JPH0879177A

JPH0879177A - 集積光カプラ

Info

Publication number: JPH0879177A
Application number: JP6206598A
Authority: JP
Inventors: Hisaharu Yanagawa; 久治柳川; Takeo Shimizu; 健男清水; Takeshi Ueki; 健植木; Nobuo Tomita; 信夫富田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】全体形状は小型であり、光損失と漏話も小さ
く、ＰＤＳ光線路監視系に組込んで好適な集積光カプラ
を提供する。【構成】この集積光カプラは、Ｍ個（Ｍは整数）の分
岐ポートａ₁…ａ_m、Ｎ個（Ｎは整数）の分岐ポートｂ
₁…ｂ_mを有するスターカプラ６と、これら分岐ポート
のそれぞれに接続する信号光送信用導波路ｐ₁…ｐ_mお
よびｑ₁…ｑ_nと、一対の入力ポートｃ₁，ｃ₂と一対
の出力ポートｄ₁，ｄ₂を有する２入力・２出力カプラ
４₁…４_nとが同一基板８の上に集積され、各２入力・
２出力カプラにおける一対の入力ポートおよび一対の出
力ポートのうちの１個ｃ₂，ｄ₂は、いずれも、各信号
光送信用導波路ｑ₁…ｑ_nと接続されている集積光カプ
ラにおいて、少なくとも１個の２入力・２出力カプラ４
₂…４_n-1における残りの入力ポートｃ₁および出力ポ
ートｄ₁は、折れ曲がり反射部Ｍを有しかつ信号光送信
用導波路ｑ₁…ｑ_nと交差する折れ曲がり導波路Ｌ₁…
Ｌ_nと接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信システムや光セン
サシステムに組込まれる集積光カプラに関し、更に詳し
くは、形状の小型化が可能であり、安価に製造すること
ができ、パッシブダブルスターシステム（ＰＤＳ）の光
線路監視系に組込んだときに、光損失や漏話を低減する
ことができる集積光カプラに関する。

【０００２】

【従来の技術】加入者系光通信システムとして現在実用
されているシングルスターシステムを図６に示す。図６
において、局側にはシステム加入者数に対応した複数基
の光終端装置１₁……１_nが設置され、これらのそれぞ
れは、光ファイバ線路２₁……２_nを介して加入者側の
光終端装置３₁……３_nに接続されている。

【０００３】そして、各光ファイバ線路２₁……２_nの
それぞれには、一側に一対の入力ポートを有し他側に一
対の出力ポートを有する２入力・２出力カプラ（以下、
２×２カプラという）４₁……４_nの各入力ポートと出
力ポートのそれぞれ一方が接続されることにより、これ
ら２×２カプラ４₁……４_nが各光ファイバ線路２₁…
…２_nに介装されている。

【０００４】また、各２×２カプラ４₁……４_nの残り
の入力ポートと出力ポートは、互いに交差することのな
い光線路で光線路監視装置５に接続されている。このシ
ステムにおいては、各光ファイバ線路２₁……２_nのそ
れぞれに局側の光終端装置１₁……１_nから信号光が送
信され、また、光線路監視装置５からは監視光が各光フ
ァイバ線路２₁……２_nに送信されることにより、各光
ファイバ線路２₁……２_nにおける障害点の監視が行わ
れる。

【０００５】このシングルスターシステムの場合は、各
光ファイバ線路２₁……２_nのそれぞれに対し１個の２
×２カプラを介装することが必要であり、また、その２
×２カプラ１個に対応して局側の光終端装置も１基設置
することが必要である。したがって、システム加入者数
が増加する場合には、局側に設置する光終端装置の基数
も増加するので、システム全体の設備コストは上昇す
る。

【０００６】一方、局側に設置する光終端装置の基数を
減少させることによりシステム全体の設置コストを低減
させることを目的としてＰＤＳの検討が進められてい
る。このＰＤＳにおいては、入力側にＭ個（Ｍは整数を
表し、通常は１または２である）の分岐ポートを有し、
また出力側にＮ個（Ｎは整数を表し、通常は８，１６，
３２である）の分岐ポートを有するスターカプラ（以
下、Ｍ×Ｎスターカプラという）が用いられる。

