JPH06177841A - 相互接続可能な多端子スターカプラー - Google Patents
相互接続可能な多端子スターカプラーInfo
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- JPH06177841A JPH06177841A JP4328266A JP32826692A JPH06177841A JP H06177841 A JPH06177841 A JP H06177841A JP 4328266 A JP4328266 A JP 4328266A JP 32826692 A JP32826692 A JP 32826692A JP H06177841 A JPH06177841 A JP H06177841A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 分岐路における合流損失を避けることができ
る相互接続可能なスターカプラーを提供すること。 【構成】 光導波路１ａからなる回路を基板１上に集積
して構成したＮ（Ｎ＝２i ＋１、但しｉは２以上の整
数）個の端子を有する相互接続可能な多端子スターカプ
ラーにおいて、複数の１×２光等分岐路５を枝状に接続
して入力光を（Ｎ−１）等分する光等分岐回路ユニット
３を構成し、この光等分岐回路ユニット３を基板１上に
Ｎ個の端子に対応して配置し、光等分岐回路ユニット３
の共通側を対応する端子に接続し、分岐側を他の各端子
に光導波路１ａを介し且つ他の端子からの導波路１ａと
交差させて接続する。
る相互接続可能なスターカプラーを提供すること。 【構成】 光導波路１ａからなる回路を基板１上に集積
して構成したＮ（Ｎ＝２i ＋１、但しｉは２以上の整
数）個の端子を有する相互接続可能な多端子スターカプ
ラーにおいて、複数の１×２光等分岐路５を枝状に接続
して入力光を（Ｎ−１）等分する光等分岐回路ユニット
３を構成し、この光等分岐回路ユニット３を基板１上に
Ｎ個の端子に対応して配置し、光等分岐回路ユニット３
の共通側を対応する端子に接続し、分岐側を他の各端子
に光導波路１ａを介し且つ他の端子からの導波路１ａと
交差させて接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ＬＡＮ（ローカルエ
リアネットワーク）などで用いられるスターカプラーの
構成に関し、特に互いに接続して使用することのできる
スターカプラーの構成に関する。
リアネットワーク）などで用いられるスターカプラーの
構成に関し、特に互いに接続して使用することのできる
スターカプラーの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、互いに接続して使用することので
きるスターカプラーが提案されている（例えば、太田
「相互接続可能なスターカプラー」，１９９１年春季電
子情報通信学会Ｂ９１０（１９９１）、参照）。また、
相互接続可能なスターカプラーを光増幅器を介して接続
して構成した光通信ネットワークが提案されている。
きるスターカプラーが提案されている（例えば、太田
「相互接続可能なスターカプラー」，１９９１年春季電
子情報通信学会Ｂ９１０（１９９１）、参照）。また、
相互接続可能なスターカプラーを光増幅器を介して接続
して構成した光通信ネットワークが提案されている。
【０００３】図７（ａ）は、エバネッセント（ｅｖａｎ
ｅｓｃｅｎｔ）波結合を使用したファイバーカプラー、
すなわち、エバネッセント光カプラーを組み合せて構成
した５端子対の相互接続可能なスターカプラーの提案例
である（例えば、Ｔａｋｅｓｈｉ Ｏｔａ：“Ｃｏｕｐ
ｌｅｄ Ｓｔａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ：Ａ Ｎｅｗ Ｃｏ
ｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌ
ｏｃａｌ ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ”，ＩＥＩＣＥ Ｔ
ｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．Ｖｏｌ．Ｅ７５−Ｂ，Ｎｏ．
２，ｐ６７−ｐ７５（１９９２）参照）。なお、本出願
の図７（ａ）はこの文献のＦｉｇ．８に対応する。
ｅｓｃｅｎｔ）波結合を使用したファイバーカプラー、
すなわち、エバネッセント光カプラーを組み合せて構成
した５端子対の相互接続可能なスターカプラーの提案例
である（例えば、Ｔａｋｅｓｈｉ Ｏｔａ：“Ｃｏｕｐ
ｌｅｄ Ｓｔａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ：Ａ Ｎｅｗ Ｃｏ
ｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌ
