JP4899822B2 - 光合分波器 - Google Patents

Description

本発明は、多波長の光を合波または分波することができる光合分波器に関するものである。

多波長の光を合波または分波することができる光合分波器としてアレイ導波路型回折格子素子（ＡＷＧ: Arrayed Waveguide Grating）が知られている。ＡＷＧは、２つのスラブ導波路と、これら２つのスラブ導波路の間に設けられ互いに異なる光路長を有する複数本の導波路を含むアレイ導波路部と、スラブ導波路に接続された複数本の入出力用導波路と、が基板上に形成されたものである。

このようなＡＷＧは、例えばＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等のアクセス系光通信システムにおいても用いられる。アクセス系光通信システムでは、複数の波長帯域（例えば１３１０ｎｍ帯／１４９０ｎｍ帯／１５５０ｎｍ帯）それぞれの信号光が用いられる場合があり、また、何れかの波長帯域（例えば１５５０ｎｍ帯）では多波長の信号光が用いられる場合がある。例えば、非特許文献１，２に記載された技術は、１５５０ｎｍ帯の多波長の光をＡＷＧにより分波するとともに、１３１０ｎｍ帯／１４９０ｎｍ帯の光をパワー分岐して、１５５０ｎｍ帯の何れかの波長の光と１３１０ｎｍ帯／１４９０ｎｍ帯の光とを合波するものである。
Y. Inoue, at al.,"Silica-based arrayed-waveguide grating circuit as opticalsplitter/router", Electronics Letters, Vol.31, No.9, pp.726-727 (1995) K. Nara, et al.,"Monolithically Integrated 1x32 Optical Splitter/Router using Low LossRipple MZI-based WDM Filter and Low Loss Y-Branch Circuit", OWO1

ＡＷＧにより合波または分波される光の波長間隔は、スラブ導波路の構造，アレイ導波路部に含まれる複数本の導波路の間の光路長差，波長帯域および回折次数により決まる。それ故、或る波長帯域に含まれる所定の波長間隔の多波長の光を合波または分波するように設計され製造されたＡＷＧは、他の波長帯域に含まれる所定の波長間隔の多波長の光を合波または分波することが困難であり、また、複数の波長帯域それぞれに含まれる所定の波長間隔の多波長の光を合波または分波することも困難である。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、複数の波長帯域それぞれに含まれる所定の波長間隔の多波長の光を合波または分波することができる光合分波器を提供することを目的とする。

本発明に係る光合分波器は、(1) 各々第１端および第２端を有するＭ本の導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍを含む入出力用導波路部と、(2) この入出力用導波路部に含まれる各導波路Ｇ_０,ｍの第２端と接続されたスラブ導波路と、(3) 各々第１端および第２端を有するＮ本の導波路Ｇ_１,１〜Ｇ_１,Ｎを含み、各導波路Ｇ_１,ｎの第１端がスラブ導波路と接続された第１アレイ導波路部と、(4)この第１アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの第２端から出力される光のうち、第１波長帯域の光を反射させて導波路Ｇ_１,ｎの第２端に入力させ、第２波長帯域の光を透過させる光フィルタと、(5)各々第１端および第２端を有するＮ本の導波路Ｇ_２,１〜Ｇ_２,Ｎを含み、第１アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの第２端から出力され光フィルタを透過した光を導波路Ｇ_２,ｎの第１端に入力する第２アレイ導波路部と、(6)この第２アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの第２端から出力された光を反射させて導波路Ｇ_２,ｎの第２端に入力させるミラーと、を備える。ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の整数である。

本発明に係る光合分波器は、第１アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの光路長をＬ_１,ｎとし、第２アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの光路長をＬ_２,ｎとし、導波路Ｇ_１,ｎの光路長Ｌ_１,ｎと導波路Ｇ_２,ｎの光路長Ｌ_２,ｎとの和（Ｌ_１,ｎ＋Ｌ_２,ｎ）をＬ_Ｔ,ｎとしたとき、光路長Ｌ_１,１〜Ｌ_１,Ｎが互いに異なり、光路長Ｌ _２,１ 〜Ｌ _２,Ｎ が互いに異なるとともに、光路長Ｌ_Ｔ,１〜Ｌ_Ｔ,Ｎが互いに異なる。

