JP3175499B2 - 導波路型光合分波器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの帯域の光を合分
波するマッハツエンダ型の導波路型光合分波器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】

（従来例１）マッハツエンダ干渉計の原理を応用した導
波路型マッハツエンダ干渉計型光合分波器（以下、光合
分波器という）は、従来、図４(a) のように構成されて
いる。即ち、この光合分波器は、光の強度の結合率がκ
（λ）である２つの方向性結合器２８，２９と長さがΔ
Ｌ₂ だけ異なる導波路３０と導波路３１からなる位相差
付与部３２とで構成されている。導波路の一端である入
力ポート２５から波長λ₁ の光及び波長λ₂ の光を入射
させると、導波路の他端である透過ポート２７から波長
λ₁ の光が取り出され、導波路の他端である結合ポート
２６から波長λ₂ の光が取り出されるようになってい
る。

【０００３】波長λ₁ の光及び波長λ₂ の光の合分波に
必要な位相差付与部の条件は、導波路の等価屈折率neff
（λ）を考慮した光路長差neff（λ）・ΔＬ₂ が、任意
の整数をＮ₂ としたとき、 neff（λ）・ΔＬ₂ ＝（Ｎ₂ ±０．５）・λ₁ ＝Ｎ₂ ・λ₂ (5) の関係で与えられることである。式(5) から判るよう
に、波長λ₁ 、波長λ₂ は任意に得られるのではなく、 ｛λ₁ ／neff（λ₁ ）｝／｜λ₁ ／neff（λ₁ ）−λ₂ ／neff（λ₂ ）｜ ＝２・Ｎ₂ (6) を満たす波長の組み合わせのみに制約される。なお、式
(6) では導波路の等価屈折率neff（λ）の波長依存性を
考慮した。

【０００４】式(5) は、 ΔＬ₂ ＝（Ｎ₂ ±０．５）・λ₁ ／neff（λ₁ ）＝Ｎ₂ ・λ₂ ／neff（λ₂ ） (7) と書き換えられ、各ポートでの通過波長と阻止波長は、
式(7) のΔＬ₂ を定めることにより高精度に設定でき
る。

【０００５】この光合分波器において、入力ポート２５
から結合ポート２６への光の結合率をＰ_2-3 、入力ポー
ト２５から透過ポート２７への光の透過率をＰ_2-4 とす
ると、 Ｐ_2-3 ＝４・｛１−κ（λ）｝・κ（λ）・ cos² ｛neff（λ）・π・ΔＬ₂ ／λ｝ (8) Ｐ_2-4 ＝｛１−２・κ（λ）｝² ＋４・κ（λ）・ ｛１−κ（λ）｝・ sin² ｛neff（λ）・π・ΔＬ₂ ／λ｝ (9) で与えられる。なお、ここでは導波路の伝搬損失、散乱
損失は無視している。式(5) から式(9) のκ（λ）に注
目すると、ポート２６から取り出される光である波長λ
₂ の光の強度の結合率κ（λ₂ ）を０．５に設定するこ
とにより、低損失でクロストークが０の光合分波器を構
成できることがわかる。

【０００６】この設計方法により波長λ₁ ＝１．３１μ
ｍ、波長λ₂ ＝１．５３μｍとして設計した光合分波器
の特性を図３(b) に示す。

【０００７】（参照文献１：電子情報通信学会論文誌C-
I Vol.J73-C-I No.5 pp.354-359 1990年 5月） （従来例２） （従来例１）で説明した光合分波器の通過波長帯域及び
阻止波長帯域は狭く、実用化するためには帯域の拡大が
必要であった。そこで図５に示すような光合分波器が開
発された。（参照文献２：T.Kominato et al；Optical
multi/demultiplexer with a modified Mach-Zender in
terferometer configuration； OEC′94，Technical di
gest pp.174-175 ，July 12-15,1994 ） この（従来例２）の光合分波器の要点は（従来例１）の
方向性結合器をマッハツエンダ干渉計型光合分波器で置
き換え、さらに置き換えたマッハツエンダ干渉計型光合
分波器（以下、ドーターＭＺ合分波器と略する）の合分
波特性により（従来例１）の波長λ₁ に加えて波長λ₃
を透過するようにしたことにある。構造は図５(a) に示
す様に、長さがΔＬ₁ だけ異なる導波路４２と導波路４
３からなる位相差付与部４４と結合率がκ（λ）である
方向性結合器３８，３９で構成されるドーターＭＺ合分
波器と、長さがΔＬ₁ だけ異なる導波路４８と導波路４
９からなる位相差付与部５０と結合率がκ（λ）である
方向性結合器４０，４１で構成されるドーターＭＺ合分
波器が、上下反対に配置され、その２つのドーターＭＺ
合分波器を長さがΔＬ₂ だけ異なる導波路４５と４６で
結ぶ構造である。

