JP4010012B2 - 光導波路を含む光システム - Google Patents
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Description
本願発明は、光導波路を含む光システム、さらに詳しくは、いわゆるマルチモード干渉（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）型光導波路を含む光システムに関するものである。
最近のインターネットを始めとするマルチメディア通信の発展に伴い、高速・大容量通信に向けた光波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術の研究が盛んになっている。ＷＤＭ通信システムを構築する上で重要となる光部品の１つに、複数の波長を有する光を合波もしくは分波する光合分波器がある。この光合分波器は、低コスト化・小型化かつ高機能化の観点から、基板上に石英（ガラス）やポリマ等から形成され、光送受信器等を実装されて集積化を図られている。
光合分波器としては、フィルタ型、方向性結合器型、あるいはマッハツェンダー干渉器型等が知られている。
モジュールの小型化に有利なフィルタの型については、従来、特許文献１等に記載されたフィルタ型光合分波器が知られている。すなわち、特許文献１に記載のフィルタ型光合分波器は、図１９に示すように、直線光導波路４０１及び４０２を交差させ、その交差部に光学フィルタ４０４を設けている。この光合分波器では、光学フィルタ４０４の波長に対する透過および反射特性を利用して、ＷＤＭ信号を反射光と透過光に合分波する。このフィルタ型光合分波器においては、２θの角度で交差する２つの光導波路４０１と４０２の光軸の交点４０３が光学フィルタ４０４の等価的な反射中心面４０５上に合うように設計する必要がある。なお、図１９において、光導波路４０１、４０２、および４３０の中心軸が各々符号４０６、４０７、及び４０８として示されている。
モジュールの小型化に有利なフィルタの型については、従来、特許文献１等に記載されたフィルタ型光合分波器が知られている。すなわち、特許文献１に記載のフィルタ型光合分波器は、図１９に示すように、直線光導波路４０１及び４０２を交差させ、その交差部に光学フィルタ４０４を設けている。この光合分波器では、光学フィルタ４０４の波長に対する透過および反射特性を利用して、ＷＤＭ信号を反射光と透過光に合分波する。このフィルタ型光合分波器においては、２θの角度で交差する２つの光導波路４０１と４０２の光軸の交点４０３が光学フィルタ４０４の等価的な反射中心面４０５上に合うように設計する必要がある。なお、図１９において、光導波路４０１、４０２、および４３０の中心軸が各々符号４０６、４０７、及び４０８として示されている。
このフィルタ型光合分波器においては、マルチモード干渉型光導波路内に反射手段、例えば代表的には光学フィルタを設置する。この反射手段による反射光を利用する光システムにおいて、前記反射手段の設置位置のずれに対するトレランスを小さくすることが必要である。すなわち、反射手段の設置位置のずれに基づく当該マルチモード干渉型光導波路の光の伝達特性の変化は、極力小さなものでなければならない。反射手段による反射光を用いる場合、反射手段の位置のずれは、少なくとも入射光の当該反射手段までの距離の２倍の光路となる。このため、十分な伝搬特性を確保するために、この反射手段の設置位置のずれに対するトレランスを極めて小さくしなければならないのである。
特許文献１に記載されたフィルタ型光合分波器の反射手段の位置ずれが光伝搬効率に大きな影響を与える問題を解決するために、特許文献３は以下の光合分波器を提案している。すなわち、特許文献３は、第１、第２、及び第３の光導波路と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４の光導波路と、前記第４の光導波路内の光の進行方向に交差して設けられた光学フィルタとを少なくとも有し、前記第１の光導波路が前記第４の光導波路の第１の端面に接続され、前記第２及び第３の各光導波路が前記第４の光導波路の前記第１の端面に対向する第２の端面の所定の個別位置に接続され、前記第４の光導波路の第１の端面および第２の端面は各々当該第４の光導波路内の光の進行方向と交差する端面であり、前記第４の光導波路は、前記第２および第３の光導波路のいずれかの光導波路からの第１の波長の光入力が前記第４の光導波路内の光の伝搬によって、前記光学フィルタを透過した上で前記第１の光導波路内に前記第１の波長の光入力に対応する光の伝搬を可能となし、且つ前記第２および第３の光導波路のいずれかの光導波路からの第２の波長の光入力が前記光学フィルタでの反射を介して、前記第２および第３の光導波路の内の光入力のない光導波路内に前記第２の波長の光入力に対応する光の伝搬を可能となす、マルチモードでの光の伝搬が可能な光導波路であることを特徴とする光合分波器を提案している。
すなわち、特許文献３に開示された光合分波器は、図２０ないし図２２に示すように、所定の基板５２０、例えばシリコン（Ｓｉ）基板５２０上に、屈折率の異なる２種類のフッ素化ポリイミド樹脂を用いて光導波路を形成する。この光導波路は、少なくとも、第１のクラッド層５２１、コア領域５２２、そして第２のクラッド層５２３を有して構成される。ここで、５２４はフィルタ挿入用の溝である。このとき、各層の厚さの例を示せば、下部クラッド層５２１の厚さは５μｍ、コア５２２の厚さは６．５μｍ、上部クラッド層５２３の厚さは１５μｍである。コアとクラッドとの屈折率比は０．３％とした。
合分波部は、図２１に示すように、マルチモード干渉型導波路５１０と第１の光導波路５１１、第２の光導波路５１２、及び第３の光導波路５１３を有する。マルチモード干渉型導波路の幅Ｗは２５μｍ、長さＬは１２００μｍ、光導波路の間隔は５μｍである。また、３つの光導波路５１１，５１２，５１３の幅は６．５μｍである。
光学フィルタ５１５は、入射角０度の光に対して波長１．３１μｍの光を反射し、且つ波長１．５５μｍの光を透過する誘電体多層膜フィルタ５１５である。その厚さは、１５μｍである。この誘電体多層膜フィルタ５１５は、一般的なものであり、マルチモード干渉型導波路の中央部に、幅１５μｍの溝５２４に挿入し、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ）（図示せず）を用いて固定した。この溝５２４は、例えばダイシングソーによって形成することができる。第２及び第３の光導波路５１２、５１３は、マルチモード干渉型導波路との接続部５３２及び５３３において互いに平行あるいは略平行となっている。
特許文献３に記載の光合分波器の作動原理は、図２１及び２２に示すように、マルチモード干渉型光導波路の一方の端面に、複数の光導波路、すなわち光導波路５１２および５１３が所定の個別位置に設置されている。マルチモード干渉型導波路５１０においては、光のピーク位置が、光の進行に伴って光の進行方向と直交する方向に移動する。
すなわち、光学フィルタがマルチモード干渉型光導波路を導波するマルチモード光の進行方向に対して垂直あるいは略垂直に設置される。その結果、一方の光導波路、例えば、前記光導波路５１３から入射された光が前記光学フィルタに達しても、有害な漏れ光となって雑音を発生させることはない。
さらに、特許文献３に記載のマルチモード干渉型光導波路に光フィルタ等の薄膜光デバイスを並置して使用する光導波路では、薄膜光デバイスへの導波光の入射角が０度に近いため、薄膜光デバイスでの反射光もしくは透過光の偏波依存性を事実上なくすることができ、また、ＰＤＬ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｌｏｓｓ：偏波依存損失）を低減させることができる効果がある。
一方、薄膜光デバイス等を設置しないで使用する通常のマルチモード干渉型光導波路（以下、ＭＭＩと略す）を利用した光導波路では、ＭＭＩの部分の幅は一定とし、かつ、入射光導波路と出射光導波路との幅を同一とし、入射光導波路と出射光導波路の位置関係は、ＭＭＩの中心軸に対して対称とするのが通例である（例えば、特許文献２参照）。これは、ＭＭＩにおける自己収束効果を利用するものである。
特許文献３に開示された光合分波器及び光導波路を有する光システムは、特許文献１に開示された光合分波器の反射手段の設置位置のずれに対するトレランスを極めて小さくしなければならないという製造上の困難性やこれに係わる製造コストの問題を解決している。しかし、光合分波器の寸法が大きく、また使用上の要求を満たすために寸法を小さくすると、光の伝搬効率が著しく低下し、さらに光導波路相互間の光の漏れを発生させるおそれがある。
一方、本発明者は、特許文献３に記載のようにＭＭＩ部分に光軸と垂直方向の溝を設けて薄膜光デバイスを設置した場合、入射端における光波のフィールドが出射端において適切に収束されないことを見出した。すなわち、特許文献３に記載されたように合分波器を構成した場合には、出射すべき波長光が出射端において放射損失となって挿入損失が低下したり、出射すべきでない波長光が光導波路へ漏れ込んでアイソレーションを低下させる問題がある。
（発明の目的）
本発明は、従来技術の光合分波器の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、従来技術の光合分波器に対し、実質上製造上のコストの上昇はなく、容積を小さくすることが可能な光導波路を含む光システムを提供することを目的とする。
本発明はまた、高い光伝搬効率を確保でき、かつ光導波路相互間の光の漏れを小さくして高精度の光通信を可能にする光導波路を含む光システムを提供することを目的とする。
本発明はさらに、出射すべき波長光が出射端において放射損失となり、挿入損失を低下させたり、出射すべきでない波長光が光導波路へ漏れ込んでアイソレーションを低下させたりすることのない光導波路を含む光システムを提供することを目的とする。
本発明は、従来技術の光合分波器の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、従来技術の光合分波器に対し、実質上製造上のコストの上昇はなく、容積を小さくすることが可能な光導波路を含む光システムを提供することを目的とする。
本発明はまた、高い光伝搬効率を確保でき、かつ光導波路相互間の光の漏れを小さくして高精度の光通信を可能にする光導波路を含む光システムを提供することを目的とする。
本発明はさらに、出射すべき波長光が出射端において放射損失となり、挿入損失を低下させたり、出射すべきでない波長光が光導波路へ漏れ込んでアイソレーションを低下させたりすることのない光導波路を含む光システムを提供することを目的とする。
本発明の光導波路を含む光システムは、具体的に以下のように構成される。なお、本発明における「光導波路の幅」とは、光導波路のコア幅を意味する。
（第１発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が異なることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
（第１発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が異なることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１発明において、第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅を異ならせることによって、前記光フィルタによって反射され、前記第２及び第３の光入出力手段間で結合される、主として第５のマルチモード光導波路のみを透過する波長の光に対して最適な前記第５のマルチモード光導波路の長さＬ５及び幅Ｗ５の決定とは独立に、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の両者を透過する波長の光及び主として前記第４のマルチモード光導波路のみを透過する波長の光に対して最適な前記第４のマルチモード光導波路の長さＬ４及び幅Ｗ４を選択することができるため、複数の波長に対する特性の両立を図ることができる。従って、例えば、波長１．３１μｍの光と波長１．５５μｍの光のように使用する波長が大きく異なる場合には、特に効果が大きくなる。具体的には、前記光フィルタを透過する波長に対する信号光の損失を低減し、クロストーク光の損失を増大させることができる。
第１発明においてはまた、第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅は、他のパラメータに比較して光の最大値の進行方向と直交する方向における移動に大きな影響を与える。従って、第１発明は、大きな設計自由度をもって、高い光の伝搬効率を確保できる効果を有する。
（第２発明）
前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅より大きいことを特徴とする。
前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅より大きいことを特徴とする。
前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、主として前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅より大きくすることによって、前記光フィルタによって反射され、前記第２及び第３の光入出力手段間で結合される、主として前記第５のマルチモード光導波路のみを透過する波長の光に対して最適な前記第５のマルチモード光導波路の長さＬ５及び幅Ｗ５の決定とは独立に、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の両者を透過する波長の光及び主として前記第４のマルチモード光導波路のみを透過する波長の光に対して最適な前記第４のマルチモード光導波路の長さＬ４及び幅Ｗ４を選択することができるため、複数の波長に対する特性の両立を図ることができる。
特に、第２の光入出力手段から第１の光入出力手段へ透過する光が、前記光フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段によって生じる過剰損失を適切に低減することができる。従って、例えば、波長１．３１μｍの光が第１の光入出力手段から第２の光入出力手段へ透過し、波長１．４９μｍの光が第２の光入出力手段から第１の光入出力手段へ透過する場合には、波長１．４９μｍの光の挿入損失に対して特に効果が大きくなる。具体的には、前記光フィルタを透過する波長に対する信号光の損失を低減し、クロストーク光の損失を増大させることができる。
