JPH11142666A - 光合分波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 従来品に比べて、部品点数の削減、組立時間
の短縮を図り、小型で、低コストの光合波分波器を作製
できるようにする。 【解決手段】 分岐側導波路１２，１４と結合側導波路
１６からなるＹ型の光導波路パターンを形成し、分岐部
１８において、光導波路に光フィルタ２０を挿入して、
２波多重用の光合分波器１０とする。なお、この２波多
重用の光合分波器１０をｎ個設け、それぞれに透過波長
が相違する光フィルタ２０を挿入し、かつ分岐側導波路
１４〜１２間を光ファイバで接続すると、ｎ波多重用の
光合分波器となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、平面導波路型の
光合波分波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光合波分波器は、半透明鏡やプリズム、
レンズの光学系を組み合わせた微小光学素子型（バルク
型）や、光ファイバを延伸加工して融着した光ファイバ
型が一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これら光部品には、小
型、高信頼性、量産性が不可欠であるが、例えば、バル
ク型には、全体的に容積が嵩張り、光軸調整が難しいと
いう欠点があり、さらに、光軸精度を保つためには固定
構造に耐久性が要求されるという問題もある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、２波多重用の光合波分波器に係り、図１を参考にし
て述べると、分岐部１８を含む光導波路パターンを形成
してなる平面型の光導波路であり、前記分岐部１８にお
いて、光導波路に光フィルタ２０を挿入したことを特徴
とする。

【０００５】また、請求項２に記載の発明は、多波多重
用の光合波分波器に係る。なお、ここで云う「多波」
は、「３波以上」という意味で用いている。図３を参考
にして述べると、前記請求項１記載の２波多重用の光合
分波器１０を複数個設け、これら光合分波器１０に透過
波長が相違する光フィルタ２０を挿入し、これら光合分
波器１０の分岐側導波路１２，１４を光ファイバ４２〜
４６により接続することにより、複数の前記光合分波器
１０を相互に接続したことを特徴とする。

【０００６】さらに、請求項３に記載の発明も、多波多
重用の光合波分波器に係る。図４を参考にして述べる
と、複数の上記請求項１又は２記載の光導波路パターン
を、同一の基板１１上に形成し、各光導波路パターンの
結合側導波路１６を単波長用の入出力端とし、分岐側導
波路１２の最外側を多波長用の入出力端としたことを特
徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態１】図１について説明する。なお、
同図（ｂ）は、（ａ）のＢ部分の拡大図である。１０
は、２波多重用の平面導波路型の光合波分波器を示し、
本発明の基本単位となる、光分岐部１８を含む１ｘ２型
の光導波路パターンが形成されている。１２，１４は分
岐側の光導波路、１６は結合側の光導波路であり、２０
は、光導波路の分岐部１８の光導波路に挿入された光フ
ィルタである。

【０００８】２２，２４は、光合分波器１０の両側に接
着された接続ブロックであり、外部の光ファイバと平面
導波路を介在する部品である。

【０００９】光フィルタ２０は、図１（ｂ）のように、
光導波路の表面からスリット２６を切り込み、その中に
挿入して接着固定する。また、光フィルタ２０は、結合
側導波路１６に対して垂直であり、かつ、２本の分岐側
導波路１２，１４が、等入射角となるように固定する。

【００１０】ここで用いられる光フィルタ２０として
は、例えば、ポリイミド、あるいは合成石英の基板２０
０の上に、金属を数層蒸着した、30μm程度の膜厚（蒸
着膜２０２の厚みは、7〜15μm）を有する周知の誘電多
層膜型を用いる。このフィルタは、特定中心波長のみを
透過する性質を有する。

【００１１】次に、スリット２６の幅は、膜厚に5ミク
ロンを加えた約35μmであり、図１（ｂ）のように、導
波路方向の配置位置Ｄは、膜表面から、Ｙ分岐基準点１
８０までが、−15〜100μmとなるようにする（マイナス
側を分岐側、プラス側を結合側とする）。導波路のコア
横幅は8μmである。

【００１２】上記構成の光合分波器１０において、設計
波長λ1の光フィルタ２０を用いた場合、分岐側導波路
１２からλ1とλ2の合成光を入射すると（実線矢印）、
光フィルタ２０は、波長λ1の光のみを結合側導波路１
６へ透過し、波長λ2の光を分岐側導波路１４へ反射す
る。

【００１３】逆に、結合側導波路１６を入射光導波路と
し、波長λ1とλ2の合成光を入射した場合には（点線矢
印）、波長λ1の光のみが光フィルタ２０を透過して、
分岐側導波路１２，１４へ等パワーで分岐し、波長λ2
の光の伝達は、光フィルタ２０により阻止される。

【００１４】次ぎに光合分波器１０の製造方法について
説明する。まず、出発基板として、シリコン基板の表面
にＳｉＯ2の微粒子（スス）を火炎堆積してクラッド層
とし、その上にコア層を堆積する。コア層の材料は、ク
ラッド層よりも高屈折率となるドーパントを含む。

