JP4412665B2

JP4412665B2 - 可変型光合分波器

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Publication number: JP4412665B2
Application number: JP2005173749A
Authority: JP
Inventors: 圭高榎本; ひろし渡邉
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2025-06-14
Also published as: JP2006349827A

Description

本発明は、ＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）方式による光ファイバ通信に用いられる可変型光合分波器に関する。

Ｂ−ＰＯＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ−ＰａｓｓｅｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）やＧＥ−ＰＯＮ（ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）に代表されるＰＯＮ方式は最大３２分岐の光合分波器を使って光通信サービスを提供している。図１９は、従来の光通信サービスの形態の一例を示す模式図である。従来の光合分波器を所内１０１に４分岐、所外１０２に８分岐とカスケード（直列）に接続することで、４×８＝３２と最大３２分岐となる。また、所内１０１と所外１０２間の光ファイバ１０３を多くのユーザでシェアするため、８分岐の光合分波器を極力ユーザ近傍に設置している。

しかし、所外１０２に８分岐の光合分波器を設置しても、実際に８人のユーザがつくまで時間がかかるため、設備ビルに設置する１台の伝送装置（ＯＬＴ）の収納効率が悪くなる。例えば、所内１０１に４分岐、所外１０２に８分岐の光合分波器を設置した場合、所外１０２の各光合分波器に２人しか使用していない場合、２人×４個／３２ユーザ＝２５％となり、極めて収納効率が悪かった。

そこで、需要が少ないときは、所外１０２は分岐なしのストレート、所内１０１は３２分岐として、ユーザが増えた時点で所外１０２の分岐数を増加すると共に所内１０１の分岐数を減少させることで、需要の増加に柔軟に対応することができる。例えば、当初は、所外１０２はストレート、所内１０１は３２分岐のところを、ユーザが増えた時点で、所外１０２を２分岐にし、所内１０１を１６分岐にする。更にユーザが増えると、所外１０２を４分岐にし、所内１０１を８分岐にする。更にユーザが増えると、所外１０２を８分岐にし、所内１０１を４分岐にする。更にユーザが増えると、所外１０２を１６分岐にし、所内１０１を２分岐にする。更にユーザが増えると、所外１０２を３２分岐にし、所内１０１を分岐なしのストレートにする。

しかし、光合分波器を所内１０１及び所外１０２で交換となると、それぞれに、作業者を派遣し、光合分波器の交換に伴い接続替えをするなど極めてコストがかかる。また、前述した複数の分岐比の光合分波器を準備する必要があり、在庫を抱えることとなる。また、需要が少なくなったら、再度光合分波器を交換する必要がある。このように、分岐数を変更するためには、需要に応じた光分岐比ごとの光合分波器を準備し、光合分波器を交換する必要があった。

図２０に従来の２分岐×２回路と４分岐×１回路となる可変型光合分波器を示す。入出力ポートＡ１から光を入力すると、入出力ポートＢ１及び入出力ポートＢ２に光が出力され、２分岐の光合分波器として使うことができる。同様に、入出力ポートＡ３から光を入力すると、入出力ポートＢ３及び入出力ポートＢ４に光が出力され、２分岐の光合分波器として使うことができる。一方、入出力ポートＡ２から光を入力すると、入出力ポートＢ１〜Ｂ４に光が出力され、４分岐の光号分波器として使うことができる。

しかし、作業者が接続を間違えたり、コネクタの撤去を忘れたりして、入出力ポートＡ１及び入出力ポートＡ２の両方から光を入力してしまうと、入出力ポートＡ１及び入出力ポートＡ２の光が混在して、入出力ポートＢ１及び入出力ポートＢ２から出力されてしまう。同様に、入出力ポートＡ２及び入出力ポートＡ３から誤って光を入れてしまうと、入出力ポートＡ２及び入出力ポートＡ３の光が混在して、入出力ポートＢ３及び入出力ポートＢ４から出力されてしまう。

上記に加え、入出力ポートＢ１〜Ｂ４から入力した光が、入出力ポートＡ１〜Ａ３で未使用となるポートで反射する影響がないように、２分岐時は入出力ポートＡ２を、４分岐時は入出力ポートＡ１及び入出力ポートＡ３を無反射処理をする必要がある。具体的には、コネクタタイプの無反射端を未使用ポートに取り付ける、若しくは反射しないようにコネクタを予め斜め研磨しておく必要がある。
特開２００２−２２１６３８号公報

上記ように、従来の光合分波器を用いた場合、ＯＬＴの収納効率が悪かった。また、分岐数を変更するためには、需要に応じた分岐比ごとの光合分波器を準備し、光合分波器を交換する必要があった。

さらに、分岐比を変更する際には、使用しないポートには反射をしないように無反射処理をする必要があった。

本発明は、上記課題を解決するため、任意の分岐数とすることのできる可変型光合分波器の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、２つの入出力ポートを接続する接続導波路及び複数の接続導波路を結合する結合導波路をＰＬＣ（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）導波回路に形成し、接続導波路と結合導波路との交点にミラーを配置し、当該ミラーを挿抜することによって、任意の分岐数の可変型光合分波器を構成することとした。