本発明に係る光合分波器は、第１波長帯域の光を、入出力用導波路部に含まれる何れかの導波路の第１端に入力し、該導波路，スラブ導波路および第１アレイ導波路部により導波させ、光フィルタにより反射させ、第１アレイ導波路部，スラブ導波路および入出力用導波路部に含まれる何れかの導波路により導波させる。

また、本発明に係る光合分波器は、第２波長帯域の光を、入出力用導波路部に含まれる何れかの導波路の第１端に入力し、該導波路，スラブ導波路および第１アレイ導波路部により導波させ、光フィルタにより透過させ、第２アレイ導波路部により導波させ、ミラーにより反射させ、第２アレイ導波路部により導波させ、光フィルタにより透過させ、第１アレイ導波路部，スラブ導波路および入出力用導波路部に含まれる何れかの導波路により導波させる。

本発明に係る光合分波器では、第１アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの光路長Ｌ_１,ｎの間に「Ｌ_１,１＜Ｌ_１,２＜Ｌ_１,３＜・・・＜Ｌ_{１,Ｎ−１}＜Ｌ_１,Ｎ」なる関係があるとしたとき、第２アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの光路長Ｌ_２,ｎの間に「Ｌ_２,１＜Ｌ_２,２＜Ｌ_２,３＜・・・＜Ｌ_{２,Ｎ−１}＜Ｌ_２,Ｎ」なる関係があるのが好適である。

本発明に係る光合分波器では、入出力用導波路部，スラブ導波路および第１アレイ導波路部が第１基板に設けられ、第２アレイ導波路部およびミラーが第２基板に設けられ、光フィルタが第１基板と第２基板との間に挟まれているのが好適である。

本発明に係る光分波方法は、上記の本発明に係る光合分波器を用い、第１波長帯域の多波長の光を、入出力用導波路部に含まれる何れか１本の導波路の第１端に入力し、該導波路，スラブ導波路および第１アレイ導波路部により導波させ、光フィルタにより反射させ、第１アレイ導波路部，スラブ導波路および入出力用導波路部により導波させることで、波長毎に分波して入出力用導波路部に含まれる各導波路の第１端から出力する。また、本発明に係る光分波方法は、第２波長帯域の多波長の光を、入出力用導波路部に含まれる何れか１本の導波路の第１端に入力し、該導波路，スラブ導波路および第１アレイ導波路部により導波させ、光フィルタにより透過させ、第２アレイ導波路部により導波させ、ミラーにより反射させ、第２アレイ導波路部により導波させ、光フィルタにより透過させ、第１アレイ導波路部，スラブ導波路および入出力用導波路部により導波させることで、波長毎に分波して入出力用導波路部に含まれる各導波路の第１端から出力する。

本発明に係る光合波方法は、上記の本発明に係る光合分波器を用い、第１波長帯域の多波長の光を、波長毎に入出力用導波路部に含まれる各導波路の第１端に入力し、入出力用導波路部，スラブ導波路および第１アレイ導波路部により導波させ、光フィルタにより反射させ、第１アレイ導波路部，スラブ導波路および入出力用導波路部に含まれる何れか１本の導波路により導波させることで、合波して該導波路の第１端から出力する。また、本発明に係る光合波方法は、第２波長帯域の多波長の光を、波長毎に入出力用導波路部に含まれる各導波路の第１端に入力し、入出力用導波路部，スラブ導波路および第１アレイ導波路部により導波させ、光フィルタにより透過させ、第２アレイ導波路部により導波させ、ミラーにより反射させ、第２アレイ導波路部により導波させ、光フィルタにより透過させ、第１アレイ導波路部，スラブ導波路および入出力用導波路部に含まれる何れか１本の導波路により導波させることで、合波して該導波路の第１端から出力する。

本発明によれば、複数の波長帯域それぞれに含まれる所定の波長間隔の多波長の光を合波または分波することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）

先ず、本発明に係る光合分波器の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光合分波器１の構成図である。この図に示される光合分波器１は、入出力用導波路部２０，スラブ導波路３０，第１アレイ導波路部４０，光フィルタ５０，第２アレイ導波路部６０およびミラー７０を、基板１０上に備えるものである。