【００１５】次ぎに、エッチングにより線状のＹ型導波
路パターンを形成し、その上に、さらにクラッド層を被
せて、全体を焼結脱水して、図２（ａ）に示す光導波路
構造を完成する。同図で、１１は基板、１３はＹ型導波
路である。

【００１６】次ぎに、１枚の基板上に多数個形成したＹ
型導波路１３を、ダイシングソーにより、１個ずつのブ
ロックに切り出した後に（図２（ｂ））、Ｙ型導波路１
３の両側に、接続ブロック２２，２４を接着する（図２
（ｃ））。

【００１７】接続ブロック２２，２４は、Ｙ型導波路１
３のコアと、外部の光ファイバのコアとを接続する介在
部品（光ファイバアレイ）であり、導波路のコア位置に
合わせたＶ溝等の位置合わせ溝を、例えば250μmピッチ
で複数刻設した石英ブロック台に、光ファイバ３０を載
せ、その上から蓋を被せて接着したものである。接続ブ
ロック２２，２４と光導波路間の調心は、ピークサーチ
ャーを用いて行い、調心完成後に、両部材を光学用のエ
ポキシ接着剤等で接着する。

【００１８】次ぎに、Ｙ型導波路１３の光分岐結合部の
表面をダイシングソーにて切り込み（図１（ｂ）参
照）、光導波路を横断するスリット２６を形成し、その
中に光フィルタ２０を挿入して接着剤にて固定する。以
上で、光フィルタ入りの平面型光導波路部品が完成す
る。なお、ブロック切り出し前に、光フィルタの挿入工
程を実施することもできる。

【００１９】

【発明の実施の形態２】次ぎに、図３は本発明の実施形
態２の説明図であり、前記実施形態１の光合分波器１０
を光ファイバにより接続した、４波多重用の光合分波器
４０を示す。ここで、各光合分波器１０Ａ〜１０Ｄに埋
め込まれた光フィルタ２０Ａ〜２０Ｄの透過波長は、そ
れぞれ透過中心波長がλ1、λ2、λ3、λ4の異なる値と
する。

【００２０】これらを併置した後、分岐側光導波路１
２，１４の端部を、光ファイバにより、以下のごとく接
続する。

【００２１】先ず、光合分波器１０Ａの分岐側導波路１
４の端部と、光合分波器１０Ｂの分岐側導波路１２と
を、光ファイバ４２により接続する。同様に、光合分波
器１０Ｂの分岐側導波路１４の端部と、光合分波器１０
Ｃの分岐側導波路１２とを、光ファイバ４４により接続
する。また、光合分波器１０Ｃの分岐側導波路１４の端
部と、光合分波器１０Ｄの分岐側導波路１２とを、４６
により接続する。上段（光合分波器１０Ａ）の最外側の
分岐側導波路１２には、入出力用の光ファイバ４１を接
続し、下段（光合分波器１０Ｄ）の最外側の分岐側導波
路１４の端部は、空きとする。一方、各光合分波器１０
Ａ〜１０Ｄの各結合側導波路１６にも、入出力用の光フ
ァイバ４８，５０，５２，５４を接続する。

【００２２】以上のようにして、光合分波器１０Ａ〜１
０Ｄの分岐側導波路１２，１４を互いに接続して、４波
多重用の光合分波器４０を構成する。

【００２３】この４波多重用の光合分波器４０では、光
ファイバ４１から、光合分波器１０Ａに、波長λ1〜λ4
の合波光を入射すると、波長λ1の光のみが光フィルタ
２０Ａを透過して、結合側導波路１６を経て光ファイバ
４８へ出射する。そして、残りの波長λ2，λ3，λ4の
光は、光フィルタ２０Ａにより、分岐側導波路１４に反
射する。

【００２４】光合分波器１０Ａの分岐側導波路１４の端
部から出射した波長λ2，λ3，λ4の光は、光ファイバ
４２を経由して、光合分波器１０Ｂの分岐側導波路１２
へ入射する。光合分波器１０Ｂの分岐側導波路１２へ入
射した波長λ2，λ3，λ4の合波光は、波長λ2の光のみ
が光フィルタ２０Ｂを透過して、結合側導波路１６を経
て光ファイバ５０へ出射する。そして、残りの波長λ
3，λ4の合波光は、光フィルタ２０Ｂにより、分岐側導
波路１４へ反射する。

【００２５】光合分波器１０Ｂの分岐側導波路１４の端
部から出射した波長λ3，λ4の光は、光ファイバ４４を
経由して、光合分波器１０Ｃの分岐側導波路１２へ入射
する。光合分波器１０Ｃの分岐側導波路１２へ入射した
波長λ3，λ4の合波光は、波長λ3の光のみが光フィル
タ２０Ｃを透過して、結合側導波路１６を経て光ファイ
バ５２へ出射する。そして、残りの波長λ4の光は、光
フィルタ２０Ｃにより、分岐側導波路１４へ反射する。

