JPH0915436A - 光導波路構造並びに光分波器，光合波器，光選別器及び光合波・分波器 - Google Patents

光導波路構造並びに光分波器，光合波器，光選別器及び光合波・分波器

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JPH0915436A
JPH0915436A JP7161280A JP16128095A JPH0915436A JP H0915436 A JPH0915436 A JP H0915436A JP 7161280 A JP7161280 A JP 7161280A JP 16128095 A JP16128095 A JP 16128095A JP H0915436 A JPH0915436 A JP H0915436A
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optical
waveguide
light
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、例えば光通信における波長分割多
重伝送系に用いて好適な光導波路の構造並びに光分波
器，光合波器，光選別器及び光合波・分波器に関し、簡
易な製法によって、導波路間ギャップを作らない構成で
光の伝搬ロスを少なくし、高性能な波長分離作用を実現
できるようにすることを目的とする。 【構成】 第１光導波路１１と、２本の光導波路からな
る第２光導波路１２と、上記の第１光導波路１１と第２
光導波路１２とを接続するとともに高次モードの伝搬が
可能な中間光導波路１３とをそなえて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】（目次） 産業上の利用分野 従来の技術（図１６） 発明が解決しようとする課題（図１７） 課題を解決するための手段 作用 実施例 ・（ａ）光導波路モジュールの基本構造の説明（図１〜
図１２） ・（ｂ）光導波路モジュールを用いたシステム例の説明
（図１３〜図１５） 発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光通信における
波長分割多重伝送系に用いて好適な光導波路の構造並び
に光分波器，光合波器，光選別器及び光合波・分波器に
関する。
【０００３】
【従来の技術】従来よりの光通信においては、例えば双
方向通信や異種信号の同一方向通信を行なう場合や、波
長分割多重伝送を行なって情報量を大容量化するような
通信を行なう場合には、光導波路上に光を分波したり合
波するような光受動デバイスとして機能する光導波路モ
ジュールが用いられている。
【０００４】図１６は上述の光導波路モジュールとして
の一般的な方向性結合器を示す図であり、この図１６に
示す方向性結合器は、例えば基板上に、イオンエッチン
グ処理，高温処理等の製造プロセスを経ることにより、
導波層が形成されてなるものである。ここで、１０１は
第１光導波路、１０２は第２光導波路であり、これらの
第１光導波路１０１及び第２光導波路１０２は、屈折率
の高いコア層により構成されている。
【０００５】また、１０３は導波路間ギャップであり、
この導波路間ギャップ１０３は、屈折率の低いクラッド
層により構成されている。ところで、第１光導波路１０
１の入射端（左端）から光が入射されると、この図１６
における電界分布Ｃ，Ｄに示すように、光の電界のスソ
は導波路間ギャップ１０３を越えて第２光導波路１０２
にまでかかり、この第２光導波路１０２にかかった電界
によって第２光導波路１０２内にも電界が誘起されるよ
うになっている。
【０００６】さらに、光が導波路上を伝搬するに従っ
て、光の電界は、第２光導波路１０２内の電界ピークの
高さが高くなる一方、第１光導波路１０１内の電界ピー
ク内の電界ピークの高さは低くなるように移動し、つい
には第１光導波路１０１から第２光導波路１０２に全パ
ワーが移動することになる（全パワーが移動するのに必
要な導波路長のことを完全結合長あるいは１００％結合
長と呼ぶ）。
【０００７】また、電界のしみ出しは波長により異なる
ので、電界がかかる程度は波長によって変わり、電界が
移動する程度（結合効率）も波長によって変化する。即
ち、波長が長い方が導波路からのしみ出しが多いので結
合効率が高く、従って、完全結合長は波長が長くなるほ
ど短くなる。なお、導波路長が完全結合長よりも長くな
ると、その導波路長に応じて、反対側の光導波路１０１
へパワーが移動し始めて、電界のピークの高低は逆転
し、以下これを繰り返す。
【０００８】ところで、光は電界パワーのピークを辿る
ように伝搬するので、導波路長が完全結合長となるよう
な光が第１光導波路１０１に入射されると、その光は第
２光導波路１０２から出射され、導波路長が完全結合長
よりも長くなると、その導波路長に応じて、光は第１光
導波路１０１と第２光導波路１０２との間を行ったり来
たりする。
【０００９】この図１６に示す方向性結合器では、λ1
の光に対しては、第１光導波路１０１及び第２光導波路
１０２の平行している長さがちょうど完全結合長になる
ように設定されているので、λ1 の光は第２光導波路１
０２の出射端から１００％出射されるようになってい
る。一方、λ2 の光に対しては、第１光導波路１０１及
び第２光導波路１０２の平行している長さが完全結合長
の２倍になるように設定されており、λ2 の光は第１光
導波路１０１の出射端から出射されるようになってい
る。
【００１０】このような構成により、上述の図１６に示
す方向性結合器では、第１光導波路１０１に光λ1 ，λ
2 が同時に入射されると、これらの波長特性に従って光
λ1は第１光導波路１０１から、光λ2 は第２光導波路
１０２からそれぞれ出射される。なお、λ1 の光が奇数
回第１光導波路１０１と第２光導波路１０２との間を行
ったり来たりするように設定することで、λ1 及びλ2
の間の波長差を実際に必要なレベルまで接近させて設定
することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の方向
性結合器においては、隣接した導波路間ギャップ, 導波
路幅及びコア−クラッド間の屈折率差などが、波長特性
を決める要素になっているが、中でも、導波路間ギャッ
プは重要な要素である。即ち、図１７は、図１６のＡ−
Ｂ断面図を示したものであるが、この図１７に示すよう
に、方向性結合器は、その製造プロセスにおいて高温処
理を行なっているので、第１光導波路１０１と第２光導
波路１０２とが接近する方向に倒れる（ずれる）傾向が
ある（点線部が通常の光導波路、実線部が倒れた光導波
路を示す）。このように、第１光導波路１０１，第２光
導波路１０２がずれた状態では、波長特性がずれ、方向
性結合器による光の分波特性が劣化するという課題があ
った。
【００１２】これに対し、特開平６−５９１４２号公報
にて開示されたものによれば、上述の導波路のずれを防
止するために、方向性結合器の結合部の導波路の外側に
所望の距離を隔ててガラス堤防を形成したり、結合部の
導波路にガラス連結堤を梯子状に形成するという技術が
提案されている。しかしながら、上述の特開平６−５９
１４２号公報にて開示された技術においても、伝搬され
る光が若干漏洩することにより、光の分波特性に若干影
響が出るという課題がある。
【００１３】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、簡易な製法によって、導波路間ギャップを作
らない構成で、光の伝搬ロスを少なくし、高性能な波長
分離作用を実現できるようにした、光導波路構造並びに
光分波器，光合波器，光選別器及び光合波・分波器を提
供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このため、第１の発明の
光導波路構造は、第１光導波路と、２本の光導波路から
なる第２光導波路と、上記の第１光導波路と第２光導波
路とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間
光導波路とをそなえて構成されたことを特徴としている
（請求項１）。
【００１５】また、上述の本発明の光導波路構造は、該
中間光導波路を、その光導波路幅を該第１光導波路の光
導波路幅よりも大きくなるように形成したり（請求項
２）、該中間光導波路を、その屈折率を該第１光導波路
の屈折率よりも高くなるように形成することができる
（請求項３）。また、上述の本発明の光導波路構造は、
該第１光導波路と該中間光導波路とを、相互に各中心軸
を整合させないように配置したり（請求項４）、該第１
光導波路における該中間光導波路との接続端部を、非対
称な屈折率分布を有する接続端部として構成することも
できる（請求項５）。
【００１６】また、上述の本発明の光導波路構造は、該
中間光導波路の長さを、該第１光導波路を通じて入射さ
れる２つの波長のうちの長い方の一方の波長が該中間光
導波路内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎは任意の整数）倍
であると同時に、該２つの波長の他方が該中間光導波路
内を蛇行伝搬する周期のＮ−（１／２）倍となるように
設定することができるほか（請求項６）、該中間光導波
路の長さを、該第１光導波路を通じて入射される２つの
波長のうちの短い方の一方の波長が該中間光導波路内を
蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎは任意の整数）倍であると同
時に、該２つの波長の他方が該中間光導波路内を蛇行伝
搬する周期のＮ＋（１／２）倍となるように設定するこ
とができる（請求項７）。
【００１７】また、第２の発明の光分波器は、入射光導
波路と、２本の光導波路からなる出射光導波路と、上記
の入射光導波路と出射光導波路とを接続するとともに高
次モードの伝搬が可能な中間光導波路とをそなえて構成
されたことを特徴としている（請求項８）。さらに、第
３の発明の光分波器は、入射光導波路と、２本の光導波
路からなる出射光導波路と、上記の入射光導波路と出射
光導波路とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能
な中間光導波路とをそなえて構成された光分波器モジュ
ールを複数そなえ、前段側の光分波器モジュールにおけ
る該出射光導波路の分岐光導波路に、後段側の光分波器
モジュールにおける該入射光導波路が接続されているこ
とを特徴としている（請求項９）。
【００１８】また、第４の発明の光合波器は、２本の光
導波路からなる入射光導波路と、出射光導波路と、上記
の入射光導波路と出射光導波路とを接続するとともに高
次モードの伝搬が可能な中間光導波路とをそなえて構成
されたことを特徴としている（請求項１０）。さらに、
第５の発明の光合波器は、２本の光導波路からなる入射
光導波路と、出射光導波路と、上記の入射光導波路と出
射光導波路とを接続するとともに高次モードの伝搬が可
能な中間光導波路とをそなえて構成された光合波器モジ
ュールを複数そなえ、前段側の光分波器モジュールにお
ける該出射光導波路に、後段側の光分波器モジュールに
おける該入射光導波路の分岐光導波路が接続されている
ことを特徴としている（請求項１１）。
【００１９】また、第６の発明の光合波・分波器は、入
射光導波路と、２本の光導波路からなる出射光導波路
と、上記の入射光導波路と出射光導波路とを接続すると
ともに高次モードの伝搬が可能な中間光導波路とをそな
えてなる光分波器モジュールと、２本の光導波路からな
る入射光導波路と、出射光導波路と、上記の入射光導波
路と出射光導波路とを接続するとともに高次モードの伝
搬が可能な中間光導波路とをそなえてなる光合波器モジ
ュールとをそなえ、該光分波器モジュールにおける該出
射光導波路のうちの一方の光導波路と、該光合波器モジ
ュールにおける該入射光導波路のうちの一方の光導波路
とが相互に接続されていることを特徴としている（請求
項１２）。
【００２０】さらに、第７の発明の光選別器は、第１光
導波路と、一方が入射側光導波路、他方が出射側光導波
路として構成された２本の光導波路からなる第２光導波
路と、上記の第１光導波路と第２光導波路とを接続する
とともに高次モードの伝搬が可能な中間光導波路とをそ
なえて構成されたことを特徴としている（請求項１
３）。
【００２１】
【作用】上述の第１の発明の光導波路構造では、第１光
導波路に入射された光λ1 及び光λ2 が、高次モードの
伝搬が可能な中間光導波路に入射されると、この中間光
導波路において、光λ1 及び光λ2 はそれぞれの光の波
長特性に従って分波される。分波された光λ1 ，λ
2 は、第２光導波路の２本の光導波路から、別々に出射
されることにより、光分波器として動作する。また、第
２光導波路の２本の光導波路に入射された光λ1 及び光
λ2 が、高次モードの伝搬が可能な中間光導波路に入射
されると、この中間光導波路において、光λ1 及び光λ
2 は合波され、出射光導波路から出射されることによ
り、光合波器として動作する（請求項１〜請求項７）。
【００２２】また、上述の第２の発明の光分波器では、
入射光導波路に入射された光λ1 及び光λ2 が、高次モ
ードの伝搬が可能な中間光導波路に入射されると、この
中間光導波路において、光λ1 及び光λ2 はそれぞれの
光の波長特性に従って分波される。分波された光λ1 ，
光λ2 は、出射光導波路の２本の光導波路から、別々に
出射される（請求項８）。
【００２３】さらに、上述の第３の発明の光分波器で
は、前段側の光分波器モジュールにおいて、入射光導波
路に入射された光群が中間光導波路に入射されると、こ
の中間光導波路において、光群の波長特性に従って分波
される。分波された光群は、出射光導波路の２本の光導
波路から、別々に出射される。続いて、後段側の光分波
器モジュールでは、前段側の光分波器モジュールにおい
て分波された光群が、入射光導波路を経て中間光導波路
に入射されると、この中間光導波路において、その波長
特性に従ってさらに分波される。分波された光群は、出
射光導波路の２本の光導波路から、別々に出射される
（請求項９）。
【００２４】また、上述の第４の発明の光合波器では、
２本の光導波路からなる入射光導波路の別々の光導波路
から入射された光λ1 及び光λ2 は、高次モードの伝搬
が可能な中間光導波路において合波されて、出射光導波
路から出射される（請求項１０）。さらに、上述の第５
の発明の光合波器では、前段側の光合波器モジュールに
おいて、入射光導波路の２本の光導波路から入射された
光群は、中間光導波路において合波されて、出射光導波
路から出射される。続いて、後段側の光合波器モジュー
ルにおいて、２本の光導波路からなる入射光導波路の一
方の光導波路に、前段側の光合波器モジュールにおいて
合波された光群は、他方の光導波路に入射された光群と
ともに、中間光導波路においてさらに合波されて出射光
導波路から出射される（請求項１１）。
【００２５】さらに、上述の第６の発明の光合波・分波
器では、前段側の光分波器モジュールにおいて、その入
射光導波路から入射された光λ1 及び光λ3 は、中間光
導波路で光λ1 及び光λ3 のそれぞれの光の波長特性に
従って分波される。分波された光λ1 及び光λ3 は、２
本の光導波路からなる出射光導波路のうちで、受信局と
接続している光導波路から光λ1 が、中間光導波路を介
して後段側の光合波器モジュールの２本の光導波路から
なる入射光導波路の一方と接続している光導波路から光
λ3 がそれぞれ出射される。続いて、後段側の光合波器
モジュールにおいて、前段側の光分波器モジュールから
入射された光λ3 及び入射光導波路の他方の光導波路と
接続している送信局から入射された光λ2 は、中間光導
波路において合波されて出射光導波路から出射される
（請求項１２）。
【００２６】また、上述の第７の発明の光選別器では、
第１光導波路に入射された光λ1 は、中間光導波路を経
て、第２光導波路の出射側光導波路から出射するととも
に、第２光導波路の入射側光導波路に入射された光λ2
は、中間光導波路を経て第１光導波路から出射する（請
求項１３）。
【００２７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。 （ａ）光導波路モジュールの基本構造の説明 （ａ１）第１の態様の説明 図１は、本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第１の態様としての光導波路１０を示す模式図で
あるが、この図１に示す光導波路モジュールとしての光
導波路１０は、同一の光導波路から入射された光λ1 及
び光λ2 を分波して、別々の光導波路から出射するため
のものであり、入射導波路としての第１光導波路１１
と、２本の光導波路からなる第２光導波路（出射導波
路）１２と、中間光導波路１３とをそなえて構成されて
いるが、この中間光導波路１３は、第１光導波路１１と
第２光導波路１２とを接続するものであり、高次モード
の伝搬が可能な波長分離部として機能するものである。
【００２８】即ち、この中間光導波路１３中では、図１
に示すように、光λ1 ，λ2 のそれぞれに対応する電界
ピークが生成され、光λ1 ，λ2 は、これらの電界ピー
クを辿るように伝搬するようになっている。なお、図１
中においては、光λ2 が伝搬する蛇行曲線Ｍ1 及び光λ
2 に対応する電界ピークＭ2 のみを図示している。ま
た、中間光導波路１３の光導波路幅は、第１光導波路１
１の光導波路幅よりも大きくなるように形成されている
とともに、第１光導波路１１と中間光導波路１３とが、
相互に各中心軸Ｐ，Ｑを整合させないように配置されて
いる。
【００２９】即ち、第１光導波路１１の中心軸Ｐは、中
間光導波路１３の中心軸Ｑに重ならないように配置され
ているのである。なお、この場合においては、第１光導
波路１１の第２光導波路１２Ａ側の側壁と、中間光導波
路１３の第２光導波路１２Ａ側の側壁とが、面一に接続
されている。さらに、中間光導波路１３の長さは、第１
光導波路１１を通じて入射される２つの波長λ1 及びλ
2 についてλ1 ＞λ2 の関係が成り立つとき、λ1 が中
間光導波路１３内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎは任意の
整数）倍であると同時に、λ 2 が中間光導波路１３内を
蛇行伝搬する周期のＮ−（１／２）倍となるように設定
されるか、または、第１光導波路１１を通じて入射され
る２つの波長λ1 及びλ2 についてλ1 ＜λ2 の関係が
成り立つとき、λ1 が中間光導波路１３内を蛇行伝搬す
る周期のＮ（Ｎは任意の整数）倍であると同時に、λ2
が中間光導波路１３内を蛇行伝搬する周期のＮ＋（１／
２）倍となるように設定されている。
【００３０】上述のように構成された光導波路モジュー