（第３発明）
前記第１、第２、及び第３の光入出力手段に入力する光の内、最も効率よく伝搬させるべき光を入力する光入出力手段を接続したマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、他のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅より小さいことを特徴とする。
前記第１、第２、及び第３の光入出力手段に入力する光の内、最も効率よく伝搬させるべき光を入力する光入出力手段を接続したマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、他のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅より小さいことを特徴とする。
第３発明は、上述した特徴を有することにより、使用される複数の波長のうち、用途に応じて最も効率よく伝搬させるべき光を選択的に低損失に透過するようにマルチモード光導波路を構成することができる。
また、光は、光導波路内においては光の進行方向と直交する方向に大きく広がることはないが、光学フィルタ設置手段すなわち空間においては、同方向において大きく広がる傾向がある。従って、第３発明においては、光入出力手段に入射された光が、光の進行方向と直交する方向の幅の小さいマルチモード光導波路から、効率よく光の進行方向と直交する方向の幅の大きいマルチモード光導波路に入射することができ、光伝搬効率を高く維持することができる効果を有する。
（第４発明）
前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅、及び前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅、及び前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
第４発明においては、前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅、及び前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、２０μｍを超える場合、光導波路を含む光システムの光の進行方向に沿った長さが長くなる問題がある。前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅、及び前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、５μｍに満たない場合、マルチモード光導波路を構成するためにはクラッドとコアの比屈折率差を大きくすることが必要となり、光入出力手段として通常のシングルモードファイバを使用できなくなる。仮に、光入出力手段として通常のシングルモードファイバを使用したとしても、結合損失が大きくなり過ぎ、効率的に光を伝搬できない問題がある。
第４発明においてはまた、マルチモード光導波路の幅が５μｍ未満では、そのマルチモード光導波路に接続される光入出力手段との結合損失が大きくなり、結果的に挿入損失の増大を招く。マルチモード光導波路の幅が２０μｍを超える場合では、そのマルチモード光導波路の長さが大きくなってしまい、その分光導波路素子寸法が長尺化してしまう。光導波路素子寸法が長尺化するとその分伝搬損失が増大し、結果的に挿入損失の増大を招くことになる。
（第５発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが異なることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが異なることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第５発明においては、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とを異ならせることによって、前記光フィルタによって反射され、前記第２及び第３の光入出力手段間で結合される、主として前記第５のマルチモード光導波路のみを透過する波長の光に対して最適な前記第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２のＤの決定とは独立に、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の両者を透過する波長の光及び主として前記第４のマルチモード光導波路のみを透過する波長の光に対して最適な前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔を選択することができるため、複数の波長に対する特性の両立を図ることができる。従って、例えば、波長１．３１μｍの光と波長１．５５μｍの光のように使用する波長が大きく異なる場合には、特に効果が大きくなる。具体的には、前記光フィルタを透過する波長に対する信号光の損失を低減し、クロストーク光の損失を増大させることができる。
第５発明においてはまた、第２、第３の光入出力手段を曲線光導波路として、両入出力手段間の間隔を広げつつ、第１の光入出力手段を光ファイバや直線光導波路とするときに、最適な結合損失を得ることができるので、全ての入出力手段を曲線光導波路とする場合に比べて、短尺化することができる。短尺化することで伝搬損失を低減することができ、結果的に挿入損失を低減することが可能である。
第５発明においてはまた、第１の光入出力手段を直線状光導波路または光ファイバとした場合、大きな設計自由度をもって、高い光の伝搬効率を確保できる効果を有する。第５発明は、さらに、光入出力手段は真っ直ぐに向き合うことがなく、一方の光入出力手段からの漏れ光が他方の光入出力手段に入射して有害信号が含まれる恐れが少ない効果も有する。
（第６発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第２及び第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅の少なくともいずれかと異なることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第２及び第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅の少なくともいずれかと異なることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第６発明によれば、前記第２及び第３の光入出力手段間で結合される、主として前記第５のマルチモード光導波路のみを透過する波長の光に対して最適な前記第２及び第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅の決定とは独立に、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の両者を透過する波長の光及び主として前記第４のマルチモード光導波路のみを透過する波長の光に対して最適な前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅を選択することができるため、複数の波長に対する特性の両立を図ることができる。従って、例えば、波長１．３１μｍの光と波長１．５５μｍの光のように使用する波長が大きく異なる場合には、特に効果が大きくなる。具体的には、前記光フィルタを透過する波長に対する信号光の損失を低減し、クロストーク光の損失を増大させることができる。
第６発明においてはまた、第２、第３の光入出力手段を曲線光導波路として、両入出力手段間の間隔を広げつつ、第１の光入出力手段を光ファイバや直線光導波路とするときに、最適な結合損失を得ることができるので、全ての入出力手段を曲線光導波路とする場合に比べて、短尺化することができる。短尺化することで伝搬損失を低減することができ、結果的に挿入損失を低減することが可能である。
第６発明においてはまた、第１の光入出力手段を直線状光導波路または光ファイバとした場合、大きな設計自由度をもって、高い光の伝搬効率を確保できる効果を有する。
（第７発明）
前記第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第２及び第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅の少なくともいずれかより小さいことを特徴とする。
前記第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第２及び第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅の少なくともいずれかより小さいことを特徴とする。
（第８ａ発明）
前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが異なることを特徴とする。
前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが異なることを特徴とする。
（第８ｂ発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第２の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅と異なることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第２の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅と異なることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
（第９発明）
前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２が、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔より大きいことを特徴とする。
前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２が、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔より大きいことを特徴とする。
第９発明は、上述した特徴を有することにより、第２及び第３の光入出力手段間の間隙を広げることができる。第２及び第３の光入出力手段は、通常非常に接近しているため、これらの入出力手段を光導波路で形成する場合には、第２及び第３の光入出力手段間の間隙が狭すぎて、製造ばらつきが特性へ与える影響が大きくなる。しかし、第９発明によれば、これを避けることができ、安定した特性の光導波路の製造を実現することができる。
第９発明はまた、大きな設計自由度をもって、高い光の伝搬効率を確保できる効果を有する。第９発明は、さらに、光入出力手段は真っ直ぐに向き合うことがなく、一方の光入出力手段からの漏れ光が他方の光入出力手段に入射して有害信号が含まれる恐れが少ない効果も有する。
（第９ａ発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
第４のマルチモード光導波路の光の進行方向に延びる中心線と、第５のマルチモード光導波路の光の進行方向に延びる中心線とがオフセットされることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
第４のマルチモード光導波路の光の進行方向に延びる中心線と、第５のマルチモード光導波路の光の進行方向に延びる中心線とがオフセットされることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
（第９ｂ発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
第４のマルチモード光導波路の光の進行方向に延びる中心線と、第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線とがオフセットされることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
第４のマルチモード光導波路の光の進行方向に延びる中心線と、第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線とがオフセットされることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
（第１０発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記光学フィルタが、第１透過光及び第２透過光を透過させ、第３反射光を反射し、第１の光入出力手段から入射した第１透過光が第２の光入出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、第２光入出力手段から入射した第３反射光が第３光入出力手段へ入射し、第１及び第２の光入出力手段へは入射が抑制され、
第２の光入出力手段から入射した第２透過光が第１の光入出力手段へ入射し、第２及び第３の光入出力手段へは入射が抑制されることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記光学フィルタが、第１透過光及び第２透過光を透過させ、第３反射光を反射し、第１の光入出力手段から入射した第１透過光が第２の光入出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、第２光入出力手段から入射した第３反射光が第３光入出力手段へ入射し、第１及び第２の光入出力手段へは入射が抑制され、
第２の光入出力手段から入射した第２透過光が第１の光入出力手段へ入射し、第２及び第３の光入出力手段へは入射が抑制されることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
前記説明において、「入射が抑制される」とは、入射する光入出力手段と比べて十分に入射が抑制されていることを意図するものである。具体的には、信号の種類、伝送距離などにもよるが、入射光量の比が１０ｄＢ以上とすることが好ましい。さらに好ましくは、２５ｄＢ以上である。
