JPS63106606A - 光合分波器 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ＦＪ易な構造であり、しかも組み立ての容易
な光合分波器に関するものである。

【従来の技術１ 誘電体多層膜干渉フィルタを用いた従来技術による分波
器の構成の一例を第５図に示す。第５図において、ＩＡ
〜ＩＥは光ファイバ、２Ａ〜２Ｅは分布屈折率棒状レン
ズ、３Ａ〜３Ｅはレンズ支持ガラスブロック、４Ｂ〜４
Ｄは干渉膜、５はガラスブロックである。６Ａ、６Ｂは
ガラスブロック５の互いに平行な端面である。

光ファイバＩＡからの入射光は分布屈折率棒状レンズ２
Ａにより平行光束となり、レンズ支持ガラスブロック３
Ａを経由してガラスブロック５に導入され、干渉膜４Ｂ
において反射しまたは透過する。

この干渉＠４Ｂの透過波長特性が帯域通過形で中心波長
λ１とすれば、入射光の波長がλ１近傍のときに平行光
束は干渉膜４Ｂを透過し、レンズ支持ガラスブロック３
Ｂを経由して分布屈折率棒状レンズ２Ｂに至り、ここで
集束して光ファイバＩＢの中央に結像する。

入射光の波長がλ１より所定の波長前れていれば、平行
光束は干渉膜４Ｂで反射され、ガラスブロック５内を直
進して干渉膜４Ｃに至る。以下干渉膜４Ｂにおけると同
様、入射光の波長と干渉膜の透過波長特性によって反射
または透過を繰返す。

上記の従来技術では、光ファイバと分布屈折率棒状レン
ズ、レンズ支持ガラスブロック、干渉膜、ガラスブロッ
クなどの光学部品が必要であり、これら多数の光学部品
の位置調整、角度調整を必要とし、したがって、組立て
工程が極めて複雑となる欠点があった。

第６図（Ａ）および（Ｂ）は第５図に示した従来技術の
欠点を補うようにした従来例である。第６図（Ａ）およ
び（Ｂ）において、ＩＡ〜ＩＥは光ファイバ、７は光導
波路用基板、８は光導波路、９は干渉膜設置溝、４Ｂ〜
４Ｄは干渉膜である。この例では、ガラスブロックの代
わりに、光導波路８を形成したガラス基板７を用い、そ
のガラス基板７上に光導波路８を横断する溝９を設け、
この溝に干渉膜４Ｂ〜４Ｄを配設する。

この従来例では、レンズ等の光学部品を必要とせず、組
立ても第５図の構造の場合よりも簡易とならているが、
導波損失低減のために干渉膜４を形成したガラス基板７
を数十μｍ以下に研磨する必要があること、および干渉
１ｉ４を干渉膜設置溝９に高い角度精度で設置して固定
する必要があるため、組立工程に高度な技術を必要とす
る欠点があった。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する干
渉膜形成基板の薄片研磨および干渉膜設置溝への干渉膜
の設置という複雑な工程を不要として構成した光合分波
器を提供することにある。

ｒ問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、基板の少
なくとも一方の主面上に誘電体多層膜干渉フィルタを形
成し、その銹一体多層膜干渉フィルタの表面上に誘電体
光導波路を形成し、誘電体光導波路上に導波光伝搬方向
とほぼ直交する溝方向を有し、かつ少なくとも誘電体光
導波路のコア層底部に達する深さのＶ字状溝を設けたこ
とを特徴とする。

〔作　用］ 本発明では、誘電体多層膜干渉フィルタの表面上に形成
した光導波路に、導波光伝搬方向とほぼ直交する溝方向
を有するＶ字状溝を設けることによって、導波光をＶ溝
の入射側斜面で反射させ、以って誘電体多層膜干渉フィ
ルタに導き、その入射光の波長が誘電体多層膜干渉フィ
ルタの通過帯域にある場合には誘電体多層膜フィルタを
形成した基板の裏面に導き、他方、入゛射先の波長が誘
電体多層膜フィルタの阻止帯域にある場合には誘電体多
層膜フィルタからの反射光をｖｆｌの出射側斜面に導き
、その反射光を光導波路に結合させる。

したがって、本発明によれば、干渉フィルタ、光導波路
９分岐用Ｖ溝が一体に形成されているので、干渉フィル
タを薄片に加工すること、および干渉フィルタを導波路
上の干渉フィルタ設置溝に精度よく角度合わせして固定
する組立工程が不要となる。