【０００７】例えば、Ｍ＝１の１×Ｎスターカプラ６を
用いたシステムにおいては、図７で示したように、入力
側の分岐ポートが局側の光終端装置１に光ファイバ線路
２’を介して接続され、また、出力側のＮ個の分岐ポー
トは、それぞれ、光ファイバ線路２₁……２_nを介して
加入者側の光終端装置３₁……３_nに接続される。この
システムの場合は、局側の光終端装置１から送信された
信号光は光ファイバ線路２’を伝搬して１×Ｎスターカ
プラ６でＮ個の信号光に分割され、各信号光は光ファイ
バ線路２₁……２_nを伝搬してそれぞれの加入者側の光
終端装置３ ₁……３_nで受信される。すなわち、このシ
ステムの場合、局側に設置される光終端装置が１基であ
った場合でもＮ人のシステム加入者への光通信が可能と
なる。

【０００８】ところで、図７で示したＰＤＳにおいて、
光ファイバ線路の監視を行う場合には、光線路監視装置
と光ファイバ線路とを接続するために用いる２×２カプ
ラの配置個所は、１×Ｎスターカプラ６の入力側（局
側）に位置する光ファイバ線路２’における矢印７₁の
個所か、または出力側（加入者側）に位置する光ファイ
バ線路２₁……２_nにおける矢印７₂の位置かのいずれ
かになる。

【０００９】しかしながら、矢印７₁の位置に２×２カ
プラを配置すると、監視光が１つの波長の光であった場
合には、加入者側のＮ本の光ファイバ線路２₁……２_n
の監視を行うことができなくなる。したがって、加入者
側の光ファイバ線路２₁……２_nの全てにつき監視を行
う場合には、２×２カプラの配置個所は矢印７₂の位置
になる。

【００１０】このような問題を考慮して、現在、Ｍ×Ｎ
スターカプラとその加入者側の位置に配置されたＮ個の
２×２カプラとから成り、全体が同一基板の上に集積さ
れた集積カプラが提案されている。その１例をスターカ
プラが２×１６スターカプラである場合につき、図８に
示す。図８において、基板８の上には、２×１６スター
カプラ６と、その入力側（局側）の分岐ポートａ₁，ａ
₂にそれぞれ接続されている２本の導波路ｐ₁，ｐ₂と
出力側（加入者側）の分岐ポートｂ₁，ｂ₂，ｂ₃……
ｂ₁₄，ｂ₁₅，ｂ₁₆に接続され、基板８の他側にまで延在
して図示しない加入者側の光ファイバ線路に接続される
１６本の信号光送信用導波路ｑ₁，ｑ₂，ｑ₃……
ｑ₁₄，ｑ₁₅，ｑ₁₆と、これら導波路ｑ₁……ｑ₁₆の途中
の位置にそれぞれ配置されている１６個の２×２カプラ
４₁，４₂，４₃……４₁₄，４₁₅，４₁₆とが集積されて
いる。

【００１１】そして、各２×２カプラ４₁……４₁₆が有
する一対の入力ポートｃ₁，ｃ₂と一対の出力ポートｄ
₁，ｄ₂のうち、入力ポートｃ₂と出力ポートｄ₂は、
それぞれ、２×１６スターカプラ６の分岐ポートｂ₁…
…ｂ₁₆に接続する導波路ｑ₁……ｑ₁₆に接続されてい
る。また、各２×２カプラ４₁……４₁₆の残りの入力ポ
ートｃ₁と出力ポートｄ₁は、図示しない光線路監視装
置に接続される監視光送信用導波路Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ ₃…
…Ｌ₁₄，Ｌ₁₅，Ｌ₁₆と接続されている。

【００１２】これらの２×１６スターカプラ６，導波路
ｐ₁，ｐ₂，導波路ｑ₁……ｑ₁₆，２×２カプラ４₁…
…４₁₆，導波路Ｌ₁……Ｌ₁₆は、いずれも、例えばＳｉ
単結晶から成る基板８の上に、火炎堆積法で成膜した石
英系薄膜に対し、ホトリソグラフィーとドライエッチン
グ技術を適用することにより一括して形成される。図８
で示した集積光カプラの場合、導波路ｐ₁またはｐ₂か
ら分岐ポートａ₁またはａ₂に入力された信号光は２×
１６スターカプラ６で１６個の信号光に分割され、これ
らの信号光は分岐ポートｂ₁……ｂ₁₆からそれぞれの信
号光送信用導波路ｑ₁……ｑ₁₆を伝搬し、各２×２カプ
ラ４₁……４₁₆を通過して図示しない加入者側の光ファ
イバ線路に出力していく。