第１０発明において、光システムは、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）の家庭側に配置され、第１の光入出力手段をＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）へ接続させ、第２の光入出力手段を局側からの光ファイバへ接続させ、第３の光入出力手段をＶ−ＯＮＵ（Ｖｉｄｅｏ ＯＮＵ）に接続することで、１心の光ファイバでデータ通信と映像配信を同時に受けることのできるシステムを提供することができる。
この場合、上述した構成上の特徴を有していることにより、データ信号の損失を低減し、映像信号にデータ信号が混入する度合いを軽減することができる。
この場合、上述した構成上の特徴を有していることにより、データ信号の損失を低減し、映像信号にデータ信号が混入する度合いを軽減することができる。
第１０発明によればまた、光入出力手段からの光が、効率的に所定の光入出力手段に入射させることができ、光利用効率が高く、また光伝搬精度の高い光通信を実現できる効果を有する。
（第１１発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記光学フィルタが、第１透過光及び第２透過光を透過させ、第３反射光を反射し、第１光入出力手段から入射した第２透過光が第２光出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、
第２入出力手段から入射した第１透過光が、第１の光入出力手段へ入射し、第２及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、第３の光入出力手段から入射した第３反射光が、第２の光入出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制されることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記光学フィルタが、第１透過光及び第２透過光を透過させ、第３反射光を反射し、第１光入出力手段から入射した第２透過光が第２光出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、
第２入出力手段から入射した第１透過光が、第１の光入出力手段へ入射し、第２及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、第３の光入出力手段から入射した第３反射光が、第２の光入出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制されることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１１発明においては、ＦＴＴＨの局側に配置され、第１の光入出力手段をＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）へ接続させ、第２の光入出力手段を局側からの光ファイバへ接続させ、第３の光入出力手段をＶ−ＯＬＴ（Ｖｉｄｅｏ ＯＬＴ）に接続することで、１心の光ファイバでデータの双方向通信と映像配信を同時に送ることのできるシステムを提供することができる。この場合、上記の特徴を有していることで、データ信号の損失を低減し、データ信号が映像信号の送信へ与える悪影響を軽減することができる。
第１１発明によればまた、光入出力手段からの光が、効率的に所定の光入出力手段に入射させることができ、光利用効率が高く、また光伝搬精度の高い光通信を実現できる効果を有する。
（第１２発明）
第１０発明の光システムと第１１発明の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されている光システムである。
第１０発明の光システムと第１１発明の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されている光システムである。
（第１３発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記光学フィルタが、第１反射光及び第２反射光を反射させ、第３透過光を透過し、
第２の光入出力手段から入射した第２反射光が第３の光入出力手段へ入射し、第１及び第２の光入出力手段へは入射が抑制され、第２の光入出力手段から入射した第３透過光が第１の光入出力手段へ入射し、第２及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、
第３の光入出力手段から入射した第１反射光が第２の光入出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制されることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記光学フィルタが、第１反射光及び第２反射光を反射させ、第３透過光を透過し、
第２の光入出力手段から入射した第２反射光が第３の光入出力手段へ入射し、第１及び第２の光入出力手段へは入射が抑制され、第２の光入出力手段から入射した第３透過光が第１の光入出力手段へ入射し、第２及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、
第３の光入出力手段から入射した第１反射光が第２の光入出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制されることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１３発明によれば、ＦＴＴＨの家庭側に配置され、第３の光入出力手段をＯＮＵへ接続させ、第２の光入出力手段を局側からの光ファイバへ接続させ、第３の光入出力手段をＶ−ＯＮＵ（Ｖｉｄｅｏ ＯＮＵ）に接続することにより、１心の光ファイバでデータ通信と映像配信を同時に受けることのできるシステムを提供することができる。この場合、上述した構成上の特徴を有していることにより、映像信号の損失を低減し、映像信号にデータ信号が混入する度合いを軽減することができる。
第１３発明によればまた、光入出力手段からの光が、効率的に所定の光入出力手段に入射させることができ、光利用効率が高く、また光伝搬精度の高い光通信を実現できる効果を有する。
（第１４発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記光学フィルタが、第１反射光及び第２反射光を反射させ、第３透過光を透過し、第１の光入出力手段から入射した第３透過光が第２光出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、
第２入出力手段から入射した第１反射光が、第３の光入出力手段へ入射し、第１及び第２の光入出力手段へは入射が抑制され、
第３の光入出力手段から入射した第２反射光が、第２の光入出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制されることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記光学フィルタが、第１反射光及び第２反射光を反射させ、第３透過光を透過し、第１の光入出力手段から入射した第３透過光が第２光出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制され、
第２入出力手段から入射した第１反射光が、第３の光入出力手段へ入射し、第１及び第２の光入出力手段へは入射が抑制され、
第３の光入出力手段から入射した第２反射光が、第２の光入出力手段へ入射し、第１及び第３の光入出力手段へは入射が抑制されることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１４発明によれば、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）の局側に配置され、第３の光入出力手段をＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）へ接続させ、第２の光入出力手段を家庭側からの光ファイバへ接続させ、第１の光入出力手段をＶ−ＯＬＴ（Ｖｉｄｅｏ ＯＬＴ）に接続することにより、１心の光ファイバでデータの双方向通信と映像配信を同時に送ることのできるシステムを提供することができる。この場合、上述した構成上の特徴を有していることにより、映像信号の損失を低減し、データ信号が映像信号の送信へ与える悪影響を軽減することができる。
第１４発明によればまた、光入出力手段からの光が、効率的に所定の光入出力手段に入射させることができ、光利用効率が高く、また光伝搬精度の高い光通信を実現できる効果を有する。
（第１５発明）
第１３発明の光システムと第１４発明の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されている光システムである。
（第１６発明）
第１０発明の光システムと第１４発明の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されている光システムである。
（第１７発明）
第１１発明の光システムと第１３発明の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されている光システムである。
（第１８発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向の長さを、それぞれＬ４及びＬ５とするとき
１００μｍ≦Ｌ４＋Ｌ５≦８００μｍ
５０μｍ≦Ｌ５≦４００μｍ
であることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１３発明の光システムと第１４発明の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されている光システムである。
（第１６発明）
第１０発明の光システムと第１４発明の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されている光システムである。
（第１７発明）
第１１発明の光システムと第１３発明の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されている光システムである。
（第１８発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを設置するための光学フィルタ設置手段を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の前記光学フィルタ設置手段の反対側の端面に接続され、
前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向の長さを、それぞれＬ４及びＬ５とするとき
１００μｍ≦Ｌ４＋Ｌ５≦８００μｍ
５０μｍ≦Ｌ５≦４００μｍ
であることを特徴とする光導波路を含む光システムである。
第１８発明において、Ｌ５が５０μｍ未満の場合には、マルチモード光導波路による合分波能力が不足するばかりでなく、第５のマルチモード光導波路を透過し、光フィルタで反射される光の適切な伝搬ができなくなる。第２及び第３の光入出力手段間の挿入損失が増大するとともに、戻り光が大きくなりシステムが不安定となる。
Ｌ５が４００μｍを超える場合には、光導波路素子が長尺化する。これが原因で伝搬損失の増大を招く。
Ｌ４＋Ｌ５が１００μｍ未満の場合には、マルチモード光導波路による合分波能力が不足するばかりでなく、第４及び第５のマルチモード光導波路を透過する光の適切な伝搬ができなくなる。
Ｌ４＋Ｌ５が８００μｍを超える場合には、光導波路素子が長尺化する。これが原因で伝搬損失の増大を招く。
Ｌ５が４００μｍを超える場合には、光導波路素子が長尺化する。これが原因で伝搬損失の増大を招く。
Ｌ４＋Ｌ５が１００μｍ未満の場合には、マルチモード光導波路による合分波能力が不足するばかりでなく、第４及び第５のマルチモード光導波路を透過する光の適切な伝搬ができなくなる。
Ｌ４＋Ｌ５が８００μｍを超える場合には、光導波路素子が長尺化する。これが原因で伝搬損失の増大を招く。
第１８発明によれば、マルチモード光導波路の光の進行方向の長さを小さくして小さな光システムを実現でき、また効率的な量産を可能にして光システムの製造コストを下げることができる効果を有する。
（第１９発明）
第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路である、第１ないし第１８発明の光導波路を含む光システムである。
第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路である、第１ないし第１８発明の光導波路を含む光システムである。
（第２０発明）
第１の光入出力手段が光ファイバで、第２及び第３の光入出力手段がシングルモード光導波路である、第１ないし第１８発明の光導波路を含む光システムである。
第１の光入出力手段が光ファイバで、第２及び第３の光入出力手段がシングルモード光導波路である、第１ないし第１８発明の光導波路を含む光システムである。
（第２１発明）
上述した光導波路を含む光システムにおいて、前記光学フィルタ設置手段に光学フィルタが設置された光合分波器である。
光学フィルタは、所望の波長の光だけを透過させる波長選択フィルタであってもよいし、ミラーであってもよいし、ハーフミラーであってもよいし、電界の印加等によって光の吸収を調節できる光吸収フィルタであってもよい。
上述した光導波路を含む光システムにおいて、前記光学フィルタ設置手段に光学フィルタが設置された光合分波器である。
光学フィルタは、所望の波長の光だけを透過させる波長選択フィルタであってもよいし、ミラーであってもよいし、ハーフミラーであってもよいし、電界の印加等によって光の吸収を調節できる光吸収フィルタであってもよい。
本発明の光導波路を含む光システムによれば、従来技術の光合分波器に対し、実質上製造上のコストの上昇はなく、また、大きさを小さくすることができるため、基板一枚からの取れ数を増加させる等、小型化による効果を有する。
本発明の光導波路を含む光システムによればまた、高い光伝搬効率を確保でき、かつ光導波路相互間の光の漏れを小さくして高精度の光通信を可能にする光導波路を含む光システムを提供することができる効果を有する。
本発明の光導波路を含む光システムによればさらに、出射すべき波長光が出射端において放射損失となって挿入損失を低下させたり、出射すべきでない波長光が光導波路へ漏れ込んでアイソレーションを低下させたりすることがない効果を有する。