具体的には、本発明は、光を入出力する複数の入出力ポートを有するＰＬＣ導波回路と、前記ＰＬＣ導波回路上で前記入出力ポート同士を接続する接続導波路と、前記ＰＬＣ導波回路上で前記複数の接続導波路を結合する結合導波路と、前記接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられ、前記接続導波路と前記結合導波路との間に光路を形成する挿抜可能なミラーと、を備える可変型光合分波器である。

本発明により、ＰＬＣ導波回路を利用して任意の分岐数の可変型光合分波器を構成することができる。さらに、分岐比を変更する際には、使わないポートには光を入れない処理を施す必要がなく、作業者が接続を間違えたり、コネクタの撤去を忘れたりしても、光が混在することがない。さらに、分岐比を変更する際には、使わないポートには反射をしないように無反射処理をする必要もなく、未使用となるポートで反射による影響がない。

前記接続導波路が２^ｎ本（ｎは正整数）設けられ、２本ずつの前記接続導波路に形成された２つの光路が前記結合導波路によって一方の前記入出力ポートから他方の前記入出力ポートに向けて順次１つの光路に集約されていることが好ましい。

本発明により、ＰＬＣ導波回路を利用して１×２^ｎ回路の可変型光合分波器を構成することができる。

前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路から集約する接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはハーフミラーであり、且つ前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路に集約される接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはフルミラーであることが好ましい。

ここで、ハーフミラーとは、透過光と反射光との割合が略同じミラーをいう。また、フルミラーとは、反射率が略９０％以上のミラーをいう。本発明により、光損失の少ない可変型光合分波器を構成することができる。

同じ結合導波路の交点に設けられた前記ハーフミラー及び前記フルミラーは連動して挿抜されることが好ましい。

本発明により、分岐数の制御が容易な可変型光合分波器を構成することができる。

前記接続導波路は４本以上設けられ、前記結合導波路は３本以上の前記接続導波路を結合することが好ましい。

本発明により、分岐数の自由度が高く、光損失の少ない可変型光合分波器を構成することができる。

前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路から集約する接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはハーフミラーであり、前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路から集約し且つ他の接続導波路に集約される接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはハーフミラーであり、前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路に集約されるだけの接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはフルミラーであることが好ましい。

前記接続導波路と前記結合導波路との交差角は略直角であることが好ましい。

本発明により、交点で接続導波路又は結合導波路からクラッド層に漏話した光が他の接続導波路又は他の結合導波路に再結合する割合を少なくすることができる。

本発明によれば、ＰＬＣ導波回路を利用し、分岐／非分岐を制御して、任意の分岐数とすることのできる可変型光合分波器を提供することができる。さらに、分岐比を変更する際には、使わないポートには光を入れない処理を施す必要がなく、作業者が接続を間違えたり、コネクタの撤去を忘れたりしても、光が混在することがない。さらに、分岐比を変更する際には、使わないポートには反射をしないように無反射処理をする必要もなく、未使用となるポートで反射による影響がない。

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る可変型光合分波器の第１例を示す模式図である。図１に示す可変型光合分波器８１は、光を入出力する複数の入出力ポートＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４を有するＰＬＣ導波回路１１と、ＰＬＣ導波回路１１上で入出力ポート同士を接続する接続導波路２１〜２４と、ＰＬＣ導波回路１１上で複数の接続導波路２１〜２４を結合する結合導波路３１〜３３と、接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との交点に設けられ、接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との間に光路を形成する挿抜可能なミラー４１〜４３、５１〜５３と、を備える。

接続導波路２１〜２４は、ＰＬＣ導波回路１１上で入出力ポート同士を接続するものである。例えば、接続導波路２１は入出力ポートＡ１と入出力ポートＢ１とを接続しており、接続導波路２２は入出力ポートＡ２と入出力ポートＢ２とを接続しており、接続導波路２３は入出力ポートＡ３と入出力ポートＢ３とを接続しており、接続導波路２４は入出力ポートＡ４と入出力ポートＢ４とを接続している。

結合導波路３１〜３３は、複数の接続導波路２１〜２４を結合するものである。例えば、結合導波路３１は接続導波路２１と接続導波路２２とを結合しており、結合導波路３２は接続導波路２２と接続導波路２３とを結合しており、結合導波路３３は接続導波路２３と接続導波路２４とを結合している。

可変型光合分波器８１は、接続導波路２１〜２４が２^ｎ本（ｎは正整数）設けられ、接続導波路２１〜２４のうちの２本ずつの接続導波路２１〜２４に形成された２つの光路が結合導波路３１〜３３によって一方の入出力ポートから他方の入出力ポートに向けて順次集約されていてもよい。例えば、接続導波路２１及び接続導波路２２の光路が、結合導波路３１によって一方の入出力ポートＡ２に集約されていてもよい。これにより、１×２回路の可変型光合分波器を構成することができる。また、接続導波路２３及び接続導波路２４の光路が、結合導波路３３によって一方の入出力ポートＡ３に集約されていてもよい。これにより、１×２^１回路の可変型光合分波器を構成することができる。よって、２個の１×２^１回路の可変型光合分波器を構成することができる。なお、本実施形態では、接続導波路２１〜２４が４本であるｎ＝２である例を示しているがこれに限定されるものではない。例えば、ｎは３であってもよいし、４以上であってもよい。

