JP7201945B2

JP7201945B2 - 光合波回路および光源

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Inventors: 隼志阪本; 俊和橋本
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Description

本発明は、光合波回路および光源に関し、より詳細には、光の３原色など複数の波長の光を合波し、各波長の光の強度をモニタリングすることができる光合波回路と、この光合波回路を含む光源に関する。

近年、眼鏡型端末、小型のピコプロジェクタに適用する光源として、Ｒ（赤色光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色光）の３原色の光を出力するレーザダイオード（ＬＤ）を含む小型の光源の開発が行われている。ＬＤは、ＬＥＤに比べて直進性が高いため、フォーカスフリーなプロジェクタを実現することができる。また、ＬＤは、発光効率が高く低消費電力であり、色再現性も高く、近年注目を集めている。

図１に、ＬＤを用いたプロジェクタの代表的な光源を示す。プロジェクタ用の光源は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の単一波長の光を出力するＬＤ１～３と、ＬＤ１～３から出力された光をコリメート化するレンズ４～６と、それぞれの光を合波してＭＥＭＳミラー１６に出力するダイクロイックミラー１０～１２とを含む。１本のビームに束ねられたＲＧＢ光は、ＭＥＭＳミラー１６などを用いてスイープされ、ＬＤの変調と同期させることにより、スクリーン１７上に映像が投影される。レンズ４～６とダイクロイックミラー１０～１２との間には、ハーフミラー７～９が挿入されており、分岐した各色の光をフォトダイオード（ＰＤ）１３～１５によりモニタリングして、ホワイトバランスを調整している。

一般的に、ＬＤは共振器の前後方向に光を出射するが、後方側のモニタリングでは精度が悪いため、光を出射させる前方側でモニタリング（フロントモニタリング）するのが一般的である。図１に示したように、ＲＧＢ光源として使用するためには、ＬＤ１～３、レンズ４～６、ハーフミラー７～９、およびダイクロイックミラー１０～１２などのバルクの光学部品を、空間光学系により組み合わせる必要がある。さらに、ホワイトバランスの調整のためのモニタリングのために、ハーフミラー７～９、ＰＤ１３～１５などのバルク部品が必要となり、光学系として大型化してしまうため、光源の小型化の妨げになるという課題があった。

一方、バルク部品による空間光学系ではなく、石英系平面光波回路（Planar lightwave circuit：ＰＬＣ）を用いたＲＧＢカプラが注目されている（例えば、非特許文献１参照）。ＰＬＣは、Ｓｉなどの平面状の基板に、フォトリソグラフィなどによるパターニング、反応性イオンエッチング加工により、光導波路を作製し、複数の基本的な光回路（例えば、方向性結合器、マッハツェンダ干渉計など）を組み合わせることにより、各種の機能を実現することができる（例えば、非特許文献２及び３参照）。

図２に、ＰＬＣを用いたＲＧＢカプラの基本構造を示す。Ｇ、Ｂ、Ｒの各色のＬＤ２１～２３とＰＬＣ型のＲＧＢカプラ２０とを備えたＲＧＢカプラモジュールを示している。ＲＧＢカプラ２０は、第１～第３の導波路３１～３３と、２本の導波路からの光を１本の導波路に合波する第１、第２の合波器３４，３５とを含む。ＲＧＢカプラモジュールにおける合波器としては、導波路幅が同一の対称な方向性結合器を用いる方法、マッハツェンダ干渉計を利用する方法（例えば、非特許文献１参照）、モードカプラを利用する方法（例えば、非特許文献４参照）などが存在する。

ＰＬＣを用いることにより、レンズやダイクロイックミラーなどを用いた空間光学系を、１チップ上に集積することができる。また、Ｒ及びＧのＬＤは、ＢのＬＤに較べて出力が弱いため、Ｒ及びＧのＬＤを２つずつ用意したＲＲＧＧＢ光源が使われる。非特許文献２に示されるように、モード多重を用いることにより、同一波長の光を異なるモードで合波することができ、ＰＬＣを用いることにより、ＲＲＧＧＢカプラも容易に実現することができる。

図３に、２つの方向性結合器を用いたＲＧＢカプラの構成を示す。ＰＬＣを用いたＲＧＢカプラ１００は、第１～第３の入力導波路１０１～１０３と、第１、第２の方向性結合器１０４，１０５と、第２の入力導波路１０２と接続された出力導波路１０６とを備えている。