本発明の光導波路を含む光システムによればまた、高い光伝搬効率を確保でき、かつ光導波路相互間の光の漏れを小さくして高精度の光通信を可能にする光導波路を含む光システムを提供することができる効果を有する。
本発明の光導波路を含む光システムによればさらに、出射すべき波長光が出射端において放射損失となって挿入損失を低下させたり、出射すべきでない波長光が光導波路へ漏れ込んでアイソレーションを低下させたりすることがない効果を有する。
以下に本発明を実施するための最良の形態について、図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
特許文献３等に開示された従来の光導波路を含む光システムは、ＭＭＩ部分が一定の幅であった。第１実施形態は、ＭＭＩ部分の幅を薄膜光デバイスの両側で異ならせて構成される。
（第１実施形態）
特許文献３等に開示された従来の光導波路を含む光システムは、ＭＭＩ部分が一定の幅であった。第１実施形態は、ＭＭＩ部分の幅を薄膜光デバイスの両側で異ならせて構成される。
従来のＭＭＩの構造を単に薄膜光デバイスと組み合わせただけの構造において、性能が低下する現象は、薄膜光デバイスを挿入する溝部分で、隣接するＭＭＩ部分とは異なり、コアに対して上下方向および左右方向においてクラッドが存在せず、光波の閉じ込め効果が消失することに起因するものである。そのために生じる光波フィールドの摂動は、出射端での収束光のフィールド形状に影響を与えているものと考えられる。そこで、第１実施形態は、摂動を受けたＭＭＩ中の伝搬光のフィールドを補正するように構造を最適化するか、もしくは、収束光のフィールド形状、収束位置に合わせて入射光導波路と出射光導波路を配置することによって課題を解決する。すなわち、ＭＭＩ部分の薄膜光デバイスは、ＭＭＩ部分の幅を調整することによって、透過もしくは反射後の摂動を受けたフィールド形状を薄膜光デバイスが挿入されていない状態に近づける。
第１実施形態の光導波路を含む光システム１０は、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が異なり、かつ、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが異なるものである。
第１実施形態の光導波路を含む光システム１０の構成は、図１に示すように、第１の光入出力手段１２、第２の光入出力手段１４、及び第３の光入出力手段１６と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４のマルチモード光導波路２０及び第５のマルチモード光導波路２２とを有し、前記第４のマルチモード光導波路２０及び第５のマルチモード光導波路２２の間に前記第４のマルチモード光導波路２０及び第５のマルチモード光導波路２２内の光の進行方向に交差して光学フィルタ２４を設置するための光学フィルタ設置手段２６を有し、前記第１の光入出力手段１２が前記第４のマルチモード光導波路２０における前記光学フィルタ設置手段２６の反対側の端面に接続され、前記第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６が前記第５のマルチモード光導波路２２の前記光学フィルタ設置手段２６の反対側の端面に接続されている。
第１の光入出力手段１２、第２の光入出力手段１４、及び第３の光入出力手段１６は、シングルモード光導波路である。第１の光入出力手段１２は、光ファイバとすることも可能である。
前記第４のマルチモード光導波路２０の光の進行方向の長さをＬ４、光の進行方向と直交する方向の幅をＷ４とする。前記第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さをＬ５、光の進行方向と直交する方向の幅をＷ５とする。
前記第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２をＤ５とする。前記第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔をＤ４とする。本実施形態では、中心線Ｏは、第４及び第５の７ルチモード光導波路２０、２２の中心線と一致している。
前記第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２をＤ５とする。前記第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔をＤ４とする。本実施形態では、中心線Ｏは、第４及び第５の７ルチモード光導波路２０、２２の中心線と一致している。
光学フィルタ２４は、入射角０度の光に対して第１波長１．３１μｍ及び第２波長１．４９μｍの光を透過し、且つ波長１．５５μｍの光を反射する誘電体多層膜フィルタ２４が用いられた。これは、前記第１発明、第２発明、第３発明の光システムに使用することができる。
光学フィルタの厚さは２５μｍである。基板は、０．１ないし１．０ｍｍのガラス基板、または５ないし１０μｍのポリイミド基板である。基板のない光学フィルタも製造可能で、本発明においても使用可能である。
光学フィルタ２４として、入射角０度の光に対して第１波長１．３１μｍ及び第２波長１．４９μｍの光を反射し、且つ波長１．５５μｍの光を透過する誘電体多層膜フィルタ２４が用いることもできる。これは、前記第４発明、第５発明、第６発明の光システムに使用することができる。
光学フィルタの厚さは２５μｍである。基板は、０．１ないし１．０ｍｍのガラス基板、または５ないし１０μｍのポリイミド基板である。基板のない光学フィルタも製造可能で、本発明においても使用可能である。
光学フィルタ２４として、入射角０度の光に対して第１波長１．３１μｍ及び第２波長１．４９μｍの光を反射し、且つ波長１．５５μｍの光を透過する誘電体多層膜フィルタ２４が用いることもできる。これは、前記第４発明、第５発明、第６発明の光システムに使用することができる。
第１実施形態の光導波路を含む光システム１０の各寸法は、以下の通りである。
第４のマルチモード光導波路２０の光の進行方向の長さ：Ｌ４＝４１２．５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さ：Ｌ５＝２４２．５μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１７．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１６．８μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝４．７μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．１５μｍ
第１〜第３の光入出力手段１２，１４，１６の光の進行方向と直交する方向の幅：６．２μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の光の進行方向の長さ：Ｌ４＝４１２．５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さ：Ｌ５＝２４２．５μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１７．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１６．８μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝４．７μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．１５μｍ
第１〜第３の光入出力手段１２，１４，１６の光の進行方向と直交する方向の幅：６．２μｍ
第１実施形態の光導波路を含む光システム１０の光導波路過剰損失は、以下の通りである。
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．６ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−４９ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．６ｄＢ
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．６ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−４９ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．６ｄＢ
（第２実施形態）
第２実施形態は、ＭＭＩ部分の幅Ｗを薄膜光デバイスの両側で異ならせて構成される。
また、従来は対称であった入射光導波路と出射光導波路の位置関係をＭＭＩの中心軸に対して非対称としている。
第２実施形態は、ＭＭＩ部分の幅Ｗを薄膜光デバイスの両側で異ならせて構成される。
また、従来は対称であった入射光導波路と出射光導波路の位置関係をＭＭＩの中心軸に対して非対称としている。
第２実施形態の光導波路を含む光システム１１０の構成は、図２に示されるが、第１実施形態の光導波路を含む光システム１０と同一の構成については、同一に符合を付してその説明を省略する。
第２実施形態の光導波路を含む光システム１１０は、第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗが等しく、かつ、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２のＤ５と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔Ｄ４とが異なるものである。
第２実施形態の光導波路を含む光システム１１０は、第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗが等しく、かつ、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２のＤ５と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔Ｄ４とが異なるものである。
第２実施形態の光導波路を含む光システム１１０のデータは、以下の通りである。
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１６．８μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１６．８μｍ
その他の構成及び寸法は、第１実施形態と同一である。
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝４．７μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．１５μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１６．８μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１６．８μｍ
その他の構成及び寸法は、第１実施形態と同一である。
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝４．７μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．１５μｍ
第２実施形態の光導波路を含む光システム１０の光導波路過剰損失は、以下の通りである。
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．７ｄＢ
第１の入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−２９ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．７ｄＢ
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．７ｄＢ
第１の入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−２９ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．７ｄＢ
（第３実施形態）
第３実施形態の光導波路を含む光システム２１０は、図３に示されるが、第１実施形態の光導波路を含む光システム１０と同一の構成については、同一に符合を付してその説明を省略する。
第３実施形態の光導波路を含む光システム２１０は、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗが異なり、かつ、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２のＤ５と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔Ｄ４とが等しいものである。
第３実施形態の光導波路を含む光システム２１０は、図３に示されるが、第１実施形態の光導波路を含む光システム１０と同一の構成については、同一に符合を付してその説明を省略する。
第３実施形態の光導波路を含む光システム２１０は、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗが異なり、かつ、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２のＤ５と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔Ｄ４とが等しいものである。
第３実施形態の光導波路を含む光システム２１０のデータは、以下の通りである。
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１７．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１６．８μｍ
その他の構成及び寸法は、第１実施形態と同一である。
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝５．１５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．１５μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１７．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１６．８μｍ
