JP4839691B2 - Optical device, optical branching device, and optical wavelength multiplexer / demultiplexer - Google Patents

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Description

この発明は、入力光を、等強度の複数の分岐光に分岐させることができる光素子、ならびに、この光素子を用いた、光分岐素子および光波長合分波器に関する。   The present invention relates to an optical element that can split input light into a plurality of branched lights of equal intensity, and an optical branching element and an optical wavelength multiplexer / demultiplexer using the optical element.

光通信においては、1以上の入力光を複数に分岐して出力する光分岐素子が用いられる。   In optical communication, an optical branching element that branches one or more input lights into a plurality of outputs is used.

光導波路構造を採用した光分岐素子としては、大きく分けて3形式のものが知られている。以下、それぞれの形式について概説する。   As an optical branching element employing an optical waveguide structure, three types are widely known. The following outlines each format.

第1の形式は、Y分岐導波路を、2分木状にV段(Vは1以上の整数)に接続していくものである。この形式の光分岐素子は、光通信網において局と各加入者との間の接続、いわゆる加入者系に応用されている。   In the first type, Y branch waveguides are connected to V stages (V is an integer of 1 or more) in a binary tree shape. This type of optical branching element is applied to a connection between a station and each subscriber in an optical communication network, a so-called subscriber system.

この形式の光分岐素子は、最終段であるV段目のY分岐導波路(出射側の分岐導波路)で取り出される分岐光ごとの強度のバラツキが小さいという利点を有する。しかし、Y分岐導波路を多段に接続した構造のために、この形式の光分岐素子は、以下に示すような問題点を有している。
(1)個々のY分岐導波路で悪い特性(分岐光の強度のロスなど)が累積し易い。
(2)取り出す分岐光の数、すなわち、出射側の分岐導波路数(=2)に応じて、Y分岐導波路数(=2−1)が増加するので、多数の出射側の分岐導波路を設ける場合、光分岐素子の構造が複雑になる。
(3)Y分岐導波路の分岐角度を狭くすることで、分岐点における光の損失を低減すると、個々のY分岐導波路の全長が増加し、結果として、光分岐素子が大型化してしまう。
This type of optical branching element has the advantage that there is little variation in the intensity of each branched light extracted by the V-stage Y branching waveguide (outgoing side branching waveguide) which is the final stage. However, due to the structure in which the Y branching waveguides are connected in multiple stages, this type of optical branching device has the following problems.
(1) Bad characteristics (such as loss of branch light intensity) are likely to accumulate in each Y branch waveguide.
(2) Since the number of Y branch waveguides (= 2 V −1) increases according to the number of branched lights to be taken out, that is, the number of branch waveguides on the output side (= 2 V ), a large number of branches on the output side When the waveguide is provided, the structure of the optical branching element becomes complicated.
(3) If the loss of light at the branch point is reduced by narrowing the branch angle of the Y branch waveguide, the total length of each Y branch waveguide increases, resulting in an increase in the size of the optical branch element.

第2の形式は、多モード導波路の一端面に入射側導波路を接続し、この一端面に対向した他端面に複数の出射側の分岐導波路を設けたものである(たとえば、特許文献1参照)。 In the second type, an incident-side waveguide is connected to one end face of a multimode waveguide, and a plurality of outgoing-side branching waveguides are provided on the other end face facing the one end face (for example, Patent Documents). 1).

この形式の光分岐素子は、出射側の分岐導波路で取り出される分岐光ごとの強度のバラツキが小さいという利点を有する。しかし、この形式の光分岐素子は、多数の出射側の分岐導波路を設けることで横幅(光伝搬方向に直交する方向の長さ)が増加した場合、この横幅の2乗に比例して全長(光伝搬方向に平行な方向の長さ)が長くなる。この結果、光分岐素子が大型化してしまうという問題点を有している。   This type of optical branching element has the advantage that there is little variation in the intensity of each branched light extracted by the outgoing side branching waveguide. However, this type of optical branching element has a total length proportional to the square of the lateral width when the lateral width (the length in the direction perpendicular to the light propagation direction) is increased by providing a number of branching waveguides on the outgoing side. (Length in a direction parallel to the light propagation direction) becomes longer. As a result, there is a problem that the optical branching element is increased in size.

第3の形式は、入射側導波路を平面導波路の一端面に接続し、この平面導波路に出射された光を、この一端面に対向する他端面に設けた複数の出射側の分岐導波路で受光するものである(たとえば、特許文献2および特許文献3参照)。この形式の光分岐素子は、アレイ導波路回折格子(以下、AWGとも称する。)に応用されている。この形式の光分岐素子は、平面導波路に、入射側導波路および出射側の分岐導波路を接続しただけであるので、構造が簡単であるという利点を有する。
特開2001−91768号公報(図1) 特開2001−13336号公報(図1) 米国特許第6442308号明細書(図2)
In the third type, the incident-side waveguide is connected to one end face of the planar waveguide, and light emitted from the planar waveguide is guided to a plurality of outgoing-side branch guides provided on the other end face facing the one end face. The light is received by the waveguide (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3). This type of optical branching element is applied to an arrayed waveguide grating (hereinafter also referred to as AWG). The optical branching element of this type has an advantage that the structure is simple because only the incident side waveguide and the outgoing side branching waveguide are connected to the planar waveguide.
JP 2001-91768 A (FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 2001-13336 (FIG. 1) US Pat. No. 6,442,308 (FIG. 2)

第3の形式の光分岐素子では、平面導波路に出射された光の強度分布は、回折により拡がることで、ほぼガウス分布となる。よって、ガウス分布のピーク付近、つまり、出射光の光軸と他端面との交点付近に存在する出射側の分岐導波路では、強度の強い分岐光を得ることができる。しかし、ガウス分布の裾付近、つまり、上述の光軸から外れた位置に存在する出射側の分岐導波路では、分岐光の強度が弱くなってしまう。   In the third type of optical branching element, the intensity distribution of the light emitted to the planar waveguide becomes almost Gaussian by spreading by diffraction. Therefore, in the branching waveguide on the exit side that exists in the vicinity of the peak of the Gaussian distribution, that is, in the vicinity of the intersection between the optical axis of the exiting light and the other end surface, it is possible to obtain a branched light having a high intensity. However, the intensity of the branched light is weak in the exit side branched waveguide that exists near the bottom of the Gaussian distribution, that is, at a position off the optical axis.

このように、第3の形式の光分岐素子は、出射側の分岐導波路から平面導波路に出射された光の強度分布に由来して、出射側導波路ごとに、取り出される光の強度がバラツクという問題点を有している。   Thus, the third type of optical branching element is derived from the intensity distribution of the light emitted from the outgoing side branching waveguide to the planar waveguide, and the intensity of the extracted light is increased for each outgoing side waveguide. There is a problem of variation.

この発明は、上述した第3の形式の光分岐素子が有する問題点に鑑みなされたものである。   The present invention has been made in view of the problems of the above-described third type of optical branching element.

したがって、この発明の第1の目的は、入射側導波路と平面導波路とを接続した光素子であって、平面導波路に出射される光の強度のバラツキを抑えた光素子を提供することにある。   Accordingly, a first object of the present invention is to provide an optical element in which an incident-side waveguide and a planar waveguide are connected, and an optical element that suppresses variation in intensity of light emitted to the planar waveguide. It is in.

また、この発明の第2の目的は、上述の光素子を用いることで、複数の出射側の分岐導波路で取り出される光の強度を等しくするとともに、小型であり、かつ、構造が簡単な、光分岐素子を提供することにある。   In addition, the second object of the present invention is to use the above-described optical element to equalize the intensity of light extracted by a plurality of output side branching waveguides, and to be compact and simple in structure. The object is to provide an optical branching element.

また、この発明の第3の目的は、上述の光分岐素子を用いた光波長合分波器を提供することにある。   A third object of the present invention is to provide an optical wavelength multiplexer / demultiplexer using the above-described optical branching element.

請求項1に記載の光素子は、1本の入射側導波路から分岐した複数の入射側の分岐導波路と、一端面に前記分岐導波路が接続された平面導波路とを備えている。   The optical element according to claim 1 includes a plurality of incident-side branching waveguides branched from one incident-side waveguide, and a planar waveguide having one end face connected to the branching waveguide.

そして、分岐導波路の各々は、これら分岐導波路からそれぞれ位相と光強度とが等しい分岐光をガウスビームとして平面導波路へそれぞれ入射させるとともに、下記の条件を満足する配置関係で、平面導波路と接続されている。   Each of the branching waveguides causes branched light having the same phase and light intensity to enter the planar waveguide as a Gaussian beam from each of the branching waveguides, and has a positional relationship satisfying the following conditions. Connected with.

(1)前記複数の入射側の分岐導波路から任意に選択された、順次に隣接する第1および第2分岐導波路から平面導波路に入射されて伝搬する分岐光を第1および第2分岐光とし、
(2)平面導波路の表面に平行な平面内でガウス分布を有する分岐光の光強度のピーク値の半値に対応する平面上の2点をそれぞれ第1および第2点とし、および
(3)分岐光の伝搬方向に沿う第1および第2点を、それぞれ連続的に結んだ直線を、それぞれ第1および第2半値線とするとき、
第1分岐光の第1半値線と、第2分岐光の第2半値線は、平面上で同一位置にあり、および、第1分岐光の第2半値線と第2分岐光の第1半値線とは、平面上で離間した位置にある。
(1) First and second branches of branched light that is arbitrarily selected from the plurality of incident-side branching waveguides and sequentially propagates from the adjacent first and second branching waveguides to the planar waveguide. Light and
(2) Two points on the plane corresponding to the half value of the peak value of the light intensity of the branched light having a Gaussian distribution in a plane parallel to the surface of the planar waveguide are set as the first and second points, respectively. When the straight lines continuously connecting the first and second points along the propagation direction of the branched light are respectively the first and second half-value lines,
The first half-value line of the first branched light and the second half-value line of the second branched light are at the same position on the plane, and the second half-value line of the first branched light and the first half value of the second branched light A line is at a position spaced apart on a plane.

請求項1に記載の光素子によれば、分岐導波路から平面導波路へと出射される分岐光は、互いに位相が等しくされている。よって、任意の2以上の分岐光の強度分布の和は、それぞれの分岐光の強度分布の単純和で与えられる。   According to the optical element of the first aspect, the branched lights emitted from the branched waveguide to the planar waveguide have the same phase. Therefore, the sum of the intensity distributions of any two or more branched lights is given by the simple sum of the intensity distributions of the respective branched lights.

順次に隣接する、すなわち、任意の隣り合った2本の分岐導波路である第1および第2分岐導波路から出射される第1および第2分岐光の和の強度分布を考える。   Consider the intensity distribution of the sum of the first and second branched light beams emitted from the first and second branched waveguides that are sequentially adjacent, that is, any two adjacent branched waveguides.

このとき、第1分岐光の第1半値線と第2分岐光の第2半値線とが一致する、すなわち、同一位置にある。つまり、第1および第2分岐光の強度分布の半値となる点同士が重なり合う。これにより、第1および第2分岐光の和の強度分布は、両者のピーク間でほぼ一定強度となる領域(プラトー領域)を有することになる。   At this time, the first half-value line of the first branched light and the second half-value line of the second branched light match, that is, they are at the same position. That is, the points which are half the intensity distributions of the first and second branched lights overlap each other. Thereby, the intensity distribution of the sum of the first and second branched lights has a region (plateau region) where the intensity is substantially constant between the peaks of both.

請求項2に記載の光素子は、第1および第2分岐光のそれぞれのビーム拡がり角をθ/2とするとき、第1および第2分岐導波路の一端面での交差角をθとすることを特徴とする。   In the optical element according to claim 2, when the beam divergence angle of each of the first and second branched lights is θ / 2, the crossing angle at one end face of the first and second branched waveguides is θ. It is characterized by that.

請求項2に記載の光素子によれば、第1および第2分岐光の光軸と半値線とのなす角度、つまり、分岐光の拡がり角をθ/2とした場合に、第1および第2分岐光の光軸同士が、平面導波路の一端面を含む面内で交差し、かつ、第1および第2分岐光の光軸同士のなす角度がθとなるように第1および第2分岐導波路を配置している。これにより、第1分岐光の第1半値線と第2分岐光の第2半値線とが、平面導波路内で、常に同一位置となる。また、平面導波路中における分岐光全体としての拡がり角を大きくすることができる。   According to the optical element of the second aspect, when the angle formed between the optical axes of the first and second branched lights and the half-value line, that is, the spread angle of the branched light is θ / 2, the first and second The first and second optical axes of the two branched light beams intersect with each other in a plane including one end face of the planar waveguide, and the angle formed by the optical axes of the first and second branched light beams is θ. A branching waveguide is disposed. Thus, the first half-value line of the first branched light and the second half-value line of the second branched light are always in the same position in the planar waveguide. In addition, the spread angle of the entire branched light in the planar waveguide can be increased.

なお、ここで、「光軸」とは、分岐光の光強度分布のピーク値を、分岐光の伝搬方向に沿って連続的に結んだ直線のことを示す。なお、「光軸」は、後述の「ピーク直線」と同義である。   Here, the “optical axis” indicates a straight line obtained by continuously connecting the peak values of the light intensity distribution of the branched light along the propagation direction of the branched light. The “optical axis” is synonymous with “peak straight line” described later.

請求項3に記載の光分岐素子は、上述の光素子を備えており、平面導波路は、一端面と平行な他端面を備え、一端面に接続されている複数の入射側の分岐導波路から伝搬して他端面に到達する全ての分岐光の到達範囲内の他端面の領域に、複数の出射側の分岐導波路を接続して備えている。   The optical branching element according to claim 3 includes the above-described optical element, and the planar waveguide includes the other end face parallel to the one end face, and a plurality of incident side branch waveguides connected to the one end face. A plurality of exit-side branching waveguides are connected to the region of the other end surface within the reach of all the branched light beams that propagate from and reach the other end surface.

請求項3に記載の光分岐素子によれば、他端面における全ての分岐光の和の強度分布は、全ての分岐光の到達範囲内で、一定強度のプラトー領域を有することとなる。このプラトー領域の範囲内に出射側導波路を設けることにより、出射側の分岐導波路のそれぞれに入射する光の強度をほぼ等しくすることができる。   According to the optical branching element of the third aspect, the intensity distribution of the sum of all the branched lights on the other end face has a plateau region having a constant intensity within the reach of all the branched lights. By providing the exit side waveguide within the range of the plateau region, the intensity of light incident on each of the exit side branch waveguides can be made substantially equal.

参考例の光素子は、1本の入射側導波路から分岐した複数の入射側の分岐導波路と、一端面に前記分岐導波路が接続された平面導波路とを備えている。 The optical element of the reference example includes a plurality of incident-side branching waveguides branched from one incident-side waveguide, and a planar waveguide having the one end face connected to the branching waveguide.

そして、分岐導波路の各々は、これら分岐導波路からそれぞれ位相と光強度とが等しい分岐光をガウスビームとして平面導波路へそれぞれ入射させるとともに、下記の条件を満足する配置関係で、平面導波路と接続されている。   Each of the branching waveguides causes branched light having the same phase and light intensity to enter the planar waveguide as a Gaussian beam from each of the branching waveguides, and has a positional relationship satisfying the following conditions. Connected with.

(1)順次に隣接する第1および第2分岐導波路から平面導波路に入射されて伝搬する分岐光を第1および第2分岐光とし、
(2)平面導波路の表面に平行な平面内でガウス分布を有する分岐光の光強度のピーク値の半値に対応する平面上の2点をそれぞれ第1および第2点とし、
(3)分岐光の伝搬方向に沿う第1および第2点を、それぞれ連続的に結んだ直線を、それぞれ第1および第2半値線とし、
(4)分岐光の光強度のピーク値に対応する平面上の点をピーク点とし、および
(5)分岐光の伝搬方向に沿うピーク点を連続的に結んだ直線をピーク直線とするとき、
第1分岐光のピーク直線と、第2分岐光のピーク直線とが、平面上で交差し、第1分岐光の第1半値線と第2分岐光の第2半値線とが、平面上において、ピーク直線の交差点よりも一端面から遠い位置で交差し、および、第1分岐光の第1半値線と第2分岐光の第2半値線との交差点から一端面に下した垂線の長さは、複数の分岐導波路から、順次に隣接
する第1および第2分岐導波路の対として選ばれるいずれの分岐導波路対に対しても同一である。
(1) The branched light that is incident on the planar waveguide from the first and second branched waveguides adjacent to each other and propagates is defined as the first and second branched lights,
(2) The two points on the plane corresponding to the half value of the peak value of the light intensity of the branched light having a Gaussian distribution in the plane parallel to the surface of the planar waveguide are defined as the first and second points, respectively.
(3) The straight lines that continuously connect the first and second points along the propagation direction of the branched light are respectively defined as first and second half-value lines,
(4) When a point on the plane corresponding to the peak value of the light intensity of the branched light is a peak point, and (5) When a straight line continuously connecting the peak points along the propagation direction of the branched light is a peak straight line,
The peak straight line of the first branched light and the peak straight line of the second branched light intersect on the plane, and the first half-value line of the first branched light and the second half-value line of the second branched light are on the plane. The length of the perpendicular line intersecting at a position farther from the one end face than the intersection of the peak straight lines and extending from the intersection of the first half-value line of the first branched light and the second half-value line of the second branched light to the one end face Is the same for any branching waveguide pair selected as a pair of first and second branching waveguides that are sequentially adjacent from a plurality of branching waveguides.

参考例の光素子によれば、第1分岐光の第1半値線と第2分岐光の第2半値線との交差点において、第1および第2分岐光は、光強度分布のピーク点同士が離間し、かつ、それぞれの光強度分布のピーク値の半値となる点同士が重なり合う。これにより、第1および第2分岐光の和の強度分布は、両者のピーク間でほぼ一定強度となる領域(プラトー領域)を有することになる。また、第1分岐光の第1半値線と第2分岐光の第2半値線との交差点から、平面導波路の一端面に下した垂線の長さ(距離)を、順次に隣接する、すなわち、任意の隣り合った第1および第2分岐導波路からなる導波路分岐対の全てについて同一としている。この結果、上述の全ての交差点を含む平面内では、ピーク強度の半値となる点同士が互いに重ねあわされるので、全ての分岐光の強度分布の和は、幅広い一定強度領域(プラトー領域)を有するものになる。 According to the optical element of the reference example , at the intersection of the first half-value line of the first branched light and the second half-value line of the second branched light, the first and second branched lights have peak points in the light intensity distribution. Points that are spaced apart and have half the peak value of each light intensity distribution overlap. Thereby, the intensity distribution of the sum of the first and second branched lights has a region (plateau region) where the intensity is substantially constant between the peaks of both. Further, the lengths (distances) of the perpendicular lines extending from the intersection of the first half-value line of the first branched light and the second half-value line of the second branched light to the one end face of the planar waveguide are sequentially adjacent, that is, The same is true for all of the waveguide branch pairs composed of any adjacent first and second branch waveguides. As a result, in the plane including all the intersections described above, the points having half the peak intensity are overlapped with each other, so that the sum of the intensity distributions of all the branched lights has a wide constant intensity region (plateau region). Become a thing.

参考例の光素子は、複数の入射側の分岐導波路から平面導波路内に入射した全ての分岐光のピーク直線が、平面上の一点で交差する向きで、入射側の分岐導波路のそれぞれが一端面に接続されている。 In the optical element of the reference example , the peak straight lines of all the branched lights incident into the planar waveguide from the plurality of incident-side branch waveguides intersect each other at one point on the plane, and each of the incident-side branch waveguides Is connected to one end face.

参考例の光素子によれば、全ての分岐光のピーク直線(光軸)が、平面導波路内の一点で交差するように、分岐導波路を配置している。これにより、平面導波路中における分岐光全体としての拡がり角を大きくすることができる。 According to the optical element of the reference example , the branched waveguides are arranged so that the peak straight lines (optical axes) of all the branched lights intersect at one point in the planar waveguide. Thereby, the divergence angle as the whole branched light in a planar waveguide can be enlarged.

参考例の光分岐素子は、上述の光素子を備えており、平面導波路は、一端面と平行な他端面を備え、この他端面と一端面との距離は、第1分岐光の第1半値線と第2分岐光の第2半値線との交差点から一端面に下した垂線の長さと等しい長さとされており、一端面に接続されている複数の入射側の分岐導波路から伝搬して他端面に到達する全ての分岐光の到達範囲内の他端面の領域に、複数の出射側の分岐導波路を接続して備えている。 The optical branching element of the reference example includes the above-described optical element, and the planar waveguide has the other end face parallel to the one end face, and the distance between the other end face and the one end face is the first branch light of the first branch light. The length is equal to the length of the perpendicular line extending from the intersection of the half-value line and the second half-value line of the second branched light to one end surface, and propagates from a plurality of incident-side branch waveguides connected to the one end surface. A plurality of exit-side branching waveguides are connected to the region of the other end face within the reach of all the branched lights reaching the other end face.