ルは、例えば図２に示すように、双方向通信等の情報量
の大容量化の手段としての波長分割多重伝送系に実装す
ることができる。ここで、この図２において、光導波路
モジュール１０は、クラッド層１０ｂとクラッド層１０
ｄとの間に位置するコア層１０ｃにより形成されてい
る。即ち、上述の図１に示す第１光導波路１１，第２光
導波路１２，中間光導波路１３は、いずれも均一なコア
層１０ｃにより形成されている。なお、第１光導波路１
１の末端部は光ファイバケーブル１４Ａに接続され、第
２光導波路１２の末端部は光ファイバケーブル１４Ｂ及
び１４Ｃに接続されている。
【００３１】ところで、上述の光導波路１０は、例えば
図３に示すようなプロセスを経て製造されるようになっ
ている。即ち、光導波路１０を製造する際においては、
まず、プロセス（Ｐ１）で、火炎堆積法によりシリコン
基板１０ａ上にクラッド層１０ｂ・コア層１０ｃ・クラ
ッド層１０ｄの順に多孔質石英ガラスの光導波膜を形成
する。ここで、火炎堆積法とは、二塩化ケイ素などの原
料ガスを、アルゴンなどのガスにより、酸水素バーナー
の火炎中にて加水分解して、粉末状の二酸化ケイ素を発
生させて、これを基板上に吹きつけて堆積する技術であ
る。なお、上述の火炎堆積処理の初期には二酸化ケイ素
のみを吹きつけ、その後は所望のコア屈折率パターンに
なるように二酸化チタンを混ぜればよい。
【００３２】次に、プロセス（Ｐ２）で、プロセス（Ｐ
１）で形成した多孔質石英ガラスの光導波膜１０ｂ，１
０ｃ，１０ｄを、高温で処理し、透明な光導波膜にす
る。さらに、プロセス（Ｐ３）で、アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）１０ｅを、スパッタ処理により蒸着さ
せ、その上にレジストを塗布し、導波路マスクによって
導波路パターンを形成する。続いて、フォトリソグラフ
ィ法によって、アモルファスシリコンにパターンを形成
する。さらに、プロセス（Ｐ４）で、アモルファスシリ
コンをマスクとして、反応性イオンエッチングにより、
ガラス光導波膜１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを導波路に形成
する。
【００３３】最後に、プロセス（Ｐ５）, プロセス（Ｐ
６）で、ＣＶＤ法, 火炎堆積法等により、クラッド層１
０ｆをかぶせることにより、光導波路１０を作製するも
のである。上述の構成により、本実施例にかかる光導波
路モジュールの基本的構造の第１の態様としての光導波
路１０では、光導波路上を以下に示すように光が伝搬す
る。
【００３４】即ち、光ファイバケーブル１４Ａから入射
された光λ1 ，λ2 は、光導波路１０で分波され、分波
された光λ1 ，λ2 は、それぞれ光ファイバケーブル１
４Ｂ，１４Ｃから出射される。光導波路１０では、図１
に示すように、まず、第１光導波路１１に入射された光
λ1 及び光λ2 が、第１光導波路１１より光導波路幅が
大きな中間光導波路１３に入射されると、中間光導波路
１３では例えば図１に示すように、光λ1 及び光λ2 の
それぞれに対応する電界ピークが生成される。光λ1 及
び光λ2 は、これらの電界ピークを辿るように、中間光
導波路１３を蛇行して伝搬する。
【００３５】上述したように、中間光導波路１３では、
１次モード光の電界のピークの位置に合わせて、その長
さが設定されることにより、第２光導波路１２から出射
される光が、その光の波長特性に従って分波されて、第
２光導波路１２Ａからは光λ 1 が出射され、第２光導波
路１２Ｂからは光λ2 が出射されるようにして、波長分
離作用（フィルター効果）を実現しているのである。
【００３６】上述の光導波路１０として、例えば図４に
示すようなスケールのものを設計した場合には、第２光
導波路１２Ａ，１２Ｂから出射される光λ1 ，λ2 とし
ては、例えば図５に示すような波長に対する光の損失特
性を得ることができる。即ち、この図４に示す光導波路
１０は、第１光導波路１１の光導波路幅Ｒを１０μｍ程
度、中間光導波路１３の光導波路幅Ｓを２０μｍ程度、
中間光導波路１３の長さＴを１５４００μｍ程度とし、
さらに、コア層１０ｃの屈折率を１．４４８５程度、ク
ラッド層１０ｂ及び１０ｄの屈折率を１．４４５程度と
なるように形成されている。
【００３７】これにより、第２光導波路１２Ａから出射
される光λ1 の波長に対する損失特性は、図５の実線Ｘ
に示すようになり、第２光導波路１２Ｂから出射される
光λ 2 の波長に対する損失特性は、図５の点線Ｙに示す
ようになる。即ち、第２光導波路１２Ａからの光λ
1 と、第２光導波路１２Ｂからの光λ2 とは、互いに逆
の損失特性を有して出射されることができる。
【００３８】このように、本実施例にかかる光導波路モ
ジュールの基本的構造の第１の態様としての光導波路１
０によれば、中間光導波路１３を、その光導波路幅を第
１光導波路１１の光導波路幅よりも大きくなるように形
成するとともに、第１光導波路１１と中間光導波路１３
とが、相互に各中心軸を整合させないように配置されて
いるので、光の伝搬ロスを少なくし、中間光導波路１３
において高次モード光を伝搬することができる一方、中
間光導波路１３の長さを、２つの波長の光λ1及び光λ
2 のうちの、波長の長い一方の光の波長を、中間光導波
路１３内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎは任意の整数）倍
とするとともに、他方の光の波長を、中間光導波路１３
内を蛇行伝搬する周期のＮ−（１／２）倍となるように
設定するか、または、光λ1 及び光λ2 のうちの、波長
の短い一方の光の波長を、中間光導波路１３内を蛇行伝
搬する周期のＮ（Ｎは任意の整数）倍とするとともに、
他方の光の波長を、中間光導波路１３内を蛇行伝搬する
周期のＮ＋（１／２）倍となるように設定しているの
で、効果的に光波長を分離させることができ、光導波路
１０を光分波精度の高い光分波器として構成することが
できる利点がある。
【００３９】さらに、光導波路１０を、図３に示したよ
うな簡易なプロセスで製造することができるとともに、
導波路間ギャップを作る必要もなくなるので、製造コス
トを抑えながらも高い精度で光波長を分離させることが
できる利点もある。 （ａ２）第２の態様の説明 図６は、本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第２の態様としての光導波路２０を示す模式図で
あるが、この図６に示す光導波路構造モジュールとして
の光導波路２０は、同一の光導波路から入射された光λ
1 及び光λ2 を分波して、別々の光導波路から出射する
ためのものであり、入射導波路としての第１光導波路２
１と、２本の光導波路からなる第２光導波路（出射導波
路）２２と、中間光導波路２３とをそなえて構成されて
いるが、この中間光導波路２３は、第１光導波路２１と
第２光導波路２２とを接続するものであり、高次モード
の伝搬が可能な波長分離部として機能するものである。
【００４０】また、中間光導波路２３の屈折率を第１光
導波路２１の屈折率よりも高くなるように形成されると
ともに、第１光導波路２１と中間光導波路２３とが、相
互に各中心軸Ｅ，Ｆを整合させない（軸ずれを起こす）
ように配置されている。即ち、第１光導波路２１の中心
軸Ｅは、中間光導波路２３の中心軸Ｆに重ならないよう
に配置されているのである。
【００４１】さらに、中間光導波路２３の長さは、第１
光導波路２１を通じて入射される２つの波長λ1 及びλ
2 についてλ1 ＞λ2 の関係が成り立つとき、λ1 が中
間光導波路２３内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎは任意の
整数）倍であると同時に、λ 2 が中間光導波路２３内を
蛇行伝搬する周期のＮ−（１／２）倍となるように設定
されるか、または、第１光導波路２１を通じて入射され
る２つの波長λ1 及びλ2 についてλ1 ＜λ2 の関係が
成り立つとき、λ1 が中間光導波路２３内を蛇行伝搬す
る周期のＮ（Ｎは任意の整数）倍であると同時に、λ2
が中間光導波路２３内を蛇行伝搬する周期のＮ＋（１／
２）倍となるように設定されている。
【００４２】上述のように構成された光導波路モジュー
ルは、例えば図７に示すように、双方向通信等の情報量
の大容量化の手段としての波長分割多重伝送系に実装す
ることができる。ここで、この図７において、光導波路
モジュール２０は、クラッド層２０ｈとクラッド層２０
ｋとの間に位置する高屈折率のコア層２０ｉ及び通常の
屈折率のコア層２０ｊにより形成されている。なお、第
１光導波路２１の末端部は光ファイバケーブル２４Ａに
接続され、第２光導波路２２の末端部は光ファイバケー
ブル２４Ｂ及び２４Ｃに接続されている。
【００４３】ところで、上述の光導波路２０は、たとえ
ば図８に示すようなプロセスを経て製造されるようにな
っている。即ち、高屈折率部を有する光導波路２０を製
造する際においては、まず、プロセス（Ｐ１）で、前述
の図３の場合と同様の火炎堆積法によりシリコン基板上
２０ｇにクラッド層２０ｈを堆積、高温処理してガラス
化して、基礎クラッド層２０ｈを形成する。
【００４４】次に、プロセス（Ｐ２）で、基礎クラッド
層２０ｈ上にドーパントとして二酸化チタンをドープし
た二酸化ケイ素を、火炎堆積法により高屈折率のコア層
２０ｉを堆積させる。なお、この層は高屈折率部とな
