分岐器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5091986A (ja) |
| EP (1) | EP0428951B1 (ja) |
| JP (1) | JP3066868B2 (ja) |
| CA (1) | CA2029608C (ja) |
| DE (1) | DE69011817T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE4121216A1 (de) * | 1991-06-27 | 1993-01-07 | Kabelmetal Electro Gmbh | Verfahren zur herstellung eines verbindungselements fuer aus kunststoff bestehende, lichtleitende fasern |
| US5255336A (en) * | 1992-04-20 | 1993-10-19 | Hoechst Celanese Corp. | Injection molded optical coupling elements |
| JPH0675141A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-18 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 光レセプタクル付き光導波路型部品 |
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| US9217829B2 (en) | 2012-11-30 | 2015-12-22 | Coriant Advanced Technology, LLC | Compact and low loss Y-junction for submicron silicon waveguide |
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1989
- 1989-11-15 JP JP1294908A patent/JP3066868B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-11-08 US US07/610,680 patent/US5091986A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-11-08 CA CA002029608A patent/CA2029608C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-11-09 DE DE69011817T patent/DE69011817T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-11-09 EP EP90121510A patent/EP0428951B1/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１８ ｐ３１２４〜３１２９ |
Also Published As
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| CA2029608C (en) | 1995-08-22 |
| JPH03156407A (ja) | 1991-07-04 |
| EP0428951B1 (en) | 1994-08-24 |
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| CA2029608A1 (en) | 1991-05-16 |
| US5091986A (en) | 1992-02-25 |
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