参考例の光分岐素子によれば、複数の出射側導波路が設けられた他端面が、第1分岐光の第1半値線と第2分岐光の第2半値線との交差点から一端面に下した垂線の長さと等しい長さだけ、一端面から離間して設けられている。これにより他端面は、全ての交差点を含むこととなる。よって、他端面における全ての分岐光の和の強度分布は、全ての分岐光の到達範囲内で、一定強度のプラトー領域を有することとなる。このプラトー領域の範囲内に出射側導波路を設けることにより、出射側の分岐導波路のそれぞれに入射する光の強度をほぼ等しくすることができる。 According to the optical branching device of the reference example , the other end surface provided with the plurality of emission-side waveguides is located on one end surface from the intersection of the first half-value line of the first branch light and the second half-value line of the second branch light. It is provided apart from the one end face by a length equal to the length of the dropped perpendicular. As a result, the other end surface includes all the intersections. Therefore, the intensity distribution of the sum of all the branched lights on the other end surface has a plateau region with a constant intensity within the reach of all the branched lights. By providing the exit side waveguide within the range of the plateau region, the intensity of light incident on each of the exit side branch waveguides can be made substantially equal.

請求項に記載の光分岐素子は、入射側導波路と複数の分岐導波路との間に、分岐部をさらに備えている。この分岐部は、段数がn(nは1以上の整数)の階層構造をなし、第m階層(mは1≦m≦nの整数)には、1本の入力光を2本の出力光へと分岐させる、2m−1個の導波路分岐点が設けられている。 The optical branching element according to a fourth aspect further includes a branching portion between the incident side waveguide and the plurality of branching waveguides. This branching unit has a hierarchical structure with n stages (n is an integer equal to or greater than 1), and in the mth hierarchy (m is an integer satisfying 1 ≦ m ≦ n), one input light is converted into two output lights. There are 2 m-1 waveguide branch points that branch into

m=1である第1階層に属する導波路分岐点は、入射側導波路を伝搬する光を入力光とする。 The waveguide branch point belonging to the first layer where m = 1 uses light propagating through the incident side waveguide as input light.

また、2≦m≦n−1である第m階層に属する導波路分岐点は、第m−1階層に属する1個の導波路分岐点から入力される光を入力光とし、かつ、第m+1階層に属する2個の導波路分岐点のそれぞれに出力光を出力する。   In addition, the waveguide branch point belonging to the m-th layer satisfying 2 ≦ m ≦ n−1 uses the light input from one waveguide branch point belonging to the m−1-th layer as input light, and the m + 1-th layer. Output light is output to each of the two waveguide branch points belonging to the hierarchy.

さらに、m=nである第n階層に属する、総数2n−1個の導波路分岐点には総数2
本の分岐導波路が接続されており、分岐導波路に、分岐光としての出力光が出力される。
Further, the total number of 2 n−1 waveguide branch points belonging to the nth layer where m = n is 2 n
The branching waveguides are connected, and output light as branching light is output to the branching waveguides.

請求項に記載の光分岐素子によれば、分岐部には、1本の入力光を2方向に分岐させて、2本の出力光を出力する導波路分岐点が、n階層に渡って階層化されて設けられている。第m階層(2≦m≦n−1)に属する導波路分岐点は、第m−1階層に属する1個の導波路分岐点から入力される入力光を、2方向に分岐して、第m+1階層に属する2個の導波路分岐点のそれぞれに、出力光として出力する。よって、最終階層である第n階層に属する2n−1個の導波路分岐点のそれぞれに、2本ずつ分岐導波路が接続されることとなる。この結果、合計2本の分岐導波路が、第n階層に属する導波路分岐点に接続されることとなる。つまり、この分岐部により、入射側導波路を伝搬する1本の光を、2本の強度の等しい分岐光へと分岐させることができる。 According to the optical branching element of claim 4 , the branching portion has a waveguide branching point for branching one input light in two directions and outputting two output lights over n layers. It is provided in a hierarchy. The waveguide branching point belonging to the mth layer (2 ≦ m ≦ n−1) branches the input light input from one waveguide branching point belonging to the m−1th layer in two directions. The output light is output to each of the two waveguide branch points belonging to the (m + 1) th layer. Therefore, two branching waveguides are connected to each of 2 n−1 waveguide branching points belonging to the nth layer which is the last layer. As a result, a total of 2 n branch waveguides are connected to the waveguide branch points belonging to the nth layer. That is, with this branching section, one light propagating through the incident-side waveguide can be branched into 2n branched lights having the same intensity.

請求項に記載の光分岐素子は、任意の導波路分岐点に接続された入力光が伝搬するインプット導波路と、出力光が伝搬する2本のアウトプット導波路とによりY分岐導波路が構成されており、出力光が伝搬する2本のアウトプット導波路同士のなす角が4°以内である。 In the optical branching device according to claim 5 , the Y branching waveguide is composed of an input waveguide propagating input light connected to an arbitrary waveguide branching point and two output waveguides propagating output light. The angle formed by the two output waveguides through which the output light propagates is within 4 °.

請求項に記載の光分岐素子によれば、導波路分岐点を、Y分岐導波路の分岐点として構成した。また、このY分岐導波路において、2本の出力光が伝搬するアウトプット導波路同士の角度を4°以内とした。これにより、入力光は、導波路分岐点において、強度のロスなく、2本の出力光へと分岐される。 According to the optical branching element of the fifth aspect , the waveguide branch point is configured as the branch point of the Y branch waveguide. In this Y branching waveguide, the angle between the output waveguides through which the two output lights propagate is set to be within 4 °. As a result, the input light is branched into two output lights at the waveguide branch point without loss of intensity.

請求項に記載の光分岐素子は、入射側の分岐導波路が、曲線状に形成されている。 In the optical branching element according to the sixth aspect , the incident-side branching waveguide is formed in a curved shape.

請求項に記載の光分岐素子によれば、分岐部と、平面導波路との間における分岐導波路を曲線状とすることにより、分岐導波路の数が多い場合であっても、入射側導波路から出射口までの光路長を等しくすることできる。 According to the optical branching element of the sixth aspect , even if the number of branching waveguides is large, the branching waveguide between the branching part and the planar waveguide is curved, so that the incident side The optical path lengths from the waveguide to the exit can be made equal.

請求項7に記載の光波長合分波器は、1以上の入力用導波路と、入力用導波路に接続される扇形の第1平面導波路と、第1平面導波路に接続され、光路長を所定の長さずつ変化させた複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路回折格子と、アレイ導波路回折格子のチャネル導波路に接続される第2平面導波路と、第2平面導波路に接続される複数の出力用導波路とを備えている。そして、この光波長合分波器の個々のチャネル導波路と第2平面導波路と複数の出力用導波路からなる素子部分の各々が、上述した光分岐素子であり、個々のチャネル導波路が、各光分岐素子が有する入射側導波路に対応し、第2平面導波路及び複数の出力用導波路が、各光分岐素子が有する平面導波路及び複数の出射側の分岐導波路の何れにも共通して対応するThe optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to claim 7 is connected to the one or more input waveguides, the fan-shaped first planar waveguide connected to the input waveguide, and the first planar waveguide, An arrayed waveguide grating composed of a plurality of channel waveguides whose length is changed by a predetermined length, a second planar waveguide connected to the channel waveguide of the arrayed waveguide grating, and a second planar waveguide And a plurality of output waveguides to be connected. Then, each of the individual channel waveguide and the element portion formed of the second planar waveguide and a plurality of output waveguides of the optical wavelength demultiplexer is an optical branching element described above, the individual channel waveguides The second planar waveguide and the plurality of output waveguides correspond to the incident-side waveguide of each optical branching element, and the planar waveguide and the plurality of outgoing-side branching waveguides of each optical branching element Also correspond in common .

請求項に記載の光波長合分波器によれば、チャネル導波路と第2平面導波路とからなる素子部分に、上述の光分岐素子を用いている。その結果、アレイ導波路回折格子で波長分離され、それぞれのチャネル導波路から、第2平面導波路へと出射される光の強度分布は、ほぼ一定強度となる領域(プラトー領域)を有することになる。よって、複数の出力用導波路へと入射する光の強度をほぼ等しくすることができる。 According to the optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to the seventh aspect , the above-described optical branching element is used for the element portion composed of the channel waveguide and the second planar waveguide. As a result, the wavelength distribution is separated by the arrayed waveguide grating, and the intensity distribution of the light emitted from each channel waveguide to the second planar waveguide has a region (plateau region) where the intensity is substantially constant. Become. Therefore, the intensity of light incident on the plurality of output waveguides can be made substantially equal.

請求項1および2に記載の光素子によれば、平面導波路に出射される光の強度のバラツキを抑えることができる。すなわち、平面導波路に出射される分岐光の和の強度分布は、強度のバラツキのない一定強度領域(プラトー領域)を有することとなる。 According to the optical elements of the first and second aspects, variation in the intensity of the light emitted to the planar waveguide can be suppressed. That is, the intensity distribution of the sum of the branched lights emitted to the planar waveguide has a constant intensity region (plateau region) without intensity variation.

請求項3に記載の光分岐素子によれば、平面導波路の他端面に設けられた複数の出射側の分岐導波路で取り出される光の強度を等しくすることができる。また、入射側導波路を伝搬する光を複数の分岐光に分岐させて、分岐光の光軸同士が交差するように、平面導波路に出射させているので、分岐光全体としての拡がり角を大きくすることができる。その結果、一端面と他端面との距離を短くする、つまり、平面導波路を小型化できる。 According to the optical branching element of the third aspect, it is possible to equalize the intensity of the light extracted by the plurality of exit side branching waveguides provided on the other end face of the planar waveguide. In addition, since the light propagating through the incident side waveguide is branched into a plurality of branched lights and emitted to the planar waveguide so that the optical axes of the branched lights cross each other, the spread angle of the entire branched light is increased. Can be bigger. As a result, the distance between the one end surface and the other end surface can be shortened, that is, the planar waveguide can be miniaturized.

請求項4〜6に記載の光分岐素子によれば、分岐部として、1の入力光を2の出力光へと分岐させる導波路分岐点を階層化した構成を採用しているので、構造が簡単な光分岐素子を得ることができる。 According to the optical branching element according to any one of claims 4 to 6 , since the structure in which the waveguide branching point for branching the 1 input light to the 2 output light is hierarchized as the branching part is adopted, the structure is A simple optical branching element can be obtained.

請求項に記載の光波長合分波器によれば、複数の出力用導波路で受ける光の強度をほぼ等しくすることができる。 According to the optical wavelength multiplexer / demultiplexer of the seventh aspect , the intensity of light received by the plurality of output waveguides can be made substantially equal.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態および参考例につき説明する。尚、各図は、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例および参考例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例に過ぎない。従って、この発明は、以下の実施の形態および参考例に何ら限定されない。 Hereinafter, embodiments and reference examples of the present invention will be described with reference to the drawings. Each drawing is merely a schematic representation of the shape, size, and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. In the following, preferred configuration examples and reference examples of the present invention will be described. However, the material and numerical conditions of each component are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments and reference examples .

参考例1
図1〜図11を参照して、参考例1の光素子の構成例につき説明する。図1は、参考例1の光素子の全体構成を示す一部切り欠き平面図である。図2は、図1において、分岐部を拡大した、要部拡大平面図である。図3は、図1において、出射部付近を拡大した要部拡大平面図である。図4は、図1において、出射部付近を拡大した要部拡大平面図である。図5は、1本の分岐光の性質の説明に供する模式図である。図6は、隣り合う分岐導波路を、分岐光とともに示す模式図である。図7は、2つの分岐光の強度分布の和を示す模式図である。図8は、2つの分岐光の強度分布の和を示す模式図である。図9は、分岐導波路の配置の説明に供する模式図である。図10は、全ての分岐光の強度分布の和を示す模式図である。図11は、参考例1の光素子の変形例を示す模式図である。
( Reference Example 1 )
A configuration example of the optical element of Reference Example 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a partially cutaway plan view showing the overall configuration of the optical element of Reference Example 1. FIG. FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part in which the branching part is enlarged in FIG. FIG. 3 is an enlarged plan view of a main part in which the vicinity of the emitting part is enlarged in FIG. FIG. 4 is an enlarged plan view of a main part in which the vicinity of the emitting part is enlarged in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the nature of one branched light. FIG. 6 is a schematic diagram showing adjacent branching waveguides together with branching light. FIG. 7 is a schematic diagram showing the sum of intensity distributions of two branched lights. FIG. 8 is a schematic diagram showing the sum of intensity distributions of two branched lights. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the arrangement of the branching waveguides. FIG. 10 is a schematic diagram showing the sum of the intensity distributions of all branched lights. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a modification of the optical element of Reference Example 1 .

参考例1の構成例の説明>
図1を参照すると、光素子10は、基板12に設けられており、入射側導波路14と、光分岐出射部16と、平面導波路18とを備えている。
<Description of Configuration Example of Reference Example 1 >
Referring to FIG. 1, the optical element 10 is provided on a substrate 12 and includes an incident side waveguide 14, an optical branching and emitting portion 16, and a planar waveguide 18.

ここで、入射側導波路14、光分岐出射部16および平面導波路18は、入射側導波路14を伝搬する光の伝搬方向に沿って、この順序で基板12に配置されている。 Here, the incident-side waveguide 14, the optical branching and emitting portion 16, and the planar waveguide 18 are arranged on the substrate 12 in this order along the propagation direction of light propagating through the incident-side waveguide 14.

基板12は、所定の厚みを有する直角四辺形、すなわち正方形または長方形の板状体である。基板12は、石英基板とする。   The substrate 12 is a right-sided quadrilateral having a predetermined thickness, that is, a square or rectangular plate. The substrate 12 is a quartz substrate.

入射側導波路14は、チャネル導波路である。このチャネル導波路14は、Geなどを基板12にドープすることによって周辺領域よりも屈折率が高められた石英領域である。入射側導波路14の端面14aは、基板12の端面12aに段差なく接続されている。基板12の外部に設けられた導波路(図示せず)を伝搬してくる光は、この端面14aから入射側導波路14へと導入される。 The incident side waveguide 14 is a channel waveguide. The channel waveguide 14 is a quartz region whose refractive index is higher than that of the peripheral region by doping Ge or the like into the substrate 12. The end surface 14 a of the incident side waveguide 14 is connected to the end surface 12 a of the substrate 12 without a step. Light propagating through a waveguide (not shown) provided outside the substrate 12 is introduced into the incident-side waveguide 14 from the end face 14a.

光分岐出射部16は、分岐部20と出射部22とを備える。   The light branching and emitting unit 16 includes a branching unit 20 and an emitting unit 22.

分岐部20は、入射側導波路14と出射部22との間に介在し、入射側導波路14を伝搬してくる光を互いに等しい強度の2(nは1以上の整数)本の分岐光B,B,・・・,Bへと分岐させる機能を有する。分岐部20の構成の詳細については後述する。 The branching unit 20 is interposed between the incident-side waveguide 14 and the emitting unit 22, and 2 n (n is an integer of 1 or more) branches of light propagating through the incident-side waveguide 14 having the same intensity. It has a function of branching to light B 1 , B 2 ,..., B N. Details of the configuration of the branching unit 20 will be described later.

なお、添字として用いる場合には、数値2を単にNと表記する。また、個々の分岐光B,B,・・・,Bを区別する必要がない場合には、これらを総称して「分岐光B」とも表記する。また、図1および図2以降の各図において、平面導波路18における回折による光の拡がりを考慮する必要がない場合には、分岐光Bは、伝搬方向(光軸:Ax,Ax,・・・,Ax)のみを図示する。 When used as a subscript, the numerical value 2 n is simply expressed as N. In addition, when it is not necessary to distinguish the individual branched lights B 1 , B 2 ,..., B N , they are collectively referred to as “branched light B”. In FIGS. 1 and 2 and subsequent figures, when it is not necessary to consider the spread of light due to diffraction in the planar waveguide 18, the branched light B is transmitted in the propagation direction (optical axes: Ax 1 , Ax 2 , ..., Ax N ) only.

出射部22は、分岐部20で分岐された2本の分岐光Bを伝搬させるとともに、隣り合った分岐光Bg−1とB(gは、2≦g≦2の整数)とを、これら分岐光Bg−1,Bが、平面導波路18中の一点Oで交差するように、伝搬方向を定めて平面導波路18へと出射させる機能を有する。出射部22は、2本の分岐導波路23,23,・・・,23を備えており、それぞれの一端は、分岐光Bを平面導波路18へと出射するための出射口26,26,・・・,26となっている。ここで、分岐導波路23,23,・・・,23は、添字の順序(1,2,・・・,N(=2))にしたがって、順に配置されているものとする。出射部22の構成の詳細については後述する。 The emission unit 22 propagates 2 n pieces of branched light B branched by the branch unit 20, and adjacent branched lights B g−1 and B g (g is an integer of 2 ≦ g ≦ 2 n ) and Has a function of determining the propagation direction so that the branched light beams B g-1 and B g intersect at one point O in the planar waveguide 18 and emitting them to the planar waveguide 18. The emission part 22 includes 2 n branch waveguides 23 1 , 23 2 ,..., 23 N , and one end of each of the exit parts 22 is an exit port for emitting the branched light B to the planar waveguide 18. 26 1 , 26 2 ,..., 26 N. Here, the branching waveguides 23 1 , 23 2 ,..., 23 N are arranged in order according to the order of subscripts (1, 2,..., N (= 2 n )). . Details of the configuration of the emission unit 22 will be described later.

ここで、個々の分岐導波路23,23,・・・,23を区別する必要がない場合には、これらを総称して「分岐導波路23」とも表記する。同様に、個々の出射口26,26,・・・,26を区別する必要がない場合には、これらを総称して「出射口26」とも表記する。 Here, when it is not necessary to distinguish the individual branch waveguides 23 1 , 23 2 ,..., 23 N , they are collectively referred to as “branch waveguides 23”. Similarly, when it is not necessary to distinguish the individual exit ports 26 1 , 26 2 ,..., 26 N , these are collectively referred to as “exit ports 26”.

ここで、入射側導波路14から出射口26までの光路長は、分岐光B,B,・・・,Bが、どの分岐導波路23,23,・・・または23を伝搬するかによらず、等しい長さとされている。 Here, the optical path length from the incident side waveguide 14 to the exit port 26 is branched light B 1, B 2, ..., B N is which branch waveguides 23 1, 23 2, ... or 23 N Regardless of whether or not they are propagated, they are of equal length.

平面導波路18は、2次元導波路であり、平面視でほぼ矩形状の第1領域18aと、この第1領域18aから出射部22方向に凸型に突出した凸部18bとを備えている。この凸部18bの出射部22側の一端面18cに、出射口26が設けられている。   The planar waveguide 18 is a two-dimensional waveguide, and includes a first region 18a that is substantially rectangular in plan view, and a convex portion 18b that protrudes in a convex shape from the first region 18a toward the emitting portion 22. . An exit port 26 is provided on one end surface 18c of the projecting portion 18b on the exit portion 22 side.

<分岐部の構成例の説明>
次に、図2および図3を参照して分岐部20の構成の詳細について説明する。
<Description of configuration example of branching section>
Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the detail of the structure of the branch part 20 is demonstrated.

図2に示すように、分岐部20は、総数2−1個の導波路分岐点24を含んでいる。個々の導波路分岐点24は、1本の入力光IN(図3中矢印)を2本の出力光OUT(図3中矢印)へと分岐させる機能を有する。 As shown in FIG. 2, the branching unit 20 includes a total of 2 n −1 waveguide branching points 24. Each waveguide branch point 24 has a function of branching one input light IN (arrow in FIG. 3) into two output lights OUT (arrow in FIG. 3).

図3に、分岐部20に含まれる1個の導波路分岐点24付近の構造を拡大した平面図を示す。導波路分岐点24は、入力光INが伝搬する1本のインプット導波路24in、および出力光OUTが伝搬する2本のアウトプット導波路24out,24outからなるY分岐導波路28の分岐点として構成されている。 FIG. 3 shows an enlarged plan view of the structure near one waveguide branching point 24 included in the branching section 20. The waveguide branch point 24 is a branch of the Y branch waveguide 28 composed of one input waveguide 24 in that the input light IN propagates and two output waveguides 24 out and 24 out that the output light OUT propagates. Configured as a point.