【０００８】この光合分波器において、入力ポート３５
から透過ポート３７への光の透過率をＰ_2-3 、入力ポー
ト３５から結合ポート３６への光の結合率をＰ_2-4 とす
ると、 Ｐ_2-4 ＝｛１−２・Pc（λ）｝² ＋４・Pc（λ）・ ｛１−Pc（λ）｝・ sin² ｛neff（λ）・π・ΔＬ₂ ／λ｝ (10) Ｐ_2-3 ＝４・｛１−Pc（λ）｝・Pc（λ）・ cos² ｛neff（λ）・π・ΔＬ₂ ／λ｝ (11) Pc（λ）＝４・｛１−κ（λ）｝・κ（λ）・ cos² ｛neff（λ）・π・ΔＬ₁ ／λ｝ (13) ここで、ΔＬ₂ は（従来例１）と同様に式(5) ，(6) ，
(7) から定められる。

【０００９】ここで、方向性結合器の結合率κ（λ）と
ドーターＭＺ合分波器の位相差付与部の導波路長差ΔＬ
₁ は、 neff（λ）・ΔＬ₁ ＝（Ｎ₁ ±０．５）・λ₂ ／２＝Ｎ₁ ・λ₃ ／２ (14) κ（λ₂ ）＝０．５ (15) により与えられる。ここでＮ₁ は整数であり、λ₃ は波
長λ₁ に近い波長である。

【００１０】以上の様な設計方法により波長λ₁ ＝１．
３１μｍ、波長λ₂ ＝１．５３μｍ、波長λ₃ ＝１．２
７６μｍとして設計した光合分波器の合分波特性を図５
(b)に実線で示す。比較のため図５(b) 中に点線で（従
来例１）の合分波特性も示した。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】（従来例２）では（従
来例１）よりも片方の帯域を拡大することに成功してい
る。しかし、導波路の幅あるいは屈折率を変えない限
り、条件式(7) で整数Ｎ₂に対応して（λ₁ ，λ₂ ）の
組み合わせが決まってしまう。また条件式(14)から整数
Ｎ₁ に対応して（λ₂ ，λ₃ ）の組み合わせが決まって
しまう。さらに帯域を拡大するにはλ₃ はλ₁ に近い波
長という限定がある。よって、整数Ｎ₂ とλ₂ を決めれ
ば、他のすべての設計パラメータは選択の余地なく決ま
ってしまい、設計の自由度が少ないという問題があっ
た。

【００１２】また、図５(b) からわかる様に（従来例
２）は１．３μｍ帯域においては（従来例１）よりも通
過及び阻止波長帯域が広いが、１．５μｍ帯域において
は逆に（従来例１）よりも通過及び阻止波長帯域が狭く
なっている。この様に片方の帯域を狭めることなしに、
もう一方の帯域を広げることができないという問題があ
った。