【００１３】そのとき、図示しない光線路監視装置から
は、監視光が監視光送信用導波路Ｌ ₁……Ｌ₁₆を介して
各２×２カプラ４₁……４₁₆に入力され、そのことによ
って加入者側の光ファイバ線路の障害点がモニタされ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図８で示した集積光カ
プラは、局側に設置する光終端装置を減少させることが
でき、また、各カプラを同一基板上に集積しているため
全体の構造がコンパクトであるという利点を備えてい
る。しかしながら、この構造の集積光カプラの場合は、
Ｍ×Ｎスターカプラと２×２カプラとを導波路を介して
同一基板上に集積することからして次のような問題が生
じてくる。

【００１５】まず、Ｎ側に２×２カプラを配置する場
合、配置される２×２カプラの数はＮ個である。したが
って、これら２×２カプラと光線路監視装置とを連結す
るＮ本の監視光送信用導波路のうち、少なくともＮ−２
本の導波路はＭ×ＮスターカプラのＮ本の信号光送信用
導波路と交差する。例えば、図８の集積光カプラの場
合、最も外側に配置されている２×２カプラ４₁，４₁₆
の導波路Ｌ₁，Ｌ₁₆はいずれも導波路ｑ₁……ｑ₁₆と交
差しないが、残りの１４個の２×２カプラ４₂……４₁₅
の導波路Ｌ₂……Ｌ₁₅はいずれも導波路ｑ₁……ｑ₁₆と
交差して多数の交差点ｅが形成される。そして、Ｍ×Ｎ
スターカプラの分岐ポートの数が増加すればするほど、
信号光送信用導波路と監視光送信用導波路との交差点ｅ
の数は増加する。

【００１６】互いに交差する導波路がその交差点ｅの近
傍で直線導波路になっていたとしても、この交差点ｅを
伝搬する光の一部は交差している別の導波路に漏洩して
いく。すなわち、交差点ｅでは、光の損失と漏話が発生
する。したがって、交差点ｅが多いということは、信号
光や監視光の損失，漏洩が大きくなるということであっ
て、光カプラとしては好ましいことではない。

【００１７】交差点ｅにおけるこのような光損失や漏話
を抑制して光カプラとしての特性低下を防ぐためには、
導波路間の交差角θを１０°以上、好ましくは３０°以
上に設定すべきことが知られている。一方、２×２カプ
ラの入力ポートと出力ポートに接続される監視光送信用
導波路は、これら入力ポートと出力ポートとの接続部近
傍では直線導波路として形成され、また基板の両端部で
も直線導波路として形成されているが、その中間の位置
ではいずれも曲線導波路として形成されるのが通例であ
る。

【００１８】しかし、曲線導波路の場合は、不可避的に
光の曲げ損失が発生する。この曲げ損失を、実用上無視
できる範囲に抑制する場合には、当該曲線導波路の曲が
り部における曲率半径を３０mm以上に設定しなければな
らない。したがって、図８で示した構造の集積光カプラ
を製造するに際し、その光損失と漏話の発生を抑制しよ
うとする場合には、信号光送信用導波路ｑ₁……ｑ₁₆と
監視光送信用導波路Ｌ₁……Ｌ₁₆との交差角θを１０°
以上，好ましくは３０°以上とし、かつ、監視光送信用
導波路Ｌ₁……Ｌ₁₆の曲がり部における曲率半径を３０
mm以上にすることが必要になる。

【００１９】そのため、監視光送信用導波路Ｌ₁……Ｌ
₁₆の長さは、通常、数１０mm程度と非常に長くなる。そ
して、この長さは、２×２カプラ４₁……４₁₆の長さの
１０倍程度の長さである。したがって、製造された集積
光カプラにおいては、監視光送信用導波路Ｌ₁……Ｌ₁₆
が、事実上、集積光カプラの有効面積の大部分を占める
ことになる。すなわち、得られた集積光カプラの形状は
非常に大型化する。