2本のアウトプット導波路24out,24outは、互いに等しい長さを有しており、インプット導波路24inの中心線Cを外挿した直線を挟んで互いに対称に配置されている。また、アウトプット導波路24outと24outとのなす角ηは、3°程度とされている。 The two output waveguides 24 out and 24 out have the same length, and are arranged symmetrically with respect to a straight line obtained by extrapolating the center line C of the input waveguide 24 in . The angle η formed by the output waveguides 24 out and 24 out is about 3 °.

インプット導波路24inを伝搬する入力光INは、導波路分岐点24において分岐され、2本のアウトプット導波路24out,24outに等しい強度の出力光OUTとして出力される。 The input light IN propagating through the input waveguide 24 in is branched at the waveguide branching point 24 and output as output light OUT having an intensity equal to the two output waveguides 24 out and 24 out .

図2に示すように、総数2−1個の導波路分岐点24は、n個の階層L,L,・
・・,Lからなる階層構造をなして配置されている。ここで、第m階層L(mは、1≦m≦nの整数)に属する導波路分岐点を、導波路分岐点24と表記する。第m階層Lには、2m−1個の導波路分岐点24が含まれている。
As shown in FIG. 2, the total number of 2 n -1 waveguide branch points 24 includes n layers L 1 , L 2 ,.
... they are arranged in a hierarchical structure consisting of L n. Here, a waveguide branch point belonging to the m-th layer L m (m is an integer of 1 ≦ m ≦ n) is denoted as a waveguide branch point 24 m . The m-th layer L m includes 2 m−1 waveguide branch points 24 m .

以下、分岐部20の構造につき、1:mが1の場合、2:mが2〜n−1の場合、3:mがnの場合、に分けて説明を行う。   Hereinafter, the structure of the branch part 20 will be described separately in the case where 1: m is 1, 2: m is 2 to n-1, and 3: m is n.

(1:mが1の場合)
第1階層Lに属する1個の導波路分岐点24においては、入射側導波路14が、インプット導波路24inとなっている。そして、2本のアウトプット導波路24out,24outは、それぞれ第2階層Lに属する2個の導波路分岐点24,24と接続されている。つまり、導波路分岐点24は、入射側導波路14を伝搬する光を入力光INとし、この入力光INを互いに等しい強度の2本の出力光OUTに分岐して導波路分岐点24,24へと出力する。
(1: When m is 1)
In one waveguide branch point 24 1 belonging to the first layer L 1 , the incident-side waveguide 14 is an input waveguide 24 in . The two output waveguides 24 out and 24 out are connected to two waveguide branch points 24 2 and 24 2 belonging to the second layer L 2 , respectively. That is, the waveguide branch point 24 1 uses the light propagating through the incident-side waveguide 14 as the input light IN, branches the input light IN into two output lights OUT having the same intensity, and the waveguide branch point 24 2. , 24 2 .

(2:mが2〜n−1の場合)
2≦m≦n−1の範囲内において、第m階層Lに属する任意の導波路分岐点24は、第m−1階層Lm−1に属する1個の導波路分岐点24m−1から入力される光を入力光INとし、この入力光INを、互いに等しい強度の2つの出力光OUTに分岐して第m+1階層Lm+1に属する2個の導波路分岐点24m+1,24m+1へと出力する。
(2: When m is 2 to n-1)
Within a range of 2 ≦ m ≦ n−1, an arbitrary waveguide branch point 24 m belonging to the mth layer L m is one waveguide branch point 24 m− belonging to the m− 1th layer L m−1. the light input from 1 as the input light iN, the input light iN, (m + 1) -th hierarchy L m + 2 pieces of waveguide branch point 24 belonging to 1 m + 1 branches into two output light OUT of mutually equal intensity, 24 m + 1 To output.

なお、アウトプット導波路24outおよびインプット導波路24inの区別は、相対的(便宜的)なものであり、どの階層に注目するかにより、変化する。すなわち、第m−1階層Lm−1に属する1個の導波路分岐点24m−1と、第m階層Lの導波路分岐点24とを接続する導波路を例に取り考える。当該導波路は、導波路分岐点24m−1から見た場合、アウトプット導波路24outである。しかし、導波路分岐点24から見た場合には、インプット導波路24inとなる。 Note that the distinction between the output waveguide 24 out and the input waveguide 24 in is relative (convenient) and changes depending on which layer is focused. In other words, consider taking one and the waveguide branching point 24 m-1 belonging to the m-1 hierarchy L m-1, a waveguide for connecting the waveguide branch point 24 m of the m hierarchy L m as an example. The waveguide is the output waveguide 24 out when viewed from the waveguide branch point 24 m−1 . However, when viewed from the waveguide branch point 24 m , the input waveguide 24 in is obtained.

(3:mがnの場合)
最終の階層である第n階層Lには、総数2n−1個の導波路分岐点24が設けられている。そして、これらの導波路分岐点24のそれぞれに、2本ずつのアウトプット導波路24outが接続されている。第n階層Lにおいては、このアウトプット導波路24outが分岐導波路23を兼ねている。この結果、第n階層Lに属する総数2n−1個の導波路分岐点24には、総数2本の分岐導波路23,23,・・・,23が接続される。
(3: When m is n)
The n-th layer L n that is the final layer is provided with a total of 2 n−1 waveguide branch points 24 n . Then, two output waveguides 24 out are connected to each of the waveguide branch points 24 n . In the n-th layer L n , the output waveguide 24 out also serves as the branching waveguide 23. As a result, a total of 2 n branch waveguides 23 1 , 23 2 ,..., 23 N are connected to a total of 2 n−1 waveguide branch points 24 n belonging to the nth layer L n. .

このように、分岐部20は、互いに合同な形状の2−1個のY分岐導波路28(図3参照)がn段にわたって互いに接続された構造を有しているので、入射側導波路14から第n階層Lに属する導波路分岐点24までの光路長は、分岐光B,B,・・・,Bがたどる経路によらず等しい長さとされている。 Thus, the branch unit 20, since they have mutually connected structures 2 n -1 one Y-branch waveguide 28 (see FIG. 3) over n stages congruent shapes, incident-side waveguide The optical path length from 14 to the waveguide branch point 24 n belonging to the n-th layer L n is equal regardless of the path taken by the branched lights B 1 , B 2 ,..., B N.

<出射部の構成例の説明>
次に、図4を参照して出射部22の構成の詳細について説明する。
<Description of configuration example of emission unit>
Next, with reference to FIG. 4, the detail of the structure of the emission part 22 is demonstrated.

図4に示すように、出射部22は、伝搬領域30と出射角度調整領域32の2領域に区画される。   As shown in FIG. 4, the emission unit 22 is divided into two areas, a propagation area 30 and an emission angle adjustment area 32.

伝搬領域30では、分岐導波路23は、分岐部20、より詳細には、前述した第n階層Lに属する導波路分岐点24(図2参照)に接続されている。そして、伝搬領域30内において、分岐導波路23は、伝搬する分岐光Bの強度のロスを避けるために、曲率が
滑らかに変化する、ほぼS字型の曲線状をなして延在している。
In propagation region 30, the branching waveguide 23, the branch portion 20, and more particularly, is connected to the n-hierarchy L n belonging waveguide branch point 24 n as described above (see FIG. 2). In the propagation region 30, the branching waveguide 23 extends in a substantially S-shaped curve with a smoothly changing curvature in order to avoid a loss of the intensity of the propagating branched light B. .

ここで、分岐導波路23,23,・・・,23の導波路分岐点24から、出射口26,26,・・・,26までの光路長は分岐導波路23,23,・・・,23によらず、等しい長さとされている。 Here, the branch waveguide 23 1, 23 2, ..., 23 from the waveguide branch point 24 n of N, exit port 26 1, 26 2,..., The optical path length to 26 N branch waveguide 23 1 , 23 2 ,..., 23 N are equal in length regardless of N.

上述のように、伝搬領域30における光路長は、分岐光Bによらず等しいことから、結果として、入射側導波路14から出射口26までの光路長は分岐光Bによらず等しい長さとなる。   As described above, since the optical path length in the propagation region 30 is the same regardless of the branched light B, as a result, the optical path length from the incident-side waveguide 14 to the exit 26 is equal regardless of the branched light B. .

出射角度調整領域32では、分岐導波路23,23,・・・,23は、直線状に形成されている。そして、分岐導波路23,23,・・・,23の端部は、出射口26,26,・・・,26となっており、それぞれ平面導波路18の一端面18cに接続されている。 In the emission angle adjustment region 32, the branch waveguides 23 1 , 23 2 ,..., 23 N are formed in a straight line. The branching waveguide 23 1, 23 2, ..., the ends of the 23 N are emission port 26 1, 26 2, ..., has a 26 N, one end surface 18c of each planar waveguide 18 It is connected to the.

<分岐導波路の配置例の説明>
以下、図5〜図9を参照して、出射角度調整領域32における分岐導波路23,23,・・・,23の配置につき、それぞれから出射される分岐光B,B,・・・,Bの性質とともに詳細に説明する。
<Description of example of arrangement of branching waveguide>
Referring to FIGS. 5 to 9, the emission angle adjusting branching waveguide 23 1, 23 2 in the region 32, ..., every arrangement of 23 N, the branched light B 1 emitted from the respective, B 2, .., BN and the properties of N will be described in detail.

まず、図5を参照して、1本の任意の分岐光Bの性質につき説明する。図5は、分岐光Bとその強度分布を重ねて示した図である。 First, referring to FIG. 5, it will be described any properties of the branched light B m of one. FIG. 5 is a diagram in which the branched light Bm and its intensity distribution are overlapped.

出射口26から出射された分岐光Bは、ガウスビームとなり、回折により、拡がりながら、光軸Axに沿って平面導波路18を伝搬していく。ここで、光軸Axとは、以下に説明する強度分布のピーク値(光強度=Imax)を、分岐光Bの伝搬方向に沿って連続的に結んだ直線を示す。 The branched light B m emitted from the emission port 26 m becomes a Gaussian beam, and propagates along the optical waveguide Ax m along the optical axis Ax m while spreading due to diffraction. Here, the optical axis Ax m indicates a straight line obtained by continuously connecting the peak values (light intensity = I max ) of the intensity distribution described below along the propagation direction of the branched light B m .

図5に示すように、分岐光Bは、光軸Axに直交する任意の面Sおよび面S内における強度分布がガウス分布となる。この強度分布において、ピーク強度Imaxの半値(1/2×Imax)となる点HとHとを、分岐光Bの伝搬方向に沿って結んで得られた直線、および点HとHとを結んで得られた直線をそれぞれ半値線HBmL,HBmRとする。 As shown in FIG. 5, the branched light B m has a Gaussian distribution of intensity distribution in any plane S 1 and plane S 2 orthogonal to the optical axis Ax m . In this intensity distribution, a straight line obtained by connecting the points H 1 and H 2 that are half the peak intensity I max (1/2 × I max ) along the propagation direction of the branched light B m , and the point H The straight lines obtained by connecting 3 and H 4 are respectively referred to as half-value lines HB mL and HB mR .

また、半値線HBmR,HBmLのいずれかと、光軸Axとのなす角度を、分岐光Bの拡がり角θ/2とする。 In addition, an angle formed by one of the half-value lines HB mR and HB mL and the optical axis Ax m is defined as a spread angle θ / 2 of the branched light B m .

拡がり角θ/2は、分岐光Bの波長をλとし、かつ、出射口26から平面導波路18へと出射された直後の分岐光Bの光軸Axに直交する面S内における強度分布の半値幅を2Dとしたときに、λ/Dであることが知られている。 The divergence angle θ / 2 is a plane S 0 perpendicular to the optical axis Ax m of the branched light B m immediately after being emitted from the emission port 26 m to the planar waveguide 18 with the wavelength of the branched light B m as λ. It is known that λ / D 0 when the half-value width of the intensity distribution is 2D 0 .

次に、図6を参照して、2本の分岐導波路23の中から、隣り合って並ぶ2本の分岐導波路23g−1,23を任意に選択し、これらの分岐導波路23g−1,23から出射される分岐光Bg−1とBとが重なり合うことで生じる現象につき説明する。 Next, referring to FIG. 6, two branching waveguides 23 g−1 and 23 g arranged adjacent to each other are arbitrarily selected from 2 n branching waveguides 23, and these branching waveguides are selected. A phenomenon that occurs when the branched lights B g-1 and B g emitted from 23 g-1 and 23 g overlap each other will be described.

分岐導波路23g−1,23は、出射口26g−1,26が設けられた一端面18cに、離間して配置されている。分岐導波路23g−1,23は、隣接導波路対Pの構成要素となっている。 The branching waveguides 23 g-1 and 23 g are spaced apart from one end face 18c provided with the exit ports 26 g-1 and 26 g . The branching waveguides 23 g-1 and 23 g are constituent elements of the adjacent waveguide pair P.

隣接導波路対Pにおいて、分岐導波路23g−1を、第1分岐導波路23g−1と称し
、分岐導波路23を、第2分岐導波路23と称する。また、第1分岐導波路23g−1から出射する分岐光Bg−1を第1分岐光Bg−1と称し、第2分岐導波路23から出射する分岐光Bを第2分岐光Bと称する。
In the adjacent pair of waveguides P, and the branching waveguide 23 g-1, the first referred to as branching waveguide 23 g-1, the branching waveguide 23 g, referred to as a second branch waveguide 23 g. Further, the branched light B g-1 emitted from the first branch waveguide 23 g-1 referred to as a first branched light B g-1, the branched light B g emitted from the second branch waveguide 23 g second branch It referred to as the light B g.

第1および第2分岐導波路23g−1,23は、光軸Axg−1と光軸Axとが平面導波路18内の一点Oで交差するように配置されている。ここで、第1分岐光Bg−1の伝搬方向(光軸Axg−1)と、第2分岐光Bの伝搬方向(光軸Ax)をベクトル的に合成した方向を合成光軸AAとする。なお、本例では、分岐導波路23g−1,23が合成光軸AAに対して対称に配置されている場合を示す。 The first and second branching waveguides 23 g-1 and 23 g are arranged such that the optical axis Ax g-1 and the optical axis Ax g intersect at one point O in the planar waveguide 18. Here, the first branched light B g-1 in the propagation direction (the optical axis Ax g-1), the propagation direction (the optical axis Ax g) direction composite optical axis which is vectorially combining the second branched light B g AA. In this example, the case where the branching waveguides 23 g-1 and 23 g are arranged symmetrically with respect to the combined optical axis AA is shown.

また、「平面導波路18内の一点O」とは、平面導波路18の一端面18cを含む面内に一点Oが存在する場合を含まない概念である。   Further, “one point O in the planar waveguide 18” is a concept that does not include the case where the one point O exists in the plane including the one end surface 18c of the planar waveguide 18.

第1分岐導波路23g−1から出射される第1分岐光Bg−1は、光軸Axg−1に沿って、上述のように拡がり角θ/2で拡がりながら伝搬する。ここで、第1分岐光Bg−1の2本の半値線のうち、第2分岐導波路23に近い側の半値線を、第2半値線BH(g−1):2と称し、かつ、第2分岐導波路23から遠い側の半値線を、第1半値線BH(g−1):1と称する。 The first branch light B g-1 emitted from the first branch waveguide 23 g-1 propagates along the optical axis Ax g-1 while spreading at the spread angle θ / 2 as described above. Here, of the two half-value lines of the first branched light B g-1 , the half-value line closer to the second branch waveguide 23 g is referred to as a second half-value line BH (g-1): 2 , The half-value line far from the second branch waveguide 23 g is referred to as a first half-value line BH (g−1): 1 .

同様に、第2分岐導波路23から出射される第2分岐光Bは、光軸Axに沿って、拡がり角θ/2で拡がりながら伝搬する。ここで、第2分岐光Bの2本の半値線のうち、第1分岐導波路23g−1に近い側の半値線を、第1半値線BH(g):1と称し、かつ、第1分岐導波路23g−1から遠い側の半値線を、第2半値線BH(g):2と称する。 Similarly, the second branched light B g emitted from the second branch waveguide 23 g propagates along the optical axis Ax g while spreading at a spread angle θ / 2. Here, one of the two half-lines of the second branched light B g, side of half line closer to the first branch waveguide 23 g-1, the first half line BH (g): 1 and referred, and, The half-value line far from the first branch waveguide 23 g-1 is referred to as a second half-value line BH (g): 2 .

図6から明らかなように、第1分岐光Bg−1の第1および第2半値線BH(g−1):1,BH(g−1):2と、第2分岐光Bの第1および第2半値線BH(g):1,BH(g):2とは、4つの交点C,C,C,Cで交わる。 As is apparent from FIG. 6, the first branched light B g-1 of the first and second half line BH (g-1): 1 , BH (g-1): and 2, the second branched light B g The first and second half-value lines BH (g): 1 and BH (g): 2 intersect at four intersections C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 .

より詳細には、交点Cは、第1分岐光Bg−1の第2半値線BH(g−1):2と、第2分岐光Bの第1半値線BH(g):1とが交差する点であり、4交点C〜Cのうち一端面18cとの距離が最も短い。ここで、交点Cを含み、かつ、合成光軸AAに直交する面をSC1とする。 More specifically, the intersection C 1 is first branched light B g-1 of the second half line BH (g-one): and 2, the first half line BH of the second branched light B g (g): 1 DOO is at the point of intersection, the shortest distance between the end surface 18c of the four intersections C 1 -C 4. Here, it includes intersection C 1, and a plane perpendicular to synthesize the optical axis AA and S C1.

交点Cは、第1分岐光Bg−1の第1半値線BH(g−1):1と、第2分岐光Bの第1半値線BH(g):1とが交差する点である。 Intersection C 2, the first branched light B g-1 of the first half line BH (g-one): 1 and, first half line BH of the second branched light B g (g): point 1 and intersect It is.

交点Cは、第1分岐光Bg−1の第2半値線BH(g−1):2と第2分岐光Bの第2半値線BH(g):2とが交差する点である。ここで、交点C,Cを含み、かつ、合成光軸AAに直交する面をSC23とする。 Intersection C 3 is first branched light B g-1 of the second half line BH (g-one): 2 and the second half line BH of the second branched light B g (g): in that 2 and intersect is there. Here, a plane including the intersection points C 2 and C 3 and orthogonal to the combined optical axis AA is denoted as SC 23 .

交点Cは、第1分岐光Bg−1の第1半値線BH(g−1):1と、第2分岐光Bの第2半値線BH(g):2とが交差する点であり、4交点C〜Cのうち一端面18cとの距離が最も長い。ここで、交点Cを含み、かつ、合成光軸AAに直交する面をSC4とする。 Intersection C 4, the first branched light B g-1 of the first half line BH (g-one): 1 and, second half line BH of the second branched light B g (g): 2 and is the point of intersection Of the four intersections C 1 to C 4 , the distance to the one end face 18 c is the longest. Here, it includes intersection C 4, and a plane perpendicular to synthesize the optical axis AA and S C4.

次に、図7および図8を参照して、面SC1,SC23,SC4のそれぞれにおける第1および第2分岐光Bg−1,Bの和の強度分布を考える。なお、図7および図8に示す強度分布は、図6の矢印X方向から見たものである。また、上述したように、入射側導波路14(図1参照)から出射口26,26g−1までの光路長は等しいので、第1お
よび第2分岐光Bg−1,Bは、拡がり角θ/2が充分小さければ、平面導波路18内で位相が等しい。よって、分岐光B,Bg−1同士の干渉を考慮する必要がないので、第1および第2分岐光Bg−1,Bの和の強度分布は、両者の単純和となる。
Next, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the intensity distribution of the sum of the first and second branched lights B g−1 and B g on the surfaces S C1 , S C23 and S C4 will be considered. The intensity distribution shown in FIGS. 7 and 8 is viewed from the direction of the arrow X in FIG. Further, as described above, since the optical path lengths from the incident-side waveguide 14 (see FIG. 1) to the exit ports 26 g and 26 g−1 are equal, the first and second branched lights B g−1 and B g are If the divergence angle θ / 2 is sufficiently small, the phases are equal in the planar waveguide 18. Therefore, the branched light B g, since there is no need to consider the interference of B g-1 with each other, the intensity distribution of the sum of the first and second branched light B g-1, B g is a simple sum of the two.

図7(A)は、面SC1における第1および第2分岐光Bg−1,Bのそれぞれの強度分布を重ね合わせた和の強度分布を示す。 FIG. 7A shows a sum intensity distribution obtained by superimposing the intensity distributions of the first and second branched lights B g−1 and B g on the surface S C1 .

なお、図7(A),図7(B)および図8において、図中の太い点線は、個々の分岐光Bg−1,Bの強度分布を示し、また、実線は、分岐光Bの強度分布とBg−1の強度分布とを重ね合わせた和の強度分布を示す。 7A, 7B, and 8, the thick dotted lines in the figure indicate the intensity distributions of the individual branched lights B g-1 and B g , and the solid line indicates the branched light B The sum intensity distribution obtained by superimposing the intensity distribution of g and the intensity distribution of B g-1 is shown.

