JPH10282350A - 光スプリッタ - Google Patents
光スプリッタInfo
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- JPH10282350A JPH10282350A JP9091992A JP9199297A JPH10282350A JP H10282350 A JPH10282350 A JP H10282350A JP 9091992 A JP9091992 A JP 9091992A JP 9199297 A JP9199297 A JP 9199297A JP H10282350 A JPH10282350 A JP H10282350A
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Abstract
光スプリッタを提供することを課題とする。 【解決手段】 基板1上の光導波路により形成された1
本または複数本の第1入力導波路31と複数本の出力導
波路33との間で信号光を伝達する光スプリッタにおい
て、前記出力導波路33に、透過と反射によって信号光
を分別する波長フィルタ42を挿入し、信号光を前記波
長フィルタ42で反射して前記出力導波路33に導く複
数本の第2入力導波路32を備えたものである。
Description
線路試験システムに有効な光スプリッタに関するもので
ある。
ともない、経済的で高機能なネットワークが要望され、
各家庭まで光ファイバを設置しケーブルテレビ(CAT
V)などの映像分配サービスと電話やコンピュータデー
タ等の通信サービスとを同時に行うシステムが開発され
つつある「通信/映像分配サービス用アクセスシステ
ム」,NTTR & D, vol.44, p.1163, 1995参照)。
管理保守を目的に、映像・通信信号光とは別の波長によ
るインサービス試験も開発されている(N. Tomita, et
al.,"Design and performance of a novel automatic f
iber line testing system with OTDR for optical sub
scriber loops," J. Lightwave Technol.,vol.12, p.71
7, 1994 参照)。
して、経済的で高性能な光部品の開発が望まれている。
通信用光部品としては、個別の部品をつなぎ合わせたバ
ルク型、光ファイバを加工したファイバ型、および、平
面基板上の光導波路で構成した導波型があるが、近年、
小型集積性・量産性に優れ高機能化が可能な導波型光部
品が注目されている。
を分配し、波長1.3μm帯で通信光を伝達する導波型
光スプリッタを示す。この通信システムでは、1対多数
によるパッシブダブルスター方式により経済的な映像分
配サービスを提供し、同時に1対1のシングルスター方
式により高速で安全な通信サービスを提供する。この光
スプリッタは厚さ1mmの石英の平面基板1上に、コア
寸法7μm×7μm、クラッド膜厚60μm、コアとク
ラッドの比屈折率差が0.45%の石英系光導波路で作
製され、波長1.55μm帯での8加入分の映像分配サ
ービスと、波長1.3μm帯での8加入分の双方向通信
サービスを可能にするものである。
を用い、高度な半導体加工技術を利用して作製されるの
で、高機能・低損失で安定性に優れた光部品を提供する
ものとして、近年、特に注目されている光導波路である
(例えばM. Kawachi, "Recent progress in silica-bas
ed planar lightwave circuits on silicon," IEE Pro
c.- Optoelectron., vol.143, p.257, 1996参照)。
に、第1入力導波路31にY分岐21を3段連ねた分岐
回路2を形成し、その出力ポートは波長合分波器41を
通って出力導波路33につながっている。第1入力導波
路31の両側には、それぞれ4本ずつ第2入力導波路3
2が配置され、波長合分波器41を介して出力導波路3
3に結合している。波長1.55μm帯での映像信号光
は、第1入力導波路31から入射されて分岐回路2で8
つに分配され、各分配信号光は波長合分波器41を通過
し出力導波路33に達する。一方、局から加入者側への
