JPS6358305A

JPS6358305A - 光分配器

Info

Publication number: JPS6358305A
Application number: JP20168686A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Inoue; 直久井上; Maki Yamashita; 山下　牧
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1988-03-14

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】発明の要約基板上に形成された光導波層に導入された拡散光を所要
幅の平行光にするためのコリメート・レンズと、コリメ
ート・レンズから出力され光導波層を伝播してきた平行
光を平行光の幅方向の異なる位置においてそれぞれ集光
する複数の集光レンズとが光導波層に形成されており、
入力光が集光レンズの数に応じた数の光に分配される。

発明の背景技術分野この発明は、光分配器に関する。

従来技術光分配器として、第２図に示すように、ｙｉ数のＹ分岐
先導波路を備えたものが知られている。図示された光分
配器は、入力光を強度の等しい８つの光に分けて出力す
るものであり、基板１ｏ上に７つのＹ分岐光導波路１１
〜１７が形成されている。

入力用光ファイバ１８によってＹ分岐光導波路１１に導
入された光は、この光導波路１１によって強度の等しい
２つの光に分けられる。この２つの光は、それぞれＹ分
岐光導波路１２および１３でさらに強度の等しい２つず
つの光に分けられる。Ｙ分岐光導波路工２によって分け
られた２つの光は、それぞれＹ分岐光導波路１４および
１５でさらに強度の等しい２つずつの光に分けられ、Ｙ
分岐光導波路１３によって分けられた２つの光は、それ
ぞれＹ分岐光導波路１６および１７で強度の等しい２つ
ずつの光に分けられる。このようにして２人力光が強度
の等しい８つの光に分けられ、これらの光は、出力用光
ファイバ１９にそれぞれ導かれる。

上記光分配器では、Ｙ分岐光導波路を用いているため、
比較的光損失が大きい。Ｙ分岐光導波路の光損失を小さ
くするためには、Ｙ分岐先導波路の分岐角を小さくする
必要があるが２分岐角を小さくすると光分配器の素子長
が長くなる。このため、光損失が、ｊ゛〜さく、素子長
の短い光分配器が得られないという問題がある。

また、三次元（チャネル）先導波路を用いているため、
二次元（ブレーナ）先導波路に比べて。

導波損失が大きいとともに先導波路に光を結合させるた
めの光ファイバ、光結合器等の軸合せの許容範囲が狭い
という問題がある。

発明の概要発明の目的この発明は、とくに素子長が短くかつ比較的低損失の光
分配器を提供することを目的とする。

発明の構成と効果この発明による光分配器は、光導波層が形成された基板
、光導波層に形成され、光導波層に導入された拡散する
光を所要幅の平行光にするためのコリメート中レンズ、
および光導波層に形成され、コリメート・レンズから出
力されかつ光導波層を伝播してきた平行光を、平行光の
幅方向の異なる位置においてそれぞれ集光する複数の集
光レンズを備えていることを特徴とする。

たとえば光ファイバによって光導波層に導入された光は
、拡がりながら光導波層を伝搬し・ていき、コリメート
・レンズによって平行光にされる。コリメート・レンズ
から出力された平行光は、複数の集光レンズによってそ
れぞれ集光され、集光レンズの数に応じた数の光に分け
られる。これらの分岐光は、たとえば光ファイバを通し
て外部に導き出される。

この発明による光分配器では、Ｙ分岐先導波路における
ようなＹ分岐部がないので、光損失が比較的小さくなる
。また、素子長としては、拡散する入力光が分配数に応
じた所要幅に達するまでの長さと、集光レンズによつて
光導波路の出力端に光を集光するための長さとを加算し
た長さがあれば足りるので、光損失が小さいわりに、素
子長を短くすることができる。さらに、先導波路は、二
次元光導波路（光導波層）であるので、従来の三次元光
導波路を用いた光分配器に比べて、導波損失が小さくな
るとともに、必要とする平行光の幅よりも大きな開口幅
のコリメート・レンズを用いると、光導波層に光を入力
させるための光ファイバ、光結合器等の光導波層の幅方
向に対する軸合せの許容範囲が広くなり、軸合せが簡便
となる。

実施例の説明第１図において、結晶基板１の表面に、光導波層２が形
成されている。光導波層２の一端（入力端）がわにはコ
リメート・レンズ４が形成され。

他端（出力端）がわには、光の伝搬方向に対して垂直方
向に並んで配置された８個の集光レンズ５が形成されて
いる。

光導波層２の入力端に結合されたシングル・モードの入
力用光ファイバ３から光導波層２に導入された光は、光
導波層２を拡がりながら伝搬していき、コリメート・レ
ンズ４に入射する。コリメート・レンズ４に入射した光
は、平行光となってコリメート・レンズ４から出射され
る。この平行光は光導波層２を伝播していき、各集光レ
ンズ５によって光導波層２の出力端にそれぞれ集光され
る。各レンズ５によって集光された光は、光導波層２の
出力端に結合された８本の出力用光ファイバ６によって
それぞれ外部に導かれる。

上記光分配器は、たとえば次のようにして作製される。

まず、端面研磨されたＺカットＬｉＮｂＯ３基板１の表
面に、Ｔｉを２００人の厚さに形成する。このＴｉをウ
ェット０２雰囲気中において、温度１０００℃で５時間
、熱拡散することにより、深さ約５μｍで深さ方向にシ
ングル・モードの光導波層２を形成する。

