JP4228861B2

JP4228861B2 - 方向性結合器及び光アドドロップ多重装置

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Publication number: JP4228861B2
Application number: JP2003336282A
Authority: JP
Inventors: 英憲高橋; 公佐西村; 正士宇佐見
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Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2009-02-25
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Description

本発明は、方向性結合器及び光アドドロップ多重装置に関する。

方向性結合器は、２つの光導波路を近接して又は部分的に重なって配置した構造からなる。各光導波路のコアの断面は、一般的に矩形であるが、特許文献１に示すように円形のものも知られている。特許文献１には、Ｎａイオンを含む多成分ガラスにＡｇイオンを注入してコアを形成する方法が記載されている。コア断面の中央部で屈折率が最大となり、コア壁面に向かうにつれ屈折率が減少する。また、ＬｉＮｏｂＯ_３基板にイオン注入法により光導波路を形成する方法では、半円形のコア断面を有する光導波路を製造できる。

方向性結合器は、結合損失を小さくす必要がある。平面光回路に方向性結合器を組み込む場合、純粋石英基板、又は、２酸化ゲルマニウムを主な主成分とするガラス基板が使用される。
特開２００３−０７５６６８公報

方向性結合器における光導波路間のパワー移行は、２本の導波路を１つの光導波路と見做して伝搬モードを解析した場合の、０次の伝搬モードと１次の伝搬モードの位相差で表現できる。２本の光導波路の間隔を狭くし、及び／又は、０次モードと１次モードの伝搬定数の差を大きくすると、方向性結合器の完全結合長を短くすることができる。

従来の構造及び製造法では、２つの光導波路のコアの近接化にも限界がある。例えば、コア断面が矩形の光導波路を使用する方向性結合器の場合、２つの光導波路間の隙間の光学長が１波長未満になると、２次の伝搬モードが発生する。方向性結合器の部分を通過した後では、この２次の伝搬モードの光波は損失となる。結果的に、挿入損失が非常に大きくな光結合器になる。

特許文献１に記載される方向性結合器では、２つの光導波路（コア）が部分的に重なるように２つの光導波路（コア）を配置しても、方向性結合器として動作し得る。しかし、特許文献１に記載されるイオン交換法は、多成分ガラスには適用できても、純粋石英基板、及び、２酸化ゲルマニウムを主な主成分とするガラス基板には適用できない。

コア断面が半円形の光導波路を使用する場合も、２つの光導波路（コア）が部分的に重なるように２つの光導波路（コア）を配置しても、方向性結合器として動作し得る。ここで使用されるイオン注入法もまた、純粋石英基板、及び、２酸化ゲルマニウムを主な主成分とするガラス基板には適用できない。

従来の光導波路構造及び製造法では、コアの屈折率分布が均一である光導波路を使用する方向性結合器において、２つの光導波路のコアを部分的に重なるほどに近くに配置することができない。その結果、完全結合長を短くすることができず、小型化が難しい。

方向性結合器は、リング共振器型光アドドロップ多重装置にも利用される。方向性結合器を小型化できれば、リング共振器型光アドドロップ多重装置も小型化できる。

本発明は、完全結合長を短縮可能な方向性結合器、及びこれを利用する光アドドロップ多重装置を提示することを目的とする。

本発明に係る方向性結合器は、三角形断面の第１の光導波路と、当該第１の光導波路と光結合する光導波路であって、当該第１の光導波路の三角形断面と頂点同士が向き合うように配置された三角形断面を具備する第２の光導波路とを具備し、当該第１の光導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺が、当該第２の光導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺と平行であり、当該第１及び第２の光導波路の当該三角形断面の、互いに向き合う頂点以外の、線対称関係で互いに対向する１つの頂角の角度が、それぞれ実質的に直角であることを特徴とする。

この構成により、方向性結合機能を損なわずに第１及び第２の光導波路間の結合を強くすることができ、結果として、完全結合長を短縮できる。なお、三角形断面の光導波路は、例えば、石英基板上に誘導結合プラズマＣＶＤ法により形成可能である。従って、本発明に係る方向性結合器は、純粋石英基板、及び、２酸化ゲルマニウムを主な主成分とするガラス基板上の光素子として製造可能である。