波長1.3μm帯通信光は、第2入力導波路32から入
射されて、波長合分波器41を介して出力導波路33に
導かれる。なお、加入者側から局への1.3μm帯通信
光はこの逆の経路を通り、伝送路を伝搬後出力導波路3
3、波長合分波器41を介して第2入力導波路32に導
かれることになる。
すように、2個の方向性結合器71,71を連結したマ
ッハ・ツェンダ光干渉計で構成されている。このマッハ
・ツェンダ光干渉計は設計や作製が容易なことから、導
波型の波長合分波器に有効な回路として一般的に広く利
用されているものである(小湊他,「マッハ・ツェンダ
干渉計で構成した導波型光WDM回路」,電子情報通信
学会論文誌C-I, vol.J73-C-I, p.354, 1990参照)。
すように、導波路端面に入出力ファイバが接続される。
第1入力導波路31に第1入力ファイバ51が、第2入
力導波路32に第2入力ファイバ52がそれぞれ端面接
続される。これらの入力光ファイバは、各入力導波路の
配列間隔と等しい間隔でファイバ保持部材61上に配
置,固定されている。第2入力ファイバ52は多心なの
で、通常、それらを束ねた多心テープファイバ54を用
いる。また、出力導波路33には出力ファイバ53が端
面接続される。出力ファイバ53も各出力導波路の配列
間隔と等しい間隔でファイバ保持部材62に配置,固定
されている。出力ファイバ53も多心であるため、通
常、それらを束ねた多心テープファイバ55を用いる。
計を組み合せた同構成の光スプリッタの他の応用とし
て、1.3μm帯双方向通信と1.55μm帯映像分配
とをパッシブダブルスター方式で提供し、1.65μm
帯で線路試験を行うシステムが提案されている(F. Yam
amoto, et al., "In-service remote access and measu
rement method for passive double star networks," 5
th Conference on Optical / Hybrid Access Networks,
Montreal, Canada, 5.02,1993参照)。この場合、マッ
ハ・ツェンダ光干渉計は波長無依存カップラとして機能
するように設計する。
入力導波路31から入射され、分岐回路で8分岐された
後に光結合器41を経て出力導波路33に達する。一
方、加入者側からの1.3μm帯通信光は、前記の1.
55μm帯の映像信号光と逆の経路を辿って第1入力導
波路31に達する。1.65μmの試験光は、第2入力
導波路側から導入され、光結合器によって出力導波路3
3に結合した後、伝送路ファイバに送出され、各種試験
が実行される。試験としては、例えば、後方散乱光をモ
ニタして破断点を検出するOTDR試験等がある。
プリッタでは、導波型マッハ・ツェンダ光干渉計の構造
により、第2入力導波路32は出力導波路33と反対側
に配置される。このため、第2入力導波路32は両端の
2本を除いて、必ず、1度は分岐回路2の導波路とX交
差部22で交差することになる。2本の導波路の交差で
は、導波路間で伝搬光が漏れ合って映像信号の劣化や通
信時の漏話が生じる。そして、交差角が小さいほど、漏
話量と過剰損失が増えることが知られている。例えば漏
話量を−30dB以下に押さえるには13度以上の交差
角が必要で、このときの過剰損失は0.1dB程度であ
る。
レイアウトのために曲がり導波路が必要となるが、この
曲がり部分は、過剰損失を押さえるためにある一定以上
の曲率半径(図7の従来例では15mm)で曲げなけれ
ばならない。このような最小交差角と最小曲率半径の条
件のために、光スプリッタのレイアウトが制限され、そ
の結果、回路設計に手間や時間がかかるという問題点が
あった。
雑・困難になる。また、同時に交差数の増加による損失
増加の影響も顕著になる。第1入力導波路からN分岐す
る出力導波路の両端を伝搬する映像分配信号光は、(N
/2−1)ヶ所のX交差部を通過するので、32分岐光
スプリッタにおいては、交差過剰損失が約1.5dBに
もなる。
波モードの状態に影響を受けやすいので、分岐回路2で
導波路が交差することにより導波モードが乱れ、その結
果、映像信号光の分岐比のばらつきや信号光パワーのふ
らつきが生じる危険性があった。
回路との複合構成という点でも問題点があった。従来例
