JPS63205612A - 導波路形光分波器 - 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〕 本発明は波長多重光通信の分野に用いる光分波器に関す
るものである。

〔従来の技術〕

波長が異なる光信号を１本の元ファイバで双方向に伝送
する波長多重伝送方式罠おいては、波長が異なる光波を
分離する光分波器が必要となる。

光分波器は、回折格子形と誘電体多層膜フィルタ形とに
大別することができるが、ｆＬ＊分離特性の点から誘電
体多層膜フィルタ形が主に使われる傾向にある。従来、
誘電体多層膜フィルタ形の光分波器は、第２図のよう忙
構成されていた。第２図において、１は共通基板カラス
、２α、２ｂ、２ｃは結合プリズム、　５ａ　、　５ｋ
　、５ｃはロッドレンズ、４は誘電体多層膜フィルタ、
５α、　５ｂ　、　５ｃは光ファイバ、６はレーザダイ
オード、７はホトダイオードである。レーザダイオード
６から出射した波長鳥の光信号は光ファイバ５ａに入射
し、ａラドレンズ５ａで平行光束となり、結合プリズム
２ｃＬ１共通基板ガラス１を経て誘電体多層膜フィルタ
４に入射する。フィルタ４は波長４の元を反射する機能
を有しているため、４の光は再び共通基黴ガラスに入射
し、結合プリズム２ｊ、ａラドレンズ３ｂを経て元ファ
イバ５４　Ｋ入射される。ｔファイバ５ｂは局側から加
入者（信号を受は取る備〕に通じており、加入者は４の
光信号を受は取ることができる。

一方加入考側からは、波長もの光信号が光７アイバ５ｂ
を通って伝送され、ロッドレンズ５に、結合プリズム２
α、共通基板ガラス１を経て、誘電体多層膜フィルタ４
に入射する。フィルタ４は１．波長への光を透過する機
能を有し、透過した鳥の光は、フィルタ用基板４α、結
合プリズム２Ｃを通過し、ロッドレンズ３Ｃで集光され
て光フアイバ５Ｃ内に入射した後、フォトダイオード７
に入ることになる。

〔発明が解決しよ５とする問題点〕 上記従来技術は光合分波器を用いることにより、双方向
の光伝送が可能となる反面、その構成は複雑であり、多
数の光学部品の研磨やｌ！層が必要なこと、元ファイバ
やロッドレンズの位置合わせの工程に熟練と長時間の作
業が必要であるという問題点かありた。このため完成品
の価格はきわめて高価となり、双方向光通信の普及を妨
げる要因の一つとなっていた。

本発明の目的は、構成部品数が少なく組立１１調整時間
の短縮を図った導波路形光分波器を提出することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、光分波器に光導波路構造を取り入れるとと
もに、光導波路端面ＶＣＭ接誘接体電体多層膜フィルタ
成することにより、必要な光学部品数の低減と調整工程
の簡便化を達成するものである。

〔作用〕

本発明に係る光分波器は誘電体多層膜フィルタにフォト
ダイオードを接合しまた他端面にレーザダイオードおよ
び光ファイバを接合することにより成る構造であるため
、部品点数が少なくかつ接合も高分子接着剤等により容
易にすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る光分子ＢＬ器及びその製造方法を図
に基づいて説明する。篤１図は、本発明の構成を示す図
でありて、第１図（α）は平面図、第１図ＩＡ）は断面
図、第１図（Ｃ１は斜視図である。基板８に光導波路９
が形成されており、２不の光導波路が交差する南面に誘
電体多層膜フィルタ１０が形成されている。上記誘電体
多層膜フィルタには直接フォトダイオード１１が接読さ
れている。また光導波のその他の端面には、光ファイバ
１２と、レーザダイオード１３が連結されている。ここ
でレーザダイオードから出射した波長４の光信光は、光
導波路で導かれて誘電体多層膜フィルタで反射して、再
び光導波路に導かれて光フアイバ内に入射する。

元ファイバは例えば局側から加入者に通じており、加入
者は４０波長の光で送られてきた光信号を受けとること
ができる。一方加入者側からは、波長人の光信号は同一
の元ファイバを通して伝送され、Ｉｉ＆上に形成した光
導波路内に導かれる。誘電体多層誤フィルタは、４の光
を透過する機能を有しており、透過した光はフォトダイ
オード１１に入射した後光信号は各種の情報に変換され
る。

基板８としては、石英あるいはシリカ系のガラス、Ｓｉ
　、　ＧａＡｚ　、　ＩｎＰなどの半導体、Ｌｉ７’／
ｂＯａ　ｅＬ＆　７’ａＯｓなどの誘電体結晶が用いら
れる。