第１の方向性結合器１０４は、第１の入力導波路１０１から入射されたλ２の光を第２の入力導波路１０２に結合し、第２の入力導波路１０２から入射されたλ１の光を第１の入力導波路１０１に結合して第２の入力導波路１０２へと再び結合するように導波路長、導波路幅および導波路間のギャップが設計されている。第２の方向性結合器１０５は、第３の入力導波路１０３から入射されたλ３の光を第２の入力導波路１０２に結合し、第１の方向性結合器１０４において第２の入力導波路１０２に結合されたλ１及びλ２の光を透過するように導波路長、導波路幅及び導波路間のギャップが設計されている。

例えば、第１の入力導波路１０１には緑色光Ｇ（波長λ２）、第２の入力導波路１０２には青色光Ｂ（波長λ１）、第３の入力導波路１０３には赤色光Ｒ（波長λ３）を入射し、３色の光Ｒ、Ｇ、Ｂが第１、第２の方向性結合器１０４，１０５によって合波されて出力導波路１０６から出力される。λ１、λ２、λ３の波長としては、それぞれ４５０ｎｍ、５２０ｎｍ、６３８ｎｍの光が用いられる。

しかしながら、このようなＲＧＢカプラを適用して、ホワイトバランスの調整のためのモニタリング機能を含めた光源を構成することについては、光源の小型化、モニタリングの精度の観点から検討がなされていなかった。

A. Nakao, R. Morimoto, Y. Kato, Y. Kakinoki, K. Ogawa and T. Katsuyama, "Integrated waveguide-type red-green-blue beam combiners for compact projection-type displays", Optics Communications 3２０ (2014) 45-48 Y. Hibino, "Arrayed-Waveguide-Grating Multi/Demultiplexers for Photonic Networks," IEEE CIRCUITS & DEVICES, Nov., 2000, pp.21-27 A. Himeno, et al., "Silica-Based Planar Lightwave Circuits," J. Sel. Top. Q.E., vol. 4, 1998, pp.913-924 J. Sakamoto et al. "High-efficiency multiple-light-source red-green-blue power combiner with optical waveguide mode coupling technique," Proc. of SPIE Vol. 10126 101260M-2

本発明の目的は、ＰＬＣからなる合波部を含み、複数の波長の光をそれぞれ精度よくモニタリングすることができる光合波回路と、この光合波回路を含む光源を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、光合波回路の一実施態様は、複数の入力導波路と、各々の入力導波路を伝搬する光をそれぞれ分岐する複数の分岐部と、前記複数の分岐部でそれぞれ分岐された一方の光を合波する合波部と、前記合波部で合波された光を出力する出力導波路と、各々の分岐部でそれぞれ分岐された他方の光を、それぞれ第１のモニタリング用導波路を介して入力する複数のモニタリング用合波部と、各々のモニタリング用合波部の出力を、それぞれ出力する複数の第２のモニタリング用導波路とを備え、前記各々のモニタリング用合波部は、前記合波部と同一の光回路であり、前記各々のモニタリング用合波部が各々の前記第１のモニタリング用導波路から前記他方の光を入力する合波部入力導波路の位置は、前記合波部が前記入力導波路から前記一方の光を入力する合波部入力導波路の位置と同じ位置にあることを特徴とする。

さらに、モニタリング機能付き光源の一実施態様は、前記光合波回路と、前記複数の入力導波路とそれぞれ光学的に結合された複数のレーザダイオードと、前記第２のモニタリング用導波路の各々とそれぞれ光学的に結合された複数のフォトダイオードとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、合波部と同一の光回路である複数のモニタリング用合波部を介して、複数の波長の光をモニタリングするので、それぞれの波長を精度よくモニタリングすることが可能となる。

