JPH09511847A

JPH09511847A - チャネル導波管から成る接合スプリッタおよび用途

Info

Publication number: JPH09511847A
Application number: JP8523978A
Authority: JP
Inventors: ラッシュ、アンドレアス; ロットシャルク、マティアス; ルスケ、イェンス−ペーター; グルーバー、フォルカー
Original assignee: エルディティゲーエムベーハーウントシーオー．レーザー−ディスプレー−テクノロギーカーゲー
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-11-25
Also published as: EP0754310A1; CA2187213A1; CN1150479A; WO1996024869A1; US5832155A

Abstract

(57)【要約】集積光学結合分割デバイスは、特に可視光線スペクトルの波長範囲に適用されると、約75 nm（この値は短波の可視光線に対して有効）より大きな波長範囲Δλ内における光線の空間的な広帯域集中を保証する。すべての可視光線を含む有用な波長範囲に対しては、白色光分割デバイスが提供される。結合分割デバイスは少なくとも3つのストリップ導波管から成り、少なくともその内の1つは単モード集積光学広帯域ストリップ導波管(EOBSW)である。2つのストリップ導波管(2，3)は個々に、入口点(E1，E2)を持ち、カップリング点(6)内のその出口点(A1，A2)において結合されて、その端部に共通光線出口(AM)を持つジョイントEOBSW(5)となる。この広帯域結合分割デバイスは、波長選択性もしくは波長依存性スイッチまたは干渉用もしくは測光用デバイス内での変調器、センサーおよびマイクロシステムの解決策として使用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】１．発明の名称チャネル導波管から成る接合スプリッタおよび用途２．技術分野本発明は、比較的大きな波長スペクトルからの異なった波長または異なった波長範囲の光線の空間における結合または分割(split)に使われる接合スプリッタに関する。必要に応じて、この広帯域接合スプリッタは、光線の切替え、偏移または変調に使われる。本発明はまた、この広帯域接合スプリッタの用途も提供する。広帯域接合スプリッタに使われる単モード・チャネル導波管は、同日に出願された特許出願「チャネル導波管およびその応用(Channel Waveguide and Applications)」中に述べられている単モードの集積光学広帯域チャネル導波管または白色光チャネル導波管である。本発明はまた、特許出願「カラー・イメージ発生システムおよびその応用品(C olour Image Generation Systems and Applications)」にも関連する。本文書の目的上、光線とは、可視、不可視の（赤外線および紫外線の）電磁放射を意味するが、特に離散波長の、または４００ｎｍ〜７６０ｎｍの波長スペクトル中の波長範囲の可視放射を意味する。「チャネル導波管」という名称は、周辺媒体に関連の導波領域内の屈折率の増加によってもたらされる全反射の原則に基づいた導波管に適用される。３．現在の技術水準９５ｎｍ未満（与えられた数値は短波可視光線に適用される）の帯域幅用の接合スプリッタは既知である。離散チャネル導波管同士の結合は、次に示す２つの原因による２モード干渉の基本的に既知の原則に従った光線の結合の目的に効果がある。 -Ｙ接合カップラの使用 -Ｘカップラ、方向性カップラ、３ガイド・カップラもしくはＢＯＡのような集積光学スイッチング素子または分布素子の使用（W．Karthe，R．Mueller，Integ rierte optik「集積光学」、Akademische Ver-lagsgesellschaft Geest & Porti g K.-G.，Leipzig，1991およびA，Neyer:"In-tegriert-Optische Komponenten f ur die Optische Nachrichtentechnik"「光通信技術のための集積光学構成要素」、ドルトムント大学教目資格取得論文,1990を参照）ＢＯＡは、集積光学デバイスのグループを指すフランス語の名称(bifurcation opti-que active)である（M．Papuchon，A．Roy，D.B．Ostrowsky，「電気的に活性な光学分岐(BOA)」， Appl．Phys．Lett.，Vol．31(1977)を参照）。接合分割の効率―光線の効率的な変調およびスイッチングの双方またはいずれかのための同時要件はもちろんのこと―は、単モードにある接合スプリッタの入力および出力を与えるチャネル導波管による。約１３０ｎｍ（ここに与えられている数値は短波可視光線に適用される）より大きい帯域幅を持つ波長範囲用の既知のチャネル導波管は、単モードではない。光線の波長が異なれば、基板の屈折率、上層の屈折率、チャネル導波管の１時限もしくは２時限屈折率のプロフィール、断面形状（例えば、幅や深さ）ならびに基板内もしくは基板上のチャネル導波管位置のようなチャネル導波管の特徴をなすパラメータの値も異なる。一般に、これによって、導波される光線の波長が異なれば、異なったチャネル導波管を使う必要がある。既知のチャネル導波管（例えば、ＬｉＮｂＯ₃中のチタニウム拡散チャネル導波管）に基づいた接合分割の場合、使用可能波長範囲は、関連の単モード・チャネル導波管の波長範囲に比べて約３５ｎｍほど減少するが、これは、Ｙ接合カップラ、方向性カップラ、３ガイド・カップラ、ＸカップラまたはＢＯＡのような２モード干渉に基づく接合スプリッタにおいては、接合または分割領域中における横方向の第2モードの振動形成は避けなければならないからである。これは、使用可能波長範囲全域にわたる接合スプリッタの動作のための光線の透過性能の分割比を一定に保つための前提条件である。したがって、９５ｎｍより大きい波長範囲から光線を効率的に接合分割するためには、技術的観点からは約１３０ｎｍ（ここに与えられた値は短波可視光線に適用される）より大きな帯域幅を持つすべての波長を効率的に透過する全く同一の単モードのチャネル導波管を使う必要がある。技術的に十分な程度の有効性を持つ透過とは、チャネル導波管中に導波されたモードの実効屈折率Ｎ_effが、周辺材料の屈折率ｎ_sより少なくとも５ｘ１０^-5高くなければならないということである。これは、導波管の減衰が１ｄＢ／ｃｍの範囲と低い値に抑えるために必要な１つの前提条件である。技術的に有効であるとは更に、単モード導波可能波長範囲全域において、導波管減衰およびチャネル導波管と単モード光ファイバとの間のカップリングの変化を３０％以下に抑えなければならないということであるが、これは光線が通常は単モード光ファイバによってチャネル導波管中にカップリングされるからである。標準のチャネル導波管を使った場合、単モード中の全く同一のチャネル導波管内に技術的に十分な程度の効率で、例えば赤や青の光線を導波することは不可能である。今までのところ、全く同一の導波管構造体中にある、約９５ｎｍ（ここに与えられた数値は短波可視光線に適用される）より大きな帯域幅を持つ異なった波長の光線を、必要とあれば、単独にまたは一緒に、効率的に変調し、偏移し、スイッチングし、そして空間的に結合または分割したうえで単モード中で導波させるようなデバイスは知られていない。この目的を達成するために、この形で、そして電気光学効果を利用したような既知の変調機構と組み合わせても今まで実現されなかったような要件を満足しなければならない。特許出願ＤＥ４３２７１０３Ａ１号によれば、光学干渉法的に調節可能な光フィルタが知られている。この光フィルタは、入力信号を複数の導波管分岐中に分割する。個々の分岐中で、信号の振幅および位相は個別に制御される。次に信号は導波管中で再結合される。このフィルタ素子は８００ｎｍと１．６μｍとの間の波長における、そして比較的狭い帯域を用いる電気通信技術において波長の多重動作用のデマルチプレクサとして作動する。４．発明の課題本発明は、広い波長スペクトルからのまたは大きな波長距離を持つ複数の離散した波長からの光ビームを空間的に結合しまたは分割し、さらに、必要に応じて、このような空間的結合の前後または時点でこれらの光ビームを変調、偏移および／またはスイッチングするための業務に基づく。ビームは、複数の波長または波長範囲、特にすべての波長または可視光線スペクトルからの帯域幅Δλ＞95 n mのある波長からの光線を含むものとする。このことは、広帯域接合スプリッタを実現するためには、少なくとも130 nm（ここに与えられた数値は短波可視光線に適用される）の単モード導波可能波長範囲を特徴として持つ広帯域チャネル導波管のための要件も存在することを意味する。広帯域接合スプリッタの場合、基本的に既知の応用領域は、比較的単純な構造の光学アッセンブリおよびデバイスが可能になる程度に開発されるものとする。この可能性は、光線の、単モードにおける透過、広い波長スペクトルを通じての変調および／または接合分割（空間的分割または空間的結合）が可能な集積光学デバイスを生産するために創出される。５．発明の意義本発明によれば、請求の範囲第１項の特徴を持つチャネル導波管を具備する接合スプリッタを手段とすれば問題は解決される。請求の範囲第２項〜６項の特徴は、請求の範囲第１項の特徴に従った接合スプリッタの幾何学的、光学的応用である。請求の範囲第７項〜２０は、請求の範囲第１項の有利な更なる応用である。本発明によれば、広帯域接合スプリッタの応用は、請求の範囲第２４項〜２６項に、請求の範囲第２３項の更なる応用を示す。請求の範囲第２１項、２２項、２３項、２７項、３４項または３５項の特徴に準じて実効される。請求の範囲第２４〜２６は、請求の範囲第２３項の更なる応用を示す。請求の範囲第２８項〜３３項は、請求の範囲第２７項の更なる応用を示す。請求の範囲第３６項は、請求の範囲第３５の更なる応用を示す。本発明によれば、少なくとも２つの単モード集積光チャネル導波管（必ずしも必要ではないが広帯域であることが望ましい）は、後続の単モード集積光学的広帯域チャネル導波管（以下、ＳＯＷＣＷと呼ぶ）が空間的に結合された光線上を通過するように結合される。ＳＯＷＣＷは、同日に出願された特許出願「チャネル導波管およびその応用(Channel Waveguide and Applications)」に従って設計される。ＳＯＷＣＷは、広帯域で単モードの光線の透過が可能である。広帯域であるとは、異なった波長の、特に可視光線スペクトルで、以下に示す帯域幅の放射が、技術的に充分な有効性で単モードで透過され得るということである。 ΔλW＞０．４８xλ-８５ nm(ここで、λおよびΔλWはｎｍ単位で示される) 可視光線の場合、このことは、ＳＯＷＣＷ帯域幅がλ=４００ｎｍに対して約１０５ｎｍより大きく、λ=４５０ｎｍに対しては約１３０ｎｍより大きいということである（図１０を参照）。単モードとは、ある波長範囲内の任意の波長の個々に対して、たった１つの実効屈折率、すなわちＳＯＷＣＷ中の基本モードの実効屈折率N₀₀を割り当てることができることを意味する（図９を参照）。標準的には、そして、このように本明細書中でも、モード順序カウントはゼロから始まり、例えば、基本モードＮ₀₀ 、第１横方向モードＮ₀₁、などという具合である。本明細書では、光線とは可視または不可視の（赤外線および紫外線の）電磁放射を意味するものと解釈される。技術的に充分な程度の効果性を持つ透過とは、ＳＯＷＣＷ中に導波されるモードの実効屈折率Ｎ_effが周辺材料の屈折率ｎ_sより少なくとも５ｘ１０^-5高くなければならないが、ここでｎ_sは基板の屈折率ｎ₁または上層の屈折率ｎ₃のいずれか高い方の値を示す。これは、１ｄＢ/ｃｍの範囲内の低い導波管減衰値を達成し、チャネル導波管を効果的に技術的応用されるように実現するための必要な前提条件である。 λaとΔλW間の範囲内の任意の個々の波長に対して、たった１つの実効屈折率、すなわち基本モードの実効屈折率N00を割り当てることができる。単モード範囲は、一方では、技術的観点からは、λ_a+Δλ_wにおける基本モードN₀₀の効率的発振形成によって、また他方では、技術的観点からは、波長λ_aにおける横方向N₀₁ 内の第１モードまたは深度方向N₁₀内の第１モードの効率的振動形成によって決定される。λ_aおよびλ_a+Δλ_wの値は、チャネル導波管の幾何学上のまたは物質上のパラメータおよびチャネル導波管を取り囲む媒体によって決定される。原則として、使用可能波長最小値λ_minおよび使用可能波長最大値λ_maxは、使用される材料の光透過範囲によって決定される。例えば、結晶質材料ＫＴｉＯＰＯ₄の場合、透過範囲の最小値は約３５０ｎｍであり最大値は約４μｍである。