好ましくは、当該第１の光導波路が光軸方向の所定範囲内で当該第２の光導波路と部分的に重なり合うことを特徴とする。三角形断面の光導波路を採用することで、第１及び第２の光導波路を部分的に重なり合わせても、２次モード以上の発生を抑制できる。これにより、方向性結合機能を損なわずに第１及び第２の光導波路間の結合を更に強くすることができ、結果として、完全結合長を更に短縮できる。

本発明に係る光アドドロップ多重装置は、リング外側に頂点を具備する三角形断面のリング導波路と、当該リング導波路と光結合する光導波路であって、当該リング導波路の三角形断面と頂点同士が向き合うように配置された三角形断面を具備する第１の光導波路と、当該リング導波路と光結合する光導波路であって、当該リング導波路の三角形断面と頂点同士が向き合うように配置された三角形断面を具備する第２の光導波路とを具備し、当該リング導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺が、当該第１の光導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺と平行であり、且つ、当該第２の光導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺と平行であり、当該リング導波路及び第１の光導波路の当該三角形断面の、互いに向き合う頂点以外の、線対称関係で互いに対向する１つの頂角の角度が、それぞれ実質的に直角であり、当該リング導波路及び第２の光導波路の当該三角形断面の、互いに向き合う頂点以外の、線対称関係で互いに対向する１つの頂角の角度が、それぞれ実質的に直角であることを特徴とする。

この構成により、方向性結合機能を損なわずにリング導波路と第１の光導波路との間の結合、及びリング導波路と第２の光導波路との間の結合を強くすることができ、結果として、リング導波路と第１の光導波路との間の完全結合長、及び、リング導波路と第２の光導波路との間の完全結合長を短縮できる。この結果、リング導波路を小さくすることが可能になり、全体を小さくできる。

好ましくは、当該第１の光導波路が光軸方向の所定範囲内で当該リング導波路と部分的に重なり合い、当該第２の光導波路が光軸方向の所定範囲内で当該リング導波路と部分的に重なり合うことを特徴とする。

三角形断面の光導波路を採用することで、リング導波路と第１及び第２の光導波路とを部分的に重なり合わせても、２次モード以上の発生を抑制できる。これにより、方向性結合機能を損なわずに、リング導波路と第１の光導波路との間の結合、及びリング導波路と第２の光導波路との間の結合を強くすることができ、結果として、リング導波路と第１の光導波路との間の完全結合長、及び、リング導波路と第２の光導波路との間の完全結合長を短縮できる。この結果、リング導波路を更に小さくすることが可能になり、全体を更に小さくできる。

本発明により、完全結合長の短い方向性結合器を実現できる。この方向性結合器を利用することで、光アドドロップ多重装置を小型化できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の平面図及び断面図を示す。図１（１）が、本実施例の光導波路構造の平面図を示し、図１（２）は、図１（１）のＡ−Ａ線及びＥ−Ｅ線の断面図を示し、図１（３）は、図１（１）のＢ−Ｂ線及びＤ−Ｄ線の断面図を示し、図１（４）は、図１（１）のＣ−Ｃ線の断面図を示す。

本実施例では、第１の光導波路のコア３０及び第２の光導波路のコア３２が共に、クラッド３４に埋め込まれている。図１（２）〜（４）に示すように、コア３０，３２の断面形状は、頂点が他方のコア３２，３０に近い側に位置する三角形をしている。コア３０，３２が最も接近する位置（図１（１）のＣ−Ｃ線の位置）では、コア３０，３２が部分的に重なっている。図１（１）のＢ−Ｂ線からＤ−Ｄ線の間では、コア３０，３２は実質的には、内部屈折率が一定で、蝶ネクタイ形の断面形状からなる一つの光導波路を形成する。

このような三角形断面のコア３０，３２は、例えば、リアクティブイオンエッチング法（ＲＩＥ法）により形成可能である。以下、その製造方法を説明する。図２は、断面が三角形の光導波路を製造するプロセスのフローチャートを示し、図３乃至図８は、各段階での断面図を示す。