さらに、接続導波路２２及び接続導波路２３の光路が、結合導波路３２によって一方の入出力ポートＡ３に集約されていることが好ましい。これにより、１×２^２回路の可変型光合分波器を構成することができる。なお、本実施形態では、ｎ＝２である例を示しているがこれに限定されるものではない。例えば、ｎは３であってもよいし、４以上であってもよい。

接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との交差角は、限定するものではない。交差角は、例えば、０°超１８０°未満のいずれの角度でもよい。交差角とは、接続導波路と結合導波路との成す角度であり、例えば、交点Ｃ１、交点Ｃ２及び入出力ポートＡ２で形成される交点Ｃ２を中心とする角度∠Ｃ１Ｃ２Ａ２である。接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との交差角は、漏話光が接続導波路に再結合しにくように大きい方が好ましい。

図２は、実施形態１に係る可変型光合分波器の第２例を示す模式図である。図２に示す可変型光合分波器８２は、前述の図１に示す可変型光合分波器８１の接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との交差角が略直角となっている。例えば、角度∠Ｃ１Ｃ２Ａ２は略直角となっている。また、接続導波路２１と結合導波路３１とが略垂直に交差し、接続導波路２２と結合導波路３１とが略垂直に交差している。同様に、結合導波路３２、３３についても、それぞれ接続導波路と垂直に交差している。なお、交差角は、垂直でなくともよい。交差角が略直角となっていることで、交点Ｃ１〜Ｃ６で接続導波路又は結合導波路からクラッド層に漏話した光が他の接続導波路又は他の結合導波路に再結合する割合を少なくすることができる。さらに、可変型光合分波器を小型化することができる。

図１に示すミラー４１〜４３、５１〜５３は、接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との交点に設けられているものである。すなわち、ミラー４１は接続導波路２１と結合導波路３１との交点Ｃ１に配置されている。ミラー５１は接続導波路２２と結合導波路３１との交点Ｃ２に配置されている。ミラー４２は接続導波路２２と結合導波路３２との交点Ｃ３に配置されている。ミラー５２は接続導波路２３と結合導波路３２との交点Ｃ４に配置されている。ミラー５３は接続導波路２３と結合導波路３３との交点Ｃ５に配置されている。ミラー４３は接続導波路２４と結合導波路３３との交点Ｃ６に配置されている。

ミラー４１〜４３、５１〜５３は、挿抜可能なものである。挿抜可能とは、ＰＬＣ導波回路１１上に形成されている導波路中にミラーが設置された状態からＰＬＣ導波回路１１上に形成されている導波路中にミラーが設置されていない状態へ可変であり、かつ、その逆が可変であることをいう。導波路中にミラーが設置されていない状態とは、ミラーが導波路と交差しない位置に配置されている状態である。ミラーが導波路と交差しない位置に配置されているとき、導波路中のミラーの配置される位置は、ミラーの代わりに導波路が形成される。挿抜可能な機構については限定しない。例えば、導波路上で可動であるものを用いることができる。可動は、例えば、導波路の導波方向と略垂直方向へ移動可能なものである。回転可能なものであってもよい。略垂直とは、ＰＬＣ導波回路１１の基板に対して垂直方向であってもよいし、ＰＬＣ導波回路１１の基板に平行方向であってもよい。

図１７は、交点の第１例について示す拡大図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図を示す。図１７に示す交点は、接続導波路１５に結合導波路１６が接続されており、接続導波路１５と結合導波路１６との交点に設けられたスリット１７に、ミラー１８が導波路に挿入されている状態で配置されている。スリット１７は、例えば、ＰＬＣ導波回路１１の一部に設けられた空隙である。スリット１７は、屈折率整合剤が充填されていてもよい。スリット１７は、ミラー１８の挿入により結合導波路１６に光路が形成される位置に形成される。ミラー１８は、スリット１７内をＰＬＣ導波回路１１の基板に対して略平行な方向１又は方向１の逆方向に移動することのできるものである。ミラー１８が方向１に移動することにより、ミラー１８を導波路から抜くことができる。逆に、ミラー１８が方向１の逆方向に移動することにより、ミラー１８を導波路に挿入することができる。ミラー１８を移動させる機構は、例えば、バネ等の弾性体を用いて移動させるもの、磁石等の磁力を用いて移動させるもの、静電アクチュエータ等の電荷同士の間に働くクーロン力で移動させるもの、磁界をかけると歪みを生ずる超磁歪材料を用いたもの又は熱膨張係数の違いからたわみを生じさせるものを用いることができる。このように、ＰＬＣ導波回路１１にスリット１７を設け、スリット１７内にミラー１８を挿入し、ミラー１８をＰＬＣ導波回路１１の基板に対して略平行な方向１にずらすことでミラー１８の挿抜を行うことができる。なお、ミラー１８をずらす方向は方向１に限定するものではない。

図１８は、交点の第２例について示す拡大図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面図を示す。図１８に示す交点は、前述の図１７で説明したミラー１８の挿抜方向が、ＰＬＣ導波回路１１の基板に対して略垂直な方向に移動するものとなっている。さらに、ミラー１８が、ＰＬＣ導波回路１１の上面に突出しており、突出部が支持体１９に固定され、支持体１９に可動部２０が取り付けられている。スリット１７及びミラー１８は、前述の図１７のものと同様のものを用いることができる。支持体１９は、ミラー１８の端部と可動部２０とを接続するものである。可動部２０は、ＰＬＣ導波回路１１の基板に対して略垂直な方向２に又は方向２の逆方向にミラー１８を移動させることのできるものである。可動部２０は、例えば、前述の図１７で説明したミラー１８を移動させる機構と同様のものを用いることができる。このように、ＰＬＣ導波回路１１にスリットを設け、スリット内にミラーを挿入し、ミラー１８をＰＬＣ導波回路１１の基板に対して略垂直な方向２にずらすことでミラー１８の挿抜を行うことができる。