り、ドーパントとして二酸化チタンを多めにドープする
ことにより屈折率を高くしているが、ドーパントとして
二酸化ゲルマニウムを用いてもよい。
【００４５】さらに、プロセス（Ｐ３）で、高屈折率の
コア層２０ｉをエッチングによって、高屈折率部を残し
て除去する。なお、エッチングにあたっては、アモルフ
ァスシリコンをスパッタした後、レジストを塗布し、導
波路マスクによって導波路パターンを転写し、アモルフ
ァスシリコンをエッチングし、アモルファスシリコンの
パターンを用いて、ＲＩＥ法などによって、高屈折率の
コア層２０ｉをエッチングする。
【００４６】最後に、プロセス（Ｐ４）で、この上に通
常の屈折率のコア層２０ｊを、火炎堆積法によって堆積
させ、プロセス（Ｐ５）で、コア層２０ｊをエッチング
して、通常の屈折率の導波路パターン２０ｊを形成した
後、この上にクラッド層２０ｋを堆積させる。上述の構
成により、本実施例にかかる光導波路モジュールの基本
的構造の第２の態様としての光導波路２０では、光導波
路上を以下に示すように動作する。
【００４７】即ち、光ファイバケーブル２４Ａから入射
された光λ1 ，λ2 は、光導波路２０で分波され、分波
された光λ1 ，λ2 は、それぞれ光ファイバケーブル２
４Ｂ，２４Ｃから出射される。光導波路２０では、図６
に示すように、まず、第１光導波路２１に入射された光
λ1 及び光λ2 が、第１光導波路２１の屈折率よりも高
い屈折率を有する中間光導波路２３に入射されると、前
述の図１におけるものと同様に高次モードが発生する。
【００４８】即ち、光λ1 ，λ2 が中間光導波路２３に
入射されると、中間光導波路２３では例えば図１に示す
ものと同様に、光λ1 及び光λ2 のそれぞれに対応する
電界ピークが生成され、光λ1 及び光λ2 は、これらの
電界ピークを辿るように、中間光導波路２３を蛇行して
伝搬する。上述したように、中間光導波路２３では、１
次モード光の電界のピークの位置に合わせて、その長さ
が設定されることにより、第２光導波路２２から出射さ
れる光が、その光の波長特性に従って分波されて、第２
光導波路２２Ａからは光λ 1 が出射され、第２光導波路
２２Ｂからは光λ2 が出射されるようにして、波長分離
作用（フィルター効果）を実現しているのである。
【００４９】なお、この図６に示すものにおいても、前
述の第１光導波路２１及び第２光導波路２２の屈折率の
設定により、前述の図５の場合と同様の、波長に対する
光の損失特性を得ることができる。このように、本実施
例にかかる光導波路モジュールとしての光導波路２０の
基本的構造の第２の態様によれば、中間光導波路２３の
屈折率を、第１光導波路の２１の屈折率よりも高くなる
ように形成するとともに、第１光導波路２１と中間光導
波路２３とは、相互に各中心軸を整合させないように配
置することにより、光の伝搬ロスをなくし、中間光導波
路２３では、高次モード光を伝搬させることができる一
方、中間光導波路２３の長さを、２つの波長の光λ1 及
び光λ2 のうちの、波長の長い一方の光の波長を、中間
光導波路２３内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎは任意の整
数）倍とするとともに、他方の光の波長を、中間光導波
路２３内を蛇行伝搬する周期のＮ−（１／２）倍となる
ように設定するか、または、光λ1 及び光λ2 のうち
の、波長の短い一方の光の波長を、中間光導波路２３内
を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎは任意の整数）倍とすると
ともに、他方の光の波長を、中間光導波路２３内を蛇行
伝搬する周期のＮ＋（１／２）倍となるように設定して
いるので、効果的に光波長を分離させることができ、光
導波路２０を光分波精度の高い光分波器として構成する
ことができる利点がある。
【００５０】さらに、光導波路２０を、図８に示したよ
うな簡易なプロセスで製造することができるとともに、
導波路間ギャップを作る必要もなくなるので、製造コス
トを抑えながらも高い精度で光波長を分離させることが
できる利点もある。 （ａ３）第３の態様の説明 図９は、本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第３の態様としての光導波路３０を示す模式図で
あるが、この図９に示す光導波路モジュールは、光導波
路３０として、同一の光導波路から入射された光λ1 及
び光λ2 を分波して、別々の光導波路から出射するため
のものであり、入射導波路としての第１光導波路３１
と、２本の光導波路からなる第２光導波路（出射導波
路）３２と、中間光導波路３３とをそなえて構成されて
いるが、この中間光導波路３３は、第１光導波路３１と
第２光導波路３２とを接続するものであり、高次モード
光の伝搬が可能な波長分離部として機能するものであ
る。
【００５１】また、中間光導波路３３の光導波路幅は、
第１光導波路３１の光導波路幅よりも大きくなるように
形成されているとともに、第１光導波路３１における中
間光導波路３３との接続端部３５の一方の側壁側（第２
光導波路３２Ａ側）には、高屈折率な光伝搬特性を有す
る物質により形成される高屈折領域３４を有している。
【００５２】即ち、例えば図１１又は図１２に示すよう
に、高屈折領域３４（第２光導波路３２Ａ側の領域）の
屈折率が、接続端部３５の他方の側壁の領域（第２光導
波路３２Ｂ側の領域）の屈折率よりも高く、中心部分Ｇ
について非対称な屈折率分布を有している。これによ
り、中間光導波路３３では高次モード光が伝搬されるの
である。
【００５３】なお、上述の光導波路３０についても、前
述した製造プロセスにより作製することができる。この
場合においては、第１光導波路３１における中間光導波
路３３との接続端部３５において、非対称になるような
部分に、多く二酸化チタンをドープすることが行なわれ
る。さらに、中間光導波路３３の長さは、第１光導波路
３１を通じて入射される２つの波長λ1 及びλ2 につい
てλ1 ＞λ2 の関係が成り立つとき、λ1 が中間光導波
路３３内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎは任意の整数）倍
であるとともに、λ 2 が中間光導波路３３内を蛇行伝搬
する周期のＮ−（１／２）倍となるように設定される
か、または、第１光導波路３１を通じて入射される２つ
の波長λ1 及びλ2 についてλ1 ＜λ2 の関係が成り立
つとき、λ1 が中間光導波路３３内を蛇行伝搬する周期
のＮ（Ｎは任意の整数）倍であるとともに、λ2 が中間
光導波路３３内を蛇行伝搬する周期のＮ＋（１／２）倍
となるように設定されている。
【００５４】上述のように構成された光導波路モジュー
ル３０は、例えば図１０に示すように、双方向通信等の
情報量の大容量化の手段としての波長分割多重伝送系に
実装することができる。ここで、この図１０において、
光導波路モジュールは、クラッド層２０ｈとクラッド層
２０ｋとの間に位置するコア層２０ｊにより形成されて
いる。即ち、上述の図１０に示す第１光導波路３１，第
２光導波路３２，中間光導波路３３は、いずれも均一な
コア層２０ｊにより形成されているのである。なお、第
１光導波路３１の末端部は光ファイバケーブル３４Ａに
接続され、第２光導波路１２の末端部は光ファイバケー
ブル３４Ｂ及び３４Ｃに接続されている。
【００５５】上述の構成により、本実施例にかかる光導
波路モジュールの基本的構造の第３の態様としての光導
波路３０では、光導波路上を以下に示すように光が伝搬
する。即ち、光ファイバケーブル３４Ａから入射された
光λ1 ，λ2 は、光導波路３０で分波され、分波された
光λ1 ，λ2 は、それぞれ光ファイバケーブル３４Ｂ，
３４Ｃから出射される。
【００５６】光導波路３０では、図９に示すように、第
１光導波路３１と中間光導波路３３との接続端部３５が
非対象な屈折率分布を有する接続端部として構成されて
いるので、図９に示すように、第１光導波路３１に入射
された光λ1 及び光λ2 が、中間光導波路３３に入射さ
れると、前述の図１，図６におけるものと同様に高次モ
ード光が発生する。
【００５７】即ち、光λ1 及び光λ2 が中間光導波路３
３に入射されると、中間光導波路３３では例えば図１に
示すものと同様に、光λ1 及び光λ2 のそれぞれに対応
する電界ピークが生成され、光λ1 及び光λ2 は、これ
らの電界ピークを辿るように、中間光導波路３３を蛇行
して伝搬する。上述したように、中間光導波路３３で
は、１次モード光の電界のピークの位置に合わせて、そ
の長さが設定されることにより、第２光導波路３２から
出射される光が、その光の波長特性に従って分波され
て、第２光導波路３２Ａからは光λ 1 が出射され、第２
光導波路３２Ｂからは光λ2 が出射されるようにして、
波長分離作用（フィルター効果）を実現しているのであ
る。
【００５８】なお、この図９に示すものにおいても、前
述の第１光導波路３１及び第２光導波路３２の屈折率の
設定により、前述の図５の場合と同様の波長に対する光
の損失特性を得ることができる。このように、本発明の
光導波路モジュールの基本構造の第３の態様にかかる光
導波路構造によれば、中間光導波路３３が、その光導波
路幅を第１光導波路３１の光導波路幅よりも大きくなる
ように形成するとともに、第１光導波路３１における中
間光導波路３３との接続端部３５が、非対称な屈折率分