ｏｃａｌ ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ”，ＩＥＩＣＥ Ｔ
ｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．Ｖｏｌ．Ｅ７５−Ｂ，Ｎｏ．
２，ｐ６７−ｐ７５（１９９２）参照）。なお、本出願
の図７（ａ）はこの文献のＦｉｇ．８に対応する。
【０００４】図７（ａ）に示すスターカプラーの例で
は、１０個の１×２ファイバーカプラー３１と、５個の
２×２ファイバーカプラー３２を組み合わせた構成とな
っている。図７（ａ）に示すスターカプラーの右側の各
端子への入力信号がｘ1 ，ｘ2，ｘ3 ，ｘ4 ，ｘ5 であ
り、左側の各端子への出力信号がｙ1 ，ｙ2 ，ｙ3 ，ｙ
4 ，ｙ5 であるとすると、入出力の関係は図７（ｂ）に
示される式で表される。
は、１０個の１×２ファイバーカプラー３１と、５個の
２×２ファイバーカプラー３２を組み合わせた構成とな
っている。図７（ａ）に示すスターカプラーの右側の各
端子への入力信号がｘ1 ，ｘ2，ｘ3 ，ｘ4 ，ｘ5 であ
り、左側の各端子への出力信号がｙ1 ，ｙ2 ，ｙ3 ，ｙ
4 ，ｙ5 であるとすると、入出力の関係は図７（ｂ）に
示される式で表される。
【０００５】さらに、入力端子と出力端子をひとつにま
とめた相互接続可能なスターカプラーも提案されている
（例えば、太田「カップルドスターネットワーク」，１
９９２年春季電子情報通信学会Ｂ１０２０（１９９２）
参照）。シングルモードの光導波路では、不等光分岐路
としてエバネッセント光カプラー（方向性結合器）を用
いる必要がある（例えば、本出願人によって出願された
特願平３−１５８６１４号明細書参照）。このため、入
力端子と出力端子をひとつにまとめたシングルモードの
相互接続可能な４端子スターカプラーを構成した場合、
図８に示すような構造となる。
とめた相互接続可能なスターカプラーも提案されている
（例えば、太田「カップルドスターネットワーク」，１
９９２年春季電子情報通信学会Ｂ１０２０（１９９２）
参照）。シングルモードの光導波路では、不等光分岐路
としてエバネッセント光カプラー（方向性結合器）を用
いる必要がある（例えば、本出願人によって出願された
特願平３−１５８６１４号明細書参照）。このため、入
力端子と出力端子をひとつにまとめたシングルモードの
相互接続可能な４端子スターカプラーを構成した場合、
図８に示すような構造となる。
【０００６】図８に示した４端子スターカプラーのある
端子から入力した光信号Ｓは、エバネッセント光カプラ
ー（方向性結合器）１１ａによって０．４１４：０．５
８６の比率でふたつの導波路に分岐される。この内一方
（分岐比の小さい方）は対向する端子に向かい、もう一
方（分岐比の大きい方）はエバネッセント光カプラー
（方向性結合器）１２で等しく分岐されてから残りのふ
たつの端子に向かう。図８のスターカプラーの各端子は
対称的であるから、任意の端子の入力について、自端子
へは光信号は分配されず、自端子以外の端子には光信号
が等分配される。
端子から入力した光信号Ｓは、エバネッセント光カプラ
ー（方向性結合器）１１ａによって０．４１４：０．５
８６の比率でふたつの導波路に分岐される。この内一方
（分岐比の小さい方）は対向する端子に向かい、もう一
方（分岐比の大きい方）はエバネッセント光カプラー
（方向性結合器）１２で等しく分岐されてから残りのふ
たつの端子に向かう。図８のスターカプラーの各端子は
対称的であるから、任意の端子の入力について、自端子
へは光信号は分配されず、自端子以外の端子には光信号
が等分配される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エバネッセ
ント光カプラーには図８にも示すように合流損失が存在
するという問題点があった。例えば、エバネッセント光
カプラー１１ｂでは０．４１４Ｓの信号が０．１７２Ｓ
の信号成分と０．２４２Ｓの損失成分に分かれ、損失成
分の方が信号成分より大きい。同様のことは図７の５端
子対の相互接続可能なスターカプラーにおいても発生し
ている。
ント光カプラーには図８にも示すように合流損失が存在
するという問題点があった。例えば、エバネッセント光
カプラー１１ｂでは０．４１４Ｓの信号が０．１７２Ｓ
の信号成分と０．２４２Ｓの損失成分に分かれ、損失成
分の方が信号成分より大きい。同様のことは図７の５端
子対の相互接続可能なスターカプラーにおいても発生し
ている。
【０００８】そこで本発明は、エバネッセント光カプラ
ーによる合流損失を避けることができる相互接続可能な
スターカプラーを提供することを目的とする。
ーによる合流損失を避けることができる相互接続可能な