入出力用導波路部２０はＭ本の導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍを含む。各導波路Ｇ_０,ｍは、第１端および第２端を有し、第１端が基板１０の端面まで達し、第２端がスラブ導波路３０と接続されている。

第１アレイ導波路部４０はＮ本の導波路Ｇ_１,１〜Ｇ_１,Ｎを含む。各導波路Ｇ_１,ｎは、第１端および第２端を有し、第１端がスラブ導波路３０と接続され、第２端が光フィルタ５０に対向している。

第２アレイ導波路部６０はＮ本の導波路Ｇ_２,１〜Ｇ_２,Ｎを含む。各導波路Ｇ_２,ｎは、第１端および第２端を有し、第１端が光フィルタ５０に対向し、第２端が基板１０の端面まで達してミラー７０に対向している。

スラブ導波路３０は、入出力用導波路部２０に含まれる導波路Ｇ_０,ｍの第２端から出力される光を入力し、その光を第１アレイ導波路部４０に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの第１端へ出力する。また、スラブ導波路３０は、第１アレイ導波路部４０に含まれる導波路Ｇ_１,ｎの第１端から出力される光を入力し、その光を入出力用導波路部２０に含まれる各導波路Ｇ_０,ｍの第２端へ出力する。

入出力用導波路部２０に含まれる導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍ、スラブ導波路３０、第１アレイ導波路部４０に含まれる導波路Ｇ_１,１〜Ｇ_１,Ｎ、および、第２アレイ導波路部６０に含まれる導波路Ｇ_２,１〜Ｇ_２,Ｎは、基板１０の一方の主面側に形成されている。基板１０は例えば石英ガラスからなる。

光フィルタ５０は、例えば誘電体多層膜フィルタであって、基板１０に形成された溝に挿入されている。第１アレイ導波路部４０に含まれる導波路Ｇ_１,ｎの第２端と、第２アレイ導波路部６０に含まれる導波路Ｇ_２,ｎの第１端とは、光フィルタ５０を挟んで互いに対向している。光フィルタ５０は、各導波路Ｇ_１,ｎの第２端から出力される光のうち、第１波長帯域の光を反射させて導波路Ｇ_１,ｎの第２端に入力させ、第２波長帯域の光を透過させて導波路Ｇ_２,ｎの第１端に入力させる。また、光フィルタ５０は、各導波路Ｇ_２,ｎの第１端から出力される第２波長帯域の光を透過させて導波路Ｇ_１,ｎの第２端に入力させる。

ミラー７０は、例えば誘電体多層膜または金属膜であって、基板１０の端面に形成されている。ミラー７０は、第２アレイ導波路部６０に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの第２端から出力された光を反射させて導波路Ｇ_２,ｎの第２端に入力させる。

第１アレイ導波路部４０に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの光路長をＬ_１,ｎとし、第２アレイ導波路部６０に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの光路長をＬ_２,ｎとする。また、導波路Ｇ_１,ｎの光路長Ｌ_１,ｎと導波路Ｇ_２,ｎの光路長Ｌ_２,ｎとの和（Ｌ_１,ｎ＋Ｌ_２,ｎ）をＬ_Ｔ,ｎとする。このとき、光路長Ｌ_１,１〜Ｌ_１,Ｎは互いに異なり、また、光路長Ｌ_Ｔ,１〜Ｌ_Ｔ,Ｎは互いに異なる。

第１アレイ導波路部４０に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの光路長Ｌ_１,ｎの間に下記（１）式の関係があるとしたとき、第２アレイ導波路部６０に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの光路長Ｌ_２,ｎの間に下記（２）式の関係があるのが好ましい。また、このとき、光路長Ｌ_Ｔ,１〜Ｌ_Ｔ,Ｎの間には下記（３）式の関係がある。このように（１）式および（２）式の関係を満たすように第１アレイ導波路部４０および第２アレイ導波路部６０を設計することにより、第２アレイ導波路部６０に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの光路長Ｌ_２,ｎを短くすることができるので、光合分波器１の小型化が可能となる。