［実施例］ 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示し、ここで、１０は
ガラス基板、１１は誘電体多層膜干渉フィルタ、１２は
光導波路の下部クラッド層、１３は光導波路のコア層、
１４は光導波路の上部クラッド層、１５はＶ溝、１５Ａ
はその入射側斜面、１５Ｂは■溝１５の出射側斜面、１
７は光導波路の入射側端面、１８は光導波路の出射側端
面、１９はガラス基板の裏面である。

ここで、基板１０の少なくとも一方の主面上に誘電体多
層膜干渉フィルタ１１を形成し、その誘電体多層膜干渉
フィルタ１１の表面上にクラッド層１２と１４およびコ
アＦｉ１３から成る誘電体光導波路を形成する。この誘
電体光導波路上に導波光伝搬方向とほぼ直交する溝方向
を有し、かつ少なくとも誘電体光導波路のコア層１３の
底部に達する深さの７字状溝１５を設ける。

誘電体多層膜干渉フィルタ１１の表面上に形成した光導
波路に、導波光伝搬方向とほぼ直交する溝方向を有する
７字状溝１５を設けることによって、導波光をＶ溝１５
の入射側斜面１５＾で反射させ、以て、誘電体多層膜干
渉フィルタ１１に導き、その入射光の波長が誘電体多層
膜干渉フィルタ１１の通過帯域にある場合には誘電体多
層膜干渉フィルタ１１を形成した基板ｌＯの裏面１９に
導き、他方、入射光の波長が誘電体多層膜干渉フィルタ
１１の阻止帯域にある場合にはこの誘電体多層膜干渉フ
ィルタ１１からの反射光をＶ溝１５の出射側斜面１５Ｂ
に導き、その反射光を光導波路に結合させる。

本実施例においては、ガラス基板１０として板厚０．５
ｍｍのＢに一７ガラスを用いた。誘電体多層膜干渉フィ
ルタとしては、二酸化硅素と二酸化チタンをイオンビー
ムシャワーを併用した電子ビーム蒸着法によフて多層に
蒸着することにより形成し、第２図に示す特性を持つ長
波長帯通過形のものを用いた。

導波路の上部クラッド層１４および下部クラッド層１２
は、二酸化硅素をスパッタして形成し、コア層１３は二
酸化硅素と二酸化チタンの混合物をスパッタして形成し
た。これらのクラッド層１２．コア層１３．クラッド層
１４により誘電体光導波路を構成した。クラッド層１２
．１４の屈折率は１．４６、コア層１３の屈折率は１．
４７とし、比屈折率差Δは０．５％とした。

干渉フィルタ１１は１５度の入射角で使用するよう設計
したため、Ｖ溝１５の頂角は１０５度とした。ただし、
この頂角は９０度以上であるならば原理的に所定の機能
を得られることは自明である。本実施　　例では、基板
１０としてガラスを用いたが、その他の材料として使用
波長帯域で透明な材料、たとえば半導体も適用可能であ
る。

本実施例の動作を以下に説明する。

光導波路の入射側端面１７から入射した光はＶ溝１５の
入射側斜面１５Ａに到達し、ここで全反射された干渉フ
ィルタ１１に１５度の角度で入射する。

かかる入射光の波長が約１．３μｍ以上であれば、第２
図から明らかな通り、干渉フィルタ１１は通過域である
から、入射光は干渉フィルタ１１を通過してガラス基板
１０の裏面１９に到る。

他方、入射光の波長が約１．２５μｍ以下であれば、干
渉フィルタ１１は阻止域であるため、入射光はこの干渉
フィルタ１１で反射されて、■溝１５の出射側斜面１５
Ｂに導かれて光導波路と結合して出射側端面１８に到る
。

構造の対称性から、出射側端面１８より波長１．２５μ
ｍ以下の光を導入したときには、入射端面１７に導かわ
ることも自明である。このため、例えば入射側端面１７
に伝送路を接続し、出射側端面１８にレーザダイオード
を結合し、基板ｌＯの裏面１９に受光素子の受光面を結
合すれば、２波長双方向合分波モジュールを構成できる
ことも自明である。