スターカプラーを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の相互接続可能な
多端子スターカプラーは、前記目的を達成するため、光
導波路からなる回路を基板上に集積して構成したＮ（Ｎ
＝２i ＋１、但しｉは２以上の整数）個の端子を有する
相互接続可能な多端子スターカプラーにおいて、複数の
１×２光等分岐路を枝状に接続して入力光を（Ｎ−１）
等分する光等分岐回路ユニットを構成し、該光等分岐回
路ユニットを前記基板上に前記Ｎ個の端子に対応して配
置し、前記光等分岐回路ユニットの共通側を対応する端
子に接続し、分岐側を他の各端子に光導波路を介し且つ
他の端子からの導波路と交差させて接続したことを特徴
とする。
多端子スターカプラーは、前記目的を達成するため、光
導波路からなる回路を基板上に集積して構成したＮ（Ｎ
＝２i ＋１、但しｉは２以上の整数）個の端子を有する
相互接続可能な多端子スターカプラーにおいて、複数の
１×２光等分岐路を枝状に接続して入力光を（Ｎ−１）
等分する光等分岐回路ユニットを構成し、該光等分岐回
路ユニットを前記基板上に前記Ｎ個の端子に対応して配
置し、前記光等分岐回路ユニットの共通側を対応する端
子に接続し、分岐側を他の各端子に光導波路を介し且つ
他の端子からの導波路と交差させて接続したことを特徴
とする。
【００１０】また、本発明の相互接続可能な多端子スタ
ーカプラーは、前記目的を達成するため、光導波路から
なる回路を基板上に集積して構成したＮ（Ｎ＝２i ＋
１、但しｉは２以上の整数）対の端子対を有する相互接
続可能な多端子スターカプラーにおいて、Ｎ対の各端子
に対応してＮ対の１×２光等分岐路を設けると共に対と
なった１×２光等分岐路の間にそれぞれ少なくとも２×
２光等分岐路を設け、前記１×２光等分岐路の共通側を
各端子に接続すると共に分岐側を前記２×２光等分岐路
に光導波路を介し且つ他の端子からの光導波路と交差さ
せて接続したことを特徴とする。
ーカプラーは、前記目的を達成するため、光導波路から
なる回路を基板上に集積して構成したＮ（Ｎ＝２i ＋
１、但しｉは２以上の整数）対の端子対を有する相互接
続可能な多端子スターカプラーにおいて、Ｎ対の各端子
に対応してＮ対の１×２光等分岐路を設けると共に対と
なった１×２光等分岐路の間にそれぞれ少なくとも２×
２光等分岐路を設け、前記１×２光等分岐路の共通側を
各端子に接続すると共に分岐側を前記２×２光等分岐路
に光導波路を介し且つ他の端子からの光導波路と交差さ
せて接続したことを特徴とする。
【００１１】また、本発明の相互接続可能な多端子スタ
ーカプラーは、前記光導波路の交差角度δが、光導波路
の臨界角度θに対して、δ＞２θであることを特徴とす
る。
ーカプラーは、前記光導波路の交差角度δが、光導波路
の臨界角度θに対して、δ＞２θであることを特徴とす
る。
【００１２】
【作用】エバネッセント光カプラーにおいては、任意の
分岐比を設定することができ、また、分岐比を大きくす
ることができるが、合流損失が大きい。一方、シングル
モードの光導波路においては、合流損失が少ないが任意
の分岐比の光分岐路を設定することができない。これ
は、光の伝播モードがシングルモードである場合、光導
波路の寸法や物性を連続的に変化させても分岐比が１対
０、１対１、０対１と離散的に変化するという性質を有
しているからである。そこで、本発明においては、シン
グルモードの光導波路においては、エバネッセント光カ
プラーではない光不等分岐路を作るのは困難であるが、
１×２光等分岐路は作ることができることに着目し、１
×２光等分岐路のみ、１×２光等分岐路と２×２エバネ
ッセント光カプラーの組合せ、あるいは１×２光等分岐
路と２×２光等分岐路の組合せで所望の分岐比を有する
光集積回路を構成している。これによりスターカプラー
全体で見て必要な分岐比を設定することができると共
に、分岐路における合流損失の発生を避けることができ
る。また、光導波路の交差角度δが、光導波路の臨界角
度θの２倍を超えれば、ふたつの光導波路間の干渉は生
じない。
分岐比を設定することができ、また、分岐比を大きくす
ることができるが、合流損失が大きい。一方、シングル
モードの光導波路においては、合流損失が少ないが任意
の分岐比の光分岐路を設定することができない。これ
は、光の伝播モードがシングルモードである場合、光導
波路の寸法や物性を連続的に変化させても分岐比が１対
０、１対１、０対１と離散的に変化するという性質を有
しているからである。そこで、本発明においては、シン
グルモードの光導波路においては、エバネッセント光カ
プラーではない光不等分岐路を作るのは困難であるが、
１×２光等分岐路は作ることができることに着目し、１
×２光等分岐路のみ、１×２光等分岐路と２×２エバネ
ッセント光カプラーの組合せ、あるいは１×２光等分岐
路と２×２光等分岐路の組合せで所望の分岐比を有する