【００１３】本発明の目的は、上記課題を解決し、片方
の帯域を狭めることなしにもう一方の帯域を拡大するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
要旨は、入力ポートであるポート１、ポート２、出力ポ
ートであるポート３、ポート４を有し、ポート１とポー
ト３を結ぶ導波路とポート２とポート４を結ぶ導波路の
合計２本の導波路が、波長λでの光の強度の結合率がκ
（λ）である２つの方向性結合器とその２つの方向性結
合器を結ぶ位相差付与部を形成し、その位相差付与部で
はポート１とポート３を結ぶ導波路の方がポート２とポ
ート４を結ぶ導波路よりも長さがΔＬ₁ だけ長い構造を
した２つのマッハツエンダ干渉計型導波路型光合分波器
を有し、片方のマッハツエンダ干渉計型導波路型光合分
波器のポート４ともう一方のマッハツエンダ干渉計型導
波路型光合分波器のポート１を１本の導波路で結び、こ
の導波路よりもΔＬ₂ だけ長い導波路で片方のマッハツ
エンダ干渉計型導波路型光合分波器のポート３ともう一
方のポート２を結んだ構成で、波長λ₁ ，λ₃ を含む帯
域の光を透過し、波長λ₂ を含む帯域の光を結合する導
波路型光合分波器において、Ｎ₁ ，Ｎ₂ を整数、neff
（λ）を導波路の波長λの光に対する等価屈折率とした
とき、位相差付与部の導波路長差ΔＬ₁ ，ΔＬ₂ 、方向
性結合器の波長λ₂ の結合率κ（λ₂ ）が、次に示す条
件式、 ΔＬ₁ ＝（Ｎ₁ ±０．５）・λ₃ ／neff（λ₃ ） (1) Pc（λ₂ ）＝４・κ（λ₂ ）・｛１−κ（λ₂ ）｝・ cos² ｛neff（λ₂ ）・π・ΔＬ₁ ／λ₂ ｝＝０．５ (2) ２・Ｎ₂ ＝ λ₁ ／neff（λ₁ ）／｜λ₁ ／neff（λ₁ ）−λ₂ ／neff（λ₂ ）｜ (3) ΔＬ₂ ＝（Ｎ±０．５）・λ₁ ／neff（λ₁ ）＝Ｎ・λ₂ ／neff（λ₂ ） (4) を満たすことにある。

【００１５】また、請求項２記載の本発明の要旨は、条
件式(2) で示した波長の関数、 Pc（λ）＝ ４・κ（λ）・｛１−κ（λ）｝・ cos² ｛neff（λ）・π・ΔＬ₁ ／λ｝ の微分 dPc（λ）／ dλが波長λ₂ 、あるいはλ₂ 近傍
の波長で０となるように、方向性結合器の結合率κ
（λ）、導波路の等価屈折率neff（λ）及び位相差付与
部の導波路長差ΔＬ₁ を選定してなることにある。

【００１６】

【作用】本発明は、（従来例２）における条件式(14)，
(15)の代わりに、上記条件式(1) ，(2) を用いることで
設計の自由度をましたことにある。

【００１７】（従来例２）では、λ₂ を決めれば、式(1
4)よりλ₃ は１対１対応（正確に言えば、±の符号があ
るので１対２対応）で決まってしまう。

【００１８】それに対して本発明では、条件式(1) ，
(2) を用いれば、λ₂ とは無関係にλ₃ を決めることが
できる。

【００１９】（従来例２）は、条件式(15)でκ（λ₂ ）
を０．５に限定しているが、本発明はその限定をなくし
て、その代わりに、条件式(2) を導入することにより、
λ₃をλ₂ との１対１対応から解放したものである。

【００２０】請求項２記載の本発明は、次に示す条件式
(18)を用いて設計することにより、片方の帯域を狭める
ことなしに逆に少し広げて、もう一方の帯域を拡大した
ことにある。

【００２１】 Pc（λ）＝４・｛１−κ（λ）｝・κ（λ）・ cos² ｛neff（λ）・π・ΔＬ₁ ／λ｝ dPc（λ₂ ）／ dλ＝０ (18) 波長λの光が結合ポートに分波されるためには、 neff（λ）・ΔＬ₁ ＝Ｎ₁ ・λ (19) Pc（λ）＝｛１−κ（λ）｝・４・κ（λ）・ cos² ｛neff（λ）・π・ΔＬ₁ ／λ｝＝０．５ (20) という条件を満たす必要がある。波長λ₂ は条件式(5)
及び(2) により式(19)，(20)を満たすので分波される。
帯域を広げるには、λ₂ の付近の波長でも式(19)，(20)
を満たした状態に近づけることが必要である。そこで、
本発明は、波長の関数Pc（λ）の変化率（ dPc（λ）／
dλ）をλ₂ の付近で最も小さくなるように設計したも
のである。

【００２２】図６乃至図１５に本発明の作用を説明する
ための図を示す。なお、以後の説明では、光合分波器の
位相差付与部では、導波路長差だけ考慮にいれることに
する（即ち、位相差付与部６０において導波路５８の長
さをΔＬ₁ 、導波路５９の長さを０とみなす。この様に
しても理論上問題はない）。