交点Cでは、両分岐光Bg−1,Bの波面が球面波的ではないものの、両ピークPg−1とPとが離間し、かつ、第1分岐光Bg−1のピーク強度Imax(Pg−1)の半値点(1/2×Imax)と、第2分岐光Bのピーク強度Imax(P)の半値点(1/2×Imax)とが一致する。これにより、両分岐光Bg−1,Bの和の強度分布は、両ピークPg−1とPとの間でほぼ一定強度となる領域(プラトー領域)PLを有する。 In the intersection point C 1, although the wavefront of both the branched light B g-1, B g is not spherical wave, the spaced and both peaks P g-1 and P g is placed, and the first branched light B g-1 half point of the peak intensity I max (P g-1) and (1/2 × I max) , half point of the peak intensity I max of the second branched light B g (P g) and (1/2 × I max) Match. As a result, the intensity distribution of the sum of both branched lights B g-1 and B g has a region (plateau region) PL in which the intensity is substantially constant between both peaks P g-1 and P g .

図7(B)は、面SC23における第1および第2分岐光Bg−1,Bの和の強度分布である。 FIG. 7B shows the intensity distribution of the sum of the first and second branched lights B g−1 and B g on the surface SC23 .

交点C,Cでは、両分岐光Bg−1,Bの強度分布がほぼ一致する。よって、面SC23においては、両ピークPg−1とP同士が一致することとなる。その結果、分岐光Bg−1,Bの和の強度分布は、ピーク強度が、ほぼ2Imaxのガウス分布となる。 At the intersections C 2 and C 3 , the intensity distributions of both branched lights B g-1 and B g are almost the same. Thus, with the surface S C23, so that the two peaks P g-1 and P g each other match. As a result, the intensity distribution of the sum of the branched lights B g−1 and B g is a Gaussian distribution with a peak intensity of approximately 2I max .

図8は、面SC4における第1および第2分岐光Bg−1,Bの和の強度分布である。図8に示す強度分布は、平面導波路18内の一点Oで分岐光Bg−1,Bが交差することにより、面SC1における強度分布(図7(A))とは、分岐光Bg−1,Bの左右位置が逆転している。 Figure 8 is the intensity distribution of the sum of the first and second branched light B g-1, B g in the plane S C4. Intensity distribution shown in FIG. 8, by branched light B g-1, B g at a point O in the planar waveguide 18 intersects, the intensity distribution in the plane S C1 (FIG. 7 (A)), the branched light The left and right positions of B g-1 and B g are reversed.

交点Cでは、両分岐光Bg−1,Bの波面が球面波的になるとともに、両ピークPg−1とPとが離間し、かつ、第1分岐光Bg−1のピーク強度Imax(Pg−1)の半値点(1/2×Imax)と、第2分岐光Bのピーク強度Imax(P)の半値点(1/2×Imax)とが一致する。これにより、両分岐光Bg−1,Bの和の強度分布は、両ピークPg−1とPとの間でほぼ一定強度となる領域(プラトー領域)PLを有する。 In the intersection point C 4, with the wavefront of the two branched light B g-1, B g is spherical waves, the spaced and both peaks P g-1 and P g is placed, and the first branched light B g-1 half point of the peak intensity I max (P g-1) and (1/2 × I max) , half point of the peak intensity I max of the second branched light B g (P g) and (1/2 × I max) Match. As a result, the intensity distribution of the sum of both branched lights B g-1 and B g has a region (plateau region) PL in which the intensity is substantially constant between both peaks P g-1 and P g .

ここで、第1分岐光Bg−1の第1および第2半値線BH(g−1):1,BH(g−1):2と、第2分岐光Bの第1および第2半値線BH(g):1,BH(g):2とが交差する4つの交点C,C,C,Cのうち、和の強度分布がプラトー領域PLを有し、かつ、波面が球面波的である点Cをプラトー達成点CPLgとする。換言すれば、プラトー達成点CPLgは、第1分岐光Bg−1の第1および第2半値線BH(g−1):1,BH(g−1):2と、第2分岐光Bの第1および第2半値線BH(g):1,BH(g):2とが交差する4つの交点C,C,C,Cのうち、一端面18cからの距離が最も長い交点であるとも言える。 The first branched light B g-1 of the first and second half line BH (g-1): 1 , BH (g-1): 2, first and second second branched light B g Of the four intersections C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 at which the half-value lines BH (g): 1 and BH (g): 2 intersect, the sum intensity distribution has a plateau region PL, and wavefront and a plateau achieved point C PLg C 4 points is a spherical wave manner. In other words, the plateau achievement point C PLg includes the first and second half-value lines BH (g−1): 1 and BH (g−1): 2 of the first branched light B g−1 and the second branched light. The distance from one end face 18c among the four intersections C 1 , C 2 , C 3 , C 4 intersecting with the first and second half-value lines BH (g): 1 and BH (g): 2 of B g Is the longest intersection.

なお、プラトー達成点CPLgは、1個の隣接導波路対Pにつき1個ずつ存在する。また、第1および第2分岐導波路23g−1,23からなる隣接導波路対Pは、合計2−1個存在するので、プラトー達成点CPLgも、2−1個存在する。後述する理由に
より、これら2−1個のプラトー達成点CPLgは、全て一端面18cとの距離Hが等しくされている。ここで、全てのプラトー達成点CPLを含む面をプラトー達成面SPLと称する。
One plateau achievement point C PLg exists for each adjacent waveguide pair P. In addition, since there are a total of 2 n -1 adjacent waveguide pairs P including the first and second branch waveguides 23 g-1 and 23 g , there are also 2 n -1 plateau achievement points C PLg. . For reasons that will be described later, these 2 n -1 plateau achievement points C PLg are all equal in distance H to the one end face 18c. Here, it referred to as the plane containing all of the plateau achieved point C PL plateau achieve surface S PL.

次に、図9を参照して、出射角度調整領域32における分岐導波路23,23,・・・,23の配置、すなわち、分岐光B,B,・・・,Bの出射角度につき、説明する。 Next, referring to FIG. 9, the arrangement of the branch waveguides 23 1 , 23 2 ,..., 23 N in the emission angle adjustment region 32, that is, the branched lights B 1 , B 2 ,. The emission angle will be described.

図9には、2本の分岐導波路23の中から、隣り合って並ぶ2本の分岐導波路23g−1,23を任意に選択し、それぞれから出射される分岐光Bg−1,Bとともに示している。 In FIG. 9, two adjacent branched waveguides 23 g-1 and 23 g are arbitrarily selected from the 2 n branched waveguides 23, and the branched light B g− emitted from each is selected. 1 and Bg are shown.

ここで、分岐導波路23g−1,23は、出射口26g−1,26が設けられた一端面18cに、互いに距離dだけ離間して配置されている。分岐導波路23g−1,23は、隣接導波路対Pの構成要素となっている。 Here, the branching waveguides 23 g-1 and 23 g are arranged on the one end face 18c provided with the exit ports 26 g-1 and 26 g so as to be separated from each other by a distance d. The branching waveguides 23 g-1 and 23 g are constituent elements of the adjacent waveguide pair P.

分岐導波路23g−1からは、分岐光Bg−1が出射角αg−1で平面導波路18へと出射される。つまり、一端面18cの法線と光軸Axg−1とのなす角がαg−1である。同様に、分岐導波路23からは、分岐光Bが出射角αで平面導波路18へと出射される。つまり、一端面18cの法線と光軸Axとのなす角がαである。また、各分岐光Bg−1,Bは、それぞれ拡がり角θ/2で拡がりながら平面導波路18中を伝搬する。 The branched light B g-1 is emitted from the branch waveguide 23 g-1 to the planar waveguide 18 at an emission angle α g-1 . That is, the angle formed by the normal line of the one end face 18c and the optical axis Ax g-1 is α g-1 . Similarly, the branched light B g is emitted from the branch waveguide 23 g to the planar waveguide 18 at the emission angle α g . In other words, the angle between the normal and the optical axis Ax g of one end surface 18c is alpha g. Further, the branched lights B g-1 and B g propagate through the planar waveguide 18 while spreading at a spread angle θ / 2.

また、一端面18cとプラトー達成点CPLgとの距離Hの大きさは、プラトー達成点CPLgが、平面導波路18内に存在するという条件により規制されるので、平面導波路18の一端面18cに直交する方向の長さ以下とされる。 The size of the distance H between the end face 18c and the plateau achieved point C PLg Since plateau achieved point C PLg is restricted by the condition that exists in the planar waveguide 18, one end face of the planar waveguide 18 The length is equal to or shorter than the length in the direction orthogonal to 18c.

このとき、2本の分岐光Bg−1とBとの間にプラトー達成点CPLgが存在するためには、分岐光Bg−1の第1半値線BH(g−1):1と、分岐光Bの第2半値線BH(g):2とが、平面導波路18内で交差しなければならない。 At this time, in order for the plateau achievement point C PLg to exist between the two branched lights B g-1 and B g , the first half-value line BH (g-1) of the branched light B g-1 is : 1 And the second half-value line BH (g): 2 of the branched light B g must intersect in the planar waveguide 18.

そのための条件は、下記(1)式で表される。   The condition for that is expressed by the following formula (1).

Htan(αg−1−θ/2)=d+Htan(α+θ/2)・・・(1)
さらに、分岐光Bg−1,Bの光軸Axg−1,Axが交差する一点Oと一端面18cとの距離をHとすると、光軸Axg−1,Ax同士が一点Oで交差するための条件は、下記(2)式で表される。
H tan (α g−1 −θ / 2) = d + H tan (α g + θ / 2) (1)
Furthermore, when the distance between the point O where the optical axes Ax g-1 and Ax g of the branched lights B g-1 and B g intersect and the one end face 18c is H 2 O , the optical axes Ax g-1 and Ax g are The condition for intersecting at one point O is expressed by the following equation (2).

tan(αg−1)=d+Htan(α)・・・(2)
よって、これらの2式を同時に満たすように、出射角αg−1,αを決定し、かつ、この出射角αg−1,αとなるように分岐導波路23g−1,23を配置すればよい。
H O tan (α g−1 ) = d + H O tan (α g ) (2)
Therefore, the emission angles α g−1 and α g are determined so as to satisfy these two equations at the same time, and the branching waveguides 23 g−1 and 23 are set so as to be the emission angles α g−1 and α g. What is necessary is just to arrange | position g .

上述した光分岐素子10は、換言すれば以下の説明のような構成となる。   In other words, the optical branching element 10 described above has a configuration as described below.

すなわち、光分岐素子10は、1本の入射側導波路14から分岐した3本以上の分岐導波路23と、一端面18cに分岐導波路23が接続された平面導波路18と、を備えている。   That is, the optical branching element 10 includes three or more branching waveguides 23 branched from one incident-side waveguide 14 and a planar waveguide 18 having the one end face 18c connected to the branching waveguide 23. Yes.

ここで、ガウスビームとして分岐導波路23から平面導波路18へと出射される分岐光
Bのピーク強度Imaxの半値1/2×Imaxに対応する点H,H(H,H)を、分岐光Bの光軸Axに沿って結んだ2直線を半値線BHとする。
Here, the points H 1 , H 2 (H 3 , H corresponding to the half value ½ × I max of the peak intensity I max of the branched light B emitted from the branch waveguide 23 to the planar waveguide 18 as a Gaussian beam. 3 ) is defined as a half-value line BH by two straight lines connecting the optical axes Ax of the branched light B.

なお、分岐導波路23のそれぞれから出射される分岐光Bは、互いに位相が等しく、等強度である。   Note that the branched lights B emitted from the respective branched waveguides 23 have the same phase and the same intensity.

このとき、以下の2条件が同時に成り立つ。
(1)全ての分岐光Bの光軸同Ax同士が、平面導波路18内の一点Oで交差する。
(2)任意の隣り合った分岐導波路23をそれぞれ第1および第2分岐導波路23g−1,23とし、第1分岐導波路23g−1から出射された第1分岐光Bg−1の2本の半値線BH(g−1):2,BH(g−1):1のうち、第2分岐導波路23から遠い側の第1半値線BH(g−1):1と、第2分岐導波路23から出射された分岐光Bの2本の半値線BH(g):1,BH(g):2のうち、第1分岐導波路23g−1から遠い側の第2半値線BH(g):2との交点をプラトー達成点CPLgとしたとき、プラトー達成点CPLgの一端面18cとの距離Hが、全ての隣り合った分岐導波路23g−1,23につき等しくなる。これらの2条件を満足するように、分岐導波路23が、配置されている。
At this time, the following two conditions hold simultaneously.
(1) The optical axes Ax of all the branched lights B intersect at a point O in the planar waveguide 18.
(2) Each any neighboring and the branching waveguide 23 and the first and second branch waveguides 23 g-1, 23 g, first branched light B g emitted from the first branch waveguide 23 g-1 -1 of two half-value lines BH (g-1): 2 and BH (g-1): 1 , the first half-value line BH (g-1) far from the second branch waveguide 23 g : 1 and, two half lines of the second branch waveguide 23 g emitted from the branched light B g BH (g): 1 , BH (g): of the two, from the first branching waveguide 23 g-1 Distant second half-value line BH (g): When the intersection with 2 is defined as a plateau achievement point CPLg , the distance H between the plateau achievement point CPLg and the one end face 18c is equal to all the adjacent branched waveguides 23. It becomes equal for g−1 and 23 g . The branching waveguide 23 is disposed so as to satisfy these two conditions.

なお、図9においては、理解の容易さを考えて、分岐光Bg−1,Bの出射角度αg−1,αを実際よりも傾斜させて描いている。そのため、あたかも、プラトー達成面SPLにおける分岐光Bg−1の強度分布が、光軸Axg−1を挟んで非対称かつブロードに歪んでおり、その結果、分岐光Bg−1とBとの和の強度分布が強度一定領域(プラトー領域PL)を有し得ないかの印象を受ける。しかし、現実の光素子10においては、出射角度αg−1,αは、0°に近い小さい角度であるので、分岐光Bg−1,Bの強度分布は、歪みのないガウス分布でよく近似できる。よって、プラトー達成面SPLにおける分岐光Bg−1,Bの和の強度分布は、実質的に強度一定領域(プラトー領域PL)を有することとなる。 In FIG. 9, the outgoing angles α g−1 and α g of the branched lights B g−1 and B g are drawn with an inclination more than the actual in consideration of easy understanding. Therefore, though the intensity distribution of the branched light B g-1 in the plateau achieved surface S PL is, across the optical axis Ax g-1 is distorted asymmetrically and broad, as a result, the branched light B g-1 and B g I get the impression that the intensity distribution of the sum of and can not have a constant intensity region (plateau region PL). However, in the actual optical element 10, since the emission angles α g-1 and α g are small angles close to 0 °, the intensity distribution of the branched lights B g-1 and B g is a Gaussian distribution without distortion. Can be approximated well. Therefore, the intensity distribution of the sum of the branched light B g-1, B g in the plateau achieved surface S PL will have a substantially constant intensity region (plateau region PL).

また、仮に、分岐光Bg−1の出射角度αg−1が大きくなることで、プラトー達成面SPLにおける強度分布の歪みを無視できなくなった場合には、分岐光Bg−1を出射する出射口26g−1の開口幅を広くすることにより、プラトー達成面SPLにおける分岐光Bg−1の強度分布を最適化すればよい。つまり、出射口26g−1の開口幅を広くすると、分岐光Bg−1の強度分布は、よりシャープ(ピーク強度が大きくなる。)になる。よって、プラトー達成面SPLにおける分岐光Bg−1のピーク強度を分岐光Bのピーク強度と等しくなるようにすれば、両分岐光Bg−1,Bの和の強度分布は、プラトー領域PLを有することとなる。 Also, if, by the output angle alpha g-1 of the branched light B g-1 is increased, when it becomes impossible to ignore the distortion of the intensity distribution in the plateau achieved surface S PL is emitted branched light B g-1 by widening the opening width of the exit port 26 g-1 to may be optimized intensity distribution of the branched light B g-1 in the plateau achieved plane S PL. That is, when the opening width of the exit 26g-1 is increased, the intensity distribution of the branched light Bg-1 becomes sharper (the peak intensity increases). Therefore, if the peak intensity of the branched light B g-1 in the plateau achieved surface S PL to be equal to the peak intensity of the branched light B g, the intensity distribution of the sum of the two branched light B g-1, B g is It has a plateau region PL.

<光素子の動作例の説明>
次に、この光素子10の動作につき、主に図1および図6を参照して説明する。
<Description of operation example of optical element>
Next, the operation of the optical element 10 will be described with reference mainly to FIGS.

図1を参照すると、入射側導波路14を伝搬する光は、光分岐出射部16の分岐部20を伝搬することにより、互いに等しい強度を有する2の分岐光B,B,・・・,Bへと分岐される。この分岐光B,B,・・・,Bは、光分岐出射部16の出射部22を分岐導波路23,23,・・・,23を介して伝搬される。 Referring to FIG. 1, the light propagating through the incident-side waveguide 14 propagates through the branching unit 20 of the optical branching and emitting unit 16, so that 2 n branched lights B 1 , B 2 ,. - is split into B N. The branched light B 1, B 2, ..., B N are branched emitting portion 22 of the light branching emitting portion 16 waveguide 23 1, 23 2, ..., it is propagated through the 23 N.

そして、出射角度調整領域32(図6)においては、互いに隣り合う分岐導波路23g−1,23同士のなす角度が、上述の(1)式および(2)式を満たすように配置されている。その結果、分岐導波路23,23,・・・,23を伝搬してきた分岐光B,B,・・・,Bは、光軸Ax,Ax,・・・,Axが、平面導波路18内の一点Oで交差し、かつ、上述の(1)式および(2)式を満たすような角度で、出射口
26,26,・・・,26から平面導波路18へと出射される。
In the emission angle adjusting region 32 (FIG. 6), the angle formed between the branch waveguides 23 g-1 and 23 g adjacent to each other is arranged so as to satisfy the above expressions (1) and (2). ing. As a result, the branched light beams B 1 , B 2 ,..., B N that have propagated through the branch waveguides 23 1 , 23 2 ,..., 23 N have the optical axes Ax 1 , Ax 2 ,. Ax N is intersect at a point O in the planar waveguide 18, and, at an angle as to satisfy the equation (1) and (2), the exit port 26 1, 26 2, · · ·, 26 N To the planar waveguide 18.

平面導波路18へと出射された分岐光B,B,・・・,Bは、光軸Ax,Ax,・・・,Axが一点Oで交差するとともに、それぞれ拡がり角θ/2で拡がりながら平面導波路18内を伝搬していく。 Planar waveguide 18 branched light B 1 emitted into, B 2, · · ·, B N, the optical axis Ax 1, Ax 2, · · ·, with Ax N intersect at a point O, respectively divergence It propagates in the planar waveguide 18 while expanding at θ / 2.

そして、互いに隣り合う分岐光Bg−1,Bにおいて、分岐光Bg−1の第1半値線BH(g−1):1と分岐光Bの第2半値線BH(g):2同士は、一端面18cからの距離がHの点であるプラトー達成点CPLgで互いに交差する。 Then, the branched light B g-1, B g adjacent to each other, the first half line BH branched light B g-1 (g-1 ): 1 and a second half line BH branched light B g (g): The two intersect each other at a plateau achievement point CPLg where the distance from the one end face 18c is H.

ここで、図10に、2−1個のプラトー達成点CPL2,CPL3・・・,CPLNを含んだ平面(以下、プラトー達成面とも称する)SPL内における分岐光B,B,・・・,Bの強度分布の和の強度分布を示す。なお、図10の点線は、個々の分岐光Bの強度分布を示し、および実線は、分岐光Bの和の強度分布である。 Here, in FIG. 10, 2 n -1 pieces of plateau achieved point C PL2, C PL3 · · ·, a plane containing the C PLN (hereinafter, also referred to as a plateau achieved surface) branched light B 1 in the S PL, B 2 ,..., B N indicates the sum of the intensity distributions. The dotted line in FIG. 10 shows the intensity distribution of the individual branched light B m, and a solid line is the intensity distribution of the sum of the branched light B m.

分岐光B,B,・・・,Bの強度分布が一部重複することで、幅広いプラトー領域PLが形成されることがわかる。 Branched light B 1, B 2, · · ·, the intensity distribution of the B N is that partially overlap, it can be seen that the broad plateau region PL is formed.