光導波層２の表面に、プロトン変換マスク材料としての
および電子ビーム描画時の導電性被膜として作用するＳ
　ｉａ　Ｎ　４を１ｏｏｏ人の厚さにスバ・ツタし、こ
のＳｉ３Ｎ４層の表面にＥＢレジストＯＥ　Ｂ　Ｒ−１
０００をＱ、５μｍの厚さにスピンコードし、ベーキン
グする。

ＥＢレジスト上にコリメート・レンズ４および集光レン
ズ５のパターンを電子ビーム描画し、その後現像する。

残膜レジストをマスクとしてＣＦ　　とＨ２の混合ガス
でＳ　ｉａ　Ｎ　４をドライエツチングすることにより
、５１３Ｎ４にレンズφパターンを転写する。

ＥＢレジストを除去したのち、基板全体を安息香酸（Ｃ
６Ｈ５Ｃ００Ｈ）に、温度２１５℃で１時間浸すことに
より、基板表面部分であって。

Ｓ　Ｌ　３　Ｎ　４でマスクされていない部分において
。

プロトン変換を行う。これにより、光導波層２よりも屈
折率が約０．１６高く、深さ約１μｍのコリメート・レ
ンズ４および集光レンズ５が作製される。

こののち、５１３Ｎ４を除去する。

入力用光ファイバ３としてコアの直径５μｍのものを用
い、光導波層２の出力端に、５０μｍの間隔で直径５μ
ｍのスポットを８個つくる場合のコリメート・レンズ４
および集光レンズ５の特性等について考察する。スポッ
トの間隔が５０μｍとなるようにするためには、５０μ
ｍＸ８−４００μｍの幅をもつ平行光が必要となる。

一方、コア径５μｍの入力用光ファイバ３から光導波層
２に導入された入力光の拡がり角は３．３’である。こ
の拡散する人力光の幅が４００μｍとなるのは、光導波
層２の入力端から出力端がわに距離８９４４μｍ　（−
（４００Ｘ　１８０）／　（３，３ｘ、π））入った所
である。したがって、この位置に、開口幅４００μｍで
焦点距離６９４４μｍのコリメート拳レンズ４を作製す
ればよい。コリメート・レンズ４におけるその中心から
幅方向に距離Ｘ離れたところにおけるレンズの厚さＬ　
（ｘ）は９次式で与えられる。

Ｌ　（ｘ）＝　（ｎ　／Δｎ）Ｘ［：ｆ−（ｆ　　　＋
ｘ　　　）　　　　］ここで口は屈折率、Δｎは屈折率
変化、ｆは焦点距離である。焦点距離ｆが６９４４μｍ
の場合におけるコリメート・レンズ４の最大厚さは３９
．８μｍとなる。

集光レンズ５として開口幅５０μｍのものを用いると、
径５μｍのスポットを得るには、その焦点距離は８７３
μｍとなる。この場合の集光レンズ５の最大厚さは４．
９μｍとなる。

このようなレンズ４および５を用いた場合に。

最低限必要な素子長は、レンズ４および５の焦点距離を
加え合せた長さく　６９４４＋　８７３＝７８１７μｍ
　）より若干大きな８＋ｕ＋程度でよいことになる。ま
た。

各レンズ４および５における光損失は、多くても３ｄＢ
程度であるので、各出力光に対する光損失は、６ｄＢ程
度となる。

これに対し、第２図の光分配器では、各Ｙ分岐光導波路
１１〜１７の分岐角が１゜５°である場合には、各先導
波路１１〜１７のＹ分岐部での光損失は比較的小さいが
、素子長は１３．５ｍｍ以上となる。また、各Ｙ分岐光
導波路１１〜１７の分岐角を３″とすると、素子長は６
．７５■と短くなるが、１つのＹ分岐先導波路での光損
失が約５ｄＢと大きくなり、各出力光の光損失は１５ｄ
Ｂと非常に大きくなる。

第１図の光分配器では、上述したことから明らかなよう
に、光損失を小さくしかつ素子長を短くすることができ
る。また、光導波層によって光を伝播させているので、
従来の光分配器に用いられている三次元光導波路のよう
に横方向拡散のゆらぎによる損失が発生するといったこ
ともない。さらに、コリメート・レンズ４の開口幅を、
必要とする平行光の幅よりも大きく形成しておくと、入
力用光ファイバ３の光導波層２の入力端の幅方向に対す
る軸合せの許容範囲が、従来の光分配器に比べて広くな
る。すなわち、第１図に示す光分配器では人力用光ファ
イバ３の輔合せは基板面に垂直な方向のみでよい。従来
の光分配器（第２図）では直交する２方向における軸合
せが必要であった。

上記実施例では、基板としてＬｉＮｂＯ３が用いられ、
コリメート・レンズおよび集光レンズは、ＬｉＮｂＯ３
のプロトン交換によって作製されているが、他の基板を
用いてもよいし、他の作製法によってレンズを作製して
もよい。たとえば、基板としてガラスを用いてもよい。

また、ピロ燐酸（Ｈ４Ｐ２Ｏ７）をプロトン変換してレ
ンズを作製してもよい。さらに、コリメート・レンズお
よび集光レンズとしてフレネル・レンズ、ルネブルグ・
レンズ、グレーティング・レンズ等を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図は従来
例を示す斜視図である。１・・・ＬｉＮｂ０　　基板、　　　２・・・光導波層
。４・・・コリメート豐レンズ、　　５・・・集光レンズ
。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】光導波層が形成された基板、光導波層に形成され、光導
波層に導入された拡散する光を所要幅の平行光に変換す
るためのコリメート・レンズ、および光導波層に形成され、コリメート・レンズから出力され
光導波層を伝播してきた平行光を、平行光の幅方向の異
なる位置においてそれぞれ集光する複数の集光レンズ、を備えている光分配器。