布を有する接続端部として構成されていることにより、
光の伝搬ロスを少なくし、中間光導波路３３では高次モ
ード光を伝搬することができる一方、中間光導波路３３
の長さを、２つの波長の光λ1 及び光λ2 のうちの、波
長の長い一方の光の波長を、中間光導波路３３内を蛇行
伝搬する周期のＮ（Ｎは任意の整数）倍とするととも
に、他方の光の波長を、中間光導波路３３内を蛇行伝搬
する周期のＮ−（１／２）倍となるように設定するか、
または、光λ1 及び光λ2 のうちの、波長の短い一方の
光の波長を、中間光導波路３３内を蛇行伝搬する周期の
Ｎ（Ｎは任意の整数）倍とするとともに、他方の光の波
長を、中間光導波路３３内を蛇行伝搬する周期のＮ＋
（１／２）倍となるように設定しているので、効果的に
光波長を分離させることができ、光導波路３０を高性能
な光分波器として構成することができる利点がある。
【００５９】さらに、光導波路３０を、図８に示したよ
うな簡易なプロセスで製造することができるとともに、
導波路間ギャップを作る必要もなくなるので、製造コス
トを抑えながらも高い精度で光波長を分離させることが
できる利点もある。 （ａ４）その他 なお、上述の本実施例における光導波路モジュールの基
本的構造の第１〜第３の態様（符号１０〜３０参照）に
おける作用としては、主として光分波器として構成され
た場合の波長分離作用について述べたが、これらの光導
波路１０〜３０は可逆的な作用特性を有することがで
き、光分波器に対して相反する機能を有する光合波器と
しての作用をも有することがができる。即ち、上述の光
導波路１０〜３０は、少なくとも簡易なプロセスで製造
されることができるとともに、導波路間ギャップを作る
必要もなくなるので、製造コストを抑えながらも高い精
度で光波長を合波させることができる利点がある。
【００６０】（ｂ）光導波路モジュールを用いたシステ
ム例の説明 （ｂ１）光導波路モジュールを光多重伝送システムに用
いた場合 図１３は、本実施例にかかる光導波路モジュールを用い
た光多重伝送システムを示すブロック図であり、この図
１３において、４０Ａは光合波器，４０Ｂは光分波器で
あり、これらの光合波器４０Ａ，光分波器４０Ｂは光フ
ァイバケーブル４５を介して接続されている。
【００６１】また、これらの光合波器４０Ａ，光分波器
４０Ｂは、ともに前述の第１〜第３の態様にかかる光導
波路モジュール（符号１０，２０，又は３０参照）のい
ずれかを基本的構成要素として用いることができる。ま
た、４１〜４４は光送信器であり、これらの光送信器４
１〜４４は、互いに異なる波長（λ1 〜λ4 ）を有する
信号光を送信するものであり、光合波器４０Ａは、光送
信器４１〜４４からの信号光を入射され、これらを合波
して光ファイバケーブル４５に出射するようになってい
る。
【００６２】さらに、光分波器４０Ｂは、光合波器４０
Ａからの信号光を介して入射され、入射された信号光を
波長（λ1 〜λ4 ）毎に分波し、分波された信号光λ1
〜λ 4 を、それぞれ光受信器４６〜４９に出射するよう
になっている。これにより、光受信器４６〜４９では、
それぞれ、光送信器４１〜４４から送信された信号光λ
1 〜λ4 を光合波器４０Ａ，光ファイバケーブル４５及
び光分波器４０Ｂを介することにより、受信できるよう
になっている。
【００６３】ここで、光合波器４０Ａは、合波器として
の機能を有する光導波路モジュール４０Ａ−１, ４０Ａ
−２及び４０Ａ−３にて構成されるものである。ここ
で、光導波路モジュール４０Ａ−１は、２本の光導波路
からなる入射光導波路４０Ａ−１１と、出射光導波路４
０Ａ−１２と、上記の入射光導波路４０Ａ−１１と出射
光導波路４０Ａ−１２とを接続するとともに、高次モー
ドの伝搬が可能な中間光導波路４０Ａ−１３とをそなえ
て構成されているが、光導波路モジュール４０Ａ−２，
４０Ａ−３についても、光導波路モジュール４０Ａ−１
と同様の構成を有している。
【００６４】また、光導波路モジュール４０Ａ−１の２
本の入射光導波路（分岐光導波路）４０Ａ−１１は、そ
れぞれ光送信器４１，４２からの信号光λ1 ，λ2 を入
射され、出射光導波路４０Ａ−１２からは、これらの信
号光λ1 ，λ2 が合波されたものが出射されるようにな
っている。同様に、光導波路モジュール４０Ａ−２は、
光送信器４３，４４からの信号光λ3 ，λ4 を入射さ
れ、これらの信号光λ3 ，λ4 が合波されたものが出射
されるようになっている。
【００６５】さらに、光導波路モジュール４０Ａ−１の
出射光導波路及び光導波路モジュール４０Ａ−２の出射
光導波路が、それぞれ、光導波路モジュール４０Ａ−３
の２本の入射光導波路に接続され、光導波路モジュール
４０Ａ−３の出射光導波路が光ファイバケーブル４５に
接続されている。これにより、光導波路モジュール４０
Ａ−３では、光導波路モジュール４０Ａ−１，４０Ａ−
２からの合波された信号光をさらに合波して、信号光λ
1 〜λ4が合波された信号光として、光ファイバケーブ
ル４５に出射するようになっている。
【００６６】ここで、光分波器４０Ｂについては、分波
器としての機能を有する光導波路モジュール４０Ｂ−
１, ４０Ｂ−２及び４０Ｂ−３にて構成されるものであ
る。即ち、光導波路モジュール４０Ｂ−１は、入射光導
波路４０Ｂ−１１と、２本の光導波路からなる出射光導
波路４０Ｂ−１２と、上記の入射光導波路４０Ｂ−１１
と出射光導波路４０Ｂ−１２とを接続するとともに、高
次モードの伝搬が可能な中間光導波路４０Ｂ−１３とを
そなえて構成されているが、光導波路モジュール４０Ｂ
−２，４０Ｂ−３も、光導波路モジュール４０Ｂ−１と
同様の構成を有している。
【００６７】ここで、光導波路モジュール４０Ｂ−１の
入射光導波路４０Ｂ−１１は、光ファイバケーブル４５
からの信号光λ1 〜λ4 が合波された信号光を入射さ
れ、２本の出射光導波路（分岐光導波路）４０Ｂ−１２
は、それぞれ信号光λ1 ，λ2が合波されたもの及び信
号光λ3 ，λ4 が合波されたものが出射されるようにな
っている。
【００６８】また、光導波路モジュール４０Ｂ−２の入
射光導波路４０Ｂ−２１は、光導波路モジュール４０Ｂ
−１からの信号光λ1 ，λ2 が合波された信号光を入射
され、２本の出射光導波路（分岐光導波路）４０Ｂ−２
２は、それぞれ信号光λ1 ，λ2 が出射されるようにな
っている。同様に、光導波路モジュール４０Ｂ−３の入
射光導波路４０Ｂ−３１は、光導波路モジュール４０Ｂ
−１からの信号光λ3 ，λ4 が合波された信号光を入射
され、２本の出射光導波路（分岐光導波路）４０Ｂ−３
２は、それぞれ信号光λ3，λ4 が出射されるようにな
っている。
【００６９】さらに、光導波路モジュール４０Ｂ−１の
２本の出射光導波路が、それぞれ光導波路モジュール４
０Ｂ−２及び４０Ｂ−３の入射光導波路と接続され、光
導波路モジュール４０Ｂ−２及び４０Ｂ−３の出射光導
波路が、それぞれ光受信器４６〜４９に接続されてい
る。上述の構成により、図１３に示した光導波路モジュ
ールを用いた光多重伝送システムは、以下に示すように
動作する。
【００７０】即ち、光送信器４１〜４４から信号光λ1
〜λ4 が出射されると、これらの信号光λ1 〜λ4 は光
合波器４０Ａに入射される。光合波器４０Ａの光導波路
モジュール４０Ａ−１では、信号光λ1 とλ2 とを合波
し、光導波路モジュール４０Ａ−２では、信号光λ3 と
λ4 とを合波する。さらに、光導波路モジュール４０Ａ
−１からの合波された信号光と、光導波路モジュール４
０Ａ−２からの合波された信号光とが、光導波路モジュ
ール４０Ａ−３の２本の入射光導波路にそれぞれ入射さ
れる。光導波路モジュール４０Ａ−３では、これらの信
号光を更に合波することにより、信号光λ1 〜λ4 が合
波された信号光として光ファイバケーブル４５に対して
出射する。
【００７１】光ファイバケーブル４５にて伝搬された信
号光λ1 〜λ4 の合波された信号光は、光分波器４０Ｂ
に入射される。光分波器４０Ｂの光導波路モジュール４
０Ｂ−１で、各々の光の波長特性に従って光を分波し、
出射光導波路から、それぞれ合波された信号光λ1 ，λ
2 と、合波信号光λ3 ，λ4 とが出射される。光導波路
モジュール４０Ｂ−２では、合波信号光λ1 ，λ2 を各
々の光の波長特性に従って光を分波することにより、２
本の出射光導波路から、それぞれ信号光λ1 ，λ2 を光
受信器４６，４７に対して出射する。
【００７２】同様に、光導波路モジュール４０Ｂ−３で
は、合波された信号光λ3 ，λ4 を各々の光の波長特性
に従って光を分波することにより、２本の出射光導波路
から、それぞれ信号光λ3 ，λ4 を光受信器４８，４９
に対して出射する。これにより、光受信器４６〜４９で
は、それぞれ、信号光λ1 〜λ4 を受信することができ
る。
【００７３】このように、光導波路モジュールを用いて
簡素に構成された光分波器を用いて光多重伝送システム
を構成することにより、光の伝搬ロスを少なくして、高
い精度で波長分離を行ないうる光分波器を構成すること
ができるようになるため、高性能な光多重伝送システム
を実現することができる利点がある。さらに、複数の波
長の光を有する光群に対しても、高い精度で波長分離を
行なうことができる利点もある。
【００７４】なお、上述の本実施例においては、光合波
器４０Ａは光導波路モジュール４０Ａ−１〜４０Ａ−３
による２段のピラミッド構成を、光分波器４０Ｂは光導
波路モジュール４０Ｂ−１〜４０Ｂ−３による２段のピ