その他の構成及び寸法は、第１実施形態と同一である。
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝５．１５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．１５μｍ
第３実施形態の光導波路を含む光システム２１０の光導波路過剰損失は、以下の通りである。
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．９ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−２６ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．７ｄＢ
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．９ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−２６ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．７ｄＢ
（第４実施形態）
従来は同一の幅であったＭＭＩへの入射光導波路の幅Ｗと出射光導波路の幅Ｗとを異ならせることによって構成する。第４実施形態は、ＭＭＩ部分の薄膜光デバイスを透過もしく反射後の摂動を受けたフィールドの形状に、ＭＭＩに接続された出射光導波路部分の幅を調整し、入射端に接続された光導波路部分の幅と異なるように構成する。このように構成して、ＭＭＩ部分と出射光導波路部分との結合損失を低減する。例えば、第１の光入出力手段から第２の光入出力手段に伝搬させる光に着目する場合や、第２の光入出力手段から第３の光入出力手段に伝搬させる光に着目する場合や、第３の光入出力手段から第２の光入出力手段に伝搬させる光に着目する場合、それらの光入出力手段の幅を異ならせ、好ましくは、出射側の幅を入射側の幅よりも大きくする。
従来は同一の幅であったＭＭＩへの入射光導波路の幅Ｗと出射光導波路の幅Ｗとを異ならせることによって構成する。第４実施形態は、ＭＭＩ部分の薄膜光デバイスを透過もしく反射後の摂動を受けたフィールドの形状に、ＭＭＩに接続された出射光導波路部分の幅を調整し、入射端に接続された光導波路部分の幅と異なるように構成する。このように構成して、ＭＭＩ部分と出射光導波路部分との結合損失を低減する。例えば、第１の光入出力手段から第２の光入出力手段に伝搬させる光に着目する場合や、第２の光入出力手段から第３の光入出力手段に伝搬させる光に着目する場合や、第３の光入出力手段から第２の光入出力手段に伝搬させる光に着目する場合、それらの光入出力手段の幅を異ならせ、好ましくは、出射側の幅を入射側の幅よりも大きくする。
第４実施形態の光導波路を含む光システム３１０の構成の一例は、図４に示されるが、第１実施形態の光導波路を含む光システム１０と同一の構成については、同一に符合を付してその説明を省略する。
第４実施形態の光導波路を含む光システム３１０は、前記第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗが、第２及び第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗの少なくともいずれかと異なるもので、かつ、好ましい態様として、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２のＤ５と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが異なるものである。
第４実施形態の光導波路を含む光システム３１０は、前記第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗが、第２及び第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗの少なくともいずれかと異なるもので、かつ、好ましい態様として、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２のＤ５と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが異なるものである。
第４実施形態の光導波路を含む光システム３１０のデータは、図４に示すように、以下の通りである。前記第１の光入出力手段１２の光の進行方向と直交する方向の幅をＷ１、第２の光入出力手段１４の光の進行方向と直交する方向の幅をＷ２、第３の光入出力手段１６の光の進行方向と直交する方向の幅をＷ３とする。
第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ１＝６．２μｍ
第２の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ２＝６．４μｍ
第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ３＝６．４μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の光の進行方向の長さ：Ｌ４＝４４５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さ：Ｌ５＝２７４μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１８．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１８．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路２０への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝４．４４μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．２μｍ
第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ１＝６．２μｍ
第２の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ２＝６．４μｍ
第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ３＝６．４μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の光の進行方向の長さ：Ｌ４＝４４５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さ：Ｌ５＝２７４μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１８．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１８．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路２０への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝４．４４μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．２μｍ
第４実施形態の光導波路を含む光システム４１０の光導波路過剰損失は、以下の通りである。
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．７ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−５５ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．８ｄＢ
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．７ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−５５ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．８ｄＢ
（第５実施形態）
図５に示す第５の実施形態を含む光システム３２０は、第４マルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１から、第２の光入出力手段１４の入出力中心位置までの距離Ｄ６と第３の光入出力手段１６の入出力中心位置までの距離Ｄ７とを異なるようにしたものである。第５のマルチモード光導波路２２の中心線は、第４のマルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１と一致している。
図５に示す第５の実施形態を含む光システム３２０は、第４マルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１から、第２の光入出力手段１４の入出力中心位置までの距離Ｄ６と第３の光入出力手段１６の入出力中心位置までの距離Ｄ７とを異なるようにしたものである。第５のマルチモード光導波路２２の中心線は、第４のマルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１と一致している。
第５実施形態の光導波路を含む光システム３２０の実施例は、以下のとおりである。
第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ１＝６．２μｍ
第２の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ２＝６．４μｍ
第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ３＝６．４μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の光の進行方向の長さ：Ｌ４＝４４５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さ：Ｌ５＝２７４μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１８．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１８．２μｍ
第４及び第５のマルチモード光導波路２０、２２の中心線Ｏ１と第４のマルチモード光導波路２０への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝４．４４μｍ
第４及び第５のマルチモード光導波路２０、２２の中心線Ｏ１と第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４の入出力中心位置の間隔：Ｄ６＝５．１５μｍ
第４及び第５のマルチモード光導波路２０、２２の中心線Ｏ１と第５のマルチモード光導波路２２への第３の光入出力手段１６の入出力中心位置の間隔：Ｄ７＝５．２５μｍ
この実施例は、第５のマルチモード光導波路２２への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線Ｏを、第４のマルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１に対してオフセットさせたものでもある。
第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ１＝６．２μｍ
第２の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ２＝６．４μｍ
第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ３＝６．４μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の光の進行方向の長さ：Ｌ４＝４４５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さ：Ｌ５＝２７４μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１８．２μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１８．２μｍ
第４及び第５のマルチモード光導波路２０、２２の中心線Ｏ１と第４のマルチモード光導波路２０への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝４．４４μｍ
第４及び第５のマルチモード光導波路２０、２２の中心線Ｏ１と第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４の入出力中心位置の間隔：Ｄ６＝５．１５μｍ
第４及び第５のマルチモード光導波路２０、２２の中心線Ｏ１と第５のマルチモード光導波路２２への第３の光入出力手段１６の入出力中心位置の間隔：Ｄ７＝５．２５μｍ
この実施例は、第５のマルチモード光導波路２２への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線Ｏを、第４のマルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１に対してオフセットさせたものでもある。
上記実施例における光システム３２０の光導波路過剰損失は、以下の通りであった。
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．７ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−５５ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．８ｄＢ
第２の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．５５μｍ）：−０．４ｄＢ
第２の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．５５μｍ）：−４３ｄＢ
この実施例から分かるように、Ｄ６とＤ７を異なるように構成することによって、第２の光入出力手段１４から第３の光入出力手段１６への光導波路過剰損失を低減することができた。