Ｌ_1,1＜Ｌ_1,2＜Ｌ_1,3＜・・・＜Ｌ_1,N-1＜Ｌ_1,N …（１）
Ｌ_2,1＜Ｌ_2,2＜Ｌ_2,3＜・・・＜Ｌ_2,N-1＜Ｌ_2,N …（２）
Ｌ_T,1＜Ｌ_T,2＜Ｌ_T,3＜・・・＜Ｌ_T,N-1＜Ｌ_T,N …（３）

また、第１アレイ導波路部４０に含まれるＮ本の導波路Ｇ_１,１〜Ｇ_１,Ｎのうちの任意の隣り合う２本の導波路の光路長差ΔＬ_１（＝Ｌ_１,ｎ−Ｌ_{１,ｎ−１}）は一定値であるのが好適である。第２アレイ導波路部６０に含まれるＮ本の導波路Ｇ_２,１〜Ｇ_２,Ｎのうちの任意の隣り合う２本の導波路の光路長差ΔＬ_２（＝Ｌ_２,ｎ−Ｌ_{２,ｎ−１}）は一定値であるのが好適である。

光合分波器１は、第１波長帯域の光を、入出力用導波路部２０に含まれる何れかの導波路Ｇ_０,ｍの第１端に入力し、該導波路Ｇ_０,ｍ，スラブ導波路３０および第１アレイ導波路部４０により導波させ、光フィルタ５０により反射させる。そして、光合分波器１は、光フィルタ５０により反射させた第１波長帯域の光を、第１アレイ導波路部４０，スラブ導波路３０および入出力用導波路部２０に含まれる何れかの導波路Ｇ_０,ｍにより導波させて、該導波路Ｇ_０,ｍの第１端から出力する。このようにすることにより、光合分波器１は、第１波長帯域の多波長の光を合波または分波することができる。

また、光合分波器１は、第２波長帯域の光を、入出力用導波路部２０に含まれる何れかの導波路Ｇ_０,ｍの第１端に入力し、該導波路Ｇ_０,ｍ，スラブ導波路３０および第１アレイ導波路部４０により導波させ、光フィルタ５０により透過させる。光合分波器１は、光フィルタ５０により透過させた第２波長帯域の光を、第２アレイ導波路部６０により導波させ、ミラー７０により反射させ、第２アレイ導波路部６０により導波させ、光フィルタ５０により再び透過させる。そして、光合分波器１は、光フィルタ５０により再び透過させた第２波長帯域の光を、第１アレイ導波路部４０，スラブ導波路３０および入出力用導波路部２０に含まれる何れかの導波路Ｇ_０,ｍにより導波させて、該導波路Ｇ_０,ｍの第１端から出力する。このようにすることにより、光合分波器１は、第２波長帯域の多波長の光を合波または分波することができる。

図２は、第１実施形態に係る光合分波器１の機能を模式的に説明する図である。この図において、ポートＡは、入出力用導波路部２０に含まれるＭ本の導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍのうちの何れかの導波路の第１端であり、ポートＢ_１〜Ｂ_Ｍは、入出力用導波路部２０に含まれるＭ本の導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍそれぞれの第１端である。第１波長帯域に含まれるＭ波長λ_１,１〜λ_１,Ｍの光と、第２波長帯域に含まれるＭ波長λ_２,１〜λ_２,Ｍの光とが、多重化されて光合分波器１のポートＡに入力されると、Ｍ波長λ_１,１〜λ_１,Ｍの光が波長毎に分波されるとともに、Ｍ波長λ_２,１〜λ_２,Ｍの光も波長毎に分波されて、光合分波器１の各ポートＢ_ｍから波長λ_１,ｍの光および波長λ_２,ｍの光が出力される。逆に、光合分波器１の各ポートＢ_ｍに波長λ_１,ｍの光および波長λ_２,ｍの光が入力されると、Ｍ波長λ_１,１〜λ_１,Ｍの光およびＭ波長λ_２,１〜λ_２,Ｍの光が合波されて、光合分波器１のポートＡから出力される。