技術的に有効とは更に、単モード導波可能波長のすべての範囲において、導波管減衰およびＳＯＷＣＷと単モード光ファイバ間における光カップリングの効率の変化が３０％以上であってはならないということであるが、この理由は光線は通常は、単モード光ファイバによってＳＯＷＣＷ中にカップリングされるからである。標準チャネル導波管を使用する場合、例えば赤や青の光線を単モードでしかも技術的に充分な程度の有効性で全く同一のチャネル導波管内に導波することは不可能である。ＳＯＷＣＷパラメータ基板屈折率、上層屈折率、ＳＯＷＣＷの屈折率または１時限もしくは２時限の屈折率プロフィール、断面形状（例えば、幅や深さ）および基板中もしくは基板上におけるＳＯＷＣＷの位置は、広い波長範囲にわたって、特に可視光線の全範囲にわたって、ＳＯＷＣＷの単モード動作が保証されるようにそのディメンジョンが決められる（W．Karthe，R．Mueller ，Integrated Optics，Akademische Verlags-gesellschaft Geest & PortigK.-G .，Leipzig，1991内の「集積光チャネル導波管の一般ディメンジョン規則」を参照）。特に、可視波長スペクトル全域の光波を導波できる、全可視スペクトルにわたる全く同一のＳＯＷＣＷ内におけるこのような光波の導波は、単モードにおいてとなり、技術的観点からは同一の有効性のものとなる。したがって、これは実単モード白色光チャネル導波管である。本発明によるＳＯＷＣＷの特徴は、その製造用プロセスに対する特定的な適用およびその特定的な特性にある。基板の材料に対する物理的要件は、横方向における狭く制限された構造体の製造（例えば、イオン交換の際の拡散異方性の利用）および、次の式に従った（ＳＯＷＣＷを取りまく材料に対する）導波に必要な屈折率の増加ｎ₂−ｎ_sの波長に対する依存性（ばらつき）の双方またはその一方である。 d(n₂-n_s)/dλ≧0（n₁＞n₃であればn_S=n₁、n3_>n₁であればn_s=n₃）ここで、ｎ_sは、波導管領域の表面屈折率を指す。ＳＯＷＣＷは、次に示すプロセスのいずれか1つに従って製造される。 - ＫＴｉＯＰＯ₄(KTP)、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃のような絶縁結晶体内でのイオン交換またはイオン拡散 - ガラス内でのイオン交換 - Ｓｉのような適当な基板上における重合体をもってする射出成形、圧縮成形または遠心処理、これによってリブもしくは反転リブの導波管またはＰｅｔｅｒｍａｎｎ導波管を製造する。 - ＳｉＯ₂のような適当な基板上でエピタキシャル蒸着処理によって製造された、II属からVI属またはIII属からV属の半導体材料中のＳＯＷＣＷ - ドーピングまたは合金によって製造された、II価からVI価またはIII価からV価の半導体材料中のＳＯＷＣＷ - ３元または４元のII属からVI属またはIII属からV属の半導体材料のヘテロ構造体中のＳＯＷＣＷ - II属からVI属またはIII属からV属の半導体材料中の、リブもしくは反転リブの導波管またはｐｅｔｅｒｍａｎｎ導波管 - 適当な基板材料、好ましくはＳｉ内または上での、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ層および／または他の酸化物および／または窒化物層の結合によるＳＯＷＣＷ - 適当な基板材料上におけるゾル-ゲル処理（S．Pelli，G.C．Righini，A．Verc iani「ゾル-ゲル薄膜内の光導波管のレーザー書込み」SPIE 2213、集積光学に関する国際シンポジウム、pp．58-63，1994） - 上記のすべての材料中へのイオン・インプランテーション光チャネル導波管の製造プロセス、特に絶縁結晶体内のイオン交換およびイオン拡散、すなわちガラス内でのイオン交換は、イオン・インプランテーション処理と結合し、狭く制限された構造体を獲得すれば有利なものとなる。本発明による広帯域接合スプリッタを製造するために、その内の少なくとも1 つがＳＯＷＣＷであるところの少なくとも3つのチャネル導波管が、光線の結合、分割、スイッチング、偏移または変調が可能になるように結合される。これは、Y接合カップラ、Xカップラ、方向性カップラ、3ガイド・カップラまたはBOAのような2モード干渉に基づく集積光学デバイスを使うことによって実施できる（W ．Karthe，R．Mueller，Integrierte Optik「集積光学」、Akademische Verlags gesellschaft Ge- est & PortigK.-G.，Leipzig，1991）。さらに、集積光学のまたはマイクロ光学のリフレクタ（鏡、回折格子、プリズム）を接合分割のために使ってもよい。広帯域接合スプリッタの少なくとも1つのＳＯＷＣＷが、広波長範囲からの光線、特に離散波長のまたは全可視スペクトルからの離散した狭い波長範囲の光線が次式（ここで、λおよびΔλWはｎｍ単位）に従って単モードで導波されるように設計されるものとする。 ΔλW＞０．４８xλ−８５ nm 広帯域接合スプリッタは、次の式（ここで、λおよびΔλVはｎｍ単位）に従って、広い波長範囲にわたって効率的な動作が保証されるように、その幾何学的、光学的パラメータによってそのディメンジョンが決められる。 ΔλV＞０．２７xλ−３４ nm 波長λ＝４００ｎｍに関していえば、このことは、例えば、波長範囲Δλ＞７５ｎｍで有効な接合分割が存在することを意味する。広帯域接合スプリッタが、全可視光線波長スペクトル、特に青および赤の光線を同時に横切っての有効な接合分割を可能にすることが望ましい。接合分割可能帯域幅が可視光線の全波長スペクトルに対応することで、実白色光接合スプリッタが存在する。２モード干渉に基づいた集積光学デバイスにおいて、その基準が使用可能帯域幅を制限するＳＯＷＣＷに対して広帯域特性を決定する際の第２の基準が存在する。有効な動作、すなわち例えば、波長が変化するときの一定の分割比または集積光学干渉計内での接合動作における高い吸光率を保証するために、第２横方向モードＮ₀₂の発振形成は広域化されたカップリング領域内では防止しなければならない。接合スプリッタの使用可能帯域幅ΔλNはしたがって、一方ではチャネル導波管中の基本モードＮ₀₀の波長とチャネル導波管内の第１横方向または深さモード（Ｎ₀₁またはＮ₁₀）の波長との差(ΔλW)または、他方では、チャネル導波管内の基本モードＮ₀₀発振形成の波長と広域化カップリング領域内の第２横方向モードＮ₀₂の波長との差のいずれか小さい方の値、すなわち、ΔλVかΔλWのいずれか小さい方の値によって決定される（図９を参照）。本発明による広帯域接合スプリッタは、共通ＳＯＷＣＷにおいて、広いスペクトル領域からの、特に全可視光線スペクトル領域からの光線を結合する目的で使うと有利である。本発明の有利な更なる応用としては、広帯域接合スプリッタのすべてのチャネル導波管がＳＯＷＣＷで構成されているものがある。必要に応じて、カップリング点は能動的に影響を与えることができる。この目的を達するために、カップリング点は、ビームの結合とビームの偏移の双方またはその一方のための制御可能ユニットとして設計される。必要とあれば、広帯域接合スプリッタは、適当な、一般的には電気的な入力信号を、複数の光源または波長からの光線を非常に高い制御周波数（現在の技術水準ではＧＨｚ範囲）にまで個別にそして能動的に制御することを可能にするような光学的振幅のまたは輝度の信号に変換するための変調デバイスを具備する。光線の振幅変調または輝度変調は、次に示す原理のいずれか１つに従って実現される。 - 集積光学的干渉計構造体による電気光学的光変調 - 集積光学的干渉計構造体による音響光学的光変調 - 集積光学的干渉計構造体による熱光学的光変調 - 集積光学的干渉計構造体による磁気光学的光変調 - 集積光学的干渉計構造体によるオプト光学的光変調 - 集積光学的干渉計構造体による光熱的光変調 - 集積光学的干渉計構造体と関連して、半導体材料中に自由電荷担体を注入または空乏化することによる実効屈折率の修正 - ファブリー・ペロー効果を使った、電気光学的、音響光学的、熱光学的、電磁光学的、オプト光学的または光熱的変調 - ファブリー・ペロー効果を使った、半導体材料中への自由電荷担体の注入または空乏化による実効屈折率の変更による変調 - 電気光学的、音響小学的、熱光学的、電磁光学的、オプト光学的または光熱的しゃ断変調 - 半導体材料中への自由電荷担体の注入または空乏化の結果としての実効屈折率の変化に基づくしゃ断変調 - 制御可能導波管増幅 - 偏光デバイスまたは偏光導波管に関連しての制御可能偏光変換 - 導波管モード変換 - 電気吸収変調 - Ｘカップラ、３導波カップラ、方向性カップラまたはＢＯＡのような集積光学的スイッチング素子またはディストリビュータを援用した変調 - 光源自体の変調 - 光源と導波管間のカップリング効率の修正による変調カップリング点において、光線構成要素の空間的結合および／または分割および／または偏移および／またはビーム偏向は受動的な場合に遂行され、追加的に、光線構成要素の変調またはスイッチングは能動的な場合に遂行される。広帯域接合スプリッタは、異なった波長の光源からの光線が関連のチャネル導波間中に連続的に注入されるように有利に操作でき、接合点においては、光線構成要素は空間的に結合され、共通ＳＯＷＣＷにおいては連続光線構成要素が変調される（時間多重動作）。原則として、すべての材料は基板の材料として使えると考えられ、その中では、上記の要件を満たすＳＯＷＣＷを製造することができ、さらに、必要に応じて、変調入力信号を変調済み光学的振幅または光学的輝度信号に変換するためのオプションを提供する。逆転(inversion)とは、複数の波長を持つ光線がＳＯＷＣＷ中で数１００ｎｍの使用可能波長範囲内で同時に導波されることを求め、さらに、光線の振幅または輝度を制御するための用意が、例えば、新しいマルチ機能マイクロシステム技術デバイスのファミリの基礎を提供する干渉計による測定方法を利用して、色混合、測定技術、センサー技術、測光学および分光学の目的のために必要とされるような広帯域接合スプリッタの使用を意味する。変調機構に関連してＳＯＷＣＷを使えば、（例えば）インターフェロメトリ（干渉学）的に動作する新しい集積光学検出法および分光学法の基礎が提供され、さらに、ＳＯＷＣＷ中で同時にまたは連続的に広い波長範囲からの複数の波長を使う可能性が生まれ、しかもこのような使用法は、単なる電磁放射可視スペクトルに限られないということである。本発明の長所は、大量生産手段によって製造されその寸法を小型化できる様々なデバイスおよび、例えば、電気光学的なモジュールを製造する可能性があることである。本発明を用いれば、マウント上にモノリシック形状またはハイブリッド形状で、光源、接合分割素子と接合結合素子の双方もしくはその一方、制御素子または検出素子を集積できる。解析機器の場合、測定セットアップを集積光学的に実現するには設計の小型化が好ましいが、さらに、最小のサンプル量で解析には充分であろう。これらの最小サンプル量を用いることが可能であり、しかも極めて高い測定精度精度が維持され得るが、これは作用ウィンドウがＳＯＷＣＷよりは広くなければならないだけであり、作用ウィンドウの長さがミリメータの範囲内で納まり得るからである。測定セットアップを用いれば、導波された光線の作用またはチャネル導波管それ自身の作用に影響を与える気体、液体および個体の全ての物理的、生物的および化学的分量は、例えばＳＯＷＣＷ内の吸光、屈折率または拡散のいかなる変化も検出することによって測定できる。広帯域接合スプリッタを具備する任意の測定セットアップの場合、複数の波長または少なくとも１つの波長範囲を、広い波長スペクトルから自由に選択できる。本発明による広帯域接合スプリッタには次に示す長所がある。 - 光線の単モード広帯域透過 - 技術的意味において、GHz範囲中に対する光線の効果的な変調とスイッチングの双方またはその一方を可能にする（現在の技術水準による）。 - 要件しだいで、波長依存性変調デバイスまたは波長に依存しない変調デバイス（例えば、電気光学的変調、光源変調、くさびフィルタ）を選ぶことができる。 - ボリューム光学ポッケルス・セル(Pockels cell)またはカー・セル(Kerr cell )（数１００ V）と比較して低い電気光学変調電圧（数V）のため、マイクロエレクトロニクスにおける処理、構造体およびデバイスとの良好な結合が可能になる。 - 基板材料としてKTiOPO₄(KTP)を使う場合、高い密度の光学的性能を、いかなる干渉位相の変化も伴うことなくＳＯＷＣＷ中に導波できる、すなわち屈折率の光誘導による変化に対して材料が高い抵抗を示す。６．図面の簡単な説明以下、本発明を次に示す図面を参照にして説明する。