のように、分岐回路と波長合分波器を同一基板上の光導
波路で作製する場合、それぞれを構成するY分岐および
方向性結合器を作製するための最適な条件が厳密には異
なるので、これらの2種類の回路を複合するために、そ
れぞれの最適条件からずらした中間的な条件で作製する
必要があった。このため、各回路の特性を十分引き出す
ことができず、その結果、光スプリッタの特性ばらつき
が生じ、歩留り低下の要因の一つとなっていた。
であり、その目的は、回路設計を容易にし、回路特性と
生産性を向上する光スプリッタを提供することにある。
る本発明の光スプリッタは、基板上の光導波路により形
成された1本または複数本の第1入力導波路と複数本の
出力導波路との間で信号光を伝達する光スプリッタにお
いて、前記出力導波路に、透過と反射によって信号光を
分別する波長フィルタを挿入し、信号光を前記波長フィ
ルタで反射して前記出力導波路に導く複数本の第2入力
導波路を備えたことを特徴とする。
記第2入力導波路を交互に配置して同一端面でファイバ
アレイに接続し、該ファイバアレイを、前記出力導波路
と前記第2入力導波路に対応した2種類の多心テープフ
ァイバより分けた単心ファイバを、種類毎に交互に横一
列に並べて構成したことを特徴とする。
前記波長フィルタが、第1の波長帯の信号光をほぼ10
0%透過し、第2の波長帯の信号光をほぼ100%反射
することを特徴とすることができる。
長域において信号光をほぼ一定の割合で分別することを
特徴とすることができる。
帯の信号光をほぼ一定の割合で分別し、第2の波長帯の
信号光をほぼ100%反射することを特徴とすることが
できる。
って光の経路を逆向きに変えるので、その入出力光を導
く導波路を同一の導波路端面に配置できる。即ち、従来
の光スプリッタで入力側に配置された第2入力導波路を
出力側に配置でき、その結果、第2入力導波路の分岐回
路の導波路と交差させないで配置できる。
回路レイアウトの制限がなくなるので、設計が容易にな
って従来よりも手間や時間を必要としない。また、交差
による漏話、過剰損失、分岐比ばらつき等の問題も回避
できる。これらのことは、分岐数が多い場合に、特に有
効となる。
れ分けて作製するので、各々に最適な条件で作製するこ
とができ、その結果、光スプリッタ回路全体として機能
向上が望める。
フィルタに対して、共通の光スプリッタ導波回路を使用
できるので、通信システムの合分波仕様の変更や多様化
に対し、光スプリッタ回路のレイアウトを変更すること
なく、柔軟に対応できる。
光分岐回路と波長フィルタと組み合せて得られるそれぞ
れの機能の他、従来の複合回路構成の光スプリッタが有
していた、導波路交差による回路レイアウトと特性劣化
の諸問題を解決し、生産性や特性の向上を促進すること
ができる。
ファイバを設けていない導波路チップのみの光スプリッ
タと、該光スプリッタの両端に光ファイバを設けた光ス
プリッタモジュールとの両方の概念を総括するものであ
る。
施の形態を詳細に説明する。
第1の実施の形態として、波長1.55μm帯の映像信
号光を分配し、波長1.3μm帯で通信光を伝達する8
分岐光スプリッタを説明する図で、それぞれ、平面図と
側面図である。
7に示した従来例のものと同じであるので、同一部材に
ついては同一符号を付して以後説明をする。図1及び図
2中、符号1は基板、2は分岐回路、21はY分岐、3
1は第1入力導波路、32は第2入力導波路、33は出
力導波路、42は波長フィルタ、43は挿入溝、5はフ
ァイバアレイ、51は第1入力ファイバ、52は第2入
力ファイバ、53は出力ファイバ、54,55は多心テ
ープファイバ及び61,62はファイバ保持部材を各々
図示する。
路31にY分岐21を3段入力連ねた分岐回路2を形成
し、その出力導波路33を斜めにし、そこを横切るよう
に挿入溝43を形成し、該挿入溝43の中に波長フィル
タ42を挿入している。
に、第1の波長帯である波長1.55μm帯の光をほぼ
100%透過し、第2の波長帯である波長1.3μm帯
の光をほぼ100%反射するように作製されている。こ
のような波長フィルタは、ポリイミド薄膜上にSiO2
とTiO2 を交互に蒸着した誘電体多層膜フィルタとし
て、公知の技術で作製できる(T. Oguchi et al. "Diel
ectric multi-layeredinterference filters deposited