光集積回路を構成している。これによりスターカプラー
全体で見て必要な分岐比を設定することができると共
に、分岐路における合流損失の発生を避けることができ
る。また、光導波路の交差角度δが、光導波路の臨界角
度θの２倍を超えれば、ふたつの光導波路間の干渉は生
じない。
【００１３】
【実施例】図１に本発明の第１実施例である５端子の相
互接続可能なスターカプラーを示す。このスターカプラ
ーは、１×２光等分岐路５を枝状に３つ組み合せて４分
岐の光等分岐回路ユニット３を構成し、この光等分岐回
路ユニット３を５個基板１上にスター状に集積して構成
したものである。或る光ファイバー２からの光は、光等
分岐回路ユニット３で四つに等分され、基板１上に同一
平面上に形成された光導波路１ａを介して他の四つの光
ファイバー２にそれぞれ分配される。したがって、光集
積回路中には、光導波路１ａが略直交する交差部分４
が、５か所ある。
互接続可能なスターカプラーを示す。このスターカプラ
ーは、１×２光等分岐路５を枝状に３つ組み合せて４分
岐の光等分岐回路ユニット３を構成し、この光等分岐回
路ユニット３を５個基板１上にスター状に集積して構成
したものである。或る光ファイバー２からの光は、光等
分岐回路ユニット３で四つに等分され、基板１上に同一
平面上に形成された光導波路１ａを介して他の四つの光
ファイバー２にそれぞれ分配される。したがって、光集
積回路中には、光導波路１ａが略直交する交差部分４
が、５か所ある。
【００１４】１×２光等分岐路５は、図２（ａ）に示す
ように、一方の光導波路３１から混合部３６を経て、ふ
たつの光導波路３３及び３４に分岐するように構成され
ている。この光等分岐路５は、その形状からＹ型分岐路
とも呼ばれることがある。この光等分岐路５はふたつの
光導波路３３及び３４が直接結合されているので、合流
損失が少ないが、光の伝播モードによって分岐比に制限
を受ける場合がある。すなわち、光の伝播モードがシン
グルモードである場合には、基本的には１対１の分岐し
か行うことができない。また、マルチモードの場合に
は、任意の分岐比を得ることができるが、この場合でも
余り小さな分岐比とすることはできない。
ように、一方の光導波路３１から混合部３６を経て、ふ
たつの光導波路３３及び３４に分岐するように構成され
ている。この光等分岐路５は、その形状からＹ型分岐路
とも呼ばれることがある。この光等分岐路５はふたつの
光導波路３３及び３４が直接結合されているので、合流
損失が少ないが、光の伝播モードによって分岐比に制限
を受ける場合がある。すなわち、光の伝播モードがシン
グルモードである場合には、基本的には１対１の分岐し
か行うことができない。また、マルチモードの場合に
は、任意の分岐比を得ることができるが、この場合でも
余り小さな分岐比とすることはできない。
【００１５】これに対して、１×２エバネッセント光カ
プラーは図２（ｂ）に示すように、ふたつの光導波路３
５ａ及び３５ｂを近接させた部分を設けた構成となって
いる。エバネッセント光カプラーは、一方の光導波路の
光信号をエバネッセント結合により他方の光導波路に伝
えるもので、高屈折率の媒質からなる二つの光導波路
（コア）の間に極めて薄い低屈折率の媒質（クラッド）
を配置し、モード結合効果により一方の光導波路から他
方の光導波路へエネルギを伝えるものである。このエバ
ネッセント光カプラーは、任意の分岐比を得ることがで
きるが、先に述べたように合流損失が大きいという問題
がある。
プラーは図２（ｂ）に示すように、ふたつの光導波路３
５ａ及び３５ｂを近接させた部分を設けた構成となって
いる。エバネッセント光カプラーは、一方の光導波路の
光信号をエバネッセント結合により他方の光導波路に伝
えるもので、高屈折率の媒質からなる二つの光導波路
（コア）の間に極めて薄い低屈折率の媒質（クラッド）
を配置し、モード結合効果により一方の光導波路から他
方の光導波路へエネルギを伝えるものである。このエバ
ネッセント光カプラーは、任意の分岐比を得ることがで
きるが、先に述べたように合流損失が大きいという問題
がある。
【００１６】図１に示すスターカプラーの各端子から入
射した光信号は、光等分岐回路ユニット３によって４等
分されて、自端子以外の端子に分配される。光は直進性
が良いので、交差部分４では略直交している別の光導波
路への光信号の分配はほとんど生じない。
射した光信号は、光等分岐回路ユニット３によって４等
分されて、自端子以外の端子に分配される。光は直進性
が良いので、交差部分４では略直交している別の光導波
路への光信号の分配はほとんど生じない。
【００１７】この交差部分４において光導波路のなす角
度δは、光導波路の臨界角度θの２倍を超えれば、光導
波路間で干渉が生じることはない。なぜなら、図３に示
すように、一方の光導波路からもう一方の光導波路壁面
への入射角ωは次式で与えられる。