また、図１に示すミラー４１〜４３、５１〜５３は、接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との間に光路を形成するものである。例えば、ミラー４１〜４３、５１〜５３は、入出力ポートから入力された光を反射するものである。

接続導波路２１〜２４のうち光路が他の接続導波路から集約する接続導波路と結合導波路との交点に設けられたミラーはハーフミラーであり、且つ接続導波路のうち光路が他の接続導波路に集約される接続導波路と結合導波路との交点に設けられたミラーはフルミラーであることが好ましい。例えば、接続導波路２１の光路が他の接続導波路２２に集約され、接続導波路２４の光路が他の接続導波路２３に集約されるときは、交点Ｃ１、Ｃ６に配置されるミラー４１、４３はフルミラーとなり、交点Ｃ２、Ｃ５に配置されるミラー５１、５３はハーフミラーとなる。さらに、接続導波路２２の光路が他の接続導波路２３に集約されるときは、交点Ｃ３に配置されるミラー４２はフルミラーとなり、交点Ｃ４に配置されるミラー５２はハーフミラーとなる。

ここで、ハーフミラーとは、透過光と反射光との割合が略同じミラーをいう。例えば、透過光と反射光との割合が５０：５０のものである。透過光と反射光との割合は、光の損失があってもよい。例えば、透過光の割合が反射光との割合よりも少なくてもよい。また、透過光の割合が反射光との割合よりも多くてもよい。また、フルミラーとは、反射率が略９０％以上のミラーをいう。フルミラーは反射率の高いことが好ましく、全反射するミラーであってもよい。このように、集約される光路と集約する光路とを結合する結合導波路の両端に設けられているミラーがそれぞれフルミラーとハーフミラーであれば、光損失の少ない可変型光合分波器を構成することができる。

同じ結合導波路の交点に設けられたハーフミラー及びフルミラーは連動して挿抜されることが好ましい。同じ結合導波路の交点に設けられたハーフミラー及びフルミラーとは、例えば、結合導波路３１の交点Ｃ２に設けられたハーフミラー５１及び交点Ｃ１に設けられたフルミラー４１である。連動して挿抜されるとは、例えば、ハーフミラー５１の挿抜に伴ってフルミラー４１が挿抜されることである。例えば、ＰＬＣ導波回路１１上に形成されている導波路中にハーフミラー５１が設置された状態であるときはフルミラー４１も導波路中に設置された状態となり、ＰＬＣ導波回路１１上に形成されている導波路中にハーフミラー５１が抜かれた状態であるときはフルミラー４１も導波路中から抜かれた状態となる。ここで、フルミラー４１の挿抜は、ハーフミラー５１の挿抜と同時でもよいし、ハーフミラー５１の挿抜の後でもよい。また、フルミラー４１の挿抜に伴ってハーフミラー５１が挿抜されてもよい。

連動して挿抜される構成は限定されない。例えば、ハーフミラー５１及びフルミラー４１が連結され、機械的に連動するものが好ましい。また、ハーフミラー５１及びフルミラー４１が電気的に連動するものでもよい。なお、連動して挿抜されるハーフミラー及びフルミラーはハーフミラー５１及びフルミラー４１に限定されるものではない。例えば、ハーフミラー５１及びフルミラー４１、ハーフミラー５３及びフルミラー４３或いはハーフミラー５２及びフルミラー４２のいずれかであってもよいし、全てであってもよい。同じ結合導波路の交点に設けられたハーフミラー及びフルミラーは連動して挿抜されれば、分岐数の制御が容易な可変型光合分波器を構成することができる。

図１に示すＰＬＣ導波回路１１は、光を入出力する複数の入出力ポートＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４を有するものである。ＰＬＣ導波回路１１は、例えば、基板表面上に薄膜形成、フォトリソグラフィ、ドライエッチング等を用いて光導波路が形成されたものを用いることができる。光導波路の材料としては、例えば、石英ガラスがある。光回路は２次元であってもよいし、３次元回路であってもよい。

図１に示す可変型光合分波器８１の動作について説明する。フルミラー４１〜４３及びハーフミラー５１〜５３は、接続導波路２１〜２４上に挿入されていない。このとき、入出力ポートＢ１〜Ｂ４のそれぞれから入力された光は、それぞれ、入出力ポートＡ１〜Ａ４から出力される。一方、入出力ポートＡ１〜Ａ４のそれぞれから入力された光は、それぞれ、入出力ポートＢ１〜Ｂ４から出力される。

図３は、実施形態１に係る可変型光合分波器の第３例を示す模式図である。図３に示す可変型合分波器８３は、前述の図１で説明したフルミラー４１、４３が挿入され、ハーフミラー５１、５３が挿入されている。フルミラー４１及びハーフミラー５１により結合導波路３１の光路が形成され、フルミラー４３及びハーフミラー５３により結合導波路３３の光路が形成されている。