例えば、第１アレイ導波路部４０に含まれるＮ本の導波路Ｇ_１,１〜Ｇ_１,Ｎのうちの任意の隣り合う２本の導波路の光路長差ΔＬ_１（＝Ｌ_１,ｎ−Ｌ_{１,ｎ−１}）は３０μｍであり、第２アレイ導波路部６０に含まれるＮ本の導波路Ｇ_２,１〜Ｇ_２,Ｎのうちの任意の隣り合う２本の導波路の光路長差ΔＬ_２（＝Ｌ_２,ｎ−Ｌ_{２,ｎ−１}）は１.３μｍである。光フィルタ５０における反射帯域である第１波長帯域は１４９０ｎｍ帯であり、光フィルタ５０における透過帯域である第２波長帯域は１５５０ｎｍ帯である。第１波長帯域に含まれる多波長の光の各波長が、１４８６.８ｎｍ、１４８７.６ｎｍ、１４８８.４ｎｍ、１４８９.２ｎｍ、１４９０.８ｎｍ、１４９１.６ｎｍ、１４９２.４ｎｍ、１４９３.２ｎｍであるとする。また、第２波長帯域に含まれる多波長の光の各波長が、１５４６.８ｎｍ、１５４７.６ｎｍ、１５４８.４ｎｍ、１５４９.２ｎｍ、１５５０.８ｎｍ、１５５１.６ｎｍ、１５５２.４ｎｍ、１５５３.２ｎｍであるとする。

このとき、入出力用導波路部２０に含まれるＭ本の導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍのうちの中央の導波路の第１端に、第１波長帯域に含まれる８波長（１４８６.８ｎｍ〜１４９３.２ｎｍ）の光を入力させるとともに、第２波長帯域に含まれる８波長（１５４６.８ｎｍ〜１５５３.２ｎｍ）の光を入力させると、光合分波器１は以下のように動作する。第１波長帯域に含まれる８波長（１４８６.８ｎｍ〜１４９３.２ｎｍ）の光は、光フィルタ５０で反射されるので、往復でアレイ導波路長差が２×ΔＬ_１であるＡＷＧを通って分波され、入力した導波路を挟んで両側それぞれ４本（計８本）の導波路の第１端から出力される。一方、第２波長帯域に含まれる８波長（１５４６.８ｎｍ〜１５５３.２ｎｍ）の光は、光フィルタ５０により透過されてミラー７０により反射されるので、往復でアレイ導波路長差が２×（ΔＬ_１＋ΔＬ_２）であるＡＷＧを通って分波され、入力した導波路を挟んで両側それぞれ４本（計８本）の導波路の第１端から出力される。

このような動作の結果、入出力用導波路部２０に含まれるＭ本の導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍのうちの或る導波路の第１端から、波長１４８６.８ｎｍの光と波長１５４６.８ｎｍの光とが出力される。他の或る導波路の第１端から、波長１４８７.６ｎｍの光と波長１５４７.６ｎｍの光とが出力される。このように、入出力用導波路部２０に含まれる各導波路Ｇ_０,ｍの第１端から、第１波長帯域に含まれる何れか１波長の光が出力されるとともに、第２波長帯域に含まれる何れか１波長の光が出力される。

すなわち、光合分波器１を用いることで、以下のようにして、第１波長帯域の多波長の光を分波するとともに、第２波長帯域の多波長の光をも分波することができる。第１波長帯域の多波長の光を、入出力用導波路部２０に含まれる何れか１本の導波路Ｇ_０,ｍの第１端に入力し、該導波路Ｇ_０,ｍ，スラブ導波路３０および第１アレイ導波路部４０により導波させ、光フィルタ５０により反射させ、第１アレイ導波路部４０，スラブ導波路３０および入出力用導波路部２０により導波させることで、波長毎に分波して入出力用導波路部２０に含まれる各導波路Ｇ_０,ｍの第１端から出力することができる。一方、第２波長帯域の多波長の光を、入出力用導波路部２０に含まれる何れか１本の導波路Ｇ_０,ｍの第１端に入力し、該導波路Ｇ_０,ｍ，スラブ導波路３０および第１アレイ導波路部４０により導波させ、光フィルタ５０により透過させ、第２アレイ導波路部６０により導波させ、ミラー７０により反射させ、第２アレイ導波路部６０により導波させ、光フィルタ５０により透過させ、第１アレイ導波路部４０，スラブ導波路３０および入出力用導波路部２０により導波させることで、波長毎に分波して入出力用導波路部２０に含まれる各導波路Ｇ_０,ｍの第１端から出力することができる。