度δは、光導波路の臨界角度θの２倍を超えれば、光導
波路間で干渉が生じることはない。なぜなら、図３に示
すように、一方の光導波路からもう一方の光導波路壁面
への入射角ωは次式で与えられる。
【００１８】ω＝δ−θ ………………（１） ここでω＞θなら、もう一方の光導波路に導波されるこ
とはない。したがって次式が得られる。
とはない。したがって次式が得られる。
【００１９】 ω＞２θ ………………（２） 光導波路の臨界角度とは光導波路のコア部とクラッド部
の界面で全反射が生じる最大の角度のことで、次式によ
って決まる。
の界面で全反射が生じる最大の角度のことで、次式によ
って決まる。
【００２０】 θ＝９０−ｓｉｎ-1（ｎ2 ／ｎ1 ） ………………（３） ただし、ｎ1 はコア部の屈折率、ｎ2 はクラッド部の屈
折率である（ｎ1 ＞ｎ2 ）。例えば、コア部とクラッド
部との屈折率差が２％ならθは３°程度となる。したが
って、この場合δは６°より大きければ良いことにな
る。
折率である（ｎ1 ＞ｎ2 ）。例えば、コア部とクラッド
部との屈折率差が２％ならθは３°程度となる。したが
って、この場合δは６°より大きければ良いことにな
る。
【００２１】しかしながら、交差角δが大きいと交差部
分４でどちらの光導波路にも結合しない光の割合が増加
してしまうことになり、損失（透過損失）が増加する。
このような損失については交差角δが２０°以下で急激
に増加することが計算されている（高橋、稲垣「マトリ
クス光導波路の透過損失の解析」、１９９２年度春季電
子情報通信学会、Ｃ−１９８（１９９２）参照）。した
がって、δは２０°以上が望ましい。
分４でどちらの光導波路にも結合しない光の割合が増加
してしまうことになり、損失（透過損失）が増加する。
このような損失については交差角δが２０°以下で急激
に増加することが計算されている（高橋、稲垣「マトリ
クス光導波路の透過損失の解析」、１９９２年度春季電
子情報通信学会、Ｃ−１９８（１９９２）参照）。した
がって、δは２０°以上が望ましい。
【００２２】図１に示す実施例においては、基板１はガ
ラスであり、光導波路１ａはイオン交換法によって形成
したシングルモード光導波路であるが、本発明は基板の
材質や光導波路の製法によって限定されるものではな
い。また、本発明は、光等分岐回路ユニット３の各１×
２光等分岐路５で１対１の分岐を行うので、シングルモ
ードの相互接続可能なスターカプラーを構成するのに特
に効果があるが、本発明の趣旨をマルチモードの相互接
続可能なスターカプラーに適用することも可能である。
コア部とクラッド部との屈折率差も必要に応じて任意の
値が採用可能である。
ラスであり、光導波路１ａはイオン交換法によって形成
したシングルモード光導波路であるが、本発明は基板の
材質や光導波路の製法によって限定されるものではな
い。また、本発明は、光等分岐回路ユニット３の各１×
２光等分岐路５で１対１の分岐を行うので、シングルモ
ードの相互接続可能なスターカプラーを構成するのに特
に効果があるが、本発明の趣旨をマルチモードの相互接
続可能なスターカプラーに適用することも可能である。
コア部とクラッド部との屈折率差も必要に応じて任意の
値が採用可能である。
【００２３】同様の構成によって、９端子や１７端子の
相互接続可能なスターカプラーを構成することもでき
る。この場合には、それぞれ８分岐と１６分岐の光等分
岐回路ユニットを用いて構成すれば良い。
相互接続可能なスターカプラーを構成することもでき
る。この場合には、それぞれ８分岐と１６分岐の光等分
岐回路ユニットを用いて構成すれば良い。
【００２４】図４は、本発明の第２実施例である５端子
対の相互接続可能なスターカプラーを示す。この第２実
施例は図７に示した従来例を光集積回路化したものであ
る。すなわち、基板１上に光導波路と１×２光等分岐路
５と２×２光等分岐路６を形成し、基板１から各端子に
対応して光ファイバー２を導出している。
対の相互接続可能なスターカプラーを示す。この第２実
施例は図７に示した従来例を光集積回路化したものであ
る。すなわち、基板１上に光導波路と１×２光等分岐路
５と２×２光等分岐路６を形成し、基板１から各端子に
対応して光ファイバー２を導出している。
【００２５】図４に示す本発明の第２実施例において
は、図７の従来例の１×２ファイバーカプラー３１に代
えて１×２光等分岐路５を使用し、２×２ファイバーカ
プラー３２に代えて２×２光等分岐路６を使用してい
る。図７の従来例においては、ファイバーカプラーは、
製法の関係からエバネッセント光カプラーしか構成でき
ないのに対し、図４に示す本発明の第２実施例における
光集積回路では光等分岐路５の採用が可能である。すな
わち、ファイバーカプラーにおいては、２本の断面円形
状の光ファイバーを直接結合することは困難であるの
で、２本の断面円形状の光ファイバーを近接して配置