【００２３】図６は光合分波器の入力ポート５３ａから
電界振幅がＥ₀ 、位相が０の光を入射した場合の、出力
光の電界振幅と位相について説明する図である。ここ
で、結合ポート５５から出力される光の電界振幅を
Ｅ₁ 、位相をθ₁ 、透過ポート５４から出力される光の
電界振幅をＥ₂ 、位相をθ₂ と書くことにする。そのと
きθ₁ ，θ₂ は、方向性結合器５６，５７の結合率κ
（λ）、位相差付与部６０の導波路長差ΔＬ₁ 、導波路
の伝搬定数β（λ）を用いて、次の式で表すことができ
る。

【００２４】

【数１】

【００２５】図６で出力された光と共役な関係の光を逆
方向に入射した場合の様子を図７に示す。これは、即ち
電界振幅がＥ₁ 、位相が−θ₁ である光を結合ポート５
５から、電界振幅がＥ₂ ，位相が−θ₂ である光を透過
ポート５４から同時に入射した場合、入力ポート５３ａ
から電界振幅がＥ₀ の光が出射されることを意味してい
る。つまり、入力ポート５３ａから光を入れた場合に結
合ポート５５、透過ポート５４から出射される光と共役
な関係の光を結合ポート５５、透過ポート５４から入射
すれば、入力ポート５３ａに光は戻るということであ
る。なお、ここで位相は相対的な関係だけ考えればよい
ことを図９の説明のところで述べる。

【００２６】図８は図６と同じ光合分波器の入力ポート
５３ｂから電界振幅がＥ₀ 、位相が０の光を入射した場
合の、出力光の電界振幅と位相について説明する図であ
る。ここで、ポート５４から出力される光の電界振幅を
Ｅ₁ 、位相をφ₁ 、ポート５５から出力される光の電界
振幅をＥ₂ 、位相をφ₂ とする。そのときφ₁ 、φ
₂は、方向性結合器の結合率κ（λ）、位相差付与部の
導波路長差ΔＬ、導波路の伝搬定数β（λ）を用いて、
次の式で表すことができる。

【００２７】

【数２】

【００２８】図８で出力された光と共役な関係の光と、
ポート５５とポート５４間での位相差と電界振幅が同じ
である光を逆方向に入射した場合の様子を図９に示す。
これは、即ち図９で電界振幅がＥ₁ 、位相がポート５４
よりもφ₁ −φ₂ だけ進んだ光をポート５５から、電界
振幅がＥ₂ 、位相がポート５５よりもφ₁ −φ₂ だけ遅
れた光をポート５４から同時に入射した場合、入力ポー
ト５３ｂから光が出射されることを意味している。つま
り、入力ポート５３ｂから光を入れた場合、出射された
光とポート５５とポート５４での位相差が逆で、電界振
幅が同じ光を逆に入射すれば、入力ポート５３ｂに光が
戻るということである。

【００２９】次に、図６乃至図９で説明した考え方を用
いて、本発明の動作を説明する。

【００３０】図１０に示す様に、説明のために本発明で
ある光合分波器を３つの領域に分け、入射ポートから光
を入射した場合の各領域での光の動きについて、図１１
乃至図１５で説明する。

【００３１】図１１は領域１での光の電界振幅と位相を
説明するための図である。電界振幅Ｅ₀ の光を入力ポー
ト６１から入射したときの、結合した光の電界振幅をＥ
₁ 、位相をθ₁ 、透過した光の電界振幅をＥ₂ 、位相を
θ₂ とすれば、請求項に示した条件式(2) から、波長λ
₂ の光の場合は、Ｅ₁ ＝Ｅ₂ であり、条件式(1) から、
波長λ₃ の光の場合は、Ｅ₁ ＝０，Ｅ₂ ＝Ｅ₀ であるこ
とが分かる。