【００２０】本発明は、図８で示したような従来の集積
光カプラにおける上記した問題を解決し、全体の形状が
小型化されていて、かつ光損失や漏話も抑制されている
集積光カプラの提供を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段・作用】上記した目的を達
成するために、本発明においては、一側にＭ個（Ｍは整
数）の分岐ポートを有し他側にＮ個（Ｎは整数）の分岐
ポートを有するスターカプラと、前記Ｍ個の分岐ポート
および前記Ｎ個の分岐ポートのそれぞれに接続するＭ本
およびＮ本の信号光送信用導波路と、一側に一対の入力
ポートを有し他側に一対の出力ポートを有するＭ個また
はＮ個の２入力・２出力カプラとが同一基板の上に集積
され、各２入力・２出力カプラにおける一対の入力ポー
トおよび一対の出力ポートのうちの１個は、いずれも、
各信号光送信用導波路と接続されている集積光カプラに
おいて、少なくとも１個の２入力・２出力カプラにおけ
る残りの入力ポートおよび出力ポートは、折れ曲がり反
射部を有しかつ前記信号光送信用導波路と交差する折れ
曲がり導波路に接続していることを特徴とする集積光カ
プラ（以下、第１の発明という）が提供される。

【００２２】また、本発明においては、一側に１個また
は２個の分岐ポートを有し他側にＮ個（Ｎは整数）の分
岐ポートを有するスターカプラと、一側に一対の入力ポ
ートを有し他側に一対の出力ポートを有する２入力・２
出力カプラとが同一基板の上に集積されている集積光カ
プラにおいて、前記２入力・２出力カプラは、前記スタ
ーカプラの１個または２個の分岐ポートと導波路を介し
て接続され、かつ、その導波路はいずれも交差していな
いことを特徴とする集積光カプラ（以下、第２の発明と
いう）が提供される。

【００２３】更に、本発明においては、一側にＭ個（Ｍ
は整数）の分岐ポートを有し他側にＮ個（Ｎは整数）の
分岐ポートを有するスターカプラと、一側に一対の入力
ポートを有し他側に一対の出力ポートを有する２入力・
２出力カプラとが同一基板の上に集積され、前記２入力
・２出力カプラは前記スターカプラのＭ個の分岐ポート
と互いに交差することのないＭ本の導波路を介して接続
され、かつ、前記スターカプラのＮ個の分岐ポートに接
続するＮ本の導波路には、それら導波路を交差して誘電
体多層薄膜構造の薄膜フィルタが配置されていることを
特徴とする導波路型スターカプラ（以下、第３の発明と
いう）が提供される。

【００２４】まず、第１の発明の集積光カプラについ
て、図１に基づいて説明する。この集積光カプラでは、
Ｍ個の分岐ポートａ₁……ａ_mとＮ個の分岐ポートｂ ₁
……ｂ_nを有するスターカプラ６，Ｍ個の分岐ポートａ
₁……ａ_mに接続されるＭ本の信号光送信用導波路ｐ₁
……ｐ_m，Ｎ個の分岐ポートｂ₁……ｂ_nに接続される
Ｎ本の信号光送信用導波路ｑ₁……ｑ_n、これら信号光
送信用導波路ｑ ₁……ｑ_nのそれぞれに一方の入力ポー
トｃ₂と一方の出力ポートｄ₂とが接続されるＮ個の２
×２カプラ４₁……４_n、および各２×２カプラの他方
の入力ポートｃ₁と他方の出力ポートｄ₁に接続される
Ｎ本の監視光送信用導波路Ｌ₁……Ｌ_nが同一基板８の
上に集積されている。

【００２５】なお、信号光送信用導波路ｑ₁……ｑ_nに
配置する２×２カプラ４₁……４_nとしては、用いる送
信光や監視光の波長によって分岐結合比が変化しないよ
うなカプラ、例えば、マッハツェンダ干渉計が好適であ
る。そして、各監視光送信用導波路Ｌ₁……Ｌ_nは、い
ずれも、曲線導波路ではなく、曲げ角度φで折れ曲がる
折れ曲がり反射部Ｍを有し、折れ曲がり反射部Ｍ以外の
個所は直線導波路になっている折れ曲がり導波路として
形成される。