図１は、ＬＤを用いたプロジェクタの代表的な光源を示す図、図２は、ＰＬＣを用いたＲＧＢカプラの基本構造を示す図、図３は、２つの方向性結合器を用いたＲＧＢカプラの構成を示す図、図４は、本発明の第１の実施形態の実施例１にかかるモニタリング機能付き光源を示す図、図５は、本発明の第１の実施形態の実施例２にかかるモニタリング機能付き光源を示す図、図６は、本発明の第１の実施形態の実施例３にかかるモニタリング機能付き光源を示す図、図７は、本発明の第２の実施形態の実施例４にかかるモニタリング機能付き光源を示す図、図８は、本発明の第２の実施形態の実施例５にかかるモニタリング機能付き光源を示す図、図９は、本発明の第２の実施形態の実施例６にかかるモニタリング機能付き光源を示す図、図１０は、実施例６におけるＰＤの実装方法を示す図、図１１は、実施例７における緑色光Ｇ用のモニタリング用合波部を示す図、図１２は、実施例７における青色光Ｂ用のモニタリング用合波部を示す図、図１３は、実施例７における赤色光Ｒ用のモニタリング用合波部を示す図、図１４は、方向性結合器の透過率の波長依存性を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、合波器として、方向性結合器を用いる方法を用いて説明するが、合波方法によって本発明が限定されるものではない。また、光の３原色の波長を合波するＲＧＢカプラを例に説明するが、その他の複数の波長を合波する光合波回路に適用できることは言うまでもない。

［第１の実施形態］
（実施例１）
図４に、本発明の第１の実施形態の実施例１にかかるモニタリング機能付き光源を示す。モニタリング機能付き光源は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光をそれぞれ出力する第１～第３のＬＤ２０１₁～２０１₃と、ＰＬＣ型のＲＧＢカプラ２１０と、ＲＧＢカプラ２１０に光学的に接続された第１～第３のＰＤ２０２₁～２０２₃とを備えている。

ＰＬＣ型のＲＧＢカプラ２１０は、第１～第３のＬＤ２０１₁～２０１₃と光学的に接続された第１～第３の入力導波路２１１₁～２１１₃と、導波路を伝搬する光を２分岐する第１～第３の分岐部２１２₁～２１２₃と、第１～第３の分岐部２１２₁～２１２₃でそれぞれ分岐された一方の光を合波する合波部２１４と、第１～第３の分岐部２１２₁～２１２₃でそれぞれ分岐された他方の光を、第１～第３のＰＤ２０２₁～２０２₃に出力する第１～第３のモニタリング用導波路２１３_１～２１３₃と、合波部２１４で合波された光を出力する出力導波路２１５とを含む。

ＰＬＣ型のＲＧＢカプラ２１０において、第１～第３の入力導波路２１１₁～２１１₃にそれぞれ入射した光は、第１～第３の分岐部２１２₁～２１２₃でそれぞれ２分岐される。分岐された光の一方は、第１～第３のモニタリング用導波路２１３_１～２１３₃を介して第１～第３のＰＤ２０２₁～２０２₃に出力され、分岐された光の他方は、合波部２１４で合波されて出力導波路２１５に出力される。

合波部２１４としては、図３に示した方向性結合器を用いた光合波回路を用いることができる。この場合、第１～第３の入力導波路２１１₁～２１１₃が、それぞれ、図３に示す第１～第３の入力導波路１０１～１０３に結合し、出力導波路２１５が、図３に示す出力導波路１０６に結合する。しかしながら、合波部２１４としては、これに限定されず、導波路型の他の合波手段（例えば、マッハツェンダ干渉計、モードカプラなど）を用いてもよい。

図４に示したように、第１～第３の入力導波路２１１₁～２１１₃を伝搬する光を、第１～第３の分岐部２１２₁～２１２₃でそれぞれ分岐した場合、第１～第３のＬＤ２０１₁～２０１₃と第１～第３の入力導波路２１１₁～２１１₃との結合特性をモニタリングすることができる。加えて、事前に、合波部２１４の合波特性を把握しておくことにより、第１～第３のＰＤ２０２₁～２０２₃のモニタリング値を用いて、光源としてのホワイトバランスを調整することが可能である。

（実施例２）
図５に、第１の実施形態の実施例２にかかるモニタリング機能付き光源を示す。モニタリング機能付き光源２１０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光をそれぞれ出力する第１～第３のＬＤ２０１₁～２０１₃と、ＰＬＣ型のＲＧＢカプラ２１０と、ＲＧＢカプラ２１０に光学的に接続されたＰＤ２０２とを備えている。

ＲＧＢカプラ２１０には、合波部２１４の近傍に分岐部２１２が設けられている。合波部２１４において合波し切れなかった光または漏れ出した光は、捨てポートを介して合波部２１４の外部に出力される。このようにして捨てられた、各色が混ざった光を分岐部２１２によって分岐し、モニタリング用導波路２１３を介してＰＤ２０２に入力する。