on polyimide films." Electron. Lett. vol.27,p.39
1, 1991 参照)。
波長フィルタは、導波型マッハ・ツェンダ光干渉計より
も多彩な干渉効果を利用するので、高機能・多機能なフ
ィルタ特性を実現できる。このため、従来よりも合分波
特性が向上できる。
0μm深さ200μmで、通常のダイシングソーにより
作製する。この中に幅20μm程度の波長フィルタ42
に挿入し、紫外線硬化型接着剤44で固定するようにし
ているが、本発明はこれに限定されるものではない。
合分波器の拡大図である。第2入力導波路32と出力導
波路33とを交差させ、その交差中心近傍に、交差角の
2等分線と直角(直交する方向)に前記装入溝43を形
成し、該装入溝43内に前記波長フィルタ42を挿入し
ている。その結果、第2入力導波路32と出力導波路3
3とを伝搬する1.3μm信号光は波長フィルタ42で
反射して結合するので、第2入力導波路32は分岐回路
側と反対側に配置され、分岐回路の導波路と交わらな
い。そのため、分岐回路はそれ単独でレイアウト設計が
でき、さらに交差による問題点を回避できる。第2入力
導波路32と出力導波路33の交差角αは、波長フィル
タ42や固定用接着剤44からの反射減衰量を50dB
以上にするために15度にした。
に示すように導波路端面に入出力ファイバが接続された
ものである。第1入力導波路31に第1入力ファイバ5
1が端面接続される。第1入力ファイバ51はファイバ
保持部材61で固定され、石英基板1の端面と共に紫外
線硬化樹脂で接続固定される。第2入力導波路32と出
力導波路33には、導波路数と同数のファイバをまとめ
たファイバアレイ5が端面接続される。ファイバアレイ
5は、第2入力ファイバ52と出力ファイバ53とを交
互に並べて配置され、入出力導波路の配列間隔と等しい
間隔でファイバ保持部材62で固定され、それぞれ、第
2入力導波路42および出力導波路43に端面接続され
る。
はそれぞれ多心であるため、通常、それらを束ねた多心
テープファイバ54,55を用い、種類毎に集約する。
多心テープファイバ54,55をファイバ1本分程度ず
らして重ね、多心テープファイバから単心に分けたファ
イバをそれぞれ第2入力ファイバ52と出力ファイバ5
3とし、それらを種類毎に交互に横一列に並べてファイ
バアレイ5を形成する。ファイバの間隔はファイバ外径
125μmよりも少し大きい127μmとし、第2入力
導波路32と出力導波路33が交互に配列されている間
隔も127μmにした。
施の形態について説明する。本発明の光スプリッタの第
2の実施の形態は、1.3μm帯双方向通信と1.55
μm帯映像分配をパッシブダブルスター方式で提供し、
1.65μm帯で光線路試験を行うシステムに用いるも
のである。
の形態1と同じものを用いることができ、波長フィルタ
のみをこの用途に合うものに変更するだけで良い。本シ
ステム用の波長フィルタは、図5に示すように、波長
1.2〜1.7μmの範囲で約80%の透過率を有し、
従って反射率としては約20%を有するものである。こ
の様な波長フィルタは、波長フィルタを構成する誘電体
多層膜の厚さ等を調整することにより容易に作製でき
る。
のものと置き換えれば、第1入力ファイバ51〜出力フ
ァイバ53間で1.3μmの双方向信号と1.55μm
帯映像信号の入出力を行い、1.65μmの試験光を第
2入力ファイバ52側より入力し、出力ファイバ53に
出力することができる。このとき、波長フィルタの透過
率が約80%であるために信号光(1.3μm、1.5
5μm)は波長フィルタを透過する際に約1dBの損失
を受け、波長フィルタの反射率が約20%であるために
試験光は波長フィルタで反射する際に約7dBの損失を
受ける。
生じる原理的なもので、従来の導波型マッハ・ツェンダ
光干渉計においても生じるものである。試験光以外の波
長域である1.3〜1.55μmでも約20%反射する
ようにしているのは、ファイバ敷設時等に、1.3μm
や1.55μmの波長光を試験光として用いる場合があ
るからである。
施の形態について説明する。本発明の光スプリッタの第
3の実施の形態は、実施の形態2において、波長フィル
タの特性を、図6に示すものに変えたものである。この
波長フィルタは、第1の波長帯である波長1.3と1.