また、光合分波器１を用いることで、以下のようにして、第１波長帯域の多波長の光を合波するとともに、第２波長帯域の多波長の光をも合波することができる。第１波長帯域の多波長の光を、波長毎に入出力用導波路部２０に含まれる各導波路Ｇ_０,ｍの第１端に入力し、入出力用導波路部２０，スラブ導波路３０および第１アレイ導波路部４０により導波させ、光フィルタ５０により反射させ、第１アレイ導波路部４０，スラブ導波路３０および入出力用導波路部２０に含まれる何れか１本の導波路Ｇ_０,ｍにより導波させることで、合波して該導波路Ｇ_０,ｍの第１端から出力することができる。一方、第２波長帯域の多波長の光を、波長毎に入出力用導波路部２０に含まれる各導波路Ｇ_０,ｍの第１端に入力し、入出力用導波路部２０，スラブ導波路３０および第１アレイ導波路部４０により導波させ、光フィルタ５０により透過させ、第２アレイ導波路部６０により導波させ、ミラー７０により反射させ、第２アレイ導波路部６０により導波させ、光フィルタ５０により透過させ、第１アレイ導波路部４０，スラブ導波路３０および入出力用導波路部２０に含まれる何れか１本の導波路Ｇ_０,ｍにより導波させることで、合波して該導波路Ｇ_０,ｍの第１端から出力することができる。

また、一般に、ＡＷＧでは、スラブ導波路のパラメータおよび或る波長帯域が決まると、アレイ導波路部に含まれる複数本の導波路のうちの任意の隣り合う２本の導波路の間の光路長差と、合波または分波される多波長の光の波長間隔とは、ほぼ一対一の関係で決まる。しかし、本実施形態に係る光合分波器１では、第１波長帯域の多重化信号の波長間隔からΔＬ_１を決め、第２波長帯域の多重化信号の波長間隔からΔＬを決め、これらからΔＬ_２（＝ΔＬ−ΔＬ_１）を決めることができる。したがって、本実施形態に係る光合分波器１では、２つの波長帯域の多重化信号に対して、互いのパラメータが制限されることなく独立してパラメータを決めることができ、設計が容易になる。

（第２実施形態）

次に、本発明に係る光合分波器の第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態に係る光合分波器２の構成図である。この図に示される光合分波器２は、入出力用導波路部２０，スラブ導波路３０および第１アレイ導波路部４０を第１基板１１上に備え、第２アレイ導波路部６０およびミラー７０を第２基板１２上に備え、また、光フィルタ５０が第１基板１１と第２基板１２との間に挟まれているものである。

第１基板１１と第２基板１２とは、光フィルタ５０を挟んで、接着剤８０により固定されている。その固定された状態において、第１アレイ導波路部４０に含まれる導波路Ｇ_１,ｎの第２端と、第２アレイ導波路部６０に含まれる導波路Ｇ_２,ｎの第１端とは、光フィルタ５０を挟んで互いに対向している。光フィルタ５０は、各導波路Ｇ_１,ｎの第２端から出力される光のうち、第１波長帯域の光を反射させて導波路Ｇ_１,ｎの第２端に入力させ、第２波長帯域の光を透過させて導波路Ｇ_２,ｎの第１端に入力させる。また、光フィルタ５０は、各導波路Ｇ_２,ｎの第１端から出力される第２波長帯域の光を透過させて導波路Ｇ_１,ｎの第２端に入力させる。

この第２実施形態に係る光合分波器２は、第１実施形態に係る光合分波器１と同様に動作し、同様の効果を奏することができる。加えて、この第２実施形態では、入出力用導波路部２０，スラブ導波路３０および第１アレイ導波路部４０が形成された第１基板１１と、第２アレイ導波路部６０およびミラー７０が形成された第２基板１２とを、互いに別個に用意して、その後に、光フィルタ５０を挟んで第１基板１１と第２基板１２とを互いに固定することで光合分波器２を製造することができることから、以下のような効果もある。