合波部２１４として、図３に示したＲＧＢカプラを例にすると、最も出力側に近い方向性結合器である第２の方向性結合器１０５を、分岐２１２として併用する。つまり、出力ポートに結合されていない入力導波路のうち最も出力側に近い第３の入力導波路１０３を、そのままモニタリング用導波路２１３に接続して、ＰＤ２０２に光学的に接続する。代替手段として、最も出力側に近い方向性結合器である第２の方向性結合器１０５の近傍か、または出力ポートに結合されていない入力導波路のうち最も出力側に近い第３の入力導波路１０３の先端部分の近傍に、分岐部２１２を設けてもよい。

実施例２では、合波部２１４の捨てポートを利用してＲ、Ｇ、Ｂの各色が混ざった光をＰＤ２０２に入力するため、Ｒ、Ｇ、Ｂごとにモニタリング用の回路を用意することなくモニタリングが可能である。このため、より小型な光源を実現できるとともに、事前に合波部２１４の合波特性を把握しておくことにより、ＰＤ２０２のモニタリング値を用いて、光源としてのホワイトバランスを調整することが可能である。

（実施例３）
図６に、第１の実施形態の実施例３にかかるモニタリング機能付き光源を示す。モニタリング機能付き光源２１０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光をそれぞれ出力する第１～第３のＬＤ２０１₁～２０１₃と、ＰＬＣ型のＲＧＢカプラ２１０と、ＲＧＢカプラ２１０に光学的に接続されたＰＤ２０２とを備えている。ＲＧＢカプラ２１０には、出力導波路２１５の近傍に分岐部２１２が設けられている。出力導波路２１５を伝搬する合波光を、分岐部２１２によって分岐して、ＰＤ２０２に入力する。

実施例３では、出力導波路２１５の出力を直接モニタリングすることがで、各色ごとのモニタリング用の回路を用意することなくモニタリングが可能である。このため、より小型な光源を実現できるとともに、合波部２１４の合波特性を把握しておくことにより、ＰＤ２０２のモニタリング値を用いて、光源としてのホワイトバランスを調整することが可能である。

第１の実施形態では、光源がＲ、Ｇ、Ｂの各色１つずつの場合について説明したが、ＲＲＧＧＢカプラを用いる光源であっても、追加のＰＤ２０２、分岐部２１２およびモニタリング用導波路２１３を用いることにより、同様のモニタリングが可能である。

分岐部２１２は、方向性結合器、Ｙ分岐導波路等の導波路を伝搬する光の分岐が可能な回路を用いる。図４～６に示したように、光を分岐する箇所は、入力導波路２１１、合波部２１４、出力導波路２１５のいずれであってもよい。いずれの場合も、ハーフミラーのような追加のバルク部品は不要であり、ＰＬＣ内部の光路を追加するだけでよく、チップが大型化することもほとんどないため、光源の小型化を図ることができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態の実施例１によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光を、それぞれモニタリングすることができるものの、ＰＤ２０２₁～２０２₃のモニタリング値には、合波部２１４の合波特性が反映されていないので、上述したように、予め合波部２１４の合波特性を把握しておく必要がある。第１の実施形態の実施例２，３によれば、各色の光を個別にモニタリングできないという問題があった。

そこで、第２の実施形態では、各色の光、複数の波長の光を、個別に精度よくモニタリングできる構成とする。

（実施例４）
図７に、本発明の第２の実施形態の実施例４にかかるモニタリング機能付き光源を示す。モニタリング機能付き光源は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光をそれぞれ出力する第１～第３のＬＤ３０１₁～３０１₃と、ＰＬＣ型のＲＧＢカプラ３１０と、ＲＧＢカプラ３１０に光学的に接続された第１～第３のＰＤ３０２₁～３０２₃とを備えている。

ＰＬＣ型のＲＧＢカプラ３１０は、第１～第３のＬＤ３０１₁～３０１₃と光学的に接続された第１～第３の入力導波路３１１₁～３１１₃と、導波路を伝搬する光を２分岐する第１～第３の分岐部３１２₁～３１２₃と、第１～第３の分岐部３１２₁～３１２₃でそれぞれ分岐された一方の光を合波する合波部３１４と、合波部２１４で合波された光を出力する出力導波路２１５とを含む。