【００２６】この折れ曲がり反射部Ｍには、図２で示し
たように、直線導波路Ｌと直線導波路Ｌ’との接続点で
は、曲げ角度φの２等分線を垂線とする反射面Ｍ₁が形
成されている。具体的には、直線導波路Ｌ，Ｌ’の接続
点の近傍における石英ガラスの一部を例えばドライエッ
チングで除去して図示したようなスリットＳを形成し、
導波路Ｌ，Ｌ’を構成する石英ガラスとスリットＳ内の
空気との間で石英ガラス／空気の界面を形成する。

【００２７】この反射部Ｍにおいて、直線導波路Ｌを伝
搬してきた監視光λは、反射面Ｍ₁に角度φ／２で入射
し、反射面Ｍ₁で反射し、直線導波路Ｌ’を伝搬してい
く。したがって、反射面Ｍ₁で全反射を行わせるために
は、導波路Ｌ，Ｌ’を構成する石英ガラスの屈折率をｎ
としたとき、 φ＞２×ｓｉｎ^-1（１／ｎ）………（１）の関係を満足するように直線導波路Ｌ，Ｌ’間の曲げ角
度を設定すればよい。

【００２８】また、この集積カプラの場合は、図１で示
したように、全体の最も外側に位置する監視光送信用導
波路Ｌ₁，Ｌ_nを除いて、他の監視光送信用導波路Ｌ₂
……Ｌ_n-1はいずれも信号光送信用導波路ｑ₁……ｑ_n
と交差角θで交差して交差点ｅを形成する。本発明の集
積カプラでは、この交差点ｅにおける監視光送信用導波
路Ｌ₂……Ｌ_n-1と信号光送信用導波路ｑ₁……ｑ_nと
の交差角θを１０°以上、好ましくは３０°以上に設定
することにより、交差点ｅでの光損失と漏話が抑制され
る。

【００２９】なお、図１では、Ｍ×Ｎスターカプラ６の
Ｎ側分岐の方にＮ個の２×２カプラを配置した場合を示
したが、Ｍ側分岐の方に、Ｍ個の２×２カプラを配置し
てもよい。図１で示した集積カプラの場合、監視光送信
用導波路Ｌ₂……Ｌ_n-1と信号光送信用導波路ｑ₁……
ｑ_nとの交差角θを１０°以上にし、また、監視光送信
用導波路Ｌ₁……Ｌ_nを、折れ曲がり反射部Ｍを介して
直線導波路が組合わされた折れ曲がり導波路として形成
することができるので、監視光送信用導波路が曲率３０
mm以上の曲がり部を必要とする曲線導波路である場合に
比べて、基板８の入力端から出力端までの長さを大幅に
短くすることができる。

【００３０】しかも折れ曲がり反射部Ｍにおける曲げ角
度φを式（１）を満足するような角度に設定することに
より、監視光λの全反射を実現することができ、交差点
ｅの交差角が１０°以上であることと相俟って光損失と
漏話を大幅に抑制することができる。次に、第２の発明
の集積光カプラを、Ｍ×ＮスターカプラのＭが２である
場合につき、図３に基づいて説明する。

【００３１】この集積カプラの場合、入力側に２個の分
岐ポートａ₁，ａ₂を有し、出力側には、Ｙ分岐導波路
をトーナメント方式で組合わせてＮ本の信号光送信用導
波路ｑ₁，ｑ₂……ｑ_n-1，ｑ_nが接続されている２×
Ｎスターカプラ６と、分岐ポートａ₁，ａ₂に接続され
る信号光送信用導波路ｐ₁，ｐ₂と、この導波路ｐ₁，
ｐ₂にそれぞれ接続された２×２カプラ４₁，４₂が同
一基板８の上に集積されている。

【００３２】そして、２×２カプラ４₁，４₂の入力ポ
ートｃ₁，ｃ₂に接続される４本の導波路ｐ'₁，ｐ'₂，
ｐ'₃，ｐ'₄と、前記した導波路ｐ₁，ｐ₂とはいずれも
交差していないことを特徴とする。この集積光カプラの
場合は、２×Ｎスターカプラ６と２×２カプラ４₁，４
₂の間では、導波路は全く交差していないので、導波路
の交差に基づく光損失と漏話は抑制される。