図１〜４は、広帯域接合スプリッタ・デバイスの原理を示す；図５は、Ｔｉ:ＬｉＮｂＯ₃チャネル導波管の構造体および同管内の屈折率のコースの実例を示す；図６は、Ｔｉ:ＬｉＮｂＯ₃接合スプリッタの帯域幅を示す；図７は、Ｒｂ:ＫＴＰ-ＳＯＷＣＷチャネル導波管の構造体および同管内の屈折率のコースの実例である；図８は、Ｒｂ:ＫＴＰ広帯域接合スプリッタを示す；図９は、有効な接合分割の波長依存性の一般例を示す；図１０は有効な接合分割の技術的に関連する波長範囲の一般例を示す；図１１は、変調デバイスを完備した広帯域接合スプリッタを示す；図１２は、マッハ・ツエンダー干渉計変調器を完備した広帯域接合スプリッタを示す；図１３は、制御可能光源を持つ3ガイド・カップラから成る広帯域接合スプリッタを示す；図１４〜１７は、広帯域接合スプリッタ（設計タイプ）を示す；図１８は、２ｘ１マトリクスとしてのビーム結合とビーム偏移の双方またはその一方用の制御可能ユニットを完備した広帯域接合スプリッタを示す；図１９は、３ｘ１マトリックスとしてのビーム結合とビーム偏移の双方またはその一方および変調器用の受動ユニットを完備した広帯域接合スプリッタを示す；図２０は、ｍｘｎマトリクスとしてのビーム結合とビーム偏移の双方またはその一方用の制御可能ユニットを完備した広帯域接合スプリッタを示す；図２１は、分離した作用セルを持つ測光デバイスを示す；図２２は、作用ウィンドウを持つ測光デバイスを示す；図２３は、時間多重動作用の広帯域接合スプリッタを示す；図２４〜２６は、入力分岐中に位相変調器を完備した広帯域接合スプリッタを示す；図２７は、波長センサーを示す；図２８は、波長選択的振幅変調器を示す；図２９は、屈折率センサーを示す；図３０は、光線構成要素の空間的結合用周波数コンバータを持つ広帯域接合スプリッタを示す；図３１は、ある波長の光線とは異なる波長の光線構成要素を発生するための広帯域接合スプリッタを示す；図３２は、ある波長の光線とは異なる波長の光線構成要素を発生するための空間的結合用広帯域接合スプリッタを示す；図３３は、長さおよび屈折率の変動を測定するためのセンサーを示す。７．発明の実現方法図１〜４に広帯域接合スプリッタの基本的設計タイプを示す。既知のＬｉＮｂＯ₃内チタン拡散チャネル導波管の特徴、およびこのようなチャネル導波管に基づく標準の接合スプリッタを図５および図６に示す。これは、本発明による単モード集積光学的広帯域チャネル導波管(ＳＯＷＣＷ)の特徴や、その特徴が図７および図８にその帯域幅について示されている、ＫＴｉＯＰＯ₄（ＫＴＰ）内のルビジウム・カリウム双方向イオン交換型チャネル導波管を用いた、本発明による広帯域接合スプリッタと対照を成している。図８と同様に、図６においても、選択されている例示タイプは、波長λの関数としての基板の屈折率値ｎ₁に関連した、チャネル導波管内のモードの実効屈折率Ｎ_eff,zである。個々のチャネル導波管モードには、表面屈折率ｎ₂とｎ₁またはｎ₃（上層の屈折率）のいずれか高い方の値との間にある実効屈折率Ｎ_effを割り当てることが可能である。Ｎ_effの値は、波長、基板、上層および導波管の屈折率すなわち屈折率プロフィールならびに導波管の形状によって決まる。屈折率ｉｋ（ｉ、ｋ≧０、整数）を持つ個々のモードは従って、その実効屈折率をＮ_ik線として使って図中に示されるが、ここでｉは深さモードのオーダーの記号でありｋは横方向モードのオーダーの記号である。チャネル導波管は、もしある波長範囲からの波長に対して、全く１つの実効屈折率、すなわち基本モードの実効屈折率N₀₀しか割り当てることができないのであれば単モードである。技術的観点から見れば、光線を充分に導波するためには、関連モードの実効屈折率は、ｎ₁とｎ₃の双方またはその一方より少なくとも５ｘ１０^-5だけ高くなければならない。帯域幅は従って、直接に読み取ることができる。図９に、接合スプリッタ内の有効な接合分割の波長範囲と共に、単モードの、そして技術的に見た場合のチャネル導波管内の効果的に導波可能な波長範囲の一般的説明を示す。図１０に、それぞれが波長λ自身に直接依存すＬｉＮｂＯ₃内標準チタン拡散式チャネル導波管と共にルビジウム・カリウム双方向性イオン交換型ＫＴｉＯＰＯ₄（ＫＴＰ）における本発明によるＳＯＷＣＷのための、有効な接合分割の波長範囲と共に、チャネル導波管の単モードの導波可能波長範囲を示す。さらに、図１０においては、本発明によるＳＯＷＣＷおよび広帯域接合スプリッタの領域は一般に、現行技術水準のチャネル導波管および接合スプリッタから区切られている。図１〜４に示す広帯域接合スプリッタの基本的設計タイプにおいて、基板材料 1中には単モード集積光学的広帯域チャネル導波管（以後、ＳＯＷＣＷと示す）２、３、５が埋め込まれている。ＳＯＷＣＷ２およびＳＯＷＣＷ３は個々に、個別の入力部E₁およびE₂を持つ。その出力部A1およびA2において、これらはカップリング点６中で結合され、共通出力部A_Mへの結合ＳＯＷＣＷ 5として継続される。図１によれば、カップリング点はYタイプである。Yタイプは強制的なものではない。２モード干渉用の他のデバイス、例えば図２による３ガイド・カップラ、図３によるＸカップラ、方向性カップラまたはＢＯＡを実現してもよい。必要であれば、カップリング点6に能動的に影響を与えてもよい。この目的を達するために、カップリング点6は、ビーム結合とビーム偏移の双方またはその一方のための制御可能ユニットとして設計される。この例中の全てのチャネル導波管( ＳＯＷＣＷ)２、３、５は同一のタイプのものであり、約９５ｎｍより大きい波長範囲からの光線の効果的な接合分割を可能にするために、単モード中で約１３０ｎｍ（この値は短波可視光線に適用される）より大きな広い波長範囲にわたって光線を導波する（図３、５、６を参照）。ＳＯＷＣＷとなるカップリング・チャネル導波管2および3の特性は強制的なものではないが、常にいかなる適用に対しても長所を持つ。波長λ₁または波長範囲Δλ₁の光線は第1のＳＯＷＣＷ２に対してその入力部E₁から入射され、波長λ₂または波長範囲Δλ₂の光線は第2のＳＯＷＣＷ 3に対してその入力部E₂から入射される。ＳＯＷＣＷ 5の共通出力部A_Mからは、混合信号Mと示される空間的に結合された光線が出力されている。広帯域接合スプリッタはまた、反対の方向すなわち分割する方向で動作させて、必要とあれば、ＳＯＷＣＷ 2およびＳＯＷＣＷ 3中で個別に制御し得る光線構成要素中に光線信号を分割させることができる。図４によれば、ＳＯＷＣＷは集積光学的リフレクタ Rを手段として結合される。ＳＯＷＣＷ 2は、90°リフレクタR₁を介してＳＯＷＣＷ 8中に偏向される。ＳＯＷＣＷ 3とＳＯＷＣＷ 8が出会う点に、第2のリフレクタR₂が位置されるが、これはＳＯＷＣＷ 2およびＳＯＷＣＷ 3とＳＯＷＣＷ 8の双方またはその一方（カップリング点6）中で光線構成要素を結合子、それらをＳＯＷＣＷ 5上に送出する。必要とあれば、リフレクタRは制御可能リフレクタとして設計してもよい。図５および図６は、LiNbO₃中の標準のチタン拡散式チャネル導波管の例を使った最初の説明が提示されている。図５に、基板材料1中の標準チャネル導波管17を示す。この標準チャネル導波管を製造するために、チタン拡散が、Xカットのニオブ酸リチウム(LiNbO₃)（ここで、Xは結晶学的なX軸であり、図2のy軸に相当する）内で実行される(R.V.Sch midt，I.P．Kaminow，Appl．Phys．Lett.，Vol．25(1974)，No．8，pp．458-460 )。この目的を達するために、チタン・ストリップ18が基板表面上にスパッタリングされる。950°Cより高い温度において、チタンはLiNbO₃中に拡散し、これによって基あ材料中の屈折率は増大する。横方向においては、拡散定数は深さ方向のそれの約2倍であるが、これが結晶中のチタン結合分布がきわめて相当に広がる理由である。拡散時間t_dが終了すると、初期ストリップ幅wを確保するために、創られた屈折率プロファイルは以下の複数個の式によって与えられる形状を獲得する。LiNbO₃中のチタン拡散式チャネル導波管は、単モード中で数100 nmの帯域幅を持つ光線を導波することはできない。導波管17は、幅aおよび深さtを持つ溝として提供されているが、これは大きな程度にまでは形状的に限定されていない。この溝の屈折率分布はnw=f(x,y)であり、表面屈折率はn₂=nw(x'''=0，y'''=0) であり、周辺基板材料の屈折率n₁と関連して増加する。図５中の図形は、x方向およびy方向における屈折率の定性的コースを示す。x方向（本書では実際にはx'' 方向）およびy方向（本書では実際にはy''方向）における屈折率コースの定常転移は標準的なものである。図６に、基準波長500 nmの計算の一般的な有効性を制限することなく、例えば LiNbO₃中のチタン拡散式チャネル導波管内に単モードで導波される光線の波長範囲（帯域幅）と共にTi:LiNbO₃接合スプリッタによる効果的な接合分割の波長範囲（帯域幅）を示す。グラフは、基本モードN₀₀ならびにチャネル導波管それ自身の幅aの横方向の第1モードN₀₁およびチャネル導波管の2倍幅2a（すなわち、Y スプリッタ、BOAまたはXカップラの接合カップリング点における導波領域の増大した幅に相当する）の横方向の第2モードN₀₂のZ偏光の光線（N_eff,z，Z=結晶学的Z軸であり、図５中のx軸に相当する）の実効屈折率を示す。Aw=3.0 μm幅で15 nm厚のスパッタリングされたチタン・ストリップを拡散源として使うが、これが接合カップリング領域内で最大2w(6.0 μm)まで広がる。拡散温度は1000°Cで、拡散時間は3時間である。LiNbO₃中のチタン・イオン拡散定数の比率は次のとうりである。 Dx/Dy ＝2 深さのプロフィールは次のように計算される。 n_w=n₁＋(n₂-n₁)^*exp(-(y''')²/ay²) 横方向の屈折率のプロフィールは次のように計算される。 n_w=N₁+(n₂-n₁)^*0.5[erf((2x'''+w)/2a_x)-erf((2x'''-w)/2a)]_x ここで、a_x=2(D_xt_d)^1/2であり、図５中の幅a/2に相当し、さらに、a_y=2(D_yt_d)_1/ ₂ であり、図５中の深さtに相当し2 μmに達する。λ=500 nmにおいて、n₁=2.249 2、n₂-n₁=0.0080であり、基板の屈折率n₁の既知の波長依存性（ばらつき）はゼロ未満である。値t_dは拡散時間、erfは誤差関数を表す（Ctyroky，M．Hofman，J ．Janta，J．Schoefel「LiNbO₃: Tiチャネル導波管および方向性カップラの3次元解析」"3-D Analysis of LiNbO₃:Ti Channel Waveguides and Directional Co u-plers"，IEEE J．of Quantum Electron.，Vol．QE-20(1984)，No4，pp．400-4 09)を参照）。本書中に述べるチャネル導波管は490 nmから620 nmまでの波長範囲で―技術的に有効な意味で―基本モードN₀₀だけを導波する、すなわちチャネル導波管の帯域幅はΔλ=130 nmとなる。効率的な接合分割を実現するには、広域化された接合またはスプリッタの全領域において第2横方向モードN₀₂の発振形成を防止することが必要である。この理由により、λ=525 nmにおける幅a（オリジナルのチャネル幅wに相当する）のチャネル導波管の基本モードN₀₀の発振形成と2a（オリジナルのチャネル幅2wに相当する）に広げられた接合スプリッタ構成要素中の第2横方向モードN₀₂の発振形成との間の波長範囲だけが使用し得る。したがって、接合スプリッタの効果的に使用可能な帯域幅Δλ_Nは35 nmだけ減少して、Δλ_v=95 nmとなる。実効屈折率は有効インデックス法を使って計算される（G.B．Hocker，W.K．Burns「有効インデックス法による拡散チャネル導波間内のモード分散」"Mode dispersion in diffused channel waveguides by the ffe ctive index method"，Appl．Optics，Vol．16(1977)，No．1，pp.113-118）。図７に本発明による、基板材料、この例においてはZカットのリン酸チタン(KT iOPO₄，KTP)、中の単モード集積光学的広帯域チャネル導波管(ＳＯＷＣＷ)2を示す。（ここでZは結晶学的Z軸であり、図４のy軸に相当する。）（M．Rottscahlk ，J.-P．Ruske，K．Hornig，A．Rasch「短波可視波長領域における単モードチャネル導波管および変調器の製造および特性付け」(Fabrication and Characteriz ation of Singlemode CHannel Waveguides and Modulators in KTiOPO₄ for the Short Visible Wavelength Region)，SPIE 2213集積光学国際シンポジウム(199 4)pp．152-163を参照。)基板材料1には、将来チャネル導波管の位置になる所だけにギャップを残すマスクが備えられている。イオン交換は、硝酸バリウムおよび硝酸カリウムの構成要素を完備した硝酸ルビジウムの融成物中で遂行される。拡散は深さ方向でだけ優先的に遂行され、以下に示す屈折率プロファイルが形成される。