【００３２】図１２は領域１で出射された光が、領域２
に入射して、どのような位相変化をするか示したもので
ある。ここでは、位相に関しては、同時に入射される光
に対して、導波路７１と導波路７２間の差だけ考えれば
よい。よって、導波路７１には電界振幅がＥ₁ で、位相
がθ₁ −θ₂ の光が、導波路７２には電界振幅がＥ₂、
位相が０の光が入射されるものとする。入射された光は
領域２で電界振幅は変化せず、位相のみ変化する。導波
路７１から出射される光の位相は、θ₁ −θ₂＋β
（λ）・ΔＬ₂ 、導波路７２から出射される光の位相は
０である。ここで、条件式(3) ，(4) から、波長λ₁ で
は、β（λ₁ ）・ΔＬ₂ ＝（２・Ｎ₂ ±１）・π、波長
λ₂ では、β（λ₂ ）・ΔＬ₂ ＝２・Ｎ₂ ・πであるこ
とが分かる。図１３は領域２で出射された波長λ₁ の光
が、領域３に入射して、どのように透過ポートに出射さ
れるかを説明する図である。ここで、詳しい説明を省く
が、波長λ₁ に対しては（φ₂ −φ₁ ）−（θ₁ −
θ₂ ）＝−πが成り立つ。よって、

【００３３】

【数３】

【００３４】となる。

【００３５】このように、波長λ₁ に関しては、”導波
路７４に入射される光よりも導波路７５に入射される光
の方が、位相がθ₁ −θ₂ ＋（２・Ｎ₂ ±１）・πだけ
進んでいる”ということは、”導波路７４に入射される
光よりも導波路７５に入射される光の方が、位相がφ₁
−φ₂ だけ遅れている”（２・πの整数倍の位相は０と
同じである）のと同じであることが分かる。よって、こ
の場合は導波路７４に電界振幅がＥ₁ 、位相が−（φ₁
−φ₂ ）の光が、導波路７５に電界振幅がＥ₂、位相が
０の光が入射されたことになるが、これは図９の場合と
同じである（図９を上下逆にしてみればよく分かる）。
従って、波長λ₁ の光は透過ポートに出力されることが
分かる。

【００３６】図１４は領域２で出射された波長λ₂ の光
が、領域３に入射して、どのように結合ポートに出射さ
れるかを説明する図である。

【００３７】

【数４】

【００３８】となり、ここで波長λ₂ では、Ｅ₁ ＝Ｅ₂
であるから、図に示すように、”導波路７４に電界振幅
がＥ₁ 、位相がθ₁ −θ₂ の光が、導波路７５に電界振
幅がＥ₂ 、位相が０の光が入射される”ことは、”導波
路７４に電界振幅Ｅ₂ 、位相が０の光が、導波路７５に
電界振幅がＥ₁ 、位相が−（θ₁ −θ₂ ）の光が入射さ
れる”のと同じとみなすことができ、図１４に示すよう
に変換可能である。これは、図７の場合と同じである。
従って、波長λ₂ の光は結合ポートに出力されることが
分かる。請求項２記載の本発明では、Ｅ₁ ，Ｅ₂ の波長
に対する変化率を波長λ₂ で最小となるようにして、λ
₂ に近い波長ではＥ₁≒Ｅ₂ とすることで帯域の狭まり
を防いでいる。図１５は領域２で出射された波長λ₃ の
光が、領域３に入射して、どのように透過ポートに出射
されるかを説明する図である。波長λ₃ の光の場合は、
Ｅ₁ ＝０，Ｅ₂ ＝Ｅ₀ であるから、導波路７５にのみ光
が入射されたのと同じである。領域３を経て導波路７４
から出射される光の電界振幅をＥ₁ 、導波路７５から出
射される光の電界振幅をＥ₂ とすると、ここでも、条件
式(1) から、Ｅ₁ ＝０，Ｅ₂ ＝Ｅ₀ であることが分か
る。従って、波長λ₃ の光は透過ポートに出力されるこ
とになる。

【００３９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図１乃至図３を参
照しながら説明する。図１は本実施例に係わる導波路型
光合分波器を示す図であり、同図(a) は平面図、同図
(b)はａ−ａ′線断面図である。図２は、本発明（請求
項１）の実施例の導波路型光合分波器の損失波長特性を
示す図であり、同図(a) は入力ポート１８から光を入力
した場合の結合ポート２０での損失波長特性を、同図
(b) は入力ポート１８から光を入力した場合の透過ポー
ト１９での損失波長特性を示している。図３は、本発明
（請求項２）の実施例の導波路型光合分波器の損失波長
特性を示す図であり、同図(a) は入力ポート１８から光
を入力した場合の結合ポート２０での損失波長特性を、
同図(b) は入力ポート１８から光を入力した場合の透過
ポート１９での損失波長特性を示している。