従って、第５の実施形態の光導波路を含む光システムを、アクセス系光通信において使用することができ、特に、上りのデータ信号に１．３１μｍ波長帯、下りのデータ信号に１．４９μｍ波長帯、下りのビデオ信号に１．５５μｍ波長帯を用いる光通信システムに好適に使用することができる。
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．７ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−５５ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．８ｄＢ
第２の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．５５μｍ）：−０．４ｄＢ
第２の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．５５μｍ）：−４３ｄＢ
この実施例から分かるように、Ｄ６とＤ７を異なるように構成することによって、第２の光入出力手段１４から第３の光入出力手段１６への光導波路過剰損失を低減することができた。
従って、第５の実施形態の光導波路を含む光システムを、アクセス系光通信において使用することができ、特に、上りのデータ信号に１．３１μｍ波長帯、下りのデータ信号に１．４９μｍ波長帯、下りのビデオ信号に１．５５μｍ波長帯を用いる光通信システムに好適に使用することができる。
また、上記実施例において、第３の光入出力手段１６の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗ３のみを６．４μｍから、７．４μｍ又は８．４μｍに変更してもよい。なお、Ｗ３＝８．４μｍのとき、第３の光入出力手段１６のコアは、第５のマルチモード光導波路２２のコアを幅方向に越えて延びている（図１１参照）。第３の光入出力手段１６の幅Ｗ３を大きくした場合、光システム３２０の第２の光入出力手段１４から第３の光入出力手段へ伝搬する波長１．５５μｍの光の過剰損失はそれぞれ、上記実施例と比較して、Ｗ３＝７．４μｍの場合０．０３ｄＢ、Ｗ３＝８．４μｍの場合０．０１ｄＢにさらに低減した。このように第３の光入出力手段１６の光の進行方向と直交する方向の幅Ｗ３を調整することで第２の光入出力手段１４から第３の光入出力手段１６へ伝搬する光の過剰損失を更に低減することができた。
（第６実施形態）
図６に示す第６の実施形態を含む光システム３３０は、第５のマルチモード光導波路２２の中心線Ｏ２が第４のマルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１に対して光の進行方向と直交する方向にオフセットされ、第５のマルチモード光導波路２２の中心線Ｏ２から、第２の光入出力手段１４の入出力中心位置までの距離Ｄ８と第３の光入出力手段１６の入出力中心位置までの距離Ｄ９とを異なるようにしたものである。
図６に示す第６の実施形態を含む光システム３３０は、第５のマルチモード光導波路２２の中心線Ｏ２が第４のマルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１に対して光の進行方向と直交する方向にオフセットされ、第５のマルチモード光導波路２２の中心線Ｏ２から、第２の光入出力手段１４の入出力中心位置までの距離Ｄ８と第３の光入出力手段１６の入出力中心位置までの距離Ｄ９とを異なるようにしたものである。
（第７実施形態）
図７に示す第７の実施形態を含む光システム３４０は、第６の実施形態を含む光システム３３０と同様、第５のマルチモード光導波路２２の中心線Ｏ２が第４のマルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１に対して光の進行方向と直交する方向にオフセットされ、第５のマルチモード光導波路２２の中心線Ｏ２から、第２の光入出力手段１４の入出力中心位置までの距離Ｄ８と第３の光入出力手段１６の入出力中心位置までの距離Ｄ９とを異なるようにしたものである。第５のマルチモード光導波路２２は、その中心線Ｏ２をオフセットさせた方向に第４のマルチモード光導波路を越えて存在している。
図７に示す第７の実施形態を含む光システム３４０は、第６の実施形態を含む光システム３３０と同様、第５のマルチモード光導波路２２の中心線Ｏ２が第４のマルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１に対して光の進行方向と直交する方向にオフセットされ、第５のマルチモード光導波路２２の中心線Ｏ２から、第２の光入出力手段１４の入出力中心位置までの距離Ｄ８と第３の光入出力手段１６の入出力中心位置までの距離Ｄ９とを異なるようにしたものである。第５のマルチモード光導波路２２は、その中心線Ｏ２をオフセットさせた方向に第４のマルチモード光導波路を越えて存在している。
第６の実施形態及び第７の実施形態のように、第５のマルチモード光導波路２２の中心線Ｏ２が第４のマルチモード光導波路２０の中心線Ｏ１に対してオフセットさせることによって、第１の光入出力手段１２と第２の光入出力手段１４との間の光導波路過剰損失を低減させたり、第１の光入出力手段１２から第３の光入出力手段１６への光導波路過剰損失を増大させてクロストークを抑えたりすることができる。
（設計手順）
本発明の光導波路を含む光システムの設計手順は、第１実施形態において、最初に、図８の第５のマルチモード光導波路鏡像図に示すように、光学フィルタ２４を反射鏡と仮定して、第５のマルチモード光導波路２２、第２の光入出力手段１４、及び第３の光入出力手段１６の鏡像、すなわち第５のマルチモード光導波路鏡像２２Ｍ、第２の光入出力手段鏡像１４Ｍ、及び第３の光入出力手段鏡像１６Ｍを形成する。図８の第５のマルチモード光導波路鏡像図に示す構成において、第２の光入出力手段１４から入射した第３反射光が第３の光入出力手段鏡像１６Ｍに最大に入射し、第２の光入出力手段１４からの第３反射光が第２の光入出力手段鏡像１４Ｍに最少に入射するように、第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さＬ５、光の進行方向と直交する方向の幅Ｗ５、及び第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２のＤ５とを決定する。
本発明の光導波路を含む光システムの設計手順は、第１実施形態において、最初に、図８の第５のマルチモード光導波路鏡像図に示すように、光学フィルタ２４を反射鏡と仮定して、第５のマルチモード光導波路２２、第２の光入出力手段１４、及び第３の光入出力手段１６の鏡像、すなわち第５のマルチモード光導波路鏡像２２Ｍ、第２の光入出力手段鏡像１４Ｍ、及び第３の光入出力手段鏡像１６Ｍを形成する。図８の第５のマルチモード光導波路鏡像図に示す構成において、第２の光入出力手段１４から入射した第３反射光が第３の光入出力手段鏡像１６Ｍに最大に入射し、第２の光入出力手段１４からの第３反射光が第２の光入出力手段鏡像１４Ｍに最少に入射するように、第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さＬ５、光の進行方向と直交する方向の幅Ｗ５、及び第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２のＤ５とを決定する。
第２光入出力手段１４から入射して第３光入出力手段１６に入射する第３反射光の光量を更に上げたい場合、更に、第３光入出力手段鏡像１６Ｍ（第３光入出力手段１６）の光の進行方向と直行する方向の幅Ｗ３を調整し、例えば、図９に示すように、その幅Ｗ３を大きくする。それにより、第２の光入出力手段から第３の光入出力手段へ伝搬する光量の損失を更に低減することが可能である。
これとは逆に、第３光入出力手段１６から入射して第２光入出力手段１４に入射する光の光量を更に上げたい場合、更に、第２光入出力手段１４の光の進行方向と直行する方向の幅Ｗ２を調整し、例えば、その幅Ｗ２を大きくする。それにより、第３の光入出力手段１６から第２の光入出力手段１４へ伝搬する光量の損失を更に低減することが可能である。
第２又は第３光入出力手段１４、１６の光の進行方向と直行する方向の幅を調整したとき、第２又は第３光入出力手段１４、１６と光ファイバーとの接続箇所における結合損失が増すのを防ぐため、第２又は第３光入出力手段１４、１６の光の進行方向と直行する幅を徐々に調整して光ファイバーとの接続箇所において光ファイバーのモード径に整合させることが好ましい。例えば、図１０に示すように、第５のマルチモード光導波路２２との接続箇所において、第３光入出力手段１６の幅を大きくしたとき、第３光入出力手段１６の幅を光ファイバーＦに向かって徐々に小さくする。
これとは逆に、第３光入出力手段１６から入射して第２光入出力手段１４に入射する光の光量を更に上げたい場合、更に、第２光入出力手段１４の光の進行方向と直行する方向の幅Ｗ２を調整し、例えば、その幅Ｗ２を大きくする。それにより、第３の光入出力手段１６から第２の光入出力手段１４へ伝搬する光量の損失を更に低減することが可能である。
第２又は第３光入出力手段１４、１６の光の進行方向と直行する方向の幅を調整したとき、第２又は第３光入出力手段１４、１６と光ファイバーとの接続箇所における結合損失が増すのを防ぐため、第２又は第３光入出力手段１４、１６の光の進行方向と直行する幅を徐々に調整して光ファイバーとの接続箇所において光ファイバーのモード径に整合させることが好ましい。例えば、図１０に示すように、第５のマルチモード光導波路２２との接続箇所において、第３光入出力手段１６の幅を大きくしたとき、第３光入出力手段１６の幅を光ファイバーＦに向かって徐々に小さくする。
次に、決定された第５のマルチモード光導波路２２の光の進行方向の長さＬ５、光の進行方向と直交する方向の幅Ｗ５、及び第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２Ｄ５に加えて、図１〜図７に示すように、第１の光入出力手段１２、及び第４のマルチモード光導波路２０を形成する。この構成において、第１の光入出力手段１２から入射した第１透過光または第２透過光が、第２の光入出力手段１４に最大に入射し、第３の光入出力手段１６に最少に入射するように、第４のマルチモード光導波路２０の光の進行方向の長さＬ４、光の進行方向と直交する方向の幅Ｗ４、及び第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔Ｄ４等を決定する。
第３の光入出力手段１６の幅Ｗ３を大きくする場合、例えば図１１に示すように、第３の光入出力手段１６が第５のマルチモード光導波路２２のコアを幅方向に越えて延びていてもよい。同様に、第２の光入出力手段１４の幅Ｗ２を大きくする場合、例えば図１２に示すように、第２の光入出力手段１４が第５のマルチモード光導波路２２のコアを幅方向に越えて延びていてもよい。
第３の光入出力手段１６の幅Ｗ３を大きくする場合、例えば図１１に示すように、第３の光入出力手段１６が第５のマルチモード光導波路２２のコアを幅方向に越えて延びていてもよい。同様に、第２の光入出力手段１４の幅Ｗ２を大きくする場合、例えば図１２に示すように、第２の光入出力手段１４が第５のマルチモード光導波路２２のコアを幅方向に越えて延びていてもよい。
（比較例）
比較例の光導波路を含む光システム３６０は、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が等しく、かつ、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが等しいものである。
比較例の光導波路を含む光システム３６０は、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が等しく、かつ、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが等しいものである。
比較例の光導波路を含む光システム３６０の構成は、図１３に示すように、以下の通りである。第１実施形態の光導波路を含む光システム１０と同一の構成については、同一に符合を付してその説明を省略する。
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１６．８μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１６．８μｍ
その他の構成及び寸法は、第１実施形態と同一である。
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝５．１５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．１５μｍ
第４のマルチモード光導波路２０の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ４＝１６．８μｍ
第５のマルチモード光導波路２２の進行方向と直交する方向の幅：Ｗ５＝１６．８μｍ
その他の構成及び寸法は、第１実施形態と同一である。
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線Ｏと前記第４のマルチモード光導波路４への第１の光入出力手段１２の入出力中心位置の間隔：Ｄ４＝５．１５μｍ
第５のマルチモード光導波路２２への第２の光入出力手段１４及び第３の光入出力手段１６の入出力位置の中心線間隔の１／２：Ｄ５＝５．１５μｍ
比較例の光導波路を含む光システム１０の光導波路過剰損失は、以下の通りである。
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．９ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−２６ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．９ｄＢ
第１の光入出力手段から第２の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−０．９ｄＢ
第１の光入出力手段から第３の光入出力手段（波長１．３１μｍ）：−２６ｄＢ
第２の光入出力手段から第１の光入出力手段（波長１．４９μｍ）：−０．９ｄＢ
（光学フィルタ設置手段の位置ずれの影響）