このとき、入出力ポートＢ１から入力された光は、フルミラー４１で結合導波路３１へ反射され、ハーフミラー５１で反射される。ハーフミラー５１で反射されるとき、入出力ポートＢ２から入力された光と結合され、入出力ポートＡ２から出力される。同様にして、入出力ポートＢ３及び入出力ポートＢ４から入力された光は、結合されて入出力ポートＡ３から出力される。

一方、入出力ポートＡ２から入力された光は、ハーフミラー５１で一部が透過され、一部が反射される。ハーフミラー５１を透過した光は、入出力ポートＢ２から出力される。ハーフミラー５１で反射された光は、結合導波路３１を経由し、フルミラー４１で反射され、入出力ポートＢ１から出力される。同様にして、一方、入出力ポートＡ３のから入力された光は、入出力ポートＢ３、Ｂ４から出力される。

このように、フルミラー４１、４３が挿入され、ハーフミラー５１、５３が挿入されれば、２個の１×２回路を構成することができる。ここで、ミラー４１〜４３はフルミラーであれば、接続導波路の光路を他の接続導波路に効率よく集約することができる。また、ミラー５１〜５３がハーフミラーであれば、接続導波路の光路と他の接続導波路から集約する光路とを結合させることができる。

また、誤って入出力ポートＡ１から光を入力しても、フルミラー４１が入出力ポートＡ１からの光を遮断するため、入出力ポートＡ１からの光を入出力ポートＢ１に出力することはない。同じように、誤って入出力ポートＡ４から光を入力しても、フルミラー４３が入出力ポートＡ４からの光を遮断するため、入出力ポートＡ４からの光を入出力ポートＢ４に出力することはない。

図４は、実施形態１に係る可変型光合分波器の第４例を示す模式図である。図４に示す可変型合分波器８４は、図３に示す可変型合分波器８３の接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との交差角が略直角となっている。可変型合分波器８４の機能及び動作は、前述の図３に示す可変型合分波器８３と同様である。この場合、交差角が略直角となっていることで、交点Ｃ１〜Ｃ６で接続導波路又は結合導波路からクラッド層に漏話した光が他の接続導波路又は他の結合導波路に再結合する割合を少なくすることができる。

図５は、実施形態１に係る可変型光合分波器の第５例を示す模式図である。図５に示す可変型合分波器８５は、前述の図３で説明した可変型合分波器８３に、フルミラー４２及びハーフミラー５２がさらに挿入されている。フルミラー４２及びハーフミラー５２により結合導波路３２の光路が形成されている。

このとき、入出力ポートＢ１、Ｂ２から入力された光は、ハーフミラー５１で結合される。入出力ポートＢ３、Ｂ４から入力された光は、ハーフミラー５３で結合される。ハーフミラー５１で結合された光は、フルミラー４２で反射され、結合導波路３２を経由してハーフミラー５２で反射される。このハーフミラー５２で反射されるとき、入出力ポートＢ３及びＢ４から入力された光と結合され、入出力ポートＡ３から出力される。

一方、入出力ポートＡ３から入力された光は、ハーフミラー５２で一部が透過され、一部が反射される。ハーフミラー５２を透過した光は、ハーフミラー５３で一部が透過され、一部が反射される。ハーフミラー５３を透過した光は、入出力ポートＢ３から出力される。ハーフミラー５３で反射された光は、結合導波路３３を経由し、フルミラー４３で反射され、入出力ポートＢ４から出力される。ハーフミラー５２で反射された光は、結合導波路３２を経由し、フルミラー４２で反射される。フルミラー４２で反射された光は、ハーフミラー５１で一部が透過され、一部が反射される。ハーフミラー５１を透過した光は、入出力ポートＢ２から出力される。ハーフミラー５１で反射された光は、結合導波路３１を経由し、フルミラー４１で反射され、入出力ポートＢ１から出力される。

このように、フルミラー４１〜４３が挿入され、ハーフミラー５１〜５３が挿入されれば、１×２^２回路を構成することができる。すなわち、接続導波路２１〜２４が２^２本設けられ、接続導波路２１〜２４のうちの２本ずつの接続導波路２１〜２４に形成された２つの光路が結合導波路３１〜３３によって一方の入出力ポートから他方の入出力ポートに向けて順次１つの光路に集約することができる。

また、誤って入出力ポートＡ２から光を入力しても、フルミラー４２が入出力ポートＡ２からの光を遮断するため、入出力ポートＡ２から入力された光を入出力ポートＢ１や入出力ポートＢ２に出力することはない。また、誤って入出力ポートＡ１から光を入力しても、フルミラー４１が入出力ポートＡ１からの光を遮断するため、入出力ポートＡ１から入力された光を入出力ポートＢ１に出力することはない。同じように、誤って入出力ポートＡ４から光を入力しても、フルミラー４３が入出力ポートＡ４からの光を遮断するため、入出力ポートＡ４から入力された光を入出力ポートＢ４に出力することはない。

図６は、実施形態１に係る可変型光合分波器の第６例を示す模式図である。図６に示す可変型合分波器８６は、図５に示す可変型合分波器８５の接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との交差角が略直角となっている。可変型合分波器８６の機能及び動作は、前述の図５に示す可変型合分波器８５と同様である。