先ず、図３に示すように、屈折率１．４４５の石英基板１０の上面にクロム等の金属マスク１２を蒸着する（ステップＳ１）。金属マスク１２が、光導波路のコアを埋め込む溝を規定する。

ＲＩＥ法により、マスク１２の無い部分の基板１０を６μｍの深さにエッチングする（Ｓ２）。エッチング後の断面を図４に示す。これにより、基板１０に、コアを埋め込む溝１４が形成される。溝１４は、垂直壁１４ａと、底面となる水平面１４ｂを具備する。

溝１４が埋まるまで、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ＣＶＤ法により、基板１０より高い屈折率の材料を堆積する（Ｓ３）。ここでは、珪酸エチル（ＴＥＯＳ）、テトラメトキシゲルマニウム（ＴＭＯＧ）及び酸素を、屈折率が１．４５６となる割合で混合して、ＩＣＰ−ＣＶＤ法の原料とした。これにより、Ｓｉ０_２−Ｇｅ０_２膜又は層が溝１４内に形成される。図５は、ＩＣＰ−ＣＶＤ法による成膜の途中の断面図を示し、図６は、ＩＣＰ−ＣＶＤ法による成膜後の断面図を示す。

図５に示すように、各面に対して、その面に垂直な方向に膜又は層が成長する。ＩＣＰ−ＣＶＤ法では、層の堆積とスパッタ効果によるエッチングとが同時に進行する。実験の結果、このように層の堆積とエッチングが同時に進行する場合、壁１４ａに対して成長する層１６と、水平面（底面）１４ｂに対して成長する層１８とでは、成長速度が大きく異なるだけでなく、屈折率が異なることが判明した。即ち、溝１４の壁１４ａに対して成長する層１６の屈折率は、溝１４の水平面１４ｂ上に成長する層１８の屈折率よりも高くなった。また、層１８は、層１６よりも速く成長する。この結果、図６に示すように、壁１４ａ上に成長した、断面が三角形の層１６と、層１６よりも屈折率が低く、溝１４内のその他の部分を埋める層１８が、溝１４内に形成される。ちなみに、マスク１２上にも層２０が成長するが、この層２０は、後で除去される。

壁１４ａ上に成長する層１６の屈折率が水平面１４ｂ上に成長する層１８の屈折率よりも高くなる理由は、以下のように考えられる。

ＩＣＰ−ＣＶＤ法では、プラズマ放電によりイオン化した原料ガスからの生成物がカソードである基板１０に衝突することによる層の形成と、その衝突によるスパッタ効果のエッチング作用とが、同時に進行する。Ｓｉ原子と酸素（Ｏ）原子間の結合力に対し、Ｇｅ原子とＯ原子間の結合力が弱いので、Ｇｅ原子が優先的にスパッタされる。

水平面１４ｂ上に成長する層１８では、層の堆積とスパッタ効果によるエッチングが同方向で進行する。これに対し、層１６では、層１６が壁１４ａに垂直な方向に堆積するのに対し、スパッタ効果は、壁１４ａに沿った方向に作用する。即ち、層１６では、層１６の堆積方向とスパッタ方向が異なる。このように堆積方向とスパッタ方向が異なる場合、特に、スパッタ方向が堆積方向に垂直である場合、層１６の上面１６ａが集中的にスパッタ効果を受けることとなる。層１６の上面１６ａを除く領域はスパッタ効果が微少となることで、Ｇｅ原子濃度が低下しない。この結果、層１６のＧｅ原子濃度が、層１８のＧｅ原子濃度よりも高くなる。屈折率はＧｅ濃度の増加に対し一次関数的に増加するので、層１６の屈折率が層１８の屈折率よりも高くなる。また、層堆積速度とエッチング速度のバランスにより、図５に示すように、層１６の上面１６ａは傾斜する。

実際に試作した例では、最終的な層１６の垂直壁１４ｂからの最大厚みは、１．６μｍである。層１６の断面は、底辺が６μｍ、高さが１．６μｍの三角形状であり、層１６は、溝１４の深さに比べてかなり薄い。これもまた、層１６に対して、スパッタ作用が相対的に大きく作用していることを示している。試作例では、層１８の屈折率が１．４５６で、層１６の屈折率が１．４６９であった。