【００２６】光合分波器１０Ｃの分岐側導波路１４の端
部から出射した波長λ4の光は、光ファイバ４６を経由
して、光合分波器１０Ｄの分岐側導波路１２へ入射す
る。光合分波器１０Ｄの分岐側導波路１２へ入射した波
長λ4の光は、光フィルタ２０Ｄを透過して、結合側導
波路１６を経て光ファイバ５４へ出射する。

【００２７】このように、光合分波器４０は、光ファイ
バ４１から入射したλ1〜λ4までの合波光を、４波長に
分波して光ファイバ４８、５０，５２，５４へ出射する
分波器として機能することとなる。

【００２８】逆に、結合側の、光ファイバ４８に波長λ
1、光ファイバ５０に波長λ2、光ファイバ５２に波長λ
3、光ファイバ５４に波長λ4の光を入射すると、これら
の波長の光は分岐側で合波されて、光ファイバ４１から
出射する。すなわち、光合分波器４０は、各光合分波器
１０Ａ〜１０Ｄの結合側光ファイバ４８〜５４へ入射し
た波長λ1〜λ4の単波光を、合波する合波器として機能
することとなる。

【００２９】以上は、４波長用の光合波分波器である
が、特定波長通過型の光フィルタを埋め込んだ光合波分
波器を、必要数だけ多段に接続すれば、５波以上の光合
波分波器を実現することが可能である。

【００３０】

【発明の実施の形態３】上記第１、第２の実施形態の場
合は、光合波分波器が単体のＹ分岐型光導波路であり、
これらを光ファイバで接続することにより、多波多重用
の光合波分波器を構成したが、本実施形態の場合は、複
数のＹ型導波路パターン（分岐側導波路１２，１４及び
結合側導波路１６からなる）を同一の平面型光導波路に
形成した。

【００３１】この場合は、図４の如く、個別切り出し前
の光導波路基板１１において、Ｙ分岐部１８を上下に横
断するスリット５６を形成し、その中の導波路横断部
に、光フィルタ光フィルタ２０を挿入し、接着固定す
る。各分岐側導波路１２，１４及び結合側導波路１６の
端部は、光ファイバの接続により、前記実施形態２の場
合同様に接続する。この場合は、合分岐する中心波長の
数だけ、Ｙ分岐のパターンと光フィルタを準備する。

【００３２】本実施形態のようにすると、各基本単位毎
にスリットを加工する上記各実施形態の場合に比べて、
スリット加工工数が削減できるという利点がある。

【００３３】なお、光ファイバの接続方法は、単心光フ
ァイバによる方法以外に、光ファイバテープにて一括配
線してもよい。この場合には、光ファイバテープを折り
曲げて使用するが、単心光ファイバによる接続に比較し
て、光導波路の間隔（ピッチ）を狭くできるという利点
がある。

【００３４】表１は、上記図３の場合において、入射光
ファイバ４１から波長λ1〜λ4（λ1：中心波長1.553μ
m、λ2：1.551μm、λ3：1.549μm、λ4：1.547μm）ま
での合波光を入力し、光ファイバ４８、５０，５２，５
４へ分波する際の、各波長毎の挿入損失を示す。ここ
で、光フィルタの位置（図１（ｂ）のＤ）は、プラス80
μmである。

【表１】

【００３５】

【発明の効果】従来品に比べて、部品点数の削減、組立
時間の短縮を図ることができ、小型で、低コストの光合
波分波器を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る本発明の説明図。

【図２】本発明の光合波分波器の製造工程の説明図。

【図３】請求項２に係る本発明の説明図。

【図４】請求項３に係る本発明の説明図。

【符号の説明】

１０ 光合分波器 １１ 基板 １２，１４ 分岐側導波路 １３ Ｙ型導波路 １６ 結合側導波路 １８ 分岐部 １８０ Ｙ分岐基準点 ２０ 光フィルタ ２００ 基板 ２０２ 蒸着 ２２，２４ 接続ブロック ２６ スリット ３０ 光ファイバ ４０ 光合分波器 ４１，４２，４４，４６，４８，５０，５２，５４ 光
ファイバ ５６ スリット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光分岐部を含む光導波路パターンを形成
   してなる平面型の光導波路であり、前記光分岐部におい
   て、光導波路に光フィルタを挿入した、光合波分波器。
2. 【請求項２】 前記光合分波器を複数個設け、これら光
   合分波器に透過波長が相違する光フィルタを挿入し、さ
   らに、これら光合分波器の分岐側光導波路を光ファイバ
   により接続することにより、複数の前記光合分波器を相
   互に接続した、請求項１記載の光合波分波器。
3. 【請求項３】 複数の前記光導波路パターンを同一の平
   面光導波路上に形成し、各光導波路パターンの結合側光
   導波路を単波長用の入出力端とし、分岐側光導波路の最
   外側を多波長用の入出力端とした、請求項１または２記
   載の光合波分波器。