参考例1の効果の説明>
このように、参考例1の光素子10は、分岐光B,B,・・・,Bの光軸Ax,Ax,・・・,Axを平面導波路18内の一点Oで交差させ、かつ、半値線BH(g−1):1,BH(g):2同士が、プラトー達成点CPL2,CPL3,・・・,CPLNで交差するように、分岐導波路23,23,・・・,23を配置している。また、入射側導波路14から出射口26,26,・・・,26までの光路長を、分岐光B,B,・・・,Bの伝搬経路によらず等しくしている。
<Description of effects of Reference Example 1 >
Thus, the optical element 10 of Example 1, the branched light B 1, B 2, · · ·, the optical axis Ax 1 of B N, Ax 2, · · ·, a point in the planar waveguide 18 Ax N Branching is performed so that the half-value lines BH (g−1): 1 and BH (g): 2 intersect at plateau achievement points C PL2 , C PL3 ,..., C PLN. Waveguides 23 1 , 23 2 ,..., 23 N are arranged. Further, incident-side waveguide 14 exit port 26 1 to 26 2, ..., the optical path length to 26 N, the branched light B 1, B 2, equal regardless ..., the propagation path of B N ing.

これらにより、プラトー達成面SPL内における分岐光Bを重ね合わせた和の強度分布は、個々の分岐光B,B,・・・,Bの強度分布の単純和となるとともに、強度分布の半値点同士が重なりあうことにより、和の強度分布には、強度がほぼ一定なプラトー領域PLが形成される。換言すれば、プラトー達成面SPLにおいて、強度のバラツキのない光を得ることができる。 These intensity distribution of the sum obtained by superposing branched light B in the plateau achieved plane S PL are each branched light B 1, B 2, · · ·, it becomes simple sum of the intensity distribution of B N, strength By overlapping the half-value points of the distribution, a plateau region PL having a substantially constant intensity is formed in the sum intensity distribution. In other words, it is possible in plateau achieve surface S PL, obtain light without variation in intensity.

また、分岐部20において、Y分岐導波路28をn階層に渡って接続することにより、簡単な構造で、互いに強度の等しい2本の分岐光Bを容易に得ることができる。 In addition, by connecting the Y branch waveguides 28 over the n layers in the branching section 20, 2 n branched lights B having the same intensity can be easily obtained with a simple structure.

また、1つのY分岐導波路28におけるアウトプット導波路24out,24outのなす角度を4°以内とすることにより、Y分岐導波路28の分岐点である導波路分岐点24における光の強度のロスを実用上充分に小さくすることができる。 Further, by setting the angle formed by the output waveguides 24 out and 24 out in one Y branch waveguide 28 within 4 °, the intensity of light at the waveguide branch point 24 that is the branch point of the Y branch waveguide 28. This loss can be made sufficiently small for practical use.

また、伝搬領域30において、2本の分岐導波路23を曲率が滑らかに変化するS字状に形成しているので、伝搬する分岐光Bの強度のロスを抑えることができるとともに、入射側導波路14から出射口26までの光路長を容易に等しくすることができる。 In addition, since the 2 n branch waveguides 23 are formed in an S-shape in which the curvature changes smoothly in the propagation region 30, it is possible to suppress the loss of the intensity of the propagating branch light B and to reduce the incident side. The optical path lengths from the waveguide 14 to the exit 26 can be easily made equal.

参考例1の変形例の説明>
ここで、本参考例では基板12として石英を用いたが、基板12を構成する材料は、設計事項であり、好ましくは、たとえば、化合物半導体、シリコンおよびプラスチックなどを用いることができる。
<Description of Modification of Reference Example 1 >
Here, quartz is used as the substrate 12 in this reference example , but the material constituting the substrate 12 is a design matter, and preferably, for example, a compound semiconductor, silicon, plastic, or the like can be used.

また、分岐部20を構成するY分岐導波路28において、アウトプット導波路24out,24outのなす角度は、4°以内、より好適には3°以内であることが好ましい。
しかし、導波路分岐点24における光の損失を許容できるのであれば、アウトプット導波路24out,24outのなす角度を、4°より大きい角度としてもよい。
Further, in the Y branch waveguide 28 constituting the branch portion 20, the angle formed by the output waveguides 24 out and 24 out is preferably within 4 °, more preferably within 3 °.
However, if the loss of light at the waveguide branch point 24 can be tolerated, the angle formed by the output waveguides 24 out and 24 out may be larger than 4 °.

また、参考例1においては、分岐部20において、入射側導波路14を伝搬する光を偶数本(2本)の分岐光Bへと分岐させたが、分岐光Bは、偶数本である必要はなく、奇数本であってもよい。 In Reference Example 1 , the light propagating through the incident-side waveguide 14 is branched into an even number ( 2n ) of branched light B in the branching unit 20, but the branched light B is an even number. There is no need, and an odd number may be used.

また、分岐光B全体としての強度低下が実用上許容できる範囲内で、2本の分岐導波路23のうち、何本かを平面導波路と接続しない場合であっても、光素子10は上述と同様の効果を奏する。 Further, even if some of the 2 n branched waveguides 23 are not connected to the planar waveguide within the practically allowable range of the intensity drop of the branched light B as a whole, the optical element 10 is The same effect as described above is achieved.

また、参考例1においては、分岐部20において、2個のY分岐導波路28を用いて、入射側導波路14を伝搬する光を分岐させていた。しかし、分岐部20は、入射側導波路14を伝搬する光を互いに強度の等しい分岐光Bに分岐させることができれば、Y分岐導波路28で構成されている必要はなく、公知の光分岐素子を応用することができる。 In Reference Example 1 , the light propagating through the incident-side waveguide 14 is branched at the branching portion 20 using 2 n Y-branching waveguides 28. However, if the branching unit 20 can branch the light propagating through the incident-side waveguide 14 into the branched light B having the same intensity, the branching unit 20 does not need to be configured by the Y-branch waveguide 28. Can be applied.

また、伝搬領域30において、2本の分岐導波路23は、分岐導波路23の光路長を等しくすることができ、かつ、分岐光Bの強度のロスを抑えることができれば、S字状には限られない。たとえば、2本の分岐導波路23の屈折率を異ならせ、これにより光路長が等しくなるように調整してもよい。 In the propagation region 30, the 2 n branch waveguides 23 are formed in an S shape if the optical path lengths of the branch waveguides 23 can be made equal and the loss of the intensity of the branch light B can be suppressed. Is not limited. For example, the refractive indexes of 2 n branch waveguides 23 may be made different so that the optical path lengths are made equal.

また、参考例1においては、平面導波路18に接続される入射側導波路14は1本のみであったが、たとえば、図11(A)に示すように、2本以上の入射側導波路14’,14’を、光分岐出射部16’,16’を介して平面導波路18に接続してもよい。 In Reference Example 1 , only one incident-side waveguide 14 is connected to the planar waveguide 18. For example, as shown in FIG. 11A, two or more incident-side waveguides are used. 14 'and 14' may be connected to the planar waveguide 18 through the optical branching and emitting sections 16 'and 16'.

また、参考例1においては、2本の分岐導波路23は、全て1つの平面導波路18にのみ接続されていたが、たとえば、図11(B)に示すように、2本の分岐導波路を分割して複数個の平面導波路18’,18’に接続してもよい。 Further, in the reference example 1, 2 n the branch waveguides 23, which had been connected only to one-of the planar waveguide 18, for example, as shown in FIG. 11 (B), of 2 n the branch The waveguide may be divided and connected to a plurality of planar waveguides 18 ′ and 18 ′.

また、参考例1においては、プラトー達成面SPLは、一端面18cに平行な面とされているが、プラトー達成面SPLを、分岐光Bの波面の曲率と同等の曲率を有する円弧状の曲面に形成してもよい。ただ、この場合には、全てのプラトー達成点が、この円弧状の曲面に含まれるように、分岐導波路23から出射される分岐光Bの出射角αを調整する必要がある。 Further, in the reference example 1, a plateau achieved surface S PL has been a plane parallel to the end surface 18c, a plateau achieved surface S PL, arcuate with a curvature equal to a curvature of the wavefront of the branched light B You may form in the curved surface. However, in this case, it is necessary to adjust the emission angle α of the branched light B emitted from the branched waveguide 23 so that all the plateau achievement points are included in this arcuate curved surface.

参考例2
図12を参照して参考例2の光分岐素子の構成例につき説明する。図12は、参考例2の光分岐素子の全体構成を示す平面図である。
( Reference Example 2 )
A configuration example of the optical branching element of Reference Example 2 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a plan view showing the overall configuration of the optical branching element of Reference Example 2 .

参考例2の構成例の説明>
図12を参照すると、参考例2の光分岐素子50は、平面導波路18に、複数の出射側導波路36を有する他端面18dが、一端面18cに対向して設けられている以外は、参考例1の光素子10と同様の構造である。したがって、図12において、図1〜10と共通する構成部品については、詳細な説明を適宜省略する。
<Description of Configuration Example of Reference Example 2 >
Referring to FIG. 12, the optical branching element 50 of Reference Example 2 is configured such that the other end surface 18 d having a plurality of emission-side waveguides 36 is provided opposite to the one end surface 18 c in the planar waveguide 18. The structure is the same as that of the optical element 10 of Reference Example 1 . Therefore, in FIG. 12, detailed description of components common to those in FIGS.

光分岐素子50は、参考例1で説明した光素子10と、平面導波路18の他端面18dに設けられた複数の出射側導波路36とを備えている。この他端面18dは、一端面18cと平行であり、一端面18cとの距離が上述のHに設定されている。つまり、他端面18dは、上述したプラトー達成面SPLに一致する面に形成されている。つまり、他
端面18dは、全てのプラトー達成点CPLgを含むように形成されている。
The optical branching element 50 includes the optical element 10 described in Reference Example 1 and a plurality of emission-side waveguides 36 provided on the other end face 18 d of the planar waveguide 18. The other end surface 18d is parallel to the one end surface 18c, and the distance from the one end surface 18c is set to H described above. That is, the other end surface 18d is formed on a surface that matches the plateau achieve surface S PL described above. That is, the other end face 18d is formed so as to include all the plateau achievement points CPLg .

この他端面18dに、2本以上、ここでは、i本(iは、2以上の整数)の出射側導波路36が設けられている。なお、出射側導波路36の開口幅(受光幅)は、出射側導波路36によらず等しい幅とされている。   Two or more, here, i (i is an integer of 2 or more) emission-side waveguides 36 are provided on the other end face 18d. Note that the opening width (light receiving width) of the emission-side waveguide 36 is the same regardless of the emission-side waveguide 36.

ここで、分岐導波路23のうち、一端面18cにおいて両端に存在する分岐導波路23および23をそれぞれ、一端分岐導波路23および他端分岐導波路23と称する。 Here, of the branch waveguide 23, the branch waveguides 23 1 and 23 N existing at both ends on the one end face 18c are referred to as one end branch waveguide 23 1 and the other end branch waveguide 23 N , respectively.

ここで、一端分岐導波路23から平面導波路18へと出射される分岐光Bの光軸Axと他端面18dとの交点をCとし、同様に、他端分岐導波路23から平面導波路18へと出射される分岐光Bの光軸Axと他端面18dとの交点をCとする。 Here, the intersection of the optical axis Ax 1 of the branched light B 1 emitted from the one-end branch waveguide 23 1 to the planar waveguide 18 and the other end face 18 d is C a, and similarly, the other-end branch waveguide 23 N the intersection of the optical axis Ax N and the other end surface 18d of the branched light B N emitted into the planar waveguide 18 from the C b.

このとき、全ての分岐光B,B,・・・,Bは、他端面18dにおいて、交点CとCとの間に照射される。すなわち、全ての分岐光B,B,・・・,Bの他端面18dにおける到達範囲は、交点CとCとの間である。この到達範囲内の他端面18dの領域に、i本の受光用の開口が配置されている。 At this time, all the branched lights B 1 , B 2 ,..., B N are irradiated between the intersection points C a and C b on the other end face 18d. That is, the reachable range of all the branched lights B 1 , B 2 ,..., B N on the other end face 18d is between the intersections C a and C b . I light receiving openings are arranged in the region of the other end face 18d within this reachable range.

また、i本の出射側導波路36の中心線36cが、それぞれ平面導波路18中の一点Oと交差するように、出射側導波路36は延在している。   In addition, the exit-side waveguides 36 extend so that the center lines 36c of the i exit-side waveguides 36 respectively intersect one point O in the planar waveguide 18.

参考例2の作用効果の説明>
このように、参考例2の光分岐素子50によれば、プラトー達成面SPLに一致するように他端面18dを設けている。これにより、他端面18dにおける分岐光Bの和の強度分布は、図10に示すような幅広いプラトー領域PLを有することになる。このプラトー領域PLは、交点CとCとの間の幅に渡って形成されるので、交点CとCとの間にi本の出射側導波路36を設けることにより、出射側導波路36一本あたりの光の受光強度を、i本の出射側導波路36の全てで等しくすることができる。
<Description of effects of Reference Example 2 >
Thus, according to the optical branching element 50 of Example 2 is provided with a second end face 18d so as to match the plateau achieve surface S PL. Accordingly, the sum intensity distribution of the branched light B on the other end face 18d has a wide plateau region PL as shown in FIG. The plateau region PL is because it is formed across the width between the intersection C a and C b, by providing the i present on the exit side waveguide 36 between the intersection C a and C b, the exit side The light reception intensity of light per waveguide 36 can be made equal for all i emission-side waveguides 36.

また、参考例2の光分岐素子50は、入射側導波路14を伝搬する光を2本の分岐光Bに分岐させ、これらの分岐光Bの光軸Axが平面導波路18内の一点Oで交差するように出射させている。これにより、分岐光B全体としての拡がり角βを大きくすることができる。すなわち、光軸Axを一点Oで交差させることにより、分岐光B全体としての拡がり角βを、2×θ/2(1本の分岐光Bあたりの拡がり角θ/2に分岐光Bの本数2を乗じた角度)程度にまで大きくすることができる。これにより、一端面18cと他端面18dとの距離Hが短くとも、分岐光B全体を他端面18dの広い範囲に照射でき、光分岐素子50を小型化することができる。 Further, the optical branching element 50 of Reference Example 2 branches light propagating through the incident-side waveguide 14 into 2n branched lights B, and the optical axis Ax of these branched lights B is a point within the planar waveguide 18. The light is emitted so as to intersect at O. As a result, the spread angle β of the branched light B as a whole can be increased. That is, by causing the optical axis Ax to intersect at one point O, the spread angle β of the entire branched light B is changed to 2 n × θ / 2 (the spread angle θ / 2 per one branched light B is The angle obtained by multiplying the number 2n can be increased. Thereby, even if the distance H between the one end face 18c and the other end face 18d is short, the entire branched light B can be irradiated to a wide range of the other end face 18d, and the optical branching element 50 can be downsized.

このことは、参考例2において、n=0(本発明の範囲に入らない)の場合を想定すると、より明確に理解できる。n=0のときには、入射側導波路14を伝搬する光は、分岐することなく1本のまま、平面導波路18へと出射される。この光の拡がり角はθ/2であり、2本の分岐光B全体の拡がり角の約1/2である。よって、分岐することなく1本のままで平面導波路18に出射された光が、他端面18dにおいて、分岐光B全体と同等の範囲に照射されるために要する一端面18cと他端面18dとの距離は、分岐光B全体が照射される場合の約2倍となる。 This can be understood more clearly in Reference Example 2 assuming the case of n = 0 (not within the scope of the present invention). When n = 0, the light propagating through the incident-side waveguide 14 is emitted to the planar waveguide 18 as one without being branched. The light divergence angle is θ / 2, which is about ½ n of the divergence angle of the entire 2 n branched lights B. Therefore, the one end face 18c and the other end face 18d required for the light emitted to the planar waveguide 18 without branching to be irradiated on the other end face 18d in the same range as the entire branched light B are provided. Is about 2n times as long as the entire branched light B is irradiated.

また、参考例2の光分岐素子50は、Y分岐導波路28、平面導波路18、および、チャネル導波路(入射側導波路14、分岐導波路23および出射側導波路36)という単純な構造の要素の組み合わせからなるので、構造が簡単である。 Further, the optical branching element 50 of Reference Example 2 has a simple structure including a Y branching waveguide 28, a planar waveguide 18, and a channel waveguide (incident side waveguide 14, branching waveguide 23, and outgoing side waveguide 36). The structure is simple because of the combination of the elements.

参考例2の変形例の説明>
なお、参考例2の光分岐素子50において、図11(A)に示したように、2本以上の入射側導波路14’を設ける場合を考える。この場合、光分岐出射部16’から平面導波路18へと出射される分岐光B’のうち、両端に存在する分岐光B’,B’の光軸Ax’とAx’とが、他端面18dでなす角度範囲に、全ての出射側導波路36が収まるように、分岐導波路23’を配置することが好ましい。このようにすることにより、出射側導波路36、1本あたりの光の受光強度を、i本の出射側導波路36の全てで等しくすることができる。
<Description of Modification of Reference Example 2 >
In the optical branching element 50 of Reference Example 2 , consider the case where two or more incident-side waveguides 14 ′ are provided as shown in FIG. In this case, the optical axes Ax 1 ′ and Ax N ′ of the branched lights B 1 ′ and B N ′ existing at both ends of the branched light B ′ emitted from the light branching and emitting part 16 ′ to the planar waveguide 18 However, it is preferable to arrange the branching waveguide 23 ′ so that all the emission-side waveguides 36 are within the angle range formed by the other end face 18d. By doing in this way, the light reception intensity of the light per one output side waveguide 36 can be made equal in all i output side waveguides 36.

また、参考例1で説明したように、平面導波路18内で分岐光Bg−1,Bの和の強度分布がプラトー領域PLを有する点は、2点(CおよびC)存在し、そのうち、光軸Axg−1とAxとが交差した後のCをプラトー達成点CPLとして採用した(図6参照)。これは、分岐光Bの伝搬方向から考えて、C(CPL)を含むように、他端面18dを設ければ、出射側導波路36を放射状に配置できるからである。それに対し、仮にCに他端面18dを設けたと仮定すると、出射側導波路36を互いに交差させるように配置しなければならず、光分岐素子50の設計上の困難さが増大する。 In addition, as described in Reference Example 1 , there are two points (C 1 and C 4 ) where the intensity distribution of the sum of the branched lights B g−1 and B g in the planar waveguide 18 has the plateau region PL. and, of which, it adopted the C 4 after the optical axis Ax g-1 and Ax g intersect as a plateau achieved point C PL (see FIG. 6). This is because the emission-side waveguide 36 can be arranged radially if the other end face 18d is provided so as to include C 4 (C PL ) in consideration of the propagation direction of the branched light B. In contrast, if assuming that provided at the other end surface 18d in C 1, it is necessary to place the outgoing side waveguide 36 so as to intersect with each other, the difficulty of designing the optical branch element 50 is increased.

(実施の形態
図13〜図16を参照して実施の形態の光分岐素子の構成例につき説明する。図13は、実施の形態の光分岐素子の全体構成を示す平面図である。図14は、光分岐素子の出射角度調整領域付近を拡大した要部拡大平面図である。図15は、隣り合う分岐導波路を、分岐光とともに示す模式図である。図16は、2つの分岐光の強度分布の和を示す模式図である。
(Embodiment 1 )
A configuration example of the optical branching element according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a plan view showing the overall configuration of the optical branching element of the first embodiment. FIG. 14 is an enlarged plan view of a main part in which the vicinity of the emission angle adjustment region of the optical branching element is enlarged. FIG. 15 is a schematic diagram showing adjacent branching waveguides together with branching light. FIG. 16 is a schematic diagram showing the sum of intensity distributions of two branched lights.

<実施の形態の構成例の説明>
図13を参照すると、実施の形態の光分岐素子60は、分岐光Bの光軸Axの交差点(一点)O’が、平面導波路18の一端面18cを含む面内に存在する以外は、参考例2の光分岐素子50と同様である。したがって、図13において、図1〜11と共通する構成部品については、構造に関する詳細な説明を適宜省略する。なお、ここで、「一端面18cを含む面」とは、一端面18cから、その法線方向に測った距離が0であるような面のことを示す。
<Description of Configuration Example of Embodiment 1 >
Referring to FIG. 13, the optical branching device 60 of the first embodiment has the exception that the intersection (one point) O ′ of the optical axis Ax of the branched light B exists in a plane including the one end face 18 c of the planar waveguide 18. This is the same as the light branching element 50 of Reference Example 2 . Therefore, in FIG. 13, the detailed description regarding a structure is abbreviate | omitted suitably about the component in common with FIGS. Here, the “surface including the one end surface 18c” indicates a surface whose distance measured in the normal direction from the one end surface 18c is zero.

図13に示すように、光分岐素子60においては、i本の出射側導波路36の中心線が、一端面18cを含む面内の一点O’で交差するように、出射側導波路36が設けられている。   As shown in FIG. 13, in the optical branching element 60, the output-side waveguide 36 is arranged such that the center line of the i output-side waveguides 36 intersects at one point O ′ in the plane including the one end face 18c. Is provided.