横方向に鋭く輪郭付けされた狭い構造体が確実に製造されるがこれは、側面方向の拡散がほぼ完全に無いので、マスクから導波管への透過が、1:1の比で発生するからである。ＳＯＷＣＷ 2は幅aおよび深さtを持つ、形状的に鋭く輪郭付けされた溝として提供される。この溝は屈折率分布がn_w=f(x,y)であり、表面屈折率n₂=n_w(-a≦x''≦0，y''=0)で、これは周辺の基板材料の屈折率n₁に対して増大する。図７にx方向およびy方向における屈折率の定性的コースを示す。x方向（ここでは実際にはx''方向と示されている）において屈折率コースが急勾配でジャンプし、y方向では（ここでは実際にはy'方向と示されている）屈折率がn₁からn₂ で比較的に高く増大しているがこれは標準的なものである。図８に例えばKTP中のルビジウム・カリウム双方向イオン交換型チャネル導波管内に単モードで導波される光線の波長範囲（帯域幅）と共にRb:KTP接合スプリッタによる、しかも500 nmという基準波長のための計算の一般的有効性を宣言することのない効果的な接合分割の波長範囲（帯域幅）を示す。このグラフに示す Z偏光光線（N_eff,z、Zは結晶学的Z軸であり、図4のy軸に相当する）の屈折率であり、これは基本モードN₀₀、チャネル導波管それ自身の幅aの横方向の第1モードN₀₁およびチャネル導波管の2倍の幅(２ａ)―すなわちYスプリッタ、XカップラまたはBOAの接合カップリング点における導波領域の増大した幅に対応する―の横方向の第2モードN₀₂のものである。λ=500 nm、n₁=1.9010においては、基板の屈折率n₁の波長に対する既知の依存性（ばらつき）はゼロ未満である（L.P．Shi 「集積光学の分野におけるKTiOPO₄タイプの結晶の応用」Dissertation Univ．Co logne(1992)を参照）。さらに、n₂-n₁=0.0037=一定は全波長領域に適用される。拡散定数に関しては、次式が適用される。 D_x/D_y＝10^-3 したがって、横方向屈折率プロファイルは、幅ａ=4.0 μmすなわち接合領域内の最大幅の値２ａ(8.0 μm)を持つステップ・ファイルである（図4を参照）。深さのプロフィールは次のように計算される。 n_w=n₁+(n₂-n₁)^*erfc(-y''/t) ここで、t=4.0 μm、erfcは付加誤差関数である。この例に述べるＳＯＷＣＷは ―技術的に効果的な意味では、そして470 nm〜870 nmの範囲内では―基本モード N₀₀だけ、すなわちチャネル導波管の帯域幅Δλ=400 nmだけを導波する。効果的な接合分割を遂行するには、広域過された接合またはスプリッタの領域内における第2横方向モードN₀₂の発振形成を防止しなければならない。この理由により、 λ=870 nmにおける幅ａのチャネル導波管の基本モードN₀₀の発振形成とλ=485 n mにおける幅２ａに広げられた接合スプリッタ構成要素内の第2横方向モードN₀₂ の発振形成との間の波長範囲だけを使えばよい。したがって、本発明による接合スプリッタの効果的に使用可能な帯域幅Δλ_Nは僅少値15 nmだけ減少してΔλ_v= 385 nmという値になる。実効屈折率は、有効インデックス法を使って計算される。図９にチャネル導波管内の単モード導波および接合スプリッタ内の効果的な接合分割のための技術的に関連した使用可能波長範囲の一般例を示す。この図に関連して、技術的に関連するとは、実効屈折率N_effがn_sより少なくとも5x10^-5大きくなければならないことを意味するが、ここでn_sは基板の屈折率n₁または上層の屈折率n₃のいずれか大きい方の値であり、こうすることによって導波管の減衰を充分に低い値、すなわち1 dB/cmに保証する。範囲Δλ_w内の任意の波長の個々に対して、たった1つの実効屈折率、すなわち基本モードN₀₀の実効屈折率が割り当てられる。チャネル導波管の単モード範囲は、技術的観点からは、一方では波長λ_a+Δλ_wにおける基本モードN₀₀の効率的発振形成および他方では、技術的観点からは、波長λ_aにおける横方向の第1モードN₀₁または深さ方向の第1モードN₁₀の効率的発振形成によって決定される。効率的接合分割を可能にするには、広域化された接合領域またはスプリッタ領域、すなわち増大した、例えば2倍になった導波管幅を持つカップリング領域内における第2 横方向モードN₀₂の発振形成を防止しなければならない。このため、チャネル導波管の対域幅、すなわちスペクトル幅Δλ_vすなわち、λ_a+Δλ_wにおける1倍幅のチャネル導波管の基本モードN₀₀の発振形成と波長λ_bにおける広域化された、例えば2倍幅のカップリング領域内における第2横方向モードN₀₂の発振形成との間の波長範囲に比較して接合スプリッタの使用可能対域幅を制限する更なる判定基準が必要になる。この理由により、効率的接合分割のための使用可能帯域幅Δ λ_Nは、Δλ_wまたはΔλ_vのいずれか小さい方の値となる。図１０に、それぞれ波長λの関数としての、現在の技術水準によるチャネル導波管（チタン拡散型LiNbO₃，Ti:LiNbO₃から成る）および本発明によるＳＯＷＣＷ（ルビジウム・カリウム双方向イオン交換型KTiOPO₄，Rb:KTPから成る）の単モード透過可能波長範囲を、現在技術水準による接合スプリッタおよび本発明による広帯域接合スプリッタの効率的接合分割のための波長範囲と共に示す。最小で3つのチャネル導波管で広帯域接合スプリッタを形成することから、本出願によれば広い波長スペクトルを送出するはずのチャネル導波管だけはＳＯＷＣＷでなければならない。単モード透過可能波長範囲の測定が基づく実効屈折率の計算は、有効インデックス法を手段として行われる。基板屈折率の波長依存性（ばらつき）と共に導波に要求される屈折率増加の既知の波長依存性（ばらつき）に基づき、さらに具体的基準波長λ_aから始めると、最初に導波管の深さ、次に導波管の幅（第１モードの各々の発振形成までの）最後に波長（基本モードが消滅するまでの）がこの計算で変化する。単モード透過可能波長範囲Δλ_wの上限は波長λ_a+Δλ_wとなるが、ここでチャネル導波管のための基本モードの実効屈折率N₀₀ は基板屈折率より5x10^-5大きい。図6bにおいて、本発明によるＳＯＷＣＷの単モード透過可能波長範囲は、直線上に次式で与えられている。 Δλ_w=0.48xλ-85 nm（λおよびΔλ_wは、nm単位である）効率的接合分割を可能にするためには、広域化された接合領域またはスプリッタ領域の全域において第2横方向モードN₀₂の発振形成が防止されなければならない。この理由により、波長λ_a+Δλ_wにおける幅ａを持つチャネル導波管の基本モードN₀₀の発振形成と波長λ_bにおける２ａに広げられた接合スプリッタ構成要素内の第2横方向モードN₀₂の発振形成との間の波長範囲だけが使用できる。チャネル導波管の帯域幅Δλ_wを表すグラフの他に、接合スプリッタの帯域幅Δλ_vを説明するグラフも示されている。現在の技術水準から観れば、効率的接合分割のための領域の寸法Δλ_vは、広帯域接合スプリッタを特性付けするためには次の不等式を満足しなければならない。 Δλ_v＞0.27xλ-34nm（λおよびΔλ_vは、nm単位）広帯域接合スプリッタに相当する領域は図１０中では灰色で示されている。原則として、効率的接合分割のための領域は、導波管材料の光学的透過領域の上限 (λ_max)と共に下限(λ_min)によっても制限される（図９を参照）。他の適当な導波管材料を使って、これら2つの不等式を、本書では例として計算され説明されている基板材料KTiOPO₄(KTP)の値λ_minまたはλ_maxよりそれぞれ小さいまたは大きい波長にたいしても適用できる。図１１〜図１７に、広帯域接合スプリッタの第1の実施態様を示す。図１１の例では、異なった波長λ₁、λ₂、λ₃を持つ3つの光源からの光線は個別に、3つのＳＯＷＣＷ 2、3、4のおのおのに入射し、カップリング点6で結合され、ＳＯＷＣＷ 8またはＳＯＷＣＷ 5内で空間的に結合され、更に通過して、ＳＯＷＣＷ 5の出力部A_Mから混合信号Mとして出力される。個々のＳＯＷＣＷ内で光線の構成要素の内の振幅および輝度を制御するには、個々の光源からの光線を選択的に変調してもよい。この例では、この制御は、制御可能振幅／輝度変調器 AM₁、AM₂、AM₃に入力される信号S₁、S₂、S₃を手段として行われている。この制御可能振幅／輝度変調器AM1、AM2、AM3は、さまざまな個別のＳＯＷＣＷ 2、3、 4中に置かれている。この制御信号に基づいて、さまざまな波長を持つ輝度は変調されて、自身の輝度が、個別の波長用の振幅変調器を手段として調整できる空間的に重畳された光線構成要素から成る混合信号Mとなる。可視光線の波長範囲内においては、混合信号Mは主観的色彩印象として知覚できる。電気光学的変調がGHz範囲（現在の技術水準）において可能なため、急速に変化する光線輝度を発生するような、または光線の空間的結合を手段として、肉眼内での色彩の心理的混合を急速変化させるようなデバイスを利用できる。図１２に、マッハ・ツエンダー干渉計変調器MZI₁、MZI₂、MZI₃として設計された振幅変調器または輝度変調器を持つKTiOPO₄(KTP)基板1内の広帯域接合スプリッタの実施態様を示す。制御電圧U₁、U₂、U₃を電極に印加して、マッハ・ツエンダー干渉計の2つの分岐中の伝搬定数は、電気光学的に活性な材料中の線形電気光学効果によって異なった値に変化する。干渉計内で結合させる替わりに、光線の構成要素の位相付けによっては、建設的または破壊的な干渉を用いてもよい。このようにして、これらの制御電圧は、ＳＯＷＣＷ 2、3、4内の光線構成要素の内の振幅を制御する（図18を参照）。図１３によれば、光源L₁、L₂、L₃の変調によって成り、例えばレーザー・ダイオード用のダイオード電流を使って制御信号S₁、S₂、S₃を手段として遂行される振幅または輝度の変調の別の態様がある。したがって、更なる振幅変調器は、ＳＯＷＣＷに対しては必須のものではない。広帯域接合スプリッタの特徴は、3ガイド・カップラとして本書中では設計されているカップリング点6である。図１４〜１７に、そのカップリング点6または6'が2回分割または2回結合を上回る効果を持つ広帯域接合スプリッタを示す。上図に述べる解決策はまた、そのカップリング点が2入力または2出力を上回る性能を特徴とする広帯域接合スプリッタにも適用してもよい。分割方向という点においては、光線は必ずしも等しい光線構成要素に分割されるとは限らない。図１４に、入力ＳＯＷＣＷが、カップリング点6'において、Y接合スプリッタの形で、3つのＳＯＷＣＷ2'、3'、4'に分割され、すなわち3つのＳＯＷＣＷ 2、 3、4がカップリング点6においてY接合結合器の形で結合されるような広帯域接合スプリッタを示す。図１５に、そのカップリング点が、分割または結合動作に際して3ガイドカップラから成り立つ3段広帯域接合スプリッタを示す。図１６に、そのカップリング点が、分割または結合動作に際して集積光学リフレクタから成り立つ3段広帯域接合スプリッタを示す。原則として、いくつの導波管でもカップリング点において合成できる（図１７を参照）。しかし、技術的な統制によって、カップリング点の製造プロセスおよび工学設計に対して制限が設定されている。広帯域接合スプリッタの分割動作においては、波長λ₀または波長範囲Δλの光線は個々のＳＯＷＣＷに分割される。入射した光線がコヒーレントであれば、個々のＳＯＷＣＷ中でもコヒーレントな光線が存在する。接合動作においては、同一のまたは異なった波長の光線構成要素は空間的に結合される。光線構成要素は、互いに干渉することはない。図１８〜２０に、カップリング点6が導波管の交点によって発生される広帯域接合スプリッタの更なる集積光学的実施態様の変更例を示す。要件によって、交点は、完全に受動的なものとして動作する、または光線構成要素の空間的結合のためのカップリング点6として動作する、またはビームの空間的結合とビーム7の偏移の双方またはその一方のための制御可能ユニットとして、すなわち光線をスイッチング、変調または偏移しさらに空間的に結合することができる素子として設計される。ビームの空間的結合とビーム7の偏向の双方またはその一方のための制御可能ユニットは、Xカップラ、方向性カップラまたはBOAとして2モード干渉に基づいて動作する。図１８に、2x1マトリクスとして更なるＳＯＷＣＷ 5を持つ2つのＳＯＷＣＷ 2 、3の交点を示す。交点（カップリング点6）は、空間的結合とビーム偏移7'および7''の双方またはその一方のための制御可能ユニットとして形成されている。2 つの波長λ₁およびλ₂を持つ光線は、ＳＯＷＣＷ 2、3の個々に入射される。能動カップリング点は、選択された光線ゲートとして動作し、このゲートにより共通ＳＯＷＣＷ 5内の光線は混合信号Mの方向に完全に無影響で通過できるが、ＳＯＷＣＷ 2、3内の波長λ1およびλ2を持つ光線構成要素を、ＳＯＷＣＷ 5の方向に異なった電気光学的輝度を持つ入力された制御信号S₁およびS₂の関数として偏向させ、ＳＯＷＣＷ 5内の光線構成要素は空間的に結合され、出力部A_Mから混合信号Mとして出力される。