図７は、実施形態１に係る可変型光合分波器の第７例を示す模式図である。図７に示す可変型合分波器８７は、前述の図１で説明したフルミラー４２、４３が挿入され、ハーフミラー５２、５３が挿入されている。フルミラー４２及びハーフミラー５２により結合導波路３２の光路が形成され、フルミラー４３及びハーフミラー５３により結合導波路３３の光路が形成されている。

このとき、入出力ポートＢ１から入力された光は、入出力ポートＡ１から出力される。入出力ポートＢ２から入力された光は、フルミラー４２で反射され、結合導波路３２を経由してハーフミラー５２で反射される。入出力ポートＢ４から入力された光は、フルミラー４３で反射され、結合導波路３３を経由してハーフミラー５３で反射される。入出力ポートＢ３から入力された光は、ハーフミラー５３で入出力ポートＢ４から入力された光と結合される。さらに、ハーフミラー５３で結合された光は、ハーフミラー５２で入出力ポートＢ２から入力された光と結合される。よって、入出力ポートＢ２、Ｂ３、Ｂ４から入力された光が結合された光が入出力ポートＡ３から出力される。このように、フルミラー４２、４３が挿入され、ハーフミラー５２、５３が挿入されれば、１×１回路及び１×３回路の光合分波器を構成することができる。

一方、入出力ポートＡ１から入力された光は、入出力ポートＢ１から出力される。入出力ポートＡ３から入力された光は、ハーフミラー５２で一部が透過され、一部が反射される。ハーフミラー５２を透過した光は、ハーフミラー５３で一部が透過され、一部が反射される。ハーフミラー５３を透過した光は、入出力ポートＢ３から出力される。ハーフミラー５３で反射された光は、結合導波路３３を経由し、フルミラー４３で反射され、入出力ポートＢ４から出力される。ハーフミラー５２で反射された光は、結合導波路３２を経由し、フルミラー４２で反射される。フルミラー４２で反射された光は、入出力ポートＢ２から出力される。このように、フルミラー４２、４３が挿入され、ハーフミラー５２、５３が挿入されれば、１×１回路及び１×３回路の光合分波器を構成することができる。

図８は、実施形態１に係る可変型光合分波器の第８例を示す模式図である。図８に示す可変型合分波器８８は、図７に示す可変型合分波器８７の接続導波路２１〜２４と結合導波路３１〜３３との交差角が略直角となっている。可変型合分波器８８の機能及び動作は、前述の図７に示す可変型合分波器８７と同様である。

以上説明したように、可変型光合分波器８１は、ミラー４１〜４３、５１〜５３の挿抜のみで、４個の１×１回路、２個の１×２回路、１×４回路並びに１×１回路及び１×３回路の光合分波器を構成することができる。すなわち、任意の分岐数の可変型光合分波器を構成することができる。接続導波路２１〜２４が２^２本設けられ、接続導波路２１〜２４が結合導波路３１〜３３によって結合されている１つのＰＬＣ導波回路を利用して分岐数を変更できるので、２^ｎ本（ｎは正整数）の接続導波路を設ければ、最大２^ｎ分岐の任意の分岐数の可変型光合分波器を構成することができる。さらに、フルミラーとハーフミラーとを連動させて駆動することで、さらに分岐数の可変が容易な可変型光合分波器を構成することができる。さらに、分岐比を変更する際には、使わないポートには光を入れない処理を施す必要がなく、作業者が接続を間違えたり、コネクタの撤去を忘れたりしても、光が混在することがない。さらに、分岐比を変更する際には、使わないポートには反射をしないように無反射処理をする必要もなく、未使用となるポートで反射による影響がない。

（実施形態２）
図９は、実施形態２に係る可変型光合分波器の第１例を示す模式図である。図９に示す可変型光合分波器８９は、前述の図５で説明した可変型光合分波器８５が２個配列されており、２個の可変型光合分波器８５を結合する結合導波路３７と、２個の可変型光合分波器と結合導波路３７との間に光路を形成するフルミラー４７及びハーフミラー５７とを備える。フルミラー４７及びハーフミラー５７は、前述の実施形態１で説明したものと同様のものを用いることができる。

結合導波路３７は、可変型光合分波器同士を結合する導波路である。例えば、接続導波路２３及び接続導波路２４を結合する結合導波路３７ａと、接続導波路２４及び接続導波路２５を結合する結合導波路３７ｂと、接続導波路２５及び接続導波路２６を結合する結合導波路３７ｃと、接続導波路２６及び接続導波路２７を結合する結合導波路３７ｄと、で構成されているものを用いることができる。また、３次元回路であれば、接続導波路２４〜２６と異なる層を経由するものでもよい。可変型光合分波器８５を２個備えるので、２個の１×４回路を構成することができる。

図１０は、実施形態２に係る可変型光合分波器の第２例を示す模式図である。図１０に示す可変型光合分波器９０は、図９に示す可変型合分波器８９の接続導波路２１〜２８と結合導波路３１〜３７との交差角が略直角となっている。可変型合分波器９０の機能及び動作は、前述の図９に示す可変型合分波器８９と同様である。

図１１は、実施形態１に係る可変型光合分波器の第３例を示す模式図である。図１１に示す可変型合分波器９１は、前述の図９で説明したフルミラー４７、ハーフミラー５７が挿入されている。フルミラー４７及びハーフミラー５７により結合導波路３７の光路が形成されている。