本発明の光導波路を含む光システムにおける光学フィルタ設置手段の位置ずれの影響は、特許文献２に記載された実施例のものより小さく、従って、本発明の光導波路を含む光システムは、従来技術の光合分波器より、簡易に、低製造コストで製造することができる。光学フィルタ設置手段の位置ずれの影響は、図１４に示すように、横軸に光学フィルタの設計位置からのずれ量（μｍ）を示し、縦軸に光損失増加分（ｄＢ）を示す。グラフＡは本発明の第１実施形態を示し、グラフＢは特許文献３の実施例の値を示す。
本発明の光導波路を含む光システムにおける光学フィルタ設置手段の位置ずれの影響は、特許文献２に記載された実施例のものより小さく、従って、本発明の光導波路を含む光システムは、従来技術の光合分波器より、簡易に、低製造コストで製造することができる。光学フィルタ設置手段の位置ずれの影響は、図１４に示すように、横軸に光学フィルタの設計位置からのずれ量（μｍ）を示し、縦軸に光損失増加分（ｄＢ）を示す。グラフＡは本発明の第１実施形態を示し、グラフＢは特許文献３の実施例の値を示す。
次に本発明による光システムの４つの適用例を説明する。以下の説明では、例示として、第１の実施形態の光システムを含む適用例を説明する。
最初に、図１５を参照して、本発明による光システムの第１の適用例である光増幅器を説明する。図１５は、本発明による光システムを含む光増幅器の概略平面図である。
光増幅器６００は、本発明による光システム６０２、６０４をそれぞれ含む２つの基板６０６、６０８を有している。第１の光システム６０２の第２の光入出力手段１４と、第２の光システム６０４の第２の光入出力手段１４とが、それらの間にファイバー増幅器６１０を介在させて接続されている。ファイバー増幅器６１０は、例えば、長さ１ｍのエルビウムドープファイバである。また、第１の光システム６０２の第３の光入出力手段１６には、ポンプ用レーザーダイオード６１２が接続されている。第１の光システム６０２の光学フィルタ２４には、第１の波長を透過し、第２の波長を反射する光学フィルタが選択されている。
このように構成された光増幅器６００では、第１の光システム６０２において、第１の光入出力手段１２から第１の波長の光を入射し、レーザーダイオード６１２から第３の光入出力手段１６に第２の波長の光を入射すると、これらの光は合波され、第２の光入出力手段１４から出射される。出射された光は、ファイバー増幅器６１０によって増幅される。増幅された光は、第２の光システム６０４において、第２の光入出力手段１４に入射した後、分波され、例えば、増幅された第１の波長の光を第１の光入出力手段１２から出射する。
最初に、図１５を参照して、本発明による光システムの第１の適用例である光増幅器を説明する。図１５は、本発明による光システムを含む光増幅器の概略平面図である。
光増幅器６００は、本発明による光システム６０２、６０４をそれぞれ含む２つの基板６０６、６０８を有している。第１の光システム６０２の第２の光入出力手段１４と、第２の光システム６０４の第２の光入出力手段１４とが、それらの間にファイバー増幅器６１０を介在させて接続されている。ファイバー増幅器６１０は、例えば、長さ１ｍのエルビウムドープファイバである。また、第１の光システム６０２の第３の光入出力手段１６には、ポンプ用レーザーダイオード６１２が接続されている。第１の光システム６０２の光学フィルタ２４には、第１の波長を透過し、第２の波長を反射する光学フィルタが選択されている。
このように構成された光増幅器６００では、第１の光システム６０２において、第１の光入出力手段１２から第１の波長の光を入射し、レーザーダイオード６１２から第３の光入出力手段１６に第２の波長の光を入射すると、これらの光は合波され、第２の光入出力手段１４から出射される。出射された光は、ファイバー増幅器６１０によって増幅される。増幅された光は、第２の光システム６０４において、第２の光入出力手段１４に入射した後、分波され、例えば、増幅された第１の波長の光を第１の光入出力手段１２から出射する。
次に、図１６を参照して、本発明による光システムの第２の適用例であるＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）用受信器を説明する。図１６は、本発明による光システムを含むＣＷＤＭ用受信器の概略平面図である。
ＣＷＤＭ用受信器６２０は、６つの光システム６２２ａ〜６２２ｆを含んでいる。なお、第４〜第６の光システム６２２ｄ〜６２２ｆの光学フィルタ２４はミラーであるので、第１の光入出力手段が省略されている。第１〜第３の光システム６２２ａ〜６２２ｃの第３の光入出力手段１６がそれぞれ、第４〜第６の光システム６２２ｄ〜ｆの第２の光入出力手段に接続され、第４及び第５の光システム６２２ｄ、６２２ｅの第３の光入出力手段１６がそれぞれ、第２及び第３の光システム６２２ｂ、６２２ｃの第２の光入出力手段１４に接続されている。第１の光システム６２２ａの光学フィルタ２４は、第１の波長の光を透過し、第２〜第４の波長の光を反射し、第２の光システム６２２ｂの光学フィルタ２４は、第２の波長の光を透過し、第３及び第４の波長の光を反射し、第３の光システム６２２ｃの光学フィルタ２４は、第３の波長の光を透過し、第４の波長の光を反射する。
このように構成されたＣＷＤＭ用受信器６２０では、第１の光システム６２２ａの第２の光入出力手段１４から第１〜第４の波長の光を入射すると、第１〜第３の光システム６２２ａ〜６２２ｃの第１の光入出力手段１２からそれぞれ、第１〜第３の波長の光が出射され、第６の光システム６２２ｆの第３の光入出力手段１６から第４の波長の光が出射される。
ＣＷＤＭ用受信器への本発明による光システムの適用例と同様、本発明による光システムをＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）用受信器に適用してもよい。
ＣＷＤＭ用受信器６２０は、６つの光システム６２２ａ〜６２２ｆを含んでいる。なお、第４〜第６の光システム６２２ｄ〜６２２ｆの光学フィルタ２４はミラーであるので、第１の光入出力手段が省略されている。第１〜第３の光システム６２２ａ〜６２２ｃの第３の光入出力手段１６がそれぞれ、第４〜第６の光システム６２２ｄ〜ｆの第２の光入出力手段に接続され、第４及び第５の光システム６２２ｄ、６２２ｅの第３の光入出力手段１６がそれぞれ、第２及び第３の光システム６２２ｂ、６２２ｃの第２の光入出力手段１４に接続されている。第１の光システム６２２ａの光学フィルタ２４は、第１の波長の光を透過し、第２〜第４の波長の光を反射し、第２の光システム６２２ｂの光学フィルタ２４は、第２の波長の光を透過し、第３及び第４の波長の光を反射し、第３の光システム６２２ｃの光学フィルタ２４は、第３の波長の光を透過し、第４の波長の光を反射する。
このように構成されたＣＷＤＭ用受信器６２０では、第１の光システム６２２ａの第２の光入出力手段１４から第１〜第４の波長の光を入射すると、第１〜第３の光システム６２２ａ〜６２２ｃの第１の光入出力手段１２からそれぞれ、第１〜第３の波長の光が出射され、第６の光システム６２２ｆの第３の光入出力手段１６から第４の波長の光が出射される。
ＣＷＤＭ用受信器への本発明による光システムの適用例と同様、本発明による光システムをＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）用受信器に適用してもよい。
次に、図１７を参照して、本発明による光システムの第３の適用例であるクロス型光合分波器を説明する。図１７は、本発明による光システムを含むクロス型光合分波器の概略平面図である。
クロス型光合分波器６４０は、本発明による光システム１０の第４のマルチモード光導波路２０に、第４の光入出力手段６４２を追加した構成を有している。
このように構成されたクロス形光合分波器６４０では、例えば、第４の光入出力手段６４２と第３の光入出力手段１６との間で光を伝搬させてもよいし、第４の光入出力手段６４２と第１の光入出力手段１２との間で光を伝搬させてもよい。
クロス型光合分波器６４０は、本発明による光システム１０の第４のマルチモード光導波路２０に、第４の光入出力手段６４２を追加した構成を有している。
このように構成されたクロス形光合分波器６４０では、例えば、第４の光入出力手段６４２と第３の光入出力手段１６との間で光を伝搬させてもよいし、第４の光入出力手段６４２と第１の光入出力手段１２との間で光を伝搬させてもよい。
次に、図１８を参照して、本発明による光システムの第４の適用例であるクロススイッチを説明する。図１８は、本発明による光システムを含むクロススイッチの概略平面図である。
クロススイッチ６６０は、上記クロス型光合分波器６４０の光学フィルタ２４をミラー６６２とし、更に、ミラー６６２を、第４のマルチモード光導波路と第５のマルチモード光導波路の間の反射位置６６２ａと、それから離れた透過位置６６２ｂとの間で移動できるようにした構成を有している。
このように構成されたクロススイッチ６６０では、例えば、ミラー６６２が反射位置６６２ａにあるとき、第１の光入出力手段１２と第４の光入出力手段６４２との間及び第２の光入出力手段１４と第３の光入出力手段１６との間で光が伝搬され、ミラー６６２が透過位置６６２ｂにあるとき、第１の光入出力手段１２と第２の光入出力手段１４との間及び第３の光入出力手段１６と第４の光入出力手段６４２との間で光が伝搬される。
クロススイッチ６６０は、上記クロス型光合分波器６４０の光学フィルタ２４をミラー６６２とし、更に、ミラー６６２を、第４のマルチモード光導波路と第５のマルチモード光導波路の間の反射位置６６２ａと、それから離れた透過位置６６２ｂとの間で移動できるようにした構成を有している。
このように構成されたクロススイッチ６６０では、例えば、ミラー６６２が反射位置６６２ａにあるとき、第１の光入出力手段１２と第４の光入出力手段６４２との間及び第２の光入出力手段１４と第３の光入出力手段１６との間で光が伝搬され、ミラー６６２が透過位置６６２ｂにあるとき、第１の光入出力手段１２と第２の光入出力手段１４との間及び第３の光入出力手段１６と第４の光入出力手段６４２との間で光が伝搬される。
［図１］本発明の光導波路を含む光システムの第１実施形態の光学説明図である。
［図２］本発明の光導波路を含む光システムの第２実施形態の光学説明図である。
［図３］本発明の光導波路を含む光システムの第３実施形態の光学説明図である。
［図４］本発明の光導波路を含む光システムの第４実施形態の光学説明図である。
［図５］本発明の光導波路を含む光システムの第５実施形態の光学説明図である。
［図６］本発明の光導波路を含む光システムの第６実施形態の光学説明図である。
［図７］本発明の光導波路を含む光システムの第７実施形態の光学説明図である。
［図８］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図９］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図１０］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図１１］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図１２］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図１３］比較例の光導波路を含む光システムの光学説明図である。
［図１４］光学フィルタ設置手段の位置ずれの影響を示すグラフ図である。
［図１５］本発明による光システムの第１の適用例である光増幅器を示す概略平面図である。
［図１６］本発明による光システムの第２の適用例であるＣＷＤＭ用受信器を示す概略平面図である。
［図１７］本発明による光システムの第３の適用例であるクロス型光合分波器を示す概略平面図である。
［図１８］本発明による光システムの第４の適用例である光スイッチ示す概略平面図である。
［図１９］特許文献１に記載された光合分波器の光学原理説明図である。
［図２０］特許文献３に記載された光合分波器の斜視光学説明図である。
［図２１］特許文献３に記載された光合分波器の光学原理説明図である。
［図２２］特許文献３に記載された光合分波器の作動説明図である。
［図２］本発明の光導波路を含む光システムの第２実施形態の光学説明図である。
［図３］本発明の光導波路を含む光システムの第３実施形態の光学説明図である。
［図４］本発明の光導波路を含む光システムの第４実施形態の光学説明図である。
［図５］本発明の光導波路を含む光システムの第５実施形態の光学説明図である。
［図６］本発明の光導波路を含む光システムの第６実施形態の光学説明図である。
［図７］本発明の光導波路を含む光システムの第７実施形態の光学説明図である。
［図８］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図９］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図１０］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図１１］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図１２］本発明の光導波路を含む光システムの設計手順を示すための光学説明図である。
［図１３］比較例の光導波路を含む光システムの光学説明図である。
［図１４］光学フィルタ設置手段の位置ずれの影響を示すグラフ図である。
［図１５］本発明による光システムの第１の適用例である光増幅器を示す概略平面図である。
［図１６］本発明による光システムの第２の適用例であるＣＷＤＭ用受信器を示す概略平面図である。
［図１７］本発明による光システムの第３の適用例であるクロス型光合分波器を示す概略平面図である。
［図１８］本発明による光システムの第４の適用例である光スイッチ示す概略平面図である。
［図１９］特許文献１に記載された光合分波器の光学原理説明図である。
［図２０］特許文献３に記載された光合分波器の斜視光学説明図である。
［図２１］特許文献３に記載された光合分波器の光学原理説明図である。
［図２２］特許文献３に記載された光合分波器の作動説明図である。
１０ 第１実施形態の光システム
１２ 第１の光入出力手段
１４ 第２の光入出力手段
１６ 第３の光入出力手段
２０ 第４のマルチモード光導波路
２２ 第５のマルチモード光導波路
２４ 光学フィルタ
２６ 光学フィルタ設置手段
１１０ 第２実施形態の光システム
２１０ 第３実施形態の光システム
３１０ 第４実施形態の光システム
３２０ 第５実施形態の光システム
３３０ 第６実施形態の光システム
３４０ 第７実施形態の光システム
３６０ 比較例の光システム
１２ 第１の光入出力手段
１４ 第２の光入出力手段
１６ 第３の光入出力手段
２０ 第４のマルチモード光導波路