し、これらの光ファイバーを囲むように低屈折率の媒質
を充填するようにしている。したがって、エバネッセン
ト波結合による光カプラーしか構成できない。これに対
して、光集積回路では、基板内或いは基板の表面に、フ
ォトリソグラフ技法を使用して光導波路を形成するの
で、直接結合された二つの光導波路を製造することは容
易に行える。したがって、合流損失の発生を防ぐことが
できる。しかも、回路中の光導波路の交差部分のなす角
度δを上記のように光導波路の臨界角度θの２倍より大
としたので、光導波路間の干渉は生じない。
は、図７の従来例の１×２ファイバーカプラー３１に代
えて１×２光等分岐路５を使用し、２×２ファイバーカ
プラー３２に代えて２×２光等分岐路６を使用してい
る。図７の従来例においては、ファイバーカプラーは、
製法の関係からエバネッセント光カプラーしか構成でき
ないのに対し、図４に示す本発明の第２実施例における
光集積回路では光等分岐路５の採用が可能である。すな
わち、ファイバーカプラーにおいては、２本の断面円形
状の光ファイバーを直接結合することは困難であるの
で、２本の断面円形状の光ファイバーを近接して配置
し、これらの光ファイバーを囲むように低屈折率の媒質
を充填するようにしている。したがって、エバネッセン
ト波結合による光カプラーしか構成できない。これに対
して、光集積回路では、基板内或いは基板の表面に、フ
ォトリソグラフ技法を使用して光導波路を形成するの
で、直接結合された二つの光導波路を製造することは容
易に行える。したがって、合流損失の発生を防ぐことが
できる。しかも、回路中の光導波路の交差部分のなす角
度δを上記のように光導波路の臨界角度θの２倍より大
としたので、光導波路間の干渉は生じない。
【００２６】前記２×２光等分岐路６は図２（ｃ）のよ
うな合流型、図２（ｄ）のエバネッセント光カプラー型
のどちらでも良いが、光ファイバー２と接続する各端子
にはＹ型の光等分岐路５を設けなくてはならない。な
お、図２（ａ）や図２（ｃ）では光導波路３１と３２、
あるいは光導波路３３と３４は臨界角度θに比べて十分
小さい角度で交差している。
うな合流型、図２（ｄ）のエバネッセント光カプラー型
のどちらでも良いが、光ファイバー２と接続する各端子
にはＹ型の光等分岐路５を設けなくてはならない。な
お、図２（ａ）や図２（ｃ）では光導波路３１と３２、
あるいは光導波路３３と３４は臨界角度θに比べて十分
小さい角度で交差している。
【００２７】また、図４に示す第２の実施例において
は、光信号を対向する端子群に分配するだけでよいの
で、図８に示す従来例或いは図１に示した第１の実施例
に比べて光導波路の曲りを緩やかにすることができ、光
導波路の曲りに伴う損失も低減できるという効果もあ
る。なお、シングルモードの光導波路の曲りに伴う損失
は幾何光学的には説明することはできないが、曲率の減
少に伴って損失が増加することが実験的にも確かめられ
ている。損失の機構としては、放射損失とモード変換損
失のふたつが寄与し単純ではない（詳しくは、東、桑
木、「光ファイバＵ字曲げ部変動損失に関する検討」１
９９２年度春季電子情報通信学会、Ｂ−８９３（１９９
２）参照）。
は、光信号を対向する端子群に分配するだけでよいの
で、図８に示す従来例或いは図１に示した第１の実施例
に比べて光導波路の曲りを緩やかにすることができ、光
導波路の曲りに伴う損失も低減できるという効果もあ
る。なお、シングルモードの光導波路の曲りに伴う損失
は幾何光学的には説明することはできないが、曲率の減
少に伴って損失が増加することが実験的にも確かめられ
ている。損失の機構としては、放射損失とモード変換損
失のふたつが寄与し単純ではない（詳しくは、東、桑
木、「光ファイバＵ字曲げ部変動損失に関する検討」１
９９２年度春季電子情報通信学会、Ｂ−８９３（１９９
２）参照）。
【００２８】図５は、本発明の第３実施例である９端子
対の相互接続可能なスターカプラーを示す。これは端子
対数が５から９に増えた事以外に第２実施例と基本的な
相違点はない。端子対数が増加すると光集積回路のパタ
ーンが複雑になり、図５に示すように３本の光導波路の
交差部分７が生じることがある。この場合も、図６
（ａ）に示すように各光導波路２１、２２、２３が互い
になす角度α、β、γを光導波路の臨界角度θの２倍よ
り大とすれば良い。しかしながら、多数の光導波路が交
差すると散乱光の増大等が懸念されるので、望ましくは
図６（ｂ）に示すように光導波路の経路を僅かに変えて
３本以上の光導波路の交差部分が生じないようにする方
がさらに良い。
対の相互接続可能なスターカプラーを示す。これは端子
対数が５から９に増えた事以外に第２実施例と基本的な
相違点はない。端子対数が増加すると光集積回路のパタ
ーンが複雑になり、図５に示すように３本の光導波路の
交差部分７が生じることがある。この場合も、図６