完全には偏移されなかった導波された光線構成要素はＳＯＷＣＷ 2、3内で前方に通過し、出力部Bをブラインドする。ビーム結合とビーム偏移7' および7''の双方またはその一方のための個々の制御可能ユニットのディメンジョンは、自身がそれぞれ変調器として、選択された波長λ₁またはλ₂のために動作し、同時に光線個性要素を偏向し、さらにこの構成要素を他の光線構成要素と結合するように決められる。それぞれの他の波長は全くまたは少ししか変調器によって影響されない。空間的ビーム結合とビーム偏移7'および7''の双方またはその一方のための制御可能ユニットの残る相互作用に関しては、この相互作用の程度は、制御信号と光源の双方またはその一方を能動的に制御することによって補償される。このデバイスは、空間的ビーム結合とビーム偏移7'および7''の双方またはその一方のための制御可能ユニットのデカップリングに関する問題が発生しないように、時間多重形式で有利に動作させることができる。きわめて高い制御周波数が可能であるため、これは容易に実現される。さらに、波長λ₃を持つ第3の光線構成要素を、ＳＯＷＣＷ 5の入力部E₃から入射してもよい。この光線構成要素は、ＳＯＷＣＷ 2、3中に入射された光線構成要素と結合させることができる。図１９に、3x1マトリクスとしての広帯域接合スプリッタの更なる集積光学的実施態様の変更例を示す。ＳＯＷＣＷ 2、3、4は別のＳＯＷＣＷ 5と交わる。交点は、ＳＯＷＣＷ 5内で光線構成要素を空間的に結合する受動カップリング点6 である。変調器AM₁、AM₂、AM₃はそれぞれＳＯＷＣＷ 2、3、4上に置かれ、光線構成要素を変調する。3つの波長λ₁、λ₂、λ₃からの光線はそれぞれＳＯＷＣＷ 2、3、4に入射される。カップリング点6は光ビーム結合器および光ビーム偏向器として作用する。空間的に結合された光線は、混合信号MとしてＳＯＷＣＷ 5 から出力される。ＳＯＷＣＷ 2、3、4の所に電気光学的変調器AM₁、AM₂、AM₃は置かれ、これによって波長λ₁、λ₂、λ₃の光線構成要素が、入力された制御信号S₁、S₂、S₃の関数として、異なった輝度を持って通過する。さらに、ここでも波長λ₄を持つ光線構成要素をＳＯＷＣＷ 5の入力部E₄から入力してもよい。この光線構成要素は、ＳＯＷＣＷ 2、3、4中に導波された光線構成要素と空間的に結合させてもよい。別法として、3つの光線構成要素が利用されている場合、自身に関連の変調器およびカップリング点を完備したＳＯＷＣＷ 2 、3、4の1つを削除してもよい。図２０に、3x4マトリクスとしての広域接合スプリッタの更に別の集積光学的実施態様の変更例を示す。交点は、完全に無影響の形でＳＯＷＣＷ中に光線を透過させる点（受動交点）かまたはビームの空間的結合とビーム7の偏移の双方またはその一方のための受動カップリング点6または制御可能ユニットのいずれかである。3つの波長λ₁、λ₂、λ₃からの光線はそれぞれＳＯＷＣＷ 2、3、4に入射される。ＳＯＷＣＷ 2、3、4は4つのＳＯＷＣＷ 8'、8''、8'''、５と交わる。その機能を明瞭にするために、交点をマトリクスの形で示す。カラム線1-1、2 -2、3-3によって決められる交点に、ビームの空間的結合とビーム7の偏移の双方またはその一方のための能動制御可能ユニットが位置される。これらのユニットは3つの光線構成要素を変調する働きをする。カラム線1-4、2-4、3-4上に受動交点6が位置されているが、これは光線構成要素の空間的結合と偏向の双方またはその一方を実行する。カップリング点6はこの位置では制御されない。カップリング点6は共通ＳＯＷＣＷ 5内の混合信号M中に光線構成要素を空間的に結合する目的で使われる。不必要な光線構成要素はすべて、ＳＯＷＣＷ 2、3、4、8'、8''、8'''の出力をブラインドするために導波される。さらに、ここでも、追加の光線構成要素をＳＯＷＣＷ 8'、8''、8'''の入力部E₄、E₅、E₆中に入射させてもよいし、制御可能である。これらの光線構成要素は、ＳＯＷＣＷ 2、3、4中に導波された光線構成要素と空間的に結合させてもよい。図２１および図２２に、任意の物質の濃度を測光学的測定法で測定するデバイスを示す。測定セットアップを、広帯域接合スプリッタによって集積光学的に実現すると、標準の解決策の場合に比較して、サンプルの分量が少なくて済み、同時に測定に使える帯域幅も増大する。図２１において、分離作用セル14内に収納されている被測定媒体16（液体または気体）の吸光係数は光電検出器12によって測定される。これらの透過測定は、個体（ここには示されていない）に対しても遂行できる。さらに、反射係数の測定も可能である（ここには示されていない）。3つの異なった波長の光線はそれぞれＳＯＷＣＷ 2、3、4中に入射され、空間的に結合され、次に、共通ＳＯＷＣＷ 5の出力部A_Mと光電検出器12との間に置かれている作用セル14を通って放射されるが、この光電検出器12の作用セルの中に、測定される液体16が存在する。長所として、光線およびビームの成形結果を出力するための導波管出力部A_Mと作用セル14との間に出力デバイス11がある。測定は、次に示す手順の内のいずれか1 つに従って実行される。 a）導波管出力部A_Mから個別の光線構成要素の時間多重の結果が出力される。吸光係数は、各々の波長に対して直接に（すなわちフィルタなしで）測定される。個々のＳＯＷＣＷ 2、3、4内の変調器AM₁、AM₂、AM₃を手段として、光線構成要素は制御信号S₁、S₂、S₃によってスイッチングしてもよいし、そうでない場合は、光源自身がスイッチングされる。けい光測定の場合、フィルタFiは好都合に作用セル14と光電検出器12との間に置かれ、励起光線と測定光線を分離する。 b）ＳＯＷＣＷの各々の出力部へ全ての光線構成要素が同時入射され、ＳＯＷＣＷ A_Mの出力部から光線構成要素が同時出力される。測定波長は、作用セル14 と光電検出器12（変調器なし）との間のフィルタFiを回転させることによって選択される。光線構成要素を振幅変調することは、動的な測定手順によって通常は高い程度の測定精度が達成されるので、全ての測定にたいして有利である。用いられる波長の数は3つに限定はされないが、この数値は関連の目的によっては2以上でもよい。図２２によれば、導波管の微弱な電磁場（上層に位置している）上の被測定媒体16（気体、液体または個体）の吸光効果が測定され、評価される。この目的を達するために、カバーされた共通ＳＯＷＣＷ 5には輪郭を定めた作用ウィンドウ 15が備えられていて、この上に被測定媒体16が置かれる。波長λ₁、λ₂、λ₃を持つ光線構成要素は振幅変調器AM₁、AM₂、AM₃を手段として変調される。被測定媒体自身が吸光することによってまたは表面分散が変化することによって、導波管の減衰が変化し、これは光電流I_phの変化という形で表される。この変更例では、チャネル導波管内に導波されたモードの光線によって、電場または磁場の1部がＳＯＷＣＷ自身の外側（微弱電磁場）に導波される。これら電磁場の構成要素はしたがって、ＳＯＷＣＷの外側からアクセスされ影響され得る。もし吸光する媒体がＳＯＷＣＷ上にあれば、微弱電磁場自身が―吸光係数によるが―減衰する、すなわちＳＯＷＣＷの表面分散が、吸光を必ずしも必要としない媒体を適用することによって変化する。その双方共、導波管減衰を変化させ、これは光電検出器12 によって測定できる。被測定媒体と接触する基板の表面は、作用ウィンドウ15以外はバッファ層（例えば、SiO₂）によってカバーされる。このようにして、微弱電磁場波作用ウィンドウ内でだけアクセス可能となる。また、正確に限定された測定長がこのようにして定義される（吸光全体が作用ウィンドウの長さによって決まる）。この測定セットアップを使えば、例えば吸光係数、屈折率または分散係数を測定し、従って導波された光線またはチャネル導波管それ自身の動作に変化をもたらす気体、液体および個体のこれらの（測定される）物理的、生物的および化学的分量を測定できる。更に別の実施態様の変更例では、作用ウィンドウ15が、物理的、化学的または生物的な外部の影響が作用すると導波された光線またはＳＯＷＣＷそれ自体の動作に影響をおよぼすような、そしてこれらの外部影響に対して反応するような物質でコーティングされている。測定セットアップを集積光学的に実現するには、構造体が小型化することが望ましい。最小のサンプル量で充分であるが、これは作用ウィンドウが導波管よりすこし広い程度であり、作用ウィンドウの長さもミリメーターの範囲に収まるからである。図２３に、時間多重形態で操作される広帯域接合スプリッタを示す。入力部E₁ およびE₂においては、一定の振幅を持つ信号が交互に印加され、振幅変調器AM₁ に印加される信号Sの関数として、光線構成要素が空間的に結合された後で振幅変調される。左方の線図に、波長λ₁およびλ₂を持つ印加された時間多重信号S に振幅曲線を示す。中央のに、光線構成要素の変調のための信号Sの曲線を示す。右方の線図に、出力部A_Mから出力される結合された光線構成要素（混合信号M ）を示す。図２４〜２６に、すくなくとも1つのＳＯＷＣＷ 2とＳＯＷＣＷ 3の双方またはその一方が位相変調のための電極10を備えている、本発明による広帯域スプリッタを示す。電極10は、数μmの電極ギャップと共に、数ミリメーターから数センチメーターの範囲の実行電極長Lを持つ。光変調機能のための要件は、チャネル導波管内に導波された光学的モードの位相に影響を与えることを可能にする基板材料を使うことによって満足される。入力信号は離散した波長λまたは波長範囲Δλである。図２４に、自身のＳＯＷＣＷ 2が位相変調用の電極10を備えている広帯域接合スプリッタを示す。同一の波長λ₁が入力部E₁およびE₂に印加された場合、もしコヒーレントな光線が使われると、実際の位相付けによっては、カップリング点において、建設的または破壊的いずれかの干渉が発生する。本書では、個別の導波管2内の実効電極長はLである。図２５は、自身の2つのＳＯＷＣＷ 2およびＳＯＷＣＷ 3が個々に、プッシュプルで動作する位相変調用の電極10を備えている広帯域接合スプリッタを示す。同一の波長λ₁を入力部E₁およびE₂に印加した場合、もしコヒーレントな光線が使われると、実際の位相付けによっては、カップリング点6において、建設的または破壊的いずれかの干渉が発生する。本書では、個々の導波管2または3内の実効電極長はL/2である。もしλ₁が入力部E₁およびE₂に印加されると、この例中では電極の長さはL/2であるから、全実効電極長はLとなり、したがって長さは増大する。位相付けは変調電圧Uによって制御できる。ＳＯＷＣＷを使えば、波長範囲全般にわたって機能的操作が保証される。干渉が可能な光線―これは図17aまたは図17b中のカップリング点6で必要とされる―を得るために、広帯域接合スプリッタを分割方向に使っても良い（図２６を参照）。波長λまたは波長範囲Δλの光線が、ＳＯＷＣＷ 5'の入力部Eに印加される。ＳＯＷＣＷ 5'は、カップリング点6'でＳＯＷＣＷ 2とＳＯＷＣＷ 3中に分割される。次に、ＳＯＷＣＷ 2、3は個々に、干渉可能な光線を導波する。したがって、図２６に、ＳＯＷＣＷから成るマッハ・ツエンダー干渉計(MZI)変調器を示す。この広帯域変調器は波長選択的に動作する。図２７に、分割方向に置かれた広帯域接合スプリッタを手段として干渉可能光線に対する備えを持った、図２６からの広帯域接合スプリッタを示す。これによって、広い帯域幅によって波長センサーとして使われるＳＯＷＣＷから成るMZI 構造体が形成される。測定したい波長λの光線が、ＳＯＷＣＷ 5'の入力部Eに入射され、次に集積光学的MZI構造体が続く。双方の分岐は、プッシュプル形式で動作する位相変調器を備えている（電極10）。これにより、干渉計のアーム内に導波された光線構成要素の位相変調が可能となる。電極10に印加される電圧Uが変化すると、電気光学的効果により、干渉計アーム内に導波された光線の位相も変化し、したがって出力部Aから出力された光線の振幅および輝度も変化する。変調された光線は測定デバイス9によって検出される。この例においては、光線は、導波された光線の透過性能がそれを手段として測定される光電検出器12上に投入される。測定セットアップは出力デバイス11から成るが、これは変調された光線を光電検出器12上に収束させる。表示ユニット13 は、光電検出器12によって測定された光線の透過性能を示す。ZカットKTP内およびTM光線における電気光学的変調器の場合の導波された光学的モードの位相と電気変調電圧との間の相関関係（すなわち、基板の表面への垂線および線形偏光導波光線の電場ベクトルの方向は、結晶学的Z軸に対応する）は次式で決定される。 U=-(Δψλd)/(πL_z ³r₃₃Γ) (1) したがって、半波電圧Uπは、次式に従って位相ずれπに対応する。 