55μm帯で約80%の信号光を透過し(約20%を反
射)、第2の波長帯である波長1.65μm帯でほぼ1
00%の信号光を反射する。
ェンダ光干渉計では実現困難であるが、多重干渉効果を
利用した誘電体多層膜波長フィルタを用いることで実現
できる。この波長フィルタにより、波長1.65μm帯
の試験光が全て反射し、実施の形態2の場合に比べて、
大幅に低減できる。例えば、後方散乱光をモニタして破
断点を検出したりするOTDR試験では、試験光の損失
を往復で14dB程度低減することが可能となる。
入力導波路と8本の第2入力導波路から8本の出力導波
路に分岐する例について説明したが、本発明の光スプリ
ッタの入出力ポートの数はこれらに限定されるものでは
ない。
示したが、それ以外の分岐結合回路、例えば方向性結合
器、マッハ・ツェンダ光干渉計、MMI(Multi-Mode I
nterference)カプラ、スラブ結合によるスターカプラ
や、これらを複数組み合せた回路を用いても良い。
1段目(図の最左端)のY分岐を2入力2出力の導波型
波長無依存50%カップラで置き換えて、この2本の第
1入力導波路の信号光をそれぞれ2分配するようにした
ものは、一方の第1入力導波路を予備用ポートとするこ
とにより、回線を2重化し信頼性を向上させた通信シス
テムに対応できる光スプリッタを構成できる。
導波路材料は石英系ガラスに限定されず、その他の多成
分ガラスはもとより、ニオブ酸リチウム導波路等の誘電
体結晶、アクリルやシリコーン、ポリイミドなど有機高
分子、そして、シリコンやガリウム砒素などの半導体材
料も含まれる。
1.7μmの帯域に限定されるものではない。例えば、
0.8μm帯や0.6μm帯のレーザ光を用いた通信や
センサー、光インターコネクション等にも本スプリッタ
は適用できる。
ば、第1入力導波路からの信号光を分配する光分岐回路
の出力導波路に、反射機能を有する波長フィルタを挿入
し、出力導波路端と同一の端面から入射した信号光が波
長フィルタで反射して出力導波路に結合するように第2
入力導波路を設けころにより、第2入力導波路と光分岐
回路の交差が無くなって回路設計が容易になり、交差に
よる漏話、過剰損失、分岐比ばらつき等の問題も回避で
き、特性の向上と生産性の向上が期待できる。
長フィルタは、多重の干渉効果を利用して多彩なフィル
タ特性を実現できるので、本構成の光スプリッタは通信
システムの多様化に対し柔軟に対応することができる。
て1.55μm帯映像分配と1.3μm帯通信用の8分
岐光スプリッタの構成を説明する平面図である。
の特性を説明する図で、実施の形態1を構成する波長
1.55μm帯の光をほぼ100%透過し、波長1.3
μm帯の光をほぼ100%反射する波長フィルタであ
る。
ィルタである。
mの範囲で約80%の信号光を透過し、約20%の信号
光を反射するフィルタである。
μm帯での約80%の信号光を透過し(約20%を反
射)、波長1.65μm帯でほぼ100%の信号光を反
射するフィルタの波長特性である。
ある。
で、従来例の光スプリッタに使用されている導波型マッ
ハ・ツェンダ光干渉計である。
Claims (5)
- 【請求項1】 基板上の光導波路により形成された1本
または複数本の第1入力導波路と複数本の出力導波路と
の間で信号光を伝達する光スプリッタにおいて、 前記出力導波路に、透過と反射によって信号光を分別す
る波長フィルタを挿入し、 信号光を前記波長フィルタで反射して前記出力導波路に
導く複数本の第2入力導波路を備えたことを特徴とする
光スプリッタ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光スプリッタの前記出
力導波路と前記第2入力導波路を交互に配置して同一端
面でファイバアレイに接続し、 該ファイバアレイを、 前記出力導波路と前記第2入力導波路に対応した2種類
の多心テープファイバより分けた単心ファイバを、種類
毎に交互に横一列に並べて構成したことを特徴とする光
スプリッタ。 - 【請求項3】 前記波長フィルタが、第1の波長帯の信
号光をほぼ100%透過し、第2の波長帯の信号光をほ
ぼ100%反射することを特徴とする請求項1または2
に記載の光スプリッタ。 - 【請求項4】 前記波長フィルタが、必要とする波長域
において信号光をほぼ一定の割合で分別することを特徴
とする請求項1または2に記載の光スプリッタ。 - 【請求項5】 前記波長フィルタが、第1の波長帯の信
号光をほぼ一定の割合で分別し、第2の波長帯の信号光
をほぼ100%反射することを特徴とする請求項1また
は2に記載の光スプリッタ。
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