ラミッド構成を有していたが、本発明によれば、これに
限定されず、２段よりも多い多段のピラミッド構成を有
してもよく、このようにすれば、波長で分類される多く
の信号光を分波又は合波できる分波器又は合波器を構成
することができる。
【００７５】（ｂ２）光導波路モジュールを光分岐挿入
伝送システムに用いた場合 図１４は本実施例にかかる光導波路モジュールを用いた
光分岐挿入伝送システムを示すブロック図であり、この
図１４において、５０Ａ，５０Ｂは、ともに光合波・分
波器であり、これらの光合波・分波器５０Ａ，５０Ｂに
ついても、前述の第１〜第３の態様のいずれかにかかる
光導波路モジュール（符号１０，２０又は３０参照）の
いずれかを基本的構成要素として用いることができる。
【００７６】また、光合波・分波器５０Ａは、光ファイ
バケーブル５５−１，光ファイバケーブル５５−２の間
に介装されるとともに、光受信器５１及び光送信器５２
を収容するものであり、光導波路モジュール５０Ａ−１
と光導波路モジュール５０Ａ−２とをそなえている。こ
こで、光導波路モジュール５０Ａ−１は、入射光導波路
５０Ａ−１１と、２本の光導波路からなる出射光導波路
５０Ａ−１２と、上記の入射光導波路と出射光導波路と
を接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間光導
波路５０Ａ−１３とをそなえてなるものである。
【００７７】また、光導波路モジュール５０Ａ−２は、
それぞれ２本の光導波路からなる入射光導波路５０Ａ−
２１と、出射光導波路５０Ａ−２２と、上記の入射光導
波路と出射光導波路とを接続するとともに高次モードの
伝搬が可能な中間光導波路５０Ａ−２３とをそなえてな
るものである。即ち、光導波路モジュール５０Ａ−１に
おける出射光導波路のうちの一方の光導波路と、光導波
路モジュール５０Ａ−２における入射光導波路のうちの
一方の光導波路とが相互に接続され、光導波路モジュー
ル５０Ａ−１における出射光導波路のうちの他方の光導
波路が、それぞれ光受信器５１と接続され、光導波路モ
ジュール５０Ａ−２における入射光導波路のうちの他方
の光導波路が、それぞれ光送信器５２と接続されている
のである。
【００７８】これにより、光合波・分波器５０Ａの光導
波路モジュール５０Ａ−１は、光ファイバケーブル５５
−１から信号光λ1 ，λ3 を入射され、この信号光
λ1 ，λ 3 を分波し、分波された一方の信号光λ1 を光
受信器５１に対して出射し、光導波路モジュール５０Ａ
−２は、光送信器５２からの信号光λ2 と、分波された
他方の信号光λ3 とを合波して光ファイバケーブル５５
−２に出射するようになっている。
【００７９】同様に、光合波・分波器５０Ｂは、光ファ
イバケーブル５５−２，光ファイバケーブル５５−３の
間に介装されるとともに、光受信器５３及び光送信器５
４を収容するものであり、光導波路モジュール５０Ｂ−
１と光導波路モジュール５０Ｂ−２とをそなえている。
ここで、光導波路モジュール５０Ｂ−１は、入射光導波
路５０Ｂ−１１と、２本の光導波路からなる出射光導波
路５０Ｂ−１２と、上記の入射光導波路と出射光導波路
とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間光
導波路５０Ｂ−１３とをそなえてなるものである。
【００８０】また、光導波路モジュール５０Ｂ−２は、
それぞれ２本の光導波路からなる入射光導波路５０Ｂ−
２１と、出射光導波路５０Ｂ−２２と、上記の入射光導
波路と出射光導波路とを接続するとともに高次モードの
伝搬が可能な中間光導波路５０Ｂ−２３とをそなえてな
るものである。即ち、光導波路モジュール５０Ｂ−１に
おける出射光導波路のうちの一方の光導波路と、光導波
路モジュール５０Ｂ−２における入射光導波路のうちの
一方の光導波路とが相互に接続され、光導波路モジュー
ル５０Ｂ−１における出射光導波路のうちの他方の光導
波路が、それぞれ光受信器５３と接続され、光導波路モ
ジュール５０Ｂ−２における入射光導波路のうちの他方
の光導波路が、それぞれ光送信器５４と接続されている
のである。
【００８１】これにより、光合波・分波器５０Ｂの光導
波路モジュール５０Ｂ−１は、光ファイバケーブル５５
−２から信号光λ2 ，λ3 を入射され、この信号光
λ2 ，λ 3 を分波し、分波された一方の信号光λ3 を光
受信器５３に対して出射し、光導波路モジュール５０Ｂ
−２は、光送信器５４からの信号光λ4 と、分波された
他方の信号光λ2 とを合波して光ファイバケーブル５５
−３に出射するようになっている。
【００８２】上述の構成により、図１４に示した光導波
路モジュールを用いた光分岐挿入伝送システムは、以下
に示すように動作する。光合波・分波器５０Ａを構成す
る光導波路モジュール５０Ａ−１の入射光導波路５０Ａ
−１１に、光ファイバケーブル５５−１から信号光
λ1 ，λ3 が入射されると、光導波路モジュール５０Ａ
−１では、各々の光の波長特性に従って信号光λ1 と信
号光λ3 とを分波し、信号光λ1 を光受信器５１に出射
する一方、信号光λ3 は光導波路モジュール５０Ａ−２
の他方の入射光導波路５０Ａ−２１に入射される。
【００８３】また、光送信器５２から信号光λ2 が、光
導波路モジュール５０Ａ−２の他方の入射光導波路５０
Ａ−２１に入射されると、光導波路モジュール５０Ａ−
２は光導波路モジュール５０Ａ−１からの信号光λ
3 と、光送信器５２から信号光λ 2 とを合波し、これを
出射光導波路５０Ａ−２２から光ファイバケーブル５５
−２へと出射する。
【００８４】この光ファイバケーブル５５−２にて伝搬
された、信号光λ2 と信号光λ3 とが合波された信号光
は、光合波・分波器５０Ｂを構成する光導波路モジュー
ル５０Ｂ−１の入射光導波路５０Ｂ−１１に入射される
と、この光導波路モジュール５０Ｂ−１は、各々の光の
波長特性に従って信号光λ2 と信号光λ3 とを分波し、
信号光λ3 を他方の出射光導波路５０Ｂ−１２から光受
信器５３に対して出射し、信号光λ2 を一方の出射光導
波路５０Ｂ−１２から光導波路モジュール５０Ｂ−２の
入射光導波路５０Ｂ−２１に入射する。
【００８５】さらに、光送信器５４から信号光λ4 が、
光導波路モジュール５０Ｂ−２の他方の入射光導波路５
０Ｂ−２１に入射されると、光導波路モジュール５０Ｂ
−２は光導波路モジュール５０Ｂ−１からの信号光λ2
と光送信器５４からの信号光λ4 とを合波し、出射光導
波路５０Ｂ−２２から光ファイバケーブル５５−３に対
して出射する。
【００８６】このように、光導波路モジュールを図１４
に示すような光分岐挿入伝送システムに用いるという簡
素な構成により、高い精度で波長分波や合波を行ないう
る光合波・分波器として構成することができるようにな
り、高性能な光分岐挿入伝送システムを実現することが
できる利点がある。 （ｂ３）光導波路モジュールを光双方向伝送システムに
用いた場合 図１５は本実施例にかかる光選別器を用いた光双方向伝
送システムを示すブロック図であり、この図１５におい
て、６０Ａ，６０Ｂは、ともに光選別器であり、これら
の光選別器６０Ａ，６０Ｂについても前述の第１〜第３
の態様のいずれかにかかる光導波路モジュール（符号１
０，２０又は３０参照）のいずれかを基本的構成要素と
して用いることができる。
【００８７】ここで、光選別器６０Ａは、信号光λ1 を
送信する光送信器６１及び信号光λ2 を受信する光受信
器６２を収容するものであり、第１光導波路６０Ａ−１
と、一方が入射側光導波路、他方が出射側光導波路とし
て構成された２本の光導波路からなる第２光導波路６０
Ａ−２と、上記の第１光導波路６０Ａ−１と第２光導波
路６０Ａ−２とを接続するとともに、高次モードの伝搬
が可能な中間光導波路６０Ａ−３とをそなえてなるもの
である。
【００８８】また、光選別器６０Ｂは、信号光λ1 を受
信する光受信器６４及び信号光λ2を送信する光送信器
６５を収容するものであり、第１光導波路６０Ｂ−１
と、一方が入射側光導波路、他方が出射側光導波路とし
て構成された２本の光導波路からなる第２光導波路６０
Ｂ−２と、上記の第１光導波路６０Ｂ−１と第２光導波
路６０Ｂ−２とを接続するとともに、高次モードの伝搬
が可能な中間光導波路６０Ｂ−３とをそなえてなるもの
である。
【００８９】即ち、光選別器６０Ａの第２光導波路６０
Ａ−２の入射側光導波路と光送信器６１とが接続され、
第２光導波路６０Ａ−２の出射側光導波路と光受信器６
２とが接続されるとともに、光選別器６０Ｂの第２光導
波路６０Ｂ−２の出射側光導波路と光受信器６４とが接
続され、第２光導波路６０Ｂ−２の入射側光導波路と光
送信器６５とが接続されている。
【００９０】また、光選別器６０Ａの第１光導波路６０
Ａ−１と、光選別器６０Ｂの第１光導波路６０Ｂ−１と
が、光ファイバケーブル６３を介して接続され、これに
より、光送信器６１からの信号光λ1 が光選別器６０
Ａ，光ファイバケーブル６３及び光選別器６０Ｂを介す
ることにより、光受信器６４にて受信され、光送信器６
５からの信号光λ2 が、光選別器６０Ｂ，光ファイバケ
ーブル６３及び光選別器６０Ａを介することにより、光
受信器６２にて受信されるようになっている。
【００９１】上述の構成により、図１５に示した光導波
路モジュールを用いた光双方向伝送システムは、以下に
示すように動作する。光送信器６１から信号光λ1 が、
光選別器６０Ａの第２光導波路６０Ａ−２の入射側光導