すなわち、第１基板１１、第２基板１２および光フィルタ５０それぞれとして、種々の波長帯域に対応したものを用意すれば、将来の使用波長帯域の拡張が容易である。例えば、当初の設計の光合分波器２において、第１波長帯域が１４９０ｎｍ帯であって、第２波長帯域が１５５０ｎｍ帯であるとする。これに対して、第１波長帯域を１４９０ｎｍ帯のままとする一方、第２波長帯域を１３１０ｎｍ帯に設計変更しようとする場合には、第２基板１２についてのみ設計変更すればよく、第１基板１１については当初のものを使用することができる。

（変形例）

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態の具体例として、光フィルタ５０における反射帯域である第１波長帯域を１４９０ｎｍ帯とし、光フィルタ５０における透過帯域である第２波長帯域を１５５０ｎｍ帯としたが、第１波長帯域または第２波長帯域は他の波長帯域でもあってもよく、また、光フィルタ５０により反射される波長帯域は何れの帯域であってもよい。

また、光フィルタとミラーとの間に他の光フィルタを挿入して、各フィルタとミラーと間でのアレイ導波路部の光路長差を最適化すれば、３つ以上の波長帯域においても同様に機能する光合分波器を構成することができる。アレイ導波路部４０，６０のアレイ形状は図１，図３で示したものに限らない。

さらに、上記実施形態の具体例では、入出力用導波路部２０に含まれるＭ本の導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍのうちの中央の導波路の第１端をポートＡとして、ポートＡに入力される多波長の光を分波し、或いは、合波した多波長の光をポートＡから出力したが、他の導波路の第１端がポートＡであってもよい。例えば、Ｍ本の導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍのうちの両端の導波路Ｇ_０,１または導波路Ｇ_０,Ｍの第１端がポートＡであってもよい。

第１実施形態に係る光合分波器１の構成図である。 第１実施形態に係る光合分波器１の機能を模式的に説明する図である。 第２実施形態に係る光合分波器２の構成図である。

符号の説明

１，２…光合分波器、１０〜１２…基板、２０…入出力用導波路部、３０…スラブ導波路、４０…第１アレイ導波路部、５０…光フィルタ、６０…第２アレイ導波路部、７０…ミラー、Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍ…導波路、Ｇ_１,１〜Ｇ_１,Ｎ…導波路、Ｇ_２,１〜Ｇ_２,Ｎ…導波路。

Claims (5)