【００３３】しかしながら、図３で示した集積光カプラ
の場合には、導波路ｑ₁……ｑ_nのそれぞれには、図示
しない光線路監視装置と接続される２×２カプラが配置
されていないので、これら導波路ｑ₁……ｑ_nに接続さ
れている加入者側の光ファイバ線路の障害点を特定する
ことはできない。そこで、本発明においては、図４で示
した構造の導波路型スターカプラが第３の発明として提
供される。

【００３４】すなわち、第３の発明のスターカプラは、
図４で示したように、信号光送信用導波路ｑ₁……ｑ_n
の全てを交差するようにして薄膜フィルタ９が配置され
ている。この薄膜フィルタ９としては、図５で示したよ
うに、例えば均一な厚みのポリイミドフィルム９ａの片
面に、シャドウマスク法によって、例えばＴｉＯ₂−Ｓ
ｉＯ₂から成る誘電体多層薄膜９ｂを厚みテーパが生ず
るように成膜したものが用いられる。

【００３５】この薄膜フィルタ９は、誘電体多層薄膜構
造９ｂにある波長帯域の光を入射すると、例えば入射位
置Ａ₁では波長λ₁の光は遮断され（反射され）、他の
波長の光は透過し、また入射位置Ａ₂では波長λ₂の光
は遮断され（反射され）、他の波長の光は透過するとい
う特性を備えている。すなわち、光の入射位置が異なる
と、透過率波長特性が変化する。したがって、この薄膜
フィルタ９では、入射した光が、その入射位置に対応し
た遮断波長の光は反射され、残りの波長の光は透過する
という機能が発揮される。

【００３６】したがって、図４で示したスターカプラは
次のように機能する。例えば、導波路ｐ'₁から信号光，
導波路ｐ'₂ から監視光がそれぞれ２×２カプラ４₁に
入力される。監視光が重畳された信号光は導波路ｐ₁を
経由してスターカプラ６の分岐ポートａ₁に入力され
る。そして、監視光が重畳された信号光はスターカプラ
６から出力し、Ｙ分岐導波路で順次分配され、各導波路
ｑ₁……ｑ_nを伝搬して薄膜フィルタ９に入射する。

【００３７】信号光は全て薄膜フィルタ９を透過して加
入者側の光ファイバ線路を伝搬していく。一方、薄膜フ
ィルタ９と各導波路ｑ₁……ｑ_nとの交差部ｒ₁，ｒ₂
…ｒ_n-1，ｒ_nにおける遮断波長は全て異なっているの
で、ここに入射した監視光は、各交差部ｒ₁……ｒ_nで
遮断波長に対応する光として反射していく。

【００３８】したがって、監視光の試験波長を走査する
ことにより、各導波路ｑ₁……ｑ_nに接続している光フ
ァイバ線路の障害点を特定することができる。

【００３９】

【発明の実施例】

実施例１図１で示した構造の集積光カプラを、スターカプラが２
×１６スターカプラの場合として製造した。すなわち、
長さ７０mm，幅１０mmのＳｉ単結晶基板８の上に、火炎
堆積法によって、ＳｉＯ₂系石英ガラスの下部クラッド
層，ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂系石英ガラスから成るコア層を
順次成膜し、そのコア層にホトリソグラフィーとドライ
エッチングを行って、図１で示した平面パターンの導波
路、２×１６スターカプラ，２×２カプラを形成したの
ち、その上から火炎堆積法でＳｉＯ₂系石英ガラスの上
部クラッド層を成膜して全ての導波路を埋設した。導波
路の断面形状は８μｍ角とし、またクラッドとコアとの
比屈折率差Δは0.３％とした。

【００４０】このとき、監視光送信用導波路Ｌ₁……Ｌ
₁₆は、いずれも曲げ角度φを１００°とし、また導波路
Ｌ₂……Ｌ₁₅と信号光送信用導波路ｑ₁……ｑ₁₆との交
差角θを１００°とした。ついで、監視光送信用導波路
Ｌ₁……Ｌ₁₆の各折れ曲がり反射部Ｍにホトリソグラフ
ィーとドライエッチングを行って、幅0.１mm，深さ0.０
５mmのスリットを刻設し、石英ガラス／空気から成る反
射面を形成した。