波路に入射されると、光選別器６０Ａの中間光導波路６
０Ａ−３を経て、第１光導波路６０Ａ−１から光ファイ
バケーブル６３を介して光選別器６０Ｂの第１光導波路
６０Ｂ−１に入射され、光選別器６０Ｂの中間光導波路
６０Ｂ−３を経て、第２光導波路６０Ｂ−２の出射側光
導波路から、光受信器６４に対して出射される。
【００９２】また、光送信器６５から信号光λ2 が、光
選別器６０Ｂの第２光導波路６０Ｂ−２の入射側光導波
路に入射されると、光選別器６０Ｂの中間光導波路６０
Ｂ−３を経て、第１光導波路６０Ｂ−１から、光ファイ
バケーブル６３を介して光選別器６０Ａの第１光導波路
６０Ａ−１に入射され、光選別器６０Ａの中間光導波路
６０Ａ−３を経て、第２光導波路６０Ａ−２の出射側光
導波路から、光受信器６２に対して出射される。
【００９３】このように、本実施例によれば、光選別器
を用いることにより、一本の光ファイバケーブル６３を
用いて双方向の光伝送を行ないうる光双方向伝送システ
ムを簡素な構成で実現できるとともに、光選別器では、
光の伝搬ロスを少なくし、双方向の信号光が互いに影響
を与えることがなくなるので、高い精度で波長選択を行
なうことができるようになるため、高い精度で通信を行
ないうる光双方向伝送システムを実現することができる
利点がある。
【００９４】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜５記載
の本発明の光導波路構造によれば、第１光導波路と、２
本の光導波路からなる第２光導波路と、中間光導波路と
をそなえて構成することにより、光の伝搬ロスを少なく
し、中間光導波路において高次モード光を伝搬すること
ができる一方、この光導波路構造を、簡易なプロセスで
製造することができるとともに、導波路間ギャップを作
る必要もなくなるので、製造コストを抑えながらも高い
精度で光波長を分離させることができる利点がある。
【００９５】また、中間光導波路の長さを、第１光導波
路を通じて入射される２つの波長のうちの長い方の一方
の波長が中間光導波路内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎは
任意の整数）倍であるようにすると同時に、２つの波長
の他方が中間光導波路内を蛇行伝搬する周期のＮ−（１
／２）倍となるように設定することにより、効果的に光
波長を分離させることができ、光導波路構造を高性能な
光分波器として構成することができる利点がある（請求
項６）。
【００９６】さらに、中間光導波路の長さを、第１光導
波路を通じて入射される２つの波長のうちの短い方の一
方の波長が中間光導波路内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎ
は任意の整数）倍であるようにすると同時に、２つの波
長の他方が中間光導波路内を蛇行伝搬する周期のＮ＋
（１／２）倍となるように設定することにより、効果的
に光波長を分離させることができ、光導波路構造を高性
能な光分波器として構成することができる利点がある
（請求項７）。
【００９７】また、請求項８記載の本発明の光分波器に
よれば、入射光導波路と、２本の光導波路からなる出射
光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波路とを接
続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間光導波路
とをそなえるという簡易な構成により、導波路間ギャッ
プを作ることなく、高い精度で波長分離を行なうことが
できるという利点がある。
【００９８】さらに、請求項９記載の本発明の光分波器
によれば、入射光導波路と、２本の光導波路からなる出
射光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波路とを
接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間光導波
路とをそなえて構成された光導波路モジュールを複数そ
なえ、前段側の光導波路モジュールにおける出射光導波
路の分岐光導波路に、後段側の光導波路モジュールにお
ける入射光導波路を接続するという簡易な構成により、
前述の請求項８記載の本発明と同様の利点があるほか、
複数の波長の光を有する光群に対しても高い精度で波長
分離を行なうことができる利点がある。
【００９９】また、請求項１０記載の本発明の光合波器
によれば、２本の光導波路からなる入射光導波路と、出
射光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波路とを
接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間光導波
路とをそなえるという簡易な構成により、光の伝搬ロス
を少なくして、高い精度で信号光を合波することができ
る利点がある。
【０１００】さらに、請求項１１記載の本発明の光合波
器によれば、２本の光導波路からなる入射光導波路と、
出射光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波路と
を接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間光導
波路とをそなえて構成された光導波路モジュールを複数
そなえ、前段側の光導波路モジュールにおける出射光導
波路に、後段側の光導波路モジュールにおける入射光導
波路の分岐光導波路を接続するという簡易な構成によ
り、前述の請求項１０と同様の利点があるほか、複数の
波長の光を有する光群同士を合波することもできる利点
がある。
【０１０１】また、請求項１２記載の本発明の光合波・
分波器によれば、入射光導波路と、２本の光導波路から
なる出射光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波
路とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間
光導波路とをそなえてなる光導波路モジュールと、２本
の光導波路からなる入射光導波路と、出射光導波路と、
上記の入射光導波路と出射光導波路とを接続するととも
に高次モードの伝搬が可能な中間光導波路とをそなえて
なる光導波路モジュールとをそなえ、光導波路モジュー
ルにおける出射光導波路のうちの一方の光導波路と、光
導波路モジュールにおける入射光導波路のうちの一方の
光導波路とを相互に接続するという簡易な構成により、
光の伝搬ロスを少なくして、高い精度で波長の分波や合
波を行なうことができ、高精度な通信を行ないうる光多
重伝送システム及び光分岐挿入伝送システムを実現でき
る利点がある。
【０１０２】さらに、請求項１３記載の本発明の光選別
器によれば、第１光導波路と、一方が入射側光導波路、
他方が出射側光導波路として構成された２本の光導波路
からなる第２光導波路と、上記の第１光導波路と第２光
導波路とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な
中間光導波路とをそなえるという簡易な構成により、光
の伝搬ロスを少なくし、双方向の信号光が互いに影響を
与えることがなくなるので、高い精度で波長選択を行な
いうる光選択器を構成することができるようになるた
め、高い精度で通信を行ないうる光双方向伝送システム
を実現することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第１の態様としての光導波路を示す模式図であ
る。
【図２】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第１の態様としての光導波路が、波長分割多重伝
送系に実装されている構成を示す図である。
【図３】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第１の態様としての光導波路の製造プロセスを説
明するための図である。
【図４】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第１の態様としての光導波路の一例を示す模式図
である。
【図５】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第１の態様としての光導波路の一例の波長に対す
る光の損失特性を示した図である。
【図６】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第２の態様としての光導波路を示す模式図であ
る。
【図７】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第２の態様としての光導波路が、波長分割多重伝
送系に実装されている構成を示す図である。
【図８】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第２の態様としての光導波路の製造プロセスを説
明するための図である。
【図９】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本的
構造の第３の態様としての光導波路を示す模式図であ
る。
【図１０】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本
的構造の第３の態様としての光導波路が、波長分割多重