（ａ）に示すように各光導波路２１、２２、２３が互い
になす角度α、β、γを光導波路の臨界角度θの２倍よ
り大とすれば良い。しかしながら、多数の光導波路が交
差すると散乱光の増大等が懸念されるので、望ましくは
図６（ｂ）に示すように光導波路の経路を僅かに変えて
３本以上の光導波路の交差部分が生じないようにする方
がさらに良い。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、１×２エバネッセント
光カプラーを用いないでシングルモードの相互接続可能
な多端子スターカプラーを構成できるので、１×２エバ
ネッセント光カプラーによる合流損失の発生を避けるこ
とができる。また、１×２光等分岐路及び２×２光等分
岐路の組合せだけで回路を構成できるので、マルチモー
ドの相互接続可能なスターカプラーにおいても、製造が
容易になるという利点がある。
光カプラーを用いないでシングルモードの相互接続可能
な多端子スターカプラーを構成できるので、１×２エバ
ネッセント光カプラーによる合流損失の発生を避けるこ
とができる。また、１×２光等分岐路及び２×２光等分
岐路の組合せだけで回路を構成できるので、マルチモー
ドの相互接続可能なスターカプラーにおいても、製造が
容易になるという利点がある。
【図１】 本発明の第１実施例の５端子の相互接続可能
なスターカプラーの平面図である。
なスターカプラーの平面図である。
【図２】 光分岐路の構成を示す平面図である。
【図３】 光導波路の交差部における交差角と臨界角の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図４】 本発明の第２実施例の５端子対の相互接続可
能なスターカプラーの平面図である。
能なスターカプラーの平面図である。
【図５】 本発明の第３実施例の９端子対の相互接続可
能なスターカプラーの平面図である。
能なスターカプラーの平面図である。
【図６】 ３本の光導波路が交差する場合の角度関係及
び望ましい回路パターンを示す平面図である。
び望ましい回路パターンを示す平面図である。
【図７】 エバネッセント光カプラーを使用した従来例
の５端子対の相互接続可能なスターカプラーの平面図で
ある。
の５端子対の相互接続可能なスターカプラーの平面図で
ある。
【図８】 光集積回路として構成された従来例の５端子
の相互接続可能なスターカプラーの平面図である。
の相互接続可能なスターカプラーの平面図である。
１…基板、２…光ファイバー、３…光等分岐回路ユニッ
ト（４分岐）、４…光導波路が略直交する交差部分、５
…１×２光等分岐路（Ｙ型分岐路）、６…２×２光等分
岐路、７…３本の光導波路が交差する部分、１０…基
板、１１ａ〜１１ｄ…エバネッセント光カプラー（不等
分岐）、１２…エバネッセント光カプラー（等分岐）、
２１，２２，２３…光導波路、３１，３２，３３，３４
…光導波路、３５ａ，３５ｂ…エバネッセント光カプラ
ーを構成する光導波路部、３６…光導波路の混合部、
δ，α，β，γ…光導波路の交差角度、θ…光導波路の
臨界角度、ω…光信号の光導波路壁への入射角度、Ｓ…
光信号。
ト（４分岐）、４…光導波路が略直交する交差部分、５
…１×２光等分岐路（Ｙ型分岐路）、６…２×２光等分
岐路、７…３本の光導波路が交差する部分、１０…基
板、１１ａ〜１１ｄ…エバネッセント光カプラー（不等
分岐）、１２…エバネッセント光カプラー（等分岐）、
２１，２２，２３…光導波路、３１，３２，３３，３４
…光導波路、３５ａ，３５ｂ…エバネッセント光カプラ
ーを構成する光導波路部、３６…光導波路の混合部、
δ，α，β，γ…光導波路の交差角度、θ…光導波路の
臨界角度、ω…光信号の光導波路壁への入射角度、Ｓ…
光信号。
Claims (3)
- 【請求項１】 光導波路からなる回路を基板上に集積し
て構成したＮ（Ｎ＝２i ＋１、但しｉは２以上の整数）
個の端子を有する相互接続可能な多端子スターカプラー
において、複数の１×２光等分岐路を枝状に接続して入
力光を（Ｎ−１）等分する光等分岐回路ユニットを構成
し、該光等分岐回路ユニットを前記基板上に前記Ｎ個の
端子に対応して配置し、前記光等分岐回路ユニットの共
通側を対応する端子に接続し、分岐側を他の各端子に光
導波路を介し且つ他の端子からの導波路と交差させて接
続したことを特徴とする相互接続可能な多端子スターカ
プラー。 - 【請求項２】 光導波路からなる回路を基板上に集積し
て構成したＮ（Ｎ＝２i ＋１、但しｉは２以上の整数）
対の端子対を有する相互接続可能な多端子スターカプラ
ーにおいて、Ｎ対の各端子に対応してＮ対の１×２光等
分岐路を設けると共に対となった１×２光等分岐路の間
にそれぞれ少なくとも２×２光等分岐路を設け、前記１
×２光等分岐路の共通側を各端子に接続すると共に分岐
側を前記２×２光等分岐路に光導波路を介し且つ他の端