Uπ=-(λd)/(Ln_z ³r₃₃Γ) (2) ランプ電圧（図２７の左側の線図を参照）が電極に印加されると、変調器の出力部における導波された光線の透過性能に従って光電流が変化する（図２７の右側の線図を参照）。これにより、Uπ（導波された光線の透過性能の最小値と隣接する最大値との間の電圧）またはUπの倍数値が測定される。式(2)によれば、 Uπ は波長によって異なる。センサーの生産中に決定された校正曲線Uπ=f(λ)を使って、光線の波長を、半波電圧を測定することによって測定してもよい。光セル ―本書では本発明による広帯域接合スプリッタの使用と関連する―は全波長範囲にわたって検出可能であることを保証しなければならない。光源は、線幅が測定セットアップの解像度を決定するので、すなわち解像度を充分に利用するのであれば、線幅は解像度の概略値以内または未満でなければならないので、いなかる広帯域光線をも発してはならない。マッハ・ツエンダー干渉計構造体の代わりに、集積光学的干渉計構造体、例えばマイケルソン干渉計を使ってもよい。基本的な動作原理はアナログ式である。図２８に、波長範囲Δλ_Eからなんらかの光線構成要素を濾過する広帯域光フィルタを示す。これは、実施例中に使われるマッハ・ツエンダー干渉計構造体の波長選択性を手段として実行される。出力部でデカップリングされた波長範囲Δ λ_Aには、波長範囲Δλ_Eの残存部分が含まれる。波長範囲Δλ_Eが白色光であれば、デカップリングされた波長範囲Δλ_Aは、濾過された光線構成要素の補色に対応する。図２９に、広帯域形式で操作できる、屈折率のスペクトル測定ようの小型化されたセンサーを示す。異なった波長の光線が広帯域接合スプリッタによって空間的に結合され、次にマッハ・ツエンダー干渉計構造体を通って導波される。振幅／輝度変調器AM_iを使って、必要とされる波長を選択する。マッハ・ツエンダー干渉計MZIの1つのアームには図２２に類似の作用ウィンドウ15が備えられており、測定される媒体を付ける時の位相ずれの大きさは、この作用ウィンドウの長さに従って測定され、他方の分岐には位相変調器を備えることによって、測定精度を向上させ、さらに、上層が被測定媒体16を持つ場合と持たない場合との間における屈折率の差異の方向を決定することができる。被測定媒体16を付けると、上層の屈折率が変化するので、導波された光波の伝搬定数が変化するが、これによって位相が変化し、この変化は干渉学的に測定される。干渉計はこの位相変化を振幅信号または輝度信号に変換する。屈折率の差異から、その物質や濃度を決定できる。入力の数は、固定カップリング光源の異なった波長の数によって決められる。複数の波長光線を選択的に与えることができる光源を使うと、たった1つの入力しか必要とされない。図３０〜３２にＳＯＷＣＷ付きのデバイスを示すが、これは異なった波長の光線構成要素を発生させ、空間的に結合するのい適している。レーザー・ダイオードを使う必要がある場合でも、この形式で青色と緑色の光線を備えることは今のところ不可能である。この目的を達するために、もし被線形光学的能動材料（例えば、KTP）を使うのであれば、第二高調波を発生させる原理を応用してもよい。ポンピング波と第二高調波との間では、位相マッチングをとらなければならない。KTPでは、準位相マッチング(QPM)が使われる。この目的を達するために、1片の導波管を細分化して、強誘電分域逆転を起こす。このようにして、ポンピング光波と高調波との間の位相マッチングがとられる。次に、充分な出力を持つポンピング光線は、その半分の波長を持つ光線を発生させることが可能であり、すなわち、例えば830 nmの波長を持つレーザー・ダイオード光線を415 nmの波長の光線に変換できる。更に高い高調波、例えば波長 λ/4の光線を発生させることもできる。周波数変換のための更に別の変更例においては、和周波数発生(SFG)または差周波数はっせである。これら変更例は双方共、KTP内で実行できる（例えば、M.L ．Sundheimer，A．Villeneuve，G.I．Stegmann，and J.D．Bierlein「単一光源として使った細分化されたKTP導波管内における赤色、緑色および青色の光線の同時発生」(Simultaneous generation of red，green and blue light in a seg mented KTP waveguide using as single source)Electrics letter，9th June 1 994，vol．30，No．12，pp.975-976」）。双方の変更例を手段とすれば、例えば、赤外線を、ことなった離散波長を持つ可視光線に変換することができる。図３０によれば、周波数変換FU用のデバイスは各々が、ＳＯＷＣＷ 3、4の個々に備えられている。波長λ₂は波長λ₄に変換され、波長λ₃は波長λ₅に変換される。波長λ₁、λ₄、λ₅は、混合信号出力部A_Mから空間的に結合された光線として与えられる。どのＳＯＷＣＷがそしていくつのＳＯＷＣＷが周波数変換デバイスFUを備えるかは、広帯域接合スプリッタの関連使用法によって決まる。図３１〜３２によれば、波長λ₀の光線が分割モードで動作中の広帯域接合スプリッタ中に入射する。波長λ₀の光線構成要素はＳＯＷＣＷ 2'、3'、4'中に入射する。ＳＯＷＣＷ 2'、3'、4'の各々の中に、周波数変換デバイスFUが位置されている。各々の周波数変換デバイスFUは個別に、波長λ₁、λ₂、λ₃の子云う線構成要素を発生する。図３１において、波長λ₁、λ₂、λ₃の光線構成要素はデカップリングさせてもよい。図３２において、これらの光線構成要素は、接合モードにある次の広帯域接合スプリッタ中で空間的に結合される。波長λ₁、λ₂、 λ₃を持つ光線は、出力部A_Mで空間的に結合される。図３３〜３５に、長さと屈折率値の双方またはその一方のいかなる変化をも測定するための集積光学的センサーを示す。これらのセンサーは、ＳＯＷＣＷを導波管として使った集積光学的マイケルソン干渉計構造体を手段として実現される。図３３では、2つの単一広帯域Y接合スプリッタを使っている。図３４では方向性カップラを使い、図３５ではXカップラまたはBOAを使っている。長さの変化を測定するためのセンサーの動作原理は、全ての例において同じである。波長λ₁を持つ光線がＳＯＷＣＷ 2'の入力部Eに入射される。カップリング点6'（図３３）またはカップリング点6（図３４および図３５）において、光線は2つの導波管アームに分割され、検出器の出力部D₁およびD₂でデカップリングされる。デカップリングデバイス11によって、この光線は2つの鏡に対して方向付けされる。1つの鏡Sp(f)は固定位置にある。この鏡の代わりに、導波管の端部表面に反射コーティングを施すこともできるし、またはＳＯＷＣＷ無いの集積光学的リフレクタを導波管出力部の前方に位置させることもできる。2番目の鏡S p(b)は測定される可動物体上に取り付けられる。これらの鏡によって、光線構成要素は、導波間出力部D₁およびD₂に逆反射され、カップリング点6'（図３３）またはカップリング点6（図３４および図３５）における導波管構造体を介してその第2の光路上で干渉させられる。重畳された光線は再び分割され、入力部Eと共に種強く部Aにおいてもデカップリングされ得る。出力部Aでデカップリングされ得る光線は、光電検出器12上に出力され、その中で光電流I_phが発生する。ここで、D₂とSp(b)間のデカップリング分岐内の光路長が変化すると、2つの反射され再カップリングされた光線構成要素間の位相付けも変化し、したがって光電検出器に印加された信号の振幅または輝度も変化する。ビーム方向における鏡Sp(b)のλ/2の位置の変化は、光電流I_phの全変調に対応する。図３３〜図３５に備えられ、この変更例では、ＳＯＷＣＷに付けられている電極 10および／またはＳＯＷＣＷ 2'内への2つの波長λ₁、λ₂を持つ光線の同時入射ならびに波長選択的測定によって実現されている導波管分岐内の位相変調器の更なる使用法については、位相変化に関連しての方向検出法が備えられている。ＳＯＷＣＷを使えば、さらに、短波長用のオプションによって解像度能力を増大させることが可能である。現時点では、青色の波長範囲または更に短い波長の光線を単モードで導波し、変調できるチャネル導波管は知られていない。鏡Sp(b )が固定され測定媒体が鏡Sp(b)と検出器出力部D₂間に挿入されている場合、これは測定媒体の屈折率を測定するセンサーを表す。参照符号 1．基板 2．ＳＯＷＣＷまたはチャネル導波管 3．ＳＯＷＣＷまたはチャネル導波管 4．ＳＯＷＣＷまたはチャネル導波管 5．共通ＳＯＷＣＷ 6．カップリング点 7．ビームの効率的合成およびビームの偏移の双方またはいずれかのための制御可能ユニット 8．ＳＯＷＣＷまたはチャネル導波管 9．測定デバイス 10．電極 11．デカップリング・デバイス（アウトカップリング・デバイス） 12．光電検出器 13．表示ユニット 14．作用セル 15．作用ウインドウ 16．被測定媒体 17． LiNbO₃内チタン拡散チャネル導波管 18．チタン・ストリップ L₁,L₂,L₃ 光源 MZI₁,MZI₂,MZI₃ マッハ・ツエンダー干渉計 AM₁,AM₂, AM₃,AM₄ 振幅変調器 E,E₁,E₂,E₃ 光線入力部 A,A₁,A₂,A₃ 光線入力部 S₁,S₂,S₃ 制御信号 U₁,U₂,U₃ 制御電圧 R,R₁,R₂ 集積光学またはマイクロ光学リフレクタ M 混合信号 A_M 混合信号出力 U 電極電圧 I_ph 光電流 Δψ 電気光学的に発生された位相変化 d 電極ギャップ L 全電極長 n_z Z偏光の屈折率 r₃₃ Z方向外部電場をZ偏光屈折率と結合する線形電気光学テンソルrikの構成要素 Γ 電極の外部電場と被導波光学モードの内部電場間のオーバラップ計数 T 時間間隔 t_M 測定時間（軸） ST 波長選択ビーム・スプリッタ Sp(f) 固定鏡 Sp(b) 可動鏡 D₁,D₂ 検出用チャネル導波間出力 D_x,D_y,D_z 拡散定数 N₀₀ チャネル導波管の基本モードの実効屈折率 N₀₁ チャネル導波管の横方向第1モードの実効屈折率 N₁₀ チャネル導波管の深さ方向第1モードの実効屈折率 N₀₂ チャネル導波管の横方向第2モードの実効屈折率 N_eff チャネル導波管モードの実効屈折率 N_eff,z チャネル導波管のZ偏光モードの実効屈折率 a_x x方向長の中間値 a_y y方向長の中間値 a それぞれ、構造体または屈折率プロファイルの幅 t それぞれ、構造体または屈折率プロファイルの深さ（高さ） w 拡散のためのチタン・ストリップのスタート幅 t_d 拡散時間 x-y-z 座標系 n_w 導波領域内の屈折率分布 n_w=f(x,y) n₁ 基板の屈折率 n₂ 導波領域の表面屈折率 n₃ 上層の屈折率 n_s n₁＞n₃の場合の基板の屈折率またはn₃＞n₁の場合の上層の屈折率 d(n₂-n_s)/dλ 光学導波に必要な屈折率の増加の波長依存性（ばらつき） Z 結晶Z軸（またはc軸） λ₀，...，λ₆ 波長 λ_a チャネル導波管内の最短端モード導波可能波長 λ_b 広域化カップリング領域内横方向第2モード用発振形成波長 λ_min 基板材料の光学的透過領域の最小波長 λ_max 基板材料の光学的透過領域の最大波長 λ_i 離散波長 △λ,Δλ_i 波長領域 Δλ_w チャネル導波管の帯域幅 Δλ_v チャネル導波管内基本モードの発振形成N00と接合スプリッタの広域化カップリング領域内横方向第2モードの発振形成N02 間の波長領域 Δλ_N 接合スプリッタの有効使用可能領域領域 Δλ_E チャネル導波管入力部における光線の帯域幅（スペクトル） Δλ_A チャネル導波管出力部における光線の帯域幅（スペクトル） K_ij 交点のマトリクス内の素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ルスケ、イェンス−ペータードイツ連邦共和国Ｄ−07749 イェナヴィルヘルム−シュタッデ−シュトラーセ４ (72)発明者グルーバー、フォルカードイツ連邦共和国Ｄ−07743 イェナタールシュトラーセ 58

Claims

