JPS62291604A - 光分岐結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 この発明は光分岐結合器に関し、さらに詳細にいえば、
光伝送路を双方向に伝搬する客先を分岐することのでき
る光分岐結合器に関する。

〈従来の技術〉 従来から、光伝送による局間通信に用いられる光分岐結
合器は、第９図に示すように、１本の導波路（９２）が
、２本の導波路（９３）、　（９４）にＹ字状に分岐し
ているものであり、導波路（９２）の１端が光ファイバ
である双方向光伝送路（９１）に結合しているとともに
、導波路（９３）、　（９４）の各端（９６）、　（９
７）が、それぞれ発光素子（９８）と受光素子（９９）
と結合している。

双方向光伝送路（９１）からの光は、導波路（９２）か
ら両導波路（９３）、’　（９４）に１７２ずつ分岐し
て伝搬し、そのうち導波路（９４）を伝搬した光が受光
素子（９９）に入力される。また、発光素子（９８）か
ら出力された光は、導波路（９４）から導波路ｆ９２）
８通って伝１ｆ！２し、双方向光伝送路（９１）に出力
される（特開昭５３−１８３０７号公報参照）。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記の光分岐結合器において、導波路（９３）を伝搬し
た１／２の光は、発光素子（９８）に入力されてしまい
、何ら利用されず、導波路（９４）を伝搬した１／２の
光のみが、受光素子（９９）に入力されるため、２本の
光伝送路をそれぞれ送信・受信専用に用いた場合に比べ
て、３ｄＢの損失が生じることになる。

このような、３ｄＢのマージンの劣化は、無中継光通信
可能な伝送距離に換粋して、５ｋｎの短縮に匹敵するも
のであり、無視できないものであった。

〈発明の目的〉 この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり
、分岐ＪＨ失が少ない光分岐結合器を捉供することを目
的とする。

く問題点を解決するだめの手段〉 上記の目的を達成するための、口の発明の光分岐結合器
は、平面基板と、平面基板上に形成されたマルチモード
導波路と、同基板上に形成され、先端においてコア幅が
テーパ状に狭くなったテーパ部の側面が、マルチモード
導波路の側面に、マルチモード導波路のクラッドを介し
て接しており、該テーパ部を通してマルチモード導波路
に光を送出することのできるシングルモード導波路とを
有するものである。

上記マルチモード導波路が途中で所定角屈曲し、上記シ
ングルモード導波路が、屈曲点の延長線上に位置し、上
記シングルモード導波路のデーパ部の側面が、マルチモ
ード導波路の屈曲した外側の側面に接しているものであ
ってもよい。

く作用〉 上記の構成の光分岐結合器であれば、シングルモード導
波路を伝搬する光は、コア幅がテーパ状に狭くなるにつ
れて、分布電界の一部が上記クラッドを介してマルチモ
ード導波路内に侵入していき、マルチモード導波路内の
１つのモードと結合して該モードに変換され、マルチモ
ード導波路を伝搬するようになる。

マルチモード導波路を進行する光は、上記クラッドがあ
るために、シングルモード導波路内のモードへの結合は
少なく、そのままマルチモード導波路を伝搬する。

上記マルチモード導波路が、途中で屈曲しているもので
あっても、上記と同様の作用を行なわせることができる
。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明覆る。

第１図は、この発明の光分岐結合器を示す上面図、第２
図は同斜視図である。光分岐結合器（１）は、基板（２
）上に設けられたマルチモード導波路（３）、および同
じく基板（２）上に設けられ、マルチモード導波路（３
）に所定角θをなして斜めに設けられたシングルモード
導波路（４）により構成されている。

マルチモード導波路（３）は、コア（３ａ）ｔｊよびコ
ア（３ａ）を包囲するクラッド（３ｂ）を有し、その両
端部には、受光素子（図示せず）に結合する端面（５）
、および双方向光伝送路（図示せず）に結合する端面（
６）が形成されている。

シングルモード導波路（４）は、コア（４ａ）およびコ
ア（４ａ）を包囲するクラッド（４ｂ）を有し、その一
端には、発光素子（図示せず）に結合する端面（７）が
形成され、他端は、露出したコア（４ａ）が、テーパ状
に幅が狭くなって（以下「テーバ部（９）」という）ク
ラッド（３ｂ）を介して、マルチモード導波路（３）に
上記所定角θをなして接している。上記所定角０、すな
わちテーパ部（９）の先端角は、マルチモード導波路（
３）の全反射角以内に設定することが、シングルモード
導波路（４）内のモード（以下単に「シングルモード」
という。）からマルチモード導波路（３）内のモードへ
の光結合の効率化の観点から好ましい。