２２ 第５のマルチモード光導波路
２４ 光学フィルタ
２６ 光学フィルタ設置手段
１１０ 第２実施形態の光システム
２１０ 第３実施形態の光システム
３１０ 第４実施形態の光システム
３２０ 第５実施形態の光システム
３３０ 第６実施形態の光システム
３４０ 第７実施形態の光システム
３６０ 比較例の光システム
Claims (24)
- 第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４のマルチモード光導波路及び前記第５のマルチモード光導波路は、それらが合わさってマルチモード干渉型光導波路（ＭＭＩ）として機能し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを挿入するための溝部分を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記溝部分と反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の溝部分と反対側の端面に接続され、
前記溝部分に光学フィルタを挿入したとき、前記溝部分において光波がクラッドに包囲されたコアに閉じ込められる効果が消失することに起因して、前記第１、第２及び第３の光入出力手段のいずれかから入射した光波のフィールド形状が前記光学フィルタを透過してもしくは前記光学フィルタで反射して摂動を受け、
前記透過もしくは反射後の摂動を受けたフィールド形状を前記溝部分が設けられていない状態に近づけるように、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が異なることを特徴とする光導波路を含む光システム。 - 前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載の光導波路を含む光システム。
- 前記第１、第２、及び第３の光入出力手段に入力する光の内、最も効率よく伝搬させるべき光を入力する光入出力手段を接続したマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、他のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の光導波路を含む光システム。
- 前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅、及び前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向と直交する方向の幅が、５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路を含む光システム。
- 第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４のマルチモード光導波路及び前記第５のマルチモード光導波路は、それらが合わさってマルチモード干渉型光導波路（ＭＭＩ）として機能し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを挿入するための溝部分を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記溝部分と反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の溝部分と反対側の端面に接続され、
前記溝部分に光学フィルタを挿入したとき、前記溝部分において光波がクラッドに包囲されたコアに閉じ込められる効果が消失することに起因して、前記第１、第２及び第３の光入出力手段のいずれかから入射した光波のフィールド形状が前記光学フィルタを透過してもしくは前記光学フィルタで反射して摂動を受け、
前記透過もしくは反射後の摂動を受けた光波フィールドの出射端での収束光の収束位置に合わせて、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが異なることを特徴とする光導波路を含む光システム。 - 第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４のマルチモード光導波路及び前記第５のマルチモード光導波路は、それらが合わさってマルチモード干渉型光導波路（ＭＭＩ）として機能し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを挿入するための溝部分を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記溝部分と反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の溝部分と反対側の端面に接続され、
前記溝部分に光学フィルタを挿入したとき、前記溝部分において光波がクラッドに包囲されたコアに閉じ込められる効果が消失することに起因して、前記第１、第２及び第３の光入出力手段のいずれかから入射した光波のフィールド形状が前記光学フィルタを透過してもしくは前記光学フィルタで反射して摂動を受け、
前記透過もしくは反射後の摂動を受けた光波フィールドの出射端での収束光のフィールド形状に合わせて、前記第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第２及び第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅の少なくともいずれかと異なることを特徴とする光導波路を含む光システム。 - 前記第１の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第２及び第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅の少なくともいずれかより小さいことを特徴とする請求項６に記載の光導波路を含む光システム。
- 第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４のマルチモード光導波路及び前記第５のマルチモード光導波路は、それらが合わさってマルチモード干渉型光導波路（ＭＭＩ）として機能し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを挿入するための溝部分を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記溝部分と反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の溝部分と反対側の端面に接続され、
前記溝部分に光学フィルタを挿入したとき、前記溝部分において光波がクラッドに包囲されたコアに閉じ込められる効果が消失することに起因して、前記第１、第２及び第３の光入出力手段のいずれかから入射した光波のフィールド形状が前記光学フィルタを透過してもしくは前記光学フィルタで反射して摂動を受け、
前記透過もしくは反射後の摂動を受けた光波フィールドの出射端での収束光のフィールド形状に合わせて、前記第３の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅が、前記第２の光入出力手段の光の進行方向と直交する方向の幅と異なることを特徴とする光導波路を含む光システム。 - 前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔とが異なることを特徴とする請求項１〜４及び６〜８のいずれかに記載の光導波路を含む光システム。
- 前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線間隔の１／２が、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線と前記第４のマルチモード光導波路への第１の光入出力手段の入出力中心位置の間隔より大きいことを特徴とする請求項５又は請求項９に記載の光導波路を含む光システム。
- 第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４のマルチモード光導波路及び前記第５のマルチモード光導波路は、それらが合わさってマルチモード干渉型光導波路（ＭＭＩ）として機能し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを挿入するための溝部分を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記溝部分と反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の溝部分と反対側の端面に接続され、
前記溝部分に光学フィルタを挿入したとき、前記溝部分において光波がクラッドに包囲されたコアに閉じ込められる効果が消失することに起因して、前記第１、第２及び第３の光入出力手段のいずれかから入射した光波のフィールド形状が前記光学フィルタを透過してもしくは前記光学フィルタで反射して摂動を受け、
前記透過もしくは反射後の摂動を受けたフィールド形状を前記溝部分が設けられていない状態に近づけるように、前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向に延びる中心線と、前記第５のマルチモード光導波路の光の進行方向に延びる中心線とがオフセットされることを特徴とする光導波路を含む光システム。 - 第１、第２、及び第３の光入出力手段と、マルチモードでの光の伝搬が可能な第４及び第５のマルチモード光導波路とを有し、前記第４のマルチモード光導波路及び前記第５のマルチモード光導波路は、それらが合わさってマルチモード干渉型光導波路（ＭＭＩ）として機能し、前記第４及び第５のマルチモード光導波路の間に前記第４及び第５のマルチモード光導波路内の光の進行方向に交差して光学フィルタを挿入するための溝部分を有し、前記第１の光入出力手段が前記第４のマルチモード光導波路における前記溝部分と反対側の端面に接続され、前記第２及び第３の光入出力手段が前記第５のマルチモード光導波路の溝部分と反対側の端面に接続され、
前記溝部分に光学フィルタを挿入したとき、前記溝部分において光波がクラッドに包囲されたコアに閉じ込められる効果が消失することに起因して、前記第１、第２及び第３の光入出力手段のいずれかから入射した光波のフィールド形状が前記光学フィルタを透過してもしくは前記光学フィルタで反射して摂動を受け、
前記透過もしくは反射後の摂動を受けたフィールド形状を前記溝部分が設けられていない状態に近づけるように、前記第４のマルチモード光導波路の光の進行方向に延びる中心線と、前記第５のマルチモード光導波路への第２及び第３の光入出力手段の入出力位置の中心線とがオフセットされることを特徴とする光導波路を含む光システム。 - 前記光学フィルタが、第１透過光及び第２透過光を透過させ、第３反射光を反射し、
第１の光入出力手段から入射した第１透過光が第２の光入出力手段の接続端において収束し、
第２光入出力手段から入射した第３反射光が第３光入出力手段へ入射し、
第２の光入出力手段から入射した第２透過光が第１の光入出力手段へ入射することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の光導波路を含む光システム。 - 前記光学フィルタが、第１透過光及び第２透過光を透過させ、第３反射光を反射し、
第１光入出力手段から入射した第２透過光が第２光出力手段へ入射し、
第２入出力手段から入射した第１透過光が、第１の光入出力手段へ入射し、
第３の光入出力手段から入射した第３反射光が、第２の光入出力手段へ入射することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の光導波路を含む光システム。 - 請求項１３に記載の光システムと請求項１４に記載の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されていることを特徴とする光システム。
- 前記光学フィルタが、第１反射光及び第２反射光を反射させ、第３透過光を透過し、
第２の光入出力手段から入射した第２反射光が第３の光入出力手段へ入射し、
第２の光入出力手段から入射した第３透過光が第１の光入出力手段へ入射し、
第３の光入出力手段から入射した第１反射光が第２の光入出力手段へ入射することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の光導波路を含む光システム。 - 前記光学フィルタが、第１反射光及び第２反射光を反射させ、第３透過光を透過し、
第１の光入出力手段から入射した第３透過光が第２光出力手段へ入射し、
第２入出力手段から入射した第１反射光が、第３の光入出力手段へ入射し、
第３の光入出力手段から入射した第２反射光が、第２の光入出力手段へ入射することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の光導波路を含む光システム。 - 請求項１６に記載の光システムと請求項１７に記載の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されていることを特徴とする光システム。
- 請求項１３に記載の光システムと請求項１７に記載の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されていることを特徴とする光システム。
- 請求項１４に記載の光システムと請求項１６に記載の光システムとを１対として、第２の光入出力手段同士が光ファイバ等を介して光学的に結合されていることを特徴とする光システム。
- 前記第４及び第５のマルチモード光導波路の光の進行方向の長さを、それぞれＬ4及びＬ5とするとき
１００μｍ≦Ｌ4+Ｌ5≦８００μｍ
５０μｍ≦Ｌ5≦４００μｍ
であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の光導波路を含む光システム。 - 第１、第２、及び第３の光入出力手段が、シングルモード光導波路である、請求項１〜２１のいずれかに記載の光導波路を含む光システム。
- 第１の光入出力手段が光ファイバで、第２及び第３の光入出力手段がシングルモード光導波路である、請求項１〜２１のいずれかに記載の光導波路を含む光システム。
- 請求項１〜２３のいずれかに記載の光導波路を含む光システムにおいて、前記溝部分に光学フィルタが挿入された光合分波器。
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