分岐導波路23のうち、一端面18cにおいて両端に存在する分岐導波路23および23をそれぞれ、一端分岐導波路23および他端分岐導波路23と称する。 Among the branching waveguides 23, the branching waveguides 23 1 and 23 N existing at both ends on the one end face 18 c are respectively referred to as one end branching waveguide 23 1 and the other end branching waveguide 23 N.

ここで、一端分岐導波路23から平面導波路18へと出射される分岐光Bの光軸Axと他端面18dとの交点をCとし、同様に、他端分岐導波路23から平面導波路18へと出射される分岐光Bの光軸Axと他端面18dとの交点をCとする。 Here, the intersection of the optical axis Ax 1 of the branched light B 1 emitted from the one-end branch waveguide 23 1 to the planar waveguide 18 and the other end face 18 d is C a, and similarly, the other-end branch waveguide 23 N the intersection of the optical axis Ax N and the other end surface 18d of the branched light B N emitted into the planar waveguide 18 from the C b.

このとき、全ての分岐光B,B,・・・,Bは、他端面18dにおいて、交点CとCとの間に照射される。すなわち、全ての分岐光B,B,・・・,Bの他端面18dにおける到達範囲は、交点CとCとの間である。この到達範囲内の他端面18dの領域に、i本の受光用の開口が配置されている。 At this time, all the branched lights B 1 , B 2 ,..., B N are irradiated between the intersection points C a and C b on the other end face 18d. That is, the reachable range of all the branched lights B 1 , B 2 ,..., B N on the other end face 18d is between the intersections C a and C b . I light receiving openings are arranged in the region of the other end face 18d within this reachable range.

また、後述する理由により、実施の形態の光分岐素子60では、一端面18cと他端
面18dとの間の距離には特に制限は設けられない。
Further, for the reason described later, in the optical branching element 60 of the first embodiment, there is no particular limitation on the distance between the one end face 18c and the other end face 18d.

図14を参照して、光分岐素子60の出射角度調整領域38の構造につき説明する。   With reference to FIG. 14, the structure of the emission angle adjustment region 38 of the optical branching element 60 will be described.

出射角度調整領域38において、分岐導波路23は、分岐導波路23,23,・・・,23から出射される分岐光Bの光軸Ax,Ax,・・・,Axが、一端面18cを含む面内の一点O’で交差するように配置されている。ここで、互いに隣り合う2本の分岐導波路23g−1,23は、角度θ(1本の分岐光Bの拡がり角θ/2の2倍の角度)をなすように配置されている。つまり、分岐導波路23g−1,23は、分岐光Bg−1,Bの伝搬方向に沿って、角度θをなして互いに接近するように配置されている。 In emission angle adjusting region 38, the branching waveguide 23, the branching waveguide 23 1, 23 2, ..., the optical axis Ax 1, Ax 2 of the branched light B emitted from the 23 N, ..., Ax N Are arranged so as to intersect at one point O ′ in the plane including the one end face 18c. Here, the two branching waveguides 23 g-1 and 23 g adjacent to each other are arranged so as to form an angle θ (an angle twice the spread angle θ / 2 of one branching light B). . In other words, the branch waveguide 23 g-1, 23 g along the propagation direction of the branched light B g-1, B g, an angle θ is arranged so as to approach each other.

次に、図15を参照して、出射角度調整領域38において隣り合って並ぶ2本の分岐導波路23g−1,23の配置につき、それぞれから出射される分岐光Bg−1,Bとともに説明する。なお、分岐導波路23g−1,23は、2本の分岐導波路23の中から任意に選択したものである。 Next, referring to FIG. 15, with respect to the arrangement of the two branch waveguides 23 g-1 and 23 g that are arranged adjacent to each other in the emission angle adjustment region 38, the branched lights B g-1 and B g emitted from each of them. This will be described together with g . The branching waveguides 23 g-1 and 23 g are arbitrarily selected from 2 n branching waveguides 23.

分岐導波路23g−1の出射口26g−1と、分岐導波路23の出射口26とは、一端面18cにおいて一致して、1つの共通の出射口26cをなしている。ここで、分岐導波路23g−1,23は、隣接導波路対Pの構成要素となっている。 The exit port 26 g-1 of the branch waveguides 23 g-1, and the exit port 26 g of the branching waveguide 23 g, coincides at one end surface 18c, forms a single common exit port 26c. Here, the branching waveguides 23 g-1 and 23 g are constituent elements of the adjacent waveguide pair P.

隣接導波路対Pにおいて、分岐導波路23g−1を、第1分岐導波路23g−1と称し、分岐導波路23を、第2分岐導波路23と称する。また、第1分岐導波路23g−1から出射する分岐光Bg−1を第1分岐光Bg−1と称し、第2分岐導波路23から出射する分岐光Bを第2分岐光Bと称する。 In the adjacent pair of waveguides P, and the branching waveguide 23 g-1, the first referred to as branching waveguide 23 g-1, the branching waveguide 23 g, referred to as a second branch waveguide 23 g. Further, the branched light B g-1 emitted from the first branch waveguide 23 g-1 referred to as a first branched light B g-1, the branched light B g emitted from the second branch waveguide 23 g second branch It referred to as the light B g.

第1分岐導波路23g−1から出射される第1分岐光Bg−1は、光軸Axg−1に沿って、拡がり角θ/2で拡がりながら伝搬する。ここで、第1分岐光Bg−1の2本の半値線のうち、第2分岐導波路23に近い側の半値線を、第2半値線BH(g−1):2と称し、第2分岐導波路23から遠い側の半値線を、第1半値線BH(g−1):1と称する。 The first branched light B g-1 emitted from the first branched waveguide 23 g-1 propagates along the optical axis Ax g-1 while spreading at a spread angle θ / 2. Here, of the two half-value lines of the first branched light B g-1 , the half-value line closer to the second branch waveguide 23 g is referred to as a second half-value line BH (g-1): 2 , The half-value line far from the second branch waveguide 23 g is referred to as a first half-value line BH (g−1): 1 .

同様に、第2分岐導波路23から出射される第2分岐光Bは、光軸Axに沿って、拡がり角θ/2で拡がりながら伝搬する。ここで、第2分岐光Bの2本の半値線のうち、第1分岐導波路23g−1に近い側の半値線を、第1半値線BH(g):1と称し、第1分岐導波路23g−1から遠い側の半値線を、第2半値線BH(g):2と称する。 Similarly, the second branched light B g emitted from the second branch waveguide 23 g propagates along the optical axis Ax g while spreading at a spread angle θ / 2. Here, one of the two half-lines of the second branched light B g, side of half line closer to the first branch waveguide 23 g-1, the first half line BH (g): 1 and referred, first The half-value line far from the branching waveguide 23 g-1 is referred to as a second half-value line BH (g): 2 .

光分岐素子60では、第1分岐導波路23g−1と第2分岐導波路23とのなす角度θを、第1および第2分岐光Bg−1,Bの拡がり角θ/2の2倍の大きさとしている。この結果、第1分岐光Bg−1の第1半値線BH(g−1):1と、第2分岐光Bの第2半値線BH(g):2とは、常に一致する、つまり、平面導波路18内で同一位置となる。 In the optical branching device 60, the first branch waveguide 23 g-1 and an angle theta of the second branch waveguide 23 g, first and second branched light B g-1, B g divergence angle theta / 2 of The size is twice as large. As a result, the first half-value line BH (g-1): 1 of the first branched light B g-1 always coincides with the second half-value line BH (g): 2 of the second branched light B g . That is, they are at the same position in the planar waveguide 18.

ここで、図16を参照して、面Sにおける第1および第2分岐光Bg−1,Bの和の強度分布を考える。なお、図16に示す強度分布は、図15の矢印Y方向から見たものである。 Referring now to FIG. 16, consider the intensity distribution of the sum of the first and second branched light B g-1, B g in the plane S C. The intensity distribution shown in FIG. 16 is viewed from the direction of arrow Y in FIG.

図16中の太い点線は、第1および第2分岐光Bg−1,Bの強度分布を示し、実線は、第1分岐光のBg−1の強度分布と、第2分岐光Bの強度分布とを足し合わせた和の強度分布を示す。 The thick dotted line in FIG. 16 indicates the intensity distribution of the first and second branched lights B g-1 and B g , and the solid line indicates the intensity distribution of B g-1 of the first branched light and the second branched light B The sum intensity distribution obtained by adding the intensity distribution of g is shown.

図16によれば、両ピークPg−1とPとが離間し、かつ、第1分岐光Bg−1の第1半値線BH(g−1):1と第2分岐光Bの第2半値線BH(g):2とが一致した直線上において、第1分岐光Bg−1のピーク強度Imax(Pg−1)の半値点(1/2×Imax)と、第2分岐光Bのピーク強度Imax(P)の半値点(1/2×Imax)とは一致する。これにより、両分岐光Bg−1,Bの和の強度分布は、両ピークPg−1とPとの間でほぼ一定強度となる領域(プラトー領域)PLを有する。 According to FIG. 16, spaced and both peaks P g-1 and P g is, and the first branched light B g-1 of the first half line BH (g-1): 1 and the second branched light B g Second half-value line BH (g): On the straight line that coincides with 2 , the half-value point (1/2 × I max ) of the peak intensity I max (P g-1 ) of the first branched light B g-1 , The half-value point (1/2 × I max ) of the peak intensity I max (P g ) of the second branched light B g coincides. As a result, the intensity distribution of the sum of both branched lights B g-1 and B g has a region (plateau region) PL in which the intensity is substantially constant between both peaks P g-1 and P g .

つまり、参考例1および2においては、平面導波路18内の一点Oで、第1および第2分岐光Bg−1,Bの光軸Axg−1,Axを交差させる構成であるために、プラトー達成点CPLでのみ、第1および第2分岐光Bg−1,Bの和の強度分布はプラトー領域PLを有していた(図6または図9参照)。しかし、実施の形態の光分岐素子60では、第1分岐光Bg−1の第1半値線BH(g−1):1と第2分岐光Bの第2半値線BH(g):2とが常に一致しているので、両分岐光Bg−1,Bの和の強度分布は、一端面18cからの距離によらず、常にプラトー領域PLを有する。 That is, in Reference Examples 1 and 2, the optical axes Ax g-1 and Ax g of the first and second branched lights B g-1 and B g intersect at one point O in the planar waveguide 18. Therefore , only at the plateau achievement point CPL , the intensity distribution of the sum of the first and second branched lights B g-1 and B g has a plateau region PL (see FIG. 6 or FIG. 9). However, the optical branch element 60 of the first embodiment, the first branched light B g-1 of the first half line BH (g-one): 1 and a second half line BH of the second branched light B g (g) : 2 always matches, so the intensity distribution of the sum of both branched lights B g-1 and B g always has a plateau region PL regardless of the distance from the one end face 18c.

上述した光分岐素子60は、換言すれば、以下の説明のような構成となる。   In other words, the optical branching element 60 described above has a configuration as described below.

すなわち、光分岐素子60は、1本の入射側導波路14から分岐した2本以上の分岐導波路23と、一端面18cに分岐導波路23が接続された平面導波路18と、を備えている。   That is, the optical branching element 60 includes two or more branching waveguides 23 branched from one incident-side waveguide 14 and a planar waveguide 18 having the one end face 18c connected to the branching waveguide 23. Yes.

ここで、ガウスビームとして分岐導波路23から平面導波路18へと出射される分岐光Bのピーク強度Imaxの半値1/2×Imaxに対応する点H,H(H,H)を、分岐光Bの光軸Axに沿って結んだ2直線を半値線BHとし、半値線BHと分岐光Bの光軸Axとのなす角度をθ/2とする。 Here, the points H 1 , H 2 (H 3 , H corresponding to the half value ½ × I max of the peak intensity I max of the branched light B emitted from the branch waveguide 23 to the planar waveguide 18 as a Gaussian beam. 3 ) is defined as a half-value line BH, which is a straight line connecting the branched light B along the optical axis Ax, and an angle between the half-value line BH and the optical axis Ax of the branched light B is θ / 2.

なお、分岐導波路23のそれぞれから出射される分岐光Bは、互いに位相が等しく、等強度である。   Note that the branched lights B emitted from the respective branched waveguides 23 have the same phase and the same intensity.

このとき、以下の2条件が同時に成り立つ。
(1)全ての分岐光Bの光軸同Ax同士が、一端面18cを含む面内の一点O’で交差する。
(2)任意の隣り合った分岐導波路23をそれぞれ第1および第2分岐導波路23g−1,23としたときに、第1および第2分岐導波路23g−1,23からそれぞれ出射される第1および第2分岐光Bg−1,Bの光軸Axg−1,Axのなす角度がθとなる。
At this time, the following two conditions hold simultaneously.
(1) The optical axes Ax of all the branched lights B intersect at one point O ′ in the plane including the one end face 18c.
(2) When arbitrary adjacent branching waveguides 23 are first and second branching waveguides 23 g-1 and 23 g , respectively, from the first and second branching waveguides 23 g-1 and 23 g The angle formed by the optical axes Ax g-1 and Ax g of the first and second branched lights B g-1 and B g respectively emitted is θ.

これらの2条件を満足するように、分岐導波路23が、配置されている。   The branching waveguide 23 is disposed so as to satisfy these two conditions.

<実施の形態の作用効果の説明>
このように、実施の形態の光分岐素子60は、光軸Axg−1,Axを、一端面18cを含む面内の一点O’で交差させ、かつ、光軸Axg−1とAxとのなす角度を分岐光Bの拡がり角θ/2の2倍としているので、第1分岐光Bg−1の第1半値線BH(g−1):1と第2分岐光Bの第2半値線BH(g):2とが常に一致する。その結果、一端面18cからの距離によらず、第1分岐光Bg−1と第2分岐光Bとの和の強度分布は、常にプラトー領域PLを有する。これにより、出射側導波路36を交点CとCとの間に設けている限りは、一端面18cと他端面18dとの距離によらず、出射側導波路36の受光強度を、i本の出射側導波路36の全てで等しくすることができる。また、出射側導波路36を設ける他端面18dと一端面18cとの距離を任意に選択すること
ができ、結果として光分岐素子60の設計自由度が増す。
<Description of the effects of the first embodiment>
Thus, the optical branching device 60 of the first embodiment, the optical axis Ax g-1, Ax g, crossed at one point O 'in the plane including the end face 18c, and the optical axis Ax g-1 Since the angle formed by Ax g is twice the spread angle θ / 2 of the branched light B, the first half-value line BH (g−1): 1 of the first branched light B g− 1 and the second branched light B g of the second half line BH (g): 2 and always coincide. As a result, regardless of the distance from one end surface 18c, the intensity distribution of the sum of the first branched light B g-1 and the second branched light B g always has a plateau region PL. As a result, as long as the exit-side waveguide 36 is provided between the intersections C a and C b , the light receiving intensity of the exit-side waveguide 36 is i regardless of the distance between the one end face 18c and the other end face 18d. It can be made equal for all of the output waveguides 36 of the book. In addition, the distance between the other end face 18d and the one end face 18c provided with the emission-side waveguide 36 can be arbitrarily selected. As a result, the degree of freedom in designing the optical branching element 60 increases.

また、実施の形態の光分岐素子60は、入射側導波路14を伝搬する光を2本の分岐光Bに分岐させ、これらの分岐光Bの光軸Axが平面導波路18の一端面18cを含む面内の一点O’で互いに角度θをなして交差するように出射している。これにより、分岐光B全体としての拡がり角β(図13参照)を大きくすることができる。すなわち、光軸Axを一点O’で交差させることにより、分岐光B全体としての拡がり角βを、2×θ/2(1本の分岐光Bあたりの拡がり角θ/2に分岐光Bの本数2を乗じた角度)にまで大きくすることができる。この結果、参考例2で説明したと同様の理由により、光分岐素子60を小型化することができる。 Further, the optical branching device 60 of the first embodiment branches light propagating through the incident-side waveguide 14 into 2n branched lights B, and the optical axis Ax of these branched lights B is one of the planar waveguides 18. The light beams are emitted so as to intersect with each other at an angle θ at one point O ′ in the plane including the end face 18c. Thereby, the divergence angle (beta) (refer FIG. 13) as the branch light B whole can be enlarged. That is, by causing the optical axis Ax to intersect at a single point O ′, the spread angle β of the entire branched light B is changed to 2 n × θ / 2 (the branched light B to the spread angle θ / 2 per one branched light B). The angle obtained by multiplying the number 2n by 2n ) can be increased. As a result, the optical branching element 60 can be reduced in size for the same reason as described in the reference example 2 .

<実施の形態の変形例の説明>
なお、実施の形態の光分岐素子60は、参考例1で説明したような種々の変形が可能である。
<Description of Modified Example of Embodiment 1 >
The optical branching device 60 of the first embodiment can be variously modified as described in the reference example 1 .

また、2本の分岐導波路が一点O’に向かって延びている出射角度調整領域38の製造の容易さを勘案すると、実用的には、分岐導波路23の本数は、2本(n=1)または4本(n=2)とすることが好ましい。 Considering the ease of manufacturing the exit angle adjustment region 38 in which 2 n branch waveguides extend toward one point O ′, the number of branch waveguides 23 is practically 2 (n = 1) or 4 (n = 2).

(実施の形態
図17〜図19を参照して実施の形態の構成例につき説明する。図17は、実施の形態の光分岐素子の全体構成を示す平面図である。図18は、第1のシミュレーションの説明に供する図である。図19は、第2のシミュレーションの説明に供する図である。
(Embodiment 2 )
A configuration example of the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a plan view showing the overall configuration of the optical branching element of the second embodiment. FIG. 18 is a diagram for explaining the first simulation. FIG. 19 is a diagram for explaining the second simulation.

<実施の形態の構成例の説明>
図17を参照すると、実施の形態の光分岐素子70は、実施の形態の光分岐素子60において、n=1、つまり、分岐導波路23が2本の場合に対応する。したがって、図17において、図3〜図16と共通する構成部品については、詳細な説明を適宜省略する。
<Description of Configuration Example of Embodiment 2 >
Referring to FIG. 17, the optical branching device 70 of the second embodiment, the optical branch element 60 of the first embodiment, n = 1, i.e., corresponding to the case of the branch waveguide 23 are two. Therefore, in FIG. 17, detailed description of components common to those in FIGS.

図17に示すように、光分岐素子70においては、n=1であるので、分岐部20は、1個のみの導波路分岐点24を含む、ただ1つの階層L(第1階層)からなる。そして、導波路分岐点24に接続された2本の分岐導波路23,23により出射部22が構成されている。 As shown in FIG. 17, since n = 1 in the optical branching element 70, the branching unit 20 includes only one waveguide branch point 24 1 and includes only one layer L 1 (first layer). Consists of. The emission section 22 is configured by the two branch waveguides 23 1 and 23 2 connected to the waveguide branch point 24 1 .

2本の分岐導波路23,23は、入射側導波路14における光の伝搬方向Axを挟んで互いに対称に配置されている。そして、伝搬領域30において、約3°の角度をなして、伝搬方向Axに沿って、互いに離間するように配置されており、屈曲部42において、鈍角に屈曲し、出射角度調整領域38において、θの角度をなして、伝搬方向Axに沿って、互いに接近するように配置されている。 The two branch waveguides 23 1 and 23 2 are arranged symmetrically with respect to the light propagation direction Ax 0 in the incident-side waveguide 14. Then, in the propagation region 30, they are arranged so as to be separated from each other along the propagation direction Ax 0 at an angle of about 3 °, bent at an obtuse angle at the bent portion 42, and in the emission angle adjustment region 38. , an angle of theta, along the propagation direction Ax 0, are arranged so as to approach each other.

そして、分岐導波路23,23の出射口26,26は、一端面18cにおいて一致しており、1つの共通の出射口26cとなっている。 The exit ports 26 1 and 26 2 of the branching waveguides 23 1 and 23 2 coincide with each other at the one end face 18c to form one common exit port 26c.

また、出射口26から出射される分岐光Bの光軸Axと他端面18dとの交点をCとし、出射口26から出射される分岐光Bの光軸Axと他端面18dとの交点をCとしたときに、8本の出射側導波路36は、両交点CとCとの間の他端面18dに設けられている。 Further, an intersection between the optical axis Ax 1 and the other end surface 18d of the branched light B 1 emitted from the emission port 26 1 and C a, the other with the optical axis Ax 2 of the branched light B 2 emitted from the emission port 26 2 the intersection of the end face 18d is taken as C b, the outgoing side waveguide 36 of eight is provided on the other end surface 18d between the two intersection C a and C b.