可変型合分波器９１は、ハーフミラー５２で結合された光がフルミラー４７で反射され、ハーフミラー５７を用いてハーフミラー５５で結合された光と結合することができる。よって、２個の１×２^２回路を結合した１×２^３回路を構成することができる。

図１２は、実施形態２に係る可変型光合分波器の第４例を示す模式図である。図１２に示す可変型合分波器９２は、図１１に示す可変型合分波器９１の接続導波路２１〜２８と結合導波路３１〜３７との交差角が略直角となっている。可変型合分波器９２の機能及び動作は、前述の図１１に示す可変型合分波器９１と同様である。

図１３は、実施形態２に係る可変型光合分波器の第５例を示す模式図である。図１３に示す可変型合分波器９３は、前述の図９で説明した可変型光合分波器８９と同様に、可変型光合分波器が２個配列されており、互いに結合されている。

可変型光合分波器９３は、結合導波路３２、３５、３７が、前述の可変型光合分波器８９と異なる。結合導波路３２は接続導波路２２と接続導波路２４とを結合しており、結合導波路３５は接続導波路２５と接続導波路２７とを結合している。また、結合導波路３７は接続導波路２４と接続導波路２５とを結合している。

可変型光合分波器９３は、ハーフミラー５２、５３、５４、５５、５７の配置と、フルミラー４２、４３、４４、４５、４７の配置が、前述の可変型光合分波器８９と異なる。ハーフミラー５２、５３、５４、５５、５７は、それぞれ、交点Ｃ５、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１６に配置されている。フルミラー４２、４３、４４、４５、４７は、それぞれ、交点Ｃ３、Ｃ６、Ｃ９、Ｃ１２、Ｃ１５に配置されている。

可変型光合分波器９３の動作について説明する。ハーフミラー５１〜５７が挿入され、フルミラー４１〜４７が挿入されているとき、入出力ポートＢ１〜Ｂ８から入力された光は、結合されて入出力ポートＡ５から出力される。一方、入出力ポートＡ５から入力された光は、分岐されて入出力ポートＢ１〜Ｂ８から出力される。よって、可変型光合分波器９３は、１×８回路を構成することができる。

ハーフミラー５７及びフルミラー４７が抜かれているとき、入出力ポートＢ１〜Ｂ４から入力された光は、結合されて入出力ポートＡ４から出力される。また、入出力ポートＢ５〜Ｂ８から入力された光は、結合されて入出力ポートＡ５から出力される。一方、入出力ポートＡ４から入力された光は、入出力ポートＢ１〜Ｂ４から出力される。入出力ポートＡ５から入力された光は、分岐されて入出力ポートＢ５〜Ｂ８から出力される。よって、可変型光合分波器９３は、ハーフミラー５７及びフルミラー４７が抜かれている状態であれば、２個の１×４回路を構成することができる。

ハーフミラー５２、５５及びフルミラー４２、４５が抜かれているとき、入出力ポートＢ１、Ｂ２から入力された光は、結合されて入出力ポートＡ２から出力される。入出力ポートＢ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６から入力された光は、結合されて入出力ポートＡ５から出力される。入出力ポートＢ７、Ｂ８から入力された光は、結合されて入出力ポートＡ７から出力される。よって、２個の１×２回路と、１個の１×４回路を形成することができる。さらに、ハーフミラー５２、５５、５７及びフルミラー４２、４５、４７が抜かれているとき、４個の１×２回路を構成することができる。さらに、全てのフルミラー及びハーフミラーを抜けば、８個のストレート回路を構成することができる。

図１４は、実施形態２に係る可変型光合分波器の第６例を示す模式図である。図１４に示す可変型合分波器９４は、図１３に示す可変型合分波器９３の接続導波路２１〜２８と結合導波路３１〜３７との交差角が略直角となっている。可変型合分波器９４の機能及び動作は、前述の図１３に示す可変型合分波器９３と同様である。

以上のように、可変型光合分波器９３、９４は、８個のストレート回路と、４個の１×２回路と、２個の１×４回路と、２個の１×２回路及び１個の１×４回路と、１×８回路とを構成することができる。したがって、任意の分岐数の可変型光合分波器を構成することができる。

（実施形態３）
図１５は、実施形態３に係る可変型光合分波器の第１例を示す模式図である。図１５に示す可変型合分波器９５は、接続導波路２１〜２４は４本以上設けられ、結合導波路は３本以上の接続導波路２１〜２４を結合する。さらに、可変型合分波器９５は、接続導波路２１〜２４のうち光路が他の接続導波路から集約する接続導波路２４と結合導波路３８との交点に設けられたミラー６４はハーフミラーであり、接続導波路２１〜２４のうち光路が他の接続導波路から集約し且つ他の接続導波路に集約される接続導波路２２〜２３と結合導波路３８との交点に設けられたミラー６２、６３はハーフミラーであり、接続導波路２１〜２４のうち光路が他の接続導波路に集約されるだけの接続導波路２１と結合導波路３８との交点に設けられたミラー６１はフルミラーであることを特徴とする。