光導波路９としては、高分子材料、イオン拡散法を作製
した多成分ガラス、５ｚＣ１４を主成分とするガラス形
成原料ガスを用い、熱酸化や火炎加水分解等の気相化学
反応で作製した石英ガラス系材料が用いられる。これら
の中では光が導波路を通過する際の損失また光ファイバ
に入射する時の反射損失が少ないことを考慮して、石英
ガラス系材料が最も優れており、その製法は例えば河内
他、特開昭５８−１０５１１１号に記載されている方法
で製造される。本発明の三次元の光導波路は、上記文献
で形成した膜に、フォトリソグラライによりレジストパ
ターンをするか、またはリフトオフ法によりメタル薄［
、＜ターン形成した後、このレジストパターンまたはメ
タル薄膜パターンをマスクにして反応性イオンエツチン
グ法により、余分な箇所を削り取ることにより形成する
ことができる。

好ましい光導波は、第３図に示した様な構造になってい
る。すなわち、光導波路は、元パワーの大部分が通過す
るコア層１０とバッファ層９および保護層１１から構成
される。バッファ層および保膜層１１は、コア層からは
み出した光パワーの損失をおこさないよう忙、また伝送
モードが単一モードの光波となるよ５に形成するもので
ある。コア層は、バッファ層、保護層に比べて比屈折率
差が約１チ高くなるようＫする。これは、コア層のガラ
ス組成を５ｉ０１　　ｒｉｏ、　　Ｐ２Ｏ５Ｅｌｏｇと
し、バッファ層、保護層のカラス組成をＳｉｎ、−Ｐ、
　０．−　Ｂ、　Ｏｓとすることにより達成できる。即
ちカラス組成ＫＴｉＯ，を配合することにより屈折率が
高くなり、その配合量を適正化することＫより、比屈折
率差を約１％にすることができる。その他覚導波路の形
成法としては、Ｓ＊Ｏｔ系ガラスの蒸着、スパッタリン
グによる成膜方法、別の熱酸化によるＳｉ偽の形成ある
いは、シラノールの加水分解を利用したスピンコード成
膜法がある。いずれの方法でも、光通過損失を最少とす
るために、コア層に対して、屈折率が若干小さいバッフ
７層と保護層を形成するのが必要である。光導波の幅は
、約１０μｍ、コア層の厚みは８〜１０μ簿、バッツァ
層、保護層の厚みは約２μｍ程度が適正である。

誘電体多層膜フィルタは、従来の方法すなわちＳｉｎ、
とｒｉｏ、の薄膜を交互に電子ビーム蒸着することによ
り形成される。例えば波長鳥の光を反射す成され、る。

光導波路の端面にフィルタを形成するには、複数枚の光
導波路付基板重ねて光導波路端面が下に向く様にそろえ
、下方から５ｚＯ，＄　７’ｚ□−’端面に垂直に蒸着
するようにすれば良い。このとき基板の端面にも誘電体
多層膜フィルタが形成されるが、形成されても実用上、
特性には何ら影響を与えない。

上記方法で形成した誘電体多層膜フィルタにフォトダイ
オードを接合し、また他の光導波路端面にレーザダイオ
ードおよび光ファイバを接合することＫより本発明の光
分波器が製造できる。上記接合は、高分子接着剤により
容易に行うことができる。

更に具体的な１本発明の実施例を以、下に示す。

（実施例１） Ｓｉを基板８とし、第１図に示した光分波器を製造した
。光導波路の製造を第４図に示した。すなわちＳｉ基板
を熱酸化することＫよりＳｉｎ！／’ツファ層１４を約
１μ簿形成した。この上に５ｉＣｊ４．　ＴｉＣｌ４゜
ｐｌｊ、、　、　Ｂ、Ｈ４を原料ガスに用い火炎加水分
解法によりＳｉｎ、−ＴｉＯＨＰｔＯ２ＢｔＯｓガラス
から成るコア層１５８μ簿を形成しさらにその上にスパ
ッタリング法によりＳｉｎ、ガラスからなる保護層１６
１．５岬を形成した。バッファ層および保護鳥の屈折率
は、１Ａ６．コア層の屈折率は１．４７であった。上記
基板にポジ温ホトレジスト１７を撒布して第１図に示し
た様な光導波路をパターニングした後、リフトオフ法す
なわちＣｒ薄膜１８を電子ビーム蒸溜法により０．３μ
ｍ形成し、有機溶剤によりレジストを溶解し。

Ｃｒ薄膜のパターン１８′を形成した。次にＣｒ薄膜パ
ターン１８′をマスクにして反応性イオンエツチングに
より保護層、コア層、クラッド層をエツチングし、次に
Ｃｒをウェットエツチングしてに１図。

第３図に示した三次元光導波路９を形成した。光導波路
の幅は８声であった。次に上記基板を１０枚重ね、これ
を垂直に立てて、光導波路の端面に電子ビーム蒸着法で
ｓｉｏ、とＴｉｅ、薄膜から成る誘電体多層膜フィルタ
を形成した。この誘電体多層膜フィルタは、１．３μ鶏
の光を反射し、１．５μの光を透過するよう、７’　＊
　０！とＳｉｎ、の膜厚をそれぞれ約０．１３声、約０
．２２μ鶏に１４贅したもので、１□ｚＯｔ、　Ｓｓへ
薄膜をそれぞれ１０層形成したものである。これに７オ
トダイオ一ド１１９エポキシ系接層剤で接合し−１また
光導波路の他の端面にレーザダイオード１３（発振成長
：　１．５−）とコア径８μのシングルモード光ファイ
バ１２を第１図に示したＩＮＫ接続して光分波器を製造
した。１．３Ｐのレーザダイオードを発振させて光ファ
イバ１２（長さ約５Ｑｃｍ　）の湖面で光パワーを測定
したところ損失は１．５ｄＢ以下と小さな値を示した。