1. 各々第１端および第２端を有するＭ本の導波路Ｇ_０,１〜Ｇ_０,Ｍを含む入出力用導波路部と、
   この入出力用導波路部に含まれる各導波路Ｇ_０,ｍの第２端と接続されたスラブ導波路と、
   各々第１端および第２端を有するＮ本の導波路Ｇ_１,１〜Ｇ_１,Ｎを含み、各導波路Ｇ_１,ｎの第１端が前記スラブ導波路と接続された第１アレイ導波路部と、
   この第１アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの第２端から出力される光のうち、第１波長帯域の光を反射させて導波路Ｇ_１,ｎの第２端に入力させ、第２波長帯域の光を透過させる光フィルタと、
   各々第１端および第２端を有するＮ本の導波路Ｇ_２,１〜Ｇ_２,Ｎを含み、前記第１アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの第２端から出力され前記光フィルタを透過した光を導波路Ｇ_２,ｎの第１端に入力する第２アレイ導波路部と、
   この第２アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの第２端から出力された光を反射させて導波路Ｇ_２,ｎの第２端に入力させるミラーと、
   を備え、
   前記第１アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの光路長をＬ_１,ｎとし、前記第２アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの光路長をＬ_２,ｎとし、導波路Ｇ_１,ｎの光路長Ｌ_１,ｎと導波路Ｇ_２,ｎの光路長Ｌ_２,ｎとの和（Ｌ_１,ｎ＋Ｌ_２,ｎ）をＬ_Ｔ,ｎとしたとき、光路長Ｌ_１,１〜Ｌ_１,Ｎが互いに異なり、光路長Ｌ _２,１ 〜Ｌ _２,Ｎ が互いに異なるとともに、光路長Ｌ_Ｔ,１〜Ｌ_Ｔ,Ｎが互いに異なり、
   前記第１波長帯域の光を、前記入出力用導波路部に含まれる何れかの導波路の第１端に入力し、該導波路，前記スラブ導波路および前記第１アレイ導波路部により導波させ、前記光フィルタにより反射させ、前記第１アレイ導波路部，前記スラブ導波路および前記入出力用導波路部に含まれる何れかの導波路により導波させ、
   前記第２波長帯域の光を、前記入出力用導波路部に含まれる何れかの導波路の第１端に入力し、該導波路，前記スラブ導波路および前記第１アレイ導波路部により導波させ、前記光フィルタにより透過させ、前記第２アレイ導波路部により導波させ、前記ミラーにより反射させ、前記第２アレイ導波路部により導波させ、前記光フィルタにより透過させ、前記第１アレイ導波路部，前記スラブ導波路および前記入出力用導波路部に含まれる何れかの導波路により導波させる、
   ことを特徴とする光合分波器（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍは１以上Ｍ以下の整数、ｎは１以上Ｎ以下の整数）。
2. 第１アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_１,ｎの光路長Ｌ_１,ｎの間に「Ｌ_１,１＜Ｌ_１,２＜Ｌ_１,３＜・・・＜Ｌ_{１,Ｎ−１}＜Ｌ_１,Ｎ」なる関係があるとしたとき、第２アレイ導波路部に含まれる各導波路Ｇ_２,ｎの光路長Ｌ_２,ｎの間に「Ｌ_２,１＜Ｌ_２,２＜Ｌ_２,３＜・・・＜Ｌ_{２,Ｎ−１}＜Ｌ_２,Ｎ」なる関係がある、ことを特徴とする請求項１記載の光合分波器。
3. 前記入出力用導波路部，前記スラブ導波路および前記第１アレイ導波路部が第１基板に設けられ、
   前記第２アレイ導波路部および前記ミラーが第２基板に設けられ、
   前記光フィルタが前記第１基板と前記第２基板との間に挟まれている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光合分波器。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の光合分波器を用い、
   前記第１波長帯域の多波長の光を、前記入出力用導波路部に含まれる何れか１本の導波路の第１端に入力し、該導波路，前記スラブ導波路および前記第１アレイ導波路部により導波させ、前記光フィルタにより反射させ、前記第１アレイ導波路部，前記スラブ導波路および前記入出力用導波路部により導波させることで、波長毎に分波して前記入出力用導波路部に含まれる各導波路の第１端から出力し、
   前記第２波長帯域の多波長の光を、前記入出力用導波路部に含まれる何れか１本の導波路の第１端に入力し、該導波路，前記スラブ導波路および前記第１アレイ導波路部により導波させ、前記光フィルタにより透過させ、前記第２アレイ導波路部により導波させ、前記ミラーにより反射させ、前記第２アレイ導波路部により導波させ、前記光フィルタにより透過させ、前記第１アレイ導波路部，前記スラブ導波路および前記入出力用導波路部により導波させることで、波長毎に分波して前記入出力用導波路部に含まれる各導波路の第１端から出力する、
   ことを特徴とする光分波方法。
5. 請求項１〜３の何れか１項に記載の光合分波器を用い、
   前記第１波長帯域の多波長の光を、波長毎に前記入出力用導波路部に含まれる各導波路の第１端に入力し、前記入出力用導波路部，前記スラブ導波路および前記第１アレイ導波路部により導波させ、前記光フィルタにより反射させ、前記第１アレイ導波路部，前記スラブ導波路および前記入出力用導波路部に含まれる何れか１本の導波路により導波させることで、合波して該導波路の第１端から出力し、
   前記第２波長帯域の多波長の光を、波長毎に前記入出力用導波路部に含まれる各導波路の第１端に入力し、前記入出力用導波路部，前記スラブ導波路および前記第１アレイ導波路部により導波させ、前記光フィルタにより透過させ、前記第２アレイ導波路部により導波させ、前記ミラーにより反射させ、前記第２アレイ導波路部により導波させ、前記光フィルタにより透過させ、前記第１アレイ導波路部，前記スラブ導波路および前記入出力用導波路部に含まれる何れか１本の導波路により導波させることで、合波して該導波路の第１端から出力する、
   ことを特徴とする光合波方法。

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