【特許請求の範囲】１．少なくとも3つのチャネル導波管を有し、光線の空間的結合、分割(splittin g)、スイッチング、偏向または変調のための、特に可視光線の波長範囲内での適用のためのチャネル導波管から成る接合スプリッタ(splitter)において： - 表面タイプの基板材料(1)中または上において、屈折率を偏向するためのプロセスを手段として、チャネル形状の構造体が製造可能または適当な材料から作られたチャネル形状構造体が適用可能であり、このようにして作られたチャネル導波管の形状的パラメータおよび物質パラメータが、UV領域、可視領域および／またはIR領域の中に透過される波長範囲とは無関係に設定されるので、波長(λ)と関連して、単モード光線導波のための波長にの最小幅が次式であたえられ、 Δλ_w=0.48xλ-85 nm（λおよびΔλ_wは、nm単位）ここで、基板屈折率(n₁)、上層屈折率(n₃)、表面上の屈折率分布(f(x,y))の屈折率(n₂)、導波領域中の屈折率分布(nw=f(x,y))、チャネル導波管の断面形状（幅a および深さt）ならびにその基板の中および／または上の位置などのパラメータのディメンジョンが、以下に示す波長範囲 Δλ_w＞0.48xλ-85 nm（λおよびΔλ_wは、nm単位）中におけるチャネル導波管の単モード動作が保証される、すなわち、λ_aとλ_a+ Δλ_w間の範囲内の任意の各々の波長(λ)に対して、たった1つの実行屈折率、すなわち基本モード(N₀₀)の実行屈折率しか割り当てることしかできず、単モード範囲が、技術的観点からは、一方では波長λ_a+Δλ_wにおける基本モードN₀₀の効率的発振形成によって、また技術的観点からは他方では波長λ_aにおける横方向の第1モード(N₀₁)のまたは深さ方向の第1モード(N₁₀)の効率的発振形成によって決定され、さらに、技術的に充分な程度の有効性を持つ透過という表現が、チャネル導波管内に導波されたモードの実行屈折率N_effが周辺材料の屈折率n_sより少なくとも5x10^-5だけ大きくなければならないことを意味し（ここで、n_sは基板屈折率値 n₁または上層屈折率値n₃のいずれか大きい方）、さらに使用可能波長の最小可能値(λ_min)および使用可能波長の最大可能値(λ_max)が、用いられる材料の透過範囲によって決定され、したがって、チャネル導波管が、単モード集積光学的広帯域チャネル導波管(ＳＯＷＣＷ)として定義されることを特徴とし；さらに - 自身の形状的パラメータおよび物質パラメータが、回りを囲む媒体と共に、UV 領域、可視領域および／またはIR領域中に透過される波長範囲に無関係に設定されるので、波長(λ)に関連して、効率的な接合スプリッタの動作のための波長の最小幅が次式で与えられ、 Δλ_v=0.27xλ-34 nm（λおよびΔλ_vは、nm単位）ここで、基板屈折率(n₁)、上層屈折率(n₃)、表面上の屈折率分布(f(x,y))の屈折率(n₂)、導波領域内屈折率分布(n_w=f(x,y))、接合スプリッタの形状ならびに基板の中および／または上におけるその位置等のパラメータのディメンジョンが次の波長範囲内に収まるように保証され、 △λ_v＞0.27xλ-34 nm（λおよびΔλ_vは、nm単位）技術的に観て、接合スプリッタの効率的動作のための使用可能波長範囲Δλ_Nが、 -- 技術的観点からは、チャネル導波管内の基本モード(N₀₀)の効率的発振形成の波長λ_a+Δλ _wと技術的観点からは、チャネル導波管内の横方向の第1モード(N₀₁ )のまたは深さ方向の第1モード(N₁₀)の効率的発振形成の波長との差；または -- 技術的観点からは、チャネル導波管内の基本モード(N₀₀)の効率的発振形成の波長λ_a+Δλ _wと技術的観点からは、接合スプリッタの、チャネル導波管に比較して広域化されたカップリング範囲内の横方向の第2モード(N₀₂)の効率的発振の波長λ_bとの差；のいずれか小さい方の値によって決められる、すなわち、次式のようになり (λ_a+Δλ_w)-λ_a=Δλ_w Δλ_N≦ (λ_a+Δλ_w)-λ_b=Δλ_N したがって、少なくとも3つのチャネル導波管から成り、少なくとも1つのＳＯＷＣＷを有する接合スプリッタが集積光学的広帯域接合スプリッタと定義される；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。（図９および図１０）２．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて： - 少なくとも2つのチャネル導波管(2，3)が個々に、光線が入射される個別の入力部(E₁，E₂)を保ち、さらに、カップリング点(6)内の自身の出力部(A₁，A₂)において共通チャネル導波管中に結合され； - 共通チャネル導波管が単モード集積光学的広帯域チャネル導波管、すんわち、空間的に結合された光線のための共通の使用可能光線出力部(A_M)を備えたＳＯＷＣＷ(5)である；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。（図１、図２、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５）３．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて： - 少なくとも1つのチャネル導波管(2)が少なくとも1つの更なるチャネル導波管( 3)によって交差され、さらに、この少なくとも1つの交点が a）完全に受動的である； b）光線構成要素の空間的結合のためのカップリング点である；または c）ビームの空間的な結合および／またはビーム(7)の偏移のための制御可能カップリング・ユニットである；ことを特徴とし、さらに - 個々のチャネル導波管(2、3)中に光線を入射することができ； - 共通チャネル導波管が単モード集積光学的広帯域チャネル導波管、すなわち、空間的に結合された光線のための共通使用可能出力部(A_M)を備えたＳＯＷＣＷ(5 )である；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。（図３、図１８、図１９および図２０）４．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて： - 少なくとも2つのチャネル導波管(2、3)の各々が、光線が入射され得る個別の入力部(E₁、E₂)を持ち； - この少なくとも2つのチャネル導波管(2、3)が交点を持ち； - チャネル導波管(2)とチャネル導波管(3)との交点に、集積光学的リフレクタ(R₂ )が位置して、カップリング点(6)を形成し； - 共通チャネル導波管が単モード集積光学的広帯域チャネル導波管、すなわち、空間的に結合された光線のための共通の使用可能光線出力部(A_M)を備えたＳＯＷＣＷ(5)である；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。（図４および図１６）５．請求の範囲第１項、２項、３項、または４項に記載の接合スプリッタにおいて、全てのチャネル導波管が単モード集積光学的光帯域チャネル導波管(ＳＯＷＣＷ)として設計されていることを特徴とする前記接合スプリッタ。６．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて： - 少なくとも1つのチャネル導波管が、リビジウム・カリウム双方向イオン交換型リン酸カリウム・チタン(KTiOPO₄、KTP)から成り； - 形状的パラメータおよび物質パラメータが、次の波長範囲 Δλ_w＞0.48xλ-85 nm（λおよびΔλ_wは、nm単位）内のチャネル導波管の単モード動作が保証されるように設定でき、したがってこのチャネル導波管がＳＯＷＣＷであり； - 使用可能波長の最小可能値（λ_min:約350 nm）および使用可能波長の最大可能値（λ_max:約4 μm）がKTiOPO₄の光学的透過範囲によって決まり、さらに、特に、可視光線波長スペクトル内で単モードで透過されるＳＯＷＣＷの波長範囲(Δ λ_w)が350 nmより大きい波長範囲を有し、さらにＳＯＷＣＷがしたがって、単モード白色光チャネル導波管と定義され； - 2つの更なるチャネル導波管と共に広帯域集積光学的接合スプリッタを形成し； - 特に、可視光線波長範囲内における接合スプリッタの効率的動作のための使用可能波長範囲Δλ_Nが、300 nmより大きな波長範囲を有し、したがって接合スプリッタが白色光接合スプリッタと定義される；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。７．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて： - 少なくとも2つのチャネル導波管(2，3，...)が各々の入力部(E₁，E₂，...)において、個別に1つの光源(L₁，L₂，...)と接続され； - 各々の光源が、異なった波長(λ₁，λ₂，...)または異なった波長範囲(Δλ₁ ，Δλ₂，...)の光線を発する；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。８．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて： - 少なくとも1つのチャネル導波管(2，3，...,5)がその入力部(E₁，E₂，...)またはその出力部(A_M)において少なくとも1つの光源(L₁，L₂，...)と接続され； - 各々の光源が、少なくとも1つの波長(λ₁，λ₂，...)または少なくとも1つの波長範囲(Δλ₁，Δλ₂，...)の光線を少なくとも1つのチャネル導波管中に発する；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。９．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて、少なくとも1つのチャネル導波管(2，3，5)に、波長に依存してまたは波長とは無関係に、光線構成要素の位相、振幅または輝度および／または偏光方向を変調する変調デバイス(A_M) が備えられていることを特徴とする前記接合スプリッタ。１０．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて： - 光源(L)の内の少なくとも1つの性能が変調され、および／または； - 光源と導波管との間のカップリング効率を変化させることによって変調が遂行され； - 変調の手段が、光線減衰器（例えば、ウエッジ・フィルタ）か、位相器（例えば、ポッケルス・セル）か、偏光デバイスまたは偏光チャネル導波管と接続された偏光コンバータかである；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。１１．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて、チャネル導波管(2、 3)の出力部(A₁、A₂)を結合することによって作られたカップリング点(6)が、空間的ビーム結合および／またはビーム偏移(7)用の制御可能ユニットであり、これを手段として、光線構成要素(λ₁、λ₂)の内の少なくとも1つが、共通ＳＯＷＣＷ(5)に対する印加と変調の双方またはその一方が可能になることを特徴とする前記接合スプリッタ。（図１〜４）１２．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて、少なくとも2つの波長(λ₁、λ₂)の光線構成要素を、光線パルスとして、1つのチャネル導波管(2、3 、4)個々中に連続的に入射することが可能であり、カップリング点(6)内で空間的に結合可能であり、さらに空間的に結合された光線構成要素が、パルス化されたサイクル中で変調デバイス（振幅変調器AM）によって共通ＳＯＷＣＷ(5)内で制御可能である（時間多重動作）ことを特徴とする前記接合スプリッタ。（図２３）１３．請求の範囲第11および12記載の接合スプリッタにおいて、少なくとも1つのカップリング点(6)が、空間的ビーム結合および／またはビーム偏移(7)用の制御可能ユニットであり、これを手段として、光線パルスを同期的に変調できさらに共通ＳＯＷＣＷ(5)中に結合できることを特徴とする前記接合スプリッタ。１４．請求の範囲第９項または１１項記載の接合スプリッタにおいて、空間的ビーム結合および／またはビーム偏移(7)用の変調デバイス(AM)および／または制御可能ユニットの動作原理が： - 電場による変調、すなわち集積光学的干渉計構造体による電気光学的光変調か； - 圧力波による変調、すなわち集積光学的干渉計構造体による音響光学的光変調か； - 熱による変調、すなわち集積光学的干渉計構造体による熱光学的光変調か； - 磁場による変調、すなわち集積光学的干渉計構造体による電磁光学的光変調か； - 光線放射による変調、すなわち集積光学的干渉計構造体によるオプト光学的光変調か； - 熱放射による変調、すなわち集積光学的干渉計構造体による光熱光変調か； - 電荷担体による変調、すなわち、集積光学的干渉計構造体と連結しての、半導体内における自由電荷担体の注入または空乏化による実行屈折率の変更か； - 電気光学的、音響光学的、熱光学的、電磁光学的、オプト光学的、またはファブリー・ペロー効果を使った光熱変調か； - 電気光学的、音響光学的、熱光学的、電磁光学的、オプト光学的または光熱しや断変調か； - 半導体材料内における自由電荷担体の注入または空乏化の結果としての実効屈折率の変化に基づいたしゃ断変調か； - 制御可能導波管増幅か； - 偏光デバイスまたは偏光チャネル導波管と連結しての制御可能偏光変換か； - 導波管モードの変換か； - 電気吸光変調か； - Xカップラ、3ガイド・カップラ、方向性カップラまたはBOAのような集積光学的なスイッチング素子または分配素子を援用した変調か；に基づいていることを特徴とする前記接合スプリッタ。