光分岐素子70がこのような構成を有する結果、出射口26,26から平面導波路
18へと出射する分岐光Bの光軸Axおよび分岐光Bの光軸Axとは、一端面18cを含む面内の一点O’で交差する。
Result of light branching element 70 has such a configuration, the exit port 26 1, 26 2 from the branched light B 1 emitted into the planar waveguide 18 the optical axis Ax 1 and the optical axis Ax 2 of branched light B 2 is , Intersect at one point O ′ in the plane including the one end face 18c.

また、出射角度調整領域38において、分岐導波路23,23が角度θをなして配置されていることにより、分岐光Bの半値線BHと分岐光Bの半値線BHとは、常に一致しながら平面導波路18中を伝搬する。つまり、伝搬方向Axに直交する面内において、光軸AxとAxとで挟まれた領域にプラトー領域PLが形成される。なお、光軸AxとAxとがなす角度はθであるので、プラトー領域PLは、角度θの拡がり角を有する。 Further, the emission angle adjusting region 38, by branching waveguide 23 1, 23 2 are disposed at an angle theta, a half line BH 1 split light B 1 and half line BH 2 split light B 2 Propagate in the planar waveguide 18 with always matching. That is, a plateau region PL is formed in a region sandwiched between the optical axes Ax 1 and Ax 2 in a plane orthogonal to the propagation direction Ax 0 . Since the angle formed by the optical axes Ax 1 and Ax 2 is θ, the plateau region PL has a spread angle of the angle θ.

<実施の形態のシミュレーションの説明>
次に、実施の形態の光分岐素子70について行った2種類のシミュレーションにつき説明する。
<Description of Simulation of Embodiment 2 >
It will now be described two simulation performed for the optical branching device 70 of the second embodiment.

図18は、第1のシミュレーションの説明に供する図である。図18は、縦軸が、光分岐素子70の光伝搬方向(長手方向:以下、Z方向と称する。)に沿った長さ(μm)であり、および、横軸が、光分岐素子70の光伝搬方向に直交する方向(短手方向:以下、X方向と称する。)の長さ(μm)である。また、図18中に示された7本のグラフは、グラフのベースラインに対応するZ方向位置における、光のX方向強度分布を示している。なお、これらのグラフにおいて、ベースラインからの高さが光の強度(任意単位)を示している。なお、理解を容易にするために、図18には、図17に示した光分岐素子70を、灰色部分として重ねて示してある。   FIG. 18 is a diagram for explaining the first simulation. In FIG. 18, the vertical axis represents the length (μm) along the light propagation direction (longitudinal direction: hereinafter referred to as Z direction) of the optical branch element 70, and the horizontal axis represents the optical branch element 70. It is the length (μm) in the direction orthogonal to the light propagation direction (short direction: hereinafter referred to as X direction). Further, the seven graphs shown in FIG. 18 indicate the X-direction intensity distribution of light at the Z-direction position corresponding to the baseline of the graph. In these graphs, the height from the baseline indicates the light intensity (arbitrary unit). For easy understanding, FIG. 18 shows the optical branching element 70 shown in FIG. 17 as a gray portion.

第1のシミュレーションに用いた光分岐素子70は、X方向の長さが100μm、およびZ方向の長さが、1200μmである。より詳細には、入射側導波路14のZ方向に沿った長さが、約50μm、光分岐出射部16のZ方向に沿った長さが、約550μm、および、平面導波路18のZ方向に沿った長さが、約600μmである。   The optical branching element 70 used in the first simulation has a length in the X direction of 100 μm and a length in the Z direction of 1200 μm. More specifically, the length of the incident-side waveguide 14 along the Z direction is about 50 μm, the length of the optical branching and emitting section 16 along the Z direction is about 550 μm, and the Z direction of the planar waveguide 18 The length along the line is approximately 600 μm.

また、入射側導波路14および分岐導波路23,23は、光伝搬方向に直交する方向の幅が5μmのシングルモード導波路とした。また、分岐導波路23,23の分岐角度、すなわち、伝搬領域30において分岐導波路23と23とがなす角度は約3°とした。 The incident-side waveguide 14 and the branching waveguides 23 1 and 23 2 are single-mode waveguides having a width in the direction orthogonal to the light propagation direction of 5 μm. The branch angle of the branching waveguide 23 1, 23 2, i.e., the angle formed between the branching waveguides 23 1 and 23 2 in the propagation region 30 was about 3 °.

そして、入射側導波路14、分岐導波路23,23および平面導波路18の屈折率は1.47、および、導波路領域以外の基板12の屈折率は、1.46とした。また、伝搬させる光の波長は1.55μmとした。 The refractive index of the incident-side waveguide 14, the branching waveguides 23 1 and 23 2 and the planar waveguide 18 is 1.47, and the refractive index of the substrate 12 other than the waveguide region is 1.46. The wavelength of the propagated light was 1.55 μm.

図18に示すように、このような条件でシミュレーションを行った結果、平面導波路18内で、分岐光B,Bの和の強度分布には、Z方向が約750μmから、プラトー領域PLが形成され、平面導波路18の他端面18d(Z≒1150μm)に至るまでこのプラトー領域PLが維持されることがわかる。 As shown in FIG. 18, as a result of the simulation under such conditions, the intensity distribution of the sum of the branched lights B 1 and B 2 in the planar waveguide 18 has a plateau region PL of about 750 μm in the Z direction. It can be seen that this plateau region PL is maintained until the other end surface 18d (Z≈1150 μm) of the planar waveguide 18 is formed.

平面導波路18の他端面18dに接続された8本の出射側導波路36に入射した光の強度を計算により求めた結果、その均一性は0.5dBよりも良好な値であった。   As a result of calculating the intensity of light incident on the eight outgoing-side waveguides 36 connected to the other end face 18d of the planar waveguide 18, the uniformity thereof was a value better than 0.5 dB.

図19は、第2のシミュレーションの説明に供する図である。図19は、Z軸が、光分岐素子70の光伝搬方向(長手方向)に沿った長さ(μm)であり、X軸が、光分岐素子70の光伝搬方向に直交する方向(短手方向)の長さ(μm)であり、および、I軸が、光の強度(任意単位)を示している。図19に示された8本のグラフは、それぞれのZ方向位置における、光のX方向強度分布を示している。   FIG. 19 is a diagram for explaining the second simulation. In FIG. 19, the Z axis is a length (μm) along the light propagation direction (longitudinal direction) of the light branching element 70, and the X axis is a direction (short side) perpendicular to the light propagation direction of the light branching element 70. Direction) (μm), and the I-axis indicates the light intensity (arbitrary unit). The eight graphs shown in FIG. 19 indicate the X-direction intensity distribution of light at the respective Z-direction positions.

第2のシミュレーションに用いた光分岐素子70は、導波路分岐点24における光の損失を避けるために、伝搬領域30において分岐導波路23と23とがなす角度を約25°とし、および、伝搬領域30における分岐導波路23と23の長さを約350μmとした以外は、第1のシミュレーションと同様である。 The optical branching element 70 used in the second simulation sets the angle formed by the branching waveguides 23 1 and 23 2 in the propagation region 30 to about 25 ° in order to avoid light loss at the waveguide branching point 24 1 . And, the same as the first simulation, except that the length of the branching waveguides 23 1 and 23 2 in the propagation region 30 is set to about 350 μm.

図19に示すように、第2のシミュレーションにおいても、平面導波路18中でプラトー領域PLが形成され、そのプラトー領域PLが、他端面18dに至るまで維持されることがわかる。   As shown in FIG. 19, also in the second simulation, it can be seen that the plateau region PL is formed in the planar waveguide 18 and the plateau region PL is maintained until reaching the other end surface 18d.

平面導波路18の他端面18dに接続された8本の出射側導波路36に入射した光の強度を計算により求めた結果、その均一性は0.5dBよりも良好な値であった。   As a result of calculating the intensity of light incident on the eight outgoing-side waveguides 36 connected to the other end face 18d of the planar waveguide 18, the uniformity thereof was a value better than 0.5 dB.

<実施の形態の作用効果の説明>
このように、実施の形態の光分岐素子70によれば、分岐光Bの光軸Axと分岐光Bの光軸Axとが、角度θをなして、一端面18cを含む面内の一点O’で交差するようにしているので、2つの分岐光Bと分岐光Bとを重ね合わせた光の拡がり角を、1本の分岐光の場合の2倍に拡大することができるとともに、プラトー領域PLを形成することができる。この結果、光分岐素子70のサイズを小型化できるとともに、出射側の分岐導波路36で取り出される光の強度を等しくすることができる。
<Description of the effect of Embodiment 2 >
Thus, according to the optical branching device 70 of the second embodiment, the optical axis Ax 1 split light B 1 and the optical axis Ax 2 of branched light B 2 is at an angle theta, including one end face 18c since so as to intersect at a point O 'in the plane, the divergence angle of light obtained by superimposing the two branch light B 1 and branch light B 2, enlarged to twice that of the single branched optical And the plateau region PL can be formed. As a result, the size of the light branching element 70 can be reduced, and the intensity of the light extracted by the outgoing side branching waveguide 36 can be made equal.

(実施の形態
図20を参照して実施の形態の光分岐素子の構成例につき説明する。図20は、実施の形態の光分岐素子の出射角度調整領域を抜き出して示す平面図である。
(Embodiment 3 )
A configuration example of the optical branching element according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a plan view showing an emission angle adjustment region of the light branching element according to the third embodiment.

<実施の形態の構成例の説明>
図20を参照すると、実施の形態の光分岐素子80は、いわば、参考例2の光分岐素子50と、実施の形態の光分岐素子60とを組み合わせたような構成を有している。なお、光分岐素子80において、入射側導波路14、分岐部20、平面導波路18および出射側の分岐導波路36の構造は、参考例2および実施の形態1と同様であるため、図示および構造の詳細な説明を省略する。
<Description of Configuration Example of Embodiment 3 >
Referring to FIG. 20, the optical branching device 80 of the third embodiment has a configuration in which the optical branching device 50 of Reference Example 2 and the optical branching device 60 of the first embodiment are combined. . In the optical branching element 80, the structures of the incident-side waveguide 14, the branching section 20, the planar waveguide 18, and the exit-side branching waveguide 36 are the same as those in the reference example 2 and the first embodiment. Detailed description of the structure is omitted.

図20に示すように、光分岐素子80は、n=2、つまり、分岐導波路23が4本の場合に対応する。   As shown in FIG. 20, the optical branching element 80 corresponds to a case where n = 2, that is, four branching waveguides 23 are provided.

光分岐素子80の出射角度調整領域44において、分岐導波路23と23とは、それぞれから出射される分岐光B,Bの光軸Ax,Axが一端面18cを含む面内の一点O’で交差するように配置されている。ここで、分岐導波路23,23は、角度θ(1本の分岐光Bの拡がり角θ/2の2倍の角度)をなすように配置されている。分岐導波路23の出射口26と、分岐導波路23の出射口26とは、一端面18cにおいて一致して、1つの共通の出射口26cをなしている。ここで、分岐光Bの伝搬方向(光軸Ax)と、分岐光Bの伝搬方向(光軸Ax)をベクトル的に合成した方向を合成光軸AAとする。なお、合成光軸AAは、一端面18cの法線と一致する方向に延在する。 At the exit angle adjustment region 44 of the optical branch element 80, the surface and the branching waveguide 23 2 and 23 3, the optical axis Ax 2, Ax 3 of the branched light B 2, B 3 emitted from each including one end surface 18c It is arranged so as to intersect at one point O ′. Here, the branching waveguides 23 2 and 23 3 are arranged so as to form an angle θ (an angle twice the spreading angle θ / 2 of one branching light B). The exit port 26 2 of the branching waveguide 23 2, and the exit port 26 3 of the branching waveguide 23 3, consistent at one end surface 18c, forms a single common exit port 26c. Here, a direction in which the propagation direction of the branched light B 2 (optical axis Ax 2 ) and the propagation direction of the branched light B 3 (optical axis Ax 3 ) are combined in a vector manner is defined as a combined optical axis AA. The synthetic optical axis AA extends in a direction that coincides with the normal line of the one end face 18c.

また、光分岐素子80の出射角度調整領域44において、分岐導波路23と23とは、出射口26cを挟んで対称に配置されている。出射口26,26と出射口26cとの距離は、それぞれdとされている。分岐導波路23,23は、それぞれから出射される分岐光B,Bの光軸Ax,Axが、平面導波路18内であって合成光軸AA上の一点Oで交差するように配置されている。 Further, the emission angle adjusting region 44 of the optical branch element 80, and the branching waveguide 23 1 and 23 4 are arranged symmetrically about the exit port 26c. The distance between the exit port 26 1, 26 4 and the exit port 26c is a d, respectively. In the branching waveguides 23 1 and 23 4 , the optical axes Ax 1 and Ax 4 of the branched lights B 1 and B 4 emitted from the respective branching waveguides 23 1 and 23 4 are crossed at a single point O on the combined optical axis AA in the planar waveguide 18. Are arranged to be.

これらの4本の分岐導波路23,23,23,23により、3つの隣接導波路対P1,P2,P3が構成されている。すなわち、隣接導波路対P1は、分岐導波路23と23とからなる。隣接導波路対P2は、分岐導波路23と23とからなる。隣接導波路対P3は、分岐導波路23と23とからなる。 These four branching waveguides 23 1 , 23 2 , 23 3 , and 23 4 constitute three adjacent waveguide pairs P1, P2, and P3. That is, the adjacent waveguide pair P1 includes the branched waveguides 23 1 and 23 2 . Adjacent pair of waveguides P2 consists branching waveguide 23 2 and 23 3. The adjacent waveguide pair P3 is composed of branch waveguides 23 3 and 23 4 .

次に、隣接導波路対P1,P2,P3ごとに、分岐導波路23,23,23,23の配置について、それぞれから出射される分岐光B,B,B,Bとともに、説明する。 Next, with respect to the arrangement of the branch waveguides 23 1 , 23 2 , 23 3 , and 23 4 for each of the adjacent waveguide pairs P 1, P 2, and P 3 , the branched lights B 1 , B 2 , B 3 , and B that are emitted from each of them. 4 and will be described.

分岐導波路23と23とからなる隣接導波路対P1においては、分岐光B,Bの光軸Ax,Axが、平面導波路18内で交差し、かつ、分岐光Bの第1半値線BH1−1と、分岐光Bの第2半値線BH2−2とがプラトー達成点CPL2において交差するように、分岐導波路23,23が配置されている。なお、プラトー達成点CPL2は、一端面18cからの距離がHとされている。 In the adjacent waveguide pair P1 composed of the branching waveguides 23 1 and 23 2 , the optical axes Ax 1 and Ax 2 of the branched lights B 1 and B 2 intersect in the planar waveguide 18 and the branched light B The branching waveguides 23 1 and 23 2 are arranged so that the first half-value line BH 1-1 of 1 and the second half-value line BH 2-2 of the branched light B 2 intersect at the plateau achievement point CPL2 . Yes. The plateau achievement point CPL2 has a distance H from the one end face 18c.

分岐導波路23と23とからなる隣接導波路対P2においては、分岐光B,Bの光軸Ax,Axが、平面導波路18の一端面18cを含む面内の一点O’で交差し、かつ、分岐光Bの第1半値線BH2−1と、分岐光Bの第2半値線BH3−2とが合致するように、分岐導波路23,23が配置されている。 In the adjacent waveguide pair P2 composed of the branched waveguides 23 2 and 23 3 , the optical axes Ax 2 and Ax 3 of the branched lights B 2 and B 3 are one point in the plane including the one end surface 18 c of the planar waveguide 18. intersect at O ', and the first half line BH 2-1 branched light B 2, as the second half line BH 3-2 branched light B 3 matches, the branching waveguide 23 2, 23 3 is arranged.

分岐導波路23と23とからなる隣接導波路対P3においては、分岐光B,Bの光軸Ax,Axが、平面導波路18内で交差し、かつ、分岐光Bの第1半値線BH3−1と、分岐光Bの第2半値線BH4−2とがプラトー達成点CPL4において交差するように、分岐導波路23,23が配置されている。なお、プラトー達成点CPL4は、一端面18cからの距離がHとされている。 In the adjacent waveguide pair P3 composed of the branched waveguides 23 3 and 23 4 , the optical axes Ax 3 and Ax 4 of the branched lights B 3 and B 4 intersect in the planar waveguide 18 and the branched light B Branch waveguides 23 3 and 23 4 are arranged so that the first half-value line BH 3-1 of the third line and the second half-value line BH 4-2 of the branched light B 4 intersect at the plateau achievement point C PL4 . Yes. The plateau achievement point CPL4 has a distance H from the one end face 18c.

なお、この実施の形態においては、隣接導波路対P1における光軸AxとAxとの交差点、および、隣接導波路対P3における光軸AxとAxとの交差点が一致している必要はない。 In the present embodiment, the intersection of the optical axis Ax 1 and Ax 2 in adjacent waveguides pairs P1, and the need to intersection of the optical axis Ax 3 and Ax 4 in adjacent waveguides pair P3 are coincident There is no.

以上をまとめると、光分岐素子80においては、個々の隣接導波路対P1,P2,P3は、以下の2条件のどちらかを満足している。
(1)半値線同士が合致する(隣接導波路対P2)。
(2)分岐光の光軸同士が、平面導波路内で交差し、かつ、半値線同士が、一端面18cからの距離が光軸の交点よりも長い、平面導波路内のプラトー達成点で交差する(隣接導波路対P1,P3)。
In summary, in the optical branching element 80, each adjacent waveguide pair P1, P2, P3 satisfies either of the following two conditions.
(1) Half-value lines match (adjacent waveguide pair P2).
(2) At the plateau achievement point in the planar waveguide where the optical axes of the branched light intersect in the planar waveguide, and the half-value lines are longer than the intersection of the optical axes by the distance from the one end face 18c. Intersect (adjacent waveguide pair P1, P3).

そして、条件(2)を満足する隣接導波路対P1,P3においては、プラトー達成点CPL2,CPL4と一端面18cとの距離が、互いに等しくHとされている。 In the adjacent waveguide pair P1, P3 that satisfies the condition (2), the distances between the plateau achievement points C PL2 , C PL4 and the one end face 18c are set equal to H.

次に、分岐導波路23,23,23,23の配置角度につき説明する。 Next, the arrangement angles of the branch waveguides 23 1 , 23 2 , 23 3 , and 2 4 will be described.

隣接導波路対P2を構成する分岐導波路23,23は、互いにθの角度をなして、合成光軸AAに沿って、互いに接近するように配置されている。つまり、αはθ/2であり、αは(π−θ/2)である。 The branching waveguides 23 2 and 23 3 constituting the adjacent waveguide pair P2 are arranged so as to approach each other along the synthetic optical axis AA at an angle θ with respect to each other. That, alpha 2 is θ / 2, α 3 is (π-θ / 2).

また、上述のように、隣接導波路対P1における光軸AxとAxとの交差点、および、隣接導波路対P3における光軸AxとAxとの交差点が一致している必要はないので、隣接導波路対P1を構成する分岐導波路23と23とは、上述の(1)式のみ
を満足するように配置すればよい。
Further, as described above, the intersection between the optical axis Ax 1 and Ax 2 in adjacent waveguides pairs P1, and, no need to intersection of the optical axis Ax 3 and Ax 4 in adjacent waveguides pair P3 are coincident Therefore, the branching waveguides 23 1 and 23 2 constituting the adjacent waveguide pair P1 may be arranged so as to satisfy only the above-described expression (1).

すなわち、上述の(1)式を変形することで、下記(3)式が得られる。   That is, the following formula (3) is obtained by modifying the above formula (1).

Htan(α−θ/2)=d+Htanθ・・・(3)
ところでθは、上述のように2λ/Dで与えられるので、αの好適な角度範囲は、(3)式から与えられる。
H tan (α 1 −θ / 2) = d + H tan θ (3)
By the way, since θ is given by 2λ / D 0 as described above, a suitable angle range of α 3 is given by the equation (3).

同様に、隣接導波路対P3を構成する分岐導波路23と23とは、上述の(1)式を満足するように配置されている。 Similarly, the branch waveguide 23 3 and 23 4 constituting the adjacent pair of waveguides P3 is arranged so as to satisfy the equation (1).

すなわち、上述の(1)式は、下記(4)式のように変形できる。   That is, the above equation (1) can be transformed into the following equation (4).

Htan(π−θ)=d+Htan(α+θ/2)・・・(4)
ところでθは、上述のように2λ/Dで与えられるので、αの好適な角度範囲は、(4)式から与えられる。
H tan (π−θ) = d + H tan (α 4 + θ / 2) (4)
By the way, since θ is given by 2λ / D 0 as described above, a suitable angle range of α 4 is given by the equation (4).

なお、図示はしないが、光分岐素子80において、出射側導波路36の受光用開口が設けられる他端面18dは、上述のプラトー達成点CPL2,CPL4を含む面とされており、したがって一端面18cからの距離は、Hである。 Although not shown, in the optical branching element 80, the other end surface 18d provided with the light receiving opening of the output side waveguide 36 is a surface including the above-described plateau achievement points CPL2 and CPL4. The distance from the end face 18c is H.