【００４０】本実施例の導波路型光合分波器は図１に示
すように、導波路２，３が直線状に伸びたり、曲げ半径
３０mmで曲がったりすることにより形成されており、４
つの方向性結合器５，６，７，８とそれらを結ぶ位相差
付与部１１，１４，１７により構成されている。同図
(b) に示すように、導波路２，３は、基板１上に形成さ
れたコア２ａ，３ａをクラッド４で覆ったものである。
同図(b) に示すように方向性結合器５，６，７，８は、
導波路２，３が平行に間隔Ｇａｐで配置されたものであ
り、その平行部分の長さをＬＣで表すことにする。位相
差付与部１１は導波路９を導波路１０よりもΔＬ₁ だけ
長くすることにより、位相差付与部１４は導波路１２を
導波路１３よりもΔＬ₂ だけ長くすることにより、位相
差付与部１７は導波路１６を導波路１５よりもΔＬ₁ だ
け長くすることにより、位相差を与えている。

【００４１】基板１とクラッド４の屈折率は１．４５
８、コアの屈折率は１．４６２４、コアの高さ、幅とも
８μｍである。材質は、基板１がＳｉＯ₂ 、クラッド４
がＳｉＯ₂ −Ｂ₂ Ｏ₅ −Ｐ₂ Ｏ₃ 、コアがＳｉＯ₂ −Ｔ
ｉＯ₂ である。

【００４２】図１において、方向性結合器のＧａｐを
３．５μｍ、平行部の長さＬＣを２１３μｍ、位相差付
与部１１と１７の導波路長差ΔＬ₁ を１．２９３μｍ、
位相差付与部１４の導波路長差ΔＬ₂ を３．１７１μｍ
とした実施例の導波路型光合分波器の損失波長特性を図
２中に実線により示す。ここで前記した波長λ₁ ，
λ₂，λ₃ は、λ₁ ＝１．３１μｍ、λ₂ ＝１．５３μ
ｍ、λ₃ ＝１．２５μｍである。なお、図２中に比較の
ため破線により、（従来例２）の導波路型光合分波器の
損失波長特性を示している。従来の設計方法では実線の
ような特性は実現できない。例えば、ここで仮に目標
を、結合ポートでは波長λ＝１．２４〜１．３２μｍで
２５dB以上（枠２１の外側を分光曲線が通ればよい）、
波長λ＝１．５２５〜１．５３５μｍで０．０５dB以下
（枠２２の外側を分光曲線が通ればよい）、透過ポート
では波長λ＝１．２４〜１．３２μｍで０．１dB以下
（枠２３の外側を分光曲線が通ればよい）、波長λ＝
１．５２５μｍ〜１．５３５μｍで２０dB以上（枠２４
の外側を分光曲線が通ればよい）と定めると、本発明で
は、実線の特性を実現できるので目標を達成できるが、
従来では達成できない。このように、本発明の導波路型
光合分波器は目標に応じた設計の自由度の点で優れてい
る。

【００４３】図１において、方向性結合器のＧａｐを
３．８４μｍ、平行部の長さＬＣを２７μｍ、位相差付
与部１１と１７の導波路長差ΔＬ₁ を３．１５６μｍ、
位相差付与部１４の導波路長差ΔＬ₂ を２．１１５μｍ
とした実施例の導波路型光合分波器の損失波長特性を図
３中に実線により示す。また比較のために図３中に破線
で（従来例１）の導波路型光合分波器の損失波長特性を
示してある。従来では、図５(b) に示すように、また前
で述べたように、片方の帯域を広げるともう一方の帯域
は狭くなってしまうという問題があったが、本発明の導
波路型光合分波器は、図３に示すように、１．３μｍ帯
で帯域が広くなっているにもかかわらず、１．５３μｍ
帯で帯域は狭くなっていない。むしろ、１．５３μｍ帯
でも帯域が広くなっている。このように、分波する両方
の帯域を広くできる点で本発明の導波路型光合分波器は
優れている。

【００４４】なお、実施例で用いた材料以外に、コアと
してはＳｉＯ₂ −ＧｅＯ₂ がよく用いられる。

【００４５】基板、クラッド、コア材料としては以上に
述べた以外にも、その他の誘電体材料、半導体材料、有
機材料を用いることができる。

【００４６】

【発明の効果】

(1) 請求項１記載の本発明によれば、片方の帯域を狭め
ることなしに、もう一方の帯域を広げた導波路型光合分
波器を容易に実現することができる。

【００４７】(2) 請求項２記載の本発明によれば、片方
の帯域を狭めることなしに逆に少し広げて、もう一方の
帯域を拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図であり、同図(a) は平
面図、同図(b) はａ−ａ′断面図である。