基板（２）、マルチモード導波路（３）およびシングル
モード導波路（４）には、当業者に公知の適当な材料お
よび製法を採用することができる。例えば、基板（２＋
に５１０２板または表面に熱酸化処理を施したＳｌつＩ
ファーを用い、導波路を８１０２成分を使った化学気相
反応（ＣＶＯ）法で形成することが、低儂失化の観点か
ら好ましい。尚、クラッドｆ３１１）。

（４ｂ）は、通常、コア（３ａ）、　（４ａ）に対して
、コア（３ａ）、　（４ａ）の１％程度の屈折率差を有
している。

第３図は、第１図の■−■線に沿った屈折率分布図であ
り、同図のように、外側（マルチモード導波路（３）に
接する側と反対側）のクラッド（４ｂ）の屈折率を、マ
ルチモード導波路（３）のクラッド（３ｂ）の屈折率よ
り低くすることが、シングルモード導波路（４）を伝搬
する光を内側に閉込め、上記クラッド（３ｂ）を介して
マルチモード導波路内に侵入する分布電界の割合を増大
させ、マルチモード導波路（３）内のモードとの結合を
効率化する観点から好ましい。

また、シングルモード導波路（４）、マルチモード導波
路（３２間のクラッド（３ｂ）の厚さは、シングルモー
ドからマルチモード導波路（３）内のモードへの光結合
を効率的に行なうために極力薄いものであることが望ま
しいが、過度に薄いと、製造上の困難性が増し、また、
マルチモード導波路（３）内のモードからシングルモー
ドへの光結合度が増大するので、クラッド（３ｂ）の厚
ぎを１〜３ｆ＃程度とすることが好ましい。

上記の構成において、発光素子から端面（７）に入射し
た光は、シングルモード導波路（４）を伝搬してテーパ
部（９）に達する。テーパ部（９）では、コア（４ａ）
の幅が徐々に細くなっていくため、第４図のＪ：うに、
クラッド（３ｂ）およびコア（３ａ）に分布する電界の
割合が多くなるので、マルチモード導波路（３）のモー
ドの１つと容易に結合する。したがって、シングルモー
ド導波路（４）を伝搬する光は、マルチモード導波路（
３）に移りそのままマルチモード導波路（３）を伝搬し
、端面（６）を通して双方向光伝送路に入力される。尚
、シングルモード導波路（４）を伝１暇する光で、マル
チモード導波路ζ３）を逆方向に伝搬して、端面（５）
に達する割合は皆無に等しい。

一方、双方向光伝送路から端面（６）に入射した光は、
マルチモード導波路（３）を伝搬してテーパ部（９）が
接している部分を通過する際、クラッド（３ｂ）に分布
する電界の割合が少ないため、シングルモードへの結合
はほとんどなく、大部分の光は端面（５）に達し、受光
素子に入力される。

第５図は、この発明の光分岐結合器の別の実施例を示す
上面図であり、第６図は同斜視図である。

光分岐結合器（１１）は、基板（１２）上に設（プられ
、途中、所定の屈曲角φをなして屈曲しているマルチモ
ード導波路（１３）、および同じく基板（１２）上に設
けられたシングルモード導波路（１４）により構成され
ている。

マルチモード導波路（１３）は、コア　ｆ１３ａ）、ｊ
３よびコア（１３ａ）を包囲づるクラッド（１３ｂ）を
有し、双方向光伝送路に結合する端面（１６）、および
受光素子に結合する端面（１５ンが形成されている。

シングルモード導波路（１４）は、コア　（１４ａ）ｔ
ｊよびコア（１４ａ）を包囲するクラッド（１４ｂ）を
有し、一端は、端面（１７）で発光素子に結合し、他端
は、露出したコア（１４ａ）が、テーパ状に幅が狭くな
って（以下「テーパ部（１９）Ｊという。）、クラッド
（１３ｂ）を介してマルチモード導波路（１３）の屈曲
した背側にある側面に上記所定角θをなして接している
。尚、この所定角θと上記屈曲角φは、互いに等しいも
のであってもよく、等しい場合は、シングルモード導波
路（１４）は、マルチモード導波路（１３）の屈曲点を
越えた延長線上に位置していることになる。

上記シングルモード導波路（１４）がマルチモード導波
路（１３）となす所定角θ、すなわちデーパ部（１９）
の先端角は、マルチモード導波路（１３）の全反射角以
内に設定することが、シングルモード導波路゛（１４）
からマルチモード導波路（１３）への光結合の効率化か
ら望ましいことは、前述の実施例と同じである。また、
マルチモード導波路（１３）の屈曲角φは、屈曲による
損失を低く押えるために、小さいことが好ましく、通常
１〜３°である。