伝送系に実装されている構成を示す図である。
【図１１】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本
的構造の第３の態様としての光導波路の接続端部におけ
る非対称な屈折率分布の例を示す図である。
【図１２】本実施例にかかる光導波路モジュールの基本
的構造の第３の態様としての光導波路の接続端部におけ
る非対称な屈折率分布の例を示す図である。
【図１３】本実施例にかかる光導波路モジュールを用い
た光多重伝送システムを示すブロック図である。
【図１４】本実施例にかかる光導波路モジュールを用い
た光分岐挿入伝送システムを示すブロック図である。
【図１５】本実施例にかかる光選別器を用いた光双方向
伝送システムを示すブロック図である。
【図１６】光導波路モジュールとしての一般的な方向性
結合器を示す図である。
【図１７】図１６のＡ−Ｂ断面図を示したものである。
【符号の説明】
１０ 光導波路（光導波路モジュール） １１ 第１光導波路 １２ 第２光導波路（出射導波路） １２Ａ, １２Ｂ 第２光導波路 １３ 中間光導波路 １０ａ シリコン基板 １０ｂ クラッド層 １０ｄ クラッド層 １０ｃ コア層 １０ｅ アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ） １０ｆ クラッド層 １４Ａ, １４Ｂ, １４Ｃ 光ファイバケーブル ２０ 光導波路（光導波路モジュール） ２１ 第１光導波路 ２２ 第２光導波路（出射導波路） ２２Ａ, ２２Ｂ 第２光導波路 ２３ 中間光導波路 ２０ｇ シリコン基板 ２０ｈ クラッド層 ２０ｉ 高屈折率コア層 ２０ｊ 通常の屈折率のコア層 ２０ｋ クラッド層 ２４Ａ, ２４Ｂ, ２４Ｃ 光ファイバケーブル ３０ 光導波路（光導波路モジュール） ３１ 第１光導波路 ３２ 第２光導波路（出射導波路） ３２Ａ, ３２Ｂ 第２光導波路 ３３ 中間光導波路 ３４ 高屈折領域 ３５ 接続端部 ３４Ａ, ３４Ｂ, ３４Ｃ 光ファイバケーブル ４０Ａ 光合波器 ４０Ａ−１ 光導波路モジュール ４０Ａ−１１ 入射光導波路 ４０Ａ−１２ 出射光導波路 ４０Ａ−１３ 中間光導波路 ４０Ａ−２，４０Ａ−３ 光導波路モジュール ４０Ｂ 光分波器 ４０Ｂ−１ 光導波路モジュール ４０Ｂ−１１ 入射光導波路 ４０Ｂ−１２ 出射光導波路 ４０Ｂ−１３ 中間光導波路 ４０Ｂ−２，４０Ｂ−３ 光導波路モジュール ４１〜４４ 光送信器 ４６〜４９ 光受信器 ４５ 光ファイバケーブル ５０Ａ 光合波・分波器 ５０Ａ−１ 光導波路モジュール ５０Ａ−１１ 入射光導波路 ５０Ａ−１２ 出射光導波路 ５０Ａ−１３ 中間光導波路 ５０Ａ−２ 光導波路モジュール ５０Ａ−２１ 入射光導波路 ５０Ａ−２２ 出射光導波路 ５０Ａ−２３ 中間光導波路 ５０Ｂ 光合波・分波器 ５０Ｂ−１ 光導波路モジュール ５０Ｂ−１１ 入射光導波路 ５０Ｂ−１２ 出射光導波路 ５０Ｂ−１３ 中間光導波路 ５０Ｂ−２ 光導波路モジュール ５０Ｂ−２１ 入射光導波路 ５０Ｂ−２２ 出射光導波路 ５０Ｂ−２３ 中間光導波路 ５１ 光受信器 ５２ 光送信器 ５３ 光受信器 ５４ 光送信器 ５５−１，５５−２，５５−３ 光ファイバーケーブル ６０Ａ, ６０Ｂ 光選別器 ６１ 光送信器 ６２ 光受信器 ６３ 光ファイバーケーブル ６４ 光受信器 ６５ 光送信器 １０１ 第１光導波路 １０２ 第２光導波路 １０３ 導波路間ギャップ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１光導波路と、２本の光導波路からな
    る第２光導波路と、上記の第１光導波路と第２光導波路
    とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間光
    導波路とをそなえて構成されたことを特徴とする、光導
    波路構造。
  2. 【請求項２】 該中間光導波路が、その光導波路幅を該
    第１光導波路の光導波路幅よりも大きくなるように形成
    されていることを特徴とする、請求項１記載の光導波路
    構造。
  3. 【請求項３】 該中間光導波路が、その屈折率を該第１
    光導波路の屈折率よりも高くなるように形成されている
    ことを特徴とする、請求項１記載の光導波路構造。
  4. 【請求項４】 該第１光導波路と該中間光導波路とが、
    相互に各中心軸を整合させないように配置されているこ
    とを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
    光導波路構造。
  5. 【請求項５】 該第１光導波路における該中間光導波路
    との接続端部が、非対称な屈折率分布を有する接続端部
    として構成されていることを特徴とする請求項１〜請求
    項３のいずれかに記載の光導波路構造。
  6. 【請求項６】 該中間光導波路の長さが、該第１光導波
    路を通じて入射される２つの波長のうちの長い方の一方
    の波長が該中間光導波路内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎ
    は任意の整数）倍であると同時に、該２つの波長の他方
    が該中間光導波路内を蛇行伝搬する周期のＮ−（１／
    ２）倍となるように設定されていることを特徴とする請
    求項１〜請求項５のいずれかに記載の光導波路構造。
  7. 【請求項７】 該中間光導波路の長さが、該第１光導波
    路を通じて入射される２つの波長のうちの短い方の一方
    の波長が該中間光導波路内を蛇行伝搬する周期のＮ（Ｎ
    は任意の整数）倍であると同時に、該２つの波長の他方
    が該中間光導波路内を蛇行伝搬する周期のＮ＋（１／
    ２）倍となるように設定されていることを特徴とする請
    求項１〜請求項５のいずれかに記載の光導波路構造。
  8. 【請求項８】 入射光導波路と、２本の光導波路からな
    る出射光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波路
    とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間光
    導波路とをそなえて構成されたことを特徴とする、光分
    波器。
  9. 【請求項９】 入射光導波路と、２本の光導波路からな
    る出射光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波路
    とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間光
    導波路とをそなえて構成された光分波器モジュールを複
    数そなえ、 前段側の光分波器モジュールにおける該出射光導波路の
    分岐光導波路に、後段側の光分波器モジュールにおける
    該入射光導波路が接続されていることを特徴とする、光
    分波器。
  10. 【請求項１０】 ２本の光導波路からなる入射光導波路
    と、出射光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波
    路とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間
    光導波路とをそなえて構成されたことを特徴とする、光
    合波器。
  11. 【請求項１１】 ２本の光導波路からなる入射光導波路
    と、出射光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波
    路とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間
    光導波路とをそなえて構成された光合波器モジュールを
    複数そなえ、 前段側の光分波器モジュールにおける該出射光導波路
    に、後段側の光分波器モジュールにおける該入射光導波
    路の分岐光導波路が接続されていることを特徴とする、
    光合波器。
  12. 【請求項１２】 入射光導波路と、２本の光導波路から
    なる出射光導波路と、上記の入射光導波路と出射光導波
    路とを接続するとともに高次モードの伝搬が可能な中間
    光導波路とをそなえてなる光分波器モジュールと、 ２本の光導波路からなる入射光導波路と、出射光導波路
    と、上記の入射光導波路と出射光導波路とを接続すると
    ともに高次モードの伝搬が可能な中間光導波路とをそな
    えてなる光合波器モジュールとをそなえ、 該光分波器モジュールにおける該出射光導波路のうちの
    一方の光導波路と、該光合波器モジュールにおける該入
    射光導波路のうちの一方の光導波路とが相互に接続され
    ていることを特徴とする、光合波・分波器。
  13. 【請求項１３】 第１光導波路と、一方が入射側光導波
    路、他方が出射側光導波路として構成された２本の光導
    波路からなる第２光導波路と、上記の第１光導波路と第
    ２光導波路とを接続するとともに高次モードの伝搬が可
    能な中間光導波路とをそなえて構成されたことを特徴と
    する、光選別器。
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