さらに、ＲＧＢカプラ３１０は、第１～第３の分岐部３１２₁～３１２₃でそれぞれ分岐された他方の光を、第１～第３のモニタリング用合波部３１６₁～３１６₃のそれぞれに出力する第１～第３のモニタリング用導波路３１３_１～～３１３₃と、第１～第３のモニタリング用合波部３１６₁～３１６₃の出力を、第１～第３のＰＤ３０２₁～３０２₃に出力する第１～第３のモニタリング用導波路３１７_１～３１７₃とを含む。

合波部３１４と第１～第３のモニタリング用合波部３１６₁～３１６₃とは、全く同一の光回路であり、図３に示したＲＧＢカプラを用いることができる。この場合、第１～第３の入力導波路３１１₁～３１１₃が、それぞれ、図３に示す第１～第３の入力導波路１０１～１０３に結合し、出力導波路３１５が、図３に示す出力導波路１０６に結合する。第１のモニタリング用導波路３１３_１は、モニタリング用合波部３１６₁であって、図３に示す第１の入力導波路１０１に結合し、第２のモニタリング用導波路３１３_２は、モニタリング用合波部３１６_２であって、図３に示す第２の入力導波路１０２に結合し、第３のモニタリング用導波路３１３_３は、モニタリング用合波部３１６_３であって、図３に示す第２の入力導波路１０３に結合する。

このような構成により、第１～第３のＰＤ３０２₁～３０２₃にて受光するＲ、Ｇ、Ｂの各色の光は、出力導波路２１５から出力される合波された光のうちＲ、Ｇ、Ｂの各々が伝搬した光回路と、同じ光回路を伝搬して出力される。従って、第１～第３のＬＤ３０１₁～３０１₃と第１～第３の入力導波路３１１₁～３１１₃との結合特性および合波部３１４の合波特性を加味したモニタリングが可能となる。その結果、高精度の色制御が可能となり、光源としてのホワイトバランスも精度よく調整することができる。

同じウェハ、チップ上に光回路を作製することから、４つの合波部の特性は均一であると見なされ、実施例１のように予め合波部２１４の合波特性を把握しておく必要がない。また、４つの合波部は同じ光回路であり、１回のプロセスで同時に作製することができるので、製造コストの増加は無く、追加の部品も必要としない。

（実施例５）
図８に、本発明の第２の実施形態の実施例５にかかるモニタリング機能付き光源を示す。モニタリング機能付き光源の構成は、実施例４と同じであるが、第１～第３のモニタリング用合波部３１６₁～３１６₃および第１～第３のＰＤ３０２₁～３０２₃の配置が異なる。実施例１～４に示したように、ＬＤ２０１，３０１の出射面と対向するようにＰＤ２０２，３０２を配置すると、ＰＤ２０２，３０２に迷光が入射してしまい、正確なモニタリング値が取れない可能性がある。迷光とは、ＬＤ２０１，３０１の出力が入力導波路２１１，３１１に結合できずに、ＲＧＢカプラ２１０，３１０内部に漏れ出した光、合波部２１４，３１４，３１６において合波し切れなかった光または漏れ出した光、合波部２１４，３１４，３１６の捨てポートを介してＲＧＢカプラ２１０，３１０内部に漏れ出した光などである。

そこで、実施例５では、ＬＤ３０１とＰＤ３０２が対向しないように、第１～第３のモニタリング用導波路３１７_１～３１７₃を、９０°の光路変換用の曲げ導波路とした。ＬＤ３０１からの光の出射方向および合波部３１４，３１６からの光の出射方向が、ＰＤ３０２における光の入射方向に対して概ね垂直となるように構成することにより、迷光がＰＤ２０２，３０２に入射することを回避することができる。

ＲＧＢカプラ３１０の内部の回路配置は、入力導波路３１１の光軸および合波部３１４，３１６からの光の出射方向が、モニタリング用導波路３１７の光軸に対して概ね垂直となるように構成されていれば、どのような配置であってもよい。

（実施例６）
図９に、本発明の第２の実施形態の実施例６にかかるモニタリング機能付き光源を示す。モニタリング機能付き光源の構成は、実施例５と同じであるが、第１～第３のＰＤ３０２₁～３０２₃の実装方法が異なる。