溝１４を埋めた後、図７に示すように、金属マスク１２をウエットエッチングで溶解し、層２０をリフトオフ法にて除去する（Ｓ４）。図７は、除去結果の断面図を示す。

さらに、ＴＥＯＳを原料ガスとしたプラズマＣＶＤ法により、屈折率１．４４５、厚さ３０μｍの被覆層２２を全面に堆積する（Ｓ５）。被覆層２２は上部クラッドとなる。その結果の断面図を図８に示す。プラズマＣＶＤ法の代わりに、ＩＣＰ−ＣＶＤ、スパッタ法又は火炎堆積法を用いてもよい。

このようにして、層１６をコア、層１６の周囲の領域、即ち、層１８，基板１０及び上部被覆層２２をクラッドとする光導波路が形成される。コアとなる層１６の断面は、溝１４の垂直壁１４ａを底面とする三角形状になっている。これにより、微小な三角形断面のコアを製造できる。

堆積とスパッタが同時に進行する成膜法として、ＩＣＰ−ＣＶＤ法以外に、スパッタリング法がある。スパッタリング法で屈折率を制御するには、ターゲット材にＳｉ０_２とＧｅ０_２の混合物を使用する。所望の屈折率が得られるように、Ｓｉ０_２とＧｅ０_２の混合比を調整する。

本実施例では、溝の垂直壁に対して極めて薄いコア層を形成できる。溝１４の垂直壁１４ａとは反対側の垂直壁にも、層１６と同様の形状及び屈折率の層が成長することは明らかである。従って、これを利用することで、近接して位置する２つのコアを製造することも容易である。単に、溝１４の横幅を狭くすればよい。図２〜図８を参照して説明した製造手順をそのまま適用する。

図９は、図２乃至図８を参照して説明した方法で製造した、２つのコアが近接して位置する光導波路構造の断面図を示す。図９は、図１（２）に対応する。層２４がコア３０に対応し、層１６がコア３２に対応する。

図９では、図３乃至図８に図示した構成要素と同じ要素には、同じ符号を付してある。ここでは、溝１４の横幅を４μｍとした。溝１４の深さは、図３乃至図８と同じく６μｍである。溝１４の両方の垂直壁に層１６，２４が形成される。層２４の断面形状は、層１６の断面形状と実質的に同じである。試作例では、層１６，２４の最大厚みは共に１．６μｍであった。溝１４の横幅が４μｍであるから、２つのコア（層１６，２４）が、０．８μｍのギャップを挟んで位置することになる。このように近接して２つのコアを配置することは、従来、不可能であった。なぜならば、従来の方法では、０．８μｍに相当する金属マスクを用意し、０．８μｍ相当の壁で挟まれた２つの溝を形成する必要があったが、これは不可能であったからである。

溝１４の形状と幅を図１（１）に示す平面図のそれに合わせることで、図２乃至図８を参照して説明した方法で、図１に示すように方向性結合器、即ち、コア断面が三角形状であって、光軸方向で部分的に互いのコア３０，３２が重なり合う２つの光導波路を形成できる。

コア３０，３２の形状及びコア３０，３２の頂点間の距離ｄと、完全結合長Ｌとの関係を試算した。導波路の数値解析法として一般的であるビーム伝搬法（ＢＰＭ）を用いた。コア３０，３２が重なる図１（１）のＢ−Ｂ線からＤ−Ｄ線の範囲では、ｄはマイナス値になる。

方向性結合器は、その機能面から見て、２出力ポートを有すること、結合長に依存して２出力ポート間の分岐比が連続的に変化すること、及び、２出力ポートからの出力パワーの総量は常に一定であり、入力パワーに等しいという特徴を有する光素子であると定義できる。２出力ポート間の分岐比は、０次モードと１次モードの干渉及びこれらの位相差に従って連続的に変化する。

２つの光導波路間のギャップが狭くなると、即ち、ギャップ長ｄが小さくなると、各光導波路では、１次モードがカットオフとなり、０次モードのみが存在可能となる。その結果、２出力ポート間での分岐比が結合長に無依存となり、方向性結合器として動作しなくなる。これが、光導波路の近接化の限界となる。