子からの光導波路と交差させて接続したことを特徴とす
る相互接続可能な多端子スターカプラー。 - 【請求項３】 前記光導波路の交差角度δは、光導波路
の臨界角度θに対して、δ＞２θであることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の相互接続可能な多端子
スターカプラー。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4328266A JPH06177841A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 相互接続可能な多端子スターカプラー |
| DE1993628463 DE69328463T2 (de) | 1992-09-01 | 1993-09-01 | Verfahren zur Kollisionserkennung in optischen Netzen mit Busstruktur |
| EP19930113971 EP0590331B1 (en) | 1992-09-01 | 1993-09-01 | Method of collision detection in optical bus networks |
| US08/460,709 US5915054A (en) | 1992-03-05 | 1995-06-02 | Star coupler for an optical communication network |
| US08/643,098 US5854700A (en) | 1992-03-05 | 1996-05-02 | Optical communication network |
| US08/766,931 US5684899A (en) | 1992-03-05 | 1996-12-16 | Optical communication network |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4328266A JPH06177841A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 相互接続可能な多端子スターカプラー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177841A true JPH06177841A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18208309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4328266A Pending JPH06177841A (ja) | 1992-03-05 | 1992-12-08 | 相互接続可能な多端子スターカプラー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06177841A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018047405A1 (ja) * | 2016-09-07 | 2018-03-15 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 損傷検知システム及び損傷検知方法 |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP4328266A patent/JPH06177841A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018047405A1 (ja) * | 2016-09-07 | 2018-03-15 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 損傷検知システム及び損傷検知方法 |
| JPWO2018047405A1 (ja) * | 2016-09-07 | 2018-09-06 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 損傷検知システム及び損傷検知方法 |
| CN109564085A (zh) * | 2016-09-07 | 2019-04-02 | 株式会社斯巴鲁 | 损伤检测系统和损伤检测方法 |
| US10451560B2 (en) | 2016-09-07 | 2019-10-22 | Subaru Corporation | Damage detection system and damage detection method |
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