図１０に、実施例６におけるＰＤの実装方法を示す。ＲＧＢカプラ３１０は、基板４０１上にアンダークラッド層４０２とコア層とが順に積層され、コア層に、導波路、分岐部、合波部などの光回路が形成される。これら光回路を覆うようにオーバークラッド層４０４が形成される。図１０は、図９のＸ－Ｘ’の断面を示している。

第１～第３のモニタリング用導波路３１７_１～３１７₃の出射端には、入射した光の光路を９０°変換する跳ね上げミラー４０５が設けられている。第１～第３のＰＤ３０２₁～３０２₃は、跳ね上げミラー４０５で光路変換された光と光学的に結合するように配置されている。

実施例６では、ＰＤ３０２がＲＧＢカプラ３１０に表面実装されており、モニタリング用導波路３１７から出射した光を跳ね上げミラー４０５を用いて基板上方に反射し、ＰＤ３０２に入射させている。跳ね上げミラー４０５は、Ｓｉなどを用いて別途作成した４５°の傾斜面を有する基板をＲＧＢカプラ３１０の出射端面に貼り付けている。このほか、基板を４５°に傾けてドライエッチングし、モニタリング用導波路３１７の途中に、４５°の傾斜面を作り込む方法によっても作製できる。

実施例６によれば、ＬＤ３０１の出射面と対向しないようにＰＤ３０２を配置できるため、ＰＤ３０２に迷光が入射しにくいいとともに、光源の実装面積を小さくすることができる。もちろん、図７に示した実施例４の光源においても、跳ね上げミラーを介してＰＤ３０２を配置することにより、同様の効果を得ることができる。

（実施例７）
実施例４～６において、第１～第３のモニタリング用合波部３１６₁～３１６₃は、合波部３１４と同一の光回路としたが、以下のように、各色ごとに異なるモニタリング用合波部を適用してもよい。

図１１に、実施例７における緑色光Ｇ用のモニタリング用合波部を示す。図３に示した方向性結合器を用いたＲＧＢカプラにおいて、緑色光Ｇ（波長λ２）の伝搬特性を模擬する場合、赤色光Ｒ（波長λ３）を合波するための導波路、方向性結合器の影響は受けない。このことから、図１１に示したように、モニタリング用合波部の構造を簡略化することができる。

図１２に、実施例７における青色光Ｂ用のモニタリング用合波部を示す。図３に示した方向性結合器を用いたＲＧＢカプラにおいて、青色光Ｂ（波長λ１）の伝搬特性を模擬する場合、緑色光Ｇ（波長λ２）を合波するための導波路、方向性結合器、および赤色光Ｒ（波長λ３）を合波するための導波路、方向性結合器の影響は受けない。このことから、図１２に示したように、モニタリング用合波部の構造を簡略化することができる。

図１３に、実施例７における赤色光Ｒ用のモニタリング用合波部を示す。図３に示した方向性結合器を用いたＲＧＢカプラにおいて、赤色光Ｒ（波長λ３）の伝搬特性を模擬する場合、緑色光Ｇ（波長λ２）を合波するための導波路、方向性結合器の影響は受けない。このことから、図１３に示したように、モニタリング用合波部の構造を簡略化することができる。

このように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光が合波部３１４を伝搬するときの伝搬特性と同じ特性を有する光回路であれば、モニタリング用合波部として適用することができる。実施例７においては、図３に示した方向性結合器の構造を簡易化した構成を示したが、伝搬特性が同じ光回路であれば、他の回路形式を用いてもよい。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のモニタリングために、それぞれモニタリング用合波部を挿入したが、例えば、青色光Ｂ（波長λ１）の第２のモニタリング用合波部３１６_２を省略するなど、一部の波長に対してモニタリング用合波部を挿入することでもよい。

（実施例８）
通常、モニタリング機能付き光源は、サーミスタを備えている。ＬＤは、温度変化により発振波長が変動するので、温度変化に応じて、ＬＤをフィードバック制御している。しかしながら、パッケージ内の実装上の制約から、ＬＤの近傍にサーミスタを配置できなかったり、個々のＬＤにサーミスタを配置することはせず、１個のサーミスタで測定する場合もある。従って、個々のＬＤの温度を正確に測定することができない場合がある。

そこで、実施例８では、モニタリング用合波部を温度モニタ用のフィルタとして利用することにより、温度変化による波長変化をモニタリングできる構成とする。例えば、図７に示した実施例４の第１～第３のモニタリング用合波部３１６₁～３１６₃の一部を、温度モニタ用のフィルタとして併用する。