逆に、２つの光導波路を近づけることで、２次モード以上の高次モードが存在可能となる場合がある。２次モード以上の高次モードが存在可能になると、モード間の干渉が複雑化し、方向性結合器の２出力の分岐比が結合長に対し不連続に変化するようになる。例えば、２出力ポートの出力パワーの総量が変動し、入力パワー以下となる場合がある。つまり、損失が生じる場合がある。

これらを考慮し、方向性結合器としての動作範囲を、高次モード（２次モード以上）が存在しない範囲、即ち、０次モードと１次モードのみが存在する範囲に限定し、この範囲で完全結合長Ｌを計算した。コア間のギャップ長ｄの計算ステップを１μｍとしたので、誤差は±０．５μｍである。参考のため、高さ及び幅共にａの正方形断面のコアの場合の完全結合長も計算した。コア断面が正方形の光導波路を使用する場合、コア間ギャップ長ｄの最小値は、ａ／６、即ち１μｍであり、このときの完全結合長、即ち最小完全結合長Ｌｃは５１２μｍとなる。

図１０は、コア３０，３２の断面形状が２等辺三角形の場合の断面図を示す。コア３０，３２の底辺Ａの長さをａ、頂点Ｂの高さをＨとする。底辺Ａの長さａは、断面を正方形（高さ＝幅＝ａ）とした場合に単一モードとなる値とした。数値例として、コアの屈折率を１．４５６、クラッドの屈折率を１．４４５、ａを６μｍとした。この屈折率条件は、非屈折率差としては０．７５％になる。

三角形コアの高さＨがａ／２（＝３μｍ）、３ａ／４（＝４．５μｍ）、ａ（＝６μm）、５ａ／４（＝７．５μｍ）及び３ａ／２（＝９μｍ）の５通りについて、完全結合長Ｌを計算した。図１１は、計算結果を示す。横軸は、コア３０，３２間のギャップ長ｄをａで規格化した値、即ちｄ／ａで示す。縦軸は、正方形断面のコアの場合の最も短い完全結合長Ｌｃ（＝５１２μm）で規格化した完全結合長Ｌを示す。三角形コアの高さＨがａ／２（＝３μｍ）の場合と、３ａ／２（＝９μｍ）の場合を除いて、コアを部分的に重ねた状態、即ちｄ＜０で、正方形断面の場合よりも完全結合長Ｌを短縮できることが分かる。三角形コアの高さＨが３ａ／４（＝４．５μｍ）の場合、ｄ＞０であっても、正方形断面の場合よりも完全結合長Ｌを短縮できる。

図１０に示すコア断面形状では、一般的に、ｄが小さくなるほど、完全結合長Ｌを短くすることができる。コア幅、即ち三角形の高さＨがａ／２から５ａ／４に増加するにつれて、完全結合長Ｌが短くなる。Ｈが５ａ／４から３ａ／２に増加する間に、２次モードが存在可能となる。０次モードと１次モードのみが存在し得るコア間ギャップ長ｄの最小値が増加し、ｄの増加に応じて完全結合長Ｌの最小値も増加する。

図１１から、ｄが０以下になっても、方向性結合器として動作することが分かる。Ｈ＝５ａ／４、且つ、ｄ＝−４ａ／３のとき、完全結合長Ｌの最小値１９８μｍ、即ち、０．３８６Ｌｃが得られる。つまり、四角形導波路に対して０．３８６倍に完全結合長を短縮できる。

図１２は、辺Ａを１；３に内分する位置上に頂点Ｂを配置した三角形の場合の断面図を示す。この場合にも、底辺Ａの長さをａ、頂点Ｂの高さをＨとする。三角形コアの高さＨがａ／２（＝３μｍ）、３ａ／４（＝４．５μｍ）、ａ（＝６μm）、５ａ／４（＝７．５μｍ）及び３ａ／２（＝９μｍ）の５通りについて、完全結合長Ｌを計算した。図１３は、計算結果を示す。横軸は、コア３０，３２間のギャップ長ｄをａで規格化した値、即ちｄ／ａで示し、縦軸は、正方形断面のコアの場合の最も短い完全結合長Ｌｃ（＝５１２μｍ）で規格化した完全結合長Ｌを示す。三角形コアの高さＨがａ／２（＝３μｍ）の場合と、３ａ／２（＝９μｍ）の場合を除いて、コアを部分的に重ねた状態、即ちｄ＜０で、正方形断面の場合よりも完全結合長Ｌを短縮できることが分かる。三角形コアの高さＨが３ａ／４（＝４．５μｍ）の場合、ｄ＞０であっても、正方形断面の場合よりも完全結合長Ｌを短縮できる。