接続導波路２１〜２４、結合導波路３８、フルミラー６１、ハーフミラー６２、６３、６４は、前述の実施形態１で説明したものと同様のものを用いることができる。

可変型合分波器９５は、入出力ポートＢ１から入力された光がフルミラー６１で反射され、結合導波路３８を経由してハーフミラー６２、６３、６４に入射する。ハーフミラー６２、６３、６４に入射された光は、それぞれで一部が反射され、それぞれ、入出力ポートＢ２、Ｂ３、Ｂ４から入力された光と結合される。よって、４×３の回路を構成することができる。このように、接続導波路が４本以上設けられ、結合導波路は３本以上の接続導波路２１〜２４を結合するので、複数の接続導波路を結合する結合導波路に対して１つのフルミラーと複数のハーフミラーを挿入して、１つの入出力ポートから入力された光を３以上に分岐することができる。

図１６は、実施形態３に係る可変型光合分波器の第２例を示す模式図である。図１６に示す可変型合分波器９６は、図１５に示す可変型合分波器９５の接続導波路２１〜２４と結合導波路３８との交差角が略直角となっている。可変型合分波器９６の機能及び動作は、前述の図１５に示す可変型合分波器９５と同様である。

なお、可変型合分波器９５、９６は、本実施形態に限定されるものではなく、前述の可変型合分波器８１〜９４と組み合わせてもよい。接続導波路が４本以上設けられ、結合導波路は３本以上の接続導波路２１〜２４を結合するので、さらに分岐数の自由度が高く、光損失の少ない可変型光合分波器を構成することができる。

本発明は、ＰＬＣ導波回路を利用して任意の分岐数の光合分波器を構成することができるので、照明装置としても利用することができる。

実施形態１に係る可変型光合分波器の第１例を示す模式図である。実施形態１に係る可変型光合分波器の第２例を示す模式図である。実施形態１に係る可変型光合分波器の第３例を示す模式図である。実施形態１に係る可変型光合分波器の第４例を示す模式図である。実施形態１に係る可変型光合分波器の第５例を示す模式図である。実施形態１に係る可変型光合分波器の第６例を示す模式図である。実施形態１に係る可変型光合分波器の第７例を示す模式図である。実施形態１に係る可変型光合分波器の第８例を示す模式図である。実施形態２に係る可変型光合分波器の第１例を示す模式図である。実施形態２に係る可変型光合分波器の第２例を示す模式図である。実施形態２に係る可変型光合分波器の第３例を示す模式図である。実施形態２に係る可変型光合分波器の第４例を示す模式図である。実施形態２に係る可変型光合分波器の第５例を示す模式図である。実施形態２に係る可変型光合分波器の第６例を示す模式図である。実施形態３に係る可変型光合分波器の第１例を示す模式図である。実施形態３に係る可変型光合分波器の第２例を示す模式図である。交点の第１例について示す拡大図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図を示す。交点の第２例について示す拡大図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面図を示す。従来の光通信サービスの形態の一例を示す模式図である。従来の２分岐×２回路と４分岐×１回路となる可変型光合分波器の模式図である。

符号の説明

１ミラーを抜く方向
１１ＰＬＣ導波回路
１５、２１−２８接続導波路
１６、３１−３８結合導波路
１７ＰＬＣ導波回路に設けられたスリット
１８ミラー
１９支持体
２０可動部
４１−４８、６１フルミラー
５１−５８、６２−６４ハーフミラー
８１−９６可変型光合分波器
１０１所内の光合分波器
１０２所外の光合分波器
１０３光ファイバ
Ａ１−Ａ８、Ｂ１−Ｂ８入出力ポート
Ｃ１−Ｃ１７交点

Claims

光を入出力する複数の入出力ポートを有するＰＬＣ導波回路と、
前記ＰＬＣ導波回路上で前記入出力ポート同士を接続する接続導波路と、
前記ＰＬＣ導波回路上で前記複数の接続導波路を結合する結合導波路と、
前記接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられ、前記接続導波路と前記結合導波路との間に光路を形成する挿抜可能なミラーと、
を備え、
前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路から集約する接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはハーフミラーであり、且つ
前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路に集約される接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはフルミラーである
ことを特徴とする可変型光合分波器。
前記接続導波路が２^ｎ本（ｎは正整数）設けられ、２本ずつの前記接続導波路に形成された２つの光路が前記結合導波路によって一方の前記入出力ポートから他方の前記入出力ポートに向けて順次１つの光路に集約されていることを特徴とする請求項１に記載の可変型光合分波器。
同じ結合導波路の交点に設けられた前記ハーフミラー及び前記フルミラーは連動して挿抜されることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変型光合分波器。
光を入出力する複数の入出力ポートを有するＰＬＣ導波回路と、
前記ＰＬＣ導波回路上で前記入出力ポート同士を接続する接続導波路と、
前記ＰＬＣ導波回路上で前記複数の接続導波路を結合する結合導波路と、
前記接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられ、前記接続導波路と前記結合導波路との間に光路を形成する挿抜可能なミラーと、
を備え、
前記接続導波路は４本以上設けられ、前記結合導波路は３本以上の前記接続導波路を結合し、
前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路から集約する接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはハーフミラーであり、
前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路から集約し且つ他の接続導波路に集約される接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはハーフミラーであり、
前記接続導波路のうち前記光路が他の接続導波路に集約されるだけの接続導波路と前記結合導波路との交点に設けられたミラーはフルミラーである
ことを特徴とする可変型光合分波器。
前記接続導波路と前記結合導波路との交差角は略直角であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の可変型光合分波器。