上記の構成において、発光素子から端面（１７）に入射
した光は、シングルモード導波路（１４）を伝搬してテ
ーパ部（１９）に達し、前述の実施例と同様にしてマル
チモード導波路（１３）に移り、端面（１６）を通して
双方向光伝送路に出力される。また、双方向光伝送路か
ら端面（１６）に入射した光は、マルチモード導波路（
１３）を伝搬してテーパ部（１９）の接している部分を
通過する際、前述の実施例と同球、シングルモード導波
路（１４）へ移ることはほとんどなく、そのまま端面（
１５）に達し、受光素子に入力される。

また、外側（マルチモード導波路（１３）に接続する側
と反対側）のクラッド（１４ｂ）の屈折率を、クラッド
（１３１））の屈折率より低くすることが、シングルモ
ード導波路（１４）伝搬する光を内側に閉込め、マルチ
モード導波路（１３）側に侵入する電界のに１合を増大
させる観点から好ましいことも、前述の実施例と同様で
ある。

第７図は、第１図の光分岐結合器を２局間通信に利用し
た例であり、双方向光伝送路（２４）で結んだ２局ｆＡ
）、　（Ｂ）にそれぞれ、光分岐結合器（ＩＡ）。

（１Ｂ）、シングルモード導波路端に結合される光光素
子ｆ２Ａ）、ｆ２Ｂ）　、マルチモード導波路端に結合
される受光素子（３Ａ）、　ｆ３Ｂ）が設置されている
。

この構成によって、双方向光伝送路（２４）を伝搬して
きた光の、受光素子（３Ａ）、　（３Ｂ）に達するまで
の分岐抛失が少なくなり、全体としてのマージンを、従
来例の場合よりも余分に見込むことができる。

第８図は、アクセッサとして利用した例であり、送受信
端局（３３）に接続される１木の双方向光伝送路（３４
）に、送信局（Ｃ）、　（Ｄ）がそれぞれ中継する形で
削りこんでいる。各送信局は、光分岐結合器（ＩＣ）、
　（１Ｄ）を有しており、シングルモード導波路端には
発光素子（２Ｃ）、　（２Ｄ）が結合し、マルチモード
導波路両端には双方向光伝送路（３４）が結合している
。

この構成によれば、各発光素子（２Ｃ）、　（２Ｄ）か
ら端局（３３）に光を伝送することがでさるとともに、
１＠＠（３３）から出力された光が各送信局（Ｃ）、　
（［１）を通過するときに減衰を受けることはほとんど
ない。

尚、この発明は、上記の各実施例に限定されるものでは
なく、例えば導波路として、リッジ型の導波路だけでな
く、平面基板面内に埋込んだ埋込み型の導波路を採用す
ることもでき、その他この発明の要旨を変更しない範囲
内において、種々の設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のようにこの弁明の光分岐結合器は、マルチモード
導波路とシングルモード導波路とを形成し、シングルモ
ード導波路先端のテーバ部が、マルチモード導波路の側
面と、マルチモード導波路のクラッドを介して接するよ
うにしているので、マルチモード導波路を伝搬する光は
、シングルモード導波路に結合してしまうことなく、従
来の光分岐結合器に比べて、光が受光素子に達するまで
の分岐損失を少なくすることができるという特有の効果
を秦する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの弁明の光分岐結合器を示す上面図、第２図
は同斜視図、 第３図は第１図の■−■線に沿う屈折率分布図、第４図
は電界分布図、 第５図はこの弁明の光分岐結合器の別の実施例を示す上
面図、 第６図は同斜視図、 第７図は第１図の光分岐結合器を２局間通信に利用した
例を示す概略図、 第８図はアクセッサとして利用した例を示す概略図、 第９図は従来の光分岐結合器を示す概略図。 （１）・・・光分岐結合器、（２）・・・平面基板、（
３）・・・マルチモード導波路、（３ａ）・・・コア、
（３ｂ）・・・クラッド、（４）・・・シングルモード
導波路、（９）・・・テーパ部 特許出願人　　住友電気工業株式会社 第１図 第２図 第３図 マルチモード導波路コア　　シングルモード導波路コア
第４図 第５図 第６図 Ｉｔ　　　　　　　　Ａ 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平面基板と、平面基板上に形成された マルチモード導波路と、同基板上に形成 され、先端においてコア幅がテーパ状に 狭くなったテーパ部の側面が、マルチモ ード導波路の側面に、マルチモード導波 路のクラッドを介して接しており、該テ ーパ部を通してマルチモード導波路に光 を送出することのできるシングルモード 導波路とを有することを特徴とする光分 岐結合器。 ２、上記マルチモード導波路が途中で所定 角屈曲し、上記シングルモード導波路が、 マルチモード導波路の屈曲点の延長線上 に位置し、上記シングルモード導波路の テーパ部の側面が、マルチモード導波路 の側面に接しているものである上記特許 請求の範囲第１項記載の光分岐結合器。