この動作原理においては、Ｖ溝１５の近傍での回折のた
めに導波路間の結合が不完全となる。このため、■溝挿
入損失が第３図のように下部クラッド層１２の厚さＸと
ともに増加する。また、下部クラッド層１２の厚さＸが
６μｍ以下となれば、■溝１５の谷がコア層１３内に留
まることとなるから、分波が不完全となる。このため、
本実施例においては下部クラッド層１２の厚さを６μＩ
、コア層１３の厚さを４μｌとした。また、上部クラッ
ド層１４の厚さは分波特性に直接関与しないので、４μ
ｍとした。

第４図は本発明の他の実施例である。光合分波回路にお
いては１枚の干渉フィルタでは阻止域減衰量が不十分な
場合があり、複数枚の干渉フィルタを用いる場合がある
。そこで、第４図の実施例では、第２の干渉フィルタを
ガラス基板ｌＯの裏面１９に形成して、阻止域減衰量の
改善を図る。

第４図において、ガラス基板ｌＯ１第１の誘電体多層膜
干渉フィルタ１１、光導波路の下部クラッド層１２、光
導波路のコア層１３、光導波路の上部クラッド層１４、
Ｖ溝１５、この■溝の入射側斜面１５Ａおよび出射側斜
面１５Ｂ、光導波路の入射側端面１フ、および光導波路
の出射側端面１８の構成は第１図示の実施例と同様であ
り、本例では、基板１０の裏面に第２の誘電体多層膜干
渉フィルタ２０を配置する。２１は干渉フィルタ２０を
形成したガラス基板の裏面である。

第４図の実施例において、入射側端面１７に入射した波
長１．２５μｍ近傍の光はＶ溝１５の入射側斜面１５Ａ
で反射し、第１の誘電体多層膜干渉フィルタ１１が第２
図の透過特性を有していれば、これにより大部分の光は
反射され、透過される光量はわずかである。しかし、分
波特性設計上、このわずかな光量で決まる阻止域減衰量
が不十分である場合があり、このときには、第２の誘電
体多層膜干渉フィルタ２Ｇとして、第２図の透過特性と
同等、または通過帯域が第２図の透過特性より長波長側
に移動した透過特性を有するものを用いれば、阻止域減
衰量が大幅に改善される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、干渉フィルタ、
光導波路１分岐用Ｖ溝が一体に形成されているので、干
渉フ゛イルタを薄片に加工すること、および干渉フィル
タを導波路上の干渉フィルタ設置溝に精度よく角度合わ
せして固定する組立工程が不要となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光合分波器の第１の実施例を示す断面図
、 第２図はその干渉フィルタの特性例を示す特性図、 第３図は下部クラッド層の厚さとともにＶ溝の挿入損失
の変化する状態を示す特性図、第４図は本発明の第２実
施例を示す断面図、第５図は従来例を示す構成図、 第６図（Ａ）および（Ｂ）は他の従来例の、それぞれ、
平面図および側面図である。 ＩＡ〜ＩＥ・・・光ファイバ、 ２Ａ〜２Ｅ・・・分布屈折率棒状レンズ、３Ａ〜３Ｅ・
・・レンズ支持ガラスブロック、４Ｂ〜４Ｄ・・・干渉
膜、 ５・・・ガラスブロック、 ６Ａ、６Ｂ−・・ガラスブロックの平行端面、フ・・・
光導波路用基板、 ８・・・光導波路、 ９・・・干渉膜設置溝、 １０・・・ガラス基板、 ｉ　ｉ−・・誘電体多層膜干渉フィルタ、１２・・・光
導波路の下部クラッド層、１３・・・光導波路のコア層
、 １４・・・光導波路の上部クラッド層、１５・・・Ｖ溝
、 １５＾・−Ｖ溝１５の入射側斜面、 １５Ｂ−Ｖ溝１５ノ出射側斜面、 １７・・・光導波路の入射側端面、 １Ｂ−・・光導波路の出射側端面、 １９・・・ガラス基板の裏面、 ２０・・・第２の誘電体多層干渉フィルタ、２１・・・
ガラス基板の裏面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板の少なくとも一方の主面上に誘電体多層膜干渉フィ
   ルタを形成し、その誘電体多層膜干渉フィルタの表面上
   に誘電体光導波路を形成し、該誘電体光導波路上に導波
   光伝搬方向とほぼ直交する溝方向を有し、かつ少なくと
   も誘電体光導波路のコア層底部に達する深さのＶ字状溝
   を設けたことを特徴とする光合分波器。