【００４１】この導波路Ｌ₁……Ｌ₁₆の屈折率ｎは概ね
ｎ＝1.４７である。この値を、φ＝２×ｓｉｎ^-1（１／
ｎ）に代入すると、φ＝８5.７°となる。すなわち、反
射面における曲げ角度φは１００°に設定してあるの
で、導波路内の最大伝搬角度3.１°を想定したとして
も、形成した反射面では全反射が起こる。

【００４２】このようにして、長さ７０mm，幅１０mmの
基板の上に、２×１６スターカプラと１６個の２×２カ
プラが集積されている集積光カプラが得られた。なお比
較のために、監視光送信用導波路Ｌ₁……Ｌ₁₆として、
曲がり部の曲率半径が５０mmである曲線導波路を用い
て、同一機能を有する集積光カプラを製造した。その長
さは１０５mm，幅は１０mmであり、本発明の集積光カプ
ラの約1.５倍の大きさであった。

【００４３】実施例２実施例１と同様にしてＳｉ単結晶基板８の上に、波長1.
３〜1.６５μｍの光に対し１：１と一定の分割比を有す
る２×８スターカプラ６と、波長1.３〜1.６５μｍの光
に対する分岐結合比が、スルー結合時には８０％，クロ
ス結合時には２０％と一定である２個の２×２カプラ４
₁，４₂を形成して、図３で示すような平面パターンの
集積光カプラを製造した。

【００４４】この集積光カプラの形状は、長さ４０mm，
幅４mmであった。実施例３実施例２の集積光カプラの導波路ｑ₁……ｑ₈を横断し
て、幅0.０２mm，深さ0.２mmのスリットを各導波路ｑ₁
……ｑ₈との交差角が１０°となるように刻設した。

【００４５】一方、厚み0.０１６mmのポリイミドフィル
ムの片面にＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂から成る誘電体多層薄膜
を厚みテーパを生じさせるように成膜して、光の遮断波
長が1.６３〜1.６７μｍの範囲内に分布している短波長
域通過型薄膜フィルタ９を用意した。この薄膜フィルタ
９を前記したスリットの中に挿入し、光学接着剤で固定
して、図４で示した構造の導波路型スターカプラを製造
した。この薄膜フィルタ９における反射減衰量は５０ｄ
Ｂであった。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
の集積光カプラは、２×２カプラに接続される監視光送
信用導波路が折れ曲がり反射部と直線導波路を組合わせ
た折れ曲がり導波路であるため、曲線導波路を用いて製
造した集積光カプラに比べて、その形状は大幅に小型化
する。

【００４７】請求項２の集積光カプラは、監視光送信用
導波路とＭ×Ｎスターカプラの信号光送信用導波路との
交差角が１０°以上になっているので、交差点における
光損失と漏話が抑制され、監視用導波路が直線導波路で
あることと相乗して、全体の光損失と漏話は小さくな
る。請求項３の集積光カプラでは、２×２カプラとして
分岐結合比が波長に依存しないカプラを用いているの
で、用いる信号光や監視光の選択自由度が大きくなる。

【００４８】請求項４の集積光カプラの場合は、Ｍ×Ｎ
（Ｍは１または２）スターカプラと２×２カプラとを接
続する導波路が互いに交差しないので、光損失と漏話の
発生は抑制される。請求項５の集積光カプラは、２×２
カプラとして分岐結合比が波長に依存しないカプラを用
いているので、信号光や監視光における波長選択の自由
度が大きくなる。

【００４９】請求項６の導波路型スターカプラは、信号
光送信用導波路の全てに、位置によって遮断波長が異な
る薄膜フィルタは配置されているので、この薄膜フィル
タからの反射光によって光ファイバ線路の障害点を特定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集積光カプラの平面パターンを示す平
面図である。