また光ファイバ１２から１．５岬の光を導入し、ホトダ
イオード１１でその元パワーを受けたところ損失は約２
ｄＢと小さな僅が得られた。また誘電体多層膜を通過す
る１、５−の光を測定したところ光パワーは５０ｄＢ以
上であり、上記光分波器は良好なアイソレージ曹ン特性
〔波長分子ＩＩＬ％性）を示した。

（実施例２） 石英ガラス基板を用い第１図に示した光分波器を製造し
た。製造工程を第４図に示した。すなわち石英基板８上
Ｋ　Ｓ”’＋　＊　ＰＨｓ　ｓ　＃１ｆｆ４ヲ原料カス
として火炎加水分解法により、Ｓｉｎ、−ＰｚＯ，−Ｂ
、０゜ガラスからなるバッファ層１４厚み２−を形成し
、その上Ｋ　Ｓ＊ＣＩ４　ａ　７’ｚに’ｊ４＃　ＰＨ
Ｉ　ｔ　ＢＪ４を原料カスとして火炎加水分解法により
Ｓｉｎ、−ＴｉＯ，−ＰｚＯ，−Ｂ、０１ガラスからコ
ア層１５厚み８μｍを形成し、さらにその上にバッファ
層と同一組成、同一方法で保護層１６厚み２μｍを形成
した。バッファ層１４および保護層１６の屈折率は、１
．４７　、コア層１５の屈折率は１Ａ、８であった。以
下実施例１に記載した方法で三次元光導波路９および誘
電体多層膜フィルタ１０を形成した。誘電体長Ｎ膜フィ
ルタは、１．５ｕｒｎＯ元を反射し、１．３μ鵠の光を
透過する様に設計したもので７’Ｌ　Ｏｘとｓｉｏ、の
膜厚はそれぞれ約０．１５μｍ。

ｏ、２５４でそれぞれ１５層形成した。これにフォトダ
イオード１１をエポキシ系接着剤で接合し、また光導波
路の他の端面にレーザダイオード１３（発振波長：　１
，５ＰＬ）とコア径８μｍのシングルモード光ファイバ
１２を第１図に示した様に接読して光分波器を製造した
。１．５μｍのレーザダイオードを発振させて光ファイ
バ１２（長さ約５Ｑ　ａｍ　）の端面で光パ゛ワーを測
定したところ損失は１．５ｔＬＢ以下と小さな値を示し
た。また光ファイバ１２から１．３μの光を導入し、ホ
トダイオード１１でその光パワーを受けたところ損失は
約２ｄＢと小さな値が得られた。

また誘電体多層膜を通過する１、５μの光の光を測定し
たところ元パワーはｓｏ　ｔｌＢ以上であり、上記光分
波器は良好なアイソレージ目ン特性（波長分波特性）を
示した。

〔発明の効果〕

以上述べた様に１本発明の光合波器は三次元導波路構造
を用いていること、また導波路端面に直接波長分波特性
を有する誘電体多層膜フィルタを形成する方式であるこ
とから、構成部品数の低減。

研繍や貼り合わせ工数の低減１組豆調整時間の短縮２部
品の小型化が達成できる。またこの方式は、半導体のプ
ロセス技術を利用できることから、一度の多数の素子１
部品が形成でき、価格の大幅な低減が可能となり、加入
者系光通信の普及に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（α［１（ｃｌはそれぞれ本発明に係る光合波器
の一実施例の構成−を示す平面図、断面図および斜視図
、第２図は従来の光分波器を示す構成図、第３図は本発
明の光分波器の断面図、第４図は本発明の光分波器を形
成するための工程図である。 １・・・共通基板ガラス　　２・・・結合プリズム３・
・・Ωラドレンズ ４および１０・・・誘電体多層膜フィルタ５および１２
・・・元ファイバ ６および１３・・・レーザダイオード ７および＄１・・・フォトダイオード ８・・・基板　　　　　　　９・・・光導波路１４・・
・バッファ層　　　　１５・・・コア層１６・・・保護
層　　　　　　１７・・・レジスト４２図 閑さ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に形成された三次元光導波路の端面に、誘電
   体多層膜フィルタを形成してしたことを特徴とする導波
   路形光合分波器。 ２、三次元光導波路が石英系ガラスからなり、その端面
   に誘電体多層膜フィルタを形成し、この誘電体多層膜フ
   ィルタに直接フォトダイオードを接続したことを特徴と
   する導波路形光合分波器。