図１２に示すコア断面形状でも、ｄとＬの関係は、一般的に図１０の場合と同様の関係を示す。Ｈ＝５ａ／４、且つ、ｄ＝−４ａ／３とき、完全結合長Ｌの最小値１９９μｍ、即ち０．３８８Ｌｃが得られる。つまり、四角形導波路の場合の０．３８８倍に完全結合長を短縮できる。

図１４は、辺Ａの一端上に頂点Ｂを配置した直角三角形の場合の断面図を示す。この場合にも、底辺Ａの長さをａ、頂点Ｂの高さをＨとする。三角形コアの高さＨがａ／２（＝３μｍ）、３ａ／４（＝４．５μｍ）、ａ（＝６μm）、５ａ／４（＝７．５μｍ）及び３ａ／２（＝９μｍ）の５通りについて、完全結合長Ｌを計算した。参考のため、高さ及び幅共にａの正方形断面のコアの場合の完全結合長も計算した。図１５は、計算結果を示す。横軸は、コア３０，３２間のギャップ長ｄをａで規格化した値、即ちｄ／ａで示し、縦軸は、正方形断面のコアの場合の最も短い完全結合長Ｌｃで規格化した完全結合長Ｌを示す。三角形コアの高さＨがａ／２（＝３μｍ）の場合と、３ａ／２（＝９μｍ）の場合を除いて、コアを部分的に重ねた状態、即ちｄ＜０で、正方形断面の場合よりも完全結合長Ｌを短縮できることが分かる。三角形コアの高さＨが３ａ／４（＝４．５μｍ）の場合、ｄ＞０であっても、正方形断面の場合よりも完全結合長Ｌを短縮できる。

図１４に示す断面構造の場合も、Ｈ＝５ａ／４、且つ、ｄ＝−７ａ／６の場合、完全結合長Ｌの最小値４５１μｍ、即ち、０．４５１Ｌｃが得られる。つまり、四角形導波路の場合の０．４５１倍に完全結合長を短縮できる。

本実施例はまた、リング共振器型のアドドロップ多重装置に適用可能である。リング共振器型のアドドロップ多重装置は、リング導波路に光結合する１つ又は２つの光導波路を配置した構成からなり、その光結合部分に、上述の構成を採用し得る。

リング共振器型のアドドロップ多重装置の入出力の周波数特性は、リング共振器長により決定される共振周波数に依存する。共振周波数は自由スペクトル領域（ＦＳＲ）と呼ばれる。ＦＳＲを拡大するには、リング共振器長を短くする必要がある。

図１６は、リング共振器型アドドロップ多重装置の平面図を示し、図１７は、そのＦ−Ｆ線の断面図を示す。

屈折率ｎ_２の基板４０内に、屈折率ｎ_２より大きな屈折率ｎ_１の光導波路（コア）４２，４４，４６が埋め込まれている。導波路４２は、曲げ部と直線を有するレーストラック形状のリング導波路からなる。導波路４４，４６は、リング状導波路４２に光結合するようにコア４２に部分的に重なって配置される直線導波路である。光導波路４２，４４，４６は何れも、その断面が三角形状になっている。リング光導波路４２が直線光導波路４４，４６と部分的に重なる範囲では、図１７に示すように、蝶ネクタイ形の断面になる。

図１６及び図１７に示す例では、リング導波路４２と直線導波路４４，４６が同一平面上に位置するので、リング導波路４２の三角形断面の頂点は、リングの外周側に位置する。直線導波路４４，４６がリング導波路の上又は下に位置する場合、リング導波路の三角形断面の頂点に、光結合しようとする直線導波路に向かって突出することになる。