温度モニタ用のフィルタは、温度変化によるＬＤ３０１の発振波長の変化を、ＰＤ３０２にて受光した光の光強度変化として測定できるようにする。従って、温度モニタ用のフィルタは、ＬＤ３０１の発振波長の変化を光強度の変化として測定できる程度に、波長依存性を有する回路であればよく、波長依存性の強い回路であれば、測定が容易になる。温度モニタ用のフィルタとして、方向性結合器を適用した場合の具体例について説明する。

図１４に、方向性結合器の透過率の波長依存性を示す。緑色光Ｇ（波長λ２＝５２０ｎｍ）をモニタリングするための、第１のモニタリング用合波部３１６₁について示している。図１１に示した方向性結合器において、導波路のコア厚Ｈ＝１．７５μｍ、比屈折率差Δ＝１．０％であり、方結長Ｌ＝２２２μｍ、導波路幅Ｗ＝１．５μｍ、導波路間のギャップＧ＝１．０μｍとし、入力ポートに対してクロスポートを出力としたときの透過率が図１４である。第１のＬＤ３０１_１の発振波長５２０ｎｍのとき、透過率が４９．６％となるように設計されている。

温度モニタ用のフィルタとして方向性結合器を使用する場合、波長変化に対してパワーの変動が最も大きくなる、透過率５０％の点に、ＬＤ３０１の中心波長がくるように設定することが好ましい。しかしながら、モニタリング用合波部３１６は、合波部３１４の合波特性と同一にする必要があることから、ＬＤ３０１の発振波長のとき透過率１００％に設定されている。そこで、温度モニタ用のフィルタを兼ねるモニタリング用合波部３１６は、想定される波長変化の範囲で、単調減少または単調増加となるようにＦＳＲを設定し、ＬＤ３０１の発振波長の近傍で透過率１００％になるように設定する。

赤色光Ｒをモニタリングするための第３のモニタリング用合波部３１６_３についても、図１３に示した方向性結合器を適用して、温度モニタ用のフィルタとして併用することができる。一方、青色光Ｂをモニタリングするための第２のモニタリング用合波部３１６_２は、図１２に示したように、フィルタ特性を有していないことから、温度モニタ用のフィルタとして併用することはできない。

Claims

複数の入力導波路と、
各々の入力導波路を伝搬する光をそれぞれ分岐する複数の分岐部と、
前記複数の分岐部でそれぞれ分岐された一方の光を合波する合波部と、
前記合波部で合波された光を出力する出力導波路と、
各々の分岐部でそれぞれ分岐された他方の光を、それぞれ第１のモニタリング用導波路を介して入力する複数のモニタリング用合波部と、
各々のモニタリング用合波部の出力を、それぞれ出力する複数の第２のモニタリング用導波路とを備え、
前記各々のモニタリング用合波部は、前記合波部と同一の光回路であり、
前記各々のモニタリング用合波部が各々の前記第１のモニタリング用導波路から前記他方の光を入力する合波部入力導波路の位置は、前記合波部が前記入力導波路から前記一方の光を入力する合波部入力導波路の位置と同じ位置にあることを特徴とする光合波回路。
前記第２のモニタリング用導波路の各々は、光路変換用の曲げ導波路であり、前記複数の入力導波路の光軸および前記合波部からの光の出射方向が、前記第２のモニタリング用導波路の各々の光軸に対して概ね垂直となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光合波回路。
請求項１または２に記載の光合波回路と、
前記複数の入力導波路とそれぞれ光学的に結合された複数のレーザダイオードと、
前記第２のモニタリング用導波路の各々とそれぞれ光学的に結合された複数のフォトダイオードと
を備えたことを特徴とするモニタリング機能付き光源。
前記第２のモニタリング用導波路の各々の途中または出射端に設けられ、入射した光の光路を変換する跳ね上げミラーをさらに備え、
前記複数のフォトダイオードは、前記跳ね上げミラーによって光路変換された光と光学的に結合するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載のモニタリング機能付き光源。
前記複数のレーザダイオードは、Ｒ（赤色光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色光）の３原色の光を出力する３つのレーザダイオードであることを特徴とする請求項３または４に記載のモニタリング機能付き光源。