【図２】本発明（請求項１）の実施例の光合分波器の損
失波長特性のグラフである。

【図３】本発明（請求項２）の実施例の光合分波器の損
失波長特性のグラフである。

【図４】従来例を示す図であり、同図(a) は従来の光合
分波器の平面図、同図(b) は損失波長特性のグラフであ
る。

【図５】従来例を示す図であり、同図(a) は従来の光合
分波器の平面図、同図(b) は損失波長特性のグラフであ
る。

【図６】本発明の作用を説明する図である。

【図７】本発明の作用を説明する図である。

【図８】本発明の作用を説明する図である。

【図９】本発明の作用を説明する図である。

【図１０】本発明の作用を説明する図である。

【図１１】本発明の作用を説明する図である。

【図１２】本発明の作用を説明する図である。

【図１３】本発明の作用を説明する図である。

【図１４】本発明の作用を説明する図である。

【図１５】本発明の作用を説明する図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２、３ 導波路 ４ クラッド ５、６、７、８ 方向性結合器 ９、１０、１２、１３、１５、１６ 導波路 １１、１４、１７ 位相差付与部 １８ 入力ポート １９ 透過ポート ２０ 結合ポート

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力ポートであるポート１、ポート２、出
   力ポートであるポート３、ポート４を有し、ポート１と
   ポート３を結ぶ導波路とポート２とポート４を結ぶ導波
   路の合計２本の導波路が、波長λでの光の強度の結合率
   がκ（λ）である２つの方向性結合器とその２つの方向
   性結合器を結ぶ位相差付与部を形成し、その位相差付与
   部ではポート１とポート３を結ぶ導波路の方がポート２
   とポート４を結ぶ導波路よりも長さがΔＬ₁ だけ長い構
   造をした２つのマッハツエンダ干渉計型導波路型光合分
   波器を有し、片方のマッハツエンダ干渉計型導波路型光
   合分波器のポート４ともう一方のマッハツエンダ干渉計
   型導波路型光合分波器のポート１を１本の導波路で結
   び、この導波路よりもΔＬ₂ だけ長い導波路で片方のマ
   ッハツエンダ干渉計型導波路型光合分波器のポート３と
   もう一方のポート２を結んだ構成で、波長λ₁ ，λ₃ を
   含む帯域の光を透過し、波長λ₂ を含む帯域の光を結合
   する導波路型光合分波器において、Ｎ₁ ，Ｎ₂ を整数、
   neff（λ）を導波路の波長λの光に対する等価屈折率と
   したとき、位相差付与部の導波路長差ΔＬ₁ ，ΔＬ₂、
   方向性結合器の波長λ₂ の結合率κ（λ₂ ）が、次に示
   す条件式、 ΔＬ₁ ＝（Ｎ₁ ±０．５）・λ₃ ／neff（λ₃ ） (1) Pc（λ₂ ）＝４・κ（λ₂ ）・｛１−κ（λ₂ ）｝・ cos² ｛neff（λ₂ ）・π・ΔＬ₁ ／λ₂ ｝＝０．５ (2) ２・Ｎ₂ ＝ λ₁ ／neff（λ₁ ）／｜λ₁ ／neff（λ₁ ）−λ₂ ／neff（λ₂ ）｜ (3) ΔＬ₂ ＝（Ｎ±０．５）・λ₁ ／neff（λ₁ ）＝Ｎ・λ₂ ／neff（λ₂ ） (4) を満たすことを特徴とした導波路型光合分波器。
2. 【請求項２】請求項１に記載の条件式(2) で示した波長
   の関数、 Pc（λ）＝ ４・κ（λ）・｛１−κ（λ）｝・ cos² ｛neff（λ）・π・ΔＬ₁ ／λ｝ の微分 dPc（λ）／ dλが波長λ₂ 、あるいはλ₂ 近傍
   の波長で０となるように、方向性結合器の結合率κ
   （λ）、導波路の等価屈折率neff（λ）及び位相差付与
   部の導波路長差ΔＬ₁ を選定してなることを特徴とした
   導波路型光合分波器。