また、出射側導波路36の受光用開口は、分岐光Bの光軸Axと他端面18dとの交点Cと、分岐光Bの光軸Axと他端面18dとの交点Cとの間に設けられている。 The light receiving opening of the outgoing side waveguide 36, the intersection C of the intersection C a between the optical axis Ax 1 and the other end surface 18d of the branched light B 1, the optical axis Ax 4 and the other end surface 18d of the branched light B 4 b .

<実施の形態の作用効果の説明>
このように、実施の形態の光分岐素子80は、分岐導波路23,23,23,23を上述したように配置しているので、プラトー達成点CPL2,CPL4を含む他端面18dにおいて、分岐光B,B,B,Bの和の強度分布は、プラトー領域PLを有することとなる。これにより、出射側導波路36、1本あたりの光の受光強度を、出射側導波路36の全てで等しくすることができる。
<Description of the effect of Embodiment 3 >
Thus, the optical branching device 80 of the third embodiment, since the branching waveguide 23 1, 23 2, 23 3, 23 4 are arranged as described above, including the plateau achieved point C PL2, C PL4 In the other end surface 18d, the intensity distribution of the sum of the branched lights B 1 , B 2 , B 3 , and B 4 has a plateau region PL. As a result, the light receiving intensity of light per output side waveguide 36 can be made equal for all of the output side waveguides 36.

<実施の形態の変形例の説明>
なお、実施の形態の光分岐素子80においては、分岐導波路23が4本の場合を例示したが、分岐導波路23の本数は4本には限定されない。すなわち、分岐導波路23,23で例示したような、隣り合った分岐光Bt−1,B(ここで、tは2以上の整数)の光軸Axt−1,Axが、平面導波路18の一端面18cを含む面内の一点O’で交差し、かつ、分岐光Bt−1の第1半値線BH(t−1):1と、分岐光Bの第2半値線BH(t):2とが合致するような分岐導波路が、複数本設けられていてもよい。
<Description of Modification of Embodiment 3 >
In addition, in the optical branching element 80 of Embodiment 3 , the case where the number of the branching waveguides 23 is four was illustrated, However, The number of the branching waveguides 23 is not limited to four. That is, as exemplified in the branching waveguide 23 2, 23 3, (wherein, t is an integer of 2 or more) neighboring branch light B t-1, B t optical axis Ax t-1, Ax t of intersect at a point O 'in the plane including the end face 18c of the planar waveguide 18, and the branched light B t-1 of the first half line BH (t-1): 1 and, second branch light B t A plurality of branching waveguides may be provided such that the half-value line BH (t): 2 matches.

同様に、分岐導波路23,23および23,23で例示したような、分岐光Bu−1,B(ここで、uは2以上の整数)の光軸Axu−1,Axが、平面導波路18内で交差し、かつ、分岐光Bu−1の第1半値線BH(u−1):1と、分岐光Bの第2半値線BH(u):2とがプラトー達成点CPLuにおいて交差するような分岐導波路が、複数本設けられていてもよい。 Similarly, the optical axes Ax u−1 of the branched lights B u−1 and B u (where u is an integer equal to or greater than 2) as exemplified by the branch waveguides 23 1 , 23 2 and 23 3 , 23 4. , Ax u is crossed in the planar waveguide 18, and the branched light B u-1 of the first half line BH (u-1): 1, a second half line BH branched light B u (u) : May be provided with a plurality of branching waveguides such that 2 intersects at the plateau achievement point CPLu .

また、実施の形態の光分岐素子80は、参考例2の光分岐素子50、および実施の形態の光分岐素子60と同様の変形が可能である。 Further, the optical branching device 80 of the third embodiment can be modified in the same manner as the optical branching device 50 of the reference example 2 and the optical branching device 60 of the first embodiment.

(実施の形態
図21を参照して、実施の形態の光波長合分波器の構成例につき説明する。図21は、光波長合分波器90の全体構成を示す平面図である。
(Embodiment 4 )
A configuration example of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a plan view showing the overall configuration of the optical wavelength multiplexer / demultiplexer 90.

図21を参照すると、光波長合分波器90は、1本の入力用導波路46と、入力用導波路46に接続される扇形の第1平面導波路48と、第1平面導波路48に接続され、光路長を所定の長さずつ変化させた複数のチャネル導波路52からなるアレイ導波路回折格子54と、アレイ導波路回折格子54のチャネル導波路52に接続される第2平面導波路56と、第2平面導波路56に接続される複数の出力用導波路58とを備えている。   Referring to FIG. 21, the optical wavelength multiplexer / demultiplexer 90 includes one input waveguide 46, a fan-shaped first planar waveguide 48 connected to the input waveguide 46, and a first planar waveguide 48. And an arrayed waveguide diffraction grating 54 composed of a plurality of channel waveguides 52 whose optical path length is changed by a predetermined length, and a second planar waveguide connected to the channel waveguide 52 of the arrayed waveguide diffraction grating 54. A waveguide 56 and a plurality of output waveguides 58 connected to the second planar waveguide 56 are provided.

光波長合分波器90においては、入力用導波路46から第1平面導波路48に入射した波長λの光は、それぞれ光路長が異なるチャネル導波路52を伝搬する。それぞれのチャネル導波路52を伝搬する光は位相差を生じ、この位相差が、第2平面導波路56での回折角の変化に変換され、波長λ,λ,・・・ごとに分離されて出力用導波路58へと出力される。 In the optical wavelength demultiplexer 90, the light of the wavelength lambda 0 of the input waveguide 46 is incident on the first planar waveguide 48 propagates the channel waveguide 52 of the optical path lengths are different. The light propagating through each channel waveguide 52 generates a phase difference, and this phase difference is converted into a change in the diffraction angle in the second planar waveguide 56 and separated for each of the wavelengths λ 1 , λ 2 ,. And output to the output waveguide 58.

この光波長合分波器90において、チャネル導波路52と第2平面導波路56からなる素子部分に、参考例2および実施の形態1〜3で説明した光分岐素子50,60,70および80の1種以上が使用されている。より詳細には、チャネル導波路52と第2平面導波路56とを、参考例1及び2ならびに実施の形態1〜3で説明した光分岐出射部16を介して接続している。なお、図21では、煩雑さを避けるために、光分岐出射部16を簡略化して示してある。 In this optical wavelength multiplexer / demultiplexer 90, the optical branching elements 50, 60, 70, and 80 described in the reference example 2 and the first to third embodiments are added to the element portion composed of the channel waveguide 52 and the second planar waveguide 56. One or more of these are used. More specifically, the channel waveguide 52 and the second planar waveguide 56 are connected via the optical branching and emitting section 16 described in Reference Examples 1 and 2 and Embodiments 1 to 3 . In FIG. 21, the light branching and emitting part 16 is shown in a simplified manner in order to avoid complexity.

個々のチャネル導波路52が、参考例2および実施の形態1〜3で説明した入射側導波路14に対応し、第2平面導波路56が、参考例2および実施の形態1〜3で説明した平面導波路18に対応し、出力用導波路58が、参考例2および実施の形態1〜3で説明した出射側の分岐導波路36に対応する。 Each channel waveguide 52 corresponds to the incident-side waveguide 14 described in Reference Example 2 and Embodiments 1 to 3 , and the second planar waveguide 56 is described in Reference Example 2 and Embodiments 1 to 3 . The output waveguide 58 corresponds to the planar waveguide 18 and corresponds to the output-side branching waveguide 36 described in Reference Example 2 and Embodiments 1 to 3 .

このように実施の形態の光波長合分波器90では、チャネル導波路52と第2平面導波路56からなる素子部分に、参考例2および実施の形態1〜3で説明した光分岐素子50,60,70および80の1種以上を用いているので、個々の出射側の分岐導波路36において、波長毎に分離された分岐光Bの強度の均一性を高めることができる。 In this way an optical wavelength division multiplexer 90 of the fourth embodiment, the device portion consisting of the channel waveguide 52 and the second planar waveguide 56, the light branching element described in Reference Example 2 and Embodiment 1-3 Since one or more of 50, 60, 70, and 80 are used, the uniformity of the intensity of the branched light B separated for each wavelength can be improved in each outgoing side branch waveguide 36.

参考例1の光素子の全体構成を示す一部切り欠き平面図である。 5 is a partially cutaway plan view showing the overall configuration of the optical element of Reference Example 1. FIG. 図1において、分岐部を拡大した、要部拡大平面図である。In FIG. 1, it is the principal part enlarged plan view which expanded the branch part. 図1において、出射部付近を拡大した要部拡大平面図である。In FIG. 1, it is the principal part enlarged plan view which expanded the output part vicinity. 図1において、出射部付近を拡大した要部拡大平面図である。In FIG. 1, it is the principal part enlarged plan view which expanded the output part vicinity. 参考例1において、1本の分岐光の性質の説明に供する模式図である。 In the reference example 1 , it is a schematic diagram with which it uses for description of the property of one branch light. 参考例1において、隣り合う分岐導波路を、分岐光とともに示す模式図である。 In the reference example 1 , it is a schematic diagram which shows an adjacent branched waveguide with branched light. 2つの分岐光の強度分布の和を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the sum of the intensity distribution of two branched light. 図8は、2つの分岐光の強度分布の和を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the sum of intensity distributions of two branched lights. 分岐導波路の配置の説明に供する模式図である。It is a schematic diagram with which it uses for description of arrangement | positioning of a branching waveguide. 全ての分岐光の強度分布の和を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the sum of the intensity distribution of all the branched lights. 参考例1の光素子の変形例を示す模式図である。 10 is a schematic diagram showing a modification of the optical element of Reference Example 1. FIG. 参考例2の光分岐素子の全体構成を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an overall configuration of a light branching element of Reference Example 2 . 実施の形態の光分岐素子の全体構成を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an overall configuration of the optical branching element of the first embodiment. 実施の形態において、光分岐素子の出射角度調整領域付近を拡大した要部拡大平面図である。In Embodiment 1 , it is the principal part enlarged plan view which expanded the emission angle adjustment area | region vicinity of the light branching element. 実施の形態において、隣り合う分岐導波路を、分岐光とともに示す模式図である。In Embodiment 1 , it is a schematic diagram which shows an adjacent branched waveguide with a branched light. 実施の形態において、2つの分岐光の強度分布の和を示す模式図である。In Embodiment 1 , it is a schematic diagram which shows the sum of the intensity distribution of two branched light. 実施の形態の光分岐素子の全体構成を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an overall configuration of an optical branching element according to a second embodiment. 実施の形態において、第1のシミュレーションの説明に供する図である。In Embodiment 2 , it is a figure with which it uses for description of 1st simulation. 実施の形態において、第2のシミュレーションの説明に供する図である。In Embodiment 2 , it is a figure with which it uses for description of 2nd simulation. 実施の形態の光分岐素子の出射角度調整領域を抜き出して示す平面図である。FIG. 10 is a plan view illustrating an extraction angle adjustment region of the light branching element according to the third embodiment. 実施の形態の光波長合分波器の全体構成を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing an overall configuration of an optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to a fourth embodiment.

10 光素子
12 基板
14,14’ 入射側導波路
14a 端面
16,16’ 光分岐出射部
18,18’ 平面導波路
18c 一端面
18d 他端面
20 分岐部
22 出射部
23 分岐導波路
24 導波路分岐点
24in インプット導波路
24out アウトプット導波路
26 出射口
28 Y分岐導波路
30 伝搬領域
32,38,44 出射角度調整領域
36 出射側導波路
42 屈曲部
46 入力用導波路
48 第1平面導波路
50,60,70,80 光分岐素子
52 チャネル導波路
54 アレイ導波路回折格子
56 第2平面導波路
58 出力用導波路
90 光波長合分波器
L 階層
B 分岐光
BH 半値線
Ax 光軸
AA 合成光軸
O,O’ 一点
PL プラトー領域
PL プラトー達成点
PL プラトー達成面
S 面
C 交点
α 出射角
β 分岐光全体としての拡がり角
θ 分岐光の拡がり角×2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical element 12 Board | substrate 14, 14 ' Incident side waveguide 14a End surface 16, 16' Optical branch output part 18, 18 'Planar waveguide 18c One end surface 18d Other end surface 20 Branch part 22 Output part 23 Branch waveguide 24 Waveguide branch Point 24 in input waveguide 24 out output waveguide 26 exit port 28 Y-branch waveguide 30 propagation region 32, 38, 44 exit angle adjustment region 36 exit side waveguide 42 bent portion 46 input waveguide 48 first plane guide Waveguide 50, 60, 70, 80 Optical branching element 52 Channel waveguide 54 Array waveguide diffraction grating 56 Second planar waveguide 58 Output waveguide 90 Optical wavelength multiplexer / demultiplexer L Layer B Branched light BH Half-value line Ax Optical axis AA synthesis optical axis O, O 'a point PL plateau region C PL plateau achieved point S PL plateau achieve surface S plane C intersection α outgoing angle β divergence angle θ branched light of the entire branched light Spread angle × 2

Claims (7)

1本の入射側導波路から分岐した複数の入射側の分岐導波路と、一端面に前記分岐導波路が接続された平面導波路とを備えた光素子であって、
前記分岐導波路の各々は、これら分岐導波路からそれぞれ位相と光強度とが等しい分岐光をガウスビームとして平面導波路へそれぞれ入射させる分岐導波路であり、
前記分岐導波路の各々は、下記の条件を満足する配置関係で、前記平面導波路と接続されていることを特徴とする光素子。
(1)前記複数の入射側の分岐導波路から任意に選択された、順次に隣接する第1および第2分岐導波路から前記平面導波路に入射されて伝搬する分岐光を第1および第2分岐光とし、
(2)前記平面導波路の表面に平行な平面内でガウス分布を有する前記分岐光の光強度のピーク値の半値に対応する前記平面上の2点をそれぞれ第1および第2点とし、および
(3)前記分岐光の伝搬方向に沿う前記第1および第2点を、それぞれ連続的に結んだ直線を、それぞれ第1および第2半値線とするとき、
前記第1分岐光の第1半値線と、前記第2分岐光の第2半値線は、前記平面上で同一位置にあり、および、前記第1分岐光の第2半値線と前記第2分岐光の第1半値線とは、前記平面上で離間した位置にある。
An optical element comprising a plurality of incident-side branching waveguides branched from one incident-side waveguide, and a planar waveguide having one end face connected to the branching waveguide,
Wherein each of the branching waveguides are those branch guide and the phase and light intensity are equal from waveguide branch optical branch waveguide to be incident respectively to the planar waveguide as a Gaussian beam,
Each of the branched waveguides is connected to the planar waveguide in an arrangement relationship that satisfies the following conditions.
(1) First and second branched lights that are arbitrarily selected from the plurality of incident-side branching waveguides and sequentially incident on the planar waveguide from the first and second branching waveguides adjacent to each other and propagate therethrough Branch light,
(2) The two points on the plane corresponding to the half value of the peak value of the light intensity of the branched light having a Gaussian distribution in a plane parallel to the surface of the planar waveguide are set as the first and second points, respectively, and (3) When the straight lines that continuously connect the first and second points along the propagation direction of the branched light are respectively the first and second half-value lines,
The first half-value line of the first branched light and the second half-value line of the second branched light are in the same position on the plane, and the second half-value line of the first branched light and the second branch line The first half-value line of light is at a position separated on the plane.
前記第1および第2分岐光のそれぞれのビーム拡がり角をθ/2とするとき、
前記第1および第2分岐導波路の前記一端面での交差角をθとすることを特徴とする請求項1に記載の光素子。
When the beam divergence angle of each of the first and second branched lights is θ / 2,
2. The optical element according to claim 1, wherein an intersection angle at the one end face of each of the first and second branch waveguides is θ.
請求項2に記載の光素子を備えた光分岐素子であって、
前記平面導波路は、前記一端面と平行な他端面を備え、
前記一端面に接続されている複数の入射側の分岐導波路から伝搬して前記他端面に到達する全ての分岐光の到達範囲内の該他端面の領域に、複数の出射側の分岐導波路を接続して備えている
ことを特徴とする光分岐素子。
An optical branching device comprising the optical device according to claim 2,
The planar waveguide includes the other end surface parallel to the one end surface,
A plurality of exit side branch waveguides in the region of the other end face within the reach of all the branched lights that propagate from the plurality of entrance side branch waveguides connected to the one end face and reach the other end face An optical branching element characterized by comprising:
前記入射側導波路と複数の前記入射側の分岐導波路との間に、分岐部をさらに備え、
該分岐部は、段数がn(nは1以上の整数)の階層構造をなし、第m階層(mは1≦m≦nの整数)には、1本の入力光を2本の出力光へと分岐させる、2m−1個の導波路分岐点が設けられており、
m=1である第1階層に属する導波路分岐点は、前記入射側導波路を伝搬する光を入力光とし、
2≦m≦n−1である第m階層に属する導波路分岐点は、第m−1階層に属する1個の導波路分岐点から入力される光を入力光とし、かつ、第m+1階層に属する2個の導波路分岐点のそれぞれに出力光を出力し、
m=nである第n階層に属する、総数2n−1個の導波路分岐点には総数2本の前記分岐導波路が接続されており、該分岐導波路に、分岐光としての出力光が出力されることを特徴とする請求項3に記載の光分岐素子。
A branch part is further provided between the incident side waveguide and the plurality of incident side branch waveguides,
The branching unit has a hierarchical structure with n stages (n is an integer equal to or greater than 1), and in the m-th hierarchy (m is an integer satisfying 1 ≦ m ≦ n), one input light is converted into two output lights. 2 m-1 waveguide branch points are provided to branch into
The waveguide branching point belonging to the first layer where m = 1 is the light propagating through the incident side waveguide as input light,
The waveguide branching point belonging to the mth layer satisfying 2 ≦ m ≦ n−1 uses the light input from one waveguide branching point belonging to the m−1th layer as input light, and enters the m + 1th layer. Output light to each of the two waveguide branch points to which it belongs,
A total of 2 n branching waveguides are connected to a total of 2 n−1 waveguide branching points belonging to the nth layer where m = n, and output as branching light is connected to the branching waveguides. The light branching element according to claim 3, wherein light is output.
任意の前記導波路分岐点に接続された前記入力光が伝搬するインプット導波路と、前記出力光が伝搬する2本のアウトプット導波路とによりY分岐導波路が構成され、
前記出力光が伝搬する2本の前記アウトプット導波路同士のなす角が4°以内であることを特徴とする請求項に記載の光分岐素子。
A Y-branch waveguide is configured by an input waveguide that propagates the input light connected to an arbitrary waveguide branch point and two output waveguides through which the output light propagates,
The optical branching element according to claim 4 , wherein an angle formed by the two output waveguides through which the output light propagates is within 4 °.
前記入射側の分岐導波路は、曲線状に形成されていることを特徴とする請求項またはに記載の光分岐素子。 It said branching waveguide on the incident side, the light branching element according to claim 4 or 5, characterized in that it is formed in a curved shape. 1以上の入力用導波路と、該入力用導波路に接続される扇形の第1平面導波路と、該第1平面導波路に接続され、光路長を所定の長さずつ変化させた複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路回折格子と、該アレイ導波路回折格子の前記チャネル導波路に接続される第2平面導波路と、該第2平面導波路に接続される複数の出力用導波路とを備えた光波長合分波器において、
個々の前記チャネル導波路と前記第2平面導波路と複数の前記出力用導波路からなる素子部分の各々が、請求項3〜6のいずれか一項に記載の光分岐素子であり、
個々の前記チャネル導波路が、各前記光分岐素子が有する入射側導波路に対応し、
前記第2平面導波路及び複数の前記出力用導波路が、各前記光分岐素子が有する平面導波路及び複数の出射側の分岐導波路の何れにも共通して対応することを特徴とする光波長合分波器。
One or more input waveguides, a fan-shaped first planar waveguide connected to the input waveguide, and a plurality of optical waveguides connected to the first planar waveguide and having an optical path length changed by a predetermined length An arrayed waveguide diffraction grating composed of a channel waveguide, a second planar waveguide connected to the channel waveguide of the arrayed waveguide grating, and a plurality of output waveguides connected to the second planar waveguide In an optical wavelength multiplexer / demultiplexer with
Each element portion of individual said channel waveguide and the second planar waveguide and a plurality of the output waveguide, an optical branching element according to any one of claims 3-6,
Each said channel waveguide respond | corresponds to the incident side waveguide which each said optical branching element has,
The light characterized in that the second planar waveguide and the plurality of output waveguides correspond to both the planar waveguide and the plurality of output-side branching waveguides of each of the optical branching elements. Wavelength multiplexer / demultiplexer.
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