１５．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて、チャネル導波管の結合および／または分岐が遂行される原理が： - Y接合カップラの使用か； - Xカップラ、方向性カップラ、3ガイド・カップラのような集積光学的なスイッチング素子または分配素子の使用か； - チャネル導波管(BOA)内における2モード干渉用のデバイスの使用か； - 集積光学的および／またはマイクロ光学的なリフレタタ（鏡、格子、プリズムなど）の使用か；の少なくとも1つであることを特徴とする前記接合スプリッタ。１６．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて： - 表面タイプの基板上で、少なくとも2つのチャネル導波管が1方向に平行に走り、少なくとも1つの更なるチャネル導波管が別の方向に走り；さらに - チャネル導波管の交点(6)がマトリクスを形成する；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。１７．請求の範囲第１６項記載の接合スプリッタにおいて： - 交点のマトリクスが、波長λ_i（ここで、i=2-m）を持つm個の光線構成要素に従って、m個のチャネル導波管(2，3，4，...)が平行に走り、1つのＳＯＷＣＷ(8 )と交差するという原理に従って設定され、さらに； - 交点が、ビームの空間的結合用の受動カップリング点(6)であり、必要であれば、振幅変調器(AM)がm個のチャネル導波管の個々に対して配置される（図12）か； - 交点が、ビームの空間的結合および／またはビームの偏移(7)である；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。（図１８および図２０）１８．請求の範囲第１６項記載の接合スプリッタにおいて：交点K_ijのマトリクスが、波長λ_iを持つm個の光線構成要素（ここで、i=1-m，m ≧2）に従って、m個のチャネル導波管(2，3，4，...)が平行に走り、さらに、(n -1)個の更なるチャネル導波管(8'，8''，8'''，...)および1つのＳＯＷＣＷ(5) がこれらm個のチャネル導波管と交差し、さらに平行に走り、その数nがn=m+1である原理に従って設定され、さらに； - i=jの場合、交点K_ijが、ビームの空間的結合および／またはビームの偏移(7) のための制御可能ユニットであり； - i=1-m，j=n=m+1の場合、交点K_ijが受動カップリング点(6)であり； - 他の交点が完全に受動的であり、さらに； - J=1-(n-1)の場合、チャネル導波管(8'，8''，8'''，...)はブラインド出力であり； - j=mであるチャネル導波管が、空間的に結合された光線用の共通ＳＯＷＣＷ(5) である；ことを特徴とする前記接合スプリッタ。（図２０）１９．請求の範囲第８項記載の接合スプリッタにおいて、波長λ₀の光線または波長スペクトル(Δλ)の光線を発する光源に共通ＳＯＷＣＷ(5')をカップリングすることを手段として分割方向における動作に備え、共通ＳＯＷＣＷ(5')がカップリング点(6')で終結し、そのカップリング点(6')から少なくとも2つのチャネル導波管(2，3)が始まり、これらのチャネル導波管の中で波長λ₀または波長スペクトル(Δλ)を持つコヒーレントな光線を導波できることを特徴とする前記接合スプリッタ。（図１４、１５、１７、２４、２５、２６）２０．請求の範囲第１項記載の接合スプリッタにおいて、少なくとも1つのチャネル導波管(2，3，4)において、非線形光学的効果に基づいた周波数コンバータ (FU)が、光線の空間的結合のために、カップリング点(6)の前方に位置されていることを特徴とする前記接合スプリッタ。（図３０〜３２）２１．光線の急速変化するスペクトル合成物の発生、とくに、75nmより大きい使用可能スペクトル範囲内での色彩混合の目的で、少なくとも2つの異なった波長(λ_i)または波長範囲(Δλ_i)を持つ光線を空間的に結合するためのデバイスとして接合スプリッタを用いる使用法において、少なくとも2つの光線構成要素が、各々1つのチャネル導波管中に個別に入射され、空間的に結合された光線として共通ＳＯＷＣＷ(5)からデカップリングされることを特徴とする前記使用法。（図１〜４、図１１〜３２）２２． 75 nmより大きい使用可能スペクトル範囲内の少なくとも2つの光線構成要素中に光線(λ_i，Δλ_i)を分割するためのデバイスとして広帯域接合スプリッタを用いる使用法において、少なくとも1つの光線構成要素がＳＯＷＣＷ(5')中に入射され、ここで、入射光と同一のスペクトル構成と位相を持つ、少なくとも 2つのチャネル導波管からの光線構成要素がデカップリングされることを特徴とする前記使用法。（図１２、２６〜２９、３１、３２）２３． 75 nmより大きい使用可能スペクトル範囲内で急速変化する光線の輝度および／またはスペクトル光線合成物を発生するための少なくとも1つの波長または波長範囲の光線の振幅および輝度用の波長選択型もしくは波長依存型広帯域スイッチまたは広帯域変調器として広帯域スプリッタを用いる適用法において、光線が、少なくとも1つのチャネル導波管中に入射され、空間的に結合された変調済み光線として共通ＳＯＷＣＷ(5)でデカップリングされることを特徴とする前記適用法。（図１１〜１３、１８〜２０、２８）２４．請求の範囲第２３項記載の広帯域接合スプリッタを、波長選択型広帯域スイッチまたは広帯域変調器として、とくにその原理が： - 電気光学的変調か； - 音響光学的変調か； - 熱光学的変調か； - 電磁光学的変調か； - オプト光学的変調か； - 光熱変調か； - 半導体材料中での自由電荷担体の注入または空乏化による実行屈折率の変更か； - ファブリー・ペロー効果を利用した電気光学的、音響光学的、熱光学的、電磁光学的、オプト光学的または光熱変調か； - ファブリー・ペロー効果を利用した、半導体中での自由電荷担体の注入または空乏化による実効屈折率の変更による変調か； - 電気光学的、音響光学的、熱光学的、電磁光学的、オプト光学的または光熱しゃ断変調か； - 半導体材料中での自由電荷担体の注入または空乏化による実効屈折率の変化によるしゃ断変調か； - 制御可能導波管増幅か； - 制御可能偏光変換か； - 導波管モードの変換か；またはさらに - 位相器（例えば、ポッケル・セル）；または - 外部デバイスとして偏光デバイスまたは偏光導波管と連結した偏光コンバータ；に基づいて実現される制御可能色フィルタとして用いる適用法。２５．請求の範囲第２３項記載の広帯域接合スプリッタを、波長独立型広帯域スイッチまたは広帯域変調器としてのデバイス中で用いる使用法において、変調が： - 電気吸光変調か； - 光源と導波管との間でのカップリング効率の変更か； - 光源自体の変調か；更にまたは - 外部デバイスとしての光線減衰器（例えば、ウエッジ・フィルタ）か；の原理のいずれかに基づいて実現されることを特徴とする前記使用法。２６．請求の範囲第２３項記載の広帯域接合スプリッタを、広帯域干渉計デバイスとして、特に広帯域マッハ・ツェンダー干渉計デバイスとしての配置内で用いる使用法において、1つの波長または1つの波長範囲の光線が共通ＳＯＷＣＷ(5 ')中に入射され、ＳＯＷＣＷ(5')内の光線がカップリング点(6')で分割され、分離したＳＯＷＣＷ(2，3)中に通過され、さらにＳＯＷＣＷ(2，3)中の光線がカップリング点(6)で結合され、共通ＳＯＷＣＷ(5)の出力部(AM)でデカップリングされ、さらに、個別に導波されたＳＯＷＣＷ(2，3)の領域内で電場が、少なくとも 1つのＳＯＷＣＷ(2，3)内の光線がその位相および／または振幅および／または偏光方向に対して影響を受ける電極(10)によって発生されることを特徴とする前記使用法。（図１２、２４、２５、２６、２７、２８、２９）２７．広帯域接合スプリッタを、物理的、化学的および生物学的パラメータのための測定デバイスとしての配置内で用いる使用法において： - チャネル導波管またはＳＯＷＣＷ(2，3)内の光線構成要素か； - 共通ＳＯＷＣＷ(2，3)内の空間的に結合された光線(M)か； - ＳＯＷＣＷ(5)の出力部(A_M)から出力される空間的に結合済みの光線か； - チャネル導波管、ＳＯＷＣＷ(2，3)、ＳＯＷＣＷ(5)の内のいずれか1つ内での導波か；がパラメータによって影響され、空間的に結合された光線構成要素(M)が共通ＳＯＷＣＷ(5)の出力部の後方の点で測光学的に測定されることを特徴とする前記使用法。２８．請求の範囲第２７項記載の広帯域接合スプリッタを、距離差測定デバイスとしての配置内で用いる使用法において、干渉計的手順によって、被試験物体のずれが測定されることを特徴とする前記使用法。（図３３〜３５）２９．請求の範囲第27記載の広帯域接合スプリッタを測光学的配置の中で用いる使用法において、少なくとも2つの波長を持つ空間的に結合された光線構成要素が、同時にまたは連続的に、被測定媒体に対応し、それによって、例えば反射、透過または分散などの変化によってもたらされた光線輝度の変化が、用いられた光線構成要素波長の個々に対して測定されることを特徴とする前記使用法。（図２１、２２、２９）３０．請求の範囲第２７項記載の広帯域接合スプリッタを、波長センサーとしての配置内で用いる使用法において、未知の波長の光線が共通ＳＯＷＣＷ(5')中に入射され、共通ＳＯＷＣＷ(5')が2つのＳＯＷＣＷ(2，3)に分割され、これらのＳＯＷＣＷ(2，3)が共通ＳＯＷＣＷ(5)中で空間的に結合され、これによって集積光学的構造体が構成され、光線の輝度が共通ＳＯＷＣＷ(5)の出力部(A_M)において測定され、電極がなんらかの適当な形態でＳＯＷＣＷ(2，3)上に取り付けられ、電極に印加された電圧の値―これは出力部(AM)における光線透過性能を最大値から隣接する最小値までまたはその逆方向に変化させる―が光線波長毎に測定されることを特徴とする前記使用法。（図２７）３１．請求の範囲第２７項記載の広帯域接合スプリッタの、センサーとしての配置内での使用法において、チャネル導波管またはＳＯＷＣＷを運搬する基板表面が、ＳＯＷＣＷ(5)をカバーする作用ウィンドウ(15)だけを残してカバーされ、さらに - 被測定媒体(16)が、作用ウィンドウ(15)を介してＳＯＷＣＷ(5)と直接接触するか； - 作用ウィンドウ(15)の表面が、被測定媒体(16)と接触している特定の敏感な材料でコーティングされ；さらに光線のパラメータが、試験媒体(16)の特定の特性を特徴付ける共通ＳＯＷＣＷ(5 )の出力部で測定されることを特徴とする前記使用法。（図２２）３２．請求の範囲第３１項記載の広帯域接合スプリッタの使用法において、少なくとも2つの波長(λ_i)の光線が広帯域接合スプリッタ内で空間的に結合され、共通ＳＯＷＣＷ(5)が作用ウィンドウ(15)でだけカバーされないことを特徴とする前記使用法。（図２２）３３．請求の範囲第１項記載の広帯域接合スプリッタの、屈折率を測定するための配置内での使用法において、少なくとも2つの波長(λ_i)の光線が広帯域接合スプリッタ内で空間的に結合され、次に空間的に結合された光線(M)はマッハ・ツエンダー干渉計構造体(MZI)中を通過し、この構造体の1つの導波管分岐内に電極(10)が位相変調のために位置し、この構造体の他方の導波管内には作用ウィンドウ(15)が位置していることを特徴とする前記使用法。（図２９）３４． 75 nmより大きい使用可能スペクトル範囲内で、急速変化位相および／または偏光方向を発生させるための、少なくとも1つの波長(λ_i)または波長範囲 (Δλ_i)の光線の位相付けおよび／または偏光方向の波長選択型もしくは波長依存型広帯域スイッチまたは広帯域変調器としての広帯域接合スプリッタの使用法において、光線が少なくとも1つのＳＯＷＣＷ(2，3)中に入射され、共通ＳＯＷＣＷ(5)の出力部(A_M)において、空間的に変調された光線(M)としてデカップリングされることを特徴とする前記使用法。３５．周波数コンバータとしての配置内での広帯域接合スプリッタの使用法において、少なくとも1つの周波数変換デバイス(FU)が、少なくとも1つのチャネル導波管内に位置され、その周波数変換デバイス中ではチャネル導波管(2，3)中に入射された光線構成要素の波長が変化しさらに、少なくとも1つの変化した波長を持つ結合済みの光線構成要素が共通ＳＯＷＣＷ(5)の出力部に印加されることを特徴とする前記使用法。（図３０〜３２）３６．請求の範囲第３５項記載の広帯域接合スプリッタの使用法において、1つの波長を持つ光線が共通ＳＯＷＣＷ(5')中に入射され、共通ＳＯＷＣＷ(5')が少なくとも2つのチャネル導波管中またはＳＯＷＣＷ(2，3)中に分割され、各々の導波管分岐内に周波数変換デバイス(FU)が位置し、変換された光線構成要素が空間的に結合され、共通ＳＯＷＣＷ(5)の出力部(A_M)に印加されることを特徴とする前記使用法。