先に説明したように、コア断面を三角形状にすることで、方向性結合器の完全結合長を短くすることができる。これにより、リング導波路４２の直線部分を短くでき、それゆえ、リング導波路のリング共振器長を短くすることができ、ＦＳＲを拡大できる。

このように、本発明では、頂点が対向する２つの三角形導波路を使って方向性結合器を形成することにより、導波路を部分的に重ねても、２次の伝搬モードが生じにくくなり、結合長を短縮できる。これをリング共振器型のアドドロップ多重装置に適用することで、リング共振器長を短縮でき、その結果、ＦＳＲを拡大できる。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施例の平面図と各部の断面図である。三角形断面の光導波路を製造する手順のフローチャートである。図２に示すフローチャートの第１段階での断面図である。図２に示すフローチャートの第２段階での断面図である。図２に示すフローチャートの第３段階での断面図である。図２に示すフローチャートの第４段階での断面図である。図２に示すフローチャートの第５段階での断面図である。図２に示すフローチャートの第６段階での断面図である。図２に示す方法で製造した方向性結合器の断面図である。方向性結合器を構成する光導波路の断面形状の一例である。図１０に示す方向性結合器の光導波路間のギャップ長ｄと完全結合長Ｌとの関係の計算例である。方向性結合器を構成する光導波路の断面形状の一例である。図１２に示す方向性結合器の光導波路間のギャップ長ｄと完全結合長Ｌとの関係の計算例である。方向性結合器を構成する光導波路の断面形状の一例である。図１４に示す方向性結合器の光導波路間のギャップ長ｄと完全結合長Ｌとの関係の計算例である。本実施例を適用したリング共振器型アドドロップ多重装置の平面図である。図１６のＦ−Ｆ線の断面図である。

符号の説明

１０：基板
１２：金属マスク
１４：溝
１４ａ：垂直壁
１４ｂ：水平面（底面）
１６，１６ｂ，１８，２０：堆積層
２２：被覆層
２４：堆積層
３０，３２：コア
３４：クラッド
４０：基板
４２：リング導波路
４４，４６：直線導波路

Claims

三角形断面の第１の光導波路（３０）と、
当該第１の光導波路（３０）と光結合する光導波路であって、当該第１の光導波路の三角形断面と頂点同士が向き合うように配置された三角形断面を具備する第２の光導波路（３２）
とを具備し、
当該第１の光導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺が、当該第２の光導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺と平行であり、
当該第１及び第２の光導波路の当該三角形断面の、互いに向き合う頂点以外の、線対称関係で互いに対向する１つの頂角の角度が、それぞれ実質的に直角である
ことを特徴とする方向性結合器。
当該第１の光導波路（３０）が光軸方向の所定範囲内で当該第２の光導波路（３２）と部分的に重なり合うことを特徴とする請求項１に記載の方向性結合器。
リング外側に頂点を具備する三角形断面のリング導波路（４２）と、
当該リング導波路（４２）と光結合する光導波路であって、当該リング導波路の三角形断面と頂点同士が向き合うように配置された三角形断面を具備する第１の光導波路（４４）と、
当該リング導波路（４２）と光結合する光導波路であって、当該リング導波路の三角形断面と頂点同士が向き合うように配置された三角形断面を具備する第２の光導波路（４６）
とを具備し、
当該リング導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺が、当該第１の光導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺と平行であり、且つ、当該第２の光導波路の当該三角形断面の当該頂点を含まない辺と平行であり、
当該リング導波路及び第１の光導波路の当該三角形断面の、互いに向き合う頂点以外の、線対称関係で互いに対向する１つの頂角の角度が、それぞれ実質的に直角であり、
当該リング導波路及び第２の光導波路の当該三角形断面の、互いに向き合う頂点以外の、線対称関係で互いに対向する１つの頂角の角度が、それぞれ実質的に直角である
ことを特徴とする光アドドロップ多重装置。
当該第１の光導波路（４４）が光軸方向の所定範囲内で当該リング導波路（４２）と部分的に重なり合い、
当該第２の光導波路（４６）が光軸方向の所定範囲内で当該リング導波路（４２）と部分的に重なり合う
ことを特徴とする請求項３に記載の光アドドロップ多重装置。