【図２】図１の集積光カプラの折れ曲がり反射部の平面
パターンを示す平面図である。

【図３】本発明の別の集積光カプラの平面パターンを示
す平面図である。

【図４】本発明の導波路型スターカプラの平面パターン
を示す平面図である。

【図５】図４のスターカプラに用いる薄膜フィルタを示
す断面図である。

【図６】シングルスター光通信システムを示す概略図で
ある。

【図７】パッシブダブルスター光通信システムを示す概
略図である。

【図８】従来の集積カプラの平面パターンを示す平面図
である。

【符号の説明】

１₁……１_n 局側の光終端装置２₁……２_n 光ファイバ線路３₁……３_n 加入者側の光終端装置４₁……４_n ２×２カプラ５光線路監視装置６Ｍ×Ｎスターカプラ７₁，７₂ ＰＤＳにおける２×２カプラの配
置個所８基板９薄膜フィルタ９ａポリイミドフィルム９ｂ誘電体多層薄膜構造ａ₁，ａ₂…ａ_m Ｍ×Ｎスターカプラ６の分岐ポー
トｂ₁，ｂ₂…ｂ_n Ｍ×Ｎスターカプラ６の分岐ポー
トｐ₁……ｐ_m 分岐ポートａ₁…ａ_mに接続する
信号光送信用導波路ｑ₁……ｑ_n 分岐ポートｂ₁…ｂ_nに接続する
信号光送信用導波路Ｌ₁……Ｌ_n 監視光送信用導波路（折れ曲がり
導波路）ｃ₁，ｃ₂ ２×２カプラ４₁…４_nの入力ポ
ートｄ₁，ｄ₂ ２×２カプラ４₁…４_nの出力ポ
ートＭ折れ曲がり反射部Ｍ₁ 反射面 φ 監視光送信用導波路Ｌ₁…Ｌ_nの
曲げ角度ｅ監視光送信用導波路と信号光送信
用導波路との交差点 θ 監視光送信用導波路と信号光送信
用導波路との交差角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 10/12 Ｇ０２Ｂ 6/122 // Ｇ０８Ｃ 23/04 Ｇ０８Ｃ 23/00 Ａ (72)発明者植木健東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者富田信夫東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一側にＭ個（Ｍは整数）の分岐ポートを
有し他側にＮ個（Ｎは整数）の分岐ポートを有するスタ
ーカプラと、前記Ｍ個の分岐ポートおよび前記Ｎ個の分
岐ポートのそれぞれに接続するＭ本およびＮ本の信号光
送信用導波路と、一側に一対の入力ポートを有し他側に
一対の出力ポートを有するＭ個またはＮ個の２入力・２
出力カプラとが同一基板の上に集積され、各２入力・２
出力カプラにおける一対の入力ポートおよび一対の出力
ポートのうちの１個は、いずれも、各信号光送信用導波
路と接続されている集積光カプラにおいて、少なくとも
１個の２入力・２出力カプラにおける残りの入力ポート
および出力ポートは、折れ曲がり反射部を有しかつ前記
信号光送信用導波路と交差する折れ曲がり導波路に接続
していることを特徴とする集積光カプラ。
【請求項２】前記信号光送信用導波路と前記折れ曲が
り導波路との交差角が１０°以上である請求項１の集積
光カプラ。
【請求項３】前記２入力・２出力カプラは、分岐結合
比が波長に依存しないカプラである請求項１の集積光カ
プラ。
【請求項４】一側に１個または２個の分岐ポートを有
し他側にＮ個（Ｎは整数）の分岐ポートを有するスター
カプラと、一側に一対の入力ポートを有し他側に一対の
出力ポートを有する２入力・２出力カプラとが同一基板
の上に集積されている集積光カプラにおいて、前記２入
力・２出力カプラは、前記スターカプラの１個または２
個の分岐ポートと導波路を介して接続され、かつ、その
導波路はいずれも交差していないことを特徴とする集積
光カプラ。
【請求項５】前記２入力・２出力カプラは、分岐結合
比が波長に依存しないカプラである請求項４の集積光カ
プラ。
【請求項６】一側にＭ個（Ｍは整数）の分岐ポートを
有し他側にＮ個（Ｎは整数）の分岐ポートを有するスタ
ーカプラと、一側に一対の入力ポートを有し他側に一対
の出力ポートを有する２入力・２出力カプラとが同一基
板の上に集積され、前記２入力・２出力カプラは前記ス
ターカプラのＭ個の分岐ポートと互いに交差することの
ないＭ本の導波路を介して接続され、かつ、前記スター
カプラのＮ個の分岐ポートに接続するＮ本の導波路に
は、それら導波路を交差して誘電体多層薄膜構造の薄膜
フィルタが配置されていることを特徴とする導波路型ス
ターカプラ。
【請求項７】前記薄膜フィルタの誘電体多層薄膜構造
は、光の入射位置によって透過率波長特性が変化する特
性を備えている請求項６の導波路型スターカプラ。